JPH0978276A - アルカリ溶液の精製方法 - Google Patents
アルカリ溶液の精製方法Info
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Abstract
ことができるアルカリ溶液の精製方法を提供すること。 【解決手段】 電解槽1を陽イオン交換膜2により陽極
室11と陰極室12とに区画する。陽極室11に不純物
濃度の高い水酸化ナトリウム溶液を注入し、陰極室12
に超純水を注入して電気分解を行う。陽極室11にはN
a+ とOH- と水酸化物又は陰イオンの状態の不純物で
ある金属が存在するが、陽イオン交換膜2を通過できる
のはNa+ のみであり、不純物である金属は陰極室12
には入り込まない。従って陰極室12にて電気分解によ
り生成される水酸化ナトリウム溶液の不純物濃度は極め
て低くなる。
Description
製方法に関する。
分解して水酸化ナトリウム溶液(NaOH)を製造する
方法の1つにイオン交換膜法がある。この方法は、陽極
室と陰極室とを陽イオン交換膜で区画した電解槽内にて
実施される。即ち、pHが2程度の酸性状態にある食塩
水を陽極室に注入し、陽極にて以下の(1)式に示す塩
素(Cl2 )発生反応を進行させると共に、陽極室に存
在するナトリウムイオン(Na+ )を陽イオン交換膜を
介して陽極室から陰極室へ通過させ、陰極室において以
下の(2)式に示す水酸化ナトリウムの生成反応を進行
させるものである。 2Cl- → Cl2 +2e …(1) 2Na+ +2H2 O+2e → 2NaOH+H2 …(2)
造した水酸化ナトリウム溶液には、例えば金属イオンや
水酸化物等の不純物が数ppm程度存在する。この理由
については次のように推察される。即ち原料となる食塩
水には鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、マグネシウム
(Mg)やカルシウム(Ca)等の金属が不純物として
含まれており、これらの金属は酸性雰囲気である陽極室
では陽イオンとして存在する。このためこれらの金属も
ナトリウムイオンと共に陽イオン交換膜を通過して陰極
室に侵入し、アルカリ性雰囲気である陰極室にて、金属
は水酸化物として沈殿したり、イオンあるいは酸素と結
びついて陰イオンとして存在する。従って陰極室にて得
られる水酸化ナトリウム溶液にはこれらが不純物として
存在することとなる。
進行しつつあり、これに伴い水酸化ナトリウム溶液の不
純物の許容量が低下し、不純物濃度が50ppb以下程
度の水酸化ナトリウム溶液が要求されつつある。ここで
従来は電気分解を行う前に原料となる食塩を精製するこ
とにより不純物を除去する方法が採られているが、上述
の水酸化ナトリウム溶液の製造方法では食塩に含まれて
いる不純物がそのまま水酸化ナトリウム溶液に存在する
こととなるため、水酸化ナトリウム溶液の不純物濃度に
応じて食塩の精製度を変える必要がある。従って不純物
濃度の極めて低い水酸化ナトリウム溶液を得るために
は、食塩の精製度をかなり高める必要があり、食塩の精
製に時間と手間がかかり面倒であると共に、その分コス
トが高くなるという問題があった。また電解槽や配管か
ら溶出して水酸化ナトリウム溶液中に存在する不純物も
あった。
のであり、その目的は、不純物濃度の極めて低いアルカ
リ溶液を得ることができるアルカリ溶液の精製方法を提
供することにある。
膜により陽極室と陰極室とに区画された電解槽におい
て、前記陽極室に不純物濃度の高いアルカリ溶液を供給
する工程と、前記陰極室に水を供給する工程と、前記電
解槽において電気分解を行なう工程と、を含み、前記陽
極室から前記陽イオン交換膜を介して金属の陽イオンを
前記陰極室に通過させ、当該陰極室において前記電気分
解反応によりこの金属の陽イオンの水酸化物を生成し、
当該水酸化物を水に溶解させることにより、不純物濃度
の低いアルカリ溶液を生成することを特徴とする。
ム溶液を精製する場合には、陽極室に不純物濃度の高い
水酸化ナトリウム溶液を供給し、陰極室に水を供給して
電気分解を行う。ここで陽極室には金属の陽イオンであ
るナトリウムイオン(Na+)と、水酸化物イオン(O
H−)と、不純物である金属が存在するが、不純物であ
る金属はアルカリ性雰囲気中では陰イオンとして存在す
るか水酸化物となって沈殿する。このため陽極室におけ
る陽イオンはナトリウムイオンのみであり、このナトリ
ウムイオンのみが陽イオン交換膜を介して陰極室に通過
する。陰極室では電気分解によりナトリウムの水酸化物
である水酸化ナトリウムが生成され、この水酸化ナトリ
ウムが水に溶解して水酸化ナトリウム溶液が生成される
が、陰極室には不純物が入り込まないので得られる水酸
化ナトリウム溶液は不純物濃度の極めて低いものとな
る。
いて説明する。図1は本発明方法を実施する電解槽1を
示すものである。図中11は陽極室、12は陰極室であ
り、両者は陽イオン交換膜2により区画されている。3
1は例えば白金ネットからなる陽極、32は同じく白金
ネットからなる陰極であり、両者は直流電源4に接続さ
れている。電極としては、この他にニッケル板等を用い
ることができる。
ナトリウム溶液を陽極室11に注入するための供給管、
11bは陽極室11内の溶液を排出するための排出管、
11cは陽極31での電極反応により発生する酸素(O
2 )ガスを排気するための排気管であり、12aは陰極
室12に水を注入するための供給管、12bは陰極室1
2内にて生成された高純度水酸化ナトリウム溶液を排出
するための排出管、12cは陰極32での電極反応によ
り発生する水素(H2 )ガスを排気するための排気管で
ある。V1〜V4はバルブである。
て、先ず陽極室11に例えばFe、Ni、Mg、Ca等
の不純物を含む粗製水酸化ナトリウム溶液を供給管11
aを介して注入すると共に、陰極室12に水例えば超純
水を供給管12aを介して注入して電気分解を行うこと
により実施される。
液はNa+ とOH- (水酸化物イオン)の状態で存在
し、このうちNa+ は陽イオン交換膜2を通過して陰極
室12に浸入していく。一方OH- は陽イオン交換膜2
を通過できないため陽極室11に存在し、陽極室11に
て進行する以下の(3)式に示す電解反応に用いられ
る。そしてこの反応により発生する酸素ガスは排気管1
1cを介して排気される。 4OH- → 2H2 O+O2 +4e …(3)
電解反応が進行し、この反応によって水酸化ナトリウム
が生成する。そしてこのように生成された水酸化ナトリ
ウムは超純水に溶解されて高純度水酸化ナトリウム溶液
が生成され、この水酸化ナトリウム溶液は排出管12b
を介して取り出される。また電解反応により発生した水
素ガスは排気管12cを介して排気される。 4Na+ +4H2 O+4e → 2H2 +4NaOH …(4)
Ca等の不純物を含む水酸化ナトリウム溶液を陽極室1
1に注入すると、水酸化ナトリウム溶液はアルカリ性で
あるため、陽極室11内では上記不純物である金属は陰
イオンの状態で存在するか、水酸化物の状態で存在す
る。例えばFeの場合では、アルカリ性雰囲気では水酸
化ナトリウム溶液中にHFeO2 - 、FeO4 2-として
存在するか、Fe(OH)2 、Fe(OH)3 として沈
殿する。従ってこれら不純物である金属は陽イオン交換
膜2を通過できず、陽極室11に留まることになる。こ
の結果陰極室12には不純物は入り込まないので、陰極
室12にて生成される水酸化ナトリウム溶液は不純物濃
度が極めて低いものとなる。
トリウム溶液の濃度は電解反応で生成する水酸化ナトリ
ウム溶液の量と、陰極室11に供給される超純水の量と
により決定される。従って電流値と電解時間とにより水
酸化ナトリウムの生成量を制御し、一方陰極室11に供
給する超純水の注入速度の制御により超純水の陰極室1
1内の滞留時間を制御すれば所望の濃度の水酸化ナトリ
ウム溶液を得ることができる。
によれば不純物濃度の高い水酸化ナトリウム溶液を精製
して極めて不純物濃度の低い水酸化ナトリウム溶液を得
ることを簡単な手法で確実に行うことができる。従って
精製度が低い食塩を原料として製造した粗製水酸化ナト
リウム溶液を本発明方法によって精製することにより、
不純物濃度を極めて低くすることができる。
は、陽極室にて溶出する不純物は上述のように、陽極室
内に陰イオン又は水酸化物の状態で残存するため、精製
後の水酸化ナトリウム溶液に含まれる不純物は陰極室に
て溶出する分のみとなる。従って陰極室にて溶出する量
は電解槽全体から溶出する場合と比べて少なくなるた
め、この点においても不純物濃度は低くなる。
図1に示す単極式の電解槽1のみならず、例えば図2に
示すような複極式の電解槽5を用いるようにしてもよ
い。この電解槽5は例えば2枚の陽イオン交換膜51、
52により槽5を陰極室53と、この両側に設けられた
陽極室54、55との3つの室に区画して構成される。
またこの図において、56は陰極、57、58は陽極で
あり、供給管、排気管、排出管は省略して示してある。
このような電解槽5では、陽極室54、55に不純物濃
度が高い粗製水酸化ナトリウム溶液が注入され、陰極室
53にて不純物濃度が低い高純度水酸化ナトリウム溶液
が生成されるが、1回の電気分解により濃度の高い水酸
化ナトリウム溶液を得ることができ、電解槽の設置に要
する面積の有効利用を図ることができる。
槽1や複極式の電解槽5を複数連結した電解槽において
実施してもよいし、その他各種の電解槽において実施す
ることができる。
ム溶液の他、水酸化カリウム溶液、水酸化バリウム溶液
等のアルカリ金属あるいはアルカリ土類金属の水酸化物
からなるアリカリであって可溶性のものの精製に適用す
ることができる。
に、不純物として鉄を1.7ppm含む30〜40%水
酸化ナトリウム溶液を注入し、陰極室12に超純水を1
0リットル/時の速度で注入しながら、10アンペアの
電流を通じて1時間電気分解を行った。電圧は水酸化ナ
トリウム生成に必要な理論分解電圧1.3ボルトの2倍
以上の値を用いた。陰極室12にて得られた水酸化ナト
リウム溶液は濃度が13%、不純物濃度が30ppb以
下であった。 (実施例2) 実施例1と同様の操作を、陰極室12に
て得られる水酸化ナトリウム溶液の1部例えば4/5量
を循環させながら行ったところ、濃度が37%、不純物
濃度が30ppb以下の水酸化ナトリウム溶液が得られ
た。 (実施例3) 実施例1の操作を、陰極室12への超純
水の注入速度を3リットル/時に設定し、1000アン
ペアの電流を通じて行ったところ、濃度が39%、不純
物濃度が30ppb以下の水酸化ナトリウム溶液が得ら
れた。
とに区画された電解槽において、陽極室に不純物濃度の
高いアルカリ溶液を供給し、陰極室に水を供給して電気
分解を行なうと、陽極室に存在する不純物は陽イオン交
換膜を通過できないため、陰極室において極めて不純物
濃度の低いアルカリ溶液を生成することができる。
図である。
示す断面図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 陽イオン交換膜により陽極室と陰極室と
に区画された電解槽において、前記陽極室に不純物濃度
の高いアルカリ溶液を供給する工程と、 前記陰極室に水を供給する工程と、 前記電解槽において電気分解を行なう工程と、を含み、 前記陽極室から前記陽イオン交換膜を介して金属の陽イ
オンを前記陰極室に通過させ、当該陰極室において前記
電気分解反応によりこの金属の陽イオンの水酸化物を生
成し、当該水酸化物を水に溶解させることにより、不純
物濃度の低いアルカリ溶液を生成することを特徴とする
アルカリ溶液の精製方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP26490495A JP3380658B2 (ja) | 1995-09-19 | 1995-09-19 | アルカリ溶液の精製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0978276A true JPH0978276A (ja) | 1997-03-25 |
JP3380658B2 JP3380658B2 (ja) | 2003-02-24 |
Family
ID=17409837
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JP26490495A Expired - Lifetime JP3380658B2 (ja) | 1995-09-19 | 1995-09-19 | アルカリ溶液の精製方法 |
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Country | Link |
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- 1995-09-19 JP JP26490495A patent/JP3380658B2/ja not_active Expired - Lifetime
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JP3380658B2 (ja) | 2003-02-24 |
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