JPH02129390A - 電解槽 - Google Patents

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、第四級アンモニウム塩を電解して高純度の水
酸化第四級アンモニウムを製造する電解槽に関する。

〔従来技術およびその問題点〕

水酸化第四級アンモニウムは、一般ニ相関移動触媒をは
じめとして非水溶液滴定における塩基の標準液、あるい
は有機合成における有機系アルカリ剤として有用な化合
物であり、また集積回路や大規模集積回路の製造におけ
る半導体基板の洗浄、食刻、レジストの現像などのため
の処理剤として使用されている。

特に近年、半導体装置の高集積化傾向により、半導体用
現像液に不純物が混入している場合には半導体基板が汚
染されるため、処理剤として不純物を出来るだけ含有し
ない高純度の水酸化第四級アンモニウムが要求されてい
る。

従来、水散化第四級アンモニウムを製造する方法として
、陽イオン交換膜により陽極室と陰極室とに区画された
電解槽を用いて、陽極室側に原料の第四級アンモニウム
クロライドなどの塩を供給し、電解して陰極室から生成
した水酸化第四級アンモニウムを取得する方法が知られ
ている。しかしながら、このような陽イオン交換膜を用
いる電解槽においては、陽極室側から原料の塩素イオン
が該陽イオン交換膜を通して陰極室側へ若干の拡散を伴
うため、充分に高純度の水酸化第四級アンモニウムが得
られない。そのため、２枚以上の陽イオン交換膜を用い
て陽極室と陰極室との間に中間室を設けた電解槽により
陰極室へ塩素イオンの拡散を防止して、高純度の水酸化
第四級アンモニウムを得る方法（特開昭６０−１３１９
８６など）が提案されている。ｔた、陰極側に陽イオン
交換膜を配するとともに、第四級アンモニウムイオンに
よる陽極の腐食を防止するために陽極側に陰イオン交換
膜を配して、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とにより
形成される中間室に原料の第四級アンモニウムクロライ
ド、陽極室には酸水溶液を供給し、陰極室から生成した
高純度の水酸化第四級アンモニワムを得る方法（特公昭
４５−２８５６４など）が提案されている。

さらには、陽極室において生成する塩素などの酸化性ガ
スによる陰イオン交換膜の劣化を防止するために、該陰
イオン交換膜と陽極との間に陽イオン交換膜を配した電
解槽において、水酸化第四級アンモニウムを製造する方
法なども採用される。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記したようなイオン交換膜を用いて水酸化第四級アン
モニウムを製造する方法は、−般に陰・陽極間に陽イオ
ン交換膜および陰イオン交換膜を積層して構成した、い
わゆるフィルタープレス型電解槽で、該電解槽の一端よ
り形成された連通孔によって所定の溶液をそれぞれ陽極
室、中間室および陰極室に給排して実施される。

本発明の目的は、このようなイオン交換膜のフィルター
プレス凰で且つ液の給排を連通孔方式に構成した電解槽
において、より高純度の水酸化第四級アンモニウムを製
造することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、イオン交換膜を用いるフィルタープレス
型電解槽において、高純度の水酸化第四級アンモニウム
を製造する方法について鋭意研究の結果、電解槽の各室
に給排する液の連通孔（方式）を特定して構成すること
により、長朗間にわたり連続して高純度の水醗化第四級
アンモニウムが得られることを見出し、本発明を提供す
るに至ったものである。

即ち、本発明によれば、両極間の陰極側に２枚以上の陽
イオン交換膜および陽極側に陰イオン交換膜をそれぞれ
配して積層し、かつ陰極室および２枚の陽イオン交換膜
で区画された中間室にそれぞれ所定の水酸化第四級アン
モニウム水溶液が給排される連通孔を陰極側より形成し
、また陽極室に酸水溶液および陰イオン交換膜と陽イオ
ン交換膜とで区画された中間室に第四級アンモニウム塩
水溶液がそれぞれ給排される連通孔を陽極側より形成し
てなる電解槽が提供される。

本発明の電解槽は、特に陰イオン交換膜と陽イオン交換
膜とで区画された中間室に原料の第四級アンモニワム塩
水溶液が給排される連通孔を陽極側より形成し、また該
陽イオン交換膜と隣接して他の陽イオン交換膜とで区画
された中間室に水酸化第四級アン七ニウム水溶液が給排
される連通孔を陰極側より形成しているため、雨中間室
を区画する上記の陽イオン交換膜はいずれの連通孔にも
関与せず貫通孔などを全く有していない。したがって、
本発明の電解槽においては、原料の第四級アンモニウム
塩水溶液が給排されている中間室から、陽イオン交換膜
を介して隣接している水酸化第四級アンモニウム水溶液
が給排される中間室へ漏洩、混入がなく、ひいては陰極
室から高純度の水酸化第四級アンモニウム水溶液を取得
することができる。

以下、本発明を図面により具体的に説明するが、本発明
はこれに限定されるものではない。

第１図は、本発明の代表的な電解槽を示す概略図である
。即ち、第１図の電解槽は、陰極板ｌと陽極板２との間
に２枚の陽イオン交換膜３，４．陰イオン交換膜５およ
び陽極を保護するため陽イオン交換膜６を配し、ガスケ
ット（室枠）、バッキングなど（図示せず）を介して積
層され、陰極室７．２枚の陽イオン交換膜３．４により
区画された中間室８、陽イオン交換膜４と陰イオン交換
膜５とにより区画された中間室９、陰イオン交換膜５と
陰イオン交換膜６とにより区画された中間室１０および
陽極室１１が形成された１ユニツト構造である。また、
この電解槽においては、陰極室７および中間室８にそれ
ぞれ所定の水酸化第四級アンモニウム水溶液を給排する
連通孔１２（１τ）、１３（１了）が陰極側より設けら
れ、陽極室４および中間室１０に酸水溶液を給排する連
通孔１４（１４’）、１５（１５’）が中間室９に原料
の第四級アンモニウム壌水溶液を給排する連通孔１６（
１６’）がそれぞれ陽極側より設けられている。このよ
うな電解槽においては、従来の締付ｍ１１ｔｍと同様に
、各イオン交換膜、ガスケット（室枠）、バッキングな
どの上下周縁部に貫通孔を空けて、互に連結して所定の
連通孔が形成され、さらに室枠に設けられた流通孔（ｒ
ｌＩ）を経て、各室に液が給排されるように構成されて
いる。

第１図からも明らかなように、本発明の電解槽において
は、特に中間室８と中間室９とを区画している陽イオン
交換膜４に何ら貫通孔を空けることなく、各室に所定の
液を給排する連通孔が両極側よりそれぞれ形成されてい
る。したがって、このような電解槽においては、連通孔
から液の漏洩が生じたとしても、中間室９に給排される
原料の第四級アンモニウム塩水溶液が隣接する中間室８
、さらに陰極室７に侵入することが全くないため、ひい
ては陰極室７から生成する水酸化第四級アンモニウム水
溶液を高純度で得ることができる。

本発明に用いるイオン交換膜としては、公知の陽イオン
交換膜および陰イオン交換膜が特に制限なく使用できる
。陽イオン交換膜としては、例えばスルホンｌ！！基、
カルボン酸基などの陽イオン交換基を有し、基体が炭化
水１系、フルｔロカーボン系、パーフルオロカーボン系
樹脂である陽イオン交換膜が挙げられる。特に陰極室側
の膜面にカルボン酸基を有する陽イオン交換膜を用いる
ことにより、水酸化第四級アンモニウムを取得する電流
効率の向上を図ることができる。また、陰極室を区画す
る陽イオン交換膜は、塩基性雰囲気下に安定であり、耐
久性に優れたパーフルオロカーボン系樹脂を基体とする
ものが好ましい。陰イオン交換膜としては、例えば第四
級アンモニウム、第１〜第３アミンを陰イオン交換基と
し、基体が炭化水素系、パーフルオロカーボン系樹脂の
陰イオン交換膜が挙げられる。侍に陽極室を区画する陰
イオン交換膜は、ハロゲンガス、酸素ガスなどの酸化性
ガスに耐久性を有するパーフルオロカーボン系の隘イオ
ン交換膜が好ましい。

また、本発明の電解槽に用いる電極としては、それぞれ
酸化雰囲気で安定な陽極、強塩基性雰囲気で安定な陰極
であれば特に制限されず、公知のｔｍ極が採用される。

陽極として、例えば、炭素、白金コーティングチタン、
Ｒｕ。

Ｉｒなどチタン板上にコーティングした、いわゆる不溶
性陽極が好適である。また、陰極として、例えば５ＵＳ
３１６．Ｗツナル、白金、ラネーニラケンなど食塩電解
に広く用いられている過電圧の低い不溶性の活性陰極を
選択して用いることが好ましい。なお、このような電極
は、板状、網状、エクスパンドメタルなどの多孔板状、
スダレ状などの形状として用いられる。

本発明において、原料として用いられる第四級アンモニ
ウム塩は、窒素原子に４個の炭化水素残基と１個の酸基
とが結合した有機化合物あり、一般にテトラアルキルア
ンモニウ端が好適に用いられる。このようなテトラアル
キルアンモニウム塩を具体的に例示すると、塩化テトラ
メチルアンモニウム、臭化テトラメチルアンモニウム、
ヨウ化テトラメチルアンモニウム、塩化テトラエチルア
ンモニウム。

炭酸水素テトラメチルアンモニウム、硫酸水素テトラエ
チルアンモニウム、ギ酸テトラメチルアンモニウム、酢
酸テトラメチルアンモニウム、炭酸テトラエチルアンモ
ニウム、硫酸テトラメチルアンモニウムなどが挙げられ
る。また、本発明においては、原料の第四級アンモニウ
ム塩を電解して得られる生成物が水酸化第四級アンモニ
ウムであり、一般にテトラアルキルアンモニウムに相応
する水酸化テトラアルキルアンモニウムである。

本発明の電解槽において、原料の第四級アンモニウム塩
は一般にα２〜４Ｎの水溶液として、陽イオン交換膜と
陰イオン交換膜とで区画された中間室に給排される。ま
た、２枚の陽イオン交換膜により区画された中間室には
、一般に０．２〜Ｌ５Ｎの水酸化第四級アンモニウム水
溶液が給排される。さらに、陰極室では、純水を添加し
て、虫取する水酸化第四級アンモニウムが一般に０．１
〜Ｎの？ａ度に調整して給排しながら取得される。なお
、陽極室および必要により設けられた陽イオン交換膜と
陰イオン交換膜とにより区画された中間基には、原料の
第四級アンモニウム塩を勘案して、例えば硫酸、地酸な
どの水溶液が給排される。

本発明の電解槽において、第四級アンモニウム塩から水
酸化第四級アンモニウムの製造は、一般に１〜５０Ａ／
ｄｍ“の電流密度、−般に９０℃以下、特に５０℃以下
の温度で実施される。

〔作用および効果〕

以上の説明から容易に理解されるように。

本発明の電解槽によれば、特に原料である第四級アンモ
ニウム塩水溶液を給排する連通孔から、原液の漏洩口よ
り生成物である水酸化第四級アンモニウム水溶液が汚染
されるおそれがない。したがって、を酢槽の締付、ある
いは解体、組立に伴う水酸化第四級アンモニウム水溶液
の汚染が減少され、工業的に高純度の水酸化第四級アン
モニウムを例えばクロルイオンがクロルイオンが一般に
１０四以下の製品として取得できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の代表的な電解槽の例を示す概略であ
る。第１図において、１は陰極。 ２は陽極、３は陽イオン交換膜、４は陽イオン交換膜、
５は陰イオン交換膜、６は陽イオン交換膜、７は陰極室
、８．９および１０はそれぞれ中間室、１１は陽極室、
１２（１２’）１３　（１３’）　、　　１４　（１４
’）、　　１５　（１５’）。 および１６（１６’）はそれぞれ連通孔の流れを示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）両極間の陰極側に２枚以上の陽イオン交換膜およ
   び陽極側に陰イオン交換膜をそれぞれ配して積層し、か
   つ陰極室および２枚の陽イオン交換膜で区画された中間
   室にそれぞれ所定の水酸化第四級アンモニウム水溶液が
   給排される連通孔を陰極側より形成し、また陽極室に酸
   水溶液および陰イオン交換膜と陽イオン交換膜とで区画
   された中間室に第四級アンモニウム塩水溶液がそれぞれ
   給排される連通孔を陽極側より形成してなる電解槽