特開 2023-169683 塩化第一鉄水溶液の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023169683

(43)【公開日】2023-11-30

(54)【発明の名称】塩化第一鉄水溶液の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C01G 49/10 20060101AFI20231122BHJP

   C25B 1/26 20060101ALI20231122BHJP

【ＦＩ】

C01G49/10

C25B1/26 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022080956

(22)【出願日】2022-05-17

(71)【出願人】

【識別番号】522195183

【氏名又は名称】株式会社プロトンシステム

(71)【出願人】

【識別番号】522194603

【氏名又は名称】山本 恵理子

(74)【代理人】

【識別番号】110000800

【氏名又は名称】デロイトトーマツ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】山本 恵理子

【テーマコード（参考）】

4G048

4K021

【Ｆターム（参考）】

4G048AA06

4G048AB02

4K021AB07

4K021BA03

4K021DB36

(57)【要約】

【課題】塩化水素又は塩素を発生させること無く塩化第一鉄水溶液を製造する方法を提案する。
【解決手段】炭素を含有する鉄材を塩化ナトリウム水溶液の電気分解により生じた強酸性の電解水に接触させることを特徴とする塩化第一鉄水溶液の製造方法。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

炭素を含有する鉄材を塩化ナトリウム水溶液の電気分解により生じた強酸性の電解水に接触させることを特徴とする塩化第一鉄水溶液の製造方法。

【請求項2】

請求項１に記載の塩化第一鉄水溶液の製造方法において、
前記強酸性の電解水の水素イオン濃度はｐＨ＝１～２であることを特徴とする塩化第一鉄水溶液の製造方法。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の塩化第一鉄水溶液の製造方法において、
前記鉄材に含有された炭素の含有率は１～１０質量％であることを特徴とする塩化第一鉄水溶液の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、塩化第一鉄水溶液の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、塩化第一鉄水溶液の製造方法としては板片状又は粒状の金属鉄と塩酸を反応させる方法が知られている。（例えば特許文献１参照）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開昭６４－７９０１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の金属鉄と塩酸とを反応させる方法では、塩酸から発生した塩化水素又は塩素により作業の際に健康被害を受けたり、設備が腐食したりする不都合がある。

【0005】

本発明は、かかる不都合を解消して、塩化水素又は塩素を発生させること無く塩化第一鉄水溶液を製造する方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

かかる目的を達成するために、本発明の塩化第一鉄水溶液の製造方法は、炭素を含有する鉄材を塩化ナトリウム水溶液の電気分解により生じた強酸性電解水に接触させることを特徴とする。

【0007】

本発明の塩化第一鉄水溶液の製造方法では、まず、原水に塩化ナトリウム等の塩化物を添加することにより調製された塩化物水溶液を対向配置された１対の電極間にイオン透過性の隔膜を備える電気分解装置で電気分解することにより、強酸性の電解水を得る。

【0008】

次いで、前記強酸性の電解水に炭素を含有する鉄材を接触させることで該強酸性の電解水中の次亜塩素酸と鉄が反応し、塩化第一鉄となることで塩化第一鉄水溶液が生成する。

【0009】

この結果、塩化水素又は塩素を発生させること無く、塩化第一鉄水溶液を製造することができる。

【0010】

また、本発明の塩化第一鉄水溶液の製造方法において、前記強酸性の電解水の水素イオン濃度はｐＨ＝１～２であることが好ましい。

【0011】

このような構成とすることにより、効率良く塩化第一鉄水溶液を製造することができる。

【0012】

尚、前記強酸性の電解水の水素イオン濃度がｐＨ＝２超である場合、該強酸性の電解水と前記鉄材の反応が起こらず、塩化第一鉄水溶液が生成されないことがある。

【0013】

さらに、前記鉄材に含有される炭素の含有率は１～１０質量％であることが好ましい。

【0014】

このような構成とすることにより、さらに効率良く塩化第一鉄水溶液を製造することができる。

【0015】

尚、前記鉄材に含有される炭素の含有率が１質量％未満の場合、該鉄材と前記強酸性の電解水との反応が起こらず、塩化第一鉄水溶液が生成されないことがある。

【0016】

また、前記鉄材に含有された炭素の含有率を１０質量％超とすることは技術的に難しい。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の塩化第一鉄溶液の製造方法を示すフローチャート。

【図2】本発明の電気分解に用いる装置構成の一例を示すシステム構成図。

【発明を実施するための形態】

【0018】

次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。

【0019】

本実施形態の塩化第一鉄溶液の製造方法は、炭素を含有する鉄材を塩化ナトリウム水溶液の電気分解により生じた強酸性の電解水に接触させる方法である。

【0020】

本実施形態の塩化第一鉄溶液の製造方法では、図１に示すように、ＳＴＥＰ１で塩化ナトリウム水溶液を電気分解することでＳＴＥＰ２の強酸性の電解水を得る。次いで、前記強酸性の電解水とＳＴＥＰ３の炭素を含有する鉄材とを、ＳＴＥＰ４で接触させて、該鉄材の少なくとも一部を前記強酸性の電解水に溶解させることで塩化第一鉄水溶液を得ることができる。

【0021】

前記強酸性電解水を得るための電気分解は、図２に示す電気分解装置１により実施することができる。

【0022】

本実施形態の電気分解装置１は、陽極側電極５３、陰極側電極７３が対向配置された電解槽３０を備え、電解槽３０は陽極側電極５３、陰極側電極７３の間に配置されたイオン透過性の隔膜３１により、陽極側電極５３を備える陽極電解室５１と、陰極側電極７３を備える陰極電解室７１とに分離されている。陽極電解室５１には酸性水取出管５５が備えられている。隔膜３１としては例えばイオン交換膜を用いることができる。

【0023】

また、電気分解装置１は塩化物水溶液貯留槽１０を備え、塩化物水溶液貯留槽１０は、途中にポンプ３５を備える塩化物水溶液供給管３３を介して陽極電解室５１と、陰極電解室７１とに接続されている。

【0024】

次に電気分解装置１による本実施形態の電気分解方法について説明する。

【0025】

電気分解装置１では、塩化物水溶液貯留槽１０に貯留されている塩化物水溶液を塩化物水溶液供給管３３から陽極電解室５１と、陰極電解室７１とに導入し、陽極側電極５３と、陰極側電極７３とに、電流を印加することにより、電気分解を行う。前記塩化物水溶液は、例えば、純水に塩化ナトリウム等の塩化物を２～５質量％添加することにより調製される。

【0026】

このようにすると、陰極電解室７１では塩化ナトリウムが塩化物イオン、ナトリウムイオンとなり、水酸化ナトリウムが生成し、塩化物イオンは隔膜３１を透過して陽極電解室５１に移動する。陽極電解室５１では生成した塩素が塩酸、次亜塩素酸となり、ＳＴＥＰ２の強酸性の電解水が生成する。

【0027】

次に本実施形態の反応方法について説明する。本実施形態では、図１に示すように、ＳＴＥＰ２の強酸性の電解水と、ＳＴＥＰ３の前記炭素を含有する鉄材とを、電解水：鉄材＝１００１：１９００の割合（質量比）で接触させて、５～４０℃の温度で、３０秒～９時間反応させる。すると、強酸性の電解水と炭素を含有する鉄材とが接触する面では、次式のような反応が起こり、塩化第一鉄水溶液を得ることができる。

【化1】

前記炭素を含有する鉄材としては炭素鋼や鋳鉄を挙げることができる。前記鉄材は具体的には鉄を９０～９９質量％、炭素を１～１０質量％有する鉄材であり、例えば、鉄を９３．８％、炭素を３．７５％含む鉄材が好適である。

【符号の説明】

【0028】

１０…塩化物水溶液保管槽、３０…電解槽、３１…隔膜、３３…塩化物水溶液供給管、３５…ポンプ、５１…陽極電解室、５３…陽極側電極、５５…酸性水取出管、７１…陰極電解室、７３…陰極側電極

【図1】

【図2】