JPH073051A - バイポーラ膜 - Google Patents
バイポーラ膜Info
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- JPH073051A JPH073051A JP5169544A JP16954493A JPH073051A JP H073051 A JPH073051 A JP H073051A JP 5169544 A JP5169544 A JP 5169544A JP 16954493 A JP16954493 A JP 16954493A JP H073051 A JPH073051 A JP H073051A
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- Japan
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- membrane
- bipolar
- exchange membrane
- inorganic ion
- anion exchange
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Abstract
(57)【要約】
【目的】電圧降下が小さく、水解離効率が高く、しかも
長期間にわたり安定な性能を示すバイポーラ膜を提供す
る。 【構成】表面が粗面化された、陽イオン交換膜２又は陰
イオン交換膜４の間に無機イオン交換体層３を有するバ
イポーラ膜１。
長期間にわたり安定な性能を示すバイポーラ膜を提供す
る。 【構成】表面が粗面化された、陽イオン交換膜２又は陰
イオン交換膜４の間に無機イオン交換体層３を有するバ
イポーラ膜１。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気透析による水スプ
リット法において特に有用なバイポーラ膜に関するもの
である。
リット法において特に有用なバイポーラ膜に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】バイポーラ膜の陰イオン交換膜側を陽極
側に、陽イオン交換膜側を陰極側に向けて電極間に電流
を印可せしめると、水が分裂（split ）して水素イオン
と水酸イオンに解離することは、Friletteが１９５６年
に報告しており、広く知られている。
側に、陽イオン交換膜側を陰極側に向けて電極間に電流
を印可せしめると、水が分裂（split ）して水素イオン
と水酸イオンに解離することは、Friletteが１９５６年
に報告しており、広く知られている。
【０００３】バイポーラ膜はこの能力を有するために有
用であり、陰イオン交換膜及び／又は陽イオン交換膜を
適宜併用することにより、芒硝などの中性塩を原料とし
て硫酸と苛性ソーダなどの酸とアルカリを製造できるこ
とが知られている。酸やアルカリの製造コストの面から
考えると、膜による電圧降下が小さく、また同時に水の
解離効率が高いバイポーラ膜がなければならず、これら
の性能が長期にわたって発現されなければならない。
用であり、陰イオン交換膜及び／又は陽イオン交換膜を
適宜併用することにより、芒硝などの中性塩を原料とし
て硫酸と苛性ソーダなどの酸とアルカリを製造できるこ
とが知られている。酸やアルカリの製造コストの面から
考えると、膜による電圧降下が小さく、また同時に水の
解離効率が高いバイポーラ膜がなければならず、これら
の性能が長期にわたって発現されなければならない。
【０００４】バイポーラ膜及びその製造方法は、すでに
いくつかのものが報告されている。例えば、スチレン−
ジビニルベンゼン共重合体をベースとするフィルムの片
面をスルホン化等の処理により陽イオン交換基を導入
し、もう一方の片面を４級化アンモニウム基の陰イオン
交換基を導入してなるバイポーラ膜が特公昭６０−３１
８６０号及び特開昭６３−９５２３５号に開示されてい
る。また、予め製造された陰イオン交換膜と陽イオン交
換膜とを熱と圧力で融着させることによって製造する方
法が米国特許第３，３７２，１０１号に、ポリビニルア
ミンを接着剤として用いて接合する方法が特開昭６１−
２０７４４４号に開示されている。
いくつかのものが報告されている。例えば、スチレン−
ジビニルベンゼン共重合体をベースとするフィルムの片
面をスルホン化等の処理により陽イオン交換基を導入
し、もう一方の片面を４級化アンモニウム基の陰イオン
交換基を導入してなるバイポーラ膜が特公昭６０−３１
８６０号及び特開昭６３−９５２３５号に開示されてい
る。また、予め製造された陰イオン交換膜と陽イオン交
換膜とを熱と圧力で融着させることによって製造する方
法が米国特許第３，３７２，１０１号に、ポリビニルア
ミンを接着剤として用いて接合する方法が特開昭６１−
２０７４４４号に開示されている。
【０００５】しかしながら、これらのバイポーラ膜は同
一膜中に陽イオン交換基と陰イオン交換基を有するた
め、これらの反対の電荷を持つ基が相互に侵入してイオ
ン的に結合し、中性の層を形成し大きな電圧降下を生じ
る欠点を有している。
一膜中に陽イオン交換基と陰イオン交換基を有するた
め、これらの反対の電荷を持つ基が相互に侵入してイオ
ン的に結合し、中性の層を形成し大きな電圧降下を生じ
る欠点を有している。
【０００６】これを回避するために、米国特許第４，２
５３，９００号、特公昭６０−３５９３６号に高い架橋
構造を有するイオン交換樹脂をカチオン交換層とアニオ
ン交換層の間に導入し、反対の電荷を有する基の相互侵
入を防ぐバイポーラ膜が開示されている。また、積層界
面に無機化合物を介在させて後プレスすることによって
バイポーラ膜を製造する方法が特開昭５９−４７２３５
号及び特表平３−５０５８９４号に開示されている。
５３，９００号、特公昭６０−３５９３６号に高い架橋
構造を有するイオン交換樹脂をカチオン交換層とアニオ
ン交換層の間に導入し、反対の電荷を有する基の相互侵
入を防ぐバイポーラ膜が開示されている。また、積層界
面に無機化合物を介在させて後プレスすることによって
バイポーラ膜を製造する方法が特開昭５９−４７２３５
号及び特表平３−５０５８９４号に開示されている。
【０００７】しかし、いずれのバイポーラ膜も次のごと
き欠点を有している。即ち、高架橋イオン交換樹脂を界
面に介在させる場合、高架橋といえども有機物ではイオ
ン交換基の相互侵入を防ぎ得ず、経時的な電圧降下の増
加を生ずる。また、界面に無機化合物を介在させる場合
も、それらの物質が次第に膜外に溶出し、やはり経時的
な電圧降下の上昇を生じてしまう。
き欠点を有している。即ち、高架橋イオン交換樹脂を界
面に介在させる場合、高架橋といえども有機物ではイオ
ン交換基の相互侵入を防ぎ得ず、経時的な電圧降下の増
加を生ずる。また、界面に無機化合物を介在させる場合
も、それらの物質が次第に膜外に溶出し、やはり経時的
な電圧降下の上昇を生じてしまう。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の如きバ
イポーラ膜における欠点を解決し、電圧降下が小さく、
水解離効率が高く、しかも長期間にわたって安定な性能
を有するバイポーラ膜を提供するものである。
イポーラ膜における欠点を解決し、電圧降下が小さく、
水解離効率が高く、しかも長期間にわたって安定な性能
を有するバイポーラ膜を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的は、陽イオン交
換膜及び陰イオン交換膜の間に無機イオン交換体層を存
在せしめたバイポーラ膜であって、無機イオン交換体層
と接触する、陽イオン交換膜及び又は陰イオン交換膜の
表面が粗面化されることを特徴とするバイポーラ膜によ
って達成される。
換膜及び陰イオン交換膜の間に無機イオン交換体層を存
在せしめたバイポーラ膜であって、無機イオン交換体層
と接触する、陽イオン交換膜及び又は陰イオン交換膜の
表面が粗面化されることを特徴とするバイポーラ膜によ
って達成される。
【００１０】本発明で使用される無機イオン交換体とし
ては、種々のものが使用される。例えば、アルミノケイ
酸塩型無機イオン交換体、含水酸化物型無機イオン交換
体、酸性塩型無機イオン交換体、塩基性塩型無機イオン
交換体、ヘテロポリ酸型無機イオン交換体などがあり、
陽イオン交換体、陰イオン交換体、両性イオン交換体の
いずれもバイポーラ膜の無機イオン交換体層として使用
できる。本発明で使用される無機イオン交換体の代表例
としては、含水酸化ジルコニウム、含水酸化チタン、含
水酸化ビスマス、含水酸化マンガン、アンチモン酸、リ
ン酸ジルコニウム、リン酸チタン、アルミノケイ酸塩、
ゼオライト、トバモライト、モリブドリン酸アンモニウ
ム、ヘキサシアノ鉄（III ）コバルト（II）カリウム、
チタン酸カリウムなどが挙げられる。無機イオン交換体
は、結晶性であれば溶解度が低くさらに好ましい。
ては、種々のものが使用される。例えば、アルミノケイ
酸塩型無機イオン交換体、含水酸化物型無機イオン交換
体、酸性塩型無機イオン交換体、塩基性塩型無機イオン
交換体、ヘテロポリ酸型無機イオン交換体などがあり、
陽イオン交換体、陰イオン交換体、両性イオン交換体の
いずれもバイポーラ膜の無機イオン交換体層として使用
できる。本発明で使用される無機イオン交換体の代表例
としては、含水酸化ジルコニウム、含水酸化チタン、含
水酸化ビスマス、含水酸化マンガン、アンチモン酸、リ
ン酸ジルコニウム、リン酸チタン、アルミノケイ酸塩、
ゼオライト、トバモライト、モリブドリン酸アンモニウ
ム、ヘキサシアノ鉄（III ）コバルト（II）カリウム、
チタン酸カリウムなどが挙げられる。無機イオン交換体
は、結晶性であれば溶解度が低くさらに好ましい。
【００１１】無機イオン交換体層の厚みは、０．０１〜
１００μｍ、特には０．１〜１０μｍが好ましい。無機
イオン交換体層がこれよりも薄いと経時的に膜外に溶出
し、バイポーラ膜の電圧降下が次第に増加し、一方これ
よりも厚いと陰イオン交換膜と陽イオン交換膜の接合強
度が低下し好ましくない。
１００μｍ、特には０．１〜１０μｍが好ましい。無機
イオン交換体層がこれよりも薄いと経時的に膜外に溶出
し、バイポーラ膜の電圧降下が次第に増加し、一方これ
よりも厚いと陰イオン交換膜と陽イオン交換膜の接合強
度が低下し好ましくない。
【００１２】無機イオン交換体の粒径は１μｍ以下であ
ることが好ましく、粒径がこれより大きいと、陰イオン
交換膜と陽イオン交換膜の接合強度が低下したり、接合
時に接合界面に気泡が入り好ましくない。なかでも粒径
０．０１〜０．５μｍが特に好ましい。
ることが好ましく、粒径がこれより大きいと、陰イオン
交換膜と陽イオン交換膜の接合強度が低下したり、接合
時に接合界面に気泡が入り好ましくない。なかでも粒径
０．０１〜０．５μｍが特に好ましい。
【００１３】無機イオン交換体層を陰イオン交換膜と陽
イオン交換膜の間に存在させる方法としては、種々の方
法が採用されるが、好ましくは次の方法が採用される。
無機イオン交換体を溶媒中に分散させた液又はペースト
を陽イオン交換膜又は陰イオン交換膜の表面に、塗布、
キャスト、スプレー、スクリーン印刷、熱転写などを用
いて付着させ、しかる後、最初のイオン交換膜と反対の
電荷を有するイオン交換膜をキャスト、熱圧着などによ
り接合する方法を用いることができる。また、バインダ
ーとして溶媒に可溶な高分子化合物を添加すれば、接合
強度が増しさらに好ましい。
イオン交換膜の間に存在させる方法としては、種々の方
法が採用されるが、好ましくは次の方法が採用される。
無機イオン交換体を溶媒中に分散させた液又はペースト
を陽イオン交換膜又は陰イオン交換膜の表面に、塗布、
キャスト、スプレー、スクリーン印刷、熱転写などを用
いて付着させ、しかる後、最初のイオン交換膜と反対の
電荷を有するイオン交換膜をキャスト、熱圧着などによ
り接合する方法を用いることができる。また、バインダ
ーとして溶媒に可溶な高分子化合物を添加すれば、接合
強度が増しさらに好ましい。
【００１４】無機イオン交換体層を陰イオン交換膜と陽
イオン交換膜の間に導入する際、予め無機イオン交換体
層と接するイオン交換膜の表面を粗面化することによ
り、さらに接合強度を増すとともに、バイポーラ膜の電
圧降下を低減することができる。粗面化の方法として
は、凹凸の大きさによって種々の方法を採用することが
でき、無機イオン交換体の大きさに応じて好ましく用い
られる。例えば、サンドプラスト、サンドペーパーなど
による研磨、ワイヤブラシによるブラッシング、織布、
不織布、エンボスフィルム若しくはエンボスロールの熱
転写、プラズマ表面処理、膜面に設けた粒子層の除去な
どが用いられる。
イオン交換膜の間に導入する際、予め無機イオン交換体
層と接するイオン交換膜の表面を粗面化することによ
り、さらに接合強度を増すとともに、バイポーラ膜の電
圧降下を低減することができる。粗面化の方法として
は、凹凸の大きさによって種々の方法を採用することが
でき、無機イオン交換体の大きさに応じて好ましく用い
られる。例えば、サンドプラスト、サンドペーパーなど
による研磨、ワイヤブラシによるブラッシング、織布、
不織布、エンボスフィルム若しくはエンボスロールの熱
転写、プラズマ表面処理、膜面に設けた粒子層の除去な
どが用いられる。
【００１５】イオン交換膜の粗面は、膜表面に形成され
る微細な凹凸によりきめられるが、微細な凹凸は、膜面
からの深さ又は高さが平均０．０１〜５０μｍ，好まし
くは０．１〜２０μｍとし、膜面１ｃｍ2 あたり平均１
０3 〜１０15個、特には平均１０5 〜１０12個が好まし
い。凹凸の表面又は断面形状は、円形、矩形などの適着
の形状が選ばれる。
る微細な凹凸によりきめられるが、微細な凹凸は、膜面
からの深さ又は高さが平均０．０１〜５０μｍ，好まし
くは０．１〜２０μｍとし、膜面１ｃｍ2 あたり平均１
０3 〜１０15個、特には平均１０5 〜１０12個が好まし
い。凹凸の表面又は断面形状は、円形、矩形などの適着
の形状が選ばれる。
【００１６】本発明のバイポーラ膜を構成する陽イオン
交換膜としては、バイポーラ膜内で生成する水素イオン
の透過性が大きく、陰イオンを透過させがたい陽イオン
交換膜が使用でき、好ましくはスルホン酸基を含有する
陽イオン交換膜が例示される。かかる強酸性陽イオン交
換膜としては、スチレン−ジビニルベンゼン系重合体フ
ィルム、スチレン−ブタジエン系重合体フィルム、ポリ
スルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリエーテルス
ルホン等の芳香環を有する重合体フィルムにスルホン酸
基を導入した膜、又はスチレン等のモノマーを、オレフ
ィン系や含フッ素系の重合体、織布、不織布などにグラ
フト重合したものにスルホン酸基を導入した膜などが例
示される。
交換膜としては、バイポーラ膜内で生成する水素イオン
の透過性が大きく、陰イオンを透過させがたい陽イオン
交換膜が使用でき、好ましくはスルホン酸基を含有する
陽イオン交換膜が例示される。かかる強酸性陽イオン交
換膜としては、スチレン−ジビニルベンゼン系重合体フ
ィルム、スチレン−ブタジエン系重合体フィルム、ポリ
スルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリエーテルス
ルホン等の芳香環を有する重合体フィルムにスルホン酸
基を導入した膜、又はスチレン等のモノマーを、オレフ
ィン系や含フッ素系の重合体、織布、不織布などにグラ
フト重合したものにスルホン酸基を導入した膜などが例
示される。
【００１７】更に、化２で表される繰り返し単位からな
るパーフルオロ系陽イオン交換重合体によって形成され
る陽イオン交換膜が電流効率の発現性に加えて、硫酸、
硝酸、フッ酸などに対する耐酸性に優れていることか
ら、好ましい陽イオン交換層を形成する重合体であるこ
とがわかった。
るパーフルオロ系陽イオン交換重合体によって形成され
る陽イオン交換膜が電流効率の発現性に加えて、硫酸、
硝酸、フッ酸などに対する耐酸性に優れていることか
ら、好ましい陽イオン交換層を形成する重合体であるこ
とがわかった。
【００１８】
【化２】
【００１９】なお、化２においてｍは０又は１、ｎは１
〜５、ｘ／ｙは２〜１６、ＸはＳＯ3 Ｍ又はＣＯＯＭ。
Ｍは水素、アルカリ金属、アルカリ土類金属又はアンモ
ニウムを表す。
〜５、ｘ／ｙは２〜１６、ＸはＳＯ3 Ｍ又はＣＯＯＭ。
Ｍは水素、アルカリ金属、アルカリ土類金属又はアンモ
ニウムを表す。
【００２０】かかる陽イオン交換膜は、パーフルオロ重
合体により形成されているので、塩酸、硫酸、硝酸、フ
ッ酸などに対する耐酸性や耐熱性に優れている。また、
イオン交換基がクラスター構造を形成するため高いアニ
オン排除性を有し、バイポーラ膜で高い水の解離効率を
発現することができる。
合体により形成されているので、塩酸、硫酸、硝酸、フ
ッ酸などに対する耐酸性や耐熱性に優れている。また、
イオン交換基がクラスター構造を形成するため高いアニ
オン排除性を有し、バイポーラ膜で高い水の解離効率を
発現することができる。
【００２１】陽イオン交換膜の厚さは５μｍ〜３００μ
ｍの範囲で通常使用されるが、膜抵抗及び強度の点か
ら、好ましくは２０μｍ〜１５０μｍの範囲のものが使
用される。イオン交換容量については、膜抵抗と輸率の
面から、０．５〜２．０ミリ当量／ｇ乾燥樹脂、特には
０．８〜１．５ミリ当量／ｇ乾燥樹脂であることが望ま
しい。
ｍの範囲で通常使用されるが、膜抵抗及び強度の点か
ら、好ましくは２０μｍ〜１５０μｍの範囲のものが使
用される。イオン交換容量については、膜抵抗と輸率の
面から、０．５〜２．０ミリ当量／ｇ乾燥樹脂、特には
０．８〜１．５ミリ当量／ｇ乾燥樹脂であることが望ま
しい。
【００２２】本発明のバイポーラ膜を構成する陰イオン
交換膜としては、バイポーラ膜内で生成される水酸イオ
ンの透過性が大きく、陽イオンの透過が可及的に小さい
陰イオン交換膜が使用される。その例としてはスチレン
とジビニルベンゼンとの共重合体に４級アンモニウム基
を導入した膜、陰イオン交換基又は該基に転換できる官
能基を有するモノマーをオレフィン系や含フッ素系の重
合体の多孔体、織布、不織布、フィルムなどの基材グラ
フト重合した陰イオン交換膜などが使用できる。
交換膜としては、バイポーラ膜内で生成される水酸イオ
ンの透過性が大きく、陽イオンの透過が可及的に小さい
陰イオン交換膜が使用される。その例としてはスチレン
とジビニルベンゼンとの共重合体に４級アンモニウム基
を導入した膜、陰イオン交換基又は該基に転換できる官
能基を有するモノマーをオレフィン系や含フッ素系の重
合体の多孔体、織布、不織布、フィルムなどの基材グラ
フト重合した陰イオン交換膜などが使用できる。
【００２３】なかでも耐アルカリ性及び耐薬品性に優れ
ていることから、好ましくはポリプロピレン、ポリエチ
レンなどのポリオレフィンの織布を用い、その織布にス
チレンとジビニルベンゼンとの共重合体又は、さらにこ
れにビニルベンジルクロライドを加えた共重合体の一部
が放射線などによって上記ポリオレフィンにグラフト重
合した４級アンモニウム基を有する陰イオン交換膜を使
うことが望ましい。
ていることから、好ましくはポリプロピレン、ポリエチ
レンなどのポリオレフィンの織布を用い、その織布にス
チレンとジビニルベンゼンとの共重合体又は、さらにこ
れにビニルベンジルクロライドを加えた共重合体の一部
が放射線などによって上記ポリオレフィンにグラフト重
合した４級アンモニウム基を有する陰イオン交換膜を使
うことが望ましい。
【００２４】バイポーラ膜を構成する陰イオン交換膜の
厚さは、５μｍ〜３００μｍの範囲で通常使用される
が、膜抵抗及び強度の点から、好ましくは２０μｍ〜１
５０μｍの範囲のものが使用される。イオン交換容量に
ついては、０．５〜４．０ミリ当量／ｇ乾燥樹脂、特に
は０．８〜３．０ミリ当量／ｇ乾燥樹脂であることが好
ましい。
厚さは、５μｍ〜３００μｍの範囲で通常使用される
が、膜抵抗及び強度の点から、好ましくは２０μｍ〜１
５０μｍの範囲のものが使用される。イオン交換容量に
ついては、０．５〜４．０ミリ当量／ｇ乾燥樹脂、特に
は０．８〜３．０ミリ当量／ｇ乾燥樹脂であることが好
ましい。
【００２５】
【作用】本発明のバイポーラ膜は、上記のように長期間
にわたって低い電圧降下が保持されるが、そのメカニズ
ムは下記のように推測される。すなわち、無機イオン交
換体は堅固な構造を持つために、バイポーラ膜において
無機イオン交換体層と接触する各イオン交換基は、無機
イオン交換体層に進入することができず、したがって、
イオン的な結合を生じて中性層を形成することが困難で
ある。また無機イオン交換体は有機イオン交換樹脂に比
べ体積あたりのイオン交換容量が大きく、しかも多くの
水を保持できる構造のために、無機イオン交換体層の電
気抵抗が小さく、バイポーラ膜の電圧降下を小さく保持
することができるものと思われる。さらに、無機イオン
交換体層と接触するイオン交換膜の表面を粗面化するこ
とにより、無機イオン交換体とイオン交換膜との接触面
積を増し、電圧降下が低下するものと考えられる。
にわたって低い電圧降下が保持されるが、そのメカニズ
ムは下記のように推測される。すなわち、無機イオン交
換体は堅固な構造を持つために、バイポーラ膜において
無機イオン交換体層と接触する各イオン交換基は、無機
イオン交換体層に進入することができず、したがって、
イオン的な結合を生じて中性層を形成することが困難で
ある。また無機イオン交換体は有機イオン交換樹脂に比
べ体積あたりのイオン交換容量が大きく、しかも多くの
水を保持できる構造のために、無機イオン交換体層の電
気抵抗が小さく、バイポーラ膜の電圧降下を小さく保持
することができるものと思われる。さらに、無機イオン
交換体層と接触するイオン交換膜の表面を粗面化するこ
とにより、無機イオン交換体とイオン交換膜との接触面
積を増し、電圧降下が低下するものと考えられる。
【００２６】
【実施例】以下実施例により本発明を説明するが、かか
る実施例により本発明が制限されるものではない。
る実施例により本発明が制限されるものではない。
【００２７】［実施例１］スチレン−ジビニルベンゼン
共重合体よりなり、ポリプロピレン織布にて補強した４
級アンモニウム基を有する陰イオン交換膜（イオン交換
容量３．０ｍｅｑ／ｇ乾燥樹脂、膜厚１２０μｍ）をサ
ンドペーパーで研磨した。膜面には、平均深さ０．２μ
ｍ、平均幅０．８μｍの微細な凹部が全面にわたり形成
されていた。かかる膜をよく水洗、乾燥した後、この上
に１０重量％の結晶性リン酸ジルコニウム分散液を塗布
して６０℃で乾燥し、厚さ５μｍの無機イオン交換体層
を形成させた。
共重合体よりなり、ポリプロピレン織布にて補強した４
級アンモニウム基を有する陰イオン交換膜（イオン交換
容量３．０ｍｅｑ／ｇ乾燥樹脂、膜厚１２０μｍ）をサ
ンドペーパーで研磨した。膜面には、平均深さ０．２μ
ｍ、平均幅０．８μｍの微細な凹部が全面にわたり形成
されていた。かかる膜をよく水洗、乾燥した後、この上
に１０重量％の結晶性リン酸ジルコニウム分散液を塗布
して６０℃で乾燥し、厚さ５μｍの無機イオン交換体層
を形成させた。
【００２８】これにＣＦ2 ＝ＣＦ2 とＣＦ2 ＝ＣＦＯＣ
Ｆ2 ＣＦＣＦ3 ＯＣＦ2 ＣＦ2 ＳＯ3 Ｈとの共重合体か
らなる陽イオン交換膜（イオン交換容量１．１ミリ当量
／ｇ乾燥樹脂、厚さ８０μｍ）を１９０℃、７０ｋｇ／
ｃｍでプレスし、バイポーラ膜を製造した。バイポーラ
膜は０．５Ｎの塩化ナトリウム水溶液中に保管後、図１
に示す電気透析槽にてその性能を評価した。
Ｆ2 ＣＦＣＦ3 ＯＣＦ2 ＣＦ2 ＳＯ3 Ｈとの共重合体か
らなる陽イオン交換膜（イオン交換容量１．１ミリ当量
／ｇ乾燥樹脂、厚さ８０μｍ）を１９０℃、７０ｋｇ／
ｃｍでプレスし、バイポーラ膜を製造した。バイポーラ
膜は０．５Ｎの塩化ナトリウム水溶液中に保管後、図１
に示す電気透析槽にてその性能を評価した。
【００２９】図１の電気透析槽において、両極室１３、
１４及び中性塩室９、１０に１５重量％の硫酸ナトリウ
ム水溶液を供給し、アルカリ生成室５は生成される水酸
化ナトリウムの濃度が２０重量％となるようにイオン交
換水を調節して供給するとともに、酸生成室６は生成さ
れる硫酸水溶液の濃度が１０重量％となるようにイオン
交換水の量を調節した。
１４及び中性塩室９、１０に１５重量％の硫酸ナトリウ
ム水溶液を供給し、アルカリ生成室５は生成される水酸
化ナトリウムの濃度が２０重量％となるようにイオン交
換水を調節して供給するとともに、酸生成室６は生成さ
れる硫酸水溶液の濃度が１０重量％となるようにイオン
交換水の量を調節した。
【００３０】陽イオン交換膜にはスチレン−ジビニルベ
ンゼン共重合体系スルホン酸膜（イオン交換容量３．３
ミリ当量／ｇ乾燥樹脂、厚さ１４０μｍ）を用い、陰イ
オン交換膜にはスチレン−ジビニルベンゼン共重合体系
弱塩基性陰イオン交換膜（イオン交換容量２．０ミリ当
量／ｇ乾燥樹脂、厚さ１２０μｍ）を用いた。６０℃に
て電流密度１０Ａ／ｄｍ2 の電気透析を行ったところ、
バイポーラ膜による電圧降下は１．０Ｖ、水の解離効率
は９５％以上であった。この性能は３ケ月を経過しても
変わらず、膜の剥離もみられなかった。
ンゼン共重合体系スルホン酸膜（イオン交換容量３．３
ミリ当量／ｇ乾燥樹脂、厚さ１４０μｍ）を用い、陰イ
オン交換膜にはスチレン−ジビニルベンゼン共重合体系
弱塩基性陰イオン交換膜（イオン交換容量２．０ミリ当
量／ｇ乾燥樹脂、厚さ１２０μｍ）を用いた。６０℃に
て電流密度１０Ａ／ｄｍ2 の電気透析を行ったところ、
バイポーラ膜による電圧降下は１．０Ｖ、水の解離効率
は９５％以上であった。この性能は３ケ月を経過しても
変わらず、膜の剥離もみられなかった。
【００３１】［実施例２］実施例１で用いた陰イオン交
換膜を、エンボスフィルムを熱転写し、膜面に平均深さ
３μｍ、１ｃｍ2 あたり平均１０8 個の凹凸を形成する
ことにより粗面化した後、その上にスクリーン印刷法を
用いて厚さ１μｍの結晶性アンチモン酸層を形成させ
た。しかる後に実施例１で用いた陽イオン交換膜を１９
０℃、７０ｋｇ／ｃｍでプレスし、バイポーラ膜を製造
した。このバイポーラ膜を実施例１と同様の方法で性能
を測定したところ、電圧降下は１．２Ｖ、水の解離効率
は９５％以上であった。この性能は３ケ月を経過しても
変わらず、膜の剥離もみられなかった。
換膜を、エンボスフィルムを熱転写し、膜面に平均深さ
３μｍ、１ｃｍ2 あたり平均１０8 個の凹凸を形成する
ことにより粗面化した後、その上にスクリーン印刷法を
用いて厚さ１μｍの結晶性アンチモン酸層を形成させ
た。しかる後に実施例１で用いた陽イオン交換膜を１９
０℃、７０ｋｇ／ｃｍでプレスし、バイポーラ膜を製造
した。このバイポーラ膜を実施例１と同様の方法で性能
を測定したところ、電圧降下は１．２Ｖ、水の解離効率
は９５％以上であった。この性能は３ケ月を経過しても
変わらず、膜の剥離もみられなかった。
【００３２】
【発明の効果】本発明におけるバイポーラ膜は、従来法
に比して電圧降下が小さく、また水解離効率が高く、し
かも長期間にわたり安定な性能を示す。
に比して電圧降下が小さく、また水解離効率が高く、し
かも長期間にわたり安定な性能を示す。
【図１】バイポーラ膜を評価する電気透析装置の模式図
【符号の説明】 １：バイポーラ膜 ２：陽イオン交換膜 ３：無機イオン交換体層 ４：陰イオン交換膜 ５：アルカリ生成室 ６：酸生成室 ７、１１、１２：陽イオン交換膜 ８：陰イオン交換膜 ９、１０：中性塩室 １３：陽極室 １４：陰極室 １５：陽極 １６：陰極
Claims (5)
- 【請求項１】陽イオン交換膜と陰イオン交換膜の間に無
機イオン交換体層を存在せしめたバイポーラ膜であっ
て、無機イオン交換体層と接触する陽イオン交換膜及び
又は陰イオン交換膜の表面が粗面化されていることを特
徴とするバイポーラ膜。 - 【請求項２】無機イオン交換体が結晶性無機イオン交換
体である請求項１のバイポーラ膜。 - 【請求項３】無機イオン交換体層の厚みが０．０１〜１
００μｍである請求項１又は２のバイポーラ膜。 - 【請求項４】陽イオン交換膜が化１で表される繰り返し
単位を有する重合体よりなる請求項１、２又は３のバイ
ポーラ膜。 【化１】 なお、化１においてｍは０又は１、ｎは１〜５、ｘ／ｙ
は２〜１６、ＸはＳＯ3 Ｍ又はＣＯＯＭ。Ｍは水素、ア
ルカリ金属、アルカリ土類金属又はアンモニウム基を表
す。 - 【請求項５】陰イオン交換膜が、ポリオレフィンフィル
ム基材に担持されたスチレン重合体またはスチレンとジ
ビニルベンゼンとの共重合体からなり、陰イオン交換基
として４級アンモニウム基を有する請求項１、２、３又
は４のバイポーラ膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5169544A JPH073051A (ja) | 1993-06-16 | 1993-06-16 | バイポーラ膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5169544A JPH073051A (ja) | 1993-06-16 | 1993-06-16 | バイポーラ膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH073051A true JPH073051A (ja) | 1995-01-06 |
Family
ID=15888452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5169544A Pending JPH073051A (ja) | 1993-06-16 | 1993-06-16 | バイポーラ膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH073051A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001200079A (ja) * | 2000-01-17 | 2001-07-24 | Tokuyama Corp | バイポーラ膜及びその製造方法 |
| KR20150073651A (ko) * | 2013-12-23 | 2015-07-01 | 상명대학교 천안산학협력단 | 고분자 지지체를 이용한 박형 이온교환막의 제조방법 |
| WO2025135130A1 (ja) * | 2023-12-21 | 2025-06-26 | Ａｇｃエンジニアリング株式会社 | イオン交換膜、並びにその製造方法及び用途 |
-
1993
- 1993-06-16 JP JP5169544A patent/JPH073051A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001200079A (ja) * | 2000-01-17 | 2001-07-24 | Tokuyama Corp | バイポーラ膜及びその製造方法 |
| KR20150073651A (ko) * | 2013-12-23 | 2015-07-01 | 상명대학교 천안산학협력단 | 고분자 지지체를 이용한 박형 이온교환막의 제조방법 |
| WO2025135130A1 (ja) * | 2023-12-21 | 2025-06-26 | Ａｇｃエンジニアリング株式会社 | イオン交換膜、並びにその製造方法及び用途 |
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