JP3547621B2

JP3547621B2 - Method for producing alkali-free water glass solution

Info

Publication number: JP3547621B2
Application number: JP22569898A
Authority: JP
Inventors: 伸行藤澤; 正俊飯尾; 哲也羽田; 文夫花田; 宣契山本; 裕桶田
Original assignee: Tokuyama Corp
Current assignee: Tokuyama Corp
Priority date: 1998-08-10
Filing date: 1998-08-10
Publication date: 2004-07-28
Anticipated expiration: 2018-08-10
Also published as: JP2000053963A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周辺環境への影響が小さく、作液が簡便で、耐久性の優れた非アルカリ系シリカゾル系地盤改良剤の主剤として好適な脱アルカリ水ガラス溶液、およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
土木工事等において、掘削等により崩壊のおそれのある地盤、湧水等により掘削が困難な地盤等に対して、外部より地盤改良注入材を注入して地盤を改良する薬液注入工法が汎用さている。
【０００３】
使用される地盤改良注入材は種々のものが知られているが、水ガラスを主剤とする地盤改良注入材が安価であり、ゲルタイムの調節も容易であることから主流を占めている。
【０００４】
最近では、注入による固化物の強度が高くその耐久性に優れること、注入液が一液でありゲルタイムの調整も容易で取扱に便利なこと、また改良すべき地盤の土質の応用範囲が広く、さらに地盤改良後の固化物から溶出する異物の種類は限られ環境に与える影響が小さい、珪酸ナトリウムを酸により処理して酸性にし、硬化能力を賦与させたものを主材とする非アルカリ系シリカゾル地盤改良注入材が多く用いられている。
【０００５】
この珪酸ナトリウム−酸の反応で得られる酸性の非アルカリ系シリカゾルは原料として酸、特に安価な硫酸を用いるため、さらに水ガラスも安価であるため経済的である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この非アルカリ系シリカゾル地盤改良注入材の注入に際しては、水ガラス中には多量のアルカリイオンを含有しているため、単に水ガラスに反応材を添加して攪拌するだけでは攪拌槽中でゲルが発生してしまい製造できない。これを解決するためには、反応材として特に強酸を用い、この強酸中に少しづつゆっくりと希釈した水ガラスを投入し攪拌するという非常に煩雑な方法で作液しなければならない。かかる事情から施工現場で連続的に作液するためには特殊な製造装置を必要とする。
【０００７】
さらに、この地盤改良注入材は、使用可能なゲルタイムを得るのためのｐＨ領域が３以下と低く、そのため地盤の固化前後に注入剤に由来する酸やアルカリ金属塩が固化物より流出していまい、地下水のｐＨを下げたり塩類濃度や電気伝導度を上昇させるなど、少なからずとも周辺環境に影響を与える可能性がある。
【０００８】
他方、従来の非アルカリ系シリカゾルは反応材として硫酸を使用するため、次記（１）式に示す反応のように、ゲル化後の骨格構造の間隙水中に硫酸塩類として硫酸イオンが溶解する。
【０００９】
【化１】

【００１０】
この非アルカリ系シリカゾルの固結体が地下水に接触すると、容易にその硫酸イオンが溶出する。地盤改良範囲中あるいはその近傍にコンクリート構造物が存在する場合は、地下水中の硫酸イオンがコンクリート構造物の中に浸入し、反応式（２）〜式（４）に示すように、コンクリート中の水和成分と反応して膨張性のエトリンガイトを生成する。この生成時の膨張圧によりコンクリートのひびわれ、崩壊を引き起こす可能性がある。
【００１１】
【化２】

【００１２】
【化３】

【００１３】
【化４】

【００１４】
そこで、酸やナトリウム塩の溶出量を抑制し、より中性領域で使用するために水ガラスと混合する酸の使用量を少なくすることが考えられるが、この場合、水ガラスを十分に硬化することが困難となり、さらにゲルタイムが極度に短くなるなど十分な強度を有する注入剤が得られない。
【００１５】
そこで、注入固結後の酸の影響を少なくし、水溶性アルカリ金属塩の流出量を極力少なくするためには、アルカリ分の少ない水ガラスを主材とした地盤改良注入材でなければならない。
【００１６】
したがって、本発明の主たる課題は、電気透析法等のアルカリ除去法により得られる、モル比（ＳｉＯ_２／Ｘ_２Ｏ，Ｘ：アルカリ金属）が６以上の脱アルカリ水ガラス溶液を得て、これを主材とし、有機酸および無機酸のいずれか一方または両方とを反応材とする地盤改良注入材などに利用することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明の請求項１記載の発明は、電気透析槽内の両端各部に陽極および陰極を配置し、これらの間に陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とを交互に位置させて、濃縮室と脱塩室を交互に形成し、
前記各電極に通電させるとともに、前記脱塩室に水ガラス水溶液を流通させ、前記濃縮室に金属封鎖用キレート剤を含有する水酸化ナトリウム水溶液または水酸化カリウム水溶液を流通させて電気透析を行い、
ＳｉＯ_２濃度が１ｗｔ％以上、ＳｉＯ_２／Ｘ_２Ｏ（ＮａまたはＫ）のモル比が６以上、かつｐＨが７〜１２の範囲の脱アルカリ水ガラス水溶液を得ることを特徴とする脱アルカリ水ガラス溶液の製造方法である。
【００１８】
請求項２記載の発明は、金属封鎖用キレート剤は、エチレンジアミンテトラ酢酸二ナトリウム、エチレンジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸、ニトリロ三酢酸、プロピレンジアミン四酢酸、ビス（２−ヒドロキシフェニル酢酸）エチレンジアミン、またはこれらの塩、およびこれらの２種以上のもの、の群から選ばれたものである請求項１記載の脱アルカリ水ガラス溶液の製造方法である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施の形態を説明するとともに、実験例を示しながらさらに詳説する。
【００２０】
（アルカリ除去法について）
＜イオン交換樹脂法＞
発明が解決しようとする課題の欄において説明した観点から、３号水ガラス中のアルカリ分を直接、除去する方法としてイオン交換樹脂を使用した脱アルカリ法が考えられる。このイオン交換法は水ガラス溶液を陽イオン交換樹脂層に通過させ、ナトリウムイオンを水素イオンと交換させる方法である。
【００２１】
たとえば、市販のマクロポーラス型強酸性カチオン交換樹脂（オルガノ社製：アンバーライトＩＲ−１２０Ｂ）を円筒実験装置内に充填し、ＳｉＯ_２濃度を５％に希釈した３号水ガラスを樹脂容量と同量通液し、下部よりアルカリ除去水ガラス（活性シリカ）を回収した。
【００２２】
この３号水ガラスを通液して回収した活性シリカは、無色透明で希釈水ガラスと同じであるが、不安定なものである。また、ＳｉＯ_２濃度は２〜４．５程度（通液の時期によって異なる）で、モル比は１０３０〜１１６０、ｐＨ約３であり、ゲルタイムは約７０時間、土中ゲルタイムは０．８分、サンドゲル強度が約２．５ｋｇｆ／ｃｍ^２である。したがって、使用できないことはないものの、強度の点や安定性の点が十分でないために、実用的に十分ではないことが知見された。
【００２３】
＜イオン交換膜電気透析法＞
これに対して、かかるイオン交換樹脂法によることなく、イオン交換膜電気透析法によって得ることができる。このイオン交換膜電気透析法によって、本発明のＳｉＯ_２濃度が１ｗｔ％以上、ＳｉＯ_２／Ｘ_２Ｏ（Ｘ：アルカリ金属）のモル比が６以上、かつｐＨが７〜１２の範囲の脱アルカリ水ガラス溶液を得ることができる。
【００２４】
本発明で使用する陰イオン交換膜は特に限定されず、公知の陰イオン交換膜を用いることができる。陰イオン交換膜の陰イオン交換基にも特に限定されず、公知の陰イオン交換基、例えば、アンモニウム塩基、ピリジニウム塩基、１級アミノ基、２級アミノ基、３級アミノ基等の陰イオン交換基が使用できる。なかでも、耐塩基性を有し、塩基性下にても交換基が解離しているアンモニウム塩基が望ましい。またこの陰イオン交換膜は重合型、縮合型、均一型、不均一型の別なく補強芯材の有無や、炭化水素系のもの、フッ素系のもの、材料・製造方法に由来する陰イオン交換膜の種類、型式などの別なくいかなるものであってもよい。本発明の好まし陰イオン交換膜は塩基に接触する関係上、耐塩基性の陰イオン交換膜が好ましい。
【００２５】
さらに、本発明において使用する陽イオン交換膜も特に限定されず、公知の陽イオン交換膜を用いることができる。例えば、スルホン酸基、カルボン酸基、さらにこれらのイオン交換基が複数混在した陽イオン交換膜を使用できる。また、この陽イオン交換膜は、重合型、縮合型、均一型、不均一型の別なく、補強芯材の有無や、炭化水素系のもの、フッ素系のもの、材料・製造方法に由来する陽イオン交換膜の種類、型式などの別なくいかなるものであってもよい。本発明の好ましい陽イオン交換膜塩基に接触する関係上、耐塩基性の陽イオン交換膜が特に好ましい。
【００２６】
本発明において、電気透析装置の電極は、公知のものが何ら制限なく使用できる。すなわち、陽極として、白金、チタン／白金、カーボン、ニッケル、ルテニウム／チタン、イリジウム／チタンなどでよく、陰極としては、鉄、ニッケル、白金、チタン／白金、カーボン、ステンレス鋼などでよい。さらに、電極の構造も公知の構造が特に制限なく採用される。一般的な構造としては、板状、メッシュ状、格子状等が挙げられる。
【００２７】
本発明において、電極液は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、陰陽極としては、ニッケルを使用するのが好ましい。
【００２８】
本発明において、電気透析装置は、電極間に陽イオン交換膜と陰イオン交換膜を交互に配列して塩基室と濃縮室とを形成することによって構成される。図１は本発明の電気透析装置の代表的例を示す説明図である。ただし、本発明の電気透析装置は図１によって限定されるものではなく公知の構造が特に制限なく採用される。本発明の非アルカリ系シリカゾルを得る電気伝導装置として最も好適な構造は、各室を形成するための切欠部を中央に有する室枠を介して陰イオン交換膜と陽イオン交換膜とを交互に配列し、両端より締め付ける、いわゆるフィルタープレス型の構造である。各室枠には液供給口および液排出口が設けられ、各液供給口、液排出口には必要に応じて枝管を経由して主管に接続される。また、室枠内には、室枠の厚みを均一に維持すると共に、供給された液の流れを均一にするための配流作用を有するスペーサーを設けるのが一般的である。
【００２９】
次に、このイオン交換膜電気透析の原理を製造方法と共に説明する。
電解質溶液に一対の陽極、陰極をセットし直流電流を流すと陽イオンは陰極に向かって、陰イオンは陽極に向かってそれぞれ移動する。イオン交換膜電気透析はこのようなイオンの性質を利用したものであり、希釈３号水ガラス水溶液中での平衡反応（加水分解）は、次記の（５）式および（６）式にあらわされる。
【００３０】
【化５】

【００３１】
【化６】

【００３２】
そこで、図１に例示される製造装置を用いて水ガラス水溶液を得ることができる。すなわち、電気透析槽１内の両端各部に陽極２および陰極３を配置し、最も陰極側に陰イオン交換膜Ａを位置させ、最も陽極側に陽イオン交換膜Ｋを位置させ、かつこれらの間に陽イオン交換膜Ｋと陰イオン交換膜Ａとを交互に位置させて、濃縮室１０と脱塩室２０を交互に形成し、各電極２，３に通電させるとともに、前記脱塩室２０に水ガラス水溶液を流通させ、前記濃縮室１０に水酸化ナトリウム水溶液または水酸化カリウム水溶液を流通させて電気透析を行うものである。
【００３３】
この場合、両電極２，３間に直流電流を通電させると、解離性の極めて高い強電解質であるＮａＯＨのＮａイオンは容易に陽イオン交換膜Ｋを透過して隣室に移動する。一方、珪酸は弱電解質（Ｋ１＝１０^−９．８、Ｋ２＝１０^−１２）であるため、陰イオン交換膜Ａを透過し難いことから、隔室毎に脱Ｎａイオン室（脱塩室２０）とＮａイオン濃縮室（濃縮室１０）となる。
【００３４】
この原理を利用して水ガラス中のアルカリ分であるＮａイオンを低減させた水ガラス（以下透析シリカという）を製造することが可能となる。
【００３５】
（透析シリカの製造例）
本発明の脱アルカリ水ガラス溶液の製造例を示すと、表１の装置条件の電気透析装置（トクヤマ社製：ＴＳ‐２−１０型）を使用して、表２の条件でＳｉＯ_２含有量を６％に調整した３号水ガラス（電気伝導度：ＥＣ＝２４ｍＳ／ｃｍ）をＥＣ＝４．５ｍＳ／ｃｍになるまで透析を行った。運転は、１バッチ毎に水洗（１０分間の水洗を４回）後、次のバッチの透析を行う方法（間欠運転）と１バッチ毎に水洗をしないで次のバッチの透析を行う方法（連続運転）で行った。
【００３６】
原液の電気伝導度（２４ｍＳ／ｃｍ）が４．５ｍＳ／ｃｍになるまで透析を行った結果、透析の電流効率、脱塩率、電気浸透水量は表３のようになった。また、透析時間と伝導度、およびｐＨと伝導度の関係を図２および図３に示した。
【００３７】
【表１】

【００３８】
【表２】

【００３９】
【表３】

【００４０】
間欠運転時には、濃縮液が白濁するトラブルはなかったが、連続運転時に２バッチ目で濃縮液の流量が低減し、目詰まり現象が発生した。透析膜を分解した結果、濃縮室にゲルが充満していた。
【００４１】
この原因について考察すると、透析速度は電気伝導度が９ｍＳ／ｃｍ付近から次第に遅くなっており、脱塩が進行するのに伴い、水ガラス中に電気が通じにくくなるために起こる現象と考えられるが、同じ電気伝導度付近で水ガラスのｐＨが急激に低下し始める変曲点となっていることから考えて、この変曲点は遊離、あるいは珪酸と弱い結合をしているＮａイオンのほぼ全量が脱塩された点と考えられ、この点以降は、珪酸と強い結合をしているＮａイオンと僅かに電解している珪酸イオンが脱塩され始めた点とも考えられる。
【００４２】
濃縮液の白濁は、純水で調製したＮａ０Ｈ溶液を使用した場合、白濁の発生がないことの事実確認から考えて、この白濁物は、水道水中に含有されているＣａイオンが僅かに脱塩室側から移行してくる珪酸イオンと反応して珪酸カルシウムが生成されたことが原因と考えられる。また、連続連転時のゲル発生は水ガラス中に含有されているＦｅイオン、Ａｌイオンが濃縮室側に移行してきて珪酸と反応していることも考えられる。そこで、濃縮液にあらかじめ金属封鎖剤（キレート剤）を添加しておくことにより白濁およびゲルの発生を抑制できると考え、実験を行った。その結果、エチレンジアミンテトラ酢酸二ナトリウム（ＥＤＴＡ・２Ｎａ・２Ｈ_２０）を１ｇ／リットル添加することにより、白濁物の発生は抑制された。
【００４３】
得られた透析シリカの成分分析結果を表４に示した。
【００４４】
【表４】

【００４５】
透析シリカは、外観上、希釈水ガラスと比較して少し白濁がかっており、成分的にはＳｉＯ_２濃度が透析時の水の移動、電気分解により若干濃縮されており、Ｎａ_２０濃度は約１／５に脱塩されていた。また、モル比約２０の高モル比水ガラスになっているにもかかわらず、安定している（数ケ月置いておいてもＳｉ０_２の発生なし）。
【００４６】
この透析シリカの透析直後からのｐＨと電気伝導度の経時変化の関係を図４に示す。この結果から、透析シリカは透析直後から２４時間程度の熟成後、安定状態に入ることが判る。
【００４７】
この透析シリカの構造を検討するためにＮＭＲ（核磁気共鳴）および赤外線吸収スペクトル（ｌＲ）を測定した。測定の結果、市販のコロイダルシリカと同様の構造を有しており、モル比的に小さいもののコロイダルシリカになっていると考えられる。
【００４８】
（白濁について）
前述のように、白濁防止のためには、金属封鎖用キレート剤を用いるのが有効である。これに到る実験結果について説明する。
【００４９】
ＪＩＳ３号水ガラスを希釈して、Ｓｉ０_２濃度が６％になるように調製したものを脱塩液として用い、濃縮液としては、表５に示すように、（１）純水にＮａＯＨを２０ｇ溶解させたＮａＯＨ溶液、（２）それぞれ水道水にＮａＯＨを２０ｇ溶解させるとともに、エチレンジアミンテトラ酢酸二ナトリウム（ＥＤＴＡ・２Ｎａ・２Ｈ_２０）を無添加のもの、添加量を同表に示すようにそれぞれ４通りに変えたものを用い、脱塩液の電気伝導度が４．５ｍＳ／ｃｍになるまで電気透析し、この過程で透析状況を目視観察した。結果を表５に示す。
【００５０】
ここで、透析条件は、脱塩液を２．０リットル、濃縮液を２．０リットル、ポンプにより循環させる流量を脱塩液側および濃縮液側のそれぞれにおいて３．０リットル／分に設定し、１バッチ終了後、脱塩液および濃縮液を入れ替えて、２バッチまで透析を行ったものである。
【００５１】
また、使用した水道水のＣａイオン濃度は３２ｍｇ／リットルであり、このＣａイオンを理論的マスキングするためのＥＤＴＡ・２Ｎａ・２Ｈ_２０（分子量３７２．２ｇ）の添加量は約０．３ｇ／リットル（＝（０．０３２／４０）×３７２．２）である。
【００５２】
【表５】

【００５３】
観察結果としては、純水で調製したもの、および水道水で調製したものにＥＤＴＡ・２Ｎａ・２Ｈ_２０を理論量以上に添加した濃縮液の場合には、白濁の発生がなく、反対に添加量が理論量以下の場合には、白濁の程度差があるがいずれも白濁の発生をみた。
【００５４】
さらに、白濁の発生がみられたものは、１バッチ目の透析時間が若干長くなるものの、ポンプ流量に変化は見られなかったが、２バッチ目ではポンプ流量が低下し、白濁の程度が大きいものは目詰まりを生じ流れなくなってしまった。この現象は、白濁の原因である珪酸ゲルが透析中に少しずつ膜間に目詰まりし、２バッチ目で完全に膜間を埋めてしまったためである。ＥＤＴＡ・２Ｎａ・２Ｈ_２０を０．１ｇ／リットル添加したものは、白濁はわずかに発生する程度であるが、膜間に少しずつ目詰まりを発生させていることが、ポンプ流量の変化から判断できた。
【００５５】
上記の実験例のほか、金属封鎖用キレート剤として、エチレンジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸、ニトリロ三酢酸、プロピレンジアミン四酢酸、ビス（２−ヒドロキシフェニル酢酸）エチレンジアミン、またはこれらの塩、およびこれらの２種以上のもの、の群から選ばれたものを用いても、白濁防止に有効であることが確認できた。
【００５６】
（地盤改良注入材としての利用について）
上述の透析シリカは地盤改良注入材として好適に用いることができる。この透析シリカの反応材としては、有機酸およびまたは無機酸を用いることができ、これは、水ガラス中のアルカリ分を中和させ、ｐＨを酸性にするために用いるものであり、具体的には、無機酸として硫酸、塩酸、硝酸、リン酸、ポリりん酸、ほう酸、炭酸、重曹等、また有機酸として、酢酸、酒石酸、クエン酸等がある。
【００５７】
本発明の水ガラス（透析シリカ）は、脱アルカリ処理されているため、少ない量の弱酸の使用で非アルカリ系シリカゾル地盤改良注入材を得ることができることが大きな特徴である。
上記脱アルカリ水ガラス溶液と反応材を用いた非アルカリ系シリカゾル地盤改良注入材の作液は、脱アルカリ水ガラス溶液を攪拌させながら反応材を投入するだけで可能であるため、きわめて簡便で、攪拌槽以外にラインミキサー等でも作液可能である。かかる作液した地盤改良注入材は、１液の注入材として適宜の注入管を用いて地盤に注入できる。
【００５８】
本発明で得られる地盤改良注入材は、その構成成分の酸性シリカゾル中に含まれる酸やアルカリ性の陽イオン濃度が少いため、従来の非アルカリ系シリカゾル地盤改良注入材より液中でのシリカの安定度が高いので、それらと同様のゲルタイムが得られるｐＨ値はより中性領域側となる。したがって、地盤改良での使用に際して、環境に影響を与える酸やアルカリ金属塩の溶出、混入を著しく抑制することができる。
【００５９】
また、従来の珪酸ナトリウム−酸の非アルカリ系シリカゾル地盤改良注入材が有していた、優秀な地盤改良効果もそのまま継承されている。
【００６０】
＜地盤注入材としての実験例＞
透析シリカは、それ自体、安定でゲルタイムを有しない。そこで、透析シリカを主材とした非アルカリ系シリカゾル作液の反応材および遅延材の種類を検討後、基本特性を測定した。
【００６１】
活性シリカゾルのＳｉＯ_２濃度を６％に調製し、これに反応材、遅延材を添加して試料とした。強度試験、浸透試験およびゲルタイムの測定には、豊浦砂を使用した。
【００６２】
反応材としてリン酸、クエン酸、助剤としてＮａＣｌを使用し、表６に示した配合でゲルタイムを測定した。
【００６３】
表７に示すゲルタイムの実験結果より、配合Ｎ０．５が液状化用注入材としてのゲルタイムを有することから、この配合条件で実施した物性試験結果を下記に示す。一軸圧縮試験（湿空モールド養生および水中養生試験）結果を表８に示す。
【００６４】
【表６】

【００６５】
【表７】

【００６６】
【表８】

【００６７】
ここに、一軸圧縮試験は、水中養生は湿空モールド養生の材令７日の供試体を脱型・整形後、恒温（２０℃）の水道水中に浸漬養生したものである。
【００６８】
また、一次元浸透実験を図５に、溶出試験結果を図６に、ホモゲルの体積変化の結果を図７にそれぞれ示す。
【００６９】
土中ゲルタイムはクエン酸量とｐＨの増減で調整可能であり、砂の種類毎に配合を変える必要がある。強度は、モールド、水中とも２．６ｋｇｆ／ｃｍ^２であり、水中による劣化は認められず、目標強度以上であった。浸透能力は大きく、注入口から離れた位置でも強度は同じであった。ホモゲルの体積変化は、養生３０日で僅か約０．３％の収縮の発生で目標条件内であった。Ｓｉ０_２の溶出率は養生３０日で約２％であり、非アルカリ系シリカゾルとほぼ同程度であった。耐久性についても十分なものであることを知見した。
【００７０】
さらに、３号水ガラスのＳｉ０_２濃度が６％のもの、３号水ガラスのＳｉ０_２濃度が７％のもの、透析シリカのＳｉ０_２濃度が６％のもの、および透析シリカのＳｉ０_２濃度が７％のもののそれぞれについて、表９に示すように、反応材としてリン酸を用い、同表に示すｐＨに調整し、豊浦砂のゲルタイムを測定したところ、図８〜図９に示す結果が得られた。
【００７１】
【表９】

【００７２】
この結果は、本発明によって得られる透析シリカを使用することにより、従来の３号水ガラスを使用したときと比較して同じゲルタイムを得るのに必要な反応剤量が約１／８以下程度になり、注入に使用可能なｐＨ領域も従来より中性領域側になることを示している。
【００７３】
また、従来の３号水ガラスのＳｉ０_２濃度が６％のもの（ｐＨ：４．０、７５％リン酸量：５９リットル／ｍ^３）と、本発明によって得られた透析シリカのＳｉ０_２濃度が６％のもの（ｐＨ：５．２、７５％リン酸量：７．３リットル／ｍ^３）とについてホモゲル溶出試験を行ったところ、図１０に示す結果が得られた。なお、これらはいずれも注入材のゲルタイムが約１時間を示すものである。
【００７４】
この試験は、ホモゲルを直径５ｃｍ、高さ１０ｃｍの円柱状に成形したものを、２リットルの純水中に浸漬させ、経時的な電気伝導度を測定したものである。図１０に示す結果は、本発明による非アルカリ系シリカゾルを用いて造成する固結体によれば、溶出量がきわめて少なくなることを示している。
【００７５】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、透析シリカを使用することにより、従来の３号水ガラスを使用したときと比較して同じゲルタイムを得るのに必要な反応剤量が約１／８以下程度になり、注入に使用可能なｐＨ領域も従来より中性領域側になり、地盤改良材として使用した際に環境に与える影響が少ない非アルカリ系シリカゾルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のイオン交換膜電気透析法により脱アルカリ水ガラス溶液の製造設備例の説明図である。
【図２】実験結果を示すグラフである。
【図３】実験結果を示すグラフである。
【図４】実験結果を示すグラフである。
【図５】実験結果を示すグラフである。
【図６】実験結果を示すグラフである。
【図７】実験結果を示すグラフである。
【図８】実験結果を示すグラフである。
【図９】実験結果を示すグラフである。
【図１０】実験結果を示すグラフである。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a dealkalized water glass solution suitable for use as a base material of a non-alkali silica sol-based soil conditioner having a small influence on a surrounding environment, a simple liquid preparation, and excellent durability, and a method for producing the same.
[0002]
[Prior art]
In civil engineering work, etc., the chemical solution injection method for improving the ground by injecting a ground improvement injection material from the outside into the ground that may collapse due to excavation, the ground that is difficult to excavate due to spring water, etc. is widely used. .
[0003]
Various ground improvement injection materials to be used are known, but the ground improvement injection material containing water glass as a main component is inexpensive and the adjustment of gel time is easy, so that it occupies the mainstream.
[0004]
In recent years, the strength of the solidified material by injection is high and its durability is excellent, the injection liquid is one liquid, the gel time can be easily adjusted and it is easy to handle, and the application range of ground soil to be improved is wide, In addition, the types of foreign substances eluted from the solidified material after ground improvement are limited and have little effect on the environment.Non-alkali silica sol mainly made of sodium silicate treated with acid to make it acidic and give hardening ability Ground improvement injection material is often used.
[0005]
The acidic non-alkali silica sol obtained by the sodium silicate-acid reaction is economical because an acid, particularly inexpensive sulfuric acid, is used as a raw material, and water glass is also inexpensive.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, when injecting this non-alkali silica sol ground improvement injection material, since a large amount of alkali ions are contained in the water glass, simply adding the reaction material to the water glass and stirring the water glass results in a stirring tank. Gels are generated and cannot be manufactured. In order to solve this, it is necessary to prepare a liquid by a very complicated method of using a strong acid in particular as a reactant, slowly adding slowly diluted water glass into the strong acid, and stirring. Under such circumstances, a special production apparatus is required to continuously produce a liquid at the construction site.
[0007]
Furthermore, this soil improvement injection material has a low pH range of 3 or less for obtaining a usable gel time, so that acids and alkali metal salts derived from the injection material do not flow out of the solidified material before and after the ground is solidified. In addition, there is a possibility that the surrounding environment is affected at least by lowering the pH of the groundwater or increasing the salt concentration or the electric conductivity.
[0008]
On the other hand, since the conventional non-alkali silica sol uses sulfuric acid as a reactant, sulfate ions are dissolved as sulfates in pore water having a skeletal structure after gelation, as shown in the following reaction (1).
[0009]
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[0010]
When the solidified non-alkali silica sol comes into contact with groundwater, its sulfate ions are easily eluted. When a concrete structure exists in or near the ground improvement area, sulfate ions in the groundwater penetrate into the concrete structure, and as shown in the reaction equations (2) to (4), Reacts with hydration components to form swelling ettringite. The expansion pressure at the time of this generation may cause cracking and collapse of the concrete.
[0011]
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[0012]
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[0013]
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[0014]
Therefore, it is conceivable to reduce the amount of acid or sodium salt eluted and reduce the amount of acid mixed with water glass for use in a more neutral region, but in this case, the water glass is sufficiently cured. This makes it difficult to obtain an injectable having sufficient strength such as extremely short gel time.
[0015]
Therefore, in order to reduce the influence of the acid after the injection and consolidation and to minimize the outflow of the water-soluble alkali metal salt, a ground improvement injection material mainly composed of water glass with a low alkali content must be used.
[0016]
Therefore, a main object of the present invention is to obtain a dealkalized water glass solution having a molar ratio (SiO ₂ / X ₂ O, X: alkali metal) of 6 or more obtained by an alkali removal method such as electrodialysis. As a main material and a ground improvement injection material or the like using one or both of an organic acid and an inorganic acid as a reaction material.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 of the present invention, which has solved the above-mentioned problems, has an anode and a cathode disposed at both ends of an electrodialysis tank, and a cation exchange membrane and an anion exchange membrane are alternately positioned therebetween. And alternately form a concentration chamber and a desalination chamber,
While conducting electricity to the respective electrodes, a water glass aqueous solution is allowed to flow through the desalting chamber, and a sodium hydroxide aqueous solution or a potassium hydroxide aqueous solution containing a chelating agent for sequestration is allowed to flow through the concentration chamber to perform electrodialysis.
A dealkalized water solution having an SiO ₂ concentration of 1 wt% or more, a molar ratio of SiO ₂ / X ₂ O (Na or K) of 6 or more, and a pH in the range of 7 to 12; This is a method for producing a glass solution .
[0018]
In a second aspect of the invention, the chelating agent for sequestering includes disodium ethylenediaminetetraacetate, ethylenediaminetetraacetic acid, diethylenetriaminepentaacetic acid, hydroxyethylethylenediaminetriacetic acid, nitrilotriacetic acid, propylenediaminetetraacetic acid, bis (2-hydroxyphenyl 2. The process for producing a dealkalized water glass solution according to claim 1, wherein the solution is selected from the group consisting of (acetic acid) ethylenediamine, salts thereof, and two or more of these salts.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments and experimental examples.
[0020]
(About the alkali removal method)
<Ion exchange resin method>
From the viewpoint described in the section of the problem to be solved by the invention, as a method for directly removing the alkali component in the No. 3 water glass, a dealkalization method using an ion exchange resin can be considered. This ion exchange method is a method in which a water glass solution is passed through a cation exchange resin layer to exchange sodium ions with hydrogen ions.
[0021]
For example, a commercially available macroporous type strongly acidic cation exchange resin (manufactured by Organo: Amberlite IR-120B) is filled in a cylindrical experimental apparatus, and No. 3 water glass diluted to 5% with an SiO ₂ concentration of the same amount as the resin capacity. The solution was passed in a small amount, and alkali-removed water glass (active silica) was recovered from the lower part.
[0022]
The activated silica recovered by passing through the No. 3 water glass is colorless and transparent and is the same as the diluted water glass, but is unstable. The SiO ₂ concentration is about ₂ to 4.5 (depending on the passage time), the molar ratio is 1030 to 1160, the pH is about 3, the gel time is about 70 hours, the gel time in soil is 0.8 minutes, Sand gel strength is about 2.5 kgf / cm ² . Therefore, it was found that although it could not be used, it was not practically sufficient due to insufficient strength and stability.
[0023]
<Ion exchange membrane electrodialysis method>
On the other hand, it can be obtained by an ion exchange membrane electrodialysis method without using the ion exchange resin method. By this ion exchange membrane electrodialysis method, the dealkalization of the present invention in which the concentration of SiO ₂ is 1 wt% or more, the molar ratio of SiO ₂ / X ₂ O (X: alkali metal) is 6 or more, and the pH is in the range of 7 to 12 is performed. A water glass solution can be obtained.
[0024]
The anion exchange membrane used in the present invention is not particularly limited, and a known anion exchange membrane can be used. The anion exchange group of the anion exchange membrane is not particularly limited, either, and is a known anion exchange group, for example, an anion exchange group such as an ammonium base, a pyridinium base, a primary amino group, a secondary amino group, and a tertiary amino group. Groups can be used. Among them, an ammonium base which has basic resistance and whose exchange group is dissociated even under basicity is desirable. The anion exchange membranes can be polymerized, condensed, homogeneous, or non-uniform, with or without a reinforcing core material, hydrocarbon-based, fluorine-based, and anion-exchange materials derived from materials and manufacturing methods. Any type may be used regardless of the type and type of the film. The preferred anion exchange membrane of the present invention is preferably a base-resistant anion exchange membrane in view of contact with a base.
[0025]
Furthermore, the cation exchange membrane used in the present invention is not particularly limited, and a known cation exchange membrane can be used. For example, a cation exchange membrane in which sulfonic acid groups, carboxylic acid groups, and a plurality of these ion exchange groups are mixed can be used. In addition, this cation exchange membrane is of polymerized type, condensed type, uniform type, non-uniform type, with or without a reinforcing core material, hydrocarbon type, fluorine type, derived from materials and manufacturing methods. The type and type of the cation exchange membrane may be of any type. In view of contact with the preferred cation exchange membrane base of the present invention, a base resistant cation exchange membrane is particularly preferred.
[0026]
In the present invention, known electrodes can be used for the electrodes of the electrodialysis apparatus without any limitation. That is, platinum, titanium / platinum, carbon, nickel, ruthenium / titanium, iridium / titanium and the like may be used as the anode, and iron, nickel, platinum, titanium / platinum, carbon and stainless steel may be used as the cathode. Further, a known structure is employed without particular limitation for the structure of the electrode. As a general structure, a plate shape, a mesh shape, a lattice shape, and the like can be given.
[0027]
In the present invention, it is preferable to use sodium hydroxide and potassium hydroxide as the electrode solution and nickel as the negative electrode.
[0028]
In the present invention, the electrodialysis apparatus is configured by alternately arranging cation exchange membranes and anion exchange membranes between electrodes to form a base chamber and a concentration chamber. FIG. 1 is an explanatory view showing a typical example of the electrodialysis apparatus of the present invention. However, the electrodialysis apparatus of the present invention is not limited to FIG. 1, and a known structure is employed without any particular limitation. The most preferable structure as an electric conduction device for obtaining the non-alkali silica sol of the present invention is that an anion exchange membrane and a cation exchange membrane are alternately arranged via a chamber frame having a cutout portion at the center for forming each chamber. It is a so-called filter press type structure that is arranged and tightened from both ends. Each chamber frame is provided with a liquid supply port and a liquid discharge port, and each liquid supply port and liquid discharge port is connected to a main pipe via a branch pipe as necessary. In addition, it is general to provide a spacer having a distribution function for keeping the thickness of the chamber frame uniform and making the flow of the supplied liquid uniform within the chamber frame.
[0029]
Next, the principle of the ion exchange membrane electrodialysis will be described together with the manufacturing method.
When a pair of anode and cathode are set in the electrolyte solution and a direct current is applied, cations move toward the cathode and anions move toward the anode. The ion exchange membrane electrodialysis utilizes such properties of ions, and the equilibrium reaction (hydrolysis) in the diluted No. 3 water glass aqueous solution is expressed by the following equations (5) and (6). It is.
[0030]
Embedded image

[0031]
Embedded image

[0032]
Then, a water glass aqueous solution can be obtained using the manufacturing apparatus illustrated in FIG. That is, the anode 2 and the cathode 3 are disposed at both ends of the electrodialysis tank 1, the anion exchange membrane A is located closest to the cathode, the cation exchange membrane K is located closest to the anode, and The cation exchange membranes K and the anion exchange membranes A are alternately positioned, and the concentration chambers 10 and the desalination chambers 20 are formed alternately. A water glass aqueous solution is circulated, and a sodium hydroxide aqueous solution or a potassium hydroxide aqueous solution is circulated through the concentration chamber 10 to perform electrodialysis.
[0033]
In this case, when a direct current is applied between the two

electrodes

2 and 3, NaOH of NaOH, which is a strong electrolyte having a very high dissociation property, easily passes through the cation exchange membrane K and moves to the adjacent chamber. On the other hand, since silicic acid is a weak electrolyte (K1 = ^10-9.8 , K2 = ^10-12 ), it hardly permeates the anion exchange membrane A. ) And a Na ion concentration room (concentration room 10).
[0034]
Using this principle, it is possible to produce water glass (hereinafter referred to as dialyzed silica) in which Na ions, which are alkali components in water glass, are reduced.
[0035]
(Example of production of dialysis silica)
The production example of the dealkalized water glass solution of the present invention is shown below. The content of SiO _{2 is} measured under the conditions of Table 2 using an electrodialyzer (TS-2-10, manufactured by Tokuyama Corporation) under the conditions of Table 1. No. 3 water glass (electric conductivity: EC = 24 mS / cm) adjusted to 6% was dialyzed until EC = 4.5 mS / cm. The operation is performed by rinsing water for each batch (four times for 10 minutes) and then dialysis of the next batch (intermittent operation) and dialysis of the next batch without rinsing water for each batch (continuous operation) Driving).
[0036]
The dialysis was performed until the electric conductivity (24 mS / cm) of the stock solution became 4.5 mS / cm. As a result, the current efficiency of dialysis, the desalting rate, and the amount of electroosmotic water were as shown in Table 3. The relationship between dialysis time and conductivity, and the relationship between pH and conductivity are shown in FIGS.
[0037]
[Table 1]

[0038]
[Table 2]

[0039]
[Table 3]

[0040]
During the intermittent operation, there was no trouble that the concentrated solution became cloudy, but during the continuous operation, the flow rate of the concentrated solution was reduced in the second batch, and a clogging phenomenon occurred. As a result of disassembling the dialysis membrane, the concentration chamber was filled with gel.
[0041]
Considering the cause, the dialysis rate is considered to be a phenomenon that occurs because the electrical conductivity gradually decreases from around 9 mS / cm, and as desalination progresses, it becomes difficult for electricity to pass through the water glass. Considering that the inflection point where the pH of water glass starts to drop rapidly near the same electrical conductivity, this inflection point is almost the total amount of Na ions that are free or have a weak bond with silicic acid. Is considered to have been desalted, and after this point, it is also considered that Na ions that have a strong bond with silicic acid and silicate ions that are slightly electrolyzed have begun to be desalted.
[0042]
The cloudiness of the concentrated solution was confirmed by the fact that no cloudiness occurred when using a Na0H solution prepared with pure water. It is considered that calcium silicate was generated by reacting with silicate ions transferred from the chamber side. It is also conceivable that the gel generation during continuous continuous rotation is such that Fe ions and Al ions contained in the water glass migrate to the concentration chamber side and react with the silicic acid. Therefore, an experiment was conducted on the assumption that adding a sequestering agent (chelating agent) to the concentrated solution in advance could suppress clouding and generation of gel. As a result, by ethylenediaminetetraacetic acid disodium _{(EDTA · 2Na · 2H 2 0} ) is added 1 g / l, occurrence of white turbidity was was suppressed.
[0043]
Table 4 shows the results of the component analysis of the obtained dialyzed silica.
[0044]
[Table 4]

[0045]
The dialyzed silica is slightly cloudy in appearance as compared with the diluted water glass, and the SiO ₂ concentration is slightly concentrated by the movement of water during dialysis and electrolysis, and the Na ₂ O concentration is approximately It was desalinated to 1/5. Moreover, even though in a high molar ratio water glass molar ratio of about 20, (without even aside several months Si0 ₂ generation) are stable.
[0046]
FIG. 4 shows the relationship between the pH and the change over time in the electrical conductivity of the dialyzed silica immediately after dialysis. From this result, it is understood that the dialyzed silica enters a stable state after aging for about 24 hours immediately after dialysis.
[0047]
In order to examine the structure of the dialyzed silica, NMR (nuclear magnetic resonance) and infrared absorption spectrum (IR) were measured. As a result of the measurement, the colloidal silica has a structure similar to that of a commercially available colloidal silica, and is considered to be a colloidal silica having a small molar ratio.
[0048]
(About cloudiness)
As described above, in order to prevent cloudiness, it is effective to use a chelating agent for sequestering. The experimental results that lead to this will be described.
[0049]
A water solution prepared by diluting JIS No. 3 water glass so that the concentration of SiO ₂ becomes 6% is used as a desalting solution. As a concentrated solution, as shown in Table 5, (1) 20 g of NaOH in pure water the dissolved NaOH solution, (2) causes the 20g of NaOH dissolved in tap water, respectively, as ethylenediaminetetraacetic acid disodium _{(EDTA · 2Na · 2H 2 0} ) of no addition, each amount as shown in Table Electrolysis was performed on the desalted solution until the electrical conductivity of the desalted solution reached 4.5 mS / cm, and the dialysis status was visually observed during this process. Table 5 shows the results.
[0050]
Here, the dialysis conditions were set such that the desalted solution was 2.0 liters, the concentrated solution was 2.0 liters, and the flow rates circulated by the pump were 3.0 liters / minute on the desalted solution side and the concentrated solution side, respectively. After the completion of one batch, the desalted solution and the concentrated solution were replaced, and dialysis was performed up to two batches.
[0051]
The Ca ion concentration of the tap water used was 32 mg / L, and the amount of EDTA · 2Na · 2H ₂₀ (molecular weight 372.2 g) for theoretically masking the Ca ions was about 0.3 g / L. (= (0.032 / 40) × 372.2).
[0052]
[Table 5]

[0053]
As a result of the observation, in the case of a concentrate prepared with pure water or a concentrate prepared by adding EDTA · 2Na · 2H ₂₀ to a stoichiometric amount to that prepared with tap water, there is no generation of white turbidity. When the amount was less than the theoretical amount, the occurrence of cloudiness was observed in all cases, although the degree of cloudiness varied.
[0054]
Further, in the case where turbidity was observed, although the dialysis time in the first batch was slightly longer, no change was observed in the pump flow rate. However, the pump flow rate decreased in the second batch, and the degree of turbidity was large. Things clogged and stopped flowing. This phenomenon is because the silica gel, which is the cause of cloudiness, was gradually clogged between the membranes during dialysis, and completely filled the membranes in the second batch. Those obtained by adding EDTA · 2Na · 2H 2 ₀ and 0.1 g / liter, although turbidity is the degree to which slightly occurs, that is generating clogging gradually between film, determined from the change of the pump flow rate did it.
[0055]
In addition to the above experimental examples, as a chelating agent for sequestering, ethylenediaminetetraacetic acid, diethylenetriaminepentaacetic acid, hydroxyethylethylenediaminetriacetic acid, nitrilotriacetic acid, propylenediaminetetraacetic acid, bis (2-hydroxyphenylacetic acid) ethylenediamine, or a mixture thereof It was confirmed that the use of salts selected from the group consisting of salts and two or more of these salts was also effective in preventing cloudiness.
[0056]
(About use as ground improvement injection material)
The above-mentioned dialysis silica can be suitably used as a ground improvement injection material. As a reaction material of the dialysis silica, an organic acid and / or an inorganic acid can be used, which is used for neutralizing an alkali component in water glass and making the pH acidic, and specifically, There are sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid, polyphosphoric acid, boric acid, carbonic acid, baking soda and the like as inorganic acids, and acetic acid, tartaric acid, citric acid and the like as organic acids.
[0057]
Since the water glass (dialysis silica) of the present invention has been subjected to dealkalization treatment, it is a major feature that a non-alkali silica sol ground improving injection material can be obtained by using a small amount of a weak acid.
Since the preparation of the non-alkali silica sol ground improvement injection material using the above dealkalized water glass solution and the reaction material is possible only by charging the reaction material while stirring the dealkalized water glass solution, it is extremely simple, In addition to the stirring tank, a liquid can be prepared using a line mixer or the like. The ground improvement injection material thus prepared can be injected into the ground as an injection material of one liquid by using an appropriate injection pipe.
[0058]
The soil-improved injection material obtained by the present invention has a lower concentration of acid and alkali cations contained in the acidic silica sol as a component thereof, and therefore has a higher stability of silica in the liquid than the conventional non-alkali silica sol soil-improved injection material. Since the degree is high, the pH value at which the same gel time is obtained is on the more neutral region side. Therefore, when used for ground improvement, the elution and mixing of acids and alkali metal salts that affect the environment can be significantly suppressed.
[0059]
In addition, the excellent ground improvement effect of the conventional sodium silicate-acid non-alkali silica sol ground improvement injection material has been inherited as it is.
[0060]
<Experimental example as ground injection material>
Dialysis silica itself is stable and has no gel time. Then, after examining the types of reactants and retarders of the non-alkali silica sol solution mainly composed of dialyzed silica, the basic characteristics were measured.
[0061]
The SiO ₂ concentration of the activated silica sol was adjusted to 6%, and a reactant and a retarder were added thereto to prepare a sample. Toyoura sand was used for the strength test, the penetration test, and the measurement of the gel time.
[0062]
Phosphoric acid and citric acid were used as the reactants, and NaCl was used as an auxiliary, and the gel time was measured with the composition shown in Table 6.
[0063]
From the experimental results of the gel time shown in Table 7, since the formulation N0.5 has the gel time as the injection material for liquefaction, the results of the physical property tests performed under these blending conditions are shown below. Table 8 shows the results of the uniaxial compression test (moisture / air mold curing test and underwater curing test).
[0064]
[Table 6]

[0065]
[Table 7]

[0066]
[Table 8]

[0067]
Here, in the uniaxial compression test, the underwater curing was performed by removing and shaping the test specimen of 7 days of wet-air mold curing, and then immersing and curing the same in tap water at a constant temperature (20 ° C.).
[0068]
FIG. 5 shows a one-dimensional penetration experiment, FIG. 6 shows a dissolution test result, and FIG. 7 shows a result of a change in volume of the homogel.
[0069]
The soil gel time can be adjusted by increasing or decreasing the amount of citric acid and the pH, and it is necessary to change the composition for each type of sand. The strength was 2.6 kgf / cm ² in both the mold and the water, and no deterioration due to the water was observed. The penetration ability was large, and the strength was the same even at a position away from the injection port. The volume change of the homogel was within the target condition with only about 0.3% shrinkage occurring after 30 days of curing. Si0 ₂ of the dissolution rate is about 2% curing 30 days, it was substantially the same as the non-alkaline silica sol. It was also found that the durability was sufficient.
[0070]
Furthermore, those Si0 ₂ concentration of water glass No. 3 is 6%, and Si0 ₂ concentration of water glass No. 3 is 7%, and Si0 ₂ concentration of the dialysis silica 6%, and Si0 ₂ concentration of the dialysis silica As shown in Table 9, for each of the 7% samples, phosphoric acid was used as a reactant, the pH was adjusted to the value shown in the table, and the gel time of Toyoura sand was measured. The results shown in FIGS. 8 to 9 were obtained. Was done.
[0071]
[Table 9]

[0072]
This result shows that by using the dialyzed silica obtained according to the present invention, the amount of the reactant required to obtain the same gel time as that obtained by using the conventional No. 3 water glass is reduced to about 1/8 or less. This indicates that the pH range usable for injection is also closer to the neutral range than before.
[0073]
In addition, the conventional No. 3 water glass having a SiO ₂ concentration of 6% (pH: 4.0, 75% phosphoric acid amount: 59 L / m ³ ) and the SiO ₂ concentration of the dialyzed silica obtained by the present invention. Was subjected to a homogel elution test with 6% (pH: 5.2, 75% phosphoric acid content: 7.3 liter / m ³ ), and the results shown in FIG. 10 were obtained. Each of these shows that the gel time of the injected material is about 1 hour.
[0074]
In this test, a homogel formed into a column having a diameter of 5 cm and a height of 10 cm was immersed in 2 liters of pure water, and the electrical conductivity was measured over time. The results shown in FIG. 10 show that the amount of elution is extremely small according to the compact formed using the non-alkali silica sol according to the present invention.
[0075]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by using dialysis silica, the amount of a reactant required to obtain the same gel time as compared with the case where conventional No. 3 water glass is used is about 1/8 or less. And the pH range usable for injection is also closer to the neutral range than before, and it is possible to obtain a non-alkali silica sol that has little effect on the environment when used as a ground improvement material.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of an example of equipment for producing a dealkalized water glass solution by the ion exchange membrane electrodialysis method of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing experimental results.
FIG. 3 is a graph showing experimental results.
FIG. 4 is a graph showing experimental results.
FIG. 5 is a graph showing experimental results.
FIG. 6 is a graph showing experimental results.
FIG. 7 is a graph showing experimental results.
FIG. 8 is a graph showing experimental results.
FIG. 9 is a graph showing experimental results.
FIG. 10 is a graph showing experimental results.

Claims

An anode and a cathode are arranged at each end of the electrodialysis tank, and a cation exchange membrane and an anion exchange membrane are alternately positioned between them, thereby forming a concentration chamber and a desalination chamber alternately.
While conducting electricity to the respective electrodes, a water glass aqueous solution is allowed to flow through the desalting chamber, and a sodium hydroxide aqueous solution or a potassium hydroxide aqueous solution containing a chelating agent for sequestration is allowed to flow through the concentration chamber to perform electrodialysis.
A dealkalized water solution having an SiO ₂ concentration of 1 wt% or more, a molar ratio of SiO ₂ / X ₂ O (Na or K) of 6 or more, and a pH in the range of 7 to 12; A method for producing a glass solution .

The chelating agent for sequestering is disodium ethylenediaminetetraacetate, ethylenediaminetetraacetic acid, diethylenetriaminepentaacetic acid, hydroxyethylethylenediaminetriacetic acid, nitrilotriacetic acid, propylenediaminetetraacetic acid, bis (2-hydroxyphenylacetic acid) ethylenediamine, or a salt thereof. The method for producing a dealkalized water glass solution according to claim 1, wherein the solution is selected from the group consisting of, and two or more of these.