JP5282013B2 - Electric deionized water production system for fuel cells - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric deionized water production apparatus which is excellent in heat-resisting properties of an anion exchanger filled in a desalting chamber and prevents voltage abnormality from occurring during operation. <P>SOLUTION: The electric deionized water production apparatus for a fuel cell which treats water recovered from a fuel cell includes the desalting chamber which is filled with the anion exchanger having a quaternary ammonium salt group represented by general formula (1) as an ion exchange group and a cation exchanger, and a positive plate and a negative plate provided parallel to each other so as to put the desalting chamber between them. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、燃料電池用の電気式脱イオン水製造装置に関する。   The present invention relates to an electric deionized water production apparatus for a fuel cell.

近年、二酸化炭素の排出量が少なく、環境性能に優れた発電手段として、燃料電池が注目されるようになってきている。この燃料電池は、水素と酸素から水を生成する反応を行わせる際に発生するエネルギーを電力として取り出している。   In recent years, fuel cells have attracted attention as power generation means that emits less carbon dioxide and has excellent environmental performance. In this fuel cell, energy generated when a reaction for generating water from hydrogen and oxygen is performed is extracted as electric power.

燃料電池の作動時には水素と酸素の反応によって熱が発生する。このため、燃料電池本体の冷却のために循環冷却水系を設けて、この中に水を循環させることにより、燃料電池の冷却を行っている。また、燃料電池の前段部に改質器を設けて、燃料の水蒸気改質を行うことにより水素等を発生させ、これを燃料電池の燃料極(アノード)に導入している。このように燃料電池では水を使用している。   During the operation of the fuel cell, heat is generated by the reaction of hydrogen and oxygen. For this reason, a circulating cooling water system is provided for cooling the fuel cell main body, and the fuel cell is cooled by circulating water therein. In addition, a reformer is provided at the front stage of the fuel cell, and hydrogen or the like is generated by steam reforming of the fuel, which is introduced into the fuel electrode (anode) of the fuel cell. Thus, water is used in the fuel cell.

一方、燃料電池では、発電時に空気極(カソード)から水蒸気が発生する。また、循環冷却水系を流れる冷却水は、燃料電池の発電時の熱によって水蒸気と水の二相系となっている。このため、これらの水蒸気を回収して、凝縮器で凝縮させて水(以下、この水を「凝縮水」と記載する場合がある)としている。そして、系全体の使用水量を減らすため、この凝縮水を循環させて上記循環冷却水系や改質器等で再使用している。   On the other hand, in a fuel cell, water vapor is generated from the air electrode (cathode) during power generation. Further, the cooling water flowing through the circulating cooling water system is a two-phase system of water vapor and water due to the heat generated when the fuel cell generates power. For this reason, these water vapor | steams are collect | recovered and condensed with a condenser, and it is set as water (Hereafter, this water may be described as "condensed water."). In order to reduce the amount of water used in the entire system, this condensed water is circulated and reused in the circulating cooling water system, the reformer, and the like.

しかし、凝縮水中には、様々なアニオン成分及びカチオン成分が溶存している。このため、凝縮水を上記循環冷却水系や改質器等で再使用するためには、水処理によりこれらのイオン成分を除去する必要がある。そこで、従来から、凝縮水中のイオン成分を除去するための水処理装置が検討されている。この中でも、電気式脱イオン水製造装置は、イオン成分の除去効率が高く、長期間の使用が可能であるため有用である。   However, various anion components and cation components are dissolved in the condensed water. For this reason, in order to reuse the condensed water in the circulating cooling water system or the reformer, it is necessary to remove these ion components by water treatment. Thus, conventionally, water treatment apparatuses for removing ionic components in condensed water have been studied. Among these, the electrical deionized water production apparatus is useful because it has a high ionic component removal efficiency and can be used for a long time.

特許文献1(特開2008−212871号公報)、特許文献2(特開2008−161761号公報)及び特許文献3(特開2008−161760号公報)には、陽極と陰極との間にイオン交換膜を配置することにより、少なくとも陰極側濃縮室、脱塩室及び陽極側濃縮室を設けた電気式脱イオン水製造装置を有する純水製造装置が開示されている。これらの電気式脱イオン水製造装置は、脱塩室中に粒子状のアニオン交換体及びカチオン交換体が混床型、又は凝縮水の流れる方向に順に層を積層させた積層型となるように充填されている。   In Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-212871), Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-161760) and Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-161760), ion exchange is performed between an anode and a cathode. A pure water production apparatus having an electric deionized water production apparatus provided with at least a cathode side concentration chamber, a desalting chamber, and an anode side concentration chamber by disposing a membrane is disclosed. These electric deionized water production apparatuses are a mixed bed type in which the particulate anion exchanger and cation exchanger are mixed in the desalting chamber, or a stacked type in which layers are sequentially stacked in the direction of the condensed water flow. Filled.

特開2008−212871号公報JP 2008-212871 A 特開2008−161761号公報JP 2008-161761 A 特開2008−161760号公報JP 2008-161760 A

燃料電池からの凝縮水は高温となっており、電気式脱イオン水製造装置により凝縮水を処理する場合には、この高温の凝縮水が脱塩室を通ることとなる。しかしながら、特許文献1〜3の電気式脱イオン水製造装置では、脱塩室に充填した粒子状のアニオン交換体の耐熱性について、十分に考慮していなかった。このため、凝縮水が脱塩室内を通る際、脱塩室に充填されたアニオン交換体が熱により劣化し、そのイオン交換能が低下する場合があった。   The condensed water from the fuel cell is at a high temperature, and when the condensed water is processed by the electric deionized water production apparatus, this high-temperature condensed water passes through the demineralization chamber. However, in the electric deionized water production apparatuses of Patent Documents 1 to 3, the heat resistance of the particulate anion exchanger filled in the demineralization chamber has not been sufficiently considered. For this reason, when the condensed water passes through the desalting chamber, the anion exchanger filled in the desalting chamber may be deteriorated by heat, and the ion exchange capacity may be lowered.

また、一般的に、電気式脱イオン水製造装置では、脱塩室内に充填されたアニオン交換体とカチオン交換体の界面で、水の解離反応が起こっている。この水の解離反応によって生じた水素イオン(H+)及び水酸化物イオン(OH-)は、それぞれカチオン交換体とアニオン交換体のイオン交換基とイオン結合を形成する。これによってカチオン交換体とアニオン交換体は再生される。ここで、アニオン交換体の構造によっては、この水の解離反応が進行する電圧は低くなる場合があった。
しかしながら、特許文献1〜3の電気式脱イオン水製造装置では、アニオン交換体の種類を十分に検討していないため、水の解離反応が起こるのに必要な電圧が高くなる、電圧異常が発生する場合があった。
In general, in an electric deionized water production apparatus, a water dissociation reaction occurs at the interface between the anion exchanger and the cation exchanger filled in the demineralization chamber. Hydrogen ions (H + ) and hydroxide ions (OH ) generated by this water dissociation reaction form ionic bonds with the ion exchange groups of the cation exchanger and the anion exchanger, respectively. As a result, the cation exchanger and the anion exchanger are regenerated. Here, depending on the structure of the anion exchanger, the voltage at which this water dissociation reaction proceeds may be low.
However, in the electric deionized water production apparatuses of Patent Documents 1 to 3, since the types of anion exchangers are not sufficiently examined, the voltage necessary for the water dissociation reaction to increase is increased, and voltage abnormality occurs. There was a case.

以上のように、従来の電気式脱イオン水製造装置では、脱塩室に充填するイオン交換体の耐熱性及び電圧異常発生の防止について、十分に検討していなかった。   As described above, the conventional electric deionized water production apparatus has not sufficiently examined the heat resistance of the ion exchanger filled in the demineralization chamber and the prevention of voltage abnormality.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明は、脱塩室に充填するアニオン交換体の耐熱性が優れ、運転時に電圧異常が発生しない電気式脱イオン水製造装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems. That is, an object of the present invention is to provide an electric deionized water production apparatus in which the anion exchanger filled in the desalting chamber is excellent in heat resistance and does not cause voltage abnormality during operation.

一実施形態は、
燃料電池から回収した水を処理する燃料電池用の電気式脱イオン水製造装置であって、
イオン交換基として下記一般式(1)で表される第4級アンモニウム塩基を有するアニオン交換体と、カチオン交換体と、が充填された脱塩室と、
前記脱塩室を挟んで互いに平行となるように設けられた、陽極板及び陰極板と、
を備えた電気式脱イオン水製造装置に関する。
One embodiment is:
An electric deionized water production apparatus for a fuel cell for treating water recovered from the fuel cell,
A demineralization chamber filled with an anion exchanger having a quaternary ammonium base represented by the following general formula (1) as an ion exchange group, and a cation exchanger;
An anode plate and a cathode plate provided so as to be parallel to each other across the desalting chamber;
It is related with the electrical deionized water manufacturing apparatus provided with.

Figure 0005282013
Figure 0005282013

(ただし、上記一般式(1)中、R1〜R3のうち少なくとも一つの基は炭素数が2以上のアルキル基、X-は対イオンを表す。) (However, in the general formula (1), at least one of R 1 to R 3 represents an alkyl group having 2 or more carbon atoms, and X represents a counter ion.)

脱塩室に充填するアニオン交換体の耐熱性が優れ、電圧異常が発生しない電気式脱イオン水製造装置を提供できる。   An anion exchanger filled in the desalting chamber is excellent in heat resistance, and an electric deionized water production apparatus that does not cause voltage abnormality can be provided.

本発明の電気式脱イオン水製造装置の一例を表す図である。It is a figure showing an example of the electrical deionized water manufacturing apparatus of this invention. 第1実施例の電気式脱イオン水製造装置を表す図である。It is a figure showing the electric deionized water manufacturing apparatus of 1st Example. 第2実施例の電気式脱イオン水製造装置を表す図である。It is a figure showing the electric deionized water manufacturing apparatus of 2nd Example. 第3実施例の電気式脱イオン水製造装置を表す図である。It is a figure showing the electric deionized water manufacturing apparatus of 3rd Example. 第4実施例の電気式脱イオン水製造装置を表す図である。It is a figure showing the electric deionized water manufacturing apparatus of 4th Example. 第5実施例の電気式脱イオン水製造装置を表す図である。It is a figure showing the electric deionized water manufacturing apparatus of 5th Example. 燃料電池及び電気式脱イオン水製造装置を備えた発電装置を表す図である。It is a figure showing the electric power generating apparatus provided with the fuel cell and the electrical deionized water manufacturing apparatus. 比較例1の電気式脱イオン水製造装置を表す図である。It is a figure showing the electric deionized water manufacturing apparatus of the comparative example 1.

1.電気式脱イオン水製造装置
電気式脱イオン水製造装置は、燃料電池から回収した水を処理する燃料電池用のものであり、脱塩室と、脱塩室を挟むように脱塩室の両側に互いに平行となるようにそれぞれ設けられた陰極板及び陽極板と、を備える。脱塩室には、少なくとも、イオン交換基として下記一般式(1)で表される第4級アンモニウム塩基を有するアニオン交換体と、カチオン交換体と、が充填されている。
1. Electric deionized water production device The electric deionized water production device is for a fuel cell that treats the water recovered from the fuel cell. Both sides of the demineralization chamber are sandwiched between the demineralization chamber and the demineralization chamber. And a cathode plate and an anode plate provided so as to be parallel to each other. The desalting chamber is filled with at least an anion exchanger having a quaternary ammonium base represented by the following general formula (1) as an ion exchange group and a cation exchanger.

Figure 0005282013
Figure 0005282013

(ただし、上記一般式(1)中、R1〜R3のうち少なくとも一つの基は炭素数が2以上のアルキル基、X-は対イオンを表す。)。 (However, in the general formula (1), at least one of R 1 to R 3 represents an alkyl group having 2 or more carbon atoms, and X represents a counter ion).

このように脱塩室中に充填されたアニオン交換体は、イオン交換基として上記一般式(1)で表される第4級アンモニウム塩基を有することにより、アニオン交換体を耐熱性に優れたものとすることができる。また、電気式脱イオン水製造装置の運転時に電圧異常の発生を防止することができる。   Thus, the anion exchanger filled in the desalting chamber has a quaternary ammonium base represented by the above general formula (1) as an ion exchange group, so that the anion exchanger has excellent heat resistance. It can be. Moreover, it is possible to prevent the occurrence of voltage abnormality during operation of the electric deionized water production apparatus.

図1は、電気式脱イオン水製造装置の一例を表す図面である。図1に示すように、アニオン交換膜2a、カチオン交換膜2bの間に、脱塩室3が設けられている。脱塩室3中には、アニオン交換体4及びカチオン交換体1が充填されている。また、アニオン交換膜2aの外側に陽極室5及び陽極板7、カチオン交換膜2bの外側に陰極室6及び陰極板8が設けられている。陽極板7及び陰極板8は直流電源(図示していない)に接続されている。そして、脱塩室3内を矢印の方向に凝縮水が流れ、陽極室5及び陰極室6内を矢印の方向に水が流れるようになっている。   FIG. 1 is a drawing showing an example of an electrical deionized water production apparatus. As shown in FIG. 1, a desalting chamber 3 is provided between the anion exchange membrane 2a and the cation exchange membrane 2b. The desalting chamber 3 is filled with an anion exchanger 4 and a cation exchanger 1. The anode chamber 5 and the anode plate 7 are provided outside the anion exchange membrane 2a, and the cathode chamber 6 and the cathode plate 8 are provided outside the cation exchange membrane 2b. The anode plate 7 and the cathode plate 8 are connected to a DC power source (not shown). Condensed water flows in the direction of the arrow in the desalting chamber 3, and water flows in the direction of the arrow in the anode chamber 5 and the cathode chamber 6.

凝縮水が脱塩室3を流れている間に、凝縮水中のアニオン成分及びカチオン成分は、それぞれアニオン交換体4及びカチオン交換体1に捕捉される。そして、脱塩室3を流れる凝縮水に対して、陽極板7及び陰極板8を介して電源から直流電流を通電させる。これにより、アニオン交換体4に捕捉されたアニオン成分はアニオン交換膜2aを通って陽極室5まで電気的に泳動して除去される。同様に、カチオン交換体1に捕捉されたカチオン成分はカチオン交換膜2bを通って陰極室6まで電気的に泳動して除去される。このように電気式脱イオン水製造装置では、電極間に通電することによって、脱塩室3内のアニオン交換体4及びカチオン交換体1に捕捉されたイオン成分は、随時、陽極室5及び陰極室6内に除去される。   While the condensed water flows through the desalting chamber 3, the anion component and the cation component in the condensed water are captured by the anion exchanger 4 and the cation exchanger 1, respectively. Then, a direct current is applied to the condensed water flowing through the desalting chamber 3 from the power source via the anode plate 7 and the cathode plate 8. Thereby, the anion component trapped by the anion exchanger 4 is electrophoresed and removed through the anion exchange membrane 2a to the anode chamber 5. Similarly, the cation component captured by the cation exchanger 1 is removed by electrophoretic migration to the cathode chamber 6 through the cation exchange membrane 2b. As described above, in the electric deionized water production apparatus, the ion component captured in the anion exchanger 4 and the cation exchanger 1 in the desalting chamber 3 by energizing between the electrodes, the anode chamber 5 and the cathode as needed. It is removed in the chamber 6.

また、脱塩室3内のアニオン交換体4及びカチオン交換体1の界面では水の解離反応により、水素イオン(H+)及び水酸化物イオン(OH-)が発生する。これらのイオンがアニオン交換体4及びカチオン交換体1とイオン結合を行うことによって、アニオン交換体4及びカチオン交換体1は再生される。 Further, at the interface between the anion exchanger 4 and the cation exchanger 1 in the desalting chamber 3, hydrogen ions (H + ) and hydroxide ions (OH ) are generated by water dissociation reaction. The anion exchanger 4 and the cation exchanger 1 are regenerated when these ions form an ionic bond with the anion exchanger 4 and the cation exchanger 1.

このように電気式脱イオン水製造装置では、脱塩室内に充填されたイオン交換体によるイオン交換容量の低下を抑制することができ、長時間、安定的にイオン成分を除去できる。   As described above, in the electric deionized water production apparatus, it is possible to suppress a decrease in the ion exchange capacity due to the ion exchanger filled in the demineralization chamber, and it is possible to stably remove the ion component for a long time.

図1において、陽極室5及び陰極室6にはスペーサを配置しても、イオン交換体を充填しても良い。イオン交換体を充填する場合、陽極室5及び陰極室6は、アニオン交換体の単床、カチオン交換体の単床、又は、アニオン交換体とカチオン交換体の混床の何れの形態としても良い。このように陽極室5及び陰極室6にイオン交換体を充填することで、電気抵抗を低減することができる。   In FIG. 1, the anode chamber 5 and the cathode chamber 6 may be provided with spacers or filled with an ion exchanger. When the ion exchanger is filled, the anode chamber 5 and the cathode chamber 6 may be in any form of a single bed of anion exchanger, a single bed of cation exchanger, or a mixed bed of anion exchanger and cation exchanger. . Thus, by filling the anode chamber 5 and the cathode chamber 6 with the ion exchanger, the electric resistance can be reduced.

図1では、脱塩室3内の凝縮水の流れと、陽極室5及び陰極室6内の水の流れは異なる方向とした。しかし、水の流れ方向はこれに限定されるわけではなく、脱塩室3内の凝縮水の流れ方向と、陽極室5及び陰極室6内の水の流れ方向は同じであっても、異なっていても良い。また、陽極室5内の水の流れ方向と、陰極室6内の水の流れ方向は同じとするのが好ましい。   In FIG. 1, the flow of condensed water in the desalting chamber 3 and the flow of water in the anode chamber 5 and the cathode chamber 6 are in different directions. However, the flow direction of the water is not limited to this, and the flow direction of the condensed water in the desalting chamber 3 and the flow directions of the water in the anode chamber 5 and the cathode chamber 6 are the same. May be. The flow direction of water in the anode chamber 5 and the flow direction of water in the cathode chamber 6 are preferably the same.

電気式脱イオン水製造装置は、図1に示すように陽極板と陰極板の間に、1つの陽極室/脱塩室/陰極室を設けた構造のものとしても良い。このタイプの電気式脱イオン水製造装置としては例えば、陽極板/陽極室/アニオン交換膜/アニオン交換領域/カチオン交換領域/カチオン交換膜/陰極室/陰極板の順に配置された構造を有するものを挙げることができる。また、電気式脱イオン水製造装置として、陽極板/陽極室/アニオン交換膜/アニオン交換領域/中間イオン交換膜/カチオン交換領域/カチオン交換膜/陰極室/陰極板の順に配置された構造を有するものを挙げることができる。これらのタイプの電気式脱イオン水製造装置は例えば、処理水量が少ない家庭用燃料電池から回収した水を処理する場合に使用できる。この電気式脱イオン水製造装置では、装置の構成を簡易化して、コストの低減を図ることができる。また、構造が簡便であるため故障しにくく、メンテナンスも簡単である。   The electric deionized water production apparatus may have a structure in which one anode chamber / demineralization chamber / cathode chamber is provided between the anode plate and the cathode plate as shown in FIG. This type of electric deionized water production apparatus has, for example, a structure in which an anode plate / anode chamber / anion exchange membrane / anion exchange region / cation exchange region / cation exchange membrane / cathode chamber / cathode plate are arranged in this order. Can be mentioned. Moreover, as an electrical deionized water production apparatus, a structure in which an anode plate / anode chamber / anion exchange membrane / anion exchange region / intermediate ion exchange membrane / cation exchange region / cation exchange membrane / cathode chamber / cathode plate is arranged in this order. The thing which has can be mentioned. These types of electric deionized water production apparatuses can be used, for example, when treating water collected from a household fuel cell with a small amount of treated water. In this electric deionized water production apparatus, the configuration of the apparatus can be simplified and the cost can be reduced. Moreover, since the structure is simple, it is difficult to break down and maintenance is easy.

また、電気式脱イオン水製造装置は、陽極板/陽極室と、陰極室/陰極板の間に、脱塩室と濃縮室を複数、設けても良い。すなわち、この場合、電気式脱イオン水製造装置は、陽極板/陽極室/脱塩室/濃縮室/脱塩室/・・・・・/脱塩室/陰極室/陰極板の構造となる。陽極板/陽極室と、陰極室/陰極板の間に設ける、脱塩室と濃縮室の数は特に限定されず、要求される水の処理流量及び処理能力に応じて適宜、選択することができる。このタイプの電気式脱イオン水製造装置は、処理水量が多い場合に使用することができる。   Moreover, the electric deionized water production apparatus may provide a plurality of demineralization chambers and concentration chambers between the anode plate / anode chamber and the cathode chamber / cathode plate. That is, in this case, the electric deionized water production apparatus has a structure of anode plate / anode chamber / desalination chamber / concentration chamber / desalination chamber /.../ desalination chamber / cathode chamber / cathode plate. . The number of desalting chambers and concentration chambers provided between the anode plate / anode chamber and the cathode chamber / cathode plate is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the required water treatment flow rate and treatment capacity. This type of electric deionized water production apparatus can be used when the amount of treated water is large.

以下、(A)電気式脱イオン水製造装置の運転時における電圧異常発生の防止、及び(B)アニオン交換体の耐熱性の向上について詳細に説明する。   Hereinafter, (A) prevention of voltage abnormality during operation of the electric deionized water production apparatus and (B) improvement of heat resistance of the anion exchanger will be described in detail.

(A)電圧異常発生の防止
電気式脱イオン水製造装置の脱塩室内のアニオン交換体及びカチオン交換体の界面では、水の解離反応により水素イオン(H+)及び水酸化物イオン(OH-)が発生する。これらのイオンがアニオン交換体及びカチオン交換体とイオン結合を行うことによって、アニオン交換体及びカチオン交換体は再生される。
(A) Prevention of abnormal voltage occurrence At the interface between the anion exchanger and cation exchanger in the desalting chamber of the electric deionized water production apparatus, hydrogen ions (H + ) and hydroxide ions (OH ) Occurs. These ions regenerate the anion exchanger and the cation exchanger by performing ionic bonds with the anion exchanger and the cation exchanger.

ここで、上記一般式(1)で表される第4級アンモニウム塩基を有するアニオン交換体は、R1〜R3のうち少なくとも一つの基が炭素数2以上のアルキル基となっている。このように炭素数2以上のアルキル基を有する第4級アンモニウム塩基を有すると、メチル基等のより低分子の基が窒素原子に結合した第4級アンモニウム塩基を有する場合と比べて塩基度が低下する。 Here, in the anion exchanger having a quaternary ammonium base represented by the general formula (1), at least one of R 1 to R 3 is an alkyl group having 2 or more carbon atoms. Thus, having a quaternary ammonium base having an alkyl group having 2 or more carbon atoms has a lower basicity than a case in which a lower molecular group such as a methyl group has a quaternary ammonium base bonded to a nitrogen atom. descend.

一方、下記式(A)で表される水の解離反応(可逆反応)に関する解離定数は一般的に、温度によって一義的に定まる値である。   On the other hand, the dissociation constant relating to the dissociation reaction (reversible reaction) of water represented by the following formula (A) is generally a value uniquely determined by the temperature.

Figure 0005282013
Figure 0005282013

しかし、水の解離定数には、アニオン交換体の塩基度及び水に印加する電圧の値が影響し、一定温度であってもアニオン交換体の塩基度及び印加電圧の値によって水の解離定数は変化するものと考えられる。すなわち、アニオン交換体の塩基度が小さくなると水の解離定数は大きくなり、水の解離反応が進行するものと考えられる。また、水への印加電圧を大きくすると水の解離反応が進行するものと考えられる。   However, the dissociation constant of water is affected by the basicity of the anion exchanger and the value of the voltage applied to the water. Even at a constant temperature, the dissociation constant of water depends on the basicity of the anion exchanger and the value of the applied voltage. It is considered to change. That is, when the basicity of the anion exchanger decreases, the dissociation constant of water increases and the water dissociation reaction proceeds. Further, it is considered that the dissociation reaction of water proceeds when the voltage applied to water is increased.

従って、本発明のように、一般式(1)で表される第4級アンモニウム塩基を有し塩基度の小さなアニオン交換体を使用することによって、水の解離反応を促進させることができる。この結果、より低い電圧・電力で所望の程度まで水の解離反応を起こさせることができるようになる。これに対して、メチル基等の低分子の基が窒素原子に結合した第4級アンモニウム塩基を有するアニオン交換体では塩基度は大きくなる。このため、水の解離定数は小さくなり、所望の程度まで水の解離反応を起こさせるためには、水への印加電圧を大きくする必要がある。この結果、電圧異常が発生する原因となる。   Therefore, the dissociation reaction of water can be promoted by using an anion exchanger having a quaternary ammonium base represented by the general formula (1) and having a low basicity as in the present invention. As a result, the water dissociation reaction can be caused to a desired level with a lower voltage / power. In contrast, in an anion exchanger having a quaternary ammonium base in which a low molecular group such as a methyl group is bonded to a nitrogen atom, the basicity is increased. For this reason, the dissociation constant of water becomes small, and in order to cause the water dissociation reaction to a desired level, it is necessary to increase the voltage applied to water. As a result, a voltage abnormality occurs.

(B)アニオン交換体の耐熱性の向上
燃料電池から回収した凝縮水は高温となっている。このため、アニオン交換体の耐熱性が低い場合には、高温の凝縮水によってアニオン交換体が劣化する。これに対して、本発明の脱塩室に充填されたアニオン交換体は耐熱性に優れ、高温の凝縮水を脱塩室内に流した場合であってもアニオン交換体のイオン交換能は劣化しない。このため、長時間、安定して電気式脱イオン水製造装置を使用することができる。
(B) Improvement of heat resistance of anion exchanger The condensed water recovered from the fuel cell is at a high temperature. For this reason, when the heat resistance of the anion exchanger is low, the anion exchanger is deteriorated by high-temperature condensed water. In contrast, the anion exchanger filled in the desalting chamber of the present invention is excellent in heat resistance, and the ion exchange capacity of the anion exchanger does not deteriorate even when high-temperature condensed water is flowed into the desalting chamber. . For this reason, an electric deionized water manufacturing apparatus can be used stably for a long time.

例えば、家庭用の比較的、小型の燃料電池システムについては、「独立行政法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構」(以下、「NEDO」と記載する場合がある)によって、このシステムを構成する各機器の標準規格が定められている。この規格によると、凝縮水の最高使用温度は50℃となっている。従って、家庭用燃料電池用として電気式脱イオン水製造装置を使用する場合には、上記標準規格に合致する必要がある。本発明のアニオン交換体はR1〜R3の基の種類によって耐熱温度を50℃以上とすることができ、電気式脱イオン水製造装置をNEDOの規格に合致させることができる。 For example, for a relatively small fuel cell system for home use, the “New Energy and Industrial Technology Development Organization” (hereinafter sometimes referred to as “NEDO”) constitutes each system that constitutes this system. Equipment standards are established. According to this standard, the maximum use temperature of condensed water is 50 ° C. Therefore, when using an electric deionized water production apparatus for a household fuel cell, it is necessary to conform to the above standard. The anion exchanger of the present invention can have a heat-resistant temperature of 50 ° C. or higher depending on the type of R 1 to R 3 groups, and the electric deionized water production apparatus can be matched with the NEDO standard.

また、例えば、R1〜R3の基を全て炭素数2以上のアルキル基とすることによって、II型のアニオン交換樹脂(イオン交換基としてジメチルエタノールアンモニウム基を有するアニオン交換樹脂)よりも耐熱性に優れたものとすることができる。 Further, for example, by making all of R 1 to R 3 groups alkyl groups having 2 or more carbon atoms, heat resistance is higher than that of type II anion exchange resin (anion exchange resin having a dimethylethanolammonium group as an ion exchange group). It can be made excellent.

以下に、電気式脱イオン水製造装置を構成する各部及び材料を説明する。   Below, each part and material which comprise an electrical deionized water manufacturing apparatus are demonstrated.

(アニオン交換体)
脱塩室には、少なくとも、イオン交換基として下記一般式(1)で表される第4級アンモニウム塩基を有するアニオン交換体が充填される。
(Anion exchanger)
The desalting chamber is filled with at least an anion exchanger having a quaternary ammonium base represented by the following general formula (1) as an ion exchange group.

Figure 0005282013
Figure 0005282013

(ただし、上記一般式(1)中、R1〜R3のうち少なくとも一つの基は炭素数が2以上のアルキル基、X-は対イオンを表す。)。 (However, in the general formula (1), at least one of R 1 to R 3 represents an alkyl group having 2 or more carbon atoms, and X represents a counter ion).

上記一般式(1)において、R1〜R3はそれぞれ独立して炭素数が2以上5以下のアルキル基であることが好ましい。R1〜R3は炭素数が2以上5以下のアルキル基であることにより、よりアニオン交換能に優れたアニオン交換体にすると共に、効果的に電圧異常の発生を防止することができる。 In the general formula (1), R 1 to R 3 are preferably each independently an alkyl group having 2 to 5 carbon atoms. R 1 to R 3 are alkyl groups having 2 to 5 carbon atoms, so that an anion exchanger having more excellent anion exchange ability can be obtained, and occurrence of voltage abnormality can be effectively prevented.

上記一般式(1)において、R1〜R3はエチル基であることが好ましい。この場合、4級アンモニム塩基は、下記一般式(2)で表される基となる。 In the general formula (1), R 1 to R 3 are preferably ethyl groups. In this case, the quaternary ammonium base is a group represented by the following general formula (2).

Figure 0005282013
Figure 0005282013

このようにR1〜R3を全てエチル基とすることにより、アニオン交換体を安定して使用できる最大温度は75℃となり、耐熱性に優れたものとすることができる。また、アニオン交換体のアニオン交換能を優れたものとすることができる。このようなアニオン交換樹脂としてはローム・アンド・ハース社製のPWA6を使用することができる。 Thus, by making all R < 1 > -R < 3 > into an ethyl group, the maximum temperature which can use an anion exchanger stably is 75 degreeC, and it can be set as the thing excellent in heat resistance. Moreover, the anion exchange capacity of the anion exchanger can be made excellent. As such an anion exchange resin, PWA6 manufactured by Rohm and Haas can be used.

上記一般式(2)のアニオンX-としては特に限定されるわけではないが例えば、Cl-、Br-、I-等のハロゲン化物イオン、硫酸イオン、NO3-、OH-、p−トルエンスルホン酸イオン等のアニオンを挙げることができる。 The anion X of the general formula (2) is not particularly limited, but examples thereof include halide ions such as Cl , Br and I , sulfate ions, NO 3− , OH , and p-toluenesulfone. Anions such as acid ions can be mentioned.

アニオン交換体の母体構造としては、第4級アンモニウム塩基を付加できるものであれば特に限定されないが、例えば、下記構造を挙げることができる。   The base structure of the anion exchanger is not particularly limited as long as it can add a quaternary ammonium base, and examples thereof include the following structures.

母体構造を構成するポリマー材料としては、ポリスチレン、ポリ(α−メチルスチレン)、ポリビニルベンジルクロライド等のスチレン系ポリマー;ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン;ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン等のポリ(ハロゲン化オレフィン);ポリアクリロニトリル等のニトリル系ポリマー、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸エチル等の(メタ)アクリル系ポリマー;スチレン−ジビニルベンゼン共重合体、ビニルベンジルクロライド−ジビニルベンゼン共重合体等が挙げられる。上記ポリマーは、単独のモノマーを重合させて得られるホモポリマーでも、複数のモノマーを重合させて得られるコポリマーであってもよく、また、2種類以上のポリマーがブレンドされたものであってもよい。これら有機ポリマー材料の中で、イオン交換基の導入の容易性と機械的強度の高さから、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体やビニルベンジルクロライド−ジビニルベンゼン共重合体を挙げることができる。   Polymer materials constituting the matrix structure include styrene polymers such as polystyrene, poly (α-methylstyrene), and polyvinylbenzyl chloride; polyolefins such as polyethylene and polypropylene; poly (halogenated) such as polyvinyl chloride and polytetrafluoroethylene. Olefin); nitrile polymers such as polyacrylonitrile; (meth) acrylic polymers such as polymethyl methacrylate and polyethyl acrylate; styrene-divinylbenzene copolymer, vinylbenzyl chloride-divinylbenzene copolymer, etc. . The polymer may be a homopolymer obtained by polymerizing a single monomer, a copolymer obtained by polymerizing a plurality of monomers, or a blend of two or more polymers. . Among these organic polymer materials, styrene-divinylbenzene copolymer and vinylbenzyl chloride-divinylbenzene copolymer can be mentioned because of easy introduction of ion exchange groups and high mechanical strength.

アニオン交換体としては特に限定されないが、アニオン交換樹脂、アニオン交換膜、アニオン交換繊維、モノリス状アニオン交換体の形態のものを使用することができる。また、アニオン交換樹脂を使用する場合、ゲル形、MR形のいずれも用いることができる。   Although it does not specifically limit as an anion exchanger, The thing of the form of an anion exchange resin, an anion exchange membrane, an anion exchange fiber, and a monolithic anion exchanger can be used. Moreover, when using an anion exchange resin, either a gel form or MR form can be used.

なお、脱塩室内には、イオン交換基として上記一般式(1)で表される第4級アンモニウム塩基を有するアニオン交換体以外に、他のアニオン交換体を充填しても良い。   The desalting chamber may be filled with other anion exchangers in addition to the anion exchanger having the quaternary ammonium base represented by the above general formula (1) as an ion exchange group.

モノリス状アニオン交換体としては例えば、特開2002−306976号公報、特開2009−062512号公報、特開2009−067982号公報、及び特開2009−108294号公報に記載のものを用いることができる。   As the monolithic anion exchanger, for example, those described in JP-A No. 2002-306976, JP-A No. 2009-062512, JP-A No. 2009-067982, and JP-A No. 2009-108294 can be used. .

特開2002−306976号公報に記載のアニオン交換体としては、互いにつながっているマクロポアとマクロポアの壁内に平均径が1〜1000μmのメソポアを有する連続気泡構造を有し、全細孔容積が1〜50ml/gであり、アニオン交換基が均一に分布され、イオン交換容量が0.5mg当量/g乾燥多孔質体以上であるものを挙げることができる。このアニオン交換体は、互いにつながっているマクロポアとマクロポアの壁内に平均径が1〜1000μm、好ましくは10〜100μmのメソポアを有する連続気泡構造を有している。この連続気泡は、通常、平均径2〜5000μmのマクロポアとマクロポアが重なり合り、この重なる部分が共通の開口となるメソポアを有するもので、その大部分がオープンポア構造となっている。マクロポアとマクロポアの重なりは、1個のマクロポアで1〜12個、多くのものは3〜10個となる。上記のようなアニオン交換体を用いることにより、弾力性が高く、膨潤又は収縮による形状変化を抑制することができる。また、操作電圧を安定化させることが可能であり、脱塩室に充填されたカチオン交換体の変形も防止することができる。   The anion exchanger described in JP-A-2002-306976 has an open-cell structure having macropores connected to each other and mesopores having an average diameter of 1-1000 μm in the walls of the macropores, and the total pore volume is 1 -50 ml / g, anion exchange groups are uniformly distributed, and the ion exchange capacity is 0.5 mg equivalent / g or more of a dry porous body. This anion exchanger has an open cell structure having mesopores having an average diameter of 1 to 1000 μm, preferably 10 to 100 μm in the macropores and the walls of the macropores connected to each other. These open cells usually have macropores and macropores having an average diameter of 2 to 5000 μm, and these overlapping portions have mesopores that form a common opening, and most of them have an open pore structure. The number of overlapping macropores is 1 to 12 for one macropore, and 3 to 10 for many. By using the anion exchanger as described above, elasticity is high, and shape change due to swelling or shrinkage can be suppressed. In addition, the operating voltage can be stabilized, and deformation of the cation exchanger filled in the desalting chamber can be prevented.

特開2009−062512号公報に記載のアニオン交換体としては、気泡状のマクロポア同士が重なり合い、この重なる部分が水湿潤状態で平均直径30〜300μmの開口となる連続マクロポア構造体であり、厚み1mm以上、全細孔容積0.5〜5ml/g、水湿潤状態での体積当りのイオン交換容量0.4mg当量/ml以上であり、アニオン交換基が該多孔質アニオン交換体中に均一に分布しており、且つ該連続マクロポア構造体(乾燥体)の切断面のSEM画像において、断面に表れる骨格部面積が、画像領域中25〜50%であるものを挙げることができる。このアニオン交換体は、気泡状のマクロポア同士が重なり合い、この重なる部分が平均直径30〜300μm、好ましくは30〜200μm、特に35〜150μmの開口(メソポア)となる連続マクロポア構造体を有する。骨格部面積は好ましくは画像領域中25〜45%であり、イオン交換容量は好ましくは0.4〜1.8mg当量/mlである。   The anion exchanger described in JP 2009-062512 A is a continuous macropore structure in which bubble-shaped macropores overlap each other, and the overlapping portion becomes an opening having an average diameter of 30 to 300 μm in a wet state of water, and has a thickness of 1 mm. As described above, the total pore volume is 0.5 to 5 ml / g, the ion exchange capacity per volume in a water-wet state is 0.4 mg equivalent / ml or more, and the anion exchange groups are uniformly distributed in the porous anion exchanger. In addition, in the SEM image of the cut surface of the continuous macropore structure (dried body), the skeleton part area appearing in the cross section may be 25 to 50% in the image region. This anion exchanger has a continuous macropore structure in which bubble-shaped macropores overlap each other, and the overlapping portion becomes an opening (mesopore) having an average diameter of 30 to 300 μm, preferably 30 to 200 μm, particularly 35 to 150 μm. The skeleton area is preferably 25 to 45% in the image area, and the ion exchange capacity is preferably 0.4 to 1.8 mg equivalent / ml.

特開2009−067982号公報に記載のアニオン交換体としては、アニオン交換基が導入された全構成単位中、架橋構造単位を0.3〜5.0モル%含有する芳香族ビニルポリマーからなる太さが1〜60μmの三次元的に連続した骨格と、その骨格間に直径が10〜100μmの三次元的に連続した空孔とからなる共連続構造体であって、全細孔容積が0.5〜5ml/gであり、水湿潤状態での体積当りのイオン交換容量が0.3mg当量/ml以上であり、アニオン交換基が該多孔質アニオン交換体中に均一に分布しているものを挙げることができる。このアニオン交換体は、アニオン交換基が導入された太さが1〜60μm、好ましくは3〜58μmの三次元的に連続した骨格と、その骨格間に直径が10〜100μm、好ましくは15〜90μm、特に20〜80μmの三次元的に連続した空孔とからなる共連続構造体を有する。イオン交換容量は好ましくは0.4〜1.8mg当量/mlである。   As the anion exchanger described in JP-A-2009-067982, a thick polymer composed of an aromatic vinyl polymer containing 0.3 to 5.0 mol% of a crosslinked structural unit among all the structural units into which an anion exchange group has been introduced. A co-continuous structure comprising a three-dimensionally continuous skeleton having a diameter of 1 to 60 μm and three-dimensionally continuous pores having a diameter of 10 to 100 μm between the skeletons, and the total pore volume is 0 .5-5 ml / g, ion exchange capacity per volume in a water-wet state is 0.3 mg equivalent / ml or more, and anion exchange groups are uniformly distributed in the porous anion exchanger Can be mentioned. This anion exchanger has a three-dimensional continuous skeleton having an anion exchange group introduced with a thickness of 1 to 60 μm, preferably 3 to 58 μm, and a diameter of 10 to 100 μm, preferably 15 to 90 μm between the skeletons. In particular, it has a co-continuous structure composed of three-dimensionally continuous pores of 20 to 80 μm. The ion exchange capacity is preferably 0.4 to 1.8 mg equivalent / ml.

特開2009−108294号公報に記載のアニオン交換体としては、連続骨格相と連続空孔相からなる有機多孔質体と、該有機多孔質体の骨格表面に固着する直径4〜40μmの多数の粒子体又は該有機多孔質体の骨格表面上に形成される最大径が4〜40μmの多数の突起体との複合構造体であって、厚み1mm以上、孔の平均直径10〜150μm、全細孔容積0.5〜5ml/gであり、水湿潤状態での体積当りのイオン交換容量0.2mg当量/ml以上であり、アニオン交換基が該複合構造体中に均一に分布したものを挙げることができる。この有機多孔質体としては、2種類の有機多孔質体を用いることができる。第1の有機多孔質体は、気泡状のマクロポア同士が重なり合い、この重なる部分が平均直径30〜300μm、好ましくは30〜200μm、特に35〜150μmの開口(メソポア)となる連続マクロポア構造体を構成する。第2の有機多孔質体は、直径が1〜50μmの三次元的に連続した骨格と、その骨格間に10〜100μmの三次元的に連続した空孔を有する共連続構造を構成する。   As the anion exchanger described in JP-A-2009-108294, an organic porous body composed of a continuous skeleton phase and a continuous pore phase, and a large number of 4 to 40 μm in diameter fixed to the skeleton surface of the organic porous body. A composite structure with a large number of protrusions having a maximum diameter of 4 to 40 μm formed on the skeleton surface of the particle body or the organic porous body, and having a thickness of 1 mm or more, an average diameter of pores of 10 to 150 μm, Examples are those having a pore volume of 0.5 to 5 ml / g, an ion exchange capacity of 0.2 mg equivalent / ml or more per volume in a wet state of water, and an anion exchange group uniformly distributed in the composite structure. be able to. As this organic porous body, two types of organic porous bodies can be used. The first organic porous body constitutes a continuous macropore structure in which bubble-shaped macropores overlap each other, and the overlapping portion forms an opening (mesopore) having an average diameter of 30 to 300 μm, preferably 30 to 200 μm, particularly 35 to 150 μm. To do. The second organic porous body constitutes a co-continuous structure having a three-dimensionally continuous skeleton having a diameter of 1 to 50 μm and a three-dimensionally continuous pore having a diameter of 10 to 100 μm between the skeletons.

上記特開2009−062512号公報、特開2009−067982号公報、及び特開2009−108294号公報に記載のアニオン交換体を用いることにより、脱塩室内の導電性を高めて、電気式脱イオン水製造装置の操作電圧を低くすることができる。   By using the anion exchanger described in JP 2009-062512 A, JP 2009-067982 A, and JP 2009-108294 A, the conductivity in the demineralization chamber is increased, and electric deionization is performed. The operating voltage of the water production apparatus can be lowered.

また、上記の公報に記載のモノリス状アニオン交換体以外に、下記のモノリス状アニオン交換体を使用することができる。すなわち、このモノリス状アニオン交換体は、気泡状のマクロポア同士が重なり合い、この重なる部分が平均直径20〜200μmの開口となる厚みが1mm以上の連続マクロポア構造体であり、該連続マクロポア構造体の骨格部の表層部が多孔構造であり、水湿潤状態での体積当りのイオン交換容量0.4mg当量/ml以上であり、アニオン交換基が該多孔質アニオン交換体中に均一に分布している。この重なる部分の平均直径は、20〜150μmが好ましく、20〜100μmがより好ましい。また、この重なる部分の平均直径は、水湿潤状態で30〜300μmが好ましく、30〜200μmがより好ましく、35〜150μmが更に好ましい。モノリス状アニオン交換体の比表面積は、20m2/g〜70m2/gであることが好ましい。モノリス状アニオン交換体の厚みは、3mm〜1000mmであることが好ましい。モノリス状アニオン交換体の水湿潤状態での体積当りのイオン交換容量は、0.4〜1.8mg当量/mlであることが好ましい。 In addition to the monolithic anion exchanger described in the above publication, the following monolithic anion exchanger can be used. That is, the monolithic anion exchanger is a continuous macropore structure having a thickness of 1 mm or more in which bubble-shaped macropores overlap each other, and the overlapping portion becomes an opening having an average diameter of 20 to 200 μm, and the skeleton of the continuous macropore structure The surface layer part of the part has a porous structure, and has an ion exchange capacity of 0.4 mg equivalent / ml or more per volume in a water-wet state, and anion exchange groups are uniformly distributed in the porous anion exchanger. The average diameter of the overlapping portion is preferably 20 to 150 μm, and more preferably 20 to 100 μm. Moreover, 30-300 micrometers is preferable in the water wet state, as for the average diameter of this overlapping part, 30-200 micrometers is more preferable, and 35-150 micrometers is still more preferable. The specific surface area of the monolithic anion exchanger is preferably 20m 2 / g~70m 2 / g. The thickness of the monolithic anion exchanger is preferably 3 mm to 1000 mm. The ion exchange capacity per volume of the monolithic anion exchanger in the water-wet state is preferably 0.4 to 1.8 mg equivalent / ml.

(カチオン交換体)
カチオン交換体としては特に限定されないが、カチオン交換膜、カチオン交換繊維、モノリス状カチオン交換体、カチオン交換樹脂を使用することができる。カチオン交換樹脂を使用する場合、ゲル形、MR形のいずれも用いることができる。モノリス状カチオン交換体は、上記(アニオン交換体)に記載のモノリス状アニオン交換体の製法と同様の製法によって製造することができる。
(Cation exchanger)
Although it does not specifically limit as a cation exchanger, A cation exchange membrane, a cation exchange fiber, a monolithic cation exchanger, and a cation exchange resin can be used. When a cation exchange resin is used, either gel form or MR form can be used. The monolithic cation exchanger can be produced by a production method similar to the production method of the monolithic anion exchanger described above (anion exchanger).

(脱塩室)
脱塩室は、中間イオン交換膜を設けない場合、カチオン交換膜、アニオン交換膜、及び枠体から構成されている。また、中間イオン交換膜を設ける場合、脱塩室は、カチオン交換膜、アニオン交換膜、中間イオン交換膜及び枠体から構成されている。
(Desalination room)
When the intermediate ion exchange membrane is not provided, the desalting chamber is composed of a cation exchange membrane, an anion exchange membrane, and a frame. Moreover, when providing an intermediate ion exchange membrane, the desalting chamber is comprised from the cation exchange membrane, the anion exchange membrane, the intermediate ion exchange membrane, and the frame.

枠体は、くりぬかれた内部空間を有するリブから構成されている。枠体の一方及び他方の側には、それぞれカチオン交換膜及びアニオン交換膜が配置されている。また、中間イオン交換膜を設ける場合、枠体の中央に中間イオン交換膜が配置されている。この枠体の内部空間には、アニオン交換体及びカチオン交換が充填されている。このアニオン交換体の少なくとも一部は、イオン交換基として上記一般式(1)で表される第4級アンモニウム塩基を有するアニオン交換体から構成される。また、アニオン交換体としては、上記一般式(1)で表される第4級アンモニウム塩基を有するアニオン交換体以外に、他のアニオン交換体を充填しても良い。   The frame is composed of ribs having hollow interior spaces. A cation exchange membrane and an anion exchange membrane are disposed on one side and the other side of the frame, respectively. Moreover, when providing an intermediate ion exchange membrane, the intermediate ion exchange membrane is arrange | positioned in the center of a frame. The internal space of this frame is filled with anion exchangers and cation exchanges. At least a part of this anion exchanger is composed of an anion exchanger having a quaternary ammonium base represented by the above general formula (1) as an ion exchange group. In addition to the anion exchanger having the quaternary ammonium base represented by the general formula (1), other anion exchangers may be filled as the anion exchanger.

脱塩室において、カチオン交換体が充填されたカチオン交換領域と、アニオン交換体が充填されたアニオン交換領域の境界面は、陰極板及び陽極板に対して平行であることが好ましい。このように陰極板及び陽極板に対して境界面を平行にすることによって、陽極板側から陰極板側に向かって、アニオン交換領域/カチオン交換領域の順にイオン交換領域を配置することができる(上記において、「/」が境界面に相当する)。   In the desalting chamber, the boundary surface between the cation exchange region filled with the cation exchanger and the anion exchange region filled with the anion exchanger is preferably parallel to the cathode plate and the anode plate. By making the boundary surface parallel to the cathode plate and the anode plate in this way, the ion exchange regions can be arranged in the order of anion exchange region / cation exchange region from the anode plate side to the cathode plate side ( In the above, “/” corresponds to the boundary surface).

この結果、脱塩室に通電した際、電圧異常の発生防止だけでなく、処理水質の低下を効果的に防止することができる。すなわち、一般的に、脱塩室に充填されたアニオン交換体とカチオン交換体は導電性が異なる。従って、例えば、凝縮水の流れ方向に沿って順に、脱塩室内にアニオン交換体とカチオン交換体を充填した場合(例えば、凝縮水の流れ方向に対して、入口側−アニオン交換体−カチオン交換体−出口側と配置した場合や、入口側−カチオン交換体−アニオン交換体−出口側と配置した場合など)などは、アニオン交換領域とカチオン交換領域との境界面が陰極板及び陽極板に対して垂直となる。この場合、アニオン交換体及びカチオン交換体のうち導電性が優れるイオン交換体を通して電流が流れる。そして、電流が流れにくいイオン交換体の部分ではイオン交換の効率が低下して、処理水質が低下する場合がある。   As a result, when the desalination chamber is energized, not only the occurrence of voltage abnormality can be prevented, but also the deterioration of treated water can be effectively prevented. That is, in general, the anion exchanger and the cation exchanger filled in the desalting chamber have different conductivity. Therefore, for example, when the anion exchanger and the cation exchanger are filled in the desalting chamber in order along the flow direction of the condensed water (for example, the inlet side-anion exchanger-cation exchange with respect to the flow direction of the condensed water). The interface between the anion exchange region and the cation exchange region is formed between the cathode plate and the anode plate. It becomes perpendicular to it. In this case, a current flows through an ion exchanger having excellent conductivity among the anion exchanger and the cation exchanger. And in the part of the ion exchanger where an electric current does not flow easily, the efficiency of ion exchange is lowered, and the quality of treated water may be lowered.

これに対して、カチオン交換領域とアニオン交換領域との境界面を、陰極板及び陽極板に対して平行に設けた場合、通電時には、カチオン交換領域及びアニオン交換領域の両方の領域を通って電流が流れることとなる。従って、この場合には何れか一方のイオン交換体を介した電流の流れは起こらず、処理水質の低下を防止することができる。なお、カチオン交換領域とアニオン交換領域との境界面は、陽極板及び陰極板に対して略平行となっていれば良く、陽極板及び陰極板に対して厳密に平行となっている必要はない。   On the other hand, when the boundary surface between the cation exchange region and the anion exchange region is provided in parallel to the cathode plate and the anode plate, the current flows through both the cation exchange region and the anion exchange region during energization. Will flow. Therefore, in this case, no current flows through any one of the ion exchangers, and it is possible to prevent deterioration of the treated water quality. The boundary surface between the cation exchange region and the anion exchange region may be substantially parallel to the anode plate and the cathode plate, and does not need to be strictly parallel to the anode plate and the cathode plate. .

「アニオン交換領域」とは、脱塩室内に充填されたアニオン交換体が占める領域を表す。粒子状アニオン交換樹脂については、脱塩室内において粒子状アニオン交換樹脂が充填された領域がアニオン交換領域を構成する。なお、脱塩室内に複数のアニオン交換体が充填されている場合には、全てのアニオン交換体が占める領域が、「アニオン交換領域」となる。   “Anion exchange region” refers to a region occupied by an anion exchanger filled in a desalting chamber. With respect to the particulate anion exchange resin, the region filled with the particulate anion exchange resin in the desalting chamber constitutes the anion exchange region. When a plurality of anion exchangers are filled in the desalting chamber, a region occupied by all the anion exchangers becomes an “anion exchange region”.

同様にして、「カチオン交換領域」とは、脱塩室内に充填されたカチオン交換体が占める領域を表す。粒子状カチオン交換樹脂については、脱塩室内において粒子状カチオン交換樹脂が充填された領域がカチオン交換領域を構成する。なお、脱塩室内に複数のカチオン交換体が充填されている場合には、全てのカチオン交換体が占める領域が、「カチオン交換領域」となる。   Similarly, the “cation exchange region” represents a region occupied by the cation exchanger filled in the desalting chamber. Regarding the particulate cation exchange resin, the region filled with the particulate cation exchange resin in the desalting chamber constitutes the cation exchange region. When a plurality of cation exchangers are filled in the desalting chamber, a region occupied by all the cation exchangers is a “cation exchange region”.

また、「境界面」とは、アニオン交換領域とカチオン交換領域の境界部分を構成する面を表す。例えば、アニオン交換体及びカチオン交換体が共に、イオン交換膜、イオン交換繊維、モノリス状イオン交換体により構成される場合、アニオン交換体とカチオン交換体が接触する面が境界面を構成する。
アニオン交換体及びカチオン交換体のうち、何れか一方が粒子状イオン交換樹脂、他方がイオン交換膜、イオン交換繊維、モノリス状イオン交換体の場合、イオン交換膜、イオン交換繊維、モノリス状イオン交換体の粒子状イオン交換樹脂に対向している面が実質的に境界面を構成する。
アニオン交換体及びカチオン交換体が共に、粒子状イオン交換樹脂から構成される場合、アニオン交換領域とカチオン交換領域の境界部分には中間膜が配置され、この中間膜が境界面を構成する。
In addition, the “boundary surface” represents a surface constituting a boundary portion between the anion exchange region and the cation exchange region. For example, when both an anion exchanger and a cation exchanger are constituted by an ion exchange membrane, an ion exchange fiber, and a monolithic ion exchanger, a surface where the anion exchanger and the cation exchanger are in contact constitutes a boundary surface.
When either anion exchanger or cation exchanger is particulate ion exchange resin and the other is ion exchange membrane, ion exchange fiber, monolithic ion exchanger, ion exchange membrane, ion exchange fiber, monolithic ion exchange The surface of the body facing the particulate ion exchange resin substantially constitutes the boundary surface.
When both an anion exchanger and a cation exchanger are composed of a particulate ion exchange resin, an intermediate membrane is disposed at the boundary between the anion exchange region and the cation exchange region, and this intermediate membrane constitutes the boundary surface.

(陽極板及び陰極板)
陽極板の材料としては特に限定されないが、電気式脱イオン水製造装置の運転時に塩素が発生する場合があるため、耐塩素性を有するものが好ましい。陽極板の材料としては例えば、白金、パラジウム、イリジウム等の貴金属、あるいはこれらの貴金属をチタン等に被覆した網状あるいは板状の電極を用いることができる。
(Anode plate and cathode plate)
Although it does not specifically limit as a material of an anode plate, Since chlorine may generate | occur | produce at the time of operation | movement of an electrical deionized water manufacturing apparatus, what has chlorine resistance is preferable. As a material of the anode plate, for example, a noble metal such as platinum, palladium, iridium, or a net-like or plate-like electrode in which these noble metals are coated with titanium or the like can be used.

陰極板の材料としては、陰極としての機能を発揮するものであれば特に限定されないが、例えば、板状のステンレスや網状のステンレスを用いることができる。   The material of the cathode plate is not particularly limited as long as it functions as a cathode. For example, plate-like stainless steel or mesh-like stainless steel can be used.

なお、陽極板及び陰極板は、略平行となるように配置されていれば良く、厳密に平行となるように配置されていなくても良い。   Note that the anode plate and the cathode plate may be disposed so as to be substantially parallel, and may not be disposed so as to be strictly parallel.

2.発電装置
図7は、本発明の電気式脱イオン水製造装置を備えた発電装置の一例を表す図である。図7に示すように、この発電装置では、燃料極21、電解質膜24、空気極25、冷却部29を有する燃料電池を備える。この燃料電池の発電時には、空気極25及び冷却部29から水蒸気が発生する。
2. Power Generation Device FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a power generation device including the electric deionized water production device of the present invention. As shown in FIG. 7, this power generator includes a fuel cell having a fuel electrode 21, an electrolyte membrane 24, an air electrode 25, and a cooling unit 29. During power generation by the fuel cell, water vapor is generated from the air electrode 25 and the cooling unit 29.

これらの水蒸気は凝縮器23で回収、凝縮されて、凝縮水となる。この凝縮水は、電気式脱イオン水製造装置26に導入され、アニオン成分及びカチオン成分が除去される。   These water vapors are collected and condensed by the condenser 23 to become condensed water. This condensed water is introduced into the electric deionized water production apparatus 26, and the anion component and the cation component are removed.

電気式脱イオン水製造装置26で処理された凝縮水は処理タンク28で冷却されて冷却水となる。この冷却水は冷却部29に供給されると共に、改質器22の前段部分に供給されて燃料ガスと混合される。燃料ガスと混合された冷却水は、改質器22に導入される。改質器22の中では、燃料ガスの水蒸気改質が行われ、水素を生成させる。改質器22の中で生成した水素は、燃料電池の燃料極21に導入される。一方、燃料電池の空気極25には空気が導入される。この燃料極21に導入された水素と、空気極25に導入された空気中の酸素の反応により、燃料電池は発電する。   The condensed water treated by the electric deionized water production apparatus 26 is cooled by the treatment tank 28 to become cooling water. This cooling water is supplied to the cooling unit 29 and is also supplied to the front part of the reformer 22 and mixed with the fuel gas. The cooling water mixed with the fuel gas is introduced into the reformer 22. In the reformer 22, steam reforming of the fuel gas is performed to generate hydrogen. Hydrogen produced in the reformer 22 is introduced into the fuel electrode 21 of the fuel cell. On the other hand, air is introduced into the air electrode 25 of the fuel cell. The fuel cell generates electric power by the reaction between hydrogen introduced into the fuel electrode 21 and oxygen in the air introduced into the air electrode 25.

空気極25と冷却部29で発生した水蒸気は上記のようにして凝縮後、電気式脱イオン水製造装置26で再生された後、再利用される。   The water vapor generated in the air electrode 25 and the cooling unit 29 is condensed as described above, then regenerated in the electric deionized water production apparatus 26, and then reused.

なお、上記発電装置では、概念的に1セルの燃料電池を示した。しかし、必要な発電量に応じて、複数のセルを、セパレータを介して積層させたセルスタックの形態の燃料電池としても良い。また、使用する燃料電池の種類は特に限定されず、固体高分子形燃料電池(PEFC, Polymer Electrolyte Fuel Cell)、りん酸形燃料電池(PAFC, Phosphoric Acid Fuel Cell)、溶融炭酸塩形燃料電池(MCFC, Molten Carbonate Fuel Cell)、固体酸化物形燃料電池(SOFC, Solid Oxide Fuel Cell)、アルカリ電解質形燃料電池(AFC, Alkaline Fuel Cell)等を使用することができる。なお、内部改質型の燃料電池の場合は、改質器を設けずに、冷却水を直接、燃料電池内に供給する。   In addition, in the said electric power generating apparatus, the fuel cell of 1 cell was shown notionally. However, a fuel cell in the form of a cell stack in which a plurality of cells are stacked via separators may be used according to the required power generation amount. Moreover, the kind of fuel cell to be used is not particularly limited, and a polymer electrolyte fuel cell (PEFC), a phosphoric acid fuel cell (PAFC), a molten carbonate fuel cell (PAFC, Phosphoric Acid Fuel Cell) MCFC, Molten Carbonate Fuel Cell), solid oxide fuel cell (SOFC), alkaline electrolyte fuel cell (AFC), Alkaline Fuel Cell, etc. can be used. In the case of an internal reforming type fuel cell, cooling water is supplied directly into the fuel cell without providing a reformer.

上記発電装置では、空気極25及び冷却部29から回収した水蒸気を凝縮させた凝縮水は高温となっている。そこで、従来の電気式脱イオン水製造装置では、脱塩室内のアニオン交換体が高温の凝縮水によって劣化する場合がある。しかし、本発電装置では、電気式脱イオン水製造装置の脱塩室内に充填されたアニオン交換体は上記一般式(1)で表されるイオン交換基を有するため、耐熱性に優れる。このため、安定して長時間、凝縮水中のアニオン成分を除去することができる。また、このアニオン交換体が存在するため低電圧で水の解離反応を促進させることができ、電圧異常の発生を防止することができる。   In the power generator, the condensed water obtained by condensing the water vapor collected from the air electrode 25 and the cooling unit 29 is at a high temperature. Therefore, in the conventional electric deionized water production apparatus, the anion exchanger in the demineralization chamber may be deteriorated by high-temperature condensed water. However, in this power generation device, since the anion exchanger filled in the demineralization chamber of the electric deionized water production apparatus has the ion exchange group represented by the general formula (1), it has excellent heat resistance. For this reason, the anion component in condensed water can be removed stably for a long time. Further, since this anion exchanger is present, the dissociation reaction of water can be promoted at a low voltage, and the occurrence of voltage abnormality can be prevented.

以下、電気式脱イオン水製造装置の具体例を説明する。下記第1〜第5実施例では、アニオン交換体は、イオン交換基として上記一般式(1)で表される第4級アンモニウム塩基を有するアニオン交換体となっている。   Hereinafter, a specific example of the electric deionized water production apparatus will be described. In the following first to fifth examples, the anion exchanger is an anion exchanger having a quaternary ammonium base represented by the general formula (1) as an ion exchange group.

なお、下記具体例は、本発明のより一層の深い理解のために示される具体例であって、本発明は、これらの具体例に何ら限定されるものではない。また、下記具体例では、便宜上、複数の実施例に分割して説明する。しかし、特に明示した場合及び原理的に不可能な場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例の関係にある。   In addition, the following specific examples are specific examples shown for a deeper understanding of the present invention, and the present invention is not limited to these specific examples. In the following specific examples, for convenience, the description will be divided into a plurality of embodiments. However, except where explicitly stated and in principle impossible, they are not independent of each other, one being in the relationship of some or all of the other.

(第1実施例)
図2は、本実施例の電気式脱イオン水製造装置を示す図である。図2に示すように、この電気式脱イオン水製造装置では、陽極板7/陽極室5/アニオン交換膜2a/モノリス状アニオン交換体11からなるアニオン交換領域15/粒子状カチオン交換樹脂10が充填されたカチオン交換領域16/カチオン交換膜2b/陰極室6/陰極板8の順に配置されている。脱塩室3内には、モノリス状アニオン交換体11及び粒子状カチオン交換樹脂10が充填されている。
(First embodiment)
FIG. 2 is a diagram showing an electric deionized water production apparatus according to this embodiment. As shown in FIG. 2, in this electric deionized water production apparatus, an anion exchange region 15 / particulate cation exchange resin 10 comprising an anode plate 7 / anode chamber 5 / anion exchange membrane 2a / monolithic anion exchanger 11 is provided. The filled cation exchange region 16 / cation exchange membrane 2b / cathode chamber 6 / cathode plate 8 are arranged in this order. The desalting chamber 3 is filled with a monolithic anion exchanger 11 and a particulate cation exchange resin 10.

脱塩室3内において、このモノリス状アニオン交換体11が占める領域がアニオン交換領域15を構成する。また、脱塩室3内において、この粒子状カチオン交換樹脂10が充填された領域がカチオン交換領域16を構成する。このアニオン交換領域15とカチオン交換領域16の境界面14は、陽極板7及び陰極板8に対して平行となっている。すなわち、本実施例では、実質的に、モノリス状アニオン交換体11の陰極側の面(陰極板8に対向する面)が境界面14を構成する。   In the desalting chamber 3, the region occupied by the monolithic anion exchanger 11 constitutes the anion exchange region 15. In the desalting chamber 3, a region filled with the particulate cation exchange resin 10 constitutes a cation exchange region 16. A boundary surface 14 between the anion exchange region 15 and the cation exchange region 16 is parallel to the anode plate 7 and the cathode plate 8. That is, in the present embodiment, the surface on the cathode side (surface facing the cathode plate 8) of the monolithic anion exchanger 11 substantially constitutes the boundary surface 14.

本実施例では、モノリス状アニオン交換体11を用いることにより、境界面14を陽極板7及び陰極板8に対して平行となるように制御し易くなる。この結果、通電時の脱塩室内の電流の流れの偏りが生じにくくなり、処理水質の低下を効果的に防止できる。また、上記一般式(1)で表される第4級アンモニウム塩基を有するアニオン交換体を使用しているため、電圧異常の発生を防止できると共に耐熱性を向上させることができる。   In the present embodiment, the use of the monolithic anion exchanger 11 makes it easy to control the boundary surface 14 to be parallel to the anode plate 7 and the cathode plate 8. As a result, the current flow in the desalting chamber is less likely to be biased when energized, and the deterioration of the treated water can be effectively prevented. Moreover, since the anion exchanger having the quaternary ammonium base represented by the general formula (1) is used, it is possible to prevent the occurrence of voltage abnormality and improve the heat resistance.

また、装置の構成が簡易であるため、低コスト化を図ることができる。更に、通常の運転時には、従来の電気式脱イオン水製造装置では、脱塩室内への水の流れの発生/停止に伴い粒子状カチオン交換樹脂の充填状態が不均一となる場合があった。しかし、本実施例では、脱塩室3内にモノリス状アニオン交換体11を設けることにより、粒子状カチオン交換樹脂10の充填状態を固定して、その充填状態が不均一となるのを防止することができる。   In addition, since the configuration of the apparatus is simple, cost reduction can be achieved. Further, during normal operation, in the conventional electric deionized water production apparatus, the filling state of the particulate cation exchange resin may become non-uniform with the generation / stop of the water flow into the demineralization chamber. However, in this embodiment, by providing the monolithic anion exchanger 11 in the desalting chamber 3, the filling state of the particulate cation exchange resin 10 is fixed, and the filling state is prevented from becoming uneven. be able to.

(第2実施例)
図3は、本実施例の電気式脱イオン水製造装置を示す図である。図3に示すように、この電気式脱イオン水製造装置では、陽極板7/陽極室5/アニオン交換膜2a/粒子状アニオン交換樹脂13が充填されたアニオン交換領域15/モノリス状カチオン交換体12からなるカチオン交換領域16/カチオン交換膜2b/陰極室6/陰極板8の順に配置されている。脱塩室3内には、モノリス状カチオン交換体12及び粒子状アニオン交換樹脂13が充填されている。
(Second embodiment)
FIG. 3 is a diagram showing an electric deionized water production apparatus according to this embodiment. As shown in FIG. 3, in this electric deionized water production apparatus, anion plate 7 / anode chamber 5 / anion exchange membrane 2a / anion exchange region 15 filled with particulate anion exchange resin 13 / monolithic cation exchanger 12 are arranged in the order of cation exchange region 16 / cation exchange membrane 2b / cathode chamber 6 / cathode plate 8. The desalting chamber 3 is filled with a monolithic cation exchanger 12 and a particulate anion exchange resin 13.

脱塩室3内において、このモノリス状カチオン交換体12が占める領域がカチオン交換領域16を構成する。また、脱塩室3内において、この粒子状アニオン交換樹脂13が充填された領域がアニオン交換領域15を構成する。このアニオン交換領域15とカチオン交換領域16との境界面14は、陽極板7及び陰極板8に対して平行となっている。すなわち、本実施例では、実質的に、モノリス状カチオン交換体12の陽極側の面(陽極板7に対向する面)が境界面14を構成する。   In the desalting chamber 3, a region occupied by the monolithic cation exchanger 12 constitutes a cation exchange region 16. In the desalting chamber 3, the region filled with the particulate anion exchange resin 13 constitutes the anion exchange region 15. The boundary surface 14 between the anion exchange region 15 and the cation exchange region 16 is parallel to the anode plate 7 and the cathode plate 8. That is, in this embodiment, the surface on the anode side (surface facing the anode plate 7) of the monolithic cation exchanger 12 substantially constitutes the boundary surface 14.

本実施例ではモノリス状カチオン交換体12を用いることにより、境界面14を陽極板7及び陰極板8に対して平行に制御し易くなり、処理水質の低下を効果的に防止できる。また、上記一般式(1)で表される第4級アンモニウム塩基を有するアニオン交換体を使用しているため、電圧異常の発生を防止できると共に耐熱性を向上させることができる。   In the present embodiment, the use of the monolithic cation exchanger 12 makes it easy to control the boundary surface 14 in parallel with the anode plate 7 and the cathode plate 8, and can effectively prevent deterioration of the treated water quality. Moreover, since the anion exchanger having the quaternary ammonium base represented by the general formula (1) is used, it is possible to prevent the occurrence of voltage abnormality and improve the heat resistance.

また、装置の構成が簡易であるため、低コスト化を図ることができる。更に、脱塩室3内にモノリス状カチオン交換体12を設けることにより、粒子状アニオン交換樹脂13の充填状態を固定して、その充填状態が不均一となるのを防止することができる。   In addition, since the configuration of the apparatus is simple, cost reduction can be achieved. Furthermore, by providing the monolithic cation exchanger 12 in the desalting chamber 3, the filling state of the particulate anion exchange resin 13 can be fixed, and the filling state can be prevented from becoming uneven.

(第3実施例)
図4は、本実施例の電気式脱イオン水製造装置を示す図である。図4に示すように、この電気式脱イオン水製造装置では、陽極板7/陽極室5/アニオン交換膜2a/モノリス状アニオン交換体11からなるアニオン交換領域15/モノリス状カチオン交換体12からなるカチオン交換領域16/カチオン交換膜2b/陰極室6/陰極板8の順に配置されている。脱塩室3内には、モノリス状アニオン交換体11及びモノリス状カチオン交換体12が充填されている。
(Third embodiment)
FIG. 4 is a diagram showing an electrical deionized water production apparatus according to the present embodiment. As shown in FIG. 4, in this electric deionized water production apparatus, from the anion exchange region 15 / monolithic cation exchanger 12 comprising anode plate 7 / anode chamber 5 / anion exchange membrane 2a / monolithic anion exchanger 11 The cation exchange region 16 / the cation exchange membrane 2b / the cathode chamber 6 / the cathode plate 8 are arranged in this order. The desalting chamber 3 is filled with a monolithic anion exchanger 11 and a monolithic cation exchanger 12.

脱塩室3内において、このモノリス状アニオン交換体11が占める領域がアニオン交換領域15を構成する。また、脱塩室3内において、このモノリス状カチオン交換体12が占める領域がカチオン交換領域16を構成する。このアニオン交換領域15とカチオン交換領域16の境界面14は、陽極板7及び陰極板8に対して平行となっている。すなわち、本実施例では、実質的に、モノリス状アニオン交換体11とモノリス状カチオン交換体12が接触する面が境界面14を構成する。   In the desalting chamber 3, the region occupied by the monolithic anion exchanger 11 constitutes the anion exchange region 15. In the desalting chamber 3, a region occupied by the monolithic cation exchanger 12 constitutes a cation exchange region 16. A boundary surface 14 between the anion exchange region 15 and the cation exchange region 16 is parallel to the anode plate 7 and the cathode plate 8. That is, in the present embodiment, the surface where the monolithic anion exchanger 11 and the monolithic cation exchanger 12 substantially contact each other constitutes the boundary surface 14.

本実施例では、モノリス状アニオン交換体11とモノリス状カチオン交換体12を用いることにより、境界面14を陽極板7及び陰極板8に対して平行とすることが非常に容易となる。この結果、処理水質の低下をより効果的に防止できる。また、上記一般式(1)で表される第4級アンモニウム塩基を有するアニオン交換体を使用しているため、電圧異常の発生を防止できると共に耐熱性を向上させることができる。   In this embodiment, by using the monolithic anion exchanger 11 and the monolithic cation exchanger 12, it is very easy to make the boundary surface 14 parallel to the anode plate 7 and the cathode plate 8. As a result, it is possible to more effectively prevent deterioration of treated water quality. Moreover, since the anion exchanger having the quaternary ammonium base represented by the general formula (1) is used, it is possible to prevent the occurrence of voltage abnormality and improve the heat resistance.

また、装置の構成が簡易であるため、低コスト化を図ることができる。更に、脱塩室3内に粒子状イオン交換樹脂が存在しないため、脱塩室内への水の流れの発生/停止に伴い粒子状イオン交換樹脂の充填状態が不均一となるといったことがない。   In addition, since the configuration of the apparatus is simple, cost reduction can be achieved. Furthermore, since there is no particulate ion exchange resin in the desalting chamber 3, the filling state of the particulate ion exchange resin does not become uneven with the generation / stop of the flow of water into the desalting chamber.

(第4実施例)
図5は、本実施例の電気式脱イオン水製造装置を示す図である。図5に示すように、この電気式脱イオン水製造装置では、陽極板7/陽極室5/アニオン交換膜2a/粒子状アニオン交換樹脂13が充填されたアニオン交換領域15/中間イオン交換膜17/粒子状カチオン交換樹脂10が充填されたカチオン交換領域16/カチオン交換膜2b/陰極室6/陰極板8の順に配置されている。この中間イオン交換膜17が、境界面14を構成する。
(Fourth embodiment)
FIG. 5 is a diagram showing an electric deionized water production apparatus according to the present embodiment. As shown in FIG. 5, in this electric deionized water production apparatus, anode plate 7 / anode chamber 5 / anion exchange membrane 2a / anion exchange region 15 filled with particulate anion exchange resin 13 / intermediate ion exchange membrane 17 / Cation exchange region 16 filled with particulate cation exchange resin 10 / cation exchange membrane 2b / cathode chamber 6 / cathode plate 8 are arranged in this order. This intermediate ion exchange membrane 17 constitutes the boundary surface 14.

一般的に、脱塩室内に粒子状アニオン交換樹脂と粒子状カチオン交換樹脂を充填する際には、境界面を陽極板及び陰極板に平行にすることが困難である。また、脱塩室内への水の流れの発生/停止によって、脱塩室内に充填された粒子状アニオン交換樹脂と粒子状カチオン交換樹脂の充填状態が変化して境界面が不確定となったり、変化する場合がある。しかし、本実施例では、脱塩室3内に中間イオン交換膜17を設けることによって、粒子状アニオン交換樹脂13と粒子状カチオン交換樹脂10が充填される領域を区画することができる。この結果、中間イオン交換膜17の部分を境界面14として画定することができる。そして、境界面14を、陽極板7及び陰極板8に対してより平行に配置しやすくなる。また、処理水質の低下をより効果的に防止しやすくなる。   Generally, when filling the desalination chamber with the particulate anion exchange resin and the particulate cation exchange resin, it is difficult to make the interface parallel to the anode plate and the cathode plate. In addition, due to the occurrence / stop of the flow of water into the desalting chamber, the filling state of the particulate anion exchange resin and the particulate cation exchange resin filled in the desalting chamber changes, and the boundary surface becomes uncertain, May change. However, in this embodiment, by providing the intermediate ion exchange membrane 17 in the desalting chamber 3, the region filled with the particulate anion exchange resin 13 and the particulate cation exchange resin 10 can be partitioned. As a result, the portion of the intermediate ion exchange membrane 17 can be defined as the boundary surface 14. And it becomes easy to arrange the boundary surface 14 in parallel with respect to the anode plate 7 and the cathode plate 8. Moreover, it becomes easy to prevent the fall of treated water quality more effectively.

中間イオン交換膜17としては、カチオン交換膜またはアニオン交換膜の単一膜、あるいは、アニオン交換膜及びカチオン交換膜の両方を配置した複式膜、のいずれであってもよい。この複式膜とは例えば、上半分をアニオン交換膜、下半分をカチオン交換膜とした場合のように、その厚さ方向に垂直な面において一定の領域をアニオン交換膜が占有し、残りの領域をカチオン交換膜が占有する膜のことを表す。   The intermediate ion exchange membrane 17 may be either a single membrane of a cation exchange membrane or an anion exchange membrane, or a dual membrane in which both an anion exchange membrane and a cation exchange membrane are arranged. The dual membrane is, for example, an anion exchange membrane that occupies a certain area in a plane perpendicular to the thickness direction, such as when the upper half is an anion exchange membrane and the lower half is a cation exchange membrane, and the remaining area Represents a membrane occupied by a cation exchange membrane.

本実施例の電気式脱イオン水製造装置では、アニオン交換領域15内と、カチオン交換領域16内をそれぞれ別々に通水できるようになっている。これらのイオン交換領域への通水の順序は特に限定されず、アニオン交換領域15→カチオン交換領域16の順に通水しても、カチオン交換領域16→アニオン交換領域15の順に通水しても良い。   In the electric deionized water production apparatus of this embodiment, water can be separately passed through the anion exchange region 15 and the cation exchange region 16. The order of water flow to these ion exchange regions is not particularly limited, and water may flow in the order of anion exchange region 15 → cation exchange region 16 or water in the order of cation exchange region 16 → anion exchange region 15. good.

以下では、カチオン交換領域16→アニオン交換領域15の順に通水した場合を例に挙げて、電気式脱イオン水製造装置の使用方法を説明する。   Below, the method of using an electric deionized water production apparatus will be described by taking as an example a case where water is passed in the order of the cation exchange region 16 → the anion exchange region 15.

図5に示すように凝縮水はまず、カチオン交換領域16内を流れ、この間に凝縮水中のカチオン成分が除去される。この後、凝縮水はアニオン交換領域15内を流れ、この間に凝縮水中のアニオン成分が除去される。また、陽極室5内には水が流れ、アニオン交換膜2aを介して電気的に泳動してくるアニオン成分を受取る。同様に、陰極室6内には水が流れ、カチオン交換膜2bを介して電気的に泳動してくるカチオン成分を受取る。   As shown in FIG. 5, the condensed water first flows in the cation exchange region 16, during which cation components in the condensed water are removed. Thereafter, the condensed water flows in the anion exchange region 15, and during this time, anion components in the condensed water are removed. In addition, water flows into the anode chamber 5 and receives an anionic component that is electrophoresed through the anion exchange membrane 2a. Similarly, water flows into the cathode chamber 6 and receives a cation component that migrates electrically via the cation exchange membrane 2b.

本実施例ではまず、カチオン交換領域16においてカチオン成分が除去されるため、凝縮水中にはアニオン成分が残り、これらの対イオンとして水の解離反応により生じた水素イオンが凝縮水中に増えることとなる。この結果、カチオン成分除去後の凝縮水のpHは、酸性寄り(例えばpH5〜6)になる。従って、この後、アニオン交換領域15に流入する凝縮水は酸性寄りとなり、凝縮水中において泳動しやすいアニオン成分である水酸化物イオンが少なくなる。この結果、凝縮水中の水酸化物イオン以外のアニオン成分を除去しやすくなる。このようにして本実施例の電気式脱イオン水製造装置では、高純度の水を得ることができる。   In the present embodiment, since the cation component is first removed in the cation exchange region 16, the anion component remains in the condensed water, and hydrogen ions generated by the water dissociation reaction as these counter ions increase in the condensed water. . As a result, the pH of the condensed water after removal of the cation component becomes closer to acidity (for example, pH 5 to 6). Therefore, after this, the condensed water flowing into the anion exchange region 15 becomes acidic, and the amount of hydroxide ions, which are anion components that easily migrate in the condensed water, decreases. As a result, it becomes easy to remove anion components other than hydroxide ions in the condensed water. Thus, the electric deionized water production apparatus of the present embodiment can obtain high-purity water.

また、以下に、カチオン交換領域16→アニオン交換領域15の順に通水した場合の中間イオン交換膜17の機能を説明する。   Hereinafter, the function of the intermediate ion exchange membrane 17 when water is passed in the order of the cation exchange region 16 and the anion exchange region 15 will be described.

中間イオン交換膜17としてカチオン交換膜の単一膜を用いた場合、カチオン交換領域16で完全に除去できず、アニオン交換領域15を流れる凝縮水中に存在するカチオン成分を、カチオン交換膜(中間イオン交換膜)17を介して再除去することができる。この結果、アニオン成分の除去性能を向上させることができる。   When a single cation exchange membrane is used as the intermediate ion exchange membrane 17, cation components that cannot be completely removed in the cation exchange region 16 and are present in the condensed water flowing through the anion exchange region 15 are removed from the cation exchange membrane (intermediate ion exchange membrane 15). It can be removed again via the (exchange membrane) 17. As a result, the anion component removal performance can be improved.

中間イオン交換膜17としてアニオン交換膜の単一膜を用いた場合、凝縮水がカチオン交換領域16内を流れている間に、凝縮水中のアニオン成分がアニオン交換膜(中間イオン交換膜)17を通ってアニオン交換領域15まで泳動する。これによって、アニオン成分の除去効率を高めることができる。また、カチオン交換領域16における凝縮水のpHが酸性からやや中性寄りとなり、カチオン交換領域16の末端付近におけるカチオン成分の除去効率をより高めることができる。   When a single membrane of an anion exchange membrane is used as the intermediate ion exchange membrane 17, while the condensed water flows in the cation exchange region 16, the anion component in the condensed water passes through the anion exchange membrane (intermediate ion exchange membrane) 17. Migrate through the anion exchange region 15. Thereby, the removal efficiency of the anion component can be increased. In addition, the pH of the condensed water in the cation exchange region 16 changes from acidic to slightly neutral, and the removal efficiency of the cation component in the vicinity of the end of the cation exchange region 16 can be further increased.

中間イオン交換膜17としてアニオン交換膜及びカチオン交換膜の複式膜を用いた場合、上記カチオン交換膜の単一膜を用いた時、及び上記アニオン交換膜の単一膜を用いた時の両方の利点を兼ね備えることができる。   When a dual membrane of anion exchange membrane and cation exchange membrane is used as the intermediate ion exchange membrane 17, both when using a single membrane of the cation exchange membrane and when using a single membrane of the anion exchange membrane You can combine benefits.

また、図5では、カチオン交換領域16及びアニオン交換領域15内の凝縮水の流れは同方向とした。しかし、水の流れ方向はこれに限定されるわけではなく、カチオン交換領域16内の凝縮水の流れ方向と、アニオン交換領域15内の凝縮水の流れ方向は逆方向であっても異なっていても良い。   In FIG. 5, the flow of condensed water in the cation exchange region 16 and the anion exchange region 15 is in the same direction. However, the flow direction of water is not limited to this, and the flow direction of the condensed water in the cation exchange region 16 and the flow direction of the condensed water in the anion exchange region 15 are different even if they are opposite. Also good.

(第5実施例)
図6は、第1実施例の変形例を示す図である。図6に示すように、この電気式脱イオン水製造装置では、陽極板7/陽極室18aと陰極室18b/陰極板8との間に、脱塩室3と濃縮室18cとが交互に配置された構造を構成する点が第1実施例と異なる。脱塩室3は、陽極側から陰極側に向かって、アニオン交換膜2a/アニオン交換領域15/カチオン交換領域16/カチオン交換膜2bの順に配置されている。各脱塩室3内には境界面14が存在する。本実施例の電気式脱イオン水製造装置は、複数の脱塩室と濃縮室が設けられたものであるため、凝縮水中のイオン交換能を高めることができる。
(5th Example)
FIG. 6 is a diagram showing a modification of the first embodiment. As shown in FIG. 6, in this electric deionized water production apparatus, the desalting chamber 3 and the concentration chamber 18c are alternately arranged between the anode plate 7 / anode chamber 18a and the cathode chamber 18b / cathode plate 8. This is different from the first embodiment in that it constitutes the structure. The desalting chamber 3 is arranged in the order of anion exchange membrane 2a / anion exchange region 15 / cation exchange region 16 / cation exchange membrane 2b from the anode side to the cathode side. A boundary surface 14 exists in each desalting chamber 3. Since the electrical deionized water production apparatus of the present embodiment is provided with a plurality of demineralization chambers and concentration chambers, the ion exchange capacity in the condensed water can be enhanced.

濃縮室18cには、陽極室18a及び陰極室18bと同様にイオン交換体を充填しても良い。この場合、濃縮室18cは、アニオン交換体の単床、カチオン交換体の単床、又は、アニオン交換体とカチオン交換体の混床の何れの形態としても良い。   The concentration chamber 18c may be filled with an ion exchanger as in the anode chamber 18a and the cathode chamber 18b. In this case, the concentration chamber 18c may be in any form of a single bed of anion exchanger, a single bed of cation exchanger, or a mixed bed of anion exchanger and cation exchanger.

なお、本実施例では、第1実施例の変形例として、脱塩室及び濃縮室を複数、設けた例を挙げた。しかし、この脱塩室及び濃縮室を複数、設ける構造は、第1実施例の変形例に限定されるわけではなく、上記第2〜第4実施例の電気式脱イオン水製造装置において、上記のように複数の脱塩室と濃縮室を設けても良い。   In the present embodiment, an example in which a plurality of desalting chambers and concentration chambers are provided as a modification of the first embodiment has been described. However, the structure in which a plurality of demineralization chambers and concentration chambers are provided is not limited to the modification of the first embodiment. In the electric deionized water production apparatus of the second to fourth embodiments, As described above, a plurality of desalting chambers and concentration chambers may be provided.

また、上記第1〜第5実施例において、アニオン交換領域には、イオン交換基として上記一般式(1)で表される第4級アンモニウム塩基を有するアニオン交換体以外に、他のアニオン交換体を充填しても良い。   In the first to fifth embodiments, in addition to the anion exchanger having the quaternary ammonium base represented by the general formula (1) as an ion exchange group in the anion exchange region, other anion exchangers are used. May be filled.

(実施例1)
図5に示す電気式脱イオン水製造装置を準備した。粒子状アニオン交換樹脂13には、イオン交換基として上記一般式(2)で表される第4級アンモニウム塩基を有する、PWA6(ローム・アンド・ハース社製)を用いた。また、粒子状カチオン交換樹脂10にはIR120B(ローム・アンド・ハース社製)、中間イオン交換膜17にはカチオン交換膜(アストム社製)を用いた。
Example 1
An electric deionized water production apparatus shown in FIG. 5 was prepared. As the particulate anion exchange resin 13, PWA6 (manufactured by Rohm and Haas) having a quaternary ammonium base represented by the general formula (2) as an ion exchange group was used. Moreover, IR120B (made by Rohm and Haas) was used for the particulate cation exchange resin 10, and a cation exchange membrane (made by Astom) was used for the intermediate ion exchange membrane 17.

脱塩室3内の中央に中間イオン交換膜17を配置した後、粒子状アニオン交換樹脂13を80mL、粒子状カチオン交換樹脂10を80mL、充填させた。なお、粒子状アニオン交換樹脂13と粒子状カチオン交換樹脂10の体積はタッピング法によって測定した。陽極板7及び陰極板8の大きさは縦10cm、横10cmとした。   After placing the intermediate ion exchange membrane 17 in the center of the desalting chamber 3, 80 mL of the particulate anion exchange resin 13 and 80 mL of the particulate cation exchange resin 10 were filled. The volumes of the particulate anion exchange resin 13 and the particulate cation exchange resin 10 were measured by a tapping method. The size of the anode plate 7 and the cathode plate 8 was 10 cm long and 10 cm wide.

4L/hの流量でUPW(超純水、温度25℃、導電率0.1μS/cm)を、最初に脱塩室のカチオン交換領域16に流した後、アニオン交換領域15に流した。アニオン交換領域15とカチオン交換領域16をUPWが流れる方向は、同方向とした。   UPW (ultra pure water, temperature 25 ° C., conductivity 0.1 μS / cm) was first flowed to the cation exchange region 16 of the desalting chamber and then to the anion exchange region 15 at a flow rate of 4 L / h. The direction in which UPW flows through the anion exchange region 15 and the cation exchange region 16 was the same direction.

また、陽極室5及び陰極室6には、UPW(超純水、温度25℃、導電率0.1μS/cm)を4L/hの流量で流した。UPWが陽極室5及び陰極室6を流れる方向は、凝縮水がアニオン交換領域15及びカチオン交換領域16を流れる方向と逆方向とした。そして、陽極板7と陰極板8間に0.20A及び1.0Aの電流を流し、2時間、経過した時の、領域20における電圧を測定した。この結果を、表1に示す。   Further, UPW (ultra pure water, temperature 25 ° C., conductivity 0.1 μS / cm) was passed through the anode chamber 5 and the cathode chamber 6 at a flow rate of 4 L / h. The direction in which UPW flows through the anode chamber 5 and the cathode chamber 6 was opposite to the direction in which condensed water flows through the anion exchange region 15 and the cation exchange region 16. Then, currents of 0.20 A and 1.0 A were passed between the anode plate 7 and the cathode plate 8, and the voltage in the region 20 when 2 hours passed was measured. The results are shown in Table 1.

(実施例2)
図2に示す電気式脱イオン水製造装置を準備した。アニオン交換体として、モノリス状アニオン交換体11を80mL、アニオン交換領域に充填した以外は、実施例1と同様にして試験を行った。なお、モノリス状アニオン交換体11の体積は、モノリス状アニオン交換体11の外形部分が占める体積として測定した。
(Example 2)
An electric deionized water production apparatus shown in FIG. 2 was prepared. The test was conducted in the same manner as in Example 1 except that 80 mL of the monolithic anion exchanger 11 was filled in the anion exchange region as the anion exchanger. The volume of the monolithic anion exchanger 11 was measured as the volume occupied by the outer portion of the monolithic anion exchanger 11.

このモノリス状アニオン交換体11は、イオン交換基として上記一般式(2)で表される第4級アンモニウム塩基を有する。また、モノリス状アニオン交換体11の開口部の平均直径は62μm、全細孔容積は2.39ml/g、イオン交換量は0.50mg当量/g、湿潤多孔質体(3.2mg当量/g乾燥多孔質体)、水分保有能力は84%、1.3モル%の架橋構造単位、単位断面積当たりの骨格部の面積30%であった。   This monolithic anion exchanger 11 has a quaternary ammonium base represented by the above general formula (2) as an ion exchange group. Moreover, the average diameter of the opening part of the monolithic anion exchanger 11 is 62 μm, the total pore volume is 2.39 ml / g, the ion exchange amount is 0.50 mg equivalent / g, and the wet porous body (3.2 mg equivalent / g). The dry porous body) had a moisture retention capacity of 84%, 1.3 mol% of crosslinked structural units, and a skeleton area per unit cross-sectional area of 30%.

この後、実施例1と同様にして、領域20における電圧を測定した。この結果を、表1に示す。   Thereafter, the voltage in the region 20 was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

(比較例1)
図8に示すように、アニオン交換体として、粒子状アニオン交換樹脂19 IRA402BL(ローム・アンド・ハース社製)を80mL、アニオン交換領域に充填した以外は、実施例1と同様にして試験を行った。この粒子状アニオン交換樹脂19は、イオン交換基として上記一般式(1)で表される第4級アンモニウム塩基を有さない。この後、実施例1と同様にして、領域20における電圧を測定した。この結果を表1に示す。
(Comparative Example 1)
As shown in FIG. 8, the test was conducted in the same manner as in Example 1 except that 80 mL of particulate anion exchange resin 19 IRA402BL (Rohm and Haas) was filled in the anion exchange region as an anion exchanger. It was. This particulate anion exchange resin 19 does not have a quaternary ammonium base represented by the general formula (1) as an ion exchange group. Thereafter, the voltage in the region 20 was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

Figure 0005282013
Figure 0005282013

表1に示すとおり、実施例1では、電流0.2Aにおいて電圧1V、電流1.0Aにおいて電圧2Vであり、電流0.2A及び1.0Aの何れの場合も電圧値は小さな値となった。同様に、実施例2では、電流0.2Aにおいて電圧1.5V、電流1.0Aにおいて電圧2.5Vであり、電流0.2A及び1.0Aの何れの場合も電圧値は小さな値となった。   As shown in Table 1, in Example 1, the voltage was 1V at a current of 0.2A, the voltage was 2V at a current of 1.0A, and the voltage value was small in both cases of the currents of 0.2A and 1.0A. . Similarly, in Example 2, the voltage is 1.5 V at a current of 0.2 A and the voltage is 2.5 V at a current of 1.0 A, and the voltage value is small in both cases of the currents of 0.2 A and 1.0 A. It was.

これに対して、比較例1では、電流0.2Aにおいて電圧4V、1.0Aにおいて電圧45Vであり、電流0.2A及び1.0Aの何れの場合も電圧値は大きな値を示した。   On the other hand, in Comparative Example 1, the voltage was 4 V at a current of 0.2 A, and the voltage was 45 V at 1.0 A, and the voltage value showed a large value in both cases of the currents of 0.2 A and 1.0 A.

このように電流が0.2A及び1.0Aの何れのときも、実施例1、2と比べて比較例1では電圧値が大きな値となっており、電圧異常が発生していることが分かる。   As described above, when the current is 0.2 A or 1.0 A, the voltage value is larger in Comparative Example 1 than in Examples 1 and 2, and it is understood that a voltage abnormality has occurred. .

なお、上記実施例及び比較例では、脱塩室内にUPWを流した場合の電圧の値を調べた。しかし、燃料電池からの凝縮水中にはUPWよりも多い量のイオン成分が溶存しているため、凝縮水の導電率はUPWよりも大きい値となっている。従って、UPWを脱塩室内に流した場合と比べて、凝縮水を脱塩室内に流した場合には電圧値はより大きな値となり、比較例1では電圧異常がより顕著になるものと考えられる。   In the above examples and comparative examples, the voltage value when UPW was passed through the desalting chamber was examined. However, the condensed water from the fuel cell contains a larger amount of ionic components than UPW, so the conductivity of the condensed water is higher than UPW. Therefore, it is considered that the voltage value is larger when the condensed water is flowed into the desalting chamber than when the UPW is flowed into the desalting chamber, and the voltage abnormality is more remarkable in Comparative Example 1. .

また、実施例1で使用したPWA6(ローム・アンド・ハース社製)及び実施例2で使用したモノリス状アニオン交換体の耐熱温度は75℃であるため、脱塩室内に高温の凝縮水を流した場合であってもアニオン交換体が劣化しない。   Moreover, since the heat-resistant temperature of PWA6 (made by Rohm and Haas) used in Example 1 and the monolithic anion exchanger used in Example 2 is 75 ° C., high-temperature condensed water is allowed to flow into the desalting chamber. Even in this case, the anion exchanger does not deteriorate.

以上より、脱塩室内に、イオン交換基として上記一般式(1)で表される第4級アンモニウム塩基を有するアニオン交換体を充填することにより、耐熱性に優れ、操作電圧を低くして安定した電気式脱イオン水製造装置の運転が可能なことを確認できた。   As described above, the anion exchanger having the quaternary ammonium base represented by the above general formula (1) as the ion exchange group is filled in the desalting chamber, so that the heat resistance is excellent and the operation voltage is lowered and stable. It was confirmed that the operation of the electric deionized water production apparatus was possible.

本発明の電気式脱イオン水製造装置は、燃料電池から回収した水を処理する燃料電池用の電気式脱イオン水製造装置に利用することができる。特に、家庭用燃料電池向けの電気式脱イオン水製造装置として好適に使用することができる。   The electric deionized water production apparatus of the present invention can be used in an electric deionized water production apparatus for a fuel cell that processes water recovered from the fuel cell. In particular, it can be suitably used as an electric deionized water production apparatus for household fuel cells.

1 カチオン交換体
2a アニオン交換膜
2b カチオン交換膜
3 脱塩室
4 アニオン交換体
5 陽極室
6 陰極室
7 陽極板
8 陰極板
10 粒子状カチオン交換樹脂
11 モノリス状アニオン交換体
12 モノリス状カチオン交換体
13 粒子状アニオン交換樹脂
14 境界面
15 アニオン交換領域
16 カチオン交換領域
17 中間イオン交換膜
18a 陽極室
18b 陰極室
18c 濃縮室
19 粒子状アニオン交換樹脂
21 燃料極
22 改質器
23 凝縮器
24 イオン交換膜
25 空気極
26 電気式脱イオン水製造装置
28 処理タンク
29 冷却部
1 Cation Exchanger 2a Anion Exchange Membrane 2b Cation Exchange Membrane 3 Desalination Chamber 4 Anion Exchanger 5 Anode Chamber 6 Cathode Chamber 7 Anode Plate 8 Cathode Plate 10 Particulate Cation Exchange Resin 11 Monolithic Anion Exchanger 12 Monolithic Cation Exchanger 13 particulate anion exchange resin 14 interface 15 anion exchange region 16 cation exchange region 17 intermediate ion exchange membrane 18a anode chamber 18b cathode chamber 18c concentration chamber 19 particulate anion exchange resin 21 fuel electrode 22 reformer 23 condenser 24 ion exchange Membrane 25 Air electrode 26 Electric deionized water production device 28 Treatment tank 29 Cooling section

Claims (5)

燃料電池から回収した水を処理する燃料電池用の電気式脱イオン水製造装置であって、
イオン交換基として下記一般式()で表される第4級アンモニウム塩基を有するアニオン交換体と、カチオン交換体と、が充填された脱塩室と、
前記脱塩室を挟んで互いに平行となるように設けられた、陽極板及び陰極板と、
を備えた電気式脱イオン水製造装置。
Figure 0005282013
An electric deionized water production apparatus for a fuel cell for treating water recovered from the fuel cell,
A demineralization chamber filled with an anion exchanger having a quaternary ammonium base represented by the following general formula ( 2 ) as an ion exchange group, and a cation exchanger;
An anode plate and a cathode plate provided so as to be parallel to each other across the desalting chamber;
An electrical deionized water production apparatus comprising:
Figure 0005282013
前記脱塩室において、カチオン交換体が充填されたカチオン交換領域と、アニオン交換体が充填されたアニオン交換領域の境界面は、前記陽極板及び陰極板に対して平行である請求項に記載の電気式脱イオン水製造装置。 In the desalting compartment, and the cation exchange region cation exchanger is filled, the interface of the anion exchange area anion exchanger is filled, according to claim 1 which is parallel to the anode plate and cathode plate Electric deionized water production equipment. 下記(a)〜(c)のうち何れか一つの形態となるように、前記脱塩室に前記カチオン交換体及びアニオン交換体が充填される請求項に記載の電気式脱イオン水製造装置。
(a)前記カチオン交換体はモノリス状カチオン交換体、前記アニオン交換体は粒子状アニオン交換樹脂である形態、
(b)前記カチオン交換体は粒子状カチオン交換樹脂、前記アニオン交換体はモノリス状アニオン交換体である形態、
(c)前記カチオン交換体はモノリス状カチオン交換体、前記アニオン交換体はモノリス状アニオン交換体である形態。
The electric deionized water production apparatus according to claim 2 , wherein the desalting chamber is filled with the cation exchanger and the anion exchanger so as to be in any one of the following forms (a) to (c). .
(A) the cation exchanger is a monolithic cation exchanger, the anion exchanger is a particulate anion exchange resin,
(B) the cation exchanger is a particulate cation exchange resin, the anion exchanger is a monolithic anion exchanger,
(C) The cation exchanger is a monolithic cation exchanger, and the anion exchanger is a monolithic anion exchanger.
前記電気式脱イオン水製造装置は、陽極板/陽極室/アニオン交換膜/アニオン交換領域/カチオン交換領域/カチオン交換膜/陰極室/陰極板の順に配置された構造を有する請求項又はに記載の電気式脱イオン水製造装置。 The electrodeionization water producing apparatus according to claim 2 or 3 having an order arranged structure of the anode plate / anode compartment / anion exchange membrane / anion exchange region / cation exchange area / cation exchange membrane / cathode chamber / cathode plate The electrical deionized water production apparatus according to 1. 前記電気式脱イオン水製造装置は、陽極板/陽極室/アニオン交換膜/アニオン交換領域/中間イオン交換膜/カチオン交換領域/カチオン交換膜/陰極室/陰極板の順に配置された構造を有する請求項又はに記載の電気式脱イオン水製造装置。 The electric deionized water production apparatus has a structure in which an anode plate / anode chamber / anion exchange membrane / anion exchange region / intermediate ion exchange membrane / cation exchange region / cation exchange membrane / cathode chamber / cathode plate are arranged in this order. The electric deionized water production apparatus according to claim 2 or 3 .
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