JPH084715B2 - 電解質の分離方法および対イオンを有する電解質のイオン交換方法 - Google Patents
電解質の分離方法および対イオンを有する電解質のイオン交換方法Info
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- JPH084715B2 JPH084715B2 JP62180852A JP18085287A JPH084715B2 JP H084715 B2 JPH084715 B2 JP H084715B2 JP 62180852 A JP62180852 A JP 62180852A JP 18085287 A JP18085287 A JP 18085287A JP H084715 B2 JPH084715 B2 JP H084715B2
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Classifications
-
- 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
- B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
- B01D61/025—Reverse osmosis; Hyperfiltration
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C227/00—Preparation of compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton
- C07C227/38—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
- C07C227/40—Separation; Purification
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C07C229/00—Compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton
- C07C229/02—Compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton having amino and carboxyl groups bound to acyclic carbon atoms of the same carbon skeleton
- C07C229/04—Compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton having amino and carboxyl groups bound to acyclic carbon atoms of the same carbon skeleton the carbon skeleton being acyclic and saturated
- C07C229/26—Compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton having amino and carboxyl groups bound to acyclic carbon atoms of the same carbon skeleton the carbon skeleton being acyclic and saturated having more than one amino group bound to the carbon skeleton, e.g. lysine
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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、荷電型ルーズ逆浸透膜（Ｌ−RO膜）を用い
た水溶液中のイオン、とくに同種の価数の異なるイオン
の分離方法及びこれを利用した有用成分の対イオンの交
換方法に関する。
た水溶液中のイオン、とくに同種の価数の異なるイオン
の分離方法及びこれを利用した有用成分の対イオンの交
換方法に関する。
従来の技術 液中の不要イオンの排除には、アニオン或いはカチオ
ン交換樹脂を用いる方法、溶解度の低い塩の形での晶析
による方法等が行われる。しかし、イオン交換樹脂を用
いる方法では、共存する同符号の電荷のイオンの分離は
非常に困難である。また、晶析では目的成分の塩の溶解
度が低い場合にのみ有効であり凡用性が小さい。
ン交換樹脂を用いる方法、溶解度の低い塩の形での晶析
による方法等が行われる。しかし、イオン交換樹脂を用
いる方法では、共存する同符号の電荷のイオンの分離は
非常に困難である。また、晶析では目的成分の塩の溶解
度が低い場合にのみ有効であり凡用性が小さい。
膜を用いた方法では、電気透析においても膜荷電の影
響による１価−２価イオンの選択性があることが知られ
ている。しかし、電気透析では電解質の移動速度が遅く
１価−２価イオンの分離に用いることは困難であり、又
荷電の符号により移動方向が異なるため対イオンの交換
に用いることもできない。
響による１価−２価イオンの選択性があることが知られ
ている。しかし、電気透析では電解質の移動速度が遅く
１価−２価イオンの分離に用いることは困難であり、又
荷電の符号により移動方向が異なるため対イオンの交換
に用いることもできない。
近年、荷電型の限外過膜による電解質の分離が研究
されてきた。これは、圧力を膜透過の推進力とし、荷電
によりイオンを阻止するものであり、操作が簡単で、同
程度の分子量の電解質と非電解質の分離ができるという
特徴を持つ。これにより、低濃度の電解質溶液では、膜
荷電の効果による、電解質の阻止能を得ることができる
が、一般にイオン価数の大きいイオン程、阻止率も高く
なることから１価−２価イオンの分離が可能となる。し
かし、電解質濃度が高くなると、膜荷電の効果がなくな
り、イオンの価数によらず阻止率の急激な低下が起こる
ことが知られており、この理由から荷電型限外過膜の
荷電を利用した分離法は実際のプロセスには適用されて
いない。
されてきた。これは、圧力を膜透過の推進力とし、荷電
によりイオンを阻止するものであり、操作が簡単で、同
程度の分子量の電解質と非電解質の分離ができるという
特徴を持つ。これにより、低濃度の電解質溶液では、膜
荷電の効果による、電解質の阻止能を得ることができる
が、一般にイオン価数の大きいイオン程、阻止率も高く
なることから１価−２価イオンの分離が可能となる。し
かし、電解質濃度が高くなると、膜荷電の効果がなくな
り、イオンの価数によらず阻止率の急激な低下が起こる
ことが知られており、この理由から荷電型限外過膜の
荷電を利用した分離法は実際のプロセスには適用されて
いない。
一方、溶液中の必要とされるイオンが同種の価数の取
なる不要イオンと共存する場合、或いは必要とされるイ
オンの対イオンが同種の価数が異なる不要イオンと共存
する場合、荷電型の膜による必要成分と不要成分の分離
は有効である。低濃度の電解質溶液の荷電型限外過膜
による処理については、その有効性が既に報告されてい
る（化学工学協会第19回秋季大会要旨集238）。しか
し、限外過膜を用いた場合には、電解質濃度の増大に
つれ、荷電の効果がなくなり阻止率の低下が見られる
（化工協会第19回秋季大会要旨集p238）。このため、発
酵液等、工業的に処理を要求される、高濃度の電解質溶
液の処理に利用することができなかった。これは、価数
によらず、イオンが単独で存在する場合、或いはこれら
が共存する場合にも言えることであり、高濃度電解質溶
液中のイオンの分離を限外過膜により行うことはでき
ない。
なる不要イオンと共存する場合、或いは必要とされるイ
オンの対イオンが同種の価数が異なる不要イオンと共存
する場合、荷電型の膜による必要成分と不要成分の分離
は有効である。低濃度の電解質溶液の荷電型限外過膜
による処理については、その有効性が既に報告されてい
る（化学工学協会第19回秋季大会要旨集238）。しか
し、限外過膜を用いた場合には、電解質濃度の増大に
つれ、荷電の効果がなくなり阻止率の低下が見られる
（化工協会第19回秋季大会要旨集p238）。このため、発
酵液等、工業的に処理を要求される、高濃度の電解質溶
液の処理に利用することができなかった。これは、価数
によらず、イオンが単独で存在する場合、或いはこれら
が共存する場合にも言えることであり、高濃度電解質溶
液中のイオンの分離を限外過膜により行うことはでき
ない。
発明が解決しようとする問題点 そこで、比較的高濃度の電解質溶液であっても必要イ
オンと不必要なイオンとを工業的に分離できる方法の開
発が望まれている。
オンと不必要なイオンとを工業的に分離できる方法の開
発が望まれている。
問題点を解決するための手段 荷電型限外過膜のイオンの阻止能が、電解質濃度の
増大につれ低下する理由としては、膜の荷電密度が低い
こと、孔径が大きいため電解質への荷電の影響が小さい
こと、などが挙げられる。
増大につれ低下する理由としては、膜の荷電密度が低い
こと、孔径が大きいため電解質への荷電の影響が小さい
こと、などが挙げられる。
しかし、一般に膜は荷電密度を高くすると、耐水性が
低下することが知られており、荷電密度は数meq/g−pol
ymer以上にすることはできない。そこで、阻止能維持の
ためには、膜の孔径を小さくすることが考えられる。
低下することが知られており、荷電密度は数meq/g−pol
ymer以上にすることはできない。そこで、阻止能維持の
ためには、膜の孔径を小さくすることが考えられる。
そこで、本発明者らは、限外過膜より分画分子量の
小さい（数百〜数千）荷電型Ｌ−RO膜を用いた実験を行
った結果、膜分離の運転条件を整えると、高濃度電解質
溶液においても、１価−２価アニオン（又はカチオン）
を分離できることを見出し、本発明を完成するに到っ
た。
小さい（数百〜数千）荷電型Ｌ−RO膜を用いた実験を行
った結果、膜分離の運転条件を整えると、高濃度電解質
溶液においても、１価−２価アニオン（又はカチオン）
を分離できることを見出し、本発明を完成するに到っ
た。
すなわち、本発明の電解質の分離方法は、少なくとも
２種以上の価数の異なる同符号のイオンを含む水溶液に
おいて、アニオン荷電型ルーズ逆浸透膜またはカチオン
荷電型ルーズ逆浸透膜を介して、より小さな価数のアニ
オンまたはカチオンを膜透過させることにより、価数の
異なる同符号のイオンを分離することを特徴とする。
２種以上の価数の異なる同符号のイオンを含む水溶液に
おいて、アニオン荷電型ルーズ逆浸透膜またはカチオン
荷電型ルーズ逆浸透膜を介して、より小さな価数のアニ
オンまたはカチオンを膜透過させることにより、価数の
異なる同符号のイオンを分離することを特徴とする。
また、上記の方法を利用した、対イオンをもつ電解質
のイオン交換方法は、荷電型ルーズ逆浸透膜を通過しう
る有価物であって、２価以上の価数を有する対イオンを
もつ電解質を膜透過させるに際し、前記価数より小さい
同符号の対イオンをもつ塩を加えて、対イオンがイオン
交換された電解質を得ることを特徴とする。
のイオン交換方法は、荷電型ルーズ逆浸透膜を通過しう
る有価物であって、２価以上の価数を有する対イオンを
もつ電解質を膜透過させるに際し、前記価数より小さい
同符号の対イオンをもつ塩を加えて、対イオンがイオン
交換された電解質を得ることを特徴とする。
本発明において、荷電型Ｌ−RO膜は、アニオン荷電型
として例えばスルホン酸基を有するスルホン化ポリスル
ホン膜、ポリエーテルスルホン膜等、カチオン荷電型と
しても同様にポリスルホン膜、ポリエーテルスルホン膜
等を用いることできる。
として例えばスルホン酸基を有するスルホン化ポリスル
ホン膜、ポリエーテルスルホン膜等、カチオン荷電型と
しても同様にポリスルホン膜、ポリエーテルスルホン膜
等を用いることできる。
これら荷電型Ｌ−RO膜を用いた場合でも、荷電型限外
過膜の場合と同様、２価イオンの阻止率の方が１価イ
オンの阻止率より高い。単独で１価又は２価のイオンが
存在する場合には、電解質濃度の増加に伴いこれらの阻
止率は低下してくる。しかし、２価イオンとともに１価
イオンが望ましくは、（１価イオンのモル濃度）／（２
価イオンのモル濃度）＝0.5〜10の割合で存在していれ
ば、分離対象となるアニオン或いはカチオン濃度が5,00
0〜200,000ppmの範囲まで２価イオンの阻止率は低下せ
ず、１価−２価イオンの分離を行うことができる。
過膜の場合と同様、２価イオンの阻止率の方が１価イ
オンの阻止率より高い。単独で１価又は２価のイオンが
存在する場合には、電解質濃度の増加に伴いこれらの阻
止率は低下してくる。しかし、２価イオンとともに１価
イオンが望ましくは、（１価イオンのモル濃度）／（２
価イオンのモル濃度）＝0.5〜10の割合で存在していれ
ば、分離対象となるアニオン或いはカチオン濃度が5,00
0〜200,000ppmの範囲まで２価イオンの阻止率は低下せ
ず、１価−２価イオンの分離を行うことができる。
イオンはアニオン，カチオンのいずれでもよく、それ
ぞれの電荷に応じてアニオン荷電膜、カチオン荷電膜を
使用する。
ぞれの電荷に応じてアニオン荷電膜、カチオン荷電膜を
使用する。
逆浸透膜による操作圧力は10kg・f/cm2以上とするの
が好ましく、原液は乱流となる流速で供給するのが適当
である。
が好ましく、原液は乱流となる流速で供給するのが適当
である。
分離対象となるアニオンとしては、例えばCl-,SO4 2-,
PO4 3-等、或いは有機酸の乳酸、コハク酸、マレイン酸
等、カチオンとしてはK+,Na+,Ca2+,Mg2+,Cu2+,Ag+,F
e3+,Ni2+,Mn3+等の金属イオンやNH4 +,等であり、溶液の
pHを酸、アルカリで調整すれば各種アミノ酸もアニオン
又はカチオンとして扱うことができる。これら、アニオ
ンのうち価数の異なる２種以上を含む溶液がアニオン荷
電膜による分離の対象となる。カチオンの場合も同様で
膜としては、カチオン荷電膜を用いることになる。
PO4 3-等、或いは有機酸の乳酸、コハク酸、マレイン酸
等、カチオンとしてはK+,Na+,Ca2+,Mg2+,Cu2+,Ag+,F
e3+,Ni2+,Mn3+等の金属イオンやNH4 +,等であり、溶液の
pHを酸、アルカリで調整すれば各種アミノ酸もアニオン
又はカチオンとして扱うことができる。これら、アニオ
ンのうち価数の異なる２種以上を含む溶液がアニオン荷
電膜による分離の対象となる。カチオンの場合も同様で
膜としては、カチオン荷電膜を用いることになる。
又、必要とする成分の対イオンを交換しようとする時
には交換しようとする成分の適当な塩を原液側へ混入し
た後、本法による荷電膜を利用したイオンの分離を行え
ば、原液側又は透過液側に対イオンを交換した目的成分
を得ることができる。
には交換しようとする成分の適当な塩を原液側へ混入し
た後、本法による荷電膜を利用したイオンの分離を行え
ば、原液側又は透過液側に対イオンを交換した目的成分
を得ることができる。
なお、イオン交換しようとする電解質が、荷電型Ｌ−
RO膜を通過しない有価物であって、３価より小さい価数
のイオンを持つ場合は、これより価数の大きい同符号の
対イオンを有する塩を加えることにより、連続的に効率
よく、対イオンの交換された有価物を得ることができ
る。
RO膜を通過しない有価物であって、３価より小さい価数
のイオンを持つ場合は、これより価数の大きい同符号の
対イオンを有する塩を加えることにより、連続的に効率
よく、対イオンの交換された有価物を得ることができ
る。
実施例 以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
実施例1. 膜としてはアニオン荷電型ルーズ逆浸透膜NTR−7450
（日東電工株式会社製）の平膜型のものを用いた。有効
膜面積は34cm2である。分離対象となる電解質はNa2SO4
とNaClであり、SO4 2-/Cl-比を1.5となるように調整し、
NaCl濃度を1g/〜30g/の範囲で変化させた。分離時
の原液温度は、25℃であり、操作圧力は20kgf/cm2,原液
のフィード線速は43cm/secで運転を行った。
（日東電工株式会社製）の平膜型のものを用いた。有効
膜面積は34cm2である。分離対象となる電解質はNa2SO4
とNaClであり、SO4 2-/Cl-比を1.5となるように調整し、
NaCl濃度を1g/〜30g/の範囲で変化させた。分離時
の原液温度は、25℃であり、操作圧力は20kgf/cm2,原液
のフィード線速は43cm/secで運転を行った。
結果を図１に示す。この時の膜透過流速は40/m2・h
rであった。電解質濃度の増加に伴い、Cl-の阻止率は急
激に低下しNaCl濃度1g/dl以上では、負の阻止率を示し
ている。このCl-の輸送量の増加のためSO4 2-の阻止率の
低下が抑えられている。
rであった。電解質濃度の増加に伴い、Cl-の阻止率は急
激に低下しNaCl濃度1g/dl以上では、負の阻止率を示し
ている。このCl-の輸送量の増加のためSO4 2-の阻止率の
低下が抑えられている。
実施例2. 実施例１と同じ膜を用い、硫酸塩となっているリジン
の対イオンをクロルに変換する実験を行った。リジン硫
酸塩を含む原液へ塩化アンモニウムを添加し、膜分離を
行った。リジンの原液濃度は5g/dlであり、塩化アルミ
ニウムはこれと等モル添加した。
の対イオンをクロルに変換する実験を行った。リジン硫
酸塩を含む原液へ塩化アンモニウムを添加し、膜分離を
行った。リジンの原液濃度は5g/dlであり、塩化アルミ
ニウムはこれと等モル添加した。
結果を表１に示す。ここでも、Cl-の能動輸送が起こ
り、SO4 2-の阻止率低下が抑えられている。この結果、
透過液中のリジンの対イオンはSO4 2-からCl-へ交換され
ることになった。
り、SO4 2-の阻止率低下が抑えられている。この結果、
透過液中のリジンの対イオンはSO4 2-からCl-へ交換され
ることになった。
発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、高濃度の電解
質溶液中のイオンを価数の小さい順に効率よく連続的に
分離できるので、例えば各種のアミノ酸を含む醗酵液な
どの工業的な分離、精製法への適用が期待される。
質溶液中のイオンを価数の小さい順に効率よく連続的に
分離できるので、例えば各種のアミノ酸を含む醗酵液な
どの工業的な分離、精製法への適用が期待される。
図面は本発明の一実施例を示し、アニオンＬ−RO膜によ
るSO4 2-/Cl-の阻止率とNaCl濃度との関係を示すグラフ
である（SO4 2-/Cl-＝1.5一定）。
るSO4 2-/Cl-の阻止率とNaCl濃度との関係を示すグラフ
である（SO4 2-/Cl-＝1.5一定）。
Claims (5)
- 【請求項１】少なくとも２種以上の価数の異なる同符号
のイオンを含む水溶液において、アニオン荷電型ルーズ
逆浸透膜またはカチオン荷電型ルーズ逆浸透膜を介し
て、より小さな価数のアニオンまたはカチオンを膜透過
させることにより、価数の異なる同符号のイオンを分離
することを特徴とする電解質の分離方法。 - 【請求項２】アニオンまたはカチオンの濃度を5,000〜2
00,000ppmの範囲で実施する特許請求範囲第１項の電解
質の分離方法。 - 【請求項３】荷電型逆浸透膜の操作圧力を10kg・f/cm2
以上で実施する特許請求の範囲第１項または第２項の電
解質の分離方法。 - 【請求項４】荷電型ルーズ逆浸透膜を通過しうる有価物
であって、２価以上の価数を有する対イオンをもつ電解
質を膜透過させるに際し、前記価数より小さい同符号の
対イオンをもつ塩を加えて、対イオンがイオン交換され
た電解質を得ることを特徴とする対イオンをもつ電解質
のイオン交換方法。 - 【請求項５】前記電解質が荷電型ルーズ逆浸透膜を通過
しない有価物であって３価より小さい価数の対イオンを
もつときは、これより価数の大きい同符号の対イオンを
もつ塩を加えて実施する特許請求の範囲第４項のイオン
交換方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62180852A JPH084715B2 (ja) | 1987-07-20 | 1987-07-20 | 電解質の分離方法および対イオンを有する電解質のイオン交換方法 |
| US07/220,597 US5015386A (en) | 1987-07-20 | 1988-07-18 | Method for separation of electrolytes, and method for ion exchange of electrolytes with counter-ions |
| EP88111692A EP0300451A1 (en) | 1987-07-20 | 1988-07-20 | Method for separation of electrolytes, and method for ion exchange of electrolytes with counter-ions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62180852A JPH084715B2 (ja) | 1987-07-20 | 1987-07-20 | 電解質の分離方法および対イオンを有する電解質のイオン交換方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6422309A JPS6422309A (en) | 1989-01-25 |
| JPH084715B2 true JPH084715B2 (ja) | 1996-01-24 |
Family
ID=16090487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62180852A Expired - Lifetime JPH084715B2 (ja) | 1987-07-20 | 1987-07-20 | 電解質の分離方法および対イオンを有する電解質のイオン交換方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5015386A (ja) |
| EP (1) | EP0300451A1 (ja) |
| JP (1) | JPH084715B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH660852A5 (de) * | 1982-11-23 | 1987-05-29 | Aligena Ag | Dynamische membranen, die sich als duenne polymerschichten auf poroesen, polymeren traegermaterialien befinden. |
-
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- 1987-07-20 JP JP62180852A patent/JPH084715B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-07-18 US US07/220,597 patent/US5015386A/en not_active Expired - Fee Related
- 1988-07-20 EP EP88111692A patent/EP0300451A1/en not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0300451A1 (en) | 1989-01-25 |
| JPS6422309A (en) | 1989-01-25 |
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