JPH07155563A - 電気透析によるNaCl回収装置 - Google Patents

電気透析によるNaCl回収装置

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JPH07155563A
JPH07155563A JP30498193A JP30498193A JPH07155563A JP H07155563 A JPH07155563 A JP H07155563A JP 30498193 A JP30498193 A JP 30498193A JP 30498193 A JP30498193 A JP 30498193A JP H07155563 A JPH07155563 A JP H07155563A
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JP
Japan
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exchange membrane
selective
ion
membrane
nacl
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Application number
JP30498193A
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English (en)
Inventor
Chikako Yoshioka
千佳子 吉岡
Hideaki Kurokawa
秀昭 黒川
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01DCOMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D3/00Halides of sodium, potassium or alkali metals in general
    • C01D3/04Chlorides
    • C01D3/06Preparation by working up brines; seawater or spent lyes

Abstract

(57)【要約】 【構成】電気透析装置は電気透析セル1,脱塩液ポンプ
21、及び濃縮液ポンプ22,23から構成される。N
a,Ca,Cl,SO4 の混合液31を電気透析セル1
に送り、セル内の一価を選択的に透過する一価イオン選
択透過性膜12,14によりNa,Clを濃縮し、二価
イオンを選択的に透過する非選択透過性膜13,15よ
りCa,SO4 を濃縮することにより高純度のNaCl
溶液34を回収する。 【効果】イオンの移動量を調整して、Na,Ca,C
l,SO4 の混合液から純度の高いNaClを分別回収
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は脱塩液を処理して必要な
無機成分を得るための電気透析装置に係り、特に脱塩液
がNa,Ca,Cl,SO4 等の一価及び多価イオンの
混合液から純度の高いNaClを回収するための装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】電気透析法は海水の淡水化,海水の濃縮
による製塩,各種電解質の脱塩,濃縮が工業的に実施さ
れ、各産業分野で利用されている。電気透析による海水
中のNaClの濃縮では、海水中に含まれている多価イ
オン(Ca,Mg,SO4等)もイオン交換膜を透過して
NaClと同時に濃縮される。このように多価イオンが
濃縮されると純度の高いNaClが得られない。これを
防止するために一価イオン(Na,K,Cl)を選択的に
透過する一価イオン選択透過性膜が開発された。従来、
この一価イオン選択透過性膜を用いた電気透析装置によ
り多価イオンの透過を阻止し、海水を濃縮してNaCl
を製造している。
【0003】このような装置として、例えば、中垣正
幸、清水博編“膜処理技術大系(上)”p613〜628
が挙げられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来、NaClは一価
イオン選択透過性膜を用いた電気透析装置による海水の
濃縮によって製造されている。しかし、この一価イオン
選択透過性膜のみでは一価イオンと多価イオンの分離は
完全ではない。純度の高いNaClを得るには、さらに
一価,多価イオンを分離濃縮する装置を考案する必要が
ある。
【0005】本発明の目的は電気透析装置において、膜
を一価イオン選択透過性陽イオン交換膜,一価イオン選
択透過性陰イオン交換膜,非選択透過性陽イオン交換
膜,非選択透過性陰イオン交換膜の順に配列することに
よりイオンの移動量を調整して、Na,Ca,Cl,S
4 の混合液から高純度のNaClを分別回収する装置
を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】電気透析において一価イ
オン選択透過性膜は一価イオンを選択的に透過し、非選
択透過性膜は二価イオンを選択的に透過するため、膜を
一価イオン選択透過性陽イオン交換膜,一価イオン選択
透過性陰イオン交換膜,非選択透過性陽イオン交換膜,
非選択透過性陰イオン交換膜の順に配列することにより
Na,Ca,Cl,SO4の混合液からCa、SO4が濃
縮液中に透過するのを阻止し、Na,Clを選択的に透
過させることで解決できる。
【0007】
【作用】電気透析装置での分離濃縮操作において、イオ
ンがイオン交換膜を透過しやすさはイオンの輸率により
決まる。イオンの輸率は膜への全イオンの移動量に対す
る一成分のイオンの移動量の比率を表したものである。
例えば、A+,B+,C+,D+ の成分を含む液を電気透析
するとき、陽イオン交換膜を移動するすべてのイオン移
動量に対するA-イオンの移動量を示したものがA+イオ
ンの輸率である。陰イオンについても同様である。これ
から、それぞれのイオンの輸率を測定することによりイ
オンの透過性を求めることができる。
【0008】図2に脱塩液の一価,二価イオンのモル分
率と輸率の関係の一例を示す。これは一価イオン選択透
過性膜と非選択透過性膜について、陽イオン交換膜はN
aとCaのモル分率と輸率の関係,陰イオン交換膜はC
lとSO4 のモル分率と輸率の関係を示したものであ
る。陽イオン,陰イオン交換膜とも一価イオン選択透過
性膜は、Na,Clを選択的に透過する。例えば、モル
分率がNa:Ca=0.8:0.2 の場合、輸率はNa:
Ca=0.9:0.1であり、移動量の90%はNaが、
10%はCaが濃縮側に移動する。したがって濃縮液の
モル分率はNa:Ca=0.9:0.1となり、Caの濃
縮側への透過が阻止されNaは濃縮される。また、非選
択透過性膜はNaよりCaを選択的に透過する。これよ
り非選択透過性膜を用いた電気透析システムでは濃縮側
へNaよりCaの方が透過しやすいことがわかる。した
がって一価イオン選択透過性膜はNa,Clを非選択透
過性膜はCa,SO4 を選択的に透過するため、電気透
析装置におけるNaCl,CaSO4 分別回収操作に有
効に利用できる。
【0009】
【実施例】図1に本発明の電気透析装置の一実施例を示
す。電気透析装置は電気透析セル1,脱塩液ポンプ2
1、及び濃縮液ポンプ22,23から構成される。電気
透析セル1は一価イオン選択透過性イオン交換膜12,
13,非選択透過性イオン交換膜14,15、及び直流
電源11から構成されている。Na,Ca,Cl,SO
4 の混合液31は脱塩液ポンプ21により脱塩液循環系
に入り、電気透析セル1に送られる。電気透析セル1内
は陽極側から一価イオン選択透過性陽イオン交換膜1
2,一価イオン選択透過性陰イオン交換膜13,非選択
透過性陽イオン交換膜14,非選択透過性陰イオン交換
膜15の順に配列し、これに直流電圧11を印加する。
これより脱塩室16,18に送られた混合液31中のN
aは一価イオン選択透過性陽イオン交換膜12を透過
し、Clは一価イオン選択透過性陰イオン交換膜13を
透過して濃縮室17に入る。このとき膜は一価イオン選
択透過性であるからCa,SO4 は透過せずに脱塩室1
6,18中に残留し、濃縮室17では高純度に濃縮され
たNaClが回収される。一方、脱塩室18,20に送
られた混合液31中のCaは非選択透過性陽イオン交換
膜14を透過し、SO4 は非選択透過性陰イオン交換膜
15を透過して濃縮室19に入る。このとき膜は非選択
透過性であるからNa,Clは透過せずに脱塩室18,
20中に残留し、濃縮室19ではCaSO4 が濃縮され
る。NaCl濃縮液34は濃縮ポンプ22でNaCl濃
縮液循環系に入り、NaCl濃縮液として取り出せる。
【0010】CaSO4 濃縮液36もNaCl濃縮液3
4と同様にCaSO4 濃縮液循環系から取り出せる。他
方、脱塩室16,18,20から出た脱塩液32は脱塩
液循環系に戻り、再び電気透析セル1に送る。この操作
により、高純度のNaClを回収することが可能であ
る。
【0011】また、一価イオン選択透過性陽イオン交換
膜12,一価イオン選択透過性陰イオン交換膜13,非
選択透過性陽イオン交換膜14,非選択透過性陰イオン
交換膜15の配列を一セットとし、これを数セット組み
合わせることにより多量の混合液の取扱いが可能とな
り、混合液から効率よく高純度のNaClを分別回収で
きる。
【0012】さらに、イオン交換膜はここで使用してい
る一価イオン選択透過性膜や非選択透過性膜だけではな
く、いくつかの一価イオン(多価イオン)が含まれる混
合液からある特定の一価イオン(多価イオン)を選択的
に透過させる膜についてもこの方法は有効である。
【0013】図3に本発明に係る電気透析装置の一実施
例を示す。これは図1における電気透析セル1内のイオ
ン交換膜の配列を陽極側から一価イオン選択性陰イオン
交換膜12,非選択性陰イオン交換膜13,一価イオン
選択性陰イオン交換膜14,一価イオン選択性陽イオン
交換膜15,非選択性陽イオン交換膜16,一価イオン
選択性陽イオン交換膜17に変えることにより、NaC
lとCaSO4 を分離し高純度のNaClを回収するも
のである。これに直流電圧11を印加すると、脱塩室2
4に送られた混合液31中のNaは一価イオン選択透過
性陽イオン交換膜15を透過して濃縮室25に入る。こ
のとき膜は一価イオン選択透過性であるが、完全にはC
aの透過を阻止することができないのでNaとともにわ
ずかであるがCaが濃縮室25に透過する。この濃縮室
25中のCaは非選択性陽イオン交換膜16を透過し脱
液室26に入るが、非選択性陽イオン交換膜も完全にN
aの透過を阻止することができないのでNaも脱液室2
6に透過する。脱液室26中のNaは一価イオン選択性
陽イオン交換膜17を透過して濃縮室27に入る。この
とき脱液室26中のCaは一価イオン選択性陽イオン交
換膜17を透過しようとするが、脱液室26中のCaの
モル分率は脱塩室24中のCaのモル分率より低いこと
から脱塩室24中のCaより脱液室26中のCaの輸率
は低いため、濃縮室27へのCaの透過は阻止すること
ができる。これより濃縮室25,27ではNaが濃縮さ
れる。同様にClも一価イオン選択性陰イオン交換膜1
4,非選択性陰イオン交換膜13,一価イオン選択性陰
イオン交換膜12により濃縮室18,20でClも濃縮
される。この濃縮室18,20,25,27から出たN
aCl濃縮液34はNaCl濃縮液循環系に入り、Na
Cl濃縮液として取り出せる。他方、脱塩室19,2
3,24から出た脱塩液32は脱塩液循環系に戻り、再
び電気透析セル1に送る。この操作により、さらに純度
の高いNaClを回収することが可能である。
【0014】
【発明の効果】本発明によれば、電気透析装置において
膜を一価イオン選択透過性陽イオン交換膜,一価イオン
選択透過性陰イオン交換膜,非選択透過性陽イオン交換
膜,非選択透過性陰イオン交換膜の順に配列することに
よりイオンの移動量を調整して、Na,Ca,Cl,S
4 の混合液から純度の高いNaClを分別回収するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電気透析装置の一実施例の系統図。
【図2】脱塩液中のイオンのモル分率と輸率の関係を示
す特性図。
【図3】本発明の電気透析装置の他の一実施例の系統
図。
【符号の説明】
1…電気透析セル、21,22…ポンプ、31…混合
液、32…脱塩液、33,34…濃縮液。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】脱塩液を電気透析セルに供給しここに直流
    電圧を印加することによりイオン交換膜を透過させ、イ
    オンを脱塩,濃縮する電気透析装置において、前記イオ
    ン交換膜は選択透過性の異なる膜を混在させることを特
    徴とする電気透析装置。
  2. 【請求項2】請求項1における前記脱塩液にはNaC
    l,CaSO4 の混合液を使用する電気透析装置。
  3. 【請求項3】請求項1における前記イオン交換膜を一価
    イオン選択透過性陽イオン交換膜,一価イオン選択透過
    性陰イオン交換膜,非選択透過性陽イオン交換膜,非選
    択透過性陰イオン交換膜の順に配列する電気透析装置。
  4. 【請求項4】請求項1における前記イオン交換膜を一価
    イオン選択性陰イオン交換膜,非選択性陰イオン交換
    膜,一価イオン選択性陰イオン交換膜,一価イオン選択
    性陽イオン交換膜,非選択性陽イオン交換膜,一価イオ
    ン選択性陽イオン交換膜の順に配列する電気透析装置。
  5. 【請求項5】請求項3,4における前記イオン交換膜の
    配列を一セットとし、これを数セット組み合わせる電気
    透析装置。
  6. 【請求項6】請求項1における前記脱塩液は動物からの
    排液である電気透析装置。
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