JP6108020B1 - Ion exchange device and anion detection device - Google Patents

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Abstract

【課題】高濃度のアンモニアを含む試料水であっても、陽イオンを充分に除去することが可能なイオン交換装置、および陰イオンを確実に検出できる陰イオン検出装置を提供する。【解決手段】被処理液が流入流出する陽極室15と、水が流入流出する陰極室16と、前記陽極室15と陰極室16とを仕切る陽イオン交換膜40と、前記陽極室15に配置された陽極と、前記陰極室16に配置された陰極と、前記陽極室15および前記陰極室16の両方に充填された陽イオン交換体と、前記陽極室15の圧力を前記陰極室16の圧力よりも高くする圧力調整手段としての弁V13および弁V15とを備えた、イオン交換装置と、このイオン交換装置に電気伝導率計70を組み合わせた陰イオン検出装置。【選択図】図1An ion exchange device capable of sufficiently removing cations even in sample water containing high concentration of ammonia and an anion detection device capable of reliably detecting anions. An anode chamber 15 into which a liquid to be treated flows in and out, a cathode chamber 16 into which water flows in and out, a cation exchange membrane 40 that partitions the anode chamber 15 and the cathode chamber 16, and an anode chamber 15 are disposed. The anode disposed in the cathode chamber 16, the cation exchanger filled in both the anode chamber 15 and the cathode chamber 16, and the pressure in the anode chamber 15 is set to the pressure in the cathode chamber 16. An ion exchange device provided with a valve V13 and a valve V15 as pressure adjusting means for making the pressure higher, and an anion detection device in which an electric conductivity meter 70 is combined with this ion exchange device. [Selection] Figure 1

Description

本発明は、イオン交換装置、およびイオン交換装置を備えた陰イオン検出装置に関する。   The present invention relates to an ion exchange device and an anion detection device including the ion exchange device.

火力発電所、原子力発電所等においては、水をボイラで加熱して水蒸気とし、蒸気タービンを通過した水蒸気を復水器で凝縮して水とし、ボイラに戻すことが行われる。ボイラと復水器との間で循環する水および水蒸気は、循環水と呼ばれる。循環水が塩分等で汚染されると、ボイラ系統が腐食し減肉や亀裂等を生じることがある。このため循環水の水質を常時監視し塩分等汚染物質を検知する必要がある。復水器においては、水蒸気を水に凝縮させる冷却水として海水が用いられる。復水器の細管にピンホール等が発生した場合、循環水に海水が混入し、循環水中の塩分等汚染物質の濃度が高くなる。   In a thermal power plant, a nuclear power plant, etc., water is heated by a boiler to form steam, and the steam that has passed through the steam turbine is condensed by a condenser to form water and returned to the boiler. The water and steam that circulate between the boiler and the condenser are called circulating water. If the circulating water is contaminated with salt, the boiler system may corrode and cause thinning or cracking. For this reason, it is necessary to constantly monitor the quality of the circulating water and detect contaminants such as salt. In the condenser, seawater is used as cooling water for condensing water vapor into water. When pinholes or the like occur in the condenser narrow pipe, seawater enters the circulating water, and the concentration of contaminants such as salt in the circulating water increases.

循環水中の汚染物質を検知する方法としては、循環水の電気伝導率または比抵抗を測定する方法が知られている(特許文献1等)。循環水の電気伝導率または比抵抗を測定する方法においては、測定対象として循環水の一部をサンプリングして試料水とし、海水リーク等の汚染物質が及ぼす影響を試料水の電気伝導率または比抵抗の変化として観測する。したがって、試料水の電気伝導率または比抵抗に影響を与える汚染物質以外の成分を除去して、試料水の電気伝導率または比抵抗を観測する必要がある。   As a method for detecting contaminants in the circulating water, a method for measuring the electrical conductivity or specific resistance of the circulating water is known (Patent Document 1, etc.). In the method of measuring the electrical conductivity or specific resistance of circulating water, a part of the circulating water is sampled as a measurement object to obtain sample water, and the influence of contaminants such as seawater leaks is measured on the electrical conductivity or ratio of the sample water. Observe as a change in resistance. Therefore, it is necessary to remove the components other than the contaminants that affect the electric conductivity or specific resistance of the sample water and observe the electric conductivity or specific resistance of the sample water.

循環水には、循環系内の腐食を抑えるために、循環水のpHを上げるためのアンモニアおよび脱酸素剤であるヒドラジンが添加されている。復水器において微量の海水がリークし、循環水に混入しても、循環水中の塩分濃度はアンモニアの濃度よりもはるかに低い。そのため、循環水からサンプリングした試料水の電気伝導率の変化はごくわずかであり、復水器における海水のリークを検知することは困難である。そこで、循環水にもともと含まれていた陽イオン化したアンモニア、ならびに海水に含まれていたNa等の金属イオンを、試料水からイオン交換装置を用いて除去することが行われる。イオン交換装置から排出された処理水には、陽イオンは含まれていないか、含まれていてもごくわずかである。そして、循環水に海水が混入した場合、イオン交換装置から排出された処理水には、Cl、SO 2−等の海水に由来する陰イオン、ならびに対イオンであるHが含まれる。そして、処理水中のHは、ClやSO 2−と結合し、塩酸や硫酸を生じる。この処理水の電気伝導率または比抵抗を測定し、電気伝導率または比抵抗の上昇を確認する、すなわちこれら陰イオンあるいは塩酸や硫酸を検出することによって、海水のリークを検知できる。 In order to suppress corrosion in the circulation system, ammonia for increasing the pH of the circulation water and hydrazine as an oxygen scavenger are added to the circulation water. Even if a small amount of seawater leaks in the condenser and enters the circulating water, the salinity concentration in the circulating water is much lower than the ammonia concentration. Therefore, the change in the electrical conductivity of the sample water sampled from the circulating water is negligible, and it is difficult to detect seawater leaks in the condenser. Therefore, cationized ammonia originally contained in the circulating water and metal ions such as Na + contained in the seawater are removed from the sample water using an ion exchange device. The treated water discharged from the ion exchange apparatus contains no or only a small amount of cations. When the sea water is mixed into the circulating water, the treated water discharged from the ion exchange unit, Cl -, include H + is an anion, as well as counter ions from seawater SO 4 2-like. And H + in the treated water combines with Cl and SO 4 2− to produce hydrochloric acid and sulfuric acid. Leakage of seawater can be detected by measuring the electrical conductivity or specific resistance of this treated water and confirming an increase in the electrical conductivity or specific resistance, that is, by detecting these anions, hydrochloric acid or sulfuric acid.

イオン交換装置としては、通常は、対向配置された陽極および陰極と、陽極および陰極が配置された空間を陽極室および陰極室に仕切る1枚の陽イオン交換膜とを備えたものが用いられる(特許文献1)。   As an ion exchange apparatus, an apparatus including an anode and a cathode arranged opposite to each other and a single cation exchange membrane for partitioning a space where the anode and the cathode are arranged into an anode chamber and a cathode chamber is used ( Patent Document 1).

特許第3704289号公報Japanese Patent No. 3704289

近年、発癌性が疑われるヒドラジンの使用を控えるため、アンモニアの使用量を増やし、循環水のpHをより高くする傾向にある。そのため、アンモニアの濃度は約10ppm程度と非常に高くなってきている。この濃度は、10年ほど前と比較すると約10倍程度である。
しかし、従来のイオン交換装置は、低濃度のアンモニアの除去は可能であったが、高濃度のアンモニアを含む循環水の陽イオンを充分に除去することが困難であり、海水のリークを電気伝導率により正確に検知することも難しかった。
In recent years, in order to refrain from the use of hydrazine suspected to be carcinogenic, there is a tendency to increase the amount of ammonia used and increase the pH of the circulating water. Therefore, the concentration of ammonia has become very high, about 10 ppm. This concentration is about 10 times that of the previous 10 years.
However, conventional ion exchange devices were able to remove low-concentration ammonia, but it was difficult to sufficiently remove cations of circulating water containing high-concentration ammonia. It was also difficult to detect accurately by rate.

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、高濃度のアンモニアを含む試料水であっても、陽イオンを充分に除去することが可能なイオン交換装置;および、高濃度のアンモニアを含む試料水であっても、陰イオンを確実に検出できる陰イオン検出装置を提供する。   The present invention has been made in view of the above points, and an ion exchange apparatus capable of sufficiently removing cations even in sample water containing high concentration ammonia; and high concentration ammonia. Provided is an anion detection device capable of reliably detecting anions even in the case of sample water.

上記の課題を達成するために、本発明は、以下の構成を採用した。
[1]被処理液が流入流出する陽極室と、水が流入流出する陰極室と、
前記陽極室と陰極室とを仕切る陽イオン交換膜と、
前記陽極室に配置された陽極と、前記陰極室に配置された陰極と、
前記陽極室および前記陰極室の両方に充填された陽イオン交換体と、
前記陽極室の圧力を前記陰極室の圧力よりも高くする圧力調整手段と
を備えた、イオン交換装置。
[2]前記圧力調整手段が、前記陽極室から流出する被処理液に背圧を付与する手段を含む、[1]に記載のイオン交換装置。
[3]前記陽極室の圧力と前記陰極室の圧力の差[陽極室の圧力−陰極室の圧力]が、0.05〜0.2MPaである、[1]または[2]に記載のイオン交換装置。
[4]陽イオン交換体が、粒状の陽イオン交換樹脂、または陽イオン交換樹脂を含む多孔質体である、[1]〜[3]のいずれか一項に記載のイオン交換装置。
[5]下記式(I)から求めた陽極室の陽イオン交換体の充填率および下記式(II)から求めた陰極室の陽イオン交換体の充填率が、各々60〜90体積%であり、かつ、陰極室の陽イオン交換体の充填率に対する陽極室の陽イオン交換体の充填率の比率が0.8〜1.25である[1]〜[4]のいずれか一項に記載のイオン交換装置。
陽極室の陽イオン交換体の充填率=陽極室に充填された陽イオン交換体の膨潤状態での体積/陽極室の容積×100 ・・・(I)
陰極室の陽イオン交換体の充填率=陰極室に充填された陽イオン交換体の膨潤状態での体積/陰極室の容積×100 ・・・(II)
[6][1]〜[5]のいずれか一項に記載のイオン交換装置と、
前記イオン交換装置の前記陽極室から排出された被処理液の電気伝導率または比抵抗を測定する測定器と
を備えた、陰イオン検出装置。
[7]さらに、前記電気伝導率または比抵抗を測定する測定器の上流側に、
前記イオン交換装置の前記陽極室から排出された被処理液中の陽イオンを除去するカチオン樹脂筒を備えた、[6]に記載の陰イオン検出装置。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration.
[1] An anode chamber into which the liquid to be treated flows in and out, a cathode chamber into which water flows in and out,
A cation exchange membrane that partitions the anode chamber and the cathode chamber;
An anode disposed in the anode chamber; a cathode disposed in the cathode chamber;
A cation exchanger filled in both the anode chamber and the cathode chamber;
An ion exchange device comprising: pressure adjusting means for making the pressure in the anode chamber higher than the pressure in the cathode chamber.
[2] The ion exchange apparatus according to [1], wherein the pressure adjusting means includes means for applying a back pressure to the liquid to be processed flowing out of the anode chamber.
[3] The ion according to [1] or [2], wherein a difference between the pressure in the anode chamber and the pressure in the cathode chamber [pressure in the anode chamber−pressure in the cathode chamber] is 0.05 to 0.2 MPa. Exchange device.
[4] The ion exchange device according to any one of [1] to [3], wherein the cation exchanger is a granular cation exchange resin or a porous body containing a cation exchange resin.
[5] The filling rate of the cation exchanger in the anode chamber obtained from the following formula (I) and the filling rate of the cation exchanger in the cathode chamber obtained from the following formula (II) are 60 to 90% by volume, respectively. The ratio of the filling rate of the cation exchanger in the anode chamber to the filling rate of the cation exchanger in the cathode chamber is 0.8 to 1.25, [1] to [4] Ion exchange device.
Filling rate of cation exchanger in anode chamber = volume of cation exchanger packed in anode chamber in swollen state / volume of anode chamber × 100 (I)
Filling ratio of cation exchanger in cathode chamber = volume of cation exchanger packed in cathode chamber in swollen state / volume of cathode chamber × 100 (II)
[6] The ion exchange device according to any one of [1] to [5];
An anion detector comprising: a measuring device for measuring electrical conductivity or specific resistance of a liquid to be treated discharged from the anode chamber of the ion exchange device.
[7] Furthermore, on the upstream side of the measuring device for measuring the electrical conductivity or specific resistance,
The anion detection device according to [6], comprising a cation resin cylinder that removes cations in the liquid to be treated discharged from the anode chamber of the ion exchange device.

本発明のイオン交換装置によれば、高濃度のアンモニアを含む試料水であっても、陽イオンを充分に除去することが可能である。また、本発明の陰イオン検出装置によれば、高濃度のアンモニアを含む試料水であっても、陰イオンを確実に検出できる。   According to the ion exchange apparatus of the present invention, it is possible to sufficiently remove cations even in sample water containing a high concentration of ammonia. In addition, according to the anion detector of the present invention, anions can be reliably detected even with sample water containing a high concentration of ammonia.

本発明のイオン交換装置および陰イオン検出装置の第1実施形態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows 1st Embodiment of the ion exchange apparatus and anion detection apparatus of this invention. 本発明のイオン交換装置の本体部の断面図(図3のI−I断面図)である。It is sectional drawing (II sectional drawing of FIG. 3) of the main-body part of the ion exchange apparatus of this invention. 図2のII−II断面図である。It is II-II sectional drawing of FIG. 本発明のイオン交換装置および陰イオン検出装置の第2実施形態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows 2nd Embodiment of the ion exchange apparatus and anion detection apparatus of this invention. 本発明のイオン交換装置および陰イオン検出装置の第3実施形態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows 3rd Embodiment of the ion exchange apparatus and anion detection apparatus of this invention.

<第1実施形態>
以下、図1に沿って本発明の第1実施形態に係る陰イオン検出装置2について説明する。
本実施形態の陰イオン検出装置2は、イオン交換装置の本体部1、配管L11〜L16、弁V11〜V15、電気伝導率計70、圧力計71、72、フローメーター73、74、温度スイッチ75、フィルタ76、カチオン樹脂筒78、および制御装置80とから概略構成されている。なお、弁V11〜V15の内、弁V12は安全弁であり、他はニードルストップバルブである。
本実施形態の陰イオン検出装置2の内、電気伝導率計70およびカチオン樹脂筒78を除く部分が、本実施形態におけるイオン交換装置である。
<First Embodiment>
Hereinafter, the anion detector 2 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The anion detection device 2 of this embodiment includes a main body 1 of an ion exchange device, pipes L11 to L16, valves V11 to V15, an electric conductivity meter 70, pressure gauges 71 and 72, flow meters 73 and 74, and a temperature switch 75. , A filter 76, a cationic resin cylinder 78, and a control device 80. Of the valves V11 to V15, the valve V12 is a safety valve and the others are needle stop valves.
Of the anion detection device 2 of the present embodiment, the portion excluding the electrical conductivity meter 70 and the cation resin cylinder 78 is the ion exchange device of the present embodiment.

配管L11は、被処理液としての試料水の入口に設けられた弁V11から本体部1の陽極室入口13aに至る配管である。配管L11には、上流側から順に、フィルタ76、フローメーター73、圧力計71が設けられている。また、フィルタ76の上流側の分岐点P11からは、排水口に至る配管L12が分岐して設けられており、配管L12には、安全弁である弁V12が設けられている。
配管L13は、本体部1の陽極室出口17aから排水口に至る配管である。配管L13には、上流側から順に、温度スイッチ75、弁V13、カチオン樹脂筒78、電気伝導率計70が設けられている。
The pipe L11 is a pipe from the valve V11 provided at the inlet of the sample water as the liquid to be processed to the anode chamber inlet 13a of the main body 1. The pipe L11 is provided with a filter 76, a flow meter 73, and a pressure gauge 71 in order from the upstream side. Further, a pipe L12 is branched from the branch point P11 on the upstream side of the filter 76, and a valve V12 that is a safety valve is provided in the pipe L12.
The pipe L13 is a pipe from the anode chamber outlet 17a of the main body 1 to the drain. The pipe L13 is provided with a temperature switch 75, a valve V13, a cation resin cylinder 78, and an electric conductivity meter 70 in order from the upstream side.

配管L14は、陰極室に流入させる水としての純水の入口に設けられた弁V14から本体部1の陰極室入口14aに至る配管である。配管L14には、上流側から順に、フローメーター74、弁V15、圧力計72が設けられている。
配管L15は、本体部1の陰極室出口18aから水を排出する配管である。配管L15は、合流点P12において排水口に至る配管L16に合流している。配管L16の上流端には、ベントBが設けられている。
The pipe L14 is a pipe from the valve V14 provided at the inlet of pure water as water to be introduced into the cathode chamber to the cathode chamber inlet 14a of the main body 1. The pipe L14 is provided with a flow meter 74, a valve V15, and a pressure gauge 72 in order from the upstream side.
The pipe L15 is a pipe that discharges water from the cathode chamber outlet 18a of the main body 1. The pipe L15 merges with the pipe L16 that reaches the drain at the junction P12. A vent B is provided at the upstream end of the pipe L16.

[イオン交換装置の本体部]
図2および図3は、本体部1の一例を示す断面図である。本体部1は、内部に空間10を有する箱状の室枠20と;室枠20の空間10内に室枠20の内壁に接して対向配置された陽極31および陰極32と;周縁が室枠20に固定された状態で、陽極31および陰極32に対向するようにこれらの間に配置され、室枠20の空間10を陽極31側の第1の空間11および陰極32側の第2の空間12に仕切る陽イオン交換膜40と;第1の空間11を陽極前室13、陽極31を含む陽極室15、および陽極後室17に仕切る2枚の陽極室フィルタ51と;第2の空間12を陰極前室14、陰極32を含む陰極室16、および陰極後室18に仕切る2枚の陰極室フィルタ52と;陽極室15に充填された第1の陽イオン交換体61と;陰極室16に充填された第2の陽イオン交換体62とを備える。
[Main body of ion exchange equipment]
2 and 3 are cross-sectional views showing an example of the main body 1. The main body 1 includes a box-shaped chamber frame 20 having a space 10 therein; an anode 31 and a cathode 32 disposed in contact with the inner wall of the chamber frame 20 in the space 10 of the chamber frame 20; In a state of being fixed to 20, the anode 10 and the cathode 32 are arranged so as to face each other, and the space 10 of the chamber frame 20 is changed into the first space 11 on the anode 31 side and the second space on the cathode 32 side. A cation exchange membrane 40 partitioned into 12; two anode chamber filters 51 partitioning the first space 11 into an anode front chamber 13, an anode chamber 15 including the anode 31, and an anode rear chamber 17; Two cathode chamber filters 52 that partition the cathode chamber 14 into the cathode front chamber 14, the cathode chamber 16 including the cathode 32, and the cathode rear chamber 18; the first cation exchanger 61 filled in the anode chamber 15; And a second cation exchanger 62 filled therein.

(室枠)
室枠20は、陽極室15を含む第1の空間11となる凹部が形成された第1の室枠部材21と;陰極室16を含む第2の空間12となる凹部が形成された第2の室枠部材22と;第1の室枠部材21の陽イオン交換膜40と接する面に設けられた枠状の第1のシール材23と;第2の室枠部材22の陽イオン交換膜40と接する面に設けられた枠状の第2のシール材24と;陽イオン交換膜40を第1のシール材23および第2のシール材24で挟むように、かつ凹部同士が向き合うように重ね合わされた第1の室枠部材21および第2の室枠部材22を挟むように配置された第1のステンレス鋼板25および第2のステンレス鋼板26と;第1のステンレス鋼板25、第1の室枠部材21、第1のシール材23、陽イオン交換膜40、第2のシール材24、第2の室枠部材22および第2のステンレス鋼板26を貫通した状態で締結された複数組のボルト27およびナット28とを備える。
(Room frame)
The chamber frame 20 includes a first chamber frame member 21 in which a recess that becomes the first space 11 including the anode chamber 15 is formed; and a second chamber in which the recess that becomes the second space 12 including the cathode chamber 16 is formed. A frame-shaped first sealing material 23 provided on a surface of the first chamber frame member 21 in contact with the cation exchange membrane 40; a cation exchange membrane of the second chamber frame member 22; A frame-shaped second sealing material 24 provided on a surface in contact with 40; and the concave portions face each other so that the cation exchange membrane 40 is sandwiched between the first sealing material 23 and the second sealing material 24. A first stainless steel plate 25 and a second stainless steel plate 26 disposed so as to sandwich the overlapped first chamber frame member 21 and second chamber frame member 22; Chamber frame member 21, first sealing material 23, cation exchange membrane 40, second Sealing material 24, and a second Shitsuwaku member 22 and a plurality of sets fastened in a state of penetrating the second stainless steel plate 26 of the bolt 27 and a nut 28.

第1の室枠部材21には、陽極前室13に被処理液として試料水を供給する陽極室入口13aと;陽極後室17から試料水を排出する陽極室出口17aとが形成されている。
第2の室枠部材22には、陰極前室14に水(以下陰極室に流入流出する水を「陰極水」という場合がある。)を供給する陰極室入口14aと;陰極後室18から排水を排出する陰極室出口18aとが形成されている。
第1のステンレス鋼板25には、陽極室入口13aおよび陽極室出口17aをそれぞれ通すための複数の貫通孔が形成されている。
第2のステンレス鋼板26には、陰極室入口14aおよび陰極室出口18aをそれぞれ通すための複数の貫通孔が形成されている。
The first chamber frame member 21 is formed with an anode chamber inlet 13 a for supplying sample water to the anode front chamber 13 as a liquid to be treated; and an anode chamber outlet 17 a for discharging sample water from the anode rear chamber 17. .
The second chamber frame member 22 includes a cathode chamber inlet 14a for supplying water to the cathode front chamber 14 (hereinafter, water flowing into and out of the cathode chamber may be referred to as “cathode water”); A cathode chamber outlet 18a for discharging the waste water is formed.
The first stainless steel plate 25 is formed with a plurality of through holes through which the anode chamber inlet 13a and the anode chamber outlet 17a pass.
The second stainless steel plate 26 is formed with a plurality of through holes through which the cathode chamber inlet 14a and the cathode chamber outlet 18a pass.

第1の室枠部材21および第2の室枠部材22の材料は、絶縁性を有するものであればよい。該材料としては、例えば、プラスチック(ポリプロピレン等)、セラミックス等が挙げられる。
第1のシール材23および第2のシール材24としては、公知のシール材、例えば、ゴムパッキン等が挙げられる。
The material of the 1st chamber frame member 21 and the 2nd chamber frame member 22 should just have insulation. Examples of the material include plastic (polypropylene and the like), ceramics, and the like.
Examples of the first sealing material 23 and the second sealing material 24 include known sealing materials such as rubber packing.

(電極)
陽極31および陰極32の面積は、イオン交換に必要とされる電極間の電流密度(電極の単位面積あたりの電流)に応じて適宜設定される。通常の電流密度は、例えば、3〜11mA/cm程度である。
陽極31と陰極32との距離は、イオン交換に必要とされる電極間の電位勾配(電極間の単位距離あたりの印加電圧)に応じて適宜設定される。通常の電位勾配は、例えば、4〜20V/cm程度である。
(electrode)
The areas of the anode 31 and the cathode 32 are appropriately set according to the current density between electrodes (current per unit area of the electrode) required for ion exchange. The normal current density is, for example, about 3 to 11 mA / cm 2 .
The distance between the anode 31 and the cathode 32 is appropriately set according to the potential gradient between electrodes required for ion exchange (applied voltage per unit distance between electrodes). A normal potential gradient is, for example, about 4 to 20 V / cm.

陽極31としては、公知のイオン交換装置の陽極、例えば、チタン板の表面に白金を被覆したもの等が挙げられる。
陰極32としては、公知のイオン交換装置の陰極、例えば、ステンレス鋼板等が挙げられる。
Examples of the anode 31 include an anode of a known ion exchange device, for example, a titanium plate whose surface is coated with platinum.
Examples of the cathode 32 include a cathode of a known ion exchange device, such as a stainless steel plate.

(陽イオン交換膜)
陽イオン交換膜40は、陽イオン交換樹脂を膜状にしたものである。
陽イオン交換樹脂としては、公知の陽イオン交換樹脂、例えば、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体にスルホン酸基を導入したもの等が挙げられる。
(Cation exchange membrane)
The cation exchange membrane 40 is obtained by forming a cation exchange resin into a film.
Examples of the cation exchange resin include known cation exchange resins such as those obtained by introducing a sulfonic acid group into a styrene-divinylbenzene copolymer.

陽イオン交換膜40の面積は、電極面積、室枠20の面積等に応じて適宜設定される。
陽イオン交換膜40と電極(陽極31または陰極32)との距離は、特に限定されないが、例えば、1〜3mmである。陽イオン交換膜40と電極との距離が1mm以上であれば、試料水および陰極水の流路を充分に確保できる。また、陽イオン交換膜40と電極とが接触しにくい。陽イオン交換膜40と電極との距離が3mm以下であれば、陽極31と陰極32との間に電流を流しやすく、印加電圧を低くできる。
The area of the cation exchange membrane 40 is appropriately set according to the electrode area, the area of the chamber frame 20, and the like.
The distance between the cation exchange membrane 40 and the electrode (anode 31 or cathode 32) is not particularly limited, but is, for example, 1 to 3 mm. If the distance between the cation exchange membrane 40 and the electrode is 1 mm or more, it is possible to sufficiently secure the flow path of the sample water and the cathode water. In addition, the cation exchange membrane 40 and the electrode are difficult to contact. If the distance between the cation exchange membrane 40 and the electrode is 3 mm or less, a current can easily flow between the anode 31 and the cathode 32, and the applied voltage can be lowered.

(フィルタ)
陽極室フィルタ51および陰極室フィルタ52(以下、まとめてフィルタとも記す。)は、第1の陽イオン交換体61または第2の陽イオン交換体62(以下、まとめて陽イオン交換体とも記す。)の流失を防ぐとともに、陽極室15や陰極室16における試料水や陰極水の流れを均一化するものである。
フィルタとしては、試料水や陰極水を通し、陽イオン交換体を通さないものであればよい。該フィルタとしては、例えば、不織布、網、多孔質体等が挙げられる。
(filter)
The anode chamber filter 51 and the cathode chamber filter 52 (hereinafter collectively referred to as a filter) are also referred to as a first cation exchanger 61 or a second cation exchanger 62 (hereinafter collectively referred to as a cation exchanger). ) And the flow of sample water and cathode water in the anode chamber 15 and the cathode chamber 16 are made uniform.
Any filter may be used as long as it passes sample water or cathode water and does not pass a cation exchanger. As this filter, a nonwoven fabric, a net | network, a porous body etc. are mentioned, for example.

(陽イオン交換体)
陽イオン交換体は、陽イオン交換樹脂を含む成形体である。
陽イオン交換体としては、試料水や陰極水の流れを妨げない点から、粒状の陽イオン交換樹脂、または陽イオン交換樹脂を含む多孔質体が好ましい。
陽イオン交換樹脂を含む多孔質体としては、連続気泡を有する板状またはブロック状の多孔質体、陽イオン交換樹脂の繊維を集積した多孔質体、粒状の陽イオン交換樹脂をバインダ樹脂で結着させた多孔質体等が挙げられる。
(Cation exchanger)
The cation exchanger is a molded body containing a cation exchange resin.
As the cation exchanger, a granular cation exchange resin or a porous body containing a cation exchange resin is preferable because it does not hinder the flow of sample water and cathode water.
As the porous body containing a cation exchange resin, a plate-like or block-like porous body having open cells, a porous body in which fibers of a cation exchange resin are integrated, and a granular cation exchange resin are bound with a binder resin. Examples thereof include a porous body that has been applied.

下記式(I)から求めた陽極室の陽イオン交換体の充填率および下記式(II)から求めた陰極室の陽イオン交換体の充填率は、各々60〜90体積%が好ましく、75〜80体積%がより好ましい。
陽極室の陽イオン交換体の充填率=陽極室に充填された陽イオン交換体の膨潤状態での体積/陽極室の容積×100 ・・・(I)
陰極室の陽イオン交換体の充填率=陰極室に充填された陽イオン交換体の膨潤状態での体積/陰極室の容積×100 ・・・(II)
各々の陽イオン交換体の充填率が前記範囲の下限値以上であれば、陽イオンを陽極室15から陰極室16によりスムーズに移動させることができる。各々の陽イオン交換体の充填率が前記範囲の上限値以下であれば、試料水や陰極水の流路を充分に確保できる。
また、陰極室の陽イオン交換体の充填率に対する陽極室の陽イオン交換体の充填率の比率は0.8〜1.25であることが好ましく、同じであることがより好ましい。
The filling rate of the cation exchanger in the anode chamber obtained from the following formula (I) and the filling rate of the cation exchanger in the cathode chamber obtained from the following formula (II) are each preferably 60 to 90% by volume, 80% by volume is more preferable.
Filling rate of cation exchanger in anode chamber = volume of cation exchanger packed in anode chamber in swollen state / volume of anode chamber × 100 (I)
Filling ratio of cation exchanger in cathode chamber = volume of cation exchanger packed in cathode chamber in swollen state / volume of cathode chamber × 100 (II)
If the filling rate of each cation exchanger is not less than the lower limit of the above range, the cation can be smoothly moved from the anode chamber 15 to the cathode chamber 16. If the filling rate of each cation exchanger is less than or equal to the upper limit of the above range, the flow path of sample water and cathode water can be sufficiently secured.
The ratio of the filling rate of the cation exchanger in the anode chamber to the filling rate of the cation exchanger in the cathode chamber is preferably 0.8 to 1.25, and more preferably the same.

[電気伝導率計]
電気伝導率計70は、陽極室15から排出された試料水の電気伝導率を測定するものである。
電気伝導率計70は、陽極室15から排出された試料水の電気伝導率を測定できるものであればよい。電気伝導率計70としては、市販の電気伝導率計が挙げられる。中でもフローセルタイプの交流2電極方式のものが好ましい。
[Electric conductivity meter]
The electric conductivity meter 70 measures the electric conductivity of the sample water discharged from the anode chamber 15.
The electric conductivity meter 70 only needs to be able to measure the electric conductivity of the sample water discharged from the anode chamber 15. Examples of the electrical conductivity meter 70 include a commercially available electrical conductivity meter. Among them, a flow cell type AC two-electrode type is preferable.

[圧力計]
圧力計71は、陽極室15の圧力を測定するものである。また、圧力計72は陰極室16の圧力を測定するものである。圧力計71、72としては、弾性管式圧力計等の市販の圧力計が挙げられる。また、圧力計の代わりに差圧計を用いてもよい。
[Pressure gauge]
The pressure gauge 71 measures the pressure in the anode chamber 15. The pressure gauge 72 measures the pressure in the cathode chamber 16. Examples of the pressure gauges 71 and 72 include commercially available pressure gauges such as an elastic tube pressure gauge. A differential pressure gauge may be used instead of the pressure gauge.

[フローメーター]
フローメーター73は、陽極室15に流入する被処理液(本実施形態では試料水)の流量を測定するものである。また、フローメーター74は陰極室16に流入する水(本実施形態では純水)の流量を測定するものである。フローメーター73、74としては、浮子式流量計等の市販のフローメーターが挙げられる。
[flow meter]
The flow meter 73 measures the flow rate of the liquid to be processed (sample water in this embodiment) flowing into the anode chamber 15. The flow meter 74 measures the flow rate of water (pure water in this embodiment) flowing into the cathode chamber 16. Examples of the flow meters 73 and 74 include commercially available flow meters such as a float type flow meter.

[温度スイッチ]
温度スイッチ75は、セル内部の高温による破損を回避するため、セル出口の試料水温度を検知するものである。
[Temperature switch]
The temperature switch 75 detects the sample water temperature at the cell outlet in order to avoid damage due to the high temperature inside the cell.

[フィルタ]
フィルタ76は、試料水中の異物を除去するためのものである。
フィルタ76は、試料水中の異物を除去できるものであればよい。フィルタ76としては、公知の配管用異物除去フィルタが挙げられる。
[filter]
The filter 76 is for removing foreign substances in the sample water.
The filter 76 may be any filter that can remove foreign substances in the sample water. An example of the filter 76 is a known foreign matter removal filter for piping.

[カチオン樹脂筒]
カチオン樹脂筒78は、イオン交換装置で除去しきれなかった陽イオンを除去するためのものである。カチオン樹脂筒78には陽イオン交換体が充填されている。カチオン樹脂筒78の陽イオン交換体としては、本体部1に充填された陽イオン交換体と同様のものが使用できる。
カチオン樹脂筒78に流入する試料水中には、陽イオンは含まれていないか、含まれていてもごくわずかであるため、カチオン樹脂筒78内の陽イオン交換体は、長期間再生処理を行うことなく使用できるようになっている。
[Cation resin tube]
The cationic resin cylinder 78 is for removing cations that could not be removed by the ion exchange device. The cation resin cylinder 78 is filled with a cation exchanger. As the cation exchanger of the cation resin cylinder 78, the same cation exchanger filled in the main body 1 can be used.
Since the sample water flowing into the cation resin cylinder 78 does not contain cations or is contained in a very small amount, the cation exchanger in the cation resin cylinder 78 is subjected to regeneration treatment for a long period of time. It can be used without any problems.

[制御装置]
制御装置80は、電源部(図示略)と制御部(図示略)とを備える。
電源部は、本体部1の電源も兼ねている。電源部は、本体部1の陽極31および陰極32に導線を介して電気的に接続されている。
[Control device]
The control device 80 includes a power supply unit (not shown) and a control unit (not shown).
The power supply unit also serves as a power source for the main body unit 1. The power supply unit is electrically connected to the anode 31 and the cathode 32 of the main body unit 1 through conductive wires.

制御部は、処理部(図示略)、インターフェイス部(図示略)、記憶部(図示略)等を備える。
インターフェイス部は、電気伝導率計70、圧力計71、72、フローメーター73、74、温度スイッチ75等と処理部との間を電気的に接続するものである。
処理部は、記憶部に記憶された各種設定、電気伝導率計70、圧力計71、72、フローメーター73、74、温度スイッチ75等からの情報等に基づいて陽極室および陰極室の圧力、試料水や陰極水の流量、温度の制御等を行うものである。
The control unit includes a processing unit (not shown), an interface unit (not shown), a storage unit (not shown), and the like.
The interface unit electrically connects the electrical conductivity meter 70, pressure gauges 71 and 72, flow meters 73 and 74, temperature switch 75 and the like to the processing unit.
The processing unit is configured to store pressures in the anode chamber and the cathode chamber based on various settings stored in the storage unit, information from the electrical conductivity meter 70, pressure gauges 71 and 72, flow meters 73 and 74, a temperature switch 75, and the like. It controls the flow rate and temperature of sample water and cathode water.

処理部は、専用のハードウエアによって実現されるものであってもよく、メモリおよび中央演算装置(CPU)によって構成され、処理部の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによってその機能を実現させるものであってもよい。
制御部には、周辺機器として、入力装置、表示装置等が接続されていてもよい。入力装置としては、ディスプレイタッチパネル、スイッチパネル、キーボード等の入力デバイスが挙げられ、表示装置としては、液晶表示装置、CRT等が挙げられる。
The processing unit may be realized by dedicated hardware, and is configured by a memory and a central processing unit (CPU). The program for realizing the function of the processing unit is loaded into the memory and executed. The function may be realized by.
An input device, a display device, or the like may be connected to the control unit as a peripheral device. Examples of the input device include input devices such as a display touch panel, a switch panel, and a keyboard. Examples of the display device include a liquid crystal display device and a CRT.

[圧力調整手段]
本実施形態の圧力調整手段は、主として、弁V13、弁V15により構成されている。弁V13は、配管L13の流れを絞ることにより、陽極室15から流出する被処理液(試料水)に背圧を与え、もって、陽極室15の圧力を上昇させるようになっている。また、弁V15は、配管L14の流れを絞ることにより、陰極室16の圧力を低くするようになっている。
弁V13、弁V15は、手動で調整するようにしてもよいし、制御装置80により調整してもよい。
[Pressure adjustment means]
The pressure adjusting means of this embodiment is mainly composed of a valve V13 and a valve V15. The valve V13 applies a back pressure to the liquid to be processed (sample water) flowing out from the anode chamber 15 by restricting the flow of the pipe L13, thereby increasing the pressure in the anode chamber 15. In addition, the valve V15 reduces the pressure in the cathode chamber 16 by restricting the flow of the pipe L14.
The valve V13 and the valve V15 may be adjusted manually, or may be adjusted by the control device 80.

弁V13、弁V15は、圧力計71の圧力が、圧力計72の圧力を上回るように調整される。圧力計71の圧力(陽極室15の圧力)と圧力計72の圧力(陰極室16の圧力)との差は、0.05〜0.2MPaであることが好ましく、0.1〜0.15MPaであることがより好ましい。圧力差が好ましい下限値以上とされることにより、陽イオン除去の効率が充分に上昇する。また、圧力差が好ましい上限値以下とされることにより、陽イオン交換膜40に対する負荷が抑制される。   The valve V13 and the valve V15 are adjusted so that the pressure of the pressure gauge 71 exceeds the pressure of the pressure gauge 72. The difference between the pressure of the pressure gauge 71 (pressure of the anode chamber 15) and the pressure of the pressure gauge 72 (pressure of the cathode chamber 16) is preferably 0.05 to 0.2 MPa, and preferably 0.1 to 0.15 MPa. It is more preferable that By making the pressure difference equal to or more than the preferred lower limit, the efficiency of cation removal is sufficiently increased. Moreover, the load with respect to the cation exchange membrane 40 is suppressed because a pressure difference shall be below a preferable upper limit.

弁V13、弁V15の調整は、基本的には、圧力計71、圧力計72の測定値に基づき行うが、フローメーター73、74の測定値も参照することが好ましい。
なお、弁V11は、配管L11の流路の開閉に用いられ、弁V14は、配管L14の流路の開閉に用いられるが、各々各配管の流れの絞りとして使用してもよい。その場合、これらの弁も、圧力調整手段の一部として機能する。
The adjustment of the valve V13 and the valve V15 is basically performed based on the measured values of the pressure gauge 71 and the pressure gauge 72, but it is also preferable to refer to the measured values of the flow meters 73 and 74.
The valve V11 is used to open and close the flow path of the pipe L11, and the valve V14 is used to open and close the flow path of the pipe L14, but each may be used as a throttle for the flow of each pipe. In that case, these valves also function as a part of the pressure adjusting means.

[陰イオン検出方法]
陰イオン検出装置2を用いることによって、試料水中の陰イオンを検出することができる。
試料水は、陰イオンを検出し、定量する必要のある水であればよく、特に制限されない。試料水としては、例えば、火力発電所、原子力発電所等においてボイラと復水器との間を循環する循環水等が挙げられる。
[Anion detection method]
By using the anion detection device 2, anions in the sample water can be detected.
The sample water is not particularly limited as long as it is water that needs to detect and quantitate anions. Examples of sample water include circulating water that circulates between a boiler and a condenser in a thermal power plant, a nuclear power plant, and the like.

被処理液である試料水から陽イオンを除去する方法について説明する。
配管L11を経由して陽極室入口13aから陽極前室13に供給された試料水は、陽極室フィルタ51を通過し、陽極室15に流入する。
なお、万一、配管L11内の試料水の圧力が著しく上昇した場合は、弁V12が開き、配管L12に試料水を逃すことができる。
A method for removing cations from the sample water that is the liquid to be treated will be described.
The sample water supplied from the anode chamber inlet 13a to the anode front chamber 13 via the pipe L11 passes through the anode chamber filter 51 and flows into the anode chamber 15.
In the unlikely event that the pressure of the sample water in the pipe L11 rises significantly, the valve V12 is opened and the sample water can be released to the pipe L12.

陽極室15に流入した試料水中の陽イオンは、陽極室15に充填された第1の陽イオン交換体61の陽イオン交換基(スルホン酸基)に吸着される。この際、陽極31と陰極32との間に電圧が印加されている場合、陽イオンは、隣接する陽イオン交換基に次々に移動し、陽極室15の第1の陽イオン交換体61から陽イオン交換膜40を介して陰極室16の第2の陽イオン交換体62へと電気的に泳動する。すなわち、陽イオン交換体が陽イオンの移動の橋渡し役となり、陽極31と陰極32との間の印加電圧を高くしなくても陽イオンを陽極室15から陰極室16にスムーズに移動させることができる。
なお、試料水が陰イオンを含む場合、陰イオンは陽イオン交換膜40を通過できないため、そのまま試料水に残る。
The cations in the sample water flowing into the anode chamber 15 are adsorbed by the cation exchange groups (sulfonic acid groups) of the first cation exchanger 61 filled in the anode chamber 15. At this time, when a voltage is applied between the anode 31 and the cathode 32, the cations move one after another to the adjacent cation exchange groups and are transferred from the first cation exchanger 61 in the anode chamber 15. Electrophoresis proceeds to the second cation exchanger 62 in the cathode chamber 16 through the ion exchange membrane 40. That is, the cation exchanger acts as a bridge for cation movement, and the cation can be smoothly moved from the anode chamber 15 to the cathode chamber 16 without increasing the applied voltage between the anode 31 and the cathode 32. it can.
In addition, when sample water contains an anion, since an anion cannot pass the cation exchange membrane 40, it remains in sample water as it is.

一方、配管L14を経由して陰極室入口14aから陰極室16に流入した純水には、陽極室15から陽イオン交換膜40を介して陰極室16に移動した陽イオンが混入する。陰極室16に流入した純水中の陽イオン濃度は、当然ながら陽極室15に流入した試料水中の陽イオン濃度よりも低い。また、陽極室15から陽イオンが陰極室16に移動してきても、陽イオンを受け取った陰極水は、陰極室出口18aから順次排出されるので、陰極水中の陽イオン濃度は、一定の濃度以下に抑制される。そのため、陽イオン交換膜40を介した陽イオンの陰極室16への移動がスムーズに行われる。   On the other hand, pure water that has flowed into the cathode chamber 16 from the cathode chamber inlet 14a via the pipe L14 is mixed with cations that have moved from the anode chamber 15 to the cathode chamber 16 via the cation exchange membrane 40. Naturally, the cation concentration in the pure water flowing into the cathode chamber 16 is lower than the cation concentration in the sample water flowing into the anode chamber 15. Even if cations move from the anode chamber 15 to the cathode chamber 16, the cathode water that has received the cations is sequentially discharged from the cathode chamber outlet 18a, so that the cation concentration in the cathode water is below a certain concentration. To be suppressed. Therefore, movement of cations to the cathode chamber 16 through the cation exchange membrane 40 is performed smoothly.

陰極室16に移動した陽イオンも、第2の陽イオン交換体62が陽イオンの移動の橋渡し役となるので、陰極水である純水の抵抗値が高くても、陰極室16への陽イオンの移動が妨げられない。
また、陽極室15の圧力が陰極室16の圧力よりも高いことにより、理由は定かではないが、陽イオン交換膜40を介して陰極室16に陽イオンがより一層移動しやすい。
また、陽極室15の圧力が陰極室16の圧力よりも高くても、陽極室15と陰極室16の両方に陽イオン交換体が充填されているため、陽イオン交換膜40が圧力差により大きく撓むことはない。そのため、陽イオン交換膜40が陽極31や陰極32に接触しにくくなり、安定してイオン交換を行うことができる。
The cations that have moved to the cathode chamber 16 also serve as a bridge for the movement of the cations because the second cation exchanger 62 acts as a bridge for the movement of the cations. Ion movement is not hindered.
Moreover, because the pressure in the anode chamber 15 is higher than the pressure in the cathode chamber 16, the reason is not clear, but the cations are more likely to move to the cathode chamber 16 through the cation exchange membrane 40.
Even if the pressure in the anode chamber 15 is higher than the pressure in the cathode chamber 16, both the anode chamber 15 and the cathode chamber 16 are filled with the cation exchanger, so that the cation exchange membrane 40 becomes larger due to the pressure difference. It will not bend. Therefore, it becomes difficult for the cation exchange membrane 40 to contact the anode 31 and the cathode 32, and ion exchange can be performed stably.

陽極室15において陽イオンが除去された試料水は、陽極室出口17aから排出され、電気伝導率計70に送られる。陽極室15から排出される試料水には、陽イオンは含まれていないか、含まれていてもごくわずかである。また、わずかに残る陽イオンはカチオン樹脂筒78で除去される。
そして、試料水が海水に由来するCl、SO 2−等の陰イオンを含む場合は、電気伝導率計70に送られる試料水には、陰イオンおよび対イオンであるHが含まれる。そのため、電気伝導率計70によって試料水の電気伝導率を測定すると、電気伝導率の上昇を確認できる。すなわちこれら陰イオンに基づく電気伝導率の上昇を検出することによって、海水のリークを検知できる。
The sample water from which positive ions have been removed in the anode chamber 15 is discharged from the anode chamber outlet 17 a and sent to the electric conductivity meter 70. The sample water discharged from the anode chamber 15 does not contain cations or very little if any. Further, the remaining cations are removed by the cation resin cylinder 78.
When the sample water contains anions such as Cl and SO 4 2− derived from seawater, the sample water sent to the electric conductivity meter 70 contains H + which is an anion and a counter ion. . Therefore, when the electrical conductivity of the sample water is measured by the electrical conductivity meter 70, an increase in electrical conductivity can be confirmed. That is, seawater leakage can be detected by detecting an increase in electrical conductivity based on these anions.

<第2実施形態>
以下、図4に沿って本発明の第2実施形態に係る陰イオン検出装置3について説明する。なお、図4において、図1と同一の構成部材については、図1と同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
本実施形態の陰イオン検出装置3は、イオン交換装置の本体部1、配管L21〜L23、L25、L26、弁V21〜V23、電気伝導率計70、圧力計71、72、フローメーター73、温度スイッチ75、フィルタ76、カチオン樹脂筒78、および制御装置80とから概略構成されている。なお、弁V21〜V23の内、弁V22は安全弁であり、他はニードルストップバルブである。
本実施形態の陰イオン検出装置3の内、電気伝導率計70およびカチオン樹脂筒78を除く部分が、本実施形態におけるイオン交換装置である。
Second Embodiment
Hereinafter, the anion detector 3 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 4, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
The anion detection device 3 of this embodiment includes a main body 1 of an ion exchange device, pipes L21 to L23, L25 and L26, valves V21 to V23, an electric conductivity meter 70, pressure gauges 71 and 72, a flow meter 73, and a temperature. The switch 75, the filter 76, the cation resin cylinder 78, and the control device 80 are roughly configured. Of the valves V21 to V23, the valve V22 is a safety valve, and the others are needle stop valves.
Of the anion detection device 3 of the present embodiment, the portion excluding the electric conductivity meter 70 and the cation resin cylinder 78 is the ion exchange device of the present embodiment.

配管L21は、被処理液としての試料水の入口に設けられた弁V21から本体部1の陽極室入口13aに至る配管である。配管L21には、上流側から順に、フィルタ76、フローメーター73、圧力計71が設けられている。また、フィルタ76の上流側の分岐点P21からは、排水口に至る配管L22が分岐して設けられており、配管L22には、安全弁である弁V22が設けられている。   The pipe L21 is a pipe from the valve V21 provided at the inlet of the sample water as the liquid to be processed to the anode chamber inlet 13a of the main body 1. In the pipe L21, a filter 76, a flow meter 73, and a pressure gauge 71 are provided in this order from the upstream side. A pipe L22 that leads to the drain outlet is branched from the upstream branch point P21 of the filter 76, and a valve V22 that is a safety valve is provided in the pipe L22.

配管L23は、本体部1の陽極室出口17aから本体部1の陰極室入口14aに至る配管である。配管L23には、上流側から順に、温度スイッチ75、弁V23、カチオン樹脂筒78、電気伝導率計70、圧力計72が設けられている。
配管L25は、本体部1の陰極室出口18aから水を排出する配管である。配管L25は、合流点P22において排水口に至る配管L26に合流している。配管L26の上流端には、ベントBが設けられている。
The pipe L23 is a pipe from the anode chamber outlet 17a of the main body 1 to the cathode chamber inlet 14a of the main body 1. In the pipe L23, a temperature switch 75, a valve V23, a cation resin cylinder 78, an electric conductivity meter 70, and a pressure gauge 72 are provided in this order from the upstream side.
The pipe L25 is a pipe that discharges water from the cathode chamber outlet 18a of the main body 1. The pipe L25 merges with the pipe L26 that reaches the drain at the junction P22. A vent B is provided at the upstream end of the pipe L26.

本実施形態の圧力調整手段は、主として、弁V23により構成されている。弁V23は、配管L23の流れを絞ることにより、陽極室15から流出する被処理液に背圧を与え、もって、陽極室15の圧力を上昇させるようになっている。また、弁V23は、配管L23の流れを絞ることにより、陰極室16の圧力を低くするようになっている。
弁V23は、手動で調整するようにしてもよいし、制御装置80により調整してもよい。
The pressure adjusting means of this embodiment is mainly composed of a valve V23. The valve V23 applies a back pressure to the liquid to be processed flowing out from the anode chamber 15 by restricting the flow of the pipe L23, thereby increasing the pressure in the anode chamber 15. The valve V23 reduces the pressure in the cathode chamber 16 by restricting the flow of the pipe L23.
The valve V23 may be adjusted manually or by the control device 80.

弁V23は、圧力計71の圧力が、圧力計72の圧力を上回るように調整される。圧力計71の圧力(陽極室15の圧力)と圧力計72の圧力(陰極室16の圧力)との好ましい圧力差は、第1実施形態の場合と同様である。
弁V23の調整は、基本的には、圧力計71、圧力計72の測定値に基づき行うが、フローメーター73の測定値も参照することが好ましい。
なお、弁V21は、配管L21の流路の開閉に用いられる。
The valve V23 is adjusted so that the pressure of the pressure gauge 71 exceeds the pressure of the pressure gauge 72. The preferable pressure difference between the pressure of the pressure gauge 71 (pressure of the anode chamber 15) and the pressure of the pressure gauge 72 (pressure of the cathode chamber 16) is the same as in the first embodiment.
The adjustment of the valve V23 is basically performed based on the measured values of the pressure gauge 71 and the pressure gauge 72, but the measured value of the flow meter 73 is also preferably referred to.
The valve V21 is used for opening and closing the flow path of the pipe L21.

陰イオン検出装置3を用いることによって、試料水中の陰イオンを検出することができる。
試料水は、陰イオンを検出し、定量する必要のある水であればよく、特に制限されない。試料水としては、例えば、火力発電所、原子力発電所等においてボイラと復水器との間を循環する循環水等が挙げられる。
By using the anion detection device 3, anions in the sample water can be detected.
The sample water is not particularly limited as long as it is water that needs to detect and quantitate anions. Examples of sample water include circulating water that circulates between a boiler and a condenser in a thermal power plant, a nuclear power plant, and the like.

被処理液である試料水から陽イオンを除去する方法について説明する。
配管L21を経由して陽極室入口13aから陽極前室13に供給された試料水は、陽極室フィルタ51を通過し、陽極室15に流入する。
なお、万一、配管L21内の試料水の圧力が著しく上昇した場合は、弁V22が開き、配管L22に試料水を逃すことができる。
A method for removing cations from the sample water that is the liquid to be treated will be described.
The sample water supplied from the anode chamber inlet 13a to the anode front chamber 13 via the pipe L21 passes through the anode chamber filter 51 and flows into the anode chamber 15.
In the unlikely event that the pressure of the sample water in the pipe L21 increases remarkably, the valve V22 opens and the sample water can be released to the pipe L22.

陽極室15に流入した試料水中の陽イオンは、第1実施形態の場合と同様に、第1の陽イオン交換体61を陽イオンの移動の橋渡し役として、陽イオン交換膜40を介して陰極室16に移動する。
なお、試料水が陰イオンを含む場合、陰イオンは陽イオン交換膜40を通過できないため、そのまま試料水に残る。
As in the case of the first embodiment, the cation in the sample water that has flowed into the anode chamber 15 serves as a cathode through the cation exchange membrane 40 using the first cation exchanger 61 as a bridge for cation movement. Move to chamber 16.
In addition, when sample water contains an anion, since an anion cannot pass the cation exchange membrane 40, it remains in sample water as it is.

一方、陽極室出口17aから排出された試料水は、配管L23を経由して陰極室入口14aから陰極水として陰極室16に流入する。陰極水には、陽極室15から陽イオン交換膜40を介して陰極室16に移動した陽イオンが混入する。陰極室16に流入した当初の陰極水中の陽イオン濃度は、陽極室15に流入した当初の試料水中の陽イオン濃度よりも低い。また、陽極室15から陽イオンが陰極室16に移動してきても、陰極水中の陽イオン濃度は、陽極室15に流入した試料水以上には上昇しない。そのため、陽イオン交換膜40を介した陽イオンの陰極室16への移動がスムーズに行われる。なお、陰極水には、試料水中の陰イオンがそのまま残っているので、陰極室16から排出される際の陰極水中の成分は、陽極室15に流入した際の試料水中の成分とほぼ同じになる。   On the other hand, the sample water discharged from the anode chamber outlet 17a flows into the cathode chamber 16 as cathode water from the cathode chamber inlet 14a via the pipe L23. In the cathode water, cations that have moved from the anode chamber 15 to the cathode chamber 16 through the cation exchange membrane 40 are mixed. The cation concentration in the initial cathode water flowing into the cathode chamber 16 is lower than the cation concentration in the initial sample water flowing into the anode chamber 15. Further, even if the cation moves from the anode chamber 15 to the cathode chamber 16, the cation concentration in the cathode water does not increase beyond the sample water flowing into the anode chamber 15. Therefore, movement of cations to the cathode chamber 16 through the cation exchange membrane 40 is performed smoothly. Since the anions in the sample water remain as they are in the cathode water, the components in the cathode water when discharged from the cathode chamber 16 are almost the same as the components in the sample water when flowing into the anode chamber 15. Become.

陰極室16に移動した陽イオンも、第2の陽イオン交換体62が陽イオンの移動の橋渡し役となるので、陰極水の抵抗値が高くても、陰極室16への陽イオンの移動が妨げられない。
また、陽極室15の圧力が陰極室16の圧力よりも高いことにより、理由は定かではないが、陽イオン交換膜40を介して陰極室16に陽イオンがより一層移動しやすい。
また、陽極室15の圧力が陰極室16の圧力よりも高くても、陽極室15と陰極室16の双方に陽イオン交換体が充填されているため、陽イオン交換膜40が圧力差により大きく撓むことはない。そのため、陽イオン交換膜40が陽極31や陰極32に接触しにくくなり、安定してイオン交換を行うことができる。
The cations that have moved to the cathode chamber 16 also serve as a bridge for the movement of the cations because the second cation exchanger 62 acts as a bridge for the movement of the cations. I can't interfere.
Moreover, because the pressure in the anode chamber 15 is higher than the pressure in the cathode chamber 16, the reason is not clear, but the cations are more likely to move to the cathode chamber 16 through the cation exchange membrane 40.
Even if the pressure in the anode chamber 15 is higher than the pressure in the cathode chamber 16, both the anode chamber 15 and the cathode chamber 16 are filled with the cation exchanger, so that the cation exchange membrane 40 becomes larger due to the pressure difference. It will not bend. Therefore, it becomes difficult for the cation exchange membrane 40 to contact the anode 31 and the cathode 32, and ion exchange can be performed stably.

陽極室15において陽イオンが除去された試料水は、陽極室出口17aから排出され、陰極室16に流入する途中で電気伝導率計70を通過する。陽極室15から排出される試料水には、陽イオンは含まれていないか、含まれていてもごくわずかである。また、わずかに残る陽イオンはカチオン樹脂筒78で除去される。
そして、試料水が海水に由来するCl、SO 2−等の陰イオンを含む場合は、電気伝導率計70を通過する試料水には、陰イオンおよび対イオンであるHが含まれる。そのため、電気伝導率計70によって試料水の電気伝導率を測定すると、電気伝導率の上昇を確認できる。すなわちこれら陰イオンに基づく電気伝導率の上昇を検出することによって、海水のリークを検知できる。
The sample water from which positive ions have been removed in the anode chamber 15 is discharged from the anode chamber outlet 17 a and passes through the electric conductivity meter 70 while flowing into the cathode chamber 16. The sample water discharged from the anode chamber 15 does not contain cations or very little if any. Further, the remaining cations are removed by the cation resin cylinder 78.
When the sample water contains anions such as Cl and SO 4 2− derived from seawater, the sample water passing through the electric conductivity meter 70 contains H + which is an anion and a counter ion. . Therefore, when the electrical conductivity of the sample water is measured by the electrical conductivity meter 70, an increase in electrical conductivity can be confirmed. That is, seawater leakage can be detected by detecting an increase in electrical conductivity based on these anions.

<第3実施形態>
以下、図5に沿って本発明の第3実施形態に係る陰イオン検出装置4について説明する。なお、図5において、図1と同一の構成部材については、図1と同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
本実施形態の陰イオン検出装置4は、イオン交換装置の本体部1、配管L31〜L36、弁V31〜V33、V35、電気伝導率計70、圧力計71、72、フローメーター73、74、温度スイッチ75、フィルタ76、カチオン樹脂筒78、および制御装置80とから概略構成されている。なお、弁V31〜V33、V35の内、弁V32は安全弁であり、他はニードルストップバルブである。
本実施形態の陰イオン検出装置4の内、電気伝導率計70およびカチオン樹脂筒78を除く部分が、本実施形態におけるイオン交換装置である。
<Third Embodiment>
Hereinafter, the anion detector 4 according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 5, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
The anion detection device 4 of this embodiment includes a main body 1 of an ion exchange device, pipes L31 to L36, valves V31 to V33, V35, an electric conductivity meter 70, pressure gauges 71 and 72, flow meters 73 and 74, temperature. The switch 75, the filter 76, the cation resin cylinder 78, and the control device 80 are roughly configured. Of the valves V31 to V33 and V35, the valve V32 is a safety valve, and the other is a needle stop valve.
Of the anion detection device 4 of the present embodiment, the portion excluding the electric conductivity meter 70 and the cation resin cylinder 78 is the ion exchange device of the present embodiment.

配管L31は、被処理液としての試料水の入口に設けられた弁V31から本体部1の陽極室入口13aに至る配管である。配管L31には、上流側から順に、フィルタ76、フローメーター73、圧力計71が設けられている。また、フィルタ76の上流側の分岐点P31からは、排水口に至る配管L32が分岐して設けられており、配管L32には、安全弁である弁V32が設けられている。
配管L33は、本体部1の陽極室出口17aから排水口に至る配管である。配管L33には、上流側から順に、温度スイッチ75、弁V33、カチオン樹脂筒78、電気伝導率計70が設けられている。
The pipe L31 is a pipe from the valve V31 provided at the inlet of the sample water as the liquid to be processed to the anode chamber inlet 13a of the main body 1. The pipe L31 is provided with a filter 76, a flow meter 73, and a pressure gauge 71 in order from the upstream side. Further, a pipe L32 is branched from the branch point P31 on the upstream side of the filter 76, and a valve V32 that is a safety valve is provided in the pipe L32.
The pipe L33 is a pipe from the anode chamber outlet 17a of the main body 1 to the drain outlet. The pipe L33 is provided with a temperature switch 75, a valve V33, a cation resin cylinder 78, and an electric conductivity meter 70 in order from the upstream side.

配管L34は、配管L31のフィルタ76とフローメーター73との間の分岐点P33から、本体部1の陰極室入口14aに至る配管である。配管L34には、上流側から順に、フローメーター74、弁V35、圧力計72が設けられている。
配管L35は、本体部1の陰極室出口18aから水を排出する配管である。配管L35は、合流点P32において排水口に至る配管L36に合流している。配管L36の上流端には、ベントBが設けられている。
The pipe L34 is a pipe extending from a branch point P33 between the filter 76 of the pipe L31 and the flow meter 73 to the cathode chamber inlet 14a of the main body 1. The pipe L34 is provided with a flow meter 74, a valve V35, and a pressure gauge 72 in order from the upstream side.
The pipe L <b> 35 is a pipe that discharges water from the cathode chamber outlet 18 a of the main body 1. The pipe L35 merges with the pipe L36 that reaches the drain at the junction P32. A vent B is provided at the upstream end of the pipe L36.

本実施形態の圧力調整手段は、主として、弁V33、弁V35により構成されている。弁V33は、配管L33の流れを絞ることにより、陽極室15から流出する被処理液(試料水)に背圧を与え、もって、陽極室15の圧力を上昇させるようになっている。また、弁V35は、配管L34の流れを絞ることにより、陰極室16の圧力を低くするようになっている。
弁V33、弁V35は、手動で調整するようにしてもよいし、制御装置80により調整してもよい。
The pressure adjusting means of this embodiment is mainly composed of a valve V33 and a valve V35. The valve V33 applies a back pressure to the liquid to be processed (sample water) flowing out from the anode chamber 15 by restricting the flow of the pipe L33, thereby increasing the pressure in the anode chamber 15. Further, the valve V35 reduces the pressure in the cathode chamber 16 by restricting the flow of the pipe L34.
The valve V33 and the valve V35 may be adjusted manually or by the control device 80.

弁V33、弁V35は、圧力計71の圧力が、圧力計72の圧力を上回るように調整される。圧力計71の圧力(陽極室15の圧力)と圧力計72の圧力(陰極室16の圧力)との好ましい圧力差は、第1実施形態の場合と同様である。
弁V33、弁V35の調整は、基本的には、圧力計71、圧力計72の測定値に基づき行うが、フローメーター73、74の測定値も参照することが好ましい。
なお、弁V31は、配管L31の流路の開閉に用いられる。
The valve V33 and the valve V35 are adjusted so that the pressure of the pressure gauge 71 exceeds the pressure of the pressure gauge 72. The preferable pressure difference between the pressure of the pressure gauge 71 (pressure of the anode chamber 15) and the pressure of the pressure gauge 72 (pressure of the cathode chamber 16) is the same as in the first embodiment.
Adjustment of the valve V33 and the valve V35 is basically performed based on the measured values of the pressure gauge 71 and the pressure gauge 72, but the measured values of the flow meters 73 and 74 are also preferably referred to.
The valve V31 is used for opening and closing the flow path of the pipe L31.

陰イオン検出装置4を用いることによって、試料水中の陰イオンを検出することができる。
試料水は、陰イオンを検出し、定量する必要のある水であればよく、特に制限されない。試料水としては、例えば、火力発電所、原子力発電所等においてボイラと復水器との間を循環する循環水等が挙げられる。
By using the anion detection device 4, anions in the sample water can be detected.
The sample water is not particularly limited as long as it is water that needs to detect and quantitate anions. Examples of sample water include circulating water that circulates between a boiler and a condenser in a thermal power plant, a nuclear power plant, and the like.

被処理液である試料水から陽イオンを除去する方法について説明する。
配管L31を経由して陽極室入口13aから陽極前室13に供給された試料水は、陽極室フィルタ51を通過し、陽極室15に流入する。
なお、万一、配管L31内の試料水の圧力が著しく上昇した場合は、弁V32が開き、配管L32に試料水を逃すことができる。
A method for removing cations from the sample water that is the liquid to be treated will be described.
The sample water supplied from the anode chamber inlet 13a to the anode front chamber 13 via the pipe L31 passes through the anode chamber filter 51 and flows into the anode chamber 15.
In the unlikely event that the pressure of the sample water in the pipe L31 rises significantly, the valve V32 is opened and the sample water can be released to the pipe L32.

陽極室15に流入した試料水中の陽イオンは、第1実施形態の場合と同様に、第1の陽イオン交換体61を陽イオンの移動の橋渡し役として、陽イオン交換膜40を介して陰極室16に移動する。
なお、試料水が陰イオンを含む場合、陰イオンは陽イオン交換膜40を通過できないため、そのまま試料水に残る。
As in the case of the first embodiment, the cation in the sample water that has flowed into the anode chamber 15 serves as a cathode through the cation exchange membrane 40 using the first cation exchanger 61 as a bridge for cation movement. Move to chamber 16.
In addition, when sample water contains an anion, since an anion cannot pass the cation exchange membrane 40, it remains in sample water as it is.

一方、試料水の一部は、配管L31から配管L34に分配され、陰極室入口14aから陰極水として陰極室16に流入する。陰極水には、陽極室15から陽イオン交換膜40を介して陰極室16に移動した陽イオンが混入する。そのため、陰極水中の陽イオン濃度は、陽極室15に流入した試料水の陽イオン濃度よりも高くなる。この点は、第1実施形態の陰イオン検出装置2よりも不利である。しかし、試料水を陰極水として使用できるため、純水の供給を要しない点が有利である。   On the other hand, part of the sample water is distributed from the pipe L31 to the pipe L34, and flows into the cathode chamber 16 as cathode water from the cathode chamber inlet 14a. In the cathode water, cations that have moved from the anode chamber 15 to the cathode chamber 16 through the cation exchange membrane 40 are mixed. Therefore, the cation concentration in the cathode water is higher than the cation concentration in the sample water flowing into the anode chamber 15. This point is disadvantageous than the anion detector 2 of the first embodiment. However, since sample water can be used as cathode water, it is advantageous in that it does not require supply of pure water.

陰極室16に移動した陽イオンも、第2の陽イオン交換体62が陽イオンの移動の橋渡し役となるので、陰極水の陽イオン濃度が高くても、陰極室16への陽イオンの移動が妨げられない。
また、陽極室15の圧力が陰極室16の圧力よりも高いことにより、理由は定かではないが、陽イオン交換膜40を介して陰極室16に陽イオンがより一層移動しやすい。
また、陽極室15の圧力が陰極室16の圧力よりも高くても、陽極室15と陰極室16の双方に陽イオン交換体が充填されているため、陽イオン交換膜40が圧力差により大きく撓むことはない。そのため、陽イオン交換膜40が陽極31や陰極32に接触しにくくなり、安定してイオン交換を行うことができる。
Since the second cation exchanger 62 also acts as a bridge for cation movement, the cation moved to the cathode chamber 16 moves to the cathode chamber 16 even if the cation concentration in the cathode water is high. Is not disturbed.
Moreover, because the pressure in the anode chamber 15 is higher than the pressure in the cathode chamber 16, the reason is not clear, but the cations are more likely to move to the cathode chamber 16 through the cation exchange membrane 40.
Even if the pressure in the anode chamber 15 is higher than the pressure in the cathode chamber 16, both the anode chamber 15 and the cathode chamber 16 are filled with the cation exchanger, so that the cation exchange membrane 40 becomes larger due to the pressure difference. It will not bend. Therefore, it becomes difficult for the cation exchange membrane 40 to contact the anode 31 and the cathode 32, and ion exchange can be performed stably.

陽極室15において陽イオンが除去された試料水は、陽極室出口17aから排出され、電気伝導率計70に送られる。陽極室15から排出される試料水には、陽イオンは含まれていないか、含まれていてもごくわずかである。また、わずかに残る陽イオンはカチオン樹脂筒78で除去される。
そして、試料水が海水に由来するCl、SO 2−等の陰イオンを含む場合は、電気伝導率計70に送られる試料水には、陰イオンおよび対イオンであるHが含まれる。そのため、電気伝導率計70によって試料水の電気伝導率を測定すると、電気伝導率の上昇を確認できる。すなわちこれら陰イオンに基づく電気伝導率の上昇を検出することによって、海水のリークを検知できる。
The sample water from which positive ions have been removed in the anode chamber 15 is discharged from the anode chamber outlet 17 a and sent to the electric conductivity meter 70. The sample water discharged from the anode chamber 15 does not contain cations or very little if any. Further, the remaining cations are removed by the cation resin cylinder 78.
When the sample water contains anions such as Cl and SO 4 2− derived from seawater, the sample water sent to the electric conductivity meter 70 contains H + which is an anion and a counter ion. . Therefore, when the electrical conductivity of the sample water is measured by the electrical conductivity meter 70, an increase in electrical conductivity can be confirmed. That is, seawater leakage can be detected by detecting an increase in electrical conductivity based on these anions.

<他の実施形態>
上記各実施形態では、何れも本体部1として図2、3に示す構造のものを用いたが、本体部の構造は、これに限定されない。例えば、上記各実施形態では、何れも本体部1の陽極室入口13aと陰極室入口14aを図示下側に設け、陽極室出口17aと陰極室出口18aを図示上側に設けた。すなわち、陽極室15内における被処理水の流れと、陰極室16における陰極水の流れを同じ方向(図示において下から上)とした。しかし、陽極室15内における被処理水の流れと、陰極室16における陰極水の流れを反対の方向としてもよい。例えば、本体部1の陽極室入口13aと陰極室出口18aを図示下側に設け、陽極室出口17aと陰極室入口14aを図示上側に設けてもよい。
なお、気泡の抜けやすさの点では、被処理水の流れと陰極水の流れの双方を下から上の方向とすることが有利である。
<Other embodiments>
In each of the above embodiments, the main body 1 has the structure shown in FIGS. 2 and 3, but the structure of the main body is not limited to this. For example, in each of the above embodiments, the anode chamber inlet 13a and the cathode chamber inlet 14a of the main body 1 are provided on the lower side in the figure, and the anode chamber outlet 17a and the cathode chamber outlet 18a are provided on the upper side in the figure. That is, the flow of the water to be treated in the anode chamber 15 and the flow of the cathode water in the cathode chamber 16 were set in the same direction (from bottom to top in the drawing). However, the flow of the water to be treated in the anode chamber 15 and the flow of the cathode water in the cathode chamber 16 may be opposite to each other. For example, the anode chamber inlet 13a and the cathode chamber outlet 18a of the main body 1 may be provided on the lower side in the figure, and the anode chamber outlet 17a and the cathode chamber inlet 14a may be provided on the upper side in the figure.
In terms of ease of bubble removal, it is advantageous to make both the flow of the water to be treated and the flow of the cathode water in the direction from the bottom to the top.

また、陽極室フィルタ51や陰極室フィルタ52は、陽極室入口13a、陰極室入口14a、陽極室出口17a、陰極室出口18aの各々を塞ぐように、第1の室枠部材21または第2の室枠部材22の内壁に沿わせて配置してもよい。
また、陽イオン交換体が陽イオン交換樹脂を含む多孔質体である場合は、陽極室フィルタや陰極室フィルタを設けなくてもよい。
また、室枠および電極の形状や面積、ならびに陽イオン交換膜の面積等は、任意に変更可能である。
In addition, the anode chamber filter 51 and the cathode chamber filter 52 are formed by the first chamber frame member 21 or the second chamber so as to block each of the anode chamber inlet 13a, the cathode chamber inlet 14a, the anode chamber outlet 17a, and the cathode chamber outlet 18a. You may arrange | position along the inner wall of the chamber frame member 22. FIG.
When the cation exchanger is a porous body containing a cation exchange resin, the anode chamber filter and the cathode chamber filter may not be provided.
In addition, the shape and area of the chamber frame and the electrode, the area of the cation exchange membrane, and the like can be arbitrarily changed.

また、上記各実施形態では、何れも陽極室から流出する被処理液に背圧を付与する手段としてニードルストップバルブを用いたが、ニードルストップバルブに代えて、チェック弁、背圧弁、オリフィス、細管等を用いてもよい。
また、上記各実施形態では、何れも圧力調整手段が、陽極室から流出する被処理液に背圧を付与する手段を含む構成としたが、例えば、第1の実施形態の弁V13を、フローメーター73と圧力計71との間に移してもよい。
また、上記各実施形態では、電気伝導率計(電気伝導率を測定する測定器)を用いたが、被抵抗計(比抵抗を測定する測定器)を用いてもよい。
また、上記各実施形態の陰イオン検出装置は、いずれもカチオン樹脂筒78を備える構成としたが、カチオン樹脂筒78は省略してもよい。
In each of the above embodiments, the needle stop valve is used as means for applying a back pressure to the liquid to be processed flowing out from the anode chamber. However, instead of the needle stop valve, a check valve, a back pressure valve, an orifice, a thin tube Etc. may be used.
In each of the above embodiments, the pressure adjusting means includes a means for applying a back pressure to the liquid to be processed flowing out from the anode chamber. For example, the valve V13 of the first embodiment is flowed. You may move between the meter 73 and the pressure gauge 71.
Moreover, in each said embodiment, although the electrical conductivity meter (measuring instrument which measures electrical conductivity) was used, you may use a to-be-resistor meter (measuring instrument which measures specific resistance).
Moreover, although the anion detection apparatus of each said embodiment was set as the structure provided with the cation resin cylinder 78, all, the cation resin cylinder 78 may be abbreviate | omitted.

図5に示す陰イオン検出装置4からカチオン樹脂筒78を除いたものを用意した。但し、下記実施例2では、陰極室入口14aと陰極室出口18aの上下を逆転させた。
陽極室15および陰極室16の容積(電極を除く。)は、それぞれ38mLとした。
陽極31および陰極32の面積は、それぞれ185cmとした。
陽イオン交換膜40の面積は、190cmとした。
陽イオン交換膜40と電極(陽極31または陰極32)との距離は、2mmとした。
A device obtained by removing the cation resin cylinder 78 from the anion detector 4 shown in FIG. 5 was prepared. However, in Example 2 below, the cathode chamber inlet 14a and the cathode chamber outlet 18a were turned upside down.
The volume of the anode chamber 15 and the cathode chamber 16 (excluding the electrodes) was 38 mL.
The areas of the anode 31 and the cathode 32 were 185 cm 2 , respectively.
The area of the cation exchange membrane 40 was 190 cm 2 .
The distance between the cation exchange membrane 40 and the electrode (anode 31 or cathode 32) was 2 mm.

陽極31としては、チタン板の表面に白金を被覆したものを用いた。
陰極32としては、ステンレス鋼板を用いた。
陽イオン交換膜40としては、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体にスルホン酸基を導入した陽イオン交換樹脂を膜状にしたものを用いた。
陽イオン交換体としては、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体にスルホン酸基を導入した陽イオン交換樹脂を粒状にしたものを用いた。
陽イオン交換体の充填率は、およそ70〜80体積%となるようにした。
電気伝導率計70としては、東亜ディーケーケー社製のECP−20T(変換器)/A6−131(検出器)を用いた。
As the anode 31, a titanium plate whose surface was coated with platinum was used.
As the cathode 32, a stainless steel plate was used.
As the cation exchange membrane 40, a cation exchange resin obtained by introducing a sulfonic acid group into a styrene-divinylbenzene copolymer into a film shape was used.
As the cation exchanger, a granulated cation exchange resin having a sulfonic acid group introduced into a styrene-divinylbenzene copolymer was used.
The filling rate of the cation exchanger was about 70 to 80% by volume.
As the electric conductivity meter 70, ECP-20T (converter) / A6-131 (detector) manufactured by Toa DKK Corporation was used.

試料水として、10mg/L(NHとして)のアンモニア水溶液を用意した。
試料水を表1に示す圧力(陽極圧)と流量(陽極流量)で陽極室15に流すと共に、純水を表1に示す圧力(陰極圧)と流量(陰極流量)で陰極室16に流し、電流設定値を1.1Aとして表1に示す印加電圧にてイオン交換を行い、本体部1から排出された試料水(処理水)の電気伝導率を電気伝導率計70にて測定した。結果を表1に示す。
As sample water, an aqueous ammonia solution of 10 mg / L (as NH 3 ) was prepared.
Sample water is allowed to flow into the anode chamber 15 at the pressure (anode pressure) and flow rate (anode flow rate) shown in Table 1, and pure water is allowed to flow into the cathode chamber 16 at the pressure (cathode pressure) and flow rate (cathode flow rate) shown in Table 1. Then, ion exchange was performed at an applied voltage shown in Table 1 with a current setting value of 1.1 A, and the electrical conductivity of sample water (treated water) discharged from the main body 1 was measured with an electrical conductivity meter 70. The results are shown in Table 1.

Figure 0006108020
Figure 0006108020

陽極圧が陰極圧よりも大きい実施例では、何れも比較例より処理水の電気伝導率が低かった。これは、実施例の方が、陽イオン(Hを除く)を充分に除去できたことを意味する。実施例では、差圧を0.10〜0.18MPaの範囲で変化させたが、処理水の電気伝導率に特に変化はなかった。したがって、0.10MPa程度の差圧があれば、充分に陽イオンの除去効率向上の効果が得られることがわかった。
また、実施例では、陽極流量と陰極流量を、100〜200mL/minの範囲で変化させたが、処理水の電気伝導率に特に変化はなかった。したがって、実施例に用いた装置は、10mg/Lという高濃度のアンモニア水溶液であっても、200mL/minの流量で処理できることが確認できた。
実施例2では、陰極室入口14aと陰極室出口18aの上下を逆転させたが、実施例1と比較して処理水の電気伝導率に特に差はなかった。また、電流設定値1.1Aとするために必要な電圧にも、特に差はなかった。
In Examples where the anode pressure was larger than the cathode pressure, the electrical conductivity of the treated water was lower than that of the comparative example. This means that the example was able to remove cations (excluding H + ) sufficiently. In the examples, the differential pressure was changed in the range of 0.10 to 0.18 MPa, but the electrical conductivity of the treated water was not particularly changed. Therefore, it was found that if there is a differential pressure of about 0.10 MPa, the effect of improving the cation removal efficiency can be sufficiently obtained.
In the examples, the anode flow rate and the cathode flow rate were changed in the range of 100 to 200 mL / min, but there was no particular change in the electrical conductivity of the treated water. Therefore, it was confirmed that the apparatus used in the examples can be processed at a flow rate of 200 mL / min even with an ammonia aqueous solution having a high concentration of 10 mg / L.
In Example 2, the cathode chamber inlet 14a and the cathode chamber outlet 18a were turned upside down, but there was no particular difference in the electrical conductivity of the treated water compared to Example 1. Also, there was no particular difference in the voltage required for setting the current set value 1.1A.

本発明のイオン交換装置を備えた陰イオン検出装置は、火力発電所、原子力発電所等においてボイラと復水器との間を循環する循環水への冷却水(海水)のリークを検知するための装置として有用である。   An anion detection apparatus equipped with an ion exchange apparatus of the present invention is for detecting leakage of cooling water (seawater) to circulating water circulating between a boiler and a condenser in a thermal power plant, a nuclear power plant, etc. It is useful as a device.

1 本体部、2、3、4 陰イオン検出装置、
10 空間、11 第1の空間、12 第2の空間、
13 陽極前室、13a 陽極室入口、14 陰極前室、14a 陰極室入口、
15 陽極室、16 陰極室、
17 陽極後室、17a 陽極室出口、18 陰極後室、18a 陰極室出口、
20 室枠、21 第1の室枠部材、22 第2の室枠部材、
23 第1のシール材、24 第2のシール材、
25 第1のステンレス鋼板、26 第2のステンレス鋼板、
27 ボルト、28 ナット、31 陽極、32 陰極、
40 陽イオン交換膜、51 陽極室フィルタ、52 陰極室フィルタ、
61 第1の陽イオン交換体、62 第2の陽イオン交換体、
70 電気伝導率計、71 圧力計、72 圧力計、73、74 フローメーター、
75 温度スイッチ、76 フィルタ、78 カチオン樹脂筒、80 制御装置、
L11〜L16、L21〜L23、L25、L26、L31〜L36 配管、
V11〜V15、V21〜V23、V31〜V33、V35 弁
1 body part, 2, 3, 4 anion detector,
10 space, 11 first space, 12 second space,
13 anode front chamber, 13a anode chamber inlet, 14 cathode front chamber, 14a cathode chamber inlet,
15 anode chamber, 16 cathode chamber,
17 anode rear chamber, 17a anode chamber outlet, 18 cathode rear chamber, 18a cathode chamber outlet,
20 chamber frame, 21 first chamber frame member, 22 second chamber frame member,
23 1st sealing material, 24 2nd sealing material,
25 1st stainless steel plate, 26 2nd stainless steel plate,
27 volts, 28 nuts, 31 anodes, 32 cathodes,
40 cation exchange membrane, 51 anode chamber filter, 52 cathode chamber filter,
61 a first cation exchanger, 62 a second cation exchanger,
70 Electrical conductivity meter, 71 Pressure gauge, 72 Pressure gauge, 73, 74 Flow meter,
75 temperature switch, 76 filter, 78 cation resin cylinder, 80 control device,
L11-L16, L21-L23, L25, L26, L31-L36 piping,
V11-V15, V21-V23, V31-V33, V35 valve

Claims (7)

試料水中の陽イオンを除去して、試料水の電気伝導率または比抵抗を測定する測定器に供給するためのイオン交換装置であって、
陽極室及び陰極室と、
前記陽極室と陰極室とを仕切る陽イオン交換膜と、
前記陽極室に配置された陽極と、前記陰極室に配置された陰極と、
前記陽極室および前記陰極室の両方に充填された陽イオン交換体と、
前記陽極室の圧力を前記陰極室の圧力よりも高くする圧力調整手段とを備え、
前記試料水は、前記陽極室に流入し、陽イオンを除去された後に前記陽極室から流出して前記測定器に供給されるように構成され、
前記陰極室には、前記陽極室から前記陽イオン交換膜を介して移動した陽イオンを受け取るための水が流入流出するように構成され、
前記陰極室を流入流出する水は、純水、前記測定器で測定に供された後の試料水、および、前記陽極室で陽イオンを除去されていない試料水の何れかであることを特徴とする、イオン交換装置。
An ion exchange device for removing cations in sample water and supplying the sample water to a measuring device for measuring electrical conductivity or specific resistance of the sample water,
An anode chamber and a cathode chamber;
A cation exchange membrane that partitions the anode chamber and the cathode chamber;
An anode disposed in the anode chamber; a cathode disposed in the cathode chamber;
A cation exchanger filled in both the anode chamber and the cathode chamber;
Pressure adjusting means for making the pressure in the anode chamber higher than the pressure in the cathode chamber,
The sample water flows into the anode chamber, and is configured to flow out of the anode chamber after the cation is removed and to be supplied to the measuring device,
The cathode chamber is configured such that water for receiving cations moved from the anode chamber through the cation exchange membrane flows in and out.
The water flowing into and out of the cathode chamber is any one of pure water, sample water after being subjected to measurement by the measuring instrument, and sample water from which positive ions have not been removed in the anode chamber. An ion exchange device.
前記圧力調整手段が、前記陽極室から流出する試料水に背圧を付与する手段を含む、請求項1に記載のイオン交換装置。 The ion exchange apparatus according to claim 1, wherein the pressure adjusting means includes means for applying a back pressure to the sample water flowing out from the anode chamber. 前記陽極室の圧力と前記陰極室の圧力の差[陽極室の圧力−陰極室の圧力]が、0.05〜0.2MPaである、請求項1または2に記載のイオン交換装置。   3. The ion exchange device according to claim 1, wherein a difference between the pressure in the anode chamber and the pressure in the cathode chamber [pressure in the anode chamber−pressure in the cathode chamber] is 0.05 to 0.2 MPa. 陽イオン交換体が、粒状の陽イオン交換樹脂、または陽イオン交換樹脂を含む多孔質体である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のイオン交換装置。   The ion exchange apparatus as described in any one of Claims 1-3 whose cation exchanger is a porous body containing a granular cation exchange resin or a cation exchange resin. 下記式(I)から求めた陽極室の陽イオン交換体の充填率および下記式(II)から求めた陰極室の陽イオン交換体の充填率が、各々60〜90体積%であり、かつ、陰極室の陽イオン交換体の充填率に対する陽極室の陽イオン交換体の充填率の比率が0.8〜1.25である請求項1〜4のいずれか一項に記載のイオン交換装置。
陽極室の陽イオン交換体の充填率=陽極室に充填された陽イオン交換体の膨潤状態での体積/陽極室の容積×100 ・・・(I)
陰極室の陽イオン交換体の充填率=陰極室に充填された陽イオン交換体の膨潤状態での体積/陰極室の容積×100 ・・・(II)
The filling rate of the cation exchanger in the anode chamber obtained from the following formula (I) and the filling rate of the cation exchanger in the cathode chamber obtained from the following formula (II) are 60 to 90% by volume, and The ion exchange apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein a ratio of a filling rate of the cation exchanger in the anode chamber to a filling rate of the cation exchanger in the cathode chamber is from 0.8 to 1.25.
Filling rate of cation exchanger in anode chamber = volume of cation exchanger packed in anode chamber in swollen state / volume of anode chamber × 100 (I)
Filling ratio of cation exchanger in cathode chamber = volume of cation exchanger packed in cathode chamber in swollen state / volume of cathode chamber × 100 (II)
請求項1〜5のいずれか一項に記載のイオン交換装置と、
前記イオン交換装置の前記陽極室から排出された試料水の電気伝導率または比抵抗を測定する測定器と
を備えた、陰イオン検出装置。
The ion exchange device according to any one of claims 1 to 5,
An anion detector comprising: a measuring device for measuring electrical conductivity or specific resistance of sample water discharged from the anode chamber of the ion exchange device.
さらに、前記電気伝導率または比抵抗を測定する測定器の上流側に、
前記イオン交換装置の前記陽極室から排出された試料水中の陽イオンを除去するカチオン樹脂筒を備えた、請求項6に記載の陰イオン検出装置。
Furthermore, on the upstream side of the measuring instrument for measuring the electric conductivity or specific resistance,
With a cationic resin tube for removing cations in the sample water discharged from the anode chamber of the ion exchanger, anion detection device according to claim 6.
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