(57)【要約】【課題】過酸化水素水中の過酸化水素の分解度を簡単に測定できる方法を提供することである。【解決手段】所望温度で所定時間を経過した後の過酸化水素水中の過酸化水素の分解度を測定する方法であって、熱量計１を用いて前記所望温度の等温状態における発熱速度を求め、得られた前記発熱速度から前記分解度を求めるようにした。前記発熱速度をスイッチ法によって求めると、バラツキの抑制された正確な発熱速度を得ることができる。熱量計１の備える前記過酸化水素水を収容する測定容器７が、ガラス製、アルミニウム製およびフッ素系樹脂製から選ばれる１種であると、過酸化水素との反応を抑制することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望温度で所定時間を経過した後の過酸化水素水中の過酸化水素の分解度を測定する方法であって、熱量計を用いて前記所望温度の等温状態における発熱速度を求め、得られた前記発熱速度から前記分解度を求めることを特徴とする、過酸化水素水中の過酸化水素の分解度測定方法。
【請求項２】
前記所望温度が６０℃以下の範囲から選ばれる温度である、請求項１に記載の過酸化水素水中の過酸化水素の分解度測定方法。
【請求項３】
前記発熱速度をスイッチ法によって求める、請求項１または２に記載の過酸化水素水中の過酸化水素の分解度測定方法。
【請求項４】
前記熱量計の備える前記過酸化水素水を収容する測定容器が、ガラス製、アルミニウム製およびフッ素系樹脂製から選ばれる１種である、請求項１〜３のいずれかに記載の過酸化水素水中の過酸化水素の分解度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過酸化水素水中の過酸化水素の分解度を測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
過酸化水素水中の過酸化水素は、純粋な場合には安定であるが、通常、製造プロセス等において不可避的に混入する不純物に起因して分解し易い状態にある。過酸化水素水中の過酸化水素の分解度は、製造ロットごとに異なるため、分解度を把握しておくことは安全上重要である。
【０００３】
過酸化水素の分析方法は、非特許文献１に規定されている。この分析方法は、工業用過酸化水素水および高純度過酸化水素水のいずれにも適用できるが、滴定を採用しているので、終点判断は人の目によって行われ、分析結果にバラツキが生じ易い。また、この分析方法は、試薬の調製等に比較的煩雑な準備を必要とし、滴定にもある程度の熟練した技術を必要とする。過酸化水素水中の過酸化水素の分解度を測定する方法としては、簡単なものが望ましい。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】ＪＩＳ  Ｋ  １４６３−１９７１「過酸化水素」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、過酸化水素水中の過酸化水素の分解度を簡単に測定できる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、上記課題を解決するには、滴定によって過酸化水素水中の過酸化水素の分解度を求めるのではなく、過酸化水素の分解時に生じる熱量から分解度を求めればよいと考え、鋭意検討を重ねた結果、熱量計を用いて所望温度の等温状態における発熱速度を求め、得られた発熱速度から過酸化水素の分解度を求めるという新たな解決手段を見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明における過酸化水素水中の過酸化水素の分解度測定方法は、以下の構成からなる。
（１）所望温度で所定時間を経過した後の過酸化水素水中の過酸化水素の分解度を測定する方法であって、熱量計を用いて前記所望温度の等温状態における発熱速度を求め、得られた前記発熱速度から前記分解度を求めることを特徴とする、過酸化水素水中の過酸化水素の分解度測定方法。
（２）前記所望温度が６０℃以下の範囲から選ばれる温度である、前記（１）に記載の過酸化水素水中の過酸化水素の分解度測定方法。
（３）前記発熱速度をスイッチ法によって求める、前記（１）または（２）に記載の過酸化水素水中の過酸化水素の分解度測定方法。
（４）前記熱量計の備える前記過酸化水素水を収容する測定容器が、ガラス製、アルミニウム製およびフッ素系樹脂製から選ばれる１種である、前記（１）〜（３）のいずれかに記載の過酸化水素水中の過酸化水素の分解度測定方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、過酸化水素水中の過酸化水素の分解時に生じる発熱速度から過酸化水素の分解度を求めるので、滴定による従来の方法よりも簡単に分解度を測定できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る熱量計を示す概略説明図である。
【図２】図１の熱量計を用いてスイッチ法により発熱速度を求める方法を示す概略説明図である。
【図３】図１の熱量計を用いてスイッチ法により発熱速度を求める方法を示す概略説明図である。
【図４】実施例における熱量計の測定チャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態に係る過酸化水素水中の過酸化水素の分解度測定方法について、図１〜図３を用いて詳細に説明する。本実施形態では、過酸化水素水中の過酸化水素の分解度を求めるにあたり、図１に示す熱量計１を用いる。
【００１１】
熱量計１は、断熱部材で構成されている恒温槽２と、恒温槽２内部の一端側に位置している第１測定部３と、他端側に位置している第２測定部４と、第１測定部３および第２測定部４の周囲に位置しているブロック状のヒーター部５と、第１測定部３および第２測定部４の間に位置している温度センサ６と、を備えている。
【００１２】
第１測定部３および第２測定部４は、実質的に同じ構成を有している。すなわち、第１測定部３および第２測定部４はいずれも、有底筒状であり、底部側に位置しているヒートシンク３１，４１と、ヒートシンク３１，４１の外側に位置している熱量センサ３２，４２と、ヒーター部５の上面５１に開口している開口部３３，４３と、を有している。
【００１３】
ヒートシンク３１，４１によって、下記で説明する測定容器７に対し、均一に熱を加えることが可能となる。また、熱量センサ３２，４２によって、第１測定部３，第２測定部４の発熱速度を測定することができる。熱量センサ３２，４２としては、例えばペルチェ素子等が挙げられる。そして、これら第１測定部３および第２測定部４の間に位置している温度センサ６によって、恒温槽２内部の温度を測定することができる。
【００１４】
熱量計１は、第１測定部３および第２測定部４のそれぞれに収容されている一対の測定容器７，７をさらに備えている。測定容器７は、回転子７１を収容し、上部開口部にセプタム７２を介してネジ蓋７３が取り付けられている。測定容器７は、過酸化水素との反応を抑制する上で、ガラス製、アルミニウム製およびポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂製から選ばれる１種であるのが好ましい。測定容器７がガラス製の場合には、さらに測定容器７内部の確認を容易に行うことができる。測定容器７の容量としては、１０〜２０ｃｍ3程度が適当である。回転子７１としては、上述のフッ素系樹脂等で構成されているものが好ましい。
【００１５】
熱量計１は、第１測定部３および第２測定部４の開口部３３，４３を塞ぐ一対の栓部８，８と、一対のニードル部９，９と、をさらに備えている。栓部８の構成材料としては、例えば上述のフッ素系樹脂等が挙げられる。ニードル部９は、筒状であり、その先端部９１が栓部８の略中央部からネジ蓋７３およびセプタム７２の各々の略中央部を貫通し、測定容器７内部の上方に位置しているとともに、後端部９２が栓部８から露出するように位置している。このような構成によれば、ニードル部９を介して測定容器７内部のガスを熱量計１の外部へ放出することができる。また、ニードル部９の後端部９２近傍を把持することによって、測定容器７を第１測定部３および第２測定部４から抜き出すことができる。
【００１６】
このような構成を有する熱量計１としては、市販のものを用いることができ、例えばＯＭＮＩＣＡＬ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ，ＩＮＣ．製の熱量計「Ｓｕｐｅｒ−ＣＲＣ−３０５−２．４」等が好適である。
【００１７】
本実施形態では、上述の熱量計１を用い、以下の手順で過酸化水素水中の過酸化水素の分解度を求める。まず、一対の測定容器７，７のうち第１測定部３に収容される一方を試料用測定容器７Ａ、第２測定部４に収容される他方を参照用測定容器７Ｂとする。そして、試料用測定容器７Ａおよび参照用測定容器７Ｂのそれぞれに回転子７１を収容するとともに、測定する過酸化水素水１００を試料用測定容器７Ａにのみ収容する。
【００１８】
過酸化水素水１００の量としては、０．５〜２０ｇであるのが好ましく、０．５〜１０ｇであるのがより好ましく、０．５〜５ｇであるのがさらに好ましい。過酸化水素水１００の秤量は、１ｍｇ単位まで行う。そして、試料用測定容器７Ａおよび参照用測定容器７Ｂのそれぞれの上部開口部に、セプタム７２を介してネジ蓋７３を取り付けた後、第１測定部３および第２測定部４にそれぞれ収容し、熱量計１を図１に示す状態にする。
【００１９】
次に、温度センサ６によって測定される温度が所望温度となるように、ヒーター部５を加熱し、発熱速度を測定する。所望温度としては、過酸化水素水１００の凝固点よりも高く、かつ過酸化水素水１００の沸点よりも低い温度範囲から選ばれる温度である。すなわち、本実施形態では、このような温度範囲から直接所望の温度における過酸化水素の分解度を求めることができる。所望温度としては、６０℃以下の範囲から選ばれる温度であるのが好ましい。
【００２０】
また、測定される発熱速度は、式：（第１測定部３の熱量センサ３２によって測定される発熱速度）−（第２測定部４の熱量センサ４２によって測定される発熱速度）によって算出される値である。この値は、試料用測定容器７Ａ内に収容されている過酸化水素水１００の発熱速度である。
【００２１】
ここで、本実施形態では、次のようなスイッチ法によって発熱速度を求める。まず、図２に示すように、所望温度の等温状態において、測定により得られる発熱速度の時間変化を表す第１ラインが安定するまで、所定時間を経過させる。等温状態とは、温度センサ６によって測定される温度を所望温度から変化させない状態を意味するものとする。また、所定時間とは、少なくとも測定により得られる発熱速度の時間変化を表すラインが安定するまでの時間を意味するものとする。
【００２２】
次に、第１ラインが安定した後、試料用測定容器７Ａおよび参照用測定容器７Ｂの収容位置を入れ替える。具体的に説明すると、試料用測定容器７Ａを第１測定部３から抜き出すとともに、参照用測定容器７Ｂを第２測定部４から抜き出す。そして、図３に示すように、試料用測定容器７Ａを第２測定部４に収容し、参照用測定容器７Ｂを第１測定部３に収容する。このように、試料用測定容器７Ａおよび参照用測定容器７Ｂの収容位置をスイッチすると、図２に示すように、測定により得られる発熱速度の値が反転する。
【００２３】
そして、所望温度の等温状態において、再び発熱速度の時間変化を表す第２ラインが安定するまで、所定時間を経過させる。これにより、スイッチ前後の第１ラインおよび第２ラインから互いに等しい距離に位置している発熱速度ゼロのベースラインを得ることができる。このベースラインから第１ラインまたは第２ラインまでの距離が、求める発熱速度になる。
【００２４】
本実施形態では、このように試料用測定容器７Ａおよび参照用測定容器７Ｂの収容位置をスイッチするスイッチ法によって平衡に達した発熱速度データを取得するので、バラツキの抑制された正確な発熱速度を得ることができる。スイッチ法は、製造プロセス等において不可避的に混入する不純物に起因して分解し易い状態にある過酸化水素の発熱速度の測定に好適である。スイッチの回数は、少なくとも１回であればよく、より正確なベースラインを得る上で、複数回であってもよい。
【００２５】
次に、得られた発熱速度から過酸化水素水中の過酸化水素の分解度を求める。まず、得られた発熱速度から発熱量を算出した後、過酸化水素の分解量、残存量を算出する。次に、所定時間後の溶媒（水）の量を求め、この値と過酸化水素の残存量から過酸化水素水の濃度を算出する。最後に、算出された過酸化水素水の濃度と、測定に用いた過酸化水素水の濃度とから、過酸化水素水中の過酸化水素の分解度を算出する。
【００２６】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
【実施例】
【００２７】
上述の一実施形態に係る熱量計１に相当するＯＭＮＩＣＡＬ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ，ＩＮＣ．製の熱量計「Ｓｕｐｅｒ−ＣＲＣ−３０５−２．４」を用いて過酸化水素水中の過酸化水素の分解度を測定した。熱量計の具体的な構成および測定条件を以下に示すとともに、その結果を図４および表１に示す。なお、熱量計の構成については、上述の一実施形態に係る熱量計１と同一の符号を用いて説明する。
【００２８】
＜熱量計の構成＞
熱量センサ３２，４２：ペルチェ素子
測定容器７：容量１５ｃｍ3のガラス製
回転子７１：ポリテトラフルオロエチレン製
栓部８：ポリテトラフルオロエチレン製
その他の構成は、上述した一実施形態に係る熱量計１と同様である。
【００２９】
＜測定条件＞
過酸化水素水の測定量：１．４２０ｇ
過酸化水素水：濃度６０重量％の三菱ガス化学（株）製の工業用過酸化水素水
過酸化水素水中の過酸化水素：０．８５２０ｇ
所望温度：４０．４２℃
発熱速度の測定方法：スイッチ法
スイッチの回数：１回
【００３０】
図４に示すように、４０．４２℃の等温状態において第１ラインが安定するまで所定時間を経過させた後、試料用測定容器７Ａおよび参照用測定容器７Ｂの収容位置をスイッチし、４０．４２℃の等温状態において第２ラインが安定するまで所定時間を経過させてベースラインを得た。このベースラインから求められる発熱速度は、以下の通りであった。
発熱速度：０．１６３ｍＷ
【００３１】
次に、得られた発熱速度から、２４時間後の過酸化水素水中の過酸化水素の分解度を、表１に示す各計算式によって算出した。なお、過酸化水素の分子量、分解反応式、および濃度６０重量％の過酸化水素水が完全に分解した場合の発熱量は、以下の通りである。
過酸化水素の分子量：３４．０１ｇ／モル
過酸化水素の分解反応式：Ｈ2Ｏ2→Ｈ2Ｏ（ｌ）＋１／２Ｏ2（ｇ）
【数１】
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濃度６０重量％の過酸化水素水が完全に分解した場合の発熱量：２８８２（Ｊ／ｇ）×０．８５２０（ｇ）＝２４５５Ｊ
【００３２】
【表１】
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【００３３】
図４および表１から明らかなように、熱量計を用いて所望温度の等温状態における発熱速度を求め、得られた発熱速度から過酸化水素の分解度を測定できているのがわかる。
【符号の説明】
【００３４】
１  熱量計
２  恒温槽
３  第１測定部
３１  ヒートシンク
３２  熱量センサ
３３  開口部
４  第２測定部
４１  ヒートシンク
４２  熱量センサ
４３  開口部
５  ヒーター部
５１  上面
６  温度センサ
７  測定容器
７１  回転子
７２  セプタム
７３  ネジ蓋
７Ａ  試料用測定容器
７Ｂ  参照用測定容器
８  栓部
９  ニードル部
９１  先端部
９２  後端部
１００  過酸化水素水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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