JP2002119974A - 純水の製造方法 - Google Patents
純水の製造方法Info
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Abstract
置で脱イオン処理する純水の製造方法において、フッ酸
による電気再生式脱イオン装置の電極板の劣化、損傷を
防止して、長期に亘り安定かつ効率的な処理を行う。 【解決手段】 フッ素イオン含有水を電気再生式脱イオ
ン装置で脱イオン処理して純水を製造する方法におい
て、電極水として、フッ素イオン濃度が1mg/L以下
で電気伝導度が10μS/cm以上の水を通液する。或
いは、陽極室の入口pHを8以上とする。
Description
水を電気再生式脱イオン装置で脱イオン処理して純水を
製造する方法に係り、特にフッ素イオン含有水が通液さ
れる電気再生式脱イオン装置の電極板の劣化、損傷を防
止して長期に亘り安定な処理を行う方法に関する。
製薬工業、食品工業、電力工業等の各種の産業又は民生
用ないし研究施設等において使用される脱イオン水の製
造には、図1に示す如く、電極(陽極11,陰極12)
の間に複数のアニオン交換膜13及びカチオン交換膜1
4を交互に配列して濃縮室15と脱塩室16とを交互に
形成し、脱塩室16にイオン交換樹脂、イオン交換繊維
もしくはグラフト交換体等からなるアニオン交換体及び
カチオン交換体を混合もしくは複層状に充填した電気再
生式脱イオン装置が多用されている(特許第17829
43号、特許第2751090号、特許第269925
6号)。なお、図1において、17は陽極室、18は陰
極室である。
力、濃度及び移動度に基いてイオン交換体と反応し、電
位の傾きの方向にイオン交換体中を移動し、更に膜を横
切って移動し、すべての室において電荷の中和が保たれ
る。そして、膜の半浸透特性のため、及び電位の傾きの
方向性のために、イオンは脱塩室16では減少し、隣り
の濃縮室15では濃縮される。即ち、カチオンはカチオ
ン交換膜14を透過して、また、アニオンはアニオン交
換膜13を透過して、それぞれ濃縮室15内に濃縮され
る。このため、脱塩室16から脱イオン水(純水)が回
収される。
水が通液されており、一般に、この電極水としては、電
気伝導度の確保のためにイオン濃度の高い濃縮室15の
流出水(濃縮水)が通液されている。
と濃縮室15とに導入され、脱塩室16からは脱イオン
水(純水)が取り出される。一方、濃縮室15から流出
するイオンが濃縮された濃縮水は、ポンプPにより一部
が水回収率の向上のために、濃縮室15の入口側に循環
され、一部が陽極室17の入口側に送給され、残部が系
内のイオンの濃縮を防止するために排水として系外へ排
出される。そして、陽極室17の流出水は、陰極室18
の入口側へ送給され、陰極室18の流出水は排水として
系外へ排出される。
ては、陽極室17では、水解離によるH+の生成でpH
が低下する。一方、陰極室18ではOH−の生成でpH
が高くなる。従来においては、pHが低下した酸性の陽
極室17の流出水を陰極室18に通液することで、陰極
室18におけるアルカリを中和してスケール障害を抑制
している。
置の陽極室では、上述の如く、H+の生成でpHが低下
するため、原水としてフッ素イオン含有水を処理した場
合、原水の脱イオン処理でフッ素イオンが5〜10倍に
濃縮された濃縮水を陽極室に通液すると、この高濃縮さ
れたフッ素イオンにより陽極室の低pH条件で高濃度の
フッ酸が生成し、生成したフッ酸により陽極室を構成す
る金属板が腐食劣化、損傷を受ける。この場合には、電
気再生式脱イオン装置の電流効率の低下等の障害が発生
し、安定した脱イオン処理が困難となる。
のために、電極板材質についての検討がなされており、
チタン、SUS材等の耐食性に優れたものの使用が試み
られているが、十分な腐食防止効果は得られていない。
ッ素イオン含有水を電気再生式脱イオン装置で脱イオン
処理する純水の製造方法において、フッ酸による電気再
生式脱イオン装置の電極板、特に陽極板の劣化、損傷を
防止して、長期に亘り安定かつ効率的な処理を行う方法
を提供することを目的とする。
法は、フッ素イオン含有水を電気再生式脱イオン装置で
脱イオン処理して純水を製造する方法において、該電気
再生式脱イオン装置の電極水として、フッ素イオン濃度
が1mg/L以下で電気伝導度が10μS/cm以上の
水を通液することを特徴とする。
L以下の水を電極水として通液するため、高濃度フッ酸
による電極板の腐食劣化、損傷は防止される。なお、こ
の水は電気伝導度10μS/cm以上であるため、電流
効率の低下の問題はない。
処理してフッ素イオン濃度を低減した水を電極水として
用いることができる。
ン含有水を電気再生式脱イオン装置で脱イオン処理して
純水を製造する方法において、該電気再生式脱イオン装
置の陽極室の入口pHを8以上とすることを特徴とす
る。
あり、陽極室の入口pHを8以上とすれば、陽極室の出
口pHも通常7以上となり、フッ素イオンはフッ酸とし
てではなく、概ねフッ素イオンとして存在するようにな
り、フッ酸による電極板の腐食、劣化は防止される。
極室に通液することで、容易に陽極室入口pHを8以上
とすることができる。
実施の形態を詳細に説明する。
電気再生式脱イオン装置で脱イオン処理するに当たり、
次の又はの条件を採用することにより、フッ酸によ
る電極板の腐食劣化、損傷を防止する。 電極水としてフッ素イオン濃度1mg/L以下、電
気伝導度10μS/cm以上の水を通液する。 陽極室入口pHを8以上とする。
イオン濃度1mg/L以下、電気伝導度10μS/cm
以上の水であれば良く、必ずしも濃縮水を循環使用する
必要はない。従って、このようなフッ素イオン濃度及び
電気伝導度に調整した水、或いはこのようなフッ素イオ
ン濃度及び電気伝導度の水を他の処理水系から給水して
も良い。なお、電気伝導度の調整のためのイオン種とし
てはNa2SO4、NaClが好適であり、電気伝導度
は特に10〜150μS/cmであることが好ましい。
場合、濃縮水中には原水のフッ素イオンが高濃縮されて
いるため、陽極室の入口部分(図2のAの部分)にアニ
オン交換樹脂カラムを設け、濃縮水をアニオン交換処理
してフッ素イオン濃度を1mg/L以下、好ましくは
0.05〜0.1mg/Lとした後、陽極室に供給し、
陽極室流出水を陰極室に供給するようにするのが好まし
い。なお、このようにして濃縮水をアニオン交換処理し
た場合、そのアニオン交換処理水の電気伝導度は通常1
0μS/cm以上であるが、電気伝導度が不足する場合
には、Na2SO 4、NaCl等を添加して電気伝導度
を調整する。
良く、強塩基性アニオン交換樹脂(例えばバイエル社製
「M500」等)であっても弱塩基性アニオン交換樹脂
(例えばバイエル社製「MP64」等)であっても良
く、その通水速度にも特に制限はないが、このアニオン
交換処理には、アニオン交換樹脂を充填した非再生型ア
ニオン交換塔(アニオンポリッシャー)を用いるのが、
メンテナンスの軽減の上で好ましい。アニオンポリッシ
ャーを用いた場合、少量の電極水のみをアニオン交換処
理するため、その交換頻度が著しく少なくて済み、極め
て有利である。アニオンポリッシャーとしては、強塩基
性アニオン交換樹脂を充填したものが好ましく、通水速
度SV=20〜100m3−水/m3−樹脂・hr程度
で処理するのが好ましい。
pHを8以上とする方法としては、従来のように濃縮水
を陽極室に通液し、陽極室流出水を陰極室に通液する場
合、NaOH等のアルカリを添加してpH8以上に調整
した後陽極室に通液する方法があるが、薬剤添加を不要
とする上で、濃縮水をまず陰極室に通液し、陰極室でp
Hが高められた陰極室流出水を陽極室に通液することが
好ましい。
であるため、これをそのまま陽極室に通液すれば良い
が、pHが低い場合には更にアルカリを添加してpH調
整する。
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、複数のアニオン交換膜及びカチオン交換膜を交互
に配列して濃縮室と脱塩室とを交互に形成した一般的な
ものであり、電極板材質にも特に制限はない。電気再生
式脱イオン装置の脱塩室にアニオン交換樹脂とカチオン
交換樹脂との混合樹脂等のイオン交換体が充填されたも
のであっても、充填されていないものであっても良い
が、処理水の水質の向上の面からは、脱塩室にアニオン
交換樹脂とカチオン交換樹脂の混合樹脂等のイオン交換
体が充填されているものが好ましい。
置としては、具体的には、USF社製「P−180」、
アイオニクス社製「EDI」、グレッグ社製「E−Ce
ll」などが挙げられる。
ッ素イオン含有水、特にフッ素イオン濃度が0.1mg
/L以上、とりわけ0.5〜10mg/Lのフッ素イオ
ン含有水の処理(RO処理した水も含む)に有効であ
る。
り具体的に説明する。説明の便宜上、まず比較例を挙げ
る。
l,NaHCO3及びNH4Fを添加して、フッ素イオ
ン濃度5mg/L、電気伝導度15μS/cm、pH7
とした水を原水として、下記条件で脱イオン処理を行っ
た。 処理水量 :144L/hr 濃縮排水量: 24L/hr(回収率83%) 電極水量 : 10L/hr 供給電流 :0.5A
rは脱塩室に通液し、130L/hrを濃縮水循環水と
共に濃縮室に通液した。濃縮室から濃縮流出する水のう
ち24L/hrを系外へ排出し、96L/hrを濃縮室
入口へ循環し、10L/hrを陽極室へ通液し、陽極室
流出水は陰極室へ通液し、陰極室流出水を系外へ排出し
た。
2mg/L、電気伝導度は45μS/cmで、陽極室流
出水のpHは4〜4.2、陰極室出口水のpHは6.7
〜6.9、フッ素イオン濃度19mg/Lであり、40
0hr運転を継続することにより、電極板、特にチタン
材製陽極板の腐食劣化で、一定電圧下において電流値の
低下および不安定化が生じた。
樹脂(バイエル社製「M500」)0.2Lを充填した
カラムを設け、濃縮水をこのカラムにSV=40hr
−1で下向流通水した後、陽極室に通液したこと以外は
同様にして処理を行った。
H9.2、フッ素イオン濃度0.2mg/L、電気伝導
度28μS/cmであった。
であり、400hrの運転後も電極板の腐食劣化は全く
起こらなかった。
出水を陽極室に通液したこと以外は同様にして処理を行
った。
室流出水のpHは7、フッ素イオン濃度18mg/Lで
あり、400hrの運転後も電極板の腐食劣化は全く起
こらなかった。
方法によれば、フッ素イオン含有水を電気再生式脱イオ
ン装置で脱イオン処理する純水の製造方法において、フ
ッ酸による電気再生式脱イオン装置の電極板の劣化、損
傷を防止して、長期に亘り安定かつ効率的な処理を行う
ことができる。
模式的な断面図である。
図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 フッ素イオン含有水を電気再生式脱イオ
ン装置で脱イオン処理して純水を製造する方法におい
て、 該電気再生式脱イオン装置の電極水として、フッ素イオ
ン濃度が1mg/L以下で電気伝導度が10μS/cm
以上の水を通液することを特徴とする純水の製造方法。 - 【請求項2】 請求項1において、該電気再生式脱イオ
ン装置の濃縮水をアニオン交換処理した水を電極水とし
て通液することを特徴とする純水の製造方法。 - 【請求項3】 フッ素イオン含有水を電気再生式脱イオ
ン装置で脱イオン処理して純水を製造する方法におい
て、 該電気再生式脱イオン装置の陽極室の入口pHを8以上
とすることを特徴とする純水の製造方法。 - 【請求項4】 請求項3において、陰極室の流出水を陽
極室に通液することを特徴とする純水の製造方法。
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