特許 6982668 浄化装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6982668

(24)【登録日】2021年11月24日

(45)【発行日】2021年12月17日

(54)【発明の名称】浄化装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/48 20060101AFI20211206BHJP

【ＦＩ】

   C02F1/48 B

【請求項の数】4

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2020-145813(P2020-145813)

(22)【出願日】2020年8月31日

【審査請求日】2021年5月25日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】591001282

【氏名又は名称】大同メタル工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002192

【氏名又は名称】特許業務法人落合特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】今岡 奏司

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 幸弘

(72)【発明者】

【氏名】尾崎 幸樹

【審査官】 富永 正史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−１７８８７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１８／０１０５４４１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００４−０２４９９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／１７０９８１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１４／１７１３８３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−２００６３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２０３３６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１４００１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／１５０５３４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００３−２００１６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１４３９７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０９１１６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平０９−５０９８８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／０９８９５７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２０１０−５１３０１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２０６１７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２００１６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０１４５６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ １／４６−１／４８

Ｈ０１Ｇ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも第１陽イオンおよび第２陽イオンを含む液体の通路を形成し、特定の流速で流れる前記液体を案内する流路と、
前記液体に含まれる第１量の前記第１陽イオンおよび第２量の前記第２陽イオンを吸着する第１長さよりも短く、前記第１量の前記第１陽イオンおよび前記第２量よりも少ない第３量の前記第２陽イオンを吸着する第２長さの接触距離で前記液体に接触する活物質を有する負極と、
前記負極から電極間距離で離れた位置に配置され前記液体に接触する正極と、
前記正極および前記負極に接続されて前記正極および前記負極の間に１．０Ｖ〜１．２Ｖの範囲内で一定値の電位を印加する電源と、
を備えることを特徴とする浄化装置。

【請求項2】

請求項１に記載の浄化装置において、前記第２陽イオンはナトリウムイオン、マグネシウムイオン、カリウムイオンおよびカルシウムイオンであることを特徴とする浄化装置。

【請求項3】

請求項２に記載の浄化装置において、前記第１陽イオンは、クロムイオン、鉄イオン、コバルトイオン、ニッケルイオン、銅イオン、亜鉛イオン、ルテニウムイオン、ロジウムイオン、銀イオン、インジウムイオン、スズイオン、アンチモンイオン、プラチナイオン、金イオン、鉛イオンおよびビスマスイオンの少なくともいずれかを含むことを特徴とする浄化装置。

【請求項4】

請求項３に記載の浄化装置において、前記電源は、前記正極から前記負極に向かって直流電流を形成する第１モードと、前記負極から前記正極に向かって直流電流を形成する第２モードとで切り替えられることを特徴とする浄化装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、少なくとも陽イオンおよび陰イオンのいずれかを含む液体の通路を形成し、特定の流速で流れる液体を案内する流路と、液体に接触する接触面から、液体に含まれる陰イオンを吸着する大きさの電位を作用する活物質を有する正極と、液体に接触する接触面から、液体に含まれる陽イオンを吸着する大きさの電位を作用する活物質を有する負極と、正極および負極に接続されて正極および負極から電位を形成する電源とを備える浄化装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１はめっき処理で生じる廃水の浄化方法を開示する。廃水の浄化にあたってＣＤＩ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ Ｄｅｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ）は用いられる。ＣＤＩでは正極および負極を構成する活物質（例えば活性炭）に金属イオンは吸着される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】中国特許公報第１０１７１７１３６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一般にめっき処理の洗浄工程では洗浄水に水道水は用いられる。水道水には、純水と違って、ナトリウム、カルシウム、マグネシウムおよびカリウムといったミネラル成分が含まれる。特許文献１では、ＣＤＩの活性炭に、洗浄液に混入するチタンや錫といっためっき金属のイオンに加えて、そもそも水道水に含まれるナトリウム、カルシウム、マグネシウムおよびカリウムのイオンが吸着される。チタンや錫以外の吸着に応じてチタンや錫の吸着効率は低下してしまう。活性炭の吸着力の飽和は早まってしまう。

【0005】

本発明は、選択的に対象の金属イオンを除去することで吸着力の飽和の早まりを効果的に抑制することができる浄化装置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】

本発明の第１側面によれば、特定の原子番号以上の元素から形成される少なくとも第１陽イオンおよび第１陰イオンのいずれか、および、前記原子番号未満の元素から形成される少なくとも第２陽イオンおよび第２陰イオンのいずれかを含む液体の通路を形成し、特定の流速で流れる前記液体を案内する流路と、前記液体に接触する接触面から、前記液体に含まれる前記第１陰イオンを吸着し前記液体に含まれる前記第２陰イオンを通過させる大きさの電位を作用する活物質を有する正極と、前記液体に接触する接触面から、前記液体に含まれる前記第１陽イオンを吸着し前記液体に含まれる前記第２陽イオンを通過させる大きさの電位を作用する活物質を有する負極と、前記正極および前記負極に接続されて前記正極および前記負極から前記電位を形成する電源とを備える浄化装置は提供される。

【0007】

第２側面によれば、第１側面の構成に加えて、前記第２陽イオンはナトリウムイオン、マグネシウムイオン、カリウムイオンおよびカルシウムイオンである。

【0008】

第３側面によれば、第２側面の構成に加えて、前記原子番号以上の元素は、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ルテニウム、ロジウム、銀、インジウム、スズ、アンチモン、プラチナ、金、鉛およびビスマスの少なくともいずれかを含む。

【0009】

第４側面によれば、第３側面の構成に加えて、前記電源は、前記正極から前記負極に向かって直流電流を形成する第１モードと、前記負極から前記正極に向かって直流電流を形成する第２モードとで切り替えられる。

【発明の効果】

【0010】

第１側面によれば、液体に含まれる陽イオンおよび陰イオンは、特定の原子番号以上の元素を含む第１群（第１陽イオンおよび第１陰イオン）と、特定の原子番号未満の元素を含む第２群（第２陽イオンおよび第２陰イオン）とに区分けされる。液体は流速を有することから、陽イオンおよび陰イオンは正極および負極に対して相対的に移動する。ここでは、第２陽イオンおよび第２陰イオンは第１陽イオンおよび第１陰イオンに比べて小さな移動度を有することから、正極および負極から作用する電位に応じて第２陽イオンおよび第２陰イオンは液流から離脱することはできず、第１陽イオンおよび第１陰イオンは大きな移動度の働きで液流から離脱し正極または負極に吸引されることができる。こうして第１陽イオンおよび第１陰イオンは選択的に液体から除去されることができる。第２陽イオンおよび第２陰イオンは液流中に留まることから、活物質では吸着量の飽和の早まりは効果的に抑制されることができる。

【0011】

第２側面によれば、水に一般的に含まれるナトリウムイオン、マグネシウムイオン、カリウムイオンおよびカルシウムイオンは液流中に留まることができる。活物質ではナトリウムイオン、マグネシウムイオン、カリウムイオンおよびカルシウムイオンの吸着に基づく吸着量の飽和の早まりは抑制されることができる。ナトリウムイオン、マグネシウムイオン、カリウムイオンおよびカルシウムイオンはもともと水に含まれることから、水の再利用にあたって支障は生じずに済む。

【0012】

第３側面によれば、クロム、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ルテニウム、ロジウム、銀、インジウム、スズ、アンチモン、プラチナ、金、鉛およびビスマスはめっき材料として用いられることができる。めっき後の洗浄に水は用いられることができる。クロム、ニッケル、銅、銀、スズ、金、鉛およびビスマスは良好に液流から分離されることができる。クロム、ニッケル、銅、銀、スズ、金、鉛およびビスマスは正極または負極で回収されることができる。こうして洗浄水の浄化は実現されることができる。クロム、ニッケル、銅、銀、スズ、金、鉛およびビスマスは回収されて再利用されることができる。

【0013】

第４側面によれば、電源で第１モードおよび第２モードが切り替えられることで、正極の活物質に吸着された第１陰イオンや負極の活物質に吸着された第１陽イオンはそれぞれ活物質から脱離されることができる。こうして吸着された第１陰イオンや第１陽イオンは回収されることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態に係る浄化装置の構成を概略的に示す概念図である。

【図2】浄化装置の電気系統の構成を概略的に示す概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。

【0016】

図１は本発明の一実施形態に係る浄化装置１１の構成を概略的に示す。浄化装置１１は、液体の通路１２を形成し、通路１２内にＣＤＩ技術を実現する後述される電極ユニット１３を配置する筒体１４と、通路１２の流入口に接続される第１導入路１５と、通路１２の流出口に接続される第１戻り路１６とを備える。第１導入路１５の流入端１５ａは洗浄槽１７に接続される。第１戻り路１６の流出端１６ａは洗浄槽１７に接続される。第１導入路１５および第１戻り路１６は筒体１３と洗浄槽１７との間で第１循環路１８を形成する。電極ユニット１３は、洗浄槽１７から流入する液体から特定の条件に従って陰イオンまたは陽イオンを分離する。こうして液体は浄化される。浄化された液体は洗浄槽１７に戻される。筒体１４は、流入口から流出口に向かって液体の通路１２を形成する流路（流路体）として機能する。

【0017】

第１循環路１８には例えば液ポンプ２１が組み込まれる。ここでは、液ポンプ２１は第１導入路１５に設置される。液ポンプ２１は吸込口２１ａから液体を吸い込み所定の圧力で吐出口２１ｂから液体を吐出する。液ポンプ２１の働きで液体は第１循環路１８に沿って循環する。液ポンプ２１の圧力に基づき液体の流速は設定されることができる。こうして筒体１４は特定の流速で流れる液体を案内する。

【0018】

浄化装置１１は、通路１２の流入口に接続される第２導入路２２と、通路１２の流出口に接続される第２戻り路２３とをさらに備える。第２導入路２２の流入端２２ａは回収槽２４に接続される。第２戻り路２３の流出端２３ａは回収槽２４に接続される。第２導入路２２および第２戻り路２３は筒体１４と回収槽２４との間で第２循環路２５を形成する。

【0019】

第２循環路２５には例えば液ポンプ２６が組み込まれる。ここでは、液ポンプ２６は第２導入路２２に設置される。液ポンプ２６は吸込口２６ａから液体を吸い込み所定の圧力で吐出口２６ｂから液体を吐出する。液ポンプ２６の働きで液体は第２循環路２５に沿って循環する。液ポンプ２６の圧力に基づき液体の流速は設定されることができる。こうして筒体１４は特定の流速で流れる液体を案内する。

【0020】

第１導入路１５には、第１導入路１５内で液体の流量を制御する第１開閉弁２７ａが組み込まれる。第１戻り路１６には、第１戻り路１６内で液体の流量を制御する第２開閉弁２７ｂが組み込まれる。同様に、第２導入路２２には、第２導入路２２内で液体の流量を制御する第３開閉弁２７ｃが組み込まれる。第２戻り路２３には、第２戻り路２３内で液体の流量を制御する第４開閉弁２７ｄが組み込まれる。第１〜第４開閉弁２７ａ〜２７ｄは例えば駆動信号（電気信号）の供給に応じて開き位置および閉じ位置で弁体を駆動する電磁弁から構成されることができる。第１開閉弁２７ａおよび第２開閉弁２７ｂが開く際には第３開閉弁２７ｃおよび第４開閉弁２７ｄは閉じる。このとき、液ポンプ２１は作動する。第１循環路１８内で液体は循環する。その一方で、液ポンプ２６は停止する。第２循環路２５内で液体の循環は阻止される。筒体１４内の電極ユニット１３は洗浄槽１７に湛えられる液体ＩＳに曝される。第３開閉弁２７ｃおよび第４開閉弁２７ｄが開く際には第１開閉弁２７ａおよび第２開閉弁２７ｂは閉じる。このとき、液ポンプ２６は作動する。第２循環路２５内で液体は循環する。その一方で、液ポンプ２１は停止する。第１循環路１８内で液体の循環は阻止される。筒体１４内の電極ユニット１３は回収槽２４に湛えられる液体ＷＡに曝される。

【0021】

図２に示されるように、電極ユニット１３は、第１電極３１と、第１電極３１から決められた電極間距離ＤＥで離れた位置に配置される第２電極３２とを備える。第１電極３１および第２電極３２は、それぞれ、表裏に活物質３３ａ、３３ｂを保持する導電材シート３４で形成される。活物質３３ａ、３３ｂは、例えば導電材シート３４の表裏面に貼り付けられる活性炭シートで形成されることができる。導電材シート３４にはカーボンシートが用いられることができる。裏側の活物質３３ｂの表面は絶縁体３５で覆われる。第１電極３１および第２電極３２が重ねられると、絶縁体３５は第１電極３１および第２電極３２を絶縁する。絶縁体３５はメッシュ構造に構成されることから、第１電極３１および第２電極３２の間に液体は流通することができる。第１電極３１および第２電極３２は幾重にも積層されることができる。

【0022】

絶縁体３５は、例えば活性炭シートの表面に貼り合わせられるポリエチレンメッシュと、ポリエチレンメッシュの表面に貼り付けられるＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）シートとで形成されることができる。ＰＴＦＥシートはメッシュ構造に構成される。ポリエチレンメッシュは、仮に活物質３３ｂから破片が生じた際に、第１電極３１および第２電極３２で絶縁を確保する役割を担う。ＰＴＦＥシートは、第１電極３１および第２電極３２の間で距離を確保しながら液体の流路を形成する役割を担う。ポリエチレンメッシュは例えば０．１［ｍｍ］の厚みを有することができる。

【0023】

第１電極３１および第２電極３２には、第１電極３１および第２電極３２に直流電力を供給する電源３６が接続される。電源３６の働きで第１電極３１および第２電極３２の間に電位は生成される。電源３６は、筒体１４内で第１電極３１から第２電極３２に向かって直流電流を形成する第１モードと、筒体１４内で第２電極３２から第１電極３１に向かって直流電流を形成する第２モードとで切り替えられることができる。すなわち、第１モードでは第１電極３１は正極として機能し第２電極３２は負極として機能する。第２モードでは第１電極３１は負極として機能し第２電極３２は正極として機能する。電源３６の第１モードでは、絶縁体３５を流通する液体中の陰イオンは第１電極３１の活物質３３ａ、３３ｂに吸着される。液体中の陽イオンは第２電極３２の活物質３３ａ、３３ｂに吸着される。第１電極３１に付着する陽イオンは第１電極３１から脱離する。第２電極３２に付着する陰イオンは第２電極３２から脱離する。電源３６の第２モードでは、絶縁体３５を流通する液体中の陰イオンは第２電極３２の活物質３３ａ、３３ｂに吸着される。液体中の陽イオンは第１電極３１の活物質３３ａ、３３ｂに吸着される。第２電極３２に付着する陽イオンは第２電極３２から脱離する。第１電極３１に付着する陰イオンは第１電極３１から脱離する。ここでは、絶縁体３５は例えば第１電極３１および第２電極３２の間に少なくとも１０［ｍｍ］の電極間距離ＤＥを保持する。電極間距離ＤＥが１０［ｍｍ］を超えると、液体の流通時に電気抵抗値が過度に増大してしまい、陰イオンおよび陽イオンの吸着に十分な電流が確保されることができない。

【0024】

電源３６では例えば通路１２を流通する液体に応じて最大電圧は設定されることができる。例えば液体に水が用いられる場合には第１モードおよび第２モードで最大電圧は２．０［Ｖ］好ましくは１．２［Ｖ］に設定される。直流電圧が１．２［Ｖ］を超えると、水が酸素および水素に電気分解し、電気分解にエネルギーが費やされるとともに、発生した気体で第１電極３１および第２電極３２の損傷が生じやすく、活物質３３ａ、３３ｂと水との接触が減少するからである。

【0025】

第１電極３１は、第１モードの電源３６の働きに応じて、特定の流速で流れる液体に、液体に接触する接触面から、液体に含まれて決められた原子番号以上の元素から形成される第１陰イオンを吸着し決められた原子番号未満の元素から形成される第２陰イオンを通過させる大きさの電位を作用する。第２電極３２は、第１モードの電源３６の働きに応じて、特定の流速で流れる液体に、液体に接触する接触面から、液体に含まれて決められた原子番号以上の元素から形成される第１陽イオンを吸着し決められた原子番号未満の元素から形成される第２陽イオンを通過させる大きさの電位を作用する。電源３６では、液体の流速と、第１電極３１および第２電極３２の電極間距離ＤＥと、液体の流れ方向に沿った液体および接触面の接触距離ＣＤとに基づき電位の大きさ（または電流の大きさ）は設定されることができる。接触面の接触距離ＣＤは、液体の流れ方向に平行であって第１電極３１から第２電極３２へ作用する電位の向きに直交するベクトルに平行に測定されることができる。ただし、こうして電位が設定されても、液体から全量の第１陽イオンおよび第１陰イオンが活物質３３ａ、３３ｂに吸着されるわけではなく全量の第２陽イオンおよび第２陰イオンが通過するわけではない。

【0026】

電源３６および第１〜第４開閉弁２７ａ〜２７ｄには制御装置３７が接続される。制御装置３７は電源３６に向けて第１モードおよび第２モードを切り替えるスイッチング信号を供給する。制御装置３７は第１〜第４開閉弁２７ａ〜２７ｄのそれぞれに向けて開閉を切り替える駆動信号を供給する。電源３６で第１モードが設定されると、第１開閉弁２７ａおよび第２開閉弁２７ｂには開き位置の弁体を特定する駆動信号が供給され、第３開閉弁２７ｃおよび第４開閉弁２７ｄには閉じ位置の弁体を特定する駆動信号が供給される。こうして電源３６の第１モードでは第１循環路１８内で液体の循環は確立され第２循環路２５内で液体の循環は阻止される。電源３６で第２モードが設定されると、第１開閉弁２７ａおよび第２開閉弁２７ｂには閉じ位置の弁体を特定する駆動信号が供給され、第３開閉弁２７ｃおよび第４開閉弁２７ｄには開き位置の弁体を特定する駆動信号が供給される。こうして電源３６の第２モードでは第２循環路２５内で液体の循環は確立され第１循環路１８内で液体の循環は阻止される。第１モードおよび第２モードの切り替えには例えば時間が用いられることができる。その他、第１モードおよび第２モードの切り替えは電流値や電圧値、抵抗値、ＴＤＳ（総溶解固形分）に基づき管理されることができる。

【0027】

次に浄化装置１１の動作を説明する。ここでは、浄化装置１１はめっき処理の洗浄工程で利用される。洗浄工程に先立って対象物に金属めっきを施すめっき工程が実施される。めっき工程ではめっき槽に湛えられる電解液に対象物が浸漬される。電解液は、溶解するビスマスおよびメタンスルホン酸を含む水溶液で構成される。通電に応じて対象物の表面にはビスマスのめっき膜が成膜される。成膜後、対象物はめっき槽から取り出される。

【0028】

洗浄工程では、取り出された対象物は洗浄槽１７で液体ＩＳに沈められる。ここでは、液体ＩＳには水（例えば日本の水道水や地下水）が用いられる。水には、ナトリウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオンおよびカリウムイオンが含まれる。水ではナトリウムイオンに比べてカルシウムイオン、マグネシウムイオンおよびカリウムイオンの含有量は小さい。液体ＩＳにはビスマスイオンやメタンスルホン酸が溶け込む。したがって、液体ＩＳは、原子番号「２１」以上の元素であるビスマスから形成される第１陽イオン、および、原子番号「２１」未満の元素であるナトリウム、カルシウム、マグネシウムおよびカリウムから形成される第２陽イオンを含む。液体ＩＳに含まれる陽イオンは、原子番号「２１」以上の元素を含む第１群と、原子番号「２１」未満の元素を含む第２群とに区分けされる。ここでは、区分けに用いられる原子番号は２１以上８２以下のいずれか１に設定されればよい。

【0029】

浄化装置１１の電源３６では第１モードが設定される。第１モードの設定に応じて、第１および第２開閉弁２７ａ、２７ｂは開き第３および第４開閉弁２７ｃ、２７ｄは閉じる。液ポンプ２１の働きに応じて洗浄槽１７の液体ＩＳは第１循環路１８を循環する。液体ＩＳは筒体１４内で通路１２を通過する。通路１２では流入口から流出口に向かって特定の流速が確立される。液体ＩＳ内のビスマスイオン、ナトリウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオンおよびカリウムイオンは第１電極３１（正極）および第２電極３２（負極）に対して相対的に移動する。ここでは、ナトリウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオンおよびカリウムイオンはビスマスイオンに比べて小さな移動度を有することから、負極から作用する電位に応じて部分的にナトリウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオンおよびカリウムイオンは液流から離脱することはできず、ビスマスイオンは大きな移動度の働きで液流から離脱し負極の活物質３３ａ、３３ｂに吸引されることができる。ナトリウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオンおよびカリウムイオンは液流中に留まることから、活物質３３ａ、３３ｂでは吸着量の飽和の早まりは効果的に抑制されることができる。

【0030】

本実施形態では、水に一般的に含まれるナトリウムイオン、マグネシウムイオン、カリウムイオンおよびカルシウムイオンは液流中に留まることができる。活物質３３ａ、３３ｂではナトリウムイオン、マグネシウムイオン、カリウムイオンおよびカルシウムイオンの吸着に基づく吸着量の飽和の早まりは抑制されることができる。ナトリウムイオン、マグネシウムイオン、カリウムイオンおよびカルシウムイオンはもともと水に含まれることから、水の再利用にあたって支障は生じずに済む。

【0031】

洗浄槽１７で対象物の洗浄が終了すると、対象物は洗浄槽１７から取り出される。その後、電源３６は第１モードから第２モードに切り換えられる。回収槽２４の液体ＷＡには例えば純水が用いられる。純水には、ナトリウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオンおよびカリウムイオンは含まれない。第２モードの設定に応じて、第１および第２開閉弁２７ａ、２７ｂは閉じ第３および第４開閉弁２７ｃ、２７ｄは開く。液ポンプ２６の働きに応じて回収槽２４の液体ＷＡは第２循環路２５を循環する。通路１２では流入口から流出口に向かって特定の流速が確立される。第２電極３２から第１電極３１に向かって形成される直流電流の働きで第２電極３２の活物質３３ａ、３３ｂに吸着されたビスマスイオン、ナトリウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオンおよびカリウムイオンは活物質３３ａ、３３ｂから脱離されることができる。こうして吸着されたビスマスイオン、ナトリウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオンおよびカリウムイオンは回収されることができる。

【0032】

本実施形態に係るめっき処理ではビスマスがめっき材料として用いられる。めっき後の洗浄に水は用いられる。電源３６の第２モードでビスマスは良好に液流から分離されることができる。ビスマスは負極で回収されることができる。こうして洗浄水の浄化は実現されることができる。ビスマスは回収されて再利用されることができる。その他、めっき材料にはクロム、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ルテニウム、ロジウム、銀、インジウム、スズ、アンチモン、プラチナ、金および鉛といった金属が用いられることができる。

【0033】

本発明者は浄化装置１１の機能を検証した。検証にあたって１２リットルの水溶液が調製された。水溶液は、溶解した３５［ｐｐｍ］のビスマス、３５［ｐｐｍ］のナトリウムおよび３０００［ｐｐｍ］のメタンスルホン酸を含んだ。ビスマスおよびナトリウムのモル比率は１：９．６に相当する。水溶液のｐＨは１．８であった。液温は摂氏２５度であった。電極間距離ＤＥは１．０［ｍｍ］に設定された。ポリエチレンメッシュの厚みは０．１［ｍｍ］に設定され、ＰＴＦＥシートの厚みは０．９［ｍｍ］に設定された。液体の流速は３．５［Ｌ／ｍｉｎ］に設定された。１２リットルの水溶液は通路１２を通過した。電源では第１モード時および第２モード時でそれぞれ１．０［Ｖ］の直流電圧が設定された。

【0034】

１サイクルで３５秒の第１モードと３５秒の第２モードとが実施された。２０サイクルが繰り返された。［表１］に示されるとおりに、比較例に対して実施例では接触距離ＣＤは５分の１に設定された。２０サイクルの浄化後に１２リットルの水溶液中でビスマスおよびナトリウムの残留量が測定された。その結果、接触距離ＣＤの縮小に伴ってナトリウムの除去率は減少した。その一方で、ビスマスの除去率は維持された。接触距離ＣＤの減少はビスマスの除去に影響しなかった。比較例では接触距離ＣＤがパラメーターとして変化する際に最大の除去率が確立されたものと考えられる。

【表1】

【0035】

本発明者はビスマスイオンおよびナトリウムイオンの仕分けにあたって金属イオンの移動度を考察した。金属イオンの移動度ｕは次式で与えられることができる。

【数1】

ここで、ｚはイオンの価数を示し、ｅは電気素量を示し、ηは溶液の粘度を示し、ａはイオンの半径を示す。同一溶液内の複数のイオンが検討されることから、ｅおよびηは共通する。したがって、イオンの移動度は［価数］／［イオンの半径］に依存することが理解される。ここでは、ビスマスイオンの価数は３で半径は０．９６オングストロームであって、ナトリウムの価数は１で半径は０．９９オングストロームである。

【符号の説明】

【0036】

１１…浄化装置、１２…通路、３６…電源。

【要約】

【課題】選択的に対象の金属イオンを除去することで吸着力の飽和の早まりを効果的に抑制することができる浄化装置を提供する。
【解決手段】浄化装置１１は、特定の原子番号以上の元素から形成される少なくとも第１陽イオンおよび第１陰イオンのいずれか、および、当該原子番号未満の元素から形成される少なくとも第２陽イオンおよび第２陰イオンのいずれかを含む液体の通路１２を形成し、特定の流速で流れる液体を案内する流路１４と、液体に接触する接触面から、液体に含まれる第１陰イオンまたは第１陽イオンを吸着し液体に含まれる第２陰イオンまたは第２陽イオンを通過させる大きさの電位を作用する活物質を有する電極１３と、電極１３に接続されて電極１３から電位を形成する電源とを備える。
【選択図】図１

【図1】

【図2】