(57)【要約】  本発明は、少なくとも１種の芳香族ニトロ化合物を含む水性組成物を電気分解セルのアノードセルに導入し、そして０．１〜１０ｋＡ／ｍ2の範囲のアノード電流密度、及び４〜１５Ｖの範囲のセル電位で電気分解を行う工程を含む、芳香族ニトロ化合物の電気化学的処理のための方法に関する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）少なくとも１種の芳香族ニトロ化合物を含む水性組成物を電気分解セルのアノードスペースに導入する工程、
を有し、電気分解セルは、セパレーターによって相互に分離された、少なくとも１つのアノードスペース及び少なくとも１つのカソードスペースを有し、
及び電気分解セルは、少なくとも１つのアノードを有し、該少なくとも１つのアノードは、白金を含む少なくとも１つのアノード区分、又は担体材料及び被覆物から成るアノード区分を含み、前記担体材料は、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、チタニウム（Ｔｉ）及びハフニウム（Ｈｆ）から成る群から選ばれる少なくとも１種の金属を含み、及び前記被覆物は、ホウ素をドープしたダイヤモンドから成り、更に以下の工程、
ｂ）０．１〜１０ｋＡ／ｍ2の範囲のアノード電流密度、及び４〜１５Ｖの範囲のセル電位で、電気分解を行う工程、
を含むことを特徴とする芳香族ニトロ化合物を電気化学的に処理するための方法。
【請求項２】
水性組成物が、芳香族化合物のニトロ化からのアルカリ性のプロセス廃水であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
芳香族ニトロ化合物が、ニトロベンゼン（ＮＢ）、ジニトロベンゼン（ＤＮＢ）、トリニトロベンゼン（ＴＮＢ）、モノニトロトルエン（ＭＮＴ）、ジニトロトルエン（ＤＮＴ）、トリニトロトルエン（ＴＮＴ）、ニトロクロロベンゼン（ＮＣＢ）、モノニトロキシレン、ジニトロキシレン、トリニトロキシレン、モノニトロクレゾール、ジニトロクレゾール、トリニトロクレゾール、モノニトロフェノール、ジニトロフェノール、トリニトロフェノール、モノニトロ安息香酸、ジニトロ安息香酸、トリニトロ安息香酸、モノニトロキシレンオール、ジニトロキシレンオール、及びトリニトロキシレンオール、及びこれらの化合物の異性体から成る群から選ばれる、少なくとも１種の化合物であることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記水性組成物が、少なくとも１種の芳香族ニトロ化合物を懸濁した状態で含むことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の方法。
【請求項５】
少なくとも１種の芳香族ニトロ化合物を含む前記水性組成物が、追加的に酸化還元メディエータを含むことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の方法。
【請求項６】
電気分解にけるアノードスペース中の水性組成物の温度が、３０〜９０℃の範囲であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の方法。
【請求項７】
電気分解セルが、白金を含むアノード区分を少なくとも１つ含むアノードを有し、及び電気分解が、２．５〜１０ｋＡ／ｍ2の範囲のアノード電流密度、及び４〜１５Ｖの範囲のセル電位で行われることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の方法。
【請求項８】
電気分解セルが、白金から成るアノード区分を少なくとも１つ含むアノードを有し、前記アノード区分がホイル、シート、又は織ったワイヤーメッシュの状態であり、及びベースフレームに固定されており、及び該ベースフレームは、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、チタニウム（Ｔｉ）及びハフニウム（Ｈｆ）の中から選ばれる少なくとも１種の金属を含み、及び前記アノード区分は、ベースフレームの表面を３０％以下の範囲で覆うことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の方法。
【請求項９】
電気分解セルが、担体材料と被覆物を含む、少なくとも１つのアノード区分を含むアノードを有し、前記担体材料が、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、チタニウム（Ｔｉ）及びハフニウム（Ｈｆ）から成る群から選ばれる少なくとも１種の金属を含み；前記被覆物は、ホウ素をドープしたダイヤモンドを含み；前記アノード区分は、ベースフレームに固定されており、及び該ベースフレームは、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、チタニウム（Ｔｉ）及びハフニウム（Ｈｆ）から選ばれる少なくとも１種の金属を含み、及び電気分解が、０．１〜２ｋＡ／ｍ2の範囲のアノード電流密度、及び４〜１５Ｖの範囲のセル電位で行われ、及び担体材料上のホウ素でドープしたダヤモンドの被覆物は、層厚さが５〜５０μｍの範囲であることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも１つの電気分解セルを含み、
前記電気分解セルは、セパレーターによって相互に分離された、少なくとも１つのアノードスペース及び少なくとも１つのカソードスペースを有し、
及び電気分解セルは、少なくとも１つのアノードを有し、該少なくとも１つのアノードは、白金を含む少なくとも１つのアノード区分、又は担体材料及び被覆物を含むアノード区分を含み、前記担体材料は、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、チタニウム（Ｔｉ）及びハフニウム（Ｈｆ）から成る群から選ばれる少なくとも１種の金属を含み、及び前記被覆物は、ホウ素をドープしたダイヤモンドを含むことを特徴とする芳香族ニトロ化合物の電気化学的な処理を行うための装置。
【請求項１１】
セパレーターが、無機又は有機の多孔性の材料に基づいた非特定的なセパレーター、ポリエチレン複合ポリマー、及び／又はポリビニルクロリド複合ポリマー、及び／又はポリビニリデンフルオリド（ＰＶＤＦ）及び／又はポリテトラフルオロエテン（ＰＴＦＥ）に基づくカチオン交換膜、及びアニオン−交換膜の中から選ばれることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
電気分解セルが、セパレーターとアノードの間にスペーサーを有し、アノードとカソードの間の間隔が、２〜１２ｍｍであることを特徴とする請求項１０又は１１の何れかに記載の装置。
【請求項１３】
アノードとカソードの間のスペーサーが、非導電性ポリマーから成る複数層構造の織ったメッシュであり、且つ段階的に変化するアパーチャーを有する種々の層を有することを特徴とする請求項１０〜１２の何れか１項に記載の装置。
【請求項１４】
芳香族化合物のニトロ化からの廃水又はプロセス水を処理するために、請求項１０〜１３の何れかに記載の装置を使用する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、芳香族ニトロ化合物を電気化学的に処理するための方法及び装置、特に（例えばモノニトロ芳香族化合物、ジニトロ芳香族化合物、及びトリニトロ芳香族化合物を形成するために芳香族化合物をニトロ化するための工程からの）アルカリ性プロセス廃水を処理するための電気分解法に関する。プロセス廃水中に含まれる芳香族ニトロ化合物及び廃水中に含まれる亜硝酸塩は、アノード酸化によって、又はアノードで発生した酸化化合物を使用して反応又は破壊される。この方法は特に、芳香族ニトロ化合物を二酸化炭素及び硝酸塩に完全に酸化することを可能にする。この方法は、大規模に、及び工業的に運転することもできる。
【０００２】
芳香族ニトロ化合物は通常、対応する芳香族化合物（例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン）を、（硝化酸とも称される）濃硝酸、及び濃硫酸の混合物を使用してニトロ化することによって製造される。これはニトロ化の粗製生成物を含む有機相、及び基本的に硫酸、反応水及び硝化酸によって導入された水を含む水性相を形成する。使用する硝酸は通常、ニトロ化で大量に消費される。
【０００３】
二相を分離した後、水性の硫酸含有相は、ニトロ化法の技術に依存して直接的に、又は濃縮した後に、新しい硝酸と再度混合され、そしてニトロ化のために使用される。しかしながら、（不純物、特に金属塩の濃度が上昇することを回避するために、）硫酸の少なくとも一部を全体の工程から連続的に、又は非連続的に排出する必要がある（例えば、ＤＥ−Ｃ１０１４３８００参照）。
【０００４】
芳香族化合物（例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン）の対応するニトロ芳香族化合物を形成するニトロ化反応からの粗製生成物は通常、所望のニトロ芳香族化合物（例えば、ニトロベンゼン（ＮＢ）、ジニトロベンゼン（ＤＮＢ）、モノニトロトエン及びジニトロトルエン（ＭＮＴ及びＤＮＴ）、ニトロクロロベンゼン（ＮＣＢ）、ニトロキシレン）を、少量の（追加的にヒドロキシル及び／又はカルボキシル基を１つ以上有する）芳香族ニトロ化合物と一緒に含む。
【０００５】
これらの化合物は、望ましくない副生成物である。望ましくない副生成物として、例えばモノニトロフェノール、ニジトロフェノール、及びトリニトロフェノール（以降、ニトロフェノールともまとめられる）、モノニトロクレゾール、ジニトロクレゾール、及びトリニトロクレゾール（以降、ニトロクレゾールともまとめられる）、モノニトロキシレンオール、ジニトロキシレンオール、及びトリニトロキシレンオール（以降、ニトロキシレンオールともまとめられる）、及びモノニトロ安息香酸、及びジニトロ安息香酸（以降、ニトロ安息香酸とまとめられる）が形成され得る。
【０００６】
ニトロ化からの粗製生成物は、更に使用する前に、望ましくない副生成物が除去されていなければならない。副生成物は通常、（硝化酸として硫酸を含む）水性相が除去された後、酸性、アルカリ性及び中性洗浄液を使用した有機相の多段階洗浄によって分離され、ここで、洗浄は通常、記載した順序で行われる。アルカリ性洗浄は通常、水酸化ナトリウム水溶液、炭酸ナトリウム水溶液、及び／又はアンモニア水溶液を使用して行われる。
【０００７】
形成されたアルカリ性プロセス廃水は、特にニトロフェノール、ニトロクレゾール、ニトロキシレノール、及びニトロ安息香酸を、使用する塩基の（その）水溶性の塩の状態で含む。これらは、アルカリ性プロセス廃水に対して、通常０．２〜２．５質量％の濃度で存在する。アルカリ性のプロセス廃水は、ニトロ化で形成された中性のニトロ分子、特に反応生成物をも含む。中性のニトロ分子は、アルカリ性プロセス廃水中に通常、１０００ｐｐｍを超える量で含まれる。アルカリ性プロセス廃水は、しばしば、５００〜５０００ｐｐｍのニトレート（硝酸塩）、５００〜５０００ｐｐｍのニトライト（亜硝酸塩）及び１００ｐｐｍを超えるサルフェートをも含む。これらのイオンは主としてニトロ化から由来する。存在する成分は、典型的には１〜２０ｇ／ｌの化学的酸素要求量(chemical oxygen demand)を与える。
【０００８】
ニトロフェノール、ニトロクレゾール、ニトロキシレノール、ニトロ安息香酸、及び特にその塩は、強い色(intensive color)を有し、及び環境に対する有毒性が高いものである。更に、ニトロフェノール、及び特にその塩は、比較的高い濃度又はニート状態（ストレートな状態）では爆発性であり、そして後者が放出される前に、廃水から除去する必要がある。これらは、環境に対して危険をもたらすことがないように処理される。芳香族化合物のニトロ化からのアルカリ性プロセス廃水は追加的に、ニトロ化で形成された中性ニトロ分子、特に反応生成物を含む。芳香族ニトロ化合物は、生物致死性、又は殺菌性の特性を有することができ、及び従って廃水の生物学的な浄化を行うことができず、芳香族ニトロ化合物を含む廃水の浄化又は後処理が必要である。
【０００９】
廃水を微生物学的な浄化工程を含む、通常の廃水処理に送ることができるようにするためにも、このことは有用である。
【００１０】
ニトロフェノール、ニトロクレゾール、ニトロキシレノール、ニトロ安息香酸、及び中性のニトロ芳香族化合物を、プロセス廃水から除去するために、種々の方法、例えば、抽出、吸着、酸化、又は加熱分解が文献に記載されている。
【００１１】
“Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”，Ｋｉｒｔ−Ｏｔｈｍｅｒ，Ｆｏｕｒｔｈ Ｅｄｉｔｉｏｎ １９９６，Ｖｏｌ．１７，ｐ．１３８には、ニトロベンゼンを分離するための抽出法が記載されており、この方法では、それぞれの温度で廃水中に溶解したニトロベンゼンが、ベンゼンを使用した抽出で除去されている。水中に溶解したベンゼンは、廃水を最終的に処理する前に、ストリッピングによって除去される。
【００１２】
特許文献１（ＥＰ−Ａ００５２０３）には、ヒドロキシニトロ芳香族化合物を含む廃水を処理するための熱的方法が記載されている。ここで、ヒドロキシニトロ芳香族化合物を、その水溶性の塩の状態で含む廃水が、所定の圧力下に、空気と酸素を除去して１５０〜５００℃の範囲の温度に加熱される。
【００１３】
溶解したニトロ芳香族化合物及びヒドロキシニトロ芳香族化合物も、有機溶媒を使用した抽出によって酸性媒体中に除去することができる（Ｕｌｌｍａｎｎｓ Ｅｎｚｙｋｌｏｐａｄｉｅ ｄｅｒ ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅｎ Ｃｈｅｍｉｅ，４ｔｈ ｅｄｉｔｉｏｎ，１９７４，ｖｏｌｕｍｅ１７，ｐａｇｅ３８６参照）。
【００１４】
更に、有機ニトロ化合物、特にニトロ芳香族化合物を、水及び廃水から分離するための（化学的又は電気化学的な還元又は酸化工程、及び任意に、更なる物理的分離工程、例えば、抽出を含む）種々の方法が公知である。
【００１５】
特許文献２（ＤＥ−Ａ１９７４８２２９）には、ニトロフェノール及びレゾルシノールを、カーボンカソードで、対応するアミンに（カソードで電気化学的に）還元することが記載されている。特許文献３（ＥＰ−Ａ０８０８９２０）には、種々の材料で形成されたカソードで、ニトロベンゼン及びニトロフェノールを電気化学的に還元することが記載されている。通常、ニトロ芳香族化合物をカソードで還元するための公知の方法は、ニトロ芳香族化合物が完全には除去されず、又は形成された、環境的に損傷を与える反応生成物を除去するために、更なる工程が必要とされるという欠点を有している。
【００１６】
更に、上述したカソードでの還元方法では、カソード空間で、深刻な発泡がしばしば発生し、及びこの方法は従って、比較的大規模で行うことが困難である。一連の酸化性の方法、例えば非電気化学的、電気化学的方法、又は組合せた方法が、ニトロ化廃水の処理のために、又は芳香族ニトロ化合物を除去するために記載されている。
【００１７】
特許文献４（ＵＳ６９５３８６９）には、硝化酸からトリニトロクレゾール及びピクリン酸を（濃硝酸を使用して７０℃の温度で）除去することが記載されている。特許文献４（ＵＳ４６０４２１４）には、トリニトロクレゾールを酸化するためのフェントン試薬、及びピクリン酸を使用した酸化法が記載されているが、この酸化方法では過剰の酸化剤が必要であり、そして更に、芳香族ニトロ化合物の完全な除去が不可能である。特許文献４（ＣＮ−Ａ１６００６９７）には、ＵＶ光、フェントン試薬（Ｈ2Ｏ2／Ｆｅ（ＩＩ））を組合せ使用して、ｐ−ニトロフェノールを酸化すること、及び／又はＰｂＯ2アノードでアノード酸化することが記載されている。
【００１８】
刊行物“Ｊ．Ｈａｚａｒｄｏｕｓ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ”（Ｖｏｌ．１６１，Ｎｏ．２−３，２００９，ｐｐ．１０１７−１０２３）には、ジニトロトルエン及びトリニトロトルエンを、芳香族化合物のニトロ化からの廃酸から、電気化学的に除去するための方法が記載されており、この方法では、芳香族ニトロ化合物が（廃酸中に分散した酸素から現場(in situ)で、カソードにおいて予め生成された）過酸化水素を使用して酸化されている。ここに記載されている電気分解法は、酸素を導入して、及びアノード空間とカソード空間を分離することなく運転されている。
【００１９】
刊行物“Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ １９９２ Ｉｎｃｉｎｅｒａｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ”（１９９２，ｐｐ．１８７−１７４）には、追加的に生成されたＡｇ2+イオンを使用した、硝酸中のジニトロトルエン及びトリニトロトルエンの間接的なアノード性酸化が報告されている。この方法は白金アノード及びＮａｆｉｏｎカチオン交換膜を有する平行プレート反応器中で行われている。記載されている電気化学的法は、サルフェート又はハロゲン化物イオンに対して非常に感受性が高く（弱く）、そして追加的に、有毒な一酸化炭素の生成を含むものである。更に、液体の産出物から銀イオンを除去するために、複雑な工程が必要である。
【００２０】
特許文献５（ＣＮ−Ａ１８５０６４３）には、電気化学的な方法を使用して廃水からアニリンとニトロベンゼンを除去することが記載されている。ここで、芳香族ニトロ化合物は、アノード空間中で酸化することによって除去されており、ここで、この除去では特に、酸化ルテニウム、酸化イリジウム、又は酸化鉛で被覆されたチタンベースの材料を含むアノード、及びカチオン交換膜を含む電気分解装置が使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】ＥＰ−Ａ００５２０３
【特許文献２】ＤＥ−Ａ１９７４８２２９
【特許文献３】ＥＰ−Ａ０８０８９２０
【特許文献４】ＵＳ６９５３８６９
【特許文献５】ＣＮ−Ａ１８５０６４３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
通常、上述した（部分的な）電気化学的酸化法は、追加的な複雑な分離工程、及び装置に関してしばしば複雑な技術（例えばガスの導入）が必要になるという短所を有している。更に、大量の過剰の酸化剤がしばしば使用される。従来技術から公知の酸化法では、通常、環境的に損傷を与える芳香族ニトロ化合物を十分に、又は完全に除去することは不可能である。更に、公知の方法、及びその方法を行うための装置は、運転の中断することのない期間が不十分である。
【００２３】
廃水及びプロセス水から芳香族ニトロ化合物を除去するための従来技術から公知の方法及び装置では、異なる複数種の芳香族ニトロ化合物を同時に酸化することを確実に行うことができず、及び発生し得る有毒な分解生成物を確実に発生させないということもできない。
【００２４】
従って、本発明の目的は、単純な手段、及び適切な装置を使用して行うことができる、水性組成物中の芳香族ニトロ化合物の電気化学的酸化を行うための方法、及び特に、芳香族化合物のニトロ化からのアルカリ性プロセス廃水を処理するための方法を提供することにある。この方法では、芳香族ニトロ化合物を完全に、又は実質的に完全に酸化的に分解して、毒学的に許容できる化合物を形成することが確実化されるべきである。
【００２５】
得られた、処理されたプロセス水は、有毒な、環境的に有毒な、及び／又は爆発性の物質を含むべきではなく、及びこれは微生物学的な浄化工程を含む通常の廃水処理に移すことが可能であるべきである。廃水は、本発明の方法によって、及び／又は続く通常の廃水処理によって、現在の全てのＥＵ規定を満たすべきである。更に、本方法は運転が安定しているべきで、及び装置は、（電気分解セルが中断することなく）高い工程走行時間／運転時間を有するべきである。本発明は、安価であり、そして技術的に単純な態様で、及び比較的大規模で行うことができるべきである。
【００２６】
以下に記載した方法、及び記載した電気分解装置は、水性組成物中に種々の態様（例えば、溶解、乳化及び懸濁）で存在して良い種々のニトロ芳香族化合物を、特定のアノードを使用したアノードでの酸化で（高いアノード電流密度で）完全に分解することを可能にすることがわかったことは驚くべきことであった。
【００２７】
本発明の電気化学的方法の更なる有利な点は、電極材料、特にアノード材料の耐久力、及びセパレーター材料の耐久力が、長期間にわたって維持されることである。従って、２年までの長期の工程運転時間が、本発明の方法によって、及び本発明の装置によって可能になる。特に、本発明の方法及び本発明の装置の、少なくとも７５０時間の適切な運転が可能であることを示すことができた。
【００２８】
更に、ガスの発生に起因する電解質組成物、及び特に陽極液の発泡（該発泡は通常、従来技術で記載した工程の問題を形成する）が、本発明の方法で低減されるか、又は完全に防止される。
【００２９】
ＤＥ−Ａ１０２００４０２６４４７には、水からサルフェートイオンを除去するための３部分構造を有する電気分解セルが記載されており、ここでホウ素ドープしたダイヤモンドで被覆されたアノードが使用されている。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
本発明は、
ａ）少なくとも１種の芳香族ニトロ化合物を含む水性組成物（以降、陽極液と称する）を電気分解セルのアノードスペースに導入する工程、
を有し、電気分解セルは、（少なくとも１つの）セパレーターによって相互に分離された、少なくとも１つのアノードスペース及び少なくとも１つのカソードセルを有し、
及び電気分解セルは、少なくとも１つのアノードを有し、該少なくとも１つのアノードは、白金を含む（又は白金から成る）少なくとも１つのアノード区分、又は担体材料及び被覆物から成るアノード区分を含み、前記担体材料は、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、チタニウム（Ｔｉ）及びハフニウム（Ｈｆ）から成る群から選ばれる少なくとも１種の金属を含み、好ましくはニオブ（Ｎｂ）を含み、又はニオブ（Ｎｂ）から成り、及び前記被覆物は、ホウ素をドープしたダイヤモンドから成り、更に以下の工程、
ｂ）０．１〜１０ｋＡ／ｍ2の範囲のアノード電流密度、及び４〜１５Ｖの範囲、好ましくは５〜９Ｖのセル電位で、電気分解を行う工程、
を含むことを特徴とする芳香族ニトロ化合物を電気化学的に処理するための方法、特に電気化学的に酸化するための方法を提供する。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
通常、記載された本発明は、全てのｐＨ範囲で行うことができ、すなわち、酸性陽極液を使用しても、及び塩基性陽極液を使用しても行うことができる。好ましい実施の形態では、本発明は、上述した芳香族ニトロ化合物の電気化学的処理、特に電気化学的酸化を行うための方法であって、水性組成物（陽極液）が、芳香族化合物のニトロ化からのプロセス廃水であることを特徴とする方法に関する。更に、この水性組成物は、好ましくはｐＨが４〜１４の範囲、特に４〜１２の範囲、特に４〜１０の範囲である。
【００３２】
本発明の目的のために、芳香族ニトロ化合物は、少なくとも１個のニトロ基（−ＮＯ2）が直接的に結合した、６〜１４員の芳香族環を有する有機化合物、特にフェニル、ナフチル、アントラセン、及びフェナンスレンから選ばれる環であり、ここで芳香族環は、更なる置換基、特にＣ1−Ｃ6−アルキル、Ｃ2−Ｃ6−アルケニル、Ｃ2−Ｃ6−アルキニル、フェニル、ベンジル、ハロ、−ＯＨ、−ＣＯＯＨ及び−ＣＯＯＲ1（但し、Ｒ1＝Ｃ1−Ｃ6−アルキル、Ｃ2−Ｃ6−アルケニル、Ｃ2−Ｃ6−アルキニル、フェニル、ベンジル）から選ばれる置換基を有することができる。芳香族ニトロ化合物は、好ましくは６員の芳香族環を有する。
【００３３】
特に、本発明は、一般式（Ｉ）
【００３４】
【化１】
2013530036.tif 000002
【００３５】
（但し、
ｎが、１〜６の整数であり、
ｍ＝０、又はｍが１〜５の整数であり、
Ｒが、Ｃ1−Ｃ6−アルキル、Ｃ2−Ｃ6−アルケニル、Ｃ2−Ｃ6−アルキニル、フェニル、ベンジル、−Ｆ、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−ＯＨ、−ＣＯＯＨ又は−ＣＯＯＲ1から選ばれ、ここで、Ｒ1＝Ｃ1−Ｃ6−アルキル、Ｃ2−Ｃ6−アルケニル、Ｃ2−Ｃ6−アルキニル、フェニル、又はベンジルである）
の芳香族ニトロ化合物を電気化学的に処理するための方法、特に電気化学的に酸化するための方法を提供する。
【００３６】
特に、本発明は、１種以上の上述した芳香族ニトロ化合物を電気化学的に処理するための方法を提供する。
【００３７】
本発明の好ましい実施の形態は、芳香族ニトロ化合物の電気化学的処理を行うための方法であって、前記芳香族ニトロ化合物が、ニトロベンゼン（ＮＢ）、ジニトロベンゼン（ＤＮＢ）、トリニトロベンゼン（ＴＮＢ）、モノニトロトルエン（ＭＮＴ）、ジニトロトルエン（ＤＮＴ）、トリニトロトルエン（ＴＮＴ）、ニトロクロロベンゼン（ＮＣＢ）、モノニトロキシレン、ジニトロキシレン、トリニトロキシレン、モノニトロクレゾール、ジニトロクレゾール、トリニトロクレゾール、モノニトロフェノール、ジニトロフェノール、トリニトロフェノール、モノニトロ安息香酸、ジニトロ安息香酸、トリニトロ安息香酸、モノニトロキシレンオール、ジニトロキシレンオール、及びトリニトロキシレンオール、及びこれらの化合物の異性体から成る群から選ばれる、少なくとも１種の化合物であることを特徴とする方法である。
【００３８】
分子内にヒドロキシル基又はカルボキシル基を含まない芳香族ニトロ化合物は、本発明の目的のために、「中性ニトロ分子」又は「中性ニトロ芳香族化合物」とも称される。ニトロフェノール、ニトロクレゾール、ニトロキシレノール、及びニトロ安息香酸は以降、ヒドロキシニトロ芳香族化合物ともまとめられる。好ましい実施の形態では、芳香族ニトロ成分は、上述した化合物の少なくとも２種の混合物である。
【００３９】
（１種以上の）芳香族ニトロ化合物は、水性組成物中に溶解、乳化、又は懸濁した状態で存在することができる。特に、本発明は、（上述のように、）芳香族ニトロ化合物の電気化学的処理、特に電気化学的酸化を行うための方法であって、１種以上の芳香族ニトロ化合物が上述した状態の少なくとも２種の状態で存在することを特徴とする方法を提供する。
【００４０】
上述した方法であって、水性組成物が、（少なくとも１種の溶解したニトロ化合物に加え、任意に、）少なくとも１種の芳香族ニトロ化合物を、好ましくは懸濁した状態で含むことを特徴とする方法が好ましい。
【００４１】
本発明の好ましい実施の形態では、水性組成物（陽極液）は、少なくとも１種の芳香族ニトロ化合物を、（合計水性組成物に対して）０．１〜５質量％、好ましくは０．５〜２．５質量％の量で含む。
【００４２】
本発明の好ましい実施の形態では、水性組成物は芳香族ニトロ化合物のみならず、更なる添加剤も、特に０．００１〜３０ｇ／ｌの濃度、好ましくは０．０１〜１０ｇ／ｌの濃度で含む。水性組成物は、芳香族ニトロ化合物に加え、無機亜硝酸塩をも含むことができる。
【００４３】
更なる添加剤としての水溶性塩を、（伝導性を増すために）少なくとも１種の芳香族ニトロ化合物を含む水性組成物に加えることができる。この塩は特に、水溶性無機塩、特にニトレート、サルフェート、及び／又はカーボネートを含む塩、特に、ニトレート、サルフェート、及び／又はカーボネートを含むアルカリ金属塩から選ばれる。伝導性を増すための上述した塩は特に、（水性組成物に対して）０．１〜３０ｇ／ｌの濃度、好ましくは０．１〜１０ｇ／ｌ、特に好ましくは１〜１０ｇ／ｌの範囲の濃度で水性組成物中に含まれることができる。
【００４４】
本発明の目的のために、水溶性の塩は通常、水中への溶解度が１モル／ｌ以上の塩である。
【００４５】
本発明は更に、上述した方法であって、少なくとも１種の芳香族ニトロ化合物を含む水性組成物（陽極液）が、追加的に（少なくとも１種の）酸化還元メディエーター（例えばアルカリ金属サルフェート）を含むことを特徴とする方法を提供する。
【００４６】
酸化還元メディエーターは、特に、（水性組成物に対して）０．００１〜０．２モル／ｌの範囲の濃度、特に０．０１〜０．０５モル／ｌの濃度で、水性組成物中に含まれることができる。
【００４７】
酸化還元メディエーターは、特に、サルフェートイオンを含む無機塩、特にアルカリ金属又はアルカリ土類金属サルフェート；及びセリウム（Ｃｅ）又はプラセオジム（Ｐｒ）の無機塩、特にセリウム又はプラセオジムのニトレート、サルフェート及び／又は水素フォスフェイト塩から選ばれる少なくとも１種の化合物であることができる。
【００４８】
本発明の一実施の形態では、水性組成物（陽極液）は、０．１〜１０ｇ／ｌ、好ましくは１〜５ｇ／ｌのセリウム及び／又はプラセオジムイオンを含む。
【００４９】
陰極液として、リチウムヒドロキシド溶液、ナトリウムヒドロキシド溶液、カリウムヒドロキシド溶液、及びアンモニウムサルフェート溶液から成る群から選ばれる溶液を使用することが特に好ましい。陰極溶液の濃度は、好ましくは０．１〜５モル／ｌ、特に好ましくは０．５〜２モル／ｌである。濃度が０．５〜２．５モル／ｌの範囲のアンモニウムサルフェート溶液を陰極液として使用することが特に可能である。
【００５０】
本発明の方法は特に、電気分解の間のアノードスペース中の水性組成物の温度が、３０〜９０℃、特に好ましくは４０〜７０℃の範囲であるように行うことができる。電気分解の継続時間は、好ましくは０．３〜１０時間の範囲、特に１〜１０時間の範囲、好ましくは１〜５時間の範囲であることができる。記載した方法は、連続モードで、プロセス流を部分的に再循環させるモード（例えば再循環割合が、８０〜９８％の範囲、好ましくは９０〜９５％の範囲）で、又はバッチ式に運転することができる。
【００５１】
本発明は、上述した方法であって、電気分解セルが、セパーレーターによって相互に分離された少なくとも１つのアノードスペース、及び少なくとも１つのカソードスペースを有し、及びセパレーターが、
−無機又は有機の多孔性材料に基づく非特定的なセパレーター(unspecific separator)（例えば、か焼されたシリカでできたセパレーター）；
−ポリエチレン複合ポリマー、及び／又はポリビニルクロリド複合ポリマー、及び／又はポリビニリデンフルオリド（ＰＶＤＦ）及び／又はポリテトラフルオロエテン（ＰＴＦＥ）に基づくカチオン交換膜、特にスルホネート基を含むもの（例えば、ＭＣ−３４７０、製造者Ｉｏｎａｃ）
−強塩基性のアニオン−交換膜、特に複合ポリマー、例えば第３級アミノ基を含む、上述したポリマーに基づくもの（例えば、ＭＣ−３４５０、製造Ｉｏｎａｃ）、
から選ばれることを特徴とする方法を提供する。
【００５２】
本発明の方法に使用される電気分解セルのアノードは好ましくは、ベースフレームを含み、該ベースフレームに少なくとも１つのアノード区分が固定されており（例えば、ねじで締められており）、及び前記ベースフレームは、酸素を形成するための高い過電圧を有し、及び与えられた条件下で電気的にパッシブ（非活動的）である金属を含む。
【００５３】
特に、ベースフレームは１種以上の「バルブ金属」を含むことができる。本発明の目的のために、バルブ金属は、アノードとして接続された時に、半導体の（絶縁する）酸化物層（該酸化物層は、高い過電圧であっても導電性にならず、従って電気分解を阻止する）で被覆されるようになる金属である。バルブ金属として特に、ニオブ、タンタル、チタニウム、ハフニウム、ジルコニウム、及びタングステンが記載されて良い。ベースフレームは、好ましくは、チタニウム（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、及びハフニウム（Ｈｆ）から選ばれる少なくとも１種の金属を含む。
【００５４】
本発明の好ましい実施の形態は、上述した方法であって、電気分解セルが、担体材料及び被覆物を含む少なくとも１つのアノード区分を含むアノードを有し、及び
前記担体材料が少なくとも１種のバルブ金属、好ましくはニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、チタニウム（Ｔｉ）及びハフニウム（Ｈｆ）から成る群から選ばれる少なくとも１種の金属、特に好ましくはニオブ（Ｎｂ）を含み、及び前記被覆物がホウ素をドープしたダイヤモンドを含み、
及び電気分解が、０．１ｋＡ／ｍ2〜２ｋＡ／ｍ2の範囲、好ましくは０．１ｋＡ／ｍ2〜１．２５ｋＡ／ｍ2の範囲、好ましくは０．７５ｋＡ／ｍ2〜１．２５ｋＡ／ｍ2の範囲のアノード電流密度、及び４〜１５Ｖの範囲、好ましくは５〜９Ｖのセル電位で行われる、
ことを特徴とする方法を提供する。
【００５５】
好ましい実施の形態では、上述した担体材料及び被覆物を含むアノード区分は、被覆物が、ホウ素でドープされたダイヤモンドを含み、このダイヤモンドの含まれる量は、（電気化学的に活性なアノード領域に対して、又は１つ以上のアノード区分の電気化学的に活性な領域に対して）９０〜１００％の量である。対応する被覆物を２つの側に、好ましくは全ての側に有するアノード区分を使用することが好ましい。特に、ホウ素でドープされたダイヤモンドは、ドーパント含有量が、０．０１〜３％、特に０．１〜０．５％である。
【００５６】
更なる実施の形態では、上述した（担体材料及び被覆物を含む）アノード区分は、ホウ素でドープされたダイヤモンドの被覆物を、５〜５０μｍの範囲、特に１０〜４０μｍの範囲の層厚さで有する。ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、チタニウム（Ｔｉ）及びハフニウム（Ｈｆ）から選ばれ金属、特にニオブ（Ｎｂ）を含む担体材料は、好ましくは厚さが１〜４ｍｍ、特に２〜３ｍｍである。
【００５７】
本発明の一実施の形態は、上述した芳香族ニトロ化合物を電気化学的に処理するための方法であって、電気分解セルが、（担体材料及び被覆物を含む）少なくとも１つのアノード区分を含むアノードを有し、及び担体材料が、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、チタニウム（Ｔｉ）及びハフニウム（Ｈｆ）から成る群から選ばれる少なくとも１種の金属を含み；被覆物が、ホウ素でドープされたダイヤモンドを含み、及びアノード区分がベースフレームに固定されており、及び該ベースフレームは、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、チタニウム（Ｔｉ）及びハフニウム（Ｈｆ）の中から選ばれる少なくとも１種の金属を含み、及び電気分解が、０．１〜２ｋＡ／ｍ2の範囲のアノード電流密度、及び４〜１５Ｖの範囲のセル電位で行われ、及び担体材料上の、ホウ素でドープされたダイヤモンドを含む被覆物が５〜５０μｍの範囲の層厚さを有する、ことを特徴とする方法を提供する。
【００５８】
担体材料及び被覆物を含む少なくとも１つのアノード区分を含むアノードの上述した実施の形態では、ベースフレームは、好ましくは、ほぼ完全に又は完全に、（一つの）アノード区分又は複数のアノード区分によって覆われている。特に、（一つの）アノード区分又は複数のアノード区分によるベースフレームの（覆う）範囲は、この実施の形態では１００％をも超えることができる。この実施の形態では、ベースフレームは特に、全平面にわたって作られていることができず、及び例えば、導電性で、（例えばネジ留めして、溶接して）相互に機械的に安定的に結合された金属ストリップの格子で構成することができる。従って特に、実際のアノード区分は、これらの金属ストリップに固定することができる。ベースフレーム格子構造は、好ましくは、電力を供給するために、その背面側に接触ピン又は接触タブを有し、及び特に、パワーリード（電力線）を使用してアノードシェルに固定することができる。
【００５９】
本発明の更なる好ましい実施の形態は、上述した方法であって、電気分解セルが、白金を含む、又は白金から成る少なくとも１つのアノード区分を含むアノードを有することを特徴とする方法を提供する。
【００６０】
特に本発明は、上述した方法であって、電気分解セルが白金から成る少なくとも１つのアノード区分を含むアノードを有し、
及び電気分解が、０．１〜１０ｋＡ／ｍ2の範囲、好ましくは２．５〜１０ｋＡ／ｍ2の範囲、好ましくは４〜１０ｋＡ／ｍ2の範囲、特に好ましくは２〜６ｋＡ／ｍ2の範囲のアノード電流密度、及び４〜１５Ｖの範囲、好ましくは５〜９Ｖの範囲のセル電位で行われることを特徴とする方法を提供する。
【００６１】
電気分解は、好ましくは、上述した白金区分電極を使用して、２．５ｋＡ／ｍ2を超えるアノード電流密度、特に４ｋＡ／ｍ2を超えるアノード電流密度で行われる。
【００６２】
電気分解セルは、好ましくは、白金を含む、又は白金から成る少なくとも１つのアノード区分を含むアノードを有し、及び
アノード区分又は複数のアノード区分は、ホイル（箔）、シート、又は織ったワイヤーメッシュの状態であり、及びニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、チタニウム（Ｔｉ）及びハフニウム（Ｈｆ）から選ばれる少なくとも１種の金属を含むベースフレームに固定されており、及び
アノード区分又は複数のアノード区分は、ベースフレームの表面を、３０％以下の範囲、好ましくは１０％以下の範囲で覆う（カバーする）。
【００６３】
特に、ベースフレームは、上述した電気化学的に活性なアノード区分によって、１〜３０％の範囲、好ましくは１〜１０％の範囲で覆われることが有利である。
【００６４】
特に、好ましい実施の形態では、微細に研磨された純粋な白金を含む、少なくとも１つのアノード区分が使用される。このような白金電極は、この技術分野の当業者にとって公知であり、そして市販されている。滑らかで、微細に研磨された電極は、典型的には、粒径が約０．０５μｍのシリカゲル研磨組成物を使用して研磨することによって得ることができる。
【００６５】
電気分解の共生成物（副産物）として、特に水素が高い純度で得られる。この水素は、他の方法、例えば芳香族ニトロ化合物の触媒反応（還元）による更なる処理に使用することができる。
【００６６】
更に、本発明は、少なくとも１つの電気分解セルを含み、
前記電気分解セルは、（少なくとも１つの）セパレーターによって相互に分離された、少なくとも１つのアノードスペース及び少なくとも１つのカソードスペースを有し、
及び電気分解セルは、少なくとも１つのアノードを有し、該少なくとも１つのアノードは、白金を含む（又は白金から成る）少なくとも１つのアノード区分、又は担体材料及び被覆物から成るアノード区分を含み、前記担体材料は、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、チタニウム（Ｔｉ）及びハフニウム（Ｈｆ）から成る群から選ばれる少なくとも１種の金属を含み（又はこの少なくとも１種の金属から成り）、及び前記被覆物は、ホウ素をドープしたダイヤモンドを含むことを特徴とする芳香族ニトロ化合物の電気化学的な処理、特に電気化学的な酸化を行うための装置を提供する。
【００６７】
セパレーターとして特殊な、及び特殊でない（非特定的な）セパレーターの両方を使用することができる。この目的のために、例えばカチオン交換膜、有機多孔性、無機多孔性材料、及び／又は強い塩基性のアニオン交換膜を使用することができる。好ましい実施の形態では、セパレーターは、以下のものから選ばれる：
−無機又は有機多孔性材料に基づく非特定的なセパレーター（例えばか焼したシリカでできたセパレーター）；
−ポリエチレン複合ポリマー、及び／又はポリビニルクロリド複合ポリマー、及び／又はポリビニリデンフルオリド（ＰＶＤＦ）及び／又はポリテトラフルオロエテン（ＰＴＦＥ）（特にスルホネート基を含むもの）に基づくカチオン交換膜（例えばＭＣ−３４７０、製造者Ｉｏｎａｃ）、
−強塩基のアニオン−交換膜、特に複合ポリマー、例えば第３級アミノ基を含む上述したポリマーに基づくもの（例えばＭＣ−３４５０、製造者Ｉｏｎａｃ）。
【００６８】
本発明は、電気分解セルが、担体材料と被覆物を含む少なくとも１種のアノード区分を含むアノードを有し、担体材料は、ニオブ、タンタル、チタン、及びハフニウムから成る群から選ばれる少なくとも１種の金属を含み、被覆物がホウ素でドープしたダイヤモンドを含み、アノード区分がニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、チタニウム（Ｔｉ）及びハフニウム（Ｈｆ）から選ばれる少なくとも１種の金属を含むベースフレームに固定され、及び電気分解が０．１〜２ｋＡ／ｍ2の範囲のアノード電流密度、及び４〜１５Ｖの範囲のセル電位で行われ、及び担体上の（ホウ素でドープした）ダイヤモンドの被覆物が、５〜５０μｍの範囲の層厚さであることを特徴とする方法をも提供する。
【００６９】
本発明は、少なくとも１つの電気分解セルを含み、及び電気分解セルが、セパレーターによって相互に分離された少なくとも１つのアノードスペース及び少なくとも１つのカソードスペースを有することを特徴とする芳香族ニトロ化合物を電気化学的に処理するための装置をも提供する。ここで、電気分解セルは、白金を含む少なくとも１つのアノード区分、又は担体材料と被覆物を含むアノード区分を含む、少なくとも１つのアノードを有し、前記担体材料は、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、チタニウム（Ｔｉ）及びハフニウム（Ｈｆ）から成る群から選ばれる少なくとも１種の金属を含み、及び前記被覆物は、ホウ素をドープしたダイヤモンドを含む。
【００７０】
本発明は、セパレーターが、無機又は有機多孔性の材料に基づいた非特定的なセパレーター、ポリエチレン複合ポリマー、及び／又はポリビニルクロリド複合ポリマー、及び／又はポリビニリデンフルオリド（ＰＶＤＦ）及び／又はポリテトラフルオロエテン（ＰＴＦＥ）に基づくカチオン交換膜、及びアニオン−交換膜の中から選ばれることを特徴とする装置をも提供する。
【００７１】
特に、アノード反応で形成された強い酸化体、（例えば、ヒドロキシル基、ペルヒドロキシル基、ペルオキソジサルフェートアニオン、カロ酸及びオゾン）からセパレーターを確実に保護するために、アノードとセパレーターの間にスペーサーを設け、このスペーサーがアノードとスペーサーの間の十分な間隔を確保することが有利であることがわかった。特に、アノードとセパレーターの間の間隔は、２〜１２ｍｍの範囲、好ましくは４〜８ｍｍの範囲であることができる。このことは強い酸化体によるセパレーター（膜）への損傷を回避可能にする。
【００７２】
本発明の一実施の形態は、上述した装置であって、電気分解セルがセパレーターとアノードの間にスペーサーを有し、アノードとアソードの間の間隔が２〜１２ｍｍの範囲、好ましくは４〜８ｍｍの範囲であることを特徴とする装置である。
【００７３】
特に、アノードとカソードの間のスペーサーは、複数層の織りメッシュ、好ましくは、非伝導性ポリマーから構成され、異なる、特に段階的に変化するアパーチャー（ある割合の開口領域）を有する３層の、３次元織りメッシュ（ガーゼ）であることができる。使用するスペーサーは、好ましくは、耐酸化性、非導電性のポリマーであり、ここで該耐酸化性、非導電性のポリマーは、ポリエステル及びポリアルキレン（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン）から選ばれる。
【００７４】
本発明の特定の実施の形態では、異なるアパーチャー（ある割合の開口領域）を有する３つの異なる層を有しており、そしてアノード又はセパレーターに隣接するスペーサーの層は、アパーチャーが５０〜９０％の範囲、好ましくは６０〜７５％の範囲であり、及びスペーサーの中間層は、アパーチャーが３０〜６０％の範囲、好ましくは４０〜６０％の範囲である。スペーサーのアパーチャーのこの段階的変化は、特に、アノード近傍での乱流の形成を補助する。
【００７５】
特に、本発明の装置は、少なくとも１つのカソードスペース及び少なくとも１つのアノードスペースによって形成された、陽極液と陰極液の導入と排出のための（各場合において必要とされる数の）セル体（該セル体は、連結部が設けられている）、シーリングシステム、圧力フレーム、及び電極のための電力供給リード線を含み、選択と配置構成は、この技術分野の当業者にとって公知である。２チャンバー電気分解セル、又は３チャンバー電気分解セルが好ましい。
【００７６】
電解質（電解液）は、好ましくは上方向に流れ、すなわち底部から電気分解セルを通って頂部へと流れる。
【００７７】
カソードは、好ましくは、十分な耐腐食性を有する金属、又は（グラファイト又はガラス状炭素の状態の）カーボンを含む。カソードは好ましくはステンレス鋼のシートでできている。特にカソード材料は、水素による脆化に対して耐性を有するものである。
【００７８】
更に、本発明は、上述した装置を、（特に芳香族化合物のニトロ化からの）廃水又はプロセス水、特にアルカリ性プロセス水を処理するために使用する方法を提供する。
【００７９】
以下に実施例を使用して本発明を説明する。
【実施例】
【００８０】
実施例１
以下の特性を示す、化学製造工程からのプロセス水溶液を使用した：
１．５ｇ／ｌの        ＮａＮＯ2
２０ｇ／ｌの          Ｎａ2ＣＯ3
１０ｍｇ／ｌの        乳化した部分を有するモノニトロトルエン異性体混合物
１ｇ／ｌの            懸濁した部分を有するジニトロトルエン異性体
０．５ｇ／ｌの        懸濁した部分を有するトリニトロクレゾール異性体混合物。
【００８１】
１００ｍｌの記載したプロセス水溶液を電気分解セルのアノードスペースに導入し、及び濃度が１モル／ｌの水酸化ナトリウム溶液をカソードスペースに存在させた。電極スペースを、孔の開口が３０〜５０μｍのか焼したシリカでできた隔膜を使用して分離した。大きさが１．５ｃｍ2及び厚さが０．２５ｍｍの滑らかな白金シートをアノードとして使用した。ＤＣ電圧を施した後、０．６Ａ／ｃｍ2のアノード電流密度、及び７０℃の温度で、溶液を電気分解した。
【００８２】
電気分解工程をバッチ式で行った。４時間の電気分解時間の後、これまでは暗い茶色であった液体が透明で、及び脱色された。溶液の化学的な酸素要求量は、６５００ｍｇ／ｌ（オリジナルのプロセス溶液）から１５０ｍｇ／ｌに低減され、これは９８％の変換に相当した。電気分解の後、ニトライト（亜硝酸塩）はもはや溶液中に検知されなかった。化学的な酸素要求量は、ＤＩＮ３８４０９／Ｈ４１に従って測定した。
【００８３】
実施例２
実施例１に記載したプロセス溶液を電気分解セルに導入した。この電気分解セル中に、厚さが１．５ｍｍのニオブシート上に、ホウ素でドープしたダイヤモンドで構成された、４ｃｍ2のアノードを（アノードとして）使用した。６０℃の温度、及び０．１２５Ａ／ｃｍ2のアノード電流密度で、電気分解を行った。他の実験的設定は、実施例１に記載した設定に相当（一致）する。電気分解工程をバッチ式で行った。２時間の電気分解時間の後、アノードスペース中の溶液は完全に透明でそして無色であった。化学的な酸素要求量(chemical oxygen demand)は、６５００ｍｇ／ｌから５０ｍｇ／ｌ未満に低減し、これは９９％を超える変換に相当した。ニトライトは、アノードスペースからの溶液中で、もはや検出することができなかった。
【００８４】
実施例３
以下の、
１．０ｇ／ｌのナトリウムニトライト、
及びモノニトロトルエン、ジニトロトルエン、ニトロクレゾール、
を含み、及び５１００ｍｇ／ｌの化学的な酸素要求量（ＣＯＤ）を有するプロセス水溶液を使用した。ホウ素でドープしたダイヤモンド電極を（そこに固定された）ニオブ担体上に有するチタン／補助フレームを含むアノードを有する電気分解セルを使用した。アノード面積は７５ｃｍ2であった。更に、電気分解セルは、（異なるアパーチャーの３層を有する）織ったポリマーメッシュの状態のスペーサーをアノードスペースに含んでいた。アノード及びセパレーターに隣接したスペーサーの層は、アパーチャーを６０〜７５％の範囲で含んでおり、及びスペーサーの中間層は４０〜６０％のアパーチャーを有していた。アノードとスペーサーの間の間隔は６．５ｍｍであった。
【００８５】
ＭＣ／３４７０カチオン交換膜（製造者Ｉｏｎａｃ，ＵＳＡ）及びＣｒＮｉＴｉステンレス鋼でできたカソードを使用した。カソード面積は１００ｃｍ2であった。１Ｍの水酸化ナトリウム溶液を陰極液として使用した。２．５ｌの、上述したプロセス溶液を、１０Ａの電流、及び７０℃の温度でバッチ式に電気分解した。
【００８６】
電気分解工程を、バッチ式（回分式）で、及び８０〜９５％の範囲で部分的に再循環させて行った。以下に記載する結果は、運転のためのモードに類似した。４時間の電気分解の後、アノードスペースからの試料について、６００ｍｇ／ｌの化学的な酸素要求量が測定され、これは８８％の変換に相当した。
【００８７】
電気分解の間、１５０ｍｌの液体がアノードスペースからカソードスペースへと移行した。カソードの化学的な酸素要求量（ＣＯＤ）は、電気分解の後、４０ｍｇ／ｌであった（実験の開始前は、０．０ｍｇ／ｌ）。
【００８８】
実施例４
実施例１に記載したプロセス水溶液を使用した；実施例３に記載した電気分解セルを使用した。
【００８９】
硫酸ナトリウムを、（液体の合計量に対して５ｇ／ｌの濃度が得られるように）アノードスペース中の液体に追加的に加えた。電気分解工程を、８０〜９５％の範囲で部分的に再循環させて、バッチ式で行った；以下に、運転のモードのために記載した結果は同様であった。１０Ａの電流、及び６０℃の温度で電気分解を行った。４時間の電気分解時間の後、アノードスペース中の液体の化学的な酸素要求量は、３６０ｍｇ／ｌであり、これは９４％の変換に相当した。
【００９０】
実施例５
実施例４に記載したように電気分解を行ったが、（実施例４に対して）異なる点は、硫酸ナトリウムの代わりにプラセオジムニトレートをアノードスペース内の液体に加え、アノードスペース中の液体中のプラセオジムイオンの濃度を０．００５モル／ｌにしたことである。電気分解工程を、８０〜９５％の範囲の部分的な再循環を使用して、バッチ式で行った；以下に、運転のモードのために記載した結果は類似した。 ３．５時間の電気分解時間の後、化学的な酸素要求量は２７０ｍｇ／ｌに低減され、これは９４％の変換に相当した。
【００９１】
実施例６
ニトロトルエン、及びニトロクレゾールを含み、化学的な酸素要求量が７２００ｍｇ／ｌのプロセス水溶液を使用した。電気分解セルは、実施例４及び５に記載したように、アノード、カソード、及びスペーサーを含んでいた。ＭＡ／３４５０アニオン交換膜（製造者Ｉｏｎａｃ，ＵＡＳ）を、電極スペースを分離するために使用した。２Ｍの硫酸アンモニウム溶液を陰極液として使用した。電気分解工程を８０〜９５％の範囲の部分的な再循環を使用して、バッチ式で行った；以下に、運転のモードのために記載した結果は類似した。 １０Ａの電流での１時間の電気分解時間の後、アノードスペースから流出する液体の化学的な酸素要求量（ＣＯＤ）の値は１５０ｍｇ／ｌであった。カソード回路内での液体の体積の増加は観察されなかった。電気分解試験の合計時間にわたる陰極液の化学的な酸素要求量の値は、１ｍｇ／ｌであった。
【００９２】
実施例７
芳香族ニトロ化合物を含み、及び化学的な酸素要求量が６０００ｍｇ／ｌのプロセス水溶液を使用した。２Ｍの硫酸アンモニウム溶液を陰極液として使用した。アノード領域が６００ｃｍ2の電気分解セルを使用した。ホウ素でドープしたダイヤモンドをアノードとして使用した。電気分解工程を、１．５ｌ／ｈの陽極液体積流で、及び７０℃で、１ｋＡ／ｍ2の電流密度で連続的に行った。陽極液のＣＯＤに基づく８９％の変換を達成することができた。
【手続補正書】
【提出日】平成24年7月16日(2012.7.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）少なくとも１種の芳香族ニトロ化合物を含む水性組成物を電気分解セルのアノードスペースに導入する工程、
ｂ）０．１〜１０ｋＡ／ｍ2の範囲のアノード電流密度、及び４〜１５Ｖの範囲のセル電位で、電気分解を行う工程、
を有し、
前記電気分解セルは、セパレーターによって相互に分離された、少なくとも１つのアノードスペース及び少なくとも１つのカソードスペースを有し、
及び前記電気分解セルが、白金を含むアノード区分を少なくとも１つ含むアノードを少なくとも１つ有し、
及び電気分解が、２．５〜１０ｋＡ／ｍ2の範囲のアノード電流密度、及び４〜１５Ｖの範囲のセル電位で行われ；
又は前記電気分解セルが、担体材料及び被覆物から成るアノード区分を少なくとも１つ含み、
及び前記担体材料は、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、チタニウム（Ｔｉ）及びハフニウム（Ｈｆ）から成る群から選ばれる少なくとも１種の金属から成り、及び前記被覆物は、ホウ素をドープしたダイヤモンドから成り、
及び電気分解が、０．７５〜１．２５ｋＡ／ｍ2の範囲のアノード電流密度、及び４〜１５Ｖの範囲のセル電位で行われる、
ことを特徴とする芳香族ニトロ化合物を電気化学的に処理するための方法。
【請求項２】
水性組成物が、芳香族化合物のニトロ化からのアルカリ性のプロセス廃水であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
芳香族ニトロ化合物が、ニトロベンゼン（ＮＢ）、ジニトロベンゼン（ＤＮＢ）、トリニトロベンゼン（ＴＮＢ）、モノニトロトルエン（ＭＮＴ）、ジニトロトルエン（ＤＮＴ）、トリニトロトルエン（ＴＮＴ）、ニトロクロロベンゼン（ＮＣＢ）、モノニトロキシレン、ジニトロキシレン、トリニトロキシレン、モノニトロクレゾール、ジニトロクレゾール、トリニトロクレゾール、モノニトロフェノール、ジニトロフェノール、トリニトロフェノール、モノニトロ安息香酸、ジニトロ安息香酸、トリニトロ安息香酸、モノニトロキシレンオール、ジニトロキシレンオール、及びトリニトロキシレンオール、及びこれらの化合物の異性体から成る群から選ばれる、少なくとも１種の化合物であることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記水性組成物が、少なくとも１種の芳香族ニトロ化合物を懸濁した状態で含むことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の方法。
【請求項５】
少なくとも１種の芳香族ニトロ化合物を含む前記水性組成物が、追加的に酸化還元メディエータを含むことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の方法。
【請求項６】
電気分解にけるアノードスペース中の水性組成物の温度が、３０〜９０℃の範囲であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の方法。
【請求項７】
電気分解セルが、白金から成るアノード区分を少なくとも１つ含むアノードを有し、前記アノード区分がホイル、シート、又は織ったワイヤーメッシュの状態であり、及びベースフレームに固定されており、及び該ベースフレームは、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔ  ａ）、チタニウム（Ｔｉ）及びハフニウム（Ｈｆ）の中から選ばれる少なくとも１種の金属を含み、及び前記アノード区分は、ベースフレームの表面を３０％以下の範囲で覆うことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の方法。
【請求項８】
電気分解セルが、担体材料と被覆物を含む、少なくとも１つのアノード区分を含むアノードを有し、前記担体材料が、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、チタニウム（Ｔｉ）及びハフニウム（Ｈｆ）から成る群から選ばれる少なくとも１種の金属を含み；前記被覆物は、ホウ素をドープしたダイヤモンドを含み；前記アノード区分は、ベースフレームに固定されており、及び該ベースフレームは、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、チタニウム（Ｔｉ）及びハフニウム（Ｈｆ）から選ばれる少なくとも１種の金属を含み、及び電気分解が、０．７５〜１．２５ｋＡ／ｍ2の範囲のアノード電流密度、及び４〜１５Ｖの範囲のセル電位で行われ、及び担体材料上のホウ素でドープしたダヤモンドの被覆物は、層厚さが５〜５０μｍの範囲であることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の方法。
【請求項９】
少なくとも１つの電気分解セルを含み、
前記電気分解セルは、セパレーターによって相互に分離された、少なくとも１つのアノードスペース及び少なくとも１つのカソードスペースを有し、
及び電気分解セルは、少なくとも１つのアノードを有し、該少なくとも１つのアノードは、白金を含む少なくとも１つのアノード区分、又は担体材料及び被覆物を含むアノード区分を含み、前記担体材料は、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、チタニウム（Ｔｉ）及びハフニウム（Ｈｆ）から成る群から選ばれる少なくとも１種の金属を含み、及び前記被覆物は、ホウ素をドープしたダイヤモンドを含み、及び前記電気分解セルが、セパレーターとアノードの間にスペーサーを有し、アノードとカソードの間の間隔が、４〜８ｍｍであり、
及び前記セパレーターがアニオン−交換膜であることを特徴とする芳香族ニトロ化合物の電気化学的な処理を行うための装置。
【請求項１０】
アノードとカソードの間のスペーサーが、非導電性ポリマーから成る複数層構造の織ったメッシュであり、且つ段階的に変化するアパーチャーを有する種々の層を有することを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
芳香族化合物のニトロ化からの廃水又はプロセス水を処理するために、請求項９又は１０の何れかに記載の装置を使用する方法。
【国際調査報告】
2013530036.tif 000003
2013530036.tif 000004
2013530036.tif 000005
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