JP4570690B1

JP4570690B1 - 廃液処理装置

Info

Publication number: JP4570690B1
Application number: JP2010116695A
Authority: JP
Inventors: 裕之柴田; 信行大隈
Original assignee: 本多電機株式会社
Priority date: 2010-05-20
Filing date: 2010-05-20
Publication date: 2010-10-27
Anticipated expiration: 2030-05-20
Also published as: JP2011243508A

Abstract

【課題】アルカリ蓄電池の製造の際に排出される廃液を処理することができる安価な廃液処理装置を提供する。
【解決手段】回収装置１は、電解槽２と、電解槽２内に配設された素焼部材３に仕切られた陽極室４及び陰極室６と、陽極室４内に設けられた陽極５と、陰極室６内に設けられた陰極７と、陽極５及び陰極７に電解電圧を印加する電圧印加手段８とを備える。陽極室４に廃液９を供給すると共に、陰極室６に回収媒体液１０を供給し、電圧印加手段８により陽極５及び陰極７に電解電圧を印加して電解を行う。廃液９中の金属イオンの一部を陰極室６に移動させ、陰極室６に該金属イオンを含む水溶液を得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、アルカリ蓄電池の製造工程で排出される廃液を処理する廃液処理装置に関する。

アルカリ蓄電池の製造の際には、電解液の注液工程において電解液成分の水酸化カリウム等を含むアルカリ水溶液が廃液として大量に排出される。そこで、前記廃液からアルカリ水溶液を回収する技術が検討されている。

前記廃液からアルカリ水溶液を回収する装置として、従来、陽極と陰極との間に、陽極室と、陰極室とを形成した電気透析装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

前記電気透析装置において、前記陽極室は、陽極側がバイポーラ膜、陰極側が陽イオン交換膜で仕切られている。また、前記陰極室は、陽極側が陽イオン交換膜、陰極側がバイポーラ膜で仕切られている。

前記装置では、前記陽極室に前記アルカリ水溶液として水酸化カリウムを含む廃液を供給し、前記陰極室に回収媒体液を供給して電気透析を行う。この結果、前記陰極側室から該廃液より高濃度の水酸化カリウムを含むアルカリ水溶液を回収することができるとされている。

特開２００９−２１３２３８号公報（段落〔０００６〕）

しかしながら、前記従来の装置は、バイポーラ膜及び陽イオン交換膜等の高価な膜材料を用いるので、コストの増大が避けられないという不都合がある。

本発明は、かかる不都合を解消して、アルカリ蓄電池の製造の際に排出される廃液を処理することができる安価な廃液処理装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明は、アルカリ蓄電池の製造の際に排出される廃液を処理する廃液処理装置であって、電解槽と、該電解槽内に配設された素焼部材に仕切られた陽極室及び陰極室と、該陽極室内に設けられた陽極と、該陰極室内に設けられた陰極と、該陽極及び該陰極に電解電圧を印加する電圧印加手段とを備え、該陽極室に該廃液を供給すると共に、前記陰極室に回収媒体液を供給し、該電圧印加手段により該陽極及び該陰極に電解電圧を印加して電解を行うことにより、該廃液中の金属イオンの一部を該陰極室に移動させ、該陰極室に該金属イオンを含む水溶液を得ることを特徴とする。

本発明の廃液処理装置は、電解槽内に素焼部材を配設することにより、該電解槽を陽極室と陰極室とに仕切り、該陽極室内に陽極を設けると共に、該陰極室内に陰極を設け、該陽極及び該陰極は電圧印加手段に接続されている。

本発明の廃液処理装置では、前記陽極室に、アルカリ蓄電池の製造の際に排出される廃液を供給すると共に、前記陰極室に回収媒体液を供給し、前記電圧印加手段により前記陽極及び前記陰極に電解電圧を印加して電解を行う。このようにして電解を行うと、前記素焼部材が陽イオン透過膜として作用し、前記廃液中の金属イオンの一部が該素焼部材を透過して、前記陰極室に移動する。この結果、前記陰極室に前記金属イオンを含む水溶液を得ることができる。

本発明の廃液処理装置では、バイポーラ膜及び陽イオン交換膜等の高価な膜材料に代えて前記素焼部材を用いるので、装置を安価に構成することができ、かかる安価な装置によってアルカリ蓄電池の製造の際に排出される前記廃液の処理を行うことができる。

本発明の廃液処理装置では、前記電解槽を前記素焼部材により２分して、一方を前記陽極室とし、他方を陰極室としてもよいが、該電解槽の一部の領域を該素焼部材により画成し、その内部を該陽極室とし、外部を該陰極室としてもよい。この場合、前記素焼部材は、板状の部材であってもよいが、該素焼部材として、素焼壺を用いることにより、該素焼部材により画成された領域を容易に形成することができる。即ち、前記素焼壺を用いる場合には、該素焼壺の内部が前記陽極室となり、外部が前記陰極室となる。

アルカリ蓄電池の製造の際に排出される前記廃液は、前記金属イオンとして、ニッケル、カリウム及びカドミウムを含んでいる。そこで、前記素焼部材は、ニッケル及びカリウムを透過させると共に、カドミウムを吸着する機能を備えることが好ましい。

この場合、前記陰極室には、ニッケルを含む水酸化カリウム水溶液を得ることができる。前記ニッケルは前記水酸化カリウム水溶液から分離して、メッキ材料として用いることができる。また、前記水酸化カリウム水溶液は、濃度を調整することにより、アルカリ蓄電池の製造の際の電解液として用いることができ、或いはカリ肥料として用いることができる。前記水酸化カリウム水溶液をカリ肥料として用いる場合、前記廃液に含まれるカドミウムは有害物となるが、該カドミウムは前記素焼部材に吸着されて除去されており、該水酸化カリウム水溶液は該カドミウムを含まないので好都合である。

本発明の廃液処理装置では、前記回収媒体液は、純水または前記廃液よりもカリウム濃度の低い水酸化カリウム水溶液であることが好ましい。前記回収媒体液が、前記廃液よりもカリウム濃度の低い水酸化カリウム水溶液である場合、該水酸化カリウム水溶液は、別途調製してもよく、前記陰極室に得られた水酸化カリウム水溶液の濃度を調整したものを用いてもよい。

本発明のカリウム回収装置の一構成例を示す説明的断面図。

次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。

図１に示すように、本実施形態のカリウム回収装置１は、電解槽２と、電解槽２内に配設された素焼壺３とを備えている。素焼壺３は、粘土を有底筒状に形成し、６００〜９００℃の範囲の温度で焼成したものであり、例えば、直径０．１〜６００μｍの範囲の微細孔が不規則に形成されているものを用いることができる。

カリウム回収装置１では、素焼壺３の内部が素焼壺３により画成された陽極室４となり、陽極室４内に例えばステンレス板からなる陽極５が配設されている。また、電解槽２の素焼壺３の外部の領域が陰極室６となり、陰極室６内に例えばステンレス板からなる陰極７が配設されている。そして、陽極５及び陰極７は、電圧印加手段としての直流電源装置８に電気的に接続されている。

カリウム回収装置１では、陽極室４に水酸化カリウムを含む廃液９を供給すると共に、陰極室６に回収媒体液１０を供給し、直流電源装置８により陽極５及び陰極７に電解電圧を印加して電解を行う。廃液９は、アルカリ蓄電池の製造の際に排出されるものであり、例えば、５．０〜１０．０重量％の範囲のカリウムと、１．０〜５．０重量％の範囲のニッケルと、０．５〜２．０重量％の範囲のカドミウムとを含んでいる。尚、前記カリウムは水酸化カリウムとして含まれている。

回収媒体液１０は、純水であってもよく、廃液９よりも水酸化カリウム濃度の低い水酸化カリウム水溶液であってもよい。回収媒体液１０として水酸化カリウム水溶液を用いる場合、その濃度は、例えば０．１〜５．０重量％の範囲とする。

直流電源装置８は、例えば、２．０〜５．０Ｖ、５．０〜１５．０Ａの範囲の直流電流を、５．０〜１２．０時間の範囲の時間、陽極５及び陰極７に供給する。

このようにして電解を行うと、素焼壺３が陽イオン透過膜として作用し、陽極室４内のカリウムイオン、ニッケルイオン等の陽イオンが素焼壺３を透過して、陰極室６に移動する一方、カドミウムイオンが素焼壺３に吸着される。この結果、陰極室６に、ニッケルを含むと共に、初期状態の回収媒体液１０よりも高濃度の水酸化カリウム水溶液を得ることができる。

尚、本実施形態では、素焼壺３を用いるものとして説明しているが、粘土を６００〜９００℃の範囲の温度で焼成し、直径０．１〜６００μｍの範囲の微細孔が不規則に形成されているものであれば、素焼壺３に代えて、板状の素焼部材（素焼板）を用いてもよい。素焼板を用いる場合、電解槽２を素焼板により２分して、一方を陽極室４とし、他方を陰極室６としてもよいが、電解槽２の一部の領域を該素焼板により画成し、その内部を陽極室４とし、外部を陰極室６としてもよい。

次に、本発明の実施例を示す。

本実施例では、電解槽２に、素焼壺３を配設し、内容積５．０リットルの陽極室４と、内容積２０．０リットルの陰極室６とを備えるカリウム回収装置１を用いた。

次に、陽極室４に水酸化カリウムを含む廃液９を４．０リットル（４４８０ｇ）供給した。廃液９は、アルカリ蓄電池の製造の際に排出されたものであり、全量に対し８．２重量％の水酸化カリウムと、２．１重量％の範囲のニッケルと、１．３重量％の範囲のカドミウムとをを含んでいた。また、陽極室６に回収媒体液１０として、廃液９より低濃度の２．８重量％の水酸化カリウム水溶液１６．０リットル（１６６４０ｇ）を供給した。

次に、直流電源装置８から、４．０Ｖ、１２．０Ａの直流電流を、１０．０時間に亘って陽極５及び陰極７に供給し、電解を行った。前記電解終了後、廃液９及び回収媒体液１０の水酸化カリウム濃度を測定したところ、廃液９は４．６重量％、回収媒体液１０は３．８重量％であった。従って、陽極室４内の廃液９に含まれていたカリウム３６７ｇのうち、１６８ｇが陰極室６に移動し、回収されたことが明らかである（回収率４５．８％）。

また、廃液９及び回収媒体液１０のニッケル濃度を測定したところ、廃液９は１．３重量％、回収媒体液１０は０．２３重量％であった。従って、陽極室４内の廃液９に含まれていたニッケル９４．１ｇのうち、３９．１ｇが陰極室６に移動し、回収されたことが明らかである（回収率４２．０％）。

さらに、廃液９及び回収媒体液１０のカドミウム濃度を測定したところ、廃液９は０．８重量％、回収媒体液１０は０．０５重量％であった。従って、陽極室４内の廃液９に含まれていたカドミウム５８．２ｇのうち、８．１ｇが素焼壺３に吸着されたものと考えられる。

１…カリウム回収装置、２…電解槽、３…素焼壺、４…陽極室、５…陽極、６…陰極室、７…陰極、８…電源装置、９…廃液、１０…回収媒体液。

Claims

アルカリ蓄電池の製造の際に排出される廃液を処理する廃液処理装置であって、
電解槽と、該電解槽内に配設された素焼部材に仕切られた陽極室及び陰極室と、該陽極室内に設けられた陽極と、該陰極室内に設けられた陰極と、該陽極及び該陰極に電解電圧を印加する電圧印加手段とを備え、
該陽極室に該廃液を供給すると共に、前記陰極室に回収媒体液を供給し、該電圧印加手段により該陽極及び該陰極に電解電圧を印加して電解を行うことにより、該廃液中の金属イオンの一部を該陰極室に移動させ、該陰極室に該金属イオンを含む水溶液を得ることを特徴とする廃液処理装置。
請求項１記載の廃液処理装置において、前記電解槽は、該電解槽内に配設された素焼部材により画成された領域の内部を前記陽極室とする共に、該領域の外部を前記陰極室とすることを特徴とする廃液処理装置。
請求項２記載の廃液処理装置において、前記素焼部材は、素焼壺であることを特徴とする廃液処理装置。
請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の廃液処理装置において、前記廃液は、前記金属イオンとして、ニッケル、カリウム及びカドミウムを含むことを特徴とする廃液処理装置。
請求項４記載の廃液処理装置において、前記素焼部材はニッケル及びカリウムを透過させると共に、カドミウムを吸着する機能を備えることを特徴とする廃液処理装置。
請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の廃液処理装置において、前記回収媒体液は純水または前記廃液よりもカリウム濃度の低い水酸化カリウム水溶液であることを特徴とするカリウム廃液処理装置。