JP2002096067A - 電気再生式純水製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】良好な通水性と優れたイオン電導性を同時実現
し、コンパクトで高性能な純水製造装置を提供する。 【解決手段】電気透析装置の脱塩室内に、アニオン交換
膜に接する繊維状アニオン交換体の繊維層、および該層
と隣接する繊維状アニオン交換体に比べて遙かに太い線
条イオン交換体により構成された編織物が、圧接して装
着されてなる電気再生式純水製造装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、改善された電気再生式
純水製造装置に係わり、詳しくは小型かつ高性能の電気
再生式純水製造装置を提供するものである。

【０００２】

【従来技術】電気透析装置の脱塩室内にイオン交換体を
収容して電気的に脱塩を行う技術が開発され、電気再生
式純水製造装置として実用化されるようになった。これ
までの純水製造法では、たびたび薬品を用いてイオン交
換樹脂を再生しなければならないが、電気再生式純水製
造装置によれば、電源を入れるだけで継続して高純度の
純水が得られ、しかも廃水処理の必要がないなどのメリ
ットがあり、今後の成長が期待される新技術として注目
されている。

【０００３】こうした電気再生式脱塩装置において純水
の製造が行われる脱塩室は、陰極側のカチオン交換膜と
陽極側のアニオン交換膜により仕切られた、膜間数ｍｍ
の狭い空間であり、この空間に一般的にはアニオン交換
タイプとカチオン交換タイプが混合された、イオン交換
樹脂または繊維状イオン交換体が収容されている。ここ
で脱塩室に挿入されたイオン交換体は、主に異種イオン
交換体との界面（接点）で電位差によりもたらされる
「水解」現象により生じる水素イオンまたは水酸イオン
の供給を受けて遊離型に再生されつつ、微量イオンの捕
捉と捕捉したイオンの隣室への運搬路として機能すると
考えられている。

【０００４】しかしながら、脱塩室に収容されるイオン
交換体がイオン交換樹脂である場合、かかる狭い空間に
真球状のイオン交換樹脂をよい混合状態でもって均一に
充填し、そのうえでフィルタープレス状に脱塩室と濃縮
室を何層も重ねていくことは、作業的にも想像以上に大
変であり、その後も樹脂の移動や偏在、さらにはイオン
交換樹脂の破砕による通水性の低下があり、これらは脱
塩性能の低下に直結する。一方、繊維状イオン交換体の
場合においては、あらかじめカチオン交換タイプとアニ
オン交換タイプとが混合された不織布として脱塩室に収
容されるため、装着時およびその後の移動によるトラブ
ルは回避されるが、不織布は空隙率こそ高いものの繊維
間隙が狭く、水は多くの繊維の抵抗を受けながら長い距
離を通過しなければならず、通水抵抗はかなり高くなっ
ている。

【０００５】このため、二枚のイオン交換性不織布の間
に被処理水の通路を確保するためにプラスチック製網
（以後スペイサーと言う）を介在させる方法（特開平７
−１００３９１号）、さらにこのスペイサーの空隙部分
に両側に装着したイオン交換性不織布の毛羽を侵入させ
る方法（特開平９−９９２２１号）、さらにはスペイサ
ーににイオン交換性を付与する方法（赤堀，小西，日本
イオン交換学会誌，１０，６０（１９９９））がなどが
提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】これらの方法により、
通水性は改善されたものの、イオン交換性不織布および
スペイサーを合計３〜５枚合わせで使用する必要がある
ため、膜間距離が広くなり必然的に電気抵抗も高くなる
ことが課題となっている。本発明者は電気再生式純水製
造装置を、より小型で高性能化することを目標に鋭意研
究中のところ、通常の繊維に比べて遙かに太い、大きな
直角切断断面積を有する線条イオン交換体を用いた場
合、これらの線条イオン交換体の構造的特徴として体積
あたりのイオン交換体密度が大きく、同時にこうした太
い線条体が絡んで構成する編織物の間隙は不織布とは比
較にならない広さがあり、良好な電導性と通水性の両立
が図れることに着目し、鋭意研究を進めたところ、通水
性に関しては期待どうり著しい改善が得られるものの、
電導性能に関しては予想に反し、再現性に欠けるばかり
かイオン交換膜の傷みが頻発した。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この原因を解析し、かか
る線径の太い線条イオン交換体の編織物を用いる場合、
イオン交換膜との接触が点に近い小面積に限られるた
め、ここに電流が集中し、イオン交換膜、特にアニオン
交換膜を傷めることを突き止めた。この対策についてさ
らに追求し、線条イオン交換体より構成された編織物の
アニオン交換膜側に繊維状アニオン交換体の繊維層を付
加することにより、電導性が大幅に向上ししかも安定
し、しかもイオン交換膜の損傷が激減し、その結果とし
て電流密度が上げられることが判明した。さらに改良を
重ね、遂に本発明を完成した。即ち本発明は、電気透析
装置の脱塩室内に、アニオン交換膜側に繊維状アニオン
交換体の繊維層、およびカチオン交換膜側に該繊維状ア
ニオン交換体に比べて遙かに太い線条イオン交換体によ
り構成された編織物が、圧接して装着されてなる電気再
生式純水製造装置である。

【０００８】以下、本発明純水製造装置の特徴を図面を
交えて説明する。本発明では、脱塩室に装着するイオン
交換体として、繊維状アニオン交換体の層と線径の太い
線条状イオン交換体より構成された編織物とを合わせ使
用する。これらは銅線に例えるならば、線条イオン交換
体は大電流を流すことのできる太い線径の電線である
が、これより構成される編織物とイオン交換膜との接触
は、線径も太く、剛直であるため、接触部分は極く限ら
れた面積で行われ、そのうえ場所によっては、接触が不
完全であったり接触してないケースすらすらある。一方
の繊維状アニオン交換体は、極細線であり単独では極く
微少電流しか流せず、これらの集合体である繊維層はバ
ルキーな構造体であり、単位体積あたりの繊維存在密度
も低く、したがって導電性にも限界がある。

【０００９】図１は、脱塩室のアニオン交換膜側に繊維
状アニオン交換体の層、その隣に太い線径の線条イオン
交換体より構成された編織物が、圧接して装着された本
発明装置の脱塩室の状態を示す模式図である。図面で
は、バルキーな繊維層が、剛直なアニオン交換膜と線条
イオン交換体により圧縮され、繊維密度が高まる（した
がって電導性が向上する）状態となって、アニオン交換
膜と線条イオン交換体を電気的に接続している。繊維状
イオン交換体層による接続効果は線条イオン交換体の凸
部のみならず、凹部にまでおよび、接触面積を著しく拡
大している。一方、カチオン交換膜側では、繊維状アニ
オン交換体層のクッション作用を受けて、線条イオン交
換体とカチオン交換膜の接触もより安定になるなど、接
触状態の大幅改善を通じ、電導性が改善され、電流も均
一に流れる。

【００１０】線条イオン交換体より構成された編織物
は、線条イオン交換体の線径が太いうえに、これらが交
差する編織物においては線条物間および線条物とカチオ
ン交換膜間には、障害物のない広い空間が水路として確
保され、良好な通水性が得られる。

【００１１】さらに、本発明ではアニオン交換膜側に繊
維状アニオン交換体の層を設けているため、異種イオン
交換体の接点部分で起きる水解は、この層のカチオン交
換膜側表面か、この表面とカチオン交換膜との間で起き
ることとなる。すなわち、水解はアニオン交換膜から離
れて起きるため、アニオン交換膜の水解による直撃的な
劣化は避けられる。なお、こうした水解による膜の劣化
は、原理的にカチオン交換膜でも起きるが、電導性が低
く化学的にも不安定なアニオン交換膜に比べて、圧倒的
に安定であることが知られており、アニオン交換膜にお
ける問題が解決されることにより、実用上の問題はほぼ
解消する。

【００１２】以下、本発明の構成についてより具体的に
説明する。編織物を構成する線条イオン交換体として
は、後述する繊維状アニオン交換体に比べ遙かに線径が
太いことが必要であり、直角切断断面積が０．１〜３．
０ｍｍ²であるものを使用する。ここで、直角切断断面
積とは繊維状イオン交換体または線条イオン交換体が純
水に浸漬された状態における長さ（軸）方向に対する直
角切断面の面積（ｍｍ²）であり、断面が中空の場合は
内円を除外しない外円の面積、繊維束で毛羽がある場合
には、毛羽を除いた、繊維間隙を含めた実質的な繊維存
在領域の面積である。

【００１３】本発明で使用する線条イオン交換体とし
て、テープ状イオン交換体、イオン交換性中空膜、撚り
または接着により一体化された繊維状イオン交換体の繊
維束（紡績糸、フィラメント糸）、超極太の繊維状イオ
ン交換体などがある。これらの線条イオン交換体は、ポ
リオレフィンまたはポリハロオレフィン製の、好ましく
は微多孔性の、テープ、中空糸、繊維束、超極太繊維あ
るいはこれらを編織したシートを出発物質として、１）
放射線グラフト重合法によりイオン性ビニルモノマーを
グラフト重合する（特開昭６２−２５８７１１）、２）
スチレン−ジビニルベンゼンを内部で重合させイオン交
換基の導入を行う（特開平１０−２８０２２７）、こと
により好適に実施できる。また、３）イオン交換体微粒
子とポリエチレンなどのポリオレフィンとを溶融混合し
て成形する（特開昭４９−４３８８８，特開平１０−２
７７３７４）、４）Ｎａｆｉｏｎ（フッ素樹脂系イオン
交換膜）型ポリマーを溶融成形する（特開平１１−０４
９８７７）等の方法により所望の形態をした線条イオン
交換体を得ることができる。さらに、５）ポリビニルア
ルコール繊維を化学変性してイオン交換基を導入できる
（工化，５９，１０９（１９５６）工化，６０，４７２
（１９５７））ことを利用して、ポリビニルアルコール
繊維の撚りを加えた繊維束またはこれより構成される編
織物を化学処理して目的のイオン交換体を得ることがで
きる。また、テープ状イオン交換体については、市販の
不均質系イオン交換膜あるいはポリ塩化ビニル繊維など
で補強された炭化水素系イオン交換膜を細幅に切断した
ものであってもよい。

【００１４】本発明で使用する線条イオン交換体は、強
酸性カチオン交換基であるスルホン酸基または強塩基性
アニオン交換基である第四級アンモニウム基をイオン交
換基とするカチオン交換体またはアニオン交換体であ
り、カチオン交換体の場合カルボキシル基などの弱酸性
基、またアニオン交換体の場合には第１級、第２級およ
び第３級のアミノ基などの弱塩基性基を合わせ有してい
てもよい。こうしたイオン交換基に関する条件は、後述
する繊維状イオン交換体についても全く同様である。

【００１５】上記方法でイオン交換体が直接編織物とし
て得られる場合を除き、得られた線条イオン交換体はこ
れを織物あるいは編み物とする。このように線条イオン
交換体を編織物にする場合には、イオン交換性の異なる
線条物を混用することにより、いわゆる混床効果を期待
できる編織物が得られる。なお、本発明で用いる編織物
は、アニオン交換性線条物のみ、カチオン交換性線条物
のみ、およびアニオン交換性線条物とカチオン交換性線
条物の混用により構成された三種類の編織物がともに使
用できる。

【００１６】線条イオン交換体が強度、伸度などの物性
面で脆弱な場合には、補強用合成繊維を併用して編織物
にすることかできる。併用する合成繊維は化学的安定性
があるポリオレフィン製のモノフィラメントなどで、で
きるだけ使用量を抑えることが望ましい。補強には、線
条イオン交換体に添えたり、絡ましたりして直接線条イ
オン交換体を補強してもよく、あるいは編織工程を通過
する際、過度の負担を避けた手法をとっても良い。後者
の例として、織物にする場合において経糸を合成繊維と
して、緯糸のみに線条イオン交換体を用いたり、同様に
経糸に合成繊維を用い緯糸挿入方式の経編みとするケー
スが挙げられる。

【００１７】かくして得られる編織物は太くイオン交換
体の密度の高いしたがって電導性に優れた線条物より構
成さており、優れた電導性を備えていることは勿論のこ
と、かかる太い線条物が交差することにより、水の流路
に適した十分広く連続した空間が形成され、従来の不織
布構造に比べ、格段に改善された通水性が得られる。

【００１８】本発明で使用する繊維状アニオン交換体
は、脱塩室内に、上記線条イオン交換体よりなる編織物
と重ねられ、圧接状態で装着され、イオン電導性を向上
させるものであり、素材として優れた電導性と層状で線
条イオン交換体の凸部を受け止める弾力ないし塑性変形
できる特性が必要である。繊維状アニオン交換体の太さ
は、大きくなると繊維層が薄い場合に均一な繊維層を構
成するのが困難になるために、直角切断断面積で０．０
１ｍｍ²以下である必要があり、先述した線条イオン交
換体と比較し遙かに細いものである。

【００１９】現在、繊維状イオン交換体として、１）イ
オン交換樹脂を粉砕した微粒子をポリビニルアルコール
のような繊維形成性のある親水性ポリマーと混合紡糸す
る方法、２）イオン交換基を有するポリマーを共通溶媒
である水を用いポリビニルアルコールと混合し、乾式紡
糸法により繊維状とした後、不溶化処理する方法、さら
には、３）ポリスチレンとポリエチレンよりなる海島構
造の繊維に架橋結合とイオン交換基を導入する方法、お
よび４）ポリエチレン繊維などにイオン性モノマーを放
射線グラフト重合する方法、により工業生産されてお
り、これらの方法で得られる繊維状アニオン交換体は、
いずれも使用できる材料である。

【００２０】これらの繊維状アニオン交換体の繊維層と
しては、繊維状イオン交換体が短繊維である場合には、
これを方向性のある繊維束（スライバー）状とし、これ
を拡げたも（ウエッブ）とし、ウエッブを方向性を違え
て積層したものがあり、さらにこれにニードルパンチン
グ等の方法で繊維交絡を与えた不織布がある。また、繊
維状アニオン交換体が長繊維である場合には、これを織
物あるいは編み物とする。さらに繊維長が極めて短い場
合には紙状とする。なお、製造方法により、繊維状アニ
オン交換体が、直接シート状として得られる場合、こう
した層ないしシート化は当然必要ない。

【００２１】これらの過程で合成繊維等を、工程通過性
改善の目的で、併用することができ、多くの場合これら
の合成繊維の併用は繊維層に好ましいクッション性をも
たらすことができる。より好ましいクッション性を得る
には、疎水性で、クリープを起こし難く、卷縮のある繊
維を、できるだけ均一に分布するようにすることが好ま
しい。繊維状アニオン交換体の繊維層はバルキーで良好
なクッション性があれば繊維量は少なくてもよく、好ま
しい範囲は繊維量で１０〜３００ｇ／ｍ²である。

【００２２】本発明装置に使用するイオン交換膜は、炭
化水素系やフッ素樹脂系の均質膜であっても、あるいは
イオン交換樹脂微粒子とポリオレフィンやポリ塩化ビニ
ルなどのポリマーとの混合物よりなるいわゆる不均質膜
であっても良い。不均質膜は、選択イオン交換性、電導
度においてやや不利であるが、イオン交換体の膨潤や収
縮、劣化が表に出難く、ディメンジョナルスタビリティ
ーにおいては好都合な面もある。さらに、ポリオレフィ
ンを用いた不均質膜は熱可塑性があり、熱接着性を利用
して所々で本発明で使用する繊維層などを固定すること
も可能である。

【００２３】脱塩室の幅（膜間距離）は、ここに装着す
るイオン交換性構造物の厚みにより決定され、本発明で
は、薄いイオン交換性シートを使用する場合には、０．
５〜１．０ｍｍの幅を実現することができる。

【００２４】本発明イオン交換性構造物はある程度の弾
力性を備えており、脱塩室への装着に際しては、膜間距
離を水中における厚さと同じか、これより数％から１０
％程度狭くすることにより、常にイオン交換性構造物と
イオン交換膜の接触を維持できるようにする。さらに、
圧力変動などにより特に脱塩室の膜間距離が変わらない
ことが必要であり、濃縮室に比べ脱塩室側をやや圧力を
高めにすることが好ましいこともあって、濃縮室には斜
交ネットなどの非圧縮性スペイサーを挿入して脱塩室が
広くならないようにする。濃縮室の膜間距離は脱塩室よ
り狭くてよく、通常０．２〜５ミリ、好ましくは０．３
〜２ミリである。

【００２５】本発明装置は陽極室と陰極室の間にアニオ
ン交換膜とカチオン交換膜を交互に配し、濃縮室と脱塩
室を交互に、通常数室から数十室設けたフィルタープレ
ス型であっても、あるいは特開平６−７６４５号に開示
されているようなスパイラルタイプであっても良い。本
発明イオン交換性構造物は極めて優れた形態安定性と通
水性を兼備しており、広い膜面積に対応できる特性があ
り、フィルタープレスタイプでは装置のより大型化に余
裕を持って対応でき、大きな膜面積を必要とするスパイ
ラルタイプにも使用できる。本発明純水製造装置の脱塩
室および濃縮室は、通常の電気透析装置のように数室か
ら十数室あってもよく、また濃縮室と電極室の兼用は避
けるのが好ましく、したがって脱塩室１室を中央に配
し、その両側に濃縮室、さらに外側に陰極室と陽極室よ
りなる構造が最もシンプルである。

【００２６】

【実施例】以下、実施例により、本発明の説明を続ける
が、以下の記載における「部」および「％」はそれぞれ
「重量部」、「重量％」を意味する。 使用イオン交換体 （繊維層Ａ）ポリエチレンを補強用島成分とし、ポリス
チレンをイオン交換基導入用の海成分とする多芯海島型
複合繊維を出発物質とし、第４級アンモニウム基を導入
して得られた繊維状アニオン交換体、を主原料として調
整されたアニオン交換型イオン交換濾紙（株式会社東レ
製、ＡＰ−１）、これを繊維層Aとして使用した。

【００２７】（繊維層Ｂ）ポリビニルアルコール繊維を
化学変性して得られた繊維状アニオン交換体（中性塩分
解能２．０ｍｅｑ．／ｇ）７０部に対し、ポリエステル
短繊維３０部を混合して構成された目付１０２ｇ／ｍ²
の不織布、これを繊維層Ｂとして使用した。

【００２８】（繊維層Ｃ、繊維層Ｄ）延伸配向法により
得られた高密度ポリエチレン製多孔質フィラメント（１
６０デニール２４フィラメント、空孔率５５ｖｏｌ％、
三菱レイヨン株式会社試作品）を編み布とし、ジビニル
ベンゼンを５％、アゾビスイソバレロニトリルを０．２
％含むスチレンモノマーを吸収させ、余剰のモノマー液
を取り除いき、８５℃でスチレン−ジビニルベンゼン共
重合体を繊維内に形成した。次にこれにクロルメチル化
とトリメチルアミンとの反応を順次行い、最後に僅かに
存在する繊維間接着および繊維表面に付着する樹脂成分
を除くために、湿潤状態で加圧されたゴムロール間を数
回通し、最後に超音波洗浄した。このものは、目付８９
ｇ／ｍ²、第四級アンモニウム基を交換基として２．４
ｍｅｑ／ｇ有する柔らかな編み布である。また、クロル
メチル化とトリメチルアミンとの反応に代えて、熱濃硫
酸によるスルホン酸基導入を行い、以下同様にして、目
付９８ｇ／ｍ²、スルホン酸基を交換基として３．４ｍ
ｅｑ／ｇ有する柔らかな編み布である。前者を繊維層
Ｃ、後者を繊維層Ｄとして使用した。

【００２９】（線条イオン交換体より構成された織布
I）延伸開孔法により得られたポリエチレン製多孔性中
空糸膜（商品名：ステラポアＥＨＦ、外径３９０μ、内
径２８０μ、空孔率７３％、三菱レイヨン株式会社製）
を枠周１４０ｃｍの枷状とし、これにスチレン９３部、
ジビニルベンゼン１０部よりなるモノマー混合物を含浸
し、温水浴中で重合し、スチレン−ジビニルベンゼンコ
ポリマーとポリエチレンの複合物よりなる中空状物を得
た。次にこれに、四塩化炭素を溶媒としてクロルスルホ
ン酸を作用させ、ついで加水分解してスルホン酸基を導
入した。得られたものは中空糸状のカチオン交換体であ
り、出発原料の中空糸膜に対し、重量が約２．４倍に増
加しており、乾強度は８３ｇ、中性塩分解能は３．３ｍ
ｅｑ／ｇ−Ｎａ・ｆｏｒｍであった。一方、クロルスル
ホン酸処理の代わりに、クロルメチルエーテルを用いて
クロルメチル化、ついでトリメチルアミンによるアミノ
化処理を順次行い、第４級アンモニウム基を導入した。
得られたものは、中空糸状のアニオン交換体であり、出
発原料の中空糸膜に対し、重量が２．２倍に増加し、乾
強度が９６ｇ、中性塩分解能は２．３ｍｅｑ／ｇ−ＣＬ
・ｆｏｒｍであった。得られた中空糸状アニオン交換体
を経糸として１２本／ｉｎｃｈ、中空糸状カチオン交換
体を緯糸として１２本／ｉｎｃｈの密度で使用した平織
りの織布Iを手作りで作成した。なお、純水に浸漬した
状態で中空糸状カチオン交換体およびアニオン交換体の
外径はそれぞれ約７５０μｍと６５０μｍであるが、織
り組織の中では既に変形しているが、脱塩室に装着後、
イオン交換膜に挟まれさらに扁平になり、イオン交換膜
との接触面積を増すなど好ましい傾向が見られた。

【００３０】（線条イオン交換体の織布IIおよび起毛層
を備えた線条イオン交換体IIの織布）１５０デニールの
マルチフィラメントに撚りを加え双糸にしたポリビニル
アルコール繊維のフィラメント糸を化学処理して得た、
２．０ｍｅｑ．／ｇの第４級アンモニウム基を有する繊
維状アニオン交換体の糸（株式会社ニチビ製、ＢｒＡ−
ＩＥＦ−ＳＡ）を緯糸とし、経糸には太さ０．５５ｍ
ｍ、内径０．３８ｍｍ、１．２ｍｅｑ．／ｇのスルホン
酸基を有するポリフッ化ビニル系中空糸（旭硝子エンジ
ニアリング株式会社製）を用い、綾織布IIを作成した。
この布は主に緯糸が表面に出ており、これを純水に浸漬
すると緯糸のアニオン交換糸は膨潤してその直角切断断
面積は約０．７ｍｍ²となって、一方カチオン交換性中
空糸は約０．５ｍｍ²あり、湿潤状態で表面をワイヤー
ブラシで緯糸に対し直角方向にブラッシングすると、ア
ニオン交換繊維の一部が切断され、表面に切断された繊
維状アニオン交換体よりなる繊維層が形成された。かく
して得られた起毛層を備えた線条イオン交換体の織布II
および起毛前の織布IIはともに、２０５ｇ／ｍ²、アニ
オン交換容量：カチオン交換容量の比は２０：１１であ
った。

【００３１】試験装置 以下の試験は、実験用電気透析装置（エイエムピーアイ
オネクス株式会社製ME-O型、使用カチオン交換膜：ＣＭ
Ｖ，アニオン交換膜：ＡＭＶ，有効膜面積５０ｃｍ²）
を使用し、中央に脱塩室が１室、その両側に濃縮室を１
室ずつ、さらにその外側を電極室とする構成で実施し
た。なお、脱塩室室枠および濃縮室室枠は共に、厚さ
０．８５ｍｍで、各室枠には室枠と同じ厚さ（０．８５
ｍｍ、モノフィラメント交差部分での厚さ）の斜交ネッ
トが室枠に一体化されたものが専用部品として用意され
ているが、本試験の脱塩室としては、「斜交ネットを除
いた脱塩室室枠」を必要に応じ複数重ねて膜間距離を調
整し、イオン交換膜に囲まれた空間内に下記の各装着物
を装着して特性評価を行った。

【００３２】脱塩室内装着物の構成と装着条件 前記条件で調整した繊維層および織布を、下記条件で脱
塩室に装着し、各条件の特性を調べた。なお、下記にお
いて複数のシートの場合、左側がアニオン交換膜寄りで
あり、起毛層がある場合は起毛層をアニオン交換膜寄り
とした。 繊維層Ａ／線条イオン交換体の織布I 繊維層Ｂ／線条イオン交換体の織布I 繊維層Ｃ／線条イオン交換体の織布I 繊維層Ｃ／線条イオン交換体の織布I／繊維層Ｄ 起毛層を備えた線条イオン交換体の織布II I 線条イオン交換体の織布I／繊維層Ｄ II 繊維層Ｂ／繊維層Ｂ（繊維層Ｂの二枚重ね） III 線条イオン交換体の織布II（起毛なし）

【００３３】試験条件 （脱塩室の電気抵抗の測定）脱塩室の電気抵抗測定は、
濃縮室および電極室に、純水に塩化ナトリウムを添加し
て調整した、２５℃、電導度１００μＳ／ｃｍの水を供
給しつつ、一方、脱塩室内への水の供給を終始止めた状
態とし、最初に、内部のイオン交換体を遊離型にするた
めに１５ｍＡ（イオン交換膜の膜面積当たりの電流密度
は３０ｍＡ／ｄｍ²）の電流を７日間流し続けた後、電
流値を１５ｍＡ付近で変化させ電流／電位差との関係を
グラフ化しその勾配より求めた。電位差は、脱塩室を挟
む両濃縮室内の脱塩室側のイオン交換膜に接触して設定
した白金黒線より取り出した電位差を測定しており、し
たがって、求めた脱塩室の電気抵抗は両端のイオン交換
膜の抵抗を含むものである。

【００３４】（脱塩性能および通水性）脱塩室には、脱
塩水に塩化ナトリウムを溶解して比抵抗値５．２ＭΩ・
ｃｍに調整した水を被脱塩水とし、上昇流で脱塩室内容
積の３０倍／ｈｒの流量（ＳＶ＝３０）でもって供給し
た。一方、濃縮室および電極室には、純水に塩化ナトリ
ウムを添加して２５℃、電気伝導度１５μＳ／ｃｍに調
節した水を供給した。脱塩室入口と出口の圧力差を測定
し通水性を観察した。また、この状態で電極間に１５ｍ
Ａの電流を流し続け、脱塩室より出てくる水の比抵抗を
測定した。

【００３５】結果 本発明イオン交換性構造物および比較用挿入物を装着し
た脱塩室の電気抵抗、および脱塩運転時の脱塩室通過水
の圧力損失の測定結果を表１に示す。脱塩試験では、全
般的に脱塩水の比抵抗は通電開始とともに徐々に向上
し、やがて安定する挙動をたどった。実施例１，２，
３，４および５では、水質が安定化した後いずれも比抵
抗１５ＭΩ・ｃｍを越える純水を長時間継続して得るこ
とができた。比較例１および３では、試験終了後、アニ
オン交換膜面に局所的な傷みが発生していることが観察
された。なお、参考例２は通水性不安定のため中断し
た。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【発明の効果】本発明イオン交換性構造物を脱塩室に装
着することにより、良好な通水性と優れたイオン電導性
を同時実現でき、イオン交換膜を傷め難い、コンパクト
で高性能な純水製造装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の脱塩室を説明する断面模式図。

【図２】脱塩室に入れる装着物の断面図。

【符号の説明】

１ 線条イオン交換体より構成された編織物 ２ アニオン交換膜 ３ 繊維状アニオン交換体の繊維層 ４ カチオン交換膜 ５ 起毛されて生じた繊維状アニオン交換体の起毛繊
維層

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気透析装置の脱塩室内に、アニオン交換
   膜側に繊維状アニオン交換体の繊維層、およびカチオン
   交換膜側に該繊維状アニオン交換体に比べて遙かに太い
   線条イオン交換体により構成された編織物が、圧接して
   装着されてなる電気再生式純水製造装置。
2. 【請求項２】繊維状アニオン交換体の直角切断断面積が
   ０．０１ｍｍ²以下であり、線条イオン交換体が、極太
   繊維状イオン交換体、細幅イオン交換膜、イオン交換中
   空膜、撚りまたは接着のある繊維状イオン交換体繊維束
   の群より選ばれその直角切断断面積が０．１〜３．０ｍ
   ｍ²である、請求項１の装置。
3. 【請求項３】線条イオン交換体が、繊維状アニオン交換
   体を含んで、撚りまたは接着により一体化されて構成さ
   れた繊維束であり、繊維層が、起毛、フィブリルあるい
   はパイル状として編織物より出た、繊維状アニオン交換
   体により構成されてなる、請求項１および請求項２の装
   置。
4. 【請求項４】繊維層が、繊維状アニオン交換体の綿塊ま
   たは繊維束を広げて調整されたものである請求項１およ
   び請求項２の装置。
5. 【請求項５】繊維層が、繊維状アニオン交換体を含んで
   構成された１０〜１５０ｇ／ｍ²の紙、不織布、または
   編織布である請求項１および請求項２の装置。