JP3200458B2 - 電気再生式脱塩装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液体中からイオンを除去
する装置に関するものであり、電力・原子力、電子産
業、医薬品製造業などにおける純水製造、食品製造業や
化学品製造業におけるプロセス中の高濃度液からの脱塩
など利用できるものである。

【０００２】

【従来の技術】液体中からイオンを除去する方法には大
きく分け、逆浸透、電気透析およびイオン交換の３種類
がある。海水など高塩類の脱塩には逆浸透、それよりも
塩濃度の小さい液には電気透析、さらに塩濃度の小さい
液にはイオン交換が有利だとされている。

【０００３】従来の電気透析は電位差を駆動力としてイ
オンを移動するので、イオン濃度が低くなると、電流効
率が悪くなり、脱塩水濃度は数百ｐｐｍが限界であると
いう欠点があった。そのため、脱塩室にイオン交換体を
充填し、電流効率を上げる方法が提案された（Ｋｏｌｌ
ｓｍａｎ 米国特許２８１５３２０号）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この提案は３０年以上
も前のものであったが、膜やイオン交換樹脂へのスケー
ル付着など問題点が多く、実用化されなかった。

【０００５】しかし、膜の性能向上、前処理方法の進
歩、複雑な再生設備を必要としない脱塩装置への産業界
からの要求、さらには省資源・省エネルギーを求める社
会的風潮などを背景として、電気再生式脱塩装置が見直
されるようになった。初期の電気再生式脱塩装置を改良
したものが提案され（ミリポアコーポレーション 米国
特許４６３２７４５号）、市販されている。

【０００６】現在の電気再生式脱塩装置は脱塩室にカチ
オン交換樹脂とアニオン交換樹脂が混合して充填されて
いる。イオン交換樹脂は直径が０．４〜０．６ｍｍの真
球であるため、これを２枚のイオン交換膜で仕切られた
空間に均一充填し、このようなセルを何層もフィルター
プレス状に重ねて行く方法は、製造工程面で細心の注意
を要し、極めて繁雑である。例えば、フレーム端部から
イオン交換樹脂やその粉砕した破片がリークしたりする
と脱塩水の純度が低下する。また、差圧の上昇が大きい
ので、流量を大きく取れない。汚染や圧密化を受けたイ
オン交換樹脂層を逆洗できるように工夫したものも見受
けられるが、カチオンおよびアニオン交換樹脂を均一に
分散させることは意外に難しい。イオン交換樹脂を充填
する最も大きな理由は、イオンの移動を容易にするため
なので、両イオン交換樹脂が分離や偏在などすると、イ
オン移動の通路が少なくなり、所定の純度が得られなく
なる可能性もある。メンテナンス面では、不良のセルを
交換したい場合、その部分だけを取り外すのが難しいと
いう問題点もある。

【０００７】以上のような問題点があるため、電気再生
式脱塩装置は実験室用など小さな容量で要求水質の厳し
くない特定の用途向きとされている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の目的はイオン交
換樹脂を充填することによって生じていた種々の問題点
を解消し、安定した水質を長期間にわたり維持でき、小
容量から大容量まで処理可能で、さらに維持管理容易な
電気再生式脱塩装置を提供することである。

【０００９】本発明による電気再生式脱塩装置は電気透
析装置の脱塩室にイオン交換体として放射線グラフト重
合を利用して製造したイオン交換体を使用することを特
徴としている。

【００１０】又、本発明による電気再生式脱塩装置は電
気透析装置の脱塩室にイオン交換体としてカチオン交換
基およびアニオン交換基の交互に配列したモザイク状イ
オン交換体を使用することを特徴としている。

【００１１】再に又、本発明による電気再生式脱塩装置
は電気透析装置の脱塩室に固定化アミノ酸を充填したこ
とを特徴としている。

【００１２】ここで放射線グラフト重合に用いられる電
離性放射線はα，β，γ線、電子線、紫外線などがあ
り、何れも使用可能であるが、γ線や電子線などが本発
明に適している。

【００１３】放射線グラフト重合に用いられる有機高分
子としてはいかなるものも使用できるが、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン等に代表されるポリオレフィン類、
ＰＴＦＥ、塩化ビニル等に代表されるハロゲン化ポリオ
レフィン類、エチレン−テトラフロロエチレン共重合体
等に代表されるオレフィン−ハロゲン化オレフィン共重
合体類に適している。これらを総称してポリオレフィン
と呼ぶ。

【００１４】基材に放射線を照射する方法としては、基
材とモノマーの共存下に放射線を照射する同時照射法
と、予め基材を照射した後、モノマーと接触させる前照
射法があるが、モノマーの単独重合物の生成の少ない前
照射法の方が有利である。

【００１５】一般的に、放射線グラフト重合は次の点で
本発明に好適である。

【００１６】グラフト重合は接ぎ木重合と呼ばれるよう
に、ミクロ的に見れば基材の主鎖から共有結合によって
グラフト側鎖がでており、これに官能基を導入すれば、
主鎖である基材の物理的・化学的性質を保ちながら、新
しい機能を付与することができる。従来のイオン交換樹
脂はビーズの形態を保ち、かつ物理的強度を維持するた
め、ジビニルベンゼンのような架橋剤を用い、３次元網
目構造を形成していた。従って、この様な構造の中に導
入されたイオン交換基はモビリティが小さい。放射線グ
ラフト重合では、イオン交換基のあるグラフト鎖が架橋
構造ではないためモビリティが大きく、この事は対イオ
ンの移動を容易にしており、本発明に好ましい。

【００１７】また、放射線グラフト重合は基材の形状を
比較的自由に選択できるので、膜や繊維など本用途に適
した形状の基材を選ぶことができる。

【００１８】例えば基材に繊維を選択した場合について
説明すると、次のような特徴がある。

【００１９】単繊維や単繊維の集合体である織布および
不織布、さらにそれらの加工品に放射線グラフト重合を
利用してイオン交換基を導入したものは、イオン交換膜
に挟まれた脱塩室に、場合によりさらに成型加工を行っ
て、容易に装填することができる。このことは装置の大
型化を容易にしている。この繊維の長さは、極端に短い
と繊維の特徴が失われ、粉末と同様に取り扱いが面倒な
ので、イオン交換膜の膜間距離よりも長いものが好まし
い。また、繊維の断面は通常円形であるが、より表面積
の大きな星型断面、十字型断面、中空繊維など目的にあ
った繊維または繊維の集合体を例えば原水の水質や圧力
損失の上昇を考慮して選択することができる。

【００２０】イオン交換樹脂の場合、樹脂中のイオンが
移動して膜に到達するには、同種の樹脂が近傍に接して
いないとイオンの移動が困難である。イオン交換樹脂を
混合して用いると、製造時や逆洗時に分離してしまう可
能性があり、仮に理想的な混合状態であっても、樹脂同
士は点でしか接触していないため、イオンが移動するに
は非常に狭い通路を幾つも通過しなければならない。

【００２１】放射線グラフト重合によるイオン交換繊維
の場合、イオンの通路が一方のイオン交換膜から他方の
イオン交換膜に至るまで連続体として確保されているの
で、良好な処理水質が安定して得られる。繊維径や充填
密度の選定は流量、圧力損失および電流効率などを考慮
し、基材を選定したり、さらにその基材を加工して使用
することができる。繊維の集合体である織布や不織布な
どは膜の間に装填することによりスペーサーを兼ねるこ
ともでき、製造時における装置組立や保守点検作業が容
易に行える。

【００２２】繊維以外にネットのような網状の材料やそ
の加工品、網状材料やその加工品を使用することも可能
であり、先に述べた繊維と同様の利点を有している。そ
れ以外にもスポンジ状のものや発泡体などの空隙性材料
およびその加工品も本発明に好適の材料である。

【００２３】放射線グラフト重合を利用して製造したイ
オン交換体のみを使用し、電気再生式脱塩装置に使用す
ることが可能であるが、放射線グラフト重合を利用して
製造したイオン交換体とそうでないイオン交換体、例え
ば従来のイオン交換樹脂などと併用することも可能であ
り、用途、経済性などを考慮し適宜決めることができ
る。

【００２４】基材に導入するイオン交換基としては、カ
チオン交換基ではスルホン基、カルボキシル基やリン酸
基、アニオン交換基では強塩基性の４級アンモニウム基
やより低級のアミンを含む弱塩基性などの一般的な酸性
・塩基性のイオン交換基が実用的であり、対象とする液
体の種類や要求水質などを考慮して適宜選択することが
できる。これらイオン交換基を導入する方法は、イオン
交換基を有するモノマーをグラフト重合するか、または
イオン交換基を導入しやすいモノマーをグラフト重合し
た後、２次反応によりイオン交換基を導入してもよい。

【００２５】イオン交換基を有するモノマーには、カチ
オン交換基を有するモノマーとしてアクリル酸、メタク
リル酸、クロトン酸、イタコン酸、ビニルスルホン酸ナ
トリウム、アリールスルホン酸ナトリウム、スチレンス
ルホン酸ナトリウム、２−アクリルアミド−２−メチル
プロパンスルホン酸、含リンアクリル酸エステルなどが
あるが、この範囲に限定されない。

【００２６】アニオン交換基を有するモノマーとして、
アリールアミン、クロロメチルスチレンの４級化物、ア
クリル酸アミノアルキルエステル類などがあるが、この
範囲に限定されない。

【００２７】また、イオン交換基を導入できるモノマー
として、スチレン、クロロメチルスチレン、ビニルピリ
ジン、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジ
ル、アクリロニトリル、アクロレインなどがあるが、こ
の範囲に限定されるわけではない。

【００２８】放射線グラフト重合により製造したカチオ
ン交換体とアニオン交換体の両者を脱塩室に装填するに
は、イオン交換基を均一に分散させなければならないの
で、更に加工を必要とする。

【００２９】イオン交換繊維の場合、両単繊維を一定の
長さに切断し、混合して用いることができるが、それで
はイオン交換繊維の特長が発揮されない。カチオンとア
ニオンの両繊維を用いて布状に織ってもよいし、単繊維
の集合体である織布や不織布をさらに成型加工する必要
がある。繊維だけでなく、網状の材料、膜状の材料およ
び空隙性材料などの場合やそれらの加工品の場合は、成
型加工が容易なので、対象水質や要求水質をさらに処理
流量や圧力損失などを考慮し、目的にあった基材を選択
することができる。さらに、それを装填する際の加工方
法も選択することができる。

【００３０】図１はカチオンとアニオンの両繊維を交互
に織った例である。このようにシート状で取り扱えるた
め、維持管理が容易となり、また装置の大型化を図るこ
とができる。

【００３１】図２は本発明による放射線グラフト重合を
利用したイオン交換体を装填した電気再生式脱塩装置の
一例を示す。

【００３２】本発明による電気再生式脱塩装置は電気透
析装置の脱塩室にイオン交換体としてカチオン交換基お
よびアニオン交換基の交互に配列したモザイク状イオン
交換体を使用することを特徴としている。

【００３３】モザイク状にカチオンおよびアニオン交換
基が配列したイオン交換体を製造することは従来技術で
は不可能ではないが、本発明に適した繊維状や空隙性材
料の形状で得られること、さらにカチオンとアニオン交
換基を交互に配列させるうえでの技術や実用上の問題点
などを考慮すると、放射線グラフト重合が最適である。

【００３４】以上述べたように、放射線グラフト重合法
は本発明に有利であるが、本発明は以下述べるように、
放射線グラフト重合法の別の特徴を利用し、さらに最適
化を図ったものである。

【００３５】放射線グラフト重合法は基材の形状を比較
的自由に選定できるが、放射線グラフト重合により別々
にカチオン交換体とアニオン交換体を製造していたので
は、両者を脱塩室に装填するに際し、イオン交換基を均
一に分散させなければならないので、更に加工を必要と
しなければならなかった。例えば、せっかくイオン交換
繊維の単繊維や不織布を製造しても、両イオン交換基を
分散させるため、場合によっては切断して混合したり又
は織る必要があった。

【００３６】放射線グラフト重合法の別の特徴は放射線
照射における線源の選択、照射時の遮蔽、反応させる重
合性単量体との接触の方法などにより、反応の場のコン
トロールを極めて容易に行える点である。ここで放射線
グラフト重合に用いられる電離性放射線はα、β、γ
線、電子線、紫外線などがあり、何れも使用可能である
が、γ線や電子線などが本発明に適している。

【００３７】電子線を利用してカチオンおよびアニオン
交換基が交互に配列したモザイク状のイオン交換体を製
造する方法の一例はつぎのとおりである。

【００３８】電子線を照射するに際し、例えば鉛等電子
線を透過させない材料で第３図のように一定の間隔に開
口のある遮蔽材を基材の上に置き、電子線を照射する。
次いで、カチオン交換基を有するモノマーかまたはカチ
オン交換基に転換可能モノマーを接触させ、必要ならば
二次処理を行ってカチオン交換基を導入する。そして、
今度は先に使用した遮蔽材をちょうどカチオン交換基が
遮蔽できるように置き、電子線照射する。続いて、アニ
オン交換基を有するモノマーかまたはアニオン交換基に
転換可能なモノマーを接触させ、先のカチオン交換基が
導入されなかった部分にアニオン交換基を導入する。こ
のようにして製造したイオン交換体は第４図に示すよう
にカチオンおよびアニオン交換基がモザイク状に配列し
ており、基材の二次加工が不要なので、基材の特徴がそ
のまま活かせる。

【００３９】本発明による電気再生式脱塩装置は電気透
析装置の脱塩室に固定化アミノ酸を充填したことを特徴
としている。

【００４０】アミノ酸はアミノカルボン酸と言われるよ
うに、アミノ基とカルボキシル基を含有しているので両
性を示し、カチオンおよびアニオンの両者に対してイオ
ン交換能力を有している。従って、アミノ酸を固定化し
たものを電気再生式脱塩装置の脱塩室の充填剤とすれ
ば、カチオン交換体とアニオン交換体の両者を充填する
必要がない。

【００４１】アミノ酸固定物の形状としては、先ず一般
的なビーズ状が考えられる。ビーズ状も使用可能である
が、前述のビーズ状であることに由来する問題点が解消
できないので、繊維状や網状などの形状が好ましい。放
射線グラフト重合は基材の形状を比較的に自由に選定で
きるので、本発明のような目的に対しては、固定化技術
として好適である。

【００４２】放射線グラフト重合によるアミノ固定化繊
維の場合、イオンの通路が一方のイオン交換膜から他方
のイオン交換膜に至るまで連続体として確保されている
ので、良好な処理水質が安定して得られる。繊維径や充
填密度の選定は流量、圧力損失および電流効果などを考
慮し、基材を選定したり、さらにその基材を加工して使
用することができる。繊維の集合体である織布や不織布
などは膜の間に装填することによりスペーサーを兼ねる
こともでき、製造時における装置組立や保守点検作業が
容易に行える。

【００４３】放射線グラフト重合を利用してアミノ酸を
固定化するには、例えばアミノ基に対し反応性の高いエ
ポキシ基を含有する重合性単量体をグラフト重合した
後、アミノ酸と反応させる方法がある。

【００４４】エポキシ基を含有する重合性単量体とし
て、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル等
がよく使われるが、これらに限定されるわけではない。
また、エポキシ基含有の重合性単量体だけでなく、アミ
ノ酸を導入できる重合性単量体ならばいかなるものも使
用できる。

【００４５】アミノ酸としてはアミノ基とカルボキシル
基の両官能基の比率により中性アミノ酸、塩基性アミノ
酸および酸性アミノ酸に分けられるが、用途等により適
宜選択することができる。また、ポリアミノ酸を使用す
ることも可能である。

【００４６】放射線グラフト重合により別々に製造した
カチオン交換体とアニオン交換体を脱塩室に装填する方
法も本発明者等が提案したが、カチオンとアニオンの両
イオン交換基を均一に分散させ、しかも圧力損失が大き
くならないように成型加工が必要であった。本発明では
両イオン交換基が均一に分散しているので、対象水質や
要求水質さらに処理流量や圧力損失などを考慮して基材
を選定するだけでよく、成型加工は不要である。

【００４７】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。

【００４８】

【実施例１】繊維径３０μｍのポリプロピレン製繊維の
繊維束に電子線加速器（加速電圧２ＭｅＶ，電子線電流
１ｍＡ）を用いて、窒素雰囲気下で２００ＫＧｙを照射
した後、アクリル酸溶液中に浸漬し、４０℃で８時間反
応させ、５２％のグラフト率を得た。この繊維は４．８
ｍｅｑ／ｇのイオン交換容量を有する弱酸性カチオン交
換繊維であった。次に、同じ照射済み繊維をクロロメチ
ルスチレンの液中に浸漬し、５０℃で８時間反応させ、
１３６％のグラフト率を得た。この繊維をジメチルアミ
ンの１０％水溶液に浸漬し、５０℃で２時間反応させ、
２．６ｍｅｑ／ｇのイオン交換容量を有する弱塩基性イ
オン交換繊維を得た。この両イオン交換繊維を図１のよ
うに加工し、実験用電気透析装置の脱塩室に装填した。
この透析槽の脱塩室の大きさは１０ｃｍ×１８ｃｍ、膜
間距離０．７５ｍｍであり、脱塩室が１０室より構成さ
れているが、実験に当たり、１室のみを使用し、膜間の
スペーサとして用いられているネットは切除した。純水
にＮａＣｌを溶解し導電率約１０μｓ／ｃｍに調整した
合成原水を２ｌ／ｈで通水したところ、処理水の電気抵
抗は印加電圧５０Ｖで１３．９ＭΩ・ｃｍであり、電気
再生式脱塩装置として良好な結果が得られた。

【００４９】

【実施例２】実施例１で使用したイオン交換繊維を図１
のように加工したが、繊維束の間隔を４倍に拡げた。こ
の加工済みイオン交換繊維の繊維束間に、従来のイオン
交換樹脂として強酸性カチオン交換樹脂（商品名：ダイ
ヤイオンＳＫ１Ｂ）および強塩基性アニオン交換樹脂
（商品名：ダイヤイオンＳＡ１０Ａ）をそれぞれ湿潤体
積で１０ｍｌずつ混合して実施例１の脱塩室に充填し
た。他の実験条件は実施例１と同様の条件にした。結果
は実施例１と比較して通水抵抗が大きくなったが、処理
水質は１４．３ＭΩ・ｃｍとほぼ実施例１と同等であ
り、極めて高純度の処理水が結果が得られ電気再生式脱
塩装置として良好な結果が得られた。

【００５０】

【実施例３】ポリプロピレンが芯でポリエチレンが鞘の
繊維径３０μｍの複合繊維よりなる目付約５０ｇ／ｍ²
の不織布に電子線加速器（加速電圧２ＭｅＶ、電子線電
流１ｍＡ）を用いて、窒素雰囲気下で２００ＫＧｙを照
射した後、予め重合禁止剤を除去済みのスチレン溶液中
に浸漬し、５０℃で８時間反応させ、１０４％のグラフ
ト率を得た。この不織布をクロロスルホン酸１０％の
１，２−ジクロロエタン溶液に浸漬し、スルホン化を行
ったところ、２．３ｍｅｑ／ｇの中性塩分解容量を有す
る強酸性カチオン交換繊維不織布を得た。次に、同じ照
射済み不織布をクロロメチルスチレンの液中に浸漬し、
５０℃で８時間反応させ、１２９％のグラフト率を得
た。この繊維をトリメチルアミンの１０％水溶液に浸漬
し、５０℃で２時間反応させたところ、２．６ｍｅｑ／
ｇの中性塩分解容量を有する強塩基性アニオン交換繊維
不織布を得た。この不織布のイオン交換容量はカチオン
交換容量が２５０ｍｅｑ／ｍ²、アニオン交換容量が１
４０ｍｅｑ／ｍ²であった。

【００５１】内寸２４ｃｍ×４８ｃｍ、膜間距離３ｍｍ
の脱塩室を有する電気透析槽に２４ｃｍ×１２ｃｍに切
断した両不織布を水の流れ方向に強塩基性アニオン、強
酸性カチオン、強塩基性アニオン、強酸性カチオンの順
になるよう不織布をそれぞれ６枚ずつ充填した。つい
で、純水にＮａＣｌを溶解し導電率約１０μｓ／ｃｍに
調整した合成原水を２０ｌ／ｈで通水したところ、処理
水の電気抵抗は印加電圧３０Ｖで１４．８ＭΩ・ｃｍで
あった。

【００５２】

【実施例４】実施例１で使用した実験用電気透析槽（旭
硝子（株）製ＣＳ−０型）のスペーサに用いられている
ネットとほぼ同様の形状のポリプロピレン製ネットにγ
線を窒素雰囲気下で２００ＫＧｙ照射した後、アクリル
酸溶液中に浸漬し、４５℃で６時間反応させ、４９％の
グラフト率を得た。この繊維は４．３ｍｅｑ／ｇのイオ
ン交換容量を有する弱酸性カチオン交換ネットであっ
た。次に、同じ照射済みネットをクロロメチルスチレン
の液中に浸漬し、５０℃で８時間反応させ、７８％のグ
ラフト率を得た。このネットをトリメチルアミンの１０
％水溶液に浸漬し、５０℃で２時間反応させ、１．９ｍ
ｅｑ／ｇのイオン交換容量を有する強塩基性アニオン交
換ネットを得た。両ネットそれぞれ２枚ずつを実験用電
気透析槽（旭硝子（株）製ＣＳ−０型）の脱塩室の中
に、水の流れ方向に対しアニオン、カチオンの順となる
よう充填し、純水にＮａＣｌを溶解し導電率約１０μｓ
／ｃｍに調整した合成原水を５ｌ／ｈで通水したとこ
ろ、処理水の電気抵抗は印加電圧５０Ｖで１０．２ＭΩ
・ｃｍであった。

【００５３】

【比較例１】実施例１に使用した実験用電気透析槽の脱
塩室に元々装填してあったスペーサ（ネット）をそのま
ま使用し、純水にＮａＣｌを溶解し導電率約１０μｓ／
ｃｍに調整した合成原水を５ｌ／ｈで通水したところ、
処理水の電気抵抗は印加電圧５０Ｖで１．３ＭΩ・ｃ
ｍ、印加電圧１００Ｖで１．７ＭΩ・ｃｍ、であった。
また、通水流量を２ｌ／ｈに変更したが、印加電圧５０
Ｖで１．５ＭΩ・ｃｍ、印加電圧１００Ｖで２．０ＭΩ
・ｃｍ、であった。

【００５４】

【比較例２】実施例１に使用した実験用電気透析槽の脱
塩室に元々装填してあったスペーサ（ネット）を使用
し、このネットの上にイオン交換樹脂として強酸性カチ
オン交換樹脂（商品名：ダイヤイオンＳＫ１Ｂ）および
強塩基性アニオン交換樹脂（商品名：ダイヤイオンＳＡ
１０Ａ）をそれぞれ湿潤体積で５ｍｌずつ混合し、均一
に分配した。他の実験条件を実施例１と同様で実験した
ところ、処理水の電気伝動率は通水初期から１５分間１
２ＭΩ・ｃｍであったが、その後１０ＭΩ・ｃｍ以下に
低下し、２．５〜７ＭΩ・ｃｍの範囲で不安定な値を示
した。

【００５５】以上の実施例および比較例により、膜間の
スペーサは水の分散をよくし、カチオン・アニオンの両
イオン交換膜が接触しないようにするためのものである
が、本発明のように放射線グラフト重合によるイオン交
換繊維をスペーサとして使用したり、実施例４のように
スペーサとして用いられているネットそのものに放射線
グラフト重合によりイオン交換基を導入することによ
り、極めて簡単に高純度の処理水が得られるようになっ
た。

【００５６】また、イオン交換樹脂を使用する場合にお
いても、樹脂の漏出や均一分散の困難性の問題があった
が、実施例５のような適用例により、製造が容易になる
ばかりでなく、安定した処理水を長期間維持できるよう
になった。

【００５７】

【実施例５】繊維径３０μｍのポリプロピレン製繊維よ
りなる目付１００ｇ／ｍ²の不織布に第３図のような開
口を有するステンレス板の遮蔽材を置き、電子線加速器
（加速電圧２ＭｅＶ、電子線電流１ｍＡ）を用いて、窒
素雰囲気下で２００ＫＧｙを照射した後、アクリル酸溶
液中に浸漬し、４０℃で８時間反応させた。次に、この
不織布の上に遮蔽材をアクリル酸のグラフトした部分が
ちょうど隠れるように置き、同一の条件で電子線照射し
た後、クロロメチルスチレン溶液に浸漬し、５０℃で７
時間反応させた。さらに、５０℃で１時間ジメチルアミ
ン１０％水溶液に浸漬し、クロロメチルスチレンのアミ
ノ化をおこなった。この不織布のイオン交換容量はカチ
オン交換容量が２４０ｍｅｑ／ｍ²、アニオン交換容量
が１３０ｍｅｑ／ｍ²であった。

【００５８】この不織布を実験用電気透析槽の脱塩室に
装填し、実施例１と同様の条件で通水を行い、処理水の
電気抵抗を測定したところ、印加電圧１００Ｖで１２．
８ＭΩ・ｃｍであった。電気再生式脱塩装置として良好
な結果が得られた。

【００５９】

【実施例６】実施例５と同様の不織布を同様の条件で放
射線照射し、グラフト重合も同様に行った。そして、ア
ミノ化の工程のみトリメチルアミンを使用し、四級アン
モニウム化を行った。この結果、カチオン交換容量が２
４０ｍｅｑ／ｍ²、アニオン交換容量が１１５ｍｅｑ／
ｍ²の弱酸性と強塩基性のイオン交換基がモザイク状に
導入された不織布が製造された。

【００６０】この不織布を実験用電気透析槽の脱塩室に
装填し、実施例１と同様の条件で通水を行い、処理水の
電気抵抗を測定したところ印加電圧１００Ｖで１４．９
ＭΩ・ｃｍであった。

【００６１】

【実施例７】繊維径３０μｍのポリプロピレン製繊維よ
りなる目付５０ｇ／ｍ²の不織布に電子線加速器（加速
電圧２ＭｅＶ、電子線電流１ｍＡ）を用いて、窒素雰囲
気下で２００ＫＧｙを照射した後、メタクリル酸グリシ
ジルの蒸気と５０℃で８時間接触させ、気相グラフト重
合を行い、１５０％のグラフト率を得た。次に、この不
織布をグリシン２０ｇ、イソプロピルアルコール４０
ｇ、水酸化ナトリウム９ｇおよび水１５０ｍｌの液に浸
漬し、８０℃で４時間反応させた。その結果、グリシン
が反応生成物１ｇあたり１．９ｍｍｏｌのグリシン固定
化不織布を得た。この不織布を実施例１と同様の実験用
電気透析槽に使用し、同様の条件で通水を行い、処理水
の電気抵抗を測定したところ印加電圧１００Ｖで１１．
５ＭΩ・ｃｍであった。電気再生式脱塩装置として良好
な結果が得られた。

【００６２】

【実施例８】スポンジ状のポリエチレン製成型品のシー
ト（厚さ３ｍｍ）に実施例１と同様の条件でメタクリル
酸グリシジルをグラフト重合し、１２４％のグラフト率
を得た。このシートをフェニルアラニン１０ｇ、イソプ
ロピルアルコール５０ｇ、水酸化ナトリウム９ｇおよび
水１５０ｍｌの液に浸漬し、８０℃で９時間反応させ
た。この結果、反応生成物１ｇあたり１．３ｍｍｏｌの
フェニルアラニンが固定化された。このシートを実施例
１と同様の実験用電気透析槽に使用し、同様の条件で通
水を行い、処理水の電気抵抗を測定したところ印加電圧
１００Ｖで１２．１ＭΩ・ｃｍであった。

【００６３】

【発明の効果】従来の電気再生式脱塩装置は脱塩室にビ
ーズ状のイオン交換樹脂を充填しており、維持管理や装
置の大型化、処理水質の安定性など問題が多かったが、
本発明によりカチオン、アニオンの両イオン交換体をそ
れぞれ別に充填する必要がなく、この不織布一種類で高
純度の処理水が得られた。装置の製作上の簡素化が可能
となり、装置の大型化もやりやすくなり、多くの問題点
が解消された。

【図面の簡単な説明】

【図１】カチオン交換繊維束とアニオン交換繊維束を交
互に織ったものを示す図である。

【図２】カチオン交換繊維とアニオン交換繊維の両者よ
りなる不織布を脱塩室に装填した所を示す図である。

【図３】本発明の一実施例に用いられる電子線の開口部
を有している遮蔽材料を示す図である。

【図４】第３図の遮蔽材料を使用して製造したカチオン
およびアニオン交換基がそれぞれモザイク状に配列した
イオン交換体を示す図である。

【符号の説明】

１：カチオン交換繊維 ２：アニオン交換繊維 ３：カ
チオン交換繊維とアニオン交換繊維よりなる不織布
４：陰イオン交換膜 ５：陽イオン交換膜６：脱塩室
７：濃縮室 ８：スペーサ ９：ガスケット １０：締
付枠 １１：給液枠 １２：濃縮液 １３：脱塩液 １４：給
排液孔 １５：給排液溝 １６：開口 １７：カチオン交換体
１８：アニオン交換体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤原 邦夫 神奈川県横浜市戸塚区鳥が丘35−４ (72)発明者 関口 英明 千葉県市原市青葉台６丁目17番８ (72)発明者 河津 秀雄 神奈川県横須賀市大矢部４丁目38番２号 (72)発明者 斉藤 孝行 神奈川県平塚市東八幡４丁目２番24− 108 (56)参考文献 特許2504885（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01D 61/48

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気透析装置の脱塩室にイオン交換体を
   充填して液体中からイオンを除去する装置において、該
   イオン交換体として、単繊維、単繊維の集合体である織
   布、不織布若しくはその加工品、網状の材料若しくはそ
   の加工品、膜状材料若しくはその加工品、又は空隙性材
   料若しくはその加工品より選択された基材に、イオン交
   換基を有するモノマーを放射線グラフト重合するか、又
   はイオン交換基を導入できるモノマーを放射線グラフト
   重合した後にイオン交換基を導入することにより製造し
   たイオン交換体を使用することを特徴とする電気再正式
   脱塩装置。
2. 【請求項２】 前記イオン交換体の少なくとも一種類が
   放射線グラフト重合を利用して製造したものである請求
   項１記載の装置。
3. 【請求項３】 前記放射線グラフト重合を利用して製造
   したイオン交換体のイオン交換基がカチオン交換基とし
   てスルホン基、りん酸基及びカルボキシル基、アニオン
   基として４級アンモニウム、３級アミン、２級アミン及
   び１級アミンより選択されたものである請求項１又は請
   求項２記載の装置。
4. 【請求項４】 電気透析装置の脱塩室にイオン交換体を
   充填して液体中からイオンを除去する装置において、該
   イオン交換体としてカチオン交換基及びアニオン交換基
   が交互に配列したモザイク状イオン交換体を使用するこ
   とを特徴とする電気再生式脱塩装置。
5. 【請求項５】 前記カチオン交換基及びアニオン交換基
   が交互に配列したモザイク状イオン交換体を放射線グラ
   フト重合によって製造する請求項４記載の装置。
6. 【請求項６】 前記放射線グラフト重合に用いる基材の
   材質がポリオレフィンである請求項４又は請求項５記載
   の装置。
7. 【請求項７】 前記放射線グラフト重合に用いる基材
   が、単繊維、単繊維の集合体である織布、不織布若しく
   はその加工品、網状の材料若しくはその加工品、膜状材
   料若しくはその加工品、又は空隙性材料若しくはその加
   工品より選択されたものである請求項４乃至請求項６の
   いずれかに記載の装置。
8. 【請求項８】 前記放射線グラフト重合を利用して製造
   したイオン交換体のイオン交換基が、カチオン交換基と
   してスルホン基、りん酸基及びカルボキシル基、アニオ
   ン基として４級アンモニウム、３級アミン、２級アミン
   及び１級アミンより選択されたものである請求項４乃至
   請求項７のいずれかに記載の装置。
9. 【請求項９】 電気透析装置の脱塩室にアミノ酸固定化
   物を充填して液体中からイオンを除去する装置であっ
   て、該アミノ酸固定化物として、単繊維、単繊維の集合
   体である織布、不織布若しくはその加工品、網状の材料
   若しくはその加工品、膜状材料若しくはその加工品、又
   は空隙性材料若しくはその加工品より選択された基材
   に、アミノ酸を導入できる重合性モノマーを放射線グラ
   フト重合した後にアミノ酸を固定化することにより製造
   したアミノ酸固定化物を使用することを特徴とする電気
   再正式脱塩装置。
10. 【請求項１０】 前記アミノ酸を固定化する基材の材質
    がポリオレフィンである請求項９記載の装置。