JP2015509048A5

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Publication number: JP2015509048A5
Application number: JP2014555550A
Authority: JP
Filing date: 2012-12-13
Publication date: 2016-02-12

Description

水は陽イオン交換樹脂室２ａ、２ｂを通って流れることから、水によって運ばれる陽イオン、例えばＣａ＋＋およびＭｇ＋＋は陽イオン交換樹脂に接触し、樹脂中で水素イオン（Ｈ ^＋）の水中への付随的な正味の放出と交換される。この実質的に脱陽イオン化した水は、陽イオン交換樹脂室２ａ、２ｂから流路５ａおよび５ｂを介して陰イオン交換樹脂室３ａおよび３ｂへと流れ、これにより、近接する陽イオン交換室を通る流れと同様の方法で、近接する陰イオン交換室を通る向流がもたらされる。このことは、各脱イオンセルの全域で相対的に樹脂が消耗された領域のバランスを更に取り、それ故にセルの全域で電流の流れのバランスを更に取る効果を有する。脱陽イオン化水は陰イオン交換樹脂室を通って流れることから、水によって運ばれる陰イオン、例えば重炭酸塩および塩化物は陰イオン交換樹脂と接触し、樹脂中で水酸化物イオン（ＯＨ ⁻）の水中への付随的な放出と交換される。陽イオン交換樹脂室および陰イオン交換樹脂室中において水中に放出された水素イオンおよび水酸化物イオンはそれぞれ、中和反応Ｈ ^＋＋ＯＨ ⁻ ＝Ｈ _２Ｏに従って実質的に反応する。実質的に脱イオン化された水、即ち軟水または生成水は、それらが通過する連続したイオン交換室中の最後のイオン交換室、即ち示した陰イオン交換室３ａおよび３ｂから、軟水または生成水が例えば使用するための給水栓または貯蔵タンク（図示せず）に分配され得る生成水用流路１０を通って運ばれる。所望の品質の生成水を維持するために、生成水用流路１０は、生成水のｐＨおよび脱塩のレベルを決定すべく様々なセンサ、例えばｐＨセンサ４１０および導電率センサ５１０を含むことができる。

Claims

陰極室と陽極室との間に介在する少なくとも１つのイオン交換室を含む電気脱イオン装置中におけるスケールの形成を抑制する方法であって、
ａ）前記電気脱イオン装置中にイオン含有供給水を導入し、前記電気脱イオン装置中において前記水からイオンを除去すること、
ｂ）前記イオン交換室により前記供給水から除去したイオンを含む濃縮液流を生成すること、
ｃ）前記イオン交換室および前記陰極室から離れて前記濃縮液流の少なくとも一部を処理し、前記濃縮液流からスケール形成イオンを析出させて除去すること、
ｄ）前記イオン交換室および前記陰極室から離れて酸性化濃縮液を生成すること、及び
ｅ）前記酸性化濃縮液の少なくとも一部を前記電気脱イオン装置に導入し、前記酸性化濃縮液と前記電気脱イオン装置中のスケールが形成されやすい表面とを接触させること、を含む方法。
前記濃縮液流を処理し、スケールを析出させて除去する工程は、
ａ）以下を含む濃縮液流調整ユニットのスケール析出室中に前記濃縮液流を導入すること：
ｉ．少なくとも陰極として動作する少なくとも１つの電極を含むスケール析出室、
ｉｉ．陽イオン交換膜により前記スケール析出室から隔てられている酸性化室、および
ｉｉｉ．前記陽イオン交換膜の反対側で前記酸性化室に近接して配置されている少なくとも陽極として動作する少なくとも１つの電極を含む陽極室、及び
ｂ）前記スケール析出室中の前記電極に陰極として電圧を印加し、前記電極上に前記濃縮液流中のスケール形成イオンを析出させること、及び
ｃ）析出したスケールの少なくとも一部を前記スケール析出室から周期的に除去することを含む、請求項１に記載の方法。
前記濃縮液流を処理し、スケール形成イオンを析出させて除去する工程は、前記濃縮液流のｐＨを約８．４よりも高いｐＨに調整することを含む、請求項１に記載の方法。
前記スケール析出室は１つまたは複数の電極を含み、前記濃縮液流を処理し、スケールを析出させて除去する工程は、陰極として電圧を印加した場合に前記１つまたは複数の電極での電流密度が約９０ｍＡ／ｃｍ^２以上であるように前記１つまたは複数の電極を構成することを含む、請求項２に記載の方法。
前記陽極室は、塩化物イオンの前記陽極室への通過を防止する界面により前記酸性化室から隔てられており、前記陽極室は、塩化物イオンを含まない陽極溶液または再生陽イオン交換樹脂、および実質的に塩化物を含まない水から選択される物質を含む、請求項２に記載の方法。
前記酸性化濃縮液を生成する工程は、
ａ）以下を含む濃縮液流調整ユニットの酸性化室中に前記濃縮液流を導入すること、
ｉ．少なくとも陰極として動作する少なくとも１つの電極を含むスケール析出室、
ｉｉ．陽イオン交換膜により前記スケール析出室から隔てられている酸性化室、および
ｉｉｉ．前記陽イオン交換膜の反対側で前記酸性化室に近接して配置されている少なくとも陽極として動作する少なくとも１つの電極を含む陽極室、及び
ｂ）前記酸性化室中において前記濃縮液流を酸性化させることを含む、請求項１に記載の方法。
前記陽極室は双極性界面により前記酸性化室から隔てられており、前記濃縮液を酸性化させる工程は、前記電極に電圧を印加して前記双極性界面において前記酸性化室中で水素イオンを生成することを含む、請求項６に記載の方法。
前記陽極室は陽イオン交換膜により前記酸性化室から隔てられており、前記濃縮液を酸性化させる工程は、前記電極に電圧を印加し、前記陽イオン交換膜を越えて前記酸性化室中に移動する水素イオンを前記陽極で生成することを含む、請求項６に記載の方法。
前記酸性化濃縮液を約３．０未満のｐＨを有するように生成することを含む、請求項１に記載の方法。
前記酸性化濃縮液の組成を、約３０ｍＡ／ｃｍ^２以上の電流密度で不要な水分解を防止するのに十分なイオン強度を有するように制御する、請求項１に記載の方法。
前記酸性化室中に導入する前記濃縮液流の組成を、約３０ｍＡ／ｃｍ^２以上の電流密度で不要な水分解を防止するのに十分なイオン強度を有するように制御する、請求項６に記載の方法。
スケールが形成されやすい表面を接触させる工程を前記電極間に電流がない状態で少なくとも部分的に行う、請求項１に記載の方法。
前記少なくとも１つのイオン交換室が脱イオンセルのイオン交換室を含み、前記方法が、
ａ）第１の方向の流れで各前記脱イオンセルの陽イオン交換室に前記イオン含有供給水を通過させ、前記陽イオン交換室中において前記水からイオンを除去すること、
ｂ）その後に前記第１の方向の流れと実質的に反対の第２の方向の流れで前記脱イオンセルの陰イオン交換室に前記陽イオン交換室からの前記供給水を通過させ、前記陰イオン交換室中において前記水からイオンを除去することを更に含む、請求項１に記載の方法。
ａ）電気脱イオンユニットであって、
ｉ）陽イオン交換媒体を含む陽イオン交換室、
ｉｉ）陰イオン交換媒体を含む陰イオン交換室、
ｉｉｉ）前記陽イオン交換室と前記陰イオン交換室とを隔てる双極性界面、
ｉｖ）前記双極性界面の反対側の前記陽イオン交換室側に位置し、少なくとも陰極として動作する少なくとも１つの電極を含む陰極室、
ｖ）前記双極性界面の反対側の前記陰イオン交換室側に位置し、少なくとも陽極として動作する少なくとも１つの電極を含む陽極室、
ｖｉ）前記陽極室と前記陰イオン交換室との間に介在する濃縮液室、および
ｖｉｉ）前記陰極室と前記濃縮液室とに接続されている濃縮液流用流路
を含む電気脱イオンユニットと、
ｂ）前記電気脱イオンユニットにより生成される濃縮液流を収容するために前記濃縮液流用流路に接続されている濃縮液調整ユニットであって、
ｉ）前記濃縮液流の少なくとも一部と液体連通し、少なくとも陰極として動作する少なくとも１つの電極を含むスケール析出室、
ｉｉ）前記スケール析出室に近接する、および陽イオン交換膜により前記スケール析出室から隔てられている酸性化室であって、濃縮液流の供給源に接続されている入口と、酸性化濃縮液流用流路に接続されている出口とを有する酸性化室、及び
ｉｉｉ）前記スケール析出室の反対側で前記酸性化室に近接する、および少なくとも陽極として動作する少なくとも１つの電極を含む陽極室を含む濃縮液調整ユニットとを備え、
前記電極の活性化時に、前記スケール析出室を通過する濃縮液流中に存在するスケール形成イオンが前記スケール析出室中に析出する、水処理装置。
前記電気脱イオンユニットの前記陽極室および前記濃縮液調整ユニットの前記陽極室の少なくとも一方は、塩素イオンが前記陽極室中に運ばれるのを防止するのに適した界面により、それぞれ前記濃縮液室または前記酸性化室に近接する側で結合しており、前記陽極室は、非塩化物イオン含有陽極溶液または再生陽イオン交換樹脂、および実質的に塩化物を含まない水から選択される物質を含む、請求項１４に記載の装置。
前記界面は双極性膜および陽イオン交換膜から選択される、請求項１５に記載の装置。
前記濃縮液流の供給源は、前記スケール析出室の少なくとも１つの出口流、未処理の供給水の供給源、または前記濃縮液流用流路に接続されているリザーバであり、前記濃縮液流のイオン強度を不要な水分解を予防するように調整することができる、請求項１４に記載の装置。
前記スケール析出室中における前記電極（単数または複数）の表面積は、前記陽極室中における前記電極（単数または複数）の表面積の約３分の１未満である、請求項１４に記載の装置。
前記陽イオン交換室および前記陰イオン交換室は、前記陰イオン交換室を通る水の流れに実質的に反対の方向で水が前記陽イオン交換室を通って流れるように接続されているおよび構成されている入口および出口を有する、請求項１４に記載の装置。