JP2003145162A - 電気透析用電極及び該電極を使用する電気透析方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高濃度の腐食性物質が生じることのある
電気透析でも、耐食性を有し長期に渡って交換すること
なく運転できる電気透析用電極や電気透析槽を提供す
る。 【解決手段】 その表面に導電性ダイヤモンドを担持し
た陽極７を電気透析槽１で使用する。被処理水10中のフ
ッ化物イオンが陽極室４に移動して濃縮されても陽極が
フッ化物イオンに対して高耐性を有するため、陽極の劣
化が殆どない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気透析用、特に
フッ化物イオンを含む被処理水の電気透析用として有用
な電極、該電極を装着した電気透析槽及び前記電極を電
気透析用として使用する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】産業、生活廃棄物に起因する大気汚染、
河川、湖沼の水質悪化の、環境や人体への影響が憂慮さ
れ、その問題解決のための技術的対策が急務になってい
る。半導体製造工場では基盤及び回路製造プロセスにお
いて、所要の元素材料として、又表面洗浄を目的として
種々のフッ素化合物を多量に消費し、フッ化物或いはそ
のイオンを多く排出する。又樹脂工業、医薬、農薬分野
でのフッ素化合物は重要な合成製品であり、これらのフ
ッ素化合物に起因するフッ化物イオンの排出量は多くな
る。これらのフッ化物又はフッ化物イオンは環境負荷が
大きく、その排出規制値を厳守するための対策が急がれ
ている。

【０００３】フッ素化合物が高濃度であれば、水酸化カ
ルシウムとフッ酸を反応させて、ＣａＦ₂の沈殿として
回収できるが、フッ素含有回収物にはシリコン金属が混
入しやすく、再生原材料としての価値が乏しいという問
題点がある。現状のフッ素系排ガス成分の除去は、燃焼
分解し、バグフィルターで一部回収後、スクラバーでフ
ッ化水素を吸収させ、あるいはその回収効率を向上させ
るために水酸化ナトリウムなどのアルカリを添加して、
100〜1000ppmのフッ素を含む排水とし、この排水から凝
集及び凝沈によりスラリーを回収することにより行われ
る。この回収方法では回収濃度が低いため電気透析を用
いて10〜100倍程度に濃縮することが好ましいが、フッ
化物イオンの存在下では特に陽極側でフッ酸が生成する
ため、安定な電極及びセル材料が存在しないという問題
があった。一般に酸化を行う電極である陽極として、フ
ェライト、酸化鉛、酸化錫、白金、ＤＳＡ、黒鉛、アモ
ルファスカーボン（grassy carbon：ＧＣ）等があり、
還元を行う電極である陰極としては、鉛、鉄、白金、チ
タン、カーボン等がある。電極基体として使用しうる材
料は、寿命の長期化を達成しかつ処理表面の汚染を防止
するために耐食性を有することが好ましく、陽極給電体
としてはチタン等の弁金属又はその合金の使用が望まし
く、陽極触媒としては白金やイリジウム等の貴金属及び
それらの酸化物の使用が望ましい。

【０００４】しかしながらこれらの高価な材料を使用し
ても、通電を行うと電流密度や通電時間に応じて触媒や
基体材料が消耗し、電解液中に溶出することが知られて
おり、より耐食性の優れた電極が望まれている。特にフ
ッ素化合物やそのイオンが存在する場合は、耐性のある
電極材料が非常に少なく安定な操業を行うことが困難で
あった。白金などの貴金属は比較的安定であるが、収率
及び選択性の面で不十分で、更に高価であることが実用
化の障害となっている。

【０００５】ダイヤモンドは、熱伝導性、光学的透過
性、高温かつ酸化に対する耐久性に優れており、特にド
ーピングにより電気伝導性の制御も可能であることか
ら、半導体デバイス、エネルギー変換素子等として有望
視されている。電気化学用電極としては、Swainらはダ
イヤモンドの酸性電解液中での安定性を報告し[Journal
ofElectrochemical Society, Vol.141, p.3382 (199
4)]、他のカーボン材料に比較して遥かに優れているこ
とを示唆した。米国特許第5,399,247号明細書は、ダイ
ヤモンドを陽極材料に用いて有機廃水が分解できること
を示唆している。Fotiは、有機物の電解酸化分解におい
て白金と異なる分解機構により有機物の二酸化炭素への
分解が促進されることを報告している[Electrochemical
and Solid-State Letters, Vol.2, p.228-230 (199
9)]。更に特開2000−204492号公報では、半導体ダイヤ
モンドから成る電極を使用する有機化合物のフッ素化反
応が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら電気透析
や電解めっき等の分野では、電解液中に不純物が存在す
ることが多く、前述の通り特にフッ化物イオンの存在す
る電気透析では陽極側でフッ酸が生成するため、安定な
電極が存在しないという問題があった。本発明は、従来
の電気透析、特に低濃度のフッ化物イオンを含有する電
気透析において該イオン回収を安定的かつ高い収率で行
える電気透析用電極及びこの電極を使用する電気透析法
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、導電性ダイヤ
モンドを電極物質として含有する電気透析用電極及び電
気透析槽であり、更にフッ化物イオンを含む被処理水か
らフッ化物を電気透析により濃縮する方法において、電
気透析用電極として導電性ダイヤモンドを使用すること
を特徴とする方法である。

【０００８】以下本発明を詳細に説明する。本発明で
は、導電性ダイヤモンドを電気透析用として使用し、そ
の結果セル安定性の改善や高収率での目的反応生成物の
取得が達成できる。導電性ダイヤモンドは耐食性でそれ
自身がフッ化物イオン等の腐食性物質に対しても安定で
あり更に製造法にも依るが通常は緻密な層として基材上
に被覆されるため、腐食性の液体の浸透による基材の腐
食がほぼ完全に防止できる。電気透析は海水からの塩分
濃縮、飲料水の精製、廃液濃縮等、工業的に汎用されて
いる。電気透析槽では、陽イオン交換膜と陰イオン交換
膜を交互に設置し、直流電流を流すと、電解液中のイオ
ンの移動方向が反対になり、電解質の濃縮、電解液から
の脱塩が可能になる。

【０００９】電極間に複数のイオン交換膜を配置できる
が、電極間のセル電圧が高くなるにつれてリーク電流に
よる腐食などの問題が発生するため、10〜100対ごとに
区切り、バイポーラー板を設置することが多い。限界電
流が濃度や供給速度に応じて存在し、この限界電流を越
えた運転は電流効率の低下を招くため、脱塩率は10〜90
％の範囲に調節することが好ましい。又膜や電極の接触
を防止するために開口率の大きいスペーサーを挟み込む
ことが望ましい。このような電気透析槽でフッ化物イオ
ンを含む溶液の電気透析を行うと、陰イオンであるフッ
化物イオンが陽極に引き寄せられて陽極室内でのフッ化
物イオン濃度が上昇し、このフッ化物イオンにより従来
の電気透析槽で汎用されているフェライトや酸化鉛等の
陽極が劣化しやすくなる。従って従来の電気透析槽では
フッ化物イオンを含む溶液の処理は陽極の消耗を前提と
し、陽極を頻繁に交換しながら行うこと以外の手段がな
かった。

【００１０】これに対し、本発明の一態様では、フッ化
物イオンに対して耐性を有する導電性ダイヤモンドを電
極物質として含有する陽極を使用でき、フッ化物イオン
を含む排水等の被処理水の電気透析による処理を行って
も陽極の劣化は殆ど起こらず、長期に渡って陽極を交換
することなく電気透析を実施できる。本発明におけるフ
ッ化物としては、ＭＦ、Ｍ〔ＢＦ₄〕、Ｍ₃〔ＡｌＦ₄〕
及びＭ₂〔ＳｉＦ₆〕（ここでＭはメタルカチオン又はプ
ロトンである）等があり、これらのフッ化物から少なく
とも１個のＭが脱離したアニオンがフッ化物イオンであ
る。又電気透析法は汚染度の高いフッ化物イオン以外の
腐食性物質を含む溶液の処理に使用されることがあり、
その場合にも導電性ダイヤモンドを陽極とする本発明の
電気透析槽や電気透析方法は有効である。電極物質であ
る導電性ダイヤモンドは、金属などの集電体上に形成す
ることが望ましい。該集電体は導電性材料であれば問題
はないが、チタン、ニオブ、タンタル、シリコン、カー
ボン、ニッケル、タングステンカーバイド等の板、打抜
き板、金網、粉末焼結体、金属繊維焼結体等を好ましく
使用できる。

【００１１】集電体と導電性ダイヤモンドの密着性向上
及び集電体保護のため、中間層を設けても良く、中間層
の材料は集電体の材料の炭化物や酸化物を使用できる。
集電体や中間層の表面を研磨すると密着性と反応面積増
大に寄与する。このときにダイヤモンド粉末を核として
集電体表面や中間層表面に付着させると均一なダイヤモ
ンド層を成長させる効果がある。ダイヤモンド電極は、
熱フィラメントＣＶＤ法、マイクロ波プラズマＣＶＤ
法、プラズマアークジェット法及びＰＶＤ法等により形
成できる。この他に超高圧による合成ダイヤモンド粉末
を使用する場合は、樹脂やセラミクスなどの結合材を使
用しあるいは焼成により酸化物を形成させながら前記粉
末を固定することも可能である。

【００１２】代表的なダイヤモンド電極製造方法である
熱フィラメント法について説明する。炭素源となるアル
コール等の有機化合物を水素ガス等の還元雰囲気に保
ち、フィラメントを炭素ラジカルが生成する温度1800〜
2400℃に加熱する。そして前記雰囲気内に、ダイヤモン
ドが析出する温度領域（750〜950℃）になるように給電
体や電極基体を配置する。このときの水素に対する有機
化合物濃度は0.1〜10容量％、供給速度は反応容器のサ
イズにも依るが0.01〜10リットル／分、圧力が２ｋＰａ
〜100ｋＰａであることが好ましい。前記電極基体上に
は通常0.01〜１μｍの粒径のダイヤモンド微粒子が析出
する。このダイヤモンドの層の厚さは操作時間の増減に
より調節すれば良く、該厚さは電極基体への電解液の浸
入を防ぐ目的のために0.1〜50μｍとすることが好まし
く、１〜10μｍとすることが特に好ましい。前記マイク
ロ波プラズマＣＶＤ法では、周波数が２〜３ＧＨｚのマ
イクロ波により、原料をラジカル化する。

【００１３】粉末触媒層として構成する導電性ダイヤモ
ンドの体積率は、電気抵抗を小さくし有効な電極面積を
増加させるためには30％以上とすることが好ましい。又
電極表面にフッ素樹脂等の疎水性成分を被覆すると被処
理物質を捕捉しやすくなるため反応効率を向上させるこ
とができる。良好な導電性を得るためには、原子価の異
なる元素を微量添加することが不可欠であり、ホウ素や
リンの好ましい含有率は１〜100000ppmであり、より好
ましい含有率は100〜10000ppmである。具体的な原料化
合物としては、毒性の低い酸化ホウ素や五酸化二リンな
どがある。無定形酸化珪素との複合物質であるＤＬＮ
（diamond-like nano-composite）なども使用できる。

【００１４】ダイヤモンドの合成法によっては一部が非
ダイヤモンド成分を生成し、ダイヤモンド成分中に含有
されることがある。これら非ダイヤモンド成分等の耐食
性のない炭素成分は電解液中に溶液して消耗するため実
用的な影響は小さいが、使用前に酸洗浄などにより除去
しておくことが望ましい。このようにして製造したダイ
ヤモンド粒子は前述の通り基体や給電体上に担持させて
通常の電極として使用しても良いが、流動床や固定床で
三次元電極として使用すると、反応面積が増大して処理
能力が向上する。

【００１５】電解槽やスペーサーの材料としては、有機
化合物、そしてフッ化物イオンを使用する場合はフッ化
物イオンに対する耐久性、安定性の観点から、ガラスラ
イニング材料、カーボン、チタン、ステンレス、塩化ビ
ニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂及び
ＰＴＦＥ樹脂などが好ましく使用できる。ダイヤモンド
電極は水電解の過電圧が他の電極よりかなり高いため、
電力原単位が問題になる場合がある。この問題を改善す
る目的で、基材や集電体上にダイヤモンドを形成した
後、更に触媒を担持しても良い。陽極触媒としては、Ｐ
ｂＯ ₂、ＳｎＯ₂及びＩｒＯ₂などがあり、陰極触媒とし
ては白金、ＲｕＯ₂、銅及び鉄などがある。陰極として
は、白金、導電性ダイヤモンド、イリジウム、カーボン
等が使用できる。電解により析出したＣａ、Ｍｇイオン
を含む沈殿物を除去するために、逆電流を流す場合に
は、陽分極に対しても安定であることが好ましいので、
白金やダイヤモンド、イリジウムが適している。

【００１６】電解条件は、温度が５〜40℃、三次元電極
以外の通常の電極を使用する場合の電流密度が0.01〜10
Ａ／ｄｍ²であることが好ましい。電気透析を継続する
と陰極室で水酸化アルカリ等が生成してカルシウムやマ
グネシウムの水酸化物の沈殿が生じることがある。又陽
極液の酸性度が高くなると（ｐＨが低くなると）フッ化
水素ガスが発生することがある。これらの現象を防止す
るには、陽極液と陰極液を混合し、ｐＨを３以上の弱酸
性又は中性領域に維持すれば良い。

【００１７】本発明の導電性ダイヤモンドを電極物質と
して含有する電解用電極は陽極として好ましく使用でき
るが、陰極として使用しても良く、セル電圧や価格等を
勘案して選択すれば良い。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に添付図面に基づいて本発明の
導電性ダイヤモンド陽極を使用する電気透析槽の一実施
形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものでは
ない。

【００１９】図１は、本発明に係る電気透析槽を例示す
る概略断面図である。箱型の電気透析槽本体１は、交互
に位置する陽イオン交換膜２と陰イオン交換膜３（図示
の例では各３枚）により、図の左端の陽極室４と右端の
陰極室５及び両極室間の計３個の脱塩室６Ａ及び２個の
濃縮室６Ｂとに区画されている。なお脱塩室と濃縮室を
総称して中間室ということがある。前記陽極室４内には
導電性ダイヤモンドを電極物質として被覆した陽極７
が、又前記陰極室５内には白金板等からなる陰極８がそ
れぞれ設置されている。又各イオン交換膜２、３と電極
７、８の間には多孔性のスペーサー９が設置されてこれ
ら相互の接触を防止し、かつ液流水を均一化するよう制
御している。電気透析槽本体１の下方には、水平方向に
延びる円筒状の被処理水供給管10が設置され、該被処理
水供給管10から前記電気透析槽本体１内の脱塩室６Ａに
フッ化ナトリウム等を含む排水である被処理水を供給す
るための連結管11が分岐し、前記槽本体１の対応する底
面に連結されている。又前記被処理水供給管10と平行し
て濃縮水循環管21が設置され、この濃縮水循環管21から
後述する濃縮水取出管からの濃縮水を前記濃縮室６Ｂに
連結管23を介して循環させる。

【００２０】前記陽極室４内には陽極液取出管12が挿入
され、陽極液を取り出して陽極室用気液分離器13に供給
するようにしている。該気液分離器13には酸素ガス回収
管14と陽極液回収管15が接続されている。又前記陰極室
５内には陰極液取出管16が挿入され、陰極液を取り出し
て陰極室用気液分離器17に供給するようにしている。該
気液分離器17には水素ガス回収管18と陰極液回収管19が
接続されている。前記脱塩室６Ａの上面には脱塩水取出
口20が、又前記濃縮室６Ｂの上面には濃縮水取出口22が
形成されている。このような構成から成る電気透析槽を
使用してフッ化物イオンを含む排水の処理を行うには、
導電性ダイヤモンド陽極7と白金陰極8間に通電しなが
ら、被処理水供給管10にフッ化ナトリウム等のフッ化物
イオン含有排水を供給し、連結管11を介して脱塩室６Ａ
に前記排水を供給し、脱塩水取出口20から処理済の脱塩
水を回収する。

【００２１】各脱塩室６Ａ内の被処理水（排水）は両極
間に印加される電場に置かれ、前記被処理水中の陽イオ
ンであるナトリウムイオンは陰極８方向に引かれ、陽イ
オン交換膜２を透過して隣接する濃縮室６Ｂや陰極室５
に移動する。他方前記被処理水中の陰イオンであるフッ
化物イオンは陽極７方向に引かれ、陰イオン交換膜３を
透過して隣接する濃縮室６Ｂや陽極室４に移動する。濃
縮室６Ｂ内では電気透析により、電解液が濃縮される。
濃縮水は連結管23から濃縮室６Ｂに供給され、濃縮水取
出口22と通して濃縮室６Ｂ外に取り出されて、一部が回
収され、残りが前記濃縮水循環管21に循環する。陰極室
５内の陰極液は陽イオン交換膜２を浸透して来るナトリ
ウムイオンの濃度が高くなって水酸化ナトリウムが生成
してアルカリ性になり、この陰極液は陰極液取出管16か
ら陰極室用気液分離器17に導かれ、この気液分離器17で
気液分離された水素ガスは水素ガス取出管18から系外に
取り出され、水酸化ナトリウム水溶液は、陰極液回収管
19から系外に取り出される。この水酸化ナトリウム水溶
液は陽極室４に供給して陽極液のｐＨを３以上に維持す
るために使用しても良い。

【００２２】他方陽極室４内の陽極液は陰イオン交換膜
３を浸透して来るフッ化物イオンの濃度が高くなってフ
ッ酸が生成して酸性になり、この陽極液は陽極液取出管
12から陽極液用気液分離器13に導かれ、この気液分離器
13で気液分離された酸素ガスは酸素ガス取出管14から系
外に取り出され、フッ酸水溶液は、陽極液回収管15から
系外に取り出される。その電気透析処理により脱塩室６
Ａ内の被処理水中の陽イオン濃度及び陰イオン濃度が実
質的にゼロになり、清澄な水として回収できる。又濃縮
室６Ｂからは電解液が濃縮された少量かつ高濃度の廃液
が得られる。そしてこの電気透析処理において陽極室４
に高濃度のフッ酸が生成するが、陽極７としてフッ化物
イオンに対して高耐性を有する導電性ダイヤモンド電極
を使用しているため消耗が殆どなく、交換することなく
長期に渡って電解処理を継続できる。

【００２３】次に本発明に係る電気透析用陽極及びこれ
を使用する電気透析方法の実施例及び比較例を記載する
が、これらは本発明を限定するものではない。

【００２４】実施例１ 次のようにして図１に示す電気透析用セルを組み立て
た。電極面積が200cm²、厚さ１mmのニオブ板の両面に、
10μｍ厚で1500ppmのホウ素をドープしたダイヤモンド
を熱フィラメントＣＶＤ法により析出させて陽極とし、
１μmの白金をめっきした厚さ１mmのニッケル板を陰極
とした。陽イオン交換膜として旭硝子株式会社製のＣＭ
Ｖ、陰イオン交換膜として同社製のＡＭＶを使用した。
塩化ビニル樹脂製のセル枠、ポリプロピレン製の網から
成るスペーサー、バイトンゴム製のガスケット、及び前
記陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜を使用して、両端
の陽極室及び陰極室を除いて、脱塩室６室及び濃縮室５
室から成る電気透析用セルとした。なお陽イオン交換膜
及び陰イオン交換膜の間隔は２mmに維持した。

【００２５】フッ化ナトリウムを200ppm含む排水溶液を
25リットル／時の速度で６個の脱塩室に供給し、電流密
度0.5Ａ／dm²、室温で電気透析を行ったところ、濃縮室
から電流効率約60％で10000ppmのフッ化ナトリウム濃縮
液が0.5リットル／時の割合で得られた。なお酸素ガス
を分離した陽極液を陰極室下部に供給し、水素ガスを分
離した陰極液を陽極室に供給した。1000時間運転後でも
性能低下は観察されず、ダイヤモンドの消耗やセル枠等
の腐食も検出されなかった。脱塩生成水中のフッ素濃度
は50ppm未満であった。又各電解室のｐＨはほぼ中性に
維持された。

【００２６】実施例２（実施例２以降は加速試験） 電極面積が２cm²のニオブ板の両面に、10μｍ厚で1500p
pmのホウ素をドープしたダイヤモンドを熱フィラメント
ＣＶＤ法により析出させた電極を陽極とし、白金板を陰
極とした。1000mlのＰＴＦＥ製の容器中で３％フッ化ナ
トリウム水溶液を調製し、前記陽極及び陰極を前記フッ
化ナトリウム水溶液中に浸漬し、電流密度３Ａ／dm²と
し、極間を50mmに調節し、室温で電解を行ったところ、
セル電圧は４Ｖで、8000時間運転後でも電圧変化は殆ど
なかった。終了後、陽極を分析したところ、ダイヤモン
ドの消耗は殆どなく、基材の腐食も検出されなかった。

【００２７】実施例３ 電極面積が２cm²で厚さ１mmのニオブ板の両面に、10μ
ｍ厚で10000ppmのホウ素をドープしたダイヤモンドを熱
フィラメントＣＶＤ法により析出させた電極を陽極と
し、白金板を陰極とした。1000mlのＰＴＦＥ製の容器中
で３％フッ化ナトリウム水溶液を調製し、前記陽極及び
陰極を前記フッ化ナトリウム水溶液中に浸漬し、電流密
度30Ａ／dm²とし、極間を50mmに調節し、40Ｃで電解を
行ったところ、セル電圧は16Ｖで、2000時間運転後でも
電圧はほぼ同様であった。終了後、陽極を分析したとこ
ろ、ダイヤモンドの消耗は僅かであり、基材の腐食も検
出されなかった。

【００２８】実施例４ タンタル板上に10μｍ厚で10000ppmのホウ素をドープし
たダイヤモンドを熱フィラメントＣＶＤ法により析出さ
せた電極を陽極とし、白金板を陰極とした。1000mlの容
器中に３％フッ化ナトリウム水溶液を調製し、前記陽極
及び陰極を前記フッ化ナトリウム水溶液中に浸漬し、電
流密度30Ａ／dm²とし、室温で電解を行ったところ、セ
ル電圧は20Ｖで、2000時間運転後でも電圧はほぼ同様で
あった。終了後、陽極を分析したところ、ダイヤモンド
の消耗は僅かであり、基材の腐食も検出されなかった。

【００２９】比較例１ 厚さ５μｍの白金めっきを施したチタン板を陽極として
使用したこと以外は実施例２と同様にして電解を行った
ところ、初期セル電圧は８Ｖであったが、開始直後から
重量消耗が見られ、1000時間経過後には殆どの触媒が溶
出し、又基材のチタンの溶解が進行し、電解が不能にな
った。溶液中から白金及びチタンの沈殿が検出された。

【００３０】比較例２ 厚さ５μｍの白金めっきを施したニオブ板を陽極として
使用したこと以外は実施例３と同様にして電解を行った
ところ、初期セル電圧は14Ｖであったが、開始直後から
重量消耗が見られ、2000時間経過後には殆どの触媒が溶
出し、又基材の溶解が進行し、電解が不能になった。溶
液中から白金及ニオブの沈殿が検出された。

【００３１】比較例３ 厚さ100μｍのＰｂＯ₂めっきを全面に施したニオブ板を
陽極として使用したこと以外は実施例３と同様にして電
解を行ったところ、初期セル電圧は15Ｖであったが、開
始直後からＰｂ成分の消耗が見られ、電解液中のＰｂ濃
度が増加した。2000時間経過後の電圧は初期と同じであ
ったが、液中のＰｂ濃度が5000ppmとなり、実用上問題
が残った。電解を継続するに連れて溶液は褐色に着色し
た。

【００３２】比較例４ 厚さ100μｍのＳｎＯ₂めっきを施した銅板を陽極として
使用したこと以外は実施例２と同様にして電解を行った
ところ、初期セル電圧は18Ｖであったが、開始直後から
Ｓｎ成分の消耗が見られ、電解液中のＳｎ濃度が増加し
た。2000時間経過後の電圧は初期と同じであったが、液
中のＳｎ濃度が2000ppmとなり、実用上問題が残った。
電解を継続するに連れて溶液は青に着色した。

【００３３】比較例５ 直径３mmで面積５cm²のグラッシーカーボン製の棒状電
極を陽極として使用したこと以外は実施例３と同様にし
て電解を行ったところ、初期セル電圧は15Ｖであった
が、開始直後から電極の消耗が顕著であり、1000時間経
過後には露出部が殆ど消失した。溶液中には電極の剥離
片が残った。

【００３４】

【発明の効果】本発明は、導電性ダイヤモンドを電極物
質として含有し電気透析用として使用することを特徴と
する電解用電極である。電気透析は陽極室や陰極室に腐
食性物質等が浸透して高濃度となることがあり、従来の
ようにフェライト電極や炭素電極を使用すると電極が劣
化して交換が必要になるという問題点があった。しかし
本発明では電極材料として高耐食性の導電性ダイヤモン
ドを使用しているため、その電極を高濃度の腐食性物質
が存在することのある電気透析処理に使用しても劣化が
殆ど起こらず、長期に渡り交換せずに電気透析を継続で
きる。又該電極を装着した電気透析槽も同様の効果を有
する。

【００３５】更にこの電気透析槽をフッ化物イオンを含
む被処理水の電気透析に使用すると、高腐食性のフッ化
物イオンが高濃度で存在しても導電性ダイヤモンド陽極
がフッ化物イオンに対する耐性を有し安定した運転が可
能になる。又陽極液をｐＨ３以上に維持しながら電気透
析を行うとフッ化水素ガスの発生を抑制できる。通電開
始後所定時間経過した陽極液と陰極液を混合すると、前
記したフッ化水素ガスの生成の抑制と陰極室での水酸化
物沈殿の発生防止又は沈殿の溶解が達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電気透析槽を例示する概略断面
図。

【符号の説明】

１ 電気透析槽本体 ２ 陽イオン交換膜 ３ 陰イオン交換膜 ４ 陽極室 ５ 陰極室 ６Ａ 脱塩室 ６Ｂ 濃縮室 ７ 導電性ダイヤモンド陽極 ８ 白金陰極 ９ スペーサー 10 被処理水供給管

フロントページの続き (72)発明者 山田 邦晃 神奈川県藤沢市石川1145番地 Ｆターム(参考） 4D006 GA18 JA42C KE15R KE16P KE18P KE18Q KE28P KE28Q MA13 MA14 PA01 PB08 PB28 4D061 DA08 DB18 DC13 EA02 EA09 EB01 EB04 EB13 EB28 EB29 EB30 EB31 EB37 EB39 GA07 GA12 GA15 GC12 GC15

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性ダイヤモンドを電極物質として含
   有し電気透析用として使用することを特徴とする電極。
2. 【請求項２】 槽本体を陽イオン交換膜及び陰イオン交
   換膜を使用して１又は２以上の中間室と両端の陽極室及
   び陰極室に区画した電気透析槽において、導電性ダイヤ
   モンドを電極物質とする電極を陽極として使用すること
   を特徴とする電気透析槽。
3. 【請求項３】 槽本体を陽イオン交換膜及び陰イオン交
   換膜を使用して１又は２以上の中間室と両端の陽極室及
   び陰極室に区画した電気透析槽にフッ化物イオンを含む
   被処理水を供給し、前記フッ化物を電気透析により濃縮
   する方法において、電気透析用陽極として導電性ダイヤ
   モンドを使用することを特徴とする方法。
4. 【請求項４】 陽極液をｐＨ３以上に維持しながら電気
   透析を行うようにした請求項３に記載の方法。
5. 【請求項５】 通電開始後所定時間経過した陽極液と陰
   極液を混合するようにした請求項３又は４に記載の方
   法。