氟類有機化合物的分解方法及氟類有機化合物的分解裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氟類有機化合物的分解方法及氟類有機化合物的分解裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]氟類有機化合物為具備極其穩(wěn)定的氟-碳鍵的化合物，基于由該鍵帶來的特異化學(xué)特性，氟類有機化合物是被廣泛用作溶劑、電子材料、涂敷材料、表面活性劑、脫模劑等的重要化合物。特別是三氟乙酸等具備氟烷基的羧酸可作為具備高酸度的有機酸廣泛用于有機合成化學(xué)領(lǐng)域中的催化劑等用途。
[0003]這樣的氟類有機化合物如上所述可用于各種用途，但由于其化學(xué)穩(wěn)定性而經(jīng)常產(chǎn)生各種問題。例如在焚燒處理不需要的氟類有機化合物的情況下，需要設(shè)定足夠高的焚燒溫度，經(jīng)常產(chǎn)生下述問題:使焚燒處理所需的能量增大、消耗焚燒爐而使耐用年數(shù)縮短。另夕卜，若氟類有機化合物釋放到環(huán)境中，則由于其化學(xué)穩(wěn)定性而不易在環(huán)境中進行分解，這樣的化合物在環(huán)境中的累積也成為問題。
[0004]鑒于這樣的背景，出于實現(xiàn)氟類有機化合物在產(chǎn)生源的化學(xué)分解處理的目的，例如在專利文獻I中提出了一種以磷酸鎢為光催化劑，在氧的存在下對氟類有機化合物進行光分解的方法。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開2003-40805號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明要解決的課題
[0009]然而，就專利文獻I中所記載的利用光催化劑的光分解而言，催化劑的成本高、以工業(yè)規(guī)模分解處理氟類有機化合物時仍有待解決的問題。這樣，現(xiàn)狀是尚未開發(fā)出能夠容易切斷穩(wěn)定的氟-碳鍵且實用的，氟類有機化合物的分解處理方法。
[0010]本發(fā)明是鑒于以上狀況而完成的，其目的在于提供一種新的、效率高的氟類有機化合物的分解方法及對實施這樣的方法有用的氟類有機化合物的分解裝置。
[0011]用于解決課題的技術(shù)方案
[0012]本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn):對含有氟類有機化合物和通過電解使硫酸氧化而得到的電解硫酸的溶液進行光照射，可使其溶液中所含的氟類有機化合物分解并進行無機化，從而完成了本發(fā)明。已知電解硫酸中含有過二硫酸根離子，而且在對含有過二硫酸鹽的溶液進行光照射的情況下，氟類有機化合物也會被分解(例如參照日本特開2005-225785號公報)，但令人意外的是，本發(fā)明人等經(jīng)研宄確定:在使用電解硫酸的情況下，與使用含有過二硫酸鹽的溶液(其中所含的過二硫酸根離子濃度相同)的情況相比，氟類有機化合物的分解速度增大。本發(fā)明是基于以上見解而完成的，提供以下的方法。
[0013]本發(fā)明為一種氟類有機化合物的分解方法，該方法包括:在電解硫酸的存在下，對作為分解對象的氟類有機化合物進行光照射。
[0014]優(yōu)選上述氟類有機化合物為下述通式(I)所示的氟代羧酸。
[0015]R1C(O)OH (I)
[0016](通式⑴中，R1為含有至少I個氟原子的烷基。)
[0017]優(yōu)選在含有上述氟類有機化合物的被處理水中添加硫酸和/或電解硫酸，在浸漬于該被處理水中的陽極和陰極之間施加電壓，從而利用上述陽極使上述被處理水中所含的硫酸氧化而成為電解硫酸。
[0018]優(yōu)選對上述陽極及所述陰極持續(xù)施加電壓直至上述被處理水中的氟類有機化合物的濃度低于預(yù)先設(shè)定的濃度，隨著氟類有機化合物的分解而產(chǎn)生的硫酸再次作為電解硫酸被再利用。
[0019]優(yōu)選上述氟類有機化合物為全氟羧酸。
[0020]優(yōu)選上述全氟羧酸為三氟乙酸。
[0021]另外，本發(fā)明涉及一種氟類有機化合物的分解裝置，其具備:能夠收納含有硫酸及作為分解對象的氟類有機化合物的被處理水的槽；能夠與電源連接的陽極及陰極，它們被設(shè)置成當(dāng)存在所述被處理水時，陽極及陰極浸漬在所述被處理水中；以及用于對所述被處理水照射光的光照射裝置，在存在所述被處理水時，在所述陽極及所述陰極之間施加電壓，使硫酸在所述陽極側(cè)氧化而產(chǎn)生電解硫酸，在該電解硫酸的存在下，對所述被處理水進行光照射，由此使所述氟類有機化合物分解。
[0022]發(fā)明的效果
[0023]根據(jù)本發(fā)明，提供一種新的、效率高的氟類有機化合物的分解方法及用于實施這樣的方法的氟類有機化合物的分解裝置。
【附圖說明】
[0024]圖1是示出了本發(fā)明的氟類有機化合物的分解裝置的第一實施方式的示意圖。
[0025]圖2是示出了本發(fā)明的氟類有機化合物的分解裝置的第二實施方式的示意圖。
[0026]圖3是示出了在電解硫酸的存在下對含有三氟乙酸的反應(yīng)溶液進行光照射時三氟乙酸(TFA)、二氧化碳(CO2)及氟化物離子(F_)相對于光照射時間的濃度變化的坐標(biāo)圖(實施例1)。
[0027]圖4是示出了在過二硫酸鉀的存在下對含有三氟乙酸的反應(yīng)溶液進行光照射時三氟乙酸(TFA)、二氧化碳(CO2)及氟化物離子(F_)相對于光照射時間的濃度變化的坐標(biāo)圖(比較例I)。
【具體實施方式】
[0028]下面，對本發(fā)明的氟類有機化合物的分解方法的實施方式進行說明。本發(fā)明涉及一種氟類有機化合物的分解方法，其特征在于，在電解硫酸的存在下對作為分解對象的氟類有機化合物進行光照射。首先，對本發(fā)明的氟類有機化合物的分解方法的第一實施方式進行敘述。
[0029]一般來說，氟類有機化合物為具有穩(wěn)定的氟-碳鍵的分子，因此，其分解需要在高溫下進行處理。然而，本發(fā)明的方法不需要特別高溫就可以使這些化合物分解為氟化物離子及二氧化碳等，因此，可以控制用于分解的能耗。在本發(fā)明的方法中，作為分解對象的氟類有機化合物為含有氟原子的化合物，作為這樣的化合物，可以舉出:氟代羧酸類、氟代磺酸類、氟代醇類等。其中，可優(yōu)選舉出下述通式(I)所示的氟代羧酸類。
[0030]R1C(O)OH (I)
[0031]上述通式(I)中的R1為含有至少I個氟原子的烷基。這些烷基除氟原子以外還可以含有氫原子及氯原子等鹵素原子。為了便于理解，可以列舉下述烷基的例子:-ccif2、-CC12F、-CHF2、-CH2F、-CBrF2等。烷基的碳原子數(shù)沒有特別限制，通常為I?10。
[0032]作為氟代羧酸的優(yōu)選實施方式，可以舉出具備僅由碳原子和氟原子構(gòu)成的烷基的全氟羧酸。在該全氟羧酸中，上述通式(I)中的R1為全部被氟代的烷基，通常以RfC(O)OH表示。作為這樣的全氟羧酸，可以舉出:三氟乙酸、五氟丙酸、全氟正辛酸等，其中，可優(yōu)選舉出三氟乙酸。
[0033]電解硫酸為在對硫酸的水溶液進行電解時在成為氧化氛圍的陽極側(cè)生成的物質(zhì)，含有硫酸氧化所生成的過二硫酸、過一硫酸及過氧化氫。這樣的物質(zhì)可以通過硫酸水溶液的電解這樣的比較容易的操作來得到，因此，例如工業(yè)上已經(jīng)用于半導(dǎo)體制造工序中的抗蝕劑除去及清洗用途。
[0034]要得到電解硫酸，只要在進行電解的電解反應(yīng)槽的內(nèi)部放入硫酸水溶液，在該硫酸水溶液中對置配置陽極和陰極，在兩極之間配置離子透過性的隔膜并流通電流即可。這樣，水在陰極側(cè)被還原而產(chǎn)生氫，同時硫酸及水在陽極側(cè)被氧化而產(chǎn)生電解硫酸及氧。作為電解對象的硫酸水溶液通過上述隔膜而被隔成陽極側(cè)和陰極側(cè)，因此，生成的電