JPS6297609A - 塩の水溶液からの酸，アルカリの分離方法 - Google Patents
塩の水溶液からの酸，アルカリの分離方法Info
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- JPS6297609A JPS6297609A JP60237656A JP23765685A JPS6297609A JP S6297609 A JPS6297609 A JP S6297609A JP 60237656 A JP60237656 A JP 60237656A JP 23765685 A JP23765685 A JP 23765685A JP S6297609 A JPS6297609 A JP S6297609A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
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。
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、イオン交換膜電解法により、塩の水溶液から
、酸、アルカリを分離する方法に関するものであり、さ
らに詳しくは、特殊なフッ素系陰イオン交換膜と、フッ
素系陽イオン交換膜を隔膜として用いるイオン交換膜電
解法により、塩の水溶液から１酸、アルカリを分離する
方法に関するものである。
、酸、アルカリを分離する方法に関するものであり、さ
らに詳しくは、特殊なフッ素系陰イオン交換膜と、フッ
素系陽イオン交換膜を隔膜として用いるイオン交換膜電
解法により、塩の水溶液から１酸、アルカリを分離する
方法に関するものである。
本発明の方法は、各種の利用分野が考えられるが、特に
廃液処理分野に於て、極めて有効な方法を提示するもの
である。化学工場、メッキ工場。
廃液処理分野に於て、極めて有効な方法を提示するもの
である。化学工場、メッキ工場。
半導体工場など、多種多様の工場において中和工程は無
数に有り、そこから排出される塩は、種類。
数に有り、そこから排出される塩は、種類。
量とも莫大なものである。これらの塩を無処理のまま廃
棄することは環境上の問題がある。特に、原子力関連設
備の様に、放射性質物等の有害物質を含む塩廃液の処理
に於ては、設備敷地内で完全処理を行う必要があり、廃
液中の放射性物質などの有害物質を濃縮すると共に塩廃
液から、酸、アルカリを分離回収して再利用することの
可能な処理システムの開発が強く望まれている。
棄することは環境上の問題がある。特に、原子力関連設
備の様に、放射性質物等の有害物質を含む塩廃液の処理
に於ては、設備敷地内で完全処理を行う必要があり、廃
液中の放射性物質などの有害物質を濃縮すると共に塩廃
液から、酸、アルカリを分離回収して再利用することの
可能な処理システムの開発が強く望まれている。
塩の酸、アルカリの分離は、通常の化学反応では不可能
であり、イオン交換樹脂又はイオン交換膜を利用する必
要がある。イオン交換膜電解法は、イオン交換樹脂法に
比較して、原理上、大量の塩を簡単な操作により、効率
よく、酸、アルカリに分離可能なプロセスとして注目を
集めている。例えば、近年、火力発電所の排煙中の亜硫
酸ガス（Ｓｏ、）の除去方法は、カセイソーダを用いて
ＳＯ。
であり、イオン交換樹脂又はイオン交換膜を利用する必
要がある。イオン交換膜電解法は、イオン交換樹脂法に
比較して、原理上、大量の塩を簡単な操作により、効率
よく、酸、アルカリに分離可能なプロセスとして注目を
集めている。例えば、近年、火力発電所の排煙中の亜硫
酸ガス（Ｓｏ、）の除去方法は、カセイソーダを用いて
ＳＯ。
ガスを吸収する湿式法が一般的であるが、このプロセス
に於て生成するボウ硝（Ｎａ！ＳＱ、 ）をイオン交換
膜電解により、カセイソーダと硫酸に分離回収する方法
が提案されている。このプロセスは、ボウ硝の水溶液を
供給する中間室と、陰極室の間にフッ素系陽イオン交換
膜（例えば、Ｄｕｐ０ｎｔ社のＮａｆｉｏｎ膜）を使用
し、中間室と陽極室の間には、微孔性の隔膜、もしくは
、微孔性の隔膜及び炭化水素系の陰イオン交換膜を用い
、陰極室でカセイソーダ、７陽極室に硫酸を生成するプ
ロセスとなっている。このプロセスは、塩の酸、アルカ
リの分離方法として有効な方法ではあるが、幾つかの問
題点を含んでいる。即ち、中間室と陽極室の間に微多孔
性の隔膜を用いる場合は、陽極室にて生成される硫酸中
への硫酸ソーダの混入をさけることができず、又、微多
孔性隔膜と炭化水素系の陰イオン交換膜を組み合わせた
場合も、炭化水素系の陰イオン交換膜の耐久性（耐熱、
耐酸、耐酸化性）が問題となる。
に於て生成するボウ硝（Ｎａ！ＳＱ、 ）をイオン交換
膜電解により、カセイソーダと硫酸に分離回収する方法
が提案されている。このプロセスは、ボウ硝の水溶液を
供給する中間室と、陰極室の間にフッ素系陽イオン交換
膜（例えば、Ｄｕｐ０ｎｔ社のＮａｆｉｏｎ膜）を使用
し、中間室と陽極室の間には、微孔性の隔膜、もしくは
、微孔性の隔膜及び炭化水素系の陰イオン交換膜を用い
、陰極室でカセイソーダ、７陽極室に硫酸を生成するプ
ロセスとなっている。このプロセスは、塩の酸、アルカ
リの分離方法として有効な方法ではあるが、幾つかの問
題点を含んでいる。即ち、中間室と陽極室の間に微多孔
性の隔膜を用いる場合は、陽極室にて生成される硫酸中
への硫酸ソーダの混入をさけることができず、又、微多
孔性隔膜と炭化水素系の陰イオン交換膜を組み合わせた
場合も、炭化水素系の陰イオン交換膜の耐久性（耐熱、
耐酸、耐酸化性）が問題となる。
この炭化水素系の陰イオン交換膜の耐久性は６０℃以上
の高温電解９♂＠”ｒ’ ” −ｙ’ｙ”ｔＬクロム酸
等々の酸が、分離される系では、深刻な問題となり、イ
オン交換膜電解法により塩の酸。
の高温電解９♂＠”ｒ’ ” −ｙ’ｙ”ｔＬクロム酸
等々の酸が、分離される系では、深刻な問題となり、イ
オン交換膜電解法により塩の酸。
アルカリの分離プロセスの経済性を乏しいものとするこ
とになる。
とになる。
さらに１陰イオン交換膜に共通の今一つの重要な問題が
存在する。それは？イオンの透過性の問題である。一般
に陰イオン交換膜は、膜に接する液中の酸の濃度が高く
なればなる程、？イオンを透過し易くなり、従ってこの
様な電解プロセスに於ては陰イオンの輸率が低下し、結
果的に電流効率が低下する様になる。
存在する。それは？イオンの透過性の問題である。一般
に陰イオン交換膜は、膜に接する液中の酸の濃度が高く
なればなる程、？イオンを透過し易くなり、従ってこの
様な電解プロセスに於ては陰イオンの輸率が低下し、結
果的に電流効率が低下する様になる。
例えば、特開昭５８−３７５９６号には、原子力関連施
設において生成する硝酸塩含有放射性廃液の濃縮処理方
法に関し、イオン交換膜電解法な用いてプロセスが提案
されている。
設において生成する硝酸塩含有放射性廃液の濃縮処理方
法に関し、イオン交換膜電解法な用いてプロセスが提案
されている。
このプロセスも、中間室に硝酸塩溶液を供給し、陽極室
に硝酸、陰極室に水酸化アルカリ又は水酸化アンモニウ
ムを生成するプロセスであるが、中間室と陽極室の間に
炭化水素系の陰イオン交換膜、中間室と陽イオン交換膜
の間にフッ素系陽イオン交換膜（例えばＤｕｐｏｎｔ社
のＮ＆ｆｉｏｎ膜）を配置した３室型の電解槽を用いて
いる。
に硝酸、陰極室に水酸化アルカリ又は水酸化アンモニウ
ムを生成するプロセスであるが、中間室と陽極室の間に
炭化水素系の陰イオン交換膜、中間室と陽イオン交換膜
の間にフッ素系陽イオン交換膜（例えばＤｕｐｏｎｔ社
のＮ＆ｆｉｏｎ膜）を配置した３室型の電解槽を用いて
いる。
このプロセスに於いては、経済的な電解方法として、陽
極室、陰極室の濃度が１５Ｍ／を以下とすることが提案
されている。この理由は、経済的な電流効率の維持のた
めであると述べられているが、本発明者等の推察によれ
ば、炭化水素系の陰イオン交換膜の耐久性と共ＫＳ＠極
室の酸濃度を上昇させた場合、多量の？イオンが陽極室
より中間室へ透過し、電流効率の著しい低下を生ずるた
めと思われる。
極室、陰極室の濃度が１５Ｍ／を以下とすることが提案
されている。この理由は、経済的な電流効率の維持のた
めであると述べられているが、本発明者等の推察によれ
ば、炭化水素系の陰イオン交換膜の耐久性と共ＫＳ＠極
室の酸濃度を上昇させた場合、多量の？イオンが陽極室
より中間室へ透過し、電流効率の著しい低下を生ずるた
めと思われる。
電解効率も含めたプロセス全体の効率を考えた場合、塩
の酸、アルカリの分離方法に於ては、出来るだけ高濃度
の塩を、高濃度の酸、アルカリに分利回収することが望
ましいことは当然であるが、高濃度の酸溶液を分離回収
するためＫは、従来の炭化水素系陰イオン交換膜は、そ
の耐久性の問題と共に、♂イオン透過による電流効率低
下の問題が解決される必要がある。
の酸、アルカリの分離方法に於ては、出来るだけ高濃度
の塩を、高濃度の酸、アルカリに分利回収することが望
ましいことは当然であるが、高濃度の酸溶液を分離回収
するためＫは、従来の炭化水素系陰イオン交換膜は、そ
の耐久性の問題と共に、♂イオン透過による電流効率低
下の問題が解決される必要がある。
さらに言及すれば、本発明者等は耐久性の優れたフッ素
系陰イオン交換膜についても同様の検討を進めてきたが
、通常のフッ素系陰イオン交換膜は、炭化水素系陰イオ
ン交換膜に比較してＨイオン透過の抑制作用は、わずか
な改良が見られるものの決して満足できるものではなか
った。
系陰イオン交換膜についても同様の検討を進めてきたが
、通常のフッ素系陰イオン交換膜は、炭化水素系陰イオ
ン交換膜に比較してＨイオン透過の抑制作用は、わずか
な改良が見られるものの決して満足できるものではなか
った。
以上述べた様に、イオン交換膜電解法による塩の水溶液
からの酸、アルカリの分離方法は、公知の技術であり、
かつ、工業プロセスとして実用化の要望の極めて高いも
のであるにもかかわらず、プロセス上の制約条件や解決
を必要とする多くの問題点のため、未だ満足すべき工業
プロセスとして確立されていない現状にある。
からの酸、アルカリの分離方法は、公知の技術であり、
かつ、工業プロセスとして実用化の要望の極めて高いも
のであるにもかかわらず、プロセス上の制約条件や解決
を必要とする多くの問題点のため、未だ満足すべき工業
プロセスとして確立されていない現状にある。
本発明の目的は、従来のイオン交換膜電解法の塩の酸、
アルカリの分離方法の欠点であった塩の種類、酸濃度、
電解温度等の制約条件を取り除き、塩の水溶液を効率よ
く、高濃度の酸、アルカリに分離１回収するイオン交換
膜電解法を提供するものである。
アルカリの分離方法の欠点であった塩の種類、酸濃度、
電解温度等の制約条件を取り除き、塩の水溶液を効率よ
く、高濃度の酸、アルカリに分離１回収するイオン交換
膜電解法を提供するものである。
本発明者等は、イオン交換膜電解法忙よる塩の酸、アル
カリの分離方法に関し、特に陰イオン交換膜の一カ透過
性と、耐久性の問題に関し、鋭意検討を重ねた結果、一
方の面と他方の面の交換膜、 ＋ 量が興なるフッ素系陰イオン交換膜か、Ｈイオンの透過
を大巾に抑制し、かつ、極めて優れた耐久性を示すこと
を見いだし、さらＫこの特殊なフッ素系陰イオン交換膜
とフッ素系陽イオン交換膜を用いる電解操作により、多
種、多様な塩の水溶液から効率良く、高濃度の酸、アル
カリを分離回収し得ることを見い出し本発明を完成する
に至ったものである。
カリの分離方法に関し、特に陰イオン交換膜の一カ透過
性と、耐久性の問題に関し、鋭意検討を重ねた結果、一
方の面と他方の面の交換膜、 ＋ 量が興なるフッ素系陰イオン交換膜か、Ｈイオンの透過
を大巾に抑制し、かつ、極めて優れた耐久性を示すこと
を見いだし、さらＫこの特殊なフッ素系陰イオン交換膜
とフッ素系陽イオン交換膜を用いる電解操作により、多
種、多様な塩の水溶液から効率良く、高濃度の酸、アル
カリを分離回収し得ることを見い出し本発明を完成する
に至ったものである。
本発明で用いる一方の面と他方の面の交換容量が興なる
フッ素系陰イオン交換膜は、一方の面と他方の面の交換
容量の比が、１．１〜＆０の範囲で用いることが好まし
く、より好ましくは、１．３〜４．０の範囲で用いられ
る。
フッ素系陰イオン交換膜は、一方の面と他方の面の交換
容量の比が、１．１〜＆０の範囲で用いることが好まし
く、より好ましくは、１．３〜４．０の範囲で用いられ
る。
交換容量の比が上記範囲未満の場合は、鰐イオン透過の
抑制効果が不充分であり、交換容量の比が上記範囲を越
える場合は、膜の電気抵抗が増大する傾向がある。
抑制効果が不充分であり、交換容量の比が上記範囲を越
える場合は、膜の電気抵抗が増大する傾向がある。
本発明に用いる特殊なフッ素系陰イオン交換膜には、下
記一般式 ＋＋０駅０馬量Ｃ馬１ア≠ で表わされる繰り返し単位の共重合体よりなるフッ素系
陰イオン交換膜を用いることが望ましい。
記一般式 ＋＋０駅０馬量Ｃ馬１ア≠ で表わされる繰り返し単位の共重合体よりなるフッ素系
陰イオン交換膜を用いることが望ましい。
更に１本発明に用いるフッ素系陰イオン交換膜は、第４
級アンモニウム基を含む基として、下記一般式 或いは、下記一般式 或いは、下記一般式 の第４級アンモニウム基を含む基を有すフッ素系陰イオ
ン交換膜を用いることが望ましい。
級アンモニウム基を含む基として、下記一般式 或いは、下記一般式 或いは、下記一般式 の第４級アンモニウム基を含む基を有すフッ素系陰イオ
ン交換膜を用いることが望ましい。
これらのフッ素系陰イオン交換膜としては、具体的には
以下のような構造の重合体膜を例示することができる。
以下のような構造の重合体膜を例示することができる。
υ堝
υ堝
＋Ｏ％Ｏ馬ｉ ａ７．？ＩＦ÷９
＋Ｃ馬Ｃ馬Ｖ悄？ｒ九
〇
＋０７２０ＦｔｖＣＦ、？ＦＸ
■
＋ＯＦ、ｃＦＩ？ａＦ、ＯＩＦ＋ｑ
この様な構造を有すフッ素系陰イオン交換膜は、極めて
優れた耐熱性、耐酸性および耐酸化性を示すものであり
、例えば塩素ガスの様な強酸化性ガスに対して炭化水素
系の陰イオン交換膜は全くといって良い程、耐久性を示
さず、２週間程の短期間で膜が崩壊することもあるが、
上記構造を有すフッ素系陰イオン交換膜は、半年以上経
過した後でも全く劣化の認められないものである。
優れた耐熱性、耐酸性および耐酸化性を示すものであり
、例えば塩素ガスの様な強酸化性ガスに対して炭化水素
系の陰イオン交換膜は全くといって良い程、耐久性を示
さず、２週間程の短期間で膜が崩壊することもあるが、
上記構造を有すフッ素系陰イオン交換膜は、半年以上経
過した後でも全く劣化の認められないものである。
本発明に用いる特殊なフッ素系陰イオン交換膜の交換容
量は、α１６ ｍｅｑ ／ ９・乾燥樹脂〜五〇ｍｅｑ
／９・乾燥樹脂の範囲のものを用いることができるが、
好ましくは１５ ｍｅｑ ／ ９・乾燥樹脂〜２．８ｍ
ｅｑ／９・乾燥樹脂の範囲のものが用いられる。
量は、α１６ ｍｅｑ ／ ９・乾燥樹脂〜五〇ｍｅｑ
／９・乾燥樹脂の範囲のものを用いることができるが、
好ましくは１５ ｍｅｑ ／ ９・乾燥樹脂〜２．８ｍ
ｅｑ／９・乾燥樹脂の範囲のものが用いられる。
交換容量が上記範囲未満の場合は、膜の抵抗が高く、電
解電圧が上昇し、電力コストの上昇をまねき、交換容量
が上記範囲を越える場合は、膜の膨潤、崩壊等の問題が
生じ、安定した電解運転を妨げる原因となる。 ゛ 本発明に用いるフッ素系陰イオン交換膜の膜厚は通常、
４０μ〜５００μの範囲で使用できるが、好ましくは１
００μ〜５００μの範囲のものが用いられる。さらに、
本発明に用いるフッ素系陰イオン交換膜は、膜の強度を
上昇させるために補強材を導入することもできる。
解電圧が上昇し、電力コストの上昇をまねき、交換容量
が上記範囲を越える場合は、膜の膨潤、崩壊等の問題が
生じ、安定した電解運転を妨げる原因となる。 ゛ 本発明に用いるフッ素系陰イオン交換膜の膜厚は通常、
４０μ〜５００μの範囲で使用できるが、好ましくは１
００μ〜５００μの範囲のものが用いられる。さらに、
本発明に用いるフッ素系陰イオン交換膜は、膜の強度を
上昇させるために補強材を導入することもできる。
本発明の方法に於ては、上記フッ素系陰イオン交換膜と
、後述するフッ素系陽イオン交換膜を用いる電解操作に
より、多種、多様な塩の水溶液から効率良く高濃度の酸
、アルカリを分離することが可能となる。
、後述するフッ素系陽イオン交換膜を用いる電解操作に
より、多種、多様な塩の水溶液から効率良く高濃度の酸
、アルカリを分離することが可能となる。
本発明に用いるフッ素系陽イオン交換膜は、従来公知の
陽イオン交換膜（例えばＤｕｐｏｎｔ社のＮａｆｉｏｎ
膜）を用いることができる。
陽イオン交換膜（例えばＤｕｐｏｎｔ社のＮａｆｉｏｎ
膜）を用いることができる。
本発明に用いる電解槽の陽極及び陰極としては、従来公
知の電極材料を用いることができるが、目的とする電解
プロセスの電極反応に対し、安価で低過電圧を示し、か
つ耐食性の優れた電極材料が適宜選択される。
知の電極材料を用いることができるが、目的とする電解
プロセスの電極反応に対し、安価で低過電圧を示し、か
つ耐食性の優れた電極材料が適宜選択される。
この様な電極材料は、例えば、陽極としてはＴｉ。
Ｔａ、 Ｚｎ、 Ｎ’ｂ等の耐食性基材の表面にＰｔ、
工ｒ、Ｒｎ等の白金族金属及び／又は白金族金属の酸化
物を被覆した陽極が用いられ、陰極としては、ＩＦａ、
Ｎｉ。
工ｒ、Ｒｎ等の白金族金属及び／又は白金族金属の酸化
物を被覆した陽極が用いられ、陰極としては、ＩＦａ、
Ｎｉ。
Ｏｕ等の金属、又はこれらの合金や、これらの表面に低
過電圧を示す物質（例えばラネーニッケル等）を被覆し
た陰極を用いることができる。
過電圧を示す物質（例えばラネーニッケル等）を被覆し
た陰極を用いることができる。
本発明のイオン交換膜電解法においては、電解槽は通常
、陽極室、中間室、陰極室の５室よりなり、陽極室と中
間室の間に陰イオン交換膜を配置し、中間室と陰極室の
間に陽イオン交換膜を配置する構造となっている。
、陽極室、中間室、陰極室の５室よりなり、陽極室と中
間室の間に陰イオン交換膜を配置し、中間室と陰極室の
間に陽イオン交換膜を配置する構造となっている。
なお、本発明に用いる一方の面と他方の面の交換容量が
異なるフッ素系陰イオン交換膜の向きは、強酸側、即ち
、本発明の方法に於ては、陽極室側圧交換容量の小さい
面を向け、中間室側圧交換容量の大きい面を向けること
が好ましく、大巾な電流効率の増大が期待できる。
異なるフッ素系陰イオン交換膜の向きは、強酸側、即ち
、本発明の方法に於ては、陽極室側圧交換容量の小さい
面を向け、中間室側圧交換容量の大きい面を向けること
が好ましく、大巾な電流効率の増大が期待できる。
さらに１大量の塩溶液を処理する場合は、積層セルを用
い効率の良い電解方法を実施することも可能である。
い効率の良い電解方法を実施することも可能である。
中間室には塩の水溶液を供給するが、この濃度は例えば
廃液処理においては、前工程の塩の濃縮度合に左右され
るが、通常（１１ｍｏｌ ／ Ｌ〜飽和濃度の範囲で供
給することができる。さらに、陽極室及び陰極室の酸、
アルカリの濃度は、本発明に用いる陰イオン交換膜の優
れた耐久性により、１ｍｏｌ／ １以上の高濃度迄上昇
することが可能であり、１０ ｍｏｌ／ Ｌ迄の高濃度
の領域で用いることができる。
廃液処理においては、前工程の塩の濃縮度合に左右され
るが、通常（１１ｍｏｌ ／ Ｌ〜飽和濃度の範囲で供
給することができる。さらに、陽極室及び陰極室の酸、
アルカリの濃度は、本発明に用いる陰イオン交換膜の優
れた耐久性により、１ｍｏｌ／ １以上の高濃度迄上昇
することが可能であり、１０ ｍｏｌ／ Ｌ迄の高濃度
の領域で用いることができる。
さらに、本発明のイオン交換膜電解法においては、電解
温度は室温から１００℃迄可能であり、電流密度は、通
常、５ Ａ ／ ＋１−から５ＯＡ／＋１−の範囲で実
施することができる。
温度は室温から１００℃迄可能であり、電流密度は、通
常、５ Ａ ／ ＋１−から５ＯＡ／＋１−の範囲で実
施することができる。
以上述べた様に、一方の面と他方の面の交換容量が異な
る特殊なフッ素系陰イオン交換膜と、フッ素系陽イオン
交換膜を用いたイオン交換膜電解法により、多種、多様
な塩の水溶液から、効率よく高濃度の酸、アルカリを分
離することが可能となる。
る特殊なフッ素系陰イオン交換膜と、フッ素系陽イオン
交換膜を用いたイオン交換膜電解法により、多種、多様
な塩の水溶液から、効率よく高濃度の酸、アルカリを分
離することが可能となる。
本発明の方法は、各種の利用分野が考えられるが、特忙
廃液処理分野において極めて工業的価値の高いものであ
る。
廃液処理分野において極めて工業的価値の高いものであ
る。
以下実施例を述べるが、本発明はこれに限定されるもの
ではない。
ではない。
実施例１．比較例１．比較例２
イオン交換膜電解法により、硝酸ナトリウム水溶液から
、硝酸とカセイソーダを生成する電解プロセスを実施し
た。
、硝酸とカセイソーダを生成する電解プロセスを実施し
た。
陰イオン交換膜として、一方の面の交換容量がα６２！
１１ｅｑ／９・乾燥樹脂、膜厚５０μ、他方の面の交換
容量がα９１ ｍｅｑ／ ９・乾燥樹脂、膜厚１２５μ
で、下記の構造 ＋０馬端す嶋？Ｆ％ を示すフッ素系陰イオン交換膜を用いた。
１１ｅｑ／９・乾燥樹脂、膜厚５０μ、他方の面の交換
容量がα９１ ｍｅｑ／ ９・乾燥樹脂、膜厚１２５μ
で、下記の構造 ＋０馬端す嶋？Ｆ％ を示すフッ素系陰イオン交換膜を用いた。
陽イオン交換膜としてはｐｕｐｏｎｔ社のＮａｔｉｏｎ
膜を使用した。
膜を使用した。
この電解プロセスを図１に示す。電解槽は、陽極室１．
中間室３．陰極室２よりなる５室型電解槽である。
中間室３．陰極室２よりなる５室型電解槽である。
陽極室１と中間室３の間は、陰イオン交換膜１６で仕切
られ、中間室５と陰極室２．の間は、陽イオン交換膜１
７で仕切られている。
られ、中間室５と陰極室２．の間は、陽イオン交換膜１
７で仕切られている。
陰イオン交換膜の向きは、交換基容量が小さい面を陽極
室側に向け、交換基容量の大きい面を中間室側へ向けた
。
室側に向け、交換基容量の大きい面を中間室側へ向けた
。
陽極室液中では、陽極反応である酸素ガス発生反応によ
り生成されるＨイオンと陰イオン交換膜を通過してくる
Ｎｏ、−イオンにより硝酸が生成されるが、水の供給ラ
イン５より水を供給することＫより、陽極液中の硝酸濃
度を一定に維持することができる。
り生成されるＨイオンと陰イオン交換膜を通過してくる
Ｎｏ、−イオンにより硝酸が生成されるが、水の供給ラ
イン５より水を供給することＫより、陽極液中の硝酸濃
度を一定に維持することができる。
同様に陰極液中では、陰極反応である水素ガス発生反応
により生成されるＯＨ−イオンと陽イオン交換膜を通過
してくるＮ＆イオンによりカセイソーダが生成されるが
、水の供給ライン１０より水を供給すること忙より、陰
極液中のカセイソーダ濃度な一定に維持することができ
る。
により生成されるＯＨ−イオンと陽イオン交換膜を通過
してくるＮ＆イオンによりカセイソーダが生成されるが
、水の供給ライン１０より水を供給すること忙より、陰
極液中のカセイソーダ濃度な一定に維持することができ
る。
陽極として、Ｔ１のＩ：ｃｐａｎｄｅｄ Ｍｅｔａｌｉ
材上に貴金属酸化物を被覆した電極を使用し、陰極とし
てＮ１のＩｘｐａｎ４ｅｌ Ｍｓｔａｌを用いた。
材上に貴金属酸化物を被覆した電極を使用し、陰極とし
てＮ１のＩｘｐａｎ４ｅｌ Ｍｓｔａｌを用いた。
電極面積は各々Ｑ、ｊ２６ｔｌ、ｍ、陰極間距離は２副
とした。
とした。
電流密度ｓｏＡ／ａｙ、電解温度７０℃として中間室Ｖ
Ｃ５ｍｏｌ ／ Ｌの硝酸す） ＩＪウム水溶液を供給
し、陽極室の硝酸濃度を２ ｍｏｌ ／ ｔ ｓ陰極室
のカセイソーダ水溶液の濃度を５ ｍｏｌ／ Ｌとして
１ケ月の電解テストを実施した。
Ｃ５ｍｏｌ ／ Ｌの硝酸す） ＩＪウム水溶液を供給
し、陽極室の硝酸濃度を２ ｍｏｌ ／ ｔ ｓ陰極室
のカセイソーダ水溶液の濃度を５ ｍｏｌ／ Ｌとして
１ケ月の電解テストを実施した。
そめ結果、電解電圧はａＯＶ、硝酸生成の電流効率は約
８７％、カセイソーダ生成の電流効率は約８８％であっ
た。
８７％、カセイソーダ生成の電流効率は約８８％であっ
た。
一方、比較例１として実施例１と同一の構造を有し、交
換基容量が（Ｌ９１ ｍｅｑ／ ９・乾燥樹脂、膜厚１
′７５μの均一なフッ素系陰イオン交換膜を用いた他は
、実施例１と同一の電解テストを実施した所、電解電圧
は７．８Ｖ、硝酸生成の電流効率は約６１％、カセイソ
ーダ生成の電流効率は約８０％であった。
換基容量が（Ｌ９１ ｍｅｑ／ ９・乾燥樹脂、膜厚１
′７５μの均一なフッ素系陰イオン交換膜を用いた他は
、実施例１と同一の電解テストを実施した所、電解電圧
は７．８Ｖ、硝酸生成の電流効率は約６１％、カセイソ
ーダ生成の電流効率は約８０％であった。
さらに比較例２として、実施例１のフッ素系陰イオン交
換膜のかわりに炭化水素系の陰イオン交換膜を用い、他
は実施例１と全く同様な電解テストを実施した所、電解
電圧は初期７ｖであったが電解時間の経過と共に徐々に
電解電圧は上昇し、１２ｖ以上となり、硝酸生成の電流
効率は約５３％、カセイソーダ生成の電流効率は約８２
％であった。
換膜のかわりに炭化水素系の陰イオン交換膜を用い、他
は実施例１と全く同様な電解テストを実施した所、電解
電圧は初期７ｖであったが電解時間の経過と共に徐々に
電解電圧は上昇し、１２ｖ以上となり、硝酸生成の電流
効率は約５３％、カセイソーダ生成の電流効率は約８２
％であった。
実施例２．比較例３
実施例１で用いたフッ素系陰イオン交換膜を使用し、実
施例１と同様の装置で硝酸す） ＩＪウム水溶液から、
硝酸とカセイソーダを生成する電解テストを以下の条件
で、各々１週間実施した。
施例１と同様の装置で硝酸す） ＩＪウム水溶液から、
硝酸とカセイソーダを生成する電解テストを以下の条件
で、各々１週間実施した。
即ち、本実施例では、中間室の硝酸す） ＩＪウム濃度
を７． Ｏｍｏｌ ／ Ｌ １陰極室のカセイソーダ濃
度を６、１ ｍｏｌ ／ Ｌとして、陽極室の硝酸濃度
を変化させた時の硝酸生成の電流効率を求めた。測定結
果を図２に示す。
を７． Ｏｍｏｌ ／ Ｌ １陰極室のカセイソーダ濃
度を６、１ ｍｏｌ ／ Ｌとして、陽極室の硝酸濃度
を変化させた時の硝酸生成の電流効率を求めた。測定結
果を図２に示す。
なお、比較例５として、比較例１で用いたフッ素系陰イ
オン交換膜を用いた他は、実施例２と同様の雪解テスト
かＦｒ層−その話尽か同曲ＶＰ２Ｆ云す。
オン交換膜を用いた他は、実施例２と同様の雪解テスト
かＦｒ層−その話尽か同曲ＶＰ２Ｆ云す。
実施例３
陰イオン交換膜として一方の面の交換容量が１６７ ｍ
ｅｑ／ ９・乾燥樹脂、膜厚４０μ、他方の面の交換容
量が１．００ ｍｅｑ／ ９・乾燥樹脂、膜厚１３０μ
で、下記の構造 ÷ａｙ、ａｔ、 ＨＯＦ、０Ｆ−） を示すフッ素系陰イオン交換膜を用い、硫酸ナトリウム
水溶液から、硫酸とカセイソーダを生成する電解プロセ
スを実施した。
ｅｑ／ ９・乾燥樹脂、膜厚４０μ、他方の面の交換容
量が１．００ ｍｅｑ／ ９・乾燥樹脂、膜厚１３０μ
で、下記の構造 ÷ａｙ、ａｔ、 ＨＯＦ、０Ｆ−） を示すフッ素系陰イオン交換膜を用い、硫酸ナトリウム
水溶液から、硫酸とカセイソーダを生成する電解プロセ
スを実施した。
フッ素系陰イオン交換膜と、塩の種類を変更した以外は
、実施例１と同様の条件で１ケ月電解テストを実施した
所、電解電圧は約７．５Ｖ、硫酸生成の電流効率は約８
１％、カセイソーダ生成の電流効率は約８３％であった
。
、実施例１と同様の条件で１ケ月電解テストを実施した
所、電解電圧は約７．５Ｖ、硫酸生成の電流効率は約８
１％、カセイソーダ生成の電流効率は約８３％であった
。
参考例
本発明で用いる特殊なフッ素系陰イオン交換膜と炭化水
素系陰イオン交換膜の耐久性テストの結果を表１に示す
。
素系陰イオン交換膜の耐久性テストの結果を表１に示す
。
耐久性の評価方法は、それぞれの溶液に一定時間膜を浸
漬し、その後、α１ｍｏｌ／ｌの塩化ナトリウム水溶液
中で電気抵抗を測定し、電気抵抗値が急激に上昇した日
数をもって膜が劣化したとした。
漬し、その後、α１ｍｏｌ／ｌの塩化ナトリウム水溶液
中で電気抵抗を測定し、電気抵抗値が急激に上昇した日
数をもって膜が劣化したとした。
表より明らかな様に１本発明で用いる特殊なフッ素系陰
イオン交換膜は、炭化水素系陰イオン交換膜に比較して
優れた耐久性を示す。
イオン交換膜は、炭化水素系陰イオン交換膜に比較して
優れた耐久性を示す。
表１
４図面の簡単な説明
図１は本発明の電解プロセスの一例を示す概念図である
。図２は本発明の一実施例及び比較例における硝酸生成
の電流効率の測定結果を示すものである。
。図２は本発明の一実施例及び比較例における硝酸生成
の電流効率の測定結果を示すものである。
１、陽極室
λ陰極室
五中間室
４、硝酸の回収タンク
＆水の供給ライン
＆酸素ガスの抜き出しライン
ｌ酸素ガスタンク
ａ硝酸の回収ライン
９水酸化ナトリウムの回収タンク
１α水の供給ライン
１１、水素ガス抜き出しライン
１２、水素ガスタンク
１五水酸化ナトリウムの回収ライン
１４、硝酸ナトリウムの供給ライン
１５硝酸ナトリウムの排出ライン
１＆陰イオン交換膜
１７、陽イオン交換膜
１ａ硝酸ナトリウムの循環タンク
特許出願人 東洋曹達工業株式会社
図１
Claims (5)
- （１）陰イオン交換膜と陽イオン交換膜を隔膜として用
いるイオン交換膜電解法により、塩の水溶液から、陽極
室に酸、陰極室にアルカリ水溶液を生成せしめる塩の水
溶液からの酸、アルカリの分離方法において、陽イオン
交換膜としてフッ素系陽イオン交換膜を用い、かつ、陰
イオン交換膜として、一方の面と他方の面の交換容量が
異なるフッ素系陰イオン交換膜を用いることを特徴とす
る塩の水溶液からの酸、アルカリの分離方法。 - （２）フッ素系陰イオン交換膜として、下記一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔Ｘ＝ＦまたはＣＦ＿３ ｌ＝０または１〜５の整数 ｍ＝０または１ ｎ＝１〜５の整数 ｐ、ｑは正の数であって、その比ｐ／ｑは ２〜１６である Ｙは第４級アンモニウム基〕 で表わされる繰り返し単位の共重合体よりなるフッ素系
陰イオン交換膜を用いる特許請求の範囲第１項記載の方
法。 - （３）フッ素系陰イオン交換膜の第４級アンモニウム基
を含む基として下記一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔Ｒ＾１、Ｒ＾２、Ｒ＾３は低級アルキル基（ただし、
Ｒ＾１とＲ＾２が一体となってテトラメチレン鎖、ペン
タメチレン鎖を形成してもよい） ｚはハロゲン陰イオン〕 で表わされる陰イオン交換膜を用いる特許請求の範囲第
１項又は第２項記載の方法。 - （４）フッ素系陰イオン交換膜の第４級アンモニウム基
を含む基として下記一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔Ｒ＾１、Ｒ＾２、Ｒ＾３は低級アルキル基（ただし、
Ｒ＾１とＲ＾２が一体となってテトラメチレン鎖、ペン
タメチレン鎖を形成してもよい） Ｒ＾４は水素原子または低級アルキル基 ｚはハロゲンイオン〕 で表わされる陰イオン交換膜を用いる特許請求の範囲第
１項記載の方法。 - （５）フッ素系陰イオン交換膜の第４級アンモニウム基
を含む基として、下記一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔Ｒ＾１、Ｒ＾２、Ｒ＾３は低級アルキル基（ただし、
Ｒ＾１とＲ＾２が一体となってテトラメチレン鎖、ペン
タメチレン鎖を形成してもよい） Ｒ＾４、Ｒ＾５は水素原子または低級アルキル基ｚはハ
ロゲン陰イオン ａは３〜７の整数〕 で表わされる陰イオン交換膜を用いる特許請求の範囲第
１項又は第２項記載の方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60237656A JPS6297609A (ja) | 1985-10-25 | 1985-10-25 | 塩の水溶液からの酸，アルカリの分離方法 |
| US06/922,727 US4707234A (en) | 1985-10-25 | 1986-10-24 | Method for separating an acid and an alkali from an aqueous solution of a salt |
| EP86308357A EP0221751B1 (en) | 1985-10-25 | 1986-10-27 | Method for separating an acid and an alkali from an aqueous solution of a salt |
| DE8686308357T DE3677463D1 (de) | 1985-10-25 | 1986-10-27 | Verfahren zur trennung von saeure und lauge aus einer waessrigen salzloesung. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60237656A JPS6297609A (ja) | 1985-10-25 | 1985-10-25 | 塩の水溶液からの酸，アルカリの分離方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6297609A true JPS6297609A (ja) | 1987-05-07 |
Family
ID=17018555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60237656A Pending JPS6297609A (ja) | 1985-10-25 | 1985-10-25 | 塩の水溶液からの酸，アルカリの分離方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6297609A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103866344A (zh) * | 2014-03-11 | 2014-06-18 | 中国环境科学研究院 | 一种电解制备硝酸的方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5460294A (en) * | 1977-10-21 | 1979-05-15 | Asahi Glass Co Ltd | Electrolysis of aqueous alkali chrolide |
| JPS5837596A (ja) * | 1981-08-29 | 1983-03-04 | 旭化成株式会社 | 硝酸塩含有放射性廃液の処理方法 |
| JPS59122520A (ja) * | 1982-12-28 | 1984-07-16 | Toyo Soda Mfg Co Ltd | 耐久性の優れた陰イオン交換膜 |
-
1985
- 1985-10-25 JP JP60237656A patent/JPS6297609A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5460294A (en) * | 1977-10-21 | 1979-05-15 | Asahi Glass Co Ltd | Electrolysis of aqueous alkali chrolide |
| JPS5837596A (ja) * | 1981-08-29 | 1983-03-04 | 旭化成株式会社 | 硝酸塩含有放射性廃液の処理方法 |
| JPS59122520A (ja) * | 1982-12-28 | 1984-07-16 | Toyo Soda Mfg Co Ltd | 耐久性の優れた陰イオン交換膜 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103866344A (zh) * | 2014-03-11 | 2014-06-18 | 中国环境科学研究院 | 一种电解制备硝酸的方法 |
| CN103866344B (zh) * | 2014-03-11 | 2016-05-18 | 中国环境科学研究院 | 一种电解制备硝酸的方法 |
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