JPH0816275B2 - 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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- JPH0816275B2 JPH0816275B2 JP61189537A JP18953786A JPH0816275B2 JP H0816275 B2 JPH0816275 B2 JP H0816275B2 JP 61189537 A JP61189537 A JP 61189537A JP 18953786 A JP18953786 A JP 18953786A JP H0816275 B2 JPH0816275 B2 JP H0816275B2
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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３室電解槽を
使用し、陽極側に陽イオン交換膜を配し、該両膜に挟ま
れた中間室に塩の水溶液を供給して、陽極室で酸を生成
し、陰極室でアルカリを生成せしめるイオン交換膜電解
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る。
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３室電解槽を
使用し、陽極側に陽イオン交換膜を配し、該両膜に挟ま
れた中間室に塩の水溶液を供給して、陽極室で酸を生成
し、陰極室でアルカリを生成せしめるイオン交換膜電解
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いて、極めて有効な方法を提示する
ものである。
に廃液処理分野に於いて、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，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、放射性物質等の有害
物質を含む塩廃液の処理に於いては、設備敷地内で完全
に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。
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，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、放射性物質等の有害
物質を含む塩廃液の処理に於いては、設備敷地内で完全
に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。
［従来技術］ 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（SO2）の除去方法は、カセイソーダを用い
てSO2ガスを吸収する湿式法が一般的であるが、このプ
ロセスに於いて生成するボウ硝（Na2SO4）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、Dupont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、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。
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（SO2）の除去方法は、カセイソーダを用い
てSO2ガスを吸収する湿式法が一般的であるが、このプ
ロセスに於いて生成するボウ硝（Na2SO4）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、Dupont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、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、或いは、硫酸よりもよ
り酸化力の強い酸、例えば、硝酸，塩酸，フッ酸，クロ
ム酸等々の酸が、分離される系では一層深刻な問題とな
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消失させることになる。
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、或いは、硫酸よりもよ
り酸化力の強い酸、例えば、硝酸，塩酸，フッ酸，クロ
ム酸等々の酸が、分離される系では一層深刻な問題とな
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消失させることになる。
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を用いたプロセスが提案され
ている。
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を用いた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
Nafion膜）を配置した３室型の電解槽を用いている。
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
Nafion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0.5M/以下とすることが述べ
られており、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、炭化水素系の陰イオン交
換膜自体の耐久性にも問題があると推察される。
陽極室，陰極室の濃度が0.5M/以下とすることが述べ
られており、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、炭化水素系の陰イオン交
換膜自体の耐久性にも問題があると推察される。
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いては、出来るだけ高
濃度の塩を、高濃度の酸，アルカリに分離回収すること
が望ましいことは当然であるが、高温，高濃度の硝酸溶
液中での炭化水素系の陰イオン交換膜の耐久性は決して
満足できるものではない。
塩の酸，アルカリの分離方法に於いては、出来るだけ高
濃度の塩を、高濃度の酸，アルカリに分離回収すること
が望ましいことは当然であるが、高温，高濃度の硝酸溶
液中での炭化水素系の陰イオン交換膜の耐久性は決して
満足できるものではない。
高温，高濃度の酸溶液中では、炭化水素系の陰イオン
交換膜は、１ヶ月以内の短期間で膜の電気抵抗の著しい
増大をきたし、電解電圧を上昇させることになる。
交換膜は、１ヶ月以内の短期間で膜の電気抵抗の著しい
増大をきたし、電解電圧を上昇させることになる。
従って、高温，高濃度の酸溶液中で、従来の炭化水素
系の陰イオン交換膜を用いて、この様な、プロセスを実
施しようとすれば、陰イオン交換膜の頻繁な取換えを余
儀なくされ結果的にプロセス自体の経済性を乏しいもの
とすることになる。
系の陰イオン交換膜を用いて、この様な、プロセスを実
施しようとすれば、陰イオン交換膜の頻繁な取換えを余
儀なくされ結果的にプロセス自体の経済性を乏しいもの
とすることになる。
さらに言及すれば、塩が塩化物塩の場合は、陽極で
は、塩素ガスを発生するが、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。従って、イオン交換膜電解法による
塩化物塩からの酸，アルカリの分離方法は、事実上、実
現しないと考えられる。
は、塩素ガスを発生するが、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。従って、イオン交換膜電解法による
塩化物塩からの酸，アルカリの分離方法は、事実上、実
現しないと考えられる。
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。
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。
［本発明が解決しようとする問題点］ 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，回収する、イ
オン交換膜電解法を提供するものである。
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，回収する、イ
オン交換膜電解法を提供するものである。
［問題点を解決するための手段］ 本発明者等は、イオン交換膜電解法による塩の酸，ア
ルカリの分離方法に関し、特に従来問題とされていた陰
イオン交換膜に関し、鋭意検討を重ねた結果、特殊な構
造を有すフッ素系陰イオン交換膜が、極めて優れた特性
を示すことを見いだしさらにこの特殊な構造を有すフッ
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
だし、本発明を完成するに到ったものである。本発明に
用いる特殊な構造を有すフッ素系陰イオン交換膜とは、
下記一般式 ［ただし、ＸはＦまたはCF3,lは０または１〜５の整数,
mは０または1,nは１〜５の整数,p,qは正の数であって、
その比は２〜16,R1,R2,R3は低級アルキル基（ただし、R
1とR2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。） R4は水素原子または低級アルキル基（ただし、R3とR4
が一体となってエチレン鎖，トリメチレン鎖を形成して
もよい。） Ｚ ＝ハロゲン陰イオン,aは２〜10の整数］ 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
陰イオン交換膜を意味している。
ルカリの分離方法に関し、特に従来問題とされていた陰
イオン交換膜に関し、鋭意検討を重ねた結果、特殊な構
造を有すフッ素系陰イオン交換膜が、極めて優れた特性
を示すことを見いだしさらにこの特殊な構造を有すフッ
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
だし、本発明を完成するに到ったものである。本発明に
用いる特殊な構造を有すフッ素系陰イオン交換膜とは、
下記一般式 ［ただし、ＸはＦまたはCF3,lは０または１〜５の整数,
mは０または1,nは１〜５の整数,p,qは正の数であって、
その比は２〜16,R1,R2,R3は低級アルキル基（ただし、R
1とR2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。） R4は水素原子または低級アルキル基（ただし、R3とR4
が一体となってエチレン鎖，トリメチレン鎖を形成して
もよい。） Ｚ ＝ハロゲン陰イオン,aは２〜10の整数］ 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
陰イオン交換膜を意味している。
これらのフッ素系陰イオン交換膜の陰イオン交換基と
しては、以下のような構造式として例示することができ
る。
しては、以下のような構造式として例示することができ
る。
本発明に用いる特殊な構造を有すフッ素系陰イオン交
換膜の交換容量は、0.16meq/g・乾燥樹脂〜3.0meq/g・
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、0.5meq/g・乾燥樹脂〜2.8meq/g・乾燥樹脂の範囲
のものが用いられる。
換膜の交換容量は、0.16meq/g・乾燥樹脂〜3.0meq/g・
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、0.5meq/g・乾燥樹脂〜2.8meq/g・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。
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100μ〜
300μ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。
40μ〜500μの範囲で使用できるが、好ましくは100μ〜
300μ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。
本発明に用いるフッ素系陰イオン交換膜は、交換基が
均一に存在する陰イオン交換膜を用いることも出来る
が、一方の面と他方の面の交換容量が異なる陰イオン交
換膜を用いることもできる。
均一に存在する陰イオン交換膜を用いることも出来る
が、一方の面と他方の面の交換容量が異なる陰イオン交
換膜を用いることもできる。
この様な陰イオン交換膜は、陰イオン交換膜中のH+イ
オンの透過を抑制するために効果がある。陰イオン交換
膜中のH+イオンの透過の抑制は、以下に説明する陽イオ
ンに、本発明の塩の水溶液からの酸，アルカリの分離方
法における電流効率の増大をもたらす。
オンの透過を抑制するために効果がある。陰イオン交換
膜中のH+イオンの透過の抑制は、以下に説明する陽イオ
ンに、本発明の塩の水溶液からの酸，アルカリの分離方
法における電流効率の増大をもたらす。
即ち、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３室よりなり、陰
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して、陽極室に酸、
陰極室にアルカリ水溶液を生成する電解プロセスとなっ
ている。
槽は通常、陽極室，中間室，陰極室の３室よりなり、陰
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して、陽極室に酸、
陰極室にアルカリ水溶液を生成する電解プロセスとなっ
ている。
一般に陰イオン交換膜は、膜に接する液中の酸濃度、
即ち、本発明のイオン交換膜電解法においては、陽極室
中の酸濃度が高くなればなる程、陽極室から中間室へH+
イオンが通過し易くなり、従って、この様な電解プロセ
スにおいては、陰イオン交換膜中の陰イオンの輪率が低
下し、結果的に電流効率が低下する様になる。
即ち、本発明のイオン交換膜電解法においては、陽極室
中の酸濃度が高くなればなる程、陽極室から中間室へH+
イオンが通過し易くなり、従って、この様な電解プロセ
スにおいては、陰イオン交換膜中の陰イオンの輪率が低
下し、結果的に電流効率が低下する様になる。
ところが、前述した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により、H+
イオンの透過を抑制し、電流効率の増大をもたらす。
異なるフッ素系陰イオン交換膜を用いることにより、H+
イオンの透過を抑制し、電流効率の増大をもたらす。
一方の面と他方の面の異なる陰イオン交換膜とは例え
ば、一方の面と他方の面の交換容量の比が1.1〜6.0の範
囲、好ましくは1.3〜4.0の範囲で用いられる。
ば、一方の面と他方の面の交換容量の比が1.1〜6.0の範
囲、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、H+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。
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。
なお、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、本発明のイ
オン交換膜電解法においては、陽極室側に交換容量の小
さい面を向け、中間室側に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。
系陰イオン交換膜の向きは、強酸側、即ち、本発明のイ
オン交換膜電解法においては、陽極室側に交換容量の小
さい面を向け、中間室側に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。
以上の様な、特殊な構造を有すフッ素系陰イオン交換
膜は、優れた耐熱性，耐酸性および耐酸化性を示すもの
であり、さらに、この特殊な構造を有すフツ素系陰イオ
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方法が可能となる。
膜は、優れた耐熱性，耐酸性および耐酸化性を示すもの
であり、さらに、この特殊な構造を有すフツ素系陰イオ
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方法が可能となる。
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。
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。
この様な電極材料は、例えば陽極としては、Ti,Ta,Z
n,Nd等の耐食性基材の表面に、Pt,Ir,Rh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、Fe,Ni,Cu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。
n,Nd等の耐食性基材の表面に、Pt,Ir,Rh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、Fe,Ni,Cu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。
本発明のイオン交換膜電解法においては、前述した様
に、原理的には３室型電解槽で構成することができるた
め、さらに、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。
に、原理的には３室型電解槽で構成することができるた
め、さらに、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。
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0.1mol/〜飽和濃度の範囲で供給する
ことができる。
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0.1mol/〜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、
0.6mol/以上の濃度まので上昇する事が可能で有り、
通常1mol/以上の高濃度領域とすることができる。
本発明に用いる陰イオン交換膜の優れた耐久性により、
0.6mol/以上の濃度まので上昇する事が可能で有り、
通常1mol/以上の高濃度領域とすることができる。
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、5A/dm2から50A/dm2の範囲で実施することができ
る。
解温度は室温から100℃迄可能であり、電流密度は、通
常、5A/dm2から50A/dm2の範囲で実施することができ
る。
［本発明の効果］ 以上述べた様に、特殊な構造を有すフッ素系陰イオン
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。
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
に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。
に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。
［実施例］ 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。
ものではない。
実施例1,比較例１ イオン交換膜電解法により、硫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。
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。
陰イオン交換膜としては、下記の構造 を示すフッ素系陰イオン交換膜（交換容量0.91meq/g乾
燥樹脂，膜厚175μ）を用い、陽イオン交換膜としてはD
upont社のNafion膜を使用した。
燥樹脂，膜厚175μ）を用い、陽イオン交換膜としてはD
upont社のNafion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３室型電解槽である。
中間室3,陰極室２よりなる３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３と陰極室２の間は、陽イオン交換膜17で
仕切られている。
られ、中間室３と陰極室２の間は、陽イオン交換膜17で
仕切られている。
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− ３▼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に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。
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− ３▼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に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Na+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により陰極
液中のカセイソーダ濃度を一定に維持することができ
る。
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Na+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により陰極
液中のカセイソーダ濃度を一定に維持することができ
る。
陽極として、TiのExpanded Metal基材上に貴金属酸化
物を被覆した電極を使用し、陰極としてNiのExpanded M
etalを用いた。電極面積は各々0.12dm2、陽，陰極間距
離は、2cmとした。電流密度30A/dm2,電解温度70℃とし
て中間室に5mol/の硝酸ナトリウム水溶液を供給し、
陽極室の硝酸濃度を2mol/、陰極室のカセイソーダ水
溶液の濃度を3mol/として、１ヶ月の電解テストを実
施した。
物を被覆した電極を使用し、陰極としてNiのExpanded M
etalを用いた。電極面積は各々0.12dm2、陽，陰極間距
離は、2cmとした。電流密度30A/dm2,電解温度70℃とし
て中間室に5mol/の硝酸ナトリウム水溶液を供給し、
陽極室の硝酸濃度を2mol/、陰極室のカセイソーダ水
溶液の濃度を3mol/として、１ヶ月の電解テストを実
施した。
電解電圧は約6.0V,硝酸生成の電流効率は、約58％，
カセイソーダ生成の電流効率は、約80％であった。
カセイソーダ生成の電流効率は、約80％であった。
一方、比較例１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、電解電圧は所期5.8V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。
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、電解電圧は所期5.8V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 陰イオン交換膜として、一方の面の交換容量が、0.62
meq/g・乾燥樹脂，膜厚50μ、他方の面の交換容量が0.9
1meq/g・乾燥樹脂、膜厚125μで、実施例１と同一の構
造を示すフッ素系陰イオン交換膜を用い、実施例１と同
一の電解条件で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。
meq/g・乾燥樹脂，膜厚50μ、他方の面の交換容量が0.9
1meq/g・乾燥樹脂、膜厚125μで、実施例１と同一の構
造を示すフッ素系陰イオン交換膜を用い、実施例１と同
一の電解条件で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。
なお、陰イオン交換膜の向きは、交換容量の小さい面
を陽極室側に向け、交換容量の大きい面を中間室側へ向
けた。
を陽極室側に向け、交換容量の大きい面を中間室側へ向
けた。
実施例１と同様の電解テストの結果、電解電圧は、6.
7V,硝酸生成の電流効率は、約81％，カセイソーダ生成
の電流効率は、約86％であった。
7V,硝酸生成の電流効率は、約81％，カセイソーダ生成
の電流効率は、約86％であった。
実施例３ 陰イオン交換膜として、一方の面の交換容量が、0.67
meq/g・乾燥樹脂，膜厚40μ、他方の面の交換容量が1.0
0meq/g・乾燥樹脂，膜厚130μで、下記の構造 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。
meq/g・乾燥樹脂，膜厚40μ、他方の面の交換容量が1.0
0meq/g・乾燥樹脂，膜厚130μで、下記の構造 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。
なお、陰イオン交換膜の向きは、交換容量の小さい面
を陽極室側に向け、交換容量の大きい面を中間室側に向
けた。
を陽極室側に向け、交換容量の大きい面を中間室側に向
けた。
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6.8V,硫酸生成の電流効率は約80
％，カセイソーダ生成の電流効率は約85％であった。
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6.8V,硫酸生成の電流効率は約80
％，カセイソーダ生成の電流効率は約85％であった。
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。 １……陽極室 ２……陰極室 ３……中間室 ４……硝酸の回収タンク ５……水の供給ライン ６……酸素ガスの抜き出しライン ７……酸素ガスタンク ８……硝酸の回収ライン ９……水酸化ナトリウムの回収タンク 10……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 13……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 16……陰イオン交換膜 17……陽イオン交換膜 18……硝酸ナトリウムの循環タンク
る。 １……陽極室 ２……陰極室 ３……中間室 ４……硝酸の回収タンク ５……水の供給ライン ６……酸素ガスの抜き出しライン ７……酸素ガスタンク ８……硝酸の回収ライン ９……水酸化ナトリウムの回収タンク 10……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 13……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 16……陰イオン交換膜 17……陽イオン交換膜 18……硝酸ナトリウムの循環タンク
Claims (3)
- 【請求項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３室電解槽を使用し、陽極側に陰イオン交換
膜を配し、陰極側に陽イオン交換膜を配し、該両膜に挟
まれた中間室に塩の水溶液を供給して、陽極室で酸を生
成し、陰極室でアルカリを生成せしめるイオン交換膜電
解法において、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、下記一般
式 ［ただし、ＸはＦまたはCF3,lは０または１〜５の整数,
mは０または1,nは１〜５の整数,p,qは正の数であって、
その比は２〜16,R1,R2,R3は低級アルキル基（ただし、R
1とR2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。） R4は水素原子または低級アルキル基（ただし、R3とR4が
一体となってエチレン鎖，トリメチレン鎖を形成しても
よい。） Z-＝ハロゲン陰イオン,aは２〜10の整数］ 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を特徴とする塩の水溶液か
らの酸，アルカリの分離方法。 - 【請求項２】フッ素系陰イオン交換膜として、均一な交
換容量を示す陰イオン交換膜を用いることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の方法。 - 【請求項３】フッ素系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陰イオン交換膜を用い、
交換容量の小さい面を陽極室側へむけ交換容量の大きい
面を中間室側へむけるように配置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。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61189537A JPH0816275B2 (ja) | 1986-08-14 | 1986-08-14 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP61189537A JPH0816275B2 (ja) | 1986-08-14 | 1986-08-14 | 塩の水溶液からの酸，アルカリの分離方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6347386A JPS6347386A (ja) | 1988-02-29 |
| JPH0816275B2 true JPH0816275B2 (ja) | 1996-02-21 |
Family
ID=16242967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61189537A Expired - Lifetime JPH0816275B2 (ja) | 1985-10-25 | 1986-08-14 | 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) | JPH0816275B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007049495A1 (de) | 2007-09-14 | 2009-03-19 | Extrude Hone Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur elektrochemischen Bearbeitung |
| CN114703493A (zh) * | 2022-03-30 | 2022-07-05 | 西安热工研究院有限公司 | 一种新能源制氢与二氧化碳捕集耦合应用的系统及方法 |
-
1986
- 1986-08-14 JP JP61189537A patent/JPH0816275B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6347386A (ja) | 1988-02-29 |
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