过硫酸钠的生产方法技术

本发明专利技术公开了一种过硫酸钠的生产方法，该方法包括：步骤（１）：在阳极电解含有硫酸铵的溶液、和步骤（２）；由最终在阳极产生的液体和氢氧化钠形成过硫酸钠、除去硫酸钠的步骤（如果需要）、步骤（３）：晶化在步骤（２）中产生的反应液体（如果需要）。按照以上方法，在电解中能以较高的电流效率和较高的生产率高效地生产纯度很高而氮组分又几乎没有的过硫酸钠。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
过硫酸钠的生产方法本专利技术涉及过硫酸钠的生产方法，现在，过硫酸钠作为聚氯乙烯和聚丙烯睛的聚合引发剂和印刷电路板的处理剂而广泛应用在工业领域中。作为生产过硫酸钠的常规方法，人们知道一种通过过硫酸氨和氢氧化钠在水溶液中反应的生产方法，在上述方法中，第一步必须通过电解方法形成过硫酸氨起始原料，并通过抽真空晶化、离心过滤等将所形成的过硫酸氨浓缩和分离，随后得到过硫酸氨晶体。同时，含有晶体的溶液(通常称为“母液”)与在阴极产生的液体混合并用作阳极的起始原料。在下一步中，将如此获得的过硫酸氨再一次溶解，并将其移到与氢氧化钠反应的步骤中。在上述反应步骤中，形成含有过硫酸钠的溶液，随后通过抽真空晶化、离心过滤等将其浓缩和分离，接着得到过硫酸钠晶体。如上所述，通过过硫酸氨和氢氧化钠反应来生产过硫酸钠的方法必然需要相当长的和相当多的生产步骤，这样就降低了以过硫酸氨为基础的过硫酸钠目的物的生产率，因此，其缺乏经济上的优势。在这种情况下，人们进行了一些尝试以求通过直接电解而无需通过过硫酸氨来生产过硫酸钠。例如，日本专利申请(特许公开)56395/1975(昭-50)描述了一种通过将硫酸氢钠用作起始原料来生产过硫酸钠的方法，然而，由于在电解中电流的效率极低，该方法是不切合实际的。另外，日本专利公告31190/1980(昭-55)描述了一种阳极在氨离子存在的条件下使用中性起始原料进行电解来生产过硫酸钠的方法，然而，由于在电解中电流效率低至大约70-80％，据说该方法也是不经济的。另外，上述方法所具有的缺点是：含在晶体目的物中的氨离子增加了过硫酸钠目的物中氮组分的含量，进而使得该方法必须进行细致的和专心的清洗步骤以确保过硫酸钠作为最终产品符合常规的质量要求，即纯度至少为99％、而氮组分含量最多为0.1％。迄今虽然作了许多改善生产方法的努力，但真正的情况是至今还没有研究出一种生产过硫酸钠的经济的方法。-->本专利技术的目的就是解决上述生产过硫酸钠的常规方法所存在的问题。并同时提供一种以工业化具有优势的方式生产过硫酸钠的方法。在此情况下，为了克服上述缺点，作为本申请人进行专心研究和开发的结果，本申请人发现了一种生产过硫酸钠的方法，该方法包括以下步骤，即：阳极在钠离子存在的条件下电解从而形成过硫酸氨、将氢氧化钠直接加入到在阳极处产生的液体中从而形成过硫酸钠(反应步骤)、浓缩和分离所得到的过硫酸钠。现也发现通过在阳极使用与钠离子共存的起始原料、和通过混合阴极处形成的液体与浓缩、分离所得过硫酸钠后形成的晶化母液而获得该起始原料，在过硫酸氨的电解中获得令人吃惊的高于不与钠离子共存的过硫酸氨的电流效率。上述发现使得本专利技术得以完成。那就是说，本专利技术涉及一种过硫酸钠的生产方法，该方法包括：步骤(1)：在阳极电解含有过硫酸氨的溶液和步骤(2)：由在阳极产生的最终液体和氢氧化钠形成过硫酸钠。在以下详细的描述中将给出本专利技术方法，在电解步骤中，即在本专利技术方法的步骤(1)中，将含有硫酸氨的溶液用作阳极起始原料，溶液优选地含有硫酸氨和钠离子，特别是，溶液包括15-35重量％的硫酸氨、5-20重量％的硫酸钠、和5-20重量％的过硫酸钠，更优选地，上述溶液为硫酸氨浓度高于硫酸钠浓度的水溶液形式。优选地，阳极的起始原料含有一定数量的极化剂，其典型的实例为硫氰酸盐、氰化物、氰酸盐、和氟化物。阳极的起始原料不一定要求调节为中性，而且它可含有游离酸，这根本不会影响电流效率。阴极将10-80重量％含有浓度为0-35重量％的硫酸氨的硫酸水溶液用作起始原料。应用浓度在上述范围之外的水溶液是不利的，因为由此获得的电流效率较低。本专利技术方法所用的电解池可是用氧化铝隔膜分开的并在工业上广泛使用的隔膜池，也可是用离子交换膜分开的压滤器-型电解池。阳极优选地由铂制成，也可使用耐化学性的材料如碳电极。阴极优选地由铅或锆制成，也可使用耐酸的金属电极如不锈钢。阳极表面的电流密度至少为40安/平方分米。电解池内部的温度为15-40℃。当温度低于所说范围时，将会产生从溶液中沉淀出盐的危险。盐溶解度随着溶液温度的提高而增加，但其中不合理地过高的温度是没有好处的，因为此时所形成的过硫酸盐有水解反应-->的倾向。本专利技术方法步骤(2)并没有特别地限制用于使阳极处产生的液体和氢氧化钠水溶液反应的反应器，只要在减压条件下能使用就行，并且它可以配有搅拌器。加入到在阳极处产生的液体中的氢氧化钠的数量必须使所说液体含有的所有阳离子转变为钠离子。反应温度为15-60℃，优选为20-50℃。当反应温度低于所说范围时，将会产生如沉淀出过硫酸氨等晶体的不良影响，由此导致反应操作困难和反应不充分。相反，当反应温度高于所说范围时，将导致过硫酸盐等分解，进而导致目的物过硫酸钠的生产率降低。反应压力为10-400毫米汞柱，优选20-100毫米汞柱。通过在减压下进行反应，可以促进在反应中所产生的氨气的清除。当反应压力低于所说范围时，在经济上是没有好处的，因为产生真空的电力负荷较大。相反，当反应压力高于所说范围时，所产生的氨气在溶液中的溶解度增加。反应时间优选大约为30-60分钟。反应时间比所说范围长在经济上是没有好处的。所产生的氨气被吸收在硫酸的水溶液中并通过电解步骤作为阴极的起始原料而循环使用。如果需要，可进行除去硫酸钠的操作，其目的是在反应完成之后除去来自于反应液体中的共存的硫酸钠。上述除去硫酸钠的操作是冷却和晶化反应液体、并通过沉淀分离含十个结晶水的硫酸钠晶体的操作。通过在实际中应用上述除去硫酸钠的操作，可提高在浓缩和晶化的下一步骤(3)中获得的过硫酸钠的纯度。所说操作使用一个配有冷却装置的罐型晶化器，其典型的实例为现在工业领域中广泛使用的罐型冷却晶化器。冷却晶化的温度为5-30℃，优选15-25℃。冷却晶化的温度低于所说范围时是不利的，因为过硫酸钠将发生共晶，而当温度高于所说范围时也是不利的，因为硫酸钠的沉淀不充分，进而降低了目的物过硫酸钠的纯度。将除去沉淀的硫酸钠后形成的料浆引入固-液分离器如离心过滤器中从而进行固-液分离。将一部分晶体形式的硫酸钠再一次溶解从而用作阳极的起始原料，并通过反应系统循环使用。将分离后的母液引入到下一个浓缩和晶化步骤中。在除去硫酸钠的步骤完成后，作为使液体进行浓缩和晶化步骤(步骤-->(3))的晶化器，可使用一种广泛使用和通常使用的罐型晶化器。晶化的温度为15-60℃，优选为20-50℃。当晶化温度低于所说范围时在经济上是不利的，因为冷凝器部分的温度过低，而当温度高于所说范围时也是不利的，因为目的物过硫酸钠分解，由此降低了它的生产率，这如同上述反应的情况。对于晶化压力，可采用水在上述温度范围内沸腾时的压力。通过使用固液分离器如离心过滤器，将晶化后含有过硫酸钠的料浆分离成晶体和母液。在粉末干燥器中干燥如此获得的晶体并将其制成成品。另一方面，用氢氧化钠中和在阴极电解产生的液体，并随后与分离后的母液混合。所得到的混合液体溶解了一部分由除去硫酸钠的步骤排出的硫酸钠和一定数量的极化剂，并用作阳极的起始原料。对在该步骤中所用的混合和再溶解罐没有特别的限制，只要配有搅拌器就行，但它们可选自于在工业领域中广泛使用的搅拌罐。按照本专利技术方法，可生产几乎没有氮组分的高纯过硫酸钠，同时在电解中电流效率较本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种过硫酸钠的生产方法，它包括：步骤（１）：在阳极电解含有硫酸铵的溶液、和步骤（２）：由最终在阳极产生的液体和氢氧化钠形成过硫酸钠。

【技术特征摘要】
JP 1997-12-24 355148/971．一种过硫酸钠的生产方法，它包括：步骤(1)：在阳极电解含有硫酸铵的溶液、和步骤(2)：由最终在阳极产生的液体和氢氧化钠形成过硫酸钠。2．一种根据权利要求1的过硫酸钠的生产方法，其中含有硫酸铵的溶液也含有钠离子。3．一种根据权利要求1的过硫酸钠的生产方法，它还包括步骤(3)：在步骤(2)之后晶化在步骤(2)中产生的反应液体。4．一种根据权利要求3的过硫酸钠的生产方法，它还包括在步骤(2)之后、在晶化反应液体的步骤(3)之前进行除去硫酸钠的步骤。5．一种根据权利要求1的过硫酸钠的生产方法，其中通过将包括以下组分的水溶液用作阳极起始原料从而进行步骤(1)的过程，水溶液包括15-35重量％硫酸铵、5...

【专利技术属性】
技术研发人员：君冢健一，梶原庄一郎，敦贺贵光，
申请(专利权)人：三菱瓦斯化学株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]