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JP2001511698A - 廃液から有機水酸化物を回収するためのプロセス - Google Patents

廃液から有機水酸化物を回収するためのプロセス

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JP2001511698A JP53583198A JP53583198A JP2001511698A JP 2001511698 A JP2001511698 A JP 2001511698A JP 53583198 A JP53583198 A JP 53583198A JP 53583198 A JP53583198 A JP 53583198A JP 2001511698 A JP2001511698 A JP 2001511698A
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Abstract

(57)【要約】 有機水酸化物を、有機水酸化物と不純物とを含有する廃液から回収するためのプロセスであって、(A1a−A1b)、(A2)および(A3)のうちの1つ、(A1a)水酸化物を塩として沈殿させる工程、ならびに(A1b)塩を除去し、そして第2の溶液を形成する工程;(A2)いずれかの工程、(A2a1)廃液を、サイズ選択ディバイダーを備える少なくともアノードとカソード区画を有する第1のセルに仕込み、そして電流を通してディバイダーを介して不純物を移動させる工程;(A2a2)第2の溶液をセルから回収する工程;または(A2b1)オニウム塩と不純物とを含有する第1の溶液を形成する工程;(A2b2)溶液をサイズ選択性膜と加圧下で接触させ、不純物の量を低減させて第2の溶液を与える工程;(A3)廃液を金属イオン捕捉剤と(B)および(C)の前または後のいずれかにおいて接触させる工程;(B)(A1b)、(A2a2)または(A2b2)からの第2の溶液、あるいは(A3)からの廃液を、ディバイダーを備える少なくともカソードおよびアノードを有する第1のセルに仕込み、第1のセルから有機水酸化物を再生しかつ回収する工程;を包含するプロセスである。

Description

【発明の詳細な説明】 廃液から有機水酸化物を回収するためのプロセス技術分野 本発明は、廃液から有機水酸化物を回収するためのプロセスに関する。特に、 本発明は、電気化学セルと、塩沈殿工程、金属捕捉工程、サイズ選択性ディバイ ダーまたはサイズ選択性膜のいずれかを含む工程の1つとを含む有機水酸化物を 回収するためのプロセスに関する。発明の背景 水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)および水酸化テトラエチルアン モニウム(TEAH)のような第4級水酸化アンモニウムは、長年にわたって知 られてきた強有機塩基である。このような第4級水酸化アンモニウムの用途とし ては、有機溶媒における酸の滴定剤としての用途、およびポーラログラフィーに おける支持電解質としての用途を含む種々の用途が見出されている。第4級水酸 化アンモニウム、特にTMAHの水溶液は、プリント回路基板および微小電子チ ップの作製におけるフォトレジストのための現像剤として広範に用いられている 。種々の理由のために、プリント回路基板および微小電子チップの作製に使用さ れる現像剤の全体量を最小限にすることが所望されている。水酸化物現像剤の全 体量を最小限化するための1つの方法は、廃液を再使用することである。現像剤 の再使用は、廃出量を低減させ、かつ廃棄問題を減少させる。 しかし、廃棄現像剤は、イオン性不純物および非イオン性不純物を含む不純物 を含有する。イオン性不純物としては、ナトリウム、カリウム、亜鉛およびカル シウムのようなカチオン、ならびにハライド、ニトレート、ニトリト、カルボネ ート、カルボキシレート、スルフェートのようなアニオンが挙げられる。非イオ ン性不純物としては、フォトレジスト、界面活性剤、アミンおよび多くの他の有 機分子が挙げられる。廃棄現像剤はまた、比較的低濃度の水酸化物現像剤を含有 する。したがって、再使用され得、それによりプリント回路基板および微小電子 チップの作製において使用される現像剤の全体量を最小限にする、使用可能な形 態の水酸化物現像剤を効率的に回収する必要性が依然として残っている。 米国特許第4,714,530号(Haleら)は、カチオン交換膜により分離されたカソ ード液区画およびアノード液区画を含むセルを利用する、高純度な第4級水酸化 アンモニウムを調製するための電解プロセスを記載している。このプロセスは、 第4級水酸化アンモニウムの水溶液をアノード液区画に仕込む工程と、水をカソ ード液区画に添加する工程と、電解セルに直流電流を通し、より高純度な第4級 水酸化アンモニウムをカソード液区画内に生成し、その後回収される工程とを含 む。'530号特許はまた、第4級水酸化アンモニウムを電解セルのアノード液区画 に仕込む前に、当該水酸化物を高温で加熱する工程を包含する改良点も記載して いる。 米国特許第4938,854号(Sharifianら)はまた、潜在するハライド成分を低下 させることにより第4級水酸化アンモニウムを生成する電解プロセスを記載して いる。電解セルは、アニオンまたはカチオン選択性膜であり得るディバイダーに よりアノード液区画とカソード液区画とに区分けされてもよい。カソード液区画 におけるカソードとしては、亜鉛、カドミウム、錫、鉛、銅またはチタンあるい はそれらの合金、水銀、または水銀アマルガムが挙げられる。 特開昭60-131985号(1985)(Takahashiら)は、カチオン交換膜によりア ノードチャンバーとカソードチャンバーとに区分けされている電解セルにおいて 高純度な第4級水酸化アンモニウムを製造する方法を記載している。不純物を含 有する第4級水酸化アンモニウム溶液は、アノードチャンバーに仕込まれ、そし て水がカソードチャンバーに仕込まれた後、直流電流が2つの電極の間に供給さ れる。精製した第4級水酸化アンモニウムは、カソードチャンバーから得られる 。 精製した第4級水酸化アンモニウムは、量が減少したアルカリ金属、アルカリ土 類金属、アニオンなどを含有する。発明の要旨 一般的な実施態様において、本発明は有機水酸化物を、有機水酸化物と不純物 とを含有する廃液から回収するためのプロセスであって、 (A1a‐A1b)、(A2)および(A3)の1つを行う工程、 (A1a)廃液から有機水酸化物を不溶性の塩として沈殿させる工程;および (A1b)廃液から塩を除去し、そしてその塩を液体中に配置して第2の溶液 を形成する工程; (A2)以下のいずれかの工程: (A2a1)廃液を、少なくとも2つの区画、カソード、アノードおよびサ イズ選択性ディバイダーを備える予備電気化学セルに仕込み、そして予備電気化 学セルに電流を通し、それにより不純物をサイズ選択性ディバイダーを介して移 動させる工程; (A2a2)有機イオンを含有する第2の溶液を予備電気化学セルから回収 する工程;または (A2b1)オニウム塩と不純物とを含有する第1の溶液を廃液から形成す る工程; (A2b2)加圧下で第1の溶液をサイズ選択性膜と接触させる工程であっ て、不純物の少なくとも一部がサイズ選択性膜を通過し、それによりオニウム塩 と量が減少した不純物とを含有する第2の溶液を提供する、工程; (A3)廃液を金属イオン捕捉剤と接触させて金属イオン不純物を除去する工 程であって、(A3)工程が以下の(B)工程および(C)工程の前または後に 行われる、工程; (B)(A1b)からの第2の溶液、(A2a2)または(A2b2)から の第2の溶液、あるいは(A3)からの廃液を、少なくとも2つの区画、カソー ド、アノードおよびディバイダーを備える第1の電気化学セルに仕込み、そして 第1の電気化学セルに電流を通し、それにより有機水酸化物を再生させる工程; および (C)有機水酸化物を第1のセルから回収する工程; を包含するプロセスに関する。 1つの実施態様においては、本発明は、有機水酸化物を、有機水酸化物と不純 物とを含有する廃液から回収するためのプロセスであって、廃液から有機水酸化 物を不溶性の塩として沈殿させる工程;廃液から塩を除去し、そして塩を液体中 に配置して第2の溶液を形成する工程;第2の溶液を、少なくとも2つの区画、 カソード、アノードおよびディバイダーを備える電気化学セルに仕込み、そして セルに電流を通し、それにより有機水酸化物を再生させる工程;および有機水酸 化物をセルから回収する工程;を包含するプロセスに関する。 他の実施態様においては、本発明は、水酸化オニウムを、水酸化オニウムと不 純物とを含有する廃液から回収するためのプロセスであって、無機塩または無機 酸を廃液に添加して水不溶性のオニウム塩を沈殿させる工程;廃液からオニウム 塩を除去し、そしてオニウム塩を液体中に配置して第2の溶液を形成する工程; 第2の溶液を、少なくとも3つの区画、カソード、アノードおよび2つのディバ イダーを備える電気化学セルに仕込み、そしてセルに電流を通し、それにより水 酸化オニウムを再生させる工程;および水酸化オニウムをセルから回収する工程 ;を包含する、プロセスに関する。 さらに他の実施態様においては、本発明は、第4級水酸化物を、第4級水酸化 物と不純物とを含有する廃液から回収するためのプロセスであって、第4級水酸 化物を廃液から水不溶性の第4級塩として沈殿させる工程;廃液からの第4級塩 を液体に添加し、それにより第2の溶液を形成する工程;第2の溶液を、少なく とも2つの区画、カソード、アノードおよびディバイダーを備える電気化学セル に仕込み、そしてセルに電流を通し、それにより第4級水酸化物を再生させる工 程;および第4級水酸化物をセルから回収する工程;を包含する、プロセスに関 する。 1つの実施態様においては、本発明は、有機水酸化物を、有機水酸化物と不純 物とを含有する不純物の混じった(contaminated)溶液から回収するためのプロセ スであって、不純物の混じった溶液を、少なくとも2つの区画、カソード、アノ ード、およびサイズ選択性ディバイダーを備える第1の電気化学セルに仕込み、 そして第1の電気化学セルに電流を通し、それにより不純物がサイズ選択性ディ バイダーを介して移動する工程;第1の電気化学セルから有機イオンを含有する 第2の溶液を回収し、そして第2の溶液を、少なくとも2つの区画、カソード、 アノード、およびディバイダーを備える第2の電気化学セルに仕込み、そして第 2の電気化学セルに電流を通し、それにより有機水酸化物を精製する工程;およ び有機水酸化物を第2の電気化学セルから回収する工程;を包含するプロセスに 関する。 他の実施態様においては、本発明は、水酸化オニウムを、水酸化オニウムと金 属イオン不純物を含有する不純物とを含む不純物の混じった溶液から回収するた めのプロセスであって、不純物の混じった溶液を、少なくとも2つの区画、カソ ード、アノードおよびサイズ選択性カチオン選択性膜を備える第1の電気化学セ ルに仕込み、そして第1の電気化学セルに電流を通し、それにより金属イオン不 純物がサイズ選択性カチオン選択性膜を介して移動する工程;オニウムイオンを 含有する第2の溶液を第1の電気化学セルから回収し、そして第2の溶液を、少 なくとも2つの区画、カソード、アノードおよびディバイダーを備える第2の電 気化学セルに仕込み、そして第2の電気化学セルに電流を通し、それにより水酸 化オニウムを精製する工程;および水酸化オニウムを第2の電気化学セルから回 収する工程;を包含するプロセスに関する。 さらに他の実施態様においては、本発明は、水酸化オニウムを、水酸化オニウ ムと不純物とを含有する不純物の混じった溶液から回収するためのプロセスであ って、不純物の混じった溶液からオニウム塩と不純物とを含有する第1の溶液を 形成する工程;加圧下にて第1の溶液とサイズ選択性膜とを接触させる工程であ って、不純物の少なくとも一部がサイズ選択性膜を通過し、それによりオニウム 塩と量が減少した不純物とを含有する第2の溶液を提供する工程;第2の溶液を 、少なくとも2つの区画、カソード、アノードおよびディバイダーを備える電気 化学セルに仕込み、そしてセルに電流を通し、それにより水酸化オニウムを精製 する工程;および水酸化オニウムをセルから回収する工程;を包含するプロセス に関する。 1つの実施態様では、本発明は、有機水酸化物を、有機水酸化物と不純物とを 含む廃液から回収するためのプロセスであって、廃液を金属イオン捕捉剤と接触 させて、金属イオン不純物を除去する工程;廃液を、少なくとも2つの区画、カ ソード、アノードおよびディバイダーを備える電気化学セルに仕込み、そしてセ ルに電流を通し、それにより有機水酸化物を再生する工程;および有機水酸化物 をセルから回収する工程;を包含するプロセスに関する。 他の実施態様においては、本発明は、水酸化オニウムを、水酸化オニウムと金 属イオン不純物を含有する不純物とを含む廃液から回収するためのプロセスであ って、廃液と環状エーテル化合物とを接触させ、それにより廃液中の金属イオン 不純物の量を減少させる工程;廃液を、少なくとも2つの区画、カソード、アノ ードおよびカチオン選択性膜を備える電気化学セルに仕込み、そしてセルに電流 を通し、それによりオニウムイオンがカチオン選択性膜を通過し、そして水酸化 オニウムが再生される工程;および水酸化オニウムをセルから回収する工程;を 包含するプロセスに関する。 さらに他の実施態様においては、本発明は、有機水酸化物を、有機水酸化物と 金属イオン不純物を含有する不純物とを含む廃液から回収するためのプロセスで あって、廃液を、少なくとも2つの区画、カソード、アノードおよびディバイダ ーを備える電気化学セルに仕込み、そしてセルに電流を通し、それにより有機イ オンがディバイダーを通過し、そして有機水酸化物を再生させる工程;セルから 有機水酸化物溶液を回収する工程;有機水酸化物溶液を金属イオン捕捉剤と接触 させて、金属イオン不純物を除去する工程;および有機水酸化物を回収する工程 ;を包含するプロセスに関する。 またさらに他の実施態様においては、本発明は、水酸化オニウムを、水酸化オ ニウムと金属イオン不純物を含有する不純物とを含む廃液から回収するためのプ ロセスであって、廃液を、少なくとも2つの区画、カソード、アノードおよびデ ィバイダーを備える電気化学セルに仕込み、そしてセルに電流を通し、それによ りオニウムイオンがディバイダーを通過し、そして水酸化オニウムを再生させる 工程;セルから水酸化オニウム溶液を回収する工程;水酸化オニウム溶液を環状 エーテル化合物と接触させて、金属イオン不純物を除去する工程;および水酸化 オニウムを回収する工程;を包含するプロセスに関する。 本発明のプロセスの結果として、有機水酸化物のリサイクルされた溶液が、濃 度と純度とが増した状態で得られ得る。有機水酸化物の使用済溶液のリサイクル は、コスト削減を提供するだけでなく、新規水酸化物化合物溶液の合成および関 連する高価な精製プロセスの必要性を削減し、かつ排出液(waste solution effl uents)の毒性を低減させることにより環境面での利点も提供する。有機水酸化物 が溶液から除去された後、多量の水が回収され得る。したがって、化学種を大量 に保管する必要がない。本発明を介して得ることのできる比較的高濃度および純 度の有機水酸化物溶液は、有機水酸化物溶液が必要とされる多くの用途に有効に 使用され得る。図面の説明 図1は、本発明の1つのユニットセルを備える2区画電気化学セルの模式図で ある。 図2は、本発明の3区画電気化学セルの模式図である。 図3は、単極構造における図2のユニットセルの2ユニットの束(stack)を備 える電気化学セルの模式図である。 図4は、本発明の4区画電気化学セルの模式図である。 図5は、本発明の他の4区画電気化学セルの模式図である。 図6は、本発明の図5の2ユニットセルを備える電気化学セルの模式図である 。 図7は、双極構造における図2のユニットセルの2ユニットの束を備える電気 化学セルの模式図である。 図8は、双極構造における2ユニットセルの束を備える電気化学セルの模式図 である。 図9は、本発明の他の3区画電気化学セルの模式図である。 図10は、本発明の2ユニットセルを備える電気化学セルの模式図である。 図11は、双極構造における2ユニットセルの束を備える電気化学セルの模式図 である。 図12は、本発明の他の4区画電気化学セルの模式図である。好適な実施態様の説明 有機水酸化物は、一般的には、以下の式 A(OH)x (I) によって特徴つけられ得る。ここで、Aは有機基であり、そしてxはAの原子価 に等しい整数である。1つの実施態様においては、水酸化物化合物は、水、アル コールまたは他の有機液体、あるいはそれらの混合物のような溶液に十分に可溶 性であるべきであり、それによって、有効な回収率が可能となる。 他の実施態様においては、本発明のプロセスは、第4級水酸化アンモニウム、 第4級水酸化ホスホニウムおよび第3級水酸化スルホニウムのような精製有機水 酸化物化合物の調製に有用である。これら有機水酸化物は総称して水酸化オニウ ムと呼ばれ得る。本実施態様および他の実施態様において、上式(I)における Aはオニウム化合物であり、そして式(I)は水酸化オニウムを表す。 第4級水酸化アンモニウムおよび第4級水酸化ホスホニウムは以下の式 によって特徴つけられ得、ここで、Aは窒素原子またはリン原子であり、R1、 R2、R3およびR4はそれぞれ独立して、1個〜約20個の炭素原子を含有する アルキル基、2個〜約20個の炭素原子を含有するヒドロキシアルキルあるいは アルコキシアルキル基、アリール基、またはヒドロキシアリール基であるか、あ るいはヘテロ環基がC=A基を含有するという条件下でR1およびR2はAととも にヘテロ環基を形成してもよく、R3は二次結合である。 R1からR2のアルキル基は直鎖または分岐鎖であり得、そして1個〜約20個 の炭素原子を含有するアルキル基の特定の例としては、メチル基、エチル基、プ ロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、イソ オクチル基、ノニル基、デシル基、イソデシル基、ドデシル基、トリデシル基、 イソトリデシル基、ヘキサデシル基およびオクダデシル基が挙げられる。R1、 R2、R3およびR4はまた、ヒドロキシアルキル基であってもよく、ヒドロキシ エチル基、およびヒドロキシプロピル基、ヒドロキシブチル基、ヒドロキシペン チル基などの種々の異性体を含む。1つの好適な実施態様においては、R1〜R4 は独立して、1個〜10個の炭素原子を含有するアルキル基、および2個〜3 個の炭素原子を含有するヒドロキシアルキル基である。アルコキシアルキル基の 特定の例としては、エトキシエチル基、ブトキシメチル基、ブトキシブチル基な どが挙げられる。種々のアリール基およびヒドロキシアリール基の例としては、 フェニル基、ベンジル基、およびベンゼンが1つまたはそれ以上のヒドロキシ基 で置換されているような等価な基が挙げられる。 本発明のプロセスによりリサイクルまたは精製され得る第4級水酸化アンモニ ウムは式III で表され得、ここで、R1〜R4は式IIにおける定義の通りである。1つの好適な 実施態様では、R1〜R4は、1個〜約4個の炭素原子を含有するアルキル基およ び2個または3個の炭素原子を含有するヒドロキシアルキル基である。最も頻繁 には、本発明のプロセスにより精製される第4級水酸化アンモニウムは、水酸化 テトラメチルアンモニウム(TMAH)または水酸化テトラエチルアンモニウム (TEAH)である。他のこのような水酸化物の特定の例としては、水酸化テト ラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラプロピ ルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウム、水酸化テトラ-n-オクチル アンモニウム、水酸化トリメチルヒドロキシエチルアンモニウム、水酸化トリメ チルメトキシエチルアンモニウム、水酸化ジメチルジヒドロキシエチルアンモニ ウム、水酸化メチルトリヒドロキシエチルアンモニウム、水酸化フェニルトリメ チルアンモニウム、水酸化フェニルトリエチルアンモニウム、水酸化ベンジルト リメチルアンモニウム、水酸化ベンジルトリエチルアンモニウム、水酸化ジメチ ルピロリジニウム、水酸化ジメチルピペリジニウム、水酸化ジイソプロピルイミ ダゾリニウム、水酸化N-アルキルピリジニウムなどが挙げられる。 本発明のプロセスにより精製され得る、式IIのA=Pで表される第4級水酸化 ホスホニウムの例としては、水酸化テトラメチルホスホニウム、水酸化テトラエ チルホスホニウム、水酸化テトラプロピルホスホニウム、水酸化テトラブチルホ スホニウム、水酸化トリメチルヒドロキシエチルホスホニウム、水酸化ジメチル ジヒドロキシエチルホスホニウム、水酸化メチルトリヒドロキシエチルホスホニ ウム、水酸化フェニルトリメチルホスホニウム、水酸化フェニルトリエチルホス ホニウム、および水酸化ベンジルトリメチルホスホニウムなどが挙げられる。 他の実施態様においては、本発明によりリサイクルまたは精製され得る第3級 水酸化スルホニウムは以下の式 で表され得、ここで、R1、R2およびR3はそれぞれ独立して、1個〜約20個 の炭素原子を含有するアルキル基、2個〜約20個の炭素原子を含有するヒドロ キシアルキルまたはアルコキシアルキル基、アリール基、あるいはヒドロキシア リール基、または、ヘテロ環基がC=S基を含有するという条件下で、R1およ びR2がSとともにヘテロ環基を形成し得、R3は二次結合である。 式IVにより表される第3級水酸化スルホニウムの例としては、水酸化トリメチ ルスルホニウム、水酸化トリエチルスルホニウム、水酸化トリプロピルスルホニ ウムなどが挙げられる。 本発明のプロセスにより精製またはリサイクルされる有機水酸化物を含有する 廃液(不純物を含有する(contaminated)溶液)は、酸化可能な液体と約0.01 重量%〜約50重量%の有機水酸化物とを含有する混合物、好ましくは溶液であ り、そして一般には、異なる量の1つまたはそれ以上の不純物(例えば、ハライ ド、カーボネート、ホルメート、ニトリト、ニトレート、スルフェートなどのよ うなアニオン;亜鉛、カルシウム、ナトリウム、カリウムを包含する金属のよう ないくつかのカチオン;ならびにフォトレジスト、メタノール、アミンなどのよ うないくつかの中性種)を含有する。酸化可能な液体は、水、水と有機液体(例 えば、アルコールなど)との混合物であり得る。 1つの実施態様では、本発明のプロセスは、イオン性および非イオン性不純物 の両方の量を、第4級水酸化アンモニウムのような有機水酸化物の溶液の存在下 にて低減させるに効果的である。更なる実施態様においては、本発明のプロセス を用いると、第4級水酸化アンモニウムのような有機水酸化物化合物の溶液中で の金属イオン不純物および有機不純物が低減される。 有機水酸化物は市販されている。さらに、有機水酸化物は、対応する有機塩( 例えば、対応する有機ハライド、カーボネート、ホルメート、スルフェートなど )から調製され得る。種々の調製方法は、米国特許第4917,781号(Sharifianら )および第5,286,354号(Bardら)に記載されており、本明細書中で参考として 援用される。有機水酸化物を得る方法または調製方法については特に限定されな い。 本発明のプロセスによれば、上述したような有機水酸化物は、3つの選択(alt ernative)工程のうちの少なくとも1つを包含するプロセスにおいて廃液から精 製またはリサイクルされる。ほとんどの場合、3つの選択工程のうちの1つのみ が行われるが、3つの選択工程のうちの2つ以上が行われてもよい。3つの選択 工程の第1は沈殿工程を含む。3つの選択工程の第2は、サイズ選択性ディバイ ダーまたはサイズ選択性膜の利用を含む。3つの異なる工程の第3は廃液と金属 イオン捕捉剤との接触を含む。 廃液は、プロセス、特に、プリント回路基板および微小電子チップ作製に関連 する開発プロセスにおいて使用された後の有機水酸化物の溶液であり得る。この プロセスの結果として、不純物は溶液に入り込み、そして不純物の混じった状態 にする。言い換えれば、廃液は有機水酸化物の使用後溶液である。有機水酸化物 に加えて、廃液は上記の種々の不純物、および/または有機水酸化物に対応する 有機塩および/または他の粒子を含有し得る。 3つの選択工程のうちの少なくとも1つを行う前に、有機水酸化物と不純物と を含有する廃液は必要に応じて濃縮されてもよい。すなわち、廃液中の有機水酸 化物の濃度を、3つの選択工程の前に上昇させてもよい。ほとんどの実施態様で は、本発明を実施する前に廃液を濃縮することが好ましい。濃縮手順は当業者に 公知であり、とりわけエバポレート、イオン交換、電気透析、および逆浸透が挙 げられる。 3つの選択工程の第1は沈殿工程を含む。沈殿工程は、有機水酸化物を不溶性 の塩、好ましくは水−不溶性塩として廃液中で沈殿させる工程を含む。用語「不 溶性の塩」は、溶液中で完全または一部不溶性である塩を意味する。用語「水− 不溶性塩」は水中で完全または一部不溶性である塩を意味する。実質的に不溶性 および/または水不溶性である塩を形成することが好ましいが、必須ではない。 必須とされるすべては、塩が少なくとも一部が不溶性(および/または水不溶性 )であることである。不溶性の塩の溶解性は、好ましくは温度に依存して変化す る。したがって、不溶性の塩を沈殿させる間、廃液の温度を減少または低下させ ることが好ましい。 塩または酸が廃液に添加され、それにより不溶性の塩の沈殿が起こる。不溶性 の塩は、(有機水酸化物からの)有機カチオンと、(添加された塩または酸から の)アニオンとを含有する化合物により少なくとも部分的に構成される。不溶性 の塩は、他の化合物を含有していてもよい。添加される塩または酸は、好ましく は無機塩または無機酸である。沈殿により不溶性の塩を生じる塩の例としては、 アンモニウム、ナトリウム、カリウムおよび他の金属の過塩素酸塩;アンモニウ ム、ナトリウム、カリウムおよび他の金属のヘキサフルオロアルミネート;アン モニウム、ナトリウム、カリウムおよび他の金属のヘキサフルオロアンチモネー ト;アンモニウム、ナトリウム、カリウムおよび他の金属のヘキサフルオロアル セネート;アンモニウム、ナトリウム、カリウムおよび他の金属のヘキサフルオ ロホスフェート;アンモニウム、ナトリウム、カリウムおよび他の金属のヘキサ フルオロシリケート;アンモニウム、ナトリウム、カリウムおよび他の金属のヘ キサフルオロチタネート;アンモニウム、ナトリウム、カリウムおよび他の金属 のヘキサフルオロジルコネート;アンモニウム、ナトリウム、カリウムおよび他 の金属のヨウ化物およびヨウ素酸塩;アンモニウム、ナトリウム、カリウムおよ び他の金属の過ヨウ素酸塩;アンモニウム、ナトリウム、カリウムおよび他の金 属の過硫酸塩;アンモニウム、ナトリウム、カリウムおよび他の金属の臭化物; アンモニウム、ナトリウム、カリウムおよび他の金属のピクリン酸塩;アンモニ ウム、ナトリウム、カリウムおよび他の金属の過マンガン酸塩などが挙げられる 。不溶性の塩を生じて、沈殿を生じる酸の例としては、過塩素酸、ヨウ化水素酸 、(テトラフッ化ホウ酸を含む)フッ化ホウ酸、ヘキサフルオロリン酸、臭化水 素酸、ピクリン酸、過マンガン酸、および上記塩にほぼ対応する任意の酸が挙げ られる。 沈殿した不溶性の塩としては、上記有機カチオンにより構成される塩とアニオ ンに対応するものとが挙げられる。特定の例としては、有機過塩素酸塩、有機ヨ ウ化物塩、有機フッ化物塩(フッ素原子を含有するアニオン)(例えば、上記ヘ キサフルオロ化合物)、有機臭素化物塩、有機ピクリン酸塩、有機過マンガン酸 塩、または上記アニオンのいづれかに対応する任意の塩が挙げられる。廃液に添 加される塩または酸は、有機水酸化物の特定の性質(identity)、生じる不溶性の 塩および金属イオン不純物の塩の相対的な溶解度を含む多くの因子に基づいて選 択される。 一旦不溶性の塩が沈殿すると、限定されないがデカンテーション、濾過、およ び遠心分離を含む当業者に公知の一般的手段により単離され得る。次いで、単離 された不溶性の塩は、必要に応じて洗浄され、そして液体中に配置され、それに より新たな溶液を形成する。この液体は水または水ベースのもの(例えば、水と アルコールまたはグリコールのような有機溶媒との混合物)であり得る。不溶性 の塩は、少なくとも新たな溶液中で少なくとも僅かに可溶性であることのみを必 要とするので、不溶性の粒子が新たな溶液中で存在していてもよい。次いで、新 たな溶液は電気化学セルに仕込まれる。 新たな溶液を電気化学セルに仕込む前に、溶液の温度は上昇させられ得、それ により溶液中の不溶性の塩の溶解度は上昇する。不溶性の塩が新たな溶液中で完 全に可溶性であることは必要ではなく、代わりに少なくとも僅かに可溶性である ことのみが必要とされる。この関係において、溶解増強剤を新たな溶液にさらに 添加して、不溶性の塩の見かけの溶解度を上昇させてもよい。1つの実施態様で は、この溶液が水性である場合には、少量のアルコール(例えば、メタノールま たはエタノール)の添加により不溶性の塩の溶解度を上昇させることができる。 あるいは、および/または、さらに、新たな溶液は、不溶性の塩の溶解度を上昇 させるために加熱され、攪拌されまたは加圧下に配置される。 3つの選択工程の第2は、サイズ選択性ディバイダーまたはサイズ選択性膜を 利用する工程を含む。廃液は、必要に応じて濃縮された後、サイズ選択性ディバ イダー(例えば、サイズ選択性カチオン選択性膜)またはサイズ選択性膜(例え ば、ナノ濾過膜)と接触させられる。サイズ選択性ディバイダーまたは膜は、サ イズ、分子量、ならびに充填の規模およびタイプを包含する多くの因子に依存し て、特定のイオンがそれを通過することを可能にする。 一般的に言えば、本実施態様における廃液は、電気化学セルに仕込まれる前に 2つの手段のうちの1つに供される。第1の手順は、廃液を、ディバイダーと、 好ましくはサイズ選択性カチオン選択性膜を備える第1の電気化学セルに仕込む 工程を含み;第2の手順は、有機塩(例えば、オニウム塩)を形成し、その後、 有機塩溶液をサイズ選択性膜(例えば、ナノ濾過膜)と接触させる工程を含む。 両手順は、廃液を電気化学セルに仕込む工程の前に行われてもよいが、これら2 つの手順の1つのみを行うことが好ましい。 1つの実施態様では、廃液をサイズ選択性ディバイダーまたは膜のいずれかと 接触させる前に、廃液は処理され、廃液中の有機カチオンからの有機塩を含有す る溶液を形成する。好ましくは、有機塩は、廃液をサイズ選択性膜(例えば、ナ ノ濾過膜)と接触させる前に形成される。好適な実施態様では、有機塩は、高分 子量のオニウム塩である。有機塩は、溶液中で可溶性であるか、あるいは完全ま たは部分的に不溶性であってもよい。有機塩の溶解度は、好ましくは温度に依存 して変化する。廃液がナノ濾過膜のようなサイズ選択性膜と接触させられる実施 態様においては、新たに形成された有機塩は、サイズ選択性膜をほとんど通過し そうになく、それによりサイズ選択性膜を通過する不純物の相対量が上昇する。 1つの実施態様では、塩または酸は廃液に添加され、それにより高分子量の有 機塩を形成する。添加される塩または酸は、好ましくは無機塩または無機酸であ る。有機塩を形成する塩の例としては、アンモニウム、ナトリウム、カリウムお よび他の金属の過塩素酸塩;アンモニウム、ナトリウム、カリウムおよび他の金 属のヘキサフルオロアルミネート;アンモニウム、ナトリウム、カリウムおよび 他の金属のヘキサフルオロアンチモネート;アンモニウム、ナトリウム、カリウ ムおよび他の金属のヘキサフルオロアルセネート;アンモニウム、ナトリウム、 カリウムおよび他の金属のヘキサフルオロホスフェート;アンモニウム、ナトリ ウム、カリウムおよび他の金属のヘキサフルオロシリケート;アンモニウム、ナ トリウム、カリウムおよび他の金属のヘキサフルオロチタネート;アンモニウム 、ナトリウム、カリウムおよび他の金属のヘキサフルオロジルコネート;アンモ ニウム、ナトリウム、カリウムおよび他の金属のヨウ化物およびヨウ素酸塩;ア ンモニウム、ナトリウム、カリウムおよび他の金属の過ヨウ素酸塩;アンモニウ ム、ナトリウム、カリウムおよび他の金属の過硫酸塩;アンモニウム、ナトリウ ム、カリウムおよび他の金属の臭化物;アンモニウム、ナトリウム、カリウムお よび他の金属のフッ化物および塩化物;アンモニウム、ナトリウム、カリウムお よび他の金属のピクリン酸塩;アンモニウム、ナトリウム、カリウムおよび他の 金属のスルフェート;アンモニウム、ナトリウム、カリウムおよび他の金属のニ トレート;アンモニウム、ナトリウム、カリウムおよび他の金属の過マンガン酸 塩などが挙げられる。有機塩の形成を生じる酸の例としては、過塩素酸、ヨウ化 水素酸、(テトラフッ化ホウ酸を含む)フッ化ホウ酸、ヘキサフルオロリン酸、 硫酸、硝酸、リン酸、亜リン酸、ポリリン酸、塩酸、臭化水素酸、ピクリン酸、 過マンガン酸、および上記塩にほぼ対応する任意の酸が挙げられる。 他の実施態様においては、有機塩は、イオン交換システムを用いるイオン交換 技術を経て形成される。イオン交換は、カラムの変わりとなり得る。有機塩は、 (有機水酸化物からの)有機カチオンと(添加された塩あるいは酸またはイオン 交換からの)アニオンとを含有する化合物により、少なくとも部分的に構成され る。 有機塩は、二酸化炭素との中和により形成されない。本実施態様では、炭酸水 素塩および炭酸塩の形成は望ましくない。対応する有機炭酸塩および有機炭酸水 素塩がプロセスを複雑化し、サイズ選択性ディバイダーおよびサイズ選択性膜お よび/または電気化学セルを分解するからである。 有機塩は、有機カチオンおよび上記対応するアニオンにより構成される塩を含 む。特定の例としては、有機塩化物塩、有機過塩素酸塩、有機ヨウ化物塩、上記 ヘキサフルオロ化合物のような有機フッ化物塩(フッ素原子を含有するアニオン )、有機臭化物塩、有機ピクリン酸塩、有機過マンガン酸塩、有機硝酸塩、また は上記アニオンに対応する任意の塩が挙げられる。有機塩のアニオンは、有機カ チオンの特定の性質、生じる有機塩および金属イオン不純物の塩の相対的な溶解 度を含む多くの因子に基づいて選択される。 他の実施態様においては、必要に応じて廃液を濃縮し、そして有機塩を形成し た後、廃液はサイズ選択性膜と加圧下で接触させられる。好適な実施態様におい ては、サイズ選択性膜は、ナノ濾過膜のようなマイクロ濾過膜である。付与され る圧力は、一般に少なくとも約100psi、好ましくは約200psi〜約1 ,000psi、より好ましくは約300psi〜約800psiである。 他の好適な実施態様においては、特に有機塩が形成された後、有機塩の濃度は 、溶液の約1重量%と約5重量%との間であるように調節される。サイズ選択性 膜は、一般に、圧力セル中に存在するかまたはカートリッジの形態で存在する。 廃液は、充分な圧力下にてサイズ選択性膜と接触させられ、それにより金属イオ ン不純物はサイズ選択性膜を通過する。代表的な操作においては、廃液の一部( 例えば、1/4、1/2、または3/4)はサイズ選択性膜を通過させられ、サ イズ選択性膜を通過しない部分に有機塩を残す。 有機塩を含有するサイズ選択性膜を通過しない溶液の一部は、量が減少した金 属イオン不純物含み、および/またはオニウムイオンと金属イオン不純物との比 は、サイズ選択性膜と接触する前の溶液の比よりも大きい。有機塩は、溶出また は逆洗浄技術によりサイズ選択性膜から得られる。この有機塩を含有する溶液は 、次いで、電気化学セルに仕込まれ、有機水酸化物を精製および/または再生す る。 サイズ選択性膜の例としては、Kinyat-Weizmann LTD.製のMPF−34ナノ濾 過膜、LCI,Inc.製のDesal−5およびHydronautics製のESNAナノ濾過 膜が挙げられる。他のナノ濾過膜はDow and FilmTecより入手可能である。 他の実施態様においては、廃液(必要に応じて濃縮される)は、サイズ選択性 ディバイダーを備える第1の電気化学セルに仕込まれる。本実施態様においては 、本発明のプロセスは、2つの電気化学セルの使用を含む。本実施態様において は、第1の電気化学セルは、少なくともアノード、カソード、およびディバイダ ーを備える。必要に応じて、第1の電気化学セルはさらに、双極性膜を備える。 好適な実施態様においては、ディバイダーは、カチオン選択性膜、より好ましく はサイズ選択性カチオン選択性膜である。廃液は、第1の電気化学セルに仕込ま れ、その際、電気化学セルに電流を通す結果として、金属イオン不純物(例えば 、リチウム、ナトリウム、およびカリウム)は、サイズ選択性ディバイダーを通 過することにより、廃液から離れる。後述する本発明のすべての実施態様に用い られる電気化学セルの関連する説明は、本実施態様の第1の電気化学セルに適用 可能であり、そして簡潔のため、本セクションにて繰り返さない。 本実施態様における電気化学セルは、少なくとも2つの区画、すなわち、供給 -回収区画および廃棄区画、および必要に応じて水区画および/または通過区画 を備える。ある実施態様においては、本実施態様の第1の電気化学セルは、上記 区画のそれぞれを2つまたはそれ以上を有し得る。例えば、1つの実施態様にお いては、本実施態様の第1の電気化学セルは、2つの供給回収-区画、1つの水 区画、および2つの廃棄区画を有し得る。溶液は各区画に仕込まれる。溶液は、 水ベースの溶液、アルコールまたはグリコールベースの溶液または他の有機溶液 、あるいはそれらの組合わせであり得る。好適な実施態様においては、各区画に 仕込まれる溶液は水溶液である。 供給回収区画に仕込まれる溶液は、特定の濃度でリサイクルまたは精製される べき有機水酸化物および金属イオン不純物のような不純物を含有する。供給-回 収区画に初めに仕込まれる有機水酸化物の濃度は、約1重量%〜約20重量%、 より好ましくは約2重量%〜約10重量%の範囲内である。溶液はまた、ほとん ど場合において、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネ シウムイオン、およびカルシウムイオンのような金属イオン不純物を含有する。 廃棄区画は、最初に溶液、好ましくは水溶液とともに仕込まれる。廃棄区画に 仕込まれた溶液は、イオン性化合物を含有していてもよく、していなくてもよい 。第1の電気化学セルに電流を通した後、有機水酸化物は、供給-回収区画から 回 収され得る。供給-回収区画から回収される有機水酸化物の濃度は、初めに供給- 回収区画に仕込まれた溶液中の有機水酸化物の初期濃度と同様であるか、または それより高くてもよい。 電流を通すと、金属イオン不純物はディバイダーを介して移動し、そして好適 な実施態様においては、サイズ選択性カチオン選択性膜を通過して廃棄区画に移 動する。その結果、供給-回収区画から回収された溶液の、金属イオン不純物含 量は著しく少ない。サイズ選択性カチオン選択性膜の例としては、Tokuyama Sod a製のCMSイオン選択性膜およびAsahi Glass製のCSVイオン選択性膜が挙げ られる。 本実施態様に用いられ得る第1の電気化学セルのいくつかの実施態様を、図を 参照して説明する。第1の電気化学セルの2つの実施態様が図に記載されている が、図に特に記載されていない、さらなる多くの実施態様が本発明の範囲内に存 在することは当業者に容易に明らかである。 第1の電気化学セルの実施態様を図1に示す。この図1は電気化学セル10の 模式図であり、電気化学セル10は、アノード11と、カソード12と、アノー ド11から始まり、順にディバイダー13(好ましくは、サイズ選択性ディバイ ダー)(好適な実施態様はサイズ選択性カチオン選択性膜である)を備えるユニ ットセルとを備える。電気化学セル10は、2つの区画、すなわち、供給-回収 区画14および廃棄区画15を備える。 図1に示される電気化学セル10の操作においては、有機水酸化物および金属イ オン不純物を含有する溶液は、供給-回収区画14に仕込まれる。水は廃棄区画 15に仕込まれる。電気ポテンシャルがアノードとカソードとの間で印加され、 維持されて、セルを横断する電流を生じ、それによって、少なくともいくつかの 金属イオン不純物が、カソードの方に誘引され、そしてディバイダー13を通過 し、廃棄区画15に至る。有機水酸化物は供給-回収区画内に残り、初めにその 中に仕込まれた溶液と比較してより少量の金属イオン不純物を含有する有機水酸 化物の所望の溶液を生成する。より少量の金属イオン不純物を含有する新たな有 機水酸化物溶液は、供給-回収区画14から回収される。 電気化学セルの他の実施態様を図12に示す。この図12は、電気化学セル1 80の模式図であり、2つのユニットセルを含有するがより多くのユニットセル がその中に含まれ得る。電気化学セル180は、アノード181、カソード18 2、ならびにアノード181から始まり、順に、第1のサイズ選択性カチオン選 択性膜183、双極性膜184、および第2のサイズ選択性カチオン選択性膜1 85を備える。双極性膜184は、アノード181に対向するそのアニオン選択 性面(図示せず)、およびカソード182に対向するカチオン選択性面(図示せ ず)を有する。電気化学セル180は4つの区画、すなわち、第1の供給-回収 区画186、第1の廃棄区画187、第2の供給-回収区画188、および第2 の廃棄区画189を備える。 図12に示される電気化学セル180の操作において、有機水酸化物と金属イ オン不純物とを含有する溶液は、供給-回収区画186および188に仕込まれ る。水は廃棄区画187および189に仕込まれる。電気ポテンシャルがアノー ドとカソードとの間で印加および維持されて、セルを横断する電流を生じ、それ によって、少なくともいくつかの金属イオン不純物が、カソードの方に誘引され 、そして第1または第2のサイズ選択性カチオン選択性膜183または185の いずれかを通過し、廃棄区画187または189に至る。有機水酸化物は供給- 回収区画内に残り、初めにその中に仕込まれた溶液と比較してより少量の金属イ オン不純物を含有する有機水酸化物の所望の溶液を生成する。より少量の金属イ オン不純物を含有する新たな有機水酸化物溶液は、供給-回収区画186および 188から回収される。 次いで、供給-回収区画から回収されたより少量の金属イオン不純物を含有す る廃液は、第2の電気化学セルに仕込まれ得、有機水酸化物が精製および/また は再生され得る。 3つの選択工程のうちの第3は、廃液を金属イオン捕捉剤と接触させる工程を 含む。有機水酸化物と不純物とを含有する廃液は、必要に応じて濃縮された後、 金属イオン捕捉剤と接触させられる。金属イオン捕捉剤は、第4級アンモニウム イオンの存在下で金属イオンと選択的反応または錯形成する化合物である。本発 明において、金属イオンとしては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属 、および他の金属のイオンが挙げられる。より詳細には、金属イオンとしては、 リ チウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシ ウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、スカンジウム、チタン、バナジ ウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、イットリウム、 ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ルビジウム、ロジウム、パラジウム、銀、 カドミウム、タングステン、オスミウム、イリジウム、白金、金、アルミニウム 、インジウム、錫、鉛、アンチモン、ビスマス、タリウム、およびその他、のイ オンが挙げられる。好適な実施態様においては、金属イオン捕捉剤は、環状エー テル化合物を含有する。より好適な実施態様においては、金属イオン捕捉剤は、 クラウンエーテルまたはクリプタンドの少なくとも1種を含有する。他の実施態 様においては、金属イオン捕捉剤は、エーテル部位を有するポリマー、そしてよ り詳細には環状エーテル部位またはクリプタンド部位を有するポリマーを含有す る。 環状エーテル化合物の特定の例としては、12-クラウン-4(1,4,7,10-テトラオ キサシクロドデカン);15-クラウン-5(1,4,7,10,13-ペンタオキサシクロペン タデカン);18-クラウン-6(1,4,7,10,13,16-ヘキサオキサシクロオクタデカン );(12-クラウン-4)-2-メタノール(2-(ヒドロキシメチル)-12-クラウン-4 -);(+)-(18-クラウン-6)-2,3,11,12-テトラカルボン酸、4'-アミノベン ゾ-15-クラウン-5;4'-アミノベンゾ-18-クラウン-6;2-(アミノメチル)-15- クラウン-5;2-(アミノメチル)-18-クラウン-6;4'-アミノ-5'-ニトロベンゾ- 15-クラウン-5;1-アザ-12-クラウン-4;1-アザ-15-クラウン-5:1-アザ-18-ク ラウン-6;ベンゾ-12-クラウン-4;ベンゾ-15-クラウン-5;ベンゾ-18-クラウン -6;ビス[(ベンゾ-15-クラウン-5)-15-イルメチル]ピメレート;4'-ブロモベ ンゾ-18-クラウン-6;ジベンゾ-18-クラウン-6;ジベンゾ-24-クラウン-8;ジベ ンゾ-30-クラウン-10:ar,ar'-ジ-tert-ブチルジベンゾ-18-クラウン-6;ジシク ロヘキサノ-18-クラウン-6;ジシクロヘキサノ-24-クラウン-8;4'-ホルミルベ ンゾ-15-クラウン-5;2-(ヒドロキシメチル)-12-クラウン-4;2-(ヒドロキシ メチル)-15-クラウン-5;2-(ヒドロキシメチル)-18-クラウン-6;4'-ニトロ ベンゾ-15-クラウン-5;4-ビニルベンゾ-18-クラウン-6;1,8-ジヒドロキシ-ジ ベンゾ-14-クラウン-4;1,11-ジオール-20-クラウン-6;ポリ[(ジベンゾ-18-ク ラウン-6)-コホルムアルデヒド];およびビス[(12-クラウン-4)-2-メチル]2- メチル-2-ドデシルマロネートのようなクラウンエーテルが挙げられる。式の種 々の例および環状エーテル化合物の調製方法は、Crakowiakらに与えられた米国 特許第5,393,892号に記載されており、その主題は本明細書により参考として援 用される。クリプタンドとしては、2.2.2-クリプテートおよび2.2.1-クリプテー トのような、環構造中に窒素原子をさらに含有する環状エーテル化合物が挙げら れる。 1つの実施態様においては、金属イオン捕捉剤はさらに調製されることなく使 用され得る。他の実施態様においては、金属イオン捕捉剤はポリマーに取り込ま れ、その結果、ポリマーは環状エーテル部位、特にクラウンエーテル部位を含有 する。特定の例としては、ホルムアルデヒドとジベンゾ-18-クラウン-6とのポリ マー反応生成物がある。他の実施態様においては、金属イオン捕捉剤または金属 イオン捕捉剤を含有するポリマーは支持体に結合される。支持体は、ポリマービ ーズ、膜、シリコーン含有化合物であり得、あるいは金属イオン捕捉剤またはそ れらのポリマーに順番に結合するシリコーン化合物に結合した支持体、砂、シリ カゲル、ガラス、ガラス繊維、アルミナ、酸化ニッケル、ジルコニア、またはチ タニア、あるいは金属イオン捕捉剤を含有する他の媒体であり得る。 廃液を、金属イオン補足剤の状態に一般的に依存する種々の異なる方法で、金 属イオン補足剤と接触させる。例えば、廃液は、容器中の金属イオン補足剤と組 合わされ得るし、廃液は、支持体上に金属イオン補足剤を含有するカラムを通過 させ得るし、廃液は、金属イオン補足剤を含有する媒体を通過させ得る、などで ある。廃液を金属イオン補足剤と接触させるための方法論については特に限定さ れない。好適な実施態様においては、金属イオン補足剤がポリマービーズに結合 され、それ自体はカラムにより含有されている場合、廃液はカラムに通される。 金属イオン補足剤が、ポリマービーズに結合され、容器内に収容された実施態様 においては、廃液が添加され、そして容器は必要に応じて振とうされるか、そう でなければ攪拌され、その後、溶液がポリマービーズから分離される。 好適な実施態様においては、廃液を金属イオン補足剤と接触させる工程が、電 気化学セルを含む工程前に行われることが重要である。その結果、金属イオンの 実質的な量が電気化学セルに導入されない。これは重要である。いくつかの実施 態様において、廃液中の金属イオンの実質的な量が電気化学セルを含む工程の効 率を低減させ得るからである。これに関連して、金属イオンの実質的な量は回収 された有機水酸化物に混入し得る。他の実施態様においては、廃液は電気化学セ ルに仕込まれ、そして電気化学セルから回収された溶液は、その後、金属イオン 補足剤と接触させられる。この第3の選択的実施態様においては、言い換えれば 、金属イオン補足剤と接触する前または接触した後に、上記のような有機水酸化 物を含有する廃液は電気化学セルに添加される。 本発明のプロセスによれば、上記のような有機水酸化物は、電気化学セルを含 む工程を包含するプロセスにおいて精製またはリサイクルされる。電気化学セル を含む工程は、電解セルにおける電解によるかまたは電気透析セルにおける電気 透析によるものであり得る。電気化学セルは、一般的に言えば、少なくともアノ ード、カソード、およびディバイダー、および/またはアノードとカソードとの 間に操作的な位置付けのために組み立てられた1つまたはそれ以上のユニットセ ルを備える。種々のユニットセルおよび複数のユニットセルを備える多くの電解 および電気透析セルは本明細書中に記載されており、本発明のプロセスにおいて 有用である。複数のユニットセルは、アノードとカソードとの間の多くの区画に より定義付けされ得る(例えば、図6を参照のこと)か、または複数のユニット セルは、アノードとカソードとを含む多くの区画により定義付けられ得る(例え ば、図3を参照のこと)。アノードとカソードとを含む複数のユニットセルは、 単極構造(例えば、図3を参照のこと)、または双極構造(例えば、図7を参照 のこと)を取り得る。使用され得るユニットセルの数は特に限定されない。それ にも関わらず、1つの実施態様においては、本発明により使用される電気化学セ ルは、1個〜約25個のユニットセル、好ましくは1個〜約10個のユニットセルを 備える。 ユニットセルは、アノード、カソード、および1つまたはそれ以上のディバイ ダーまたはセパレータにより定義付けられる2つまたはそれ以上の区画を備え得 る。このディバイダーまたはセパレータは、(1)スクリーン、フィルター、ダ イアフラムなどの非イオン性微細孔拡散バリアであって、特定のイオンを通過さ せるか、または通過させない制御された孔サイズまたは孔サイズ分布を有し得る か、もしくは(2)アニオン選択性膜およびカチオン選択性膜のようなイオン性 ディバイダーまたはセパレータであり得、これらは使用により、一般に有機水酸 化物を高純度および高収率で生成するので好適とされる。本発明に用いられる電 気化学セルにおいて有用な種々のディバイダーは以下により充分に記載される。 本発明の電気化学セルは、少なくとも2つの区画、すなわち、供給区画および 回収区画を備える。必要に応じて、本発明の電気化学セルが、少なくとも1つの 水区画、通過区画、および/または無機塩または無機酸回収区画を備え得る。特 定の実施態様においては、本発明の電気化学セルは、2つまたはそれ以上の上記 区画のそれぞれを有し得る。他の実施態様においては、電気化学セルは、上記1 つまたはそれ以上の区画を2つまたはそれ以上有し得る。例えば、1つの実施態 様では、電気化学セルは、供給区画、2つの水区画または通過区画、および回収 区画を有し得る。 溶液は各区画に仕込まれる。溶液は、水ベースの溶液、アルコールまたはグリ コールベースの溶液、他の有機溶液、あるいはそれらの組合わせであり得る。好 適な実施態様においては、各区画に仕込まれた溶液は水溶液である。供給区画に 仕込まれた溶液は、特定濃度にてリサイクルまたは精製されるべき有機水酸化物 (水不溶性塩、有機塩および/または有機水酸化物)のいくつかの形態または前 駆体を含有する。供給区画に初めに仕込まれる水−不溶性塩、有機塩および/ま たは有機水酸化物の濃度は、約0.1M〜約2Mの範囲内である。好適な実施態 様においては、濃度は約0.2M〜約1Mである。2つまたはそれ以上の供給区 画を備える電気化学セルにおいて、濃度は各供給区画について同一であってもよ く、異なっていてもよい。セルに仕込まれる溶液中の水−不溶性塩、有機塩、お よび/または有機水酸化物の濃度は、約1重量%〜約20重量%、より頻繁には 約2重量%と約10重量%との間である。供給区画は、その用語が暗に示すよう に本発明によってリサイクルまたは処理されるべき廃液に由来するいくつかの形 態の有機水酸化物を含有する溶液を保持する。 回収区画は、最初に溶液、好ましくは水溶液とともに仕込まれる。回収区画に 仕込まれる溶液は、イオン性化合物を含有していてもよく、含有していなくても よい。電気化学セルに電流を通した後、有機水酸化物は、特定の濃度で回収区画 から回収され得るか、得られ得る。電気化学セルに電流を通した後、回収区画に おける有機水酸化物の濃度は、一般に、供給区画に最初に仕込まれた溶液におけ る有機水酸化物の濃度よりも高い。1つの実施態様では、回収区画における有機 水酸化物の濃度は、約0.1Mを上回る。他の実施態様においては、回収区画に おける有機水酸化物の濃度は約0.2Mを上回る。好適な実施態様においては、 回収区画における有機水酸化物の濃度は約1Mを上回る。2つまたはそれ以上の 回収区画を備える電気化学セルにおいては、回収区画から回収された溶液におけ る有機水酸化物の濃度は、各回収区画について同一であってもよく、異なってい てもよい。 水区画は、もし存在するのであれば、イオン性化合物の溶液を特定濃度で含有 する。イオン化合物を含有する水区画は、導電性を維持し、かつ、セル電圧の操 作をより低下させ得るように作用する。イオン性化合物は、電解質のような溶液 中でイオン化する化合物である。イオン性化合物の例としては、塩、金属塩、お よび酸、または水に溶解した場合にアニオンとカチオンとを形成する任意の化合 物が挙げられる。好適な実施態様においては、イオン性化合物は、供給区画に仕 込まれる有機水酸化物と同じである。他の好適な実施態様においては、イオン性 化合物のアニオンまたはカチオンのいずれかは、供給区画に仕込まれる有機水酸 化物の有機カチオンまたは水酸化物アニオンのいずれかと同じである。他の実施 態様においては、イオン性化合物は供給区画に仕込まれる有機水酸化物と異なる 。水区画に仕込まれる溶液におけるイオン性化合物の濃度は、約0.1M〜約5 Mの範囲内である。好適な実施態様においては、濃度は約0.3M〜約3Mであ る。そして、最も好適な実施態様においては、濃度は約0.5M〜約2Mである 。2つまたはそれ以上の水区画を備える電気化学セルにおいては、水区画に仕込 まれる溶液におけるイオン性化合物の濃度は、各水区画について同一であっても よく、異なっていてもよい。 通過区画は、もし存在するのであれば、最初に溶液、好ましくは水溶液ととも に仕込まれる。通過区画に仕込まれる溶液はイオン性化合物を含有していてもよ く、含有していなくてもよい。イオン性化合物は、もし存在するのであれば、水 区画のイオン性化合物と同一でもよく、異なっていてもよい。電気化学セルに電 流を通した後、有機水酸化物は、通過区画が使用される実施態様においては、通 過区画を通過する。最も所望されない不純物が通過区画を通過しないので、通過 区画はさらに有機水酸化物を精製するように作用する。 無機塩または無機酸回収区画は、もし存在するのであれば、最初に溶液、好ま しくは水溶液とともに仕込まれる。無機塩または無機酸回収区画に仕込まれる溶 液は、イオン性化合物を含有していてもよく、含有していなくてもよい。イオン 性化合物は、もし存在するのであれば、水区画のイオン性化合物と同一であって もよく、異なっていてもよい。電気化学セルに電流を通した後、有機カチオンは カソードまで移動し、一方で、無機塩または無機酸回収区画が使用される実施態 様においては、水不溶性塩からのアニオンが、供給区画から無機塩または無機酸 回収区画まで通過する。最も所望されない不純物は、無機塩または無機酸回収区 画内にまで通過してこないので、無機塩または無機酸は回収され得、特に連続操 作において、水−不溶性塩を沈殿させるために廃液に添加される塩または酸とし て使用され得る。 本発明において使用され得る電気化学セルのいくつかの実施態様を図面を参照 して記載する。種々の電気化学セルの多くの実施態様が図面に記載されているが 、本発明の範囲内に存在する図面に詳細に記載されていない、さらなる多くの実 施態様は当業者にとって容易に明らかである。 電気化学セルの実施態様を図1に示す。図1は、電気化学セル10の模式図で ある。電気化学セル10は、アノード11と、カソード12と、アノード11か ら始まり、順に、ディバイダー13(好適な実施態様はカチオン選択性膜である )を備えるユニットセルとを備える。電気化学セル10は、2つの区画、すなわ ち、供給区画14および回収区画15を備える。このセルは、好ましくは3つの 選択工程のいずれかと組合せて使用され得る。 図1に示される電気化学セル10の操作において、過塩素酸オニウム、有機塩 および/または有機水酸化物のような水−不溶性塩を含有する溶液は、供給区画 14に仕込まれる。水は回収区画15に仕込まれる。電気ポテンシャルがアノー ドとカソードとの間で印加され、維持されて、セルを横断して電流を生じ、それ によって、オニウムカチオンまたは有機カチオンが、カソードの方に誘引され、 そしてディバイダー13を通過し、回収区画15に至る。オニウムカチオンまた は有機カチオンは、回収区画内で水酸化物イオンと結合して、所望の水酸化オニ ウムを生成する。不純物はカソードに誘引されないか、またはディバイダーを通 過しない。したがって、不純物は供給区画内に残存する。再生された水酸化オニ ウムが形成され、回収区画15から回収される。 電気化学セルの他の実施態様を図2に示す。図2は、電気化学セル20の模式 図である。電気化学セル20は、アノード21と、カソード22と、アノード2 1から始まって、順に、アニオン選択性膜23およびカチオン選択性膜24を備 えるユニットセルとを備える。電気化学セル20は、3つの区画、すなわち、無 機塩または無機酸回収区画25、供給区画26および回収区画27を備える。こ のセルは、好ましくは3つの選択工程のいずれかと組合せて用いられ得る。 図2に示される電気化学セル20の操作においては、水−不溶性塩、有機塩お よび/または有機水酸化物を含有する溶液は、供給区画26に仕込まれる。水は 、無機塩または無機酸回収区画25と回収区画27とに仕込まれる。電気ポテン シャルがアノードとカソードとの間で印加され、維持されて、セルを横断して電 流を生じ、それによって、水−不溶性塩、有機塩および/または有機水酸化物の 有機カチオンが、カソードの方に誘引され、そしてカチオン選択性膜24を通過 し、回収区画27に至る。有機カチオンは、回収区画内の水酸化物イオンと結合 して、所望の有機水酸化物を生成する。不純物はアノードに誘引され、および/ またはそれらはカソードに誘引されず、および/またはそれらはカチオン選択性 膜24を通過せずおよび/または供給区画内に残存する。再生された有機水酸化 物が形成され、回収区画27から回収される。同時に、水−不溶性塩、有機塩お よび/または有機水酸化物のアニオンはアノードに誘引され、それによりアニオ ン選択性膜23を通過し、無機塩または無機酸回収区画25に至る。アニオンは 、無機塩または無機酸回収区画25内でカチオンと結合して酸または塩を生成す る。次いで、酸または塩は、無機塩または無機酸回収区画25から回収され、連 続的なプロセスが用いられる場合、さらなる水−不溶性塩を沈殿させるために再 使用され得る。 他の実施態様においては、図2の電気化学セルと類似するが、単極構造におい て利用される2つのユニットセルを有するポリユニットセルである点で異なる電 気化学セルを図3に示す。図3は、電気化学セル30の模式図である。電気化学 セル30は、第1のアノード31と、第2のアノード32と、カソード35と、 2つのユニットセルとを備え、この2つのユニットセルは、第1のカソード31 から始まり、順に、第1のアニオン選択性膜33、第1のカチオン選択性膜34 、カソード35、第2のカチオン選択性膜36および第2のアニオン選択性膜3 7を備える。図3に示される電気化学セル30は、6つの区画、すなわち、第1 の無機塩または無機酸回収区画38、第1の供給区画39、第1の回収区画40 、第2の回収区画41、第2の供給区画42および第2の無機塩または無機酸回 収区画43を備える。このセルは、好ましくは3つの選択的工程のいずれかと組 合せて用いられ得る。 図3に示される電気化学セルの操作において、水溶液が、無機塩または無機酸 回収区画および回収区画に仕込まれる。水−不溶性塩、有機塩および/または有 機水酸化物を含有する溶液が供給区画に仕込まれる。電気ポテンシャルがアノー ドとカソードとの間で印加され、維持されて、セルを横断して電流を生じ、それ によって、水−不溶性塩、有機塩および/または有機水酸化物の有機カチオンが 、カソードに誘引され、それにより第1のカチオン選択性膜34または第2のカ チオン選択性膜36のいずれかを通過し、回収区画40および41に至る。同時 に、水−不溶性塩、有機塩および/または有機水酸化物のアニオンは各々のアノ ードに誘引され、それにより第1のアニオン選択性膜33または第2のアニオン 選択性膜37のいずれかを通過し、無機塩または無機酸回収区画38および43 に至る。有機カチオンは水酸化物イオンと結合して、回収区画40および41内 で所望の有機水酸化物を生成する。次いで、有機水酸化物は回収区画40および 41から回収される。アニオンはカチオンと結合して、無機塩または無機酸回収 区画38および43内で酸または塩を生成する。次いで、酸または塩は無機塩ま たは無機酸回収区画38および43から回収され、連続的なプロセスが用いられ る場合、さらなる水−不溶性塩を沈殿させるために再使用され得る。 電気化学セルの他の実施態様を図4に示す。図4は、電気化学セル50の模式 図である。電気化学セル50は、アノード51、カソード52およびユニットセ ルを備え、このユニットセルは、アノード51から始まり、順に、アニオン選択 性膜53、第1のカチオン選択性膜54、および第2のカチオン選択性膜55を 備える。この電気化学セル50は、4つの区画、すなわち、無機塩または無機酸 回収区画56、供給区画57、通過区画58、および回収区画59を備える。こ のセルは、好ましくは、3つの選択工程のどれかと組合せて用いられ得る。 図4に示される電気化学セル50の操作においては、水−不溶性の塩、有機塩 および/または有機水酸化物を含有する溶液が供給区画57に仕込まれる。水が 無機塩または無機酸回収区画56、通過区画58、および回収区画59に仕込ま れる。電気ポテンシャルがアノードとカソードとの間に印加され、維持されて、 セルを横断して電流が生じる。それによって、水−不溶性塩、有機塩および/ま たは有機水酸化物の有機カチオンはカソードの方に誘引され、第1および第2の カチオン選択性膜54および55、並びに通過区画58を通過し、回収区画59 に至る。有機カチオンは、回収区画内で水酸化物イオンと結合し、所望の有機水 酸化物を形成する。不純物はアノードに誘引される、および/またはカソードに 誘引されない、および/または第1または第2のカチオン選択性膜54および5 5を通過しない、および/または供給区画に残存する。再生された有機水酸化物 が形成され、回収区画59から回収される。同時に、水−不溶性塩、有機塩およ び/または有機水酸化物のアニオンは、アノードに誘引され、それによって、ア ニオン選択性膜53を通過し、無機塩または無機酸回収区画56に至る。アニオ ンは、無機塩または無機酸回収区画56内でカチオンと結合して、酸または塩を 形成する。次いで、この酸または塩は、無機塩または無機酸回収区画56から回 収され、連続的なプロセスが用いられる場合、さらなる水−不溶性塩を沈澱させ るために再利用され得る。 電気化学セルの他の実施態様は、図5に示される。図5は、電気化学セル60 の模式図である。電気化学セル60は、アノード61、カソード62およびユニ ットセルを備え、このユニットセルは、アノード61から始まり、順に、双極性 膜63、アニオン選択性膜64、およびカチオン選択性膜65を備える。この双 極性膜63はアノード61に対向するアニオン選択性面(図示せず)とカソード 62に対向するカチオン選択性面(図示せず)を備える。電気化学セル60は4 つの区画、すなわち、水区画66、無機塩または無機酸回収区画67、供給区画 68、および回収区画69を備える。このセルは、好ましくは3つの選択工程の どれかと組合せて使用され得る。 図5に示す電気化学セル60の操作においては、水−不溶性の塩、有機塩およ び/または有機水酸化物を含有する溶液が供給区画68に仕込まれる。水は無機 塩または無機酸回収区画67、および回収区画69に仕込まれる。水およびイオ ン性化合物は水区画66に仕込まれる。電気ポテンシャルがアノードとカソード との間に印加され、維持され、セルを横断して電流が生じる。それによって、水 −不溶比塩、有機塩および/または有機水酸化物の有機カチオンはカソードの方 に誘引され、カチオン選択性膜65を通過し、回収区画69に至る。有機カチオ ンは、回収区画内の水酸化物イオンと結合し、所望の有機水酸化物を形成する。 不純物はアノードに誘引される、および/またはカソードに誘引されない、およ び/またはカチオン選択性膜65を通過しない、および/または供給区画に残存 する。再生された有機水酸化物が形成され、回収区画69から回収される。同時 に、水−不溶性塩、有機塩および/または有機水酸化物のアニオンは、アノード に誘引され、それによって、アニオン選択性膜64を通過し、無機塩または無機 酸回収区画67に至る。アニオンは、無機塩または無機酸回収区画67内でカチ オンと結合して、酸または塩を形成する。次いで、この酸または塩は、無機塩ま たは無機酸回収区画67から回収され、連続的なプロセスが用いられる場合、さ らなる水−不溶性塩を沈澱させるために再利用され得る。 電気化学セルの他の実施態様は、図6に示される。図6は、図5のセルと類似 する2つのユニットセルを含む電気化学セル70の模式図である。電気化学セル 70は、アノード71、カソード72およびアノード71から始まり、順に、第 1の双極性膜73、第1のアニオン選択性膜74、第1のカチオン選択性膜75 、第2の双極性膜76、第2のアニオン選択性膜77、および第2のカチオン選 択性膜78を備える。双極性膜73および76は、アノード71に対向するアニ オン選択性面(図示せず)とカソード72に対向するカチオン選択性面(図示せ ず)を有している。電気化学セル70は7つの区画、すなわち、水区画79、第 1の無機塩または無機酸回収区画80、第1の供給区画81、第1の回収区画8 2、第2の無機塩または無機酸回収区画83、第2の供給区画84、および第2 の回収区画85を備える。このセルは、好ましくは、3つの選択工程のどれかと 組合せて用いられ得る。 図6に示す電気化学セル70の操作においては、水−不溶性の塩、有機塩およ び/または有機水酸化物を含有する溶液が供給区画81および84に仕込まれる 。水は無機塩または無機酸回収区画および回収区画に仕込まれる。水およびイオ ン性化合物は水区画79に仕込まれる。電気ポテンシャルがアノードとカソード の間に印加され、維持され、セルを横断して電流が生じる。それによって、水− 不溶性塩、有機塩および/または有機水酸化物の有機カチオンはカソードの方に 誘引され、第1のカチオン選択性膜75または第2のカチオン選択性膜78のど ちらかを通過し、それぞれの回収区画82または85に至る。有機カチオンは、 回収区画内で水酸化物イオンと結合し、所望の有機水酸化物を形成する。不純物 はアノードに誘引される、および/またはカソードに誘引されない、および/ま たはカチオン選択性膜を通過しない、および/または供給区画に残留する。再生 された有機水酸化物が形成され、回収区画82および85から回収される。同時 に、水−不溶性塩、有機塩および/または有機水酸化物のアニオンは、アノード に誘引され、それによって、第1のアニオン選択性膜74または第2のアニオン 選択性膜77のどちらかを通過し、それぞれの無機塩または無機酸回収区画80 または83に至る。アニオンは、無機塩または無機酸回収区画内でカチオンと結 合して、酸または塩を形成する。次いで、この酸または塩は無機塩または無機酸 回収区画80および83から回収され、連続的なプロセスが用いられる場合、さ らなる水−不溶性塩を沈澱させるために再利用され得る。 別の実施態様として、図2に類似するが、双極性構造に用いられる2つのユニ ットセルのポリユニットセルである点で異なる電気化学セルを図7に示す。図7 は電気化学セル90の模式図である。電気化学セル90は、第1のアノード91 、第1のカソード92および第1のアノード91から始まり、順に、第1のアニ オン選択性膜93、第1のカチオン選択性膜94、第2のカソード95、第2の アノード96、第2のアニオン選択性膜97、および第2のカチオン選択性膜9 8を備える。図7に示される電気化学セル90は6つの区画、すなわち、第1の 無 機塩または無機酸回収区画99、第1の供給区画100、第1の回収区画101 、第2の無機塩または無機酸回収区画102、第2の供給区画103、および第 2の回収区画104を備える。このセルは、好ましくは、3つの選択工程のどれ かと組合せて用いられ得る。 図7に示す電気化学セルの操作においては、水溶液が無機塩または無機酸回収 区画および回収区画に仕込まれる。水−不溶性の塩、有機塩および/または有機 水酸化物を含有する溶液が供給区画に仕込まれる。電気ポテンシャルがアノード とカソードとの間に印加され、維持され、セルを横断して電流が生じる。それに よって、水−不溶性塩、有機塩および/または有機水酸化物の有機カチオンはカ ソードの方に誘引され、それによって第1のカチオン選択性膜94または第2の カチオン選択性膜98のどちらかを通過し、それぞれの回収区画101および1 04に至る。同時に、水−不溶性塩、有機塩および/または有機水酸化物のアニ オンは、それぞれのアノードに誘引され、それによって、第1のアニオン選択性 膜93または第2のアニオン選択性膜97のいずれかを通過し、無機塩または無 機酸回収区画99および102に至る。有機カチオンは回収区画101および1 04内で水酸化物イオンと結合し、所望の有機水酸化物を形成する。有機水酸化 物は、ついで、回収区画101および104から回収される。アニオンは、無機 塩または無機酸回収区画99および102内でカチオンと結合して、酸または塩 を形成する。次いで、この酸または塩は無機塩または無機酸回収区画99および 102から回収され、連続的なプロセスが用いられる場合、さらなる水−不溶性 塩を沈澱させるために再利用され得る。 別の実施態様として、双極性構造中の2つのユニットセルのポリユニットセル を有する電気化学セルを図8に示す。図8は電気化学セル110の模式図である 。電気化学セル110は、第1のアノード111、第1のカソード112および 第1のアノード111から始まり、順に、第1のカチオン選択性膜113、第2 のカチオン選択性膜114、第2のカソード115、第2のアノード116、第 3のカチオン選択性膜117、および第4のカチオン選択性膜118を備える。 図8に示される電気化学セル110は6つの区画、すなわち、第1の供給区画1 19、第1の通過区画120、第1の回収区画121、第2の供給区画122、 第 2の通過区画123、および第2の回収区画124を備える。このセルは、好ま しくは、3つの選択工程の第2および第3のステップと組合せて用いられ得る。 図8に示す電気化学セルの操作においては、水溶液は通過および回収区画に仕 込まれる。有機塩または有機水酸化物を含有する溶液が供給区画に供給される。 電気ポテンシャルがアノードとカソードとの間に印加され、維持され、セルを横 断して電流が生じる。それによって、有機塩または有機水酸化物の有機カチオン はカソードの方に誘引され、それによって、第1のカチオン選択性膜114また は第2のカチオン選択性膜118のどちらかを通過し、それぞれの回収区画12 1および124に至る。有機カチオンは、回収区画121および124内で水酸 化物イオンと結合し、所望の有機水酸化物を形成する。有機水酸化物は、ついで 、回収区画121および124から回収される。 電気化学セルの他の実施態様を図9に示す。図9は電気化学セル130の模式 図である。電気化学セル130は、アノード131、カソード132およびユニ ットセルを備える。ユニットセルは、アノード131から始まって、順に、第1 のカチオン選択性膜133および、第2のカチオン選択性膜134を備える。電 気化学セル130は3つの区画、すなわち供給区画135、通過区画136、お よび回収区画137を備える。このセルは、好ましくは、3つの選択工程の第2 および第3のステップと組合せて用いられる。 図9に示す電気化学セル130の操作においては、有機塩または有機水酸化物 を含有する溶液が供給区画135に仕込まれる。水は通過区画136および回収 区画137に仕込まれる。電気ポテンシャルがアノードとカソードの間に印加さ れ、維持され、セルを横断して電流が生じる。それによって、有機塩または有機 水酸化物の有機カチオンはカソードの方に誘引され、カチオン選択性膜を通過し 、回収区画137に至る。この有機カチオンは、回収区画内の水酸化物イオンと 結合し、所望の有機水酸化物を形成する。不純物はアノードに誘引される、およ び/またはカソードに誘引されない、および/またはカチオン選択性膜を通過し ない、および/または供給区画に残存する。精製された有機水酸化物が形成され 、回収区画137から回収される。 電気化学セルの他の実施態様を図10に示す。図10は電気化学セル140の 模式図である。電気化学セル140は、2つのユニットセルを備える。電気化学 セル140は、アノード141、カソード142およびアノード141から始ま って、順に、第1の双極性膜143、第1のカチオン選択性膜144、第2の双 極性膜145、および第2のカチオン選択性膜146を備える。双極性膜143 および145はアノード141に対向するアニオン選択性面(図示せず)とカソ ード142に対向するカチオン選択性面(図示せず)を備える。電気化学セル1 40は5つの区画、すなわち、水区画147、第1の供給区画148、第1の回 収区画149、第2の供給区画150および第2の回収区画151を備える。こ のセルは、好ましくは、3つの選択工程の第3のステップと組合せて用いられ得 る。 図10に示す電気化学セル140の操作においては、有機水酸化物を含有する 溶液は供給区画148および150に仕込まれる。水は回収区画に仕込まれる。 水およびイオン性化合物は水区画に仕込まれる。電気ポテンシャルがアノードと カソードの間に印加され、維持され、セルを横断して電流が生じる。それによっ て、有機水酸化物の有機カチオンはカソードの方に誘引され、第1のカチオン選 択性膜144または第2のカチオン選択性膜146のいずれかを通過し、それぞ れの回収区画149または151に至る。この有機カチオンは、回収区画内の水 酸化物イオンと結合し、所望の有機水酸化物を形成する。不純物はアノードに誘 引される、および/またはカソードに誘引されない、および/またはカチオン選 択性膜を通過しない、および/または供給区画に残存する。再生された有機水酸 化物が形成され、回収区画152および155から回収される。 他の実施態様として、双極性構造に用いられる2つのユニットセルのポリユニ ットセルを含む電気化学セルを図11に示す。図11は電気化学セル160の模 式図である。電気化学セル160は、第1のアノード161、第1のカソード1 62および第1のアノード161から始まって、順に、第1の双極性膜163、 第1のカチオン選択性膜164、第2のカソード165、第2のアノード166 、第2の双極性膜167、および第2のカチオン選択性膜168を有する。双極 性膜はアノードに対向するアニオン選択性面(図示せず)とカソードに対向する カチオン選択性面(図示せず)を有している。図11に示される電気化学セル1 6 0は6つの区画を有する。すなわち、第1の水区画169、第1の供給区画17 0、第1の回収区画171、第2の水区画172、第2の供給区画173および 第2の回収区画174である。このセルは、好ましくは、3つの選択工程の第3 のステップと組合せて用いられ得る。 図11に示す電気化学セルの操作においては、水溶液が回収区画に仕込まれる 。水およびイオン性化合物が水区画に仕込まれる。有機水酸化物を含有する溶液 が供給区画に仕込まれる。電気ポテンシャルがアノードとカソードの間に印加さ れ、維持され、セルを横断して電流が生じる。それによって、有機水酸化物の有 機カチオンはカソードの方に誘引され、それによって、第1のカチオン選択性膜 164または第2のカチオン選択性膜168のいずれかを通過し、それぞれの回 収区画171および174に至る。この有機カチオンは、回収区画171および 174内で水酸化物イオンと結合し、所望の有機水酸化物を形成する。有機水酸 化物は、ついで、回収区画171および174から回収される。 この所望の生成物は有機水酸化物であるため、回収区画は、水、アルコール、 有機の液体あるいは水およびアルコールおよび/または有機溶媒の混合液を含む が、これは回収区画が十分な水を含有して所望の有機水酸化物が形成されるか、 再生されるという条件下である。用語「再生」は、ランダム有機カチオンとラン ダム水酸化物とが溶液中で有機水酸化物を形成することを示すために用いられる 。 本発明のプロセスの操作は、連続でもよいしバッチでもよい。本発明のプロセ スの操作は、一般的には連続であり、特定の成分が連続的に再循環される。循環 は、ポンプおよび/またはガス発生により行われる。 電気化学セルでは、種々の物質がアノードとして用いられ得る。例えば、アノ ードは、金属、例えばチタンコート電極、タンタル、ジルコニウム、ハフニウム 、あるいはこれらの合金で作られ得る。一般的にアノードは、非−不動化かつ触 媒性の薄膜を有しており、これには、例えば白金、イリジウム、ロジウムあるい はこれらの合金などの金属性貴金属が含まれ、または、例えば白金、イリジウム 、ルテニウム、パラジウムあるいはロジウムなどの貴金属の酸化物あるいはこれ らの混合酸化物を少なくとも一つ含む電導性酸化物の混合物が含まれ得る。ある 実施態様では、アノードは、寸法安定性に優れているアノードであり、例えば、 チ タンをベースにしてその上に酸化ルテニウムおよび/または酸化イリジウムを有 するアノードである。好ましい実施態様では、アノードは、チタンベースでその 上に酸化ルテニウムを有する寸法安定性に優れているアノードである。 電気化学セルのカソードとして用いられている種々の物質が、本発明の上記お よび他の実施態様に用いられるセルに含まれ得る。カソード物質は、ニッケル、 鉄、ステンレススチール、ニッケルめっきチタン、グラファイト、炭素鋼(鉄) 、あるいはこれらの合金などを含む。用語「合金」は、広い概念で使用され、2 またはそれ以上の金属の密接混合物並びに他の金属上にコートされた1種の金属 を含む。 本発明のプロセスにおいて3つの選択工程と組合せて使用される電気化学セル は、少なくとも1つのディバイダー、例えば、イオン選択性膜、および必要に応 じて少なくとも一つの双極性膜を含有する。区画は、ディバイダーおよび/また は双極性膜および/または(複数の)アノードおよび/または(複数の)カソード のうちの2つの間の領域と定義される。ディバイダーおよび/または双極性膜は 拡散バリアーおよび/またはガスセパレーターとして機能する。 本発明に使用され得るディバイダーは、広範な種類の、微孔性の拡散バリアー 、スクリーン、フィルター、ダイヤフラム、膜などから選択され得る。これらは 、所望のサイズの孔を含み、例えばオニウムカチオンなどの有機水酸化物のカチ オンがカソードの方に移動することができる。微孔性のディバイダーは、種々の 物質から調製され得る。材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン およびテフロンなどのプラスチック、セラミックなどが含まれる。図面に記載し たディバイダーに加えて、例えば、非イオン性のディバイダーなどの微孔性ディ バイダーが用いられ得る。市販の入手可能な微孔性セパレーターの具体例として は、Celanese CelgardおよびNorton Zitexが含まれる。微孔性セパレーターは、 本発明のプロセスを、水酸化テトラn−ブチルホスホニウムおよび水酸化テトラ n−ブチルアンモニウムなどの高分子量の有機水酸化物の精製に使用する場合に 特に有用である。 本発明のセルと本発明のプロセスに用いられるカチオン選択性膜は、有機水酸 化物の電気化学的精製またはリサイクルに使用されているものであれば、いずれ もが使用され得る。好ましくは、カチオン交換性膜は、高度に耐久性のある材料 を含むべきであり、例えば、フルオロカーボン系に基づく膜、または、ポリスチ レンあるいはポリプロピレン系の安価な材料から得られる膜が挙げられる。しか し、好ましくは、本発明に有用なカチオン選択性膜は、フッ化膜を含んでいる。 フッ化膜は、パーフルオロスルホン酸およびパーフルオロスルホン酸/パーフル オロカルボン酸などのカチオン選択性基を有している。また、パーフルオロカー ボンポリマー膜、例えば、E.I.dupont Nemours & Co.から一般商品名「ナフロン (Naflon)」として販売されている、DuPontのカチオン性ナフロン902膜など が使用できる。他の適切なカチオン選択性膜はスチレンジビニルベンゼンコポリ マー膜を含み、この膜は、カチオン選択性基として、スルホネート基、カルボキ シレート基などを含んでいる。Pall RAIのRaipore Cationic R1010、Tokuyama S odaのNEOSEPTA CMHおよびNEOSEPTA CM1膜が高分子第4級化合物について特に有 用である。カチオン選択性膜の調製および構造は、Encyclopedia of Chemical T echnology,Kirk-Othmer,Third Ed.,vol.15,pp.92-131,Wiley & Sons,New York,1985の「Membrane Tedmology」という章に記載されている。これらの頁は 、その種々のカチオン選択性膜の開示が本発明のプロセスに有用であり得るので 、本明細書に参考として援用する。少なくとも1種のカチオン選択性膜を電気化 学セルに使用することが好ましい。 あらゆるアニオン選択性膜が使用され得、汽水性の水の脱塩プロセスに用いら れる膜も使用され得る。好ましくは、セル内に存在する特定のアニオン(例えば 、ハライドイオン)に関して選択的な膜であるべきである。アニオン選択性膜の 調製および構造は、Encyclopedia of Chemical Technology,Kirk-Othmer,Thir d Ed.,vol.15,pp.92-131,Wiley & Sons,New York,1985の「Membrane Techn ology」という章に記載されている。これらの頁は、その種々のアニオン選択性 膜の開示が本発明のプロセスに有用であり得るので、本明細書に参考として援用 する。 電気化学セルに用いられ得、市販されているアニオン選択性膜の中には、以下 のものがある。AMFLON、シリーズ310、これは第4級アンモニウム基で置換され ているフッ化ポリマーをベースにしており、American Machine and Foundry Com panyで製造されている;IONAC MA 3148,MA 3236およびMA 3475、これはヘテロ なポリ塩化ビニルから誘導される第4級アンモニウムで置換されたポリマーをベ ースにしており、Ritter-Pfaulder Corp.,Permutit Divisionで製造されている ;Tosflex IE-SF 34またはIE-SA 48、これはTosoh Corp.により製造されており 、アルカリ媒体中で安定であるように設計された膜である;NEOSEPTA AMH、NEOS EPIA ACM、NEOSEPTA AFN、またはNEOSEPTA ACLE-SP、これはTokuyama Soda CO. で製造されている;および、Selemion AMW並びにSelemion AAV、これはAsahi Gl assで製造されている。1つの実施態様においては、Tosflex IE-SF34およびNEOS EPTA AMHアニオン交換性膜が好ましいが、それは、本発明のプロセスに含まれる 水酸化物を含有する溶液のようなアルカリ溶液中で、これらの膜が安定であるか らである。 電気化学セルに用いられる双極性膜は、3つの部分:カチオン選択性面または 領域、アニオン選択性面または領域、およびこの2つの領域間の界面:を含有す る複合膜である。直流が、カソードの方向に、あるいはカソードに対向してカチ オン選択性面とともに、双極性膜を横断して通過する際、電導が達成されるが、 これは、H+およびOH-イオンが、電場の影響下、界面で生じる水の解離により 生成され、輸送されることにより行われる。双極性膜は、例えば、米国特許第2, 829,095号公報、同第4024,043号公報(単一フィルム双極性膜)、および同第4,1 16,889号公報(キャスト双極性膜)に記載されている。本発明のプロセスに有用 な双極性膜は、Tokuyama SodaのNEOSEPTA BIPOLAR 1、WSI BIPOLAR、およびAqua lytics Bipolar膜を含む。 電気化学セルを含むステップは、電流(一般的には直流)をアノードとカソー ドの間に通すことにより行われる。電気化学セルを通過する電流は、一般に、セ ルの設計および性能(これは当業者には極めて明らかであり、および/または通 常の実験により決定される)により規定される直流である。1平方インチあたり 約0.1アンペア〜約50アンペアとの間の電流密度が使用され得る。1平方イ ンチあたり約1アンペア〜約10アンペアの電流密度が好ましい。より高い、あ るいはより低い電流密度が、ある特定の用途に用いられ得る。電流密度をセルに かけるが、その期間は、有機水酸化物が所望の量または濃度で回収区画中に再生 または形成されるに十分な期間である。 電気化学セルを含むステップの間、セル内の溶液の温度は約5℃〜約75℃、 好ましくは約25℃〜約45℃の範囲内に維持されることが、一般的には、望ま しい。特に、温度は、約35℃に維持されることが望ましい。また、電気化学セ ルを含むステップにおいては、セル内の溶液のpHは、アルカリ性か酸性かのど ちらかであることが、一般的に望ましい。1つの実施態様では、供給区画のpH は、約1から約13であり、好ましくは約4から約10であり、水区画のpHは 約0から約14であり、回収区画のpHは約12から約14であり、通過区画の pHは約12から約14であり、そして無機酸または無機塩回収区画のpHは約 0から約4である。本発明のプロセスが精製プロセスであり、水酸化物イオンお よび/または酸イオンを含んでいるため、pHはプロセスを実施するに従って変 化し、特に、pHは、プロセスを実施するに従い、一般的には上昇する。 どのような理論にも束縛されることを望まないが、本発明の電気化学セルの操 作は、一部は、電流を通す結果、有機水酸化物のカチオンが供給区画から回収区 画へ移動することに基づくと考えられる。 以下の実施例で、本発明のプロセスを説明する。以下の実施例および明細書な らびに請求の範囲のどこかで特に断らない限り、すべての部および百分率は重量 に基づき、すべての温度は摂氏であり、圧力は大気圧またはその近傍である。実施例1 1MのTMAH水溶液、7.04ppmのナトリウム、33ppmのカリウム 、および種々の有機物質を含有する使用済み廃液に過塩素酸を加えてテトラメチ ルアンモニウム過塩素酸塩を沈澱させる。固形のテトラメチルアンモニウム過塩 素酸塩を濾過して集め、水に加えて第2の溶液を形成する(テトラメチルアンモ ニウム過塩素酸塩は完全には水に溶解しない)。第2の溶液を図2の電気化学セ ルの供給区画に仕込む。アノードは酸化ルテニウムでコートされたチタンで作ら れており、カソードはニッケルで作られている。水を回収区画および無機酸ある いは無機塩区画に仕込む。電気ポテンシャルを印加し、それによってテトラメチ ルアンモニウムカチオンをカソードの方に移動させ、それによって回収区画内で 金属性の不純物を還元して、水酸化テトラメチルアンモニウムを再生する。回収 区 画中の水酸化テトラメチルアンモニウム濃度は、1.18Mを上回る。回収区画 中には、また、0.65ppmより少ないナトリウム、および0.28ppmよ り少ないカリウムが含まれており、実質的にTMAH以外の有機物質は含まれて いない。実施例2 1MのTMAH水溶液、7.04ppmのナトリウム、33ppmのカリウム 、および種々の有機物質を含有する使用済み廃液にヨウ化水素酸を加えてヨウ化 テトラメチルアンモニウムを沈澱させる。固形のヨウ化テトラメチルアンモニウ ムを濾過して集め、水に加えて第2の溶液を形成する(ヨウ化テトラメチルアン モニウムは完全には水に溶解しない)。第2の溶液を図5の電気化学セルの供給 区画に仕込む。アノードは酸化ルテニウムでコートされたチタンで作られており 、カソードはニッケルで作られている。水を回収区画および無機酸あるいは無機 塩区画に仕込む。ヨウ化水素酸の希釈水溶液を水区画に仕込む。電気ポテンシャ ルを印加し、それによってテトラメチルアンモニウムカチオンをカソードの方に 移動させ、それによって回収区画内で金属性の不純物を還元して、水酸化テトラ メチルアンモニウムを再生する。回収区画内の水酸化テトラメチルアンモニウム 濃度は、1.18Mを上回る。回収区画内には、また、0.65ppmより少な いナトリウム、および0.28ppmより少ないカリウムが含まれており、実質 的にTMAH以外の有機物質は含まれていない。実施例3 6.3ppmのナトリウム、0.93ppmのカリウムを含有する1Mのテト ラメチルアンモニウム水溶液(水酸化物と塩化物の混合物)を図1のセルの供給 −回収区画に仕込む。アノードは酸化ルテニウムでコートされたチタンで作られ ており、カソードはニッケルで作られている。0.1MのHCl溶液を廃液区画 に仕込む。11mAの電流を11時間かける。供給−回収区画から回収した溶液 には、0.96Mの水酸化および塩化テトラメチルアンモニウムと、3.2pp mのナトリウムと、0.34ppmのカリウムを含んでいた。この溶液を図9の 電気化学セルの供給区画に仕込む。アノードは酸化ルテニウムでコートされたチ タンで作られており、カソードはニッケルで作られている。水を回収および通過 区画に仕込む。電気ポテンシャルを印加し、それによってテトラメチルアンモニ ウムカチオンをカソードの方に移動させ、それによって回収区画内で金属性およ び有機不純物を還元して、水酸化テトラメチルアンモニウムを生成する。回収区 画内の水酸化テトラメチルアンモニウム濃度は、1.2Mを上回る。回収区画内 には、また、3ppmより少ないナトリウム、および0.3ppmより少ないカ リウムが含まれており、実質的にTMAH以外の有機物質は含まれていない。実施例4 塩酸を第4級水酸化アンモニウムの使用済み廃液に添加し、第4級塩化アンモ ニウム溶液を形成する。この溶液は1.05%の第4級塩化アンモニウムと0. 91ppmのナトリウムを含んでいる。圧力セルを、MPF−34ナノ濾過膜に 取り付ける。この第4級塩化アンモニウム溶液の半分が、450psigの圧力で、 この膜を通過させられる。この膜を通過しない溶液の部分は、1.7%の第4級 塩化アンモニウム、0.92ppmのナトリウムを含有している。この溶液を図 2の電気化学セルの供給区画に仕込む。アノードは酸化ルテニウムでコートされ たチタンで作られており、カソードはニッケルで作られている。水を回収および 無機酸あるいは無機塩区画に仕込む。電気ポテンシャルを印加し、それによって テトラメチルアンモニウムカチオンをカソードの方に移動させ、それによって回 収区画内で金属性および有機不純物を還元して、水酸化テトラメチルアンモニウ ムを再生する。回収区画内の水酸化テトラメチルアンモニウム濃度は、1.2M を上回る。回収区画中には、また、0.5ppmより少ないナトリウムが含まれ ており、実質的にTMAH以外の有機物質は含まれていない。実施例5 塩酸を第4級水酸化アンモニウムの使用済み廃液に添加し、それによって第4 級塩化アンモニウム溶液を形成した。この溶液は4.77%の第4級塩化アンモ ニウムと1.77ppmのナトリウムを含んでいる。圧力セルを、Desal− 5ナノ濾過膜に取り付ける。この第4級塩化アンモニウム溶液の半分が、450 psigの圧力で、この膜を通過させられる。この膜を通過しない溶液の部分は、6 .35%の第4級塩化アンモニウム、1.77ppmのナトリウムを含有してい る。この溶液を図2の電気化学セルの供給区画に仕込む。アノードは酸化ルテニ ウム でコートされたチタンで作られており、カソードはニッケルで作られている。水 を回収および無機酸あるいは無機塩区画に仕込む。電気ポテンシャルを印加し、 それによってテトラメチルアンモニウムカチオンをカソードの方に移動させ、そ れによって回収区画内で金属性および有機不純物を還元して、水酸化テトラメチ ルアンモニウムを生成する。回収区画内の水酸化テトラメチルアンモニウム濃度 は、1.8Mを上回る。回収区画内には、また、1ppmより少ないナトリウム が含まれており、実質的にTMAH以外の有機物質は含まれていない。実施例6 炭酸水素ナトリウムを第4級水酸化アンモニウムの使用済み廃液に添加し、第 4級炭酸水素アンモニウム溶液を形成する。この溶液は0.095%の第4級炭 酸水素アンモニウムと0.91ppmのナトリウムを含んでいる。圧力セルを、 MPF−34ナノ濾過膜に取り付ける。この第4級炭酸水素アンモニウム溶液の 半分が、450psigの圧力で、この膜を通過させられる。この膜を通過しない溶 液の部分は、0.149%の第4級炭酸水素アンモニウムと、1.75ppmの ナトリウムを含有している。この溶液を図5の電気化学セルの供給区画に仕込む 。アノードは酸化ルテニウムでコートされたチタンで作られており、カソードは ニッケルで作られている。水を回収および無機酸あるいは無機塩区画に仕込む。 TMAH水溶液を水区画に仕込む。電気ポテンシャルを印加し、それによってテ トラメチルアンモニウムカチオンをカソードの方に移動させ、それによって回収 区画内で金属性および有機不純物を還元して、水酸化テトラメチルアンモニウム を形成する。回収区画内の水酸化テトラメチルアンモニウム濃度は、1Mを上回 る。回収区画内には、また、0.5ppmより少ないナトリウムが含まれており 、実質的にTMAH以外の有機物質は含まれていない。実施例7 炭酸水素ナトリウムを第4級水酸化アンモニウムの使用済み廃液に添加し、第 4級炭酸水素アンモニウム溶液を形成する。この溶液は4.01%の第4級炭酸 水素アンモニウムと0.69ppmのナトリウムを含んでいる。圧力セルを、D esal−5ナノ濾過膜に取り付ける。この第4級炭酸水素アンモニウム溶液の 半分が、450psigの圧力で、この膜を通過させられる。この膜を通過しない溶 液の部分は、5.83%の第4級炭酸水素アンモニウムと、1.28ppmのナ トリウムを含有している。この溶液を図4の電気化学セルの供給区画に仕込む。 アノードは酸化ルテニウムでコートされたチタンで作られており、カソードはニ ッケルで作られている。水を回収、通過および無機酸あるいは無機塩区画に仕込 む。電気ポテンシャルを印加し、それによってテトラメチルアンモニウムカチオ ンをカソードの方に移動させ、回収区画内で金属性および有機不純物を還元して 、水酸化テトラメチルアンモニウムを生成する。回収区画内の水酸化テトラメチ ルアンモニウム濃度は、1.5Mを上回る。回収区画には、また、1.1ppm より少ないナトリウムが含まれており、実質的にTMAH以外の有機物質は含ま れていない。実施例8 2.5%TMAH水溶液、3.75ppmのカリウム、および種々の有機物質 を含有する使用済み廃液を市販の、ポリマー(ホルムアルデヒドとジベンゾ−1 8−クラウン−6の縮合物)を含むクラウンエーテルとともに振盪する。溶液を ポリマーから分離し、濾過して集める。第2の溶液を図8の電気化学セルの供給 区画に仕込む。アノードは酸化ルテニウムでコートされたチタンで作られており 、カソードはニッケルで作られている。水およびイオン性化合物を回収および通 過区画に仕込む。電気ポテンシャルを印加し、それによってテトラメチルアンモ ニウムカチオンをカソードの方に移動させ、それによって回収区画内で金属性不 純物を還元し、および有機不純物を還元して、水酸化テトラメチルアンモニウム を再生する。回収区画の水酸化テトラメチルアンモニウム濃度は、8%を上回る 。回収区画内には、また、0.58ppmより少ないカリウムが含まれており、 実質的にTMAH以外の有機物質は含まれていない。実施例9 2.5%TMAH水溶液、340ppbのカリウム、および種々の有機物質を 含有する使用済み廃液を市販の、ポリマー(ホルムアルデヒドとジベンゾ−18 −クラウン−6の縮合物)を含むクラウンエーテルとともに振盪する。溶液をポ リマーから分離し、濾過して集める。第2の溶液を図8の電気化学セルの供給区 画に仕込む。アノードは酸化ルテニウムでコートされたチタンで作られており、 カソードはニッケルで作られている。水およびイオン性化合物を回収および通過 区画に仕込む。電気ポテンシャルを印加し、それによってテトラメチルアンモニ ウムカチオンをカソードの方に移動させ、それによって回収区画内で金属性の不 純物を還元し、および有機不純物を還元して、水酸化テトラメチルアンモニウム を再生する。回収区画内の水酸化テトラメチルアンモニウム濃度は、8%を上回 る。回収区画内にはまた、17ppbより少ないカリウムが含まれており、実質 的にTMAH以外の有機物質は含まれていない。 本発明をその好ましい実施態様に関連して説明したが、これらを種々変形させ ることが本明細書を読んだ当業者には明白であることが理解される。それゆえ、 本明細書に開示された発明は、添付の請求の範囲の範囲内にあるこれらの変形を も包含するものであることが意図される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C25B 15/08 304 C25B 1/00 Z (31)優先権主張番号 08/815,382 (32)優先日 平成9年3月11日(1997.3.11) (33)優先権主張国 米国(US) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(GH,GM,KE,LS,M W,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY ,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL,AM ,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY, CA,CH,CN,CU,CZ,DE,DK,EE,E S,FI,GB,GE,GH,GM,GW,HU,ID ,IL,IS,JP,KE,KG,KP,KR,KZ, LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MD,M G,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,PL,PT ,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL, TJ,TM,TR,TT,UA,UG,UZ,VN,Y U,ZW

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.有機水酸化物を、該有機水酸化物と不純物とを含有する廃液から回収する ためのプロセスであって、 (A1a‐A1b)、(A2)および(A3)の1つを行う工程、 (A1a)該廃液から該有機水酸化物を不溶性の塩として沈殿させる工程;お よび (A1b)該廃液から該塩を除去し、そして該塩を液体中に配置して第2の溶 液を形成する工程; (A2)以下のいずれかの工程: (A2a1)該廃液を、少なくとも2つの区画、カソード、アノードおよび サイズ選択性ディバイダーを備える予備電気化学セルに仕込み、そして該予備電 気化学セルに電流を通し、それにより不純物を該サイズ選択性ディバイダーを介 して移動させる工程; (A2a2)有機イオンを含有する第2の溶液を該予備電気化学セルから回 収する工程;または (A2b1)オニウム塩と不純物とを含有する第1の溶液を該廃液から形成 する工程; (A2b2)加圧下で該第1の溶液をサイズ選択性膜と接触させる工程であ って、該不純物の少なくとも一部が該サイズ選択性膜を通過し、それによりオニ ウム塩と量が減少した不純物とを含有する第2の溶液を提供する、工程; (A3)該廃液を金属イオン捕捉剤と接触させて金属イオン不純物を除去する 工程であって、(A3)工程が以下の(B)工程および(C)工程の前または後 に行われる、工程; (B)(A1b)からの該第2の溶液、(A2a2)または(A2b2)か らの該第2の溶液、あるいは(A3)からの該廃液を、少なくとも2つの区画、 カソード、アノードおよびディバイダーを備える第1の電気化学セルに仕込み、 そして該第1の電気化学セルに電流を通し、それにより該有機水酸化物を再生さ せる工程;および (C)該有機水酸化物を該第1のセルから回収する工程; を包含する、プロセス。 2.有機水酸化物を、該有機水酸化物と不純物とを含有する廃液から回収する ためのプロセスであって、 (A)該廃液から該有機水酸化物を不溶性の塩として沈殿させる工程; (B)該廃液から該塩を除去し、そして該塩を液体中に配置して第2の溶液を 形針る工程; (C)該第2の溶液を、少なくとも2つの区画、カソード、アノード、および ディバイダーを備える電気化学セルに仕込み、そして該セルに電流を通し、それ により該有機水酸化物を再生させる工程;および (D)該有機水酸化物を該セルから回収する工程; を包含する、プロセス。 3.(A)工程において沈殿した前記不溶性の塩が、過塩素酸塩、ヨウ化物塩 、およびフッ素塩の少なくとも1つである、請求項2に記載のプロセス。 4.前記有機水酸化物が、無機塩または無機酸を前記廃液に添加することによ り(A)工程において沈殿する、請求項2に記載のプロセス。 5.前記電気化学セルが、少なくとも4つの区画、カソード、アノード、およ び該アノードから該カソードの方に順に、双極性膜、アニオン選択性膜、および カチオン選択性膜を備え、前記第2の溶液が該アニオン選択性膜とカチオン選択 性膜とによって形成された区画に仕込まれ、そして前記有機水酸化物が該カチオ ン選択性膜と該カソードとによって形成された区画から回収される、請求項2に 記載のプロセス。 6.無機塩または無機酸が前記双極性膜と前記アニオン選択性膜とによって形 成された区画から回収される、請求項5に記載のプロセス。 7.前記電気化学セルが、少なくとも3つの区画、カソード、アノード、なら びに該アノードから該カソードの方に順に、アニオン選択性膜およびカチオン選 択性膜を備え、前記第2の溶液が該アニオン選択性膜とカチオン選択性膜とによ って形成された区画に仕込まれ、そして前記有機水酸化物が該カチオン選択性膜 と該カソードとによって形成された区画から回収される、請求項2に記載のプロ セス。 8.前記廃液中の前記有機水酸化物が以下の式で表される第4級水酸化アンモ ニウムである請求項2に記載のプロセス: ここで、R1、R2、R3およびR4はそれぞれ独立して、1個から約10個の炭素 原子を含有するアルキル基、またはアリール基であるか、あるいはR1およびR2 はヘテロ環基が−C=N−を含むという条件で窒素原子とともに芳香族系または 非芳香族系ヘテロ環を形成し得るアルキル基であり、R3は二次結合である。 9.水酸化オニウムを、該水酸化オニウムと不純物とを含有する廃液から回収 するためのプロセスであって、 (A)無機塩または無機酸を該廃液に添加して水不溶性のオニウム塩を沈殿さ せる工程; (B)該廃液から該オニウム塩を除去し、そして該オニウム塩を液体中に配置 して第2の溶液を形成する工程; (C)該第2の溶液を、少なくとも3つの区画、カソード、アノード、および 2つのディバイダーを備える電気化学セルに仕込み、そして該セルに電流を通し 、それにより該水酸化オニウムを再生させる工程;および (D)該水酸化オニウムを該セルから回収する工程; を包含する、プロセス。 10.さらに、(A)工程の前に前記廃液中の前記水酸化オニウムの濃度を上 昇させる工程を包含する、請求項9に記載のプロセス。 11.(A)工程において沈殿した前記水不溶性のオニウム塩が、過塩素酸オ ニウム塩、ヨウ化オニウム塩、およびフッ化オニウム塩の少なくとも1つである 、請求項9に記載のプロセス。 12.前記電気化学セルが、少なくとも4つの区画、カソード、アノード、お よび該アノードから該カソードの方に順に、双極性膜、アニオン選択性膜および カチオン選択性膜を備え、前記第2の溶液が該アニオン選択性膜とカチオン選択 性膜とによって形成された区画に仕込まれ、そして前記水酸化オニウムが該カチ オン選択性膜と該カソードとによって形成された区画から回収される、請求項9 に記載のプロセス。 13.無機塩または無機酸が前記双極性膜と前記アニオン選択性膜とによって 形成された区画から回収される、請求項12に記載のプロセス。 14.前記プロセスが連続的であり、そして前記双極性膜と前記アニオン選択 性膜とによって形成された前記区画から回収された前記無機塩または前記無機酸 が(A)工程において使用される、請求項13に記載のプロセス。 15.前記濃度上昇工程が、エバポレート、イオン交換、電気透析または逆浸 透の少なくとも1つを包含する、請求項10に記載のプロセス。 16.第4級水酸化物を、該第4級水酸化物と不純物とを含有する廃液から回 収するためのプロセスであって、 (A)該第4級水酸化物を該廃液から水不溶性の第4級塩として沈殿させる工 程; (B)該廃液からの該第4級塩を液体に添加し、それにより第2の溶液を形成 する工程; (C)該第2の溶液を、少なくとも2つの区画、カソード、アノード、および ディバイダーを備える電気化学セルに仕込み、そして該セルに電流を通し、それ により該第4級水酸化物を再生させる工程;および (D)該第4級水酸化物を該セルから回収する工程; を包含する、プロセス。 17.前記第4級水酸化物が、無機塩または無機酸を前記廃液に添加すること により(A)工程において沈殿する、請求項16に記載のプロセス。 18.前記電気化学セルが、少なくとも4つの区画、カソード、アノード、な らびに該アノードから該カソードの方に順に、双極性膜、アニオン選択性膜およ びカチオン選択性膜を備え、前記第2の溶液が該アニオン選択性膜と該カチオン 選択性膜とによって形成された区画に仕込まれ、そして前記第4級水酸化物が該 カチオン選択性膜と該カソードとによって形成された区画から回収される、請求 項16に記載のプロセス。 19.無機塩または無機酸が、前記双極性膜および前記アニオン選択性膜とに よって形成された区画から回収される、請求項18に記載のプロセス。 20.前記プロセスが連続的であり、そして前記双極性膜と前記アニオン選択 性膜とによって形成された前記区画から回収された前記無機塩または前記無機酸 が(A)工程において使用される、請求項19に記載のプロセス。 21.前記電気化学セルが、少なくとも3つの区画、カソード、アノード、な らびに該アノードから該カソードの方に順に、アニオン選択性膜およびカチオン 選択性膜を備え、前記第2の溶液が該アニオン選択性膜と該カチオン選択性膜と によって形成された区画に仕込まれ、そして前記第4級水酸化物が該カチオン選 択性膜と該カソードとによって形成された区画から回収される、請求項16に記 載のプロセス。 22.有機水酸化物を、該有機水酸化物と不純物とを含有する廃液から回収す るためのプロセスであって、 (A)該廃液を、少なくとも2つの区画、カソード、アノード、およびサイズ 選択性ディバイダーを備える第1の電気化学セルに仕込み、そして該第1の電気 化学セルに電流を通し、それにより不純物が該サイズ選択性ディバイダーを介し て移動する工程; (B)該第1の電気化学セルから有機イオンを含有する第2の溶液を回収し、 そして該第2の溶液を、少なくとも2つの区画、カソード、アノード、およびデ ィバイダーを備える第2の電気化学セルに仕込み、そして該第2の電気化学セル に電流を通し、それにより該有機水酸化物を精製する工程;および (C)該有機水酸化物を該第2の電気化学セルから回収する工程; を包含する、プロセス。 23.さらに、(A)工程の前に不純物の混じった溶液内の前記有機水酸化物 の濃度を上昇させる工程を包含する、請求項22に記載のプロセス。 24.前記有機水酸化物濃度上昇工程が、エバポレート、電気透析または逆浸 透の少なくとも1つを包含する、請求項23に記載のプロセス。 25.前記有機水酸化物が、第4級水酸化アンモニウム、第4級水酸化ホスホ ニウムまたは第3級水酸化スルホニウムである、請求項22に記載のプロセス。 26.前記第1の電気化学セルの前記サイズ選択性ディバイダーがカチオン選 択性膜である、請求項22に記載のプロセス。 27.前記第1の電気化学セルが、少なくとも3つの区画、カソード、アノー ド、ならびに該アノードから該カソードの方に順に、双極性膜およびサイズ選択 性カチオン選択性膜を備え、前記廃液が、(A)工程において、該双極性膜と該 サイズ選択性カチオン選択性膜とによって形成された区画に仕込まれ、そして前 記第2の溶液が、工程(B)において、該双極性膜と該サイズ選択性カチオン選 択性膜とによって形成された区画から回収される、請求項22に記載のプロセス 。 28.前記第2の電気化学セルが、少なくとも3つの区画、カソード、アノー ド、ならびに該アノードから該カソードの方に順に、第1のカチオン選択性膜お よび第2のカチオン選択性膜を備え、該第2の溶液が、(B)工程において、該 アノードと該第1のカチオン選択性膜とによって形成された区画に仕込まれ、そ して前記有機水酸化物が、(C)工程において、該第2のカチオン選択性膜と該 カソードとによって形成された区画から回収される、請求項22に記載のプロセ ス。 29.水酸化オニウムを、該水酸化オニウムと金属イオン不純物を含有する不 純物とを含む廃液から回収するためのプロセスであって、 (A)該廃液を、少なくとも2つの区画、カソード、アノードおよびサイズ選 択性カチオン選択性膜を備える第1の電気化学セルに仕込み、そして該第1の電 気化学セルに電流を通し、それにより金属イオン不純物が該サイズ選択性カチオ ン選択性膜を介して移動する工程; (B)オニウムイオンを含有する第2の溶液を該第1の電気化学セルから回収 し、該第2の溶液を少なくとも2つの区画、カソード、アノードおよびディバイ ダーを備える第2の電気化学セルに仕込み、そして該第2の電気化学セルに電流 を通し、それにより該水酸化オニウムを精製する工程;および (C)該水酸化オニウムを該第2の電気化学セルから回収する工程; を包含する、プロセス。 30.前記水酸化オニウムが、第4級水酸化アンモニウム、第4級水酸化ホス ホニウムまたは第3級水酸化スルホニウムである、請求項29に記載のプロセス 。 31.前記第2の電気化学セルが、少なくとも3つの区画、カソード、アノー ド、ならびに該アノードから該カソードの方に順に、第1のカチオン選択性膜お よび第2のカチオン選択性膜を備え、前記第2の溶液が、(B)工程において、 該アノードと該第1のカチオン選択性膜とによって形成された区画に仕込まれ、 そして前記水酸化オニウムが、(C)工程において、該第2のカチオン選択性膜 と該カソードとによって形成された区画から回収される、請求項29に記載のプ ロセス。 32.水酸化オニウムを、該水酸化オニウムと不純物とを含有する廃液から回 収するためのプロセスであって、 (A)該廃液からオニウム塩と不純物とを含有する第1の溶液を形成する工程 ; (B)加圧下にて該第1の溶液とサイズ選択性膜とを接触させる工程であって 、該不純物の少なくとも一部が該サイズ選択性膜を通過し、それによりオニウム 塩と量が減少した不純物とを含有する第2の溶液を提供する工程; (C)該第2の溶液を、少なくとも2つの区画、カソード、アノードおよびデ ィバイダーを備える電気化学セルに仕込み、そして該セルに電流を通し、それに より該水酸化オニウムを精製する工程;および (D)該水酸化オニウムを該セルから回収する工程; を包含する、プロセス。 33.(A)工程が、前記廃液を無機酸または無機塩で中和する工程を包含す る、請求項32に記載のプロセス。 34.(A)工程が、前記不純物の混じった溶液をイオン交換システムに通す 工程を包含する、請求項32に記載のプロセス。 35.(B)工程における前記サイズ選択性膜がナノ濾過膜である、請求項3 2に記載のプロセス。 36.前記第2の溶液が、約0.1重量%から約20重量%のオニウム塩を含 有する、請求項32に記載のプロセス。 37.前記第2の溶液が、約1重量%から約5重量%のオニウム塩を含有する 、請求項32に記載のプロセス。 38.前記電気化学セルが、少なくとも3つの区画、カソード、アノード、お よび該アノードから該カソードの方に順に、アニオン選択性膜およびカチオン選 択性膜を備え、前記第2の溶液が、(C)工程において、該アニオン選択性膜と 該カチオン選択性膜とによって形成された区画に仕込まれ、そして前記水酸化オ ニウムが、(D)工程において、該カチオン選択性膜と該カソードとによって形 成された区画から回収される、請求項32に記載のプロセス。 39.無機塩または無機酸が、前記アニオン選択性膜と前記アノードとによっ て形成された区画から回収される、請求項38に記載のプロセス。 40.前記プロセスが連続的であり、そして前記アニオン選択性膜と前記アノ ードとによって形成された前記区画から回収された前記無機塩または前記無機酸 が、(A)工程において使用され、前記第1の溶液を形成する、請求項39に記 載のプロセス。 41.有機水酸化物を、該有機水酸化物と金属イオン不純物を含有する不純物 とを含む廃液から回収するためのプロセスであって、 (A)該廃液を金属イオン捕捉剤と接触させて、金属イオン不純物を除去する 工程; (B)(A)からの該廃液を、少なくとも2つの区画、カソード、アノードお よびディバイダーを備える電気化学セルに仕込み、そして該セルに電流を通し、 それにより該有機水酸化物を再生する工程;および (C)該有機水酸化物を該セルから回収する工程; を包含する、プロセス。 42.前記廃液中の前記有機水酸化物の濃度を(A)工程の前に上昇させる、 請求項41に記載のプロセス。 43.前記有機水酸化物濃度上昇工程が、エバポレートまたは逆浸透の少なく とも1つを包含する、請求項42に記載のプロセス。 44.前記金属イオン捕捉剤が環状エステル化合物を含む、請求項41に記載 のプロセス。 45.前記金属イオン捕捉剤がエーテル部位を含有するポリマーを含む、請求 項41に記載のプロセス。 46.前記金属イオン捕捉剤がクラウンエーテル部位を含有するポリマーを含 む、請求項41に記載のプロセス。 47.前記ディバイダーがカチオン選択性膜であり、(A)からの前記廃液が 前記アノードと前記カチオン選択性膜とによって形成された区画に仕込まれ、そ して前記有機水酸化物が該カチオン選択性膜と前記カソードとによって形成され た区画から回収される、請求項41に記載のプロセス。 48.前記廃液中の前記有機水酸化物が以下の式で表される第4級水酸化アン モニウムである、請求項41に記載のプロセス: ここで、R1、R2、R3およびR4はそれぞれ独立して、1個から約10個の炭素 原子を含有するアルキル基またはアリール基であるか、あるいはR1およびR2は ヘテロ環基が−C=N−を含むという条件で窒素原子とともに芳香族系または非 芳香族系ヘテロ環を形成し得るアルキル基であり、R3は二次結合である。 49.前記廃液が、さらに前記有機水酸化物に対応する有機塩を含有する、請 求項41に記載のプロセス。 50.水酸化オニウムを、該水酸化オニウムと金属イオン不純物を含有する不 純物とを含む廃液から回収するためのプロセスであって、 (A)該廃液と環状エーテル化合物とを接触させ、それにより該廃液中の金属 イオン不純物の量を減少させる工程; (B)(A)からの該廃液を、少なくとも2つの区画、カソード、アノードお よびカチオン選択性膜を備える電気化学セルに仕込み、そして該セルに電流を通 し、それによりオニウムイオンが該カチオン選択性膜を通過し、そして該水酸化 オニウムが再生される工程;および (C)該水酸化オニウムを該セルから回収する工程; を包含する、プロセス。 51.前記水酸化オニウムが、第4級水酸化アンモニウム、第4級水酸化ホス ホニウムまたは第3級水酸化スルホニウムである、請求項50に記載のプロセス 。 52.前記環状エーテル化合物がポリマーを含む、請求項50に記載のプロセ ス。 53.前記電気化学セルが、少なくとも3つの区画、カソード、アノード、な らびに該アノードから該カソードの方に順に、アニオン選択性膜およびカチオン 選択性膜を備え、(A)からの前記廃液が該アニオン選択性膜と該カチオン選択 性膜とによって形成された区画に仕込まれ、そして前記水酸化オニウムが該カチ オン選択性膜と該カソードとによって形成された区画から回収される、請求項5 0に記載のプロセス。 54.前記電気化学セルが、少なくとも3つの区画、カソード、アノード、な らびに該アノードから該カソードの方に順に、第1のカチオン選択性膜および第 2のカチオン選択性膜を備え、(A)からの前記廃液が該アノードと該第1のカ チオン選択性膜とによって形成された区画に仕込まれ、そして前記水酸化オニウ ムが該第2のカチオン選択性膜と該カソードとによって形成された区画から回収 される、請求項50に記載のプロセス。 55.有機水酸化物を、該有機水酸化物と金属イオン不純物を含有する不純物 とを含む廃液から回収するためのプロセスであって、 (A)該廃液を、少なくとも2つの区画、カソード、アノードおよびディバイ ダーを備える電気化学セルに仕込み、そして該セルに電流を通し、それにより有 機イオンが該ディバイダーを通過し、そして該有機水酸化物を再生させる工程; (B)該セルから有機水酸化物溶液を回収する工程; (C)該有機水酸化物溶液を金属イオン捕捉剤と接触させて、金属イオン不純 物を除去する工程;および (D)該有機水酸化物を回収する工程; を包含する、プロセス。 56.前記金属イオン捕捉剤が、環状エーテル化合物、エーテル部位を含有す るポリマーの少なくとも1つを含む、請求項55に記載のプロセス。 57.前記金属イオン捕捉剤が、クラウンエーテル部位を含有するポリマーを 含む、請求項55に記載のプロセス。 58.前記ディバイダーがカチオン選択性膜であり、前記廃液が前記アノード と該カチオン選択性膜とによって形成された区画に仕込まれ、そして前記有機水 酸化物溶液が該カチオン選択性膜と該カソードとによって形成された区画から回 収される、請求項55に記載のプロセス。 59.水酸化オニウムを、該水酸化オニウムと金属イオン不純物を含有する不 純物とを含む廃液から回収するためのプロセスであって、 (A)該廃液を、少なくとも2つの区画、カソード、アノードおよびディバイ ダーを備える電気化学セルに仕込み、そして該セルに電流を通し、それによりオ ニウムイオンが該ディバイダーを通過し、そして該水酸化オニウムを再生させる 工程; (B)該セルから水酸化オニウム溶液を回収する工程; (C)該水酸化オニウム溶液を環状エーテル化合物と接触させて、金属イオン 不純物を除去する工程;ならびに (D)該水酸化オニウムを回収する工程; を包含する、プロセス。 60.前記環状エーテル化合物がポリマーを含む、請求項59に記載のプロセ ス。 61.前記電気化学セルが、少なくとも3つの区画、カソード、アノード、な らびに該アノードから該カソードの方に順に、アニオン選択性膜およびカチオン 選択性膜を備え、前記廃液が該アニオン選択性膜と該カチオン選択性膜とによっ て形成された区画に仕込まれ、そして前記水酸化オニウム溶液が該カチオン選択 性膜と該カソードとによって形成された区画から回収される、請求項59に記載 のプロセス。 62.前記電気化学セルが、少なくとも3つの区画、カソード、アノード、お よび該アノードから該カソードの方に順に、第1のカチオン選択性膜および第2 のカチオン選択性膜を備え、前記廃液が該アノードと該第1のカチオン選択性膜 とによって形成された区画に仕込まれ、そして前記水酸化オニウム溶液が該第2 のカチオン選択性膜と該カソードとによって形成された区画から回収される、請 求項59に記載のプロセス。
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