JPH0692627A - 水酸化ナトリウム水溶液の製造方法 - Google Patents
水酸化ナトリウム水溶液の製造方法Info
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- JPH0692627A JPH0692627A JP5165493A JP16549393A JPH0692627A JP H0692627 A JPH0692627 A JP H0692627A JP 5165493 A JP5165493 A JP 5165493A JP 16549393 A JP16549393 A JP 16549393A JP H0692627 A JPH0692627 A JP H0692627A
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- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/14—Alkali metal compounds
- C25B1/16—Hydroxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/42—Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
- B01D61/44—Ion-selective electrodialysis
- B01D61/445—Ion-selective electrodialysis with bipolar membranes; Water splitting
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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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Abstract
(57)【要約】
【構成】 双極膜を含む電気透析セルにおいてナトリウ
ム塩の水溶液を電気透析することによる水酸化ナトリウ
ム水溶液の製造方法であって、炭酸のｐＫより低いｐＫ
を有する酸から誘導されたナトリウム塩の水溶液を利用
し、陽性膜の両側に該酸水溶液と炭酸ナトリウム水溶液
を循環することにより得られる方法。 【効果】 電気透析セル内に二酸化炭素が発生する危険
がなく、炭酸ナトリウムから水酸化ナトリウム溶液を生
成することを可能にする。
ム塩の水溶液を電気透析することによる水酸化ナトリウ
ム水溶液の製造方法であって、炭酸のｐＫより低いｐＫ
を有する酸から誘導されたナトリウム塩の水溶液を利用
し、陽性膜の両側に該酸水溶液と炭酸ナトリウム水溶液
を循環することにより得られる方法。 【効果】 電気透析セル内に二酸化炭素が発生する危険
がなく、炭酸ナトリウムから水酸化ナトリウム溶液を生
成することを可能にする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水酸化ナトリウムの製
造に関する。更に詳細には、水酸化ナトリウム水溶液の
電気透析による製造方法に関する。
造に関する。更に詳細には、水酸化ナトリウム水溶液の
電気透析による製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気透析は、水酸化ナトリウム水溶液の
製造によく知られている方法である。即ち、米国特許第
4,238,305号には、交互の陽性膜を含む電気透析セルを
用い、陽性膜と双極膜の陰性面との間に接合された室に
水又は水酸化ナトリウム希釈水溶液が導入され、陽性膜
と双極膜の陽性面との間に接合された室に炭酸ナトリウ
ム水溶液が導入される方法が記載されている。この既知
の方法においては、水又は水酸化ナトリウム溶液を供給
する室ではアルカリ性ｐＨが維持され、炭酸ナトリウム
溶液を供給する室では酸性ｐＨが維持されている。従っ
て、酸性室では二酸化炭素が発生する。この既知の方法
においては、電気透析セル内に二酸化炭素が発生するこ
とが欠点である。実際に、既知の方法で用いられている
双極膜は陰性膜と陽性膜を接合することにより形成され
ているので、双極膜の陽性面の細孔で二酸化炭素が発生
する場合には、双極膜を構成するその２膜が相互に分か
れるという危険を冒すことになる。一方、このように発
生したガスのため、膜が機械的応力を受けて損傷しやす
くなり、更に、電解質の電気抵抗を著しく増大させ、そ
の結果、電力消費も増大する。
製造によく知られている方法である。即ち、米国特許第
4,238,305号には、交互の陽性膜を含む電気透析セルを
用い、陽性膜と双極膜の陰性面との間に接合された室に
水又は水酸化ナトリウム希釈水溶液が導入され、陽性膜
と双極膜の陽性面との間に接合された室に炭酸ナトリウ
ム水溶液が導入される方法が記載されている。この既知
の方法においては、水又は水酸化ナトリウム溶液を供給
する室ではアルカリ性ｐＨが維持され、炭酸ナトリウム
溶液を供給する室では酸性ｐＨが維持されている。従っ
て、酸性室では二酸化炭素が発生する。この既知の方法
においては、電気透析セル内に二酸化炭素が発生するこ
とが欠点である。実際に、既知の方法で用いられている
双極膜は陰性膜と陽性膜を接合することにより形成され
ているので、双極膜の陽性面の細孔で二酸化炭素が発生
する場合には、双極膜を構成するその２膜が相互に分か
れるという危険を冒すことになる。一方、このように発
生したガスのため、膜が機械的応力を受けて損傷しやす
くなり、更に、電解質の電気抵抗を著しく増大させ、そ
の結果、電力消費も増大する。
【０００３】電気透析による炭酸ナトリウムのトロナか
らの製造方法が、米国特許第 4,592,817号に記載されて
いる。この既知の方法においては、後者を供給するため
に、炭酸ナトリウムを硫酸溶液で分解して得られた硫酸
ナトリウムを使用することにより、電気透析セルの酸性
室での二酸化炭素の生成が回避されている。電気透析セ
ル外の反応器で炭酸ナトリウムと硫酸溶液とを混合する
ことにより炭酸ナトリウムの分解が行われるので、反応
器内で発生した二酸化炭素は電気透析セルに入ることが
ない。しかしながら、実際には、炭酸ナトリウムの分解
が不完全な場合、電気透析セル内での二酸化炭素の時な
らぬ放出が避けられないので、この既知の方法を用いる
ことは難しいことがわかった。
らの製造方法が、米国特許第 4,592,817号に記載されて
いる。この既知の方法においては、後者を供給するため
に、炭酸ナトリウムを硫酸溶液で分解して得られた硫酸
ナトリウムを使用することにより、電気透析セルの酸性
室での二酸化炭素の生成が回避されている。電気透析セ
ル外の反応器で炭酸ナトリウムと硫酸溶液とを混合する
ことにより炭酸ナトリウムの分解が行われるので、反応
器内で発生した二酸化炭素は電気透析セルに入ることが
ない。しかしながら、実際には、炭酸ナトリウムの分解
が不完全な場合、電気透析セル内での二酸化炭素の時な
らぬ放出が避けられないので、この既知の方法を用いる
ことは難しいことがわかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、電気透析セ
ルにおいて、電気透析セル内に二酸化炭素が発生する危
険がなく、炭酸ナトリウムから水酸化ナトリウム溶液を
生成することを可能にする改良方法を提供することによ
り、これらの既知の方法の欠点を克服することを目的と
するものである。
ルにおいて、電気透析セル内に二酸化炭素が発生する危
険がなく、炭酸ナトリウムから水酸化ナトリウム溶液を
生成することを可能にする改良方法を提供することによ
り、これらの既知の方法の欠点を克服することを目的と
するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】従って、本発明は、双極
膜を含む電気透析セルにおいてナトリウム塩の水溶液を
電気透析することによる水酸化ナトリウムの製造方法で
あって、炭酸のｐＫより低いｐＫを有する酸から誘導さ
れたナトリウム塩の水溶液を利用し、陽性膜の両側に該
酸水溶液と炭酸ナトリウム水溶液を循環することにより
得られる方法に関する。本発明の方法で用いられる酸
は、水溶性であり、ナトリウムと水溶性塩を形成する酸
でなければならない。更に、ｐＫが炭酸のｐＫより低い
酸から選ばれる。この目的のために、一般的には２５℃
における水溶液のｐＫが６．３５より低い酸が選ばれ、
この数値は２５℃における炭酸の水溶液でのｐＫとして
一般に承認されているものである(D.D.Perrin-“Dissoc
iation constants of inorganic acids and bases in a
queous solution"-International Union of Pure and A
pplied Chemistry-Butterworths-1969-page152) 。以下
で述べられるｐＫ値は、２５℃における酸の水溶液での
ものであるとみなされる。
膜を含む電気透析セルにおいてナトリウム塩の水溶液を
電気透析することによる水酸化ナトリウムの製造方法で
あって、炭酸のｐＫより低いｐＫを有する酸から誘導さ
れたナトリウム塩の水溶液を利用し、陽性膜の両側に該
酸水溶液と炭酸ナトリウム水溶液を循環することにより
得られる方法に関する。本発明の方法で用いられる酸
は、水溶性であり、ナトリウムと水溶性塩を形成する酸
でなければならない。更に、ｐＫが炭酸のｐＫより低い
酸から選ばれる。この目的のために、一般的には２５℃
における水溶液のｐＫが６．３５より低い酸が選ばれ、
この数値は２５℃における炭酸の水溶液でのｐＫとして
一般に承認されているものである(D.D.Perrin-“Dissoc
iation constants of inorganic acids and bases in a
queous solution"-International Union of Pure and A
pplied Chemistry-Butterworths-1969-page152) 。以下
で述べられるｐＫ値は、２５℃における酸の水溶液での
ものであるとみなされる。
【０００６】本発明の方法においては、ｐＫ４を超えな
い酸が特に推奨される。電気透析の間、生成されるべき
水酸化ナトリウム水溶液にプロトンが流れることを制限
するために、あまりに高い解離定数（低すぎるｐＫ）を
もった酸を避けることは適切である。これを目的とし
て、ｐＫが０より高く、好ましくは少なくとも１である
酸を選ぶことが推奨される。好ましい酸は、ｐＫ１−３
を有するものである。酸は、無機酸又は有機酸であって
も同等に良好である。無機酸、例えば、硫酸又はリン酸
を使用することが好ましい。硫酸（ｐＫ＝１．９６）は
適切であるが、リン酸（ｐＫ＝２．１５）の方が好まし
い。炭酸ナトリウム溶液の生成は重要ではない。例え
ば、無水炭酸ナトリウムを水に溶解して得ることができ
る。別法として、セスキ炭酸ナトリウムを水に分散さ
せ、例えばトロナ析出物から抽出されたセスキ炭酸塩、
次いで場合によっては、分散液をろ過して不溶物質、特
に重炭酸ナトリウムを除去することにより製造すること
もできる。
い酸が特に推奨される。電気透析の間、生成されるべき
水酸化ナトリウム水溶液にプロトンが流れることを制限
するために、あまりに高い解離定数（低すぎるｐＫ）を
もった酸を避けることは適切である。これを目的とし
て、ｐＫが０より高く、好ましくは少なくとも１である
酸を選ぶことが推奨される。好ましい酸は、ｐＫ１−３
を有するものである。酸は、無機酸又は有機酸であって
も同等に良好である。無機酸、例えば、硫酸又はリン酸
を使用することが好ましい。硫酸（ｐＫ＝１．９６）は
適切であるが、リン酸（ｐＫ＝２．１５）の方が好まし
い。炭酸ナトリウム溶液の生成は重要ではない。例え
ば、無水炭酸ナトリウムを水に溶解して得ることができ
る。別法として、セスキ炭酸ナトリウムを水に分散さ
せ、例えばトロナ析出物から抽出されたセスキ炭酸塩、
次いで場合によっては、分散液をろ過して不溶物質、特
に重炭酸ナトリウムを除去することにより製造すること
もできる。
【０００７】酸溶液及び炭酸ナトリウム溶液は、希釈溶
液でも濃縮溶液であってもよい。濃縮溶液が好ましい。
しかしながら、これら２種の溶液の各々の濃度は、反応
器内で生成された生成物の溶解度と一致して（特に重炭
酸ナトリウム及び酸のナトリウム塩）固形の沈澱がそこ
に生成されることを避けなければならない。即ち、実際
には、これら２種の溶液の最適濃度は種々のパラメータ
ー、特に温度、膜の種類及び使用される酸に左右され
る。個々の場合において、これらは通常の実験により求
めることができる。炭酸ナトリウム溶液に関する限り、
２０℃において少なくとも１０重量％の炭酸ナトリウム
濃度が通常適切である。酸溶液の最適濃度が、使用され
る酸に左右されることは明らかである。２０℃の溶液の
場合、硫酸溶液では少なくとも１０重量％及びオルトリ
ン酸溶液では少なくとも４重量％であることが有利であ
る。電気透析が高温で行われる場合には、炭酸ナトリウ
ム溶液及び酸溶液の各濃度はより高くしてもよい。例え
ば、少なくとも５０℃の温度の場合、炭酸ナトリウム溶
液は少なくとも１２重量％の炭酸ナトリウム含量を有す
ることが有利であり、酸溶液は少なくとも２０重量％
（使用される塩が硫酸の場合）又は少なくとも１０重量
％（使用される塩がオルトリン酸の場合）の酸含量を有
することが有利である。
液でも濃縮溶液であってもよい。濃縮溶液が好ましい。
しかしながら、これら２種の溶液の各々の濃度は、反応
器内で生成された生成物の溶解度と一致して（特に重炭
酸ナトリウム及び酸のナトリウム塩）固形の沈澱がそこ
に生成されることを避けなければならない。即ち、実際
には、これら２種の溶液の最適濃度は種々のパラメータ
ー、特に温度、膜の種類及び使用される酸に左右され
る。個々の場合において、これらは通常の実験により求
めることができる。炭酸ナトリウム溶液に関する限り、
２０℃において少なくとも１０重量％の炭酸ナトリウム
濃度が通常適切である。酸溶液の最適濃度が、使用され
る酸に左右されることは明らかである。２０℃の溶液の
場合、硫酸溶液では少なくとも１０重量％及びオルトリ
ン酸溶液では少なくとも４重量％であることが有利であ
る。電気透析が高温で行われる場合には、炭酸ナトリウ
ム溶液及び酸溶液の各濃度はより高くしてもよい。例え
ば、少なくとも５０℃の温度の場合、炭酸ナトリウム溶
液は少なくとも１２重量％の炭酸ナトリウム含量を有す
ることが有利であり、酸溶液は少なくとも２０重量％
（使用される塩が硫酸の場合）又は少なくとも１０重量
％（使用される塩がオルトリン酸の場合）の酸含量を有
することが有利である。
【０００８】本発明によれば、透析により、陽性膜を通
ってナトリウムイオンが炭酸ナトリウム溶液から酸溶液
に向かってまたプロトンが酸溶液から炭酸ナトリウム溶
液に向かって移動するように、炭酸ナトリウム溶液と
６．３５より低いｐＫを有する酸溶液を陽性膜の両側に
各々循環させる。透析はそれ自体よく知られている方法
であり、本発明による方法で用いられるべき最適操作条
件は、通常の実験で容易に求めることができる(Journal
of Membrane Science、48(1990)、Elsevier Science P
ublishers B.V.、Amsterdam 、pages 155-179 、Eleano
r H.Cwirko & Ruben G.Carbonnel:"A theoretical anal
ysis of Donnan dialysis across chargedporous membr
anes") 。６．３５より低いｐＫを有する酸のナトリウ
ム塩水溶液（炭酸ナトリウムを含まない）はこのように
して集められる。本発明によれば、これが電気透析セル
に送られる。
ってナトリウムイオンが炭酸ナトリウム溶液から酸溶液
に向かってまたプロトンが酸溶液から炭酸ナトリウム溶
液に向かって移動するように、炭酸ナトリウム溶液と
６．３５より低いｐＫを有する酸溶液を陽性膜の両側に
各々循環させる。透析はそれ自体よく知られている方法
であり、本発明による方法で用いられるべき最適操作条
件は、通常の実験で容易に求めることができる(Journal
of Membrane Science、48(1990)、Elsevier Science P
ublishers B.V.、Amsterdam 、pages 155-179 、Eleano
r H.Cwirko & Ruben G.Carbonnel:"A theoretical anal
ysis of Donnan dialysis across chargedporous membr
anes") 。６．３５より低いｐＫを有する酸のナトリウ
ム塩水溶液（炭酸ナトリウムを含まない）はこのように
して集められる。本発明によれば、これが電気透析セル
に送られる。
【０００９】電気透析では、一方で、電気透析セルに
６．３５より低いｐＫを有する酸のナトリウム塩溶液が
供給され、他方で、水又は水酸化ナトリウム希釈水溶液
が供給される。水酸化ナトリウム希釈水溶液は、不飽和
溶液を示すことを意味する。水溶液中の水酸化ナトリウ
ム濃度は、水酸化ナトリウムによる膜への損傷を避ける
ために必要なだけ求められる。これを目的として、１０
モル／ｌより低い、好ましくは５モル／ｌより低い水酸
化ナトリウム濃度を選ぶことが推奨され、２．５モル／
ｌを超えない濃度が特に推奨される。実際に、水酸化ナ
トリウム濃度が０．２モル／ｌより高い、好ましくは少
なくとも０．５モル／ｌの水溶液を使用することにより
良好な結果が得られ、好ましい濃度は１−２モル／ｌで
ある。水酸化ナトリウム水溶液の製造に一般に用いられ
る双極膜を含む任意の電気透析セル、例えば、米国特許
第 4,238,305号及び同第 4,592,817号に記載されている
ような２室形のセル又は３室形のセル内で、電気透析が
行われる。
６．３５より低いｐＫを有する酸のナトリウム塩溶液が
供給され、他方で、水又は水酸化ナトリウム希釈水溶液
が供給される。水酸化ナトリウム希釈水溶液は、不飽和
溶液を示すことを意味する。水溶液中の水酸化ナトリウ
ム濃度は、水酸化ナトリウムによる膜への損傷を避ける
ために必要なだけ求められる。これを目的として、１０
モル／ｌより低い、好ましくは５モル／ｌより低い水酸
化ナトリウム濃度を選ぶことが推奨され、２．５モル／
ｌを超えない濃度が特に推奨される。実際に、水酸化ナ
トリウム濃度が０．２モル／ｌより高い、好ましくは少
なくとも０．５モル／ｌの水溶液を使用することにより
良好な結果が得られ、好ましい濃度は１−２モル／ｌで
ある。水酸化ナトリウム水溶液の製造に一般に用いられ
る双極膜を含む任意の電気透析セル、例えば、米国特許
第 4,238,305号及び同第 4,592,817号に記載されている
ような２室形のセル又は３室形のセル内で、電気透析が
行われる。
【００１０】本発明の有利な実施態様においては、陰極
と陽極の間に、陽性膜とその陽性膜の両側に配置され各
々が陰極に向けられた陰性膜を有する２つの双極膜との
間に各々接合された少なくとも２室を含む電気透析セル
が用いられ、２室のうち陰極に近い方の室にナトリウム
塩水溶液が導入され、もう一方の室に水又は水酸化ナト
リウム希釈水溶液が導入される。陽性膜は、陽イオンを
選択的に透過でき陰イオンを通さない非多孔性の薄いシ
ートを示すことを意味する。本発明の方法で用いられる
陽性膜は、水酸化ナトリウム水溶液に対して不活性な物
質でつくられなければならない。本発明の方法で用いら
れる陽性膜は、例えば、スルホン酸、カルボン酸又はリ
ン酸から誘導される陽イオン官能基又はそのような官能
基の混合物を含むフッ素ポリマーのシートである。この
種の膜の例は、英国特許第 1,497,748号（旭化成工
業）、同第 1,522,877号（旭硝子）及び同第 1,402,920
号（ダイアモンドシャムロック）に記載されているもの
である。本発明によるセルのこの応用に特に適した膜
は、商品名“Nafion"(デュポン）及び“Flemion"（旭硝
子）として知られているものである。
と陽極の間に、陽性膜とその陽性膜の両側に配置され各
々が陰極に向けられた陰性膜を有する２つの双極膜との
間に各々接合された少なくとも２室を含む電気透析セル
が用いられ、２室のうち陰極に近い方の室にナトリウム
塩水溶液が導入され、もう一方の室に水又は水酸化ナト
リウム希釈水溶液が導入される。陽性膜は、陽イオンを
選択的に透過でき陰イオンを通さない非多孔性の薄いシ
ートを示すことを意味する。本発明の方法で用いられる
陽性膜は、水酸化ナトリウム水溶液に対して不活性な物
質でつくられなければならない。本発明の方法で用いら
れる陽性膜は、例えば、スルホン酸、カルボン酸又はリ
ン酸から誘導される陽イオン官能基又はそのような官能
基の混合物を含むフッ素ポリマーのシートである。この
種の膜の例は、英国特許第 1,497,748号（旭化成工
業）、同第 1,522,877号（旭硝子）及び同第 1,402,920
号（ダイアモンドシャムロック）に記載されているもの
である。本発明によるセルのこの応用に特に適した膜
は、商品名“Nafion"(デュポン）及び“Flemion"（旭硝
子）として知られているものである。
【００１１】双極膜は、一面で陽性膜の性質を示し、も
う一面で陰性膜の性質を示す膜であり、陰性膜は、当
然、陰イオンを選択的に透過し陽イオンを通さない非多
孔性の薄いシートである。双極膜は、一般的には、陽性
膜と陰性膜を接合することにより得られ、この目的のた
めに、例えば、英国特許第 2,122,543号及び国際出願第
89/1059号（いずれもユニサーチ) に記載されている方
法が用いられる。本発明の方法で用いることができる双
極膜の製造方法において用いられる陰性膜は、水酸化ナ
トリウム水溶液に対して不活性であり、固定陰イオン部
位として作用する第四級アンモニウム基を含む高分子物
質でつくられたシートである。実際に、陽性膜は陰イオ
ンを通さないことが理想であり、陰性膜は陽イオンを通
さないことが理想である。陽性膜の電流効率が１ファラ
デーの作用によって膜を実際に通過する陽イオンのモル
分率であることは当然のことである。同様に、陰性膜の
電流効率は、１ファラデーの作用によって膜を実際に通
過する陰イオンのモル分率である。
う一面で陰性膜の性質を示す膜であり、陰性膜は、当
然、陰イオンを選択的に透過し陽イオンを通さない非多
孔性の薄いシートである。双極膜は、一般的には、陽性
膜と陰性膜を接合することにより得られ、この目的のた
めに、例えば、英国特許第 2,122,543号及び国際出願第
89/1059号（いずれもユニサーチ) に記載されている方
法が用いられる。本発明の方法で用いることができる双
極膜の製造方法において用いられる陰性膜は、水酸化ナ
トリウム水溶液に対して不活性であり、固定陰イオン部
位として作用する第四級アンモニウム基を含む高分子物
質でつくられたシートである。実際に、陽性膜は陰イオ
ンを通さないことが理想であり、陰性膜は陽イオンを通
さないことが理想である。陽性膜の電流効率が１ファラ
デーの作用によって膜を実際に通過する陽イオンのモル
分率であることは当然のことである。同様に、陰性膜の
電流効率は、１ファラデーの作用によって膜を実際に通
過する陰イオンのモル分率である。
【００１２】本発明の特定の特徴及び詳細は、添付図面
の図１の下記説明から明らかになるであろう。図１に示
されるプラントは、電気透析セル１及び透析反応器２を
含むものである。電気透析セル１は２室形である。陰極
３と陽極４の間に、双極膜５、陽性膜６及び第２双極膜
７を連続的に含む。双極膜５及び７は、陰極に向けられ
た陰性面を有するようにセル内に配置される。即ち、膜
５、６及び７はセル内の２室８及び９を区切っている。
実際に、工業的電気透析セルは、８及び９のような室を
多数（通常数十室）含むものである。反応器２は陽性膜
１２で２つのチャンバ１０及び１１に仕切られた容器を
含むものである。図１に示されたプラントが使用中の場
合、炭酸ナトリウム水溶液１３は反応器２のチャンバ１
１を循環する。同時に、リン酸水溶液１４は反応器２の
チャンバ１０を循環する。場合によっては、リン酸水溶
液はリン酸ナトリウムを含んでもよい。反応器２内の２
溶液１３及び１４が循環している間、２つのチャンバ内
の溶液のイオン平衡を維持するように、ナトリウム陽イ
オンはチャンバ１１からチャンバ１０に陽性膜１２を通
って移動し、同時にプロトンがチャンバ１０からチャン
バ１１に膜１２を通って移動する。リン酸ナトリウム水
溶液１５はチャンバ１０から集められ、二酸化炭素１６
及び重炭酸ナトリウム水溶液１７はチャンバ１１から集
められる。
の図１の下記説明から明らかになるであろう。図１に示
されるプラントは、電気透析セル１及び透析反応器２を
含むものである。電気透析セル１は２室形である。陰極
３と陽極４の間に、双極膜５、陽性膜６及び第２双極膜
７を連続的に含む。双極膜５及び７は、陰極に向けられ
た陰性面を有するようにセル内に配置される。即ち、膜
５、６及び７はセル内の２室８及び９を区切っている。
実際に、工業的電気透析セルは、８及び９のような室を
多数（通常数十室）含むものである。反応器２は陽性膜
１２で２つのチャンバ１０及び１１に仕切られた容器を
含むものである。図１に示されたプラントが使用中の場
合、炭酸ナトリウム水溶液１３は反応器２のチャンバ１
１を循環する。同時に、リン酸水溶液１４は反応器２の
チャンバ１０を循環する。場合によっては、リン酸水溶
液はリン酸ナトリウムを含んでもよい。反応器２内の２
溶液１３及び１４が循環している間、２つのチャンバ内
の溶液のイオン平衡を維持するように、ナトリウム陽イ
オンはチャンバ１１からチャンバ１０に陽性膜１２を通
って移動し、同時にプロトンがチャンバ１０からチャン
バ１１に膜１２を通って移動する。リン酸ナトリウム水
溶液１５はチャンバ１０から集められ、二酸化炭素１６
及び重炭酸ナトリウム水溶液１７はチャンバ１１から集
められる。
【００１３】リン酸ナトリウム水溶液１５は電気透析セ
ル１の室８に導入される。同時に水（又は水酸化ナトリ
ウム希釈溶液）１８はセルの室９に導入される。電極３
及び４を含む末端室１９及び２０では、水性電解液を循
環するが、その組成は重要ではない。電極３及び４の間
の電位差の影響によって、双極膜５及び７上で水の解離
が起こり、室８内でプロトンが生成し、室９内でヒドロ
キシルイオンが生成する。同時に、ナトリウム陽イオン
が陽性膜６を通って室８から室９に移動する。このよう
にして室９内に水酸化ナトリウムが生成され、室８内に
リン酸が生成される。次いで、室９から水酸化ナトリウ
ム水溶液２１が集められ、室８からリン酸水溶液２２が
集められる。溶液２２（溶解したリン酸ナトリウムが通
常含まれる）は反応器２に再循環されて、リン酸の出発
溶液１４となる。水酸化ナトリウム水溶液２１は、その
ままで利用することができる。また、その水酸化ナトリ
ウム水溶液を濃縮するために、最初に部分的蒸発に供し
てもよい。反応器２から集められた二酸化炭素は、例え
ば、アンモニア−ソーダプラントで利用することができ
る。反応器２のチャンバ１１から集められた重炭酸ナト
リウム水溶液１７を蒸発に供し、重炭酸ナトリウムを結
晶化してもよく、これをそのまま利用することができ
る。また、アンモニア−ソーダプラントに用いられても
よい。
ル１の室８に導入される。同時に水（又は水酸化ナトリ
ウム希釈溶液）１８はセルの室９に導入される。電極３
及び４を含む末端室１９及び２０では、水性電解液を循
環するが、その組成は重要ではない。電極３及び４の間
の電位差の影響によって、双極膜５及び７上で水の解離
が起こり、室８内でプロトンが生成し、室９内でヒドロ
キシルイオンが生成する。同時に、ナトリウム陽イオン
が陽性膜６を通って室８から室９に移動する。このよう
にして室９内に水酸化ナトリウムが生成され、室８内に
リン酸が生成される。次いで、室９から水酸化ナトリウ
ム水溶液２１が集められ、室８からリン酸水溶液２２が
集められる。溶液２２（溶解したリン酸ナトリウムが通
常含まれる）は反応器２に再循環されて、リン酸の出発
溶液１４となる。水酸化ナトリウム水溶液２１は、その
ままで利用することができる。また、その水酸化ナトリ
ウム水溶液を濃縮するために、最初に部分的蒸発に供し
てもよい。反応器２から集められた二酸化炭素は、例え
ば、アンモニア−ソーダプラントで利用することができ
る。反応器２のチャンバ１１から集められた重炭酸ナト
リウム水溶液１７を蒸発に供し、重炭酸ナトリウムを結
晶化してもよく、これをそのまま利用することができ
る。また、アンモニア−ソーダプラントに用いられても
よい。
【図１】本発明の方法の個々の実施態様を利用するプラ
ントの概略図である。
ントの概略図である。
１…電気透析セル、２…透析反応器、３…陰極、４…陽
極、５…双極膜、６…陽性膜、７…第２双極膜、８…
室、９…室、１０…チャンバ、１１…チャンバ、１２…
陽性膜、１３…炭酸ナトリウム水溶液、１４…リン酸水
溶液、１５…リン酸ナトリウム水溶液、１６…二酸化炭
素、１７…重炭酸ナトリウム水溶液、１８…水、１９…
末端室、２０…末端室、２１…水酸化ナトリウム水溶
液、２２…リン酸水溶液。
極、５…双極膜、６…陽性膜、７…第２双極膜、８…
室、９…室、１０…チャンバ、１１…チャンバ、１２…
陽性膜、１３…炭酸ナトリウム水溶液、１４…リン酸水
溶液、１５…リン酸ナトリウム水溶液、１６…二酸化炭
素、１７…重炭酸ナトリウム水溶液、１８…水、１９…
末端室、２０…末端室、２１…水酸化ナトリウム水溶
液、２２…リン酸水溶液。
Claims (10)
- 【請求項１】 双極膜を含む電気透析セルにおいてナト
リウム塩の水溶液を電気透析することによる水酸化ナト
リウム水溶液の製造方法であって、炭酸のｐＫより低い
ｐＫを有する酸から誘導されたナトリウム塩の水溶液を
利用し、陽性膜の両側に該酸水溶液と炭酸ナトリウム水
溶液を循環することにより得られる方法。 - 【請求項２】 酸が２５℃におけるｐＫ６．３５より低
いものから選ばれる請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 酸がｐＫ４を超えないものから選ばれる
請求項１又は２記載の方法。 - 【請求項４】 酸がｐＫ１−３を有するものから選ばれ
る請求項３記載の方法。 - 【請求項５】 酸が無機酸から選ばれる請求項１−４の
いずれか記載の方法。 - 【請求項６】 選ばれた酸がリン酸である請求項５記載
の方法。 - 【請求項７】 酸水溶液が電気透析から集められる溶液
である請求項１−６いずれか記載の方法。 - 【請求項８】 炭酸ナトリウム水溶液がセスキ炭酸ナト
リウムを水に溶解することにより得られる請求項１−７
のいずれか記載の方法。 - 【請求項９】 電気透析セル（１）が陰極（３）と陽極
（４）の間で陽性膜（６）とその陽性膜（６）の両側に
配置され各々が陰極に向けられた陰性面を有する２つの
双極膜（５、７）との間に各々接合された少なくとも２
室（８、９）を含み、ナトリウム塩の水溶液（１５）を
２室の陰極に近い方の室に導入し、水又は水酸化ナトリ
ウム希釈水溶液（１８）をもう一方の室に導入する請求
項１−８のいずれか記載の方法。 - 【請求項１０】 酸溶液がナトリウム塩の水溶液を供給
した室（８）から集められる水溶液である請求項９記載
の方法。
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| BE09200622 | 1992-07-03 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| DE (1) | DE69306484T2 (ja) |
| DK (1) | DK0577207T3 (ja) |
| ES (1) | ES2098646T3 (ja) |
| FI (1) | FI933061A (ja) |
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| NO (1) | NO180326C (ja) |
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| SK (1) | SK280865B6 (ja) |
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| US6613120B2 (en) | 1999-12-17 | 2003-09-02 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Hard particles, wear resistant iron-based sintered alloy, method of producing wear resistant iron-based sintered alloy, valve seat, and cylinder head |
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| IT1287127B1 (it) * | 1996-10-31 | 1998-08-04 | Solvay | Procedimento di fabbricazione di una soluzione acquosa di idrossido di sodio |
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| US6193882B1 (en) | 1998-06-15 | 2001-02-27 | Rswc Inc. | Pressurized brining system |
| DE102007027705A1 (de) * | 2007-06-15 | 2008-12-18 | Ziemann Ludwigsburg Gmbh | Verfahren zum Behandeln von Flüssigkeiten führenden Anlagen, insbesondere von Brauerei- und Getränkeanlagen, und deren Teile, und Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens |
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-
1992
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