JPH01107809A

JPH01107809A - 電気透析装置及びその運転方法

Info

Publication number: JPH01107809A
Application number: JP26277487A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Miyaki; 義行宮木; Kiminobu Satou; 佐藤　公庸; Kazumasa Fujii; 藤井　計全; Nobuo Tanaka; 信夫田中
Original assignee: Tosoh Corp
Current assignee: Tosoh Corp
Priority date: 1987-10-20
Filing date: 1987-10-20
Publication date: 1989-04-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は電気透析槽に流れる電流、対象液の電気伝導度
あるいはその初期値に対する比の値、および電気透析の
運転時間を計測し、これらのいずれかが設定の値に達し
たとき、電気透析槽への通電と対象液と電極液の送液を
停止する電気透析装置およびその運転方法に関する。本
発明の電気透析装置およびその運転方法は、医薬品等に
用いる生化学物質、食品、食品添加物、生体抽出液等に
含まれる塩分の除去や塩分濃度の調整に有効である。

（従来の技術）アミノ酸、アミノ酸誘導体、オリゴペプチド、オリゴ糖
、坑生物質を始めとする生化学物質の製造においては、
不純物としてそれらに含まれる無機イオンを取り除くこ
とが必須となっている。例えば、動物や植物からの抽出
物には必ず塩分が含まれており、これらから有用物質を
分離精製するためには脱塩が必要である。そして、最近
、バイオテクノロジー分野の研究開発にともない、実験
室レベルでの脱塩器具の必要性が高まっている。

従来、これらに用いる代表的な脱塩手段として、（１）
拡散透析膜法（２）ゲル濾過法（３）溶液中から目的物
を結晶化させる方法（晶析法）（４）イオン交換膜を用
いて行う電気透析法が採用されている。

しかし、（１）の方法は時間がかかる上、目的物の分子
量が小さい場合（通常１０００以下）目的物が膜から洩
れてしまう。また、（２）の方法では、対象液の溶質濃
度が高いままで分離を行うことが不可能であり、（３）
の方法は、ごく限られた条件のみで有効である。（４）
の電気透析法では、従来、装置が大掛かりであり、運転
操作が繁雑であった。

特に、電気透析法においては、運転中に脱塩の進行度を
監視するために、対象液を抜き出して、原子吸光法やク
ロマトグラフィー等別の測定器で塩濃度の測定を行って
いたが、この方法では対象液が損失する上に、時間と労
力が多大に消費される。

（発明が解決しようとする問題点）本発明の目的は、これら従来の方法に比べ、簡単な操作
で、人手をかけずに、生化学物質等の水溶液の脱塩を可
能にする電気透析装置およびその運転方法を提供するも
のである。

（問題点を解決するための手段）本発明者等は、電気透析法により対象液の脱塩あるいは
脱イオンを行うにあたり、対象液貯蔵槽の対象液を電気
透析槽に循環するための送液ポンプ、電極液槽の電極液
を電気透析槽に送液するための送液ポンプ、直流電源に
より通電されうる少なくとも一組の陽極と陰極と少なく
とも一組のカチオン交換膜とアニオン交換膜とから構成
される電気透析槽、電気伝導度セル、電流計及びコンピ
ューターを内蔵するコントロール部よりなる電気透析装
置を用い、電気透析の運転中に脱塩あるいは脱イオンの
進行度を監視し、コントロール部により運転を制御する
ことによって、前述したような生化学物質等を含む水溶
液の脱塩あるいは脱イオンが簡単に処理できることを見
出だし本発明を完成した。

（作用）以下、その詳細について説明する。

本発明において透析に供される対象液としては、アミノ
酸、アミノ酸誘導体、オリゴペプチド、オリゴ糖、坑生
物質を始めとする生化学物質、動物や植物からの生体抽
出物、食品、食品添加物等の溶液が挙げられる。

上記対象液から脱塩された塩分は、電気透析のための電
解液あるいは濃縮液にトラップされる。

この電解液としては、塩化ナトリウム、硫酸ナトリウム
等の無機塩の水溶液から適宜選択され使用される。

これらの対象液の脱塩は、アニオン交換膜とカチオン交
換膜を有する電気透析装置に、対象液と電解液をそれぞ
れ送液して対象液中の塩分を電解液中あるいは濃縮液中
に移動させることにより行われる。

本発明における電気透析のための電極は、少なくとも一
組の陽極と陰極からなっている。また、装置内に複数の
組の電極を設けても一向に差し支えはないが、電気透析
装置が複雑かつ大型となるので、通常は一組の電極を電
気透析装置両端に設ければ十分である。

一方、脱塩の為に対象液と電解液をしきり、かつ塩分の
みを通過、移動させるためのアニオン交換膜とカチオン
交換膜とは、少なくとも一組が電気透析装置内に設けら
れていればよい。対象液の量が多かったり、対象液中の
塩分濃度が高かったりといった条件で、−組の交換膜で
は脱塩処理に時間がかかりすぎるような場合には複数の
交換膜を設けることも出来る。

二組以上の交換膜を用いた場合は、膜を隔てて対象液室
と交互に隣り合って濃縮液室が新たに生じる。この濃縮
液室には、電解液と同じまたは異なる無機塩の水溶液を
送液すれば良いが、必ずしもポンプで送液する必要はな
い。

対象液の脱塩の進行度は電気伝導度の測定により監視さ
れる。この対象液の電気伝導度は、電気伝導度測定セル
の電極を電気伝導度計に接続して測定される。電気伝導
度計としては、市販のＬＣＲメーターなどを問題なく使
用することができるが、発信器と増幅器を組合わせた簡
単な回路を用いても良い。また、電気伝導度測定セルに
ついては、２枚の電極がスペーサーを挟み、両側からセ
ル枠により固定されている市販のものが使用されうる。

セル用の電極としては、白金、ステンレス、ニッケルな
どの金属電極、金や白金をメツキした電極、炭素、白金
黒、金属酸化物被覆チタン電極などが使用される。

本発明装置の一例を第１図に概略図として示す。

電気透析槽１には、直流定電圧定電流電源９より通電（
電流は電流計１９でモニタ）された陽極室３に設置され
た陽極７と陰極室４に設置された陰極８の一組の電極、
対象液脱塩室２と陽極室３とを仕切るアニオン交換膜５
及び対象液脱塩室２と陰極室４とを仕切るカチオン交換
膜６からなる。

対象液は、対象液ｔ！１０から送液ポンプ１５によって
電気伝導度測定セル１６を通り、アニオン交換膜５及び
カチオン交換膜６に挟まれた対象液脱塩室２へ送られ、
さらに対象液槽１０へと対象液送液ライン１２により循
環送液される。−万雷極液は、電極液槽１１から送液ポ
ンプ１４により陽極室３と陰極室４とに送られ、さらに
電極液槽１１へと電極液送液ライン１３により循環送液
される。

なお、電気伝導度測定セル１６で測定された値は電気伝
導度計１７で表示される。この電気伝導度測定セル１６
の位置は、対象液送液ライン１２中のいずれに位置され
ていても良いが、対象液槽１０と送液ポンプ１５との間
又は送液ポンプ１５と電気透析槽１との間の対象液送液
ライン１２中に位置されるのが好ましい。

また、電解液の送液は、電気透析槽１の陽極室３と陰極
室４とに並列にすることも出来るが、陰極室４から陽極
室３と循環させる又はその逆の方向に循環させることで
、装置の簡素化を図ることが出来る。

さらに本発明装置は、プログラマブルタイマーを有する
コンピューターを内蔵するコントロール部により自動制
御を行う。電気伝導度測定セル１６で測定された値は電
気伝導度計１７により電圧計で表示しても良いが、アナ
ログ・デジタル変換処理してコントロール部２０に内蔵
するコンピューターに入力しても良い。例えば、電気透
析を開始する際、電気透析槽１への通電を行わないで、
まず送液ポンプ１４．１５のみを作動させて最初の対象
液の電気伝導度（電気伝導度計１７からの出力値：Ｅｏ
）を測定して、これをコントロール部２０に内蔵するコ
ンピューターのメモリーに記憶させ、必要に応じてＬＥ
Ｄなどの表示パネル２１に表示させることが出来る。そ
して通電を開始してからの対象液の電気伝導度（電気伝
導度計１７からの出力値：Ｅ）との比の値（Ｅ／Ｅｏ）
を表示パネル２１に表示させる。

また、電気伝導比（Ｅ／Ｅｏ）、電気透析槽に流れる電
流および通電時間のいずれかの値が予め設定した値とな
った時、コンピューターを内蔵するコントロール部２０
の指令により、直流定電圧定電流電源９を制御して電気
透析槽１への通電を停止したり、ポンプコントローラー
１８を制御して送液ポンプ１４．１５を逆転させたり停
止させたりすることが出来る。

この様なコントロール部２０による脱塩操作のフローチ
ャート例を第２図に示す。

（実施例）以下本発明を実施例によりさらに説明するが、本発明は
これらに限定されるものではない。

実施例１第１図に示した電気透析槽１に、アニオン交換膜５とし
てフッ素系アニオン交換膜（東ソー■製、イオン交換容
ｆｆ１０．９１ミリ当量／ｇ・乾燥膜、含水率０．１５
ｇ／ｇ・乾燥膜）、カチオン交換膜６としてデュポン社
製のＮａｆｉｏｎｌ１７を膜間距離が１１１Ｉ１１とな
るように装着した。これらの膜の有効膜面積は８　ｃｄ
であった。陽極７には寸法安定電極である酸化金属被覆
チタン、陰極８にはステンレスを用いた。脱塩対象液と
して塩化ナトリウムを０．　１　　ｍｏｌ／ｊ！とサッ
カロースを１％含有する水溶液１０−を送液ポンプ１５
により４０ｍｊ！／ｆｆ１１ｎの流速で循環した。電極
液として５％硫酸ナトリウム水溶液２０−を同流速で循
環した。

最初、電気透析槽１への通電を行わないで、まず送液ポ
ンプ１４．１５のみを作動させ、３０秒後に対象液の電
気伝導度（電気伝導度計１７からの出力値）の測定を開
始し、１０秒間データの読込みを行い、この間の平均値
（Ｅｏ）をコントロール部２０に内臓のコンピューター
のメモリーに記憶させた。また、Ｅ／Ｅｏの終了設定値
は０．０％、電気透析槽へ流れる電流の終了設定値は０
、ＯＩＡ、通電時間の終了設定値は１５分とした。

その後、電気透析槽１への通電を開始し、対象液の電気
伝導度（電気伝導度計１７からの出力値）を読込み（Ｅ
）　、Ｅ／Ｅｏｘ１００　（％）で計算される脱塩率を
ＬＥＤ表示パネルにデジタル表示した。電気透析槽１へ
通電した電流の上限は０゜３Ａで、電圧の上限はＩＯＶ
とし、対象液の液温は２５〜３０度であった。通電を開
始した時からのＬＥＤ表示の脱塩率および電気透析槽へ
流れる電流と時間との関係を第３図に示す。

脱塩を終了した対象液の塩化ナトリウム濃度は約１０１
）ｐｆｆｌであり、これに含まれる硫酸イオン（ＳＯ）
の濃度は１　ｐｐ１１以下であった。また、サッカロー
スの対象液中への残存率は９９％であった。

実施例２実施例１と同様の操作を行い、電流と通電時間の終了設
定値は変えずに、脱塩率が５０％となった時、通電が自
動的に停止するようにコントロール部２０のコンピュー
ターを設定した。ＬＥＤ表示の値が脱塩率５０％を示し
た時、直流定電圧定電流電源９が作動して通電を停止し
た。この時得られた対象液の塩素イオン濃度をイオンク
ロマトグラフィーで測定したところ、０．０４６１１１
ｏ１／ｉであり、表示された値とほぼ一致した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電気透析装置の一実施態様を示す概略
図であり、第２図はコンピューターを内蔵するコントロ
ール部により制御する本発明装置のフローチャート図で
あり、第３図は本発明実施例での脱塩率および電流と時
間の関係を示す図である。１・・・電気透析ＶＪ　　　　２・・・対象液脱塩室３
・・・陽極室　　　　　　４・・・陰極室５・・・アニ
オン交換膜　　６・・・カチオン交換膜７・・・陽極　
　　　　　　８・・・陰極９・・・直流電源　　　　１
０・・・対象液槽１１・・・電解液槽　　　　１２・・
・対象液送液ライン１３・・・電解液送液ライン１４．
１５・・・送液ポンプ１６・・・電気伝導度測定セル１７・・・電気伝導度計１８・・・ポンプコントローラー１９・・・電流計　　　　　２０・・・コントロール部
２１・・・表示パネル

Claims

【特許請求の範囲】

（１）対象液貯蔵槽の対象液を電気透析槽に循環するた
めの送液ポンプ、電極液槽の電極液を電気透析槽に送液
するための送液ポンプ、直流電源より通電されうる少な
くとも一組の陽極と陰極と少なくとも一組のカチオン交
換膜とアニオン交換膜とから構成される電気透析槽、電
気伝導度セル、電流計及びコンピューターを内蔵するコ
ントロール部よりなる電気透析装置。
（２）対象液貯蔵槽の対象液を電気透析槽に循環するた
めの送液ポンプ、電極液槽の電極液を電気透析槽に送液
するための送液ポンプ、直流電源より通電されうる少な
くとも一組の陽極と陰極と少なくとも一組のカチオン交
換膜とアニオン交換膜とから構成される電気透析槽、電
気伝導度セル、電流計及びコンピューターを内蔵するコ
ントロール部よりなる電気透析装置を用い、電気透析槽
に流れる電流、対象液の電気伝導度（実測値）、電気透
析槽への通電前あるいは通電直後の対象液の電気伝導度
（初期値）と実測値の比の値または運転時間のいずれか
が設定の値に達したとき、コントロール部により電気透
析槽への通電および対象液と電極液の送液を停止する電
気透析装置の運転方法。