JPH01184294A

JPH01184294A - ヨウ素酸塩の製造方法

Info

Publication number: JPH01184294A
Application number: JP63006239A
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、ヨウ素酸塩の製造に関するもので、特に電解
によりヨウ素酸塩を得る方法に関する。

（従来技術とその問題点）ヨウ素酸塩は、各種ヨウ素化合物の出発物質として、火
薬などの原料として、また酸化剤としてなど、工業的に
非常に重要な薬品である。

従来よりヨウ素酸塩を得る方法としては、ヨウ素に水酸
化アルカリを加えてヨウ素の不均化反応により得る方法
や、電解により得る方法が知られており、製造されたヨ
ウ素酸塩は結晶や溶液として取り出され使用される。

ヨウ素の不均化反応による方法では、ヨウ素酸塩の生成
と共にヨウ化アルカリ金属塩が後述するように生成する
（４式、５式）ので、効率が悪く、ヨウ化アルカリ金属
塩の廃液が出るなどの問題点があった。また電解による
方法では、陽極側でのヨウ素及びヨウ素酸塩（１２、ｌ
３−１ＩＯ３−）生成と陰極でのヨウ素及びヨウ素酸塩
の分解反応がおこるため効率が悪いといった問題点など
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、ヨウ素酸塩を効率よく製造する方法を提供
することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）本発明は、陽イオン交換膜により陽極室と陰極室に区画
された電解槽において、ヨウ素化合物含有電解液を隔膜
電解して、陽極室にヨウ素を、陰極室に水酸化アルカリ
を生成させ、陰極室の当該水酸化アルカリを陽極室側に
導き、陽極室側のヨウ素と反応させることによりヨウ素
酸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（ｒｚ、■３−）が生成する（１式、２式）。

２ＫＩ　　　　→　Ｉｚ　＋２に’　＋２ｅ　　（１）
■２＋ヒ　→Ｉ　３　　　　　　（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、陰極室側に水酸化カリウムが副成する（３式
）。

２　Ｋ　＋＋　２　Ｈｚ　Ｏ＋２　ｅ　→２　Ｋ　ＯＨ
十Ｈ２↑　（３）陰極室側で副成した水酸化カリウムは
、ポンプなどによって陽極室側に導かれ、陽極室側のヨ
ウ素と反応してヨウ素酸塩が生成する（４式、５式）。

３ＩＺ　＋６ＫＯＨ→ＫＩＯ３＋５ＫＩ＋３ＨｚＯ’　
　　（４）３Ｉ３−＋　６ＫＯＨ−ＫＩＯ３＋　５ＫＩ
＋３１１□０＋３ド　　（５）陽極室側ではヨウ素酸塩
の生成とともにヨウ化カリウムが生成するが、生成した
ヨウ化カリウムは再び１式、２式の反応によりヨウ素と
なり、次いで４式、５式が繰り返され、電解液中のヨウ
素酸塩濃度をあげることができる。そのため従来のよう
にヨウ化カリウムが余剰にならずに電解され、ヨウ素酸
塩の製造効率が良い。生成したヨウ素酸塩は、濃縮や晶
析などの操作によりヨウ素酸塩結晶として析出させたり
、そのままヨウ素酸塩溶液として用いることができる。

また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やヨウ素酸塩の下記の分解反
応がおこるので（６式、７式）、ヨウ素酸塩の生成効率
は低いものであったが、本発明では陽イオン交換膜によ
り陽極室と陰極室に分離され、陽極室側にヨウ素やヨウ
素酸塩が陰極室側に入らないようにしているので、この
分解反応がおこらず、ヨウ素酸塩の生成効率が高くなる
。

Ｉ３−＋２ｅ　　　　　　→３ド　　　　　（６）Ｉ（
ｈ−＋３Ｈ２０＋　６ｅ　　→ド＋６０　Ｈ−（７）陽
極室側に生成したヨウ素酸塩はヨウ素化合物含有電解液
により分離したのち、ヨウ素酸塩を分離した溶液を前記
電解槽中へ循環させて再使用する。分離することができ
なかったヨウ素酸塩や未反応のヨウ化アルカリ金属塩、
水酸化アルカリを有効に利用することができ、理論上ヨ
ウ化アルカリ金属の廃液をでないようにすることができ
る。

また、一部を陰極室側にも循環させることにより電解液
中に徐々に増加する重金属などを陰極に電析させて除く
ようにすることもできる。

さらに、陰極室側電解液にも、ヨウ素化合物含有電解液
を用いると前記不純物成分の電析のほかに、電解中のヨ
ウ素化合物が導電塩として働き、電気伝導度が高くなる
ので使用電力が低減される効果がある。またヨウ素酸塩
を得るに必要なヨウ素化合物を陰極室側より供給するこ
とによりエネルギー効率の向上を図ることができる。

また陰極からは水素ガスも副成するので、別途副産物と
して利用してもよい。

（ｉ）電解槽使用する電解槽は、特に限定されず、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、下記の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ｐＨ１２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
少するので好ましい。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、好ましくは、５〜３０Ａ／ｄｍ２である。

陽極室側ｐＨは、１２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ることと、ヨウ素と水酸化アルカ
リが反応してヨウ素酸塩となるための反応時間が必要で
あることによるもので、ヨウ素化合物電解液の水素イオ
ン濃度により溶解速度や反応条件が違ってくるためであ
る。本発明のように高電流密度で電解を行った場合、ｐ
Ｈ−８以下では生成したヨウ素がヨウ素化合物電解液に
溶は切れない現象が生じるからである。ｐＨ−１２以下
ではヨウ素と水酸化アルカリからヨウ素酸塩を生成する
反応が遅くなるため陽極室のｐＨはｐＨ＝１２以上が好
ましい。

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、逆にｐＨ＝１２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
とに特に問題はない。

（ｉｉｉ　）陽イオン交換膜陽イオン交換膜には、炭化水素のものや含フッ素系のも
のなどがあるが、陽極室に酸化性のヨウ素を、陰極室に
水酸化アルカリをそれぞれ生成するので、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ある。

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か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
れを良くする工夫を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、三次元網状体のものなどがある。

（ｖ）ヨウ素化合物の電解液陽極液の組成は、ヨウ素化合物としてヨウ化アルカリ金
属塩を主成分としたものが特に良く、必要に応じて他の
コう素化合物やｐ　Ｈ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ができる。なお、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。

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、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。

また本発明の電解液として、前述のヨウ素に水酸化アル
カリを加えてヨウ素の不均化反応によりヨウ素酸を得た
後の液などを使用しても良い。

以下、本発明の実施の一例を示す図面に基づいてより詳
細に説明するが、これは本発明を限定するものではない
。

（実施例）図は、隔膜電解によりヨウ素とアルカリの生成を行い、
陽極室側でヨウ素酸塩を生成させるようにした本発明の
一態様を示すフローチャートである。

フッ素系の陽イオン交換膜１で陽極室２と陰極室３に区
画されたヨウ素酸塩形成用電解槽４にはヨウ素化合物電
解液としてヨウ化カリウム水溶液が収容されている。

陽極５としては白金等の貴金属を被覆したチタン板等か
らなる不溶性電極が使用され、陰極６としてはステンレ
ス等からなる通常の電極が使用されている。

該電解槽４に通電すると、まずヨウ化カリウムが前記反
応式（１式、２式）に従って電解されてヨウ素とカリウ
ムイオンを生成し、該カリウムイオンは前記陽イオン交
換膜を通って陰極室３へ拡散し、該陰極室３内には電解
反応（３式）に従って水酸化カリウムが生成する。

前記陰極室３の水酸化カリウムを含む陰極液は、混合管
７を通して、前記陽極室２へ送られ、前記反応式（４式
、５式）に従ってヨウ素酸塩とヨウ化カリウムが生成し
、ヨウ化カリウムはさらに電解され一連の操作により陽
極室側のヨウ素酸塩濃度を上昇させる。

前記陽極室２のヨウ素酸塩を含む陽極液は処理管８を通
して、ゴミなどを除去するフィルタ９をへてヨウ素酸塩
晶析槽１０に送られ、該ヨウ素酸塩晶析槽１０にて冷却
されることによりヨウ素酸カリウムの結晶が析出する。

析出したヨウ素酸カリウムの結晶は、母液ともに精製管
１１を通して、濾過器１２に送られて固液分離、洗浄な
どの操作の後ヨウ素酸カリウム結晶１３として取り出さ
れ、濾液のほとんどは導管１４を経て蒸留濃縮装置１５
へ送られ、一部はヨウ化カリウム投入槽１６へ送られる
。

該蒸留濃縮装置１５に送られた濾液には、未反応のヨウ
化カリウムや晶析しきれなかったヨウ素酸カリウムが含
まれているので蒸留濃縮され、案内管１７を通して前記
電解槽４の陽極室２へ送られて電解液として再使用され
る。また蒸留水は濃縮器１９において回収され、回収管
１８を経て、一部はヨウ素酸カリウムの洗浄水として使
用され、一部は前記ヨウ化カリウ投入槽１６へ送られて
再利用される。

ヨウ化カリウム投入槽１６では、ヨウ素酸塩の製造に必
要なヨウ化カリウムと純水の投入が各投入口２１．２２
から行われ、導通管２０を通して前記電解槽４の陰極室
３へ送られ、水酸化カリウムの生成が行われるとともに
再利用している電解液に含まれでいる不純物成分が電析
により除かれる。

さらに本発明ではあらかじめ電解液にアルカリを加えて
おけば新たなアルカリの投入は必要ないが、前記電解槽
の陽極室２のｐＨをｐＨ＝１２以上に保つために、水酸
化カリウムを投入する投入管２３が設けである。また陰
極６にて発生する水素ガスは排出管２４より外部に排出
され、場合によっては水素ガスとして再利用することが
できる。

上記装置を使用してヨウ素酸塩の製造を実施した。

縦２０ｃｍ、横４０ｃｍ、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５とし、同寸法のス
テンレス板を陰極６として、極間距離が０．５ｃｍにな
るように電解槽４内に吊支した。

陽極室２には、１１あたりヨウ化カリウム１６６ｇを含
み、ｐＨ＝１３．２に調整された水溶液１０！で満たし
、陰極室３には１！あたりヨウ化カリウム８３０ｇを含
む水溶液１０１で満たし、陽極室２および陰極室３内の
攪拌器により槽４内の攪拌を行わせた。

液温度を８５°Ｃ１電流密度を２０Ａ／ｄｍ２程度に維
持し、かつ陽極室２のｐＨが１３を下回らないように水
酸化カリウムを加えながら電解を行ったところ、５時間
の間に１６．６当量分の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２．２Ｖとほとんど変化が無かった。

電解を５．０時間の行ったところで陽極室２の液を毎時
２Ｉ！、の速さでフィルタ９を介してヨウ素酸塩晶析槽
１０へ送るとともに、陰極室３より陽極室２へ毎時０．
１２ｆｉの速さで陰極室２の液を送り、電解液の不足分
はヨウ化カリウム投入槽１０よりヨウ化カリウム溶液（
１６６ｇ　／　ｌ　）を補充し、常に陰極室３と陽極室
２とが各１０！になるように調整し、電解を続けた。

ヨウ素酸塩晶析槽１０のヨウ素酸カリウムを含む電解液
が１０！になったところで電解液の投入を止めて、５°
Ｃまで冷却し、ヨウ素酸塩を晶析させ濾過し、０．５１
の純水で洗浄したところ、乾燥状態で４５８ｇのヨウ素
酸カリウム（１２，８当量分）が得られた。

濾液は、蒸留濃縮装置１５へ毎時２．０！、ヨウ化カリ
ウム投入槽１６へ毎時０．ＩＩ！、の速さで送りこみ、
蒸留濃縮装置１５では濾液の濃縮をし、濃縮液は毎時１
．８ｉの速さで電解槽４の陽極室２へ送りこみ、電解液
として再利用した。凝縮水はヨウ素酸カリウムの洗浄と
して使用し、残りはヨウ化カリウム投入槽１６へ送った
。ヨウ化カリウム投入槽１６内のヨウ化カリウム濃度は
常にヨウ化カリウムが８３０ｇ／／２になるように調整
し、一連の電解、晶析、濾過、濃縮の各操作を連続して
行うようにした。

装置を稼働してから３０時間後からは、乾燥状態で１回
あたり５９０ｇのヨウ素酸カリウム（１６，５当量分）
が得られるようになり、使用した電流のほぼ１００％が
ヨウ素酸カリウムの製造に消費され、効率良くヨウ素酸
カリウムを得ることができた。

原料のヨウ化カリウムと純水のほかに投入した水酸化カ
リウムも始めのうちは、多く投入したが、３０時間後か
らはほとんど必要としなかった。

（発明の効果）本発明は、ヨウ素酸塩を製造するに際して、陽イオン交
換膜により陽極室と陰極室に分離した電解槽において、
ヨウ素化合物含有電解液を隔膜電解することにより、陽
極室側にヨウ素を、陰極室側にアルカリを生成させ、陰
極室側に生成したアルカリを陽極室側に導き、該アルカ
リと陽極にて生成したヨウ素との反応によりヨウ素酸塩
を得るようにしている。

本発明は、陰極でのヨウ素の分解反応を行うので、電流
効率が高く、また低い電圧で電解できるので、電力効率
も良く、従来の方法に比べ高電流密度で電解できるとい
った特徴を備えている。またヨウ素酸塩を製造する際に
副成するヨウ化塩を再び電解の原料に使用するので薬品
効率が良く、従来のヨウ素酸塩の製造方法にくらべて画
期的なものである。

さらに陰極では、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、またヨウ素酸塩の製造に
対して電解液の再利用をすることができ、使用原料以外
の薬品の投入を最小限に抑えて製造し、理論上ヨウ化ア
ルカリ金属と水の投入のみでヨウ素酸塩を得られ、セミ
クローズド反応とすることが可能であるなど化学工業の
発展のうえで発明の効果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・・・陽極、６・・・陰極、
７・・・混合管、８・・・処理管、９・・・フィルタ、
１０・・・ヨウ素酸塩晶析槽、１１・・・精製管、１２
・・・濾過器、１３・・・ヨウ素酸カリウム結晶、１４
・・・導管、１５・・・蒸留濃縮装置、１６・・・ヨウ
化カリウム投入槽、１７・・・案内管、１８・・・回収
管、１９・・・凝縮器、２０・・・導通管、２１・・・
ヨウ化カリウム投入口、２２・・・純水投入口、２３・
・・投入管、２４・・・排出管。出願人　　田中貴金属工業株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）陽イオン交換膜により陽極室と陰極室に区画され
た電解槽において、ヨウ素化合物含有電解液を隔膜電解
して、陽極室にヨウ素を、陰極室に水酸化アルカリを生
成させ、陰極室の当該水酸化アルカリを陽極室側に導き
、陽極室側のヨウ素と反応させることによりヨウ素酸塩
を得ることを特徴とするヨウ素酸塩の製造方法。
（２）陽極室側に生成したヨウ素酸塩を、ヨウ素化合物
含有電解液より分離したのち、該ヨウ素酸塩を分離した
溶液を前記電解槽へ循環させ再使用することを特徴とす
る特許請求の範囲第１項に記載のヨウ素酸塩の製造方法
。