【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオン交換器に関し、詳しくは、低コストで製造することができるイオン交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のイオン交換器は、筒状のケース５と、ケース５の両端面に配された溶液が通過可能なメッシュ状の保持板９と、ケース１の内部であり保持板９，９に区画された空間に充填された粒子状の陽イオン交換樹脂粒子７および陰イオン交換樹脂粒子８と、を有する。そして、このケース１の内部に溶液を流通させることで、溶液中のイオンの交換を行っている。このような構成のイオン交換器を図８に示した。
【０００３】
また、上記構成を有するようにイオン交換樹脂が充填されたカートリッジを配設したイオン交換器もある。（たとえば、特許文献１〜２参照。）
標準的なイオン交換器においては、純水装置や、軟水装置、脱硝酸装置のように陽イオン交換樹脂あるいは陰イオン交換樹脂を単品で充填する場合と、両交換樹脂を混合して充填する場合がある。
【０００４】
また、これらの交換樹脂の配列方法として、陽イオン交換樹脂塔／陰イオン交換樹脂塔を直列にしたり、またその後段に混合樹脂塔を配列し、イオン交換樹脂を陽イオン、陰イオンのそれぞれに対して共に有効に作用させようとする技術が広く利用されている。
【０００５】
上記構成のイオン交換器においては、イオン交換樹脂は略粒状を有しているため筒体から流れ出ないように筒体の両端面部に保持板を配置している。すなわち、部品点数が多数となるため、高コストとなっていた。
【０００６】
さらに、このような構造のイオン交換器は、イオン交換樹脂として陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とが混合して充填された場合には、両イオン交換樹脂の分離が困難であり、再生が困難となっていた。すなわち、イオン交換樹脂の性能が低下したら、イオン交換樹脂の混合物を交換する必要があり、コストが高くなるという問題があった。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−１４３８４４号公報
【特許文献２】
実開平３−４３３９６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、イオン交換樹脂の再生性にすぐれた低コストのイオン交換器を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明者らはイオン交換器の粒状のイオン交換樹脂をシート状のイオン交換樹脂としてケース内に配設したイオン交換器とすることで上記課題を解決できることを見出した。
【００１０】
すなわち、本発明のイオン交換器は、シート状の陽イオン交換樹脂および／またはシート状の陰イオン交換樹脂からなり、イオン交換樹脂が積層した構造を有するイオン交換樹脂体と、イオン交換樹脂体の各イオン交換樹脂の表面が軸方向と平行な状態でイオン交換樹脂体を内部に収容する略管状のケースと、を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明のイオン交換器は、イオン交換樹脂の流出を抑えるために配置されていた保持板を必要としないため、部品点数を減らすことによるコストの低下の効果を有する。また、本発明のイオン交換器は、シート状のイオン交換樹脂をケース内に配設するだけで製造することができるため、低コストで製造することができる。さらに、本発明のイオン交換器は、イオン交換樹脂を容易に分離できるため、イオン交換樹脂の再生性にすぐれている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明のイオン交換器は、イオン交換樹脂体と、ケースとから構成される。
【００１３】
イオン交換樹脂体は、シート状の陽イオン交換樹脂および／またはシート状の陰イオン交換樹脂からなり、イオン交換樹脂が積層した構造を有する。イオン交換樹脂の積層した構造とは、イオン交換樹脂体を構成するシート状のイオン交換樹脂が厚さ方向に積層している状態を示す。イオン交換樹脂が積層した構造を有することで、イオン交換樹脂体は高い表面積を有することとなる。また、シート状のイオン交換樹脂が積層した構造を有することで、イオン交換樹脂体の剛性が確保される。
【００１４】
イオン交換樹脂体は、本発明のイオン交換器においてイオン交換される溶液のイオン交換を行う。イオン交換樹脂体を構成するシート状の陽イオン交換樹脂およびシート状の陰イオン交換樹脂は、従来公知のイオン交換樹脂を用いることができる。
【００１５】
ケースは、イオン交換樹脂体の各イオン交換樹脂の表面が軸方向と平行な状態でイオン交換樹脂体を内部に収容する略管状を有する。ケースが略管状を有することで、内部にイオン交換樹脂体を収容保持できる。また、このケースは、イオン交換される溶液を流通させる流路となる。
【００１６】
ケースの略管状とは、イオン交換器を形成したときにイオン交換される溶液が流れる流路を形成できる形状であり、ケースの略管状の内周の断面形状は特に限定されない。
【００１７】
イオン交換樹脂体は、イオン交換樹脂体の各イオン交換樹脂の表面が軸方向と平行な状態でケースの内部に収容される。イオン交換樹脂の表面が軸方向と平行な状態に配されることで、イオン交換器の使用時にケース内をイオン交換される溶液が流れると、この溶液がイオン交換樹脂の表面に沿って流れ、溶液とイオン交換樹脂との接触界面でイオン交換が行われる。このとき、イオン交換樹脂による溶液の流れの阻害が抑えられており、流体抵抗の発生が抑えられる。このため、溶液の流速を速くすることができ、イオン交換器の溶液処理量を増加させることができる。このことは、従来の粒子状のイオン交換樹脂を用いたイオン交換器においては、溶液の流れがイオン交換樹脂に妨げられることにより、溶液の流速を高くすることが困難であり溶液の流速が限定されることにより、溶液の処理量に限界があった。
【００１８】
イオン交換樹脂体は、シート状のイオン交換樹脂よりなることから、イオン交換樹脂の流出が生じなくなっている。このため、従来のイオン交換器のようにメッシュ状の保持板を必要としていない。すなわち、本発明のイオン交換器は、部品点数を削減できるため、低コスト化を実現できる。
【００１９】
本発明のイオン交換器において、シート状のイオン交換樹脂の厚さは、特に限定されない。すなわち、イオン交換樹脂が板状であっても、膜状であっても、どちらでもよい。多大な表面積を得られることから、シート状のイオン交換樹脂は、イオン交換膜であることが好ましい。
【００２０】
イオン交換樹脂体は、シート状の陽イオン交換樹脂および／または陰イオン交換樹脂からなる。すなわち、イオン交換樹脂体は、各イオン交換樹脂単独で形成しても、両イオン交換樹脂から形成してもどちらでもよい。
【００２１】
イオン交換樹脂体がシート状の陽イオン交換樹脂または陰イオン交換樹脂からなるときに、イオン交換樹脂体は、所定形状の多数のイオン交換樹脂を積層して形成されたものであっても、帯状の各イオン交換樹脂を波状に折り返して形成したものであっても、帯状のイオン交換樹脂を巻回して形成したものであっても、いずれでもよい。
【００２２】
イオン交換樹脂体がシート状の陽イオン交換樹脂および陰イオン交換樹脂からなるときに、各イオン交換樹脂の配置は、特に限定されるものではない。すなわち、陽イオン交換樹脂よりなる樹脂体部と陰イオン交換樹脂体よりなる樹脂体部とがケースの軸方向に配列した構成であっても、両イオン交換樹脂が混在した構成であってもどちらでもよい。
【００２３】
イオン交換樹脂体は、両イオン交換樹脂が混在したことが好ましい。両イオン交換樹脂が混在することで、イオン交換樹脂体に陽イオンと陰イオンが同時に吸着されるため、高い効率でイオンの吸着を行うことができる。
【００２４】
これに対し、両樹脂体部が軸方向に配列したときには、一方の樹脂体部において一方のイオンの吸着が行われているときには、一方のイオンを吸着した官能基とイオンを吸着していない官能基との間には、電位差が生じる。この電位差により官能基に吸着された一方のイオンは、この官能基から脱離して吸着していない官能基に移動する。官能基から脱離した一方のイオンは、他方のイオンを含む溶液の流れに流されて、イオン交換樹脂体を通過してしまう。この結果、イオン交換樹脂体において吸着されないイオンが生じ、イオン交換器としての性能が低下していた。
【００２５】
イオン交換樹脂体は、シート状の陽イオン交換樹脂とシート状の陰イオン交換樹脂とが互いに対向した状態で積層した構造を有することが好ましい。すなわち、両イオン交換樹脂が互いに対向して積層した構造を有することで、イオン交換樹脂体は、両イオン交換樹脂が混在した構成となる。具体的には、この構成のイオン交換樹脂体においては、溶液は両イオン交換樹脂に区画された流路を流れることとなる。この結果、本発明のイオン交換器は、十分なイオン吸着性能を発揮できる。
【００２６】
イオン交換樹脂体は、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂との積層体が複数層積層してなることが好ましい。すなわち、一定の形状に形成された両イオン交換樹脂を、陽イオン、陰イオン、陽イオン、…と積層させて積層体を形成し、イオン交換樹脂体とすることが好ましい。
【００２７】
イオン交換樹脂体は、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とが重ねられた状態で巻回してなることが好ましい。イオン交換樹脂体を巻回体とすることで、各イオン交換樹脂の分離を容易に行うことができる。このことは、各イオン交換膜の再生を容易に行うことができることを示す。巻回体とするときには、各イオン交換樹脂は、同じ幅の帯状に形成されたことが好ましい。同じ幅の帯状に形成されることで、巻回体の軸方向の両端面が一定となる。
【００２８】
また、イオン交換樹脂体が巻回体よりなることで、イオン交換樹脂体自身がケースの内周面を押圧することとなり、イオン交換樹脂体とケースの内周面との密着性が増す。さらに、イオン交換樹脂体が巻回体よりなることで、イオン交換樹脂体の軸方向でのずれの発生を抑えることが出きる効果を発揮する。
【００２９】
イオン交換樹脂体は、積層した構造のイオン交換樹脂が、小間隔を隔てていることが好ましい。小間隔を隔てることで、本発明のイオン交換器を使用するときにイオン交換される溶液がこの小間隔により形成された空間に流れることとなる。そして、この小間隔を区画するイオン交換樹脂によりイオンの吸着が行われる。
【００３０】
互いに対向したイオン交換樹脂は、スペーサを介した状態で積層した構造を有していることが好ましい。スペーサを有することで、溶液が流れる流路が確保される。
【００３１】
陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とがスペーサを介した状態で積層した構造を有していることが好ましい。スペーサを有するとで、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂との間にすき間を生じさせることができる。このすき間にイオン交換される溶液が流れるようになる。
【００３２】
積層した構成の二枚のイオン交換樹脂のうち、一方のイオン交換樹脂が湾曲していることが好ましい。一方のイオン交換樹脂が湾曲することで、他方のイオン交換樹脂との間に小間隔を形成できる。積層した構成の二枚のイオン交換樹脂のうち、一方のイオン交換樹脂の湾曲した形状とは、他方のイオン交換樹脂との間に小間隔ができるように変形した状態を示す。湾曲形状としては、たとえば、表面から突出した凸形状や、凹凸が連続的に繰り返される波形をあげることができる。
【００３３】
シート状の陰イオン交換樹脂は、略波板状に形成されていることが好ましい。一般に、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とを比較すると、陽イオン交換樹脂の硬度が高い。このため、加工のしやすさから陰イオン交換樹脂を略波板状とすることが好ましい。また、略波板状とは、周期的な凹凸が形成された形状を示し、凹凸形状については、限定されない。
【００３４】
ケースは、両端部の開口部がイオン交換樹脂体の軸方向の端面よりも小さく形成されていることが好ましい。ケースの開口部がイオン交換樹脂体の端面より小さく形成されることで、ケースの内部でイオン交換樹脂体がずれたとしても、イオン交換樹脂体を構成するイオン交換樹脂が流れ出なくなっている。
【００３５】
本発明のイオン交換器は、イオン交換樹脂体をカートリッジを介してケース内に収容してもよい。具体的には、イオン交換樹脂体を略筒状のカートリッジに収容し、このカートリッジをケース内に設置することができる。カートリッジを形成したとしても、カートリッジの端面にメッシュ状の保持板を必要としないため、低コストとなっている。
【００３６】
本発明のイオン交換器は、イオン交換樹脂の流出を抑えるために配置されていた保持板を必要としないため、部品点数を減らすことによるコストの低下の効果を有する。さらに、本発明のイオン交換器は、シート状のイオン交換樹脂をケース内に配設するだけで製造することができるため、低コストで製造することができる。加えて、本発明のイオン交換器は、イオン交換樹脂を容易に分離できるため、イオン交換樹脂の再生性にすぐれている。
【００３７】
【実施例】
以下、実施例を用いて本発明を説明する。
【００３８】
本発明の実施例として、イオン交換器を製造した。
【００３９】
（実施例１）
本実施例は、図１にその構成が示されたイオン交換器１である。
【００４０】
本実施例のイオン交換器１は、陽イオン交換膜３と陰イオン交換膜４とが積層した状態で巻回してなるイオン交換樹脂体２と、イオン交換樹脂体２を内部に保持したケース５と、から構成される。
【００４１】
ケース５は、両端部が縮径した円管状を有している。そして、ケース５は、上流側ケース５１と下流側ケース５２と、から構成される。上流側ケース５１と下流側ケース５２の当接部を液密的に接合することで、ケース５が製造できる。また、上流側ケース５１と下流側ケース５２の当接部は、ケース５の軸方向に垂直な平面上に位置している。また、上流側ケース５１と下流側ケース５２の当接部の端面は、互いに嵌合可能な凹凸形状に形成されている。
【００４２】
（製造方法）
まず、陽イオン交換膜３と陰イオン交換膜４とを同じ幅の帯状に形成した。そして、この両イオン交換膜３，４を重ね合わせた。両イオン交換膜３，４が積層した状態で一方の端部を軸として、巻回して、イオン交換樹脂体２を製造した。製造されたイオン交換樹脂体２は、略円柱状を有している。イオン交換樹脂体２を図２に示した。
【００４３】
つづいて、製造されたイオン交換樹脂体２を上流側ケース５１の内部に挿入し、所定の位置に保持した。このとき、上流側ケース５１のイオン交換樹脂体２が挿入される方向と、イオン交換樹脂体２の巻回軸の軸方向が平行な状態で挿入された。さらに、上流側ケース５１内に保持された状態では、イオン交換樹脂体２の一方の端面２１が上流側ケース５１の下流側ケース５２との当接面より奥に納まった状態となっていた。その後、イオン交換樹脂体２の一方の端面２１側から下流側ケース５２をはめ込み、上流側ケース５１と下流側ケース５２との当接部を液密的に接合した。接合時のイオン交換樹脂体２およびケース５の構成を図３に示した。
【００４４】
以上の手順により、本実施例のイオン交換器１が製造された。
【００４５】
（実施例２）
本実施例は、図４にその構成が示されたイオン交換器１である。
【００４６】
本実施例のイオン交換器１は、小片に形成された陽イオン交換膜３および陰イオン交換膜４とを互いに積層してなるイオン交換樹脂体２と、イオン交換樹脂体２を内部に保持したケース５と、から構成される。
【００４７】
ケース５は、両端部が縮径した管状を有している。ケース５は、軸方向においてイオン交換樹脂体２が保持された部分においては、イオン交換樹脂体２の周方向の外周形状と略一致する内周面を有している。
【００４８】
そして、ケース５は、実施例１のケースと同様に上流側ケースと下流側ケースと、から構成される。上流側ケースと下流側ケースの当接部を液密的に接合することで、ケース５が製造できる。また、上流側ケースと下流側ケースの当接部は、ケース５の軸方向に垂直な平面上に位置している。また、上流側ケースと下流側ケースの当接部の端面は、互いに嵌合可能な凹凸形状に形成されている。
【００４９】
（製造方法）
まず、陽イオン交換膜３と陰イオン交換膜４とを同じ方形に形成した。そして、この両イオン交換膜３，４を、陽イオン交換膜、陰イオン交換膜、陽イオン交換膜と、……と、互い違いに積層して、イオン交換樹脂体２を製造した。製造されたイオン交換樹脂体２は、略角柱状を有している。イオン交換樹脂体２を図５に示した。
【００５０】
つづいて、製造されたイオン交換樹脂体２を上流側ケースの内部に挿入し、所定の位置に保持した。このとき、上流側ケースのイオン交換樹脂体２が挿入される方向と、イオン交換樹脂体２の各イオン交換膜３，４の表面が平行な状態で挿入された。さらに、上流側ケース内に保持された状態では、イオン交換樹脂体２の一方の端面が上流側ケースの下流側ケースとの当接面より奥に納まった状態となっていた。その後、イオン交換樹脂体２の一方の端面側から下流側ケースをはめ込み、上流側ケースと下流側ケースとの当接部を液密的に接合した。
【００５１】
以上の手順により、本実施例のイオン交換器１が製造された。
【００５２】
（実施例３）
本実施例は、図６にその構成が示されたイオン交換器１である。
【００５３】
本実施例のイオン交換器１は、陽イオン交換膜３と波板状の陰イオン交換膜４とが積層した状態で巻回してなるイオン交換樹脂体２を外筒の内部に収容してなるカートリッジ６と、カートリッジ６を内部に保持したケース５と、から構成される。
【００５４】
ケース５は、両端部が縮径した円管状を有している。そして、ケース５は、上流側ケースと下流側ケースと、から構成される。上流側ケースと下流側ケースの当接部を液密的に接合することで、ケース５が製造できる。また、上流側ケースと下流側ケースの当接部は、ケース５の軸方向に垂直な平面上に位置している。また、上流側ケースと下流側ケースの当接部の端面は、互いに嵌合可能な凹凸形状に形成されている。
【００５５】
カートリッジ６は、円管状の外筒６１の内部にイオン交換樹脂体２を収容している。カートリッジ６の周方向の外周形状は、ケース５の内周形状と一致する形状に形成されている。また、カートリッジ６は、イオン交換樹脂体２の軸方向の長さと同じ長さとなるように形成されている。カートリッジ６の構成を図７に示した。
【００５６】
（製造方法）
本実施例は、陰イオン交換膜４を波板状に成形した後に形成した以外は、実施例１と同様にして製造された。
【００５７】
まず、陽イオン交換膜３と陰イオン交換膜４とを同じ幅の帯状に形成した。そして、陰イオン交換膜４を長さ方向に周期的な振幅が並んだ波板状に成形した。両イオン交換膜３，４を重ね合わせた。両イオン交換膜３，４が積層した状態で一方の端部を軸として、巻回して、イオン交換樹脂体２を製造した。製造されたイオン交換樹脂体２を、外筒の内部に挿入し、固定してカートリッジ６が製造された。
【００５８】
つづいて、製造されたカートリッジ６を上流側ケースの内部に挿入し、所定の位置に保持した。上流側ケース内に保持された状態では、カートリッジ６の一方の端面が上流側ケースの下流側ケースとの当接面より突出した状態となっていた。その後、カートリッジ６の一方の端面側から下流側ケースをはめ込み、上流側ケースと下流側ケースとの当接部を液密的に接合した。
【００５９】
以上にの手順により、本実施例のイオン交換器１が製造された。
【００６０】
（各実施例の効果）
上記各実施例のイオン交換器は、ケース内に処理される溶液を流すことで、溶液中のイオンを吸着することができる。
【００６１】
具体的には、各実施例のイオン交換器においては、ケース５の一方の開口端部から処理される溶液が流れ込む。そしてケース５内に流れ込んだ溶液は、イオン交換樹脂体２の陽イオン交換膜３と陰イオン交換膜４との間を通過する。このとき、溶液中のイオンが陽イオン交換膜３および陰イオン交換膜４と接触し、各イオン交換膜３，４とイオン交換を行う。イオン交換された溶液は、ケースの他方の開口端部から排出される。
【００６２】
なお、実施例１および２のイオン交換器１において、溶液はイオン交換樹脂体２を構成するイオン交換膜３，４自身の表面の凹凸により形成されたすき間を通過する。実施例３のイオン交換器１においては、陰イオン交換膜４が波板状に成形されたことで、イオン交換樹脂体２に溶液が流れるセルが区画されており、このセルの内部を溶液が通過した。特に、実施例３のイオン交換器は、積極的に溶液が流れるセルを形成しておいたことから、イオン交換器１を溶液が通過するときの抵抗が減少していた。
【００６３】
上記各実施例のイオン交換器１は、イオン交換樹脂体２が分離可能なイオン交換膜により形成されているため、溶液の処理後に陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とに分離することができる。そして、分離後にそれぞれの交換膜を再生処理することができる。そして、再生されたイオン交換膜から再度イオン交換樹脂体を製造することができる。
【００６４】
また、上記各実施例のイオン交換器１は、ケース５の内部にイオン交換樹脂体２を保持するための保持板を必要としていない。すなわち、従来のイオン交換器より部品点数を削減できるため、低コストで製造できる。
【００６５】
【発明の効果】
本発明のイオン交換器は、イオン交換樹脂の流出を抑えるために配置されていた保持板を必要としないため、部品点数を減らすことによるコストの低下の効果を有する。さらに、本発明のイオン交換器は、シート状のイオン交換樹脂をケース内に配設するだけで製造することができるため、低コストで製造することができる。加えて、本発明のイオン交換器は、イオン交換樹脂を容易に分離できるため、イオン交換樹脂の再生性にすぐれている。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のイオン交換器の構成を示した図である。
【図２】実施例１のイオン交換器のイオン交換樹脂体の構成を示した図である。
【図３】実施例１のイオン交換器のケースへの組付けの様子を示した図である。
【図４】実施例２のイオン交換器の構成を示した図である。
【図５】実施例２のイオン交換器のイオン交換樹脂体の構成を示した図である。
【図６】実施例３のイオン交換器の構成を示した図である。
【図７】実施例３のイオン交換器のカートリッジの構成を示した図である。
【図８】従来のイオン交換器の構成を示した図である。
【符号の説明】
１…イオン交換器 ２…イオン交換樹脂体
３…陽イオン交換膜 ４…陰イオン交換膜
５…ケース ６…カートリッジ
７…陽イオン交換樹脂粒子 ８…陰イオン交換樹脂粒子
９…保持板[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ion exchanger, and more particularly, to an ion exchanger that can be manufactured at low cost.
[0002]
[Prior art]
The conventional ion exchanger is divided into a cylindrical case 5, a mesh-shaped holding plate 9 provided on both end surfaces of the case 5 through which a solution can pass, and a holding plate 9, 9 inside the case 1. Cation exchange resin particles 7 and anion exchange resin particles 8 in the form of particles filled in the space. Then, ions are exchanged in the solution by flowing the solution inside the case 1. FIG. 8 shows an ion exchanger having such a configuration.
[0003]
There is also an ion exchanger provided with a cartridge filled with an ion exchange resin so as to have the above configuration. (For example, see Patent Documents 1 and 2.)
In a standard ion exchanger, when a cation exchange resin or anion exchange resin is charged as a single item such as a pure water device, a soft water device, or a denitrification device, or when both exchange resins are mixed and charged There is.
[0004]
In addition, as a method of arranging these exchange resins, a cation exchange resin tower / anion exchange resin tower may be arranged in series, or a mixed resin tower may be arranged at a subsequent stage, and the ion exchange resin may be used for cations and anions, respectively. Techniques for effectively acting together are widely used.
[0005]
In the ion exchanger having the above configuration, since the ion exchange resin has a substantially granular shape, holding plates are arranged on both end surfaces of the cylindrical body so as not to flow out of the cylindrical body. That is, since the number of parts is large, the cost is high.
[0006]
Furthermore, in the ion exchanger having such a structure, when a cation exchange resin and an anion exchange resin are mixed and filled as the ion exchange resins, it is difficult to separate both ion exchange resins, and the regeneration is difficult. It was difficult. That is, when the performance of the ion exchange resin is reduced, it is necessary to replace the mixture of the ion exchange resins, and there is a problem that the cost increases.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-143844 [Patent Document 2]
Published Japanese Utility Model Application No. 3-43396
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above situation, and an object of the present invention is to provide a low-cost ion exchanger excellent in reproducibility of an ion exchange resin.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by using a granular ion-exchange resin of an ion exchanger as an ion-exchange resin disposed in a case as a sheet-like ion-exchange resin. .
[0010]
That is, the ion exchanger of the present invention comprises a sheet-like cation exchange resin and / or a sheet-like anion exchange resin, and has an ion exchange resin body having a structure in which the ion exchange resin is laminated, and an ion exchange resin body. And a substantially tubular case for accommodating the ion exchange resin body inside with the surface of each ion exchange resin being parallel to the axial direction.
[0011]
The ion exchanger of the present invention does not require the holding plate disposed to suppress the outflow of the ion exchange resin, and thus has an effect of reducing costs by reducing the number of parts. Further, the ion exchanger of the present invention can be manufactured simply by disposing the sheet-shaped ion exchange resin in the case, and thus can be manufactured at low cost. Further, the ion exchanger of the present invention can easily separate the ion-exchange resin, so that the ion-exchange resin is excellent in reproducibility.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The ion exchanger of the present invention includes an ion exchange resin body and a case.
[0013]
The ion exchange resin body is made of a sheet-like cation exchange resin and / or a sheet-like anion exchange resin, and has a structure in which ion exchange resins are laminated. The laminated structure of the ion-exchange resin indicates a state in which the sheet-shaped ion-exchange resin constituting the ion-exchange resin body is laminated in the thickness direction. By having a structure in which the ion exchange resin is laminated, the ion exchange resin body has a high surface area. Moreover, the rigidity of the ion exchange resin body is ensured by having a structure in which the sheet-like ion exchange resin is laminated.
[0014]
The ion exchange resin body performs ion exchange of a solution to be ion exchanged in the ion exchanger of the present invention. As the sheet-like cation exchange resin and the sheet-like anion exchange resin constituting the ion exchange resin body, conventionally known ion exchange resins can be used.
[0015]
The case has a substantially tubular shape in which the ion exchange resin body is housed inside with the surface of each ion exchange resin of the ion exchange resin body being parallel to the axial direction. Since the case has a substantially tubular shape, the ion exchange resin body can be housed and held inside. In addition, this case serves as a flow path through which the solution to be ion-exchanged flows.
[0016]
The substantially tubular shape of the case has a shape capable of forming a flow path through which a solution to be ion-exchanged when the ion exchanger is formed, and the cross-sectional shape of the substantially tubular inner periphery of the case is not particularly limited.
[0017]
The ion exchange resin body is housed inside the case with the surface of each ion exchange resin of the ion exchange resin body being parallel to the axial direction. By disposing the surface of the ion exchange resin in a state parallel to the axial direction, when a solution to be ion exchanged flows in the case when using the ion exchanger, the solution flows along the surface of the ion exchange resin, Ion exchange takes place at the contact interface between the solution and the ion exchange resin. At this time, the inhibition of the flow of the solution by the ion exchange resin is suppressed, and the generation of fluid resistance is suppressed. Therefore, the flow rate of the solution can be increased, and the throughput of the solution in the ion exchanger can be increased. This means that in a conventional ion exchanger using a particulate ion exchange resin, it is difficult to increase the flow rate of the solution because the flow of the solution is hindered by the ion exchange resin, and the flow rate of the solution is limited. This limits the throughput of the solution.
[0018]
Since the ion exchange resin body is made of a sheet-like ion exchange resin, the ion exchange resin does not flow out. For this reason, a mesh-like holding plate is not required unlike a conventional ion exchanger. That is, the ion exchanger of the present invention can reduce the number of parts, thereby realizing cost reduction.
[0019]
In the ion exchanger of the present invention, the thickness of the sheet-like ion exchange resin is not particularly limited. That is, the ion exchange resin may be in the form of a plate or a membrane. Since a large surface area can be obtained, the sheet-like ion exchange resin is preferably an ion exchange membrane.
[0020]
The ion exchange resin body is made of a sheet-like cation exchange resin and / or an anion exchange resin. That is, the ion exchange resin body may be formed of each ion exchange resin alone or may be formed of both ion exchange resins.
[0021]
When the ion-exchange resin body is made of a sheet-like cation-exchange resin or an anion-exchange resin, the ion-exchange resin body may be formed in a band shape even if it is formed by laminating a large number of ion-exchange resins of a predetermined shape. Each of these may be formed by folding each ion-exchange resin in a wave shape or by winding a band-like ion-exchange resin.
[0022]
When the ion exchange resin body is made of a sheet-like cation exchange resin and an anion exchange resin, the arrangement of each ion exchange resin is not particularly limited. That is, whether the configuration is such that the resin body portion made of a cation exchange resin and the resin body portion made of an anion exchange resin body are arranged in the axial direction of the case, or whether both ion exchange resins are mixed. May be.
[0023]
It is preferable that both ion exchange resins are mixed in the ion exchange resin body. When both ion exchange resins are mixed, cations and anions are simultaneously adsorbed to the ion exchange resin body, so that the ions can be adsorbed with high efficiency.
[0024]
On the other hand, when both resin bodies are arranged in the axial direction, when one ion is adsorbed on one resin body, the functional group that adsorbs one ion and the functional group that does not adsorb the ion A potential difference occurs between the group and the group. One ion adsorbed to the functional group due to this potential difference is desorbed from the functional group and moves to a non-adsorbed functional group. One ion desorbed from the functional group is flowed into the flow of the solution containing the other ion, and passes through the ion exchange resin body. As a result, ions that are not adsorbed in the ion exchange resin body were generated, and the performance as an ion exchanger was reduced.
[0025]
The ion exchange resin body preferably has a structure in which a sheet-like cation exchange resin and a sheet-like anion exchange resin are stacked in a state where they face each other. That is, by having a structure in which both ion-exchange resins are stacked facing each other, the ion-exchange resin body has a configuration in which both ion-exchange resins are mixed. Specifically, in the ion-exchange resin body having this configuration, the solution flows through a flow path defined by both ion-exchange resins. As a result, the ion exchanger of the present invention can exhibit sufficient ion adsorption performance.
[0026]
The ion exchange resin body is preferably formed by laminating a plurality of layers of a cation exchange resin and an anion exchange resin. That is, it is preferable that both ion-exchange resins formed in a certain shape are laminated with cations, anions, cations,.
[0027]
The ion exchange resin body is preferably formed by winding a cation exchange resin and an anion exchange resin in a stacked state. By making the ion exchange resin body into a wound body, each ion exchange resin can be easily separated. This indicates that each ion exchange membrane can be easily regenerated. When a wound body is used, it is preferable that each ion exchange resin is formed in a band shape having the same width. By being formed in a band shape having the same width, both end faces in the axial direction of the wound body become constant.
[0028]
In addition, since the ion exchange resin body is formed of a wound body, the ion exchange resin body itself presses the inner peripheral surface of the case, and the adhesion between the ion exchange resin body and the inner peripheral surface of the case increases. Further, since the ion-exchange resin body is formed of a wound body, an effect of suppressing occurrence of displacement of the ion-exchange resin body in the axial direction is exerted.
[0029]
In the ion exchange resin body, it is preferable that the ion exchange resins having a laminated structure are spaced at a small interval. With a small interval, the solution to be ion-exchanged when using the ion exchanger of the present invention flows into the space formed by the small interval. Then, the ions are adsorbed by the ion exchange resin that partitions the small interval.
[0030]
It is preferable that the ion exchange resins opposed to each other have a structure in which the ion exchange resins are stacked with a spacer interposed therebetween. Providing the spacer secures a flow path through which the solution flows.
[0031]
It is preferable to have a structure in which a cation exchange resin and an anion exchange resin are laminated with a spacer interposed therebetween. By having the spacer, a gap can be generated between the cation exchange resin and the anion exchange resin. The solution to be ion-exchanged flows in the gap.
[0032]
It is preferable that one of the two ion-exchange resins having a laminated configuration is curved. When one of the ion exchange resins is curved, a small interval can be formed between the one ion exchange resin and the other. The curved shape of one of the two ion-exchange resins in a stacked configuration indicates a state in which the ion-exchange resin is deformed so as to have a small space between the two. Examples of the curved shape include a convex shape protruding from the surface and a waveform in which irregularities are continuously repeated.
[0033]
The sheet-like anion exchange resin is preferably formed in a substantially corrugated shape. Generally, when cation exchange resin and anion exchange resin are compared, the cation exchange resin has a higher hardness. For this reason, it is preferable that the anion exchange resin has a substantially corrugated shape for ease of processing. Further, the substantially corrugated shape refers to a shape in which periodic irregularities are formed, and the irregular shape is not limited.
[0034]
It is preferable that the opening of both ends of the case is formed smaller than the axial end surface of the ion exchange resin body. Since the opening of the case is formed smaller than the end face of the ion exchange resin body, even if the ion exchange resin body is displaced inside the case, the ion exchange resin constituting the ion exchange resin body does not flow out.
[0035]
In the ion exchanger of the present invention, the ion exchange resin body may be housed in a case via a cartridge. Specifically, the ion exchange resin body is housed in a substantially cylindrical cartridge, and this cartridge can be installed in a case. Even if a cartridge is formed, the cost is low because a mesh-like holding plate is not required on the end face of the cartridge.
[0036]
The ion exchanger of the present invention does not require the holding plate disposed to suppress the outflow of the ion exchange resin, and thus has an effect of reducing costs by reducing the number of parts. Furthermore, since the ion exchanger of the present invention can be manufactured only by disposing the sheet-shaped ion exchange resin in the case, it can be manufactured at low cost. In addition, the ion exchanger of the present invention can easily separate the ion-exchange resin, so that the ion-exchange resin is excellent in reproducibility.
[0037]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described using examples.
[0038]
As an example of the present invention, an ion exchanger was manufactured.
[0039]
(Example 1)
This embodiment is an ion exchanger 1 whose configuration is shown in FIG.
[0040]
The ion exchanger 1 of the present embodiment includes an ion exchange resin body 2 formed by winding a cation exchange membrane 3 and an anion exchange membrane 4 in a stacked state, and a case 5 holding the ion exchange resin body 2 therein. And
[0041]
The case 5 has a circular tubular shape whose both ends are reduced in diameter. The case 5 includes an upstream case 51 and a downstream case 52. The case 5 can be manufactured by joining the contact portions of the upstream case 51 and the downstream case 52 in a liquid-tight manner. The contact portion between the upstream case 51 and the downstream case 52 is located on a plane perpendicular to the axial direction of the case 5. In addition, the end surfaces of the contact portions of the upstream case 51 and the downstream case 52 are formed in uneven shapes that can be fitted to each other.
[0042]
(Production method)
First, the cation exchange membrane 3 and the anion exchange membrane 4 were formed in a band shape having the same width. Then, the ion exchange membranes 3 and 4 were overlapped. The two ion-exchange membranes 3 and 4 were laminated and wound around one end as an axis to produce an ion-exchange resin body 2. The manufactured ion exchange resin body 2 has a substantially columnar shape. The ion exchange resin body 2 is shown in FIG.
[0043]
Subsequently, the manufactured ion exchange resin body 2 was inserted into the inside of the upstream case 51, and was held at a predetermined position. At this time, the ion exchange resin body 2 of the upstream side case 51 was inserted in a state where the direction in which the ion exchange resin body 2 was inserted and the axial direction of the winding axis of the ion exchange resin body 2 were parallel. Further, in a state where the ion exchange resin body 2 is held in the upstream case 51, the one end surface 21 of the ion exchange resin body 2 is located deeper than a contact surface of the upstream case 51 with the downstream case 52. Thereafter, the downstream case 52 was fitted from one end face 21 side of the ion exchange resin body 2, and the contact portion between the upstream case 51 and the downstream case 52 was liquid-tightly joined. FIG. 3 shows the configuration of the ion exchange resin body 2 and the case 5 at the time of joining.
[0044]
According to the above procedure, the ion exchanger 1 of this example was manufactured.
[0045]
(Example 2)
This embodiment is an ion exchanger 1 whose configuration is shown in FIG.
[0046]
In the ion exchanger 1 of the present embodiment, an ion exchange resin body 2 formed by laminating a cation exchange membrane 3 and an anion exchange membrane 4 formed in small pieces, and the ion exchange resin body 2 are held inside. And a case 5.
[0047]
The case 5 has a tubular shape whose both ends are reduced in diameter. The case 5 has an inner peripheral surface that substantially matches the outer peripheral shape of the ion exchange resin body 2 in the circumferential direction at a portion where the ion exchange resin body 2 is held in the axial direction.
[0048]
The case 5 includes an upstream case and a downstream case as in the case of the first embodiment. The case 5 can be manufactured by joining the contact portions of the upstream case and the downstream case in a liquid-tight manner. The contact portion between the upstream case and the downstream case is located on a plane perpendicular to the axial direction of the case 5. Further, the end surfaces of the contact portions of the upstream case and the downstream case are formed in an uneven shape that can be fitted to each other.
[0049]
(Production method)
First, the cation exchange membrane 3 and the anion exchange membrane 4 were formed in the same square. The two ion-exchange membranes 3 and 4 were alternately laminated with a cation-exchange membrane, an anion-exchange membrane, a cation-exchange membrane,... To produce an ion-exchange resin body 2. The manufactured ion exchange resin body 2 has a substantially prismatic shape. The ion exchange resin body 2 is shown in FIG.
[0050]
Subsequently, the manufactured ion exchange resin body 2 was inserted into the inside of the upstream case, and was held at a predetermined position. At this time, the direction in which the ion exchange resin body 2 in the upstream case was inserted and the surfaces of the ion exchange membranes 3 and 4 of the ion exchange resin body 2 were inserted in parallel. Further, in the state held in the upstream case, one end face of the ion exchange resin body 2 is located deeper than the contact surface of the upstream case with the downstream case. Thereafter, the downstream case was fitted from one end face side of the ion exchange resin body 2, and the contact portion between the upstream case and the downstream case was liquid-tightly joined.
[0051]
According to the above procedure, the ion exchanger 1 of this example was manufactured.
[0052]
(Example 3)
This embodiment is an ion exchanger 1 whose configuration is shown in FIG.
[0053]
The ion exchanger 1 of the present embodiment has an ion exchange resin body 2 formed by winding a cation exchange membrane 3 and a corrugated anion exchange membrane 4 in a laminated state and accommodates the ion exchange resin body 2 in an outer cylinder. It comprises a cartridge 6 and a case 5 holding the cartridge 6 inside.
[0054]
The case 5 has a circular tubular shape whose both ends are reduced in diameter. The case 5 includes an upstream case and a downstream case. The case 5 can be manufactured by joining the contact portions of the upstream case and the downstream case in a liquid-tight manner. The contact portion between the upstream case and the downstream case is located on a plane perpendicular to the axial direction of the case 5. Further, the end surfaces of the contact portions of the upstream case and the downstream case are formed in an uneven shape that can be fitted to each other.
[0055]
The cartridge 6 accommodates the ion exchange resin body 2 inside a cylindrical outer cylinder 61. The outer circumferential shape of the cartridge 6 in the circumferential direction is formed in a shape that matches the inner circumferential shape of the case 5. The cartridge 6 is formed to have the same length as the axial length of the ion exchange resin body 2. FIG. 7 shows the configuration of the cartridge 6.
[0056]
(Production method)
This example was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the anion exchange membrane 4 was formed after being formed into a corrugated plate.
[0057]
First, the cation exchange membrane 3 and the anion exchange membrane 4 were formed in a band shape having the same width. Then, the anion exchange membrane 4 was formed into a corrugated plate having periodic amplitudes arranged in the length direction. Both ion exchange membranes 3 and 4 were overlaid. The two ion-exchange membranes 3 and 4 were laminated and wound around one end as an axis to produce an ion-exchange resin body 2. The manufactured ion-exchange resin body 2 was inserted into the outer cylinder and fixed, whereby the cartridge 6 was manufactured.
[0058]
Subsequently, the manufactured cartridge 6 was inserted into the upstream case and held at a predetermined position. In a state where the cartridge 6 is held in the upstream case, one end face of the cartridge 6 protrudes from a contact surface of the upstream case with the downstream case. Thereafter, the downstream case was fitted from one end face side of the cartridge 6, and the contact portion between the upstream case and the downstream case was liquid-tightly joined.
[0059]
According to the above procedure, the ion exchanger 1 of this example was manufactured.
[0060]
(Effect of each embodiment)
The ion exchanger of each of the above embodiments can adsorb ions in the solution by flowing the solution to be treated into the case.
[0061]
Specifically, in the ion exchanger of each embodiment, the solution to be treated flows from one open end of the case 5. The solution flowing into the case 5 passes between the cation exchange membrane 3 and the anion exchange membrane 4 of the ion exchange resin body 2. At this time, the ions in the solution come into contact with the cation exchange membrane 3 and the anion exchange membrane 4, and perform ion exchange with each of the ion exchange membranes 3, 4. The ion-exchanged solution is discharged from the other open end of the case.
[0062]
In the ion exchangers 1 of Examples 1 and 2, the solution passes through gaps formed by irregularities on the surfaces of the ion exchange membranes 3 and 4 constituting the ion exchange resin body 2. In the ion exchanger 1 according to the third embodiment, since the anion exchange membrane 4 is formed into a corrugated plate, a cell in which the solution flows in the ion exchange resin body 2 is partitioned. It has passed. Particularly, in the ion exchanger of Example 3, since the cell in which the solution flows positively was formed, the resistance when the solution passed through the ion exchanger 1 was reduced.
[0063]
In the ion exchanger 1 of each of the above embodiments, since the ion exchange resin body 2 is formed of a separable ion exchange membrane, it can be separated into a cation exchange membrane and an anion exchange membrane after the treatment of the solution. . Then, after the separation, each exchange membrane can be regenerated. Then, the ion exchange resin body can be manufactured again from the regenerated ion exchange membrane.
[0064]
Further, the ion exchanger 1 of each of the above embodiments does not require a holding plate for holding the ion exchange resin body 2 inside the case 5. That is, since the number of parts can be reduced as compared with the conventional ion exchanger, it can be manufactured at low cost.
[0065]
【The invention's effect】
The ion exchanger of the present invention does not require the holding plate disposed to suppress the outflow of the ion exchange resin, and thus has an effect of reducing costs by reducing the number of parts. Furthermore, since the ion exchanger of the present invention can be manufactured only by disposing the sheet-shaped ion exchange resin in the case, it can be manufactured at low cost. In addition, the ion exchanger of the present invention can easily separate the ion-exchange resin, so that the ion-exchange resin is excellent in reproducibility.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an ion exchanger according to a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of an ion exchange resin body of the ion exchanger according to the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a state of assembling the ion exchanger of the first embodiment to a case.
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of an ion exchanger according to a second embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of an ion exchange resin body of the ion exchanger of Example 2.
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of an ion exchanger according to a third embodiment.
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a cartridge of an ion exchanger according to a third embodiment.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a conventional ion exchanger.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ion exchanger 2 ... Ion exchange resin body 3 ... Cation exchange membrane 4 ... Anion exchange membrane 5 ... Case 6 ... Cartridge 7 ... Cation exchange resin particles 8 ... Anion exchange resin particles 9 ... Holding plate
