特許ウォッチ

公開番号2024173022
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-12
出願番号2023091132
出願日2023-06-01
発明の名称硝酸水溶液の製造装置および硝酸水溶液の製造方法
出願人株式会社豊田中央研究所
代理人個人,個人
主分類C01B 21/40 20060101AFI20241205BHJP(無機化学)
要約【課題】大きなエネルギーを必要とせず、かつ、空気から不純物の少ない硝酸を生成する。
【解決手段】硝酸水溶液を製造する製造装置は、空気に無声放電を行うことにより、窒素酸化物および亜硝酸の少なくとも一方と、オゾンと、を含む生成物を生成する放電部と、生成物に紫外線を照射することにより、生成物に含まれる窒素酸化物および亜硝酸の少なくとも一方を酸化させて硝酸を生成する第1紫外線照射部と、生成された硝酸を含む生成物を水に通過させて硝酸水溶液を生成する生成部と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
硝酸水溶液を製造する製造装置であって、
空気に無声放電を行うことにより、窒素酸化物および亜硝酸の少なくとも一方と、オゾンと、を含む生成物を生成する放電部と、
前記生成物に紫外線を照射することにより、前記生成物に含まれる窒素酸化物および亜硝酸の少なくとも一方を酸化させて硝酸を生成する第１紫外線照射部と、
生成された硝酸を含む前記生成物を水に通過させて硝酸水溶液を生成する生成部と、
を備える、製造装置。
続きを表示（約 570 文字）【請求項２】
請求項１に記載の製造装置であって、さらに、
前記生成部において、水に溶解しなかったオゾンを含む前記生成物に対して、紫外線を照射する第２紫外線照射部を備える、製造装置。
【請求項３】
請求項１に記載の製造装置であって、さらに、
前記生成部において水に通過させる前の硝酸を含む前記生成物に対して、少なくとも１秒間光が遮られた状態にする暗反応部を備え、
前記生成部は、前記暗反応部によって光が遮られた後の硝酸を含む前記生成物を水に通過させて硝酸水溶液を生成する、製造装置。
【請求項４】
請求項１に記載の製造装置であって、さらに、
前記放電部の空気の湿度を８０％以上に加湿する加湿部を備える、製造装置。
【請求項５】
硝酸水溶液を製造する製造方法であって、
空気に無声放電を行うことにより、窒素酸化物および亜硝酸の少なくとも一方と、オゾンと、を含む生成物を生成する工程と、
前記生成物に紫外線を照射することにより、前記生成物に含まれる窒素酸化物および亜硝酸の少なくとも一方を酸化させて硝酸を生成する工程と、
生成された硝酸を含む前記生成物を水に通過させて硝酸水溶液を生成する生成部と、
を備える、製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、硝酸水溶液の製造装置および硝酸水溶液の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
硝酸を生成する方法が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。特許文献１に記載された方法では、下記反応式（１），（２）を生じさせることにより、硝酸（ＨＮＯ
3
）の共存下において、一酸化窒素（ＮＯ）を連鎖的にＨＮＯ
3
に酸化させている。
【０００３】
TIFF
2024173022000002.tif
13
170
TIFF
2024173022000003.tif
13
170
【０００４】
特許文献２に記載された方法では、アンモニア（ＮＨ
3
）を酸素（Ｏ
2
）の共存下で高温（例えば、摂氏８００度（℃））に晒すことにより、ＮＨ
3
を酸化してＮＯを生成する。
生成されたＮＯが、高温下（例えば１４０℃）において、凝縮水に反応・吸収されることで希硝酸（低濃度のＨＮＯ
3
水溶液）に変化する。
【０００５】
非特許文献１には、酸素中の放電の代わりに、加湿された空気中での放電により、オゾン（Ｏ
3
）に加えて窒素酸化物（ＮＯ
X
）、亜硝酸（ＨＮＯ
2
）、およびＨＮＯ
3
が生成されることについて記載されている。非特許文献２には、Ｏ
3
、ＮＯ
X
、ＨＮＯ
2
およびＨＮＯ
3
などを含む空気に紫外線を照射した場合の、各成分の気相反応モデルが記載されている。非特許文献３には、過硝酸（ＨＮＯ
4
）が水に溶解した際に、Ｏ
2
とＨＮＯ
3
とに分解され
て半分に減少するまでに要する時間である半減期について記載されている。非特許文献４には、水に溶解した微量のＨ
2
Ｏ
2
が、植物の育成を促進する技術について記載されている。非特許文献５には、水道水に溶解したＯ
3
の半減期について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特表平１１－５００７０７号公報
特表２０１３－５４５９６０号公報
【非特許文献】
【０００７】
I A Soloshenko, V V Tsiolko, S S Pogulay, A G Kalyuzhnaya, V Yu Bazhenov and A I Shchedrin, "Effect of water adding on kinetics of barrier discharge in air", Plasma Sources Science and Technology Volume 18, 045019, 2009
R. Atkinson, D. L. Baulch, R. A. Cox, J. N. Crowley, R. F. Hampson, R. G. Hynes, M. E. Jenkin, M. J. Rossi, and J. Troe, "Evaluated kinetic and photochemical data for atmospheric chemistry: Volume I - gas phase reactions of Ox, HOx, NOx and SOx species", Atmospheric Chemistry and Physics, Volume 4, 1641-1738, 2004
大阪大学大学院工学研究科北野研究室、過硝酸応用研究開発コンソーシアム、［online］、［令和５年５月１６日検索］、インターネット<http://www.ppl.eng.osaka-u.ac.jp/pna/pna.html>
公益社団法人日本農芸化学会、「化学と生物 40 (11)」, 752-756, 2002
一般社団法人静電気学会、「静電気学会誌 31」，107-112. 2007
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２に記載されたＨＮＯ
3
を生成する方法では、ＮＨ
3
を供給する必要がある。ＮＨ
3
からＮＯの生成、および、ＮＯからＨＮＯ
3
への酸化は高温下で行われるため、ＨＮＯ
3
の生成に非常に大きなエネルギーを必要とする。また、特許文献１に記載された方法で
は、ＮＯの供給方法として、ＮＨ
3
の酸化反応が挙げられている。そのため、特許文献１
の方法によるＨＮＯ
3
の生成も大きなエネルギーを必要とする。
【０００９】
非特許文献１に記載された技術では、常温でＨＮＯ
3
を生成できるが、ＨＮＯ
3
の生成量よりもはるかに多くの有害なＯ
3
やその他の物質（ＮＯ
X
，ＨＮＯ
2
）が生成される。その
ため、非特許文献１の技術を用いて、ＨＮＯ
3
を得るためには、Ｏ
3
および不純物の除去が行われる必要がある。非特許文献２～５には、硝酸水溶液を製造する方法について記載されていない。
【００１０】
本発明は、上述した課題の少なくとも一部を解決するためのものであり、大きなエネルギーを必要とせず、かつ、空気から不純物の少ない硝酸（ＨＮＯ
3
）を生成することを目
的とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許