ヨウ化水素酸の製造方法
【課題】少なくとも水、酢酸および無機ヨウ化化合物を含む廃液からヨウ化水素酸を濃縮分離できるヨウ化水素酸の製造方法を提供する。
【解決手段】電気透析槽１の第１の陰イオン交換膜Ａ１と第１の陽イオン交換膜Ｋ１との間の原液室12に原液Ｄを供給する。陽イオン交換膜Ｋと第１の陰イオン交換膜Ａ１との間の濃縮室13に濃縮液Ｃを供給する。電気透析槽１の電極1a,1b間に電流を供給すると、原液Ｄ中のヨウ化水素酸が電気透析にて濃縮室13内の濃縮液Ｃへと分離される。濃縮室13内の濃縮液Ｃ中のヨウ化水素酸濃度が上昇する。蒸留法でも原液Ｄからヨウ化水素酸を濃縮分離できる。
【解決手段】電気透析槽１の第１の陰イオン交換膜Ａ１と第１の陽イオン交換膜Ｋ１との間の原液室12に原液Ｄを供給する。陽イオン交換膜Ｋと第１の陰イオン交換膜Ａ１との間の濃縮室13に濃縮液Ｃを供給する。電気透析槽１の電極1a,1b間に電流を供給すると、原液Ｄ中のヨウ化水素酸が電気透析にて濃縮室13内の濃縮液Ｃへと分離される。濃縮室13内の濃縮液Ｃ中のヨウ化水素酸濃度が上昇する。蒸留法でも原液Ｄからヨウ化水素酸を濃縮分離できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも水、酢酸および無機ヨウ素化合物を含む被処理液からのヨウ化水素酸を得るヨウ化水素酸の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ヨウ化水素酸は、各種ヨウ化物の合成原料や、医療用中間体、還元剤などとして用いられるため有用な物質である。そして、このヨウ化水素酸は、通常、工業的にヨウ素と水との混合液または懸濁液に還元剤を添加することによってヨウ素を還元してヨウ化水素酸とした後に、このヨウ化水素酸を蒸留することによって製造されている。
【０００３】
ところで、このヨウ化水素酸の使用原料であるヨウ素は、希少な物質であり、極めて貴重な資源であることから、使用済みの廃液から高価なヨウ素化合物を回収することは、経済的あるいは自然環境保護の観点から極めて有益である。
【０００４】
そして、この種の廃液からのヨウ素化合物の回収方法としては、この廃液中からヨウ素化合物をヨウ素として回収する方法が知られている(例えば、特許文献１参照。)。
【特許文献１】特開平６−１４４８０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この種のヨウ素化合物の回収方法としては、廃液からヨウ素をヨウ化水素酸として回収する方法が知られていないという問題を有している。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、被処理液からヨウ化水素酸を濃縮分離できるヨウ化水素酸の製造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】
【０００７】
請求項１記載のヨウ化水素酸の製造方法は、少なくとも水、酢酸および無機ヨウ素化合物を含む被処理液から電気透析法によりヨウ化水素酸を濃縮分離するものである。
【０００８】
そして、電気透析法を用いることにより、少なくとも水、酢酸および無機ヨウ素化合物を含む被処理液からヨウ化水素酸を濃縮分離できるので、被処理液からヨウ化水素酸を濃縮分離できる。
【０００９】
請求項２記載のヨウ化水素酸の製造方法は、少なくとも水、酢酸および無機ヨウ素化合物を含む被処理液から蒸留法によりヨウ化水素酸を濃縮分離するものである。
【００１０】
そして、蒸留法を用いることにより、少なくとも水、酢酸および無機ヨウ素化合物を含む被処理液からヨウ化水素酸を濃縮分離できるので、被処理液からヨウ化水素酸を濃縮分離できる。
【００１１】
請求項３記載のヨウ化水素酸の製造方法は、少なくとも水、酢酸および無機ヨウ素化合物を含む被処理液から電気透析法によりヨウ化水素酸を濃縮分離してヨウ化水素酸濃縮液とする濃縮分離工程と、この濃縮分離工程にて得られたヨウ化水素酸濃縮液を蒸留精製する精製工程とを具備したものである。
【００１２】
そして、少なくとも水、酢酸および無機ヨウ素化合物を含む被処理液から濃縮分離工程にて電気透析法を用いてヨウ化水素酸を濃縮分離してヨウ化水素酸濃縮液としてから、この濃縮分離工程にて得られたヨウ化水素酸濃縮液を精製工程にて蒸留精製する。この結果、少なくとも水、酢酸および無機ヨウ素化合物を含む被処理液からより高濃度のヨウ化水素酸を得ることができるので、このヨウ化水素酸をより効率良く製造できる。
【００１３】
請求項４記載のヨウ化水素酸の製造方法は、少なくとも水、酢酸および無機ヨウ素化合物を含む被処理液から蒸留法によりヨウ化水素酸を濃縮分離してヨウ化水素酸濃縮液とする濃縮分離工程と、この濃縮分離工程にて得られたヨウ化水素酸濃縮液を蒸留精製する精製工程とを具備したものである。
【００１４】
そして、少なくとも水、酢酸および無機ヨウ素化合物を含む被処理液から濃縮分離工程にて蒸留法を用いてヨウ化水素酸を濃縮分離してヨウ化水素酸濃縮液としてから、この濃縮分離工程にて得られたヨウ化水素酸濃縮液を精製工程にて蒸留精製する。この結果、少なくとも水、酢酸および無機ヨウ素化合物を含む被処理液からより高濃度のヨウ化水素酸を得ることができるので、このヨウ化水素酸をより効率良く製造できる。
【００１５】
請求項５記載のヨウ化水素酸の製造方法は、請求項１ないし４いずれか記載のヨウ化水素酸の製造方法において、無機ヨウ素化合物は、ヨウ化水素酸およびヨウ化水素酸のアルカリ塩の少なくともいずれかであるものである。
【００１６】
そして、被処理液に含まれている無機ヨウ素化合物が、ヨウ化水素酸およびヨウ化水素酸のアルカリ塩の少なくともいずれかであるので、この被処理液からのヨウ化水素酸の濃縮分離がより効率良くできる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、電気透析法または蒸留法を用いることにより、少なくとも水、酢酸および無機ヨウ素化合物を含む被処理液からヨウ化水素酸を容易に濃縮分離できるので、この濃縮分離したヨウ化水素酸濃縮液を蒸留精製することにより、被処理液から高濃度のヨウ化水素酸を効率良く製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明のヨウ化水素酸の製造方法の第１の実施の形態の構成を図１を参照して説明する。
【００１９】
まず、本発明で用いられる原料の被処理液は廃液である。そして、この廃液は、どのような製造工程で得られるか特定できないため、少なくとも水、酢酸および無機ヨウ素化合物を含んでいれば、これら各成分の濃度、不純物の種類あるいは含量などについて特に限定されるものではない。
【００２０】
そして、図１において、１は電気透析装置としての電気透析槽であり、この電気透析槽１は、廃液としての原液Ｄからヨウ化水素酸(ＨＩ)を濃縮分離する濃縮分離装置である。そして、この電気透析槽１は、２つの試料室に交互に仕切られて構成された２室１組の２室法である。具体的に、この電気透析槽１の両側には、一対の電極1a,1bが配設されている。そして、これら一対の電極1a,1bの一方、すなわち電極1aが正極としての陽極とされる。また、これら一対の電極1a,1bの他方、すなわち電極1bが負極としての陰極とされる。
【００２１】
さらに、電気透析槽１は、図示しない切欠部を有する枠体としての室枠２を備えており、この室枠２の長手方向に沿った両端部の内側に一対の電極1a,1bが取り付けられている。そして、この室枠２内には、この室枠２の電極1aが配設された側である正極側から、正極側の電極室11aに供給される極液Ｐを仕切る陽イオン交換膜Ｋにつづいて、１０組の第１の陰イオン交換膜Ａ１および第１の陽イオン交換膜Ｋ１が繰り返して等間隔に離間された状態で交互に配列されている。よって、電気透析槽１は、組込み膜数が１０組であり、この電気透析槽１内の電極1a,1b間は、第１の陰イオン交換膜Ａ１および第１の陽イオン交換膜Ｋ１にて交互に仕切られている。
【００２２】
また、これら陽イオン交換膜Ｋ、第１の陰イオン交換膜Ａ１および第１の陽イオン交換膜Ｋ１のそれぞれは、これら各陽イオン交換膜Ｋ、第１の陰イオン交換膜Ａ１および第１の陽イオン交換膜Ｋ１に張力を持たせるために、長手方向に沿って引っ張られた状態で、これら陽イオン交換膜Ｋ、第１の陰イオン交換膜Ａ１および第１の陽イオン交換膜Ｋ１それぞれの両端が室枠２の両側面に締め付け固定されている。
【００２３】
ここで、第１の陰イオン交換膜Ａ１としては、例えば一般的な強塩基性スチレン−ジビニルベンゼン系均一陰イオン交換膜などが使用される。そして、原液Ｄ中に硫酸イオン(ＳＯ４−)などの２価イオンが不純物として含まれている場合には、この第１の陰イオン交換膜Ａ１として一価陰イオン選択透過性を高めた膜である一価陰イオン選択透過膜を用いることにより、ヨウ素イオン(Ｉ−)の選択透過性がより高くなるので、効果的である。さらに、この一価陰イオン選択透過膜としては、例えばセレミオンＡＳＶ(旭硝子株式会社製)や、アシプレックスＡ−１９２(旭化成株式会社製)などがある。
【００２４】
また、陽イオン交換膜Ｋおよび第１の陽イオン交換膜Ｋ１としては、例えば強酸性スチレン−ジビニルベンゼン系均一陽イオン交換膜などが使用される。そして、原液Ｄ中にナトリウムイオン(Ｎａ＋)やカルシウムイオン(Ｃａ２＋)などが不純物として含まれている場合には、これら陽イオン交換膜Ｋおよび第１の陽イオン交換膜Ｋ１として水素イオン選択透過膜あるいは一価陽イオン選択透過膜を用いることにより、水素イオン(Ｈ＋)の選択透過性がより高くなるので、効果的である。さらに、これら水素イオン選択透過膜あるいは一価陽イオン選択透過膜としては、例えばセレミオンＨＳＶ(旭硝子株式会社製)、アシプレックスＫ−１９２(旭化成株式会社製)などがある。
【００２５】
一方、電気透析槽１の電極1a,1bが内部に収容され、両極側が陽イオン交換膜Ｋにて仕切られた室枠２内が極液室としての電極室11a,11bとなる。さらに、これら電極室11a,11b間の陽イオン交換膜Ｋと第１の陰イオン交換膜Ａ１とにて仕切られた室枠２内が試料室としての生成槽である濃縮室13となる。また、これら電極室11a,11b間の第１の陰イオン交換膜Ａ１と第１の陽イオン交換膜Ｋ１とにて仕切られた室枠２内が試料室としての脱塩室である原液室12となる。
【００２６】
言い換えると、この原液室12は、一対の電極1a,1bによる陽極側が第１の陰イオン交換膜Ａ１にて仕切られ、陰極側が第１の陽イオン交換膜Ｋ１にて仕切られている。また、濃縮室13は、一対の電極1a、1bによる陽極側が陽イオン交換膜Ｋにて仕切られ、陰極側が第１の陰イオン交換膜Ａ１にて仕切られている。そして、これら原液室12および濃縮室13は交互に形成されている。さらに、電極室11a,11bは、交互に形成された原液室12および濃縮室13の幅方向である両側に位置している。
【００２７】
また、陽極側の電極室11aは、陽イオン交換膜Ｋにて仕切られている。さらに、陰極側の電極室11bは、いずれかの第１の陽イオン交換膜Ｋ１である陽イオン交換膜Ｋｎにて仕切られている。そして、これら電極室11a,11bの長手方向に沿った室枠２の両側面に位置する液供給口および液排出口は、例えば硫酸(Ｈ２ＳＯ４)などの極液Ｐの入口および出口となる極液入口および極液出口とされている。
【００２８】
さらに、原液室12の長手方向に沿った室枠２の両側面に位置する液供給口および液排出口は、原液Ｄの入口および出口となる原液入口および原液出口とされている。したがって、この原液Ｄは、第１の陰イオン交換膜Ａ１と第１の陽イオン交換膜Ｋ１との間の原液室12に供給される。ここで、この原液Ｄは、少なくとも水(Ｈ２Ｏ)、酢酸(ＣＨ３ＣＯＯＨ)および無機ヨウ素化合物を含む廃液である。また、この原液Ｄ中には、無機ヨウ素化合物としてヨウ化水素酸(ＨＩ)またはヨウ化水素酸のアルカリ塩などが含まれている。
【００２９】
また、濃縮室13の長手方向に沿った室枠２の両側面に位置する液供給口および液排出口は、濃縮液Ｃの入口および出口となる濃縮液入口および濃縮液出口とされている。ここで、この濃縮液Ｃは、少なくとも水およびヨウ化水素酸を含み、このヨウ化水素酸が濃縮されたヨウ化水素酸水溶液などのヨウ化水素酸濃縮液である。
【００３０】
次いで、原液室12には、原液Ｄが原液入口から導入される。また、濃縮室13には、濃縮液Ｃが濃縮液入口から導入される。さらに、各電極1a,1bと接する両端に位置する電極室11a,11bには、陽極液および陰極液としての極液Ｐが極液入口から導入される。
【００３１】
ここで、電気透析槽１の室枠２内の第１の陰イオン交換膜Ａ１と第１の陽イオン交換膜Ｋ１との配列の繰り返し回数ｎは、目的に応じて選択でき、好ましくは１０以上１０００以下程度の繰り返し回数である。なお、電気透析槽１の電極室11a,11b、原液室12および濃縮室13への極液Ｐ、原液Ｄおよび濃縮液Ｃそれぞれの各液の供給は連続的にもできる。
【００３２】
さらに、原液室12内の原液Ｄは、この原液室12内で電気透析を続けることにより、ヨウ化水素酸の濃度が低下する。このため、ヨウ化水素酸の濃度が充分に低下した原液Ｄを処理液として適宜抜き出し、新たな原液Ｄを補充させる。また、この処理液を連続的に抜き出すとともに連続的に補充する連続運転とすることもできる。
【００３３】
また、濃縮室13内の濃縮液Ｃは、この濃縮室13内で電気透析を続けることにより、第１の陰イオン交換膜Ａ１を透過したヨウ化水素酸によって、この濃縮液Ｃ中のヨウ化水素酸の濃度が上昇する。このため、このヨウ化水素酸の濃度が上昇した濃縮液Ｃを、必要に応じた回数または連続的に抜き出すことによって、高濃度のヨウ化水素酸濃縮液を得ることができる。
【００３４】
次に、上記第１の実施の形態のヨウ化水素酸の製造方法を説明する。
【００３５】
まず、電気透析槽１の各電極室11a,11bに極液Ｐを供給するとともに、原液室12に原液Ｄを供給し、濃縮室13に濃縮液Ｃを供給する。
【００３６】
この状態で、各電極室11a,11bの電極1a,1b間に、予め測定した限界電流密度以下の電流を供給する。
【００３７】
すると、図１に示すように、正極側の電極室11a内の水素イオン(Ｈ＋)が陽イオン交換膜Ｋを透過するとともに、原液室12内の水素イオンが第１の陽イオン交換膜Ｋ１を透過する。同時に、各原液室12内のヨウ素イオン(Ｉ−)が第１の陰イオン交換膜Ａ１を透過する。
【００３８】
このとき、このヨウ素イオンや硫酸イオンなどの陰イオンは、陽イオン交換膜Ｋおよび第１の陽イオン交換膜Ｋ１のそれぞれを透過できない。また、水素イオンは、第１の陰イオン交換膜Ａ１を透過できない。
【００３９】
このため、濃縮室13内の濃縮液Ｃ中のヨウ化水素酸の濃度が上昇する。この後、この濃縮室13内のヨウ化水素酸の濃度が上昇した処理液、すなわち濃縮液Ｃを濃縮室13から抜き出すことによって、高濃度のヨウ化水素酸水溶液であるヨウ化水素酸濃縮液を得ることができる。
【００４０】
上述したように、上記第１の実施の形態によれば、電気透析槽１の第１の陰イオン交換膜Ａ１と第１の陽イオン交換膜Ｋ１との間の原液室12に原液Ｄを供給するとともに、陽イオン交換膜Ｋと第１の陰イオン交換膜Ａ１との間の濃縮室13に濃縮液Ｃを供給してから、この電気透析槽１の電極1a,1b間に電流を供給することによって、この原液Ｄ中のヨウ化水素酸が電気透析法にて濃縮室13内の濃縮液Ｃへと分離される。この結果、この濃縮室13内の濃縮液Ｃ中のヨウ化水素酸濃度が上昇するから、原液Ｄからヨウ化水素酸を簡単な構成で容易に濃縮分離できる。
【００４１】
次に、本発明のヨウ化水素酸の製造方法の第２の実施の形態を説明する。
【００４２】
この図２に示す電気透析槽１は、基本的には図１に示す電気透析槽１と同様であるが、この電気透析槽１の両端に配設された電極室11a,11b間を正極側から極液Ｐを仕切る陽イオン交換膜Ｋにつづいて、第１の陰イオン交換膜Ａ１、第１の陽イオン交換膜Ｋ１、第２の陰イオン交換膜Ａ２および第２の陽イオン交換膜Ｋ２にて交互に仕切ることにより４つの試料室に交互に仕切れて形成された４室１組の試料室が、目的に応じて選択される複数、好ましくは５以上５００以下程度の繰り返し回数ｎで設けられたものである。
【００４３】
そして、この電気透析槽１は、陰極側の電極室11bに隣接して原液室12が設けられている。よって、この原液室12は、陰極側が第２の陽イオン交換膜Ｋ２にて仕切られ、陽極側が第２の陰イオン交換膜Ａ２にて仕切られている。また、この原液室12の陽極側には、第２の陰イオン交換膜Ａ２を介して原液室12に隣接して濃縮室13が設けられている。このため、この濃縮室13は、陰極側が第２の陰イオン交換膜Ａ２にて仕切られ、陽極側が第１の陽イオン交換膜Ｋ１にて仕切られている。
【００４４】
さらに、この濃縮室13の陽極側には、第１の陽イオン交換膜Ｋ１を介して濃縮室13に隣接して試料室としての溶液室である酸室15が設けられている。よって、この酸室15は、陰極側が第１の陽イオン交換膜Ｋ１にて仕切られ、陽極側が第１の陰イオン交換膜Ａ１にて仕切られている。そして、この酸室15には、硫酸などの強酸の水溶液である酸液Ａが供給される。ここで、この酸室15の長手方向に沿った室枠２の両側面に位置する液供給口および液排出口は、酸液Ａの入口および出口となる酸入口および酸出口とされている。そして、この酸入口から酸液Ａが供給されるとともに、酸出口から酸液Ａが導出される。
【００４５】
また、この酸室15の陽極側には、第１の陰イオン交換膜Ａ１を介して酸室15に隣接して試料室としての溶液室である塩室16が設けられている。よって、この塩室16は、陰極側が第１の陰イオン交換膜Ａ１にて仕切られ、陽極側が陽イオン交換膜Ｋにて仕切られている。そして、この塩室16には、酸室15に供給される酸液Ａに対応して副生される酸あるいは塩の水溶液、例えば硫酸水素ナトリウム(ＮａＨＳＯ４)水溶液などの塩液Ｓが供給される。ここで、この塩室16の長手方向に沿った室枠２の両側面に位置する液供給口および液排出口は、塩液Ｓの入口および出口となる塩入口および塩出口とされている。そして、この塩入口から塩液Ｓが供給されるとともに、塩出口から塩液Ｓが導出される。
【００４６】
この結果、電気透析槽１による回分法での電気透析により、原液室12内へと供給した原液Ｄ中のヨウ化水素酸のヨウ素イオン(Ｉ−)と、酸室15内に供給した酸液Ａ中の水素イオン(Ｈ＋)とから複置換透析反応によってヨウ化水素酸(ＨＩ)が生成されて、濃縮室13内の濃縮液Ｃ中のヨウ化水素酸の濃度が上昇するとともに、塩室16内の塩液Ｓ中の酸あるいは塩の濃度、例えば硫酸水素ナトリウムの濃度が上昇する。
【００４７】
このため、原料系の原液室12内の原液Ｄ中のヨウ化水素酸の濃度および酸室15内の酸液Ａ中の酸の濃度が次第に低下するとともに、この濃度の低下に伴って電流値が低下する。
【００４８】
そして、この電流値が充分に低下した場合には、電気透析槽１による電気透析を一旦停止して、原料系の原液室12および酸室15内の原液Ｄおよび酸液Ａを処理液として適当量抜き出した後、これら原液室12および酸室15のそれぞれに原料液である原液Ｄおよび酸液Ａをそれぞれ補充する。
【００４９】
さらに、生成系の濃縮室13および塩室16内の各濃縮液Ｃおよび塩液Ｓは、一部を次回の電気透析の原料として使用するために残し、残りを生成液として抜き出す。したがって、上述の工程を繰り返すことにより、高濃度の目的とするヨウ化水素酸の水溶液を得ることができる。
【００５０】
なお、上記各実施の形態では、室枠２内に陽イオン交換膜および陰イオン交換膜を交互に配置した電気透析槽１について説明したが、電気透析法にてヨウ化水素酸が濃縮分離できれば、どのような構成の電気透析装置１であっても良い。
【００５１】
さらに、電気透析法にて原液Ｄからヨウ化水素酸を濃縮分離する方法以外に、蒸留法にて原液Ｄからヨウ化水素酸を濃縮分離しても、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。そして、蒸留法にて原液Ｄからヨウ化水素酸を濃縮分離する場合には、図示しない蒸留フラスコを備えた磁製ラシヒ充填塔などの蒸留装置を用いることによって、原液Ｄ中のヨウ化水素酸を効率良く濃縮分離できる。
【実施例１】
【００５２】
図１に示す旭硝子株式会社製ＣＨ−Ｏ型の電気透析槽１(組込み膜数１０対、有効膜面積０．０２２ｍ２／枚)を用いて、原液Ｄである廃液からヨウ化水素酸を濃縮分離する電気透析をした。
【００５３】
このとき、陽イオン交換膜Ｋおよび第１の陽イオン交換膜Ｋ１としてセレミオンＣＭＶ(旭硝子株式会社製)を用い、第１の陰イオン交換膜Ａ１としてセレミオンＡＭＶ(旭硝子株式会社製)を用いた。
【００５４】
そして、調製した人工廃液１０００ｇ(組成：ヨウ化水素酸５質量％、酢酸４５質量％、水５０質量％)を原液Ｄとして原液室12に供給し、１０質量％のヨウ化水素酸水溶液７００ｇを濃縮液Ｃとして濃縮室13に供給した。さらに、１０質量％の硫酸水溶液８００ｇを極液Ｐとして各電極室11a,11bに供給した。
【００５５】
この状態で、１０Ｖ定電圧で１．５時間電気透析処理した後、各室の液量を測定するとともに、これら各室の液組成をイオンクロマトグラフィにて測定した。この結果、各室の液量は、原液室12内の原液Ｄが８３５ｇで、濃縮室13内の濃縮液Ｃが８６１ｇで、電極室11a,11b内の極液Ｐが７９６ｇであった。さらに、各室の液組成は、原液室12内の原液Ｄがヨウ化水素酸＜０．１質量％および酢酸４７．３質量％で、濃縮室13内の濃縮液Ｃがヨウ化水素酸１３．９質量％および酢酸６．２質量％であった。
【００５６】
この結果、ヨウ化水素酸の分離率が１００％であり、原液室12から濃縮室13へ移動した液中のヨウ化水素酸の濃度は、３０．３質量％であった。
【実施例２】
【００５７】
図２に示す旭硝子株式会社製Ｇ４型の電気透析槽１(４室１組、組込み膜数５対、有効膜面積０．０２２ｍ２／枚)を用いて、原液Ｄである廃液からヨウ化水素酸を濃縮分離する電気透析をした。
【００５８】
このとき、陽イオン交換膜Ｋ、第１の陽イオン交換膜Ｋ１および第２の陽イオン交換膜Ｋ２としてアシプレックスＫ−５０１(旭化成株式会社製)を用い、第１の陰イオン交換膜Ａ１および第２の陰イオン交換膜Ａ２としてアシプレックスＡ−１９２(旭化成株式会社製)を用いた。
【００５９】
そして、調製した人工廃液２５００ｇ(組成：ヨウ化ナトリウム６質量％、酢酸３０質量％、水６４質量％)を原液Ｄとして各原液室12に供給し、１０質量％のヨウ化水素酸水溶液７００ｇを濃縮液Ｃとして各濃縮室13に供給した。また、５質量％の硫酸水溶液１０００ｇを酸液Ａとして各酸室15に供給し、５質量％の硫酸水素ナトリウム水溶液７００ｇを塩液Ｓとして各塩室16に供給した。さらに、５質量％の硫酸水素ナトリウム水溶液１０００ｇを極液Ｐとして各電極室11a,11bに供給した。
【００６０】
この状態で、１０Ｖ定電圧で３．５時間電気透析処理した後、各室の液量を測定するとともに、これら各室の液組成をイオンクロマトグラフィにて測定した。この結果、各室の液量は、原液室12内の原液Ｄが２１３０ｇで、濃縮室13内の濃縮液Ｃが１０４７ｇで、酸室15内の酸液Ａが８８５ｇで、塩室16内の塩液Ｓが８２２ｇで、電極室11a,11b内の極液Ｐが９８５ｇであった。
【００６１】
さらに、各室のイオン濃度は、原液室12内の原液Ｄのイオン濃度がヨウ素イオン０．２質量％、ナトリウムイオン(Ｎａ＋)＜０．１質量％および酢酸イオン(ＣＨ３ＣＯＯ＋)３３質量％で、濃縮室13内の濃縮液Ｃのイオン濃度がヨウ素イオン１８．２質量％および酢酸イオン４．３質量％で、酸室15内の酸液Ａのイオン濃度が硫酸イオン＜０．１質量％で、塩室16内の塩液Ｓのイオン濃度が硫酸イオン９．５質量％、ナトリウムイオン３．５質量％であった。
【００６２】
この結果、ヨウ素イオンの分離率が９６％であり、原液室12および酸室15から濃縮室13へ移動した液中のヨウ化水素酸の濃度は、３４．９質量％であった。
【実施例３】
【００６３】
(１) 気液平衡組成の測定
少なくともヨウ化水素酸／酢酸／水を含む３成分系の原液Ｄから蒸留法にてヨウ化水素酸を濃縮分離する前に、図示しないオスマー気液平衡蒸留装置を用いて、この原液の４８ｍｍＨｇの定圧での気液平衡組成を測定した。
【００６４】
【表１】
【００６５】
この結果、表１および図３に示すように、原液Ｄはヨウ化水素酸の低濃度域で比揮発度(α)が非常に大きく、蒸留法によるヨウ化水素酸の濃縮が非常に容易であることが判った。
【００６６】
ここで、比揮発度(α)は、｛気相部の酢酸のモル分率(ＹＣＨ３ＣＯＯＨ)／気相部のヨウ化水素酸のモル分率(ＹＨＩ)｝／｛液相部の酢酸のモル分率(ＸＣＨ３ＣＯＯＨ)／液相部のヨウ化水素酸のモル分率(ＸＨＩ)｝にて示される。
【００６７】
(２) 濃縮分離工程
内径が２２ｍｍ、塔の高さが１ｍの図示しない磁製ラシヒ充填塔を付した１Ｌ蒸留フラスコを用いた蒸留法にて実廃液を原液Ｄとしてヨウ化水素酸を濃縮した。
【００６８】
このとき、１００ｍｍＨｇに減圧した下で、実廃液５０００ｇ(組成：アセトニトリル(ＣＨ３ＣＮ)３５質量％、酢酸３５質量％、ヨウ化水素酸６．５質量％、水２３．５質量％)を蒸留フラスコへ連続して供給し、充填塔の塔頂から低沸点物を連続して留出させて留出液とした。ここで、この充填塔の塔頂の温度は、蒸留初期が３０℃で、蒸留終了時が５０℃であった。
【００６９】
そして、この充填塔によるヨウ化水素酸の濃縮が終了した後、この充填塔から留出した留出液と、蒸留フラスコ内に残った液とのそれぞれの質量を測定するとともに、これら液の組成をイオンクロマトグラフィにて測定した。
【００７０】
この結果、留出液は、質量が３６８０ｇで、組成がアセトニトリル４７質量％、酢酸３５質量％であった。また、蒸留フラスコ内に残った液は、質量が１２４０ｇで、組成が酢酸３５質量％、ヨウ化水素酸２６質量％であった。したがって、実廃液の充填塔内への付着による損失は、８０ｇであった。さらに、留出液中にヨウ化水素酸が全く認められなかった。
【００７１】
(３) 蒸留精製工程
内径が２５ｍｍ、塔の高さが１．５ｍの図示しない磁製ラシヒ充填塔を付した１Ｌ蒸留フラスコを用いて、上記(２)で得られた濃縮液Ｃの全量を原液Ｄとして蒸留精製した。
【００７２】
このとき、蒸留フラスコヘ３０質量％の次亜リン酸(Ｈ３ＰＯ２)５ｇを添加して回分法にて蒸留した。具体的には、１００から５０ｍｍＨｇへと減圧度を徐々に下げ１以上２以下の還流比にて充填塔の塔頂の温度４２℃以下の留出液を初留分として得てから、５０ｍｍＨｇの減圧度とし５以上１０以下の還流比にて充填塔の塔頂の温度４２℃以上６１℃以下の留出液を中間留分として得た。次いで、５０ｍｍＨｇの減圧度とし０．１の還流比にて充填塔の塔頂の温度６１℃以上６２℃以下の留出液を主留分として得た。
【００７３】
この充填塔によるヨウ化水素酸の蒸留が終了した後、留出した各留分と、蒸留フラスコ内に残った液とのそれぞれの液量を測定するとともに、これら各留分および液それぞれの組成をイオンクロマトグラフィにて測定した。
【００７４】
この結果、初留分は、液量が６７２ｇで、組成がヨウ化水素酸２．１質量％、酢酸６１質量％であった、また、中間留分は、液量が７１ｇで、組成がヨウ化水素酸３１質量％、酢酸３９質量％であった。さらに、主留分は、液量が４０５ｇで、組成がヨウ化水素酸５８質量％、酢酸＜０．１質量％であった。したがって、濃縮液Ｃの蒸留フラスコ内に残ったり充填塔内に付着したりした損失が、９２ｇであった。また、得られた主留分である蒸留精製後の濃縮液Ｃは、無色透明で、留分収率が７２．５％であった。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の第１の実施の形態のヨウ化水素酸の製造方法を示す説明図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態のヨウ化水素酸の製造方法を示す説明図である。
【図３】本発明の実施例３のヨウ化水素酸の製造方法にて測定した濃縮液中のヨウ化水素酸の濃度と分離との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７６】
Ｃ ヨウ化水素酸濃縮液としての濃縮液
Ｄ 被処理液としての原液
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも水、酢酸および無機ヨウ素化合物を含む被処理液からのヨウ化水素酸を得るヨウ化水素酸の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ヨウ化水素酸は、各種ヨウ化物の合成原料や、医療用中間体、還元剤などとして用いられるため有用な物質である。そして、このヨウ化水素酸は、通常、工業的にヨウ素と水との混合液または懸濁液に還元剤を添加することによってヨウ素を還元してヨウ化水素酸とした後に、このヨウ化水素酸を蒸留することによって製造されている。
【０００３】
ところで、このヨウ化水素酸の使用原料であるヨウ素は、希少な物質であり、極めて貴重な資源であることから、使用済みの廃液から高価なヨウ素化合物を回収することは、経済的あるいは自然環境保護の観点から極めて有益である。
【０００４】
そして、この種の廃液からのヨウ素化合物の回収方法としては、この廃液中からヨウ素化合物をヨウ素として回収する方法が知られている(例えば、特許文献１参照。)。
【特許文献１】特開平６−１４４８０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この種のヨウ素化合物の回収方法としては、廃液からヨウ素をヨウ化水素酸として回収する方法が知られていないという問題を有している。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、被処理液からヨウ化水素酸を濃縮分離できるヨウ化水素酸の製造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】
【０００７】
請求項１記載のヨウ化水素酸の製造方法は、少なくとも水、酢酸および無機ヨウ素化合物を含む被処理液から電気透析法によりヨウ化水素酸を濃縮分離するものである。
【０００８】
そして、電気透析法を用いることにより、少なくとも水、酢酸および無機ヨウ素化合物を含む被処理液からヨウ化水素酸を濃縮分離できるので、被処理液からヨウ化水素酸を濃縮分離できる。
【０００９】
請求項２記載のヨウ化水素酸の製造方法は、少なくとも水、酢酸および無機ヨウ素化合物を含む被処理液から蒸留法によりヨウ化水素酸を濃縮分離するものである。
【００１０】
そして、蒸留法を用いることにより、少なくとも水、酢酸および無機ヨウ素化合物を含む被処理液からヨウ化水素酸を濃縮分離できるので、被処理液からヨウ化水素酸を濃縮分離できる。
【００１１】
請求項３記載のヨウ化水素酸の製造方法は、少なくとも水、酢酸および無機ヨウ素化合物を含む被処理液から電気透析法によりヨウ化水素酸を濃縮分離してヨウ化水素酸濃縮液とする濃縮分離工程と、この濃縮分離工程にて得られたヨウ化水素酸濃縮液を蒸留精製する精製工程とを具備したものである。
【００１２】
そして、少なくとも水、酢酸および無機ヨウ素化合物を含む被処理液から濃縮分離工程にて電気透析法を用いてヨウ化水素酸を濃縮分離してヨウ化水素酸濃縮液としてから、この濃縮分離工程にて得られたヨウ化水素酸濃縮液を精製工程にて蒸留精製する。この結果、少なくとも水、酢酸および無機ヨウ素化合物を含む被処理液からより高濃度のヨウ化水素酸を得ることができるので、このヨウ化水素酸をより効率良く製造できる。
【００１３】
請求項４記載のヨウ化水素酸の製造方法は、少なくとも水、酢酸および無機ヨウ素化合物を含む被処理液から蒸留法によりヨウ化水素酸を濃縮分離してヨウ化水素酸濃縮液とする濃縮分離工程と、この濃縮分離工程にて得られたヨウ化水素酸濃縮液を蒸留精製する精製工程とを具備したものである。
【００１４】
そして、少なくとも水、酢酸および無機ヨウ素化合物を含む被処理液から濃縮分離工程にて蒸留法を用いてヨウ化水素酸を濃縮分離してヨウ化水素酸濃縮液としてから、この濃縮分離工程にて得られたヨウ化水素酸濃縮液を精製工程にて蒸留精製する。この結果、少なくとも水、酢酸および無機ヨウ素化合物を含む被処理液からより高濃度のヨウ化水素酸を得ることができるので、このヨウ化水素酸をより効率良く製造できる。
【００１５】
請求項５記載のヨウ化水素酸の製造方法は、請求項１ないし４いずれか記載のヨウ化水素酸の製造方法において、無機ヨウ素化合物は、ヨウ化水素酸およびヨウ化水素酸のアルカリ塩の少なくともいずれかであるものである。
【００１６】
そして、被処理液に含まれている無機ヨウ素化合物が、ヨウ化水素酸およびヨウ化水素酸のアルカリ塩の少なくともいずれかであるので、この被処理液からのヨウ化水素酸の濃縮分離がより効率良くできる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、電気透析法または蒸留法を用いることにより、少なくとも水、酢酸および無機ヨウ素化合物を含む被処理液からヨウ化水素酸を容易に濃縮分離できるので、この濃縮分離したヨウ化水素酸濃縮液を蒸留精製することにより、被処理液から高濃度のヨウ化水素酸を効率良く製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明のヨウ化水素酸の製造方法の第１の実施の形態の構成を図１を参照して説明する。
【００１９】
まず、本発明で用いられる原料の被処理液は廃液である。そして、この廃液は、どのような製造工程で得られるか特定できないため、少なくとも水、酢酸および無機ヨウ素化合物を含んでいれば、これら各成分の濃度、不純物の種類あるいは含量などについて特に限定されるものではない。
【００２０】
そして、図１において、１は電気透析装置としての電気透析槽であり、この電気透析槽１は、廃液としての原液Ｄからヨウ化水素酸(ＨＩ)を濃縮分離する濃縮分離装置である。そして、この電気透析槽１は、２つの試料室に交互に仕切られて構成された２室１組の２室法である。具体的に、この電気透析槽１の両側には、一対の電極1a,1bが配設されている。そして、これら一対の電極1a,1bの一方、すなわち電極1aが正極としての陽極とされる。また、これら一対の電極1a,1bの他方、すなわち電極1bが負極としての陰極とされる。
【００２１】
さらに、電気透析槽１は、図示しない切欠部を有する枠体としての室枠２を備えており、この室枠２の長手方向に沿った両端部の内側に一対の電極1a,1bが取り付けられている。そして、この室枠２内には、この室枠２の電極1aが配設された側である正極側から、正極側の電極室11aに供給される極液Ｐを仕切る陽イオン交換膜Ｋにつづいて、１０組の第１の陰イオン交換膜Ａ１および第１の陽イオン交換膜Ｋ１が繰り返して等間隔に離間された状態で交互に配列されている。よって、電気透析槽１は、組込み膜数が１０組であり、この電気透析槽１内の電極1a,1b間は、第１の陰イオン交換膜Ａ１および第１の陽イオン交換膜Ｋ１にて交互に仕切られている。
【００２２】
また、これら陽イオン交換膜Ｋ、第１の陰イオン交換膜Ａ１および第１の陽イオン交換膜Ｋ１のそれぞれは、これら各陽イオン交換膜Ｋ、第１の陰イオン交換膜Ａ１および第１の陽イオン交換膜Ｋ１に張力を持たせるために、長手方向に沿って引っ張られた状態で、これら陽イオン交換膜Ｋ、第１の陰イオン交換膜Ａ１および第１の陽イオン交換膜Ｋ１それぞれの両端が室枠２の両側面に締め付け固定されている。
【００２３】
ここで、第１の陰イオン交換膜Ａ１としては、例えば一般的な強塩基性スチレン−ジビニルベンゼン系均一陰イオン交換膜などが使用される。そして、原液Ｄ中に硫酸イオン(ＳＯ４−)などの２価イオンが不純物として含まれている場合には、この第１の陰イオン交換膜Ａ１として一価陰イオン選択透過性を高めた膜である一価陰イオン選択透過膜を用いることにより、ヨウ素イオン(Ｉ−)の選択透過性がより高くなるので、効果的である。さらに、この一価陰イオン選択透過膜としては、例えばセレミオンＡＳＶ(旭硝子株式会社製)や、アシプレックスＡ−１９２(旭化成株式会社製)などがある。
【００２４】
また、陽イオン交換膜Ｋおよび第１の陽イオン交換膜Ｋ１としては、例えば強酸性スチレン−ジビニルベンゼン系均一陽イオン交換膜などが使用される。そして、原液Ｄ中にナトリウムイオン(Ｎａ＋)やカルシウムイオン(Ｃａ２＋)などが不純物として含まれている場合には、これら陽イオン交換膜Ｋおよび第１の陽イオン交換膜Ｋ１として水素イオン選択透過膜あるいは一価陽イオン選択透過膜を用いることにより、水素イオン(Ｈ＋)の選択透過性がより高くなるので、効果的である。さらに、これら水素イオン選択透過膜あるいは一価陽イオン選択透過膜としては、例えばセレミオンＨＳＶ(旭硝子株式会社製)、アシプレックスＫ−１９２(旭化成株式会社製)などがある。
【００２５】
一方、電気透析槽１の電極1a,1bが内部に収容され、両極側が陽イオン交換膜Ｋにて仕切られた室枠２内が極液室としての電極室11a,11bとなる。さらに、これら電極室11a,11b間の陽イオン交換膜Ｋと第１の陰イオン交換膜Ａ１とにて仕切られた室枠２内が試料室としての生成槽である濃縮室13となる。また、これら電極室11a,11b間の第１の陰イオン交換膜Ａ１と第１の陽イオン交換膜Ｋ１とにて仕切られた室枠２内が試料室としての脱塩室である原液室12となる。
【００２６】
言い換えると、この原液室12は、一対の電極1a,1bによる陽極側が第１の陰イオン交換膜Ａ１にて仕切られ、陰極側が第１の陽イオン交換膜Ｋ１にて仕切られている。また、濃縮室13は、一対の電極1a、1bによる陽極側が陽イオン交換膜Ｋにて仕切られ、陰極側が第１の陰イオン交換膜Ａ１にて仕切られている。そして、これら原液室12および濃縮室13は交互に形成されている。さらに、電極室11a,11bは、交互に形成された原液室12および濃縮室13の幅方向である両側に位置している。
【００２７】
また、陽極側の電極室11aは、陽イオン交換膜Ｋにて仕切られている。さらに、陰極側の電極室11bは、いずれかの第１の陽イオン交換膜Ｋ１である陽イオン交換膜Ｋｎにて仕切られている。そして、これら電極室11a,11bの長手方向に沿った室枠２の両側面に位置する液供給口および液排出口は、例えば硫酸(Ｈ２ＳＯ４)などの極液Ｐの入口および出口となる極液入口および極液出口とされている。
【００２８】
さらに、原液室12の長手方向に沿った室枠２の両側面に位置する液供給口および液排出口は、原液Ｄの入口および出口となる原液入口および原液出口とされている。したがって、この原液Ｄは、第１の陰イオン交換膜Ａ１と第１の陽イオン交換膜Ｋ１との間の原液室12に供給される。ここで、この原液Ｄは、少なくとも水(Ｈ２Ｏ)、酢酸(ＣＨ３ＣＯＯＨ)および無機ヨウ素化合物を含む廃液である。また、この原液Ｄ中には、無機ヨウ素化合物としてヨウ化水素酸(ＨＩ)またはヨウ化水素酸のアルカリ塩などが含まれている。
【００２９】
また、濃縮室13の長手方向に沿った室枠２の両側面に位置する液供給口および液排出口は、濃縮液Ｃの入口および出口となる濃縮液入口および濃縮液出口とされている。ここで、この濃縮液Ｃは、少なくとも水およびヨウ化水素酸を含み、このヨウ化水素酸が濃縮されたヨウ化水素酸水溶液などのヨウ化水素酸濃縮液である。
【００３０】
次いで、原液室12には、原液Ｄが原液入口から導入される。また、濃縮室13には、濃縮液Ｃが濃縮液入口から導入される。さらに、各電極1a,1bと接する両端に位置する電極室11a,11bには、陽極液および陰極液としての極液Ｐが極液入口から導入される。
【００３１】
ここで、電気透析槽１の室枠２内の第１の陰イオン交換膜Ａ１と第１の陽イオン交換膜Ｋ１との配列の繰り返し回数ｎは、目的に応じて選択でき、好ましくは１０以上１０００以下程度の繰り返し回数である。なお、電気透析槽１の電極室11a,11b、原液室12および濃縮室13への極液Ｐ、原液Ｄおよび濃縮液Ｃそれぞれの各液の供給は連続的にもできる。
【００３２】
さらに、原液室12内の原液Ｄは、この原液室12内で電気透析を続けることにより、ヨウ化水素酸の濃度が低下する。このため、ヨウ化水素酸の濃度が充分に低下した原液Ｄを処理液として適宜抜き出し、新たな原液Ｄを補充させる。また、この処理液を連続的に抜き出すとともに連続的に補充する連続運転とすることもできる。
【００３３】
また、濃縮室13内の濃縮液Ｃは、この濃縮室13内で電気透析を続けることにより、第１の陰イオン交換膜Ａ１を透過したヨウ化水素酸によって、この濃縮液Ｃ中のヨウ化水素酸の濃度が上昇する。このため、このヨウ化水素酸の濃度が上昇した濃縮液Ｃを、必要に応じた回数または連続的に抜き出すことによって、高濃度のヨウ化水素酸濃縮液を得ることができる。
【００３４】
次に、上記第１の実施の形態のヨウ化水素酸の製造方法を説明する。
【００３５】
まず、電気透析槽１の各電極室11a,11bに極液Ｐを供給するとともに、原液室12に原液Ｄを供給し、濃縮室13に濃縮液Ｃを供給する。
【００３６】
この状態で、各電極室11a,11bの電極1a,1b間に、予め測定した限界電流密度以下の電流を供給する。
【００３７】
すると、図１に示すように、正極側の電極室11a内の水素イオン(Ｈ＋)が陽イオン交換膜Ｋを透過するとともに、原液室12内の水素イオンが第１の陽イオン交換膜Ｋ１を透過する。同時に、各原液室12内のヨウ素イオン(Ｉ−)が第１の陰イオン交換膜Ａ１を透過する。
【００３８】
このとき、このヨウ素イオンや硫酸イオンなどの陰イオンは、陽イオン交換膜Ｋおよび第１の陽イオン交換膜Ｋ１のそれぞれを透過できない。また、水素イオンは、第１の陰イオン交換膜Ａ１を透過できない。
【００３９】
このため、濃縮室13内の濃縮液Ｃ中のヨウ化水素酸の濃度が上昇する。この後、この濃縮室13内のヨウ化水素酸の濃度が上昇した処理液、すなわち濃縮液Ｃを濃縮室13から抜き出すことによって、高濃度のヨウ化水素酸水溶液であるヨウ化水素酸濃縮液を得ることができる。
【００４０】
上述したように、上記第１の実施の形態によれば、電気透析槽１の第１の陰イオン交換膜Ａ１と第１の陽イオン交換膜Ｋ１との間の原液室12に原液Ｄを供給するとともに、陽イオン交換膜Ｋと第１の陰イオン交換膜Ａ１との間の濃縮室13に濃縮液Ｃを供給してから、この電気透析槽１の電極1a,1b間に電流を供給することによって、この原液Ｄ中のヨウ化水素酸が電気透析法にて濃縮室13内の濃縮液Ｃへと分離される。この結果、この濃縮室13内の濃縮液Ｃ中のヨウ化水素酸濃度が上昇するから、原液Ｄからヨウ化水素酸を簡単な構成で容易に濃縮分離できる。
【００４１】
次に、本発明のヨウ化水素酸の製造方法の第２の実施の形態を説明する。
【００４２】
この図２に示す電気透析槽１は、基本的には図１に示す電気透析槽１と同様であるが、この電気透析槽１の両端に配設された電極室11a,11b間を正極側から極液Ｐを仕切る陽イオン交換膜Ｋにつづいて、第１の陰イオン交換膜Ａ１、第１の陽イオン交換膜Ｋ１、第２の陰イオン交換膜Ａ２および第２の陽イオン交換膜Ｋ２にて交互に仕切ることにより４つの試料室に交互に仕切れて形成された４室１組の試料室が、目的に応じて選択される複数、好ましくは５以上５００以下程度の繰り返し回数ｎで設けられたものである。
【００４３】
そして、この電気透析槽１は、陰極側の電極室11bに隣接して原液室12が設けられている。よって、この原液室12は、陰極側が第２の陽イオン交換膜Ｋ２にて仕切られ、陽極側が第２の陰イオン交換膜Ａ２にて仕切られている。また、この原液室12の陽極側には、第２の陰イオン交換膜Ａ２を介して原液室12に隣接して濃縮室13が設けられている。このため、この濃縮室13は、陰極側が第２の陰イオン交換膜Ａ２にて仕切られ、陽極側が第１の陽イオン交換膜Ｋ１にて仕切られている。
【００４４】
さらに、この濃縮室13の陽極側には、第１の陽イオン交換膜Ｋ１を介して濃縮室13に隣接して試料室としての溶液室である酸室15が設けられている。よって、この酸室15は、陰極側が第１の陽イオン交換膜Ｋ１にて仕切られ、陽極側が第１の陰イオン交換膜Ａ１にて仕切られている。そして、この酸室15には、硫酸などの強酸の水溶液である酸液Ａが供給される。ここで、この酸室15の長手方向に沿った室枠２の両側面に位置する液供給口および液排出口は、酸液Ａの入口および出口となる酸入口および酸出口とされている。そして、この酸入口から酸液Ａが供給されるとともに、酸出口から酸液Ａが導出される。
【００４５】
また、この酸室15の陽極側には、第１の陰イオン交換膜Ａ１を介して酸室15に隣接して試料室としての溶液室である塩室16が設けられている。よって、この塩室16は、陰極側が第１の陰イオン交換膜Ａ１にて仕切られ、陽極側が陽イオン交換膜Ｋにて仕切られている。そして、この塩室16には、酸室15に供給される酸液Ａに対応して副生される酸あるいは塩の水溶液、例えば硫酸水素ナトリウム(ＮａＨＳＯ４)水溶液などの塩液Ｓが供給される。ここで、この塩室16の長手方向に沿った室枠２の両側面に位置する液供給口および液排出口は、塩液Ｓの入口および出口となる塩入口および塩出口とされている。そして、この塩入口から塩液Ｓが供給されるとともに、塩出口から塩液Ｓが導出される。
【００４６】
この結果、電気透析槽１による回分法での電気透析により、原液室12内へと供給した原液Ｄ中のヨウ化水素酸のヨウ素イオン(Ｉ−)と、酸室15内に供給した酸液Ａ中の水素イオン(Ｈ＋)とから複置換透析反応によってヨウ化水素酸(ＨＩ)が生成されて、濃縮室13内の濃縮液Ｃ中のヨウ化水素酸の濃度が上昇するとともに、塩室16内の塩液Ｓ中の酸あるいは塩の濃度、例えば硫酸水素ナトリウムの濃度が上昇する。
【００４７】
このため、原料系の原液室12内の原液Ｄ中のヨウ化水素酸の濃度および酸室15内の酸液Ａ中の酸の濃度が次第に低下するとともに、この濃度の低下に伴って電流値が低下する。
【００４８】
そして、この電流値が充分に低下した場合には、電気透析槽１による電気透析を一旦停止して、原料系の原液室12および酸室15内の原液Ｄおよび酸液Ａを処理液として適当量抜き出した後、これら原液室12および酸室15のそれぞれに原料液である原液Ｄおよび酸液Ａをそれぞれ補充する。
【００４９】
さらに、生成系の濃縮室13および塩室16内の各濃縮液Ｃおよび塩液Ｓは、一部を次回の電気透析の原料として使用するために残し、残りを生成液として抜き出す。したがって、上述の工程を繰り返すことにより、高濃度の目的とするヨウ化水素酸の水溶液を得ることができる。
【００５０】
なお、上記各実施の形態では、室枠２内に陽イオン交換膜および陰イオン交換膜を交互に配置した電気透析槽１について説明したが、電気透析法にてヨウ化水素酸が濃縮分離できれば、どのような構成の電気透析装置１であっても良い。
【００５１】
さらに、電気透析法にて原液Ｄからヨウ化水素酸を濃縮分離する方法以外に、蒸留法にて原液Ｄからヨウ化水素酸を濃縮分離しても、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。そして、蒸留法にて原液Ｄからヨウ化水素酸を濃縮分離する場合には、図示しない蒸留フラスコを備えた磁製ラシヒ充填塔などの蒸留装置を用いることによって、原液Ｄ中のヨウ化水素酸を効率良く濃縮分離できる。
【実施例１】
【００５２】
図１に示す旭硝子株式会社製ＣＨ−Ｏ型の電気透析槽１(組込み膜数１０対、有効膜面積０．０２２ｍ２／枚)を用いて、原液Ｄである廃液からヨウ化水素酸を濃縮分離する電気透析をした。
【００５３】
このとき、陽イオン交換膜Ｋおよび第１の陽イオン交換膜Ｋ１としてセレミオンＣＭＶ(旭硝子株式会社製)を用い、第１の陰イオン交換膜Ａ１としてセレミオンＡＭＶ(旭硝子株式会社製)を用いた。
【００５４】
そして、調製した人工廃液１０００ｇ(組成：ヨウ化水素酸５質量％、酢酸４５質量％、水５０質量％)を原液Ｄとして原液室12に供給し、１０質量％のヨウ化水素酸水溶液７００ｇを濃縮液Ｃとして濃縮室13に供給した。さらに、１０質量％の硫酸水溶液８００ｇを極液Ｐとして各電極室11a,11bに供給した。
【００５５】
この状態で、１０Ｖ定電圧で１．５時間電気透析処理した後、各室の液量を測定するとともに、これら各室の液組成をイオンクロマトグラフィにて測定した。この結果、各室の液量は、原液室12内の原液Ｄが８３５ｇで、濃縮室13内の濃縮液Ｃが８６１ｇで、電極室11a,11b内の極液Ｐが７９６ｇであった。さらに、各室の液組成は、原液室12内の原液Ｄがヨウ化水素酸＜０．１質量％および酢酸４７．３質量％で、濃縮室13内の濃縮液Ｃがヨウ化水素酸１３．９質量％および酢酸６．２質量％であった。
【００５６】
この結果、ヨウ化水素酸の分離率が１００％であり、原液室12から濃縮室13へ移動した液中のヨウ化水素酸の濃度は、３０．３質量％であった。
【実施例２】
【００５７】
図２に示す旭硝子株式会社製Ｇ４型の電気透析槽１(４室１組、組込み膜数５対、有効膜面積０．０２２ｍ２／枚)を用いて、原液Ｄである廃液からヨウ化水素酸を濃縮分離する電気透析をした。
【００５８】
このとき、陽イオン交換膜Ｋ、第１の陽イオン交換膜Ｋ１および第２の陽イオン交換膜Ｋ２としてアシプレックスＫ−５０１(旭化成株式会社製)を用い、第１の陰イオン交換膜Ａ１および第２の陰イオン交換膜Ａ２としてアシプレックスＡ−１９２(旭化成株式会社製)を用いた。
【００５９】
そして、調製した人工廃液２５００ｇ(組成：ヨウ化ナトリウム６質量％、酢酸３０質量％、水６４質量％)を原液Ｄとして各原液室12に供給し、１０質量％のヨウ化水素酸水溶液７００ｇを濃縮液Ｃとして各濃縮室13に供給した。また、５質量％の硫酸水溶液１０００ｇを酸液Ａとして各酸室15に供給し、５質量％の硫酸水素ナトリウム水溶液７００ｇを塩液Ｓとして各塩室16に供給した。さらに、５質量％の硫酸水素ナトリウム水溶液１０００ｇを極液Ｐとして各電極室11a,11bに供給した。
【００６０】
この状態で、１０Ｖ定電圧で３．５時間電気透析処理した後、各室の液量を測定するとともに、これら各室の液組成をイオンクロマトグラフィにて測定した。この結果、各室の液量は、原液室12内の原液Ｄが２１３０ｇで、濃縮室13内の濃縮液Ｃが１０４７ｇで、酸室15内の酸液Ａが８８５ｇで、塩室16内の塩液Ｓが８２２ｇで、電極室11a,11b内の極液Ｐが９８５ｇであった。
【００６１】
さらに、各室のイオン濃度は、原液室12内の原液Ｄのイオン濃度がヨウ素イオン０．２質量％、ナトリウムイオン(Ｎａ＋)＜０．１質量％および酢酸イオン(ＣＨ３ＣＯＯ＋)３３質量％で、濃縮室13内の濃縮液Ｃのイオン濃度がヨウ素イオン１８．２質量％および酢酸イオン４．３質量％で、酸室15内の酸液Ａのイオン濃度が硫酸イオン＜０．１質量％で、塩室16内の塩液Ｓのイオン濃度が硫酸イオン９．５質量％、ナトリウムイオン３．５質量％であった。
【００６２】
この結果、ヨウ素イオンの分離率が９６％であり、原液室12および酸室15から濃縮室13へ移動した液中のヨウ化水素酸の濃度は、３４．９質量％であった。
【実施例３】
【００６３】
(１) 気液平衡組成の測定
少なくともヨウ化水素酸／酢酸／水を含む３成分系の原液Ｄから蒸留法にてヨウ化水素酸を濃縮分離する前に、図示しないオスマー気液平衡蒸留装置を用いて、この原液の４８ｍｍＨｇの定圧での気液平衡組成を測定した。
【００６４】
【表１】
【００６５】
この結果、表１および図３に示すように、原液Ｄはヨウ化水素酸の低濃度域で比揮発度(α)が非常に大きく、蒸留法によるヨウ化水素酸の濃縮が非常に容易であることが判った。
【００６６】
ここで、比揮発度(α)は、｛気相部の酢酸のモル分率(ＹＣＨ３ＣＯＯＨ)／気相部のヨウ化水素酸のモル分率(ＹＨＩ)｝／｛液相部の酢酸のモル分率(ＸＣＨ３ＣＯＯＨ)／液相部のヨウ化水素酸のモル分率(ＸＨＩ)｝にて示される。
【００６７】
(２) 濃縮分離工程
内径が２２ｍｍ、塔の高さが１ｍの図示しない磁製ラシヒ充填塔を付した１Ｌ蒸留フラスコを用いた蒸留法にて実廃液を原液Ｄとしてヨウ化水素酸を濃縮した。
【００６８】
このとき、１００ｍｍＨｇに減圧した下で、実廃液５０００ｇ(組成：アセトニトリル(ＣＨ３ＣＮ)３５質量％、酢酸３５質量％、ヨウ化水素酸６．５質量％、水２３．５質量％)を蒸留フラスコへ連続して供給し、充填塔の塔頂から低沸点物を連続して留出させて留出液とした。ここで、この充填塔の塔頂の温度は、蒸留初期が３０℃で、蒸留終了時が５０℃であった。
【００６９】
そして、この充填塔によるヨウ化水素酸の濃縮が終了した後、この充填塔から留出した留出液と、蒸留フラスコ内に残った液とのそれぞれの質量を測定するとともに、これら液の組成をイオンクロマトグラフィにて測定した。
【００７０】
この結果、留出液は、質量が３６８０ｇで、組成がアセトニトリル４７質量％、酢酸３５質量％であった。また、蒸留フラスコ内に残った液は、質量が１２４０ｇで、組成が酢酸３５質量％、ヨウ化水素酸２６質量％であった。したがって、実廃液の充填塔内への付着による損失は、８０ｇであった。さらに、留出液中にヨウ化水素酸が全く認められなかった。
【００７１】
(３) 蒸留精製工程
内径が２５ｍｍ、塔の高さが１．５ｍの図示しない磁製ラシヒ充填塔を付した１Ｌ蒸留フラスコを用いて、上記(２)で得られた濃縮液Ｃの全量を原液Ｄとして蒸留精製した。
【００７２】
このとき、蒸留フラスコヘ３０質量％の次亜リン酸(Ｈ３ＰＯ２)５ｇを添加して回分法にて蒸留した。具体的には、１００から５０ｍｍＨｇへと減圧度を徐々に下げ１以上２以下の還流比にて充填塔の塔頂の温度４２℃以下の留出液を初留分として得てから、５０ｍｍＨｇの減圧度とし５以上１０以下の還流比にて充填塔の塔頂の温度４２℃以上６１℃以下の留出液を中間留分として得た。次いで、５０ｍｍＨｇの減圧度とし０．１の還流比にて充填塔の塔頂の温度６１℃以上６２℃以下の留出液を主留分として得た。
【００７３】
この充填塔によるヨウ化水素酸の蒸留が終了した後、留出した各留分と、蒸留フラスコ内に残った液とのそれぞれの液量を測定するとともに、これら各留分および液それぞれの組成をイオンクロマトグラフィにて測定した。
【００７４】
この結果、初留分は、液量が６７２ｇで、組成がヨウ化水素酸２．１質量％、酢酸６１質量％であった、また、中間留分は、液量が７１ｇで、組成がヨウ化水素酸３１質量％、酢酸３９質量％であった。さらに、主留分は、液量が４０５ｇで、組成がヨウ化水素酸５８質量％、酢酸＜０．１質量％であった。したがって、濃縮液Ｃの蒸留フラスコ内に残ったり充填塔内に付着したりした損失が、９２ｇであった。また、得られた主留分である蒸留精製後の濃縮液Ｃは、無色透明で、留分収率が７２．５％であった。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の第１の実施の形態のヨウ化水素酸の製造方法を示す説明図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態のヨウ化水素酸の製造方法を示す説明図である。
【図３】本発明の実施例３のヨウ化水素酸の製造方法にて測定した濃縮液中のヨウ化水素酸の濃度と分離との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７６】
Ｃ ヨウ化水素酸濃縮液としての濃縮液
Ｄ 被処理液としての原液
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも水、酢酸および無機ヨウ素化合物を含む被処理液から電気透析法によりヨウ化水素酸を濃縮分離する
ことを特徴とするヨウ化水素酸の製造方法。
【請求項２】
少なくとも水、酢酸および無機ヨウ素化合物を含む被処理液から蒸留法によりヨウ化水素酸を濃縮分離する
ことを特徴とするヨウ化水素酸の製造方法。
【請求項３】
少なくとも水、酢酸および無機ヨウ素化合物を含む被処理液から電気透析法によりヨウ化水素酸を濃縮分離してヨウ化水素酸濃縮液とする濃縮分離工程と、
この濃縮分離工程にて得られたヨウ化水素酸濃縮液を蒸留精製する精製工程と
を具備したことを特徴とするヨウ化水素酸の製造方法。
【請求項４】
少なくとも水、酢酸および無機ヨウ素化合物を含む被処理液から蒸留法によりヨウ化水素酸を濃縮分離してヨウ化水素酸濃縮液とする濃縮分離工程と、
この濃縮分離工程にて得られたヨウ化水素酸濃縮液を蒸留精製する精製工程と
を具備したことを特徴とするヨウ化水素酸の製造方法。
【請求項５】
無機ヨウ素化合物は、ヨウ化水素酸およびヨウ化水素酸のアルカリ塩の少なくともいずれかである
ことを特徴とする請求項１ないし４いずれか記載のヨウ化水素酸の製造方法。
【請求項１】
少なくとも水、酢酸および無機ヨウ素化合物を含む被処理液から電気透析法によりヨウ化水素酸を濃縮分離する
ことを特徴とするヨウ化水素酸の製造方法。
【請求項２】
少なくとも水、酢酸および無機ヨウ素化合物を含む被処理液から蒸留法によりヨウ化水素酸を濃縮分離する
ことを特徴とするヨウ化水素酸の製造方法。
【請求項３】
少なくとも水、酢酸および無機ヨウ素化合物を含む被処理液から電気透析法によりヨウ化水素酸を濃縮分離してヨウ化水素酸濃縮液とする濃縮分離工程と、
この濃縮分離工程にて得られたヨウ化水素酸濃縮液を蒸留精製する精製工程と
を具備したことを特徴とするヨウ化水素酸の製造方法。
【請求項４】
少なくとも水、酢酸および無機ヨウ素化合物を含む被処理液から蒸留法によりヨウ化水素酸を濃縮分離してヨウ化水素酸濃縮液とする濃縮分離工程と、
この濃縮分離工程にて得られたヨウ化水素酸濃縮液を蒸留精製する精製工程と
を具備したことを特徴とするヨウ化水素酸の製造方法。
【請求項５】
無機ヨウ素化合物は、ヨウ化水素酸およびヨウ化水素酸のアルカリ塩の少なくともいずれかである
ことを特徴とする請求項１ないし４いずれか記載のヨウ化水素酸の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−２４０９６１（Ｐ２００６−２４０９６１Ａ）
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−６２４７３（Ｐ２００５−６２４７３）
【出願日】平成１７年３月７日（２００５．３．７）
【出願人】（５９１２３６４３７）株式会社 東邦アーステック (16)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月７日（２００５．３．７）
【出願人】（５９１２３６４３７）株式会社 東邦アーステック (16)
【Ｆターム（参考）】
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