JP2003181459A

JP2003181459A - 脱イオン水の製造方法

Info

Publication number: JP2003181459A
Application number: JP2001384265A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Sugaya; 良雄菅家; Yukio Matsumura; 幸夫松村; Hiroshi Toda; 洋戸田
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2001-12-18
Filing date: 2001-12-18
Publication date: 2003-07-02

Abstract

(57)【要約】【課題】被処理水に過剰な高度の前処理を行うことな
く、ユーザの利用目的に適った純度の脱イオン水を安定
的かつ効率的に製造する電気再生式脱イオン水製造技術
の提供。【解決手段】被処理水中の不純物イオンを除去する電
気再生式脱イオン水製造方法において、脱塩室出口側に
対応する濃縮水の下記Ｓｃ値又はＳｃ'値を、０．１Ｒ
以上１０Ｒ以下（ただし、Ｒは脱イオン水の目標比抵抗
（単位：ＭΩ・ｃｍ）から単位を除外した数値であっ
て、１〜１５から選択される定数）とし、得られる脱イ
オン水の比抵抗を測定し、目標比抵抗と比較して電流値
をフィードバック制御することを特徴とする。Ｓｃ値＝γｃ／Ａｃの単位を除外した数値(濃縮水のｐ
Ｈが４以上である場合) Ｓｃ'値＝γｃ／（Ａｃ×（１−(Ｃ／０.００４)）³ ）
の単位を除外した数値(濃縮水のｐＨが４未満である場
合) γｃ：濃縮水の電導度（μS/cm）Ａｃ：濃縮水のマグネシウムイオン濃度（ppb）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気再生式脱イオ
ン水製造方法(以下、この方法をＥＤＩ法と称し、その
脱イオン水製造装置をＥＤＩ装置と称する)に関する。
詳しくは、医薬品製造工業、半導体製造工業、食料品工
業等の各種製造業、或いはボイラー水や研究施設などで
用いられる純水もしくは超純水等といわれる高度に脱イ
オン化した脱イオン水を効率的に製造する方法に関す
る。より詳しくは、単純に純度の高い脱イオン水を製造
することを目指すのではなく、ユーザの利用目的に適っ
た純度の脱イオン水を効率に製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、脱イオン水の製造方法としてはイ
オン交換樹脂の充填床に被処理水を流し、不純物イオン
をイオン交換樹脂に吸着させて除去することにより脱イ
オン水を得る方法が一般的である。ところが、この方法
では、交換・吸着能力の低下したイオン交換樹脂は再生
することが必要であり、その再生は、通常酸やアルカリ
を用いて行われる。その結果、この方法では、イオン交
換樹脂の面倒な再生操作と共にそれら酸やアルカリに起
因する廃液が排出されるという問題がある。

【０００３】このため再生の必要のない脱イオン水製造
方法が望まれており、近年、薬液による再生操作の必要
のないＥＤＩ法が開発され、実用化されてきている。こ
の方法は、陰イオン交換膜と陽イオン交換膜とを交互に
配置した電気透析槽の脱塩室に陰イオン交換樹脂と陽イ
オン交換樹脂の混合物を入れ、該脱塩室に被処理水を流
すと共に、脱塩室と交互に形成、配置された濃縮室に濃
縮水を流しながら電圧を印加して電気透析を行うもので
あり、それにより脱イオン水を製造すると共にイオン交
換樹脂の再生をも同時に行うものであって、別途イオン
交換樹脂の再生を行う必要のない方法である。

【０００４】しかし、ＥＤＩ装置は、前述のとおりの利
点は有するものではあるが、被処理水中のカルシウムイ
オンやマグネシウムイオン等の硬度成分により電気抵抗
が上昇し印加電圧の上昇又は電流の低下を招き、更には
脱塩性能の低下により生産される処理水の比抵抗が低下
する問題がある。かかる問題を克服する方法としては、
例えばＥＤＩ装置に供給する被処理水を予め逆浸透膜処
理を２段行い可及的に硬度成分を除去した後ＥＤＩ法の
被処理水として供給する方法（特開平２−４０２２０
号）や、別途用意した酸性水生成電解槽で水を電気分解
し陽極室で生成する酸性水をＥＤＩ法の濃縮室へ通水す
る方法（特開平１０−１２８３３８公報号）がある。

【０００５】このような方法の採用によりＥＤＩ法の長
期性能の安定化は図れるが、その反面投資コストの増大
を招く。また、アルカリ金属の塩酸塩あるいは硫酸塩水
溶液を添加し電導度を１００〜８００μＳ／ｃｍとした
液をＥＤＩ装置の濃縮室へ供給することにより、流れる
電流を安定化し高純度の処理水を得る方法（特開平９−
２４３７４号公報）も提案されているが、その性能の長
期安定性については明らかにされてない。

【０００６】さらに、電気再生式脱イオン水製造方法に
おける脱塩室中のイオン交換樹脂は、脱イオン水製造中
絶えず連続して再生できるということで、脱塩室内に充
填されるイオン交換樹脂量は、イオン交換法に比べ少量
で済まされている。そのため例えば定電圧運転や定電流
運転の場合、被処理水の水質の悪化や処理量の増加によ
り脱塩室内のイオン交換樹脂の電気再生が不足し、脱イ
オン水の比抵抗が変動する場合がある。

【０００７】このような課題を改善する方法も既に提案
されており、それは被処理水又は脱イオン水の水質又は
水量を計測し、目標とする１８ＭΩ・ｃｍの超純水が得
られるよう電流値または電圧値を制御する方法（特開２
０００−５１８６５公報）である。この方法は、短期の
変動に対しては有効であるものの長期の水質劣化や処理
量の増加に対しては、回復不能な脱イオン水の比抵抗の
低下や電圧の上昇を招く欠点がある。

【０００８】図１にＥＤＩ法により製造される脱イオン
水の比抵抗と、印加される電流値との関係を示す。図１
において、ａは被処理水の電導度が５μＳ／ｃｍの場合
であり、ｂは１０μＳ／ｃｍ、ｃは２０μＳ／ｃｍの場
合を示している。その図１に図示するように、電流量を
増加するにしたがい比抵抗は高くなり、およそ１８ＭΩ
・ｃｍで平衡に達する。

【０００９】この特性を活かし、ＥＤＩ法は、１８ＭΩ
・ｃｍの超純水を連続的に生産するシステムとして有効
に利用されているが、上記方法においては、前処理が不
十分な水質の悪い被処理水を使用すると、ＥＤＩ装置の
電気抵抗が上昇し印加電圧の上昇又は電流の低下を招
き、ついには、電流量をいくら増加しても、処理水の比
抵抗が低下する問題がある。

【００１０】また、原水の純度が低いものを前処理によ
り十分な水質の被処理水とすることは可能ではあるが、
それには高度処理が必要となりコスト増を招くことにな
る。そのような中において、本発明者らは、前処理が不
十分な水質の悪い被処理水を利用するユーザあるいは純
度の低い原水を利用せざるを得ないユーザが、必ずしも
比抵抗１８ＭΩ・ｃｍという高純度の超純水を必要とす
るものでもないことを多くのユーザと接触した結果認識
した。

【００１１】すなわち、脱イオン水の比抵抗が１〜１５
ＭΩ・ｃｍと比較的低くても、利用目的に適うとするユ
ーザもおり、そのような純度の低い脱イオン水を製造で
きるシステムを必要としているユーザが存在し、かかる
需要に対応することの必要性を認識した。しかし、従来
のＥＤＩ法では、上記純度の低い脱イオン水を長期間安
定に製造することはできなかった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、被処理水の
硬度成分等の不純物による前記した脱イオン性能の低下
を防止あるいは解消し、原水の純度、前処理装置の浄化
性能に応じた範囲で、ユーザの利用目的に適った、比較
的純度の低い脱イオン水を長期間安定的かつ効率的に製
造できる優れた電気再生式脱イオン水製造方法を提供す
ることを目的とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するための電気再生式脱イオン水製造方法であり、そ
の方法は、陽極を備える陽極室と陰極を備える陰極室と
の間に陽イオン交換膜と陰イオン交換膜を交互に配列さ
せ、陽極側が陰イオン交換膜で区画され陰極側が陽イオ
ン交換膜で区画された脱塩室と、陽極側が陽イオン交換
膜で区画され陰極側が陰イオン交換膜で区画された濃縮
室とを形成させた電気透析槽の少なくとも脱塩室にイオ
ン交換体を収容してなる脱イオン水製造装置を使用し、
電圧を印加しながら脱塩室に被処理水を供給し、濃縮室
に濃縮水を供給して被処理水中の不純物イオンを濃縮水
に移動させる電気再生式脱イオン水製造方法において、
脱塩室出口側に対応する濃縮水における下記のＳｃ値又
はＳｃ'値を、０．１Ｒ以上１０Ｒ以下（ただし、Ｒは
脱イオン水の目標比抵抗（単位：ＭΩ・ｃｍ）から単位
を除外した数値であって、１〜１５から選択される定
数）とし、得られる脱イオン水の比抵抗を測定し、目標
比抵抗と比較して電流値をフィードバック制御すること
を特徴とする。

【００１４】Ｓｃ値＝γｃ／Ａｃの単位を除外した数値
（濃縮水のｐＨが４以上である場合に適用）Ｓｃ'値＝γｃ／（Ａｃ×（１−(Ｃ/０.００４)）³ ）
の単位を除外した数値（濃縮水のｐＨが４未満である場
合に適用）但し、前記γｃ、Ａｃ、Ｃは以下のとおりである。 γｃ：濃縮水の電導度（μS/cm）Ａｃ：濃縮水中のマグネシウムイオン濃度（ppb）Ｃ：濃縮水中の水素イオン濃度（mol/L）、但しＣは0.0
04以下。

【００１５】本発明は、ＥＤＩ法において被処理水の純
度に応じて必要とする脱イオン水の水質を長期間安定し
て供給でき、かつ被処理水の硬度成分等の不純物による
脱イオン性能の低下を防止及び解消することができる。
より具体的には、脱イオン水の比抵抗が低くても、利用
目的に適うとするユーザもおり、そのようなユーザの需
要に応えることができるものである。

【００１６】さらに、本発明の優れた作用効果について
言及すると、本発明によれば、ユーザが要望する比抵
抗、すなわち純度が高くない場合に、被処理水の水質が
悪くても安定に脱イオン水を製造できる。また、本発明
者らは電気再生式により長期間安定して脱イオン水を製
造するには、目的とする脱イオン水の比抵抗に対し、被
処理水又は／及び濃縮水の水質に下限のあることを見出
し、その結果、本発明ではかかる下限値以上の被処理水
又は／及び濃縮水の水質で、計測した比抵抗が目標比抵
抗となるように電流値を制御することにより安定して純
水を製造することが達成できたのである。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明のＥＤＩ法においては、濃
縮水の前記したＳｃ値もしくはＳｃ'値を測定し、その
値が目標とする脱イオン水の比抵抗に基づいて定まる、
０．１Ｒ以上１０Ｒ以下（ただし、Ｒは脱イオン水の目
標比抵抗（単位：ＭΩ・ｃｍ）から単位を除外した数値
であって、１〜１５から選択される定数）となるように
電流値を制御する等して、比抵抗１〜１５ＭΩ・ｃｍの
目標とする脱イオン水を製造することを特徴とするもの
である。

【００１８】そのＳｃ値又はＳｃ'値を求めるために行
う濃縮水の水質を検出する手段は、大別して２つの手法
がある。第一の方法は、ｐＨが４以上の濃縮水の水質を
計測する場合であり、それは、検出計が少なくとも電導
度計とマグネシウム濃度計からなり、既に記載した下記
式により水質を求める方法である。Ｓｃ値＝γｃ／Ａｃの単位を除外した数値 γｃ：濃縮水の電導度（μS/cm）Ａｃ：濃縮水のマグネシウムイオン濃度（ppb）

【００１９】第二の方法は、ｐＨが４未満の酸性濃縮水
の水質を計測する場合であり、それは、検出計が少なく
とも電導度計、マグネシウム濃度計及び水素イオン濃度
計からなり、得られる検出計の出力値を既に記載した下
記式により水質を求める方法である。Ｓｃ'値＝γｃ／（Ａｃ×(１−(Ｃ/０.００４))³ ）の
単位を除外した数値 γｃ：濃縮水の電導度（μS/cm）Ａｃ：濃縮水中のマグネシウムイオン濃度（ppb）Ｃ：濃縮水中の水素イオン濃度（mol/L）、但しＣは0.0
04以下。

【００２０】なお、被処理水中のマグネシウムイオンと
カルシウムイオンとの比率は、通常ほぼ一定であるか
ら、マグネシウムイオン濃度計の代わりに、簡便に入手
できるカルシウムイオン濃度計を使用し、カルシウムイ
オンとマグネシウムイオンとの比率からマグネシウムイ
オンに換算する方法あるいは前記Ｓｃ値あるいはＳｃ'
値の式をカルシウム濃度ベースに換算し代用することも
できる。

【００２１】そして、求めた水質の値、すなわちＳｃ値
又はＳｃ'値が、０．１Ｒ以上１０Ｒ以下（Ｒ：製造す
る脱イオン水の目標とする比抵抗）の範囲にあるか否か
を検討する。このＳｃ値又はＳｃ'値が０．１Ｒより小
さいと電圧の上昇や脱イオン水の比抵抗の低下が起きる
ので０．１Ｒ以上であることが必要である。この下限値
は、好ましくは０．２Ｒがよく、特には０．４Ｒがよ
い。

【００２２】また、Ｓｃ値及びＳｃ'値は、高いほどＥ
ＤＩ法による脱イオン水製造性能の安定性は向上するも
のであるが、被処理水の精製や濃縮水のＳｃ値を高くす
るための費用が増加することになる。そのため、本発明
では、Ｓｃ値及びＳｃ'は、上限を１０Ｒとしたもので
あり、好ましくはその上限値は５Ｒがよく、特には３Ｒ
がよい。したがってＳｃ値及びＳｃ'については、好ま
しくは０．２Ｒ以上５Ｒ以下がよく、さらに特には０．
４Ｒ以上３Ｒ以下がよい。

【００２３】本発明においては、脱塩室出口側に対応す
る側の濃縮水におけるＳｃ値またはＳｃ’値を上記範囲
とする。ここで、脱塩室出口側に対応する側の濃縮水と
は、被処理水と濃縮水が並行して流される場合は濃縮室
出口側の濃縮水であって、被処理水と濃縮水が対向して
流される場合は濃縮室供給側の濃縮水である。このＳｃ
値またはＳｃ’値が０．１Ｒ未満である場合は、以下の
方法により０．１Ｒ以上１０Ｒ以下とするのが好まし
い。

【００２４】１）濃縮水に一価陽イオンを含む中性電解
質を添加する方法。例えば、塩化ナトリウム、塩化カリ
ウム、硝酸ナトリウムまたは硫酸ナトリウム等を添加す
るのが好ましい。２）濃縮水に水素イオンを含む酸性電解質を添加する方
法。例えば、塩酸または硫酸等を添加するのが好まし
い。３）濃縮水のマグネシウムイオンをソフナーまたはキレ
ート樹脂で除去する方法。

【００２５】ソフナーとしては、Ｎａ型またはＫ型陽イ
オン交換樹脂のほか、ジルコニウム系、スズ系、アンチ
モン系またはチタン系のＮａ型無機イオン交換体が用い
られる。キレート樹脂としては、ダイヤイオンＣＲ−１
０（三菱化学社製）、レバチットＯＣ−１０４８（バイ
エル社製）またはスミキレートＭＣ−１０（住友化学社
製）等のイミノジ酢酸型キレート樹脂、デュオライトＥ
Ｓ−４６７（住友化学社製）等のアミノリン酸型のキレ
ート樹脂が好ましく用いられる。

【００２６】本発明においては、Ｓｃ値またはＳｃ'値
を特定の範囲とした濃縮水は、脱塩室に供給する被処理
水の流れ方向と反対方向、すなわち対向流で濃縮室を移
動することが好ましい場合が多い。その理由について
は、完全には解明されてないが、以下のように一応解し
ている。

【００２７】すなわち、脱塩室の入口側より出口側でイ
オン交換膜と充填した樹脂との界面で水分解が起こり易
く、陰イオン交換膜の濃縮室側の面におけるｐＨが脱塩
室の入口側より出口側が高くなる。また、濃縮水のＳｃ
値又はＳｃ'値については、濃縮水が濃縮室を通過する
間に脱塩室の被処理水からマグネシウムイオンが透過し
て濃縮水中に移動する結果、濃縮室の入口側より出口側
の方が低くなる。

【００２８】その結果、並行流の場合には、陰イオン交
換膜の濃縮面のｐＨが最も高い側にＳｃ値が低下した濃
縮水が供給されることになるが、対向流の場合には、陰
イオン交換膜の濃縮面のｐＨが最も高い側にＳｃ値が高
い濃縮水が供給されることになるのであり、そのため水
酸化マグネシウム等の析出が防止されやすいと一応説明
できる。

【００２９】本発明では、前記のように濃縮水のＳｃ値
またはＳｃ'値が０．１Ｒ以上１０Ｒ以下になるように
制御するものであり、脱イオン水の水質を測定する計測
計として、少なくとも比抵抗計を使用し、比抵抗が目標
値に一定になるように電流値を制御する。比抵抗を一定
にする電流値の制御は、目標とする比抵抗値と脱イオン
水の比抵抗計の測定値とを比較し、目標値より低い時に
は電流値を増加し、目標値より高い時には電流値を低下
させることにより行う。前記電流値の制御は以上のとお
り行うが、この制御には、目標値に対する偏差に対しＰ
ＩＤ制御する方法が好ましく使用できる。

【００３０】また、実測して求めたＳｃ値又はＳｃ'値
が目標比抵抗により定まる０．１Ｒより低い場合は、長
期安定性を損なう領域に入っているので、目標値と実測
値に基づいて求めた値の差を安全運転の指標として信号
表示することにより、前記実測により求めたＳｃ値又は
Ｓｃ'値を目標範囲内に調節する方法を取ることができ
る。具体的には、目標比抵抗の変更、又は濃縮水のＳｃ
値もしくはＳｃ'値が高くなるような処理を行うことに
より対応することができ、それは自動的に行えるように
システム化することもできる。

【００３１】本発明によれば、比較的純度の低い被処理
水、例えばＳｄ値（Ｓｄ＝ｒｄ／Ａｄの単位を除外した
数値、ｒｄ：比処理水の電導度（μＳ／ｃｍ）、Ａｄ：
被処理水のマグネシウムイオン濃度（ｐｐｂ））が０．
０２〜７の被処理水を使用し、比抵抗１〜１５ＭΩ・ｃ
ｍの純水を長期間安定して製造することができる。被処
理水のＳｄ値が、０．１未満の場合は、濃縮水の水質が
十分なものではなく、Ｓｃ値又はＳｃ'値は０．１未満
となる場合が多いので、前処理によりＳｄ値を０．１以
上とせしめることが好ましい。

【００３２】なお、このようにＳｄ値とＳｃ値に相関が
あるのは、被処理水の一部がそのまま濃縮水として利用
され、あるいは循環使用される濃縮水には被処理水中の
導電性成分及びＭｇ²⁺がイオン交換膜で選択透過される
ことなく透過し、その結果被処理水のＳｄ値と、濃縮水
におけるＳｃ値及びＳｃ'値とが、ほぼ同様の値となっ
ているからである。このＳｄ値を０．１以上とする方法
としては、前記した濃縮水の場合と同様にＭｇイオン以
外の電解質を被処理水に添加しその電導度を高める方法
と、被処理水中のＭｇイオンを選択的に除去あるいは所
謂ソフナーによりＭｇイオン以外のイオンとイオン交換
する方法とがあるが、後者の方法が好ましく用いられ
る。

【００３３】前記したＭｇイオンを選択的に除去する方
法としては、ＥＤＩ装置の前段に前処理装置として、特
定の特性を有する逆浸透膜を利用するのが好ましい。す
なわち、脱イオン水を製造する装置の前段に被処理水の
前処理装置として逆浸透処理装置を設置し、その逆浸透
膜に下記式のＴ値が５以上、好ましく１０以上、特には
５０以上のものを使用し、これで前処理した後、被処理
水として用いる。なお、Ｔ値とは、逆浸透膜の基礎物性
値であり、ＮａＣｌ除去率とＭｇＣｌ₂除去率とを用い
て下記式によって定義されるものである。Ｔ値＝(１００−ＮａＣｌ除去率)／(１００−ＭｇＣｌ₂
除去率)

【００３４】本発明に関し、図２に図示する電気再生式
脱イオン水製造装置に基づいて、好ましい一態様を説明
するが、本発明は、この態様に限定されるものではなく
特許請求の範囲の記載によって特定されるものであるこ
とはいうまでもない。本発明では、実測に基づいて求め
られたＳｃ値又はＳｃ'値が目標比抵抗により定まる
０．１Ｒより低い場合には、電気再生式脱イオン水製造
装置の運転状態は長期安定性を損なう領域に入っている
ことになる。

【００３５】そこで、本発明では、そのような状態にな
っていることを、安全運転の指標として信号表示するこ
とにより、目標比抵抗の変更、又は被処理水のＳｄ値、
濃縮水のＳｃ値もしくは濃縮水Ｓｃ'値を高く変更する
方法を取ることができる。これらの変更方法は、自動的
に行うようシステム化することもでき、前記図２は、そ
のような場合の一態様例を示すものである。

【００３６】本発明の前記図示された脱イオン水製造に
使用する装置は、陰イオン交換膜Ａ及び陽イオン交換膜
Ｋが電気透析槽１中に脱塩室枠Ｄ₁、Ｄ₂、Ｄ₃・・・Ｄ_n
及び濃縮室枠Ｃ₁、Ｃ₂、Ｃ₃・・・Ｃ_nを介して所定間隔
を置いて配置され、これにより陽極室２、濃縮室Ｓ₁、
Ｓ₂・・・Ｓ_n、脱塩室Ｒ₁、Ｒ₂・・・Ｒ_n及び陰極室３
が構成される。また脱塩室Ｒ₁、Ｒ₂ ・・・Ｒ_nには陰
イオン交換樹脂および陽イオン交換樹脂が収容・充填さ
れ、濃縮室にはメッシュ状等の構造体すなわちスペーサ
ーを挿入するか、又は陰イオン交換樹脂と陽イオン交換
樹脂のいずれかもしくは両方のイオン交換樹脂を充填し
てもよい。

【００３７】そして、陽極室２及び陰極室３には、それ
ぞれ陽極４、陰極５が設置されており、脱イオン水製造
中は両極間に電圧が印加される。これにより導管６から
脱塩室Ｒ₁、Ｒ₂・・・Ｒ_nへ導入される被処理水中の陰
イオン成分は陰イオン交換膜Ａを通して陽極側の濃縮室
へ透過移行し、被処理水中の陽イオン成分は陽イオン交
換膜Ｋを通して陰極側の濃縮室へ透過移行する。その結
果被処理水自体は脱イオン化され、脱塩室通過後は導管
７に設置した比抵抗計８で脱イオン水の比抵抗を計測し
ながら取出される。

【００３８】他方、濃縮室へ供給する濃縮水は、一価陽
イオンを含む中性電解質を添加装置９により添加し、Ｓ
ｃ値が０．１Ｒ以上、１０Ｒ以下になるよう制御した
後、導入管１０を通して各濃縮室Ｓ₁、Ｓ₂・・・Ｓ_nへ
導入され、ここで上記のように透過移行した陰イオンお
よび陽イオンが集められ濃縮水として導管１１より排出
される。その際導入管１０に設置した電導度計１２及び
Ｍｇイオン濃度計１３で電導度及びＭｇ²⁺濃度が計測さ
れる。なお、図２には被処理水流の方向と濃縮水流の方
向とが逆方向（対向流）の場合を示しているが、両者を
並行流とすることもできる。

【００３９】脱イオン水の比抵抗計８、並びに濃縮水の
電導度計１２及びＭｇイオン濃度計１３で測定された信
号は、演算部１４に送られる。なお、演算部１４には、
予め目標比抵抗値が入力されており、目標比抵抗値と脱
イオン水の比抵抗値の差からＰＩＤ制御により整流器１
５の電流値を制御し、脱イオン水の比抵抗を一定にさせ
る。

【００４０】また、演算部１４においては、濃縮水で計
測された電導度及びＭｇイオン濃度値を使用し算出した
Ｓｃ値と目標比抵抗により定まる０．１Ｒとが比較演算
される。計測結果に基づいて算出したＳｃ値が、０．１
Ｒ未満である場合は、長期安定性が欠けるとの警報を出
すと共に濃縮水入口側での一価陽イオン電解質の添加を
動作させる信号を出し、一価陽イオンを含む中性電解質
の添加装置９を稼動させ、実測値に基づいて算出したＳ
ｃ値を目標比抵抗値に基づいて算出したＳｃ値の範囲に
収める。

【００４１】

【実施例】以下、実施例に基づき本発明をさらに詳しく
説明するが、本発明がこれら実施例に限定されないこと
は勿論である。この実施例及び比較例における使用装置
は、図２に図示する又はそれに類似した電気再生型脱イ
オン水製造装置である。

【００４２】[実施例１〜３及び比較例１、２]強酸性陽
イオン交換膜（厚み６００μｍ、イオン交換容量２．７
ミリ当量／グラム乾燥膜）及び強塩基性陰イオン交換膜
（厚み６００μｍ、イオン交換容量２．１ミリ当量／グ
ラム乾燥膜）を脱塩室枠（ポリプロピレン製）及び濃縮
室枠（ポリプロピレン製）を介して配列して締め付けた
フィルタープレス型透析槽（濃縮室にはポリプロピレン
製ネットを挿入）からなる有効面積５０７ｃｍ²〔横
（＝室枠幅）１３ｃｍ、縦（＝脱塩長）３９ｃｍ〕×３
対の電気透析槽を構成した。

【００４３】また、脱塩室には陽イオン交換樹脂、陰イ
オン交換樹脂及びバインダーを混合して板状に成型加工
したものを乾燥状態で充填し、濃縮室には、前記のとお
り流路を確保するためのスペーサー（ポリプロピレン製
ネット）を配置した。上記両イオン交換樹脂は、粒径が
４００〜６００μｍ、イオン交換容量が４．５ミリ当量
／ｇ乾燥樹脂のスルホン酸酸型（Ｈ型）陽イオン交換樹
脂（三菱化学社製、商品名：ダイヤイオンＳＫ−１Ｂ）
及び粒径が４００〜６００μｍ、イオン交換容量が３．
５ミリ当量／ｇ乾燥樹脂の４級アンモニウム塩型（ＯＨ
型）陰イオン交換樹脂（三菱化学社製、商品名：ダイヤ
イオンＳＡ−１０Ａ）を用い、イオン交換容量比が５０
／５０となるようにした。

【００４４】工業用水を砂ろ過後、逆浸透膜装置で１段
処理した表１に示す被処理水を電気透析槽の脱塩室へ供
給し、実施例１、２及び比較例１、２の試験を行った。
なお、比処理水および濃縮水は対向流となるように供給
した。実施例１、２及び比較例１では、塩化ナトリウム
を濃縮室供給水に添加し、表２に示す電導度に調整しつ
つ供給した。また、その際には濃縮水を循環使用し、比
処理水回収率が９０％になるよう１０％分をパージし
た。比較例２は濃縮室供給水に電解質を添加しない場合
で、被処理水回収率が９０％で運転し表２に示す電導度
で供給した。

【００４５】

【表１】

【００４６】実施例１及び比較例１では、脱イオン水の
比抵抗が１０ＭΩ・ｃｍ、実施例２及び比較例２では、
２ＭΩ・ｃｍになるようにＥＤＩ装置を運転した。ま
た、その際に使用した電流密度、並びに脱塩室及び濃縮
室への供給水量はいずれも表２に示した。それら実施例
及び比較例においては、表２に示す条件で連続２０００
時間運転し、電流密度変化、電圧変化及び処理水比抵抗
の安定性を調べた。また、運転終了後、使用電気透析槽
を解体し、濃縮室側のスケール発生状況も確認した。こ
れらの結果は表３に示した。

【００４７】

【表２】

【００４８】

【表３】

【００４９】この表３の結果より、実施例では、電流密
度及び電圧ともに運転初期と２０００時間経過後とで差
異がなく、また解体調査でも濃縮室側にスケールの発生
がなく、長期間安定していることがわかる。それに対
し、比較例では、電圧の上昇が激しく、電流密度を上げ
ても目標とする比抵抗の処理水を得られなくなることが
わかる。また解体調査では濃縮室側にスケールが発生し
ていることがわかる。

【００５０】実施例３では、電導度１０μＳ／ｃｍ、シ
リカ６００ｐｐｂ、硬度成分３００ｐｐｂ（CaCO₃換
算）、Ｍｇイオン濃度３０ｐｐｂ、ＣＯ₂１ｐｐｍを含
むｐＨ６．０の被処理水（Ｓｄ値＝０．３３）が脱塩室
へ供給され、濃縮室には、濃縮水循環タンクに硫酸を添
加し電導度６００μＳ／ｃｍ、ｐＨ２．８に調整した濃
縮水が供給された。これら以外の点では、この実施例３
でも実施例１と同様の条件で試験した。濃縮水の濃縮室
入口のＭｇイオン濃度は３００ｐｐｂでＳｃ'値は、
９．１であった。１０ＭΩ・ｃｍの脱イオン水を電流密
度０．０８Ａ／ｄｍ²で２０００時間安定に製造でき
た。解体後の調査で、濃縮室にスケール発生はなかっ
た。

【００５１】

【発明の効果】本発明では、濃縮水の電導度と、マグネ
シウムイオン濃度との比を得られる脱イオン水の目標比
抵抗に応じた所定の範囲に保つことにより、硬度成分等
の不純物による性能低下を長期にわたり安定して防止
し、かつ効率的に脱イオン水を提供できる。その結果、
特に高度な前処理をしなくとも安定して長期間脱イオン
水を効率的に製造できる。より具体的には、本発明で
は、ユーザの利用目的に適った比較的純度の低い脱イオ
ン水を長期間安定的かつ効率的に製造することができる
のである。

【００５２】さらに付言すれば、電気再生式脱イオン水
の製造に使用する被処理水の前処理は、ユーザの求める
脱イオン水の純度に適した範囲で行えばよく、その結果
必要以上に高度化する必要もなく、電気再生式脱イオン
水製造処理全般が効率的かつ安定的なものとなる。これ
らのことを更に端的に表現すれば、本発明は、原水の純
度、前処理装置の浄化性能に応じた範囲で、ユーザの利
用目的に適った純度の脱イオン水を長期間安定的かつ効
率的に製造できる優れた電気再生式脱イオン水製造方法
であるということになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電気再生式脱イオン水製造装置より製造される
脱イオン水の比抵抗と、印加される電流値との関係を示
す図。

【図２】本発明の脱イオン水製造方法に使用できる電気
再生式脱イオン製造装置の１例を模式的に示す図。

【符号の説明】

Ａ陰イオン交換膜Ｋ陽イオン交換膜１電気透析槽２陽極室３陰極室４陽極５陰極６導管７導管８比抵抗計９電解質添加装置Ｓ₁、・・・Ｓ_n 濃縮室Ｒ₁、・・・Ｒ_n 脱塩室Ｄ₁、・・・Ｄ_n 脱塩室枠Ｃ₁、・・・Ｃ_n 濃縮室枠１０導入管１１導管１２電導度計１３Ｍｇイオン濃度計１４演算部１５整流器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者戸田洋千葉県市原市五井海岸10番地旭硝子株式会社内Ｆターム(参考） 4D006 GA17 HA41 JA30Z JA43Z JA56Z KE11P KE19P KE30R MA13 MA14 PA01 PB02 PC02 PC11 PC31 PC42 4D025 AA10 AB19 BA02 BA17 BB01 CA04 CA05 DA06 4D061 DA02 DB13 EA09 EB04 EB13 EB17 EB19 EB37 EB39 ED12 FA08 GA30 GC12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】陽極を備える陽極室と陰極を備える陰極
室との間に陽イオン交換膜と陰イオン交換膜を交互に配
列させ、陽極側が陰イオン交換膜で区画され陰極側が陽
イオン交換膜で区画された脱塩室と、陽極側が陽イオン
交換膜で区画され陰極側が陰イオン交換膜で区画された
濃縮室とを形成させた電気透析槽の少なくとも脱塩室に
イオン交換体を収容してなる脱イオン水製造装置を使用
し、電圧を印加しながら脱塩室に被処理水を供給し、濃
縮室に濃縮水を供給して被処理水中の不純物イオンを濃
縮水に移動させる電気再生式脱イオン水製造方法におい
て、脱塩室出口側に対応する濃縮水における下記のＳｃ
値又はＳｃ'値を、０．１Ｒ以上１０Ｒ以下（ただし、
Ｒは脱イオン水の目標比抵抗（単位：ＭΩ・ｃｍ）から
単位を除外した数値であって、１〜１５から選択される
定数）とし、得られる脱イオン水の比抵抗を測定し、目
標比抵抗と比較して電流値をフィードバック制御するこ
とを特徴とする電気再生式脱イオン水製造方法。Ｓｃ値＝γｃ／Ａｃの単位を除外した数値（濃縮水のｐ
Ｈが４以上である場合に適用）Ｓｃ'値＝γｃ／（Ａｃ×（１−(Ｃ/０.００４)）³ ）
の単位を除外した数値（濃縮水のｐＨが４未満である場
合に適用）但し、前記したγｃ、Ａｃ、Ｃは以下のとおりである。 γｃ：濃縮水の電導度（μS/cm）Ａｃ：濃縮水中のマグネシウムイオン濃度（ppb）Ｃ：濃縮水中の水素イオン濃度（mol/L）、但しＣは0.0
04以下。
【請求項２】濃縮水に一価陽イオンを含む中性電解質
を添加することにより、Ｓｃ値を０．１Ｒ以上１０Ｒ以
下とする請求項１記載の電気再生式脱イオン水製造方
法。
【請求項３】濃縮水に水素イオンを含む酸性電解質を
添加することにより、Ｓｃ'値を０．１Ｒ以上１０Ｒ以
下とする請求項１記載の電気再生式脱イオン水製造方
法。
【請求項４】濃縮水中のマグネシウムイオンをソフナ
ー又はキレート樹脂塔で除去することによりＳｃ値を
０．１Ｒ以上１０Ｒ以下とする請求項１記載の電気再生
式脱イオン水製造方法。
【請求項５】脱塩室に供給する被処理水の流れ方向と
濃縮室に供給する濃縮水の流れ方向とが、対向流である
請求項１ないし４のいずれか１に記載の電気再生式脱イ
オン水製造方法。
【請求項６】Ｓｄ値が０．０２〜７の被処理水を使用
し、比抵抗１〜１５ＭΩ・ｃｍの純水を製造する請求項
１ないし５のいずれか１に記載の電気再生式脱イオン水
製造方法。Ｓｄ値＝γｄ/Ａｄの単位を除外した数値 γｄ：被処理水の電導度（μS/cm）Ａｄ：被処理水のマグネシウムイオン濃度（ppb）