JP3394372B2 - 電気再生式脱塩装置 - Google Patents
電気再生式脱塩装置Info
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/42—Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
- B01D61/44—Ion-selective electrodialysis
- B01D61/46—Apparatus therefor
- B01D61/48—Apparatus therefor having one or more compartments filled with ion-exchange material, e.g. electrodeionisation
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J47/00—Ion-exchange processes in general; Apparatus therefor
- 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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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J49/00—Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor
- B01J49/30—Electrical regeneration
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- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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- Y02A20/124—Water desalination
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- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
Description
【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。
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。
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）。
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】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。
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。
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。
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。
【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。
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】このような問題点を解決するため、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充填し
た電気再生式脱塩装置が提案された（特開平５−６４７
２６）。
グラフト重合を利用して製造したイオン交換体を充填し
た電気再生式脱塩装置が提案された（特開平５−６４７
２６）。
【０００９】この提案は放射線グラフト重合を利用して
製造したイオン交換体、特にイオン交換繊維を脱塩室に
充填したものであり、イオン交換樹脂を充填することに
より生じていた種々の問題点が解消し、安定した水質を
長期間にわたり維持できる電力消費量の小さな電気再生
式脱塩装置が可能となった。
製造したイオン交換体、特にイオン交換繊維を脱塩室に
充填したものであり、イオン交換樹脂を充填することに
より生じていた種々の問題点が解消し、安定した水質を
長期間にわたり維持できる電力消費量の小さな電気再生
式脱塩装置が可能となった。
【００１０】ところが、この方法によりイオン交換繊維
やその集合体であるイオン交換不織布を脱塩室に充填し
通水テストを行うと次のような問題が生じることが分っ
た。イオン交換繊維（又は不織布）の充填量が少ない
と、繊維が圧密により変形し被処理水の偏流を生じるた
め、処理水質の低下を招いた。また、イオン交換繊維
（又は不織布）の充填量が多いと、圧力損失の上昇が大
きく、漏水が起こる場合があった。また、この提案の中
で用いたイオン交換繊維（又は不織布）は、被処理水が
カチオン交換繊維とアニオン交換繊維とに何回も接触す
るよう、両繊維を混ぜたり、両繊維束を縦横に織った
り、また不織布に千鳥格子状に両イオン交換基を導入し
たものを用いている。あるいは、両イオン交換繊維（又
は不織布）を脱塩室に充填する際、脱塩室の内部を多数
の小室に区分し、カチオン交換繊維を充填した区画とア
ニオン交換繊維を充填した区画に次々と被処理水を通水
していた。しかしながら、このようなイオン交換繊維を
製造したり、小室に分けることは実験室的には可能であ
るが、大量生産や実機制作を考慮すると問題点が多すぎ
ることが分った。
やその集合体であるイオン交換不織布を脱塩室に充填し
通水テストを行うと次のような問題が生じることが分っ
た。イオン交換繊維（又は不織布）の充填量が少ない
と、繊維が圧密により変形し被処理水の偏流を生じるた
め、処理水質の低下を招いた。また、イオン交換繊維
（又は不織布）の充填量が多いと、圧力損失の上昇が大
きく、漏水が起こる場合があった。また、この提案の中
で用いたイオン交換繊維（又は不織布）は、被処理水が
カチオン交換繊維とアニオン交換繊維とに何回も接触す
るよう、両繊維を混ぜたり、両繊維束を縦横に織った
り、また不織布に千鳥格子状に両イオン交換基を導入し
たものを用いている。あるいは、両イオン交換繊維（又
は不織布）を脱塩室に充填する際、脱塩室の内部を多数
の小室に区分し、カチオン交換繊維を充填した区画とア
ニオン交換繊維を充填した区画に次々と被処理水を通水
していた。しかしながら、このようなイオン交換繊維を
製造したり、小室に分けることは実験室的には可能であ
るが、大量生産や実機制作を考慮すると問題点が多すぎ
ることが分った。
【００１１】この点を解決するため、特願平５−２７１
２０７号が提案された。この提案はカチオン交換不織布
とアニオン交換不織布を間にプラスチック製網を介在さ
せて脱塩室に充填したものである。これにより、被処理
水は必ずしもイオン交換繊維層の中を通過させる必要が
なくなり、圧力損失の低下、イオン交換繊維製造の簡略
化、装置の簡素化などが可能となった。
２０７号が提案された。この提案はカチオン交換不織布
とアニオン交換不織布を間にプラスチック製網を介在さ
せて脱塩室に充填したものである。これにより、被処理
水は必ずしもイオン交換繊維層の中を通過させる必要が
なくなり、圧力損失の低下、イオン交換繊維製造の簡略
化、装置の簡素化などが可能となった。
【００１２】しかし、前記提案に基づき各種実験を継続
した結果、必ずしも良好な結果ばかり得られるとは限ら
ないことが判明した。例えば、処理水質の悪化や電圧の
上昇が時として起こる場合があった。その原因を解決す
べく鋭意努力した結果、本発明に到達した。
した結果、必ずしも良好な結果ばかり得られるとは限ら
ないことが判明した。例えば、処理水質の悪化や電圧の
上昇が時として起こる場合があった。その原因を解決す
べく鋭意努力した結果、本発明に到達した。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記したよ
うなイオン交換繊維を充填することによって生じていた
種々の問題点を解決し、安定した水質、低い圧力損失、
良好な電気特性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。
うなイオン交換繊維を充填することによって生じていた
種々の問題点を解決し、安定した水質、低い圧力損失、
良好な電気特性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。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、イオン交換体
を脱塩室に充填した電気再生式脱塩装置において、前記
イオン交換体が繊維の集合体である不織布であり、かつ
カチオン交換体とアニオン交換体を向い合わせて配置
し、その間に空隙性材料を介在させたことを特徴として
いる。
を脱塩室に充填した電気再生式脱塩装置において、前記
イオン交換体が繊維の集合体である不織布であり、かつ
カチオン交換体とアニオン交換体を向い合わせて配置
し、その間に空隙性材料を介在させたことを特徴として
いる。
【００１５】又、本発明による電気再生式脱塩装置に用
いるイオン交換不織布は、ポリオレフィン系高分子を鞘
成分とし、鞘成分に用いた高分子以外の高分子を芯成分
とした芯鞘複合繊維の集合体からなる不織布であり、芯
鞘繊維の断面の構成が同心円であり、さらに不織布の製
造方法が熱融着法であること、そしてこの芯鞘複合繊維
の主として鞘部にイオン交換基を導入する方法は放射線
グラフト重合法を利用したものであることをを特徴とし
ている。
いるイオン交換不織布は、ポリオレフィン系高分子を鞘
成分とし、鞘成分に用いた高分子以外の高分子を芯成分
とした芯鞘複合繊維の集合体からなる不織布であり、芯
鞘繊維の断面の構成が同心円であり、さらに不織布の製
造方法が熱融着法であること、そしてこの芯鞘複合繊維
の主として鞘部にイオン交換基を導入する方法は放射線
グラフト重合法を利用したものであることをを特徴とし
ている。
【００１６】さらに、本発明による電気再生式脱塩装置
に用いる基材不織布にグラフト重合する重合性単量体は
イオン交換基を有するか、又はイオン交換基に転換可能
なものであり、そのイオン交換基はカチオン交換基とし
て少くともスルホン基を有し、アニオン交換基として少
くとも四級アンモニウム基を有し、イオン交換容量が中
性塩分解容量として０．５ｍｅｑ／ｇから３ｍｅｑ／ｇ
の範囲であることを特徴としている。
に用いる基材不織布にグラフト重合する重合性単量体は
イオン交換基を有するか、又はイオン交換基に転換可能
なものであり、そのイオン交換基はカチオン交換基とし
て少くともスルホン基を有し、アニオン交換基として少
くとも四級アンモニウム基を有し、イオン交換容量が中
性塩分解容量として０．５ｍｅｑ／ｇから３ｍｅｑ／ｇ
の範囲であることを特徴としている。
【００１７】さらに又、本発明の電気再生式脱塩装置の
脱塩室の厚みが３〜４ｍｍであり、その中に充填するイ
オン交換不織布の基材の厚みが０．１〜１．０ｍｍ、目
付が１０〜１００ｇ／ｍ2、空隙率が５０〜９８％、繊
維経が１０〜７０μｍであり、カチオン交換不織布とア
ニオン交換不織布の間に介在させた空隙性材料が厚み
０．３〜１．５ｍｍの合成樹脂性ネットであることを特
徴としている。
脱塩室の厚みが３〜４ｍｍであり、その中に充填するイ
オン交換不織布の基材の厚みが０．１〜１．０ｍｍ、目
付が１０〜１００ｇ／ｍ2、空隙率が５０〜９８％、繊
維経が１０〜７０μｍであり、カチオン交換不織布とア
ニオン交換不織布の間に介在させた空隙性材料が厚み
０．３〜１．５ｍｍの合成樹脂性ネットであることを特
徴としている。
【００１８】不織布の製造方法には、ニードルパンチ法
やスパンボンド法など種々の方法があるが、本発明には
芯鞘複合繊維を用いた熱融着法による不織布が好まし
い。熱融着法以外の製法による不織布の場合、各繊維は
図１のように点で接触しているが、熱融着法では第２図
のように面で接触している。電気再生式脱塩装置に用い
るイオン交換体の役割は吸着したイオンの移動媒体であ
るため、熱融着法の方が繊維から繊維へのイオンの移動
が容易であり好ましい。さらに、各繊維が接触面で強固
に融着しているため、厚みが薄くとも強度が大きくまた
繊維からのパーティクルの発生が少い。特に、放射線グ
ラフト重合法によるイオン交換体ではグラフト鎖が架橋
構造を有しないため、繊維表面でのグラフト鎖によるイ
オンや微粒子を捕促する機能も優れている。この事は、
本発明の電気再生式純水装置を純水または超純水製造分
野に使用する場合重要である。
やスパンボンド法など種々の方法があるが、本発明には
芯鞘複合繊維を用いた熱融着法による不織布が好まし
い。熱融着法以外の製法による不織布の場合、各繊維は
図１のように点で接触しているが、熱融着法では第２図
のように面で接触している。電気再生式脱塩装置に用い
るイオン交換体の役割は吸着したイオンの移動媒体であ
るため、熱融着法の方が繊維から繊維へのイオンの移動
が容易であり好ましい。さらに、各繊維が接触面で強固
に融着しているため、厚みが薄くとも強度が大きくまた
繊維からのパーティクルの発生が少い。特に、放射線グ
ラフト重合法によるイオン交換体ではグラフト鎖が架橋
構造を有しないため、繊維表面でのグラフト鎖によるイ
オンや微粒子を捕促する機能も優れている。この事は、
本発明の電気再生式純水装置を純水または超純水製造分
野に使用する場合重要である。
【００１９】芯鞘複合繊維を用いないで、単一成分の繊
維に熱融着法を採用すると融着部がフィルム状になり本
発明の目的には好ましくない。
維に熱融着法を採用すると融着部がフィルム状になり本
発明の目的には好ましくない。
【００２０】芯鞘複合繊維の鞘成分にポリオレフィン系
のものを用い、この部分にグラフト重合を行うが、ポリ
オレフィンの中でもポリエチレンが最も好ましい。ここ
で、基材繊維が偏心の芯鞘複合繊維の場合、放射線グラ
フト重合とその後の官能基導入反応により、芯鞘の剥離
による微粒子の発生が起こることもあるので、同心の芯
鞘複合繊維の構成が好ましい。鞘部にグラフト重合を行
うと、単一成分の繊維にグラフト重合する場合に比べ、
グラフトする部分が小さい。したがって、同一グラフト
率で比較すると芯鞘繊維の方が繊維表面に密にイオン交
換基を集中させることができる。イオン交換の反応速度
はイオン交換体表面のイオン交換基濃度が大きいほど早
いので、有利である。そればかりでなく、鞘部のグラフ
ト鎖長が長いのでイオンや微粒子の捕捉に有効である。
のものを用い、この部分にグラフト重合を行うが、ポリ
オレフィンの中でもポリエチレンが最も好ましい。ここ
で、基材繊維が偏心の芯鞘複合繊維の場合、放射線グラ
フト重合とその後の官能基導入反応により、芯鞘の剥離
による微粒子の発生が起こることもあるので、同心の芯
鞘複合繊維の構成が好ましい。鞘部にグラフト重合を行
うと、単一成分の繊維にグラフト重合する場合に比べ、
グラフトする部分が小さい。したがって、同一グラフト
率で比較すると芯鞘繊維の方が繊維表面に密にイオン交
換基を集中させることができる。イオン交換の反応速度
はイオン交換体表面のイオン交換基濃度が大きいほど早
いので、有利である。そればかりでなく、鞘部のグラフ
ト鎖長が長いのでイオンや微粒子の捕捉に有効である。
【００２１】グラフト重合に伴い鞘部の強度が劣化する
が、芯部の強度が維持されているため、不織布全体の強
度は維持される。好ましい芯鞘繊維の成分として、ポリ
エチレン（鞘）／ポリプロピレン（芯）、ポリエチレン
（鞘）／ポリエチレンテレフタレート（芯）などがあ
り、耐放射線性、耐薬品性、グラフト反応性、不織布化
の条件などにより適宜決めることができる。
が、芯部の強度が維持されているため、不織布全体の強
度は維持される。好ましい芯鞘繊維の成分として、ポリ
エチレン（鞘）／ポリプロピレン（芯）、ポリエチレン
（鞘）／ポリエチレンテレフタレート（芯）などがあ
り、耐放射線性、耐薬品性、グラフト反応性、不織布化
の条件などにより適宜決めることができる。
【００２２】ポリプロピレンが芯の場合、放射線照射に
より生成したラジカルが酸素と反応して主鎖の切断を伴
いながら酸化劣化する。又、ポリエチレンテレフタレー
トが芯の場合、耐放射線性が大であるが、ポリエチレン
テレフタレートのエステル基が加水分解を受けやすい。
本発明の電気再生式脱塩装置に充填するイオン交換繊維
は水に浸漬の状態で使用するので、酸素濃度が低く、酸
化劣化は小さい。したがって、ポリプロピレン（ＰＰ）
が芯材の方がより好ましい。
より生成したラジカルが酸素と反応して主鎖の切断を伴
いながら酸化劣化する。又、ポリエチレンテレフタレー
トが芯の場合、耐放射線性が大であるが、ポリエチレン
テレフタレートのエステル基が加水分解を受けやすい。
本発明の電気再生式脱塩装置に充填するイオン交換繊維
は水に浸漬の状態で使用するので、酸素濃度が低く、酸
化劣化は小さい。したがって、ポリプロピレン（ＰＰ）
が芯材の方がより好ましい。
【００２３】基材不織布にグラフト重合させる重合性単
量体（モノマー）は、イオン交換基を有するか、又はイ
オン交換基に転換可能なモノマーの中から選択できる
が、カチオン交換基の場合少くともスルホン基、アニオ
ン交換基の場合少くとも四級アンモニウム基が必要であ
る。これは、純水製造の用途の場合、ｐＨが中性領域で
あり、この領域でも解離しているスルホン基や四級アン
モニウム基でないと電圧が高くなって、所定の性能を発
揮しないからである。もちろん、弱酸性のカチオン交換
基であるカルボキシル基及び弱塩基性のアニオン交換基
である３級アミノ基やより低級アミノ基が同時に存在し
ていてもよいが、スルホン基および四級アミノ基がそれ
ぞれ中性塩分解容量として０．５〜３ｍｅｑ／ｇの範囲
でなければならない。イオン交換容量はグラフト率を変
えることにより増減し、グラフト率が大きい程イオン交
換容量も大きい。０．５ｍｅｑ／ｇ以下の場合、電圧が
高く処理水質も悪い。また３ｍｅｑ／ｇ以上の場合、グ
ラフト率を極端に高くしなければならず、不織布の強度
が劣化するばかりでなく、不織布の厚みも増し、性能の
向上には寄与しない。
量体（モノマー）は、イオン交換基を有するか、又はイ
オン交換基に転換可能なモノマーの中から選択できる
が、カチオン交換基の場合少くともスルホン基、アニオ
ン交換基の場合少くとも四級アンモニウム基が必要であ
る。これは、純水製造の用途の場合、ｐＨが中性領域で
あり、この領域でも解離しているスルホン基や四級アン
モニウム基でないと電圧が高くなって、所定の性能を発
揮しないからである。もちろん、弱酸性のカチオン交換
基であるカルボキシル基及び弱塩基性のアニオン交換基
である３級アミノ基やより低級アミノ基が同時に存在し
ていてもよいが、スルホン基および四級アミノ基がそれ
ぞれ中性塩分解容量として０．５〜３ｍｅｑ／ｇの範囲
でなければならない。イオン交換容量はグラフト率を変
えることにより増減し、グラフト率が大きい程イオン交
換容量も大きい。０．５ｍｅｑ／ｇ以下の場合、電圧が
高く処理水質も悪い。また３ｍｅｑ／ｇ以上の場合、グ
ラフト率を極端に高くしなければならず、不織布の強度
が劣化するばかりでなく、不織布の厚みも増し、性能の
向上には寄与しない。
【００２４】本発明による電気再生式脱塩装置の脱塩室
の厚みは３−５ｍｍが好ましいが、特願平５−２７１２
０７号で提案されたように、低電圧、高流量などを考慮
し、特に３〜４ｍｍが好ましい。この脱塩室の中に種々
のイオン交換不織布や合成樹脂製の網を充填し、数多く
の実験を行った結果良好で安定な処理水室を得るには基
材不織布の物性値として、厚みが０．１〜１．０ｍｍ、
目付が１０〜１００ｇ／ｍ2、空隙率が５０〜９８％、
繊維径が１０〜７０μｍの範囲、また合成樹脂製網（ネ
ット）としては厚みが０．３〜１．５ｍｍの範囲が必要
であることが分った。
の厚みは３−５ｍｍが好ましいが、特願平５−２７１２
０７号で提案されたように、低電圧、高流量などを考慮
し、特に３〜４ｍｍが好ましい。この脱塩室の中に種々
のイオン交換不織布や合成樹脂製の網を充填し、数多く
の実験を行った結果良好で安定な処理水室を得るには基
材不織布の物性値として、厚みが０．１〜１．０ｍｍ、
目付が１０〜１００ｇ／ｍ2、空隙率が５０〜９８％、
繊維径が１０〜７０μｍの範囲、また合成樹脂製網（ネ
ット）としては厚みが０．３〜１．５ｍｍの範囲が必要
であることが分った。
【００２５】この理由を第３図に基づき説明する。一般
的にイオン交換反応においては、カチオン交換樹脂とア
ニオン交換樹脂との接触回数の多い程処理水の水質が向
上する。混合床式イオン交換装置の処理水質がよいのは
このためである。混合床をイオン交換繊維で構成するに
は両イオン交換繊維を混ぜて不織布化し、その不織布の
中を被処理水を通過させる必要がある。その場合、不織
布の強度を維持するためにイオン交換繊維以外の繊維を
混ぜなければならないので、単位体積あたりのイオン交
換基の密度が小さくなり、電圧や処理水純度に影響を与
える。更に不織布に中を通過させるため、圧力損失が高
くなる。
的にイオン交換反応においては、カチオン交換樹脂とア
ニオン交換樹脂との接触回数の多い程処理水の水質が向
上する。混合床式イオン交換装置の処理水質がよいのは
このためである。混合床をイオン交換繊維で構成するに
は両イオン交換繊維を混ぜて不織布化し、その不織布の
中を被処理水を通過させる必要がある。その場合、不織
布の強度を維持するためにイオン交換繊維以外の繊維を
混ぜなければならないので、単位体積あたりのイオン交
換基の密度が小さくなり、電圧や処理水純度に影響を与
える。更に不織布に中を通過させるため、圧力損失が高
くなる。
【００２６】放射線グラフト重合法によっても、他の方
法と同様カチオン交換不織布とアニオン交換不織布とを
別々に製造した方が便利であることに変わりはない。そ
のため、それぞれ別に製造した不織布を繊維化し、混ぜ
て再び不織布化すれば、熱融着法によって製造した不織
布を使用した利点がなくなり、パーティクルの発生など
の問題が起こる。そこで、カチオン及びアニオン交換不
織布を別々に用いながら如何に処理水純度を上げるかと
いう課題がでて来る。基材不織布に前述のものを使用す
ると、グラフト重合およびイオン交換基導入後のイオン
交換不織布の厚みはグラフト率にもよるが１．５〜３倍
になる。
法と同様カチオン交換不織布とアニオン交換不織布とを
別々に製造した方が便利であることに変わりはない。そ
のため、それぞれ別に製造した不織布を繊維化し、混ぜ
て再び不織布化すれば、熱融着法によって製造した不織
布を使用した利点がなくなり、パーティクルの発生など
の問題が起こる。そこで、カチオン及びアニオン交換不
織布を別々に用いながら如何に処理水純度を上げるかと
いう課題がでて来る。基材不織布に前述のものを使用す
ると、グラフト重合およびイオン交換基導入後のイオン
交換不織布の厚みはグラフト率にもよるが１．５〜３倍
になる。
【００２７】このようなイオン交換不織布を第３図の脱
塩室に充填し、その間にネットを挟んで圧接すると、カ
チオン交換不織布からネット側へ、又アニオン交換不織
布からネット側へそれぞれ繊維がはみ出し、そこに両イ
オン交換体繊維からなる混合床が形成され、そしてこの
形成された混合床の位置が被処理水通路となる。被処理
水は、ネットが乱流発生用空隙性材料として配置される
混合床中を通して流れてイオン交換処理される。このネ
ットが配置された混合床中を被処理水が通過するので、
被処理水中のイオンはカチオン交換繊維とアニオン交換
繊維の両者に何回も接触し、この混床の中を通過する際
に被処理水中の不純物が効率的に除去される。更に、繊
維表面から架橋構造のないグラフト鎖が延びているた
め、イオンの除去がより一層効果的に行われる。
塩室に充填し、その間にネットを挟んで圧接すると、カ
チオン交換不織布からネット側へ、又アニオン交換不織
布からネット側へそれぞれ繊維がはみ出し、そこに両イ
オン交換体繊維からなる混合床が形成され、そしてこの
形成された混合床の位置が被処理水通路となる。被処理
水は、ネットが乱流発生用空隙性材料として配置される
混合床中を通して流れてイオン交換処理される。このネ
ットが配置された混合床中を被処理水が通過するので、
被処理水中のイオンはカチオン交換繊維とアニオン交換
繊維の両者に何回も接触し、この混床の中を通過する際
に被処理水中の不純物が効率的に除去される。更に、繊
維表面から架橋構造のないグラフト鎖が延びているた
め、イオンの除去がより一層効果的に行われる。
【００２８】特に、本発明においては、前記イオン交換
体不織布の繊維が芯鞘構造のものである点にも特徴があ
る。即ち、芯鞘構造の繊維は、その芯部分によって補強
されているために、その繊維自体の強度が大きくなる上
に、その繊維を圧接した際に繊維自体が曲がりにくいも
のとなり、いわゆる腰の強い繊維を構成している。した
がって、本発明の芯鞘構造のイオン交換不織布を脱塩室
に充填し、その間にネットを挟んで圧接すると、カチオ
ン交換不織布からネット側へ、又アニオン交換不織布か
らネット側へそれぞれの繊維が過剰にはみ出して、そこ
に両イオン交換容量の大きな混合床が形成される。しか
も、被処理水は、乱流発生用空隙性材料として両イオン
交換不織布間に配置されたネットにより、両イオン交換
不織布表面に沿って混合床中を乱流状態で流れるので、
混合床においてイオン交換処理されるだけでなく、混合
床両面のイオン交換不織布の表面でもイオン交換処理さ
れることになって、被処理水のイオン交換処理が完全に
行われる。
体不織布の繊維が芯鞘構造のものである点にも特徴があ
る。即ち、芯鞘構造の繊維は、その芯部分によって補強
されているために、その繊維自体の強度が大きくなる上
に、その繊維を圧接した際に繊維自体が曲がりにくいも
のとなり、いわゆる腰の強い繊維を構成している。した
がって、本発明の芯鞘構造のイオン交換不織布を脱塩室
に充填し、その間にネットを挟んで圧接すると、カチオ
ン交換不織布からネット側へ、又アニオン交換不織布か
らネット側へそれぞれの繊維が過剰にはみ出して、そこ
に両イオン交換容量の大きな混合床が形成される。しか
も、被処理水は、乱流発生用空隙性材料として両イオン
交換不織布間に配置されたネットにより、両イオン交換
不織布表面に沿って混合床中を乱流状態で流れるので、
混合床においてイオン交換処理されるだけでなく、混合
床両面のイオン交換不織布の表面でもイオン交換処理さ
れることになって、被処理水のイオン交換処理が完全に
行われる。
【００２９】これに対し、芯鞘構造を有しない単一繊維
からなるイオン交換不織布を使用した場合には、その繊
維の強度が小さいだけでなくその繊維自体の腰が弱いの
で、その間にネットを挟んで圧接すると、カチオン交換
不織布からネット側へ、又アニオン交換不織布からネッ
ト側へそれぞれの繊維がはみ出すことなく、折れ曲がっ
て、そこに両イオン交換不織布の繊維からなる混合床が
形成されない。したがって、単一繊維からなる不織布を
使用した場合には、その間にネットを配置しても混合床
が形成されないので、被処理水のイオン交換処理は両イ
オン交換不織布の表面でのみ行われるだけである。
からなるイオン交換不織布を使用した場合には、その繊
維の強度が小さいだけでなくその繊維自体の腰が弱いの
で、その間にネットを挟んで圧接すると、カチオン交換
不織布からネット側へ、又アニオン交換不織布からネッ
ト側へそれぞれの繊維がはみ出すことなく、折れ曲がっ
て、そこに両イオン交換不織布の繊維からなる混合床が
形成されない。したがって、単一繊維からなる不織布を
使用した場合には、その間にネットを配置しても混合床
が形成されないので、被処理水のイオン交換処理は両イ
オン交換不織布の表面でのみ行われるだけである。
【００３０】不織布の厚み、目付、空隙率等はそれぞれ
互いに関係の深い数値であり、一つの項目の適性範囲を
決めると他の項目の範囲も連動するが、次のような現象
が判明している。基材不織布の厚みが０．１ｍｍ以下の
場合、イオン交換基導入後の厚みも０．２ｍｍ程度にし
かならず、薄すぎる。また、１ｍｍを越えるとイオン交
換基導入後の厚みが２．５ｍｍを越え、３〜５ｍｍの脱
塩室に充填するには厚すぎ、圧力損失の上昇やイオン交
換膜装着が困難といった問題が起こる。
互いに関係の深い数値であり、一つの項目の適性範囲を
決めると他の項目の範囲も連動するが、次のような現象
が判明している。基材不織布の厚みが０．１ｍｍ以下の
場合、イオン交換基導入後の厚みも０．２ｍｍ程度にし
かならず、薄すぎる。また、１ｍｍを越えるとイオン交
換基導入後の厚みが２．５ｍｍを越え、３〜５ｍｍの脱
塩室に充填するには厚すぎ、圧力損失の上昇やイオン交
換膜装着が困難といった問題が起こる。
【００３１】目付が１０ｇ／ｍ2以下の場合、グラフト
率を高くしても脱塩室内のイオン交換基の量が不足し、
電圧が高く処理水質も悪化する。また、この目付以下で
は不織布の強度が低下し、イオン交換不織布の製造にも
無理がある。目付が１００ｇ／ｍ2を越えると、イオン
交換基導入後の厚みが増し、脱塩室への充填が困難とな
る。
率を高くしても脱塩室内のイオン交換基の量が不足し、
電圧が高く処理水質も悪化する。また、この目付以下で
は不織布の強度が低下し、イオン交換不織布の製造にも
無理がある。目付が１００ｇ／ｍ2を越えると、イオン
交換基導入後の厚みが増し、脱塩室への充填が困難とな
る。
【００３２】空隙率は不織布中の空間の体積の割合を表
しており、これが５０％を下回ると、かなり密な布（と
いうよりフィルムに近い）となり、ネットにはみだす繊
維量が少くなる。空隙率が９８％を越すると不織布の強
度が不足し、単位体積あたりのイオン交換容量も小さく
なる。繊維径が１０μｍ以下又は７０μｍ以上の場合、
前述の厚み、目付および空間率を有する芯鞘繊維からな
る不織布を製造するのが難しい。
しており、これが５０％を下回ると、かなり密な布（と
いうよりフィルムに近い）となり、ネットにはみだす繊
維量が少くなる。空隙率が９８％を越すると不織布の強
度が不足し、単位体積あたりのイオン交換容量も小さく
なる。繊維径が１０μｍ以下又は７０μｍ以上の場合、
前述の厚み、目付および空間率を有する芯鞘繊維からな
る不織布を製造するのが難しい。
【００３３】また、カチオン交換不織布とアニオン交換
不織布の間に装填した空隙性材料としては合成樹脂製の
網（ネット）が適している。ネットの具備すべき条件と
して、被処理水が乱流を起こし、ネットの内部にはみ出
したイオン交換繊維と十分に接触することができるこ
と、溶出物や粒子の発生が少ないこと、圧力損失が小さ
いこと、不織布の変形や圧密化が起こらないよう不織布
に密着することなどが挙げられる。たとえば、図４に示
すネットがあるが、このような形状に限定されるわけで
はない。網の厚みは処理流量を大きくとれ、圧力損失の
小さい０．３〜１．５ｍｍが適当である。この範囲にあ
れば、ネットは複数枚あってもよい。
不織布の間に装填した空隙性材料としては合成樹脂製の
網（ネット）が適している。ネットの具備すべき条件と
して、被処理水が乱流を起こし、ネットの内部にはみ出
したイオン交換繊維と十分に接触することができるこ
と、溶出物や粒子の発生が少ないこと、圧力損失が小さ
いこと、不織布の変形や圧密化が起こらないよう不織布
に密着することなどが挙げられる。たとえば、図４に示
すネットがあるが、このような形状に限定されるわけで
はない。網の厚みは処理流量を大きくとれ、圧力損失の
小さい０．３〜１．５ｍｍが適当である。この範囲にあ
れば、ネットは複数枚あってもよい。
【００３４】厚さ３〜５ｍｍの脱塩室の中にカチオン交
換不織布、アニオン交換不織布、さらにネットをはさみ
込むが、各々の厚みを合計した値は脱塩室の厚みを越え
る場合が普通である。それぞれの厚みは流量、圧力損
失、処理水質、電圧などを考慮し、前述の範囲内で適宜
決めることができる。
換不織布、アニオン交換不織布、さらにネットをはさみ
込むが、各々の厚みを合計した値は脱塩室の厚みを越え
る場合が普通である。それぞれの厚みは流量、圧力損
失、処理水質、電圧などを考慮し、前述の範囲内で適宜
決めることができる。
【００３５】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。
【００３６】
【実施例１】イオン交換不織布の製造
表１にイオン交換不織布製造に使用した基材不織布の仕
様を示す。この不織布は芯がポリプロピレン、鞘がポリ
エチレンの繊維を熱融着によって不織布にしたものであ
る。
様を示す。この不織布は芯がポリプロピレン、鞘がポリ
エチレンの繊維を熱融着によって不織布にしたものであ
る。
【００３７】
【表１】
この不織布にガンマ線を窒素雰囲気で２００ＫＧｙ照射
した後、メタクリル酸グリシジル（ＧＭＡと略す）溶液
に浸漬し、４０℃で８時間反応させ、グラフト率１６３
％を得た。次いで、このグラフト済不織布を亜流酸ナト
リウム／イソピロピルアルコール／水＝１／１／８の水
溶液に浸漬し、８０℃で８時間反応し、スルホン化を行
った。スルホン基の導入量を調べるため、イオン交換容
量を測定したところ、中性塩分解容量が２．８２ｍｅｑ
／ｇの強酸性カチオン交換不織布が得られた。
した後、メタクリル酸グリシジル（ＧＭＡと略す）溶液
に浸漬し、４０℃で８時間反応させ、グラフト率１６３
％を得た。次いで、このグラフト済不織布を亜流酸ナト
リウム／イソピロピルアルコール／水＝１／１／８の水
溶液に浸漬し、８０℃で８時間反応し、スルホン化を行
った。スルホン基の導入量を調べるため、イオン交換容
量を測定したところ、中性塩分解容量が２．８２ｍｅｑ
／ｇの強酸性カチオン交換不織布が得られた。
【００３８】一方、照射済不織布をクロロメチルスチレ
ン（ＣＭＳと略す）溶液に浸漬し、４０℃で７時間反応
させたところ１４８％のグラフト率を得た。この不織布
をトリメチルアミン１０％水溶液に浸漬し、５０℃で３
時間反応させ、四級アンモニウム化を行った。この不織
布は中性塩分解容量が２．４９ｍｅｑ／ｇの強塩基性ア
ニオン交換不織布であった。
ン（ＣＭＳと略す）溶液に浸漬し、４０℃で７時間反応
させたところ１４８％のグラフト率を得た。この不織布
をトリメチルアミン１０％水溶液に浸漬し、５０℃で３
時間反応させ、四級アンモニウム化を行った。この不織
布は中性塩分解容量が２．４９ｍｅｑ／ｇの強塩基性ア
ニオン交換不織布であった。
【００３９】通水テスト
脱塩室の寸法が３００×２００ｍｍ、厚み４ｍｍの電気
透析装置に２種類のイオン交換不織布を第３図の構成と
なるよう充填した。使用したネットの厚みは０．７ｍｍ
であった。この装置を用い表２の条件で単セル通水テス
トを行ったところ、処理水の比抵抗は１６．０ＭΩ・ｃ
ｍで安定していた。また、電圧は１０Ｖ、圧力損失は
０．１ｋｇ／ｃｍ2以下であった。
透析装置に２種類のイオン交換不織布を第３図の構成と
なるよう充填した。使用したネットの厚みは０．７ｍｍ
であった。この装置を用い表２の条件で単セル通水テス
トを行ったところ、処理水の比抵抗は１６．０ＭΩ・ｃ
ｍで安定していた。また、電圧は１０Ｖ、圧力損失は
０．１ｋｇ／ｃｍ2以下であった。
【００４０】
【比較例１】実施例１と同様の基材不織布にＧＭＡを同
様の方法でグラフト重合し、反応時間を１５分と短かく
した結果、ＧＭＡのグラフト率として２６％が得られ
た。次にスルホン化を１時間行い、中性塩分解容量が
０．４７ｍｅｑ／ｇの強酸性カチオン交換不織布を得
た。
様の方法でグラフト重合し、反応時間を１５分と短かく
した結果、ＧＭＡのグラフト率として２６％が得られ
た。次にスルホン化を１時間行い、中性塩分解容量が
０．４７ｍｅｑ／ｇの強酸性カチオン交換不織布を得
た。
【００４１】また、実施例１と同様にＣＭＳをグラフト
重合し、反応時間を１０分と短かくした結果、１４％の
グラフト率が得られた。トリメチルアミンによる四級ア
ンモニウム化を３０℃で３０分間行い、中性塩分解容量
が０．３９ｍｅｑ／ｇの強塩基性アニオン交換不織布を
得た。
重合し、反応時間を１０分と短かくした結果、１４％の
グラフト率が得られた。トリメチルアミンによる四級ア
ンモニウム化を３０℃で３０分間行い、中性塩分解容量
が０．３９ｍｅｑ／ｇの強塩基性アニオン交換不織布を
得た。
【００４２】この不織布を第３図のように配置し、（ネ
ットの厚みは実施例１と同様）実施例１と同様の通水テ
ストを行った結果、電圧が４０Ｖと高く、水質も１．３
ＭΩ・ｃｍと悪く不安定であった。
ットの厚みは実施例１と同様）実施例１と同様の通水テ
ストを行った結果、電圧が４０Ｖと高く、水質も１．３
ＭΩ・ｃｍと悪く不安定であった。
【００４３】
【比較例２】実施例１と同様にＧＭＡとＣＭＳを反応時
間を長くしてグラフト重合し、その後のスルホン化反応
および四級アンモニウム化反応の時間も長くして、中性
塩分解容量が３．１２ｍｅｑ／ｇの強酸性カチオン交換
不織布、３．０５ｍｅｑ／ｇの強塩基性アニオン交換不
織布を得た。
間を長くしてグラフト重合し、その後のスルホン化反応
および四級アンモニウム化反応の時間も長くして、中性
塩分解容量が３．１２ｍｅｑ／ｇの強酸性カチオン交換
不織布、３．０５ｍｅｑ／ｇの強塩基性アニオン交換不
織布を得た。
【００４４】この不織布を第３図のように配置し、（ネ
ットの厚みは実施例１と同様）実施例１と同様の通水テ
ストを行なおうとしたが、両イオン交換不織布共に厚み
が約２．６ｍｍあり、脱塩室の室枠をはみだすためイオ
ン交換膜の接着が容易ではなかった。また、５ｍｍの厚
さの室枠を用い接着を行い通水テストを行った場合も、
圧力損失が０．５kg／cm2と増加した。
ットの厚みは実施例１と同様）実施例１と同様の通水テ
ストを行なおうとしたが、両イオン交換不織布共に厚み
が約２．６ｍｍあり、脱塩室の室枠をはみだすためイオ
ン交換膜の接着が容易ではなかった。また、５ｍｍの厚
さの室枠を用い接着を行い通水テストを行った場合も、
圧力損失が０．５kg／cm2と増加した。
【００４５】
【実施例２】イオン交換不織布の製造
表１に示す基材不織布にガンマ線を２００ＫＧｙ照射し
た後、スチレンスルホン酸ナトリウム／アクリル酸／水
＝２／２／６の混合モノマー水溶液に浸漬し、４０℃で
７時間反応し、グラフト重合を行った。この不織布は中
性塩分解容量１．０ｍｅｑ／ｇ、総交換容量４．８ｍｅ
ｑ／ｇの強酸および弱酸性イオン交換基の混在したカチ
オン交換不織布であった。
た後、スチレンスルホン酸ナトリウム／アクリル酸／水
＝２／２／６の混合モノマー水溶液に浸漬し、４０℃で
７時間反応し、グラフト重合を行った。この不織布は中
性塩分解容量１．０ｍｅｑ／ｇ、総交換容量４．８ｍｅ
ｑ／ｇの強酸および弱酸性イオン交換基の混在したカチ
オン交換不織布であった。
【００４６】また、表１の照射済基材にビニルベンジル
トリメチルアンモニウムクロライド／２−ヒドロキシエ
チルメタクリレート／水＝２／１／７の混合モノマー水
溶液に浸漬し、４５℃で８時間反応しグラフト重合を行
った。この不織布は、中性塩分解容量が１．１５ｍｅｑ
／ｇの強塩基性アニオン交換不織布であった。
トリメチルアンモニウムクロライド／２−ヒドロキシエ
チルメタクリレート／水＝２／１／７の混合モノマー水
溶液に浸漬し、４５℃で８時間反応しグラフト重合を行
った。この不織布は、中性塩分解容量が１．１５ｍｅｑ
／ｇの強塩基性アニオン交換不織布であった。
【００４７】このイオン交換不織布を第３図の構成とな
るよう充填し、表２の条件で通水テストを行ったとこ
ろ、処理水の比抵抗は６ＭΩ・ｃｍで安定しており、電
圧は３０Ｖであった。
るよう充填し、表２の条件で通水テストを行ったとこ
ろ、処理水の比抵抗は６ＭΩ・ｃｍで安定しており、電
圧は３０Ｖであった。
【００４８】
【表２】
【００４９】
【比較例３】イオン交換不織布の製造
表１に示す基材不織布にガンマ線を２００ＫＧｙ照射し
た後、アクリル酸５０％水溶液に浸漬し、４５℃で８時
間反応し、グラフト重合を行った。この不織布のグラフ
ト率は５４％であり、総交換容量が４．７ｍｅｑ／ｇの
弱酸性カチオン交換不織布であった。
た後、アクリル酸５０％水溶液に浸漬し、４５℃で８時
間反応し、グラフト重合を行った。この不織布のグラフ
ト率は５４％であり、総交換容量が４．７ｍｅｑ／ｇの
弱酸性カチオン交換不織布であった。
【００５０】また、表１の照射済不織布をＧＭＡ／メタ
ノール＝１／２溶液に浸漬し、４０℃で８時間反応し、
グラフト率１４９％が得られた。この不織布をジエタノ
ールアミン３０％水溶液に浸漬し、７０℃で４時間反応
した結果、総交換容量が３．１ｍｅｑ／ｇの弱塩基性ア
ニオン交換不織布が得られた。
ノール＝１／２溶液に浸漬し、４０℃で８時間反応し、
グラフト率１４９％が得られた。この不織布をジエタノ
ールアミン３０％水溶液に浸漬し、７０℃で４時間反応
した結果、総交換容量が３．１ｍｅｑ／ｇの弱塩基性ア
ニオン交換不織布が得られた。
【００５１】このイオン交換不織布を実施例１の電気透
析装置の脱塩室に充填し（ネットの厚みは０．７ｍｍ）
同様の通水テストを行ったところ、電圧が１２０Ｖと高
く、水質も比抵抗が０．５ＭΩ・ｃｍと悪かった。
析装置の脱塩室に充填し（ネットの厚みは０．７ｍｍ）
同様の通水テストを行ったところ、電圧が１２０Ｖと高
く、水質も比抵抗が０．５ＭΩ・ｃｍと悪かった。
【００５２】実施例１，２および比較例１，２，３よ
り、イオン交換不織布のイオン交換基として少くとも中
性塩分解能力のある強酸性カチオン交換基（代表例とし
てスルホン基）と強塩基性アニオン交換基（四級アンモ
ニウム基）とが０．５〜３ｍｅｑ／ｇ必要であることが
分る。
り、イオン交換不織布のイオン交換基として少くとも中
性塩分解能力のある強酸性カチオン交換基（代表例とし
てスルホン基）と強塩基性アニオン交換基（四級アンモ
ニウム基）とが０．５〜３ｍｅｑ／ｇ必要であることが
分る。
【００５３】
【実施例３】表３に示す基材不織布に電子線を１００Ｋ
Ｇｙ照射した後、実施例１と同様のグラフト重合および
官能基導入反応を行い、中性塩分解容量が２．２ｍｅｑ
／ｇの強酸性カチオン交換不織布、２．４ｍｅｑ／ｇの
強塩基性アニオン交換不織布が得られた。
Ｇｙ照射した後、実施例１と同様のグラフト重合および
官能基導入反応を行い、中性塩分解容量が２．２ｍｅｑ
／ｇの強酸性カチオン交換不織布、２．４ｍｅｑ／ｇの
強塩基性アニオン交換不織布が得られた。
【００５４】
【表３】
この不織布を実施例１に示す電気透析装置に充填し、
（ネットの厚み０．５ｍｍ）同様の通水テストを行った
ところ、処理水質は比抵抗が１６．９ＭΩ・ｃｍで安定
しており、電圧が１５Ｖ、圧力損失が０．１ｋｇ／ｃｍ
2以下と小さく良好であった。
（ネットの厚み０．５ｍｍ）同様の通水テストを行った
ところ、処理水質は比抵抗が１６．９ＭΩ・ｃｍで安定
しており、電圧が１５Ｖ、圧力損失が０．１ｋｇ／ｃｍ
2以下と小さく良好であった。
【００５５】
【比較例４〜６】表４に示す基材不織布にガンマ線を２
００ＫＧｙ照射した後、実施例１と同様のグラフト重合
を行い、強酸および強塩基性アニオン交換不織布を得
た。
００ＫＧｙ照射した後、実施例１と同様のグラフト重合
を行い、強酸および強塩基性アニオン交換不織布を得
た。
【００５６】
【表４】
この不織布を使用して実施例１と同様の通水テストを行
った。
った。
【００５７】比較例４では、イオン交換不織布の厚みが
イオン交換基導入後で約０．２ｍｍにしかならず、不織
布の間に充填するネット（厚さ０．７ｍｍ）が２枚必要
であった。通水テストの結果は処理水の比抵抗が３．７
ＭΩ・ｃｍと小さく、電圧が９３Ｖと高かった。
イオン交換基導入後で約０．２ｍｍにしかならず、不織
布の間に充填するネット（厚さ０．７ｍｍ）が２枚必要
であった。通水テストの結果は処理水の比抵抗が３．７
ＭΩ・ｃｍと小さく、電圧が９３Ｖと高かった。
【００５８】比較例５は、イオン交換不織布の厚みがイ
オン交換基導入後で２．７ｍｍになり、厚さ０．３ｍｍ
のネットを使用しても、厚さ５ｍｍの脱塩室を使用して
も、脱塩室の厚みを大幅に越え、イオン交換膜の装着が
困難であった。
オン交換基導入後で２．７ｍｍになり、厚さ０．３ｍｍ
のネットを使用しても、厚さ５ｍｍの脱塩室を使用して
も、脱塩室の厚みを大幅に越え、イオン交換膜の装着が
困難であった。
【００５９】比較例６は、イオン交換不織布の厚みが官
能基導入後約１．３ｍｍと問題はなかったが、強度が不
足しており、特に水に濡れた状態では布が破れることが
多かった。また、通水テストの結果は処理水の比抵抗が
５．１ＭΩ・ｃｍ、電圧が５４Ｖと高かった。
能基導入後約１．３ｍｍと問題はなかったが、強度が不
足しており、特に水に濡れた状態では布が破れることが
多かった。また、通水テストの結果は処理水の比抵抗が
５．１ＭΩ・ｃｍ、電圧が５４Ｖと高かった。
【００６０】比較例７は、イオン交換不織布の厚みが官
能基導入後で２．５ｍｍと大きく、厚さ０．３ｍｍのネ
ットを使用した。通水テストの結果は、処理水の比抵抗
が１７．１ＭΩ・ｃｍ、電圧が１５Ｖと良好であった
が、圧力損失０．６ｋｇ／ｃｍ2と高かった。厚さ５ｍ
ｍの脱塩室を用いても圧力損失は０．３ｋｇ／ｃｍ2で
あった。
能基導入後で２．５ｍｍと大きく、厚さ０．３ｍｍのネ
ットを使用した。通水テストの結果は、処理水の比抵抗
が１７．１ＭΩ・ｃｍ、電圧が１５Ｖと良好であった
が、圧力損失０．６ｋｇ／ｃｍ2と高かった。厚さ５ｍ
ｍの脱塩室を用いても圧力損失は０．３ｋｇ／ｃｍ2で
あった。
【００６１】
【発明の効果】以上述べたように、放射線グラフト重合
法によるイオン交換不織布を充填した電気再生式脱塩装
置は、本発明により簡単な製造工程により製造されたイ
オン交換不織布が使用可能となったばかりでなく、低圧
力損失、低電力消費量、良好で安定な処理水質を長期に
わたり維持できることが可能となった。
法によるイオン交換不織布を充填した電気再生式脱塩装
置は、本発明により簡単な製造工程により製造されたイ
オン交換不織布が使用可能となったばかりでなく、低圧
力損失、低電力消費量、良好で安定な処理水質を長期に
わたり維持できることが可能となった。
【図１】熱融着法以外の製法によって得られた不織布の
繊維の接点を表す図である。
繊維の接点を表す図である。
【図２】熱融着法によって得られた不織布の繊維の接触
面を表す図である。
面を表す図である。
【図３】空隙性材料を挟んでカチオン交換不織布及びア
ニオン交換不織布が充填された電気再生式脱塩装置の脱
塩室のＡ−Ａ線における拡大断面図（ａ）及びその斜視
図（ｂ）を表す図である。
ニオン交換不織布が充填された電気再生式脱塩装置の脱
塩室のＡ−Ａ線における拡大断面図（ａ）及びその斜視
図（ｂ）を表す図である。
【図４】空隙性材料として使用される網（ネット）を表
す図である。
す図である。
１：電極（マイナス） ２：電極（プラス）
３：脱塩室 ４：カチオン交換膜
５：アニオン交換膜 ６:カチオン交換不織
布 ７：アニオン交換不織布 ８：被処理水 ９：ネット １０：カチオン交換不織布からネットにはみだしたカチ
オン交換繊維 １１：アニオン交換不織布からネットにはみだしたアニ
オン交換繊維
布 ７：アニオン交換不織布 ８：被処理水 ９：ネット １０：カチオン交換不織布からネットにはみだしたカチ
オン交換繊維 １１：アニオン交換不織布からネットにはみだしたアニ
オン交換繊維
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 藤原 邦夫
神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号
株式会社荏原総合研究所内
(72)発明者 須郷 高信
群馬県高崎市綿貫町1233番地 日本原子
力研究所高崎研究所内
(56)参考文献 特開 平７−100391（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−64726（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B01D 61/00
C02F 1/44,1/46
Claims (6)
- 【請求項１】 カチオン交換体不織布とアニオン交換体
不織布とを脱塩室に向い合わせて配置し、その間に乱流
発生用の合成樹脂ネットを介在させて圧接した電気再生
式脱塩装置において、 （ａ） 前記両イオン交換体の基材不織布の繊維が芯鞘
構造の複合繊維からなり、 （ｂ） 前記カチオン又はアニオン交換体不織布が、前
記基材不織布に、イオン交換基を有する重合性単量体又
はイオン交換基に転換可能な重合性単量体を放射線グラ
フ重合させたものであり、そのカチオン交換基がスルホ
ン基であり、そのアニオン交換基が四級アンモニウム基
であり、 （ｃ） 前記合成樹脂ネットを介して向い合わせに配置
された両イオン交換体不織布間に、両イオン交換体不織
布表面の突出繊維からなるイオン交換混合床を構成する
被処理水用の通路が形成され、 （ｄ） 前記脱塩室の厚みが３〜５ｍｍであり、前記基
材不織布の厚みが０．１〜１．０ｍｍであり、前記基材
不織布の目付が１０〜１００ｇ／ｍ2であり、前記基材
不織布の空隙率が５０〜９８％であり、前記基材不織布
を構成する繊維の径が１０〜７０μであり、且つ前記イ
オン交換体不織布の間に介在させた合成樹脂ネットの厚
みが０．３〜１．５ｍｍであることにより、前記通路側
に前記両イオン交換体の不織布繊維を突出させ、被処理
水が前記通路を流れる際に前記イオン交換混合床を構成
する両イオン交換体不織布表面の突出繊維と接触してイ
オン交換処理されることを特徴とする電気再生式脱塩装
置。 - 【請求項２】 前記基材不織布が、ポリオレフィン系高
分子を鞘成分とし、前記鞘成分に用いられた高分子以外
の高分子を芯成分とした芯鞘複合繊維の集合体からなる
不織布である請求項１記載の装置。 - 【請求項３】 前記基材不織布が、ポリオレフィンを鞘
成分とし、ポリプロピレンを芯成分とした芯鞘複合繊維
の集合体からなる不織布である請求項２記載の装置。 - 【請求項４】 前記基材不織布が熱融着法により製造さ
れたものである請求項１乃至請求項3のいずれかに１つ
に記載の装置。 - 【請求項５】 前記基材不織布に用いた芯鞘複合繊維の
芯鞘の構成が同心である請求項１乃至請求項４のいずれ
か１つに記載の装置。 - 【請求項６】 前記イオン交換基のイオン交換容量が中
性塩分解容量として０．５〜３ｍｅｑ／ｇの範囲である
請求項1乃至請求項５のいずれか１つに記載の装置。
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-
1995
- 1995-10-04 JP JP25740395A patent/JP3394372B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-06-06 US US08/870,993 patent/US5738775A/en not_active Expired - Lifetime
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