JPH03154683A - Treatment of waste water - Google Patents
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Abstract
Description
(産業上の利用分野)
本発明は、ヘキサフルオロプロピレンオキシド(以後、
)IFPOと略記する。)を製造する際の廃水の処理方
法に関するものである。
さらに詳しくは、本発明は、次亜塩素酸塩を酸化剤とし
て使用し、相間移動触媒の存在下で水相と有機相の二相
系で反応を行い、ヘキサフルオロプロピレン(以下“H
FP”と略記する。)よりHFPOを製造する方法にお
いて、HFPO合成反応工程で生成した副生成物である
含フッ素カルボン酸塩を含有する廃水相より含フッ素カ
ルボン酸塩を除去する方法に関するものである。
(従来の技術)
HFPOは、パーフルオロ潤滑剤、パーフルオロエラス
トマー、パーフルオロイオン交換樹脂等の各種高機能性
フッ素系材料の原料となる工業的に極めて重要な物質で
ある。
従来、HFPOの経済的な製造方法は知られていなかっ
たが、特開昭57−183773号公報、特開昭58−
105978号公報、特開昭58−113187号公報
、特開昭58−134086号公報等に示されているよ
うに、第4級アンモニウム塩、第4級ホスホニウム塩あ
るいは金属カチオンに対する親油性錯化剤等の各種相聞
移動触媒を含有する水に難混和性の有機相と、酸化剤で
ある次亜塩素酸塩を含有する水相の二相系でHFPを反
応させると、温和な条件下で高収率でHFPOが得られ
ることが本発明者らにより見出された。
そこで、次に本発明者らは、次亜塩素酸塩を酸化剤とし
て、相間移動触媒反応法で工業的に有利にHFPよりH
FPOを製造するプロセスを確立するため、当該HFP
O合成反応について詳細な検討を行った。
その結果、HFPO合成反合成反応水をガスク9マドグ
ラフィーや”F−NMRスペクトル等で分析したところ
、HFPO合成反応の際の副生物と考えられる各種含フ
ッ素カルボン酸塩の存在が確認された。当該含フッ素カ
ルボン酸塩中の含フッ素カルボキシレートアニオンは、
主にCF2O(hQと複数の炭素数3のポリフルオロカ
ルボキシレートアニオン(19F−NMRスペクトル分
析によるとCF3CFXCO□○ (X=F、CE、H
)と推定される。〕より構成されているものと考えられ
る。
(以下、当該廃水中の含フッ素カルボキシレートアニオ
ンを“Rf、CO□0”と略記する。)Rf、CO□O
のうちのCFiCFzCO□OはHFPOの異性化によ
り生成したChCFzCOFに由来するものと考えられ
る。一方、CF、C0tOおよびその他のRf、CO□
Oの詳細な生成メカニズムは不明であるが、HFP又は
HFPOの分解により生成したものと思われる。
環境保全上の観点からは、Rf+C0ff1(E)を含
有する水相をHFPO製造設備外へ放出することは好ま
しくなく、何らかの方法で水相よりRf+C0zOを除
去する必要がある。
また、I?f、CO,)lのような含フッ素カルボン酸
は、溶媒、触媒あるいは含フッ素化合物の合成原料とし
て有用であるので、Rf、Co□0を水相から除去する
だけでなぐ、Rf、C0z)Iとして単離して利用する
ことは経済的に大きな効果となる。
従来、強酸性水溶液からカルボン酸を分離する方法は各
種知られている。しかし、HFPO合成反合成反応水は
、通常は強アルカリ性(例えば、pH10以上あるいは
pH11以上)であるので、上記のカルボン酸分離法を
適用しようとする場合には、水相に大量の無機酸を添加
して強酸性水溶液とする必要があり経済的に好ましくな
い。
(発明が解決しようとする課題)
次亜塩素酸塩を酸化剤として使用し、相間移動触媒の存
在下で水相と有機相の二相系で反応を行い、HFPより
HFPOを製造する方法において、前記のように、HF
PO合成反応の隙の副生物と考えられる各種含フッ素カ
ルボン酸塩の存在が確認され、この含フッ素カルボン酸
塩を環境保全上の観点から、また、経済的な面からして
、除去する必要があるが、その適切な方法は見出されて
いなかった。
(課題を解決するための手段)
そこで、本発明者らは、nr、co、0を含有するアル
カリ性水溶液から、アルカリ性条件のままでRf、CO
□Oを抽出する方法を鋭意検討した。その結果、Rf+
CO! Oを含有する廃水相を、一般式(1)%式%(
1)
(ただし、AはNまたはP原子を表し、R,、R1゜h
およびR4は、置換あるいは非置換の炭化水素基を表す
。R,、R1,R3およびR4中の炭素数の合計は、オ
ニウムイオン1個あたり少なくとも8である。
R,、R2,R3およびR4はたがいに連結して複素環
を形成してもよいし、また、RI+ RI R3あるい
はR4が他のオニウムイオンを含んでいてもよい。)で
示される第4級オニウムカチオン(以後Q■と略記する
。)の塩を含有した水に難混和性の有機相と接触させる
ことにより、有機相中に含フッ素カルボン酸第4級オニ
ウム塩(Rf、CO□OQ■)が形成され、その結果と
して水相中のRf、CO□Oが効率的に有機相へ抽出さ
れることが分かった。
次に、本発明者らは、Rf、CO□OQ■よりRf、C
O□0をはずしてnrIco、 Oを分離し、同時に再
び廃水相からのRf、CO□○の抽出除去に有効なイオ
ン交換しやすい第4級オニウム塩を形成する方法を検討
した。
例えば、本発明者らは、イオン交換反応によりRf I
C0t OQ ”h)らイオン交換活性が高いQ■C1
○やQ■OHOを得るため、Rf、Co□OQ■を含む
有機相を大量のNaClやNaOHを含有する水溶液を
接触させたが、はとんどイオン交換反応は起こらず、R
f+C(h OQ■は非常に安定なイオンペアを形成し
ていることが分かった。
従来は、このような高安定性のイオンペアを形成してい
る第4級オニウム塩より、Q■C10やQ oOHOあ
るいはQ■850.0のようなイオン交換容易な第4級
オニウム塩へ変換する経済的に優れた方法は知られてい
なかった。
従来の高安定性のイオンペアを形成している第4級オニ
ウム塩の転換方法としては、例えば、(CH30) z
sQ、を用いるブレンドストシームCBr省nds t
r’。
m)の方法(C,M、5tarks and C,Li
otta、 ”Phase Transfer Cat
alysis”、 Acadeemic Press、
Page 74〕が知られているが、操作が繁雑であ
ったり、有毒な(CH30)z SO□を使用する問題
点があるだけでな(、Rf、CO□OgOの変換に対し
てはほとんど効果は認められなかった。
そこで、本発明者らは、Rf、CO□0Q(E)の効率
的な処理法を開発するためさらに鋭意検討したところ、
チオシアン酸イオン(SCN O)の特性を利用する方
法を見出した。
まず、本発明者らは、Rf、CO□OQ3よりRf、C
o□Oをはずすため各種のイオン交換方法を鋭意検討し
た結果、RflCO□OQ■を含む有機相をチオシアン
酸イオンSCN (F)を含む水相と接触させると、驚
くべきことに本発明に使用されるRf+C0tOQ■の
RflCO!’3が簡単にSCN Oとイオン交換する
ことを見出した。
その結果、有機相中にはチオシアン酸第4級オニウム塩
が形成され、また、Rf、CO□Oは水相に移行するの
で、Rf、CO□○は水相より容易に回収することがで
きる。
なお、有機相中に生成したチオシアン酸第4級オニウム
塩は、非常に安定なイオンペアを形成しており、そのま
までは水相中の各種アニオンとの交換は困難であった。
そこで、本発明者らは、有機相中のチオシアン酸第4級
オニウム塩をイオン交換容易な活性第4級オニウム塩へ
変換する方法を見出すべく鋭意検討したところ、チオシ
アン酸第4級オニウム塩を含む有機相を水溶性酸化剤を
含む水相と接触させると、SCN○は温和な条件で容易
に分解し、その結果、有機相中にはイオン交換活性の大
きな第4級オニウム塩が形成され、当該有機相はそのま
ま廃水相からのRf、CO□○の抽出に使用できること
を見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、次亜塩素酸塩を酸化剤として使用
し、相間移動触媒の存在下で水相と有機相の二相系で反
応を行いへキサフルオ口プロピレンよりヘキサフルオロ
プロピレンオキシドを製造する方法において、
1)ヘキサフルオロプロピレンオキシド合成反応工程で
生成した副生成物である含フッ素カルボン酸塩を含有す
る廃水相を、 一般式(1)%式%)
(ただし、AはNまたはP原子を表し、R,、R2゜R
3およびR4は、置換あるいは非置換の炭化水素基を表
す。R+、 R2,R3およびR4中の炭素数の合計は
、オニウムイオン1個あたり少なくとも8である。
R1+ R2,R3およびR4はたがいに連結して複素
環を形成鞍、でもよいし、また、R,、R2,R3ある
いはR4が他のオニウムイオンを含んでいてもよい。)
で示される第4級オニウムカチオンの塩を含有した水に
難混和性の有機相と接触させて有機相中に含フッ素カル
ボン酸第4級オニウム塩を形成させ、2)含フッ素カル
ボン酸第4級オニウム塩を含む当該有機相をチオシアン
酸イオンを含む水相と接触させてチオシアン酸第4級オ
ニウム塩を有機相中に形成させ、
3)次いでチオシアン酸第4級オニウム塩を含む当該有
機相を水溶性酸化剤を含む水相と接触させてチオシアン
酸イオンを分解し、
4)得られた有機相を再び1)の工程へもどすことを特
徴とする廃水相からの含フッ素カルボン酸塩の除去方法
に関するものである。
以上のように、本発明を実施するためには有機相と水相
の二相系反応を三回行うだけでよく、また、本発明の処
理方法により生成した活性第4級オニウム塩を含む有機
相は、そのまま廃水相よりのRf、Co□○の抽出に繰
り返し使用することができる。
さらに、本発明の方法によると、工程2)の処理により
得られた水相よりRf、CO,○が容易に回収できる。
したがって、本発明の方法を採用すれば、廃水相からの
Rr、co20の抽出除去と同時にRf、CO□Oの回
収が可能となる。
以下、本発明の方法について、さらに詳しく説明する。
本発明のHFPO合成工程で使用される有機相、水相お
よび相間移動触媒は、特開昭57−183773号公報
、特開昭58−113187号公報、特開昭58−13
4086号公報、特開昭58−105978号公報等に
示されたものがそのまま使用される。
例えば、相間移動触媒としては、第4級アンモニウム塩
、第4級ホスホニウム塩等の各種の疎水性オニウム塩あ
るいは大環状ポリエーテル、大環状アミノエーテル、ア
ミンオキシド、ポリエチレングリコール誘導体、または
ポリビニルピロリドン等の親油性錯化剤等が挙げられる
。
なお、上記の相間移動触媒として使用される第4級アン
モニウム塩および第4級ホスホニウム塩は、本発明の方
法においてRf、CO□○の抽出剤として使用される一
般式CI)で示される第4級オニウムカチオンの塩と同
様のものが使用される。
本発明の方法においては、一般式(1)で示される第4
級オニウムカチオンとしては、R,、l?、。
R3およびR4の炭化水素基を含む疎水性第4級オニウ
ムカチオンが使用される。
この炭化水素基の種類及び長さは、使用する溶剤、使用
目的等に応じて適宜選択される。炭化水素基の種類とし
ては、例えば、アルキル基、アルケニル基、シクロアル
キル基、シクロアルケニル基、アリール基、アラアルキ
ル基、アルケニルアリール基等が使用され、特に好まし
くはアルキル基、アリール基、アラアルキル基等が使用
される。
また、炭化水素基の長さは、R1,R2,R3およびR
4に含まれる炭素数の合計としてオニウムイオン1個当
たり少なくとも8個であり、通常は8個〜70個の範囲
であり、好ましくは10個〜50個の範囲であり、特に
好ましくは12個〜40個の範囲である。上記炭化水素
基は、本発明の反応条件下で安定な置換基で置換されて
いてもよい。
上記炭化水素基上に置換して使用できる不活性置換基は
、反応条件に応じて制限されるが、通常はハロゲン、ア
シル基、エーテル基、エステル基、ニトリル基、アルコ
キシル基等が使用される。
RI+ R2,R:lおよびR4は、互いに連結して複
素環を形成してもよいし、また、R+、 R2,R3あ
るいはR4が他のオニウムイオンを含んでいてもよい。
−I’l1式(1)で示される疎水性の第4級オニウム
カチオンの例としては、例えば、テトラ−n−プロピル
アンモニウムイオン、テトラ−n−ブチルアンモニウム
イオン、トリーn−オクチルメチルアンモニウムイオン
、テトラ−n−オクチルアンモニウムイオン、テトラ−
n−デシルアンモニウムイオン、セチルトリメチルアン
モニウムイオン、トリーn−デシルメチルアンモニウム
イオン、ベンジルトリメチルアンモニウムイオン、ベン
ジルトリエチルアンモニウムイオン、セチルベンジルジ
メチルアンモニウムイオン、セチルピリジニウムイオン
、n−ドデシルピリジニウムイオン、フェニルトリメチ
ルアンモニウムイオン、フェニルトリエチルアンモニウ
ムイオン、N−ベンジルピコリニウムイオン、ペンタメ
トニウムイオン、ヘキサメトニウムイオン等の第4級ア
ンモニウムイオン;あるいはテトラ−n−ブチルホスホ
ニウムイオン、トリーローオクチルエチルホスホニウム
イオン、トリーn−オクチルメチルホスホニウムイオン
、セチルトリエチルホスホニウムイオン、セチルトリー
n−ブチルホスホニウムイオン、n−ブチルトリフェニ
ルホスホニウムイオン、n −アミルトリフェニルホス
ホニウムイオン、n−ヘキシルトリフェニルホスホニウ
ムイオン、n−へブチルトリフェニルホスホニウムイオ
ン、メチルトリフェニルホスホニウムイオン、ベンジル
トリフェニルホスホニウムイオン、テトラフェニルホス
ホニウムイオン等の第4級ホスホニウムイオンが挙げら
れる。
また、本発明の方法において最初のRf、CO□○の抽
出に用いられる第4級オニウム塩中のアニオンとしては
、多様な種類のアニオンが使用可能であるが、通常は塩
素イオンや臭素イオンのようなハロゲンイオン、水酸イ
オン、硫酸イオンあるいは硫酸水素イオン等のイオン交
換しやすいアニオンが使用されるが、これに限定される
ものではない。
本発明の廃水の処理法に使用される水に難混和性の有機
相は、一般式(1)で示される第4級オニ、ラムカチオ
ンの塩を含有して水相と異なった相を形成するものであ
り、通常には第4級オニウム塩と水に難混和性の有機溶
媒からなるが、場合によっては、液状の第4級オニウム
塩を主成分とするものであってもよいし、有機相が二種
類あるいはそれ以上の種類の水に難混和性の相から成る
ものであってもよい。
本発明の方法に用いられる有機相用の水に難混和性の有
機溶媒の例としては、例えば、n−ヘキサン、n−オク
タン、n−デカン等の脂肪族炭化水素類;シクロヘキサ
ン、メチルシクロヘキサン、デカリン等の脂環式炭化水
素類;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水
素類;ジイソプロピルエーテル、ジ−n−ブチルエーテ
ル等のエーテル類;塩化メチレン、クロロホルム、四塩
化炭素、1.2−ジクロルエタン、クロルベンゼン等の
塩素化炭化水素類:1,2−ジクロロ−1,1,2,2
−テトラフルオロエタン、フルオロトリクロルメタン、
1.1.2− )ジクロロ−1,2,2−)リアルオロ
エタン、1.1.2.2−テトラクロロ−1,2−ジフ
ルオロエタン等の塩素原子とフッ素原子で置換された炭
化水素類;パーフルオロシクロブタン、パーフルオロジ
メチルシクロブタン、パーフルオロヘキサン、パーフル
オロオクタン、パーフルオロデカン、1,3ジ(トリフ
ルオロメチル)ベンゼン、ヘキサフルオロベンゼン、2
H−テトラデカフルオロ−・5−(トリフルオロメチル
) −3,6−シオキサノナン、パーフルオロ−2−ブ
チルテトラヒドロフロン等の酸素原子を含んでもよいパ
ーフルオロ−又はポリフルオロ−カーボン類;あるいは
これらの混合溶媒等が挙げられるが、これらに限定され
るものではない。
有機溶媒を選択する際には、第4級オニウム塩の溶解度
、水相との相分離性、本発明の方法を実施する操作温度
等を考慮して適当な溶媒が選ばれる。
上記溶媒の中でも塩素化炭化水素類や炭化水素類がRf
、Co□OQ■の溶解度が高い点で優れている。
また、含フッ素溶媒が水相との相分離性が良好である点
で優れている。
なお、上記のような水に難混和性の有機溶媒は、本発明
のHFPO合成反応工程における有機溶媒として使用す
ることもできる。
本発明のHFPO合成反応工程に使用される次亜塩素酸
塩としては、水相中で次亜塩素酸イオンを遊離するもの
であればよい。その中でも特に、次亜塩素酸ナトリウム
と次亜塩素酸カルシウムが工業的に大量生産されており
、安価に入手できるので適している。
また、HFPO合成反応工程に使用される水相中には、
次亜塩素酸塩の他に、水酸化ナトリウムのような無機塩
基が存在している方が、次亜塩素酸塩の添加量が少ない
ような反応条件下においても、高い)IFP転化率にな
っても良好なHFPO選沢率が得られるので好ましい。
本発明のHFPO合成反応工程を実施する方法としては
、バッチ法、半流通法および流通法のいずれの反応方法
も可能である。
本発明の廃水処理法の工程1)における第4級オニウム
塩の使用量は、主に廃水相中のRftCOzOの量によ
り依存し、通常はQ■/RflCOZ○のモル比が0.
5〜20の範囲が、好ましくは1〜10の範囲が、よ
り好ましくは1〜5の範囲が使用される。口○/Rf、
CO□Qが0.5以下の場合には、Rf1CO□Oの抽
出率が低すぎて実用的でないし、また、Q■/Rf、C
O□○が20以上の場合には、本処理法の運転コストが
高くなるので好ましくない。
本発明の廃水処理法の工程1)における第4級オニウム
塩を含む有機相と、Rf、Co□Oを含む水相との接触
方法としては、通常二液相反応力法として使用されてい
るバッチ法、半流通法、流通法のいずれの方法も可能で
ある。ただし、工業的には連続運転が可能な向流多段接
触反応方式や連続式攪拌槽型反応方式等の流通法が有利
であり、特に、向流多段接触反応方式の流通法が廃水相
中のRf、CO□Oに対する第4級オニウム塩の使用量
が少なくてすむ点で有利である。
向流多段反応装置としては、抽出操作等に通常使用され
ているミキサーセトラー、回転円板抽出器、多孔板式抽
出塔、撹拌式抽出塔等がそのまま使用できる。
第4級オニウム塩を含む有機相とRr、co20を含む
水相とを反応させる際の温度としては、室温付近でもよ
く、特に制限はないが、温度が低すぎるとイオン交換速
度が遅くなったり、水相や有機相が凍結したりする問題
が起こるし、また、温度が高すぎると、溶媒の蒸発等が
問題になる。したがって、通常には、−10°C〜10
0 ’Cの間の温度が、望ましくは一5°C〜80°C
の間の温度が選ばれる。
本発明の方法の工程2)に使用されるチオシアン酸イオ
ンのイオン源としては、水溶液中でチオシアン酸イオン
を形成するものであれば、特にそれ以上の制限はなく、
各種の水溶性のチオシアン酸塩が使用される。
水溶性のチオシアン酸塩の例としては、例えば、チオシ
アン酸ナトリウムやチオシアン酸カリウム等のアルカリ
金属塩;チオシアン酸カルシウムやチオシアン酸バリウ
ム等のアルカリ土類金属塩;チオシアン酸亜鉛、チオシ
アン酸鉄、チオシアン酸アンモニウム等が挙げられるが
、これらに限定されるものではない。
ただし、価格、入手のしやすさ等を考慮すると、工業的
に大量に使用されているチオシアン酸ナトリウム、チオ
シアン酸カリウム、チオシアン酸アンモニウムがチオシ
アン酸イオン源として有利である。
本発明の方法における工程1)で生成した有機相中の含
フッ素カルボン酸第4級オニウム塩Rf、CO□○Q■
とSCN (E)のモル比については、特に制約はない
。
ただし、SCN○/Rf、CO□OQOのモル比が1よ
り小さい場合には、完全なRr+cO□Oの交換ができ
ないので、実質的にすべてのRf、CO□9を交換しよ
うとする場合には、SCN○/Rf、CO□og oの
モル比を1以上とする必要がある。
実際上のSCN O/Rr、co□○gOのモル比とし
ては、通常には、SCN○のコスト、イオン交換反応の
容易性等を考慮して、通常はo、s< SCN<3/R
flCO□Cog■く20の範囲が、望ましくは0.
8< SCN O/ Rf ICO□og■く10の範
囲が、特に望ましくは1 < SCN O/Rf、CO
□OQ■く4の範囲が使用される。
なお、第4級オニウム塩のQ■のカウンターイオンとし
てRflCO□○以外のアニオンが存在する場合には、
実質的にすべてのRflCO□Oを交換しようとする場
合には、SCN○/Q■のモル比を1以上とする必要が
ある。また、実際上のSCN○/gOのモル比としては
、通常は0.5〜20の範囲が、望ましくは0.8〜1
0の範囲が、特に望ましくは1〜4の範囲が使用される
。
以上のように第4級オニウム塩中に、Rf、CO□○以
外のアニオンが含まれていたとしても、大部分はRf、
CO□Oと伺時にチオシアン酸イオンとイオン交換され
るので、特に問題とはならない。
しかし、RflCO□○Q(E)を含有する有機相中に
かなりの量の次亜塩素酸イオンが同伴される場合がある
。次亜塩素酸イオンはチオシアン酸イオンに対する酸化
能力があるので、次亜塩素酸イオンが有機相中に存在す
る場合には、RflCO□OQ■とチオシアン酸イオン
とのイオン交換反応の際にチオシアン酸イオンの一部が
次亜塩素酸イオンとの反応により分解する。したがって
、有機相中の次亜塩素酸イオンの含量が多い場合には、
必要に応じて、チオシアン酸イオン含有水溶液と有機相
を接触する前に、有機相を亜硫酸ナトリウムやチオ硫酸
ナトリウムなどの水溶性還元剤を含有する水溶液で処理
することにより、イオン交換反応時のチオシアン酸イオ
ンの分解を抑制することも可能である。また、チオシア
ン酸イオン含有水溶液に還元剤を溶解しておくこともチ
オシアン酸イオンの分解抑制に有効である。
本発明の廃水処理法の工程2)における含フッ素カルボ
ン酸第4級オニウム塩を含む有機相と、チオシアン酸イ
オンを含む水相を接触させる方法、装置および温度は、
工程1)の有機相と水相を接触させる場合と全く同様の
ものが採用される。
従来、SCN○の分解方法として、次亜塩素酸ソーダ等
の酸化剤による水溶液中のSCN Oの分解が知られて
いるが、疎水性溶媒中のSCN○の分解の例は、本発明
者らが調べた範囲では知られていなかった。
ところが、本発明者らの検討により、驚くべきことに、
チオシアン酸第4級オニウム塩が水と難混和性の有機相
中にあるにもかかわらず、次亜塩素酸ソーダをはじめと
する各種の水溶性酸化剤が、チオシアン酸第4級オニウ
ム塩を効率的に分解することが見出された。
本発明の工程3)に使用される水溶性酸化剤としては、
チオシアン酸イオンと反応してチオシアン酸イオン構造
を分解する各種の酸化剤が使用される。その例としては
、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カリウム、次亜塩
素酸カルシウム等の次亜塩素酸塩:塩素酸ナトリウムの
ような塩素酸塩:次亜塩素酸、塩素水:等の塩素系酸化
剤;過酸化水素やむ一ブチルハイドロパーオキサイドの
ようなパーオキサイド系酸化剤;硝酸、亜硝酸や硝酸ナ
トリウムのような硝酸系酸化剤、あるいは過硫酸ナトリ
ウムのような過硫酸系酸化剤等が挙げられるが、これら
に限定されるものではない。
これらの水溶性酸化剤のなかでも、無機酸化剤が入手が
容易である点、および有機相中の残留が少ない点で優れ
ている。そのなかでも、塩素系酸化剤、特に、次亜塩素
酸ソーダや次亜塩素酸カルシウム等の次亜塩素酸塩が入
手が容易であること、安全性、操作性、反応性の面で優
れており、本発明の方法に適している。
本発明の方法において、反応させる水溶性酸化剤と有機
相中のチオシアン酸第4級オニウム塩のモル比について
は、特に制約はないが、SCN○の分解を充分に行わせ
るためには、水溶性酸化剤/チオシアン酸第4級オニウ
ム塩のモル比は1以上を使用するのが好ましい。
実際には、経済性、反応効率等を考慮すると、水溶性酸
化剤/チオシアン酸第4級オニウム塩のモル比は、通常
は2〜100の範囲が、好ましくは2〜20の範囲が、
特に望ましくは3〜15の範囲が使用される。
チオシアン酸第4級オニウム塩を含む有機相と、水溶性
酸化剤を含む水相との反応方法としては、前述の工程2
)におけるRf +COg OQ Oを含む有機相とS
CN Oを含む水相の反応方法と全く同様の方法が使用
可能である。
チオシアン酸第4級オニウム塩を含む有機相と、水溶性
酸化剤を含む水相を反応させる際の温度としては、室温
付近でもよく、特に制限はないが、温度が低すぎると反
応速度が遅くなったり、水相や有機相が凍結したりする
問題が起こるし、また、温度が高すぎると溶媒の蒸発等
が問題になる。したがって、通常は、−10°C〜10
0°Cの間の温度が、望ましくは一5°C〜60°Cの
間の温度が選ばれる。
第1図に、本発明の方法を実施するためのブロックフロ
ーシートの一例を挙げる。
まず、イオン交換反応工程〔工程1〕で第4級オニウム
塩とRf、CO□○のイオン交換反応によりRf、CO
□Oを水相より抽出し、有機相にRr、co20 Q■
を形成させる。次に、イオン交換反応工程〔工程2〕で
RflCO□○Q■とSCN C)とのイオン交換反応
により、Rf、Co□○を水相へ移行させ、有機相にQ
■SCN Oを形成させる。SCN O分解工程〔工程
3〕では、水溶性酸化剤によるQ■SCN○中の5CN
Oの分解反応が実施され、有機相中にイオン交換活性の
大きな活性第4級オニウム塩が形成される。このように
して得られた活性第4級オニウム塩を含む有機相は、再
びRflC(hOを抽出するためのイオン交換反応工程
〔工程1〕にもどされる。
以上の操作を実施すると、〔工程I〕における廃水相よ
りのRflCO20の抽出と、〔工程2〕におけるRf
、CO20の回収が同時に行われることになる。
なお、通常はHFPO合成反応後のRf+CO2oを含
有する廃水相中には、次亜塩素酸塩が残存している。
したがって、廃水相中に次亜塩素酸塩が存在する場合、
例えば、〔当該処理を行う前の廃水相中の次亜塩素酸イ
オンのモル数〕/〔有機相中のQθSCN Oのモル数
〕のモル比が1以上、好ましくは2〜100の範囲、時
に好ましくは2〜20の範囲である場合には、本処理法
において、Q■5CN(E)を水溶性酸化剤で処理する
工程を省略することも可能である。
すなわち、前述の本発明の「廃水相からの含フッ素カル
ボン酸塩の除去方法」において、工程2)において生成
したチオシアン酸第4級オニウム塩を含む有機相を、そ
のまま工程1)の含フッ素カルボン酸塩と未反応次亜塩
素酸塩を含有する廃水相と接触させることにより、工程
3)の水溶性酸化剤によるSCN Oの分解による第4
級オニウム塩のイオン交換能の向上と、その結果生成し
た活性第4級オニウム塩による廃水相からの含フッ素カ
ルボン酸塩の抽出除去を、−回の操作で同時に実施する
ことも可能である。
第2図に、この方法を実施するためのブロックフローシ
ートの一例を挙げる。
〔工程4〕においては、まず最初は、第4級オニウム塩
と廃水中のRf+COz○のイオン交換反応により、有
機相中にRf、CO□9Q(E)が形成される。イオン
交換反応工程〔工程5]では、Rf+COz OQ O
とSCN○のイオン交換反応により、有機相中にQ■S
CN○が形成される。次に、Q■SCN Oを含有する
有機相は、〔工程4]へもどされ、Rf、Coz○とo
cioを含有する水溶液と接触することにより、SCN
○の分解による第4級オニウム塩の活性化とRflC(
hOの抽出が同時に実施される。以後は、〔工程4〕と
〔工程5〕を交互に繰り返し実施することにより、第4
級オニウム塩を繰り返し使用するRf、GO!○の抽出
方法が可能となる。
第2図の方法を実施すると、第1図の方法に比べて、以
下のような効果がある。
■工程がひとつ少なくなる。
■SCN CD分解用の酸化剤コストが不要となる。
■廃水相中の次亜塩素酸塩がSCN eとの反応により
消費されるので、廃水処理における次亜塩素酸塩の処理
(還元又は分解)コストが低減される。
なお、(工程3)および〔工程4]の二液用反応を実施
する方法としては、前述の工程1)、工程2)、あるい
は工程3)を実施する場合と同様の方法が採用される。
(発明の効果)
本発明の方法を実施することにより、温和な条件下で、
簡単な操作により、HFPO合成反応における廃水相か
ら副生含フッ素カルボン酸塩を効率的に除去することが
できる。
(実施例)
以下に、実施例により本発明を説明するが、本発明は、
これらの実施例の範囲に限定されるものではない。
実施例1
<HFPO合成反応〉
フッ素樹脂でコーティングした撹拌棒、熱電対用ノズル
、圧力計、冷却装置、反応液サンプリング用ノズル〔A
〕、さらに、反応液や生成物の充填および抜き出し用の
ノズル(B)を備えた内容積300dの耐圧ガラス製反
応器をHFPO合成反応に使用する。
まず、当該反応器にトリオクチルトリメチルアンモニウ
ムクロライド(以下、°“T OM A C”と略記す
る。) 0. 580g (1,44mmol)を含有
するCF2−1−リクロロー1.2.2− トリフル
オロエタン(以下、“F−113”°と略記する。)溶
液160m1と、1.5重量%の水酸化ナトリウムを含
有する有効塩素濃度6%の次亜塩素酸ナトリウム水溶液
10mQを充填する。内容物を一5°Cに冷却した後、
−5°Cに冷却したRFP4.20g(28mmol)
を充填し、反応液を激しく撹拌することにより反応を開
始する。なお、反応中は、反応液の温度が一5°C〜−
3”Cの範囲になるように反応器を冷却する。
反応開始から10分後に撹拌を止め、反応生成物をガス
クロマトグラフィーで分析したところ、RFP転化率は
ほぼioo%であり、HFPO選沢率は81%であった
。
10分間の反応終了後、反応器内を減圧にして、ノズル
(B)よりHFPOと約40dのF−113を除去した
。その後、反応器内を大気圧にして、反応器より廃水相
を取り出した。廃水相中の内容物を”F−NMRスペク
トルで分析したところ、CF3CO20およびCF:+
pFXCOz O(X = F 、C1、H)で表され
る含フッ素カルボキシレートアニオンの存在が示唆され
た。なお、廃水相中のCF3C0ZO/CF:+CFX
COz○ノモル比は88/12であった。
[CF3CO20およびCF:+CFXC02□9をR
flCO□○と略記する。〕
<Rf、CO□○の抽出〉
前記HFPO合成反応で生成したRf、CO□Oを含有
する廃水相50m1を、各回ごとに新しいTOMAC5
gを含有するF−113溶液50m1を使用して3回抽
出したところ、水相中のRf、CO□○は、はとんどが
有機相へ抽出された。
以下に示す有機相の赤外線吸収スペクトルおよび19F
−NMRスペクトルの分析の結果により、水相から有機
相へ抽出されたRf、CO□○は、Rf、CO□のQ■
のかたちで有機相中に存在していることが示唆された。
■赤外線吸収スペクトル
1695cm−’に含フッ素カルボキシレートアニオン
の特性吸収ハンドが認めらる。
■19F−NMRスペクトル
以下に示すシグナルが観測され、標品物質の19F−N
MRスペクトルデータとの比較よりCF3CO20およ
びCF3CFXCO□Oの含フッ素カルボキシレートア
ニオンの存在が示唆された。
CF3−CF2−CO20CF3−CFCjl! −
CO□0CF3−CFH−CO2・○ CF3−C
o□O<5CNOとのイオン交換反応〉
前記RflCO20の抽出工程で得られたRf、Co□
○Q9を含む第4級オニウム塩(全体で約37.5+n
mo1)を含有するF−113溶液約150 mllを
、Na5CN 5重量%を含む水溶液と50dと30°
Cで10分間撹拌してイオン交換処理を行った。このイ
オン交換処理を10回繰り返したところ、F−113溶
液中の第4級オニウム塩は、はぼ全量がQOSCN○に
変換していることが赤外線吸収スベクトルの分析により
分かった。
Q ”53CN (E)の赤外線吸収スペクトルデータ
νSCN e : 2050cm−’
<5CNOの水溶性酸化剤による分解〉上記イオン交換
反応処理により得られたQ■5CN(E)を含有するを
機相約150dと、NaOH3重鼠%を含む有効塩素濃
度12%の次亜塩素酸ナトリウム水溶液200戚とを、
30°Cで20分間強力に撹拌混合した。
その結果、有機相中のQ QSCN OのSCN○は、
すべて分解していることが、赤外線吸収スペクトルの2
050cm−’の吸収が完全に消失していることから確
認された。
〈再生第4級オニウム塩によるRr、co、 (E)の
抽出〉上記SCN Oの分解処理操作により得られた第
4級アンモニウム塩を含有するF−113溶液約150
戒を50m1ずつに3等分した。
この溶液50戚を、前述の<Rf+C0zOの抽出〉工
程におけるTOMAC5gを含有するF−113溶液5
0m2のかわりに使用して、同様のRf+COz○抽出
操作を行ったところ、水相中のRr、co、 Oは、は
とんどが有機相へ抽出された。
この結果は、上記S(、N C)の分解処理操作により
得られた第4級アンモニウム塩が、TOMACと同等の
Rf、CO,○抽出能力を有することを示している。
したがって、以上の実験結果より、第1図に示されてい
るような第4級オニウム塩を繰り返し使用して廃水相中
のRf、CO□Oを抽出する方法の実施が可能なことが
確認された。
実施例2
<HFPOの連続合成反応〉
第3図に示すような内容積1.21の管型リアクター〔
6〕、デカンタ−(7]、)(FPO蒸留塔〔8〕、お
よび有機相タンク(Industrial Application Field) The present invention relates to hexafluoropropylene oxide (hereinafter referred to as
) Abbreviated as IFPO. ) relates to a method for treating wastewater during the production of More specifically, the present invention uses hypochlorite as an oxidizing agent, conducts the reaction in a two-phase system of an aqueous phase and an organic phase in the presence of a phase transfer catalyst, and processes hexafluoropropylene (hereinafter referred to as "H
This relates to a method for removing fluorine-containing carboxylates from a wastewater phase containing fluorine-containing carboxylates, which are by-products produced in the HFPO synthesis reaction step, in a method for producing HFPO from HFPO. (Prior art) HFPO is an industrially extremely important substance that is a raw material for various highly functional fluorine-based materials such as perfluoro lubricants, perfluoroelastomers, and perfluoro ion exchange resins. Although an economical manufacturing method for
As shown in JP-A No. 105978, JP-A-58-113187, JP-A-58-134086, etc., lipophilic complexing agents for quaternary ammonium salts, quaternary phosphonium salts, or metal cations. When HFP is reacted in a two-phase system consisting of an organic phase that is poorly miscible with water containing various phase transfer catalysts, such as, and an aqueous phase containing hypochlorite as an oxidizing agent, high It has been found by the inventors that HFPO can be obtained in high yield. Next, the present inventors used hypochlorite as an oxidizing agent to achieve an industrially advantageous method for producing HFP from HFP using a phase transfer catalytic reaction method.
In order to establish a process for manufacturing FPO,
A detailed study was conducted on the O synthesis reaction. As a result, when the HFPO synthesis antisynthesis reaction water was analyzed by Gask 9 mudgraphy, F-NMR spectroscopy, etc., the presence of various fluorine-containing carboxylates, which were thought to be by-products during the HFPO synthesis reaction, was confirmed. The fluorine-containing carboxylate anion in the fluorine-containing carboxylate is
Mainly CF2O (hQ and multiple C3 polyfluorocarboxylate anions (19F-NMR spectrum analysis shows that CF3CFXCO□○ (X=F, CE, H
)It is estimated to be. ] It is thought that it is composed of (Hereinafter, the fluorine-containing carboxylate anion in the wastewater will be abbreviated as "Rf, CO□0".) Rf, CO□O
Of these, CFiCFzCO□O is thought to originate from ChCFzCOF produced by isomerization of HFPO. On the other hand, CF, C0tO and other Rf, CO□
Although the detailed production mechanism of O is unknown, it is thought to be produced by decomposition of HFP or HFPO. From the viewpoint of environmental conservation, it is not preferable to discharge the aqueous phase containing Rf+C0ff1(E) to the outside of the HFPO production facility, and it is necessary to remove Rf+C0zO from the aqueous phase by some method. Also, I? Since fluorine-containing carboxylic acids such as f, CO, )l are useful as solvents, catalysts, or raw materials for the synthesis of fluorine-containing compounds, they can be used not only to remove Rf, Co□0 from the aqueous phase, but also to remove Rf, Co□0 from the aqueous phase. Isolating and using it as I has a great economic effect. Conventionally, various methods for separating carboxylic acids from strongly acidic aqueous solutions are known. However, the reaction water for HFPO synthesis and antisynthesis is usually strongly alkaline (for example, pH 10 or higher or pH 11 or higher), so when applying the above carboxylic acid separation method, a large amount of inorganic acid is added to the aqueous phase. It is necessary to add it to make a strongly acidic aqueous solution, which is not economically preferable. (Problem to be solved by the invention) In a method for producing HFPO from HFP by using hypochlorite as an oxidizing agent and carrying out a reaction in a two-phase system of an aqueous phase and an organic phase in the presence of a phase transfer catalyst. , as mentioned above, HF
The presence of various fluorine-containing carboxylates, which are thought to be by-products of the PO synthesis reaction, has been confirmed, and it is necessary to remove these fluorine-containing carboxylates from an environmental conservation perspective and from an economic perspective. However, an appropriate method has not been found. (Means for Solving the Problems) Therefore, the present inventors investigated how to extract Rf, CO from an alkaline aqueous solution containing nr, co, and 0 under alkaline conditions.
□A method for extracting O was intensively studied. As a result, Rf+
CO! The O-containing wastewater phase is expressed by the general formula (1)% formula% (
1) (However, A represents N or P atom, R,, R1゜h
and R4 represents a substituted or unsubstituted hydrocarbon group. The total number of carbons in R, R1, R3 and R4 is at least 8 per onium ion. R,, R2, R3 and R4 may be linked to each other to form a heterocycle, or RI+RI R3 or R4 may contain another onium ion. ) By contacting water containing a salt of a quaternary onium cation (hereinafter abbreviated as Q■) with a poorly miscible organic phase, a quaternary onium salt of a fluorine-containing carboxylic acid is added to the organic phase. It was found that (Rf, CO□OQ■) was formed, and as a result, Rf and CO□O in the aqueous phase were efficiently extracted into the organic phase. Next, the inventors found that Rf, C from Rf, CO□OQ■
We investigated a method of removing O□0 to separate nrIco and O, and at the same time forming a quaternary onium salt that is easy to ion exchange and is effective in extracting and removing Rf and CO□○ from the wastewater phase. For example, the present inventors have developed Rf I by an ion exchange reaction.
C0t OQ ”h) Q■C1 with high ion exchange activity
In order to obtain ○ and Q■OHO, the organic phase containing Rf and Co□OQ■ was brought into contact with a large amount of an aqueous solution containing NaCl and NaOH, but the ion exchange reaction hardly occurred, and R
It was found that f + C (h OQ■ forms a very stable ion pair. Conventionally, Q■C10 and Q oOHO Or, there was no known economically superior method of converting it into a quaternary onium salt such as Q■850.0, which is easy to ion exchange. Examples of salt conversion methods include (CH30) z
Blendst seam CBr saving using sQ,nds t
r'. m) method (C,M,5tarks and C,Li
otta, “Phase Transfer Cat
lysis”, Academic Press,
[Page 74] is known, but it has problems such as complicated operation and the use of toxic (CH30)z SO Therefore, the present inventors conducted further studies to develop an efficient treatment method for Rf, CO□0Q(E), and found that
We have discovered a method that utilizes the properties of thiocyanate ion (SCN O). First, the present inventors found that Rf,C from Rf,CO□OQ3
As a result of intensive study on various ion exchange methods to remove o□O, surprisingly, when the organic phase containing RflCO□OQ■ was brought into contact with the aqueous phase containing thiocyanate ion SCN (F), the results were found to be suitable for use in the present invention. RflCO of Rf+C0tOQ■ to be done! '3 was found to easily undergo ion exchange with SCN O. As a result, a quaternary onium thiocyanate salt is formed in the organic phase, and Rf and CO□O are transferred to the aqueous phase, so Rf and CO□○ can be easily recovered from the aqueous phase. . Note that the quaternary onium thiocyanate salt produced in the organic phase formed a very stable ion pair, and it was difficult to exchange it with various anions in the aqueous phase as it was. Therefore, the present inventors conducted intensive studies to find a method for converting the quaternary onium salt of thiocyanate in the organic phase into an active quaternary onium salt that can be easily exchanged with ions. When the organic phase containing SCN is brought into contact with the aqueous phase containing a water-soluble oxidizing agent, SCN○ is easily decomposed under mild conditions, and as a result, a quaternary onium salt with high ion exchange activity is formed in the organic phase. It was discovered that the organic phase can be used as it is for the extraction of Rf and CO□○ from the wastewater phase, and the present invention was completed. That is, the present invention uses hypochlorite as an oxidizing agent and performs a reaction in a two-phase system of an aqueous phase and an organic phase in the presence of a phase transfer catalyst to produce hexafluoropropylene oxide from hexafluoropropylene. In the method, 1) a wastewater phase containing a fluorine-containing carboxylic acid salt, which is a by-product produced in the hexafluoropropylene oxide synthesis reaction step, is converted into a wastewater phase containing a fluorine-containing carboxylic acid salt, which is a by-product of the hexafluoropropylene oxide synthesis reaction step, using the general formula (1) % formula %) (where A is an N or P atom). represents R,, R2゜R
3 and R4 represent a substituted or unsubstituted hydrocarbon group. The total number of carbons in R+, R2, R3 and R4 is at least 8 per onium ion. R1+ R2, R3 and R4 may be linked together to form a heterocycle, or R, R2, R3 or R4 may contain another onium ion. )
2) A quaternary onium salt of a fluorine-containing carboxylic acid is formed in the organic phase by contacting water containing a salt of a quaternary onium cation represented by the formula with a poorly miscible organic phase. 3) contacting the organic phase containing the thiocyanate quaternary onium salt with an aqueous phase containing thiocyanate ions to form a thiocyanate quaternary onium salt in the organic phase; is brought into contact with an aqueous phase containing a water-soluble oxidizing agent to decompose thiocyanate ions, and 4) the obtained organic phase is returned to the step 1) again. This relates to a removal method. As described above, in order to carry out the present invention, it is only necessary to carry out the two-phase reaction of the organic phase and the aqueous phase three times, and the organic phase containing the active quaternary onium salt produced by the treatment method of the present invention The phase can be used repeatedly as it is for the extraction of Rf and Co□○ from the wastewater phase. Furthermore, according to the method of the present invention, Rf, CO, and O can be easily recovered from the aqueous phase obtained by the treatment in step 2). Therefore, by employing the method of the present invention, it is possible to extract and remove Rr and co20 from the wastewater phase and simultaneously recover Rf and CO□O. The method of the present invention will be explained in more detail below. The organic phase, aqueous phase, and phase transfer catalyst used in the HFPO synthesis step of the present invention are disclosed in JP-A-57-183773, JP-A-58-113187, and JP-A-58-13.
Those disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4086, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-105978, etc. can be used as they are. For example, phase transfer catalysts include various hydrophobic onium salts such as quaternary ammonium salts and quaternary phosphonium salts, macrocyclic polyethers, macrocyclic aminoethers, amine oxides, polyethylene glycol derivatives, and polyvinylpyrrolidone. Examples include lipophilic complexing agents. The quaternary ammonium salt and quaternary phosphonium salt used as the phase transfer catalyst described above are quaternary ammonium salts and quaternary phosphonium salts represented by the general formula CI) used as extractants for Rf and CO□○ in the method of the present invention. The same salts as onium cations are used. In the method of the present invention, the fourth
Onium cations include R,, l? ,. Hydrophobic quaternary onium cations containing R3 and R4 hydrocarbon groups are used. The type and length of this hydrocarbon group are appropriately selected depending on the solvent used, the purpose of use, etc. Examples of the type of hydrocarbon group include an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group, a cycloalkenyl group, an aryl group, an aralkyl group, an alkenylaryl group, and particularly preferably an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group, etc. is used. In addition, the lengths of the hydrocarbon groups are R1, R2, R3 and R
The total number of carbon atoms contained in 4 is at least 8 per onium ion, usually in the range of 8 to 70, preferably in the range of 10 to 50, particularly preferably 12 to 50. The range is 40. The above hydrocarbon group may be substituted with a substituent that is stable under the reaction conditions of the present invention. The inert substituents that can be substituted on the above hydrocarbon groups are limited depending on the reaction conditions, but halogens, acyl groups, ether groups, ester groups, nitrile groups, alkoxyl groups, etc. are usually used. . RI+ R2, R: l and R4 may be linked to each other to form a heterocycle, or R+, R2, R3 or R4 may contain another onium ion. Examples of the hydrophobic quaternary onium cation represented by formula (1) include tetra-n-propylammonium ion, tetra-n-butylammonium ion, tri-n-octylmethylammonium ion, tetra-n-octylammonium ion, tetra-
n-decyl ammonium ion, cetyltrimethylammonium ion, tri-n-decylmethylammonium ion, benzyltrimethylammonium ion, benzyltriethylammonium ion, cetylbenzyldimethylammonium ion, cetylpyridinium ion, n-dodecylpyridinium ion, phenyltrimethylammonium ion, Quaternary ammonium ions such as phenyltriethylammonium ion, N-benzylpicolinium ion, pentamethonium ion, hexamethonium ion; or tetra-n-butylphosphonium ion, tri-lowoctylethylphosphonium ion, tri-n-octylmethylphosphonium ion , cetyltriethylphosphonium ion, cetyltri-n-butylphosphonium ion, n-butyltriphenylphosphonium ion, n-amyltriphenylphosphonium ion, n-hexyltriphenylphosphonium ion, n-hebutyltriphenylphosphonium ion, methyltriphenylphosphonium ion, and quaternary phosphonium ions such as benzyltriphenylphosphonium ion and tetraphenylphosphonium ion. In addition, various types of anions can be used as the anions in the quaternary onium salt used for the initial extraction of Rf and CO□○ in the method of the present invention, but usually chlorine ions and bromide ions are used. Anions that are easily exchangeable such as halogen ions, hydroxide ions, sulfate ions, or hydrogen sulfate ions are used, but the present invention is not limited thereto. The organic phase that is poorly miscible with water used in the wastewater treatment method of the present invention contains a salt of a quaternary onion or rum cation represented by the general formula (1), and forms a phase different from the aqueous phase. It usually consists of a quaternary onium salt and an organic solvent that is poorly miscible with water, but in some cases it may be composed mainly of a liquid quaternary onium salt, The organic phase may consist of two or more types of phases that are poorly miscible with water. Examples of poorly water-miscible organic solvents for the organic phase used in the method of the invention include, for example, aliphatic hydrocarbons such as n-hexane, n-octane, n-decane; cyclohexane, methylcyclohexane, Alicyclic hydrocarbons such as decalin; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, and xylene; ethers such as diisopropyl ether and di-n-butyl ether; methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride, 1,2-dichloroethane , chlorinated hydrocarbons such as chlorobenzene: 1,2-dichloro-1,1,2,2
-tetrafluoroethane, fluorotrichloromethane,
1.1.2-) Hydrocarbons substituted with chlorine atoms and fluorine atoms such as dichloro-1,2,2-)realoloethane and 1.1.2.2-tetrachloro-1,2-difluoroethane ; Perfluorocyclobutane, perfluorodimethylcyclobutane, perfluorohexane, perfluorooctane, perfluorodecane, 1,3 di(trifluoromethyl)benzene, hexafluorobenzene, 2
Perfluoro- or polyfluoro-carbons which may contain an oxygen atom such as H-tetradecafluoro-5-(trifluoromethyl)-3,6-sioxanonan, perfluoro-2-butyltetrahydrofuron; or these Examples include, but are not limited to, mixed solvents. When selecting an organic solvent, an appropriate solvent is selected in consideration of the solubility of the quaternary onium salt, phase separation from the aqueous phase, operating temperature at which the method of the present invention is carried out, and the like. Among the above solvents, chlorinated hydrocarbons and hydrocarbons have Rf
, Co□OQ■ is excellent in that it has a high solubility. Further, the fluorine-containing solvent is excellent in that it has good phase separation from the aqueous phase. Incidentally, the above-mentioned organic solvents that are poorly miscible with water can also be used as organic solvents in the HFPO synthesis reaction step of the present invention. The hypochlorite used in the HFPO synthesis reaction step of the present invention may be one that liberates hypochlorite ions in the aqueous phase. Among these, sodium hypochlorite and calcium hypochlorite are particularly suitable because they are industrially mass-produced and can be obtained at low cost. In addition, in the aqueous phase used in the HFPO synthesis reaction step,
In addition to hypochlorite, the presence of an inorganic base such as sodium hydroxide results in a higher IFP conversion even under reaction conditions where only a small amount of hypochlorite is added. This is preferable because a good HFPO selection rate can be obtained even when using the same method. As a method for carrying out the HFPO synthesis reaction step of the present invention, any of the batch method, semi-circulation method and distribution method can be used. The amount of quaternary onium salt used in step 1) of the wastewater treatment method of the present invention mainly depends on the amount of RftCOZO in the wastewater phase, and usually the molar ratio of Q■/RflCOZ○ is 0.
A range of 5 to 20 is used, preferably a range of 1 to 10, more preferably a range of 1 to 5. Mouth○/Rf,
When CO□Q is less than 0.5, the extraction rate of Rf1CO□O is too low to be practical, and also when Q■/Rf,C
If O□○ is 20 or more, it is not preferable because the operating cost of this treatment method becomes high. The method of contacting the organic phase containing the quaternary onium salt with the aqueous phase containing Rf and Co□O in step 1) of the wastewater treatment method of the present invention is normally used as a two-liquid reciprocal stress method. Any of the batch method, semi-circulation method, and distribution method is possible. However, industrially, flow methods such as the countercurrent multistage catalytic reaction system and the continuous stirred tank type reaction system, which can be operated continuously, are advantageous. This is advantageous in that the amount of quaternary onium salt used relative to Rf and CO□O can be small. As the countercurrent multistage reaction apparatus, mixer settlers, rotating disk extractors, perforated plate extraction towers, stirring extraction towers, etc., which are commonly used in extraction operations, etc. can be used as they are. The temperature at which the organic phase containing the quaternary onium salt is reacted with the aqueous phase containing Rr and CO20 may be around room temperature and is not particularly limited; however, if the temperature is too low, the ion exchange rate may become slow. However, if the temperature is too high, problems such as freezing of the aqueous phase and organic phase may occur, and problems such as evaporation of the solvent may occur if the temperature is too high. Therefore, normally -10°C to 10°C
Temperature between 0'C, preferably -5°C to 80°C
A temperature between is chosen. The ion source of thiocyanate ions used in step 2) of the method of the present invention is not particularly limited as long as it forms thiocyanate ions in an aqueous solution.
Various water-soluble thiocyanates are used. Examples of water-soluble thiocyanates include alkali metal salts such as sodium thiocyanate and potassium thiocyanate; alkaline earth metal salts such as calcium thiocyanate and barium thiocyanate; zinc thiocyanate, iron thiocyanate, and thiocyanate. Examples include, but are not limited to, ammonium acid. However, in consideration of price, availability, etc., sodium thiocyanate, potassium thiocyanate, and ammonium thiocyanate, which are used in large quantities industrially, are advantageous as thiocyanate ion sources. Fluorine-containing carboxylic acid quaternary onium salt Rf, CO□○Q■ in the organic phase produced in step 1) of the method of the present invention
There are no particular restrictions on the molar ratio of and SCN (E). However, if the molar ratio of SCN○/Rf, CO□OQO is less than 1, complete exchange of Rr+cO□O is not possible, so when attempting to exchange substantially all Rf and CO□9, , SCN○/Rf, and CO□og o need to be 1 or more in molar ratio. In practice, the molar ratio of SCN O/Rr, co□○gO is usually o, s<SCN<3/R, considering the cost of SCN○, ease of ion exchange reaction, etc.
flCO□Cog■ is in the range of 20, preferably 0.
8< SCN O/Rf ICO
□OQ■ A range of 4 is used. In addition, if an anion other than RflCO□○ exists as a counter ion for Q■ in the quaternary onium salt,
If substantially all RflCO□O is to be exchanged, the molar ratio of SCN○/Q■ must be 1 or more. In addition, the actual molar ratio of SCN○/gO is usually in the range of 0.5 to 20, preferably 0.8 to 1.
A range of 0 is used, particularly preferably a range of 1 to 4. As mentioned above, even if the quaternary onium salt contains anions other than Rf and CO□○, most of them are Rf,
Since CO□O is ion-exchanged with thiocyanate ion, this poses no particular problem. However, significant amounts of hypochlorite ions may be entrained in the organic phase containing RflCO□○Q(E). Since hypochlorite ion has the ability to oxidize thiocyanate ion, when hypochlorite ion is present in the organic phase, thiocyanate ion is Some of the ions are decomposed by reaction with hypochlorite ions. Therefore, if the content of hypochlorite ions in the organic phase is high,
If necessary, the organic phase can be treated with an aqueous solution containing a water-soluble reducing agent such as sodium sulfite or sodium thiosulfate before contacting the thiocyanate ion-containing aqueous solution with the organic phase. It is also possible to suppress the decomposition of acid ions. Further, dissolving a reducing agent in an aqueous solution containing thiocyanate ions is also effective in suppressing decomposition of thiocyanate ions. The method, apparatus, and temperature for contacting the organic phase containing the fluorine-containing carboxylic acid quaternary onium salt and the aqueous phase containing thiocyanate ion in step 2) of the wastewater treatment method of the present invention are as follows:
Exactly the same method as in the case of bringing the organic phase and the aqueous phase into contact in step 1) is employed. Conventionally, as a method for decomposing SCN○, decomposition of SCN○ in an aqueous solution using an oxidizing agent such as sodium hypochlorite is known, but an example of the decomposition of SCN○ in a hydrophobic solvent was reported by the present inventors. As far as I researched, it was unknown. However, the inventors' studies surprisingly revealed that
Although quaternary onium thiocyanate is present in the organic phase, which is poorly miscible with water, various water-soluble oxidizing agents, including sodium hypochlorite, can improve the efficiency of quaternary onium thiocyanate. It was found that it decomposes. The water-soluble oxidizing agent used in step 3) of the present invention includes:
Various oxidizing agents are used that react with the thiocyanate ion to decompose the thiocyanate ion structure. Examples include hypochlorites such as sodium hypochlorite, potassium hypochlorite, and calcium hypochlorite; chlorates such as sodium chlorate; hypochlorous acid, chlorinated water, etc. Chlorine-based oxidizing agents; Peroxide-based oxidizing agents such as hydrogen peroxide and monobutyl hydroperoxide; Nitric acid-based oxidizing agents such as nitric acid, nitrous acid, and sodium nitrate; or Persulfuric acid-based oxidizing agents such as sodium persulfate. etc., but are not limited to these. Among these water-soluble oxidizing agents, inorganic oxidizing agents are superior in that they are easily available and are less likely to remain in the organic phase. Among them, chlorine-based oxidizing agents, especially hypochlorites such as sodium hypochlorite and calcium hypochlorite, are easy to obtain and have excellent safety, operability, and reactivity. and is suitable for the method of the present invention. In the method of the present invention, there is no particular restriction on the molar ratio of the water-soluble oxidizing agent to be reacted with the quaternary onium thiocyanate salt in the organic phase, but in order to sufficiently decompose SCN○, it is necessary to It is preferable to use a molar ratio of oxidizing agent/quaternary onium thiocyanate of 1 or more. In practice, in consideration of economic efficiency, reaction efficiency, etc., the molar ratio of water-soluble oxidizing agent/quaternary onium thiocyanate is usually in the range of 2 to 100, preferably in the range of 2 to 20.
Particularly preferably, a range of 3 to 15 is used. The reaction method for the organic phase containing the quaternary onium thiocyanate salt and the aqueous phase containing the water-soluble oxidizing agent includes the above-mentioned step 2.
) in the organic phase containing Rf + COg OQ O and S
A method quite similar to that of the aqueous phase containing CN 2 O can be used. The temperature at which the organic phase containing the quaternary onium thiocyanate and the aqueous phase containing the water-soluble oxidizing agent are reacted may be around room temperature and is not particularly limited; however, if the temperature is too low, the reaction rate will be slow. If the temperature is too high, problems such as evaporation of the solvent may occur. Therefore, typically -10°C to 10°C
A temperature between 0°C and preferably between -5°C and 60°C is chosen. FIG. 1 shows an example of a block flow sheet for carrying out the method of the present invention. First, in the ion exchange reaction step [Step 1], Rf, CO
□O is extracted from the aqueous phase, and Rr and co20 Q■ are added to the organic phase.
to form. Next, in the ion exchange reaction step [Step 2], Rf and Co□○ are transferred to the aqueous phase by an ion exchange reaction between RflCO□○Q■ and SCN C), and Q is transferred to the organic phase.
■Form SCN O. In the SCN O decomposition step [Step 3], 5CN in Q■SCN○ is removed by a water-soluble oxidizing agent.
A decomposition reaction of O is carried out and active quaternary onium salts with high ion exchange activity are formed in the organic phase. The organic phase containing the active quaternary onium salt thus obtained is returned to the ion exchange reaction step [Step 1] for extracting RflC (hO). ] Extraction of RflCO20 from the wastewater phase in [Step 2]
, CO20 will be recovered at the same time. Note that hypochlorite usually remains in the wastewater phase containing Rf+CO2o after the HFPO synthesis reaction. Therefore, if hypochlorite is present in the wastewater phase,
For example, the molar ratio of [number of moles of hypochlorite ion in the wastewater phase before the treatment]/[number of moles of QθSCN O in the organic phase] is 1 or more, preferably in the range of 2 to 100, and sometimes If it is preferably in the range of 2 to 20, it is also possible to omit the step of treating Q15CN(E) with a water-soluble oxidizing agent in this treatment method. That is, in the above-mentioned "method for removing fluorine-containing carboxylate from a wastewater phase" of the present invention, the organic phase containing the quaternary onium thiocyanate produced in step 2) is directly treated with the fluorine-containing carboxylate of step 1). The fourth step by decomposition of the SCN O by the water-soluble oxidizing agent of step 3) is achieved by contacting the wastewater phase containing the acid salt and unreacted hypochlorite.
It is also possible to simultaneously perform the improvement of the ion exchange ability of the quaternary onium salt and the extraction and removal of the fluorine-containing carboxylic acid salt from the wastewater phase using the resulting active quaternary onium salt in two operations. FIG. 2 shows an example of a block flow sheet for implementing this method. In [Step 4], Rf and CO□9Q(E) are first formed in the organic phase by an ion exchange reaction between the quaternary onium salt and Rf+COz◯ in the wastewater. In the ion exchange reaction step [Step 5], Rf+COz OQ O
Due to the ion exchange reaction between and SCN○, Q■S is present in the organic phase.
CN○ is formed. Next, the organic phase containing Q■SCN O is returned to [Step 4], where Rf, Coz○ and o
By contacting with an aqueous solution containing cio, SCN
Activation of quaternary onium salt by decomposition of ○ and RflC (
Extraction of hO is carried out simultaneously. Thereafter, by repeating [Step 4] and [Step 5] alternately, the fourth
Rf, GO! which repeatedly uses grade onium salts! ○ extraction method becomes possible. When the method shown in FIG. 2 is implemented, the following effects are obtained compared to the method shown in FIG. 1. ■One less process. ■The cost of oxidizing agent for SCN CD decomposition becomes unnecessary. ■ Since hypochlorite in the wastewater phase is consumed by reaction with SCN e, the cost of treating (reducing or decomposing) hypochlorite in wastewater treatment is reduced. In addition, as a method for carrying out the two-component reaction in (Step 3) and [Step 4], the same method as in the case of carrying out the above-mentioned Step 1), Step 2), or Step 3) is adopted. (Effect of the invention) By implementing the method of the invention, under mild conditions,
By simple operations, the by-product fluorine-containing carboxylate can be efficiently removed from the wastewater phase in the HFPO synthesis reaction. (Example) The present invention will be explained below with reference to Examples.
The scope of these examples is not intended to be limiting. Example 1 <HFPO synthesis reaction> Stirring rod coated with fluororesin, thermocouple nozzle, pressure gauge, cooling device, reaction liquid sampling nozzle [A
], Furthermore, a pressure-resistant glass reactor with an internal volume of 300 d and equipped with a nozzle (B) for filling and extracting the reaction solution and product is used for the HFPO synthesis reaction. First, trioctyltrimethylammonium chloride (hereinafter abbreviated as "TOM AC") 0. 160 ml of CF2-1-lichloro1.2.2-trifluoroethane (hereinafter abbreviated as "F-113") solution containing 580 g (1,44 mmol) and 1.5% by weight of sodium hydroxide. Fill with 10 mQ of sodium hypochlorite aqueous solution containing 6% effective chlorine concentration. After cooling the contents to -5°C,
RFP4.20g (28mmol) cooled to -5°C
The reaction is started by charging the solution and stirring the reaction solution vigorously. During the reaction, the temperature of the reaction solution is between 15°C and -
The reactor was cooled to a temperature within the range of 3"C. Stirring was stopped 10 minutes after the start of the reaction, and the reaction product was analyzed by gas chromatography. The reaction rate was 81%. After 10 minutes of reaction, the pressure inside the reactor was reduced and HFPO and about 40 d of F-113 were removed from the nozzle (B). Thereafter, the pressure inside the reactor was reduced to atmospheric pressure. , the wastewater phase was taken out from the reactor.The contents in the wastewater phase were analyzed by F-NMR spectrum, and it was found that CF3CO20 and CF:+
The existence of a fluorine-containing carboxylate anion represented by pFXCOz O (X = F, C1, H) was suggested. In addition, CF3C0ZO/CF:+CFX in the wastewater phase
The COz○ no molar ratio was 88/12. [CF3CO20 and CF:+CFXC02□9
It is abbreviated as flCO□○. ] <Extraction of Rf, CO□○> 50 ml of the wastewater phase containing Rf and CO□O produced in the HFPO synthesis reaction was extracted with fresh TOMAC5 each time.
When extracted three times using 50 ml of F-113 solution containing g, most of Rf and CO□○ in the aqueous phase were extracted into the organic phase. Infrared absorption spectrum and 19F of the organic phase shown below
- According to the results of NMR spectrum analysis, Rf and CO□○ extracted from the aqueous phase to the organic phase are
It was suggested that it exists in the organic phase in some form. (2) A characteristic absorption hand of a fluorine-containing carboxylate anion is observed in the infrared absorption spectrum at 1695 cm-'. ■19F-NMR spectrum The signal shown below was observed, and the 19F-N of the standard substance
Comparison with MR spectrum data suggested the presence of fluorine-containing carboxylate anions of CF3CO20 and CF3CFXCO□O. CF3-CF2-CO20CF3-CFCjl! −
CO□0CF3-CFH-CO2・○ CF3-C
o□O<Ion exchange reaction with 5CNO> Rf, Co□ obtained in the above RflCO20 extraction step
○Quaternary onium salt containing Q9 (about 37.5+n in total)
Approximately 150 ml of F-113 solution containing mo1) was mixed with an aqueous solution containing 5% by weight of Na5CN at 50d and 30°.
Ion exchange treatment was performed by stirring at C for 10 minutes. When this ion exchange treatment was repeated 10 times, it was found by infrared absorption spectral analysis that almost all of the quaternary onium salt in the F-113 solution was converted to QOSCN○. Infrared absorption spectrum data of Q"53CN (E) νSCN e: 2050 cm-'<Decomposition of 5CNO with water-soluble oxidizing agent> , 200% sodium hypochlorite aqueous solution containing 3% NaOH and 12% effective chlorine concentration,
The mixture was vigorously stirred and mixed for 20 minutes at 30°C. As a result, the SCN○ of Q QSCN O in the organic phase is
The fact that all of the components are decomposed is the 2nd part of the infrared absorption spectrum.
This was confirmed because the absorption at 050 cm-' completely disappeared. <Extraction of Rr, co, (E) using regenerated quaternary onium salt> F-113 solution containing the quaternary ammonium salt obtained by the above SCN O decomposition treatment operation
The precept was divided into three equal parts of 50 m each. This solution 50 was added to the F-113 solution 5 containing 5 g of TOMAC in the <Rf+C0zO extraction> step described above.
When a similar Rf+COz○ extraction operation was carried out using 0 m2 instead of 0 m2, most of the Rr, co, and O in the aqueous phase were extracted into the organic phase. This result shows that the quaternary ammonium salt obtained by the above S(, N C) decomposition treatment operation has the same Rf, CO, and O extraction ability as TOMAC. Therefore, the above experimental results confirm that it is possible to implement the method of extracting Rf and CO□O from the wastewater phase by repeatedly using a quaternary onium salt as shown in Figure 1. Ta. Example 2 <Continuous synthesis reaction of HFPO> A tubular reactor with an internal volume of 1.21 mm as shown in Fig. 3 [
6], decanter (7), ) (FPO distillation column [8], and organic phase tank
〔9〕を備えた連続反応装置により、
HFPよりHFPOを合成した。
まず、管型リアクター〔6〕を一5℃に冷却し、1.2
重量%のTOMACを含有するF−113溶液を、9.
41/hrの流速で反応装置内を循環させる。
次に、1.0mol/fの次亜塩素酸ナトリウムと1.
5重量%の水酸化ナトリウムを含有する次亜塩素酸ナト
リウム水溶液が、管型すアククー〔6]に8,2j!/
hrの流速で導入され、また、同時にデカンタ−〔7〕
から排出される。
HFPが0.5kg/hrの流速で、管型リアクター〔
6〕の前の有機相ラインに供給されることにより、HF
POの連続合成反応が開始される。
管型リアクター〔6]を出た反応液は、デカンタ−〔7
〕で有機相と水相に分けられ、水相は反応装置から放出
される。生成HFPOを含有する有機相は、HFPO蒸
留塔〔8〕に送られ、そこで、生成HFPOと未反応R
FPは、蒸留により有機相から分けられる。HFPOと
RFPが留去された後の残留有機相は、有機相タンク〔
9〕に送られ、そこから管型リアクター〔6〕ヘリサイ
クルされる。
反応開始から15分後においては、反応後のガスクロマ
トグラフィーによる分析によると、HFP転化率は、9
9%以上であり、HFPO選沢率は81%であった。
上記の連続反応において、反応開始後1時間から3時間
の間に得られた廃水相約162中のRf、CO□■の分
布を”F−NMRスペクトルにより調べたところ、CF
iC(hO/ CF3CFXCO□○のモル比は87/
13であった。なお、この水相のpHは12゜3であっ
た。
〔工程A〕 :この廃水相52を、TOMAC400g
を含有するF−113溶液1ONと、多孔板で仕切られ
た10段の攪拌室を有する塔径40manφのジャケッ
ト付き多段式向流抽出塔を用いて、ジャケット温度20
°Cで向流接触させたところ、廃水相中のRf、CO□
Oはほぼ全量が有機相中に抽出され、Rf、Co、○Q
のを形成していた。
〔工程B〕 :次に、〔工程A〕で使用したものと同じ
多段式向流抽出塔で、Rf、CO□OQ■を含有する当
該有機相91を、Na5CN 300 gを含有する水
溶液102と、ジャケット温度20°Cで向流接触させ
たところ、有機相中の第4級オニウム塩は、はとんどす
べてが口0SCN○となっていた。
(口■SCN Oの一部は懸濁状態で存在していた。
)
〔工程C〕 : 〔工程A〕で使用した多段式向流抽出
塔を用いて、0■SCN○を含有する当該F−113溶
液81と、有効塩素濃度12%(約2規定)の次亜塩素
酸ナトリウム水溶液61をジャケット温度20°Cで向
流接触させたところ、有機相中のQ 05CN○のSC
N Oは、すべて分解していることが赤外線吸収スペク
トル法による分析で確認された。
〔工程D〕 ; 〔工程C〕で得られた第4級オニウム
塩を含有するF−113溶液61を用いて、【工程A〕
と同様の方法で訂、CO□○を含有する廃水相31を処
理したところ、廃水相中のRflCO,○は、はぼ全量
が有機相に抽出されていた。この結果は、[工程C〕で
得られた第4級オニウム塩が、〔工程A〕で使用された
TOMACと同等のRf +CO□Oを抽出する能力を
有することを示している。
実施例3
実施例2と同様のHFPO合成反応を、次亜塩素酸ナト
リウム水溶液の流速を8.’ll/hrのかわりに9.
8A/hrとし、TOMACを含有するF−113溶液
の流速を9,41/hrのかわりに1.51/hrとし
、また、RFPの供給速度を0゜5kg/hrのかわり
に0.4kg/hrとして行った。
その結果、背型リアクター〔6〕の出口においては、H
FP供給開始から30分後では、HFP転化率はほぼ1
00%であり、HFPO選択率は78%であった。また
、HFP供給開始から5時間後のRFP転化率は96%
であり、HFPO選択率は81%であった。
上記のHFPO合成反応において、HFP供給開始後3
時間から5時間の間に得られた廃水相約201中のCF
3CO20/CF3CFXCO! Oのモル比は88/
12であり、この水相のpHは12.5であった。
〔工程E〕: Q■cp○含有有機相とNa5CN含有
水相より調合されたQ 05CN OO,047mol
/lを含有するF−113溶液121と上記廃水相5.
22を、実施例2で使用した多段式向流抽出塔を用いて
、ジャケット温度20°Cで向流接触させたところ、を
機相中のSCN Oは完全に消失し、廃水相中のRf、
Co□○のほとんどが有機相に抽出され、Rf、CO□
○Q■を形成していた。
〔工程F) ;Rf、Co□OQOを含有する当該有
機相1ONと、Na5CN 200 gを含有する水溶
液51を、実施例2で使用した多段式向流抽出塔を用い
て、ジャケット温度20°Cで向流接触させたところ、
有機相中の第4級オニウム塩は、はとんどすべてがQ
(EI SCN Oとなっており、Rf、CO□Oは水
相へ移行していた。
〔工程G〕:〔工程F〕で得られたQO5CN Oを含
有する有機相を用いて、〔工程E〕と同様の操作を行う
と、廃水相中のRf、COz○は、はとんどが有機相へ
抽出されていた。
以上の実験結果より、第2図に示されているようなQ
(E) SCN (E)を繰り返して使用し、廃水相中
のRf、Co、○を抽出する方法の実施が可能なことが
確認された。
実施例4
実施例1と同様のHFPO合成反応で生成したRflC
O□Oを含有する廃水相を、各回ごとに新しいトリオク
チルエチルホスホニウムブロマイド6゜0 g (12
,5mmol)を含有するクロロホルム溶液50m1を
使用して3回抽出したところ、水相中のRflCO20
は、はとんどが有機相へ抽出され、トリオクチルエチル
ホスホニウムカチオンとの塩を形成していることが、水
相の19F−NMRスペクトル分析、および有機相の赤
外線吸収スペクトルの分析により確認された。
以上のようにして得られたRf、COZ9go(この場
合、0■はトリオクチルエチルホスホニウムカチオンを
表す。)を含む第4級ホスホニウム塩(全体で約37.
5mmol)を含有するクロロホルム溶液150戚を用
いて、実施例1における〈SCN○とのイオン交換〉、
<5cNaの水溶性酸化剤による分解〉およびく再生第
4級オニウム塩によるRf、Co□○の抽出〉と同様の
操作を行った。
以上の実験の結果、Q■がトリオクチルエチルホスホニ
ウムカチオンでも、実施例1のQOがトリオクチルメチ
ルアンモニウムカチオンの場合と全(同様の結果が得ら
れ、当該ホスホニウム塩を使用する場合でも、第1図に
示されているようなRf、Co□○を抽出する方法が可
能であることが確認された。
実施例5
実施例1と同様のHFPO合成反応を実施した。
この際に生成したRf、Co□○を含有する廃水相50
dを用いて、実施例1の<RflCO□Oの抽出〉と同
様の操作を、TOMAC5gを含有するF−113溶液
50In1を3回使用するかわりに、テトラヘキシルア
ンモニウムクロライド5gを含有するトルエン溶液50
m1を3回使用して行い、さらに、実施例1の<5CN
Oのイオン交換反応〉と同様の操作を実施したところ、
実施例1と同様の結果が得られ、最終的にqoscNo
(この場合、Q(E)はテトラヘキシルアンモニウムカ
チオンを表す)を含有するトルエン溶液150mが得ら
れた。
このトルエン溶液150dを使用して、引き続き実施例
1の<5CNOの水溶性酸化剤(次亜塩素酸ナトリウム
)による分解〉、および〈再生第4級オニウム塩による
Rf+C(h Oの抽出〉を行ったところ、同様の結果
が得られ、テトラヘキシルアンモニウム塩/トルエン系
が、HFPO合成反応の廃水相からのRf、CO□Oの
抽出に有用であることが分かった。
実施例6
実施例5と同様の操作を、<5CNOの水溶性酸化剤に
よる分解〉工程での水溶性酸化剤として、次亜塩素酸ナ
トリウムのかわりに過酸化水素、硝酸、塩素水、次亜塩
素酸カルシウムを使用して行った。ただし、各種水溶性
酸化剤の水溶液の濃度は2規定、酸化剤/ SCN○の
モル比は30(次亜塩素酸カルシウムの場合はaczo
7 S(:NOが30)、撹拌は30 ’Cで1時間行
った。
その結果、有機相中のSCN Oは、上記条件下でほと
んどが消失したことが、有機相の赤外線吸収スペクトル
の分析により確認された。
また、上記各種酸化剤による処理方法により得られた第
4級アンモニウム塩を含有するトルエン溶液を用いて、
実施例1のく再生第4級オニウム塩によるRf、CO□
Oの抽出〉と同様の操作を行ったところ、いずれの場合
も、水相中のRr、coz Oは、はとんどが有機相へ
抽出された。
以上の結果は、本発明において、有機相のQO3CN
’)のSON○を分解する水溶性酸化剤として、次亜塩
素酸ナトリウム以外に過酸化水素、硝酸、塩素水、次亜
塩素酸カルシウム等も同様に有用であることを示してい
る。With a continuous reaction apparatus equipped with [9],
HFPO was synthesized from HFP. First, the tubular reactor [6] was cooled to -5℃, and
9. F-113 solution containing % TOMAC by weight.
Circulate through the reactor at a flow rate of 41/hr. Next, 1.0 mol/f of sodium hypochlorite and 1.
An aqueous solution of sodium hypochlorite containing 5% by weight of sodium hydroxide is poured into a tube-shaped tank [6]. /
hr flow rate, and at the same time the decanter [7]
is discharged from. HFP was installed in a tubular reactor at a flow rate of 0.5 kg/hr.
6] is supplied to the organic phase line before HF
A continuous synthesis reaction of PO is started. The reaction liquid exiting the tubular reactor [6] is transferred to a decanter [7].
] into an organic phase and an aqueous phase, and the aqueous phase is discharged from the reactor. The organic phase containing the produced HFPO is sent to the HFPO distillation column [8], where the produced HFPO and unreacted R
FP is separated from the organic phase by distillation. The remaining organic phase after HFPO and RFP are distilled off is stored in an organic phase tank [
9], from where it is recycled to the tube reactor [6]. According to post-reaction gas chromatography analysis, 15 minutes after the start of the reaction, the HFP conversion rate was 9.
It was 9% or more, and the HFPO selection rate was 81%. In the above continuous reaction, the distribution of Rf and CO□■ in the wastewater phase obtained between 1 hour and 3 hours after the start of the reaction was investigated by F-NMR spectrum, and it was found that CF
The molar ratio of iC(hO/CF3CFXCO□○ is 87/
It was 13. Note that the pH of this aqueous phase was 12°3. [Step A]: 400 g of TOMAC was added to this wastewater phase 52.
Using a jacketed multistage countercurrent extraction column with a column diameter of 40 manφ and having 10 stages of stirring chambers partitioned by perforated plates, a jacket temperature of 20
When subjected to countercurrent contact at °C, Rf, CO□ in the wastewater phase
Almost the entire amount of O is extracted into the organic phase, and Rf, Co, ○Q
It was forming the. [Step B]: Next, in the same multistage countercurrent extraction column as used in [Step A], the organic phase 91 containing Rf and CO□OQ■ is mixed with an aqueous solution 102 containing 300 g of Na5CN. When the mixture was brought into countercurrent contact at a jacket temperature of 20°C, almost all of the quaternary onium salts in the organic phase were 0SCN○. (A part of the 0■SCN○ existed in a suspended state.) [Step C]: Using the multistage countercurrent extraction column used in [Step A], the relevant F containing 0■SCN○ was extracted. -113 solution 81 and sodium hypochlorite aqueous solution 61 with an available chlorine concentration of 12% (approximately 2N) were brought into countercurrent contact at a jacket temperature of 20°C.
Analysis by infrared absorption spectroscopy confirmed that all N 2 O had been decomposed. [Step D]; Using F-113 solution 61 containing the quaternary onium salt obtained in [Step C], [Step A]
When wastewater phase 31 containing CO□○ was treated in the same manner as above, almost all of the RflCO,○ in the wastewater phase was extracted into the organic phase. This result shows that the quaternary onium salt obtained in [Step C] has the same ability to extract Rf + CO□O as TOMAC used in [Step A]. Example 3 The same HFPO synthesis reaction as in Example 2 was carried out by changing the flow rate of the sodium hypochlorite aqueous solution to 8. 'll/hr instead of 9.
8 A/hr, the flow rate of the F-113 solution containing TOMAC was 1.51/hr instead of 9.41/hr, and the RFP supply rate was 0.4 kg/hr instead of 0.5 kg/hr. I went there as an hr. As a result, at the outlet of the back reactor [6], H
30 minutes after the start of FP supply, the HFP conversion rate was approximately 1.
00%, and the HFPO selectivity was 78%. Furthermore, the RFP conversion rate after 5 hours from the start of HFP supply was 96%.
The HFPO selectivity was 81%. In the above HFPO synthesis reaction, after the start of HFP supply, 3
CF in the wastewater phase obtained between approximately 201 and 5 hours.
3CO20/CF3CFXCO! The molar ratio of O is 88/
12, and the pH of this aqueous phase was 12.5. [Step E]: Q 05CN OO, 047 mol prepared from the Q■cp○-containing organic phase and the Na5CN-containing aqueous phase
/l of F-113 solution 121 and the wastewater phase 5.
When 22 was brought into countercurrent contact at a jacket temperature of 20°C using the multistage countercurrent extraction column used in Example 2, SCN O in the organic phase completely disappeared, and Rf in the wastewater phase disappeared. ,
Most of Co□○ is extracted into the organic phase, and Rf, CO□
○Q■ was formed. [Step F); The organic phase 1ON containing Rf, Co□OQO and the aqueous solution 51 containing 200 g of Na5CN were heated at a jacket temperature of 20°C using the multistage countercurrent extraction column used in Example 2. When brought into countercurrent contact with
The quaternary onium salts in the organic phase are almost all Q.
(EI SCN O, and Rf and CO□O had migrated to the aqueous phase. [Step G]: Using the organic phase containing QO5CN O obtained in [Step F], [Step E ], most of the Rf and COz○ in the wastewater phase were extracted into the organic phase. From the above experimental results, the Q
(E) SCN It was confirmed that it is possible to implement the method of repeatedly using (E) to extract Rf, Co, and O from the wastewater phase. Example 4 RflC produced in the same HFPO synthesis reaction as in Example 1
The O□O-containing wastewater phase was treated each time with 6°0 g (12
, 5 mmol) was extracted three times using 50 ml of chloroform solution containing RflCO20 in the aqueous phase.
It was confirmed by 19F-NMR spectrum analysis of the aqueous phase and infrared absorption spectrum analysis of the organic phase that most of it was extracted into the organic phase and formed a salt with trioctylethylphosphonium cation. Ta. A quaternary phosphonium salt containing Rf and COZ9go (in this case, 0■ represents trioctylethylphosphonium cation) obtained as above (approximately 37% in total).
<Ion exchange with SCN○> in Example 1 using a chloroform solution 150 relatives containing 5 mmol),
The same operations as <decomposition of 5cNa with water-soluble oxidizing agent> and extraction of Rf and Co□○ using recycled quaternary onium salt> were performed. As a result of the above experiment, even when Q It was confirmed that the method of extracting Rf and Co□○ as shown in the figure is possible. Example 5 The same HFPO synthesis reaction as in Example 1 was carried out. Rf produced at this time, Wastewater phase containing Co□○ 50
The same operation as <Extraction of RflCO□O> in Example 1 was carried out using d, but instead of using 50 In1 of F-113 solution containing 5 g of TOMAC three times, 50 In of toluene solution containing 5 g of tetrahexylammonium chloride was used.
m1 was used three times, and further, <5CN of Example 1
When the same operation as O ion exchange reaction was carried out,
The same results as in Example 1 were obtained, and finally qoscNo.
(in this case Q(E) represents the tetrahexylammonium cation) 150 ml of toluene solution were obtained. Using 150 d of this toluene solution, the <decomposition of 5CNO with a water-soluble oxidizing agent (sodium hypochlorite)> and <Rf+C (extraction of hO) with regenerated quaternary onium salt> of Example 1 were subsequently carried out. Similar results were obtained, and it was found that the tetrahexylammonium salt/toluene system is useful for extracting Rf and CO□O from the wastewater phase of the HFPO synthesis reaction.Example 6 Example 5 and The same operation was carried out using hydrogen peroxide, nitric acid, chlorine water, and calcium hypochlorite instead of sodium hypochlorite as the water-soluble oxidizing agent in the step of <decomposition of 5CNO with a water-soluble oxidizing agent>. However, the concentration of the aqueous solutions of various water-soluble oxidizing agents was 2N, and the molar ratio of oxidizing agent/SCN○ was 30 (in the case of calcium hypochlorite, aczo
7S (30:NO), stirring was performed at 30'C for 1 hour. As a result, it was confirmed by analysis of the infrared absorption spectrum of the organic phase that most of the SCN O in the organic phase disappeared under the above conditions. In addition, using a toluene solution containing a quaternary ammonium salt obtained by the treatment method using the various oxidizing agents described above,
Rf, CO□ by regenerated quaternary onium salt in Example 1
When the same operation as in [Extraction of O] was carried out, in all cases, most of Rr and coz O in the aqueous phase were extracted into the organic phase. The above results indicate that in the present invention, QO3CN in the organic phase
It has been shown that, in addition to sodium hypochlorite, hydrogen peroxide, nitric acid, chlorine water, calcium hypochlorite, etc. are similarly useful as water-soluble oxidizing agents for decomposing SON○ of ').
第1図および第2図は、HFPO合成反応における廃水
相から副生含フッ素カルボン酸塩を除去する廃水処理法
の例のブロックフローシート、第3図は、相間移動触媒
を繰り返し使用してHFPOを製造する装置の一例であ
る。Figures 1 and 2 are block flow sheets of an example of a wastewater treatment method for removing by-product fluorine-containing carboxylic acid salts from the wastewater phase in the HFPO synthesis reaction. This is an example of a device for manufacturing.
Claims (2)
媒の存在下で水相と有機相の二相系で反応を行いヘキサ
フルオロプロピレンよりヘキサフルオロプロピレンオキ
シドを製造する方法において、1)ヘキサフルオロプロ
ピレンオキシド合成反応工程で生成した副生成物である
含フッ素カルボン酸塩を含有する廃水相を、一般式〔
I 〕 R_1R_2R_3R_4A^■〔 I 〕 (ただし、AはNまたはP原子を表し、R_1、R_2
、R_3およびR_4は、置換あるいは非置換の炭化水
素基を表す。R_1、R_2、R_3およびR_4中の
炭素数の合計は、オニウムイオン1個あたり少なくとも
8である。 R_1、R_2、R_3およびR_4はたがいに連結し
て複素環を形成してもよいし、また、R_1、R_2、
R_3あるいはR_4が他のオニウムイオンを含んでい
てもよい。)で示される第4級オニウムカチオンの塩を
含有した水に難混和性の有機相と接触させて有機相中に
含フッ素カルボン酸第4級オニウム塩を形成させ、2)
含フッ素カルボン酸第4級オニウム塩を含む当該有機相
をチオシアン酸イオンを含む水相と接触させてチオシア
ン酸第4級オニウム塩を有機相中に形成させ、 3)次いでチオシアン酸第4級オニウム塩を含む当該有
機相を水溶性酸化剤を含む水相と接触させてチオシアン
酸イオンを分解し、 4)得られた有機相を再び1)の工程へもどすことを特
徴とする廃水相からの含フッ素カルボン酸塩の除去方法
。(1) In a method for producing hexafluoropropylene oxide from hexafluoropropylene by using hypochlorite as an oxidizing agent and carrying out a reaction in a two-phase system of an aqueous phase and an organic phase in the presence of a phase transfer catalyst, the method comprises: ) The wastewater phase containing the fluorine-containing carboxylic acid salt, which is a by-product produced in the hexafluoropropylene oxide synthesis reaction step, is expressed by the general formula [
I ] R_1R_2R_3R_4A^■ [ I ] (However, A represents N or P atom, R_1, R_2
, R_3 and R_4 represent a substituted or unsubstituted hydrocarbon group. The total number of carbons in R_1, R_2, R_3 and R_4 is at least 8 per onium ion. R_1, R_2, R_3 and R_4 may be linked to each other to form a heterocycle, or R_1, R_2,
R_3 or R_4 may contain other onium ions. ) to form a quaternary onium salt of a fluorine-containing carboxylic acid in the organic phase by contacting water containing a salt of a quaternary onium cation represented by (2) with a poorly miscible organic phase;
3) contacting the organic phase containing the fluorine-containing carboxylic acid quaternary onium salt with an aqueous phase containing thiocyanate ions to form a thiocyanate quaternary onium salt in the organic phase; 4) decomposing the thiocyanate ions by contacting the organic phase containing the salt with an aqueous phase containing a water-soluble oxidizing agent; and 4) returning the obtained organic phase to the process of 1). Method for removing fluorine-containing carboxylates.
2)において生成したチオシアン酸第4級オニウム塩を
含む有機相を、そのまま工程1)の含フッ素カルボン酸
塩と未反応次亜塩素酸塩を含有する廃水相と接触させる
ことにより、工程3)の水溶性酸化剤によるチオシアン
酸イオンの分解と、工程4)および工程1)の廃水相か
らの含フッ素カルボン酸塩の除去を同時に実施すること
を特徴とする方法。(2) In the method according to claim 1, the organic phase containing the quaternary onium thiocyanate produced in step 2) is directly mixed with the fluorine-containing carboxylic acid salt of step 1) and unreacted hypochlorite. By bringing it into contact with the wastewater phase containing an acid salt, the decomposition of thiocyanate ion by the water-soluble oxidizing agent in step 3) and the removal of the fluorine-containing carboxylate from the wastewater phase in step 4) and step 1) can be simultaneously performed. A method characterized by carrying out.
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| CN114956391A (en) * | 2022-07-12 | 2022-08-30 | 北京大学 | Thiocyanate waste liquid treatment method |
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