JPH0711022A - バイポーラ膜 - Google Patents
バイポーラ膜Info
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- JPH0711022A JPH0711022A JP5180700A JP18070093A JPH0711022A JP H0711022 A JPH0711022 A JP H0711022A JP 5180700 A JP5180700 A JP 5180700A JP 18070093 A JP18070093 A JP 18070093A JP H0711022 A JPH0711022 A JP H0711022A
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- Japan
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- membrane
- inorganic ion
- ion exchanger
- bipolar
- exchange membrane
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Abstract
(57)【要約】
【目的】電圧降下が小さく、水解離効率が高く、しかも
長期間にわたり安定な性能を示すバイポーラ膜を提供す
る。 【構成】陽イオン交換膜２と陰イオン交換膜４の間に、
無機イオン交換体と金属アルコキシドを含有するゾル液
を塗布、乾燥、焼成して形成せしめた無機イオン交換体
層３を有するバイポーラ膜１。
長期間にわたり安定な性能を示すバイポーラ膜を提供す
る。 【構成】陽イオン交換膜２と陰イオン交換膜４の間に、
無機イオン交換体と金属アルコキシドを含有するゾル液
を塗布、乾燥、焼成して形成せしめた無機イオン交換体
層３を有するバイポーラ膜１。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気透析による水スプ
リット法において特に有用なバイポーラ膜に関するもの
である。
リット法において特に有用なバイポーラ膜に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】バイポーラ膜の陰イオン交換膜側を陽極
側に、陽イオン交換膜側を陰極側に向けて電極間に電圧
を印加せしめると、水が分裂（split ）して水素イオン
と水酸イオンに解離することは、Friletteが１９５６年
に報告しており、広く知られている。
側に、陽イオン交換膜側を陰極側に向けて電極間に電圧
を印加せしめると、水が分裂（split ）して水素イオン
と水酸イオンに解離することは、Friletteが１９５６年
に報告しており、広く知られている。
【０００３】バイポーラ膜はこの能力を有するために有
用であり、陰イオン交換膜及び／又は陽イオン交換膜を
適宜併用することにより、芒硝などの中性塩を原料とし
て硫酸と苛性ソーダなどの酸とアルカリを製造できるこ
とが知られている。酸やアルカリの製造コストの面から
考えると、膜による電圧降下が小さく、また同時に水の
解離効率が高いバイポーラ膜がなければならず、これら
の性能が長期にわたって発現されなければならない。
用であり、陰イオン交換膜及び／又は陽イオン交換膜を
適宜併用することにより、芒硝などの中性塩を原料とし
て硫酸と苛性ソーダなどの酸とアルカリを製造できるこ
とが知られている。酸やアルカリの製造コストの面から
考えると、膜による電圧降下が小さく、また同時に水の
解離効率が高いバイポーラ膜がなければならず、これら
の性能が長期にわたって発現されなければならない。
【０００４】バイポーラ膜及びその製造方法は、すでに
いくつかのものが報告されている。例えば、スチレン−
ジビニルベンゼン共重合体をベースとするフィルムの片
面をスルホン化等の処理により陽イオン交換基を導入
し、もう一方の片面を４級化アンモニウム基の陰イオン
交換基を導入してなるバイポーラ膜が特公昭６０−３１
８６０号及び特開昭６３−９５２３５号に開示されてい
る。また、予め製造された陰イオン交換膜と陽イオン交
換膜とを熱と圧力で融着させることによって製造する方
法が米国特許第３，３７２，１０１号に、ポリビニルア
ミンを接着剤として用いて接合する方法が特開昭６１−
２０７４４４号に開示されている。
いくつかのものが報告されている。例えば、スチレン−
ジビニルベンゼン共重合体をベースとするフィルムの片
面をスルホン化等の処理により陽イオン交換基を導入
し、もう一方の片面を４級化アンモニウム基の陰イオン
交換基を導入してなるバイポーラ膜が特公昭６０−３１
８６０号及び特開昭６３−９５２３５号に開示されてい
る。また、予め製造された陰イオン交換膜と陽イオン交
換膜とを熱と圧力で融着させることによって製造する方
法が米国特許第３，３７２，１０１号に、ポリビニルア
ミンを接着剤として用いて接合する方法が特開昭６１−
２０７４４４号に開示されている。
【０００５】しかしながら、これらのバイポーラ膜は同
一膜中に陽イオン交換基と陰イオン交換基を有するた
め、これらの反対の電荷を持つ基が相互に侵入してイオ
ン的に結合し、中性の層を形成し、大きな電圧降下を生
じる欠点を有している。
一膜中に陽イオン交換基と陰イオン交換基を有するた
め、これらの反対の電荷を持つ基が相互に侵入してイオ
ン的に結合し、中性の層を形成し、大きな電圧降下を生
じる欠点を有している。
【０００６】これを回避するために、米国特許４，２５
３，９００号、特公昭６０−３５９３６号に高い架橋構
造を有するイオン交換樹脂をカチオン交換層とアニオン
交換層の間に導入し、反対の電荷を有する基の相互侵入
を防ぐバイポーラ膜が開示されている。また、積層界面
に無機化合物を介在させて後プレスすることによってバ
イポーラ膜を製造する方法が特開昭５９−４７２３５号
及び特表平３−５０５８９４号に開示されている。
３，９００号、特公昭６０−３５９３６号に高い架橋構
造を有するイオン交換樹脂をカチオン交換層とアニオン
交換層の間に導入し、反対の電荷を有する基の相互侵入
を防ぐバイポーラ膜が開示されている。また、積層界面
に無機化合物を介在させて後プレスすることによってバ
イポーラ膜を製造する方法が特開昭５９−４７２３５号
及び特表平３−５０５８９４号に開示されている。
【０００７】しかし、これらのバイポーラ膜は次のごと
き欠点を有している。即ち、高架橋イオン交換樹脂を界
面に介在させる場合、高架橋といえども有機物ではイオ
ン交換基の相互侵入を防ぎ得ず、経時的な電圧降下の増
加を生ずる。また、界面に無機化合物を介在させる場合
も、それらの物質が次第に膜外に溶出し、やはり経時的
な電圧降下の上昇を生じてしまう。
き欠点を有している。即ち、高架橋イオン交換樹脂を界
面に介在させる場合、高架橋といえども有機物ではイオ
ン交換基の相互侵入を防ぎ得ず、経時的な電圧降下の増
加を生ずる。また、界面に無機化合物を介在させる場合
も、それらの物質が次第に膜外に溶出し、やはり経時的
な電圧降下の上昇を生じてしまう。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の如きバ
イポーラ膜における欠点を解決し、電圧降下が小さく、
水解離効率が高く、しかも長期間にわたって安定な性能
を有するバイポーラ膜を提供するものである。
イポーラ膜における欠点を解決し、電圧降下が小さく、
水解離効率が高く、しかも長期間にわたって安定な性能
を有するバイポーラ膜を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、陽イオン交換
膜と陰イオン交換膜の間に、無機イオン交換体の粒子を
分散させた金属アルコキシド含有液を塗布し、焼成して
形成せしめた無機イオン交換体層を存在させたことを特
徴とするバイポーラ膜である。
膜と陰イオン交換膜の間に、無機イオン交換体の粒子を
分散させた金属アルコキシド含有液を塗布し、焼成して
形成せしめた無機イオン交換体層を存在させたことを特
徴とするバイポーラ膜である。
【００１０】本発明で使用される無機イオン交換体とし
ては、種々のものが使用される。例えば、アルミノケイ
酸塩型無機イオン交換体、含水酸化物型無機イオン交換
体、酸性塩型無機イオン交換体、塩基性塩型無機イオン
交換体、ヘテロポリ酸型無機イオン交換体などがあり、
陽イオン交換体、陰イオン交換体、両性イオン交換体の
何れもバイポーラ膜の無機イオン交換体層として使用で
きる。本発明で使用される無機イオン交換体の代表例と
しては、含水酸化ジルコニウム、含水酸化チタン、含水
酸化ビスマス、含水酸化マンガン、アンチモン酸、リン
酸ジルコニウム、リン酸チタン、アルミノケイ酸塩、ゼ
オライト、トバモライト、モリブドリン酸アンモニウ
ム、ヘキサシアノ鉄（III ）コバルト（II）カリウム、
チタン酸カリウムなどが挙げられる。無機イオン交換体
は、結晶性であれば溶解度が低く、さらに好ましい。
ては、種々のものが使用される。例えば、アルミノケイ
酸塩型無機イオン交換体、含水酸化物型無機イオン交換
体、酸性塩型無機イオン交換体、塩基性塩型無機イオン
交換体、ヘテロポリ酸型無機イオン交換体などがあり、
陽イオン交換体、陰イオン交換体、両性イオン交換体の
何れもバイポーラ膜の無機イオン交換体層として使用で
きる。本発明で使用される無機イオン交換体の代表例と
しては、含水酸化ジルコニウム、含水酸化チタン、含水
酸化ビスマス、含水酸化マンガン、アンチモン酸、リン
酸ジルコニウム、リン酸チタン、アルミノケイ酸塩、ゼ
オライト、トバモライト、モリブドリン酸アンモニウ
ム、ヘキサシアノ鉄（III ）コバルト（II）カリウム、
チタン酸カリウムなどが挙げられる。無機イオン交換体
は、結晶性であれば溶解度が低く、さらに好ましい。
【００１１】無機イオン交換体層の厚みは、０．０１〜
１００μｍ、特には０．１〜１０μｍが好ましい。無機
イオン交換体層がこれよりも薄いと経時的に膜外に溶出
し、バイポーラ膜の電圧降下が次第に増加し、またこれ
よりも厚いと陰イオン交換膜と陽イオン交換膜の接合強
度が低下し好ましくない。
１００μｍ、特には０．１〜１０μｍが好ましい。無機
イオン交換体層がこれよりも薄いと経時的に膜外に溶出
し、バイポーラ膜の電圧降下が次第に増加し、またこれ
よりも厚いと陰イオン交換膜と陽イオン交換膜の接合強
度が低下し好ましくない。
【００１２】無機イオン交換体の粒径は１μｍ以下であ
ることが好ましく、粒径がこれより大きいと、陰イオン
交換膜と陽イオン交換膜の接合強度が低下したり、接合
時に接合界面に気泡が入り好ましくない。なかでも粒径
０．０１〜０．５μｍが特に好ましい。
ることが好ましく、粒径がこれより大きいと、陰イオン
交換膜と陽イオン交換膜の接合強度が低下したり、接合
時に接合界面に気泡が入り好ましくない。なかでも粒径
０．０１〜０．５μｍが特に好ましい。
【００１３】無機イオン交換体層を陽、陰イオン交換膜
間に形成する方法として、無機イオン交換体の粒子を分
散させた金属アルコキシド含有液、好ましくは無機イオ
ン交換体の粒子をゾル状に分散させた液を、イオン交換
膜上に塗布し、その後好ましくは乾燥し、好ましくは１
００〜４００℃、特には２００〜３００℃にて焼成する
方法が無機イオン交換体のイオン交換容量を低下させる
ことなく均一な無機イオン交換体層が得られ、またイオ
ン交換膜との接合強度も大きいので好ましい。本発明で
用いられる金属アルコキシドとしては、炭素数が好まし
くは１〜１０、特には２〜７のアルコールを用い、金属
として、好ましくはＳｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｎ等の金属ア
ルコキシドが用いられる。
間に形成する方法として、無機イオン交換体の粒子を分
散させた金属アルコキシド含有液、好ましくは無機イオ
ン交換体の粒子をゾル状に分散させた液を、イオン交換
膜上に塗布し、その後好ましくは乾燥し、好ましくは１
００〜４００℃、特には２００〜３００℃にて焼成する
方法が無機イオン交換体のイオン交換容量を低下させる
ことなく均一な無機イオン交換体層が得られ、またイオ
ン交換膜との接合強度も大きいので好ましい。本発明で
用いられる金属アルコキシドとしては、炭素数が好まし
くは１〜１０、特には２〜７のアルコールを用い、金属
として、好ましくはＳｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｎ等の金属ア
ルコキシドが用いられる。
【００１４】無機イオン交換体層を陰イオン交換膜と陽
イオン交換膜の間に導入する際、予め無機イオン交換体
と接するイオン交換膜面を粗面化することにより、さら
に接合強度を増すとともに、バイポーラ膜の電圧降下を
低減することができ好ましい。粗面化の方法としては、
凹凸の大きさによって種々の方法が知られており、無機
イオン交換体の大きさに応じてその何れも好ましく用い
られる。例えば、サンドペーパーなどによる研磨、織布
・不織布・エンボスフィルム・エンボスロールの熱転
写、プラズマ表面処理などが用いられる。
イオン交換膜の間に導入する際、予め無機イオン交換体
と接するイオン交換膜面を粗面化することにより、さら
に接合強度を増すとともに、バイポーラ膜の電圧降下を
低減することができ好ましい。粗面化の方法としては、
凹凸の大きさによって種々の方法が知られており、無機
イオン交換体の大きさに応じてその何れも好ましく用い
られる。例えば、サンドペーパーなどによる研磨、織布
・不織布・エンボスフィルム・エンボスロールの熱転
写、プラズマ表面処理などが用いられる。
【００１５】本発明のバイポーラ膜を構成する陽イオン
交換膜としては、バイポーラ膜内で生成する水素イオン
の透過性が大きく、陰イオンを透過させがたい陽イオン
交換膜が使用でき、好ましくはスルホン酸基を含有する
陽イオン交換膜が例示される。かかる強酸性陽イオン交
換膜としては、スチレン−ジビニルベンゼン系重合体フ
ィルム、スチレン−ブタジエン系重合体フィルム、ポリ
スルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリエーテルス
ルホン等の芳香環を有する重合体フィルムにスルホン酸
基を導入した膜、またはスチレン等のモノマーを、オレ
フィン系や含フッ素系の重合体、織布、不織布などにグ
ラフト重合したものにスルホン酸基を導入した膜などが
例示される。
交換膜としては、バイポーラ膜内で生成する水素イオン
の透過性が大きく、陰イオンを透過させがたい陽イオン
交換膜が使用でき、好ましくはスルホン酸基を含有する
陽イオン交換膜が例示される。かかる強酸性陽イオン交
換膜としては、スチレン−ジビニルベンゼン系重合体フ
ィルム、スチレン−ブタジエン系重合体フィルム、ポリ
スルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリエーテルス
ルホン等の芳香環を有する重合体フィルムにスルホン酸
基を導入した膜、またはスチレン等のモノマーを、オレ
フィン系や含フッ素系の重合体、織布、不織布などにグ
ラフト重合したものにスルホン酸基を導入した膜などが
例示される。
【００１６】更に、化２で表される繰り返し単位からな
るパーフルオロ系陽イオン交換重合体によって形成され
る陽イオン交換膜が電流効率の発現性に加えて、硫酸、
硝酸、フッ酸などに対する耐酸性に優れていることか
ら、バイポーラ膜を構成する陽イオン交換層膜として好
ましいことがわかった。
るパーフルオロ系陽イオン交換重合体によって形成され
る陽イオン交換膜が電流効率の発現性に加えて、硫酸、
硝酸、フッ酸などに対する耐酸性に優れていることか
ら、バイポーラ膜を構成する陽イオン交換層膜として好
ましいことがわかった。
【００１７】
【化２】
【００１８】なお、化２においてｍは０又は１、ｎは１
〜５、ｘ／ｙは２〜１６、ＸはＳＯ3 Ｍ又はＣＯＯＭ。
Ｍは水素、アルカリ金属、アルカリ土類金属又はアンモ
ニウムを表す。
〜５、ｘ／ｙは２〜１６、ＸはＳＯ3 Ｍ又はＣＯＯＭ。
Ｍは水素、アルカリ金属、アルカリ土類金属又はアンモ
ニウムを表す。
【００１９】かかる陽イオン交換膜は、パーフルオロカ
ーボン重合体により形成されているので、塩酸、硫酸、
硝酸、フッ酸などに対する耐酸性や耐熱性に優れいる。
また、イオン交換基がクラスター構造を形成するため高
いアニオン排除性を有し、バイポーラ膜で高い水の解離
効率を発現することができる。
ーボン重合体により形成されているので、塩酸、硫酸、
硝酸、フッ酸などに対する耐酸性や耐熱性に優れいる。
また、イオン交換基がクラスター構造を形成するため高
いアニオン排除性を有し、バイポーラ膜で高い水の解離
効率を発現することができる。
【００２０】陽イオン交換膜の厚さは５μｍ〜３００μ
ｍの範囲で通常使用されるが、膜抵抗及び強度の点か
ら、好ましくは２０μｍ〜１５０μｍの範囲のものが使
用される。イオン交換容量については、膜抵抗と輸率の
面から、０．５〜２．０ｍｅｑ／ｇ乾燥樹脂、特には
０．８〜１．５ｍｅｑ／ｇ乾燥樹脂であることが望まし
い。
ｍの範囲で通常使用されるが、膜抵抗及び強度の点か
ら、好ましくは２０μｍ〜１５０μｍの範囲のものが使
用される。イオン交換容量については、膜抵抗と輸率の
面から、０．５〜２．０ｍｅｑ／ｇ乾燥樹脂、特には
０．８〜１．５ｍｅｑ／ｇ乾燥樹脂であることが望まし
い。
【００２１】本発明のバイポーラ膜を構成する陰イオン
交換膜としては、バイポーラ膜内で生成される水酸イオ
ンの透過性が大きく、陽イオンの透過が可及的に小さい
陰イオン交換膜が使用される。その例としてはスチレン
とジビニルベンゼンとの共重合体に４級アンモニウム基
を導入した膜、陰イオン交換基又は該基に転換できる官
能基を有するモノマーをオレフィン系や含フッ素系の重
合体の多孔体、織布、不織布、フィルムなどの基材にグ
ラフト重合した陰イオン交換膜などが使用できる。
交換膜としては、バイポーラ膜内で生成される水酸イオ
ンの透過性が大きく、陽イオンの透過が可及的に小さい
陰イオン交換膜が使用される。その例としてはスチレン
とジビニルベンゼンとの共重合体に４級アンモニウム基
を導入した膜、陰イオン交換基又は該基に転換できる官
能基を有するモノマーをオレフィン系や含フッ素系の重
合体の多孔体、織布、不織布、フィルムなどの基材にグ
ラフト重合した陰イオン交換膜などが使用できる。
【００２２】なかでも耐アルカリ性及び耐薬品性に優れ
ていることから、好ましくはポリプロピレン、ポリエチ
レンなどのポリオレフィンの織布を使用し、その織布に
スチレンとジビニルベンゼンとの共重合体、又はさらに
これにビニルベンジルクロライドを加えた共重合体の一
部が放射線などの高エネルギーによって上記ポリオレフ
ィンにグラフト重合した４級アンモニウム基を有する陰
イオン交換膜を使うことが望ましい。
ていることから、好ましくはポリプロピレン、ポリエチ
レンなどのポリオレフィンの織布を使用し、その織布に
スチレンとジビニルベンゼンとの共重合体、又はさらに
これにビニルベンジルクロライドを加えた共重合体の一
部が放射線などの高エネルギーによって上記ポリオレフ
ィンにグラフト重合した４級アンモニウム基を有する陰
イオン交換膜を使うことが望ましい。
【００２３】バイポーラ膜を構成する陰イオン交換膜の
厚さは、５μｍ〜３００μｍの範囲で通常使用される
が、膜抵抗及び強度の点から、好ましくは２０μｍ〜１
５０μｍの範囲のものが使用される。イオン交換容量に
ついては、０．５〜４．０ｍｅｑ／ｇ乾燥樹脂、特には
０．８〜３．０ｍｅｑ／ｇ乾燥樹脂であることが好まし
い。
厚さは、５μｍ〜３００μｍの範囲で通常使用される
が、膜抵抗及び強度の点から、好ましくは２０μｍ〜１
５０μｍの範囲のものが使用される。イオン交換容量に
ついては、０．５〜４．０ｍｅｑ／ｇ乾燥樹脂、特には
０．８〜３．０ｍｅｑ／ｇ乾燥樹脂であることが好まし
い。
【００２４】
【作用】本発明のバイポーラ膜は、上記のように長期間
にわたって低い電圧降下が保持されるが、そのメカニズ
ムは下記のように推測される。すなわち、無機イオン交
換体は堅固な構造を持つために、バイポーラ膜において
無機イオン交換体層と接触する各イオン交換基は、無機
イオン交換体層に進入することができず、したがって、
イオン的な結合を生じて中性層を形成することが困難で
ある。また無機イオン交換体は有機イオン交換樹脂に比
べ体積あたりのイオン交換容量が大きく、しかも多くの
水を保持できる構造のために、無機イオン交換体層の電
気抵抗が小さく、バイポーラ膜の電圧降下を小さく保持
することができるものと思われる。さらに金属アルコキ
シドを含むゾル液から乾燥、焼成して無機イオン交換体
層を形成させることにより、イオン交換体のイオン交換
能を低下させることなく均一な層を形成させることがで
き、大きい接合強度と低い電圧降下を得ることができる
ものと考えられる。
にわたって低い電圧降下が保持されるが、そのメカニズ
ムは下記のように推測される。すなわち、無機イオン交
換体は堅固な構造を持つために、バイポーラ膜において
無機イオン交換体層と接触する各イオン交換基は、無機
イオン交換体層に進入することができず、したがって、
イオン的な結合を生じて中性層を形成することが困難で
ある。また無機イオン交換体は有機イオン交換樹脂に比
べ体積あたりのイオン交換容量が大きく、しかも多くの
水を保持できる構造のために、無機イオン交換体層の電
気抵抗が小さく、バイポーラ膜の電圧降下を小さく保持
することができるものと思われる。さらに金属アルコキ
シドを含むゾル液から乾燥、焼成して無機イオン交換体
層を形成させることにより、イオン交換体のイオン交換
能を低下させることなく均一な層を形成させることがで
き、大きい接合強度と低い電圧降下を得ることができる
ものと考えられる。
【００２５】
【実施例】以下実施例により本発明を説明するが、かか
る実施例により本発明が制限されるものではない。
る実施例により本発明が制限されるものではない。
【００２６】［実施例１］スチレン−ジビニルベンゼン
共重合体よりなり、ポリプロピレン織布にて補強した４
級アンモニウム基を有する陰イオン交換膜（イオン交換
容量３．０ｍｅｑ／ｇ乾燥樹脂、膜厚１２０μｍ）をサ
ンドペーパーで研磨し、よく水洗、乾燥した。１０重量
％の結晶性リン酸ジルコニウム水分散液とＳｉ（ＯＣ2
Ｈ5 ）4 ３０重量部、Ｈ2 Ｏ ３０重量部、Ｃ2 Ｈ5 Ｏ
Ｈ４０重量部、ＨＣｌ ０．５重量部とを混合した液を
塗布して６０℃で乾燥し、２００℃で１５分焼成し、厚
さ５μｍの無機イオン交換体層を形成させた。これにＣ
Ｆ2 ＝ＣＦ2 とＣＦ2 ＝ＣＦＯＣＦ2 ＣＦＣＦ3 ＣＦ2
ＣＦ2 ＳＯ3 Ｈとの共重合体からなる陽イオン交換体
（イオン交換容量１．１ｍｅｑ／ｇ乾燥樹脂）の９．２
重量％のエタノール溶液を流延し、１５０℃、１５分乾
燥しバイポーラ膜を製造した。バイポーラ膜は０．５Ｎ
の塩化ナトリウム水溶液中に保管後、図１に示す電気透
析槽にてその性能を評価した。
共重合体よりなり、ポリプロピレン織布にて補強した４
級アンモニウム基を有する陰イオン交換膜（イオン交換
容量３．０ｍｅｑ／ｇ乾燥樹脂、膜厚１２０μｍ）をサ
ンドペーパーで研磨し、よく水洗、乾燥した。１０重量
％の結晶性リン酸ジルコニウム水分散液とＳｉ（ＯＣ2
Ｈ5 ）4 ３０重量部、Ｈ2 Ｏ ３０重量部、Ｃ2 Ｈ5 Ｏ
Ｈ４０重量部、ＨＣｌ ０．５重量部とを混合した液を
塗布して６０℃で乾燥し、２００℃で１５分焼成し、厚
さ５μｍの無機イオン交換体層を形成させた。これにＣ
Ｆ2 ＝ＣＦ2 とＣＦ2 ＝ＣＦＯＣＦ2 ＣＦＣＦ3 ＣＦ2
ＣＦ2 ＳＯ3 Ｈとの共重合体からなる陽イオン交換体
（イオン交換容量１．１ｍｅｑ／ｇ乾燥樹脂）の９．２
重量％のエタノール溶液を流延し、１５０℃、１５分乾
燥しバイポーラ膜を製造した。バイポーラ膜は０．５Ｎ
の塩化ナトリウム水溶液中に保管後、図１に示す電気透
析槽にてその性能を評価した。
【００２７】図１の電気透析槽において、両極室１３、
１４及び中性塩室９、１０に１５重量％の硫酸ナトリウ
ム水溶液を供給し、アルカリ生成室５は生成される水酸
化ナトリウムの濃度が２０重量％となるようにイオン交
換水を調節して供給するとともに、酸生成室６は生成さ
れる硫酸水溶液の濃度が１０重量％となるようにイオン
交換水の量を調節した。
１４及び中性塩室９、１０に１５重量％の硫酸ナトリウ
ム水溶液を供給し、アルカリ生成室５は生成される水酸
化ナトリウムの濃度が２０重量％となるようにイオン交
換水を調節して供給するとともに、酸生成室６は生成さ
れる硫酸水溶液の濃度が１０重量％となるようにイオン
交換水の量を調節した。
【００２８】陽イオン交換膜７、１１、１２にはスチレ
ン−ジビニルベンゼン共重合体系スルホン酸膜（イオン
交換容量３．３ｍｅｑ／ｇ乾燥樹脂、膜厚１４０μｍ）
を用い、陰イオン交換膜８にはスチレン−ジビニルベン
ゼン共重合体系弱塩基性陰イオン交換膜（イオン交換容
量２．０ｍｅｑ／ｇ乾燥樹脂、膜厚１２０μｍ）を用い
た。６０℃にて電流密度１０Ａ／ｄｍ2 の電気透析を行
ったところ、バイポーラ膜による電圧降下は１．２Ｖ、
水の解離効率は９５％以上であった。この性能は３ケ月
を経過しても変わらず、膜の剥離もみられなかった。
ン−ジビニルベンゼン共重合体系スルホン酸膜（イオン
交換容量３．３ｍｅｑ／ｇ乾燥樹脂、膜厚１４０μｍ）
を用い、陰イオン交換膜８にはスチレン−ジビニルベン
ゼン共重合体系弱塩基性陰イオン交換膜（イオン交換容
量２．０ｍｅｑ／ｇ乾燥樹脂、膜厚１２０μｍ）を用い
た。６０℃にて電流密度１０Ａ／ｄｍ2 の電気透析を行
ったところ、バイポーラ膜による電圧降下は１．２Ｖ、
水の解離効率は９５％以上であった。この性能は３ケ月
を経過しても変わらず、膜の剥離もみられなかった。
【００２９】［実施例２］実施例１で用いた陽イオン交
換体膜を、エンボスフィルムを熱転写する事により粗面
化した後、１０重量％の結晶性水酸化ビスマス水分散液
とＳｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ３０重量部、Ｈ2 Ｏ ３０重量
部、Ｃ2 Ｈ5 ＯＨ４０重量部、ＨＣｌ ０．５重量部と
を混合した液を塗布して６０℃で乾燥し、２５０℃で３
０分焼成し、厚さ１μｍの無機イオン交換体層を形成さ
せた。その上に１０重量％のポリビニルアルコールを塗
布、乾燥し、しかる後に実施例１で用いた陰イオン交換
膜を１９０℃、７０ｋｇ／ｃｍでプレスし、バイポーラ
膜を製造した。このバイポーラ膜を実施例１と同様の方
法で性能を測定したところ、電圧降下は１．４Ｖ、水の
解離効率は９５％以上であった。この性能は３ケ月を経
過しても変わらず、膜の剥離もみられなかった。
換体膜を、エンボスフィルムを熱転写する事により粗面
化した後、１０重量％の結晶性水酸化ビスマス水分散液
とＳｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 ３０重量部、Ｈ2 Ｏ ３０重量
部、Ｃ2 Ｈ5 ＯＨ４０重量部、ＨＣｌ ０．５重量部と
を混合した液を塗布して６０℃で乾燥し、２５０℃で３
０分焼成し、厚さ１μｍの無機イオン交換体層を形成さ
せた。その上に１０重量％のポリビニルアルコールを塗
布、乾燥し、しかる後に実施例１で用いた陰イオン交換
膜を１９０℃、７０ｋｇ／ｃｍでプレスし、バイポーラ
膜を製造した。このバイポーラ膜を実施例１と同様の方
法で性能を測定したところ、電圧降下は１．４Ｖ、水の
解離効率は９５％以上であった。この性能は３ケ月を経
過しても変わらず、膜の剥離もみられなかった。
【００３０】
【発明の効果】本発明におけるバイポーラ膜は、従来法
に比して電圧降下が小さく、また水解離効率が高く、し
かも長期間にわたり安定な性能を示す。
に比して電圧降下が小さく、また水解離効率が高く、し
かも長期間にわたり安定な性能を示す。
【図１】バイポーラ膜を評価する電気透析槽の模式図
１：バイポーラ膜 ２：陽イオン交換膜 ３：無機イオン交換体層 ４：陰イオン交換膜 ５：アルカリ生成室 ６：酸生成室 ７、１１、１２：陽イオン交換膜 ８：陰イオン交換膜 ９、１０：中性塩室 １３：陽極室 １４：陰極室 １５：陽極 １６：陰極
Claims (5)
- 【請求項１】陽イオン交換膜と陰イオン交換膜の間に、
無機イオン交換体の粒子を分散させた金属アルコキシド
含有液を塗布し、焼成して形成せしめた無機イオン交換
体層を存在させたことを特徴とするバイポーラ膜。 - 【請求項２】無機イオン交換体が結晶性無機イオン交換
体である請求項１のバイポーラ膜。 - 【請求項３】無機イオン交換体層の厚みが０．０１〜１
００μｍである請求項１のバイポーラ膜。 - 【請求項４】陽イオン交換膜が化１で表される繰り返し
単位を有する重合体よりなる請求項１のバイポーラ膜。 【化１】 なお、化１においてｍは０又は１、ｎは１〜５、ｘ／ｙ
は２〜１６、ＸはＳＯ3 Ｍ又はＣＯＯＭ。Ｍは水素、ア
ルカリ金属、アルカリ土類金属又はアンモニウム基を表
す。 - 【請求項５】陰イオン交換膜が、ポリオレフィンフィル
ム基材に担持されたスチレン重合体またはスチレンとジ
ビニルベンゼンとの共重合体からなり、陰イオン交換基
として４級アンモニウム基を有する請求項１のバイポー
ラ膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5180700A JPH0711022A (ja) | 1993-06-25 | 1993-06-25 | バイポーラ膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5180700A JPH0711022A (ja) | 1993-06-25 | 1993-06-25 | バイポーラ膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0711022A true JPH0711022A (ja) | 1995-01-13 |
Family
ID=16087788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5180700A Pending JPH0711022A (ja) | 1993-06-25 | 1993-06-25 | バイポーラ膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0711022A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001200079A (ja) * | 2000-01-17 | 2001-07-24 | Tokuyama Corp | バイポーラ膜及びその製造方法 |
| CN111495437A (zh) * | 2014-11-19 | 2020-08-07 | 豪威株式会社 | 制造两极离子交换板的方法 |
| EP3222349B1 (en) * | 2014-11-19 | 2022-03-23 | Coway Co., Ltd. | Bipolar ion exchange sheet and manufacturing method therefor |
-
1993
- 1993-06-25 JP JP5180700A patent/JPH0711022A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001200079A (ja) * | 2000-01-17 | 2001-07-24 | Tokuyama Corp | バイポーラ膜及びその製造方法 |
| CN111495437A (zh) * | 2014-11-19 | 2020-08-07 | 豪威株式会社 | 制造两极离子交换板的方法 |
| EP3222349B1 (en) * | 2014-11-19 | 2022-03-23 | Coway Co., Ltd. | Bipolar ion exchange sheet and manufacturing method therefor |
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