JP2000350991A - 電気脱イオン装置 - Google Patents

電気脱イオン装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気脱イオン装置の脱塩室内の水解離や炭酸
ガス、シリカ等のイオン化を積極的に行うことにより、
より純度の高い脱イオン水を得る。 【解決手段】 陰極と陽極との間に、複数のアニオン交
換膜とカチオン交換膜とを交互に配列して濃縮室と脱塩
室とを交互に形成し、該脱塩室にイオン交換体を充填し
てなる電気脱イオン装置において、カチオン交換膜の脱
塩室側の表面に金属水酸化物を担持させる;該脱塩室に
イオン交換体と金属水酸化物を担持させた触媒との混合
物を充填する;或いは、該脱塩室にマグネシウム又は重
金属の水酸化物を担持させたスペーサを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電気脱イオン装置に
係り、特に、電気脱イオン装置の脱塩室内の水解離や炭
酸ガス、シリカ等のイオン化を積極的に行うことによ
り、より純度の高い脱イオン水を得ることを可能とする
電気脱イオン装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体製造工場、液晶製造工場、
製薬工業、食品工業、電力工業等の各種の産業ないし研
究施設等において使用される脱イオン水の製造には、図
1(a)に示す如く、電極(陽極11,陰極12)の間
に複数のアニオン交換膜13及びカチオン交換膜14を
交互に配列して濃縮室15と脱塩室16とを交互に形成
し、脱塩室16にアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂
との混合イオン交換樹脂や、イオン交換繊維等のイオン
交換体10を充填した電気脱イオン装置が多用されてい
る(特許第1782943号)。なお、図1(a)にお
いて、17は陽極室、18は陰極室である。
【0003】電気脱イオン装置は効率的な脱塩処理が可
能であり、イオン交換樹脂のような再生を必要とせず、
完全な連続採水が可能で、極めて高純度の水が得られる
という優れた効果を奏する。
【0004】電気脱イオン装置による脱イオン水の製造
においては、水解離によって酸とアルカリを生成させ、
脱塩室内に充填されているイオン交換体を連続的に再生
する必要があり、この脱塩室内の水解離が十分でない
と、脱イオン水の純度や処理の安定性に問題が生じるよ
うになる。また、炭酸ガスやシリカなどの酸性ないし中
性域ではイオン化しない物質を除去するためには、下記
のようなイオン化反応を脱塩室内で生起させて除去する
必要がある。
【0005】CO2+OH- → HCO3 - SiO2+OH- → HSiO3 - 従来、脱塩室内の水解離や上記イオン化を促進するため
に、アニオン交換膜の表面層に弱塩基型のアニオン交換
基を導入する方法(特開平8−182991号公報)、
或いはカチオン交換膜の表面層に弱酸型のカチオン交換
基を導入する方法(特開平8−192164号公報)等
が提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来法でも水解離量やイオン化率が十分であるとは言え
ず、より一層容易かつ効率的に水解離量やイオン化率を
増大させて高純度の脱イオン水を製造することが望まれ
ている。
【0007】本発明は上記従来の実情に鑑みてなされた
ものであって、脱塩室内の水解離や炭酸ガス、シリカ等
のイオン化を積極的に行うことにより、より純度の高い
脱イオン水を得ることを可能とする電気脱イオン装置を
提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の電気脱イオン装
置は、陰極と陽極との間に、複数のアニオン交換膜とカ
チオン交換膜とを交互に配列して濃縮室と脱塩室とを交
互に形成し、該脱塩室にイオン交換体を充填してなる電
気脱イオン装置において、例えば次のようにして脱塩室
内にマグネシウム又は重金属の水酸化物(以下、これら
を「金属水酸化物」と称す。)を存在させたものであ
る。
【0009】 カチオン交換膜の脱塩室側の表面に金
属水酸化物を担持させる。 脱塩室にイオン交換体と金属水酸化物を担持させた
触媒との混合物を充填する。この場合、触媒の混合割合
はイオン交換体に対して3〜70重量%であることが好
ましい。 脱塩室に金属水酸化物を担持させたスペーサを設け
る。
【0010】即ち、本発明者は、脱塩室内に金属水酸化
物を導入することにより、その触媒作用によって水を効
率的に解離させることができ、また、前述のイオン化も
促進されることを見出し、本発明に到達した。
【0011】本発明では、脱塩室内の金属水酸化物の触
媒作用で、金属水酸化物表面で水の解離や、前記炭酸ガ
スやシリカのイオン化が促進され、この結果、脱塩室内
のイオン交換効率が高められ、得られる脱イオン水の純
度が著しく向上する。
【0012】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を詳細
に説明する。
【0013】本発明の電気脱イオン装置の基本的な構成
は、図1(a)に示す従来の一般的な電気脱イオン装置
と同様の構成とされている。さらに濃縮室や電極室にイ
オン交換体、イオン導電体を充填した装置も使用可能で
ある。
【0014】本発明においては、このような電気脱イオ
ン装置において、例えば次の〜のような方法で電気
脱イオン装置の脱塩室内に金属水酸化物を導入する。
【0015】なお、本発明において、金属水酸化物とし
ては、一般的には水酸化マグネシウムが用いられるが、
何らこれに限定されずニッケル、マンガン、鉄、コバル
ト、銅、パラジウム、鉛、チタン、クロム、白金、イン
ジウム、イリジウム等の重金属の水酸化物であっても良
い。これらは1種を単独で用いても2種以上を併用して
も良い。
【0016】 カチオン交換膜の脱塩室側の表面に金
属水酸化物を担持させる。この担持方法としては、例え
ば、0.1〜10重量%程度の塩化マグネシウム水溶液
をカチオン交換膜の脱塩室側の表面に塗布した後、アル
カリ水溶液に浸漬し、その後乾燥する方法を採用するこ
とができる。
【0017】なお、アニオン交換膜表面に金属水酸化物
を担持した場合は、図1(b)に示す如く、アニオン交
換膜13の表面は、OH-イオンが透過することでH+
オンが多く存在して酸性となり、金属水酸化物が析出し
ないため、金属水酸化物を安定に担持し得ない。従っ
て、H+イオンが透過し、OH-イオンが多く存在してア
ルカリ性となるカチオン交換膜14の脱塩室16側の表
面に金属水酸化物を担持する。
【0018】 脱塩室にイオン交換体と金属水酸化物
を担持させた触媒との混合物を充填する。ここで、触媒
に金属水酸化物を担持させる方法としては、繊維状、ビ
ーズ状等の活性炭、ゼオライト等の触媒を0.1〜10
重量%程度の塩化マグネシウム水溶液に浸漬した後引き
上げ、その後、アルカリ水溶液に浸漬し乾燥する方法を
採用することができる。この場合、金属水酸化物を担持
した触媒の混合割合は、少な過ぎるとこれを混合したこ
とによる十分な改善効果が得られず、多過ぎると相対的
にイオン交換体が減って、イオン交換能が低下すること
から、イオン交換体に対して3〜70重量%、特に5〜
20重量%とするのが好ましい。
【0019】 脱塩室に金属水酸化物を担持させたス
ペーサを設ける。ここで、スペーサに金属水酸化物を担
持させる方法としては、メッシュ状、ジグザグ状等のポ
リエチレン製、ポリプロピレン製、ポリエステル製等の
カチオン交換基を有したスペーサを1.0〜10重量%
程度の塩化マグネシウム水溶液に浸漬した後引き上げ、
その後、アルカリ水溶液に浸漬し乾燥する方法を採用す
ることができる。
【0020】本発明において、金属水酸化物を脱塩室内
に存在させる方法としては、上記〜に何ら限定され
ず、イオン交換体に金属水酸化物を担持させても良い。
【0021】
【実施例】以下に比較例及び実施例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。
【0022】なお、以下の比較例及び実施例で用いた試
験装置は、下記の装置を図2に示す如く、直列に配置し
たものである。
【0023】 電気脱イオン装置: 栗田工業(株)製「ピュアエースPA−200」 処理水量100L/hr 活性炭装置 : 栗田工業(株)製「クリコールKW10−30」 逆浸透膜装置 : 栗田工業(株)製「マクエースKN200」 比較例1 電気脱イオン装置のイオン交換膜及び脱塩室に充填する
イオン交換樹脂として次のものを用い、表1に示す条件
で通水を行い、得られた処理水の抵抗値、シリカ濃度及
びシリカ除去率を調べ、結果を表1に示した。 アニオン交換膜: 旭化成工業(株)製「アシプレック
スA501SB」 カチオン交換膜: 旭化成工業(株)製「アシプレック
スK501SB」 イオン交換樹脂: アニオン交換樹脂;三菱化学(株)
製「SA10A」とカチオン交換樹脂;三菱化学(株)
製「SK1B」とを体積混合比率6:4で混合したも
の。
【0024】実施例1 比較例1において、カチオン交換膜の脱塩室側の膜表面
に2重量%塩化マグネシウム溶液を塗布した後、pH1
0のNaOH水溶液中に1時間浸漬し、その後25℃で
2時間風乾したものを用いたこと以外は同様にして、表
1に示す通水条件で試験を行い、結果を表1に示した。
【0025】実施例2 比較例1において、脱塩室に充填するイオン交換樹脂
に、下記の活性炭に下記の条件で水酸化マグネシウムを
担持させた触媒を5重量%混合したこと以外は同様にし
て、表1に示す通水条件で試験を行い、結果を表1に示
した。 活性炭 : 栗田工業(株)製「クリコールKW10−
30」 担持条件: 2重量%MgCl2水溶液に活性炭を1時
間浸漬した後、pH10のNaOH水溶液に1時間浸漬
後、100℃で5時間乾燥した。
【0026】実施例3 比較例1において、脱塩室内に水酸化マグネシウムを下
記条件で担持させたメッシュ状のポリエステル製スペー
サを取り付けたこと以外は同様にして、表1に示す通水
条件で試験を行い、結果を表1に示した。 担持条件: カチオン交換基をグラフト重合で導入した
スペーサを2重量%MgCl2水溶液に1時間浸漬した
後、pH10のNaOH水溶液に1時間浸漬後、80℃
で3時間乾燥した。
【0027】
【表1】
【0028】表1より明らかなように、金属水酸化物を
脱塩室内に導入した実施例1〜3では、従来型の比較例
1に比べて処理水質が向上しており、特にシリカの除去
率が著しく向上し、比抵抗値が高く、シリカ濃度が極低
濃度に低減させた処理水を得ることができる。
【0029】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の電気脱イオ
ン装置によれば、脱塩室内の水解離や炭酸ガス、シリカ
等のイオン化を促進して、著しく純度の高い脱イオン水
を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】電気脱イオン装置の構成を示す模式的な断面図
である。
【図2】実施例及び比較例で用いた試験装置を示す系統
図である。
【符号の説明】
1 活性炭装置 2 逆浸透膜装置 3 電気脱イオン装置 10 イオン交換体 11 陽極 12 陰極 13 アニオン交換膜 14 カチオン交換膜 15 濃縮室 16 脱塩室 17 陽極室 18 陰極室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4D006 GA03 GA17 HA47 JA30A JA44A KB11 MA13 MA14 PB06 PB08 PB23 PC01 PC11 PC42 4D061 DA08 DB13 DB19 DC18 DC19 DC20 EA09 EB13 FA06 FA08 FA09

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 陰極と陽極との間に、複数のアニオン交
    換膜とカチオン交換膜とを交互に配列して濃縮室と脱塩
    室とを交互に形成し、該脱塩室にイオン交換体を充填し
    てなる電気脱イオン装置において、該脱塩室にマグネシ
    ウム又は重金属の水酸化物を存在させたことを特徴とす
    る電気脱イオン装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、該カチオン交換膜の
    脱塩室側の表面に前記水酸化物を担持させたことを特徴
    とする電気脱イオン装置。
  3. 【請求項3】 請求項1において、該脱塩室にイオン交
    換体と前記水酸化物を担持させた触媒との混合物を充填
    したことを特徴とする電気脱イオン装置。
  4. 【請求項4】 請求項3において、該触媒の混合割合が
    イオン交換体に対して3〜70重量%であることを特徴
    とする電気脱イオン装置。
  5. 【請求項5】 請求項1において、該脱塩室に前記水酸
    化物を担持させたスペーサを設けたことを特徴とする電
    気脱イオン装置。
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