(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極との間に、アニオン交換膜側が陽極側に面するように設けられた２枚のバイポーラ膜の間にカチオン交換膜を配置することにより、当該カチオン交換膜を介して、陽極側に位置する原料室と陰極側に位置するアルカリ室とを隣接するように少なくとも一対形成したバイポーラ膜電気透析装置を用意し、炭酸リチウムを含む原料循環液を該原料室に循環供給しての電気透析により、該アルカリ室に水酸化リチウムを生成させる水酸化リチウムの製造方法において、
ｐＨが１１以上の炭酸リチウム水溶液を前記原料室に循環供給される原料循環液に混合することにより、該原料循環液のｐＨを９以上に維持しながら電気透析を行うことを特徴とする水酸化リチウムの製造方法。
【請求項２】
前記ｐＨが１１以上の炭酸リチウム水溶液は、フィルターを通した後、前記原料循環液と混合される請求項１に記載の水酸化リチウムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイポーラ膜を用いた電気透析法を利用して炭酸リチウムから直接高純度の水酸化リチウムを製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
バイポーラ膜は、カチオン交換膜とアニオン交換膜が貼り合わされた複合膜であり、水をプロトンと水酸化物イオンに解離することができる機能を有する。
バイポーラ膜のこの特殊機能を利用して、カチオン交換膜及び／またはアニオン交換膜とともに電気透析装置に組み込み、電気透析を行うことにより、各種の塩から酸とアルカリとが生成することから、種々の酸及び／またはアルカリの製造に利用されている。
【０００３】
ところで、近年におけるリチウム電池等の普及により、リチウム源として水酸化リチウムの需要が高まっており、特に高純度の水酸化リチウムが求められている。
水酸化リチウムの製造法としては、炭酸リチウムと水酸化カルシウムを反応させる方法が古くから知られている。この反応は、下記式で表される。
Ｌｉ２ＣＯ３＋Ｃａ（ＯＨ）２  →  ２ＬｉＯＨ＋ＣａＣＯ３
【０００４】
しかしながら、上記の方法は、バッチ式で実施され、連続的に実施することができず、生産性が極めて低い。また、目的とする水酸化リチウムの生産量に相当する量の水酸化カルシウムが必要となり、さらには同量の炭酸カルシウムが副生するなど、生産効率も悪く、Ｃａ等が不純物で混入し、高純度の水酸化リチウムを得ることも困難である。
【０００５】
そこで、最近では、炭酸リチウムから得られた塩化リチウム或いは硫酸リチウムを原料とし、バイポーラ膜を用いた電気透析法を利用して、これらのリチウム塩から水酸化リチウムを製造する方法が提案されている（特許文献１，２）。
かかる方法では、連続的に水酸化リチウムを製造することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２６９８１０号公報
【特許文献２】特開２００９−２７０１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の方法では、バイポーラ膜、アニオン交換膜及びカチオン交換膜を使用し、陽極及び陰極の間に、これら３種の膜を配置して酸室、原料室及びアルカリ室の３室を形成し、原料室にリチウム塩の水溶液を供給しての通電により、リチウム塩の電気透析が行われるため、セル電圧が高く且つアニオン交換膜を介して酸室から原料室へプロトンリークが大きく、生産効率の点で、さらなる改善が求められている。
【０００８】
また、本発明者等は、先に、バイポーラ膜とカチオン交換膜を陽極及び陰極との間に配置することにより酸室とアルカリ室とが形成された２室タイプの電気透析装置を使用しての電気透析により、炭酸リチウムから得られた有機酸リチウムを水酸化リチウムに転換する方法を提案した（特願２０１０−２７７０７１）。この方法では、有機酸リチウムから水酸化リチウムへの転換が２室での電気透析により行われるため、使用されるセル電圧が低いという利点があり、さらには、電気透析に際して炭酸ガスが発生せず、炭酸ガスによる通電障害を生じることなく、安定して電気透析を連続的に実施できるという利点がある。
【０００９】
しかるに、上記の方法においても改善の余地が残されている。即ち、炭酸リチウムを一旦有機酸リチウムに転換しなければならず、炭酸リチウムを、直接、電気透析に供することができないという点で課題が残されている。
さらには、電気透析により有機酸が副生するという問題もある。副生した有機酸は、炭酸リチウムとの反応に再利用できるのであるが、このような副生物の回収等が必要となってしまうため、電気透析装置の簡略化という点でも改善の余地が残されている。
【００１０】
従って、本発明の目的は、バイポーラ膜を用いての電気透析を利用して、炭酸リチウムを直接電気透析に供することにより、異種の化学物質を添加して格別の副生物を生成させることなく、連続的に且つ効率よく高純度の水酸化リチウムを製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、陽極と陰極との間に、アニオン交換膜側が陽極側に面するように設けられた２枚のバイポーラ膜の間にカチオン交換膜を配置することにより、当該カチオン交換膜を介して、陽極側に位置する原料室と陰極側に位置するアルカリ室とを隣接するように少なくとも一対形成したバイポーラ膜電気透析装置を用意し、炭酸リチウムを含む原料循環液を該原料室に循環供給しての電気透析により、該アルカリ室に水酸化リチウムを生成させる水酸化リチウムの製造方法において、
ｐＨが１１以上の炭酸リチウム水溶液を前記原料室に循環供給される原料循環液に混合することにより、該原料循環液のｐＨを９以上に維持しながら電気透析を行うことを特徴とする水酸化リチウムの製造方法。
が提供される。
【００１２】
本発明の製造方法においては、前記ｐＨが１１以上の炭酸リチウム水溶液は、フィルターを通した後、前記原料循環液と混合されることが好適である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の製造方法では、炭酸リチウムを直接電気透析に供して水酸化リチウムを得るため、電気透析に先立って異種の化学物質を添加して格別の反応を行う必要がない。
【００１４】
また、電気透析に不要な副生物は生成しない。従って、副生物の再利用のために、電気透析装置とは別個に回収機構や反応装置等を設ける必要はなく、極めてシンプルに水酸化リチウムを製造することができ、コストの低減などの観点からも工業的に極めて有利である。
【００１５】
さらに、本発明では、炭酸リチウムを直接電気透析して水酸化リチウムを生成させるため、強酸は生成せず、電極間に原料室とアルカリ室とが形成された２室タイプの電気透析装置を用いての電気透析により水酸化リチウムを製造することができる。即ち、装置の構造から言って低いセル電圧で電気透析を実施することができ、極めて生産効率が高い。
例えば、塩化リチウムや硫酸リチウムのような強酸塩を電気透析に供する場合には、生成する酸が塩酸や硫酸などの強酸であるため、電極間に、酸室、原料室及びアルカリ室が形成された３室タイプの電気透析装置を使用する必要がある。即ち、上記強酸塩を電気透析して生成するプロトンは、２室タイプの電気透析装置を用いた場合、カチオン交換膜を通ってアルカリ室に拡散し易く、該プロトンのアルカリ室への移行を確実に防止するためには、原料室のバイポーラ膜側に、アニオン交換膜で仕切られた酸室を形成しなければならないからである。そして、前記３室タイプの電気透析装置を使用する場合には、アニオン交換膜抵抗と溶液抵抗が加わることからどうしても２室タイプに比して高いセル電圧により電気透析が行われるようになってしまう。
しかるに、本発明においては、炭酸リチウムを直接電気透析するため、２室タイプの電気透析装置を用いて電気透析が行われることとなり、使用されるセル電圧は低く、従って、工業的に極めて有利となるわけである。
【００１６】
ところで、炭酸リチウムを直接電気透析して水酸化リチウムを生成させるときには、大きくいって、炭酸ガスの発生と不純物の混入という問題がある。例えば、電気透析装置内での炭酸ガスの大量発生は、電気透析装置での液の循環を阻害し、またセル電圧を増大させるなどの不都合を生じせしめ、不純物は、当然、製造される水酸化リチウムの純度を低下させるため、避けなければならない。しかるに、本発明においては、これらの問題も有効に解決されている。
【００１７】
即ち、電気透析装置内での炭酸ガスの大量発生は、電気透析に供される炭酸リチウム水溶液（炭酸リチウムを含む原料循環液）のｐＨを９以上に調整しておくことにより、有効に解決される。
また、原料循環液に加えられるｐＨが１１以上の炭酸リチウム水溶液は、安価な市販品もしくは工業用グレードの炭酸リチウム（粗製炭酸リチウムと呼ぶ）を用いて調製されるため、この水溶液には、粗製炭酸リチウムに由来して、カルシウムやマグネシウム等の金属が不純物として含まれていることがある。しかるに、このような高ｐＨの炭酸リチウム水溶液は、例えばフィルターを通して、原料循環液に混合することにより、上記の異種金属が不純物として水酸化リチウム中に混入することが有効に防止でき、従って、高純度の水酸化リチウムを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の水酸化リチウムの製造プロセスを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明にしたがって水酸化リチウムを製造するプロセスの一例を示す図１において、このプロセスでは、原料タンク１、ｐＨ調整タンク３、電気透析装置５及びアルカリ液タンク７が設けられている。
【００２０】
このようなプロセスにおいて、原料タンク１には、炭酸リチウム（Ｌｉ２ＣＯ３）及び水（例えばイオン交換された純水）が供給され、ｐＨが１１以上の炭酸リチウム水溶液が調製される。即ち、ここに供給される炭酸リチウムが、本発明で得られる水酸化リチウムのＬｉ源となる。
【００２１】
尚、Ｌｉ源として炭酸リチウムを使用しているのは、リチウム化合物の中で炭酸リチウムが特に安定であり、備蓄可能であることに加え、目的とする水酸化リチウム自体も、大気中の炭酸ガスと反応して容易に炭酸リチウムに転換してしまうことなどもあり、炭酸リチウムをＬｉ源として用いて水酸化リチウムを製造することは工業的に極めて有利となるからである。
【００２２】
この原料タンク１で調製される炭酸リチウム水溶液は、後述する原料循環液のｐＨ調整に利用されるため、そのｐＨが１１以上であることが必要であるが、不純物の混入を極力低減するため、飽和水溶液とすることが好適である。
【００２３】
ところで、原料タンクに供給される炭酸リチウムとしては、多くの場合、安価な市販品や工業グレードのものが使用されるが、このような炭酸リチウム（粗製炭酸リチウム）は、異種金属としてＮａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｆｅなどを含み、特にＣａ含有量は１０ｐｐｍ以上、Ｍｇ含有量は１ｐｐｍ以上含んでいる。このようなＣａ、Ｍｇなどの金属は、水酸化物や炭酸塩を形成して炭酸リチウム水溶液中に析出する。従って、本発明では、原料タンク１で調製されたｐＨが１１以上の炭酸リチウム水溶液（特に飽和水溶液）は、フィルター９を通して析出物を除去した後、配管１０からｐＨ調整タンク３に供給される。
【００２４】
フィルター９は、原料の粗製炭酸リチウムに含まれる異種金属成分から生じた析出物や各種の異物を除去しうるものであれば特に制限なく使用できるが、一般的には、析出物の態様に応じて、限外濾過、精密濾過、フィルタープレス、カートリッジフィルター、振動式膜分離などから適宜選択される。
【００２５】
ｐＨ調整タンク３に移液された炭酸リチウム水溶液は、循環配管１１により、電気透析装置５（後述する原料室２５）に循環供給して電気透析が行われる。即ち、循環配管１１で電気透析装置５に循環される液が、炭酸リチウムを含む原料循環液である。図１から理解されるように、循環配管１１の循環ライン内に上記のｐＨ調整タンク３が設けられており、原料循環液は、必ず、高ｐＨの炭酸リチウム水溶液と混合され、ｐＨ調整されて電気透析装置５に循環供給されることとなる。
【００２６】
本発明では、炭酸リチウムを含む原料循環液のｐＨは、ｐＨ調整タンクで９以上、特に好ましくは１０以上に調整されて電気透析装置５に供給される。
例えば、ｐＨが９より低い炭酸リチウム水溶液が電気透析装置５に供給されると、この電気透析により生成する重炭酸イオン（ＨＣＯ３−）が分解して炭酸ガスが発生してしまう。電気透析装置内での大量の炭酸ガスの発生は、既に述べたように、液の循環を阻害し、また電気透析装置５でのセル電圧を増大させるなどの不都合を生じせしめるが、ｐＨを９以上のアルカリサイドに調整することにより、炭酸ガスの発生を有効に防止することができる。
【００２７】
炭酸リチウム水溶液の電気透析を行う電気透析装置５には、陽極（＋）と陰極（−）との間に、バイポーラ膜ＢＰとカチオン交換膜Ｃとが、２枚のバイポーラ膜ＢＰの間にカチオン交換膜Ｃが位置するように配置されている。
【００２８】
即ち、図１から理解されるように、陽極（＋）が収容されている領域は、バイポーラ膜ＢＰによって陰極（−）側と仕切られて陽極室２１が形成されている。一方、陰極（−）が収容されている領域は、やはりバイポーラ膜ＢＰによって陽極（＋）側と仕切られて陰極室２３が形成されており、陽極室２１及び陰極室２３には、それぞれ、所定の極液タンク（図示せず）から極液が循環供給されるようになっている。
尚、バイポーラ膜ＢＰは、陰イオン交換膜側が陽極（＋）側に面するようにして配置される。
【００２９】
上記のように交互に配置されたバイポーラ膜ＢＰとカチオン交換膜Ｃとによって、陽極（＋）側に原料室２５、陰極（−）側にアルカリ室２７が、互いに隣接するように形成されている。この場合、２枚のバイポーラ膜の間にカチオン交換膜が位置するように配置することにより、該カチオン交換膜を介して原料室とアルカリ室とを形成する態様は、図１に示されている１対の組み合わせによる態様に限定されない。例えば、３枚以上のバイポーラ膜のそれぞれの間にカチオン交換膜が位置するように設けて複数対の塩室とアルカリ室を形成する態様も可能である。
【００３０】
原料室２５には、前述した循環配管１１が接続されており、ｐＨ調整タンク３で所定のｐＨに調整された炭酸リチウム水溶液が、該原料室２５に循環供給される構造となっている。
【００３１】
アルカリ室２７には、アルカリ液タンク７に通じている循環配管１３が接続されており、水酸化リチウム水溶液がアルカリ室２７に循環供給されるようになっている。
なお、水酸化リチウム水溶液は、二酸化炭素を吸収し易い性質があり、純度の高い水酸化リチウムを得る上で、アルカリ液タンク７は、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスで気相部を置換して使用することが好ましい。
【００３２】
上記のような構造を有する電気透析装置５を使用し、陽極室２１及び陰極室２３に極液を循環しながら、陽極（＋）と陰極（−）との間に電圧を印加しての通電下で、前述した炭酸リチウムの水溶液を、ｐＨ調整タンク３が接続されている循環配管１１を介して原料室２５に循環供給し、且つアルカリ液タンク７から水酸化リチウム水溶液を、循環配管１３を介してアルカリ室２７に循環供給することにより、電気透析による水酸化リチウムの製造が行われることとなる。
【００３３】
即ち、原料室２５に供給された炭酸リチウムを含む原料循環液は、その一部がカチオン（Ｌｉ＋）とアニオンである重炭酸イオン（ＨＣＯ３−）とに解離し、この重炭酸イオンがバイポーラ膜ＢＰから供給されたプロトン（Ｈ＋）と結合して炭酸（ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ）が生成する。一方、カチオン（Ｌｉ＋）は、カチオン交換膜Ｃを透過して隣接するアルカリ室２７に移行し、このアルカリ室２７でバイポーラ膜ＢＰから供給された水酸化物イオン（ＯＨ−）と結合して水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）を生成する。
【００３４】
従って、このようにして炭酸リチウムの水溶液である原料循環液及び水酸化リチウム水溶液を原料室２５及びアルカリ室２７にそれぞれ循環していくと、アルカリ室２７では、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）の濃度が次第に上昇していくことになり、適宜の濃度に達した時点で、循環配管１３の排液側からの回収により、この高濃度の水酸化リチウム水溶液を取り出し、さらに加熱等により水分を除去して濃縮することにより、目的とする水酸化リチウムを得ることができる。
このようにして得られる水酸化リチウムは極めて高純度のものである。即ち、原料である粗製炭酸リチウムに含まれる金属等の不純物がフィルター９により捕捉され、電気透析装置５内には導入されていないからである。
【００３５】
また、循環配管１１によって原料室２５に循環される原料循環液中には、電気透析によって炭酸が生成しているが、前述したｐＨ調整タンク３でのｐＨ調整によって、電気透析装置内での大量のガス化は有効に防止されている。即ち、Ｌｉ源であるｐＨ１１以上の炭酸リチウム水溶液がｐＨ調整タンク３へ供給され、原料循環液のｐＨを９以上に維持することにより、循環配管１１の経路内や原料室２５内での炭酸ガスの大量発生は有効に抑制され、炭酸ガスの発生によるセル電圧の増大や炭酸リチウム水溶液の循環阻害などの不都合は有効に防止される。
【００３６】
また、水酸化リチウムの高濃度水溶液の回収に伴い、適宜、アルカリ液タンク７に水（イオン交換水）を補充し、常時、一定の液量を確保しておくことが安定して電気透析装置を連続運転するために好適である。
【００３７】
さらに、上記のようにして電気透析を行っていくと、Ｌｉイオンがアルカリ室２７に移行していく結果、炭酸リチウムを含む原料循環液は希釈され、循環配管１１により循環される液量が次第に増大していくことになる。従って、適度な段階で原料循環液を原料タンク１に戻して、循環使用することが好ましい。
【００３８】
また、炭酸リチウム水溶液中の重炭酸イオンは、電気透析を阻害しない範囲でバイポーラ膜から生じたプロトンと結合して炭酸ガス化し消費されるが、必要に応じて、電気透析装置の原料室から排出された水溶液を加熱処理して脱炭酸することもできる。加熱処理による脱炭酸は、下記反応式；
２ＬｉＨＣＯ３  →  Ｌｉ２ＣＯ３  ＋  ＣＯ２  ＋  Ｈ２Ｏ
にしたがって進行する。
【００３９】
本発明において、上記のような電気透析装置５は電極間に原料室２５とアルカリ室２７とを有する２室タイプの構造を有するものであるから、上述した炭酸リチウム水溶液の電気透析は、低いセル電圧（電極間電圧）、例えば１．０乃至３．０Ｖの範囲のセル電圧で実行できる。即ち、ｐＨ９以上の炭酸リチウム水溶液を供給することにより、このような低電圧にセル電圧を維持することが可能となり、その結果、炭酸リチウムから水酸化リチウムを生成するに適した電流密度を確保することができ、連続的に且つ安定して電気透析を行い、高純度の水酸化リチウムを製造することができる。例えば、セル電圧を上記範囲よりも大きく設定すると、電気透析の急激な進行により循環配管１１内や原料室２５内での大量の炭酸ガスの発生を招き、膜間に電流が流れなくなったり、液の循環阻害などが生じ、電気透析の進行が妨げられてしまう。また、セル電圧を上記範囲よりも小さく設定すると、電気透析の進行が著しく遅延し、水酸化リチウムの生産速度が著しく低下してしまうこととなる。
【００４０】
本発明において、上述した電気透析によって炭酸リチウムから水酸化リチウムを製造する場合において、陽極（＋）及び陰極（−）として使用される電極は、水電解や食塩電解など、電気化学工業の分野で使用される公知の電極であってよい。
例えば、陽極（＋）としては、一般に、ニッケル、鉄、鉛、白金、黒鉛等で形成されているものが使用され、陰極（−）としては、一般に、ニッケル、鉄、ステンレススチールなどで形成されているものが使用される。
【００４１】
また、陽極室２１や陰極室２３に循環供給される極液としては、陽極（＋）や陰極（−）を形成している電極材料に応じて適宜の電解液が使用される。その組み合わせの一例を挙げると、以下の通りである。
陽極液；
ニッケルまたは鉄−水酸化ナトリウム水溶液
鉛−硫酸水溶液
白金−硫酸または硫酸ナトリウム水溶液
黒鉛−食塩水溶液
ニッケル−水酸化リチウム水溶液
陰極液；
ニッケル、鉄またはステンレススチール−水酸化ナトリウム、硫酸ナトリウムまた
は食塩水溶液もしくは水酸化リチウム水溶液
【００４２】
本発明において、最も好ましくは、両極にニッケル電極、電極液に水酸化リチウム水溶液を用いるのがよく、これにより、電極液からの不純物の混入が最大限に抑えられ、より高純度の水酸化リチウムを得ることができる。
【００４３】
さらに、カチオン交換膜Ｃは、公知のものであってよく、例えば、カチオン交換基として、スルホン酸基、カルボン酸基、ホスホン酸基、硫酸エステル基、リン酸エステル基等を有するものや、これらのイオン交換基の複数種類が混在したものを使用できる。また、カチオン交換膜Ｃは、重合型、縮合型、均一型、不均一型の何れでもよく、適宜、補強心材を有していてもよいし、炭化水素系、フッ素系等、公知の材質材料のもの、材料・製造方法に由来するカチオン交換膜の種類、型式などの別なく如何なるものであってもよい。さらには、２Ｎ−食塩水溶液を５Ａ／ｄｍ２の電流密度で電気透析し、電流効率が７０％以上の実質的にカチオン交換膜として機能するものであれば、一般に両性イオン交換膜と称されるものも使用することができる。
【００４４】
バイポーラ膜ＢＰは、カチオン交換膜とアニオン交換膜とが張り合わされた構造を有している複合イオン交換膜であり、先にも述べたように、通常、アニオン交換膜側を陽極（＋）側に、また、カチオン交換膜側を陰極（−）側に向けて配置される。
【００４５】
このようなバイポーラ膜ＢＰとしては、特に制限されず公知の膜を使用することができ、その製造方法としては、次のようなものが知られている。
カチオン交換膜とアニオン交換膜とをポリエチレンイミン−エピクロルヒドリンの混合物で張り合わせ硬化接着する方法（特公昭３２−３９６２号公報参照）。
カチオン交換膜とアニオン交換膜とをイオン交換性接着剤で接着させる方法（特公昭３４−３９６１号公報）。
カチオン交換膜とアニオン交換膜とを微粉のイオン交換樹脂、アニオンまたはカチオン交換樹脂と熱可塑性物質とのペースト状混合物を塗布し圧着させる方法（特公昭３５−１４５３１号公報参照）。
カチオン交換膜の表面にビニルピリジンとエポキシ化合物とからなる糊状物質を塗布し、これに放射線照射することによって製造する方法（特公昭３８−１６６３３号公報参照）。
アニオン交換膜の表面にスルホン酸型高分子電解質とアリルアミン類を付着させた後、電離性放射線を照射架橋させる方法（特公昭５１−４１１３号公報参照）。
イオン交換膜の表面に反対電荷を有するイオン交換樹脂の分散系と母体重合体との混合物を沈着させる方法（特開昭５３−３７１９０号公報参照）。
ポリエチレンフィルムにスチレン、ジビニルベンゼンを含浸重合したシート状物をステンレス製の枠にはさみつけ、一方の側をスルホン化させた後、シートを取り外して残りの部分にクロルメチル化、次いでアミノ化処理する方法（米国特許３５６２１３９号参照）。
アニオン交換膜とカチオン交換膜との界面を無機化合物で処理し、両膜を接合する方法（特開昭５９−４７２３５号公報参照）など。
【００４６】
上述したように、本発明によれば、低いセル電圧での電気透析により、高純度の水酸化リチウムの高濃度水溶液を得ることができ、これは、本発明の最も大きな利点である。即ち、Ｌｉ源として用いる炭酸リチウムは、水に対する溶解度が極めて低いが（０．１ｍｏｌ／ｌ程度）が、本発明では、前述した低いセル電圧としているにもかかわらず、効率よく高濃度で高純度の水酸化リチウム水溶液を得ることができる。
【００４７】
例えば、特許文献１，２などで提案されているように、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）や硫酸リチウム（Ｌｉ２ＳＯ４）を電気透析に供して水酸化リチウムを製造する場合、原理的には、本発明と同様にして、２室タイプの電気透析装置を用いての電気透析が可能である。しかしながら、この場合には、強酸の塩が電気透析に供されるため、塩室中には高濃度のアニオン（Ｃｌ−或いはＳＯ４２−）が存在することとなり、この結果、一部のアニオンの隣接するアルカリ室中への移動を確実に防止することができず、得られる水酸化リチウムの純度が低いものとなってしまう。
従って、このような強酸のＬｉ塩を電気透析に供して水酸化リチウムを製造する場合には、ＢＰ膜とＡ膜（アニオン膜）とによる酸室、Ａ膜とＣ膜とによる塩室及びＣ膜とＢＰ膜とによるアルカリ室とが電極間に形成された３室タイプの電気透析装置を使用しなければならない。このタイプの装置を用いて電気透析を実行する場合には、塩室に強酸のＬｉ塩が循環供給されるが、塩室中のアニオン（Ｃｌ−或いはＳＯ４２−）は、Ａ膜を介して陽極側に隣接している酸室に速やかに移行するため、Ｌｉイオンが移行して水酸化リチウムが生成するアルカリ室へのアニオンの移動を効果的に防止することができるからである。しかるに、電極間に３室が形成された装置を用いての電気透析では、当然、２室タイプの装置に比して電極間抵抗が大きいため、高電流密度で電気透析を行うためには、高いセル電圧が必要となってしまうわけである。
【００４８】
しかるに、本発明においては、２室タイプの電気透析装置を用いることが可能であり、低いセル電圧での電気透析により、電気透析装置内で大量の炭酸ガスを発生させず、効率よく、高純度の水酸化リチウムを連続的に製造することができ、工業的意義は極めて大きい。
【００４９】
尚、図１の例では、原料タンク１とｐＨ調整タンク３との間にフィルター９が設けられているが、循環配管１１の循環ライン内にフィルターを設けることも可能である。
【実施例】
【００５０】
＜実施例１＞
バイポーラ膜電気透析装置として、１対の陰陽極間に、バイポーラ膜〔株式会社アストム社製、商品名：ネオセプタＢＰ−１Ｅ（登録商標）〕とカチオン交換膜〔株式会社アストム社製、商品名：ネオセプタＣＭＢ（登録商標）〕とが順番にそれぞれ４枚、３枚、（バイポーラ膜、カチオン交換膜の有効膜面積はいずれも０．５５ｄｍ２／枚）配置され、アルカリ室、原料室が形成されたフィルタープレス型バイポーラ膜電気透析装置アシライザーＥＸ−３Ｂ型（株式会社アストム社製；登録商標）を用いた。
【００５１】
粗製炭酸リチウムをイオン交換水に飽和濃度で溶解させｐＨ１１．３の炭酸リチウム水溶液（炭酸リチウム濃度約０．１７ｍｏｌ／ｌ）を得た。この炭酸リチウム水溶液を、孔径０．５μmのアドバンテック社製カートリッジフィルターＴＣＦＨ-０５０でフィルター濾過し、不純物を除去した。
【００５２】
不純物が除去された上記の炭酸リチウム水溶液２０００ｍｌを、電気透析装置の原料タンクに原料循環液として入れ、循環させた。
一方、アルカリ液タンクには、１．０ｍｏｌ／ｌの水酸化リチウム水溶液３００ｍｌをいれ、電気透析装置のアルカリ室に循環させた。
電極液は、０．５ｍｏｌ／ｌの水酸化リチウム水溶液を用いた。
電気透析装置の運転条件は、定電流運転（電流密度１０Ａ／ｄｍ２）とし、運転中の液温度は約３０℃に設定した。
【００５３】
尚、１セルあたりの電圧は、バイポーラ膜、カチオン交換膜、原料室、アルカリ室を１セルとし、１セルの両側に白金線を挿入し、マルチメーターで電圧を測定した。また、アルカリ室の水溶液は、一定時間毎にサンプリングを行い、生成した水酸化リチウム水溶液のリチウム濃度をＩＣＰ発光分析により求めた。
その結果を表１に示した。
尚、用いた粗製炭酸リチウム中にＣａ、Ｍｇがそれぞれ４０ｐｐｍ、５０ｐｐｍ含まれていたのに対して、３０分電気透析後に得られた水酸化リチウム水溶液（１．６ｍｏｌ／ｌ）に含まれるＣａ、Ｍｇは０．０５ｐｐｍ、０．０１ｐｐｍであった。
【００５４】
【表１】
0005138822.tif 000002
【００５５】
＜比較例１＞
実施例１において、炭酸リチウム水溶液のｐＨが９よりも低下した状態で、電気透析を継続した結果、電気透析装置内で大量の炭酸ガスが急激に発生し、液循環が阻害され電流密度が１Ａ／ｄｍ２以下に低下して実質として電気透析が不可能となった。
【符号の説明】
【００５６】
１：原料タンク
３：ｐＨ調整タンク
５：電気透析装置
７：アルカリ液タンク
９：フィルター
１１、１３：循環配管
２１：陽極室
２３：陰極室
２５：原料室
２７：アルカリ室
ＢＰ：バイポーラ膜
Ｃ：カチオン交換膜
【要約】
【課題】バイポーラ膜を用いての電気透析を利用して、炭酸リチウムを直接電気透析に供することにより、格別の副生物を生成させることなく、連続的に且つ低いセル電圧で高純度の水酸化リチウムを製造する方法を提供する。
【解決手段】陽極と陰極との間に、バイポーラ膜とカチオン交換膜から構成される原料室とアルカリ室とを少なくとも一対有するバイポーラ膜電気透析装置を用意し、炭酸リチウムを含む原料循環液を該原料室に循環供給しての電気透析により、該アルカリ室に水酸化リチウムを生成させる水酸化リチウムの製造方法において、ｐＨが１１以上の炭酸リチウム水溶液を前記原料室に循環供給される原料循環液に混合することにより、該原料循環液のｐＨを９以上に維持しながら電気透析を行うことを特徴とする。
【選択図】図１【図１】
0005138822.tif 000003