JP3151042B2 - Method for producing acid and alkali - Google Patents

Method for producing acid and alkali

Info

Publication number
JP3151042B2
JP3151042B2 JP08235092A JP8235092A JP3151042B2 JP 3151042 B2 JP3151042 B2 JP 3151042B2 JP 08235092 A JP08235092 A JP 08235092A JP 8235092 A JP8235092 A JP 8235092A JP 3151042 B2 JP3151042 B2 JP 3151042B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
salt
acid
chamber
exchange membrane
alkali
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP08235092A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH05285346A (en
Inventor
徹 野仲
文夫 花田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokuyama Corp
Original Assignee
Tokuyama Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokuyama Corp filed Critical Tokuyama Corp
Priority to JP08235092A priority Critical patent/JP3151042B2/en
Publication of JPH05285346A publication Critical patent/JPH05285346A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3151042B2 publication Critical patent/JP3151042B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01DCOMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D1/00Oxides or hydroxides of sodium, potassium or alkali metals in general
    • C01D1/04Hydroxides
    • C01D1/28Purification; Separation
    • C01D1/38Purification; Separation by dialysis

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、バイポーラ膜を使用し
て塩水溶液の電気透析を行い、酸およびアルカリを製造
する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing an acid and an alkali by performing electrodialysis of a salt solution using a bipolar membrane.

【0002】[0002]

【従来の技術】バイポーラ膜を使用した塩水溶液の電気
透析により、酸およびアルカリを生成させることは公知
である。バイポーラ膜を使用した塩水溶液の電気透析方
法は、次の二つに分けられる。一つは、バイポーラ膜と
陽イオン交換膜または陰イオン交換膜とを交互に複数枚
配列した二室式セル方式であり、この方法は特公昭33
−2023号公報により知られている。もう一つは、陽
イオン交換膜、バイポーラ膜および陰イオン交換膜を順
に複数枚配列させた三室式セル方式であり、この方法は
特公昭32−3962号公報、特公昭33−6963号
公報及び特開昭63−65912号公報により知られて
いる。
It is known to produce acids and alkalis by electrodialysis of aqueous salt solutions using bipolar membranes. The method for electrodialysis of a salt aqueous solution using a bipolar membrane can be divided into the following two methods. One is a two-chamber cell system in which a plurality of bipolar membranes and a cation exchange membrane or an anion exchange membrane are alternately arranged.
No. -2023. The other is a three-chamber cell system in which a plurality of cation exchange membranes, bipolar membranes, and anion exchange membranes are arranged in this order. This method is disclosed in Japanese Patent Publication No. 32-3962, Japanese Patent Publication No. 33-6963, and This is known from JP-A-63-65912.

【0003】バイポーラ膜を使用した電気透析におい
て、塩水溶液中のカルシウム、マグネシウム等の多価陽
イオンは、電気透析時に陽イオン交換膜を透過しようと
するが、アルカリ室に達する前に水酸化物となり陽イオ
ン交換膜内で析出してしまい、ついには陽イオン交換膜
を破壊してしまう。これを避ける方法として、特開昭6
3−65912号公報には、塩水溶液中の多価陽イオン
を除去した後に電気透析する方法が提案されている。し
かし、この方法は、塩水溶液から多価陽イオンを除く設
備が必要であり多大の資金を必要とする。
[0003] In electrodialysis using a bipolar membrane, polyvalent cations such as calcium and magnesium in a salt solution tend to permeate through a cation exchange membrane during electrodialysis. And precipitates in the cation exchange membrane, eventually destroying the cation exchange membrane. To avoid this, Japanese Patent Laid-Open
Japanese Patent Publication No. 3-65512 proposes a method of removing polyvalent cations from an aqueous salt solution and then performing electrodialysis. However, this method requires equipment for removing polyvalent cations from the aqueous salt solution and requires a large amount of funds.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、多価
陽イオンを含む塩水溶液を使用しても、陽イオン交換膜
中に多価陽イオンの水酸化物を析出させない酸及びアル
カリの製造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an aqueous solution of an acid or an alkali which does not precipitate a hydroxide of a polyvalent cation in a cation exchange membrane even when an aqueous salt solution containing a polyvalent cation is used. It is to provide a manufacturing method.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するべく鋭意研究した結果、多価陽イオンの存
在する塩水溶液を使用しても、陽イオン交換膜中に多価
陽イオンの水酸化物を析出させない方法を見いだし、本
発明を提供するに至った。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems. As a result, even when a salt aqueous solution containing a polyvalent cation is used, the polyvalent cation is not contained in the cation exchange membrane. The present inventors have found a method for preventing precipitation of a cation hydroxide, and have provided the present invention.

【0006】即ち、本発明は、陽極と陰極の間に陽イオ
ン交換膜、バイポーラ膜を交互に配列させて、アルカリ
室、酸・塩混合室を形成させ、酸・塩混合室に塩水溶液
を供給してアルカリ室及び酸・塩混合室からアルカリお
よび酸・塩混合水溶液をそれぞれ取り出すアルカリおよ
び酸・塩混合水溶液の製造方法において、酸・塩混合室
中の酸・塩混合水溶液のpHを1未満とすることを特徴
とするアルカリ及び酸・塩混合水溶液の製造方法であ
る。
That is, according to the present invention, a cation exchange membrane and a bipolar membrane are alternately arranged between an anode and a cathode to form an alkali chamber and an acid / salt mixing chamber. In the method for producing an aqueous solution of an alkali and an acid / salt mixture, the pH of the aqueous solution of an acid / salt mixture in the acid / salt mixing chamber is set to 1 A method for producing an aqueous solution of a mixed alkali and acid / salt, wherein

【0007】また、本発明は、陽極と陰極の間に陽イオ
ン交換膜、バイポーラ膜および陰イオン交換膜を順に配
列させて、塩室、酸室及びアルカリ室を形成させ、塩室
に塩水溶液を供給して酸室及びアルカリ室から酸および
アルカリをそれぞれ取り出す酸およびアルカリの製造方
法において、塩室中の塩水溶液のpHを1未満とするこ
とを特徴とする酸及びアルカリの製造方法をも提供す
る。
Further, according to the present invention, a cation exchange membrane, a bipolar membrane and an anion exchange membrane are sequentially arranged between an anode and a cathode to form a salt chamber, an acid chamber and an alkali chamber, and a salt aqueous solution is formed in the salt chamber. Wherein the pH of the aqueous salt solution in the salt chamber is set to less than 1 in the method for producing an acid and an alkali. provide.

【0008】本発明においてバイポーラ膜を組み込んだ
電気透析槽としては、公知のものを何ら制限なく使用で
きる。例えば、二室式としては、図1に示すように、陽
極1と陰極2との間にバイポーラ膜(B)と陽イオン交
換膜(C)を交互に配列し、各膜の間にアルカリ室3と
酸・塩混合室4を形成させた構造のものを挙げることが
できる。
In the present invention, a known electrodialysis tank incorporating a bipolar membrane can be used without any limitation. For example, as a two-chamber type, as shown in FIG. 1, a bipolar membrane (B) and a cation exchange membrane (C) are alternately arranged between an anode 1 and a cathode 2, and an alkali chamber is interposed between the membranes. 3 and an acid / salt mixing chamber 4 are formed.

【0009】三室式としては、図2に示すように、陽極
11と陰極12との間にバイポーラ膜(B)、陰イオン
交換膜(A)および陽イオン交換膜(C)の3種類を順
に配列し、アルカリ室13、酸室14および塩室15の
三室を形成させた構造のものをあげることができる。こ
こで陽イオン交換膜(C)とバイポーラ膜(B)の間の
室をアルカリ室13、バイポーラ膜(B)と陰イオン交
換膜(A)の間の室を酸室14、陰イオン交換膜(A)
と陽イオン交換膜(C)の間の室を塩室15という。
In the three-chamber type, as shown in FIG. 2, a bipolar membrane (B), an anion exchange membrane (A) and a cation exchange membrane (C) are sequentially placed between an anode 11 and a cathode 12. One having an arrangement in which three chambers of an alkali chamber 13, an acid chamber 14, and a salt chamber 15 are formed can be given. Here, a chamber between the cation exchange membrane (C) and the bipolar membrane (B) is an alkali chamber 13, a chamber between the bipolar membrane (B) and the anion exchange membrane (A) is an acid chamber 14, and an anion exchange membrane. (A)
The chamber between the water and the cation exchange membrane (C) is called a salt chamber 15.

【0010】電気透析槽の代表的な構成は、二室式の場
合は、陽極−(C−B)n−C−陰極で示され、三室式の
場合は、陽極−(C−B−A−)n−C−陰極で示され
る。ここで、陽イオン交換膜、バイポーラ膜および陰イ
オン交換膜などで構成される最小の繰返単位をセルと称
し、nはセルの繰返積層数である。なお、バイポーラ膜
は、通常、陰イオン交換体側を陽極側に、また、陽イオ
ン交換体側を陰極側に向けて使用される。
A typical configuration of an electrodialyzer is represented by an anode- (CB) nC-cathode in the case of a two-chamber system, and an anode- (CBA-A) in the case of a three-chamber system. -) Indicated by nC-cathode. Here, the minimum repeating unit composed of a cation exchange membrane, a bipolar membrane, an anion exchange membrane and the like is referred to as a cell, and n is the number of repeating layers of the cell. Incidentally, the bipolar membrane is usually used with the anion exchanger side facing the anode side and the cation exchanger side facing the cathode side.

【0011】上記の電気透析槽において、陽極および陰
極は水電解、食塩電解など電気化学工業で用いられる電
極が、何等制限なく用いられる。例えば、陽極材料とし
てはニッケル、鉄、鉛、白金または黒鉛等が、また、陰
極材料としてはニッケル、鉄、ステンレススチールまた
は白金等が好適に使用できる。
In the above-mentioned electrodialysis tank, as the anode and the cathode, electrodes used in the electrochemical industry such as water electrolysis and salt electrolysis are used without any limitation. For example, nickel, iron, lead, platinum or graphite can be suitably used as the anode material, and nickel, iron, stainless steel or platinum can be suitably used as the cathode material.

【0012】陽極室に供給する陽極液の種類は、陽極材
料の種類に応じて適宜選択することができる。これらの
組合せとして好ましいものを例示すると、例えば、次の
とおりである。ニッケルまたは鉄−水酸化ナトリウム水
溶液、鉛−硫酸水溶液、白金−硫酸または硫酸ナトリウ
ム水溶液、黒鉛−食塩水溶液を挙げることができる。ま
た、陰極材料と陰極液の組合せとして好ましいものは以
下のようである。ニッケル、鉄、またはステンレススチ
ール−水酸化ナトリウム、硫酸ナトリウムまたは食塩水
溶液を挙げることができる。
The type of anolyte supplied to the anode chamber can be appropriately selected according to the type of anode material. Preferred examples of these combinations are, for example, as follows. Examples include nickel or iron-sodium hydroxide aqueous solution, lead-sulfuric acid aqueous solution, platinum-sulfuric acid or sodium sulfate aqueous solution, and graphite-salt aqueous solution. Preferred combinations of the cathode material and the catholyte are as follows. Nickel, iron, or stainless steel-can include sodium hydroxide, sodium sulfate, or saline solutions.

【0013】本発明で用いる陽イオン交換膜は特に限定
されず公知の陽イオン交換膜を用いることが出来る。例
えば、スルホン酸基、カルボン酸基、ホスホン酸基、硫
酸エステル基、リン酸エステル基を有するもの、さらに
これらのイオン交換基の複数種類が混在した陽イオン交
換膜を使用できる。また、陽イオン交換膜は重合型、縮
合型、均一型、不均一型の別なく、また、補強心材の有
無や、炭化水素系のもの、フッ素系のもの、材料・製造
方法に由来する陽イオン交換膜の種類、型式などの別な
く如何なるものであってもよい。さらに、2N−食塩水
溶液を5A/dm2の電流密度で電気透析し、電流効率
が70%以上の実質的に陽イオン交換膜として機能する
ものであれば、一般に両性イオン交換膜と称されるもの
であっても本発明の陽イオン交換膜として使用できる。
また、陽極室に接する陽イオン交換膜は、フッ素系のも
のを使用することが好ましい。
The cation exchange membrane used in the present invention is not particularly limited, and a known cation exchange membrane can be used. For example, those having a sulfonic acid group, a carboxylic acid group, a phosphonic acid group, a sulfate ester group, and a phosphate ester group, and a cation exchange membrane in which a plurality of these ion exchange groups are mixed can be used. Cation exchange membranes can be polymerized, condensed, homogeneous, or non-uniform, and can be derived from the presence or absence of a reinforcing core, hydrocarbon-based, fluorine-based, materials or production methods. Any type and type of ion exchange membrane may be used. Furthermore, a 2N-brine solution is electrodialyzed at a current density of 5 A / dm 2 , and is generally called an amphoteric ion exchange membrane if it functions as a cation exchange membrane having a current efficiency of 70% or more. Any of them can be used as the cation exchange membrane of the present invention.
Also, it is preferable to use a fluorine-based cation exchange membrane in contact with the anode chamber.

【0014】本発明で使用されるバイポーラ膜は、陽イ
オン交換膜と陰イオン交換膜とが張り合わさった構造を
した複合イオン交換膜である。そのようなバイポーラ膜
としては、特に制限されず公知の膜を使用することがで
きる。その製造方法としては、次のようなものが知られ
ている。例えば、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とを
ポリエチレンイミン−エピクロルヒドリンの混合物で張
り合わせ硬化接着する方法(特公昭32−3962号公
報)、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とをイオン交換
性接着剤で接着させる方法(特公昭34−3961号公
報)、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とを微粉のイオ
ン交換樹脂、陰または陽イオン交換樹脂と熱可塑性物質
とのペースト状混合物を塗布し圧着させる方法(特公昭
35−14531号公報)、陽イオン交換膜の表面にビ
ニルピリジンとエポキシ化合物とからなる糊状物質を塗
布し、これに放射線照射することによって製造する方法
(特公昭38−16633号公報)、陰イオン交換膜の
表面にスルホン酸型高分子電解質とアリルアミン類を付
着させた後、電離性放射線を照射架橋させる方法(特公
昭51−4113号公報)、イオン交換膜の表面に反対
電荷を有するイオン交換樹脂の分散系と母体重合体との
混合物を沈着させる方法(特開昭53−37190号公
報)、ポリエチレンフィルムにスチレン、ジビニルベン
ゼンを含浸重合したシート状物をステンレス製の枠には
さみつけ、一方の側をスルホン化させた後、シートを取
り外して残りの部分にクロルメチル化、次いでアミノ化
処理する方法(米国特許3562139号明細書)、ま
た陰イオン交換膜と陽イオン交換膜との界面を無機化合
物で処理し、両膜を接合する方法(特開昭59−472
35号公報)などである。
The bipolar membrane used in the present invention is a composite ion exchange membrane having a structure in which a cation exchange membrane and an anion exchange membrane are laminated. As such a bipolar film, a known film can be used without any particular limitation. The following is known as a manufacturing method thereof. For example, a method of laminating a cation exchange membrane and an anion exchange membrane with a mixture of polyethyleneimine-epichlorohydrin and hardening and bonding the same (Japanese Patent Publication No. 32-3962), an ion exchange bond between the cation exchange membrane and the anion exchange membrane (Japanese Patent Publication No. 34-3961), a method in which a cation exchange membrane and an anion exchange membrane are coated with a fine powder of an ion exchange resin, or a paste mixture of an anion or cation exchange resin and a thermoplastic substance. Pressure bonding method (Japanese Patent Publication No. 35-14531), a method of applying a paste-like substance composed of vinylpyridine and an epoxy compound on the surface of a cation exchange membrane and irradiating it with a paste (Japanese Patent Publication No. 38-1983) No. 16633), ionizing radiation after adhering a sulfonic acid type polymer electrolyte and allylamine on the surface of an anion exchange membrane. Irradiation cross-linking method (Japanese Patent Publication No. 51-4113) and method of depositing a mixture of a dispersion system of an ion-exchange resin having an opposite charge and a base polymer on the surface of an ion-exchange membrane (JP-A-53-37190) ), A sheet of polyethylene film impregnated with styrene and divinylbenzene was sandwiched between stainless steel frames, one side was sulfonated, the sheet was removed, the remaining part was chloromethylated, and then aminated. (U.S. Pat. No. 3,562,139), and a method in which the interface between an anion exchange membrane and a cation exchange membrane is treated with an inorganic compound and the two membranes are joined (Japanese Patent Laid-Open No. 59-472).
No. 35).

【0015】本発明で用いる陰イオン交換膜は、特に限
定されず公知の陰イオン交換膜を用いることが出来る。
例えば、4級アンモニウム基、1級アミノ基、2級アミ
ノ基、3級アミノ基、さらにこれらのイオン交換基が複
数混在した陰イオン交換膜を使用できる。また該陰イオ
ン交換膜は重合型、縮合型、均一型、不均一型の別な
く、また、補強心材の有無や、炭化水素系のもの、フッ
素系のもの、材料・製造方法に由来する陰イオン交換膜
の種類、型式などの別なく如何なるものであってもよ
い。さらに2N−食塩溶液を5A/dm2の電流密度で
電気透析し、電流効率が70%以上の実質的に陰イオン
交換膜として機能するものであれば、一般に両性イオン
交換膜と称されるものであっても本発明の陰イオン交換
膜として使用できる。陰イオン交換膜は酸を透過させ易
い傾向があるので、酸を透過させにくい陰イオン交換膜
使用することが好ましい。
The anion exchange membrane used in the present invention is not particularly limited, and a known anion exchange membrane can be used.
For example, an anion exchange membrane in which a quaternary ammonium group, a primary amino group, a secondary amino group, a tertiary amino group, and a plurality of these ion exchange groups are mixed can be used. The anion exchange membrane may be of a polymerization type, a condensation type, a uniform type, or a non-uniform type. In addition, the presence or absence of a reinforcing core, a hydrocarbon-based material, a fluorine-based material, and an anion derived from a material / manufacturing method. Any type and type of ion exchange membrane may be used. Further, a 2N-salt solution is subjected to electrodialysis at a current density of 5 A / dm 2 and a current efficiency of 70% or more and substantially functions as an anion exchange membrane. Can be used as the anion exchange membrane of the present invention. Since an anion exchange membrane tends to easily transmit an acid, it is preferable to use an anion exchange membrane that does not easily transmit an acid.

【0016】本発明において電気透析の対象として使用
される塩は、電気透析により塩分解を行って生成する酸
およびアルカリが水溶液を形成するものであれば、有機
塩および無機塩を問わず何等制限なく使用できる。塩を
構成する陽イオンとしては、例えば、ナトリウム、カリ
ウム、リチウム、アンモニウムイオン等がある。また塩
を構成する陰イオンとしてはフッ素、塩素、臭素、ヨウ
素の各ハロゲンイオン、硫酸イオン、硝酸イオン、酢酸
イオン、乳酸イオン等がある。
In the present invention, the salt used as an object of electrodialysis is not limited, regardless of an organic salt and an inorganic salt, as long as the acid and alkali generated by performing salt decomposition by electrodialysis form an aqueous solution. Can be used without. Examples of the cation constituting the salt include sodium, potassium, lithium, and ammonium ions. Examples of the anions constituting the salt include halogen ions of fluorine, chlorine, bromine and iodine, sulfate ions, nitrate ions, acetate ions and lactate ions.

【0017】本発明における電気透析の方法としては、
塩室、酸室、アルカリ室および酸・塩混合室は、それぞ
れの室に供給する液のタンクを設けて、それぞれの室と
液のタンクの間でそれぞれの室に供給する液を循環させ
る方法を好適に採用することができる。
The method of electrodialysis in the present invention includes:
The salt chamber, the acid chamber, the alkali chamber and the acid / salt mixing chamber are provided with a liquid tank to be supplied to each chamber, and the liquid to be supplied to each chamber is circulated between each chamber and the liquid tank. Can be suitably adopted.

【0018】生成してきた酸またはアルカリを抜き出す
方法としては、下記に示す方法を好適に採用できる。
As a method for extracting the generated acid or alkali, the following method can be suitably employed.

【0019】1.始めに薄い酸またはアルカリ水溶液を
仕込んでおいて酸またはアルカリを生成させ、所定の濃
度になったときに酸またはアルカリを所定量抜き出して
水を補充し、初期の酸またはアルカリ濃度にするという
いわゆるバッチ式方法。
1. Initially, a thin acid or alkali aqueous solution is charged to generate an acid or alkali, and when a predetermined concentration is reached, a predetermined amount of the acid or alkali is extracted and water is replenished to obtain an initial acid or alkali concentration. Batch method.

【0020】2.予め所定濃度の酸またはアルカリ水溶
液を仕込んでおき、通電時に通電電気量に応じて連続的
に水を添加することにより所定濃度の酸またはアルカリ
水溶液をオーバーフローさせるという連続方法。
2. A continuous method in which an aqueous solution of an acid or alkali having a predetermined concentration is previously charged, and water is continuously added at the time of energization in accordance with the amount of electricity supplied, thereby causing the aqueous solution of an acid or alkali having a predetermined concentration to overflow.

【0021】本発明の最大の特徴は、二室式のときは酸
・塩混合室中の酸・塩混合水溶液のpHを1未満とし、
三室式のときは塩室中の塩水溶液のpHを1未満とする
ことである。こうすることによって、多価陽イオンの存
在する酸・塩混合水溶液または塩水溶液を酸・塩混合室
または塩室に供給しても、酸・塩混合水溶液または塩水
溶液に含まれるカルシウム、マグネシウムイオンなどは
陽イオン交換膜を透過してアルカリ室に達するために、
水不溶性の塩を形成することがなく、また、膜を破損す
ることもない。
The most important feature of the present invention is that the pH of the aqueous acid / salt mixture in the acid / salt mixing chamber is less than 1 in the two-chamber system,
In the case of a three-chamber system, the pH of the salt aqueous solution in the salt room is set to less than 1. In this way, even if an aqueous acid / salt mixture or an aqueous salt solution containing a polyvalent cation is supplied to the acid / salt mixing chamber or the salt chamber, the calcium and magnesium ions contained in the aqueous acid / salt mixture or the aqueous salt solution are supplied. To reach the alkaline chamber through the cation exchange membrane,
It does not form water-insoluble salts and does not damage the membrane.

【0022】カルシウム、マグネシウムなどの多価陽イ
オンの陽イオン交換膜の透過機構は必ずしも明らかにな
っていないが、本発明者らは以下のように考えている。
酸・塩混合水溶液または塩水溶液中に含まれる多価陽イ
オンは、陰極方向に向かって陽イオン交換膜を透過する
間に水不溶性塩を形成する。しかし、バイポーラ膜を使
用した電気透析は、食塩電解に比較して生成するアルカ
リの濃度がかなり低く、また、低温度であるために、陽
イオン交換膜を透過する多価陽イオンの水不溶性塩の生
成速度が遅い。このために、陽イオン交換膜を透過する
間に生成する多価陽イオンの水不溶性塩は、低いpHの
酸・塩混合水溶液または塩水溶液に溶解され、その結
果、多価陽イオンは陽イオン交換膜を通過し、アルカリ
室まで運ばれてしまうものと考えている。
Although the mechanism of permeation of multivalent cations such as calcium and magnesium through a cation exchange membrane is not always clear, the present inventors think as follows.
Polyvalent cations contained in the acid / salt mixed aqueous solution or the salt aqueous solution form a water-insoluble salt while passing through the cation exchange membrane toward the cathode. However, in the electrodialysis using a bipolar membrane, the concentration of the generated alkali is considerably lower than that of salt electrolysis, and since the temperature is low, a water-insoluble salt of a polyvalent cation that permeates the cation exchange membrane is used. Generation speed is slow. To this end, the water-insoluble salt of the polyvalent cation formed during the passage through the cation exchange membrane is dissolved in a low pH aqueous acid / salt mixture or an aqueous salt solution. It is thought that they pass through the exchange membrane and are transported to the alkaline chamber.

【0023】現在、食塩電解における食塩水溶液中のカ
ルシウム、マグネシウム等の多価陽イオンの許容濃度は
50ppb以下となっているが、本発明の方法によれば
塩水溶液中の多価陽イオンの濃度が1ppm以上、更に
10ppm以上であっても長期に亙って陽イオン交換膜
を破壊することなく、また電圧の上昇もなく電気透析を
継続することが出来る。食塩電解と比較してかかる現象
は驚くべき事柄である。
At present, the allowable concentration of polyvalent cations such as calcium and magnesium in a saline solution in salt electrolysis is 50 ppb or less, but according to the method of the present invention, the concentration of the polyvalent cation in the salt aqueous solution is reduced. , The electrodialysis can be continued for a long time without breaking the cation exchange membrane and without increasing the voltage. Such a phenomenon is surprising compared to salt electrolysis.

【0024】酸・塩混合室中の酸・塩混合水溶液、また
は塩室中の塩水溶液のpHを1未満に調製する方法は、
通常、酸を添加してpHを1未満に調整した酸・塩混合
水溶液または塩水溶液をそれぞれ酸・塩混合室または塩
室に供給する方法を採用することができる。pHを1未
満とするために添加される酸は、塩と同種の陰イオンを
有する酸であることが好ましいが、場合によっては異種
の陰イオンを有する酸を用いてもよい。
The method for adjusting the pH of the aqueous acid / salt mixture in the acid / salt mixing chamber or the aqueous salt solution in the salt chamber to less than 1 is as follows.
Usually, a method can be adopted in which an acid / salt mixed aqueous solution or an aqueous salt solution whose pH is adjusted to less than 1 by adding an acid is supplied to the acid / salt mixing chamber or the salt chamber, respectively. The acid added to make the pH less than 1 is preferably an acid having the same type of anion as the salt, but an acid having a different type of anion may be used in some cases.

【0025】酸・塩混合水溶液または塩水溶液のpHは
余りに低いと電気透析時に陽イオン交換膜を透過する水
素イオンが多くなりアルカリ室で水となってしまうため
電流効率が著しく低下することがある。そのため、pH
は0〜0.95の範囲とすることが好ましい。また、酸
・塩混合室中の酸・塩混合水溶液または塩室中の塩水溶
液は、常にpHが1未満である必要はなく、間欠的に酸
・塩混合水溶液または塩水溶液中に酸を添加することに
よって一時的にpHが1未満となっていてもよい。この
場合、全電気透析時間中に占めるpHが1未満となって
いる時間は、20%以上であることが好ましい。
If the pH of the acid / salt mixed aqueous solution or the aqueous salt solution is too low, a large amount of hydrogen ions permeate through the cation exchange membrane during electrodialysis and become water in the alkaline chamber, so that the current efficiency may be significantly reduced. . Therefore, pH
Is preferably in the range of 0 to 0.95. The pH of the aqueous acid / salt mixture in the acid / salt mixing chamber or the aqueous salt solution in the salt chamber does not always need to be lower than 1, and the acid is added intermittently to the aqueous acid / salt mixture or the aqueous salt solution. By doing so, the pH may be temporarily lower than 1. In this case, the time during which the pH occupying the entire electrodialysis time is less than 1 is preferably 20% or more.

【0026】[0026]

【発明の効果】本発明によれば、単に酸・塩混合水溶液
または塩水溶液のpHを1未満として電気透析をするこ
とによって、多価陽イオンの水不溶性塩が生成すること
による電気透析中における電圧の上昇を防止することが
できる。また、多価陽イオンの水不溶性塩の生成による
陽イオン交換膜の破損をも防止することができる。
According to the present invention, the electrodialysis is carried out by simply producing a water-insoluble salt of a polyvalent cation by merely making the pH of the aqueous acid / salt mixture or the aqueous salt solution less than 1 to produce a water-insoluble salt of a polyvalent cation. Voltage rise can be prevented. Further, breakage of the cation exchange membrane due to generation of a water-insoluble salt of a polyvalent cation can be prevented.

【0027】[0027]

【実施例】本発明を更に具体的に説明するために下記に
実施例及び比較例を掲げて説明するが、本発明はこれら
の実施例に限定されるものではない。
EXAMPLES The present invention will be described more specifically with reference to the following Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

【0028】実施例1 バイポーラ膜は次のようにして得た。即ち、ビニルベン
ジルクロリド50部、スチレン35部、純度50%のジ
ビニルベンゼン15部、ベンゾイルパーオキサイド2
部、スチレンオキサイド2部およびアクリロニトリル−
ブタジエンゴム5部からなる粘稠なポリマー溶液を調製
した。このポリマー溶液をガラス板間において、窒素雰
囲気中の70℃で16時間の加熱重合を行って高分子膜
状物を得た。次に、この高分子膜状物を96%硫酸に6
0度で10分間浸漬し、膜状物の表面にスルホン酸基を
導入した。さらに、トリメチルアミン−アセトン−水
(1:1:8)混合溶液中に置いて、30℃で1日処理
して、膜状物の内部に陰イオン交換基を導入し陰イオン
交換膜を得た。この表面がスルホン化された陰イオン交
換膜と徳山曹達社製陽イオン交換膜(商品名、CM−
1)の間に、5%ポリビニルアルコールと5%グルタル
アルデヒドの等量よりなる混合物を塗り、50℃にて加
熱プレスを1時間行い、接着しバイポーラ膜を得た。ま
た、陽イオン交換膜は、徳山曹達社製の陽イオン交換膜
(商品名、CL−25T)を用いた。
Example 1 A bipolar membrane was obtained as follows. That is, 50 parts of vinylbenzyl chloride, 35 parts of styrene, 15 parts of divinylbenzene having a purity of 50%, and benzoyl peroxide 2
Part, styrene oxide 2 parts and acrylonitrile-
A viscous polymer solution consisting of 5 parts of butadiene rubber was prepared. The polymer solution was heated and polymerized at 70 ° C. for 16 hours in a nitrogen atmosphere between glass plates to obtain a polymer film. Next, this polymer film was dissolved in 96% sulfuric acid for 6 hours.
It was immersed at 0 degrees for 10 minutes to introduce sulfonic acid groups on the surface of the film. Furthermore, it was placed in a mixed solution of trimethylamine-acetone-water (1: 1: 8) and treated at 30 ° C. for 1 day to introduce anion exchange groups into the inside of the film to obtain an anion exchange membrane. . This surface is a sulfonated anion exchange membrane and a cation exchange membrane (trade name, CM-
During 1), a mixture consisting of an equal amount of 5% polyvinyl alcohol and 5% glutaraldehyde was applied, and heated and pressed at 50 ° C. for 1 hour to obtain a bipolar film. The cation exchange membrane used was a cation exchange membrane (trade name, CL-25T) manufactured by Tokuyama Soda Co., Ltd.

【0029】硫酸ナトリウム及び硫酸を水に溶解させて
1リットル中に硫酸ナトリウム213g、硫酸49gを
含む溶液を調製した。この液のpHは0.90であっ
た。溶液中のカルシウムイオンの濃度は3ppmであっ
た。
[0029] Sodium sulfate and sulfuric acid were dissolved in water to prepare a solution containing 213 g of sodium sulfate and 49 g of sulfuric acid in 1 liter. The pH of this solution was 0.90. The concentration of calcium ions in the solution was 3 ppm.

【0030】得られた溶液をバイポーラ膜電気透析に供
した。バイポーラ膜電気透析槽は、図1に示すように、
1対の陰陽極間に陽イオン交換膜とバイポーラ膜とが交
互にそれぞれ11枚および10枚(陽イオン交換膜、バ
イポーラ膜の有効膜面積はいずれも1dm2、総膜面積
はそれぞれ11dm2および10dm2)配置され、アル
カリ室、酸・塩混合室が形成されたフィルタープレス型
バイポーラ膜電気透析槽を用いた。
The obtained solution was subjected to bipolar membrane electrodialysis. The bipolar membrane electrodialysis tank, as shown in FIG.
Each 11 sheets and 10 sheets and a cation exchange membrane and the bipolar membrane is alternately between a pair of cathode and electrode (cation exchange membrane, both the effective membrane area of the bipolar membrane 1 dm 2, the total membrane area, respectively 11 dm 2 and 10 dm 2 ), a filter press type bipolar membrane electrodialysis tank in which an alkali chamber and an acid / salt mixing chamber were formed was used.

【0031】酸・塩混合室には上記の硫酸ナトリウム−
硫酸混合溶液を、アルカリ室には連続的に一定量の水を
加えて2規定の水酸化ナトリウム水溶液をそれぞれ6c
m/secの線速度で供給して循環し、陽極室と陰極室
にはそれぞれ2規定硫酸ナトリウム水溶液を循環した。
40℃、電流密度10A/dm2で電気透析を行った。
その結果、セル電圧は1.3ボルトであった。苛性ソー
ダの電力原単位は1500kwh/t−NaOHであっ
た。この運転を10日続けたが、セル電圧の上昇は全く
認められなかった。また、陽イオン交換膜内には析出物
は認められなかった。
The above-mentioned sodium sulfate-
A fixed amount of water is continuously added to the sulfuric acid mixed solution in the alkali chamber, and a 2N aqueous sodium hydroxide solution is added to each of 6 c.
The mixture was supplied and circulated at a linear velocity of m / sec, and a 2N aqueous sodium sulfate solution was circulated in each of the anode chamber and the cathode chamber.
Electrodialysis was performed at 40 ° C. and a current density of 10 A / dm 2 .
As a result, the cell voltage was 1.3 volts. The power consumption of caustic soda was 1500 kwh / t-NaOH. This operation was continued for 10 days, and no increase in cell voltage was observed. No precipitate was observed in the cation exchange membrane.

【0032】比較例1 実施例1と同じ膜と電気透析槽を使用し、酸・塩混合室
にカルシウム濃度3ppmでありpH2に調整された2
規定の硫酸ナトリウム水溶液を供給し電気透析した。こ
の時通電後3日でセル電圧が1.3から2.5ボルトに
上昇し、陽イオン交換膜内には白色の析出物が一面に見
られた。
COMPARATIVE EXAMPLE 1 Using the same membrane and electrodialysis tank as in Example 1, the acid / salt mixing chamber was adjusted to pH 2 with a calcium concentration of 3 ppm.
A specified aqueous sodium sulfate solution was supplied to perform electrodialysis. At this time, the cell voltage increased from 1.3 to 2.5 volts three days after the current was applied, and white precipitates were observed all over the cation exchange membrane.

【0033】実施例2 図2のように、実施例1で使用したバイポーラ膜と陽イ
オン交換膜の他に徳山曹達社製の陰イオン交換膜(商品
名、AMH)からなる三室法バイポーラ膜電気透析槽を
組み、食塩水溶液を次のように通液した。
Example 2 As shown in FIG. 2, in addition to the bipolar membrane and the cation exchange membrane used in Example 1, a three-chamber bipolar membrane electric device comprising an anion exchange membrane (trade name, AMH) manufactured by Tokuyama Soda Co., Ltd. A dialysis tank was assembled, and a saline solution was passed as follows.

【0034】バイポーラ膜電気透析槽は、図2に示すよ
うに、1対の陰陽極間に陽イオン交換膜(C)、バイポ
ーラ膜(B)および陰イオン交換膜(A)が順にそれぞ
れ11枚、10枚、10枚(陽イオン交換膜、バイポー
ラ膜、陰イオン交換膜の有効膜面積はいずれも1d
2、総膜面積はそれぞれ11dm2,10dm2,10
dm2)配置され、アルカリ室13、酸室14および塩
室15が形成されたフィルタープレス型バイポーラ膜電
気透析槽を用いた。
As shown in FIG. 2, the bipolar membrane electrodialysis tank has eleven cation exchange membranes (C), bipolar membranes (B) and anion exchange membranes (A) between a pair of anodes and anodes, respectively. 10, 10 sheets (Effective membrane area of cation exchange membrane, bipolar membrane, anion exchange membrane is 1d
m 2, the total membrane area, respectively 11dm 2, 10dm 2, 10
dm 2 ), a filter press type bipolar membrane electrodialysis tank having an alkali chamber 13, an acid chamber 14 and a salt chamber 15 was used.

【0035】酸室には水を連続的に加えて2規定に調製
した塩酸を、塩室には塩酸を加えることによってpH
0.8に調製したマグネシウム濃度5ppmの2規定の
塩化ナトリウム水溶液を、アルカリ室には水を連続的に
加えて2規定に調製した水酸化ナトリウム水溶液を、そ
れぞれ6cm/secの線速度で供給し、循環した。陽
極室、陰極室はそれぞれ2規定硫酸ナトリウム水溶液を
循環した。40℃、電流密度10A/dm2で10日間
電気透析を行った。その結果、通電中のセル電圧は、
1.7ボルトのまま変化は全く無かった。また、陽イオ
ン交換膜内には析出物は認められなかった。
Hydrochloric acid is adjusted to 2N by continuously adding water to the acid chamber, and the hydrochloric acid is added to the salt chamber by adding hydrochloric acid.
A 2N aqueous sodium chloride solution having a magnesium concentration of 5 ppm adjusted to 0.8 and a 2N aqueous sodium hydroxide solution prepared by continuously adding water to the alkali chamber are supplied at a linear velocity of 6 cm / sec. Circulated. Each of the anode chamber and the cathode chamber circulated a 2N sodium sulfate aqueous solution. Electrodialysis was performed at 40 ° C. and a current density of 10 A / dm 2 for 10 days. As a result, the cell voltage during energization is
There was no change at 1.7 volts. No precipitate was observed in the cation exchange membrane.

【0036】比較例2 実施例2と同じ膜と電槽を使用し、塩室のpHを4に連
続的に調整して電気透析運転した。その結果、3日後に
はセル電圧が1.7から3.2ボルトに上昇し、陽イオ
ン交換膜内には白色の析出物が一面に見られた。
Comparative Example 2 Using the same membrane and battery case as in Example 2, an electrodialysis operation was carried out by continuously adjusting the pH of the salt chamber to 4. As a result, after three days, the cell voltage increased from 1.7 to 3.2 volts, and white precipitates were observed all over the cation exchange membrane.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、二室式電気透析槽の模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a two-chamber electrodialysis tank.

【図2】図2は、三室式電気透析槽の模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a three-chamber electrodialysis tank.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

B バイポーラ膜 C 陽イオン交換膜 A 陰イオン交換膜 1 陽極 2 陰極 3 アルカリ室 4 酸・塩混合室 11 陽極 12 陰極 13 アルカリ室 14 酸室 15 塩室 B Bipolar membrane C Cation exchange membrane A Anion exchange membrane 1 Anode 2 Cathode 3 Alkaline chamber 4 Acid / salt mixing chamber 11 Anode 12 Cathode 13 Alkaline chamber 14 Acid chamber 15 Salt chamber

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】陽極と陰極の間に陽イオン交換膜、バイポ
ーラ膜を交互に配列させて、アルカリ室、酸・塩混合室
を形成させ、酸・塩混合室に塩水溶液を供給してアルカ
リ室及び酸・塩混合室からアルカリおよび酸・塩混合水
溶液をそれぞれ取り出すアルカリおよび酸・塩混合水溶
液の製造方法において、酸・塩混合室中の酸・塩混合水
溶液のpHを1未満とすることを特徴とするアルカリ及
び酸・塩混合水溶液の製造方法。
1. A cation exchange membrane and a bipolar membrane are alternately arranged between an anode and a cathode to form an alkali chamber and an acid / salt mixing chamber. In the method for producing an alkali and acid / salt mixed aqueous solution, which respectively takes out an alkali and acid / salt mixed aqueous solution from the chamber and the acid / salt mixed chamber, the pH of the acid / salt mixed aqueous solution in the acid / salt mixed chamber should be less than 1 A process for producing an aqueous solution of an alkali and an acid / salt mixture, characterized in that:
【請求項2】陽極と陰極の間に陽イオン交換膜、バイポ
ーラ膜および陰イオン交換膜を順に配列させて、塩室、
酸室及びアルカリ室を形成させ、塩室に塩水溶液を供給
して酸室及びアルカリ室から酸およびアルカリをそれぞ
れ取り出す酸およびアルカリの製造方法において、塩室
中の塩水溶液のpHを1未満とすることを特徴とする酸
及びアルカリの製造方法。
2. A cation exchange membrane, a bipolar membrane, and an anion exchange membrane are sequentially arranged between an anode and a cathode,
An acid chamber and an alkali chamber are formed, and a salt aqueous solution is supplied to the salt chamber to remove an acid and an alkali from the acid chamber and the alkali chamber, respectively, wherein the pH of the salt aqueous solution in the salt chamber is less than 1 A method for producing an acid and an alkali.
JP08235092A 1992-04-03 1992-04-03 Method for producing acid and alkali Expired - Fee Related JP3151042B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP08235092A JP3151042B2 (en) 1992-04-03 1992-04-03 Method for producing acid and alkali

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP08235092A JP3151042B2 (en) 1992-04-03 1992-04-03 Method for producing acid and alkali

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05285346A JPH05285346A (en) 1993-11-02
JP3151042B2 true JP3151042B2 (en) 2001-04-03

Family

ID=13772124

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP08235092A Expired - Fee Related JP3151042B2 (en) 1992-04-03 1992-04-03 Method for producing acid and alkali

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3151042B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102633101B1 (en) * 2022-06-02 2024-02-02 유성에이스 주식회사 Smoke suction apparatus for roaster

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102036739A (en) * 2008-11-17 2011-04-27 凯米涛弗特公司 Recovery of lithium from aqueous solutions
JP5188454B2 (en) * 2009-05-25 2013-04-24 株式会社アストム Method for producing organic acid
JP7356200B2 (en) * 2021-03-29 2023-10-04 株式会社アストム Electrodialysis method using bipolar membrane

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102633101B1 (en) * 2022-06-02 2024-02-02 유성에이스 주식회사 Smoke suction apparatus for roaster

Also Published As

Publication number Publication date
JPH05285346A (en) 1993-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3510417A (en) Electrodialysis process for selectively transferring ions of the same charge
JP5138822B1 (en) Method for producing high purity lithium hydroxide
JP5367190B1 (en) Method for producing lithium hydroxide
WO2022209641A1 (en) Electrodialysis method using bipolar membrane
JP3151042B2 (en) Method for producing acid and alkali
EP1188784B1 (en) Cation-exchange membrane selectively permeable to monovalent cation and process for producing the same
JP5188454B2 (en) Method for producing organic acid
JP3252925B2 (en) Manufacturing method of sodium hydroxide
JP3151043B2 (en) Method for producing acid and alkali
JP4146649B2 (en) Process for producing dealkalized water glass and apparatus for producing the same
JP3144652B2 (en) Method for producing acid and alkali
JPH1036310A (en) Production of organic acid
JPH0824587A (en) Electrodialysis
JPH07148420A (en) Method for recovering acid and alkali
JP3967585B2 (en) Method for producing aqueous alkali metal silicate solution
JP4480903B2 (en) Method for producing dealkalized water glass solution
JP3151045B2 (en) Method for producing acid and alkali
JP3324853B2 (en) Method for producing acid aqueous solution and alkaline aqueous solution
JPH07171353A (en) Electric dialysis
JP3144656B2 (en) Method for producing acid and alkali
JPH0830048B2 (en) Amino acid production method
JPH0558601A (en) Method for regenerating sulfuric acid salt
JP3144655B2 (en) Method for producing acid and alkali
JPH08231736A (en) Modified bipolar membrane
JP3193425B2 (en) Electrodialysis method

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees