EDI法を原理とする連続イオン選択分離装置の開発

• Project/Area Number: 13750713
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 反応・分離工学
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: 中村 一穂 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 助手 (30323934)
• Project Period (FY): 2001 – 2002
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2002)
• Budget Amount: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000); Fiscal Year 2002: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
• Keywords: イオン交換 / 電気透析 / 連続イオン交換 / EDI

Research Abstract

EDI (Electro De-Ionization:電気式脱塩装置)は、電気透析とイオン交換法を組み合わせた方法でイオン交換樹脂を連続的に再生することが可能である。本研究では、さらにイオンの選択分離能の付与を目的とし、EDI装置の製作、Na^+,Ni^<2+>イオンの分離特性について検討した。強酸性陽イオン交換膜(CMX:トクヤマ)、強塩基性陰イオン交換膜(AMX:トクヤマ)、陰イオン交換樹脂SA12A、陽イオン交換樹脂SK1Bまたはキレート樹脂CR-10を用いた系について検討した。NaCl,NiCl_2混合液(各濃度0.1M)の脱塩実験を行った結果以下の結論が得られた。(1)脱塩室の総イオン濃度は7ppmまで低下することができた、(2)Naイオンは濃縮室にてほぼ100%回収できたが、Niイオンの回収率は1%程度であり、Niイオンは脱塩室および濃縮室の濃度変化から物質収支がとれなかった、(3)キレート樹脂CR-10を用いた場合はNiの回収率はさらに1/3程度に下がった。
続いて、Niの挙動に着目してEDIのイオン交換体再生装置としての利用可能性について検討した。Ni型陽イオン交換樹脂の再生挙動に及ぼす(1)脱塩室の厚さの影響、(2)電圧の影響、また装置内のpHがアルカリになる場合があったので、(3)Ni水酸化物生成に及ぼすpHの影響について検討した。その結果以下の結論得られた。(1)EDI法によりNi型陽イオン交換樹脂が一部再生できることが確認できた。(2)Ni再生に関する電流効率は最大でも12%程度であり、再生時間が長くなると低下する傾向があった。また電流効率は樹脂の充填状態に大きく依存した。(3)脱塩室内のアルカリ化によるNi不溶化により再生が制限されるため、脱塩室内のpHは8以下にする必要がある。