[发明专利]硫酸电解方法及硫酸电解装置

说明书

技术领域

本发明涉及将硫酸电解而生成过硫酸的电解方法及电解装置。

背景技术

已知将硫酸溶液电解而生成过二硫酸和过一硫酸(以下统称为过硫酸)，用于半导体材料的清洗等的方法。

在电解硫酸而生成过硫酸的方法之一中，在电解室内一边于电极间流通硫酸溶液，一边对电极中的阳极和阴极之间施加直流电压来实施电解。作为该电解室的结构，有单极室(阳极和阴极为一对)、使用双极电极的多极室等，但一对阳极和阴极的关系相同。为了将极间距离保持一定，通常使用间隔物，为了密封电解液而使用O型圈等密封构件。作为这种结构的电解室，例如有本申请发明人提出的电解室(参照专利文献1)。

电解室的概要示于图7(a)中。在阳极20和阴极21之间配置间隔物22以确保流道23。间隔物22上在入口侧形成有进液孔22a、在出口侧形成有出液孔22b，这些进液孔22a、出液孔22b由与流道23相比相当狭窄的流道构成。此外，在间隔物22和电极之间配置O型圈24作为密封构件，以确保流道23的密封性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利特开2007-262531号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

可是，很久以来就知道如果电解硫酸，则通常在阴极产生H₂(气体)，而硫酸一旦暴露于还原性气氛中，就会变成S(固体的硫)或H₂S(气体)。

因此，若持续运转，则在电极表面、特别是电极周端部及O型圈的暗处部分生成硫或与硫生成有关的化学物种。如果微细的S粒子附着于电极表面并生长，则不久就会从电极剥离，顺着电解液的流淌而移动，在电解室出液孔及电解室进液孔等狭窄部分附着、蓄积，不久可能会发生堵塞等的问题。人们认为该问题在硫酸浓度高的情况下、电流密度高的情况下、及极间电压高的情况下容易发生。

硫蓄积在O型圈部及出液孔附近的情形示于图7(b)中。可推定如图中A那样，硫析出，最终析出物剥离而移动，不久如图中B那样堵塞室出口或室入口。

于是，本发明的目的是提供一种防止伴随硫酸溶液的电解而析出的硫的蓄积、及防止由硫析出物导致的体系内的堵塞的电解方法以及电解装置。

解决技术问题所采用的技术方案

即、本发明的硫酸电解方法中的第一发明的特征在于，在电解室内，至少接液面由导电性金刚石构成且至少包括阳极和阴极的多个电极中，一边在上述阳极和上述阴极之间流通70质量％以上的硫酸溶液一边实施电解，从而生成过硫酸的电解方法，其中，在上述电极的阳极和阴极之间施加正向电压而进行实施上述电解的常规操作，同时在上述常规操作期间实施使施加于上述阳极和阴极的电压反转的换极操作，使上述常规操作时在电解室内所生成的硫析出物在上述换极操作时溶解于上述硫酸溶液中。

第二发明的硫酸电解方法的特征在于，在第一发明中，一边使硫酸溶液从上述电解室外流入上述电解室内，一边实施上述电解，使经电解的上述硫酸溶液流出至上述电解室外。

第三发明的硫酸电解方法的特征在于，在第一或第二发明中，在上述电解室内具有供所流通的上述硫酸溶液滞留的滞留部。

第四发明的硫酸电解方法的特征在于，在第一～第三发明的任一个中，在上述电解室内具有供上述硫酸溶液流动的狭窄流道部。

第五发明的硫酸电解方法的特征在于，在第三发明中，在上述电极间配置有确保硫酸溶液的流道的间隔物，由该间隔物或者由该间隔物和其他构件形成上述滞留部。

第六发明的硫酸电解方法的特征在于，在第五发明中，在上述电极和上述间隔物之间设有密封构件，至少由该密封构件形成上述滞留部。

第七发明的硫酸电解方法的特征在于，在第五或第六发明中，在上述间隔物中形成有作为狭窄流道部的供上述硫酸溶液通过的出液孔。

第八发明的硫酸电解方法的特征在于，在第五～第七发明的任一个中，在上述间隔物中形成有作为狭窄流道部的供上述硫酸溶液通过的进液孔。

第九发明的硫酸电解方法的特征在于，在第一～第八发明的任一个中，设有从上述电解室的出口连接到上述电解室的入口的循环管路，在该循环管路和/或电解室的滞留部的上游侧具有狭窄流道部。

第十发明的硫酸电解方法的特征在于，在第一～第九发明的任一个中，上述换极操作通过持续进行规定时间的常规操作来实施。

第十一发明的硫酸电解方法的特征在于，在第一～第十发明的任一个中，上述换极操作是基于上述硫的析出状态的判定而实施的。