JPH07258878A - バイポーラ膜使用の電気透析方法 - Google Patents

バイポーラ膜使用の電気透析方法

Info

Publication number
JPH07258878A
JPH07258878A JP5378894A JP5378894A JPH07258878A JP H07258878 A JPH07258878 A JP H07258878A JP 5378894 A JP5378894 A JP 5378894A JP 5378894 A JP5378894 A JP 5378894A JP H07258878 A JPH07258878 A JP H07258878A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
anion
bipolar membrane
membrane
electrodialysis
bipolar
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5378894A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuo Umemura
和郎 梅村
Tsutomu Naganuma
力 長沼
Haruhisa Miyake
晴久 三宅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Glass Co Ltd filed Critical Asahi Glass Co Ltd
Priority to JP5378894A priority Critical patent/JPH07258878A/ja
Publication of JPH07258878A publication Critical patent/JPH07258878A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】バイポーラ膜を組み込んだ電気透析槽におい
て、運転の休止を経ても、電気透析槽の電圧上昇のない
電気透析方法を提供する。 【構成】陽イオン交換膜2と陰イオン交換膜4の界面に
酸性塩型無機イオン交換体層を介在せしめたバイポーラ
膜1を組み込んだ電気透析槽の運転休止時に、該バイポ
ーラ膜1を、酸性塩型無機イオン交換体を形成するアニ
オンを含有する水溶液で処理する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、バイポーラ膜を使用し
た電気透析方法に関する。
【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、陽イオン交換膜側を陰極側にして電流を印加する
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と
ともに電気透析槽に組み込み、電気透析を行うことによ
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、電気透析槽
のユニットセル電圧が小さく、また同時に酸及びアルカ
リの生成効率が高い必要がある。特にバイポーラ膜によ
る電圧降下が小さく、水解離の電流効率が高く、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バ
イポーラ膜が米国特許第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バイポーラ
膜が特開昭61−207444号に開示されている。
【0005】しかし、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。
【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製
造するバイポーラ膜が特開昭59−47235号及び特
表平3−505894号に開示されている。
【0007】しかし、これらのいずれのバイポーラ膜を
用いた電気透析方法も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、界面に存在する無機
化合物の量が極めて少なく、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。したがって、これらのバイポーラ膜を組み込んだ電
気透析槽のユニットセル電圧は経時的に上昇することに
なる。
【0008】また、バイポーラ膜を組み込んだ電気透析
槽の運転休止時、すなわちバイポーラ膜に通電されてい
ない状態で、バイポーラ膜が電気透析槽内に残った酸、
又はアルカリに接すると、バイポーラ膜に剥離やブリス
ターが生じる場合がある。かかる場合、再び電気透析槽
の運転を開始するとバイポーラ膜の電圧降下が大きくな
り、電気透析槽の電圧が上昇して正常運転が困難になっ
てしまう。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の如きバ
イポーラ膜を組み込んだ電気透析槽において、運転の休
止を経ても、電気透析槽の電圧上昇のない電気透析方法
を提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的は、陽イオン交
換膜と陰イオン交換膜の界面に酸性塩型無機イオン交換
体層を介在せしめたバイポーラ膜を組み込んだ電気透析
槽の運転休止時において、該バイポーラ膜を、酸性塩型
無機イオン交換体を形成するアニオンを含有する水溶液
で処理することを特徴とする電気透析方法により達成さ
れる。
【0011】本発明における酸性塩型無機イオン交換体
を形成する金属カチオンとしては、Zr、Ti、Sn、
Ge、Hf、Ta、Nb、Fe、Al、Ga、In又は
Thなどが使用される。また、アニオンとしては、リン
酸アニオンのほか、V、As、Nb、Sb、Ta、M
o、Te、W、Se、Si又はCrなどの酸素酸アニオ
ンが使用される。なかでも金属イオンが3価以上のカチ
オンからなる酸性塩型無機イオン交換体が安定であり、
好ましく用いられる。そのなかでもリン酸ジルコニウム
がイオン伝導性、安定性にも優れ、好ましく用いられ
る。さらに酸性塩型無機イオン交換体は結晶性であるこ
とが安定性の面から好ましい。
【0012】本発明でバイポーラ膜の処理に使用される
アニオンは、好ましくは、該バイポーラ膜に含まれる酸
性塩型無機イオン交換体を形成し得るアニオンであれば
いずれのものも使用でき、代表的には上記に例示したア
ニオンである。そのなかでもリン酸アニオンが、オルト
リン酸又はリン酸ナトリウムとして安価に入手でき、好
ましく用いられる。
【0013】かかるアニオンは、これを含有する水溶液
として使用されるが、かかる水溶液は、イオン交換水な
どの純水の水溶液、好ましくは可溶性の塩を含有する水
溶液でそのpHが1〜10のものが使用できる。可溶性
の塩としては、バイポーラ膜を使用した電気透析槽の運
転に一般に使用される、塩化ナトリウム、塩化カリウ
ム、塩化アンモニウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウ
ム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム等の中性塩が好まし
く使用される。
【0014】水洗液に含有される上記アニオンの濃度
は、好ましくは0.1ppm〜10wt%、特には10
ppm〜1wt%が好ましく用いられる。
【0015】本発明での上記アニオンを含有する水溶液
での処理は、電気透析槽の休止時に電気透析槽を解体
し、バイポーラ膜を取り出して浸漬する方法、又は電気
透析槽の休止時に該電気透析槽の酸室、アルカリ室及び
塩室から、それぞれ酸、アルカリ及び塩の水溶液を抜き
出して、これらの画室に対して上記アニオンを含有する
水溶液を供給し、循環するごとき方法が好ましい。これ
らバイポーラ膜の処理は、好ましくは5〜70℃、好ま
しくは常温にて好ましくは1分〜1時間にて実施され
る。
【0016】
【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。
【0017】[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3.0ミリ当量/g乾燥樹脂、膜厚120μm)上
に結晶性リン酸ジルコニウムの分散液を塗布して乾燥
し、厚さ5μmのリン酸ジルコニウム層を形成させた。
しかる後にCF2 =CF2 とCF2 =CFOCF2 CF
(CF3 )OCF2 CF2 SO3 Hとの共重合体からな
る陽イオン交換膜(イオン交換容量1.1ミリ当量/g
乾燥樹脂、厚さ80μm)を190℃、70kg/cm
でプレスし、バイポーラ膜を製造した。
【0018】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を
添加した。
【0019】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3.3ミリ当量/g乾燥樹脂、膜厚140μ
m)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2.0ミリ当量/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.
0V、水の解離効率は95%以上であり、電気透析槽の
ユニットセル電圧は2.2V、酸及びアルカリの生成効
率は80%であった。
【0020】この電気透析槽運転後、電流を停止し、直
ちに電気透析槽内の酸、アルカリ、塩水溶液を抜き出
し、1000ppmのオルトリン酸を添加した0.5N
の硫酸ナトリウム水溶液(pH=2)を各室に内部循環
し、バイポーラ膜を処理した。処理後、水洗液を電気透
析槽内に張り込み、そのまま保持した。2週間後、再び
電気透析槽の運転を行ったが、バイポーラ膜にはブリス
ターの発生はみられず、またバイポーラ膜の電圧降下、
電気透析槽のユニットセル電圧の上昇もみられなかっ
た。
【0021】[実施例2]実施例1と同様の電気透析槽
を用いて、同様の運転を行った後、電流を停止し、直ち
に電気透析槽を解体しバイポーラ膜を取り出し、これを
1wt%のオルトリン酸を添加した1Nの塩化ナトリウ
ム水溶液(pH=1.8)に浸漬し保管した。1ケ月後
再び電気透析槽に組み込んで運転を行ったが、バイポー
ラ膜にはブリスターの発生はみられず、またバイポーラ
膜の電圧降下、電気透析槽のユニットセル電圧の上昇も
みられなかった。
【0022】[比較例1]実施例1と同様の電気透析槽
を用いて、同様の運転を行った後、電流を停止し、電気
透析槽内をそのまま放置し、再び電気透析槽の運転を行
ったところ、バイポーラ膜の電圧が2.5V、電気透析
槽のユニットセル電圧は3.7Vに上昇した。電槽を解
体したところ、バイポーラ膜にブリスターが発生してい
た。
【0023】[比較例2]実施例1と同様の電気透析槽
を用いて、同様の運転を行った後、電流を停止し、直ち
に電気透析槽を解体しバイポーラ膜を取り出して、1N
の塩化ナトリウム水溶液(pH=6)に浸漬し保管し
た。1ケ月後再び電気透析槽に組み込んで運転を行った
ところ、バイポーラ膜の電圧が1.5V、電気透析槽の
ユニットセル電圧は2.7Vに上昇した。電気透析槽を
解体したが、バイポーラ膜にはブリスターは発生してい
なかった。
【図面の簡単な説明】
【図1】バイポーラ膜を評価する電気透析装置の模式図
【符号の説明】
1:バイポーラ膜 2:陽イオン交換層 3:両イオン交換層の界面領域 4:陰イオン交換層 5:アルカリ室 6:酸室 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 (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】陽イオン交換膜と陰イオン交換膜の界面に
    酸性塩型無機イオン交換体層を介在せしめたバイポーラ
    膜を組み込んだ電気透析槽の運転休止時において、該バ
    イポーラ膜を、酸性塩型無機イオン交換体を形成するア
    ニオンを含有する水溶液で処理することを特徴とするバ
    イポーラ膜使用の電気透析方法。
  2. 【請求項2】酸性塩型無機イオン交換体が結晶性無機イ
    オン交換体であることを特徴とする請求項1のバイポー
    ラ膜使用の電気透析方法。
  3. 【請求項3】酸性塩型無機イオン交換体がリン酸ジルコ
    ニウムであり、アニオンがリン酸イオンであることを特
    徴とする請求項1のバイポーラ膜使用の電気透析方法。
JP5378894A 1994-03-24 1994-03-24 バイポーラ膜使用の電気透析方法 Pending JPH07258878A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5378894A JPH07258878A (ja) 1994-03-24 1994-03-24 バイポーラ膜使用の電気透析方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5378894A JPH07258878A (ja) 1994-03-24 1994-03-24 バイポーラ膜使用の電気透析方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07258878A true JPH07258878A (ja) 1995-10-09

Family

ID=12952562

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5378894A Pending JPH07258878A (ja) 1994-03-24 1994-03-24 バイポーラ膜使用の電気透析方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07258878A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005511205A (ja) * 2001-12-12 2005-04-28 オクシファスト コーポレーション 創傷ケア用酸素製造装置
JP2012528834A (ja) * 2009-06-05 2012-11-15 アクゾ ノーベル ケミカルズ インターナショナル ベスローテン フエンノートシャップ シアン化塩を用いて化学物質を調製する電気化学的方法
US8980070B2 (en) 2008-12-08 2015-03-17 Astom Corporation Bipolar membrane and method of manufacturing the same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005511205A (ja) * 2001-12-12 2005-04-28 オクシファスト コーポレーション 創傷ケア用酸素製造装置
US8980070B2 (en) 2008-12-08 2015-03-17 Astom Corporation Bipolar membrane and method of manufacturing the same
JP2012528834A (ja) * 2009-06-05 2012-11-15 アクゾ ノーベル ケミカルズ インターナショナル ベスローテン フエンノートシャップ シアン化塩を用いて化学物質を調製する電気化学的方法
US8956520B2 (en) 2009-06-05 2015-02-17 Akzo Nobel Chemicals International B.V. Electrochemical process to prepare chemicals using a cyanide salt

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3510417A (en) Electrodialysis process for selectively transferring ions of the same charge
US5397445A (en) Method for producing an acid and/or alkali metal hydroxide
WO2022209641A1 (ja) バイポーラ膜を用いた電気透析方法
US5840192A (en) Single-film membrane, process for obtaining it and use thereof
JPH0739729A (ja) 中性塩からの酸及び/又はアルカリの回収プロセス
CA1336898C (en) High performance bipolar membranes
GB2122543A (en) Bipolar membranes with separate anion and cation exchange films
US5227040A (en) High performance bipolar membranes
JP5188454B2 (ja) 有機酸の製造方法
JPH07258878A (ja) バイポーラ膜使用の電気透析方法
WO2001055247A1 (fr) Membrane echangeuse de cations a permeabilite selective pour les cations monovalents et procede de production
JP3339961B2 (ja) 両性膜及びアルカリ金属水酸化物水溶液の製造方法
JP3265495B2 (ja) 次亜燐酸ニッケルの製造方法
JP3151043B2 (ja) 酸及びアルカリの製造方法
JP3151042B2 (ja) 酸及びアルカリの製造方法
JPH06145379A (ja) バイポーラ膜
JP3144652B2 (ja) 酸及びアルカリの製造方法
JPH07222915A (ja) バイポーラ膜を使用した電気透析方法
JP3387517B2 (ja) 酸の製造方法
JP3151045B2 (ja) 酸及びアルカリの製造方法
JP3144656B2 (ja) 酸およびアルカリの製造方法
JPH06298964A (ja) バイポーラ膜の製造方法
JPH06179757A (ja) バイポーラ膜
JPH0711022A (ja) バイポーラ膜
JP3305017B2 (ja) 電気透析スタック及び電気透析方法