(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極側の濾過部材と陰極側の濾過部材によって閉塞された処理槽に水酸化アルミニウム懸濁液を注入し、陽極側と陰極側の電極に直流電圧を印加し、電気浸透法により水分を除去する電気浸透装置において、陽極側の濾過部材と陰極側の濾過部材をそれぞれ導電性多孔質板で形成するとともに、閉塞された処理槽の容積を変更する被処理液押圧手段を設けたことを特徴とする電気浸透装置。
【請求項２】
前記導電性多孔質板の外側を減圧する減圧手段を備えた請求項１記載の電気浸透装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、アルミニウムのエッチング処理や陽極酸化処理を行った後のアルミニウムが溶解したアルミニウム含有廃液から、水酸化アルミニウムを回収するために用いる電気浸透装置の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電解コンデンサの電極箔は、高純度のアルミニウム箔を塩酸などを溶解したエッチング液中で化学的あるいは電気的にエッチング処理をして表面積を拡大する。そのため、エッチングに使用した後のエッチング廃液（アルミニウム含有廃液）は、アルミニウムを多量に溶解している。また、エッチング処理したアルミニウム箔の表面に陽極酸化皮膜を形成するために、ホウ酸などを添加した化成処理液中でアルミニウム箔を陽極酸化処理を行うが、陽極酸化処理を行った後の化成処理廃液にもアルミニウムが溶解したものとなる。そのため、このようなエッチング液や化成処理液などのアルミニウム含有廃液から、アルミニウムを資源として再利用することが求められている。
【０００３】
このアルミニウムを回収する方法としては、従来より水酸化アルミニウムとして回収する方法がある。その概略は、まず、エッチング処理した後のエッチング廃液に水酸化ナトリウムを加えて中和し、水酸化アルミニウムを沈殿する。この際水酸化アルミニウムはコロイドであり、中和した後の溶液に凝集剤を加えて凝集させて、水酸化アルミニウム懸濁液とする。さらに水酸化アルミニウム懸濁液をフィルタープレス等の方法のより圧縮・濾過し、水酸化アルミニウムゲルを得る。
【０００４】
従来の圧縮・濾過による水酸化アルミニウムゲルは八十数パーセントから９０パーセントの水分を含む。また、多くの不純物も含んでいる。そこで、このような水酸化アルミニウムゲルから水酸化アルミニウムのみを分離する方法として、電気浸透法を用いて脱水と精製をする電気浸透装置が用いられる。
【０００５】
この電気浸透装置としては、例えば特開昭６２−５７６２２号に記載されたものが知られている。この電気浸透装置の概略を図２に示す。この図１の符号を参照して説明すると、脱水しようとする被処理物を挟んで対向する陽極と陰極との間に直流電圧を印加し、電気浸透現象を利用することによって被処理物の脱水濾過を行う電気浸透装置として、圧搾式フィルタプレスの一対の濾板１、１間に一対の濾枠２、２を挟み込むとともに、該一対の濾枠２、２間に圧搾濾板３を挟み込み、上記各濾板１の相対する面に陰極側導電板４を固定する一方、圧搾濾板３の濾板１に相対する面に陽極側導電板５を備え、さらに、濾枠２、２の両面をそれぞれ覆うように濾布６、６をかけてなり、濾板１と圧搾濾板３との間のそれぞれ濾枠２を挟み込んで、濾枠２の枠内に濾布６、６で囲まれた濾室７を形成し、該濾室７内に原液を圧入したのち、上記導電板４、５に直流電圧を印加して電気浸透脱水を行い、濾板１の陰極導電板側に原液中の液体成分が移動して濾布６を通って該濾板２の濾液回収路から機外に排出されるとともに、固体成分は圧搾濾板３の陽極導電板側に引き寄せられて濾室７内に残るようにして、原液に対する電気浸透脱水を行うものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電気浸透装置によって水酸化アルミニウムゲルから脱水しようとすると、水酸化アルミニウムが濾布に目詰まりして、脱水が進行しづらくなり、最悪の場合には、濾布を水酸化アルミニウムが完全に覆い、水酸化アルミニウムゲルに電圧が印加されなくなり、電気浸透法による脱水が不能となる場合もあった。
【０００７】
そこで、この発明では、電気浸透装置で確実に脱水作業を行うことのできる電気浸透装置の構造を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこでこの発明では、陽極側の濾過部材と陰極側の濾過部材によって閉塞された処理槽に被処理液を注入し、陽極側と陰極側の電極に直流電圧を印加し、電気浸透法により水分を除去する電気浸透装置において、陽極側の濾過部材と陰極側の濾過部材をそれぞれ導電性多孔質板で形成したことを特徴としている。
【０００９】
この発明の電気浸透装置の陽極と陰極の電極近傍では、通電することによりｐＨが変化する。すなわち、陽極の電極の近辺では通電することで、次に示す式により酸性を示すようになる。
【化１】
0004638615.tif 000002
【００１０】
また、陰極の電極近傍では通電することで、次に示す式によりアルカリ性を示すようになる。
【化２】
0004638615.tif 000003
【００１１】
ところで、水酸化アルミニウムは両性物質であり、酸性溶液中及びアルカリ性溶液中では、次の化学反応を起こす。
【化３】
0004638615.tif 000004
【００１２】
以上のように、酸性もしくはアルカリ性の溶液中では、水酸化アルミニウムは電気分解することになる。このため、水酸化アルミニウムのコロイドが導電性多孔質板に取り込まれても、水酸化アルミニウムは電気分解反応によって分解してイオンとなり、溶液中に拡散する。その結果、導電性多孔質板が目詰まりすることがなくなる。
【００１３】
この目詰まりの防止は、陽極と陰極の電極を導電性多孔質板としたことにより達成することができる。電極板と濾布を別々に使用した場合には、電極板と濾布の距離が離れており、濾布の中では水酸化アルミニウムを電気分解するのに十分な水素イオン、水酸化物イオンを供給することができない。そのため、濾布の中では水酸化アルミニウムの電気分解が進行しづらく、水酸化アルミニウムが蓄積してしまい、濾布の目詰まりを引き起こす。
【００１４】
この発明の電気浸透装置においては、閉塞された処理槽の容積を変更する被処理液押圧手段を設ける。
【００１５】
閉塞された処理槽の容積を変更する被処理液押圧手段を設けると、水の離脱に応じて処理槽の容積を、処理槽内の被処理液に応じて変化させることができる。
【００１６】
このため、電気分解によって発生するガスが処理槽内に充満することを防止することができる。水酸化アルミニウムゲルは脱水が進むと、電気分解によって発生するガスの影響で亀裂を生じることがあり、その亀裂部分では導電性を失うことになる。その結果、水酸化アルミニウムゲルの導電率が低下し、電気浸透現象が進行しづらくなる、電圧を印加しても電流がジュール熱に変化されることが多くなり、エネルギー効率が悪化するという問題があったが、本願発明の電気浸透装置では、水酸化アルミニウムゲルに亀裂が入ることが無く、良好な導電率を維持することができる。この結果、電気浸透効果を持続させることができる。
【００１７】
この発明の電気浸透装置においては、前記導電性多孔質板の外側を減圧する減圧手段を備えると好ましい。
【００１８】
導電性多孔質板の外側を減圧することにより、水酸化アルミニウムゲルを充填した初期の機械的濾過の促進を図ることができる。また、導電性多孔質板の表面からの吸引作用により、より短時間で脱水が行われるようになる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次にこの発明の電気浸透装置を、図面を参照しながら説明する。図２はこの発明の電気浸透装置の内部構造を示す概略図である。
【００２０】
（電気浸透装置の構成）
電気浸透装置１０は、筒状の電気浸透槽本体１１が２枚の正極と負極の濾過部材１２、１３より閉塞されて電気浸透槽を形成している。電気浸透槽本体１１の上部には、被処理液の注入口１５が設けられており、注入口１５は開閉自在に構成されている。そして、陽極の濾過部材１２、陰極の濾過部材１３とも、電気浸透槽に注入される被処理液の液面に対しほぼ垂直方向となるように取り付けられている。この濾過部材としては、ここでは多孔質炭素板（東海カーボン社製）を用いる。
【００２１】
上記のように、陽極および陰極の濾過部材１２、１３としては、多孔質炭素板のような導電性の多孔質の部材を用いることができる。例えば、導電性の炭化ケイ素よりなる多孔質板を用いることができる。また、耐酸性、耐アルカリ性の金属よりなる多孔質板を用いても良い。
【００２２】
また、陽極の濾過部材１２は電気浸透装置本体部に固定され、移動が規制されている。一方、陰極の濾過部材１３には伸縮アーム２０が取り付けられており、電気浸透装置本体の筒内をピストン運動するように可動自在に構成されている。伸縮アーム２０は空気圧、油圧などの手段により伸縮を任意に制御でき、ここでは窒素圧のシリンダーを用いている。これによって、陽極の濾過部材１２を筒内の任意な位置に移動させることが可能となる。そのため、電気浸透槽本体１１の電気浸透槽の容積を任意に変更できる他、電気浸透槽に注入された被処理液に対し、圧力を加えることも可能となる。
【００２３】
さらに、電気浸透槽本体１１の、濾過部材１２、１３によって仕切られた電気浸透槽の外部側の空間１７、１８は閉塞空間となっており、その閉塞空間１７、１８を減圧状態とすることが可能となっている。すなわち、濾過部材１２、１３の外部側の空間はそれぞれ閉塞した空間となっており、それぞれが真空ポンプ１９とつながっている。そこで、真空ポンプ１９を可動して脱気することにより、濾過部材１２、１３の外部側の閉塞空間１７、１８を減圧状態とすることができる。
【００２４】
陽極の濾過部材と陰極の濾過部材は、それぞれ直流電源１５の出力端子と接続しており、両濾過部材の間に所望の直流電圧を印加することができるように構成されている。
【００２５】
（電気浸透装置の動作）
この電気浸透装置の動作について以下に説明する。電気浸透槽の注入口より、従来より知られる方法により得た水酸化アルミニウムゲルを入れる。その後、注入口を閉じ、注入口からは空気が入らないようにする。そして、２枚の濾過部材の間に直流電圧を印加する。
【００２６】
酸性溶液の中和により生成する水酸化アルミニウムコロイドは水に対して多くの場合は正に帯電している。一方、コロイド界面では液は粒子と電荷の符号が反対の対イオン層が形成されている。そこで、被処理液を挟んで陽極および陰極を設置し、電極間に直流電圧を印加すると、電場によって電気浸透現象が起きる。これにより、負に帯電している水は陽極側に流動し、濾過部材を透過して脱水処理される。
【００２７】
また、電気浸透により分離を行っている最中に、陰極の濾過部材を陽極の濾過部材方向に移動させ、被処理液の容積に応じて電気浸透槽の容積を変化させる。
【００２８】
このように、水酸化アルミニウムゲルの容積に応じて電気浸透槽の容積を変化させると、水酸化アルミニウムゲルが電気分解によって発生したガスは電極板を透過して外部に放出されるため、水酸化アルミニウムゲルが発生したガスと接触することがない。そのため、発生したガスと接触することで生じる水酸化アルミニウムゲルの亀裂が起こらなくなり、水酸化アルミニウムゲルは良好な導電性を維持することができる。
【００２９】
また、この陰極の濾過部材を陽極の濾過部材側に移動させた際に、水酸化アルミニウムゲルに圧力を加えるようにすると好ましい。圧力を加えると圧搾作用により、脱水を促進することができる。
【００３０】
さらに、電気浸透槽の外部側の空間を減圧状態にする。減圧状態とすることにより、導電性多孔質板の表面からの吸引作用により脱水促進され、脱水速度が速くなる。また、電気浸透槽内部で発生したガスも、導電性多孔質板の表面からの吸引作用により外部に放出されるため、水酸化アルミニウムゲルの亀裂が起こらなくなる。
【００３１】
以上の電気浸透装置を用いることで、約７５％の含水率の水酸化アルミニウムゲルを得ることができる。その後、風乾、強制乾燥、マイクロ波加熱等によって、所望の水酸化アルミニウムを得ることができる。
【００３２】
【発明の効果】
この発明の電気浸透装置では、水酸化アルミニウムゲルを脱水するのに、導電性多孔質板が目詰まりすること無く、電気浸透現象を長時間続けることができる。この結果、含水率の低い水酸化アルミニウムを得ることができ、その後の乾燥工程も簡略なものになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電気浸透装置の従来例の構造の概略を示す図面である。
【図２】この発明の電気浸透装置の構造の概略を示す図面である。
【符号の説明】
１  濾板
２  濾枠
３  圧搾濾板
４  陽極側導電板
５  陰極側導電板
６  濾布
７  濾室
１０  電気浸透装置
１１  電気浸透槽本体
１２  濾過部材
１３  濾過部材
１４  注入口
１５  直流電源
１７  閉塞空間
１８  閉塞空間
１９  真空ポンプ
２０  伸縮アーム
【図１】
0004638615.tif 000005
【図２】
0004638615.tif 000006