JP2003145163A - 電気脱イオン装置及び電気脱イオン方法 - Google Patents
電気脱イオン装置及び電気脱イオン方法Info
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- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
Abstract
(57)【要約】
【課題】 生産水量が少ない場合に採用するのに好適
な、電極間の印加電圧が低くて足りる電気脱イオン装置
であって、供給水中のカルシウム濃度及び重炭酸イオン
濃度が高い場合であっても、炭酸カルシウムの析出を防
止することができる電気脱イオン装置と、この電気脱イ
オン装置を用いた電気脱イオン方法を提供する。 【解決手段】 陰極１と陽極２との間にカチオン交換膜
３とアニオン交換膜４とを１枚ずつ配置し、陰極１とカ
チオン交換膜３との間に濃縮室兼陰極室５を形成し、陽
極２とアニオン交換膜４との間に濃縮室兼陽極室６を形
成し、カチオン交換膜３とアニオン交換膜４との間に脱
塩室７を形成している。濃縮室兼の陰極室５及び陽極室
６にはそれぞれカチオン交換樹脂８が充填されている。
脱塩室７にはカチオン交換樹脂８とアニオン交換樹脂９
とが混合状態にて充填されている。脱塩室７からの脱イ
オン水の一部を濃縮室兼陽極室６、或いは濃縮室兼陽極
室６と濃縮室兼陰極室５に通水する。
な、電極間の印加電圧が低くて足りる電気脱イオン装置
であって、供給水中のカルシウム濃度及び重炭酸イオン
濃度が高い場合であっても、炭酸カルシウムの析出を防
止することができる電気脱イオン装置と、この電気脱イ
オン装置を用いた電気脱イオン方法を提供する。 【解決手段】 陰極１と陽極２との間にカチオン交換膜
３とアニオン交換膜４とを１枚ずつ配置し、陰極１とカ
チオン交換膜３との間に濃縮室兼陰極室５を形成し、陽
極２とアニオン交換膜４との間に濃縮室兼陽極室６を形
成し、カチオン交換膜３とアニオン交換膜４との間に脱
塩室７を形成している。濃縮室兼の陰極室５及び陽極室
６にはそれぞれカチオン交換樹脂８が充填されている。
脱塩室７にはカチオン交換樹脂８とアニオン交換樹脂９
とが混合状態にて充填されている。脱塩室７からの脱イ
オン水の一部を濃縮室兼陽極室６、或いは濃縮室兼陽極
室６と濃縮室兼陰極室５に通水する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電気脱イオン装置及
び電気脱イオン方法に係り、詳しくは単位時間当りの脱
イオン水（生産水）の生産水量が少ない場合に好適な電
気式脱イオン装置であって、高濃度のカルシウムイオ
ン、重炭酸イオンが供給水中に含まれる場合においても
装置内での炭酸カルシウムの析出を防止することができ
る電気脱イオン装置と、この電気脱イオン装置を用いた
電気脱イオン方法に関する。
び電気脱イオン方法に係り、詳しくは単位時間当りの脱
イオン水（生産水）の生産水量が少ない場合に好適な電
気式脱イオン装置であって、高濃度のカルシウムイオ
ン、重炭酸イオンが供給水中に含まれる場合においても
装置内での炭酸カルシウムの析出を防止することができ
る電気脱イオン装置と、この電気脱イオン装置を用いた
電気脱イオン方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の電気脱イオン装置は、電極（陽極
と陰極）同士の間に複数のカチオン交換膜とアニオン交
換膜とを交互に配列して脱塩室と濃縮室とを交互に形成
し、脱塩室にイオン交換樹脂を充填した構成を有する。
と陰極）同士の間に複数のカチオン交換膜とアニオン交
換膜とを交互に配列して脱塩室と濃縮室とを交互に形成
し、脱塩室にイオン交換樹脂を充填した構成を有する。
【０００３】このような電気脱イオン装置にあっては、
陽極、陰極間に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、濃縮室に濃縮水を流通させて被処理
水中の不純物イオンを除去することにより脱イオン水を
製造するが、陰極と陽極との間に複数の脱塩室と濃縮室
とを交互に形成したものであるため、陰極と陽極との間
の電気抵抗が大きく、このため両極間の印加電圧が高い
という欠点がある。
陽極、陰極間に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、濃縮室に濃縮水を流通させて被処理
水中の不純物イオンを除去することにより脱イオン水を
製造するが、陰極と陽極との間に複数の脱塩室と濃縮室
とを交互に形成したものであるため、陰極と陽極との間
の電気抵抗が大きく、このため両極間の印加電圧が高い
という欠点がある。
【０００４】ところで、電気脱イオン装置の濃縮室に
は、脱塩室からカチオン交換膜を透過してカルシウムイ
オン（Ｃａ２＋）を含むカチオンが移動して、濃縮さ
れ、アニオン交換膜を透過して重炭酸イオン（ＨＣＯ３
−）を含むアニオンが移動して、濃縮される。また、ア
ニオン交換膜面では、直流電流の通電に伴って、ＯＨ−
イオンが発生し、局所的に高いｐＨとなっている。この
ため、濃縮室内のｐＨ、重炭酸イオン濃度、カルシウム
イオン濃度が炭酸カルシウムの析出条件を満たしていな
くとも、濃縮室内のアニオン交換膜面では、その高ｐＨ
条件と、脱塩室から移動し、膜面で高濃度に濃縮された
重炭酸イオンと濃縮室内のカルシウムイオン濃度とが炭
酸カルシウムの析出条件を満たすようになり、炭酸カル
シウムが析出する場合がある。
は、脱塩室からカチオン交換膜を透過してカルシウムイ
オン（Ｃａ２＋）を含むカチオンが移動して、濃縮さ
れ、アニオン交換膜を透過して重炭酸イオン（ＨＣＯ３
−）を含むアニオンが移動して、濃縮される。また、ア
ニオン交換膜面では、直流電流の通電に伴って、ＯＨ−
イオンが発生し、局所的に高いｐＨとなっている。この
ため、濃縮室内のｐＨ、重炭酸イオン濃度、カルシウム
イオン濃度が炭酸カルシウムの析出条件を満たしていな
くとも、濃縮室内のアニオン交換膜面では、その高ｐＨ
条件と、脱塩室から移動し、膜面で高濃度に濃縮された
重炭酸イオンと濃縮室内のカルシウムイオン濃度とが炭
酸カルシウムの析出条件を満たすようになり、炭酸カル
シウムが析出する場合がある。
【０００５】炭酸カルシウムは難溶解性であり、その析
出は、濃縮室を閉塞させたり、電気脱イオン装置内の電
気抵抗を上昇させ、最終的には電気脱イオン装置の運転
に大きな支障をきたすこととなる。
出は、濃縮室を閉塞させたり、電気脱イオン装置内の電
気抵抗を上昇させ、最終的には電気脱イオン装置の運転
に大きな支障をきたすこととなる。
【０００６】従来、この炭酸カルシウムの析出を防止す
るために、電気脱イオン装置の供給水中の、重炭酸イオ
ン又はカルシウムイオンを予め除去する処理が行われて
いた。
るために、電気脱イオン装置の供給水中の、重炭酸イオ
ン又はカルシウムイオンを予め除去する処理が行われて
いた。
【０００７】カルシウムイオンを除去する手段として
は、軟水器を利用することが簡易であるが、軟水器は定
期的な再生作業が必要であり、電気脱イオン装置で連続
的に脱イオン水を得ようとした場合には、２系列を設け
て、再生と運転とを交互に行うことが必要となる。ま
た、再生にＮａＣｌを使用するため、定期的な保守管理
が必要である。
は、軟水器を利用することが簡易であるが、軟水器は定
期的な再生作業が必要であり、電気脱イオン装置で連続
的に脱イオン水を得ようとした場合には、２系列を設け
て、再生と運転とを交互に行うことが必要となる。ま
た、再生にＮａＣｌを使用するため、定期的な保守管理
が必要である。
【０００８】重炭酸イオンを除去する手段としては、ｐ
Ｈ酸性で脱炭酸塔によって除去する手段、真空ポンプに
よる減圧で除去する手段が用いられるが、ｐＨ酸性とす
るためには、塩酸、硫酸等の強酸が必要であり、運転管
理が難しい。また、真空ポンプを利用する場合は、真空
ポンプの動力費が高く、ランニングコスト上の問題とな
っていた。
Ｈ酸性で脱炭酸塔によって除去する手段、真空ポンプに
よる減圧で除去する手段が用いられるが、ｐＨ酸性とす
るためには、塩酸、硫酸等の強酸が必要であり、運転管
理が難しい。また、真空ポンプを利用する場合は、真空
ポンプの動力費が高く、ランニングコスト上の問題とな
っていた。
【０００９】また、特開平１０−４３５５４号公報に
は、陰極室内に導電体を充填し、陰極の有効表面積を増
大させることによって、局所的なＯＨ−濃度の上昇を抑
制して炭酸カルシウムの析出を防止する方法が記載され
ている。この方法は、陰極室内部での炭酸カルシウムの
析出防止には有効であるが、濃縮室内での炭酸カルシウ
ムの析出防止には効果がなく、供給水中に高濃度のカル
シウムイオンと重炭酸イオンが存在する場合には、濃縮
室内部で重炭酸イオンとカルシウムイオンの濃度が高く
なり、炭酸カルシウムが析出してくる。
は、陰極室内に導電体を充填し、陰極の有効表面積を増
大させることによって、局所的なＯＨ−濃度の上昇を抑
制して炭酸カルシウムの析出を防止する方法が記載され
ている。この方法は、陰極室内部での炭酸カルシウムの
析出防止には有効であるが、濃縮室内での炭酸カルシウ
ムの析出防止には効果がなく、供給水中に高濃度のカル
シウムイオンと重炭酸イオンが存在する場合には、濃縮
室内部で重炭酸イオンとカルシウムイオンの濃度が高く
なり、炭酸カルシウムが析出してくる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、生産水量が
少ない場合に採用するのに好適な、電極間の印加電圧が
低くて足りる電気脱イオン装置であって、供給水中のカ
ルシウム濃度及び重炭酸イオン濃度が高い場合であって
も、炭酸カルシウムの析出を防止することができる電気
脱イオン装置と、この電気脱イオン装置を用いた電気脱
イオン方法を提供することを目的とする。
少ない場合に採用するのに好適な、電極間の印加電圧が
低くて足りる電気脱イオン装置であって、供給水中のカ
ルシウム濃度及び重炭酸イオン濃度が高い場合であって
も、炭酸カルシウムの析出を防止することができる電気
脱イオン装置と、この電気脱イオン装置を用いた電気脱
イオン方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の電気脱イオン装
置は、陰極と陽極との間にカチオン交換膜とアニオン交
換膜とが１枚ずつ配置され、該陰極とカチオン交換膜と
の間に濃縮室兼陰極室が設けられ、該陽極とアニオン交
換膜との間に濃縮室兼陽極室が設けられ、該カチオン交
換膜とアニオン交換膜との間に脱塩室が設けられ、該濃
縮室兼陽極室内及び濃縮室兼陰極室内にそれぞれ導電体
が充填され、該脱塩室内にイオン交換体が充填されてな
る電気脱イオン装置であって、前記脱塩室から流出する
脱イオン水の一部を前記濃縮室兼陽極室に通水する手段
を備えることを特徴とする。
置は、陰極と陽極との間にカチオン交換膜とアニオン交
換膜とが１枚ずつ配置され、該陰極とカチオン交換膜と
の間に濃縮室兼陰極室が設けられ、該陽極とアニオン交
換膜との間に濃縮室兼陽極室が設けられ、該カチオン交
換膜とアニオン交換膜との間に脱塩室が設けられ、該濃
縮室兼陽極室内及び濃縮室兼陰極室内にそれぞれ導電体
が充填され、該脱塩室内にイオン交換体が充填されてな
る電気脱イオン装置であって、前記脱塩室から流出する
脱イオン水の一部を前記濃縮室兼陽極室に通水する手段
を備えることを特徴とする。
【００１２】本発明の電気脱イオン方法は、陰極と陽極
との間にカチオン交換膜とアニオン交換膜とが１枚ずつ
配置され、該陰極とカチオン交換膜との間に濃縮室兼陰
極室が設けられ、該陽極とアニオン交換膜との間に濃縮
室兼陽極室が設けられ、該カチオン交換膜とアニオン交
換膜との間に脱塩室が設けられ、該濃縮室兼陽極室内及
び濃縮室兼陰極室内にそれぞれ導電体が充填され、該脱
塩室内にイオン交換体が充填されてなる電気脱イオン装
置の前記脱塩室に被処理水を通水し、該脱塩室から脱イ
オン水を取り出す電気脱イオン方法であって、該脱イオ
ン水の一部を前記濃縮室兼陽極室に通水することを特徴
とする。
との間にカチオン交換膜とアニオン交換膜とが１枚ずつ
配置され、該陰極とカチオン交換膜との間に濃縮室兼陰
極室が設けられ、該陽極とアニオン交換膜との間に濃縮
室兼陽極室が設けられ、該カチオン交換膜とアニオン交
換膜との間に脱塩室が設けられ、該濃縮室兼陽極室内及
び濃縮室兼陰極室内にそれぞれ導電体が充填され、該脱
塩室内にイオン交換体が充填されてなる電気脱イオン装
置の前記脱塩室に被処理水を通水し、該脱塩室から脱イ
オン水を取り出す電気脱イオン方法であって、該脱イオ
ン水の一部を前記濃縮室兼陽極室に通水することを特徴
とする。
【００１３】かかる本発明の電気脱イオン方法は、脱塩
室が１室であり、且つこの脱塩室の両側にはそれぞれ陽
極室を兼ねた濃縮室と陰極室を兼ねた濃縮室とが配置さ
れているため、電極間距離が小さく、電極間の印加電圧
が低い。本発明では、脱塩室が１室であり、単位時間当
たりの生産水量が少ないが、小規模実験用、小型燃料電
池用などには十分に実用することができる。
室が１室であり、且つこの脱塩室の両側にはそれぞれ陽
極室を兼ねた濃縮室と陰極室を兼ねた濃縮室とが配置さ
れているため、電極間距離が小さく、電極間の印加電圧
が低い。本発明では、脱塩室が１室であり、単位時間当
たりの生産水量が少ないが、小規模実験用、小型燃料電
池用などには十分に実用することができる。
【００１４】この電気脱イオン装置では、濃縮室兼陽極
室内では脱塩室からアニオン交換膜を透過して被処理中
の重炭酸イオン、その他のアニオン成分が移動、濃縮さ
れるが、濃縮室兼陽極室には脱イオン水が供給され、こ
の給水中にはカルシウムイオンが殆ど含まれていないた
め、炭酸カルシウムの析出は起こらない。一方、濃縮室
兼陰極室では、脱塩室からカチオン交換膜を透過して被
処理水中のカルシウムイオン、その他のカチオン成分が
移動、濃縮されるが、濃縮室兼陰極室には導電体が充填
されており、陰極としての有効面積が増大しているた
め、局所的なＯＨ −濃度の上昇の問題はないため、炭酸
カルシウムの析出傾向は低い。
室内では脱塩室からアニオン交換膜を透過して被処理中
の重炭酸イオン、その他のアニオン成分が移動、濃縮さ
れるが、濃縮室兼陽極室には脱イオン水が供給され、こ
の給水中にはカルシウムイオンが殆ど含まれていないた
め、炭酸カルシウムの析出は起こらない。一方、濃縮室
兼陰極室では、脱塩室からカチオン交換膜を透過して被
処理水中のカルシウムイオン、その他のカチオン成分が
移動、濃縮されるが、濃縮室兼陰極室には導電体が充填
されており、陰極としての有効面積が増大しているた
め、局所的なＯＨ −濃度の上昇の問題はないため、炭酸
カルシウムの析出傾向は低い。
【００１５】なお、濃縮室兼陰極室にも脱イオン水を通
水することにより、濃縮室兼陰極室における炭酸カルシ
ウムの析出をより一層確実に防止することができる。
水することにより、濃縮室兼陰極室における炭酸カルシ
ウムの析出をより一層確実に防止することができる。
【００１６】脱イオン水を濃縮室兼陽極室及び濃縮室兼
陰極室に通水した場合には、脱イオン水の回収率が低下
するため、脱イオン水を濃縮室兼陽極室のみに通水する
か、濃縮室兼陽極室と濃縮室兼陰極室とに通水するか
は、原水の水質、即ち、炭酸カルシウムの析出傾向と、
必要とされる水回収率を勘案して決定すれば良い。
陰極室に通水した場合には、脱イオン水の回収率が低下
するため、脱イオン水を濃縮室兼陽極室のみに通水する
か、濃縮室兼陽極室と濃縮室兼陰極室とに通水するか
は、原水の水質、即ち、炭酸カルシウムの析出傾向と、
必要とされる水回収率を勘案して決定すれば良い。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して実施の形態
について説明する。図１は実施の形態に係る電気脱イオ
ン装置の概略的な縦断面図である。
について説明する。図１は実施の形態に係る電気脱イオ
ン装置の概略的な縦断面図である。
【００１８】図１，２に示す通り、陰極１と陽極２との
間にカチオン交換膜３とアニオン交換膜４とを１枚ずつ
配置し、陰極１とカチオン交換膜３との間に濃縮室兼陰
極室５を形成し、陽極２とアニオン交換膜４との間に濃
縮室兼陽極室６を形成し、カチオン交換膜３とアニオン
交換膜４との間に脱塩室７を形成している。濃縮室兼用
の陰極室５及び陽極室６にはそれぞれカチオン交換樹脂
８が充填されている。脱塩室７にはカチオン交換樹脂８
とアニオン交換樹脂９とが混合状態にて充填されてい
る。
間にカチオン交換膜３とアニオン交換膜４とを１枚ずつ
配置し、陰極１とカチオン交換膜３との間に濃縮室兼陰
極室５を形成し、陽極２とアニオン交換膜４との間に濃
縮室兼陽極室６を形成し、カチオン交換膜３とアニオン
交換膜４との間に脱塩室７を形成している。濃縮室兼用
の陰極室５及び陽極室６にはそれぞれカチオン交換樹脂
８が充填されている。脱塩室７にはカチオン交換樹脂８
とアニオン交換樹脂９とが混合状態にて充填されてい
る。
【００１９】陰極１と陽極２との間に電圧を印加した状
態にて原水を脱塩室７に導入し、脱イオン水として取り
出す。図１（ａ）の電気脱イオン装置では、脱イオン水
の一部を濃縮室兼陽極室６に流通させ、濃縮室兼陰極室
５には原水の一部を流通させる。図１（ｂ）の電気脱イ
オン装置では、脱イオン水の一部をそれぞれ濃縮室兼陰
極室５及び濃縮室兼陽極室６に流通させる。
態にて原水を脱塩室７に導入し、脱イオン水として取り
出す。図１（ａ）の電気脱イオン装置では、脱イオン水
の一部を濃縮室兼陽極室６に流通させ、濃縮室兼陰極室
５には原水の一部を流通させる。図１（ｂ）の電気脱イ
オン装置では、脱イオン水の一部をそれぞれ濃縮室兼陰
極室５及び濃縮室兼陽極室６に流通させる。
【００２０】原水中のカチオンはカチオン交換膜３を透
過し、濃縮室兼陰極室５の陰極電極水に混入して排出さ
れる。原水中のアニオンはアニオン交換膜４を透過して
濃縮室兼陽極室６の陽極電極水に混入し、排出される。
過し、濃縮室兼陰極室５の陰極電極水に混入して排出さ
れる。原水中のアニオンはアニオン交換膜４を透過して
濃縮室兼陽極室６の陽極電極水に混入し、排出される。
【００２１】この電気脱イオン装置にあっては、陰極１
と陽極２との間にそれぞれ１個の脱塩室７、濃縮室兼陽
極室６及び濃縮室兼陰極室５のみが配置されており、陰
極１と陽極２との距離が小さい。そのため、電極１，２
間の印加電圧が低くても十分に電極１，２間に電流を流
して脱イオン処理することができる。
と陽極２との間にそれぞれ１個の脱塩室７、濃縮室兼陽
極室６及び濃縮室兼陰極室５のみが配置されており、陰
極１と陽極２との距離が小さい。そのため、電極１，２
間の印加電圧が低くても十分に電極１，２間に電流を流
して脱イオン処理することができる。
【００２２】濃縮室兼陽極室６では、アニオン交換膜４
を透過して原水中の重炭酸イオンを含むアニオンが移
動、濃縮され、濃縮室兼陰極室５ではカチオン交換膜３
を透過して原水中のカルシウムイオンを含むカチオンが
移動、濃縮されるが、図１（ｂ）の電気脱イオン装置に
あっては、この濃縮室兼陽極室６及び濃縮室兼陰極室５
に重炭酸イオン及びカルシウムイオンを殆ど含まない脱
イオン水を通水するため、濃縮室兼陰極室５においても
濃縮室兼陽極室６においても炭酸カルシウムの析出は起
こらない。また、図１（ａ）の電気脱イオン装置では、
濃縮室兼陰極室５には原水を通水するが、濃縮室兼陰極
室５には導電体としてのカチオン交換樹脂８が充填され
ており、炭酸カルシウムの析出傾向が低いため、炭酸カ
ルシウムの析出は防止される。
を透過して原水中の重炭酸イオンを含むアニオンが移
動、濃縮され、濃縮室兼陰極室５ではカチオン交換膜３
を透過して原水中のカルシウムイオンを含むカチオンが
移動、濃縮されるが、図１（ｂ）の電気脱イオン装置に
あっては、この濃縮室兼陽極室６及び濃縮室兼陰極室５
に重炭酸イオン及びカルシウムイオンを殆ど含まない脱
イオン水を通水するため、濃縮室兼陰極室５においても
濃縮室兼陽極室６においても炭酸カルシウムの析出は起
こらない。また、図１（ａ）の電気脱イオン装置では、
濃縮室兼陰極室５には原水を通水するが、濃縮室兼陰極
室５には導電体としてのカチオン交換樹脂８が充填され
ており、炭酸カルシウムの析出傾向が低いため、炭酸カ
ルシウムの析出は防止される。
【００２３】なお、電極室が濃縮室を兼ねていることか
ら、電極水として脱イオン水を通水しても電気抵抗が過
度に高くなることはなく、しかも、電極室兼濃縮室５，
６には導電体が充填されているため、この導電体により
電気伝導度が高められ、これによっても、電極１，２間
の印加電圧が低くても電極１，２間に十分に電流を流す
ことが可能となる。
ら、電極水として脱イオン水を通水しても電気抵抗が過
度に高くなることはなく、しかも、電極室兼濃縮室５，
６には導電体が充填されているため、この導電体により
電気伝導度が高められ、これによっても、電極１，２間
の印加電圧が低くても電極１，２間に十分に電流を流す
ことが可能となる。
【００２４】電極室兼濃縮室５，６での通水方向は、脱
塩室と並流通水でも向流通水でもよいが、脱塩室を下降
流通水とし、電極室兼濃縮室５，６を上昇流通水とする
向流通水が望ましい。これは、各電極室兼濃縮室５，６
には、直流電流によってＨ２，Ｏ２等の気体が発生する
ので、上昇流で通水して気体の排出を促進させて偏流を
防ぐためである。
塩室と並流通水でも向流通水でもよいが、脱塩室を下降
流通水とし、電極室兼濃縮室５，６を上昇流通水とする
向流通水が望ましい。これは、各電極室兼濃縮室５，６
には、直流電流によってＨ２，Ｏ２等の気体が発生する
ので、上昇流で通水して気体の排出を促進させて偏流を
防ぐためである。
【００２５】図１の実施の形態では、脱塩室７に充填し
たイオン交換樹脂は、アニオン交換樹脂とカチオン交換
樹脂との混合物であるが、充填するイオン交換樹脂とし
ては、アニオン交換樹脂、カチオン交換樹脂、両性イオ
ン交換樹脂のうちの１種又は２種以上の混合物のいずれ
でも良い。
たイオン交換樹脂は、アニオン交換樹脂とカチオン交換
樹脂との混合物であるが、充填するイオン交換樹脂とし
ては、アニオン交換樹脂、カチオン交換樹脂、両性イオ
ン交換樹脂のうちの１種又は２種以上の混合物のいずれ
でも良い。
【００２６】また、電極室兼濃縮室５，６に充填する導
電体としては、カチオン交換樹脂又は繊維、アニオン交
換樹脂又は繊維、それらの混合物、活性炭、金属メッシ
ュ等を用いることができ、濃縮室兼陰極室５と濃縮室兼
陽極室６とで異なる導電体が充填されていても良い。
電体としては、カチオン交換樹脂又は繊維、アニオン交
換樹脂又は繊維、それらの混合物、活性炭、金属メッシ
ュ等を用いることができ、濃縮室兼陰極室５と濃縮室兼
陽極室６とで異なる導電体が充填されていても良い。
【００２７】本発明によれば、カルシウムイオン濃度１
〜５ｍｇ／Ｌ ａｓＣａＣＯ３、無機炭素濃度２〜１０
ｍｇ／Ｌ ａｓＣ程度の原水であっても、炭酸カルシウ
ムの析出の問題を引き起こすことなく、低い印加電圧で
効率的に処理して良好な水質の脱イオン水を得ることが
できる。
〜５ｍｇ／Ｌ ａｓＣａＣＯ３、無機炭素濃度２〜１０
ｍｇ／Ｌ ａｓＣ程度の原水であっても、炭酸カルシウ
ムの析出の問題を引き起こすことなく、低い印加電圧で
効率的に処理して良好な水質の脱イオン水を得ることが
できる。
【００２８】なお、図１（ａ）において、脱イオン水を
濃縮室兼陽極室６に通水し、原水を濃縮室兼陰極室５に
通水しているが、水回収率の向上のために濃縮室兼陰極
室５には、濃縮室兼陽極室６から排出される濃縮水を通
水するようにしても良い。この場合、濃縮室兼陽極室６
の濃縮水には重炭酸イオンが濃縮されているが、カルシ
ウムイオンを殆ど含まず、この濃縮水を濃縮室兼陰極室
５に通水しても、濃縮室兼陰極室５内は炭酸カルシウム
の析出傾向が低いため、炭酸カルシウムの析出を防止す
ることができる。
濃縮室兼陽極室６に通水し、原水を濃縮室兼陰極室５に
通水しているが、水回収率の向上のために濃縮室兼陰極
室５には、濃縮室兼陽極室６から排出される濃縮水を通
水するようにしても良い。この場合、濃縮室兼陽極室６
の濃縮水には重炭酸イオンが濃縮されているが、カルシ
ウムイオンを殆ど含まず、この濃縮水を濃縮室兼陰極室
５に通水しても、濃縮室兼陰極室５内は炭酸カルシウム
の析出傾向が低いため、炭酸カルシウムの析出を防止す
ることができる。
【００２９】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。
り具体的に説明する。
【００３０】実施例１
重炭酸イオンと溶存ＣＯ２を合計（無機炭素）で６ｍｇ
／Ｌ ａｓＣ、カルシウムイオンを４ｍｇ／Ｌ ａｓＣ
ａＣＯ３含む表１に示す水質の水を原水として、図１
（ａ）に示す電気脱イオン装置で脱イオン水の製造を行
った。
／Ｌ ａｓＣ、カルシウムイオンを４ｍｇ／Ｌ ａｓＣ
ａＣＯ３含む表１に示す水質の水を原水として、図１
（ａ）に示す電気脱イオン装置で脱イオン水の製造を行
った。
【００３１】用いた電気脱イオン装置の仕様は次の通り
である。 脱塩室７：厚さ５ｍｍ， アニオン交換樹脂（三菱化学（株）製「ＳＡ１０
Ａ」）：カチオン交換樹脂（三菱化学（株）製「ＳＫ１
Ｂ」）＝７：３（体積比）の混合物を２０ｍＬ充填 濃縮室兼陽極室６：厚さ２．５ｍｍ， カチオン交換樹脂（三菱化学（株）製「ＳＫ１Ｂ」）を
１０ｍＬ充填 濃縮室兼陰極室５：厚さ２．５ｍｍ， カチオン交換樹脂（三菱化学（株）製「ＳＫ１Ｂ」）を
１０ｍＬ充填
である。 脱塩室７：厚さ５ｍｍ， アニオン交換樹脂（三菱化学（株）製「ＳＡ１０
Ａ」）：カチオン交換樹脂（三菱化学（株）製「ＳＫ１
Ｂ」）＝７：３（体積比）の混合物を２０ｍＬ充填 濃縮室兼陽極室６：厚さ２．５ｍｍ， カチオン交換樹脂（三菱化学（株）製「ＳＫ１Ｂ」）を
１０ｍＬ充填 濃縮室兼陰極室５：厚さ２．５ｍｍ， カチオン交換樹脂（三菱化学（株）製「ＳＫ１Ｂ」）を
１０ｍＬ充填
【００３２】原水の一部は脱塩室７に３Ｌ／ｈで通水
し、残部３Ｌ／ｈは濃縮室兼陰極室５に向流通水し、濃
縮水は系外へ排出した。また、得られた脱イオン水のう
ちの一部１．５Ｌ／ｈは濃縮室兼陽極室６に向流通水し
て濃縮水は系外へ排出し、残部は処理水として取り出し
た。
し、残部３Ｌ／ｈは濃縮室兼陰極室５に向流通水し、濃
縮水は系外へ排出した。また、得られた脱イオン水のう
ちの一部１．５Ｌ／ｈは濃縮室兼陽極室６に向流通水し
て濃縮水は系外へ排出し、残部は処理水として取り出し
た。
【００３３】この条件で２４時間定電流で運転し、運転
電圧の変化を調べ、結果を表１に示した。また、得られ
た脱イオン水の水質を表１に併記した。
電圧の変化を調べ、結果を表１に示した。また、得られ
た脱イオン水の水質を表１に併記した。
【００３４】実施例２
実施例１で用いたものと同仕様の電気脱イオン装置を用
い、図１（ｂ）に示す如く、原水３Ｌ／ｈを脱塩室７に
通水し、得られた脱イオン水のうちの１Ｌ／ｈずつを各
々濃縮室兼陽極室６及び濃縮室兼陰極室５に向流通水し
て濃縮水を系外へ排出した。その他の運転条件は実施例
１と同様とした。
い、図１（ｂ）に示す如く、原水３Ｌ／ｈを脱塩室７に
通水し、得られた脱イオン水のうちの１Ｌ／ｈずつを各
々濃縮室兼陽極室６及び濃縮室兼陰極室５に向流通水し
て濃縮水を系外へ排出した。その他の運転条件は実施例
１と同様とした。
【００３５】この条件で２４時間定電流で運転し、運転
電圧の変化を調べ、結果を表１に示した。また、得られ
た脱イオン水の水質を表１に併記した。
電圧の変化を調べ、結果を表１に示した。また、得られ
た脱イオン水の水質を表１に併記した。
【００３６】比較例１
実施例１で用いたものと同仕様の電気脱イオン装置を用
い、図２に示す如く、原水の一部３Ｌ／ｈを脱塩室７に
通水し、残部３Ｌ／ｈを濃縮室兼陽極室６に並流通水
し、濃縮室兼陽極室６から流出する濃縮水を濃縮室兼陰
極室５に向流通水して濃縮水を系外へ排出した。その他
の運転条件は実施例１と同様とした。
い、図２に示す如く、原水の一部３Ｌ／ｈを脱塩室７に
通水し、残部３Ｌ／ｈを濃縮室兼陽極室６に並流通水
し、濃縮室兼陽極室６から流出する濃縮水を濃縮室兼陰
極室５に向流通水して濃縮水を系外へ排出した。その他
の運転条件は実施例１と同様とした。
【００３７】この条件で２４時間定電流で運転し、運転
電圧の変化を調べ、結果を表１に示した。また、得られ
た脱イオン水の水質を表１に併記した。
電圧の変化を調べ、結果を表１に示した。また、得られ
た脱イオン水の水質を表１に併記した。
【００３８】
【表１】
【００３９】表１より明らかなように、濃縮室兼陽極室
に原水を通水した比較例１では、２４時間の運転で、印
加電圧が約２倍にも上昇しているのに対し、濃縮室兼陽
極室に脱イオン水を通水した実施例１、及び、濃縮室兼
陽極室及び濃縮室兼陰極室に脱イオン水を通水した実施
例２では、電圧の上昇は殆どなかった。
に原水を通水した比較例１では、２４時間の運転で、印
加電圧が約２倍にも上昇しているのに対し、濃縮室兼陽
極室に脱イオン水を通水した実施例１、及び、濃縮室兼
陽極室及び濃縮室兼陰極室に脱イオン水を通水した実施
例２では、電圧の上昇は殆どなかった。
【００４０】実験後、電気脱イオン装置を解体して内部
を点検したところ、比較例１の電気脱イオン装置ではア
ニオン交換膜の濃縮膜面に炭酸カルシウムの析出が認め
られたが、実施例１，２の電気脱イオン装置ではこのよ
うな炭酸カルシウムの析出が認められなかった。
を点検したところ、比較例１の電気脱イオン装置ではア
ニオン交換膜の濃縮膜面に炭酸カルシウムの析出が認め
られたが、実施例１，２の電気脱イオン装置ではこのよ
うな炭酸カルシウムの析出が認められなかった。
【００４１】なお、得られた脱イオン水の水質には、い
ずれも殆ど差異はなく、良好な水質の脱イオン水を得る
ことができた。
ずれも殆ど差異はなく、良好な水質の脱イオン水を得る
ことができた。
【００４２】この結果から、本発明によれば、炭酸カル
シウムの析出を防止して、低電圧にて連続的な脱イオン
水の製造が可能であることがわかる。
シウムの析出を防止して、低電圧にて連続的な脱イオン
水の製造が可能であることがわかる。
【００４３】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、電気脱イ
オン装置が、陰極と陽極との間にそれぞれ１個の脱塩
室、濃縮室兼陰極室及び濃縮室兼陽極室を配置したもの
であるため、電極間距離が小さく、また電極室と濃縮室
とが兼用され電極水が高電気伝導度の濃縮水となってい
るため、電極間の印加電圧を低くしても必要量の電流を
流し、十分に脱イオン処理することができる。
オン装置が、陰極と陽極との間にそれぞれ１個の脱塩
室、濃縮室兼陰極室及び濃縮室兼陽極室を配置したもの
であるため、電極間距離が小さく、また電極室と濃縮室
とが兼用され電極水が高電気伝導度の濃縮水となってい
るため、電極間の印加電圧を低くしても必要量の電流を
流し、十分に脱イオン処理することができる。
【００４４】しかも、脱イオン水を濃縮室兼陰極室、或
いは濃縮室兼陽極室と濃縮室兼陰極室とに通水すること
により、高濃度のカルシウムイオン及び重炭酸イオンを
含む水を処理する場合であっても、炭酸カルシウムの析
出、及びこれによる電極室兼濃縮室の閉塞や電気抵抗の
上昇による印加電圧の上昇の問題を引き起こすことな
く、長期に亘り、安定かつ効率的な運転を行うことがで
きる。このため、本発明によれば、脱塩室の前段のカル
シウムイオン除去手段や重炭酸イオン除去手段を省略す
ることができ、脱イオン水製造系統の簡素化、低価格化
を図ることができ、簡易かつ安価な装置により脱イオン
水を連続的に製造することが可能となる。
いは濃縮室兼陽極室と濃縮室兼陰極室とに通水すること
により、高濃度のカルシウムイオン及び重炭酸イオンを
含む水を処理する場合であっても、炭酸カルシウムの析
出、及びこれによる電極室兼濃縮室の閉塞や電気抵抗の
上昇による印加電圧の上昇の問題を引き起こすことな
く、長期に亘り、安定かつ効率的な運転を行うことがで
きる。このため、本発明によれば、脱塩室の前段のカル
シウムイオン除去手段や重炭酸イオン除去手段を省略す
ることができ、脱イオン水製造系統の簡素化、低価格化
を図ることができ、簡易かつ安価な装置により脱イオン
水を連続的に製造することが可能となる。
【００４５】このような本発明の電気脱イオン装置は、
小規模実験室用、小型燃料電池用など生産水量が少量の
用途にきわめて好適である。
小規模実験室用、小型燃料電池用など生産水量が少量の
用途にきわめて好適である。
【図１】実施の形態に係る電気脱イオン装置の概略的な
縦断面図である。
縦断面図である。
【図２】比較例の電気脱イオン装置の概略的な縦断面図
である。
である。
１ 陰極
２ 陽極
３ カチオン交換膜
４ アニオン交換膜
５ 濃縮室兼陰極室
６ 濃縮室兼陽極室
７ 脱塩室
８ カチオン交換樹脂
９ アニオン交換樹脂
Claims (4)
- 【請求項１】 陰極と陽極との間にカチオン交換膜とア
ニオン交換膜とが１枚ずつ配置され、 該陰極とカチオン交換膜との間に濃縮室兼陰極室が設け
られ、 該陽極とアニオン交換膜との間に濃縮室兼陽極室が設け
られ、 該カチオン交換膜とアニオン交換膜との間に脱塩室が設
けられ、 該濃縮室兼陽極室内及び濃縮室兼陰極室内にそれぞれ導
電体が充填され、該脱塩室内にイオン交換体が充填され
てなる電気脱イオン装置であって、 前記脱塩室から流出する脱イオン水の一部を前記濃縮室
兼陽極室に通水する手段を備えることを特徴とする電気
脱イオン装置。 - 【請求項２】 請求項１において、前記脱塩室から流出
する脱イオン水の一部を前記濃縮室兼陽極室及び濃縮室
兼陰極室にそれぞれ通水する手段を備えることを特徴と
する電気脱イオン装置。 - 【請求項３】 陰極と陽極との間にカチオン交換膜とア
ニオン交換膜とが１枚ずつ配置され、 該陰極とカチオン交換膜との間に濃縮室兼陰極室が設け
られ、 該陽極とアニオン交換膜との間に濃縮室兼陽極室が設け
られ、 該カチオン交換膜とアニオン交換膜との間に脱塩室が設
けられ、 該濃縮室兼陽極室内及び濃縮室兼陰極室内にそれぞれ導
電体が充填され、該脱塩室内にイオン交換体が充填され
てなる電気脱イオン装置の前記脱塩室に被処理水を通水
し、該脱塩室から脱イオン水を取り出す電気脱イオン方
法であって、 該脱イオン水の一部を前記濃縮室兼陽極室に通水するこ
とを特徴とする電気脱イオン方法。 - 【請求項４】 請求項３において、該脱イオン水の一部
を前記濃縮室兼陽極室及び濃縮室兼陰極室にそれぞれ通
水することを特徴とする電気脱イオン方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001344782A JP3788318B2 (ja) | 2001-11-09 | 2001-11-09 | 電気脱イオン装置及び電気脱イオン方法 |
| DE60202512T DE60202512T2 (de) | 2001-10-31 | 2002-10-29 | Vorrichtung für Elektrodeionisation |
| EP02024428A EP1308201B1 (en) | 2001-10-31 | 2002-10-29 | Electrodeionization apparatus |
| CA002410149A CA2410149A1 (en) | 2001-10-31 | 2002-10-30 | Electrodeionization apparatus |
| US10/283,061 US20030079993A1 (en) | 2001-10-31 | 2002-10-30 | Electrodeionization apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001344782A JP3788318B2 (ja) | 2001-11-09 | 2001-11-09 | 電気脱イオン装置及び電気脱イオン方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003145163A true JP2003145163A (ja) | 2003-05-20 |
| JP3788318B2 JP3788318B2 (ja) | 2006-06-21 |
Family
ID=19158250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001344782A Expired - Fee Related JP3788318B2 (ja) | 2001-10-31 | 2001-11-09 | 電気脱イオン装置及び電気脱イオン方法 |
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| JP (1) | JP3788318B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007203136A (ja) * | 2006-01-31 | 2007-08-16 | Japan Organo Co Ltd | 電気式脱イオン水製造装置及び脱イオン水製造方法 |
| KR100769257B1 (ko) | 2006-08-03 | 2007-10-23 | 한국정수공업 주식회사 | 서로 다른 전극부셀 구조를 갖는 전기막이온제거장치 |
| JP2008296204A (ja) * | 2007-06-04 | 2008-12-11 | Kurita Water Ind Ltd | 電気脱イオン装置及び電気脱イオン装置の運転方法 |
| JP4833077B2 (ja) * | 2003-11-13 | 2011-12-07 | シ−メンス ウォーター テクノロジーズ ホールディング コープ | 水処理方法 |
| KR101158855B1 (ko) | 2007-05-18 | 2012-06-25 | 삼성전자주식회사 | 연수기 |
| JP2012239966A (ja) * | 2011-05-18 | 2012-12-10 | Japan Organo Co Ltd | 電気式脱イオン水製造装置 |
| JP6108020B1 (ja) * | 2016-09-27 | 2017-04-05 | 東亜ディーケーケー株式会社 | イオン交換装置および陰イオン検出装置 |
| US10351446B2 (en) | 2011-10-21 | 2019-07-16 | Bl Technologies, Inc. | Desalination system and method |
| CN115038668A (zh) * | 2020-02-18 | 2022-09-09 | 株式会社F.C.C. | 离子交换装置 |
| WO2024031873A1 (zh) * | 2022-08-08 | 2024-02-15 | 国机传感科技有限公司 | 一种mems芯片自动控制清洗装置及控制清洗方法 |
-
2001
- 2001-11-09 JP JP2001344782A patent/JP3788318B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4833077B2 (ja) * | 2003-11-13 | 2011-12-07 | シ−メンス ウォーター テクノロジーズ ホールディング コープ | 水処理方法 |
| JP2007203136A (ja) * | 2006-01-31 | 2007-08-16 | Japan Organo Co Ltd | 電気式脱イオン水製造装置及び脱イオン水製造方法 |
| KR100769257B1 (ko) | 2006-08-03 | 2007-10-23 | 한국정수공업 주식회사 | 서로 다른 전극부셀 구조를 갖는 전기막이온제거장치 |
| KR101158855B1 (ko) | 2007-05-18 | 2012-06-25 | 삼성전자주식회사 | 연수기 |
| JP2008296204A (ja) * | 2007-06-04 | 2008-12-11 | Kurita Water Ind Ltd | 電気脱イオン装置及び電気脱イオン装置の運転方法 |
| JP2012239966A (ja) * | 2011-05-18 | 2012-12-10 | Japan Organo Co Ltd | 電気式脱イオン水製造装置 |
| US10351446B2 (en) | 2011-10-21 | 2019-07-16 | Bl Technologies, Inc. | Desalination system and method |
| JP6108020B1 (ja) * | 2016-09-27 | 2017-04-05 | 東亜ディーケーケー株式会社 | イオン交換装置および陰イオン検出装置 |
| JP2018051448A (ja) * | 2016-09-27 | 2018-04-05 | 東亜ディーケーケー株式会社 | イオン交換装置および陰イオン検出装置 |
| CN115038668A (zh) * | 2020-02-18 | 2022-09-09 | 株式会社F.C.C. | 离子交换装置 |
| CN115038668B (zh) * | 2020-02-18 | 2024-02-02 | 株式会社F.C.C. | 离子交换装置 |
| WO2024031873A1 (zh) * | 2022-08-08 | 2024-02-15 | 国机传感科技有限公司 | 一种mems芯片自动控制清洗装置及控制清洗方法 |
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| JP3788318B2 (ja) | 2006-06-21 |
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