JP4480251B2

JP4480251B2 - 電気再生式脱イオン純水器の殺菌法

Info

Publication number: JP4480251B2
Application number: JP2000319131A
Authority: JP
Inventors: 利夫佐藤; 三郎原田; 三郎細野; 信二久波
Original assignee: NGK Insulators Ltd; NGK Filtech Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd; NGK Filtech Ltd
Priority date: 2000-10-19
Filing date: 2000-10-19
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2020-10-19
Also published as: JP2002126744A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、食品、製薬あるいは電子分野へ供給する純水の製造装置の構成部品の一つである電気再生式脱イオン純水器（Electro-Deionization product：以下ＥＤＩとも記す）の殺菌法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電気再生式脱イオン純水器は食品、製薬あるいは電子分野へ供給する純水の製造装置の構成部品として知られている。図７はそのような電気再生式脱イオン純水器の一例の構成を示す図である。図７に示す例において、電気再生式イオン純水器５１は、カチオン交換膜５２とアニオン交換膜５３とを交互に形成して、電極室５４、脱塩室５５、濃縮室５６を画成し、脱塩室５５にアニオン樹脂５７とカチオン樹脂５８とを充填して構成されている。
【０００３】
このような構成の電気再生式脱イオン純水器５１では、例えば、Ｎａ^＋、Ｈ^＋、Ｃｌ⁻、ＯＨ⁻等のイオンを極微量含む逆浸透膜を通過したＲＯ水を一方から他方へ（図７では下側から上側へ）通水するとともに、両側の電極室５４を介して通電することで、アニオン樹脂５７とカチオン樹脂５８とが連続的に再生とイオンの吸着を行う。これにより、極微量のＮａ^＋、Ｈ^＋、Ｃｌ⁻、ＯＨ⁻等のイオンを濃縮室５６へ集め、脱塩室５５からＲＯ水からＮａ^＋、Ｈ^＋、Ｃｌ⁻、ＯＨ⁻等の極微量のイオンを除去した純水を得ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した構成の電気再生式脱イオン純水器５１を利用して連続的に純水を製造すると、カチオン交換膜５２、アニオン交換膜５３、アニオン樹脂５７、カチオン樹脂５８が大腸菌等の菌で汚染される場合がある。このような場合に、これらの膜や樹脂を殺菌する必要がある。殺菌は運転を一旦停止して一般的には熱により行うことが効果的であるが、ＥＤＩは耐熱性のないイオン交換膜等が使用されており、一般的に行われる熱殺菌を用いることができない問題があった。また、殺菌剤をＥＤＩに通液することも考えられるが、残った殺菌剤を後に除去する後処理が難しい問題もあった。
【０００５】
本発明の目的は上述した課題を解消して、加熱せずに、また、後処理をすることなく効果的にＥＤＩの殺菌を行うことができる電気再生式脱イオン純水器の殺菌法を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の電気再生式脱イオン純水器の殺菌法は、イオン濃度０．０１Ｍ以上の電解質を含む水溶液を電気再生式脱イオン純水器に通液するとともに、通液した電解質を含む水溶液に０．３２Ａ／ｄｍ ^２以上の電流密度で通電することを特徴とするものである。本発明では、所定のイオン濃度の電解質を含む水溶液をＥＤＩに通液すると同時に所定の電流密度で通電することで、水溶液を殺菌することによりＥＤＩの殺菌を行う。そのため、熱を使用する必要もなく、また、通常の操業時に用いるＲＯ水と殺菌に使用する電解質を含む水溶液とは近似の水溶液であるため、そのまま後処理をすることなく、操業を再開することができる。
【０００７】
本発明の好適な具体例として、電解質として、１価あるいは２価の陽イオンと１価あるいは２価の陰イオンとを含むものを使用し、さらに好ましくは、１価の陽イオンとしてＫ^＋あるいはＮａ^＋を用い、２価の陽イオンとしてＣａ^２＋あるいはＭｇ^２＋を用い、１価の陰イオンとしてＮＯ_３ ⁻、Ｃｌ⁻またはＨＳＯ_３ ⁻を用い、２価の陰イオンとしてＨＰＯ_４ ^２−、ＳＯ_４ ^２−またはＳＯ_３ ^２−を用いる。いずれの陽イオン、陰イオンを使用しても、ＥＤＩの殺菌をより効果的に行うことができる。
【０００８】
また、本発明の好適な他の具体例として、通液時の通電を０．３２Ａ／ｄｍ^２以上の電流密度で行う。これは電流密度が低い場合は有効な殺菌を行えない場合があるためである。さらに、本発明の好適に他の具体例として、電解質を含む水溶液のイオン濃度を０．０１Ｍ以上とする。イオン濃度が０．０１Ｍ未満では液の導電性が小さく必要な電流密度を得にくい場合があるためである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の電気再生式脱イオン純水器の殺菌法の一例を説明するためのフローチャートである。図１に従って本発明のＥＤＩの殺菌法を説明すると、まず、ＥＤＩの殺菌が必要になった時点で、ＥＤＩを構成の一部として含む純水製造装置の操業を停止する。
【００１０】
次に、電解質を含む水溶液を、例えば純水に所定量の電解質を加えて準備する。準備する水溶液は、電解質を含んでいればどのようなイオンでも使用できるが、電解質として１価あるいは２価の陽イオンと１価あるいは２価の陰イオンとを含むものを準備することが好ましい。また、この場合、１価の陽イオンとしてＫ^＋あるいはＮａ^＋を用い、２価の陽イオンとしてＣａ^２＋あるいはＭｇ^２＋を用い、１価の陰イオンとしてＮＯ_３ ⁻、Ｃｌ⁻またはＨＳＯ_３ ⁻を用い、２価の陰イオンとしてＨＰＯ_４ ^２−、ＳＯ_４ ^２−またはＳＯ_３ ^２−を用いることがさらに好ましい。さらに、水溶液の濃度についても特に限定しないが、通常のＲＯ水のイオン濃度０．０００１Ｍ以下よりも高い０．０１Ｍ以上となるよう電解質を加えて水溶液を準備することが好ましい。さらにまた、電解質を含む水溶液のｐＨについても特に限定しないが、中性であることが好ましい。
【００１１】
次に、準備した電解質を含む水溶液をＥＤＩに通液する。同時に水溶液へ通電する。通電時の電流密度についても特に限定しないが、０．３２Ａ／ｄｍ^２以上の電流密度とすると、殺菌の効果がより高まるため好ましい。この通液と通電を例えば３０〜６０分続けることでＥＤＩの殺菌を行うことができる。
【００１２】
以上の本発明のＥＤＩの殺菌法に従った殺菌操作が終了した後は、そのまま後処理なしで純水製造の操業を再開することができる。これは、本発明において殺菌に使用する水溶液が濃度の差はあるものの近似した電解質を含む水溶液であり、そのまま操業を再開しても、ＲＯ水からのイオンの分離と同様の機構で電解質を水溶液から除去できるためである。
【００１３】
以下、実際の例について説明する。
図２に示すＥＤＩを使用して、種々の電解質を含む水溶液の殺菌力を調査した。図２に示す電気再生式脱イオン純水器１は、カチオン交換膜Ｃとアニオン交換膜Ａとを、各膜面積：１８．８ｃｍ^２、膜間距離：１．４ｃｍで交互に形成して、電極室２、濃縮室３、脱塩室４を画成し、脱塩室４にアニオン樹脂５とカチオン樹脂６とを充填して構成した。
【００１４】
実験に使用した菌体、試験液、ＥＤＩ装置の試験条件は以下の通りであった。
（１）菌体：
大腸菌（Escherichia coli, JCM 1649）を使用した。この菌株は、毎月１回植え継ぎを行ったものである。
（２）試験液：
普通ブイヨン培地９ｍｌを入れたＬ字管で３７℃×２０時間培養後、さらに同培地を入れたフラスコに移植して３７℃で１８時間振とう培養した。菌体を生理食塩水で１回洗浄後、純水で２回洗浄した。この洗浄した菌体を滅菌し電解質溶液に１０^６cells/ml（１００万個／ｍｌ）になるように溶解したものを試験液とした。
（３）ＥＤＩ装置の試験条件：
イオン交換樹脂の混合比は、アニオン交換樹脂：カチオン交換樹脂＝５：３のものを使用した。所定の濃度の所定の電解質を含む水溶液を、電極室２および濃縮室３にそれぞれ０．３ｍｌ／分および３ｍｌ／分でＥＤＩ中を通液した。脱塩室４には、試験液を３ｍｌ／分で流して試験した。
【００１５】
以上の試験方法に従って、まず、通電無しの電解質を含む水溶液の殺菌力について、０．１４ＭのＮａＣｌ、０．０１ＭのＫＣｌ、０．０１ＭのＮａＮＯ_３、０．０１ＭのＮａ_２ＳＯ_４、０．０００１ＭのＮａＨＳＯ_３、０．０００１ＭのＮａ_２ＳＯ_３を使用して調査した。結果を図３に示す。図３の結果から、電解質を含む水溶液を使用しても通電しない場合は殺菌効果が見られないことがわかった。
【００１６】
次ぎに、０．０１Ｍのイオン濃度のＮａＣｌ溶液を使用して、通電時の電流密度を０Ａ／ｄｍ^２、０．１６Ａ／ｄｍ^２、０．３２Ａ／ｄｍ^２、０．４８Ａ／ｄｍ^２と変化させて、殺菌に対する電流密度の評価を行った。結果を図４に示す。図４の結果から、通電時の電流密度を０．３２Ａ／ｄｍ^２以上とすることが好ましいことがわかった。
【００１７】
次ぎに、陰イオンをＣｌ⁻に固定し陽イオンをＮａ^＋、Ｋ^＋、Ｃａ^２＋、Ｍｇ^２＋と変化させた場合の殺菌力について調査した。結果を図５に示す。図５の結果から、Ｎａ^＋、Ｋ^＋、Ｃａ^２＋、Ｍｇ^２＋のいずれも殺菌効果を有することがわかった。また、その中でも１価の陽イオンであるＮａ^＋、Ｋ^＋の場合の方が２価の陽イオンであるＣａ^２＋、Ｍｇ^２＋の場合よりも高い殺菌力を有することがわかった。また、ＥＤＩではイオン交換膜を使用しており、１価の陽イオンの方が２価の陽イオンよりこのイオン交換膜を浸透し易いことからも、１価の陽イオンを利用することが好ましいことがわかった。
【００１８】
次ぎに、陽イオンをＮａ^＋に固定し陰イオンをＣｌ⁻、ＮＯ_３ ⁻、ＨＰＯ_４ ^２−、ＳＯ_４ ^２−、ＨＳＯ_３ ^２−，ＳＯ_３ ^２−と変化させた場合の殺菌力について調査した。結果を図６に示す。図６の結果から、Ｃｌ⁻、ＮＯ_３ ⁻、ＨＰＯ_４ ^２−、ＳＯ_４ ^２−、ＨＳＯ_３ ^２−，ＳＯ_３ ^２−のいずれも殺菌効果を有することがわかった。その中でも、ＨＰＯ_４ ^２−、ＳＯ_４ ^２−、ＨＳＯ_３ ^２−、ＳＯ_３ ^２−の場合がＣｌ⁻、ＮＯ_３ ⁻の場合に比べて高い殺菌力を有することがわかった。
【００１９】
なお、図４〜図６に示すグラフにおいて、時間０分の生存率（％）が１００％となっていないのは、ＥＤＩに試験液と電解液とを通液すると同時に通電を開始した直後のデータを測定し、そのデータを時間０分の生存率（％）としたためである。通液・通電直後に、菌体の生存率は１０％以下に下がっていることがわかる。
【００２０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、好ましくは所定のイオン濃度の電解質を含む水溶液をＥＤＩに通液すると同時に通電することで、水溶液を殺菌することによりＥＤＩの殺菌を行っているため、熱を使用する必要もなく、また、通常の操業時に用いるＲＯ水と殺菌に使用する電解質を含む水溶液とは近似の水溶液であるため、そのまま後処理をすることなく、操業を再開することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気再生式脱イオン純水器の殺菌法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図２】本発明の実施例で使用した電気再生式脱イオン純水器の構成を示す図である。
【図３】実施例においてイオン種が大腸菌の生存に与える影響を調査した結果を示すグラフである。
【図４】実施例において通電時の電流密度の変化が殺菌に及ぼす影響を評価した結果を示すグラフである。
【図５】実施例における陽イオン種による生存率の変化を示すグラフである。
【図６】実施例における陰イオン種による生存率の変化を示すグラフである。
【図７】電気再生式脱イオン純水器の一例の構成を示す図である。
【符号の説明】
１電気再生式脱イオン純水器、２電極室、３濃縮室、４脱塩室、５アニオン樹脂、６カチオン樹脂、Ａアニオン交換膜、Ｃカチオン交換膜

Claims

イオン濃度０．０１Ｍ以上の電解質を含む水溶液を電気再生式脱イオン純水器に通液するとともに、通液した電解質を含む水溶液に０．３２Ａ／ｄｍ ^２以上の電流密度で通電することを特徴とする電気再生式脱イオン純水器の殺菌法。
前記電解質として、１価あるいは２価の陽イオンと１価あるいは２価の陰イオンとを含むものを使用する請求項１記載の電気再生式脱イオン純水器の殺菌法。
前記１価の陽イオンとしてＫ^＋あるいはＮａ^＋を用い、前記２価の陽イオンとしてＣａ^２＋あるいはＭｇ^２＋を用い、前記１価の陰イオンとしてＮＯ_３ ⁻、Ｃｌ⁻またはＨＳＯ_３ ⁻を用い、前記２価の陰イオンとしてＨＰＯ_４ ^２−、ＳＯ_４ ^２−またはＳＯ_３ ^２−を用いる請求項２記載の電気再生式脱イオン純水器の殺菌法。