JP2558042B2 - 過酸化水素の製造方法 - Google Patents
過酸化水素の製造方法Info
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Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、過酸化水素の製造方法
に関する。更に詳しくは、中、低濃度の過酸化水素を含
有し、かつアルカリ濃度の比較的低い水溶液の製造方法
に関する。
に関する。更に詳しくは、中、低濃度の過酸化水素を含
有し、かつアルカリ濃度の比較的低い水溶液の製造方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】過酸化水素は漂白剤、酸化剤として古く
から有用であり、現在ほとんどはアンスラキノンの水
添、酸化により製造されている。しかし、過酸化水素の
輸送は通常、高濃度（約５０〜６０ｇ／ｌ）で行われて
おり、そのため消防法の危険物に該当する。しかるに、
使用時には必ずしも高濃度である必要はない。むしろ、
中、低濃度でも使用時に使用場所で簡便に生産できる方
法があれば、特に多量に使用する場合には有用である。
そこで、上記アンスラキノンを用いる方法以外に、比較
的濃度の低い過酸化水素の製造法として電解法がある。
から有用であり、現在ほとんどはアンスラキノンの水
添、酸化により製造されている。しかし、過酸化水素の
輸送は通常、高濃度（約５０〜６０ｇ／ｌ）で行われて
おり、そのため消防法の危険物に該当する。しかるに、
使用時には必ずしも高濃度である必要はない。むしろ、
中、低濃度でも使用時に使用場所で簡便に生産できる方
法があれば、特に多量に使用する場合には有用である。
そこで、上記アンスラキノンを用いる方法以外に、比較
的濃度の低い過酸化水素の製造法として電解法がある。
【０００３】過酸化水素はアルカリ側においては分解し
易く、酸性側に於ては安定なため、ガス拡散電極を用い
た電解槽で酸素を電気化学的に還元して過酸化水素を製
造する装置としては酸性水溶液を用いるものが多く知ら
れている。例えば特開平１−４２５９０号には水／陽極
／カチオン交換膜／酸水溶液／アニオン交換膜／アルカ
リ水溶液／ガス拡散電極よりなる陰極／酸素の順に構成
された電解槽が記載されている。米国特許４３８４９３
１号には陽極／酸水溶液／カチオン交換膜／アルカリ水
溶液／ガス拡散電極よりなる陰極／酸素の順に構成され
た電解槽が例示されている。又、ＫｕｈｎらのＪ．Elec
trochem.Soc.130 巻．１１７ｐ（１９８３）には、陽極
／酸水溶液／カチオン交換膜／酸水溶液／アニオン交換
膜／アルカリ水溶液／ガス拡散電極よりなる陰極／酸素
の順に構成された電解槽が記載されている。このよう
に、陽極側に水または酸水溶液を使用した例が多い。
易く、酸性側に於ては安定なため、ガス拡散電極を用い
た電解槽で酸素を電気化学的に還元して過酸化水素を製
造する装置としては酸性水溶液を用いるものが多く知ら
れている。例えば特開平１−４２５９０号には水／陽極
／カチオン交換膜／酸水溶液／アニオン交換膜／アルカ
リ水溶液／ガス拡散電極よりなる陰極／酸素の順に構成
された電解槽が記載されている。米国特許４３８４９３
１号には陽極／酸水溶液／カチオン交換膜／アルカリ水
溶液／ガス拡散電極よりなる陰極／酸素の順に構成され
た電解槽が例示されている。又、ＫｕｈｎらのＪ．Elec
trochem.Soc.130 巻．１１７ｐ（１９８３）には、陽極
／酸水溶液／カチオン交換膜／酸水溶液／アニオン交換
膜／アルカリ水溶液／ガス拡散電極よりなる陰極／酸素
の順に構成された電解槽が記載されている。このよう
に、陽極側に水または酸水溶液を使用した例が多い。
【０００４】一方、陽極側に酸水溶液を使用しない例と
して、OlomanらのJ. Appl.Electrochem.９巻１１７ｐ
（１９７９）に陽極／有孔隔離板／ガス拡散電極による
陰極／アルカリ水溶液、酸素の例が開示されている。
又、特公昭５９−１５９９０号には陽極／アルカリ水溶
液／液体浸透性隔離板／ガス拡散電極よりなる陰極／酸
素の例が記載されている。
して、OlomanらのJ. Appl.Electrochem.９巻１１７ｐ
（１９７９）に陽極／有孔隔離板／ガス拡散電極による
陰極／アルカリ水溶液、酸素の例が開示されている。
又、特公昭５９−１５９９０号には陽極／アルカリ水溶
液／液体浸透性隔離板／ガス拡散電極よりなる陰極／酸
素の例が記載されている。
【０００５】さらにM.SUDOH ら、Journal of Chemical
Eugineering of Japan, Vol. 24, p165-170 （１９９
１）には、電解液としてアルカリ水溶液（ＮａＯＨ水溶
液）を用い、フェルト状のグラファイト陰極上で酸素を
還元して過酸化水素を製造する方法が記載されている。
Eugineering of Japan, Vol. 24, p165-170 （１９９
１）には、電解液としてアルカリ水溶液（ＮａＯＨ水溶
液）を用い、フェルト状のグラファイト陰極上で酸素を
還元して過酸化水素を製造する方法が記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、製紙工業で
はパルプの漂白等に多量の過酸化水素を使用している。
通常は高濃度の過酸化水素を約５％以下に希釈して使用
している。そこで約１〜１０％程度の過酸化水素をより
安価に製造できる方法があれば製造コストの低減とな
る。ところが、上述の電解法のうち酸水溶液を電解液と
する方法は、パルプの漂白時のＮａＯＨ／Ｈ2 Ｏ2 重量
比を約２とする必要があることから、酸の中和及びアル
カリ化にコストがかかり過ぎるという問題がある。
はパルプの漂白等に多量の過酸化水素を使用している。
通常は高濃度の過酸化水素を約５％以下に希釈して使用
している。そこで約１〜１０％程度の過酸化水素をより
安価に製造できる方法があれば製造コストの低減とな
る。ところが、上述の電解法のうち酸水溶液を電解液と
する方法は、パルプの漂白時のＮａＯＨ／Ｈ2 Ｏ2 重量
比を約２とする必要があることから、酸の中和及びアル
カリ化にコストがかかり過ぎるという問題がある。
【０００７】一方、アルカリ水溶液を用いる方法では、
通常電解効率を上げる目的でアルカリ濃度を１モル以上
としている。そのため、陰極側の電解液中のアルカリ濃
度が高くなりすぎ、生成する過酸化水素に対するアルカ
リ（ＮａＯＨ）の重量比が約３になってしまう。そのた
め、この場合にはアルカリを中和してＮａＯＨ／Ｈ2Ｏ
2 重量比を約２に調整する必要があり、コスト高とな
る。
通常電解効率を上げる目的でアルカリ濃度を１モル以上
としている。そのため、陰極側の電解液中のアルカリ濃
度が高くなりすぎ、生成する過酸化水素に対するアルカ
リ（ＮａＯＨ）の重量比が約３になってしまう。そのた
め、この場合にはアルカリを中和してＮａＯＨ／Ｈ2Ｏ
2 重量比を約２に調整する必要があり、コスト高とな
る。
【０００８】そこで本発明の目的は、ＮａＯＨ／Ｈ2 Ｏ
2 重量比が２前後である、パルプの漂白等の用途に適し
た過酸化水素のアルカリ水溶液を効率的に製造する方法
を提供することにある。
2 重量比が２前後である、パルプの漂白等の用途に適し
た過酸化水素のアルカリ水溶液を効率的に製造する方法
を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、陰極において
アルカリ水溶液中の酸素を還元して過酸化水素を製造す
る方法であって、陰極室へ供給されるアルカリ水溶液が
０．０９〜０．６モルの範囲のアルカリ濃度を有し、か
つ実質的にアルカリ以外の電解質を含まず、陽極室へ供
給されるアルカリ水溶液のアルカリ濃度が０．９〜１．
９６モルの範囲であることを特徴とするパルプ漂白用の
過酸化水素のアルカリ水溶液の製造方法に関する。
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
る方法であって、陰極室へ供給されるアルカリ水溶液が
０．０９〜０．６モルの範囲のアルカリ濃度を有し、か
つ実質的にアルカリ以外の電解質を含まず、陽極室へ供
給されるアルカリ水溶液のアルカリ濃度が０．９〜１．
９６モルの範囲であることを特徴とするパルプ漂白用の
過酸化水素のアルカリ水溶液の製造方法に関する。
【００１０】以下、本発明の方法を、図１に基づいて説
明する。図１は本発明の方法に用いる電解槽１０の断面
説明図である。電解槽１０は、イオン交換膜４０により
分けられた陰極室２０と陽極室３０を有する。陰極室２
０には、グラファイトフエルトの陰極２１が充填されて
いる。また、陰極室２０の下部には、陰極液２４と酸素
２５の供給口２２及び２３があり、上部には電解生成液
２７の排出口２６がある。一方、陽極室３０内には陽極
（ニッケル板）３４が設けられ、陽極室３０の下部に
は、陽極液３２の供給口３１があり、上部には排出口３
３がある。
明する。図１は本発明の方法に用いる電解槽１０の断面
説明図である。電解槽１０は、イオン交換膜４０により
分けられた陰極室２０と陽極室３０を有する。陰極室２
０には、グラファイトフエルトの陰極２１が充填されて
いる。また、陰極室２０の下部には、陰極液２４と酸素
２５の供給口２２及び２３があり、上部には電解生成液
２７の排出口２６がある。一方、陽極室３０内には陽極
（ニッケル板）３４が設けられ、陽極室３０の下部に
は、陽極液３２の供給口３１があり、上部には排出口３
３がある。
【００１１】上記例では、陰極としてグラファイトフエ
ルトを例示したが、陰極は、気体である酸素を効率良く
還元できるものであれば、グラファイトフエルト以外の
ものも使用できる。また、供給される酸素としては、酸
素以外に、酸素を含有する空気等の酸素混合ガスであっ
てもよい。また、イオン交換膜は、カチオン交換膜及び
アニオン交換膜のいずれを使用することもできる。ま
た、耐薬品性を考慮するとフッ素樹脂系のイオン交換膜
を使用することが好ましい。
ルトを例示したが、陰極は、気体である酸素を効率良く
還元できるものであれば、グラファイトフエルト以外の
ものも使用できる。また、供給される酸素としては、酸
素以外に、酸素を含有する空気等の酸素混合ガスであっ
てもよい。また、イオン交換膜は、カチオン交換膜及び
アニオン交換膜のいずれを使用することもできる。ま
た、耐薬品性を考慮するとフッ素樹脂系のイオン交換膜
を使用することが好ましい。
【００１２】陰極室及び陽極室に供給されるアルカリ水
溶液としては、通常水酸化ナトリウム水溶液が用いられ
るが、他に水酸化カリウム等の水溶液を用いることもで
きる。
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。
【００１３】本発明においては、陰極室に供給されるア
ルカリ水溶液濃度を、陽極室に供給されるアルカリ水溶
液濃度より低くすることにより、陰極室の電解生成液中
の過酸化水素に対するアルカリの濃度を所定の範囲に制
御する。より具体的には、陰極室へ供給されるアルカリ
水溶液のアルカリ濃度を０．０９〜０．６モルの範囲と
する。但し、陰極室へ供給されるアルカリ水溶液は実質
的にアルカリ以外の電解質を含まない。さらに、陽極室
へ供給されるアルカリ水溶液のアルカリ濃度を０．９〜
１．９６モルの範囲とする。これらの範囲とすること
が、高い電流効率で過酸化水素に対するアルカリの濃度
を所定の範囲に制御することができることから適当であ
る。
ルカリ水溶液濃度を、陽極室に供給されるアルカリ水溶
液濃度より低くすることにより、陰極室の電解生成液中
の過酸化水素に対するアルカリの濃度を所定の範囲に制
御する。より具体的には、陰極室へ供給されるアルカリ
水溶液のアルカリ濃度を０．０９〜０．６モルの範囲と
する。但し、陰極室へ供給されるアルカリ水溶液は実質
的にアルカリ以外の電解質を含まない。さらに、陽極室
へ供給されるアルカリ水溶液のアルカリ濃度を０．９〜
１．９６モルの範囲とする。これらの範囲とすること
が、高い電流効率で過酸化水素に対するアルカリの濃度
を所定の範囲に制御することができることから適当であ
る。
【００１４】電解液の供給量及び酸素の供給量並びに電
流は、電解槽の規模により適宜設定することができる。
また、電圧は、１．５〜２．５ボルトとすることができ
る。さらに、電解液の温度は、電解による発熱を考慮し
て、供給液は高温にならないようにすることが好まし
い。特に、陰極室の電解生成液の温度は、過酸化水素を
含有することから、４０℃以下の温度になるように制御
することが好ましい。
流は、電解槽の規模により適宜設定することができる。
また、電圧は、１．５〜２．５ボルトとすることができ
る。さらに、電解液の温度は、電解による発熱を考慮し
て、供給液は高温にならないようにすることが好まし
い。特に、陰極室の電解生成液の温度は、過酸化水素を
含有することから、４０℃以下の温度になるように制御
することが好ましい。
【００１５】
【発明の効果】本発明の方法によれば、高い電流効率
で、バルプの漂白等の用途に適した、ＮａＯＨ／Ｈ2 Ｏ
2 重量比が２前後である、過酸化水素のアルカリ水溶液
を製造することができる。
で、バルプの漂白等の用途に適した、ＮａＯＨ／Ｈ2 Ｏ
2 重量比が２前後である、過酸化水素のアルカリ水溶液
を製造することができる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに説明す
る。 実施例１ 陽極にＮｉ板を用い、１ｍｏｌのＮａＯＨ水溶液を陽極
側アルカリ水溶液として１．４８ｍｌ／分で陽極室に供
給した。カチオン交換膜としてデュポン製ナフィオン１
１７（膜厚０．３ｍｍ）を用いた。陰極には面積５０ｃ
ｍ2 の日本カーボン製グラファイトフェルトＧＦ−２０
（多孔質電極）を用いた。アルカリ水溶液としては、
０．５０ｍｏｌのＮａＯＨを用い０．７ｍｌ／分で陰極
室に供給した。さらに陰極室には、酸素を１．０４リッ
トル／分で供給した。両極に２．１１Ｖで１．５０Ａか
けて電解を行った。その結果、Ｈ2 Ｏ2 ２８．２６ｇ／
リットル及びＮａＯＨ１．６５モル／リットルを含む陰
極生成液を得た。ＮａＯＨ／Ｈ2 Ｏ2 重量比は２．３４
であった。また、この時の電流効率は９８．０２％であ
った。尚、実験条件及び結果は、まとめて表１に示す。
る。 実施例１ 陽極にＮｉ板を用い、１ｍｏｌのＮａＯＨ水溶液を陽極
側アルカリ水溶液として１．４８ｍｌ／分で陽極室に供
給した。カチオン交換膜としてデュポン製ナフィオン１
１７（膜厚０．３ｍｍ）を用いた。陰極には面積５０ｃ
ｍ2 の日本カーボン製グラファイトフェルトＧＦ−２０
（多孔質電極）を用いた。アルカリ水溶液としては、
０．５０ｍｏｌのＮａＯＨを用い０．７ｍｌ／分で陰極
室に供給した。さらに陰極室には、酸素を１．０４リッ
トル／分で供給した。両極に２．１１Ｖで１．５０Ａか
けて電解を行った。その結果、Ｈ2 Ｏ2 ２８．２６ｇ／
リットル及びＮａＯＨ１．６５モル／リットルを含む陰
極生成液を得た。ＮａＯＨ／Ｈ2 Ｏ2 重量比は２．３４
であった。また、この時の電流効率は９８．０２％であ
った。尚、実験条件及び結果は、まとめて表１に示す。
【００１７】実施例２〜４ 実施例１と同様の装置を用い、表１に示す条件でＨ2 Ｏ
2 及びＮａＯＨを含む陰極生成液を得た。結果を表１に
示す。
2 及びＮａＯＨを含む陰極生成液を得た。結果を表１に
示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】比較例１ 実施例１において陰極側アルカリ水溶液として１ｍｏｌ
ＮａＯＨを用いる以外は実施例１とほぼ同一条件で電解
した。その結果、得られる陰極生成液のＮａＯＨ／Ｈ2
Ｏ2 重量比は、３．００であった。この時の電流効率は
９８．３１であった。
ＮａＯＨを用いる以外は実施例１とほぼ同一条件で電解
した。その結果、得られる陰極生成液のＮａＯＨ／Ｈ2
Ｏ2 重量比は、３．００であった。この時の電流効率は
９８．３１であった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法に用いる電解槽の断面説明図であ
る。
る。
１０ 電解槽 ２０ 陰極室 ３０ 陽極室 ４０ イオン交換膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−213885（ＪＰ，Ａ) ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＨＥＭＩＣ ＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＯＦ ＪＡＰＡＮ，ＶＯＬ．24，Ｐ．165−170 （1990）平３−４−10社団法人化学工学 会発行
Claims (1)
- 【請求項１】 陰極においてアルカリ水溶液中の酸素を
還元して過酸化水素を製造する方法であって、陰極室へ
供給されるアルカリ水溶液が０．０９〜０．６モルの範
囲のアルカリ濃度を有し、かつ実質的にアルカリ以外の
電解質を含まず、陽極室へ供給されるアルカリ水溶液の
アルカリ濃度が０．９〜１．９６モルの範囲であること
を特徴とするパルプ漂白用の過酸化水素のアルカリ水溶
液の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4260868A JP2558042B2 (ja) | 1992-09-03 | 1992-09-03 | 過酸化水素の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4260868A JP2558042B2 (ja) | 1992-09-03 | 1992-09-03 | 過酸化水素の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0688273A JPH0688273A (ja) | 1994-03-29 |
| JP2558042B2 true JP2558042B2 (ja) | 1996-11-27 |
Family
ID=17353873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4260868A Expired - Fee Related JP2558042B2 (ja) | 1992-09-03 | 1992-09-03 | 過酸化水素の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2558042B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3370657D1 (en) * | 1982-05-28 | 1987-05-07 | Bbc Brown Boveri & Cie | Process for the electrolytic production of hydrogen peroxide, and use thereof |
-
1992
- 1992-09-03 JP JP4260868A patent/JP2558042B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＯＦ ＪＡＰＡＮ，ＶＯＬ．２４，Ｐ．１６５−１７０（１９９０）平３−４−１０社団法人化学工学会発行 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0688273A (ja) | 1994-03-29 |
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