JP2003285070A - 電気再生式純水製造装置およびその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】改善された脱塩室を備えた高性能電気再生式純
水製造装置およびその製法を提供する。 【解決手段】１）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て濃縮室と脱塩室とを交
互に設け、少なくとも脱塩室内にイオン交換樹脂層を有
する電気再生式純水製造装置において、脱塩室内のイオ
ン交換樹脂層を構成するイオン交換樹脂が、アニオン交
換樹脂存在域とカチオン交換樹脂存在域とに分かれ、か
つ脱塩室内において膜と垂直方向に実質的に一カ所の逆
バイアス界面を形成して存在し、必要に応じ該カチオン
交換樹脂存在域の逆バイアス界面部分にタイプIIのアニ
オン交換体を付加してなる電気再生式純水製造装置。 ２）脱塩室内の樹脂層に、該層を構成するイオン交換樹
脂を少なくとも二群に分けて収容する、必要により合繊
ネットを残して、溶解除去または分解除去できるイオン
交換樹脂セパレーターを介装せしめ、装置を組み立て後
該セパレーターの除去処理を行う電気再生式純水製造装
置の製法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は電気再生式純水製造
装置およびその製法に関し、詳しくは少ない電力消費で
高純度の純水が得られる新規かつ改良された装置および
こうした装置特性をもたらす脱塩室内のイオン交換樹脂
の配置方法に関する。

【０００２】

【従来技術】イオン交換樹脂とイオン交換膜を組み合わ
せ電気透析の原理を利用した電気再生式純水製造装置が
提案されている。この装置は基本的に、陽極側のアニオ
ン交換膜と陰極側のカチオン交換膜に挟まれた脱塩室内
にイオン交換樹脂を充填して構成され、電圧を印加しな
がら被処理水を脱塩室を通過させて純水を得るものであ
り、イオン交換樹脂を使用する場合に比べ、再生剤が不
要で、電気制御下で長期間の連続運転ができる利点があ
る。

【０００３】脱塩室に充填されるイオン交換樹脂は、通
常、膜間距離が２〜６ｍｍの脱塩室内にアニオン交換樹
脂とカチオン交換樹脂との混合物の水分散液として充填
されるが、充填時にイオン交換樹脂が共に遊離型である
場合には、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とが互
いに吸着し合って凝集構造を造るため、嵩高となる上に
同一樹脂の繋がりが途絶えがちで、電気抵抗が高く電流
効率も低い。またイオン交換樹脂が塩型である場合に
は、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂の比重差に起
因する沈降速度の開きが大きく均一に充填することは困
難であり、脱塩室内を分割するなどの工夫がなされてい
る。いずれの方法もイオン交換樹脂は、理想とはかけ離
れた無秩序な状態で脱塩室に充填され、これが一般的な
現状である。

【０００４】一方でこうした現状より抜け出す試みも出
始めており、特評２０００−５０４２７３では、脱塩室
内にアニオン交換樹脂層とカチオン交換樹脂層を交互に
して配置し、そのうえアニオン交換樹脂にはタイプIIの
アニオン交換樹脂を使用する方法が、低い電気抵抗で高
純度水を得る方法として提案されている。この方法は進
むべき方向を明示した原理的に進んだ提案ではあるが、
脱塩室内に特性の異なるイオン交換樹脂装を交互に充填
する作業は想像以上に困難であり、水の純度を高めるた
めにはこうした交互層を狭いピッチで数多く設ける必要
があることを判断の根拠にすると、このままの工業的実
施はかなりの困難を伴うものと考えられる。

【０００５】また、特開２００１−２５６４７では、脱
塩室内に入れたスペイサー状の区画部材を利用してアニ
オン交換樹脂、カチオン交換樹脂など好みのイオン交換
樹脂組成を各区画ごとに分けて収容してなる装置が開示
されている。この場合もイオン交換樹脂の収容作業は想
像を超えた困難を伴うが、区画材が電気抵抗性であり、
イオン交換樹脂の充填量も大幅に減少する。たとえば最
も一般的に使用される６〜７ｍｍ角の目開きを有するス
ペイサーを区画材とする場合、イオン交換樹脂の充填量
は約４割も減少してしまう。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる現状に鑑
み、鋭意研究を重ね得られた成果であり、（１）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
に配して濃縮室と脱塩室とを交互に設け、少なくとも脱
塩室内にイオン交換樹脂層を有する電気再生式純水製造
装置において、脱塩室内のイオン交換樹脂層を構成する
イオン交換樹脂が、アニオン交換樹脂存在域とカチオン
交換樹脂存在域とに分かれ、かつ脱塩室内において膜と
垂直方向に実質的に一カ所の逆バイアス界面を形成して
存在し、必要に応じ該カチオン交換樹脂存在域の逆バイ
アス界面部分にタイプIIのアニオン交換体を付加してな
ることを特徴とする電気再生式純水製造装置、および
（２）脱塩室内のイオン交換樹脂層に、該層を構成する
イオン交換樹脂を少なくとも二群に分けて収容する、必
要により合繊ネットを残して、溶解除去または分解除去
できるイオン交換樹脂セパレーターを介装せしめ、装置
を組み立て後該セパレーターの除去処理を行うことを特
徴とする、上記装置の製法である。

【０００７】

【発明実施の形態】以下、本発明についてより詳しく説
明する。ここで逆バイアス界面とは陽極側にあるアニオ
ン交換体と陰極側にあるカチオン交換体との接触面
（点）であり、電圧を印加するとここで水解が起きるこ
とが知られている。実施例１は、本発明の技術思想の根
拠を立証するために、脱塩室内におけるイオン交換体の
位置関係と電気特性の関連を調べたものである。その結
果を図示した図５において、逆バイアス界面は、では
１ヶ所、は２ヶ所、では３ヶ所であり、図は逆バイ
アス界面が増すと、膜間の電位（電気抵抗）が確実に上
昇することを示しており、膜間に１ヶ所の逆バイアス界
面を形成しているが最も低い電位で電流を通せ、最も
好ましい条件である。

【０００８】さらに、膜間に１ヶ所の逆バイアス界面を
形成することは、脱塩室内はこの界面を境として、陽極
側へはアニオン交換樹脂を経てアニオン交換膜、陰極側
はカチオン交換樹脂を経てカチオン交換膜へと極性の同
じイオン交換体の存在域となることでもあり、逆バイア
ス界面で発生した水酸イオンはアニオン交換樹脂からア
ニオン交換膜へとアニオン交換体の繋がりによりスムー
スに移動でき、一方の水素イオンの移動も、さらにこれ
らに追い出される被処理水由来の捕捉イオンの移動も同
じイオン交換体が連続するために容易であり、そのうえ
水解イオンの会合も少なく、結果的に、理想的な電流効
率、低いエネルギー消費でもって、極めて高レベルの脱
塩を行えるという電気再生式純水製造装置にとっての基
礎的条件が揃うばかりか、これにより装置の大型化、高
性能化、簡素化といった自由度も広くなる利点がもたら
される。

【０００９】こうした技術思想を基とする本発明は、脱
塩室内の状態により以下の３つのケースに分けられる。
第一は、全ての逆バイアス界面が、樹脂／樹脂界面より
なる場合であり、具体的には図１に示すように、アニオ
ン交換膜側に存在するアニオン交換樹脂存在域とカチオ
ン交換膜側に存在するカチオン交換膜存在域とが、イオ
ン交換樹脂層内で接触している場合である。なお、図２
は図１の状態を簡略化して説明するものであり、以下の
図３および図４についても同様、説明図である。

【００１０】第二は、脱塩室内の逆バイアス界面が樹脂
／樹脂界面と膜／樹脂界面とが共存する場合であり、具
体的には図３に示す場合のように、アニオン交換膜に接
して存在するアニオン交換樹脂存在域とカチオン交換膜
に接して存在するカチオン交換膜存在域とが、交互に、
かつかつ反対荷電のイオン交換膜ともより狭い面積でも
って接触して、存在してなる場合である。

【００１１】第三は、脱塩室内の逆バイアス界面が、実
質的に膜／樹脂界面に限られる場合であり、具体的に
は、図４に示す場合のように、アニオン交換樹脂存在域
とカチオン交換樹脂存在域とが、交互に、かつ膜間を実
質的に同じ断面のまま膜面に垂直な柱状あるいは壁状と
なって、存在してなる場合である。この場合、アニオン
交換樹脂存在域とカチオン交換樹脂存在域は、両域が層
状に交互に存在する交互層である場合に限らず、膜面に
現れる境界パターンがモザイクタイル模様あるいは海島
模様などであってもよい。

【００１２】被処理水は脱塩室内を通過する過程で、持
ち込んだイオンをイオン交換樹脂に吸着されて脱イオン
されるが、この際にアニオン交換樹脂とカチオン交換樹
脂が近くに存在するといわゆる混床効果により、脱イオ
ンが効果的に進行する。本発明の場合においても、被処
理水はアニオン交換樹脂存在域およびカチオン交換樹脂
存在域の境界近くを通過するか、これらの存在域を交互
に数多く通過することが高純度化のために肝要である。
特に、第二（図３）および第三（図４）の場合において
は、被処理水が極性の異なるイオン交換体の存在域を数
多く通過するか、両存在域の境界近くを通過するのが好
ましい。したがって個々の存在域は小さく、あるいは細
くなって、全体として両存在域が境界を拡げてよく混在
し合っているのが好ましい。脱塩室の入り口と出口の間
隔を長くすることも好ましい。

【００１３】アニオン交換樹脂存在域がアニオン交換膜
に、カチオン交換樹脂存在域がカチオン交換膜にそれぞ
れ張り付いて存在する第一の場合は、上記の前者の場合
に相当しており、あまり膜間距離を拡げることができ
ず、好ましい膜間距離は２〜８ｍｍ、より好ましくは３
〜６ｍｍであり、逆に第三の場合にはイオン交換樹脂存
在域を細かくする限り膜間距離の心配なく脱塩室の膜間
距離を拡大することが可能であり、好ましい膜間距離は
３〜５００ｍｍ、より好ましくは５〜２５０ｍｍであ
り、第二の場合においては、第一と第三の中間的な面も
あり、イオン交換樹脂存在域の形状次第で第三の場合に
匹敵する広い膜間距離を取ることも可能であり、好まし
い膜間距離は３〜５００ｍｍ、より好ましくは５〜２５
０ｍｍと第三の場合と同様である。

【００１４】本発明の電気再生式純水製造装置は、その
請求項の記載にのみ限定されるものであって、以下の製
法のみ制限されるものではない。本発明の電気再生式純
水製造装置は、脱塩室内の樹脂層に、該層を構成するイ
オン交換樹脂を少なくとも二群に分けて収容してなる、
必要により細繊度のネット組織を残して溶解除去または
分解除去できるイオン交換樹脂セパレーターを、介装し
て装置を組み立て、しかる後該セパレーターの除去処理
を行うことにより、最も好適に造ることができる。以下
この製法に準じて説明を続ける。

【００１５】セパレーターは、イオン交換樹脂をアニオ
ン交換樹脂群とカチオン交換樹脂群とに分けるものであ
ればよく、本発明は以下の記載に限定されるものではな
いが、最も簡単な例でもって説明するならば、第一（図
２）の場合であればフラットなシート、第二（図３）の
場合であれば山と谷との高低差が膜間距離に相当する波
板状のシート、さらに第三（図４）の場合には各コーナ
ーがほぼ直角に曲げられ、角張った波板状のシートが使
用できる。

【００１６】いずれの場合も、先ず所定量のアニオン交
換樹脂またはカチオン交換樹脂の一方を、平面上のシー
ト面に拡げるか、水平にした波板状シートの凹部に入
れ、この上にイオン交換樹脂と同じイオン交換性のイオ
ン交換膜を重ね、イオン交換膜を重ねたまま表裏（上
下）を逆転させ、次に、裏面側に同様にして極性の異な
るイオン交換樹脂を適用しその上よりイオン交換膜を重
ね合わす、ことよりなる一連の作業を脱塩室室枠の存在
下に行うことにより本発明脱塩室の原型を造ることがで
きる。このものを濃縮室室枠と順次重ねさらに両端に電
極室を加え一体化することにより、本発明装置の本体部
分として組み立てることができる。

【００１７】第二（図３）および第三（図４）の場合に
おけるアニオン交換膜／カチオン交換樹脂存在域との界
面、およびアニオン交換樹脂存在域にタイプIIのアニオ
ン交換体が含まれていない場合の樹脂／樹脂逆バイアス
界面に対し、これらの界面での水解反応をより低い電位
差で起こすために、これらのカチオン交換樹脂存在域の
逆バイアス界面部分にタイプIIのアニオン交換体を付加
することができる。

【００１８】タイプIIのアニオン交換体としては、母体
のハロアルキル基に、トリメチルアミンを作用させて得
られるタイプIに対し、ジメチルエタノールアミンを作
用させて得られるアニオン交換体であり、水解反応をよ
り低い電位差で起こす作用が知られており、形態的には
繊維、樹脂が好ましい。これを付加する方法としては、
前記した脱塩室造りの過程で、カチオン交換樹脂存在域
の上記界面部分となるべき部分に、置くようにあるいは
振りかけるように存在せしめればよい。

【００１９】装置組立後、後述する条件によりイオン交
換樹脂セパレーター（以後単にセパレーターということ
がある。）の除去処理を行うことにより、このセパレー
ターが消失し、アニオン交換樹脂存在域とカチオン交換
樹脂存在域のイオン交換樹脂は直接接触できる状態とな
る。ここでセパレーターは、繊維製シート、フィルムあ
るいはプラスチック成型物、さらにはこれらの複合物で
構成され、これらは前もってプレス加工などにより凹凸
を付与したものが使用される。

【００２０】またセパレーターとしては、分解処理や溶
解処理に耐える、例えばポリオレフィン系繊維を含み、
処理後これらの繊維がネット状に残るものであってもよ
く、かかるセパレーターとしては、除去できる繊維と除
去できない繊維とを混用した編織布、除去できないネッ
トと除去できるフィルムあるいは塗膜などとの複合シー
トを例示できる。このように、本発明装置は、 少なく
ともアニオン交換樹脂存在域とカチオン交換樹脂存在域
との界面部分に、両存在域のイオン交換樹脂の混合や移
動を阻止する合繊ネットが介在してなる電気再生式純水
製造装置が含まれる。

【００２１】第一（図１、２）のような樹脂／樹脂逆バ
イアス界面部分において、ネットが介在しイオン交換体
の接触が失われると、電気抵抗が著しく増加するので、
ここでのネットは、両存在域間のイオン交換樹脂間の接
触を計るために、細繊度のモノフィラメントで構成さ
れ、従って柔らかで界面に馴染みやすく、かつイオン交
換樹脂粒子が通過しない範囲で可能な限り広めの目開き
を有するネットがよい。逆にこのケースでは、合繊ネッ
トとして繊維直径が０．１〜１ｍｍの太いモノフィラメ
ント製であっても目開きが極端に広ければよい。即ちネ
ットの存在は脱塩室内での電気抵抗を高めるが、数セン
チ角の極めて大きな目開きであっても狭い膜間でのイオ
ン交換樹脂の面内移動抑制に太めの繊度のネットは極め
て効果的である。

【００２２】一方、第三（図４）の場合、イオン交換膜
に垂直方向の樹脂／樹脂界面におけるネットによる電気
抵抗の増加は、膜面に垂直方向より投影される面積にほ
ぼ比例するので、これを小さく設計することにより実用
上の問題は回避でき、ネットの存在により界面をしっか
りさせることができる。

【００２３】セパレーターの構成材料に使用する分解し
て除去できる繊維としては、硫酸、塩酸などの強酸また
はこれらの水溶液により分解できる6-ナイロン、6,6-ナ
イロン、セルロース繊維、再生セルロース繊維、セルロ
ースアセテートあるいはセルローストリアセテート繊
維、ポリ乳酸繊維など、また苛性ソーダ、苛性カリなど
の強塩基性物質の水溶液により分解できる絹、ウールな
どの蛋白繊維、それに酵素分解できるポリ乳酸繊維が挙
げられる。また、溶解して除去できる繊維の例として
は、温水または熱水で溶解するポリビニルアルコール系
繊維がある。

【００２４】また、分解または溶解できるフィルムまた
は分解または溶解できる塗膜形成性ポリマーとしては、
上記した繊維と同じ原材料が使用できる他、澱粉、セル
ロースから合成される糊剤、ポリアルギン酸、ゼラチ
ン、変性ポリビニルアルコールなど多くの天然および合
成水溶性高分子が使用できる。

【００２５】セパレーターを除去するには、純水製造装
置として組み立てた状態で分解剤または溶剤を循環しつ
つ作用させ、また枠材とイオン交換膜間に挟まれて存在
するシートの締め付けを緩めたりし、かつ分解剤または
溶剤については必要により更新し、完全に溶解または分
解した後、所定の洗浄液で洗浄後さらに純水で洗浄し、
場合によってはポイントとなる作業を繰り返す。最終的
に純水製造条件で脱塩室内のイオン交換体を遊離型に調
整した後、純水の製造運転に入ることができる。

【００２６】本発明で使用できるイオン交換膜は、均質
膜、不均質膜；さらに炭化水素系膜、フロロカーボン系
膜；さらには繊維補強のある膜、補強のない膜など電気
再生式純水製造装置に使用されている全てのイオン交換
膜が原則的に使用できる。イオン交換膜、イオン交換樹
脂およびイオン交換繊維は、スルフォン酸基を交換基と
するカチオン交換体、および第４級アンモニウム基を交
換基とするアニオン交換体であり、特にアニオン交換体
の場合、ジメチルエタノールアミン基を有する、いわゆ
るタイプIIの強塩基性アニオン交換体の単独、またはタ
イプIアニオン交換体との混合物の使用は、水解電位を
下げる効果があり好ましい。

【００２７】イオン交換樹脂はその内部構造はゲル型、
ポーラス型、ハイポーラス型等のいずれであってもよい
が、その粒径については、好ましくは０．１〜１．５m
m、より好ましくは０．１５〜０．７mmの大きさである
のがよい。このイオン交換性イオン交換樹脂状物の粒径
が０．１mmより小さくなると通水性が悪化し、反対に、
１．５mmより大きくなるとイオン交換樹脂が割れ易くな
り、長時間の使用により一定の性能が発揮されなくなる
場合が生じる。一定粒径以下のを分級して除去したも
の、あるいは均一粒径タイプなどは極めて好ましい。こ
れらのイオン交換樹脂は、塩型または遊離型のいずれの
状態でもよいが、原則的に乾燥状態、またはイオン交換
樹脂が乾燥状態と同様さらさらした状態で取り扱える、
軽度の含水状態のもとで本発明部材に組み込まれる。

【００２８】濃縮室は通水性が確保できれば、できるだ
け狭い方が好ましい。濃縮室から脱塩室への塩分拡散を
極力抑制するために、濃縮室液の塩分濃度を純水並みの
低濃度とし、この際に濃縮室の電導性を確保するために
濃縮室内にもイオン交換体を充填する方法を採用しても
よい。

【００２９】本発明装置は脱塩室内におけるイオン交換
樹脂の合理的な配置により、理想的な電流効率、低いエ
ネルギー消費でもって、極めて高レベルの脱塩を行える
という電気再生式純水製造装置にとっての基礎的条件が
揃うばかりか、これにより装置の大型化、高性能化、簡
素化といった自由度も広げられる。以下実施例により本
発明の説明を続ける。

【００３０】以下の試験は、実験用電気透析装置ＭＥ−
Ｏ型（エイエムピーアイオネクス株式会社製）を使用
し、この試験機の脱塩室用室枠および濃縮室用室枠は、
厚さ０．８５ｍｍ、有効面積５０ｃｍ２であり、斜交ネ
ットが室枠に固定されている。以下の試験は脱塩室１
室、その両側に濃縮室さらに両外側に電極室を配した構
成で実施し、電極室および濃縮室の室液は電導度一定値
に制御した共通液として供給し、脱塩室については下記
する工夫を加えて試験を実施した。イオン交換膜は旭硝
子株式会社製のカチオン交換膜ＣＭＶおよびアニオン交
換膜ＡＭＶを使用し、またイオン交換樹脂は均一粒径タ
イプとして市販されている強酸性カチオン交換樹脂（ダ
ウケミカル社製、商品名：モノスフィアー６５０Ｃ、平
均粒径６５０μｍ）と強塩基性アニオン交換樹脂（ダウ
ケミカル社製、商品名：モノスフィアー５５０Ａ、平均
粒径５９０μｍ）を、予めＮａ型およびＣｌ型とし自然
乾燥したものを用いた。

【００３１】

【実施例１】ポリエチレンを島成分、イオン交換体を海
成分とする海／島型イオン交換繊維を構成成分として調
整された、アニオン交換シート（東レ株式会社製、AP-
L）およびカチオン交換シート（同、CP-L）を、沸騰水
に３０秒間浸漬処理することにより、０．４ｍｍの厚さ
にプレスされて緻密になっているシートを、厚さ１ｍｍ
で嵩高さの増した状態に緩和した。「斜交ネットを取り
除いた脱塩室用室枠」４枚を重ねて脱塩室一室とし、こ
の中に、アニオン交換膜側より、それぞれ室内いっぱい
のサイズのアニオン交換シート（以後、「Ａ」と言うこ
とがある）２枚、カチオン交換シート（以後、「Ｃ」と
言うことがある）２枚を収容し、濃縮室を２００μＳ以
下に保ちつつ５日間６０ｍＡの電流を流し、脱塩室内の
イオン交換シートを遊離型に調整した。かくして遊離型
に調整された２種類計４枚のイオン交換シートの配置
を、アニオン交換膜側より、Ａ、Ａ、Ｃ、Ｃ；Ｃ、
Ｃ、Ａ、Ａ；Ｃ、Ａ、Ｃ、Ａととした３ケースについ
て、極間電位を変えて電流と脱塩室にかかる電位差を測
定し、結果を図４に示した。水解が起こる逆バイアス界
面は、ではＡ／Ｃの１ヶ所、はアニオン交換膜／Ｃ
およびＡ／カチオン交換膜の２ヶ所、ではアニオン交
換膜／Ｃ、Ａ／ＣおよびＡ／カチオン交換膜の３ヶ所で
ある。図４に示した結果は、膜と垂直方向の逆バイアス
界面が増すと、膜間の電位（電気抵抗）が上昇すること
を実に明確に示しており、膜間に１ヶ所の逆バイアス界
面であるのケースが最も低い電圧で電流を通すことが
でき、本発明の技術思想の正しさを証明している。

【００３２】

【実施例２】「斜交ネットを取り除いた脱塩室室枠」を
６枚重ねて新たな脱塩室とし（したがって膜間距離は
５．１ｍｍ）、この脱塩室のアニオン交換膜側にアニオ
ン交換樹脂層、カチオン交換膜側にカチオン交換樹脂
層、中央にイオン交換樹脂層間の混合を防ぐ為のセパレ
ーターとして、温水溶解性の部分鹸化ポリビニルアルコ
ールフィルム（厚さ０．１ｍｍ）を配し、装置を組み立
てた。脱塩室内に５０℃の温水を通水しフィルムを溶解
除去し、さらに充分な温水による洗浄を行い、図１の脱
塩室の状態とした。これを装置Ａとする。

【００３３】

【実施例３】厚さ１００μｍのポリ乳酸シートを用い、
まず縫製用ミシンを用い、直線状に並んだ針穴の列を
４．０ｍｍと１２．５ｍｍの間隔で交互に設け、針穴列
部分で折り曲げて、直角切断面において短辺が４．０ｍ
ｍ、斜面が１２．５ｍｍ、高さが８．２ｍｍの台形状を
した凹凸を表裏に繰り返し有する波板状シートを得た。
「斜交ネットを取り除いた脱塩室室枠」を１０枚重ねて
脱塩室（したがって脱塩室の膜間距離は８．５ｍｍとな
る）とし、この内部に上記波板状シートをイオン交換樹
脂セパレーターとして細幅の粘着テープで形を整えて収
容し、次いで室枠ごと水平面に置かれた板上に乗せ、先
ず上面に出ている全ての凹部にアニオン交換樹脂を擦り
切り状に入れ、この段階で粘着テープを除去し、上にア
ニオン交換膜さらにプラスチック板を合わせ、次にプラ
スチック板とともに上下を逆転した後、上部に出た全て
の凹部に今度はカチオン交換樹脂を擦り切り状に入れ、
この上にカチオン交換膜を重ねた。これを装置組立途中
の陽極室側濃縮室室枠上に、プラスチック板ごと移しプ
ラスチック板を抜き去って、組み立てた脱塩室部分を重
ね、以後定法通り陰極側濃縮室、陰極室を順次積層固定
することにより、最終的に中央に脱塩室１室、その両側
に濃縮室さらに両外側に電極室よりなる装置構成とし
た。次に脱塩室にポリ乳酸シートの分解剤としての１０
ｗｔ％の水酸化ナトリウム水溶液を使用し、３５℃で３
時間循環後、水洗、１規定硫酸で中和、水洗よりなる操
作を繰り返してポリ乳酸を除去し、脱塩室内のアニオン
交換樹脂とカチオン交換樹脂が図３に示す状態に分離し
て存在する脱塩室とした。これを装置Ｂとする。

【００３４】

【実施例４】ポリエステル繊維より構成され、極めて薄
く目開きのある「紗」と呼ばれる布にポリ乳酸の溶媒溶
液を含浸加工して得た複合シートを用い、断面が１ｃｍ
角の正方形の小室が集まったハニカム構造物を得た。前
記実験装置の脱塩室と断面形状は同じであるが室枠幅
（膜間距離）を１００ｍｍに拡大した特製脱塩室内に、
イオン交換膜面にハニカムの断面が来るように上記ハニ
カム構造物を入れ、小室毎にアニオン交換樹脂またはカ
チオン交換樹脂を、隣接して交互に存在するように格納
し、最後に実施例３（装置Ｂ）と同じ条件でポリ乳酸の
除去処理を行った。このものを装置Ｃとする。

【００３５】

【参考例】装置Ｃと同じ膜間距離１００ｍｍの脱塩室内
には、遊離型のアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂を
純水中で容積比で等量混合し、互いに吸着し凝集状態に
なった、イオン交換樹脂混合物を充填した。

【００３６】

【装置の脱塩性能等の確認】全ての装置について、前も
って脱塩室内に大過剰の０．１モル食塩水を通し、つい
で脱イオン水で十分に洗浄した後、電極室および濃縮室
の室液を１００μＳ／ｃｍの電導度に保ちつつ、脱塩室
には脱イオン水を食塩で調整した電導度１０μＳ／ｃｍ
の水を被処理水として上昇流でＳＶ２０の速度でもって
供給し、これを３０日間続けたところで、得られる処理
水の比抵抗と脱塩室にかかる電位差を測定し、表１の結
果を得た。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、理想的
な電流効率、低いエネルギー消費でもって、極めて高レ
ベルの脱塩が行えるという、電気再生式純水製造装置に
とっての基礎的条件を向上させるものであり、これによ
り装置の大型化、高性能化、簡素化といった自由度も広
げられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置脱塩室内におけるイオン交換樹脂の
存在状態を示す説明図。

【図２】本発明装置脱塩室内におけるイオン交換樹脂の
存在域を示した説明図。

【図３】本発明装置脱塩室内におけるイオン交換樹脂の
存在域を示した説明図。

【図４】本発明装置脱塩室内におけるイオン交換樹脂の
存在域を示した説明図。

【図５】実施例１の結果を示した説明図。

【符号の説明】 １ アニオン交換樹脂 ２ カチオン交換樹脂 ３ 陽極側アニオン交換膜 ４ 陰極側カチオン交換膜 ５ アニオン交換樹脂存在域 ６ カチオン交換樹脂存在域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D006 GA17 HA47 JA29A JA30C JA44B JA44Z JB20 KA26 KA31 MA03 MA13 MA14 MA40 MC21 MC28 MC78 MC83 PA01 PB02 4D061 DA02 DB13 EA09 EB04 EB13 EB37 FA08 GA06 GA14

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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て濃縮室と脱塩室とを交互に
   設け、少なくとも脱塩室内にイオン交換樹脂層を有する
   電気再生式純水製造装置において、脱塩室内のイオン交
   換樹脂層を構成するイオン交換樹脂が、アニオン交換樹
   脂存在域とカチオン交換樹脂存在域とに分かれ、かつ脱
   塩室内において膜と垂直方向に実質的に一カ所の逆バイ
   アス界面を形成して存在し、必要に応じ該カチオン交換
   樹脂存在域の逆バイアス界面部分にタイプIIのアニオン
   交換体を付加してなることを特徴とする電気再生式純水
   製造装置。
2. 【請求項２】脱塩室内の樹脂層に、該層を構成するイオ
   ン交換樹脂を少なくとも二群に分けて収容する、必要に
   より合繊ネットを残して、溶解除去または分解除去でき
   るイオン交換樹脂セパレーターを介装せしめ、装置を組
   み立て後該セパレーターの除去処理を行うことを特徴と
   する請求項１の装置の製法
3. 【請求項３】脱塩室内の逆バイアス界面が樹脂／樹脂界
   面のみよりなる場合であり、アニオン交換膜側に存在す
   るアニオン交換樹脂存在域とカチオン交換膜側に存在す
   るカチオン交換膜存在域とが、イオン交換樹脂層内で接
   触しており、かつ脱塩室の膜間距離が２〜８ｍｍである
   請求項１の装置。
4. 【請求項４】脱塩室内の逆バイアス界面が樹脂／樹脂界
   面と膜／樹脂界面とが共存する場合であり、アニオン交
   換膜に接して存在するアニオン交換樹脂存在域とカチオ
   ン交換膜に接して存在するカチオン交換膜存在域とが、
   交互に、かつかつ反対荷電のイオン交換膜ともより狭い
   面積でもって接触して、存在してなり、脱塩室の膜間距
   離が３〜５００ｍｍである請求項１の装置。
5. 【請求項５】脱塩室内の逆バイアス界面が実質的に膜／
   樹脂界面に限られる場合であり、アニオン交換樹脂存在
   域とカチオン交換樹脂存在域とが、交互に、かつ膜間を
   実質的に同じ断面のまま膜面に垂直な柱状あるいは壁状
   となって、存在してなり、脱塩室の膜間距離が３〜５０
   ０ｍｍである請求項１の装置。
6. 【請求項６】脱塩室内のイオン交換樹脂層が、イオン交
   換樹脂のみにより構成され、かつ少なくとも運転時にお
   いてアニオン交換樹脂存在域とカチオン交換樹脂存在域
   との接触面が異種イオン交換樹脂間の凝集力により強化
   されてなる請求項１、３，４および５の電気再生式純水
   製造装置。
7. 【請求項７】脱塩室のイオン交換樹脂層を構成する、ア
   ニオン交換樹脂存在域とカチオン交換樹脂存在域との界
   面部分に、該存在域外へのイオン交換樹脂の移動を阻害
   する合繊ネットが介装されてなる請求項４および５の電
   気再生式純水製造装置。