JPH04215885A - 電極の再生法 - Google Patents
電極の再生法Info
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- JPH04215885A JPH04215885A JP3009091A JP909191A JPH04215885A JP H04215885 A JPH04215885 A JP H04215885A JP 3009091 A JP3009091 A JP 3009091A JP 909191 A JP909191 A JP 909191A JP H04215885 A JPH04215885 A JP H04215885A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J47/00—Ion-exchange processes in general; Apparatus therefor
- B01J47/02—Column or bed processes
- B01J47/06—Column or bed processes during which the ion-exchange material is subjected to a physical treatment, e.g. heat, electric current, irradiation or vibration
- B01J47/08—Column or bed processes during which the ion-exchange material is subjected to a physical treatment, e.g. heat, electric current, irradiation or vibration subjected to a direct electric current
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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- B01J49/00—Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor
- B01J49/30—Electrical regeneration
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
- Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】本発明は、電気化学的イオン交換に使用す
る電極の再生に関する。
る電極の再生に関する。
【０００２】イオン交換体上での水溶液からのイオン類
の電気化学的除去は、電気化学的イオン交換若しくは電
気化学的脱イオンと呼ばれ、例えば、英国特許第１，２
４７，７３２号、同第２，１５０，５９８号、及び同第
２，１８７，７６１号に開示され、公知となっている。 その方法は、電解液としての水溶液、作用電極及び対向
電極を有する電気化学的な槽を設置し、そこでは少なく
とも作用電極は樹脂の如きイオン交換体を組み込んでお
り、かつ電極間に直流電圧を印加することを含むもので
ある。溶液より陽イオンを除去するために、作用電極は
、陽イオン感応性イオン交換体と合体させ、陰極とする
。ＯＨ− イオンの生成により、ｐＨの局部的変化が電
極に起り、ＯＨ− イオンは水溶液から陽イオンを吸収
するための活性部位を生成する。次に電圧を逆に印加し
て、吸収イオンを溶出させ、作用電極を容易に再生する
ことができる。
の電気化学的除去は、電気化学的イオン交換若しくは電
気化学的脱イオンと呼ばれ、例えば、英国特許第１，２
４７，７３２号、同第２，１５０，５９８号、及び同第
２，１８７，７６１号に開示され、公知となっている。 その方法は、電解液としての水溶液、作用電極及び対向
電極を有する電気化学的な槽を設置し、そこでは少なく
とも作用電極は樹脂の如きイオン交換体を組み込んでお
り、かつ電極間に直流電圧を印加することを含むもので
ある。溶液より陽イオンを除去するために、作用電極は
、陽イオン感応性イオン交換体と合体させ、陰極とする
。ＯＨ− イオンの生成により、ｐＨの局部的変化が電
極に起り、ＯＨ− イオンは水溶液から陽イオンを吸収
するための活性部位を生成する。次に電圧を逆に印加し
て、吸収イオンを溶出させ、作用電極を容易に再生する
ことができる。
【０００３】作用電極は、イオン交換体とバインダーと
の均質な混合物を有する電流フィーダーを含んでもよい
。また、此の混合物には電気の良導体を含ませることが
できる。英国特許第２，１５０，５９８号に、このよう
な電極の一つの形式が開示されている。
の均質な混合物を有する電流フィーダーを含んでもよい
。また、此の混合物には電気の良導体を含ませることが
できる。英国特許第２，１５０，５９８号に、このよう
な電極の一つの形式が開示されている。
【０００４】このような作用電極に使用される陽イオン
交換体の一例として、式Ｚｒ（ＨＰＯ４ ）２ で示さ
れる燐酸ジルコニウムがある。燐酸ジルコニウムは此の
点では非常に有用な物質であるが、電気化学的イオン交
換の連続操作中に次式（１）に従って、ヒドロキシルイ
オンにより徐々に加水分解される欠点がある。
交換体の一例として、式Ｚｒ（ＨＰＯ４ ）２ で示さ
れる燐酸ジルコニウムがある。燐酸ジルコニウムは此の
点では非常に有用な物質であるが、電気化学的イオン交
換の連続操作中に次式（１）に従って、ヒドロキシルイ
オンにより徐々に加水分解される欠点がある。
【０００５】
Ｚｒ（ＨＰＯ４ ）２ ＋４Ｈ２ Ｏ → ２
Ｈ３ ＰＯ４ ＋Ｚｒ（ＯＨ）４ （１）
Ｈ３ ＰＯ４ ＋Ｚｒ（ＯＨ）４ （１）
【０００６】
その結果、電気化学的イオン交換の能力が低下し、該槽
の電圧が上昇する。
その結果、電気化学的イオン交換の能力が低下し、該槽
の電圧が上昇する。
【０００７】上記のような電極を再生する方法が発明さ
れた。本発明により、電気化学的イオン交換に使用する
電極を、再生する方法が提供される。この方法は、電極
が陽イオン交換体として加水分解され得る燐酸金属塩を
含み、この燐酸塩が少なくとも一部加水分解されたもの
であり、この電極を陽極とし、かつ電解液が１種以上の
燐酸イオンを含む水溶液である電気化学的な槽を、燐酸
金属塩の加水分解反応を逆転させて燐酸金属塩を再生す
るような条件下で作動することにより、電極を処理する
工程を含むものである。
れた。本発明により、電気化学的イオン交換に使用する
電極を、再生する方法が提供される。この方法は、電極
が陽イオン交換体として加水分解され得る燐酸金属塩を
含み、この燐酸塩が少なくとも一部加水分解されたもの
であり、この電極を陽極とし、かつ電解液が１種以上の
燐酸イオンを含む水溶液である電気化学的な槽を、燐酸
金属塩の加水分解反応を逆転させて燐酸金属塩を再生す
るような条件下で作動することにより、電極を処理する
工程を含むものである。
【０００８】本発明の方法によって、電気化学的イオン
交換における電極の元来の性能は、実質的に保持でき、
又は増加できることが見い出された。この陽イオン交換
体が、燐酸ジルコニウムであるときは、本発明の方法は
、上記（１）式の逆反応であると思われる。
交換における電極の元来の性能は、実質的に保持でき、
又は増加できることが見い出された。この陽イオン交換
体が、燐酸ジルコニウムであるときは、本発明の方法は
、上記（１）式の逆反応であると思われる。
【０００９】電解液中の燐酸イオンはＰＯ４３− 、Ｈ
ＰＯ４２− 、及びＨ２ ＰＯ４ − 、の１種若しく
はそれ以上であり、例えば、それぞれＮａ３ ＰＯ４
、Ｎａ２ ＨＰＯ４ 又はＮａＨ２ ＰＯ４ のような
適当な溶解した塩類によるか、又はオルト燐酸（Ｈ３
ＰＯ４ ）によるか、又は両者により提供されたもので
ある。電解液は酸性で、例えばｐＨ２の如く、ｐＨ４未
満であることが望ましい。
ＰＯ４２− 、及びＨ２ ＰＯ４ − 、の１種若しく
はそれ以上であり、例えば、それぞれＮａ３ ＰＯ４
、Ｎａ２ ＨＰＯ４ 又はＮａＨ２ ＰＯ４ のような
適当な溶解した塩類によるか、又はオルト燐酸（Ｈ３
ＰＯ４ ）によるか、又は両者により提供されたもので
ある。電解液は酸性で、例えばｐＨ２の如く、ｐＨ４未
満であることが望ましい。
【００１０】燐酸金属塩は好ましは遷移金属の燐酸塩例
えば、ジルコニウム又はチタンの燐酸塩であり、上記燐
酸ジルコニウムが望ましい。
えば、ジルコニウム又はチタンの燐酸塩であり、上記燐
酸ジルコニウムが望ましい。
【００１１】
【実施例】本発明を以下に示す実施例により説明するが
、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではな
い。
、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではな
い。
【００１２】
【実施例１】電気化学的イオン交換プロセスにおいて、
流動式電解槽中で３ヶ月連続的に、燐酸ジルコニウムの
電気化学的イオン交換電極（５４ｇ）を使用した。此の
工程では、約８０％を陰極として、２０％を陽極とした
。その結果、燐酸ジルコニウムの一部はＺｒ（ＯＨ）４
に加水分解された。得られた電極に関する、標準電気
化学的イオン交換バッチテストによれば、セシウム（Ｃ
ｓ２ ＣＯ３ として）２００ｐｐｍ から、通常の方
法による値の０．１ｐｐｍ に比較して、２０ｐｐｍ
までしか低下しなかった。又３ｍＡ／ｃｍ２ の電流を
流すのに必要な槽電圧が通常約３０Ｖの所が約５０Ｖと
増加し、即ち、この槽が高抵抗である事を示した。
流動式電解槽中で３ヶ月連続的に、燐酸ジルコニウムの
電気化学的イオン交換電極（５４ｇ）を使用した。此の
工程では、約８０％を陰極として、２０％を陽極とした
。その結果、燐酸ジルコニウムの一部はＺｒ（ＯＨ）４
に加水分解された。得られた電極に関する、標準電気
化学的イオン交換バッチテストによれば、セシウム（Ｃ
ｓ２ ＣＯ３ として）２００ｐｐｍ から、通常の方
法による値の０．１ｐｐｍ に比較して、２０ｐｐｍ
までしか低下しなかった。又３ｍＡ／ｃｍ２ の電流を
流すのに必要な槽電圧が通常約３０Ｖの所が約５０Ｖと
増加し、即ち、この槽が高抵抗である事を示した。
【００１３】電気化学的槽を、その中で陽極を上記で使
用した電極とし、電解液は１Ｍ ＮａＨ２ ＰＯ４
と０．２Ｍ Ｈ３ ＰＯ４ を含む水溶液とし、対向
電極として白金鍍金のチタンを使用して、構成した。使
用電極は約５日間３ｍＡ／ｃｍ２ で陽極酸化され、そ
の後上記標準テストでテストし、セシウム（Ｃｓ２ Ｃ
Ｏ３ 換算）２００ｐｐｍ が０．１ｐｐｍ に下る事
を確めた。更に槽電圧は最初の電圧より相当に低い１０
Ｖに低下した。
用した電極とし、電解液は１Ｍ ＮａＨ２ ＰＯ４
と０．２Ｍ Ｈ３ ＰＯ４ を含む水溶液とし、対向
電極として白金鍍金のチタンを使用して、構成した。使
用電極は約５日間３ｍＡ／ｃｍ２ で陽極酸化され、そ
の後上記標準テストでテストし、セシウム（Ｃｓ２ Ｃ
Ｏ３ 換算）２００ｐｐｍ が０．１ｐｐｍ に下る事
を確めた。更に槽電圧は最初の電圧より相当に低い１０
Ｖに低下した。
【００１４】
【実施例２】電気化学的イオン交換電極を酸化ジルコニ
ウム（酸化ジルコニウム２５ｇ、面積５０ｃｍ２ ）で
製造した。吸収したイオンを電極から除去するために、
此の電極を純水中で２時間陽極として保持し、陽イオン
を脱イオンし、続いて水洗後、純水中で２時間陰極とし
て保持し、陰イオンを脱イオンした。その後、電気化学
的イオン交換電極として水溶液よりセシウムイオンを除
去するテストをした。セシウム（Ｃｓ２ ＣＯ３ 換算
）２００ｐｐｍ は、６０ｐｐｍ に下り、ｐＨは低下
した。
ウム（酸化ジルコニウム２５ｇ、面積５０ｃｍ２ ）で
製造した。吸収したイオンを電極から除去するために、
此の電極を純水中で２時間陽極として保持し、陽イオン
を脱イオンし、続いて水洗後、純水中で２時間陰極とし
て保持し、陰イオンを脱イオンした。その後、電気化学
的イオン交換電極として水溶液よりセシウムイオンを除
去するテストをした。セシウム（Ｃｓ２ ＣＯ３ 換算
）２００ｐｐｍ は、６０ｐｐｍ に下り、ｐＨは低下
した。
【００１５】陰イオン及び陽イオンを再び純水に脱着し
た。電極はそれから稀燐酸中で電流５ｍＡ／ｃｍ２ を
流し、約５時間陽極電圧を保持した。電解液は最初約１
０８０ｐｐｍ ＰＯ４ イオンを含む燐酸１リットルで
あった。燐酸イオンは電極に吸収され、電解液中の濃度
は約０．２ｐｐｍ に落ち、最終点は、ｐＨ及び槽電圧
がＳ字状に増加して、それぞれ平坦な状態に到達するこ
とにより示された。此の過程は全部で３回繰り返された
。若し酸化ジルコニウムの化学式をＺｒ（ＯＨ）４ で
あると仮定すると、吸収された燐酸塩（３．２２ｇ）は
燐酸ジルコニウムへの転換率は約１０％となる。若し酸
化ジルコニウムが更に多く加水分解されれば転換率は実
際に更に高くなる。
た。電極はそれから稀燐酸中で電流５ｍＡ／ｃｍ２ を
流し、約５時間陽極電圧を保持した。電解液は最初約１
０８０ｐｐｍ ＰＯ４ イオンを含む燐酸１リットルで
あった。燐酸イオンは電極に吸収され、電解液中の濃度
は約０．２ｐｐｍ に落ち、最終点は、ｐＨ及び槽電圧
がＳ字状に増加して、それぞれ平坦な状態に到達するこ
とにより示された。此の過程は全部で３回繰り返された
。若し酸化ジルコニウムの化学式をＺｒ（ＯＨ）４ で
あると仮定すると、吸収された燐酸塩（３．２２ｇ）は
燐酸ジルコニウムへの転換率は約１０％となる。若し酸
化ジルコニウムが更に多く加水分解されれば転換率は実
際に更に高くなる。
【００１６】電極を陽極として２時間純水の中で保持し
て陽イオンを脱着した後、電極を電気化学的イオン交換
電極としてテストした。極く微量の燐酸塩が流出した（
最終的濃度１０ｐｐｍ 以下）。約３時間吸収後、セシ
ウム濃度は１４ｐｐｍ に下った。これは最初の酸化ジ
ルコニウム電極の性能以上に充分改善された事を示して
いる。 このように水和酸化ジルコニウムが燐酸ジルコニウムに
、電気化学的イオン交換電極において変換され、陽イオ
ンを吸収する能力を改善することが明らかである。
て陽イオンを脱着した後、電極を電気化学的イオン交換
電極としてテストした。極く微量の燐酸塩が流出した（
最終的濃度１０ｐｐｍ 以下）。約３時間吸収後、セシ
ウム濃度は１４ｐｐｍ に下った。これは最初の酸化ジ
ルコニウム電極の性能以上に充分改善された事を示して
いる。 このように水和酸化ジルコニウムが燐酸ジルコニウムに
、電気化学的イオン交換電極において変換され、陽イオ
ンを吸収する能力を改善することが明らかである。
Claims (4)
- 【請求項１】 電極が陽イオン交換体として加水分解
され得る燐酸金属塩を含み、この燐酸塩が少なくとも一
部加水分解されたものである、電気化学的イオン交換に
使用する電極を再生する方法であって、前記電極を陽極
とし、かつ電解液が１種以上の燐酸イオンを含む水溶液
である電気化学的な槽を、燐酸金属塩の加水分解反応を
逆転させて燐酸金属塩を再生するような条件下で作動す
ることにより、前記電極を処理することを特徴とする前
記方法。 - 【請求項２】 燐酸イオンが、ＰＯ４３− 、ＨＰＯ
４２− またはＨ２ ＰＯ４ − の１種以上を含む、
請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 電解液が酸性である請求項１又は請求
項２記載の方法。 - 【請求項４】 電解液のｐＨが４未満である請求項３
記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB909002079A GB9002079D0 (en) | 1990-01-30 | 1990-01-30 | Electrode regeneration |
| GB90020793 | 1990-01-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04215885A true JPH04215885A (ja) | 1992-08-06 |
| JP3093291B2 JP3093291B2 (ja) | 2000-10-03 |
Family
ID=10670133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03009091A Expired - Fee Related JP3093291B2 (ja) | 1990-01-30 | 1991-01-29 | 電極の再生法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5766442A (ja) |
| JP (1) | JP3093291B2 (ja) |
| DE (1) | DE4102539C2 (ja) |
| FR (1) | FR2657600B1 (ja) |
| GB (2) | GB9002079D0 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996027033A1 (en) * | 1995-02-27 | 1996-09-06 | Electro-Remediation Group, Inc. | Method and apparatus for stripping ions from concrete and soil |
| US6537690B1 (en) * | 2000-10-23 | 2003-03-25 | Plug Power Inc. | Method of operating a fuel cell system |
| US6795298B2 (en) * | 2001-09-07 | 2004-09-21 | Luxon Energy Devices Corporation | Fully automatic and energy-efficient deionizer |
| KR100668321B1 (ko) * | 2004-12-22 | 2007-01-12 | 삼성에스디아이 주식회사 | 금속 포스페이트를 사용한 연료전지용 전극 및 이를채용한 연료전지 |
| DE102005044252A1 (de) * | 2005-09-15 | 2007-03-29 | Hans Sasserath & Co Kg | Gerät zur Wasserbehandlung |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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