JP2751090B2 - 純水製造装置 - Google Patents
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- B01D61/48—Apparatus therefor having one or more compartments filled with ion-exchange material, e.g. electrodeionisation
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- B01J47/02—Column or bed processes
- B01J47/06—Column or bed processes during which the ion-exchange material is subjected to a physical treatment, e.g. heat, electric current, irradiation or vibration
- B01J47/08—Column or bed processes during which the ion-exchange material is subjected to a physical treatment, e.g. heat, electric current, irradiation or vibration subjected to a direct electric current
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- B01J47/12—Ion-exchange processes in general; Apparatus therefor characterised by the use of ion-exchange material in the form of ribbons, filaments, fibres or sheets, e.g. membranes
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- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は純水の製造装置、一層
詳しくは電気透析作用を利用した純水製造装置の改良に
係わるものである。
詳しくは電気透析作用を利用した純水製造装置の改良に
係わるものである。
【０００２】
【従来の技術】純水を製造する方法として、イオン交換
樹脂の充填床に被処理水を通して純水を得、能力の低下
したイオン交換樹脂は酸やアルカリの再生剤を用いて再
生した後、繰り返し利用するイオン交換樹脂法が広く用
いられている。しかしながら、この方法は、イオン交換
樹脂の再生操作が煩雑であるばかりでなく、多量のアル
カリ性及び酸性の再生剤廃液が排出される欠点があり、
再生剤を使用しない純水の製造法が望まれている。
樹脂の充填床に被処理水を通して純水を得、能力の低下
したイオン交換樹脂は酸やアルカリの再生剤を用いて再
生した後、繰り返し利用するイオン交換樹脂法が広く用
いられている。しかしながら、この方法は、イオン交換
樹脂の再生操作が煩雑であるばかりでなく、多量のアル
カリ性及び酸性の再生剤廃液が排出される欠点があり、
再生剤を使用しない純水の製造法が望まれている。
【０００３】このような要望に対して、近年イオン交換
樹脂とイオン交換膜を組み合わせた純水製造法が提案さ
れている。この方法は含水状態のイオン交換樹脂が良好
な良電導体であることに着目し、陰及び陽イオン交換膜
を隔膜として、電気透析の作用を利用したものであり、
陰イオン交換膜と陽イオン交換膜とで挾まれた電気透析
装置の脱塩室にイオン交換樹脂を充填し、この室に電圧
を印加しながら脱塩されるべき被処理液を流通させ、純
水を得るものである。
樹脂とイオン交換膜を組み合わせた純水製造法が提案さ
れている。この方法は含水状態のイオン交換樹脂が良好
な良電導体であることに着目し、陰及び陽イオン交換膜
を隔膜として、電気透析の作用を利用したものであり、
陰イオン交換膜と陽イオン交換膜とで挾まれた電気透析
装置の脱塩室にイオン交換樹脂を充填し、この室に電圧
を印加しながら脱塩されるべき被処理液を流通させ、純
水を得るものである。
【０００４】この方法は処理中、被処理水中の不純物イ
オンは再生形のイオン交換樹脂によりイオン交換され、
イオン交換樹脂が捕捉した不純物イオンは通電により脱
離され、脱離した不純物はイオン交換膜によって分別さ
れ、イオン交換樹脂によるイオン交換と再生とを併せて
行いながら純水を製造するのである。このように、イオ
ン交換膜とイオン交換樹脂を用いて純水を製造する、い
わゆる電気再生式純水製造法によれば、イオン交換樹脂
の再生操作が必要なく、その再生のための酸やアルカリ
を用いる必要もなく、極めて好都合な方法といえる。
オンは再生形のイオン交換樹脂によりイオン交換され、
イオン交換樹脂が捕捉した不純物イオンは通電により脱
離され、脱離した不純物はイオン交換膜によって分別さ
れ、イオン交換樹脂によるイオン交換と再生とを併せて
行いながら純水を製造するのである。このように、イオ
ン交換膜とイオン交換樹脂を用いて純水を製造する、い
わゆる電気再生式純水製造法によれば、イオン交換樹脂
の再生操作が必要なく、その再生のための酸やアルカリ
を用いる必要もなく、極めて好都合な方法といえる。
【０００５】しかしながら、従来の上記電気再生式純水
製造法で用いられる装置では、再生形の混合イオン交換
樹脂が充填された脱塩室に被処理水を流通している際、
被処理水の流量変動や、脱塩室に蓄積した懸濁物を系外
に排出する際に、混合状態にある陰、陽イオン交換樹脂
が分離する（陰、陽イオン交換樹脂が実質上、均質に分
散、混合していたのが、両樹脂の比重差により、不均質
な分散状態になる）おそれがあり、安定した水質の純水
が得られなくなる欠点があった。このため、特公平４−
７２５６７号公報記載の装置では、脱塩室（イオン分離
室）を特定の大きさに細分化することにより混合イオン
交換樹脂の流動化による混合樹脂層の分離を防止する手
段を提案しているが、装置が複雑になり、保守管理が煩
雑になる不都合があった。
製造法で用いられる装置では、再生形の混合イオン交換
樹脂が充填された脱塩室に被処理水を流通している際、
被処理水の流量変動や、脱塩室に蓄積した懸濁物を系外
に排出する際に、混合状態にある陰、陽イオン交換樹脂
が分離する（陰、陽イオン交換樹脂が実質上、均質に分
散、混合していたのが、両樹脂の比重差により、不均質
な分散状態になる）おそれがあり、安定した水質の純水
が得られなくなる欠点があった。このため、特公平４−
７２５６７号公報記載の装置では、脱塩室（イオン分離
室）を特定の大きさに細分化することにより混合イオン
交換樹脂の流動化による混合樹脂層の分離を防止する手
段を提案しているが、装置が複雑になり、保守管理が煩
雑になる不都合があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来知られ
ている上記電気再生式純水製造装置における、脱塩室に
イオン交換樹脂を充填する方式に比べ、処理水の水質を
向上させ、樹脂充填操作の煩雑さを解消する装置を提供
することを目的とするものである。
ている上記電気再生式純水製造装置における、脱塩室に
イオン交換樹脂を充填する方式に比べ、処理水の水質を
向上させ、樹脂充填操作の煩雑さを解消する装置を提供
することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するものであって、その発明の要旨とするところは、陰
極を備えた陰極室と陽極を備えた陽極室の間に、陽イオ
ン交換膜及び陰イオン交換膜を交互に配列した電気透析
装置の脱塩室に、再生形の強酸性陽イオン交換繊維、再
生形の強塩基性陰イオン交換繊維及びイオン交換基を持
たない不活性の合成繊維の混合体からなる布状充填物を
収容してなることを特徴とする純水の製造装置に存す
る。
するものであって、その発明の要旨とするところは、陰
極を備えた陰極室と陽極を備えた陽極室の間に、陽イオ
ン交換膜及び陰イオン交換膜を交互に配列した電気透析
装置の脱塩室に、再生形の強酸性陽イオン交換繊維、再
生形の強塩基性陰イオン交換繊維及びイオン交換基を持
たない不活性の合成繊維の混合体からなる布状充填物を
収容してなることを特徴とする純水の製造装置に存す
る。
【０００８】本発明装置の一例を図１によって説明す
る。図１は、その装置の垂直縦断正面略図であり、図
中、１は槽本体、２は陽極板、３は陽極室、４は陰極
板、５は陰極室、６１は陰イオン交換膜、７１は陽イオ
ン交換膜であって、陰イオン交換膜６１と陽イオン交換
膜７１とに挾まれて脱塩室８１が構成されている。同様
にして陰イオン交換膜６２と陽イオン交換膜７２とに挾
まれて第２の脱塩室８２が形成され、このように陰イオ
ン交換膜と陽イオン交換膜とが交互に配列され図１のも
のでは５組の脱塩室が形成されている。
る。図１は、その装置の垂直縦断正面略図であり、図
中、１は槽本体、２は陽極板、３は陽極室、４は陰極
板、５は陰極室、６１は陰イオン交換膜、７１は陽イオ
ン交換膜であって、陰イオン交換膜６１と陽イオン交換
膜７１とに挾まれて脱塩室８１が構成されている。同様
にして陰イオン交換膜６２と陽イオン交換膜７２とに挾
まれて第２の脱塩室８２が形成され、このように陰イオ
ン交換膜と陽イオン交換膜とが交互に配列され図１のも
のでは５組の脱塩室が形成されている。
【０００９】この脱塩室８１以下、計５組の脱塩室に
は、再生形の強酸性陽イオン交換繊維、再生形の強塩基
性陰イオン交換繊維及びイオン交換基を持たない不活性
の合成繊維の混合体からなる布状充填物１０１が充填さ
れている。そして、陽イオン交換膜７１と陰イオン交換
膜６２とに挾まれた符号９１で示す室、更に陽イオン交
換膜７２と陰イオン交換膜６３とに挾まれた符号９２で
示す室は濃縮室となっている。かかる濃縮室は図１の装
置では４室形成されている。
は、再生形の強酸性陽イオン交換繊維、再生形の強塩基
性陰イオン交換繊維及びイオン交換基を持たない不活性
の合成繊維の混合体からなる布状充填物１０１が充填さ
れている。そして、陽イオン交換膜７１と陰イオン交換
膜６２とに挾まれた符号９１で示す室、更に陽イオン交
換膜７２と陰イオン交換膜６３とに挾まれた符号９２で
示す室は濃縮室となっている。かかる濃縮室は図１の装
置では４室形成されている。
【００１０】陽極室３及び陰極室５には電導性をもたせ
るように電解質溶液が満たされるようにしておく。この
電解質溶液の濃度は通電中に漸次低下していくので、常
に一定値を維持させるのが好ましく、この方法として
は、上記濃縮室９１，９２…から排出される濃縮水の一
部を循環させるようにするのがよい。そして陽極室３へ
は電解質溶液流入管１１１から該溶液が導入され、電解
質溶液流出管１１２から排出され、陰極室５において
は、同様に電解質溶液流入管１１３から該溶液が導入さ
れ、電解質溶液流出管１１４から排出される。
るように電解質溶液が満たされるようにしておく。この
電解質溶液の濃度は通電中に漸次低下していくので、常
に一定値を維持させるのが好ましく、この方法として
は、上記濃縮室９１，９２…から排出される濃縮水の一
部を循環させるようにするのがよい。そして陽極室３へ
は電解質溶液流入管１１１から該溶液が導入され、電解
質溶液流出管１１２から排出され、陰極室５において
は、同様に電解質溶液流入管１１３から該溶液が導入さ
れ、電解質溶液流出管１１４から排出される。
【００１１】更に、脱塩室８１，８２以下３室の脱塩室
には、並行して被処理水（脱イオンされる水）をその流
入管１２１から送給し、処理された水（脱イオンされた
水）は流出管１２２から流出され、同時に、濃縮室９
１，９２以下２室の濃縮室にも被処理水を流入管１３１
から送給し、イオン濃度を増大された水は流出管１３２
から排出される。
には、並行して被処理水（脱イオンされる水）をその流
入管１２１から送給し、処理された水（脱イオンされた
水）は流出管１２２から流出され、同時に、濃縮室９
１，９２以下２室の濃縮室にも被処理水を流入管１３１
から送給し、イオン濃度を増大された水は流出管１３２
から排出される。
【００１２】上記経路により水を流通させながら、陽極
板２及び陰極板４から直流電流を通ずると、脱塩室８
１，８２，…では被処理水中の不純物イオンが布状充填
物１０１に含まれる陰、陽イオン交換繊維により除去さ
れ、純水が製造されると共に、イオン交換繊維に捕捉さ
れた不純物イオンは陰、陽イオン交換膜により電気透析
されて濃縮室９１，９２…に移動し、濃縮水として流出
管１３２から流出される。脱塩室と濃縮室への被処理水
の供給量比は被処理水の組成によるが、通常、１：１〜
５：１の範囲で行われる。
板２及び陰極板４から直流電流を通ずると、脱塩室８
１，８２，…では被処理水中の不純物イオンが布状充填
物１０１に含まれる陰、陽イオン交換繊維により除去さ
れ、純水が製造されると共に、イオン交換繊維に捕捉さ
れた不純物イオンは陰、陽イオン交換膜により電気透析
されて濃縮室９１，９２…に移動し、濃縮水として流出
管１３２から流出される。脱塩室と濃縮室への被処理水
の供給量比は被処理水の組成によるが、通常、１：１〜
５：１の範囲で行われる。
【００１３】本発明の純水製造装置は陰極と陽極の電極
間に陽イオン交換膜と陰イオン交換膜が交互に配列され
た構造の、公知の電気透析装置が特に制限されることな
く使用できる。例えば、陰極と陽極との間に陽イオン交
換膜と陰イオン交換膜を、それぞれ室枠を介して交互に
配列し、これらの両イオン交換膜と室枠によって脱塩室
と濃縮室とを形成させた構造よりなるフィルタープレス
型やユニットセル型等の電気透析装置が用いられる。
間に陽イオン交換膜と陰イオン交換膜が交互に配列され
た構造の、公知の電気透析装置が特に制限されることな
く使用できる。例えば、陰極と陽極との間に陽イオン交
換膜と陰イオン交換膜を、それぞれ室枠を介して交互に
配列し、これらの両イオン交換膜と室枠によって脱塩室
と濃縮室とを形成させた構造よりなるフィルタープレス
型やユニットセル型等の電気透析装置が用いられる。
【００１４】本発明は、脱塩室に再生形の強酸性陽イオ
ン交換繊維と再生形の強塩基性陰イオン交換繊維、及び
これに更にイオン交換基を持たない不活性の合成繊維を
加えてなる混合体を、脱塩室の厚さに見合った厚さの布
状体として充填することを特徴とするが、ここで用いら
れる陰、陽イオン交換繊維としては、ポリスチレン系、
ポリフェノール系、ポリビニルアルコール系、ポリアク
リル系、ポリエチレン系、ポリアミド系などのポリマー
に陽イオン交換基、陰イオン交換基を付加したものが用
いられる。かかるイオン交換繊維としては市販のものが
使用できる。
ン交換繊維と再生形の強塩基性陰イオン交換繊維、及び
これに更にイオン交換基を持たない不活性の合成繊維を
加えてなる混合体を、脱塩室の厚さに見合った厚さの布
状体として充填することを特徴とするが、ここで用いら
れる陰、陽イオン交換繊維としては、ポリスチレン系、
ポリフェノール系、ポリビニルアルコール系、ポリアク
リル系、ポリエチレン系、ポリアミド系などのポリマー
に陽イオン交換基、陰イオン交換基を付加したものが用
いられる。かかるイオン交換繊維としては市販のものが
使用できる。
【００１５】陰、陽イオン交換繊維と混和される、イオ
ン交換基を有しない不活性合成繊維としては、イオン交
換基を有しない合成繊維であれば特に制限されず使用可
能であり、代表的なものとしては、ポリエステル、ナイ
ロン等からなるものが挙げられる。これらイオン交換繊
維と不活性合成繊維の混合体を布状物にした形態として
は、フェルト、不織布、ペーパー、編み物、組み紐等の
形態が挙げられ、脱塩室に充填する場合は通常、単位面
積当たりの重量で評価する。
ン交換基を有しない不活性合成繊維としては、イオン交
換基を有しない合成繊維であれば特に制限されず使用可
能であり、代表的なものとしては、ポリエステル、ナイ
ロン等からなるものが挙げられる。これらイオン交換繊
維と不活性合成繊維の混合体を布状物にした形態として
は、フェルト、不織布、ペーパー、編み物、組み紐等の
形態が挙げられ、脱塩室に充填する場合は通常、単位面
積当たりの重量で評価する。
【００１６】強酸性陽イオン交換繊維と強塩基性陰イオ
ン交換繊維の充填割合は、通常イオン交換容量がほぼ同
当量となるようにし、これに不活性合成繊維を加えて布
状充填物を形成させるが、不活性合成繊維の割合を布状
充填物全体の０重量％から１００重量％の間で変える
と、不活性合成繊維が１００重量％ではイオン交換繊維
が全く存在しないため、通常の電気透析と同程度の悪い
水質しか得られない。一方、不活性合成繊維が全く混在
しない場合、即ち０重量％であると、後述の作用の説明
にあるように、陰、陽イオン交換繊維同士が接点を持つ
ことにより起ると考えられるイオン移動の阻害が起こ
り、良い水質が得られない。そのため適度な不活性合成
繊維の含有率が必要になる。
ン交換繊維の充填割合は、通常イオン交換容量がほぼ同
当量となるようにし、これに不活性合成繊維を加えて布
状充填物を形成させるが、不活性合成繊維の割合を布状
充填物全体の０重量％から１００重量％の間で変える
と、不活性合成繊維が１００重量％ではイオン交換繊維
が全く存在しないため、通常の電気透析と同程度の悪い
水質しか得られない。一方、不活性合成繊維が全く混在
しない場合、即ち０重量％であると、後述の作用の説明
にあるように、陰、陽イオン交換繊維同士が接点を持つ
ことにより起ると考えられるイオン移動の阻害が起こ
り、良い水質が得られない。そのため適度な不活性合成
繊維の含有率が必要になる。
【００１７】本発明者等は上記不活性合成繊維含有率の
異なる種々の充填物について検討を重ねた結果、陰、陽
イオン交換繊維及び不活性合成繊維の混合体である布状
充填物中に占める不活性合成繊維の割合が全体の２０〜
７０重量％、特に好ましくは３０〜６０重量％であると
きに、被処理水中の不純物イオンが速やかに捕捉され、
かつ速やかにイオン交換膜外にイオン移動することを見
出した。上記布状充填物の厚さは、見掛密度により異な
るが、通常は脱塩室の室の厚さよりも２０〜８０％厚く
しておき、脱塩室に圧密充填できる程度とするのが好ま
しい。
異なる種々の充填物について検討を重ねた結果、陰、陽
イオン交換繊維及び不活性合成繊維の混合体である布状
充填物中に占める不活性合成繊維の割合が全体の２０〜
７０重量％、特に好ましくは３０〜６０重量％であると
きに、被処理水中の不純物イオンが速やかに捕捉され、
かつ速やかにイオン交換膜外にイオン移動することを見
出した。上記布状充填物の厚さは、見掛密度により異な
るが、通常は脱塩室の室の厚さよりも２０〜８０％厚く
しておき、脱塩室に圧密充填できる程度とするのが好ま
しい。
【００１８】
【作用】本発明は上述のように、脱塩室に、陰、陽イオ
ン交換繊維と不活性合成繊維との混合体からなる布状充
填物を充填し、電気透析機能を利用して純水を製造する
ようにした点に特徴を有するが、同じ操作條件の下で、
脱塩室に粒状の強酸性イオン交換樹脂と強塩基性イオン
交換樹脂との混合体を充填して純水を製造した場合より
も、作業の面で有利であるばかりでなく、より純度の高
い純水が得られる。具体的には、脱塩室に粒状のイオン
交換樹脂を充填する際、粒状樹脂を均一の厚みで、かつ
陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とを、均一な分散
混合状態を保ち、分離しないよう充填することは極めて
繁雑な作業である。これに対し、イオン交換繊維と不活
性合成繊維との混合体である布状充填物の場合は、厚み
はほぼ均一を保ち、陽イオン交換繊維と陰イオン交換繊
維の間で分離を起して不均一な混合状態となる恐れはな
く、極めて簡便な作業により脱塩室に充填できる。
ン交換繊維と不活性合成繊維との混合体からなる布状充
填物を充填し、電気透析機能を利用して純水を製造する
ようにした点に特徴を有するが、同じ操作條件の下で、
脱塩室に粒状の強酸性イオン交換樹脂と強塩基性イオン
交換樹脂との混合体を充填して純水を製造した場合より
も、作業の面で有利であるばかりでなく、より純度の高
い純水が得られる。具体的には、脱塩室に粒状のイオン
交換樹脂を充填する際、粒状樹脂を均一の厚みで、かつ
陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とを、均一な分散
混合状態を保ち、分離しないよう充填することは極めて
繁雑な作業である。これに対し、イオン交換繊維と不活
性合成繊維との混合体である布状充填物の場合は、厚み
はほぼ均一を保ち、陽イオン交換繊維と陰イオン交換繊
維の間で分離を起して不均一な混合状態となる恐れはな
く、極めて簡便な作業により脱塩室に充填できる。
【００１９】更に、粒状のイオン交換樹脂の場合は、脱
塩室における被処理水の通水中にも陽イオン交換樹脂と
陰イオン交換樹脂との間で分離を起して不均一分散混合
状態となる恐れがあり、これは処理水水質の悪化につな
がる。このため、脱塩室への通水方向を上向流にするこ
とができないが、本発明におけるようにイオン交換繊維
と不活性合成繊維との混合体からなる布状充填物にすれ
ば通水方向を上向流にでき、かくすることによって下向
流の場合に起こり易い被処理水の偏流による処理水水質
の不安定化を阻止することができる。
塩室における被処理水の通水中にも陽イオン交換樹脂と
陰イオン交換樹脂との間で分離を起して不均一分散混合
状態となる恐れがあり、これは処理水水質の悪化につな
がる。このため、脱塩室への通水方向を上向流にするこ
とができないが、本発明におけるようにイオン交換繊維
と不活性合成繊維との混合体からなる布状充填物にすれ
ば通水方向を上向流にでき、かくすることによって下向
流の場合に起こり易い被処理水の偏流による処理水水質
の不安定化を阻止することができる。
【００２０】また、本発明装置によれば、粒状の陰、陽
イオン交換樹脂を用いる場合に比べ、純度の高い純水が
得られる。その理由は明確でないが、次のように考えら
れる。粒状のイオン交換樹脂の場合は、例えば捕捉され
た不純物イオンが陽イオンであれば、電圧を印加するこ
とにより、不純物イオンは隣り合う陽イオン交換樹脂粒
同士の表面を伝わり、マイナス電位の方に移動し、捕捉
されたイオンが陰イオンであれば、隣り合う陰イオン交
換樹脂粒同士の表面を伝わり、プラス電位の方に移動し
再生されるが、陽イオン交換樹脂粒の隣が陰イオン交換
樹脂であるような場合には、異るイオン交換樹脂のた
め、イオンの移動が妨害阻止され、再生の効率が悪くな
る。
イオン交換樹脂を用いる場合に比べ、純度の高い純水が
得られる。その理由は明確でないが、次のように考えら
れる。粒状のイオン交換樹脂の場合は、例えば捕捉され
た不純物イオンが陽イオンであれば、電圧を印加するこ
とにより、不純物イオンは隣り合う陽イオン交換樹脂粒
同士の表面を伝わり、マイナス電位の方に移動し、捕捉
されたイオンが陰イオンであれば、隣り合う陰イオン交
換樹脂粒同士の表面を伝わり、プラス電位の方に移動し
再生されるが、陽イオン交換樹脂粒の隣が陰イオン交換
樹脂であるような場合には、異るイオン交換樹脂のた
め、イオンの移動が妨害阻止され、再生の効率が悪くな
る。
【００２１】一方、本発明装置におけるようにイオン交
換繊維を用いる場合は、一旦捕捉された不純物イオン
は、陽イオンであれば、一本の陽イオン交換繊維表面を
伝わり、マイナス電位の方に移動し、捕捉されたイオン
が陰イオンであれば、一本の陰イオン交換繊維表面を伝
わり、プラス電位の方に移動し再生されるが、イオン交
換樹脂の場合と異なり、イオン交換繊維の場合は連続し
て一本につながっているため再生効率が良く、より純度
の高い純水が得られると考えられる。
換繊維を用いる場合は、一旦捕捉された不純物イオン
は、陽イオンであれば、一本の陽イオン交換繊維表面を
伝わり、マイナス電位の方に移動し、捕捉されたイオン
が陰イオンであれば、一本の陰イオン交換繊維表面を伝
わり、プラス電位の方に移動し再生されるが、イオン交
換樹脂の場合と異なり、イオン交換繊維の場合は連続し
て一本につながっているため再生効率が良く、より純度
の高い純水が得られると考えられる。
【００２２】しかしながら、イオン交換繊維の場合は一
本につながっているため、イオン交換樹脂の場合に比
べ、表面をイオンが伝わり易いものの、一本の陽イオン
交換繊維と一本の陰イオン交換繊維が密着し接点を持つ
ような場合は、その接点で陽イオン及び陰イオンの移動
が阻止されるので、イオン交換基を持たない不活性合成
繊維を混合することにより、陰、陽イオン交換繊維同士
の接点が少なくなり、イオンの移動がすみやかに行われ
ることになり、再生効率が更に良くなり、より純度の高
い純水が得られると考えられる。なお、不活性合成繊維
の混在により、布状充填物全体の強度が補強される。
本につながっているため、イオン交換樹脂の場合に比
べ、表面をイオンが伝わり易いものの、一本の陽イオン
交換繊維と一本の陰イオン交換繊維が密着し接点を持つ
ような場合は、その接点で陽イオン及び陰イオンの移動
が阻止されるので、イオン交換基を持たない不活性合成
繊維を混合することにより、陰、陽イオン交換繊維同士
の接点が少なくなり、イオンの移動がすみやかに行われ
ることになり、再生効率が更に良くなり、より純度の高
い純水が得られると考えられる。なお、不活性合成繊維
の混在により、布状充填物全体の強度が補強される。
【００２３】
【実施例】次に本発明装置を用いて純水を製造した実施
例を説明する。 実施例１ この実施例では、脱塩室に充填する布状充填物における
強酸性陽イオン交換繊維、強塩基性陰イオン交換繊維及
び不活性合成繊維の混合体中の不活性合成繊維の割合を
種々変えて純水の製造を行った。
例を説明する。 実施例１ この実施例では、脱塩室に充填する布状充填物における
強酸性陽イオン交換繊維、強塩基性陰イオン交換繊維及
び不活性合成繊維の混合体中の不活性合成繊維の割合を
種々変えて純水の製造を行った。
【００２４】上記強酸性陽イオン交換繊維としては、ポ
リビニルアルコールからなる主鎖にスチレン及びジビニ
ルベンゼンを共重合させ、交換基としてスルホン酸基を
付加してなるものを用い、強塩基性陰イオン交換繊維と
してはポリビニルアルコールの主鎖にトリメチルアンモ
ニウム基を付加してなるものを用い、この両イオン交換
繊維を交換容量で同当量混和し、これに不活性合成繊維
としてポリエステル繊維を種々の割合で加えて混合状態
にした後、不織布状にして使用した。装置としては図１
に示す構造であって、ただし、脱塩室３室、濃縮室２室
よりなるものを用いた。
リビニルアルコールからなる主鎖にスチレン及びジビニ
ルベンゼンを共重合させ、交換基としてスルホン酸基を
付加してなるものを用い、強塩基性陰イオン交換繊維と
してはポリビニルアルコールの主鎖にトリメチルアンモ
ニウム基を付加してなるものを用い、この両イオン交換
繊維を交換容量で同当量混和し、これに不活性合成繊維
としてポリエステル繊維を種々の割合で加えて混合状態
にした後、不織布状にして使用した。装置としては図１
に示す構造であって、ただし、脱塩室３室、濃縮室２室
よりなるものを用いた。
【００２５】脱塩室は縦３９０ｍｍ、横１３０ｍｍ、厚
さ１ｍｍで、これに上記布状充填物を収納する。濃縮室
は縦３９０ｍｍ、横１３０ｍｍ、厚さ２ｍｍで、これに
は何も充填しない。陰イオン交換膜としてはセレミオン
ＡＭＤ〔旭硝子（株）製、セレミオンは同社登録商標〕
を用い、その寸法は縦３９０ｍｍ、横１３０ｍｍであ
り、陽イオン交換膜としてはセレミオンＣＭＤ〔旭硝子
（株）製〕を用い、その寸法は縦３９０ｍｍ、横１３０
ｍｍであった。脱塩される被処理水としては、純水に、
食塩２０重量％と炭酸水素ナトリウム８０重量％の割合
からなる混合物を炭酸カルシウム換算で１０ｐｐｍに当
る量を溶かした塩含有水を用い、これを２０リットル／
時の流速で脱塩室並びに両電極室に通す。濃縮室にも同
じ組成の塩含有水を、同じ流速で通す。
さ１ｍｍで、これに上記布状充填物を収納する。濃縮室
は縦３９０ｍｍ、横１３０ｍｍ、厚さ２ｍｍで、これに
は何も充填しない。陰イオン交換膜としてはセレミオン
ＡＭＤ〔旭硝子（株）製、セレミオンは同社登録商標〕
を用い、その寸法は縦３９０ｍｍ、横１３０ｍｍであ
り、陽イオン交換膜としてはセレミオンＣＭＤ〔旭硝子
（株）製〕を用い、その寸法は縦３９０ｍｍ、横１３０
ｍｍであった。脱塩される被処理水としては、純水に、
食塩２０重量％と炭酸水素ナトリウム８０重量％の割合
からなる混合物を炭酸カルシウム換算で１０ｐｐｍに当
る量を溶かした塩含有水を用い、これを２０リットル／
時の流速で脱塩室並びに両電極室に通す。濃縮室にも同
じ組成の塩含有水を、同じ流速で通す。
【００２６】上記通水と同時に、両電極室の電極板に、
直流電流が、一定して２００ｍＡで流れるように印加
し、脱塩室より流出する処理水の電気電導度を測定し
た。その結果を図２に示す。この図表は脱塩室に充填す
る布状充填物中の不活性合成繊維の割合を変え（横
軸）、処理された水の抵抗率（電気電導率の逆数)(縦
軸）を示すものである。この結果から、不活性合成繊維
の混合割合が２０〜７０重量％の範囲にあるのが好まし
く、３０〜６０重量％の範囲内にあるときは特に好まし
いことがわかる。
直流電流が、一定して２００ｍＡで流れるように印加
し、脱塩室より流出する処理水の電気電導度を測定し
た。その結果を図２に示す。この図表は脱塩室に充填す
る布状充填物中の不活性合成繊維の割合を変え（横
軸）、処理された水の抵抗率（電気電導率の逆数)(縦
軸）を示すものである。この結果から、不活性合成繊維
の混合割合が２０〜７０重量％の範囲にあるのが好まし
く、３０〜６０重量％の範囲内にあるときは特に好まし
いことがわかる。
【００２７】実施例２ 実施例１におけると同じ純水製造装置を用いて通水テス
トを行った。ただし、この例では脱塩室の厚さを０．３
〜５ｍｍの範囲で変化させた。布状充填物における不活
性合成繊維の含有割合は５０重量％とし、その他の条件
は実施例１と同じにした。その結果を図３に示す。この
結果から、脱塩室の厚さが２ｍｍを越えるとき、処理水
の抵抗率の低下が見られた。
トを行った。ただし、この例では脱塩室の厚さを０．３
〜５ｍｍの範囲で変化させた。布状充填物における不活
性合成繊維の含有割合は５０重量％とし、その他の条件
は実施例１と同じにした。その結果を図３に示す。この
結果から、脱塩室の厚さが２ｍｍを越えるとき、処理水
の抵抗率の低下が見られた。
【００２８】実施例３ 実施例１と同じ純水製造装置を用いて通水テストを行っ
た。ただし、ここでは、本発明と対比するため、粒状の
イオン交換樹脂を脱塩室に充填し、その他は同じ条件で
水処理する比較例を行った。即ち、脱塩室に、比較例１
として強酸性陽イオン交換樹脂と強塩基性陰イオン交換
樹脂（Ｉ型）を同当量混合したものを充填したものを用
い、また比較例２としては強酸性陽イオン交換樹脂と強
塩基性陰イオン交換樹脂（II型）を同当量混合し充填し
たものを用いた。一方、本発明例としては、脱塩室に上
記実施例１記載の布状充填物（不活性合成繊維含有割合
５０重量％）を充填したものを用いた。
た。ただし、ここでは、本発明と対比するため、粒状の
イオン交換樹脂を脱塩室に充填し、その他は同じ条件で
水処理する比較例を行った。即ち、脱塩室に、比較例１
として強酸性陽イオン交換樹脂と強塩基性陰イオン交換
樹脂（Ｉ型）を同当量混合したものを充填したものを用
い、また比較例２としては強酸性陽イオン交換樹脂と強
塩基性陰イオン交換樹脂（II型）を同当量混合し充填し
たものを用いた。一方、本発明例としては、脱塩室に上
記実施例１記載の布状充填物（不活性合成繊維含有割合
５０重量％）を充填したものを用いた。
【００２９】そして上記比較例及び本発明例において、
脱塩する被処理水としては、図４の横軸に示すように電
気電導率（μＳ／ｃｍ）の異なるものを用い、その他の
条件は実施例１におけると同じにし、処理して得られた
水の抵抗率を測定した。その結果を図４に示す。図中、
二重丸を付してある曲線が上記本発明例に係わるもので
あり、三角印を付してある曲線は比較例１に係わり、一
重丸を付してある曲線は比較例２に係わるものである。
脱塩する被処理水としては、図４の横軸に示すように電
気電導率（μＳ／ｃｍ）の異なるものを用い、その他の
条件は実施例１におけると同じにし、処理して得られた
水の抵抗率を測定した。その結果を図４に示す。図中、
二重丸を付してある曲線が上記本発明例に係わるもので
あり、三角印を付してある曲線は比較例１に係わり、一
重丸を付してある曲線は比較例２に係わるものである。
【００３０】この図４から次のことが明らかである。即
ち脱塩室にイオン交換樹脂を充填した比較例１及び２の
場合に比べ、イオン交換繊維及び不活性合成繊維の混合
体からなる布状充填物を充填した本発明の例の方が、被
処理水の電気伝導率が、かなり高いイオン量の多い場合
でも、処理水は抵抗率がより高い、即ち純度の高い水質
が得られることが示されている。
ち脱塩室にイオン交換樹脂を充填した比較例１及び２の
場合に比べ、イオン交換繊維及び不活性合成繊維の混合
体からなる布状充填物を充填した本発明の例の方が、被
処理水の電気伝導率が、かなり高いイオン量の多い場合
でも、処理水は抵抗率がより高い、即ち純度の高い水質
が得られることが示されている。
【００３１】実施例４ 実施例１と同じ純水製造装置を用いて通水テストを行っ
た。この例では、脱塩室及び濃縮室における通水方向を
共に上向流にした場合（即ち図１においては、被処理水
の流入管１２１から脱塩室８１，８２…に対し矢印方向
に通水し、かつ濃縮室９１，９２に対し、流入管１３１
から矢印方向に通水しているが、これと同じ通水方向を
採る。これを第１の通水の場合という）と、脱塩室に対
しては第１の通水の場合と反対に下向流とし、濃縮室に
対しては上記第１の通水の場合と同様、上向流で通水す
る場合（これを第２の通水の場合という）と２通りの通
水方向を採り、その他は実施例１と同一の条件を採っ
た。得られた処理水の抵抗率（単位はＭΩ・ｃｍ）を測
定し、その結果を下記表１に示す。
た。この例では、脱塩室及び濃縮室における通水方向を
共に上向流にした場合（即ち図１においては、被処理水
の流入管１２１から脱塩室８１，８２…に対し矢印方向
に通水し、かつ濃縮室９１，９２に対し、流入管１３１
から矢印方向に通水しているが、これと同じ通水方向を
採る。これを第１の通水の場合という）と、脱塩室に対
しては第１の通水の場合と反対に下向流とし、濃縮室に
対しては上記第１の通水の場合と同様、上向流で通水す
る場合（これを第２の通水の場合という）と２通りの通
水方向を採り、その他は実施例１と同一の条件を採っ
た。得られた処理水の抵抗率（単位はＭΩ・ｃｍ）を測
定し、その結果を下記表１に示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】即ち、脱塩室に対し、上向流で通水しても
下向流で通水しても処理水の抵抗率に差はなく、純度の
高い水質の水が得られた。
下向流で通水しても処理水の抵抗率に差はなく、純度の
高い水質の水が得られた。
【００３４】
【発明の効果】脱塩室に強酸性陽イオン交換繊維、強塩
基性陰イオン交換繊維及びイオン交換基を持たない不活
性の合成繊維の混合体からなる布状充填物を充填すると
により、得られる水の純度が向上し、イオン交換体充填
操作の煩雑さが軽減される。
基性陰イオン交換繊維及びイオン交換基を持たない不活
性の合成繊維の混合体からなる布状充填物を充填すると
により、得られる水の純度が向上し、イオン交換体充填
操作の煩雑さが軽減される。
【図１】本発明装置の一例の垂直縦断正面略図。
【図２】実施例１における不活性の合成繊維含有率変化
と、その結果得られる処理水の抵抗率の変化の関係を示
すグラフ。
と、その結果得られる処理水の抵抗率の変化の関係を示
すグラフ。
【図３】実施例２における脱塩室の厚さの変化と、その
結果得られる処理水の抵抗率の変化の関係を示すグラ
フ。
結果得られる処理水の抵抗率の変化の関係を示すグラ
フ。
【図４】実施例３における被処理水の電気電導度変化と
その結果得られる処理水の抵抗率の変化の関係を示すグ
ラフ。
その結果得られる処理水の抵抗率の変化の関係を示すグ
ラフ。
２ 陽極板 ４ 陰極板 ６１ 陰イオン交換膜 ７１ 陽イオン交換膜 ８１ 脱塩室 ９１ 濃縮室 １０１ 陰、陽イオン交換繊維及び不活性の合成繊維
よりなる布状充填物
よりなる布状充填物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−64726（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−79268（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】 陰極を備えた陰極室と陽極を備えた陽極
室の間に、陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜を交互に
配列した電気透析装置の脱塩室に、再生形の強酸性陽イ
オン交換繊維、再生形の強塩基性陰イオン交換繊維及び
イオン交換基を持たない不活性の合成繊維の混合体から
なる布状充填物を収容してなることを特徴とする純水の
製造装置。 - 【請求項２】 布状充填物におけるイオン交換基を持た
ない不活性の合成繊維の、該布状充填物に対する混合割
合が３０〜６０重量％である請求項１記載の純水製造装
置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5116581A JP2751090B2 (ja) | 1993-04-21 | 1993-04-21 | 純水製造装置 |
| US08/229,299 US5512173A (en) | 1993-04-21 | 1994-04-18 | Demineralization apparatus and cloth for packing diluting chamber of the demineralization apparatus |
| DE69401832T DE69401832T2 (de) | 1993-04-21 | 1994-04-20 | Entsalzungsvorrichtung mit einer Textilerzeugnis mit einem gefüllten Verdünnungskammer |
| EP94106140A EP0621072B1 (en) | 1993-04-21 | 1994-04-20 | Demineralization apparatus comprising a diluting chamber packed with a cloth |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5116581A JP2751090B2 (ja) | 1993-04-21 | 1993-04-21 | 純水製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07236889A JPH07236889A (ja) | 1995-09-12 |
| JP2751090B2 true JP2751090B2 (ja) | 1998-05-18 |
Family
ID=14690675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5116581A Expired - Fee Related JP2751090B2 (ja) | 1993-04-21 | 1993-04-21 | 純水製造装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5512173A (ja) |
| EP (1) | EP0621072B1 (ja) |
| JP (1) | JP2751090B2 (ja) |
| DE (1) | DE69401832T2 (ja) |
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| US7666288B2 (en) | 2002-07-08 | 2010-02-23 | Kurita Water Industries Ltd. | Apparatus for electrodeionization of water |
| US8628653B2 (en) | 2006-08-02 | 2014-01-14 | Kurita Water Industries Ltd. | Electrodeionization apparatus |
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