JP2010227731A - 電気式脱イオン水製造装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】カチオン交換膜20と、アニオン交換膜24と、カチオン交換膜20とアニオン交換膜24との間に設けられた中間イオン交換膜22と、で区画され脱塩室10が設けられ、脱塩室10の両側には濃縮室が設けられ、脱塩室10と濃縮室とが陰極と陽極との間に配置された電気式脱イオン水製造装置において、イオン交換膜上に該イオン交換膜と異なる電荷の界面イオン交換樹脂13からなる粒子が単層状に形成された界面樹脂層12と、界面イオン交換樹脂13と同じ電荷で、かつ、界面イオン交換樹脂13と異なる脱塩イオン交換樹脂15で界面樹脂層12に添って形成された脱塩樹脂層14とが設けられ、前記界面樹脂層12は、少なくとも中間イオン交換膜22上に形成されることよりなる。
【選択図】図1
Description
そこで、本発明は、運転時の操作電圧が低いEDIの提供を目的とする。
(第一の実施形態)
本発明の第一の実施形態について、図3を用いて説明する。図3は、本発明の第一の実施形態のEDI200を示す模式図である。図3に示す通り、EDI200は、陰極102と陽極132との間に、脱塩室220と、脱塩室220の両側に設けられた濃縮室110とが配置されている。そして、脱塩室220は、中間イオン交換膜226により、その厚さ方向に略二分されている。本実施形態において、「界面イオン交換樹脂と異なるイオン交換樹脂」は、脱塩イオン交換樹脂235である。
陰極室104は、陰極102と、枠体106と、仕切り膜107とが陰極102側から順に配置され、枠体106の開口部にイオン交換樹脂105が充填され、形成されている。陰極室104には、電極水流入ライン108と、電極水流出ライン109とが接続されている。
アニオン交換膜236は特に限定されず、均質膜であっても不均質膜であってもよい。
陽極132は、陽極として機能を発揮するものであれば特に限定されないが、被処理水中にCl−が存在する場合には、陽極には塩素発生が起きるため、耐塩素性能を有するものが好ましい。例えば、白金、パラジウム、イリジウム等の貴金属、あるいは前記貴金属をチタン等に被覆した網状あるいは板状の電極を挙げることができる。
こうして、被処理水は、カチオン成分とアニオン成分とが、高度に除去された脱イオン水となって、脱イオン水流出ライン238から流出する。
濃縮水は、特に限定されることはなく、被処理水と同じ水源の水を濃縮水として使用してもよいし、脱イオン水や純水等を使用してもよい。
陰極室104における電極水は特に限定されることはなく、濃縮水と同様のものを用いることができる。陰極室104、陽極室130における電極水の流量は特に限定されず、印加電圧等に応じて決定することが好ましい。電極水の流量が少なすぎると、発生したH2、O2、Cl2ガスを充分に排出することが困難となり、電極水の流量が多すぎると、回収率が低下するため、好ましくない。
本発明の第二の実施形態について、図4を用いて説明する。図4は、本発明の第二の実施形態のEDI300を示す模式図である。図4に示す通り、EDI300は、陰極102と陽極132との間に、脱塩室320と、脱塩室320の両側に設けられた濃縮室110とが配置されている。そして、脱塩室320は、中間イオン交換膜326により、その厚さ方向に略二分されている。本実施形態において、「界面イオン交換樹脂と異なるイオン交換樹脂」は、脱塩イオン交換樹脂333である。
小脱塩室330には、被処理水流入ライン336と、被処理水流出ライン337とが接続されている。小脱塩室340には、被処理水流入ライン342と脱イオン水流出ライン344とが接続されている。そして、被処理水流出ライン337と被処理水流入ライン342とは、図示されない配管で接続されている。
こうして、被処理水は、カチオン成分とアニオン成分とが、高度に除去された脱イオン水となって、脱イオン水流出ライン344から流出する。
本発明の第三の実施形態について、図5を用いて説明する。図5は、本発明の第三の実施形態のEDI400を示す模式図である。図5に示す通り、EDI400は、陰極102と陽極132との間に、脱塩室420と、脱塩室420の両側に設けられた濃縮室110とが配置されている。そして、脱塩室420は、中間イオン交換膜426により、その厚さ方向に略二分されている。本実施形態において、「界面イオン交換樹脂と異なるイオン交換樹脂」は、脱塩イオン交換樹脂445と脱塩イオン交換樹脂433である。
本発明の第四の実施形態について、図6を用いて説明する。図6は、本発明の第四の実施形態のEDI500を示す模式図である。図6に示す通り、EDI500は、陰極102と陽極132との間に、脱塩室520と、脱塩室520の両側に設けられた濃縮室110とが配置されている。そして、脱塩室520は、中間イオン交換膜526により、その厚さ方向に略二分されている。本実施形態において、「界面イオン交換樹脂と異なるイオン交換樹脂」は、脱塩イオン交換樹脂533と脱塩イオン交換樹脂545である。
第一〜第四の実施形態では、陰極室と陽極室の間に、1つの脱塩室が設けられているが、脱塩室の数はこれに限られず、2つ以上の脱塩室が設けられていてもよい。
<EDI>
実施例1に用いたEDIについて、図7を用いて説明する。図7に示す通り、EDI600は、陰極室610と陽極室650とで挟持された脱塩室620を有している。脱塩室620は、小脱塩室622と小脱塩室630とで構成されている。小脱塩室622は、陰極612側から順に、カチオン交換膜621と、枠体624と、中間イオン交換膜626とが配置され、枠体624の開口部にカチオン交換樹脂623が充填され形成されている。小脱塩室630は、陰極612側から順に中間イオン交換膜626と、枠体636と、アニオン交換膜638とが配置され、中間イオン交換膜626上に形成された界面樹脂層632と、該界面樹脂層632とアニオン交換膜638との間に形成された脱塩樹脂層634とで構成されている。界面樹脂層632は、中間イオン交換膜626上に、界面イオン交換樹脂633からなる粒子が単層状に形成されている。脱塩樹脂層634は、前記界面樹脂層632とアニオン交換膜638との間に、脱塩イオン交換樹脂635が充填され、形成されている。小脱塩室622には、被処理水流入ライン627と、被処理水流出ライン628とが接続されている。小脱塩室630には、被処理水流入ライン641と脱イオン水流出ライン642とが接続されている。そして、被処理水流出ライン628と被処理水流入ライン641とは、図示されない配管で接続されている。
このような、陰極室610と陽極室650とが濃縮室を兼ねているEDI600と、同様のEDI−Aを下記仕様にて製造した。
(1)カチオン交換膜621:カチオン交換膜(CMD、旭硝子株式会社製)
(2)中間イオン交換膜626:カチオン交換膜(CMD、旭硝子株式会社製)
(3)アニオン交換膜638:アニオン交換膜(株式会社アストム製)
(4)小脱塩室622:幅100mm、高さ100mm、厚さ8mm
(5)小脱塩室630:幅100mm、高さ100mm、厚さ8mm
(6)カチオン交換樹脂623:強酸性カチオン交換樹脂(アンバーライト(商品名)IR120B、ローム・アンド・ハース社製)
(7)界面イオン交換樹脂633:II形強塩基性アニオン交換樹脂(アンバーライト(商品名)IRA411、ローム・アンド・ハース社製)
(8)脱塩イオン交換樹脂635:I形強塩基性アニオン交換樹脂(アンバーライト(商品名)IRA402BL、ローム・アンド・ハース社製)
(9)陰極室610:幅100mm、高さ100mm、厚さ8mm
(10)陽極室650:幅100mm、高さ100mm、厚さ8mm
(11)イオン交換樹脂611:カチオン交換樹脂(アンバーライト(商品名)IR120B)
(12)イオン交換樹脂651:カチオン交換樹脂(アンバーライト(商品名)IR120B)
運転開始1時間後における、操作電圧を測定し、その結果を表1に示す。
(1)被処理水:温度;20℃、比抵抗;18MΩ・cm
(2)被処理水流量:4L/h
(3)電極水:温度;20℃、比抵抗;18MΩ・cm
(4)電極水流量:4L/h
(5)操作電流:0.5A
操作電流を1.0Aとした他は、実施例1と同様の条件で、EDI−Aの運転を行った。運転開始1時間後における、操作電圧を測定し、その結果を表1に示す。
界面イオン交換樹脂633、脱塩イオン交換樹脂635を共にI形強塩基性アニオン交換樹脂とした他は、実施例1のEDI−Aと同様にして、EDI−Bを製造した。
得られたEDI−Bについて、実施例1と同様の条件で運転を行った。運転開始1時間後における、操作電圧を測定し、その結果を表1に示す。
操作電流を1.0Aとした他は、比較例1と同様の条件で、EDI−Bの運転を行った。運転開始1時間後における、操作電圧を測定し、その結果を表1に示す。
EDIの脱塩室の電圧は、図7に示すEDI600の脱塩室620の陰極612側面と、脱塩室620の陽極652側面との間である電圧測定範囲Dにおける電圧を測定した。
11、16、31、36、222、230、330、340、422、522、622、630 小脱塩室
12、32、232、334、434、442、534、542、632 界面樹脂層
13、33、233、335、435、443、535、543、633 界面イオン交換樹脂
14、34、234、332、432、444、532、544、634 脱塩樹脂層
15、35、235、333、433、445、533、545、635 脱塩イオン交換樹脂
17、623 カチオン交換樹脂
20、221、524、621 カチオン交換膜
22、42、226、326、426、526、626 中間イオン交換膜
24、236、428、638 アニオン交換膜
37 アニオン交換樹脂
200、300、400、500、600 電気式脱イオン水製造装置
102、612 陰極
104、610 陰極室
105、111、131、223、341、611、651 イオン交換樹脂
107、134 仕切り膜
110 濃縮室
130、650 陽極室
132、652 陽極
430、540 カチオン交換樹脂床
440、530 アニオン交換樹脂床
Claims (5)
- 陽極側のアニオン交換膜と、陰極側のカチオン交換膜と、前記カチオン交換膜と前記アニオン交換膜との間に設けられた中間イオン交換膜と、で区画され脱塩室が設けられ、前記カチオン交換膜又は前記アニオン交換膜を介して前記脱塩室の両側に隣接する濃縮室が設けられ、前記脱塩室と前記濃縮室とが陰極と陽極との間に配置された電気式脱イオン水製造装置において、
前記脱塩室には、イオン交換膜上に該イオン交換膜と異なる電荷の界面イオン交換樹脂からなる粒子が単層状に形成された界面樹脂層と、前記界面イオン交換樹脂と同じ電荷で、かつ、前記界面イオン交換樹脂と異なるイオン交換樹脂で前記界面樹脂層に添って形成された脱塩樹脂層とが設けられ、
前記界面樹脂層は、少なくとも中間イオン交換膜上に形成されていることを特徴とする、電気式脱イオン水製造装置。 - 前記脱塩室には、前記界面樹脂層及び前記脱塩樹脂層がアニオン交換樹脂で形成されたアニオン交換樹脂床と、前記界面樹脂層及び前記脱塩樹脂層がカチオン交換樹脂で形成されたカチオン交換樹脂床と、が被処理水の流通方向に多段に形成されていることを特徴とする、請求項1に記載の電気式脱イオン水製造装置。
- 前記界面イオン交換樹脂は、II形強塩基性アニオン交換樹脂であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の電気式脱イオン水製造装置。
- 前記界面イオン交換樹脂は、中塩基性アニオン交換樹脂であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の電気式脱イオン水製造装置。
- 前記界面イオン交換樹脂は、架橋度12%以上の強酸性カチオン交換樹脂であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電気式脱イオン水製造装置。
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