JPH01107810A - 電気透析装置の運転方法 - Google Patents

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、対象液の電気伝導度の初期値と実測値の比に
より運転条件を自動的に制御することもできる電気透装
置の運転方法に関する。本発明の方法は、医薬品などに
用いる生化学物質、食品、食品添加物、生体抽出液など
に含まれる塩分の除去や塩分濃度の調整に有効である。

（従来技術） アミノ酸、アミノ酸誘導体、オリゴペプチド、オリゴ糖
、抗生物質をはじ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のに脱塩が
必要である。そして最近、バイオテクノロジー分野の研
究が盛んになるにつれて、特に実験室レベルでの脱塩器
具の必要性が高まってきている。

従来、これらに用いる代表的な手法として、（１）拡散
透析膜法、（２）ゲルろ過性、（３）溶液中から目的物
を結晶化させる方法（晶析性）、（４）イオン交換膜を
用いて行う電気透析法などが採用されてきた。しかしな
がら、（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）に目的物が膜から
漏れてしまう。また（２）の方法では対象液の溶質濃度
が高いままでの分離が不可能であり、（３）の方法は、
ごく限られた条件でのみ有効である。さらに（４）の方
法では、従来装置が犬山りであり運転操作も複雑かつ繁
雑であった。

特に電気透析法において運転中に脱塩の進行度を監視す
るために、対象液を抜出して、原子吸光法やクロマトグ
ラフィーなどにより塩濃度を測定すると対象液が損失さ
れる上に、時間と労力が多大に消費されるという問題点
を有していた。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明の目的は、これらの従来の方法に比べ、簡単な操
作で、短時間に人手を掛けずに生化学物質などの水溶液
の脱塩を可能にする電気透析装置の運転方法を提供する
ことにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、電気透析装置に、透析の対象となる対象
液の電気伝導度を測定する電気伝導度測定セルを設け、
該電気伝導度測定セルで対象液の電気伝導度の初期値と
実測値を測定することにより、簡単な操作で電気透析装
置を運転できることを見出し本発明を完成するに至った
。

（作用） 以下詳細に本発明を説明する。

本発明の運転方法により運転することのできる電気透析
装置は、対象液を電気透析槽に送液するための送液ライ
ンを有しているものであれば特に限定はしないが、例え
ば、対象液貯蔵槽の対象液を電気透析槽に送液するため
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を設けてなる電気透析槽よりなる
電気透析装置が挙げられる。

本発明は、上記電気透析装置の対象液送液ラインに電気
伝導度測定セルを設け、該電気伝導度測定セルで電気透
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）とその後の対象液の電気伝導度（実測値）を
測定し、両者の比により運転を制御する電気透析装置の
運転方法である。

本発明における初期値は、電気透析槽へ電流を通じない
状態で対象液の送液を行い、所定の時間経過後に測定し
た対象液の電気伝導度であることが望ましく、この値を
初期値としてメモリーに保存した後あるいは保存すると
同時に電気透析槽へ電流を通じて電気透析を行えばよい
。このような操作により、より正確に対象液の電気伝導
度の初期値を測定することができる。ここで、電気透析
の開始にあたって、電気透析槽へ電流を通じない状態で
対象液の送液を行う時間とは、送液ラインに流れる対象
液の組成が一定となるのに十分な時間であり、通常５秒
から５分程度である。

また、本発明においては、対象液の電気伝導度の初期値
は瞬間値よりも一定時間（通常１秒から１分間、好まし
くは２秒から２０秒間）の平均値であることが望ましい
。また、電気透析運転中の対象液の電気伝導度の測定も
一定の時間（通常０゜１秒から１０秒間、好ましくは０
．５秒から２秒間）続けて行い、その平均値を採用する
ことが好ましい。

次に本発明の一例を第１図により説明する。第１図は対
象液送液ラインに電気伝導度セルを設けた電気透析装置
である。

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（通常、食塩水、硫酸ナトリウム等の無機塩
の水溶液が使用される。）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。

ここで、電気伝導度測定セル１６は対象液送液ライン１
２中のいずれに位置されていてもよいが、対象液槽１０
と送液ポンプ１５の間あるいは送液ポンプ１５と電気透
析Ｉ！１の間に位置されるのが好ましい。

第２図は電気伝導度測定セルの一例であり、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た
ものである。この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。

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、例えば第３図に示すような発信器と増幅器
を組合わせた簡単な回路を用いても良い。

この電気伝導度計からの出力は、アナログ・デジタル変
換を行った後、マイクロコンピュータ−２０に入力し、
初期値との比の値が計算される。

この値を適当な表示手段（例えば発光ダイオード、液晶
、プラズマデイスプレィ等）により表示することにより
、電気透析運転中に透析の進行度を監視することができ
る。

また、本発明の利点は、自動制御が可能となることであ
る。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（７１ｉ気伝導度計
１７からの出力値：　Ｅｏ）を測定して、これをマイク
ロコンピュータ−２０のメモリーに記憶させれば、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１
７からの出力値：Ｅ）との比の値（Ｅ／Ｅｏ）を正確に
表示パネル２１に表示させることができる。そして、予
め設定した比の値となった時、マイクロコンピュータ−
２０の指令により、リレーを作動させて直流定電圧定電
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。

（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
量０．９１ミリ当ｆｌ／ｇ・乾燥膜、含水率０．１５ｇ
／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１　ｍｍとなるよう
に装着した。これらの膜の有効膜面積は８Ｃ−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／ｉとサッカロースを
１％含有する水溶液１０ｒｄを送液ポンプ１５により４
０ａｉ！／ｍｉｎ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）をマイクロコンピュータ−２０のメモリーに記
憶させた。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（７１１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表示の脱塩率と時
間との関係を第４図に示す。またサッカロースの対象液
への残存率は塩濃度を１５００　ｐｐｍまで下げた場合
でも９９％以上であリ、電極室への漏れもなかった。

実施例２ 実施例１と同様の操作を行い、脱塩率が５０％となった
時、通電が自動的に停止するようにマイクロコンピュー
タ−２０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．　０４６
　　ｍｏｌ／ｊ！であり、表示された値とほぼ一致した
。

（発明の効果） 本発明の電気透析装置の運転方法により、従来操作が繁
雑であった電気透析を簡単に行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で用いられる電気透析装置の一例を、第
２図は本発明で用いられる電気伝導度測定セルの一例を
、第３図は電気伝導度計の一例を示す図である。第４図
は本発明実施例での脱塩率と時間の関係を示す図である
。 １・・・電気透析槽　　　　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　　　　１０
・・・対象液槽１１・・・電極液槽　　　　１２・・・
対象液送液ライン１３・・・電極液送液ライン１４．１
５・・・送液ポンプ１６・・・電気伝導度測定セル １７・・・電気伝導度計　　１８・・・コントローラー
１９・・・電流計　　　　　２０・・・コンピューター
２１・・・表示パネル ２２・・・コンピューター操作盤 ２３・・・電極　　　　　　２４・・・スペーサー２５
．２６・・・セルボディ２７・・・コネクター２８・・
・チューブ　　　　２９・・・貫通孔３０・・・ボルト ３１・・・電気伝導度セル　３２・・・固定抵抗３３・
・・発信器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）対象液を電気透析槽に送液するための送液ライン
   を有する電気透析装置の運転方法において、対象液送液
   ラインに電気伝導度測定セルを設け、該電気伝導度測定
   セルで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）とその後の対象液の電気伝導度
   （実測値）を測定し、両者の比により運転を制御する電
   気透析装置の運転方法。