JPS60106986A - アルカリ金属ケイ酸塩の製法 - Google Patents
アルカリ金属ケイ酸塩の製法Info
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- JPS60106986A JPS60106986A JP59200315A JP20031584A JPS60106986A JP S60106986 A JPS60106986 A JP S60106986A JP 59200315 A JP59200315 A JP 59200315A JP 20031584 A JP20031584 A JP 20031584A JP S60106986 A JPS60106986 A JP S60106986A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/42—Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
- B01D61/44—Ion-selective electrodialysis
- B01D61/445—Ion-selective electrodialysis with bipolar membranes; Water splitting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/20—Silicates
- C01B33/32—Alkali metal silicates
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- Urology & Nephrology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (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】
本発明はアルカリ金属ケイ酸塩類の製造に関し、特に、
広範囲の用途に商業的に用いられるナトリウムケイ酸塩
類に関する。
広範囲の用途に商業的に用いられるナトリウムケイ酸塩
類に関する。
はとんどのナトリウムケイ酸塩液類は、ソーダ灰（炭酸
ナトリウム）と砂とを高温１例えば１５００℃付近で融
合させ、得られるガラスを加圧下に溶解させることから
なるファーネス法によって製造される。広範囲の品位の
ケイ酸塩類は、この方法によって、製造でき、ＳｉＯ２
：Ｎα２０重量比が１．６５〜２．８の範囲のもの（し
はしばアルカリ性品位と称される）から、それよυも高
い比、例えば約４．０までを有する品位のもの（これら
の溶液は普通１１を越えるｐＨを有するけれども、しば
しば中性品位と称される）までの多様なものが製造でき
る。しかしながら、この製法は、高度にエネルギー依存
性であるので、操作費用が嵩む。
ナトリウム）と砂とを高温１例えば１５００℃付近で融
合させ、得られるガラスを加圧下に溶解させることから
なるファーネス法によって製造される。広範囲の品位の
ケイ酸塩類は、この方法によって、製造でき、ＳｉＯ２
：Ｎα２０重量比が１．６５〜２．８の範囲のもの（し
はしばアルカリ性品位と称される）から、それよυも高
い比、例えば約４．０までを有する品位のもの（これら
の溶液は普通１１を越えるｐＨを有するけれども、しば
しば中性品位と称される）までの多様なものが製造でき
る。しかしながら、この製法は、高度にエネルギー依存
性であるので、操作費用が嵩む。
エネルギー消費量が低い、「ハイドロサーマル法」と称
される別の製法も現在実施されている。
される別の製法も現在実施されている。
この方法では、加圧下に砂を苛性ソーダで蒸解処理し、
はるかに低い温度を必要とするに過ぎず、この方法では
エネルギーと労働とのコストの著しい節減ができる。し
かしながら、この方法では中性品位のものを製造するこ
とができない。この欠点を克服するために、アノードを
含むアノード室とカソードを含むカソード室とを単一の
カチオン交換膜で分離して電気分解生成物同志を別々に
しておくようにした標準的な電解槽で、上記生成のすト
リウムケイ酸塩液を電気分解することが提案されてきて
いる。これは、アノード室でのヒドロキシルイオンを駆
逐するためのアノード反応（水を生成し、そして酸素ガ
スを放出）に依存するが、同時にカソード室では新たに
ヒドロキシルイオンが生成きれる（電極における水素の
発生が伴なう）。
はるかに低い温度を必要とするに過ぎず、この方法では
エネルギーと労働とのコストの著しい節減ができる。し
かしながら、この方法では中性品位のものを製造するこ
とができない。この欠点を克服するために、アノードを
含むアノード室とカソードを含むカソード室とを単一の
カチオン交換膜で分離して電気分解生成物同志を別々に
しておくようにした標準的な電解槽で、上記生成のすト
リウムケイ酸塩液を電気分解することが提案されてきて
いる。これは、アノード室でのヒドロキシルイオンを駆
逐するためのアノード反応（水を生成し、そして酸素ガ
スを放出）に依存するが、同時にカソード室では新たに
ヒドロキシルイオンが生成きれる（電極における水素の
発生が伴なう）。
駆動亀ｖｉＬは隔膜を透過するナトリウムイオンによっ
てその膜を弁して運ばれるので、正味の効果は一万の流
れから他方の流れへの水酸化ナトリウムの除去である（
但し一万の流れから失なわ扛る個々のヒドロキシルイオ
ンは、他方において新たに発生されるものではない）。
てその膜を弁して運ばれるので、正味の効果は一万の流
れから他方の流れへの水酸化ナトリウムの除去である（
但し一万の流れから失なわ扛る個々のヒドロキシルイオ
ンは、他方において新たに発生されるものではない）。
そのような、５ｉ０２：Ｎα、、ｏ重量比増加のための
電解法は稀溶液（すなわち少なくとも７５重Ｍ９６の水
含ｍ）について効果的であり、従ってファーネス法より
もハイドロサーマル法によって中性品位製品を一層安価
に製造ｉｆＪ能とするのに効果的であると主張されてい
る。
電解法は稀溶液（すなわち少なくとも７５重Ｍ９６の水
含ｍ）について効果的であり、従ってファーネス法より
もハイドロサーマル法によって中性品位製品を一層安価
に製造ｉｆＪ能とするのに効果的であると主張されてい
る。
ここに我々はシリカ：アルカリの比を増大させるための
別の方法を案出した。この方法は、さらに低いエネルギ
ーコストで操作でき、電解槽に固有の電極汚采のおそれ
を回避でき、また著しく高い固形分含量のケイ酸塩温液
について使用でき（従って蒸発コストを低減でき）るも
のでるる。
別の方法を案出した。この方法は、さらに低いエネルギ
ーコストで操作でき、電解槽に固有の電極汚采のおそれ
を回避でき、また著しく高い固形分含量のケイ酸塩温液
について使用でき（従って蒸発コストを低減でき）るも
のでるる。
従って、ここに我々は、アルカリ金、＠グイ酸塩の水溶
液中のシリカ：アルカリの比を増加させる方法を提供す
る。この方法は複数のイオン交換膜をきむ電気透析績重
体を介してケイ摩塩水溶液を通すことからなる。各イオ
ン交換膜は少なくとも１つのスペーサによって分離され
た少なくとも１つの相隣れるイオン交換膜を有してお９
、そのスペーサはそれら二枚のイオン交換膜と共に一つ
のセルを形成するように形作られ、配置されている。
液中のシリカ：アルカリの比を増加させる方法を提供す
る。この方法は複数のイオン交換膜をきむ電気透析績重
体を介してケイ摩塩水溶液を通すことからなる。各イオ
ン交換膜は少なくとも１つのスペーサによって分離され
た少なくとも１つの相隣れるイオン交換膜を有してお９
、そのスペーサはそれら二枚のイオン交換膜と共に一つ
のセルを形成するように形作られ、配置されている。
そのように形成されるセルは、流体がセル内の膜と膜と
の間をそれらと接触して通過しつるように入口と出口と
を有している。それらの交互（交番）に並んだ膜は、カ
チオン交換膜；及びカチオン交換面とアニオン交換膜と
を有する双極性膜；である。それらの膜は、それらの間
のスペーサと共に、双極性膜のアニオン交換面とその面
に隣接するカチオン交換膜とで形成される濃化用セル：
及び双極性膜のカチオン交換面とその面に隣接するカチ
オン交換膜とで形成される稀釈化用セル；を１１番に含
む繰返しセル対を形成する。個々の電池のセルのそれぞ
れは電極を含まないけれども、積重体はその各端部セル
に隣接して電極室な有しておシ、その電極室は、その隣
接端部セルの境界を規定しているイオン交換ｊ艮によっ
て、隣接端部セルの内容物から分離された電極を含んで
いる。本発明方法の実施に際しては、アルカリ金属ケイ
酸塩水溶液な積重体中の稀釈化用セルへ、そして水また
は水溶液ヲ積重体中の濃化用セルへ供給し、そして両電
極に直流電位差を印加して、双極性膜の稀釈化用セル側
の電極がカソードとなり、双極性膜の濃化用セル側の４
極がアノードとなるようにし；かくしてケイ酸塩流が積
重体内を流通するにつれてアルカリ雀属（ナトリウム）
イオンを濃化用流に向けて損失し、また水素イオンを双
極性膜から受け取るようにする。
の間をそれらと接触して通過しつるように入口と出口と
を有している。それらの交互（交番）に並んだ膜は、カ
チオン交換膜；及びカチオン交換面とアニオン交換膜と
を有する双極性膜；である。それらの膜は、それらの間
のスペーサと共に、双極性膜のアニオン交換面とその面
に隣接するカチオン交換膜とで形成される濃化用セル：
及び双極性膜のカチオン交換面とその面に隣接するカチ
オン交換膜とで形成される稀釈化用セル；を１１番に含
む繰返しセル対を形成する。個々の電池のセルのそれぞ
れは電極を含まないけれども、積重体はその各端部セル
に隣接して電極室な有しておシ、その電極室は、その隣
接端部セルの境界を規定しているイオン交換ｊ艮によっ
て、隣接端部セルの内容物から分離された電極を含んで
いる。本発明方法の実施に際しては、アルカリ金属ケイ
酸塩水溶液な積重体中の稀釈化用セルへ、そして水また
は水溶液ヲ積重体中の濃化用セルへ供給し、そして両電
極に直流電位差を印加して、双極性膜の稀釈化用セル側
の電極がカソードとなり、双極性膜の濃化用セル側の４
極がアノードとなるようにし；かくしてケイ酸塩流が積
重体内を流通するにつれてアルカリ雀属（ナトリウム）
イオンを濃化用流に向けて損失し、また水素イオンを双
極性膜から受け取るようにする。
本発明方法は膜を弁してのイオンを移動させることによ
シ実施される。これが如何に達成されるかを例示するた
め、本発明の一特定例を図面を参照して説明する。
シ実施される。これが如何に達成されるかを例示するた
め、本発明の一特定例を図面を参照して説明する。
第１図において、双極性膜１及びカチオン交換膜２は、
積重体内に一つ置きに（交番に）配列さ゛れている。商
業的生産プラントのための積重体（１個）では、典型的
には数百枚のイオン交換膜を用いる。相隣れる膜の間に
は２種類のスペーサがあり、一方の種類のスペーサ３は
稀釈化す） ＩＪウムケイ酸塩液流のためのものであり
、他方の種類のスペーサ４は中間介在流のためのもので
ある。
積重体内に一つ置きに（交番に）配列さ゛れている。商
業的生産プラントのための積重体（１個）では、典型的
には数百枚のイオン交換膜を用いる。相隣れる膜の間に
は２種類のスペーサがあり、一方の種類のスペーサ３は
稀釈化す） ＩＪウムケイ酸塩液流のためのものであり
、他方の種類のスペーサ４は中間介在流のためのもので
ある。
しかし実用においては、それらのスペーサ自体は普通、
同−非対象形であり、必要とされる異なった形態を与え
るために異なった向きに配向される。
同−非対象形であり、必要とされる異なった形態を与え
るために異なった向きに配向される。
例えば図面に示されるように２個の導入口及び２個の排
出口のマニホールドがスペーサを１８０°回転させて形
成される。スペーサのそれぞれは、曲りくねったスロッ
ト５を有し、液が相隣れる膜１．２と接触しつつ一端部
から他端部へ流動しつる曲折路を与える。内部の曲折路
域の周シには、連続的縁部分６があシ、それらの縁から
の液体の損失を防ぐシールを与えている。各相隣れる対
の膜及びそれらの中間介在スペーサは、内部を液体が貫
流しうる一つのセルを形成する。従っても膜はその両側
にある二つのセルの部分でもある。積重体を直角に貫い
て４個のマニホールドが延在しているが、これらは膜及
びスペーサの両縁部分に整列された穴によって形成され
ている。一つ置きのセルの曲折路は異なるマニホールド
同志を接続し、かくして一つのセルにおける（ナトリウ
ム）ケイ酸塩液の導入マニホールド７がその曲折路によ
って（ナトリウム）ケイ酸塩液排出マニホールド８に接
続されるようになっているので、稀釈化用液流を運ぶだ
めの稀釈化用セル９を形成している。
出口のマニホールドがスペーサを１８０°回転させて形
成される。スペーサのそれぞれは、曲りくねったスロッ
ト５を有し、液が相隣れる膜１．２と接触しつつ一端部
から他端部へ流動しつる曲折路を与える。内部の曲折路
域の周シには、連続的縁部分６があシ、それらの縁から
の液体の損失を防ぐシールを与えている。各相隣れる対
の膜及びそれらの中間介在スペーサは、内部を液体が貫
流しうる一つのセルを形成する。従っても膜はその両側
にある二つのセルの部分でもある。積重体を直角に貫い
て４個のマニホールドが延在しているが、これらは膜及
びスペーサの両縁部分に整列された穴によって形成され
ている。一つ置きのセルの曲折路は異なるマニホールド
同志を接続し、かくして一つのセルにおける（ナトリウ
ム）ケイ酸塩液の導入マニホールド７がその曲折路によ
って（ナトリウム）ケイ酸塩液排出マニホールド８に接
続されるようになっているので、稀釈化用液流を運ぶだ
めの稀釈化用セル９を形成している。
二つの相隣れる濃化用セル１０においては、曲折路は水
または苛性水溶液濃化用流のための導入マニホールド１
１を、濃化済の苛性液排出マニホールド１２と結んでい
る。積重体全体は、一端部にアノード室そして他端部に
カソード室を設けることによって完成される（第１図に
は画室が図示されていない）。個々の稀釈化用及び濃化
用セルには電極はない。
または苛性水溶液濃化用流のための導入マニホールド１
１を、濃化済の苛性液排出マニホールド１２と結んでい
る。積重体全体は、一端部にアノード室そして他端部に
カソード室を設けることによって完成される（第１図に
は画室が図示されていない）。個々の稀釈化用及び濃化
用セルには電極はない。
第２図は、（ナトリウム）クイ葭塩液流を流通させる稀
釈化用セル９と、苛性流（このものは最紡水であっても
よい）を流通させる濃化用セル１０とからなる単一のセ
ル対１５を示す。このセル対の両側には、積重体の残り
のセル対を代衣したスペーサ１６が示されている。両端
部にはそれぞれカソード１８及びアノード１９を含む電
極室１７がある。電極室には電極すすぎ流が流通されて
おり、これらのすすぎ流は、相隣れる端部セルと、それ
らの端部セルの外側境界をなすイオン交換膜２０によっ
て、分離されている。
釈化用セル９と、苛性流（このものは最紡水であっても
よい）を流通させる濃化用セル１０とからなる単一のセ
ル対１５を示す。このセル対の両側には、積重体の残り
のセル対を代衣したスペーサ１６が示されている。両端
部にはそれぞれカソード１８及びアノード１９を含む電
極室１７がある。電極室には電極すすぎ流が流通されて
おり、これらのすすぎ流は、相隣れる端部セルと、それ
らの端部セルの外側境界をなすイオン交換膜２０によっ
て、分離されている。
両図における膜上のプラスまたはマイナスの印は、膜を
通過するイオン種を示すものであり、膜をなすイオンを
示すものではない。従って、例えば固定アニオンを含む
カチオン交換膜はカチオンを通過させるけれどもアニオ
ンの通過を阻止するので、図面においては、従ってプラ
スの印が付されている。
通過するイオン種を示すものであり、膜をなすイオンを
示すものではない。従って、例えば固定アニオンを含む
カチオン交換膜はカチオンを通過させるけれどもアニオ
ンの通過を阻止するので、図面においては、従ってプラ
スの印が付されている。
使用に際してナトリウムケイ酸液は、適宜なマニホール
ド７へ供給され、そこからすべての稀釈化用セル９へ分
配される。水または水酸化ナトリウム溶液（あるいは、
はとんどのその他の水溶液てあってもよいが、その他の
溶質は潜在的に有用な副生物を汚染することになる〕は
、別の導入マニホールド１１へ供給され、同様に分配さ
れてすべての濃化用セル１０を貫流する。ケイ畝塩液が
膜の間の曲折路に沿って流れるにつれて、アルカリ金橋
イオンはカソードに向けて引き付けられ、幾分かのもの
がカチオン交換膜を通して隣の濃化用セル１６中へ移行
する。しかし、一旦隣のセルに入るとそれらのアルカリ
金属イオンは、次の膜（これは双極性膜のアニオン交換
面である）によって捕捉され、さらにカソードへ向けて
の移動が１狙ｄニされる。
ド７へ供給され、そこからすべての稀釈化用セル９へ分
配される。水または水酸化ナトリウム溶液（あるいは、
はとんどのその他の水溶液てあってもよいが、その他の
溶質は潜在的に有用な副生物を汚染することになる〕は
、別の導入マニホールド１１へ供給され、同様に分配さ
れてすべての濃化用セル１０を貫流する。ケイ畝塩液が
膜の間の曲折路に沿って流れるにつれて、アルカリ金橋
イオンはカソードに向けて引き付けられ、幾分かのもの
がカチオン交換膜を通して隣の濃化用セル１６中へ移行
する。しかし、一旦隣のセルに入るとそれらのアルカリ
金属イオンは、次の膜（これは双極性膜のアニオン交換
面である）によって捕捉され、さらにカソードへ向けて
の移動が１狙ｄニされる。
ケイ酸塩液のアニオン類、すなわちケイ酸イオン及びヒ
ト′ロキンルイオンはアノードに向ケて引き寄せられる
。しかし、アノード側のセル壁をなす双極性膜のカチオ
ン交換面によって該セルから出て移行することは阻止さ
れる。
ト′ロキンルイオンはアノードに向ケて引き寄せられる
。しかし、アノード側のセル壁をなす双極性膜のカチオ
ン交換面によって該セルから出て移行することは阻止さ
れる。
双極性膜中で水は、水分子／イオン化水の比についての
平衡に達しようとするけれども、積重体に印加系れた′
電圧の影響の下では、プロトンがカソードの万へ移行し
、その幾分かはカチオン交換面を貫通してグイ酸塩流中
へ移行し、その稀釈化用流中の遊離ヒドロキシルイオン
と共Ｑこ水を生成させる。同様に双極性膜中のヒドロキ
シルイオンはアノードの方へ移行し、幾分かがその膜１
のアニオン交換面を貫通して隣の濃化用流へ入る。
平衡に達しようとするけれども、積重体に印加系れた′
電圧の影響の下では、プロトンがカソードの万へ移行し
、その幾分かはカチオン交換面を貫通してグイ酸塩流中
へ移行し、その稀釈化用流中の遊離ヒドロキシルイオン
と共Ｑこ水を生成させる。同様に双極性膜中のヒドロキ
シルイオンはアノードの方へ移行し、幾分かがその膜１
のアニオン交換面を貫通して隣の濃化用流へ入る。
これらのイオン移動の総合的結果は、濃化用流がアルカ
リ分を受け取シ、アルカリ金属（ナトリウム）ケイ酸塩
液のアルカリ金属（ナトリウム）イオン及びヒドロキシ
ルイオンの両方の濃度が低減することである。
リ分を受け取シ、アルカリ金属（ナトリウム）ケイ酸塩
液のアルカリ金属（ナトリウム）イオン及びヒドロキシ
ルイオンの両方の濃度が低減することである。
不発ＩＪｊ方法によるアルカリ金属（ナトリウム）ケイ
酸塩液のアルカリ金属イオン濃度の低減は、電極反応に
よっていずれのイオンをも生成きせることなく、イオン
の移動によって達成されるものである。しかし、それで
も本発明のイオン移動法が完全に電極反応から離別され
えたものではない。
酸塩液のアルカリ金属イオン濃度の低減は、電極反応に
よっていずれのイオンをも生成きせることなく、イオン
の移動によって達成されるものである。しかし、それで
も本発明のイオン移動法が完全に電極反応から離別され
えたものではない。
なんとなれば、セル膜を介してのイオン移動にエネルギ
ーを与えるのは、積重体の両端部で生じている電極反応
であるからである。しかし、単一の電極対での反応は、
積車体全体（商業的プラント規模の積車体では典型的に
は数百までのセル対が含−よれる）のイオン移動エネル
ギーを賄うのに光分てあり、またその電極エネルギーコ
ストは積車体全体に按分されるものである。さらには、
それらの電極反応自体は、積重体内全体のイオン移動の
性質（種類）に影響を与えないので、最もコスト面で有
効な電極反応を選択し、その選択された電極反応に適切
なすすぎ液中に電極を浸漬することによりその電極反応
を実施することかできる。
ーを与えるのは、積重体の両端部で生じている電極反応
であるからである。しかし、単一の電極対での反応は、
積車体全体（商業的プラント規模の積車体では典型的に
は数百までのセル対が含−よれる）のイオン移動エネル
ギーを賄うのに光分てあり、またその電極エネルギーコ
ストは積車体全体に按分されるものである。さらには、
それらの電極反応自体は、積重体内全体のイオン移動の
性質（種類）に影響を与えないので、最もコスト面で有
効な電極反応を選択し、その選択された電極反応に適切
なすすぎ液中に電極を浸漬することによりその電極反応
を実施することかできる。
殊に、好ましい方法は、実質的にケイ酸イオンを含１な
い導電液からなる電極すすぎ液中に各電極を保持して行
なう方法である。
い導電液からなる電極すすぎ液中に各電極を保持して行
なう方法である。
ｉｉ 間のスペーサは二つの主要な役割を果す。すなわ
ち、膜同志をその間に間隙を設けて保持して膜の間を液
体が流動しうるようにすること、及び欣体流が採るべぎ
流路を規足することによυ液体流を分配することである
。普通、スペーサは、液体が流れるときに液体中に乱れ
を促すようにすることも、要求される。現在使用のスペ
ーサには二つのタイプがあシ、それらはシートフロース
ペーサ及び曲折路スペーサとして普通知らｎている。
ち、膜同志をその間に間隙を設けて保持して膜の間を液
体が流動しうるようにすること、及び欣体流が採るべぎ
流路を規足することによυ液体流を分配することである
。普通、スペーサは、液体が流れるときに液体中に乱れ
を促すようにすることも、要求される。現在使用のスペ
ーサには二つのタイプがあシ、それらはシートフロース
ペーサ及び曲折路スペーサとして普通知らｎている。
前者は、単にセルの周辺部の周ｐに設けるプラスチツタ
製ガスケットシーリング材に、マニホールド及び導入及
び排出口を備えたものであってよいが、普通それは乱流
促進用プラスチック製メツシュをも具備している。それ
とは対照的に、曲折路スペーサ（例えば第１図に示した
もの）は、両側の膜の間てそれらの膜と接して往復蛇行
している曲りくねった流路に、液体流を限定し、かくし
て、シートフロースペーサによって与えられる流動路と
比較して、長く、狭く、そして通常は一定横断面積をも
つ流路を与える。曲折路スペーサの例は、アイオエック
ス社Ｃ１ｏｎｉｃｓ Ｉｎｃ、）が電気透析プラントで
使用しているものである。
製ガスケットシーリング材に、マニホールド及び導入及
び排出口を備えたものであってよいが、普通それは乱流
促進用プラスチック製メツシュをも具備している。それ
とは対照的に、曲折路スペーサ（例えば第１図に示した
もの）は、両側の膜の間てそれらの膜と接して往復蛇行
している曲りくねった流路に、液体流を限定し、かくし
て、シートフロースペーサによって与えられる流動路と
比較して、長く、狭く、そして通常は一定横断面積をも
つ流路を与える。曲折路スペーサの例は、アイオエック
ス社Ｃ１ｏｎｉｃｓ Ｉｎｃ、）が電気透析プラントで
使用しているものである。
シートフロースペーサは同一の乱流度を達成するのに、
はるかに低い流体速度（５〜２０Ｇｍ／秒）を必要とす
る。またシートフロースペーサは、曲折路スペーサより
もイオン交換膜を遮蔽する度合が小さいので、イオン交
換膜のオリ用度に関して−１！ ；４済的である９曲折
路積重体で使用される高液体速度は、ソートフロ一式装
置で普通使用されるものよりも商い圧力降下をもたらす
。商業的に使用される曲折路セルでの典型的な圧力降下
は、２バ一ル以上である。しかし、本発明の方法におい
ては、最適条件から著しく外れるとシリカが容易に沈析
する傾向があり、従って我々は、不注意によシンリカが
沈析する傾向、あるいはセル中にシリカ沈析物が蓄積す
る傾向が、曲折路形態を用いると著しく軽減することを
発見した。従って本発明の方法では、少なくとも、ケイ
酸塩液を流動させるセルのスペーサだけは曲折路タイプ
のものであるのが好ましい。
はるかに低い流体速度（５〜２０Ｇｍ／秒）を必要とす
る。またシートフロースペーサは、曲折路スペーサより
もイオン交換膜を遮蔽する度合が小さいので、イオン交
換膜のオリ用度に関して−１！ ；４済的である９曲折
路積重体で使用される高液体速度は、ソートフロ一式装
置で普通使用されるものよりも商い圧力降下をもたらす
。商業的に使用される曲折路セルでの典型的な圧力降下
は、２バ一ル以上である。しかし、本発明の方法におい
ては、最適条件から著しく外れるとシリカが容易に沈析
する傾向があり、従って我々は、不注意によシンリカが
沈析する傾向、あるいはセル中にシリカ沈析物が蓄積す
る傾向が、曲折路形態を用いると著しく軽減することを
発見した。従って本発明の方法では、少なくとも、ケイ
酸塩液を流動させるセルのスペーサだけは曲折路タイプ
のものであるのが好ましい。
いわゆる中性品位のす） ＩＪウムケイ酸塩液がわず７
ノ・１１のような低いｐＨ値を普通有したとしても、そ
のｐＨ値を９以下にまで下げると、シリカが沈析するの
が普通である。従って、イオン交烟膜Ｋ１４接して生じ
つる局部的な条件をも含めてセルの全体にわたって、ケ
イ酸塩液のｐＨを９以上に（呆持するのが好ましい。こ
のためには、２５７７１、１ ／ｃｒｎ２以下の電流密
度、２５ｃｍ／秒以上の流動速度及び２５℃以上の温度
を用いるのが好ましい。
ノ・１１のような低いｐＨ値を普通有したとしても、そ
のｐＨ値を９以下にまで下げると、シリカが沈析するの
が普通である。従って、イオン交烟膜Ｋ１４接して生じ
つる局部的な条件をも含めてセルの全体にわたって、ケ
イ酸塩液のｐＨを９以上に（呆持するのが好ましい。こ
のためには、２５７７１、１ ／ｃｒｎ２以下の電流密
度、２５ｃｍ／秒以上の流動速度及び２５℃以上の温度
を用いるのが好ましい。
シリカ沈析の開始は普通、積重体の電圧を監視すること
によって検知することができ、その電圧の上昇はシリカ
の沈析を示すものである。殊Ｖこ好ましい一方法は、上
記条件を少なくともケイ酸塩液流において維持し；両電
極間の電圧を監視し。
によって検知することができ、その電圧の上昇はシリカ
の沈析を示すものである。殊Ｖこ好ましい一方法は、上
記条件を少なくともケイ酸塩液流において維持し；両電
極間の電圧を監視し。
その電圧が上昇し始めたときに少なくとも電圧がさらに
一ヒ昇するのを停止させるに足るだけ、電流密度を３〜
２５ ｍＡ／ｃｍ２の範囲内で減少させ、及び／または
流動速度を２５〜５０の７秒の範囲内で増大させる。こ
とからなる方法である。この特定の好ましい方法の実施
に際しては、生産量を最大化するために電流密度を可及
的に高く保持するのが望ましい。高い電流密度値は、普
通、高い流量（液体）と共に用いられるが、かかる高流
量の達成には太ぎなエネルギー消費の犠牲が伴なう。
一ヒ昇するのを停止させるに足るだけ、電流密度を３〜
２５ ｍＡ／ｃｍ２の範囲内で減少させ、及び／または
流動速度を２５〜５０の７秒の範囲内で増大させる。こ
とからなる方法である。この特定の好ましい方法の実施
に際しては、生産量を最大化するために電流密度を可及
的に高く保持するのが望ましい。高い電流密度値は、普
通、高い流量（液体）と共に用いられるが、かかる高流
量の達成には太ぎなエネルギー消費の犠牲が伴なう。
従って上記特定の好ましい方法についての必然的な結論
は、電圧を監視すると同時に、積重体の電圧を著しく増
加させることなく達成できる範囲で、電流密度を３〜２
５ ｍＡ／ｃｍ２の範囲内の最も高い値にまで増加する
こと、及び／または流動速度を２５〜５０傭／秒の範囲
内の最も低い値ｌで減少することも好ましい。可及的に
高い温度を使用することも望ましいけれども、最近入手
できる膜では６０〜６５℃の上限が与えられてしまう。
は、電圧を監視すると同時に、積重体の電圧を著しく増
加させることなく達成できる範囲で、電流密度を３〜２
５ ｍＡ／ｃｍ２の範囲内の最も高い値にまで増加する
こと、及び／または流動速度を２５〜５０傭／秒の範囲
内の最も低い値ｌで減少することも好ましい。可及的に
高い温度を使用することも望ましいけれども、最近入手
できる膜では６０〜６５℃の上限が与えられてしまう。
しかしながら、将来適当な膜が入手利用できるようにな
れば、さらに高い温度を使用できよう。しかし）ｇ、液
が中間程度の温度、例えば３０〜４０℃の温度で人手し
うる場合（例えばハイドロサーマル法から直接に供給さ
れる場合ン、さらに熱を加えても利益はほとんどないよ
うである。
れば、さらに高い温度を使用できよう。しかし）ｇ、液
が中間程度の温度、例えば３０〜４０℃の温度で人手し
うる場合（例えばハイドロサーマル法から直接に供給さ
れる場合ン、さらに熱を加えても利益はほとんどないよ
うである。
ケイ酸液についての好ましい初期瀘度は、５ｉｎ２２０
〜３０東量％の範囲内であり、特にこの範囲の「目ｉ１
値伺近である。典型的なアルカリ性ケイ酸塩は２．４の
重量比（例えばＳ ｉ Ｏ２： Ｎ（Ｌ２０ ）を有し
、これは約２８重量％（２０＋８．３）ないし約４３ｊ
ｌｆ［％（３０＋１２．５）の全固形分含量、及びそれ
に対応した７２〜５７重量％の水分含量を与える（これ
は電解セルを用いる場合に望ましい７５重量％よシも低
い水分含量である）。水分含量が低くなればなる程、そ
れを蒸発させるに必要な全エネルギー量が低くなる。
〜３０東量％の範囲内であり、特にこの範囲の「目ｉ１
値伺近である。典型的なアルカリ性ケイ酸塩は２．４の
重量比（例えばＳ ｉ Ｏ２： Ｎ（Ｌ２０ ）を有し
、これは約２８重量％（２０＋８．３）ないし約４３ｊ
ｌｆ［％（３０＋１２．５）の全固形分含量、及びそれ
に対応した７２〜５７重量％の水分含量を与える（これ
は電解セルを用いる場合に望ましい７５重量％よシも低
い水分含量である）。水分含量が低くなればなる程、そ
れを蒸発させるに必要な全エネルギー量が低くなる。
第１図は本発明に用いる電気透析積重体の部分拡大断面
略図であり、双極性膜及びカチオン交換膜を一つ置きに
かつそれらの間に適宜なスペーサを置いて配列する方式
が示されている。 第２図は典型的な一組のセル対の略図であシ、セル間の
イオン移動を示している。 ｌ：双極性膜 ２：カチオン交換膜 ３．４ニスペーサ ９：稀釈化用セル ｉｏ二濃化用セル 代 理 人 弁理士 湯 浅 恭 三 （外５名） 手 続 補 正 書 昭和、に−？年 ｌ１月／Ｊ日 特許庁毛官志 賀 手段 １、事件の表示 昭和留年特許願第 ２０８３１ｒ号 ２、発明の名称 アルか）４Ａ’１イβに塩９型；も ６、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 久 り！［イ／へ゛）７１ Ｌ リＥノンｌし・イ〉ク
ストシース し２−工ｌしレー４、代理人 ５、補正の対象
略図であり、双極性膜及びカチオン交換膜を一つ置きに
かつそれらの間に適宜なスペーサを置いて配列する方式
が示されている。 第２図は典型的な一組のセル対の略図であシ、セル間の
イオン移動を示している。 ｌ：双極性膜 ２：カチオン交換膜 ３．４ニスペーサ ９：稀釈化用セル ｉｏ二濃化用セル 代 理 人 弁理士 湯 浅 恭 三 （外５名） 手 続 補 正 書 昭和、に−？年 ｌ１月／Ｊ日 特許庁毛官志 賀 手段 １、事件の表示 昭和留年特許願第 ２０８３１ｒ号 ２、発明の名称 アルか）４Ａ’１イβに塩９型；も ６、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 久 り！［イ／へ゛）７１ Ｌ リＥノンｌし・イ〉ク
ストシース し２−工ｌしレー４、代理人 ５、補正の対象
Claims (8)
- （１）アルカリ金属ケイ酸塩の水溶液中のシリカ：アル
カリの比を増加させる方法であって：交互にカチオン交
換膜と、カチオン交換面及びアニオン交換面を有する双
極性膜とを配列してなる電気透析積重体にケイ酸塩水溶
液を通過させることからなり、 それらの膜は両電極の間に間隔を空けて装着されて、カ
チオン交換膜と双極性膜のアニオン交換面との間の濃化
用セル、及び双極性膜のカチオン交換面と相隣れるカチ
オン交換膜との間の稀釈化用セル、からなる、複数のセ
ル対を形成しており、かつ上記方法において、 両電極に直流′電位差を印加して１個のアノード及び１
個のカソードを形成させ、 ケイ酸塩水溶液を積重体中の稀釈化用セルへ供給し、 水または水溶液を積重体中の濃化用セルへ供給し、そし
て アルカリ金属イオン濃度が囲域されたケイ酸塩水溶液を
稀釈化用セルから取り出す、 ことを特徴とする上記方法。 - （２）ケイ酸塩溶液のｐＨを、それがセルを通過する全
期間にわたって、９以上に維持する特許請求の範囲第１
項に記載の方法。 - （３）両電極間の電圧を監視し、その電圧が上昇し始め
たとぎには、少なくとも′電圧がさらに上昇するのを停
止させるに足るだけ、電流密度を減少させ及び／または
ケイ醒塩溶液流動速度を増加させる特許請求の範囲第１
または２項に記載の方法。 - （４）電流密度を３〜２５ ｒｎ、Ａ／、ｘ２の範囲に
維持し、ケイ酸溶液流動速度を２５〜５０ｃｒｒＬ／秒
の範囲に維持する特許請求の範囲第３項に記載の方法。 - （５）積重体電圧を大きく増加させることなく達成でき
る最大電流密度及び最小溶液流動速度を用いる特許請求
の範囲第３または４項に記載の方法。 - （６）電流密度が２５ ｍＡＩｃＩＩＬ２以下であり、
溶液流動速度が２５ｃｒＩＬ／秒以上であり、そして溶
液の温度が２５℃以上である特許請求の範囲第１〜５項
のいずれかに記載の方法。 - （７） ケイ散塩醪液が初期に２０〜３０重量％のシリ
カを含む特許請求の範囲第１〜６項のいずれかに記載の
方法。 - （８）積重体中のその他のセルに対して供給される該水
溶液がアルカリ金属水酸化物の溶液でろる特許請求の範
囲第１〜７項のいずれかに記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB838325479A GB8325479D0 (en) | 1983-09-23 | 1983-09-23 | Alkali metal silicates |
| GB8325479 | 1983-09-23 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60106986A true JPS60106986A (ja) | 1985-06-12 |
Family
ID=10549197
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59200315A Pending JPS60106986A (ja) | 1983-09-23 | 1984-09-25 | アルカリ金属ケイ酸塩の製法 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4557815A (ja) |
| EP (1) | EP0141517B1 (ja) |
| JP (1) | JPS60106986A (ja) |
| AU (1) | AU570269B2 (ja) |
| BR (1) | BR8404792A (ja) |
| CA (1) | CA1236047A (ja) |
| DE (1) | DE3472663D1 (ja) |
| GB (2) | GB8325479D0 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5135626A (en) * | 1988-12-01 | 1992-08-04 | Allied-Signal Inc. | Method for purification of bases from materials comprising base and salt |
| US4976838A (en) * | 1988-12-01 | 1990-12-11 | Allied-Signal Inc. | Method for purification of bases from materials comprising base and salt |
| US5006211A (en) * | 1989-04-19 | 1991-04-09 | Pulp And Paper Research Institute Of Canada | Electrodialylic water splitting process for the treatment of aqueous electrolytes |
| WO1990012637A2 (en) * | 1989-03-15 | 1990-11-01 | Pulp And Paper Research Institute Of Canada | Electrodialytic water splitting process for the treatment of aqueous electrolytes |
| FR2666998B1 (fr) * | 1990-09-20 | 1993-07-16 | Inst Francais Du Petrole | Alphassemblage bipolaire de membranes anionique et cationique et son utilisation. |
| US5288378A (en) * | 1990-09-28 | 1994-02-22 | Alliedsignal Inc. | Guard membranes for use in electrodialysis cells |
| US5961796A (en) * | 1997-06-03 | 1999-10-05 | Lynntech, Inc. | Bipolar membranes with fluid distribution passages |
| JP4290348B2 (ja) * | 2001-03-21 | 2009-07-01 | 東曹産業株式会社 | 珪酸アルカリ水溶液の製造方法 |
| SG116478A1 (en) * | 2003-02-11 | 2005-11-28 | Hyflux Ltd | Web structure membrane spacer. |
| RU2358038C1 (ru) * | 2007-08-24 | 2009-06-10 | Константин Николаевич Кошкин | Способ генерации водорода и устройство для его осуществления |
| DE102017010475A1 (de) * | 2017-11-10 | 2019-05-16 | Krones Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Trinkwasser mit hohem Silikatgehalt |
| DE102018005796A1 (de) | 2018-07-23 | 2020-01-23 | Krones Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Anreicherung von Silikat in Trinkwasser |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5420479A (en) * | 1977-07-18 | 1979-02-15 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | Steel plate shearing unit train |
| US4303487A (en) * | 1978-04-19 | 1981-12-01 | Ppg Industries, Inc. | Production of alkali metal silicate having a high silica to alkali metal oxide ratio |
| JPS58104188A (ja) * | 1981-12-03 | 1983-06-21 | アライド・コ−ポレ−シヨン | 酸性化された塩水溶液の製造方法 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1233933A (ja) * | 1968-07-19 | 1971-06-03 | ||
| US3668088A (en) * | 1969-12-02 | 1972-06-06 | Du Pont | Method of producing colloidal silica by electrodialysis of a silicate |
| DE2712305A1 (de) * | 1976-03-22 | 1977-09-29 | Diamond Shamrock Corp | Verfahren zur herstellung von metalloxid-solen |
| US4203822A (en) * | 1976-03-22 | 1980-05-20 | Diamond Shamrock Corporation | Method of producing sols by electrodialysis |
| US4124471A (en) * | 1977-08-22 | 1978-11-07 | Diamond Shamrock Corporation | Controlling silica sol particle size |
| US4387008A (en) * | 1979-10-01 | 1983-06-07 | W. R. Grace & Co. | Electrodialytic method for production of silica gel |
| US4410405A (en) * | 1979-12-10 | 1983-10-18 | E. I. Du Pont De Nemours And Co. | Silica sol process |
| DE3124893A1 (de) * | 1981-06-25 | 1983-01-13 | Henkel KGaA, 4000 Düsseldorf | Verfahren zur herstellung von festem, kristallinem, wasserfreiem natriummetasilikat |
| DE3202657A1 (de) * | 1982-01-28 | 1983-08-04 | Hoechst Ag, 6230 Frankfurt | Verfahren zur herstellung von katalytisch aktiven alumosilikaten und ihre verwendung |
| FR2541667B2 (fr) * | 1982-04-16 | 1986-07-04 | Ugine Kuhlmann | Procede de fabrication de solutions de silicate alcalin dans un reacteur statique |
| US4508607A (en) * | 1982-10-18 | 1985-04-02 | W. R. Grace & Co. | Particulate dialytic silica |
-
1983
- 1983-09-23 GB GB838325479A patent/GB8325479D0/en active Pending
-
1984
- 1984-09-17 EP EP84306352A patent/EP0141517B1/en not_active Expired
- 1984-09-17 GB GB848423476A patent/GB8423476D0/en active Pending
- 1984-09-17 DE DE8484306352T patent/DE3472663D1/de not_active Expired
- 1984-09-21 AU AU33387/84A patent/AU570269B2/en not_active Ceased
- 1984-09-21 US US06/653,047 patent/US4557815A/en not_active Expired - Fee Related
- 1984-09-24 BR BR8404792A patent/BR8404792A/pt not_active IP Right Cessation
- 1984-09-24 CA CA000463905A patent/CA1236047A/en not_active Expired
- 1984-09-25 JP JP59200315A patent/JPS60106986A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5420479A (en) * | 1977-07-18 | 1979-02-15 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | Steel plate shearing unit train |
| US4303487A (en) * | 1978-04-19 | 1981-12-01 | Ppg Industries, Inc. | Production of alkali metal silicate having a high silica to alkali metal oxide ratio |
| JPS58104188A (ja) * | 1981-12-03 | 1983-06-21 | アライド・コ−ポレ−シヨン | 酸性化された塩水溶液の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3472663D1 (en) | 1988-08-18 |
| CA1236047A (en) | 1988-05-03 |
| GB8423476D0 (en) | 1984-10-24 |
| EP0141517A1 (en) | 1985-05-15 |
| EP0141517B1 (en) | 1988-07-13 |
| GB8325479D0 (en) | 1983-10-26 |
| AU570269B2 (en) | 1988-03-10 |
| BR8404792A (pt) | 1985-08-13 |
| AU3338784A (en) | 1985-03-28 |
| US4557815A (en) | 1985-12-10 |
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