JPH0633475B2 - Method for metathesis of neutral salt - Google Patents
Method for metathesis of neutral saltInfo
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- JPH0633475B2 JPH0633475B2 JP61283106A JP28310686A JPH0633475B2 JP H0633475 B2 JPH0633475 B2 JP H0633475B2 JP 61283106 A JP61283106 A JP 61283106A JP 28310686 A JP28310686 A JP 28310686A JP H0633475 B2 JPH0633475 B2 JP H0633475B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は中性塩の複分解方法に関する。詳しくは、特定
したイオン交換膜を組合せ構成した三室式電気透析槽に
おいて、塩化ナトリウムに代表される中性塩を分解して
高濃度の酸およびアルカリを高電流効率で生成する簡便
な方法を提供するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for metathesis of neutral salts. More specifically, in a three-chamber electrodialysis tank with a combination of specified ion-exchange membranes, it provides a simple method for decomposing neutral salts typified by sodium chloride to produce high-concentration acids and alkalis with high current efficiency. To do.
従来、塩化ナトリウム等の中性塩を複分解して塩酸およ
び水酸化ナトリウム等のアルカリを生成する手段とし
て、イオン交換膜を用いる方法がある。かかる方法は、
陽・陰の電極間に陽イオン交換膜とバイポーラー膜(複
合膜)および陰イオン交換膜を順に繰返し配して、陽イ
オン交換膜と陰イオン交換膜との間に塩室、陽イオン交
換膜とバイポーラー膜の陰イオン交換膜槽側との間に塩
基室およびバイポーラー膜の陽イオン交換膜槽側と陰イ
オン交換膜との間に酸室を構成してなる三室式電気透析
槽において実施される。即ち、上記した構成の三室式イ
オン交換膜電気透析槽の塩室に中性塩の水溶液,塩基室
に希薄なアルカリ溶液又は水、酸室に希薄な塩酸又は水
を流通させながら両極間に直流電圧を印加することによ
つて、該中性塩、例えば塩化ナトリウムのナトリウムイ
オン(Na+)および塩素イオン(Cl-)がそれぞれ陽
イオン交換膜および陰イオン交換膜を透過して塩基室お
よび酸室に排出され、同時にバイポーラー膜において水
が解離した水酸イオン(OH-)および水素イオン
(H+)とにより、水酸化ナトリウム(NaOH)および
塩酸(HCl)が生成する。Conventionally, there is a method of using an ion exchange membrane as a means for metathesis of a neutral salt such as sodium chloride to generate an alkali such as hydrochloric acid and sodium hydroxide. Such a method
A cation exchange membrane, a bipolar membrane (composite membrane), and an anion exchange membrane are repeatedly arranged in sequence between the cation and anion electrodes, and a salt chamber and a cation exchange are provided between the cation exchange membrane and the anion exchange membrane. Three-chamber electrodialysis tank comprising a base chamber between the membrane and the anion exchange membrane tank side of the bipolar membrane, and an acid chamber between the cation exchange membrane tank side of the bipolar membrane and the anion exchange membrane Is carried out in. That is, a neutral salt solution in the salt chamber of the three-chamber type ion-exchange membrane electrodialysis tank having the above-described structure, a dilute alkaline solution or water in the base chamber, and a dilute hydrochloric acid or water in the acid chamber are passed through a direct current between both electrodes. By applying a voltage, the neutral salt, for example, sodium ion (Na + ) and chloride ion (Cl − ) of sodium chloride permeate the cation exchange membrane and the anion exchange membrane, respectively, and the base chamber and the acid are passed. Sodium hydroxide (NaOH) and hydrochloric acid (HCl) are produced by the hydroxide ion (OH − ) and hydrogen ion (H + ) which are discharged into the chamber and at the same time water is dissociated in the bipolar membrane.
しかしながら、このような従来の三室式イオン交換膜電
気透析槽において中性塩を複分解する方法では、バイポ
ーラー膜を通過する酸およびアルカリの逆拡散による中
和、あるいは陰イオン交換膜の水素イオン(H+)透過
性が大きいこと等により、生成する酸,アルカリの濃度
および電流効率が低い問題があつた。However, in such a conventional method of metathesis of neutral salts in a three-chamber type ion exchange membrane electrodialysis tank, neutralization by reverse diffusion of acid and alkali passing through a bipolar membrane or hydrogen ion of anion exchange membrane ( Due to the large H + ) permeability and the like, there was a problem that the concentration of generated acid and alkali and the current efficiency were low.
本発明者らは上記の問題点に鑑み、鋭意研究の結果、特
定した陽イオン交換膜とバイポーラー膜および陰イオン
交換膜をそれぞれ組合せ構成した三室式イオン交換膜電
気透析槽を用いて、その塩室に中性塩の水溶液を供給し
て電気透析処理することにより、高濃度の酸およびアル
カリを高電流高率で生成できることを見い出し、本発明
を提案するに至つた。即ち、本発明によれば、少くとも
少くとも一方の表面に交換容量が10-6〜10-2eq/cm
2の割合で陰イオン交換層を有する1価陽イオン選択透
過性の陽イオン交換膜、陰イオン交換膜層と陽イオン交
換膜層を有し、且つ該陽イオン交換膜層の固定イオン濃
度が10N以上であるバイポーラ膜、および炭素数9〜
30の長鎖アルキル基を結合したアミノ基を有する陰イ
オン交換膜を陽・陰の電極間に順に繰返し配列して、陽
イオン交換膜とバイポーラ膜の陰イオン交換膜層側との
間に塩基室、バイポーラ膜の陽イオン交換膜層側と陰イ
オン交換膜との間に酸室および陰イオン交換膜と陽イオ
ン交換膜との間に塩室を構成した三室式電気透析槽を用
いて、塩室に中性塩の水溶液を供給して電気透析するこ
とを特徴とする中性塩の複分解方法が提供される。In view of the above problems, as a result of intensive studies, the present inventors have used a three-chamber type ion exchange membrane electrodialysis tank in which a specified cation exchange membrane, a bipolar membrane, and an anion exchange membrane are configured in combination, respectively. It has been found that high-concentration acid and alkali can be produced at a high current and a high rate by supplying an aqueous solution of a neutral salt to a salt chamber and performing electrodialysis treatment, and has led to the present invention. That is, according to the present invention, the exchange capacity of at least one surface is 10 −6 to 10 −2 eq / cm 2.
A monovalent cation selective permeable cation exchange membrane having an anion exchange layer in a ratio of 2 , anion exchange membrane layer and a cation exchange membrane layer, and a fixed ion concentration of the cation exchange membrane layer is Bipolar film having 10 N or more, and carbon number 9 to
Anion exchange membranes having amino groups bonded with 30 long-chain alkyl groups are repeatedly arranged in sequence between the cation and anion electrodes to form a base between the cation exchange membrane and the anion exchange membrane layer side of the bipolar membrane. Chamber, using a three-chamber electrodialysis tank having an acid chamber between the cation exchange membrane layer side of the bipolar membrane and the anion exchange membrane and a salt chamber between the anion exchange membrane and the cation exchange membrane, Provided is a method for metathesis of neutral salt, which comprises supplying an aqueous solution of neutral salt to a salt chamber for electrodialysis.
本発明に供される中性塩としては、一般に塩化ナトリウ
ムや塩化カリウムなどのアルカリ金属塩化物或いは硫酸
ナトリウム,硝酸カリウム,硫酸カリウム,硝酸ナトリ
ウム,或いはこれらの混合物の水溶液で用いられ、該中
性塩の濃度は0.1重量(Wt)%乃至飽和までの濃度で選
択できるが20wt%以上が一般的である。The neutral salt used in the present invention is generally an alkali metal chloride such as sodium chloride or potassium chloride, or an aqueous solution of sodium sulfate, potassium nitrate, potassium sulfate, sodium nitrate, or a mixture thereof. The concentration can be selected from 0.1 wt% (Wt)% to saturation, but is generally 20 wt% or more.
本発明は、特定した3種のイオン交換膜を組合せ構成し
た三室式電気透析槽において、上記した如き中性塩を電
気透析して高濃度の酸およびアルカリを高電流効率で得
るために、該イオン交換膜として少なくとも一方の表面
に陰イオン交換層を有する陽イオン交換膜,陽イオン交
換膜層と陰イオン交換膜層を有し且つ該陽イオン交換膜
層の固定イオン濃度が10N以上であるバイポーラー
膜、および長鎖アルキル基を結合したアミノ基を有する
陰イオン交換膜を用いることが重要である。In order to obtain a high-concentration acid and alkali with high current efficiency by electrodialyzing a neutral salt as described above in a three-chamber type electrodialysis tank in which the specified three kinds of ion exchange membranes are combined and constructed, A cation exchange membrane having an anion exchange layer on at least one surface as an ion exchange membrane, a cation exchange membrane layer and an anion exchange membrane layer, and a fixed ion concentration of the cation exchange membrane layer is 10 N or more. It is important to use bipolar membranes and anion exchange membranes with amino groups attached to long chain alkyl groups.
即ち、本発明に用いる陽イオン交換膜としては、その少
くとも片面に陰イオン交換層を有する陽イオン交換膜で
ナトリウムイオン(Na+),カリウムイオン(K+)等
の陽イオンを選択的に透過する機能を有する。かかる選
択的陽イオン交換膜としては、例えば公知の陽イオン交
換膜基体の表面に第一級アミン基,第二級アミン基,第
三級アミン基,第四級アンモニウム基などの陰イオン交
換基の少なくとも1種を酸アミド結合,エステル結合な
どにより交換容量10-6〜10-2eq/cm2,好ましくは
10-3〜10-2eq/cm2 の割合で陰イオン交換層とし
て存在させた陽イオン交換膜も用いられるが、さらに基
体である陽イオン交換膜が高架橋度を有するものが好適
に用いられる。具体的には、特に陽イオン交換膜基体の
表面に第四級アンモニウム塩基類とビニルベンジル基と
を有するビニル化合物又はその重合体を陰イオン交換層
として存在させた陽イオン交換膜が好適に用いられる。
なお、本明細書でいう第四級アンモニウム塩基類とは、
単に第四級アンモニウム塩基のみでなく、第四級ピリジ
ウム塩基,スルホニウム塩基,ホスホニウム塩基等のい
わゆるオニウム塩基を含めて総称するものである。ま
た、上記のビニル化合物におけるビニルベンジル基は、
1個又は2個或いは3個以上のいずれでもよい。しかし
ながら、このようなビニル化合物におけるビニルベンジ
ル基が多すぎる場合には、該ビニル化合物の分子間、分
子内で重合が起り易く取り扱いが難しいため、該ビニル
ベンジル基は一般に1〜1000個、特に1〜100個
が好ましい。また、ビニル化合物の有する第四級アンモ
ニウム塩基類の数は、1個以上が有効であるが、多すぎ
ると本発明の効果が発揮されないため、一般に1〜10
00個、特に1〜50個が好ましい。かかる第四級アン
モニウム塩基とビニルベンジル基を有するビニル化合物
の製造方法は特に限定されないが、一般的には例えば次
の方法にて合成される。That is, the cation exchange membrane used in the present invention is a cation exchange membrane having an anion exchange layer on at least one surface thereof, and selectively cations such as sodium ions (Na + ) and potassium ions (K + ) are selected. It has a transparent function. Examples of such a selective cation exchange membrane include anion exchange groups such as primary amine groups, secondary amine groups, tertiary amine groups, and quaternary ammonium groups on the surface of a known cation exchange membrane substrate. At least one of the above is allowed to exist as an anion exchange layer at a rate of exchange capacity of 10 −6 to 10 −2 eq / cm 2 , preferably 10 −3 to 10 −2 eq / cm 2 by an acid amide bond or an ester bond. Although a cation exchange membrane is also used, a cation exchange membrane which is a substrate and has a high degree of crosslinking is preferably used. Specifically, a cation exchange membrane in which a vinyl compound having a quaternary ammonium salt group and a vinylbenzyl group or a polymer thereof is present as an anion exchange layer on the surface of a cation exchange membrane substrate is preferably used. To be
Incidentally, the quaternary ammonium bases in the present specification,
It is a generic term that includes not only quaternary ammonium bases but also so-called onium bases such as quaternary pyridinium bases, sulfonium bases and phosphonium bases. Further, the vinylbenzyl group in the above vinyl compound is
One, two, or three or more may be used. However, when there are too many vinylbenzyl groups in such a vinyl compound, intermolecular or intramolecular polymerization of the vinyl compound is likely to occur and it is difficult to handle the vinyl compound. -100 is preferable. Further, the number of quaternary ammonium bases possessed by the vinyl compound is effectively 1 or more, but if the number is too large, the effect of the present invention will not be exhibited, so generally 1-10.
00 pieces, especially 1 to 50 pieces are preferable. The method for producing such a vinyl compound having a quaternary ammonium salt group and a vinylbenzyl group is not particularly limited, but it is generally synthesized by, for example, the following method.
(1) メチルアミン,エチルアミンなどの一級アミンを
ビニルベンジルクロライドでアルキル化する。(1) Alkylate a primary amine such as methylamine or ethylamine with vinylbenzyl chloride.
(2) エチレンジアミン,プロピレンジアミンなどの二
価の一級アミンをビニルベンジルクロライドと反応さ
せ、必要によりヨウ化メチル,ジメチル硫酸のようなア
ルキル化剤にて第四級アンモニウム塩基とする。(2) A divalent primary amine such as ethylenediamine or propylenediamine is reacted with vinylbenzyl chloride, and if necessary, converted to a quaternary ammonium base with an alkylating agent such as methyl iodide or dimethylsulfate.
(3) 三価以上の三級アミノ化合物、例えば (上記式中R1:CH3,CH3CH3,n≧1 の整数) などに少なくとも1個以上のビニルベンジルクロライド
を反応させる。さらに必要なら、他のアルキル化剤にて
未反応の第三級アミノ基を第四級アミノ基に変換しても
よい。(3) Trivalent or higher tertiary amino compounds, for example (R 1 in the above formula: CH 3 , CH 3 CH 3 , an integer of n ≧ 1) Etc. is reacted with at least one or more vinylbenzyl chloride. Furthermore, if necessary, the unreacted tertiary amino group may be converted to a quaternary amino group with another alkylating agent.
(4) 同一分子中に1個以上のハロゲン原子を有する化
合物例えば、 などにビニルフエニルアルキルN,N−ジアルキルアミ
ンを反応させる。(4) A compound having one or more halogen atoms in the same molecule, for example, Etc. are reacted with vinylphenylalkyl N, N-dialkylamine.
これらの反応条件は無溶媒、又は水,アルコール,アセ
トン,ジメチルホルムアミド,ジメチルスルホオキサイ
ド,ベンゼン,クロロホルム又はそれらの混合撹拌中任
意の濃度で適宜実施すればよく、また反応の温度は一般
に0〜100℃であり、5〜80℃の範囲が好適に採用
出来る。また、前記反応は一般にハイドロキノンなどの
ラジカル重合禁止剤の存在下に行うのが好ましい。These reaction conditions may be carried out in the absence of solvent, or in water, alcohol, acetone, dimethylformamide, dimethylsulfoxide, benzene, chloroform, or a mixture thereof with stirring at any concentration, and the reaction temperature is generally 0-100. C., and the range of 5 to 80.degree. C. can be suitably adopted. Further, it is generally preferable that the reaction is carried out in the presence of a radical polymerization inhibitor such as hydroquinone.
上記したビニル化合物の重合体の製造方法は、特に限定
的ではなく公知の方法を採用すればよく、例えばラジカ
ル重合,カチオン重合など公知の方法で行うことができ
る。即ち、所定のビニル化合物を無溶媒,水,無機塩の
水溶液中、メタノール,エタノール等の有機溶媒などの
単独又は混合溶媒中で、好ましくは0.1N〜4.0
N、特に好ましくは0.2N〜2.0Nの食塩水中でラ
ジカル重合開始剤又はカチオン重合開始剤を加えて重合
すればよい。ラジカル重合の開始剤としては、例えば過
酸化アセチル,過酸化ベンゾイル,過酸化ラウロイル,
ペルオキソ二硫酸カリウム,ペルオキソ二硫酸アンモニ
ウム,t−ブチルヒドロペルオキシド,過酸化水素など
の過酸化物;アゾビスイソブチロニトリル,アゾビス−
2−アミジノプロパン,塩酸塩などのアゾ化合物;更に
は、過酸化水素−アンモニヤ,エチルアミン,Fe(I
I)塩など;ペルオキソ二硫酸塩−亜硫酸ナトリウム,
亜硫酸水素ナトリウム,トリエタノールアミン,Fe
(II)塩など;過塩素酸ナトリウム−亜硫酸ナトリウ
ム;などのレドツクス開始剤も好適に用いられる。ま
た、電離性の放射線を照射してもよい。更にまたカチオ
ン重合の開始剤としては塩化アルミニウム,塩化亜鉛,
塩化第二スズ,塩化チタン,三フツ化ホウ素,五塩化ア
ンチモンなどのハロゲン化金属;リン酸,硫酸,クロル
スルホン酸,過塩素酸,などのプロトン酸;トリエチル
アルミニウムなどの有機金属化合物等が用いられる。The method for producing the vinyl compound polymer described above is not particularly limited, and a known method may be adopted, and for example, a known method such as radical polymerization or cationic polymerization may be used. That is, the predetermined vinyl compound is preferably used in a solvent-free manner, in water, in an aqueous solution of an inorganic salt, in an organic solvent such as methanol or ethanol, or in a mixed solvent, preferably 0.1 N to 4.0.
Polymerization may be carried out by adding a radical polymerization initiator or a cationic polymerization initiator in N, particularly preferably 0.2 N to 2.0 N of saline. Examples of the radical polymerization initiator include acetyl peroxide, benzoyl peroxide, lauroyl peroxide,
Peroxides such as potassium peroxodisulfate, ammonium peroxodisulfate, t-butyl hydroperoxide, hydrogen peroxide; azobisisobutyronitrile, azobis-
Azo compounds such as 2-amidinopropane and hydrochloride; further hydrogen peroxide-ammonia, ethylamine, Fe (I
I) salts, etc .; peroxodisulfate-sodium sulfite,
Sodium bisulfite, triethanolamine, Fe
Redox initiators such as (II) salts; sodium perchlorate-sodium sulfite; and the like are also suitably used. Also, ionizing radiation may be applied. Furthermore, as the initiator of the cationic polymerization, aluminum chloride, zinc chloride,
Metal halides such as stannic chloride, titanium chloride, boron trifluoride and antimony pentachloride; protic acids such as phosphoric acid, sulfuric acid, chlorosulfonic acid, perchloric acid; organometallic compounds such as triethylaluminum To be
上記したビニル化合物の重合条件は如何なる条件を用い
てもよいが、一般には該ビニル化合物の分解温度以下あ
るいは使用する溶媒の沸点以下で実施すればよい。ま
た、重合時間は使用する触媒の種類,重合温度等によつ
て異なり一概に限定出来ないが、一般にレドツクス系重
合開始剤を用いる場合は5分〜10時間程度、ラジカル重
合開始剤を用いる場合は3時間〜3日程度の範囲から選
ぶと好適である。Any polymerization conditions may be used for the vinyl compound described above, but generally, the polymerization may be carried out at a temperature not higher than the decomposition temperature of the vinyl compound or not higher than the boiling point of the solvent used. The polymerization time varies depending on the type of catalyst used, the polymerization temperature, etc. and cannot be unconditionally limited, but generally 5 minutes to 10 hours when a redox polymerization initiator is used, and when a radical polymerization initiator is used. It is preferable to select from a range of about 3 hours to 3 days.
本発明の陽イオン交換膜において、上記した如きビニル
化合物又はその重合体を陽イオン交換膜基体の表面に存
在させる量は、該陽イオン交換膜基体の種類,電荷等に
よつて異なるが、一般には0.001mg/cm2以上で陽イオン
交換膜層の1/2以下、特に1/3以下が好ましい。In the cation exchange membrane of the present invention, the amount of the vinyl compound or polymer thereof as described above to be present on the surface of the cation exchange membrane substrate varies depending on the type of the cation exchange membrane substrate, charge, etc. Is 0.001 mg / cm 2 or more and is preferably 1/2 or less, particularly 1/3 or less of the cation exchange membrane layer.
上記した選択性陽イオン交換膜の基体である陽イオン交
換膜も特に限定されないが、一般には陽イオン交換基ま
たは陽イオン交換基の導入に適した官能基を有するモノ
マーと共重合可能な他のモノマー、架橋を形成する共重
合モノマー,可塑剤,重合触媒および必要に応じて補強
材としての微粉末熱可塑性高分子物質,基材等を公知の
方法で重合して得られる。上記の陽イオン交換基として
は例えば、スルホン酸基,カルボン酸基,ホスホン酸
基,硫酸エステル基,リン酸エステル基,チオール基,
重金属との間にキレート構造を作り得るような活性基等
であり、イオン交換基の導入に適した官能基を有するモ
ノマーとしては、スチレン,スチレンスルホン酸誘導
体,ビニルスルホン酸誘導体,アクリル酸エステル,無
水マレイン酸等であり、共重合可能なモノマーとして
は、例えばクロロメチルスチレン等の芳香族ビニルモノ
マー類,アクリロニトリル等のビニルモノマー類等があ
げられる。また架橋を形成する共重合モノマー(架橋
剤)としては、例えばジビニルベンゼン類,トリビニル
シクロヘキサン類,エチレングリコールジメタクリレー
ト類,ジビニルナフタレン,ジビニルトルエン,プロピ
レングライコールジアクリレート類等である。さらに、
可塑剤としては例えばジオクチルフタレート,ジプチル
フタレート等であり、重合触媒としては例えば過酸化ベ
ンゾイル,アゾイソプチロニトリル,ジクミルパーオキ
サイド等があげられる。かかる本発明の陽イオン交換膜
における架橋度は、架橋剤の添加割合を尺度として一般
に10〜50%、好ましくは15〜30%を高くするこ
とが、本発明において有効である。The cation exchange membrane, which is the substrate of the above-mentioned selective cation exchange membrane, is not particularly limited, but generally, other cation exchange groups or other monomers copolymerizable with a monomer having a functional group suitable for introducing a cation exchange group are used. It is obtained by polymerizing a monomer, a copolymerizable monomer forming a crosslink, a plasticizer, a polymerization catalyst and, if necessary, a fine powder thermoplastic polymer substance as a reinforcing material, a base material and the like by a known method. Examples of the cation exchange group include a sulfonic acid group, a carboxylic acid group, a phosphonic acid group, a sulfuric acid ester group, a phosphoric acid ester group, a thiol group,
Examples of the monomer having an active group capable of forming a chelate structure with a heavy metal and having a functional group suitable for introducing an ion exchange group include styrene, a styrenesulfonic acid derivative, a vinylsulfonic acid derivative, an acrylic acid ester, Examples of the copolymerizable monomer such as maleic anhydride include aromatic vinyl monomers such as chloromethylstyrene and vinyl monomers such as acrylonitrile. Examples of copolymerizable monomers (crosslinking agents) that form crosslinks include divinylbenzenes, trivinylcyclohexanes, ethylene glycol dimethacrylates, divinylnaphthalene, divinyltoluene, and propylene glycol diacrylates. further,
Examples of the plasticizer include dioctyl phthalate and diptyl phthalate, and examples of the polymerization catalyst include benzoyl peroxide, azoisobutyronitrile and dicumyl peroxide. It is effective in the present invention that the degree of crosslinking in the cation exchange membrane of the present invention is generally 10 to 50%, preferably 15 to 30%, with the addition ratio of the crosslinking agent as a scale.
上記した陽イオン交換膜は含水の状態でもよいし、無水
の状態でもよいが、通常は含水の状態で使用される。ま
た、陽イオン交換膜の陽イオン交換基は、水素型でもよ
いし、塩型でもよく、更にまた塩類,酸,塩基その他の
物質が陽イオン交換膜中に含まれていてもよい。The above-mentioned cation exchange membrane may be in a water-containing state or an anhydrous state, but is usually used in a water-containing state. Further, the cation exchange group of the cation exchange membrane may be of a hydrogen type or a salt type, and salts, acids, bases and other substances may be contained in the cation exchange membrane.
上記した陽イオン交換膜において陽イオン交換膜基体の
少くとも一方の面に前記ビニル化合物又は該ビニル化合
物の重合体を存在させる方法は、特に限定的ではなく公
知の方法をそのまま採用することが出来る。一般に工業
的に採用される代表的な方法を例示すれば次の方法があ
る。例えば、陽イオン交換膜の片面又は両面に前記した
ビニル化合物又は該ビニル化合物の重合体をそのまま又
は適当な溶媒に溶解又は分散させたものを塗布,噴霧す
るとよい。また、ビニル化合物又は該ビニル化合物の重
合体を含む溶液に陽イオン交換膜を浸漬し、必要に応じ
て過剰の付着したビニル化合物又は該ビニル化合物の重
合体を取りのぞく方法を採用してもよい。更に、陽イオ
ン交換膜を必要に応じて陽イオン交換膜と陰イオン交換
膜とを交互に電気透析槽に組込んだ後、通電下或いは非
通電下に該ビニル化合物又は該ビニル化合物の重合体を
含む溶液を流通する手段を採用することも出来る。更に
また、前記ビニル化合物の重合体を陽イオン交換膜の少
くとも一方の表面に存在させる手段は、前記ビニル化合
物を陽イオン交換膜の少くとも一方の表面に存在させた
後、該ビニル化合物を重合する手段が好適に採用でき
る。このような重合の手段としては、一般にビニル化合
物が少くとも一方の表面に存在する陽イオン交換膜を重
合開始剤を含む溶液と接触させることにより、該ビニル
化合物を重合することが出来る。使用する重合開始剤の
種類によつては、低温下にビニル化合物と重合開始剤と
を含む溶液を陽イオン交換膜の少くとも一方の表面に存
在させておき、温度を上昇させることにより該ビニル化
合物を重合させる手段を採用することも出来る。或い
は、ビニル化合物を陽イオン交換膜の両面に存在させ、
次いで片面のみ上記重合開始剤と接触させる手段も用い
られる。尚、上記したビニル化合物の重合は、いずれの
場合も窒素雰囲気下に行うのが好ましい。In the above-mentioned cation exchange membrane, the method of allowing the vinyl compound or the polymer of the vinyl compound to exist on at least one surface of the cation exchange membrane substrate is not particularly limited, and a known method can be adopted as it is. . The following methods are given as examples of typical methods that are generally adopted industrially. For example, one side or both sides of the cation exchange membrane may be coated or sprayed with the above-mentioned vinyl compound or a polymer of the vinyl compound as it is or in a solution or dispersion thereof in an appropriate solvent. Further, a method of immersing the cation exchange membrane in a solution containing a vinyl compound or a polymer of the vinyl compound, and removing excess vinyl compound or the polymer of the vinyl compound, if necessary, may be adopted. . Furthermore, after optionally incorporating a cation exchange membrane into the electrodialysis tank with a cation exchange membrane and an anion exchange membrane alternately, the vinyl compound or a polymer of the vinyl compound is energized or de-energized. It is also possible to employ a means for circulating a solution containing Furthermore, the means for causing the polymer of the vinyl compound to be present on at least one surface of the cation exchange membrane is such that after the vinyl compound is present on at least one surface of the cation exchange membrane, the vinyl compound is Means for polymerizing can be preferably adopted. As a means for such polymerization, generally, the vinyl compound can be polymerized by contacting a cation exchange membrane having a vinyl compound on at least one surface with a solution containing a polymerization initiator. Depending on the type of polymerization initiator used, a solution containing a vinyl compound and a polymerization initiator is allowed to exist on at least one surface of a cation exchange membrane at a low temperature, and the temperature is raised to increase the vinyl compound. Means for polymerizing the compound can also be adopted. Alternatively, the vinyl compound is present on both sides of the cation exchange membrane,
Then, a means in which only one side is brought into contact with the polymerization initiator is also used. In any case, the above-mentioned polymerization of the vinyl compound is preferably carried out in a nitrogen atmosphere.
次に、本発明に用いるバイポーラー膜は、電場下におい
て水を解離する能力を有するもので片面が陽イオン交換
膜層と他面が陰イオン交換膜層よりなる合せ膜で、且つ
該陽イオン交換膜層の固定イオン濃度が10N以上、特
に10〜20Nであることが好ましい。即ち、陽イオン
交換膜層の固定イオン濃度が10Nより少ないバイポー
ラー膜の場合は加水分解効率が低くなるし、また、水素
イオン(H+),水酸基(OH-)イオンの逆拡散が大き
くなる。また該固定イオン濃度の上限については、特に
制限されないが、一般に20N程度でそれより大きくな
ると膜抵抗が増大したりして、いずれも電流効率の低下
を招く。かかるバイポーラー膜としては、ハロゲン置換
アルキル基と重合可能なビニル基を有する芳香族化合物
モノマー,ビニル基を有するニトリル化合物モノマーお
よび架橋を形成する共重合モノマー特に、多価ビニル化
合物モノマーを主とするモノマー混合物を重合して高分
子膜状物を形成した後、該高分子膜状物の一方の面を架
橋処理するとともに陽イオン交換基を導入し、他方の面
に陰イオン交換基を導入して得られるバイポーラー膜が
好適に用いられる。上記したバイポーラー膜に用いるハ
ロゲン置換アルキル基と重合可能なビニル基を有する芳
香族モノマーとしては、例えばクロルメチルスチレン,
クロルメチルビニルナフタレン,ブロモメチルスチレ
ン,ブロモメチルビニルナフタレン等である。かかるハ
ロゲン置換アルキル基と重合可能なビニル基を有する芳
香族化合物モノマーは、得られるバイポーラー膜の陽イ
オン交換膜層を緻密に且つ固定イオン濃度を高くするた
めに、一般に全モノマーの60重量(wt)%以上、特に6
0〜95wt%が好ましい。即ち、芳香族化合物モノマ
ーの割合が60wt%より少ない場合には、高分子膜状
物を形成した後、架橋処理とともに陽イオン交換基を導
入しても緻密な陽イオン交換膜層が得られないために、
10N以上の高固定イオン濃度を有するバイポーラー膜
が得られず、芳香族化合物モノマーの割合が95wt%
より多い場合には、得られるバイポーラー膜の電気抵抗
が高くなるため好ましくない。また、上記したビニル基
を有するニトリル化合物としては、例えばアクリロニト
リル,メタクリロニトリルなどの低分子量モノマーであ
り、該モノマーは後記する陽イオン交換基の導入速度を
速め且つ得られるバイポーラー膜の電気抵抗を低くする
ために、一般に全モノマー重量の5〜20%、特に10
〜15%が好ましく、20%より多すぎると陽イオン交
換膜層における固定イオン濃度が減少する。さらに、架
橋剤としては、前記した陽イオン交換膜の製法で用いら
れる架橋を形成する共重合モノマーが特に制限されない
が、特にジビニルベン類,トリビニルシクロヘキサン
類,ジビニルナフタレン類,ジビニルトルエン類,プロ
ピレングライコールなどのジメタクリレート類など多価
ビニル化合物モノマーが好適であり、一般に全モノマー
に対して1〜10wt%の割合で用いることが好まし
い。なお、上記した各モノマーとともに、必要に応じて
前記したような陽イオン交換基の導入に適した官能基を
有するビニルモノマー類を併用したモノマー混合物を用
いることも出来る。Next, the bipolar membrane used in the present invention has the ability to dissociate water under an electric field and is a combined membrane having a cation exchange membrane layer on one side and an anion exchange membrane layer on the other side, and the cation The fixed ion concentration of the exchange membrane layer is preferably 10 N or higher, and particularly preferably 10 to 20 N. That is, in the case of a bipolar membrane in which the fixed ion concentration of the cation exchange membrane layer is less than 10N, the hydrolysis efficiency is low, and the reverse diffusion of hydrogen ion (H + ) and hydroxyl group (OH − ) ion is large. . Further, the upper limit of the fixed ion concentration is not particularly limited, but generally, when it is about 20 N and becomes larger than that, the film resistance increases, and in both cases, the current efficiency decreases. The bipolar film is mainly composed of an aromatic compound monomer having a halogen-substituted alkyl group and a polymerizable vinyl group, a nitrile compound monomer having a vinyl group, and a copolymerizing monomer forming a crosslink, particularly a polyvalent vinyl compound monomer. After polymerizing the monomer mixture to form a polymer film, one side of the polymer film is cross-linked and a cation exchange group is introduced, and an anion exchange group is introduced on the other side. The bipolar film obtained by this is preferably used. Examples of the aromatic monomer having a vinyl group capable of polymerizing with a halogen-substituted alkyl group used in the above bipolar film include chloromethylstyrene,
Examples include chloromethylvinylnaphthalene, bromomethylstyrene, bromomethylvinylnaphthalene, and the like. Such an aromatic compound monomer having a halogen-substituted alkyl group and a polymerizable vinyl group is generally used in an amount of 60% by weight of all monomers in order to make the cation exchange membrane layer of the obtained bipolar membrane dense and to increase the fixed ion concentration. wt)% or more, especially 6
0 to 95 wt% is preferable. That is, when the proportion of the aromatic compound monomer is less than 60 wt%, a dense cation exchange membrane layer cannot be obtained even if a cation exchange group is introduced together with the crosslinking treatment after forming the polymer membrane. for,
A bipolar film having a high fixed ion concentration of 10 N or more was not obtained, and the ratio of the aromatic compound monomer was 95 wt%.
If the amount is larger than the above range, the electric resistance of the obtained bipolar film becomes high, which is not preferable. The above-mentioned vinyl group-containing nitrile compound is, for example, a low molecular weight monomer such as acrylonitrile or methacrylonitrile, and the monomer accelerates the introduction rate of a cation exchange group described later and has an electric resistance of the obtained bipolar membrane. To lower the total monomer weight, generally 5-20%, especially 10%.
-15% is preferable, and if it is more than 20%, the fixed ion concentration in the cation exchange membrane layer decreases. Further, the cross-linking agent is not particularly limited to the cross-linking copolymerizable monomer used in the method for producing the cation exchange membrane described above, but in particular divinylbens, trivinylcyclohexanes, divinylnaphthalene, divinyltoluenes, propylene glycol. Polyvalent vinyl compound monomers such as dimethacrylates such as equol are suitable, and it is generally preferable to use them in a proportion of 1 to 10 wt% with respect to the total monomers. It is also possible to use a monomer mixture in which vinyl monomers having a functional group suitable for introducing a cation exchange group as described above are used together with each of the above-mentioned monomers, if necessary.
上記したモノマー混合物を用いて高分子膜状物を形成す
る方法は、公知のイオン交換膜の製法に準じて行なえば
よい。例えば、上記したモノマー混合物を膜状に重合成
型する方法あるいは布状,フイルム状等の線状高分子化
合物中にモノマー混合物を含浸重合させる方法などであ
る。この際、前記した陽イオン交換膜の製造に用いると
同様な重合触媒,可塑剤,あるいは必要に応じて補強材
としての微粉末熱可塑性高分子物質、および例えば硝子
繊維,ビニロン,カネカロン,テビロン,サラン,ボン
ネル(以上、商品名),ポリエチレン,ポリプロピレン
などの公知の布状物あるいは網状物の基材などが適宜に
用いられる。次いで、上記により得られる高分子膜状物
の一方の面を架橋処理して陽イオン交換基を導入するこ
とにより、所定の陽イオン交換膜層を形成する。このよ
うな陽イオン交換層を高分子膜状物の片面に形成する方
法は、一般にポリプロピレン,ポリフツ化ビニル、ポリ
四フツ化エチレン等のフイルムを高分子膜状物の片面に
貼り合わせたり、また高分子膜状物を2枚の枠に挾み付
ける方法等により、片面だけを露出させた後、該片面に
ハロアルキル基を介した架橋処理および陽イオン交換基
の導入を行うことにより達成される。このようなハロア
ルキル基による架橋処理は、一般に公知の硫酸,塩化ア
ルミニウム,四塩化スズ,四塩化チタンなどのフリーデ
ル・クラフト触媒を用いて行うことができる。なお、陽
イオン交換基としてスルホン基を導入する場合には濃硫
酸,クロルスルホン酸またはこれらの混合物を用いるこ
とによつて架橋が同時に達成される。なお、陽イオン交
換基としてはスルホン基のほかカルボキシル基,ホスホ
ン基などが公知の方法によつて導入される。このように
して得られる陽イオン交換膜層における架橋の程度は、
一般に濃硫酸,クロルスルホン酸等の膜における拡散速
度をコントロールすることにより適宜調整される。この
架橋の程度が小さくなると、得られる陽イオン交換膜層
の固定イオン濃度が高く、緻密な陽イオン交換膜層が得
られず、逆に架橋の程度が大きくなると膜抵抗が大きく
なるため、いずれも好ましくない。このような陽イオン
交換膜層の厚みは、バイポーラー膜厚みの1〜50%,
好ましくは5〜30%で、この範囲より大きくなると膜
抵抗が大きくなる。The method for forming a polymer film-like material using the above-mentioned monomer mixture may be carried out according to a known method for producing an ion exchange membrane. For example, there is a method of polymerizing and molding the above-mentioned monomer mixture into a film or a method of impregnating and polymerizing the monomer mixture into a linear polymer compound such as cloth and film. At this time, the same polymerization catalyst as that used in the production of the cation exchange membrane, a plasticizer, or a fine powdered thermoplastic polymer substance as a reinforcing material, if necessary, and, for example, glass fiber, vinylon, canecarone, teviron, A known cloth-like or net-like base material such as Saran, Bonnell (above, trade name), polyethylene, polypropylene, etc. is appropriately used. Next, one surface of the polymer film obtained above is subjected to a crosslinking treatment to introduce a cation exchange group, thereby forming a predetermined cation exchange membrane layer. A method of forming such a cation exchange layer on one side of a polymer film material is generally a method in which a film of polypropylene, polyvinyl fluoride, polytetrafluoroethylene or the like is attached to one surface of the polymer film material, or It is achieved by exposing one side only by a method such as sandwiching a polymer film-like substance between two frames, and then performing a crosslinking treatment via a haloalkyl group and introducing a cation exchange group on the one side. . Such a crosslinking treatment with a haloalkyl group can be carried out using a generally known Friedel-Crafts catalyst such as sulfuric acid, aluminum chloride, tin tetrachloride or titanium tetrachloride. When a sulfone group is introduced as a cation exchange group, cross-linking can be achieved at the same time by using concentrated sulfuric acid, chlorosulfonic acid or a mixture thereof. In addition to the sulfone group, a carboxyl group, a phosphon group, or the like is introduced as the cation exchange group by a known method. The degree of crosslinking in the cation exchange membrane layer thus obtained is
Generally, it is appropriately adjusted by controlling the diffusion rate of concentrated sulfuric acid, chlorosulfonic acid, etc. in the membrane. If the degree of this cross-linking becomes small, the fixed ion concentration of the obtained cation-exchange membrane layer will be high, and a dense cation-exchange membrane layer will not be obtained. Conversely, if the degree of cross-linking will become large, the membrane resistance will increase. Is also not preferable. The thickness of such a cation exchange membrane layer is 1 to 50% of the thickness of the bipolar membrane,
It is preferably 5 to 30%, and if it exceeds this range, the film resistance increases.
さらに、上記した高分子膜状物の他方の面(フイルムが
貼り合わされた高分子膜状物においては該フイルムを剥
いだ面)に陰イオン交換基を導入し陰イオン交換膜層を
形成することにより、バイポーラー膜を得る。このよう
な陰イオン交換基の種類及び導入の方法は、公知の方法
が特に制限なく用いられ、例えば第一アミン,第二アミ
ン,第三アミンの少なくとも1種を含む化合物、特に強
塩基性の陰イオン交換基とするために好適な第三アミン
を含む化合物等を水,アルコール,アセトン等に溶解せ
しめた浴中に、前記した片面に陽イオン交換膜層を有す
る高分子膜状物を浸漬する方法等である。この際、用い
られるアミン化合物としては例えばトリメチルアミン,
トリエチルアミン,トリエタノールアミン等である。こ
の後、一般に希塩酸,水,希薄塩化ナトリウム溶液中で
コンデイシヨニング処理を施こすことにより、目的とす
るバイポーラー膜が得られる。なお、得られるバイポー
ラー膜の陰イオン交換膜層における固定イオン濃度は、
一般に5〜20Nである。Further, an anion exchange group is introduced to the other surface of the above-mentioned polymer film-like material (the surface of the polymer film-like material to which the film is adhered, the film is removed) to form an anion-exchange membrane layer. To obtain a bipolar film. As for the type and introduction method of such anion exchange group, known methods can be used without particular limitation. For example, a compound containing at least one kind of primary amine, secondary amine and tertiary amine, especially a strongly basic compound, can be used. Immersion of the polymer membrane having a cation exchange membrane layer on one side in a bath prepared by dissolving a compound containing a tertiary amine suitable as an anion exchange group in water, alcohol, acetone or the like. It is a method to do. At this time, the amine compound used is, for example, trimethylamine,
Examples include triethylamine and triethanolamine. After that, a target bipolar film is obtained by generally performing a conditioning treatment in dilute hydrochloric acid, water, or dilute sodium chloride solution. The fixed ion concentration in the anion exchange membrane layer of the obtained bipolar membrane is
Generally, it is 5 to 20N.
本発明に用いる陰イオン交換膜は、長鎖アルキル基を結
合したアミノ基を有することが必要である。かかる陰イ
オン交換膜を得るためには、長鎖アルキル基を結合した
アミノ基を有するビニルモノマーとして、該長鎖アルキ
ル基が一般に炭素数9〜30、特に11〜18を用いる
ことが好ましい。即ち、上記した長鎖アルキル基の炭素
数が9より小さい場合には、得られる陰イオン交換膜の
固定イオン濃度が低下する傾向があり、また炭素数が3
0より大きい場合には、得られる陰イオン交換膜の電気
抵抗が増大する傾向がある。また、上記の長鎖アルキル
基は直鎖状のものが固定イオン濃度の向上により有効で
あるが、分岐状であつてもよい。かかるビニルモノマー
の長鎖アルキル基は、前記したアミノ基に少なくとも1
つ結合していることが必要である。即ち、陰イオン交換
膜の固定イオン濃度を高める従来方法として、陰イオン
交換膜のアミノ基に長鎖アルキルハライドを反応させて
長鎖アルキル基を結合させる方法があるが、この方法で
は表層部のみに長鎖アルキル基が結合し、陰イオン交換
膜の内部まで固定イオン濃度を高めることができないと
いう問題を有する。これに対して、上記の方法にあつて
は、陰イオン交換膜を構成するモノマーとして既に長鎖
アルキル基を結合したアミノ基を有するモノマーを用い
ることにより、上記の問題を生ずることなく、高い固定
イオン濃度とイオン交換容量を有する陰イオン交換膜が
得られるのである。上記に用いるビニルモノマーのアミ
ノ基に結合する長鎖アルキル基の数は、1つあるいは3
つの場合に比べて2つの場合は、特に得られる陰イオン
交換膜の固定イオン濃度の向上効果に優れているため好
ましい。The anion exchange membrane used in the present invention needs to have an amino group to which a long-chain alkyl group is bonded. In order to obtain such an anion exchange membrane, it is preferable that the long-chain alkyl group generally has 9 to 30 carbon atoms, particularly 11 to 18 carbon atoms as the vinyl monomer having an amino group to which a long-chain alkyl group is bonded. That is, when the carbon number of the long-chain alkyl group is smaller than 9, the fixed ion concentration of the obtained anion exchange membrane tends to decrease, and the carbon number of 3 is 3.
When it is larger than 0, the electric resistance of the obtained anion exchange membrane tends to increase. The long-chain alkyl group is preferably a straight-chain alkyl group because it improves the fixed ion concentration, but it may be branched. The long-chain alkyl group of the vinyl monomer has at least one of the above amino groups.
Need to be connected. That is, as a conventional method of increasing the fixed ion concentration of the anion exchange membrane, there is a method of reacting an amino group of the anion exchange membrane with a long chain alkyl halide to bond the long chain alkyl group, but in this method, only the surface layer portion is formed. There is a problem in that the long-chain alkyl group is bonded to and the fixed ion concentration cannot be increased to the inside of the anion exchange membrane. On the other hand, in the above method, by using a monomer having an amino group to which a long-chain alkyl group has already been bonded as a monomer constituting the anion exchange membrane, high immobilization can be achieved without causing the above problems. Thus, an anion exchange membrane having an ion concentration and an ion exchange capacity can be obtained. The number of long-chain alkyl groups bonded to the amino group of the vinyl monomer used above is 1 or 3
Two cases are preferable to two cases because they are particularly excellent in the effect of improving the fixed ion concentration of the obtained anion exchange membrane.
かかる長鎖アルキル基を結合したアミノ基を有するビニ
ルモノマーは、少なくとも1つの長鎖アルキル基を結合
したアミノ基を有するものであれば特に制限されない。
この好適なビニルモノマーを例示すれば、一般式 ただし、式(1)〜(4)においてR1は炭素数9〜20のア
ルキル基,R2は炭素数1〜20のアルキル基,nは1
〜4の整数を示すような特にビニルベンゼン類およびビ
ニルナフタレン類が挙げられる。これらの一般式で示さ
れるビニルモノマーのうち、代表的なものを具体的に例
示すれば 等が挙げられる。The vinyl monomer having an amino group having a long-chain alkyl group bonded thereto is not particularly limited as long as it has an amino group having at least one long-chain alkyl group bonded.
Illustrative of this suitable vinyl monomer is the general formula However, in the formulas (1) to (4), R 1 is an alkyl group having 9 to 20 carbon atoms, R 2 is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and n is 1
In particular, vinyl benzenes and vinyl naphthalenes having an integer of 4 to 4 are mentioned. Of the vinyl monomers represented by these general formulas, typical ones will be specifically shown. Etc.
本発明の陰イオン交換膜を得るためには、架橋剤を用い
ることにより陰イオン交換膜内に架橋構造を形成させ
て、その膨潤度を減少させ、固定イオン濃度を高く保つ
ことが好ましく、前記のアミノ基を有するビニルモノマ
ーと共重合可能な多官能性ビニルモノマーが特に制限な
く使用される。代表的な架橋剤を例示すれば、ジビニル
ベンゼン類,トリビニルシクロヘキサン類,エチレング
リコールジメタクリレート類,ジビニルナフタレン類,
ジビニルトルエン類,ポリビニルピリジン類,プロピレ
ングリコールジメタクリレート類,プロピレングリコー
ルジアクリレート類等が挙げられる。In order to obtain the anion exchange membrane of the present invention, it is preferable to form a crosslinked structure in the anion exchange membrane by using a crosslinking agent to reduce the degree of swelling and maintain a high fixed ion concentration. The polyfunctional vinyl monomer copolymerizable with the vinyl monomer having an amino group is used without particular limitation. Examples of typical cross-linking agents include divinylbenzenes, trivinylcyclohexanes, ethylene glycol dimethacrylates, divinylnaphthalene,
Examples include divinyltoluenes, polyvinylpyridines, propylene glycol dimethacrylates, propylene glycol diacrylates and the like.
本発明に用いる陰イオン交換膜は、前記した長鎖アルキ
ル基を結合したアミノ基を有するビニルモノマーと架橋
剤とを含み、必要に応じてこれらのモノマーと共重合可
能な他のビニルモノマーを併用したモノマー混合物の重
合体よりなる。上記したモノマー混合物において、他の
ビニルモノマーを併用する場合、該ビニルモノマーは長
鎖アルキル基を結合したアミノ基を有するビニルモノマ
ーに対して40重量%以下、好ましくは30重量%以下
の量で使用することが、得られる陰イオン交換膜の固定
イオン濃度を高く保つ上で好ましい。また、架橋剤の使
用割合は、上記したビニルモノマーの合計量に対して2
〜100重量%,好ましくは5〜40重量%が適当であ
る。前記した他のビニルモノマーとして代表的なものを
例示すれば、スチレン,ビニルトルエン,クロロメチル
スチレン,クロロメチルビニルナフタレン,プロモメチ
ルスチレン等の芳香族ビニルモノマー類,アクリル酸メ
チル,アクリル酸エチル等のアクリル酸エステル類,メ
タクリル酸メチル,メタクリル酸エチル等のメタクリル
酸エステル類等の公知の共重合可能なモノマーが挙げら
れる。The anion exchange membrane used in the present invention contains the above-mentioned vinyl monomer having an amino group to which a long-chain alkyl group is bonded and a cross-linking agent, and if necessary, is used in combination with another vinyl monomer copolymerizable with these monomers. It consists of a polymer of the monomer mixture. When the other vinyl monomer is used in combination in the above-mentioned monomer mixture, the vinyl monomer is used in an amount of 40% by weight or less, preferably 30% by weight or less based on the vinyl monomer having an amino group having a long-chain alkyl group bonded. It is preferable to keep the fixed ion concentration of the obtained anion exchange membrane high. In addition, the ratio of the cross-linking agent used is 2 with respect to the total amount of the above vinyl monomers.
-100% by weight, preferably 5-40% by weight is suitable. Typical examples of the other vinyl monomers described above include aromatic vinyl monomers such as styrene, vinyltoluene, chloromethylstyrene, chloromethylvinylnaphthalene, and bromomethylstyrene, methyl acrylate, ethyl acrylate, and the like. Known copolymerizable monomers such as acrylic acid esters, methacrylic acid esters such as methyl methacrylate, ethyl methacrylate and the like can be mentioned.
本発明の陰イオン交換膜の製造においては、前記した混
合モノマーにベンゾイルパーオキサイド,アゾビスイソ
ブチロニトリル,ジクミルパーオキアシド,カヤブチル
D,カヤブチルC,パーブチルL等の重合開始剤を添加
して膜状に成形後、重合させる方法が一般的である。な
お、この場合には、混合モノマーに補強材として可溶な
粉末状の熱可塑性樹脂、例えばポリエチレン,ポリプロ
ピレン,ポリ塩化ビニル,アクリロニトリル−塩化ビニ
ル共重合体,塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体,N
BR,SBR,ポリブタジエンなどを添加する方法、あ
るいは混合モノマーをテビロン,テトロン,サラン,ナ
イロン,ボンネル(以上、商品名),ポリエチレン,ポ
リプロピレン等の高分子よりなる不織布,多孔膜,織布
等の補強材に塗布して重合を行う方法等が好適に採用さ
れる。In the production of the anion exchange membrane of the present invention, a polymerization initiator such as benzoyl peroxide, azobisisobutyronitrile, dicumyl peroxyside, kayabutyl D, kayabutyl C, perbutyl L is added to the above-mentioned mixed monomer. A general method is to polymerize after molding into a film. In this case, a powdery thermoplastic resin soluble as a reinforcing material in the mixed monomer, such as polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, acrylonitrile-vinyl chloride copolymer, vinyl chloride-vinylidene chloride copolymer, N.
BR, SBR, polybutadiene, etc. are added, or mixed monomers are used to reinforce non-woven fabrics, porous membranes, woven fabrics, etc. made of polymers such as Teviron, Tetoron, Saran, Nylon, Bonnel (above, trade name), polyethylene, polypropylene, etc. A method of applying it to a material and polymerizing it is suitably adopted.
また、上記方法によつて得られた陰イオン交換膜は、必
要に応じて長鎖アルキル基を結合したアミノ基にアルキ
ル基を導入してもよい。かかるアルキル基としては炭素
数1〜6,好ましくは1〜3のアルキル基が、その膜状
物における電気抵抗の上昇を防止する上で好適である。
また、アルキル基の導入方法は、公知の方法が特に制限
なく採用され、例えば上記のアルキル基を有するハロゲ
ン化アルキルをアミノ基と反応させることによつて行う
のが一般的である。In addition, the anion exchange membrane obtained by the above method may have an alkyl group introduced into an amino group to which a long-chain alkyl group is bonded, if necessary. As such an alkyl group, an alkyl group having 1 to 6, preferably 1 to 3 carbon atoms is suitable for preventing an increase in electric resistance of the film-shaped material.
As a method for introducing an alkyl group, a known method is adopted without particular limitation, and it is generally carried out, for example, by reacting the above alkyl halide having an alkyl group with an amino group.
本発明に用いる電気透析槽は、陽極,陰極間に上記の特
定したそれぞれ陽イオン交換膜,バイポーラー膜および
陰イオン交換膜を順に繰返し配して、陽イオン交換膜と
陰イオン交換膜との間に塩室,陽イオン交換膜とバイポ
ーラー膜の陰イオン交換膜層側との間に塩基室、および
バイポーラー膜の陽イオン交換膜層側と陰イオン交換膜
との間に酸室が構成される三室式の基本構造であり、例
えばフイルタープレス型やユニツトセル型など公知の三
室式電気透析槽と特に区別されない。かかる三室式電気
透析槽に用いる膜数あるいは塩室、塩基室および酸室
(および必要に応じて電解室)の流路間隔(膜間隔)等
は、処理する中性塩の種類,濃度および処理量により適
宜選定される。The electrodialysis tank used in the present invention comprises a cation exchange membrane, an anion exchange membrane and a cation exchange membrane, a bipolar membrane and an anion exchange membrane, which are repeatedly arranged in this order between the anode and the cathode. A salt chamber, a base chamber between the cation exchange membrane and the anion exchange membrane layer side of the bipolar membrane, and an acid chamber between the cation exchange membrane layer side of the bipolar membrane and the anion exchange membrane. It is a three-chamber basic structure configured, and is not particularly distinguished from a known three-chamber electrodialysis tank such as a filter press type or unit cell type. The number of membranes used in such a three-chamber electrodialysis tank or the flow passage interval (membrane interval) between the salt chamber, the base chamber and the acid chamber (and the electrolysis chamber as necessary), etc., is the type and concentration of the neutral salt to be treated and the treatment. It is appropriately selected according to the amount.
本発明の上記した三室式電気透析槽を用いて中性塩を複
分解する方法は、三室式電気透析槽の塩室に前記した中
性塩の水溶液を、塩基室に希薄なアルカリ金属水酸化物
溶液(NaOH,等)、に酸室に希薄な塩酸をそれぞれ供給
し、さらに必要に応じて陰・陽極室にも食塩水等の電解
質溶液よりなる電極液を供給した状態で、陽極と陰極と
の間に直流電流を通ずることにより実施される。即ち、
本発明においては上記状態で通電することにより、塩室
に供給される中性塩、例えば食塩のNa+およびCl−
がそれぞれ陽イオン交換膜,陰イオン交換膜を透過して
塩基室,酸室に移動し、これらの室で同時に加水分解に
よつて発生するOH−,H+と結合して、NaOH,H
Clを生成する。この際、本発明では前記した特定なイ
オン交換膜を用いるため、一般には1〜20wt%の塩
酸および1〜20wt%のアルカリ金属水酸化物水溶液
を電流効率90%以上で得ることができる。The method of metathesis of a neutral salt using the above-mentioned three-chamber electrodialysis tank of the present invention is an aqueous solution of the above-mentioned neutral salt in the salt chamber of the three-chamber electrodialysis tank, and a dilute alkali metal hydroxide in the base chamber. Dilute hydrochloric acid is supplied to the solution (NaOH, etc.) in the acid chamber, and if necessary, the electrode solution consisting of electrolyte solution such as saline solution is also supplied to the cathode and cathode chambers. It is carried out by passing a direct current between them. That is,
In the present invention, the neutral salt supplied to the salt chamber, for example, Na + and Cl − of common salt, is supplied by energizing in the above state.
Respectively pass through the cation exchange membrane and the anion exchange membrane to move to the base chamber and the acid chamber, and at the same time, are bound to OH − and H + generated by hydrolysis, and NaOH and H
Generate Cl. In this case, since the above-mentioned specific ion exchange membrane is used in the present invention, generally 1 to 20 wt% hydrochloric acid and 1 to 20 wt% alkali metal hydroxide aqueous solution can be obtained with a current efficiency of 90% or more.
かかる電気透析において、三室式電気透析槽に印加する
電圧,電流密度,処理時間および中性塩の供給(補給)
量等は適宜選定される。In such electrodialysis, the voltage applied to the three-chamber electrodialysis tank, the current density, the treatment time, and the supply (replenishment) of neutral salt
The amount and the like are appropriately selected.
以上に説明したように、本発明の中性塩の複分解方法に
よれば、中性塩の水溶液を特定なイオン交換膜をそれぞ
れ組合せ構成した三室式電気透析槽に供給するという簡
便な方法で、高濃度の酸およびアルカリを高電流効率で
生成することができる。このような本発明の効果を発揮
する理由は、必ずしも明らかでないが、本発明の三室式
電気透析槽に用いる所定の陽イオン交換膜,バイポーラ
ー膜および陰イオン交換膜のそれぞれ有する特性の組合
せが、中性塩の複分解において極めて有効に作用してい
るものと認められる。即ち、本発明で用いるバイポーラ
ー膜は、陽イオン交換層に陽イオン交換基が均一に存在
すると共に極めて緻密な架橋構造が形成されているた
め、中性塩の複分解時にプロトン(H+),水酸基(O
H-)等の逆拡散および電気浸透水量が極めて小さい。ま
た、本発明で用いる陰イオン交換膜は、全層にわたつて
高い固定イオン濃度を有し、イオン交換容量も高く、低
い電気抵抗を示す。そのため、陰イオン選択性も高く、
かつプロトン(H+)イオンの透過や電気浸透水量(浸透
水量含む)が極めて小さい。さらに、本発明で用いる陽
イオン交換膜は、一価陽イオンに対して高い選択性性能
を有し、更に低い電気抵抗を示す。As described above, according to the neutral salt metathesis method of the present invention, a simple method of supplying an aqueous solution of a neutral salt to a three-chamber electrodialysis tank in which specific ion-exchange membranes are combined and configured, High concentrations of acid and alkali can be produced with high current efficiency. The reason why such effects of the present invention are exerted is not clear, but the combination of the characteristics of each of the predetermined cation exchange membrane, bipolar membrane and anion exchange membrane used in the three-chamber electrodialysis tank of the present invention is , It is recognized that it acts extremely effectively in the metathesis of neutral salts. That is, in the bipolar membrane used in the present invention, since the cation exchange group is uniformly present in the cation exchange layer and an extremely dense crosslinked structure is formed, a proton (H + ) during the metathesis of the neutral salt, Hydroxyl group (O
H -) is extremely small despreading and electro-osmotic water such. Further, the anion exchange membrane used in the present invention has a high fixed ion concentration over the entire layer, a high ion exchange capacity, and a low electric resistance. Therefore, the anion selectivity is high,
Moreover, the permeation of proton (H + ) ions and the amount of electroosmotic water (including the amount of permeated water) are extremely small. Further, the cation exchange membrane used in the present invention has high selectivity performance for monovalent cations and further shows low electric resistance.
以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明するが、本発
明はこれらの実施例に特に限定されるものではない。Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples, but the present invention is not particularly limited to these examples.
尚、実施例の「部」は「重量部」を示す。実施例におい
て、膜の固定イオン濃度は、イオン交換膜を1N塩酸に
平衡にしたのち、メタノールで数回洗浄し、膜に吸着さ
れている塩酸を洗浄除去したのち、0.2N−硝酸ソー
ダで洗浄イオン交換して後、洗浄液を集め濃縮し、含ま
れている塩素イオンを定量した。これによつて膜の交換
容量(E.C.)を測定した。他方、膜は0.5N含塩
水に平衡にしたのち秤量し、湿潤重量(Wet W)を
測定し、次いで30℃で減圧に16時間乾燥したのち膜
重量を測定した。乾燥重量(Dry W)を測定した膜
の固定イオン濃度は、式 によつて求めた。In addition, "part" of an Example shows a "weight part." In the examples, the fixed ion concentration of the membrane was determined by equilibrating the ion exchange membrane with 1N hydrochloric acid, washing the membrane several times with methanol, washing and removing the hydrochloric acid adsorbed on the membrane, and then using 0.2N-sodium nitrate. After washing ion exchange, the washing liquid was collected and concentrated, and the contained chlorine ions were quantified. With this, the exchange capacity (EC) of the membrane was measured. On the other hand, the membrane was weighed after being equilibrated with 0.5 N salt water, the wet weight (Wet W) was measured, and then the membrane was dried at 30 ° C. under reduced pressure for 16 hours, and then the membrane weight was measured. The fixed ion concentration of the membrane whose dry weight (Dry W) was measured was calculated by the formula I asked for it.
中性塩の複分解性能は、陽イオン交換膜,バイポーラー
膜および陰イオン交換膜を陰極・陽極の両電極間に配列
し締め付け三室式電気透析槽(有効面積2dm2)を組み
たて、該透析槽を用いて、塩室に25wt%NaCl溶
液,酸室に1〜10%HCl,塩基室に1〜10%Na
OHをそれぞれ供給して、温度20〜50℃,電流密度
0.1〜10A/dm2にて透析を行なつた。この際、H
ClおよびNaOHの初期濃度および透析後の濃度,電
流効率を測定した。The metathesis performance of the neutral salt was measured by arranging a cation exchange membrane, a bipolar membrane and an anion exchange membrane between both electrodes of the cathode and the anode, and tightening them to form a three-chamber electrodialysis tank (effective area 2 dm 2 ). Using a dialysis tank, 25 wt% NaCl solution in the salt chamber, 1-10% HCl in the acid chamber, 1-10% Na in the base chamber.
OH was supplied, and dialysis was performed at a temperature of 20 to 50 ° C. and a current density of 0.1 to 10 A / dm 2 . At this time, H
The initial concentration of Cl and NaOH, the concentration after dialysis, and the current efficiency were measured.
実施例 1. (バイポーラー膜Aの製造) クロルメチルスチレン100部,アクリロニトリル12
部,クロロスルホン化ポリエチレンゴム7部,純度約5
5%のジビニルベンゼン20部および過酸化ベンゾイル
4部からなるモノマー混合溶液をポリプロピレン製の平
織布に塗布し、両面をポリエステルフイルムでおおい、
80℃で10時間加熱重合して高分子膜状物とした。こ
の高分子膜状物の片側にポリプロピレンのフイルムを貼
り、クロルスルホン酸と硫酸の混合溶液中に常法により
浸漬して、片面にスルホン酸基を導入した。次いで加水
分解,水洗をし、希塩酸に浸漬した。この後フイルムを
剥し、10%トリメチルアミン水溶液に室温で24時間
浸漬した。更に希塩酸,水,0.5規定の塩化ナトリウ
ム水溶液の各溶液に浸漬することにより、本発明のバイ
ポーラー膜を得た。Example 1. (Production of bipolar membrane A) 100 parts of chloromethylstyrene, 12 acrylonitrile
Parts, chlorosulfonated polyethylene rubber 7 parts, purity about 5
A monomer mixed solution consisting of 20 parts of 5% divinylbenzene and 4 parts of benzoyl peroxide was applied to a polypropylene plain woven cloth, and both sides were covered with a polyester film.
Polymerization was carried out by heating at 80 ° C. for 10 hours to obtain a polymer film. A polypropylene film was attached to one side of this polymer film-like material and immersed in a mixed solution of chlorosulfonic acid and sulfuric acid by a conventional method to introduce a sulfonic acid group on one side. Then, it was hydrolyzed, washed with water, and immersed in dilute hydrochloric acid. After that, the film was peeled off and immersed in a 10% trimethylamine aqueous solution at room temperature for 24 hours. Further, the bipolar film of the present invention was obtained by immersing in a solution of dilute hydrochloric acid, water, and a 0.5 N sodium chloride aqueous solution.
この膜の固定イオン濃度は陽イオン交換膜層17.1
N,陰イオン交換膜層12.5Nであつた。The fixed ion concentration of this membrane is the cation exchange membrane layer 17.1
N, an anion exchange membrane layer 12.5N.
(陰イオン交換膜Aの製造) ビニルベンジルジラウリルアミン(NNジラウリルアシ
ノメチルスチレン)100部,純度約55%のジビニル
ベンゼン10部,スチレン30部,アクリロニトリルゴ
ム(日本ゼオン(株)社製ハイカー 1042)10部
およびアゾイソブチロニトリル4部を混合して得たペー
スト状混合物をポリ塩化ビニル製の布に塗布したのち、
脱気し、次いで両面をポリエステルフイルムでおおい、
75℃で5時間加熱重合することにより高分子膜状物と
した。次いで、n−ヘキサン中に30℃で6時間浸漬し
て、本発明の陰イオン交換膜を得た。(Production of Anion Exchange Membrane A) 100 parts of vinylbenzyldilaurylamine (NN dilaurylacinomethylstyrene), 10 parts of divinylbenzene with a purity of about 55%, 30 parts of styrene, acrylonitrile rubber (Nippon Zeon Co., Ltd. Hiker 1042) 10 parts and 4 parts of azoisobutyronitrile were mixed to obtain a pasty mixture, which was applied to a polyvinyl chloride cloth,
Degas, then cover both sides with polyester film,
A polymer film was obtained by heating and polymerizing at 75 ° C. for 5 hours. Then, it was immersed in n-hexane at 30 ° C. for 6 hours to obtain an anion exchange membrane of the present invention.
(陽イオン交換膜Aの製造) NNN′N′N″テトラメチル1.6ヘキサンジアミン
17.3gとクロルメチルスチレン30.6gをメタノ
ール100ml中で室温にて24時間反応させ、第四級ア
ンモニウム塩基とビニルベンジル基とを各1個有する化
合物を得た。この化合物を1000 ppm含む1.0規定
食塩溶液中に陽イオン交換膜ネオセプタCM(徳山曹達
社製,強酸性陽イオン交換基)を30℃で2時間浸漬
し、次いで窒素雰囲気下に重合開始剤として過硫酸カリ
ウムおよび亜硫酸ナトリウムをそれぞれ1000 ppmに
なるように加え、激しく液を撹拌した。10時間後に膜
を取り出し、本発明の陽イオン交換膜を得た。(Production of Cation Exchange Membrane A) NNN'N'N "Tetramethyl 1.6 hexanediamine 17.3 g and chloromethylstyrene 30.6 g were reacted in 100 ml of methanol at room temperature for 24 hours to give a quaternary ammonium base. A compound having a vinylbenzyl group and a vinylbenzyl group each was obtained, and 30 cation-exchange membrane Neosepta CM (manufactured by Tokuyama Soda Co., Ltd., a strongly acidic cation-exchange group) was added to a 1.0N saline solution containing 1000 ppm of this compound. After dipping for 2 hours at 0 ° C., potassium persulfate and sodium sulfite as polymerization initiators were added at 1000 ppm each under a nitrogen atmosphere, and the solution was vigorously stirred.After 10 hours, the membrane was taken out and the cation of the present invention was added. An exchange membrane was obtained.
得られた陰イオン交換膜A,バイポーラー膜Aおよび陽
イオン交換膜Aを用いて、前記条件で複分解を行なつ
た。その結果を第1表に示した。Using the obtained anion exchange membrane A, bipolar membrane A and cation exchange membrane A, metathesis was carried out under the above conditions. The results are shown in Table 1.
比較例 1 (バイポーラー膜Bの製造) クロロメチルスチレン100部,純度約55%のジビニル
ベンゼン20部,ジオクチルフタレート1.5部,クロ
ロスルホン化ポリエチレンゴム7部および過酸化ベンゾ
イル4部からなるモノマー混合溶液をポリプロピレン製
の平織布に塗布し、両面をポリエステルフイルムでおお
い、80℃で8時間加熱重合して高分子膜状物とした。
以下、実施例1と同様に行ない比較用のバイポーラー膜
を得た。この膜の固定イオン濃度は陽イオン交換膜層9
N,陰イオン交換膜層8.5Nであつた。Comparative Example 1 (Production of Bipolar Membrane B) Monomer composed of 100 parts of chloromethylstyrene, 20 parts of divinylbenzene having a purity of about 55%, 1.5 parts of dioctyl phthalate, 7 parts of chlorosulfonated polyethylene rubber and 4 parts of benzoyl peroxide. The mixed solution was applied to a polypropylene plain woven cloth, covered on both sides with a polyester film, and polymerized by heating at 80 ° C. for 8 hours to give a polymer film.
Thereafter, the same procedure as in Example 1 was carried out to obtain a bipolar film for comparison. The fixed ion concentration of this membrane is the cation exchange membrane layer 9
N, an anion exchange membrane layer was 8.5N.
得られたバイポーラー膜Bと実施例1で合成した陽イオ
ン交換膜A,陰イオン交換膜Aを用いて、前記条件で中
性塩の複分解を行なつた。その結果を第1表に示す。Using the obtained bipolar membrane B and the cation exchange membrane A and the anion exchange membrane A synthesized in Example 1, metathesis of the neutral salt was carried out under the above conditions. The results are shown in Table 1.
実施例 2. (バイポーラー膜Cの製造) クロルメチルスチレン100部,メタクリロニトリル1
5部,アクリロニトリル−ブタジエンゴム7部,純度約
80%のジビニルベンゼン15部および過酸化ベンゾイ
ル4部からなるモノマー混合溶液をポリ塩化ビニルとポ
リプロピレン交撚の平織布に塗布し、両面をポリエステ
ルフイルムでおおい、80℃で10時間加重重合して高
分子膜状物とした。以下、実施例1と同様にして、バイ
ポーラー膜を得た。この膜の固定イオン濃度は陽イオン
交換膜層12.5N,陰イオン交換膜層10Nであつ
た。Example 2. (Production of bipolar film C) 100 parts of chloromethylstyrene, 1 of methacrylonitrile
A monomer mixed solution consisting of 5 parts, 7 parts of acrylonitrile-butadiene rubber, 15 parts of divinylbenzene having a purity of about 80% and 4 parts of benzoyl peroxide was applied to a plain woven cloth of polyvinyl chloride and polypropylene, and both surfaces were coated with polyester film. And polymerized by weighting at 80 ° C. for 10 hours to obtain a polymer film. Thereafter, a bipolar film was obtained in the same manner as in Example 1. The fixed ion concentration of this membrane was 12.5N for the cation exchange membrane layer and 10N for the anion exchange membrane layer.
(陰イオン交換膜Bの製造) ビニルベンジルジオクチルアミン70部,純度約80%
のジビニルベンゼン15部,アクリロニトリル−ブタジ
エンゴム6部,およびアゾイソブチロニトリル3部を混
合して得たペースト状混合物をポリ塩化ビニルとポリプ
ロピレン交撚の平織布に塗布したのち、脱気し、次いで
両面をポリエステルフイルムでおおい、75℃で7時間
加熱重合することにより、高分子膜状物を得た。得られ
た膜状物をヨウ化メチルとn−ヘキサン中に30℃で2
4時間浸漬し、次いで、n−ヘキサンで洗浄して、本発
明の陰イオン交換膜を得た。(Production of Anion Exchange Membrane B) Vinylbenzyldioctylamine 70 parts, purity about 80%
15 parts of divinylbenzene, 6 parts of acrylonitrile-butadiene rubber, and 3 parts of azoisobutyronitrile were mixed and applied to a plain weave cloth of polyvinyl chloride and polypropylene, followed by degassing. Then, both surfaces were covered with a polyester film and polymerized by heating at 75 ° C. for 7 hours to obtain a polymer film. The obtained film-like product was added to methyl iodide and n-hexane at 30 ° C. for 2 hours.
It was immersed for 4 hours and then washed with n-hexane to obtain the anion exchange membrane of the present invention.
(陽イオン交換膜Bの製造) スチレン100部,純度約80%のジビニルベンゼン1
2部,ジオクチルフタレート8部おびポリ塩化ビニル微
粉末15部を加熱撹拌し、放冷後、過酸化ベンゾイル3
部を加えた混合溶液をポリ塩化ビニル製の平織布に塗布
し、両面をポリエステルフイルムでおおい、110℃で
5時間加熱重合して高分子膜状物を得た。次いで、この
膜をクロルスルホン酸と硫酸の混合溶液中に40℃で1
時間浸漬し、約60%のスルホニルクロライドを生成さ
せた。この膜の片面に約50%のポリエチレンイミンと
ジオクチルアミンの粘稠な混合液を塗布して室温で16
時間放置し、その後水洗、加水分解をして、本発明の陽
イオン交換膜(陽イオン交換基の存在量2×10-3eq/
cm2)を得た。(Production of cation exchange membrane B) 100 parts of styrene, divinylbenzene 1 having a purity of about 80%
2 parts, dioctyl phthalate 8 parts and polyvinyl chloride fine powder 15 parts were heated and stirred, and after standing to cool, benzoyl peroxide 3
The mixed solution containing the parts was applied to a plain weave cloth made of polyvinyl chloride, both sides were covered with a polyester film, and heat-polymerized at 110 ° C. for 5 hours to obtain a polymer film. Then, the membrane was immersed in a mixed solution of chlorosulfonic acid and sulfuric acid at 40 ° C. for 1 hour.
It was soaked for a period of time to produce about 60% of sulfonyl chloride. Apply a viscous mixture of about 50% polyethyleneimine and dioctylamine to one side of this membrane and apply at room temperature for 16
After being left for a time, washed with water and hydrolyzed, the cation exchange membrane of the present invention (the amount of cation exchange groups present is 2 × 10 −3 eq /
cm 2 ) was obtained.
得られた陰イオン交換膜B,バイポーラー膜Cおよび陽
イオン交換膜Bを実施例1と同様に組み込み、(但し、
陽イオン交換膜Bの処理側を中性塩室に向けて組み込
む。)同じ条件で複分解を行なつた。その時の性能効果
を第1表に示す。The anion exchange membrane B, the bipolar membrane C and the cation exchange membrane B thus obtained were incorporated in the same manner as in Example 1 (however,
The treated side of the cation exchange membrane B is installed so as to face the neutral salt chamber. ) Double decomposition was performed under the same conditions. The performance effects at that time are shown in Table 1.
比較例 2. 実施例2で合成したバイポーラー膜C,陽イオン交換膜
Bおよび陰イオン交換膜ACS(徳山曹達(株)社製,強
塩基性陰イオン交換膜)を用いて、実施例1と同様に組
み込み同じ条件で複分解を行なつた。その結果を第1表
に示す。Comparative Example 2. Using the bipolar membrane C, the cation exchange membrane B and the anion exchange membrane ACS (manufactured by Tokuyama Soda Co., Ltd., strong basic anion exchange membrane) synthesized in Example 2, Example 1 In the same manner as above, built-in was carried out and double decomposition was performed under the same conditions. The results are shown in Table 1.
実施例 3 (バイポーラー膜Dの製造) クロルメチルスチレン120部,アクリロニトリル15
部,スチレン5部,純度約89%のビスビニルフエニル
エタン15部,クロロスルホン化ポリエチレンゴム8部
および過酸化ベンゾイル5部からなるモノマー混合溶液
をポリプロピレン製の平織布に塗布し、両面をポリエス
テルフイルムでおおい、70℃で3時間,80℃で6時
間加熱重合して高分子膜状物とした。この高分子膜状物
の片面にポリプロピレンのフイルムを貼り、クロルスル
ホン酸と硫酸の混合溶液中に常法により浸漬して、片面
にスルホン酸基を導入した。次いで加水分解,水洗を
し、希塩酸に浸漬した後、フイルムを剥し、10%トリ
メチルアミン水溶液に室温で24時間浸漬した。更に希
塩酸,水,0.5規定の塩化ナトリウム水溶液の各溶液
に浸漬することにより、本発明のバイポーラー膜を得
た。Example 3 (Production of Bipolar Membrane D) 120 parts of chloromethylstyrene, 15 acrylonitrile
Part, 5 parts of styrene, 15 parts of bisvinylphenylethane having a purity of about 89%, 8 parts of chlorosulfonated polyethylene rubber and 5 parts of benzoyl peroxide are applied to a polypropylene plain woven cloth, and both surfaces are coated. The film was covered with a polyester film and heat-polymerized at 70 ° C. for 3 hours and 80 ° C. for 6 hours to obtain a polymer film. A polypropylene film was attached to one surface of this polymer film-like material and immersed in a mixed solution of chlorosulfonic acid and sulfuric acid by a conventional method to introduce a sulfonic acid group on one surface. Next, the product was hydrolyzed, washed with water, immersed in dilute hydrochloric acid, peeled off the film, and immersed in a 10% aqueous trimethylamine solution at room temperature for 24 hours. Further, the bipolar film of the present invention was obtained by immersing in a solution of dilute hydrochloric acid, water, and a 0.5 N sodium chloride aqueous solution.
(陰イオン交換膜Cの製造) ビニルベンジルデシルアミン100部,純度約80%の
ジビニルベンゼン12部,微粉末ポリ塩化ビニル5部,
アクリロニトリル−ブタジエンゴム4部およびアゾイソ
ブチロニトリル5部を混合して得たペースト状混合物を
ポリプロピレンと塩化ビニル交撚の平織布に塗布したの
ち、脱気し、次いで両面をポリエステルフイルムでおお
い、75℃で5時間加熱重合することにより高分子膜状
物とした。次いで、n−ヘキサン中に30℃で12時間
浸漬して、本発明の陰イオン交換膜を得た。(Production of anion exchange membrane C) 100 parts of vinylbenzyldecylamine, 12 parts of divinylbenzene having a purity of about 80%, 5 parts of finely powdered polyvinyl chloride,
A paste-like mixture obtained by mixing 4 parts of acrylonitrile-butadiene rubber and 5 parts of azoisobutyronitrile was applied to a plain woven fabric of polypropylene and vinyl chloride intertwisted, deaerated, and then covered on both sides with a polyester film. Polymerization was carried out at 75 ° C. for 5 hours to obtain a polymer film. Then, it was immersed in n-hexane at 30 ° C. for 12 hours to obtain an anion exchange membrane of the present invention.
(陽イオン交換膜Cの製造) 3−ビニルピリジンをアニオン重合して、分子量300
0のポリー4ビニルピリジンを得た。このもの10.4
g(0.1 mol)を200mlのメタノールに溶解させ、
次いでクロルメチルスチレン15.3g(0.1 mol)
を添加し、40℃で7日間反応させ、ポリビニルピリジ
ンを第四級ピリジニウム塩とすると共に2個のビニルベ
ンジル基を導入した。(Production of Cation Exchange Membrane C) 3-vinylpyridine is anionically polymerized to give a molecular weight of 300.
0 poly-4 vinyl pyridine was obtained. This thing 10.4
g (0.1 mol) is dissolved in 200 ml of methanol,
Then chloromethylstyrene 15.3 g (0.1 mol)
Was added and reacted at 40 ° C. for 7 days to make polyvinyl pyridine a quaternary pyridinium salt and to introduce two vinylbenzyl groups.
このものの3000 ppmを含む水溶液中へ陽イオン交換
膜(ネオセプタ CM,徳山曹達(株)社製)を40℃で
3日間浸漬処理した。水溶液中から、上記陽イオン交換
膜を取り出し、過硫酸アンモニウム,亜硫酸カリウムの
各1000 ppm水溶液の混合液中へ窒素雰囲気下に10
時間浸漬して、本発明の陽イオン交換膜を得た。(陰イ
オン交換基の存在量各々片面に1×10-3eq/cm2であ
つた) 得られた陰イオン交換膜C,バイポーラー膜Dおよび陽
イオン交換膜Cを実施例1と同様に組み込み、同じ条件
で複分解を行なつた。その時の性能結果を第1表に示
す。A cation exchange membrane (Neoceptor CM, manufactured by Tokuyama Soda Co., Ltd.) was immersed in an aqueous solution containing 3000 ppm of the product at 40 ° C. for 3 days. The cation-exchange membrane was taken out of the aqueous solution, and was put into a mixed solution of 1000 ppm aqueous solutions of ammonium persulfate and potassium sulfite under a nitrogen atmosphere for 10 times.
After immersion for a period of time, a cation exchange membrane of the present invention was obtained. (Abundance of anion exchange groups was 1 × 10 −3 eq / cm 2 on each side) The obtained anion exchange membrane C, bipolar membrane D and cation exchange membrane C were treated in the same manner as in Example 1. Built-in and carried out double decomposition under the same conditions. The performance results at that time are shown in Table 1.
比較例 3. 実施例3で合成したバイポーラー膜D,陰イオン交換膜
Cおよび陽イオン交換膜CM(徳山曹達(株)社製,強酸
性陽イオン交換膜)を用いて実施例1と同様に組み込
み、同じ条件で複分解を行なつた。その結果を第1表に
示す。Comparative Example 3. Similar to Example 1 using the bipolar membrane D, the anion exchange membrane C and the cation exchange membrane CM (strong acid cation exchange membrane manufactured by Tokuyama Soda Co., Ltd.) synthesized in Example 3. It was built in and was subjected to multiple decomposition under the same conditions. The results are shown in Table 1.
Claims (2)
10-2eq/cm2の割合で陰イオン交換層を有する1価陽
イオン選択透過性の陽イオン交換膜、陰イオン交換膜層
と陽イオン交換膜層を有し、且つ該陽イオン交換膜層の
固定イオン濃度が10N以上であるバイポーラ膜、およ
び炭素数9〜30の長鎖アルキル基を結合したアミノ基
を有する陰イオン交換膜を陽・陰の電極間に順に繰返し
配列して、陽イオン交換膜とバイポーラ膜の陰イオン交
換膜層側との間に塩基室、バイポーラ膜の陽イオン交換
膜層側と陰イオン交換膜との間に酸室および陰イオン交
換膜と陽イオン交換膜との間に塩室を構成した三室式電
気透析槽を用いて、塩室に中性塩の水溶液を供給して電
気透析することを特徴とする中性塩の複分解方法1. An exchange capacity of 10 -6 to at least one surface.
Monovalent cation selective permeation cation exchange membrane having anion exchange layer at a rate of 10 -2 eq / cm 2 , cation exchange membrane layer and cation exchange membrane layer, and the cation exchange membrane A bipolar membrane having a fixed ion concentration of 10 N or more in the layer and an anion exchange membrane having an amino group to which a long-chain alkyl group having 9 to 30 carbon atoms is bonded are sequentially arranged between the positive and negative electrodes, A base chamber is provided between the ion exchange membrane and the anion exchange membrane layer side of the bipolar membrane, an acid chamber is provided between the cation exchange membrane layer side of the bipolar membrane and the anion exchange membrane, and the anion exchange membrane and the cation exchange membrane are provided. Method for the double decomposition of neutral salt, characterized in that an aqueous solution of neutral salt is supplied to the salt chamber for electrodialysis using a three-chamber electrodialysis tank having a salt chamber formed between
範囲第1項記載の方法2. The method according to claim 1, wherein the neutral salt is sodium chloride.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61283106A JPH0633475B2 (en) | 1986-11-29 | 1986-11-29 | Method for metathesis of neutral salt |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61283106A JPH0633475B2 (en) | 1986-11-29 | 1986-11-29 | Method for metathesis of neutral salt |
Publications (2)
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|---|---|
| JPS63137187A JPS63137187A (en) | 1988-06-09 |
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| CN119607892B (en) * | 2024-12-02 | 2025-12-30 | 万华化学集团股份有限公司 | A method for distinguishing and characterizing the anion and cation layers of a bipolar membrane. |
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1986
- 1986-11-29 JP JP61283106A patent/JPH0633475B2/en not_active Expired - Fee Related
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