JP2008272602A - ヨウ素イオンの分離方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ヨウ素イオンの移動速度を大きくしつつ消費電力量を小さくできるヨウ化水素酸の製造方法を提供する。
【解決手段】ブローイングアウト法にて製造したヨウ素吸収液を原液Ｄとして用いる。第１の陰イオン交換膜Ａ_１および第２の陰イオン交換膜Ａ_２として一価陰イオン選択透過膜を用い、第３の溶液室15に供給する酸液Ａとして塩酸水溶液を用いる。第１の陰イオン交換膜Ａ_１として一般の陰イオン選択透過膜を用い、第２の陰イオン交換膜Ａ_２として一価陰イオン選択透過膜を用い、第３の溶液室15に供給する酸液Ａとして硫酸水溶液を用いる。複置換電気透析法にて経済的にヨウ化水素酸を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複置換電気透析法による水溶液中のヨウ素イオンの分離方法に関する。

ヨウ素イオンを含むヨウ化水素酸は、化学原料あるいは医薬品の製造原料として重要な物質である。

従来、ヨウ化水素酸の製造方法としては、ヨウ素と水との懸濁液に次亜リン酸などの還元剤を添加し、反応後に反応液からヨウ化水素酸を蒸留にて留出させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

また、原料ヨウ素の製造方法としては、ヨウ素イオンを溶解する水溶液へ塩素などの酸化剤を導入し、ヨウ素イオンを遊離のヨウ素とした後、空気で追い出して亜硫酸水素ナトリウムなどの還元性溶液に吸収させて濃縮した後（ブローイングアウト法）、再度、塩素などの酸化剤を導入して、ヨウ素イオンを遊離のヨウ素として分離した後に精製している。

すなわち、これら従来の方法では、ヨウ素イオンを溶解する水溶液へ酸化剤を導入して一旦遊離ヨウ素とした後に、還元および濃縮してから、再度酸化させて遊離ヨウ素として単離および精製した後、再度還元して、ヨウ化水素酸とする方法である。

また、このヨウ化水素酸の製造方法としては、ヨウ化水素と他の無機酸およびこれらの塩のいずれかとを含む原液から、電気透析法にてヨウ化水素酸を選択的に分離する方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。

そして、この特許文献２では、２つの試料室に交互に仕切られて構成された２室１組の電気透析槽を用いる方法と、３つの試料室で構成された３室１組の電気透析槽を用いる方法と、４つの試料室で構成された４室１組の電気透析槽を用いる方法との三通りの方法があり、容易にヨウ化水素酸を選択的に分離できる。これら三通りの方法のうちでヨウ化水素酸の分離率および選択率が良い方法は、４室１組の電気透析槽を用いた複置換電気透析法による反応である。
特開平８−５９２０５号公報 特開２００５−５８８９６号公報

しかしながら、上記特許文献２に記載の方法で電気透析法を用いてヨウ化水素酸を選択的に分離したところ、ヨウ素イオンの移動速度、すなわちイオン交換膜の透過速度が小さく、十分な移動速度を得るためには大きな電力が必要であり、ヨウ素イオンの移動速度を大きしつつ消費電力量を小さくすることは容易でないという問題を有している。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、ヨウ素イオンの移動速度を大きくしつつ消費電力量を小さくできるヨウ素イオンの分離方法を提供することを目的とする。

請求項１記載のヨウ素イオンの分離方法は、ヨウ素イオンを含む水溶液から複置換電気透析法にてヨウ素イオンを分離するヨウ素イオンの分離方法であって、ヨウ素イオンの対アニオンとして塩素イオンを用い、陰イオン交換膜として一価陰イオン選択透過膜を用いるものである。

請求項２記載のヨウ素イオンの分離方法は、ヨウ素イオンを含む水溶液から複置換電気透析法にてヨウ素イオンを分離するヨウ素イオンの分離方法であって、ヨウ素イオンの対アニオンとして硫酸イオンを用い、原料となるヨウ素イオンを含む水溶液に接する陰イオン交換膜として一価陰イオン選択透過膜を用い、対アニオンである硫酸イオンを含む水溶液に接する陰イオン交換膜として任意の陰イオンを透過させる陰イオン選択透過膜を用いるものである。

請求項３記載のヨウ素イオンの分離方法は、請求項１または２記載のヨウ素イオンの分離方法において、ヨウ素イオンを含む水溶液として、ブローイングアウト法にて得られたヨウ素吸収液を用いるものである。

請求項４記載のヨウ素イオンの分離方法は、請求項１または２記載のヨウ素イオンの分離方法において、一対の正極側の電極室と負極側の電極室との間を正極側から前記電極室に供給される極液を仕切る陽イオン交換膜につづいて第１の陰イオン交換膜、第１の陽イオン交換膜、第２の陰イオン交換膜および第２の陽イオン交換膜にて４つの試料室に交互に仕切った電気透析槽の前記第１の陰イオン交換膜と第１の陽イオン交換膜との間および前記第２の陰イオン交換膜と前記第２の陽イオン交換膜との間のいずれかにヨウ素イオンを含む水溶液を供給するものである。

本発明によれば、ヨウ素イオンを含む水溶液からヨウ素イオンを分離する際のヨウ素イオンの移動速度を大きくしつつ消費電力量を小さくできるから、このヨウ素イオンを効率良く分離できる。

以下、本発明のヨウ素イオンの分離方法を用いた電気透析槽の一実施の形態の構成を図１を参照して説明する。

図１において、１は電気透析装置としての電気透析槽であり、この電気透析槽１は、４つの試料室に交互に仕切られて構成された４室１組の複置換電気透析法を用いたものである。具体的に、この電気透析槽１の両側には、一対の電極1a,1bが配設されている。そして、これら一対の電極1a,1bの一方、すなわち電極1aが正極としての陽極とされる。ここで、この陽極の電極1aとしては、白金(Ｐｔ)や、チタン(Ｔｉ)／白金、カーボン(Ｃ)、ニッケル(Ｎｉ)、ルテニウム(Ｒｕ)／チタン、イリジウム(Ｉｒ)／チタンなどが用いられる。

また、これら一対の電極1a,1bの他方、すなわち電極1bが負極として陰極とされる。ここで、この陰極の電極1bとしては、鉄(Ｆｅ)や、ニッケル、白金、チタン／白金、カーボン、ステンレス鋼としてのクロム(Ｃｒ)鋼などが用いられる。そして、これら電極1a,1bは、細長矩形平板状であるノベ板状やメッシュ状、格子状などに形成されている。

さらに、電気透析槽１は、図示しない切欠部を有する枠体としての室枠２を備えており、この室枠２の長手方向に沿った両端部の内側に一対の電極1a,1bが取り付けられている。そして、この室枠２内には、この室枠２の電極1aが配設された側である正極側から、正極側の電極室11aに供給される極液Ｐを仕切る陽イオン交換膜Ｋにつづいて、第１の陰イオン交換膜Ａ_１、第１の陽イオン交換膜Ｋ_１、第２の陰イオン交換膜Ａ_２および第２の陽イオン交換膜Ｋ_２が室枠２の幅方向に沿って所定の間隔、例えば等間隔に離間された状態で交互に配列されている。

また、これら陽イオン交換膜Ｋ、第１の陰イオン交換膜Ａ_１、第１の陽イオン交換膜Ｋ_１、第２の陰イオン交換膜Ａ_２および第２の陽イオン交換膜Ｋ_２のそれぞれは、これら各陽イオン交換膜Ｋ、第１の陰イオン交換膜Ａ_１、第１の陽イオン交換膜Ｋ_１、第２の陰イオン交換膜Ａ_２および第２の陽イオン交換膜Ｋ_２に張力を持たせるために、室枠２の幅方向である長手方向および上下方向のそれぞれに沿って引っ張られて緊張された状態で、これら陽イオン交換膜Ｋ、第１の陰イオン交換膜Ａ_１、第１の陽イオン交換膜Ｋ_１、第２の陰イオン交換膜Ａ_２および第２の陽イオン交換膜Ｋ_２のそれぞれの両端が室枠２の両側面に締め付け固定されている。

さらに、これら第１の陰イオン交換膜Ａ_１、第１の陽イオン交換膜Ｋ_１、第２の陰イオン交換膜Ａ_２および第２の陽イオン交換膜Ｋ_２にて仕切られた室枠２それぞれの内面には、この室枠２の内部に連通した図示しない液供給口および液排出口のそれぞれが設けられている。また、室枠２内には、この室枠２内の厚みを均一にする配流作用を有する図示しないスペーサが設けられている。

この結果、電気透析槽１内における電極1a,1b間は、第１の陰イオン交換膜Ａ_１、第１の陽イオン交換膜Ｋ_１、第２の陰イオン交換膜Ａ_２および第２の陽イオン交換膜Ｋ_２によって交互に仕切られている。

ここで、第１の陰イオン交換膜Ａ_１および第２の陰イオン交換膜Ａ_２としては、例えば一般的な強塩基性スチレン−ジビニルベンゼン系均一陰イオン交換膜などが使用される。具体的に、これら第１の陰イオン交換膜Ａ_１および第２の陰イオン交換膜Ａ_２としては、例えばセレミオンＡＭＶ膜(旭硝子株式会社製)、ネオセプタＡＭ−２膜(株式会社トクヤマ製)、アシプレックスＡ１０１膜(旭化成株式会社製)などが用いられる。

さらに、これら第１の陰イオン交換膜Ａ_１および第２の陰イオン交換膜Ａ_２として一価陰イオンの選択透過性を高めた膜である一価陰イオン選択透過膜を用いることにより、ヨウ素イオン(Ｉ⁻)の選択透過性がより高くなるので、より効果的である。そして、この一価陰イオン選択透過膜としては、例えばセレミオンＡＳＶ膜(旭硝子株式会社製)、ネオセプタＡＣＳ膜(株式会社トクヤマ製)、アシプレックスＡ１９２膜(旭化成株式会社製)などが用いられる。

ここで、第１の陰イオン交換膜Ａ_１および第２の陰イオン交換膜Ａ_２としては、一価の陰イオン以外の任意の陰イオンを透過させる選択性を有しない一般の陰イオン選択透過膜と、一価の陰イオンを選択的に透過させる一価陰イオン選択透過膜とがある。そして、ヨウ素イオンが一価であるため、このヨウ素イオンを透過させる効率を考慮すると、一価陰イオン選択透過膜が好ましい。また、このヨウ素イオンの対アニオンとして二価の硫酸イオン(ＳＯ_４ ^２−)を用いるときは、一般の陰イオン選択透過膜を用いることが好ましく、このヨウ素イオンの対アニオンとして一価の塩素イオン(Ｃｌ⁻)を用いるときは一価陰イオン選択透過膜を用いることが好ましい。

また、陽イオン交換膜Ｋ、第１の陽イオン交換膜Ｋ_１および第２の陽イオン交換膜Ｋ_２としては、例えば強酸性スチレン−ジビニルベンゼン系均一陽イオン交換膜などが使用される。具体的に、これら陽イオン交換膜Ｋ、第１の陽イオン交換膜Ｋ_１および第２の陽イオン交換膜Ｋ_２としては、例えばセレミオンＣＭＶ膜(旭硝子株式会社製)、ネオセプタＣＭ−１膜(株式会社トクヤマ製)、アシプレックスＫ１０１膜(旭化成株式会社製)などが用いられる。

一方、電気透析槽１の内部に電極1a,1bが収容されており、陽極側が陽イオン交換膜Ｋにて仕切られた電気透析槽１の室枠２内が極液室としての電極室11aとなる。また、陰極側が第２の陽イオン交換膜Ｋ_２にて仕切られた電気透析槽１の室枠２内が極液室としての電極室11bとなる。

さらに、この電気透析槽１の陰極側の電極室11bに隣接して原液室としての試料室である第１の溶液室12が設けられている。この第１の溶液室12は、陰極側が第２の陽イオン交換膜Ｋ_２にて仕切られ、陽極側が第２の陰イオン交換膜Ａ_２にて仕切られている。この第１の溶液室12には、ヨウ化水素酸(ＨＩ)と他の無機塩およびこれらの塩のいずれかとを含む水溶液である原液Ｄが供給される。また、この第１の溶液室12の長手方向に沿った室枠２の両側面に位置する液供給口および液排出口は、原液Ｄの入口および出口となる原液入口および原液出口とされている。そして、この原液入口から原液Ｄが供給されるとともに、原液出口から原液Ｄが導出される。

ここで、この原液Ｄは、ヨウ素イオンを含む水溶液であって、この原液Ｄ中のヨウ化水素酸濃度は、希薄であると電流値が低くなり製造効率が低下することから、通常は０．１質量％以上３０質量％以下程度の範囲に調整されている。また、この原液Ｄ中に含まれるヨウ化水素酸以外の無機酸あるいはこれらの塩としては、一般的に、塩化水素酸(ＨＣｌ)や、臭化水素酸(ＨＢｒ)、硫酸(Ｈ_２ＳＯ_４)、リン酸(Ｈ_３ＰＯ_４)、硫酸水素ナトリウム(ＮａＨＳＯ_４)、リン酸水素二ナトリウム(Ｎａ_２ＨＰＯ_４)、ヨウ化ナトリウム(ＮａＩ)などであり、これら無機酸あるいはこれらの塩の濃度は、０．０１質量％以上１０質量％以下の範囲である。

また、第１の溶液室12の陽極側には、濃縮室としての試料室である第２の溶液室13が設けられている。この第２の溶液室13は、陰極側が第２の陰イオン交換膜Ａ_２にて仕切られ、陽極側が第１の陽イオン交換膜Ｋ_１にて仕切られている。そして、この第２の溶液室13は、ヨウ化水素酸の水溶液である濃縮液Ｃが供給される。この第２の溶液室13の長手方向に沿った室枠２の両側面に位置する液供給口および液排出口は、濃縮液Ｃの入口および出口となる濃縮液入口および濃縮液出口とされている。そして、この濃縮液入口から濃縮液Ｃが供給されるとともに、濃縮液出口から濃縮液Ｃが導出される。ここで、この濃縮液Ｃは、目的とされるものであり、この濃縮液Ｃ中のヨウ化水素酸の濃度は、通常は電気透析の開始時で０．１質量％以上５質量％以下程度に調整されている。

さらに、この第２の溶液室13の陽極側には、酸室としての試料室である第３の溶液室15が設けられている。この第３の溶液室15は、陰極側が第１の陽イオン交換膜Ｋ_１にて仕切られ、陽極側が第１の陰イオン交換膜Ａ_１にて仕切られている。そして、この第３の溶液室15には、塩酸または硫酸などの強酸の水溶液である酸液Ａが供給される。ここで、第３の溶液室15の長手方向に沿った室枠２の両側面に位置する液供給口および液排出口は、酸液Ａの入口および出口となる酸入口および酸出口とされている。そして、この酸入口から酸液Ａが供給されるとともに、酸出口から酸液Ａが導出される。この酸液Ａ中の酸の濃度は、希薄であると電流値が低くなり、ヨウ化水素酸の製造効率が低下することから、通常は１質量％以上２０質量％以下程度に調整されている。

また、この第３の溶液室15の陽極側には、濃縮室としての試料室である第４の溶液室16が設けられている。この第４の溶液室16は、陰極側が第１の陰イオン交換膜Ａ_１にて仕切られ、極液Ｐを仕切る陽イオン交換膜Ｋにて陽極側が仕切られた塩室である。そして、この第４の溶液室16には、第３の溶液室15に供給される酸に対応して副生される酸あるいは塩の水溶液である塩液Ｓが供給される。ここで、この第４の溶液室16の長手方向に沿った室枠２の両側面に位置する液供給口および液排出口は、塩液Ｓの入口および出口となる塩入口および塩出口とされている。そして、この塩入口から塩液Ｓが供給されるとともに、塩出口から塩液Ｓが導出される。この塩液Ｓ中の塩の濃度は、通常は電気透析の開始時で０．１質量％以上５質量％以下程度に調整されている。

さらに、各電極室11a,11bに供給する極液Ｐとしては、０．１質量％以上１０質量％以下程度の硫酸、リン酸あるいはこれらの塩、例えば硫酸水素ナトリウム(ＮａＨＳＯ_４)などの水溶液が用いられる。これら電極室11a,11bの長手方向に沿った室枠２の両側面に位置する液供給口および液排出口は、極液Ｐの入口および出口となる極液入口および極液出口とされている。そして、この極液入口から極液Ｐが供給されるとともに、極液出口から極液Ｐが導出される。これら各電極室11a,11bの電極1a,1b間に供給される電気透析時の運転電流密度は、限界電流密度を予め測定した上で、限界電流密度以下と設定されている。また、電気透析槽１での電気透析時の原液Ｄ、濃縮液Ｃ、酸液Ａおよび塩液Ｓそれぞれの温度は、通滞５℃以上７０℃以下、好ましくは２０℃以上５０℃以下の範囲である。

ここで、電気透析槽１の室枠２内の第１の陰イオン交換膜Ａ_１、第１の陽イオン交換膜Ｋ_１、第２の陰イオン交換膜Ａ_２および第２の陽イオン交換膜Ｋ_２の配列の繰り返し回数ｎは、目的に応じて選択でき、好ましくは５以上５００以下程度の繰り返し回数である。なお、電気透析槽１の電極室11a,11b、第１の溶液室12、第２の溶液室13、第３の溶液室15および第４の溶液室16への極液Ｐ、原液Ｄ、濃縮液Ｃ、酸液Ａおよび塩液Ｓそれぞれの各液の供給は連続的にする。

また、これら極液Ｐ、原液Ｄ、濃縮液Ｃ、酸液Ａおよび塩液Ｓを供給させる図示しない外部タンクを設けて、これら極液Ｐ、原液Ｄ、濃縮液Ｃ、酸液Ａおよび塩液Ｓを電極室11a,11b、第１の溶液室12、第２の溶液室13、第３の溶液室15および第４の溶液室16と外部タンクとの間でそれぞれを循環させてもよい。さらに、原液Ｄは、ヨウ化水素酸と他の無機酸およびこれらの塩、すなわちヨウ化水素酸および他の無機酸それぞれの塩の少なくともいずれかとを含む水溶液であればよいが、例えばブローイングアウト法にて製造したヨウ素吸収液、あるいは有機ヨウ素化合物を酸で加水分解したヨウ化水素酸を含有した水溶液などが好ましい。

次に、上記一実施の形態のヨウ素イオンの分離方法を説明する。

まず、分離工程として電気透析槽１の各電極室11a,11bに極液Ｐを供給するとともに、第１の溶液室12に原液Ｄを供給し、第２の溶液室13に濃縮液Ｃを供給する。また、第３の溶液室15に酸液Ａを供給し、第４の溶液室16に塩液Ｓを供給する。

この状態で、各電極室11a,11bの電極1a,1b間に、予め測定した限界電流密度以下の電流を供給する。

すると、図１に示すように、第１の溶液室12内の水素イオン(Ｈ^＋)が第２の陽イオン交換膜Ｋ_２を透過するとともに、この第１の溶液室12内のヨウ素イオン(Ｉ⁻)が第２の陰イオン交換膜Ａ_２を透過する。

このとき、このヨウ素イオン、硫酸イオン(ＳＯ_４ ^２−)、リン酸イオン(ＰＯ_４ ^３−)および塩素イオン(Ｃｌ⁻)などの陰イオンは、陽イオン交換膜Ｋ，第１の陽イオン交換膜Ｋ_１および第２の陽イオン交換膜Ｋ_２を透過できない。また、水素イオンは、第１の陰イオン交換膜Ａ_１および第２の陰イオン透過膜Ａ_２を透過できない。

一方、第３の溶液室15内の水素イオンが第１の陽イオン交換膜Ｋ_１を通過して陰極側の第２の溶液室13へ移動し、第３の溶液室15内のヨウ素イオンの対アニオンが第１の陰イオン交換膜Ａ_１を透過する。

上述したように、上記一実施の形態によれば、電気透析槽１を用いた複置換電気透析法により、第１の溶液室12内に供給した原液Ｄ中のヨウ素イオンと、第３の溶液室15内に供給した酸液Ａ中の水素イオンとから、ヨウ素イオンを含むヨウ化水素酸が生成され、第２の溶液室13内の濃縮液Ｃ中のヨウ化水素酸の濃度が上昇するとともに、第４の溶液室16内の塩液Ｓ中の酸あるいは塩の濃度が上昇する。

このため、原料系の第１の溶液室12内の原液Ｄ中のヨウ化水素酸の濃度および第３の溶液室15内の酸液Ａ中の酸の濃度が次第に低下するとともに、この濃度の低下に伴って電流値が低下する。

そして、この電流値が低下した場合には、電気透析槽１による電気透析を一旦停止して、原料系の第１の溶液室12および第３の溶液室15内の原液Ｄおよび酸液Ａを処理液として適当量抜き出した後、これら第１の溶液室12および第３の溶液室15のそれぞれに原料液である原液Ｄおよび酸液Ａを補充する。

さらに、生成系の第２の溶液室13および第４の溶液室16内の各濃縮液Ｃおよび塩液Ｓは、一部を次回の電気透析の原料として使用するために残し、残りを生成液として抜き出す。したがって、上記の分離工程を繰り返して、第２の溶液室13内のヨウ化水素酸の濃度が上昇した処理液、すなわち濃縮液Ｃを第２の溶液室13から抜き出すことによって、高濃度の目的とするヨウ化水素酸水溶液を得ることができる。

このとき、この電気透析槽１の第１の陰イオン交換膜Ａ_１および第２の陰イオン交換膜Ａ_２としては、一般の陰イオン選択透過膜と一価陰イオン選択透過膜とがある。ここで、ヨウ素イオンが一価であることから、このヨウ素イオンを透過させる効率を考慮すると、一価陰イオン選択透過膜が好ましい。また、ヨウ素イオンの対アニオンとして二価の硫酸イオン(ＳＯ_４ ^２−)を用いるときは、対アニオンが通過する第１の陰イオン交換膜Ａ_１として一般の陰イオン選択透過膜を用いることが好ましく、ヨウ素イオンの対アニオンとして一価の塩素イオン(Ｃｌ⁻)を用いるときは、第１の陰イオン交換膜Ａ_１として一価陰イオン選択透過膜を用いることが好ましい。

そこで、これら第１の陰イオン交換膜Ａ_１および第２の陰イオン交換膜Ａ_２として一価陰イオン選択透過膜を用いつつ、第３の溶液室15に供給する酸液Ａとして塩酸の水溶液を用いることによって、ヨウ素の移動速度を大きくしつつ電力原単位をより小さくできる。同様に、第１の陰イオン交換膜Ａ_１として一般の陰イオン選択透過膜を用いるとともに、第２の陰イオン交換膜Ａ_２として一価陰イオン選択透過膜を用いつつ、第３の溶液室15に供給する酸液Ａとして硫酸の水溶液を用いることによって、ヨウ素の移動速度を大きくしつつ電力原単位をより小さくできる。

なお、第１の溶液室12に酸液Ａとして塩酸水溶液または硫酸水溶液を供給し、第３の溶液室15に原液Ｄを供給し、第２の溶液室13に塩液Ｓを供給し、第４の溶液室16に濃縮液Ｃを供給することにより、原液Ｄ中のヨウ素イオンを分離できる。ただし、電極室11a,11bに供給される極液Ｐは、塩酸水溶液または硫酸水溶液にする必要があり、腐食性の観点から、第１の溶液室12に原液Ｄを供給し、第３の溶液室15に酸液Ａを供給することが好ましい。

さらに、この酸液Ａとして用いる酸としては、上記のように塩酸(ＨＣｌ)や硫酸(Ｈ_２ＳＯ_４)のいずれも使用できるが、塩酸の場合は陽極側で塩素イオン(Ｃｌ⁻)が酸化されて塩素(Ｃｌ_２)となり、この塩素により陽イオン交換膜Ｋが酸化されて劣化するおそれがあるとともに、安価であるので、塩酸よりも硫酸が好ましい。

以下、本発明の比較例および実施例について説明する。

（比較例１）
ブローイングアウト法により製造したヨウ素吸収液を原液Ｄとして、図１に示す旭化成株式会社製Ｇ４型の電気透析槽１(４室／１組、組込み数５組、有効膜面積０．０２ｍ^２／枚)を用いて複置換電気透析をした。

このとき、陽イオン交換膜Ｋ、第１の陽イオン交換膜Ｋ_１および第２の陽イオン交換膜Ｋ_２として、透過させる陽イオンについて選択性を有しない一般の陽イオン交換膜であるセレミオシＣＭＶ膜(旭硝子株式会社製)を用いた。

また、第１の陰イオン交換膜Ａ_１および第２の陰イオン交換膜Ａ_２として、一価の陰イオンを選択的に透過させる性質を有する一価陰イオン選択透過膜であるセレミオンＡＳＶ膜(旭硝子株式会社製)を用いた。

そして、ヨウ化水素が８．９質量％であり、硫酸水素ナトリウムが５．６質量％であり、塩化水素が０．３質量％である組成の原液Ｄ１４４０ｇを第１の溶液室12に循環供給し、１質量％のヨウ化水素酸水溶液である濃縮液Ｃ７１２ｇを第２の溶液室13に循環供給した。同時に、３．３質量％の硫酸水溶液である酸液Ａ１６２１ｇを第３の溶液室15に循環供給し、１．７質量％の硫酸水素ナトリウム水溶液である塩液Ｓ１０００ｇを第４の溶液室16に循環供給した。また、各電極室11a,11bに５質量％の硫酸水素ナトリウム水溶液である極液Ｐ１０００ｇを循環供給した。

この状態で、８．５Ｖ定電圧で４時間電気透析処理した後、各室の液組成をイオンクロマトグラフィにて分析した。この結果、第１の溶液室12内の原液Ｄのイオン濃度は、ヨウ素イオン濃度が０．７質量％で、硫酸イオン濃度が４．０質量％で、塩素イオン濃度が０．２質量％であった。

また、第２の溶液室13内の濃縮液Ｃのイオン濃度は、ヨウ素イオン濃度が１２．６質量％で、硫酸イオン濃度が０．４質量％で、塩素イオン濃度が０．１質量％であった。さらに、第３の溶液室15内の酸液Ａのイオン濃度は、硫酸イオン濃度が０．１質屋％であった。また、第４の溶液室16内の塩液Ｓのイオン濃度は、硫酸イオン濃度が５．１質量％であった。

（実施例１）
比較例１と同一の電気透析槽１、陽イオン交換膜Ｋ、第１の陽イオン交換膜Ｋ_１、第２の陽イオン交換膜Ｋ_２、第１の陰イオン交換膜Ａ_１および第２の陰イオン交換膜Ａ_２を用いて複置換電気透析をした。

そして、ヨウ化水素が８．９質量％であり、硫酸水素ナトリウムが５．６質量％であり、塩化水素が０．３質量％である組成の原液Ｄ１４４０ｇを第１の溶液室12に循環供給し、１質量％のヨウ化水素酸水溶液である濃縮液Ｃ７１２ｇを第２の溶液室13に循環供給した。同時に、２．５質量％の塩酸水溶液である酸液Ａ１６３７ｇを第３の溶液室15に循環供給し、１．７質量％の塩化ナトリウム水溶液である塩液Ｓ１０００ｇを第４の溶液室16に循環供給した。また、各電極室11a,11bに５質量％の硫酸水素ナトリウム水溶液である極液Ｐ１０００ｇを循環供給した。

この状態で、８．５Ｖ定電圧で１．４２時間電気透析処理した後、各室の液組成をイオンクロマトグラフィにて分析した。この結果、第１の溶液室12内の原液Ｄのイオン濃度は、ヨウ素イオン濃度が０．６質量％で、硫酸イオン濃度が４．０質量％で、塩素イオン濃度が０．２質量％であった。

また、第２の溶液室13内の濃縮液Ｃのイオン濃度は、ヨウ素イオン濃度が１２．４質量％で、硫酸イオン濃度が０．２質量％で、塩素イオン濃度が０．１質量％であった。さらに、第３の溶液室15内の酸液Ａのイオン濃度は、塩素イオン濃度が０．１質量％であった。また、第４の溶液室16内の塩液Ｓのイオン濃度は、塩素イオン濃度が４．５質量％であった。

（実施例２）
比較例１と同一の電気透析槽１を用い、第１の陽イオン交換膜Ｋ_１および第２の陽イオン交換膜Ｋ_２として、セレミオンＣＭＶ膜(旭硝子株式会社製)を用いた。また、第１の陰イオン交換膜Ａ_１として、透過させる陰イオンについて選択性を有しない一般の陰イオン選択透過膜であるセレミオンＡＭＶ膜(旭硝子株式会社製)を用い、第２の陰イオン交換膜Ａ_２として、セレミオンＡＳＶ膜(旭硝子株式会社製)を用いて複置換電気透析をした。

そして、ヨウ化水素が８．９質量％であり、硫酸水素ナトリウムが５．６質量％であり、塩化水素が０．３質量％である組成の原液Ｄ１４４０ｇを第１の溶液室12に循環供給し、１質量％のヨウ化水素酸水溶液である濃縮液Ｃ７１２ｇを第２の溶液室13に循環供給した。同時に、３．３質量％の硫酸水溶液である酸液Ａ１６３３ｇを第３の溶液室15に循環供給し、１．７質量％の硫酸水素ナトリウム水溶液である塩液Ｓ１０００ｇを第４の溶液室16に循環供給した。また、各電極室11a,11bに５質量％の硫酸水素ナトリウム水溶液である極液Ｐ１０００ｇを循環供給した。

この状態で、８．５Ｖ定電圧で２．０８時間電気透析処理した後、各室の液組成をイオンクロマトグラフィにて分析した。この結果、第１の溶液室12内の原液Ｄのイオン濃度は、ヨウ素イオン濃度が０．８質量％で、硫酸イオン濃度が４．２質量％で、塩素イオン濃度が０．２質量％であった。

また、第２の溶液室13内の濃縮液Ｃのイオン濃度は、ヨウ素イオン濃度が１２．４質量％で、硫酸イオン濃度が０．３質量％で、塩素イオン濃度が０．１質量％であった。さらに、第３の溶液室15内の酸液Ａのイオン濃度は、硫酸イオン濃度が０．１質量％であった。また、第４の溶液室16内の塩液Ｓのイオン濃度は、硫酸イオン濃度が５．０質量％であった。

ここで、実施例１および実施例２の結果から、第１の溶液室12内のヨウ素イオンが第２の陰イオン交換膜Ａ_２を透過するときの移動速度を表１に示す。この結果、これら実施例１および実施例２では、同一電圧においては比較例１に比ベヨウ素イオン移動速度が著しく大きくなっている。

（実施例３）
比較例１と同一の電気透析槽１、第１の陽イオン交換膜Ｋ_１、第２の陽イオン交換膜Ｋ_２、第１の陰イオン交換膜Ａ_１および第２の陰イオン交換膜Ａ_２を用いて複置換電気透析をした。

そして、運転電圧を６Ｖ定電圧とし、各室の仕込み溶液の供給を実施例１と同じ条件にした。４時間電気透析処理した後、各室の液組成をイオンクロマトグラフィにて分析した結果、原液Ｄのイオン濃度は、ヨウ素イオン濃度が０．８質量％で、硫酸イオン濃度が４．０質量％で、塩素イオン濃度が０．２質量％であった。また、濃縮液Ｃのイオン濃度は、ヨウ素イオン濃度が１２．４質量％で、硫酸イオン濃度が０．３質量％で、塩素イオン濃度が０．１質量％であった。さらに、酸液Ａのイオン濃度は、塩素イオン濃度が０．１質量％で、塩液Ｓの塩素イオン濃度が４．５質量％であった。

（実施例４）
比較例１と同一の電気透析槽１を用い、第１の陽イオン交換膜Ｋ_１、第２の陽イオン交換膜Ｋ_２、第１の陰イオン交換膜Ａ_１および第２の陰イオン交換膜Ａ_２については実施例２と同一のものを用いて複置換電気透析をした。

そして、運転電圧を６Ｖ定電圧とし、各室の仕込み溶液の供給を実施例２と同じ条件にした。４時間電気透析処理した後、各室の液組成をイオンクロマトグラフィにて分析した結果、原液Ｄのイオン濃度は、ヨウ素イオン濃度が０．７質量％で、硫酸イオン濃度が４．１質量％で、塩素イオン濃度が０．２質量％であった。また、濃縮液Ｃのイオン濃度は、ヨウ素イオン濃度が１２．５質量％で、硫酸イオン濃度が０．３質量％で、塩素イオン濃度が０．１質量％であった。さらに、酸液Ａのイオン濃度は、硫酸イオン濃度が０．１質量％であり、塩液Ｓのイオン濃度は、硫酸イオン濃度が５．０質量％であった。

ここで、実施例３および実施例４の結果から、電気透析処理中の消費電力量の比較を表２に示す。この結果、これら実施例３および実施例４のヨウ素イオンの移動速度はほぼ同じであったが、比較例１に比べ約３０％程度低い消費電力量となっている。

本発明の一実施の形態のヨウ素イオンの分離方法を用いた電気透析槽を示す説明図である。

符号の説明

１ 電気透析槽
11a,11b 電極室
Ａ_１ 陰イオン交換膜としての第１の陰イオン交換膜
Ａ_２ 陰イオン交換膜としての第２の陰イオン交換膜
Ｋ 陽イオン交換膜
Ｋ_１ 陽イオン交換膜としての第１の陽イオン交換膜
Ｋ_２ 陽イオン交換膜としての第２の陽イオン交換膜

Claims (4)

1. ヨウ素イオンを含む水溶液から複置換電気透析法にてヨウ素イオンを分離するヨウ素イオンの分離方法であって、
   ヨウ素イオンの対アニオンとして塩素イオンを用い、
   陰イオン交換膜として一価陰イオン選択透過膜を用いる
   ことを特徴としたヨウ素イオンの分離方法。
2. ヨウ素イオンを含む水溶液から複置換電気透析法にてヨウ素イオンを分離するヨウ素イオンの分離方法であって、
   ヨウ素イオンの対アニオンとして硫酸イオンを用い、
   原料となるヨウ素イオンを含む水溶液に接する陰イオン交換膜として一価陰イオン選択透過膜を用い、
   対アニオンである硫酸イオンを含む水溶液に接する陰イオン交換膜として任意の陰イオンを透過させる陰イオン選択透過膜を用いる
   ことを特徴としたヨウ素イオンの分離方法。
3. ヨウ素イオンを含む水溶液として、ブローイングアウト法にて得られたヨウ素吸収液を用いる
   ことを特徴とした請求項１または２記載のヨウ素イオンの分離方法。
4. 一対の正極側の電極室と負極側の電極室との間を正極側から前記電極室に供給される極液を仕切る陽イオン交換膜につづいて第１の陰イオン交換膜、第１の陽イオン交換膜、第２の陰イオン交換膜および第２の陽イオン交換膜にて４つの試料室に交互に仕切った電気透析槽の前記第１の陰イオン交換膜と第１の陽イオン交換膜との間および前記第２の陰イオン交換膜と前記第２の陽イオン交換膜との間のいずれかにヨウ素イオンを含む水溶液を供給する
   ことを特徴とする請求項１または２記載のヨウ素イオンの分離方法。

Images