JP4273203B2 - Method for producing high purity sodium chloride - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、拡散透析を利用して塩化ナトリウムを選択的に回収し、高純度塩化ナトリウムを製造する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
塩化ナトリウムを工業的に製造する場合の原料としては、主として海水、かん水、原塩、岩塩などが用いられている。
そして、その天然海水には、例えばその1キログラム当り陽イオンとしてナトリウムイオン10.5561gのほか、マグネシウムイオン1.2720g、カルシウムイオン0.4001g、カリウムイオン0.3800g、ストロンチウムイオン0.0133gが、また陰イオンとして塩酸イオン18.9799g、硫酸イオン2.6486g、炭酸水素イオン0.1397gが含まれている。
【0003】
また、一般に、天然海水から塩化ナトリウムを製造する場合、最初にイオン交換膜を用いた電気透析処理による塩化ナトリウムの濃縮が行われ、この際得られる塩化ナトリウム濃縮液を膜かん水又は単にかん水と稱しているが、このかん水には、例えばその1リットル当りナトリウムイオン72.357g、カルシウムイオン1.734g、マグネシウムイオン2.522g、カリウムイオン3.787g、塩酸イオン125.113g、硫酸イオン0.445gが含まれている。
【0004】
他方、原塩のイオン組成は、質量に基づき、例えば、ナトリウムイオン38.4%、カルシウムイオン0.05%、マグネシウムイオン0.03%、カリウムイオン0.02%、塩酸イオン59.3%、硫酸イオン0.17%であり、岩塩のイオン組成は、質量に基づき、例えば、ナトリウムイオン38.9%、カルシウムイオン0.02%、マグネシウムイオン0.01%、カリウムイオン0.02%、塩酸イオン60.0%、硫酸イオン0.12%である。
【0005】
そして、塩化ナトリウムの製造に際して、不純物として存在するカルシウムイオンの除去が不十分であると、これが炭酸イオンや硫酸イオンと結合して不溶性の炭酸カルシウムや硫酸カルシウムを生成し、塩化ナトリウムの品質低下の原因となる。また、マグネシウムイオンが乾燥工程前の塩化ナトリウム結晶中に残存すると、後続の乾燥工程において塩化マグネシウムが分解し、塩基性塩化マグネシウムを生成するとともに、空気中の二酸化炭素を塩化ナトリウム結晶中に吸収し、不溶性の炭酸カルシウムを生じる原因となる。
【0006】
ところで、これまで、海水や、かん水のような塩化ナトリウム希溶液から塩化ナトリウム結晶を得るには、この溶液に石灰石、大理石、方解石などの粒子を接触反応させる方法(特許文献1参照)が、また粗製塩化ナトリウムの精製方法としては、飽和食塩水中で天日塩の粒子を流動させながらふるい分けし、粒径の小さい不純物の多い部分を除去する方法(特許文献2参照)、塩化カリウム及び硫酸イオンで汚染された塩化ナトリウムブラインにカルシウム化合物を添加して、硫酸イオンを硫酸カルシウムとして沈殿させて除去し、その残液から塩化ナトリウム結晶を析出させる方法(特許文献3参照)などが提案されている。
【0007】
さらに、かん水や原塩又は岩塩由来の塩化ナトリウム中のカルシウムイオンやマグネシウムイオンを除去する方法としては、カルシウムイオンをソーダ灰、か性ソーダにより、炭酸カルシウムとして沈殿させて除去し、マグネシウムイオンを水酸化マグネシウムとして沈殿させて除去する方法(非特許文献1参照)、水溶液中に非溶媒を加えて塩化ナトリウム結晶を晶出させ、ろ別後、再び水に溶解し、同じ操作を繰り返して、カルシウムイオンとマグネシウムイオンを除去する方法などが知られている。
【0008】
しかしながら、このような薬品を用いて処理する方法は、大量の塩化ナトリウムを処理するためには、大規模の装置を必要とする上に、長時間を要するという欠点を有するし、また晶析を繰り返す方法は、晶析ごとにエネルギー消費を伴い、コスト高になるのを免れない。
【0009】
一方において、不純物陰イオンとして存在する硫酸イオンは、晶析工程において塩化ナトリウムよりも硫酸カルシウムが早く析出して、蒸発管の加熱部分に付着し、熱伝導率を著しく低下させ、生産性を阻害するとともに、いったん付着した硫酸カルシウムが剥離して塩化ナトリウム結晶中に混入し、純度を低下させる原因となっている。
【0010】
また、かん水や原塩又は岩塩由来の塩化ナトリウム中の硫酸イオンを除く方法として、塩化バリウムを添加し、これを硫酸バリウムとして沈殿させ、除去する方法も提案されているが、バリウムは劇物であり、大量に使用することは健康管理上好ましくないので、工業的に実施するには不適当である。
【0011】
硫酸イオンに起因する硫酸カルシウムは、通常、微細結晶を形成し、それ以上生長しないため、水溶液中に懸濁物として存在する。そして、これまでは晶析後の分離脱水工程で塩化ナトリウム結晶からセッコウ微粒結晶を取り除くことにより、製品である塩化ナトリウム結晶を製造していたが、この方法ではセッコウが晶析装置内に入るため、前記した生産性の低下、異物混入による純度の低下の解決にはなっていない。
【0012】
【特許文献1】
特開昭53−91151号公報(特許請求の範囲その他)
【特許文献2】
特開平8−119627号公報(特許請求の範囲その他)
【特許文献3】
特表2002−523330号公報(特許請求の範囲その他)
【非特許文献1】
「日本海水学会誌」、第47巻、1993、p375−378
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような事情のもとで、海水、かん水、原塩又は岩塩中に主成分の塩化ナトリウムとともに、夾雑物として存在し、塩化ナトリウムの製造に際して障害となるマグネシウムイオンやカルシウムイオン、あるいはセッコウのような不溶物を生じる硫酸イオンを効率よく除去して、高純度塩化ナトリウムを製造する方法を提供することを目的としてなされたものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、海水、かん水、原塩又は岩塩中に、不純物イオンとして存在するマグネシウムイオンやカルシウムイオン及びセッコウを形成する硫酸イオンを効率よく除去する方法を開発するために鋭意研究を重ねた結果、これらの不純物イオンを含む塩化ナトリウムの水溶液を拡散透析させると、一価イオンが多価イオンよりも速く透析膜を通過するので、この通過速度の差を利用すれば、一価イオンのナトリウムイオン及び塩酸イオンを多価イオンから分離しうること、及びこの際、透析膜としてモザイク荷電膜を用い、不純物イオンを含む塩化ナトリウムの水溶液と脱イオン水とを前者の流速を後者の流速の5倍以上として向流的にフローさせると、初期の部分に塩化ナトリウムが選択的に流出してくることを見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。
【0015】
すなわち、本発明は、多価イオンを夾雑物イオンとして含む高濃度塩化ナトリウム水溶液を拡散透析膜の一方の側に、脱イオン水を他方の側にフローさせ、一価イオンと多価イオンとの拡散速度の差を利用して、ナトリウムイオン及び塩素イオンを優先的に脱イオン水に移行させ、多価イオンから分離するに当り、拡散透析膜としてモザイク荷電膜を用い、高濃度塩化ナトリウム水溶液を脱イオン水流速の5倍以上の流速で、向流的にフローさせるとともに、透析開始時から脱イオン水を経時的に分画し、初期の画分を捕集し、その画分から塩化ナトリウムを晶出、回収することを特徴とする高純度塩化ナトリウムの製造方法を提供するものである。
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明方法は、拡散透析膜としてモザイク荷電膜を用いたときの拡散透析膜に対する特異的なイオン間の挙動を利用して、塩化ナトリウムから不純物の多価イオンを除去するものである。
この拡散透析膜は、膜の両側に溶質の濃度の異なる溶液を接触させるだけで、膜の両側に大きな圧力差を加えることなく、溶媒中に均一に溶解している溶質を分離したり、2種以上の溶質を分離することができこの拡散透析膜では、膜の両界面に生じる溶質の濃度勾配を駆動力として、膜内を移動する溶質の拡散速度の差を利用して分離うことができる
【0017】
本発明方法においては、この拡散透析膜としてイオンに対して優れた分離性を有するモザイク荷電膜を用いる
また、高濃度塩化ナトリウム水溶液としては、通常10%濃度以上、飽和濃度までの塩化ナトリウム水溶液を用いるのが好ましい。
【0018】
次に、添付図面に従って本発明方法をさらに詳細に説明する。
図1は、本発明方法を行うのに好適な装置の系統図であって、透析槽1は拡散透析膜2によって、原料液収容部3と脱イオン水収容部4に隔離されている。この原料液収容部3には、塩化ナトリウム水溶液、例えばかん水タンク5から送液ポンプ6により流路切り換え弁7を経て不純物を含む塩化ナトリウム水溶液が供給され、拡散透析膜2と接触したのち、かん水溜8へ排出される。
他方、脱イオン水収容部4には、脱イオン水タンク9より送水ポンプ10により脱イオン水が供給され、拡散透析膜2と接触したのち、フラクションコレクター11に捕集される。
【0019】
この図の場合は、本発明方法においては、向流透析法が用いられる。すなわち、常圧下平衡透析法、加圧下平衡透析法など平衡透析法では、得られる塩化ナトリウム濃度が原料液の50%以下になるが、向流透析法を用いると、脱イオン水側へ拡散するイオンの濃縮が行われるため、得られる塩化ナトリウム濃度を原料液の50%よりも大きくすることができるこの際、原料液すなわち塩化ナトリウム水溶液側の流速が脱イオン水側の流速に比べ、速ければ速いほど透析処理後の塩化ナトリウム濃度を高くすることができる。したがって、塩化ナトリウム水溶液側の流速としては、脱イオン水側の流速の5倍以上、好ましくは8倍以上の範囲とする。
【0020】
本発明方法においては、原料液収容部3に対する原料液の供給連続的に行う、マグネシウムイオンやカルシウムイオンや硫酸イオンを除去した濃縮塩化ナトリウム画分は、イオンの膜透過初期の限られた部分のみになる。しかしながら、断続的に行えば、その初期分を添加回数ごとに得ることができるので有利である。断続的に行うには、流路切り換え弁7を切り換えて、一時的に脱イオン水タンク12から原料液収容部3へ脱イオン水を供給する。
【0021】
本発明方法においては、拡散透析膜2として、スペーサーを介して多数組、好ましくは20〜100組を積層したモザイク荷電膜を用いるこのような拡散透析膜2の原料液収容部3側に、濃厚塩化ナトリウム水溶液を、脱イオン水収容部4側に脱イオン水を向流的に供給すると、拡散透析膜2で仕切られた濃厚塩化ナトリウム水溶液3側と脱イオン水4側のイオンの濃度差により、濃厚塩化ナトリウム水溶液3側から脱イオン水4側へイオンが拡散移動する。この際、一価のイオンは二価もしくはそれ以上の価数をもつイオンよりも速く移動する。したがって、塩化ナトリウム中の一価イオンであるナトリウムイオンと塩酸イオンは、多価イオンであるカルシウムイオンやマグネシウムイオンや硫酸イオンなどよりも速く拡散透析膜2を通過し、脱イオン水4側へ移動する。このイオンの膜透過速度の差を利用して、夾雑イオンとしてのカルシウムイオンやマグネシウムイオンや硫酸イオンなど多価イオンを含む濃厚塩化ナトリウム水溶液中の塩化ナトリウムを濃縮することができる。
【0022】
このように、本発明方法は、拡散透析法で、イオンの濃度差を利用しているため、電気透析のようにイオンを移動させるための直流電力の必要がなく、ランニングコストが安く、電気透析のようなイオン交換膜の交換でコスト高になるなどの欠点もない。さらに装置がシンプルでメンテナンスが楽であるなど利点を有している。
【0023】
本発明方法においては、拡散透析により夾雑イオンを除去された塩化ナトリウム水溶液から、晶析により高純度塩化ナトリウム結晶を回収する。この晶析には、蒸発晶析法又は反応晶析法のうち、どちらを用いてもよい。反応晶析法の場合に用いる非溶媒としては、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコールなどのアルコール類が好ましい。
【0024】
本発明方法により得られる高純度塩化ナトリウムは、液体、固体のいずれの形態も取ることができる。
【0025】
【実施例】
次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。
【0026】
実施例1
拡散透析膜槽としてTSD−10型拡散透析槽(株式会社トクヤマ製)、拡散透析膜としてモザイク荷電膜(大日精化株式会社製、有効膜面積10dm2/枚、50枚)、かん水送液用ポンプ、蒸留水送液用ポンプ、かん水用タンク、蒸留水用タンク2台、塩液(拡散透析膜通過後の蒸留水中に塩が拡散透析して移動してきた画分をいう)用タンク、フラクションコレクター、塩化ナトリウム溶液(たとえばかん水)側への試料添加流路切り替え装置を含む装置を用いて、約20.6%塩化ナトリウム水溶液(膜かん水)中のカルシウムイオンやマグネシウムイオンや硫酸イオンの除去を行った。添加試料とした膜かん水のイオン成分組成は、ナトリウムイオン約72.357g/リットル(全塩量の35.1%に相当する)、カルシウムイオン約1.734g/リットル(0.842%に相当)、マグネシウムイオン約2.522g/リットル(1.22%に相当)、カリウムイオン約3.787g/リットル(1.84%に相当)、塩酸イオン約125.113g/リットル(60.7%に相当)、硫酸イオン0.445g/リットル(0.216%に相当)であった。
【0027】
向流透析法により、塩化ナトリウム溶液(膜かん水)側の流速を2.55リットル/分、蒸留水側の流速を0.3リットル/分に設定し、塩化ナトリウム溶液(膜かん水)側の流速を蒸留水側の流速の8.5倍で実験を行った。最初に塩化ナトリウム溶液(膜かん水)側の流路切り替え装置を蒸留水タンクから蒸留水が拡散透析装置へ流れる流路を連結させて、塩化ナトリウム溶液(膜かん水)側送液ポンプで蒸留水を送液した。実験の間、蒸留水タンクから蒸留水を蒸留水送液ポンプで拡散透析装置の蒸留水側へ流し続けた。ついで、塩化ナトリウム溶液(膜かん水)側の流路切り替え装置を切り替えて、蒸留水タンクから蒸留水が拡散透析装置の塩化ナトリウム溶液(膜かん水)側へ流れる流路を遮断し、塩化ナトリウム溶液(膜かん水)タンクから塩化ナトリウム溶液(膜かん水)が拡散透析装置の塩化ナトリウム溶液(膜かん水)側へ流れる流路を連結させて、塩化ナトリウム溶液(膜かん水)側送液ポンプで塩化ナトリウム溶液(膜かん水)を送液した。
【0028】
拡散透析装置の蒸留水側から流出する液(塩液と呼ぶ)をフラクションコレクターで1画分の分取時間を10分として採取した。流路切り替え装置を切り替えて、拡散透析装置の塩化ナトリウム溶液(膜かん水)側へ塩化ナトリウム溶液(膜かん水)を送液し始めた時点から塩液フラクションの分取を開始した。採取した塩液フラクション中のナトリウムイオン濃度、カルシウムイオン濃度やマグネシウムイオン濃度を原子吸光分析法で定量した。採取した塩液画分中の硫酸イオン濃度はイオンクロマトグラフィ法により定量した。このときの拡散透析膜からの塩液フラクションと各成分濃度(mg/リットル)との関係を求めた。このようにして得た濃度分布曲線を図2に示した。この図から、拡散透析初期において、塩化ナトリウム水溶液(膜かん水)中のカルシウムイオンやマグネシウムイオンや硫酸イオンが除去されていることが分る。
【0029】
なお、拡散透析初期の塩液フラクションNo.6では、ナトリウムイオン濃度47041mg/リットル、カルシウムイオン濃度352mg/リットル、マグネシウムイオン濃度486mg/リットル、硫酸イオン濃度51.1mg/リットルであった。このようにして得た塩液フラクションNo.6をエバポレーターで濃縮した後、エチルアルコールを添加し、塩化ナトリウム結晶を析出させた。この結晶をろ別し、乾燥し、高純度塩化ナトリウムを得た。
このようにして得た塩化ナトリウム結晶を水に溶解して10質量%水溶液として原子吸光分析法で分析したところ、カルシウムイオン濃度23mg/リットルやマグネシウムイオン濃度9mg/リットルであった。以上から、本発明により、製造効率低下の問題や異物混入の問題の原因となるセッコウの原因となる硫酸イオン濃度を、かん水中の硫酸イオン濃度(455mg/リットル)の17.5%以下に低減できることが分る。また、本発明によりカルシウムイオン、マグネシウムイオンを低減した高純度塩化ナトリウムが得られることが分る。
【0030】
比較例
実施例1で用いた膜かん水を拡散透析処理をせずに、実施例1と同様にエチルアルコールを添加して塩化ナトリウム結晶を得た。このようにして得た塩化ナトリウム結晶を水に溶解して10質量%水溶液として原子吸光分析法で分析したところ、カルシウムイオン濃度248mg/リットルやマグネシウムイオン濃度41mg/リットルであった。この値は実施例の値よりもそれぞれ高いことが分った。
【0031】
【発明の効果】
本発明方法によれば、塩化ナトリウムの製造に際し、拡散透析を行うことにより、多価イオンであるマグネシウムイオンやカルシウムイオンや硫酸イオンを塩化ナトリウムから除去したのち、水溶液から晶析させて、マグネシウムイオンやカルシウムイオンを除去した高純度塩化ナトリウムを得ることができる。また、拡散透析工程処理後に硫酸イオンを約20%以下に低減された塩化ナトリウム水溶液を得ることができるので、製造効率低下や異物混入の原因となるセッコウの発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明方法を実施するのに好適な装置の系統図。
【図2】 実施例における塩液フラクションの濃度分布曲線を示すグラフ。
【符号の説明】
1 透析槽
2 拡散透析膜
3 原料液収容部
4 脱イオン水収容部
5 かん水タンク
6 送液ポンプ
7 流路切り換え弁
8 かん水溜
9 脱イオン水タンク
10 送水ポンプ
11 フラクションコレクター
12 脱イオン水タンク
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing high-purity sodium chloride by selectively recovering sodium chloride using diffusion dialysis.
[0002]
[Prior art]
As a raw material for industrially producing sodium chloride, seawater, brine, raw salt, rock salt and the like are mainly used.
And in the natural seawater, for example, in addition to 10.5561 g of sodium ions per 1 kg, 1.2720 g of magnesium ions, 0.4001 g of calcium ions, 0.3800 g of potassium ions, 0.0133 g of strontium ions, As anions, hydrochloric acid ions (18.9799 g), sulfate ions (2.6486 g), and bicarbonate ions (0.1397 g) are contained.
[0003]
In general, when sodium chloride is produced from natural seawater, sodium chloride is first concentrated by electrodialysis using an ion exchange membrane, and the resulting sodium chloride concentrate is used as membrane brine or simply brine. However, in this brine, for example, 72.357 g of sodium ion, 1.734 g of calcium ion, 2.522 g of magnesium ion, 3.787 g of potassium ion, 125.113 g of hydrochloric acid ion, and 0.445 g of sulfate ion per liter. It is included.
[0004]
On the other hand, the ionic composition of the raw salt is based on mass, for example, 38.4% sodium ion, 0.05% calcium ion, 0.03% magnesium ion, 0.02% potassium ion, 59.3% hydrochloric acid ion, The ion composition of the rock salt is, based on mass, for example, 38.9% sodium ion, 0.02% calcium ion, 0.01% magnesium ion, 0.02% potassium ion, hydrochloric acid. Ion 60.0% and sulfate ion 0.12%.
[0005]
And, in the production of sodium chloride, if the removal of calcium ions present as impurities is insufficient, it combines with carbonate ions and sulfate ions to produce insoluble calcium carbonate and calcium sulfate, which reduces the quality of sodium chloride. Cause. If magnesium ions remain in the sodium chloride crystal before the drying step, magnesium chloride decomposes in the subsequent drying step to produce basic magnesium chloride and absorb carbon dioxide in the air into the sodium chloride crystal. Cause insoluble calcium carbonate.
[0006]
By the way, until now, in order to obtain sodium chloride crystals from seawater or dilute sodium chloride solutions such as brackish water, a method in which particles such as limestone, marble, calcite, etc. are contacted with this solution (see Patent Document 1) As a purification method of crude sodium chloride, a method is used in which particles of solar salt are sifted while flowing in saturated saline solution to remove a portion having a small particle size and a large amount of impurities (see Patent Document 2), contaminated with potassium chloride and sulfate ions. A method of adding a calcium compound to sodium chloride brine, precipitating and removing sulfate ions as calcium sulfate, and precipitating sodium chloride crystals from the remaining liquid has been proposed (see Patent Document 3).
[0007]
Furthermore, as a method of removing calcium ions and magnesium ions in sodium chloride derived from brackish water, raw salt, or rock salt, calcium ions are precipitated and removed as calcium carbonate with soda ash or caustic soda, and magnesium ions are removed from water. A method of precipitating and removing as magnesium oxide (see Non-Patent Document 1), adding a non-solvent to an aqueous solution to crystallize sodium chloride crystals, filtering off, dissolving in water again, repeating the same operation, and calcium A method for removing ions and magnesium ions is known.
[0008]
However, the method of treating with such chemicals has the disadvantage that a large-scale apparatus is required and a long time is required for treating a large amount of sodium chloride, and crystallization is not possible. The method of repeating involves energy consumption for each crystallization and is unavoidable to be expensive.
[0009]
On the other hand, sulfate ions present as impurity anions cause calcium sulfate to precipitate faster than sodium chloride in the crystallization process, adhere to the heated part of the evaporation tube, significantly reduce thermal conductivity, and inhibit productivity. At the same time, the calcium sulfate once adhered is peeled off and mixed into the sodium chloride crystal, causing a decrease in purity.
[0010]
In addition, as a method of removing sulfate ions in sodium chloride derived from brine, raw salt or rock salt, barium chloride is added and precipitated as barium sulfate and removed, but barium is a deleterious substance. In addition, use in large quantities is not preferable for health care and is therefore unsuitable for industrial implementation.
[0011]
Calcium sulfate caused by sulfate ions usually forms fine crystals and does not grow any more, so it exists as a suspension in an aqueous solution. And so far, the product sodium chloride crystal has been manufactured by removing gypsum fine crystals from sodium chloride crystal in the separation and dehydration step after crystallization. However, in this method, gypsum enters the crystallizer. However, it does not solve the decrease in productivity and the decrease in purity due to contamination with foreign matter.
[0012]
[Patent Document 1]
JP-A-53-91151 (Claims and others)
[Patent Document 2]
JP-A-8-119627 (Claims and others)
[Patent Document 3]
JP-T-2002-523330 (Claims and others)
[Non-Patent Document 1]
"Journal of the Seawater Society of Japan", Volume 47, 1993, p375-378.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
Under such circumstances, the present invention is present in the seawater, brackish water, raw salt or rock salt together with sodium chloride as a main component, and as impurities, magnesium ions and calcium ions which become obstacles in the production of sodium chloride, Alternatively, it is an object of the present invention to provide a method for producing high-purity sodium chloride by efficiently removing sulfate ions that generate insoluble matters such as gypsum.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors conducted extensive research to develop a method for efficiently removing magnesium ions, calcium ions, and sulfate ions forming gypsum present as impurity ions in seawater, brine, raw salt, or rock salt. As a result, when the aqueous solution of sodium chloride containing these impurity ions is subjected to diffusion dialysis, the monovalent ions pass through the dialysis membrane faster than the multivalent ions. Ions and hydrochloric acid ions can be separated from multivalent ions , and at this time, a mosaic charged membrane is used as a dialysis membrane, and the aqueous flow rate of sodium chloride containing impurity ions and deionized water are reduced to the former flow rate 5. When countercurrently to be flow as more than double, it found that sodium chloride coming selectively efflux the initial portion, based on this finding It has led to the completion of the present invention Te.
[0015]
That is, the present invention allows a high-concentration sodium chloride aqueous solution containing multivalent ions as contaminant ions to flow on one side of the diffusion dialysis membrane and deionized water to the other side, and Using the difference in diffusion rate, sodium ions and chloride ions are preferentially transferred to deionized water and separated from multivalent ions. five times more than the flow rate of the flow velocity of deionized water, causes a counter-current manner flow over time fractionated deionized water from the start dialysis, collecting the initial fraction, sodium chloride fraction thereof A method for producing high-purity sodium chloride, characterized in that is crystallized and recovered.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The method of the present invention removes polyvalent ions of impurities from sodium chloride using the behavior between ions specific to the diffusion dialysis membrane when a mosaic charged membrane is used as the diffusion dialysis membrane.
This diffusion dialysis membrane separates solutes that are uniformly dissolved in a solvent without applying a large pressure difference to both sides of the membrane, by simply contacting solutions with different solute concentrations on both sides of the membrane. can be separated more solutes species in the diffusion dialysis membrane, row a concentration gradient of the solute caused both interfaces of the membrane as the driving force, the separation by utilizing the difference in diffusion rate of solute moving in film I can .
[0017]
In the method of the present invention, a mosaic charged membrane having excellent separability against ions is used as the diffusion dialysis membrane .
As the high-concentration sodium chloride aqueous solution, it is preferable to use a sodium chloride aqueous solution having a concentration of usually 10% or more and a saturation concentration.
[0018]
Next, the method of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a system diagram of an apparatus suitable for carrying out the method of the present invention. A dialysis tank 1 is separated into a raw material liquid storage part 3 and a deionized water storage part 4 by a diffusion dialysis membrane 2. A sodium chloride aqueous solution, for example, a sodium chloride aqueous solution containing impurities is supplied from a brine tank 5 via a flow path switching valve 7 to the raw material liquid storage unit 3 through a flow switching valve 7. It is discharged to the reservoir 8.
On the other hand, deionized water is supplied to the deionized water storage unit 4 from the deionized water tank 9 by the water pump 10, contacts the diffusion dialysis membrane 2, and is collected by the fraction collector 11.
[0019]
In this case , a countercurrent dialysis method is used in the method of the present invention. That is, under normal pressure equilibrium dialysis, the equilibrium dialysis method, such as pressure equilibrium dialysis method, the resulting concentration of sodium chloride is below 50% of the raw material solution, the use of countercurrent dialysis, diffusion into the deionized water side Therefore, the concentration of sodium chloride obtained can be made higher than 50% of the raw material liquid . At this time, the higher the flow rate on the raw material solution, that is, the sodium chloride aqueous solution side, than the deionized water side, the higher the sodium chloride concentration after dialysis can be made. Therefore, the flow rate on the sodium chloride aqueous solution side is set to a range of 5 times or more, preferably 8 times or more, the flow rate on the deionized water side.
[0020]
In the process of the present invention, when the supply of the raw material liquid to the raw material liquid containing portion 3 continuously, concentrated sodium chloride fraction obtained by removing the magnesium ions and calcium ions and sulfate ions, a limited transmembrane initial ion Only part . However, the intermittent operation is advantageous because the initial amount can be obtained for each addition. In order to perform intermittently, the flow path switching valve 7 is switched to temporarily supply deionized water from the deionized water tank 12 to the raw material liquid storage unit 3.
[0021]
In the method of the present invention, as the diffusion dialysis membrane 2, a mosaic charged membrane in which a large number of pairs, preferably 20 to 100 pairs, are laminated via a spacer is used . When the concentrated sodium chloride aqueous solution is supplied to the raw material liquid storage unit 3 side of the diffusion dialysis membrane 2 and the deionized water is supplied countercurrently to the deionized water storage unit 4 side, the concentrated solution partitioned by the diffusion dialysis membrane 2 is used. Due to the difference in concentration of ions between the sodium chloride aqueous solution 3 side and the deionized water 4 side, ions diffusely move from the concentrated sodium chloride aqueous solution 3 side to the deionized water 4 side. At this time, a monovalent ion moves faster than an ion having a bivalent or higher valence. Therefore, sodium ions and hydrochloric acid ions, which are monovalent ions in sodium chloride, pass through the diffusion dialysis membrane 2 faster than polyvalent ions such as calcium ions, magnesium ions and sulfate ions, and move to the deionized water 4 side. To do. By utilizing the difference in the membrane permeation rate of ions, sodium chloride in a concentrated aqueous sodium chloride solution containing polyvalent ions such as calcium ions, magnesium ions, and sulfate ions as contaminant ions can be concentrated.
[0022]
As described above, the method of the present invention is a diffusion dialysis method and uses a difference in the concentration of ions, so there is no need for DC power to move ions as in electrodialysis, the running cost is low, and electrodialysis is performed. There is no drawback such as high cost due to the exchange of the ion exchange membrane. Furthermore, it has advantages such as simple equipment and easy maintenance.
[0023]
In the method of the present invention, high-purity sodium chloride crystals are recovered by crystallization from a sodium chloride aqueous solution from which contaminant ions have been removed by diffusion dialysis. For this crystallization, either an evaporation crystallization method or a reaction crystallization method may be used. As the non-solvent used in the reaction crystallization method, alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, and propyl alcohol are preferable.
[0024]
The high-purity sodium chloride obtained by the method of the present invention can take either liquid or solid form.
[0025]
【Example】
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited at all by these examples.
[0026]
Example 1
TSD-10 type diffusion dialysis tank (manufactured by Tokuyama Corporation) as a diffusion dialysis membrane tank, mosaic charged membrane (manufactured by Dainichi Seika Co., Ltd., effective membrane area 10 dm 2 / sheet, 50 sheets) as a diffusion dialysis membrane Pump, distilled water pump, brine tank, two distilled water tanks, salt solution (refers to the fraction where salt has diffused and moved into distilled water after passing through the diffusion dialysis membrane), fraction Using a device that includes a collector and a sample addition channel switching device to the sodium chloride solution (for example, brine) side, the calcium ion, magnesium ion, and sulfate ion in the approximately 20.6% sodium chloride aqueous solution (membrane brine) can be removed. went. The ion component composition of membrane brine used as the added sample is about 72.357 g / liter of sodium ions (corresponding to 35.1% of the total salt amount), about 1.734 g / liter of calcium ions (corresponding to 0.842%). About 2.522 g / liter of magnesium ion (corresponding to 1.22%), about 3.787 g / liter of potassium ion (corresponding to 1.84%), about 125.113 g / liter of hydrochloric acid ion (corresponding to 60.7%) ), Sulfate ion 0.445 g / liter (corresponding to 0.216%).
[0027]
By counter-current dialysis, the flow rate on the sodium chloride solution (membrane brine) side is set to 2.55 liters / minute, the flow rate on the distilled water side is set to 0.3 liters / minute, and the flow rate on the sodium chloride solution (membrane brine) side is set. The experiment was conducted at 8.5 times the flow rate on the distilled water side. First, connect the flow path switching device on the sodium chloride solution (membrane brine) side to the flow path where distilled water flows from the distilled water tank to the diffusion dialyzer, and supply distilled water with the sodium chloride solution (membrane brine) side feed pump. Liquid was sent. During the experiment, distilled water was continuously supplied from the distilled water tank to the distilled water side of the diffusion dialysis apparatus using a distilled water feed pump. Next, the channel switching device on the sodium chloride solution (membrane brine) side is switched to block the channel from which distilled water flows from the distilled water tank to the sodium chloride solution (membrane brine) side of the diffusion dialyzer, The sodium chloride solution (membrane brine) from the tank is connected to the sodium chloride solution (membrane brine) side of the diffusion dialyzer, and the sodium chloride solution (membrane brine) side feed pump is used to connect the sodium chloride solution (membrane brine). Membrane brine) was fed.
[0028]
A liquid (called salt solution) flowing out from the distilled water side of the diffusion dialysis apparatus was collected with a fraction collector with a fractionation time of one fraction being 10 minutes. Sorting of the salt solution fraction was started from the time when the flow path switching device was switched and the sodium chloride solution (membrane brine) began to be fed to the sodium chloride solution (membrane brine) side of the diffusion dialyzer. The sodium ion concentration, calcium ion concentration and magnesium ion concentration in the collected salt solution fraction were quantified by atomic absorption spectrometry. The sulfate ion concentration in the collected salt solution fraction was quantified by ion chromatography. At this time, the relationship between the salt solution fraction from the diffusion dialysis membrane and the concentration of each component (mg / liter) was determined. The concentration distribution curve thus obtained is shown in FIG. From this figure, it can be seen that calcium ions, magnesium ions, and sulfate ions in the aqueous sodium chloride solution (membrane brine) are removed in the early stage of diffusion dialysis.
[0029]
The salt solution fraction No. in the initial stage of diffusion dialysis was used. In No. 6, the sodium ion concentration was 47041 mg / liter, the calcium ion concentration was 352 mg / liter, the magnesium ion concentration was 486 mg / liter, and the sulfate ion concentration was 51.1 mg / liter. The salt solution fraction no. After 6 was concentrated with an evaporator, ethyl alcohol was added to precipitate sodium chloride crystals. The crystals were separated by filtration and dried to obtain high purity sodium chloride.
The sodium chloride crystals thus obtained were dissolved in water and analyzed by atomic absorption spectrometry as a 10% by mass aqueous solution. As a result, the calcium ion concentration was 23 mg / liter and the magnesium ion concentration was 9 mg / liter. From the above, according to the present invention, the sulfate ion concentration causing gypsum causing problems of production efficiency reduction and foreign matter contamination is reduced to 17.5% or less of the sulfate ion concentration (455 mg / liter) in brine. I know what I can do. Moreover, it turns out that the high purity sodium chloride which reduced calcium ion and magnesium ion by this invention is obtained.
[0030]
Comparative Example The membrane brine used in Example 1 was not subjected to diffusion dialysis, and ethyl alcohol was added in the same manner as in Example 1 to obtain sodium chloride crystals. The sodium chloride crystals thus obtained were dissolved in water and analyzed by atomic absorption spectrometry as a 10% by mass aqueous solution. As a result, the calcium ion concentration was 248 mg / liter and the magnesium ion concentration was 41 mg / liter. This value was found to be higher than that of the example.
[0031]
【The invention's effect】
According to the method of the present invention, when sodium chloride is produced, magnesium ion, calcium ion and sulfate ion, which are multivalent ions, are removed from sodium chloride by diffusion dialysis, and then crystallized from an aqueous solution to produce magnesium ion. And high-purity sodium chloride from which calcium ions have been removed can be obtained. Moreover, since the sodium chloride aqueous solution in which the sulfate ion is reduced to about 20% or less can be obtained after the diffusion dialysis process, generation of gypsum that causes a decrease in production efficiency and contamination with foreign substances can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram of an apparatus suitable for carrying out the method of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing a concentration distribution curve of a salt solution fraction in Examples.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Dialysis tank 2 Diffusion dialysis membrane 3 Raw material liquid storage part 4 Deionized water storage part 5 Brine tank 6 Liquid feed pump 7 Flow path switching valve 8 Brine reservoir 9 Deionized water tank 10 Water supply pump 11 Fraction collector 12 Deionized water tank

Claims (3)

多価イオンを夾雑物イオンとして含む高濃度塩化ナトリウム水溶液を拡散透析膜の一方の側に、脱イオン水を他方の側にフローさせ、一価イオンと多価イオンとの拡散速度の差を利用して、ナトリウムイオン及び塩素イオンを優先的に脱イオン水に移行させ、多価イオンから分離するに当り、拡散透析膜としてモザイク荷電膜を用い、高濃度塩化ナトリウム水溶液を脱イオン水流速の5倍以上の流速で、向流的にフローさせるとともに、透析開始時から脱イオン水を経時的に分画し、初期の画分を捕集し、その画分から塩化ナトリウムを晶出、回収することを特徴とする高純度塩化ナトリウムの製造方法。A high-concentration sodium chloride solution containing multivalent ions as contaminant ions is flowed to one side of the diffusion dialysis membrane and deionized water to the other side, and the difference in diffusion rate between monovalent ions and multivalent ions is used. In order to preferentially transfer sodium ions and chloride ions to deionized water and separate them from multivalent ions, a mosaic charged membrane is used as a diffusion dialysis membrane, and a high-concentration sodium chloride aqueous solution is used for the flow rate of deionized water. Flow countercurrently at a flow rate of 5 times or more, fractionate deionized water over time from the start of dialysis, collect the initial fraction, crystallize and collect sodium chloride from the fraction A method for producing high-purity sodium chloride characterized by the above. 初期の画分が、原液中に含まれるナトリウムイオンに対する多価イオンの含有割合よりも、画分中のナトリウムに対する多価イオンの含有割合が低い範囲の画分である請求項1記載の高純度塩化ナトリウムの製造方法。 2. The high purity according to claim 1 , wherein the initial fraction is a fraction having a lower content ratio of polyvalent ions to sodium in the fraction than a content ratio of polyvalent ions to sodium ions contained in the stock solution. A method for producing sodium chloride. 初期の画分が透析開始から50〜90分の範囲に捕集された画分である請求項記載の高純度塩化ナトリウムの製造方法。Process for producing a high-purity sodium chloride according to claim 1, wherein the initial fractions the fraction collected in the range of 50 to 90 minutes from the start dialysis.
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