三氯化钛溶液的制造方法和三氯化钛溶液的制造装置制造方法及图纸

根据本发明专利技术的一个实施方案的制造三氯化钛溶液的方法是一种通过使用离子交换电解还原法从而在电解液中还原四氯化钛以制造三氯化钛溶液的方法。使用含硫酸根离子的水溶液作为阳极侧的电解液。根据本发明专利技术的另一个实施方案的制造三氯化钛溶液的装置是一种通过在水溶液中电解还原四氯化钛来制造三氯化钛溶液的装置，其包括：阳极室，其存储阳极电解液；阴极室，其存储四氯化钛溶液并且通过离子交换膜而与该阳极室隔开；阳极，其浸渍在该阳极室中的阳极电解液中；以及阴极，其浸渍在该阴极室中的四氯化钛溶液中。该阳极电解液含有硫酸根离子。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】三氯化钛溶液的制造方法和三氯化钛溶液的制造装置
本专利技术涉及一种三氯化钛溶液的制造方法和一种三氯化钛溶液的制造装置。本申请要求于2015年10月8日提交的日本专利申请No.2015-200520的优先权，该日本专利申请的全部内容通过引用并入本文。
技术介绍
在采用还原剂还原水溶液中的金属离子以制造金属粉末的液相还原法中，使用三氯化钛溶液作为还原剂。已知可以通过对四氯化钛溶液进行电解还原来制造三氯化钛溶液(例如，参见日本未审查专利申请公开No.2012-255188)。在上述专利申请公开中描述的三氯化钛溶液的制造方法中，使用了包含四氯化钛、盐酸和氧化抑制剂的水溶液作为阴极侧的电解液，并且使用了诸如氯化铵水溶液、氯化钠水溶液或氯化钛水溶液之类的含氯离子的水溶液作为阳极侧的电解液。引文列表专利文献专利文献1：日本未审查专利申请公开No.2012-255188
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施方案的制造三氯化钛溶液的方法是这样一种制造三氯化钛溶液的方法，所述方法包括：通过使用离子交换电解还原法从而在电解液中还原四氯化钛。在该方法中，使用含硫酸根离子的水溶液作为阳极侧的电解液。根据本专利技术的另一个实施方案的制造三氯化钛溶液的装置是一种通过在水溶液中电解还原四氯化钛来制造三氯化钛溶液的装置。所述装置包括：阳极室，其存储阳极电解液；阴极室，其通过离子交换膜而与阳极室隔开并且存储四氯化钛溶液；阳极，其浸渍在阳极室中的阳极电解液中；以及阴极，其浸渍在阴极室中的四氯化钛溶液中。在所述装置中，阳极电解液含有硫酸根离子。附图简要说明[图1]图1示出了根据本专利技术的一个实施方案的三氯化钛溶液的制造装置的示意图。具体实施方案[技术问题]在制造三氯化钛溶液的方法中，该方法包括使用含氯离子的水溶液作为阳极侧的电解液，氯离子由于阳极反应而可能会产生氯气，并且可能与电解液中的其他溶质成分反应而产生氯化物气体。因此，在上述制造三氯化钛的方法中，通常需要吸入并排出所产生的气体。为了降低处理这种氯系气体的成本，期望减少在三氯化钛溶液的制造中产生的氯系气体的量。鉴于以上情况而完成了本专利技术。本专利技术的一个目的在于提供可以减少所产生的氯系气体的量的三氯化钛溶液的制造方法和三氯化钛溶液的制造装置。[专利技术的有益效果]根据本专利技术的一个实施方案的三氯化钛溶液的制造方法和根据本专利技术的另一个实施方案的三氯化钛溶液的制造装置，可以减少所产生的氯系气体的量。[本专利技术实施方案的说明]根据本专利技术的一个实施方案的制造三氯化钛溶液的方法是这样一种制造三氯化钛溶液的方法，所述方法包括：通过使用离子交换电解还原法从而在电解液中还原四氯化钛。在所述方法中，使用含硫酸根离子的水溶液作为阳极侧的电解液。术语“离子交换电解还原法”指的是这样一种电解还原法，其中在通过离子交换膜将阳极侧的电解液与阴极侧的电解液隔开的状态下进行电解。根据上述制造三氯化钛溶液的方法，通过使用含硫酸根离子的水溶液作为阳极侧的电解液，从而将阳极侧的电解液中的氯离子浓度抑制为较低，以防止阳极侧的电解液中的氯离子不必要地与电解液以及空气中的其他物质反应，由此可以减少所产生的氯系气体的量。阳极侧的电解液中的硫酸根离子的摩尔浓度优选等于或大于其他阴离子的总摩尔浓度。当阳极侧的电解液中的硫酸根离子的摩尔浓度等于或大于其他阴离子的总摩尔浓度时，能够更可靠地抑制氯系气体的产生。离子交换膜优选为阳离子交换膜。当离子交换膜为阳离子交换膜时，可以防止阴极侧的电解液中的氯离子移动到阳极侧。由此，能够进一步抑制氯系气体的产生。阳极侧的电解液中的金属离子的总摩尔浓度优选为硫酸根离子的摩尔浓度的1/10以下。当阳极侧的电解液中的金属离子的总摩尔浓度为上述上限以下时，从阳极侧向阴极侧移动的载流子中的金属离子的量减少，并且能够抑制阴极的反应效率的降低。离子交换膜可以是阴离子交换膜。当离子交换膜是阴离子交换膜时，可以使用在现有的制造三氯化钛溶液方法中所使用的电解槽，因此能够降低设备成本。所述方法优选包括将氧化抑制剂添加到阴极侧的电解液中的步骤。当该方法包括将氧化抑制剂添加到阴极侧的电解液中的步骤时，通过阴极反应所产生的三价钛离子的氧化受到抑制，从而能够相对有效地制造三氯化钛溶液。优选使用具有两个以上羧基的羧酸或该羧酸的盐作为氧化抑制剂。通过使用具有两个以上羧基的羧酸或该羧酸的盐作为氧化抑制剂，可以更有效地抑制三价钛离子的氧化，并且能够制造具有较好储存性能的三氯化钛溶液。根据本专利技术的另一个实施方案的制造三氯化钛溶液的装置是一种通过在水溶液中电解还原四氯化钛来制造三氯化钛溶液的装置。所述装置包括：阳极室，其存储阳极电解液；阴极室，其通过离子交换膜而与阳极室隔开并且存储四氯化钛溶液；阳极，其浸渍在阳极室的阳极电解液中；以及阴极，其浸渍在阴极室中的四氯化钛溶液中。在该装置中，阳极电解液含有硫酸根离子。根据上述制造三氯化钛溶液的装置，由于阳极电解液含有硫酸根离子，从而将阳极侧的电解液的氯离子浓度抑制为较低，以防止不必要地产生氯和氯化物，因此可以减少所产生的氯系气体的量。[本专利技术实施方案的详细说明]在下文中，将参照附图详细描述本专利技术的实施方案。图1所示的三氯化钛溶液的制造装置用于通过对水溶液中的四氯化钛(TiCl4)进行电解还原从而制造三氯化钛溶液(TiCl3)。该三氯化钛溶液的制造装置包括电解槽1，并且优选进一步包括向电解槽1施加电压的电源2。<电解槽>电解槽1包括：阳极室11，其存储阳极侧的电解液(以下，也可以称为“阳极电解液”)；阴极室13，其通过离子交换膜12而与阳极室11隔开并且存储用作阴极侧的电解液(以下，也可以称为“阴极电解液”)的四氯化钛溶液；阳极14，其浸渍在阳极室11中的阳极电解液中；以及阴极15，其浸渍在阴极室13中的四氯化钛溶液中。电源2在阳极14和阴极15之间施加直流电压。(阳极室)阳极室11是通过离子交换膜12将电解槽1的内部空间分隔而形成的两个空间中的一个空间，该空间中包括阳极14。换句话说，阳极室11隔着离子交换膜12而与阴极室13相邻。如下文将详细描述的，阳极室11储存含有硫酸根离子的水溶液作为阳极电解液。(离子交换膜)离子交换膜12是将电解槽1的内部空间分隔成阳极室11和阴极室13并且允许阳离子或阴离子选择性通过的膜。也就是说，能够通过离子交换膜12的离子能够在阳极室11和阴极室13之间转移。通过离子交换膜12的离子充当在阳极14和阴极15之间转移电荷的载流子，并且能够使电流在阳极14和阴极15之间流动。对于离子交换膜12没有特别的限制，并且可以使用已知的阳离子交换膜或已知的阴离子交换膜作为离子交换膜12。当使用允许阳离子选择性通过的阳离子交换膜作为离子交换膜12时，(例如)可以使用烃类离子交换膜或聚合物全氟碳基离子交换膜。可以使用的烃类离子交换膜的实例是通过在诸如苯乙烯-二乙烯基苯共聚物之类烃类聚合物中引入阳离子交换基团而得到的离子交换膜。可以使用的聚合物全氟碳类离子交换膜的实例是具有全氟亚烷基作为主链骨架、具有全氟乙烯基醚作为其侧链的一部分、并且在该侧链的末端引入了阳离子交换基团的离子交换膜。阳离子交换基团的实例包括磺酸基和羧酸基。当以这种方式使用阳离子交换膜作为离子交换膜12时，上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造三氯化钛溶液的方法，所述方法包括通过使用离子交换电解还原法从而在电解液中还原四氯化钛，其中使用含硫酸根离子的水溶液作为阳极侧的电解液。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.08 JP 2015-2005201.一种制造三氯化钛溶液的方法，所述方法包括通过使用离子交换电解还原法从而在电解液中还原四氯化钛，其中使用含硫酸根离子的水溶液作为阳极侧的电解液。2.根据权利要求1所述的制造三氯化钛溶液的方法，其中所述阳极侧的电解液中的所述硫酸根离子的摩尔浓度等于或大于其他阴离子的总摩尔浓度。3.根据权利要求1或2所述的制造三氯化钛溶液的方法，其中离子交换膜为阳离子交换膜。4.根据权利要求3所述的制造三氯化钛溶液的方法，其中所述阳极侧的电解液中的金属离子的总摩尔浓度为所述硫酸根离子的摩尔浓度的1/10以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈田一诚，杉浦元彦，冈良雄，大木健嗣，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，住友电工印刷电路株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP