JP2003119007A - 精製過酸化水素水の製造方法 - Google Patents

精製過酸化水素水の製造方法

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JP2003119007A
JP2003119007A JP2001312900A JP2001312900A JP2003119007A JP 2003119007 A JP2003119007 A JP 2003119007A JP 2001312900 A JP2001312900 A JP 2001312900A JP 2001312900 A JP2001312900 A JP 2001312900A JP 2003119007 A JP2003119007 A JP 2003119007A
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Hiroshi Wakao
生 浩 志 若
Fujio Tanaka
中 富士夫 田
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Santoku Chemical Industries Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 有機化合物系不純物を含む過酸化水素水を精
製して有機化合物系不純物が極力除去された高純度過酸
化水素水を製造する方法を提供する。 【解決手段】 有機化合物系不純物を含む過酸化水素水
に、凝集化剤を添加し、過酸化水素水に含まれる固形分
不純物を精密フィルターで濾過したのち、多孔質中空糸
膜内部または該表面に通液し、得られた過酸化水素水
を、(i)H+カチオン交換樹脂と接触させたのち、(ii)フ
ッ化物イオン型アニオン交換樹脂と接触させ、(iii)炭
酸イオン型または炭酸水素イオン型アニオン交換樹脂と
接触させたのち、(iv)H+カチオン交換樹脂と接触させ
ることにより、過酸化水素水に含まれる不純物を除去す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の技術分野】本発明は精製過酸化水素水の製造方
法、特に、過酸化水素水中に不純物として含まれる有機
化合物系不純物を、効率よく除去しうる高純度過酸化水
素水の製造方法に関する。
【0002】
【発明の技術的背景】過酸化水素水は、紙、パルプの漂
白、化学研磨液等の多くの分野で広く利用されている
が、近年、シリコンウエハの洗浄剤や半導体工程の洗浄
剤などの電子工業分野における利用が増大し、これにと
もない、過酸化水素水中の種々の不純物を極力低減した
高純度な品質が要求されている。
【0003】ところで一般に、過酸化水素は、現在で
は、主にアントラキノン法により製造されている。その
製造方法は、まず、2−アルキルアントラキノンなどの
アントラキノン誘導体を、水不溶性の溶媒中で水素化触
媒の存在下で水素化してアントラヒドロキノンとし、触
媒を除去した後、空気により酸化することによって2−
アルキルアントラキノンを再生するとともに、このとき
生成する過酸化水素を水で抽出することによって過酸化
水素含有水溶液を得る方法である。この方法をアントラ
キノン自動酸化法という。
【0004】この方法によって製造された過酸化水素水
中には、装置材質などに起因するAl、Fe、Cr、N
a、Siなどの無機イオン・化合物不純物の他、製造方
法などに起因する有機不純物が含まれている。このた
め、過酸化水素水は、使用される品質要求に応じて、こ
れらの不純物を除去して、より高純度に精製する操作が
行われている。
【0005】従来、過酸化水素水中に含まれている有機
不純物を除去する方法としては、多孔性のスチレン−ジ
ビニルベンゼン架橋共重合体からなる合成吸着剤で処理
する方法(特公昭46−26095号公報)や、ハロゲ
ン含有多孔性樹脂を用いて除去する方法(特開昭63−
156004号公報)などが知られている。しかしなが
ら、これらのイオン交換能を有しないスチレン−ジビニ
ルベンゼン架橋共重合体やハロゲン含有多孔性樹脂で
は、疎水性が高いため、水性溶媒との接触難があり、そ
の結果水溶液中の有機不純物の除去効率が必ずしも高く
ないという問題点があった。このため、これらのイオン
交換能を有しない疎水性の合成吸着剤を使用する場合
は、予め、合成吸着剤をアルコール或いはアセトン等の
極性溶媒で処理して水との親和性を高める処理を施して
使用されていたが、操作が煩雑であることに加え、アル
コール或いはアセトン等の溶媒及びその洗浄に要する純
水の使用、洗浄廃水の二次処理等に伴う経済性の低下等
の問題があった。
【0006】このため、特開平10−114507号公
報は、イオン交換能を有しない多孔性樹脂にクロロアル
キル基或いは水酸化アルキル基を導入して、親水化した
樹脂を使用する過酸化水素水の精製方法を提案してい
る。この方法は、親水化のための前処理が不要であり、
また、樹脂の浮遊は改良されるものの、疎水性の低下の
ため逆に有機不純物等の除去能力は、必ずしも十分では
なかった。
【0007】このような情況のもと、本発明者らは、前
記問題点を解決すべく鋭意検討したところ、有機化合物
系不純物を含む過酸化水素水を、多孔質中空糸膜内部ま
たは該表面に通液することにより、驚くべき程度にま
で、過酸化水素水に含まれる有機化合物系不純物を除去
することができることを見いだし、本発明を完成するに
至った。
【0008】
【発明の目的】本発明は、有機化合物系不純物を含む過
酸化水素水を精製して有機化合物系不純物が極力除去さ
れた高純度過酸化水素水を製造する方法を提供すること
を目的としている。
【0009】
【発明の概要】本発明に係る精製過酸化水素水の製造方
法は、有機化合物系不純物を含む過酸化水素水を、多孔
質中空糸膜内部または該表面に通液することで、過酸化
水素水に含まれる有機化合物系不純物を除去することを
特徴としている。
【0010】本発明に係る精製過酸化水素水の製造方法
は、有機化合物系不純物を含む過酸化水素水に、凝集化
剤を添加し、過酸化水素水に含まれる固形分不純物を精
密フィルターで濾過したのち、さらに、過酸化水素水を
多孔質中空糸膜内部または該表面に通液することで、過
酸化水素水に含まれる有機化合物系不純物を除去するこ
とを特徴としている。
【0011】さらに、本発明に係る精製過酸化水素水の
製造方法は、有機化合物系不純物を含む過酸化水素水
に、凝集化剤を添加し、過酸化水素水に含まれる固形分
不純物を精密フィルターで濾過したのち、さらに、過酸
化水素水を多孔質中空糸膜内部または該表面に通液し、
得られた過酸化水素水を(i)まず、H+カチオン交換樹脂
と接触させたのち、(ii)ついで、フッ化物イオン型アニ
オン交換樹脂と接触させ、さらに(iii)炭酸イオン型ま
たは炭酸水素イオン型アニオン交換樹脂と接触させたの
ち、(iv)H+カチオン交換樹脂と接触させることによ
り、過酸化水素水に含まれる不純物を除去することを特
徴としている。
【0012】前記多孔質中空糸膜は、0.1〜0.01
μmの細孔径の細孔を有するポリエチレン製多孔質中空
糸膜であることが好ましい。過酸化水素水中の過酸化水
素の濃度は、40〜70重量%であることが好ましい。
前記凝集化剤が、リン酸、ポリリン酸、酸性ピロリン酸
ナトリウム、アミノトリ(メチレンホスホン酸)およびそ
の塩、エチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)お
よびその塩からなる群から選ばれる少なくとも一種のリ
ン系化合物であることが好ましい。
【0013】精密フィルターの平均孔径は、0.2μm
以下であることが好ましい。
【0014】
【発明の具体的説明】以下、本発明に係る精製過酸化水
素水の精製方法について具体的に説明する。なお、本明
細書中において、ppmは、重量ppmを示す。本発明で使用
される原料過酸化水素水としては、アントラキノン自動
酸化法、水素と酸素を直接反応させる直接合成法など、
公知の製造法によって製造されたものが使用される。
【0015】この過酸化水素水中には、通常有機化合物
系不純物が、数ppbから数十ppmのオーダーで含まれてい
る。この有機化合物系不純物は、製造方法のアントラキ
ノン自動酸化法に使用されるアントラキノン、その溶媒
などに由来する。本発明では、このような有機化合物系
不純物を含む過酸化水素水を、多孔質中空糸膜内部また
は該表面に通液させることにより、過酸化水素水に含ま
れる有機化合物系不純物を除去することを特徴としてい
る。(1)前処理 本発明に係る精製過酸化水素水の製造では、予め過酸化
水素水に凝集化剤を添加したのち、精密フィルターで濾
過し、過酸化水素水中に含まれる不溶性の酸化ケイ素系
不純物を除去してもよい。なお、このような前処理は必
ずしも行う必要がなく、酸化ケイ素系不純物を含む過酸
化水素水を前処理することなく後記する多孔質中空糸膜
と接触させてもよい。
【0016】このとき、過酸化水素水中の過酸化水素の
濃度は、40〜70重量%、好ましくは45〜65重量
%であることが望ましく、このような過酸化水素濃度の
ものを使用すると、特に不溶性の酸化ケイ素系不純物を
効率よく除去することができる。凝集化剤は、過酸化水
素水中の不溶性の酸化ケイ素系不純物と凝集させて濾過
可能とするために添加されるものであり、通常、リン系
化合物が使用される。リン系化合物としては、リン酸、
ポリリン酸、酸性ピロリン酸ナトリウム、アミノトリ
(メチレンホスホン酸)およびその塩、エチレンジアミン
テトラ(メチレンホスホン酸)およびその塩からなる群か
ら選ばれる少なくとも一種のリン系化合物が好適に使用
される。
【0017】このようなリン系化合物は、リン原子換算
で、過酸化水素水中に含まれるシリカ系不純物(ケイ素
原子換算)との比(Si/P原子比)が0.0001以
下、好ましくは、0.00001〜0.0001となる
ように添加されることが望ましい。リン系化合物を添加
したのち、通常、1日以上、好ましくは1日〜5日間熟
成することが望ましい。熟成は撹拌条件下であっても非
撹拌条件下であってもよい。この熟成によって、不溶性
の酸化ケイ素系不純物成分が濾過可能な程度まで凝集・
成長する。
【0018】この不溶性酸化ケイ素系不純物成分をカー
トリッジタイプの精密フィルターで濾過する。本発明で
使用される精密フィルターの平均孔径は0.2μm以
下、好ましくは0.1μm以下であることが望ましい。
このような精密フィルターを構成する材質としては、過
酸化水素水に溶出する成分が含まれていなければ特に制
限されるものではないが、フッ素樹脂、ポリエチレンや
ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、ポリスルホ
ン樹脂、ポリカーボネート樹脂などからなるものが使用
される。このうち特に、フッ素樹脂からなるものが好ま
しい。
【0019】(2)多孔質中空糸膜処理 必要に応じて前記前処理をしたのち、本発明では、有機
化合物系不純物を含む過酸化水素水を、多孔質中空糸膜
と接触させる。なお、多孔質中空糸膜とは、内径が20
0〜300μm、厚さが80〜120μmのストロー状
の膜体である。
【0020】多孔質中空糸膜を構成する材質としては、
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ3−メチルブテン
−1、ポリ4−メチルペンテン−1等のポリオレフィン
やフッ化ビニリデン、ポリテトラフロロエチレン等のフ
ッ素系ポリマー、ポリスルホンやポリエーテルケトン、
ポリエーテルエーテルケトン等のポリマーを用いること
ができるが、好ましくは容易に多孔質形成が可能な結晶
性のポリマーであるポリオレフィンが好ましい。
【0021】このような多孔質中空糸膜は、0.5〜
0.01μm、より好ましくは0.1〜0.01μm、
さらに好ましくは0.08〜0.01μmの細孔径の細
孔を有するものが望ましい。また、このような多孔質中
空糸膜の空孔率は、50〜98体積%、好ましくは75
〜95体積%であることが望ましい。
【0022】本発明で使用される多孔質中空糸膜は、中
空糸膜の微小空孔内表面の少なくとも一部に、エチレン
−酢酸ビニル共重合体のケン化物(以下、単に「ケン化
物」という)が保持され親水性を付与されたものであっ
てもよく。また、中空糸膜の微小空孔表面の少なくとも
一部に、ジアセトンアクリルアミドと架橋性モノマーを
含むモノマー類を重合してなる親水性架橋重合体が保持
され、親水性が付与されていてもよい。また本発明で使
用される多孔質中空糸膜は、ポリウレタン、シリコン系
ポリマー、低密度ポリエチレン、ポリアクリルアミドな
どからなる均質層をその両側から多孔質層で挟み込んだ
三層構造の複合中空糸膜であってもよい。
【0023】このような中空糸膜としては、特開平5-49
878号公報、特開平5-103959号公報、特開平5-311516号
公報、特開平9-24261号公報などに記載されている。こ
のような中空糸膜は、通常筒状カートリッジ容器に中空
糸膜の端部を支持して使用される。該カートリッジに
は、中空糸膜の中空部または外表面に有機物を含む過酸
化水素水を流すための導入口と導出口が設けられてい
る。
【0024】図1は、本発明で使用される多孔質中空糸
膜を備えた有機物の除去装置の好適な態様を表した概念
図である。例えば図1の1は筒状カートリッジ容器であ
り、該容器1内部には、多数本の中空糸膜4が所定の間
隔を置いてその端部を支持固定されるように配置されて
いる。該容器1には揮発性有機物を含む過酸化水素水を
通液するための導入口6及び導出口7が設けてある。ま
た必要に応じて処理によって発生揮発性有機物及び水蒸
気を含むガス排気口を設けていてもよい。なお導入口6
には、過酸化水素水を一定流速で通液するための送液ポ
ンプが設けられていてもよい。
【0025】有機化合物系不純物を含む過酸化水素水
を、多孔質中空糸膜内部または該表面に通液すること
で、過酸化水素水に含まれる有機化合物系不純物を除去
している。本発明において、不純物を含む過酸化水素水
と中空糸膜との接触は、連続通液方式で行われ、樹脂層
を通過させる過酸化水素水は、空間速度(SV)が、1
〜10Hr-1、好ましくは3〜6Hr-1の範囲で行うこ
とが好ましい。
【0026】なお、本発明のように多孔質中空糸膜を使
用する場合、過酸化水素水は分解しないため、分解ガ
ス、安全性の対策については、ほとんど必要としない。(3)その他処理 過酸化水素水を多孔質中空糸膜と接触させ有機化合物系
不純物を低減した後、あるいは、過酸化水素水と多孔質
中空糸膜とを接触させる前に、過酸化水素水と公知のス
ルホン酸基を有する強酸性カチオン交換樹脂および炭酸
水素イオン型などの強塩基性アニオン交換樹脂と接触さ
せてもよい。なお、多孔質中空糸膜と、公知のアニオン
およびカチオン交換樹脂とを組み合わせる場合、通液の
順序は、特に制限されるものではなく、目的とする精製
過酸化水素水の含有成分に応じて適宜選択される。
【0027】アニオンおよびカチオン交換樹脂の組み合
わせとしては、カチオン交換樹脂、アニオン交換樹脂、
カチオン交換樹脂の順で通液することが望ましく、とく
にH +型カチオン交換樹脂、フッ化物イオン型アニオン
交換樹脂、炭酸イオン型または炭酸水素イオン型アニオ
ン交換樹脂、H+型カチオン交換樹脂の順に通液する
と、有機化合物系不純物以外の不純物成分をも極めて少
量まで除去することができる。
【0028】こうして得られた過酸化水素水は、さらに
必要に応じて、超純水を加えて過酸化水素濃度を調製し
てもよい。使用される超純水としては、不純物が高度に
除去されたものが好適に使用される。以上のような操作
によって、有機化合物系不純物が高度に除去された高純
度精製過酸化水素水を製造することができる。
【0029】また、本発明では、公知の方法により、予
め他の金属イオン不純物等を高度に除去する精製した過
酸化水素水を用いてもよく、また本発明による製造方法
によって得られた高純度過酸化水素水に、公知の方法を
適用して、他の金属イオン不純物等を除去してもよい。
他の金属イオン不純物等を除去する公知の方法として
は、蒸留、限外濾過膜、吸着樹脂、キレート樹脂等を使
用する方法が挙げられる。これらの方法と本発明の方法
とを組み合わせることで、有機不純物のみならず、他の
金属イオン不純物等をも高度に除去することができる。
【0030】
【実施例1】以下、本発明を実施例により説明するが、
本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるもので
ない。なお、有機化合物系不純物量はTOC量測定により
評価した。TOC(total organiccarbon)の測定は燃焼法に
より行った。なお、TOC濃度のppmは、重量ppmである。
【0031】ポリエチレン微多孔質中空糸膜型フィルタ
ー(ステラポア、三菱レーヨン(株)製)に、有機化合
物系不純物をTOC量として34ppm含む、過酸化水素水
(過酸化水素31重量%)を、SV=5Hr-1の空間速
度で通液した。得られた処理液中のTOCは10ppmにまで
低下していた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の装置の好適な一例を示す概念図であ
る。
【符号の説明】
1・・・筒状カートリッジ容器 4・・・中空糸膜 6・・・過酸化水素水導入口 7・・・過酸化水素水導出口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B01D 61/14 500 B01D 61/14 500 61/58 61/58 71/26 71/26 B01J 47/02 B01J 47/02 A Fターム(参考) 4D006 GA07 HA18 HA19 KA01 KA52 KA55 KB11 KB13 MA01 MA06 MA22 MA24 MB09 MC22 MC28 MC49 MC62 PA01 PB22 PB23 PC80 4D015 BA19 CA20 DA39 DB41 EA35 FA17 FA22

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】有機化合物系不純物を含む過酸化水素水
    を、多孔質中空糸膜内部または該表面に通液すること
    で、過酸化水素水に含まれる有機化合物系不純物を除去
    することを特徴とする精製過酸化水素水の製造方法。
  2. 【請求項2】有機化合物系不純物を含む過酸化水素水
    に、凝集化剤を添加し、過酸化水素水に含まれる固形分
    不純物を精密フィルターで濾過したのち、 さらに、過酸化水素水を中空糸膜内部または該表面に通
    液することで、過酸化水素水に含まれる有機化合物系不
    純物を除去することを特徴とする精製過酸化水素水の製
    造方法。
  3. 【請求項3】有機化合物系不純物を含む過酸化水素水
    に、凝集化剤を添加し、過酸化水素水に含まれる固形分
    不純物を精密フィルターで濾過したのち、さらに、過酸
    化水素水を多孔質中空糸膜内部または該表面に通液し、
    得られた過酸化水素水を(i)まず、H+カチオン交換樹脂
    と接触させたのち、(ii)ついで、フッ化物イオン型アニ
    オン交換樹脂と接触させ、さらに(iii)炭酸イオン型ま
    たは炭酸水素イオン型アニオン交換樹脂と接触させたの
    ち、(iv)H+カチオン交換樹脂と接触させることによ
    り、 過酸化水素水に含まれる不純物を除去することを特徴と
    する精製過酸化水素水の製造方法。
  4. 【請求項4】多孔質中空糸膜が、0.5〜0.01μm
    の細孔径の細孔を有するポリエチレン製多孔質中空糸膜
    であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載
    の精製過酸化水素水の製造方法。
  5. 【請求項5】過酸化水素水中の過酸化水素の濃度が40
    〜70重量%である請求項1〜3のいずれかに記載の精
    製過酸化水素水の製造方法。
  6. 【請求項6】前記凝集化剤が、リン酸、ポリリン酸、酸
    性ピロリン酸ナトリウム、アミノトリ(メチレンホスホ
    ン酸)およびその塩、エチレンジアミンテトラ(メチレン
    ホスホン酸)およびその塩からなる群から選ばれる少な
    くとも一種のリン系化合物であることを特徴とする請求
    項2または3に記載の精製過酸化水素水の製造方法。
  7. 【請求項7】精密フィルターの平均孔径が0.2μm以
    下であることを特徴とする請求項2または3に記載の精
    製過酸化水素水の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20150089465A (ko) * 2014-01-28 2015-08-05 주식회사 한솔케미칼 역삼투 방식을 이용한 과산화수소 정제 시스템 및 그에 의해 제조되는 과산화수소
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