JP2001321773A

JP2001321773A - 電気式脱イオン水製造装置及び脱イオン水製造方法

Info

Publication number: JP2001321773A
Application number: JP2000141249A
Authority: JP
Inventors: Koji Nakazawa; 孝治中沢
Original assignee: Organo Corp; Japan Organo Co Ltd
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 2000-05-15
Filing date: 2000-05-15
Publication date: 2001-11-20
Anticipated expiration: 2020-05-15
Also published as: JP4497388B2

Abstract

(57)【要約】【課題】脱塩室の構造面からの抜本的な改善と、特定
イオン交換体の選定により電気抵抗を極力低減すること
のできるEDI 装置を提供すること。【解決手段】一側のカチオン交換膜(K膜) ３、他側の
アニオン交換膜(A膜) ４及び中央の中間イオン交換膜５
で区画される２つの小脱塩室ｄ₁、ｄ₂に、ｄ₁にはカ
チオン交換体単層とアニオン交換体単層の積層イオン交
換体８２を、ｄ₂にはアニオン交換体８１を充填して脱
塩室Ｄ₁を構成し、K 膜３、A 膜４を介して脱塩室Ｄ₁
の両側に濃縮室１を設け、これらの脱塩室Ｄ₁及び濃縮
室１を陽極７と陰極６の間に配置して形成されるEDI 装
置１０において、電圧を印加しながら一方のｄ₂に被処
理水を流入し、次いで、ｄ₂の流出水を他方のｄ₁に流
入すると共に、濃縮室１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。

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、
医製薬製造分野、原子力や火力等の発電分野、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及びこれを用いる脱イ
オン水の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。また、脱塩室の
一側に陰極１０９を配設すると共に、他端側に陽極１１
０を配設する。また、両端の濃縮室１０５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１０
２、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、１１
０が接触する部分をそれぞれ陰極室１１２及び陽極室１
１３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、あるいは両端に濃縮室を仕切り膜
無しで電極室とした場合、１つ少ないものであった。

【０００４】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を通過する際、塩化物イオ
ンや硫酸イオンなどのアニオン成分が除去され、次に、
後段のカチオン交換樹脂及びアニオン交換樹脂の混合イ
オン交換樹脂１０３ｂを通過する際、マグネシウム、カ
ルシウム及びナトリウムなどのカチオン成分が除去され
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１０２を介して移動してくる不純物イオンを受
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１１６から流出され、さらに電極水流入ライン１
１７、１１７から流入した電極水は電極水流出ライン１
１８、１１８から流出される。従って、脱イオン水流出
ライン１１４から脱塩水が得られる。

【０００５】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層の
電気抵抗はその充填層の厚さが薄ければ薄いほど小さ
く、電流効率は厚ければ厚いほどよいため、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
めの最適な厚さが存在するのであるが、従来の脱塩室構
造では、カチオン交換体、アニオン交換体及びカチオン
交換体とアニオン交換体の混合イオン交換体の３種のイ
オン交換体単層のうち、２種以上のイオン交換体単層が
存在すると、電気抵抗を低減する観点からの厚さ設計は
できなかった。このような理由から脱塩室の電気抵抗を
低減させるには限界がある。そこで、濃縮室の電気抵抗
を低減するための対策が採られることが多い。例えば、
特開平９−２４３７４号公報には、濃縮室に電解質を添
加供給して濃縮室における電気抵抗を低減する方法が開
示されている。また、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も多数報
告されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、濃縮室
に電解質を添加供給して濃縮室の電気抵抗を低減する方
法は、電解質を濃縮室へ供給するためのポンプ、薬剤貯
留タンク及び供給配管などを設置しなければならず、設
置面積の増加、設置コストの上昇などを招く、また、定
期的に薬剤の補給や管理を行わなければならず、連続再
生型装置であるにもかかわらず人手がかかるという問題
がある。また、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は、濃縮水中に
含まれるカルシウムやマグネシウムなどの硬度成分も濃
厚となりスケールの発生を促進して、結果的に電気抵抗
の上昇を招来するという問題がある。

【０００７】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と、特定のイオ
ン交換体の組み合わせにより電気抵抗を可能な限り低減
することのできる省電力型電気式脱イオン水製造装置及
びこれを用いる脱イオン水の製造方法を提供することに
ある。

【０００８】

【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）枠体の一側に
カチオン交換膜が封着され、他側にアニオン交換膜が封
着された従来の脱塩室構造において、このカチオン交換
膜とアニオン交換膜の間にさらに、脱塩室を２分割する
中間イオン交換膜を配設して、２つの小脱塩室を隣合わ
せに有する脱塩室とし、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と陰極の間に配置し、電圧を印
加しながら被処理水を一方の小脱塩室に流入させ、該小
脱塩室の流出水を他方の小脱塩室に流入させると共に、
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ようにすれば、イオン交
換体が充填された脱塩室１つ当たりの濃縮室の数を従来
の約半分にすることができ、電気式脱イオン水製造装置
の電気抵抗を著しく低減できること、（２）この電気式
脱イオン水製造装置において、被処理水が最初に流入す
るアニオン交換膜と中間イオン交換膜で区画される一方
の小脱塩室に充填されるイオン交換体はアニオン交換体
とし、次いで、該小脱塩室の流出水が流入するカチオン
交換膜と中間イオン交換膜で区画される他方の小脱塩室
に充填されるイオン交換体は、アニオン交換体単層又は
カチオン交換体単層であるか、あるいはアニオン交換体
単層、カチオン交換体単層及びアニオン交換体とカチオ
ン交換体の混合体単層から選ばれる相異なる２種又は３
種の単層が交互に積層した複層とすれば、脱塩室の厚さ
を電気抵抗を低減し、且つ高い電流効率を得る最適な厚
さに設計することができることなどを見出し、本発明を
完成するに至った。

【０００９】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と陰極の間に配置して形成
される電気式脱イオン水製造装置において、前記アニオ
ン交換膜と前記中間イオン交換膜で区画される一方の小
脱塩室に充填されるイオン交換体はアニオン交換体であ
り、前記カチオン交換膜と前記中間イオン交換膜で区画
される他方の小脱塩室に充填されるイオン交換体はアニ
オン交換体単層又はカチオン交換体単層であるか、ある
いはアニオン交換体単層、カチオン交換体単層及びアニ
オン交換体とカチオン交換体の混合体単層から選ばれる
相異なる２種又は３種の単層が交互に積層した複層であ
ることを特徴とする電気式脱イオン水製造装置を提供す
るものである。かかる構成を採ることにより、イオン交
換体が充填された脱塩室１つ当たりの濃縮室の数を従来
の約半分にすることができ、電気式脱イオン水製造装置
の電気抵抗を著しく低減できる。また、２つの小脱塩室
のうち、被処理水が最初に流入する一方の小脱塩室に充
填されるイオン交換体をアニオン交換体単層とし、次い
で流入する他方の小脱塩室をイオン交換体の単層など特
定のイオン交換体とするため、イオン交換体が充填され
た脱塩室の厚さを電気抵抗を低減し、且つ高い電流効率
を得る最適な厚さに設定することができる。すなわち、
被処理水が最初に流入する一方の小脱塩室に充填される
イオン交換体はアニオン交換体単層であるから、アニオ
ン交換体の特性に応じた厚さ設計ができる。一方、次い
で流入する他方の小脱塩室には当該小脱塩室全層に亘
り、カチオン交換体とアニオン交換体の混合イオン交換
体は使用されないから、カチオン交換体とアニオン交換
体の接触部分で生じる水の電気分解に費やされる無駄な
電力消費が抑制される。

【００１０】請求項２の発明（２）は、前記複層は、ア
ニオン交換体単層とカチオン交換体単層とが交互に積層
されたものである前記（１）記載の電気式脱イオン水製
造装置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他、アニオン成分
を多く含む被処理水、特にシリカ、炭酸等の弱酸性成分
を多く含む被処理水を十分に処理することが可能とな
る。

【００１１】請求項３の発明（３）は、前記中間イオン
交換膜は、カチオン交換膜あるいはアニオン交換膜の単
一膜、又はアニオン交換膜及びカチオン交換膜の両方を
配置した複式膜である（１）又は（２）記載の電気式脱
イオン水製造装置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他、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
が陽イオンか、陰イオンかによって、イオン交換膜の選
択ができる。すなわち、被処理水中の陽イオンをより低
減したい場合はカチオン交換膜を使用し、被処理水中の
陰イオンをより低減したい場合はアニオン交換膜を使用
することができる。また、複式膜は装置上部又は装置下
部にカチオン交換膜又はアニオン交換膜を配置するもの
であるが、この場合、例えば、第１小脱塩室被処理水側
（入口側）にカチオン膜、第１小脱塩室処理水側（出口
側）にアニオン交換膜を配置すると、第２小脱塩室から
のカチオン成分の移動がなされ、第１小脱塩室のｐＨが
アルカリ側へと移りやすくなり、非イオン状シリカのイ
オン化が進み、第１小脱塩室処理水側（出口側）に配置
されたアニオン交換膜を通して更なるシリカの低減が行
われるという作用を奏する。従来、中間イオン交換膜に
バイポーラ膜を使用した電気透析槽もあるが、バイポー
ラ膜はアニオン交換膜とカチオン交換膜を張り合わせた
構造を持つため、膜の一方の側から他方の側へのイオン
の透過は行われず、本発明の目的を達成することはでき
ない。

【００１２】請求項４の発明（４）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
及び濃縮室を陽極と陰極の間に配置し、電圧を印加しな
がら前記アニオン交換膜と前記中間イオン交換膜で区画
される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前記カチオン交換膜と前記中間イオ
ン交換膜で区画される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
アニオン交換膜と前記中間イオン交換膜で区画される一
方の小脱塩室に充填されるイオン交換体はアニオン交換
体であり、前記カチオン交換膜と前記中間イオン交換膜
で区画される他方の小脱塩室に充填されるイオン交換体
は、アニオン交換体単層又はカチオン交換体単層である
か、あるいはアニオン交換体単層、カチオン交換体単層
及びアニオン交換体とカチオン交換体の混合体単層から
選ばれる相異なる２種又は３種の単層が交互に積層した
複層である脱イオン水の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、上記電気式脱イオン
水製造装置を使用して、従来と同等水質の処理水を省電
力で得ることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態における電気
式脱イオン水製造装置を図１を参照して説明する。図１
は本実施の形態における電気式脱イオン水製造装置の模
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、例えばアニオン交換
体単層とカチオン交換体単層が交互に積層された複層８
２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
れる空間内にアニオン交換体８１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
次に併設して図中、左より脱塩室Ｄ₁、濃縮室１、脱塩
室Ｄ₂、濃縮室１、脱塩室Ｄ ₃、濃縮室１、脱塩室Ｄ₄
を形成する。また、中間膜を介して隣合う２つの小脱塩
室において、第２小脱塩室の処理水流出ライン１２は第
１脱塩室の被処理水流入ライン１３に連接されている。

【００１４】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
が、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小脱塩室を形
成する。なお、イオン交換膜は比較的柔らかいものであ
り、第１枠体、第２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、第１枠体、第２枠体の空間部に複数のリブを
縦設する。また、第１枠体、第２枠体の上方部に被処理
水又は処理水の流出入口が、また枠体の下方部に被処理
水又は処理水の流出入口が付設されている。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１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６
を配設すると共に、他端側に陽極７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１であり、ま
た両端の脱塩室Ｄの両外側に必要に応じカチオン交換
膜、アニオン交換膜、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６、７が接触する部分をそれぞれ電極室２、２とし
てもよい。

【００１５】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、以下のように操作され
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１５から濃縮水が流入し、かつ電
極水流入ライン１７、１７からそれぞれ電極水が流入す
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、アニオン
交換体８１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１
３を通って第１小脱塩室ｄ₁、ｄ₃、ｄ ₅、ｄ₇を流下
し、ここでも例えばアニオン交換体単層とカチオン交換
体単層が交互に積層された複層８２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１６から流出され、さらに電極水流入ラ
イン１７、１７から流入した電極水は電極水流出ライン
１８、１８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。

【００１６】本発明において、第１小脱塩室に充填され
るイオン交換体としては、アニオン交換体単層又はカチ
オン交換体単層であるか、あるいはアニオン交換体単
層、カチオン交換体単層及びアニオン交換体とカチオン
交換体の混合体単層から選ばれる相異なる２種又は３種
の単層が交互に積層した複層である。具体例の一部を次
に示す。具体例の記号Ｋはカチオン交換体単層、Ａはア
ニオン交換体単層、Ｋ／Ａはカチオン交換体とアニオン
交換体の混合イオン交換体単層を示し、左から右へ順に
第１小脱塩室流入水の通過する順序である。なお、下記
（１）及び（２）は単層、（３）以降は複層の例であ
り、積層数（繰返し数）は適宜決定される。

【００１７】（１）Ｋ（２）Ａ（３）Ｋ−Ａ・・・（４）Ａ−Ｋ・・・（５）Ｋ−Ｋ／Ａ・・・（６）Ｋ／Ａ−Ｋ・・・（７）Ａ−Ｋ／Ａ・・・（８）Ｋ／Ａ−Ａ・・・（９）Ｋ−Ａ−Ｋ／Ａ・・・（１０）Ｋ−Ｋ／Ａ−Ａ・・・（１１）Ｋ／Ａ−Ｋ−Ａ・・・（１２）Ａ−Ｋ−Ｋ／Ａ・・・（１３）Ａ−Ｋ／Ａ−Ｋ・・・（１４）Ｋ／Ａ−Ａ−Ｋ・・・

【００１８】また、アニオン交換体単層、カチオン交換
体単層及びアニオン交換体とカチオン交換体の混合体単
層から選ばれる相異なる２種又は３種の単層が交互に積
層した複層は、上記具体例を更に組み合わせた形態の複
層であってもよい。上記具体例のうち、（３）Ｋ−Ａ・
・・及び（４）Ａ−Ｋ・・・が、イオン交換体単層が積
層されるため電気抵抗が低く抑えられると言う点で好適
である。使用されるイオン交換体としては、イオン交換
樹脂、イオン交換繊維等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、それらを組合せたもので
あってもよい。

【００１９】本発明において、中間のイオン交換膜とし
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
たと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又はカチオン交換膜とした複
式膜とする場合、アニオン交換膜及びカチオン膜のそれ
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
交換膜が決定される。

【００２０】第１小脱塩室又は第２小脱塩室の厚さは特
に制限されず、第１小脱塩室又は第２小脱塩室に充填さ
れるイオン交換体の種類と充填方法によって、最適な厚
さを決定すればよい。従って、第１小脱塩室の厚さを３
mm、第２小脱塩室の厚さを６mmとして、全体の厚さ、す
なわち脱塩室の厚さを９mmとしてもよい。このように、
複数の脱塩室と濃縮室を交互に配置し、脱塩室の両側に
配されるカチオン交換膜とアニオン交換膜で区画される
脱塩室の厚みは、従来のものよりも厚くでき、１．５〜
１８mmの範囲、好適には、６．５〜１５mm、更に好適に
は９〜１３mmの範囲で適宜決定される。

【００２１】また、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
態例の他、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、濃縮水の流れ方向も適宜決
定される。

【００２２】図１から明らかなように、本実施の形態例
ではイオン交換体が充填された脱塩室１つ当たりの濃縮
室の数を従来の約半分にすることができ、電気式脱イオ
ン水製造装置の電気抵抗を著しく低減できる。また、２
つの小脱塩室のうち、被処理水が最初に流入する一方の
小脱塩室に充填されるイオン交換体をアニオン交換体単
層とし、次いで流入する他方の小脱塩室をイオン交換体
の単層など特定のイオン交換体とするため、イオン交換
体が充填された脱塩室の厚さを電気抵抗を低減し、且つ
高い電流効率を得る最適な厚さに設定することができ
る。

【００２３】

【実施例】次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に
説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限す
るものではない。実施例１下記装置仕様及び運転条件下において、図１に示す構成
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の脱塩室及び
濃縮室にそれぞれ通水して、５００時間の通水運転を行
った。評価は５００時間の通水運転における平均電圧、
平均電流及び運転終了時の第１脱塩室の通水差圧及び処
理水質で行い、結果を表１に示す。なお、使用したカチ
オン交換樹脂はIRA-402BL 、アニオン交換樹脂はIR-124
( それぞれローム& ハース社製)である。

【００２４】・被処理水及び濃縮水；工業用水を逆浸透
膜装置で処理して得た透過水・被処理水の抵抗率；０．３１ＭΩ- ｃｍ・第１小脱塩室；幅１５０mm、高さ３００mm、厚さ３mm ・第１小脱塩室充填イオン交換樹脂；被処理水流入側よ
り、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂をそれぞれ７
５mmずつの積層を繰り返して４層とした。・第２小脱塩室；幅１５０mm、高さ３００mm、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・中間イオン交換膜；アニオン交換膜・装置全体の流量；０．２ｍ³／ｈ．

【００２５】実施例２第１小脱塩室の厚さ３mmを８mmとした以外は、実施例１
と同様の方法で行った。結果を表１に示す。

【００２６】比較例１第１小脱塩室に充填されたカチオン交換樹脂とアニオン
交換樹脂の積層イオン交換樹脂に代えて、アニオン交換
樹脂（Ａ）とカチオン交換樹脂（Ｋ）との混合イオン交
換樹脂（混合比は体積比でＡ：Ｋ＝１：１）とした以外
は、実施例１と同様の方法で行った。結果を表１に示
す。

【００２７】比較例２下記装置仕様及び運転条件下において、図２に示す構成
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の脱塩室及び濃縮室にそれぞれ
通水して、５００時間の通水運転を行った。その結果を
表１に示す。但し、被処理水、濃縮水の水質、装置全体
の流量及び評価項目は実施例１と同様である。

【００２８】・脱塩室；幅１５０mm、高さ３００mm、厚
さ８mm ・脱塩室充填イオン交換樹脂；脱塩室内の上半分に比較
例１と同じアニオン交換樹脂を配置し、下半分に比較例
１と同じ混合イオン交換樹脂を配置した。

【００２９】

【表１】

【００３０】表１より、実施例１は比較例１に比して、
１．５Ａの電流を流すのに半分の電力を低減することが
できる。

【００３１】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、イオン交換体
が充填された脱塩室１つ当たりの濃縮室の数を従来の約
半分にすることができ、電気式脱イオン水製造装置の電
気抵抗を著しく低減できる。また、２つの小脱塩室のう
ち、被処理水が最初に流入する一方の小脱塩室に充填さ
れるイオン交換体をアニオン交換体単層とし、次いで流
入する他方の小脱塩室をイオン交換体の単層など特定の
イオン交換体とするため、イオン交換体が充填された脱
塩室の厚さを電気抵抗を低減し、且つ高い電流効率を得
る最適な厚さに設定することができる。すなわち、被処
理水が最初に流入する一方の小脱塩室に充填されるイオ
ン交換体はアニオン交換体単層であるから、アニオン交
換体の特性に応じた厚さ設計ができる。一方、次いで流
入する他方の小脱塩室には当該小脱塩室全層に亘り、カ
チオン交換体とアニオン交換体の混合イオン交換体は使
用されないから、カチオン交換体とアニオン交換体の接
触部分で生じる水の電気分解に費やされる無駄な電力消
費が抑制される。

【００３２】請求項２の発明によれば、前記発明と同様
の効果を奏する他、アニオン成分を多く含む被処理水、
特にシリカ、炭酸等の弱酸性成分を多く含む被処理水を
十分に処理することが可能となる。

【００３３】請求項３の発明によれば、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が陽イオン
か、陰イオンかによって、イオン交換膜の選択ができ
る。すなわち、被処理水中の陽イオンをより低減したい
場合はカチオン交換膜を使用し、被処理水中の陰イオン
をより低減したい場合はアニオン交換膜を使用すること
ができる。また、複式膜は装置上部又は装置下部にカチ
オン交換膜又はアニオン交換膜を配置するものである
が、この場合、例えば、第１小脱塩室被処理水側（入口
側）にカチオン膜、第１小脱塩室処理水側（出口側）に
アニオン交換膜を配置すると、第２小脱塩室からのカチ
オン成分の移動がなされ、第１小脱塩室のｐＨがアルカ
リ側へと移りやすくなり、非イオン状シリカのイオン化
が進み、第１小脱塩室処理水側（出口側）に配置された
アニオン交換膜を通して更なるシリカの低減が行われる
という効果を奏する。

【００３４】請求項４の発明によれば、上記電気式脱イ
オン水製造装置を使用して、従来と同等水質の処理水を
省電力で得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における電気式脱イオン水
製造装置の模式図である。

【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カチオン交換膜４、１０２アニオン交換膜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
流出ライン１３第１小脱塩室の被処理
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１７、１１７電極水流入ライン１８、１１８電極水流出ライン８１アニオン交換体８２アニオン交換体単層と
カチオン交換体単層が交互に積層された複層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4D006 GA17 HA42 JA04A JA30A JA41A JA43A JA45A KA16 KA26 KB11 MA03 MA13 MA14 PA01 PB02 PB23 PB64 PC01 PC11 PC31 PC32 4D061 DA02 DB13 EA09 EB01 EB04 EB13 EB19 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と陰極
の間に配置して形成される電気式脱イオン水製造装置に
おいて、前記アニオン交換膜と前記中間イオン交換膜で
区画される一方の小脱塩室に充填されるイオン交換体は
アニオン交換体であり、前記カチオン交換膜と前記中間
イオン交換膜で区画される他方の小脱塩室に充填される
イオン交換体はアニオン交換体単層又はカチオン交換体
単層であるか、あるいはアニオン交換体単層、カチオン
交換体単層及びアニオン交換体とカチオン交換体の混合
体単層から選ばれる相異なる２種又は３種の単層が交互
に積層した複層であることを特徴とする電気式脱イオン
水製造装置。
【請求項２】前記複層は、アニオン交換体単層とカチ
オン交換体単層とが交互に積層されたものであることを
特徴とする請求項１記載の電気式脱イオン水製造装置。
【請求項３】前記中間イオン交換膜は、カチオン交換
膜あるいはアニオン交換膜の単一膜、又はアニオン交換
膜及びカチオン交換膜の両方を配置した複式膜であるこ
とを特徴とする請求項１又は２記載の電気式脱イオン水
製造装置。
【請求項４】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と陰極
の間に配置し、電圧を印加しながら前記アニオン交換膜
と前記中間イオン交換膜で区画される一方の小脱塩室に
被処理水を流入し、次いで、該小脱塩室の流出水を前記
カチオン交換膜と前記中間イオン交換膜で区画される他
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、前記アニオン交換膜と前記中間
イオン交換膜で区画される一方の小脱塩室に充填される
イオン交換体はアニオン交換体であり、前記カチオン交
換膜と前記中間イオン交換膜で区画される他方の小脱塩
室に充填されるイオン交換体は、アニオン交換体単層又
はカチオン交換体単層であるか、あるいはアニオン交換
体単層、カチオン交換体単層及びアニオン交換体とカチ
オン交換体の混合体単層から選ばれる相異なる２種又は
３種の単層が交互に積層した複層であることを特徴とす
る脱イオン水の製造方法。