JP2000096279A - Ｎａ含有塩からのＮａ回収法 - Google Patents
Ｎａ含有塩からのＮａ回収法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 装置の寿命を低下させたりシール材を腐食さ
せることなく、Ｎａ含有塩から高純度のＮａのみを確実
に回収することができる方法を提供する。 【解決手段】第１の発明では電解槽１にＮａ伝導性隔壁
２を設け、陽極室液をＮａ含有塩の溶融塩とし、陰極室
液を低融点合金として電解することによりＮａを低融点
合金に移動させ、その後に低融点合金からＮａを分離回
収する。低融点合金としてはＢｉ−Ｉｎ等の融点が１０
０℃以下のものが適している。第２と第３の発明では、
陽極室液をＮａ含有塩の溶融塩又は水溶液とし、陰極室
液を低融点合金として電解することによりＮａを低融点
合金に含有させる。次にＮａ伝導性隔壁を備えた第２の
電解槽において電解を行い、この低融点合金からＮａを
分離回収する。
せることなく、Ｎａ含有塩から高純度のＮａのみを確実
に回収することができる方法を提供する。 【解決手段】第１の発明では電解槽１にＮａ伝導性隔壁
２を設け、陽極室液をＮａ含有塩の溶融塩とし、陰極室
液を低融点合金として電解することによりＮａを低融点
合金に移動させ、その後に低融点合金からＮａを分離回
収する。低融点合金としてはＢｉ−Ｉｎ等の融点が１０
０℃以下のものが適している。第２と第３の発明では、
陽極室液をＮａ含有塩の溶融塩又は水溶液とし、陰極室
液を低融点合金として電解することによりＮａを低融点
合金に含有させる。次にＮａ伝導性隔壁を備えた第２の
電解槽において電解を行い、この低融点合金からＮａを
分離回収する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、放射性廃液の処理
等に適したＮａ含有塩からのＮａ回収法に関するもので
ある。
等に適したＮａ含有塩からのＮａ回収法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】原子力発電所や核燃料再処理施設等から
は、ＮａＮＯ3 、Ｎａ2ＳＯ4 、ＮａＣｌ等のＮａ含有
塩を主成分とする放射性廃液が発生するが、従来これら
はセメント、アスファルト、プラスチック等と混練して
固化し、処分されてきた。しかしこの処分方法は増量と
なるだけでなく、処分場の地下水によりＮａ含有塩が溶
出し、それに伴い含有される放射性核種も溶出して環境
汚染となるうえ、Ｎａ含有塩が溶出することにより固化
体は空洞化して崩壊し、処分場の陥没などにつながるお
それがあり、処分施設の高コスト化を招いている。そこ
でこれらのＮａ含有塩を非放射性のＮａと酸とに分解す
ることによりリサイクルを図ったり、放射性廃棄物の減
容を図る試みがなされている。
は、ＮａＮＯ3 、Ｎａ2ＳＯ4 、ＮａＣｌ等のＮａ含有
塩を主成分とする放射性廃液が発生するが、従来これら
はセメント、アスファルト、プラスチック等と混練して
固化し、処分されてきた。しかしこの処分方法は増量と
なるだけでなく、処分場の地下水によりＮａ含有塩が溶
出し、それに伴い含有される放射性核種も溶出して環境
汚染となるうえ、Ｎａ含有塩が溶出することにより固化
体は空洞化して崩壊し、処分場の陥没などにつながるお
それがあり、処分施設の高コスト化を招いている。そこ
でこれらのＮａ含有塩を非放射性のＮａと酸とに分解す
ることによりリサイクルを図ったり、放射性廃棄物の減
容を図る試みがなされている。
【０００３】従来のＮａ含有塩からのＮａ回収法の代表
的なものとしては、イオン交換膜電気分解法や、バイポ
ーラ膜電気透析法がある。これはイオン交換膜を使用し
て電気分解し、酸と水酸化ナトリウムを回収する方法で
ある。しかしこの方法ではＮａイオンのみが回収される
わけではなく、陽イオンは全て水酸化ナトリウム液に移
行するため、高純度のＮａのみを回収することは難し
く、微量の放射性物質がＮａ側に混入したり、不純物が
混入する可能性があった。また、イオン交換膜の特性か
ら高濃度の酸とアルカリを回収することは困難で、電解
の後に濃縮する必要がある。さらには電流効率が低いと
いう欠点があった。
的なものとしては、イオン交換膜電気分解法や、バイポ
ーラ膜電気透析法がある。これはイオン交換膜を使用し
て電気分解し、酸と水酸化ナトリウムを回収する方法で
ある。しかしこの方法ではＮａイオンのみが回収される
わけではなく、陽イオンは全て水酸化ナトリウム液に移
行するため、高純度のＮａのみを回収することは難し
く、微量の放射性物質がＮａ側に混入したり、不純物が
混入する可能性があった。また、イオン交換膜の特性か
ら高濃度の酸とアルカリを回収することは困難で、電解
の後に濃縮する必要がある。さらには電流効率が低いと
いう欠点があった。
【０００４】そこで本発明者等は、図１０に示すように
電解槽１にβアルミナ等のＮａ伝導性隔壁２を設け、陽
極室液をＮａ含有塩の溶融塩、陰極室液を溶融ＮａＯＨ
とし、陽極３と陰極４間に直流電流を通電して電解する
ことにより、ＮａイオンのみをＮａ伝導性隔壁２を介し
て陰極側に移動させる方法を先に発明し、特許出願済み
である。
電解槽１にβアルミナ等のＮａ伝導性隔壁２を設け、陽
極室液をＮａ含有塩の溶融塩、陰極室液を溶融ＮａＯＨ
とし、陽極３と陰極４間に直流電流を通電して電解する
ことにより、ＮａイオンのみをＮａ伝導性隔壁２を介し
て陰極側に移動させる方法を先に発明し、特許出願済み
である。
【０００５】ところがこの方法には次のような問題があ
った。 βアルミナの寿命延長や電極、電解槽材料選択の観
点から溶融塩の温度に制限があり、添加物を加えて溶融
塩の融点を降下させる必要がある。例えばＮａＣｌの融
点は８００℃であるが、ＺｎＣｌ2 を添加すると融点を
２５０℃まで降下させることができる。しかしこのよう
な添加物によって回収されたＮａに不純物が入ったり、
βアルミナの寿命を低下させたり、電解槽１や電極材料
の寿命を縮めるおそれがある。また、これらの添加剤は
二次廃棄物になるという欠点がある。 溶融ＮａＯＨは融点が３０２℃であり操作温度とし
ては３５０℃程度が必要となる。しかしこのような高温
の溶融ＮａＯＨは腐食性が強く、シール材の寿命が短
い。このため、テフロン等の耐熱性のシール材を用いて
も短期間に腐食されてしまう。 回収されたＮａをＮａＯＨ水溶液としたい場合に
も、溶融ＮａＯＨが高温であるために水溶液を直接作る
ことができず、溶融ＮａＯＨを水に溶かすための余分の
装置が必要となる。 Ｎａ含有廃液は水溶液であり、溶融塩電解するには
乾燥し溶融する必要があるが、加熱装置が必要でエネル
ギーがかかること以外に、廃液の中の不純物によっては
爆発などの危険性も無しとは言えず、安全対策のコスト
がかかる欠点もある。例えば硝酸ソーダ廃液にＮＨ4 Ｎ
Ｏ3 や有機酸が相当量混入した場合にこのようなことが
懸念される。 また溶融塩の電解残査は放射能や不純物が濃縮され
ており、その処理には水を加え水溶液にした方がやりや
すい場合が多く、前項と合わせて水溶液状態で電解した
いというニーズがあるが、このニーズに対応できない。
った。 βアルミナの寿命延長や電極、電解槽材料選択の観
点から溶融塩の温度に制限があり、添加物を加えて溶融
塩の融点を降下させる必要がある。例えばＮａＣｌの融
点は８００℃であるが、ＺｎＣｌ2 を添加すると融点を
２５０℃まで降下させることができる。しかしこのよう
な添加物によって回収されたＮａに不純物が入ったり、
βアルミナの寿命を低下させたり、電解槽１や電極材料
の寿命を縮めるおそれがある。また、これらの添加剤は
二次廃棄物になるという欠点がある。 溶融ＮａＯＨは融点が３０２℃であり操作温度とし
ては３５０℃程度が必要となる。しかしこのような高温
の溶融ＮａＯＨは腐食性が強く、シール材の寿命が短
い。このため、テフロン等の耐熱性のシール材を用いて
も短期間に腐食されてしまう。 回収されたＮａをＮａＯＨ水溶液としたい場合に
も、溶融ＮａＯＨが高温であるために水溶液を直接作る
ことができず、溶融ＮａＯＨを水に溶かすための余分の
装置が必要となる。 Ｎａ含有廃液は水溶液であり、溶融塩電解するには
乾燥し溶融する必要があるが、加熱装置が必要でエネル
ギーがかかること以外に、廃液の中の不純物によっては
爆発などの危険性も無しとは言えず、安全対策のコスト
がかかる欠点もある。例えば硝酸ソーダ廃液にＮＨ4 Ｎ
Ｏ3 や有機酸が相当量混入した場合にこのようなことが
懸念される。 また溶融塩の電解残査は放射能や不純物が濃縮され
ており、その処理には水を加え水溶液にした方がやりや
すい場合が多く、前項と合わせて水溶液状態で電解した
いというニーズがあるが、このニーズに対応できない。
【０００６】なお、陽極室液をＮａ含有塩の水溶液とし
て上記の温度の問題を回避することも考えられるが、水
溶液は８０℃以下の低温で操作する必要あるためにβア
ルミナ等のＮａ伝導性隔壁のイオン伝導度が低く、電力
原単位が高くなり装置も大型化する欠点がある。しかも
Ｎａ伝導性隔壁は水と接触すると陽極で発生するヒドロ
ニウムイオンのため寿命が著しく低下する欠点があるの
で、この方法は実用的ではない。
て上記の温度の問題を回避することも考えられるが、水
溶液は８０℃以下の低温で操作する必要あるためにβア
ルミナ等のＮａ伝導性隔壁のイオン伝導度が低く、電力
原単位が高くなり装置も大型化する欠点がある。しかも
Ｎａ伝導性隔壁は水と接触すると陽極で発生するヒドロ
ニウムイオンのため寿命が著しく低下する欠点があるの
で、この方法は実用的ではない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
の問題点を解決し、装置の寿命を低下させたりシール材
を腐食させることなく、Ｎａ含有塩から高純度のＮａの
みを確実に回収することができるＮａ含有塩からのＮａ
回収法を提供するためになされたものである。
の問題点を解決し、装置の寿命を低下させたりシール材
を腐食させることなく、Ｎａ含有塩から高純度のＮａの
みを確実に回収することができるＮａ含有塩からのＮａ
回収法を提供するためになされたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた請求項１の発明は、電解槽にＮａ伝導性隔
壁を設け、その陽極室液をＮａ含有塩の溶融塩とし、陰
極室液を低融点合金として電解することによりＮａを陰
極側に移動させて低融点合金に含有させ、その後に低融
点合金からＮａを分離回収することを特徴とするもので
ある。また請求項２の発明は、陽極室液をＮａ含有塩の
溶融塩とし、陰極室液を低融点合金として電解すること
によりＮａを陰極側に移動させて低融点合金に含有さ
せ、次にＮａ伝導性隔壁を備えた第２の電解槽において
この低融点合金を陽極室液として電解を行い、Ｎａを分
離回収することを特徴とするものである。また請求項３
の発明は、陽極室液をＮａ含有塩の水溶液とし、陰極室
液を低融点合金として電解することによりＮａを陰極側
に移動させて低融点合金に含有させ、次にＮａ伝導性隔
壁を備えた第２の電解槽においてこの低融点合金を陽極
室液として電解を行い、Ｎａを分離回収することを特徴
とするものである。
めになされた請求項１の発明は、電解槽にＮａ伝導性隔
壁を設け、その陽極室液をＮａ含有塩の溶融塩とし、陰
極室液を低融点合金として電解することによりＮａを陰
極側に移動させて低融点合金に含有させ、その後に低融
点合金からＮａを分離回収することを特徴とするもので
ある。また請求項２の発明は、陽極室液をＮａ含有塩の
溶融塩とし、陰極室液を低融点合金として電解すること
によりＮａを陰極側に移動させて低融点合金に含有さ
せ、次にＮａ伝導性隔壁を備えた第２の電解槽において
この低融点合金を陽極室液として電解を行い、Ｎａを分
離回収することを特徴とするものである。また請求項３
の発明は、陽極室液をＮａ含有塩の水溶液とし、陰極室
液を低融点合金として電解することによりＮａを陰極側
に移動させて低融点合金に含有させ、次にＮａ伝導性隔
壁を備えた第２の電解槽においてこの低融点合金を陽極
室液として電解を行い、Ｎａを分離回収することを特徴
とするものである。
【０００９】本発明では、電解槽の陰極室液を低融点合
金としてＮａ含有塩の電解を行うようにしたので、図１
０に示した従来法のように陰極室液として溶融ＮａＯＨ
を循環させる必要がなく、溶融ＮａＯＨによるシール材
の腐食の問題を回避することができる。また、本発明で
はＮａ伝導性隔壁を用いて純粋なＮａのみを分離するこ
とができるので、Ｎａ含有塩から高純度のＮａのみを確
実に回収することができる。なお低融点合金としては、
カセイソーダ溶融塩を回収できる融点３５０℃以下の金
属もしくは合金を用いることができるが、特にＧａ，Ｂ
ｉ−Ｉｎ，Ｂｉ−Ｐｂ−Ｉｎ，Ｂｉ−Ｐｂ−Ｃｄ−Ｉ
ｎ，Ｂｉ−Ｐｂ−Ｃｄ−Ｓｎ，Ｂｉ−Ｐｂ−Ｃｄ−Ｓｎ
−Ｉｎ等の融点が１００℃以下の金属または合金を用い
ることが好ましい。以下に各発明の好ましい実施形態を
示す。
金としてＮａ含有塩の電解を行うようにしたので、図１
０に示した従来法のように陰極室液として溶融ＮａＯＨ
を循環させる必要がなく、溶融ＮａＯＨによるシール材
の腐食の問題を回避することができる。また、本発明で
はＮａ伝導性隔壁を用いて純粋なＮａのみを分離するこ
とができるので、Ｎａ含有塩から高純度のＮａのみを確
実に回収することができる。なお低融点合金としては、
カセイソーダ溶融塩を回収できる融点３５０℃以下の金
属もしくは合金を用いることができるが、特にＧａ，Ｂ
ｉ−Ｉｎ，Ｂｉ−Ｐｂ−Ｉｎ，Ｂｉ−Ｐｂ−Ｃｄ−Ｉ
ｎ，Ｂｉ−Ｐｂ−Ｃｄ−Ｓｎ，Ｂｉ−Ｐｂ−Ｃｄ−Ｓｎ
−Ｉｎ等の融点が１００℃以下の金属または合金を用い
ることが好ましい。以下に各発明の好ましい実施形態を
示す。
【００１０】
【発明の実施の形態】（第１の実施形態・・請求項１の
発明）図１は請求項１の発明の実施形態を示す図であ
り、１は電解槽、２はβアルミナ等のＮａ伝導性隔壁で
ある。陽極室液はＮａ含有塩の溶融塩であり、前記した
ように例えば核燃料再処理施設等から排出されたＮａＮ
Ｏ3 を主成分とする放射性廃液である。この実施形態で
はＫＮＯ3 を加えることにより融点を２２１℃程度まで
下げたＮａＮＯ3 −ＫＮＯ3 が陽極室に供給される。
発明）図１は請求項１の発明の実施形態を示す図であ
り、１は電解槽、２はβアルミナ等のＮａ伝導性隔壁で
ある。陽極室液はＮａ含有塩の溶融塩であり、前記した
ように例えば核燃料再処理施設等から排出されたＮａＮ
Ｏ3 を主成分とする放射性廃液である。この実施形態で
はＫＮＯ3 を加えることにより融点を２２１℃程度まで
下げたＮａＮＯ3 −ＫＮＯ3 が陽極室に供給される。
【００１１】一方、陰極室液としては低融点合金が用い
られる。低融点合金の中でも、特に融点が１００℃以下
でありしかも毒性のないＢｉ−Ｉｎ，Ｂｉ−Ｐｂ−Ｉ
ｎ，Ｂｉ−Ｐｂ−Ｃｄ−Ｉｎ，Ｂｉ−Ｐｂ−Ｃｄ−Ｓ
ｎ，Ｂｉ−Ｐｂ−Ｃｄ−Ｓｎ−Ｉｎ，Ｇａの何れかを用
いることが好ましい。これらの低融点合金を陰極室液と
して用いれば低温で電解が可能である。この実施形態で
は、融点が７０℃のＢｉ−Ｉｎ合金を使用し、電解槽１
内を２５０℃に保ちながら陽極３と陰極４とに直流電流
を通電し、電解を行った。
られる。低融点合金の中でも、特に融点が１００℃以下
でありしかも毒性のないＢｉ−Ｉｎ，Ｂｉ−Ｐｂ−Ｉ
ｎ，Ｂｉ−Ｐｂ−Ｃｄ−Ｉｎ，Ｂｉ−Ｐｂ−Ｃｄ−Ｓ
ｎ，Ｂｉ−Ｐｂ−Ｃｄ−Ｓｎ−Ｉｎ，Ｇａの何れかを用
いることが好ましい。これらの低融点合金を陰極室液と
して用いれば低温で電解が可能である。この実施形態で
は、融点が７０℃のＢｉ−Ｉｎ合金を使用し、電解槽１
内を２５０℃に保ちながら陽極３と陰極４とに直流電流
を通電し、電解を行った。
【００１２】この結果、陽極室液であるＮａ含有塩の溶
融塩中のＮａはＮａ伝導性隔壁２を透過して陰極室側に
移動し、陰極室液である低融点合金中に溶け込むが、Ｎ
ａ以外の元素はＮａ伝導性隔壁２を透過できないため、
陽極室液は次第に濃縮されて行く。この陽極室液は放射
性物質が十分に濃縮された段階で、固化等の手段により
処理される。
融塩中のＮａはＮａ伝導性隔壁２を透過して陰極室側に
移動し、陰極室液である低融点合金中に溶け込むが、Ｎ
ａ以外の元素はＮａ伝導性隔壁２を透過できないため、
陽極室液は次第に濃縮されて行く。この陽極室液は放射
性物質が十分に濃縮された段階で、固化等の手段により
処理される。
【００１３】第１の実施形態では、Ｎａが溶け込んだ低
融点合金は陽極室から取り出され、熱交換器５で冷却さ
れたうえで約８０℃で水槽６に投入される。Ｎａは水と
反応してＮａＯＨ水溶液となり取り出される。このＮａ
ＯＨには放射性物質が全く含まれないので、一般的な工
業用原料として使用することができる。またＮａがなく
なった低融点合金は比重差により水槽６の底部に沈殿す
るので、図示しないポンプにより抜き出し、熱交換器５
で加熱したうえで陰極室に戻せばよい。この低融点合金
自体は性状が変化しないため、何度でも循環させて使用
することが可能である。
融点合金は陽極室から取り出され、熱交換器５で冷却さ
れたうえで約８０℃で水槽６に投入される。Ｎａは水と
反応してＮａＯＨ水溶液となり取り出される。このＮａ
ＯＨには放射性物質が全く含まれないので、一般的な工
業用原料として使用することができる。またＮａがなく
なった低融点合金は比重差により水槽６の底部に沈殿す
るので、図示しないポンプにより抜き出し、熱交換器５
で加熱したうえで陰極室に戻せばよい。この低融点合金
自体は性状が変化しないため、何度でも循環させて使用
することが可能である。
【００１４】請求項１の発明によれば、従来のように陰
極室液として溶融ＮａＯＨを循環させる必要がないた
め、溶融ＮａＯＨによるシールの腐食の問題を回避する
ことができる。また溶融ＮａＯＨを循環させる場合には
循環性を高めるために３５０℃位の高温にしないと運転
が行えず、βアルミナ等のＮａ伝導性隔壁２の寿命を低
下させていたが、本発明によれば実施形態のように２５
０℃まで温度を下げることができ、Ｎａ伝導性隔壁２の
寿命を延長させることができる。
極室液として溶融ＮａＯＨを循環させる必要がないた
め、溶融ＮａＯＨによるシールの腐食の問題を回避する
ことができる。また溶融ＮａＯＨを循環させる場合には
循環性を高めるために３５０℃位の高温にしないと運転
が行えず、βアルミナ等のＮａ伝導性隔壁２の寿命を低
下させていたが、本発明によれば実施形態のように２５
０℃まで温度を下げることができ、Ｎａ伝導性隔壁２の
寿命を延長させることができる。
【００１５】（第２の実施形態・・請求項１の発明）図
２は請求項１の発明の第２の実施形態を示す図である。
この実施形態では、Ｎａが溶け込んだ低融点合金は陽極
室から取り出され、高温のまま水添加槽７に投入され
る。この水添加槽７では低融点合金中のＮａと反応する
に必要なだけの水が添加され、溶融ＮａＯＨが生成され
る。この実施形態では溶融ＮａＯＨが生成されるが、従
来のように溶融ＮａＯＨを循環させる訳ではないので、
シール性等の問題はない。
２は請求項１の発明の第２の実施形態を示す図である。
この実施形態では、Ｎａが溶け込んだ低融点合金は陽極
室から取り出され、高温のまま水添加槽７に投入され
る。この水添加槽７では低融点合金中のＮａと反応する
に必要なだけの水が添加され、溶融ＮａＯＨが生成され
る。この実施形態では溶融ＮａＯＨが生成されるが、従
来のように溶融ＮａＯＨを循環させる訳ではないので、
シール性等の問題はない。
【００１６】（第３の実施形態・・請求項２の発明）図
３は請求項２の発明の実施形態を示す図である。請求項
２、３の発明では、Ｎａ伝導性隔壁のない電解槽１が用
いられる。陽極室液は第１の実施形態と同様の放射性廃
液であるが、この第３の実施形態ではＮａ含有塩の溶融
塩はＮａＣｌとされている。一方、陰極室液は前記した
低融点合金である。電解槽１内はＮａＣｌの融点（８０
０℃）よりも高温の９００℃に保たれ、Ｎａ含有塩の溶
融塩との比重差により低融点合金は底部に沈殿してい
る。この場合、沸点の低いＣｄ，Ｚｎ，Ｈｇ等を含む低
融点金属や合金は好ましくない。
３は請求項２の発明の実施形態を示す図である。請求項
２、３の発明では、Ｎａ伝導性隔壁のない電解槽１が用
いられる。陽極室液は第１の実施形態と同様の放射性廃
液であるが、この第３の実施形態ではＮａ含有塩の溶融
塩はＮａＣｌとされている。一方、陰極室液は前記した
低融点合金である。電解槽１内はＮａＣｌの融点（８０
０℃）よりも高温の９００℃に保たれ、Ｎａ含有塩の溶
融塩との比重差により低融点合金は底部に沈殿してい
る。この場合、沸点の低いＣｄ，Ｚｎ，Ｈｇ等を含む低
融点金属や合金は好ましくない。
【００１７】この状態で陽極３と陰極４とに直流電流を
通電して電解を行うと、陽極室液であるＮａ含有塩の溶
融塩中のＮａは陰極側に移動し、陰極室液である低融点
合金中に溶け込む。しかし請求項１の発明のようにＮａ
伝導性隔壁２を使用する訳ではないので、放射性物質を
含む不純物も低融点合金中に溶け込むことが避けられな
い。そこでこの低融点合金をＮａ伝導性隔壁１２を備え
た第２の電解槽１１の陽極室液とし、陰極室液を溶融Ｎ
ａＯＨとして陽極１３と陰極１４とに直流電流を通電し
て電解を行う。この場合には、第２の電解槽１１の運転
温度は３５０℃程度でよく、低融点合金中のＮａのみが
陰極室側に移動し、放射性物質が全く含まれない溶融Ｎ
ａＯＨとして回収される。この実施形態によれば、融点
が高いＮａＣｌの溶融塩からのＮａの取り出しを、高温
でＮａ伝導性隔壁を使用することなく行える利点があ
る。第２の電解槽１１内の低融点合金は熱交換器５を経
由して電解槽１に循環される。なお、この方法で溶融Ｎ
ａＯＨの回収の代わりに金属Ｎａを回収することもで
き、この場合は１２０〜３００℃で電解操作を行うこと
ができる。この場合の第２の電解槽１１は、図３の下段
に示す通りである。
通電して電解を行うと、陽極室液であるＮａ含有塩の溶
融塩中のＮａは陰極側に移動し、陰極室液である低融点
合金中に溶け込む。しかし請求項１の発明のようにＮａ
伝導性隔壁２を使用する訳ではないので、放射性物質を
含む不純物も低融点合金中に溶け込むことが避けられな
い。そこでこの低融点合金をＮａ伝導性隔壁１２を備え
た第２の電解槽１１の陽極室液とし、陰極室液を溶融Ｎ
ａＯＨとして陽極１３と陰極１４とに直流電流を通電し
て電解を行う。この場合には、第２の電解槽１１の運転
温度は３５０℃程度でよく、低融点合金中のＮａのみが
陰極室側に移動し、放射性物質が全く含まれない溶融Ｎ
ａＯＨとして回収される。この実施形態によれば、融点
が高いＮａＣｌの溶融塩からのＮａの取り出しを、高温
でＮａ伝導性隔壁を使用することなく行える利点があ
る。第２の電解槽１１内の低融点合金は熱交換器５を経
由して電解槽１に循環される。なお、この方法で溶融Ｎ
ａＯＨの回収の代わりに金属Ｎａを回収することもで
き、この場合は１２０〜３００℃で電解操作を行うこと
ができる。この場合の第２の電解槽１１は、図３の下段
に示す通りである。
【００１８】（第４の実施形態・・請求項２の発明）図
４に示す第４の実施形態では、第２電解槽１１の陰極室
液をも低融点合金とし、Ｎａ伝導性隔壁１２を介して放
射性物質が全く含まれないＮａを第２の電解槽１１の陰
極室液である低融点合金に移動させる。そしてこの低融
点合金を水槽６又は水添加槽７に導き、ＮａＯＨとして
回収する。この場合には第２の電解槽１１の陰極室液と
陽極室液とがともに低融点合金であるため、運転温度を
２５０℃程度に設定できるので、電力原単位が高くなる
ことはない。
４に示す第４の実施形態では、第２電解槽１１の陰極室
液をも低融点合金とし、Ｎａ伝導性隔壁１２を介して放
射性物質が全く含まれないＮａを第２の電解槽１１の陰
極室液である低融点合金に移動させる。そしてこの低融
点合金を水槽６又は水添加槽７に導き、ＮａＯＨとして
回収する。この場合には第２の電解槽１１の陰極室液と
陽極室液とがともに低融点合金であるため、運転温度を
２５０℃程度に設定できるので、電力原単位が高くなる
ことはない。
【００１９】（第５の実施形態・・請求項２の発明）図
５に示す第５の実施形態では、第２の電解槽１１の陰極
室液をＮａＯＨ水溶液とし、Ｎａを含む低融点合金から
Ｎａ伝導性隔壁１２を介してＮａＯＨ水溶液にＮａを移
動させる。この実施形態では低温（８０℃）のためにＮ
ａ伝導性隔壁１２の伝導率が低く電力原単位が高くなる
が、陽極液に水がないためＮａ伝導性隔壁１２の寿命が
低下することはない。またプロセスが簡単になるという
利点がある。
５に示す第５の実施形態では、第２の電解槽１１の陰極
室液をＮａＯＨ水溶液とし、Ｎａを含む低融点合金から
Ｎａ伝導性隔壁１２を介してＮａＯＨ水溶液にＮａを移
動させる。この実施形態では低温（８０℃）のためにＮ
ａ伝導性隔壁１２の伝導率が低く電力原単位が高くなる
が、陽極液に水がないためＮａ伝導性隔壁１２の寿命が
低下することはない。またプロセスが簡単になるという
利点がある。
【００２０】（第６の実施形態・・請求項３の発明）図
６は、請求項３の発明の実施形態を示す図である。請求
項３の発明では電解槽１の陽極室液をＮａ含有塩の水溶
液とし、陰極室液を低融点合金として８０℃程度の低温
で電解を行う。低融点合金の種類によっては電流効率は
必ずしも高くはないが（但し、Ｈｇの場合には高効
率）、材料面での制約がなくプロセスが簡単であり、機
器が単純となる。第６の実施形態では、Ｎａ及び不純物
を含んだ低融点合金を第２の電解槽１１の陽極室液と
し、陰極室液をＮａＯＨ水溶液として電解を行い、Ｎａ
伝導性隔壁１２を介してＮａのみを陰極側に移動させ、
ＮａＯＨ水溶液として取り出す。
６は、請求項３の発明の実施形態を示す図である。請求
項３の発明では電解槽１の陽極室液をＮａ含有塩の水溶
液とし、陰極室液を低融点合金として８０℃程度の低温
で電解を行う。低融点合金の種類によっては電流効率は
必ずしも高くはないが（但し、Ｈｇの場合には高効
率）、材料面での制約がなくプロセスが簡単であり、機
器が単純となる。第６の実施形態では、Ｎａ及び不純物
を含んだ低融点合金を第２の電解槽１１の陽極室液と
し、陰極室液をＮａＯＨ水溶液として電解を行い、Ｎａ
伝導性隔壁１２を介してＮａのみを陰極側に移動させ、
ＮａＯＨ水溶液として取り出す。
【００２１】（第７の実施形態・・請求項３の発明）図
７は、請求項３の発明の他の実施形態を示す図である。
この実施形態では、低融点合金とＮａ含有塩の水溶液と
が収納された電解槽１の内部に、Ｎａ伝導性隔壁１２が
設置されている。ただしＮａ伝導性隔壁１２は水溶液と
接しないように常に低融点合金中に浸漬されており、そ
の上部にはＮａ含有塩の水溶液に対して耐性のあるアル
ファアルミナなどの電気絶縁性材料等の筒１５が気密に
接合されている。Ｎａ含有塩の水溶液中のＮａは電解に
より低融点合金に移動し、次にこの低融点合金を陽極室
液とした電解を行うことによりＮａ伝導性隔壁１２を通
過してＮａＯＨ水溶液中に移動する。この第７の実施形
態によれば、Ｎａ含有塩の水溶液に対する耐性の良くな
いＮａ伝導性隔壁１２を保護し、長持ちさせることが利
点がある。
７は、請求項３の発明の他の実施形態を示す図である。
この実施形態では、低融点合金とＮａ含有塩の水溶液と
が収納された電解槽１の内部に、Ｎａ伝導性隔壁１２が
設置されている。ただしＮａ伝導性隔壁１２は水溶液と
接しないように常に低融点合金中に浸漬されており、そ
の上部にはＮａ含有塩の水溶液に対して耐性のあるアル
ファアルミナなどの電気絶縁性材料等の筒１５が気密に
接合されている。Ｎａ含有塩の水溶液中のＮａは電解に
より低融点合金に移動し、次にこの低融点合金を陽極室
液とした電解を行うことによりＮａ伝導性隔壁１２を通
過してＮａＯＨ水溶液中に移動する。この第７の実施形
態によれば、Ｎａ含有塩の水溶液に対する耐性の良くな
いＮａ伝導性隔壁１２を保護し、長持ちさせることが利
点がある。
【００２２】（第８の実施形態・・請求項３の発明）図
８は、請求項３の発明の他の実施形態を示す図である。
この実施形態では電解槽１の陰極室から取り出された低
融点合金を熱交換器５によりＮａの融点以上の任意の温
度にまで加熱し、第２の電解槽１１の陽極室液とする。
そしてＮａ伝導性隔壁１２を介してＮａのみを陰極側に
移動させ、金属Ｎａとして取り出す。この方法によれ
ば、任意の温度でＮａを回収することができる。
８は、請求項３の発明の他の実施形態を示す図である。
この実施形態では電解槽１の陰極室から取り出された低
融点合金を熱交換器５によりＮａの融点以上の任意の温
度にまで加熱し、第２の電解槽１１の陽極室液とする。
そしてＮａ伝導性隔壁１２を介してＮａのみを陰極側に
移動させ、金属Ｎａとして取り出す。この方法によれ
ば、任意の温度でＮａを回収することができる。
【００２３】（第９の実施形態・・請求項３の発明）図
９は、請求項３の発明の他の実施形態を示す図である。
この実施形態では電解槽１の陰極室から取り出された低
融点合金を第２の電解槽１１の陽極室液とする。そして
第２の電解槽１１の陰極室液をも低融点合金とし、Ｎａ
伝導性隔壁１２を介して放射性物質が全く含まれないＮ
ａを第２の電解槽１１の陰極室液である低融点合金に移
動させる。そしてこの低融点合金を水槽６又は水添加槽
７に導き、ＮａＯＨとして回収する。この方法はＮａ伝
導性隔壁１２を使用する温度を任意に選ぶことができる
ため、イオン伝導性がよく、しかもＮａ伝導性隔壁１２
やシール材の寿命が長く取れる温度条件で運転できる利
点がある。
９は、請求項３の発明の他の実施形態を示す図である。
この実施形態では電解槽１の陰極室から取り出された低
融点合金を第２の電解槽１１の陽極室液とする。そして
第２の電解槽１１の陰極室液をも低融点合金とし、Ｎａ
伝導性隔壁１２を介して放射性物質が全く含まれないＮ
ａを第２の電解槽１１の陰極室液である低融点合金に移
動させる。そしてこの低融点合金を水槽６又は水添加槽
７に導き、ＮａＯＨとして回収する。この方法はＮａ伝
導性隔壁１２を使用する温度を任意に選ぶことができる
ため、イオン伝導性がよく、しかもＮａ伝導性隔壁１２
やシール材の寿命が長く取れる温度条件で運転できる利
点がある。
【００２４】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれば
装置の寿命を低下させたりシール材を腐食させることな
く、Ｎａ含有塩から高純度のＮａのみを確実に回収する
ことができる。このため本発明は特に放射性廃液の処理
等に適したものであるが、その他のＮａ含有塩からのＮ
ａ回収法としても利用することができる。
装置の寿命を低下させたりシール材を腐食させることな
く、Ｎａ含有塩から高純度のＮａのみを確実に回収する
ことができる。このため本発明は特に放射性廃液の処理
等に適したものであるが、その他のＮａ含有塩からのＮ
ａ回収法としても利用することができる。
【図１】第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】第２の実施形態を示す断面図である。
【図３】第３の実施形態を示す断面図である。
【図４】第４の実施形態を示す断面図である。
【図５】第５の実施形態を示す断面図である。
【図６】第６の実施形態を示す断面図である。
【図７】第７の実施形態を示す断面図である。
【図８】第８の実施形態を示す断面図である。
【図９】第９の実施形態を示す断面図である。
【図１０】先願の方法を示す断面図である。
１ 電解槽、２ Ｎａ伝導性隔壁、３ 陽極、４ 陰
極、５ 熱交換器、６水槽、７ 水添加槽、１１ 第２
の電解槽、１２ Ｎａ伝導性隔壁、１３ 陽極、１４
陰極、１５ 筒
極、５ 熱交換器、６水槽、７ 水添加槽、１１ 第２
の電解槽、１２ Ｎａ伝導性隔壁、１３ 陽極、１４
陰極、１５ 筒
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩田 克一 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 (72)発明者 小畑 政道 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 Ｆターム(参考） 4K021 AB01 BA01 BA02 DB01 4K058 AA10 AA21 BA03 BB05 CB01 CB04 DD12 EB13 FA05
Claims (5)
- 【請求項１】 電解槽にＮａ伝導性隔壁を設け、その陽
極室液をＮａ含有塩の溶融塩とし、陰極室液を低融点合
金として電解することによりＮａを陰極側に移動させて
低融点合金に含有させ、その後に低融点合金からＮａを
分離回収することを特徴とするＮａ含有塩からのＮａ回
収法。 - 【請求項２】 陽極室液をＮａ含有塩の溶融塩とし、陰
極室液を低融点合金として電解することによりＮａを陰
極側に移動させて低融点合金に含有させ、次にＮａ伝導
性隔壁を備えた第２の電解槽においてこの低融点合金を
陽極室液として電解を行い、Ｎａを分離回収することを
特徴とするＮａ含有塩からのＮａ回収法。 - 【請求項３】 陽極室液をＮａ含有塩の水溶液とし、陰
極室液を低融点合金として電解することによりＮａを陰
極側に移動させて低融点合金に含有させ、次にＮａ伝導
性隔壁を備えた第２の電解槽においてこの低融点合金を
陽極室液として電解を行い、Ｎａを分離回収することを
特徴とするＮａ含有塩からのＮａ回収法。 - 【請求項４】 低融点合金として、融点３５０℃以下の
金属もしくは合金を用いる請求項１〜３の何れかに記載
のＮａ含有塩からのＮａ回収法。 - 【請求項５】 Ｎａ伝導性隔壁として、βアルミナを用
いる請求項１〜４の何れかに記載のＮａ含有塩からのＮ
ａ回収法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26630398A JP3245118B2 (ja) | 1998-09-21 | 1998-09-21 | 放射性Ｎａ含有塩からの非放射性Ｎａ回収法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26630398A JP3245118B2 (ja) | 1998-09-21 | 1998-09-21 | 放射性Ｎａ含有塩からの非放射性Ｎａ回収法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000096279A true JP2000096279A (ja) | 2000-04-04 |
| JP3245118B2 JP3245118B2 (ja) | 2002-01-07 |
Family
ID=17429068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26630398A Expired - Fee Related JP3245118B2 (ja) | 1998-09-21 | 1998-09-21 | 放射性Ｎａ含有塩からの非放射性Ｎａ回収法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3245118B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010099360A (ko) * | 2001-09-21 | 2001-11-09 | 전길순 | 나트륨 재생기와(Na) 제조방법 |
| JP2010523821A (ja) * | 2007-04-03 | 2010-07-15 | セラマテック・インク | イオン伝導固体セラミック膜を使用した水性アルカリ化学品のリサイクルのための電気化学的プロセス |
-
1998
- 1998-09-21 JP JP26630398A patent/JP3245118B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010099360A (ko) * | 2001-09-21 | 2001-11-09 | 전길순 | 나트륨 재생기와(Na) 제조방법 |
| JP2010523821A (ja) * | 2007-04-03 | 2010-07-15 | セラマテック・インク | イオン伝導固体セラミック膜を使用した水性アルカリ化学品のリサイクルのための電気化学的プロセス |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3245118B2 (ja) | 2002-01-07 |
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