JPH05285346A - 酸及びアルカリの製造方法 - Google Patents
酸及びアルカリの製造方法Info
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- JPH05285346A JPH05285346A JP8235092A JP8235092A JPH05285346A JP H05285346 A JPH05285346 A JP H05285346A JP 8235092 A JP8235092 A JP 8235092A JP 8235092 A JP8235092 A JP 8235092A JP H05285346 A JPH05285346 A JP H05285346A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
- C01D1/00—Oxides or hydroxides of sodium, potassium or alkali metals in general
- C01D1/04—Hydroxides
- C01D1/28—Purification; Separation
- C01D1/38—Purification; Separation by dialysis
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- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】バイポーラ膜を用いる電気透析において、多価
陽イオンが存在する系でもセル電圧を上昇させない長期
運転が可能な方法を提供する。 【構成】バイポーラ膜を組み込んだ電気透析槽の運転に
おいて、塩水溶液のｐＨを１未満にして電気透析させア
ルカリ及び酸を製造方法する。
陽イオンが存在する系でもセル電圧を上昇させない長期
運転が可能な方法を提供する。 【構成】バイポーラ膜を組み込んだ電気透析槽の運転に
おいて、塩水溶液のｐＨを１未満にして電気透析させア
ルカリ及び酸を製造方法する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、バイポーラ膜を使用し
て塩水溶液の電気透析を行い、酸およびアルカリを製造
する方法に関する。
て塩水溶液の電気透析を行い、酸およびアルカリを製造
する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】バイポーラ膜を使用した塩水溶液の電気
透析により、酸およびアルカリを生成させることは公知
である。バイポーラ膜を使用した塩水溶液の電気透析方
法は、次の二つに分けられる。一つは、バイポーラ膜と
陽イオン交換膜または陰イオン交換膜とを交互に複数枚
配列した二室式セル方式であり、この方法は特公昭３３
−２０２３号公報により知られている。もう一つは、陽
イオン交換膜、バイポーラ膜および陰イオン交換膜を順
に複数枚配列させた三室式セル方式であり、この方法は
特公昭３２−３９６２号公報、特公昭３３−６９６３号
公報及び特開昭６３−６５９１２号公報により知られて
いる。
透析により、酸およびアルカリを生成させることは公知
である。バイポーラ膜を使用した塩水溶液の電気透析方
法は、次の二つに分けられる。一つは、バイポーラ膜と
陽イオン交換膜または陰イオン交換膜とを交互に複数枚
配列した二室式セル方式であり、この方法は特公昭３３
−２０２３号公報により知られている。もう一つは、陽
イオン交換膜、バイポーラ膜および陰イオン交換膜を順
に複数枚配列させた三室式セル方式であり、この方法は
特公昭３２−３９６２号公報、特公昭３３−６９６３号
公報及び特開昭６３−６５９１２号公報により知られて
いる。
【０００３】バイポーラ膜を使用した電気透析におい
て、塩水溶液中のカルシウム、マグネシウム等の多価陽
イオンは、電気透析時に陽イオン交換膜を透過しようと
するが、アルカリ室に達する前に水酸化物となり陽イオ
ン交換膜内で析出してしまい、ついには陽イオン交換膜
を破壊してしまう。これを避ける方法として、特開昭６
３−６５９１２号公報には、塩水溶液中の多価陽イオン
を除去した後に電気透析する方法が提案されている。し
かし、この方法は、塩水溶液から多価陽イオンを除く設
備が必要であり多大の資金を必要とする。
て、塩水溶液中のカルシウム、マグネシウム等の多価陽
イオンは、電気透析時に陽イオン交換膜を透過しようと
するが、アルカリ室に達する前に水酸化物となり陽イオ
ン交換膜内で析出してしまい、ついには陽イオン交換膜
を破壊してしまう。これを避ける方法として、特開昭６
３−６５９１２号公報には、塩水溶液中の多価陽イオン
を除去した後に電気透析する方法が提案されている。し
かし、この方法は、塩水溶液から多価陽イオンを除く設
備が必要であり多大の資金を必要とする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、多価
陽イオンを含む塩水溶液を使用しても、陽イオン交換膜
中に多価陽イオンの水酸化物を析出させない酸及びアル
カリの製造方法を提供することにある。
陽イオンを含む塩水溶液を使用しても、陽イオン交換膜
中に多価陽イオンの水酸化物を析出させない酸及びアル
カリの製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するべく鋭意研究した結果、多価陽イオンの存
在する塩水溶液を使用しても、陽イオン交換膜中に多価
陽イオンの水酸化物を析出させない方法を見いだし、本
発明を提供するに至った。
題を解決するべく鋭意研究した結果、多価陽イオンの存
在する塩水溶液を使用しても、陽イオン交換膜中に多価
陽イオンの水酸化物を析出させない方法を見いだし、本
発明を提供するに至った。
【０００６】即ち、本発明は、陽極と陰極の間に陽イオ
ン交換膜、バイポーラ膜を交互に配列させて、アルカリ
室、酸・塩混合室を形成させ、酸・塩混合室に塩水溶液
を供給してアルカリ室及び酸・塩混合室からアルカリお
よび酸・塩混合水溶液をそれぞれ取り出すアルカリおよ
び酸・塩混合水溶液の製造方法において、酸・塩混合室
中の酸・塩混合水溶液のｐＨを１未満とすることを特徴
とするアルカリ及び酸・塩混合水溶液の製造方法であ
る。
ン交換膜、バイポーラ膜を交互に配列させて、アルカリ
室、酸・塩混合室を形成させ、酸・塩混合室に塩水溶液
を供給してアルカリ室及び酸・塩混合室からアルカリお
よび酸・塩混合水溶液をそれぞれ取り出すアルカリおよ
び酸・塩混合水溶液の製造方法において、酸・塩混合室
中の酸・塩混合水溶液のｐＨを１未満とすることを特徴
とするアルカリ及び酸・塩混合水溶液の製造方法であ
る。
【０００７】また、本発明は、陽極と陰極の間に陽イオ
ン交換膜、バイポーラ膜および陰イオン交換膜を順に配
列させて、塩室、酸室及びアルカリ室を形成させ、塩室
に塩水溶液を供給して酸室及びアルカリ室から酸および
アルカリをそれぞれ取り出す酸およびアルカリの製造方
法において、塩室中の塩水溶液のｐＨを１未満とするこ
とを特徴とする酸及びアルカリの製造方法をも提供す
る。
ン交換膜、バイポーラ膜および陰イオン交換膜を順に配
列させて、塩室、酸室及びアルカリ室を形成させ、塩室
に塩水溶液を供給して酸室及びアルカリ室から酸および
アルカリをそれぞれ取り出す酸およびアルカリの製造方
法において、塩室中の塩水溶液のｐＨを１未満とするこ
とを特徴とする酸及びアルカリの製造方法をも提供す
る。
【０００８】本発明においてバイポーラ膜を組み込んだ
電気透析槽としては、公知のものを何ら制限なく使用で
きる。例えば、二室式としては、図１に示すように、陽
極１と陰極２との間にバイポーラ膜（Ｂ）と陽イオン交
換膜（Ｃ）を交互に配列し、各膜の間にアルカリ室３と
酸・塩混合室４を形成させた構造のものを挙げることが
できる。
電気透析槽としては、公知のものを何ら制限なく使用で
きる。例えば、二室式としては、図１に示すように、陽
極１と陰極２との間にバイポーラ膜（Ｂ）と陽イオン交
換膜（Ｃ）を交互に配列し、各膜の間にアルカリ室３と
酸・塩混合室４を形成させた構造のものを挙げることが
できる。
【０００９】三室式としては、図２に示すように、陽極
１１と陰極１２との間にバイポーラ膜（Ｂ）、陰イオン
交換膜（Ａ）および陽イオン交換膜（Ｃ）の３種類を順
に配列し、アルカリ室１３、酸室１４および塩室１５の
三室を形成させた構造のものをあげることができる。こ
こで陽イオン交換膜（Ｃ）とバイポーラ膜（Ｂ）の間の
室をアルカリ室１３、バイポーラ膜（Ｂ）と陰イオン交
換膜（Ａ）の間の室を酸室１４、陰イオン交換膜（Ａ）
と陽イオン交換膜（Ｃ）の間の室を塩室１５という。
１１と陰極１２との間にバイポーラ膜（Ｂ）、陰イオン
交換膜（Ａ）および陽イオン交換膜（Ｃ）の３種類を順
に配列し、アルカリ室１３、酸室１４および塩室１５の
三室を形成させた構造のものをあげることができる。こ
こで陽イオン交換膜（Ｃ）とバイポーラ膜（Ｂ）の間の
室をアルカリ室１３、バイポーラ膜（Ｂ）と陰イオン交
換膜（Ａ）の間の室を酸室１４、陰イオン交換膜（Ａ）
と陽イオン交換膜（Ｃ）の間の室を塩室１５という。
【００１０】電気透析槽の代表的な構成は、二室式の場
合は、陽極−(Ｃ−Ｂ)ｎ−Ｃ−陰極で示され、三室式の
場合は、陽極−(Ｃ−Ｂ−Ａ−)ｎ−Ｃ−陰極で示され
る。ここで、陽イオン交換膜、バイポーラ膜および陰イ
オン交換膜などで構成される最小の繰返単位をセルと称
し、ｎはセルの繰返積層数である。なお、バイポーラ膜
は、通常、陰イオン交換体側を陽極側に、また、陽イオ
ン交換体側を陰極側に向けて使用される。
合は、陽極−(Ｃ−Ｂ)ｎ−Ｃ−陰極で示され、三室式の
場合は、陽極−(Ｃ−Ｂ−Ａ−)ｎ−Ｃ−陰極で示され
る。ここで、陽イオン交換膜、バイポーラ膜および陰イ
オン交換膜などで構成される最小の繰返単位をセルと称
し、ｎはセルの繰返積層数である。なお、バイポーラ膜
は、通常、陰イオン交換体側を陽極側に、また、陽イオ
ン交換体側を陰極側に向けて使用される。
【００１１】上記の電気透析槽において、陽極および陰
極は水電解、食塩電解など電気化学工業で用いられる電
極が、何等制限なく用いられる。例えば、陽極材料とし
てはニッケル、鉄、鉛、白金または黒鉛等が、また、陰
極材料としてはニッケル、鉄、ステンレススチールまた
は白金等が好適に使用できる。
極は水電解、食塩電解など電気化学工業で用いられる電
極が、何等制限なく用いられる。例えば、陽極材料とし
てはニッケル、鉄、鉛、白金または黒鉛等が、また、陰
極材料としてはニッケル、鉄、ステンレススチールまた
は白金等が好適に使用できる。
【００１２】陽極室に供給する陽極液の種類は、陽極材
料の種類に応じて適宜選択することができる。これらの
組合せとして好ましいものを例示すると、例えば、次の
とおりである。ニッケルまたは鉄−水酸化ナトリウム水
溶液、鉛−硫酸水溶液、白金−硫酸または硫酸ナトリウ
ム水溶液、黒鉛−食塩水溶液を挙げることができる。ま
た、陰極材料と陰極液の組合せとして好ましいものは以
下のようである。ニッケル、鉄、またはステンレススチ
ール−水酸化ナトリウム、硫酸ナトリウムまたは食塩水
溶液を挙げることができる。
料の種類に応じて適宜選択することができる。これらの
組合せとして好ましいものを例示すると、例えば、次の
とおりである。ニッケルまたは鉄−水酸化ナトリウム水
溶液、鉛−硫酸水溶液、白金−硫酸または硫酸ナトリウ
ム水溶液、黒鉛−食塩水溶液を挙げることができる。ま
た、陰極材料と陰極液の組合せとして好ましいものは以
下のようである。ニッケル、鉄、またはステンレススチ
ール−水酸化ナトリウム、硫酸ナトリウムまたは食塩水
溶液を挙げることができる。
【００１３】本発明で用いる陽イオン交換膜は特に限定
されず公知の陽イオン交換膜を用いることが出来る。例
えば、スルホン酸基、カルボン酸基、ホスホン酸基、硫
酸エステル基、リン酸エステル基を有するもの、さらに
これらのイオン交換基の複数種類が混在した陽イオン交
換膜を使用できる。また、陽イオン交換膜は重合型、縮
合型、均一型、不均一型の別なく、また、補強心材の有
無や、炭化水素系のもの、フッ素系のもの、材料・製造
方法に由来する陽イオン交換膜の種類、型式などの別な
く如何なるものであってもよい。さらに、２Ｎ−食塩水
溶液を５Ａ／ｄｍ2の電流密度で電気透析し、電流効率
が７０％以上の実質的に陽イオン交換膜として機能する
ものであれば、一般に両性イオン交換膜と称されるもの
であっても本発明の陽イオン交換膜として使用できる。
また、陽極室に接する陽イオン交換膜は、フッ素系のも
のを使用することが好ましい。
されず公知の陽イオン交換膜を用いることが出来る。例
えば、スルホン酸基、カルボン酸基、ホスホン酸基、硫
酸エステル基、リン酸エステル基を有するもの、さらに
これらのイオン交換基の複数種類が混在した陽イオン交
換膜を使用できる。また、陽イオン交換膜は重合型、縮
合型、均一型、不均一型の別なく、また、補強心材の有
無や、炭化水素系のもの、フッ素系のもの、材料・製造
方法に由来する陽イオン交換膜の種類、型式などの別な
く如何なるものであってもよい。さらに、２Ｎ−食塩水
溶液を５Ａ／ｄｍ2の電流密度で電気透析し、電流効率
が７０％以上の実質的に陽イオン交換膜として機能する
ものであれば、一般に両性イオン交換膜と称されるもの
であっても本発明の陽イオン交換膜として使用できる。
また、陽極室に接する陽イオン交換膜は、フッ素系のも
のを使用することが好ましい。
【００１４】本発明で使用されるバイポーラ膜は、陽イ
オン交換膜と陰イオン交換膜とが張り合わさった構造を
した複合イオン交換膜である。そのようなバイポーラ膜
としては、特に制限されず公知の膜を使用することがで
きる。その製造方法としては、次のようなものが知られ
ている。例えば、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とを
ポリエチレンイミン−エピクロルヒドリンの混合物で張
り合わせ硬化接着する方法（特公昭３２−３９６２号公
報）、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とをイオン交換
性接着剤で接着させる方法（特公昭３４−３９６１号公
報）、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とを微粉のイオ
ン交換樹脂、陰または陽イオン交換樹脂と熱可塑性物質
とのペースト状混合物を塗布し圧着させる方法（特公昭
３５−１４５３１号公報）、陽イオン交換膜の表面にビ
ニルピリジンとエポキシ化合物とからなる糊状物質を塗
布し、これに放射線照射することによって製造する方法
（特公昭３８−１６６３３号公報）、陰イオン交換膜の
表面にスルホン酸型高分子電解質とアリルアミン類を付
着させた後、電離性放射線を照射架橋させる方法（特公
昭５１−４１１３号公報）、イオン交換膜の表面に反対
電荷を有するイオン交換樹脂の分散系と母体重合体との
混合物を沈着させる方法（特開昭５３−３７１９０号公
報）、ポリエチレンフィルムにスチレン、ジビニルベン
ゼンを含浸重合したシート状物をステンレス製の枠には
さみつけ、一方の側をスルホン化させた後、シートを取
り外して残りの部分にクロルメチル化、次いでアミノ化
処理する方法（米国特許３５６２１３９号明細書）、ま
た陰イオン交換膜と陽イオン交換膜との界面を無機化合
物で処理し、両膜を接合する方法（特開昭５９−４７２
３５号公報）などである。
オン交換膜と陰イオン交換膜とが張り合わさった構造を
した複合イオン交換膜である。そのようなバイポーラ膜
としては、特に制限されず公知の膜を使用することがで
きる。その製造方法としては、次のようなものが知られ
ている。例えば、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とを
ポリエチレンイミン−エピクロルヒドリンの混合物で張
り合わせ硬化接着する方法（特公昭３２−３９６２号公
報）、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とをイオン交換
性接着剤で接着させる方法（特公昭３４−３９６１号公
報）、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とを微粉のイオ
ン交換樹脂、陰または陽イオン交換樹脂と熱可塑性物質
とのペースト状混合物を塗布し圧着させる方法（特公昭
３５−１４５３１号公報）、陽イオン交換膜の表面にビ
ニルピリジンとエポキシ化合物とからなる糊状物質を塗
布し、これに放射線照射することによって製造する方法
（特公昭３８−１６６３３号公報）、陰イオン交換膜の
表面にスルホン酸型高分子電解質とアリルアミン類を付
着させた後、電離性放射線を照射架橋させる方法（特公
昭５１−４１１３号公報）、イオン交換膜の表面に反対
電荷を有するイオン交換樹脂の分散系と母体重合体との
混合物を沈着させる方法（特開昭５３−３７１９０号公
報）、ポリエチレンフィルムにスチレン、ジビニルベン
ゼンを含浸重合したシート状物をステンレス製の枠には
さみつけ、一方の側をスルホン化させた後、シートを取
り外して残りの部分にクロルメチル化、次いでアミノ化
処理する方法（米国特許３５６２１３９号明細書）、ま
た陰イオン交換膜と陽イオン交換膜との界面を無機化合
物で処理し、両膜を接合する方法（特開昭５９−４７２
３５号公報）などである。
【００１５】本発明で用いる陰イオン交換膜は、特に限
定されず公知の陰イオン交換膜を用いることが出来る。
例えば、４級アンモニウム基、１級アミノ基、２級アミ
ノ基、３級アミノ基、さらにこれらのイオン交換基が複
数混在した陰イオン交換膜を使用できる。また該陰イオ
ン交換膜は重合型、縮合型、均一型、不均一型の別な
く、また、補強心材の有無や、炭化水素系のもの、フッ
素系のもの、材料・製造方法に由来する陰イオン交換膜
の種類、型式などの別なく如何なるものであってもよ
い。さらに２Ｎ−食塩溶液を５Ａ／ｄｍ2の電流密度で
電気透析し、電流効率が７０％以上の実質的に陰イオン
交換膜として機能するものであれば、一般に両性イオン
交換膜と称されるものであっても本発明の陰イオン交換
膜として使用できる。陰イオン交換膜は酸を透過させ易
い傾向があるので、酸を透過させにくい陰イオン交換膜
使用することが好ましい。
定されず公知の陰イオン交換膜を用いることが出来る。
例えば、４級アンモニウム基、１級アミノ基、２級アミ
ノ基、３級アミノ基、さらにこれらのイオン交換基が複
数混在した陰イオン交換膜を使用できる。また該陰イオ
ン交換膜は重合型、縮合型、均一型、不均一型の別な
く、また、補強心材の有無や、炭化水素系のもの、フッ
素系のもの、材料・製造方法に由来する陰イオン交換膜
の種類、型式などの別なく如何なるものであってもよ
い。さらに２Ｎ−食塩溶液を５Ａ／ｄｍ2の電流密度で
電気透析し、電流効率が７０％以上の実質的に陰イオン
交換膜として機能するものであれば、一般に両性イオン
交換膜と称されるものであっても本発明の陰イオン交換
膜として使用できる。陰イオン交換膜は酸を透過させ易
い傾向があるので、酸を透過させにくい陰イオン交換膜
使用することが好ましい。
【００１６】本発明において電気透析の対象として使用
される塩は、電気透析により塩分解を行って生成する酸
およびアルカリが水溶液を形成するものであれば、有機
塩および無機塩を問わず何等制限なく使用できる。塩を
構成する陽イオンとしては、例えば、ナトリウム、カリ
ウム、リチウム、アンモニウムイオン等がある。また塩
を構成する陰イオンとしてはフッ素、塩素、臭素、ヨウ
素の各ハロゲンイオン、硫酸イオン、硝酸イオン、酢酸
イオン、乳酸イオン等がある。
される塩は、電気透析により塩分解を行って生成する酸
およびアルカリが水溶液を形成するものであれば、有機
塩および無機塩を問わず何等制限なく使用できる。塩を
構成する陽イオンとしては、例えば、ナトリウム、カリ
ウム、リチウム、アンモニウムイオン等がある。また塩
を構成する陰イオンとしてはフッ素、塩素、臭素、ヨウ
素の各ハロゲンイオン、硫酸イオン、硝酸イオン、酢酸
イオン、乳酸イオン等がある。
【００１７】本発明における電気透析の方法としては、
塩室、酸室、アルカリ室および酸・塩混合室は、それぞ
れの室に供給する液のタンクを設けて、それぞれの室と
液のタンクの間でそれぞれの室に供給する液を循環させ
る方法を好適に採用することができる。
塩室、酸室、アルカリ室および酸・塩混合室は、それぞ
れの室に供給する液のタンクを設けて、それぞれの室と
液のタンクの間でそれぞれの室に供給する液を循環させ
る方法を好適に採用することができる。
【００１８】生成してきた酸またはアルカリを抜き出す
方法としては、下記に示す方法を好適に採用できる。
方法としては、下記に示す方法を好適に採用できる。
【００１９】１．始めに薄い酸またはアルカリ水溶液を
仕込んでおいて酸またはアルカリを生成させ、所定の濃
度になったときに酸またはアルカリを所定量抜き出して
水を補充し、初期の酸またはアルカリ濃度にするという
いわゆるバッチ式方法。
仕込んでおいて酸またはアルカリを生成させ、所定の濃
度になったときに酸またはアルカリを所定量抜き出して
水を補充し、初期の酸またはアルカリ濃度にするという
いわゆるバッチ式方法。
【００２０】２．予め所定濃度の酸またはアルカリ水溶
液を仕込んでおき、通電時に通電電気量に応じて連続的
に水を添加することにより所定濃度の酸またはアルカリ
水溶液をオーバーフローさせるという連続方法。
液を仕込んでおき、通電時に通電電気量に応じて連続的
に水を添加することにより所定濃度の酸またはアルカリ
水溶液をオーバーフローさせるという連続方法。
【００２１】本発明の最大の特徴は、二室式のときは酸
・塩混合室中の酸・塩混合水溶液のｐＨを１未満とし、
三室式のときは塩室中の塩水溶液のｐＨを１未満とする
ことである。こうすることによって、多価陽イオンの存
在する酸・塩混合水溶液または塩水溶液を酸・塩混合室
または塩室に供給しても、酸・塩混合水溶液または塩水
溶液に含まれるカルシウム、マグネシウムイオンなどは
陽イオン交換膜を透過してアルカリ室に達するために、
水不溶性の塩を形成することがなく、また、膜を破損す
ることもない。
・塩混合室中の酸・塩混合水溶液のｐＨを１未満とし、
三室式のときは塩室中の塩水溶液のｐＨを１未満とする
ことである。こうすることによって、多価陽イオンの存
在する酸・塩混合水溶液または塩水溶液を酸・塩混合室
または塩室に供給しても、酸・塩混合水溶液または塩水
溶液に含まれるカルシウム、マグネシウムイオンなどは
陽イオン交換膜を透過してアルカリ室に達するために、
水不溶性の塩を形成することがなく、また、膜を破損す
ることもない。
【００２２】カルシウム、マグネシウムなどの多価陽イ
オンの陽イオン交換膜の透過機構は必ずしも明らかにな
っていないが、本発明者らは以下のように考えている。
酸・塩混合水溶液または塩水溶液中に含まれる多価陽イ
オンは、陰極方向に向かって陽イオン交換膜を透過する
間に水不溶性塩を形成する。しかし、バイポーラ膜を使
用した電気透析は、食塩電解に比較して生成するアルカ
リの濃度がかなり低く、また、低温度であるために、陽
イオン交換膜を透過する多価陽イオンの水不溶性塩の生
成速度が遅い。このために、陽イオン交換膜を透過する
間に生成する多価陽イオンの水不溶性塩は、低いｐＨの
酸・塩混合水溶液または塩水溶液に溶解され、その結
果、多価陽イオンは陽イオン交換膜を通過し、アルカリ
室まで運ばれてしまうものと考えている。
オンの陽イオン交換膜の透過機構は必ずしも明らかにな
っていないが、本発明者らは以下のように考えている。
酸・塩混合水溶液または塩水溶液中に含まれる多価陽イ
オンは、陰極方向に向かって陽イオン交換膜を透過する
間に水不溶性塩を形成する。しかし、バイポーラ膜を使
用した電気透析は、食塩電解に比較して生成するアルカ
リの濃度がかなり低く、また、低温度であるために、陽
イオン交換膜を透過する多価陽イオンの水不溶性塩の生
成速度が遅い。このために、陽イオン交換膜を透過する
間に生成する多価陽イオンの水不溶性塩は、低いｐＨの
酸・塩混合水溶液または塩水溶液に溶解され、その結
果、多価陽イオンは陽イオン交換膜を通過し、アルカリ
室まで運ばれてしまうものと考えている。
【００２３】現在、食塩電解における食塩水溶液中のカ
ルシウム、マグネシウム等の多価陽イオンの許容濃度は
５０ｐｐｂ以下となっているが、本発明の方法によれば
塩水溶液中の多価陽イオンの濃度が１ｐｐｍ以上、更に
１０ｐｐｍ以上であっても長期に亙って陽イオン交換膜
を破壊することなく、また電圧の上昇もなく電気透析を
継続することが出来る。食塩電解と比較してかかる現象
は驚くべき事柄である。
ルシウム、マグネシウム等の多価陽イオンの許容濃度は
５０ｐｐｂ以下となっているが、本発明の方法によれば
塩水溶液中の多価陽イオンの濃度が１ｐｐｍ以上、更に
１０ｐｐｍ以上であっても長期に亙って陽イオン交換膜
を破壊することなく、また電圧の上昇もなく電気透析を
継続することが出来る。食塩電解と比較してかかる現象
は驚くべき事柄である。
【００２４】酸・塩混合室中の酸・塩混合水溶液、また
は塩室中の塩水溶液のｐＨを１未満に調製する方法は、
通常、酸を添加してｐＨを１未満に調整した酸・塩混合
水溶液または塩水溶液をそれぞれ酸・塩混合室または塩
室に供給する方法を採用することができる。ｐＨを１未
満とするために添加される酸は、塩と同種の陰イオンを
有する酸であることが好ましいが、場合によっては異種
の陰イオンを有する酸を用いてもよい。
は塩室中の塩水溶液のｐＨを１未満に調製する方法は、
通常、酸を添加してｐＨを１未満に調整した酸・塩混合
水溶液または塩水溶液をそれぞれ酸・塩混合室または塩
室に供給する方法を採用することができる。ｐＨを１未
満とするために添加される酸は、塩と同種の陰イオンを
有する酸であることが好ましいが、場合によっては異種
の陰イオンを有する酸を用いてもよい。
【００２５】酸・塩混合水溶液または塩水溶液のｐＨは
余りに低いと電気透析時に陽イオン交換膜を透過する水
素イオンが多くなりアルカリ室で水となってしまうため
電流効率が著しく低下することがある。そのため、ｐＨ
は０〜０．９５の範囲とすることが好ましい。また、酸
・塩混合室中の酸・塩混合水溶液または塩室中の塩水溶
液は、常にｐＨが１未満である必要はなく、間欠的に酸
・塩混合水溶液または塩水溶液中に酸を添加することに
よって一時的にｐＨが１未満となっていてもよい。この
場合、全電気透析時間中に占めるｐＨが１未満となって
いる時間は、２０％以上であることが好ましい。
余りに低いと電気透析時に陽イオン交換膜を透過する水
素イオンが多くなりアルカリ室で水となってしまうため
電流効率が著しく低下することがある。そのため、ｐＨ
は０〜０．９５の範囲とすることが好ましい。また、酸
・塩混合室中の酸・塩混合水溶液または塩室中の塩水溶
液は、常にｐＨが１未満である必要はなく、間欠的に酸
・塩混合水溶液または塩水溶液中に酸を添加することに
よって一時的にｐＨが１未満となっていてもよい。この
場合、全電気透析時間中に占めるｐＨが１未満となって
いる時間は、２０％以上であることが好ましい。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、単に酸・塩混合水溶液
または塩水溶液のｐＨを１未満として電気透析をするこ
とによって、多価陽イオンの水不溶性塩が生成すること
による電気透析中における電圧の上昇を防止することが
できる。また、多価陽イオンの水不溶性塩の生成による
陽イオン交換膜の破損をも防止することができる。
または塩水溶液のｐＨを１未満として電気透析をするこ
とによって、多価陽イオンの水不溶性塩が生成すること
による電気透析中における電圧の上昇を防止することが
できる。また、多価陽イオンの水不溶性塩の生成による
陽イオン交換膜の破損をも防止することができる。
【００２７】
【実施例】本発明を更に具体的に説明するために下記に
実施例及び比較例を掲げて説明するが、本発明はこれら
の実施例に限定されるものではない。
実施例及び比較例を掲げて説明するが、本発明はこれら
の実施例に限定されるものではない。
【００２８】実施例１ バイポーラ膜は次のようにして得た。即ち、ビニルベン
ジルクロリド５０部、スチレン３５部、純度５０％のジ
ビニルベンゼン１５部、ベンゾイルパーオキサイド２
部、スチレンオキサイド２部およびアクリロニトリル−
ブタジエンゴム５部からなる粘稠なポリマー溶液を調製
した。このポリマー溶液をガラス板間において、窒素雰
囲気中の７０℃で１６時間の加熱重合を行って高分子膜
状物を得た。次に、この高分子膜状物を９６％硫酸に６
０度で１０分間浸漬し、膜状物の表面にスルホン酸基を
導入した。さらに、トリメチルアミン−アセトン−水
（１：１：８）混合溶液中に置いて、３０℃で１日処理
して、膜状物の内部に陰イオン交換基を導入し陰イオン
交換膜を得た。この表面がスルホン化された陰イオン交
換膜と徳山曹達社製陽イオン交換膜（商品名、ＣＭ−
１）の間に、５％ポリビニルアルコールと５％グルタル
アルデヒドの等量よりなる混合物を塗り、５０℃にて加
熱プレスを１時間行い、接着しバイポーラ膜を得た。ま
た、陽イオン交換膜は、徳山曹達社製の陽イオン交換膜
（商品名、ＣＬ−２５Ｔ）を用いた。
ジルクロリド５０部、スチレン３５部、純度５０％のジ
ビニルベンゼン１５部、ベンゾイルパーオキサイド２
部、スチレンオキサイド２部およびアクリロニトリル−
ブタジエンゴム５部からなる粘稠なポリマー溶液を調製
した。このポリマー溶液をガラス板間において、窒素雰
囲気中の７０℃で１６時間の加熱重合を行って高分子膜
状物を得た。次に、この高分子膜状物を９６％硫酸に６
０度で１０分間浸漬し、膜状物の表面にスルホン酸基を
導入した。さらに、トリメチルアミン−アセトン−水
（１：１：８）混合溶液中に置いて、３０℃で１日処理
して、膜状物の内部に陰イオン交換基を導入し陰イオン
交換膜を得た。この表面がスルホン化された陰イオン交
換膜と徳山曹達社製陽イオン交換膜（商品名、ＣＭ−
１）の間に、５％ポリビニルアルコールと５％グルタル
アルデヒドの等量よりなる混合物を塗り、５０℃にて加
熱プレスを１時間行い、接着しバイポーラ膜を得た。ま
た、陽イオン交換膜は、徳山曹達社製の陽イオン交換膜
（商品名、ＣＬ−２５Ｔ）を用いた。
【００２９】硫酸ナトリウム及び硫酸を水に溶解させて
１リットル中に硫酸ナトリウム２１３ｇ、硫酸４９ｇを
含む溶液を調製した。この液のｐＨは０．９０であっ
た。溶液中のカルシウムイオンの濃度は３ｐｐｍであっ
た。
１リットル中に硫酸ナトリウム２１３ｇ、硫酸４９ｇを
含む溶液を調製した。この液のｐＨは０．９０であっ
た。溶液中のカルシウムイオンの濃度は３ｐｐｍであっ
た。
【００３０】得られた溶液をバイポーラ膜電気透析に供
した。バイポーラ膜電気透析槽は、図１に示すように、
１対の陰陽極間に陽イオン交換膜とバイポーラ膜とが交
互にそれぞれ１１枚および１０枚（陽イオン交換膜、バ
イポーラ膜の有効膜面積はいずれも１ｄｍ2、総膜面積
はそれぞれ１１ｄｍ2および１０ｄｍ2）配置され、アル
カリ室、酸・塩混合室が形成されたフィルタープレス型
バイポーラ膜電気透析槽を用いた。
した。バイポーラ膜電気透析槽は、図１に示すように、
１対の陰陽極間に陽イオン交換膜とバイポーラ膜とが交
互にそれぞれ１１枚および１０枚（陽イオン交換膜、バ
イポーラ膜の有効膜面積はいずれも１ｄｍ2、総膜面積
はそれぞれ１１ｄｍ2および１０ｄｍ2）配置され、アル
カリ室、酸・塩混合室が形成されたフィルタープレス型
バイポーラ膜電気透析槽を用いた。
【００３１】酸・塩混合室には上記の硫酸ナトリウム−
硫酸混合溶液を、アルカリ室には連続的に一定量の水を
加えて２規定の水酸化ナトリウム水溶液をそれぞれ６ｃ
ｍ／ｓｅｃの線速度で供給して循環し、陽極室と陰極室
にはそれぞれ２規定硫酸ナトリウム水溶液を循環した。
４０℃、電流密度１０Ａ／ｄｍ2で電気透析を行った。
その結果、セル電圧は１．３ボルトであった。苛性ソー
ダの電力原単位は１５００ｋｗｈ／ｔ−ＮａＯＨであっ
た。この運転を１０日続けたが、セル電圧の上昇は全く
認められなかった。また、陽イオン交換膜内には析出物
は認められなかった。
硫酸混合溶液を、アルカリ室には連続的に一定量の水を
加えて２規定の水酸化ナトリウム水溶液をそれぞれ６ｃ
ｍ／ｓｅｃの線速度で供給して循環し、陽極室と陰極室
にはそれぞれ２規定硫酸ナトリウム水溶液を循環した。
４０℃、電流密度１０Ａ／ｄｍ2で電気透析を行った。
その結果、セル電圧は１．３ボルトであった。苛性ソー
ダの電力原単位は１５００ｋｗｈ／ｔ−ＮａＯＨであっ
た。この運転を１０日続けたが、セル電圧の上昇は全く
認められなかった。また、陽イオン交換膜内には析出物
は認められなかった。
【００３２】比較例１ 実施例１と同じ膜と電気透析槽を使用し、酸・塩混合室
にカルシウム濃度３ｐｐｍでありｐＨ２に調整された２
規定の硫酸ナトリウム水溶液を供給し電気透析した。こ
の時通電後３日でセル電圧が１．３から２．５ボルトに
上昇し、陽イオン交換膜内には白色の析出物が一面に見
られた。
にカルシウム濃度３ｐｐｍでありｐＨ２に調整された２
規定の硫酸ナトリウム水溶液を供給し電気透析した。こ
の時通電後３日でセル電圧が１．３から２．５ボルトに
上昇し、陽イオン交換膜内には白色の析出物が一面に見
られた。
【００３３】実施例２ 図２のように、実施例１で使用したバイポーラ膜と陽イ
オン交換膜の他に徳山曹達社製の陰イオン交換膜（商品
名、ＡＭＨ）からなる三室法バイポーラ膜電気透析槽を
組み、食塩水溶液を次のように通液した。
オン交換膜の他に徳山曹達社製の陰イオン交換膜（商品
名、ＡＭＨ）からなる三室法バイポーラ膜電気透析槽を
組み、食塩水溶液を次のように通液した。
【００３４】バイポーラ膜電気透析槽は、図２に示すよ
うに、１対の陰陽極間に陽イオン交換膜（Ｃ）、バイポ
ーラ膜（Ｂ）および陰イオン交換膜（Ａ）が順にそれぞ
れ１１枚、１０枚、１０枚（陽イオン交換膜、バイポー
ラ膜、陰イオン交換膜の有効膜面積はいずれも１ｄ
ｍ2、総膜面積はそれぞれ１１ｄｍ2，１０ｄｍ2，１０
ｄｍ2）配置され、アルカリ室１３、酸室１４および塩
室１５が形成されたフィルタープレス型バイポーラ膜電
気透析槽を用いた。
うに、１対の陰陽極間に陽イオン交換膜（Ｃ）、バイポ
ーラ膜（Ｂ）および陰イオン交換膜（Ａ）が順にそれぞ
れ１１枚、１０枚、１０枚（陽イオン交換膜、バイポー
ラ膜、陰イオン交換膜の有効膜面積はいずれも１ｄ
ｍ2、総膜面積はそれぞれ１１ｄｍ2，１０ｄｍ2，１０
ｄｍ2）配置され、アルカリ室１３、酸室１４および塩
室１５が形成されたフィルタープレス型バイポーラ膜電
気透析槽を用いた。
【００３５】酸室には水を連続的に加えて２規定に調製
した塩酸を、塩室には塩酸を加えることによってｐＨ
０．８に調製したマグネシウム濃度５ｐｐｍの２規定の
塩化ナトリウム水溶液を、アルカリ室には水を連続的に
加えて２規定に調製した水酸化ナトリウム水溶液を、そ
れぞれ６ｃｍ／ｓｅｃの線速度で供給し、循環した。陽
極室、陰極室はそれぞれ２規定硫酸ナトリウム水溶液を
循環した。４０℃、電流密度１０Ａ／ｄｍ2で１０日間
電気透析を行った。その結果、通電中のセル電圧は、
１．７ボルトのまま変化は全く無かった。また、陽イオ
ン交換膜内には析出物は認められなかった。
した塩酸を、塩室には塩酸を加えることによってｐＨ
０．８に調製したマグネシウム濃度５ｐｐｍの２規定の
塩化ナトリウム水溶液を、アルカリ室には水を連続的に
加えて２規定に調製した水酸化ナトリウム水溶液を、そ
れぞれ６ｃｍ／ｓｅｃの線速度で供給し、循環した。陽
極室、陰極室はそれぞれ２規定硫酸ナトリウム水溶液を
循環した。４０℃、電流密度１０Ａ／ｄｍ2で１０日間
電気透析を行った。その結果、通電中のセル電圧は、
１．７ボルトのまま変化は全く無かった。また、陽イオ
ン交換膜内には析出物は認められなかった。
【００３６】比較例２ 実施例２と同じ膜と電槽を使用し、塩室のｐＨを４に連
続的に調整して電気透析運転した。その結果、３日後に
はセル電圧が１．７から３．２ボルトに上昇し、陽イオ
ン交換膜内には白色の析出物が一面に見られた。
続的に調整して電気透析運転した。その結果、３日後に
はセル電圧が１．７から３．２ボルトに上昇し、陽イオ
ン交換膜内には白色の析出物が一面に見られた。
【図１】図１は、二室式電気透析槽の模式図である。
【図２】図２は、三室式電気透析槽の模式図である。
Ｂ バイポーラ膜 Ｃ 陽イオン交換膜 Ａ 陰イオン交換膜 １ 陽極 ２ 陰極 ３ アルカリ室 ４ 酸・塩混合室 １１ 陽極 １２ 陰極 １３ アルカリ室 １４ 酸室 １５ 塩室
Claims (2)
- 【請求項１】陽極と陰極の間に陽イオン交換膜、バイポ
ーラ膜を交互に配列させて、アルカリ室、酸・塩混合室
を形成させ、酸・塩混合室に塩水溶液を供給してアルカ
リ室及び酸・塩混合室からアルカリおよび酸・塩混合水
溶液をそれぞれ取り出すアルカリおよび酸・塩混合水溶
液の製造方法において、酸・塩混合室中の酸・塩混合水
溶液のｐＨを１未満とすることを特徴とするアルカリ及
び酸・塩混合水溶液の製造方法。 - 【請求項２】陽極と陰極の間に陽イオン交換膜、バイポ
ーラ膜および陰イオン交換膜を順に配列させて、塩室、
酸室及びアルカリ室を形成させ、塩室に塩水溶液を供給
して酸室及びアルカリ室から酸およびアルカリをそれぞ
れ取り出す酸およびアルカリの製造方法において、塩室
中の塩水溶液のｐＨを１未満とすることを特徴とする酸
及びアルカリの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08235092A JP3151042B2 (ja) | 1992-04-03 | 1992-04-03 | 酸及びアルカリの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08235092A JP3151042B2 (ja) | 1992-04-03 | 1992-04-03 | 酸及びアルカリの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05285346A true JPH05285346A (ja) | 1993-11-02 |
| JP3151042B2 JP3151042B2 (ja) | 2001-04-03 |
Family
ID=13772124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08235092A Expired - Fee Related JP3151042B2 (ja) | 1992-04-03 | 1992-04-03 | 酸及びアルカリの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3151042B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010269288A (ja) * | 2009-05-25 | 2010-12-02 | Astom:Kk | 有機酸の製造方法 |
| JP2012504545A (ja) * | 2008-11-17 | 2012-02-23 | ケメタル・フット・コーポレイション | 水溶液からのリチウムの回収 |
| WO2022209641A1 (ja) * | 2021-03-29 | 2022-10-06 | 株式会社アストム | バイポーラ膜を用いた電気透析方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102633101B1 (ko) * | 2022-06-02 | 2024-02-02 | 유성에이스 주식회사 | 로스터용 연기흡입장치 |
-
1992
- 1992-04-03 JP JP08235092A patent/JP3151042B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| JP2012504545A (ja) * | 2008-11-17 | 2012-02-23 | ケメタル・フット・コーポレイション | 水溶液からのリチウムの回収 |
| CN105498545A (zh) * | 2008-11-17 | 2016-04-20 | 罗克伍德锂公司 | 从水溶液中回收锂的方法 |
| JP2010269288A (ja) * | 2009-05-25 | 2010-12-02 | Astom:Kk | 有機酸の製造方法 |
| WO2022209641A1 (ja) * | 2021-03-29 | 2022-10-06 | 株式会社アストム | バイポーラ膜を用いた電気透析方法 |
| JPWO2022209641A1 (ja) * | 2021-03-29 | 2022-10-06 |
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|---|---|
| JP3151042B2 (ja) | 2001-04-03 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |