(57)【要約】【課題】簡便かつ経済的に含有水分量を低減可能なイオン交換樹脂の前処理装置を提供する。【解決手段】非水溶媒を貯蔵する原液タンク、イオン交換樹脂を収容したイオン交換樹脂容器、非水溶媒中の水分を除去する水分除去装置を少なくとも有するとともに、前記原液タンクから、前記イオン交換樹脂容器および前記水分除去装置の順に非水溶媒を通液した後、通液した非水溶媒を前記原液タンクに返送する循環送液管並びに前記原液タンクから、前記水分除去装置および前記イオン交換樹脂容器の順に非水溶媒を通液した後、通液した非水溶媒を前記原液タンクに返送する循環送液管から選ばれる少なくとも一つの送液管を有することを特徴とするイオン交換樹脂の前処理装置である。【選択図】  図１
2020121261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非水溶媒を貯蔵する原液タンク、イオン交換樹脂を収容したイオン交換樹脂容器、非水溶媒中の水分を除去する水分除去装置を少なくとも有するとともに、
前記原液タンクから、前記イオン交換樹脂容器および前記水分除去装置の順に非水溶媒を通液した後、通液した非水溶媒を前記原液タンクに返送する循環送液管並びに
前記原液タンクから、前記水分除去装置および前記イオン交換樹脂容器の順に非水溶媒を通液した後、通液した非水溶媒を前記原液タンクに返送する循環送液管から選ばれる少なくとも一つの送液管を有する
ことを特徴とするイオン交換樹脂の前処理装置。
【請求項２】
前記水分除去装置が水分吸着装置である請求項１に記載のイオン交換樹脂の前処理装置。
【請求項３】
前記水分吸着装置が水分吸着材としてゼオライトを収容したものである請求項２に記載のイオン交換樹脂の前処理装置。
【請求項４】
前記水分吸着装置に収容されたゼオライトに対し、前記循環送液管内を流通する非水溶媒が上向流で通液するように前記循環送液管が配置されている請求項３に記載のイオン交換樹脂の前処理装置。
【請求項５】
前記水分除去装置の下流側にさらに濾過装置を有する請求項１〜請求項４のいずれかに記載のイオン交換樹脂の前処理装置。
【請求項６】
前記イオン交換樹脂が陰イオン交換樹脂である請求項１〜請求項５のいずれかに記載のイオン交換樹脂の前処理装置。
【請求項７】
前記イオン交換樹脂が弱塩基性陰イオン交換樹脂である請求項１〜請求項６のいずれかに記載のイオン交換樹脂の前処理装置。
【請求項８】
非水溶媒を貯蔵する原液タンク、イオン交換樹脂を収容したイオン交換樹脂容器、非水溶媒中の水分を除去する水分除去装置を少なくとも有するイオン交換樹脂の前処理装置に対し、
前記原液タンクから、前記イオン交換樹脂容器および前記水分除去装置の順に非水溶媒を通液した後、通液した非水溶媒を前記原液タンクに返送する送液並びに
前記原液タンクから、前記水分除去装置および前記イオン交換樹脂容器の順に非水溶媒を通液した後、通液した非水溶媒を前記原液タンクに返送する送液から選ばれる一種以上の送液を非水溶媒を循環しながら行う
ことを特徴とするイオン交換樹脂の前処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン交換樹脂の前処理装置およびイオン交換樹脂の前処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体製造工程やリチウムイオン電池の電解液等として、不純物が高度に除去され、精製された非水溶媒が用いられるようになっている。
【０００３】
非水溶媒の精製方法としては、不純物を蒸留除去する蒸留法が知られているが、設備費用負担が大きく、蒸留処理に多大なエネルギーを要するばかりか、高度な精製を行い難い等の技術課題が存在していた。
【０００４】
そこで、近年では、イオン交換樹脂やイオン交換フィルターを用いたイオン交換法により非水溶媒を精製する方法が提案されるようになっている。
イオン交換法によれば、設備費用負担が小さく、省エネルギーで、不純物を高度に精製除去し得るとされている。
【０００５】
例えば、リチウムイオン電池の電解液は、フッ素系のリチウム塩等の電解質を非水溶媒に溶解して製造される。
電解液では、酸（主にフッ酸）が不純物となるために、これをイオン交換樹脂で除去する精製方法が検討されているが、同時に水分も不純物となるため、イオン交換樹脂の含有水分を電解液中へ溶出させないように、イオン交換樹脂の含有水分を低減する前処理が必要になる。
上記イオン交換樹脂の含有水分を低減する方法としては、イオン交換樹脂を減圧乾燥する方法や、減圧乾燥に加えてイオン交換樹脂に非水溶媒を通液して除去する方法が知られている（例えば、特許文献１（特表２０００−５０５０４２号公報）参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２０００−５０５０４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、本発明者等が検討したところ、減圧乾燥ではイオン交換樹脂の含有水分を十分に低減することができず、減圧乾燥に加えて非水溶媒を通液する方法でも、イオン交換樹脂に対して数十倍〜数百倍量もの多量の非水溶媒が必要になることが判明した。
【０００８】
このような状況下、本発明は、簡便かつ経済的に含有水分量を低減可能なイオン交換樹脂の前処理装置およびイオン交換樹脂の前処理方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
本発明者等は、上記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、非水溶媒を貯蔵する原液タンク、イオン交換樹脂を収容したイオン交換樹脂容器、非水溶媒中の水分を除去する水分除去装置を少なくとも有するとともに、前記原液タンクから、前記イオン交換樹脂容器および前記水分除去装置の順に非水溶媒を通液した後、通液した非水溶媒を前記原液タンクに返送する循環送液管並びに前記原液タンクから、前記水分除去装置および前記イオン交換樹脂容器の順に非水溶媒を通液した後、通液した非水溶媒を前記原液タンクに返送する循環送液管から選ばれる少なくとも一つの送液管を有するイオン交換樹脂の前処理装置により、上記技術課題を解決し得ることを見出し、本知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明は、
（１）非水溶媒を貯蔵する原液タンク、イオン交換樹脂を収容したイオン交換樹脂容器、非水溶媒中の水分を除去する水分除去装置を少なくとも有するとともに、
前記原液タンクから、前記イオン交換樹脂容器および前記水分除去装置の順に非水溶媒を通液した後、通液した非水溶媒を前記原液タンクに返送する循環送液管並びに
前記原液タンクから、前記水分除去装置および前記イオン交換樹脂容器の順に非水溶媒を通液した後、通液した非水溶媒を前記原液タンクに返送する循環送液管から選ばれる少なくとも一つの送液管を有する
ことを特徴とするイオン交換樹脂の前処理装置、
（２）前記水分除去装置が水分吸着装置である上記（１）に記載のイオン交換樹脂の前処理装置、
（３）前記水分吸着装置が水分吸着材としてゼオライトを収容したものである上記（２）に記載のイオン交換樹脂の前処理装置、
（４）前記水分吸着装置に収容されたゼオライトに対し、前記循環送液管内を流通する非水溶媒が上向流で通液するように前記循環送液管が配置されている上記（３）に記載のイオン交換樹脂の前処理装置、
（５）前記水分除去装置の下流側にさらに濾過装置を有する上記（１）〜（４）のいずれかに記載のイオン交換樹脂の前処理装置、
（６）前記イオン交換樹脂が陰イオン交換樹脂である上記（１）〜（５）のいずれかに記載のイオン交換樹脂の前処理装置、
（７）前記イオン交換樹脂が弱塩基性陰イオン交換樹脂である上記（１）〜（６）のいずれかに記載のイオン交換樹脂の前処理装置、
（８）非水溶媒を貯蔵する原液タンク、イオン交換樹脂を収容したイオン交換樹脂容器、非水溶媒中の水分を除去する水分除去装置を少なくとも有するイオン交換樹脂の前処理装置に対し、
前記原液タンクから、前記イオン交換樹脂容器および前記水分除去装置の順に非水溶媒を通液した後、通液した非水溶媒を前記原液タンクに返送する送液並びに
前記原液タンクから、前記水分除去装置および前記イオン交換樹脂容器の順に非水溶媒を通液した後、通液した非水溶媒を前記原液タンクに返送する送液から選ばれる一種以上の送液を非水溶媒を循環しながら行う
ことを特徴とするイオン交換樹脂の前処理方法、
を提供するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、簡便かつ経済的に含有水分量を低減可能なイオン交換樹脂の前処理装置およびイオン交換樹脂の前処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るイオン交換樹脂の前処理装置の構成を説明するための図である。
【図２】本発明に係るイオン交換樹脂の前処理装置の形態例を示す図である。
【図３】本発明に係るイオン交換樹脂の前処理装置の形態例を示す図である。
【図４】本発明に係るイオン交換樹脂の前処理装置の形態例を示す図である。
【図５】本発明の比較例におけるイオン交換樹脂の前処理装置の形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係るイオン交換樹脂の前処理装置は、非水溶媒を貯蔵する原液タンク、イオン交換樹脂を収容したイオン交換樹脂容器、非水溶媒中の水分を除去する水分除去装置を少なくとも有するとともに、前記原液タンクから、前記イオン交換樹脂容器および前記水分除去装置の順に非水溶媒を通液した後、通液した非水溶媒を前記原液タンクに返送する循環送液管並びに前記原液タンクから、前記水分除去装置および前記イオン交換樹脂容器の順に非水溶媒を通液した後、通液した非水溶媒を前記原液タンクに返送する循環送液管から選ばれる少なくとも一つの送液管を有することを特徴とするものである。
【００１４】
以下、本発明に係るイオン交換樹脂の前処理装置について、適宜、図面を例示しつつ説明するものとする。
【００１５】
図１は、本発明に係るイオン交換樹脂の前処理装置の構成例を示すものである。
【００１６】
図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、本発明に係るイオン交換樹脂の前処理装置１は、非水溶媒を貯蔵する原液タンク２、イオン交換樹脂を収容したイオン交換樹脂容器３および非水溶媒中の水分を除去する水分除去装置４を少なくとも有している。
【００１７】
本発明に係るイオン交換樹脂の前処理装置は、原液タンクから送出した非水溶媒を原液タンクに返送する循環送液管を有している。
【００１８】
本発明に係るイオン交換樹脂の前処理装置１は、図１（ａ）に例示するように、原液タンク２からイオン交換樹脂容器３および水分除去装置４の順に非水溶媒を通液した後、通液した非水溶媒を原液タンク２に返送する循環送液管Ｌか、図１（ｂ）に例示するように、原液タンク２から水分除去装置４およびイオン交換樹脂容器３の順に非水溶媒を通液した後、通液した非水溶媒を原液タンク２に返送する循環送液管Ｌから選ばれる少なくとも一つの送液管を有している。
【００１９】
本発明に係るイオン交換樹脂の前処理装置１は、図１（ｃ）に例示するように、原液タンク２からイオン交換樹脂容器３および水分除去装置４の順に非水溶媒を通液した後、通液した非水溶媒を原液タンク２に返送する循環送液管Ｌ１を有するとともに、原液タンク２から、水分除去装置４およびイオン交換樹脂容器３の順に非水溶媒を通液した後、通液した非水溶媒を原液タンク２に返送する循環送液管Ｌ２を有するものであってもよい。
図１（ｃ）に例示する態様においては、非水溶媒の通液時に、循環送液管Ｌ１または循環送液管Ｌ２に設けられたいずれか一方の送液管のバルブを閉じることにより、他方の送液管内を通液させることになる。
【００２０】
本発明に係るイオン交換樹脂の前処理装置において、非水溶媒としては有機非水溶媒を挙げることができる。
非水溶媒としては、本発明に係るイオン交換樹脂の前処理装置による前処理後にイオン交換樹脂を流通させる非水溶媒と同一のものであることが好ましい。
有機非水溶媒としては、メタノール、エタノール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、プロピレングリコールモノメチルエーテル（ＰＧＭＥ）、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、ブチルカルビトール（ＢＤＧ）、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）、乳酸メチル、乳酸エチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソアミル、アセトン、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、スルホラン、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、１，２−ジブトキシエタン、エトキシメトキシエタン等から選ばれる一種以上を挙げることができる。
【００２１】
本発明に係るイオン交換樹脂の前処理装置は、非水溶媒を通液するイオン交換樹脂を収容したイオン交換樹脂容器を有している。
【００２２】
イオン交換樹脂としては、特に制限されないが、有機高分子を母体とする有機高分子系のイオン交換樹脂が好ましく、母体となる有機高分子としては、スチレン系樹脂またはアクリル系樹脂を挙げることができる。
【００２３】
本出願書類において、スチレン系樹脂とは、スチレン又はスチレン誘導体を単独または共重合した、スチレン又はスチレン誘導体に由来する構成単位を５０質量％以上含む樹脂を意味する。
【００２４】
上記スチレン誘導体としては、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、クロロスチレン、エチルスチレン、ｉ−プロピルスチレン、ジメチルスチレン、ブロモスチレン等が挙げられる。
【００２５】
スチレン系樹脂としては、スチレンまたはスチレン誘導体の単独または共重合体を主成分とするものであれば、共重合可能な他のビニルモノマーとの共重合体であってもよく、このようなビニルモノマーとしては、例えば、ｏ−ジビニルベンゼン、ｍ−ジビニルベンゼン、ｐ−ジビニルベンゼン等のジビニルベンゼン、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート等のアルキレングリコールジ（メタ）アクリレート等の多官能性モノマーや、（メタ）アクリロニトリル、メチル（メタ）アクリレート等から選ばれる一種以上を挙げることができる。
【００２６】
上記共重合可能な他のビニルモノマーとしては、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、エチレン重合数が４〜１６のポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジビニルベンゼンがより好ましく、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジ（メタ）アクリレートがより好ましく、ジビニルベンゼンがさらに好ましい。
【００２７】
本出願書類において、アクリル系樹脂とは、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステルから選ばれる一種以上を単独重合または共重合した、アクリル酸に由来する構成単位、メタクリル酸に由来する構成単位、アクリル酸エステルに由来する構成単位およびメタクリル酸エステルに由来する構成単位から選ばれる構成単位を５０質量％以上含む樹脂を意味する。
【００２８】
上記アクリル系樹脂として、より具体的には、アクリル酸の単独重合体、メタクリル酸の単独重合体、アクリル酸エステルの単独重合体、メタクリル酸エステルの単独重合体、アクリル酸と他のモノマー（例えば、アクリル酸エステル、メタクリル酸、メタクリル酸エステル、α−オレフィン（例えばエチレン、ジビニルベンゼン等）等）との共重合体、メタクリル酸と他のモノマー（例えば、アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、α−オレフィン（例えばエチレン、ジビニルベンゼン等）等）との共重合体、アクリル酸エステルと他のモノマー（例えば、アクリル酸、メタクリル酸、メタクリル酸エステル、α−オレフィン（例えばエチレン、ジビニルベンゼン等）等）との共重合体、メタクリル酸エステルと他のモノマー（例えば、アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸、α−オレフィン（例えばエチレン、ジビニルベンゼン等））との共重合体から選ばれる一種以上を挙げることができ、これ等のうち、メタクリル酸・ジビニルベンゼン共重合体またはアクリル酸・ジビニルベンゼン共重合体が好ましい。
【００２９】
アクリル酸エステルとしては、アクリル酸アルキルエステルが好ましく、アクリル酸の直鎖アルキルエステル又は分岐鎖アルキルエステルがより好ましく、アクリル酸の直鎖アルキルエステルが更に好ましい。
アクリル酸エステルとしては、アルキルエステルの部位に含まれるアルキル基の炭素数が１〜４であるアクリル酸アルキルエステルが更に好ましく、アクリル酸メチル、アクリル酸エチルが更に好ましく、アクリル酸メチルが特に好ましい。
【００３０】
メタクリル酸エステルとしては、メタクリル酸アルキルエステルが好ましく、メタクリル酸の直鎖アルキルエステル又は分岐鎖アルキルエステルがより好ましく、メタクリル酸の直鎖アルキルエステルが更に好ましい。
メタクリル酸エステルとしては、アルキルエステルの部位に含まれるアルキル基の炭素数が１〜４であるメタクリル酸アルキルエステルがより好ましく、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチルが更に好ましく、メタクリル酸メチルが特に好ましい。
【００３１】
上記イオン交換樹脂としては、陽イオン交換基を有する陽イオン交換樹脂、陰イオン交換基を有する陰イオン交換樹脂およびキレート樹脂から選ばれる一種以上を挙げることができる。
【００３２】
上記陽イオン交換樹脂としては、陽イオン交換基としてスルホ基を有する強酸性のものや、陽イオン交換基としてカルボキシ基を有する弱酸性のものを挙げることができる。
上記陰イオン交換樹脂としては、陰イオン交換基として四級アンモニウム基を有する強塩基性のものや、陰イオン交換基としてアミノ基を有する弱塩基性のものを挙げることができる。
本発明に係るイオン交換樹脂の前処理装置において、イオン交換樹脂容器に収容する非水溶媒を通液するイオン交換樹脂としては、弱塩基性イオン交換樹脂が好ましい。
【００３３】
弱塩基性イオン交換樹脂を構成する弱塩基性のイオン交換基としては、一級〜三級のアミノ基であることが好ましく、ジメチルアミノ基等の三級アミノ基であることがより好ましい。
【００３４】
弱塩基性陰イオン交換基としては、下記一般式（Ｉ）
【化１】
2020121261.tif 000003
（ただし、Ｒ１基およびＲ２基は炭素数１〜３の炭化水素基であって互いに同一であっても異なっていてもよく、＊は基体または基体へ結合するための結合基との結合部位を示す。）
で表される三級アミノ基を挙げることができる。
【００３５】
上記一般式（Ｉ）で表される弱塩基性陰イオン交換基において、Ｒ１基およびＲ２基は炭素数１〜３の炭化水素基である。
Ｒ１基またはＲ２基としては、アルキル基およびアルケニル基から選ばれる一種以上を挙げることができ、アルキル基であることが好ましい。
Ｒ１基またはＲ２基として、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基およびプロピレン基から選ばれる一種以上を挙げることができ、メチル基であることが好ましい。
上記一般式（Ｉ）で表される弱塩基性陰イオン交換基において、Ｒ１基およびＲ２基は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
【００３６】
上記一般式（Ｉ）で表される弱塩基性陰イオン交換基としては、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジプロピルアミノ基等を挙げることができ、ジメチルアミノ基であることが好ましい。
【００３７】
上記一般式（Ｉ）において、＊は、上記一般式（Ｉ）で表される弱塩基性陰イオン交換基と、基体または基体へ結合するための結合基との結合部位を示す。
【００３８】
上記一般式（Ｉ）で表される弱塩基性陰イオン交換基は、スチレン系樹脂からなる基体に対し、下記一般式（II）に示すように、適宜結合基であるＲ３基を介して結合していることが好ましい。
【化２】
2020121261.tif 000004
（ただし、Ｒ１基およびＲ２基は炭素数１〜３の炭化水素基であって互いに同一であっても異なっていてもよく、Ｒ３基は炭素数１〜３の炭化水素基であり、＊は基体との結合部位を示す。）
【００３９】
上記Ｒ１基およびＲ２基としては、上述したものと同様のものを挙げることができる。
上記Ｒ３基は炭素数１〜３の炭化水素基であり、Ｒ３基としては、アルキレン基およびアルケニレン基から選ばれる一種以上を挙げることができ、アルキレン基であることが好ましい。
Ｒ３基として、具体的には、メチレン基 （−ＣＨ２−）、エチレン基（−ＣＨ２ＣＨ２−）、 プロピレン基（−ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２−）等から選ばれる一種以上を挙げることができ、メチレン基が好ましい。
【００４０】
上記一般式（Ｉ）で表される弱塩基性陰イオン交換基は、スチレン又はスチレン誘導体に置換基として導入することにより、スチレン系樹脂中に導入することができる。
【００４１】
このような陰イオン交換樹脂は、市販品であってもよく、例えば、三菱化学株式会社製ダイヤイオンＷＡ３０や、オルガノ株式会社製ＯＲＬＩＴＥ  ＤＳ−６等から選ばれる一種以上を挙げることができる。
【００４２】
上記イオン交換樹脂容器に収容されるイオン交換樹脂は、ゲル型構造を有するものであってもよいし、マクロレティキュラー型（ＭＲ型）構造を有するものであってもよいし、マクロポーラス型（ＭＰ型）構造を有するものであってもよいし、ポーラス型構造を有するものであってもよい。
【００４３】
上記イオン交換樹脂容器に収容されるイオン交換樹脂のサイズは特に制限されないが、その調和平均径が、３００〜１０００μｍであるものが好ましく、４００〜８００μｍであるものがより好ましく、５００〜７００μｍであるものがさらに好ましい。
【００４４】
また、上記イオン交換樹脂容器に収容されるイオン交換樹脂としては、その湿潤状態の総イオン交換容量が、０．１〜３．０（ｅｑ／Ｌ−Ｒ）であるものが好ましく、０．５〜２．５（ｅｑ／Ｌ−Ｒ）であるものがより好ましく、１．０〜２．０（ｅｑ／Ｌ−Ｒ）であるものがさらに好ましい。
【００４５】
本発明に係るイオン交換樹脂の前処理装置において、イオン交換樹脂容器内に収容されるイオン交換樹脂の収容形態は、非水溶媒とイオン交換樹脂とが接触し得る形態であれば特に制限されない。
例えば、イオン交換樹脂容器が、非水溶媒を通液し得るイオン交換樹脂を充填したカラムまたは槽であってもよい。
また、イオン交換樹脂容器は、非水溶媒を通液するためのポンプを備えたものであってもよい。
【００４６】
本発明に係るイオン交換樹脂の前処理装置において、非水溶媒をイオン交換樹脂容器内のイオン交換樹脂に通液する通液速度（液空間速度）は、イオン交換樹脂中の水分を除去、低減し得る速度から適宜選定すればよい。
【００４７】
本発明に係るイオン交換樹脂の前処理装置は、イオン交換樹脂容器に収容されたイオン交換樹脂に対し、循環送液管内を流通する非水溶媒が上向流で通液するように循環送液管が配置されていることが好ましい。
【００４８】
すなわち、図２や図３に例示するように、本発明に係るイオン交換樹脂の前処理装置１は、非水溶媒を貯蔵する原液タンク２から供給され、流通する非水溶媒Ｓが、イオン交換樹脂容器３に収容されたイオン交換樹脂に対し上向流で通液するように循環送液管Ｌが配置されていることが好ましい。
【００４９】
このように、イオン交換樹脂容器に収容されたイオン交換樹脂に対し、循環送液菅内を流通する非水溶媒が上向流で通液するように循環送液管Ｌが配置されていることにより、イオン交換樹脂容器内に収容されたイオン交換樹脂中に気泡等が混入した場合であっても、非水溶媒がイオン交換樹脂容器内を上向に流通する際にイオン交換樹脂中の気泡を脱泡しながら流通してこれを除去することができる。
このため、イオン交換樹脂容器内に収容されたイオン交換樹脂中に気泡等が混入した場合であっても、非水溶媒とイオン交換樹脂との接触性を好適に維持しながらイオン交換樹脂中の水分を除去、低減することができる。
【００５０】
本発明に係るイオン交換樹脂の前処理装置は、非水溶媒中の水分を除去する水分除去装置を有している。
【００５１】
水分除去装置としては、水分吸着装置、膜分離装置または気液分離装置を挙げることができ、水分吸着装置が好ましい。
水分除去装置が水分吸着装置である場合、水分吸着装置は、水分吸着材としてゼオライトを収容したものが好ましい。
水分吸着装置に収容するゼオライトとしては、非水溶媒中の水分を吸着し得るものであれば特に制限されず、結晶性ゼオライトから選ばれる一種以上を挙げることができる。
上記結晶性ゼオライトとしては、Ａ型、Ｙ型、Ｘ型、チャバサイト、フェリエライト、ＺＳＭ−５およびクリノプチロライト等から選ばれる一種以上の結晶性ゼオライトを挙げることができる。
【００５２】
さらに、上記結晶性ゼオライトは、結晶性ゼオライトを構成するＳｉ／Ａｌモル比が１〜５であるものが好ましい。Ｓｉ／Ａｌモル比が上記範囲内にあることにより、構造上安定であるとともに、適度なカチオン含有率を有し好適に水分を吸着除去することができる。
【００５３】
上記結晶性ゼオライトは、カチオンがリチウムイオンやカルシウムイオン等で交換されたものであってもよいし、交換されていないものであってもよい。
【００５４】
上記結晶性ゼオライトは、その細孔径が３Å〜１０Åであるものが好ましく、３Å〜６Åであるものがより好ましく、３Å〜５Åであるものがさらに好ましい。
結晶性ゼオライトの細孔径が上記範囲内にあることにより、非水溶媒中の水分を好適に吸着除去することができる。
なお、本出願書類において、上記細孔径は、結晶構造と保持するカチオン種から推定される理論値を意味する。
【００５５】
上記結晶性ゼオライトとしては、球状や円柱状のものが好ましく、直径が、０．５〜５ｍｍのものが好ましい。
結晶性ゼオライト直径が上記範囲内にあることにより、ハンドリング性を低下させることなく、非水溶媒を好適に含侵することができる。
【００５６】
本発明に係るイオン交換樹脂の前処理装置において、水分吸着装置内に収容されるゼオライトの収容形態は、非水溶媒とゼオライトとが接触し得る形態であれば特に制限されない。
例えば、水分吸着装置が、非水溶媒を通液し得るゼオライトを充填したカラムまたは槽であってもよい。
また、水分吸着装置は、非水溶媒を通液するためのポンプを備えたものであってもよい。
【００５７】
本発明に係るイオン交換樹脂の前処理装置において、非水溶媒をゼオライトに通液する通液速度（液空間速度）は、非水溶媒中の水分を除去し得る速度から適宜選定すればよい。
【００５８】
本発明に係るイオン交換樹脂の前処理装置は、水分吸着装置に収容されたゼオライトに対し、循環送液管内を流通する非水溶媒が上向流で通液するように循環送液管が配置されていることが好ましい。
【００５９】
すなわち、図２や図３に例示するように、本発明に係るイオン交換樹脂の前処理装置１は、水分除去装置４に収容されたゼオライトに対し、循環送液菅Ｌ内を流通する非水溶媒が上向流で通液するように循環送液管Ｌが配置されていることが好ましい。
【００６０】
このように、水分吸着装置に収容されたゼオライトに対し、循環送液菅内を流通する非水溶媒が上向流で通液するように循環送液管Ｌが配置されていることにより、水分吸着装置内に収容されたゼオライト中に気泡等が混入した場合であっても、非水溶媒が水分吸着装置内を上向に流通する際にゼオライト中の気泡を脱泡しながら流通してこれを除去することができる。
このため、水分吸着装置内に収容されたゼオライト中に気泡等が混入した場合であっても、非水溶媒とゼオライトとの接触性を好適に維持しながら処理することができる。
【００６１】
図２および図３に例示するように、本発明に係るイオン交換樹脂の前処理装置においては、循環送液管Ｌが、原液タンク２からイオン交換樹脂容器３および水分除去装置４の順に非水溶媒Ｓを通液した後、通液した非水溶媒Ｓを原液タンク２に返送し、非水溶媒Ｓを継続して循環し得るように配置されているか（図２）、または、原液タンク２から、水分除去装置４およびイオン交換樹脂容器３の順に非水溶媒を通液した後、通液した非水溶媒を前記原液タンクに返送し、非水溶媒Ｓを継続して循環し得るように配置されている（図３）。
【００６２】
本発明に係るイオン交換樹脂の前処理装置においては、循環送液管が、原液タンク内の非水溶媒を、イオン交換樹脂容器および水分除去装置内を循環し得るように配置されていることにより、イオン交換樹脂内に残留する水分の非水溶媒による溶出と、非水溶媒中に溶出した水分の水分除去装置による吸着除去を繰り返しつつ、イオン交換樹脂を前処理することができる。このため、本発明に係るイオン交換樹脂の前処理装置においては、循環送液管の流路に少量の非水溶媒を流通させることのみで、簡便かつ経済的にイオン交換樹脂中の含有水分を低減することができる。
【００６３】
本発明に係るイオン交換樹脂の前処理装置は、水分除去装置の後段（下流側）にさらに濾過装置を有するものであってもよい。
【００６４】
本発明に係るイオン交換樹脂の前処理装置において、イオン交換樹脂の前処理に使用する非水溶媒量は、イオン交換樹脂容器内のイオン交換樹脂単位体積あたり、１〜３０倍の体積であることが好ましく、１〜２０倍の体積であることがより好ましく、１〜１０倍の体積であることがさらに好ましい。
【００６５】
本発明に係るイオン交換樹脂の前処理装置において、上記循環送液管内を流通させる非水溶媒の循環量は、イオン交換樹脂の吸着水分が所望程度まで低減する循環量から適宜選定すればよい。
【００６６】
本発明に係るイオン交換樹脂の前処理装置においては、上記イオン交換樹脂の水分を所望程度まで除去処理した後、除去処理に使用した非水溶媒と同一の非水溶媒を用いる場合には、そのまま使用に供することができる。
イオン交換樹脂中の水分を除去するために使用した非水溶媒とは異なる溶媒を処理する場合は、例えば、被処理対象となる非水溶媒を通液して前処理に用いた非水溶媒の置換を行ってから使用に供することができる。
その上で、常法に従い逆洗・押出し操作等を行った後、被処理対象となる非水溶媒を、好ましくはＳＶ（流量／イオン交換樹脂体積比）１〜１００ｈｒ-1、より好ましくはＳＶ２〜５０ｈｒ−１、さらに好ましくはＳＶ５〜２０ｈｒ-1で通液することにより処理することができる。
【００６７】
本発明によれば、簡便かつ経済的に含有水分量を低減可能なイオン交換樹脂の前処理装置を提供することができる。
【００６８】
次に、本発明に係るイオン交換樹脂の前処理方法について説明する。
本発明に係るイオン交換樹脂の前処理方法は、非水溶媒を貯蔵する原液タンク、イオン交換樹脂を収容したイオン交換樹脂容器、非水溶媒中の水分を除去する水分除去装置を少なくとも有するイオン交換樹脂の前処理装置に対し、前記原液タンクから、前記イオン交換樹脂容器および前記水分除去装置の順に非水溶媒を通液した後、通液した非水溶媒を前記原液タンクに返送する送液並びに前記原液タンクから、前記水分除去装置および前記イオン交換樹脂容器の順に非水溶媒を通液した後、通液した非水溶媒を前記原液タンクに返送する送液から選ばれる一種以上の送液を非水溶媒を循環しながら行うことを特徴とするものである。
【００６９】
本発明に係るイオン交換樹脂の前処理方法は、実質的に、本発明に係るイオン交換樹脂の前処理装置を用いてイオン交換樹脂を前処理する方法に係るものであり、その処理方法の詳細は、上述した本発明に係るイオン交換樹脂の前処理装置の使用形態の説明と共通する。
【００７０】
本発明によれば、簡便かつ経済的に含有水分量を低減可能なイオン交換樹脂の前処理方法を提供することができる。
【実施例】
【００７１】
次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。
【００７２】
以下の実施例および比較例において、処理前における有機非水溶媒中の水分量（質量ｐｐｍ）および処理後における有機非水溶媒中の水分量（質量ｐｐｍ）は、カール・フィッシャー法により測定した値を意味する。
また、有機非水溶媒中のＡｌ量（質量ｐｐｂ）は、誘導結合プラズマ質量分析法（ＩＣＰ−ＭＳ）により測定した値を意味し、上記有機非水溶媒中のＡｌ量は、水分除去装置から流出したゼオライト量に相当する。
【００７３】
（実施例１）
図２に示すイオン交換樹脂の前処理装置１を用いてイオン交換樹脂容器３中のイオン交換樹脂の前処理を行った。
すなわち、図２に示すように、原液タンク２に貯蔵したエチレンカーボネートおよびジメチルカーボネートを体積比で１：１の割合で混合した有機非水溶媒Ｓ（水分含有量１０質量ｐｐｍ未満）を、弱塩基性陰イオン交換樹脂（スチレン系樹脂を母体とし、弱塩基性の陰イオン交換基としてジメチルアミノ基を有するＭＲ型陰イオン交換樹脂）を収容したイオン交換樹脂容器３の底部から頂部方向にポンプＰを用いて１０（Ｌ／Ｌ−樹脂）／ｈの通液速度で上向流で通液した後、流出した有機非水溶媒を結晶性Ａ型ゼオライト（細孔径４Å）を収容した水分除去装置４において、その底部から頂部方向に５（Ｌ／Ｌ−ゼオライト）／ｈの通液速度で上向流で通液し、流出した有機非水溶媒を原液タンク２に返送した。上記処理を１０時間に亘って継続し有機非水溶媒を前処理装置１内で循環処理した後、イオン交換樹脂容器３から流出した有機非水溶媒中の水分量を測定したところ、１０質量ｐｐｍ未満であった。また、原液タンク２から採取した有機非水溶媒中のＡｌ量を測定したところ、１６質量ｐｐｂであった。
なお、上記イオン交換樹脂単位体積に対して使用した有機非水溶媒Ｓの体積は１０倍であった。
【００７４】
（実施例２）
実施例１において、イオン交換樹脂の前処理装置１による処理前の有機非水溶媒に水分を添加し、水分含有量２０質量ｐｐｍの有機非水溶媒Ｓを用いた以外は、実施例１と同様にイオン交換樹脂の前処理を行った。イオン交換樹脂容器３から流出した有機非水溶媒中の水分量を測定したところ、１０質量ｐｐｍ未満であった。
なお、上記イオン交換樹脂単位体積に対して使用した有機非水溶媒Ｓの体積は１０倍であった。
【００７５】
（実施例３）
図４に示すイオン交換樹脂の前処理装置１を用いてイオン交換樹脂容器３中のイオン交換樹脂の前処理を行った。
すなわち、図４に示すように、原液タンク２に貯蔵したエチレンカーボネートおよびジメチルカーボネートを体積比で１：１の割合で混合した有機非水溶媒Ｓ（水分含有量１０質量ｐｐｍ未満）を、弱塩基性陰イオン交換樹脂（スチレン系樹脂を母体とし、弱塩基性の陰イオン交換基としてジメチルアミノ基を有するＭＲ型陰イオン交換樹脂）を収容したイオン交換樹脂容器３の底部から頂部方向にポンプＰを用いて１０（Ｌ／Ｌ−樹脂）／ｈの通液速度で上向流で通液した後、流出した有機非水溶媒を結晶性Ａ型ゼオライト（細孔径４Å）を収容した水分除去装置４において、その底部から頂部方向に５（Ｌ／Ｌ−ゼオライト）／ｈの通液速度で上向流で通液し、次いで流出した有機非水溶媒を孔径１μｍのポリプロピレン製濾材を収容した濾過装置Ｆにおいて、０．５３ｍｌ／（ｈ・ｃｍ２）の濾過速度で上向流で通液し、流出した有機非水溶媒を原液タンク２に返送した。上記処理を１０時間に亘って継続し有機非水溶媒を前処理装置１内で循環処理した後、イオン交換樹脂容器３から流出した有機非水溶媒中の水分量を測定したところ、１０質量ｐｐｍ未満であった。また、原液タンク２から採取した有機非水溶媒中のＡｌ量を測定したところ、３質量ｐｐｂであった。
なお、上記イオン交換樹脂単位体積に対して使用した有機非水溶媒Ｓの体積は１０倍であった。
【００７６】
（比較例１）
図５に示すイオン交換樹脂の前処理装置１１を用いてイオン交換樹脂容器３中のイオン交換樹脂の前処理を行った。
すなわち、図５に示すように、原液タンク２に貯蔵したエチレンカーボネートおよびジメチルカーボネートを体積比で１：１の割合で混合した有機非水溶媒Ｓ（水分含有量１０質量ｐｐｍ未満）を、弱塩基性陰イオン交換樹脂（スチレン系樹脂を母体とし、弱塩基性の陰イオン交換基としてジメチルアミノ基を有するＭＲ型陰イオン交換樹脂）を収容したイオン交換樹脂容器３の底部から頂部方向にポンプＰを用いて１０（Ｌ／Ｌ−樹脂）／ｈの通液速度で上向流で通液した後、流出した有機非水溶媒Ｗを貯留タンク５内に貯留した。
イオン交換樹脂容器３から流出した有機非水溶媒中の水分量を測定したところ、１５０質量ｐｐｍであった。
なお、上記イオン交換樹脂単位体積に対して使用した有機非水溶媒Ｓの体積は１０倍であった。
【００７７】
（比較例２）
比較例１において、イオン交換樹脂の単位体積あたり１００倍の体積の有機非水溶媒Ｓを使用した以外は、比較例１と同様にしてイオン交換樹脂の前処理を行った。イオン交換樹脂容器３から流出した有機非水溶媒中の水分量を測定したところ、１０質量ｐｐｍ未満であった。
【００７８】
（比較例３）
比較例２において、イオン交換樹脂の前処理装置１１による処理前の有機非水溶媒に水分を添加し、水分含有量２０質量ｐｐｍの有機非水溶媒Ｓを用いた以外は、比較例２と同様にしてイオン交換樹脂の前処理を行った。イオン交換樹脂容器３から流出した有機非水溶媒中の水分量を測定したところ、２０質量ｐｐｍであった。
なお、上記イオン交換樹脂単位体積に対して使用した有機非水溶媒Ｓの体積は１００倍であった。
【００７９】
上記実施例および比較例の結果を表１に示す。
【００８０】
【表１】
2020121261.tif 000005
【００８１】
表１より、実施例１〜実施例３においては、イオン交換樹脂の前処理装置１において、原液タンク２から、イオン交換樹脂容器３および水分除去装置４の順に有機非水溶媒Ｓを通液した後、通液した非水溶媒を原液タンク２に返送して循環処理していることから、簡便かつ経済的にイオン交換樹脂容器３内に収容したイオン交換樹脂の含有水分量を高度に低減し得ることが分かる。
また、実施例３においては、水分除去装置の下流側にさらに濾過装置Ｆを有することから、係る濾過装置Ｆを有さない実施例１の前処理装置１に比較して、有機非水溶媒中のＡｌ量が低減され、イオン交換樹脂容器中へのゼオライト粒子の混入を抑制し得ることが分かる。
【００８２】
一方、表１より、比較例１においては、イオン交換樹脂の前処理装置１１が水分除去装置４や原液タンク２に処理液を返送する循環送液管Ｌを有さず、有機非水溶媒を循環して使用するものでないことから、同量の非水溶媒を使用してもイオン交換樹脂の含有水分を十分に低減し得ないことが分かる。
【００８３】
また、表１より、比較例２においては、イオン交換樹脂の前処理装置１１が水分除去装置４や原液タンク２に処理液を返送する循環送液管Ｌを有さず、有機非水溶媒を循環して使用するものでないことから、イオン交換樹脂から流出した有機非水溶媒の水分量を実施例１と同等の水準まで低減するためには、実施例１と比較して１０倍量の有機非水溶媒が必要になることが分かる。
【００８４】
さらに、表１より、比較例３においては、イオン交換樹脂の前処理装置１１が水分除去装置４や原液タンク２に処理液を返送する循環送液管Ｌを有さず、有機非水溶媒を循環して使用するものでないことから、処理前の有機非水溶媒中の水分量が２０質量ｐｐｍと多い場合には、実施例１と比較して１０倍量の有機非水溶媒を使用してもイオン交換樹脂の含有水分を十分に低減し得ないことが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明によれば、簡便かつ経済的に含有水分量を低減可能なイオン交換樹脂の前処理装置およびイオン交換樹脂の前処理方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００８６】
１  イオン交換樹脂の前処理装置
２  原液タンク
３  イオン交換樹脂容器
４  水分除去装置
５  貯留タンク
【図１】
2020121261.tif 000006
【図２】
2020121261.tif 000007
【図３】
2020121261.tif 000008
【図４】
2020121261.tif 000009
【図５】
2020121261.tif 000010