JP3305139B2

JP3305139B2 - 電気脱イオン法による脱イオン水の製造方法

Info

Publication number: JP3305139B2
Application number: JP31921894A
Authority: JP
Inventors: 康孝新明; 浩一細田; 真紀夫田村; 克巳奥川
Original assignee: Organo Corp
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 1994-11-29
Filing date: 1994-11-29
Publication date: 2002-07-22
Anticipated expiration: 2017-07-22
Also published as: JPH08150393A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体製造工業、製薬工
業、食品工業等の各種の産業又は研究施設等において利
用される脱イオン水を電気脱イオン法により効率的に製
造する脱イオン水製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】脱イオン水を製造する方法として、従来
からイオン交換樹脂に被処理水を通して脱イオンを行な
う方法が知られているが、この方法ではイオン交換樹脂
がイオンで飽和されたときに酸及びアルカリ水溶液によ
って再生を行なう必要があり、このような処理操作上の
不利を解消すべく近年、薬剤による再生が全く不要な電
気脱イオン法による脱イオン水製造方法が確立され、実
用化に至っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この電気脱イオン法
は、カチオン交換膜とアニオン交換膜との間にイオン交
換樹脂を充填して脱塩室を構成し、該脱塩室の両外側に
濃縮室を設け、これら脱塩室及び濃縮室を陽電極と陰電
極の間に配置し、電圧を印加しながら脱塩室に被処理水
を、濃縮室に濃縮水をそれぞれ流入し、脱塩室において
被処理水中の不純物イオンを除去すると共に、該不純物
イオンを電気的に吸引して濃縮室に移動させて脱イオン
水を製造するものであり、この方法によればイオン交換
樹脂がイオンで飽和されることがないため薬剤による再
生が不要であるという利点を有するが、一方において高
い電圧を印加するため、この電力消費量の面から製造コ
ストの上昇という問題を抱えており、いかに電力消費量
を低減するかが重要な課題となっている。

【０００４】上記の課題を解決するに当たって肝要なこ
とは、脱塩室及び濃縮室に電気が流れ易くなるようにす
ること即ち、脱塩室、濃縮室の導電性を高めることであ
る。ここにおいて脱塩室にはイオン交換体が充填されて
おり、このイオン交換体は一種の導電体として機能して
いるから、導電性の改善という観点からは濃縮室の導電
性が重要な因子となり、印加電圧低減という課題を解決
するためには濃縮室の導電性を高めることが必要とな
る。

【０００５】濃縮室の導電性を高める試みは幾つかなさ
れている。第１の試みは濃縮水の流量を減少させる方法
である。従来の電気脱イオン法による脱イオン水製造法
においては、実用的な被処理水と濃縮水の流量比は３：
１〜５：１であり、その結果、被処理水が純水にまで脱
イオンされた場合、濃縮水中における不純物イオンの濃
縮倍率は４〜６倍となっていた。そこで濃縮水の流量を
減少させることによって濃縮倍率を高め、それにより導
電率を高め、以て印加電圧を低減せしめるというのがこ
の第１の試みである。

【０００６】しかしながら、濃縮室においてイオンの濃
度勾配の発生を抑止し、Ｃａイオン、Ｍｇイオン等の硬
度成分のスケール析出を防止するためにはある程度の流
量で濃縮水を流して乱流を起こさせる必要があるが、上
記の如く濃縮水の流量を減少させることは乱流の発生を
不可能にするという問題がある。

【０００７】第２の試みは濃縮水を循環して再利用する
ことにより濃縮水のイオン濃度を高め、それにより導電
率を高めるという方法である。この方法では濃縮水を一
旦貯留するタンクと該タンクから濃縮水を送り出して循
環させるためのポンプが必要となり、設備が大型化し、
運転管理も煩雑となるという欠点がある。

【０００８】第３の試みは濃縮水に塩や酸等の薬品を添
加して導電率を高めるというものであるが、薬品を供給
するための新たな設備を設けなければならず、同様に設
備が大型化し、運転管理も煩雑になるという欠点があ
る。

【０００９】第４の試みは濃縮室にイオン交換樹脂を充
填して導電性を高めるというものであるが、濃縮室の厚
みが小さいためイオン交換樹脂を充填することが困難で
あり、実現性に乏しい。仮りにこのことを実現しようと
すると濃縮室の厚みを増大する必要があり、装置が大型
化するという問題が生じる。

【００１０】このように濃縮室の導電性を高める幾つか
の試みはそれぞれ欠点を内包し、根本的な解決方法には
至っていない。

【００１１】本発明者等は叙上の点に鑑み、上記課題を
解決すべく鋭意研究した結果、被処理水と濃縮水の流量
比及び線速度を従来よりも大ならしめることにより濃縮
室に移動するイオン量を増大し、それにより濃縮室の導
電性を高めることができるという知見を得た。ところで
被処理水と濃縮水の流量比及び線速度は処理水の水質に
関係する因子でもあり、それらの数値をあまりに大きく
すると処理水の水質を低下させる虞れがある。そこで本
発明者等はこの点も考慮して更に研究を進めた結果、被
処理水と濃縮水の流量比に関しては、被処理水と濃縮水
の流量比を６：１〜１２：１とすることが、また被処理
水及び濃縮水の線速度に関しては、７５〜１５０ｍ／ｈ
ｒの線速度が、処理水の水質を低下させずに上記課題を
解決するためにそれぞれ最適な流量比、線速度であると
いう結論が得られ、本発明を完成するに至った。

【００１２】而して、本発明は濃縮室の導電性を高めて
電流効率を向上し、それにより印加電圧の低減化を実現
し、以て経済的に有利な電気脱イオン法による脱イオン
水製造方法を提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、（１）カチオ
ン交換膜とアニオン交換膜との間にイオン交換体を充填
して脱塩室を構成し、上記カチオン交換膜、アニオン交
換膜を介して脱塩室の両側に濃縮室を設け、これらの脱
塩室及び濃縮室を陽極と陰極の間に配置し、電圧を印加
しながら脱塩室に被処理水を流入すると共に、濃縮室に
濃縮水を流入して被処理水中の不純物イオンを除去し、
脱イオン水を製造する電気脱イオン法による脱イオン水
の製造方法において、被処理水と濃縮水の流量比が６：
１〜１２：１であり且つ被処理水及び濃縮水の線速度が
７５〜１５０ｍ／ｈｒとなるように被処理水、濃縮水を
それぞれ脱塩室、濃縮室に流入するようにしたことを特
徴とする電気脱イオン法による脱イオン水の製造方法、
（２）脱塩室の厚みを７〜１０ｍｍとし、また濃縮室の
厚みを０．５〜２ｍｍとして、所定の流量比及び所定の
線速度で被処理水及び濃縮水を流すようにした上記
（１）記載の電気脱イオン法による脱イオン水の製造方
法、（３）脱塩室への被処理水の流入方向と濃縮室への
濃縮水の流入方向が相互に反対の方向となるように被処
理水、濃縮水をそれぞれ脱塩室、濃縮室に流入するよう
にした上記（１）又は（２）記載の電気脱イオン法によ
る脱イオン水の製造方法、（４）脱塩室に流入した被処
理水が最初にアニオン交換体層を通過するようにした上
記（１）又は（２）記載の電気脱イオン法による脱イオ
ン水の製造方法、（５）脱塩室に流入した被処理水が最
初にアニオン交換体層を通過し、次いでカチオン交換体
とアニオン交換体の混合イオン交換体層を通過するよう
にした上記（４）記載の電気脱イオン法による脱イオン
水の製造方法を要旨とする。

【００１４】本発明は電気脱イオン法によって脱イオン
水を製造するものであり、本発明を実施するに当たって
は、カチオン交換膜とアニオン交換膜との間にイオン交
換体を充填してなる脱塩室と、上記カチオン交換膜、ア
ニオン交換膜を介して脱塩室の両側に設けられた濃縮室
と、これらの両外側に配置された陽極、陰極とを備えて
なる電気式脱イオン水製造装置が用いられる。

【００１５】このような電気式脱イオン水製造装置の一
構成例は図１に示されている。以下、図１に示す装置を
用いて脱イオン水を製造する場合を例にとり、本発明を
詳細に説明する。

【００１６】同図において１は脱塩室、２は濃縮室で、
これらの脱塩室１、濃縮室２は交互に複数設けられてい
る。一般的には脱塩室１を構成するに当たっては１個の
モジュール品として製作される。即ち、四周枠状に形成
された例えば合成樹脂からなる枠体３の両面にそれぞれ
カチオン交換膜４、アニオン交換膜５を接着し、その内
部空間にイオン交換体、例えばイオン交換樹脂６（カチ
オン交換樹脂及びアニオン交換樹脂）を充填して脱イオ
ンモジュール７を製作し、該脱イオンモジュール７内の
イオン交換樹脂充填部を脱塩室１として構成する。

【００１７】上記脱イオンモジュール７は離間して複数
並設される。各脱イオンモジュール７、７間には四周枠
状に形成されたゴムパッキン等の水密性部材からなるス
ペーサー８が介在され、このようにして形成される空間
部を濃縮室２として構成する。濃縮室２の内部空間に
は、イオン交換膜４、５同士の密着を防止して濃縮水の
流路を確保するために、通常、イオン交換繊維、合成樹
脂製網体等の流路形成材が充填される。

【００１８】上記の如き脱塩室１と濃縮室２との交互配
列体の両側部に陽極９と陰極１０を配置し、特に図示し
ないが陽極９、陰極１０の近傍にそれぞれ仕切膜を設
け、該仕切膜と陽極９との間の空間部を陽極室１１とし
て構成し且つ該仕切膜と陰極１０との間の空間部を陰極
室１２として構成する。

【００１９】図中、１３は被処理水流入ライン、１４は
脱イオン水流出ライン、１５は濃縮水流入ライン、１６
は濃縮水流出ライン、１７は電極水流入ライン、１８は
電極水流出ラインである。

【００２０】上記の如く構成される装置を用いて脱イオ
ン水を製造するに当たっては、被処理水流入ライン１３
より被処理水を脱塩室１内に流入し、濃縮水流入ライン
１５より濃縮水を濃縮室２内に流入し、且つ陽極室１
１、陰極室１２にそれぞれ電極水流入ライン１７、１７
を通して電極水を流入する。尚、濃縮水としては、通
常、脱塩室１に供給する被処理水と同じものが供給され
る。一方、陽極９、陰極１０間に電圧を印加し、被処理
水、濃縮水の流れの方向に対して直角方向に直流電流を
通じる。

【００２１】被処理水の脱塩室１における流量は濃縮水
の濃縮室２における流量よりも大きい必要があり、本発
明においては被処理水と濃縮水の流量比は６：１〜１
２：１、好ましくは８：１〜１０：１に設定される。即
ち、被処理水の流量は濃縮水の流量の６〜１２倍、好ま
しくは８〜１０倍となるようにする。従来の一般的な、
被処理水と濃縮水の流量比は３：１〜５：１であり、こ
の従来の流量比から比較すると本発明における被処理水
の流量は大幅に増大している。

【００２２】本発明において上記流量比を６：１〜１
２：１としたのは、被処理水の流量が濃縮水の流量の６
倍未満では、濃縮室２における濃縮水のイオン濃度を充
分に増大できず、そのため濃縮室の導電性を高めること
ができず、また被処理水の流量が濃縮水の流量の１２倍
を越えると、脱イオンの効率が低下して脱イオン水の水
質を低下させる虞れがあるからである。

【００２３】本発明は上記流量比が６：１〜１２：１で
あるという条件を満足していれば足りるというものでは
ない。被処理水を上記流量比の範囲内において脱塩室１
に流入したとしても脱塩室１を流れる速度があまりに遅
ければ同一の量の脱塩水を得ようとする場合に脱塩室１
の厚みを厚くして脱塩室１の通水断面積を大きくしなけ
ればならないが、脱塩室１の厚みをあまりに厚くすると
電流効率が悪くなるので好ましくない。そこで本発明に
おいては脱塩室１内を流れる被処理水の線速度が上記流
量比と共に重要な要素となる。本発明においては、脱塩
室１における被処理水の線速度は７５〜１５０ｍ／ｈ
ｒ、好ましくは、９０〜１２０ｍ／ｈｒに設定される。

【００２４】本発明において上記線速度を７５〜１５０
ｍ／ｈｒとしたのは、線速度が７５ｍ／ｈｒ未満では上
述した如く、同一量の脱塩水を得ようとする場合に脱塩
室１の厚みを厚くしなければならないので電流効率が悪
くなり、また線速度が１５０ｍ／ｈｒを越えると、脱塩
室１内での圧力損失が大きくなり過ぎて好ましくないと
共に、被処理水がイオン交換樹脂と接触している時間が
短くなって脱イオンの効率が低下し、脱イオン水の水質
を低下させる虞れがあるからである。即ち、被処理水の
線速度はその数値が大きい程、同一量の脱塩水を得るの
に必要な脱塩室１の厚みが薄くなるので、電流効率を良
くするという面からは被処理水の線速度は大きい方が好
ましいが、脱イオン水の水質を低下させないで処理を行
なうためには該線速度の上限は１５０ｍ／ｈｒとなる。

【００２５】一方、濃縮室２における濃縮水の線速度も
７５〜１５０ｍ／ｈｒに設定される。この数値範囲は被
処理水の線速度と同じであるが、両者は必ずしも同じ数
値をとる必要はない。

【００２６】濃縮水の線速度が７５ｍ／ｈｒ未満では濃
縮室２を流れる濃縮水に充分な乱流を生じさせることが
できない。通常、濃縮室を流れる濃縮水には脱塩室から
移動してきたイオンの濃度勾配が生じ、Ｎａイオン、Ｃ
ａイオン、Ｍｇイオン等のカチオンはアニオン交換膜５
付近に最も多く分布し、Ｃｌイオン等のアニオンはカチ
オン交換膜４付近に最も多く分布する。従って、Ｃａイ
オン、Ｍｇイオン等の硬度成分の場合には濃縮室内にお
いて、スケール析出という現象を生じる虞れがある。こ
のようなスケール析出を防止し、均一なイオン濃度とす
るためには濃縮水に充分な乱流を生じさせる必要がある
が、この乱流を生じさせるためには線速度が７５ｍ／ｈ
ｒ以上である必要がある。

【００２７】また濃縮水の線速度が１５０ｍ／ｈｒを越
えると、通常、濃縮室２内には前述の如く、流路形成材
が充填されているために濃縮室２での圧力損失が大きく
なり過ぎて実用的でない。

【００２８】而して、上記の如き条件の下に被処理水及
び濃縮水がそれぞれ脱塩室１、濃縮室２に供給される。
被処理水流入ライン１３より流入した被処理水は下向流
で脱塩室１を流下し、イオン交換樹脂６の充填層を通過
する際に不純物イオンが除かれ、それにより脱イオン水
が得られ、この脱イオン水は脱イオン水流出ライン１４
より流出する。

【００２９】一方、濃縮水流入ライン１５より流入した
濃縮水は濃縮室２を上向流で流入上昇する。脱塩室１内
で除去された被処理水中の不純物イオンは電気的に吸引
されてカチオン交換膜４又はアニオン交換膜５を通って
濃縮室２に移動する。即ち、不純物イオンのうちＮａイ
オン等のカチオンは陰極１０側に吸引され、カチオン交
換膜４を通って濃縮室２に移動し、またＣｌイオン等の
アニオンは陽極９側に吸引され、アニオン交換膜５を通
って濃縮室２に移動する。濃縮室２を流れる濃縮水はこ
の移動してくる不純物イオンを受け取り、不純物イオン
を濃縮した濃縮水として濃縮水流出ライン１６より流出
する。電極水流入ライン１７より陽極室１１、陰極室１
２に流入した電極水は電極水流出ライン１８より流出す
る。

【００３０】本発明は脱塩室における被処理水の流量
と、濃縮室における濃縮水の流量との流量比が６：１〜
１２：１となるように被処理水、濃縮水を供給すると共
に、それらの線速度が７５〜１５０ｍ／ｈｒとなるよう
に被処理水、濃縮水を供給するものであるから、脱塩室
１から濃縮室２に移動する単位時間当たりのイオンの移
動量が飛躍的に多くなり、それによって濃縮室における
濃縮水のイオン濃度を大きくでき、その結果、濃縮室２
の電気抵抗が低下し、導電性が高められる。

【００３１】従来の一般的な、被処理水と濃縮水の流量
比３：１〜５：１においては、被処理水が純水まで脱イ
オンされるとした場合の濃縮水のイオン濃縮倍率は４〜
６倍であるが、本発明における流量比６：１〜１２：１
の場合には、該イオン濃縮倍率は７〜１３倍となる。濃
縮室に供給されたときの濃縮水の導電率に前記イオン濃
縮倍率を乗じた値がほぼ濃縮室出口付近における濃縮水
の導電率となるから、本発明においては、濃縮室出口付
近における濃縮水の導電率は供給時の濃縮水の導電率の
７〜１３倍となることを意味している。

【００３２】本発明において上記した如き特定の流量比
及び線速度を与えるためには、脱塩室１の厚み（カチオ
ン交換膜４とアニオン交換膜５とが対向する方向の間隔
をいう）：ｔ₁を７〜１０ｍｍとし、また濃縮室２の厚
み（カチオン交換膜４とアニオン交換膜５とが対向する
方向の間隔をいう）：ｔ₂を０．５〜２ｍｍとすること
が好ましい。

【００３３】本発明の実施に用いられる装置は図１に示
すものに限られない。例えば同図の装置は脱イオンモジ
ュール７を用いて脱塩室１を形成しているが、脱塩室１
の形成方法はこれに限定されず、他の手段によるもので
もよい。

【００３４】また図１の装置は、脱塩室１への被処理水
の流入方向と濃縮室２への濃縮水の流入方向が相互に反
対の方向即ち向流式を採用しているが、本発明は上記流
入方向が相互に反対方向（向流式）でも或いは同一方向
（並流式）でもよい。ただ、向流式の場合には次のよう
な利点がある。

【００３５】即ち、図１を例にとり説明すると、脱塩室
１における被処理水のイオン濃度は脱塩室の入口付近即
ち脱塩室上部において最も高く、下方にいくに従って低
くなる。また濃縮室２における濃縮水のイオン濃度は濃
縮室の出口付近即ち濃縮室上部において最も高く、下方
にいくに従って低くなる。従って、脱塩室１と濃縮室２
の濃度分布の傾向性が一致し、脱塩室１と濃縮室２の上
部において共にイオン濃度が最も高くなり、このイオン
濃度の高いところで脱イオンが行なわれると脱イオン効
率が良好となり、処理水の水質が顕著に向上する。

【００３６】その結果、被処理水の流量を大ならしめて
も並流式の場合よりもより充分に不純物イオンを除去す
ることができ、この点から本発明においては向流式が好
ましい。

【００３７】また並流式の場合は、濃縮室２の入口付近
（例えば図１において濃縮室上部）において濃縮水のイ
オン濃度は最も低く、出口付近（例えば図１において濃
縮室下部）にいくに従って高くなる。従って、この場合
は脱塩室１と濃縮室２における濃度分布の傾向性が正反
対となり、脱塩室と濃縮室におけるイオン濃度の濃度差
が大きくなって、イオン濃度の高い濃縮室下部において
は、イオン濃度の低い脱塩室下部にイオンが漏出する虞
れが生じる。イオンの漏出は処理水の汚染を招くので避
けなければならない。

【００３８】これに対し向流式の場合は脱塩室１と濃縮
室２におけるイオン濃度の濃度差は極めて小さいからイ
オン漏出の虞れはなく、この点からも向流式が好まし
い。

【００３９】本発明において脱塩室１にはカチオン交換
樹脂とアニオン交換樹脂が充填されるが、被処理水が最
初にアニオン交換樹脂層を通過するようにすることが好
ましい。従って、図１に示す如く被処理水が下向流で流
入する場合には、脱塩室１の上部にアニオン交換樹脂を
充填し、その下部にカチオン交換樹脂を充填することが
好ましい（勿論、上向流の場合にはその順序が逆にな
る）。このアニオン交換樹脂層とカチオン交換樹脂層の
層構成は２層でも３層以上でもよい。

【００４０】即ち、下向流の場合を例にとり説明する
と、脱塩室１の上部をアニオン交換樹脂層とし、その下
部をカチオン交換樹脂層とする、２層からなる態様及び
該上部をアニオン交換樹脂層、その下部をカチオン交換
樹脂層とし、この順番に２組以上積層部が繰り返し設け
られる、３層以上からなる態様がある。

【００４１】またカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂
の混合イオン交換樹脂層を設けることもでき、この場合
の層構成としては、脱塩室１の上部をアニオン交換樹脂
層とし、その下部をカチオン交換樹脂層とし、この積層
部を１組設けるか或いは２組以上繰り返し設け、更にそ
の下部に混合イオン交換樹脂層を設ける、３層以上から
なる態様及び該上部をアニオン交換樹脂層とし、その下
部を混合イオン交換樹脂層とする、２層からなる態様が
ある。

【００４２】一般に被処理水中に不純物として含まれる
弱酸成分は解離度が小さく除去が困難である。例えば炭
酸イオンについては炭酸ガスの水中における解離度が小
さく、多くの遊離炭酸を含み、またケイ酸イオンについ
てはシリカの解離度が極めて小さく、いずれも除去率が
かなり低いのが現状である。

【００４３】被処理水が脱塩室において最初にアニオン
交換樹脂層を通過するようにすると、このような弱酸成
分の除去に関してその除去率を向上することができる。
これは、被処理水が最初にアニオン交換樹脂に接触する
と、不純物イオンの中で主にアニオンのみが脱イオンさ
れ、しかも該アニオンのみが濃縮室に移動し、脱塩室の
当該部分にはカチオンが残り、このカチオンに相当する
量のアルカリが一時的に生成され、その結果、被処理水
が一時的にアルカリ性となるため、弱酸成分の解離度が
向上し、弱酸イオンの濃縮室への移動量も多くなって除
去率を向上できるものと考えられる。

【００４４】本発明は高い流量比で被処理水を流して、
不純物イオンの濃縮室への移動量を多くするものである
から、被処理水を最初にアニオン交換樹脂層を通過する
ように供給することによって相乗作用的に不純物イオン
としてのアニオンの移動量が増大し、それにより被処理
水のアルカリ性が高くなり、弱酸成分の除去効率を従来
よりも向上できる利点がある。

【００４５】この弱酸成分除去率向上のためには、被処
理水が脱塩室において最初にアニオン交換樹脂層を通過
し、次いでカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の混合
イオン交換樹脂層を通過するようにすることが最も好ま
しく、このような方法によれば弱酸成分の除去率を更に
向上することができる。

【００４６】その理由は、アニオン交換樹脂層よりも混
合イオン交換樹脂層の方が電気抵抗が大きく、そのため
アニオン交換樹脂層に、より多くの電流が流れ、不純物
イオンとしてのアニオンの除去及び該アニオンの濃縮室
への移動が効率よく進行することに基づくものと思われ
る。

【００４７】本発明は、枠体３と両イオン交換膜４、５
との間の空間部にイオン交換樹脂６を充填するに当たっ
て、枠体３に分割用桟を設けて、脱塩室１を複数に分割
することもできる。

【００４８】本発明において、イオン交換樹脂として、
巨大網目状構造のＭＲ型やＭＰ型（マクロポーラス型）
のイオン交換樹脂を用いることが好ましい。該樹脂は物
理的強度に優れ、ビーズ破砕を防止できる利点がある。
ところで、従来はこのビーズ破砕によって脱塩室内の流
路が閉塞されるという問題があった。

【００４９】即ち、脱塩室を構成する枠体３には脱イオ
ン水流出口が設けられており、また分割用桟を設けて脱
塩室を例えば上下２部屋に分割した場合には、この分割
用桟に被処理水通過口が設けられており、これらの流出
口、通過口にはイオン交換樹脂の樹脂粒が通過しないよ
うに通常、サランネットが貼付されている。しかしビー
ズ破砕が起きると、その破砕片はサランネットを通過し
ないためにそこで詰まりを起こしてしまい、脱塩室内の
流路を閉塞するという不具合を生じていた。

【００５０】本発明は上記ＭＲ型イオン交換樹脂等の如
き巨大網目状構造のイオン交換樹脂を用いることによっ
てこの問題に対処することができるが、更に本発明は、
脱塩室における上記被処理水通過口及び脱イオン水流出
口を、イオン交換樹脂粒は通過させないがビーズ破砕片
は通過させる如きスリット間隙を有する櫛状のスクリー
ンとして構成することが好ましい。

【００５１】このように構成すれば、仮りにＭＲ型イオ
ン交換樹脂等にビーズ破砕が起きても、その破砕片はス
クリーンのスリットを通過するため流路の閉塞を防止で
きると共に、脱塩室の流速分布を均一にできる利点があ
る。尚、この場合、脱イオン水流出ライン１４の適当な
位置に、孔径１００μｍ以下の多孔質フィルタを交換可
能に取付けて、ビーズ破砕片を捕集するようにすること
が好ましい。

【００５２】

【実施例】実施例、比較例表１に示す水質の工業用水を逆浸透膜装置で処理して同
表に示す水質の透過水を得た。この透過水を被処理水及
び濃縮水として用い、図１に示したような電気式脱イオ
ン水製造装置に供給した。この場合、該装置としては、
２個の脱イオンモジュールを並設して構成されるもの
（実施例）、及び同一サイズの４個の脱イオンモジュー
ルを並設して構成されるもの（比較例１及び比較例２）
を用いた。これらの装置における脱塩室、濃縮室にそれ
ぞれ被処理水、濃縮水を通水し、脱イオン水を製造し
た。但し、図１と異なり、被処理水、濃縮水共に下向流
で通水（即ち並流式で通水）した。この時の被処理水と
濃縮水の流量比、被処理水、濃縮水の線速度、及び得ら
れた脱イオン水の流量の条件は表２に示す通りである。
尚、使用した脱イオンモジュールは脱塩室の厚みｔ₁が
８ｍｍ、濃縮室の厚みｔ₂が０．８ｍｍであり、また脱
塩室内にはカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂を混合
したものを脱塩室全体に高さ６００ｍｍで充填した。

【００５３】

【表１】

【００５４】

【表２】

【００５５】また印加電圧、直流電流値は表３に示す通
りである。該印加電圧は、脱イオン水抵抗率が１０ＭΩ
・ｃｍ以上という、良好な水質の脱イオン水を得るため
に必要な印加電圧である。濃縮水出口における濃縮水の
導電率を測定すると共に、１０００時間連続運転後の硬
度成分のスケール生成の有無を観察した。結果を表３に
示す。

【００５６】

【表３】

【００５７】上記結果から明らかなように、本発明は従
来例である比較例１、比較例２の１／２の装置規模で、
かつ比較例１、比較例２より低い印加電圧で、比較例
１、比較例２とほぼ同じ量、同一水質の脱イオン水を得
ることができる。しかも、濃縮水の導電率が高い（即ち
濃縮水のイオン濃度が高い）にも関わらず硬度成分のス
ケール生成が起こらないことが判る。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば特定
の流量比及び線速度で被処理水、濃縮水をそれぞれ脱塩
室、濃縮室に流入するようにしたので、脱塩室で除去さ
れた不純物イオンが濃縮室に移動する量が増大し、それ
により濃縮室の導電性が高まり、装置全体としての電気
抵抗を低減できる。その結果、同一量の脱イオン水を得
る場合に従来より印加電圧を低下しても処理水質良好な
脱イオン水を製造することが可能となり、電力消費量を
低減できる効果がある。

【００５９】また本発明によれば、従来より大なる流量
比で被処理水を供給するので、同一規模の装置で製造さ
れる脱イオン水の量も多くなり、その結果、装置を大型
にすることなく従来よりも大量処理が可能となる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を実施するために用いる電気式脱イ
オン水製造装置の一例を示す縦断面略図である。

【符号の説明】

１脱塩室２濃縮室４カチオン交換膜５アニオン交換膜６イオン交換樹脂９陽極１０陰極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者奥川克巳東京都文京区本郷５丁目５番16号オルガノ株式会社内 (56)参考文献特開平３−224688（ＪＰ，Ａ) 特開平５−181249（ＪＰ，Ａ) 特開平４−250882（ＪＰ，Ａ) 特開平４−71624（ＪＰ，Ａ) 特開平１−151911（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C02F 1/46 B01D 61/54

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】カチオン交換膜とアニオン交換膜との間
にイオン交換体を充填して脱塩室を構成し、上記カチオ
ン交換膜、アニオン交換膜を介して脱塩室の両側に濃縮
室を設け、これらの脱塩室及び濃縮室を陽極と陰極の間
に配置し、電圧を印加しながら脱塩室に被処理水を流入
すると共に、濃縮室に濃縮水を流入して被処理水中の不
純物イオンを除去し、脱イオン水を製造する電気脱イオ
ン法による脱イオン水の製造方法において、被処理水と
濃縮水の流量比が６：１〜１２：１であり且つ被処理水
及び濃縮水の線速度が７５〜１５０ｍ／ｈｒとなるよう
に被処理水、濃縮水をそれぞれ脱塩室、濃縮室に流入す
るようにしたことを特徴とする電気脱イオン法による脱
イオン水の製造方法。
【請求項２】脱塩室の厚みを７〜１０ｍｍとし、また
濃縮室の厚みを０．５〜２ｍｍとして、所定の流量比及
び所定の線速度で被処理水及び濃縮水を流すようにした
請求項１記載の電気脱イオン法による脱イオン水の製造
方法。
【請求項３】脱塩室への被処理水の流入方向と濃縮室
への濃縮水の流入方向が相互に反対の方向となるように
被処理水、濃縮水をそれぞれ脱塩室、濃縮室に流入する
ようにした請求項１又は２記載の電気脱イオン法による
脱イオン水の製造方法。
【請求項４】脱塩室に流入した被処理水が最初にアニ
オン交換体層を通過するようにした請求項１又は２記載
の電気脱イオン法による脱イオン水の製造方法。
【請求項５】脱塩室に流入した被処理水が最初にアニ
オン交換体層を通過し、次いでカチオン交換体とアニオ
ン交換体の混合イオン交換体層を通過するようにした請
求項４記載の電気脱イオン法による脱イオン水の製造方
法。