JP2003328198A - Method of generating copper ion and apparatus therefor, method of producing copper sulfate and apparatus therefor, method of generating metallic ion and apparatus therefor, and method of producing acid water and apparatus therefor - Google Patents

Method of generating copper ion and apparatus therefor, method of producing copper sulfate and apparatus therefor, method of generating metallic ion and apparatus therefor, and method of producing acid water and apparatus therefor

Info

Publication number
JP2003328198A
JP2003328198A JP2002136148A JP2002136148A JP2003328198A JP 2003328198 A JP2003328198 A JP 2003328198A JP 2002136148 A JP2002136148 A JP 2002136148A JP 2002136148 A JP2002136148 A JP 2002136148A JP 2003328198 A JP2003328198 A JP 2003328198A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
anode
chamber
copper
cathode
anode chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002136148A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Saito
豊 斉藤
Kazuo Fujiwara
和雄 藤原
Yukio Matsubara
幸男 松原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Materials Corp
Mitsubishi Materials Techno Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
Mitsubishi Materials Techno Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Materials Corp, Mitsubishi Materials Techno Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
Priority to JP2002136148A priority Critical patent/JP2003328198A/en
Publication of JP2003328198A publication Critical patent/JP2003328198A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently generate copper ions with a high purity. <P>SOLUTION: An ion generating tank 2 is divided into an anode chamber 21 and a cathode chamber 22 with a hydrogen ion exchange membrane 23. Gaseous hydrogen is released from the vicinity of a cathode 24 in the cathode chamber 22, and in the anode chamber 21, copper ions are eluted into the anode chamber 21 from an anode 25. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、銅イオン発生方法
およびその装置,硫酸銅製造方法およびその装置,金属
イオン発生方法およびその装置,イオン水製造方法およ
びその装置に係り、特に、純度の高い銅イオン発生に用
いて好適な技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for producing copper ions, a method and apparatus for producing copper sulfate, a method and apparatus for producing metal ions, a method for producing ionized water and apparatus therefor, and in particular to a high purity The present invention relates to a technique suitable for generating copper ions.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】銅メッ
キをおこなう際に必要な銅イオンを得るために、硫酸銅
水和物を溶解したものがメッキ液として適用されていた
が、銅イオン以外の不純物があると、メッキ層の膜特性
が低下してしまうという問題があった。このため、原料
としての硫酸銅に対して高純度が要求されているととも
に、より良好な電力効率を得たいという要求があった。
この際、特に長時間安定した濃度および純度を維持して
銅イオンを供給することが必要であるとともに、銅イオ
ンを供給されたメッキ液中において均一な銅イオン濃度
を維持することが必要である。
2. Description of the Related Art In order to obtain copper ions required for copper plating, a solution of copper sulfate hydrate is applied as a plating solution. There is a problem that the film characteristics of the plating layer are deteriorated by the presence of such impurities. Therefore, high purity is required for the copper sulfate as a raw material, and there is a demand for obtaining better power efficiency.
At this time, in particular, it is necessary to supply copper ions while maintaining a stable concentration and purity for a long time, and it is necessary to maintain a uniform copper ion concentration in the plating solution supplied with copper ions. .

【0003】さらに、メッキ液中に銅イオンを供給する
ために陽極に金属銅塊(銅板、銅片)を適用して銅イオ
ンを溶出していたが、メッキ性を向上するために銅中に
リンを混入する必要があり、メッキ液中の不純物として
リンが存在する。しかし、銅中のリンの存在により、メ
ッキ層の膜特性が低下するためこれを改善したいという
要求があった。
Further, in order to supply copper ions into the plating solution, a metal copper block (copper plate, copper piece) was applied to the anode to elute the copper ions. It is necessary to mix phosphorus, and phosphorus exists as an impurity in the plating solution. However, the presence of phosphorus in copper deteriorates the film characteristics of the plating layer, and there has been a demand for improvement.

【0004】また、最近、半導体素子において、配線層
に電気抵抗率が低い銅を使用することにより、配線の電
気抵抗に起因する配線遅延を防止することができ素子内
における信号伝達速度が向上し、結果的に処理速度を向
上することができるため、半導体素子において処理速度
を向上するために、配線層に銅(Cu)を採用すること
が検討されているが、このような場合適用する銅として
は、高純度であるものが要求されていた。
Further, recently, in a semiconductor device, by using copper having a low electric resistivity for a wiring layer, it is possible to prevent a wiring delay due to the electric resistance of the wiring and to improve a signal transmission speed in the device. Since it is possible to improve the processing speed as a result, it is considered to adopt copper (Cu) for the wiring layer in order to improve the processing speed in the semiconductor element. For that, a high-purity product was required.

【0005】また、銅以外にも、銀、金、白金等、水素
よりもイオン化傾向の小さい金属に関しては、その金属
イオンを製造することが困難であり、安価で簡便な方法
が求められていた。
In addition to copper, it is difficult to produce metal ions of metals such as silver, gold and platinum, which have a smaller ionization tendency than hydrogen, and an inexpensive and simple method has been demanded. .

【0006】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、以下の目的を達成しようとするものである。 効率的な金属イオンの発生を可能とすること。 特に効率的な銅イオンの発生を可能とすること。 上記の際、不純物の低減を図ること。 安定した銅イオンの供給を可能とすること。 高純度の硫酸銅の製造を可能とすること。 効率的な酸性水の供給を可能とすること。
The present invention has been made in view of the above circumstances and is intended to achieve the following objects. To enable efficient generation of metal ions. To enable particularly efficient generation of copper ions. In the above case, reduce impurities. To enable stable supply of copper ions. To enable the production of high-purity copper sulfate. To enable efficient supply of acidic water.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の銅イオン発生方
法は、イオン発生槽を水素イオン交換膜で陽極室と陰極
室とに区画し、前記陰極室において、陰極表面から水素
ガスを放出するとともに、前記陽極室において、陽極か
ら銅イオンを前記陽極室内に溶出することにより上記課
題を解決した。本発明において、前記陽極室には、酸溶
液を貯溜することが望ましい。また、本発明において、
前記陽極として、籠状の導電体内部に原料銅を載置する
手段を採用することもできる。本発明の銅イオン発生装
置は、イオン発生槽と、該イオン発生槽内部を陽極室と
陰極室とに区画する水素イオン交換膜と、前記陰極室内
に設けられ通電されて水素ガスを表面から放出する陰極
と、前記陽極室に設けられ通電されて前記陽極室内に銅
イオンを溶出する陽極と、を具備してなることにより上
記課題を解決した。本発明における前記陽極室には、酸
溶液が貯溜されてなることができる。また、前記陽極
が、籠状の導電体と、該導電体籠の内部に載置される原
料銅とを有してなることがある。本発明の硫酸銅製造方
法は、イオン発生槽を水素イオン交換膜で陽極室と陰極
室とに区画し、前記陰極室において、陰極表面から水素
ガスを放出するとともに、硫酸を供給した前記陽極室に
おいて、陽極から銅イオンを前記陽極室内に溶出し、前
記陽極室内において硫酸銅溶液を製造することにより上
記課題を解決した。本発明において、前記陽極として、
籠状の導電体内部に原料無リン銅を載置することが望ま
しい。本発明の硫酸銅製造装置は、イオン発生槽と、該
イオン発生槽内部を陽極室と陰極室とに区画する水素イ
オン交換膜と、前記陰極室内に設けられ通電されて水素
ガスを表面から放出する陰極と、硫酸を供給した前記陽
極室に設けられ通電されて前記陽極室内に銅イオンを溶
出する陽極と、を具備してなることにより上記課題を解
決した。また、本発明において、前記陽極が、籠状の導
電体と、該導体籠内部に載置された原料無リン銅とを有
してなる手段を採用することもできる。本発明の金属イ
オン発生方法は、イオン発生槽を水素イオン交換膜で陽
極室と陰極室とに区画し、前記陰極室において、陰極表
面から水素ガスを放出するとともに、前記陽極室におい
て、陽極から金属イオンを前記陽極室内に溶出すること
により上記課題を解決した。本発明において、前記陽極
室には、酸溶液を貯溜する手段や、前記陽極として、籠
状の導電体内部に原料金属を載置する手段を採用するこ
ともできる。本発明の金属イオン発生装置は、イオン発
生槽と、該イオン発生槽内部を陽極室と陰極室とに区画
する水素イオン交換膜と、前記陰極室内に設けられ通電
されて水素ガスを表面から放出する陰極と、前記陽極室
に設けられ通電されて前記陽極室内に金属イオンを溶出
する陽極と、を具備してなることにより上記課題を解決
した。本発明における前記陽極室には、酸溶液が貯溜さ
れてなることが可能であり、また、前記陽極が、籠状の
導電体と、該導電体籠の内部に載置される原料金属とを
有してなることができる。また、本発明の酸性水製造方
法として、イオン発生槽を水素イオン交換膜で陽極室と
陰極室とに区画し、前記陽極室において、陽極から金属
イオンを前記陽極室内に溶出するとともに、前記陰極室
において、陰極表面から水素ガスを放出し、酸性水を製
造する手段を採用することもできる。本発明の酸性水製
造装置は、イオン発生槽と、該イオン発生槽内部を陽極
室と陰極室とに区画する水素イオン交換膜と、前記陽極
室に設けられ通電されて前記陽極室内に金属イオンを溶
出する陽極と、 前記陰極室内に設けられ通電されて水
素ガスをその表面から放出する陰極と、を具備するとと
もに、前記陰極室内において酸性水を生成することによ
り上記課題を解決した。
According to the copper ion generating method of the present invention, an ion generating tank is divided into an anode chamber and a cathode chamber by a hydrogen ion exchange membrane, and hydrogen gas is released from the cathode surface in the cathode chamber. At the same time, the above problem was solved by eluting copper ions from the anode into the anode chamber in the anode chamber. In the present invention, it is desirable to store an acid solution in the anode chamber. In the present invention,
As the anode, it is possible to employ a means for placing the raw material copper inside the cage-shaped conductor. The copper ion generator of the present invention comprises an ion generating tank, a hydrogen ion exchange membrane for partitioning the inside of the ion generating tank into an anode chamber and a cathode chamber, and an electric current provided in the cathode chamber to discharge hydrogen gas from the surface. The above-mentioned problems are solved by including a cathode that operates and an anode that is provided in the anode chamber and is energized to elute copper ions into the anode chamber. An acid solution may be stored in the anode chamber of the present invention. Further, the anode may include a cage-shaped conductor and a raw material copper placed inside the conductor cage. The copper sulfate production method of the present invention divides an ion generating tank into an anode chamber and a cathode chamber with a hydrogen ion exchange membrane, and in the cathode chamber, releases hydrogen gas from the cathode surface and supplies the sulfuric acid to the anode chamber. In the above, the above problems were solved by eluting copper ions from the anode into the anode chamber and producing a copper sulfate solution in the anode chamber. In the present invention, as the anode,
It is desirable to place the raw material phosphorus-free copper inside the cage-shaped conductor. The copper sulfate manufacturing apparatus of the present invention comprises an ion generating tank, a hydrogen ion exchange membrane for partitioning the inside of the ion generating tank into an anode chamber and a cathode chamber, and an electric current provided in the cathode chamber to discharge hydrogen gas from the surface. The above-mentioned problems are solved by including a negative electrode and a positive electrode which is provided in the positive electrode chamber to which sulfuric acid is supplied and which is energized to elute copper ions into the positive electrode chamber. Further, in the present invention, it is also possible to adopt a means in which the anode has a cage-shaped conductor and a raw material non-phosphorus copper placed inside the conductor cage. The metal ion generation method of the present invention divides an ion generation tank into an anode chamber and a cathode chamber with a hydrogen ion exchange membrane, and in the cathode chamber, releases hydrogen gas from the cathode surface, and in the anode chamber, from the anode. The above problems were solved by eluting metal ions into the anode chamber. In the present invention, the anode chamber may be provided with a means for storing an acid solution or a means for placing the raw material metal inside the cage-shaped conductor as the anode. The metal ion generator of the present invention comprises an ion generation tank, a hydrogen ion exchange membrane for partitioning the inside of the ion generation tank into an anode chamber and a cathode chamber, and an electric current provided in the cathode chamber to discharge hydrogen gas from the surface. The above-mentioned problem is solved by including a cathode that operates and an anode that is provided in the anode chamber and that is energized to elute metal ions in the anode chamber. An acid solution can be stored in the anode chamber in the present invention, and the anode includes a cage-shaped conductor and a raw material metal placed inside the conductor cage. Can have. Further, as the method for producing acidic water of the present invention, the ion generation tank is divided into an anode chamber and a cathode chamber with a hydrogen ion exchange membrane, and in the anode chamber, metal ions are eluted from the anode into the anode chamber, and the cathode is used. In the chamber, it is also possible to employ a means of producing hydrogen gas by releasing hydrogen gas from the surface of the cathode. The acidic water producing apparatus of the present invention comprises an ion generating tank, a hydrogen ion exchange membrane for partitioning the inside of the ion generating tank into an anode chamber and a cathode chamber, and a metal ion in the anode chamber which is energized and energized. The above problem is solved by providing an anode that elutes with a cathode and a cathode that is provided in the cathode chamber and discharges hydrogen gas from its surface when energized, and by generating acidic water in the cathode chamber.

【0008】本発明のイオン発生槽においては、その内
部を水素イオン交換膜で陽極室と陰極室とに区画し、前
記陰極室において陰極に通電して、陰極室中の水素イオ
ンを陰極付近から水素ガスとして放出して、この陰極室
中の水素イオン濃度を低減する。これにより、水素イオ
ン交換膜を介して、陽極室内部の水素イオンだけが陰極
室に移動する。従って、陽極室内の陽イオンが低減し、
この状態で前記陽極室の陽極に通電していることによ
り、陽極から銅イオン等の金属イオンを前記陽極室内に
溶出し、陽極室内の金属イオン濃度を高めることができ
る。ここで、陽極としては、金属銅からなる板状、棒状
等の形状のものを適応することも可能である。これによ
り、銅、銀、金、白金等、水素よりもイオン化傾向の小
さい金属であっても、容易にその金属イオンを製造する
ことが可能となる。同時に、陰極室において、水素イオ
ンにより酸性水を製造することが可能となる。
In the ion generating tank of the present invention, the inside thereof is divided into an anode chamber and a cathode chamber by a hydrogen ion exchange membrane, and the cathode is energized in the cathode chamber so that hydrogen ions in the cathode chamber are discharged from the vicinity of the cathode. It is released as hydrogen gas to reduce the hydrogen ion concentration in this cathode chamber. As a result, only the hydrogen ions inside the anode chamber move to the cathode chamber through the hydrogen ion exchange membrane. Therefore, the cations in the anode chamber are reduced,
By energizing the anode in the anode chamber in this state, metal ions such as copper ions can be eluted from the anode into the anode chamber to increase the metal ion concentration in the anode chamber. Here, as the anode, it is also possible to apply a plate-shaped or rod-shaped shape made of metallic copper. This makes it possible to easily produce metal ions of metals such as copper, silver, gold, and platinum that have a smaller ionization tendency than hydrogen. At the same time, it is possible to produce acidic water with hydrogen ions in the cathode chamber.

【0009】本発明においては上記の方法を実現するた
めに具体的な構成として、イオン発生槽内部を陽極室と
陰極室とに区画する水素イオン交換膜と、陰極室内に設
けられた陰極と、陽極室内に設けられた陽極と、を具備
する構成を採用する。この陰極は、通電されることで、
陰極室内部の水素イオンを水素ガスとして放出する。陽
極は、通電されることで、前記陽極室内に銅イオン等の
金属イオンを溶出する。また、水素イオン交換膜は、両
極室間で水素イオンを選択的に透過するものとされる。
これにより、陰極と陽極に通電して前記陽極室内部の水
素イオンを陰極室に移動させることで、陽極室内の水素
イオンを低減して陽極から銅イオン等の金属イオンを前
記陽極室内に溶出する。これにより、銀、金、白金等、
水素よりもイオン化傾向の小さい金属であっても、容易
にその金属イオンを製造することが可能となる。同時
に、陰極室において、水素イオンにより酸性水を製造す
ることが可能となる。
In the present invention, a hydrogen ion exchange membrane for partitioning the inside of the ion generating tank into an anode chamber and a cathode chamber, a cathode provided in the cathode chamber, and a specific configuration for realizing the above method, A configuration provided with an anode provided in the anode chamber is adopted. When this cathode is energized,
Hydrogen ions inside the cathode chamber are released as hydrogen gas. When the anode is energized, metal ions such as copper ions are eluted into the anode chamber. Further, the hydrogen ion exchange membrane is supposed to selectively permeate hydrogen ions between the electrode chambers.
Thereby, by energizing the cathode and the anode to move the hydrogen ions inside the anode chamber to the cathode chamber, hydrogen ions inside the anode chamber are reduced and metal ions such as copper ions are eluted from the anode into the anode chamber. . With this, silver, gold, platinum, etc.
Even if the metal has a smaller ionization tendency than hydrogen, the metal ion can be easily produced. At the same time, it is possible to produce acidic water with hydrogen ions in the cathode chamber.

【0010】ここで、水素イオン交換膜は、水素イオン
を選択的に透過するもの、つまり、陽極室に溶出した金
属イオンを陰極室に通過することなく水素イオンのみを
通過するものであればよく、例えば、カチオン樹脂、水
素イオン選択透過膜等を適用することができる。また、
陰極としては、陰極室内の液に対して反応性の低いもの
であり、かつ水素に対しても反応性の低いものであれば
よく、例えば、Cu、Ti、C、Pb、Ti表面にRu
などの白金族酸化物を被覆した構造等が適応可能であ
る。
The hydrogen ion exchange membrane may be one that selectively permeates hydrogen ions, that is, one that allows only hydrogen ions to pass without passing metal ions eluted in the anode chamber to the cathode chamber. For example, a cation resin, a hydrogen ion selective permeable membrane or the like can be applied. Also,
The cathode may be one that has low reactivity with the liquid in the cathode chamber and also has low reactivity with hydrogen. For example, Cu, Ti, C, Pb, or Ru on the surface of Ti may be used.
A structure coated with a platinum group oxide such as is applicable.

【0011】本発明において、前記陽極室に酸溶液を貯
溜することにより、溶出した金属イオンを安定化すると
ともに水素イオンを陰極室に移動して、銅等の金属イオ
ンを製造することが可能となる。ここで、適応する酸と
しては、製造する金属イオンによってその種類が異なる
が、銅イオンを製造する場合は硫酸,硝酸,塩酸等を適
応することができる。また、銀イオンの場合には硝酸が
適応可能であり、それ以外にも、塩酸、青酸(HCN)
やリンゴ酸などの弱酸等が適応可能である。なお、酸性
水を製造する以外の場合には、陽極室と同程度の濃度と
される酸溶液を陰極室にも貯留することが好ましい。
In the present invention, by storing an acid solution in the anode chamber, it is possible to stabilize the eluted metal ions and move hydrogen ions to the cathode chamber to produce metal ions such as copper. Become. Here, as the applicable acid, the kind thereof varies depending on the metal ion to be produced, but when producing copper ion, sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid or the like can be applied. In the case of silver ion, nitric acid can be applied. In addition to this, hydrochloric acid and hydrocyanic acid (HCN) are also applicable.
And weak acids such as malic acid are applicable. In addition, except for the case of producing acidic water, it is preferable to store the acid solution having the same concentration as that of the anode chamber also in the cathode chamber.

【0012】また、本発明において、前記陽極として、
籠状の導電体内部に原料銅を載置する構成を採用するこ
とにより、導体籠を配線として銅イオンとして溶出する
原料銅に通電することが可能になるとともに、原料銅が
溶出により切断されて、通電されない部分が陽極室底部
に落下することや、銅イオンが溶出することにより原料
銅が小さくなって通電できなくなること、等を防止し
て、効率よく原料銅を銅イオンとすることができる。こ
こで、導体籠を適用しないで、銅板に直接配線を接続し
てこれを陽極とした場合には、液面付近においてより多
くの銅イオンが溶出し、液面付近の銅板が切断されてし
まい、液中に未反応の銅板が残ってしまう。本発明によ
れば、このようなことを防止することができる。また、
導体籠としては、陽極室内の酸に対して耐性があるもの
が好ましく、例えば、ステンレス鋼、白金、チタン、ま
たは、Ti表面にRuなどの白金族酸化物を被覆した構
造等からなることが好ましい。
Further, in the present invention, as the anode,
By adopting a configuration in which the raw material copper is placed inside the cage-shaped conductor, it becomes possible to energize the raw material copper which is eluted as copper ions as a conductor basket as a wiring, and the raw material copper is cut by the elution. , It is possible to prevent the non-energized portion from dropping to the bottom of the anode chamber, and to prevent the copper ion from being eluted so that the copper raw material becomes so small that it cannot be energized. . Here, when the wiring is directly connected to the copper plate and this is used as the anode without applying the conductor cage, more copper ions are eluted near the liquid surface and the copper plate near the liquid surface is cut. , Unreacted copper plate remains in the liquid. According to the present invention, such a situation can be prevented. Also,
The conductor cage is preferably resistant to the acid in the anode chamber, and is preferably made of, for example, stainless steel, platinum, titanium, or a structure in which the surface of Ti is coated with a platinum group oxide such as Ru. .

【0013】なお、硫酸銅製造装置としては、陽極室底
部付近に硫酸銅溶液を外部に送出するための硫酸銅供給
管等を設けることができる。これにより水、又は酸溶液
よりも比重が重く陽極室底部付近により高い濃度で溜ま
っている硫酸銅溶液を速やかに外部に供給することが可
能となる。さらに、陽極付近の銅イオンを速やかに移動
して陽イオン濃度を低減し、電極反応における限界電流
が低減することを防止して、銅イオンの生成速度の低減
を防止することができる。また、銅イオン等の金属イオ
ンおよび硫酸銅の供給先が例えばメッキ槽等とされる場
合には、当該メッキ槽にメッキ用のメッキ陽極及びメッ
キ陰極を設けて、メッキ陽極付近で発生する水素イオン
をイオン発生槽の陽極室に戻すことにより、陽極の原料
銅等の原料金属が無くならない限り新たな酸の補給をす
ることなく銅イオン等の金属イオンを製造し続けること
ができる。また、この場合、原料銅等の原料金属を追加
して導体籠内に補給することにより、連続状態で銅イオ
ン等の金属イオンの製造をおこなうことができ、さら
に、同時に硫酸等の酸溶液を供給することにより、連続
して硫酸銅の製造をおこなうことができる。
As the copper sulfate producing apparatus, a copper sulfate supply pipe or the like for delivering the copper sulfate solution to the outside can be provided near the bottom of the anode chamber. This makes it possible to promptly supply water or a copper sulfate solution having a higher specific gravity than the acid solution and having a higher concentration near the bottom of the anode chamber to the outside. Further, it is possible to prevent copper ions near the anode from moving rapidly to reduce the concentration of cations, prevent the limiting current in the electrode reaction from decreasing, and prevent the generation rate of copper ions from decreasing. When the supply destination of metal ions such as copper ions and copper sulfate is, for example, a plating tank or the like, a plating anode and a plating cathode for plating are provided in the plating tank to generate hydrogen ions near the plating anode. By returning to the anode chamber of the ion generating tank, metal ions such as copper ions can be continuously produced without replenishing new acid unless the raw material metal such as copper for the anode is exhausted. Further, in this case, by adding a raw material metal such as raw material copper and replenishing it in the conductor basket, it is possible to continuously produce metal ions such as copper ions, and at the same time, add an acid solution such as sulfuric acid. By supplying, copper sulfate can be continuously produced.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る銅イオン発生
方法およびその装置の第1実施形態を、図面に基づいて
説明する。図1は、本実施形態の銅イオン発生装置を示
す模式図であり、図において、符号1は銅イオン発生装
置、2はイオン発生槽である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A first embodiment of a copper ion generating method and apparatus therefor according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a copper ion generator of the present embodiment. In the figure, reference numeral 1 is a copper ion generator, and 2 is an ion generation tank.

【0015】本実施形態における銅イオン発生装置1
は、図1に示すように、イオン発生槽2と、該イオン発
生槽2内部を陽極室21と陰極室22とに区画する水素
イオン交換膜23と、陰極室22内に設けられ通電され
て水素ガスH2 を表面から放出する陰極24と、陽極室
21に設けられ通電されて前記陽極室21内に銅イオン
Cu2+を溶出する陽極25と、を具備してなる。
Copper ion generator 1 in this embodiment
As shown in FIG. 1, the ion generation tank 2, a hydrogen ion exchange membrane 23 that divides the inside of the ion generation tank 2 into an anode chamber 21 and a cathode chamber 22, and a cathode ion chamber 22 are provided with electricity. It is provided with a cathode 24 that releases hydrogen gas H 2 from the surface and an anode 25 that is provided in the anode chamber 21 and that is energized to elute copper ions Cu 2+ into the anode chamber 21.

【0016】イオン発生槽2は、上面の開口した箱状と
され、その底部付近の側壁には、後述する陽極室22位
置に配管26が接続されており、内部に所定の酸溶液が
貯留される。本実施形態において、この酸溶液は、90
〜220g/l(電離度を1として0.9〜2.2N)
程度の硫酸H2SO4とされている。
The ion generating tank 2 has a box-like shape with an open upper surface, and a pipe 26 is connected to a side wall near the bottom of the ion generating tank 2 at a position of an anode chamber 22 described later, and a predetermined acid solution is stored therein. It In this embodiment, the acid solution is 90
~ 220 g / l (0.9-2.2 N with an ionization degree of 1)
It is considered to be sulfuric acid H 2 SO 4 in a certain degree.

【0017】水素イオン交換膜23は、イオン発生槽2
の中央付近に垂設され、その端部がそれぞれイオン発生
槽2の向かい合った側壁および底部に密着接続されて、
イオン発生槽2内部を陽極室21および陰極室22に分
離している。この水素イオン交換膜23は、水素イオン
+ を選択的に透過するいわば、半透膜のような働きを
するものとされ、水分子および水素イオンH+ を透過す
るが、後述する銅イオンCu2+等の金属イオン、およ
び、硫酸イオンSO4 2- 等のマイナスイオンは透過しな
いようになっている。
The hydrogen ion exchange membrane 23 is used in the ion generating tank 2
Of the ion generating tank 2 is closely attached to the side wall and the bottom of the ion generating tank 2 facing each other.
The inside of the ion generating tank 2 is divided into an anode chamber 21 and a cathode chamber 22. The proton exchange membrane 23 is, as it were selectively permeable to hydrogen ions H +, is intended to act like a semi-permeable membrane, is transmitted through the water molecules and hydrogen ions H +, copper will be described later ions Cu Metal ions such as 2+ and negative ions such as sulfate ions SO 4 2− do not permeate.

【0018】水素イオン交換膜23は、水素イオンH+
を選択的に透過するものであればよく、例えば、カチオ
ン樹脂、水素イオン選択透過膜等を適用することができ
る。この水素イオン交換膜23としては、市販品でもよ
く、本実施形態においては、旭硝子株式会社製のセレミ
オン(登録商標)の特殊カチオン膜HSV,HSF等を
適応することができる。
The hydrogen ion exchange membrane 23 is formed of hydrogen ions H +
It is only necessary to selectively permeate, and for example, a cation resin, a hydrogen ion selective permeable membrane, or the like can be applied. As the hydrogen ion exchange membrane 23, a commercially available product may be used, and in the present embodiment, special cation membranes HSV and HSF of Selemion (registered trademark) manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. can be applied.

【0019】陽極室21には、その中央付近に、図示し
ない直流電流供給装置の陽極側に接続される陽極25が
設けられている。陽極25は、電源に接続される籠状の
導電体25Aと、導体籠25Aを介して通電可能なよう
に導体籠25A内部に載置される原料銅25Bとを具備
する構成とされる。
The anode chamber 21 is provided near its center with an anode 25 connected to the anode side of a direct current supply device (not shown). The anode 25 is configured to include a cage-shaped conductor 25A connected to a power source and a raw material copper 25B placed inside the conductor cage 25A so as to be able to conduct electricity through the conductor cage 25A.

【0020】導体籠25Aは、立設される有底円筒状の
籠体とされている。導体籠25Aの上端が後述するよう
に陽極室21に貯留される液面よりも上側に位置してお
り、導体籠25Aの底部は銅イオンCu2+を効率的に溶
出するために陽極室21の底部から離間した状態とされ
ている。この導体籠25Aの内径は後述する原料銅25
Bの径寸法よりも大きく設定されることが好ましく、具
体的には、使用する原料銅25Bに対応して30〜60
mm程度に設定されている。また、導体籠25Aにおけ
る籠状のメッシュ間隔寸法は、後述するように銅イオン
Cu2+を溶出して小さくなった原料銅25Bが導体籠2
5A内に停留可能なように設定されており、具体的に
は、6〜10mm程度に設定されている。また、導体籠
25Aとしては、陽極室21内の酸に対して耐性がある
ものが好ましく、例えば、ステンレス鋼、白金、チタ
ン、チタン(Ti)材表面にRuなどの白金族酸化物を
被覆した構造等からなることが好ましい。
The conductor cage 25A is a bottomed cylindrical cage. The upper end of the conductor cage 25A is located above the liquid surface stored in the anode chamber 21 as described later, and the bottom of the conductor cage 25A efficiently elutes the copper ions Cu 2+ in order to elute the copper ions Cu 2+. Is separated from the bottom of the. The inner diameter of this conductor cage 25A is the raw material copper 25 described later.
It is preferable to set the diameter larger than the diameter of B, specifically, 30 to 60 corresponding to the raw material copper 25B to be used.
It is set to about mm. In addition, the cage-shaped mesh interval size in the conductor cage 25A is the same as the conductor cage 2 when the raw material copper 25B, which is reduced by elution of copper ions Cu 2+ , is used as described later.
It is set so as to be able to stay within 5 A, specifically, it is set to about 6 to 10 mm. The conductor cage 25A is preferably resistant to the acid in the anode chamber 21, and for example, the surface of stainless steel, platinum, titanium, or titanium (Ti) material is coated with a platinum group oxide such as Ru. It is preferably composed of a structure or the like.

【0021】原料銅25Bとしては、不純物を含まない
略球形の銅アノードボールとされることが好ましく、特
に、リンを含まないものが好ましい。また、原料銅25
Bの径寸法は、φ11mm〜φ55mm程度とされるこ
とが好ましく、具体的には、φ55mmのものを使用し
た。
The raw material copper 25B is preferably a substantially spherical copper anode ball containing no impurities, and particularly preferably one containing no phosphorus. In addition, raw material copper 25
The diameter of B is preferably about 11 mm to 55 mm, and specifically, the diameter of 55 mm was used.

【0022】陰極室22には、図示しない直流電流供給
装置の陰極側に接続される陰極24が設けられている。
板状の陰極24は、陰極室22の中央付近に垂設されて
おり、反応性を高めるために、表面積を増大する形状と
されることが好ましい。また、陰極24としては、酸溶
液との反応性の低いものであり、かつ水素に対して反応
性の低いものであればよく、例えば、Cu、Ti、C、
Pb、チタン(Ti)材表面にRuなどの白金族酸化物
を被覆した構造等が適応可能である。
The cathode chamber 22 is provided with a cathode 24 connected to the cathode side of a DC current supply device (not shown).
The plate-shaped cathode 24 is provided vertically near the center of the cathode chamber 22, and preferably has a shape that increases the surface area in order to enhance reactivity. Further, the cathode 24 may be one having a low reactivity with an acid solution and a low reactivity with hydrogen, such as Cu, Ti, C,
A structure in which the surface of Pb or titanium (Ti) material is coated with a platinum group oxide such as Ru is applicable.

【0023】次に、上記の銅イオン発生装置における銅
イオン製造について説明する。
Next, the production of copper ions in the above copper ion generator will be described.

【0024】銅イオンを製造する際には、先ず、イオン
発生槽2内部に硫酸水溶液を満たすとともに、導体籠2
5A中に原料銅25Bを供給する。この状態では、陰極
室22内には、水分子、硫酸イオンSO4 2- 、水酸イオ
ンOH- 、未解離硫酸分子、および、水素イオンH+
存在し、陽極室21内には、水分子、硫酸イオンSO 4
2- 、水素イオンH+ 、水酸イオンOH- 、未解離硫酸
分子、および、微量の銅イオンCu2+が存在している。
When producing copper ions, first, the ions
The inside of the generation tank 2 is filled with a sulfuric acid aqueous solution, and the conductor cage 2
Raw material copper 25B is supplied into 5A. In this state, the cathode
In the chamber 22, water molecules, sulfate ions SOFour 2- , Hydroxy iodide
OH- , Undissociated sulfuric acid molecule, and hydrogen ion H+ But
There are water molecules and sulfate ions SO in the anode chamber 21. Four
2- , Hydrogen ion H+ , Hydroxide ion OH- , Undissociated sulfuric acid
Molecule and trace amount of copper ion Cu2+Exists.

【0025】次いで、陽極25および陰極24に図示し
ない電流供給装置から、2×10+2〜6×10+2A/m
2 の電解電流を印加する。すると、陰極24表面付近に
おいて、陰極室22中の水素イオンH+ が水素ガスH2
として放出される。このため、陰極室22の電気的中性
を保つために陽極室21からプラスイオンが陰極室22
に移動しなければならないが、両室21,22間は水素
イオン交換膜23で仕切られているので、陽極室21内
部の水素イオンH+ だけが陰極室22に移動する。この
とき、銅イオンCu2+は透過できず、陽極室21内に留
まっている。ここで、印加する電解電圧の上限は陽極液
の攪拌条件や、温度、濃度等により変化するが、陽極2
5表面において酸素が発生しない程度の範囲に設定す
る。
Next, from the current supply device (not shown) to the anode 25 and the cathode 24, 2 × 10 +2 to 6 × 10 +2 A / m
Apply 2 electrolytic current. Then, in the vicinity of the surface of the cathode 24, the hydrogen ions H + in the cathode chamber 22 become hydrogen gas H 2
Is released as. For this reason, in order to maintain the electrical neutrality of the cathode chamber 22, positive ions are transferred from the anode chamber 21 to the cathode chamber 22.
However, since the two chambers 21 and 22 are partitioned by the hydrogen ion exchange membrane 23, only the hydrogen ions H + inside the anode chamber 21 move to the cathode chamber 22. At this time, copper ions Cu 2+ cannot pass through and stay in the anode chamber 21. Here, the upper limit of the applied electrolysis voltage varies depending on the stirring conditions of the anolyte solution, temperature, concentration, etc.
5 It is set within a range where oxygen is not generated on the surface.

【0026】この結果、陽極室21内の水素イオン濃度
が低減する、つまり、陽極室21内の陽イオンが低減す
る。陽極25においては、導体籠25Aを介してこの導
体籠25Aに接触している原料銅25Bに電解電流が印
加されている。陽極室21内の陽イオン(水素イオンH
+ )が低減した状態において、陽極室21の陽極25に
通電していることにより、通電する前の初期状態の陽イ
オン濃度まで、銅イオンCu2+が陽極25から陽極室2
1内に溶出することで、陽極室21内の電気的中性が保
たれることになる。このとき、陽極25に印加される電
解電流の大きさと溶出する銅イオンCu2+の量とが比例
している。
As a result, the hydrogen ion concentration in the anode chamber 21 is reduced, that is, the cations in the anode chamber 21 are reduced. In the anode 25, an electrolytic current is applied to the raw material copper 25B in contact with the conductor cage 25A via the conductor cage 25A. Positive ions in the anode chamber 21 (hydrogen ions H
+ ) Is reduced, by energizing the anode 25 of the anode chamber 21, the copper ions Cu 2+ are transferred from the anode 25 to the anode chamber 2 up to the cation concentration in the initial state before energization.
By eluting into the inside of 1, the electric neutrality in the anode chamber 21 is maintained. At this time, the magnitude of the electrolytic current applied to the anode 25 is proportional to the amount of the eluted copper ions Cu 2+ .

【0027】この状態で陽極25および陰極24に対す
る通電を持続することにより、連続的に陰極から水素ガ
スH2 が発生し、陰極室22中の水素イオン濃度が連続
的に低減する。これにより、水素イオン交換膜23を介
して、陽極室21内部の水素イオンH+ だけが陰極室2
2に連続的に移動して、陽極室21内の水素イオン濃度
つまり陽イオン濃度が低減し、その結果、原料銅25B
から連続的に銅イオンCu2+が溶出することになる。こ
れにより、水素よりもイオン化傾向の小さい銅イオンC
2+を製造することができる。
In this state, by continuing to energize the anode 25 and the cathode 24, hydrogen gas H 2 is continuously generated from the cathode, and the hydrogen ion concentration in the cathode chamber 22 is continuously reduced. As a result, only the hydrogen ions H + inside the anode chamber 21 pass through the hydrogen ion exchange membrane 23 and the cathode chamber 2
2, the hydrogen ion concentration in the anode chamber 21, that is, the cation concentration is reduced, and as a result, the raw material copper 25B
From this, copper ions Cu 2+ are continuously eluted. As a result, the copper ion C, which has a smaller ionization tendency than hydrogen,
u 2+ can be produced.

【0028】同時に、原料銅25Bを追加して導体籠2
5A内に供給することにより、さらに連続的に銅イオン
Cu2+の製造をおこなうことができる。
At the same time, the raw material copper 25B is added and the conductor cage 2 is added.
By supplying into 5 A, copper ions Cu 2+ can be produced more continuously.

【0029】本実施形態の銅イオン発生方法およびその
装置によれば、イオン発生槽2内部を陽極室21と陰極
室22とに区画する水素イオン交換膜23と、陰極室2
2内に設けられた陰極24と、陽極室21内に設けられ
た陽極25と、を具備する構成とされ、陽極25および
陰極24に図示しない電流供給装置から、直流電流を印
加することにより、通電された陰極24で、陰極室22
内部の水素イオンH+を水素ガスH2 として放出して、
陰極室22内部の水素イオン濃度を低下し、水素イオン
交換膜23を介して陽極室21内の水素イオンH+ のみ
を陰極室に移動して、陽極室21内の陽イオン濃度を低
減し、その結果、原料銅25Bから連続的に銅イオンC
2+が溶出することが可能となる。
According to the copper ion generating method and its apparatus of the present embodiment, the hydrogen ion exchange membrane 23 that divides the inside of the ion generating tank 2 into the anode chamber 21 and the cathode chamber 22, and the cathode chamber 2
2 is configured to include a cathode 24 provided in the anode chamber 21 and an anode 25 provided in the anode chamber 21, and a direct current is applied to the anode 25 and the cathode 24 from a current supply device (not shown), With the cathode 24 energized, the cathode chamber 22
The internal hydrogen ion H + is released as hydrogen gas H 2 ,
The hydrogen ion concentration in the cathode chamber 22 is reduced, only the hydrogen ions H + in the anode chamber 21 are moved to the cathode chamber through the hydrogen ion exchange membrane 23, and the cation concentration in the anode chamber 21 is reduced. As a result, copper ions C are continuously supplied from the raw material copper 25B.
u 2+ can be eluted.

【0030】これにより、水素よりイオン化傾向の小さ
い銅であっても、容易に銅イオンCu2+を製造すること
が可能となる。従って、原料銅25Bを溶解するために
この原料銅25Bにリン等の不純物を混ぜる必要がない
ため、得られた銅イオンCu 2+にはリン等の不純物が含
まれず、高純度の銅イオンCu2+を得ることが可能とな
る。従って、半導体等の銅配線に適用することが可能な
高純度の銅イオンCu 2+を容易に得ることができる。
As a result, hydrogen has a smaller ionization tendency than hydrogen.
Even if it is copper, copper ion Cu2+To manufacture
Is possible. Therefore, in order to dissolve the raw material copper 25B,
There is no need to mix impurities such as phosphorus with this raw material copper 25B.
Therefore, the obtained copper ion Cu 2+Contains impurities such as phosphorus.
Not rare, high purity copper ion Cu2+It is possible to get
It Therefore, it can be applied to copper wiring such as semiconductors.
High purity copper ion Cu 2+Can be easily obtained.

【0031】同時に、この銅イオンCu2+の製造方法に
よれば、陽極25に印加する電解電流に比例して陽極2
5から銅イオンCu2+が溶出するため、印加する電解電
流の大きさによって、製造する銅イオンCu2+の量を容
易に設定することが可能となる。
At the same time, according to this method for producing copper ions Cu 2+ , the anode 2 is proportional to the electrolytic current applied to the anode 25.
Since the copper ion Cu 2+ elutes from 5, the amount of the copper ion Cu 2+ to be manufactured can be easily set according to the magnitude of the electrolytic current applied.

【0032】また、本実施形態において、陽極25とし
て、籠状の導電体25A内部に原料銅25Bを載置する
構成を採用することにより、導体籠25Aを介して原料
銅25Bに通電することが可能になるとともに、原料銅
25Bが溶出により縮小したとしても通電を維持し、か
つ、最後まで、原料銅25Bを溶出してしまうことが可
能となる。このため、陽極を銅板等とした場合に発生す
る、銅板が切断されて通電されない部分が陽極室底部に
落下することや、溶出により銅板が小さくなって通電で
きなくなること、などを防止して、効率よく原料銅を銅
イオンとすることができる。
Further, in the present embodiment, by adopting the structure in which the raw material copper 25B is placed inside the cage-shaped conductor 25A as the anode 25, the raw material copper 25B can be energized through the conductor cage 25A. In addition to being possible, even if the raw material copper 25B is reduced due to elution, it is possible to maintain the power supply and elute the raw material copper 25B to the end. For this reason, when the anode is a copper plate or the like, the copper plate is cut and the part which is not energized falls to the bottom of the anode chamber, and the copper plate becomes smaller due to elution and cannot be energized. The raw material copper can be efficiently converted into copper ions.

【0033】なお、陽極室21で生成した銅イオンCu
2+を配管26によって外部に送出することにより、陽極
室21内の陽イオン濃度の上昇を低減して、さらなる銅
イオンCu2+の製造をおこなうことができる。また、こ
のとき、陽極室21底部付近の配管26をメッキ槽等に
接続することにより、メッキ槽等の所定の箇所に製造し
た銅イオンCu2+を速やかに供給することが可能とな
る。このとき、陽極室21内において、陽極25付近か
ら配管26の接続部分への流れを形成することにより、
より効率的に銅イオンCu2+を供給することができると
ともに、陽極25付近の銅イオンCu2+を速やかに移動
して陽イオン濃度を低減し、電極反応における限界電流
が低減することを防止して、銅イオンCu2+の生成速度
の低減を防止することができる。
The copper ions Cu produced in the anode chamber 21
By sending 2+ to the outside through the pipe 26, an increase in the concentration of cations in the anode chamber 21 can be suppressed , and further copper ions Cu 2+ can be produced. Further, at this time, by connecting the pipe 26 near the bottom of the anode chamber 21 to a plating tank or the like, it becomes possible to rapidly supply the produced copper ions Cu 2+ to a predetermined location in the plating tank or the like. At this time, in the anode chamber 21, by forming a flow from the vicinity of the anode 25 to the connecting portion of the pipe 26,
Prevention more together efficiently can supply copper ions Cu 2+, copper ions Cu 2+ in the vicinity of anode 25 to move rapidly to reduce the cation concentration, that limit current in the electrode reaction is reduced As a result, it is possible to prevent the generation rate of copper ions Cu 2+ from decreasing.

【0034】以下、本発明に係る硫酸銅製造方法および
その装置の第2実施形態を、図面に基づいて説明する。
A second embodiment of the method for producing copper sulfate and the apparatus therefor according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0035】本実施形態の硫酸銅製造装置は、前述した
図1に示す第1実施形態における銅イオン発生装置と略
同等の構成を有するものとされる。
The copper sulfate manufacturing apparatus of this embodiment has substantially the same construction as the copper ion generator of the first embodiment shown in FIG.

【0036】本実施形態においては、前述の第1実施形
態と同様にして銅イオンCu2+を製造することにより、
効率的に硫酸銅を製造することが可能となる。同時に、
原料銅25Bを追加して導体籠25A内に供給するとと
もに、陽極室21内に硫酸を追加供給することにより、
連続して硫酸銅の製造をおこなうことが可能となる。ま
た、原料銅25Bを溶解するためにこの原料銅25Bに
リン等の不純物を混ぜる必要がないため、得られた硫酸
銅にはリン等の不純物が含まれず、高純度の硫酸銅を得
ることが可能となる。従って、半導体等の銅配線等に適
用することが可能な高純度の硫酸銅を容易に得ることが
できる。
In this embodiment, copper ions Cu 2+ are produced in the same manner as in the first embodiment described above,
It is possible to efficiently produce copper sulfate. at the same time,
By additionally supplying the raw material copper 25B into the conductor cage 25A and additionally supplying sulfuric acid into the anode chamber 21,
It is possible to continuously produce copper sulfate. Further, since it is not necessary to mix impurities such as phosphorus with the raw material copper 25B in order to dissolve the raw material copper 25B, the obtained copper sulfate does not contain impurities such as phosphorus, and high-purity copper sulfate can be obtained. It will be possible. Therefore, it is possible to easily obtain high-purity copper sulfate that can be applied to copper wiring of semiconductors and the like.

【0037】なお、本実施形態においては、陽極室21
底部付近に設けられた配管26を製造された硫酸銅溶液
を外部に送出するための硫酸銅供給管とすることができ
る。これにより水、又は酸溶液よりも比重が重く陽極室
底部付近により高い濃度で溜まっている硫酸銅溶液を速
やかに外部に供給することが可能となる。さらに、陽極
25付近の銅イオンを速やかに移動して陽極室21内の
陽イオン濃度を低減し、電極反応における限界電流が低
減することを防止して、硫酸銅の生成速度の低減を防止
することができる。また、硫酸銅の供給先が例えばメッ
キ槽等とされる場合には、当該メッキ槽にメッキ用のメ
ッキ陽極及びメッキ陰極を設けて、メッキ陽極付近で発
生する水素イオンをイオン発生槽の陽極室に戻すことに
より、陽極25における原料銅25Bが無くならない限
り銅イオンCu2+を製造し、硫酸銅を連続して供給する
ことができる。
In the present embodiment, the anode chamber 21
The pipe 26 provided near the bottom can be used as a copper sulfate supply pipe for delivering the manufactured copper sulfate solution to the outside. This makes it possible to promptly supply water or a copper sulfate solution having a higher specific gravity than the acid solution and having a higher concentration near the bottom of the anode chamber to the outside. Further, the copper ions near the anode 25 are rapidly moved to reduce the cation concentration in the anode chamber 21 and prevent the limiting current in the electrode reaction from being reduced, thereby preventing the production rate of copper sulfate from being reduced. be able to. Further, when the supply destination of copper sulfate is, for example, a plating tank or the like, a plating anode and a plating cathode for plating are provided in the plating tank, and hydrogen ions generated near the plating anode are generated in the anode chamber of the ion generating tank. By returning to the above condition, copper ions Cu 2+ can be produced and copper sulfate can be continuously supplied unless the raw material copper 25B in the anode 25 is lost.

【0038】以下、本発明に係る酸性水製造方法および
その装置の第3実施形態を、図面に基づいて説明する。
A third embodiment of the method for producing acidic water and the apparatus therefor according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0039】本実施形態の酸性水製造装置は、前述した
図1に示す第1実施形態における銅イオン発生装置と略
同等の構成を有するものとされる。
The acidic water producing apparatus of this embodiment has substantially the same structure as the copper ion generator of the first embodiment shown in FIG.

【0040】本実施形態においては、陰極室22内に硫
酸溶液ではなく純水を貯留する。次いで、第1実施形態
と同様にして、陽極25および陰極24に図示しない電
流供給装置から、電解電流を印加する。すると、陰極2
4表面付近において、陰極室22中の水素イオンH+
水素ガスH2 として放出されるとともに、水素イオン交
換膜23を介して、陽極室21内部の水素イオンH+
けが陰極室22に移動する。このとき、水素イオン交換
膜23は、水素イオンH+ を選択的に透過するため、水
分子および水素イオンH + のみを透過するが、銅イオン
Cu2+、および、硫酸イオンSO4 2- 等の塩基イオンは
透過できず、陽極室21内に留まっている。これによ
り、陰極室22内の水素イオン濃度が上昇し、陰極室2
2内において酸性水を製造することができる。
In the present embodiment, the cathode chamber 22 is sulphurized.
Store pure water instead of acid solution. Then, the first embodiment
Similarly to the above, the anode 25 and the cathode 24 are not
An electrolytic current is applied from the flow supply device. Then, cathode 2
4 near the surface, hydrogen ions H in the cathode chamber 22+ But
Hydrogen gas H2 Is released as hydrogen ion exchange
Hydrogen ion H inside the anode chamber 21 is passed through the exchange membrane 23.+ Is
The injury moves to the cathode chamber 22. At this time, hydrogen ion exchange
The film 23 is hydrogen ion H.+ To selectively permeate the
Molecule and hydrogen ion H + Only penetrates, but copper ions
Cu2+, And sulfate ion SOFour 2- Basic ions such as
It cannot pass through and remains in the anode chamber 21. By this
As a result, the hydrogen ion concentration in the cathode chamber 22 increases and the cathode chamber 2
Acidic water can be produced in 2.

【0041】なお、上記の各実施形態においては、陽極
25の導体籠25A中に原料銅25Bを載置して、銅イ
オンCu2+を溶出したが、銅以外の金属、例えば、銀、
金、白金等、水素よりもイオン化傾向の小さい金属をも
含むあらゆる金属を載置して、その金属イオンを製造す
ることができる。
In each of the above embodiments, the raw material copper 25B was placed in the conductor cage 25A of the anode 25 to elute the copper ions Cu 2+ . However, metals other than copper, such as silver,
By depositing any metal, including gold, platinum, and other metals having a smaller ionization tendency than hydrogen, the metal ions can be produced.

【0042】この場合、陽極25および陰極24に図示
しない電流供給装置から、直流電流を印加することによ
り、通電された陰極24で、陰極室22内部の水素イオ
ンH + を水素ガスH2 として放出して、陰極室22内部
の水素イオン濃度を低下し、水素イオン交換膜23を介
して陽極室21内の水素イオンH+ のみを陰極室に移動
して、陽極室21内の陽イオン濃度を低減し、その結
果、原料金属から連続的に金属イオンが溶出することが
可能となる。
In this case, the anode 25 and the cathode 24 are illustrated.
Do not apply direct current from a current supply device.
The charged cathode 24, the hydrogen ion inside the cathode chamber 22
H + Hydrogen gas H2 As the inside of the cathode chamber 22
The hydrogen ion concentration of
Then, hydrogen ions H in the anode chamber 21+ Move only to cathode chamber
Then, the concentration of cations in the anode chamber 21 is reduced, and
As a result, metal ions may be continuously eluted from the raw metal.
It will be possible.

【0043】ここで、適応する酸としては、製造する金
属イオンによってその種類が異なるが、銅イオン製造に
おける硫酸に適応して、銀イオンの場合には硝酸が適応
可能であり、それ以外にも、塩酸、青酸(HCN)やリ
ンゴ酸などの弱酸等が適応可能である。
Here, the type of acid to be applied differs depending on the metal ion to be produced, but it is applicable to sulfuric acid in the production of copper ion, and nitric acid in the case of silver ion. , Weak acids such as hydrochloric acid, hydrocyanic acid (HCN) and malic acid are applicable.

【0044】なお、本発明は電気分解により金属を水溶
液中に溶解するものであり、従来法に比べて溶解速度の
制御性が高く、無人化が容易であり、設備がコンパクト
であり、原料および副原料コストが安く、溶解時に精製
機能が期待できる、等多くの利点がある。また、高純度
の金属塩類を製造する場合、蒸発等による濃縮工程がよ
く用いられるが、この濃縮工程または原料溶液から本法
に置き換えれば、電気、熱エネルギー、冷却水等、ユー
ティリティーコストが飛躍的に安くなり、設備費はコン
パクトで安く、運転は容易でコントロールしやすく、通
常の濃縮と異なり元の液に含まれる微量の不純物まで濃
縮することがさけられるため、相対的により高純度の薬
品の安価な製造が期待できる。また、発生した水素を捕
集することで、水素発生器として適用することも可能で
ある。
The present invention dissolves a metal in an aqueous solution by electrolysis, has a higher controllability of the dissolution rate than the conventional method, is easy to unmanned, and has a compact equipment, and a raw material and It has many advantages such as low cost of auxiliary raw materials and expectation of a refining function when dissolved. Further, when producing high-purity metal salts, a concentration step by evaporation or the like is often used, but if this concentration step or the raw material solution is replaced with this method, utility costs such as electricity, heat energy, cooling water, etc. will be dramatically increased. It is cheaper, equipment cost is compact and cheap, operation is easy and controllable, and unlike ordinary concentration, it is possible to avoid concentrating even minute amount of impurities contained in the original liquid. Inexpensive manufacturing can be expected. Further, it can be applied as a hydrogen generator by collecting the generated hydrogen.

【0045】[0045]

【実施例】以下本発明の実施例について説明する。本実
施例では、上述した第1実施形態と同様の構成とされる
銅イオン発生装置において、水素イオン交換膜23とし
て前述のセレミオン膜;HSVを選択し、原料銅25B
として、φ55mmのDC銅ボールおよびOF銅ボール
をそれぞれ使用した。また、電解電流として、1.9
A,4.3A,6.4Aを選択した。ここで、DC銅と
は、銅の純度99.93%程度にリンが0.035〜
0.06%はいったものであり、OF銅とは、無酸素銅
で純度99.99%以上で酸素が10ppm以下のもの
をいう。その結果を表1,図2および図3に示す。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below. In this example, in the copper ion generator having the same configuration as that of the first embodiment described above, the above selemion film; HSV was selected as the hydrogen ion exchange film 23, and the raw material copper 25B was used.
As each, a DC copper ball and an OF copper ball having a diameter of 55 mm were used. In addition, the electrolytic current is 1.9.
A, 4.3A and 6.4A were selected. Here, DC copper means that phosphorus has a purity of about 99.93% and a phosphorus content of about 0.035%.
0.06% is included, and OF copper means oxygen-free copper having a purity of 99.99% or more and oxygen of 10 ppm or less. The results are shown in Table 1, FIG. 2 and FIG.

【0046】[0046]

【表1】 [Table 1]

【0047】図2は時間と銅溶解量との関係を示すグラ
フであり、図3は電流値と銅溶解量との関係を示すグラ
フである。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between time and copper dissolution amount, and FIG. 3 is a graph showing the relationship between current value and copper dissolution amount.

【0048】これらの結果から、電流を流した時間に銅
溶解量が比例しており、電流値と銅溶解量とが比例して
おり、また、DC銅とOF銅とで溶解量に殆ど差が無い
ことがわかる。
From these results, the amount of copper dissolved is proportional to the time when an electric current is passed, the current value and the amount of copper dissolved are proportional, and there is almost no difference in the dissolved amount between DC copper and OF copper. You can see that there is no.

【0049】[0049]

【発明の効果】本発明の銅イオン発生方法およびその装
置,硫酸銅製造方法およびその装置,金属イオン発生方
法およびその装置,イオン水製造方法およびその装置に
よれば、イオン発生槽において、その内部を水素イオン
交換膜で陽極室と陰極室とに区画し、陰極および陽極に
電解電流を印加して、陰極室中の水素イオンを陰極付近
から水素ガスとして放出し、この陰極室中の水素イオン
濃度を低減して、水素イオン交換膜を介して陽極室内部
の水素イオンだけを陰極室に移動させて陽極室内の陽イ
オンを低減させ、陽極から銅イオン等の金属イオンを前
記陽極室内に溶出可能とする。これにより、銅、銀、
金、白金等、水素よりもイオン化傾向の小さい金属であ
っても、容易にその金属イオンを製造することが可能と
なる。同時に、陰極室において、水素イオンにより酸性
水を製造することが可能となるという効果を奏すること
ができる。なお、本発明は水素よりもイオン化傾向の大
きな金属、例えばNi等においても適用可能である。
According to the method and apparatus for producing copper ions, the method and apparatus for producing copper sulfate, the method and apparatus for producing metal ions, the method and apparatus for producing ionized water of the present invention, in the ion generating tank, Is divided into an anode chamber and a cathode chamber by a hydrogen ion exchange membrane, an electrolytic current is applied to the cathode and the anode, and hydrogen ions in the cathode chamber are released as hydrogen gas from the vicinity of the cathode. By reducing the concentration, only hydrogen ions inside the anode chamber are transferred to the cathode chamber through the hydrogen ion exchange membrane to reduce cations inside the anode chamber, and metal ions such as copper ions are eluted from the anode into the anode chamber. It is possible. This allows copper, silver,
Even for metals such as gold and platinum which have a smaller ionization tendency than hydrogen, the metal ions can be easily produced. At the same time, it is possible to produce the effect that acidic water can be produced by hydrogen ions in the cathode chamber. The present invention is also applicable to metals having a greater ionization tendency than hydrogen, such as Ni.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明に係る銅イオン発生装置の第1実施
形態を示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of a copper ion generator according to the present invention.

【図2】 本発明の実施例における時間と銅溶解量と
の関係を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between time and the amount of copper dissolved in an example of the present invention.

【図3】 本発明の実施例における電流値と銅溶解量
との関係を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a current value and a copper dissolution amount in an example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 銅イオン発生装置 2 イオン発生槽 21 陽極室 22 陰極室 23 水素イオン交換膜 24 陰極 25B 原料銅 25A 導体籠 25 陽極 26 配管 1 Copper ion generator 2 ion generation tank 21 Anode chamber 22 Cathode chamber 23 Hydrogen ion exchange membrane 24 cathode 25B Raw material copper 25A conductor basket 25 anode 26 Piping

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤原 和雄 東京都千代田区九段北1丁目14番16号 株 式会社テクノ大手内 (72)発明者 松原 幸男 東京都千代田区九段北1丁目14番16号 株 式会社テクノ大手内 Fターム(参考) 4K021 AA01 AB25 BA04 BB03 DB18 DB19 DB21 DB31 DC15    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Kazuo Fujiwara             1-14-16 Kudankita 1-chome, Chiyoda-ku, Tokyo             Ceremony company Techno Oteuchi (72) Inventor Yukio Matsubara             1-14-16 Kudankita 1-chome, Chiyoda-ku, Tokyo             Ceremony company Techno Oteuchi F-term (reference) 4K021 AA01 AB25 BA04 BB03 DB18                       DB19 DB21 DB31 DC15

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 イオン発生槽を水素イオン交換膜で陽
極室と陰極室とに区画し、 前記陰極室において、陰極表面から水素ガスを放出する
とともに、 前記陽極室において、陽極から銅イオンを前記陽極室内
に溶出することを特徴とする銅イオン発生方法。
1. An ion generating tank is divided into an anode chamber and a cathode chamber by a hydrogen ion exchange membrane, and hydrogen gas is released from the cathode surface in the cathode chamber, and copper ions are emitted from the anode in the anode chamber. A method for producing copper ions, characterized in that the copper ions are eluted in the anode chamber.
【請求項2】 イオン発生槽と、 該イオン発生槽内部を陽極室と陰極室とに区画する水素
イオン交換膜と、 前記陰極室内に設けられ通電されて水素ガスを表面から
放出する陰極と、 前記陽極室に設けられ通電されて前記陽極室内に銅イオ
ンを溶出する陽極と、を具備してなることを特徴とする
銅イオン発生装置。
2. An ion generating tank, a hydrogen ion exchange membrane for partitioning the inside of the ion generating tank into an anode chamber and a cathode chamber, a cathode provided in the cathode chamber and energized to release hydrogen gas from the surface, A copper ion generator, comprising: an anode provided in the anode chamber, which is energized to elute copper ions into the anode chamber.
【請求項3】 イオン発生槽を水素イオン交換膜で陽
極室と陰極室とに区画し、 前記陰極室において、陰極表面から水素ガスを放出する
とともに、 硫酸を供給した前記陽極室において、陽極から銅イオン
を前記陽極室内に溶出し、前記陽極室内において硫酸銅
溶液を製造することを特徴とする硫酸銅製造方法。
3. An ion generating tank is divided into an anode chamber and a cathode chamber by a hydrogen ion exchange membrane, and hydrogen gas is released from the cathode surface in the cathode chamber, and from the anode in the anode chamber supplied with sulfuric acid. A method for producing copper sulfate, characterized in that copper ions are eluted into the anode chamber to produce a copper sulfate solution in the anode chamber.
【請求項4】 イオン発生槽と、 該イオン発生槽内部を陽極室と陰極室とに区画する水素
イオン交換膜と、 前記陰極室内に設けられ通電されて水素ガスを表面から
放出する陰極と、 硫酸を供給した前記陽極室に設けられ通電されて前記陽
極室内に銅イオンを溶出する陽極と、を具備してなるこ
とを特徴とする硫酸銅製造装置。
4. An ion generating tank, a hydrogen ion exchange membrane for partitioning the inside of the ion generating tank into an anode chamber and a cathode chamber, a cathode provided in the cathode chamber and energized to release hydrogen gas from the surface, A copper sulfate manufacturing apparatus, comprising: an anode which is provided in the anode chamber to which sulfuric acid is supplied and which is energized to elute copper ions into the anode chamber.
【請求項5】 前記陽極が、原料無リン銅を有してな
ることを特徴とする請求項4記載の硫酸銅製造装置。
5. The apparatus for producing copper sulfate according to claim 4, wherein the anode has a raw material phosphorus-free copper.
【請求項6】 イオン発生槽を水素イオン交換膜で陽
極室と陰極室とに区画し、 前記陰極室において、陰極表面から水素ガスを放出する
とともに、 前記陽極室において、陽極から金属イオンを前記陽極室
内に溶出することを特徴とする金属イオン発生方法。
6. An ion generating tank is divided into an anode chamber and a cathode chamber by a hydrogen ion exchange membrane, and hydrogen gas is released from the cathode surface in the cathode chamber, and metal ions are emitted from the anode in the anode chamber. A method for producing metal ions, characterized in that the metal ions are eluted in the anode chamber.
【請求項7】 イオン発生槽と、 該イオン発生槽内部を陽極室と陰極室とに区画する水素
イオン交換膜と、 前記陰極室内に設けられ通電されて水素ガスを表面から
放出する陰極と、 前記陽極室に設けられ通電されて前記陽極室内に金属イ
オンを溶出する陽極と、を具備してなることを特徴とす
る金属イオン発生装置。
7. An ion generating tank, a hydrogen ion exchange membrane dividing the inside of the ion generating tank into an anode chamber and a cathode chamber, a cathode provided in the cathode chamber and discharging hydrogen gas from the surface by being energized. A metal ion generator, comprising: an anode provided in the anode chamber and energized to elute metal ions in the anode chamber.
【請求項8】 イオン発生槽を水素イオン交換膜で陽
極室と陰極室とに区画し、 前記陽極室において、陽極から金属イオンを前記陽極室
内に溶出するとともに、 前記陰極室において、陰極表面から水素ガスを放出し、
酸性水を製造することを特徴とする酸性水製造方法。
8. An ion generating tank is divided into an anode chamber and a cathode chamber with a hydrogen ion exchange membrane, and in the anode chamber, metal ions are eluted from the anode into the anode chamber, and in the cathode chamber, from the cathode surface. Releases hydrogen gas,
A method for producing acidic water, which comprises producing acidic water.
【請求項9】 イオン発生槽と、 該イオン発生槽内部を陽極室と陰極室とに区画する水素
イオン交換膜と、 前記陽極室に設けられ通電されて前記陽極室内に金属イ
オンを溶出する陽極と、 前記陰極室内に設けられ通電
されて水素ガスをその表面から放出する陰極と、を具備
するとともに、前記陰極室内において酸性水を生成する
ことを特徴とする酸性水製造装置。
9. An ion generating tank, a hydrogen ion exchange membrane for partitioning the interior of the ion generating tank into an anode chamber and a cathode chamber, and an anode provided in the anode chamber for eluting metal ions into the anode chamber by being energized. And a cathode which is provided in the cathode chamber and which is energized to release hydrogen gas from its surface, and which produces acidic water in the cathode chamber.
JP2002136148A 2002-05-10 2002-05-10 Method of generating copper ion and apparatus therefor, method of producing copper sulfate and apparatus therefor, method of generating metallic ion and apparatus therefor, and method of producing acid water and apparatus therefor Pending JP2003328198A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002136148A JP2003328198A (en) 2002-05-10 2002-05-10 Method of generating copper ion and apparatus therefor, method of producing copper sulfate and apparatus therefor, method of generating metallic ion and apparatus therefor, and method of producing acid water and apparatus therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002136148A JP2003328198A (en) 2002-05-10 2002-05-10 Method of generating copper ion and apparatus therefor, method of producing copper sulfate and apparatus therefor, method of generating metallic ion and apparatus therefor, and method of producing acid water and apparatus therefor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003328198A true JP2003328198A (en) 2003-11-19

Family

ID=29698275

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002136148A Pending JP2003328198A (en) 2002-05-10 2002-05-10 Method of generating copper ion and apparatus therefor, method of producing copper sulfate and apparatus therefor, method of generating metallic ion and apparatus therefor, and method of producing acid water and apparatus therefor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003328198A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010189698A (en) * 2009-02-17 2010-09-02 Mitsubishi Materials Corp Copper material for plating and method for manufacturing copper plated material
CN105624721A (en) * 2015-12-31 2016-06-01 上海大不同木业科技有限公司 Preparation method for copper-amine (ammonia) complex compound
EP2528704A4 (en) * 2010-01-29 2016-11-23 Outotec Oyj Method and arrangement for producing metal powder
JP2020143345A (en) * 2019-03-07 2020-09-10 住友金属鉱山株式会社 Method for producing sulfuric acid solution
JP2020169344A (en) * 2019-04-01 2020-10-15 住友金属鉱山株式会社 Electrolysis tank, and method of producing acid solution

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010189698A (en) * 2009-02-17 2010-09-02 Mitsubishi Materials Corp Copper material for plating and method for manufacturing copper plated material
EP2528704A4 (en) * 2010-01-29 2016-11-23 Outotec Oyj Method and arrangement for producing metal powder
CN105624721A (en) * 2015-12-31 2016-06-01 上海大不同木业科技有限公司 Preparation method for copper-amine (ammonia) complex compound
CN105624721B (en) * 2015-12-31 2017-10-27 上海大不同木业科技有限公司 One kind prepares copper amine(Ammonia)The method of complex compound
JP2020143345A (en) * 2019-03-07 2020-09-10 住友金属鉱山株式会社 Method for producing sulfuric acid solution
JP7207024B2 (en) 2019-03-07 2023-01-18 住友金属鉱山株式会社 Method for producing sulfuric acid solution
JP2020169344A (en) * 2019-04-01 2020-10-15 住友金属鉱山株式会社 Electrolysis tank, and method of producing acid solution
JP7188239B2 (en) 2019-04-01 2022-12-13 住友金属鉱山株式会社 Method for producing electrolytic cell and acid solution

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2014298623B2 (en) Electrolytic enrichment method for heavy water
US10988847B2 (en) Apparatus and method of preparing carbonate and/or formate from carbon dioxide
JP2830733B2 (en) Electrolytic water generation method and electrolysis water generation mechanism
JPH11269686A (en) Production of hydrogen peroxide and electrolytic cell for production of hydrogen peroxide
US8709635B1 (en) Aluminum galvanic cell
JP2001192874A (en) Method for preparing persulfuric acid-dissolving water
JPH10314740A (en) Electrolytic bath for acidic water production
TWM540871U (en) Inert anode electroplating processor and replenisher
WO2018168876A1 (en) Organic substance generation system and method for producing organic substance
JP2003328198A (en) Method of generating copper ion and apparatus therefor, method of producing copper sulfate and apparatus therefor, method of generating metallic ion and apparatus therefor, and method of producing acid water and apparatus therefor
JP2003328199A (en) Copper plating method and apparatus therefor, method of producing copper and apparatus therefor, metal plating method and apparatus therefor, and method of producing metal and apparatus therefor
JP2008274391A (en) Hydrogen generating apparatus and fuel cell system using the same
CN102758212A (en) System and method for producing hydrogen by electrolyzing water
JP2002273428A (en) Electrolytic water generator
JP3506475B2 (en) Method and apparatus for producing hydrogen peroxide
JP2010084195A (en) Copper plating system and copper plating method, and method of manufacturing electroplating liquid
JP2008038213A (en) Method and apparatus for preparing particularly high purity copper sulfate aqueous solution or copper sulfate aqueous solution containing iron sulfate, and particularly high purity copper sulfate aqueous solution or copper sulfate aqueous solution containing iron sulfate
JPH08100282A (en) Production of nickel hypophosphite
CN103290427B (en) A kind of method preparing potassium fluotitanate
JP4038253B2 (en) Electrolyzer for production of acidic water and alkaline water
JP2008308764A (en) Hydrogen generator and electrolyte solution therefor
JP4053805B2 (en) Functional water, production method and production apparatus thereof
JP2020055728A (en) Method of producing sulfuric acid solution
JP2004099914A (en) Method for producing peroxodisulfate
JP6639224B2 (en) Method for producing L-cysteine mineral salt

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050502

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060419

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060425

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20060815