(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
薬品精製用電気脱イオン装置を用いて、不純物を含有する薬品を処理する薬品精製方法であって、
前記薬品精製用電気脱イオン装置が、陰極と陽極との間に、アニオン交換膜と、バイポーラ膜とを交互に配列することにより区画されてなる濃縮室と処理室とを備え、前記処理室に不純物を含有する薬品を通液し、当該不純物のみを濃縮室に移動させるものであり、
前記不純物が、ホウ酸イオンであり、
前記薬品が、水酸化ナトリウム水溶液であることを特徴とする、薬品精製方法。
【請求項２】
前記処理室内に、イオン交換体が充填されていることを特徴とする、請求項１に記載の薬品精製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不純物を含有する薬品を精製するための電気脱イオン装置及びそれを用いた薬品精製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
純水製造等に使用されるイオン交換樹脂（アニオン交換樹脂）の再生には、水酸化ナトリウム等の化学薬品が使用されている。このような化学薬品には、微量のホウ素（ホウ酸イオン；Ｈ２ＢＯ３−，ＨＢＯ３２−，ＢＯ３３−，主にＨ２ＢＯ３−）を不純物として含むものがあり、このような不純物を含む化学薬品を用いてイオン交換樹脂の再生処理を行うと、イオン交換樹脂が次第に汚染されてしまい、処理水質に悪影響を及ぼすことがある。そのため、このような化学薬品の純度を向上することが望まれている。
【０００３】
このような高純度の化学薬品を製造するために、従来、化学薬品製造時のコンタミネーションを低減させて、化学薬品に不純物が混入することを抑制したり、クロマトグラフィー処理やイオン交換樹脂による処理等によって、化学薬品から不純物を分離・除去したりしていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような処理により化学薬品に不純物が混入するのを抑制したり、化学薬品から不純物を分離・除去したりすることによっては、化学薬品の純度をある程度向上させることができるものの、十分に満足し得る純度の化学薬品を得ることができなかった。特に、ホウ酸イオンは、弱イオンであるため、イオン交換樹脂等による処理では化学薬品中から十分に除去することが困難であった。
【０００５】
かかる問題に鑑みて、本発明は、不純物を含有する薬品から当該不純物を除去して高純度の薬品を得ることができる薬品精製用電気脱イオン装置及び薬品精製方法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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、陰極と陽極との間に、アニオン交換膜又はカチオン交換膜と、バイポーラ膜とを交互に配列することにより区画されてなる濃縮室と処理室とを備え、前記処理室に不純物を含有する薬品を通液し、当該不純物のみを濃縮室に移動させることを特徴とする薬品精製用電気脱イオン装置を提供する（発明１）。
【０００７】
上記発明（発明１）によれば、薬品に含有される不純物（例えば、ホウ酸イオン，Ｈ２ＢＯ３−）のみを濃縮室に移動させることができるため、不純物が除去・分離された高純度の薬品を処理室から得ることができる。
【０００８】
上記発明（発明１）においては、前記処理室内に、イオン交換体が充填されているのが好ましい（発明２）。かかる発明（発明２）によれば、処理室内においてイオン性の不純物の濃縮室側（アニオン交換膜又はカチオン交換膜側）への移動を促進することができるため、薬品から不純物をより効率的に除去することができ、より高純度の薬品を得ることができる。また、薬品精製用電気脱イオン装置の運転中にバイポーラ膜の界面で生じる水素イオン（Ｈ＋）又は水酸イオン（ＯＨ−）により、処理室内のイオン交換体を再生することができるため、イオン交換体の再生処理等を行う必要がない。さらに、処理室内にイオン交換体が充填されていることで、解離し難い不純物であってもイオン化されやすくなるため、より容易に高純度の薬品を得ることができる。なお、本発明におけるイオン交換体は、アニオン交換体、カチオン交換体、及び両性イオン交換体のいずれをも含むものである。
【０００９】
上記発明（発明１，２）においては、前記陰極と前記陽極との間に、前記アニオン交換膜と前記バイポーラ膜とが交互に配列されており、前記不純物が、アニオン成分であるのが好ましく（発明３）、かかる発明（発明３）においては、前記アニオン成分が、ホウ酸イオンであり、前記薬品が、水酸化ナトリウム水溶液であるのが好ましい（発明４）。
【００１０】
純水製造用のアニオン交換樹脂の再生に用いられる薬品としての水酸化ナトリウムには、微量のホウ素（ホウ酸イオン）が不純物として含まれているものもあり、このようなホウ素を含有する水酸化ナトリウムを用いてアニオン交換樹脂を再生すると、アニオン交換樹脂がホウ素により汚染されてしまい、処理水質が悪化することがあるが、上記発明（発明４）によれば、水酸化ナトリウムに微量に含まれるホウ素を除去することができるため、水酸化ナトリウムの純度を向上することができる。このようにして得られる高純度の水酸化ナトリウムを用いて純水製造用のアニオン交換樹脂を再生すれば、再生処理において当該樹脂を汚染することがなく、処理水質の向上が期待できる。
【００１１】
また、本発明は、上記発明（発明１〜４）に係る薬品精製用電気脱イオン装置を用いて、前記不純物を含有する薬品を処理することを特徴とする薬品精製方法を提供する（発明５）。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、薬品に含有される不純物を除去し、高純度の薬品を得ることができるとともに、処理室に充填されたイオン交換体（アニオン交換体又はカチオン交換体）を、電気脱イオン装置の運転中に再生することができるため、イオン交換体の再生処理の必要がなく、簡便に薬品の精製処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る薬品精製用電気脱イオン装置の概略構成図であり、図２は、同実施形態に係る薬品精製用電気脱イオン装置の作用を示す概略図である。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態に係る薬品精製用電気脱イオン装置１は、陰極６と陽極７との間に複数のバイポーラ膜４及びアニオン交換膜５が交互に配列されてなり、それらのバイポーラ膜４及びアニオン交換膜５により区画されて形成された複数の脱塩室２と濃縮室３とを有する。
【００１５】
脱塩室２の入口側には、ホウ酸イオン（Ｈ２ＢＯ３−）を含有する水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液の流路が接続されており、脱塩室２の出口側にはＮａＯＨ水溶液の流路が接続されている。濃縮室３の入口側には、純水の流路が接続されており、濃縮室３の出口側にはＨ２ＢＯ３−イオン含有水の流路が接続されている。
【００１６】
バイポーラ膜４は、そのアニオン交換層面４Ａが陰極７側に位置し、カチオン交換層面４Ｂが陽極６側に位置するようにして配置され、バイポーラ膜４のアニオン交換層面４Ａとアニオン交換膜５とにより区画されて濃縮室３が形成され、バイポーラ膜４のカチオン交換層面４Ｂとアニオン交換膜５とにより区画されて処理室２が形成されている。これにより、処理室２に供給されたＮａＯＨ水溶液に含有されるＨ２ＢＯ３−は、アニオン交換膜５を通じて濃縮室３に移動し、Ｎａ＋は、処理室２に残存するため、不純物が除去された高純度のＮａＯＨ水溶液を処理室２から得ることができる。
【００１７】
なお、本実施形態におけるバイポーラ膜４としては、特に限定されるものではなく、カチオン交換層面４ａとアニオン交換層面４ｂとを有し、水電解効率が高いものであればよい。また、場合によっては、カチオン交換膜とアニオン交換膜とを重ね合わせたものを使用してもよい。
【００１８】
処理室２には、アニオン交換体８ａが充填されている。これにより、ＮａＯＨ水溶液中の不純物であるＨ２ＢＯ３−の陽極６側への移動をより促進することができる。なお、濃縮室３にも、イオン交換体８ｂが充填されており、かかるイオン交換体８ｂは、アニオン交換体又はカチオン交換体のいずれか一方であってもよいし、それらの混合物であってもよい。さらに、陽極室６及び陰極室７にもイオン交換体が充填されていてもよい。
【００１９】
なお、本実施形態において、イオン交換体（アニオン交換体８ａ及びカチオン交換体）は、例えば、イオン交換樹脂（アニオン交換樹脂及びカチオン交換樹脂）等であってもよいし、イオン交換繊維（アニオン交換繊維及びカチオン交換繊維）等であってもよい。
【００２０】
このような電気脱イオン装置１において、処理室２の入口側にＨ２ＢＯ３−含有ＮａＯＨ水溶液が供給されると、図２に示すように、処理室２に導入されたＨ２ＢＯ３−含有ＮａＯＨ水溶液中の不純物であるＨ２ＢＯ３−は、アニオン交換体８ａを介して陽極７側（アニオン交換膜５側）に移動し、Ｈ２ＢＯ３−含有ＮａＯＨ水溶液中のＮａ＋は、陰極６側（バイポーラ膜４側）に移動する。
【００２１】
そして、陽極７側に移動したＨ２ＢＯ３−は、アニオン交換膜５を透過して陽極７側の濃縮室３に移動する。一方、陰極６側に移動したＮａ＋は、バイポーラ膜４のアニオン交換層面４ｂを透過できずに、処理室２内に残存し、不純物としてのＨ２ＢＯ３−が除去されたＮａＯＨ水溶液を処理室２から排出される。このようにして、Ｈ２ＢＯ３−が除去された高い純度を有するＮａＯＨ水溶液を得ることができる。
【００２２】
図２に示すように、陰極６及び陽極７に直流電流を通電して、Ｈ２ＢＯ３−含有ＮａＯＨ水溶液を処理室２に供給すると、バイポーラ膜４のカチオン交換層面４ａとアニオン交換層面４ｂとの界面において水解離が起こる。これにより、水素イオン（Ｈ＋）及び水酸化物イオン（ＯＨ−）が生じ、その水酸化物イオン（ＯＨ−）によって処理室２内に充填されたアニオン交換体８ａが再生される。
【００２３】
以上説明した本実施形態に係る電気脱イオン装置１によれば、ＮａＯＨ水溶液に含有されるＨ２ＢＯ３−等のホウ酸イオンを除去し、高純度のＮａＯＨ水溶液を得ることができるとともに、バイポーラ膜４の界面での水解離により生じた水酸化物イオン（ＯＨ−）により、処理室２に充填されたアニオン交換体８ａを、電気脱イオン装置１の運転中に再生することができるため、アニオン交換体８ａを別途再生する必要がなく、簡便にＮａＯＨ水溶液を精製することができる。
【００２４】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００２５】
例えば、上記実施形態においては、Ｈ２ＢＯ３−を不純物として含有するＮａＯＨ水溶液について精製処理しているが、これに限定されるものではなく、イオン性の不純物を含む薬品であれば、いかなる薬品であっても精製処理を行うことができる。
【実施例】
【００２６】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
【００２７】
〔実施例１〕
図１に示す構成を有する電気脱イオン装置１のアニオン交換膜５、バイポーラ膜４、処理室２に充填するアニオン交換体８ａ及び濃縮室３に充填するイオン交換体８ｂとして下記のものを用い、工業用苛性ソーダを処理室２に供給した。
【００２８】
（１）アニオン交換膜５：ネオセプタＡＭＸ（製品名，アストム社製）
（２）バイポーラ膜４：ＢＰ−１（製品名，アストム社製）
（３）アニオン交換体８ａ：アニオン交換樹脂（ダウケミカル社製，製品名：ダウエックス５５０Ａ）
（４）イオン交換体８ｂ：アニオン交換樹脂（ダウケミカル社製，製品名：ダウエックス５５０Ａ）とカチオン交換樹脂（ダウケミカル社製，製品名：ダウエックス６５０Ｃ）とを体積混合比率６：５で混合したもの
【００２９】
このようにして精製処理を行ったＮａＯＨを、純水製造用アニオン交換樹脂（栗田工業社製）の再生処理に用い、再生処理が施されたアニオン交換樹脂を使用して構成した超純水製造用ポリッシングユニット（栗田工業社製）を用いて被処理水を処理した。
【００３０】
得られた処理水をＩＣＰ−ＭＳにより分析したが、ホウ素がほとんど検出されなかった（１ｐｐｔ未満）。
【００３１】
〔比較例１〕
工業用苛性ソーダを精製することなく、純水製造用アニオン交換樹脂（栗田工業社製）の再生処理にそのまま用い、再生処理が施されたアニオン交換樹脂を使用して構成した超純水製造用ポリッシングユニット（製品名：栗田工業社製）を用いて被処理水を処理した。
【００３２】
得られた処理水をＩＣＰ−ＭＳにより分析したところ、処理水にはホウ素が３ｐｐｔ含まれていた。
【００３３】
以上の結果から、本発明に係る薬品精製用電気脱イオン装置を用いて薬品（ＮａＯＨ水溶液）を精製することで、薬品（ＮａＯＨ水溶液）に含有されるイオン性の不純物（Ｈ２ＢＯ３−等）を除去することができることが確認された。このように、本発明に係る薬品精製用電気脱イオン装置によれば、薬品（ＮａＯＨ水溶液）の純度を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の薬品精製用電気脱イオン装置は、アニオン交換樹脂の再生に用いられる水酸化ナトリウム水溶液の精製処理に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態に係る薬品精製用電気脱イオン装置を示す概略構成図である。
【図２】同実施形態に係る薬品精製用電気脱イオン装置における作用を示す概略図である
【符号の説明】
【００３６】
１…電気脱イオン装置
２…処理室
３…濃縮室
４…バイポーラ膜
４ａ…カチオン交換層面
４ｂ…アニオン交換層面
５…アニオン交換膜
６…陰極
７…陽極
８ａ…アニオン交換体
８ｂ…イオン交換体
【図１】
0005136774.tif 000002
【図２】
0005136774.tif 000003