JPH0953195A - ヨウ化水素酸の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高純度のヨウ化水素酸を製造する。 【構成】 ヨウ素を溶解した水溶液を陽イオン交換膜で
区画した電解槽の陰極室に供給し、陽極室には水を供給
し、少なくとも陽極を陽イオン交換膜と密着して電気分
解を行い陰極室からヨウ化水素酸含有水溶液を製造す
る。 【効果】 分離精製手段を用いることなく、高純度のヨ
ウ化水素酸を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ヨウ化水素酸の製造方
法に関するものであり、とくに電気分解によってヨウ素
を原料に高純度のヨウ化水素酸を製造する方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】ヨウ化水素酸は、有機化学物質の製造に
おいて重要な物質であり、とくに医薬の製造において広
く利用されている物質である。従来、ヨウ化水素酸は、
以下のように、水にヨウ素を懸濁させ冷却しながら赤リ
ンを加えて還元し、 ２Ｐ＋５Ｉ₂ ＋８Ｈ₂Ｏ →１０ＨＩ＋２Ｈ₃ＰＯ₄ 副生したリン酸との混合液を蒸留してヨウ化水素を分離
し、水に吸収させることによってヨウ化水素酸を得てい
た。

【０００３】原料のヨウ素は天然ガス採取の際に得られ
るヨウ素含有かん水を吸着剤、イオン交換樹脂によって
処理したり、あるいは酸を加えて酸性に調整し、塩素を
注入し下記の反応によって、ヨウ素を遊離させている。 ２ＮａＩ＋Ｃｌ₂ →２ＮａＣｌ＋Ｉ₂ かん水からのヨウ素の採取では、高純度のものが得られ
るものの、赤リンを用いたヨウ化水素酸の製造は、副生
物の分離を蒸留によって行う必要があり、また原料とし
て用いる赤リンから不純物としてヒ素、鉄等が混入する
可能性がある。これらの中で、特にヒ素は多くの用途に
おいて妨害物質としての作用をするのでヨウ化水素酸へ
の混入を避けなければならない不純物である。

【０００４】ヨウ化水素酸の蒸留による分離時には、ヨ
ウ素が遊離することもあり、蒸留によらないで高純度の
ヨウ化水素酸を製造することが望まれていた。たとえ
ば、特開昭５３−５４１９７号公報には、電気分解によ
るヨウ化水素の製造方法が開示されているが、隔膜法で
区画された陽極室には、電気分解のために硫酸等の電解
液が必要となり、陰極で生成するヨウ化水素が汚染され
やすいという問題点があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ヨウ化水素
酸を蒸留操作等のヨウ素の発生等を伴う分離操作を行う
ことなく、また不純物の混入のない効率的なヨウ化水素
酸の製造方法を提供することを課題とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、ヨウ化水素酸
の製造方法において、ヨウ素を溶解した水溶液を陽イオ
ン交換膜で区画した電解槽の陰極室に供給し、陽極室に
は水を供給し、少なくとも陽極は陽イオン交換膜と密着
して電気分解を行い、陰極室からヨウ化水素酸含有水溶
液を得るヨウ化水素酸の製造方法である。すなわち、本
発明の方法では、気液透過性を有する陽極および陰極を
イオン交換膜に密着させ、あるいは陽極のみを陽イオン
交換膜に密着し、陽イオン交換膜を固体高分子電解質と
して作用させ、陽極室には通常の電気分解に必要な電解
液を用いることなく、純粋な水を陽極室に加えながら電
気分解を行い、陰極室において電気化学的にヨウ素を還
元し、直接にヨウ化水素酸を得る方法である。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明のヨウ素の還元によるヨウ
化水素酸の製造方法を、図を参照して説明する。図１
は、本発明のヨウ化水素酸の製造方法を説明する図であ
る。ヨウ素製造工程１において製造されたヨウ素２は、
ヨウ素溶解槽３でヨウ化水素酸中に溶解される。ヨウ素
溶解槽へは水も加えられ、濃度の調整が行われる。ヨウ
素を溶解したヨウ化水素酸は、陽イオン交換膜５で陽極
室６と陰極室７に区画した電解槽４の陰極室７に導入す
る。陽極８および陰極９はイオン交換膜５と密着してお
り、陽極室には水を導入して電気分解をする。陰極液の
気液分離装置１０において水素を分離し、ヨウ化水素酸
をヨウ化水素酸貯槽１１に貯蔵した。得られたヨウ化水
素酸の一部はヨウ素溶解槽に供給し、ヨウ素を溶解する
とともに水を加えて濃度の調整を行い電解に使用した。
一方、陽極液は、陽極液の気液分離装置１２において酸
素を分離し、希薄なヨウ素含有水１３はヨウ素製造工程
１においてヨウ素として回収した。

【０００８】本発明のヨウ化水素酸の製造方法に用いる
電解槽には、ヨウ素による腐食を生じにくい電極、イオ
ン交換膜等の構成材料を用いることが必要である。陽極
基体には、ヨウ素あるいはヨウ素イオンに対して耐性の
あるニオブ、タンタル、炭素等の材料が好ましく、とく
にこれらの多孔性材料が好ましい。また、電極触媒とし
ては、白金、イリジウム等の貴金属、あるいはそれらの
酸化物、又はそれらとチタン、タンタル等の薄膜形成性
金属との複合酸化物が耐食性の面から好ましい。これら
の触媒は粉末としてフッ素樹脂等の結着剤樹脂を用いて
基体上に固着したり、あるいは電析、共電着、めっき、
蒸着、熱分解被覆等により基体上に形成させても良い。

【０００９】陽極には、板状、多孔板状のものを用いる
ことができる。また、陽極として水素拡散電極を用いる
ことによって陰極室で生成した水素を導入することによ
り電解電圧を減少させることができるが、水素拡散電極
を用いる場合には、イオン交換膜あるいは電極には、ヨ
ウ素が析出し反応を阻害することがないように、電解液
が充分に流れるように、親水性の通路と気体透過性の通
路の両方の通路を有している構造とすることが好まし
い。また、水素拡散電極を用いるならば、酸素発生下で
生じやすいヨウ素の酸化副生成物の生成を防止すること
ができる。

【００１０】また、陰極基体にはヨウ化水素酸溶液中で
安定な、ジルコニウム、タングステン、炭素等を用いる
ことができ、白金、パラジウム等の電極触媒の被覆を形
成することが好ましい。陰極室は、陽極室と異なり導電
率の大きなヨウ化水素の溶液を含んでいるので、陰極を
イオン交換膜と密着する必要はない。したがって、陰極
は以下に述べるイオン交換膜と接して配置しても良い
が、反応生成物の流通を促進するために、イオン交換膜
と陰極の間に絶縁性の開口部を有するスペーサ（厚さ
０．１〜２ｍｍ程度）を挿入するか、単に０．１〜２ｍ
ｍ程度離して配置しても良い。スペーサはテフロン樹脂
製多孔板が好ましい。

【００１１】イオン交換膜には、ヨウ化水素酸やヨウ素
に対して化学的安定性が要求されるため、フッ素樹脂系
陽イオン交換膜が好ましく、パーフルオロスルホン酸系
の陽イオン交換膜であるナフィオン１１７、３５０（デ
ュポン社製）が選択透過性が大きく水素イオンの輸率が
大きい炭化水素系の陽イオン交換膜も使用可能である。
また、陽極とイオン交換膜は水圧差或いは外部からの締
付圧力により接触させるか、前もってホットプレス等に
より接合させる。電解槽材料には、チタン等の金属基体
上にガラスライニング材料を被覆することが好ましい。
また耐食性が大きなフッ素樹脂を用いても良い。

【００１２】本発明の電解槽は、固体高分子電解質の面
上に電極を直接に形成したものではなく、高分子固体電
解質と電極とを別個に作製し、両者を密着させる構造と
したので、電極の面積が大きくなっても特性の優れた電
解槽を得ることが可能となる。 また、電解液温度は２
０℃〜６０℃が好ましく、高温では使用材料の劣化が生
じ易く、１Ａ／ｄｍ²〜５０Ａ／ｄｍ²の電流密度で運転
することが好ましい。電解液中のヨウ素の濃度が低いと
水素発生の割合が増加するので、濃度の低いヨウ素の溶
液を原料とする場合には、多段に電解槽を設けて低濃度
の電解槽における分解率を低くし、効率良く反応を進行
させ、最終的な分解率を高めることにより、ヨウ素の残
留量を少なくすることができる。また、電解槽には、電
解液を循環しても、あるいはバッチ式のいずれによって
運転しても良い。生成するヨウ化水素酸の濃度は、水と
の共沸混合物である５７重量％とすることが好ましい。

【００１３】また、使用する陽イオン交換膜の種類によ
っては、陽極側へのヨウ素イオンの拡散、移動が５〜１
０％と無視できない量となる。陽極室のヨウ素イオン濃
度が大きくなると電解電圧が増加するので、ヨウ素イオ
ン濃度は５ｇ／ｌ以下となるように純水を供給し、陽極
液中のヨウ素イオン濃度を一定の濃度以下に保持するこ
とが必要である。

【００１４】

【実施例】

実施例１ 陽極として、面積０．２ｄｍ²の炭素繊維布（日本カー
ボン製 グラファイトクロス（ＰＦ−２０））上に、フ
ッ素樹脂（三井デュポンフロロケミカル製３０Ｊ）の
０．２ｇを結合剤として、白金粉末（田中貴金属工業製
２００メッシュアンダー）の０．６ｇを混練したもの
を塗布し、３５０℃で３０分間焼成した白金担持炭素電
極を使用した。陰極には陽極と同じ面積のジルコニウム
多孔体（開孔率４０％、厚さ０．５ｍｍのエキスパンデ
ッドメタルを２枚積層したもの）上に白金をめっきした
電極を用い、それぞれの電極を陽イオン交換膜（デュポ
ン社製 ナフィオン１１７）から２ｍｍの位置に取り付
け、陰極室を陽極室に対し０．５ｋｇ／ｃｍ² 高圧に保
持して、陽イオン交換膜を陽極に密着させて電気分解を
行った。陽極室には水を供給し、陰極室には、濃度が５
７重量％のヨウ化水素酸６４ｍｌに水３６ｍｌを加えた
溶解液に固体状のヨウ素８ｇを溶解して調整した陰極液
を供給した。電流密度は１０Ａ／ｄｍ² とし、４０分間
電解を行った。このときの電解電圧は３Ｖから５Ｖに変
化し、ヨウ素濃度は初期濃度が８０ｇ／ｌであったもの
が電解後には０．２ｇ／ｌにまで低下し、６４０ｇ／ｌ
のヨウ化水素酸が生成した。

【００１５】実施例２ 電流密度を２０Ａ／ｄｍ² に変えた点を除き実施例１と
同様に２０分間電解を行ったところ、電解電圧は５Ｖか
ら８Ｖに変化し、ヨウ素濃度は初期８０ｇ／ｌであった
ものが電解後０．１ｇ／ｌにまで低下し、約７ｇのヨウ
化水素酸が生成した。

【００１６】比較例 実施例の電解槽において陽イオン交換膜を使用せずに電
解を行ったところ、ヨウ化水素酸は陽極で酸化されヨウ
素が生じるのみであり、ヨウ化水素酸の濃度は増加しな
かった。

【００１７】

【発明の効果】ヨウ素含有溶液から分離精製手段等を設
けることなく不純物の混入がない高純度のヨウ化水素酸
を得ることができ、効率的な製造を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のヨウ化水素酸の製造方法を説明する図
である。

【符号の説明】

１…ヨウ素製造工程、２…ヨウ素、３…ヨウ素溶解槽、
４…電解槽、５…陽イオン交換膜、６…陽極室、７…陰
極室、８…陽極、９…陰極、１０…陰極液の気液分離装
置、１１…ヨウ化水素酸貯槽、１２…陽極液の気液分離
装置、１３…ヨウ素含有水

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 隆児 神奈川県座間市入谷２−877−５ (72)発明者 中島 保夫 東京都杉並区南荻窪４−26−１−401 (72)発明者 島宗 孝之 東京都町田市本町田3006−30

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヨウ化水素酸の製造方法において、ヨウ
   素を溶解した水溶液を陽イオン交換膜で区画した電解槽
   の陰極室に供給し、陽極室には水を供給し、少なくとも
   陽極を陽イオン交換膜と密着して電気分解を行い陰極室
   からヨウ化水素酸含有水溶液を得ることを特徴とするヨ
   ウ化水素酸の製造方法。
2. 【請求項２】 陽極室に水素を供給して、陽極反応とし
   て水素イオンを生成することを特徴とする請求項１記載
   のヨウ化水素酸の製造方法。