(57)【要約】  コロイド分散液に電位勾配を与えるコロイド分散液の濃縮方法であって、濃縮のための装置が、コロイド分散液に陽極及び陰極を浸漬して濃縮する濃縮容器を有し、かつ、分離膜を有さないことを特徴とするコロイド分散液の濃縮方法である。  分離膜を使用することなく、小型でエネルギー消費の少ない装置を用いて、高い濃縮率で濃縮可能なコロイド分散液の濃縮方法を提供することができる。
2009014165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コロイド分散液に電位勾配を与えるコロイド分散液の濃縮方法であって、濃縮のための装置が、コロイド分散液に陽極及び陰極を浸漬して濃縮する濃縮容器を有し、かつ、分離膜を有さないことを特徴とするコロイド分散液の濃縮方法。
【請求項２】
コロイドの電荷と同符号の電極を相対的にコロイド分散液表面に近く、異符号の電極を相対的に濃縮容器の底部に近く配置することを特徴とする請求項１に記載のコロイド分散液の濃縮方法。
【請求項３】
さらにコロイド分散液を連続的に補充する補充容器を有し、前記濃縮容器と該補充容器とが該濃縮容器の開口部で接続されており、該開口部がコロイド分散液で満たされている請求項１又は２に記載のコロイド分散液の濃縮方法。
【請求項４】
前記濃縮容器中のコロイド分散液にコロイドの高濃縮領域と欠損領域が存在し、前記補充容器から連続的に補充されるコロイド分散液が、該コロイドの高濃縮領域に供給される請求項３に記載のコロイド分散液の濃縮方法。
【請求項５】
前記コロイドを構成する組成及び組成比と陽極及び陰極を構成する材料の組成及び組成比が同一、あるいは陽極及び陰極を構成する材料がコロイドに対して電気化学的に不活性な材料である請求項１〜４のいずれかに記載のコロイド分散液の濃縮方法。
【請求項６】
前記濃縮容器が絶縁性材料で構成される請求項１〜５のいずれかに記載のコロイド分散液の濃縮方法。
【請求項７】
前記補充容器が絶縁性材料で構成される請求項３〜６のいずれかに記載のコロイド分散液の濃縮方法。
【請求項８】
前記コロイドが貴金属コロイドである請求項１〜７のいずれかに記載のコロイド分散液の濃縮方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はコロイド分散液の濃縮方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、貴金属コロイド分散液などのコロイド分散液を濃縮する方法として、加熱によりコロイド分散液中の水分を蒸発させてコロイド分散液を濃縮する方法（以下、「蒸発法」という。）が知られている（例えば特許文献１参照）。しかしながら、高温の加熱を行うとコロイド粒子が凝集するなどの問題が生じるため、例えば特許文献１においては、常圧下又は減圧下に５０〜９０℃程度の温度で、１５分〜２４０分程度の時間をかけて水を留去する濃縮方法が提案されている（特許文献１［００１８］参照）。
しかしながら、この蒸発法は、緩やかな加熱条件であっても、本質的に加熱を伴うため貴金属コロイドの酸化、凝集などの変質を生じる可能性がある。また加熱するための燃料や電力の費用、さらに減圧設備や蒸気回収用冷却装置などの設備費用が生じ、製造コストが大きくなるという点も問題である。【０００３】
また加熱を伴わない濃縮方法として、浸透膜を用い、固形懸濁物やコロイドのような不溶性成分を含む水溶液を濃縮する方法が提案されている（例えば特許文献２参照）。特許文献２には、概略以下の濃縮方法が開示されている。
すなわち、容器を半透膜で２つに分け、その片方に濃縮する対象である固形懸濁物やコロイドのような不溶性成分を含む溶液（以下、「低浸透圧溶液」という。）を入れ、もう片方に前記低浸透圧溶液よりも浸透圧が高くなるように調整された溶液（以下、「高浸透圧溶液」という。）を入れる。その後浸透膜を通って前記低浸透圧溶液から前記高浸透圧溶液に溶媒成分が移動するため、前記低浸透圧溶液中の前記不溶性成分の濃度が高くなり、結果的に低浸透圧溶液が濃縮されるという方法である。
しかしながら、浸透膜を用いる方法は、一般に処理時間が長いという問題がある。具体的には、特許文献２の実施例において、高浸透圧溶液として塩化ナトリウム水溶液を用いて、牛乳を１．５倍に濃縮するために１２時間を要し（特許文献２、実施例１参照）、切削油排水を濃縮するために１５時間を要している（特許文献２、実施例２参照）。さらに、高浸透圧溶液の溶質が処理対象の溶液に混入する可能性がある点も問題である。【０００４】
これらの方法に対し、コロイド分散液に電位勾配を与え、コロイドの帯電状態により電極付近にコロイドが移動する現象を利用して濃縮する方法がある。この場合には、電位勾配と同じ方向に濃度勾配が生じる。すなわち、正に帯電したコロイド粒子は負極側に集まり、負に帯電したコロイド粒子は正極側に集まる（例えば、非特許文献１及び非特許文献２参照）。なお、電位勾配とは電極に印加した印加電圧を電極間の距離で除したものをいう。【０００５】
また、生産効率の点から、コロイド分散液を連続的に濃縮する方法が望まれるが、従来、コロイド分散液の連続濃縮方法として、種々の方法が提案されており、例えば、限外濾過によるコロイド分散液の連続濃縮方法が知られている（特許文献３［００８７］及び［０１０２］参照）。限外濾過はフィルターにより水と粒子を分離する一般的な濾過に対して、制御された細孔を有する濾過膜を用い、該濾過膜を介して圧力差によって溶媒を排出して濃縮する方法である。この方法であれば、微小なコロイド粒子をも濃縮し得る。
しかしながら、限外濾過による方法では、使用する濾過膜をコロイド粒子の大きさに合わせて交換する必要があり、作業が煩雑であるという問題点があった。また、濃縮比率を大きくすることができず、通常、約２〜３倍程度の濃縮比率であるため、高濃度のコロイド分散液を得るためには、複数回の濃縮工程が必要であった。さらには、濾過に際して、０．１〜１ＭＰａの圧力をかける必要があるため、少量の濃縮を行う場合であっても、装置が大型化するなどの問題があった。【０００６】
また、コロイド分散液の連続濃縮方法として、限外濾過装置と電気透析装置を用いて行う方法が提案されている（特許文献４、請求項３、［００２１］参照）。これは、限外濾過に、イオン交換膜を用いた電気透析を同時に組み合わせることにより、短時間に濃縮するものである。
イオン交換膜は電荷を有する多孔質膜であり、陽イオン又は陰イオンのみを通す性質を有する。電気透析法は、このイオン交換膜を組み合わせて水に溶けているイオン成分の濃縮を行うものである。この濃縮方法における駆動力は電気量であり、加えた電気量に比例して水中のイオンを濃縮できる。そのため、逆浸透などの圧力駆動の膜分離による濃縮方法に比較して、濃縮倍率が高いのが特徴である。
しかしながら、電気透析は、電気泳動と陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜の組み合わせによって濃縮するため、使用する陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜を濃縮するコロイドの材料によって選択する必要があり、作業が煩雑であるという問題点があった。また、濃縮過程で大きなイオン電導電流（３０〜４０Ｖで数Ａ〜１０Ａ）を流さなければならないため、装置自体は小型化できるが、電源装置は非常に大きなものを必要とし、エネルギー消費が大きいという問題もあった。【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１６９３３３号公報
【特許文献２】特開平９−７５６７７号公報
【特許文献３】特開２００２−８３５１８号公報
【特許文献４】特開平８−２７８５８０号公報
【非特許文献１】近藤保ら「やさしいコロイドと界面の科学」第２１〜２５頁（１９８３年、三共出版）
【非特許文献２】池田勝一「基礎化学選書２２コロイド化学」第１１７〜１２１頁（１９８６年、裳華房）
【発明の開示】
【０００８】
このような状況下、本発明は、分離膜を使用することなく、小型でエネルギー消費の少ない装置を用いて、高い濃縮率で濃縮可能なコロイド分散液の濃縮方法を提供することを目的とする。
【０００９】
本発明者らは、保護コロイドを有さない貴金属コロイド粒子を電着法により基体に担持する技術の研究過程において、特定の条件下でコロイド分散液などの電荷を有する微粒子の分散液に電位勾配を付与すると、従来の技術常識に反して、電位勾配とは必ずしも一致せず、自由平面に対して垂直方向（重力方向）に該微粒子が移動することを発見した。すなわち、上述のように、一般にはコロイド分散液に電位勾配を付与すると、正に帯電したコロイド粒子は負極側に集まり、負に帯電したコロイド粒子は正極に集まるとされているが、コロイド分散液のイオン濃度など、電流量等を制御することで、負に帯電した貴金属コロイド粒子などの微粒子が正極への電着をほとんど起こさず、負極から遠ざかるように分散液中で高濃度部分と希薄部分に分離する現象が生じることを見出した。
この現象が生じる機構の詳細は不明であるが、本発明者らは、この知見に基づき、貴金属コロイド分散液などの電荷を有するコロイドを、本質的に加熱を伴わない方法で濃縮する本発明を完成した。
また、本発明者らは、上記コロイド分散液の濃縮方法において、特定の構造を有する濃縮容器、さらにはコロイド分散液を連続的に補充する補充容器を用いることで、分離膜を用いることなくコロイド分散液を効率的に濃縮することができることを見出した。本発明はかかる知見に基づき完成したものである。
【００１０】
すなわち、本発明は、
（１）コロイド分散液に電位勾配を与えるコロイド分散液の濃縮方法であって、濃縮のための装置が、コロイド分散液に陽極及び陰極を浸漬して濃縮する濃縮容器を有し、分離膜を有さないことを特徴とするコロイド分散液の濃縮方法、
（２）コロイドの電荷と同符号の電極を相対的にコロイド分散液表面に近く、異符号の電極を相対的に濃縮容器の底部に近く配置することを特徴とする上記（１）に記載のコロイド分散液の濃縮方法、
（３）さらにコロイド分散液を連続的に補充する補充容器を有し、前記濃縮容器と該補充容器とが該濃縮容器の開口部で接続されており、該開口部がコロイド分散液で満たされている上記（１）又は（２）に記載のコロイド分散液の濃縮方法、
（４）前記濃縮容器中のコロイド分散液にコロイドの高濃縮領域と欠損領域が存在し、前記補充容器から連続的に補充されるコロイド分散液が、該コロイドの高濃縮領域に供給される上記（３）に記載のコロイド分散液の濃縮方法、
（５）前記コロイドを構成する組成及び組成比と陽極及び陰極を構成する材料の組成及び組成比が同一、あるいは陽極及び陰極を構成する材料がコロイドに対して電気化学的に不活性な材料である上記（１）〜（４）のいずれかに記載のコロイド分散液の濃縮方法、
（６）前記濃縮容器が絶縁性材料で構成される上記（１）〜（５）のいずれかに記載のコロイド分散液の濃縮方法、
（７）前記補充容器が絶縁性材料で構成される上記（３）〜（６）のいずれかに記載のコロイド分散液の濃縮方法、及び
（８）前記コロイドが貴金属コロイドである上記（１）〜（７）のいずれかに記載のコロイド分散液の濃縮方法、
を提供するものである。
【００１１】
本発明によれば、分離膜を使用することなく、小型でエネルギー消費の少ない装置を用いて、高い濃縮率でコロイド分散液を濃縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】コロイド分散液の濃縮方法の説明図である。
【図２】電圧印加後のコロイド分散液の分離状態を示す説明図である。
【図３】高濃度領域を分離回収する容器の構造を示す模式図である。
【図４】希薄領域を分離し、高濃度領域を分離回収する容器の構造を示す模式図である。
【図５】コロイド分散液の濃縮方法の説明図である。
【符号の説明】
【００１３】
１  コロイド分散液（電圧印加前）
１０  コロイド分散液（欠損領域）
１１  濃縮槽
１２  陽極
１３  陰極
１４  電源（直流電源）
１４'  導線
１５  分散液界面
１６  コロイド分散液（高濃度領域）
１７  補充槽
１８  補充コロイド分散液
１９  開口部（濃縮槽と補充槽の連結部）
２１  排出バルブ（容器底部近傍）
２２  排出バルブ（電極下端近傍）
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明のコロイド分散液の濃縮方法は、コロイド分散液に電位勾配を与えるコロイド分散液の濃縮方法であって、濃縮のための装置が、コロイド分散液に陽極及び陰極を浸漬して濃縮する濃縮容器を有し、かつ、分離膜を有さないことを特徴とする。
本発明のコロイド分散液中におけるコロイドは、純水などの絶縁性分散媒中で、微視的に電気的反発によって凝集せずに存在する。但し、コロイド粒子の反対の電荷を持つ単原子イオンにゆるく囲まれ、全体として電気的に中性を保っている。本発明は、これらのコロイド分散液に陽極及び陰極を浸漬して、電位勾配を与えて濃縮するものである。【００１５】
通常、電荷を有する微粒子の分散液に電極を浸漬して電位勾配を与えると、正に帯電した微粒子は負極側に集まり、負に帯電した微粒子は正極側に集まる。しかしながら、特定の条件下であると、電荷を有する微粒子がこのような泳動を起こさず、電極に対して重力方向（下方向）に濃縮される。
より具体的には、濃縮容器中において、電極間に一定の直流電圧を印加すると、コロイドは容器の底近くに一様に濃縮され、コロイドの高濃縮領域とコロイドが除去された欠損領域が生じる。このとき、電流はほとんど流れない。具体的には、数十ボルト（Ｖ）の印加電圧に対して、１ｍＡ以下である。ここでは、コロイド粒子とそれを取り囲む反対電荷のイオンは一緒に行動し、電気分解は起こさない。なお、１ｍＡ以上の電流が流れると水などの分散媒の電気分解が起こり、コロイドの濃縮を妨げる結果となる。
このような濃縮を生じさせるための方法としては種々の方法があり、電極の位置関係を特定のものとする方法、電位勾配を付与する際のコロイド溶液の条件を設定する方法、流す電流を制御する方法などがある。【００１６】
電極の位置を特定する方法としては、コロイドの電荷と同符号の電極を相対的に分散液表面に近く、異符号の電極を相対的に容器の底部に近く配置する方法がある。
コロイドが負に帯電している場合、すなわちコロイドの電荷が負である場合には、これと同符号の電極、すなわち負極を相対的にコロイド分散液の分散液表面近くに配置し、一方、コロイドの電荷と異符号の電極である正極を相対的に容器の底部近くに配置する。【００１７】
また、濃縮されたコロイド分散液を抜き出し、それと同量の未濃縮コロイド分散液を供給することで、もしくは、濃縮されたコロイド領域に未濃縮コロイド分散液を供給し、供給したコロイド量と同等の濃縮されたコロイド分散液を採取することで、連続的に濃縮コロイドを得ることができる。
さらに好ましい態様としては、濃縮のための装置が、コロイド分散液に陽極及び陰極を浸漬して濃縮する濃縮容器と、コロイド分散液を連続的に補充する補充容器とを有し、これらの容器が濃縮容器の開口部で接続されており、該開口部がコロイド分散液で満たされているものである。【００１８】
濃縮容器にはその開口部を通じて、コロイド分散液を連続的に補充する補充容器と接続され、濃縮されたコロイド分散液および濃縮度に対応する欠損領域にある分散媒を抜き出し、その和と同量の未濃縮コロイド分散液を供給することで、分離膜を有さずともコロイド分散液を効率的に濃縮することができる。もしくは、高濃度領域に未濃縮コロイド分散液を供給し、供給したコロイド量と同等の濃縮されたコロイド分散液を採取することで、連続的に濃縮コロイドを効率的に得ることができる。この際、供給したコロイド分散液の分散媒量に相当する分散媒を取り除く。特に補充容器から連続的に補充されるコロイド分散液がコロイドの高濃度領域に供給される後者の態様が好ましい。
また、濃縮容器と補充容器は、コロイド分散液の電気的な絶縁性を維持するとの観点から、また濃縮の様子を観察する観点から，透明な絶縁性材料で構成されていることが好ましい。具体的には、ガラスなどの材料が挙げられる。【００１９】
上記方法により、コロイド分散液が濃縮される機構については以下のように考えられる。すなわち、純水のような絶縁性の分散媒中で、例えばコロイドが負に帯電している場合には、電極間に直流電圧を印加することで、陰極からわずかに放出された電子によって、コロイドが反発して陰極付近より徐々にコロイドの欠損領域が広がる。そのようにして形成された欠損領域と高濃度領域の界面は、表面エネルギーを小さくしようとして動き、界面がなめらかになって広がる。一旦、高濃度領域と欠損領域との界面が容器中に広がると、陰極から放出された電子である負電荷が絶縁性分散媒の表面に一様に分布し、これと対向する高濃度領域の界面に等量の正電荷が誘起されることから、電気的な界面が水平に形成されると考えられる。このようにしてコロイドの濃度が急峻に変化する界面が形成され、欠損領域と高濃度領域に分離する。しかもコロイドは高濃度領域で一様な分布をする。
また、前述したように、高濃度領域に、未濃縮コロイド分散液が流入すると、コロイドは界面が移動しつつ高濃度領域に保持されるため、高濃度領域に維持され、絶縁性の分散媒のみが移動するため、濃縮されたコロイド分散液が連続的に得られていく。
従って、容器の底に近い側の電極と容器の底の距離を定め、高濃度領域のかさ高さを決定することで、高濃度領域におけるコロイドの濃度を制御することができる。【００２０】
また、連続的に追加されるコロイド分散液の濃度については、５０〜５００ｍｇ／Ｌの範囲であることが望まれる。この範囲であると、コロイド分散液の濃縮が効果的に成される。
上記した連続的にコロイド分散液を濃縮する場合において、該濃度が５０ｍｇ／Ｌ以上であれば、追加投入される分散媒の量が多くなりすぎないため、高濃度領域と欠損領域（希薄領域）の界面の乱れが生じにくく、連続的な濃縮が効果的に行われる。以上の観点から、後から追加投入される未濃縮コロイド分散液の濃度は、６０〜１５０ｍｇ／Ｌの範囲がさらに好ましい。【００２１】
次に、コロイド分散液に電流が実質的に流れないようにし、コロイドの濃縮を可能にする条件としてはとしては、以下のようなものがある。
コロイドの平均粒子径については、平均粒径１〜２００ｎｍの範囲が好適である。
コロイド分散液の温度は４０℃以下とすることが好ましい。４０℃以下とすることで、コロイド分散液中のコロイドの熱拡散の影響が小さくなり、コロイド分散液の濃縮が行われる。コロイド分散液の温度は、コロイド溶液の液体状態を維持する中でなるべく低温、例えば、コロイド溶液の流体本体が２５℃以下であることが好ましい。【００２２】
本発明の濃縮方法において、電位勾配は２Ｖ／ｃｍ以上であることが好ましい。２Ｖ／ｃｍ以上であると十分な濃縮が可能となる。電位勾配の上限値については、負の電極から放出される電子が界面を乱すため、通常は５０Ｖ／ｃｍ程度である。【００２３】
本発明の方法における分散媒は絶縁性を有することが必要である。具体的には、抵抗率が７ＭΩｃｍ以上であることが好ましい。該抵抗率が７ＭΩｃｍ未満であると、分散媒に電流が流れ、電気分解の現象が起こるため、初期の界面形成現象が現れない。具体的には純水を好適に使用することができる。【００２４】
本発明によって濃縮し得るコロイドについては、貴金属としては、白金、ルテニウム、パラジウム、ロジウム、レニウム、オスミウム、金、イリジウム、銀などが挙げられる。これらの貴金属は一種単独であっても、また二種以上が併用されている場合であってもよい。例えば、二種以上の貴金属元素からなる合金コロイド粒子又は二種類以上の貴金属元素の層が重なるコア／シェル構造を有する貴金属コロイド粒子によって構成されるコロイド分散液に、本発明の濃縮方法は好適に使用される。【００２５】
また、本発明の方法は、保護コロイド形成剤を実質上含まないものを用いることができる。ここで、保護コロイド形成剤とは、従来コロイド粒子の分散安定性を保持するためにコロイド液に含有されているもので、コロイド粒子表面に付着して保護コロイドを形成する物質のことである。このような保護コロイド形成剤としては、例えばポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ゼラチンなどの水溶性高分子物質、界面活性剤、高分子キレート化剤（例えば、特開２０００−２７９８１８号公報における〔００１３〕に記載の化合物）などが挙げられる。【００２６】
本発明において、保護コロイドを有さない貴金属コロイド分散液は、例えば、前記特許文献に記載されるように、金属塩化物が溶解した溶液に還元剤を添加し、金属イオンを還元して金属微粒子を生成させる方法により得ることができる。なお、このようにして得られる貴金属コロイド分散液は保護コロイド形成剤を実質上含まなくても、貴金属コロイド粒子の分散安定性が良好であり、実用上十分な長期間、例えば３日〜３０日間程度安定した分散性を保持する。【００２７】
次に、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
本発明のコロイド分散液の濃縮方法は、図１に示されるように、容器１１中のコロイド分散液１に、陽極１２と陰極１３の二つの電極が浸漬され、この電極には電圧印加用の電源１４が接続されている。【００２８】
陽極及び陰極の位置については、本発明の効果を奏する範囲であれば特に制限はないが、効率的にコロイドの濃縮をするためには、以下の位置関係にあることが好ましい。すなわち、コロイドの電荷が負である場合には、重力方向に対して、陽極の下端が陰極の下端と同じ位置かもしくは陰極の下端よりも下方に位置するように制御し、コロイドの電荷が正である場合には、重力方向に対して、陰極の下端が陽極の下端と同じ位置かもしくは陽極の下端よりも下方に位置するように制御することが好ましい。【００２９】
このような、電極に電圧を印加すると、電極が存在する付近のコロイドが電極より下方に移動し、図２に示すように希薄領域１０と高濃度領域１６が形成されてコロイド分散液が濃縮される。このとき、高濃度領域１６の最も高い位置は電極１２の下端にほぼ一致する。
次いで、図３に示すように、バルブ２１を開栓して高濃度コロイド分散液を直接分離回収するか、又は、図４に示すように、バルブ２２を開栓して希薄分散液を分離回収することで、高濃度コロイド分散液を得ることができる。【００３０】
次に、図５は本発明のコロイド分散液の濃縮方法における他の態様を示す説明図である。図５では、コロイドが負電荷を帯びている場合について説明する。
本態様は、図５に示されるように、濃縮容器１１中のコロイド分散液１０に、陽極１２と陰極１３の二つの電極が浸漬され、この電極には電圧印加用の電源１４が接続されている。また補充容器１７は濃縮容器１１と開口部１９で接続され、開口部１９にはいかなる隔膜も有さない。【００３１】
陽極及び陰極の位置については、コロイドが負電荷を帯びているので、陰極１３を相対的に分散液表面の近くに位置させ、陽極１２を相対的に容器の底部近くに位置させている。陽極及び陰極の電極は、濃縮容器１１全体で開口部１９を介して補充容器１７より追加投入される補充コロイド分散液の流れを考慮して、濃縮容器１１の底部に平行に長く伸びている。
このような、電極に電圧を印加すると、コロイドが陽極よりも下方に移動し、陽極の下に高濃度領域１６を生じさせる。【００３２】
本発明における濃縮容器１１は絶縁性材料で構成されていること、すなわち絶縁性の容器であることが望ましい。そして補充容器１７についても絶縁性材料であることが望ましい。また開口部１９は、高濃度領域１６の中にある必要がある。濃縮容器１１は補充容器１７を共通にして、複数のものを並列的に並べてもよい。【００３３】
本発明の方法に用いる電極としては、コロイド分散液への難溶解性の点から、貴金属材料が望ましく、特にコロイド材料と同一の金属、さらには、コロイドを構成する組成及び組成比と陽極及び陰極を構成する材料の組成及び組成比が同一であることが望ましい。また、その他コロイドに対して電気化学的に不活性な材料を用いることもできる。
【実施例】
【００３４】
次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、この例によってなんら限定されるものではない。
実施例１
（１）白金コロイド分散液の調製
０．８質量％の塩化白金酸水溶液（Ｈ2ＰｔＣｌ6・６Ｈ2Ｏ）５０ｇを純水８５０ｇで希釈し、この溶液を１００℃に達するまで加熱した。さらにこの溶液に１．０質量％クエン酸ナトリウム水溶液１００ｇを加え、１．５時間還流して、白金コロイド分散液を得た。さらに、該白金コロイド分散液を酸性・塩基性混合物のイオン交換樹脂を通してイオン交換し、濃縮用白金コロイド分散液を得た。この白金コロイド分散液は、白金コロイド粒子の濃度が約１３０ｍｇ／Ｌ、コロイドの平均粒子径が５．２ｎｍであった。なお、分散媒である純水の抵抗率は７〜２０ＭΩｃｍであり、保護コロイドは使用していない。また、コロイド分散液のイオン濃度はＩＣＰ法を用いて測定し、コロイドの平均粒子径は、粒径測定装置（大塚電子株式会社製ＦＰＡＲ−１０００型測定装置）を用いて測定した。【００３５】
（２）白金コロイド分散液の濃縮
３．５×１×４ｃｍ3のプラスチック製濃縮槽を準備した。コロイド導入口も同様に０．５×１×４ｃｍ3のプラスチック製であり、開口部は断面１×０．３ｃｍ2、長さ１ｃｍである。この濃縮槽に、上記白金コロイド分散液１２ｍＬを入れた。電極としては、径０．３ｍｍの白金線を用い、電極位置としては、陽極が濃縮槽の底部から６ｍｍの位置、陰極がコロイド分散媒の表面（水面）より５ｍｍの位置とした。
この電極間に２５℃の条件下、４０Ｖの直流電圧（電位勾配２６Ｖ／ｃｍに相当）を印加し、電流１００〜２００μＡが流れた。電圧印加により白金コロイドは陽極より下方に向かって移動し、陽極の下端位置を境界として、その下側は白金コロイドが高濃度に存在する領域（高濃度領域）となり、その上側は白金コロイドが存在しない透明な欠損領域に分離した。電圧印加を開始後、５分間で約７倍に濃縮された。
また、ここに未濃縮コロイド分散液２．５ｍＬを追加供給したところ、高濃度領域と欠損領域の界面が一部変化したが、すぐに濃縮領域が回復し、濃縮が維持された。一方、濃縮領域のコロイド分散液を一部スポイトで取り出しても、すぐに濃縮領域が回復し、濃縮が維持された。【００３６】
実施例２
（１）白金コロイド分散液の調製
保護コロイドを含有する白金コロイド分散液（ＴＭＡ（テトラメチルアンモニウムヒドロキシド）表面修飾白金コロイド分散液、田中貴金属工業（株）製の市販品、白金含有量１０ｇ／Ｌ）について、本発明の方法で濃縮を行った。該ＴＭＡ表面修飾白金コロイド分散液０．６ｍＬに蒸留水１１．４ｍＬを加えて２０倍に希釈して試料とした（５００ｍｇ／Ｌ）。
（２）白金コロイド分散液の濃縮
３×１×４ｃｍ3のプラスチック製濃縮槽を準備した。コロイド導入口も同様に１×１×４ｃｍ3のプラスチック製であり、開口部は断面１×０．３ｃｍ2、長さ１ｃｍである。この濃縮槽に、上記白金コロイド分散液１２ｍＬを入れた。電極としては、径０．３ｍｍの白金線の先端以外をガラス管で被覆したものを用い、電極位置としては、陽極が濃縮槽の底部から１２ｍｍの位置、陰極がコロイド分散媒の表面（水面）より３ｍｍ下の位置とした。
この電極間に２５℃の条件下、４０Ｖの直流電圧（電位勾配２６Ｖ／ｃｍに相当）を印加した。電圧印加直後の電流は８．５ｍＡであった。電圧印加により、陰極付近に白金コロイドの希薄な領域が発生して徐々に濃縮槽の表面付近を覆い（希薄領域）、５分後には濃縮槽の上側が希薄領域、陽極の下端付近を境界として、その下側が白金コロイドの高濃度に存在する領域（高濃度領域）となった。このときの電流は１２ｍＡであり、安定した状態での界面の高さは濃縮槽の底から５ｍｍの位置であった。
この状態で２時間放置した後、コロイド導入口に上記５００ｍｇ／Ｌ  ＴＭＡ表面修飾白金コロイド分散液２ｍＬを追加供給したところ、高濃度領域と希薄領域の界面が一時上昇したが、すぐに界面の低下が始まり、１５分後には界面の高さが濃縮槽の底から５ｍｍの位置となり、濃縮が維持された。
この状態からさらにコロイド導入口の上記５００ｍｇ／Ｌ  ＴＭＡ表面修飾白金コロイド分散液２ｍＬを追加供給したところ、高濃度領域と希薄領域の界面が一時上昇したが、すぐに界面の低下が始まり、１５分後には界面の高さが濃縮槽の底から５ｍｍの位置となり、濃縮が維持された。
さらに、希薄領域の一部をスポイトで静かに４ｍＬ取り出し、コロイド導入口に上記５００ｍｇ／Ｌ  ＴＭＡ表面修飾白金コロイド分散液４ｍＬを追加供給したところ、高濃度領域と希薄領域の界面が乱れたが、３０分後には界面の高さが濃縮槽の底から５ｍｍの位置となり、濃縮が維持されることが確認された。
電圧印加の間中、それぞれの電極からは、水の電気分解による気泡が発生した。この場合、白金コロイド粒子とは反対の電荷を持つイオンが単原子イオンに比べてずっと大きいため、電界濃縮の過程で両者のイオンが一緒に行動しなかったものと考えられる。したがって、電気分解が生じ、過剰な電流が流れたが、同時に電界濃縮も起きたものと思われる。
また、陽極側のコロイド分散媒の表面（水面）付近では、コロイドの濃度（目視による色の濃さ）のムラが発生して溶液中を波状に伝播する現象が確認された。これについては、ムラの発生地点が、陽極側で発生した泡が水面に達して消失する地点と対応していると考えられる。
また、濃縮槽外表面の温度を非接触式の温度計で測定したところ、電圧印加直後から温度上昇が始まり（毎分０．３℃）、最終的には３５℃で安定となった。一方、補充槽の該表面の温度は２９℃程度のままであった。【００３７】
実施例３
（１）金コロイド分散液の調製
１質量％の塩化金酸水溶液９．４１ｇを純水９５４．３２ｇで希釈し、この溶液を１００℃に達するまで加熱した。さらに、この溶液に０．７質量％クエン酸ナトリウム水溶液１４．４ｇを加え、１時間還流して、金コロイド分散液を得た。さらに、該金コロイド分散液を酸性・塩基性混合物のイオン交換樹脂を通してイオン交換し、濃縮用金コロイド分散液を得た。
（２）金コロイド分散液の濃縮
実施例２で用いたのと同様のプラスチック製濃縮槽に金コロイド分散液１２ｍＬを入れた。電極についても実施例２で用いたのと同様のものを用いた。
この電極間に２５℃の条件下、４０Ｖの直流電圧（電位勾配２６Ｖ／ｃｍに相当）を印加した。電圧印加直後の電流は５８μＡであった。電圧印加により、陰極付近に金コロイドの希薄な領域が発生して徐々に濃縮槽の表面付近を覆い（希薄領域）、１４分後には濃縮槽の上側が希薄領域、陽極の下端付近を境界として、その下側が金コロイドの高濃度に存在する領域（高濃度領域）となった。このときの電流は７０μＡであり、界面の高さは濃縮槽の底から１５ｍｍの位置であった。
この状態で、コロイド導入口に上記金コロイド分散液２ｍＬを追加供給したところ、高濃度領域と希薄領域の界面が一時上昇したが、すぐに界面の低下が始まり、電圧印加開始から２４分後には界面の高さが濃縮槽の底から１０ｍｍの位置となり、濃縮が維持された。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の濃縮方法は、電気透析と異なり、電気的な界面形成による状態変化を利用した濃縮であり、ほとんど電力を消費しないため、電源は小型のものを用いることができる。また、分離膜を利用せず、圧力をかけた送液系も不要であるため、ポンプも小型でよい。従って、全体として装置を小型化でき、効果的に短時間でコロイドの濃縮をすることができる。また、希薄コロイド分散液を追加して投入しても、高濃度領域と欠損領域の界面が維持され、連続的にコロイド分散液の濃縮を行うことができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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