JP3727585B2

JP3727585B2 - 電気式脱塩装置

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Publication number: JP3727585B2
Application number: JP2001399511A
Authority: JP
Inventors: 洋平高橋; 邦夫藤原; 孝善川本; 收中西; 徹秋山
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2005-12-14
Anticipated expiration: 2021-12-28
Also published as: JP2003190959A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所謂電気式脱塩装置における改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気式脱塩装置とは、正負の電極間に陽イオン（カチオン）交換膜及び陰イオン（アニオン）交換膜を配列して濃縮室及び脱塩室を交互に形成し、電位勾配を駆動源として、脱塩室内において被処理液体中のイオンをイオン交換膜を通して濃縮室へと移動・分離させることによって、液体中のイオン成分を除去するものである。
【０００３】
図１に典型的な電気式脱塩装置の概念を示す。図１に示す電気式脱塩装置は、陰極（−）と陽極（＋）の間に、陰イオン交換膜Ａ、陽イオン交換膜Ｃが交互に配列されて、脱塩室及び濃縮室が形成されている。この陰イオン交換膜と陽イオン交換膜との交互配列を更に繰り返すことにより、複数の脱塩室が並列に形成される。必要に応じて、脱塩室や濃縮室内にはイオン交換体が充填されて、これにより室内でのイオンの移動が促進される。また、両電極に接する区画は一般に極室（陽極室又は陰極室）と称される。このような電気式脱塩装置の運転においては、陽極及び陰極に電圧を印加すると共に、脱塩室、濃縮室、極室に水が供給される。濃縮室に供給される水は濃縮水、脱塩室に供給される水は被処理水、また極室に供給される水は極水と称される。このように被処理水及び濃縮水を脱塩室及び濃縮室にそれぞれ導入すると、水中の陽イオン及び陰イオンはそれぞれ陰極側及び陽極側に引かれるが、イオン交換膜が同種のイオンのみを選択的に透過するため、被処理水中の陽イオン（Ｃａ²⁺、Ｎａ⁺、Ｍｇ²⁺、Ｈ⁺など）は、陽イオン交換膜Ｃを通して陰極側の濃縮室へ、また陰イオン（Ｃｌ^-、ＳＯ₄ ^2-、ＨＳｉＯ₃ ^-、ＣＯ₃ ^2-、ＨＣＯ₃ ^-、ＯＨ^-など）は、陰イオン交換膜Ａを通して陽極側の濃縮室へ移動する。一方、濃縮室から脱塩室への陰イオンの移動及び濃縮室から脱塩室への陽イオンの移動は、イオン交換膜の異種イオン遮断性のために阻止される。この結果、脱塩室においては、イオン濃度の低められた脱塩水が得られ、濃縮室においては、イオン濃度の高められた濃縮水が得られる。
【０００４】
このような電気式脱塩装置においては、脱塩室を複数個形成して、それらを直列に接続して、各脱塩室へ被処理水を直列に供給することにより、生成水の純度をより高いものとするという運転法が行われる場合がある（当該技術においては、マルチパス型電気式脱塩装置と呼ばれている）。この概念を図２に示す。図２に示す電気式脱塩装置は、陽極（＋）と陰極（−）との間に、陽イオン交換膜（Ｃ）と陰イオン交換膜（Ａ）とを交互に配置して、複数の濃縮室（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４）及び脱塩室（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）を形成している。Ｋは極室を表す。脱塩室への供給水（被処理水）は、まずＤ１に導入され、次にＤ２，Ｄ３へと直列に供給される。一方、このような形式の電気式脱塩装置においては、濃縮室への供給水（濃縮水）に関しても、まずＣ１に導入され、次に、Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４へというように直列に供給されることが通常である。このように被処理水を複数の脱塩室へ直列に供給することにより、各脱塩室において陽イオン及び陰イオンが逐次除去されるので、最終的にイオン濃度が極めて低い脱塩水が得られる。即ち、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３と脱塩段階が増すにつれて、被処理水中のイオン濃度が累積的に低くなり、最終段階の脱塩室Ｄ３からは、極めて低いイオン濃度の処理水（脱塩水）が得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図２に示すような直列接続型（マルチパス型）の電気式脱塩装置においては、初期段階の濃縮室内において炭酸カルシウムなどのスケールが析出するという問題があった。この問題は、初期段階の脱塩室においては比較的高濃度のイオンが隣接する濃縮室へと移動するため、例えば、図２の第２濃縮室Ｃ２においては、第１脱塩室Ｄ１からの比較的高濃度のカルシウムイオン（Ｃａ²⁺）などと、第２脱塩室Ｄ２からの比較的高濃度の炭酸イオン（ＣＯ₃ ^2-）などが導入され、これに更に第１濃縮室Ｃ１で濃縮水中に導入された炭酸イオンとが合わさり、これらが第２濃縮室Ｃ２内で反応して炭酸カルシウムのスケールを形成するためであると考えられる。なお、より後段の脱塩室（図２ではＤ３）においては、被処理水中のカルシウムイオン（Ｃａ²⁺）や炭酸イオン（ＣＯ₃ ^2-）などの濃度は低くなっており、主として水の解離によって水素イオン（Ｈ⁺）と水酸イオン（ＯＨ^-）とが生成していると考えられる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、このような問題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、複数の脱塩室を有し、各脱塩室へ被処理水を直列に供給する所謂マルチパス型の電気式脱塩装置において、被処理水を脱塩室へ供給する順番を工夫することによって、上記のスケール形成の問題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
即ち、本発明は、正負の両電極間に陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜を少なくとも一部交互に配列することによって脱塩室と濃縮室とが形成されており、少なくとも３つの脱塩室が形成され、各脱塩室が直列に接続されていて被処理水が各脱塩室に直列に供給される電気式脱塩装置において、１番目に被処理水が供給される脱塩室と２番目に被処理水が供給される脱塩室との間に１つ以上の他の脱塩室が配列されていることを特徴とする電気式脱塩装置に関する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の一態様に係る電気式脱塩装置の構成例を図３に示す。図３に示す電気式脱塩装置は、脱塩室が３つ、濃縮室が４つ形成されている。被処理水は、１番目の脱塩室Ｄ１を通過した後、濃縮室Ｃ２を介して脱塩室Ｄ１と隣接する脱塩室Ｄ２を飛び越えて脱塩室Ｄ３に導入され、脱塩室Ｄ３を通過した後に次に、Ｄ１とＤ３の間に配列されている脱塩室Ｄ２に導入される。脱塩室Ｄ２からの排出水が脱塩水として回収される。
【０００９】
脱塩室Ｄ１では、比較的イオン濃度の高い被処理水が導入され、相当程度の濃度のカルシウムイオン（Ｃａ²⁺）や炭酸イオン（ＣＯ₃ ^2-）が、それぞれ、陽イオン交換膜（Ｃ）及び陰イオン交換膜（Ａ）を通過して、隣接する濃縮室Ｃ２及びＣ１に移動する。被処理水は、次に、脱塩室Ｄ３に送られ、Ｄ１よりは量は少ないが、ある程度の量のカルシウムイオン（Ｃａ²⁺）や炭酸イオン（ＣＯ₃ ^2-）が、同様に、それぞれ、陽イオン交換膜（Ｃ）及び陰イオン交換膜（Ａ）を通過して、隣接する濃縮室Ｃ４及びＣ３に移動する。次に、被処理水は、脱塩室Ｄ２に送られるが、ここでは被処理水中のカルシウムイオン（Ｃａ²⁺）や炭酸イオン（ＣＯ₃ ^2-）の濃度が極めて低くなっているために、主として水の解離によって水素イオン（Ｈ⁺）と水酸イオン（ＯＨ^-）とが生成し、これらがそれぞれ、陽イオン交換膜（Ｃ）及び陰イオン交換膜（Ａ）を通過して、隣接する濃縮室Ｃ３及びＣ２に移動する。
【００１０】
本発明に係る電気式脱塩装置によれば、上記に説明したような被処理水の供給方法を採用しているために、１番目に被処理水が供給される脱塩室や２番目に被処理水が供給される脱塩室という初期段階の脱塩室に隣接する濃縮室内において、カルシウムイオンなどと炭酸イオンなどの濃度が高くなって炭酸カルシウムなどのスケールを形成するのを抑制することができる。
【００１１】
更に、本発明に係る電気式脱塩装置においては、脱塩室への被処理水の供給を上記のように構成するのに加えて、図４に示すように、各濃縮室Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４への濃縮水の供給を並列に行えば、濃縮室でのカルシウムイオンや炭酸イオンなどの蓄積を抑えることで、濃縮室での炭酸カルシウムなどの析出をより一層抑制することができるので好ましい。従って、本発明の好ましい態様は、上記に規定する電気式脱塩装置において、各濃縮室に、並列に水が供給されていることを更に特徴とする電気式脱塩装置に関する。
【００１２】
また、電気式脱塩装置で処理される被処理水のイオン濃度がより高い場合には、更に多数の脱塩室を構成すると共に、２番目に被処理水が供給される脱塩室と、３番目に被処理水が供給される脱塩室との間にも、１つ以上の他の脱塩室を配列することによって、濃縮室内でのスケールの形成を更に抑制することが望ましい。なお、この場合、３番目に被処理水が供給される脱塩室の配列位置は、２番目に被処理水が供給される脱塩室との間に１つ以上の他の脱塩室が配列されると共に、１番目に被処理水が供給される脱塩室との間にも１つ以上の他の脱塩室が配列されることが望ましい。従って、本発明の更なる態様は、上記に規定する電気式脱塩装置において、１番目に被処理水が供給される脱塩室と２番目に被処理水が供給される脱塩室との間、並びに３番目に被処理水が供給される脱塩室と１番目に被処理水が供給される脱塩室及び２番目に被処理水が供給される脱塩室との間に、１つ以上の他の脱塩室が配列されていることを更に特徴とする電気式脱塩装置に関する。
【００１３】
かかる態様の電気式脱塩装置の構成例を図５に示す。図５に示す電気式脱塩装置は、５つの脱塩室Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５及び６つの濃縮室Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６を有しており、脱塩室への被処理水の供給は、Ｄ１，Ｄ５，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ２の順に行われる。このような本発明の更に他の態様により、より後段の脱塩室に隣接する濃縮室においても、カルシウムイオン及び炭酸イオンの濃度増大による炭酸カルシウムスケールの発生を防止することが可能になる。なお、このように、１番目に被処理水が供給される脱塩室と２番目に被処理水が供給される脱塩室との間、並びに３番目に被処理水が供給される脱塩室と１番目に被処理水が供給される脱塩室及び２番目に被処理水が供給される脱塩室との間に１つ以上の他の脱塩室を配列させるためには、脱塩装置が少なくとも５つの脱塩室を有することが必要であることは当業者には容易に理解できるであろう。
【００１４】
より多数の脱塩室を形成し、より後段の脱塩室に隣接する濃縮室でのスケール形成を防止するための脱塩室の直列接続の仕方は、上記の記載を参照すれば当業者には明らかであり、それぞれの場合に最低いくつの脱塩室を有することが必要であるかも、当業者には容易に理解できるであろう。
【００１５】
本発明を適用することのできる電気式脱塩装置において、電気式脱塩装置を構成するイオン交換膜としては、陽イオン交換膜としては例えば、NEOSEPTA CMX（トクヤマソーダ）などを、陰イオン交換膜としては例えばNEOSEPTA AMX（トクヤマソーダ）などを使用することができる。
【００１６】
電気式脱塩装置においては、脱塩室及び／又は濃縮室内にイオン交換体を配置することによって、これら室内におけるイオンの移動を促進させることができる。本発明は、このような態様の電気式脱塩装置においても適用することができる。かかる目的で脱塩室及び／又は濃縮室内に充填するイオン交換体としては、例えば、イオン交換樹脂ビーズを用いることができる。このような目的で用いることのできるイオン交換樹脂ビーズとしては、当該技術において公知の、ポリスチレンをジビニルベンゼンで架橋したビーズなどを基材樹脂として用いて製造したものを用いることができる。例えば、スルホン基を有する強酸性カチオン交換樹脂を製造する場合には、上記の基材樹脂を硫酸やクロロスルホン酸のようなスルホン化剤で処理してスルホン化を行い、基材にスルホン基を導入することによって、強酸性カチオン交換樹脂を得る。また、例えば４級アンモニウム基を有する強塩基性アニオン交換樹脂を製造する場合には、基材樹脂をクロロメチル化処理した後、トリメチルアミンのような３級アミンを反応させて４級アンモニウム化を行うことにより、強塩基性アニオン交換樹脂を得る。このような製造方法は当該技術において周知であり、またこのような手法によって製造されたイオン交換樹脂ビーズは、例えば、Dowex MONOSPHERE 650C（ダウケミカル）、Amberlite IR-120B（ローム＆ハース）、Dowex MONOSPHERE 550A（ダウケミカル）、Amberlite IRA-400（ローム＆ハース）などの商品名で市販されている。
【００１７】
また、本発明は、脱塩室及び／又は濃縮室内において、陽イオン交換膜側に陽イオン交換繊維材料、陰イオン交換膜側に陽イオン交換繊維材料をそれぞれ対向して配置し、必要により、両イオン交換繊維材料の間に被処理水の流路を形成するスペーサーを配置した形態の電気式脱塩装置においても適用することができるし、更には、本発明者らが先に国際出願（PCY/JP99/01391；国際公開WO 99/48820）において提案した方式の電気式脱塩装置に適用することもできる。かかる電気式脱塩装置は、脱塩室及び／又は濃縮室内において、陽イオン交換膜側に陽イオン交換繊維材料、陰イオン交換膜側に陽イオン交換繊維材料をそれぞれ対向して配置すると共に、これらイオン交換繊維材料の間に、イオン交換機能が付与されているイオン伝導スペーサーを装填している。このように、脱塩室及び／又は濃縮室内にイオン交換体として、カチオン交換膜側にカチオン交換繊維材料を、アニオン交換膜側にアニオン交換繊維材料をそれぞれ向かい合わせて配置し、更にこれらイオン交換繊維材料の間に、イオン交換機能を付与したイオン伝導スペーサを用いると、被処理水を分散して流しやすくするので、運転電圧の上昇を著しく軽減させることができると同時に、スペーサのイオン捕捉機能により脱塩率も著しく向上し、炭酸成分、シリカ成分、有機炭素成分（TOC）も良好に除去することができる。
【００１８】
上記に示したような構成の電気式脱塩装置において用いられるイオン交換繊維材料としては、高分子繊維基材にイオン交換基をグラフト重合法によって導入したものが好ましく用いられる。高分子繊維よりなるグラフト化基材は、ポリオレフィン系高分子、例えばポリエチレンやポリプロピレンなどの一種の単繊維であってもよく、また、軸芯と鞘部とが異なる高分子によって構成される複合繊維であってもよい。用いることのできる複合繊維の例としては、ポリオレフィン系高分子、例えばポリエチレンを鞘成分とし、鞘成分として用いたもの以外の高分子、例えばポリプロピレンを芯成分とした芯鞘構造の複合繊維が挙げられる。かかる複合繊維材料に、イオン交換基を、放射線グラフト重合法を利用して導入したものが、イオン交換能力に優れ、厚みが均一に製造できるので、本発明において用いられるイオン交換繊維材料として好ましい。イオン交換繊維材料の形態としては、織布、不織布などを挙げることができる。
【００１９】
また、上記に示すような態様の電気式脱塩装置において用いられるイオン伝導スペーサーとしては、ポリオレフィン系高分子製樹脂、例えば、従来電気透析槽において使用されていたポリエチレン製の斜交網（ネット）を基材として、これに、放射線グラフト法を用いてイオン交換機能を付与したものが、イオン伝導性に優れ、被処理水の分散性に優れているので、好ましい。なお、放射線グラフト重合法とは、高分子基材に放射線を照射してラジカルを形成させ、これにモノマーを反応させることによってモノマーを基材中に導入するという技法である。
【００２０】
放射線グラフト重合法に用いることができる放射線としては、α線、β線、ガンマ線、電子線、紫外線等を挙げることができるが、本発明においてはガンマ線や電子線を好ましく用いる。放射線グラフト重合法には、グラフト基材に予め放射線を照射した後、グラフトモノマーと接触させて反応させる前照射グラフト重合法と、基材とモノマーの共存下に放射線を照射する同時照射グラフト重合法とがあるが、本発明においては、いずれの方法も用いることができる。また、モノマーと基材との接触方法により、モノマー溶液に基材を浸漬させたまま重合を行う液相グラフト重合法、モノマーの上記に基材を接触させて重合を行う気相グラフト重合法、基材をモノマー溶液に浸漬した後モノマー溶液から取り出して気相中で反応を行わせる含浸気相グラフト重合法などを挙げることができるが、いずれの方法も本発明において用いることができる。
【００２１】
これら繊維基材及びスペーサー基材に導入するイオン交換基としては、特に限定されることなく種々のカチオン交換基又はアニオン交換基を用いることができる。例えば、カチオン交換基としては、スルホン基などの強酸性カチオン交換基、リン酸基などの中酸性カチオン交換基、カルボキシル基などの弱酸性カチオン交換基、アニオン交換基としては、第１級〜第３級アミノ基などの弱塩基性アニオン交換基、第４アンモニウム基などの強塩基性アニオン交換基を用いることができ、或いは、上記カチオン交換基及びアニオン交換基の両方を併有するイオン交換体を用いることもできる。
【００２２】
これらの各種イオン交換基は、これらのイオン交換基を有するモノマーを用いてグラフト重合、好ましくは放射線グラフト重合を行うか、又はこれらのイオン交換基に転換可能な基を有する重合性モノマーを用いてグラフト重合を行った後に当該基をイオン交換基に転換することによって、繊維基材又はスペーサー基材に導入することができる。この目的で用いることのできるイオン交換基を有するモノマーとしては、アクリル酸（ＡＡｃ）、メタクリル酸、スチレンスルホン酸ナトリウム（ＳＳＳ）、メタリルスルホン酸ナトリウム、アリルスルホン酸ナトリウム、ビニルスルホン酸ナトリウム、ビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロライド（ＶＢＴＡＣ）、ジエチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノプロピルアクリルアミドなどを挙げることができる。例えば、スチレンスルホン酸ナトリウムをモノマーとして用いて放射線グラフト重合を行うことにより、基材に直接、強酸性カチオン交換基であるスルホン基を導入することができ、また、ビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロライドをモノマーとして用いて放射線グラフト重合を行うことにより、基材に直接、強塩基性アニオン交換基である第４級アンモニウム基を導入することができる。また、イオン交換基に転換可能な基を有するモノマーとしては、アクリロニトリル、アクロレイン、ビニルピリジン、スチレン、クロロメチルスチレン、メタクリル酸グリシジル（ＧＭＡ）などが挙げられる。例えば、メタクリル酸グリシジルを放射線グラフト重合によって基材に導入し、次に亜硫酸ナトリウムなどのスルホン化剤を反応させることによって強酸性カチオン交換基であるスルホン基を基材に導入したり、又はクロロメチルスチレンをグラフト重合した後に、基材をトリメチルアミン水溶液に浸漬して４級アンモニウム化を行うことによって、強塩基性アニオン交換基である第４級アンモニウム基を基材に導入することができる。
【００２３】
【実施例】
以下の実施例により、本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。
【００２４】
【製造例１】
強酸性カチオン交換不織布の製造
基材として、繊維径１７μmのポリエチレン（鞘）／ポリプロピレン（芯）の複合繊維よりなる目付５５g/m²、厚さ０．３５mmの熱融着不織布を用い、窒素雰囲気下で電子線（１５０kGy）を照射した。
【００２５】
電子線照射処理後の熱融着不織布を、メタクリル酸グリシジルの１０％メタノール溶液中に浸漬し、４５℃で４時間反応させた。反応後の不織布を６０℃のジメチルホルムアミド溶液に５時間浸漬してホモポリマーを除去し、メタクリル酸グリシジルグラフト不織布（グラフト率：１３１％）を得た。このグラフト不織布を、亜硫酸ナトリウム：イソプロピルアルコール：水＝１：１：８（重量比）の溶液に浸漬し、８０℃で１０時間反応させ、強酸性カチオン交換不織布（中性塩分解容量２．７２meq/g）を得た。
【００２６】
強塩基性アニオン交換不織布の製造
基材として、繊維径１７μmのポリエチレン（鞘）／ポリプロピレン（芯）の複合繊維よりなる目付５５g/m²、厚さ０．３５mmの熱融着不織布を用い、窒素雰囲気下で電子線（１５０kGy）を照射した。
【００２７】
クロロメチルスチレン（セイミケミカル社製、商品名：CMS-AM）を活性アルミナ充填層に通液させて、重合禁止剤を取り除き、窒素曝気して脱酸素を行った。脱酸素処理後のクロロメチルスチレン溶液中に、照射済みの不織布基材を浸漬して、５０℃で６時間反応させた。その後、クロロメチルスチレン溶液から不織布を取り出し、トルエン中に３時間浸漬して、ホモポリマーを除去し、クロロメチルスチレングラフト不織布（グラフト率：１６１％）を得た。得られたクロロメチルスチレングラフト不織布を、トリメチルアミン水溶液（１０wt％）中で、４級アンモニウム化させた後、水酸化ナトリウム水溶液で再生処理して、４級アンモニウム基を有する強塩基性アニオン交換不織布（中性塩分解容量：３５０meq/m²）を得た。
【００２８】
【製造例２】
強酸性カチオン伝導スペーサの製造
イオン伝導スペーサの基材として、厚み１．２mm、ピッチ３mmのポリエチレン製斜交網を用いた。
【００２９】
ドライアイスで冷却しながら、ポリエチレン製斜交網に窒素雰囲気中でγ線（１５０kGy）を照射した。このγ線照射済み斜交網を、スチレンモノマー（和光純薬製）中に浸漬して、３０℃で３時間反応させて、スチレングラフト斜交網（グラフト率：90％）を得た。このスチレングラフト斜交網を、クロロスルホン酸及び１，２−ジクロロエタンの混合溶液（クロロスルホン酸：１，２−ジクロロエタン＝２５：７５（重量比））に、３０℃で１時間浸漬して、ベンゼン環にスルホン基を導入し、メタノールで洗浄後、水酸化ナトリウム水溶液（５wt％）を用いて加水分解を行い、塩酸で再生して、カチオン伝導スペーサ（中性塩分解容量：２８０meq/m²）を得た。
【００３０】
強塩基性アニオン交換伝導スペーサの製造
イオン伝導スペーサの基材として、厚み１．２mm、ピッチ３mmのポリエチレン製斜交網を用いた。
【００３１】
ドライアイスで冷却しながら、ポリエチレン製斜交網に窒素雰囲気中でγ線（１５０kGy）を照射した。このγ線照射済み斜交網を、予め活性アルミナによって重合禁止剤を取り除いたクロロメチルスチレン（ｍ体７０％：ｐ体３０％；セイミケミカル社製；商品名CMS-AM）中に浸漬し、５０℃で５時間反応させて、クロロメチルスチレングラフト斜交網（グラフト率：９０％）を得た。このグラフト斜交網を１０wt％トリメチルアミン水溶液を用いて４級アンモニウム化を行い、水酸化ナトリウム溶液で再生して、強塩基性アニオン伝導スペーサ（中性塩分解容量２６７meq/m²）を得た。
【００３２】
【実施例１】
電極間にアニオン交換膜（トクヤマソーダ製、商品名NEOSEPTA AMX）及びカチオン交換膜（トクヤマソーダ製、商品名NEOSEPTA CMX）を交互に配列することによって、図４に示す、脱塩室を３つ、濃縮室を４つ有する電気式脱塩装置を構成した。脱塩室の厚さは５mm、濃縮室及び極室の厚さは３mmとした。脱塩室Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３内には、カチオン交換膜側に上記製造例１で製造したカチオン交換不織布を、アニオン交換膜側に上記製造例１で製造したアニオン交換不織布をそれぞれ１枚配置し、両交換不織布の間に、上記製造例２で製造したアニオン伝導スペーサーを２枚充填した。また、濃縮室Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４には、カチオン交換膜側に上記製造例２で製造したカチオン伝導スペーサーを、アニオン交換膜側に上記製造例２で製造したアニオン伝導スペーサーを、それぞれ１枚ずつ充填した。また、陽極室には上記製造例２で製造したカチオン伝導スペーサーを、陰極室には上記製造例２で製造したアニオン伝導スペーサーを、それぞれ２枚ずつ充填した。
【００３３】
両電極間に０．１Ａの直流電流を印加し、図４に示すように、脱塩室には、０．２ＭΩのＲＯ処理水（流量５Ｌ／ｈ）を、Ｄ１，Ｄ３，Ｄ２の順番に直列に供給し、各濃縮室及び極室には、それぞれ０．２ＭΩのＲＯ処理水（流量３Ｌ／ｈ）を並列に供給した。１０００時間の運転を行ったところ、脱塩室Ｄ２からは１７〜１８ＭΩ以上の純水が継続して得られた。１０００時間運転後、装置を分解して各室内を目視で観察したところ、いずれの室内においてもスケールの蓄積は見られなかった。
【００３４】
【比較例１】
実施例１と同じ構成の電気式脱塩装置を用い、図２に示すように、脱塩室には、０．２ＭΩのＲＯ処理水（流量５Ｌ／ｈ）を、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の順番に直列に供給し、濃縮室及び極室には、０．２ＭΩのＲＯ処理水（流量３Ｌ／ｈ）を、Ｋ（陰極室），Ｃ４，Ｃ３，Ｃ２，Ｃ１，Ｋ（陽極室）の順に直列に供給した他は、実施例１と同様に実験を行った。１０００時間の運転を行ったところ、脱塩室Ｄ３からは１７〜１８ＭΩ以上の純水が継続して得られた。１０００時間運転後、装置を分解して各室内を目視で観察したところ、濃縮室Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３内において、スケールがアニオン交換膜上に蓄積していた。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、マルチパス型の電気式脱塩装置において、濃縮室内でスケールが形成するという問題を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電気式脱塩装置の概念を示す図である。
【図２】従来のマルチパス型電気式脱塩装置の概念を示す図である。
【図３】本発明の一態様に係るマルチパス型電気式脱塩装置の概念を示す図である。
【図４】本発明の他の態様に係るマルチパス型電気式脱塩装置の概念を示す図である。
【図５】本発明の更に他の態様に係るマルチパス型電気式脱塩装置の概念を示す図である。

Claims

正負の両電極間に陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜を少なくとも一部交互に配列することによって脱塩室と濃縮室とが形成されており、少なくとも３つの脱塩室が形成され、各脱塩室が直列に接続されていて被処理水が各脱塩室に直列に供給される電気式脱塩装置において、１番目に被処理水が供給される脱塩室と２番目に被処理水が供給される脱塩室との間に１つ以上の他の脱塩室が配列されていることを特徴とする電気式脱塩装置。
各濃縮室に、並列に水が供給される請求項１に記載の電気式脱塩装置。
１番目に被処理水が供給される脱塩室と２番目に被処理水が供給される脱塩室との間、並びに３番目に被処理水が供給される脱塩室と１番目に被処理水が供給される脱塩室及び２番目に被処理水が供給される脱塩室との間に、１つ以上の他の脱塩室が配列されている請求項１又は２に記載の電気式脱塩装置。
脱塩室及び／又は濃縮室内において、陽イオン交換膜側に陽イオン交換繊維材料、陰イオン交換膜側にイオン交換繊維材料が対向して配置され、その間の被処理水流路にイオン交換機能が付与されているイオン伝導スペーサーが装填されている請求項１〜３のいずれかに記載の電気式脱塩装置。