JP2010007151A - 硫酸電解槽及び硫酸電解槽を用いた硫酸リサイクル型洗浄システム - Google Patents
硫酸電解槽及び硫酸電解槽を用いた硫酸リサイクル型洗浄システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010007151A JP2010007151A JP2008170096A JP2008170096A JP2010007151A JP 2010007151 A JP2010007151 A JP 2010007151A JP 2008170096 A JP2008170096 A JP 2008170096A JP 2008170096 A JP2008170096 A JP 2008170096A JP 2010007151 A JP2010007151 A JP 2010007151A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sulfuric acid
- cathode
- conductive
- anode
- electrolytic cell
- 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.)
- Granted
Links
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 167
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title claims description 26
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims abstract description 115
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims abstract description 115
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 66
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 45
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 33
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 18
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000013626 chemical specie Substances 0.000 claims description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 4
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 abstract description 18
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 8
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 8
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 4
- 239000010408 film Substances 0.000 description 33
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 24
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 24
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 18
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 14
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 13
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 13
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 13
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 12
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 9
- 239000003014 ion exchange membrane Substances 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 8
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 7
- 150000004968 peroxymonosulfuric acids Chemical class 0.000 description 7
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 7
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 7
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 7
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 7
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 5
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L peroxydisulfate Chemical compound [O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- YADSGOSSYOOKMP-UHFFFAOYSA-N dioxolead Chemical compound O=[Pb]=O YADSGOSSYOOKMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 3
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- 230000001603 reducing effect Effects 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000544 Gore-Tex Polymers 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UORVGPXVDQYIDP-UHFFFAOYSA-N borane Chemical compound B UORVGPXVDQYIDP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 2
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 2
- -1 persulfate ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 229920003934 Aciplex® Polymers 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001200 Ferrotitanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920003935 Flemion® Polymers 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 description 1
- 241000287463 Phalacrocorax Species 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 229910000085 borane Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052810 boron oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical compound O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 229910021397 glassy carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000011086 high cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000004050 hot filament vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-M hydrogensulfate Chemical compound OS([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 231100000053 low toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009828 non-uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 150000002926 oxygen Chemical class 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 229910003446 platinum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000007779 soft material Substances 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000008400 supply water Substances 0.000 description 1
- 238000010301 surface-oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N tetraphosphorus decaoxide Chemical compound O1P(O2)(=O)OP3(=O)OP1(=O)OP2(=O)O3 DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/17—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
- C25B9/19—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms
- C25B9/23—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms comprising ion-exchange membranes in or on which electrode material is embedded
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/28—Per-compounds
- C25B1/29—Persulfates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
- C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
- C25B11/042—Electrodes formed of a single material
- C25B11/046—Alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
- C25B11/04—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by the material
- C25B11/051—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier
- C25B11/073—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material
- C25B11/075—Electrodes formed of electrocatalysts on a substrate or carrier characterised by the electrocatalyst material consisting of a single catalytic element or catalytic compound
- C25B11/083—Diamond
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
Abstract
【解決手段】導電性ダイヤモンド陽極として導電性基板3aの表面に導電性ダイヤモンド皮膜3bを形成し、導電性基板3aの裏面を、導電性基板3aと同等若しくはこれより大きい剛体よりなる給電体19に、導電性ペースト20を用いて貼り付け、ダイヤモンド陽極の導電性ダイヤモンド皮膜3b側の外周にガスケット21を介して陽極室4を構成する陽極室枠22を当接し、陽極室枠22の前面に隔膜2を当接し、隔膜2の前面に陰極室12を形成する陰極室枠23、ガスケット24及び陰極11を順次当接し、陰極11の裏面を、陰極11と同等若しくはこれより大きい剛体よりなる給電体25に、導電性ペースト26を用いて貼り付け、一方の給電体より前記導電性ペーストを介して他方の給電体に給電することを特徴とする硫酸電解槽1。
【選択図】図2
Description
又電子部品の洗浄工程においても、オンサイト型で保存や輸送に伴う危険が少なく、又排水処理コストの低減が可能であるため、電解水による洗浄が注目を集めている。
この種導電性ダイヤモンド電極は、従来、過硫酸塩を生成する電極として多用されてきた白金電極と比較して、酸素発生の過電圧が大きいため、硫酸を過硫酸に電解酸化する効率に優れ、また化学安定性に富み、電極寿命が長いという特長を有している。
シリコンは、比較的硬い材料であるが、脆く且つ劈開を有するため破損が発生した場合は基材全体が破壊され、衝撃や応力がかかる箇所での使用を避けたい材料であり、特に、シリコン基材上に自由に稼動できる端部と固定された支点が存在した場合、シリコン基材の一部から発生したカケやヒビから全面割れが発生しやすい問題がある。シリコン基材全面に割れが発生した場合、導電性ダイヤモンド電極外周面にガスケットやOリングなどのシール構造を持ちこの部分にて液シールをとっていると、割れが流路となってシール構造外に電解液に液が漏れることとなる。
然るに、特許文献2においては、ダイヤモンド電極を導電性支持円盤に接着しているが、欠点としては、シール部を構成している導電性支持円盤とオーリングシール、サプライワッシャとを接触させている押し圧は、コイルバネによる押しと通しボルトの締め付けトルクによって印加されており、コイルバネは、複数あるため、導電性支持円盤への押し圧は、電極面の場所ごとに調整できる特徴はあるものの、逆に電極面内での押し圧の不均一さを発生しやすく、電極の割れや液リークの発生につながりやすい。また、電極と導電性支持円盤が接着により一体と考えれば、支持円盤が十分に厚い場合は電極の全面割れは発生しにくいが、局所的に押し圧が大きい部分はやはり発生しやすく、従って本電解槽構造では、電極のカケ・ヒビレベルの割れは発生しやすい欠点を有している。
3H2O→O3+6H++6e- (1.51V) (2)
2SO4 2-→S2O8 2-+2e- (2.01V) (3)
2HSO4 -→S2O8 2-+2H++2e- (2.12V) (4)
前述の通り、これらの反応は、水電解による酸素発生反応と硫酸イオンの酸化による過硫酸イオン生成反応が競争反応となるが、導電性ダイヤモンド陽極3を使用すると、過硫酸イオン生成が優先する。
これは、導電性ダイヤモンド陽極3は極端に電位窓が広く、かつ酸素発生反応に対する過電圧が高くかつ目的の酸化反応が電位的に進行し得る範囲にあるため、硫酸イオンを含有する水溶液電解を行うと、高い電流効率で過硫酸生成が起こり、酸素発生は僅かに起こるに過ぎない。
導電性ダイヤモンド陽極3の酸素発生過電圧の高さは次のようにして説明できる。通常の電極表面ではまず水が酸化されて酸素化学種が形成された後、この酸素化学種から酸素やオゾンが生成すると考えられるが、ダイヤモンドは通常の電極物質より化学的安定性が高く帯電していない水がその表面に吸着しにくく従って水の酸化が起きにくいと考えられる。これに対し硫酸イオンはアニオンであり、陽極として機能するダイヤモンド表面に低い電位でも吸着しやすく、酸素発生反応より起こりやすくなると推測できる。
前記基板3aの材質及び形状は材質が導電性であれば特に限定されず、導電性シリコン、炭化珪素、チタン、ニオブ、モリブデン等から成る板状、メッシュ状あるいは例えばビビリ繊維焼結体である多孔性板等が使用でき、材質は熱膨張率が近い導電性シリコン、炭化珪素の使用が特に好ましい。又導電性ダイヤモンド皮膜3bと基板3aの密着性向上のため及び導電性ダイヤモンド皮膜3bの表面積を増加させ単位面積当たりの電流密度を下げるために、基板3a表面は、ある程度の粗さを有することが望ましい。
基板3aへの導電性ダイヤモンド皮膜3bの担持法も特に限定されず従来法のうちの任意のものを使用できる。代表的な導電性ダイヤモンド皮膜3bの製造方法としては、熱フィラメントCVD(化学蒸着)法、マイクロ波プラズマCVD法、プラズマアークジェット法及び物理蒸着(PVD)法等があり、これらの中でも成膜速度が速いこと及び均一な膜を得やすいことからマイクロ波プラズマCVD法の使用が望ましい。
本発明で使用する陰極11としては、導電性ダイヤモンド陰極が好ましく、陰極11として、導電性ダイヤモンドを使用する場合、上記した導電性ダイヤモンド陽極3と同様にて製造される。また、陰極11として、導電性ダイヤモンド陰極を使用する場合、その基板は、導電性ダイヤモンド陽極3と同様に、シリコン基板を用いることが好ましい。
過硫酸塩製造において一般的に隔膜として使用されている多孔質アルミナ板も、本明細書中に記載のある電解槽にて使用であり十分な耐久性を有するが、多孔質アルミナ板から発生する不純物が電解液に混入するため、半導体洗浄液製造用途には使用できない。
図2において、導電性ダイヤモンド陽極3は、導電性基板3aの表面に導電性ダイヤモンド皮膜3bが形成され、前記導電性基板3aの裏面は、前記導電性基板3aと同等若しくはこれより大きな大きさの剛体よりなる給電体19に、導電性ペースト20を用いて貼り付ける。導電性基板3aと給電体19を重ねた場合、導電性基板3a全面が給電体19とぴったり重なるか導電性基板3a全面が重なった上に、更に給電体19の表面が余るように構成する。次いで、前記導電性ダイヤモンド陽極3の導電性ダイヤモンド皮膜3b側の外周にガスケット21を介して前記陽極室4構成する陽極室枠22を当接し、該陽極室枠22の前面に前記隔膜2を当接し、更に、前記隔膜2の前面に前記陰極室12を形成する陰極室枠23、ガスケット24及び前記陰極11を順次当接し、前記陰極11の裏面を、前記陰極11と同等若しくはこれより大きな大きさの剛体よりなる給電体25に、導電性ペースト26を用いて貼り付け、前記一方の給電体19より前記導電性ペースト20、26を介して他方の給電体25に給電する。
厚さ3mmの6インチ径シリコン基板(基板)に、メタンとジボラン(メタンに対して10000ppm)を原料とするマイクロ波プラズマCVD法により20μmのダイヤモンド層を形成し、導電性ダイヤモンド陽極とした。この陽極の裏面全面に導電性ペースト(藤倉化成 D550)を適量塗布して接着剤として、直径17cmの導電リブ付き銅給電体の中央に貼り付けた後、オーブン中にて100℃30分硬化処理を行い、導電性ダイヤモンド陽極付き給電体及び導電性ダイヤモンド陰極付き給電体を得た。
電流値:40A/dm2
陽極循環液:96質量%EL硫酸(関東化学株式会社製)
陰極循環液:70質量%硫酸(陽極循環液を純水希釈して調製)
陽極液ポンプ吐出圧:0.25MPa(循環液流量 約1L/min)
陰極液ポンプ吐出圧:0.25MPa(循環液流量 約1L/min)
初期陽極液温度:30℃
初期陰極液温度:30℃
電解時間:60分
60分間の連続電解により、両極液温度は約80℃となったが、電極破損及び電解液漏れは認められなかった。また電解開始時のセル電圧は12Vであった。
厚さ3mmの6インチ径シリコン基板(基板)に、メタンとジボラン(メタンに対して10000ppm)を原料とするマイクロ波プラズマCVD法により20μmのダイヤモンド層を形成し、導電性ダイヤモンド陽極及び導電性ダイヤモンド陰極とした。
電流値:40A/dm2
陽極循環液:96質量%EL硫酸(関東化学株式会社製)
陰極循環液:70質量%硫酸(陽極循環液を純水希釈して調製)
陽極液ポンプ吐出圧:0.25MPa(循環液流量 約1L/min)
陰極液ポンプ吐出圧:0.25MPa(循環液流量 約1L/min)
初期陽極液温度:30℃
初期陰極液温度:30℃
厚さ3mmの6インチ径シリコン基板(基板)に、メタンとジボラン(メタンに対して10000ppm)を原料とするマイクロ波プラズマCVD法により20μmのダイヤモンド層を形成し、導電性ダイヤモンド陽極及び導電性ダイヤモンド陰極とした。
電流値:40A/dm2
陽極循環液:96質量%EL硫酸(関東化学株式会社製)
陰極循環液:70質量%硫酸(陽極循環液を純水希釈して調製)
陽極液ポンプ吐出圧:0.25MPa(循環液流量 約1L/min)
陰極液ポンプ吐出圧:0.25MPa(循環液流量 約1L/min)
初期陽極液温度:30℃
初期陰極液温度:30℃
厚さ3mmの6インチ径シリコン基板(基板)に、メタンとジボラン(メタンに対して10000ppm)を原料とするマイクロ波プラズマCVD法により20μmのダイヤモンド層を形成し、導電性ダイヤモンド電極とした。この電極の裏面全面に導電性ペースト(藤倉化成 D550)を適量塗布して接着剤として、直径17cmの導電リブ付き銅給電体の中央に貼り付けた後、オーブン中にて100℃30分硬化処理を行い、導電性ダイヤモンド陽極付き給電体及び導電性ダイヤモンド陰極付き給電体を得た。
電流値:40A/dm2
陽極循環液:96質量%EL硫酸(関東化学株式会社製)
陰極循環液:70質量%硫酸(陽極循環液を純水希釈して調製)
陽極液ポンプ吐出圧:0.25MPa(循環液流量 約1L/min)
陰極液ポンプ吐出圧:0.25MPa(循環液流量 約1L/min)
初期陽極液温度:30℃
初期陰極液温度:30℃
電解時間:60分
60分の電解により、両極液温度は約80℃となったが、電極破損及び電解液漏れは認められなかった。また電解開始時のセル電圧は12Vであった。
2:隔膜
3:導電性ダイヤモンド陽極
3a:導電性基板
3b:導電性ダイヤモンド皮膜
4:陽極室
5:陽極循環ポンプ
6:陽極液タンク
7:陽極ガス排気ライン
8:陽極液流量計・圧力計
9:陽極液供給ライン
10:陽極液循環ライン
11:陰極
12:陰極室
13:陰極循環ポンプ
14:陰極液タンク
15:陰極ガス排気ライン
16:陰極液供給ライン
17:陰極液循環ライン
18:陰極液流量計・圧力計
19:給電体
20:導電性ペースト
21:ガスケット
22:陽極室枠
23:陰極室枠
24:ガスケット
25:給電体
26:導電性ペースト
27:電解槽締め付けボルト
28:電解槽締め付けナット
29:補助ガスケット
30:エンドプレート
31:薬液供給バルブ
32:薬液供給バルブ
33:洗浄槽
34:被洗浄物
35:濃硫酸供給うライン
36:超純水供給ライン
37:リサイクルライン
38:リサイクルラインポンプ
Claims (7)
- 隔膜と該隔膜により区画された陽極室と陰極室と前記陰極室内に設けられた陰極と前記陽極室内に設けられた導電性ダイヤモンド陽極とよりなり、陽極室及び陰極室内に硫酸を供給し、硫酸を電解する硫酸電解槽において、前記導電性ダイヤモンド陽極として導電性基板の表面に導電性ダイヤモンド皮膜を形成し、前記導電性基板の裏面を、前記導電性基板と同等若しくはこれより大きな大きさの剛体よりなる給電体に、導電性ペーストを用いて貼り付け、前記ダイヤモンド陽極の導電性ダイヤモンド皮膜側の外周にガスケットを介して前記陽極室を構成する陽極室枠を当接し、該陽極室枠の前面に前記隔膜を当接し、更に、前記隔膜の前面に前記陰極室を形成する陰極室枠、ガスケット及び前記陰極を順次当接し、前記陰極の裏面を、前記陰極と同等若しくはこれより大きな大きさの剛体よりなる給電体に、導電性ペーストを用いて貼り付け、前記一方の給電体より前記導電性ペーストを介して他方の給電体に給電することを特徴とする硫酸電解槽。
- 前記陰極として、導電性基板の表面に導電性ダイヤモンド皮膜を形成した導電性ダイヤモンド陰極を使用し、前記導電性基板の裏面を、前記導電性基板と同等若しくはこれより大きな大きさの剛体よりなる給電体に、導電性ペーストを用いて貼り付けたことを特徴とする請求項1に記載の硫酸電解槽。
- 前記導電性基板として、シリコン基板を用いたことを特徴とする請求項1または2に記載の硫酸電解槽。
- 前記陽極と前記陰極の背面にそれぞれ設けられた給電体を電解槽締め付けボルト・ナットを用いて締め付けたことを特徴とする特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の硫酸電解槽。
- 前記陽極から前記陰極の背面にそれぞれ設けられた要素を1ユニットとし、これを複数ユニット並べ、その両側に給電体を設けたことを特徴とする特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の硫酸電解槽。
- 前記給電体の大きさを前記陽極及び陰極より大きな大きさとし、前記給電体の外周部に補助ガスケットを設け、該補助ガスケットにより前記陽極及び陰極を固定させたことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の硫酸電解槽。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の硫酸電解槽と、該硫酸電解槽によって生成された酸化性の化学種を含む溶液からなる処理液を洗浄液として被洗浄材を洗浄する洗浄槽とを備え、前記洗浄槽と前記硫酸電解槽との間で、前記処理液を循環させる循環ラインとを備えることを特徴とする硫酸電解槽を用いた硫酸リサイクル型洗浄システム。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008170096A JP5207529B2 (ja) | 2008-06-30 | 2008-06-30 | 硫酸電解槽及び硫酸電解槽を用いた硫酸リサイクル型洗浄システム |
TW98121491A TWI467058B (zh) | 2008-06-30 | 2009-06-26 | 硫酸電解槽及使用硫酸電解槽之硫酸循環型清洗系統 |
US12/459,134 US8137513B2 (en) | 2008-06-30 | 2009-06-26 | Sulfuric acid electrolytic cell and a sulfuric acid recycle type cleaning system applying the sulfuric acid electrolytic cell |
KR1020090058404A KR101305656B1 (ko) | 2008-06-30 | 2009-06-29 | 황산 전해조 및 황산 전해조를 이용한 황산 리사이클형 세정 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008170096A JP5207529B2 (ja) | 2008-06-30 | 2008-06-30 | 硫酸電解槽及び硫酸電解槽を用いた硫酸リサイクル型洗浄システム |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010007151A true JP2010007151A (ja) | 2010-01-14 |
JP2010007151A5 JP2010007151A5 (ja) | 2010-12-02 |
JP5207529B2 JP5207529B2 (ja) | 2013-06-12 |
Family
ID=41446087
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008170096A Active JP5207529B2 (ja) | 2008-06-30 | 2008-06-30 | 硫酸電解槽及び硫酸電解槽を用いた硫酸リサイクル型洗浄システム |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8137513B2 (ja) |
JP (1) | JP5207529B2 (ja) |
KR (1) | KR101305656B1 (ja) |
TW (1) | TWI467058B (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20210180002A1 (en) * | 2018-09-06 | 2021-06-17 | Phc Corporation | Culture device |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ITMI20121909A1 (it) * | 2012-11-09 | 2014-05-10 | Industrie De Nora Spa | Cella elettrolitica dotata di microelettrodi |
JP6750293B2 (ja) * | 2016-04-28 | 2020-09-02 | 栗田工業株式会社 | プラスチック表面の処理方法 |
DE102018208624A1 (de) | 2018-05-30 | 2019-12-05 | Thyssenkrupp Uhde Chlorine Engineers Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Bereitstellen von wenigstens einem Produktstrom durch Elektrolyse sowie Verwendung |
CA3146502C (en) * | 2019-07-19 | 2022-12-06 | De Nora Permelec Ltd | Gasket for electrolysis vessels, and electrolysis vessel using same |
CN116254536A (zh) * | 2023-02-17 | 2023-06-13 | 九江斯坦德能源工业有限公司 | 一种生箔机钛阳极板清洗剂及清洗方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10140383A (ja) * | 1996-11-12 | 1998-05-26 | Permelec Electrode Ltd | 電極給電体、その製造方法及び過酸化水素製造用電解槽 |
JP2003290767A (ja) * | 2002-04-02 | 2003-10-14 | Wacker Nsce Corp | 機能水、その製造方法及び製造装置 |
JP2006228899A (ja) * | 2005-02-16 | 2006-08-31 | Kurita Water Ind Ltd | 硫酸リサイクル型洗浄システム |
JP2006225694A (ja) * | 2005-02-16 | 2006-08-31 | Kurita Water Ind Ltd | 電気分解セル |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1595193A (en) * | 1977-03-04 | 1981-08-12 | Ici Ltd | Diaphragm cell |
DE10019683A1 (de) * | 2000-04-20 | 2001-10-25 | Degussa | Verfahren zur Herstellung von Alkalimetall- und Ammoniumperoxodisulfat |
EP1254972A1 (fr) * | 2001-05-01 | 2002-11-06 | CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA | Cellule electrochimique modulaire |
KR100684064B1 (ko) * | 2002-04-02 | 2007-02-16 | 페르메렉덴꾜꾸가부시끼가이샤 | 기능수, 및 이의 제조방법 및 제조장치 |
JP4116949B2 (ja) * | 2003-07-29 | 2008-07-09 | ペルメレック電極株式会社 | 電気化学的殺菌及び制菌方法 |
JP4673696B2 (ja) * | 2005-08-01 | 2011-04-20 | ペルメレック電極株式会社 | 導電性ダイヤモンド電極及びその製造方法 |
JP4500745B2 (ja) * | 2005-08-03 | 2010-07-14 | ペルメレック電極株式会社 | 電解用電極の製造方法 |
JP4623307B2 (ja) | 2006-03-29 | 2011-02-02 | 栗田工業株式会社 | 電解セルおよび該電解セルを用いた硫酸リサイクル型洗浄システム |
TWI351446B (en) * | 2006-06-16 | 2011-11-01 | Toshiba Kk | Cleaning system and cleaning method |
JP4808551B2 (ja) | 2006-06-16 | 2011-11-02 | クロリンエンジニアズ株式会社 | 過硫酸の製造方法 |
KR20090093323A (ko) * | 2008-02-29 | 2009-09-02 | 삼성전자주식회사 | 탈이온화 장치 및 그 제조방법 |
-
2008
- 2008-06-30 JP JP2008170096A patent/JP5207529B2/ja active Active
-
2009
- 2009-06-26 US US12/459,134 patent/US8137513B2/en active Active
- 2009-06-26 TW TW98121491A patent/TWI467058B/zh active
- 2009-06-29 KR KR1020090058404A patent/KR101305656B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10140383A (ja) * | 1996-11-12 | 1998-05-26 | Permelec Electrode Ltd | 電極給電体、その製造方法及び過酸化水素製造用電解槽 |
JP2003290767A (ja) * | 2002-04-02 | 2003-10-14 | Wacker Nsce Corp | 機能水、その製造方法及び製造装置 |
JP2006228899A (ja) * | 2005-02-16 | 2006-08-31 | Kurita Water Ind Ltd | 硫酸リサイクル型洗浄システム |
JP2006225694A (ja) * | 2005-02-16 | 2006-08-31 | Kurita Water Ind Ltd | 電気分解セル |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20210180002A1 (en) * | 2018-09-06 | 2021-06-17 | Phc Corporation | Culture device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20100003231A (ko) | 2010-01-07 |
US20090321252A1 (en) | 2009-12-31 |
KR101305656B1 (ko) | 2013-09-09 |
US8137513B2 (en) | 2012-03-20 |
JP5207529B2 (ja) | 2013-06-12 |
TW201000677A (en) | 2010-01-01 |
TWI467058B (zh) | 2015-01-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101340239B1 (ko) | 오존 생성 장치 | |
JP5480542B2 (ja) | 導電性ダイヤモンド電極並びに導電性ダイヤモンド電極を用いたオゾン生成装置 | |
JP5207529B2 (ja) | 硫酸電解槽及び硫酸電解槽を用いた硫酸リサイクル型洗浄システム | |
JP5320173B2 (ja) | 硫酸電解方法 | |
JP5358303B2 (ja) | 電解硫酸による洗浄方法及び半導体装置の製造方法 | |
US7566387B2 (en) | Apparatus for producing ozone by electrolysis | |
JP2007332441A (ja) | 過硫酸の製造方法及び製造用電解槽 | |
JPH11333458A (ja) | 電解水製造装置 | |
EP2709959A1 (en) | Electrode assembly and an electrochemical cell comprising the same | |
BRPI0905277A2 (pt) | célula eletroquìmica cilìndrica com anodo de diamante dopado coaxial obtido por processo de deposição de filmes diamantìferos sobre substratos cilìndricos mecanicamente resistentes para aplicação em processos de purificação de soluções aquosas | |
JP2010007151A5 (ja) | ||
JP5408653B2 (ja) | オゾン生成方法及びオゾン生成装置 | |
JP4406312B2 (ja) | 電解用ダイヤモンド電極 | |
JP2007070701A (ja) | 固体高分子電解質型オゾン生成装置 | |
JP2009263689A (ja) | 過硫酸製造装置および洗浄システム | |
JP2007146255A (ja) | ダイヤモンド被覆基板及び電極 | |
JP2000312883A (ja) | 洗浄用電解水生成装置の運転方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101014 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20101014 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120809 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120814 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121015 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130212 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130218 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160301 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5207529 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |