JPH08120476A - Activation of electrode for producing hydrogen peroxide and production of hydrogen peroxide - Google Patents

Activation of electrode for producing hydrogen peroxide and production of hydrogen peroxide

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JPH08120476A
JPH08120476A JP6257898A JP25789894A JPH08120476A JP H08120476 A JPH08120476 A JP H08120476A JP 6257898 A JP6257898 A JP 6257898A JP 25789894 A JP25789894 A JP 25789894A JP H08120476 A JPH08120476 A JP H08120476A
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信夫 山田
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Abstract

PURPOSE: To activate a cathode to be used again at high current efficiency by allowing a carbon based cathode used for producing H2 O2 by reducing oxygen in an alkali aq. solution to contact with a gas introduced into a cathode chamber. CONSTITUTION: The cathode used in a method for producing H2 O2 by reducing oxygen in the alkali aq. solution, consisting essentially of carbon deteriorated in activity and composed of a gas diffusion electrode, is brought into contact with the gas introduced into the cathode chamber after the electrolytic solution in the cathode chamber is removed. As a result, since the cathode is activated without taking out from the cathode chamber and is used again at high current efficiency, H2 O2 is continuously produced at high current efficiency over a long period by alternately repeating the reduction and activation of the cathode. Further, the introduced gas is preferably low in humidity and oxygen, and air, nitrogen and the like are exemplified as the gas though the kind is not restricted in particular.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、活性の低下した炭素を
主成分とするガス拡散電極を賦活する方法、及びこの賦
活方法を利用した過酸化水素の製造方法に関する。更に
詳しくは、活性の低下した炭素を主成分とするガス拡散
電極を賦活することにより、長時間に渡り、中、低濃度
の過酸化水素を含有するアルカリ性水溶液を連続的に電
解法により製造する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for activating a gas diffusion electrode containing carbon whose activity is lowered as a main component, and a method for producing hydrogen peroxide using this activation method. More specifically, by activating a gas diffusion electrode containing carbon having a reduced activity as a main component, an alkaline aqueous solution containing medium and low concentrations of hydrogen peroxide is continuously produced by an electrolytic method for a long time. Regarding the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】過酸化水素は、漂白剤及び酸化剤として
古くから有用であり、現在ほとんどがアンスラキノンの
水添、酸化により製造されている。しかるに、アンスラ
キノンの水添・酸化法は、設備が大型で大量生産向きで
ある。従って、アンスラキノンの水添・酸化法により製
造された過酸化水素は、約50〜60%に濃縮され、消
費地まで輸送されるのが一般的である。そのため、濃縮
設備も併せて必要であり、装置が更に巨大化しているの
が現状である。
2. Description of the Related Art Hydrogen peroxide has long been useful as a bleaching agent and an oxidizing agent, and most of them are currently produced by hydrogenation and oxidation of anthraquinone. However, the anthraquinone hydrogenation / oxidation method has large equipment and is suitable for mass production. Therefore, hydrogen peroxide produced by the hydrogenation / oxidation method of anthraquinone is generally concentrated to about 50 to 60% and transported to the place of consumption. For this reason, a concentrating facility is also required, and the equipment is becoming larger.

【0003】しかるに、過酸化水素の使用時には特に高
濃度である必要はなく、むしろ希釈して使用するのが普
通である。従って、中、低濃度の過酸化水素を含有する
水溶液を、使用時に使用場所で簡便に生産でき、かつそ
のまま使用できれば、使用者にとってのメリットは大き
い。例えば、パルプの漂白等に多量の過酸化水素を使用
する製紙業界にとっては、中、低濃度の過酸化水素を含
有する水溶液を、パルプ工場等に隣接して簡便かつ安価
に生産できれば、極めて有益である。
However, when hydrogen peroxide is used, it is not necessary to have a particularly high concentration, but it is usual to dilute it before use. Therefore, if an aqueous solution containing medium- and low-concentration hydrogen peroxide can be simply produced at the place of use at the time of use and can be used as it is, the user has a great advantage. For example, for the paper manufacturing industry that uses a large amount of hydrogen peroxide for bleaching pulp, it is extremely useful if an aqueous solution containing medium and low concentrations of hydrogen peroxide can be easily and inexpensively produced adjacent to a pulp mill. Is.

【0004】そこで、本発明者らは、このような観点か
ら、これまでに知られている過酸化水素の製法を再度検
討した。その結果、酸素をアルカリ水溶液中で電解還元
する方法は、工程が単純であり、かつ耐腐食性の材料も
必要としないので、装置を簡素化できる可能性があるこ
とが判明した。
Therefore, the inventors of the present invention have reexamined the previously known methods for producing hydrogen peroxide from such a viewpoint. As a result, it has been found that the method of electrolytically reducing oxygen in an alkaline aqueous solution has a simple process and does not require a corrosion-resistant material, and thus the apparatus can be simplified.

【0005】電解法による過酸化水素製造法では、イオ
ン交換膜で分離された陰極側では供給された酸素が電解
されてアルカリ性の過酸化物アニオンを生成し、陽極側
では酸素を発生しながら水素イオンを生成する。これが
カチオン交換膜を透過して陰極側でアルカリ性の過酸化
水素水溶液を生成する。従って、本来陽極は酸性である
のが自然で、且つ陰極で生成する過酸化水素も酸性側の
方が安定なので、保存用の過酸化水素を得たいときは陽
極を酸性側で運転する例が多い。
In the method for producing hydrogen peroxide by electrolysis, the supplied oxygen is electrolyzed on the cathode side separated by the ion exchange membrane to generate an alkaline peroxide anion, and hydrogen is generated on the anode side while generating oxygen. Generates ions. This permeates the cation exchange membrane and produces an alkaline aqueous hydrogen peroxide solution on the cathode side. Therefore, the anode is naturally acidic, and the hydrogen peroxide produced at the cathode is more stable on the acidic side. Therefore, when obtaining hydrogen peroxide for storage, there is an example of operating the anode on the acidic side. Many.

【0006】例えば、陽極側を酸性にした例としては、
米国特許4384931号に陽極/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開示されている。さら
に、KuhnらのJ.Electrochem.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。
For example, as an example of acidifying the anode side,
U.S. Pat. No. 4,384,931 includes anode / acid aqueous solution / cation exchange membrane / alkali aqueous solution / cathode composed of gas diffusion electrode /
An electrolytic cell is disclosed that is constructed in the order of oxygen. In addition, Kuhn et al., J. Electrochem. Soc. 130, Vol. 117p (1983), consists of anode / acid aqueous solution / cation exchange membrane / acid aqueous solution / anion exchange membrane / alkali aqueous solution / cathode consisting of gas diffusion electrode / oxygen in order. An electrolytic cell is described.

【0007】一方、パルプの漂白剤としての過酸化水素
はアルカリ側で使用する。従って、この場合は陰極で生
成したアルカリ性の過酸化水素水溶液をそのまま利用す
るためにも、陽極にアルカリ性電解液を流して中和する
かアルカリ側にして運転することが多い。
On the other hand, hydrogen peroxide as a bleaching agent for pulp is used on the alkaline side. Therefore, in this case, in order to use the alkaline aqueous hydrogen peroxide solution produced at the cathode as it is, the alkaline electrolyte is often flown to neutralize or operate on the alkaline side.

【0008】陽極側をアルカリ性にした例としては、特
公昭59−15990号に陽極/アルカリ水溶液/隔離
板/ガス拡散電極よりなる陰極/酸素の例が開示されて
いる。さらに、Sudoh らのJ.Chem.Eng.Japan, 24巻,165
p(1991) には陽極/アルカリ水溶液/イオン交換膜/ア
ルカリ水溶液/ガス拡散電極よりなる陰極/酸素の例が
開示されている。
As an example of making the anode side alkaline, Japanese Patent Publication No. 59-15990 discloses an example of anode / alkali aqueous solution / separator / gas diffusion electrode / cathode / oxygen. In addition, Sudoh et al., J. Chem. Eng. Japan, 24, 165.
P (1991) discloses an example of anode / alkali aqueous solution / ion exchange membrane / alkali aqueous solution / cathode consisting of gas diffusion electrode / oxygen.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記拡散電
極における反応は、ガスと電解液と固体伝導体との間の
三相が接触する点において起こると考えられる。そのた
め、電流効率を最大にするためには、三相接触区域の面
積を最大にする必要がある。拡散電極中の空間が電解液
で満たされてしまうと電導体へのガスの物質移動速度が
遅くなりすぎて電流効率は悪くなる。逆に拡散電極中の
空間がガスで満たされている電解液が存在しないために
電解反応はほとんど起こらない。
By the way, it is considered that the reaction in the diffusion electrode occurs at the point where the three phases of the gas, the electrolytic solution and the solid conductor come into contact with each other. Therefore, in order to maximize the current efficiency, it is necessary to maximize the area of the three-phase contact area. If the space in the diffusion electrode is filled with the electrolytic solution, the mass transfer rate of the gas to the conductor becomes too slow and the current efficiency deteriorates. On the contrary, the electrolytic reaction hardly occurs because there is no electrolytic solution in which the space in the diffusion electrode is filled with gas.

【0010】そこで三相の接触を良好に保つ方法とし
て、ガス拡散電極である陰極の材質について数多くの研
究がなされている。本質的に多孔性の電導体であるとこ
ろの炭素や金属粒子の流動床や固定床、さらには炭素繊
維や金属繊維のフェルトやクロス等の従来から用いられ
ている電極材質について、酸素を効率よく拡散し電流効
率を良くするために種々の提案がなされている。
Therefore, as a method of maintaining good contact between the three phases, many studies have been conducted on the material of the cathode which is the gas diffusion electrode. Efficiently diffuses oxygen in fluidized beds and fixed beds of carbon and metal particles, which are essentially porous conductors, and in conventional electrode materials such as felt and cloth of carbon fibers and metal fibers. Various proposals have been made to improve the current efficiency.

【0011】例えば竹中らのDENKI KAGAKU, 57巻, 11
号,1073pでは活性炭やカーボンブラック、黒鉛について
の考察があり、更に、撥水処理の検討がなされている。
又、前記のSudoh らのJ.Chem.Eng.Japan, 24巻,165p(19
91) では、グラファイト粉末の成形体やグラファイトフ
ェルトの検討が行われている。さらに、撥水処理につい
ては前記以外にも、堀田紀好ら, 材料, 40巻,448号,84
〜88p に、固体導電体をポリテトラフルオロエチレン
(PTFE)で処理する方法が開示されている。しか
し、固体導電体を均一にPTFE処理して、PTFE被
覆によって導電性を損なうことなく、適度な濡れ性を付
与することは技術的に難しい。
Takenaka et al., DENKI KAGAKU, Volume 57, 11
No. 1073p discusses activated carbon, carbon black and graphite, and further discusses water repellent treatment.
Also, Sudoh et al., J. Chem. Eng. Japan, 24, 165p (19
In 91), a compact of graphite powder and a graphite felt are studied. Furthermore, regarding water repellent treatment, in addition to the above, Noriyoshi Hotta et al., Material, Vol. 40, No. 448, 84
~ 88p discloses a method of treating a solid conductor with polytetrafluoroethylene (PTFE). However, it is technically difficult to uniformly treat the solid conductor with PTFE so as to impart appropriate wettability without impairing the conductivity due to the PTFE coating.

【0012】本出願人は既に電解方式における電流効率
を上げるためのガス電極の材質に関して、種々の実験及
び検討を行った。その結果、通常用いられる炭素、金属
粒子の流動床や固定床、さらには炭素繊維や金属繊維の
フェルトやクロスの中でも、充填密度の高い炭素繊維
(クロス)が電流効率を長期に良好に持続させることを
見出して先に特許出願を行った(特開平6−20038
9号)。
The applicant has already conducted various experiments and studies on the material of the gas electrode for increasing the current efficiency in the electrolysis system. As a result, among the commonly used fluidized beds and fixed beds of metal particles, and among the felts and cloths of carbon fibers and metal fibers, the carbon fibers (cloths) with high packing density maintain good current efficiency for a long time. Was found and filed a patent application first (Japanese Patent Laid-Open No. 6-20038)
No. 9).

【0013】さらに、検討の過程で、電解方式の過酸化
水素製造設備を運転するに当たって、運転開始当初は電
流効率が高くても長時間連続して運転を行うと電流効率
が次第に低下するという問題があることも判明した。こ
の問題についても本出願人は特開平6−200389に
おいて、多孔質の無定形炭素繊維材料を陰極に用いるこ
とにより改善できることを提案した。しかし、その後の
検討の結果、多孔質の無定形炭素繊維材料を陰極に用い
た場合でも、装置のスケールアップをしたり、供給電流
量を上げると、やはり時間とともに電流効率が低下する
ことが判明した。また、電流効率が低下してもそのまま
電解を続けると、ついには陰極が失活することもあっ
た。
Further, in the course of the study, in operating the electrolytic hydrogen peroxide production facility, the current efficiency is gradually decreased when the current efficiency is high at the beginning of the operation, but the current efficiency is gradually decreased when the current operation is continuously performed for a long time. It turned out that there is. The applicant of the present application has proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-200389 that this problem can be solved by using a porous amorphous carbon fiber material for the cathode. However, as a result of subsequent studies, it was found that even when a porous amorphous carbon fiber material was used for the cathode, the current efficiency decreased with time when the device was scaled up or the supplied current amount was increased. did. Further, even if the current efficiency is lowered, if the electrolysis is continued as it is, the cathode may be deactivated at last.

【0014】そこで、本発明の目的は、電解の結果、電
流効率が低下してきた炭素を主成分とするガス拡散電極
からなる陰極を賦活して、再度、高い電流効率で使用で
きるようにする方法を提供することにある。特に本発明
の目的は、陰極室内に設置されたガス拡散電極を陰極室
から取り出すことなく賦活する方法を提供することにあ
る。さらに本発明の目的は、陰極室内に設置されたガス
拡散電極を陰極室から取り出すことなく賦活する方法を
利用した、賦活の度に電解装置の組み立てが不要な、連
続運転に適した過酸化水素の製造方法を提供することに
ある。
Therefore, an object of the present invention is to activate a cathode composed of a gas diffusion electrode whose main component is carbon whose current efficiency is lowered as a result of electrolysis so that it can be used again with high current efficiency. To provide. In particular, an object of the present invention is to provide a method of activating a gas diffusion electrode installed in a cathode chamber without taking it out of the cathode chamber. A further object of the present invention is to utilize a method of activating a gas diffusion electrode installed in a cathode chamber without taking it out of the cathode chamber, which makes it unnecessary to assemble an electrolysis apparatus for each activation, and is suitable for continuous operation. It is to provide a manufacturing method of.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明は、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におい
て陰極に用いられ、活性の低下した炭素を主成分とする
ガス拡散電極を賦活する方法であって、陰極室内の電解
液を除去し、陰極室内に気体を導入して前記活性の低下
したガス拡散電極に気体を接触させることを特徴とする
過酸化水素製造用陰極の賦活方法(第1の賦活方法)に
関する。
The present invention is used for a cathode in a method for producing hydrogen peroxide by reducing oxygen in an alkaline aqueous solution, and activates a gas diffusion electrode containing carbon with reduced activity as a main component. A method for activating a cathode for hydrogen peroxide production, characterized in that the electrolytic solution in the cathode chamber is removed, and a gas is introduced into the cathode chamber to bring the gas into contact with the gas diffusion electrode with reduced activity. (First activation method)

【0016】さらに本発明は、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、前記酸素の還元と、活性の低下した炭素を主成分
とするガス拡散電極である陰極の賦活とを交互に繰り返
し行い、かつ前記賦活を陰極室内の電解液を除去し、陰
極室内に気体を導入して前記活性の低下したガス拡散電
極に気体を接触させることにより行うことを特徴とする
過酸化水素の製造方法に関する。
The present invention further relates to a method for producing hydrogen peroxide by reducing oxygen in an alkaline aqueous solution at a cathode, which comprises reducing the oxygen and a gas diffusion electrode containing carbon whose activity is lowered as a main component. The activation of a certain cathode is alternately repeated, and the activation is performed by removing the electrolytic solution in the cathode chamber, and introducing gas into the cathode chamber to bring the gas into contact with the gas diffusion electrode with reduced activity. The present invention relates to a characteristic method for producing hydrogen peroxide.

【0017】加えて本発明は、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において陰極に用
いられ、活性の低下した炭素を主成分とするガス拡散電
極を賦活する方法であって、陰極室内から取り出した前
記活性の低下したガス拡散電極を40℃以上の温度で熱
処理することを特徴とする過酸化水素製造用陰極の賦活
方法(第2の賦活方法)に関する。以下本発明について
説明する。
In addition, the present invention is a method for activating a gas diffusion electrode containing carbon having a reduced activity as a main component, which is used as a cathode in a method for producing hydrogen peroxide by reducing oxygen in an alkaline aqueous solution. And a method for activating the cathode for producing hydrogen peroxide (second activation method), characterized in that the gas diffusion electrode with lowered activity taken out from the cathode chamber is heat-treated at a temperature of 40 ° C. or higher. The present invention will be described below.

【0018】本発明において賦活の対象となる陰極は、
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
る方法において用いられ、活性の低下した炭素を主成分
とするガス拡散電極である。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は公知であり、公知
の方法に用いられ、活性の低下した陰極は本発明におい
て賦活の対象となる。尚、公知の方法としては、例えば
特開平6−88273号及び特開平6−200389号
に記載の方法が挙げられる。但し、これらに限られるも
のではない。
In the present invention, the cathode to be activated is
A gas diffusion electrode used in a method for producing hydrogen peroxide by reducing oxygen in an alkaline aqueous solution, the active ingredient being carbon as a main component. A method for producing hydrogen peroxide by reducing oxygen in an alkaline aqueous solution is known and used in the known method, and a cathode having a decreased activity is a target for activation in the present invention. Known methods include, for example, the methods described in JP-A-6-88273 and JP-A-6-200389. However, it is not limited to these.

【0019】また、賦活の対象となる炭素を主成分とす
るガス拡散電極にも制限はない。例えば、特開平6−2
00389号に記載の充填密度0.3以上の炭素繊維材
料を挙げることができる。炭素繊維材料としては、炭素
繊維の編物を例示することができ、炭素繊維の編物とし
ては、例えば市販のグラファイトクロスを挙げることが
できる。グラファイトクロス以外の炭素繊維材料であっ
ても良い。
There is no limitation on the gas diffusion electrode containing carbon as a main component to be activated. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-2
The carbon fiber material having a packing density of 0.3 or more described in No. 00389 can be mentioned. Examples of the carbon fiber material include a knitted carbon fiber, and examples of the knitted carbon fiber include a commercially available graphite cloth. Carbon fiber materials other than graphite cloth may be used.

【0020】さらに、本発明において賦活の対象となる
陰極として、多孔質の無定形炭素材料を例示することも
できる。多孔質の無定形炭素材料は、非結晶質で実質的
に無配向、即ち異方性のない多孔質の炭素材料である。
そのような炭素材料としては、例えば、多孔質の無定形
炭素繊維材料及び多孔質の無定形炭素成形体を挙げるこ
とができる。
Further, as the cathode to be activated in the present invention, a porous amorphous carbon material can be exemplified. Porous amorphous carbon materials are amorphous, substantially non-oriented, ie, non-anisotropic, porous carbon materials.
Examples of such a carbon material include a porous amorphous carbon fiber material and a porous amorphous carbon molded body.

【0021】上記多孔質の炭素繊維材料は、以下のよう
にして得られる。ノボラック型のフェノール樹脂を溶融
紡糸し、これをホルマリンで熱処理すると分子間に僅か
な三次元架橋を形成した非結晶、無配向のフェノール繊
維が得られる。この繊維は、防炎性、耐熱性、耐薬品性
の繊維で、これを加熱するとその形態のまま炭素化し炭
素含有率の高い無定形構造の炭素繊維となる。この際、
溶融したり収縮したりすることがないため、フェノール
繊維をフェルトやクロスに加工してから炭化すると、そ
のまま無定形炭素繊維のフェルトやクロスを得ることが
できる。これはグラファイトの如き結晶構造を持たない
ものの、僅かに架橋しているために柔軟で、無定形のグ
ラッシーカーボン(ガラス状炭素)として電極に最適で
ある。
The above-mentioned porous carbon fiber material is obtained as follows. When a novolac type phenol resin is melt-spun and heat-treated with formalin, amorphous and non-oriented phenol fibers having slight three-dimensional crosslinks between molecules are obtained. This fiber is flame-proof, heat-resistant, and chemical-resistant, and when it is heated, it is carbonized in its original form and becomes an amorphous carbon fiber having a high carbon content. On this occasion,
Since it does not melt or shrink, if the phenol fiber is processed into felt or cloth and then carbonized, the amorphous carbon fiber felt or cloth can be obtained as it is. Although it does not have a crystal structure like graphite, it is flexible because it is slightly crosslinked, and is optimal for electrodes as amorphous glassy carbon (glassy carbon).

【0022】多孔質の炭素繊維材料は、電極としての形
状を保持するためには、クロス状である方が好ましく、
このクロスを所定の面積、厚みになるよう電極保持枠の
中に充填することが好ましい。充填密度は電解効率に大
きく影響し、密度が低いと電極と酸素、アルカリ電解液
との接触が不充分で電解効率が悪く、密度が高すぎると
酸素、アルカリ電解液の流れが妨げられて電解効率が落
ちる。このような観点から、充填密度は0.3以上1.
5以下、好ましくは0.4以上1.0以下とすることが
適当である。
In order to maintain the shape of the electrode, the porous carbon fiber material preferably has a cross shape,
It is preferable that the cloth be filled in the electrode holding frame so that the cloth has a predetermined area and thickness. The packing density has a great influence on the electrolysis efficiency.If the density is low, the contact between the electrode and oxygen or alkali electrolyte is insufficient and the electrolysis efficiency is poor.If the density is too high, the flow of oxygen and alkali electrolyte is disturbed, and Efficiency drops. From such a viewpoint, the packing density is 0.3 or more and 1.
It is suitable to be 5 or less, preferably 0.4 or more and 1.0 or less.

【0023】又、本発明のガス拡散電極として例示した
多孔質の炭素成形体は以下のようにして得ることができ
る。懸濁重合法による微粒球状のフェノール樹脂を架橋
密度をコントロールして、炭素化後に適当な多孔性とな
るように調整する。この微粒球状のフェノール樹脂は、
フェノール繊維と同じく僅かな架橋を行い、次いで架橋
した微粒球状のフェノール樹脂を焼結成形して炭素化す
ると、多孔質のグラッシーカーボン成形体を得ることが
できる。この時の樹脂の粒径、成形圧力等を選ぶことに
より、空孔径、空孔率を適宜コントロールすることが可
能である。
The porous carbon molded body exemplified as the gas diffusion electrode of the present invention can be obtained as follows. The fine spherical spherical phenol resin prepared by the suspension polymerization method is adjusted to have an appropriate porosity after carbonization by controlling the crosslinking density. This fine spherical resin is
A slight cross-linking is performed similarly to the phenol fiber, and then the cross-linked fine spherical spherical phenol resin is sintered and carbonized to obtain a porous glassy carbon molded body. By selecting the particle size of the resin, the molding pressure and the like at this time, it is possible to appropriately control the pore diameter and the porosity.

【0024】多孔質の炭素成形体は、微粒球状フェノー
ル樹脂の焼結成形による炭素化の際に任意の電極の形状
に成形することができる。電極の形状は、炭素繊維材料
(クロス)の場合と同じく、電解槽中の形状及び大きさ
を考慮して適宜決定できる。多孔質の炭素成形体の密度
(炭素成形体の真の密度ではなく、見かけの密度)は、
炭素繊維材料の場合と同じく、電解効率に影響し、例え
ば約0.9〜1.4の範囲とすることが適当である。
The porous carbon molded body can be molded into an arbitrary electrode shape at the time of carbonization by sintering molding of fine spherical spherical phenol resin. The shape of the electrode can be appropriately determined in consideration of the shape and size in the electrolytic cell, as in the case of the carbon fiber material (cloth). The density of the porous carbon compact (apparent density, not the true density of the carbon compact) is
As in the case of the carbon fiber material, it affects the electrolysis efficiency, and it is suitable that the range is, for example, about 0.9 to 1.4.

【0025】尚、前記の特開平6−200389号にお
いて用いた炭素繊維は、無定形の炭素繊維ではなく、ピ
ッチ系又はアクリル系の炭素繊維である。一般に、ピッ
チ系の炭素繊維は、グラファイト構造(無定形炭素を高
温に加熱して生じる層状の結晶構造)であり、異方性が
大きく結晶方向により電気抵抗値も異なる。アクリル系
の炭素繊維は、結晶構造を有する繊維をそのまま炭素化
しているのでグラファイトよりも更に結晶性が高い。
The carbon fibers used in JP-A-6-200389 are not pitch-based carbon fibers but pitch-based or acrylic carbon fibers. Generally, pitch-based carbon fibers have a graphite structure (a layered crystal structure generated by heating amorphous carbon to a high temperature), and have large anisotropy and electrical resistance values differ depending on the crystal direction. Acrylic carbon fibers have higher crystallinity than graphite, because fibers having a crystal structure are carbonized as they are.

【0026】本発明において「活性の低下した陰極」と
は、電解開始時に比べて活性、即ち電流効率が低下した
陰極である。通常、過酸化水素製造用電解装置において
は、陰極反応が律速になるように設定されており、電流
効率の低下は、陰極の活性の低下により生じる。賦活を
行うべき活性の低下の度合いは、賦活に必要な時間等を
考慮して、適宜決定することができる。電流効率の低下
は、そのまま生産性の低下につながるので好ましくない
が、賦活処理が頻繁過ぎるのも生産性に悪影響を及ぼ
す。賦活処理は、電流効率が例えば80%(使用開始当
初の電流効率は陰極材料により異なるが、通常、約90
%である)を割った時点で行うこともできるし、一日に
1〜3回又は2〜3日間に1〜2回程度行うこともでき
る。
In the present invention, the "cathode with reduced activity" is a cathode with reduced activity, that is, current efficiency, as compared with the time of start of electrolysis. Usually, in an electrolytic apparatus for producing hydrogen peroxide, the cathode reaction is set to be rate-determining, and a decrease in current efficiency is caused by a decrease in cathode activity. The degree of activity reduction to be activated can be appropriately determined in consideration of the time required for activation and the like. A decrease in current efficiency directly leads to a decrease in productivity, which is not preferable, but too frequent activation treatment adversely affects productivity. The activation treatment has a current efficiency of, for example, 80% (current efficiency at the beginning of use varies depending on the cathode material, but usually about 90%).
%), Or 1 to 3 times a day or 1 to 2 times in 2 to 3 days.

【0027】本発明の第1の賦活方法においては、陰極
室内の電解液を除去し、陰極室内に気体を導入して前記
活性の低下したガス拡散電極に気体を接触させること
で、陰極の賦活を行う。具体的な操作の流れは以下のと
おりである。 過酸化水素製造用の電源供給を停止する。 陰極及び陽極への電解液の供給を停止する。 陰極への加湿酸素の供給を停止する。 陰極室内の電解液を除去する。 陰極室内に気体を導入して活性の低下した陰極に気体
を接触させる。 上記〜は順次行うことも、同時に行うこともでき
る。の陰極室内の電解液の除去は、陰極室の底部に排
出口を設け行うことができる他、の気体を導入するこ
とによって、気体に電解液を同伴させて排出することに
よっても行うことができる。また、必要により、電解液
の除去後、気体の導入前に、陰極室内に水、例えば蒸留
水を満たして、陰極を洗浄することもできる。また上記
工程において陽極の電解液供給は停止せず、陰極への
電解液の供給のみを停止することもできる。
In the first activation method of the present invention, the electrolyte in the cathode chamber is removed, a gas is introduced into the cathode chamber, and the gas is brought into contact with the gas diffusion electrode whose activity has been lowered, thereby activating the cathode. I do. The specific operation flow is as follows. Stop the power supply for hydrogen peroxide production. Stop supplying electrolyte to the cathode and anode. The supply of humidified oxygen to the cathode is stopped. Remove the electrolyte in the cathode chamber. A gas is introduced into the cathode chamber to bring the gas into contact with the cathode whose activity has decreased. The above steps 1 to 3 can be performed sequentially or simultaneously. The removal of the electrolytic solution in the cathode chamber can be performed by providing a discharge port at the bottom of the cathode chamber, and also by introducing the gas to cause the gas to accompany the electrolytic solution and discharge the gas. . Further, if necessary, the cathode chamber can be washed by filling the cathode chamber with water, for example, distilled water, after removing the electrolytic solution and before introducing the gas. Further, in the above process, the supply of the electrolytic solution to the anode may not be stopped, and only the supply of the electrolytic solution to the cathode may be stopped.

【0028】において陰極室内に導入される気体は、
湿度の低い気体であることが好ましく、例えば相対湿度
が50%RH以下であることが好ましく、絶乾状態であ
ることがより好ましい。陰極の賦活の程度は、導入され
る気体の湿度の影響を受け、導入される気体の湿度は低
いことが好ましいので、導入前に気体を乾燥させること
もできる。また、気体の種類には特に制限はないが、例
えば、酸素、空気、窒素等の容易に入手できる気体を挙
げることができる。特に酸素は、電解用に用いることか
ら、賦活用の気体として酸素を用いることで、操作及び
装置を簡素化することができる。
The gas introduced into the cathode chamber in
A gas having a low humidity is preferable, for example, a relative humidity is preferably 50% RH or less, and an absolute dry state is more preferable. The degree of activation of the cathode is influenced by the humidity of the introduced gas, and the humidity of the introduced gas is preferably low, so the gas can be dried before the introduction. The type of gas is not particularly limited, and examples thereof include easily available gases such as oxygen, air, and nitrogen. Especially, since oxygen is used for electrolysis, the operation and the device can be simplified by using oxygen as a gas for utilization.

【0029】陰極室内への気体の導入量、導入速度、導
入時間等は、陰極の材料、構造、量、陰極の賦活の程度
等を考慮して適宜決定される。実用上は、生産性の観点
から導入時間が短い方が好ましく、例えば5〜60分
間、好ましくは10〜30分間の範囲とすることが好ま
しい。また、陰極室内への気体の導入は、室温で行うこ
とができる他、加熱下で行うこともできる。加熱は、陰
極室を直接加熱する方法や加熱した気体を導入すること
により行うことができる。加熱の温度には特に制限はな
いが、例えば30〜70℃とすることができる。但し、
イオン交換膜の劣化を防止するとうい観点からは、30
〜50℃の範囲とすることが好ましい。
The introduction amount, introduction speed, introduction time and the like of the gas into the cathode chamber are appropriately determined in consideration of the material, structure and amount of the cathode and the degree of activation of the cathode. In practice, the introduction time is preferably shorter from the viewpoint of productivity, for example, 5 to 60 minutes, preferably 10 to 30 minutes. The gas can be introduced into the cathode chamber not only at room temperature but also under heating. The heating can be performed by directly heating the cathode chamber or by introducing heated gas. The heating temperature is not particularly limited, but may be 30 to 70 ° C., for example. However,
From the viewpoint of preventing the deterioration of the ion exchange membrane, 30
It is preferably in the range of -50 ° C.

【0030】気体の導入終了後は、陰極室へ電解液及び
加湿酸素を供給し、かつ陽極室へ電解液を供給し、次い
で過酸化水素製造用の電源の供給を再開することで、過
酸化水素の製造を再開する。
After the introduction of the gas, the electrolytic solution and the humidified oxygen are supplied to the cathode chamber, the electrolytic solution is supplied to the anode chamber, and then the supply of the power source for hydrogen peroxide production is restarted, whereby the peroxide is oxidized. Restart hydrogen production.

【0031】次に本発明の上記第1の賦活方法を利用し
た本発明の過酸化水素の製造方法について説明する。本
発明の過酸化水素の製造方法は、酸素の電気化学的還元
による過酸化水素の製造と、活性の低下した炭素を主成
分とするガス拡散電極である陰極の賦活とを交互に繰り
返し行うこと、及び陰極の賦活を前記の本発明の第1の
賦活方法により行うことが特徴である。まず、酸素の電
気化学的還元による過酸化水素の製造は公知の方法であ
る、例えば特開平6−88273号及び特開平6−20
0389号に記載の方法をそのまま用いることができ
る。さらに、電解に用いられる陰極は、前記第1の賦活
方法において説明したものを用いることができる。
Next, a method for producing hydrogen peroxide of the present invention using the above-mentioned first activation method of the present invention will be described. In the method for producing hydrogen peroxide of the present invention, the production of hydrogen peroxide by electrochemical reduction of oxygen and the activation of the cathode, which is a gas diffusion electrode mainly composed of carbon with reduced activity, are alternately repeated. , And the activation of the cathode by the first activation method of the present invention. First, the production of hydrogen peroxide by electrochemical reduction of oxygen is a known method, for example, JP-A-6-88273 and JP-A-6-20.
The method described in No. 0389 can be used as it is. Further, as the cathode used for electrolysis, the cathode described in the first activation method can be used.

【0032】イオン交換膜としては、陰極においてアル
カリ性の過酸化水素水溶液を得るので、カチオン交換膜
を使用する。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。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。陰極に供給される酸素と
しては、酸素以外に酸素を含有する空気等の酸素混合ガ
スであっても良い。
As the ion exchange membrane, a cation exchange membrane is used because an alkaline hydrogen peroxide aqueous solution is obtained at the cathode. Considering chemical resistance, it is preferable to use a fluororesin type ion exchange membrane. 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. The oxygen supplied to the cathode may be an oxygen mixed gas such as air containing oxygen in addition to oxygen.

【0033】陰極で得られたアルカリ性の過酸化水素水
溶液はそのまま、希釈又は濃縮することなしに使用され
ることが好ましく、従って、運転条件も過酸化水素の使
用目的に応じて適宜変動させることができる。例えば、
パルプの漂白に使用する場合、過酸化水素水溶液中のア
ルカリ比率は漂白の使用条件に近い方が好ましい。従っ
て、陰極室に供給されるアルカリ水溶液濃度は高くない
ことが望ましく、陽極室に供給されるアルカリ水溶液濃
度より低いことが好ましい。具体的には陰極室のアルカ
リ濃度は0.6モル以下、好ましくは0.4モル以下が
適当であり、陽極室のアルカリ濃度は0.6モル以上、
好ましくは0.9モル以上であることが適当である。
The alkaline aqueous hydrogen peroxide solution obtained at the cathode is preferably used as it is without being diluted or concentrated. Therefore, the operating conditions can be appropriately changed depending on the purpose of use of hydrogen peroxide. it can. For example,
When used for bleaching pulp, the alkali ratio in the aqueous hydrogen peroxide solution is preferably closer to the use conditions for bleaching. Therefore, it is desirable that the concentration of the alkaline aqueous solution supplied to the cathode chamber is not high, and it is preferably lower than the concentration of the alkaline aqueous solution supplied to the anode chamber. Specifically, the alkali concentration in the cathode chamber is 0.6 mol or less, preferably 0.4 mol or less, and the alkali concentration in the anode chamber is 0.6 mol or more.
It is preferably 0.9 mol or more.

【0034】電解液の濃度及び供給量、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。又、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。更に電解液の温
度は、電解による発熱を考慮して、供給液が高温になら
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、40℃以
下の温度になるように制御することが好ましい。
The concentration and 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. 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 electrolytically produced liquid in the cathode chamber contains hydrogen peroxide, so it is preferable to control the temperature to 40 ° C. or lower.

【0035】以上のような条件で連続的に過酸化水素の
製造を続けていると、陰極の種類にもよるが、1〜3日
間経過後には電極効率は80%程度に低下する。そこ
で、上記本発明の第1の賦活方法により、陰極を賦活
し、賦活後、再度過酸化水素の製造を再開する。賦活の
頻度は、前述のように、一定時間経過後または電流効率
が一定値より低くなった時に行うことができる。
If hydrogen peroxide is continuously produced under the above conditions, the electrode efficiency will drop to about 80% after 1 to 3 days depending on the type of the cathode. Therefore, the cathode is activated by the first activation method of the present invention, and after activation, the production of hydrogen peroxide is restarted again. As described above, the activation frequency can be set after a certain period of time or when the current efficiency becomes lower than a certain value.

【0036】次に、本発明の第2の賦活方法について説
明する。本発明の第1の方法のような賦活処理を繰り返
し行なえば、極めて長期に渡り高い電流効率で陰極を使
用し続けることができる。しかし、いずれは電流効率が
下がるか又は事実上失活する(例えば電流効率20%以
下)ことも予測される。または、自動賦活操作の誤動作
等のミスで陰極が失活することも起こり得る。本発明の
第2の賦活方法は、上記のような場合に、失活した陰極
を賦活回復させる方法である。従って、本発明の第2の
賦活方法において、「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において陰極に用いられ、
活性の低下した炭素を主成分とするガス拡散電極を賦活
する方法」の点は、本発明の第1の賦活方法とほぼ同様
であるが、活性の低下の程度は、本発明の第1の賦活方
法における場合より、低いものであっても良い。
Next, the second activation method of the present invention will be described. By repeating the activation treatment as in the first method of the present invention, the cathode can be continuously used with a high current efficiency for an extremely long period. However, it is expected that the current efficiency will eventually decrease or the current efficiency will be deactivated (for example, current efficiency of 20% or less). Alternatively, the cathode may be deactivated due to a mistake such as a malfunction of the automatic activation operation. The second activation method of the present invention is a method of activating and recovering a deactivated cathode in the above case. Therefore, in the second activation method of the present invention, “a cathode is used in a method of producing hydrogen peroxide by reducing oxygen in an alkaline aqueous solution,
The method of activating a gas diffusion electrode containing carbon having a reduced activity as a main component "is almost the same as that of the first activation method of the present invention, but the degree of activity reduction is the same as that of the first activation method of the present invention. It may be lower than that in the activation method.

【0037】本発明の第2の賦活方法においては、活性
の低下した陰極を陰極室内から取り出しす。取り出しに
際しては、電源、電解液の供給及び加湿酸素の供給を停
止する。取り出した陰極は、必要により水洗等の洗浄を
行った後、40℃以上の温度で熱処理する。熱処理の温
度は、好ましくは45℃以上である。また、上限は、1
50℃であり、好ましい熱処理温度は、50〜100℃
の間である。また、熱処理時間は、賦活の程度を勘案し
て、適宜決定することができるが、例えば1〜5時間で
あることができる。また、加熱の雰囲気は、特に制限は
ないが、通常は空気で良い。但し、必要により、非酸化
性の例えば窒素雰囲気中で行う事もできる。賦活処理し
た陰極は、再度陰極室に設置して過酸化水素の製造に使
用することができる。
In the second activation method of the present invention, the cathode with lowered activity is taken out from the cathode chamber. When taking out, the power supply, the supply of the electrolytic solution, and the supply of humidified oxygen are stopped. The taken-out cathode is washed, if necessary, with water and then heat-treated at a temperature of 40 ° C. or higher. The heat treatment temperature is preferably 45 ° C. or higher. The upper limit is 1
50 ° C., and the preferable heat treatment temperature is 50 to 100 ° C.
Is in between. Further, the heat treatment time can be appropriately determined in consideration of the degree of activation, and can be, for example, 1 to 5 hours. The heating atmosphere is not particularly limited, but is usually air. However, if necessary, it can be performed in a non-oxidizing atmosphere such as a nitrogen atmosphere. The activated cathode can be installed again in the cathode chamber and used for the production of hydrogen peroxide.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明の第1の賦活方法によれば、装置
を分解し、陰極を取り出すことなく、かつ使用開始前と
同程度に、活性の低下したガス拡散電極を賦活すること
ができる。さらに、この第1の賦活方法を利用する本発
明の過酸化水素の製造方法によれば、過酸化水素の製造
を長期間に渡り、高い電流効率で連続的に行うことがで
きる。従って、パルプ漂白等の用途に適したNaOH/
2 2 重量比が2前後である過酸化水素のアルカリ水
溶液を効率良く製造することができる。また、本発明の
第2の賦活方法によれば、活性の低下したガス拡散電極
を簡単な処理により賦活することができ、再び高い電流
効率で過酸化水素の製造に使用することができる。
According to the first activation method of the present invention, it is possible to activate the gas diffusion electrode whose activity has been lowered without disassembling the device and taking out the cathode, and to the same extent as before the start of use. . Further, according to the method for producing hydrogen peroxide of the present invention utilizing the first activation method, hydrogen peroxide can be produced continuously for a long period of time with high current efficiency. Therefore, NaOH / suitable for applications such as pulp bleaching
An alkaline aqueous solution of hydrogen peroxide having a H 2 O 2 weight ratio of about 2 can be efficiently produced. Further, according to the second activation method of the present invention, the gas diffusion electrode whose activity has decreased can be activated by a simple treatment, and can be used again for producing hydrogen peroxide with high current efficiency.

【0039】[0039]

【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電解条件 陽極にNi板を用い、アルカリ水溶液(NaOH濃度
1.00モル/リットル)を陽極側電解液として、3.
00ml/minで陽極室に供給した。隔膜にはカチオ
ン交換膜(ナフィオン117:デュポン社製、膜厚0.
3mm)を用いた。陰極には、充填密度を0.44とし
た面積50cm2 のグラファイトクロス(日本カーボン
製GF−20−P−21E)を用いた。陰極(反応層)
のアルカリ水溶液(NaOH濃度0.1モル/リット
ル)を0.8ml/minで供給した。電解すべき加湿
酸素は2.5リットル/minで陰極室に供給した。電
解は電流値3.0Aの定電流電解で行った。尚、陰極室
内の陰極の容量は5cm2 であった。
EXAMPLES The present invention will be further described below with reference to examples. Example 1 Electrolysis conditions A Ni plate was used as the anode, and an alkaline aqueous solution (NaOH concentration 1.00 mol / liter) was used as the electrolyte solution on the anode side.
It was supplied to the anode chamber at 00 ml / min. A cation exchange membrane (Nafion 117: manufactured by DuPont, membrane thickness 0.
3 mm) was used. As the cathode, a graphite cloth (GF-20-P-21E manufactured by Nippon Carbon Co., Ltd.) having a packing density of 0.44 and an area of 50 cm 2 was used. Cathode (reaction layer)
Alkaline aqueous solution (NaOH concentration: 0.1 mol / liter) was supplied at 0.8 ml / min. Humidified oxygen to be electrolyzed was supplied to the cathode chamber at 2.5 l / min. The electrolysis was performed by constant current electrolysis with a current value of 3.0A. The capacity of the cathode in the cathode chamber was 5 cm 2 .

【0040】賦活条件 上記条件により電解を12時間行った後に、下記の処理
を行なった。 電源を切り電気分解を停止 陰極及び陽極への電解液供給停止 陰極への加湿酸素の供給停止 陰極室内の液を蒸留水に置換 陰極に乾燥酸素(相対湿度30%RH)を供給 〜を同時に行い、に5分間を要した。次に、室温
で乾燥酸素を2リットル/minで20分間供給した。
尚、乾燥酸素供給開始後、600秒で陰極室内の蒸留水
は完全に除去された。乾燥酸素の供給完了後、陰極及び
陽極への電解液の供給並びに陰極への加湿酸素の供給の
再開し、次いで電源を入れ電気分解を再開した。停止か
ら再開までに30分間を要した。尚、乾燥酸素の供給完
了直前の陰極室から排出される気体の湿度は約48%で
あった。さらに、電解開始時間から24時間、48時間
及び72時間後にも上記賦活処理を行った。各賦活処理
直前における陰極生成液量、陰極液の過酸化水素濃度及
び電流効率を表1に示す。
Activation conditions After electrolysis was carried out for 12 hours under the above conditions, the following treatments were carried out. Turn off the power to stop electrolysis Stop supplying electrolyte to the cathode and anode Stop supplying humidified oxygen to the cathode Replace the liquid in the cathode chamber with distilled water Supply dry oxygen (relative humidity 30% RH) to the cathode , Took 5 minutes. Next, at room temperature, dry oxygen was supplied at 2 liter / min for 20 minutes.
Distilled water in the cathode chamber was completely removed 600 seconds after the start of the supply of dry oxygen. After the completion of the supply of dry oxygen, the supply of the electrolytic solution to the cathode and the anode and the supply of the humidified oxygen to the cathode were restarted, and then the power was turned on to restart the electrolysis. It took 30 minutes from stop to restart. The humidity of the gas discharged from the cathode chamber immediately before the completion of the supply of dry oxygen was about 48%. Furthermore, the activation treatment was performed 24 hours, 48 hours, and 72 hours after the start of electrolysis. Table 1 shows the amount of catholyte-producing liquid, the concentration of hydrogen peroxide in the catholyte, and the current efficiency immediately before each activation treatment.

【0041】実施例2 実施例1において、における陽極の電解液供給は停止
せず流し続け、さらにの陰極室内の液の蒸留水との置
換を行なわなかった以外は、実施例1と同様にして電解
及び賦活を繰り返し行った。電解開始時間から12時
間、24時間、48時間及び72時間後の賦活処理直前
における陰極生成液量、陰極液の過酸化水素濃度及び電
流効率を表1に示す。さらに、電解を24時間行った後
に賦活を繰り返し行い、1488時間及び2496時間
後の賦活処理直前における陰極生成液量、陰極液の過酸
化水素濃度及び電流効率も表1に示す。
Example 2 In the same manner as in Example 1, except that the supply of the electrolytic solution to the anode in Example 1 was continued without stopping, and the liquid in the cathode chamber was not replaced with distilled water. Electrolysis and activation were repeated. Table 1 shows the amount of the cathodic liquid produced, the concentration of hydrogen peroxide in the catholyte and the current efficiency immediately before the activation treatment 12 hours, 24 hours, 48 hours and 72 hours after the start of electrolysis. Further, the electrolysis is performed for 24 hours, and then the activation is repeated. Table 1 also shows the amount of the catholyte-producing solution, the hydrogen peroxide concentration of the catholyte and the current efficiency immediately before the activation treatment after 1488 hours and 2496 hours.

【0042】比較例1 実施例1と同様の電解条件で、かつ賦活を行うことな
く、連続的に過酸化水素の製造方法を行った。各時間に
おける陰極生成液量、陰極液の過酸化水素濃度及び電流
効率を表1に示す。
Comparative Example 1 A method for continuously producing hydrogen peroxide was carried out under the same electrolysis conditions as in Example 1 and without activation. Table 1 shows the amount of the catholyte-producing liquid, the concentration of hydrogen peroxide in the catholyte and the current efficiency at each time.

【0043】比較例2 実施例1において、賦活処理の代わりに、電解開始12
時間、24時間、48時間及び72時間後に以下の操作
を行った。 電源を切り電気分解を停止 陰極への加湿酸素の供給停止 陰極及び陽極への電解液の供給を続ける 30分経過後に、電解を再開する。各処理直前の陰極生
成液量、陰極液の過酸化水素濃度及び電流効率を表1に
示す。
Comparative Example 2 In Example 1, instead of the activation treatment, electrolysis initiation 12
The following operations were carried out after 24 hours, 48 hours and 72 hours. Turn off the power to stop electrolysis. Stop supplying humidified oxygen to the cathode. Continue supplying electrolyte to the cathode and anode. After 30 minutes, restart electrolysis. Table 1 shows the amount of catholyte-producing solution immediately before each treatment, the concentration of hydrogen peroxide in the catholyte, and the current efficiency.

【0044】比較例3 実施例1において、賦活処理の代わりに、電解開始12
時間、24時間、48時間及び72時間後に以下の操作
を行った。 電源を切り電気分解を停止 陰極への電解液供給を停止 陽極液は流し続ける 陰極への加湿酸素は供給を続ける 30分経過後に、電解を再開する。各処理直前の陰極生
成液量、陰極液の過酸化水素濃度及び電流効率を表1に
示す。
Comparative Example 3 In Example 1, instead of the activation treatment, electrolysis was started 12
The following operations were carried out after 24 hours, 48 hours and 72 hours. Turn off the power and stop electrolysis. Stop supplying electrolyte to the cathode. Continue flowing anolyte. Continue supplying humidified oxygen to the cathode. After 30 minutes, restart electrolysis. Table 1 shows the amount of catholyte-producing solution immediately before each treatment, the concentration of hydrogen peroxide in the catholyte and the current efficiency.

【0045】[0045]

【表1】 [Table 1]

【0046】上記実施例及び比較例から以下のことが分
かる。実施例1と2の比較から、停止処理時の陽極の蒸
留水置換は行なっても行なわなくても良い。但し、蒸留
水置換を行うと、イオン交換膜の劣化防止できるという
利点がある。実施例2と比較例3との比較により、停止
処理時に加湿酸素(80%RH)を流し続けると、電流
効率の回復は少し起こるが不充分である。比較例1と2
から、停止処理時に加湿酸素も乾燥酸素も流さない場合
は、電流効率の回復は全くなく、連続運転と変わらな
い。
From the above examples and comparative examples, the following can be seen. From the comparison between Examples 1 and 2, the replacement of the anode with distilled water may or may not be performed during the termination treatment. However, the replacement of distilled water has an advantage of preventing deterioration of the ion exchange membrane. According to the comparison between Example 2 and Comparative Example 3, if the humidified oxygen (80% RH) is kept flowing during the stop treatment, the current efficiency is slightly recovered, but it is insufficient. Comparative examples 1 and 2
Therefore, when neither humidified oxygen nor dry oxygen is supplied at the time of stop treatment, current efficiency is not recovered at all, which is the same as continuous operation.

【0047】実施例3 陰極としてフェノール系炭素焼成繊維クロス(日本カイ
ノール社製、CC509−20を用いた以外は実施例1
に示す条件で、1200時間連続運転し、電流効率が約
20%にまで落ちた陰極のカーボンシートを取り出した
(電解開始当初の電流効率約89%)。取り出したカー
ボンシートは蒸留水で洗浄し、表2に示す温度及び時間
で乾燥機(雰囲気:空気)中で熱処理した。熱処理後、
カーボンシートを陰極室に設置し、再び実施例1と同様
の条件で電解を行った。電解開始当初の電流効率を表2
に示す。表2から明らかなように、上記熱処理により、
カーボンシートは賦活された。
Example 3 Example 1 except that a phenol-based carbon fired fiber cloth (CC509-20, manufactured by Nippon Kynol Co., Ltd.) was used as the cathode.
Under the conditions shown in (1), continuous operation was carried out for 1200 hours, and the carbon sheet of the cathode whose current efficiency had dropped to about 20% was taken out (current efficiency at the beginning of electrolysis was about 89%). The carbon sheet taken out was washed with distilled water and heat-treated in a dryer (atmosphere: air) at the temperature and time shown in Table 2. After heat treatment,
The carbon sheet was placed in the cathode chamber, and electrolysis was performed again under the same conditions as in Example 1. Table 2 shows the current efficiency at the beginning of electrolysis
Shown in As is clear from Table 2, by the above heat treatment,
The carbon sheet was activated.

【0048】[0048]

【表2】 [Table 2]

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 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において陰極に用いられ、活性の
低下した炭素を主成分とするガス拡散電極を賦活する方
法であって、陰極室内の電解液を除去し、陰極室内に気
体を導入して前記活性の低下したガス拡散電極に気体を
接触させることを特徴とする過酸化水素製造用陰極の賦
活方法。
1. A method for activating a gas diffusion electrode containing carbon having a reduced activity as a main component, which is used as a cathode in a method for producing hydrogen peroxide by reducing oxygen in an alkaline aqueous solution, the method comprising: The method for activating a cathode for producing hydrogen peroxide, characterized in that the electrolytic solution is removed, gas is introduced into the cathode chamber, and the gas is brought into contact with the gas diffusion electrode whose activity has decreased.
【請求項2】 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、前記酸素
の還元と、活性の低下した炭素を主成分とするガス拡散
電極である陰極の賦活とを交互に繰り返し行い、かつ前
記賦活を陰極室内の電解液を除去し、陰極室内に気体を
導入して前記活性の低下したガス拡散電極に気体を接触
させることにより行うことを特徴とする過酸化水素の製
造方法。
2. A method for producing hydrogen peroxide by reducing oxygen in an alkaline aqueous solution at the cathode, which comprises reducing the oxygen and reducing the activity of the cathode as a gas diffusion electrode containing carbon as a main component. Alternately repeated activation, and the activation is carried out by removing the electrolyte solution in the cathode chamber, introducing a gas into the cathode chamber and contact the gas to the gas diffusion electrode with reduced activity. Method for producing hydrogen peroxide.
【請求項3】 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において陰極に用いられ、活性の
低下した炭素を主成分とするガス拡散電極を賦活する方
法であって、陰極室内から取り出した前記活性の低下し
たガス拡散電極を40℃以上の温度で熱処理することを
特徴とする過酸化水素製造用陰極の賦活方法。
3. A method for activating a gas diffusion electrode, which is used as a cathode in a method of reducing oxygen in an alkaline aqueous solution to produce hydrogen peroxide and has a reduced activity as a main component, the method comprising: A method for activating a cathode for hydrogen peroxide production, characterized in that the gas diffusion electrode with reduced activity taken out from is heated at a temperature of 40 ° C. or higher.
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JP2019056135A (en) * 2017-09-20 2019-04-11 株式会社東芝 Carbon dioxide electrolytic device and carbon dioxide electrolytic method

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