JP2018517658A - 過酸化水素溶液の精製のための方法およびシステム - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、米国仮出願シリアル番号第62/143,356号(出願日:2015年4月6日)および米国仮出願シリアル番号第62/213,526号(出願日:2015年9月2日)の利益を主張する。同文献の開示内容全体を参照により明示的に組み込み、明示的に本出願の一部とする。
開示の分野
Ptot=PaXa+PbXb
本発明の1つの態様において、方法は、以下のステップを含む:
a)過酸化水素および1つ以上の陽イオンを含む溶液を提供するステップ、および
b)溶液をイオン交換ポリマーと接触させて、1つ以上の陽イオンを低減された含有量で有する精製された溶液を生成するステップ。
a)過酸化水素および1つ以上の陽イオンを含む溶液、
b)溶液と接触するイオン交換ポリマー、および
c)溶液およびポリマーを収容するように構成されたハウジング。
以下、本発明の多様な実施形態について、詳細に説明する。以下の一般的記載および以下の詳細な説明はひとえに例示的なものであり、特許請求の範囲に記載の本発明を制限するものではないことが理解されるべきである。特定の実施形態または特徴の記載は全て、本発明の特定の例示的態様を例示するためのものである。本発明は、本明細書中に具体的に記載される実施形態に限定されない。
a)過酸化水素および1つ以上の陽イオンを含む溶液を提供するステップ、および
b)溶液をイオン交換ポリマーと接触させて、1つ以上の陽イオンを低減された含有量で有する精製された溶液を生成するステップ。
a)過酸化水素および1つ以上の陽イオンを含む溶液を提供するステップ、
b)溶液をイオン交換ポリマーと接触させて、1つ以上の陽イオンを低減された含有量で有する精製された溶液を生成するステップ、および
c)精製された液体溶液から蒸気を形成すること。
a)過酸化水素および1つ以上の陽イオンを含む溶液を提供するステップ、
b)溶液をイオン交換ポリマーと接触させて、1つ以上の陽イオンを低減された含有量で有する精製された溶液を生成するステップ、
c)精製された液体溶液から蒸気を形成するステップ、および
d)全フッ素置換ポリスルホン酸ポリマー膜などのイオン交換ポリマー膜(このような膜の例として、NAFION(登録商標)または加水分解されたフッ化スルホニル全フッ素置換膜がある)を通じて蒸気を送るステップ。
a)過酸化水素および1つ以上の陽イオンを含む溶液を提供するステップ、
b)溶液をイオン交換ポリマーと接触させて、1つ以上の陽イオンを低減された含有量で有する精製された溶液を生成するステップ、
c)精製された液体溶液から蒸気を形成するステップ、
d)全フッ素置換ポリスルホン酸ポリマー膜などのイオン交換ポリマー膜(このような膜の例として、NAFION(登録商標)または加水分解されたフッ化スルホニル全フッ素置換膜がある)を通じて蒸気を送るステップ、および
e)ステップc)またはステップd)から得られた蒸気を重要プロセスまたは用途へ供給するステップ。
a)過酸化水素および1つ以上の陽イオンを含む溶液、
b)溶液と接触するイオン交換ポリマー、および
c)溶液およびポリマーを収容するように構成されたハウジング。
実施例
試験#1:NAFION(登録商標)ルーメン対照1の滴定
・試験#6にしたがって、1.000gサンプルのNAFION(登録商標)を滴定して、ストックNAFION(登録商標)の相対的な酸変換(acid conversion)を決定した。
試験#2:NAFION(登録商標)ルーメン対照2の滴定
・酸滴定手順にしたがって1.000gサンプルのNAFION(登録商標)を滴定して、ストックNAFION(登録商標)の相対的な酸変換を決定した。
試験#3:過剰のNAFION(登録商標)を用いた50w%過酸化物の精製
・過剰量のNAFION(登録商標)3.000gを、100mlビーカ中の50mlの50w%過酸化物溶液に付加した。
・NAFION(登録商標)を溶液中に室温(22℃)において1時間浸漬させた。
・ルーメンを過酸化物溶液から取り出し、DI水で2分間すすいだ。
・NAFION(登録商標)を純水装置ファン下において2時間乾燥させた。
・2個の1.000gのサンプルを重量測定し、試験#6にしたがって各サンプルを滴定した。
o 結果は、それぞれ3aおよび3bとして特定された。
試験#4:NAFION(登録商標)の精製効率試験
・試験3からの45mlの精製された50w%過酸化物溶液および+1.000gのNAFION(登録商標)を、100mLビーカ中に配置した。
・NAFION(登録商標)の溶液中への浸漬を室温(22℃)で1時間行った。
・ルーメンを過酸化物溶液から取り出し、DI水で2分間すすいだ。
・NAFION(登録商標)を純水装置ファン下において2時間乾燥させた。
・試験#6にしたがって、1.000gサンプルを滴定した。
試験#5:過剰の50w%過酸化物の精製試験
・NAFION(登録商標)の1.000gサンプルを、350mlの安定化された50w%過酸化水素へ付加した。
・NAFION(登録商標)の溶液中への浸漬を50℃において1時間行った。
・ルーメンを過酸化物溶液から取り出し、DI水で2分間すすいだ。
・NAFION(登録商標)を純水装置ファン下において2時間乾燥させた。
・試験#6にしたがって、1.000gサンプルを滴定した。
試験#6:酸滴定手順
・0.1MKOH溶液を調製した。
・1.0グラムサンプルNAFION(登録商標)を切断して1/2インチの断片とし、500mlビーカ中の50mlのDI水中に配置した。
・2.0gのK2SO4をビーカへ付加し、ブロモチモールブルーを3滴ビーカへ滴下した。
・ビーカをホットプレート上に攪拌棒と共に配置し、ほぼ40〜50℃まで加熱した。
・溶液が青色になるまで、液滴0.1MKOHを溶液へ付加した。
・1100EWに基づいて、%変換を計算した。
%変換=100*(付加されたKOH mol)/(乾燥質量NAFION(登録商標)g/1100g/mol)
Claims (83)
- a)過酸化水素および1つ以上の陽イオンを含む溶液を提供するステップと、
b)前記溶液をイオン交換ポリマーと接触させて、前記1つ以上の陽イオンを低減された含有量で有する精製された溶液を生成するステップと、
を含む、方法。 - 前記溶液は液体である、請求項1の方法。
- c)前記精製された液体溶液から蒸気を形成するステップをさらに含む、請求項2の方法。
- 前記精製された液体溶液から前記蒸気を形成するステップc)は、前記精製された液体溶液をイオン交換ポリマー膜と接触させるステップを含む、請求項3の方法。
- d)前記精製された溶液からの前記蒸気をイオン交換ポリマー膜を通じて送るステップをさらに含む、請求項3の方法。
- e)ステップc)またはステップd)から得られた前記蒸気を重要プロセスまたは用途へ供給するステップをさらに含む、請求項3〜5のうちいずれか1つの方法。
- 前記溶液は蒸気である、請求項1の方法。
- d)前記精製された溶液蒸気をイオン交換ポリマー膜を通じて送るステップをさらに含む、請求項7の方法。
- e)ステップb)またはステップd)から得られた前記蒸気を重要プロセスまたは用途へ供給するステップをさらに含む、請求項7〜8のうちいずれか1つの方法。
- 前記溶液は、水をさらに含む、請求項1〜9のうちいずれか1つの方法。
- 前記溶液は、実質的に水を含まない、請求項1〜9のうちいずれか1つの方法。
- 前記溶液は、非水性賦形剤をさらに含む、請求項1〜11のうちいずれか1つの方法。
- 前記非水性賦形剤は、アルコール、フェノール、ラクトン、アミド、エステル、エーテル、カルボン酸、スルホン酸、スルフィン酸、ホスホン酸、ホスフィン酸、有機溶媒、無機溶媒、芳香族化合物、ポリ芳香族化合物、複素環式化合物、フッ化エーテル、フッ化アルコール、フッ化スルホン酸、フッ化カルボン酸、フッ化ホスホン酸、深共融溶媒、およびこれらの組み合わせから選択される、請求項12の方法。
- 前記1つ以上の陽イオンは、1つ以上の金属陽イオンを含む、請求項1〜13のうちいずれか1つの方法。
- 前記1つ以上の金属陽イオンは、ナトリウム、カリウム、バリウム、カルシウム、銅、マグネシウム、マンガン、ニッケルまたは亜鉛陽イオンを含む、請求項14の方法。
- 前記1つ以上の金属陽イオンは、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、銅またはカルシウム陽イオンを含む、請求項15の方法。
- 前記1つ以上の金属陽イオンは、マグネシウムまたはカルシウム陽イオンを含む、請求項15の方法。
- 前記1つ以上の金属陽イオンは、銅陽イオンを含む、請求項15の方法。
- 前記1つ以上の金属陽イオンは、ナトリウムまたはカリウム陽イオンを含む、請求項15の方法。
- 前記金属陽イオンは、スズ酸ソーダまたはスズ酸カリから導出される、請求項19の方法。
- ステップa)中の前記溶液は、15ppm以下の重量の金属陽イオンを含む、請求項1〜20のうちいずれか1つの方法。
- ステップa)における前記溶液は、10ppm以上の重量の金属陽イオンを含む、請求項1〜20のうちいずれか1つの方法。
- ステップa)における前記溶液は、14重量%以上の過酸化水素を含む、請求項1〜22のうちいずれか1つの方法。
- ステップa)における前記溶液は、25重量%以上の過酸化水素を含む、請求項1〜23のうちいずれか1つの方法。
- ステップa)における前記溶液は、50重量%以上の過酸化水素を含む、請求項1〜24のうちいずれか1つの方法。
- ステップa)における前記イオン交換ポリマーは、膜の形態をとる、請求項1〜25のうちいずれか1つの方法。
- a)における前記イオン交換ポリマーは、ビーズまたはペレットの形態をとる、請求項1〜25のうちいずれか1つの方法。
- 接触させるステップb)は、前記イオン交換ポリマーを含む充填層に前記溶液を通過させるステップを含む、請求項1〜25のうちいずれか1つの方法。
- 接触させるステップb)は、前記イオン交換ポリマーを液体溶液中に配置するステップを含む、請求項1〜6および8〜28のうちいずれか1つの方法。
- 70重量%以上の少なくとも1個の陽イオンを前記溶液から除去するのに充分な条件下において前記溶液を前記イオン交換ポリマーと接触させるステップをステップa)において含む、請求項1〜29のうちいずれか1つの方法。
- 前記少なくとも1個の陽イオンは、ナトリウム、カリウム、バリウム、カルシウム、銅、マグネシウム、マンガン、ニッケルまたは亜鉛陽イオンである、請求項30の方法。
- 80重量%以上の少なくとも1個の陽イオンを前記溶液から除去するのに充分な条件下において前記溶液を前記イオン交換ポリマーと接触させるステップをステップa)において含む、請求項1〜29のうちいずれか1つの方法。
- 前記少なくとも1個の陽イオンは、ナトリウム、カリウム、バリウム、カルシウム、マグネシウム、マンガン、ニッケルまたは亜鉛陽イオンである、請求項32の方法。
- 90重量%以上の少なくとも1個の陽イオンを前記溶液から除去するのに充分な条件下において前記溶液を前記イオン交換ポリマーと接触させるステップをステップa)において含む、請求項1〜29のうちいずれか1つの方法。
- 前記少なくとも1個の陽イオンは、カリウム、バリウム、カルシウム、マグネシウムまたはマンガン陽イオンである、請求項34の方法。
- 全ての前記陽イオンの組み合わされた全体の50重量%以上を前記溶液から除去するのに充分な条件下において前記溶液を前記イオン交換ポリマーと接触させるステップをステップa)において含む、請求項1〜29のうちいずれか1つの方法。
- 前記イオン交換ポリマーはポリスルホン酸ポリマーである、請求項1〜36のうちいずれか1つの方法。
- 前記イオン交換ポリマーは、全フッ素置換ポリスルホン酸ポリマーである、請求項1〜37のうちいずれか1つの方法。
- 前記イオン交換ポリマー膜はポリスルホン酸ポリマー膜である、請求項4、5または8のうちいずれか1つの方法。
- 前記イオン交換ポリマー膜は全フッ素置換ポリスルホン酸ポリマー膜である、請求項4、5、8または39のうちいずれか1つの方法。
- 前記イオン交換ポリマーを再生するステップをさらに含む、請求項1〜40のうちいずれか1つの方法。
- 前記イオン交換ポリマーを酸で処理するステップを含む、請求項41の方法。
- 前記酸は硝酸である、請求項42の方法。
- 前記硝酸は、水溶液中において10重量%である、請求項43の方法。
- a)過酸化水素および1つ以上の陽イオンを含む溶液と、
b)前記溶液と接触するイオン交換ポリマーと、
c)前記溶液および前記ポリマーを収容するように構成されたハウジングと、
を含む、装置。 - 前記溶液は液体である、請求項45の装置。
- d)前記精製された液体溶液と接触する第2のイオン交換ポリマーをさらに含む、請求項46の装置。
- e)過酸化水素蒸気を重要プロセスまたは用途へ供給するための1つ以上の流れ制御装置をさらに含む、請求項46〜47のうちいずれか1つの装置。
- 前記溶液は蒸気である、請求項45の方法。
- d)前記精製された液体溶液と接触する第2のイオン交換ポリマーをさらに含む、請求項49の装置。
- e)過酸化水素蒸気を重要プロセスまたは用途へ供給するための流れ制御装置をさらに含む、請求項49〜50のうちいずれか1つの装置。
- 前記溶液は水をさらに含む、請求項45〜52のうちいずれか1つの装置。
- 前記溶液は、実質的に水を含まない、請求項45〜52のうちいずれか1つの装置。
- 前記溶液は、非水性賦形剤をさらに含む、請求項45〜53のうちいずれか1つの装置。
- 前記非水性賦形剤は、アルコール、フェノール、ラクトン、アミド、エステル、エーテル、カルボン酸、スルホン酸、スルフィン酸、ホスホン酸、ホスフィン酸、有機溶媒、無機溶媒、芳香族化合物、ポリ芳香族化合物、複素環式化合物、フッ化エーテル、フッ化アルコール、フッ化スルホン酸、フッ化カルボン酸、フッ化ホスホン酸、深共融溶媒、およびこれらの組み合わせから選択される、請求項54の装置。
- 前記1つ以上の陽イオンは、1つ以上の金属陽イオンを含む、請求項45〜55のうちいずれか1つの装置。
- 前記1つ以上の金属陽イオンは、ナトリウム、カリウム、バリウム、カルシウム、銅、マグネシウム、マンガン、ニッケルまたは亜鉛陽イオンを含む、請求項56の装置。
- 前記1つ以上の金属陽イオンは、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、銅またはカルシウム陽イオンを含む、請求項56の装置。
- 前記1つ以上の金属陽イオンは、マグネシウムまたはカルシウム陽イオンを含む、請求項56の装置。
- 前記1つ以上の金属陽イオンは、銅陽イオンを含む、請求項56の装置。
- 前記1つ以上の金属陽イオンは、ナトリウムまたはカリウム陽イオンを含む、請求項56の装置。
- 前記金属陽イオンは、スズ酸ソーダまたはスズ酸カリから導出される、請求項56の装置。
- 前記溶液は、15ppm以下の重量の金属陽イオンを含む、請求項45〜62のうちいずれか1つの装置。
- 前記溶液は、10ppm以上の重量の金属陽イオンを含む、請求項45〜62のうちいずれか1つの装置。
- 前記溶液は、14重量%以上の過酸化水素を含む、請求項45〜64のうちいずれか1つの装置。
- 前記溶液は、25重量%以上の過酸化水素を含む、請求項45〜64のうちいずれか1つの装置。
- 前記溶液は、50重量%以上の過酸化水素を含む、請求項45〜64のうちいずれか1つの装置。
- 前記イオン交換ポリマーは、膜の形態である、請求項45〜67のうちいずれか1つの装置。
- 前記イオン交換ポリマーは、ビーズまたはペレットの形態である、請求項45〜67のうちいずれか1つの装置。
- 前記イオン交換ポリマーは、ポリスルホン酸ポリマーである、請求項45〜69のうちいずれか1つの装置。
- 前記イオン交換ポリマーは、全フッ素置換ポリスルホン酸ポリマーである、請求項45〜69のうちいずれか1つの装置。
- 前記イオン交換ポリマー膜は、ポリスルホン酸ポリマー膜である、請求項47の装置。
- 前記イオン交換ポリマー膜は、全フッ素置換ポリスルホン酸ポリマー膜である、請求項72の装置。
- 前記イオン交換ポリマー膜は、ポリスルホン酸ポリマー膜である、請求項50の装置。
- 前記イオン交換ポリマー膜は、全フッ素置換ポリスルホン酸ポリマー膜である、請求項74の装置。
- キャリアガスの流れを方向付けるように構成されたヘッダを含む、請求項45〜75のうちいずれか1つの装置。
- 要素b)の前記イオン交換ポリマーは、前記ヘッダ内に固定される、請求項76の装置。
- 液面センサ、熱センサ、温度センサおよび圧力センサからなる群から選択された少なくとも1個のセンサ要素をさらに含む、請求項45〜77のうちいずれか1つの装置。
- ドレン弁をさらに含む、請求項45〜78のうちいずれか1つの装置。
- 補給用容器をさらに含む、請求項45〜79のうちいずれか1つの装置。
- 前記イオン交換ポリマーの透過側に一次ポンプをさらに含む、請求項45〜80のうちいずれか1つの装置。
- 前記イオン交換ポリマーの溶液側へ接続された二次ポンプをさらに含む、請求項81の装置。
- 前記溶液を加熱する電気ヒータをさらに含む、請求項45〜80のうちいずれか1つの装置。
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