JPS62234588A - 電気化学的イオン交換方法 - Google Patents

電気化学的イオン交換方法

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JPS62234588A
JPS62234588A JP62057878A JP5787887A JPS62234588A JP S62234588 A JPS62234588 A JP S62234588A JP 62057878 A JP62057878 A JP 62057878A JP 5787887 A JP5787887 A JP 5787887A JP S62234588 A JPS62234588 A JP S62234588A
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JP
Japan
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ions
ion exchange
aqueous solution
electrode
exchange material
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JP62057878A
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English (en)
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ネーヴィル　ジョン　ブリジャー
アンドルー　デリク　ターナー
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UK Atomic Energy Authority
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UK Atomic Energy Authority
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Publication date
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    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/04—Treating liquids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J47/00—Ion-exchange processes in general; Apparatus therefor
    • B01J47/02—Column or bed processes
    • B01J47/06—Column or bed processes during which the ion-exchange material is subjected to a physical treatment, e.g. heat, electric current, irradiation or vibration
    • B01J47/08—Column or bed processes during which the ion-exchange material is subjected to a physical treatment, e.g. heat, electric current, irradiation or vibration subjected to a direct electric current
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/42—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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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】 産業上の利用分野 本発明は、水溶液からイオンを電気化学的に除去する方
法に関するものである。
従来の技術 通常のイオン交換によって水溶液からイオンを除去する
方法は周知である。また、通常のイオ÷ ン交換によって、−極めて大きい濃度のＮａ　　イオン
を含有する水溶液からＣｓ　　イオンを除去する＋ 方法１例えばＣｓ　　イオンが放射性の（１３７Ｃｓ）
である汚染された水からＣｓ　　イオンを除去する方法
も既知である。しかし、イオン交換物質は、その後再生
することができず、大きな処分という問題を提供する。
電気化学的イオン交換は、電気化学的イオン除去とも称
されるもので、水溶液からイオンを除去するための他の
既知の方法であって、例えば英国特許第１，２４７，７
３２号（米国特許第３゜５３３．９２９号）に記載され
ている。また、英国特許第２，１５０，２９７Ａ号およ
び同第２゜１５０．２９８Ａ号は、それぞれ電気化学的
イオン交換に使用される方法および動作電極の変形を開
示している。
概括的にいえば、この電気化学的イオン交換は、電解質
として水溶液を含み且つ動作電極および対電極を含み、
少なくとも動作電極はイオン交換物質、例えばイオン交
換樹脂を含むものとして電気化学的電池を構成し、動作
電極にＤＣ電位を印加することを含むものである。水溶
液から陽イオンを除去するために、陽イオン応答電極で
ある動作電極に陰極電位が印加される。これにより、Ｏ
Ｈ−イオンの発生のため、電極のところでＰＨの局部的
変化が生じ、これは水溶液から陽イオンを吸着する活性
区域を生じる。この動作電極の逆転することによって動
作電極の再生がなされ、この極性の逆転は、吸着された
陽イオンを水溶性媒体中に溶離させる。動作電極を陰イ
オン応答性として水溶液から陰イオンを除去する場合、
或いは動作電極を陽イオン応答性とし対電極を陰イオン
応答性として陰イオンおよび陽イオンの両方を除去する
場合にも、電池は同様に動作できる。電気化学的イオン
交換の特徴的な利点は、化学組成物を添加することなし
に動作電極を再生できることである。
＋ 上記のように、極めて大きい割合のＮａ　　イオンを含
む溶液からＣｓ　　イオンを除去するのに電気化学的イ
オン交換方法が使用される場合、Ｎ＋ ａ　イオンがイオン交換物質の吸着能力を急速に飽和さ
せることになり、従ってイオン交換物質がＣｓ　　イオ
ンを吸着できなくなる。
発明の目的 本発明は、上述の問題を改良して、電気化学的イオン交
換を実施する方法を提供するものである。
発明の概要 従って、本発明による水溶液からイオンを電気化学的に
除去する方法は、水溶液を電池の電解質とし、イオン交
換物質を含む動作電極および第２の電極（これはイオン
交換物質を含むものとしてもよい）に接触するように該
水溶液を流通せしめることによって電気化学的電池を構
成し、且つ該電池の極性を繰返し逆転して、上記の水溶
液の流動中に、動作電極のところで、水溶液から順次に
イオンを吸着および脱離させるようにすることを含むも
のである。上記の第２の電極がイオン交換物質を含む場
合には、上記の物質は動作電極のイオン交換物質と同じ
ものでもよいし、或いは異なるものでもよい。
好ましくは、他のイオンを溶液中に存在させた状態で、
イオンを水溶液から選択的に除去するのがよい。
電池はクロマトグラフィツクコラムの動作と＋ 同様に動作することができ、上記のＣｓ　　および＋ Ｎａ　　イオンを含む溶液の例において、電池から出る
溶液（溶離剤溶液）は電池に入る溶液よりも小さいＣｓ
　対Ｎａ　　イオン比を含み、すなわち、こ＋ こに例示するように、Ｃｓ　　イオンが水溶液から選択
的に除去される。しかし、電池の極性と同時に水溶液の
流れの方向を逆転すると、蒸留塔と同様に電池が動作す
るようにすることが可能で、すなわち、電池の１つの部
分で低温度の溶液が放出し、他の部分で高濃度の溶液が
排出するようにすることができる。
所望ならば、イオン交換物質は、その後、既知の方法に
よって再生してもよく、上記の例では容易に処理できる
強度の充分に少量の液体中にＣｓ　イオンを溶離させる
ようにしてもよい。
本発明を実施する１つの例においては、動作電極はイオ
ン交換物質を含むものとし、第２の電極はイオン交換物
質を含まないものとする。この場合には、電池の極性の
逆転時に、動作電極のみにおいてイオンが吸着および脱
離する。本発明を実施する第２の例においては、動作電
極および第２電極の両方がイオン交換物質を含む。この
場合には、電池の極性の逆転によって、電極の各々にお
いて順次にイオンの吸着および脱離が行なわれる。
本発明は、前述のＣｓ　　およびＳｒ　の如き陽イオン
の除去に適用でき、この場合、イオン交換物質は陽イオ
ン応答性物質である。また、本発明はイオン交換物質と
して、陰イオン応答性物質を使用して、陰イオンの除去
に使用することもできる。
使用できるイオン交換物質の例としては、ゼオライト、
燐酸チタニウム、燐酸ジルコニウム、ポリアンチモン酸
、二酸化マンガンが挙げられる。
好ましくは、この物質は粉末の形態で生成できるものカ
ヨく、粉末の形態であると物質を電極に含ませる。のが
容易である。抽出されるイオンが放射性の時には、イオ
ン交換物質は無機質のものが好ましい。その理由は、無
機質の物質は有機質の物質に比して放射線により影響を
受けにくいからである。実際上、イオン交換物質の選択
は、除去すべきイオンに対する上記の選択性および物質
の選択性によって決められる。
また、本発明を実施するにあたって次のことも考慮に入
れなければならないであろう。すなわち、電池を通る溶
液の流速、特定の極性に電極を保持する時間（ここで、
電極を正とする時間は電極を負とする時間と必ずしも同
じにする必要はないことに注意しなければならない）、
電池の工学的特徴。
本発明は、水溶液中のイオンを除去したい場合、例えば
核工業、および非核工業等において。
溶解した放射性イオンを含む液体の処理の際に、水溶液
中のイオンを除去するのに応用できる。
実施例 次に、下記の例に関して本発明を説明する。
この説明において図面を参照する。
例１ 第１図において、電気化学的電池は、陽イオン応答性イ
オン交換物質（燐酸ジルコニウム）を含む動作電極１と
、不活性で対電極として作用する第２電極２とを備えて
いる。電池の電解質を構成しているＮａ　　イオンおよ
びＣｓ　　イオンを含む供給水溶液が、１．８ｍＱ／ｍ
ｉｎの流速で矢印ａで示す方向に、電極１および２の流
通せしめられた。電池の極性は、切換手段によって繰返
し変更せしめられて、電極１または２に隣接したプラス
およびマイナスの符号で示すように、各電極１および２
の極性は時間の関数として変化した。時間の経過はｒ　
ｔ　ｉ　ｍ　ｅ　Ｊと記した矢印によって示し、極性が
変化した時は短い水平線で示しである。
各電極１．２が正であった時間は３秒で、各電極１．２
が負であった時間も３秒であった。
Ｎａ　　イオンおよびＣｓ　　イオンは、ジグザグ、［
３で示すように、動作電極１のところで次々しこ吸着お
よび脱離された。矢印はイオンの動きを示す０次に、水
溶液は、矢印すで示す方向に、流出溶液として電池を出
た。
供給溶液および流出溶液の組成を測定した。
その結果を下表に示す。ここで、数字は、任意の単位で
、供給溶液中の各イオンの濃度を１００として１表記し
たイオンの濃度を示す。
＋ すなわち、Ｃｓ　　についての除染係数（ＤＦ）、すな
わち、処理の前後における濃度の比は２であった。
例２ 第２図において、第１図と同じ参照数字および文字は同
様の部分を示す。しかし、第２図においては、第２の電
極２も陽イオン応答性イオン交換物質を含んでいて、そ
れ故、動作電極と同様である。かくして、例１について
記載した行程を実施すると、動作電極が負の時にＮａ　
　イオンおよ＋ びＣ８イオンが動作電極１に吸着され、動作電極が正の
時に、該イオンは動作電極１から脱離した。
従って、Ｎａ　　イオンとＣｓ　　イオンは、第２電極
２が負の時に第２Ｍｉ極に吸着され、第２電極２が正の
時に第２７！！極から脱離した。それ故、ｔＩ！池の動
作中におけるイオンの吸着および脱離は第２図にジグザ
グ線３で示すものであった。
流速は、１．８ｍ１２／ｍｉｎ　（例１と同様）であっ
た。各電極１，２が正であった時間は３０秒、各電極１
．２が負であった時間も３０秒であった・ その結果を下表に示す。
それ故、除染係数は４３である。
【図面の簡単な説明】
第１図は、電気化学的電池の概略図で、動作電極のみが
イオン交換物質を含む場合における水溶液の通過状態を
時間の関数として示すものである。 第２図は、第１図と同様の図であるが、動作電極と第２
電極の両方がイオン交換物質を含む場合における水溶液
の通過を時間の関数として示すものである。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）水溶液からイオンを電気化学的に除去するために
    、水溶液を電池の電解質とし、イオン交換物質を含む動
    作電極および第２の電極に接触するように該水溶液を流
    通せしめることによって電気化学的電池を構成すること
    を含む電気化学的イオン除去方法において、電池の極性
    を繰返し逆転させて、上記の水溶液の流動中に、動作電
    極のところで水溶液からイオンを順次に吸着および脱離
    させるようにしたことを特徴とする電気化学的イオン除
    去方法。
  2. （２）溶液中に他のイオンが存在している下で、イオン
    を水溶液から選択的に除去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。
  3. （３）第２の電極はイオン交換物質を含み、上記の水溶
    液の流動中に、第２の電極においても水溶液からイオン
    を順次に吸収および脱離させるようにし、このイオン交
    換物質は動作電極のイオン交換物質と同じもの或いは異
    なるものとしたことを特徴とする特許請求の範囲第（１
    ）項または第（２）項記載の方法。
  4. （４）イオン交換物質は、陽イオン応答物質で、除去の
    ためのイオンは陽イオンであることを特徴とする特許請
    求の範囲の前記各項のいずれかに記載の方法。
JP62057878A 1986-03-12 1987-03-12 電気化学的イオン交換方法 Pending JPS62234588A (ja)

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