JPH11323586A - 金属塩からなるアマルガムを電気分解により製造する方法 - Google Patents
金属塩からなるアマルガムを電気分解により製造する方法Info
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- JPH11323586A JPH11323586A JP11070576A JP7057699A JPH11323586A JP H11323586 A JPH11323586 A JP H11323586A JP 11070576 A JP11070576 A JP 11070576A JP 7057699 A JP7057699 A JP 7057699A JP H11323586 A JPH11323586 A JP H11323586A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 塩素不含で、最終生成物の高い純度を有する
アマルガムの製造方法を提供する。 【解決手段】 陰イオン交換膜を使用して金属塩からな
るアマルガムを電気分解により製造する。
アマルガムの製造方法を提供する。 【解決手段】 陰イオン交換膜を使用して金属塩からな
るアマルガムを電気分解により製造する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属塩からなるア
マルガムを電気分解により製造する方法に関する。
マルガムを電気分解により製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】アマルガムは水銀とアルカリ金属、アル
カリ土類金属または遷移金属との合金である。アマルガ
ムは産業に広く使用されている。歯科技術においては歯
の充填物としてスズ−銅−貴金属アマルガムが利用され
る。金アマルガムおよび銀アマルガムは水銀を含有する
ガスおよび液体の浄化に用いることができる。化学工業
において、例えばアルカリ金属アルコラートを製造する
ために還元剤としてアルカリ金属アマルガムの使用が強
調される。ナトリウムアマルガムは塩素アルカリ電気分
解の際の重要な中間生成物である。大量生産により反応
に使用されるアマルガムの量は一般にこの方法から得ら
れる。
カリ土類金属または遷移金属との合金である。アマルガ
ムは産業に広く使用されている。歯科技術においては歯
の充填物としてスズ−銅−貴金属アマルガムが利用され
る。金アマルガムおよび銀アマルガムは水銀を含有する
ガスおよび液体の浄化に用いることができる。化学工業
において、例えばアルカリ金属アルコラートを製造する
ために還元剤としてアルカリ金属アマルガムの使用が強
調される。ナトリウムアマルガムは塩素アルカリ電気分
解の際の重要な中間生成物である。大量生産により反応
に使用されるアマルガムの量は一般にこの方法から得ら
れる。
【０００３】水銀陰極での電気分解により所望のアマル
ガムが得られる。アルカリ金属アマルガムは一般に塩素
アルカリ電気分解のアマルガム法において中間生成物と
して生じる。この場合に水性塩化ナトリウム溶液が電気
エネルギーにより分解して水酸化ナトリウム溶液、塩素
および水素を形成する。
ガムが得られる。アルカリ金属アマルガムは一般に塩素
アルカリ電気分解のアマルガム法において中間生成物と
して生じる。この場合に水性塩化ナトリウム溶液が電気
エネルギーにより分解して水酸化ナトリウム溶液、塩素
および水素を形成する。
【０００４】 ２ＮａＣｌ＋２Ｈ2Ｏ → ２ＮａＯＨ＋Ｈ2＋Ｃｌ2 陽極生成物、塩素を、陰極生成物、アマルガムから分離
する。アマルガムは循環内を流動し、後方に接続される
いわゆる電気分解装置を通り、ここで水溶液中で電気分
解により更に分解して水酸化ナトリウム溶液を生じ、同
時に水素を発生する。陰極として水銀を使用し、陽極と
して一般にグラファイト陽極または活性化チタン陽極を
使用する。
する。アマルガムは循環内を流動し、後方に接続される
いわゆる電気分解装置を通り、ここで水溶液中で電気分
解により更に分解して水酸化ナトリウム溶液を生じ、同
時に水素を発生する。陰極として水銀を使用し、陽極と
して一般にグラファイト陽極または活性化チタン陽極を
使用する。
【０００５】産業における塩素の使用は起こりうる塩素
ガスおよび塩素化反応生成物、例えばＦＣＫＷ（Ｆｌｕ
ｏｒｏｃｈｌｏｒｏｋｏｈｌｅｎｗａｓｓｅｒｓｔｏｆ
ｆ、フルオロクロロ炭化水素）、塩化ビニルおよびテト
ラクロロメタンの安全性および健康の危険により制限さ
れる。従って電気分解の副生成物として大量の塩素を製
造することは経済的に常に重要であるとは限らない。
ガスおよび塩素化反応生成物、例えばＦＣＫＷ（Ｆｌｕ
ｏｒｏｃｈｌｏｒｏｋｏｈｌｅｎｗａｓｓｅｒｓｔｏｆ
ｆ、フルオロクロロ炭化水素）、塩化ビニルおよびテト
ラクロロメタンの安全性および健康の危険により制限さ
れる。従って電気分解の副生成物として大量の塩素を製
造することは経済的に常に重要であるとは限らない。
【０００６】従って塩素を生成せずにアルカリ金属アマ
ルガムを製造するために、アルカリ金属硫酸塩を電気分
解する方法が４０年前からすでに知られている。アルカ
リ金属硫酸塩の電気分解は多孔質のゴム膜により分かれ
ている電気分解セル内で水銀と鉛の間に銀を添加して行
う。陰極にアマルガムが生じ、陽極に酸素および硫酸が
生じる。硫酸塩溶液を陰極空間に供給し、隔膜を通り押
し流される。しかしながらその際電流効率が低く、更に
陽極側に生じる硫酸が硫酸ナトリウムで汚染される。
ルガムを製造するために、アルカリ金属硫酸塩を電気分
解する方法が４０年前からすでに知られている。アルカ
リ金属硫酸塩の電気分解は多孔質のゴム膜により分かれ
ている電気分解セル内で水銀と鉛の間に銀を添加して行
う。陰極にアマルガムが生じ、陽極に酸素および硫酸が
生じる。硫酸塩溶液を陰極空間に供給し、隔膜を通り押
し流される。しかしながらその際電流効率が低く、更に
陽極側に生じる硫酸が硫酸ナトリウムで汚染される。
【０００７】要約すると、従来の塩素アルカリ電気分解
を用いてアマルガムを製造する際に妨害する副生成物と
して塩素が発生し、更にこの方法は装入物質としてアル
カリ金属塩化物に限定されると言うことができる。塩素
不含の方法は低い電流効率を生じ、反応生成物の汚染を
生じる。
を用いてアマルガムを製造する際に妨害する副生成物と
して塩素が発生し、更にこの方法は装入物質としてアル
カリ金属塩化物に限定されると言うことができる。塩素
不含の方法は低い電流効率を生じ、反応生成物の汚染を
生じる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】前記のそれぞれの方法
の欠点から出発して、本発明の課題は、塩素不含で、金
属塩からなるアマルガムを電気分解により製造する方法
を提供することである。この方法は同時に最終生成物の
高い純度を保証し、低いセル電圧および高い電流効率の
ような有利なパラメーターを保証すべきである。
の欠点から出発して、本発明の課題は、塩素不含で、金
属塩からなるアマルガムを電気分解により製造する方法
を提供することである。この方法は同時に最終生成物の
高い純度を保証し、低いセル電圧および高い電流効率の
ような有利なパラメーターを保証すべきである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記課題は、本発明によ
り、電気分解によりアマルガムを製造する際に陰イオン
交換膜を使用する方法により解決される。
り、電気分解によりアマルガムを製造する際に陰イオン
交換膜を使用する方法により解決される。
【００１０】意想外にも、本発明の方法が上記の要求特
性を有し、従って従来の製造方法の改良であることが見
い出された。
性を有し、従って従来の製造方法の改良であることが見
い出された。
【００１１】電極の反応は前記の方法に類似する。金属
塩として硫酸ナトリウムを使用する場合は、反応は以下
の式により記載することができる。
塩として硫酸ナトリウムを使用する場合は、反応は以下
の式により記載することができる。
【００１２】２Ｎａ2ＳＯ4＋２Ｈ2Ｏ −（Ｈｇ）→
４Ｎａ／Ｈｇ＋２Ｈ2ＳＯ4＋Ｏ2 従って陰極にアマルガムが、陽極に硫酸および酸素が生
じる。
４Ｎａ／Ｈｇ＋２Ｈ2ＳＯ4＋Ｏ2 従って陰極にアマルガムが、陽極に硫酸および酸素が生
じる。
【００１３】電気分解は一般に以下のように実施する。
【００１４】陰イオン交換膜は電気分解セルを陰極空間
および陽極空間に分ける。陽極空間には最初に０.０１
〜０.２０モルの濃度の希釈した酸溶液が存在し、この
溶液は金属塩の酸基イオンを含有する。
および陽極空間に分ける。陽極空間には最初に０.０１
〜０.２０モルの濃度の希釈した酸溶液が存在し、この
溶液は金属塩の酸基イオンを含有する。
【００１５】５.０〜０.５モル、有利には２.０〜０.５
モルの濃度で存在する水性金属塩溶液を陰極空間に供給
する。この電解液溶液を電流が通過する際に、金属塩の
分解が生じる。その際金属イオンは陰極に運ばれ、電極
反応の際に所望のアマルガムを形成する。陰イオンは陰
イオン交換膜を通過し、こうして陽極空間に達する。こ
のイオンは水性溶液中で相当する酸の陰イオンとして存
在し、陽極液を形成する。陽極で同様に水が分解し、従
って酸陰イオンがプロトン化し、同時に酸素を発生す
る。陰極液とよばれる水溶液中の金属塩および陽極液を
循環させ、電気分解セルに再び供給する。
モルの濃度で存在する水性金属塩溶液を陰極空間に供給
する。この電解液溶液を電流が通過する際に、金属塩の
分解が生じる。その際金属イオンは陰極に運ばれ、電極
反応の際に所望のアマルガムを形成する。陰イオンは陰
イオン交換膜を通過し、こうして陽極空間に達する。こ
のイオンは水性溶液中で相当する酸の陰イオンとして存
在し、陽極液を形成する。陽極で同様に水が分解し、従
って酸陰イオンがプロトン化し、同時に酸素を発生す
る。陰極液とよばれる水溶液中の金属塩および陽極液を
循環させ、電気分解セルに再び供給する。
【００１６】アルカリ金属、アルカリ土類金属、貴金
属、亜鉛、カドミウム、スズ、鉛および銅を用いてアマ
ルガムを製造することができる。本発明の方法に、有利
にはアルカリ金属をアマルガム化に使用する。特に有利
にはアルカリ金属としてナトリウムまたはカリウムをア
マルガムの製造に使用する。陰イオン成分（酸基イオ
ン）としてすべての一般的な陰イオンを利用することが
できる。有利には硝酸塩イオン、硫酸塩イオン、リン酸
塩イオン、亜リン酸塩イオンおよび炭酸塩イオンを使用
することができる。特に有利には陰イオン成分として硫
酸塩を使用する。
属、亜鉛、カドミウム、スズ、鉛および銅を用いてアマ
ルガムを製造することができる。本発明の方法に、有利
にはアルカリ金属をアマルガム化に使用する。特に有利
にはアルカリ金属としてナトリウムまたはカリウムをア
マルガムの製造に使用する。陰イオン成分（酸基イオ
ン）としてすべての一般的な陰イオンを利用することが
できる。有利には硝酸塩イオン、硫酸塩イオン、リン酸
塩イオン、亜リン酸塩イオンおよび炭酸塩イオンを使用
することができる。特に有利には陰イオン成分として硫
酸塩を使用する。
【００１７】本発明の方法に使用する陰極として、最初
に純粋の水銀を使用する。陽極として、有利には貴金属
被覆または貴金属酸化物被覆を含有する活性化チタンを
使用する。貴金属として、有利には白金を使用する。こ
の方法で得られる陽極は酸素を分離するための少ない過
電圧により特徴づけられる。貴金属被覆の課題は、酸素
を分離するための電子の通過を触媒活性化することであ
る。チタンの使用はその良好な化学的安定性により陽極
物質として有利である。しかしながら陽極物質はこの実
施形に限定されず、酸素を分離する際に同様に高いかま
たはより高い交換電流密度が存在する場合に、十分な化
学的安定性を有するほかの物質を使用することができ
る。
に純粋の水銀を使用する。陽極として、有利には貴金属
被覆または貴金属酸化物被覆を含有する活性化チタンを
使用する。貴金属として、有利には白金を使用する。こ
の方法で得られる陽極は酸素を分離するための少ない過
電圧により特徴づけられる。貴金属被覆の課題は、酸素
を分離するための電子の通過を触媒活性化することであ
る。チタンの使用はその良好な化学的安定性により陽極
物質として有利である。しかしながら陽極物質はこの実
施形に限定されず、酸素を分離する際に同様に高いかま
たはより高い交換電流密度が存在する場合に、十分な化
学的安定性を有するほかの物質を使用することができ
る。
【００１８】本発明の方法を実施するために、すべての
得られる陰イオン交換膜を利用することができる。本発
明の方法に使用される陰イオン交換膜は、有利にはアミ
ノ基を有するポリマーを含有する。ポリマーに含有され
るアミノ基は、有利には末端の正の電荷を有するアンモ
ニウム基である。ポリマーに含有される、自由に動く対
イオンをほかの陰イオンと交換することができ、これに
より選択的な電荷の移動が行われる。膜として、有利に
はネオセプタ（Ｎｅｏｓｅｐｔａ（Ｒ））のタイプの陰
イオン交換膜を使用する。これは市販されている。特に
有利にはネオセプタ（Ｎｅｏｓｅｐｔａ（Ｒ））のタイ
プの膜、ＡＭＸ、ＡＨＡ−２およびＡＣＬＥ−５Ｐを使
用する。
得られる陰イオン交換膜を利用することができる。本発
明の方法に使用される陰イオン交換膜は、有利にはアミ
ノ基を有するポリマーを含有する。ポリマーに含有され
るアミノ基は、有利には末端の正の電荷を有するアンモ
ニウム基である。ポリマーに含有される、自由に動く対
イオンをほかの陰イオンと交換することができ、これに
より選択的な電荷の移動が行われる。膜として、有利に
はネオセプタ（Ｎｅｏｓｅｐｔａ（Ｒ））のタイプの陰
イオン交換膜を使用する。これは市販されている。特に
有利にはネオセプタ（Ｎｅｏｓｅｐｔａ（Ｒ））のタイ
プの膜、ＡＭＸ、ＡＨＡ−２およびＡＣＬＥ−５Ｐを使
用する。
【００１９】陰イオン交換膜は、有利には十分な強度お
よび化学的安定性を有する約０.１〜０.６ｍｍの厚さの
薄い薄膜である。この膜は電位差の作用下で陰イオンに
対してのみ透過性である。本発明による方法に使用され
る陰イオン交換膜は恒常的な交換容量および化学的安定
性を有してきわめて時間的に安定性であるとして特徴づ
けられる。
よび化学的安定性を有する約０.１〜０.６ｍｍの厚さの
薄い薄膜である。この膜は電位差の作用下で陰イオンに
対してのみ透過性である。本発明による方法に使用され
る陰イオン交換膜は恒常的な交換容量および化学的安定
性を有してきわめて時間的に安定性であるとして特徴づ
けられる。
【００２０】本発明による、陰イオン交換膜を用いて電
気分解によりアマルガムを製造する方法は一般に以下の
ように実施する。
気分解によりアマルガムを製造する方法は一般に以下の
ように実施する。
【００２１】陰極の電流密度を１.５〜３.５ｋＡ／ｍ2
に調整する。有利には電流密度は２.０〜３.０ｋＡ／ｍ
2である。電気分解中の温度は３０〜９０℃である。有
利には温度は５０〜７０℃である。５〜８時間の系に応
じた試験時間は９５％より高く９９％までの電流効率を
生じる。この方法を連続的にまたは不連続的に行うこと
ができる。
に調整する。有利には電流密度は２.０〜３.０ｋＡ／ｍ
2である。電気分解中の温度は３０〜９０℃である。有
利には温度は５０〜７０℃である。５〜８時間の系に応
じた試験時間は９５％より高く９９％までの電流効率を
生じる。この方法を連続的にまたは不連続的に行うこと
ができる。
【００２２】
【実施例】本発明を以下の実施例により説明する。
【００２３】例１ 陰イオン交換膜（ネオセプタ、ＡＣＬＥ−５Ｐ）により
分けられた電気分解セル中で、６０℃で硫酸ナトリウム
の電気分解を実施する。陰極として最初に純粋な水銀を
用いる。陰極の電流密度を２.６ｋＡ／ｍ2に調整する。
陰極液（Ｎａ2ＳＯ4１.３モル）および陽極液（Ｈ2ＳＯ
4０.１２モル）を循環する。５.５時間後、陰極で電流
効率９８％を有するナトリウムアマルガムを生じる。陽
極で相当する量の硫酸および酸素を生じる。
分けられた電気分解セル中で、６０℃で硫酸ナトリウム
の電気分解を実施する。陰極として最初に純粋な水銀を
用いる。陰極の電流密度を２.６ｋＡ／ｍ2に調整する。
陰極液（Ｎａ2ＳＯ4１.３モル）および陽極液（Ｈ2ＳＯ
4０.１２モル）を循環する。５.５時間後、陰極で電流
効率９８％を有するナトリウムアマルガムを生じる。陽
極で相当する量の硫酸および酸素を生じる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ペーター シュミッティンガー ドイツ連邦共和国 ウンターハッヒング ヴァルベルクシュトラーセ ２ (72)発明者 カール ハインツ ハマン ドイツ連邦共和国 オヴェールゲネ キー ビッツヘルネ ６
Claims (6)
- 【請求項１】 金属塩からなるアマルガムを電気分解に
より製造する方法において、陰イオン交換膜を使用する
ことを特徴とする金属塩からなるアマルガムを電気分解
により製造する方法。 - 【請求項２】 金属塩が金属硝酸塩、金属硫酸塩、金属
リン酸塩または金属亜リン酸塩または金属炭酸塩である
請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 金属塩が硫酸ナトリウムおよび／または
硫酸カリウムである請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 陽極が白金めっきしたチタンからなる請
求項１記載の方法。 - 【請求項５】 陰イオン交換膜がアミノ基を有するポリ
マーを含有する請求項１記載の方法。 - 【請求項６】 陰イオン交換膜がアンモニウム基を有す
るポリマーを含有する請求項１記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19812105 | 1998-03-19 | ||
| DE19812105.9 | 1998-03-19 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11323586A true JPH11323586A (ja) | 1999-11-26 |
Family
ID=7861561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11070576A Pending JPH11323586A (ja) | 1998-03-19 | 1999-03-16 | 金属塩からなるアマルガムを電気分解により製造する方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6294070B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11323586A (ja) |
| CN (1) | CN1229860A (ja) |
| CZ (1) | CZ95199A3 (ja) |
| DE (2) | DE19905672C2 (ja) |
| PL (1) | PL332065A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100717673B1 (ko) * | 1998-12-22 | 2007-05-14 | 바스프 악티엔게젤샤프트 | 알칼리 금속 아말감으로부터 알칼리 금속의 전기화학적제조 방법 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2603620A4 (en) * | 2010-08-12 | 2016-10-12 | Res Inst Ind Science & Tech | PROCESS FOR EXTRACTION OF LITHIUM OF HIGH PURITY FROM A LITHIUM-BASED SOLUTION BY ELECTROLYSIS |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2016207B2 (de) | 1970-04-04 | 1972-04-06 | Verwendung einer alkalilauge als elektrolyt und vorrichtung zur herstellung von alkaliamalgam | |
| US4004987A (en) | 1974-10-15 | 1977-01-25 | Institute Of Nuclear Energy Research | Method for the preparation of rare and precious metals by electrolytical amalgamation using ion exchange membrane |
| US4917781A (en) * | 1988-07-20 | 1990-04-17 | Southwestern Analytical Chemicals, Inc. | Process for preparing quaternary ammonium hydroxides |
| US4938854A (en) * | 1988-11-28 | 1990-07-03 | Southwestern Analytical Chemicals, Inc. | Method for purifying quaternary ammonium hydroxides |
-
1998
- 1998-11-30 CN CN98123009A patent/CN1229860A/zh active Pending
-
1999
- 1999-02-11 DE DE19905672A patent/DE19905672C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1999-03-16 JP JP11070576A patent/JPH11323586A/ja active Pending
- 1999-03-18 CZ CZ99951A patent/CZ95199A3/cs unknown
- 1999-03-18 PL PL99332065A patent/PL332065A1/xx unknown
- 1999-03-19 DE DE59902516T patent/DE59902516D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1999-03-19 US US09/272,779 patent/US6294070B1/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100717673B1 (ko) * | 1998-12-22 | 2007-05-14 | 바스프 악티엔게젤샤프트 | 알칼리 금속 아말감으로부터 알칼리 금속의 전기화학적제조 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1229860A (zh) | 1999-09-29 |
| US6294070B1 (en) | 2001-09-25 |
| DE19905672A1 (de) | 1999-09-23 |
| PL332065A1 (en) | 1999-09-27 |
| CZ95199A3 (cs) | 1999-12-15 |
| DE59902516D1 (de) | 2002-10-10 |
| DE19905672C2 (de) | 2003-04-03 |
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