JPH0688273A - Production of hydrogen peroxide - Google Patents
Production of hydrogen peroxideInfo
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- JPH0688273A JPH0688273A JP4260868A JP26086892A JPH0688273A JP H0688273 A JPH0688273 A JP H0688273A JP 4260868 A JP4260868 A JP 4260868A JP 26086892 A JP26086892 A JP 26086892A JP H0688273 A JPH0688273 A JP H0688273A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、過酸化水素の製造方法
に関する。更に詳しくは、中、低濃度の過酸化水素を含
有し、かつアルカリ濃度の比較的低い水溶液の製造方法
に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing hydrogen peroxide. More specifically, it relates to a method for producing an aqueous solution containing medium and low concentrations of hydrogen peroxide and having a relatively low alkali concentration.
【０００２】[0002]
【従来の技術】過酸化水素は漂白剤、酸化剤として古く
から有用であり、現在ほとんどはアンスラキノンの水
添、酸化により製造されている。しかし、過酸化水素の
輸送は通常、高濃度（約５０〜６０ｇ／ｌ）で行われて
おり、そのため消防法の危険物に該当する。しかるに、
使用時には必ずしも高濃度である必要はない。むしろ、
中、低濃度でも使用時に使用場所で簡便に生産できる方
法があれば、特に多量に使用する場合には有用である。
そこで、上記アンスラキノンを用いる方法以外に、比較
的濃度の低い過酸化水素の製造法として電解法がある。BACKGROUND OF THE INVENTION Hydrogen peroxide has been useful as a bleaching agent and an oxidizing agent for a long time, and most of it is currently produced by hydrogenation and oxidation of anthraquinone. However, hydrogen peroxide is usually transported at a high concentration (about 50 to 60 g / l), and is therefore a dangerous substance under the Fire Service Law. However,
It is not always necessary to have a high concentration when using. Rather,
It would be useful if there is a method that allows easy production at the place of use even when the medium or low concentration is used, especially when a large amount is used.
Therefore, in addition to the method using anthraquinone, there is an electrolytic method as a method for producing hydrogen peroxide having a relatively low concentration.
【０００３】過酸化水素はアルカリ側においては分解し
易く、酸性側に於ては安定なため、ガス拡散電極を用い
た電解槽で酸素を電気化学的に還元して過酸化水素を製
造する装置としては酸性水溶液を用いるものが多く知ら
れている。例えば特開平１−４２５９０号には水／陽極
／カチオン交換膜／酸水溶液／アニオン交換膜／アルカ
リ水溶液／ガス拡散電極よりなる陰極／酸素の順に構成
された電解槽が記載されている。米国特許４３８４９３
１号には陽極／酸水溶液／カチオン交換膜／アルカリ水
溶液／ガス拡散電極よりなる陰極／酸素の順に構成され
た電解槽が例示されている。又、ＫｕｈｎらのＪ．Elec
trochem.Soc.130 巻．１１７ｐ（１９８３）には、陽極
／酸水溶液／カチオン交換膜／酸水溶液／アニオン交換
膜／アルカリ水溶液／ガス拡散電極よりなる陰極／酸素
の順に構成された電解槽が記載されている。このよう
に、陽極側に水または酸水溶液を使用した例が多い。Since hydrogen peroxide is easily decomposed on the alkaline side and stable on the acidic side, a device for producing hydrogen peroxide by electrochemically reducing oxygen in an electrolytic cell using a gas diffusion electrode. There are many known methods using an acidic aqueous solution. For example, Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 1-24590 describes an electrolytic cell constructed in the order of water / anode / cation exchange membrane / acid aqueous solution / anion exchange membrane / alkali aqueous solution / cathode consisting of gas diffusion electrode / oxygen. US Patent 4,38493
No. 1 exemplifies an electrolytic cell constituted in the order of anode / acid aqueous solution / cation exchange membrane / alkali aqueous solution / gas diffusion electrode cathode / oxygen. Also, Kuhn et al. Elec
trochem.Soc.130 Volume. 117p (1983) describes an electrolytic cell constituted in the order of anode / acid aqueous solution / cation exchange membrane / acid aqueous solution / anion exchange membrane / alkali aqueous solution / gas diffusion electrode cathode / oxygen. As described above, in many cases, water or an aqueous acid solution is used on the anode side.
【０００４】一方、陽極側に酸水溶液を使用しない例と
して、OlomanらのJ. Appl.Electrochem.９巻１１７ｐ
（１９７９）に陽極／有孔隔離板／ガス拡散電極による
陰極／アルカリ水溶液、酸素の例が開示されている。
又、特公昭５９−１５９９０号には陽極／アルカリ水溶
液／液体浸透性隔離板／ガス拡散電極よりなる陰極／酸
素の例が記載されている。On the other hand, as an example in which an acid aqueous solution is not used on the anode side, Oloman et al., J. Appl. Electrochem.
(1979) discloses examples of anode / separator with holes / cathode with gas diffusion electrode / alkali aqueous solution, oxygen.
Japanese Patent Publication No. 59-15990 discloses an example of anode / oxygen solution / liquid permeable separator / cathode composed of gas diffusion electrode / oxygen.
【０００５】さらにM.SUDOH ら、Journal of Chemical
Eugineering of Japan, Vol. 24, p165-170 （１９９
１）には、電解液としてアルカリ水溶液（ＮａＯＨ水溶
液）を用い、フェルト状のグラファイト陰極上で酸素を
還元して過酸化水素を製造する方法が記載されている。Further, M. SUDOH et al., Journal of Chemical
Eugineering of Japan, Vol. 24, p165-170 (199
1) describes a method of producing hydrogen peroxide by using an alkaline aqueous solution (NaOH aqueous solution) as an electrolytic solution to reduce oxygen on a felt graphite cathode.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、製紙工業で
はパルプの漂白等に多量の過酸化水素を使用している。
通常は高濃度の過酸化水素を約５％以下に希釈して使用
している。そこで約１〜１０％程度の過酸化水素をより
安価に製造できる方法があれば製造コストの低減とな
る。ところが、上述の電解法のうち酸水溶液を電解液と
する方法は、パルプの漂白時のＮａＯＨ／Ｈ2 Ｏ2 重量
比を約２とする必要があることから、酸の中和及びアル
カリ化にコストがかかり過ぎるという問題がある。By the way, in the paper industry, a large amount of hydrogen peroxide is used for bleaching pulp and the like.
Normally, high-concentration hydrogen peroxide is diluted to about 5% or less before use. Therefore, if there is a method that can manufacture hydrogen peroxide of about 1 to 10% more inexpensively, the manufacturing cost can be reduced. However, among the above-mentioned electrolysis methods, the method of using an aqueous acid solution as an electrolyte solution requires a NaOH / H 2 O 2 weight ratio of about 2 during bleaching of pulp, so that it is necessary to neutralize and alkalize the acid. There is a problem that it costs too much.
【０００７】一方、アルカリ水溶液を用いる方法では、
通常電解効率を上げる目的でアルカリ濃度を１モル以上
としている。そのため、陰極側の電解液中のアルカリ濃
度が高くなりすぎ、生成する過酸化水素に対するアルカ
リ（ＮａＯＨ）の重量比が約３になってしまう。そのた
め、この場合にはアルカリを中和してＮａＯＨ／Ｈ2Ｏ
2 重量比を約２に調整する必要があり、コスト高とな
る。On the other hand, in the method using an alkaline aqueous solution,
Usually, the alkali concentration is set to 1 mol or more for the purpose of increasing the electrolysis efficiency. Therefore, the alkali concentration in the electrolytic solution on the cathode side becomes too high, and the weight ratio of alkali (NaOH) to hydrogen peroxide produced becomes about 3. Therefore, in this case, the alkali is neutralized to obtain NaOH / H 2 O.
2 It is necessary to adjust the weight ratio to about 2, which results in high cost.
【０００８】そこで本発明の目的は、ＮａＯＨ／Ｈ2 Ｏ
2 重量比が２前後である、パルプの漂白等の用途に適し
た過酸化水素のアルカリ水溶液を効率的に製造する方法
を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is NaOH / H 2 O.
( EN) It is intended to provide a method for efficiently producing an alkaline aqueous solution of hydrogen peroxide, which has a 2 weight ratio of about 2 and is suitable for uses such as bleaching of pulp.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、陰極において
アルカリ水溶液中の酸素を還元して過酸化水素を製造す
る方法であって、陰極室に供給されるアルカリ水溶液濃
度を、陽極室に供給されるアルカリ水溶液濃度より低く
することを特徴とする上記方法に関する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a method for producing hydrogen peroxide by reducing oxygen in an alkaline aqueous solution at a cathode, wherein the concentration of the alkaline aqueous solution supplied to the cathode chamber is supplied to the anode chamber. The concentration of the alkali aqueous solution is lower than that of the above-mentioned method.
【００１０】以下、本発明の方法を、図１に基づいて説
明する。図１は本発明の方法に用いる電解槽１０の断面
説明図である。電解槽１０は、イオン交換膜４０により
分けられた陰極室２０と陽極室３０を有する。陰極室２
０には、グラファイトフエルトの陰極２１が充填されて
いる。また、陰極室２０の下部には、陰極液２４と酸素
２５の供給口２２及び２３があり、上部には電解生成液
２７の排出口２６がある。一方、陽極室３０内には陽極
（ニッケル板）３４が設けられ、陽極室３０の下部に
は、陽極液３２の供給口３１があり、上部には排出口３
３がある。The method of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional explanatory view of an electrolytic cell 10 used in the method of the present invention. The electrolytic cell 10 has a cathode chamber 20 and an anode chamber 30 separated by an ion exchange membrane 40. Cathode chamber 2
0 is filled with a graphite felt cathode 21. Further, in the lower part of the cathode chamber 20, there are supply ports 22 and 23 for the catholyte 24 and oxygen 25, and in the upper part there is a discharge port 26 for the electrolysis solution 27. On the other hand, an anode (nickel plate) 34 is provided in the anode chamber 30, a supply port 31 for the anolyte 32 is provided in the lower portion of the anode chamber 30, and a discharge port 3 is provided in the upper portion.
There are three.
【００１１】上記例では、陰極としてグラファイトフエ
ルトを例示したが、陰極は、気体である酸素を効率良く
還元できるものであれば、グラファイトフエルト以外の
ものも使用できる。また、供給される酸素としては、酸
素以外に、酸素を含有する空気等の酸素混合ガスであっ
てもよい。また、イオン交換膜は、カチオン交換膜及び
アニオン交換膜のいずれを使用することもできる。ま
た、耐薬品性を考慮するとフッ素樹脂系のイオン交換膜
を使用することが好ましい。In the above example, the graphite felt was used as the cathode, but any cathode other than graphite felt can be used as long as it can efficiently reduce oxygen which is a gas. In addition to oxygen, oxygen supplied may be oxygen-containing gas such as air containing oxygen. As the ion exchange membrane, either a cation exchange membrane or an anion exchange membrane can be used. In consideration of chemical resistance, it is preferable to use a fluororesin type ion exchange membrane.
【００１２】陰極室及び陽極室に供給されるアルカリ水
溶液としては、通常水酸化ナトリウム水溶液が用いられ
るが、他に水酸化カリウム等の水溶液を用いることもで
きる。As the alkaline aqueous solution supplied to the cathode chamber and the anode chamber, an aqueous sodium hydroxide solution is usually used, but an aqueous solution of potassium hydroxide or the like can also be used.
【００１３】本発明においては、陰極室に供給されるア
ルカリ水溶液濃度を、陽極室に供給されるアルカリ水溶
液濃度より低くすることにより、陰極室の電解生成液中
の過酸化水素に対するアルカリの濃度を所定の範囲に制
御する。より具体的には、陰極室へ供給されるアルカリ
水溶液濃度を０．６モル以下、好ましくは０．５モル以
下、より好ましくは０．４モル以下とし、陽極室へ供給
されるアルカリ水溶液濃度を０．９モル以上、好ましく
は１．４モル以上、より好ましくは１．９モル以上とす
ることが、高い電流効率で過酸化水素に対するアルカリ
の濃度を所定の範囲に制御することができることから適
当である。In the present invention, the concentration of the alkaline aqueous solution supplied to the cathode chamber is set lower than the concentration of the alkaline aqueous solution supplied to the anode chamber, so that the concentration of the alkali with respect to hydrogen peroxide in the electrolytically produced liquid in the cathode chamber is reduced. Control within a predetermined range. More specifically, the concentration of the alkaline aqueous solution supplied to the cathode chamber is 0.6 mol or less, preferably 0.5 mol or less, more preferably 0.4 mol or less, and the concentration of the alkaline aqueous solution supplied to the anode chamber is It is suitable to set it to 0.9 mol or more, preferably 1.4 mol or more, more preferably 1.9 mol or more because the concentration of alkali with respect to hydrogen peroxide can be controlled within a predetermined range with high current efficiency. Is.
【００１４】電解液の供給量及び酸素の供給量並びに電
流は、電解槽の規模により適宜設定することができる。
また、電圧は、１．５〜２．５ボルト、好ましくは１．
７〜２．３ボルトとすることができる。さらに、電解液
の温度は、電解による発熱を考慮して、供給液は高温に
ならないようにすることが好ましい。特に、陰極室の電
解生成液の温度は、過酸化水素を含有することから、４
０℃以下の温度になるように制御することが好ましい。The supply amount of the electrolytic solution, the supply amount of oxygen, and the electric current can be appropriately set depending on the scale of the electrolytic cell.
Also, the voltage is 1.5 to 2.5 volts, preferably 1.
It can be 7-2.3 volts. Further, the temperature of the electrolytic solution is preferably set so that the temperature of the supply solution does not rise in consideration of heat generation due to electrolysis. In particular, the temperature of the electrolysis solution in the cathode chamber is 4 because it contains hydrogen peroxide.
It is preferable to control the temperature to be 0 ° C. or lower.
【００１５】[0015]
【発明の効果】本発明の方法によれば、高い電流効率
で、バルプの漂白等の用途に適した、ＮａＯＨ／Ｈ2 Ｏ
2 重量比が２前後である、過酸化水素のアルカリ水溶液
を製造することができる。INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the method of the present invention, NaOH / H 2 O, which has a high current efficiency and is suitable for bleaching of valp, etc.
An alkaline aqueous solution of hydrogen peroxide having a 2 weight ratio of about 2 can be produced.
【００１６】[0016]
【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに説明す
る。 実施例１ 陽極にＮｉ板を用い、１ｍｏｌのＮａＯＨ水溶液を陽極
側アルカリ水溶液として１．４８ｍｌ／分で陽極室に供
給した。カチオン交換膜としてデュポン製ナフィオン１
１７（膜厚０．３ｍｍ）を用いた。陰極には面積５０ｃ
ｍ2 の日本カーボン製グラファイトフェルトＧＦ−２０
（多孔質電極）を用いた。アルカリ水溶液としては、
０．５０ｍｏｌのＮａＯＨを用い０．７ｍｌ／分で陰極
室に供給した。さらに陰極室には、酸素を１．０４リッ
トル／分で供給した。両極に２．１１Ｖで１．５０Ａか
けて電解を行った。その結果、Ｈ2 Ｏ2 ２８．２６ｇ／
リットル及びＮａＯＨ１．６５モル／リットルを含む陰
極生成液を得た。ＮａＯＨ／Ｈ2 Ｏ2 重量比は２．３４
であった。また、この時の電流効率は９８．０２％であ
った。尚、実験条件及び結果は、まとめて表１に示す。EXAMPLES The present invention will be further described below with reference to examples. Example 1 A Ni plate was used as the anode, and 1 mol of a NaOH aqueous solution was supplied to the anode chamber as an anode side alkaline aqueous solution at 1.48 ml / min. Nafion 1 made by DuPont as a cation exchange membrane
17 (film thickness 0.3 mm) was used. Area 50c for cathode
m 2 Japan Carbon Graphite Felt GF-20
(Porous electrode) was used. As an alkaline aqueous solution,
The cathode compartment was fed with 0.50 mol of NaOH at 0.7 ml / min. Further, oxygen was supplied to the cathode chamber at 1.04 l / min. Electrolysis was carried out by applying 1.50 A at 2.11 V to both electrodes. As a result, 28.26 g of H 2 O 2 /
A cathode production liquid containing liter and NaOH 1.65 mol / liter was obtained. NaOH / H 2 O 2 weight ratio is 2.34
Met. The current efficiency at this time was 98.02%. The experimental conditions and results are summarized in Table 1.
【００１７】実施例２〜４ 実施例１と同様の装置を用い、表１に示す条件でＨ2 Ｏ
2 及びＮａＯＨを含む陰極生成液を得た。結果を表１に
示す。Examples 2 to 4 H 2 O was used under the conditions shown in Table 1 using the same apparatus as in Example 1.
A cathode producing solution containing 2 and NaOH was obtained. The results are shown in Table 1.
【００１８】[0018]
【表１】 [Table 1]
【００１９】比較例１ 実施例１において陰極側アルカリ水溶液として１ｍｏｌ
ＮａＯＨを用いる以外は実施例１とほぼ同一条件で電解
した。その結果、得られる陰極生成液のＮａＯＨ／Ｈ2
Ｏ2 重量比は、３．００であった。この時の電流効率は
９８．３１であった。Comparative Example 1 1 mol of the alkaline aqueous solution on the cathode side in Example 1
Electrolysis was carried out under almost the same conditions as in Example 1 except that NaOH was used. As a result, NaOH / H 2
The O 2 weight ratio was 3.00. The current efficiency at this time was 98.31.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図１】本発明の方法に用いる電解槽の断面説明図であ
る。FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view of an electrolytic cell used in the method of the present invention.
１０ 電解槽 ２０ 陰極室 ３０ 陽極室 ４０ イオン交換膜 10 Electrolyzer 20 Cathode Chamber 30 Anode Chamber 40 Ion Exchange Membrane
Claims (2)
還元して過酸化水素を製造する方法であって、陰極室へ
供給されるアルカリ水溶液濃度を、陽極室へ供給される
のアルカリ水溶液濃度より低くすることを特徴とする過
酸化水素の製造方法。1. A method for producing hydrogen peroxide by reducing oxygen in an alkaline aqueous solution at a cathode, wherein the concentration of the alkaline aqueous solution supplied to the cathode chamber is lower than the concentration of the alkaline aqueous solution supplied to the anode chamber. A method for producing hydrogen peroxide, comprising:
を０．６モル以下とし、陽極室へ供給されるアルカリ水
溶液濃度を０．９モル以上とする請求項１記載の方法。2. The method according to claim 1, wherein the concentration of the alkaline aqueous solution supplied to the cathode chamber is 0.6 mol or less and the concentration of the alkaline aqueous solution supplied to the anode chamber is 0.9 mol or more.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4260868A JP2558042B2 (en) | 1992-09-03 | 1992-09-03 | Method for producing hydrogen peroxide |
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| JP4260868A JP2558042B2 (en) | 1992-09-03 | 1992-09-03 | Method for producing hydrogen peroxide |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0688273A true JPH0688273A (en) | 1994-03-29 |
| JP2558042B2 JP2558042B2 (en) | 1996-11-27 |
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58213885A (en) * | 1982-05-28 | 1983-12-12 | エレクトロン・トランスフアー・テクノロジイース・インコーポレイテツド | Electrolytic manufacture of hydrogen peroxide |
-
1992
- 1992-09-03 JP JP4260868A patent/JP2558042B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS58213885A (en) * | 1982-05-28 | 1983-12-12 | エレクトロン・トランスフアー・テクノロジイース・インコーポレイテツド | Electrolytic manufacture of hydrogen peroxide |
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| JP2558042B2 (en) | 1996-11-27 |
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