(57)【要約】【課題】  対象となる水溶液のｐＨを変動させることなく、不純物としての窒素化合物を除去し、目的とする塩化マグネシウム等の金属塩の精製を適切に行うことを可能とする処理方法及び処理装置を提供する。【解決手段】  金属塩として例えば塩化マグネシウムと電気化学的手法により分解可能な不純物として例えば塩化アンモニウムとを含有する被処理水中に一対の電極を少なくとも一部浸漬し、被処理水のｐＨを変動させることなく不純物としての塩化アンモニウムを電気化学的に処理する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属塩と電気化学的手法により分解可能な不純物を含有する被処理水中に一対の電極を少なくとも一部浸漬し、
前記被処理水のｐＨを変動させることなく前記不純物を電気化学的に処理することを特徴とする金属塩の精製方法。
【請求項２】
金属塩と電気化学的手法により分解可能な不純物を含有する被処理水中に一対の電極を少なくとも一部浸漬し、
前記被処理水のｐＨを中性から所定の範囲内に維持しながら前記不純物を電気化学的に処理することを特徴とする金属塩の精製方法。
【請求項３】
前記電気化学的処理により前記被処理水のｐＨが６．５〜ｐＨ４のうちの何れかの値まで低下した場合に、前記電極を交換することを特徴とする請求項１又は請求項２の金属塩の精製方法。
【請求項４】
前記金属塩は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属以外の典型金属、及び、アニオン種のうちの何れか一つ、若しくは、複数であることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３の金属塩の精製方法。
【請求項５】
前記金属塩は、塩化マグネシウムであることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４の金属塩の精製方法。
【請求項６】
前記不純物は、硝酸、亜硝酸、アンモニア、シアン化合物、誘起リン化合物、ポリ塩化ビフェニル、有機塩素系化合物、又は、農薬系有機化合物の何れか一つ、若しくは、複数であることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求項５の金属塩の精製方法。
【請求項７】
金属塩と電気化学的手法により分解可能な不純物を含有する被処理水中に少なくとも一部が浸漬された一対の電極と、前記被処理水を撹拌する撹拌手段を備え、該電極を用いた電気化学的手法により前記被処理水を処理すると共に、
前記撹拌手段の撹拌線速度を２ｍ／秒以下とすることを特徴とする金属塩の精製装置。
【請求項８】
前記被処理水の粘度は、１ｍＰａｓ以上であることを特徴とする請求項７の金属塩の精製装置。
【請求項９】
前記金属塩は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、アルカリ金属、アルカリ土類金属以外の典型金属、及び、アニオン種のうちの何れか一つ、若しくは、複数であることを特徴とする請求項７又は請求項８の金属塩の精製装置。
【請求項１０】
前記金属塩は、塩化マグネシウムであることを特徴とする請求項７、請求項８又は請求項９の金属塩の精製装置。
【請求項１１】
前記不純物は、硝酸、亜硝酸、アンモニア、シアン化合物、誘起リン化合物、ポリ塩化ビフェニル、有機塩素系化合物、又は、農薬系有機化合物の何れか一つ、若しくは、複数であることを特徴とする請求項７、請求項８、請求項９又は請求項１０の金属塩の精製装置。
【請求項１２】
塩化マグネシウムとアンモニウム塩を含有する被処理水中に少なくとも一部が浸漬された一対の電極を備え、該電極を用いた電気化学的手法により前記被処理水を処理することを特徴とする塩化マグネシウムの精製装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属塩が溶解されている溶液中から電気化学的処理により分解可能な不純物を除去する金属塩の精製方法及び金属塩の精製装置及び塩化マグネシウムの精製装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
化学工業分野では、金属塩水溶液を用いた他種金属の精製が行われている。例えば、金属チタンを得る場合には、鉱石（ＴｉＯ2やＦｅＴｉＯ3）を塩素ガスと炭素で処理して得たＴｉＣｌ4をマグネシウムなどで還元するＫｒｏｌｌ法が用いられている。この方法では、マグネシウムは塩化マグネシウムとして提供され、電解還元されたマグネシウムが用いられている。また、チタンを還元してイオンに戻ったマグネシウムは、再利用されている。
【０００３】
この際、高濃度の塩化マグネシウム溶液が用いられる。しかし、高濃度の塩化マグネシウムを生成する過程において、水溶液中に、窒素化合物として、例えばアンモニア等の不純物が混入してしまう問題があった。前記金属チタンの精製過程においては、生成物に含まれる不純物、特にＣ、Ｏ、Ｎ等を含む不純物により、金属チタンの加工性に大きな影響を及ぼす。そのため、当該金属チタンに用いられる塩化マグネシウムは、より純度の高いものが求められ、格別に窒素除去装置等を用いることにより、水溶液中のアンモニア除去を行っていた。尚、従来のマグネシウムの電解精製装置については、特許文献１に示す如き公知文献がある。
【特許文献１】特開平５−２７１９７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した如き塩化マグネシウムの精製に用いられる窒素除去装置は、水溶液中に電極を浸漬し、電解することで水溶液中に生成された次亜ハロゲン酸イオンによって、水溶液中のアンモニアを窒素ガスにまで酸化処理し、アンモニアの除去を行うものであった。
【０００５】
しかしながら、係る場合において、被処理水である水溶液は、電解処理が進行するに従い、ｐＨが低下し、酸性化する問題があった。この被処理水の酸性化は、精製後の塩化マグネシウム溶液を化学工業分野の材料として用いるには、格別にｐＨ調整を行わなければならない場合が多く、窒素化合物の除去によって被処理水のｐＨを変動させることなく、塩化マグネシウム水溶液、延いては、金属塩の溶液の精製を行うことが望まれていた。
【０００６】
そこで、本発明は従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、対象となる水溶液のｐＨを変動させることなく、不純物としての窒素化合物を除去し、目的とする塩化マグネシウム等の金属塩の精製を適切に行うことを可能とする処理方法及び処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の金属塩の精製方法は、金属塩と電気化学的手法により分解可能な不純物を含有する被処理水中に一対の電極を少なくとも一部浸漬し、被処理水のｐＨを変動させることなく不純物を電気化学的に処理することを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明の金属塩の精製方法は、金属塩と電気化学的手法により分解可能な不純物を含有する被処理水中に一対の電極を少なくとも一部浸漬し、被処理水のｐＨを中性から所定の範囲内に維持しながら不純物を電気化学的に処理することを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明の金属塩の精製方法は、電気化学的処理により被処理水のｐＨが６．５〜ｐＨ４のうちの何れかの値まで低下した場合に、電極を交換することを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明の金属塩の精製方法は、金属塩は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、アルカリ金属及びアルカリ土類金属以外の典型金属のうちの何れか一つ、若しくは、複数の金属と、アニオン種とから構成されることを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明の金属塩の精製方法は、金属塩は、塩化マグネシウムであることを特徴とする。
【００１２】
請求項６の発明の金属塩の精製方法は、不純物は、硝酸、亜硝酸、アンモニア、シアン化合物、有機リン化合物、ポリ塩化ビフェニル、有機塩素系化合物、又は、農薬系有機化合物の何れか一つ、若しくは、複数であることを特徴とする。
【００１３】
請求項７の発明の金属塩の精製装置は、金属塩と電気化学的手法により分解可能な不純物を含有する被処理水中に少なくとも一部が浸漬された一対の電極と、被処理水を撹拌する撹拌手段を備え、電極を用いた電気化学的手法により被処理水を処理すると共に、撹拌手段の撹拌線速度を２ｍ／秒以下とすることを特徴とする。
【００１４】
請求項８の発明の金属塩の精製装置は、被処理水の粘度は、１ｍＰａｓ以上であることを特徴とする。
【００１５】
請求項９の発明の金属塩の精製装置は、金属塩は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、アルカリ金属及びアルカリ土類金属以外の典型金属のうちの何れか一つ、若しくは、複数の金属と、アニオン種とから構成されることを特徴とする。
【００１６】
請求項１０の発明の金属塩の精製装置は、金属塩は、塩化マグネシウムであることを特徴とする。
【００１７】
請求項１１の発明の金属塩の精製装置は、不純物は、硝酸、亜硝酸、アンモニア、シアン化合物、有機リン化合物、ポリ塩化ビフェニル、有機塩素系化合物、又は、農薬系有機化合物の何れか一つ、若しくは、複数であることを特徴とする。
【００１８】
請求項１２の発明の塩化マグネシウムの精製装置は、塩化マグネシウムとアンモニウム塩を含有する被処理水中に少なくとも一部が浸漬された一対の電極を備え、該電極を用いた電気化学的手法により被処理水を処理することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、金属塩と電気化学的手法により分解可能な不純物を含有する被処理水中に一対の電極を少なくとも一部浸漬し、被処理水のｐＨを変動させることなく不純物を電気化学的に処理することにより、精製された金属塩を含有する被処理水のｐＨを処理前のｐＨと略同様とすることで、不純物の除去による影響を抑制することができるようになる。
【００２０】
これにより、不純物を除去した後に、格別に被処理水のｐＨ調整を行う必要がなくなり、精製工程の簡素化を図ることができるようになる。そのため、不純物除去後の被処理水をそのまま所定濃度の金属塩を含有する溶液として用いることが可能となり、取扱い性を向上させることができる。
【００２１】
請求項２の発明によれば、金属塩と電気化学的手法により分解可能な不純物を含有する被処理水中に一対の電極を少なくとも一部浸漬し、被処理水のｐＨを中性から所定の範囲内に維持しながら不純物を電気化学的に処理することにより、精製された金属塩を含有する被処理水のｐＨを所定の範囲に維持することで、不純物の除去による影響を抑制することができるようになる。
【００２２】
これにより、不純物を除去した後に、格別に被処理水のｐＨ調整を行う必要がなくなり、精製工程の簡素化を図ることができるようになる。そのため、不純物除去後の被処理水をそのまま所定濃度の金属塩を含有する溶液として用いることが可能となり、取扱い性を向上させることができる。
【００２３】
請求項３の発明によれば、電気化学的処理により被処理水のｐＨが６．５〜ｐＨ４のうちの何れかの値まで低下した場合に、電極を交換することにより、ｐＨ低下の原因となる電極表面の塩基性塩の析出を抑制し、これにより、被処理水のｐＨを維持することが可能となる。
【００２４】
そのため、請求項４の発明の如くアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、アルカリ金及びアルカリ土類金属以外の典型金属のうちの何れか一つ、若しくは、複数の金属と、アニオン種とから構成される金属塩は、不純物が溶液のｐＨを変動若しくは、中性から所定の範囲内に維持しながら電気化学的に処理されることで、効果的に精製することができるようになる。
【００２５】
特に、請求項５の発明の如く金属塩を、塩化マグネシウムとした場合に、本発明が有効となり、塩化マグネシウムの精製において、格別に被処理水のｐＨを調整する工程を行う必要がなくなり、例えばチタンの製造等、化学反応の材料として工業的に好適なものとなる。
【００２６】
また、請求項６の発明の如く不純物は、硝酸、亜硝酸、アンモニア、シアン化合物、有機リン化合物、ポリ塩化ビフェニル、有機塩素系化合物、又は、農薬系有機化合物の何れか一つ、若しくは、複数とすることで、被処理水のｐＨを変動させず、若しくは所定の範囲に維持しつつ、電気化学的に分解処理することが可能となる。これにより、効果的に不純物を処理することで、適切に金属塩を精製することができるようになる。
【００２７】
請求項７の発明によれば、金属塩と電気化学的手法により分解可能な不純物を含有する被処理水中に少なくとも一部が浸漬された一対の電極と、被処理水を撹拌する撹拌手段を備え、該電極を用いた電気化学的手法により被処理水を処理すると共に、撹拌手段の撹拌線速度を２ｍ／秒以下とすることにより、例えば電解により被処理水中に生成される例えば次亜塩素酸等の次亜ハロゲン酸と、窒素化合物としての例えばアンモニウムイオンとの接触断面積を減少させることが可能となる。これにより、次亜ハロゲン酸とアンモニウムイオンとの反応により生成されるプロトンの発生を抑制することができ、ｐＨ低下を抑制することが可能となる。
【００２８】
また、ｐＨ低下を抑制することで、被処理水中のアンモニウムイオンは、被処理水中に存在する他の金属化合物等と水に難溶な金属化合物を形成することが可能となり、これによっても、被処理水中の窒素化合物としてのアンモニアを処理することが可能となる。
【００２９】
これにより、ｐＨを変動させず、若しくは所定の範囲に維持しつつ、効果的に不純物を処理することで、適切に金属塩を精製することができるようになる。
【００３０】
特に、上記発明は、請求項８の発明に如く１ｍＰａｓ以上の粘度を有する被処理水において有益となる。
【００３１】
また、請求項９の発明の如くアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、アルカリ金及びアルカリ土類金属以外の典型金属のうちの何れか一つ、若しくは、複数の金属と、アニオン種とから構成される金属塩は、不純物が溶液のｐＨを変動若しくは、中性から所定の範囲内に維持しながら電気化学的に処理されることで、効果的に精製することができるようになる。
【００３２】
特に、請求項１０の発明の如く金属塩を、塩化マグネシウムとした場合に、本発明が有効となり、塩化マグネシウムの精製において、格別に被処理水のｐＨを調整する工程を行う必要がなくなり、例えばチタンの製造等、化学反応の材料として工業的に好適なものとなる。
【００３３】
また、請求項１１の発明の如く不純物は、硝酸、亜硝酸、アンモニア、シアン化合物、有機リン化合物、ポリ塩化ビフェニル、有機塩素系化合物、又は、農薬系有機化合物の何れか一つ、若しくは、複数とすることで、被処理水のｐＨを変動させず、若しくは所定の範囲に維持しつつ、電気化学的に分解処理することが可能となる。これにより、効果的に不純物を処理することで、適切に金属塩を精製することができるようになる。
【００３４】
請求項１２の発明の塩化マグネシウムの精製装置によれば、塩化マグネシウムとアンモニウム塩を含有する被処理水中に少なくとも一部が浸漬された一対の電極を備え、該電極を用いた電気化学的手法により被処理水を処理することにより、格別に撹拌手段等により積極的な撹拌を行わないため、電解により被処理水中に生成される次亜塩素酸と、アンモニウムイオンとの接触断面積を減少させることが可能となる。これにより、次亜塩素酸とアンモニウムイオンとの反応により生成されるプロトンの発生を抑制することができ、ｐＨ低下を抑制することが可能となる。
【００３５】
また、ｐＨ低下を抑制することで、被処理水中のアンモニウムイオンは、被処理水中に存在する他の金属化合物等と水に難溶な金属化合物を形成することが可能となり、これによっても、被処理水中のアンモニウムイオンを処理することが可能となる。
【００３６】
これにより、ｐＨを変動させず、若しくは所定の範囲に維持しつつ、効果的に不純物を処理することで、適切に塩化マグネシウムを精製することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明の金属塩の精製装置１の概要を示す説明図である。本実施例における金属塩の精製装置１は、金属塩として塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ2）が約２５ｗｔ％含有される被処理水を処理する装置である。また、この被処理水中には、塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）が最大で２ｗｔ％混入していると共に、処理前においてｐＨが６であるものとする。なお、塩化マグネシウムは２５ｗｔ％溶解されている状態は、略飽和状態であり、当該濃度に依存する溶液の平衡ｐＨは、６．７である。
【００３８】
本実施例における精製装置１は、内部に図示しない被処理水の流入口と流出口を有する処理室４を構成する処理槽２と、該処理槽４内の被処理水中に少なくとも一部が浸漬するように対向して配置される一対の電極、即ち、アノード５と、カソード６と、これら電極５、６に通電するための電源７と、該電極７を制御するための制御装置１２とから構成されている。なお、図中９は、処理槽２内の被処理水のｐＨを検出するｐＨ検出手段であり、１０は処理槽２内を撹拌するための撹拌手段としての撹拌子である。
【００３９】
本実施例において前記カソード６は、例えば、銅と亜鉛の合金である真鍮により構成されている。また、前記アノード５は、例えば、白金ルテニウム形状安定電極により構成されているものとする。
【００４０】
一方、前記制御装置１２は、汎用のマイクロコンピュータにより構成されており、この制御装置１２の入力側には、前記ｐＨ検出手段９が接続されている。また、この制御装置１２の出力側には、前記電源７、前記撹拌子１０の図示しない駆動部及び電極６の交換を促す警報ランプ１３が接続されている。
【００４１】
以上の構成により、処理槽２内の処理室４に上述した如き精製対象としての塩化マグネシウムと、不純物としての塩化アンモニウムを含有した被処理水を貯溜し、制御装置１２により電源７をＯＮとする。このとき、被処理水中にはマグネシウムイオンと、塩化物イオンと、アンモニウムイオン、水素イオンと、水酸化物イオンが存在することとなる。
【００４２】
各電極５、６に電位が印加されることにより、アノードを構成する電極５側では、被処理水中の塩化物イオンが酸化され、塩素を生成し（反応Ａ）、生成された塩素は被処理水中の水と反応して次亜ハロゲン酸としての次亜塩素酸を生成する（反応Ｂ）。そして、生成された次亜塩素酸は、被処理水中のアンモニア（アンモニウムイオン）と反応し、複数の化学変化を経た後、窒素ガスに変換される（反応Ｃ、反応Ｄ）。以下、反応Ａ乃至反応Ｄを示す。
反応Ａ  ２Ｃｌ-→Ｃｌ2＋２ｅ-
反応Ｂ  Ｃｌ2＋Ｈ2Ｏ→ＨＣｌＯ＋Ｈ+＋Ｃｌ-
反応Ｃ  ＮＨ3＋ＨＣｌＯ→ＮＨ2Ｃｌ＋Ｈ2Ｏ
ＮＨ2Ｃｌ＋ＨＣｌＯ→ＮＨＣｌ2＋Ｈ2Ｏ
ＮＨ2Ｃｌ＋ＮＨＣｌ2→Ｎ2↑＋３ＨＣｌ
反応Ｄ  ２ＮＨ4+＋３ＨＣｌＯ→Ｎ2↑＋３ＨＣｌ＋３Ｈ2Ｏ＋２Ｈ+
【００４３】
他方、被処理水中では、カソードを構成する電極６では、水が電気分解され、水素及び水酸化物イオンを生成する（反応Ｅ）。
反応Ｅ  ２Ｈ2Ｏ＋２ｅ-→Ｈ2＋２ＯＨ-
【００４４】
ここで、被処理水中に存在するアンモニウムイオンは、次亜塩素酸と反応することで、反応Ｄに示す如くプロトン（Ｈ+）を生成する。従来では、係る場合において、被処理水中の窒素化合物の処理効率の向上を図るため、撹拌子１０による撹拌速度を一定線速度以上、例えば３ｍ／秒として行っていた。そのため、窒素化合物の処理が進行するに伴い被処理水中のプロトンが増加し、被処理水のｐＨが低下する。
【００４５】
本発明では、係るプロトンの増加を抑制するため、撹拌子１０による撹拌を２ｍ／秒以下の線速度として運転するものとする。ここで、当該撹拌速度と被処理水のｐＨの線速度の関係について図２に示す。
【００４６】
図２に示す如き実験では、被処理水として塩化マグネシウムが２５ｗｔ％、塩化アンモニウムが５８００ｍｇ／Ｌ、少量のマンガンを含んだものを８０ｍＬ使用した。そして、電極として亜鉛と銅の合金である真鍮及び白金ルテニウム形状安定電極を使用し、極間距離を５ｍｍとして０．８Ａ（電流密度２０ｍＡ／ｃｍ2）で９０分間電解処理を行った。電解処理に際して回転子１０の回転速度をそれぞれ０、１．２、３．０ｍ／秒として、それぞれについてｐＨを測定した。
【００４７】
これによると、電解処理時に回転を行わなかった場合には、被処理水のｐＨが約６．８、１．２ｍ／秒で回転を行ったものは、ｐＨが約６と、ほぼ中性を維持して電解処理を終了した。これに対し、３．０ｍ／秒にて回転を行ったものは、ｐＨ０．３と強酸の状態で終了した。
【００４８】
係る実験結果からも、電解処理時における溶液撹拌の線速度を２ｍ／秒以下とすることで、被処理水中のアンモニウムイオン等（窒素化合物）と、電解により生成される次亜塩素酸等との接触断面積が減少し、前記反応Ｄが抑制されることで、窒素化合物の処理が被処理水のｐＨの低下に影響を与えないものとすることができる。そのため、当該被処理水のｐＨは、金属塩の水溶液、即ち、本実施例では塩化マグネシウム溶液の濃度に応じた平衡ｐＨとなる。
【００４９】
なお、本実施例における塩化マグネシウム溶液は粘度が１０ｍＰａｓ程度であり、比較的に粘性が高い物質である。そのため、水溶液中のイオンの拡散が抑制されるため、被処理水の電解処理時における撹拌の有無によるｐＨの影響が大きくなる。ただし、粘度については水（１ｍＰａｓ）以上であれば、当該効果を奏する。
【００５０】
また、上記実施例では、処理槽２内に撹拌手段（撹拌子１０）を設け、当該撹拌手段により２ｍ／秒以下の線速度となるように撹拌を行いながら、被処理水の電解処理を行っているが、これ以外にも、精製対象とする金属塩が塩化マグネシウムであり、不純物として混入する物質に塩化アンモニウム等のアンモニウム塩が含まれている場合には、撹拌手段による積極的な撹拌は行わない、若しくは、当該処理槽２内に撹拌手段を設けないで電解処理を行ってもよいものとする。
【００５１】
また、この場合における窒素化合物の処理効率について、図３の実験結果を用いて説明する。図３に示す如き実験では、被処理水として塩化マグネシウムが２５ｗｔ％、塩化アンモニウムが５８００ｍｇ／Ｌ、少量のマンガンを含んだものを２００ｍＬ使用した。そして、電極として亜鉛と銅の合金である真鍮及び白金ルテニウム形状安定電極を使用し、極間距離を５ｍｍとして２．８Ａ（電流密度５３ｍＡ／ｃｍ2）で３時間電解処理を行った。電解処理に際して回転子１０の回転速度は、図３に示すように、電解開始から４０分経過までは、３ｍ／秒の線速度となるように回転させて行い、４０分経過から１４０分経過までは、回転を停止した。さらに、１４０分経過から１６０分経過までは、再び３ｍ／秒の線速度で回転させて行い、１６０分経過以後は回転を停止させた。この間における被処理水のｐＨ及び被処理水中の全窒素濃度を測定した。なお、図３では、ｐＨ変化を点線で示し、全窒素濃度を実線で示す。
【００５２】
これによると、いずれの場合においても、３ｍ／秒の線速度で回転させながら電解処理を行った場合、中性域であったｐＨが、強酸性域にまで低下することが分かる。これに対し、いずれの場合においても、回転を停止して電解処理を行った場合、強酸性域であったｐＨが中性域にまで上昇していることが分かる。なお、この場合、被処理水中の塩化マグネシウム濃度は２５ｗｔ％であるため、当該塩化マグネシウム濃度に依存する平衡ｐＨは、６．７である。そのため、回転を停止させて電解処理を行った場合の被処理水のｐＨは、塩化マグネシウム濃度に依存する平衡ｐＨにまで回復することが分かる。
【００５３】
他方、当該回転の有無に対する被処理水中の全窒素濃度は、回転の有無にかかわらず時間の経過と共に減少していることが分かる。そのため、撹拌子１０の回転を停止し、電解により被処理水中に生成される次亜塩素酸等の次亜ハロゲン酸と、窒素化合物としてのアンモニウムイオンとの接触断面積を減少させた場合であっても、被処理水中の窒素化合物が減少しているということができる。
【００５４】
これは、被処理水のｐＨが中性化する過程において被処理水中のアンモニウムイオン等の窒素化合物が、他の金属種、例えばマグネシウムイオンや水酸化物イオン、その他金属イオン等と錯体等の金属化合物を形成し、当該金属化合物が水に難溶性であることから、被処理水中の窒素化合物が処理されるものである。
【００５５】
そのため、本発明の如く１ｍＰａｓ以上の粘性を有する被処理水において、撹拌を停止、若しくは２ｍ／秒以下の線速度にて行いながら電解処理をすることで、被処理水のｐＨに当該窒素処理による影響を及ぼすことなく、窒素化合物の処理を行うことが可能となる。これにより、塩化アンモニウム等の窒素化合物を除去した後に、格別に被処理水のｐＨ調整を行う必要がなくなり、精製工程の簡素化を図ることができるようになる。また、塩化アンモニウム除去後の被処理水をそのまま高濃度の塩化マグネシウムを含有する溶液として用いることが可能となり、材料としての取扱い性を向上させることができる。
【００５６】
なお、本実施例では金属塩として塩化マグネシウムの精製を行っているがこれ以外にも、アルカリ金属、即ち、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）、フランシウム（Ｆｒ）又は、アルカリ土類金属、即ち、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、ラジウム（Ｒａ）、遷移金属、即ち、スカンジウム（Ｓｃ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、テクネチウム（Ｔｃ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、カドミウム（Ｃｄ）、ランタン（Ｌａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、レニウム（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、水銀（Ｈｇ）、アクチニウム（Ａｃ）若しくは、アルカリ金属・アルカリ土類金属以外の典型金属と、アニオン種、望ましくはハロゲン化物イオンとの金属塩であってもよいものとする。
【００５７】
また、本実施例において金属塩の精製に対する不純物は塩化アンモニウムとしているが、これ以外にも電気分解によって分解が可能なもの、例えば硝酸、亜硝酸、アンモニア等の無機物、シアン化合物、有機リン化合物（例えばパラチオン、メチルパラチオン、ＥＰＮ、メチルジメトン）、ポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）、有機塩素系化合物（例えば、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、四塩化炭素、ジクロロメタン、１，２−ジクロロエタン、１，１，２−トリクロロエタン、１，１−ジクロロエチレン、１，１，１−トリクロロエタン）、農薬系有機化合物（例えば１，３−ジクロロプロペン、チウラム、シマジン、チオベンカルプ）等の有機物であってもよいものとする。
【００５８】
ここで、本実施例において、カソードを構成する電極６は、上述した如く銅と亜鉛の合金により構成される真鍮にて構成されているため、使用開始時点では、電極６表面が図４に示す如く略平滑な状態であるが、時間の経過又は電解反応に寄与することで、表面から亜鉛金属が欠落し、電極６表面が図３に示す如く多孔質な状態となる。さらに、一度電極６から欠落した亜鉛金属は、再び電極６表面に付着することで、電極６表面のラフネスが大きくなる。
【００５９】
アノードを構成する電極５において、上記反応Ｂにて生成された次亜塩素酸は、アルカリ域（ｐＨ＞９）において全解離し、被処理水中の水素イオンと水酸化物イオンの量が等しくなることで、ｐＨ変化が停止する。このアルカリ化と同時にマグネシウムイオンと水酸化物イオンとの反応（反応Ｆ）が進行する。このとき、水酸化マグネシウムと、マグネシウムイオン及び水酸化物イオンとの平衡ｐＨは８以下であるため、被処理水の最終的なｐＨは、係るマグネシウムイオン／水酸化マグネシウムの平衡ｐＨと同一となり、本実施例ではｐＨは６．７となる。なお、マグネシウムイオン／水酸化マグネシウムの平衡ｐＨは、マグネシウム濃度に依存して変化するものである。
反応Ｆ  Ｍｇ2+＋２ＯＨ-→Ｍｇ（ＯＨ）2（平衡）
【００６０】
他方、電極６表面のラフネスが大きくなり凹凸が生じた状態では、被処理水中のマグネシウムイオンと水酸化物イオンは、ラフネスが大きな電極６の表面において再付着した亜鉛により構成された凹凸に、水酸化マグネシウム（塩基性塩）として付着する。当該水酸化マグネシウムの付着により、更に、電極６表面の凹凸が増加することで、当該電極６表面に水酸化マグネシウムが堆積することとなる（反応Ｇ）。
反応Ｇ  Ｍｇ2+＋２ＯＨ-→Ｍｇ（ＯＨ）2
【００６１】
この水酸化マグネシウムの堆積は、被処理水中の水酸化物イオンの消費を伴うことから、被処理水のｐＨの低下を招くこととなる。そのため、処理開始時点では、ｐＨが６程度であった被処理水のｐＨは徐々に低下し、酸性に傾くこととなる。
【００６２】
そのため、上述した如き撹拌による影響以外にも当該水酸化マグネシウムの析出が被処理水のｐＨを低下させる要因となり、そのまま塩化アンモニウムが分解処理されるまで電解処理を継続して行うと、被処理水のｐＨは、大きく酸性に移動してしまう。そのため、本実施例では、制御装置１２は、前記ｐＨ検出手段９により被処理水のｐＨを監視し、当該ｐＨが例えば４以下となった時点で、警報ランプ１３を点灯し、使用者にカソードを構成する電極６を表面が略平滑な即ち例えば未使用の電極に交換することを報知し、これにより使用者は電極６を交換するものとする。なお、本実施例では、被処理水のｐＨが４以下となった時点でカソードを構成する電極６の交換を行っているが、処理前の被処理水のｐＨによって当該電極交換の目安となるｐＨは変化する。即ち、ｐＨが６．５〜４のいずれかの値にまで低下した場合に、交換、若しくは、処理前の被処理水のｐＨよりも低下した場合に交換することとしてもよいものとする。
【００６３】
これによっても、ｐＨ低下の原因となるカソードを構成する電極６表面の水酸化マグネシウム（塩基性塩）の析出を抑制することが可能となる。そのため、被処理水のｐＨを中性から所定の範囲内に維持、若しくは、変動させることなく、不純物である塩化アンモニウムを電解処理することができるようになり、塩化マグネシウムの精製の過程において塩化アンモニウムの除去による影響を最小限とすることができるようになる。そのため、塩化アンモニウムを除去した後に、格別に被処理水のｐＨ調整を行う必要がなくなり、精製工程の簡素化を図ることができるようになる。また、塩化アンモニウム除去後の被処理水をそのまま高濃度の塩化マグネシウムを含有する溶液として用いることが可能となり、取扱い性を向上させることができる。
【００６４】
この場合において、上記実施例における電極の交換の基準となるｐＨの値は、金属塩を形成する各金属によって最適な値が異なる。即ち、例えばマグネシウムの場合はｐＨ６．５、鉄の場合は５．５、マンガンの場合は６．０、ニッケルの場合は４．５、銅の場合は２．９、亜鉛の場合は２．７、カドミウムの場合は５．３である。係る最適なｐＨの値は、当該金属塩の飽和濃度における解離平衡ｐＨにより判断することが可能となり、当該解離平衡ｐＨより低くなる時点がカソードを構成する電極上への塩基性塩の堆積が開始されるもの判断することができる。そのため、当該塩基性塩の堆積が開始されたものと判断されるｐＨとなった時点でカソードを構成する電極６を表面が略平滑な電極に交換することが好ましい。
【００６５】
なお、上記実施例では、カソードを構成する電極６として真鍮を用いているが、これ以外にも、脱亜鉛による電極表面への再付着を生じない材料として、電極６にチタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）等を用いてもよいものとする。
【００６６】
係る場合における被処理水の窒素化合物の処理においては、撹拌速度を２ｍ／秒以下、延いては停止することで、被処理水のｐＨに対し、窒素化合物の電解処理が影響しないものとなる。そのため、被処理水のｐＨは、当該金属塩の濃度にのみ依存することとなり、これによっても、ｐＨを変動させることなく金属塩の精製を行うことができるようになる。そのため、塩化アンモニウムを除去した後に、格別に被処理水のｐＨ調整を行う必要がなくなり、精製工程の簡素化を図ることができるようになる。また、塩化アンモニウム除去後の被処理水をそのまま高濃度の塩化マグネシウムを含有する溶液として用いることが可能となり、材料としての取扱い性を向上させることができる。
【００６７】
この場合には、上記実施例に比して、カソードを構成する電極６を交換する作業を行う必要がないため、より一層金属塩の精製に好適なものとなる。
【００６８】
なお、係る実施例においても金属塩として塩化マグネシウムの精製を行っているがこれ以外にも、上記実施例の場合と同様に、アルカリ金属、即ち、リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）、セシウム（Ｃｓ）、フランシウム（Ｆｒ）又は、アルカリ土類金属、即ち、ベリリウム（Ｂｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、ラジウム（Ｒａ）、遷移金属、即ち、スカンジウム（Ｓｃ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、テクネチウム（Ｔｃ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、カドミウム（Ｃｄ）、ランタン（Ｌａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、レニウム（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、水銀（Ｈｇ）、アクチニウム（Ａｃ）若しくは、アルカリ金属・アルカリ土類金属以外の典型金属と、アニオン種、望ましくはハロゲン化物イオンとの金属塩であってもよいものとする。
【００６９】
また、本実施例において金属塩の精製に対する不純物は塩化アンモニウムとしているが、これ以外にも電気分解によって分解が可能なもの、例えば硝酸、亜硝酸、アンモニア等の無機物、シアン化合物、有機リン化合物（例えばパラチオン、メチルパラチオン、ＥＰＮ、メチルジメトン）、ポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）、有機塩素系化合物（例えば、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、四塩化炭素、ジクロロメタン、１，２−ジクロロエタン、１，１，２−トリクロロエタン、１，１−ジクロロエチレン、１，１，１−トリクロロエタン）、農薬系有機化合物（例えば１，３−ジクロロプロペン、チウラム、シマジン、チオベンカルプ）等の有機物であってもよいものとする。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明により、処理前のｐＨを変動させることなく、不純物が混入される金属塩を適切に精製することで、得られる高純度の金属塩、例えば塩化マグネシウムを工業的に有利に用いることが可能となる。特に、塩化マグネシウムについては、ｐＨを変動させることなく、混入する窒素化合物を除去することが可能となることから、得られる塩化マグネシウムを金属チタンの加工に用いる際に、取扱い性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】金属塩の精製装置の概要を示す説明図である。
【図２】撹拌速度に対する被処理水のｐＨの変化を示す図である。
【図３】被処理水の電解処理における全窒素濃度及びｐＨに与える撹拌の効果を示す図である。
【図４】カソードを構成する電極表面が略平滑状態である場合の概略説明図である。
【符号の説明】
【００７２】
１    精製装置
２    処理槽
４    処理室
５    電極（アノード）
６    電極（カソード）
７    電源
９    ｐＨ検出手段
１０  撹拌子（撹拌手段）
１２  制御装置
１３  警報ランプ
【図１】
2006257474.tif 000003
【図２】
2006257474.tif 000004
【図３】
2006257474.tif 000005
【図４】
2006257474.tif 000006