JPH0748103A - 二酸化塩素の製造方法 - Google Patents

二酸化塩素の製造方法

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JPH0748103A
JPH0748103A JP6049960A JP4996094A JPH0748103A JP H0748103 A JPH0748103 A JP H0748103A JP 6049960 A JP6049960 A JP 6049960A JP 4996094 A JP4996094 A JP 4996094A JP H0748103 A JPH0748103 A JP H0748103A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 望ましくない副産物、特にアルカリ金属硫酸
塩を生成することなく二酸化塩素を製造する効率的な方
法を提供することである。 【構成】 反応器に、アルカリ金属塩素酸塩と硫酸塩を
含有する酸性の水性反応媒体を入れ、その硫酸塩の濃度
は約３ｍｏｌ／ｌを超えるが飽和濃度より低く；前記反
応媒体中の塩素酸イオンを還元して二酸化塩素を生成さ
せ；反応媒体から二酸化塩素ガスを取出し；反応器から
反応媒体を取出して電解槽に移し；前記反応媒体を電気
分解して酸性度を上昇させかつアルカリ金属イオンの含
量を減少させ；酸性化された反応媒体を反応器へ再循環
し；反応媒体に、電解槽の前または後で補充のアルカリ
金属塩素酸塩を添加するステップからなり；硫酸塩また
は塩素酸塩を実質的に結晶化させずに行なう二酸化塩素
の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は二酸化塩素の製造方法に
関する。その製造方法は塩素酸塩を酸性反応媒体中で還
元し、および発生器溶液を、二酸化塩素発生器と電解槽
の間を循環させることからなる方法である。その方法は
硫酸塩を結晶化させることなく、かつ固体の副産物を生
成することなく行なわれる。
【０００２】
【従来技術】水溶液で用いられる二酸化塩素は、主とし
てパルプの漂白に用いられるが、水の精製、脂肪の漂
白、産業廃棄物からのフェノール類の除去などにも用い
られ、商業上非常に重要なものである。それ故に、二酸
化塩素を効率的に製造することができる方法を提供する
ことが望ましい。
【０００３】二酸化塩素の製造方法には各種の多くの方
法がある。商業的に使用されている大部分の方法には、
酸性媒体中の塩素酸ナトリウムと、還元剤の例えば過酸
化水素、メタノール、塩化物イオンまたは二酸化硫黄と
の反応が含まれている。その酸性度は一般に硫酸によっ
て与えられる。公知の方法の欠点は副産物として何らか
の形態の硫酸ナトリウムが生成することであり、この副
産物は、固体の芒硝の形態または廃酸として反応器から
除去しなければならない。最も新しい方法は、大気圧よ
り低い圧力下で操作され、硫酸ナトリウムが芒硝として
沈澱し、これは濾過によって反応器から除去しなければ
ならない。今日芒硝の用途を見つけることは困難であ
り、芒硝は通常不要の副産物とみなされている。
【０００４】副産物の硫酸塩が生成するのを回避するた
め、塩素酸ナトリウムから電気化学的に製造することが
できる塩素酸から、二酸化塩素を生成するのに必要なす
べての酸を提供することが開示されている。このような
方法は例えば米国特許第４９１５９２７号、同第５０８
４１４８号および同第５１７４８６８号に記載されてい
る。しかし、効率的に二酸化塩素を生成させるために望
ましい高濃度の塩素酸を製造する際に満足すべき電流効
率を達成することは困難であることが見出されている。
【０００５】米国特許第４８０６２１５号には、二酸化
塩素を塩素酸ナトリウムと塩酸とから生成させる方法が
開示され、この方法では、発生器液(generator liquor)
が電気化学的に酸性化されて反応器に再循環される。し
かし、この方法は必然的に塩素が共に生成し、塩素は最
近の環境にやさしい漂白法では容認することができな
い。
【０００６】米国特許第４１２９４８４号には、硫酸と
硫酸水素ナトリウムを反応容器から取出して電解分解に
付する、二酸化塩素の製造方法が開示されている。しか
し、その電解槽で得られる電流効率は満足すべきもので
はない。
【０００７】米国特許第５１９８０８０号および同第５
１２２２４０号には、結晶化を行ない、固体のナトリウ
ムセスキサルフェートと任意に塩素酸ナトリウムを取出
す二酸化塩素の製造方法が開示されている。この固体の
塩は再び溶解され、電気分解で酸性化され、二酸化塩素
反応器に再循環される。この方法は固体の物質を扱うの
でかなり複雑である。さらに固体のセスキサルフェート
を溶解することによって得られる硫酸塩の溶液はかなり
希薄なものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、望ま
しくない副産物、特にアルカリ金属硫酸塩を生成するこ
となく二酸化塩素を製造する効率的な方法を提供するこ
とである。本発明の他の目的は、価値のある副産物、特
にアルカリ金属水酸化物また水素ガスおよび酸素ガスを
生成する方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は以下のステップ
からなる二酸化塩素の製造法に関する。すなわち、反応
器に、アルカリ金属塩素酸塩と硫酸塩を含有する酸性の
水性反応媒体を入れ、その硫酸塩の濃度は約３ｍｏｌ／
ｌを越えるが飽和濃度より低く；前記反応媒体中の塩素
酸イオンを還元して二酸化塩素を生成させ；反応媒体か
ら二酸化塩素ガスを取出し；反応器から反応媒体を取出
して電解槽に移し、；前記反応媒体を電気分解して酸性
度を上昇させかつアルカリ金属イオンの含量を減少さ
せ；酸性化された反応媒体を反応器へ再循環し；反応媒
体に、電解槽の前または後で補充のアルカリ金属塩素酸
塩を添加するステップからなる製造方法であり、なおこ
の方法は、硫酸塩または塩素酸塩は実質的に結晶化させ
ることなしに行なわれる。
【００１０】二酸化塩素反応器からでる反応媒体は、反
応器内にある際と実質的に同じ組成であることは理解さ
れるであろう。本明細書中で言及されているアルカリ金
属はナトリウムまたはカリウムのようないずれのアルカ
リ金属でもよい。通常ナトリウムが好ましい。二酸化塩
素を発生させる反応器は、例えばＳＶＰ（登録商標）、
マチエソンなどの公知のいずれのタイプのものでもよい
が、結晶化なしで運転される。
【００１１】水性反応媒体が、中間で結晶化なしに、電
解槽に直接移される場合、電気分解を行なっている間、
硫酸塩の高含量を維持することができることが見出され
たのである。また、電気分解中の電流効率は、反応媒体
の硫酸塩含量が増大するにつれて上昇することも見出さ
れた。硫酸塩の含量は約４ｍｏｌ／ｌを超えるのが好ま
しい。その上限は、いくつものパラメータ特に酸性度に
依存している飽和時の濃度によって決定される。例えば
反応媒体の酸性度が約４Ｎの場合、アルカリ金属硫酸塩
は約５ｍｏｌ／ｌの濃度のときに結晶化し始め、酸性度
が約６．５Ｎの場合、硫酸塩は約６．５ｍｏｌ／ｌの濃
度のときに結晶化する。本発明の方法は、飽和する直前
の硫酸塩濃度で行なうのが最も好ましい。
【００１２】Ｈ+ ：ＳＯ4 2- のモル比が低い場合、電気
分解中の電流効率が改善されることも見出されたのであ
る。しかし硫酸塩の溶解度は上記モル比が増大するにつ
れて減少する。さらに、酸性度が高い場合、二酸化塩素
の製造速度が改善される。反応媒体中のＨ+ の好ましい
含量は約１．５〜約１１ｍｏｌ／ｌであり最も好ましい
のは約３〜約９ｍｏｌ／ｌである。二酸化塩素生成反応
および電気化学的酸性化反応の両者の高い効率を得るた
めの最適のＨ+ ：ＳＯ4 2- のモル比は約０．５〜約１．
５が適切であり、約０．７〜約１．３が好ましい。
【００１３】反応器において、塩素酸イオンは還元剤に
よって還元されるのが最も好ましいが電気化学的に還元
することも可能である。還元剤は反応媒体に適切に添加
されるが、メタノール、エタノール、イソプロパノール
などのアルコール類もしくはホルムアルデヒドのような
有機物質、または過酸化水素もしくは塩化物イオンのよ
うな無機物質から選択される。各種還元剤の混合物も使
用することができる。過酸化水素とメタノールは、塩素
を実質的に生成することなしに二酸化塩素を効率的に製
造することができるので最も好ましい還元剤である。過
酸化水素を使用する場合の特有の利点は、高い製造速度
が低酸性度の例えば約２〜約５Ｎで達成することがで
き、かつ電解槽を損傷する副産物が全く製造されないと
いうことである。
【００１４】二酸化塩素製造反応は、少量の触媒を反応
器に添加することによって容易になる。好ましい触媒
は、元素の周期表のＶＢ〜ＶIII 族、ＩＢ族、ＩＶＡ族
およびＶＩＩＡ族に属している。Ｖ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｍ
ｎ，Ｆｅ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ｃｕ，Ａ
ｇ，Ｇｅ，Ｓｎ，Ｐｂ，ＢｒおよびＩを含有する化合物
を別個にまたは組合わせて用いることによって高い活性
を達成することができる。
【００１５】必要なことではないが、反応媒体中の塩化
物イオンの濃度を約０．００１から約０．８ｍｏｌ／ｌ
までの範囲内に維持するため、少量の塩化物イオンを好
ましくはアルカリ金属塩化物の形態で添加することもで
きる。
【００１６】大気圧下で二酸化塩素の生成が可能である
が、反応媒体が反応器中で大気圧より低い圧力下に維持
されると、爆発の危険なしで高濃度の二酸化塩素が得ら
れ、かつ収率も改善されて有利である。しかし二酸化塩
素の通常の大気圧より低い圧力下での製造法とは異なり
硫酸塩は全く結晶化されない。その絶対圧力は約６０〜
約６００ｍｍＨｇに維持するのが適切であり、約６０〜
約４００ｍｍＨｇが好ましく、約７５〜約３５０ｍｍＨ
ｇが最も好ましい。しかし、電解槽は大気圧下で作動さ
せることが好ましい。というのは異なるチャンバーでの
圧力変動は膜を損傷することがあるからである。
【００１７】電解槽内の温度は反応器内と実質的に同じ
温度に維持するのが適切である。
【００１８】反応媒体を酸性化することができる適切な
いずれの電解槽でも使用できる。通常、少なくとも一つ
のイオン選択膜で分割されたアノード室とカソード室か
らなる電解槽が最も適している。このような電解槽は、
アノード室とカソード室に加えて、中央に一つもしくは
いくつもの室を備えていてもよい。標準形のいずれの電
極でも使用できる。例えばアノードはＤＳＡＯ2 （登録
商標）でもよく、カソードはＮｉでもよい。またＨｙｄ
ｒｉｎａ（登録商標）のようなガス電極も使用できる。
さらに標準のポリマーイオン交換膜が使用できるが、セ
ラミック膜のごとき高イオン伝導性の膜も有用である。
通常、約７０％を超える電流効率を達成することができ
または約８０％を超えることもある。
【００１９】好ましい一つの実施態様では、酸性化され
るべき反応媒体は、二つのカチオン交換膜を具備し三つ
の室で構成された電解槽の中央の室に供給される。好ま
しくは、水、または硫酸を含有する水溶液がアノード室
に供給され、および水、またはアルカリ金属水酸化物を
含有する水溶液がカソード室に供給される。このような
電解槽では、水素イオンがアノード室に生成して膜を通
過して中央室に入ってアルカリ金属イオンを置換し、ア
ルカリ金属イオンがカソード室に入る。アノード室では
酸素ガスが生成し、一方カソード室では水素ガスと水酸
化物イオンが生成する。この実施態様の利点は、反応媒
体中に存在する物質、例えば塩素酸塩、塩化物イオンお
よびメタノールがアノード上でそれほど容易には酸化さ
れないので、過塩素酸塩、塩素およびギ酸の生成が回避
されるということである。その上アノードの寿命が増大
する。
【００２０】例えば米国特許第４２２９４８７号にすで
に記載されていることからそれ自体公知の電解槽で上記
電気分解反応は行なうこともできる。したがって、中央
室がアニオン交換膜とカチオン交換膜で形成されている
３室電解槽を用い、反応媒体を中央室に入れ、塩素酸イ
オンと硫酸イオンをアニオン交換膜を通過させてアノー
ド室に入れ、次いでアノード室から酸性化された反応媒
体を取出すことができる。また、カチオン交換膜で分割
された２室電解槽を使って、反応媒体をアノード室で酸
性化し、およびアルカリ金属イオンをカチオン交換膜を
通過させてカソード室に入れることができた。これらの
場合、アルカリ金属水酸化物、水素ガスおよび酸素ガス
を価値のある副産物として生成することができる。また
アニオン交換膜で分割された２室電解槽も使用できる。
２室電解槽を使用する主な利点は投資費用が低いという
ことである。
【００２１】前述のように、二酸化塩素反応器における
酸性度が高いと製造速度を促進する。一方、電解槽の酸
性度が高いと電流効率が低下する。有効な二酸化塩素製
造と高い電流効率を達成するために、本発明の好ましい
実施態様は次のようなステップで構成されている。すな
わち、反応器からの反応媒体を、好ましくは加熱器を備
えている第一循環ループに再循環し、第一ループから反
応媒体の一部分を取出し、次いでその取出した反応媒体
を、電解槽を備えている第二循環ループに移し、；なら
びに第二ループから媒体の一部を取出してこれを第一ル
ープに移すステップで構成されている。媒体は電解槽中
で酸性化され、一方酸は二酸化塩素反応器で消費される
ので、第二ループ内の酸性度は通常第一ループよりわず
かに高い。しかしこれら二つのループ内の酸性度の差は
好ましくはできるだけ小さくすべきであり、その差は約
０．５Ｎ未満が適切で、約０．３Ｎ未満が好ましく、約
０．１Ｎ未満が最も好ましい。２つのループ内の酸性度
が実質的に同じで定常状態にてシステムを作動させるこ
とは充分可能である。
【００２２】本発明の方法は、塩素酸塩または硫酸塩を
システムから実質的に取出すことなしに実施することが
できる。供給される実質的にすべての塩素酸塩が、二酸
化塩素すなわち主製品に転換される。供給されるアルカ
リ金属は価値のある副産物のアルカリ金属水酸化物とし
てシステムから取出すことができる。硫酸塩は添加する
ことも取出すこともされないが死負荷(dead load) とし
て循環され、反応媒体の電気化学的酸性化の効率を改善
する。したがって、アルカリ金属水酸化物、水素ガスお
よび酸素ガスのような価値のある物質以外の副産物を生
成することなくアルカリ金属塩素酸塩から二酸化塩素を
製造する方法を提供することが可能であることが見出さ
れたのである。その上、硫酸塩は結晶化されないので芒
硝を除くためのフィルターが不要であるから、かなりの
投資費用が節約される。さらに工程の作業を連続的に定
常状態で容易に行なうことができる。本発明の他の利点
は、システムに添加しなければならない水の量はごく少
量なので加熱し蒸発させることによって取出さねばなら
ない水の量が減少するということである。通常、水は、
補充のアルカリ金属塩素酸塩と還元剤の溶媒としてシス
テムに加えられるだけである。さらに、電解槽中で膜を
通過する各アルカリ金属イオンはいくつかの水分子を運
ぶので蒸発すべき水の量をさらに減少させる。
【００２３】本発明を、図面を参照してさらに詳細に説
明する。図１と２は本発明の２種の実施態様を図式的に
示す。しかし本発明は、以下に説明されるものに限定さ
れず、他の多くの実施態様を特許請求の範囲の適用範囲
内で利用できることは当該技術分野の当業者にとって明
らかである。
【００２４】図１において、二酸化塩素を製造する好ま
しいシステムは水性反応媒体２が入っているＳＶＰ（登
録商標）反応器１を備えている。反応媒体２の中には、
塩素酸イオン、硫酸イオン、水素イオンおよびナトリウ
ムイオンが存在している。還元剤Ｒの好ましくはメタノ
ールまたは過酸化水素が反応媒体に供給され、一方、反
応媒体２中に生成した二酸化塩素は、二酸化塩素を安全
な濃度まで希釈する蒸発水とともに気体として取出され
る。反応器１において、絶対圧力は好ましくは約７５〜
約４００ｍｍＨｇで温度は好ましくは約５０〜約８５℃
である。メタノールを還元剤Ｒとして用いる場合、反応
媒体２は好ましくは塩素酸塩を飽和直前の濃度で含有
し、通常約４〜約５ｍｏｌ／ｌである。さらに、反応媒
体は、好ましくは、硫酸塩を約６〜約７ｍｏｌ／ｌおよ
びナトリウムを約１０〜約１２ｍｏｌ／ｌ含有し、なら
びに酸性度は約６〜７Ｎである。過酸化水素を還元剤と
して使用する場合、反応媒体２の塩素酸塩含量は好まし
くは飽和直前の濃度であり、通常約４〜５ｍｏｌ／ｌで
ある。さらに反応媒体は、好ましくは、硫酸塩を約４〜
約５ｍｏｌ／ｌおよびナトリウムを約８〜約１０ｍｏｌ
／ｌ含有し、ならびに酸性度は約４〜約５Ｎである。反
応媒体２はライン３と加熱器１２を通って連続的に循環
している。その循環している反応媒体の一部はライン３
からライン４に取出され、二つのカチオン交換膜９，１
０を有する３室電解槽５の中央室８に移送される。電解
槽５において、アノード室６はタンク２１から硫酸を供
給され、およびカソード室７はタンク３１から水酸化ナ
トリウムを供給される。アノード室６内で水素イオンが
発生し、膜９を通過して中央室８に入る。中央室８内の
反応媒体からナトリウムイオンが膜１０を通過してカソ
ード室７内に入る。電気化学的反応によって、中央室８
内の反応媒体が酸性化し、アノード室で酸素ガスを発生
し、かつカソード室で水酸化ナトリウムと水素ガスが生
成する。酸性化された反応媒体は、電解槽５の中央室８
からライン１１を通じて取出され、加熱器１２からの反
応媒体および補充の塩素酸ナトリウムの水溶液と混合さ
れ、次いで反応器１に戻して再循環される。中央室８か
ら取出された酸性反応媒体の一部をライン１３を通じて
電解槽５に戻して再循環するのが好ましい。したがって
上記のシステムは反応媒体についての二つの循環ループ
で構成されている。すなわち反応器１、ライン３および
加熱器１２を含む第一ループならびに電解槽５とライン
１３を含む第二ループである。これら二つのループの媒
体の酸性度の差はできるだけ小さくなければならない。
タンク２１において酸素は取出され水がアノード液に添
加される。電解槽５は大気圧下で作動されるので、電解
槽５と反応器１との間の接続は反応媒体の圧力を変える
手段１４，１５で行なわれ、これら手段１４，１５は例
えば通常のポンプでもよい。あるいは、二酸化塩素反応
器１は電解槽５より高いレベルに配置して圧力をその重
力で変えてもよい。タンク３１において、水素と水酸化
ナトリウムが取出され、水がカソード液に添加される。
【００２５】図２に二酸化塩素を製造する他の好ましい
実施態様を示す。このシステムは、電解槽５がカチオン
交換膜９で分割された２室６，７だけで構成されている
ことを除いて図１に示すものに類似している。二酸化塩
素反応器１とカソード液システム７，３１は図１と同様
に作動される。酸性化されるべき反応媒体はライン４を
通じて電解槽５のアノード室６に移送され、そのアノー
ド室６において水素イオンと酸素ガスが生成する。ナト
リウムイオンはカチオン交換膜９を通過してカソード室
７に入り、そこで水酸化物イオンと水素ガスが生成す
る。アノード室６から取出された酸性化反応媒体のうち
ライン１３を通じて電解槽５に戻して再循環されない部
分は図１に示したのと同様の方式で二酸化塩素反応器１
に移送され、このことは、図１の実施態様と同様に、反
応媒体について二つの循環ループが形成されることを意
味する。したがって、図１に記載したシステムと同様に
二酸化塩素、水酸ナトリウム、水素ガスおよび酸素ガス
が製造される。
【００２６】
【実施例】以下の実施例は、本発明の方法を操作するい
くつかの特別の方法を述べるのを目的とするもので、本
発明の適用範囲を限定するものと解すべきではない。
【００２７】実施例１：３リットルの二酸化塩素反応器
を、３室ＭＰ−ｃｅ１１（登録商標）(Electrocell Ａ
Ｂ社、スウェーデン）に連結して、全容積が５リットル
の図１に示したのと同様のシステムを作製した。このシ
ステムに、５．４ｍｏｌ／ｌのＨ+ 、５．４ｍｏｌ／ｌ
のＳＯ4 2- 、１．９ｍｏｌ／ｌのＣｌＯ3 -および７．３
ｍｏｌ／ｌのＮａ+ で構成された水溶液５リットルを充
填した。アノード液は水を加えることによって１００ｇ
／ｌの硫酸の濃度に一定に維持し、カソード液は水酸化
ナトリウムを取出して水を供給することによって１４０
ｇ／ｌの水酸化ナトリウムの濃度に一定に維持した。二
酸化塩素発生器は６０℃と１５０ｍｍＨｇで運転し、電
解槽は温度は同じであるが大気圧下で運転した。メタノ
ールを還元剤として用い、システムに５４５ｇ／ｌの塩
素酸ナトリウム溶液を供給した。電解槽は３０Ａの電流
で運転したがこの電流は３ＫＡ／ｍ2 の電流密度に相当
し、そしてシステムは定常状態の条件で５時間運転し
た。水酸化ナトリウム製造の電流効率は６７％で、二酸
化塩素製造のグラム原子効率は１００％であった。
【００２８】実施例２：３リットルの二酸化塩素反応器
を、３室ＭＰ−ｃｅ１１（登録商標）(Electrocell Ａ
Ｂ社、スウェーデン）に接続して、総容積が５リットル
の図１に示したのと同様のシステムを作製した。このシ
ステムに、３．２ｍｏｌ／ｌのＨ+ 、３．３５ｍｏｌ／
ｌのＳＯ4 2- 、３．３ｍｏｌ／ｌのＣｌＯ3 -および６．
８ｍｏｌ／ｌのＮａ+ で構成された水溶液５リットルを
充填した。アノード液は水を加えることによって１００
ｇ／ｌの硫酸の濃度に一定に維持し、カソード液は水酸
化ナトリウムを取出して水を供給することによって１４
０ｇ／ｌの水酸化ナトリウムの濃度に一定に維持した。
二酸化塩素発生器は６５℃および１９５ｍｍＨｇで運転
し、電解槽は、温度は同じであるが大気圧下で運転し
た。過酸化水素を還元剤として用いて、システムに５３
０ｇ／ｌの塩素酸ナトリウム溶液を供給した。電解槽は
３０Ａの電流で運転したがこの電流は３ＫＡ／ｍ2 の電
流密度に相当し、そのシステムは定常状態の条件で８時
間運転した。水酸化ナトリウム製造の電流効率は７１％
で、二酸化塩素製造のグラム原子効率は１００％であっ
た。
【００２９】実施例３：３リットルの二酸化塩素反応器
を、２室ＭＰ−ｃｅ１１（登録商標）(Electrocell Ａ
Ｂ社、スウェーデン）に接続して、全容積が５リットル
の図２に示したのと同様のシステムを作製した。このシ
ステムに、６ｍｏｌ／ｌのＨ+ 、６ｍｏｌ／ｌのＳＯ4
2- 、２ｍｏｌ／ｌのＣｌＯ3 -および８ｍｏｌ／ｌのＮ
ａ+ で構成された水溶液５リットルを充填した。カソー
ド液は、水酸化ナトリウムを取出して水を供給すること
によって１４０ｇ／ｌの水酸化ナトリウムの濃度に一定
に維持した。二酸化塩素発生器は６０℃および１５０ｍ
ｍＨｇで運転し、電解槽は温度は同じであるが大気圧下
で運転した。メタノールを還元剤として用いて、システ
ムに５４５ｇ／ｌの塩素酸ナトリウム溶液を供給した。
電解槽は３０Ａの電流で運転したがこの電流は３ＫＡ／
ｍ2 の電流密度に相当し、そのシステムは定常状態の条
件で８時間運転した。水酸化ナトリウム製造の電流効率
は６６％で、二酸化塩素製造のグラム原子効率は１００
％であった。
【００３０】実施例４：３リットルの二酸化塩素反応器
を、２室ＭＰ−ｃｅ１１（登録商標）(Electrocell Ａ
Ｂ社、スウェーデン）に接続して、全容積が５リットル
の図２に示したのと同様のシステムを作製した。このシ
ステムに、４ｍｏｌ／ｌのＨ+ 、４ｍｏｌ／ｌのＳＯ4
2- 、２．２ｍｏｌ／ｌのＣｌＯ3 -および６．２ｍｏｌ
／ｌのＮａ+ で構成された水溶液５リットルを充填し
た。カソード液は、水酸化ナトリウムを取出して水を供
給することによって１４０ｇ／ｌの水酸化ナトリウムの
濃度に一定に維持した。二酸化塩素発生器は６５℃およ
び１９５ｍｍＨｇで運転し、電解槽は温度は同じである
が大気圧下で運転した。過酸化水素を還元剤として用い
て、システムに５３０ｇ／ｌの塩素酸ナトリウム溶液を
供給した。電解槽は３０Ａの電流で運転したがこの電流
は３ＫＡ／ｍ2 の電流密度に相当し、そのシステムは定
常状態の条件で８時間運転した。水酸化ナトリウム製造
の電流効率は７０％で、二酸化塩素製造のグラム原子効
率は１００％であった。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年７月１５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】追加
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】 二酸化塩素を製造する本発明の１つの実施態
様を図式的に示す。
【図２】 二酸化塩素を製造する本発明の他の実施態様
を図式的に示す。
【符号の説明】 １：ＳＶＰ反応器、２：水性反応媒体、３，４，１１，
１３：ライン、５：３室電解槽、６：アノード室、７：
カソード室、８：中央室、９，１０：カチオン交換膜、
１２：加熱器、１４，１５：圧力を変える手段、２１，
３１：タンク。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨハン ランドフォルス スウェーデン国、エス−854 67 スンド スバル、アペルベルクスベゲン 32 (72)発明者 ジョン シー． ソコル アメリカ合衆国、ジーエー 30064、マリ エッタ、キャノン コース 735

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 反応器に、アルカリ金属塩素酸塩と硫酸
    塩を含有する酸性の水性反応媒体を入れ、その硫酸塩の
    濃度は約３ｍｏｌ／ｌを超えるが飽和濃度より低く；前
    記反応媒体中の塩素酸イオンを還元して二酸化塩素を生
    成させ；反応媒体から二酸化塩素ガスを取出し；反応器
    から反応媒体を取出して電解槽に移し；前記反応媒体を
    電気分解して酸性度を上昇させかつアルカリ金属イオン
    の含量を減少させ；酸性化された反応媒体を反応器へ再
    循環し；反応媒体に、電解槽の前または後で補充のアル
    カリ金属塩素酸塩を添加するステップからなり；硫酸塩
    または塩素酸塩を実質的に結晶化させずに行なうことを
    特徴とする二酸化塩素の製造方法。
  2. 【請求項２】 反応媒体中の硫酸塩含量が約４ｍｏｌ／
    ｌを超える請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 反応媒体のＨ+ ：ＳＯ4 2- のモル比が約
    ０．５〜約１．５である請求項１〜２のいずれか一つに
    記載の方法。
  4. 【請求項４】 二酸化塩素製造反応器内の絶対圧力が約
    ６０〜約４００ｍｍＨｇに維持される請求項１〜３のい
    ずれか一つに記載の方法。
  5. 【請求項５】 電解槽が大気圧下で運転される請求項１
    〜４のいずれか一つに記載の方法。
  6. 【請求項６】 還元剤が反応媒体に添加される請求項１
    〜５のいずれか一つに記載の方法。
  7. 【請求項７】 還元剤がメタノールまたは過酸化水素か
    ら選択される請求項６記載の方法。
  8. 【請求項８】 反応器からの反応媒体を第一循環ループ
    に再循環し、：反応媒体の一部を第一ループから取出し
    て、電解槽を有する第二循環ループに移送し、次いで媒
    体の一部を第二ループから取出して第一ループに移送す
    るステップからなる請求項１〜７のいずれか一つに記載
    の方法。
  9. 【請求項９】 二つのループ間の酸性度の差が約０．５
    Ｎより低い請求項８記載の方法。
  10. 【請求項１０】 塩素酸塩または硫酸塩をシステムから
    実質的に取出すことなく行なわれる請求項１〜９のいず
    れか一つに記載の方法。
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