JPH01184293A

JPH01184293A - ヨウ素及びヨウ素酸塩の製造方法

Info

Publication number: JPH01184293A
Application number: JP63006238A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Hirako; 平子　衛; Nobuyasu Ezawa; 江沢　信泰
Original assignee: Tanaka Kikinzoku Kogyo KK
Current assignee: Tanaka Kikinzoku Kogyo KK
Priority date: 1988-01-14
Filing date: 1988-01-14
Publication date: 1989-07-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、ヨウ素およびヨウ素酸塩の製造に関するもの
で、特に電解によりヨウ素およびヨウ素酸塩を得る方法
に関する。

（従来技術とその問題点）ヨウ素（Ｉ２）は医薬品や化学工業の上で、また各種ヨ
ウ素化合物を得る上での出発物質として有用な薬品であ
り、またヨウ素酸塩も酸化剤として工業的に非常に重要
な薬品である。

従来よりヨウ素を得る方法としては、ヨウ素化合物を含
む溶液に硫酸銅、硫酸、硫酸第一鉄などを加えてヨウ素
を遊離させる化学反応による方法や、電解によりヨウ素
を得る方法が知られている。

またヨウ素酸塩も電解などにより得ることができる。

電解反応によりヨウ素を得る方法では、陽極でのヨウ素
（Ｉ２、Ｉ３−）の生成と陰極でのヨウ素の分解反応が
おこるため効率が悪いといった問題点があった。

（発明の目的）本発明者は、これら従来技術の欠点を有することのない
、ヨウ素およびヨウ素酸塩の製造方法を鋭意追求した結
果本発明に到達したものである。

本発明は、ヨウ素およびヨウ素酸塩の製造に際し、効率
よく電解反応を行うことができ、かつ高電流密度で電解
することができ、生産性の良いヨウ素およびヨウ素酸塩
の製造方法を提供することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段）本発明は、第一に、陽イオン交換膜で隔てた電解槽の陽
極室のヨウ素化合物含有電解液を隔膜電解して、陽極室
側にヨウ素を生成させることを特徴するヨウ素の製造方
法であり、第二に、陽イオン交換膜で隔てた電解槽の陽
極室のヨウ素化合物含有電解液を電解槽中で隔膜電解し
て、陽極室側にヨウ素を生成させ、生成したヨウ素とア
ルカリによりヨウ素酸アルカリ塩を得ることを特徴とす
るヨウ素酸塩の製造方法である。

（作用）以下本発明のヨウ素化合物としてヨウ化カリウムを用い
た場合についてより詳細に説明する。

陽イオン交換膜により陽極室と陰極室に区画された電解
槽では、陽極室にてヨウ化カリウム溶液の電解によりヨ
ウ素（Ｉ２、ｒ、−）が生成する（１式、２式）。

２Ｋ　Ｉ　　　　→Ｉｚ　＋２Ｋ　＋　２　ｅ　　　　
　（１）Ｉ２＋Ｉ−→　１．、−　　　　　　　　　（
２）カリウムイオンは、陽イオン交換膜を通過して陰極
室に移動し、陰極反応と共に、水酸化カリウムが副成す
る（３式）。

２に＋２ＨｚＯ＋２　ｅ→２ＫＯＨ＋Ｈ２↑　　（３）
陽イオン交換膜を用いない従来の電解法では、陰極反応
として生成したヨウ素の下記の分解反応がおこるので（
４式）、ヨウ素の生成効率は低いものであったが、本発
明では陽イオン交換膜によりヨウ素（Ｉ２．１３勺が陰
極室内に入らないようにしているので、ヨウ素の生成効
率が高くなる。

１３−＋２　ｅ　　Ｉ３　Ｉ−（４）生成したヨウ素は、溶解度差を利用して析出させたり、
硫酸を加えてヨウ素（Ｉ２）を析出させたり、蒸留法な
どの従来の方法により単体のヨウ素（Ｉ２）として得る
ことができるが、そのままヨウ素含有溶液として用いて
も良い。

ヨウ素酸塩を得るには、１式、２式で得られたヨウ素に
水酸化アルカリを加えてもよく（５式）、別途加えても
よい。また予め陽極室内を強アルカリ性にしておいて陽
極室内にて反応させても良い。

３Ｉ２　＋　６ＫＯＨ→　ＫＩＯ：ｌ　＋５ＫＩ　＋　
３１１２０　　　（５）このヨウ素酸塩は晶析などによ
り、結晶として取り出したり、溶液として使用すること
もできる。

（ｉ）電解槽使用する電解槽は、特に限定されない。後述する陽イオ
ン交換膜を使用して各１個の陽極室と陰極室に区画した
箱型の電解槽を使用しても、複数の陽イオン交換膜で複
数の陽極室と陰極に区画して複極式の電解槽を構成し、
電解液がそれぞれ複数の電解室を循環する形式の箱型の
電解槽としてもよい。

（ｉｉ　）電解条件ヨウ素の生成には、下記する条件で電解を行うことが好
ましい。

電解液温度　　　２０〜１１０°Ｃ電流密度　　　　２〜５０Ａ／ｄｍ２陽極室側ｐＨ８以上陰極室側ｐＨ１２以上温度は高いほうが、極間電圧が低くなり使用電力量が減
少するので２０°Ｃが良いが、更に好ましくは、４０°
Ｃ以上が良い。電流密度は低すぎると生産性が低下し、
高すぎると極間電圧が上昇し使用電力量が増すので、上
記の範囲が良いが、更に好ましくは、５〜３０Ａ／ｄｍ
２である。

陽極室側ｐＨは、８以上で電解を行うことが好ましい。

これは陽極に生成したヨウ素がヨウ素化合物電解液に溶
ける時間が必要であり、ヨウ素化合物電解液の水素イオ
ン濃度により溶解速度が違ってくるためで、本発明のよ
うに高電流密度で電解を行った場合、ｐＨ８以下では生
成したヨウ素がヨウ素化合物電解液に溶けきれない現象
が生じるからである。またヨウ素の生成速度がヨウ素の
ヨウ素化合物電解液への溶解速度より上まわるため、電
圧を上昇させてしまう現象が生じるからである。従って
ｐＨ８以下で電解を行うには、電流密度を下げるなどの
工夫が必要になる。

陰極室には、前述のように水酸化アルカリが副成するの
で強アルカリ性となり、ｐＨ１２以下で操業するのが難
しいが、電解液の電気伝導度を高めにしておくことは特
に問題はない。またこの水酸化アルカリを副産物として
利用するためにはより濃度の高いほうが有利であるから
である。

（ｉｉｉ　）陽イオン交換膜陽イオン交換膜には、炭化水素系のものやフッ素系のも
のなどがあるが、陽極室において酸化性のヨウ素を生成
し、陰極室に水酸化アルカリが生成するので、耐酸化性
及び耐アルカリ性に優れた陽イオン交換膜、特にイオン
交換基としてスルホン酸基及び／又はカルボン酸基を有
するフッ素系陽イオン交換膜を使用することが好ましい
。

（ｉｖ　）電極陽極は、酸化反応が起こるので電極の消耗を防ぐために
不溶性陽極がよく、白金、イリジウム及びルテニウムな
どの白金族金属や白金族金属の酸化物を電極活性物質と
して被覆してなる電極や酸化鉛電極などが良い。

また前述のように、ヨウ素の生成とヨウ素のヨウ素化合
物電解液への溶解が競合することがらヨウ素の溶解をよ
り速くさせる必要があるので、電極表面での電解液の流
れ具合を工夫したものが特に良く、例えば電極が波状や
段状に加工されたものや、小さな孔をあけた多孔状のも
の、網状のものなどが良い。

（Ｖ）ヨウ素化合物電解液陽極液の組成は、ヨウ素化合物としてヨウ化カリウム及
び／又はヨウ化ナトリウムを主成分としたものが特に良
い。他のヨウ素化合物やｐＨ調整のための酸およびアル
カリ、導電性塩などを加えて使用することもできるが、
主成分であるヨウ素化合物の濃度は０．５〜５Ｍ／２と
しておくことが望ましい。ただし、ヨウ素酸塩の製造方
法には、塩としてアルカリ金属化合物（例えばヨウ素酸
カリウムまたはヨウ素酸ナトリウム）を目的とする場合
は、アルカリ金属が混合し少ないような組成を使用する
必要がある。

陰極液の組成は、上記陽極液組成の他に、アルカリ、導
電性塩などからなるものでも良く、また電解の進行によ
りアルカリが生成してくることから水のみでもよい。

以下本発明の実施例を記載する。

第１図に示す装置を使用してヨウ素及びヨウ素酸塩の製
造を実施した。

（実施例１）縦２０ｃｍ、横４０ｃ＋ｎ、深さ３０ｃｍの箱型電解槽
４をフッ素系陽イオン交換膜１（商品名ナフィオン）を
使用して陽極室２と陰極室３に区画し、菱形の網状に加
工した縦１８ｃｍ、横２５ｃｍ、厚さ０．２ｃｍのチタ
ン製の網に白金メツキしたものを陽極６及び陰極７とし
て、極間距離が１　ｃｍになるように電解槽４内に吊支
した。

陽極室２に、１℃あたりヨウ化カリウム４５６．６ｇを
含み、ｐＨ＝１２．８に調整された水溶液１０２と、陰
極室３に１２あたり水酸化カリウム１６．８　ｇを含む
水溶液１０ｆｆｉとで満たし、陽極室２および陰極室３
内の攪拌器５により槽４内を攪拌した。

液温度を５０°Ｃ１電流密度を２０Ａ／ｄｍ”程度に維
持しながら電解を行うと、６時間の間に陽極室２のｐＨ
が１２．８から８．１迄低下し、ヨウ素（Ｉ２、Ｉ３−
）が生成するととにも、陰極室３において水酸化カリウ
ムが副成し、この間に極間電圧は４．８■から５．４■
に変化した。

また、ヨウ素（Ｉ２、Ｉ３−）の総発生量は、１９．６
当量分であり、電流効率は９７．３％であった。

また陰極７には、１６．８当量分の水酸化カリウムが生
成しておりこの電流効率は８３．４％であった。

さらに１時間電解を行ったところ、陽極室２のｐＨは９
．１〜７．８迄低下し、この間に極間電圧は５．４■か
ら１５．ＯＶに上昇し、電流　２．５　Ａ／ｄｍ２しか
流れなくなり、ヨウ素が電解液に溶けきらなくなる現象
が生じた。そこで、ｐＨを８．２になるまで陽極室２に
水酸化カリウム溶液を加えたところ、極間電圧が９．６
■まで下がり、電流も２０Ａ／ｄｍ２流せるようになっ
た。

電解を７．５時間行ったところで陽極室２液を取り出し
２等分し、１つには希硫酸を加えてｐＨを１．６にして
ヨウ素（Ｉ２）を取り出し、もう１つは０°Ｃまで冷却
してヨウ素とヨウ化カリウムの混合物を得た。特に前者
のものは後者のものよりもヨウ素の純度が高かった。ま
た何れも、蒸留により高純度のヨウ素にすることができ
た。

（比較例）第１図に示す装置の陽イオン交換膜１をはずして実施例
１と同様の方法でヨウ素を製造した。電解槽４に、１！
あたりヨウ化カリウム４５６．６　ｇを含み、ｐＨ＝１
２．８に調整された水溶液２０！で満たし、攪拌器５に
より槽内の攪拌を行わせた。

液温度を５０°Ｃ１電流密度を２０Ａ／ｄｍ２程度に維
持しながら電解を行い、６時間の電解をしたところ溶液
は薄い黄色に変化した。

またヨウ素（■ｚ、ｌ３−）の総発生量は、１．３当量
分であり電流効率は６．５％であった。陰極７での反応
より一旦生成したヨウ素が分解されており、実施例１に
比べ著しく低いものであった。

（実施例２）縦２０　ｃｍ、横４０ｃｍ、深さ３０ｃｍの箱型電解槽
４をフッ素系交換膜１（商品名ナフィオン）を使用して
陽極室２と陰極室３に区画し、菱形の網状の加工した縦
１８ｃｍ、横２５ｃｍ、厚さ０　、２　ｍｍのチタン製
の網に白金メツキしたものを陽極６及び陰極７とし、極
間距離が０．２ｃｍになるように電解槽４内に吊支した
。

陽極室２に、１！あたりヨウ化カリウム４５６．６ｇを
含み、ｐ’　Ｈ＝　１３’、　２に調整された水溶液１
０ｆｆｉと、陰極室３に１であたり水酸化カリウム１６
．８ｇ含む水溶液１０ｊ２とで満たし、陽極室２および
陰極室３内の攪拌器５により槽４内を攪拌し、液温度を
５０°Ｃ１電流密度を２０Ａ／ｄｍ２程度に維持し、か
つ陽極室２のｐＨが１３を下まわらないように水酸化カ
リウムを加えながら電解を行ったところ、１０時間の間
に３３．２当量分ヨウ素酸カリウムが生成しその電流効
率は９８．９％と高いものであった。また電解中の電圧
は２．１■とほとんど変化がなかった。

電解を６．０時間おこなったところで陽極室２液と槽４
内に析出した結晶を取り出し、１５°Ｃまで冷却して析
出した結晶を取り出したところ、純度の高いヨウ素酸カ
リウムの結晶を得た。

（発明の効果）本発明は、ヨウ素及びヨウ素酸塩を製造するに際して、
陽イオン交換膜で隔てた電解槽の陽極室のヨウ素化合物
含有電解液を隔膜電解して、陽極室側にヨウ素を生成さ
せてヨウ素を得るようにしており、また生成したヨウ素
とアルカリによりヨウ素酸塩を得るようにしている。

本発明は、効率よく電解反応をおこなうことができかつ
高密度で電解することができる、生産性の良いヨウ素お
よびヨウ素酸塩の製造方法であり、また低い電圧で電解
できることから電流効率ばかりでなく電流効率も良い。

さらに陰極には、アルカリや水素などの工業的に有価な
副産物が得られるなどの別の効果もあり、産業への貢献
が大なるものといえる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の詳細な説明するための、本発明の一態様を
示すフローチャートである。１・・・陽イオン交換膜、２・・・陽極室、３・・・陰
極室、４・・・電解槽、５・・・攪拌器、６・・・陽極
、７・・・陰極。出願人　　田中貴金属工業株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）陽イオン交換膜で隔てた電解槽の陽極室のヨウ素
化合物含有電解液を隔膜電解して、陽極室側にヨウ素を
生成させることを特徴とするヨウ素の製造方法。
（２）陽イオン交換膜で隔てた電解槽の陽極室のヨウ素
化合物含有電解液を電解槽中で隔膜電解して、陽極室側
にヨウ素を生成させ、生成したヨウ素とアルカリによっ
てヨウ素酸アルカリ塩を得ることを特徴とするヨウ素酸
塩の製造方法。