JP7077172B2 - 電気式脱イオン水製造装置 - Google Patents
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Description
CO2+H2O ⇔ H2CO3 ⇔ HCO3 -+H+ ⇔ CO3 2-+2H+
ホウ素については、下式で示される平衡関係がある。
B(OH)3+H2O ⇔ B(OH)4 -+H+
ホウ素の場合、イオン化していない分子(中性分子)の形態はB(OH)3である。
対向する陰極と陽極との間に少なくとも一つの脱塩処理部が設けられ、
前記脱塩処理部は、イオン交換体が充填された脱塩室と、該脱塩室の両隣に設けられる一対の濃縮室とを有し、前記一対の濃縮室のそれぞれにイオン交換体が充填され、
前記脱塩室は、前記一対の濃縮室のうちの前記陰極側の濃縮室にカチオン交換膜を介して隣接するとともに、前記一対の濃縮室のうちの前記陽極側の濃縮室にアニオン交換膜を介して隣接している電気式脱イオン水製造装置であって、
前記脱塩室に充填されるイオン交換体が、一つのアニオン交換体、一つのカチオン交換体、ならびに、一つのアニオン交換体および一つのカチオン交換体、から選ばれるいずれかであり、
前記アニオン交換膜が不均質膜であり、前記カチオン交換膜が均質膜であることを特徴とする、電気式脱イオン水製造装置が提供される。
電気式脱イオン水製造装置に被処理水を通水して脱イオン水を製造する、脱イオン水の製造方法であって、
前記被処理水が、ホウ素、炭酸およびシリカからなる群から選ばれる少なくとも1種を含み、
前記電気式脱イオン水製造装置が、上記の電気式脱イオン水製造装置であることを特徴とする、脱イオン水の製造方法が提供される。
図5に示す構成を有するEDI装置を用意した。この装置は、次の点を除いて図1に示す装置と同様の構成を有していた。
・濃縮室22に、カチオン交換樹脂を充填した。濃縮室22にホウ素を捕捉しないカチオン交換樹脂を充填することにより、濃縮室22からホウ素を排出し、ホウ素透過量を測定した。
・脱塩室23に、アニオン交換樹脂を充填した。
・脱塩室23の陰極側に位置する濃縮室が、陰極12を有し、陰極室を兼ねる濃縮室51であった。この濃縮室51にはアニオン交換樹脂を充填した。
・陰極室を兼ねる濃縮室51の出口水を、陽極室21に供給した。
・脱塩室23にホウ素含有水を供給し、濃縮室22および51にホウ素を含まない水を供給した。
・陽極室21:寸法 縦50×横40×厚さ10mm、CER充填
・濃縮室22:寸法 縦50×横40×厚さ10mm、CER充填
・脱塩室23:寸法 縦50×横40×厚さ10mm、AER充填
・濃縮室51:寸法 縦50×横40×厚さ10mm、AER充填
・CER:強酸性カチオン交換樹脂(母体:スチレン・ジビニルベンゼン共重合体)
・AER:強塩基性アニオン交換樹脂(母体:スチレン・ジビニルベンゼン共重合体)
・アニオン交換膜32:不均質膜(商品名:RALEX AM-PP、MEGA社製、通電部有効膜寸法 縦50×横40mm、厚さ0.7mm)
・ホウ素非含有水:超純水(比抵抗18.2MΩ・cm、ホウ素濃度20ng/L未満)
・ホウ素含有水:上記ホウ素非含有水にホウ素を25μg/Lで添加したもの
・各室から排出される水の流量:8L/h
・印加電流密度:0.5A/dm2。
アニオン交換膜32を下記の均質膜に替えたこと以外は試験1と同様の試験を行った。得られたホウ素除去率を表1に示す。
・アニオン交換膜32:均質膜(商品名:ネオセプタ AHA、アストム社製、通電部有効膜寸法 縦50×横40mm、厚さ0.2mm)。
図6に示す構成を有するEDI装置を用意した。この装置は、次の点を除いて、図1に示す装置と同様の構成を有していた。
・脱塩室23の陽極側に位置する濃縮室が、陽極11を有し、陽極室を兼ねる濃縮室61であった。この濃縮室61にはカチオン交換樹脂を充填した。
・濃縮室61と脱塩室23とを隔てる膜として、カチオン交換膜62を用いた。
・脱塩室23に、カチオン交換樹脂を充填した。ホウ素を捕捉しないカチオン交換樹脂を脱塩室23に充填することにより、脱塩室23からホウ素を排出しやすくなる。
・陰極室25の出口水を、濃縮室61に供給した。
・濃縮室24にホウ素含有水を供給し、脱塩室23および陰極室25にホウ素を含まない水を供給した。
・濃縮室61:寸法 縦50×横40×厚さ10mm、CER充填
・脱塩室23:寸法 縦50×横40×厚さ10mm、CER充填
・濃縮室24:寸法 縦50×横40×厚さ10mm、AER充填
・陰極室25:寸法 縦50×横40×厚さ10mm、AER充填
・CER:強酸性カチオン交換樹脂(試験1で用いたものと同じ)
・AER:強塩基性アニオン交換樹脂(試験1で用いたものと同じ)
・カチオン交換膜33:均質膜(商品名:ネオセプタ CTT、アストム社製、通電部有効膜寸法 縦50×横40mm、厚さ0.3mm)
・ホウ素非含有水:超純水(比抵抗18.2MΩ・cm、ホウ素濃度20ng/L未満)
・ホウ素含有水:上記ホウ素非含有水にホウ素を250μg/Lで添加したもの
・各室から排出される水の流量:6L/h
・印加電流密度:0.1、0.2、0.5、1.0または2.0A/dm2。
カチオン交換膜33を下記の不均質膜に替えたこと以外は試験2と同様の試験を行った。結果を図7に示す。
・カチオン交換膜33:不均質膜(商品名:RALEX CM-PP、MEGA社製、通電部有効膜寸法 縦50×横40mm、厚さ0.7mm)
試験2は、比較試験2と比べて、全ての電流密度値において、ホウ素透過量が小さい。特筆すべきは、電流密度が0.5A/dm2以上の領域における傾向である。電流密度の増大に伴って、比較試験2ではホウ素透過量が増大するのに対し、試験2ではホウ素透過量が減少している。本発明者らは、試験2でこのような現象が生じる理由を、次のように推定している。
12 陰極
21 陽極室
22、24 濃縮室
23 脱塩室
25 陰極室
26 第1小脱塩室
27 第2小脱塩室
31、33、62 カチオン交換膜(CEM)
32、34 アニオン交換膜(AEM)
36 中間イオン交換膜(IIEM)
51 陰極室を兼ねる濃縮室
61 陽極室を兼ねる濃縮室
Claims (5)
- 対向する陰極と陽極との間に少なくとも一つの脱塩処理部が設けられ、
前記脱塩処理部は、イオン交換体が充填された脱塩室と、該脱塩室の両隣に設けられる一対の濃縮室とを有し、前記一対の濃縮室のそれぞれにイオン交換体が充填され、
前記脱塩室は、前記一対の濃縮室のうちの前記陰極側の濃縮室にカチオン交換膜を介して隣接するとともに、前記一対の濃縮室のうちの前記陽極側の濃縮室にアニオン交換膜を介して隣接している電気式脱イオン水製造装置であって、
前記脱塩室に充填されるイオン交換体が、一つのアニオン交換体、一つのカチオン交換体、ならびに、一つのアニオン交換体および一つのカチオン交換体、から選ばれるいずれかであり、
前記アニオン交換膜が不均質膜であり、前記カチオン交換膜が均質膜であることを特徴とする、電気式脱イオン水製造装置。 - 前記一対の濃縮室のそれぞれに、少なくともアニオン交換体が充填されている、請求項1に記載の電気式脱イオン水製造装置。
- 前記脱塩室に充填されるイオン交換体が、一つのアニオン交換体であるか、または、一つのアニオン交換体および一つのカチオン交換体である、請求項1または2に記載の電気式脱イオン水製造装置。
- 電気式脱イオン水製造装置に被処理水を通水して脱イオン水を製造する、脱イオン水の製造方法であって、
前記被処理水が、ホウ素、炭酸およびシリカからなる群から選ばれる少なくとも1種を含み、
前記電気式脱イオン水製造装置が、請求項1~3のいずれか一項に記載の電気式脱イオン水製造装置であることを特徴とする、脱イオン水の製造方法。 - 前記被処理水がホウ素を含み、前記電気式脱イオン水製造装置を、0.5A/dm2以上の電流密度で運転する、請求項4に記載の脱イオン水の製造方法。
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