JP2008073686A - 色移り（ｃｏｌｏｒｔｈｒｏｗ）を減らしていることを特徴とするろ過システム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ろ過水への色移り（ろ過水の変色）を防止するために、スルホン化された強酸性陽イオン（ＳＡＣ）交換樹脂から浸出する呈色物質（スチレンスルホナートモノマー）を除去する水処理システム及び方法を提供する。
【解決手段】スルホン化された強酸性陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とを混合し、陰イオン交換樹脂は、全樹脂の５〜２０体積％とした混合樹脂床イオン交換ろ過システム及びそのシステムを用いた水のろ過方法により、ろ過水への色移りを低減できる。
【選択図】なし

Description

関連出願についてのクロスリファレンス
この出願は、米国特許法§１１９（ｅ）の下で、２００６年８月２３日出願の米国仮出願第６０／８３９，６３８号の優先権の利益を請求するものであって、この出願の内容は、参照することにより全体が本明細書に援用される。

発明の分野
本発明は、水処置システム及び方法に関する。特に、本発明は、水処理システム及び方法で共通して利用されている陽イオン交換樹脂から、呈色物質（ｃｏｌｏｒ−ｂｅａｒｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ）の浸出を減らすことを意図した、水処置システム及び方法に関する。

発明の背景
強酸性陽イオン（ＳＡＣ）交換樹脂は、水処理システム及び方法で共通して用いられる。これらの樹脂は、フィルタ内に入れられているが、このフィルタを、被処理水が金属陽イオン等の不純物を除去するために通過する。これらの不純物が、水の「硬度」の要因となっている。このように、ＳＡＣ交換樹脂は、スケール及び石鹸かすの形成、洗剤の使い過ぎ、家庭用備品の腐食、そして、家庭用電気器具の寿命の低下等の、重要な最終使用にまつわる問題を予防するために、水の硬度に対処しなければならない水の「軟水化」用途で、共通して用いられている。水の軟水化の業務用への適用も、これらと同様の関心によるものであり、その他の多くも同様である。食品サービス及び飲料自動販売機業界では、水は、具体的な水の最適な軟度を満たすためだけでなく、被処理水から作り出される食品や飲料の品質と外観を変えないように、透明無色の水を得るためにも処理しなくてはならない。

水処置システムで、ＳＡＣ交換樹脂を使用する１つの欠点は、これらの樹脂が、処理された、又は「流出した」水に、絶え間なく物質を浸出させることである。この浸出した物質又は「浸出液」は、望ましくない色等の、望ましくない特性を流出した水に与えることがある。著しい濃度の浸出液が、保管や小売用の陳列時の不使用、夜間の不使用、機器の修理中の停止による不使用等の不使用期間の間に、ＳＡＣ交換樹脂から放出されることがある。

特に、ジビニルベンゼン（ＤＶＢ）で架橋されたスチレンスルホン酸（ｓｔｙｒｅｎｅ ｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄ）を有する合成ＳＡＣ交換樹脂は、絶えず非重合（直鎖）のスチレンスルホナート（ｎｏｎ−ｐｏｌｙｍｅｒｉｚｅｄ （ｌｉｎｅａｒ）ｓｔｙｒｅｎｅ ｓｕｌｆｏｎａｔｅ）の強い色種を浸出させる。この浸出液は、製造時の重合化プロセスで残る副産物だが、使用中に、酸化反応での樹脂の分解（ｂｒｅａｋｄｏｗｎ）のため、樹脂粒子自体から生じることもある。フィルタ内に堆積した浸出物質（ｌｅａｃｈａｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ）の濃度によって、この浸出物質は、やや黄色がかった色から暗褐色のいずれかの色に、ろ過水を染めることがある。消費者が処理された水を使用しようとするとき、これによって、著しい美的マイナス効果が生じる。この美的マイナス効果は、特に商用の食品及び飲料の製造業界で、最終製品に対して、特に望ましくない。

システムによっては、その次に流出水を別の陰イオン交換樹脂床で処理することによって、ＳＡＣ交換樹脂からの負に帯電した（陰イオンの）浸出物質を除去しようとするものもあった。しかしながら、これらのシステムは、追加の樹脂床を使用することが必要なため、したがって、フィルタの寸法が大きくなるため、本質的に限界がある。そのうえ、陰イオン交換樹脂床は、浸出物質に対して、吸収速度能力（ｋｉｎｅｔｉｃ ａｂｓｏｒｐｔｉｖｅ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ）が低く、浸出液が陰イオン交換樹脂と充分な時間接触した後に、浸出液を除去できるにすぎない。標準のＳＡＣ交換樹脂ろ過システムで使用される動的流量（ｄｙｎａｍｉｃ ｆｌｏｗ ｒａｔｅｓ）は、典型的には、別の陰イオン樹脂床が陽イオン樹脂浸出液を吸収するのに必要な、より少ない流量を上回る。したがって、ＳＡＣ交換樹脂浸出液を除去するより良いシステムが望まれる。

発明の概要
イオン交換プロセスで床を通過する水等の液体の「色移り（ｃｏｌｏｒ ｔｈｒｏｗ）」又は変色を減らしていることを特徴とするシステム及び方法が開示される。開示されたシステム及び方法は、呈色物質の浸出（すなわち、呈色浸出水）を減らしていることを特徴とする水処理システム及び方法を含む。開示されたろ過システムは、混合イオン交換樹脂床及びろ過システムを含むことができる。開示された方法は、ろ過システムを準備し、使用する方法を含むことができる。

開示されたろ過システム及び方法は、ＳＡＣ交換樹脂を含むフィルタを使用するシステム及び方法で典型的に観察される浸出液の量を減らすこと、を特徴とする。実施の形態によっては、ＳＡＣ交換樹脂は、呈色浸出液として共通して放出されるスチレンスルホン酸を含む。ここで開示されているろ過システムは、スチレンスルホナート（ｓｔｙｒｅｎｅ ｓｕｌｆｏｎａｔｅ）がＳＡＣ樹脂粒子の表面に達すると、そのスチレンスルホン酸を絶えず吸収することができる。浸出液が水中のＳＡＣ樹脂粒子の周りのすき間に浸出する前に、浸出液を除去することによって、浸出液は処理水の美観に悪影響を与える（すなわち、呈色浸出液のような）濃度まで蓄積されることができない。

開示されたろ過システム及び方法では、ＳＡＣ樹脂を長期にわたって保管した後に典型的に観察される浸出液は、陰イオン樹脂とＳＡＣ樹脂とを含む混合樹脂床を使用することによって、減らすことができる。陰イオン樹脂は、１型又は２型の陰イオン樹脂であってよい。また、塩化物の形又は水酸化物の形であってよく、ゲル又はマクロポーラス型であってもよい。例えば、実施の形態によっては、陰イオン樹脂は、１型の強塩基性樹脂（例えば、強塩基性ジビニルベンゼン（ＤＶＢ）で架橋された第４級アンモニウム塩化物の形）である。他の実施の形態では、陰イオン樹脂は、２型のマクロポーラス形陰イオン樹脂である。さらに他の実施の形態では、陰イオン樹脂は、タンニン等の、分子量が大きい有機物（すなわち、分子量が約５００ｋＤ（キロダルトン）より大きい有機物）を除去する。

開示されたろ過システム及び方法では、通水しない期間、ＳＡＣ樹脂浸出液は、陰イオン樹脂によって、直ちに吸収されることができる。開示されたろ過システム及び方法では、少なくとも１つの陰イオン樹脂粒子がＳＡＣ樹脂粒子それぞれと隣接するように、混合床に陰イオン樹脂粒子を配置することにより、改良された浸出液除去を達成できる。例えば、ＳＡＣ樹脂粒子はそれぞれ、少なくとも１つの陰イオン樹脂粒子と直接接触できる。陰イオン樹脂粒子及びＳＡＣ樹脂粒子の望ましい配置は、水処置容器（例えば、カートリッジ又はタンク）に収納する前に、陰イオン樹脂粒子及びＳＡＣ樹脂粒子を選択された比率で混合することにより達成することができる。陰イオン樹脂粒子及びＳＡＣ樹脂粒子の望ましい配置はまた、水処置容器に収納する前に、選択された粒度（ｓｉｚｅｓ）（すなわち、選択された粒度又は粒度範囲の平均径）の陰イオン樹脂粒子及びＳＡＣ樹脂粒子を混合することにより達成することができる。

実施の形態によっては、開示されたろ過システム及び方法は、ＳＡＣ樹脂の含有量が同じような樹脂床を使用する方法及びシステムと比較して、ろ過及び軟水化能力が著しく減少することを特徴とはしない。例えば、陰イオン樹脂及びＳＡＣ樹脂の混合床を有する開示されたシステムは、好ましく混合された陽イオン及び陰イオン樹脂粒子を有し、システムのろ過又は軟水化能力は陰イオン樹脂粒子を添加することによっては、減少するものではない。開示されたシステムのろ過能力は、典型的には、全体がＳＡＣ樹脂で構成された樹脂床のろ過能力の少なくとも約７０％（好ましくは、全体がＳＡＣ樹脂で構成された樹脂床のろ過能力の少なくとも約７５％、８０％、８５％、９０％又は９５％）である。

開示されたろ過システムは、陰イオン樹脂を選択された範囲で有する混合樹脂床を備えることができる。陽イオン樹脂と混合される陰イオン樹脂の割合の好ましい範囲は、約５％から約２５％（ｖ／ｖ（体積％）混合床における合計樹脂体積に対する陰イオン樹脂の体積）、より好ましくは、約１０％から約２０％、さらに好ましくは、約１５％から約２０％である。

開示されたろ過システム及び方法では、陰イオン樹脂粒子の粒度は、陰イオン樹脂粒子が、陽イオン樹脂粒子の平均径より小さい、又は同じ、もしくは大きい平均径を有するように、選択することができる。実施の形態によっては、陰イオン樹脂粒子の粒度は、水中での陽イオン樹脂粒子の間のすき間を埋めるように選択することができる。更なる実施の形態では、陰イオン樹脂粒子は、陽イオン樹脂粒子と最大の接触を可能にし、かつ、樹脂床を通る水の流れを過度に制限しないような粒度を有するように選択することができる。さらに別の実施の形態では、陰イオン樹脂粒子の粒度は、陽イオン樹脂粒子間のすき間の大きさとして決定することができ、球状の陽イオン樹脂粒子の最密構造（ｃｌｏｓｅ−ｐａｃｋｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）に基づくものとすることができる。例えば、実施の形態によっては、陰イオン樹脂は、強酸性陽イオン樹脂の平均粒径の約５０％以下（又は、強酸性陽イオン樹脂の平均粒径の約４０％以下、３０％以下、又は２０％以下）の平均粒径を有することができる。陽イオン樹脂粒子の平均径に対する陰イオン樹脂粒子の平均径の比率は、約０.１５０−０.５００（又は約０.２２５から約０.４１４）とすることができる。

開示されたろ過システム及び方法の実施の形態によっては、陰イオン樹脂粒子及びＳＡＣ樹脂粒子は、四面最密構造を形成している。構造によっては、陰イオン樹脂粒子は、約０．０６ｍｍから０．２６ｍｍの平均径を有することができ、陽イオン樹脂粒子は、約０．２９ｍｍから１．２０ｍｍの平均径（１６−５０メッシュ）を有することができ、平均径の比率は、約０．２２５である。開示されたろ過システム及び方法の他の実施の形態では、陰イオン樹脂粒子及びＳＡＣ樹脂粒子は、六面最密構造を形成できる。構造によっては、陰イオン樹脂粒子は、約０．１２ｍｍから約０.４８ｍｍの平均径を有することができ、陽イオン樹脂粒子は、約０．２９ｍｍから約１.２０ｍｍの平均径（１６−５０メッシュ）を有することができ、平均径の比率は約０.４１４である。

開示されたろ過システム及び方法のなお更なる実施の形態では、混合樹脂床は、著しくは異ならない密度（例えば湿潤密度）を有する陰イオン及び陽イオン樹脂で構成される。例えば、混合床は、混合床が逆洗される（ｂａｃｋ−ｆｌｕｓｈｅｄ）とき、その床の流動化が、混合床での選択された及び／又は元の位置からの陽イオン及び陰イオン樹脂粒子のずれを生じさせないように、同じような密度を有する陰イオン及び陽イオン樹脂を含むことができる。陰イオン樹脂は、陽イオン樹脂の密度とほぼ同じ密度を有することができる。更なる実施の形態では、混合床は陰イオン及び陽イオン樹脂で構成することができ、陰イオン樹脂の密度は、陽イオン樹脂の密度から、約２０％を超えて異ならないようにできる（あるいは、好ましくは、約１０％を超えて異ならない、さらに好ましくは、約５％を超えて異ならない）。混合床は、約５０−５５ｌｂｓ ｐｅｒ ｃｕｂｉｃ ｆｏｏｔ（ポンド毎立方フィート）のかさ密度を有するナトリウム型陽イオン樹脂（湿潤状態（ｗｅｔ））と、約４１ｌｂｓ ｐｅｒ ｃｕｂｉｃ ｆｏｏｔ（ポンド毎立方フィート）を超えるかさ密度を有する（例えば、約４１−５５ｌｂｓ ｐｅｒ ｃｕｂｉｃ ｆｏｏｔ（ポンド毎立方フィート）、又は約４１−４４ｌｂｓ ｐｅｒ ｃｕｂｉｃ ｆｏｏｔ（ポンド毎立方フィート）の密度を有する）塩化物の形の陰イオン樹脂（湿潤状態（ｗｅｔ））を含むことができる。混合床は、ＤＶＢで架橋されたスチレン（すなわちスチレン−ＤＶＢ共重合体粒子）より高い密度を有する樹脂粒子を含む陰イオン樹脂を備えることができる。例えば、陰イオン樹脂は、陰イオン樹脂のかさ密度を増加するように、スチレンより大きい分子量を有する重合体構造及び／又はジビニルベンゼンより大きい分子量を有する架橋剤（例えば、塩素化又はフッ素化された架橋剤）からなる粒子を含むことができる。実施の形態によっては、陰イオン粒子又は陽イオン粒子の密度は、ＤＶＢで架橋されたスチレン粒子を作るために使用されるＤＶＢの割合に基づいて様々にすることができる（すなわち、陰イオン樹脂又は陽イオン樹脂のためのＤＶＢで架橋されたスチレン粒子を作るためにＤＶＢを２％、４％、６％、８％、１０％、１２％、１４％、１６％、１８％又は２０％使用する）。

開示されたろ過システム及び方法の他の実施の形態では、体積に基づく処理能力（ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｃａｐａｃｉｔｙ）の損失を最小にすることができる。例えば、陰イオン及び陽イオン樹脂粒子は、選択された粒度を有することができ、及び／又は、構成陰イオン樹脂粒子及び陽イオン樹脂粒子の体積が、直接加算（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ａｄｄｉｔｉｖｅ）されないような方法で配置することができる。実施の形態によっては、陰イオン及び陽イオン樹脂粒子の粒度は、混合樹脂床の体積（ｖｏｌｕｍｅ）当たりのＳＡＣ樹脂の量が最大になるように選択することができる。体積に基づく処理能力の損失を最小にすること（又は、混合樹脂床の体積当たりのＳＡＣ樹脂の量を最大にすること）は、陰イオン樹脂粒子が陽イオン樹脂粒子より粒度が小さく、陰イオン樹脂粒子が陽イオン樹脂粒子のすき間を埋めている又は嵌まり込んでいる混合床で達成することができる。例えば、約０．７ｍｍから約０.９ｍｍの平均径を有する陽イオン樹脂粒子を、約０．３ｍｍから約０．５ｍｍの平均粒径を有する陰イオン粒子と混合することができる。陽イオン樹脂粒子及び陰イオン樹脂粒子をまた、体積に基づく処理能力の損失を最小にするために（又は、混合樹脂床の体積当たりのＳＡＣ樹脂の量を最大にするために）、好ましい比率で混合することができる。

詳細な説明
以下に、そして本出願を通して定められている、いくつかの定義を使用して、本発明をここで説明する。

ここで使用している、「約」、「ほぼ」、「実質的に」、そして、「著しく」は、当業者によって理解されるが、それらが使われる文脈によって、ある程度は意味が異なってくる。それが使われている文脈からも、当業者には明らかでない語の使用がされている場合には、「約」及び「ほぼ」は、特定の語のプラスマイナス１０％までを意味し、「実質的に」及び「著しく」は、特定の語のプラスマイナス１０％超えを意味する。

「イオン交換樹脂」との用語は、ここでは通常どおり使われていて、概略的にはゲル又はマクロポーラスタイプのいずれかの、強酸性及び弱酸性陽イオン交換樹脂、及び強塩基性及び弱塩基性陰イオン交換樹脂を指す。陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂はそれぞれ、ここでは、「陽イオン樹脂」及び「陰イオン樹脂」と記されることもある。

典型的には、ここで採用されているイオン交換樹脂は、球状の重合体粒子として準備される。スチレン又は、モノアルキル置換スチレン（ｍｏｎｏａｌｋｙｌ ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ ｓｔｙｒｅｎｅ）（例えば、ビニルトルエン）等のモノビニリデン芳香族モノマー、及び共重合架橋剤から誘導された（ｄｅｒｉｖｅｄ）強酸性陽イオン樹脂が特に有益である。好ましい架橋剤は、ジビニルベンゼン及びジビニルトルエン等のジ‐又はポリビニリデン芳香族化合物（ｄｉ−ｏｒ ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ａｒｏｍａｔｉｃｓ）、及びエチレングリコールジメタクリラートを含むが、これに限定されるものではない。強酸性陽イオン樹脂は、典型的には、モノビニリデン芳香族化合物（ｍｏｎｏｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ａｒｏｍａｔｉｃ）及び共重合架橋剤のスルホン化された共重合体である。ここで採用されている陰イオン樹脂は、実施の形態によっては強塩基性陰イオン樹脂である。ここで採用されている陰イオン樹脂は、ハロゲン型（ｈａｌｉｄｅ ｆｏｒｍ）（例えば塩化物の形）とすることができる。適当な陰イオン樹脂には、マクロポーラスの、１型強塩基性（ジビニルベンゼン（ＤＶＢ）で架橋された）第４級アンモニウムの塩化物の形の陰イオン樹脂と、２型のマクロポーラスの陰イオン樹脂、そして、特に、タンニン等の高分子量の有機物（すなわち約５００ｋＤより大きい分子量を有する有機物）を除去するために設計された陰イオン樹脂を含む。

ここで使用しているように、「色移り」はイオン交換プロセスで、樹脂床を通過する液体の変色をいう。変色は、特に保管又は作動停止の期間の後、強酸性陽イオン樹脂から、物質が浸出することによって生じ得る。

混合樹脂床の形態が、混合床に存在する強酸性陽イオン樹脂からの物質の浸出を減らすために利用できることが分かった。実施の形態によっては、混合床の強酸性陽イオン樹脂は、スルホン酸塩基（ｓｕｌｆｏｎａｔｅ ｇｒｏｕｐｓ）を含むことができ、それは混合床に存在する陰イオン樹脂によって、流出水への浸出が防止される。強酸性陽イオン樹脂は、従来のスルホン化技術（例えば従来の遊離基重合技術）を利用して、ビニル芳香族ポリマーのスルホン化により準備される、スルホン化されたポリビニル芳香族（ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌａｒｏｍａｔｉｃ）ｇｒｏｕｐｓ）を含むことができる。適当なビニル芳香族モノマーは、スチレン、α‐メチルスチレン、ビニルトルエン、エチルビニルベンゼン、ビニルキシレン（ｖｉｎｙｌｘｙｌｅｎｅ）、ビニルナフタレン及びその混合物を含むことができるが、これらに限定されるものではない。スルホン化されたポリビニル芳香族は、遊離酸の形、又はナトリウム、カリウム、あるいはアンモニウム塩の形等の、水溶性の塩の形のいずれかで、存在できる。好ましくは、スルホン化されたポリビニル芳香族は、ナトリウム型のスルホン化されたポリスチレンである。

ここに、開示されている混合樹脂床の形態は、いかなる適切な格納構造にも収容することができる。適当な格納構造は、フィルタカートリッジ及び他の取り替え可能なフィルタエレメント（例えば、民生用又は業務用のろ過システムで使用されている使い捨てフィルタカートリッジ又はエレメント）を含むことができる。

開示されたシステム及び方法は、強酸性陽イオン樹脂を含むフィルタがしばらくの間使用されずに保管された後に、典型的に観察される色移りを減らすように設計されている。特に、開示された方法及びシステムは、２４時間、４８時間、７２時間、１週間、１か月、１年もしくはさらに長い期間に及ぶ、フィルタの保管、使用停止、又は不使用期間後の色移りを減らすように設計されている。開示されたシステムは、典型的には、システムがある期間使用されなかった後に、「透明な」流出水を生成する。ここで、「透明な水」とは、約１０ｐｐｍ未満の浸出液（例えば、約１０ｐｐｍ未満のスチレンスルホナート浸出液）を含む水と定義することができる。

開示されたろ過システム及び方法において、体積に基づく作動能力の損失は、最小限にすることができる。例えば、陰イオン及び陽イオン樹脂粒子は、選択された粒度を有することができ、及び／又は構成陰イオン樹脂粒子及び陽イオン樹脂粒子の体積が直接加算（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ａｄｄｉｔｉｖｅ）されないような方法で配置されることができる。実施の形態によっては、陰イオン樹脂及び強酸性陽イオン樹脂の混合物の体積は、別々の陰イオン及び陽イオン樹脂の体積の合計より、約３０％以下、好ましくは約２０％以下、さらに好ましくは、１０％以下（体積比で（ｂｙ ｖｏｌｕｍｅ））、大きくすることができる。例えば、２０ｍｌｓの陰イオン樹脂と組み合わせられる８０ｍｌｓの陽イオン樹脂から作られる混合樹脂床の体積は、３０％以下、好ましくは約２０％以下、さらに好ましくは、１０％以下、１００ｍｌｓ（すなわち陰イオン樹脂及び陽イオン樹脂の別々の体積の合計）より大きい。

実施の形態によっては、開示されたろ過システム及び方法は、混合樹脂床を使用し、全体がＳＡＣ樹脂で構成された樹脂床（すなわち全体がＳＡＣ樹脂で構成された非混合樹脂床）を使用するシステム及び方法と比較して、ろ過又は軟水化能力又効果が著しくはあるいは実質的には減少しないようになっている。通常は、開示されたシステムのろ過能力又は効果は、典型的には全体がＳＡＣ樹脂で構成された樹脂床のろ過能力又は効率の少なくとも約７０％（好ましくは、全体がＳＡＣ樹脂で構成された樹脂床のろ過能力又は効率の少なくとも約７５％、８０％、８５％、９０％又は９５％）である。実施の形態によっては、開示されたシステムのろ過能力又は効率は、典型的には、同様の量のＳＡＣ樹脂を有する樹脂床のろ過能力又は効率の少なくとも約７０％（好ましくは、同様の量のＳＡＣ樹脂を有する樹脂床のろ過能力又は効率の少なくとも約７５％、８０％、８５％、９０％又は９５％）である。ろ過又は軟水化能力は、粒子除去能力又は選択された貫流値（ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｂｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈ ｖａｌｕｅ）（例えば、流入水の硬度レベルの約７５％以下、又は硬度レベル約１００ｍｇ／ｍＬ以下）に達する前にろ過された流出水の体積に基づいて評価することができる。ろ過又は軟水化能力あるいは効率はまた、設定された一連の条件下で、混合床のイオン交換速度又は物質移動係数（ＭＴＣ）に基づいて、非混合床と比較して評価することができる。実施の形態によっては、体積当たりのイオン交換速度及び／又はＭＴＣは、非混合陽イオン樹脂床と比較して、混合樹脂床では、著しく、又は実質的には減少しないであろう。更なる実施の形態では、混合床の樹脂の、スルホン化された強酸性陽イオン交換樹脂体積当たりのＭＴＣは、非混合樹脂床のスルホン化された強酸性陽イオン交換樹脂体積当たりのＭＴＣの、少なくとも約７０％（好ましくは、非混合樹脂床の、スルホン化された強酸性陽イオン交換樹脂体積当たりのＭＴＣの、少なくとも約７５％、８０％、８５％、９０％又は９５％）である。

実施の形態によっては、開示されたろ過システム及び方法は、混合樹脂床を使用し、全体がＳＡＣ樹脂で構成された樹脂床を使用するシステム及び方法と比較して、著しく又は実質的には流量（ｒａｔｅ ｏｆ ｆｌｏｗ）が減少せず、あるいは、著しく又は実質的には背圧（ｂａｃｋ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）が増加しない。例えば、実施の形態によっては、混合樹脂床の流量は、同様の条件下で、全体がＳＡＣ樹脂で構成された樹脂床の流量の少なくとも約７０％（あるいは、同様の条件下で、全体がＳＡＣ樹脂で構成された樹脂床の流量の少なくとも約７５％、８０％、８５％、９０％又は９５％）である。更なる実施の形態では、混合樹脂床の背圧は、同様の条件下で、全体がＳＡＣ樹脂で構成された樹脂床の背圧より、２０％を超えて高いといったことはない（同様の条件下で、全体がＳＡＣ樹脂で構成された樹脂床の背圧より、１０％又は５％を超えて高いといったことはない）。

開示されたろ過システム及び方法は、陽イオン樹脂粒子の密度より小さい、又は同じ、あるいは大きい密度の陰イオン樹脂粒子を含む混合樹脂床を使用することができる。例えば、実施の形態によっては、陰イオン樹脂粒子及び陽イオン樹脂粒子が、ジビニルベンゼン（ＤＶＢ）で架橋されたスチレン粒子（ｄｉｖｉｎｙｌ ｂｅｎｚｅｎｅ （ＤＶＢ）ｃｒｏｓｓ−ｌｉｎｋｅｄ ｓｔｙｒｅｎｅ ｂｅａｄｓ）（又は、スチレン−ＤＶＢ共重合体から成る粒子）からなっている。陰イオン樹脂粒子及び陽イオン樹脂粒子の密度は、ＤＶＢで架橋されたスチレン粒子を作るための架橋反応で使用されるＤＶＢの割合に基づいて、さまざまにすることができる。例えば、ＤＶＢで架橋されたスチレン粒子は、２−２０％のＤＶＢを含む反応混合物から作ることができる。ここで、ＤＶＢの割合を高くすると、より密度の高い粒子が生成される。実施の形態によっては、ここに開示された混合樹脂床は、２％、４％、６％、８％、１０％、１２％、１４％、１６％、１８％又は２０％のＤＶＢを含有する陰イオン樹脂と、２％、４％、６％、８％、１０％、１２％、１４％、１６％、１８％又は２０％のＤＶＢを含有する陽イオン樹脂で構成できる。

実施の形態
実施の形態１。混合床イオン交換システムは、（ａ）スルホン化された強酸性陽イオン交換樹脂（ｓｔｒｏｎｇ ａｃｉｄ ｓｕｌｆｏｎａｔｅｄ ｃａｔｉｏｎ ｅｘｃｈａｎｇｅ ｒｅｓｉｎ）と、（ｂ）陰イオン交換樹脂と、を含み、前記陰イオン交換樹脂は、前記床の樹脂全体の約５−２０体積（ｂａｓｅｄ ｏｎ ｖｏｌｕｍｅ）％である。

実施の形態２。実施の形態１のシステムであって、前記陰イオン交換樹脂が、スルホン化された前記強酸性陽イオン交換樹脂の平均粒径（ａｖｅｒａｇｅ ｂｅａｄ ｄｉａｍｅｔｅｒ）の約５０％以下、４０％以下、３０％以下、又は２０％以下の平均粒径を有している。

実施の形態３。実施の形態１又は２のシステムであって、前記陰イオン交換樹脂が、前記床の樹脂全体の約１０−２０体積％又は１５−２０体積％である。

実施の形態４。実施の形態１から３のいずれかのシステムであって、スルホン化された前記強酸性陽イオン交換樹脂は塩の形（ｓａｌｔ ｆｏｒｍ）である。

実施の形態５。実施の形態１から４のいずれかのシステムであって、前記塩の形はナトリウム塩である。

実施の形態６。実施の形態１から５のいずれかのシステムであって、前記陰イオン交換樹脂は強塩基性陰イオン樹脂である。

実施の形態７。実施の形態１から６のいずれかのシステムであって、前記陰イオン交換樹脂は塩化物の形（ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｆｏｒｍ）である。

実施の形態８。実施の形態１から７のいずれかのシステムであって、スルホン化された前記強酸性陽イオン交換樹脂は、約０．２９ｍｍから約１．２０ｍｍの平均粒径を有している。

実施の形態９。実施の形態１から８のいずれかのシステムであって、前記陰イオン交換樹脂は、約０.０６ｍｍから約０．２６ｍｍの平均粒径を有している。

実施の形態１０。実施の形態１から９のいずれかのシステムであって、前記陰イオン交換樹脂は、約０.１２ｍｍから約０.４８ｍｍの平均粒径を有している。

実施の形態１１。実施の形態１から１０のいずれかのシステムであって、スルホン化された前記強酸性陽イオン交換樹脂は、約０.７ｍｍから約０.９ｍｍの平均粒径を有している。

実施の形態１２。実施の形態１から１１のいずれかのシステムであって、前記陰イオン交換樹脂は、約０．３ｍｍから約０.５ｍｍの平均粒径を有している。

実施の形態１３。実施の形態１から１２のいずれかのシステムであって、前記陰イオン交換樹脂は、スルホン化された前記強酸性陽イオン交換樹脂の密度と、約２０％を超える差がない密度を有している。

実施の形態１４。実施の形態１から１３のいずれかのシステムであって、前記陰イオン交換樹脂は、スルホン化された前記強酸性陽イオン交換樹脂の密度と、約１０％を超える差がない密度を有している。

実施の形態１５。実施の形態１から１４のいずれかのシステムであって、前記陰イオン交換樹脂は、スルホン化された前記強酸性陽イオン交換樹脂の密度と、約５％を超える差がない密度を有している。

実施の形態１６。実施の形態１から１５のいずれかのシステムであって、スルホン化された前記強酸性陽イオン交換樹脂及び前記陰イオン樹脂が前記混合床で四面体構造を形成している。

実施の形態１７。実施の形態１から１６のいずれかのシステムであって、スルホン化された前記強酸性陽イオン交換樹脂及び前記陰イオン樹脂が前記混合床で六面体構造を形成している。

実施の形態１８。実施の形態１から１７のいずれかのシステムであって、スルホン化された前記強酸性陽イオン交換樹脂は、ジビニルベンゼンで架橋されたスチレンスルホン酸からなる。

実施の形態１９。実施の形態１から１８のいずれかのシステムであって、前記混合樹脂床の体積が約２０％を超えて、前記陰イオン樹脂の体積と前記陽イオン樹脂の体積の合計を上回らない（好ましくは、約１０％を超えて、前記陰イオン樹脂の体積と陽イオン樹脂の体積の合計を上回らない、さらにより好ましくは、約５％を超えて、前記陰イオン樹脂の体積と前記陽イオン樹脂の体積の合計を上回らない）。

実施の形態２０。実施の形態１から１９のいずれかのシステムであって、前記混合床の陽イオン樹脂体積当たり（ｐｅｒ ｖｏｌｕｍｅ ｃａｔｉｏｎ ｒｅｓｉｎ）の物質移動係数が、非混合床の陽イオン樹脂体積当たりの物質移動係数の少なくとも約７５％（好ましくは、非混合床の、陽イオン樹脂体積当たりの物質移動係数の少なくとも約８０％、８５％、９０％又は９５％）である。

実施の形態２１。実施の形態１から２０のいずれかのシステムであって、スルホン化された前記強酸性陽イオン樹脂粒子（ｂｅａｄ）それぞれが、前記混合床イオン交換システムの前記陰イオン樹脂の少なくとも１つの粒子（ｂｅａｄ）と直接接触する。

実施の形態２２。実施の形態１から２１のいずれかのシステムであって、スルホン化された前記強酸性陽イオン交換樹脂は、ナトリウム型（ｓｏｄｉｕｍ ｆｏｒｍ）であって、前記陰イオン交換樹脂は、塩化物の形（ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｆｏｒｍ）である強塩基性陰イオン樹脂である。

実施の形態２３。実施の形態１から２２のいずれかのシステムであって、スルホン化された前記強酸性陽イオン交換樹脂は、約０．２９ｍｍから約１．２０ｍｍの平均粒径を有し、前記陰イオン交換樹脂は、約０．０６ｍｍから約０．２６ｍｍの平均粒径を有している。

実施の形態２４。実施の形態１から２３のいずれかのシステムであって、スルホン化された前記強酸性陽イオン交換樹脂は、約０．２９ｍｍから約１．２０ｍｍの平均粒径を有し、前記陰イオン交換樹脂は、約０．１２ｍｍから約０．４８ｍｍの平均粒径を有している。

実施の形態２５。実施の形態１から２４のいずれかのシステムであって、スルホン化された前記強酸性陽イオン交換樹脂は、約０．７ｍｍから約０．９ｍｍの平均粒径を有し、前記陰イオン交換樹脂は、約０．３ｍｍから約０．５ｍｍの平均粒径を有している。

実施の形態２６。実施の形態１から２５のいずれかのシステムであって、スルホン化された前記強酸性陽イオン交換樹脂及び前記陰イオン樹脂は、前記混合床イオン交換システムで、四面体又は六面体構造を形成している。

実施の形態２７。実施の形態１から２６のいずれかの前記システムを備えたフィルタカートリッジであって、このカートリッジは使い捨てとすることができる。

実施の形態２８。水をろ過する方法は、（ａ）約２４時間を超える（又は約４８時間、７２時間、１か月、又は１年を超える）期間、実施の形態２７のフィルタカートリッジを使用しない状態で保管又は維持し、（ｂ）ろ過された流出水の最初のサンプルを得るために、流入水の最初のサンプル（例えば、体積約１００ｍｌｓ、２５０ｍｌｓ、５００ｍｌｓ又は１０００ｍｌｓの最初のサンプル）をこのフィルタカートリッジに通すものであり、このろ過された流出水の最初のサンプルの硬度は、流入水の最初のサンプルの硬度の約７０％未満であって（例えば、ろ過された流出水の最初のサンプルの硬度は、炭酸カルシウム等の二価の陽イオンの塩約１００ｍｇ／ｍＬ未満である）、ろ過された流出水の最初のサンプルは透明であり（例えば、ろ過された流出水の最初のサンプルは、約１０ｐｐｍ未満のスチレンスルホナート浸出液（ｓｔｙｒｅｎｅ ｓｕｌｆｏｎａｔｅ ｌｅａｃｈａｔｅ）を含む）、そして、好ましくは、ろ過された流出水の最初のサンプルは臭い（例えば、硫黄臭（ｓｕｌｆｕｒｏｕｓ ｏｄｏｒ）、アンモニア臭又は魚臭）がない。

実施の形態２９。実施の形態２８の方法は、さらに、ろ過された流出水の次のサンプルを得るために、流入水の次のサンプル（例えば、サンプルの体積は、少なくとも約２００ガロン、２５０ガロン又は３００ガロン）をフィルタカートリッジに通すものである。このろ過された流出水の次のサンプルは、この流入水の次のサンプルの硬度の約７０％未満の硬度を有する。

実施の形態３０。スルホン化された強酸性陽イオン樹脂交換システムにおいて色移りを減らす方法は、（ａ）混合樹脂床イオン交換システムを構成するために、スルホン化された前記強酸性陽イオン樹脂と、陰イオン交換樹脂とを混合し（ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）、（ｂ）この混合樹脂床イオン交換システムで水をろ過するものであり、前記陰イオン交換樹脂は、前記混合樹脂床イオン交換システムの樹脂全体の約５−２０体積％であって、この混合樹脂床イオン交換システムでは、スルホン化された強酸性陽イオン樹脂交換システムと比較して、色移りが減少している。

実施の形態３１。実施の形態３０の方法であって、前記陰イオン交換樹脂は、スルホン化された前記強酸性陽イオン交換樹脂の平均粒径の約５０％以下の平均粒径を有している。

実施の形態３２。実施の形態３０又は３１のいずれかの方法であって、前記陰イオン交換樹脂は、前記混合樹脂床イオン交換システムの樹脂全体の約１０−２０体積％、又は１５−２０体積％である。

実施の形態３３。実施の形態３０から３２のいずれかの方法であって、前記陰イオン交換樹脂は、スルホン化された前記強酸性陽イオン交換樹脂の平均粒径の約５０％、４０％、３０％又は２０％以下の平均粒径を有している。

実施の形態３４。実施の形態２９から３３のいずれかの方法であって、スルホン化された前記強酸性陽イオン樹脂の粒子それぞれは、前記混合樹脂床イオン交換システムの前記陰イオン樹脂の少なくとも１つの粒子と直接接触する。

実施の形態３５。実施の形態２９から３４のいずれかの方法であって、スルホン化された前記強酸性陽イオン交換樹脂は、ナトリウム型で、前記陰イオン交換樹脂は、塩化物の形の強塩基性陰イオン樹脂である。

実施の形態３６。実施の形態２９から３５のいずれかの方法であって、スルホン化された前記強酸性陽イオン交換樹脂は、約０．２９ｍｍから約１．２０ｍｍの平均粒径を有し、前記陰イオン交換樹脂は、約０．０６ｍｍから約０．２６ｍｍの平均粒径を有している。

実施の形態３７。実施の形態２９から３６のいずれかの方法であって、スルホン化された前記強酸性陽イオン交換樹脂は、約０．２９ｍｍから約１．２０ｍｍの平均粒径を有し、前記陰イオン交換樹脂は、約０．１２ｍｍから約０．４８ｍｍの平均粒径を有している。

実施の形態３８。実施の形態２９から３７のいずれかの方法であって、スルホン化された前記強酸性陽イオン交換樹脂は、約０．７ｍｍから約０．９ｍｍの平均粒径を有し、前記陰イオン交換樹脂は、約０．３ｍｍから約０．５ｍｍの平均粒径を有している。

実施の形態３９。実施の形態２９から３８のいずれかの方法であって、前記陰イオン交換樹脂は、スルホン化された前記強酸性陽イオン交換樹脂の密度と、約１０％を超える差がない密度を有している。

実施の形態４０。実施の形態２９から３９のいずれかの方法であって、スルホン化された前記強酸性陽イオン交換樹脂及び前記陰イオン樹脂は、前記混合床イオン交換システムで、四面体又は六面体構造を形成している。

実施の形態４１。実施の形態２９から４０のいずれかの方法であって、前記混合樹脂床イオン交換システムでは、少なくとも約２４時間の間使用しないで（又は４８時間の間使用しないで、又は７２時間の間使用しないで）保管された後、スルホン化された強酸性陽イオン樹脂交換システムと比較して、色移りが減少している。

実施の形態４２。実施の形態２９から４１のいずれかの方法であって、前記混合樹脂床イオン交換システムの体積が約２０％を超えて、前記陰イオン樹脂の体積と前記陽イオン樹脂の体積の合計を上回らない（好ましくは、約１０％を超えて、前記陰イオン樹脂の体積と前記陽イオン樹脂の体積の合計を上回らない、より好ましくは、約５％を超えて、前記陰イオン樹脂の体積と前記陽イオン樹脂の体積の合計を上回らない）。

実施の形態４３。実施の形態２９から４２のいずれかの方法であって、前記混合床イオン交換システムの陽イオン樹脂体積当たりの物質移動係数が、非混合床イオン交換システムの陽イオン樹脂体積当たりの物質移動係数の、少なくとも約７５％（好ましくは、非混合床イオン交換システムの陽イオン樹脂体積当たりの物質移動係数の少なくとも約８０％、８５％、９０％又は９５％）である。

実施の形態４４。実施の形態２９から４３のいずれかの方法であって、前記混合樹脂床イオン交換システムは、スルホン化された前記強酸性陽イオン樹脂交換システムの陽イオン樹脂当たりのろ過能力の、少なくとも約７０％の陽イオン樹脂体積当たりのろ過能力を有し（好ましくは、貫流（ｂｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈ）前（例えば、流入水の硬度レベルの約７５％以下、あるいは約１００ｍｇ／Ｌ以下の貫流レベルで）の粒子除去能力（ｇｒａｉｎ ｒｅｍｏｖａｌ ｃａｐａｃｉｔｙ）又は流出水の体積によって、測定する、そして、ろ過能力は硬度減少能力及び／又は軟水化能力により定義することができる。

実施例
以下の実施例は、説明のためであり、本発明を制限することを意図するものではない。

実施例１：混合樹脂からの色移りの比較テスト

スルホン化された強酸性陽イオン樹脂（ナトリウム型、ゲル）８０％と、強塩基性陰イオン樹脂（塩化物の形、ゲル）２０％との混合樹脂床を備えたフィルタカートリッジを準備した。比較用の、スルホン化された強酸性陽イオン樹脂（ナトリウム型、ゲル）１００％のフィルタカートリッジと比較をした。

テストは、カートリッジに０.５０ｇｐｍで水道水を流して、連続して２５０ｍＬ間隔で、初めの（ｉｎｉｔｉａｌ）１Ｌの水を採取することにより行われ、２回同じことが行われた。採取してから、流量０．５ｇｐｍで５分間通水を続けた。２４時間後に、再びカートリッジに通水しサンプルを採取し、その後、最後の通水及びサンプル採取のために４８時間保持した。サンプルは、写真撮影され、存在する全固形分（ＴＤＳ）を調べるために、また、最初の２５０ｍＬのサンプルについてはｐＨを調べるために分析が行われた。結果は、表１に示される。

対照カートリッジの初めの通水では、最初の３／４リットルの水を流すとき、対照カートリッジは黄色の水を流出したことが明らかになった。２４時間及び４８時間保持した後、対照カートリッジは、最初の３／４リットルの間、黄色の水を流した。テストカートリッジの初めの通水では、最初の１／４リットルの水の色が乳白色であることが明らかになった。テストカートリッジからの他のサンプルのいずれにも、目立った（ｎｏｔｉｃｅａｂｌｅ）色はなかった。サンプルのいずれにも、特に（ｎｏｔｉｃｅａｂｌｅ）臭いは認められなかった。

すべてのカートリッジからの最初の流出水の全固形分（ＴＤＳ）は、１０００ｍｇ／Ｌを超え、その後、２１３−３７５ｍｇ／Ｌの範囲に低下した。テストカートリッジからのその後の流出水のＴＤＳは、約２５９−３７５ｍｇ／Ｌであり、対照カートリッジからのその後の流出水のＴＤＳは、約２１３−２９５ｍｇ／Ｌであった。

このテスト結果によって、テストカートリッジは、最初の２５０ｍＬを通水した後、色を浸出しなかったことが示されている。対照カートリッジは、わずか２４時間使用せずにおいた後、黄色／褐色の流出水を生じた。サンプルのいずれにも、臭いは認められなかった。

実施例２：混合樹脂からの色移りの評価

スルホン化された強酸性陽イオン樹脂（ナトリウム型、ゲル）８０ｍｌｓと、強塩基性陰イオン樹脂（塩化物の形、ゲル）２０％とを混合して、樹脂床を作った。連続２４時間の停滞（ｓｔａｇｎａｔｉｏｎ）期間３回の後、樹脂の色移りを以下の通りテストした。

テスト用の装置は、テフロン製の止水栓を有する、内径ほぼ１インチ（〜１”ｉ．ｄ．）の２５０ｍＬのガラス製カラム、グラスウール又はフィルタパッド、じょうご（ｆｕｎｎｅｌ）、２０℃±２℃の脱塩素化された水道水（ＤＴＷ）、２５０ｍＬのビーカー又は三角フラスコ、噴き付け用ボトル（ｓｑｕｉｒｔ ｂｏｔｔｌｅ）、紫外線可視分光光度計（ＨＡＣＨ２０１０又は同等品）、及び白いペーパータオルを含む。グラスウール又はフィルタパッドのプラグを、樹脂を保持するためにガラス製のカラムの底に取り付けた（ｐｌａｃｅｄ）。約５０ｍＬのＤＴＷを、ガラス製のカラムに入れた。混合樹脂約１００ｍＬをビーカー又はフラスコで計量し（±５ｍＬ）、ＤＴＷで冠水させた。混合樹脂は、最終的な体積を決定するために安定させられた（ｓｅｔｔｌｅ）。ガラス製のカラムの上にじょうごを配置し、樹脂をすすぐ（ｒｉｎｓｅ）ため、ＤＴＷを入れた噴き付け用ボトルを使用して、樹脂をカラムに移動させた。カラムの止水栓を全開にし、カラムにＤＴＷ３００ｍＬを通水した。それから、止水栓を閉め、ＤＴＷ約１００ｍＬを追加して、樹脂床の最上を沈めた。樹脂床は、停滞期間（ｐｅｒｉｏｄ ｏｆ ｓｔａｇｎａｔｉｏｎ）（例えば、２４時間、４８時間及び７２時間）の間そのまま置かれる（ｓｅｔ）。この停滞期間の後、カラムの中身を１００ｍＬのビーカーに流し、これを白い背景（ペーパータオル）に置いた。目で見た色を、以下の基準に従って記録した。Ｉ−透明（ＤＴＷをブランクとして使用（ｕｓｉｎｇ ＤＴＷ ａｓ ａ ｂｌａｎｋ））（約１０ｐｐｍ未満の浸出液と推定される）、II−かなり淡い黄色（かろうじて見える）（約１０−２０ｐｐｍの浸出液と推定される）、III−淡い黄色（非常に淡いが、明らかに見える）、IV−黄色、Ｖ−真黄色（ｖｅｒｙ ｙｅｌｌｏｗ）、VI−黄褐色（淡い紅茶（ｔｅａ）の色）、VII−褐色がかった黄色（明らかに紅茶の色）、VIII−褐色から暗褐色。IIからVIIIの観察された色に対して、λ_ｍａｘ（吸収極大）は、１０ｎｍきざみで、スペクトル域の波長に対する吸収度（ａｂｓｏｒｂａｎｃｅ ＶＳ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｔｈｒｏｕｇｈ ａ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｒａｎｇｅ）を計測することにより、測定（ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ）することができる。全ての停滞期間の間、樹脂浸出液には目に見える色は観察されなかった。色がなかったため、どの停滞期間からのサンプルでも、λ_ｍａｘは測定されなかった。混合樹脂は、１年後の更なるテストのために保管された。

実施例３：混合樹脂の、全有機炭素（ＴＯＣ）放出（Ｒｅｌｅａｓｅ）テスト

混合樹脂（スルホン化された強酸性陽イオン樹脂８０％／強塩基性陰イオン２０％）から放出される（ｒｅｌｅａｓｅｄ）全有機炭素を、実施例２で述べた手順を使用して非混合樹脂（スルホン化された強酸性陽イオン樹脂１００％）と比較した。ＴＯＣテストの準備は、脱塩素化された水道水（ＤＴＷ）を使用して２５０ｍＬのガラス製のカラムで行われた。ＤＴＷ３００ｍＬを樹脂カラムに通水し、２４時間、４８時間及び７２時間の停滞期間の間、樹脂を冠水するためにＤＴＷ１００ｍＬを使用した。ＤＴＷ１００ｍＬを入れた２５０ｍＬのビーカーが、ブランクとして使用された。それぞれの停滞期間の後、樹脂浸出液１００ｍＬを採取し、そして、そのサンプルの１０ｍＬを、ＴＯＣ分析のために、きれいなＴＯＣサンプル瓶に注入した。それぞれのＴＯＣサンプルは、ＰｕｒｅＬａｂ水を使用して、ＨＣｌと１:１の割合の下で（ｗｉｔｈ １：１ ＨＣｌ）保存された。ＴＯＣの分析は、Ｓｈｉｍａｄｚｕ５０００ＡＴＯＣアナライザーにより行われた。結果は、図５及び６に示されている。混合樹脂からの流出水のＴＯＣレベルは、２４時間の停滞期間の後は、約１.４ｍｇ／Ｌ未満、４８時間の停滞期間後では、約０.４ｍｇ／Ｌ未満、そして、７２時間の停滞期間の後は、約１.０ｍｇ／Ｌ未満であった。非混合樹脂からの流出水のＴＯＣレベルは、２４時間の停滞期間の後は、約６．０ｍｇ／Ｌ超え、４８時間の停滞期間の後では、約７.０ｍｇ／Ｌ超え、そして、７２時間の停滞期間の後では、約９.０ｍｇ／Ｌ超えであった。

実施例４：混合樹脂の軟水化能力の比較

実施例１の樹脂の軟水化能力（又は、硬度減少能力）を比較した。テストは、テストカートリッジ（混合樹脂）と対照カートリッジ（非混合樹脂）に対して行われ、２回同じことが行われた。テストは、流量０.５０ｇｐｍ（ガロン毎分）、及び入口圧力６０ｐｓｉ（ポンド毎平方インチ）で行われた。水道水が、「１０分オン／１０分オフ（１０ ｍｉｎｕｔｅ ｏｎ／１０ ｍｉｎｕｔｅ ｏｆｆ）」サイクルの管理でのテストに使用された。

水の硬度をｍｇ／Ｌ（すなわち、二価の陽イオン濃度に基づく）で決定するために、流出及び流入（５０ｍＬ）水のサンプルが、０．０１０モル（０.０１０Ｍ）のＥＤＴＡで滴定された。カラーインジケータが、滴定のエンドポイントを示すために用いられた。流入水道水の硬度は、ほぼ１４０ｍｇ／Ｌ（〜１４０ｍｇ／Ｌ）であった。硬度濃度（ｈａｒｄｎｅｓｓ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）（ｍｇ／Ｌ）は、「オン」サイクルの中間で（すなわち、３００秒で）（ｉｎ ｔｈｅ ｍｉｄｄｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ”ｏｎ” ｃｙｃｌｅ （ｉ．ｅ．，ａｔ ３００ ｓｅｃ．）、最初の完全なサイクルの最後で、そして、貫流までの、その後の完全な５サイクル（又は２５ガロン）ごとに、評価された。流出水の硬度濃度が１００ｍｇ／Ｌを超えた時点で、テストを終了した。結果は、図７に示されている。２つのそれぞれのテストカートリッジについて、流出水の約１００ｍｇ／Ｌ超えの貫流硬度レベルは、第１のテストカートリッジでは２９１ガロンの後で、第２のテストカートリッジでは３０２ガロンの後で観察された。２つのそれぞれの対照カートリッジについて、流出水の約１００ｍｇ／Ｌ超えの貫流硬度レベルは、第１の対照カートリッジでは４１１ガロンの後で、第２の対照カートリッジでは４２１ガロンの後で観察された。この観察に基づいて、テストカートリッジのろ過能力は、対照カートリッジのろ過能力の、少なくとも約７０％であると推定された。

グレイン除去能力（ｇｒａｉｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ｒｅｍｏｖａｌ）（ＧＣＲ）は、ＧＣＲ＝処理された総ガロン×８グレイン／ガロンで求められた。２つのそれぞれのテストカートリッジについて、ＧＣＲは、第１のカートリッジでは２３２８グレイン、第２のカートリッジでは、２４１６グレインであった。２つのそれぞれの対照カートリッジについて、ＧＣＲは、第１のカートリッジでは３２８８グレイン、第２のカートリッジでは、３３６８グレインであった。この観察に基づいて、テストカートリッジのろ過能力は、対照カートリッジのろ過能力の少なくとも約７０％であると推定された。

図１は、陽イオン樹脂粒子（大）及び陰イオン樹脂粒子（小）からなる四面体構造の概念図である。 図２は、陽イオン樹脂粒子（大）及び陰イオン樹脂粒子（小）からなる、すき間が充填されている四面体構造を示す。 図３は、陽イオン樹脂粒子（大）及び陰イオン樹脂粒子（小）からなる六面体構造の側面図を示す。 図４は、陽イオン樹脂粒子（大）及び陰イオン樹脂粒子（小）からなる六面体構造の上面図である。 図５は、スルホン化された強酸性陽イオン樹脂（ナトリウム型、ゲル）８０％と、強塩基性陰イオン樹脂（塩化物の形、ゲル）２０％との混合樹脂の、停止時間と全有機炭素（ＴＯＣ）の関係を示すグラフである。 図６は、スルホン化された強酸性陽イオン樹脂（ナトリウム型、ゲル）１００％の、非混合樹脂の、停止時間と全有機炭素（ＴＯＣ）の関係のグラフである。 図７は、混合樹脂（スルホン化された強酸性陽イオン樹脂（ナトリウム型、ゲル）８０％と、強塩基性陰イオン樹脂（塩化物の形、ゲル）２０％）と、スルホン化された強酸性陽イオン樹脂（ナトリウム型、ゲル）の非混合床との、水の硬度減少を比較するグラフである。流入水（給水）は硬度約１４０ｍｇ／Ｌで、貫流（ｂｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈ）は約１００ｍｇ／Ｌに設定された。

Claims (26)

1. 混合床イオン交換システムであって、
   （ａ）スルホン化された強酸性陽イオン交換樹脂と、
   （ｂ）強塩基性陰イオン交換樹脂と、を含み、
   前記陰イオン交換樹脂は、前記混合床イオン交換システムの全樹脂の約５−２０体積％である、ことを特徴とする混合床イオン交換システム。
2. 前記陰イオン交換樹脂は、スルホン化された前記強酸性陽イオン交換樹脂の平均粒径の約５０％以下の平均粒径を有している、ことを特徴とする請求項１のシステム。
3. 前記陰イオン交換樹脂は、前記混合床イオン交換システムの全樹脂の約１５−２０体積％である、ことを特徴とする請求項１のシステム。
4. 前記陰イオン交換樹脂は、スルホン化された前記強酸性陽イオン交換樹脂の平均粒径の約３０％以下の平均粒径を有している、ことを特徴とする請求項１のシステム。
5. スルホン化された前記強酸性陽イオン樹脂の粒子それぞれは、前記混合床イオン交換システムの前記陰イオン樹脂の少なくとも１つの粒子と直接接触する、ことを特徴とする請求項１のシステム。
6. スルホン化された前記強酸性陽イオン交換樹脂は、ナトリウム型で、前記強塩基性陰イオン樹脂は塩化物の形である、ことを特徴とする請求項１のシステム。
7. スルホン化された前記強酸性陽イオン交換樹脂は、平均粒径が約０．２９ｍｍから約１．２０ｍｍであり、前記陰イオン交換樹脂は、平均粒径が約０.０６ｍｍから約０．２６ｍｍである、ことを特徴とする請求項１のシステム。
8. スルホン化された前記強酸性陽イオン交換樹脂は、平均粒径が約０．２９ｍｍから約１．２０ｍｍであり、前記陰イオン交換樹脂は、平均粒径が約０.１２ｍｍから約０．４８ｍｍである、ことを特徴とする請求項１のシステム。
9. スルホン化された前記強酸性陽イオン交換樹脂は、平均粒径が約０．７ｍｍから約０．９ｍｍであり、前記陰イオン交換樹脂は、平均粒径が約０.３ｍｍから約０．５ｍｍである、ことを特徴とする請求項１のシステム。
10. 前記陰イオン交換樹脂は、スルホン化された前記強酸性陽イオン交換樹脂の密度と、約１０％を超える差がない密度を有している、ことを特徴とする請求項１のシステム。
11. スルホン化された前記強酸性陽イオン交換樹脂、及び前記陰イオン樹脂は、前記混合床イオン交換システムで、四面体又は六面体構造を形成している、ことを特徴とする請求項１のシステム。
12. 請求項１のシステムを備えている、ことを特徴とする使い捨てのフィルタカートリッジ。
13. 水をろ過する方法であって、
    （ａ）請求項１２のフィルタカートリッジを、 約２４時間を超える時間、使用せずに保管又は維持し、
    （ｂ）ろ過された流出水の最初のサンプルを採取するために、体積約２５０ｍｌｓ以下の流入水の最初のサンプルを、前記フィルタカートリッジに通水するものであり、ろ過された流出水の前記最初のサンプルは、流入水の前記最初のサンプルの約７０％未満の硬度を有し、ろ過された流出水の前記最初のサンプルは透明である、ことを特徴とする水をろ過する方法。
14. スルホン化された強酸性陽イオン樹脂交換システムで色移り（ｃｏｌｏｒ ｔｈｒｏｗ）を減らす方法であって、
    （ａ）混合樹脂床イオン交換システムを作るためにスルホン化された前記強酸性陽イオン樹脂と強塩基性陰イオン交換樹脂とを混合し、
    （ｂ）前記混合樹脂床イオン交換システムで水をろ過するものであり、
    前記陰イオン交換樹脂は、前記混合樹脂床イオン交換システムの全樹脂の約５−２０体積％であり、この混合樹脂床イオン交換システムは、スルホン化された前記強酸性陽イオン樹脂交換システムと比較すると、色移りが少ない、ことを特徴とする方法。
15. 前記混合樹脂床イオン交換システムは、スルホン化された前記強酸性陽イオン樹脂交換システムのろ過能力の少なくとも約７０％のろ過能力を有している、ことを特徴とする請求項１４の方法。
16. 前記陰イオン交換樹脂は、スルホン化された前記強酸性陽イオン交換樹脂の平均粒径の約５０％以下の平均粒径を有している、ことを特徴とする請求項１４の方法。
17. 前記陰イオン交換樹脂は、前記混合樹脂床イオン交換システムの全樹脂の約１５−２０体積％である、ことを特徴とする請求項１４の方法。
18. 前記陰イオン交換樹脂は、スルホン化された前記強酸性陽イオン交換樹脂の平均粒径の約３０％以下の平均粒径を有している、ことを特徴とする請求項１４の方法。
19. スルホン化された前記強酸性陽イオン樹脂の粒子それぞれは、前記混合樹脂床イオン交換システムの前記陰イオン樹脂の少なくとも１つの粒子と直接接触する、ことを特徴とする請求項１４の方法。
20. スルホン化された前記強酸性陽イオン交換樹脂は、ナトリウム型で、前記陰イオン交換樹脂は塩化物の形の強塩基性陰イオン樹脂である、ことを特徴とする請求項１４の方法。
21. スルホン化された前記強酸性陽イオン交換樹脂は、平均粒径が約０．２９ｍｍから約１．２０ｍｍであり、前記陰イオン交換樹脂は、平均粒径が約０.０６ｍｍから約０．２６ｍｍである、ことを特徴とする請求項１４の方法。
22. スルホン化された前記強酸性陽イオン交換樹脂は、平均粒径が約０．２９ｍｍから約１．２０ｍｍであり、前記陰イオン交換樹脂は、平均粒径が約０.１２ｍｍから約０．４８ｍｍである、ことを特徴とする請求項１４の方法。
23. スルホン化された前記強酸性陽イオン交換樹脂は、平均粒径が約０．７ｍｍから約０．９ｍｍであり、前記陰イオン交換樹脂は、平均粒径が約０.３ｍｍから約０．５ｍｍである、ことを特徴とする請求項１４の方法。
24. 前記陰イオン交換樹脂は、スルホン化された前記強酸性陽イオン交換樹脂の密度と、約１０％を超える差がない密度を有している、ことを特徴とする請求項１４の方法。
25. スルホン化された前記強酸性陽イオン交換樹脂、及び前記陰イオン樹脂は、前記混合床イオン交換システムで、四面体又は六面体構造を形成している、ことを特徴とする請求項１４の方法。
26. 前記混合樹脂床イオン交換システムは、７２時間不使用状態であった後に、スルホン化された前記強酸性陽イオン樹脂交換システムと比較して、色移りが少ない、ことを特徴とする請求項１４の方法。

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