TWI331985B - - Google Patents

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九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 發明領域 本發明係一種有關鹼金屬碳酸鹽溶液之精製方法、精 製裝置及以該方法精製之驗金屬碳酸鹽溶液而該驗金屬 碳酸鹽係㈣於製造_材或木㈣存鮮補之驗性碳 酸銅等之碳酸納為主。 C 前好;J 發明背景 通常，鹼性碳酸銅（以下，稱為碳酸鋼)係作為鋼鍍材料 補給源之氧化銅或木材保存劑等之原料，而廣泛利用於工 業上。例如，碳酸銅可由氯化銅等無機銅鹽水溶液，與碳 酸鈉等驗金屬碳酸鹽水溶液反應製造。 目前已知的是’以驗金屬碳酸鹽製造碳酸銅時，一旦 於驗金屬碳酸鹽中含有例如鈣或鎂之化合物等不純物，則 幾乎其全量將混入碳酸銅。若以混有該等不純物之碳酸銅 作為銅錢材料使用時’則在電鍍過程中不純物將被濃縮並 析出於被鍍材料上，使電鐘精加工受到不良影響。另，作 為木材保存劑之原料使用時，則於木材保存劑之製造過程 中，該等不純物成為不溶解殘渣析出，造成製品之過濾步 驟等之負荷加重。 例如，工業兩碳酸鈉粉末中，含有數十〜100重量ppm 以上之鈣或鎂之化合物，該等含量會依製造方法或製造批 號等不同而改變，故希望有一種可從作為碳酸銅原料之鹼 金屬碳酸鹽，將該等不純物穩定地去除的技術β 對於此種需求’專利文獻1中記載一種技術，即於碳酸 鈉水溶液中’灌入二氧化碳氣體，使碳酸氫鈉或倍半碳酸 納成為固體析出，且使水溶液中之鈣離子吸附於該固體表 面以分離不純物。但在該方法中，為了要分離不純物，會 消耗製造碳酸銅等所需之原料的一部分，故在經濟上效率 不佳。 專利文獻1 :特公平6-21033號公報 C發明内容】 發明概要 本發明係鑑於前述事情而作成者，且本發明之目的在 於提供一種不會耗損鹼金屬碳酸鹽、並可低成本且簡便地 去除含於鹼金屬碳酸鹽中之鈣化合物的鹼金屬碳酸鹽之精 製方法、精製裝置及以該方法精製之驗金屬碳酸鹽溶液。 本發明之鹼金屬碳酸鹽溶液之精製方法，包含有： 一調製步驟’係對於含有由鈣化合物形成之不純物的 鹼金屬碳酸鹽，將鹼金屬碳酸鹽之濃度調製為15重量％以 上之鹼金屬碳酸鹽溶液者； 一析出步驟，係在使鹼金屬碳酸鹽不析出之狀態下， 保持該鹼金屬碳酸鹽溶液一定時間後，使溶解於鹼金屬碳 酸鹽溶液中之不純物析出者；及 一固液分離步驟，係使析击之不純物與鹼金屬碳酸鹽 溶液固液分離者。 該精製方法中，更以包含有一稀釋步驟，係以水稀釋 1331985 分離出前述析出之不純物後之鹼金屬碳酸鹽溶液，以製造 預定濃度之鹼金屬碳酸鹽溶液者為佳。或在析出步驟中， 以水稀釋前述不純物析出後之驗金屬竣酸鹽溶液（稀釋步 驟），接著使析出之不純物與鹼金屬碳酸鹽溶液固液分離（固 ' 5 液分離步驟)之構成亦可。 . 在前述調製步驟之鹼金屬碳酸鹽溶液的濃度，係以溶 解有相對於鹼金屬碳酸鹽之飽和溶解度為60%以上，且未 達飽和溶解度之鹼金屬碳酸鹽量的濃度為宜。另本精製方 ^ 法中，前述驗金屬碳酸鹽以碳酸納或碳酸钾為宜。 10 根據本發明相關之鹼金屬碳酸鹽溶液的製造方法，使 溶解於鹼金屬碳酸鹽溶液中之不純物的鈣化合物析出，而 可將其分離去除。因此，使水溶液中之鹼金屬碳酸鹽作為 固體析出，而使鈣離子等不純物吸附於該析出的固體上之 習知方法有異，故成為製品之鹼金屬碳酸鹽既無耗損，且 • 15 可經濟地，有效率地精製鹼金屬碳酸鹽溶液。另，本精製 方法中，由於可僅對鹼金屬碳酸鹽溶液邊進行溫度管理， • 並保持一定時間後，不純物就可析出，故例如該水溶液無 需與其他的物質進行反應等之特別步驟的必要。因此，用 以實施該方法之裝置構成或其他操作可簡化，可低成本且 20 簡便地精製鹼金屬碳酸鹽溶液。 ' 圖式簡單說明 /ris 1 Τ^Ί η口 p 曰 ττ/ ν —山 Αλ. Τ> 、·Λ- ·1 走 «φίΐ —X- *1. 乐丄固1乐s兄口月峒Γ剧貫把ττ，悲之吸S文鈉D谷狀稱裝刀法 之流程圖。 第2圖係顯示有關實施形態之碳酸鈉水溶液精製裝置 7 1331985 之一例之構成圖。 第3(a)、（b)圖係顯示用以確認本發明之效果所進行之 試驗結果之特性圖。 第4圖係顯示用以確認本發明之效果所進行之試驗結 5 果之特性圖。 【實施方式】 實施發明之最佳形態

作為本發明相關之鹼金屬碳酸鹽溶液之精製方法之實 施形態之一例’邊參照第1圖說明有關含有不純物的約之碳 酸納精製方法。第丨圖係有關碳酸鈉精製處理之流程圖。在 本實施之形態中，例如在工業用一般販售之碳酸鈉粉末(鹼 灰)作為原料’將其實施精製處理，例如就有關作為用以製 造銅鍍材料之碳酸銅的預定濃度碳酸鈉水溶液之精製情形 加以說明。工業用碳酸鈉粉末中，製造過程等之碳酸約等 不純物例如約含有數十〜1〇〇重量ppm。「精製」係指為要從 該等碳酸鈉去除不純物，獲得不含有不純物或不純物含量 少之高純度碳酸鈉所進行之處理。 首先，如第1圖所示，將不純物之鈣例如含有210重量 ppm之工業用碳酸鈉粉末，例如使之溶解於加溫至3〇ec水 20 中’例如將碳酸鈉濃度調製為30重量％之碳酸鈉水溶液【步 驟S1(調製步驟）】。此時，鈣濃度係依原料之碳酸鈉粉末， 及該水溶液濃度而決定，在本實施形態中為63重量ppm。通 常，用以製造碳酸銅之碳酸鈉水溶液，為欲在於碳酸銅生 成時之碳酸鈉與氯化銅等反應，穩定進行而獲得粒徑分布 8 均勻之板I銅起見，濃度例如約作成1G重量％之水溶液上 市。與其相對於本步料，為欲作成製品上市時之約3倍濃 度’而調衣為冋’農度之水溶液。$，相對於刚呂、贼之 水之飽和'谷解度’係由於碳酸鈉約為31.2重量％、鈣(例如 碳酸妈)約為0.7重量。/❶’故調製之碳酸銅水溶液中所含的任 何之物質，亦未達到飽和狀態。 其么’調製步驟所得之碳酸鈉水溶液，例如就與調製 時之同樣/皿度的加溫狀態，例如保持—天，則從該水溶液 析出躬化合物之固體【步驟S2(析出步驟）】。該步驟中，所 調製之奴酸鈉水麵巾之詞，即使未達龍和狀態仍可成 為固體使之析iB。其認域由於來自碳酸鈉之碳酸離子或 其他不純物之/辰度成為高濃度，故在於以碳酸約為主之齊 化合物之生成方向，形成水減可保持於平衡狀態所致。 與此相對，習知上雖將作為製品上市時之碳酸鈉水溶 液約調製為1〇重量％並將其保持後，由於使鈣化合物析出 之反應的反應速度遲緩，無法處理充分之量，故難適用於 工業的製程。對於此類問題經專研結果，發明人發現由於 使原料之石厌酸納粉末尚濃度溶解於水中，因而發現弼化合 物可在較短時間内析出。通常在溶液中所溶解之物質的反 應速度，會依反應物質之濃度比例而加速。因此，由於若 將碳酸納水溶液調製成高濃度，例如水溶液中所溶解之碳 酸離子或鈣濃度亦提咼，該結果認為使碳酸鈣等鈣化合物 析出之反應的反應速度可提高。 再者，碳酸鈉水溶液中所溶解之鈣可否析出之平衡問 題，認為係由於根據該水溶液中之碳酸離子或詞等之濃度 而決定，故該等之濃度愈高’則飼化合物析出之量可提高。 換言之，認為由於調製碳酸鈉水溶液之濃度愈高，愈多之 鈣作為鈣化合物析出，因此鈣被去除之比例提高。 在此，工業用碳酸鈉粉末所含之鈣量，由於會依其製 造廠或製造批號之不同而變化，故於精製碳酸鈉之各步驟 無法控制。因此’為要調製辦以南漢度存在之碳酸納水溶 液’須儘可能將多量之碳酸鈉粉末溶解於水中，亦必須將 同時被溶解之妈濃度調製為ifj》農度。但如同前述，由於相 對於30°c之水’碳酸鈉粉末之溶解度約為31.2重量％，故使 飽和溶解度以上之碳酸鈉粉末溶解時，製品之碳酸鈉與不 純物同時析出，因而關連到經濟上損失。 因此，本實施之形態中，係將碳酸鈉保持於不析出之 狀態，且若可將鈣濃度儘可能提高，而在於碳酸鈉的溶解 I未達到飽和溶解度之程度時，儘可能調製為高濃度之碳 酸鈉水溶液。由於諸如此類之理由，在調製步驟中，將碳 醆鈉水'谷液濃度調製成為例如30重量％，使碳酸鈉飽和溶 =之濃度少於約31.2重量％，且飽和溶解度成為6〇%以上之 令解度（約18.7重量％以上）。如此調製成之碳酸鈉水溶液保 j如天摘》農度可由數十重量ppm降低到約⑴重

Ppm。 、 析出步驟巾’使㈣成為g體析击後之碳酸釣水溶 液例如可由過遽器等去除辦化合物【步驟幻（固液分離步 帮）】。該固液分離步鄉中，在碳酸納水溶液中混雜之舞化 合物被分離。 析出之不純物被分離後之碳酸鈉水溶液’所使用之濃 度例如10重買％為止，以不含鈣元素之離子交換水等稀釋 【步驟S4(稀釋步驟)】。被稀釋之碳酸鈉水溶液巾的的濃度 約降低到2〜3重量ppm。 其次，被稀釋之碳酸鈉水溶液，導入於充填有離子交 換樹脂之吸附塔等與離子交換樹脂接觸，將析出步驟中未 析出而於水溶液中呈溶解狀態之約離子吸附去除【步驟 S5(吸附辣）】。吸时射所制之料交換则旨，例如， 如安白來交換樹脂【（Ambedite)，亦稱苯酚曱醛離子交換 樹脂（登錄商標）】IRC748等，以與鈉離子比較可選擇性地 吸附釣離子或鎭離子之型者為佳。由於接觸離子交換樹 脂’故溶解於碳酸鈉水溶液中之_子濃度例如可降低到 0.1重量ppm以下。 其次’根據前述流程圖說明有關精製碳酸納之精製袭 置。第2 _辭該精奴置之構成例。該裝置係由用以使 碳酸納粉末溶解於水’調製高濃度碳_水溶液之溶解槽 10 ;用以使碳錢水溶液中之触合物作成固體而析^ 滯留槽20;用以使析出之糾合物分離去除之過濾器3〇; 用以使触合物分雜之魏釣水雜稀釋之稀釋槽· 及用以使稀釋後之碳_水溶液中之如容解、吸附去除之 樹脂塔50等所構成。 詳而。之’ a解槽10係藉由原水供給闕U所介設之肩 水供給管，與未_之原水供給鋪接。原水供給仙 1331985 係用以達成使預定量之原料水連續地供給於溶解槽10之功 能。另，在溶解槽10之上方，設有儲藏碳酸鈉粉末之料斗9。 溶解槽10設有未圖示之計量器，作為一種供給方法以達成 使預定量之碳酸鈉粉末連續地、或間歇地供給於溶解槽10 5 之功能。 再者’溶解槽10中，設有用以攪拌溶解槽10内之碳酸 鈉水溶液之攪拌器12，及用以供給加溫之碳酸鈉水溶液蒸 氣之蒸氣供給管13a。另於溶解槽10之底部，安裝有底層配 管14a，構成可藉由底層泵14從溶解槽1〇抽取碳酸鈉水溶 10 液。在底層配管14a設有未圖示之溫度計，該溫度計連接於 溫度控制器15。溫度控制器15係具有因應貫流於底層配管 14a之碳酸鈉水溶液的溫度以開關蒸氣供給閥13，而藉由蒸 氣供給量之增減，以控制溶解槽10内之溶液維持於一定溫 度之功能。 15 底層配管14a係分支成回流配管16及抽取配管17，回流 配管16係用以達成貫流於底層配管14a之碳酸鈉水溶液的 一部分回流於溶解槽10之功能。另，抽取配管17係與滯留 槽20連接，將用以達成未回流於溶解槽10之碳酸鈉水溶液 抽取到滞留槽20之功能。 2〇 其次，就滯留槽20詳細說明。滯留槽20係從溶解槽10 接受之碳酸納水溶液之滯留時間’例如係具有可容納滯留6 小時容量之容器，周以作為析岀槽以達成使溶解於該溶液 中之碳酸鈉析出成為固體之功能。滯留槽20設有攪拌器21 及加熱器22，構成可將滯留槽20内之碳酸納水溶液保持於 12 1331985 均勾加溫。加熱器22介未圖示之溫度控制器，連接設置於 滞留槽20内未圖示之溫度計，由於調整加熱器^之輸出， 構成可將滞留槽20内之碳酸鈉水溶液之溫度保持於一定。 在滯留槽2G之底部，安裝有底層配管23a，構成可使躬 5化合物析出後之碳酸納水溶液，藉由底層粟23從滞留槽烈 ' 抽取底層栗23之排出侧之底層配管23a内，例如介設有收 納於過濾E等之過滤器3〇。過遽器3〇係用以達成從滯留槽 20抽取之碳酸鈉水溶液’使鈣化合物過濾後分離之固液分 ® 離方法之功能。固液分離方法如利用例示之過濾器30時不 10受限定；例如沈澱槽或液體旋風分離器等亦可利用。底層 配官23a於過濾器3〇之出口側，分支成回流配管24及抽取配 官25 ’回流配管24係用以達成使過濾器3〇過濾後之碳酸鈉 水溶液之一部分回流到滯留槽2〇之功能，而抽取配管25係 用以達成將殘餘之水溶液抽取到稀釋槽4〇之功能。 15 接著就稀釋槽40詳細說明。稀釋槽40係從滯留槽20接 支過;慮器30過渡妈化合物後之碳酸納水溶液’將其以水稀 • 釋成預定之濃度，例如係用以作為製品稀釋止上市時之濃 度的容器。稀釋槽40係藉由稀釋水供給闊41介設之稀釋水 供給管41a ’與未圖示之稀釋水供給桶連接。稀釋水供給閥 20 41，係用以達成使不含鈣元素等不純物之離子交換水等稀 釋水，連續供給於稀釋槽4〇之功能。稀釋水供給閥41係例 如藉介未圖示之流量控制器，與未圖示之線上(Online)分析 計連接’構成使被稀釋之碳酸鈉水溶液濃度，應線上控制 器測量之結果，可予以增減稀釋水之供給量β稀釋槽40内， 13 1331985 更S又有攪拌器42，用以達成使碳酸鈉水溶液與稀釋水攪拌 混合之功能。 在稀釋槽40之底部，安裝有底層崎―，構成將稀釋 成預定濃度之碳酸鈉水溶液，以底層泵43從稀釋槽4〇抽取 5之配置。底層配管43&係分支成回流配管44與抽取配管45 , - _流配管44係用以達成使被稀釋之碳酸納水溶液之一部 分回流於稀釋槽4〇之功能；抽取配管45係用以達成將殘餘 之水溶液抽取到樹脂塔5〇之功能。 樹脂塔50係作為吸附塔，具有使在於滯留槽2〇之未經 10分析而溶解於碳酸鈉水溶液中之約吸附去除之機能。樹脂 塔50係例如充填有球狀之離子交換樹脂之充填塔。樹脂塔 5〇具有之容量，可使溶解於碳酸鈉水溶液之㈣有充分的 _時間，以降低至製品規格之濃度。在樹脂塔50之底部 ι料有抽取配管5卜制以達精製之碳_水溶液抽 15取到未圖示之製品桶之功能。 % 其次，說明關於本實施形態之相關作用。由料斗9以預 疋之供給速度供給之碳賴粉末，與從原水供給管Ua供給 的預疋1之原水混合，在溶解槽1〇内以攪拌器 -2〇合’例如調製為製品之約3倍濃度(30重量％)之碳酸鈉水溶 ' 相當於第1圖之步驟叫。此時’碳酸鈉水溶液中溶解之 ，很度例如成為約數十重量ppm。另，碳義水溶液與從蒸 給官13a供給之蒸氣接觸，例如被加溫至3〇它。將調製 成之碳酸鈉水溶液輪送到滯留槽2〇。 輸送到♦留槽20之碳酸納水溶液，一邊受到搜拌器21 14 授拌與加熱器22之加溫，保持於平均滯留時間約6小時。 進行該保持之期間巾’從碳酸鈉水溶液析出不純物之辦 化合物’岭狀紐度降低至約1G重量ppm(第之步驟 52) 。鈣化合物析出之碳酸鈉水溶液，經過濾器3〇過濾，鈣 化合物被分離而輸送溶液到稀釋槽4〇(相當於第旧之步驟 53) 。 輸送到稀釋槽40之碳酸鈉水溶液，以攪拌器42邊攪拌 與從稀釋水供給管41a供給之稀釋水混合，將碳酸鈉水溶液 稀釋至作為製品上市之濃度(例如1〇重量％)為止(相當於第 1圖之步驟S4)。此時，水溶液中例如溶解有約2〜3重量卯m 之鈣，以該狀態輸送溶液至樹脂塔5〇。 輸送到樹脂塔50之碳酸鈉水溶液，在塔内與離子交換 樹脂接觸，選擇性地吸附去除溶解於水溶液中之鈣離子(相 當於第1圖之步驟S5)。經過以上之各種處理，碳酸鈉水溶 液，將溶解之鈣濃度例如精製到1重量ppm以下之狀態，將 水溶液輸送到製品桶。 根據以上所說明的本實施之形態，僅將碳酸鈉水溶液 調製成高濃度且予以保持’就可從該水溶液使鈣作成固體 析出。由於不需與其他物質等進行特別的反應操作，就可· 使不純物作成固體析出’故以簡單之裝置構成則可精製碳 酸鈉水溶液。該結果，碳酸鈉水溶液之精製裝置簡單化， 運轉操作之内容亦簡便，故設備成本或運轉成本可降低。 再者，由於將碳酸鈉水溶液之濃度提高到15重量％以 上，不純物之析出速度加快，而與水溶液之濃度低時比較， 在單位時間内可精製之碳酸鈉水溶液之處理量增加。另由 於將碳酸鈉水溶液之濃度作成高濃度，對於不純物去除之 比例亦可提高。此時，由於將碳軸水溶液之濃度，作成 相對於溶解有碳酸納之飽和溶解度為60%以上，且未達飽 5和冷解度之碳酸鈉量的濃度，不但使不純物析出之速度最 快，同時製品之碳酸鈉與不純物一起析出之固液分離步驟 中不被去除的最有效率之良好條件。 再者，析出之不純物被分離後，由於溶解於碳酸鈉水 /合液中之1¾，與離子交換樹脂接觸吸附去除，可使該水溶 液中之不純物展度更為降低。該結果，例如不純物之濃度 可精製成0.1重量卯心乂下的高純度之碳酸納水溶液。 根據本發明可精製之鹼金屬碳酸鹽，不受實施形態中 例不之碳酸鈉所限制。例如有關作為針鹽類等原料之碳酸 卸之精製，本發明亦可適用。另，原料之驗灰中亦含有由 15鎂所成之不純物時，經由接觸離子交換樹脂，可從碳酸納 水溶液去除該不純物。 再者，調製步驟中調製高濃度碳酸鈉水溶液之方法， 亦不受實施形態之例示者限制。例如採購含有不純物之低 浪度碳酸納水溶液，經由蒸發水分、濃縮水溶液以調製成 20高濃度亦可。 再者κ施形態中，將析出之鈣化合物分離後之碳酸 鈉水溶液，在稀釋步驟經稀釋後，雖於吸附步驟中使溶解 於該水溶液中之詞吸附去除，但對於稀釋步驟或吸附步驟 之有無’或該等步驟之順序，不受例示者所限制。例如， 16 1331985 析出之不純物於固液分離步驟中分離後，就以該碳酸納水 >谷液之原狀上市亦可；在稀釋步驟中僅經稀釋後上市亦 可另於固液分離步驟之後立即，於吸附步驟中使溶解之 不純物吸附去除，就以該碳酸鈉水溶液之原狀上市亦可； 5在吸附步驟之後，移行於稀釋步驟亦可。 此外，固液分離步驟與稀釋步驟之順序互換，將不純 物析出後之鹼金屬碳酸鹽溶液以水稀釋後，使析出之不純 物於固液分離步驟中分離之構成亦可，此後，更於吸附步 驟中使溶解之不純物吸附去除亦可。由於已知一旦析出之 10 不純物不會再度溶解。 (實施例） (實驗1) 有關石厌酸納水溶液之濃度對於約化合物析出反應之影 響進行評價。 15 (實施例1-1) 碳fee鈉粉末(工業用驗灰：转化合物含量為2職量即 溶解於離子交換水，濃度調製為3G重量％之碳酸納水溶 液。該等碳酸鈉水溶液邊授拌於室溫保持1小時，對於該全 量經吸引過渡所得母液中妈濃度進行測定。接著，將吸引 2〇過遽後之碳酸鈉水溶液，未作授拌而保持於室溫’共計經 則天後/再將全量吸引過渡所得母液中之妈濃度進行測 接$將及'^心濾後之碳酸鈉水溶液，未作攪拌而保 ； ^ °十’”二過4天後，再將全量吸引過濾所得母液中 之詞濃度進行測定。另於預定之適當時間，以目視觀察破 17 1331985 酸鈉水溶液之狀況。過濾時，以保持粒子徑0.5μιη之玻璃過 濾器過濾。實驗之結果顯示於第1表。另於第2表顯示，將 實驗結果所得之碳酸鈉水溶液，例如作為製品稀釋成上市 之10重量％水溶液時之鈣濃度的換算值。另於第1表、第2 5 表中，同時顯示實施例1-2〜1-3、比較例1-1之結果。 (第1表） 依碳酸鈉水溶液濃度之不同，鈣濃度（重量ppm)之經時變化 實施例 1-1 實施例 1-2 實施例 1-3 比較例 1-1 碳酸鈉濃度 30重量％ 20重量％ 15重量％ 10重量％ 初期》辰度 63 42 32 21 經過1小時後 27 24 20 14 經過1天後 8 12 12 12 經過4天後 9 13 14 13 (第2表） 10 顯示於第1表之結果，換算成10重量％之碳酸鈉水溶液之值 (約濃度：重量ppm) 實施例 1-1 實施例 1-2 實施例 1-3 比較例 1-1 碳酸鈉濃度 30重量％ 20重量％ 15重量％ 10重量％ 初期濃度 21 21 21 21 經過1小時後 9 12 13 14 經過1天後 3 6 8 12 經過4天後 3 6 9 13 18 1331985 (實施例1-2、1-3) 、15重量％之外， 將碳酸納水溶液之濃度分別作成2〇 與實施例卜1相同之條件進行試驗。 (比較例卜1) 量％之外，與實施例 將碳酸鈉水溶液之濃度作成1〇重 1-1相同之條件進行試驗。 (實驗1之考察) 根據實驗中之目視觀察的結果，調製碳酸納水溶液經 • 過1小時後’實施例w〜實施例卜3，比較例1-1之各個水溶 10液，發現有淡白色混濁。另，碳酸鈉水溶液之濃度俞古， 混濁程度愈大。在經過H、時之時間點，進行碳酸納^液 之吸引過濾時，獲得無混濁且清澄之水溶液。接著，在於 從保持開始經過1小時之時間點進行觀察，則於碳酸鈉水溶 液為15重量％(實施例1-3)、20重量％(實施例^2)、^重量％ 15 (實施例卜丨)之水溶液，發現淡白色混濁、白色沈澱物。另 一方面，10重量％(比較例1-1)之水溶液中，未曾發現類似 鲁 該等之混濁。對於該等之碳酸納水溶液再進行吸引過減， 獲得無混濁且清澄之水溶液。在於從保持開始經過4天之時 間點進行觀察，對於任何濃度之碳酸鈉水溶液，亦未發現 20 白色混濁或沈殿物。 - 將第1表、第2表所顯示之鈣濃度的經時的變化，標繪 之結果分別顯示於第3(a)圖、第3(b)圖。第3(a)圖、第3(b) 圖之橫軸係表示經過時間，縱軸係表示碳酸納水溶液中之 鈣濃度。碳酸鈉水溶液30重量％之結果以又形（X)標繪，其 19 趨勢線以實線表示。同樣的20重量％之結果以三角形（△) 標繪並以一點虛線表示趨勢線，而15重量％之結果以四角 形（_)標繪並以二點虛線表示趨勢線，另1〇重量％之結果以 菱形(◊)標繪並以虛線表示趨勢線。 根據第3(a)圖所顯示之實驗結果，對於實施例M〜實施 例M’比較例1-1之任—例，碳酸鈉水溶液中之鈣濃度皆平 穩地減少。鈣濃度之減少，認為係由於鈣化合物析出，碳 酸鈉水溶液中之鈣被消費的結果。另，關於任一之結果， 在於從保持開始經過時間1小時起至1天之期間中，鈣濃度 之減少速度亦快速，且隨著經過時間愈拉長則減少速度愈 遲緩；經過時間從1天到4天之期間中鈣濃度幾乎無變化。 關於這一點’認為係由於鈣化合物之析出，碳酸鈉水溶液 中之鈣濃度變為平衡狀態所致。 將碳酸鈉水溶液保持，從經過1小時後起至經過1天為 止’其水溶液内之鈣減少的速度，與實施例1-1〜實施例1-3， 比較例Μ之各實驗結果比較，則碳酸鈉水溶液之濃度愈 高，鈣之減少速度亦快速。關於這一點’認為係由於隨著 調製成高濃度之碳酸鈉水溶液，鈣或碳酸離子之濃度亦 兩’每化合物析出之速度加快，結果鈣之減少速度轉為快 速所致。 就顯示於第3(b)圖之圖表考察。第3〇?)圖係顯示各實施 例、比較例所得之實驗結果，稀釋成10重量％之碳醍鈞水 溶液時之鈣濃度(換算值”在10重量％濃度換算值中，各實 施例、比較例中之弼的初期濃度，雖於21重量ppm時一致， 差:著Γ持時間之經過’各個碳酸鈉水溶液之鈣濃度發生 、一 ρ在妷醆鈉水溶液作為30重量％(實施例M)時， 尺'合液保持1天’換算成10重量％後之鈣濃度減少到 重里ppm 4目對於初期濃度可去除約87%之舞。相對於此， 5隨著濃度為20重晉。/+ # 里里/〇之碳酸鈉水溶液時約71%(實施例 2)而15重5 %之水溶液時約57%(實施例1 -3)所調製之水 /合液之/辰度減低’鈣被去除之比例降低。因此，在1〇重量 /。之碳酸納水溶液巾，僅能去除43%之㈣（比較例M)。另， 以飼濃度作為重點’則在碳酸鈉濃度為3〇、2〇、15重量％(實 10 k例1_1〜實施例⑼時，相對於在於一天以内之保持時間， Τ使稀釋後之水溶液中之辦濃度成為1〇重量ppm以下’而在 水溶液之濃度為1〇重量％時，雖經過一天後仍無法使鈣濃 度成為10重量ppm以下。因此認為稀釋後之水溶液濃度，若 能於一天内可使成為10重量ppm以下，則本發明相關之精製 15方法可充分適用於工業的過程。 (實驗2) 關於在保持時間比較短促之時間帶，對碳酸鈉水溶液 中之轉濃度變化進行評價。 (實施例2-1) 20 調製與實施例Μ同樣條件之碳酸鈉水溶液(碳酸鈉濃 度30重量％)並保持，在經過1小時、2小時' 4小時、6小時 後’對於採取樣品之水溶液吸引過濾所得母液中之鈣濃度 進行測定。在本實施例中，為要更接近於第2圖所示的滯留 槽20内之狀態，將調製碳酸鈉水溶液之燒杯，安置於恆溫 21 1331985 槽内將水溶液加溫至30°C之點，與水溶液於保持期間中持 續以電磁片攪拌之點，與在室溫保持且僅於最初1小時進行 攪拌之實施例1-1的條件不同。另，對於燒杯内之碳酸鈉水 溶液之一部分，採取樣品吸引過濾後分析其結果之點，與 5 每於分析時將水溶液全量吸引過濾後分析之實施例1-1的 條件不同。換言之，由於在水溶液内所析出之辦化合物， 無法以過濾去除而蓄積之點，則與實施例1-1不同。關於該 等以外之實驗條件，由於與實施例1-1相同略去說明。實驗 結果顯示於第3表。另於第3表中，同時顯示比較例2-1之結 10 果及用以參考之實施例1-1之結果。 (第3表） 鈣濃度之變化 實施例 2-1 實施例 1-1 比較例 2-1 初期濃度 63 63 10 經過1小時後 29 27 5 經過2小時後 15 - 5 經過4小時後 8 - 5 經過6小時後 6 - 6 經過1天後 - 8 - 經過4天後 - 9 -

(比較例2-1) 15 使用粉末中之鈣化合物含量少之碳酸鉀（鈣化合物含 量為33重量ppm)外，與實施例2-1同樣條件下進行實驗。 22 1331985 (實驗2之考察） 顯示於第3表之鈣濃度之經時變化，標繪於圖中之結果 顯示於第4表。橫軸係表示經過時間，縱軸係表示碳酸鈉水 溶液中之角濃度。實施例2-!之結果以四角形（□)標繪，比 - 5較例2_1之結果以三角形(▲)標繪。另作為參考顯示之實施 例M之結果以又形⑻標繪。另，實線係表示各個漢度變化 之趨勢線。 根據第4圖之圖表，實施例2·卜比較例2_丨之任一情形 φ 中，亦由於碳酸鈉水溶液保持，水溶液中鈣濃度顯示平穩 10地減少。另，發現鈣之減少速度的變化，在保持時間之短 促領域時變為快速，隨著保持時間之拉長而減少速度變為 遲緩，顯示了與實驗1相同之傾向。另比較實驗例2_i與比 較例2-1，則可了解碳酸鈉水溶液之濃度雖相同，但於水溶 液之調製時間點，鈣的初期濃度不同之情形時，初期濃度 15愈尚，鈣之減少速度及其去除比例愈高。另於實施例2-1與 實施例1-1，在碳酸鈉水溶液中之鈣濃度的變化，未發現有 • 顯著的差異。 (實驗3) 使碳酸鈉水溶液與離子交換樹脂接觸，實施該水溶液 • 20 中含有之鈣或鎂吸附去除實驗。 ' (實驗方法） 官柱中填充離子交換樹脂【安白來交換樹脂「登錄商 標」IRC748】 50mL，在該管柱通過濃度1〇重量％之碳酸鈉 水溶液(鈣含量1.3重量Ppm，鎂含量〇 5重量ppm)。總共通過 23 1331985 液量(相當於樹脂量之騰之量）之碳酸納水溶液對 於每通過液量150mL(相當於樹脂量之3倍之量）通過管柱之 水溶液，採取樣品、測定約濃度及鎮滚度。以流動之方向 為下降流’空間速度為n。另，管柱備有管套，在該管 5套以60°c之溫水循環。實驗結果顯示於第4表。 _ (第4表） 與離子交換觸之賴^巾之*純物的濃度 處理倍量 — 鈣濃度(重量IJpm) 鎂濃度(重量ppm) 原液 1.3 0.5 0〜3 0.1以下 0.1以下 3〜6 0.1以下 0.1以下 6^9 0.1以下 0.1以下 9〜12 0.1以下 0.1以下 12〜15 ^ 0.1以下 0.1以下 15〜18 0.1以下 0.1以下 (實驗3之考察） 1〇 滅第1表顯示之結果，有_及敎任-種，在於相 田於樹月曰量之18倍量之碳酸鈉水溶液的溶液通過期間中， 心疋將I等不純物之濃度減低到0· 1重量ppm。根據該結 果，可了解如要將碳酸納水溶液保持，使析出之不純物分 離所得之水溶液更為精製時，藉使之與離子交換樹脂接 15觸’獲得4乎不含不純物且高純度之水溶液。 【圖式簡I説明】 第1圖係說明有關實施形態之碳酸鈉水溶液精製方法 24 1331985 之流程圖。 第2圖係顯示有關實施形態之碳酸鈉水溶液精製裝置 之一例之構成圖。 第3(a)、（b)圖係顯示用以確認本發明之效果，所進行 之試驗結果之特性圖。 第4圖係顯示用以確認本發明之效果，所進行之試驗結 果之特性圖。 【主要元件符號說明】

9...料斗 23...底層粟 10...溶解槽 23a...底層配管 11...原水供給閥 24..·回流配管 11a...原水供給管 25...抽取配管 12...攪拌器 30…過遽器 13…蒸氣供給閥 40...稀釋槽 13a...蒸氣供給管 41...稀釋水供給閥 14...底層泵 41a...稀釋水供給管 14a...底層配管 42...攪拌器 15...溫度控制器 43...底層泵 16...回流配管 43a...底層配管 17...抽取配管 44...回流配管 20...滯留槽 45...抽取配管 2]…攪拌器 50...樹脂槽 22...加熱器 51...抽取配管 25

Claims (1)

1331985 十、申請專利範圍： 1. 一種鹼金屬碳酸鹽溶液之精製方法，包含有： 一調製步驟，係對於含有由鈣化合物形成之不純物 的鹼金屬碳酸鹽，將鹼金屬碳酸鹽之濃度調製為15重量 - 5 %以上之鹼金屬碳酸鹽水溶液者； . 一析出步驟，係在使鹼金屬碳酸鹽不析出之狀態 下，保持該鹼金屬碳酸鹽溶液一定時間後，使溶解於該 鹼金屬碳酸鹽溶液中之不純物析出者；及 B —固液分離步驟，係使析出之不純物與鹼金屬碳酸 10 鹽溶液固液分離者。 2. 如申請專利範圍第1項之鹼金屬碳酸鹽溶液之精製方 法，更包含有一稀釋步驟，係以水稀釋分離出前述析出 之不純物後之鹼金屬碳酸鹽溶液，以製造預定濃度之鹼 ' 金屬碳酸鹽溶液者。 15 3. —種鹼金屬碳酸鹽溶液之精製方法，包含有： 一調製步驟，係對於含有由鈣化合物形成的鹼金屬 # 碳酸鹽，將鹼金屬碳酸鹽之濃度調製為15重量％以上之 驗金屬碳酸鹽水溶液者； 一析出步驟，係在使鹼金屬碳酸鹽不析出之狀態 ' 20 下，保持該鹼金屬碳酸鹽溶液一定時間後，使溶解於鹼 • 金屬碳酸鹽溶液中之不純物析出者； 一稀釋步靜5係以水稀釋分離出前述析出不純物後 之鹼金屬碳酸鹽溶液，以製造預定濃度之鹼金屬碳酸鹽 溶液者；及 26 1331985 -固液分離步驟’係使析出之不純物與驗金屬碳酸 鹽溶液固液分離者。 4. 如申請專職或㈣之驗金屬錢鹽溶液之精製 方法，更包含有-吸附步驟，係使分離出前述析出之不 5 純物後之鹼金屬碳酸鹽溶液，與離子交換樹脂接觸，以 吸附去除溶解於該鹼金屬碳酸鹽溶液中之不純物。 5. 如申請專利範圍第1或3項之驗金屬碳酸鹽溶液之精製 方法’其中前述調製步驟中之驗金屬碳酸鹽溶液濃度係 溶解有相^•於驗金屬碳酸鹽之飽和溶解度為6〇%以 10 上，且未達飽和溶解度之鹼金屬碳酸鹽量的濃度。 6. 如申請專利範圍第1或3項之驗金屬碳酸鹽溶液之精製 方法，其中前述鹼金屬碳酸鹽係碳酸鈉或碳酸鉀。 7. —種鹼金屬碳酸鹽溶液，係由申請專利範圍第丨或3項之 鹼金屬碳酸鹽溶液之精製方法精製而成者。 15 8. 一種鹼金屬碳酸鹽溶液之精製裝置，包含有： -供給機構’係用以供給由含杨化合物形成之不 純物之鹼金屬碳酸鹽粉末者； -溶解槽使由祕給機構所供給之驗金屬 碳酸鹽粉末溶解於水，以調製鹼金屬碳酸鹽濃度為15重 2〇 量％以上之鹼金屬碳酸鹽溶液者； 一析出槽，係用以在使鹼金屬碳酸鹽不析出之狀態 下，保持該驗金屬碳酸鹽溶液後，使溶解於前述驗金屬 碳酸鹽溶液中之不純物析出者；及 -固液分離機構’係用以使析出之不純物與驗金屬 27 1331985 碳酸鹽溶液固液分離者。 9.如申請專利範圍第8項之鹼金屬碳酸鹽溶液之精製裝 置，更設有一稀釋槽，該稀釋槽係用以將析出之不純物 後之鹼金屬碳酸鹽溶液，以水稀釋製造預定濃度之鹼金 - 5 屬碳酸鹽溶液者。 . 10.—種鹼金屬碳酸鹽溶液之精製裝置，設置有： 一供給機構，係用以供給含有由鈣化合物形成之不 純物的驗金屬碳酸鹽粉末者； φ —溶解槽，係使由該供給機構供給之鹼金屬碳酸鹽 10 粉末溶解於水，以調製鹼金屬碳酸鹽濃度為15重量％以 上之鹼金屬碳酸鹽溶液者； 一析出槽，係用以在使驗金屬碳酸鹽不析出之狀態 下，保持該鹼金屬碳酸鹽溶液後，使溶解於該鹼金屬碳 • 酸鹽溶液中之不純物析出者； 15 一稀釋槽，係以水稀釋前述不純物析出後之驗金屬 碳酸鹽溶液，以製造預定濃度之鹼金屬碳酸鹽溶液者； • 及 一固液分離機構，係用以使析出之不純物與鹼金屬 碳酸鹽溶液固液分離者。 ' 20 11.如申請專利範圍第8或10項之鹼金屬碳酸鹽溶液之精製 ' 裝置，更設有一吸附塔，該吸附塔係用以使分離出前述 析出之不純才勿後之驗金屬碳酸望溶液，與離子父換樹月旨 接觸，以吸附去除溶解於該鹼金屬碳酸鹽溶液中之不純 物者。 28