JP3244689B2 - 水を浄化するための電気脱イオン化及び紫外線処理方法 - Google Patents
水を浄化するための電気脱イオン化及び紫外線処理方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電気脱イオン化工程及び紫外線処理工程を用
いる水の浄化システムに関する。
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［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］ 本発明が完成される以前は、水は、イオン濃度の減少
を実行するイオン交換処理によってそして有機物を酸化
して容易に除去可能な生成物をもたらす紫外線照射を行
うことによって、浄化されてそのイオン含有量が低減さ
れそして全有機炭素（TOC）が低減されてきた。斯かる
方法は、例えば、1988年４月27日に公表された欧州特許
出願第0265031号中に開示されている。
を実行するイオン交換処理によってそして有機物を酸化
して容易に除去可能な生成物をもたらす紫外線照射を行
うことによって、浄化されてそのイオン含有量が低減さ
れそして全有機炭素（TOC）が低減されてきた。斯かる
方法は、例えば、1988年４月27日に公表された欧州特許
出願第0265031号中に開示されている。
この開示されたシステムは、紫外線が透過する、水が
注入される石英管を含み、脱イオン化工程と組み合わせ
てなる。一具体例において、水は、有機物の抽出可能な
ものが取り出されるときはいつでも脱イオン化工程を通
じて連続的に紫外線照射工程に循環され、そこで有機物
は酸化される。かかるシステムはTOCを1.5ppb（10億分
の一部）に減じるためにシステムの38時間の連続循環を
必要とすることが開示されている。第２の具体例では、
脱イオン化工程と紫外線照射工程を含む典型的な水供給
システムが開示されている。このシステムでは水はこれ
らの二つの工程間を何度も循環する。二つの交互の脱イ
オン化工程が用いられ、一方はオンラインであり、そし
て他方は再生されるかあるいはそこに新規なイオン交換
樹脂が加えられるかのいずれかである。なぜなら、イオ
ン交換樹脂は有機抽出物を含み、脱イオン化を用いるシ
ステムにてTOCを０％濃度に低減することが出来ないか
らである。さらに、脱イオン化を用いるときには回分方
法が要求される。なぜなら、有機物がイオン交換樹脂上
に堆積してそして樹脂を周期的に交換しまたは再生しな
ければならないからである。新しい樹脂を加えることま
たは消耗した樹脂を再生することは、新規な樹脂を含む
脱イオン化工程がオンラインになったとき、新規なまた
は再生された樹脂がかなりの量の有機抽出物を含みそれ
が浄化システムに入るという別の大きな問題を生じる。
注入される石英管を含み、脱イオン化工程と組み合わせ
てなる。一具体例において、水は、有機物の抽出可能な
ものが取り出されるときはいつでも脱イオン化工程を通
じて連続的に紫外線照射工程に循環され、そこで有機物
は酸化される。かかるシステムはTOCを1.5ppb（10億分
の一部）に減じるためにシステムの38時間の連続循環を
必要とすることが開示されている。第２の具体例では、
脱イオン化工程と紫外線照射工程を含む典型的な水供給
システムが開示されている。このシステムでは水はこれ
らの二つの工程間を何度も循環する。二つの交互の脱イ
オン化工程が用いられ、一方はオンラインであり、そし
て他方は再生されるかあるいはそこに新規なイオン交換
樹脂が加えられるかのいずれかである。なぜなら、イオ
ン交換樹脂は有機抽出物を含み、脱イオン化を用いるシ
ステムにてTOCを０％濃度に低減することが出来ないか
らである。さらに、脱イオン化を用いるときには回分方
法が要求される。なぜなら、有機物がイオン交換樹脂上
に堆積してそして樹脂を周期的に交換しまたは再生しな
ければならないからである。新しい樹脂を加えることま
たは消耗した樹脂を再生することは、新規な樹脂を含む
脱イオン化工程がオンラインになったとき、新規なまた
は再生された樹脂がかなりの量の有機抽出物を含みそれ
が浄化システムに入るという別の大きな問題を生じる。
また、可溶性の有機物を水から除去し易くするため
に、紫外線を照射する以外にそれらを改質する手段が要
求されてきた。かかる手段は亜硫酸塩に露出すること、
pHを低下すること及び電気化学的酸化を含む。特に、亜
硫酸塩に露出することはホルムアルデヒドのような有機
物との付加物の形成をもたらす。
に、紫外線を照射する以外にそれらを改質する手段が要
求されてきた。かかる手段は亜硫酸塩に露出すること、
pHを低下すること及び電気化学的酸化を含む。特に、亜
硫酸塩に露出することはホルムアルデヒドのような有機
物との付加物の形成をもたらす。
電気脱イオン化は脱イオン化に代わって水からイオン
を除去することを実行する手段として要請されてきた。
しかしながら、米国特許第4632745号に開示された方法
より以前は、イオンのない、高抵抗水を生成するために
実際に電気脱イオン化方法は用いられてない。しかしな
がら、電気脱イオン化方法に用いられる樹脂もまた有機
抽出物を含んでいる。
を除去することを実行する手段として要請されてきた。
しかしながら、米国特許第4632745号に開示された方法
より以前は、イオンのない、高抵抗水を生成するために
実際に電気脱イオン化方法は用いられてない。しかしな
がら、電気脱イオン化方法に用いられる樹脂もまた有機
抽出物を含んでいる。
従って、TOCを減じつつ、高抵抗の水を生成すること
が出来る水浄化システムを提供することが望まれてい
る。さらに、回分式方法以外の連続的な方法を提供する
ことが要求されている。
が出来る水浄化システムを提供することが望まれてい
る。さらに、回分式方法以外の連続的な方法を提供する
ことが要求されている。
発明の要約 水を、紫外線に照射して有機物を酸化した後、特定の
方法での電気脱イオン化することによって一回の通過過
程で浄化してイオン除去及びTOCの本質的に完全な除去
を実行する。紫外線照射工程において、水は有機物の酸
化を促す波長、例えば、184.9nmを有する放射に露出さ
れる。電気脱イオン化工程において、水は、高い抵抗
（メガオーム）の水を連続的に製造するのに適した特定
の設計の少なくとも一つのイオン消耗区画に送られる。
紫外線照射工程において処理された有機物は、電気脱イ
オン化工程において脱イオン消耗区画の水からイオン透
過膜を通じて隣接する濃縮区画中に送られる。電気脱イ
オン化工程は、処理される水を所定のイオン消耗区画を
通じて一回通過させることによって、または少なくとも
２以上の隣接するイオン消耗区画内を蛇行した流れで通
過させることにより運転することができる。さらに電気
脱イオン化工程を電圧の極性が周期的に逆転する条件の
下で実行することが出来る。さらに生成物の純度を改善
するために、限外濾過の工程のような追加工程を加える
ことが出来る。
方法での電気脱イオン化することによって一回の通過過
程で浄化してイオン除去及びTOCの本質的に完全な除去
を実行する。紫外線照射工程において、水は有機物の酸
化を促す波長、例えば、184.9nmを有する放射に露出さ
れる。電気脱イオン化工程において、水は、高い抵抗
（メガオーム）の水を連続的に製造するのに適した特定
の設計の少なくとも一つのイオン消耗区画に送られる。
紫外線照射工程において処理された有機物は、電気脱イ
オン化工程において脱イオン消耗区画の水からイオン透
過膜を通じて隣接する濃縮区画中に送られる。電気脱イ
オン化工程は、処理される水を所定のイオン消耗区画を
通じて一回通過させることによって、または少なくとも
２以上の隣接するイオン消耗区画内を蛇行した流れで通
過させることにより運転することができる。さらに電気
脱イオン化工程を電圧の極性が周期的に逆転する条件の
下で実行することが出来る。さらに生成物の純度を改善
するために、限外濾過の工程のような追加工程を加える
ことが出来る。
詳細な具体例の説明 この発明の方法において、浄化されるべき水は紫外線
（UV）処理工程に、次いで電気脱イオン化工程に連続的
に送られる。UV処理工程において、入ってくる水を、紫
外線、例えば、150〜300nm、好ましくは180〜190nmの波
長で、有機物の酸化を促進する時間、少なくとも約20秒
間露出する。この発明に従い、処理水中の有機物は下流
の電気脱イオン化工程で容易に水から除去される生成物
に変化することがわかった。UV処理水は、UV処理工程か
らの流出水中に存在するイオン及びTOCを除去するため
に、電気脱イオン化工程に送られる。電気脱イオン化工
程は、イオン濃縮区画と交互に配置されているイオン消
耗区画を含む。イオン消耗区画は交互にあるアニオン透
過膜及びカチオン透過膜によって画定され、これらの膜
はイオン消耗区画とイオン濃縮区画との間の漏れを防止
するために封止されている。イオン消耗区画は、アニオ
ン樹脂ビーズとカチオン樹脂ビーズとの混合物を含み、
それらのビーズは水からイオンをイオン濃縮区画に移動
することを促進する。交互のイオン消耗区画はアノード
及びカソードの間に配置される。浄化されるべき水はイ
オン消耗区画に送られ、一方、イオン消耗区画からのイ
オンを受け取るのに用いる水はイオン濃縮区画に送られ
る。操作中、電圧がアノード及びカソードに印加され、
この印加電圧はイオンをイオン消耗区画中の水からアニ
オン透過膜及びカチオン透過膜を通じてイオン濃縮区画
内の流水に移動させることを促す。電気脱イオン化工程
において、水から取り出されたイオンは膜または樹脂ビ
ーズにより保持されないが、イオン濃縮区画を通る水に
よって取り出される。さらに、イオン種はイオン交換樹
脂からイオン透過膜へ急速に移動するため、電気脱イオ
ン化工程では希薄（イオン消耗）区域において樹脂から
の抽出物は除去される。従って、電気脱イオン化工程は
樹脂粒子または膜を交換しまたは再生することを要せず
連続的に操作することが出来る。
（UV）処理工程に、次いで電気脱イオン化工程に連続的
に送られる。UV処理工程において、入ってくる水を、紫
外線、例えば、150〜300nm、好ましくは180〜190nmの波
長で、有機物の酸化を促進する時間、少なくとも約20秒
間露出する。この発明に従い、処理水中の有機物は下流
の電気脱イオン化工程で容易に水から除去される生成物
に変化することがわかった。UV処理水は、UV処理工程か
らの流出水中に存在するイオン及びTOCを除去するため
に、電気脱イオン化工程に送られる。電気脱イオン化工
程は、イオン濃縮区画と交互に配置されているイオン消
耗区画を含む。イオン消耗区画は交互にあるアニオン透
過膜及びカチオン透過膜によって画定され、これらの膜
はイオン消耗区画とイオン濃縮区画との間の漏れを防止
するために封止されている。イオン消耗区画は、アニオ
ン樹脂ビーズとカチオン樹脂ビーズとの混合物を含み、
それらのビーズは水からイオンをイオン濃縮区画に移動
することを促進する。交互のイオン消耗区画はアノード
及びカソードの間に配置される。浄化されるべき水はイ
オン消耗区画に送られ、一方、イオン消耗区画からのイ
オンを受け取るのに用いる水はイオン濃縮区画に送られ
る。操作中、電圧がアノード及びカソードに印加され、
この印加電圧はイオンをイオン消耗区画中の水からアニ
オン透過膜及びカチオン透過膜を通じてイオン濃縮区画
内の流水に移動させることを促す。電気脱イオン化工程
において、水から取り出されたイオンは膜または樹脂ビ
ーズにより保持されないが、イオン濃縮区画を通る水に
よって取り出される。さらに、イオン種はイオン交換樹
脂からイオン透過膜へ急速に移動するため、電気脱イオ
ン化工程では希薄（イオン消耗）区域において樹脂から
の抽出物は除去される。従って、電気脱イオン化工程は
樹脂粒子または膜を交換しまたは再生することを要せず
連続的に操作することが出来る。
第１図を参照するに、浄化される水10、例えば、水道
水または濾過された脱イオン水は、水中の有機物が酸化
される紫外線照射工程12に送られる。かかる水は150〜3
00nmの波長を有する紫外線に20〜60秒間露出される。工
程12の液体生成物14は電気脱イオン化工程16に向かい、
そこでイオン種並びに有機物は浄化されるべき水から除
去されて濃縮物流18に送られる。電気脱イオン化工程の
生成水20は有機物がない。有機物は紫外線照射された後
に、電気脱イオン化の際にイオン透過膜を通過すること
ができる形態である。
水または濾過された脱イオン水は、水中の有機物が酸化
される紫外線照射工程12に送られる。かかる水は150〜3
00nmの波長を有する紫外線に20〜60秒間露出される。工
程12の液体生成物14は電気脱イオン化工程16に向かい、
そこでイオン種並びに有機物は浄化されるべき水から除
去されて濃縮物流18に送られる。電気脱イオン化工程の
生成水20は有機物がない。有機物は紫外線照射された後
に、電気脱イオン化の際にイオン透過膜を通過すること
ができる形態である。
次いで生成水の流れは限外濾過工程24に送られて水中
の微生物が除去され、保留流れ26と、殺菌され且つ有機
物がなく且つ脱イオン化された生成水流28とを生成する
ことができる。限外濾過工程24は本発明においては本質
的ではない。もし望むならば、水質を向上するために、
他の水処理工程、例えば、濾過、オゾン化または塩素化
工程を加えることが出来る。
の微生物が除去され、保留流れ26と、殺菌され且つ有機
物がなく且つ脱イオン化された生成水流28とを生成する
ことができる。限外濾過工程24は本発明においては本質
的ではない。もし望むならば、水質を向上するために、
他の水処理工程、例えば、濾過、オゾン化または塩素化
工程を加えることが出来る。
第2A、2B、2C及び第2D図を参照すると、紫外線水処理
装置13は二つの殺菌槽15を含み、それらは各々、入口17
及び出口19を備える。複数の紫外線ランプ装置21は槽15
内に配置され、電力供給源33に連結する端部プレート25
に固定されている。第2C図中に見られるように、紫外線
ランプ装置21は紫外線ランプ27、石英管29及び電気結線
31を含む。使用中、紫外線ランプ27は点灯し、水は入口
17、殺菌槽15及び電気脱イオン化工程16に向う出口19を
通じて送られる。
装置13は二つの殺菌槽15を含み、それらは各々、入口17
及び出口19を備える。複数の紫外線ランプ装置21は槽15
内に配置され、電力供給源33に連結する端部プレート25
に固定されている。第2C図中に見られるように、紫外線
ランプ装置21は紫外線ランプ27、石英管29及び電気結線
31を含む。使用中、紫外線ランプ27は点灯し、水は入口
17、殺菌槽15及び電気脱イオン化工程16に向う出口19を
通じて送られる。
本発明の第１の特定の具体例においては、電気脱イオ
ン化工程は1986年12月30日に特許された米国特許第4632
745号中に開示された方法及び装置により実施される。
同特許に記載されたように、電気脱イオン化装置は、複
数段の電気脱イオン化副装置から構成され、各副装置は
アノード、カソード及びそれらのための区画と、一連の
濃縮区画と、アニオン交換樹脂及びカチオン交換樹脂の
混合物を含む一連の消耗区画とから構成される。消耗区
画は、イオン交換樹脂混合物を収容した各々約４インチ
（10cm）またはそれ以下、好ましくは約0.5〜1.5インチ
（1.3〜3.6cm）の幅を有する独立した個別の複数の副区
画から構成される。これらの個別の副区画はアニオン透
過膜及びカチオン透過膜の両方を、消耗区画の外周と、
消耗区画の厚さを横切ってそして全長に沿って伸びるリ
ブとに接着等により固着することにより形成され、それ
によって各副区画は一対のリブ、アニオン透過交換膜及
びカチオン透過交換膜により画定される。この具体例に
おいて、消耗区画の厚さ及び幅は電気脱イオン化装置の
有効な運転を達成するのに重要であることがわかった。
副区画内にある固形のイオン交換材料は、リブ及びイオ
ン透過膜によって副区画間の移動を抑制されている。代
表的な好適な固形のイオン交換材料は繊維またはビーズ
等を含む。イオン交換ビーズを用いるときは、典型的な
ビーズ直径は約0.04インチ（1.0mm）またはそれ以下で
あり、好ましくは約0.033〜約0.012インチ（0.8〜0.3m
m）である。
ン化工程は1986年12月30日に特許された米国特許第4632
745号中に開示された方法及び装置により実施される。
同特許に記載されたように、電気脱イオン化装置は、複
数段の電気脱イオン化副装置から構成され、各副装置は
アノード、カソード及びそれらのための区画と、一連の
濃縮区画と、アニオン交換樹脂及びカチオン交換樹脂の
混合物を含む一連の消耗区画とから構成される。消耗区
画は、イオン交換樹脂混合物を収容した各々約４インチ
（10cm）またはそれ以下、好ましくは約0.5〜1.5インチ
（1.3〜3.6cm）の幅を有する独立した個別の複数の副区
画から構成される。これらの個別の副区画はアニオン透
過膜及びカチオン透過膜の両方を、消耗区画の外周と、
消耗区画の厚さを横切ってそして全長に沿って伸びるリ
ブとに接着等により固着することにより形成され、それ
によって各副区画は一対のリブ、アニオン透過交換膜及
びカチオン透過交換膜により画定される。この具体例に
おいて、消耗区画の厚さ及び幅は電気脱イオン化装置の
有効な運転を達成するのに重要であることがわかった。
副区画内にある固形のイオン交換材料は、リブ及びイオ
ン透過膜によって副区画間の移動を抑制されている。代
表的な好適な固形のイオン交換材料は繊維またはビーズ
等を含む。イオン交換ビーズを用いるときは、典型的な
ビーズ直径は約0.04インチ（1.0mm）またはそれ以下で
あり、好ましくは約0.033〜約0.012インチ（0.8〜0.3m
m）である。
電気脱イオン化装置は一または複数段の副装置を含む
ことが出来る。各々の副装置において、アノードは消耗
及び濃縮区画のスタック（積み重ね）の端部に位置し、
かかる端部はカソードが位置する端部と反対側にある。
各アノード及びカソードには、隣接する電極スペーサー
及びイオン透過膜が備えられ、電解液は電極スペーサー
を通る。各々の副装置の残りの部分は本文中に説明した
ように構成された一連の交互の消耗及び濃縮区画から構
成される。消耗区画中の第１の液体から濃縮区画中の第
２の液体へのイオンの取出しを実行するために、イオン
が消耗されるべき液体は各副装置の各々の消耗区画に並
列に通すことができそして第２の液体は各副装置におい
て並列に各々の濃縮区画に通すことが出来る。複数の副
装置が用いられるときは、上流の副装置の消耗区画から
取り出された液体は次の隣接する下流の副装置中の消耗
区画に連続的に差し向けることができる。同様に、上流
側の副装置の濃縮区画から取り出された液体を連続して
次の隣接する下流の副装置における濃縮区画に向けるこ
とが出来る。電解液を電気脱イオン化装置中の各々の電
極に隣接するスペーサに通し、次いで電気脱イオン化装
置から取り出すことができる。
ことが出来る。各々の副装置において、アノードは消耗
及び濃縮区画のスタック（積み重ね）の端部に位置し、
かかる端部はカソードが位置する端部と反対側にある。
各アノード及びカソードには、隣接する電極スペーサー
及びイオン透過膜が備えられ、電解液は電極スペーサー
を通る。各々の副装置の残りの部分は本文中に説明した
ように構成された一連の交互の消耗及び濃縮区画から構
成される。消耗区画中の第１の液体から濃縮区画中の第
２の液体へのイオンの取出しを実行するために、イオン
が消耗されるべき液体は各副装置の各々の消耗区画に並
列に通すことができそして第２の液体は各副装置におい
て並列に各々の濃縮区画に通すことが出来る。複数の副
装置が用いられるときは、上流の副装置の消耗区画から
取り出された液体は次の隣接する下流の副装置中の消耗
区画に連続的に差し向けることができる。同様に、上流
側の副装置の濃縮区画から取り出された液体を連続して
次の隣接する下流の副装置における濃縮区画に向けるこ
とが出来る。電解液を電気脱イオン化装置中の各々の電
極に隣接するスペーサに通し、次いで電気脱イオン化装
置から取り出すことができる。
上記の第１の特定の具体例の消耗区画中の副区画は、
長期間に渡ってイオン消耗に関する高い効率を維持する
ために調節された厚さ及び幅を有する。副区画の厚さは
約0.25〜約0.05インチ（0.635〜0.127cm）好ましくは約
0.06〜約0.125インチ（0.152〜0.318cm）にすべきであ
る。副区画の幅は0.3〜４インチ（0.76〜10cm）、好ま
しくは約0.5〜約1.5インチ（1.27〜3.81cm）にすべきで
ある。実用的な構造及び流体圧力損失を考慮することに
より指摘されたもの以外に区画の長さの制限はない。明
らかに、副区画の長さが長い程、液体からのイオン除去
の程度が大きい。一般に、副区画の長さは約５〜約70イ
ンチ（12.7〜177.8cm）である。特定のアニオンまたは
特定のカチオンだけを除去したいときは、100％の適当
なイオン交換材料を用いる。通常、浄化された液体生成
物を製造するために、カチオンとアニオンの両方を除去
することが望まれる。ビーズのような強酸−塩基樹脂材
料を用いるときはカチオン交換樹脂樹脂ビーズに対する
アニオン交換樹脂ビーズの比は約60〜40容量％である。
消耗区画内で副区画構造を用いるときは、消耗区画を通
じる液体のチャネリング（局部流れ）を回避しつつ、液
体及びビーズの有効な混合が達成される。従って、消耗
区画中の液体及びイオンとビーズ中のイオンとの有効な
交換の達成されて、消耗区画内の液体からイオンが除去
される。さらに、上記のような副区画の形態を制御する
ことによって、所望の液体の純度を達成するためには、
電気脱イオン化装置用の比較的低いエネルギーで足り
る。
長期間に渡ってイオン消耗に関する高い効率を維持する
ために調節された厚さ及び幅を有する。副区画の厚さは
約0.25〜約0.05インチ（0.635〜0.127cm）好ましくは約
0.06〜約0.125インチ（0.152〜0.318cm）にすべきであ
る。副区画の幅は0.3〜４インチ（0.76〜10cm）、好ま
しくは約0.5〜約1.5インチ（1.27〜3.81cm）にすべきで
ある。実用的な構造及び流体圧力損失を考慮することに
より指摘されたもの以外に区画の長さの制限はない。明
らかに、副区画の長さが長い程、液体からのイオン除去
の程度が大きい。一般に、副区画の長さは約５〜約70イ
ンチ（12.7〜177.8cm）である。特定のアニオンまたは
特定のカチオンだけを除去したいときは、100％の適当
なイオン交換材料を用いる。通常、浄化された液体生成
物を製造するために、カチオンとアニオンの両方を除去
することが望まれる。ビーズのような強酸−塩基樹脂材
料を用いるときはカチオン交換樹脂樹脂ビーズに対する
アニオン交換樹脂ビーズの比は約60〜40容量％である。
消耗区画内で副区画構造を用いるときは、消耗区画を通
じる液体のチャネリング（局部流れ）を回避しつつ、液
体及びビーズの有効な混合が達成される。従って、消耗
区画中の液体及びイオンとビーズ中のイオンとの有効な
交換の達成されて、消耗区画内の液体からイオンが除去
される。さらに、上記のような副区画の形態を制御する
ことによって、所望の液体の純度を達成するためには、
電気脱イオン化装置用の比較的低いエネルギーで足り
る。
第３図を参照して、上記第１の特定の具体例の種々の
区画中の液体の流路を説明する。浄化されるべき液体は
入口40に入り、消耗区画42を通じて送られ、そして出口
46から回収される。濃縮液は入口48を通り濃縮区画50に
送られ、出口54から出る。液体電解液は入口64から電極
区画56及び58を通じて循環され、そして出口66から排出
して捨てられる。
区画中の液体の流路を説明する。浄化されるべき液体は
入口40に入り、消耗区画42を通じて送られ、そして出口
46から回収される。濃縮液は入口48を通り濃縮区画50に
送られ、出口54から出る。液体電解液は入口64から電極
区画56及び58を通じて循環され、そして出口66から排出
して捨てられる。
電気脱イオン化装置はこのプロセスの間、消耗区画中
の水を分極してそこで水素及び水酸イオンを形成する条
件下で周期的に運転される。一般的には約1.5ボルト／
セル対の運転電圧で水の分極を実行する。水素イオンは
選択的に消耗区画からカチオン透過膜を通じて取り出さ
れ、それによって濃縮区画中の水のpHが約５またはそれ
未満に低下する。このように運転することによって、濃
縮区画中に形成されたスケールは溶解される。そしてア
ノード区画からの低pH流出物を、そこに形成されたスケ
ールを溶解するためにカソード区画中に向かわせること
が出来る。この工程の間、消耗区画からの生成物はその
上昇したpHのために排出される。このスケール除去工程
の間に形成される電極区画からの流出物は排出される。
ついで正規の運転電圧に回復され、そして消耗区画から
の生成物が回収される。
の水を分極してそこで水素及び水酸イオンを形成する条
件下で周期的に運転される。一般的には約1.5ボルト／
セル対の運転電圧で水の分極を実行する。水素イオンは
選択的に消耗区画からカチオン透過膜を通じて取り出さ
れ、それによって濃縮区画中の水のpHが約５またはそれ
未満に低下する。このように運転することによって、濃
縮区画中に形成されたスケールは溶解される。そしてア
ノード区画からの低pH流出物を、そこに形成されたスケ
ールを溶解するためにカソード区画中に向かわせること
が出来る。この工程の間、消耗区画からの生成物はその
上昇したpHのために排出される。このスケール除去工程
の間に形成される電極区画からの流出物は排出される。
ついで正規の運転電圧に回復され、そして消耗区画から
の生成物が回収される。
電気脱イオン化装置の最初の特定の具体例では、逆洗
（backwashing）を生じさせることにより装置内特に消
耗区画内に保持された小さな粒子を取り出すことが出来
る。副区画への入口は該区画中のイオン交換樹脂の寸法
よりも小さいので、一層小さい粒子だけがそこから逆洗
の間に取り出される。逆洗は、単に、浄化液を通常用い
る液体出口から装置内に送ること及び浄化液を通常用い
る液体入口を通じて取り出すことからなる。
（backwashing）を生じさせることにより装置内特に消
耗区画内に保持された小さな粒子を取り出すことが出来
る。副区画への入口は該区画中のイオン交換樹脂の寸法
よりも小さいので、一層小さい粒子だけがそこから逆洗
の間に取り出される。逆洗は、単に、浄化液を通常用い
る液体出口から装置内に送ること及び浄化液を通常用い
る液体入口を通じて取り出すことからなる。
操作差圧、典型的には約5psig（0.35kg/cm2ゲージ）
までの圧力に耐える強度を有する任意のアニオン透過膜
またはカチオン透過膜を本発明に用いることが出来る。
副区画を形成するリブに対して膜を封止すると一層高い
運転圧力の使用が許容され、またそれによって組立体の
強度が増加するので、従来装置が改善される。代表的な
好適なアニオン透過膜は以下のものを含む。均質なウェ
ブで支持したスルホン酸または第４級アンモニウム官能
基を基にしたスチレン−ジビニルベンゼンであって、識
別標識CR61−CZL−386及びAR103−QZL−386の下でIonic
s社から販売されているもの；不均一なウェブで支持さ
れた、ポリビニリデンフルオリドのバインダー中スチレ
ン−ジビニルベンゼンを基質した樹脂であって、指標MC
−3470及びMA−3475の下でSybron/Ionacから販売されて
いるもの;Raiporeの名でRAI Research Corporationから
販売されている、均質なタイプの支持されていない、ポ
リエチレンシートのスルホネート化されたスチレン及び
第４級化したビニルベンジルアミンがグラフトしたも
の;Aciplexの名前でAsahi Chemical Industry,Ltdによ
り販売されている、スルホン酸または第４級アンモニウ
ム官能基を基にした均質なタイプのウェブ支持スチレン
−ジビニルベンゼン。
までの圧力に耐える強度を有する任意のアニオン透過膜
またはカチオン透過膜を本発明に用いることが出来る。
副区画を形成するリブに対して膜を封止すると一層高い
運転圧力の使用が許容され、またそれによって組立体の
強度が増加するので、従来装置が改善される。代表的な
好適なアニオン透過膜は以下のものを含む。均質なウェ
ブで支持したスルホン酸または第４級アンモニウム官能
基を基にしたスチレン−ジビニルベンゼンであって、識
別標識CR61−CZL−386及びAR103−QZL−386の下でIonic
s社から販売されているもの；不均一なウェブで支持さ
れた、ポリビニリデンフルオリドのバインダー中スチレ
ン−ジビニルベンゼンを基質した樹脂であって、指標MC
−3470及びMA−3475の下でSybron/Ionacから販売されて
いるもの;Raiporeの名でRAI Research Corporationから
販売されている、均質なタイプの支持されていない、ポ
リエチレンシートのスルホネート化されたスチレン及び
第４級化したビニルベンジルアミンがグラフトしたも
の;Aciplexの名前でAsahi Chemical Industry,Ltdによ
り販売されている、スルホン酸または第４級アンモニウ
ム官能基を基にした均質なタイプのウェブ支持スチレン
−ジビニルベンゼン。
電気脱イオン化装置のすべてまたは任意の一つの副装
置からの生成水の導電率を測定することによって、そし
てプロセス電圧、液体流量、温度、圧力及び従って電流
を含むプロセスパラメーターを調節することによって制
御することが出来る。
置からの生成水の導電率を測定することによって、そし
てプロセス電圧、液体流量、温度、圧力及び従って電流
を含むプロセスパラメーターを調節することによって制
御することが出来る。
以下に電気脱イオン化装置の脱イオン化を制御する二
つの方法を記載する。該方法を別々にまたは単一若しく
は複数の電気的副装置にわけられた電気脱イオン化装置
において組み合わせて用いることが出来る。第１の方法
では、供給水の抵抗及び温度を感知し、それを用いて適
当なセル電圧を印加することにより液体を脱イオン化
し、所望成分塩を除去する。
つの方法を記載する。該方法を別々にまたは単一若しく
は複数の電気的副装置にわけられた電気脱イオン化装置
において組み合わせて用いることが出来る。第１の方法
では、供給水の抵抗及び温度を感知し、それを用いて適
当なセル電圧を印加することにより液体を脱イオン化
し、所望成分塩を除去する。
第２の方法では、生成物の抵抗及び温度を感知して、
それを用いて各副装置の電圧を制御して所望の質の水を
生成する。このタイプの電圧制御を用いれば予め選択さ
れた質の生成水を提供することが出来る。
それを用いて各副装置の電圧を制御して所望の質の水を
生成する。このタイプの電圧制御を用いれば予め選択さ
れた質の生成水を提供することが出来る。
２段式電気脱イオン化装置の例を以下に掲げる。第１
段の副装置は供給水の質に基き可変電圧（セル当たり約
0.5〜2.0ボルト）で運転され、該電圧は予め決定された
抵抗／温度／塩除去％の関係を用いることによって約70
〜80％塩の除去を達成するのに適する。この自動的に印
加された電圧は分極点未満での操作を可能にし、従っ
て、スケーリングを伴わずに有効な運転を保証する。第
２段の副装置は生成水の水質に基き可変電圧（セル対当
たり約0.5〜2.0ボルト）で運転され、それは予め選択さ
れた水質の水を提供するのに適する。第２段の副装置へ
の供給水は第１段の副装置からの生成水であるので、第
２段の副装置への供給は一層スケーリングの傾向が少な
い。この理由のため、第２段における分極は可能にな
り、従って電圧は要求される生成水質をもたらす任意の
程度に変えることができる。
段の副装置は供給水の質に基き可変電圧（セル当たり約
0.5〜2.0ボルト）で運転され、該電圧は予め決定された
抵抗／温度／塩除去％の関係を用いることによって約70
〜80％塩の除去を達成するのに適する。この自動的に印
加された電圧は分極点未満での操作を可能にし、従っ
て、スケーリングを伴わずに有効な運転を保証する。第
２段の副装置は生成水の水質に基き可変電圧（セル対当
たり約0.5〜2.0ボルト）で運転され、それは予め選択さ
れた水質の水を提供するのに適する。第２段の副装置へ
の供給水は第１段の副装置からの生成水であるので、第
２段の副装置への供給は一層スケーリングの傾向が少な
い。この理由のため、第２段における分極は可能にな
り、従って電圧は要求される生成水質をもたらす任意の
程度に変えることができる。
本発明の第２の特定の具体例においては、電気脱イオ
ン化工程はアノードとカソード間に蛇行流れを生じさせ
るように運転することができる。すなわち、本発明の第
２の特定の具体例においては、入口及び出口手段を備え
た複数の消耗区画が設けられ、浄化されるべき水は、各
段の副装置に設けた複数組のアノード及びカソードの間
に形成された少なくとも２つの消耗区画を流通するよう
になっている。本発明のこの具体例の複数路の方法は、
浄化されるべき水が各段の副装置における複数の消耗区
画の結合長に等しい長さを有する一つの消耗区画に送ら
れる方法と比較して、改善されたイオン除去の効率が達
成される。また、消耗区画はイオン交換樹脂混合物が上
記の寸法の独立の不連続の副区画に収容されるように形
成される。
ン化工程はアノードとカソード間に蛇行流れを生じさせ
るように運転することができる。すなわち、本発明の第
２の特定の具体例においては、入口及び出口手段を備え
た複数の消耗区画が設けられ、浄化されるべき水は、各
段の副装置に設けた複数組のアノード及びカソードの間
に形成された少なくとも２つの消耗区画を流通するよう
になっている。本発明のこの具体例の複数路の方法は、
浄化されるべき水が各段の副装置における複数の消耗区
画の結合長に等しい長さを有する一つの消耗区画に送ら
れる方法と比較して、改善されたイオン除去の効率が達
成される。また、消耗区画はイオン交換樹脂混合物が上
記の寸法の独立の不連続の副区画に収容されるように形
成される。
第２の特定の具体例において、電気脱イオン化装置は
一つまたは複数段の副装置を含むことが出来る。各々の
副装置において、上記のように、アノードはカソードが
位置する消耗及び濃縮区画のスタックの反対側の端部に
位置する。消耗されるべき液体中のイオンは、消耗区画
中の第１の液体からイオンを濃縮区画中の第２の液体に
取り出すことを実行するために各段の副装置における各
消耗区画に並列に送ることができる。いずれにしても、
この具体例において浄化すべき液体は各々の副装置の少
なくとも二つの消耗区画に送られる。消耗区画内の流れ
の方向は臨界的でなくそして隣接する区画の流れと同方
向または反対方向にすることが出来る。複数段の副装置
が用いられるときは、上流側の副装置の消耗区画から取
り出された液体は次の隣接する下流側の副装置の消耗区
画に直列に差し向けることが出来る。あるいは、供給水
は第２段の副装置を構成する消耗区画で向流配置にして
流すことができる。電解液を電気的イオン化装置中の各
々の電極に隣接するスペーサーに通すことが出来る。
一つまたは複数段の副装置を含むことが出来る。各々の
副装置において、上記のように、アノードはカソードが
位置する消耗及び濃縮区画のスタックの反対側の端部に
位置する。消耗されるべき液体中のイオンは、消耗区画
中の第１の液体からイオンを濃縮区画中の第２の液体に
取り出すことを実行するために各段の副装置における各
消耗区画に並列に送ることができる。いずれにしても、
この具体例において浄化すべき液体は各々の副装置の少
なくとも二つの消耗区画に送られる。消耗区画内の流れ
の方向は臨界的でなくそして隣接する区画の流れと同方
向または反対方向にすることが出来る。複数段の副装置
が用いられるときは、上流側の副装置の消耗区画から取
り出された液体は次の隣接する下流側の副装置の消耗区
画に直列に差し向けることが出来る。あるいは、供給水
は第２段の副装置を構成する消耗区画で向流配置にして
流すことができる。電解液を電気的イオン化装置中の各
々の電極に隣接するスペーサーに通すことが出来る。
本発明の第３の特定の具体例において、電気脱イオン
化装置の各副装置は、アノード区画、カソード区画及び
一連のイオン消耗区画と交互にある一連のイオン濃縮区
画を含む。濃縮区画と消耗区画の各々はアニオン交換樹
脂とカチオン交換樹脂の混合物のような固形のイオン交
換材料を含む。濃縮及び消耗区画は、イオン交換樹脂混
合物が各々約４インチ（10cm）またはそれ以下、好まし
くは約0.5〜1.5インチ（1.27〜3.81cm）の幅を有する独
立の不連続の副区画内に収容されるように形成される。
不連続の副区画は、アニオン透過膜及びカチオン透過膜
の両方が消耗及び濃縮区画の外周並びに濃縮区画及び消
耗区画の厚さ方向を横切って且つ長さに沿って伸びるリ
ブに接合するように固定されて形成され、従って、各々
の区画は一対のリブ、アニオン透過膜及びカチオン透過
膜により画定される。
化装置の各副装置は、アノード区画、カソード区画及び
一連のイオン消耗区画と交互にある一連のイオン濃縮区
画を含む。濃縮区画と消耗区画の各々はアニオン交換樹
脂とカチオン交換樹脂の混合物のような固形のイオン交
換材料を含む。濃縮及び消耗区画は、イオン交換樹脂混
合物が各々約４インチ（10cm）またはそれ以下、好まし
くは約0.5〜1.5インチ（1.27〜3.81cm）の幅を有する独
立の不連続の副区画内に収容されるように形成される。
不連続の副区画は、アニオン透過膜及びカチオン透過膜
の両方が消耗及び濃縮区画の外周並びに濃縮区画及び消
耗区画の厚さ方向を横切って且つ長さに沿って伸びるリ
ブに接合するように固定されて形成され、従って、各々
の区画は一対のリブ、アニオン透過膜及びカチオン透過
膜により画定される。
第３の特定の具体例に関して、“二重区画”の語は奇
数の透過膜、少なくとも一つの消耗区画及び少なくとも
一つの濃縮区画から形成される区画を意味し、消耗区画
及び濃縮区画は上記のように各々副区画に分割されてい
る。イオン透過膜は、アニオン透過膜及びカチオン透過
膜が二重区画の厚さに沿って交互になるように配置され
る。従って、二重区画は、奇数のイオン透過膜のうち、
アニオン透過膜よりも一つ多いカチオン透過膜を含むこ
とができ、あるいはカチオン透過膜よりも一つ多いアニ
オン透過膜を含むことができる。本発明に従えば、二重
区画構造はリブとイオン透過膜により副区画内に位置し
た固形のイオン交換材料の存在によって、液体生成物の
一部を排出させることを要しない方法で電極の極性を逆
にすることが出来る。代表的な好適な固形のイオン交換
材料は繊維、織物、ビーズ等を含む。イオン交換ビーズ
を用いるときは、典型的なビーズ直径は約0.04インチ
（1.0mm）またはそれ未満であり、通常約0.012〜約0.03
3インチ（0.3〜0.8mm）である。樹脂ビーズ混合物を用
いるときは、カチオン交換ビーズに対するアニオン交換
ビーズの容量比4.0〜0.5を用いることができる。電解液
を電気脱イオン化装置中各々の電極に隣接するスペーサ
ーを通じて送ることができそして電気脱イオン化装置か
ら取り出すことができる。電極に隣接するスペサーから
の電解液は任意に排出する前に少なくとも一つの中性域
に送ることができる。本発明に従えば、電気脱イオン化
装置内、特に電極でのスケール及び有機物の形成は、電
極極性をもとのアノードがカソードになりそしてもとの
カソードがアノードになるように電極の極性を周期的に
逆転することによって防止することができる。電圧極性
が逆転するときは、もとの消耗区画は濃縮区画になりそ
して濃縮区画は消耗区画になる。電極において、任意の
蓄積したスケールはアノードサイクル中に浄化され、任
意の蓄積した有機物はカソードサイクル中に溶解してそ
して取出される。また、濃縮区画に任意に蓄積したスケ
ールは希釈サイクルの初期に溶解しそして排出口に洗い
落される。さらに、希釈サイクル中に蓄積した任意の有
機物汚物は濃縮サイクルの間に増加した塩度の作用によ
り樹脂及び膜から脱着し、排出流れ中に取り出され、従
ってそれらの存在が水質または装置の機能に悪影響を与
えない。
数の透過膜、少なくとも一つの消耗区画及び少なくとも
一つの濃縮区画から形成される区画を意味し、消耗区画
及び濃縮区画は上記のように各々副区画に分割されてい
る。イオン透過膜は、アニオン透過膜及びカチオン透過
膜が二重区画の厚さに沿って交互になるように配置され
る。従って、二重区画は、奇数のイオン透過膜のうち、
アニオン透過膜よりも一つ多いカチオン透過膜を含むこ
とができ、あるいはカチオン透過膜よりも一つ多いアニ
オン透過膜を含むことができる。本発明に従えば、二重
区画構造はリブとイオン透過膜により副区画内に位置し
た固形のイオン交換材料の存在によって、液体生成物の
一部を排出させることを要しない方法で電極の極性を逆
にすることが出来る。代表的な好適な固形のイオン交換
材料は繊維、織物、ビーズ等を含む。イオン交換ビーズ
を用いるときは、典型的なビーズ直径は約0.04インチ
（1.0mm）またはそれ未満であり、通常約0.012〜約0.03
3インチ（0.3〜0.8mm）である。樹脂ビーズ混合物を用
いるときは、カチオン交換ビーズに対するアニオン交換
ビーズの容量比4.0〜0.5を用いることができる。電解液
を電気脱イオン化装置中各々の電極に隣接するスペーサ
ーを通じて送ることができそして電気脱イオン化装置か
ら取り出すことができる。電極に隣接するスペサーから
の電解液は任意に排出する前に少なくとも一つの中性域
に送ることができる。本発明に従えば、電気脱イオン化
装置内、特に電極でのスケール及び有機物の形成は、電
極極性をもとのアノードがカソードになりそしてもとの
カソードがアノードになるように電極の極性を周期的に
逆転することによって防止することができる。電圧極性
が逆転するときは、もとの消耗区画は濃縮区画になりそ
して濃縮区画は消耗区画になる。電極において、任意の
蓄積したスケールはアノードサイクル中に浄化され、任
意の蓄積した有機物はカソードサイクル中に溶解してそ
して取出される。また、濃縮区画に任意に蓄積したスケ
ールは希釈サイクルの初期に溶解しそして排出口に洗い
落される。さらに、希釈サイクル中に蓄積した任意の有
機物汚物は濃縮サイクルの間に増加した塩度の作用によ
り樹脂及び膜から脱着し、排出流れ中に取り出され、従
ってそれらの存在が水質または装置の機能に悪影響を与
えない。
電圧極性の逆転の間、イオン除去は極性逆転の間に十
分に急速でないので、区画から回収された液体の一部を
捨てる必要がある。しかしながら、驚くべきことに、本
発明に従えば、新しく形成された消耗区画からのイオン
除去は十分に急速であり、そして逆転後の最初の期間で
は極性の逆転と新しく形成された濃縮流における水質の
劣化との間に遅延時間があり、従って液体生成物をサイ
クル中のでの時点でも捨てる必要はない。換言すると、
新しく形成された消耗または濃縮区画のいずれかまたは
両方からの液体生成物の導電率は該液体生成物の一方の
流れまたは他方の流れまたは両方の流れにおいて許容す
る程に十分に低い。この結果は、新しく形成された消耗
区画から液体生成物の回収を実行するために新しく形成
された消耗区画からの液体生成物の一部を排出口に向か
わせた後、システム流れを逆転するためのバルブ手段及
び管手段の必要性を減じるので、きわめて望ましい。ま
た、本発明に従う極性の逆転は高品質の製品の連続的な
回収を可能にし、関連したポンプ容量を有する保持タン
クシステムの従来装置の必要性を減じる。
分に急速でないので、区画から回収された液体の一部を
捨てる必要がある。しかしながら、驚くべきことに、本
発明に従えば、新しく形成された消耗区画からのイオン
除去は十分に急速であり、そして逆転後の最初の期間で
は極性の逆転と新しく形成された濃縮流における水質の
劣化との間に遅延時間があり、従って液体生成物をサイ
クル中のでの時点でも捨てる必要はない。換言すると、
新しく形成された消耗または濃縮区画のいずれかまたは
両方からの液体生成物の導電率は該液体生成物の一方の
流れまたは他方の流れまたは両方の流れにおいて許容す
る程に十分に低い。この結果は、新しく形成された消耗
区画から液体生成物の回収を実行するために新しく形成
された消耗区画からの液体生成物の一部を排出口に向か
わせた後、システム流れを逆転するためのバルブ手段及
び管手段の必要性を減じるので、きわめて望ましい。ま
た、本発明に従う極性の逆転は高品質の製品の連続的な
回収を可能にし、関連したポンプ容量を有する保持タン
クシステムの従来装置の必要性を減じる。
さらに、カソード及びアノード膜のような表面上にス
ケールが直ちに局在化して形成されるのを防止するため
に、極性の逆転の時間を短くすることが望まれる。しか
しながら、局在化したスケーリングは濃縮流れ及び／ま
たは電極流れにおけるイオン交換体のpH緩衝作用によっ
て極小化される。従って、極性の逆転の時間を伸ばして
平均して一層純粋な生成物もたらすことができる。消耗
及び濃縮区画の副区画は、長期間に渡ってイオン消耗の
高い効率を維持するために上記の制御された厚さ及び幅
を有する。
ケールが直ちに局在化して形成されるのを防止するため
に、極性の逆転の時間を短くすることが望まれる。しか
しながら、局在化したスケーリングは濃縮流れ及び／ま
たは電極流れにおけるイオン交換体のpH緩衝作用によっ
て極小化される。従って、極性の逆転の時間を伸ばして
平均して一層純粋な生成物もたらすことができる。消耗
及び濃縮区画の副区画は、長期間に渡ってイオン消耗の
高い効率を維持するために上記の制御された厚さ及び幅
を有する。
生成物流は上記の装置と本質的に同じ物理的構造を有
するが極性逆転用装置のない装置に向けて流すことによ
り10メガオームまたはそれより良好な水質の水を生成す
ることができる。本発明の生成物の水は高純度であるの
で、この下流工程で極性の逆転を行う装置を用いる必要
がない。
するが極性逆転用装置のない装置に向けて流すことによ
り10メガオームまたはそれより良好な水質の水を生成す
ることができる。本発明の生成物の水は高純度であるの
で、この下流工程で極性の逆転を行う装置を用いる必要
がない。
第６図を参照すると、浄化すべき水は入口30に入り、
消耗区画32、消耗区画34を通じて送られついで出口36か
ら回収される。濃縮液は入口38に送られ、濃縮区画40及
び42を通じて出口44に送られ排出される。液体の電解液
は、入口54から電極区画46、48、50及び52を通じて循環
されそして出口36を通じては排出のために捨てられる。
第６図に示したモードで運転するときは、電極区画46及
び50はカソードを含みそして電極区画48及び52はアノー
ドを含む。
消耗区画32、消耗区画34を通じて送られついで出口36か
ら回収される。濃縮液は入口38に送られ、濃縮区画40及
び42を通じて出口44に送られ排出される。液体の電解液
は、入口54から電極区画46、48、50及び52を通じて循環
されそして出口36を通じては排出のために捨てられる。
第６図に示したモードで運転するときは、電極区画46及
び50はカソードを含みそして電極区画48及び52はアノー
ドを含む。
第７図を参照すると、電極の極性は電極46及び50がア
ノードを構成しそして電極48及び52がカソードを構成す
るように逆転してそこで液体電解液は入口54から循環し
てそして出口56を通じて排出口に捨てられる。極性の逆
転のために、第６図の消耗区画32はここでは濃縮区画37
になり、第６図の消耗区画34は濃縮区画35になる。同様
に、第６図の濃縮区画40及び42は消耗区画41及び43にな
る。従って、第６図の生成物出口36は排出流れ37にな
り、一方、第６図の排出流れ44は生成物流れ45になる。
ノードを構成しそして電極48及び52がカソードを構成す
るように逆転してそこで液体電解液は入口54から循環し
てそして出口56を通じて排出口に捨てられる。極性の逆
転のために、第６図の消耗区画32はここでは濃縮区画37
になり、第６図の消耗区画34は濃縮区画35になる。同様
に、第６図の濃縮区画40及び42は消耗区画41及び43にな
る。従って、第６図の生成物出口36は排出流れ37にな
り、一方、第６図の排出流れ44は生成物流れ45になる。
第８図を参照すると、二重区画の配置が示されてお
り、各々上記のようにスペサー58及び60により分離され
且つそれに結合された二つカチオン透過膜62及び64とア
ニオン透過膜66とを含む。電極69の極性が負のときは、
スペサー58を含む区画はイオン消耗区画であり、一方、
スペサー60を含む区画はイオン濃縮区画である。
り、各々上記のようにスペサー58及び60により分離され
且つそれに結合された二つカチオン透過膜62及び64とア
ニオン透過膜66とを含む。電極69の極性が負のときは、
スペサー58を含む区画はイオン消耗区画であり、一方、
スペサー60を含む区画はイオン濃縮区画である。
電極69の極性が正のときは、電極71の極性は負であ
り、スペサー58を含む区画はイオン濃縮区画になり、ス
ペサー60を含む区画はイオン消耗区画になる。58及び60
を通るイオン消耗区画及び濃縮区画用の液体は第８図に
見られるように直列にまたは第９図中に見られるように
並列にさらに並列と直列を組合わせて送ることができ
る。第８図に示したように二重構造はスクリーン73を含
む中性域67により分離される。中性域67は単に隣接する
二重区画の膜間の接触を防止する作用をする。中性域67
用の液体はかかる域を直列または並列に流すことがで
き、排出口に向けることができまたは排出口に送る前に
アノードまたはカソード区画に送ることもできる。
り、スペサー58を含む区画はイオン濃縮区画になり、ス
ペサー60を含む区画はイオン消耗区画になる。58及び60
を通るイオン消耗区画及び濃縮区画用の液体は第８図に
見られるように直列にまたは第９図中に見られるように
並列にさらに並列と直列を組合わせて送ることができ
る。第８図に示したように二重構造はスクリーン73を含
む中性域67により分離される。中性域67は単に隣接する
二重区画の膜間の接触を防止する作用をする。中性域67
用の液体はかかる域を直列または並列に流すことがで
き、排出口に向けることができまたは排出口に送る前に
アノードまたはカソード区画に送ることもできる。
第９図を参照すると、二重区画の交互の配置が示さ
れ、第８図に示したような中性領域の必要性が除かれ
る。電極69の極性が負であり、電極71の極性が正のとき
は、スペサー104を含む区画はイオン消耗区画として働
き、スペサー106を含む区画はイオン濃縮区画として働
く。電極69の極性が正であり、電極71の極性が負のとき
は、スペサー104を含む区画はイオン濃縮区画として働
き、スペサー106を含む区画はイオン消耗区画として働
く。第８図に示したタイプの中性域は、もし望むなら
ば、二重区画の間に挿入することができ、そこでは各々
の二重区画は奇数、例えば、３、５、７、９等のイオン
透過膜をカチオン透過膜をアニオン透過膜と交互にして
含む。
れ、第８図に示したような中性領域の必要性が除かれ
る。電極69の極性が負であり、電極71の極性が正のとき
は、スペサー104を含む区画はイオン消耗区画として働
き、スペサー106を含む区画はイオン濃縮区画として働
く。電極69の極性が正であり、電極71の極性が負のとき
は、スペサー104を含む区画はイオン濃縮区画として働
き、スペサー106を含む区画はイオン消耗区画として働
く。第８図に示したタイプの中性域は、もし望むなら
ば、二重区画の間に挿入することができ、そこでは各々
の二重区画は奇数、例えば、３、５、７、９等のイオン
透過膜をカチオン透過膜をアニオン透過膜と交互にして
含む。
［実施例］ 実施例１ この試験の際、第８図に記載した配置を利用して、４
パスの電気脱イオン化モジュールを用いた。消耗及濃縮
区画への供給量は、各々の流れにおいて約0.21/分であ
る。供給組成物は約100ppmのカルシウム、50ppmのマグ
ネシウ、100ppmのナトリウム、40ppmの二炭酸塩、120pp
mの硫酸塩及び90ppmのクロリドである（全て炭酸カルシ
ウムで換算）。供給物の導電率は−0.3のLangelier Sca
ling Index（L.S.I）により約600μmhoであった。印加
したスタック電圧は0.78アンペアで20.8ボルトであっ
た。スタックからの生成水は2.1〜0.7マイクロジーメン
ス/cmに渡り、一方、濃縮物は約1200マイクロジーメン
ス/cmであった。消耗及び濃縮液の水質のデータは逆転
時の最初にまたは時間ゼロ及び最初の５分間の30秒ごと
そしてその後約15分で再び逆転が起こるまでの毎分に渡
って集めらる。消耗サイクル及び濃縮サイクルデータの
両方は別々に集められる。Myron−Ｌ（EPメータ）導電
率メータを用いてデータを得た。満足な結果がまた２パ
スのモジュールで得られた。
パスの電気脱イオン化モジュールを用いた。消耗及濃縮
区画への供給量は、各々の流れにおいて約0.21/分であ
る。供給組成物は約100ppmのカルシウム、50ppmのマグ
ネシウ、100ppmのナトリウム、40ppmの二炭酸塩、120pp
mの硫酸塩及び90ppmのクロリドである（全て炭酸カルシ
ウムで換算）。供給物の導電率は−0.3のLangelier Sca
ling Index（L.S.I）により約600μmhoであった。印加
したスタック電圧は0.78アンペアで20.8ボルトであっ
た。スタックからの生成水は2.1〜0.7マイクロジーメン
ス/cmに渡り、一方、濃縮物は約1200マイクロジーメン
ス/cmであった。消耗及び濃縮液の水質のデータは逆転
時の最初にまたは時間ゼロ及び最初の５分間の30秒ごと
そしてその後約15分で再び逆転が起こるまでの毎分に渡
って集めらる。消耗サイクル及び濃縮サイクルデータの
両方は別々に集められる。Myron−Ｌ（EPメータ）導電
率メータを用いてデータを得た。満足な結果がまた２パ
スのモジュールで得られた。
第10図に示したように、電圧極性が逆転して、新しく
形成された消耗流は600マイクロジーメンス/cmの供給水
により１分以内で1200マイクロジーメンス/cmから６〜
７マイクロジーメンス/cmに変化する。新しく形成され
た濃縮流は、たとえセルにイオンが加えられても、前の
サイクルの電気的再生からの水素イオン及び水酸イオン
容量を有し約30秒間1.5〜15μmhoの水を生成し続ける。
新しく形成された濃縮セル中で高品位水を30秒間追加し
て製造することは、流れの水圧スイッチングを遅延し
て、新しく形成された希釈セルに関して希釈操作を回復
するのに十分な時間をもたらすという利点がある。遅延
スイッチングはまた水の浪費を回避してそして連続流れ
を可能にする。典型的な逆転サイクルは約２分間〜１時
間にすることができ、より普通には約10分間〜20分間で
ある。
形成された消耗流は600マイクロジーメンス/cmの供給水
により１分以内で1200マイクロジーメンス/cmから６〜
７マイクロジーメンス/cmに変化する。新しく形成され
た濃縮流は、たとえセルにイオンが加えられても、前の
サイクルの電気的再生からの水素イオン及び水酸イオン
容量を有し約30秒間1.5〜15μmhoの水を生成し続ける。
新しく形成された濃縮セル中で高品位水を30秒間追加し
て製造することは、流れの水圧スイッチングを遅延し
て、新しく形成された希釈セルに関して希釈操作を回復
するのに十分な時間をもたらすという利点がある。遅延
スイッチングはまた水の浪費を回避してそして連続流れ
を可能にする。典型的な逆転サイクルは約２分間〜１時
間にすることができ、より普通には約10分間〜20分間で
ある。
実施例２ この実施例は、本発明の電気脱イオン化装置により分
離段階において消耗区画を通じる複数のパスを用いて、
分離段階における消耗区画を通じる単一パスを用いる電
気脱イオン化装置と比較して、改良された分離効率が得
られることを立証する。
離段階において消耗区画を通じる複数のパスを用いて、
分離段階における消耗区画を通じる単一パスを用いる電
気脱イオン化装置と比較して、改良された分離効率が得
られることを立証する。
比較試験用につの分離スタックを組み立てる。第１の
スタックは並行に且つ一つの濃縮スペサー及び電極スペ
サーの間に挟まれる二つの26インチ（66cm）長さイオン
消耗セルと一対の電極を含む（第４図参照）。二つの希
釈セルを並行に用いて可能なエラー最小にすることを助
ける。
スタックは並行に且つ一つの濃縮スペサー及び電極スペ
サーの間に挟まれる二つの26インチ（66cm）長さイオン
消耗セルと一対の電極を含む（第４図参照）。二つの希
釈セルを並行に用いて可能なエラー最小にすることを助
ける。
第２のスタックは４つの13インチ（33cm）長の希釈セル
を含み、それらは二つの並行な二つのパス形態を得るよ
うに配置されている（第５図参照）。３つの濃縮スペサ
ーを互いに並行流れの関係に配置して、セルを電極スペ
サー及び電極で結合する。新しい膜及び新しいイオン交
換樹脂を二つのスタック組立て体に用いた。二つのスタ
ックを同じ液体を供給しながら同一タイプの電源により
同時に動作させる。データをほぼ同時に集めた。４つの
シリーズの試験を行ない、試験条件を各々のシリーズの
下に記載した。
を含み、それらは二つの並行な二つのパス形態を得るよ
うに配置されている（第５図参照）。３つの濃縮スペサ
ーを互いに並行流れの関係に配置して、セルを電極スペ
サー及び電極で結合する。新しい膜及び新しいイオン交
換樹脂を二つのスタック組立て体に用いた。二つのスタ
ックを同じ液体を供給しながら同一タイプの電源により
同時に動作させる。データをほぼ同時に集めた。４つの
シリーズの試験を行ない、試験条件を各々のシリーズの
下に記載した。
シリーズＡ試験 試験条件：供給液295μmhoの塩化ナトリウム、温度18
℃、電源Condor 9ボルト、１アンペアのカルキュレータ
ー・バッテリー・チャージャー（可変でない）。
℃、電源Condor 9ボルト、１アンペアのカルキュレータ
ー・バッテリー・チャージャー（可変でない）。
D1は26インチ（66cm）長のフローパスからの希釈液を
示し、 C1は26インチ（66cm）長のフローパスからの濃縮液を
示す。
示し、 C1は26インチ（66cm）長のフローパスからの濃縮液を
示す。
D2及びC2は13インチ（33cm）長のフローパスからの希
釈液及び濃縮液を示し、 I1、I2、E1、E2はそれぞれ電流及び電圧を示す。
釈液及び濃縮液を示し、 I1、I2、E1、E2はそれぞれ電流及び電圧を示す。
水回収率％をR1及びR2として表わす。
試験１ 各々のスタックへの供給流れを400ml/分に調節して定
常的な運転における適切なパラメーターは、次のようで
あった。
常的な運転における適切なパラメーターは、次のようで
あった。
I1＝0.9A、E1＝9.4V、 D1＝11.2μmho、C1＝580μmho、 R1＝67％、I2＝0.47A、 E2＝11.2V、D2＝1.5μmho、C2＝1220μmho、R2＝67％で
あり、D2はD1の水質に比べて7.5倍優る。
あり、D2はD1の水質に比べて7.5倍優る。
試験２ 供給流れを300ml/分に調節して試験１と同様に試験し
た。定常的操作での適切なパラメーターは次のようであ
った。
た。定常的操作での適切なパラメーターは次のようであ
った。
I1＝0.73A、E1＝9.7V、D1＝10.0μmho、C1＝600μmho、
R1＝67％、I2＝0.43A、E2＝11.4V、D2＝0.5μmho、C2＝
1450μmho、R2＝77％であり、D2はD1の水質に比べて20
倍優る。
R1＝67％、I2＝0.43A、E2＝11.4V、D2＝0.5μmho、C2＝
1450μmho、R2＝77％であり、D2はD1の水質に比べて20
倍優る。
試験３ 供給流れを500ml/分に調節して試験１と同様にした。
定常的操作の下で適切なパラメーターは次の様であっ
た。
定常的操作の下で適切なパラメーターは次の様であっ
た。
I1＝1.09A、E1＝8.7V、D1＝15.5μmho、C1＝600μmho、
R1＝68％、I2＝0.55A、E2＝10.8V、D2＝2.9μmho、C2＝
1300μmho、R2＝80％であり、D2はD1の水質に比べて５
倍を優る。
R1＝68％、I2＝0.55A、E2＝10.8V、D2＝2.9μmho、C2＝
1300μmho、R2＝80％であり、D2はD1の水質に比べて５
倍を優る。
シリーズＢ試験 試験条件：シリーズＡと同一であるが、conder 12V,Amp
カルキュレーター・バッテリー・チャージャー（可変で
ない）による。
カルキュレーター・バッテリー・チャージャー（可変で
ない）による。
試験４ 各々のスタックに対する供給流れを500ml/分にした。
定常的な運転での適切なパラメーターは、 I1＝1.21A、E1＝10.2V、D1＝14.0μmho、C1＝535μmh
o、R1＝68％、I2＝0.64A、E2＝13.6V、D2＝0.65μmho、
C2＝1350μmho、R2＝78％であり、D2はD1の水質に比べ
て21.5倍優る。
定常的な運転での適切なパラメーターは、 I1＝1.21A、E1＝10.2V、D1＝14.0μmho、C1＝535μmh
o、R1＝68％、I2＝0.64A、E2＝13.6V、D2＝0.65μmho、
C2＝1350μmho、R2＝78％であり、D2はD1の水質に比べ
て21.5倍優る。
試験５ 供給流れを400ml/分に調節して試験４と同様に試験し
た。定常的操作の下での適切なパラメーターは次のよう
であった。
た。定常的操作の下での適切なパラメーターは次のよう
であった。
I1＝1.1A、E1＝12.7V、D1＝10.5μmho、C1＝600μmho、
R1＝68％、I2＝0.59A、E2＝13.9V、D2＝0.3μmho、C2＝
1350μmho、R2＝78％であり、D2はD1の水質に比べて35
倍優る。
R1＝68％、I2＝0.59A、E2＝13.9V、D2＝0.3μmho、C2＝
1350μmho、R2＝78％であり、D2はD1の水質に比べて35
倍優る。
シリーズＣ試験 試験条件：供給液225μmhoの、同じmg/lの塩化ナトリウ
ムとナトリウムビカーボネートの混合物、温度18℃、シ
リーズＡ試験で用いた電源9V、1Amp供給。
ムとナトリウムビカーボネートの混合物、温度18℃、シ
リーズＡ試験で用いた電源9V、1Amp供給。
試験６ 各々のスタックに対する供給流れを400ml/分に調節し
た。定常的な運転での適切なパラメーターは次のようで
あった。
た。定常的な運転での適切なパラメーターは次のようで
あった。
I1＝0.91A、E1＝9.6V、 D1＝6.5μmho、C1＝450μmho、 R1＝68％、I2＝0.46A、 E2＝11.4V、D2＝0.24μmho、C2＝1100μmho、R2＝77％
であり、D2はD1の水質に比べて27倍優る。
であり、D2はD1の水質に比べて27倍優る。
試験７ 各々のスタックへの供給流れを500ml/分に調節した以
外は試験６と同様に試験した。定常条件運転での適切な
パラメーターは次のようであった。
外は試験６と同様に試験した。定常条件運転での適切な
パラメーターは次のようであった。
I1＝0.91A、E1＝9.6V、 D1＝9.0μmho、C1＝485μmho、 R1＝72％、I2＝0.50A、 E2＝11.3V、D2＝1.65μmho、C2＝1000μmho、R2＝78％
であり、D2はD1の水質に比べて5.5倍優る。
であり、D2はD1の水質に比べて5.5倍優る。
試験８ 各々のスタックに対する供給流れを300ml/分に調節し
た以外は試験６と同様に試験した。定常的な条件での適
切なパラメーターは以下のようであった。
た以外は試験６と同様に試験した。定常的な条件での適
切なパラメーターは以下のようであった。
I1＝0.70A、E1＝10.4V、 D1＝8.0μmho、C1＝500μmho、 R1＝67％、I2＝0.41A、 E2＝11.6V、D2＝0.22μmho、C2＝1100μmho、R2＝77％
であり、D2はD1の水質に比べて36倍優る。
であり、D2はD1の水質に比べて36倍優る。
シリーズＤ試験 試験条件はシリーズＣにおけるのと同じ供給液とし、電
源を二つの同じ可変電源に変更した。
源を二つの同じ可変電源に変更した。
試験９ 各々のスタックに対する供給流れを400ml/分に調節し
て、そして印加したセルの対の電圧をセル対当たり２ボ
ルトにセットし、電極電圧として３ボルトを加えた。定
常運転での適切なパラメーターは次のようであった。
て、そして印加したセルの対の電圧をセル対当たり２ボ
ルトにセットし、電極電圧として３ボルトを加えた。定
常運転での適切なパラメーターは次のようであった。
I1＝0.64A、E1＝7.0V、 D1＝16.0μmho、C1＝440μmho、 R1＝65％、I2＝0.41A、 E2＝11.0V、D2＝1.60μmho、C2＝850μmho、R2＝74％で
あり、D2はD1の水質に比べて10倍優る。
あり、D2はD1の水質に比べて10倍優る。
試験10 セルの対当たり３ボルトで試験９と同様の試験をし
た。定常運転での適切なパラメーターは次のようであっ
た。
た。定常運転での適切なパラメーターは次のようであっ
た。
I1＝0.75A、E1＝9.0V、 D1＝9.0μmho、C1＝500μmho、 R1＝65％、I2＝0.52A、 E2＝15.0V、D2＝0.70μmho、C2＝980μmho、R2＝74％で
あり、D2はD1の水質に比べて13倍優る。
あり、D2はD1の水質に比べて13倍優る。
供給流れを変え、印加電圧及び供給混合物を変えた全
部で10の比較試験において、13−インチの２パスのスタ
ックは26インチ（66cm）の単一のパススタックの性能よ
り優っていた。試験９及び10において、13インチ（33c
m）の２パスのスタックの性能は、より高い導電率の濃
縮流をもたらすけれども、26インチの単一パスのスタッ
ク性能より優れていた。通常、より高い導電率の濃縮流
れは、後方拡散の増加をもたらすが、それはこれらの試
験においては反映されない。
部で10の比較試験において、13−インチの２パスのスタ
ックは26インチ（66cm）の単一のパススタックの性能よ
り優っていた。試験９及び10において、13インチ（33c
m）の２パスのスタックの性能は、より高い導電率の濃
縮流をもたらすけれども、26インチの単一パスのスタッ
ク性能より優れていた。通常、より高い導電率の濃縮流
れは、後方拡散の増加をもたらすが、それはこれらの試
験においては反映されない。
実施例３ この実施例は本発明の方法により水から実質的に完全
にTOC及びイオンが除去されることを示す。
にTOC及びイオンが除去されることを示す。
試験システムの流れ図を第11図中に示す。システム
は、試験過程に渡って一貫して低TOC、高抵抗の生成水
を生成する。
は、試験過程に渡って一貫して低TOC、高抵抗の生成水
を生成する。
用いたUV装置は184.9nmのUVランプを有するAquafine
社によるモデルCLS−24R/60である（第2A、2B、2C及び2
D）。二つのUV流れ容器のうち一つだけを用いた。CDI単
位は５ガロン／分（gpm）（191/分）であり、単一の副
装置ユニット（第３図）をD.C.150ボルトで運転した。
生成物の流れ流量は5.5〜8gpm（21〜381/分）である。
ミリポア社から市販されているUltrastack限外濾過装置
をCDI生成に関する最終フィルターとし販されているUlt
rastack限外濾過装置をCDI生成に関する最終フィルター
として粒子除去用に用いた。IX床を通る流量は2gpm（7.
51/分）である。
社によるモデルCLS−24R/60である（第2A、2B、2C及び2
D）。二つのUV流れ容器のうち一つだけを用いた。CDI単
位は５ガロン／分（gpm）（191/分）であり、単一の副
装置ユニット（第３図）をD.C.150ボルトで運転した。
生成物の流れ流量は5.5〜8gpm（21〜381/分）である。
ミリポア社から市販されているUltrastack限外濾過装置
をCDI生成に関する最終フィルターとし販されているUlt
rastack限外濾過装置をCDI生成に関する最終フィルター
として粒子除去用に用いた。IX床を通る流量は2gpm（7.
51/分）である。
供給（10）のTOC及び抵抗、UV出力（17）及びCDI製品
（20）の結果を表１中に要約する。CDI濃縮（18）流の
抵抗もまたAnatelメータを介して測定したが、濃縮流中
のTOCは抵抗がきわめて低いため（Anatelでの最低試料
抵抗値は３メガオーム−cmが必要である）Anatelを介し
て測定することができなかった。オフラインでの流れの
全てのTOCは検出限界（50ppb）未満と測定された。
（20）の結果を表１中に要約する。CDI濃縮（18）流の
抵抗もまたAnatelメータを介して測定したが、濃縮流中
のTOCは抵抗がきわめて低いため（Anatelでの最低試料
抵抗値は３メガオーム−cmが必要である）Anatelを介し
て測定することができなかった。オフラインでの流れの
全てのTOCは検出限界（50ppb）未満と測定された。
微量拡大（Trace enrichment）イオンクロマトグラフ
ィー（IC）をオンラインで用いて上記流れの全部分にお
いて溶解したアニオン及びカチオンを測定した。ICの結
果から数種のイオン濃度は供給液がUVで処理された後に
増加することがわかった。溶解イオン濃度の増加はUVに
より崩壊された有機化合物から遊離したイオンによるも
のである。これらのイオンはCDI生成物から取出され
て、CDI濃縮液を濃くする。CDI生成物：濃縮流の流量比
は10:1であり、従って生成物から取り出されたイオンは
濃縮流中で10倍以上に濃縮される。ICの結果の要約を第
２表中に含める。用いたIC技術は遊離の、溶解したイオ
ンのみを測定することを知るべきである。第２表に示し
た通り、不純物のすべてはシステムから取り出され、従
って、CDI装置の樹脂及び膜部分を再生する必要はな
い。
ィー（IC）をオンラインで用いて上記流れの全部分にお
いて溶解したアニオン及びカチオンを測定した。ICの結
果から数種のイオン濃度は供給液がUVで処理された後に
増加することがわかった。溶解イオン濃度の増加はUVに
より崩壊された有機化合物から遊離したイオンによるも
のである。これらのイオンはCDI生成物から取出され
て、CDI濃縮液を濃くする。CDI生成物：濃縮流の流量比
は10:1であり、従って生成物から取り出されたイオンは
濃縮流中で10倍以上に濃縮される。ICの結果の要約を第
２表中に含める。用いたIC技術は遊離の、溶解したイオ
ンのみを測定することを知るべきである。第２表に示し
た通り、不純物のすべてはシステムから取り出され、従
って、CDI装置の樹脂及び膜部分を再生する必要はな
い。
実施例４ この実施例は本発明の方法がTOCを除去できることを
例示する。本発明のUV−CDI方法に供給水として用いる
水は逆浸透後、ミリポア社から市販されているミリＱ水
精製装置に送られる。
例示する。本発明のUV−CDI方法に供給水として用いる
水は逆浸透後、ミリポア社から市販されているミリＱ水
精製装置に送られる。
かかる装置は、連続して活性炭素、イオン交換樹脂、イ
オン交換樹脂及び活性炭素／イオン交換樹脂混合物を含
む４つの水処理カートリッジを含んで本質的に有機物の
ない18メガオームセンチの高純度水を得る。UV処理工程
に供給する前に、ガスクロマトグラフィーによって濃縮
流に送られそしてCDI装置の生成した流れ中に残る注入
した有機物の濃度を測定するために第IV中に記載した有
機物の混合物ともに注入する。用いたCDI装置を第３図
中に示した。図中、希釈及び濃縮区画の両方を60％がア
ニオン交換樹脂で40％がカチオン交換樹脂である混合イ
オン交換樹脂により充満した。方法を、有機物を注入せ
ずに（“ブランク”結果）、有機物を注入するがUV工程
で活性化せずに、有機物を注入してUV工程で活性化して
実行する。
オン交換樹脂及び活性炭素／イオン交換樹脂混合物を含
む４つの水処理カートリッジを含んで本質的に有機物の
ない18メガオームセンチの高純度水を得る。UV処理工程
に供給する前に、ガスクロマトグラフィーによって濃縮
流に送られそしてCDI装置の生成した流れ中に残る注入
した有機物の濃度を測定するために第IV中に記載した有
機物の混合物ともに注入する。用いたCDI装置を第３図
中に示した。図中、希釈及び濃縮区画の両方を60％がア
ニオン交換樹脂で40％がカチオン交換樹脂である混合イ
オン交換樹脂により充満した。方法を、有機物を注入せ
ずに（“ブランク”結果）、有機物を注入するがUV工程
で活性化せずに、有機物を注入してUV工程で活性化して
実行する。
運転後１、２、４及び７時間後に採取して分析した。
第Ａ表に示したように、本発明の方法によりUV酸化工
程によって塩化メチレンのかなりの減少がありもし、CD
I装置の生成物流ならばさらに減少する。
程によって塩化メチレンのかなりの減少がありもし、CD
I装置の生成物流ならばさらに減少する。
第Ｂ表はCDI濃縮液流中のクロロホルムの濃度が操作
時間とともに着実に増加することを示す。濃縮流中、ク
ロロホルム濃度が相対的に高いことは、CDI装置自体か
ら抽出したクロロホルムは濃縮液流中に取り出されるこ
とがわかる。
時間とともに着実に増加することを示す。濃縮流中、ク
ロロホルム濃度が相対的に高いことは、CDI装置自体か
ら抽出したクロロホルムは濃縮液流中に取り出されるこ
とがわかる。
第Ｃ表はUV酸化及びCDI生成物流からの除去により1,
1,2トリクロロエタンが減少することを示す。
1,2トリクロロエタンが減少することを示す。
第１図は本発明の方法を示した概要図である。 第2A図は紫外線に水を暴露するのに有用な装置の側面図
である。 第2B図は2A図の装置の上面図である。 第2C図は紫外線ランプ装置の側面図である。 第2D図は第2C図のライン2D−2Dに沿って切り出した殺菌
容器の断面図である。 第３図は本発明の電気脱イオン化工程の一具体例の操作
を示す概念図である。 第４図は実施例IIに記載した一方法の概要図である。 第５図は実施例IIに記載した第２の方法の概要図であ
る。 第６図及び第７図は、電気脱イオン化工程の操作の間に
極性が逆転する本発明の具体例を示す概要図である。 第８図は極性逆転のときに有用な一つの流路の配置を示
す概念図である。 第９図は極性逆転に有用な交互の流路の配置を示す概念
図である。 第10図は電気脱イオン化工程における極性逆転後の時間
の関数として生成水の導電率を示すグラフである。 第11図は実施例IIIに記載した試験方法のフローダイア
グラムである。
である。 第2B図は2A図の装置の上面図である。 第2C図は紫外線ランプ装置の側面図である。 第2D図は第2C図のライン2D−2Dに沿って切り出した殺菌
容器の断面図である。 第３図は本発明の電気脱イオン化工程の一具体例の操作
を示す概念図である。 第４図は実施例IIに記載した一方法の概要図である。 第５図は実施例IIに記載した第２の方法の概要図であ
る。 第６図及び第７図は、電気脱イオン化工程の操作の間に
極性が逆転する本発明の具体例を示す概要図である。 第８図は極性逆転のときに有用な一つの流路の配置を示
す概念図である。 第９図は極性逆転に有用な交互の流路の配置を示す概念
図である。 第10図は電気脱イオン化工程における極性逆転後の時間
の関数として生成水の導電率を示すグラフである。 第11図は実施例IIIに記載した試験方法のフローダイア
グラムである。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01D 61/44 510 C02F 1/32 C02F 1/42 C02F 1/469 C02F 1/72 101
Claims (22)
- 【請求項１】水から有機物及びイオン種を除去して水を
浄化する方法であって、 上記水を紫外線照射して上記有機物の酸化を実行し、 上記紫外線照射した水を、第１の端部にあるカソード区
画、第１端部と反対側端部にあるアノード区画、上記カ
ソード区画とアノード区画の間に交互に位置する複数の
イオン濃縮区画及び各々がイオン交換固形組成物を含ん
で複数のイオン消耗区画を含み、該イオン消耗区画がア
ニオン透過膜及びカチオン透過膜を含み、該アニオン透
過膜及びカチオン透過膜がスペーサーに接合されて上記
イオン消耗区画の水漏れ防止シーリングを行っている構
造の電気脱イオン装置の上記イオン消耗区画に連続的に
送り、 上記紫外線照射した水を上記イオン消耗区画に送りつ
つ、上記紫外線照射した水からイオンを受け取るために
第２の液体を上記濃縮区画に連続的に送り、 上記アノード区画中のアノードと上記カソード区画中の
カソード間に電圧を印加して、そして 上記消耗区画から浄化水を取り出すことを含む、水から
有機物及びイオン種を除去して水を浄化する方法。 - 【請求項２】イオン交換体がアニオン交換樹脂ビーズ及
びカチオン交換樹脂ビーズの混合物を含み、上記消耗区
画中、カチオン交換樹脂ビーズに対するアニオン交換樹
脂ビーズの容量比が4.0〜4.5である請求項１の方法。 - 【請求項３】上記水を、上記アノード及び上記カソード
間に位置する少なくとも二つのイオン消耗区画に通す請
求項１の方法。 - 【請求項４】水を浄化して水から有機物及びイオン種を
除去する方法であって、 上記水を紫外線照射して上記有機物の酸化を実施し、 上記紫外線照射した水を、第一端部に位置するカソード
区画と、上記装置の第一端部と反対端部に位置するアノ
ード区画と、上記カソード区画とアノード区画間に複数
の交互に位置するイオン濃縮区画及びイオン消耗区画と
を含み、上記イオン消耗区画の各々が、スペーサー及び
各々の上記イオン消耗区画の長さに沿って伸びる複数の
リブによって形成された複数の副区画を含み、上記各々
の副区画がアニオン透過膜、カチオン透過膜及びイオン
交換固形組成物を含み且つ上記リブ間の距離によって画
定される幅が0.3〜４インチ（0.75〜10cm）であり且つ
上記イオン消耗区画中のアニオン透過膜とカチオン透過
膜との間の距離によって画定される厚さが0.05〜0.25イ
ンチ（1.27〜6.35mm）であり、上記アニオン透過膜及び
カチオン透過膜がスペーサーに接合されてイオン消耗区
画の水漏れ防止シーリングを行ってなる電気脱イオン装
置の上記イオン消耗区画に連続的に送り、 上記紫外線照射した水を上記イオン消耗区画に流しなが
ら、上記紫外線照射した水からイオンを取り出すための
第２の液体をイオン濃縮区画に連続的に通し、 上記アノード区画のアノードと上記カソード区画のカソ
ード間に電圧を印加し、そして 上記消耗区画から浄化水を回収することを含む、水から
有機物及びイオン種を除去して水を浄化する方法。 - 【請求項５】上記副区画の幅が0.5〜1.5インチ（1.27〜
3.81cm）である請求項４の方法。 - 【請求項６】上記副区画の厚さが0.06〜0.125インチ
（1.52〜3.18mm）である請求項４の方法。 - 【請求項７】上記イオン消耗区画中、イオン交換体が、
アニオン交換樹脂ビーズ及びカチオン交換樹脂ビーズの
混合物を含み、カチオン交換樹脂ビーズに対するアニオ
ン交換樹脂ビーズの容量比が4.0〜0.5である請求項４〜
６のいずれか一項の方法。 - 【請求項８】上記水を上記アノードと上記カソード間に
位置する少なくとも二つのイオン消耗区画に通す請求項
４の方法。 - 【請求項９】上記水を、上記アノードと上記カソード間
に位置する少なくとも二つのイオン消耗区画に通す請求
項５の方法。 - 【請求項１０】上記水を、上記アノードと上記カソード
間に位置する少なくとも二つのイオン消耗区画に通す請
求項６の方法。 - 【請求項１１】上記水を、上記アノードと上記カソード
間に位置する少なくとも二つのイオン消耗区画に通す請
求項７の方法。 - 【請求項１２】上記水を、上記アノードと上記カソード
間に位置する少なくとも二つのイオン消耗区画に通す請
求項８の方法。 - 【請求項１３】上記アノードと上記カソードに印加した
電圧を周期的に逆転して上記アノードを第２のカソード
に変換し、上記カソードを第２のアノードに変換し、上
記イオン消耗区画を第２のイオン濃縮区画に変換し且つ
上記イオン濃縮区画を第２のイオン消耗区画に変換して
そして上記イオン消耗区画及び第２のイオン消耗区画か
ら連続的に低導電率を有する水を回収する請求項１の方
法。 - 【請求項１４】上記アノード及びカソードに印加される
電極電圧を周期的に逆転して上記アノードを第２のカソ
ードに変換し、上記カソードを第２アノードに変換し、
上記イオン消耗区画を第２のイオン濃縮区画に変換して
そしてイオン濃縮区画を第２のイオン消耗区画に変換し
てそして上記イオン消耗区画及び第２のイオン消耗区画
から低導電率を有する水を連続的に回収する請求項５の
方法。 - 【請求項１５】上記アノード及びカソードに印加される
電極電圧を周期的に逆転して上記アノードを第２のカソ
ードに変換し、上記カソードを第２アノードに変換し、
上記イオン消耗区画を第２のイオン濃縮区画に変換して
そして上記イオン濃縮区画を第２のイオン消耗区画に変
換してそして上記イオン消耗区画及び第２のイオン消耗
区画から低導電率を有する水を連続的に回収する請求項
６の方法。 - 【請求項１６】上記アノード及びカソードに印加される
電極電圧を周期的に逆転して上記アノードを第２のカソ
ードに変換し、上記カソードを第２アノードに変換し、
上記イオン消耗区画を第２のイオン濃縮区画に変換して
そして上記イオン濃縮区画を第２のイオン消耗区画に変
換してそして上記イオン消耗区画及び第２のイオン消耗
区画から低導電率を有する水を連続的に回収する請求項
７の方法。 - 【請求項１７】上記アノード及びカソードに印加される
電極電圧を周期的に逆転して上記アノードを第２のカソ
ードに変換し、上記カソードを第２アノードに変換し、
上記イオン消耗区画を第２のイオン濃縮区画に変換して
そして上記イオン濃縮区画を第２のイオン消耗区画に変
換してそして上記イオン消耗区画及び第２のイオン消耗
区画から低導電率を有する水を連続的に回収する請求項
８の方法。 - 【請求項１８】上記アノード及びカソードに印加される
電極電圧を周期的に逆転して上記アノードを第２のカソ
ードに変換し、上記カソードを第２アノードに変換し、
上記イオン消耗区画を第２のイオン濃縮区画に変換して
そして上記イオン濃縮区画を第２のイオン消耗区画に変
換してそして上記イオン消耗区画及び第２のイオン消耗
区画から低導電率を有する水を連続的に回収する請求項
９の方法。 - 【請求項１９】上記アノード及びカソードに印加される
電極電圧を周期的に逆転して上記アノードを第２のカソ
ードに変換し、上記カソードを第２アノードに変換し、
上記イオン消耗区画を第２のイオン濃縮区画に変換して
そして上記イオン濃縮区画を第２のイオン消耗区画に変
換してそして上記イオン消耗区画及び第２のイオン消耗
区画から低導電率を有する水を連続的に回収する請求項
10の方法。 - 【請求項２０】上記アノード及びカソードに印加される
電極電圧を周期的に逆転して上記アノードを第２のカソ
ードに変換し、上記カソードを第２アノードに変換し、
上記イオン消耗区画を第２のイオン濃縮区画に変換して
そして上記イオン濃縮区画を第２のイオン消耗区画に変
換してそして上記イオン消耗区画及び第２のイオン消耗
区画から低導電率を有する水を連続的に回収する請求項
11の方法。 - 【請求項２１】上記アノード及びカソードに印加される
電極電圧を周期的に逆転して上記アノードを第２のカソ
ードに変換し、上記カソードを第２アノードに変換し、
上記イオン消耗区画を第２のイオン濃縮区画に変換して
そして上記イオン濃縮区画を第２のイオン消耗区画に変
換してそして上記イオン消耗区画及び第２のイオン消耗
区画から低導電率を有する水を連続的に回収する請求項
12の方法。 - 【請求項２２】上記アノード及びカソードに印加される
電極電圧を周期的に逆転して上記アノードを第２のカソ
ードに変換し、上記カソードを第２アノードに変換し、
上記イオン消耗区画を第２のイオン濃縮区画に変換して
そして上記イオン濃縮区画を第２のイオン消耗区画に変
換してそして上記イオン消耗区画及び第２のイオン消耗
区画から低導電率を有する水を連続的に回収する請求項
13の方法。
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