JP2003326267A - 電気脱イオン装置の運転方法 - Google Patents
電気脱イオン装置の運転方法Info
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- JP2003326267A JP2003326267A JP2002134320A JP2002134320A JP2003326267A JP 2003326267 A JP2003326267 A JP 2003326267A JP 2002134320 A JP2002134320 A JP 2002134320A JP 2002134320 A JP2002134320 A JP 2002134320A JP 2003326267 A JP2003326267 A JP 2003326267A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 供給水中のＣＯ２濃度の変化に対応して適正
な電流値で電気脱イオン装置を運転することにより安定
した処理水質が得られ、また余分な電力消費を防止で
き、経済性が高まる電気脱イオン装置の運転方法を提供
する。 【解決手段】 陽極と陰極との間にアニオン交換膜とカ
チオン交換膜とを配列して濃縮室と脱塩室とを形成し、
脱塩室にイオン交換体を充填してなる電気脱イオン装置
の運転方法において、供給水中のＣＯ２濃度の変化に対
して電流効率が常に１０〜２５％となるように電気脱イ
オン装置の電流値を制御する。好ましくは、供給水のＣ
Ｏ２濃度及び導電率と、生産水の流量及び導電率とを計
測し、電流効率が前記範囲となるように電流値を制御す
る。
な電流値で電気脱イオン装置を運転することにより安定
した処理水質が得られ、また余分な電力消費を防止で
き、経済性が高まる電気脱イオン装置の運転方法を提供
する。 【解決手段】 陽極と陰極との間にアニオン交換膜とカ
チオン交換膜とを配列して濃縮室と脱塩室とを形成し、
脱塩室にイオン交換体を充填してなる電気脱イオン装置
の運転方法において、供給水中のＣＯ２濃度の変化に対
して電流効率が常に１０〜２５％となるように電気脱イ
オン装置の電流値を制御する。好ましくは、供給水のＣ
Ｏ２濃度及び導電率と、生産水の流量及び導電率とを計
測し、電流効率が前記範囲となるように電流値を制御す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体、液晶、製
薬、食品、電力等の分野の各種産業、民生用、又は研究
設備で利用される脱イオン水を製造する電気脱イオン装
置の運転方法に係り、特に電気脱イオン装置におけるＣ
Ｏ２の除去率を高め、高水質の処理水を確実に得ること
を可能とする電気脱イオン装置の運転方法に関する。
薬、食品、電力等の分野の各種産業、民生用、又は研究
設備で利用される脱イオン水を製造する電気脱イオン装
置の運転方法に係り、特に電気脱イオン装置におけるＣ
Ｏ２の除去率を高め、高水質の処理水を確実に得ること
を可能とする電気脱イオン装置の運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体製造工場、液晶製造工場、
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、電極（陽極，陰極）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、脱塩室にイオン交換樹脂、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
電気脱イオン装置が多用されている。
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、電極（陽極，陰極）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、脱塩室にイオン交換樹脂、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
電気脱イオン装置が多用されている。
【０００３】電気脱イオン装置は、水解離によってＨ＋
イオンとＯＨ−イオンを生成させ、脱塩室内に充填され
ているイオン交換体を連続して再生することによって、
効率的な脱塩処理が可能であり、従来から広く用いられ
てきたイオン交換樹脂装置のような薬品を用いた再生処
理を必要とせず、完全な連続採水が可能で、高純度の水
が得られるという優れた効果を発揮する。
イオンとＯＨ−イオンを生成させ、脱塩室内に充填され
ているイオン交換体を連続して再生することによって、
効率的な脱塩処理が可能であり、従来から広く用いられ
てきたイオン交換樹脂装置のような薬品を用いた再生処
理を必要とせず、完全な連続採水が可能で、高純度の水
が得られるという優れた効果を発揮する。
【０００４】このような電気脱イオン装置において、給
水の導電率の変化により、処理水の比抵抗が大幅に低下
することがある。本発明者らの研究によると、電気脱イ
オン装置の性能に影響を与えるものとして、溶存塩類や
シリカ、炭酸などが挙げられ、この内特に炭酸が少量の
変化でも大きく性能に影響を与えることが見出された。
水の導電率の変化により、処理水の比抵抗が大幅に低下
することがある。本発明者らの研究によると、電気脱イ
オン装置の性能に影響を与えるものとして、溶存塩類や
シリカ、炭酸などが挙げられ、この内特に炭酸が少量の
変化でも大きく性能に影響を与えることが見出された。
【０００５】このような電気脱イオン装置で、ＣＯ２を
除去するためには、下記のようなイオン化反応を脱塩室
内で生起させ、イオンを発生させる必要がある。 ＣＯ２＋ＯＨ−→ＨＣＯ３ − （ｐＫａ＝６．３５） このようなイオン化反応の促進のためには、電気脱イオ
ン装置の電流密度を高めることが有効であり、電流密度
を上げることによりＣＯ２除去率が向上することが知ら
れている。
除去するためには、下記のようなイオン化反応を脱塩室
内で生起させ、イオンを発生させる必要がある。 ＣＯ２＋ＯＨ−→ＨＣＯ３ − （ｐＫａ＝６．３５） このようなイオン化反応の促進のためには、電気脱イオ
ン装置の電流密度を高めることが有効であり、電流密度
を上げることによりＣＯ２除去率が向上することが知ら
れている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電気脱
イオン装置の電流密度を高めると、濃縮室に炭酸カルシ
ウムスケールが発生したり、電力を余分に消費して電力
コストが高くなる。
イオン装置の電流密度を高めると、濃縮室に炭酸カルシ
ウムスケールが発生したり、電力を余分に消費して電力
コストが高くなる。
【０００７】本発明は、供給水中のＣＯ２濃度を検知し
て適正な印加電圧・電流を通電するように制御すること
により、安定した処理水比抵抗値を維持することができ
る電気脱イオン装置の運転方法を提供することを目的と
する。
て適正な印加電圧・電流を通電するように制御すること
により、安定した処理水比抵抗値を維持することができ
る電気脱イオン装置の運転方法を提供することを目的と
する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の電気脱イオン装
置の運転方法は、陽極と陰極との間にアニオン交換膜と
カチオン交換膜とを配列して濃縮室と脱塩室とを形成
し、脱塩室にイオン交換体を充填してなる電気脱イオン
装置を運転する方法において、供給水中のＣＯ２濃度の
変化に対して電流効率が常に２５％以下、好ましくは１
０〜２５％となるように電気脱イオン装置の電流値を制
御することを特徴とするものである。
置の運転方法は、陽極と陰極との間にアニオン交換膜と
カチオン交換膜とを配列して濃縮室と脱塩室とを形成
し、脱塩室にイオン交換体を充填してなる電気脱イオン
装置を運転する方法において、供給水中のＣＯ２濃度の
変化に対して電流効率が常に２５％以下、好ましくは１
０〜２５％となるように電気脱イオン装置の電流値を制
御することを特徴とするものである。
【０００９】このように、電気脱イオン装置の電流効率
が２５％以下、好ましくは１０〜２５％となるように電
流値を制御することにより、生産水（処理水）の比抵抗
が例えば１５ＭΩ・ｃｍ以上の高い値となる。
が２５％以下、好ましくは１０〜２５％となるように電
流値を制御することにより、生産水（処理水）の比抵抗
が例えば１５ＭΩ・ｃｍ以上の高い値となる。
【００１０】本発明では、供給水のＣＯ２濃度及び導電
率と、生産水の流量及び導電率とを計測し、電流効率が
前記範囲となるように電流値を制御することが好まし
い。
率と、生産水の流量及び導電率とを計測し、電流効率が
前記範囲となるように電流値を制御することが好まし
い。
【００１１】また、本発明では、上述の通り炭酸による
影響が強い点を考えると、供給水のｐＨが０．５以上低
下し、導電率の上昇が５μＳ／ｃｍ以下であり、生産水
の比抵抗値が３ＭΩ・ｃｍ以上低下したときに、電流値
を５％以上上昇させるようにしてもよい。
影響が強い点を考えると、供給水のｐＨが０．５以上低
下し、導電率の上昇が５μＳ／ｃｍ以下であり、生産水
の比抵抗値が３ＭΩ・ｃｍ以上低下したときに、電流値
を５％以上上昇させるようにしてもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を詳細
に説明する。
に説明する。
【００１３】本発明の電気脱イオン装置の運転方法は、
供給水中のＣＯ２濃度が変動しても電流効率が常に２５
％以下、好ましくは１０〜２５％となるようにするもの
であり、他の運転条件は従来と同様でよい。
供給水中のＣＯ２濃度が変動しても電流効率が常に２５
％以下、好ましくは１０〜２５％となるようにするもの
であり、他の運転条件は従来と同様でよい。
【００１４】従って、供給水（この水は、通常、活性炭
塔及び逆浸透膜分離装置等で順次前処理される。）の一
部を電気脱イオン装置の濃縮室に供給し、残部を脱塩室
に供給して脱イオン処理し、脱塩室の流出水を処理水
（生産水）として取り出せば良い。通常の場合、濃縮室
の流出水は一部が系外に排出され、残部は濃縮室の供給
側へ循環される。
塔及び逆浸透膜分離装置等で順次前処理される。）の一
部を電気脱イオン装置の濃縮室に供給し、残部を脱塩室
に供給して脱イオン処理し、脱塩室の流出水を処理水
（生産水）として取り出せば良い。通常の場合、濃縮室
の流出水は一部が系外に排出され、残部は濃縮室の供給
側へ循環される。
【００１５】なお、濃縮室の流出水の循環は、水回収率
の向上のために行われるが、この循環水量には特に制限
はなく、通常、濃縮室の流出水の５０〜９５％程度と
し、電気脱イオン装置の水回収率は０．５〜０．９５程
度の条件で運転を実施するのが好ましい。
の向上のために行われるが、この循環水量には特に制限
はなく、通常、濃縮室の流出水の５０〜９５％程度と
し、電気脱イオン装置の水回収率は０．５〜０．９５程
度の条件で運転を実施するのが好ましい。
【００１６】この電気脱イオン装置による炭酸の除去機
構は次の通りである。即ち、炭酸は水酸化物イオンとの
イオン化反応により重炭酸イオンに変わる。 ＣＯ２＋ＯＨ−→ＨＣＯ３ − イオン化反応のためにはＯＨ−イオンの供給が必要であ
り、これは水解離によってもたらされる。 Ｈ２Ｏ→Ｈ＋＋ＯＨ− 従って、ＣＯ２量が増えるとＯＨ−量もそれだけ多く必
要となる。
構は次の通りである。即ち、炭酸は水酸化物イオンとの
イオン化反応により重炭酸イオンに変わる。 ＣＯ２＋ＯＨ−→ＨＣＯ３ − イオン化反応のためにはＯＨ−イオンの供給が必要であ
り、これは水解離によってもたらされる。 Ｈ２Ｏ→Ｈ＋＋ＯＨ− 従って、ＣＯ２量が増えるとＯＨ−量もそれだけ多く必
要となる。
【００１７】なお、イオン化した重炭酸イオンは速やか
に濃縮室へ移動させる必要があるので、ＣＯ２量が増え
ると電圧を高くする必要がある。
に濃縮室へ移動させる必要があるので、ＣＯ２量が増え
ると電圧を高くする必要がある。
【００１８】本発明者は、電気脱イオン装置によるＣＯ
２除去率（生産水の比抵抗）と電流効率との関係につい
て実験的に観察を行ったところ、図１に示すように、電
流効率が約２０％程度であるときに生産水（処理水）の
比抵抗が最大となり、それ以上でもそれ以下でも生産水
の比抵抗は低下すること；電流効率が２５％以下である
ときには比抵抗が１５ＭΩ・ｃｍ以上となることが認め
られた。本発明は、かかる知見に基づくものであり、電
流効率を２５％以下、好ましくは１０〜２５％さらに好
ましくは１２〜２２％とすることにより、比抵抗の高い
高水質の生産水を得るようにしたものである。
２除去率（生産水の比抵抗）と電流効率との関係につい
て実験的に観察を行ったところ、図１に示すように、電
流効率が約２０％程度であるときに生産水（処理水）の
比抵抗が最大となり、それ以上でもそれ以下でも生産水
の比抵抗は低下すること；電流効率が２５％以下である
ときには比抵抗が１５ＭΩ・ｃｍ以上となることが認め
られた。本発明は、かかる知見に基づくものであり、電
流効率を２５％以下、好ましくは１０〜２５％さらに好
ましくは１２〜２２％とすることにより、比抵抗の高い
高水質の生産水を得るようにしたものである。
【００１９】なお、図１の通り、電流効率を２０％以下
にしても処理水比抵抗値はそれ以上大きく上昇しない。
これは供給水中のＣＯ２濃度が変化しても電流効率は２
０％程度でよいことを示唆している。
にしても処理水比抵抗値はそれ以上大きく上昇しない。
これは供給水中のＣＯ２濃度が変化しても電流効率は２
０％程度でよいことを示唆している。
【００２０】本発明者は、供給水中のＣＯ２濃度を種々
変え、電流効率２０％となるように電流値を制御して電
気脱イオン装置を運転し、そのときの生産水の比抵抗を
計測した。その結果を図２に示す。なお、図２では電極
面積は５ｄｍ２である。
変え、電流効率２０％となるように電流値を制御して電
気脱イオン装置を運転し、そのときの生産水の比抵抗を
計測した。その結果を図２に示す。なお、図２では電極
面積は５ｄｍ２である。
【００２１】図２の通り、供給水中のＣＯ２濃度が増大
しても、電流効率が２０％に保たれるように電流値を増
大させることにより、生産水の比抵抗は１５ＭΩ・ｃｍ
以上の高い値になる。このように、ＣＯ２による当量導
電率増加分だけ電流値を増加させることにより、処理水
比抵抗値は安定する。
しても、電流効率が２０％に保たれるように電流値を増
大させることにより、生産水の比抵抗は１５ＭΩ・ｃｍ
以上の高い値になる。このように、ＣＯ２による当量導
電率増加分だけ電流値を増加させることにより、処理水
比抵抗値は安定する。
【００２２】電気脱イオン装置における電流値と電流効
率の関係は次式で表される。 Ｉ＝ａ・Ｑ（Ｃｆ−Ｃｐ）／η Ｉ；必要電流値［Ａ］ Ｑ；生産水流量［Ｌ／ｍｉｎ・セル］ Ｃｆ；供給水当量導電率［μＳ／ｃｍ］ Ｃｐ；処理水導電率［μＳ／ｃｍ］ η；電流効率［％］ ａ；定数 Ｃｆはシリカ当量導電率と炭酸ガス当量導電率及びこれ
らのイオン種以外の全当量導電率の和である。
率の関係は次式で表される。 Ｉ＝ａ・Ｑ（Ｃｆ−Ｃｐ）／η Ｉ；必要電流値［Ａ］ Ｑ；生産水流量［Ｌ／ｍｉｎ・セル］ Ｃｆ；供給水当量導電率［μＳ／ｃｍ］ Ｃｐ；処理水導電率［μＳ／ｃｍ］ η；電流効率［％］ ａ；定数 Ｃｆはシリカ当量導電率と炭酸ガス当量導電率及びこれ
らのイオン種以外の全当量導電率の和である。
【００２３】この定数ａは、通常の場合、ａ＝１．３１
である。なお、「／セル」は『脱塩室１室当り』を示
す。
である。なお、「／セル」は『脱塩室１室当り』を示
す。
【００２４】従って、電流効率が２５％以下、好ましく
は１０〜２５％、最も好ましくは電流効率η＝２０％と
し、供給水の導電率と、生産水の流量及び導電率とを上
記式に代入し、演算された電流値を電気脱イオン装置に
通電すればよい。
は１０〜２５％、最も好ましくは電流効率η＝２０％と
し、供給水の導電率と、生産水の流量及び導電率とを上
記式に代入し、演算された電流値を電気脱イオン装置に
通電すればよい。
【００２５】なお、供給水中のＣＯ２がもっとも変動し
やすく、かつ当量導電率も大きいため、供給水中のＣＯ
２濃度をＣＯ２計により連続的に計測することが好まし
い。ＣＯ２計の代りに、ｐＨ計と無機炭素（ＩＣ）計を
用いたｐＨ及びＩＣ測定値からＣＯ２濃度を求めてもよ
い。
やすく、かつ当量導電率も大きいため、供給水中のＣＯ
２濃度をＣＯ２計により連続的に計測することが好まし
い。ＣＯ２計の代りに、ｐＨ計と無機炭素（ＩＣ）計を
用いたｐＨ及びＩＣ測定値からＣＯ２濃度を求めてもよ
い。
【００２６】ただし、本発明では、供給水中のＣＯ２濃
度を計測し、それに応じて電流値を制御する代りに、生
産水の比抵抗の計測値の変動は主に供給水中のＣＯ２濃
度の変動によるものなので、生産水の比抵抗の変動から
推定される供給ＣＯ２濃度変動値に基づいて必要な通電
電流値を演算してもよい。具体的には、供給水のｐＨが
０．５以上低下し、導電率の上昇が５μＳ／ｃｍ以下で
あり、生産水の比抵抗値が３ＭΩ・ｃｍ以上低下したと
きに、通電電流値を５％以上上昇させるようにしてもよ
い。
度を計測し、それに応じて電流値を制御する代りに、生
産水の比抵抗の計測値の変動は主に供給水中のＣＯ２濃
度の変動によるものなので、生産水の比抵抗の変動から
推定される供給ＣＯ２濃度変動値に基づいて必要な通電
電流値を演算してもよい。具体的には、供給水のｐＨが
０．５以上低下し、導電率の上昇が５μＳ／ｃｍ以下で
あり、生産水の比抵抗値が３ＭΩ・ｃｍ以上低下したと
きに、通電電流値を５％以上上昇させるようにしてもよ
い。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
供給水中のＣＯ２濃度の変化に対応して適正な電流値で
電気脱イオン装置を運転することにより、安定した処理
水質が得られる。また、余分な電力消費を防止でき、経
済性が高まる。
供給水中のＣＯ２濃度の変化に対応して適正な電流値で
電気脱イオン装置を運転することにより、安定した処理
水質が得られる。また、余分な電力消費を防止でき、経
済性が高まる。
【図１】電流効率と処理水比抵抗値の関係を示した図で
ある。
ある。
【図２】供給水ＣＯ２濃度と処理水比抵抗値の関係を示
した図である。
した図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4D006 GA17 HA47 JA30Z KE03P
KE12P KE17Q KE18Q KE18R
KE19P KE19R KE30P KE30R
MA13 MA14 PA01 PB02 PC01
PC11 PC42
4D061 DA02 DB13 EA09 EB01 EB04
EB13 EB37 EB39 FA08 GA05
GA06 GA21 GA30 GC12 GC14
Claims (5)
- 【請求項１】 陽極と陰極との間にアニオン交換膜とカ
チオン交換膜とを配列して濃縮室と脱塩室とを形成し、
脱塩室にイオン交換体を充填してなる電気脱イオン装置
を運転する方法において、 供給水中のＣＯ２濃度の変化に対して電流効率が常に２
５％以下となるように電気脱イオン装置の電流値を制御
することを特徴とする電気脱イオン装置の運転方法。 - 【請求項２】 請求項１において、供給水のＣＯ２濃度
及び導電率と、生産水の流量及び導電率とを計測し、電
流効率が前記範囲となるように電流値を制御することを
特徴とする電気脱イオン装置の運転方法。 - 【請求項３】 請求項２において、通電すべき電流値を
次式に従って演算することを特徴とする電気脱イオン装
置の運転方法。 Ｉ＝ａ・Ｑ（Ｃｆ−Ｃｐ）／η Ｉ；必要電流値［Ａ］ Ｑ；生産水流量［Ｌ／ｍｉｎ・セル］ Ｃｆ；供給水当量導電率［μＳ／ｃｍ］ Ｃｐ；処理水導電率［μＳ／ｃｍ］ η；電流効率［％］ ａ；定数 - 【請求項４】 請求項２又は３において、供給水中のＣ
Ｏ２濃度をＣＯ２計により計測することを特徴とする電
気脱イオン装置の運転方法。 - 【請求項５】 請求項１において、供給水のｐＨが０．
５以上低下し、導電率の上昇が５μＳ／ｃｍ以下であ
り、生産水の比抵抗値が３ＭΩ・ｃｍ以上低下したとき
に、電流値を５％以上上昇させることを特徴とする電気
脱イオン装置の運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002134320A JP3894039B2 (ja) | 2002-05-09 | 2002-05-09 | 電気脱イオン装置の運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002134320A JP3894039B2 (ja) | 2002-05-09 | 2002-05-09 | 電気脱イオン装置の運転方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003326267A true JP2003326267A (ja) | 2003-11-18 |
| JP3894039B2 JP3894039B2 (ja) | 2007-03-14 |
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ID=29697004
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002134320A Expired - Fee Related JP3894039B2 (ja) | 2002-05-09 | 2002-05-09 | 電気脱イオン装置の運転方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3894039B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5990899A (ja) * | 1982-11-15 | 1984-05-25 | 三菱電機株式会社 | 音声合成器 |
| JP2014184410A (ja) * | 2013-03-25 | 2014-10-02 | Miura Co Ltd | 水処理装置 |
| US12043558B2 (en) | 2016-08-23 | 2024-07-23 | Swan Analytishce Instrumente AG | Device and method for the electrodeionization of a liquid |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000051865A (ja) * | 1998-08-06 | 2000-02-22 | Kurita Water Ind Ltd | 電気再生型脱塩装置 |
| JP2001170646A (ja) * | 1999-12-14 | 2001-06-26 | Japan Organo Co Ltd | 電気式脱イオン水製造装置の通水方法 |
| JP2001191080A (ja) * | 1999-11-02 | 2001-07-17 | Kurita Water Ind Ltd | 電気脱イオン装置及びそれを用いた電気脱イオン化処理方法 |
| JP2001314865A (ja) * | 2000-05-09 | 2001-11-13 | Kurita Water Ind Ltd | 純水の製造方法 |
| JP2002011476A (ja) * | 2000-06-30 | 2002-01-15 | Kurita Water Ind Ltd | 電気脱イオン装置の運転方法 |
-
2002
- 2002-05-09 JP JP2002134320A patent/JP3894039B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3894039B2 (ja) | 2007-03-14 |
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