JP4394957B2 - 水の精製装置及び方法 - Google Patents
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Description
文献に記載された電気透析法は、水道水、海水又はかん水を精製するために電場がカチオン交換膜及びアニオン交換膜とともに使用される場合に使用される用語である。“電気脱イオン化”は、上記の方法でイオン交換物質を使用することを記述するために使用される用語である。多くの特許が、上記の方法を種々のイオン交換物質及び構造とともに述べている。
電気透析で液体を処理する初期の装置及び方法は、コルスマン(Kollsman)の米国特許第2,689,826号に示されている。この装置はカチオン及びアニオン交換隔膜を含み、該隔膜は装置の末端のそばにある電極と直列に配置されている。処理する一定容量の液体を消耗(精製)室に置き、この液体から時間の経過に伴ってイオンが濃縮室中の第2の容量の液体に移動する。このように、処理した液体のイオンが消耗し、濃縮室中の液体には移転したイオンが豊富になる。米国特許第2,794,777号は同様の構造の装置を開示しており、該構造はアニオン隔膜とカチオン隔膜にそれぞれ隣接する室を流れる酸性溶液及び塩基性溶液を有する。酸性溶液と塩基性溶液の機能は、導電性通路、すなわち低い抵抗を提供することであった。アニオン交換隔膜及びカチオン交換隔膜は布で作られそれぞれの樹脂材料で充填された壁であった。この装置を他の充填した床カラムと組み合わせて、部分的イオン化を達成した。
米国特許第3,149,061号は、水性溶液から強くイオン化した種と弱くイオン化した種の両者を除去するのに有用な装置を開示している。上記装置の希釈(精製)室を、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の混合物又はアニオン交換樹脂のみのいずれかで充填する。米国特許第3,341,441号は、電極室にたまるスケールを最小化するために適用する極性を周期的に逆転させる電気透析方法を開示する。
米国特許第3,869,376号は、軟水を脱塩するのに有用な装置を開示する。この装置の処理室はイオン交換樹脂で充填されていた。
米国特許第4,148,708号は電気透析セルを開示し、該セルは供給区画において混合したアニオン及びカチオン交換樹脂で充填され、一方アノード及びカソード区画はアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂でそれぞれ充填されている。このセルは3つの室から酸、塩基及び精製水を生成するのに有用である。
米国特許第5,736,023号は、消耗室と濃縮室の両者にイオン交換樹脂を有する電気脱イオン化装置を開示している。この装置は極性を逆転させる手段及びイオン濃縮区画の流体をイオン濃度の低い流体で置換する手段を有し、一方イオン消耗区画の流れを維持する。米国特許第5,868,915号は、消耗区画及び濃縮区画において電子活性媒体を有する電気脱イオン化装置を開示している。電気脱イオン化装置及び方法の改良を開示する他の特許がいくつかあり、例えば米国特許第6,117,927号、第6,126,805号、第6,254,753号、第6,241,866号、第6,241,867号及び第6,312,577号である。
米国特許第6,077,434号及び第6,328,885号は、イオンクロマトグラフィーにおけるサプレッサー及びサプレッサー様の装置の電流効率を改良する手段を開示している。アニオンを分析するために開示された装置はカチオンを除去し、マトリックスイオンを非導電性の形態に転換し、一方全てのアニオン種を導電性の酸に変換する。
イオンクロマトグラフィーでは、水中のイオン性不純物の存在がピークの反応及び感度、反応の直線性、バックグラウンドの安定性及びベースラインのノイズに影響を与える可能性がある。消耗品、例えばカラム及びサプレッサーの寿命は、汚染物の存在によって悪影響を受ける可能性がある。
溶離液又は試薬中の汚染物に関するいくつかの問題に対して、汚染物が認証レベルである超高純度試薬を使用することによって対応が行われている。分析研究所は、DI水中のイオン性汚染物のレベルを低下させることを目的とする、超純水ユースポイントポリッシャーシステムを有する。しかしながらこのシステムでは、ポリッシャーの交換は義務付けられていない。多くのシステムに対する水の品質の検出も信頼できない。溶離液又は試薬を調製するために認証付きのビン詰め水を使用することは別の方法である。しかしながら、この方法には、環境からの汚染物を制限すること、取り扱いの問題、貯蔵期間及び付加的な費用という障害がある。さらに、試薬の調製過程において二酸化炭素やアンモニアなどの汚染物を除去することが困難である。
上記の因子の水の品質における究極的な作用は、研究所によって変化し得る。従って、例えばクロマトグラフィーのためのDI水をオンラインで精製する方法を具備することが望ましい。
市販の研究所向けの水精製装置、例えば上記の装置は、クロマトグラフシステムに比較して非常に早い流速で操作されるのが通常である。典型的には、市販の研究所向けの水精製装置はLPMの流速で操作され、これに対してクロマトグラフシステムはml/分の流速で操作される。さらに、流速の変動は、クロマトグラフシステムと比較して研究所向けの水精製装置では大きくなっている。この流れ特性
の不一致により、二つのシステムを接続することが困難となっている。
通常のクロマトグラフの操作では、プロポーショニングバルブを使用して水と溶離液及び/又は溶媒を混合している。典型的には、クロマトグラフの使用者は、市販の研究所向け水精製装置システムを使用して水をオフラインで充填しかつ補充する。この設定には水精製装置の頻繁な監視と補充が必要であり、きわめて煩雑となる可能性がある。市販の研究所向け精製装置からの水流が高速かつ高圧であるために、水精製システムの水流をクロマトグラフシステムの貯蔵器に直接接続することが困難である。この問題を解決する一つの方法は、ある性質、例えばクロマトグラフシステムの貯蔵器中の液体レベルに対応して、又は所定の時間に、精製装置に作用して流れを止めるセンサーを使用することである。しかし上記の方法はまったく実際的ではない。なぜなら市販の多くの水精製装置はそれを始動した際に高レベルの汚染物を有し、この汚染した水をクロマトグラフシステムの貯蔵器に移送し、このことは受け入れがたいからである。
本発明に従うとさらに、水の精製装置を分析システムに好都合に接続する方法及び装置が提供される。
ある態様において、水流から荷電した汚染物を除去する本装置は以下を含む:
(a)交換可能なカチオンを有する第1のカチオン交換膜及び交換可能なアニオンを有する第1のアニオン交換膜、両者は内壁と外壁を有し、第1のカチオン膜と第1のアニオン膜の内壁はそれらの間に第1の精製流路を規定し、第1のカチオン交換膜と第1のアニオン交換膜は大きな液体流を阻止するが対応する交換可能なイオンと同じ電荷のイオンを通過させ、
(b)第1のカチオン交換膜の外部側壁に第1のカチオン流路を規定する第1のカチオン室、
(c)第1のアニオン交換膜の外部側壁に第1のアニオン流路を規定する第1のアニオン室、
(d)第1のカチオン流路及び第1のアニオン流路とそれぞれ電気的に接続したカソード及びアノード、
(e)第1のカチオン流路に配置された貫流型の第1のイオン交換媒体、
(f)第1のアニオン流路に配置された貫流型の第2のイオン交換媒体、及び
(g)長さが第1の精製流路の長さ以内でかつ該流路と同じ広がりを有する領域であって、貫流型のイオン交換媒体を含まないか、又は第1及び第2のイオン交換媒体の25%より大きくないイオン交換能を有する貫流型のイオン交換媒体を有する領域。
(a)精製流路の一方の側面に沿って配置された交換可能なカチオンを有するカチオン交換膜と、精製流路の他方の側面に沿って配置された交換可能なアニオンを有するアニオン交換膜とによって規定される精製流路を通って水流を流す工程、アニオン交換膜とカチオン交換膜は大きな液体流を阻止するが対応する交換可能なイオンと同じ電荷のイオンを通過させ、長さが精製流路の長さ以内でかつ該流路と同じ広がりを有する領域は貫流型のイオン交換媒体を含まないか、又は第1及び第2のイオン交換媒体の25%より大きくないイオン交換能を有する貫流型のイオン交換媒体を有し、
(b)精製流路から水流を、カチオン交換膜の反対側にあるカチオン流路中の第1のイオン交換媒体を通って流す工程、
(c)精製流路から水流を、アニオン交換膜の反対側にあるアニオン流路中の第2のイオン交換媒体を通って流す工程、及び
(d)工程(a)、(b)及び(c)において、カチオン流路と電気的に接続しているカソードとアニオン流路と電気的に接続しているアノードとの間に電位を供給する工程。
(a)入口と出口を有する貫流型の水精製装置、
(b)精製装置の入口に連結する未精製水の加圧した水源、
(c)分析用ポンプ、
(d)ポンプと精製装置の出口の間に配設された第1の導管、
(e)未精製水源と精製装置の出口との間、又は精製装置の出口と分析用ポンプとの間に配置された分流出口を有する液体流分流器、該分流器は分流器の入口に流入する液体流を第1の流れと第2の流れに分ける、及び
(f)分流出口と精製装置の間の流体的な結合を提供する第2の導管。
(a)加圧した水源から入口と出口を有する精製装置を通って未精製の水流を流すことによって未精製の水流を精製する工程、
(b)精製装置の出口からの水性流を分析用ポンプを通って流す工程、
(c)加圧した水源と精製装置との間の未精製水性流を分流して、未精製水性流の一部のみを精製装置で精製するか又は、精製装置の出口からの精製した水性流を分流して、精製した水性流の一部のみを分析用ポンプに流す工程。
本発明の装置によって、逆浸透ユニットを使用して部分的に精製したか又は他の手段によって部分的に精製した地方自治体の上水道又は水道の水の精製が可能となる。本発明の装置により精製された水を他の精製装置に移送してさらなる処置をすることも可能であり、例えば水をカラムに移送して有機物を除去することができる。
出発時の水流は低い濃度から高い濃度、例えば10ppb〜300ppmのイオン性汚染物を含んでもよい。典型的には、出発時の水流は水道水であり、汚染物の範囲は30ppm〜200ppmである。水流をオンライン装置中に貯蔵して、所望の用途に高純度のDI水を提供することができる。例えば、クロマトグラフィーでは、イオン性不純物の典型的な範囲は約0.01ppmより低い。
(a)交換可能なカチオンを有する第1のカチオン交換膜及び交換可能なアニオンを有する第1のアニオン交換膜、両者は内壁と外壁を有し、第1のカチオン膜と第1のアニオン膜の内壁はそれらの間に第1の精製流路を規定し、第1のカチオン交換膜と第1のアニオン交換膜は大きな液体流を阻止するが対応する交換可能なイオンと同じ電荷のイオンを通過させ、
(b)第1のカチオン交換膜の外部側壁に第1のカチオン流路を規定する第1のカチオン室、
(c)第1のアニオン交換膜の外部側壁に第1のアニオン流路を規定する第1のアニオン室、
(d)第1のカチオン流路及び第1のアニオン流路とそれぞれ電気的に接続したカソード及びアノード、
(e)第1のカチオン流路に配置された貫流型の第1のイオン交換媒体、及び
(f)第1のアニオン流路に配置された貫流型の第2のイオン交換媒体。
長さが第1の精製流路の長さ以内でかつ該流路と同じ広がりを有する領域であって、貫流型のイオン交換媒体を含まないか、又は第1及び第2のイオン交換媒体の25%より大きくないイオン交換能を有する貫流型のイオン交換媒体を有する領域を、第1の精製流路は含む。精製流路の能力が増加すると消耗電流も増加する。消耗電流が増加すると、装置の電流高率はもはや良好ではなく、所与の流れを脱イオン化するためにより高い電流が必要となる。
“貫流型”という用語は、流路中の媒体であってその中を液体が通過するが流路を規定する膜は通過しないものを意味する。
他の態様では、イオン交換媒体、例えばイオン交換スクリーンを両方の膜の壁に隣接して配置することができる。この場合、領域はスクリーンを分ける中央流路を含む。精製流路の長さと同じ広がりのいずれかの箇所に流路に沿って該領域を配置することができる。好ましくは、領域は少なくとも約0.025mmの幅であり、又は精製流路の幅の少なくとも5%である。
従って、領域が貫流型のイオン交換媒体を含まないか、又は精製流路の全長にわたりかつ膜に平行している第1及び第2のイオン交換媒体の25%、好ましくは10%、より好ましくは5%、最も好ましくは0〜1%より大きくないイオン交換能を有する貫流型のイオン交換媒体を領域が有している場合には、精製流路にいくらかの能力が含まれる可能性がある。この中性又は低イオン交換能を有する領域は電流の自由な通過を阻止する。従って、この領域では汚染物イオンが大量の電流を運び続けるので、電流効率が維持される。
官能化したスペーサーの交換能は2meq/g又はそれ以上であることができ、低くても0.1meq/gであることができる。上記の装置では、中性の又は低交換能の部分があるため、電流は自動制御されている。スペーサーの役割は、膜の界面における緊密な混合を提供しかつイオンの輸送を容易にすることである。本スペーサーはイオン交換能の貯蔵装置でもあり、このことは流入する流れの流速が速いか又は濃度が高いときには有用である。
カソードにおいて
2H2O+2e- → 2OH-+H2
アノードにおいて
H2O → 2H++1/2O2+2e-
カソードにおいて
2H2O+2e- → 2OH-+H2
アノードにおいて
H2O → 2H++1/2O2+2e-
I=FCV/60
式中、Iは電流mAであり、
Fはファラデー定数(クーロン/当量)であり、
Cは汚染物の濃度Mであり、
Vは流速ml/分である。
100%誘導電流効率を有する2mMのNaClを含む流れを脱イオン化するのに必要な電流は、約3.2mAであると計算することができる。
本発明に従う典型的な電流効率は80〜100%の範囲であり、好ましくは95%又はそれより高い。
図2〜6は、本発明に従う、精製水供給システムの別の態様を示す。これらの態様における同様の部分には同様の番号を付している。
操作及び使用に際して、加圧源貯蔵器52は入ってくる未精製水流に圧力“P”を提供し、該未精製水は電気脱イオン装置10を通過し、次いでIC貯蔵器48の圧力が“P”となるまでIC貯蔵器に流れ込む。この条件が達成された後、及び/又は容器が満杯になった後、過剰の流れが精製装置10のアニオン室及びカチオン室20及び22へ流れる。この初期作動は、クロマトグラフィーシステム10への流れ又は汚染物がクロマトグラフィー貯蔵器48へ流れることに関して何らの問題点も生じることなく連続的に操作が進む。クロマトグラフィーポンプ50がIC貯蔵器48からの揚水を始めると、IC貯蔵器48内の圧力が低下し、それが“P”を下回ると加圧源貯蔵器52からの入ってくる水流が再開されてIC貯蔵器48を満たす。この構成では、IC貯蔵器は連続して満たされ、かつ/又はDI水がICポンプ50に提供される。連続的に満たすこの方法は、何らかの流れ又はレベルセンサーを使用することなく達成される。
図5に示した他の態様では、3方向T型ジャンクション42が脱イオン化装置10の前部に配置されている。T型ジャンクション42は、適切な背圧絞り管44、46及び62と共に、RO供給流60からの精製した水流を二つの流れに分割する。第1の流れは、管62のような導管を通って、クロマトグラフィーシステムの貯蔵器48及びICポンプ50に順次流体的に接続している水の精製装置10の精製流路18に流れる。第2の流れは、管44のような導管を通って、水の精製装置10のカチオン及びアニオン室20及び22へ流れ、汚染物が除去され、図1に記載した水の電気分解用の水を提供する。この態様では、電極流路、すなわち脱イオン化装置10のアニオン又はカチオン流路20及び22へ、汚染物を含む未精製水が供給される。
本発明を以下の例によってさらに詳細に説明するが、これに限定されない。
スクリーン及び膜は照射グラフト化した材料であり、米国特許第4,999,098号及び第5,352,360号の記載に従って、ガスケットに沿って製造した。ジオネックス(Dionex)社から市場を通じて入手可能なASRSサプレッサーハードウエアをそのまま使用した。組み立ての構成は図1に模式的に示したものに従った。ヒューレット パッカード(Hewlett Packard)DC動力供給装置 E3611Aを12Vで使用して装置に直流電流を供給した。
DX500イオンクロマトグラフィーシステムを本試験のために使用し、市場から入手可能なポイントオブユースシステムからの内蔵DI水を貯蔵器から1ml/分の流速で揚水して本発明の脱イオン化装置(例1/図1)を通って流し、電気伝導セルへの順路を採らせる。電気伝導セルからの流出を装置の電極室へ再度戻した。ヒューレット パッカード(Hewlett Packard)DC動力供給装置 E3611Aを12Vの定電圧設定条件下で使用して装置に動力を供給した。伝導度を監視しながら、装置への動力を手動で投入した。結果は、動力を供給すると即座に伝導度の値の減少を示し、このことは精製水の形成を示唆している。伝導度の値はほぼ0.7μS/cmから0.06μS/cmまで落ち、精製水の優れた性質を示した。上記のことは、本発明の装置が研究所用の脱イオン化水を必要に応じて精製可能であることを示している。
この研究ではジオネックス(Dionex)社からのDX500装置を使用した。この研究で使用した分析カラムは4×250−mmAS9HCカラムであり、溶離液は流速1ml/分の9mMのNa2CO3であった。50mAに設定した定電流でASRSサプレッサーを使用した。この例では、水道水、本発明の電流効率のよい電気脱イオン化装置で精製した水道水、及び研究所用のミリポアシステムからの試料を比較した。種々の試料を25μlの注入ループへ注入した。例1の装置を図2の構成で使用して水の精製を行ったが、ICシステムの貯蔵器から精製した製品を加圧して試料注入ループへ送った。結果は、本発明の装置が非常に少量のイオン汚染物を有する水を生成したことを示しており、このことは図7に示す試験クロマトグラムにピークがないことから明らかである。水道水は予期した成分を示した。ミリポアからの水も1個のピークを除いて大きなピークを示さなかったが、このピークは弱酸であると考えられる。
DX500システムを使用し、ジオネックス(Dionex)社からのAS9HC分析カラムを使用し、かつ以下のような種々の水を均衡させて、クロマトグラフィーのランを行った: 水道水でスパイクした逆浸透(RO)水、RO水、ミリポア水及びカーボネート溶離液の濃度比を4:1として製造した9mM Na2CO3溶離液を使用する本発明の電気脱イオン化装置で精製した水。電気脱イオン化装置は図1及び例1に記載したのと同様のものであった。この場合の実験の構成は図2と同様であった。5個のアニオンの混合物をシステムに注入して分析した。図8に示す結果は、水道水でスパイクしたROが汚染物からの高いイオン値に基づくほぼ45μSの最も高いバックグラウンドを示し、過剰のノイズ及びランの末端に見られるようなベースラインの異常なシフトを示した。RO水も26.2μS/cmの高いバックグラウンドを示した。ミリポア水は約24.3μS/cmのバックグラウンドを示し、一方DI水精製装置は23.9μS/cmの最も低いバックグラウンド値を示した。イオン性の汚染物の存在はバックグラウンドを変更し、バックグラウンドの変化は検体の応答に影響を与える。RO水及び水道水でスパイクしたROは保持時間の顕著な変化を示し、これは低いpH値を有することによるものであろう。これらの結果は、IC分析においてこれらの汚染物を除去することが重要であることを示唆している。
DX500イオンクロマトグラフィーシステムをアニオン分析に使用した。分析カラムはAS11カラム、4×250mmであり、これを以下の傾斜(05−38.25mM)で操作した。
E1 DI水 流れ=2ml/分
E2 5.0 mM NaOH
E3 100 mM NaOH
時間 E1 E2 E3
0分 90 10 0
2分 90 10 0
5分 0 100 0
15分 0 65 35
サプレッサーはASRSウルトラサプレッサーであり、これをノーマルリサイクルモードで100mAの供給電流において操作した。この例は、水道水でスパイクしたROであって精製の前及び後のものを使用した場合のクロマトグラフィー特性の比較を示している。図2に記載した型の電気脱イオン化装置をこの分析で使用し、該装置に12Vで定電圧条件下で電力を供給した。実験の構成は図2と同様であり、貯蔵器E1は精製した生成物及び精製前の水の貯蔵器である。精製前の実験の後で貯蔵器をよく洗浄する。この例では、傾斜の始めにおいては低い溶離液強度を使用し、この条件は汚染物の存在を検査する。精製をしない水で得られたクロマトグラムは、図9aに示すように、350μS/cmという測定限界の導電度の応答においてクロリド及びスルフェートについて大きな応答値を示した。汚染物からの応答はクロマトグラフの大部分を占め、5個のアニオン試料の試験混合物に対する予期された検体の応答は見られなかった。この条件下で行われた分析は有効ではなかった。水の精製により、図9bに示すように35μS/cmという測定限界で検体の応答の回復が可能となった。本発明の電気脱イオン化装置は、水からの汚染物レベルの低減において良好に作動する。
DX500イオンクロマトグラフィーシステムをカチオン分析に使用した。分析カラムはCS12Aカラムで、4×250mmであった。溶離液を、100−mM MSAストック濃縮物を水道水でスパイクしたROで精製の前後において均衡させることによって製造した。CSRSウルトラサプレッサーを100mAの設定電流で使用した。この実験では、精製前後の水の特性をクロマトグラフィーで比較する。電気脱イオン化装置は図1に示したものと同一のものであり、構成は図2と同様であった。結果は、図10に示すように、水道水でスパイクしたROを使用した場合に高いバックグラウンドを示した。さらに、アンモニアに対するピークの応答は、精製前の水の場合に低かった。上記のことは以下のように説明することができる:CSRSサプレッサーは全てのアニオンを除去しカチオンを伝導性塩基に変換する。残りのカチオンからのバックグラウンドは塩基性であり、塩基性条件下ではアンモニアは気体であり、かつ気体は除去される傾向にある。従って、この装置はアンモニアに対して低い応答を示した。一方精製水はこのような作用を示さなかった。
この例では、水道水でスパイクしたROのアニオン分析を精製の前後で行った。ミリポアで精製した水(ROに引き続くPOUポリッシャーMiliQPlusシステムによる)を同一の条件を使用して分析した。本実験の構成は図2と同様であるが、本分析では500−μl−注入ループを使用した。結果を図11に示しており、本発明の装置を使用して優れた汚染物除去効果が示されている。水道水は高いレベルのイオン性汚染物を示した。ミリポアで精製した水は、本発明の装置に匹敵する特性を示した。
この例では、水道水でスパイクしたROのカチオン分析を精製の前後で行った。ミリポアで精製した水(ROに引き続くPOUポリッシャーMiliQPlusシステムによる)を同一の条件を使用して分析した。DX500イオンクロマトグラフィーシステムをカチオン分析に使用した。分析カラムはCS12Aカラム、4×250mmであり、溶離液は1ml/分の20−mM MSAであった。CSRSウルトラサプレッサーを58mAの設定電流で使用した。500−μl−注入ループを試料の注入に使用した。結果は、図12に示すように、本発明の装置を使用して優れた汚染物除去効果が示された。水道水は高いレベルのイオン性汚染物を示した。
Claims (10)
- 以下を含む、水流から荷電した汚染物を除去する精製装置:
(a)交換可能なカチオンを有する第1のカチオン交換膜及び交換可能なアニオンを有する第1のアニオン交換膜、両者は内壁と外壁を有し、第1のカチオン膜と第1のアニオン膜の内壁はそれらの間に第1の精製流路を規定し、第1のカチオン交換膜と第1のアニオン交換膜は大きな液体流を阻止するが対応する交換可能なイオンと同じ電荷のイオンを通過させ、
(b)第1のカチオン交換膜の外部側壁に第1のカチオン流路を規定する第1のカチオン室、
(c)第1のアニオン交換膜の外部側壁に第1のアニオン流路を規定する第1のアニオン室、
(d)第1のカチオン流路及び第1のアニオン流路とそれぞれ電気的に接続したカソード及びアノード、
(e)第1のカチオン流路に配置された貫流型の第1のイオン交換媒体、
(f)第1のアニオン流路に配置された貫流型の第2のイオン交換媒体、及び
(g)長さが第1の精製流路の長さ以内でかつ該流路と同じ広がりを有する領域であって、貫流型のイオン交換媒体を含まないか、又は第1及び第2のイオン交換媒体の25%より大きくないイオン交換能を有する貫流型のイオン交換媒体を有する領域。 - 領域が実質的に貫流型のイオン交換媒体を含まない、請求項1に記載の精製装置。
- 第1のイオン交換媒体及び第2のイオン交換媒体が交換可能なカチオン及びアニオンの混合物を有する媒体を含む、請求項1に記載の精製装置。
- 以下の工程を含む、水流から荷電した汚染物を除去することによって水流を精製する方法:
(a)精製流路の一方の側面に沿って配置された交換可能なカチオンを有するカチオン交換膜と、精製流路の他方の側面に沿って配置された交換可能なアニオンを有するアニオン交換膜とによって規定される精製流路を通って水流を流す工程、アニオン交換膜とカチオン交換膜は大きな液体流を阻止するが対応する交換可能なイオンと同じ電荷のイオンを通過させ、長さが精製流路の長さ以内でかつ該流路と同じ広がりを有する領域は貫流型のイオン交換媒体を含まないか、又は第1及び第2のイオン交換媒体の25%より大きくないイオン交換能を有する貫流型のイオン交換媒体を有し、
(b)精製流路から水流を、カチオン交換膜の反対側にあるカチオン流路中の第1のイオン交換媒体を通って流す工程、
(c)精製流路から水流を、アニオン交換膜の反対側にあるアニオン流路中の第2のイオン交換媒体を通って流す工程、及び
(d)工程(a)、(b)及び(c)において、カチオン流路と電気的に接続しているカソードとアニオン流路と電気的に接続しているアノードとの間に電位を供給する工程。 - 領域が実質的に貫流型のイオン交換媒体を含まない、請求項4に記載の方法。
- 以下を含む、分析システムへ流すための水性液体流を精製する装置:
(a)入口と出口を有する貫流型の水精製装置、
(b)精製装置の入口に連結する未精製水の加圧した水源、
(c)分析用ポンプ、
(d)ポンプと精製装置の出口の間に配設された第1の導管、
(e)未精製水源と精製装置の出口との間、又は精製装置の出口と分析用ポンプとの間に配置された分流出口を有する液体流分流器、該分流器は分流器の入口に流入する液体流を第1の流れと第2の流れに分ける、及び
(f)分流出口と精製装置の間の流体的な結合を提供する第2の導管、
ここで、未精製水の水源と精製装置との間に分流器が配置され、該精製装置は以下を含む:
(g)交換可能なカチオンを有する第1のカチオン交換膜及び交換可能なアニオンを有する第1のアニオン交換膜、両者の膜は内壁と外壁を有し、第1のカチオン膜と第1のアニオン膜の内壁はそれらの間に第1の精製流路を規定し、第1のカチオン交換膜と第1のアニオン交換膜は大きな液体流を阻止するが対応する交換可能なイオンと同じ電荷のイオンを通過させ、
(h)第1のカチオン交換膜の外部側壁に第1のカチオン流路を規定する第1のカチオン室、
(i)第1のアニオン交換膜の外部側壁に第1のアニオン流路を規定する第1のアニオン室、
(j)第1のカチオン流路及び第1のアニオン流路とそれぞれ電気的に接続したカソード及びアノード、
(k)第1のカチオン流路に配置された貫流型の第1のイオン交換媒体、
(l)第1のアニオン流路に配置された貫流型の第2のイオン交換媒体、及び
(m)長さが第1の精製流路の長さ以内でかつ該流路と同じ広がりを有する領域であって、貫流型のイオン交換媒体を含まないか、又は第1及び第2のイオン交換媒体の25%より大きくないイオン交換能を有する貫流型のイオン交換媒体を有し、かつ第2の導管がカチオン及びアニオン室と分流出口との間の流体的な結合を提供する領域。 - 分析システムがクロマトグラフィーシステムであり、かつ分析用ポンプがクロマトグラフィー用ポンプである、請求項6に記載の装置。
- 以下を含む、未精製の水性液体流を精製しかつ該液体流を分析システムへ流す方法:
(a)加圧した水源から入口と出口を有する精製装置を通って未精製の水流を流すことによって未精製の水流を精製する工程、
(b)精製装置の出口からの精製した水性流を分析用ポンプを通って流す工程、
(c)加圧した水源と精製装置との間の未精製水性流を分流して、未精製水性流の一部のみを精製装置で精製するか、又は精製装置の出口からの精製した水性流を分流して、精製した水性流の一部のみを分析用ポンプに流す工程、
ここで、精製工程(a)は以下の工程によって行われる:
(d)精製流路の一方の側面に沿って配置された交換可能なカチオンを有するカチオン交換膜と、精製流路の他方の側面に沿って配置された交換可能なアニオンを有するアニオン交換膜とによって規定される精製装置の精製流路を通って未精製の水性流を流す工程、アニオン交換膜とカチオン交換膜は大きな液体流を阻止するが対応する交換可能なイオンと同じ電荷のイオンを通過させ、長さが精製流路の長さ以内でかつ該流路と同じ広がりを有する領域は貫流型のイオン交換媒体を含まないか、又は第1及び第2のイオン交換媒体の25%より大きくないイオン交換能を有する貫流型のイオン交換媒体を有し、
(e)精製流路から水性流を、カチオン交換膜の反対側にあるカチオン流路中の第1のイオン交換媒体を通って流す工程、
(f)精製流路から水性流を、アニオン交換膜の反対側にあるアニオン流路中の第2のイオン交換媒体を通って流す工程、及び
(g)工程(d)、(e)及び(f)において、カチオン流路と電気的に接続しているカソードとアニオン流路と電気的に接続しているアノードとの間に電位を供給する工程。 - 精製した水性流が分析用ポンプへ流れる前に分析システムの貯蔵器を通って流れる、請求項8に記載の方法。
- 未精製の液体流をそれが精製装置の入口へ流れる前に分流し、分流した部分をカチオン及びアニオン交換流路を通って流す、請求項8に記載の方法。
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