JP2019188367A - Method for producing electric deionized water production apparatus - Google Patents

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賢治 柴崎
Kenji Shibazaki
賢治 柴崎
日高 真生
Masanari Hidaka
真生 日高
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Abstract

To provide a method for producing an electric deionized water production apparatus capable of further reducing a rise time of treated water quality.SOLUTION: There is provided a method for producing an electric deionized water production apparatus 4, including: opposing cathode 12 and anode 11; a desalination chamber D defined by ion exchange membranes a1 and c1 between the cathode and the anode, and filled with granular ion exchangers AE and CE, the method including: charging the granular ion exchangers into the desalination chamber defined by the ion exchange membranes; and applying a hydrothermal treatment thereto so that the ion exchanger charged in the desalination chamber and the ion exchange membranes are brought into contact with hot water of 80°C or higher and lower than a boiling point for 5 hours or longer.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電気式脱イオン水製造装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing an electrical deionized water production apparatus.

半導体や液晶の製造プロセスでは、不純物が高度に除去された超純水を用いて、半導体ウエハやガラス基板の洗浄が行われている。こうした洗浄に用いられる超純水の製造装置として、電気式脱イオン水製造装置(EDI)が利用されている。   In semiconductor and liquid crystal manufacturing processes, semiconductor wafers and glass substrates are cleaned using ultrapure water from which impurities are highly removed. An electrical deionized water production apparatus (EDI) is used as an ultrapure water production apparatus used for such cleaning.

従来から実用化されているEDIは、基本的にはカチオン交換膜とアニオン交換膜で形成される隙間に、イオン交換体としてアニオン交換樹脂やカチオン交換樹脂などのイオン交換樹脂を充填して脱塩室とし、当該イオン交換樹脂層に被処理水を通過させるものとなっている。当該EDIでは、カチオン交換膜とアニオン交換膜の両方を介して被処理水の流れに対して直角方向に直流電流を作用させることにより、脱塩室の外側に形成された濃縮室を流れている濃縮水中に被処理水中のイオンを電気的に移動させて脱塩水(処理水)を製造している。   EDI, which has been put into practical use, is basically desalted by filling the gap formed by the cation exchange membrane and the anion exchange membrane with an ion exchange resin such as anion exchange resin or cation exchange resin as an ion exchanger. It is set as a chamber and water to be treated is passed through the ion exchange resin layer. In the EDI, a direct current is applied in a direction perpendicular to the flow of water to be treated through both a cation exchange membrane and an anion exchange membrane, thereby flowing through a concentration chamber formed outside the desalting chamber. Deionized water (treated water) is produced by electrically moving ions in the treated water into the concentrated water.

被処理水をEDIで処理した処理水の水質を表す比抵抗値は、一般に最初に被処理水の処理を開始してから数時間〜数十時間以上の間ゆっくりと増加し、その後に最大値に達して定常値となることが知られている。特に塩形のイオン交換樹脂を用いた場合はその時間が長くなる。   The specific resistance value indicating the quality of the treated water treated with EDI is generally increased slowly for several hours to several tens of hours after the first treatment of the treated water, and then reaches the maximum value. It is known that a steady value is reached. In particular, when a salt ion exchange resin is used, the time becomes longer.

EDI製作後、最初の脱イオン水製造工程の処理水水質の立ち上がり時間(処理水の比抵抗値が定常値に到達するまでの時間)を短くするために、樹脂を湿潤状態かつ再生形で脱塩室に充填する方法が特許文献1に開示されている。特許文献1には、脱塩室に充填する樹脂を湿潤状態かつ再生形で充填することでイオン交換体由来の有機物成分(TOC)のリークを抑えて処理水水質の立ち上がりも良好にできることが記載されている。   After EDI production, in order to shorten the rise time of the treated water quality in the first deionized water production process (time until the specific resistance value of the treated water reaches a steady value), the resin is removed in a wet and regenerated form. Patent Document 1 discloses a method for filling a salt chamber. Patent Document 1 describes that by filling the desalting chamber with a resin in a wet state and in a regenerated form, leakage of the organic substance component (TOC) derived from the ion exchanger can be suppressed and the rising of the treated water quality can be improved. Has been.

特開2016−129863号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2006-129863

特許文献1に記載された充填方法は、処理水水質の立ち上がり時間は従来技術よりも少なくすることが可能であるが、それでもある程度の通水時間を要することから、さらに改善の余地がある。   In the filling method described in Patent Document 1, the rising time of the treated water quality can be made shorter than that of the prior art, but there is still room for improvement because it requires a certain amount of water passing time.

上記の課題に鑑み、本発明は、処理水水質の立ち上がり時間をさらに低減できる電気式脱イオン水製造装置の製造方法を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a method for producing an electrical deionized water production apparatus that can further reduce the rise time of the quality of treated water.

本発明に係る電気式脱イオン水製造装置の製造方法の一形態は、
対向する陰極及び陽極と、前記陰極と前記陽極との間にイオン交換膜で画成された、粒状のイオン交換体を充填した脱塩室と、を有する電気式脱イオン水製造装置の製造方法であって、
イオン交換膜で画成された脱塩室に粒状のイオン交換体を充填する充填工程と、
前記脱塩室に充填された前記イオン交換体と前記イオン交換膜を80℃以上、沸点未満の熱水に5時間以上接触させる熱水処理工程と、
を含む。
One form of the manufacturing method of the electrical deionized water manufacturing apparatus according to the present invention is
A method for producing an electrical deionized water production apparatus, comprising: a cathode and an anode facing each other; and a demineralization chamber filled with a granular ion exchanger defined by an ion exchange membrane between the cathode and the anode. Because
A filling step of filling a granular ion exchanger into a desalting chamber defined by an ion exchange membrane;
A hydrothermal treatment step of bringing the ion exchanger filled in the desalting chamber and the ion exchange membrane into contact with hot water having a boiling point of 80 ° C. or higher and lower than the boiling point for 5 hours or more;
including.

本発明に係る電気式脱イオン水製造装置の製造方法の他の一形態は、
対向する陰極及び陽極と、前記陰極と前記陽極との間にイオン交換膜で画成された、粒状のイオン交換体を充填した脱塩室と、を有する電気式脱イオン水製造装置の製造方法であって、
粒状のイオン交換体とイオン交換膜のそれぞれを、80℃以上、沸点未満の熱水に5時間以上接触させる熱水処理工程と、
前記熱水処理したイオン交換膜で画成された脱塩室に前記熱水処理したイオン交換体を充填する充填工程と、
を含む。
Another embodiment of the method for producing an electric deionized water production apparatus according to the present invention is as follows:
A method for producing an electrical deionized water production apparatus, comprising: a cathode and an anode facing each other; and a demineralization chamber filled with a granular ion exchanger defined by an ion exchange membrane between the cathode and the anode. Because
A hydrothermal treatment process in which each of the granular ion exchanger and the ion exchange membrane is brought into contact with hot water of 80 ° C. or higher and lower than the boiling point for 5 hours or more
A filling step of filling the hot water treated ion exchanger into a desalting chamber defined by the hot water treated ion exchange membrane;
including.

本発明によれば、処理水水質の立ち上がり時間をさらに低減できる電気式脱イオン水製造装置の製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the electrical deionized water manufacturing apparatus which can further reduce the rise time of treated water quality can be provided.

本発明の一実施形態で製造されるEDIを含む純水製造装置の概略構成例である。It is a schematic structural example of the pure water manufacturing apparatus containing EDI manufactured by one Embodiment of this invention. (a)は本発明の実施例における熱水処理試験装置の概略構成図、(b)はその試験スタックの脱塩室の詳細構成図である。(A) is a schematic block diagram of the hot water treatment test apparatus in the Example of this invention, (b) is a detailed block diagram of the desalination chamber of the test stack. 本発明の実施例における熱水処理サイクルである。It is a hot-water treatment cycle in the Example of this invention. 本発明の実施例と比較例での処理水の比抵抗値の経時変化を示すグラフである。It is a graph which shows a time-dependent change of the specific resistance value of the treated water in the Example and comparative example of this invention. 本発明の実施例と比較例での熱水処理時間と処理水の定常比抵抗値(一定値になったときの比抵抗値)の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship of the hot water processing time and the steady specific resistance value (specific resistance value when it becomes a fixed value) of treated water in the Example and comparative example of this invention. 本発明の一実施形態であるEDIの製造方法のフローチャートである。It is a flowchart of the manufacturing method of EDI which is one Embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態であるEDIの製造方法のフローチャートである。It is a flowchart of the manufacturing method of EDI which is other embodiment of this invention.

以下に本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態に係る製造方法で製造される電気式脱イオン水製造装置(以下、「EDI」ともいう)の型式は特に限定されるものではないが、ここでは図1に示すEDIを例にとって説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The model of the electric deionized water production apparatus (hereinafter also referred to as “EDI”) produced by the production method according to the present embodiment is not particularly limited, but here, the EDI shown in FIG. 1 is taken as an example. To do.

(実施形態1)
図1(a)は、本実施形態で製造される電気式脱イオン水製造装置(EDI)を含む純水製造装置1の概略構成図である。図1(b)は、図1(a)に示すEDIの概略構成図である。なお、図示したEDIの構成は、それぞれ単なる一例であり、本発明を制限するものではなく、装置の使用目的や用途、要求性能に応じて適宜変更可能である。
(Embodiment 1)
Fig.1 (a) is a schematic block diagram of the pure water manufacturing apparatus 1 containing the electrical deionized water manufacturing apparatus (EDI) manufactured by this embodiment. FIG. 1B is a schematic configuration diagram of the EDI shown in FIG. Note that the illustrated EDI configurations are merely examples, and do not limit the present invention, and can be appropriately changed according to the purpose and application of the apparatus and the required performance.

純水製造装置1は、被処理水(原水)を順次処理して純水を製造するものであり、図1(a)に示すように、原水タンク2と、膜ろ過装置3と、電気式脱イオン水製造装置4とを有している。   The pure water production apparatus 1 is for producing pure water by sequentially treating the water to be treated (raw water). As shown in FIG. 1A, the raw water tank 2, the membrane filtration device 3, and the electric type And a deionized water production apparatus 4.

膜ろ過装置3は、原水タンク2から供給される原水中の不純物を除去して透過水を生成するものであり、原水を、不純物を含む濃縮水と、不純物が除去された透過水とに分離する逆浸透膜(RO膜)またはナノろ過膜(NF膜)を有している。膜ろ過装置3には、原水タンク2からの原水を膜ろ過装置3に供給する供給ラインL1と、膜ろ過装置3からの透過水を流通させる透過水ラインL2と、膜ろ過装置3からの濃縮水を流通させる濃縮水ラインL3とが接続されている。濃縮水ラインL3は、濃縮水ラインL3を流れる濃縮水の一部または全部を外部に排出する排水ラインL4と、原水タンク2に還流させる還流水ラインL5とに分岐している。原水タンク2には、原水供給ラインL6を通じて、除濁や脱塩素などを行う前処理装置(図示せず)が接続され、前処理された原水(例えば、導電率が1000μS/cm以下の水)が必要に応じて供給されるようになっている。   The membrane filtration device 3 removes impurities in the raw water supplied from the raw water tank 2 and generates permeated water. The raw water is separated into concentrated water containing impurities and permeated water from which impurities are removed. A reverse osmosis membrane (RO membrane) or a nanofiltration membrane (NF membrane). The membrane filtration device 3 includes a supply line L1 for supplying raw water from the raw water tank 2 to the membrane filtration device 3, a permeate water line L2 for circulating the permeate from the membrane filtration device 3, and a concentration from the membrane filtration device 3. A concentrated water line L3 through which water is circulated is connected. The concentrated water line L3 branches into a drainage line L4 that discharges part or all of the concentrated water flowing through the concentrated water line L3 to the outside and a reflux water line L5 that recirculates to the raw water tank 2. The raw water tank 2 is connected to a pretreatment device (not shown) for removing turbidity and dechlorination through the raw water supply line L6, and the pretreated raw water (for example, water having a conductivity of 1000 μS / cm or less). Is supplied as needed.

供給ラインL1には、熱交換器5と加圧ポンプ6とが設けられている。熱交換器5は、殺菌工程時に膜ろ過装置3に供給される原水を加熱して熱水を生成するために設けられている。加圧ポンプ6は、原水タンク2と熱交換器5との間に設けられた送水ポンプ(図示せず)と共に、原水タンク2に貯留された原水を膜ろ過装置3に供給するために設けられている。加圧ポンプ6は、インバータ(図示せず)によって回転数が制御されるようになっており、膜ろ過装置3への原水の供給圧力を調整する機能も有している。排水ラインL4及び還流水ラインL5にはそれぞれ、濃縮水ラインL3を流れる濃縮水の流路を切り替えるためのバルブV1,V2が設けられている。   A heat exchanger 5 and a pressure pump 6 are provided in the supply line L1. The heat exchanger 5 is provided in order to heat the raw water supplied to the membrane filtration device 3 during the sterilization process and generate hot water. The pressure pump 6 is provided to supply raw water stored in the raw water tank 2 to the membrane filtration device 3 together with a water pump (not shown) provided between the raw water tank 2 and the heat exchanger 5. ing. The rotation speed of the pressurizing pump 6 is controlled by an inverter (not shown), and also has a function of adjusting the supply pressure of raw water to the membrane filtration device 3. Valves V1 and V2 for switching the flow path of the concentrated water flowing through the concentrated water line L3 are provided in the drainage line L4 and the reflux water line L5, respectively.

電気式脱イオン水製造装置4は、イオン交換体による被処理水の脱イオン化(脱塩)処理と、イオン交換体の再生処理とを同時に行う装置である。電気式脱イオン水製造装置4は、透過水ラインL2を介して膜ろ過装置3の下流側に接続され、膜ろ過装置3からの透過水が被処理水として供給されるようになっている。電気式脱イオン水製造装置4には、電気式脱イオン水製造装置4からの処理水(脱イオン水)を流通させて処理水タンクまたはユースポイントに供給する処理水ラインL7と、電気式脱イオン水製造装置4からの濃縮水を外部に排出する濃縮水排出ラインL8とが接続されている。   The electric deionized water production apparatus 4 is an apparatus that simultaneously performs deionization (demineralization) treatment of water to be treated by an ion exchanger and regeneration treatment of the ion exchanger. The electric deionized water production apparatus 4 is connected to the downstream side of the membrane filtration device 3 through the permeate line L2, and the permeated water from the membrane filtration device 3 is supplied as treated water. The electric deionized water production apparatus 4 includes a treated water line L7 that distributes treated water (deionized water) from the electric deionized water production apparatus 4 and supplies it to a treated water tank or point of use, and an electric deionized water. A concentrated water discharge line L8 for discharging the concentrated water from the ionic water production apparatus 4 to the outside is connected.

処理水ラインL7にはバルブV3が設けられ、その上流側に、バルブV4を介して処理水還流ラインL9が接続されている。処理水還流ラインL9は、その反対側で原水タンク2に接続されている。これにより、例えば、装置起動時や運転再開時、ユースポイントで処理水(純水)の需要がないときなど、電気式脱イオン水製造装置4で製造される処理水を原水タンク2に還流させる循環運転を行うこともできる。また、濃縮水排出ラインL8にはバルブV5が設けられ、その上流側に、バルブV6を介して濃縮水還流ラインL10が接続されている。濃縮水還流ラインL10は、その反対側で原水タンク2に接続されている。これにより、電気式脱イオン水製造装置4からの濃縮水の水質によっては、その一部または全部を原水タンク2に還流させることもできる。   The treated water line L7 is provided with a valve V3, and a treated water reflux line L9 is connected to the upstream side of the treated water line L7 via a valve V4. The treated water reflux line L9 is connected to the raw water tank 2 on the opposite side. Thereby, for example, when there is no demand for treated water (pure water) at the use point when the apparatus is activated or when the operation is resumed, treated water produced by the electric deionized water production apparatus 4 is returned to the raw water tank 2. Circulation operation can also be performed. The concentrated water discharge line L8 is provided with a valve V5, and a concentrated water reflux line L10 is connected to the upstream side of the concentrated water discharge line L8 via a valve V6. The concentrated water reflux line L10 is connected to the raw water tank 2 on the opposite side. Thereby, depending on the quality of the concentrated water from the electric deionized water production apparatus 4, part or all of the concentrated water can be returned to the raw water tank 2.

電気式脱イオン水製造装置4は、図1(b)に示すように、陽極11を備えた陽極室E1と、陰極12を備えた陰極室E2と、陽極室E1と陰極室E2との間に設けられた脱塩室Dと、脱塩室Dの陽極11側でアニオン交換膜a1を介して脱塩室Dと隣接する陽極側濃縮室C1と、脱塩室Dの陰極12側でカチオン交換膜c1を介して脱塩室Dと隣接する陰極側濃縮室C2とを有している。陽極側濃縮室C1は、カチオン交換膜c2を介して陽極室E1と隣接し、陰極側濃縮室C2は、アニオン交換膜a2を介して陰極室E2と隣接している。   As shown in FIG. 1B, the electric deionized water production apparatus 4 includes an anode chamber E1 having an anode 11, a cathode chamber E2 having a cathode 12, and an anode chamber E1 and a cathode chamber E2. A desalting chamber D provided on the anode 11, an anode side concentrating chamber C 1 adjacent to the desalting chamber D via the anion exchange membrane a 1 on the anode 11 side of the desalting chamber D, and a cation on the cathode 12 side of the desalting chamber D It has a desalting chamber D and an adjacent cathode side concentrating chamber C2 through an exchange membrane c1. The anode enrichment chamber C1 is adjacent to the anode chamber E1 via the cation exchange membrane c2, and the cathode enrichment chamber C2 is adjacent to the cathode chamber E2 via the anion exchange membrane a2.

脱塩室Dは、中間イオン交換膜mによって第1の小脱塩室D1と第2の小脱塩室D2とに区画されている。第1の小脱塩室D1は、アニオン交換膜a1を介して陽極側濃縮室C1と隣接し、第2の小脱塩室D2は、カチオン交換膜c1を介して陰極側濃縮室C2と隣接している。中間イオン交換膜mは、例えば、アニオン交換膜またはカチオン交換膜の単一膜、あるいはバイポーラ膜である。   The desalting chamber D is divided into a first small desalting chamber D1 and a second small desalting chamber D2 by an intermediate ion exchange membrane m. The first small desalting chamber D1 is adjacent to the anode side concentrating chamber C1 via the anion exchange membrane a1, and the second small desalting chamber D2 is adjacent to the cathode side concentrating chamber C2 via the cation exchange membrane c1. is doing. The intermediate ion exchange membrane m is, for example, a single membrane of an anion exchange membrane or a cation exchange membrane, or a bipolar membrane.

脱塩室Dには、粒状のカチオン交換体CEと粒状のアニオン交換体AEとが充填されている。具体的には、第1の小脱塩室D1には、アニオン交換体AEが単床形態で充填され、第2の小脱塩室D2には、カチオン交換体CEとアニオン交換体AEとが複床形態で充填されている。より具体的には、第2の小脱塩室D2は、被処理水の流れ方向に沿って2つの領域に区画され、上流側の領域に、カチオン交換体CEが単床形態で充填され、下流側の領域に、アニオン交換体AEが単床形態で充填されている。脱塩室Dに充填されるカチオン交換体としては、カチオン交換樹脂等が挙げられる。カチオン交換体の種類としては、弱酸性カチオン交換体、強酸性カチオン交換体等が挙げられる。脱塩室Dに充填されるアニオン交換体としては、アニオン交換樹脂等が挙げられる。アニオン交換体の種類としては、弱塩基性アニオン交換体、強塩基性アニオン交換体等が挙げられる。   The desalting chamber D is filled with a granular cation exchanger CE and a granular anion exchanger AE. Specifically, the first small desalting chamber D1 is filled with the anion exchanger AE in a single bed form, and the second small desalting chamber D2 is filled with the cation exchanger CE and the anion exchanger AE. It is filled in the form of multiple beds. More specifically, the second small desalination chamber D2 is divided into two regions along the flow direction of the water to be treated, and the upstream region is filled with the cation exchanger CE in a single bed form, In the downstream region, the anion exchanger AE is filled in a single bed form. Examples of the cation exchanger filled in the desalting chamber D include cation exchange resins. Examples of the cation exchanger include weakly acidic cation exchangers and strongly acidic cation exchangers. Examples of the anion exchanger filled in the desalting chamber D include anion exchange resins. Examples of the anion exchanger include weakly basic anion exchangers and strong basic anion exchangers.

カチオン交換体やアニオン交換体は、粒状のイオン交換樹脂が製造工程上好ましい。粒状のイオン交換樹脂は、粒径が0.1mmから数mmの球状のイオン交換樹脂である。   The cation exchanger or anion exchanger is preferably a granular ion exchange resin in the production process. The granular ion exchange resin is a spherical ion exchange resin having a particle size of 0.1 mm to several mm.

なお、陽極側濃縮室C1及び陰極側濃縮室C2には、電気式脱イオン水製造装置4の電気抵抗を抑えるために、それぞれイオン交換体が充填されていることが好ましい。また、陽極室E1及び陰極室E2にも、電気式脱イオン水製造装置4の電気抵抗を抑えるために、それぞれイオン交換体などの導電性物質が充填されていることが好ましい。一例として、陽極側濃縮室C1、陰極側濃縮室C2、及び陰極室E2には、アニオン交換体が充填され、陽極室E1には、カチオン交換体が充填されている。   The anode-side enrichment chamber C1 and the cathode-side enrichment chamber C2 are each preferably filled with an ion exchanger in order to suppress the electrical resistance of the electrical deionized water production apparatus 4. In addition, the anode chamber E1 and the cathode chamber E2 are preferably filled with a conductive substance such as an ion exchanger, respectively, in order to suppress the electric resistance of the electric deionized water production apparatus 4. As an example, the anode-side enrichment chamber C1, the cathode-side enrichment chamber C2, and the cathode chamber E2 are filled with an anion exchanger, and the anode chamber E1 is filled with a cation exchanger.

膜ろ過装置3からの透過水ラインL2は複数(図示した例では3つ)に分岐して、第1の小脱塩室D1、陽極側濃縮室C1、及び陰極側濃縮室C2にそれぞれ接続されている。第1の小脱塩室D1は、第2の小脱塩室D2と直列流路を形成し、その下流側は、処理水ラインL7に接続されている。陽極側濃縮室C1及び陰極側濃縮室C2は並列流路を形成し、その下流側は、濃縮水排出ラインL8に接続されている。こうして、膜ろ過装置3からの透過水が、被処理水として第1及び第2の小脱塩室D1,D2に供給され、濃縮水として陽極側濃縮室C1及び陰極側濃縮室C2に供給される。なお、図示は省略するが、陽極室E1及び陰極室E2にも、電極水を供給及び排出するためのラインが接続されている。   The permeate line L2 from the membrane filtration device 3 branches into a plurality (three in the illustrated example) and is connected to the first small desalting chamber D1, the anode-side concentration chamber C1, and the cathode-side concentration chamber C2, respectively. ing. The first small desalting chamber D1 forms a serial flow path with the second small desalting chamber D2, and its downstream side is connected to the treated water line L7. The anode side concentrating chamber C1 and the cathode side concentrating chamber C2 form a parallel flow path, and the downstream side thereof is connected to the concentrated water discharge line L8. Thus, the permeated water from the membrane filtration device 3 is supplied to the first and second small desalting chambers D1 and D2 as treated water, and is supplied as concentrated water to the anode side concentrating chamber C1 and the cathode side concentrating chamber C2. The In addition, although illustration is abbreviate | omitted, the line for supplying and discharging | emitting electrode water is also connected to the anode chamber E1 and the cathode chamber E2.

透過水ラインL2を通じて膜ろ過装置3から供給される透過水(被処理水)は、脱塩室Dを通過する際にイオン成分が除去され、処理水(脱イオン水)として、処理水ラインL7を通じて処理水タンクまたはユースポイントに供給される。このとき、脱塩室で除去されたイオン成分は、両極11,12間に直流電圧が印加されることで発生する電位差により、脱塩室Dに隣接する濃縮室C1,C2に移動する。具体的には、カチオン成分は、陰極12側に引き寄せられ、カチオン交換膜c1を通過して陰極側濃縮室C2に移動し、アニオン成分は、陽極11側に引き寄せられ、アニオン交換膜a1を通過して陽極側濃縮室C1に移動する。こうして濃縮室C1,C2に移動したイオン成分は、濃縮室C1,C2に供給される濃縮水に取り込まれ、濃縮水排出ラインL8を介して外部に排出される。ただし、濃縮水の水質によっては、その一部または全部が原水タンク2に還流するようになっていてもよい。一方で、脱塩室Dでは、水解離反応(水が水素イオンと水酸化物イオンとに解離する反応)が連続的に進行している。水素イオンは、カチオン交換体に吸着したカチオン成分と交換され、水酸化物イオンは、アニオン交換体に吸着したアニオン成分と交換される。こうして、脱塩室Dに充填されたカチオン交換体及びアニオン交換体がそれぞれ再生される。   The permeated water (treated water) supplied from the membrane filtration device 3 through the permeated water line L2 is freed of ionic components when passing through the desalting chamber D, and treated water (deionized water) is treated water line L7. To be supplied to treated water tanks or use points. At this time, the ionic component removed in the desalting chamber moves to the concentrating chambers C1 and C2 adjacent to the desalting chamber D due to a potential difference generated when a DC voltage is applied between the two electrodes 11 and 12. Specifically, the cation component is attracted to the cathode 12 side, passes through the cation exchange membrane c1 and moves to the cathode side concentration chamber C2, and the anion component is attracted to the anode 11 side and passes through the anion exchange membrane a1. Then, it moves to the anode side concentrating chamber C1. The ionic components thus moved to the concentration chambers C1 and C2 are taken into the concentrated water supplied to the concentration chambers C1 and C2, and are discharged to the outside through the concentrated water discharge line L8. However, depending on the quality of the concentrated water, a part or all of it may be returned to the raw water tank 2. On the other hand, in the desalting chamber D, a water dissociation reaction (a reaction in which water is dissociated into hydrogen ions and hydroxide ions) proceeds continuously. Hydrogen ions are exchanged with cation components adsorbed on the cation exchanger, and hydroxide ions are exchanged with anion components adsorbed on the anion exchanger. Thus, the cation exchanger and the anion exchanger filled in the desalting chamber D are regenerated.

なお、冒頭でも述べたように、電気式脱イオン水製造装置4の図示した構成は、あくまで一例であり、装置の使用目的や用途、要求性能に応じて、各室の構成(数、配置など)や流路構成を変更したり、バルブや計測器などを追加したりするなどの変更が適宜可能である。例えば、脱塩室は2つ以上設けられていてもよい。この場合、脱塩室と濃縮室とは、カチオン交換膜またはアニオン交換膜を介して交互に設けられ、2つ以上の脱塩室は、直列または並列流路を形成することになる。また、脱塩室におけるカチオン交換体及びアニオン交換体の充填形態も、図示したものに限定されず、例えば、第1の小脱塩室にカチオン交換体が単床形態で充填され、第2の小脱塩室にアニオン交換体とカチオン交換体とがそれぞれ単床形態で充填されていてもよい。   In addition, as described at the beginning, the illustrated configuration of the electric deionized water production apparatus 4 is merely an example, and the configuration (number, arrangement, etc.) of each room according to the purpose and application of the apparatus and the required performance. ) Or a flow path configuration, or a valve or a measuring instrument is added as appropriate. For example, two or more desalting chambers may be provided. In this case, the desalting chamber and the concentration chamber are alternately provided via a cation exchange membrane or an anion exchange membrane, and two or more desalting chambers form a series or parallel flow path. Further, the filling form of the cation exchanger and the anion exchanger in the desalting chamber is not limited to the illustrated one. For example, the first small desalting chamber is filled with the cation exchanger in a single bed form, Each of the small desalting chambers may be filled with an anion exchanger and a cation exchanger in a single bed form.

また上記の例では、脱塩室Dにはカチオン交換体CEとアニオン交換体AEとが充填されていたが、これに限らず、カチオン交換体だけが充填されていてもよい。または、アニオン交換体だけが充填されていてもよい。つまり、脱塩室にはイオン交換体としてカチオン交換体とアニオン交換体の少なくともいずれかが充填されていればよい。   In the above example, the desalting chamber D is filled with the cation exchanger CE and the anion exchanger AE. However, the present invention is not limited thereto, and only the cation exchanger may be filled. Alternatively, only the anion exchanger may be filled. That is, the desalting chamber may be filled with at least one of a cation exchanger and an anion exchanger as an ion exchanger.

以上のような純水製造装置1に用いられるEDIの製造方法の一実施形態について説明する。本実施形態では、イオン交換膜で画成された脱塩室に粒状のイオン交換体が充填されたEDIを組み立てた後、そのイオン交換膜と、脱塩室に充填されたイオン交換体に熱水処理を行う。   An embodiment of an EDI manufacturing method used in the pure water manufacturing apparatus 1 as described above will be described. In this embodiment, after assembling EDI in which a granular ion exchanger is filled in a demineralization chamber defined by an ion exchange membrane, heat is applied to the ion exchange membrane and the ion exchanger filled in the demineralization chamber. Perform water treatment.

具体的には以下のとおりである。まず、イオン交換膜で画成された脱塩室に粒状のイオン交換体を充填する(充填工程、図6のステップS11)。例えば図1(b)に示すEDIであれば、アニオン交換膜a1と中間イオン交換膜mで仕切られた第1の小脱塩室D1に粒状のカチオン交換体CEを充填する。また中間イオン交換膜mとカチオン交換膜c1で仕切られた第2の小脱塩室D2に粒状のアニオン交換体AEと粒状のカチオン交換体CEを直列に充填する。陽極側濃縮室C1、陰極側濃縮室C2、陽極室E1、陰極室E2の少なくともいずれかにイオン交換体を充填して以降の熱水処理に供してもよい。   Specifically, it is as follows. First, a granular ion exchanger is filled in a desalting chamber defined by an ion exchange membrane (filling step, step S11 in FIG. 6). For example, in the case of EDI shown in FIG. 1B, a granular cation exchanger CE is filled in the first small desalting chamber D1 partitioned by the anion exchange membrane a1 and the intermediate ion exchange membrane m. In addition, the granular small anion exchanger AE and the granular cation exchanger CE are filled in series into the second small desalting chamber D2 partitioned by the intermediate ion exchange membrane m and the cation exchange membrane c1. At least one of the anode-side enrichment chamber C1, the cathode-side enrichment chamber C2, the anode chamber E1, and the cathode chamber E2 may be filled with an ion exchanger and used for the subsequent hot water treatment.

次に、イオン交換樹脂を充填した脱塩室を用いてEDIを組み立てる。そしてEDIの組立後に、脱塩室に充填された粒状のイオン交換体と脱塩室を画成するイオン交換膜に80℃以上、沸点未満の熱水を5時間以上接触させる(熱水処理工程、図6のステップS12)。例えば、図2(b)に示す透過水ラインL2から熱水を供給する。   Next, EDI is assembled using a desalting chamber filled with an ion exchange resin. After the assembly of EDI, the granular ion exchanger filled in the desalting chamber and the ion exchange membrane that defines the desalting chamber are brought into contact with hot water at 80 ° C. or higher and lower than boiling point for 5 hours or longer (hot water treatment step). , Step S12 in FIG. For example, hot water is supplied from the permeate water line L2 shown in FIG.

熱水処理とは、少なくとも脱塩室に充填されたイオン交換体とその脱塩室を画成するイオン交換膜に熱水を接触させることである。熱水を接触させる方法は限定されないが、例えば熱水を通水すること、あるいは熱水に浸漬することが挙げられる。熱水を通水するとは、通流する熱水に接触させることである。熱水に浸漬するとは、貯留した熱水に接触させることである。貯留した熱水を撹拌し、あるいは循環させてもよい。なお、熱水はRO(逆浸透膜)透過水、EDI処理水、純水など、純度の高い水を用いる必要がある。   The hot water treatment is to bring hot water into contact with at least the ion exchanger filled in the desalting chamber and the ion exchange membrane that defines the desalting chamber. Although the method of making hot water contact is not limited, For example, passing hot water or immersing in hot water is mentioned. Passing hot water means bringing it into contact with flowing hot water. To immerse in hot water is to contact the stored hot water. The stored hot water may be stirred or circulated. In addition, it is necessary to use high-purity water such as RO (reverse osmosis membrane) permeated water, EDI-treated water, or pure water as the hot water.

通水することは、浸漬することよりもイオン交換体由来の有機物成分(TOC)等の不純物の除去に効果があると考えられる。また、EDIを組み立ててから熱水処理する場合は、被処理水を処理するルートで熱水を通水することができるため好都合である。通水した熱水は、使い捨てしてもよい。あるいは回収してその熱水を循環させて再利用してもよい。循環させても熱水中に混入するTOC等の不純物の量は微量であり、装置やイオン交換樹脂等に悪影響を与えることはない。したがって熱水の節約のため循環利用することが好ましい。通水速度は限定されないが、少なくとも脱塩室内に均等に水が流れる程度の通水速度以上であることが好ましい。例えば通常時の水処理速度と同じ程度の通水速度であることが好ましい。   It is considered that passing water is more effective in removing impurities such as an organic component (TOC) derived from the ion exchanger than by immersing. In addition, when hot water treatment is performed after the EDI is assembled, it is advantageous because hot water can be passed through a route for treating the water to be treated. The heated hot water may be disposable. Or you may collect | recover and circulate and recycle the hot water. Even if it is circulated, the amount of impurities such as TOC mixed in the hot water is very small and does not adversely affect the apparatus or ion exchange resin. Therefore, it is preferable to circulate in order to save hot water. Although the water flow rate is not limited, it is preferably at least equal to or higher than the water flow rate at which water flows evenly in the desalting chamber. For example, it is preferable that the water flow rate is about the same as the normal water treatment rate.

熱水に浸漬する場合も同様に、イオン交換体を浸漬した熱水を適宜入れ替えて、入れ替えた熱水は使い捨てしてもよいし、循環させて再利用してもよい。   Similarly, when immersing in hot water, the hot water in which the ion exchanger is immersed may be replaced as appropriate, and the replaced hot water may be disposable or circulated and reused.

接触時間は5時間以上であることが好ましい。接触時間が5時間以上であればその効果がほぼ達成されるからである。接触のさせ方は、連続的に5時間以上接触させてもよい。あるいは断続的に接触させて、合計時間が5時間以上になるようにしてもよい。断続的とは、例えば乾燥を避けるために水を循環通水させつつ80℃以上の処理温度まで加熱し、処理温度まで昇温した後その温度を保持して熱水処理を行い、その後加熱を停止して降温させるといった処理サイクルを繰り返すやり方である。あまり長時間接触させるとイオン交換体の劣化等が進行して効果が漸減するため、接触時間は15時間以下とすることが好ましい。さらに接触時間は5時間から10時間であることがより好ましい。   The contact time is preferably 5 hours or longer. This is because the effect is almost achieved if the contact time is 5 hours or longer. You may make it contact for 5 hours or more continuously. Alternatively, the total time may be 5 hours or longer by intermittent contact. Intermittent means, for example, heating to a treatment temperature of 80 ° C. or higher while circulating water to avoid drying, raising the temperature to the treatment temperature, maintaining the temperature and performing a hot water treatment, and then heating. This is a method of repeating the processing cycle such as stopping and lowering the temperature. If the contact is made for too long, the deterioration of the ion exchanger proceeds and the effect gradually decreases. Therefore, the contact time is preferably 15 hours or less. Further, the contact time is more preferably 5 hours to 10 hours.

このような熱水処理をイオン交換体とイオン交換膜に行うことにより、最初にイオン交換水を製造するときの処理水水質の立ち上がり時間を短縮することができる。つまり、被処理水を処理して得られる処理水の比抵抗値は、熱水処理直後からほぼ最大値を示すようになる。   By performing such hot water treatment on the ion exchanger and the ion exchange membrane, it is possible to shorten the rise time of the treated water quality when the ion exchange water is first produced. That is, the specific resistance value of the treated water obtained by treating the for-treatment water becomes almost maximum immediately after the hot water treatment.

前述のように、従来技術ではEDIで処理した処理水の比抵抗値は、最初に被処理水の処理を開始してから数時間〜数十時間以上の間ゆっくりと増加し、その後に最大値に達して定常値(一定値)となる。これは、塩形のイオン交換樹脂を用いた場合は、Na形、Cl形のような塩形のイオン交換体から脱塩水中に塩成分(Na、Clなど)がリークすることが起こり水質が向上するまでに時間を要するためと考えられる。   As described above, in the prior art, the specific resistance value of treated water treated with EDI slowly increases for several hours to several tens of hours or more after the first treatment of treated water, and then reaches a maximum value. And reaches a steady value (constant value). This is because when salt-type ion exchange resins are used, salt components (Na, Cl, etc.) leak from salt-type ion exchangers such as Na-type and Cl-type into demineralized water, resulting in poor water quality. This is probably because it takes time to improve.

しかし本実施形態に係る熱水処理を行うことにより、この立ち上がり時間を大幅に短縮することができる。この理由について発明者らは、熱水でイオン交換体を処理することにより、イオン交換体のTOCの洗浄除去によるイオン交換反応性増加の効果と、イオン交換体の樹脂の架橋構造の一部を切断して不可逆的に膨潤させ、樹脂同士や樹脂と膜とが密着する面積をより増大させることによるイオンの移動の促進効果との相乗効果が得られるためではないかと考えている。熱水処理の時間が増加すると、イオン交換体を通過する熱水の差圧が漸増することも、樹脂がより膨潤することがその理由と考えられる。   However, by performing the hot water treatment according to the present embodiment, this rise time can be greatly shortened. For this reason, the inventors treated the ion exchanger with hot water, thereby improving the ion exchange reactivity by removing the TOC of the ion exchanger and removing a part of the crosslinked structure of the resin of the ion exchanger. It is thought that this is because a synergistic effect with the effect of promoting the movement of ions can be obtained by cutting and irreversibly swelling to increase the area where the resins or the resin and the film are in close contact with each other. As the time of the hot water treatment increases, the differential pressure of the hot water passing through the ion exchanger gradually increases.

したがって、イオン交換体の洗浄及び不可逆的膨潤の促進のため、熱水の温度は80℃以上が好ましい。沸騰した状態では十分な膨潤処理ができず、またイオン交換体の劣化が進行するおそれもあることから、水の沸点未満の温度(大気圧で100℃未満)で熱水処理を行う。より好ましくは85℃から95℃であり、85℃から90℃がさらに好ましい。   Accordingly, the temperature of the hot water is preferably 80 ° C. or higher in order to promote cleaning of the ion exchanger and irreversible swelling. In a boiled state, sufficient swelling treatment cannot be performed, and deterioration of the ion exchanger may progress. Therefore, hydrothermal treatment is performed at a temperature lower than the boiling point of water (at atmospheric pressure, less than 100 ° C.). More preferably, it is 85 degreeC to 95 degreeC, and 85 degreeC to 90 degreeC is still more preferable.

熱水処理は、少なくとも脱塩室に充填されたイオン交換体と脱塩室を画成(区画)するイオン交換膜に対して行う。さらに、濃縮室や電極室にイオン交換体がもし配置されていれば、そのイオン交換体と室を画成するイオン交換膜に熱水処理をしてもよい。本実施形態の場合は、EDIを組み立てた後に熱水処理を行うため、被処理水の処理経路に熱水を通水させて熱水処理を行うことができる。例えば図1(b)に示す構造のEDIでは、熱水を透過水ラインL2から第1の小脱塩室D1に供給する。第1の小脱塩室D1に供給された熱水は第2の小脱塩室D2を経由して処理水ラインL7から排出される。処理水ラインL7は熱水受槽につながるように仮接続しておく。熱水受槽に戻った熱水は、温度を調節して再び第1の小脱塩室D1に供給することができる。   The hot water treatment is performed on at least the ion exchanger filled in the desalting chamber and the ion exchange membrane that defines (compartments) the desalting chamber. Further, if an ion exchanger is arranged in the concentration chamber or the electrode chamber, the ion exchange membrane that defines the ion exchanger and the chamber may be subjected to hydrothermal treatment. In the case of this embodiment, since the hot water treatment is performed after the EDI is assembled, the hot water treatment can be performed by passing hot water through the treatment path of the water to be treated. For example, in the EDI having the structure shown in FIG. 1B, hot water is supplied from the permeate line L2 to the first small desalting chamber D1. The hot water supplied to the first small desalting chamber D1 is discharged from the treated water line L7 via the second small desalting chamber D2. The treated water line L7 is temporarily connected so as to be connected to the hot water receiving tank. The hot water that has returned to the hot water receiving tank can be supplied again to the first small desalination chamber D1 by adjusting the temperature.

第1の小脱塩室D1だけでなく、陽極側濃縮室C1と陰極側濃縮室C2にも同時に供給してもよい。陽極側濃縮室C1と陰極側濃縮室C2に供給された熱水は、濃縮水排出ラインL8から排出されるのでこの濃縮水排出ライン8も熱水受槽につながるように仮接続しておく。熱水受槽に戻った熱水は、温度を調節して再び第1の小脱塩室D1、陽極側濃縮室C1、陰極側濃縮室C2に供給することができる。またさらに陽極室E1、陰極室E2に熱水を通水してもよい。   Not only the first small desalting chamber D1, but also the anode-side enrichment chamber C1 and the cathode-side enrichment chamber C2 may be supplied simultaneously. The hot water supplied to the anode side concentrating chamber C1 and the cathode side concentrating chamber C2 is discharged from the concentrated water discharge line L8. Therefore, the concentrated water discharge line 8 is also temporarily connected so as to be connected to the hot water receiving tank. The hot water that has returned to the hot water receiving tank can be supplied again to the first small desalting chamber D1, the anode-side concentrating chamber C1, and the cathode-side concentrating chamber C2 by adjusting the temperature. Further, hot water may be passed through the anode chamber E1 and the cathode chamber E2.

脱塩室Dに充填したイオン交換体は、乾燥もしくは塩形であることが好ましい。湿潤かつ再生形の樹脂を充填する場合よりも充填量を増加させることができるからである。なお塩形のイオン交換体を用いる場合は、最終的に薬品や電気によって再生形にしておくことが好ましい。   The ion exchanger filled in the desalting chamber D is preferably in a dry or salt form. This is because the filling amount can be increased as compared with the case of filling the wet and regenerated resin. In the case of using a salt-type ion exchanger, it is preferable that the salt-type ion exchanger is finally regenerated by chemicals or electricity.

このようにして所定の時間熱水を通水処理したEDIは、最初にイオン交換水を製造するときの処理水水質の立ち上がり時間を短縮することができる。また、熱水処理しないものに比べて処理水の比抵抗値を増加させることができる。なお、通水式の熱水処理により、接液する全ての部材が洗浄されているため最初からクリーンな装置として利用できるという副次的効果も得られる。なおEDIは、熱による劣化を抑えるために耐熱部材を使用することが好ましい。   In this way, EDI that has been subjected to hot water flow treatment for a predetermined time can shorten the rise time of the treated water quality when ion-exchanged water is first produced. Moreover, the specific resistance value of treated water can be increased as compared with those not treated with hot water. In addition, since all the members in contact with the liquid are washed by the water-passing type hot water treatment, a secondary effect that the device can be used as a clean device from the beginning can be obtained. EDI preferably uses a heat-resistant member in order to suppress deterioration due to heat.

通水でなく熱水に浸漬させる場合は、例えば脱塩室D、陽極側濃縮室C1、陰極側濃縮室C2、陽極室E1、陰極室E2に熱水を供給して所定の温度に保持するようにしてもよい。イオン交換体はどのような形式のものでもよい。この場合も上記と同様の効果を得ることができる。   When soaking in hot water instead of passing water, hot water is supplied to the desalting chamber D, the anode-side concentrating chamber C1, the cathode-side concentrating chamber C2, the anode chamber E1, and the cathode chamber E2, for example, and maintained at a predetermined temperature. You may do it. The ion exchanger may be of any type. In this case, the same effect as described above can be obtained.

上記実施形態では、EDIを組み立てた後に、イオン交換膜と脱塩室に充填されたイオン交換体に熱水処理を行った。しかしこれに限らず、イオン交換膜で画成された脱塩室に粒状のイオン交換体を充填した次の段階で熱水処理をしてもよい。この場合、イオン交換体を充填した脱塩室ユニットの状態で熱水処理を行う。熱水処理の方法は通水処理でもよいし、浸漬処理でもよい。そして熱水処理を終えた脱塩室ユニットを用いてEDIを組み立てることができる。   In the said embodiment, after assembling EDI, the ion-exchange membrane and the ion exchanger with which the desalination chamber were filled were hydrothermally treated. However, the present invention is not limited to this, and hydrothermal treatment may be performed at the next stage in which a desalination chamber defined by an ion exchange membrane is filled with a granular ion exchanger. In this case, the hot water treatment is performed in the state of the desalination chamber unit filled with the ion exchanger. The method of the hot water treatment may be a water flow treatment or an immersion treatment. And EDI can be assembled using the desalination chamber unit which finished hot water processing.

(実施形態2)
脱塩室ユニットの組立前に、脱塩室のイオン交換体と脱塩室を区画するイオン交換膜のぞれぞれに対して熱水処理を行ってもよい。この場合は、図7に示すように、まず粒状のイオン交換体とイオン交換膜のぞれぞれを、80℃以上、沸点未満の熱水で5時間以上熱水処理する(熱水処理工程、図7のステップS21)。次に熱水処理したイオン交換膜で画成された脱塩室に熱水処理した粒状のイオン交換体を充填する(充填工程、図7のステップS22)。
(Embodiment 2)
Before the assembly of the desalting chamber unit, hot water treatment may be performed on each of the ion exchanger in the desalting chamber and the ion exchange membrane that partitions the desalting chamber. In this case, as shown in FIG. 7, first, each of the granular ion exchanger and the ion exchange membrane is hydrothermally treated with hot water at 80 ° C. or higher and lower than boiling point for 5 hours or longer (hot water treatment step). , Step S21 in FIG. Next, the granular ion exchanger subjected to the hot water treatment is filled in the desalting chamber defined by the ion exchange membrane subjected to the hot water treatment (filling step, step S22 in FIG. 7).

熱水処理は例えば、組立前のイオン交換体と脱塩室を区画するイオン交換膜を熱水槽に入れて行うことができる。熱水槽の熱水は撹拌や循環を行ってもよい。また、イオン交換体とイオン交換膜を通流する熱水に接触させてもよい。熱水処理は、イオン交換膜とイオン交換体が別個の状態で、別々に又は一緒に熱水処理してもよい。この実施形態でも熱水処理するイオン交換体は湿潤したものでもよいし、乾燥したものでもよい。また再生形でもよいし、塩形でもよい。そして熱水処理したイオン交換膜で画成された脱塩室に熱水処理した粒状のイオン交換体を充填した後、EDIとして組み立てる(図7のステップS23)。   The hot water treatment can be performed, for example, by putting an ion exchanger before assembly and an ion exchange membrane that partitions the desalting chamber into a hot water tank. The hot water in the hot water tank may be stirred or circulated. Moreover, you may make it contact with the hot water which flows through an ion exchanger and an ion exchange membrane. In the hydrothermal treatment, the ion exchange membrane and the ion exchanger may be separated, or the hydrothermal treatment may be performed separately or together. Also in this embodiment, the ion exchanger to be subjected to hot water treatment may be wet or dry. Further, it may be a regenerated form or a salt form. Then, after filling the desalting chamber defined by the ion exchange membrane subjected to the hot water treatment with the granular ion exchanger subjected to the hot water treatment, it is assembled as EDI (step S23 in FIG. 7).

所定の時間熱水処理したイオン交換膜とイオン交換体を用いてEDIを組み立てることで、最初にイオン交換水を製造するときの処理水水質の立ち上がり時間を短縮することができる。また、熱水処理しないものに比べて処理水の比抵抗値を増加させることができる。以上のように熱水処理はいろいろなタイミングで行うことができる。   By assembling EDI using ion exchange membranes and ion exchangers that have been subjected to hydrothermal treatment for a predetermined time, it is possible to shorten the rise time of the treated water quality when first producing ion exchange water. Moreover, the specific resistance value of treated water can be increased as compared with those not treated with hot water. As described above, the hot water treatment can be performed at various timings.

(実施例)
以下に本発明の実施例について説明する。
図2(a)に示すように、EDIの脱塩室と陽極側濃縮室と陰極側濃縮室を模擬した試験スタック23と、(熱)水を貯蔵する水タンク20と、熱水を加熱するヒータ21を有する熱水処理試験装置を製作した。
(Example)
Examples of the present invention will be described below.
As shown in FIG. 2 (a), a test stack 23 simulating an EDI desalting chamber, an anode-side concentrating chamber, and a cathode-side concentrating chamber, a water tank 20 for storing (hot) water, and hot water are heated. A hot water treatment test apparatus having a heater 21 was manufactured.

試験スタック23は、湿潤(塩形)のアニオン交換樹脂AEと、乾燥(再生形)のカチオン交換樹脂CEを充填した同じ構成のものを2台製作した。図2(a)に示すように、この試験スタック23は、脱塩室23aと、陽極側濃縮室23bと、陰極側濃縮室23cとを備えている。脱塩室23aは、詳細には図2(b)に示すように、アニオン交換樹脂AEを充填した小脱塩室と、カチオン交換樹脂CEとアニオン交換樹脂AEを直列に充填した小脱塩室とをこの順でつないで構成されている。これは図1(b)に示す構成と同様である。試験スタック23は、イオン交換樹脂の充填後、塩形のイオン交換樹脂を電気的に再生して試験に用いた。試験スタック23は、室部材やイオン交換膜は耐熱仕様のものを用いた。   Two test stacks 23 having the same configuration filled with a wet (salt-type) anion exchange resin AE and a dry (regenerated) cation exchange resin CE were produced. As shown in FIG. 2A, the test stack 23 includes a desalting chamber 23a, an anode-side enrichment chamber 23b, and a cathode-side enrichment chamber 23c. As shown in detail in FIG. 2B, the desalting chamber 23a includes a small desalting chamber filled with an anion exchange resin AE, and a small desalting chamber filled with a cation exchange resin CE and an anion exchange resin AE in series. Are connected in this order. This is the same as the configuration shown in FIG. The test stack 23 was used for the test by electrically regenerating the salt-type ion exchange resin after filling with the ion exchange resin. As the test stack 23, chamber members and ion exchange membranes having heat resistance specifications were used.

水タンク20に入れた純水をヒータ21で加熱しつつ、図示しない送液ポンプにより1台の試験スタック23に供給した。具体的には、熱水を脱塩室23aと陽極側濃縮室23bと陰極側濃縮室23cのそれぞれの供給ライン24に供給した。通水速度(SV)は150−200h−1とした。脱塩室23aと陽極側濃縮室23bと陰極側濃縮室23cを通過した熱水は排水ライン25により再び水タンク20に戻して循環させ、再利用した。 The pure water in the water tank 20 was heated by the heater 21 and supplied to one test stack 23 by a liquid feed pump (not shown). Specifically, hot water was supplied to the supply lines 24 of the desalting chamber 23a, the anode-side concentration chamber 23b, and the cathode-side concentration chamber 23c. The water flow rate (SV) was 150-200 h −1 . The hot water that passed through the desalting chamber 23a, the anode-side concentrating chamber 23b, and the cathode-side concentrating chamber 23c was returned to the water tank 20 through the drain line 25 and circulated for reuse.

1回の熱水処理は、図3に示すように、水タンク20の25℃の純水をヒータ21で加熱して87℃の熱水になるまで循環させつつ1時間昇温させ、87℃に達してから温度を保持しつつ循環熱水処理を1時間行い、加熱を停止して25℃になるまで循環させつつ1時間降温させた。これらの合計3時間、(熱)水を循環させて試験スタック23に通水した。このような熱水処理サイクルを5回連続して繰り返し(累計5時間の熱水処理)、次いで常温(25℃)の被処理水を通水して処理水の比抵抗値を測定した。このとき、被処理水を1段の逆浸透膜を通してから通水した。被処理水の通水は、処理水の比抵抗値が一定になるまで継続した。なお、80℃から87℃までの間の昇降温時間は短く無視できるため処理時間には含めていない。ちなみに昇温・降温速度は1℃/分であり、1回の熱水処理において80℃から87℃に昇温するまで7分、87℃から80℃まで降温するまで7分かかった。したがって熱水処理5回では、80℃以上となっている昇降温時間は(7+7)×5=70分であった。   In one hot water treatment, as shown in FIG. 3, 25 ° C. pure water in the water tank 20 is heated by the heater 21 and circulated until it becomes 87 ° C. hot water. After the temperature reached, the circulating hot water treatment was performed for 1 hour while maintaining the temperature, and the heating was stopped and the temperature was lowered for 1 hour while circulating until reaching 25 ° C. For a total of 3 hours, (hot) water was circulated and passed through the test stack 23. Such a hot water treatment cycle was repeated 5 times continuously (hot water treatment for a total of 5 hours), and then the water to be treated at normal temperature (25 ° C.) was passed through to measure the specific resistance value of the treated water. At this time, the water to be treated was passed through the first-stage reverse osmosis membrane. The flow of the treated water was continued until the specific resistance value of the treated water became constant. In addition, since the temperature raising / lowering time between 80 degreeC and 87 degreeC is short and can be disregarded, it is not included in processing time. Incidentally, the rate of temperature increase / decrease was 1 ° C./min, and it took 7 minutes to increase the temperature from 80 ° C. to 87 ° C. and 7 minutes to decrease the temperature from 87 ° C. to 80 ° C. in one hot water treatment. Therefore, in the hot water treatment 5 times, the temperature raising / lowering time of 80 ° C. or higher was (7 + 7) × 5 = 70 minutes.

処理水の比抵抗値が一定になった後、5回の熱水処理を上記と同様にして繰り返し(累計10時間の熱水処理)、次いで常温(25℃)の水を処理水の比抵抗値が一定になるまで通水した。さらにその処理水の比抵抗値が一定になった後、5回の熱水処理を上記と同様にして再び繰り返し(累計15時間の熱水処理)、常温(25℃)の水を処理水の比抵抗値が一定になるまで通水した。後述するが、実施例では100時間前後まで通水しても処理水の比抵抗値の大きな変化は見られなかった。したがって、実施例では比抵抗値の変化がないことを確認できるまで通水したということである。熱水処理5回の場合の処理水の比抵抗値の経時変化を図4に示す。   After the specific resistance value of the treated water becomes constant, the hot water treatment of 5 times is repeated in the same manner as described above (total 10 hours of hot water treatment), and then water at normal temperature (25 ° C.) is treated with the specific resistance of the treated water. Water was passed until the value became constant. Further, after the specific resistance value of the treated water becomes constant, the hot water treatment of 5 times is repeated again in the same manner as described above (a total of 15 hours of hot water treatment), and water at normal temperature (25 ° C.) is treated with the treated water. Water was passed until the specific resistance value became constant. As will be described later, in the examples, the specific resistance value of the treated water was not significantly changed even when the water was passed for about 100 hours. Therefore, in the examples, water was passed until it was confirmed that there was no change in the specific resistance value. The change with time of the specific resistance value of the treated water in the case of 5 hydrothermal treatments is shown in FIG.

(比較例)
もう1台の試験スタック23は、熱水処理をしないで常温(25℃)の被処理水を通水する従来型の立上げ運転を行い、処理水の比抵抗値が一定値になるまで測定した。被処理水は1段の逆浸透膜を通してから通水した。熱水処理0回の場合の処理水の比抵抗値の経時変化を図4に示す。
(Comparative example)
The other test stack 23 performs a conventional start-up operation of passing water to be treated at room temperature (25 ° C.) without performing hot water treatment, and measures until the specific resistance value of the treated water reaches a constant value. did. The treated water was passed through the first-stage reverse osmosis membrane. FIG. 4 shows the change over time in the specific resistance value of the treated water in the case of zero hot water treatment.

表1に、実施例と比較例の常温通水開始直後の処理水の比抵抗値(初期比抵抗値)を示す。熱水処理回数がゼロのデータは熱水処理をしていない比較例の処理水の初期比抵抗値である。熱水処理回数が5回、10回、15回のものは実施例での処理水の初期比抵抗値である。熱水処理回数1回あたりの熱水処理時間は1時間であるので、熱水処理回数と熱水処理時間は同じ数値である。前述の通り実施例では比抵抗値の経時変化がほとんどなかったため、熱水処理直後の処理水の比抵抗値と定常値は同等となっている。図4に示すように、実施例では熱水処理直後からほぼ最大の比抵抗値を得ることができる。即ち、立ち上がり時間がほとんどない。   Table 1 shows the specific resistance value (initial specific resistance value) of the treated water immediately after the start of normal temperature water flow in Examples and Comparative Examples. Data for which the number of hot water treatments is zero is the initial specific resistance value of the treated water of the comparative example that is not subjected to hot water treatment. The numbers of hot water treatments 5 times, 10 times, and 15 times are the initial specific resistance values of the treated water in the examples. Since the hot water treatment time per hot water treatment is one hour, the number of hot water treatments and the hot water treatment time are the same numerical values. As described above, since the specific resistance value hardly changed with time in the examples, the specific resistance value and the steady value of the treated water immediately after the hot water treatment are the same. As shown in FIG. 4, in the embodiment, a substantially maximum specific resistance value can be obtained immediately after the hot water treatment. That is, there is almost no rise time.

Figure 2019188367
Figure 2019188367

図4に示すように、熱水処理回数0回の場合は、比抵抗値が一定の値になるまで150時間以上の時間を要した。その一定値(定常比抵抗値)は図4に示すように17.5(MΩ・cm)であった。それに対して、熱水処理回数が5回の場合は、比抵抗値が処理開始直後から一定値で、その値も表1に示すように18.0(MΩ・cm)と比較例の定常比抵抗値より高かった。なおグラフには示していないが、熱水処理回数が10回、15回の場合も比抵抗値は処理開始直後からほぼ一定値であり、その初期比抵抗値は表1に示すようにそれぞれ17.8、17.7(MΩ・cm)であった。   As shown in FIG. 4, when the number of hot water treatments was 0, it took 150 hours or more until the specific resistance value became a constant value. The constant value (steady specific resistance value) was 17.5 (MΩ · cm) as shown in FIG. On the other hand, when the number of hot water treatments is 5, the specific resistance value is a constant value immediately after the start of the treatment, and the value is also 18.0 (MΩ · cm) as shown in Table 1, which is a steady-state ratio of the comparative example. It was higher than the resistance value. Although not shown in the graph, when the number of hot water treatments is 10 or 15, the specific resistance value is almost constant immediately after the start of the treatment, and the initial specific resistance value is 17 as shown in Table 1, respectively. .8, 17.7 (MΩ · cm).

図5は、熱水処理回数が0回(熱水処理をしていない比較例)、5回、10回、15回(以上実施例)の試験スタックの処理水の、比抵抗値が一定値になったときの定常比抵抗値をグラフ化したものである。いずれも数日経過後の処理水の比抵抗値である。   FIG. 5 shows that the specific resistance value of the treated water of the test stack of 0 times (comparative example without hot water treatment), 5 times, 10 times, and 15 times (above examples) is a constant value. This is a graph of the steady-state resistivity value when Both are specific resistance values of treated water after several days.

実施例で5時間(5回)熱水処理した直後の処理水の比抵抗値は18.0(MΩ・cm)であり、その数値は図4に示すように時間が経過してもほとんど変わらなかった。同様に、熱水処理回数が10回、15回の場合も、処理開始直後からほぼ一定値を示した。これは、実施例ではイオン交換樹脂のイオン交換能力が被処理水の処理開始直後から最大限に発揮されていることを示す。   The specific resistance value of the treated water immediately after hydrothermal treatment for 5 hours (5 times) in the examples is 18.0 (MΩ · cm), and the value is almost unchanged even after time has passed as shown in FIG. There wasn't. Similarly, when the number of hot water treatments was 10 and 15, the value was almost constant immediately after the start of treatment. This indicates that in the examples, the ion exchange capacity of the ion exchange resin is maximized immediately after the start of treatment of the water to be treated.

一方、熱水処理回数が0回の場合は、一定値に達するまでに長時間必要であり、その一定値も実施例に比べて低かった。つまり、熱水処理により、EDIのイオン交換能力をより増加させることができるとともに、その処理水水質の立ち上がり時間を短縮することができることがわかった。   On the other hand, when the number of hot water treatments was 0, it took a long time to reach a certain value, and the certain value was also lower than that of the example. That is, it was found that the hot water treatment can further increase the ion exchange capacity of EDI and can shorten the rise time of the treated water quality.

図4からわかるように、比較例(熱水処理回数が0回)では、15時間たっても立ち上がりの途中であり、5時間熱水処理した場合(実施例)の処理水の比抵抗値には及ばない。したがって実施例での効果は単純に水を通水した時間の長さ(3時間×5=15時間)によって得られたものではなく、熱水処理の効果であることがわかる。   As can be seen from FIG. 4, in the comparative example (the number of hot water treatments is 0), the rise is in the middle even after 15 hours, and the specific resistance value of the treated water when the hot water treatment is performed for 5 hours (Example) It doesn't reach. Therefore, it can be seen that the effect in the example is not simply obtained by the length of time (3 hours × 5 = 15 hours) in which water is passed, but the effect of the hot water treatment.

図5から、熱水処理の回数は5回以上(処理時間5時間以上)であることが好ましいことがわかる。ただし処理時間が長くなると、処理水の定常比抵抗値は少しずつ低下した。図5から、熱水処理の回数が15回(処理時間15時間)を超えると、定常比抵抗値は熱水処理をしない場合に近づくと予想される。そのため、熱水処理時間は15時間以内であることが好ましい。さらに熱水処理時間は5時間から10時間であることがより好ましいことがわかる。   FIG. 5 shows that the number of hot water treatments is preferably 5 times or more (treatment time of 5 hours or more). However, as the treatment time increased, the steady-state specific resistance value of the treated water gradually decreased. From FIG. 5, when the number of hot water treatments exceeds 15 (treatment time 15 hours), it is expected that the steady-state resistivity value approaches that when no hot water treatment is performed. Therefore, the hot water treatment time is preferably within 15 hours. Further, it can be seen that the hot water treatment time is more preferably 5 hours to 10 hours.

1 純水製造装置
2 原水タンク
3 膜ろ過装置
4 電気式脱イオン水製造装置(EDI)
5 熱交換器
6 加圧ポンプ
11 陽極
12 陰極
20 貯水槽
21 ヒータ
23 試験スタック
24 供給ライン
25 排水ライン
D 脱塩室
D1 第1の小脱塩室
D2 第2の小脱塩室
C1 陽極側濃縮室
C2 陰極側濃縮室
E1 陽極室
E2 陰極室
a1,a2 アニオン交換膜
c1,c2 カチオン交換膜
m 中間イオン交換膜
L1 供給ライン
L2 透過水ライン
L3 濃縮水ライン
L4 排水ライン
L5 還流水ライン
L6 原水供給ライン
L7 処理水ライン
L8 濃縮水排出ライン
L9 処理水還流ライン
L10 濃縮水還流ライン
V1〜V6 バルブ
1 Pure water production equipment 2 Raw water tank 3 Membrane filtration equipment 4 Electric deionized water production equipment (EDI)
5 Heat Exchanger 6 Pressure Pump 11 Anode 12 Cathode 20 Water Tank 21 Heater 23 Test Stack 24 Supply Line 25 Drain Line D Desalination Chamber D1 First Small Desalination Chamber D2 Second Small Desalination Chamber C1 Anode Side Concentration Chamber C2 Cathode side enrichment chamber E1 Anode chamber E2 Cathode chamber a1, a2 Anion exchange membrane c1, c2 Cation exchange membrane m Intermediate ion exchange membrane L1 Supply line L2 Permeate line L3 Concentrated water line L4 Drain line L5 Reflux water line L6 Raw water supply Line L7 Treated water line L8 Concentrated water discharge line L9 Treated water reflux line L10 Concentrated water reflux line V1-V6 Valve

Claims (3)

対向する陰極及び陽極と、前記陰極と前記陽極との間にイオン交換膜で画成された、粒状のイオン交換体を充填した脱塩室と、を有する電気式脱イオン水製造装置の製造方法であって、
イオン交換膜で画成された脱塩室に粒状のイオン交換体を充填する充填工程と、
前記脱塩室に充填された前記イオン交換体と前記イオン交換膜を80℃以上、沸点未満の熱水に5時間以上接触させる熱水処理工程と、
を含む、電気式脱イオン水製造装置の製造方法。
A method for producing an electrical deionized water production apparatus, comprising: a cathode and an anode facing each other; and a demineralization chamber filled with a granular ion exchanger defined by an ion exchange membrane between the cathode and the anode. Because
A filling step of filling a granular ion exchanger into a desalting chamber defined by an ion exchange membrane;
A hydrothermal treatment step of bringing the ion exchanger filled in the desalting chamber and the ion exchange membrane into contact with hot water having a boiling point of 80 ° C. or higher and lower than the boiling point for 5 hours or more;
The manufacturing method of the electrical deionized water manufacturing apparatus containing this.
対向する陰極及び陽極と、前記陰極と前記陽極との間にイオン交換膜で画成された、粒状のイオン交換体を充填した脱塩室と、を有する電気式脱イオン水製造装置の製造方法であって、
粒状のイオン交換体とイオン交換膜のそれぞれを、80℃以上、沸点未満の熱水に5時間以上接触させる熱水処理工程と、
前記熱水処理したイオン交換膜で画成された脱塩室に前記熱水処理したイオン交換体を充填する充填工程と、
を含む、電気式脱イオン水製造装置の製造方法。
A method for producing an electrical deionized water production apparatus, comprising: a cathode and an anode facing each other; and a demineralization chamber filled with a granular ion exchanger defined by an ion exchange membrane between the cathode and the anode. Because
A hydrothermal treatment step of contacting each of the granular ion exchanger and the ion exchange membrane with hot water of 80 ° C. or higher and lower than boiling point for 5 hours or more;
A filling step of filling the hot water treated ion exchanger into a desalting chamber defined by the hot water treated ion exchange membrane;
The manufacturing method of the electrical deionized water manufacturing apparatus containing this.
前記熱水処理工程は、熱水を接触させる時間が15時間以内である、請求項1又は2に記載の電気式脱イオン水製造装置の製造方法。
The said hot water treatment process is a manufacturing method of the electrical deionized water manufacturing apparatus of Claim 1 or 2 which is the time for which hot water is made to contact within 15 hours.
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