JP3232466B2 - 超純水製造方法 - Google Patents
超純水製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、繊維状イオン交換体を
用いて電気脱イオン化により連続的に超純水を得る超純
水製造方法に関する。
用いて電気脱イオン化により連続的に超純水を得る超純
水製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】従来、水中のイオン又は分
子の濃度を減少させる方法としては、蒸留、電気透析、
逆浸透、液体クロマトグラフィ、膜ろ過、イオン交換等
がある。中でも、イオン交換法が手軽に脱イオンできる
ことから最も一般的に採用されている。近年、使用済み
イオン交換樹脂を電気的に再生する方法（特開昭６１−
２４７９９８）、電気的作用を利用することによってイ
オン交換樹脂を再生しながら連続的に超純水を得る方法
（特開平３−２０７４８７）、イオン交換繊維を用いた
電気脱イオン化方法（特開平３−１８６４００）等が提
案されている。これらはいずれも、使用済みイオン交換
体を再生剤を用いることなしに再生・再利用できる技術
である。
子の濃度を減少させる方法としては、蒸留、電気透析、
逆浸透、液体クロマトグラフィ、膜ろ過、イオン交換等
がある。中でも、イオン交換法が手軽に脱イオンできる
ことから最も一般的に採用されている。近年、使用済み
イオン交換樹脂を電気的に再生する方法（特開昭６１−
２４７９９８）、電気的作用を利用することによってイ
オン交換樹脂を再生しながら連続的に超純水を得る方法
（特開平３−２０７４８７）、イオン交換繊維を用いた
電気脱イオン化方法（特開平３−１８６４００）等が提
案されている。これらはいずれも、使用済みイオン交換
体を再生剤を用いることなしに再生・再利用できる技術
である。
【０００３】しかしながら、イオン交換体としてイオン
交換樹脂を使用する場合は、繊維状のものを使用する場
合に比べて表面積が小さい。このため、イオン交換樹脂
の洗浄が不十分となり、該樹脂からの溶出物が多くなっ
て、得られる水の純度は低くならざるをえない。この欠
点を解消するために、洗浄の強化、あるいは均一寸法の
樹脂の使用が提案されているが、本質的な改善にはなっ
ていない。また、樹脂の場合は、脱塩室内で樹脂が流動
するため、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の混合
体が分離し、純度の低い水しか得られない。
交換樹脂を使用する場合は、繊維状のものを使用する場
合に比べて表面積が小さい。このため、イオン交換樹脂
の洗浄が不十分となり、該樹脂からの溶出物が多くなっ
て、得られる水の純度は低くならざるをえない。この欠
点を解消するために、洗浄の強化、あるいは均一寸法の
樹脂の使用が提案されているが、本質的な改善にはなっ
ていない。また、樹脂の場合は、脱塩室内で樹脂が流動
するため、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の混合
体が分離し、純度の低い水しか得られない。
【０００４】さらに、イオン交換樹脂はイオンを減少さ
せる速度が遅い。この性質は、電気脱イオン化方法によ
り液体を精製する場合のように、素早く再生とイオン交
換を行うことが必要となる場合では極めて不利となり、
イオン交換−再生が効率的に行えないという欠点とな
る。また、イオン交換樹脂は、決められた充填幅に収め
なくてはならないため自由度が小さく、操作性が悪い。
せる速度が遅い。この性質は、電気脱イオン化方法によ
り液体を精製する場合のように、素早く再生とイオン交
換を行うことが必要となる場合では極めて不利となり、
イオン交換−再生が効率的に行えないという欠点とな
る。また、イオン交換樹脂は、決められた充填幅に収め
なくてはならないため自由度が小さく、操作性が悪い。
【０００５】一方、繊維状のイオン交換体であっても、
従来用いられているような単一繊維からなるものでは機
械的強度が低く、イオン交換−再生（負荷型−再生型）
を繰り返すうちに破砕してしまうという欠点がある。ま
た、比較的高い機械的強度を有するものもあるが、その
場合にはイオン交換容量が小さく、しかも耐薬品性に劣
る欠点を持ち、いずれもカチオン交換体とアニオン交換
体とで良好な混合体を形成することができない。さら
に、繊維の柔軟性の無さから充填密度が上げられないと
いう欠点も存在する。しかも、繊維内部にまで交換基が
あるため、繊維状であるにもかかわらずイオンの吸着・
除去がスムースに行われない。
従来用いられているような単一繊維からなるものでは機
械的強度が低く、イオン交換−再生（負荷型−再生型）
を繰り返すうちに破砕してしまうという欠点がある。ま
た、比較的高い機械的強度を有するものもあるが、その
場合にはイオン交換容量が小さく、しかも耐薬品性に劣
る欠点を持ち、いずれもカチオン交換体とアニオン交換
体とで良好な混合体を形成することができない。さら
に、繊維の柔軟性の無さから充填密度が上げられないと
いう欠点も存在する。しかも、繊維内部にまで交換基が
あるため、繊維状であるにもかかわらずイオンの吸着・
除去がスムースに行われない。
【０００６】本発明の目的は、繊維状イオン交換体を用
いて電気脱イオン化により連続的に超純水を得る際に、
長期間安定して極めて高純度の水を得ることができるよ
うにすることにある。
いて電気脱イオン化により連続的に超純水を得る際に、
長期間安定して極めて高純度の水を得ることができるよ
うにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の見地に係
る超純水製造方法は、繊維状イオン交換体を用いて電気
脱イオン化により連続的に超純水を得る超純水製造方法
であり、前記イオン交換体がイオン交換ポリマと補強材
ポリマとからなる複合繊維形態であることを特徴として
いる。なお、前記イオン交換ポリマがポリスチレンで、
前記補強材ポリマがポリエチレンであることが好まし
い。また、前記繊維状イオン交換体が、シート状である
ことが好ましい。
る超純水製造方法は、繊維状イオン交換体を用いて電気
脱イオン化により連続的に超純水を得る超純水製造方法
であり、前記イオン交換体がイオン交換ポリマと補強材
ポリマとからなる複合繊維形態であることを特徴として
いる。なお、前記イオン交換ポリマがポリスチレンで、
前記補強材ポリマがポリエチレンであることが好まし
い。また、前記繊維状イオン交換体が、シート状である
ことが好ましい。
【０００８】本発明の第２の見地に係る超純水製造方法
は、次の工程を含んでいる。 ・水をプレフィルターで処理するプレフィルター工程 ・前記プレフィルター工程で処理された水を逆浸透膜で
処理する逆浸透膜工程 ・前記逆浸透膜工程で処理された水を紫外線で処理する
紫外線工程 ・前記紫外線工程で処理された水を、イオン交換ポリマ
と補強材ポリマとからなる複合繊維形態であるイオン交
換体を有するイオン交換・電気脱イオン化装置で処理す
るイオン交換・電気脱イオン化工程 ・前記イオン交換・電気脱イオン化工程で処理された水
を超精密ろ過膜で処理する超精密ろ過膜工程 以下、本発明を詳細に説明する。
は、次の工程を含んでいる。 ・水をプレフィルターで処理するプレフィルター工程 ・前記プレフィルター工程で処理された水を逆浸透膜で
処理する逆浸透膜工程 ・前記逆浸透膜工程で処理された水を紫外線で処理する
紫外線工程 ・前記紫外線工程で処理された水を、イオン交換ポリマ
と補強材ポリマとからなる複合繊維形態であるイオン交
換体を有するイオン交換・電気脱イオン化装置で処理す
るイオン交換・電気脱イオン化工程 ・前記イオン交換・電気脱イオン化工程で処理された水
を超精密ろ過膜で処理する超精密ろ過膜工程 以下、本発明を詳細に説明する。
【０００９】本発明でいう電気脱イオン化とは、電気的
にイオン除去と再生を同時に行いながら、連続的に超純
水を得ることをいう。ここでは、例えば、少なくとも１
対の電極（陰極及び陽極）と、陰イオン交換膜と陽イオ
ン交換膜とその間に充填されたイオン交換繊維とからな
るイオン減少区画室とを備えた電気脱イオン化装置を用
いて、溶液中のイオンを効率良く除去して純水を得ると
ともに、イオン交換繊維を再生する。
にイオン除去と再生を同時に行いながら、連続的に超純
水を得ることをいう。ここでは、例えば、少なくとも１
対の電極（陰極及び陽極）と、陰イオン交換膜と陽イオ
ン交換膜とその間に充填されたイオン交換繊維とからな
るイオン減少区画室とを備えた電気脱イオン化装置を用
いて、溶液中のイオンを効率良く除去して純水を得ると
ともに、イオン交換繊維を再生する。
【００１０】本発明で重要なことは、複合形態を有する
繊維からなるイオン交換体を使用するということであ
る。該イオン交換繊維は繊維の柔軟性により充填密度の
自由度が大きく、電気脱イオンに最適な通液性を得るこ
とが可能である。この結果、イオン交換・再生がスムー
ズに行われ効率良く純水が安定して得られるようにな
る。さらに、複合繊維形態をとる本発明のイオン交換繊
維は、樹脂や単独繊維からなるものに比べてイオン交換
基が表面に極在しているためイオンの拡散が速く、交換
−再生が素早く行われる 本発明の複合形態を形成しているイオン交換繊維とは、
イオン交換ポリマと補強材ポリマからなる複合繊維（好
ましくはイオン交換ポリマを海成分に、補強材ポリマを
島成分にした多芯海島型の複合繊維）を基材としたイオ
ン交換繊維であり、操作上十分な機械的強度ならびに形
態保持性を有している。
繊維からなるイオン交換体を使用するということであ
る。該イオン交換繊維は繊維の柔軟性により充填密度の
自由度が大きく、電気脱イオンに最適な通液性を得るこ
とが可能である。この結果、イオン交換・再生がスムー
ズに行われ効率良く純水が安定して得られるようにな
る。さらに、複合繊維形態をとる本発明のイオン交換繊
維は、樹脂や単独繊維からなるものに比べてイオン交換
基が表面に極在しているためイオンの拡散が速く、交換
−再生が素早く行われる 本発明の複合形態を形成しているイオン交換繊維とは、
イオン交換ポリマと補強材ポリマからなる複合繊維（好
ましくはイオン交換ポリマを海成分に、補強材ポリマを
島成分にした多芯海島型の複合繊維）を基材としたイオ
ン交換繊維であり、操作上十分な機械的強度ならびに形
態保持性を有している。
【００１１】該イオン交換繊維は、通常直径が０．０１
〜１００μｍ（好ましくは１〜１００μｍ）の公知のイ
オン交換繊維である。その具体例としては、ポリスチレ
ン系、ポリビニルアルコール系、ポリアクリル系、ポリ
アミド系、ポリフェノール系、ポリエチレン系、セルロ
ース系等のベースポリマに、カチオン交換基（例えばス
ルホン酸基、ホスホン酸基、カルボン酸基）と、アニオ
ン交換基（例えば１〜３級アミノ基もしくは４級アンモ
ニウム基）とを導入したイオン交換繊維がある。
〜１００μｍ（好ましくは１〜１００μｍ）の公知のイ
オン交換繊維である。その具体例としては、ポリスチレ
ン系、ポリビニルアルコール系、ポリアクリル系、ポリ
アミド系、ポリフェノール系、ポリエチレン系、セルロ
ース系等のベースポリマに、カチオン交換基（例えばス
ルホン酸基、ホスホン酸基、カルボン酸基）と、アニオ
ン交換基（例えば１〜３級アミノ基もしくは４級アンモ
ニウム基）とを導入したイオン交換繊維がある。
【００１２】前記ベースポリマの中でも、ポリ（モノビ
ニル芳香族化合物）、特にポリスチレン系ポリマが化学
安定性に優れており好ましい。具体的には、ポリスチレ
ン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、ビニルキシ
レン又はクロロメチルスチレンからなるポリマが挙げら
れる。補強材ポリマとしては、ポリ−α−オレフィンが
耐薬品性に優れているので好ましく、特にポリプロピレ
ン及びポリエチレンが好ましい。
ニル芳香族化合物）、特にポリスチレン系ポリマが化学
安定性に優れており好ましい。具体的には、ポリスチレ
ン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、ビニルキシ
レン又はクロロメチルスチレンからなるポリマが挙げら
れる。補強材ポリマとしては、ポリ−α−オレフィンが
耐薬品性に優れているので好ましく、特にポリプロピレ
ン及びポリエチレンが好ましい。
【００１３】補強材ポリマの割合は１０〜９０％の範
囲、好ましくは２０〜８０％の範囲である。補強材ポリ
マが少なすぎると機械的強度が弱くなり、逆に多すぎる
とイオン交換基量や吸着性能が低下する。本発明のイオ
ン交換繊維の中でも特に、ポリスチレン系のベースポリ
マにスルホン酸基を導入した強酸性カチオン交換繊維と
４級アンモニウム基を導入した強塩基性アニオン交換繊
維とを混合したものが、被処理水中のイオンを効率良く
減少させることができ、高純度の超純水が得られるので
好ましい。なお、強酸性カチオン交換繊維と強塩基性ア
ニオン交換繊維との混合比率は、８０：２０〜２０：８
０が好ましく、６０：４０〜３０：７０がより好まし
い。
囲、好ましくは２０〜８０％の範囲である。補強材ポリ
マが少なすぎると機械的強度が弱くなり、逆に多すぎる
とイオン交換基量や吸着性能が低下する。本発明のイオ
ン交換繊維の中でも特に、ポリスチレン系のベースポリ
マにスルホン酸基を導入した強酸性カチオン交換繊維と
４級アンモニウム基を導入した強塩基性アニオン交換繊
維とを混合したものが、被処理水中のイオンを効率良く
減少させることができ、高純度の超純水が得られるので
好ましい。なお、強酸性カチオン交換繊維と強塩基性ア
ニオン交換繊維との混合比率は、８０：２０〜２０：８
０が好ましく、６０：４０〜３０：７０がより好まし
い。
【００１４】かかるポリマにイオン交換基を導入してイ
オン交換繊維を製造する方法としては、たとえば、パラ
ホルムアルデヒドと硫酸との共存下で加熱処理するか、
あるいは無水硫酸により気相で処理することにより、ス
ルホン酸基が導入されたカチオン交換繊維を得る方法が
ある。また、クロルメチル化後に、ホスホン化，アミノ
化もしくは四級アンモニウム化することによって、それ
ぞれ中酸性カチオン交換基，弱塩基性アニオン交換基も
しくは強塩基性アニオン交換基が導入された各種イオン
交換繊維を得ることができる。
オン交換繊維を製造する方法としては、たとえば、パラ
ホルムアルデヒドと硫酸との共存下で加熱処理するか、
あるいは無水硫酸により気相で処理することにより、ス
ルホン酸基が導入されたカチオン交換繊維を得る方法が
ある。また、クロルメチル化後に、ホスホン化，アミノ
化もしくは四級アンモニウム化することによって、それ
ぞれ中酸性カチオン交換基，弱塩基性アニオン交換基も
しくは強塩基性アニオン交換基が導入された各種イオン
交換繊維を得ることができる。
【００１５】ポリマに導入するイオン交換基の量は、繊
維の乾燥重量に対して少なくとも０．１ｍｅｑ／ｇ以
上、好ましくは０．５〜１０ｍｅｑ／ｇの範囲である。
本発明におけるイオン交換繊維の含水度は、０．１〜１
０の範囲が好ましく、さらに１〜５の範囲が好ましい。
含水度が小さすぎると性能が低下し、逆に大きすぎる
と、反応工程あるいは使用時の圧損が上昇するなど取扱
い性が悪くなる。
維の乾燥重量に対して少なくとも０．１ｍｅｑ／ｇ以
上、好ましくは０．５〜１０ｍｅｑ／ｇの範囲である。
本発明におけるイオン交換繊維の含水度は、０．１〜１
０の範囲が好ましく、さらに１〜５の範囲が好ましい。
含水度が小さすぎると性能が低下し、逆に大きすぎる
と、反応工程あるいは使用時の圧損が上昇するなど取扱
い性が悪くなる。
【００１６】ここで含水度とは、Ｎａ型（Ｃｌ型）のカ
チオン（アニオン）交換繊維を蒸溜水に浸した後、家庭
用遠心脱水機で５分間遠心脱水して表面の水分を除去
し、ただちに重量（Ｗ）を測定し、さらに絶乾して重量
（Ｗｏ）測定し、次式より求めた値である。 含水度＝（Ｗ−Ｗｏ）／Ｗｏ かかる交換基量あるいは含水度は処理条件や導入プロセ
ス等により制御できる。
チオン（アニオン）交換繊維を蒸溜水に浸した後、家庭
用遠心脱水機で５分間遠心脱水して表面の水分を除去
し、ただちに重量（Ｗ）を測定し、さらに絶乾して重量
（Ｗｏ）測定し、次式より求めた値である。 含水度＝（Ｗ−Ｗｏ）／Ｗｏ かかる交換基量あるいは含水度は処理条件や導入プロセ
ス等により制御できる。
【００１７】該イオン交換繊維の形態としては、短繊
維、フィラメント，フェルト，織物，不織布，編物，繊
維束，ひも状物，電気植毛品等、公知の任意の形態、集
合体もしくはそれらの栽断物を挙げることができるが、
これらを適宜組合わせて混合物あるいは積層物として用
いても良い。さらに、バインダーや不織布・網物・織物
等を積層、混合しても良い。
維、フィラメント，フェルト，織物，不織布，編物，繊
維束，ひも状物，電気植毛品等、公知の任意の形態、集
合体もしくはそれらの栽断物を挙げることができるが、
これらを適宜組合わせて混合物あるいは積層物として用
いても良い。さらに、バインダーや不織布・網物・織物
等を積層、混合しても良い。
【００１８】イオン交換繊維は、フェルト等のシート状
であることが、最適な充填幅に収める必要性等から特に
好ましい。フェルト状のイオン交換体を製造する方法と
しては、例えば、前記繊維を適度な長さにカットし、フ
ェルト状に加工した後、イオン交換基を導入する方法が
ある。
であることが、最適な充填幅に収める必要性等から特に
好ましい。フェルト状のイオン交換体を製造する方法と
しては、例えば、前記繊維を適度な長さにカットし、フ
ェルト状に加工した後、イオン交換基を導入する方法が
ある。
【００１９】カット長は任意であるが、数ｍｍ〜数百ｍ
ｍの範囲が好ましく、１０〜１００ｍｍがより好まし
く、３０〜７０ｍｍの範囲がさらに好ましい。この長さ
を有した繊維が絡まっているため、フェルトは脱落や強
度低下をおこしにくく良好な性能を発揮できる。なお、
カット長が短かすぎるとフェルト化しても繊維の脱落が
起こ易く、また長すぎるとフェルト化しにくくなる。
ｍの範囲が好ましく、１０〜１００ｍｍがより好まし
く、３０〜７０ｍｍの範囲がさらに好ましい。この長さ
を有した繊維が絡まっているため、フェルトは脱落や強
度低下をおこしにくく良好な性能を発揮できる。なお、
カット長が短かすぎるとフェルト化しても繊維の脱落が
起こ易く、また長すぎるとフェルト化しにくくなる。
【００２０】フェルトに加工する方法は任意であり、一
般に広く用いられている方法を使用できる。例えば、一
定長にカットした前記複合繊維をカード機にかけてウェ
ブとし、ニードルパンチをかけて交絡してフェルト化す
る方法が挙げられる。フェルトの目付量は数十〜数千ｇ
／ｍ2 の範囲であるが、溶液の透過性の点から好ましく
は１００〜１５００ｇ／ｍ2 、特に好ましくは２００〜
１０００ｇ／ｍ2 の範囲である。
般に広く用いられている方法を使用できる。例えば、一
定長にカットした前記複合繊維をカード機にかけてウェ
ブとし、ニードルパンチをかけて交絡してフェルト化す
る方法が挙げられる。フェルトの目付量は数十〜数千ｇ
／ｍ2 の範囲であるが、溶液の透過性の点から好ましく
は１００〜１５００ｇ／ｍ2 、特に好ましくは２００〜
１０００ｇ／ｍ2 の範囲である。
【００２１】フェルトにイオン交換基を導入する方法も
任意である。例えば、強酸性カチオン交換繊維は、前述
したように酸触媒下でホルムアルデヒド源でポリスチレ
ン部を架橋不溶化し、次に公知の方法でイオン交換基を
導入して製造する液相での方法、又は無水硫酸を通気し
てスルホン化を行う気相での方法が挙げられる。ただ
し、フェルトの反応状態の均一性の観点から気相反応の
方がより好ましい。
任意である。例えば、強酸性カチオン交換繊維は、前述
したように酸触媒下でホルムアルデヒド源でポリスチレ
ン部を架橋不溶化し、次に公知の方法でイオン交換基を
導入して製造する液相での方法、又は無水硫酸を通気し
てスルホン化を行う気相での方法が挙げられる。ただ
し、フェルトの反応状態の均一性の観点から気相反応の
方がより好ましい。
【００２２】本発明では、電気脱イオン化をより効率良
く行うために、供給水として、逆浸透膜透過処理及び／
又は紫外線処理された水を使用することが好ましい。ま
た、市水や井戸水等の原水を活性炭フィルター等のプレ
フィルターで濾過し、次いで逆浸透膜・紫外線で処理
し、イオン交換・電気脱イオン化を行い、精密濾過膜等
のファイナルフィルターで濾過することにより純水を得
る方法が特に好ましい。
く行うために、供給水として、逆浸透膜透過処理及び／
又は紫外線処理された水を使用することが好ましい。ま
た、市水や井戸水等の原水を活性炭フィルター等のプレ
フィルターで濾過し、次いで逆浸透膜・紫外線で処理
し、イオン交換・電気脱イオン化を行い、精密濾過膜等
のファイナルフィルターで濾過することにより純水を得
る方法が特に好ましい。
【００２３】
【実施例】以下に実施例を示すが、本発明はこれらに限
定されるものではない。実施例１ カチオン交換繊維及びアニオン交換繊維を、次の方法で
製造した。多芯海島型複合繊維（未延伸糸）［海成分
（ポリスチレン）／島成分（ポリエチレン）＝５０／５
０（島数１６、繊維直径３４μｍ）］を長さ０．５ｍｍ
に切断してカットファイバ−を得た。該カットファイバ
−１重量部を市販の１級硫酸７．５重量部とパラホルム
アルデヒド０．１５重量部とからなる架橋・スルホン化
液に加え、８０℃で４時間反応処理した後、水洗した。
定されるものではない。実施例１ カチオン交換繊維及びアニオン交換繊維を、次の方法で
製造した。多芯海島型複合繊維（未延伸糸）［海成分
（ポリスチレン）／島成分（ポリエチレン）＝５０／５
０（島数１６、繊維直径３４μｍ）］を長さ０．５ｍｍ
に切断してカットファイバ−を得た。該カットファイバ
−１重量部を市販の１級硫酸７．５重量部とパラホルム
アルデヒド０．１５重量部とからなる架橋・スルホン化
液に加え、８０℃で４時間反応処理した後、水洗した。
【００２４】次に、アルカリで処理してから水洗するこ
とによって、スルホン酸基を有するカチオン交換繊維を
得た。このカチオン交換繊維の交換容量は３．０ｍｅｑ
／ｇ−Ｎａであり、含水度は１．２であった。一方、前
記カットファイバー１重量部を、市販の１級硫酸５重量
部と水０．５重量部とパラホルムアルデヒド０．２重量
部とからなる架橋液に加え、８５℃で４時間架橋反応を
行い、架橋糸を得た。
とによって、スルホン酸基を有するカチオン交換繊維を
得た。このカチオン交換繊維の交換容量は３．０ｍｅｑ
／ｇ−Ｎａであり、含水度は１．２であった。一方、前
記カットファイバー１重量部を、市販の１級硫酸５重量
部と水０．５重量部とパラホルムアルデヒド０．２重量
部とからなる架橋液に加え、８５℃で４時間架橋反応を
行い、架橋糸を得た。
【００２５】次に、クロルメチルエーテル８．５容量部
と塩化第二スズ１．５容量部とからなる溶液に架橋糸を
加え、さらにそれを３０％トリメチルアミン水溶液１０
容量部に加え、３０℃で１時間アミノ化し、水洗した。
さらに、塩酸で処理してから水洗することによって、ト
リメチルアンモニウムメチル基を有するアニオン交換繊
維を得た。このアニオン交換繊維の交換容量は２．８ｍ
ｅｑ／ｇ−Ｃｌであり、含水度は１．８であった。
と塩化第二スズ１．５容量部とからなる溶液に架橋糸を
加え、さらにそれを３０％トリメチルアミン水溶液１０
容量部に加え、３０℃で１時間アミノ化し、水洗した。
さらに、塩酸で処理してから水洗することによって、ト
リメチルアンモニウムメチル基を有するアニオン交換繊
維を得た。このアニオン交換繊維の交換容量は２．８ｍ
ｅｑ／ｇ−Ｃｌであり、含水度は１．８であった。
【００２６】得られたカチオン交換繊維及びアニオン交
換繊維を、それぞれ酸、アルカリで活性化した後、両者
を４５／５５の割合で攪拌混合して、混合状態のイオン
交換繊維を得た。そのイオン交換繊維を、イオン減少区
画室を３室、イオン濃縮区画室を２室設けた電気脱イオ
ン化装置に充填して超純水を製造した。電気脱イオン化
装置の概略を図１に示す。図１において、１は陽極板、
２は陰極板、３は陽極室、４は陰極室、５はアニオン交
換膜、６はカチオン交換膜、７はイオン減少区画室、８
はイオン濃縮区画室である。使用した電気脱イオン化装
置において、イオン減少区画室は、縦１１０ｍｍ、横１
１０ｍｍ、幅４ｍｍであり、各イオン減少区画室にイオ
ン交換繊維混合体をそれぞれ１０ｇずつ充填した。一
方、イオン濃縮区画室は、縦１１０ｍｍ、横１１０ｍ
ｍ、幅２ｍｍでなにも充填しなかった。
換繊維を、それぞれ酸、アルカリで活性化した後、両者
を４５／５５の割合で攪拌混合して、混合状態のイオン
交換繊維を得た。そのイオン交換繊維を、イオン減少区
画室を３室、イオン濃縮区画室を２室設けた電気脱イオ
ン化装置に充填して超純水を製造した。電気脱イオン化
装置の概略を図１に示す。図１において、１は陽極板、
２は陰極板、３は陽極室、４は陰極室、５はアニオン交
換膜、６はカチオン交換膜、７はイオン減少区画室、８
はイオン濃縮区画室である。使用した電気脱イオン化装
置において、イオン減少区画室は、縦１１０ｍｍ、横１
１０ｍｍ、幅４ｍｍであり、各イオン減少区画室にイオ
ン交換繊維混合体をそれぞれ１０ｇずつ充填した。一
方、イオン濃縮区画室は、縦１１０ｍｍ、横１１０ｍ
ｍ、幅２ｍｍでなにも充填しなかった。
【００２７】純水の製造は、図２に示すような純水製造
装置を用いて、次の方法で行った。なお、図２におい
て、１１はプレフィルタ−、１２は逆浸透膜、１３は紫
外線照射器、１４は電気脱イオン化装置、１５は精密ろ
過膜である。ここでは、まず市水を、プレフィルター１
１、逆浸透膜１２、紫外線照射器１３の順に通過させて
処理した。そして、処理後の水を原水として、本発明の
イオン交換繊維を充填した電気脱イオン化装置１４に通
水し、最後に精密ろ過膜１５で濾過して純水を得た。
装置を用いて、次の方法で行った。なお、図２におい
て、１１はプレフィルタ−、１２は逆浸透膜、１３は紫
外線照射器、１４は電気脱イオン化装置、１５は精密ろ
過膜である。ここでは、まず市水を、プレフィルター１
１、逆浸透膜１２、紫外線照射器１３の順に通過させて
処理した。そして、処理後の水を原水として、本発明の
イオン交換繊維を充填した電気脱イオン化装置１４に通
水し、最後に精密ろ過膜１５で濾過して純水を得た。
【００２８】通水量は７０ｌ／ｈとし、純水製造量が１
５ｌ／ｈであった。得られた水の電気比抵抗は５ＭΩ・
ｃｍであった。実施例２ 製糸した多芯海島型複合繊維［海成分ポリスチレン／島
成分ポリエチレン＝５０／５０（島数１６，繊維直径４
０μｍ）］を１．７倍に延伸した後、クリンパーにかけ
てけん縮を付与した。この繊維を長さ２インチに切断し
てカットファイバーを得た。
５ｌ／ｈであった。得られた水の電気比抵抗は５ＭΩ・
ｃｍであった。実施例２ 製糸した多芯海島型複合繊維［海成分ポリスチレン／島
成分ポリエチレン＝５０／５０（島数１６，繊維直径４
０μｍ）］を１．７倍に延伸した後、クリンパーにかけ
てけん縮を付与した。この繊維を長さ２インチに切断し
てカットファイバーを得た。
【００２９】該カットファイバ−１重量部を市販の１級
硫酸２２．５重量部とパラホルムアルデヒド０．１５重
量部とからなる架橋・スルホン化液に加え、８５℃で５
時間反応処理した後、水洗した。次に、アルカリで処理
してから水洗することによってスルホン酸基を有するカ
チオン交換繊維を得た。カチオン交換繊維の交換容量は
２．９ｍｅｑ／ｇ−Ｎａ、含水度は１．２であった。
硫酸２２．５重量部とパラホルムアルデヒド０．１５重
量部とからなる架橋・スルホン化液に加え、８５℃で５
時間反応処理した後、水洗した。次に、アルカリで処理
してから水洗することによってスルホン酸基を有するカ
チオン交換繊維を得た。カチオン交換繊維の交換容量は
２．９ｍｅｑ／ｇ−Ｎａ、含水度は１．２であった。
【００３０】一方、前記カットファイバー１重量部を市
販の１級硫酸５重量部と水０．５重量部とパラホルムア
ルデヒド０．２重量部とからなる架橋液に加え、８５℃
で４時間架橋反応を行い、架橋糸を得た。次に、クロル
メチルエーテル８．５容量部と塩化第二スズ１．５容量
部とからなる溶液に架橋糸を加え、それを３０％トリメ
チルアミン水溶液１０容量部に加え、３０℃で１時間ア
ミノ化し、水洗した。さらに、塩酸で処理してから水洗
することによって、トリメチルアンモニウムメチル基を
有するアニオン交換繊維を得た。アニオン交換繊維の交
換容量は２．７ｍｅｑ／ｇ−Ｃｌ、含水度は１．８であ
った。
販の１級硫酸５重量部と水０．５重量部とパラホルムア
ルデヒド０．２重量部とからなる架橋液に加え、８５℃
で４時間架橋反応を行い、架橋糸を得た。次に、クロル
メチルエーテル８．５容量部と塩化第二スズ１．５容量
部とからなる溶液に架橋糸を加え、それを３０％トリメ
チルアミン水溶液１０容量部に加え、３０℃で１時間ア
ミノ化し、水洗した。さらに、塩酸で処理してから水洗
することによって、トリメチルアンモニウムメチル基を
有するアニオン交換繊維を得た。アニオン交換繊維の交
換容量は２．７ｍｅｑ／ｇ−Ｃｌ、含水度は１．８であ
った。
【００３１】こうして製造したカチオン交換繊維及びア
ニオン交換繊維を、それぞれ酸、アルカリで活性化した
後、両者を４５／５５の割合で攪拌混合し、６０℃で７
時間乾燥した。得られた混合繊維を目付量４３０ｇ／ｍ
2 （厚さ４ｍｍ）となるようにオープナーで開繊した
後、ローラーカードを通してウェブとし、ニードルパン
チングマシン（３００本／ｃｍ2 ）で交絡し、カチオン
交換繊維及びアニオン交換繊維からなる混合フェルトを
作った。
ニオン交換繊維を、それぞれ酸、アルカリで活性化した
後、両者を４５／５５の割合で攪拌混合し、６０℃で７
時間乾燥した。得られた混合繊維を目付量４３０ｇ／ｍ
2 （厚さ４ｍｍ）となるようにオープナーで開繊した
後、ローラーカードを通してウェブとし、ニードルパン
チングマシン（３００本／ｃｍ2 ）で交絡し、カチオン
交換繊維及びアニオン交換繊維からなる混合フェルトを
作った。
【００３２】これを縦１１０ｍｍ、横１１０ｍｍに切断
して、実施例１と同様の電気脱イオン化装置のイオン減
少区画室に充填し、実施例１と同様に通水した。ここで
は、充填時の作業が極めて容易であった。また、得られ
た水の電気比抵抗は６ＭΩ・ｃｍと高かった。比較例１ ポリスチレン繊維を長さ０．５ｍｍに切断してカットフ
ァイバ−を得た。
して、実施例１と同様の電気脱イオン化装置のイオン減
少区画室に充填し、実施例１と同様に通水した。ここで
は、充填時の作業が極めて容易であった。また、得られ
た水の電気比抵抗は６ＭΩ・ｃｍと高かった。比較例１ ポリスチレン繊維を長さ０．５ｍｍに切断してカットフ
ァイバ−を得た。
【００３３】該カットファイバ−１重量部を、市販の１
級硫酸７．５重量部とパラホルムアルデヒド０．１５重
量部とからなる架橋・スルホン化液に加え、８０℃で４
時間反応処理した後、水洗した。次に、アルカリで処理
してから水洗することによって、スルホン酸基を有する
カチオン交換繊維を得た。カチオン交換繊維の交換容量
は２．８ミリ当量／ｇ−Ｎａ、含水度は１．２であっ
た。
級硫酸７．５重量部とパラホルムアルデヒド０．１５重
量部とからなる架橋・スルホン化液に加え、８０℃で４
時間反応処理した後、水洗した。次に、アルカリで処理
してから水洗することによって、スルホン酸基を有する
カチオン交換繊維を得た。カチオン交換繊維の交換容量
は２．８ミリ当量／ｇ−Ｎａ、含水度は１．２であっ
た。
【００３４】一方、前記カットファイバー１重量部を、
市販の１級硫酸５重量部と水０．５重量部とパラホルム
アルデヒド０．２重量部とからなる架橋液に加え、８５
℃で４時間架橋反応を行い架橋糸を得た。次に、クロル
メチルエーテル８．５容量部と塩化第二スズ１．５容量
部とからなる溶液に架橋糸を加え、それを３０％トリメ
チルアミン水溶液１０容量部に加え、３０℃で１時間ア
ミノ化して水洗した。さらに塩酸で処理してから水洗す
ることによって、トリメチルアンモニウムメチル基を有
するアニオン交換繊維を得た。アニオン交換繊維の交換
容量は２．５ミリ当量／ｇ−Ｃｌ、含水度は１．８であ
った。
市販の１級硫酸５重量部と水０．５重量部とパラホルム
アルデヒド０．２重量部とからなる架橋液に加え、８５
℃で４時間架橋反応を行い架橋糸を得た。次に、クロル
メチルエーテル８．５容量部と塩化第二スズ１．５容量
部とからなる溶液に架橋糸を加え、それを３０％トリメ
チルアミン水溶液１０容量部に加え、３０℃で１時間ア
ミノ化して水洗した。さらに塩酸で処理してから水洗す
ることによって、トリメチルアンモニウムメチル基を有
するアニオン交換繊維を得た。アニオン交換繊維の交換
容量は２．５ミリ当量／ｇ−Ｃｌ、含水度は１．８であ
った。
【００３５】カチオン交換繊維及びアニオン交換繊維を
それぞれ酸、アルカリで活性化した後、両者を４５／５
５の割合で攪拌混合して、イオン交換繊維混合体を得
た。これを、実施例１と同様の電気脱イオン化装置のイ
オン減少区画室に充填し、実施例１と同様に通水した。
充填する時には、繊維が脆くしかも硬いため、均一に充
填できず、充填密度を高くすることができなかった。ま
た、繊維内部までイオン交換基があり洗浄が十分行われ
ず、またイオン交換−再生がスムーズに行われないた
め、得られた水の電気比抵抗は０．５ＭΩ・ｃｍと低か
った。また、破砕された繊維が精密ろ過膜で確認され
た。
それぞれ酸、アルカリで活性化した後、両者を４５／５
５の割合で攪拌混合して、イオン交換繊維混合体を得
た。これを、実施例１と同様の電気脱イオン化装置のイ
オン減少区画室に充填し、実施例１と同様に通水した。
充填する時には、繊維が脆くしかも硬いため、均一に充
填できず、充填密度を高くすることができなかった。ま
た、繊維内部までイオン交換基があり洗浄が十分行われ
ず、またイオン交換−再生がスムーズに行われないた
め、得られた水の電気比抵抗は０．５ＭΩ・ｃｍと低か
った。また、破砕された繊維が精密ろ過膜で確認され
た。
【００３６】
【発明の効果】本発明の目的は、繊維状イオン交換体を
用いて電気脱イオン化により連続的に超純水を得る際
に、長期間安定して極めて高純度の水を得ることができ
るようにすることにある。本発明は、複合繊維形態のイ
オン交換繊維を採用することによって、電気脱イオン化
による連続的な超純水の製造において極めて高純度の水
が得られる。さらに、イオン交換繊維の機械的強度が大
きいために繊維が破砕しにくく、長期間安定して使用可
能となり、加えて作業性も改善される。
用いて電気脱イオン化により連続的に超純水を得る際
に、長期間安定して極めて高純度の水を得ることができ
るようにすることにある。本発明は、複合繊維形態のイ
オン交換繊維を採用することによって、電気脱イオン化
による連続的な超純水の製造において極めて高純度の水
が得られる。さらに、イオン交換繊維の機械的強度が大
きいために繊維が破砕しにくく、長期間安定して使用可
能となり、加えて作業性も改善される。
【図１】実施例及び比較例で用いた電気脱イオン化装置
の断面略図。
の断面略図。
【図２】実施例及び比較例で用いた純水製造装置の概略
ブロック図。
ブロック図。
１ 陽極板 ２ 陰極板 ３ 陽極室 ４ 陰極室 ５ アニオン交換膜 ６ カチオン交換膜 ７ イオン減少区画室 ８ イオン濃縮区画室 １１ プレフィルタ− １２ 逆浸透膜 １３ 紫外線照射器 １４ 電気脱イオン化装置 １５ 精密ろ過膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｂ０１Ｊ 47/12 Ｃ０２Ｆ 1/42 Ｂ Ｃ０２Ｆ 1/42 1/46 １０３ (56)参考文献 特開 平３−224688（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−79851（ＪＰ，Ａ) 特公 昭56−18139（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C02F 1/46 - 1/48 C02F 1/42 B01J 47/06 - 47/08 B01J 47/12 B01J 49/00 B01D 61/48
Claims (4)
- 【請求項１】繊維状イオン交換体を用いて電気脱イオン
化により連続的に超純水を得る超純水製造方法におい
て、前記イオン交換体がイオン交換ポリマと補強材ポリ
マとからなる複合繊維形態であることを特徴とする超純
水製造方法。 - 【請求項２】前記イオン交換ポリマがポリスチレンで、
前記補強材ポリマがポリエチレンである、請求項１に記
載の超純水製造方法。 - 【請求項３】前記繊維状イオン交換体が、シート状であ
る、請求項１に記載の超純水製造方法。 - 【請求項４】水をプレフィルターで処理するプレフィル
ター工程と、 前記プレフィルター工程で処理された水を逆浸透膜で処
理する逆浸透膜工程と、 前記逆浸透膜工程で処理された水を紫外線で処理する紫
外線工程と、 前記紫外線工程で処理された水を、イオン交換ポリマと
補強材ポリマとからなる複合繊維形態であるイオン交換
体を有するイオン交換・電気脱イオン化装置で処理する
イオン交換・電気脱イオン化工程と、 前記イオン交換・電気脱イオン化工程で処理された水を
超精密ろ過膜で処理する超精密ろ過膜工程と、を含む超
純水製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23564292A JP3232466B2 (ja) | 1992-09-03 | 1992-09-03 | 超純水製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23564292A JP3232466B2 (ja) | 1992-09-03 | 1992-09-03 | 超純水製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0679268A JPH0679268A (ja) | 1994-03-22 |
| JP3232466B2 true JP3232466B2 (ja) | 2001-11-26 |
Family
ID=16989045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23564292A Expired - Fee Related JP3232466B2 (ja) | 1992-09-03 | 1992-09-03 | 超純水製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3232466B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2751090B2 (ja) * | 1993-04-21 | 1998-05-18 | 日本錬水株式会社 | 純水製造装置 |
| JP3513955B2 (ja) * | 1995-01-19 | 2004-03-31 | 旭硝子株式会社 | 電気透析型脱イオン水製造方法 |
| JPH10277557A (ja) * | 1997-04-10 | 1998-10-20 | Asahi Glass Co Ltd | 脱イオン水製造装置 |
| ATE413365T1 (de) | 1998-03-24 | 2008-11-15 | Ebara Corp | Elektrische entionisierungsvorrichtung |
| JP4499239B2 (ja) * | 2000-03-16 | 2010-07-07 | オルガノ株式会社 | 脱イオン水製造装置 |
| JP4497387B2 (ja) * | 2000-05-12 | 2010-07-07 | オルガノ株式会社 | 二次純水製造装置 |
| JP2007107119A (ja) * | 2005-10-12 | 2007-04-26 | Mitsubishi Paper Mills Ltd | イオン交換繊維の製造方法およびイオン交換繊維からなる布帛の製造方法 |
| JP5682032B2 (ja) * | 2011-01-19 | 2015-03-11 | 栗田工業株式会社 | 複合膜、その製造方法、吸着フィルタ及び流体処理方法 |
-
1992
- 1992-09-03 JP JP23564292A patent/JP3232466B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0679268A (ja) | 1994-03-22 |
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