JP4360866B2 - ヨウ素酸の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、ヨウ化水素酸からヨウ素酸を製造するヨウ素酸の製造方法に関する。
従来、ヨウ素酸を製造する方法としては、種々の方法が知られている。例えば、ヨウ素と発煙硝酸を反応させる方法や、ヨウ素と塩素酸を反応させる方法、硝酸存在下にヨウ素と過酸化水素を反応させる方法、ヨウ素酸の存在下でヨウ素と過酸化水素とを反応させる方法などが知られている(例えば、特許文献１参照。)。
特開昭５３−１０８０９６号公報（第１−２頁）
しかしながら、上述した従来のヨウ素酸の製造方法には各種の問題が認められる。すなわち、上記ヨウ素と発煙硝酸を反応させる方法、ヨウ素と塩素酸を反応させる方法、および硝酸存在下にヨウ素と過酸化水素を反応させる方法では、一般的に反応速度が遅く、高収率で目的のヨウ素酸を得るには長時間を要する。また、ヨウ素酸以外の副生成物が生成するため、未反応原料および副生成物を除去する必要がある。
したがって、純粋なヨウ素酸を得ることを目的とする場合には、さらに精製工程が必要となり、反応速度が遅いことと合わさり、工業的に円滑かつ迅速にヨウ素酸を製造することが容易ではない。
そこで、このような問題を解決する方法として、ヨウ素酸の存在下でヨウ素と過酸化水素とを反応させる方法が提案されているが、この方法では、ヨウ素が溶液に溶解する時間が律速となり、反応完結に長時間が必要であり、かつ、ヨウ素の昇華によりヨウ素酸収率も低いという問題を有している。
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、速い反応速度で高純度のヨウ素酸を高収率で得ることのできるヨウ素酸の製造方法を提供することを目的とする。
請求項１記載のヨウ素酸の製造方法は、４０℃以上１００℃以下の温度にて、ヨウ化水素酸と過酸化水素とを反応させてヨウ素酸を製造するものである。
そして、ヨウ化水素酸をヨウ素源とし、このヨウ化水素酸と過酸化水素との反応によりヨウ素酸を得ることにより、これらヨウ化水素酸と過酸化水素との反応で中間に生成するヨウ素が、希薄系での反応であることから極めて微細結晶であり、直ぐに溶解し、ヨウ素酸まで酸化されるので、反応速度が速い。この結果、速い反応速度で高純度ヨウ素酸を高収率で得ることができる。
請求項２記載のヨウ素酸の製造方法は、請求項１記載のヨウ素酸の製造方法において、ヨウ化水素酸と過酸化水素とを反応系に同時に添加するものである。
そして、ヨウ化水素酸と過酸化水素とを反応系に同時に添加することにより、反応速度が速くなり、かつヨウ素の逸散や過酸化水素の分解による収率の低下が少なくなるから、より速い反応速度および高収率で高純度ヨウ素酸を得ることができる。
請求項３記載のヨウ素酸の製造方法は、請求項１または２記載のヨウ素酸の製造方法において、ヨウ素酸水溶液中へヨウ化水素酸と過酸化水素とを添加するものである。
そして、ヨウ素酸水溶液中へヨウ化水素酸と過酸化水素とを添加することにより、反応速度が速くなり、かつヨウ素の逸散や過酸化水素の分解による収率の低下が少なくなるから、より速い反応速度および高収率で高純度ヨウ素酸を得ることができる。
請求項４記載のヨウ素酸の製造方法は、請求項１ないし３いずれか記載のヨウ素酸の製造方法において、ヨウ素を含有したヨウ素酸水溶液中へヨウ化水素酸と過酸化水素とを添加するものである。
そして、ヨウ素を含有したヨウ素酸水溶液中へヨウ化水素酸と過酸化水素とを添加することにより、初期の反応速度がより速くなるから、より速い反応速度で高純度ヨウ素酸を得ることができる。
本発明によれば、ヨウ化水素酸と過酸化水素との反応によりヨウ素酸を得ることにより、これらヨウ化水素酸と過酸化水素との反応で中間に生成するヨウ素が、希薄系での反応であることから極めて微細結晶であり、直ぐに溶解し、ヨウ素酸まで酸化するので、反応速度が速い。この結果、速い反応速度で高純度のヨウ素酸を高収率で得ることができる。
以下、本発明のヨウ素酸の製造方法の一実施の形態を説明する。
反応原料として使用するヨウ化水素酸は、工業的に入手可能なものであればよく、最終製品を得るにあたり濃縮工程の煩雑さを減らすためには、３０質量％以上５７質量％以下の濃度のヨウ化水素酸を用いることが望ましい。また、過酸化水素についても２質量％以上７０質量％以下の濃度のものを用いることが望ましい。
そして、原料のヨウ化水素酸に対する過酸化水素の必要量は、ヨウ化水素酸１モルに対して理論量３モルである。したがって、ヨウ化水素酸１モルに対して３モル以上の過酸化水素を用いるが、多く用いても反応効率に差がないことから、通常は、ヨウ化水素酸１モルに対して３モル以上５モル以下の範囲である。
反応初期に添加するヨウ素酸の添加量は、水中でのヨウ素酸濃度が２質量％以上３５質量％以下となるような量である。初期のヨウ素酸の添加量は、少ないと反応速度が遅く、多くするには高価な高濃度ヨウ素酸が必要となることから経済的ではない。
反応温度は、４０℃以上１００℃以下で、望ましくは４０℃以上８０℃以下が好適である。反応温度が低いと反応速度が著しく低下し、この反応温度が高いとヨウ素の昇華により反応収率が低下する。
反応に用いるヨウ化水素酸、あるいは過酸化水素は、どちらか一方を予め図示しない反応系である反応器に加えておくことも可能であるが、ヨウ化水素酸の添加は、反応器中でヨウ素の結晶の析出を生じ、また、過酸化水素の添加は、分解により過酸化水素の消費が生じるため好ましくない。通常は、ヨウ素酸水溶液中へ反応温度で溶解する量のヨウ素を添加し、このヨウ素酸水溶液中へ、攪拌下、ヨウ化水素酸と過酸化水素とを同時添加して反応させる。なお、これらヨウ化水素酸および過酸化水素の添加方法は分割しても連続しても良い。
また、従来の方法(特開昭５３−１０８０９６号)では、高温反応時にヨウ素の逸散防止措置を講じないと反応収率が低下するが、上述のようにヨウ化水素酸を順次加える方法を採用したことによって、高温反応を実施しても、特にヨウ素の逸散を防ぐ措置を講じなくても反応収率が低下しない。
以上のように、上記一実施の形態によれば、反応で生成するヨウ素酸の他は、副生成物として水が生成するのみであり、ヨウ素酸水溶液を不純物の混入、および、副生成物を伴うことなく、高成績で合成ができるので、優れたヨウ素酸の製造方法である。さらに、何ら精製工程を経ることなく濃縮乾固するだけで、高純度のヨウ素酸の結晶を高収率で得ることができる。
なお、上記一実施の形態において、反応生成液の一部を順次、次の反応出発仕込液として用いることも可能である。また、上記一実施の形態のヨウ素酸の製造方法は、回分法でも連続法でもできる。
次に、本発明のヨウ素酸の製造方法の実施例を説明する。
(実施例１)
１００ｍｌフラスコに水を５０ｇを入れ、３４．７％過酸化水素水および５３．３％ヨウ化水素酸溶液を同時に滴下した。３４．７％過酸化水素水は、６．４ｇ／ｈで９時間３０分かけて滴下した。５３．３％ヨウ化水素酸溶液は、４．８ｇ／ｈで７時間３０分かけて滴下した。１００ｍｌフラスコの内部温度を６０℃以上６２℃以下に管理した。過酸化水素の滴下を終了した後、３０分間熟成反応をした。
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１００ｍｌフラスコ壁上部へのヨウ素の昇華による付着がわずかに認められたが、反応生成液は無色透明の液であった。反応生成液を分析したところ、ヨウ素酸(ＨＩＯ３)の収率はヨウ素(Ｉ２)基準で９０％、過酸化水素(Ｈ２Ｏ２)基準で６５％という結果であった。
(実施例２)
１００ｍｌフラスコに３０質量％のヨウ素酸溶液５０ｇを入れ、３４．７％過酸化水素水および５３．３％ヨウ化水素酸溶液を同時に滴下した。３４．７％過酸化水素水は、１２．９ｇ／ｈで４時間４５分かけて滴下した。５３．３％ヨウ化水素酸溶液は、９．６ｇ／ｈで３時間４５分かけて滴下した。１００ｍｌフラスコの内部温度を６０℃以上６２℃以下に管理した。過酸化水素の滴下を終了した後、３０分間熟成反応をした。
１００ｍｌフラスコに３０質量％のヨウ素酸溶液５０ｇを入れ、３４．７％過酸化水素水および５３．３％ヨウ化水素酸溶液を同時に滴下した。３４．７％過酸化水素水は、１２．９ｇ／ｈで４時間４５分かけて滴下した。５３．３％ヨウ化水素酸溶液は、９．６ｇ／ｈで３時間４５分かけて滴下した。１００ｍｌフラスコの内部温度を６０℃以上６２℃以下に管理した。過酸化水素の滴下を終了した後、３０分間熟成反応をした。
１００ｍｌフラスコ壁上部へのヨウ素の昇華による付着はほとんどなく、反応生成液は無色透明の液であった。反応生成液を分析したところ、ヨウ素酸(ＨＩＯ３)の収率はヨウ素(Ｉ２)基準で１００％、過酸化水素(Ｈ２Ｏ２)基準で７２％という結果であった。
(実施例３)
１００ｍｌフラスコに３０質量％のヨウ素酸溶液５０ｇおよびヨウ素０．５ｇを入れ、３４．７％過酸化水素水および５３．３％ヨウ化水素酸溶液を同時に滴下した。３４．７％過酸化水素水は、２５．８ｇ／ｈで２時間２５分かけて滴下した。５３．３％ヨウ化水素酸溶液は、１９．２ｇ／ｈで１時間５５分かけて滴下した。１００ｍｌフラスコの内部温度を８０℃以上８３℃以下に管理した。過酸化水素の滴下を終了した後、３０分間熟成反応をした。
１００ｍｌフラスコに３０質量％のヨウ素酸溶液５０ｇおよびヨウ素０．５ｇを入れ、３４．７％過酸化水素水および５３．３％ヨウ化水素酸溶液を同時に滴下した。３４．７％過酸化水素水は、２５．８ｇ／ｈで２時間２５分かけて滴下した。５３．３％ヨウ化水素酸溶液は、１９．２ｇ／ｈで１時間５５分かけて滴下した。１００ｍｌフラスコの内部温度を８０℃以上８３℃以下に管理した。過酸化水素の滴下を終了した後、３０分間熟成反応をした。
１００ｍｌフラスコ壁上部へのヨウ素の昇華による付着が見とめられるが、反応生成液は無色透明の液であった。反応生成液を分析したところ、ヨウ素酸(ＨＩＯ３)の収率はヨウ素(Ｉ２)基準で９５％、過酸化水素(Ｈ２Ｏ２)基準で７０％という結果であった。
(実施例４)
１００mlフラスコに３０質量％のヨウ素酸溶液５０ｇおよびヨウ素０．５ｇを入れ、３４．７％過酸化水素水および５３．３％ヨウ化水素酸溶液を同時に滴下した。３４．７％過酸化水素水は、１２．９ｇ／ｈで４時間４５分かけて滴下した。５３．３％ヨウ化水素酸溶液は、９．６ｇ／ｈで３時間４５分かけて滴下した。１００ｍｌフラスコの内部温度を６０℃以上６２℃以下に管理した。過酸化水素の滴下を終了した後、３０分間熟成反応をした。
１００mlフラスコに３０質量％のヨウ素酸溶液５０ｇおよびヨウ素０．５ｇを入れ、３４．７％過酸化水素水および５３．３％ヨウ化水素酸溶液を同時に滴下した。３４．７％過酸化水素水は、１２．９ｇ／ｈで４時間４５分かけて滴下した。５３．３％ヨウ化水素酸溶液は、９．６ｇ／ｈで３時間４５分かけて滴下した。１００ｍｌフラスコの内部温度を６０℃以上６２℃以下に管理した。過酸化水素の滴下を終了した後、３０分間熟成反応をした。
１００ｍｌフラスコ壁上部へのヨウ素の昇華による付着はほとんどなく、反応生成液は無色透明の液であった。反応生成液を分析したところ、ヨウ素酸(ＨＩＯ３)の収率はヨウ素(Ｉ２)基準で１００％、過酸化水素(Ｈ２Ｏ２)基準で７３．６％という結果であった。
(比較例１)
１００ｍｌフラスコに３０質量％ヨウ素酸溶液５０ｇおよびヨウ素２５．４ｇを入れ、３４．７％過酸化水素水を１４．７ｇ／ｈで５時間かけて滴下した。１００ｍｌフラスコの内部温度を６０℃以上６３℃以下に管理した。過酸化水素の滴下を終了した後に熟成反応をした。
１００ｍｌフラスコに３０質量％ヨウ素酸溶液５０ｇおよびヨウ素２５．４ｇを入れ、３４．７％過酸化水素水を１４．７ｇ／ｈで５時間かけて滴下した。１００ｍｌフラスコの内部温度を６０℃以上６３℃以下に管理した。過酸化水素の滴下を終了した後に熟成反応をした。
反応生成液は無色透明の液であったが、１００ｍｌフラスコ壁上部へのヨウ素の付着が見とめられた。反応生成液を分析したところ、ヨウ素酸(ＨＩＯ３)の収率はヨウ素(Ｉ２)基準で８１．５％、過酸化水素(Ｈ２Ｏ２)基準で５４．３％という結果であった。
したがって、この比較例１では、上記実施例１ないし４に比べ、ヨウ素酸の収率がヨウ素基準および過酸化水素基準のそれぞれにおいて低いことが判った。
(比較例２)
１００ｍｌフラスコに３０質量％ヨウ素酸溶液５０ｇおよびヨウ素０．５ｇを入れ、３４．７％過酸化水素水および５３．３％ヨウ化水素酸溶液を同時に滴下した。３４．７％過酸化水素水は、１２．９ｇ／ｈで４時間４５分かけて滴下した。５３．３％ヨウ化水素酸溶液は、９．６ｇ／ｈで３時間４５分かけて滴下した。１００ｍｌフラスコの内部温度を３０℃以上３２℃以下に管理した。過酸化水素の滴下を終了した後に熟成反応をした。
１００ｍｌフラスコに３０質量％ヨウ素酸溶液５０ｇおよびヨウ素０．５ｇを入れ、３４．７％過酸化水素水および５３．３％ヨウ化水素酸溶液を同時に滴下した。３４．７％過酸化水素水は、１２．９ｇ／ｈで４時間４５分かけて滴下した。５３．３％ヨウ化水素酸溶液は、９．６ｇ／ｈで３時間４５分かけて滴下した。１００ｍｌフラスコの内部温度を３０℃以上３２℃以下に管理した。過酸化水素の滴下を終了した後に熟成反応をした。
１００ｍｌフラスコ壁上部へのヨウ素の昇華による付着が多少見うけられ、反応生成液はヨウ素特有の黒紫色の懸濁液であった。反応生成液を分析したところ、ヨウ素酸(ＨＩＯ３)の収率はヨウ素(Ｉ２)基準で０％という結果であった。
したがって、この比較例２では、上記実施例１ないし４に比べ、ヨウ素酸の収率がヨウ素基準および過酸化水素基準のそれぞれにおいて低く、それぞれが０％であることが判った。
Claims (4)
- ４０℃以上１００℃以下の温度にて、ヨウ化水素酸と過酸化水素とを反応させてヨウ素酸を製造する
ことを特徴とするヨウ素酸の製造方法。 - ヨウ化水素酸と過酸化水素とを反応系に同時に添加する
ことを特徴とする請求項１記載のヨウ素酸の製造方法。 - ヨウ素酸水溶液中へヨウ化水素酸と過酸化水素とを添加する
ことを特徴とする請求項１または２記載のヨウ素酸の製造方法。 - ヨウ素を含有したヨウ素酸水溶液中へヨウ化水素酸と過酸化水素とを添加する
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載のヨウ素酸の製造方法。
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