KR20230033843A - method for in-cite preparation of peroxy carboxylic acid using formic acid - Google Patents

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C407/00Preparation of peroxy compounds

Abstract

The present invention relates to a method for on-site production of carboxylic acid peroxide using formic acid, and more specifically, to a producing method that can produce carboxylic acid peroxide immediately on-site by separately preparing first liquid containing carboxylic acid and second liquid containing hydrogen peroxide and reacting the same at the site where the carboxylic acid peroxide is to be used by simply shaking by hand. The method for on-site production of carboxylic acid peroxide using formic acid of the present invention comprises: a first liquid preparation step of obtaining first liquid containing carboxylic acid and an acid catalyst; a second liquid preparation step of obtaining second liquid containing hydrogen peroxide; a mixing step of adding the first liquid and the second liquid to a reaction vessel and mixing the same; and a handshaking step of sealing the reaction vessel and shaking the reaction vessel by hand at room temperature to react the first liquid and the second liquid to produce carboxylic acid peroxide.

Description

포름산을 이용한 과산화카르복시산의 현장 제조방법{method for in-cite preparation of peroxy carboxylic acid using formic acid}Method for in-cite preparation of peroxy carboxylic acid using formic acid}

본 발명은 포름산을 이용한 과산화카르복시산의 현장 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 포름산을 함유하는 제 1액과 과산화수소를 함유하는 제 2액을 별도로 준비하여 과산화카르복시산이 사용될 현장에서 손으로 흔드는 간단한 조작만으로 반응시킴으로써 과산화카르복시산을 현장에서 즉시 제조할 수 있는 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to an on-site production method of carboxylic acid peroxide using formic acid, and more specifically, a first liquid containing formic acid and a second liquid containing hydrogen peroxide are separately prepared and a simple operation of shaking by hand at the site where the carboxylic acid peroxide is to be used It relates to a manufacturing method capable of immediately preparing peroxide carboxylic acid on site by reacting only with the present invention.

과산화포름산과 과산화아세트산은 대표적인 저분자량 과산화카르복시산이다. 두 물질 모두 강력한 산화제로서 살균, 살바이러스, 살곰팡이, 살조, 살포자 등 광범위한 살생물 능력이 있으며, 소독 후 부생성물을 발생시키지 않고 이산화탄소, 산소, 물로 복분해되어 소멸되는 환경친화적 특성이 있어서 살균 외에 탈취, 표백, 세정, 식품 보존, 수처리, 화학반응 공정에도 사용된다. Peroxyformic acid and peracetic acid are typical low molecular weight peroxycarboxylic acids. Both substances are strong oxidizers, and have a wide range of biocidal abilities such as sterilization, bactericidal, bactericidal, bactericidal, sporicidal, etc., and have environmentally friendly characteristics that do not generate by-products after disinfection and metabolize to carbon dioxide, oxygen, and water to disappear. It is also used in deodorization, bleaching, cleaning, food preservation, water treatment, and chemical reaction processes.

과산화포름산과 과산화아세트산은 아래 화학반응식 (1)(2)에 나타낸 것처럼 가역반응이며, 산촉매 존재 하에서 포름산과 아세트산을 과산화수소와 혼합한 후 일반적으로 30~60℃에서 12시간 이상 교반하며 가과수분해반응시키면 화학평형에 도달하며, 생성물은 가역반응 특성상 반응물과 생성물이 동시에 존재하는 액상 4성분 평형 혼합물이다.Peroxyformic acid and peracetic acid are reversible reactions as shown in the chemical reaction formula (1) (2) below, and after mixing formic acid and acetic acid with hydrogen peroxide in the presence of an acid catalyst, stirring at 30 ~ 60 ℃ for more than 12 hours, and hydrolysis reaction chemical equilibrium is reached, and the product is a liquid-phase four-component equilibrium mixture in which reactants and products exist at the same time due to the nature of the reversible reaction.

Figure pat00001
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이 때 사용되는 산촉매로는 황산, 인산, 불산, 질산 등 무기산과 염 등 균질상 촉매와 양이온교환수지, 고체산촉매 등 불균질상 촉매가 있다.Acid catalysts used at this time include homogeneous catalysts such as salts and inorganic acids such as sulfuric acid, phosphoric acid, hydrofluoric acid, and nitric acid, and heterogeneous catalysts such as cation exchange resins and solid acid catalysts.

대부분의 과산화물이 그렇하듯 과산화포름산과 과산화아세트산은 저온에서도 복분해가 진행될 정도로 열역학적으로 불안정한 분자구조를 갖고 있다. 따라서 제조 후 경과시간, 수송, 저장 양태에 따라 평형상태가 변화하므로 농도가 가변적이며, 80℃ 이상의 온도에서는 폭발할 수 있고, 실온에서도 포름알데히드, 벤즈알데히드, 아닐린 등 인화성 물질과 접촉하면 인화하거나 폭발할 수 있다. Like most peroxides, peroxoformic acid and peracetic acid have thermodynamically unstable molecular structures to the extent that metathesis proceeds even at low temperatures. Therefore, the equilibrium state changes depending on the elapsed time after manufacture, transportation, and storage, so the concentration is variable. can

또한 과산화포름산이나 과산화아세트산의 복분해 특성은 열, 금속, 광, 충격 등 다양한 요인에 의해 증진되기 때문에 화학평형에서 최대농도에 도달한 이후에는 지속적으로 농도가 감소하게 된다. 농도감소 속도는 과산화포름산이 과산화아세트산에 비해 훨씬 빠르다. 따라서 수송, 저장, 사용 과정에서 과산화 성분의 농도 저하, 저장용기 부풀음, 누액 등의 문제가 있어서 강력한 산화력과 비잔류성, 친환경성과 같은 우수한 물성에도 불구하고 상용화에 걸림돌로 작용하고 있다. In addition, since the metathesis characteristics of peroxyformic acid or peracetic acid are enhanced by various factors such as heat, metal, light, and impact, the concentration continuously decreases after reaching the maximum concentration in chemical equilibrium. The rate of concentration decrease is much faster in peroxyformic acid than in peracetic acid. Therefore, in the course of transportation, storage, and use, there are problems such as a decrease in the concentration of peroxidized components, swelling of the storage container, and leakage, which act as an obstacle to commercialization despite excellent physical properties such as strong oxidizing power, non-residue, and eco-friendliness.

특히 과산화포름산은 과산화아세트산에 비해 불안정성이 더욱 크기 때문에 제한적인 분야에서만 상용화되었으며, 생성 후 대략 12시간 이내에 사용하는 것이 바람직하다. 과산화아세트산 제품도 15% 이상의 농도에서는 폭발성, 불안정성, 반응성이 증가하기 때문에 제품 농도를 대개 10~15%범위로 조정하여 폭발성과 인화성을 낮춰서 위험을 최소화하고 있다. 따라서 제품에는 퀴놀린, 에티드론산, 디피콜린산 등의 안정화제를 사용하기도 하지만 안정성 문제를 완벽하게 해결하지는 못한다.In particular, since peroxyformic acid is more unstable than peracetic acid, it has been commercialized only in limited fields, and it is preferable to use it within about 12 hours after production. Peracetic acid products also have increased explosiveness, instability, and reactivity at a concentration of 15% or more, so the product concentration is usually adjusted to the range of 10 to 15% to reduce explosiveness and inflammability to minimize the risk. Therefore, stabilizers such as quinoline, etidronic acid, and dipicolinic acid are sometimes used in products, but they do not completely solve the stability problem.

이처럼 과산화포름산과 과산화아세트산과 같은 불안정한 화학물질을 다룰 때 짧은 유효 사용기간, 불안정성, 위험성을 극복하기 위해서 사용하고자 하는 시점과 현장에서 간단한 조작으로 쉽게 고수율로 제조할 수 있는 현장제조 기술은 매우 유용하다.In this way, in order to overcome the short shelf life, instability and danger when dealing with unstable chemicals such as peroxyformic acid and peracetic acid, on-site manufacturing technology that can be easily manufactured in high yield with simple operation at the site and at the point of use is very useful. do.

현장제조가 적용되는 물질로는 살균소독제, 표백제 등으로 이용하기 위한 차아염소산 등이 있다. 이것은 전해장치, 저장탱크, 전원공급, 원료나 원수 공급, 교반 장치를 포함한 시스템이 현장에 필요하다. 과산화카르복시산도 실제 사용농도는 0.001%~0.3%로서 사용 현장에서 물로 희석하는 조작이 필요하며, 넓은 의미에서 현장제조에 포함된다고 할 수 있다.Substances for which on-site manufacturing is applied include hypochlorous acid for use as a disinfectant and bleach. This requires an on-site system including electrolyzer, storage tank, power supply, raw material or raw water supply, and agitation equipment. The actual use concentration of peroxycarboxylic acid is 0.001% to 0.3%, which requires dilution with water at the site of use, and can be said to be included in field manufacturing in a broad sense.

상기와 같이 과산화카르복시산은 살균소독, 표백, 탈취 등 성능은 우수하나 물질자체의 불안정성이 때문에 저장, 유통 등에 불리하여 상용화에 걸림돌이 되고 있어서, 과산화카르복시산을 사용하고자 하는 장소와 시점에, 현장에서 가온, 교반 기능을 갖춘 설비를 사용하지 않고 단순한 조작으로 생성시킬 수 있는 기술에 대한 수요가 높다. 또한 현장에서 제조된 과산화카르복시산은 사용 목적에 맞게 희석하여 수 시간 내에 사용하게 되므로, 현장 제조 시점에 과산화카르복시산을 고농도로 획득할 필요가 있다.As described above, carboxylic acid peroxide has excellent performance such as disinfection, bleaching, and deodorization, but is disadvantageous in storage and distribution due to the instability of the material itself, which is an obstacle to commercialization. However, there is a high demand for technology that can be produced by simple operation without using equipment with an agitation function. In addition, since the perboxylic acid prepared on site is diluted according to the purpose of use and used within several hours, it is necessary to obtain a high concentration of perboxylic acid at the time of on-site preparation.

대한민국 등록특허 제10-1325236호: 과산화산의 제조방법Republic of Korea Patent No. 10-1325236: Manufacturing method of peroxide

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 연구한 결과, 과산화카르복시산 관련 실험 중에 다른 카르복시산과 달리 포름산은 산촉매하에서 과산화수소와 상온에서 단순히 손으로 흔드는 조작(핸드쉐이킹)만으로도 가과수분해반응이 진행되어 과산화포름산이 생성됨을 알게 되었다. 그 다음 핸드쉐이킹 시간의 영향, 종래 가온합성 방식과의 비교, 다른 카르복시산과의 혼용 효과, 흡수재를 이용한 르 샤틀리에 원리 적용 여부 등을 단계적으로 실험하였다. 실험 결과 포름산을 아세트산, 프로피온산, 락트산, 시트릭산 등과 혼합하여 사용하는 경우 이론 농도보다 10% 내외의 농도 증진 효과를 확인하였다. 더불어 가과수분해반응이 가역반응인 특성을 이용하여 흡수재로 생성물 중 물을 흡수시켜 역반응 참여를 억제함으로써 현장제조시 과산화카르복시산의 농도가 증진됨을 확인하였다.As a result of research to solve the above problems, the present invention, unlike other carboxylic acids, during experiments related to peroxycarboxylic acid, formic acid undergoes a hydrolysis reaction with hydrogen peroxide under an acid catalyst and simply shaking by hand at room temperature (handshaking), resulting in formic acid peroxide found out that this was created. Then, the effect of handshaking time, comparison with the conventional thermosynthetic method, mixing effect with other carboxylic acids, application of the Le Chatelier principle using absorbents, etc. were tested step by step. As a result of the experiment, when formic acid was mixed with acetic acid, propionic acid, lactic acid, citric acid, etc., it was confirmed that the concentration increase effect was about 10% higher than the theoretical concentration. In addition, it was confirmed that the concentration of peroxycarboxylic acid was increased during on-site production by suppressing participation in the reverse reaction by absorbing water in the product with an absorbent using the characteristic that the perhydrolysis reaction is a reversible reaction.

본 발명은 이러한 연구결과를 바탕으로 창출된 것으로서, 포름산 또는 포름산을 포함하는 카르복시산과 산촉매의 혼합액을 제1액으로, 과산화수소를 제2액으로 각각 나눈 2액형으로 나누어 저장함으로써 용액 안정성 문제를 해결하였으며, 이를 현장에서 혼합한 후 상온에서 단순한 핸드쉐이킹 조작만으로 과산화포름산 또는 과산화카르복시산을 생성하며, 부가적으로 흡수재를 첨가하여 반응에 참여시킴으로써 과산 농도를 극대화화시킬 수 있는 포름산을 이용한 과산화카르복시산의 현장 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. The present invention was created based on these research results, and solved the solution stability problem by dividing and storing formic acid or a mixture of a carboxylic acid containing formic acid and an acid catalyst as a first liquid and hydrogen peroxide as a second liquid. , On-site production of peroxycarboxylic acid using formic acid, which can maximize the peracid concentration by mixing it on-site and generating peroxyformic acid or peroxycarboxylic acid with a simple handshaking operation at room temperature, and additionally adding an absorbent to participate in the reaction. Its purpose is to provide a method.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 포름산을 이용한 과산화카르복시산의 현장 제조방법은 카르복시산과 산촉매를 함유하는 제 1액을 수득하는 제 1액준비단계와; 과산화수소를 함유하는 제 2액을 수득하는 제 2액준비단계와; 상기 제 1액과 상기 제 2액을 반응용기에 투입하여 혼합하는 혼합단계와; 상기 반응용기를 밀폐시킨 후 실온에서 상기 반응용기를 손으로 흔들어서 상기 제 1액과 상기 제 2액을 반응시켜 과산화카르복시산을 생성하는 핸드쉐이킹단계;를 포함하고, 상기 카르복시산은 포름산을 포함한다.To achieve the above object, the in situ preparation method of carboxylic acid peroxide using formic acid of the present invention includes a first liquid preparation step of obtaining a first liquid containing carboxylic acid and an acid catalyst; a second liquid preparation step of obtaining a second liquid containing hydrogen peroxide; a mixing step of mixing the first liquid and the second liquid by introducing them into a reaction container; and a handshaking step of generating perboxylic acid by reacting the first liquid with the second liquid by shaking the reaction vessel by hand at room temperature after sealing the reaction vessel, wherein the carboxylic acid includes formic acid.

상기 카르복시산은 아세트산, 프로피온산, 젖산, 시트릭산 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 더 포함한다.The carboxylic acid further includes at least one selected from acetic acid, propionic acid, lactic acid, and citric acid.

상기 카르복시산은 상기 포름산과 상기 아세트산이 1:0.33~3의 중량비로 혼합된다.The carboxylic acid is mixed with the formic acid and the acetic acid in a weight ratio of 1:0.33 to 3.

상기 핸드쉐이킹단계를 통해 생성되는 상기 과산화카르복시산의 농도를 높이기 위해 상기 제 1액준비단계의 상기 제 1액에 물을 흡수할 수 있는 흡수재를 첨가한다.In order to increase the concentration of the carboxylic acid peroxide produced through the handshaking step, an absorbent capable of absorbing water is added to the first liquid in the first liquid preparation step.

상기 핸드쉐이킹단계를 통해 생성되는 상기 과산화카르복시산의 농도를 높이기 위해 상기 혼합단계의 상기 반응용기에 흡수재를 첨가한다.In order to increase the concentration of the carboxylic acid peroxide produced through the handshaking step, an absorbent is added to the reaction vessel in the mixing step.

상기 핸드쉐이킹단계 후 상기 반응용기의 내용물을 1 내지 3시간 동안 정치시킨다. After the handshaking step, the contents of the reaction vessel are allowed to stand for 1 to 3 hours.

본 발명은 불안정성에 의해 상용화에 어려움이 있던 과산화포름산 및 과산화카르복시산을 원하는 시점, 장소에서 현장 제조하는데 있어서 간단한 조작만으로 고농도의 과산화카르복시산을 획득할 수 있다.According to the present invention, peroxyformic acid and peroxycarboxylic acid, which have been difficult to commercialize due to their instability, can be prepared at a desired time and place on site, and high-concentration carboxylic acid can be obtained with a simple operation.

또한, 본 발명은 반응물을 2종류로 나누어 저장하는 2액형으로서 용액 안정성 문제가 완벽하게 해결됨으로써 살균, 소독, 표백, 세정, 수처리, 탈취, 공간방역 등 다양한 분야에 응용성이 강화된다. In addition, the present invention is a two-component type in which reactants are divided into two types and the solution stability problem is completely solved, thereby enhancing applicability to various fields such as sterilization, disinfection, bleaching, cleaning, water treatment, deodorization, and space disinfection.

또한, 본 발명은 별도의 제조설비를 사용하지 않고 안정화제를 사용할 필요가 없으므로 종래 가온합성 방식에 비해 제조비용이 매우 저렴하고 환경에 부하를 주지 않는 장점이 있다.In addition, since the present invention does not use a separate manufacturing facility and does not require the use of a stabilizer, the manufacturing cost is very low compared to the conventional heating synthesis method and has the advantage of not burdening the environment.

도 1은 본 발명의 일 예에 따른 과산화카르복시산의 현장 제조방법을 나타낸 블록도이고,
도 2는 본 발명의 다른 예에 따른 과산화카르복시산의 현장 제조방법을 나타낸 블록도이고,
도 3은 본 발명의 또 다른 예에 따른 과산화카르복시산의 현장 제조방법을 나타낸 블록도이다.
1 is a block diagram showing an in situ production method of carboxylic acid peroxide according to an embodiment of the present invention;
2 is a block diagram showing an in situ production method of carboxylic acid peroxide according to another example of the present invention;
3 is a block diagram showing an in situ preparation method of carboxylic acid peroxide according to another example of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 포름산을 이용한 과산화카르복시산의 현장 제조방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method for preparing peroxycarboxylic acid in situ using formic acid according to a preferred embodiment of the present invention will be described.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 예에 따른 과산화카르복시산의 현장 제조방법은 카르복시산과 산촉매를 함유하는 제 1액을 수득하는 제 1액준비단계와, 과산화수소를 함유하는 제 2액을 수득하는 제 2액준비단계와, 제 1액과 제 2액을 반응용기에 투입하여 혼합하는 혼합단계와, 반응용기를 밀폐시킨 후 실온에서 반응용기를 손으로 흔들어서 제 1액과 제 2액을 반응시켜 과산화카르복시산을 생성하는 핸드쉐이킹단계를 포함한다. 각 단계별로 구체적으로 살펴본다.Referring to FIG. 1, the in situ production method of carboxylic acid peroxide according to an embodiment of the present invention includes a first liquid preparation step of obtaining a first liquid containing carboxylic acid and an acid catalyst, and a second liquid containing hydrogen peroxide. A two-liquid preparation step, a mixing step in which the first and second liquids are put into a reaction vessel and mixed, and the reaction vessel is sealed and the reaction vessel is shaken by hand at room temperature to react the first liquid and the second liquid to peroxidize and a handshaking step to generate the carboxylic acid. Let's look at each step in detail.

1. 제 1액준비단계1. First liquid preparation step

제 1액준비단계에서 카르복시산과 산촉매를 함유하는 제 1액을 수득한다.In the first liquid preparation step, a first liquid containing a carboxylic acid and an acid catalyst is obtained.

카르복시산(carboxylic acid)은 카복시기(-COOH)를 갖는 유기산으로서, 지방족 카르복시산이 적절하다. 이러한 지방족 카르복시산으로 포름산, 아세트산, 프로피온산, 젖산, 시트릭산 등을 들 수 있다. 카르복시산으로 1 내지 10몰농도(mol/L)의 용액를 사용할 수 있다. A carboxylic acid is an organic acid having a carboxyl group (-COOH), and an aliphatic carboxylic acid is suitable. Examples of such aliphatic carboxylic acids include formic acid, acetic acid, propionic acid, lactic acid, and citric acid. A solution of 1 to 10 molar concentration (mol/L) of the carboxylic acid may be used.

본 발명에서 카르복시산은 포름산을 단독으로 사용하거나, 포름산과 함께 다른 종류의 카르복시산을 혼합한 형태로 사용한다. 가령, 아세트산, 프로피온산, 젖산, 시트릭산 중에서 선택된 적어도 어느 하나와 포름산이 혼합된 카르복시산을 이용할 수 있다. In the present invention, as the carboxylic acid, formic acid is used alone or in the form of a mixture of formic acid and other types of carboxylic acids. For example, a carboxylic acid in which at least one selected from acetic acid, propionic acid, lactic acid, and citric acid is mixed with formic acid may be used.

본 발명에서 다른 카르복시산과 달리 포름산은 산촉매하에서 과산화수소와 상온에서 단순히 손으로 흔드는 조작(핸드쉐이킹)만으로도 가과수분해반응이 진행되어 과산화포름산이 생성됨이 실험적으로 입증되었다. 따라서 카르복시산으로 포름산만을 이용하거나, 포름산과 함께 다른 종류의 카르복시산을 혼합하여 이용하는 것이 바람직하다. In the present invention, unlike other carboxylic acids, it has been experimentally proven that formic acid is hydrolyzed with hydrogen peroxide under an acid catalyst and simply shaken by hand at room temperature (handshaking) to produce peroxyformic acid. Therefore, it is preferable to use only formic acid as the carboxylic acid or to use a mixture of other types of carboxylic acids together with formic acid.

더욱 바람직하게는 포름산과 아세트산을 혼합하여 이용하는 것이다. 이 경우 과산 농도 증진(시너지) 효과가 있다. 포름산과 아세트산은 1:0.33~3의 중량비로 혼합될 수 있다. More preferably, formic acid and acetic acid are mixed and used. In this case, there is a synergistic effect of increasing the peracid concentration. Formic acid and acetic acid may be mixed in a weight ratio of 1:0.33 to 3.

산촉매로 무기산을 이용한다. 적합한 무기산으로 황산, 인산, 염산, 질산, 불산, 피로인산 등을 이용할 수 있다. 무기산은 한 종류 또는 2종류 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. Inorganic acids are used as acid catalysts. As suitable inorganic acids, sulfuric acid, phosphoric acid, hydrochloric acid, nitric acid, hydrofluoric acid, pyrophosphoric acid and the like can be used. Inorganic acids may be used alone or in combination of two or more.

카르복시산과 산촉매를 혼합하여 제 1액을 수득한다. 산촉매의 첨가량은 제 1액 중량의 3 내지 10%가 적절하다. A first liquid is obtained by mixing a carboxylic acid and an acid catalyst. The addition amount of the acid catalyst is appropriately 3 to 10% of the weight of the first liquid.

상술한 제 1액은 제 1용기에 담겨진 형태로 보관 또는 저장될 수 있다. The above-described first liquid may be stored or stored in a form contained in a first container.

2. 제 2액준비단계2. 2nd liquid preparation step

다음으로, 과산화수소를 함유하는 제 2액을 수득한다. Next, a second liquid containing hydrogen peroxide is obtained.

제 2액은 과산화수소 단독이다. 따라서 과산화수소 용액 자체가 제 2액인 것이다. 과산화수소로 1 내지 10몰농도(mol/L)의 용액을 사용할 수 있다. The second liquid is hydrogen peroxide alone. Therefore, the hydrogen peroxide solution itself is the second liquid. A solution of 1 to 10 molar concentration (mol/L) of hydrogen peroxide may be used.

상술한 제 2액은 제 2용기에 담겨진 형태로 보관 또는 저장될 수 있다. The above-described second liquid may be stored or stored in a form contained in a second container.

3. 혼합단계3. Mixing step

다음으로, 제 1액과 제 2액을 반응용기에 투입하여 혼합한다. 혼합은 과산화카르복시산이 사용될 현장에서 수행된다. 제 1액과 제 2액의 혼합비율은 화학양론비에 따라 카르복시산과 과산화수소가 등몰(equimolar)이 되도록 한다. Next, the first liquid and the second liquid are put into a reaction vessel and mixed. Mixing is performed at the site where the percarboxylic acid is to be used. The mixing ratio of the first liquid and the second liquid is such that the carboxylic acid and hydrogen peroxide are equimolar according to the stoichiometric ratio.

본 발명은 반응물을 제 1액과 2액의 2종류로 나누어 저장하다가 현장에서 혼합이 수행되므로 용액 안정성의 문제가 완전히 해결된다. In the present invention, the problem of solution stability is completely solved because the reactants are divided into two types, the first liquid and the second liquid, and then mixed on site.

혼합을 위해 제 1용기에 담긴 제 1액과 제 2용기에 담긴 제 2액을 반응용기에 부어서 혼합할 수 있다. For mixing, the first liquid contained in the first container and the second liquid contained in the second container may be poured into a reaction container and mixed.

4. 핸드쉐이킹단계4. Handshaking Phase

다음으로, 혼합된 제 1액과 제 2액을 반응할 수 있도록 반응용기를 손으로 흔드는 핸드쉐이킹단계를 수행한다. Next, a handshaking step of shaking the reaction vessel by hand is performed so that the mixed first liquid and second liquid can react.

이를 위해 반응용기를 밀폐시킨 후 반응용기를 손으로 흔들어서 상기 제 1액과 상기 제 2액을 반응시킨다. 흔드는 시간은 10초~10분 범위 내에서 가능하다. 바람직하게는 1~5분이다. To this end, after sealing the reaction vessel, the reaction vessel is shaken by hand to react the first liquid and the second liquid. The shaking time can be within the range of 10 seconds to 10 minutes. Preferably it is 1 to 5 minutes.

핸드쉐이킹은 반응용기를 손으로 잡고 상하로 반복하여 흔들어 수행한다. 흔드는 빈도는 1분에 50 내지 150회일 수 있다. The handshaking is carried out by holding the reaction vessel by hand and shaking it up and down repeatedly. The shaking frequency may be 50 to 150 times per minute.

핸드쉐이킹은 실온에서 이루어진다. 여기서 실온은 과산화카르복시산이 사용될 현장의 온도이다. 실온은 30℃ 미만, 바람직하게는 15 내지 25℃일 수 있다. Handshaking takes place at room temperature. The room temperature here is the temperature at the site where the peroxycarboxylic acid is to be used. Room temperature may be less than 30 °C, preferably 15 to 25 °C.

핸드쉐이킹을 통해 제 1액 중의 카르복시산과 제 2액의 과산화수소가 산촉매하에서 아래와 같이 반응하여 과산화카르복시산을 생성한다. Through handshaking, carboxylic acid in the first liquid and hydrogen peroxide in the second liquid react as follows under an acid catalyst to produce carboxylic acid peroxide.

카르복시산 + 과산화수소 ↔ 과산화카르복시산 + 물Carboxylic Acid + Hydrogen Peroxide ↔ Carboxylic Peroxide + Water

이와 같이 본 발명은 카르복시산과 과산화수소가 상온에서 단순히 손으로 흔드는 조작(핸드쉐이킹)만으로도 가과수분해반응이 진행되어 과산화카르복시산을 생성시킬 수 있다. As described above, according to the present invention, a hydrolysis reaction of carboxylic acid and hydrogen peroxide can be performed by simply shaking hands (handshaking) at room temperature to produce carboxylic acid peroxide.

한편, 본 발명은 물을 흡수할 수 있는 흡수재를 이용하여 가역반응의 평형상태를 깨뜨려 과산화카르복시산의 농도를 높일 수 있다. On the other hand, in the present invention, the concentration of peroxycarboxylic acid can be increased by breaking the equilibrium state of the reversible reaction by using an absorbent capable of absorbing water.

과산화포름산과 과산화아세트산의 생성 반응을 예로 들면, 아래 화학반응식 (1)(2)에 나타낸 것처럼 가역반응이다. 가과수분해반응시키면 일정 시간 후에 화학평형에 도달하며, 생성물은 가역반응 특성상 반응물과 생성물이 동시에 존재하는 액상 4성분 평형 혼합물이다.Taking the reaction of producing peroxyformic acid and peracetic acid as an example, it is a reversible reaction as shown in the chemical equation (1) (2) below. Chemical equilibrium is reached after a certain period of time when the hydrolysis reaction is carried out, and the product is a liquid phase four-component equilibrium mixture in which reactants and products exist at the same time due to the nature of the reversible reaction.

Figure pat00002
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따라서 르 샤틀리에 원리를 이용하여 생성물 중 물의 농도를 낮추면 정반응속도를 높여서 평형상태를 생성물쪽으로 이동시킴으로써 최종적으로 생성되는 과산 농도를 높일 수 있다. Therefore, if the concentration of water in the product is lowered using Le Chatelier's principle, the reaction rate is increased and the equilibrium state is shifted to the product side, thereby increasing the concentration of the finally produced peracid.

르 샤틀리에 원리(Le Chatelier's principle)는 가역반응이 일어나는 평형 상태의 계에 평형에 관계하는 물질의 농도, 압력, 온도 등을 변화시키면 그 변화를 최소화하는 방향으로 새로운 평형에 도달한다는 이론이다. 다시 말하면 역반응에 관여하는 생성물의 일부를 제거하면 역반응이 억제되어 정반응이 우세하게 일어나서 평형이 생성물쪽으로 이동하고 반대로 반응물질의 일부를 제거하면 역반응이 우세하여 반응물쪽으로 평형이 이동한다.Le Chatelier's principle is a theory that a new equilibrium is reached in the direction of minimizing the change when the concentration, pressure, temperature, etc. of a substance related to the equilibrium is changed in a system in equilibrium where a reversible reaction occurs. In other words, if a part of the product involved in the reverse reaction is removed, the reverse reaction is suppressed and the forward reaction prevails, shifting the equilibrium to the product side.

생성물인 물의 농도를 낮추기 위한 흡수재로 통상적인 초흡수성 고분자 수화겔을 이용할 수 있다. 고흡수성 수지(super absorbent polymer)라고도 불리우는 초흡수성 고분자 수화겔은 친수성 고분자가 3차원으로 느슨하게 가교 결합된 구조를 갖고 있어서 자체중량대비 수백~수천 배의 물을 흡수, 팽윤할 수 있는 물질이다. 이러한 초흡수성 고분자 수화겔은 물의 흡수속도는 매우 빠른 반면에 유·무기용매, 유분, 이온성 물질에 대해서는 흡수 속도가 매우 느리다. 따라서 유·무기용매, 유분, 이온성 물질 등이 함유된 수용액의 경우 물이 먼저 흡수된 후 확산에 의해 흡수된 물 분자 사이로 나중에 침투된다. A conventional superabsorbent polymer hydrogel may be used as an absorbent for lowering the concentration of product water. Super absorbent polymer hydrogel, also called super absorbent polymer, is a material that has a structure in which hydrophilic polymers are loosely cross-linked in three dimensions and can absorb and swell hundreds to thousands of times its own weight in water. Such a superabsorbent polymer hydrogel has a very fast absorption rate of water, but a very slow absorption rate of organic/inorganic solvents, oil, and ionic substances. Therefore, in the case of an aqueous solution containing organic/inorganic solvents, oil, ionic substances, etc., water is first absorbed and then penetrates between the absorbed water molecules by diffusion.

초흡수성 고분자 수화겔로서 아크릴산 및/또는 그의 염을 단량체로서 사용한 폴리아크릴산계 흡수성 수지를 이용할 수 있다. 가령, 가교결합된 폴리아크릴산나트륨을 이용할 수 있다. 이러한 폴리아크릴산계 흡수성 수지는 높은 흡수력과 빠른 흡수속도를 가지며 열과 빛에 대하여 안정하기 때문에 공업적으로 가장 많이 사용되고 있는 흡수재이다. As the superabsorbent polymer hydrogel, a polyacrylic acid-based water-absorbent resin using acrylic acid and/or a salt thereof as a monomer may be used. For example, crosslinked sodium polyacrylate can be used. These polyacrylic acid-based absorbent resins are the most industrially used absorbents because they have high absorbency and fast absorption rate and are stable against heat and light.

상술한 흡수재는 도 2와 같이 제 1액준비단계에서 수득하는 제 1액에 첨가될 수 있다. 이 경우 제 1액을 수득한 후 바로 제 2액과 반응시켜 과산화카르복시산을 제조할때 유리하다.As shown in FIG. 2, the absorbent described above may be added to the first liquid obtained in the first liquid preparation step. In this case, it is advantageous when reacting with the second liquid immediately after obtaining the first liquid to produce peroxycarboxylic acid.

그리고 도 3과 같이 혼합단계에서 흡수재를 첨가할 수 있다. 이때 혼합 직전은 제 1액에 첨가하거나 제 1액과 제 2액이 혼합되어 있는 반응용기에 첨가할 수 있다. And, as shown in FIG. 3, an absorbent may be added in the mixing step. At this time, it may be added to the first liquid immediately before mixing or added to the reaction vessel in which the first liquid and the second liquid are mixed.

혼합단계에서 흡수재를 첨가하는 경우는 제 1액과 제 2액이 바로 혼합하지 않고 일정 시간동안 제 1액과 제 2액을 별도로 저장한 후 혼합할 때 유리하다. In the case of adding an absorbent in the mixing step, it is advantageous when the first liquid and the second liquid are stored separately for a certain period of time and then mixed without immediately mixing the first liquid and the second liquid.

이와 같이 본 발명은 가과수분해반응이 가역반응인 특성을 이용하여 흡수재로 생성물 중 물을 흡수시켜 역반응 참여를 억제함으로써 현장제조시 과산화카르복시산의 농도를 크게 증진시킬 수 있다. As described above, the present invention can greatly increase the concentration of carboxylic acid peroxide during on-site manufacturing by suppressing participation in the reverse reaction by absorbing water in the product with an absorbent using the characteristic that the hydrolysis reaction is a reversible reaction.

흡수재를 첨가하여 반응을 시키는 경우, 핸드쉐이킹단계 후 반응용기의 내용물, 즉 반응물과 생성물의 4성분 평형혼합용액을 1 내지 3시간 동안 정치시키는 것이 바람직하다. 정치시간 동안 흡수재는 생성물인 물을 흡수하여 물의 농도를 낮춤으로써 정반응속도를 높인다. 이에 따라 평형상태를 생성물쪽으로 이동시킴으로써 최종적으로 생성된 과산 농도를 더욱 증진시킬 수 있다. When reacting by adding an absorbent, it is preferable to allow the contents of the reaction vessel, that is, a four-component equilibrium mixed solution of a reactant and a product, to stand for 1 to 3 hours after the handshaking step. During the standing time, the absorbent absorbs water, which is a product, and lowers the concentration of water, thereby increasing the forward reaction rate. Accordingly, by shifting the equilibrium state to the product side, the finally produced peracid concentration can be further increased.

이하, 실시 예를 통하여 본 발명에 대해서 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시 예는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위를 하기의 실시 예로 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described through examples. However, the following examples are intended to specifically explain the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.

<과산 농도 측정><Measurement of peracid concentration>

과산(peroxy acid)의 농도는 B.D. Sully, P.L. Williams, Analyst 87(1962) 653-657와 G.S.Cavallini, S.X.De Campos, J.Beber De Souza, C.M. De Sousa Vidal, Int. J. Environ. Anal. Chem. 93(2013) 906-918에 기재된 방법에 준하여 측정했다. 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. The concentration of peroxy acid is B.D. Sully, P.L. Williams, Analyst 87 (1962) 653-657 and G.S. Cavallini, S.X.De Campos, J.Beber De Souza, C.M. De Sousa Vidal, Int. J. Environ. Anal. Chem. 93 (2013) 906-918, and measured according to the method described. A more detailed explanation is as follows.

0.14몰 제일인산나트륨(NaH2PO4), 0.34몰 제일인산칼륨(KH2PO4), 0.003몰 에틸렌디아민테트라아세트산이나트륨염(EDTA-2Na) 조성을 갖는 인산완충용액(phosphate buffer saline, PBS)을 제조한 후 1.0몰 황산(H2SO4)용액으로 pH=5.5가 되게 한다. 샘플 1.0 mL를 취하고 정제수로 250배 희석한 후 25mL를 샘플링한 후 인산완충용액 10mL와 정제수 50mL를 부가한다. 여기에 (2900units/mg) bovine catalase 600㎍을 부가하여 5분 동안 교반하여 샘플용액 중 과산화수소를 ??칭(quenching)한다. 그 다음 12노말 황산(H2SO4)용액 15mL와 요오드화칼륨(KI) 2.5g을 부가한 후 암실에서 20분 교반하고 다시 정제수 50mL를 부가교반한 후 0.1몰 과황산나트륨(Na2S2O3) 용액으로 옅은 노랑색이 될 때까지 적정한다. 그 다음 묽은 녹말 용액을 2mL 부가하면 색상이 청갈색으로 짙어지며, 이 때 다시 투명해질 때까지 0.1몰 티오황산나트륨(Na2S2O3)용액으로 적정을 계속한다. 적정에 소모된 0.1몰 티오황산나트륨용액의 양을 이용하여 과산 농도(wt%)를 계산하였다. Phosphate buffer saline (PBS) having a composition of 0.14 mol monobasic sodium phosphate (NaH 2 PO 4 ), 0.34 mol monobasic potassium phosphate (KH 2 PO 4 ), and 0.003 mol ethylenediaminetetraacetic acid disodium salt (EDTA-2Na) After preparing, pH = 5.5 with 1.0 mol sulfuric acid (H 2 SO 4 ) solution. Take 1.0 mL of the sample, dilute it 250 times with purified water, sample 25 mL, and add 10 mL of phosphate buffer solution and 50 mL of purified water. 600 μg of (2900 units/mg) bovine catalase was added thereto and stirred for 5 minutes to quench hydrogen peroxide in the sample solution. Then, 15 mL of 12 normal sulfuric acid (H 2 SO 4 ) solution and 2.5 g of potassium iodide (KI) were added, stirred in a dark room for 20 minutes, stirred again with 50 mL of purified water, and then 0.1 mol sodium persulfate (Na 2 S 2 O 3 ) solution until it becomes pale yellow. Then, when 2 mL of diluted starch solution is added, the color darkens to blue-brown. At this time, titration is continued with 0.1 mol sodium thiosulfate (Na 2 S 2 O 3 ) solution until it becomes transparent again. The peracid concentration (wt%) was calculated using the amount of 0.1 mol sodium thiosulfate solution consumed for titration.

<흡수재 제조><Manufacture of absorbent material>

르 샤틀리에 원리에 따라 과산화카르복시산 농도를 증대시키기 위해 사용할 흡수재는 아래와 같이 제조하였다.According to Le Chatelier's principle, an absorbent to be used to increase the concentration of carboxylic acid peroxide was prepared as follows.

수산화나트륨으로 아크릴산 중화도가 40%가 되도록 하였다. 그리고 아크릴아미드(acrylamide)/아크릴산(acrylic acid) 몰비를 0.51, N,N'-메틸렌비스아크릴아미드(methylenebisacrylamide)/(아크릴아미드+아크릴산) 중량비는 0.2wt%, 과황산암모늄(ammonium persulfate)/(아크릴아미드+아크릴산) 중량비는 1.0wt%가 되게하여 질소흐름하에서 70℃에서 3시간 겔화반응을 진행하였다. 그 다음 정제수로 세척하고 상온에서 건조한 후 동일한 크기로 분급하여 사용하였다.The degree of neutralization of acrylic acid was set to 40% with sodium hydroxide. And the acrylamide / acrylic acid molar ratio was 0.51, N, N'-methylenebisacrylamide / (acrylamide + acrylic acid) weight ratio was 0.2wt%, ammonium persulfate / ( Acrylamide + acrylic acid) weight ratio was set to 1.0wt%, and gelation was performed at 70 ° C. for 3 hours under a nitrogen flow. Then, it was washed with purified water, dried at room temperature, and classified into the same size for use.

<실시예1:반응물 농도에 따른 핸드쉐이킹 과산화포름산 합성><Example 1: Synthesis of handshaking peroxyformic acid according to reactant concentration>

가과수분해반응(perhydrolysis)의 반응물인 포름산과 과산화수소의 몰비는 양론비에 따라 등몰로 사용하였다. 그리고 산촉매로 황산을 사용하되 사용량은 포름산 중량 대비 5%를 사용하였다. 핸드쉐이킹은 제1 및 제 2액을 바틀에 담고 뚜껑을 잠근 후, 손으로 상하로 1분 동안 120회 빈도로 흔드는 것으로 정하였다.The molar ratio of formic acid and hydrogen peroxide, which are reactants of perhydrolysis, was used in equimolar amounts according to the stoichiometric ratio. In addition, sulfuric acid was used as an acid catalyst, but the amount used was 5% based on the weight of formic acid. Hand-shaking was determined by putting the first and second liquids in a bottle, locking the lid, and then shaking the bottle up and down with a hand at a frequency of 120 times for 1 minute.

1~8몰농도 범위의 포름산, 1~8몰농도 범위의 과산화수소, 농도 95wt%의 황산을 각각 준비하였다. 포름산 100mL와 황산을 혼합하여 제1액을 제조하고, 과산화수소 100mL를 제2액으로 준비한 후 제1 및 제 2액을 500mL의 반응용기(플라스틱 바틀)에 담고 뚜껑을 잠근 후 핸드쉐이킹하고 5분 동안 정치한 후 과산 농도를 측정하였다. 측정된 과산 농도(wt%)를 반응물 중 포름산 함량(wt%)으로 나누고 백분율로 계산된 수율로부터 반응물의 최적 농도 범위를 알고자 하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.Formic acid in the range of 1 to 8 mol, hydrogen peroxide in the range of 1 to 8 mol, and sulfuric acid in the concentration of 95 wt% were prepared respectively. After preparing the first solution by mixing 100mL of formic acid and sulfuric acid, preparing 100mL of hydrogen peroxide as the second solution, put the first and second solutions in a 500mL reaction vessel (plastic bottle), lock the lid, and shake hands for 5 minutes. After standing still, the peracid concentration was measured. The measured peracid concentration (wt%) was divided by the formic acid content (wt%) in the reactant and the optimal concentration range of the reactant was determined from the yield calculated as a percentage, and the results are shown in Table 1 below.

구분division 포름산 농도formic acid concentration 1M1M 2M2M 3M3M 4M4M 5M5M 6M6M 7M7M 8M8M 과산 농도(wt%)Peracid concentration (wt%) 2.382.38 3.543.54 7.227.22 12.5812.58 19.8519.85 23.1423.14 25.3725.37 26.8826.88 포름산함량(wt%)Formic acid content (wt%) 4.6034.603 9.2069.206 13.80913.809 18.41218.412 23.01523.015 27.61827.618 32.22132.221 36.82436.824 수율(%)transference number(%) 51.7451.74 38.4538.45 52.2852.28 68.3368.33 86.386.3 83.7983.79 78.7478.74 73.0073.00

상기 표 1을 참조하면, 포름산의 몰농도가 증가할수록 생성된 과산 농도도 증가하나, 농도 증가속도는 5몰농도까지는 증가하나 이후에는 다소 감소하는 경향을 보여주었다. Referring to Table 1, as the molarity of formic acid increases, the concentration of peracid produced also increases, but the concentration increase rate increases up to 5 mol concentration, but thereafter it shows a tendency to decrease somewhat.

<실시예2:핸드쉐이킹 시간에 따른 과산화포름산 합성><Example 2: Synthesis of peroxyformic acid according to handshaking time>

핸드쉐이킹 최적 시간을 결정하기 위해 10초~10분 범위에서 핸드쉐이킹 시간을 달리하여 과산화포름산을 합성한 후 과산 농도를 측정하여 하기 표 2에 나타내었다. 사용된 포름산은 5몰농도이며, 실험절차는 실시예 1과 동일하다.In order to determine the optimal handshaking time, peroxyformic acid was synthesized by varying the handshaking time in the range of 10 seconds to 10 minutes, and then the peracid concentration was measured and shown in Table 2 below. The formic acid used was at a 5 molar concentration, and the experimental procedure was the same as in Example 1.

하기 표 2를 참조하면, 최소 1분 정도 핸드쉐이킹하면 평형농도에 도달하는 것으로 판단된다.Referring to Table 2 below, it is determined that the equilibrium concentration is reached when handshaking is performed for at least 1 minute.

구분division 핸드쉐이킹 시간handshaking time 10초10 seconds 30초30 seconds 1분1 min 2분2 minutes 5분5 minutes 10분10 minutes 과산 농도(wt%)Peracid concentration (wt%) 7.667.66 16.5216.52 19.8519.85 20.8620.86 21.1321.13 19.4519.45

<실시예3:과산화카르복시산 합성에 핸드쉐이킹과 가온합성 비교><Example 3: Comparison of handshaking and heating synthesis in peroxycarboxylic acid synthesis>

핸드쉐이킹 합성을 포름산 외에 다른 저분자량 카르복시산에도 적용가능한지 확인하고, 더불어 본 발명에 의한 핸드쉐이킹과 종래의 가온합성 성능을 비교하기 위해 아세트산, 프로피온산, 락트산, 시트릭산에 대하여 비교실험을 하였다.In order to confirm that handshaking synthesis can be applied to other low molecular weight carboxylic acids in addition to formic acid, and to compare the performances of handshaking according to the present invention and conventional thermal synthesis, acetic acid, propionic acid, lactic acid, and citric acid were compared.

반응물 농도는 3몰농도인 시트릭산을 제외하고 공히 5몰농도이며, 핸드쉐이킹 실험 절차는 실시예 3과 동일하다. 가온합성 실험은 포름산은 30℃, 아세트산, 프로피온산, 락트산, 시트릭산은 50℃로 승온하고 6시간 유지하면서 합성을 진행한 후 실온으로 냉각한 후 과산 농도를 측정하였다.The reactant concentrations were all 5 molar concentrations except for citric acid, which was 3 molar concentrations, and the handshaking experiment procedure was the same as in Example 3. In the warming synthesis experiment, formic acid was heated to 30°C and acetic acid, propionic acid, lactic acid, and citric acid were heated to 50°C, maintained for 6 hours, and then cooled to room temperature to measure peracid concentration.

하기 표 3을 참조하면, 가온합성과 비교시 핸드쉐이킹 방식의 가과수분해반응은 포름산 외 다른 카르복시산은 거의 미미하게 진행되었다. 핸드쉐이킹의 경우 과산 농도는 카르복시산중 포름산이 가장 높았다. 대체적으로 분자량이 커질수록 반응성이 낮은 경향을 보였다. 핸드쉐이킹의 경우 포름산이 가온합성의 경우와 거의 근사한 결과를 보여주었다.Referring to Table 3 below, when compared with warming synthesis, the hydrolysis reaction of the handshaking method proceeded almost insignificantly for carboxylic acids other than formic acid. In the case of handshaking, peracid concentration was the highest in formic acid among carboxylic acids. In general, the higher the molecular weight, the lower the reactivity. In the case of handshaking, formic acid showed results almost similar to those of thermal synthesis.

구분division 과산 농도(wt%)Peracid concentration (wt%) 포름산formic acid 아세트산acetic acid 프로피온산propionic acid 락트산lactic acid 시트릭산citric acid 핸드쉐이킹합성handshaking synthesis 19.8519.85 3.283.28 2.112.11 1.461.46 0.310.31 가온합성Heated synthesis 23.723.7 18.518.5 19.119.1 18.318.3 5.425.42

<실시예4:포름산-카르복시산 혼합용액에 대한 과산화카르복시산 핸드쉐이킹 합성><Example 4: Handshaking Synthesis of Carboxylic Acid Peroxide for Mixed Solution of Formic Acid-Carboxylic Acid>

과산화포름산의 강력한 반응성에 따른 부식성, 불안정성의 단점을 완화할 목적으로 핸드쉐이킹 합성방식을 포름산-카르복시산 혼합용액에 대하여 적용한 결과를 표4에 나타내었다.Table 4 shows the results of applying the handshaking synthesis method to the formic acid-carboxylic acid mixed solution in order to alleviate the disadvantages of corrosion and instability due to the strong reactivity of peroxyformic acid.

반응물 농도는 3몰농도인 시트릭산을 제외하고 공히 5몰농도이며, 핸드쉐이킹 실험 절차는 제1액 제조시 포름산:카르복시산 중량비를 75:25, 50:50, 25:75로 한 것 외에는 실시예 1과 동일하다.The reactant concentrations are all 5 molar concentrations except for citric acid, which is 3 molar concentrations, and the handshaking experiment procedure is the Example except that the weight ratio of formic acid:carboxylic acid is set to 75:25, 50:50, and 25:75 when preparing the first liquid. Same as 1.

하기 표 4에서 괄호안의 수치는 포름산과 각 카르복시산 단일 성분일 경우의 과산농도를 바탕으로 각각의 비율로 혼합하였을 때 예상되는 과산 농도 이론치이다.In Table 4 below, the numerical values in parentheses are the theoretical peracid concentrations expected when formic acid and each carboxylic acid are mixed in their respective ratios based on the peracid concentrations in the case of a single component.

하기 표 4를 참조하면, 실험결과 모든 포름산-카르복시산 혼합용액에 대해서, 그리고 모든 중량비에서 과산 농도가 높게 나타났다. 특히 아세트산의 경우 이론치에 비해 중량비 50:50에서 14%, 25:75에서 이론치보다 25% 정도 높게 나타났다. 이는 포름산의 가과수분해 과정에 생성되는 다양한 중간체(라디칼)의 아세트산 분자에 대한 활발한 분자간라디칼전이(intermolecular radical transfer)의 영향으로 추정된다.Referring to Table 4 below, as a result of the experiment, peracid concentrations were high in all formic acid-carboxylic acid mixed solutions and in all weight ratios. In particular, in the case of acetic acid, the weight ratio was 14% higher than the theoretical value at 50:50 and 25% higher than the theoretical value at 25:75. This is presumed to be due to the active intermolecular radical transfer of various intermediates (radicals) generated during the hydrolysis of formic acid to the acetic acid molecules.

포름산:카르복시산
혼합비율(중량%)
Formic Acid:Carboxylic Acid
Mixing ratio (% by weight)
과산 농도(wt%)Peracid concentration (wt%)
아세트산acetic acid 프로피온산propionic acid 락트산lactic acid 시트릭산citric acid 100 : 0100:0 19.8519.85 19.8519.85 19.8519.85 19.8519.85 75 : 2575:25 16.12
(15.71)
16.12
(15.71)
16.37
(15.42)
16.37
(15.42)
15.63
(15.26)
15.63
(15.26)
15.69
(15.00)
15.69
(15.00)
50 : 5050:50 13.25
(11.57)
13.25
(11.57)
12.33
(10.99)
12.33
(10.99)
11.34
(10.66)
11.34
(10.66)
11.25
(10.09)
11.25
(10.09)
25 : 7525:75 9.25
(7.42)
9.25
(7.42)
7.58
(6.54)
7.58
(6.54)
6.52
(6.06)
6.52
(6.06)
6.31
(5.19)
6.31
(5.19)
0 : 1000:100 3.283.28 2.112.11 1.461.46 0.310.31

<실시예5:포름산-카르복시산 혼합용액에 대한 핸드쉐이킹 과산화카르복시산 합성><Example 5: Handshaking Carboxylic Acid Synthesis for Formic Acid-Carboxylic Acid Mixed Solution>

상기 실시예들을 통해 포름산은 다른 카르복시산과 달리 상온에서 핸드쉐이킹에 의해 가과수분해반응을 통해 과산을 생성하며, 포름산-카르복시산 혼합용액에 대해서 과산 농도 증진(시너지)효과가 있으며, 특히 포름산-아세트산 혼합용액의 경우 가장 증진효과가 높음을 확인하였다.Through the above examples, unlike other carboxylic acids, formic acid generates peracid through hydrolysis reaction by handshaking at room temperature, and has an effect of increasing the peracid concentration (synergy) with respect to formic acid-carboxylic acid mixed solution. In particular, formic acid-acetic acid mixture In the case of the solution, it was confirmed that the enhancement effect was the highest.

따라서 중량비 25:75인 포름산-아세트산 혼합액에 대해 핸드쉐이킹으로 과산화카르복시산을 합성함에 있어서 4성분 평형혼합용액에 흡수재를 참여시켜서 생성물인 물을 흡수팽윤시켜서 역반응속도를 낮추고 정반응속도를 높여서 평형상태를 생성물쪽으로 이동시킴으로써 최종적으로 생성된 과산 농도를 더욱 증진할 수 있는지 실험하였다.Therefore, in the synthesis of carboxylic acid peroxide by handshaking with a formic acid-acetic acid mixture having a weight ratio of 25:75, the absorbent is added to the four-component equilibrium mixed solution to absorb and swell the product water, thereby lowering the reverse reaction rate and increasing the forward reaction rate to achieve an equilibrium state. It was tested whether the finally produced peracid concentration could be further increased by moving the mixture to the side.

포름산 단독 그리고 중량비 25:75인 포름산-아세트산 혼합용액에 대하여 제1액 중량의 10%인 흡수재를 추가로 부가한 후 실시예 1과 동일하게 실험을 진행하였다. 핸드쉐이킹 후 일정시간(5분~12시간) 정치 후 과산농도를 측정하였다. The experiment was conducted in the same manner as in Example 1 after adding an absorbent of 10% of the weight of the first solution to the formic acid alone and the formic acid-acetic acid mixed solution having a weight ratio of 25:75. After handshaking and standing for a certain time (5 minutes to 12 hours), the peracid concentration was measured.

하기 표 5를 참조하면, 포름산 단독일 경우 1시간 시점에서, 포름산-아세트산 혼합용액일 경우 1시간에서 3시간 사이의 구간에서 20~30%의 상당한 과산 농도 증진 효과가 나타났다. 다만 포름산의 경우 3시간 시점 이후, 포름산-아세트산 혼합용액의 경우 6시간 시점 이후에서는 생성된 과산의 작용에 의해 흡수재의 겔을 구성하는 가교결합이 해체되어 졸상으로 변화하면서 오히려 과산 농도가 급격히 낮아지는 현상이 관찰되었다. 따라서 핸드쉐이킹 과산화카르복시산 합성에서 흡수재를 사용할 경우 포름산의 경우 1시간, 포름산-아세트산 혼합용액의 경우 3시간 경과 시점까지 정치시켜야 극대화된 과산 생성 수율을 얻을 수 있는 것으로 확인되었다. Referring to Table 5 below, in the case of formic acid alone, at 1 hour, in the case of formic acid-acetic acid mixed solution, a significant peracid concentration increase effect of 20 to 30% was shown in the interval between 1 hour and 3 hours. However, after 3 hours in the case of formic acid, and after 6 hours in the case of formic acid-acetic acid mixed solution, the crosslinked bonds constituting the gel of the absorbent are dismantled by the action of the generated peracid, changing to a sol phase, and the peracid concentration rapidly decreases. phenomenon was observed. Therefore, in the case of using the absorbent in the handshaking carboxylic acid synthesis, it was confirmed that the maximum peracid production yield could be obtained only when the absorbent was allowed to stand for 1 hour in the case of formic acid and 3 hours in the case of formic acid-acetic acid mixed solution.

구분(흡수재)Classification (Absorbent) 시간경과에 따른 과산 농도(wt%)Peracid concentration over time (wt%) 5분5 minutes 30분30 minutes 1시간1 hours 3시간3 hours 6시간6 hours 12시간12 hours 포름산formic acid 사용안함not used 19.8519.85 19.1119.11 20.5720.57 21.9821.98 19.4619.46 18.5318.53 사용함 Used 18.6218.62 19.2819.28 22.6322.63 20.4120.41 16.2416.24 13.4713.47 포름산-아세트산(25:75)Formic acid-acetic acid (25:75) 사용안함not used 9.259.25 8.988.98 10.7910.79 10.3310.33 10.5810.58 10.1210.12 사용함Used 9.449.44 10.7410.74 12.6212.62 13.0213.02 10.1410.14 7.657.65

이상, 본 발명은 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 등록청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.In the above, the present invention has been described with reference to one embodiment, but this is only exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent embodiments are possible therefrom. Therefore, the true protection scope of the present invention should be determined only by the attached claims.

Claims (6)

카르복시산과 산촉매를 함유하는 제 1액을 수득하는 제 1액준비단계와;
과산화수소를 함유하는 제 2액을 수득하는 제 2액준비단계와;
상기 제 1액과 상기 제 2액을 반응용기에 투입하여 혼합하는 혼합단계와;
상기 반응용기를 밀폐시킨 후 실온에서 상기 반응용기를 손으로 흔들어서 상기 제 1액과 상기 제 2액을 반응시켜 과산화카르복시산을 생성하는 핸드쉐이킹단계;를 포함하고,
상기 카르복시산은 포름산을 포함하는 것을 특징으로 하는 포름산을 이용한 과산화카르복시산의 현장 제조방법.
a first liquid preparation step of obtaining a first liquid containing a carboxylic acid and an acid catalyst;
a second liquid preparation step of obtaining a second liquid containing hydrogen peroxide;
a mixing step of mixing the first liquid and the second liquid by introducing them into a reaction container;
A handshaking step of sealing the reaction vessel and then shaking the reaction vessel by hand at room temperature to react the first liquid and the second liquid to produce carboxylic acid peroxide;
The in situ preparation method of peroxycarboxylic acid using formic acid, characterized in that the carboxylic acid comprises formic acid.
제 1항에 있어서, 상기 카르복시산은 아세트산, 프로피온산, 젖산, 시트릭산 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포름산을 이용한 과산화카르복시산의 현장 제조방법. The method of claim 1, wherein the carboxylic acid further comprises at least one selected from acetic acid, propionic acid, lactic acid, and citric acid. 제 2항에 있어서, 상기 카르복시산은 상기 포름산과 상기 아세트산이 1:0.33~3의 중량비로 혼합된 것을 특징으로 하는 포름산을 이용한 과산화카르복시산의 현장 제조방법. 3. The method of claim 2, wherein the carboxylic acid is a mixture of the formic acid and the acetic acid in a weight ratio of 1:0.33 to 3. 제 1항에 있어서, 상기 핸드쉐이킹단계를 통해 생성되는 상기 과산화카르복시산의 농도를 높이기 위해 상기 제 1액준비단계의 상기 제 1액에 물을 흡수할 수 있는 흡수재를 첨가하는 것을 특징으로 하는 포름산을 이용한 과산화카르복시산의 현장 제조방법.The formic acid according to claim 1, characterized in that an absorbent capable of absorbing water is added to the first liquid in the first liquid preparation step to increase the concentration of the peroxycarboxylic acid produced through the handshaking step. In situ production method of peroxycarboxylic acid using 제 1항에 있어서, 상기 핸드쉐이킹단계를 통해 생성되는 상기 과산화카르복시산의 농도를 높이기 위해 상기 혼합단계의 상기 반응용기에 흡수재를 첨가하는 것을 특징으로 하는 포름산을 이용한 과산화카르복시산의 현장 제조방법. The method of claim 1, wherein an absorbent is added to the reaction vessel in the mixing step to increase the concentration of the carboxylic acid peroxide produced through the handshaking step. 제 4항 또는 제 5항에 있어서, 상기 핸드쉐이킹단계 후 상기 반응용기의 내용물을 1 내지 3시간 동안 정치시키는 것을 특징으로 하는 포름산을 이용한 과산화카르복시산의 현장 제조방법.


[6] The method according to claim 4 or 5, wherein the contents of the reaction vessel are allowed to stand for 1 to 3 hours after the handshaking step.


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