JP2001314866A - 脱イオン水の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電圧上昇が抑制でき脱イオン水の比抵抗の低
下もない長期運転できる電気再生式脱イオン水の製造方
法及び装置の提供。 【解決手段】 濃縮室に反対電荷層を有する陽イオン交
換体を充填することにより、陰イオン交換膜の陽極側表
面での硬度成分の析出、蓄積を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気再生式脱イオ
ン(以下ＥＤＩと称する)技術により、脱イオン水を製造
する技術に関する。詳しくは、医薬品製造工業、半導体
製造工業、食料品工業等の各種製造業、又はボイラー水
や研究施設などで用いられる純水もしくは超純水等とい
われる高度に脱イオン化した脱イオン水を効率的に製造
する電気再生式脱イオン水製造方法及び製造装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、脱イオン水の製造方法としてはイ
オン交換樹脂の充填床に被処理水を流し、不純物イオン
をイオン交換樹脂に吸着させて除去することにより脱イ
オン水を得る方法が一般的である。そして、この方法で
は、交換・吸着能力の低下したイオン交換樹脂は再生す
ることが必要であり、その再生は、通常酸やアルカリを
用いて行われる。その結果、この方法では、面倒な再生
操作と共にそれら酸やアルカリに起因する廃液が排出さ
れるという問題がある。

【０００３】このため再生の必要のない脱イオン水製造
方法が望まれており、近年、薬液による再生操作が必要
のないＥＤＩ法が開発され、実用化されてきている。こ
の方法は、陰イオン交換膜と陽イオン交換膜とを交互に
配置した電気透析槽の脱塩室に陰イオン交換樹脂と陽イ
オン交換樹脂の混合物を入れ、該脱塩室に被処理水を流
すとともに、脱塩室と交互に形成、配置された濃縮室に
濃縮水を流しながら電圧を印加して電気透析を行うもの
であり、それにより脱イオン水を製造すると共にイオン
交換樹脂の再生をも同時に行うものであって、別途イオ
ン交換樹脂の再生を行う必要のない方法である。

【０００４】すなわち、従来のＥＤＩ法においては、陽
極を備える陽極室と陰極を備える陰極室との間に陽イオ
ン交換膜と陰イオン交換膜を交互に配列させ陽極側がア
ニオン交換膜で区画され陰極側がカチオン交換膜で区画
された脱塩室と陽極側がカチオン交換膜で区画され陰極
側がアニオン交換膜で区画された濃縮室とを形成させた
電気透析槽の脱塩室に陰イオン交換樹脂及び陽イオン交
換樹脂を収容してなる脱イオン水製造装置を使用し、電
圧を印加しながら脱塩室に被処理水を流入させると共
に、濃縮室に被処理水又は処理水の一部を濃縮水として
流入させることにより、被処理水中の不純物イオンを除
去するものである。

【０００５】この方法によれば、前記したとおり脱イオ
ン水の製造と同時にイオン交換体が連続的に再生される
ため、酸やアルカリ等の薬液による再生工程とその再生
に使用した廃液処理が不要であるという利点を有するも
のではあるが、その際、ＥＤＩ装置は被処理水中のカル
シウムイオンやマグネシウムイオン等の硬度成分により
次第に電気抵抗が上昇し印加電圧の上昇または電流の低
下を招き、更には脱塩性能の低下により生産される処理
水の比抵抗が低下する問題があった。

【０００６】そのため、かかる問題を克服する方法が数
多く既に提案されており、それには、例えばＥＤＩ装置
に供給する被処理水を予め逆浸透膜処理を２段行い可及
的に硬度成分を除去した後ＥＤＩ法の被処理水として供
給する方法（特開平２−４０２２０号公報）や、別途用
意した酸性水生成電解槽で水を電気分解し陽極室で生成
する酸性水をＥＤＩ法の濃縮室へ通水する方法（特開平
１０−１２８３３８号公報）がある。このような方法の
採用によりＥＤＩ法の長期性能の安定は図れるが、投資
コストの増大を招き、その結果、他の脱イオン方法との
比較においてＥＤＩシステムの利点が少なくなるという
別の問題が生ずることになる。

【０００７】そして、脱塩室に供給する被処理水を間歇
的に弱酸性化し脱塩室内のイオン交換樹脂に強く吸着し
たイオン成分を間歇的に溶出する方法（特開平３−２６
３９０）も提案されているが、間歇処理時、処理水の比
抵抗が低下する問題がある。また、アルカリ金属の塩酸
塩あるいは硫酸塩水溶液を添加し電導度を１００〜８０
０μＳ／ｃｍとした液をＥＤＩ法の濃縮室へ供給するこ
とによりＥＤＩ法において流れる電流を安定化し高純度
の処理水を得る方法（特開平９−２４３７４号）も提案
されているが、その性能の長期安定性については明らか
にされてない。

【０００８】さらに、それ以外にも、イオン交換体をＥ
ＤＩ装置の脱塩室に充填するのみでなく濃縮室にも充填
し、それにより電気抵抗を低下させ、電流を安定化して
高純度の処理水を得る方法（ＷＯ ９８／２０９７２)の
提案や、濃縮室に陰イオン交換性スペーサーネットを装
填する方法（クリーンテクノロジー １９９８.１０第６
４頁)により電気抵抗が低下でき、その結果硬度成分の
析出も低減されるとの報告があるが、それらも必ずしも
十分なものではない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のＥＤ
Ｉ脱イオン水製造システム及びその後提案された長期安
定化された改善脱イオン水製造方法等が有する前記した
ところの問題を解決する方法に関し、特にはＥＤＩ法に
おいて供給する被処理水の硬度成分等の不純物による性
能低下を防止及び解消する新規ＥＤＩ脱塩システムを提
供することを発明の解決課題、すなわち目的とする。

【００１０】そして、その課題について更に詳しく述べ
ると、ＥＤＩ法による従来の脱イオン水製造装置では、
濃縮水が循環使用されていることもあり運転経過と共に
濃縮室に硬度成分が濃縮され、その硬度成分（カルシウ
ム、マグネシウム）イオンが、脱塩室より陰イオン交換
膜を通して移動してきたＯＨイオン及び炭酸イオンと結
合し水酸化物あるいは炭酸塩となり析出、蓄積すること
により、電気抵抗を上昇させ、良好なイオン交換状態が
損なわれることがあった。

【００１１】本発明者の研究によると、濃縮室中のＮａ
イオン、Ｃａイオン、Ｍｇイオン等の陽イオンは電位勾
配により陰イオン交換膜付近に最も多く分布する。一
方、脱塩室内にて水解離反応にて発生したＯＨイオンは
陰イオン交換膜を透過移動し、濃縮室に到達するため陰
イオン交換膜近傍は高濃度のＯＨイオンが存在すること
がわかった。その結果、濃縮室側の陰イオン交換膜表面
及びその近傍において、Ｃａイオン、Ｍｇイオン等の硬
度成分と、ＯＨイオンや炭酸イオンとが、結合しスケー
ル析出という現象を生じることが判明した。

【００１２】本発明は、前記した研究の成果及び判明し
た事実を踏まえてなされたものであり、濃縮室側陰イオ
ン交換膜表面での硬度成分の析出、蓄積を防止し、ＥＤ
Ｉ装置の電気抵抗の上昇を抑制すると共に製造した脱イ
オン水には純度低下のない、長期的に安定したＥＤＩ技
術による脱イオン水製造方法及び製造装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するための電気再生式脱イオン水製造方法及び製造装
置であり、そのうちの電気再生式脱イオン水製造方法
は、陽極を備える陽極室と、陰極を備える陰極室との間
に陽イオン交換膜と陰イオン交換膜を交互に配列させ、
陽極側が陰イオン交換膜で区画され陰極側が陽イオン交
換膜で区画された脱塩室と陽極側が陽イオン交換膜で区
画され陰極側が陰イオン交換膜で区画された濃縮室とを
形成させた電気透析槽の脱塩室及び濃縮室にイオン交換
体を収容して電圧を印加しながら脱塩室に被処理水を供
給し被処理水中の不純物イオンを除去する電気再生式脱
イオン水製造方法において、濃縮室に収容するイオン交
換体が、一価陽イオン選択交換性を有する陽イオン交換
体であることを特徴とするものである。

【００１４】また、電気再生式脱イオン水製造装置は、
陽極を備える陽極室と、陰極を備える陰極室との間に陽
イオン交換膜と陰イオン交換膜を交互に配列させ、陽極
側が陰イオン交換膜で区画され陰極側が陽イオン交換膜
で区画された脱塩室と陽極側が陽イオン交換膜で区画さ
れ陰極側が陰イオン交換膜で区画された濃縮室とを形成
させた電気透析槽の脱塩室及び濃縮室にイオン交換体を
収容してなる電気再生式脱イオン水製造装置において、
濃縮室に収容するイオン交換体を一価陽イオン選択交換
性を有する陽イオン交換体とせしめることを特徴とする
ものである。

【００１５】そして、本発明では、前記した手段を採用
することにより、特に脱塩室に加えて濃縮室にもイオン
交換体を収容し、かつそのイオン交換体を一価陽イオン
選択交換性を有する陽イオン交換体とせしめることによ
り、陰イオン交換膜表面及びその近傍における濃縮室側
での硬度成分の析出、蓄積が防止でき、電気再生式脱イ
オン水製造用の装置を長期運転しても電圧上昇が抑制で
きると共に製造された脱イオン水の比抵抗も低下するこ
とがない。

【００１６】本発明において、脱塩室に加えて濃縮室に
も一価陽イオン選択交換性を有する陽イオン交換体を収
容せしめることで、硬度成分の析出、蓄積が防止でき硬
度成分による電気抵抗の上昇が抑制できる共に、製造さ
れた脱イオン水の比抵抗が低下せず脱イオン性能の低下
も抑制できることの理由あるいは機構等については、十
分に解明しているわけではないが、本発明者は一応以下
のように推測している。

【００１７】前述したように、従来のＥＤＩ装置におい
ては、陰イオン交換膜の陽極側表面はＯＨイオン濃度が
高く、また電位勾配によりカルシウムイオンやマグネシ
ウムイオン濃度も上昇している。その際に、濃縮室に陽
イオン交換体が充填されている場合には、陽イオン交換
体は一価陽イオンよりカルシウムイオンやマグネシウム
イオン等の二価陽イオンを選択的にイオン交換する。そ
の結果、陽イオン交換体に濃縮されたカルシウムイオン
やマグネシウムイオンは、電気勾配により陰イオン交換
膜の陽極側に移動しＯＨイオンにさらされ析出すること
になる。

【００１８】しかしながら、本発明のように一価陽イオ
ン選択交換性を有する陽イオン交換体（以下、一価陽イ
オン選択交換体と略称することもある）を濃縮室に充填
した場合には、一価陽イオン選択交換体中のカルシウム
イオンやマグネシウムイオン濃度が低くなることに加え
て、陽イオン交換膜の陰極側から濃縮室へ透過してくる
水素イオンを一価陽イオン選択交換体がイオン交換して
水素イオンが陰イオン交換膜の陽極側へ移動しＯＨイオ
ンと直接反応することで、陰イオン交換膜の陽極側のＯ
Ｈイオン濃度が低減する相乗効果により、カルシウム等
の二価陽イオン化合物の陰イオン交換膜陽極側表面への
析出、蓄積が抑制され、電気抵抗や脱イオン性能が安定
するものと、本発明者は推測している。

【００１９】以上の説明は、本発明の理解を助けるため
に述べたものであり、かかる説明により本発明が限定さ
れるものではなく、本発明は特許請求の範囲の記載によ
って特定されるものであることは言うまでもない。ま
た、以下に本発明で採用することのできる発明の実施例
の形態を述べるが、本発明はその記載によって限定され
るものではなく、特許請求の範囲の記載によって特定さ
れるものであることも、前記同様言うまでもない。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明において濃縮室に充填する
一価陽イオン選択交換体とは、通常入手できるスルホン
酸基を有するスチレン系樹脂やカルボン酸基を有するア
クリル酸系樹脂と異なりナトリウムイオンや水素イオン
等の一価イオンの交換速度がマグネシウムイオンやカル
シウムイオンの多価イオンの交換速度に比べ相対的に大
きなイオン交換体であり、かかる一価陽イオン選択交換
性を有するものであれば、何ら支障なく使用できる。

【００２１】なかでも、安価で多量に入手できるスルホ
ン酸型陽イオン交換樹脂をベースにして、その表面に一
価陽イオン選択交換性を付与するものが経済的理由から
好ましく使用される。通常の陽イオン交換体に一価陽イ
オン選択交換性を付与する方法としては、原料の陽イオ
ン交換体の表面に、多価陽イオンの交換に対し不活性な
薄層を付与することにより達成される。

【００２２】本発明における一価陽イオン選択交換性を
付与する手法としては、表面の陽イオン交換基を選択的
に分解する法、表面層の架橋密度をあげ緻密な層に変換
する法、表面にイオン交換基を有しない親水性半透層を
付与する法、あるいは表面に陽イオン交換基と反対電荷
を有する所謂陰イオン交換性の薄層を付与する方法が例
示されるが、中でも、表面に反対電荷層を有する陽イオ
ン交換体は、一価陽イオンのイオン交換性を低下させず
に、多価陽イオンのイオン交換速度を低下できる点で好
ましく使用される。

【００２３】前記した一価陽イオン選択交換体を製造す
るための一手法である陽イオン交換体の表面に陽イオン
交換基と反対電荷を有する層、すなわち所謂陰イオン交
換性の薄層を付与する際には、その薄層は、原料陽イオ
ン交換体のイオン交換容量に対し０．０００１〜１０％
のイオン交換容量の陰イオン交換基を有する化合物の層
から成るのがよい。その理由は、陰イオン交換薄層がイ
オン交換容量の０．０００１％以下では多価陽イオンの
交換性が低下せず、逆に１０％以上では一価陽イオンの
交換性も低下するので好ましくないからである。

【００２４】かかる陰イオン交換基を有する層を付与す
る方法としては、陰イオン交換基又は陰イオン交換基に
変換できるモノマー、オリゴマー溶液又はポリマー溶液
を原料陽イオン交換体表面に付着、重合又は乾燥等の手
段により陰イオン交換基を陽イオン交換体表面に固定す
る方法が好ましく使用される。そのような陰イオン交換
基または陰イオン交換基に変換できるモノマーとして
は、エチレンイミン、ビニルアミン、ビニルピリジン、
アリルアミン、クロルメチルスチレン等が例示され、そ
れらを原料陽イオン交換体表面に固定化する方法として
はラジカル重合や放射線重合等が例示される。

【００２５】また、ポリエチレンイミン、ポリアリルア
ミン、ポリアミジン、ヘキサメチレンジアミン−エピク
ロロヒドリン重縮合物、ジシアンジアミド−ホルマリン
重縮合物、グアニジン−ホルマリン重縮合物、ポリビニ
ルベンジルトリメチルアンモニウムクロリド、ポリ（４
−ビニルピリジン）、ポリ（２−ビニルピリジン）、ポ
リ（ジメチルアミノエチルアクリレート）、ポリ（ジメ
チルアミノエチルメタクリレート）、ポリ（１−ビニル
イミダゾール）、ポリ（２−ビニルピラジン）、ポリ
（４−ブテニルピリジン）、ポリ（Ｎ，Ｎ−ジメチルア
クリルアミド）、ポリ（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピ
ルアクリルアミド）またはそれらの塩を含有する水溶性
ポリマーを原料陽イオン交換体に付着後、加熱処理する
方法も使用できる。

【００２６】さらに、ポリマー中の反応サイト例えば窒
素原子に結合した活性水素を利用しホルマリン、エピク
ロロヒドリンあるいはアルキレンジハライドと反応させ
不溶化する方法、または上記水溶性カチオンポリマー単
位を含有する水に不溶なコポリマーの有機溶媒溶液もし
くはアミノ化ポリスルホン系ポリマーの有機溶媒溶液を
陽イオン交換体表面に付着後、加熱処理により固定化す
る方法が挙げられる。かかる陰イオン交換性薄層の陽イ
オン交換体への被覆処理は、濃縮室に収納する前でも、
濃縮室に収納した後でも実施できる。

【００２７】このようにして得られる陽イオンの交換に
対し不活性な層を表面に有する陽イオン交換体は、濃縮
室に必要量の液を供給できるように、圧力３５ＫＰａに
おける水透過性が１ｋｇ・ｃｍ^-1・ｈ^-1以上で、且つ水が
透過するイオン交換体の間隙率が１０〜５０容積％、間
隙の孔径が２００μｍ以下で濃縮室に充填されるのがよ
い。

【００２８】このように充填するのは、水が透過するイ
オン交換体の間隙率が５０容量％以上では電気伝導度が
高いイオン交換体の容量率が低下する結果濃縮室の電気
抵抗が増加し、且つ陽極側の陽イオン交換膜から透過し
てくる水素イオンを陰極側の陰イオン交換膜側へ電導す
る効率が低下する結果、硬度成分の析出防止能が低下す
るからであり、間隙率は１０〜５０容積％、好ましくは
１５〜４０％になるように充填するのがよい。またイオ
ン交換体の間隙の孔径が２００μｍ以上では、濃縮液中
の多価カチオンが、陰極側の陰イオン交換膜面に供給さ
れ易すく、硬度成分の析出防止能が低下するから、２０
０μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下とするのがよ
い。

【００２９】そのようにして濃縮室に充填される陽イオ
ンの交換に対し不活性な層を表面に有する陽イオン交換
体の好ましい形態としては、平均粒径１０〜２０００μ
ｍの陽イオン交換樹脂に陰イオン交換性を有する化合物
で被覆処理した湿潤粒状物を濃縮室に万遍なく詰める
か、湿潤時の見掛け容積が濃縮室容積の１．０〜１．５
倍になる乾燥粒状品を濃縮室に収納した後、水を供給し
て膨潤させ充填することで達成できる。また、陽イオン
交換樹脂を濃縮室に収納しやすい形状で、かつ水を透過
する間隙を有する形態に予めバインダーで成形したイオ
ン交換体成形体に陰イオン交換性を付与する方法も好ま
しく使用できる。

【００３０】また、濃縮室に充填する陽イオンの交換に
対し不活性な層を表面に有する陽イオン交換体について
は、別の好ましい形態もあり、それは陰イオン交換性を
有する化合物で被覆処理した繊維径１０〜２０００μｍ
の陽イオン交換繊維を、濃縮室容積１ｍｌあたり０．４
〜１ｇ充填することで達成される。

【００３１】濃縮室に充填する陽イオン交換樹脂あるい
は陽イオン交換繊維の表面への陰イオン交換性薄層の被
覆処理は濃縮室に充填する前に予め実施するだけでな
く、濃縮室に収納した後でも実施できることは前記した
とおりであるが、その場合には少なくとも硬度成分を有
する供給水を脱塩処理する前に、濃縮室に陰イオン交換
性化合物を含む液を供給しＥＤＩ装置内で処理する。

【００３２】本発明でも使用できるＥＤＩ装置の一般的
な構成は、以下の通りである。すなわち、陽極を備える
陽極室と陰極を備える陰極室との間に複数枚の陽イオン
交換膜と陰イオン交換膜とを交互に配列して、陽極側が
陰イオン交換膜で区画され、陰極側が陽イオン交換膜で
区画された陽イオン交換体と陰イオン交換体が充填され
た脱塩室と、陽極側が陽イオン交換膜で区画され、陰極
側が陰イオン交換膜で区画された濃縮室とを交互に、２
〜３００組程度直列に配置する。

【００３３】このような一般的な構成を有するＥＤＩ装
置による脱イオン水の一般的な製造は、脱塩室には被処
理水を流し、濃縮室には濃縮された塩類を排出するため
の水を流しながら、電流を流すことにより脱塩を行うこ
とができる。その際には、各ユニットセルには脱塩室に
おいて水解離が生じる２〜１０Ｖ程度の電圧を印加する
ことができる。

【００３４】本発明は前記のような一般的な構成を有す
るＥＤＩ装置の濃縮室に一価陽イオン選択交換体を充填
したことを特徴とするものであり、それを使用する脱イ
オン水の製造は前記の一般的な製造技術により実施する
ことができる。本発明のＥＤＩ装置に使用する濃縮室に
充填する一価陽イオン選択交換体以外の部材、即ち陰イ
オン交換膜、陽イオン交換膜、脱塩室に充填する陰イオ
ン交換体及び陽イオン交換体は、特に制限なく使用する
ことができる。

【００３５】例えば、脱塩室に充填されるイオン交換体
としては、陰及び陽イオン交換樹脂の混合体、陰イオン
交換樹脂層と陽イオン交換樹脂層とを交互に被処理水の
流れ方向に多段に積み重ねたレイヤー構造体、及び陰イ
オン交換樹脂相と陽イオン交換樹脂相とがモザイク模
様、格子模様あるいは一方のイオン交換樹脂相が連続し
た海相で他方のイオン交換樹脂相が海相中に点在する島
相の充填体がある。また、粒状以外としてイオン交換繊
維とイオン交換樹脂との混合体、陰及び陽イオン交換繊
維の混合体及びイオン交換体と導電性体との複合体など
が挙げられる。

【００３６】

【実施例】次いで、本発明に関し実施例に基づき更に詳
細に説明するが、本発明はこれら実施例により何等限定
されるものではなく、特許請求の範囲に基づいて特定さ
れるものであることは勿論である。

【００３７】〈製造例１(一価陽イオン選択交換体製造
例)〉濃縮室に充填する反対電荷層を表面に有する陽イ
オン交換体を以下のように作成した。粒径が４００〜６
００μｍ、イオン交換容量が４．５ミリ当量／ｇ乾燥樹
脂のスルホン酸酸型（Ｈ型）陽イオン交換樹脂（三菱化
学社製、商品名：ダイヤイオンＳＫー１Ｂ）９７重量％
と線状低密度ポリエチレン(ダウケミカル社製、商品名
アフィニティＳＭ−１３００)３重量％を１２０〜１３
０℃で混練りした。

【００３８】得られた混練り物を平板プレス１３０℃で
熱成形し、厚さ６ｍｍ、水透過性が圧力３５ＫＰａにお
いて１３０ｋｇ・ｃｍ^-1・ｈ^-1、間隙率２５容積％の陽イ
オン交換体成形体（１）を得た。この陽イオン交換体成
形体（１）を、分子量１０万のポリアリルアミンを１０
０ｐｐｍ含有する０．２５ｍｏｌ／Ｌ Ｎａ₂ＳＯ₄溶液
に浸漬し、次いで６０℃で乾燥し、表面にポリアリルア
ミンからなる反対電荷層を有する一価陽イオン選択交換
体（２）を作成した。

【００３９】〈製造例２(一価陽イオン選択交換体製造
例)〉製造例１のポリアリルアミンの替りに、特開平２
−２１１２５７号公報にしたがって作製した陰イオン交
換容量２．０ミリ当量／ｇのポリスルホンブロック共重
合体からなる濃度１％溶液を使用した以外、製造例１の
場合と同様にして表面に反対電荷層を有する一価陽イオ
ン選択交換体（３）を得た。

【００４０】〈製造例３(陰、陽イオン交換膜製造例)〉
ＥＤＩに装着する各部材を以下のとおり作製した。低密
度ポリエチレン７０重量％とエチレン−プロピレン−ジ
エンゴム３０重量％をラボプラストミルで１５０℃、３
０分混合混練し得られた混合物からなるバインダーポリ
マーと、強塩基性陰イオン交換樹脂（三菱化学製ダイヤ
イオンＳＡ−１０Ａ）の乾燥粉砕品（平均粒径５０μ
ｍ）とを、混合比４０／６０（重量比）で混合し、ラボ
プラストミルで１３０℃、５０ｒｐｍ、２０分混練し
た。

【００４１】得られた混練物を平板プレスにより１６０
℃で、加熱溶融プレスし、厚さ５００μｍの陰イオン交
換膜１を得た。陰イオン交換膜と対になる陽イオン交換
膜は、強酸性陽イオン交換樹脂（三菱化学製ダイヤイオ
ンＳＫ−１Ｂ）を使用した以外は、前記陰イオン交換膜
１の製造例の場合と同様にして、厚さ５００μｍの陽イ
オン交換膜１を得た。

【００４２】〈製造例４(板状イオン交換体製造例)〉脱
塩室に充填する板状イオン交換体を以下のとおり製造し
た。すなわちカチオン交換樹脂、アニオン交換樹脂及び
バインダーを混合して板状に成型加工し厚み６ｍｍの板
状イオン交換体（４）を得た。

【００４３】両イオン交換樹脂は、粒径が４００〜６０
０μｍ、イオン交換容量が４．５ミリ当量／ｇ乾燥樹脂
のスルホン酸酸型(Ｈ型)陽イオン交換樹脂（三菱化学社
製、商品名：ダイヤイオンＳＫ-１Ｂ）及び粒径が４０
０〜６００μｍ、イオン交換容量が３．５ミリ当量／ｇ
乾燥樹脂の４級アンモニウム塩型(ＯＨ型)陰イオン交換
樹脂（三菱化学社製、商品名：ダイヤイオンＳＡ-１０
Ａ）を用い、イオン交換容量比が５０/５０となるよう
にした。

【００４４】〈実施例１〉前記のようにして得た陰イオ
ン交換膜１と陽イオン交換膜１を交互に配列し、板状イ
オン交換体（４）を収納した脱塩室及び製造例１で作製
したポリアリルアミン処理した一価陽イオン選択交換体
（２）を収納した濃縮室をそれぞれの室枠（ポリプロピ
レン製）を介して締め付けたフィルタープレス型透析槽
からなる有効面積５０７ｃｍ²〔横（＝室枠幅）１３ｃ
ｍ、縦（＝脱塩長）３９ｃｍ〕×３対の電気透析槽を組
み立て、ＥＤＩ装置を構成した。

【００４５】このＥＤＩ装置を用いて、工業用水を砂ろ
過し、さらに逆浸透膜装置１段で処理した表１に示す被
処理水を脱塩室へ供給しつつ電圧を印加し表２に示す条
件で連続１０００時間運転し、脱イオン水製造時の電圧
変化及び処理水比抵抗の安定性を調べた。結果は表３に
示した。

【００４６】〈実施例２〉実施例１における濃縮室に収
納した一価陽イオン選択交換体（２）の替りに製造例２
の反対電荷層を有する一価陽イオン選択交換体（３）を
使用した以外は、実施例１と同様にして脱イオン試験を
実施した。その際の運転条件及び得られた結果は、それ
ぞれ表２及び表３に示した。

【００４７】〈比較例１〉実施例１におけるポリアリル
アミン処理した一価陽イオン選択交換体（２）の替りに
ポリエチレン製のスペーサネットを挿入した以外は、実
施例１と同様にして脱イオン試験を実施した。その際の
運転条件及び得られた結果は、それぞれ表２及び表３に
示した。

【００４８】〈比較例２〉実施例１におけるポリアリル
アミン処理した一価陽イオン選択交換体（２）の替りに
反対電荷処理前の陽イオン交換体（１）を使用した以外
は、実施例１と同様にして脱イオン試験を実施した。そ
の際の運転条件及び得られた結果は、それぞれ表２及び
表３に示した。

【００４９】〈比較例３〉実施例１におけるポリアリル
アミン処理した一価陽イオン選択交換体（２）の替りに
脱塩室に収納した板状イオン交換体（４）を濃縮室にも
使用した以外は、実施例１と同様にして脱イオン試験を
実施した。その際の運転条件及び得られた結果は、それ
ぞれ表２及び表３に示した。

【００５０】

【表１】

【００５１】

【表２】

【００５２】

【表３】

【００５３】前記した表３に示す実施例及び比較例の脱
イオン水製造結果から明らかなように、濃縮室に表面に
反対電荷層を有する陽イオン交換体、すなわち一価陽イ
オン選択交換体を充填することにより、電圧及び処理水
の比抵抗が高く安定していることがわかる。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、表面に反対電荷層を有
する陽イオン交換体を濃縮室に充填することにより、陰
イオン交換膜の濃縮室側での硬度成分の析出、蓄積が防
止でき、長期運転しても、電圧上昇が抑制できると共に
製造された脱イオン水の比抵抗も低下することがない、
脱イオン水を製造することができる。本発明は以上のと
おりの卓越した効果を奏するものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸田 洋 千葉県市原市五井海岸10番地 旭硝子株式 会社内 Ｆターム(参考） 4D006 GA17 HA47 JA08A JA08B JA24A JA24B JA41A JA42A JA43A JA44A MA03 MA13 MA14 MB07 MC22 MC22X MC24 MC24X MC74 MC74X MC78 MC78X NA14 NA64 NA70 PA05 PB25 PB26 PC01 PC11 PC31 PC42 4D061 DA02 DB13 EA09 EB01 EB04 EB13 FA08 FA09 FA13

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 陽極を備える陽極室と、陰極を備える陰
   極室との間に陽イオン交換膜と陰イオン交換膜を交互に
   配列させ、陽極側が陰イオン交換膜で区画され陰極側が
   陽イオン交換膜で区画された脱塩室と陽極側が陽イオン
   交換膜で区画され陰極側が陰イオン交換膜で区画された
   濃縮室とを形成させた電気透析槽の脱塩室及び濃縮室に
   イオン交換体を収容して電圧を印加しながら脱塩室に被
   処理水を供給し被処理水中の不純物イオンを除去する電
   気再生式脱イオン水製造方法において、濃縮室に収容す
   るイオン交換体が、一価陽イオン選択交換性を有する陽
   イオン交換体であることを特徴とする電気再生式脱イオ
   ン水製造方法。
2. 【請求項２】 濃縮室に収容する一価陽イオン選択交換
   性を有する陽イオン交換体が、その表面に多価陽イオン
   の交換に対し低活性な薄層を有する請求項１記載の電気
   再生式脱イオン水製造方法。
3. 【請求項３】 陽イオン交換体表面が有する多価陽イオ
   ンの交換に対し低活性な層は、陽イオン交換体のイオン
   交換容量に対し０．０００１〜１０％のイオン交換容量
   で陰イオン交換性を有する層である請求項１または２記
   載の電気再生式脱イオン水製造方法。
4. 【請求項４】 表面に多価陽イオンの交換に対し低活性
   な層を有する陽イオン交換体は、圧力３５ＫＰａにおけ
   る水透過性が１ｋｇ・ｃｍ^-1・ｈ^-1以上で、且つ水が透過
   するイオン交換体の間隙率が１０〜５０容積％、間隙の
   孔径が２００μｍ以下で充填された請求項１、２または
   ３記載の電気再生式脱イオン水製造方法。
5. 【請求項５】 表面に多価陽イオンの交換に対し低活性
   な層を有する陽イオン交換体が、平均粒径１０〜２００
   ０μｍの陽イオン交換樹脂に陰イオン交換性を有する化
   合物で被覆処理されているものである請求項１ないし４
   のいずれか１項に記載の電気再生式脱イオン水製造方
   法。
6. 【請求項６】 表面に多価陽イオンの交換に対し不活性
   な層を有する陽イオン交換体が、繊維径１０〜２０００
   μｍの陽イオン交換繊維に陰イオン交換性を有する化合
   物で被覆処理されているものである請求項１ないし４の
   いずれか１項に記載の電気再生式脱イオン水製造方法。
7. 【請求項７】 脱塩室に供給する被処理水が、電導度1
   〜１００μS／ｃｍで硬度成分が炭酸カルシウム換算で
   １０〜２０００ｐｐｂである請求項１ないし６のいずれ
   か１項に記載の電気再生式脱イオン水製造方法。
8. 【請求項８】 陽極を備える陽極室と、陰極を備える陰
   極室との間に陽イオン交換膜と陰イオン交換膜を交互に
   配列させ、陽極側が陰イオン交換膜で区画され陰極側が
   陽イオン交換膜で区画された脱塩室と陽極側が陽イオン
   交換膜で区画され陰極側が陰イオン交換膜で区画された
   濃縮室とを形成させた電気透析槽の脱塩室及び濃縮室に
   イオン交換体を収容してなる電気再生式脱イオン水製造
   装置において、濃縮室に収容するイオン交換体を一価陽
   イオン選択交換性を有する陽イオン交換体とせしめるこ
   とを特徴とする電気再生式脱イオン水製造装置。