JP4042056B2 - モノクロラミンの合成方法 - Google Patents
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Description
本発明は特に、塩化アンモニウムと次亜塩素酸ナトリウムとの反応によってモノクロラミンを合成する方法の改良に関するものである。
NH3 + NaOCl → NH2Cl + NaOH
この合成反応では次亜塩素酸ナトリウムに対してアンモニアを常に過剰に用いる。
アンモニアと塩化アンモニウムとの混合溶液を用いることも知られている。この場合には全アンモニア(アンモニアと塩化アンモニウム)の濃度と次亜塩素酸ナトリウムの濃度との比を約3にする。安定したクロラミンを高い収率で得るためには次亜塩素酸ナトリウムに対してアンモニアを過剰にすることが必要条件である。しかし、この反応条件は副生成物としてヒドラジンができるという欠点がある。すなわち、アンモニアを次亜塩素酸ナトリウムに対して過剰に用いるため、合成されたクロラミンがアンモニアと反応してヒドラジンが生成する:
NH3 + NH2Cl + OH- → N2H4 + Cl- +H2O
本発明の目的はそうした方法を提供することにある。
反応は「当容積対当容積」で行う。すなわち、用いる次亜塩素酸ナトリウム溶液の容積と用いる塩化アンモニウム溶液の容積とを同じにして行う。
用いる次亜塩素酸ナトリウム溶液はジャべル水(eau de Javel)で、その塩素度(degre chlorometrique)は45°(約2モル/lに対応する次亜塩素酸ナトリウム濃度)から70°(約3モル/lに対応する次亜塩素酸ナトリウム濃度)の間である。反応媒体中の次亜塩素酸ナトリウムの濃度は0.5〜1.5モル/lである。反応は一般に−15℃〜0℃の温度で行う。
以下、本発明の好ましい具体例を説明する。
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
2.07モル/lの次亜塩素酸ナトリウム溶液と2.28モル/lの塩化アンモニウム溶液とからのクロラミンの合成
100ml容のジャケット付き硼珪酸ガラス反応器で反応を行う。反応器内の温度は温度制御された流体を循環して−11℃に維持する。この反応器に2.28モル/lの塩化アンモニウム溶液20mlを導入する。水酸化ナトリウム濃度を0.12 モル/l にした2.07モル/lの次亜塩素酸ナトリウム溶液を調製する。調製した次亜塩素酸ナトリウム溶液20mlを−15℃に冷却した後、反応器に一滴ずつ導入する。すなわち、反応媒体中の塩化アンモニウムの濃度は1.14モル/l、反応媒体中の次亜塩素酸ナトリウムの濃度は1.035モル/lになる。塩化アンモニウム濃度と次亜塩素酸濃度との比([NH4Cl]/[NaOCl])は1.1である。滴下漏斗を用いて添加を15分続ける。反応媒体の温度は攪拌下に−7℃で安定する。
反応終了後に1.03モル/lのクロラミン溶液が得られる。これは99.5%の収率に対応する。残留する全アンモニア濃度を測定したが、この濃度は0.105モル/lであった。
3モル/lの次亜塩素酸ナトリウム溶液と3.34モル/lの塩化アンモニウム溶液からのクロラミンの合成
100ml容のジャケット付き硼珪酸ガラス反応器で反応を行う。熱流体の循環によって反応器内の温度は−12℃に維持する。反応器に3.34モル/lの塩化アンモニウム溶液20mlを導入する。水酸化ナトリウム濃度は0.3 モル/l にした3モル/lの次亜塩素酸ナトリウム溶液を調製する。調製した次亜塩素酸ナトリウム溶液20mlを−5℃に冷却した後、反応器に一滴ずつ導入する。従って、反応媒体中の塩化アンモニウムの濃度は1.17モル/lで、反応媒体中の次亜塩素酸ナトリウムの濃度は1.5モル/lになる。塩化アンモニウム濃度と次亜塩素酸濃度との比([NH4Cl]/[NaOCl])は1.1である。滴下漏斗を用いて添加を15分続ける。反応媒体の温度は攪拌下に-8℃で安定する。反応終了後、1.43モル/lのクロラミン溶液が得られる。これは95.3%の収率に対応する。残留する全アンモニア濃度を測定したが、この濃度は0.17モル/lであった。
2.01モル/lの次亜塩素酸ナトリウム溶液と、3.60モル/lのアンモニアおよび2.38 モル/lの塩化アンモニウムの混合溶液とからのラシヒ法第1段によるクロラミンの合成
100ml容のジャケット付き硼珪酸ガラス反応器で反応を行う。熱流体を循環して反応器内の温度は−11℃に維持する。反応器に3.6モル/lのアンモニアと2.38モル/lの塩化アンモニウムとの混合溶液20mlを導入する。続いて、予め−15℃に冷却しておいた2.01モル/lの次亜塩素酸ナトリウム溶液20mlを反応器に一滴ずつ導入する。全アンモニア濃度と次亜塩素酸濃度との比([NH4Cl]+[NH3])/[NaOCl]は2.9である。添加は滴下漏斗を用いて15分かけて行う。反応媒体の温度は攪拌下に−7℃で安定する。
反応終了後、1.00モル/lのクロラミン溶液が得られる。これは99.9%の収率に対応する。残留する全アンモニア濃度を測定したが、この濃度は1.99モル/lで、本発明方法に従って得られた残留全アンモニア濃度よりもはるかに高い。
化学量論条件下すなわち2.17モル/lの次亜塩素酸ナトリウム溶液と2.38モル/lのアンモニア溶液とからのラシヒ法第1段によるクロラミンの合成
100ml容のジャケット付き硼珪酸ガラス反応器で反応を行う。熱流体の循環によって反応器内の温度は−11℃に維持する。反応器に2.38モル/lのアンモニア溶液20mlを導入する。続いて、予め−15℃に冷却しておいた2.17モル/lの次亜塩素酸ナトリウム溶液20mlを反応器に一滴ずつ導入する。アンモニア濃度と次亜塩素酸濃度との比([NH3]/[NaOCl])は1.1である。添加は滴下漏斗を用いて15分かけて行う。反応媒体の温度は攪拌下に−5℃で安定する。
反応終了後、0.59モル/lのクロラミン溶液が得られる。これは54.3%の収率に対応する。この収率は本発明方法に従って得られる収率よりもはるかに低い。
Claims (10)
- 塩化アンモニウム溶液と次亜塩素酸ナトリウム溶液との反応によってモノクロラミンを合成する方法において、
次亜塩素酸ナトリウム溶液を無機塩基を用いて予めアルカリ性にし、且つ、反応媒体中の塩化アンモニウムの濃度と反応媒体中の次亜塩素酸ナトリウムの濃度との比を1〜1.5にすることを特徴とする方法。 - 反応媒体中の塩化アンモニウムの濃度と反応媒体中の次亜塩素酸ナトリウムの濃度との比を1.1にする請求項1に記載の方法。
- 無機塩基を水酸化ナトリウム、水酸化カリウムおよび水酸化リチウムからなる群の中から選択する請求項1または2に記載の方法。
- 無機塩基が水酸化ナトリウムである請求項3に記載の方法。
- 無機塩基を水溶液の形で用いる請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 次亜塩素酸ナトリウム溶液中の無機塩基の濃度を0.05〜1モル/lにする請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 次亜塩素酸ナトリウム溶液中の無機塩基の濃度を0.1〜0.5モル/lにする請求項6に記載の方法。
- 用いる次亜塩素酸ナトリウム溶液の体積と、用いる塩化アンモニウム溶液の体積とを等しくする請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 反応を−15℃〜0℃の温度で行う請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
- 反応媒体中の次亜塩素酸ナトリウムの濃度を0.5〜1.5モル/lにする請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
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