JP2001353490A - 脱イオン水の製造方法 - Google Patents
脱イオン水の製造方法Info
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Abstract
川水を被処理水としたケースにおいても、安定な水質の
純水を低コストにて製造する運転方法を提案するもので
ある。 【解決手段】 電気式脱イオン水製造装置において、脱
塩室に流入する被処理水の電導度が20〜1000μs
/cmとし、脱塩室に流入する被処理水の流量は、脱塩
室に充填されているイオン交換体の容積に対し1時間当
たり5〜70倍の量とし、且つ両電極に印加する電流密
度を10〜200A/m2とする。
Description
製造装置にて半導体製造分野、発電所分野、ボイラー分
野、製薬分野や研究施設等で用いられる純水を効率的に
製造する方法に関する。
のイオン交換樹脂の欠点を改善した電気式脱イオン法が
開発され実用化されている。この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カチオン交換膜とア
ニオン交換膜を交互に配し、この両膜の間に脱塩室と濃
縮室を交互に形成した電気透析装置の脱塩室に、イオン
交換樹脂を充填し、電圧を印加しながら、被処理水を脱
塩室に流入させ、濃縮室には、被処理水又は濃縮水の一
部を濃縮水として流入させる事で脱塩室を脱イオンする
ものである。この方法では、イオン交換樹脂が連続的に
再生されるので、酸やアルカリ等の薬剤での再生が不要
となる。この方法に関して、シリカ含有水を電流密度が
20mA/dm2以上で運転する方法(特開平5−64
786号)、被処理水と濃縮水の流量比が6:1〜1
2:1で且つ各々の線速度が75〜150m/hrとな
るよう運転する方法(特開平8−150393号)や被
処理水と濃縮水の流量比が2:1〜5.5:1とし、且
つ各々の線速度が0.5〜7.0cm/secで濃縮水
の線速度が脱塩室の線速度に対し1.2〜20倍での運
転方法(特開平10−323673号)等が提案されて
いる。
は、被処理水は、逆浸透膜透過水であり、その電導度
は、2〜10μs/cmであり、その脱イオン水は、電導度
が10MΩ・cm2以上の超純水であり、それに適した
運転条件となっている。逆浸透膜透過水より電導度の高
い、飲料水、工業用水、井戸水や河川水を被処理水とし
たケースでは、従来提案されている条件では、十分な脱
イオンが行われず、目的とした水質が得られず、従来提
案されている方法は、電導度の高い飲料水、工業用水、
井戸水や河川水を被処理水としたケースには、適してい
なかった。
従来の方法が対応出来ていなかった、電導度の高い飲料
水、工業用水、井戸水や河川水を被処理水としたケース
に適した純水を製造する運転方法を提案するものであ
る。
が電導度の高い飲料水、工業用水、井戸水や河川水に適
した脱イオン水を製造する方法について、種々検討を重
ねた結果、電気透析装置の運転を特定の条件にする事
で、目的とした脱イオン水が製造出来る事を見出し本発
明を完成するに至った。即ち、本発明は、陽極と陰極の
間にカチオン交換膜とアニオン交換膜を交互に配し、こ
の両膜の間に脱塩室と濃縮室を交互に形成させた電気透
析装置の少なくとも脱塩室に、イオン交換体を充填して
なる電気式脱イオン水製造装置において、脱塩室に流入
する被処理水の電導度を20〜1000μs/cmと
し、脱塩室に流入する被処理水の流量は、脱塩室に充填
されているイオン交換体の容積に対し1時間当たり5〜
70倍の量とし、且つ両電極に印加する電流密度を10
〜200A/m2する事を特徴とする脱イオン水の製造
方法である。
する。本発明は、陽極を備える陽極室と、陰極を備える
陰極室との間にカチオン交換膜とアニオン交換膜を交互
に配置させ、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
た濃縮室が交互に形成された電気透析装置の少なくとも
脱塩室にイオン交換体を充填した電気脱イオン水製造装
置を使用する。
には被処理水又は被処理水の一部を循環しても構わな
い。又、必要に応じて脱塩室以外の濃縮室や電極室に、
イオン交換体を充填しても構わない。この様な電気脱イ
オン水製造装置で、直流電流を両電極間に印加すると、
脱塩室では、被処理水中の不純物イオンは、一旦脱塩室
に充填されたイオン交換体により吸着除去され、次に電
気的推進力によりイオン交換体から脱離されイオン交換
膜を透過して、濃縮室に移動し、排出される。一方、不
純物イオンが除去された被処理水つまり脱イオン水は、
脱塩室より流出する。
は20〜1000μs/cmの範囲である。この理由
は、20μs/cm未満では、従来方法と同様な逆浸透
透過水と同等の電導度であり、本発明でなくても、従来
方法でも対応出来る。又、1000μs/cmを越える
と、脱イオンの効率が低下して脱イオン水の水質が低下
することとなるからである。好ましくは、被処理水の電
導度は、50〜500μs/cmの範囲である。電導度
は公知の方法で測定することができる。
室に充填されているイオン交換体の容積に対し1時間当
たり5〜70倍の量の範囲である。脱塩室に流入する被
処理水の流量は、従来の方法では、被処理水の線速度を
規定しているが、この方法では、電導度が高く、イオン
成分の多い被処理水に対しては、脱イオンが不充分とな
り、対応出来ない問題がある。脱イオンする能力は、脱
塩室に充填されているイオン交換体の容積と関係する。
従って、所定の水質を維持するためには、被処理水の流
量は、脱塩室に充填されているイオン交換体の容積と関
係する事になる。
は、脱塩室に充填されているイオン交換体の容積に対し
1時間当たり5倍未満では、水質的に問題無いものの生
産量が小さくなってしまい効率が低下する。又、70倍
を越えると、脱イオンの効率が低下して脱イオン水の水
質が低下することとなる。この範囲の中で被処理水の水
質により被処理水の流量を適宜選択できる。好ましく
は、5〜50倍の範囲である。
印加する電流密度が10〜200A/m2の範囲である
事が重要である。電流密度が10A/m2未満では、脱
イオンの効率が低下して脱イオン水の水質が低下するこ
ととなる。又、電流密度が、200A/m2を越える
と、脱イオン水の水質は問題無いが、消費電力が高くな
る。又、被処理水の電導度が高いケースでは、濃縮濃度
が高くなり、濃縮室側のイオン交換膜の膜面にスケール
析出の問題が発生する。電流密度は、上記範囲の中で被
処理水の水質により適宜選択できる。好ましくは、20
〜100A/m2の範囲である。
経済性を与えるためには、脱塩室の厚みが、0.1〜2
0cmであり、また濃縮室の厚みが0.03〜10cm
である事が好ましい。脱塩室の厚みが0.1cm未満で
は構成部品の量が多くなりコストアップとなり、経済性
が悪くなる傾向にある。又、脱塩室の厚みが20cmを
越えると脱塩室に充填されているイオン交換体のカチオ
ン交換体とアニオン交換体の接触の機会が低下し、脱イ
オン効率が低下し、水質が悪化する。一方、濃縮室の厚
みが0.03未満では、各室へ及び各室の中での液分配
の均一化が困難となる。又、濃縮室の厚みが10cmを
越えると、電気透析槽が大きくなり経済性が低くなる。
特に、脱塩室の厚みが、0.3〜10cmであり、また
濃縮室の厚みが0.1〜5cmである事が好ましい。
る、Ca塩には十分配慮する必要がある。従来から電気
透析で行われているPH調整やスケール防止剤での調整
は、好ましい方法である。PH調整は、外部添加でも電
極液による内部添加でもどちらでも構わない。脱塩室に
充填されるイオン交換体としては、繊維状、粒状、シー
ト状があるが、この中で単独又は組み合わせて使用する
事ができ又、その大きさについても特に限定されるもの
ではない。好ましいイオン交換体としては、イオン交換
樹脂があげられる。又、交換体の構造では、強酸性や弱
酸性のカチオン交換体及び強塩基性や弱塩基性のアニオ
ン交換体の中から適宜選択出来る。又、カチオン交換体
とアニオン交換体の比率も被処理水の水質に合わせて適
宜選択出来る。
材で補強された均一膜や交換樹脂と他のポリマーがブレ
ンドされた不均一膜が使用出来る。構造としては、スチ
レンとジビニルベンゼン共重合体のスルホン化物やポリ
スチレンスルホン酸及びその塩、ポリビニルスルホン酸
及びその塩、ポリアクリル酸及びその塩、ポリメタクリ
ル酸及びその塩等を含有する膜が挙げられる。アニオン
交換膜も、特に限定されず、補強材で補強された均一膜
や交換樹脂と他のポリマーがブレンドされた不均一膜が
使用出来る。構造としては、スチレンとジビニルベンゼ
ン共重合体のクロロメチル化反応後の4級アミノ化物、
クロロメチルスチレンとジビニルベンゼン共重合体の4
級アミノ化物、4−ビニルピリジンとジビニルベンゼン
共重合体の4級アミノ化物及びその4級ピリジニウム化
物、2−ビニルピリジンとジビニルベンゼン共重合体及
びその4級ピリジニウム化物、1−ビニルイミダゾール
とジビニルベンゼン共重合体及びその4級化物、N,N
−ジメチルアクリルアミドとジビニルベンゼン重合体及
びその4級化物、N,N−ジメチルアミノプロピルアク
リルアミドとジビニルベンゼン重合体及びその4級化物
等を含有する膜が挙げられる。
mからなる電気透析装置の脱塩室及び濃縮室に、イオン
交換体として再生形の強酸性カチオン交換樹脂と再生形
の強塩基性アニオン交換樹脂を均一混合状態で充填した
電気脱イオン水製造装置を用いた。この時の、脱塩室で
のイオン交換体の容積充填率は80%であった。又、カ
チオン交換膜とアニオン交換膜は、各々アシプレックス
(商品名、旭化成工業(株) 製)K−501とA−2
01を使用した。電導度140μs/cmの被処理水を
脱塩室には、イオン交換体の容積に対し、1時間当たり
25倍の流量を流し、濃縮室には、被処理水を脱塩室流
量に対し、1/5の流量を流した。電流密度は、30A
/m2で約10時間通電を行った。得られた、脱イオン
水の電導度は、2.5MΩ・cm2で、安定した水質が
得られ、又スケールの発生も見られなかった。
室にイオン交換体を充填しない以外は全く同じ装置及び
同じ被処理水を用いた。この被処理水を、脱塩室には、
イオン交換体の容積に対し1時間当たり40倍の流量を
流し、濃縮室には、被処理水を脱塩室流量に対し1/5
の流量を流した。電流密度は、40A/m2で約10時
間通電を行った。得られた、脱イオン水の電導度は、3
MΩ・cm2で、安定した水質が得られ、又スケールの
発生も見られなかった。
び被処理水を用いて被処理水を脱塩室には、イオン交換
体の容積に対し、1時間当たり80倍の流量を流し、濃
縮室には、被処理水を脱塩室流量に対し、1/5の流量
を流した。電流密度は、30A/m2で約10時間通電
を行った。得られた、脱イオン水の電導度は、0.1M
Ω・cm2で、実施例1と比較し、脱イオンの効率が低
下して脱イオン水の水質低下が確認された。
び被処理水を用いて被処理水を脱塩室には、イオン交換
体の容積に対し、1時間当たり40倍の流量を流し、濃
縮室には、被処理水を脱塩室流量に対し、1/5の流量
を流した。電流密度は、5A/m2で約10時間通電を
行った。得られた、脱イオン水の電導度は、0.07M
Ω・cm2で、実施例2と比較し、脱イオンの効率が低
下して脱イオン水の水質低下が確認された。
工業用水、井戸水や河川水を被処理水としたケースにお
いても、安定な水質の純水を低コストにて製造する効果
を有する。
Claims (1)
- 【請求項1】 陽極と陰極の間にカチオン交換膜とアニ
オン交換膜を交互に配し、この両膜の間に脱塩室と濃縮
室を交互に形成させた電気透析装置の少なくとも脱塩室
に、イオン交換体を充填してなる電気式脱イオン水製造
装置において、脱塩室に流入する被処理水の電導度を2
0〜1000μs/cmとし、脱塩室に流入する被処理
水の流量は、脱塩室に充填されているイオン交換体の容
積に対し1時間当たり5〜70倍の量とし、且つ両電極
に印加する電流密度を10〜200A/m2とする事を
特徴とする脱イオン水の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000177969A JP2001353490A (ja) | 2000-06-14 | 2000-06-14 | 脱イオン水の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2000177969A JP2001353490A (ja) | 2000-06-14 | 2000-06-14 | 脱イオン水の製造方法 |
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JP2001353490A true JP2001353490A (ja) | 2001-12-25 |
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ID=18679484
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2000177969A Pending JP2001353490A (ja) | 2000-06-14 | 2000-06-14 | 脱イオン水の製造方法 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP2001353490A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003055604A1 (fr) * | 2001-12-27 | 2003-07-10 | Ebara Corporation | Appareil electrique de demineralisation |
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-
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- 2000-06-14 JP JP2000177969A patent/JP2001353490A/ja active Pending
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