JP2001259645A

JP2001259645A - 脱イオン水製造方法

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Publication number: JP2001259645A
Application number: JP2000082073A
Authority: JP
Inventors: Masanari Hidaka; 真生日高
Original assignee: Organo Corp; Japan Organo Co Ltd
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 2000-03-23
Filing date: 2000-03-23
Publication date: 2001-09-25
Anticipated expiration: 2020-03-23
Also published as: JP4481417B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電気式脱イオン水製造装置の構造面からの抜
本的な改善に加えて、電極水や濃縮水の導電率の向上に
より、電気抵抗を低減すると共に、濃縮室内でのスケー
ル発生防止を抑制することのできる脱イオン水製造方法
を提供すること。【解決手段】一側にカチオン交換膜、他側のアニオン
交換膜及び当該両膜の間に位置する中間イオン交換膜で
区画される２つの小脱塩室にイオン交換体を充填して脱
塩室を構成し、前記カチオン交換膜、アニオン交換膜を
介して脱塩室の両側に濃縮室を設け、これらの脱塩室及
び濃縮室を陽極を備えた陽極室と陰極を備えた陰極室の
間に配置し、電圧を印加しながら一方の小脱塩室に被処
理水を流入し、次いで、該小脱塩室の流出水を他方の小
脱塩室に流入すると共に、濃縮室に濃縮水を流入して被
処理水中の不純物イオンを除去し、脱イオン水を製造す
る方法において、前記濃縮室に供給される濃縮水、前記
陽極室に供給される陽極水及び前記陰極室に供給される
陰極水のうち、少なくとも１つに電解質溶液を添加供給
する脱イオン水製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造分野、
医薬製造分野、原子力や火力などの発電分野、食品工業
などの各種の産業又は研究所施設において使用される省
電力型電気式脱イオン水製造装置の電気抵抗を低減する
脱イオン水製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】脱イオン水を製造する方法として、従来
からイオン交換樹脂に被処理水を通して脱イオンを行う
方法が知られているが、この方法ではイオン交換樹脂が
イオンで飽和されたときに薬剤によって再生を行う必要
があり、このような処理操作上の不利な点を解消するた
め、近年、薬剤による再生が全く不要な電気式脱イオン
法による脱イオン水製造方法が確立され、実用化に至っ
ている。

【０００３】図２は、その従来の典型的な電気式脱イオ
ン水製造装置の模式断面図を示す。図２に示すように、
カチオン交換膜１０１及びアニオン交換膜１０２を離間
して交互に配置し、カチオン交換膜１０１とアニオン交
換膜１０２で形成される空間内に一つおきにイオン交換
体１０３を充填して脱塩室とする。脱塩室の被処理水流
入側（前段）にはアニオン交換樹脂１０３ａが充填さ
れ、脱塩室の被処理水流出側（後段）にはカチオン交換
樹脂とアニオン交換樹脂の混合イオン交換樹脂１０３ｂ
が充填されている。また、脱塩室１０４のそれぞれ隣に
位置するアニオン交換膜１０２とカチオン交換膜１０１
で形成されるイオン交換体１０３を充填していない部分
は濃縮水を流すための濃縮室１０５とする。

【０００４】また、カチオン交換膜１０１とアニオン交
換膜１０２と、その内部に充填するイオン交換体１０３
とで脱イオンモジュールを形成する。すなわち、図では
省略する内部がくり抜かれた枠体の一方の側にカチオン
交換膜を封着し、枠体のくり抜かれた部分の上方部（前
段）にアニオン交換樹脂を、下方部（後段）に混合イオ
ン交換樹脂をそれぞれ充填し、次いで、枠体の他方の部
分にアニオン交換膜を封着する。なお、イオン交換膜は
比較的柔らかいものであり、枠体内部にイオン交換体を
充填してその両面をイオン交換膜で封着した時、イオン
交換膜が湾曲してイオン交換体の充填層が不均一となる
のを防止するため、枠体の空間部に複数のリブを縦設す
るのが一般的である。

【０００５】このような脱イオンモジュールの複数個を
その間に図では省略するスペーサーを挟んで、並設した
状態が図２に示されたものであり、並設した脱イオンモ
ジュールの一側に陰極１０９を配設すると共に、他端側
に陽極１１０を配設する。なお、前述したスペーサーを
挟んだ位置が濃縮室１０５であり、また両端の濃縮室１
０５の両外側に必要に応じカチオン交換膜１０１、アニ
オン交換膜１０２、あるいはイオン交換性のない単なる
隔膜等の仕切り膜を配設し、仕切り膜で仕切られた両電
極１０９、１１０が接触する部分をそれぞれ陰極室１１
２及び陽極室１１３とする。このように、従来の電気式
脱イオン水製造装置においては、濃縮室の数は脱塩室の
数より１つ多い形態のものであるか、あるいは両端の濃
縮室を仕切り膜無しで電極室とした場合１つ少ないもの
であった。

【０００６】このような電気式脱イオン水製造装置によ
って脱イオン水を製造する場合を図２を参照して説明す
る。すなわち、陰極１０９と陽極１１０間に直流電流を
通じ、また、被処理水流入ライン１１１から被処理水が
流入すると共に、濃縮水流入ライン１１５から濃縮水が
流入し、且つ電極水流入ライン１１７、１１７からそれ
ぞれ電極水が流入する。被処理水流入ライン１１１から
流入した被処理水は脱塩室１０４を流下し、先ず、前段
のアニオン交換樹脂１０３ａ、次いで混合イオン交換樹
脂１０３ｂを通過する際、塩酸イオンや硫酸イオン、Ｍ
ｇとＣａなどのカチオン成分などが除去される。濃縮水
流入ライン１１５から流入した濃縮水は各濃縮室１０５
を上昇し、カチオン交換膜１０１及びアニオン交換膜１
０２を介して移動してくる不純物イオンを受け取り、不
純物イオンを濃縮した濃縮水として濃縮水流出ライン１
１６から流出され、さらに電極水流入ライン１１７、１
１７から流入した電極水は電極水流出ライン１１８、１
１８から流出される。従って、脱イオン水流出ライン１
１４から脱塩水が得られる。

【０００７】一方、このような電気式脱イオン水製造装
置を使用して被処理水中の不純物イオンを省電力で除去
するために、電気式脱イオン水製造装置の電気抵抗を低
減する種々の試みがなされている。この場合、脱塩室に
おいては、脱塩室に使用されるイオン交換体の充填方法
や充填量が要求される処理水の水質によって決定される
ため、脱塩室の電気抵抗を低減させるには限界がある。
そこで、濃縮水の循環によって導電率の上昇を促進し、
濃縮室の電気抵抗を低減する方法が採られることが多
い。この方法は濃縮室の電気抵抗を低減するという点で
は極めて効果的である。

【０００８】

【発明の解決しようとする課題】しかしながら、例え
ば、被処理水である逆浸透膜装置の透過水の一部を濃縮
水として使用する場合、濃縮水中に当初は微量に存在す
るＣａ、Ｍｇなどの硬度成分が、長期間の循環使用によ
り濃縮されて濃縮室内にスケールとして析出しやすくな
る。スケールが発生すると、その部分での電気抵抗が上
昇し、電流が流れにくくなる。すなわち、スケール発生
が無い場合と同一の電流値を流すためには電圧を上昇さ
せる必要があり、消費電力が増加する。また、スケール
付着量場所次第では濃縮室内で電流密度が異なり、脱塩
室内において電流の不均一化が生じる。また、スケール
付着量が更に増加すると通水差圧が生じると共に、電圧
が更に上昇し、装置の最大電圧値を越えた場合は電流値
が低下することとなる。この場合、イオン除去に必要な
電流値が流せなくなり、処理水質の低下を招く。

【０００９】従って、本発明の目的は、電気式脱イオン
水製造装置の構造面からの抜本的な改善に加えて、電極
水や濃縮水の導電率の向上により、電気抵抗を低減する
と共に、濃縮室内でのスケール発生防止を抑制すること
のできる脱イオン水製造方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】かかる実情において、本
発明者らは鋭意検討を行った結果、（１）一側のカチオ
ン交換膜、他側のアニオン交換膜及び当該両膜の間に位
置する中間イオン交換膜で区画される２つの小脱塩室に
イオン交換体を充填して脱塩室を構成し、前記カチオン
交換膜、アニオン交換膜を介して脱塩室の両側に濃縮室
を設け、これらの脱塩室及び濃縮室を陽極を備えた陽極
室と陰極を備えた陰極室の間に配置する構造の電気式脱
イオン水製造装置を使用すれば、２つの小脱塩室のう
ち、少なくとも１つの脱塩室に充填されるイオン交換体
を例えばアニオン交換体のみ、又はカチオン交換体のみ
等の単一イオン交換体もしくはアニオン交換体とカチオ
ン交換体の混合交換体とすることができ、イオン交換体
の種類毎に電気抵抗を低減し、且つ高い性能を得るため
の最適な厚さに設定することができること、（２）上記
構造の電気式脱イオン水製造装置を使用して脱イオン水
を製造する際、濃縮水や電極水に電解質溶液を添加供給
してやれば、脱塩室の入口側から出口側の全体に渡り電
流密度を均一化でき、消費電力を更に低減できること、
（３）電解質として無機酸を使用すれば、付着したスケ
ールを酸洗浄できること、などを見出し、本発明を完成
するに至った。

【００１１】すなわち、請求項１の発明（１）は、一側
のカチオン交換膜、他側のアニオン交換膜及び当該カチ
オン交換膜と当該アニオン交換膜の間に位置する中間イ
オン交換膜で区画される２つの小脱塩室にイオン交換体
を充填して脱塩室を構成し、前記カチオン交換膜、アニ
オン交換膜を介して脱塩室の両側に濃縮室を設け、これ
らの脱塩室及び濃縮室を陽極を備えた陽極室と陰極を備
えた陰極室の間に配置し、電圧を印加しながら一方の小
脱塩室に被処理水を流入し、次いで、該小脱塩室の流出
水を他方の小脱塩室に流入すると共に、濃縮室に濃縮水
を流入して被処理水中の不純物イオンを除去し、脱イオ
ン水を製造する方法において、前記濃縮室に供給される
濃縮水、前記陽極室に供給される陽極水及び前記陰極室
に供給される陰極水のうち、少なくとも１つに電解質溶
液を添加供給することを特徴とする脱イオン水製造方法
を提供するものである。かかる構成をとることにより、
２つの小脱塩室のうち、少なくとも１つの脱塩室に充填
されるイオン交換体を例えばアニオン交換体のみ、又は
カチオン交換体のみ等の単一イオン交換体もしくはアニ
オン交換体とカチオン交換体の混合交換体とすることが
でき、イオン交換体の種類毎に電気抵抗を低減し、且つ
高性能を得るための最適な厚さに設定することができ
る。また、濃縮水や電極水はより電解質濃度が高まり、
脱塩室の入口側から出口側の全体に渡り電流密度を均一
化でき、消費電力を更に低減できる。また、電解質とし
て酸を使用すれば、付着したスケールを酸洗浄できる。
この電解質溶液の添加は、ひとつの脱塩室が２つの小脱
塩室からなる当該電気式脱イオン水製造装置においては
特に有効である。すなわち、当該装置においては２つの
小脱塩室、濃縮室などで水の流れがそれぞれに存在し、
電流の流れやすい箇所、流れ難い箇所もそれぞれに存在
するので電流の偏りが生じ易く、処理水の水質を低下さ
せる場合があるが、電解質溶液の添加によりこれらの問
題を解決できる。

【００１２】請求項２の発明（２）は、一側のカチオン
交換膜、他側のアニオン交換膜及び当該カチオン交換膜
と当該アニオン交換膜の間に位置する中間イオン交換膜
で区画される２つの小脱塩室にイオン交換体を充填して
脱塩室を構成し、前記カチオン交換膜、アニオン交換膜
を介して脱塩室の両側に濃縮室を設け、これらの脱塩室
及び濃縮室を陽極を備えた陽極室と陰極を備えた陰極室
の間に配置し、電圧を印加しながら一方の小脱塩室に被
処理水を流入し、次いで、該小脱塩室の流出水を他方の
小脱塩室に流入すると共に、濃縮室に濃縮水を流入して
被処理水中の不純物イオンを除去し、脱イオン水を製造
する方法において、前記濃縮室に供給される濃縮水、前
記陽極室に供給される陽極水又は前記陰極室に供給され
る陰極水は、その導電率が１００〜１０００μＳ／ｃｍ
であることを特徴とする脱イオン水製造方法を提供する
ものである。かかる構成を採ることにより、前記発明と
同様の効果を奏するほか、濃縮水や電解水の管理を比較
的簡易な装置である導電率計で行え、運転管理がし易
い。また、濃縮水中の電解質濃度が高くなると、浸透圧
の関係で処理水の水質の低下が懸念されるが、その心配
がなくなる。

【００１３】請求項３の発明（３）は、前記電解質溶液
が、硬度イオンを含まない溶液であることを特徴とする
前記（１）記載の脱イオン水製造方法を提供するもので
ある。かかる構成を採ることにより、濃縮水や電解水中
の硬度成分を極力排除して電解質濃度を高めることがで
き、スケールの発生を防止できる。

【００１４】請求項４の発明（４）は、前記電解質が、
無機酸であることを特徴とする前記（１）記載の脱イオ
ン水製造方法を提供するものである。かかる構成を採る
ことにより、無機酸の洗浄作用により、濃縮室内のスケ
ールが除去され、且つさらにスケールが発生し難くな
る。

【００１５】請求項５の発明（５）は、一側のカチオン
交換膜、他側のアニオン交換膜及び当該カチオン交換膜
と当該アニオン交換膜の間に位置する中間イオン交換膜
で区画される２つの小脱塩室にイオン交換体を充填して
脱塩室を構成し、前記カチオン交換膜、アニオン交換膜
を介して脱塩室の両側に濃縮室を設け、これらの脱塩室
及び濃縮室を陽極を備えた陽極室と陰極を備えた陰極室
の間に配置し、電圧を印加しながら一方の小脱塩室に被
処理水を流入し、次いで、該小脱塩室の流出水を他方の
小脱塩室に流入すると共に、濃縮室に濃縮水を流入して
被処理水中の不純物イオンを除去し、脱イオン水を製造
する方法において、前記濃縮室に供給される濃縮水、前
記陽極室に供給される陽極水又は前記陰極室に供給され
る陰極水は、そのｐＨが１〜５であることを特徴とする
脱イオン水製造方法を提供するものである。かかる構成
を採ることにより、前記発明と同様の効果を奏するほ
か、濃縮水や電極水の管理を比較的簡易な装置であるｐ
Ｈ計で行えばよく、運転管理がし易い。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の脱イオン水製造方法にお
いて使用される電気式脱イオン水製造装置について図１
を参照して説明する。図１は電気式脱イオン水製造装置
の１例を示す模式図である。図１に示すように、カチオ
ン交換膜３、中間イオン交換膜５及びアニオン交換膜４
を離間して交互に配置し、カチオン交換膜３と中間イオ
ン交換膜５で形成される空間内にイオン交換体８を充填
して第１小脱塩室ｄ₁、ｄ₃、ｄ₅、ｄ₇を形成し、中
間イオン交換膜５とアニオン交換膜４で形成される空間
内にイオン交換体８を充填して第２小脱塩室ｄ₂、
ｄ₄、ｄ₆、ｄ₈を形成し、第１小脱塩室ｄ₁と第２小
脱塩室ｄ₂で脱塩室Ｄ₁、第１小脱塩室ｄ₃と第２小脱
塩室ｄ₄で脱塩室Ｄ₂、第１小脱塩室ｄ₅と第２小脱塩
室ｄ₆で脱塩室Ｄ₃、第１小脱塩室ｄ₇と第２小脱塩室
ｄ₈で脱塩室Ｄ₄とする。また、脱塩室Ｄ₂、Ｄ₃のそ
れぞれ隣に位置するアニオン交換膜４とカチオン交換膜
３で形成されるイオン交換体８を充填していない部分は
濃縮水を流すための濃縮室１とする。これを順次併設し
て図中、左より脱塩室Ｄ₁，濃縮室１、脱塩室Ｄ₂，濃
縮室１、脱塩室Ｄ₃、濃縮室１、脱塩室Ｄ₄を形成す
る。また、脱塩室Ｄ₁の左にカチオン交換膜３を経て陰
極室２ａを、脱塩室Ｄ₄の右にアニオン交換膜４を経て
陽極室２ｂをそれぞれ設ける。また、中間膜５を介して
隣合う２つの小脱塩室において、第２小脱塩室の被処理
水の処理水流出ライン１２は第１小脱塩室の被処理水流
入ライン１３に連接されている。

【００１７】このような脱塩室は２つの内部がくり抜か
れた枠体と３つのイオン交換膜によって形成される脱イ
オンモジュールからなる。すなわち、図では省略する第
１枠体の一側にカチオン交換膜を封着し、第１枠体のく
り抜かれた部分にイオン交換体を充填し、次いで、第１
枠体の他方の部分に中間イオン交換膜を封着して第１小
脱塩室を形成する。次に中間イオン交換膜を挟み込むよ
うに第２枠体を封着し、第２枠体のくり抜かれた部分に
イオン交換体を充填し、次いで、第２枠体の他方の部分
にアニオン交換膜を封着して第２小脱塩質を形成する。

【００１８】前記電気式脱イオン水製造装置は、通常、
以下のように運転される。すなわち、陰極６と陽極７間
に直流電流を通じ、また被処理水流入ライン１１から被
処理水が流入すると共に、濃縮水流入ラインから濃縮水
が流入し、かつ陰極水流入ライン１７ａ、陽極水流入ラ
イン１７ｂからそれぞれ陰極水、陽極水が流入する。被
処理水流入ライン１１から流入した被処理水は第２小脱
塩室ｄ₂、ｄ₄、ｄ₆、ｄ₈を流下し、イオン交換体８
の充填層を通過する際に不純物イオンが除去される。更
に、第２小脱塩室の処理水流出ライン１２を通った流出
水は、第１小脱塩室の被処理水流入ライン１３を通って
第１小脱塩室ｄ₁、ｄ₃、ｄ₅、ｄ₇を流下し、ここで
もイオン交換体８の充填層を通過する際に不純物イオン
が除去され脱イオン水が脱イオン水流出ライン１４から
得られる。また、濃縮水流入ライン１５から流入した濃
縮水は各濃縮室１を上昇し、カチオン交換膜３及びアニ
オン交換膜４を介して移動してくる不純物イオンを受け
取り、不純物イオンを濃縮した濃縮水として濃縮室流出
ライン１６から流出され、さらに陰極水流入ライン１７
ａから流入した陰極水は陰極水流出ライン１８ａから流
出され、陽極水流入ライン１７ｂから流入した陽極水
は、陽極水流出ライン１８ｂから流出される。上述の操
作によって、被処理水中の不純物イオンは電気的に除去
される。被処理水の第１小脱塩室及び第２小脱塩室での
流れ方向は、特に制限されず、上記実施の形態の他、第
１小脱塩室と第２小脱塩室での流れ方向が異なっていて
もよい。また、被処理水が流入する小脱塩室は、上記実
施の形態例の他、先ず、被処理水を第１小脱塩室に流入
させ、流下した後、第１小脱塩室の流出水を第２小脱塩
室に流入させてもよい。また、濃縮水の流れ方向も適宜
決定される。

【００１９】本発明の脱イオン水製造方法は、上記の電
気式脱イオン水製造装置を使用する際、前記濃縮室に供
給される濃縮水、前記陽極室に供給される陽極水及び前
記陰極室に供給される陰極水から選ばれる少なくとも１
つに電解質溶液を添加供給する。電解質溶液の添加供給
方法は、例えば、定量ポンプにより、電解質溶液を注入
管を経て、濃縮室に供給される濃縮水や電極室に供給さ
れる電極水に、連続的又は間欠的に添加供給して行われ
る。電解質溶液の添加は、濃縮水、陽極水及び陰極水の
うち、１つ又は２つ以上に電解質溶液を添加供給すれば
よいが、濃縮水、陽極水及び陰極水全てに電解質溶液を
添加供給する方法が、脱塩室の有効面積全体に渡り電流
密度を均一化でき電気抵抗を低減する観点から好まし
い。また、濃縮水、陽極水又は陰極水に、電解質溶液を
添加供給して運転を行う場合、該濃縮水、陽極水又は陰
極水は再循環する方法を採れば、電解質溶液の添加供給
量を低減することもできる。

【００２０】本発明の脱イオン水製造方法に用いる電解
質は、特に制限されず、無機電解質でも有機電解質でも
よい。無機電解質としては、硝酸、硫酸、及びＨ₃ＰＯ
₄、Ｈ₄Ｐ₂Ｏ₇などのリン酸など無機酸、ＮａＯＨ、
ＫＯＨ、ＣｕＯＨ等の金属水酸化物、Ｋ₂ＳＯ₄、Ｎａ
ＮＯ₃等の金属塩などが挙げられる。前記無機電解質に
は、スケールとして析出する恐れのあるＣａ、Ｍｇなど
硬度成分の金属種を含まないほうがよい。また、陽極で
塩素が発生する恐れがあるため、ＨＣｌ、ＮａＣｌ等の
塩化物は用いないほうがよい。前記無機電解質として、
スケールに対する洗浄作用を有する硝酸、硫酸などの無
機酸を用いることが特に好ましい。有機電解質として
は、蟻酸、酢酸、シュウ酸等カルボン酸など水溶性の有
機酸、エチルアミン、エチレンジアミンなどのアミン
類、並びにＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸）等ポリ
アミノカルボン酸類、及びグリセリン酸、グリコール酸
等オキシカルボン酸類のキレート剤などが挙げられる。
前記有機電解質として、ＥＤＴＡを用いることが特に好
ましい。これらの電解質は、１種単独又は２種を組み合
わせて混合状態で用いてもよい。

【００２１】また、本発明の脱イオン水製造方法におい
て、濃縮水、陽極水及び陰極水の導電率は、通常１００
〜１０００μＳ／ｃｍ、好ましくは３００〜８００μＳ
／ｃｍである。導電率が１００μＳ／ｃｍ未満である
と、電気抵抗を低減する効果が小さくなり、また、１０
００μＳ／ｃｍを越えると、浸透圧の関係で濃縮水がイ
オン交換膜を通って脱塩室に漏洩し処理水の水質を低下
させる点で好ましくない。

【００２２】また、本発明の脱イオン水製造方法におい
て、電解質に酸を使用した場合、濃縮水、陽極水及び陰
極水のｐＨは１〜５、好ましくは１．５〜３．０であ
る。ｐＨが１未満では硫酸イオンや硝酸イオン等の陰イ
オン成分が脱塩室側に逆拡散する可能性が高くなり、ま
た、ｐＨが５を越えると、電極室内に付着したスケール
を溶解し難くなり、酸洗浄能力が低下する。

【００２３】本発明の脱イオン水製造方法に用いる被処
理水としては、特に制限されず、例えば井水、水道水、
下水、工業用水、河川水、半導体製造工場の半導体デバ
イスなどの洗浄排水又は濃縮室からの回収水などを逆浸
透膜処理した透過水が挙げられる。このように前処理と
して逆浸透膜処理を行い、透過水の一部を濃縮水として
も使用する場合、脱塩室に供給される被処理水及び濃縮
水に供給される濃縮水を軟化後、使用することがスケー
ル発生を抑制できる点で好ましい。軟化の方法は、特に
限定されないが、ナトリウム形のイオン交換樹脂等を用
いた軟化器が好適である。

【００２４】本発明で使用する電気式脱イオン水製造装
置において、中間イオン交換膜としては、カチオン交換
膜又はアニオン交換膜の単一膜、あるいはアニオン交換
膜、カチオン交換膜の両方を配置した複式膜のいずれで
あってもよい。装置上部又は装置下部にアニオン交換
膜、カチオン交換膜の両方を配置した複式膜とする場
合、アニオン交換膜及びカチオン交換膜のそれぞれの高
さ（面積）は被処理水の水質又は処理目的などによって
適宜決定される。また、単一膜を使用する場合、被処理
水中から除去したいイオン種に応じてイオン膜が決定さ
れる。

【００２５】脱塩室に充填されるイオン交換体は、特に
制限されず、アニオン交換体単床、カチオン交換体単床
及びアニオン交換体とカチオン交換体の混床又はこれら
の組み合わせのものが挙げられる。また、イオン交換体
としては、イオン交換樹脂、イオン交換繊維などイオン
交換機能を有する物質であればいずれでもよく、また、
それらを組み合わせたものであってもよい。また、前記
両イオン交換体に導電性物質を添加することにより、さ
らに脱塩室の導電性を高めることができる。添加する導
電生物質の形状としては、特に制限されず、繊維でも粒
状のものでもよい。導電性繊維としては、例えば、炭素
繊維あるいはナイロン系、アクリル系、ポリエステル系
などの合成繊維を単独で又は練りこんで複合繊維とし
て、表面をカーボンブラックでコーティングしたものが
挙げられる。また、粒状の導電性物質としては、小粒の
黒鉛、小粒の活性炭などが挙げられる。

【００２６】

【実施例】実施例１下記装置仕様及び運転条件において、図１と同様の構成
で３個の脱イオンモジュール（６個の小脱塩室）を並設
して構成される電気式脱イオン水製造装置を使用した。
被処理水は、工業用水の逆浸透膜透過水を用い、その導
電率は、３．０μＳ／ｃｍであった。また、被処理水の
一部を濃縮水及び電極水として使用した。濃縮室に流入
する濃縮水及び電極室（陰極室及び陽極室）に流入する
電極水に約５％のＮａ₂ＳＯ₄溶液を定量ポンプで添加
供給した。この場合、濃縮水又は電極水は以後の運転に
渡り、濃縮室及び電極室の流入水の導電率がほぼ６００
μＳ／ｃｍとなるように定量ポンプを運転した。運転時
間は５０００時間であった。５０００時間後、抵抗率１
７．９ＭΩ-cm の処理水を得るための運転条件を表１に
示す。

【００２７】（運転の条件）・電気式脱イオン水製造装置；試作ＥＤＩ・第１小脱塩室；幅３００mm、高さ６００mm、厚さ３mm ・第１小脱塩室に充填したイオン交換樹脂；アニオン交
換樹脂（Ａ）とカチオン交換樹脂（Ｋ）の混合イオン交
換樹脂（混合被は体積比でＡ：Ｋ＝１：１）・第２小脱塩室；幅３００mm、高さ６００mm、厚さ８mm ・第２小脱塩室充填イオン交換樹脂；アニオン交換樹脂・装置全体の流量；１ｍ³／ｈ。

【００２８】実施例２濃縮水及び電極水に添加する約５％のＮａ₂ＳＯ₄溶液
に代えて、約３％のＨ ₂ＳＯ₄溶液を添加供給し、以後
の運転に渡り、濃縮室及び電極室の流入水のｐＨをほぼ
２となるように時々追加添加した以外は、実施例１と同
様の方法で行った。また、この実験では５０００時間後
の濃縮室の通水差圧も同様に計測した。結果を表１に示
す。

【００２９】比較例１下記装置仕様及び運転条件において、図２と同様の構成
で、６個の脱イオンモジュールを並設して構成される電
気式脱イオン水製造装置を使用した。但し、濃縮水及び
電極水は被処理水の一部を分岐して使用し、濃縮水は逆
浸透膜装置の被処理水側に返送した。また、被処理水
は、実施例１と同様のものを使用した。運転時間は５０
００時間であった。５０００時間後の濃縮室の通水差圧
も同様に計測した。また、同時間における抵抗率１７．
９ＭΩ-cm の処理水を得るための運転条件を表１に示
す。

【００３０】（運転の条件）・電気式脱イオン水製造装置；ＥＤＩ（オルガノ社製）・脱塩室；幅３００mm、高さ６００mm、厚さ８mm ・脱塩室の下流側に充填したイオン交換樹脂；アニオン
交換樹脂（Ａ）とカチオン交換樹脂（Ｋ）の混合物（混
合被は体積比でＡ：Ｋ＝１：１）・装置全体の流量；１ｍ³／ｈ。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、濃縮水や電極水はより
電解質濃度が高まり、脱塩室の入口側から出口側の全体
に渡り電流密度を均一化でき、消費電力を低減できる。
また、電解質として酸を使用すれば、付着したスケール
を酸洗浄できる。この電解質溶液の添加は、ひとつの脱
塩室が２つの小脱塩室からなる当該電気式脱イオン水製
造装置においては特に有効である。すなわち、当該装置
においては２つの小脱塩室、濃縮室などで水の流れがそ
れぞれに存在し、電流の流れやすい箇所、流れ難い箇所
もそれぞれに存在するので電流の偏りが生じ易く、処理
水の水質を低下させる場合があるが、電解質溶液の添加
によりこれらの問題を解決できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で使用する電気式脱イオン水製造装置の
１例を示す模式図である。

【図２】従来の電気式脱イオン水製造装置の模式図であ
る。

【符号の説明】

Ｄ、Ｄ₁〜Ｄ₄、１０４脱塩室ｄ₁、ｄ₃、ｄ₅、ｄ₇ 第１小脱塩室ｄ₂、ｄ₄、ｄ₆、ｄ₈ 第２小脱塩室１、１０５濃縮室２、１１２、１１３電極室３、１０１カチオン膜４、１０２アニオン膜５中間イオン交換膜６、１０９陰極７、１１０陽極８、１０３イオン交換体１０、１００電気式脱イオン水製造装置１１、１１１被処理水流入ライン１２第２小脱塩室の処理水流入
ライン１３第１小脱塩室の処理水流入
ライン１４、１１４脱イオン水流出ライン１５、１１５濃縮水流入ライン１６、１１６濃縮水流出ライン１７ａ、１７ｂ、１１７電極水流入ライン１８ａ、１８ｂ、１１８電極水流出ライン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4D006 GA17 HA44 JA30 JA43A JA44A KA02 KA31 KA33 KB11 KD11 KD14 KD16 KD30 KE19Q PA01 PB02 PB05 PB06 PB07 PB08 PB27 PB28 PC01 PC11 PC32 PC41 4D061 DA01 DA02 DA03 DA08 DB13 EA09 EB04 EB13 EB22 EB23 ED12 FA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一側のカチオン交換膜、他側のアニオン
交換膜及び当該カチオン交換膜と当該アニオン交換膜の
間に位置する中間イオン交換膜で区画される２つの小脱
塩室にイオン交換体を充填して脱塩室を構成し、前記カ
チオン交換膜、アニオン交換膜を介して脱塩室の両側に
濃縮室を設け、これらの脱塩室及び濃縮室を陽極を備え
た陽極室と陰極を備えた陰極室の間に配置し、電圧を印
加しながら一方の小脱塩室に被処理水を流入し、次い
で、該小脱塩室の流出水を他方の小脱塩室に流入すると
共に、濃縮室に濃縮水を流入して被処理水中の不純物イ
オンを除去し、脱イオン水を製造する方法において、前
記濃縮室に供給される濃縮水、前記陽極室に供給される
陽極水及び前記陰極室に供給される陰極水のうち、少な
くとも１つに電解質溶液を添加供給することを特徴とす
る脱イオン水製造方法。
【請求項２】一側のカチオン交換膜、他側のアニオン
交換膜及び当該カチオン交換膜と当該アニオン交換膜の
間に位置する中間イオン交換膜で区画される２つの小脱
塩室にイオン交換体を充填して脱塩室を構成し、前記カ
チオン交換膜、アニオン交換膜を介して脱塩室の両側に
濃縮室を設け、これらの脱塩室及び濃縮室を陽極を備え
た陽極室と陰極を備えた陰極室の間に配置し、電圧を印
加しながら一方の小脱塩室に被処理水を流入し、次い
で、該小脱塩室の流出水を他方の小脱塩室に流入すると
共に、濃縮室に濃縮水を流入して被処理水中の不純物イ
オンを除去し、脱イオン水を製造する方法において、前
記濃縮室に供給される濃縮水、前記陽極室に供給される
陽極水又は前記陰極室に供給される陰極水は、その導電
率が１００〜１０００μＳ／ｃｍであることを特徴とす
る脱イオン水製造方法。
【請求項３】前記電解質溶液が、硬度イオンを含まな
い溶液であることを特徴とする請求項１記載の脱イオン
水製造方法。
【請求項４】前記電解質が、無機酸であることを特徴
とする請求項１記載の脱イオン水製造方法。
【請求項５】一側のカチオン交換膜、他側のアニオン
交換膜及び当該カチオン交換膜と当該アニオン交換膜の
間に位置する中間イオン交換膜で区画される２つの小脱
塩室にイオン交換体を充填して脱塩室を構成し、前記カ
チオン交換膜、アニオン交換膜を介して脱塩室の両側に
濃縮室を設け、これらの脱塩室及び濃縮室を陽極を備え
た陽極室と陰極を備えた陰極室の間に配置し、電圧を印
加しながら一方の小脱塩室に被処理水を流入し、次い
で、該小脱塩室の流出水を他方の小脱塩室に流入すると
共に、濃縮室に濃縮水を流入して被処理水中の不純物イ
オンを除去し、脱イオン水を製造する方法において、前
記濃縮室に供給される濃縮水、前記陽極室に供給される
陽極水又は前記陰極室に供給される陰極水は、そのｐＨ
が１〜５であることを特徴とする脱イオン水製造方法。