JP5620229B2 - 電気式脱イオン水製造装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1の実施形態に係る電気式脱イオン水製造装置の一構成例を示す概略図である。電気式脱イオン水製造装置1は、陽極4を備える陽極室E1と陰極5を備える陰極室E2との間に、濃縮室Cと、濃縮室Cと陽極室E1の間に位置するカチオン脱塩室D1と、濃縮室Cと陰極室E2の間に位置するアニオン脱塩室D2とが設けられ、これらの各室がイオン交換膜a1,a2,c1,c2で仕切られている。
上述した実施形態では、カチオン脱塩室とアニオン脱塩室との間に濃縮室が1室設けられている電気式脱イオン水製造装置について説明した。一方で、例えば大量の被処理水を処理する場合など、カチオン脱塩室およびアニオン脱塩室に陽極側濃縮室および陰極側濃縮室をそれぞれ隣接して設け、それらの間に、カチオン脱塩室およびアニオン脱塩室と同様の脱イオン処理を行う中間処理室を設けることも可能である。この場合、第2のカチオン交換膜を介してカチオン脱塩室と隣接する陽極側濃縮室と、第2のアニオン交換膜を介してアニオン脱塩室と隣接する陰極側濃縮室とは、各実施形態の濃縮室と同様の構成を有している。以下では、図1に示す実施形態に対して、上述の中間処理室を設けた場合を例に挙げて、本発明の第2の実施形態に係る電気式脱イオン水製造装置を説明する。
次に、本発明の第3の実施形態として、第2の実施形態に対する変形例について説明する。
第1の実施形態における電気式脱イオン水製造装置(実施例)と、特許文献1に記載の電気式脱イオン水製造装置(比較例)を用いて、本発明による効果を確認した。実施例は、アニオン脱塩室だけが2つの小アニオン脱塩室に分割された構成であり、被処理水を、濃縮室側に位置する小アニオン脱塩室、カチオン脱塩室、陰極室側に位置する小アニオン脱塩室の順で通水させる。また、比較例は、特許文献1の図1に示すような、陽極室および陰極室がそれぞれ1室のみの場合の構成であり、被処理水を陰極室、陽極室の順で通水させる。
・陽極室E1:寸法300×80×5mm CER充填
・陰極室E2:寸法300×80×5mm AER充填
・カチオン脱塩室D1:寸法300×80×10mm CER充填
・第1の小アニオン脱塩室D2a:寸法300×80×10mm AER充填
・第2の小アニオン脱塩室D2b:寸法300×80×10mm AER充填
・濃縮室C:300×80×5mm AER充填
・被処理水流量:20L/h
・濃縮水流量:5L/h
・電極水流量:10L/h
・脱塩室供給水(被処理水):RO透過水10±1μS/cm
・濃縮室供給水:RO透過水10±1μS/cm
・電極室供給水:純水(<0.1μS/cm)
・印加電流値:0.54A
・陽極室:寸法300×80×10mm CER充填
・陰極室:寸法300×80×10mm AER充填
・濃縮室:寸法300×80×5mm AER充填
・被処理水流量:20L/h
・濃縮水流量:5L/h
・脱塩室供給水(被処理水):RO透過水10±1μS/cm
・濃縮室供給水:RO透過水10±1μS/cm
・印加電流値:0.54A
2 枠体
3 中間イオン交換膜
4 陽極
5 陰極
D1 カチオン脱塩室
D1a,D1b,D1c 小カチオン脱塩室
D2 アニオン脱塩室
D2a,D2b 小アニオン脱塩室
D10,D20,D30 中間処理室
D11 中間カチオン脱塩室
D11a,D11b 中間小カチオン脱塩室
D12 中間アニオン脱塩室
C 濃縮室
C1 陽極側濃縮室
C2 陰極側濃縮室
C3 中間濃縮室
E1 陽極室
E2 陰極室
a1〜a4 アニオン交換膜
c1〜c4 カチオン交換膜
m1,m2 分割カチオン交換膜
m1' 分割アニオン交換膜
Claims (30)
- 被処理水を処理して脱イオン水を製造する電気式脱イオン水製造装置であって、
陽極室と陰極室とからなる電極室と、
前記陽極室と前記陰極室との間に位置する濃縮室と、
前記陽極室と前記濃縮室との間に位置し、第1のカチオン交換膜を介して前記陽極室と隣接するとともに、第2のカチオン交換膜を介して前記濃縮室と隣接し、カチオン交換体が充填されたカチオン脱塩室と、
前記陰極室と前記濃縮室との間に位置し、第1のアニオン交換膜を介して前記陰極室と隣接するとともに、第2のアニオン交換膜を介して前記濃縮室と隣接し、アニオン交換体が充填されたアニオン脱塩室と、を有し、
前記カチオン脱塩室および前記アニオン脱塩室の少なくとも一方が、第1の分割イオン交換膜によって2つ以上に分割されている、電気式脱イオン水製造装置。 - 前記カチオン脱塩室および前記アニオン脱塩室の一方が、第1および第2の小脱塩室に分割され、
前記カチオン脱塩室と前記アニオン脱塩室とは、前記第1の小脱塩室と、前記カチオン脱塩室および前記アニオン脱塩室の他方と、前記第2の小脱塩室とがこの順で接続された直列流路を形成する、請求項1に記載の電気式脱イオン水製造装置。 - 前記第1の小脱塩室が、前記濃縮室と隣接する側に位置し、
前記直列流路は、被処理水が前記第1の小脱塩室に流入するようにされている、請求項2に記載の電気式脱イオン水製造装置。 - 前記カチオン脱塩室と前記アニオン脱塩室との間に位置し、中間脱塩室を備えた中間処理室をさらに有し、
前記中間脱塩室が、
カチオン交換体が充填された中間カチオン脱塩室と、
前記中間カチオン脱塩室の前記陽極室側で、中間イオン交換膜を介して前記中間カチオン脱塩室と隣接し、アニオン交換体が充填された中間アニオン脱塩室と、
を有し、
前記濃縮室が、
前記カチオン脱塩室と前記中間処理室との間に位置し、前記第2のカチオン交換膜を介して前記カチオン脱塩室と隣接するとともに、第3のアニオン交換膜を介して前記中間脱塩室と隣接する陽極側濃縮室と、
前記アニオン脱塩室と前記中間処理室との間に位置し、前記第2のアニオン交換膜を介して前記アニオン脱塩室と隣接するとともに、第3のカチオン交換膜を介して前記中間脱塩室と隣接する陰極側濃縮室と、
を有する、請求項2または3に記載の電気式脱イオン水製造装置。 - 前記中間処理室が、
2つ以上の前記中間脱塩室と、
前記中間脱塩室が両側に位置するように該中間脱塩室と交互に配置され、第4のカチオン交換膜を介して前記中間カチオン脱塩室と隣接するとともに、第4のアニオン交換膜を介して前記中間アニオン脱塩室と隣接する中間濃縮室と、
を有する、請求項4に記載の電気式脱イオン水製造装置。 - 前記カチオン脱塩室が前記第1および第2の小脱塩室に分割され、
前記中間カチオン脱塩室が、第2の分割イオン交換膜によって、前記第1の小脱塩室と並列流路を形成する第1の中間小脱塩室と、前記第2の小脱塩室と並列流路を形成する第2の中間小脱塩室とに分割され、
前記アニオン脱塩室と前記中間アニオン脱塩室とが並列流路を形成する、
請求項4または5に記載の電気式脱イオン水製造装置。 - 前記第1の中間小脱塩室が、前記中間アニオン脱塩室とは隣接していない側に位置する、請求項6に記載の電気式脱イオン水製造装置。
- 前記アニオン脱塩室が前記第1および第2の小脱塩室に分割され、
前記中間アニオン脱塩室が、第2の分割イオン交換膜によって、前記第1の小脱塩室と並列流路を形成する第1の中間小脱塩室と、前記第2の小脱塩室と並列流路を形成する第2の中間小脱塩室とに分割され、
前記カチオン脱塩室と前記中間カチオン脱塩室とが並列流路を形成する、
請求項4または5に記載の電気式脱イオン水製造装置。 - 前記第1の中間小脱塩室が、前記中間カチオン脱塩室とは隣接していない側に位置する、請求項8に記載の電気式脱イオン水製造装置。
- 前記カチオン脱塩室および前記アニオン脱塩室が、それぞれ2つ以上の小脱塩室に分割され、
前記カチオン脱塩室と前記アニオン脱塩室とは、前記カチオン脱塩室の前記小脱塩室と前記アニオン脱塩室の前記小脱塩室とが交互に接続された直列流路を形成する、請求項1に記載の電気式脱イオン水製造装置。 - 前記直列流路は、被処理水が最も前記濃縮室側に位置する前記小脱塩室に流入するようにされている、請求項10に記載の電気式脱イオン水製造装置。
- 前記カチオン脱塩室と前記アニオン脱塩室との間に位置し、中間脱塩室を備えた中間処理室をさらに有し、
前記中間脱塩室が、
カチオン交換体が充填された中間カチオン脱塩室と、
前記中間カチオン脱塩室の前記陽極室側で、中間イオン交換膜を介して前記中間カチオン脱塩室と隣接し、アニオン交換体が充填された中間アニオン脱塩室と、
を有し、
前記濃縮室が、
前記カチオン脱塩室と前記中間処理室との間に位置し、前記第2のカチオン交換膜を介して前記カチオン脱塩室と隣接するとともに、第3のカチオン交換膜を介して前記中間脱塩室と隣接する陽極側濃縮室と、
前記アニオン脱塩室と前記中間処理室との間に位置し、前記第2のアニオン交換膜を介して前記アニオン脱塩室と隣接するとともに、第3のアニオン交換膜を介して前記中間脱塩室と隣接する陰極側濃縮室と、
を有する、請求項10または11に記載の電気式脱イオン水製造装置。 - 前記中間処理室が、
2つ以上の前記中間脱塩室と、
前記中間脱塩室が両側に位置するように該中間脱塩室と交互に配置され、第4のカチオン交換膜を介して前記中間カチオン脱塩室と隣接するとともに、第4のアニオン交換膜を介して前記中間アニオン脱塩室と隣接する中間濃縮室と、
を有する、請求項12に記載の電気式脱イオン水製造装置。 - 前記中間カチオン脱塩室および前記中間アニオン脱塩室が、第2の分割イオン交換膜によって、それぞれ2つ以上の中間小脱塩室に分割され、
前記カチオン脱塩室の前記小脱塩室と前記中間カチオン脱塩室の前記中間小脱塩室とが並列流路を形成し、前記アニオン脱塩室の前記小脱塩室と前記中間アニオン脱塩室の前記中間小脱塩室とが並列流路を形成する、請求項12または13に記載の電気式脱イオン水製造装置。 - 最も前記濃縮室側に位置する前記小脱塩室と、該小脱塩室から最も離れて位置する前記中間小脱塩室とが並列流路を形成する、請求項14に記載の電気式脱イオン水製造装置。
- 被処理水を処理して脱イオン水を製造する電気式脱イオン水製造装置であって、
陽極室と陰極室とからなる電極室と、
前記陽極室と前記陰極室との間に位置する濃縮室であって、前記陽極室側に位置する陽極側濃縮室と前記陰極室側に位置する陰極側濃縮室とを有する濃縮室と、
第1のカチオン交換膜を介して前記陽極室と隣接するとともに、第2のカチオン交換膜を介して前記陽極側濃縮室と隣接し、カチオン交換体が充填されたカチオン脱塩室、および、第1のアニオン交換膜を介して前記陰極室と隣接するとともに、第2のアニオン交換膜を介して前記陰極側濃縮室と隣接し、アニオン交換体が充填されたアニオン脱塩室のいずれか一方と、
前記陽極側濃縮室と前記陰極側濃縮室との間に位置し、第3のアニオン交換膜を介して前記陽極側濃縮室と隣接するとともに、第3のカチオン交換膜を介して前記陰極側濃縮室と隣接し、中間脱塩室を備えた中間処理室と、を有し、
前記中間脱塩室が、
カチオン交換体が充填された中間カチオン脱塩室と、
前記中間カチオン脱塩室の前記陽極室側で、中間イオン交換膜を介して前記中間カチオン脱塩室と隣接し、アニオン交換体が充填された中間アニオン脱塩室と、
を有し、
前記カチオン脱塩室および前記アニオン脱塩室の前記いずれか一方が、第1の分割イオン交換膜によって2つに分割されている電気式脱イオン水製造装置。 - 前記カチオン脱塩室を有し、
前記カチオン脱塩室が、第1および第2の小カチオン脱塩室に分割され、
前記カチオン脱塩室と前記中間アニオン脱塩室とは、前記第1の小カチオン脱塩室と、前記中間アニオン脱塩室と、前記第2の小カチオン脱塩室とがこの順で接続された直列流路を形成する、請求項16に記載の電気式脱イオン水製造装置。 - 前記第1の小カチオン脱塩室が、前記陽極側濃縮室と隣接する側に位置し、
前記直列流路は、被処理水が前記第1の小カチオン脱塩室に流入するようにされている、請求項17に記載の電気式脱イオン水製造装置。 - 前記中間カチオン脱塩室が、第2の分割イオン交換膜によって、前記第1の小カチオン脱塩室と並列流路を形成する第1の中間小カチオン脱塩室と、前記第2の小カチオン脱塩室と並列流路を形成する第2の中間小カチオン脱塩室とに分割されている、請求項17または18に記載の電気式脱イオン水製造装置。
- 前記第1の中間小カチオン脱塩室が、前記中間アニオン脱塩室とは隣接していない側に位置する、請求項19に記載の電気式脱イオン水製造装置。
- 前記アニオン脱塩室を有し、
前記アニオン脱塩室が、第1および第2の小アニオン脱塩室に分割され、
前記アニオン脱塩室と前記中間カチオン脱塩室とは、前記第1の小アニオン脱塩室と、前記中間カチオン脱塩室と、前記第2の小アニオン脱塩室とがこの順で接続された直列流路を形成する、請求項16に記載の電気式脱イオン水製造装置。 - 前記第1の小アニオン脱塩室が、前記陰極側濃縮室と隣接する側に位置し、
前記直列流路は、被処理水が前記第1の小アニオン脱塩室に流入するようにされている、請求項21に記載の電気式脱イオン水製造装置。 - 前記中間アニオン脱塩室が、第2の分割イオン交換膜によって、前記第1の小アニオン脱塩室と並列流路を形成する第1の中間小アニオン脱塩室と、前記第2の小アニオン脱塩室と並列流路を形成する第2の中間小アニオン脱塩室とに分割されている、請求項21または22に記載の電気式脱イオン水製造装置。
- 前記第1の中間小アニオン脱塩室が、前記中間カチオン脱塩室とは隣接していない側に位置する、請求項23に記載の電気式脱イオン水製造装置。
- 前記中間処理室が、
2つ以上の前記中間脱塩室と、
前記中間脱塩室が両側に位置するように該中間脱塩室と交互に配置され、第4のカチオン交換膜を介して前記中間カチオン脱塩室と隣接し、第4のアニオン交換膜を介して前記中間アニオン脱塩室と隣接する中間濃縮室と、
を有する、請求項17から24のいずれか1項に記載の電気式脱イオン水製造装置。 - 前記陽極室にカチオン交換体が充填され、前記陰極室にアニオン交換体が充填されている、請求項1から25のいずれか1項に記載の電気式脱イオン水製造装置。
- 前記カチオン脱塩室と前記アニオン脱塩室と前記電極室とは、最終的に前記カチオン脱塩室または前記アニオン脱塩室を流出した脱イオン水の一部が前記電極室に流入するように連通されている、請求項1から26のいずれか1項に記載の電気式脱イオン水製造装置。
- 前記カチオン脱塩室と前記アニオン脱塩室と前記電極室とは、前記カチオン脱塩室および前記アニオン脱塩室をそれぞれ1回以上を通過した中間処理水の一部が前記電極室に流入するように連通されている、請求項1から27のいずれか1項に記載の電気式脱イオン水製造装置。
- 前記陰極室と前記陽極室とは、前記電極室に流入する電極水が前記陰極室と前記陽極室とを直列で流通するように連通されている、請求項1から28のいずれか1項に記載の電気式脱イオン水製造装置。
- 前記電極室に流入する電極水の前記電極室の入口における比抵抗値が0.2MΩ・cm以上かつ18.2MΩ・cm以下である、請求項1から29のいずれか1項に記載の電気式脱イオン水製造装置。
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