JP3349750B2 - 金属水酸化物の製造方法 - Google Patents
金属水酸化物の製造方法Info
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Description
金属水酸化物を製造する方法,そしてこの方法の様々な
用途に関する。
式Me(OH)n の金属水酸化物は,通常には,可溶性
金属塩にアルカリ性溶液を作用させ,水酸化物を沈澱さ
せて調製されるが,この水酸化物は細かく分離し,しば
しばゼラチン状を成す。
浄,さらには,濾過による原料溶液および洗浄水からの
水酸化物の分離に不都合である。従って,許容出来る純
度の粉末状水酸化物を得ることは難しい。
化物がアルカリ媒質に可溶の場合,例えば,両性金属の
水酸化物の場合には,理論的には,水酸化物は強塩基を
酸によって中和することによって沈澱物として得られる
可能性がある。多くの実際的な用途においては,強塩基
媒質に溶けた金属は回収されず,金属を含んだ溶液は高
純且つ単純に排出され,その結果,汚染と毒性の問題が
生じる。
酸性溶液およびアルカリ性溶液から金属水酸化物を,細
かく分離しかつ容易に洗浄可能な形状で,したがって,
高い純度で製造することにある。
決するために,金属を溶かした溶液中に電流を通して,
固体イオン交換膜に沈澱水酸化物を生成させ,前述の膜
は陽極コンパートメントを陰極コンパートメントから分
離することを特徴とするものである。
表現は,沈澱が膜に接して,あるいは膜のすぐ近傍,膜
から1mm台の厚さのゾーンにおいて生じることを意味
する。
であり,膜は陰イオン膜,例えば,第四級アンモニウム
・グループから成る膜である。この実施態様は,酸溶液
からの金属水酸化物の沈澱および分離を可能とする。
液であり,膜は陽イオン膜,例えば,SO3 H- グルー
プから成る膜である。
イオン交換樹脂から成る不溶性ポリマー,あるいは不溶
性ポリマー,例えば,ポリテトラフルオロエチレンであ
り,それは,先に述べたもののように,荷電グループの
ポリスチレン・キャリアーをグラフト重合するように照
射したものである。
に添付図面を参照しながら説明する。図1は,金属水酸
化物を酸溶液から沈澱させる実施態様に対するものであ
り,図2は,金属水酸化物をアルカリ溶液から沈澱させ
る実施態様に対するものある。
が,このバット1は,陰イオン膜4によって,二つの部
分,すなわち,陰極コンパートメント2および陽極コン
パートメント3に分かれる。このバット内で,陰極5が
陰極コンパートメント2の中に置かれ,さらに陽極6が
陽極コンパートメント3の中に置かれる。
ば,カセイソーダあるいはカセイカリの塩基溶液を満た
し,アルカリ媒質の中で安定した金属,例えば,ニッケ
ル製の陰極5を設ける。
わち,その水酸化物を沈澱させる金属Meの溶液を満た
す。陽極は,例えば,同じ金属製として,可溶性陽極を
用いる。
るように,電位差は5Vと20Vの間とするのが好まし
く,電流密度は5A/dm2 と20A/dm2 の間とす
るのが好ましい。
って移動するが,陰イオン交換膜によって陰極液中への
移動を妨げられる。陰極液のOH- イオンは陽極に向か
って移動し,陰イオン交換膜を通り,イオンMen+と接
触する。
物Me(OH)n が生成するが,その理由はその高塩基
度にある。この塩基度は,OH- イオンの継続的な供給
によって膜が常に再生されるので,恒常的に保持され
る。
液の中に沈む。この水酸化物は粒状でドライな外観を呈
し,何らの困難なく濾過・洗浄される。
0.5と,陽極液の加水分解を引き起こすpHよりも低
い値との間に保持することが大切である。加水分解を引
き起こすpH値は好ましくないゼラチン状の水酸化物の
沈澱を生じるからである。このpHは,例えば,陽極液
がZnSO4 溶液の場合には,4.5台であり,この場
合,得られる沈澱物は当然ながらZn(OH)2 であ
る。陽極液中の金属Meの濃度は,陽極の溶解によって
一定に保持される。
ず,処理溶液の濃度は,その水酸化物を生成する金属の
塩,たとえば炭酸塩の添加および溶解によって元に戻さ
れる。
ムを含むチタン製のものが用いられる。
コバルト,亜鉛あるいはウランなどの金属の水酸化物,
あるいは,例えば,ニッケル−カドミウム水酸化物のよ
うな2種金属の水酸化物や、ニッケル−カドミウム−コ
バルト水酸化物のような3種金属の水酸化物を製造する
ことも可能である。
処理して金属をその水酸化物から回収することに関連
し,ウラン塩を含む原料酸溶液はウラン鉱の酸供給溶液
である。
ンパートメント2,および陽極6を備えた陽極コンパー
トメント3から成る同様な設備を示す。この場合には,
陰極コンパートメント2と陽極コンパートメント3は,
陽イオン交換膜7によって分離される。
物を沈澱させる処理すべき溶液,すなわち陽極液が満た
され,ここで想起すべきは,前述の溶液はアルカリ性媒
質中の金属の溶液であり,有利なものは,カセイソーダ
あるいはカセイカリの高濃度溶液,例えば8Nカセイソ
ーダあるいはカセイカリである。陰極コンパートメント
には陰極液,例えばカセイカリの0.5N溶液が満たさ
れ,陽極コンパートメントおよび陰極コンパートメント
には,それぞれ寸法の安定した不溶性金属の電極,例え
ば上記のようなものがそれぞれ設けられる。
カリ性の陽イオン,たとえばNa+ やK+ は,陽極コン
パートメント3から陽イオン交換膜7を通って陰極コン
パートメント2に向かって動く。電流が連続すると,陰
極液のアルカリは増し,やがて,陽極液のpHが下が
る。pHが充分に低い値まで低下すると,金属水酸化物
Me(OH)n は容易に濾過出来る形状で沈澱する。そ
れゆえこれを電気透析現象と呼ぶこともできよう。
属,たとえばアルミニウムの電気化学的生成の際に得ら
れる強塩基性溶液の再生である。この場合には,AlO
2 - イオンの形でアルミニウムを含む原料溶液は8Nの
濃度であり,その濃度が約2Nの値に低下すると,その
特性は低減する。この時点において,8Nアルカリ性溶
液を陰極コンパートメント内に改めて調製せねばなら
ず,アルミニウムは陽極コンパートメント内に沈澱した
水酸化物の形で回収される。
ことによって行う塩基性溶液,すなわち電池およびアキ
ュムレータ,例えば,アルミニウム/空気電池の,塩基
性溶液の再生である。
明する。下記の表1に要約した条件を用いて,ここでは
百分率(%)は重量%であるが,水酸化物を濾過しやす
く且つ純化しやすい形状で得る。これらの水酸化物は,
それらが粉末状であるので,その後の純化サイクルを行
いやすい。
に洗浄可能な形状の金属水酸化物を、高い純度で製造す
ることができる。
を説明する図である。
施態様を説明する図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 溶液中の金属から、容易に分離可能な粉
末状の金属水酸化物を製造する方法で、前述の溶液に電
流を通して、固体イオン交換膜に沈澱水酸化物を生成
し、前述の膜が陽極コンパートメントを陰極コンパート
メントから分離する金属水酸化物の製造方法において、
上記金属溶液からなる陽極液が酸溶液であり、上記固体
イオン交換膜が陰イオン交換膜であって、通電のための
電位差が5Vと20Vの間であって、電流密度は5A/
dm 2 と20A/dm 2 の間であって、陽極液のpHは、
0.5と、陽極液の加水分解を引き起こすpHよりも低
い値との間に保持されることを特徴とする金属水酸化物
の製造方法。 - 【請求項2】 クロミウム、ニッケル、カドミウム、コ
バルト、亜鉛およびウランから成るグループから選択さ
れた金属水酸化物を製造する請求項1記載の金属水酸化
物の製造方法。 - 【請求項3】 ニッケルとカドミウムの二種金属水酸化
物あるいはニッケル、カドミウムおよびコバルトの三種
金属水酸化物を製造する請求項2記載の金属水酸化物の
製造方法。 - 【請求項4】 水酸化ウランを製造するためのものであ
り、酸溶液がウラン鉱の供給酸溶液である請求項2記載
の金属水酸化物の製造方法。 - 【請求項5】 金属溶液からなる陽極液が酸溶液に代
えて塩基溶液であり、固体イオン交換膜が陰イオン交換
膜に代えて陽イオン交換膜であって、生成した沈澱水酸
化物を除去することによって金属の塩基溶液の再生を行
う請求項1記載の金属水酸化物の製造方法。 - 【請求項6】 塩基溶液が金属の電気化学的生成用の溶
液である請求項5記載の金属水酸化物の製造方法。 - 【請求項7】 塩基溶液が電池あるいはアキュムレータ
の塩基性電解液である請求項5記載の金属水酸化物の製
造方法。 - 【請求項8】 塩基溶液がアルミニウム/空気電池の電
解液である請求項7記載の金属水酸化物の製造方法。
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