(57)【要約】【課題】  この発明は、アルカリ金属イオンを含むアルカリ性溶液の電解透析法において、効率よくアルカリを分離することのできる陽イオン交換膜を得ることを課題とするものである。【解決手段】  この発明の陽イオン交換膜は、アルカリ金属イオンを含むアルカリ性溶液を電解透析法により脱アルカリ処理を行うための陽イオン交換膜であって、カルボキシル基を有するエチレン系アイオノマー樹脂で表面が構成されたものである。  前記エチレン系アイオノマーは、エチレンとメタアクリル酸、アクリル酸などの共重合体であって、交換基としてカルボシキル基（−ＣＯ２Ｈ）を有するものである。分子間結合に用いる金属イオンに限定はない。  交換膜全体をエチレン系アイオノマー樹脂で構成するほか、公知の交換膜の素材を用いて、その表面をエチレン系アイオノマー樹脂で被覆した構成とすることもできる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ金属イオンを含むアルカリ性溶液を透析法により脱アルカリ処理を行うための陽イオン交換膜であって、
カルボキシル基を有するエチレン系アイオノマー樹脂で表面が構成された陽イオン交換膜
【請求項２】
アルカリ金属イオンを含むアルカリ性溶液を原料として透析法によりアルカリを回収する方法において、
陽イオン交換膜として  カルボキシル基を有するエチレン系アイオノマー樹脂で表面が構成された陽イオン交換膜を使用することを特徴とする、アルカリの回収方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アルカリ金属イオンを含むアルカリ性溶液の電解透析、電気透析や拡散透析などの透析法による脱アルカリに適した陽イオン交換膜及びこれを用いたアルカリの回収方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アルカリエッチング液からアルカリを回収する方法として、従来晶析法（Ｂａｙｅｒ法）が広く採用されている。この方法は以下の反応を利用してアルカリを回収するものである。
NaAlO2+２H2O → NaOH＋Al(OH)3（Al2O3）
しかしながら、晶析法においてはアルミナ（Al2O3）の析出や装置の大型化という問題がある。
【０００３】
これらの問題を解決するものとして、出願人は、アルカリエッチング液を電解槽に導き電解透析法によりアルカリの一部を分離した後、第二工程でアルカリを回収する方法を提案した（特開２００７−２２４３２８号、特開２００８−２８５７３３号）。
しかしながら、アルカリエッチング液の電解透析その他の透析法によるアルカリの回収に適した陽イオン交換膜は未だ提案されていない。
【特許文献１】特開２００７−２２４３２８号公報
【特許文献２】特開２００８−２８５７３３号公報
【０００４】
またアイオノマーを用いたイオン交換膜も提案されているが（例えば特表２００７−５１５０４９、特開２０１０−１５５２３３）、主として燃料電池への使用を目的として提案されているものである。これはスルホン化アイオノマーを用いたものであるが、燃料電池においては隔膜の伝導性に対してイオンの選択透過性はあまり重要ではなく、アルカリ回収のための交換膜の参考にはならない。
【特許文献３】特表２００７−５１５０４９号公報
【特許文献４】特開２０１０−１５５２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明は、アルカリ金属イオンを含むアルカリ性溶液の電解透析その他の透析法において、効率よくアルカリを分離することのできる陽イオン交換膜を得ること、そして一回の電解透析によってアルカリの回収が可能なアルカリの回収方法を得ることを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の陽イオン交換膜は、アルカリ金属イオンを含むアルカリ性溶液を電解透析法その他の透析法により脱アルカリ処理を行うための陽イオン交換膜であって、カルボキシル基を有するエチレン系アイオノマー樹脂で表面が構成されたものである。
前記エチレン系アイオノマーは、エチレンとアクリル酸などの共重合体であって、交換基としてカルボシキル基（−ＣＯ２Ｈ）を有するものである。分子間結合に用いる金属イオンに限定はない。
この陽イオン交換膜は、エチレン系アイオノマー樹脂のカルボキシル基が交換基として機能することが特徴である。したがって、カルボキシル基が交換基として機能しることのできる構成であればよく、交換膜全体をエチレン系アイオノマー樹脂で構成するほか、公知の交換膜の素材を用いて、その表面をエチレン系アイオノマー樹脂で被覆した構成とすることもできる。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の陽イオン交換膜を使用して電解透析その他の透析を行い、アルカリ金属イオンを含むアルカリ性溶液からアルカリを回収するものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、透過膜の表面がカルボキシル基を含むエチレン系アイオノマーであるから、イオン交換基濃度が増大しイオンの選択透過性を高めることができる。したがって、電流効率の高いイオン交換膜を得ることができ、電解透析、電気透析や拡散透析における処理効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下この発明の実施例を比較例と共に説明する。
【実施例１】
【００１０】
オレフィン−不飽和カルボン酸の共重合体（エチレンとメタクリル酸の共重合体）を金属（Ｎａ）イオンで分子間結合したアイモノマーを予めコンディショニングにより含水率を調整し、イオン交換能としてカルボンキル基を持ち、厚みが１００ミクロンのフィルムの陽イオン交換膜を得た。
前記水分率の調整は、前記アイオノマーのフィルムを３２０g／lのNaOH（液温
６０度Ｃ）に１６時間浸せき処理して行った。処理後の含水率は５〜３０％と推定される。
これを隔膜として使用して２室型電解槽で電解透析した。遊離アルカリ４５ｇ／ｌ、Ａｌ９０ｇ／ｌを含むアルカリエッチング廃液を陽極室に供給し 陰極液は遊離アルカリ濃度を２００ｇ／ｌに維持してアルカリを分離した。液温４０℃、電流密度１０Ａ／ｄｍ２で電解透析を行い電流効率を測定した。
電流効率は９０％であった。 
【比較例１】
【００１１】
スチレンージビニルベンゼンの共重合体を濃硫酸でスルホン化し、イオン交換能としてスルホン酸基を持ち、厚みが１４０ミクロンの従来市販されている陽イオン交換膜を膈膜として使用永、２室型電解槽で電解透析した。遊離アルカリ４５ｇ／ｌ、Ａｌ９０ｇ／ｌを含むアルカリエッチング廃液を陽極室に供給し 陰極液は遊離アルカリ濃度を２００ｇ／ｌに維持してアルカリを分離した。液温４０℃ 、電流密度１０Ａ／ｄｍ２で電解透析を行い、電流効率を測定した。
電流効率は５０％であった。
【００１２】
上記実施例１と比較例１とで電流効率に２倍近い差異が見られることから、カルボキシル基の電解効率の向上への寄与が伺える。そして、この発明のイオン交換膜を用いることにより、アルカリの分離、回収の効率を飛躍的に増大させることができることがわかる。
電解透析の効率を向上させるためには、イオンの選択透過性を向上させることが必要であり、そのためにはイオン透過膜の含水量の増加を防ぎつつイオン交換容量を増加させることが必要である。イオン交換基がカルボキシル基である場合には含水量の増大を防ぐことが可能であるが、イオン交換基がスルホン酸基である場合にはスルホン酸基の水和力が強いために含水量の増大を防ぐことができない。上記における電流効率の相違は、このことに要因があるものと思われる。 
【実施例２】
【００１３】
オレフィン−不飽和カルボン酸の共重合体を金属イオンで分子間結合したアイモノマーを予めコンディショニングにより含水率を調整し（実施例１と同じ）、イオン交換能としてカルボシキル基を持ち、厚みが１００ミクロンのフィルムの陽イオン交換膜を得た。これを膈膜として使用して２室型電解槽で電解透析した。遊離アルカリ４．１％、シリカ１２．０％を含む珪酸ソーダ液を陽極室に供給し 陰極液は遊離アルカリ濃度を２００ｇ／ｌに維持してシリカゾルを生成した。液温４０℃、電流密度１０Ａ／ｄｍ２で電解透析を行い、電流効率を測定した。
電流効率は９０％であった。
【比較例２】
【００１４】
スチレンージビニルベンゼンの共重合体を濃硫酸でスルホン化し、イオン交換能としてスルホン酸基を持ち、厚みが１４０ミクロンの従来市販されている陽イオン交換膜を膈膜として２室型電解槽で電解透析した。遊離アルカリ４．１％、シリカ１２．０％を含む珪酸ソーダ液を陽極室に供給し 陰極液は遊離アルカリ濃度を２００ｇ／ｌに維持してシリカゾルを生成した。電解透析は、温度４０℃ 、電流密度１０Ａ／ｄｍ２、で行い、電流効率を測定した。
電流効率は５５％であった。 
【００１５】
上記実施例２と比較例２とで電流効率に２倍近い差異が見られることから、カルボキシル基の電解効率の向上への寄与が伺える。そして、この発明のイオン交換膜を用いることにより、シリカゾルの生成効率を飛躍的に増大させることができることがわかる。
実施例２も実施例１と同様に電解透析による脱アルカリ処理であり、この発明のイオン交換膜の優位性が際だっている。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
この発明によれば、カルボキシル基のイオンの選択透過性の高さにより、効率よくアルカリを分離することができるものである。そして、その用途は上記実施例に限られるものでなく、電解透析その他の透析法による脱アルカリ処理に広く使用することができるものである。