JPS60187391A - 電気化学的脱イオン - Google Patents

電気化学的脱イオン

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JPS60187391A
JPS60187391A JP59254935A JP25493584A JPS60187391A JP S60187391 A JPS60187391 A JP S60187391A JP 59254935 A JP59254935 A JP 59254935A JP 25493584 A JP25493584 A JP 25493584A JP S60187391 A JPS60187391 A JP S60187391A
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    • C02F2201/461—Electrolysis apparatus
    • C02F2201/46105—Details relating to the electrolytic devices
    • C02F2201/46115—Electrolytic cell with membranes or diaphragms

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、水溶液からのイオンの電気化学的除去に関す
る。
時に電気化学的脱イオンと言われる水溶液からのイオン
の電気化学的除去は公知である。例えば、英国特許明細
書第１２４’１７Ｌ？コ号およびその対応する米国特許
第３．　、Ｓ−、？　３．９．２９号を参照されたい。
基本的には、水溶液からのイオンの電気化学的除去は、
電解液としての水溶液と作動電極と対電極とからなり、
少なくとも作動電極が樹脂のようなイオン交換物質を包
含する電気化学的セルをつくり、かつ作動電極に直流電
位を印加することを含む。溶液から陽イオンを除去する
ためには、作動電極へ陰極電位を印加して作動電極を陽
イオン応答性電極にする。従って、作動筒、極ではＯＨ
−イオンの生成による局部的ｐＨ変化が生じ、それがま
た水溶液からの陽イオンの吸着のための油性部位を該電
極上に生じさせる０作＠電極の再生は、該電極の極性を
逆転して吸着された陽イオンを水性媒質中へ溶出させる
ことによって行われる０同様な方法でセルを作動させて
作動電極を陰イオン応答性にして水溶液から陰イオンを
除去することもでき、あるいは作動電極が陽イオン応答
性でありかつ対電極が陰イオン応答性である場合には、
水溶液から陰イオンと陽イオンの両方を除去することも
できる。
電気化学的脱イオンの特に有利な点は、化合物を添加す
ることなく作動電極の再生を行うことができることであ
る。しかし、上記英国特許明細書中に記載されているよ
うな炭素含有電極を用いる場合には、作動電極の再生中
に対電極が限定された比率のイオンを溶液から吸着する
可能性がある。
かくして、次にイオンを吸着させるために作動電極の極
性を逆転したとき、対電極が吸着していたイオンを浴液
中へ溶出することになる。このことは、この工程の目的
がイオンの除去であるので明らかに望ましくないことで
ありかつ水溶液を両電極に対して流しつつある場合には
特に由々しい問題である。かくして、セルから出る液体
は対電極から溶出したイオンで汚染される。本発明は、
この問題の解決に関するものである。
かくして、本発明は、水性電解液を、イオン交換物質を
含む作動電極および随意にイオン交換物質を含む第一電
極と接触させることによって電気化学的セルをつくるこ
とと、 （１）作動電極へ直流電位を印加することによってセル
を吸着様式で作動させ々から、電解液の少なくとも一部
分からなる水溶液を作動電極と接触させて流して、該電
極上に水溶液からイオンを吸着するための活性部位を生
成させる工程と、次いで （１１）作動電極の極性を逆転することによってセルを
再生様式で作動させながら、電解液の少々くとも一部分
からなる溶離液を作動電極と接触させて流して、吸着さ
れていたイオンを溶離液中へ溶出させて作動電極を再生
する工程とを行うこととからなる水溶液からのイオンの
電気化学的除去方法であって、電気化学的セルを、セル
ディバイダーによって、作動電極を含む第１ｗ、層液区
画室と第一電極を含む第一雷１解液区画室とに分離し、
かつ工程（１）に於て、第１区画室を通して水溶液を貫
流させ、かつｌ！Ｉｆ意に第一電析がイオン交換物質を
含む場合には、工程（１１）に於て第一区画室を通して
水溶液を貫流させることを特徴とする方法を提供する。
セルディバイダーは、それぞれの電極生成物を隔＊＋〜
ておく働きがあり、かつ工程（ＩＮＫ於て作動電極が陰
極である場合には、該工程中、第１区画室内のｐＨを上
げて吸着を助けることができる。
好ましくは、セルディバイダーは、陰イオンおよび陽イ
オンの一方の通過を許しかつ陰イオンおよび陽イオンの
他方の通過を阻止するためのイオン選択性膜からなる。
イオン選択性膜の存在は、セルを再生様式で作動させる
とき（工程（１１））適切な方の陰イオンまたは陽イオ
ンが対電極と接触しないことを保蝕し、かつ工程（１）
に於て作動電極が陰極である場合には、工ａ（１）中で
第１区画内のｐｆｌが低いレベルに下がらないように保
鉦する。
本発明は、数多くの方法で実施することができる。かく
して、７つの実施態様に於ては、作動電極は陽イオン応
答性物質を含み、かつセルディバイダーは陰イオン選択
性膜であり、かつ第、２電極は陽イオン応答性物質を含
まず、従って対電極として機能するだけである。水溶液
から陽イオンを除去するだめには、水溶液を、電気化学
的セルの第１区画室中だけを貫流させる。
第一の実施態様では、作動電極と第、２電極との両方が
陽イオン応答性物質を含み、第一電極が作動電極として
機能できるようになっており、かつセルディバイダーは
陰イオン選択性膜である。水溶液から陽イオンを除去す
るためには、水溶液を、工程（１）では第１区画室中を
貫流させ、工程（１１）では第一区画室中を貫流させる
。この方法で、セルの全容積を使用することができる。
本発明は、物質および作動条件を適当に選択することに
より、陽イオン（例えばＮａ＋　、　Ｃａ＋＋。
＋＋ ＭＳ’　）または陰イオン（例えばｃｌＪ−、５ｏ４＝
）または陽イオンと陰イオンの両方の除去に用いること
ができ、かつ例えば水の軟化を含む水の精製、または重
金属イオン含有廃液の処理、または溶液からの放射性イ
オン（例えば９０　＋＋　、　１５７．ｓ＋＋　）Ｓ「 の除去に用いることができる。
本発明の幾つかの実施方法を、以下、添付図面を参照し
ながら例としてのみ示す。
第１図について説明すると、電気化学的セルは、陽イオ
ン応答性物質を含む作動電′Ｊ＃１とイオン応答性物質
を含ま鹿い、対電極２とを含む。セルは、陰イオン選択
性膜３によってａつの電解液区画室、即ち作動電極１と
膜３とによって定義される第１区画室４と、対電［）ｉ
２と膜３とによって定義される第一区画室５とに分割さ
れる。セルの電解液は区画室４および５内に入っている
水性液体によって構成される。
第１図に示すセルの作動に於て、除去すべき陽イオン（
一般にＭ＋　と呼ぶ）を含む水溶液を、セルの第７区画
室中を矢印ａで示す方向に貫流させる。第一区画５は陰
イオン伝導性ｔｓ液を含む。
作動電極１が陰極となシ、対電極２が陽極となるように
セルに直流電圧を印加する。下肥の反応順序に従って陽
イオンが溶液から作動電極ｌ上に吸着される。
電極ｌＨ２Ｏ＋ｅ−−４−１（吸着）＋ＯＨ−電極ｌ中
に包含 されている樹脂　ＲＣＯＯＨ＋ＯＨ””−Ｔｈ　ＲＣＯ
Ｏ−＋８２０ＲＣＯＯ＋Ｈ→　ＲＣＯＯＭ （ここでＲは樹脂を示す） 作動電極１を再生するためには、セルの第１区画室４中
を、矢印上で示す方向へ溶離液を流し、かつ作動電極の
極性を逆転して、作動電極ｌが陽極になるようにする。
従って、対電極２の極性が逆転して対電極２が＠極にな
る。作動電極上に吸着されていた陽イオンは、電極１上
で下肥の反応順序に従って溶離液中へ放出される。
Ｈ（吸着）→鹸十〇− ＲＣＯＯＭ　＋Ｈ−＋　ＲＣＯＯＨ＋　Ｍ＋陰イオン選
択性膜３が存在するので第一区画室５へ陽イオンが移行
することはできない。また、膜３の存在は吸着工程中、
区画室４内のｐｆｌを上げて、陽イオンの吸着を容易に
することができる。
第２図について説明すると、電気化学的セルは、おのお
のが陽イオン応答性物質を含む第１作動重極６と第２作
動電極７とを含む０このセルは、陰イオン選択性膜８に
よって一つの電解液区画室、即ち第１作動電極６と膜８
とによって定義される第１区画室９と第２作動電極７と
膜８とによって定義される第１区画室９中とに分割され
る。セルの電解液は、区画室９および１０中に含まれて
いる水性液体で構成される。
第Ω図に示したセルの作動は、次のように／サイクル中
のａつの原理的段階からなる。
段階Ａ 除去すべき陽イオンを含む水溶液を、セルの第１区画室
９中を矢印すで示す方向へ流す０第一区画室１０中を、
矢印Ｃで示す方向へ、溶離液を流す。第１作動電極６が
陰極になシ、第２作動電極７が陽極になるように、セル
へ直流電圧を印加する。水溶液から陽イオンが第７作動
電ｗ！６上に吸着され、第２作動電極７上に吸着されて
いる陽イオンは溶離液中へ放出される（両方とも、第１
図に関して上で示した反応順序に従う）。
段階日 除去すべき陽イオンを含む水溶液を、セルの第１区画室
９中を、矢印ｑで示される方向へ流す。
溶離液を、第１区画室９中を、矢印や−で示す方向へ流
す。第１作動電極６が陽極になり、第Ω作動電ｆｉｔｉ
ｙが陰極になるようにセルへ直流Ｍ電圧を印加する。共
に第１図に関して上げ示（〜だ反応順序に従って、第２
作動電ｔｉｉｌ１７上に水溶液から陽イオンが吸着され
、第１作動電極６上に吸着されていた陽イオンは溶離液
中へ放出される。
段階ＡおよびＢのおのおのが、除去すべき１旧イオンを
含む水溶液のに原曲に、短時間、適切な区画室中を通し
てフラッシュ液を流すフラッシュ亜段階を含むことが非
常に望ましい。
第１図および第、２図に示したセルｄ１技術」二公知の
構成成分からなることができる。例えば、電極１　＊　
６−７は、炭素フェルトまたはステンレス鋼または白金
化チタンまたはチタン琳’ｔｆｉ：器の上に適当な結合
剤で焦鉛粉末と共に結合させた活（／１“炭または弱酸
イオン交換樹脂でできていることができる０黒鉛の目的
は電極の電気的性質を改良することである。対１１２は
、例えばステンレス鋼メツシュ製またはニッケル製また
は白金化チタン製または炭素製または白金製であること
ができる。
第１図および第Ω図に示したセルは、特定の要求により
、同様なセルと共に直列または並列で作動させることが
できる。また、セル中を流れる液体流の制御は、技術１
公知の手段を用いて行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、作動電極と対電極の形の第２電極とを有する
分割された電気化学的セルの概略図であシ、 第一図は、おのおのが作動電極または対゛電極のいずれ
かになり得る２個の電極を有する分割された電気化学的
セルの概略図である。 図面番号の簡単な説明 １：作動電極 ２：対電極 ３：陰イオン選択性膜 ４：第１区画室 ５：第一区画室 ６：第１作動電極 ７：第２作動電極 ８：陰イオン選択性膜 ９：第１区画室 １０：第一区画室

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 （１）水性電解液を、イオン交換物質を含む作動電極お
    よび随意にイオン交換物質を含む第一電極と接触させる
    ことによって電気化学的セルをつくることと、 （１）作動電極に直流型５位を印加して作動電極上に活
    性部位を生成させることによってセルを吸着様式で作動
    させながら、電解液の少なくとも一部分を含む水溶液を
    作動電極と接触させて流して、水溶液からイオンを吸着
    する工程と、次に （１１）作動電極の極性を逆転するとによってセルを再
    生様式で作動させながら、電解液の少なくとも一部分か
    らなる溶離液を作動電極と接触させて流し、それによっ
    て吸着されたイオンを溶離液中へ溶出しかつ作動電極を
    再生する工程 とを行うこととからなる水溶液からのイオンの電気化学
    的除去方法であって、 電気化学的セルを、セルディバイダーによって、作動電
    極を含む第１電解液区画室と第一電極を含む第一電解液
    区画室とに分割し、かつ工８（１）に於て、第１区画室
    を通して水溶液を管流させかつ随意に、第一電極がイオ
    ン交換物質を含む場合には、工ａ　（１１）に於て第一
    区画室中を通して水溶液を貫流させることを特徴とする
    方法。 （２）　セルディバイダーが陰イオンおよび陽イオンの
    一方の通過を許しかつ陰イオンおよび陽イオンの他方の
    通過を阻止するためのイオン選択性膜を有することを特
    徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の方法０ （３）作動電極が陽イオン応答性物質を含み、かつセル
    ディバイダーが陰イオン選択性膜であり、かつ第２電極
    が陽イオン応答性物質を含まず、従って対電極として機
    能することができ、かつ電気化学的セルの第１区画室だ
    けを通して水溶液を通過させることを特徴とする特許請
    求の帥間第（２）項記載の方法。 （４）作動を極および第、２電極の両方が陽イオン応答
    性物質を含み、第ユ電極が作動電極として働くことがで
    きるようになっており、かつセルディバイダーが陰イオ
    ン選択性膜でありかっ、水溶液７５為ら隔イオンを除去
    するため、水溶液を工程（１）では第１区画掌中を逆過
    させかつ工程（１１）では第一区画室中を通過させるこ
    とを特徴とする特許梢求の範囲第（２）項記載の方法。
JP59254935A 1983-12-01 1984-12-01 電気化学的脱イオン Granted JPS60187391A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB838332088A GB8332088D0 (en) 1983-12-01 1983-12-01 Electrochemical deionization
GB8332088 1983-12-01

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60187391A true JPS60187391A (ja) 1985-09-24
JPS6311958B2 JPS6311958B2 (ja) 1988-03-16

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JP59254935A Granted JPS60187391A (ja) 1983-12-01 1984-12-01 電気化学的脱イオン

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JP (1) JPS60187391A (ja)
DE (1) DE3443844A1 (ja)
FR (1) FR2555913B1 (ja)
GB (2) GB8332088D0 (ja)

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