JPH04197401A - カリウムイオンの分離方法 - Google Patents

カリウムイオンの分離方法

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JPH04197401A
JPH04197401A JP2332601A JP33260190A JPH04197401A JP H04197401 A JPH04197401 A JP H04197401A JP 2332601 A JP2332601 A JP 2332601A JP 33260190 A JP33260190 A JP 33260190A JP H04197401 A JPH04197401 A JP H04197401A
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JP
Japan
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ions
taeniolite
potassium
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ion
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JP2332601A
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Takashi Suzuki
喬 鈴木
Michihiro Miyake
三宅 道博
Shizuo Sugita
杉田 静雄
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SAKIDO SEIEN KK
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SAKIDO SEIEN KK
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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] 本発明はカリウムイオンの分離方法に係り、特に、従来
、分離困難であったナトリウムイオン(Naイオン)と
カリウムイオン(Kイオン)とが混在する系内からにイ
オンのみを選択的かつ効率的に分離することができる方
法であって、海水、かん木又は食塩中のNaイオンとに
イオンの分離に好適なカリウムイオンの分離方法に関す
る。
[従来の技術] 海水、各種かん木及び各種食塩は、Naイオンを主成分
とし、Kイオン、Caイオン、Mgイオン、Caイオン
、S04イオン、Brイオンなどの無機成分を含んでい
る。従来、これらの成分の分離には、蒸発晶析法、冷却
晶析法、薬品処理法、酸化還元法などが用いられている
一方、無機系イオン交換体についての研究は、1850
年のH,S、Thomp’son、J。
T、Wayの研究に始まり、1945年ごろまでは天然
ゼオライトが主役をなし、その後ゼオライトの合成、リ
ン酸ジルコニウムなどの合成があり、近年では、ヒドロ
キシアパタイトの合成、改質が行なわれている。これら
の無機イオン交換体は原子価、原子量及び化学的特性が
異なるイオン間の分離に有効であり、ゼオライトはNa
イオンとCa、Mgイオンとの分離の目的に、リン酸ジ
ルコニウムやヒドロキシアパタイトは、pb、Cr、M
n’、Znイオンなどの重金属を分離する目的で、水処
理や廃水処理に用いられている。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、1価のアルカリ金属で化学的特性が類似
しているNaイオンとにイオンとの分離は困難であり、
特に多量のNaイオンの中に存在する少量のにイオンの
分離には従来、実用上有効な方法が提案されていないの
が現状である。
即ち、従来法のうち亜硝酸コバルト、ヘキシル、クラウ
ンエーテルなどの薬品によるにイオン分離法は、分離効
率は良い反面、薬品の毒性、経済性、食品衛生の点から
実用性がない。蒸発晶析法や冷却晶析による分離方法は
実用段階にはあるものの、晶析される結晶の内部にNa
イオン或いはにイオンが混入することが避けられず、分
離には限界がある。また、近年その発達が著しいイオン
交換樹脂やイオン交換膜を用いる分離方法においても、
性質が類似したこれら1価イオン同志の分離には十分な
結果を得ていない。
一方、前述の如く、無機イオン交換体は、各々の目的分
離物質の分離には有効ではあるが、海水、かん木又は食
塩中のNaイオンとにイオンを分離するには不適当であ
り、実験の結果からも分離特性を示さないことが確認さ
れた。また、海水やかん水に含まれている微量のウラニ
ウムやリチウムの分離には、チタン酸やマンガン酸化物
のような無機イオン吸着体が用いられているが、これら
も前記の無機イオン交換体におけると同様に、Naイオ
ンとにイオンを選択的に分離する特性を示さない。
本発明は上記従来の問題点を解決し、海水、かん木又は
食塩等のNaイオンとにイオンが混在する系からも、K
イオンのみを容易かつ効率的、選択的に、安価にしかも
高い安全性のもとに分離することができる、実用性の高
いカリウムイオンの分離方法を提供することを目的とす
る。
[課題を解決するための手段] 本発明のカリウムイオンの分離方法は、Kイオンを含む
被処理物質を無機イオン交換体で処理することにより、
含有されるにイオンを分離する方法であって、該無機イ
オン交換体として、K型テニオライトのにイオンの少な
くとも一部をNaイオンで置換してなるテニオライトを
用いることを特徴とする。
即ち、本発明者らは、毒性がな(構造が強固でかつ安価
な無機イオン交換体に着目して、海水、かん木又は食塩
中のNaイオンとにイオンの分離について研究を行ない
、数多くの天然又は合成フッ素系雲母の中から、K型テ
ニオライトのにイオンをNaイオンで置換したものがこ
れらイオン間の選択的分離特性があることを見出し、本
発明を完成させた。
以下に本発明の詳細な説明する。
本発明で用いる無機イオン交換体は、K型テニオ−7−
1’ト(KMg* LiSi4010F! )のにイオ
ンの一部又は全部をNaイオンで置換したデュオライト
である。以下、K型テニオライトのにイオンの一部をN
aイオンで置換したデュオライト(KX Na+−x 
Mg、x L i S L40roFx )をに−Na
型テニオライトと称し、K型テニオライトのにイオンの
全部をNaイオンで置換したテニオライト(NaMg2
LiSi40.、F、)をNa型テニオライトと称す。
このようなに−Na型テニオライト又はNa型テニオラ
イトは、例えばに型テニオライトをテトラフェニルボロ
ン(以下rNaTPBJと略称する。)で処理すること
により製造することができる。具体的には、K型テニオ
ライトを60〜lOO℃にて、NaCj2−NaTPB
−EDTA溶液(NaCJ2濃度=3〜10重量%、N
aTPB濃度:3〜lO重量%、EDTAO,1〜2重
量%)中で3〜20日間水熱反応する。
本発明において、用いるイオン交換体は、そのにイオン
のNaイオンへの置換率が高い程高い分離性能を得るこ
とができる。通常の場合、K型テニオライトのにイオン
の20%以上、特に70%以上がNaイオンに置換され
たものを用いるのが好ましい。このNa置換率は、上記
NaTPB処理条件を適宜設定することにより容易に調
整することができる。
に−Na型テニオライト又はNa型テニオライトの使用
量は、少な過ぎると十分な分離効率を得ることができず
、多過ぎてもそれ以上の効果が得られず、経済的に不利
である。即ち、後述の[作用1の項で説明するように、
K−Na型デュオライト又はNa型テニオライトは、そ
のNaイオンを被処理物質中のにイオンとイオン交換し
て、Kイオンを取り込むと共にNaイオンを遊離してに
イオンを被処理物質中から選択的に分離除去するもので
ある。従って、このイオン交換に関与するにイオンとN
aイオンとのバランスが保たれていないと、良好な処理
効率が得られない。通常の場合、被処理物質中のにイオ
ン量に対して、K−Na型テニオライト又はNa型テニ
オライト中のNaイオンが2〜7モル倍となるように、
K−Na型テニオライト又はNa型テニオライトを使用
するのが好ましい。
本発明のカリウムイオンの分離方法の具体的な実施方法
には特に制限はなく、K−Na型デュオライト又はNa
型テニオライトを直接被処理物質溶液中に添加混合して
反応させるバッチ法で行なっても良(、また、K−Na
型テニオライ)・又Lt N a 型テニオライトを充
填したカラムに被処理物質溶液を流通させるカラム法で
行なっても良い。
このような本発明のカリウムイオンの分離方法によれば
、従来分離困難であった海水、がん水又は食塩(岩塩、
天日塩、イオン交換膜塩)等の原料の中から、容易かつ
安全に、効率良く、Kイオンを選択的に分離採取するこ
とが可能となり、例えば、各種食塩の中からにイオンを
分離することにより、Kイオンを含まない純度の高い食
塩や薬品としての塩化ナトリウム或いはにイオンを含ま
ないツーダニ業用塩を製造することが可能となる。
[作用] 本発明において、K−Na型テニオライト、又はNa型
テニオライトにょるにイオンの分離作用は次のような、
イオン交換能によるものである。
即ち、Kイオンを記憶させた格子イオン交換体であるに
型テニオライトは、その中のにイオンの一部又は全部を
Naイオンに置換することにより「イオン記憶イオン交
換体」となる。このなかでは、Naイオンは居心地が悪
く、不安定であり、その結果、同一原子価で化学的特性
が類似するにイオンと選択的に容易にイオン交換し、元
の構造であるにイオン含有格子イオン交換体に戻る。
なお、このようなイオン交換能を得るために、K型テニ
オライトをに−Na型テニオライト又はNa型テニオラ
イトにイオン置換する際、その格子構造は変えないよう
にすることが重要である。
[実施例] 以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に
説明する。
比較例I K型テニオライトを200℃においてlNNaCl2溶
液中で1か月間処理して得られたテニオライト0.1g
を、25℃で24時間、第1表に示す成分濃度のKCl
2−NaCn混合試料溶液中(40mg、)において反
応させた。反応終了後の反応液の成分濃度を第1表に示
す。
/ / / /′ 、7/ 7・′ / /′ / 7/′ / /′ / 外 第1表より、K型テニオライトをlN NaCl2溶液中で水熱処理したものは、Kイオンの選
択分離性は極めて僅かであることが明らかである。
実施例1 K型テニオライトをNaTPB処理して得られたに−N
a型テニオライト(KイオンのNaイオン置換率は20
%)0.1gを、25℃で、24時間、第1表に示す成
分濃度のKCj2−NaCI2混合試料溶液中(40m
!2)において反応させ成分変化を調べた。結果を第2
表に示す。
なお、以、下において、交換モル比とは、Kゝ除去率と
Na”遊離量とをモル比で示したものであ第2表より明
らかなように、K型テニオライトをNaTPB処理して
得られるに−Na型デュオライトは、K”:Na”が1
=1〜1:30の範囲の混合溶液中のにイオンの約20
%を選択的に分離する能力を示す。
なお、この場合の交換体、即ち、デュオライトのNaT
PB処理前後及び反応使用後、即ち、Kイオンの取り込
み後の粉末X線回折図は、それぞれ第1図(a)、(b
)及び(C)に示す通りであった。
比較例2 Na型フッ素四ケイ素雲母0.1gを25℃で、24時
間、第3表に示す成分濃度のKO2−NaCβ混合試料
溶液中(40mjりにおいて反応させた時の成分変化を
第3表に示す。
第3表より明らかなように、Na型フッ素四ケイ素雲母
はK”:Na”が1:l 〜1:20の範囲の混合溶液
中のに゛イオンを選択的に分離できるが、その割合は約
2〜16%と実用上十分ではない。
実施例2 にイオンを100%Naイオンに置換したNa型テニオ
ライト0.1gを25℃で、24時間、第4表に示す成
分濃度のKCl2−NaC9,混合試料溶液中(40m
ff)において反応させた時の酸第4表より明らかなよ
うに、K型テニオライトのにイオンすべてをNaイオン
に置換したNa型テニオライトを実施例1.比較例1.
2と同一条件で反応させた場合、K″″ :Na”が1
:1〜1:20の範囲で、混合溶液中のにイオンの95
〜82%を選択的に分離するすぐれた結果が得られる。
なお、この反応の前後の交換体、即ちテニオライトの粉
末X!回折図は、それぞれ第2図(a)、(b)に示す
通りであり、Kイオンの取り込みにより変化しているこ
とが明らかである。
上記KCl2−NaCf2U合試料溶液に対する分離特
性の試験結果に基き、更に、実際の海水とこれを原料と
して製塩工場でイオン交換膜法により濃縮したかん水、
及びこのかん木を原料として製塩工場で生産した食塩を
対象として分離試験を行なった。用いた試料の成分分析
値は第5表に示す通りである。
実施例3 実施例2で用いたと同様のNa型デュオライトを25℃
で、24時間、海水(40℃氾)中において、第6表に
示す添加量で反応させた時の成分変化を第6表に示す。
第6表より明らかなように、Na型テニオライトは、海
水に対して添加量0.1g/40mJ2では海水中のに
イオンの28.5%を選択分離するに過ぎなかったが、
添加量0.5g/40mI2.1.0g/40+nI2
においてはにイオンのほぼ100%を選択的に分離する
優れた能力を示す。
実施例4 実施例2で用いたと同様のNa型デュオライトを25℃
で、24時間、イオン交換膜かん木(40mβ)中にお
いて、第7表に示す添加量で反応させた時の成分変化を
第7表に示す。
第7表より明らかなように、Na型テニオライトは、か
ん木に対しても、海水と同様、添加量1.0g/40m
J2ではかん水中のにイオンの27.7%を分離し、添
加量3.0g/40mj2では78.2%、5.0g/
40mj2ではほぼその100%を選択的に分離できる
優れた結果が得られる。
実施例5 実施例2で用いたと同様のNa型テニオライトを25℃
で、24時間、製塩工場生産の食塩の20重量%水溶液
(40mJ2)中において、第8表に示す添加量で反応
させた時の成分変化を第8第8表より明らかなように、
Na型テニオライトはNaイオンが多量存在する食塩水
溶液においても、添加量7.5g/100rr+12で
にイオンの80.6%を、また12.5g/100mn
ではそのほぼ100%を選択的に分離する優れた能力を
示す。
実施例6 実施例2で用いたと同様のNa型テニオライト0.5g
を25℃で、24時間、海水(40mり中で反応させた
時の経時変化曲線を第3図に示す。第3図より明らかな
ように、Na型テニオライトの海水反応におけるにイオ
ンの分離反応は、25℃においても比較的速やかに進行
し、6〜12時間の間でほぼ完了した。
実施例7 実施例2で用いたと同様のNa型テニオライト0.1.
0.3.0.5gを、各々カラム法により25℃で海水
と反応させた時の海水流下量とにイオン除去量の関係を
第4図に示す。
第4図の結果は、実施例2〜6までのバッチ法による結
果と同様に、Na型テニオライトが実際的なカラム法に
おいても50m!2以上の海水流下量により、添加量に
応じて定量的ににイオンを分離することを示しており、
Na型テニオライトが海水、かん木又は食塩中のNaイ
オンとにイオンの分離に実用性を有することを示してい
る。
[発明の効果] 以上詳述した通り、本発明のカリウムイオンの分離方法
によれば、従来、その化学的性質が近似しているために
分離困難で実用的な分離方法が提供されていなかった、
KイオンとNaイオンとが混在する系からも、高い安全
性のもとに、容易かつ効率的にしかも安価ににイオンを
選択分離することができる。
本発明のカリウムイオンの分離方法によれば、Naイオ
ンと共に少量のにイオンを含む海水、かん木又は食塩中
から、Kイオンのみを選択的かつ効率的に分離除去する
ことができ、その工業的有用性は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1における交換体の粉末X線回折図、第
2図は実施例2における交換体の粉末X線回折図、第3
図は実施例6の結果を示すグラフ、第4図は実施例7の
結果を示すグラフである。 代理人  弁理士  重 野  剛

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)カリウムイオンを含む被処理物質を無機イオン交
    換体で処理することにより、含有されるカリウムイオン
    を分離する方法であつて、該無機イオン交換体として、
    K型テニオライトのカリウムイオンの少なくとも一部を
    ナトリウムイオンで置換してなるテニオライトを用いる
    ことを特徴とするカリウムイオンの分離方法。
JP2332601A 1990-11-29 1990-11-29 カリウムイオンの分離方法 Pending JPH04197401A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004069371A1 (ja) * 2003-02-04 2004-08-19 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology 塩の水溶液から不純物含有量を低減する方法
CN100337712C (zh) * 2003-02-04 2007-09-19 独立行政法人产业技术总合研究所 从盐的水溶液中降低杂质含量的方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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