JPH04293526A - Separation of nitrate ion - Google Patents

Separation of nitrate ion

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JPH04293526A
JPH04293526A JP3080581A JP8058191A JPH04293526A JP H04293526 A JPH04293526 A JP H04293526A JP 3080581 A JP3080581 A JP 3080581A JP 8058191 A JP8058191 A JP 8058191A JP H04293526 A JPH04293526 A JP H04293526A
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JP
Japan
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anion exchange
membrane
exchange membrane
electrodialysis
group
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Japanese (ja)
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Rutan Furorensu
フロレンス ルタン
Toshikatsu Sada
佐田 俊勝
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Tokuyama Corp
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Tokuyama Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To separate nitrate ions selectively from an aqueous solution containing various other anions in addition thereto by an electrodialyzing method using an ion exchange membrane. CONSTITUTION:A method for separating nitrate ions which is characterized by using in electrodialysis a strong basic anion exchange membrane having at least one hydrocarbon group containing not less than two carbon atoms attached to its anion exchange group.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、特定された陰イオン交
換膜を用いて、種々の陰イオンが混在する水溶液中から
硝酸イオンを選択的に電気透析により分離する方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for selectively separating nitrate ions from an aqueous solution containing various anions by electrodialysis using a specified anion exchange membrane.

【0002】0002

【従来技術】硝酸イオンは、飲料水中に含まれていると
人体に有害なイオン種である。特に近年、産業排気ガス
に基づく酸性雨の問題、雨の少ない地域における農業用
肥料あるいは家畜類の排せつ物に基づく地下水中に含ま
れる硝酸イオンの増大が深刻な問題となっている。特に
降雨量の少ないヨーロッパにおいては、その現象が顕著
となっている。また、産業廃棄物中に硝酸イオンを含ん
だものが増加しており、これも地球の環境保全の観点か
ら重要な問題である。
BACKGROUND OF THE INVENTION Nitrate ions are ion species that are harmful to the human body if they are contained in drinking water. Particularly in recent years, acid rain caused by industrial exhaust gas and an increase in nitrate ions contained in groundwater caused by agricultural fertilizers or livestock excrement in areas with little rainfall have become serious problems. This phenomenon is particularly noticeable in Europe, where rainfall is low. Furthermore, the amount of industrial waste containing nitrate ions is increasing, and this is also an important problem from the perspective of global environmental conservation.

【0003】従来、これらの硝酸イオンを除去するため
に各種の方法が知られている。例えば、硝酸イオンのN
O3 − をNO2 とO2 に分解してしまう方法、
イオン交換樹脂によって吸着除去する方法、嫌気性醗酵
により分解する方法、そのほか多くの技術が開発されて
いる。また、分離膜を用いる方法としては、例えば逆浸
透膜法、イオン交換膜による電気透析法などがあり、そ
れぞれ目的によって使い別けられ、工業化されている重
要な技術である。
Conventionally, various methods have been known for removing these nitrate ions. For example, nitrate ion N
A method of decomposing O3 − into NO2 and O2,
Many other techniques have been developed, including methods for adsorption and removal using ion-exchange resins, methods for decomposition by anaerobic fermentation, and others. Further, methods using separation membranes include, for example, reverse osmosis membrane method and electrodialysis method using ion exchange membrane, each of which is used depending on the purpose and is an important technology that has been industrialized.

【0004】0004

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような従来技術により地下水のような希薄な塩溶液中
に存在する硝酸イオンを除去するには、それぞれ解決す
べき問題を有する。例えばイオン交換樹脂による硝酸イ
オンの吸着除去は、該樹脂の再生操作を必要とし煩雑で
あるばかりでなく再生後の廃液の処理が必要となる。ま
た、膜分離法は、再生の必要がなく、連続的に操作でき
る点で微量の硝酸イオンを除去するために極めて有用で
あるが、硝酸イオンだけを選択的に膜透過させることが
極めて困難である。即ち、逆浸透膜法においては、硝酸
イオンに対する選択透過性がない。電気透析法において
は、通常の陰イオン交換膜を用いると、多価イオンであ
る硫酸イオンが先ず選択的に膜透過し、また塩素イオン
と硝酸イオンの間の選択透過性も殆んどない。従って、
イオン交換膜による電気透析法は、いわゆる脱イオンに
は適しているが、ミネラル成分として必要なイオン種を
残し、硝酸イオンだけ膜透過させることができなかった
However, in order to remove nitrate ions present in a dilute salt solution such as groundwater using the above-mentioned conventional techniques, there are problems that must be solved. For example, adsorption and removal of nitrate ions using an ion exchange resin requires a regeneration operation of the resin, which is not only complicated, but also requires treatment of waste liquid after the regeneration. Additionally, the membrane separation method is extremely useful for removing trace amounts of nitrate ions because it does not require regeneration and can be operated continuously, but it is extremely difficult to selectively allow only nitrate ions to permeate through the membrane. be. That is, in the reverse osmosis membrane method, there is no selective permeability to nitrate ions. In electrodialysis, when a normal anion exchange membrane is used, sulfate ions, which are multivalent ions, selectively permeate through the membrane first, and there is almost no selective permeability between chloride ions and nitrate ions. Therefore,
Electrodialysis using an ion-exchange membrane is suitable for so-called deionization, but it is not possible to allow only nitrate ions to pass through the membrane, leaving behind the ionic species necessary as mineral components.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記した
課題に鑑みて、膜分離法による硝酸イオンの選択的な除
去について鋭意研究を重ねた。その結果、電気透析法に
おいて特定した陰イオン交換膜を用いることにより、多
成分の陰イオンを含む水溶液から硝酸イオンが選択的に
分離できる知見を得て、本発明を完成するに至ったもの
である。
[Means for Solving the Problems] In view of the above-mentioned problems, the present inventors have conducted intensive research on the selective removal of nitrate ions by membrane separation method. As a result, they obtained the knowledge that nitrate ions can be selectively separated from an aqueous solution containing multi-component anions by using the anion exchange membrane specified in the electrodialysis method, leading to the completion of the present invention. be.

【0006】即ち、本発明によれば、陰イオン交換基に
炭素数2以上の炭化水素基が結合してなる強塩基性の陰
イオン交換膜を用いて電気透析法により、硝酸イオンと
ともに異種の陰イオンを含む水溶液から該硝酸イオンを
選択的に分離する方法が提供される。
That is, according to the present invention, a strongly basic anion exchange membrane in which a hydrocarbon group having 2 or more carbon atoms is bonded to an anion exchange group is used to remove different species together with nitrate ions by electrodialysis. A method is provided for selectively separating nitrate ions from an aqueous solution containing anions.

【0007】本発明に用いるような特定の炭化水素基を
陰イオン交換基に結合した陰イオン交換膜としては、表
層部に存在する陰イオン交換基に炭素数が8〜28の鎖
長を有するアルキル基を結合してなる類似の陰イオン交
換膜が特公昭61−18930号公報に開示されている
。しかしながら、特公昭61−18930号公報には、
膜を介して濃度勾配による酸の漏洩および電気透析によ
る酸の膜透過を防止する陰イオン交換膜が記載されてい
るだけで、該陰イオン交換膜が本発明の目的とするよう
な他の陰イオンに対して硝酸イオンが選択的な膜透過を
示唆するような記載も認められない。
[0007] An anion exchange membrane in which a specific hydrocarbon group is bonded to an anion exchange group as used in the present invention has a chain length of 8 to 28 carbon atoms in the anion exchange group present in the surface layer. A similar anion exchange membrane having alkyl groups bonded thereto is disclosed in Japanese Patent Publication No. 61-18930. However, in Japanese Patent Publication No. 61-18930,
It merely describes an anion exchange membrane that prevents acid leakage through the membrane due to concentration gradients and acid permeation through the membrane due to electrodialysis. There is also no description suggesting that nitrate ions selectively permeate membranes with respect to ions.

【0008】本発明の陰イオン交換膜が有する強塩基性
の陰イオン交換基としては、第四級アンモニウム塩基、
第三級スルホニウム塩基、第四級ホスホニウム塩基、ア
ルソニウム塩基、コバルチシニウム塩基など溶液のpH
に関係なく正の電荷を有する陰イオン交換性を示す基特
に制限されないが、一般に第四級アンモニウム塩基が好
ましく用いられる。この第四級アンモニウム塩基は、例
えばトリメチルベンジルアンモニウム塩基、N−メチル
ピリジニウム塩基など窒素原子に結合しているアルキル
基としてメチル基が一般的であるが、例外的にジメチル
エタノールベンジルアンモニウムなども用いられる。ま
た、第三級スルホニウム塩基、第四級ホスホニウム塩基
においても、炭化水素基としては一般にメチル基が結合
している。
The strongly basic anion exchange group possessed by the anion exchange membrane of the present invention includes quaternary ammonium bases,
pH of solutions such as tertiary sulfonium bases, quaternary phosphonium bases, arsonium bases, cobalticinium bases, etc.
Although there are no particular restrictions on the group that exhibits anion exchangeability and has a positive charge regardless of the group, quaternary ammonium bases are generally preferably used. This quaternary ammonium base is generally a methyl group as an alkyl group bonded to a nitrogen atom, such as trimethylbenzylammonium base and N-methylpyridinium base, but dimethylethanolbenzylammonium etc. are also used as an exception. . Also, in tertiary sulfonium bases and quaternary phosphonium bases, a methyl group is generally bonded as the hydrocarbon group.

【0009】このような本発明の陰イオン交換膜には、
強塩基性陰イオン交換基が全イオン交換容量の1/2以
上に結合しておれば、そのほかに例えば一級アミン、二
級アミン、三級アミンの弱塩基性陰イオン交換基が結合
してもよい。しかして、本発明の陰イオン交換膜は、強
塩基性の陰イオン交換基に炭素数が2以上の炭化水素基
を結合していることが必須である。
[0009] Such an anion exchange membrane of the present invention includes:
If strong basic anion exchange groups are bonded to 1/2 or more of the total ion exchange capacity, even if other weak basic anion exchange groups such as primary amines, secondary amines, and tertiary amines are bonded, good. Therefore, in the anion exchange membrane of the present invention, it is essential that a hydrocarbon group having two or more carbon atoms is bonded to a strongly basic anion exchange group.

【0010】本発明の陰イオン交換膜において、強塩基
性の陰イオン交換基に炭素数が2以上の炭化水素基を結
合させることができる化合物としては、該イオン交換基
の構成々分に応じて適宜選択される。例えば、ハロアル
キル基系より得る陰イオン交換膜の場合は、アルキルア
ミン、アルキルアミンを少なくとも1種以上を有するト
リアルキルスチビン、トリアルキルホワインなどが用い
られる。また、ビニルピリジン系より得る陰イオン交換
膜の場合には、アルキルハライドなどのハロゲン化合物
が用いられる。このようなアミンおよびハロゲン化合物
は、直鎖状または分岐状の炭化水素鎖、脂環式、芳香環
を有する化合物のいずれでもよく、反応活性な三級アミ
ン化合物で窒素原子に結合している炭化水素鎖の炭素数
が2以上であれば特に制限されない。そのほかアミン化
合物には、エーテル結合、反応不活性なハロゲンが結合
していてもよく、またハロゲン化合物も反応活性なハロ
ゲン基が結合し炭素数2以上の炭化水素基を有するもの
であれば特に制限されない。これら反応活性なアミン化
合物およびハロゲン化合物は、それぞれ反応活性基を有
する高分子膜状物と反応して、炭素数2ヶ以上の炭化水
素基を有する陰イオン交換基となる。
In the anion exchange membrane of the present invention, the compound capable of bonding a hydrocarbon group having 2 or more carbon atoms to a strongly basic anion exchange group may be selected depending on the constituents of the ion exchange group. be selected as appropriate. For example, in the case of an anion exchange membrane obtained from a haloalkyl group system, an alkylamine, a trialkylstivine, a trialkylphine, etc. containing at least one kind of alkylamine are used. Furthermore, in the case of anion exchange membranes obtained from vinylpyridine-based membranes, halogen compounds such as alkyl halides are used. Such amines and halogen compounds may be compounds having linear or branched hydrocarbon chains, alicyclics, or aromatic rings, and are reactive tertiary amine compounds with carbon atoms bonded to the nitrogen atom. There is no particular restriction as long as the number of carbon atoms in the hydrogen chain is 2 or more. In addition, the amine compound may have an ether bond or a reactively inactive halogen bonded to it, and the halogen compound is particularly limited as long as it has a reactive halogen group bonded to it and a hydrocarbon group having two or more carbon atoms. Not done. These reactive amine compounds and halogen compounds each react with a polymer membrane having a reactive group to form an anion exchange group having a hydrocarbon group having two or more carbon atoms.

【0011】具体的には、一般にクロルメチルスチレン
−ジビニルベンゼン共重合体の高分子膜状物に、炭素数
2以上の炭化水素基を有する三級アミン、例えばトリエ
チルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、
N,N−ジメチルオクチルアミン、N,N−ジメチルベ
ンジルアミンのような三級アミンを均一にあるいは膜の
片面に反応させる。勿論、膜の片面に反応させたときは
残余のクロルメチル基を例えばトリメチルアミンなどの
他のアミンと反応させる必要がある。また、ビニルピリ
ジン−ジビニルベンゼン共重合体の高分子膜状物に、例
えばブチルブロマイド、オクチルブロマイド、ドデシル
ブロマイドなどの炭素数2以上で反応活性なハロゲンを
有する化合物を均一に、あるいは膜の一方または膜の全
体に反応率を低くして反応させた後、残余のピリジン基
には沃化メチル、臭化メチルなどの比較的反応し易いハ
ロゲン化合物を反応させる。
Specifically, tertiary amines having a hydrocarbon group having 2 or more carbon atoms, such as triethylamine, tripropylamine, tributylamine,
A tertiary amine such as N,N-dimethyloctylamine or N,N-dimethylbenzylamine is reacted uniformly or on one side of the membrane. Of course, when reacting on one side of the membrane, it is necessary to react the remaining chloromethyl groups with other amines, such as trimethylamine. In addition, a compound containing a reactive halogen having 2 or more carbon atoms such as butyl bromide, octyl bromide, dodecyl bromide, etc., may be uniformly applied to the polymer membrane of the vinylpyridine-divinylbenzene copolymer, or one side of the membrane or After the entire film is reacted at a low reaction rate, the remaining pyridine groups are reacted with a relatively easily reactive halogen compound such as methyl iodide or methyl bromide.

【0012】本発明の陰イオン交換膜において、炭素数
が2以上の炭化水素基を結合した特定の陰イオン交換基
は、全イオン交換容量の50%以上、好ましくは70%
以上の割合で膜内に均一に存在していてもよく、不均一
に存在していてもよい。即ち、膜の一方の膜面にのみに
特定された陰イオン交換基が存在し、膜の他面は通常の
強塩基性陰イオン交換基が存在する形態、膜の両表面に
特定された陰イオン交換基が存在し、膜内部は通常の強
塩基性陰イオン交換基が存在する形態など、いづれも有
効であるが、最も望ましい形態は、特定された陰イオン
交換基を膜の一方の表面に5μm〜100μmで存在さ
せた陰イオン交換膜であり、かつ該陰イオン交換基を有
する膜面を被電気透析液に配して電気透析する方法であ
る。なお、上記した陰イオン交換膜における表層部の5
〜100μm厚みには、本発明の特定された陰イオン交
換基が均一に存在していてもよく、また通常の強塩基性
陰イオン交換基と弱塩基性陰イオン交換基とが混在して
もよいが、最も望ましくは、一方の表層部に特定された
陰イオン交換基が選択的に存在し、ある勾配を有する膜
内に分布している態様である。
In the anion exchange membrane of the present invention, the specific anion exchange group bonded to a hydrocarbon group having two or more carbon atoms accounts for 50% or more, preferably 70% of the total ion exchange capacity.
The above ratio may exist uniformly within the film, or may exist non-uniformly. In other words, a specific anion exchange group exists on only one surface of the membrane, and a normal strongly basic anion exchange group exists on the other surface, or a specific anion exchange group exists on both surfaces of the membrane. Both forms are effective, such as a form in which an ion exchange group is present and a normal strongly basic anion exchange group is present inside the membrane, but the most desirable form is to place the specified anion exchange group on one surface of the membrane. In this method, an anion exchange membrane having a thickness of 5 μm to 100 μm is present, and the membrane surface having the anion exchange group is placed over the electrodialysate to perform electrodialysis. Note that 5 of the surface layer of the anion exchange membrane described above
In the thickness of ~100 μm, the anion exchange groups specified in the present invention may be uniformly present, or ordinary strong basic anion exchange groups and weak basic anion exchange groups may be mixed. However, the most desirable embodiment is one in which the specified anion exchange group exists selectively in one surface layer and is distributed within the membrane with a certain gradient.

【0013】本発明の電気透析法においては、特定した
陰イオン交換膜とともに陽イオン交換膜を用いるが、該
陽イオン交換膜は特に限定されず、電気透析する水溶液
が中性の場合には一般にスルホン酸基のような強酸性の
陽イオン交換基を結合した炭化水素系、フルオロカーボ
ン系、パーフルオロカーボン系の公知の陽イオン交換膜
が何ら制限なく用いられる。また、このような陰イオン
交換膜と陽イオン交換膜とを用いて電気透析を実施する
場合、例えば水槽型、締付型電気透析槽、締付型ではシ
ートフロー型、トーチャスフロー型など従来公知の電気
透析装置のいづれも好適に用いられる。特に塩濃度の薄
い溶液を電気透析する場合は、出来るだけ限界電流密度
を高く保持できるスペーサーを配した電気透析槽を用い
ることが望ましい。また、膜面の汚染を防ぐために、電
気透析槽の電極を周期的に反転して、濃縮室と希釈室と
を交互に変える電気透析も有効である。
In the electrodialysis method of the present invention, a cation exchange membrane is used together with the specified anion exchange membrane, but the cation exchange membrane is not particularly limited. Known hydrocarbon-based, fluorocarbon-based, and perfluorocarbon-based cation exchange membranes bonded with strongly acidic cation exchange groups such as sulfonic acid groups can be used without any limitations. In addition, when performing electrodialysis using such an anion exchange membrane and a cation exchange membrane, for example, a water tank type, a clamping type electrodialysis tank, and a conventional clamping type such as a sheet flow type or torture flow type, etc. Any known electrodialysis device can be suitably used. Particularly when electrodialyzing a solution with a low salt concentration, it is desirable to use an electrodialysis tank equipped with a spacer that can maintain the critical current density as high as possible. Furthermore, in order to prevent contamination of the membrane surface, electrodialysis is also effective, in which the electrodes of the electrodialysis tank are periodically reversed to alternately switch between the concentration chamber and the dilution chamber.

【0014】[0014]

【発明の作用及び効果】本発明の電気透析方法によって
、微量の硝酸イオンを他の陰イオンが混在する水溶液か
ら選択的に分離することが出来る。この機構については
、まだ充分に解明されていないが、一例として塩素イオ
ンと硝酸イオンについて見ると、硝酸イオンは陰イオン
交換膜中を一般に塩素イオンに比較して移動し難い。 しかし、膜内への硝酸イオンの吸着は、塩素イオンのそ
れに比較して大きい。本発明の電気透析では、この硝酸
イオンの陰イオン交換膜への吸着性が、さらに強くなっ
た結果と思われるが詳らかでない。また、他の陰イオン
例えば硫酸イオンは、本来膜に吸着され易いために膜を
透過し易いが、本発明の電気透析方法では、膜の種類に
よって硫酸イオンが硝酸イオンより透過したり、逆に硫
酸イオンの透過が阻止される場合がある。
According to the electrodialysis method of the present invention, trace amounts of nitrate ions can be selectively separated from an aqueous solution containing other anions. Although this mechanism has not yet been fully elucidated, looking at chloride ions and nitrate ions as an example, nitrate ions generally have a harder time moving through an anion exchange membrane than chloride ions. However, the adsorption of nitrate ions into the membrane is greater than that of chloride ions. In the electrodialysis of the present invention, this seems to be the result of the adsorption of nitrate ions to the anion exchange membrane becoming even stronger, but the details are not clear. In addition, other anions such as sulfate ions are naturally easily adsorbed to the membrane and therefore easily permeate through the membrane, but in the electrodialysis method of the present invention, depending on the type of membrane, sulfate ions may be more permeable than nitrate ions, or vice versa. Permeation of sulfate ions may be blocked.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明の内容を具体的に実施例によっ
て説明するが、本発明はこれらの実施例だけに制限され
るものではない。
EXAMPLES The content of the present invention will be specifically explained below by way of Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

【0016】なお、本発明においては、有効通電面積1
00cm2 の締付型電気透析槽に陽イオン交換膜とし
てネオセプタCM−1(徳山曹達社、商品名)を用い、
各種の陰イオン交換膜を用いて電気透析を実施した。分
析は一定時間の電気透析後、各陰イオンをイオンクロマ
トグラフィーによって分析して求めた。それらの結果か
ら、陰イオン相互の透過性を示すために、次式により陰
イオンX− に対する硝酸イオンNO3 − の選択透
過係数PX NO3 を求めた。
Note that in the present invention, the effective current carrying area 1
Neocepta CM-1 (Tokuyama Soda Co., Ltd., trade name) was used as a cation exchange membrane in a 00 cm2 clamping type electrodialysis tank.
Electrodialysis was performed using various anion exchange membranes. The analysis was performed by analyzing each anion by ion chromatography after electrodialysis for a certain period of time. From these results, in order to indicate the mutual permeability of anions, the selective permeability coefficient PX NO3 of nitrate ion NO3 - with respect to anion X - was determined by the following equation.

【0017】実施例1 クロルメチルスチレンと純度が約55%のジビニルベン
ゼンの共重合体で、架橋度が20%のポリ塩化ビニルの
補強材の入った膜厚が0.12mmの高分子膜状物を陰
イオン交換膜の製造用原膜として用いた。これをN,N
−ジメチルブチルアミンの40%アセトン溶液に浸漬し
て50℃で24時間加熱反応させた。この膜は、イオン
交換容量が0.89m当量/g(乾燥膜)であった。次
いで、この膜を1規定のトリメチルアミンのアセトン3
0部および水70部の溶液中に浸漬して、30℃で12
時間反応させて得られた陰イオン交換膜(A)は、陰イ
オン交換容量が2.12m当量/g(乾燥膜)となり、
また電気抵抗は0.5規定の含塩水中(25.0℃)で
測定して3.2Ω−cm2であった。別に、上記した陰
イオン交換膜の製造用原膜をN,N−ジメチルブチルア
ミンと反応させることなくトリメチルアミンと反応させ
て得られた陰イオン交換膜(B)は、イオン交換容量が
2.14m当量/g(乾燥膜)であり、電気抵抗が2.
4Ω−cm2であった。
Example 1 A polymeric film with a thickness of 0.12 mm, which is a copolymer of chloromethylstyrene and divinylbenzene with a purity of about 55%, containing a reinforcing material of polyvinyl chloride with a degree of crosslinking of 20%. The material was used as a raw membrane for producing anion exchange membranes. This is N,N
- It was immersed in a 40% acetone solution of dimethylbutylamine and reacted by heating at 50°C for 24 hours. This membrane had an ion exchange capacity of 0.89 mEq/g (dry membrane). This membrane was then diluted with 1N trimethylamine in acetone 3
12 parts at 30°C by immersion in a solution of 0 parts and 70 parts of water.
The anion exchange membrane (A) obtained by the time reaction has an anion exchange capacity of 2.12 m equivalent/g (dry membrane),
The electrical resistance was 3.2 Ω-cm 2 when measured in 0.5N saline water (25.0° C.). Separately, an anion exchange membrane (B) obtained by reacting the raw membrane for manufacturing an anion exchange membrane with trimethylamine without reacting with N,N-dimethylbutylamine has an ion exchange capacity of 2.14 m equivalent. /g (dry film), and the electrical resistance is 2.
It was 4Ω-cm2.

【0018】この得られた2種類の陰イオン交換膜(A
,B)をそれぞれ徳山曹達(株)製の陽イオン交換膜(
商品名、ネオセプタCM−1)と対にして、5対を組み
締付型電気透析槽にセットした。これらの電気透析槽に
おいて、NaCl,Na2 SO4 ,NaHCO3 
およびNaNO3 の当量比がそれぞれ1:1:1:1
の溶液で、全濃度が10ミリ当量である塩溶液の電気透
析を100mA/dm2 の定電流密度で実施し、濃度
が1/2となるまで脱塩して、3種の陰イオンに対する
硝酸イオンの選択透過性および電流効率を求めた。その
結果を表1に示した。
The obtained two types of anion exchange membranes (A
, B) respectively manufactured by Tokuyama Soda Co., Ltd. using a cation exchange membrane (
Five pairs were assembled with NeoSepta CM-1 (trade name: NeoSepta CM-1) and set in a tightening type electrodialysis tank. In these electrodialyzers, NaCl, Na2 SO4, NaHCO3
and NaNO3 in an equivalent ratio of 1:1:1:1, respectively.
Electrodialysis of a salt solution with a total concentration of 10 milliequivalents was carried out at a constant current density of 100 mA/dm2, and desalination was performed until the concentration was reduced to 1/2. The permselectivity and current efficiency were determined. The results are shown in Table 1.

【0019】実施例2 4−ビニルピリジンとジビニルベンゼンとの共重合体よ
りなる架橋度が20%で、膜厚が0.11mmである高
分子膜状物を原膜に用いて、本発明の電気透析に用いる
陰イオン交換膜を製造した。即ち、この原膜を反応試剤
の沃化メチル、沃化エチル、臭化プロピル、臭化ブチル
、臭化アミン、臭化オクチルとそれぞれ次のように反応
させた。溶媒としてはメタノールを使い30%溶液とし
て50℃で16時間反応させて後、膜を取り出して、1
規定の塩酸、0.5規定のアンモニヤ水溶液でコンディ
ショニングした後、測定溶液に平衡にした。
Example 2 A polymeric film of the present invention was prepared using a polymer film made of a copolymer of 4-vinylpyridine and divinylbenzene with a crosslinking degree of 20% and a film thickness of 0.11 mm. An anion exchange membrane used for electrodialysis was manufactured. That is, this raw film was reacted with the reaction reagents methyl iodide, ethyl iodide, propyl bromide, butyl bromide, amine bromide, and octyl bromide, respectively, as follows. After reacting at 50°C for 16 hours using methanol as a 30% solution, the membrane was taken out and 1
After conditioning with normal hydrochloric acid and 0.5 normal ammonia aqueous solution, it was equilibrated to the measurement solution.

【0020】得られた陰イオン交換膜について、実施例
1と同様の条件でイオン交換容量、電気抵抗及びPX 
NO3 を求めた。それらの結果を、陰イオン交換膜の
反応試剤に応じて表2に示した。
The obtained anion exchange membrane was tested for ion exchange capacity, electrical resistance, and PX under the same conditions as in Example 1.
I asked for NO3. The results are shown in Table 2 according to the reaction reagent of the anion exchange membrane.

【0021】実施例3 クロルメチルスチレンと純度55%のジビニルベンゼン
共重合体からなる高分子膜状物で、ポリ塩化ビニルの補
強布が入り、樹脂部分の架橋度が8%である膜を片面の
み反応できる装置に組み込み、該片面のみをトリブチル
アミンのメタノール20%溶液と50℃で24時間反応
させた。得られた膜について、イオン交換容量を測定し
たところ、0.84ミリ当量/g(乾燥膜)であった。 次いで、この膜をアセトン30%を含む1規定のトリメ
チルアミン水溶液中に浸漬したところ、得られた陰イオ
ン交換膜(A)は、イオン交換容量が2.05m当量/
g(乾燥膜)となり、電気抵抗が2.9Ω−cm2、乾
燥膜を基準とする含水量(以下、同じ)が0.24であ
った。比較のために、ドリメチルアミンとのみ反応させ
た陰イオン交換膜(B)は、イオン交換容量が2.16
m当量/g(乾燥膜)、電気抵抗が1.6Ω−cm2、
含水量が0.32であった。
Example 3 A polymer membrane consisting of a copolymer of chloromethylstyrene and divinylbenzene with a purity of 55%, containing a reinforcing cloth of polyvinyl chloride, and having a crosslinking degree of the resin portion of 8% was coated on one side. This single side was reacted with a 20% methanol solution of tributylamine at 50° C. for 24 hours. When the ion exchange capacity of the obtained membrane was measured, it was found to be 0.84 meq/g (dry membrane). Next, this membrane was immersed in a 1N trimethylamine aqueous solution containing 30% acetone, and the resulting anion exchange membrane (A) had an ion exchange capacity of 2.05 m equivalent/
g (dry film), the electrical resistance was 2.9 Ω-cm 2 , and the water content (hereinafter the same) based on the dry film was 0.24. For comparison, the anion exchange membrane (B) reacted only with dolimethylamine has an ion exchange capacity of 2.16.
m equivalent/g (dry film), electrical resistance 1.6 Ω-cm2,
The water content was 0.32.

【0022】これら2種類の陰イオン交換膜(A,B)
を用いて、それぞれ実施例1と同じ条件で電気透析の脱
塩を実施して、各陰イオン間の選択透過性を求めた。そ
の結果を表3に示した。
These two types of anion exchange membranes (A, B)
Desalting was carried out by electrodialysis using the same conditions as in Example 1, and the permselectivity between each anion was determined. The results are shown in Table 3.

【0023】実施例4 クロルメチルスチレン−スチレン−ジビニルベンゼンよ
りなる三元共重合体(架橋度が10%)でポリエチレン
の補強網を補強材として有する膜厚が0.2mmの高分
子膜状物を原膜として用いた。このクロルメチル基を有
する高分子膜状物を表4に示す反応浴に浸漬して、50
℃で24時間反応させたのち、メタノールで洗浄し、膜
(NO)1,2,3および4はそれぞれトリメチルアミ
ンの1規定アセトン−水(30:70)の混合溶液に浸
漬して残余のクロルメチル基にトリメチルアミンを結合
させた。
Example 4 A polymer film having a thickness of 0.2 mm and having a polyethylene reinforcing network as a reinforcing material, made of a terpolymer of chloromethylstyrene-styrene-divinylbenzene (degree of crosslinking: 10%) was used as the raw film. This chloromethyl group-containing polymer film was immersed in the reaction bath shown in Table 4.
After reacting at ℃ for 24 hours, the membranes (NO) 1, 2, 3 and 4 were immersed in a mixed solution of 1N acetone and water (30:70) to remove the remaining chloromethyl groups. was bound with trimethylamine.

【0024】これら5種類の陰イオン交換膜について、
実施例1と同様にイオン交換容量と電気抵抗を測定する
とともに、陰イオン間の選択透過性を求めた。それらの
結果を第4表に示した。
Regarding these five types of anion exchange membranes,
In the same manner as in Example 1, the ion exchange capacity and electrical resistance were measured, and the permselectivity between anions was determined. The results are shown in Table 4.

【0025】実施例5 実施例2において、臭化オクチルと反応させた陰イオン
交換膜を、さらに沃化メチル40部およびヘキサン60
部の溶液中に室温で12時間浸漬して陰イオン交換膜を
製造した。この陰イオン交換膜は、電気抵抗が8.8Ω
−cm2、イオン交換容量が1.9m当量/g(乾燥膜
)であった。また、この陰イオン交換膜を用いて、実施
例1と同一の条件、方法により陰イオンの選択透過性を
求めた。その結果を表5に示した。
Example 5 The anion exchange membrane reacted with octyl bromide in Example 2 was further treated with 40 parts of methyl iodide and 60 parts of hexane.
An anion exchange membrane was prepared by immersing the membrane in the same solution at room temperature for 12 hours. This anion exchange membrane has an electrical resistance of 8.8Ω
-cm2, and the ion exchange capacity was 1.9 m equivalent/g (dry membrane). Further, using this anion exchange membrane, the selective permselectivity of anions was determined using the same conditions and method as in Example 1. The results are shown in Table 5.

【0026】実施例6 下記式Example 6 The following formula

【化1】 単位を有する芳香族縮合系高分子を常法により、クロル
メチルエーテルおよびSnCl2 を用いてクロルメチ
ル化してクロルメチル基を導入した。次いで、このクロ
ルメチル基を導入したポリマーをN−メチルピロリドン
の溶媒に20%となるように溶解した溶液を調製し、こ
れを平板上に流延した後、溶媒を飛散させて、0.1m
mのフィルムとした。このフィルムをジオクチルアミン
の10%メタノール溶液中に浸漬して、クロルメチル基
と反応させた。得られた陰イオン交換膜は、イオン交換
容量が0.25m当量1g(乾燥膜)であった。さらに
、この陰イオン交換膜をトリメチルアミンのアセトン−
水混合溶液に浸漬して得られた陰イオン交換膜は、イオ
ン交換容量が1.1m当量/g(乾燥膜)であった。
An aromatic condensation polymer having the unit was chloromethylated using chloromethyl ether and SnCl2 to introduce a chloromethyl group. Next, a solution was prepared by dissolving this chloromethyl group-introduced polymer in a solvent of N-methylpyrrolidone to a concentration of 20%, and this was cast onto a flat plate, and the solvent was scattered to form a 0.1 m
It was made into a film of m. The film was immersed in a 10% methanol solution of dioctylamine to react with the chloromethyl groups. The obtained anion exchange membrane had an ion exchange capacity of 0.25 m equivalent and 1 g (dry membrane). Furthermore, this anion exchange membrane was
The anion exchange membrane obtained by immersion in the water mixed solution had an ion exchange capacity of 1.1 m equivalent/g (dry membrane).

【0027】この陰イオン交換膜を用いて、実施例1と
同様の方法により陰イオンの選択透過性を求めた。その
結果、PClNO3 =2.3、PHCO3NO3 =
12.5、PSO4 NO3 =3.5であった。
Using this anion exchange membrane, the anion permselectivity was determined in the same manner as in Example 1. As a result, PClNO3 = 2.3, PHCO3NO3 =
12.5, PSO4 NO3 =3.5.

【0028】なお、比較のために、上記クロルメチル基
を有する高分子膜状物をオクチルアミンと反応すること
なく、トリメチルアミンと反応して得た陰イオン交換膜
を用いて、実施例1と同様の方法により、陰イオンの選
択透過性を求めた。その結果、PClNO3 =1.3
、PHCO3NO3 =4.0、PSO4 NO3 =
0.4であった。
For comparison, the same procedure as in Example 1 was carried out using an anion exchange membrane obtained by reacting the above-mentioned chloromethyl group-containing polymer film with trimethylamine without reacting with octylamine. The anion permselectivity was determined by the method. As a result, PClNO3 =1.3
, PHCO3NO3 =4.0, PSO4NO3 =
It was 0.4.

【0029】実施例7 スチレン−ジビニルベンゼン−4−ビニルピリジンの共
重合体よりなる膜状物をブチルブロマイドのメタノール
溶液中に浸漬し、50℃で24時間反応させて、ピリジ
ン環にブチル基を結合させた。陰イオン交換膜を製造し
た。この陰イオン交換膜は、イオン交換容量が1.30
m当量/g(乾燥膜)、電気抵抗が10.5Ω−cm2
、乾燥膜をベースとする含水量が0.11であった。ま
た、この陰イオン交換膜を用いて、実施例1と同様の方
法でNaCl、NaNO3 、NaHCO3 およびN
a2 SO4 の1:1:1:1の混合溶液で、Na+
 濃度が10ミリ当量の液と50ミリ当量の液とを電気
透析による脱塩を実施した。それらの結果から求めた陰
イオンの選択透過性を表6に示した。
Example 7 A film made of a styrene-divinylbenzene-4-vinylpyridine copolymer was immersed in a methanol solution of butyl bromide and reacted at 50°C for 24 hours to add butyl groups to the pyridine ring. Combined. An anion exchange membrane was manufactured. This anion exchange membrane has an ion exchange capacity of 1.30
m equivalent/g (dry film), electrical resistance is 10.5Ω-cm2
, the moisture content based on the dry film was 0.11. In addition, using this anion exchange membrane, NaCl, NaNO3, NaHCO3 and N
a2 SO4 mixed solution of 1:1:1:1, Na+
A solution having a concentration of 10 milliequivalents and a solution having a concentration of 50 milliequivalents were desalted by electrodialysis. Table 6 shows the anion permselectivity determined from these results.

【0030】[0030]

【表1】[Table 1]

【0031】[0031]

【表2】[Table 2]

【0032】[0032]

【表3】[Table 3]

【0033】[0033]

【表4】[Table 4]

【0034】[0034]

【表5】[Table 5]

【0035】[0035]

【表6】[Table 6]

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  陰イオン交換基に炭素数2以上の炭化
水素基が結合してなる強塩基性の陰イオン交換膜を用い
て電気透析法により、硝酸イオンとともに異種の陰イオ
ンを含む水溶液から該硝酸イオンを選択的に分離する方
法。
Claim 1: From an aqueous solution containing different types of anions together with nitrate ions, by electrodialysis using a strongly basic anion exchange membrane in which a hydrocarbon group having two or more carbon atoms is bonded to an anion exchange group. A method for selectively separating the nitrate ions.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005105272A1 (en) * 2004-04-20 2005-11-10 The Regents Of The University Of California Smart membranes for nitrate removal, water purification, and selective ion transportation
JP2008543542A (en) * 2005-06-14 2008-12-04 韓国電力技術株式会社 Reverse electrodialysis of nitrogen compounds-electrochemical wastewater treatment process

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