JPS6357085B2

JPS6357085B2 -

Info

Publication number: JPS6357085B2
Application number: JP58176362A
Authority: JP
Inventors: Yasutoshi Kofuchi; Noboru Idemoto
Original assignee: Tokuyama Corp
Current assignee: Tokuyama Corp
Priority date: 1983-09-26
Filing date: 1983-09-26
Publication date: 1988-11-10
Also published as: JPS6068009A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は新規なイオン交換膜電気透析槽、また
該イオン交換膜電気透析槽において特に塩類を含
有する有機物を脱塩処理して、効率よく精製する
方法に関する。

一般に食品，医薬品，農薬などの分野における
有機物の合成工程では、塩類などを副生する場合
が多い。また、糖液，果肉のエキス液などの有機
物にも可成りの塩類（灰分）が含有されている。
かかる有機物に含有される塩類を分離する手段と
して、例えばイオン交換樹脂あるいはイオン交換
膜を用いる方法が提案されている。このうちイオ
ン交換膜を用いる方法は、陰陽の電極間に陽イオ
ン交換膜と陰イオン交換膜とを交互に配して、脱
塩室および濃縮室を構成してなる電気透析槽にお
いて実施される。即ち、イオン交換膜電気透析槽
の脱塩室に塩類を含有する有機物の溶液を、また
濃縮室に電解質を含有する液、例えば希薄食塩水
を流通させながら両極間に直流電圧を印加するこ
とによつて、該糖液中に存在する塩類（灰分）が
イオンとしてイオン交換膜を透過して濃縮液側に
移行し脱塩処理される。

このようなイオン交換膜電気透析槽により有機
物に含有される塩類を脱塩する方法は有効である
が、同時に該有機物が漏洩して損失する問題があ
る。即ち、イオン交換膜電気透析槽の脱塩室と濃
縮室における溶液の濃度差に基因して有機物が膜
を通して拡散、また膜のピンホールあるいは電槽
内部の構造により脱塩室−濃縮室ライン間に有機
物の洩れを生じる。一般に少なくとも１〜２％の
有機物の漏洩が認められ、付加価値の高い有機物
の場合、その損失は多大である。これら有機物の
漏洩を防止する対策として、イオン交換膜電気透
析槽における脱塩室ラインより濃縮室ラインの圧
力を高くする方法も一般に行われているが、完全
とは云い難い。したがつて、有機物の損失を出来
る限り減少させるためには、イオン交換膜電気透
析槽において脱塩された濃縮室の液を再び繰り返
し、脱塩処理に供して漏洩した有機物を回収する
方法が考えられる。しかしながら、このようにイ
オン交換膜電気透析槽において繰り返し脱塩処理
に供することにより有機物を回収する方法では、
設備費およびランニングコストの面で極めて不経
済であり実用的でない。

本発明者らは上記の課題に鑑み鋭意研究の結
果、陽イオン交換膜および陰イオン交換膜をそれ
ぞれ特定し組合せ構成したイオン交換膜電気透析
槽を用いて、塩類を含有する有機物を脱塩しなが
ら、該有機物を良好に且つ効率よく精製し得る方
法を見出して、本発明を提供するに至つたもので
ある。即ち、本発明によれば、２枚以上それぞれ
連続して配列した陽イオン交換膜と陰イオン交換
膜の群を交互に複数配列して、１つの脱塩室に対
して２以上の濃縮室を単位として構成したイオン
交換膜電気透析槽が提供される。本発明のイオン
交換膜電気透析槽は特に塩類を含有する有機物の
脱塩（精製）に好適に用いられ、該有機物のロス
率が低減され処理能力の増大が図られる。しかし
ながら、本発明のイオン交換膜電気透析槽は上記
した如き有機物の脱塩（精製）に限らず、有価成
分に含有される塩類のそのほか脱塩処理などにも
同様に適用することが出来る。

以下、上記したイオン交換膜電気透析槽におい
て、塩類を含有した有機物を脱塩（精製）する方
法を説明する。即ち、本発明は、２枚以上それぞ
れ連続に配列した陽イオン交換膜および陰イオン
交換膜の群を交互に複数配列して、１つの脱塩室
に対して２つ以上の濃縮室を単位として構成して
なるイオン交換膜電気透析槽において、脱塩室に
塩類を含有する有機物を供すると共に、少なくと
も脱塩室に隣接する濃縮室液の一部を脱塩室に戻
しながら電気透析することを特徴とする有機物の
脱塩方法も提供する。

本発明においてイオン交換膜電気透析槽の脱塩
室に供された有機物は、電気透析により含有され
た塩類が脱塩されて精製され、該塩類は脱塩室と
隣接する濃縮室（以下、第１濃縮室という）へイ
オンとして移行し、次いで第１濃縮室と隣接する
濃縮室（以下、第２濃縮室という）、さらに第３，
第４，……の濃縮室へと順次に移行し、最終の濃
縮室に分離される。この場合、前記したように脱
塩室の有機物も第１，第２，第３，……の濃縮室
へ順次に漏洩が避けられない。しかして、本発明
においては少なくとも脱塩室と隣接する第１濃縮
室の液が該脱塩室へ戻されるため、該第１濃縮室
に漏洩した有機物の回収が図られ、漏洩による有
機物の実質的な損失は第２，第３，……以下の濃
縮室に漏洩する割合に相当し、極めて微量であ
る。例えば上記の第２濃縮室へ拡散により漏洩す
る有機物の損失は、脱塩室から第１濃縮室へ漏洩
した有機物の率の２乗に減少することになる。さ
らに上記の第２濃縮室における液の一部も脱塩室
へ戻しながら循環する場合、第３濃縮室へ拡散に
より漏洩する有機物の損失は、第２濃縮室に漏洩
した有機物の率の２乗に減少することになる。こ
のようにして本発明によれば特定したイオン交換
膜電気透析槽を用いる簡便な方法により、塩類を
含有する有機物を脱塩して、該有機物の損失を極
力回避でき、処理能力も増大し効率よく精製・回
収を図ることが出来る。

本発明のイオン交換膜電気透析槽において、用
いるイオン交換膜の枚数および構成する脱塩室に
対する濃縮室の数は、脱塩に供する有機物の種
類、該有機物の膜に対する漏洩割合（率）などを
勘案して決定すればよい。一般には、それぞれ２
〜５枚の陽イオン交換膜と陰イオン交換膜を用い
て、１つの脱塩室に対して２〜５の濃縮室を構成
単位としたイオン交換膜電気透析槽が用いられ
る。かかるイオン交換膜電気透析槽は、イオン交
換膜をガスケツトを介して積層するフイルタープ
レス型であればいずれの型式でも使用できるが、
さらにガスケツトとイオン交換膜を貼合せて、特
に第２，第３，……濃縮室を形成することも内部
漏洩を減少させるために好ましい態様である。

また本発明においては、少なくとも脱塩室と隣
接する濃縮室（第１）における循環液の一部を脱
塩室に戻すことが必要であるが、濃縮室に漏洩す
る有機物の割合に応じて、第１濃縮室のみならず
第２，第３，……濃縮室における循環液の一部を
脱塩室あるいは第１，第２，……濃縮室に戻す態
様で実施することも出来る。例えば、１つの脱塩
室に対して２つの濃縮室を構成単位とする場合に
は、該脱塩室と隣接する第１濃縮室における循環
液の一部が脱塩室に戻される。また、１つの脱塩
室に対して３つの濃縮室を構成単位とする場合に
は、第１濃縮室における循環液の一部を脱塩室へ
戻し、第２濃縮室における循環液の一部も脱塩室
あるいは第１濃縮室へ戻してもよい。上記した濃
縮室における循環液の一部を脱塩室あるいは他の
濃縮室に戻す割合は、各濃縮室に漏洩する有機物
の損失量と戻り液を再脱塩するに要する膜対数の
増加など設備費，ランニングコストなどとの経済
性を考慮して決定される。一般に、濃縮室におけ
る循環液を20〜50％の割合で、脱塩室あるいは他
の濃縮室に戻せば十分である。なお、濃縮室にお
ける循環液としては例えば塩化ナトリウム，塩化
カリウムなどの電解質の水溶液が用いられるが、
そのほか酸の希釈水溶液を用いることも出来る。

本発明において脱塩の効果をさらに確実に発揮
せるために、脱塩室に対する２以上の濃縮室にお
ける循環液の塩濃度を第１，第２，第３，……濃
縮室に従つて順次に小さくすることが好ましく、
濃度差による拡散効果が期待できる。また、本発
明における有機物の漏洩を防止するために、脱塩
室に対する第１，第２，……濃縮室の圧力を順次
に大きくすることが有効である。そのために、電
気透析槽における液の出口附近にバルブを入れる
か、オリフイスを挿入するなどの方法により、脱
塩室および各濃縮室の圧力バランスを調節すれば
よい。

以下、本発明の代表的な態様を図面に示して説
明する。

第１図は２枚それぞれ連続して配列した陽イオ
ン交換膜と陰イオン交換膜の群を、交互に多数配
列して構成したイオン交換膜電気透析槽の系統図
である。即ち、陽極１と陰極２との間に２枚の陽
イオン交換膜３および２枚の陰イオン交換膜４を
それぞれ連続して配列した群を、さらに交互に多
数配列して脱塩室５と第１濃縮室６および第２濃
縮室７とを構成単位とするイオン交換膜電気透析
槽である。このイオン交換膜電気透析槽の各脱塩
室５には、塩類を含有する有機物が貯槽８を介し
て供給されるように配管する。他方、第１濃縮室
６および第２濃縮室７には、電解質を含有する液
をそれぞれ第１濃縮貯槽９および第２濃縮貯槽１
０を介して流通・循環されるように配管する。ま
た第１濃縮室６に循環する液の一部を脱塩室５に
戻すように配管する。さらには、液バランスを維
持するために、貯槽９にオーバーフロー口あるい
は液レベル計を設けてバルブ開閉操作により、第
１濃縮室液を貯槽８に戻す方法も有効である。こ
のようにイオン交換膜電気透析槽の各脱塩室５に
供給された塩類を含有する有機物は、電気透析に
より該塩類がイオンとして陽イオン交換膜３およ
び陰イオン交換膜４を経て、各第１濃縮室６に移
行し、さらに各第２濃縮室７に脱塩される。その
結果、各脱塩室５における有機物は含有の塩類が
脱塩され精製される。他方、各第２濃縮室７にお
ける循環液の塩濃度は高くなるため、少なくとも
第１濃縮室６における循環液の塩濃度より高くな
らないように適宜排出して調節する。また、各第
１濃縮室６における循環液の一部を脱塩室５に戻
して、該第１濃縮室６に漏洩した有機物を回収す
る。なお、１１は電極室液の貯槽である。

本発明に供される塩類を含有する有機物として
は、一般に食塩など無機塩類を含有する例えば果
糖，ぶどう糖，庶糖などの糖液；メタノール，エ
タノール，プロパノール，グリセリンなどのアル
コール類；グリコール酸，グルコン酸などの有機
酸またはその塩；グルタミン酸，グリシン酸など
のアミノ酸またはその塩；ビタミン類；梅エキス
などの果肉，魚貝類などのエキス類など公知のも
のが特に制限なく用いられる。これら有機物は必
要に応じて一般に水で希釈して所定の濃度でイオ
ン交換膜電気透析槽に供給される。電気透析槽は
従来法に準じ回分式，連続式のいずれの方式でも
適用可能であり、目的とする有機物の脱塩に応じ
て適当な条件を決定すればよい。

実施例１第１図に示すように、陽イオン交換膜および陰
イオン交換膜をそれぞれ２枚づつ連続して配列し
た群を、さらに交互に配列して脱塩室を20室で構
成したイオン交換膜電気透析槽において、梅エキ
ス液の脱塩を実施した。陽イオン交換膜としてネ
オセプタCL−25T（徳山曹達社製），陰イオン交
換膜としてネオセプタACS（徳山曹達社製）を使
用し、有効膜面積は2dm²である。脱塩に供した
梅エキス液の原液組成は食塩3.34（Ｎ），有機酸
0.49（Ｎ）および電導度186ms／cmである。

原液貯槽８に原液10を採り、第１濃縮室９に
は0.5N食塩水溶液4.0，第２濃縮貯槽１０には
0.1N食塩水溶液4.0を張込み、各室に６cm／sec
の線速で液を循環させながら5A定電流で透析を
行つた。通電中、第１濃縮液は一部を貯槽９より
原液貯槽８へ戻して液バランスを維持した。ま
た、第２濃縮液は希釈水で約0.2N食塩濃度とな
るようにコントロールした。脱塩率99％まで透析
を行つた結果、電流効率が85.4％で、有機酸の第
２濃縮液へのロス率は0.061％であつた。

他方、従来法の様に、上記したと同一の陽イオ
ン交換膜と陰イオン交換膜とを交互に配列して、
脱塩室を20室で構成したイオン交換膜電気透析槽
において、梅エキス液の脱塩を実施した。上記と
同様に脱塩率99％まで透析を行つた結果、電流効
率87.0％で、有機酸の濃縮室へのロス率は7.98％
であつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の代表的なイオン交換膜電気透
析槽の系統図である。図において、１は陽極、２
は陰極、３は陽イオン交換膜、４は陰イオン交換
膜、５は脱塩室、６〜７は濃縮室、８〜１１は貯
槽を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

１２枚以上それぞれ連続に配列した陽イオン交
換膜および陰イオン交換膜の群を交互に複数配列
して、１つの脱塩室に対して２つ以上の濃縮室を
単位として構成してなるイオン交換膜電気透析槽
において、脱塩室に塩類を含有する有機物を供す
ると共に、少なくとも脱塩室に隣接する濃縮室液
の一部を脱塩室に戻しながら電気透析することを
特徴とする有機物の脱塩方法。