(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機酸の塩を含む供給溶液から前記有機酸を含む精製溶液を製造するためのシステムであって、
アノードと、
カソードと、
前記供給溶液を受け入れ、有機酸含有溶液を製造するための少なくとも一つの三室型バイポーラ膜電気透析セルと、
前記有機酸含有溶液を受け入れ、前記有機酸を含有する前記精製溶液を製造するための少なくとも一つの二室型バイポーラ膜電気透析セルとを含み、
前記有機酸を含有する前記精製溶液は、前記有機酸含有溶液よりも低い有機酸塩濃度を有する、システム。
【請求項２】
前記少なくとも一つの三室型バイポーラ膜電気透析セル及び前記少なくとも一つの二室型バイポーラ膜電気透析セルは、単一バイポーラ膜電気透析積層体の中にある、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記単一バイポーラ膜電気透析積層体は、前記アノードと前記カソードとの間にある、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記システムは、１：１から２０：１の比で三室型バイポーラ膜電気透析セル及び二室型バイポーラ膜電気透析セルを含む、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記システムは、５：１から１０：１の比で三室型バイポーラ膜電気透析セル及び二室型バイポーラ膜電気透析セルを含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記電気透析セルは、カチオン交換樹脂又はアニオン交換樹脂を含む酸性溶液製造部屋を含む、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記カチオン交換樹脂は、Ｈ＋型又はＮａ＋型である、請求項６に記載システム。
【請求項８】
前記カチオン交換樹脂は、強酸性カチオン交換樹脂である、請求項６に記載システム。
【請求項９】
前記カチオン交換樹脂は、Ｈ＋型のスルホン酸官能基を有するスチレン−ＤＶＢゲルである、請求項６に記載システム。
【請求項１０】
前記アニオン交換樹脂は、ＯＨ−型である、請求項６に記載システム。
【請求項１１】
前記アニオン交換樹脂は、ＯＨ−型の四級アミン官能基を有するスチレン−ＤＶＢゲルである、請求項６に記載システム。
【請求項１２】
前記少なくとも一つの三室型バイポーラ膜電気透析セルから前記少なくとも一つの二室型バイポーラ膜電気透析セルへ、前記有機酸含有溶液を輸送するように適した処理システムをさらに含む、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記アノードは白金で被覆したチタンである、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記カソードはステンレス鋼である、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１５】
少なくとも一つの三室型バイポーラ膜電気透析セルと、少なくとも一つの二室型バイポーラ膜電気透析セルとを含み、
前記少なくとも一つの三室型バイポーラ膜電気透析セルは、有機酸含有溶液を製造し、前記少なくとも一つの二室型バイポーラ膜電気透析セルは、前記有機酸含有溶液を受け入れる、
バイポーラ膜電気透析積層体。
【請求項１６】
少なくとも複数の電気透析セルは、強酸性カチオン交換樹脂を含む酸性溶液製造部屋を含む、請求項１５に記載のバイポーラ膜電気透析積層体。
【請求項１７】
有機酸の塩を含む供給溶液から有機酸を精製する方法であって、
前記有機酸塩溶液を、電気透析積層体中の少なくも一つの三室型バイポーラ膜電気透析セルに供給し、塩減少生産物流、塩基含有流、及び有機酸含有流を製造する工程と、
前記有機酸含有流を、電気透析積層体中の少なくも一つの二室型バイポーラ膜電気透析セルに供給し、塩基含有流、及び精製有機酸含有流を製造する工程と、を含む方法。
【請求項１８】
前記少なくとも一つの二室型バイポーラ膜電気透析セルは、三室型バイポーラ膜電気透析セルを含む異なる電気透析積層体中にある、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記少なくとも一つの三室型バイポーラ膜電気透析セル、及び前記少なくとも一つの二室型バイポーラ膜電気透析セルは、同じ電気透析積層体中にある、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記有機酸塩溶液は、少なくとも５つの三室型バイポーラ膜電気透析セルに並列に供給される、請求項１７乃至１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記三室型バイポーラ膜電気透析セルの前記有機酸含有流の少なくとも一部は、三室型バイポーラ膜電気透析セル対二室型バイポーラ膜電気透析セルの比が１：１から２０：１である、十分な数の二室型バイポーラ膜電気透析セルに供給される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
三室型バイポーラ膜電気透析セル対二室型バイポーラ膜電気透析セルの比が、５：１から１０：１である、請求項２１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的に有機酸を精製するためのバイポーラ電気透析方法及びシステムに関する。
背景
【０００２】
以下の段落は、段落内で議論されるいかなるものも、従来技術又は当該技術分野の通常の知識を有する者の知識の一部であることを認めるものではない。
【０００３】
「バイポーラ電気透析セル」とは、バイポーラ膜を含む電気透析セルを意味する。バイポーラ膜は、電界の印加下で、水をヒドロニウムイオン及び水酸化物イオンに分離する。これらの生成イオンは塩類を含むプロセス流からのカチオン及びアニオンを結合する。ここでカチオン及びアニオンは、電気透析セルの一つ以上のイオン交換膜によって分離される。アニオンを有するヒドロニウムイオンと、カチオンを有する水酸化物イオンの組み合わせは、酸及び塩基を有する製造流をもたらす。
【０００４】
バイポーラ電気透析セルは、二室型セル又は三室型セルにすることができる。二室型セルは、２枚のバイポーラ膜の間にカチオン交換膜又はアニオン交換膜のいずれかを含む。カチオン交換膜又はアニオン交換膜の使用の選択は、どの塩が処理されているかに依存する。カチオン交換膜は、弱酸と強塩基との塩（例えば、有機酸やアミノ酸のナトリウム塩）を有する溶液を処理するために用いられる。そのような有機酸及びアミノ酸の例としては、アスコルビン酸、酢酸、乳酸、ギ酸、グルコン酸及びグルタミン酸が挙げられる。アニオン交換膜は弱塩基と強又は弱酸との塩（例えば、塩化、硫化、又は乳化アンモニア塩）を有する溶液を処理するために用いる。
【０００５】
三室型セルは２枚のバイポーラ膜の間にアニオン交換膜及びカチオン交換膜を含む。それによって、３つの部屋を形成する。３つの部屋は、以下の通りである：第一バイポーラ膜とアニオン交換膜間の酸性溶液製造部屋；第二バイポーラ膜とカチオン交換膜間の塩基性溶液製造部屋；及びカチオン交換膜と塩減少溶液を製造するアニオン交換膜の間の部屋である。三室型ＢＰＥＤセルは、その対応する塩から無機酸及び塩基を回収させるために用いられる。
イントロダクション
【０００６】
下記紹介は、読者に本発明の詳細を紹介することを意図しているが、発明を規定することを意図するものではない。
発明は、以下に又はこの書類の別の部分において記載されている装置要素又は方法工程の組合せ又は下位組合せに存在することができる。発明者は、単に請求項中にそのような他の発明又は他の複数の発明を記載しないことによってのみで、この明細書において開示されるいかなる発明又は複数の発明への権利も、断念又は放棄しない。
【０００７】
二室型バイポーラ電気透析（ＢＰＥＤ）は、アスコルビン酸（ビタミンＣ）、酢酸、ギ酸、乳酸、グルコン酸、グルタミン酸、クエン酸、プロピオン酸、サリチル酸又はアミノ酸等のナトリウム、カリウム又はアンモニウム塩のような有機酸塩の溶液から有機酸を回収するために用いることができる。有機酸塩は、２枚のバイポーラ膜の間にカチオン交換膜を有する二室型ＢＰＥＤによって処理される。そのようなシステムでは、有機酸アニオンは、バイポーラ膜の一つによって製造される水素イオンと結合し、有機酸を生成する。有機酸カチオンは、カチオン交換膜を経て隣接する部屋（そこでは、その他のバイポーラ膜によって製造される水酸化物を有する水酸化物カチオンを生成する）に輸送される。より多くの有機酸塩が有機酸及び水酸化物カチオンに処理されるにつれて、電流密度は減少し効率は減少する。有機酸塩の濃度が更に有機酸を精製することを非実用的にするポイントまで電流密度が減少するとき、精製プロセスが止まる。精製有機酸は、なお一部の有機酸塩を含むことができる。少なくとも残留する有機酸塩の一部を有機酸に変えるためのイオン交換カラムを用いる更なる処理は、有機酸の所望の純度を有する溶液を生成することを必要としてもよい。
【０００８】
それに加えて、有機酸塩の溶液は、最初に精製されることを必要としてもよく、二室型バイポーラ電気透析を用いて精製される前に、電気透析又は結晶化によって濃縮することができる。有機酸塩溶液が十分に薄く、電流密度が非実用的に低いとき、この追加的な精製及び濃縮工程が必要である。付加的な時間又はエネルギーを必要とするので、この第一精製工程は望ましくない。
【０００９】
三室型ＢＰＥＤは、上記したような有機酸塩の溶液を精製するために用いることができる。しかしながら、有機酸の低解離及び低導電率は、非実用的に低い電流密度をしばしばもたらす。加えて、三室型ＢＰＥＤは、塩基製造部屋から酸製造部屋までバイポーラ膜全体にわたってカチオンの共イオン漏出にしばしば悩まされる。有機酸のナトリウム塩が処理される方法において、バイポーラ膜全体にわたってナトリウムイオンのこの漏出は、有機酸のナトリウム塩を有する有機酸溶液の汚染をもたらす。汚染有機酸溶液は、残留有機酸塩の少なくとも一部を有機酸に変えるためにイオン交換カラムを使用して処理することができる。
【００１０】
有機酸塩の溶液を精製するために、代わりの方法及びシステムを開発することが望ましい。一つ以上の記載された例は、二室型バイポーラ電気透析セルのみから形成される、又は三室型バイポーラ電気透析セルのみから形成されるバイポーラ電気透析システムに包含される一つ以上の欠点を対処又は改善することができる。代わりの方法及びシステムのいくつかは、追加的な有機酸精製工程（例えば、イオン交換樹脂による処理）の必要性を減らすことができるか又は不要にすることができる。公知の方法及びシステムと比較して、これらの代わりの方法及びシステムのいくつかは、効率を上げることができる、同量の有機酸を製造するために必要な時間をより少なくすることができる、又はこれら両方を達成することができる。これらの代わりの方法及びシステムのいくつかは、精製された有機酸溶液のカチオンで汚染することを減らすことができる。
【００１１】
本開示によるいくつかの例において、そこでは、少なくとも一つの三室型バイポーラ電気透析セル及び少なくとも一つの二室型バイポーラ電気透析セルを含むバイポーラ電気透析システムが、提供される。三室型バイポーラ電気透析セルは、有機酸塩の溶液を受け入れ、塩基性溶液、有機酸溶液、及び塩減少溶液を製造する。有機酸の製造溶液は、少なくとも若干の有機酸塩を含む。二室型バイポーラ電気透析セルは、有機酸の製造溶液を受け入れ、塩基溶液及びより構成された有機酸溶液を製造する。
【００１２】
具体例において、少なくとも一つの三室型バイポーラ電気透析セル及び少なくとも一つの二室型バイポーラ電気透析セルは、同じ電気透析積層体にある。連続的に三室型バイポーラ電気透析及び二室型バイポーラ電気透析システムを使用することに比較して、同じ電気透析積層体にある三室型バイポーラ電気透析セル及び二室型バイポーラ電気透析セルを含む電気透析システム使用することは、有機酸を回収するために必要な電気的エネルギー量を減らすことができる。
【００１３】
複数のバイポーラ電気透析セルを含む電気透析積層体において、隣接するセルは、バイポーラ膜を共有することができる。すなわち、１つの電気透析セルのアノード側バイポーラ膜は、直接隣接する電気透析セルのカソード側バイポーラ膜として作用することができる。
【００１４】
本開示の文脈において、用語「精製された」又は「より精製された」は、供給溶液より低い濃度の有機酸塩を有する溶液であることを意味する。例えば、有機酸塩のみを含む供給溶液と比較したとき、有機酸及び有機酸塩の両方を含む溶液は精製されたと考えることにする。しかしながら、有機酸及び有機酸塩の両方を含む溶液と比較したときに、有機酸のみを含む（有機酸塩を含まない）溶液は、精製されたと考えることにする。
【００１５】
本開示によるいくつかの例示システムにおいて、酸性溶液製造部屋の少なくともいくつかは、カチオン又はアニオン交換樹脂を含む。カチオン又はアニオン交換樹脂は、酸性溶液製造部屋の液体の導電率を改善することができる。特定の例示されるシステムにおいて、その樹脂は、ナトリウム型又はＨ＋型のカチオン交換樹脂である。他の例示されるシステムにおいて、その樹脂は、ＯＨ−型のアニオン交換樹脂である。
【００１６】
本開示によるシステムは、１：１から２０：１の比率で三室型バイポーラ電気透析セル対二室型バイポーラ電気透析セルを含むことができる。特別な例において、比率は、５：１から１５：１であり、特定の例示システムにおいて比率は、５：１から１０：１である。２０：１を超えるまで三室型バイポーラ電気透析セル対二室型バイポーラ電気透析セルの比率は、より低純度の有機酸を製造してしまう。
【００１７】
ここで、本開示の例を、添付の図を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本開示によるバイポーラ膜電気透析積層体の図である。
【００１９】
【図２】図２は、バイポーラ電気透析セルにおいて用いることができる例示スペーサの写真である。
【００２０】
【図３】図３は、バイポーラ電気透析セルにおいて用いることができる例示スペーサの写真である。
【００２１】
【図４】図４は、バイポーラ電気透析セルにおいて用いることができる例示スペーサの写真である。
【００２２】
詳細な説明
本開示は、通常、有機酸塩を含む水溶液から有機酸を回収するためのバイポーラ膜電気透析方法及びシステムを提供する。バイポーラ膜電気透析システムは、少なくとも一つの三室型バイポーラ電気透析セルを有するバイポーラ膜電気透析積層体及び少なくとも一つの二室型バイポーラ電気透析セルを有するバイポーラ膜電気透析積層体を含む。少なくとも一つの三室型バイポーラ電気透析セル及び少なくとも一つの二室型バイポーラ電気透析セルは、同じ電気透析積層体にあることができる。
【００２３】
三室型バイポーラ電気透析セルは、有機酸塩を含む溶液を受け入れ、有機酸を含む溶液及び塩基を含む溶液を製造する。三室型バイポーラ電気透析セルの酸製造部屋に、バイポーラ膜全体にわたって漏れたカチオンの少なくとも一部を除去するために、有機酸の溶液は、二室型バイポーラ電気透析セルも通過する。
【００２４】
図１は、本開示によるバイポーラ膜電気透析積層体（１０）の例である。積層体は、三室型バイポーラ膜セル（１２）及び二室型バイポーラ膜セル（１４）を含む。図１の電気透析システムにおいて、２つのセル（１２及び１４）は、カソード（１６）とアノード（１８）の間の単一積層体の中に位置する。積層体（１０）は、バイポーラ膜（２０、２０’、２０’’）、カチオン交換膜（２２、２２’）及びアニオン交換膜（２４）を含む。
【００２５】
三室型バイポーラセル（１２）は、有機酸のナトリウム塩を含む供給溶液（２６）を受け入れる。水溶液において、有機酸のナトリウム塩は、ナトリウムイオン（Ｎａ＋）及び酸性アニオン（Ａ−）に解離する。ナトリウムイオンがカソード（１６）の方へ移動して、カチオン交換膜（２２）を通過する時、そして、酸性アニオンがアノード（１８）の方へ移動して、アニオン交換膜（２４）を通過する時、供給溶液（２６）のナトリウムイオン及び酸性アニオンは電流印加下で分離される。低下した有機酸塩濃度（２８）を有する溶液が、製造される。
【００２６】
バイポーラ膜（２０，２０’）は、水をヒドロニウムイオン（図１ではＨ＋として示すＨ３Ｏ＋）及び水酸化物イオン（ＯＨ−）に分離する。水酸化物イオンは、ナトリウムイオンの電荷と釣り合っており、塩基性水酸化ナトリウム溶液（３０）の製造をもたらす。ヒドロニウムイオンは、酸性アニオン（Ａ−）の電荷と釣り合っており、有機酸溶液（３２）の製造をもたらす。
【００２７】
カチオン及びアニオン交換膜（２２，２４）は、有機酸塩溶液を受け入れて、低下した有機酸塩濃度を有する溶液（２８）を製造する部屋を規定する。バイポーラ膜（２０）及びカチオン交換膜（２２）は、塩基性溶液（３０）を製造する部屋を規定する。アニオン交換膜（２４）及びバイポーラ膜（２０’）は、有機酸溶液（３２）を製造する部屋を規定する。
【００２８】
ナトリウムイオンはバイポーラ膜（２０’）を通過して漏れる可能性があるので、有機酸溶液（３２）も有機酸のナトリウム塩の一部を含む。これらの漏れたナトリウムイオンは、Ｎａ＋（３４）として、図１において識別される。
【００２９】
カチオン交換膜（２２’）及びバイポーラ膜（２０’’）によって規定される部屋に有機酸溶液（３２）を供給することによって、有機酸溶液（３２）は、二室型バイポーラ膜セル（１４）において更に精製される。有機酸溶液（３２）に存在するナトリウムイオンは、電流印加下のカチオン交換膜（２２’）の中に移動する。そして、バイポーラ膜（２０’’）で発生するヒドロニウムイオン（Ｈ３Ｏ＋）によって、釣り合う。これは、精製された有機酸溶液（３４）の製造をもたらす。カチオン交換膜（２２’）の中に移動するナトリウムイオンは、バイポーラ膜（２０’）で生じる水酸化物イオンによって釣り合い、第二塩基性溶液（３６）の製造をもたらす。
【００３０】
本開示によると、有機酸溶液（３２）は、二室型バイポーラ膜セル（１４）に直接送られることによって、又は、保持槽（図示せず）に保持され、その後、二室型バイポーラ膜セル又は他のバイポーラ膜電気透析積層体を通過させることによって、バイポーラ膜電気透析積層体に再循環させることができる。
【００３１】
図１に示される膜は、スペーサによって分離することができるが、それは図示していない。スペーサは、溶液をシステムに通過させる一方、隣接する膜を分ける。複雑な構造又はスクリーン構造を有するスペーサ、又はイオン交換樹脂で満たされるスペーサを用いることができる。複雑スペーサ及びスクリーンスペーサは、約１／３２インチの厚さであることができる。樹脂充填スペーサは、約１／１６インチから約１／８インチの厚さにすることができる。スペーサは、四つの入口、四つの出口を有することができる。スペーサは二室型ＢＰＥＤセルで、三室型ＢＰＥＤセルで、又は両方で用いることができる。
【００３２】
例示スペーサが、図２から４に示される。図２は、複雑構造を有する、初期のものは１９８０年代において製造された例示スペーサを示す。図３はＳ型構造を有する、初期のものは２０００年代において製造された例示スクリーンスペーサを示す。図４は、スクリーンなしで、イオン交換樹脂で充填するための例示スペーサを示す。
【００３３】
図１に示した積層体は、単一三室型バイポーラ膜セル及び単一二室型バイポーラ膜セルのみを示すが、本開示による積層体は複数の三室型バイポーラ膜セル及び複数の二室型バイポーラ膜セルを含むことができる。例えば、積層体は、１つの二室型セルごとに、１から２０の三室型セルを含むことができる。三室型バイポーラ膜セル及び二室型バイポーラ膜セルは、５：１から１５：１の割合で存在してもよい。特定の例示システムにおいて、割合は、５：１から１０：１まである。フルサイズの積層体は、１５０組又はそれ以上のセルを含むことができる。
【００３４】
本開示による電気透析積層体において使用するカチオン交換膜は、約２．２〜約２．４ｍｅｑ／ｇのイオン交換容量、約４３〜約４９％の含水量、約０．５５〜約０．６９ｍｍの厚さ、約１０〜約１２オーム・ｃｍ２の抵抗、約２５０から約３００ｐｓｉのミューレン破裂破断強度を有する均質膜であることができる。そして、電気透析積層体における有用なカチオン交換膜の代表例は、商標ＣＲ６１ＣＭＰ（ＧＥ社から入手可能）で販売される。電気透析積層体において使用されるカチオン交換膜は、全て同一でもよいし、同一でなくてもよい。本開示による電気透析積層体において使用するアニオン交換膜は、約２．０〜約２．２ｍｅｑ／ｇのイオン交換容量、約３３〜約３９％の含水量、約０．５５〜約０．６９ｍｍの厚さ、約１１〜約１４オーム・ｃｍ２の抵抗、約２５０〜約３５０ｐｓｉのミューレン破裂破断強度を有する均質膜であることができる。有用なアニオン交換膜の代表例は商標ＡＲ１０３ＱＤＰ（ＧＥ社から入手可能な）で販売される。電気透析積層体において使用されるアニオン交換膜は、全て同一でもよいし、同一でなくてもよい。
本開示による電気透析積層体において使用されるバイポーラ電気透析膜は、カチオン交換層に結合される触媒を有するアニオン交換層からなる。有用なバイポーラ膜の代表例は、商標ＢｔＢ  ＢＰ（ＧＥから入手可能）で販売される。電気透析積層体において使用するバイポーラ電気透析膜は、全て同一でもよいし、同一でなくてもよい。
【００３５】
上記したそれらの膜以外の膜を使用してもよい。しかしながら、好ましくは、膜は約４Ｎ以下の酸及び苛性溶液に対して安定で好ましい。膜は均質膜が好ましい。なぜなら、均質膜は、異質な膜より低い抵抗を有するからである。
【００３６】
セルの酸性部屋のカチオン又はアニオン交換樹脂を含むことで、当該部屋の液体の導電率を改善することができる。約１．５を超えるｐＫａを有する酸を精製するときに、これは特に有益である。なぜなら、このような酸の水溶液は分離し、精製を実行できない電流密度にするヒドロニウムイオン及び共役塩基の濃度を発生させるからである。本開示によるシステムは、酸性溶液製造部屋（例えば、有機酸溶液（３２）を製造する部屋及び精製有機酸溶液（３４）を製造する部屋）の少なくともいくつかにおいて、カチオン又はアニオン交換樹脂を含むことができる。酸性溶液製造部屋の少なくともいくつかにおけるイオン交換樹脂を含むことで、積層体の電流密度を増加させることができる。
【００３７】
樹脂は、ナトリウム型又はＨ＋型のカチオン交換樹脂でもよいし、又は、ＯＨ−型のアニオン交換樹脂にしてもよい。イオン交換樹脂は好ましくは強酸性カチオン交換樹脂である。本開示による電気透析積層体において用いられることができる樹脂の具体例としては、ＤＯＷ社のＤｏｗｅｘ  Ｍｏｎｏｓｐｈｅｒｅ  ６５０Ｃ（Ｈ）（Ｈ＋型のスルホン酸官能基を有するスチレン−ジビニルベンゼン（ＤＶＢ）カチオン交換ゲル）、及び、Ｄｏｗ社のＤｏｗｅｘ  Ｍｏｎｏｓｐｈｅｒｅ  ５５０Ａ（ＯＨ）（ＯＨ−型の四級アミン官能基を有するスチレン−ジビニルベンゼン（ＤＶＢ）アニオン交換ゲル）が挙げられる。Ｄｏｗｅｘ  Ｍｏｎｏｓｐｈｅｒｅ  ６５０Ｃ（Ｈ）は、２．０ｅｑ／Ｌの体積容量、６５０±５０μｍの調和平均直径、９９．７％のイオン転化率を有する球状カチオン交換樹脂ビーズである。樹脂は、１−１０％のＨ２ＳＯ４又は４〜８％のＨＣｌを使用して再生させることができる。Ｄｏｗ社のＤｏｗｅｘ  Ｍｏｎｏｓｐｈｅｒｅ  ５５０Ａ（ＯＨ）は、１．１ｅｑ／Ｌの体積容量、５９０±５０μｍ調和平均直径、９４％のＯＨ−についてのイオン転換率を有する「球状アニオン交換樹脂ビーズである。樹脂は、４−８％のＮａＯＨを使用して再生することができる。
【００３８】
本開示による電気透析装置は、アノード及びカソード用にいかなる周知電極も含むことができる。アノードは、チタン／白金、炭素、ニッケル、ルテニウム／チタン又はイリジウム／チタンを含むことができる。アノードは、例えばＲｕＯ２、ＩｒＯ２、ＴｉＯ２、及びＴａ２Ｏ５等の混合金属酸化物（ＭＭＯ）で被覆したチタンプレート又はメッシュ等の寸法的に安定なアノードにすることができる。カソードは、鉄、ニッケル、白金、チタン／白金、炭素又はステンレス鋼を含むことができる。電極の構造は、いかなる周知構造にすることもできる。一般的な構造の例として、平板形状構造、メッシュ形状構造及び格子形状構造を挙げることができる。
【００３９】
酢酸ナトリウムの溶液から酢酸を精製するときに、５つの三室型バイポーラ電気透析セル及び１つの二室型バイポーラ電気透析セルを備える本開示による９インチ×１０インチのバイポーラ電気透析積層体は、約３０〜約１００ｍＡ／ｃｍ２の電流密度、約２〜約４Ｖ／セルのセル電圧で操業することができる。本開示による積層体は、好ましくは約５０℃未満の操業温度、約５〜約２０ｃｍ／秒の流線速度及び約３〜約１５ｐｓｉの流れ圧で操業される。このような例示的な積層体は、酸性溶液製造部屋にカチオン交換樹脂を含む。例示的な積層体において、樹脂は、約１／１６インチ又は約１／８厚さの低密度ポリエチレン（ＬＰＤＥ）（２枚の膜の間に挟まれている）から形成されるスペーサを用いる場所で保持される。
【００４０】
酸性溶液製造部屋で樹脂のない、上記の例示的な９インチ×１０インチの積層体を含んだ電気透析システムは、６つの三室型バイポーラ電気透析セルのみを含んだ電気透析システムに対して試験した。システムは、酢酸ナトリウム酢酸溶液を精製するために用いた。実験の概要及び精製溶液の組成を下記する。
【表１】
0006717935.tif 000002
ナトリウムイオンが実験♯２の１０９０ｐｐｍから、実験♯３の１９２ｐｐｍまで削減されること（１．３７％から０．２４％へのナトリウムの重量％の減少に対応する）を見ることができる。
【００４１】
実験♯２は、６つの三室型バイポーラ電気透析セルのみを含んだ電気透析システムによって製造される精製溶液に対応する。実験♯３は、５つの三室型バイポーラ電気透析セル及び１つの二室型バイポーラ電気透析セルを含んだ電気透析システムによって製造した精製溶液に対応する。
【００４２】
酢酸ナトリウムからの酢酸の精製のための電力消費は、樹脂カチオン交換樹脂Ｄｏｗｅｘ  ６５０（Ｈ＋）を酸性溶液製造部屋に含んだ電気透析システムと、樹脂を含まなかった電気透析システムとの間で比較された。両システムは、５つの三室型バイポーラ電気透析セル及び１つの二室型バイポーラ電気透析セルを備えていた。実験♯３は、上記のように、樹脂のないシステムに対応する。その一方で、実験♯９は樹脂を備えるシステムに対応する。実験の概要及び精製溶液の組成を下記する：
【表２】
0006717935.tif 000003
電力消費が実験♯３の酢酸の３．１５５ｋｗ時／ｋｇから、カチオン交換樹脂を酸性溶液製造部屋に含む実験♯９の２．１０８ｋｗ時／ｋｇに削減することができることがわかる。
【００４３】
前記において、説明を目的として、多数の詳細事項が記載される。それは、例の十分な理解をもたらすようにするためである。しかしながら、これらの特定の詳細事項が必要とされないことは、当業者にとって明らかである。したがって、記載されていたことは単に記載された例の応用を図示するものである。そして、多くの修正及び態様は上記の教示を考慮すれば可能である。
【００４４】
上記は、例示的な例を提供するので、修正及び態様が当業者によって特定の例に影響を与えることができると理解されるであろう。したがって、特許請求の範囲は、本願明細書において記載される特定の例によって制限されるべきではなく、全体として明細書と整合する方法で解釈されるべきである。
【図１】
0006717935.tif 000004
【図２】
0006717935.tif 000005
【図３】
0006717935.tif 000006
【図４】
0006717935.tif 000007