JPH01218606A - 電気透析装置の運転方法 - Google Patents

電気透析装置の運転方法

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JPH01218606A
JPH01218606A JP4208488A JP4208488A JPH01218606A JP H01218606 A JPH01218606 A JP H01218606A JP 4208488 A JP4208488 A JP 4208488A JP 4208488 A JP4208488 A JP 4208488A JP H01218606 A JPH01218606 A JP H01218606A
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JP
Japan
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chamber
cathode
electrode
liquid
anode
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JP4208488A
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English (en)
Inventor
Osamu Kuroda
修 黒田
Katsuya Ebara
江原 勝也
Sankichi Takahashi
燦吉 高橋
Seiji Koike
小池 清二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Babcock Hitachi KK
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜を交互に多
数配列し、かつ該膜群の両端に一対の電極室および電極
を配して両電極間に直流電流を通じ、前記膜間に脱塩室
と濃縮室を交互に形成し該室内で塩類水溶液の脱塩と濃
縮を行う電気透析槽の運転方法に係わり、特にその両型
極室におけるスケール析出を防止する方法に関する。
〔従来の技術〕
電気透析法は、海水、地下かん水等の脱塩による淡水製
造、海水の濃縮による製塩などに適用される塩類の脱塩
もしくは濃縮方法である。上記1」的に供せられる電気
透析槽では、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜を一定の
間隔に保って平行にかつ夫々交互に多数配列し、膜間に
交互に脱塩室と濃縮室を形成し、脱塩室群と濃縮室群の
両端の一方に陽極室を他方に陰極室を配し、夫々陽極と
陰極が納められる。電気透析槽の運転に当たっては、両
電極間に直流の電流を通し、イオンの電気泳動とイオン
交換膜のイオン選択透過作用により脱塩室で塩類水溶液
の脱塩を、濃縮室で濃縮を行う。
また、両型極室には導電性を持たせるため1通常塩類水
溶液が流通され、画電極1−で電解反応が生じる。電極
室に流通される塩類水溶液(以下電極液)は導電性を有
せば一応の1」的が達せられ、通常は容易に入手できる
塩類水溶液や安価な塩の水Cン) 溶液が用いら、れる。すなわち、il+j水や地下かん
木の淡水化装置では原水として海水や地下がん水、もし
くは副生するそれらの濃縮液が多用さ汎る。
ところで、これらの塩類水溶液は電極1−で電解反応に
関与し、陽極(室)で酸を陰極(室)でアルカリを生成
する。例えば、dσ水の場合その主成分のNaCQが以
下の反応で酸とアルカリを生成する。
[陽極]2CQ−−2e→CQ、 2 Cflz+1120→HCQO+1lCQ[陰極] 2
Na+ +21120 + 2e−→2N、〕叶+11
2このため陰極室ではp l−Iが上昇、共存するアル
カリ金属以外の金属イオン例えばMg、Caは水酸化物
等のスケールとして陰極室に析出する。析出スケールは
電極表面を覆って電気抵抗の増大をもたらす他、これが
蓄積すると電極液の流通を妨げ、ついには電極室に隣接
する透析室(脱塩室もしくは濃縮室)のイオン交換膜を
破損する結果となる。
以」二の問題を解決するため従来専ら採用されてきた方
法は、陰極室を流通する電極液に硫酸、Jf、、X酸な
どの酸を添加し、)Hの」二昇を防1」−する方法であ
る。しかしこの方法では酸の消費量が多く運転ニス1−
上昇の要因となる。また、電気透析法淡水化装百は離島
や乾燥地帯の内陸部の交通、運搬手段の不便な地域に設
置される場合が多く、このような条イ!1下では酸を定
期的に補給することは容易でない。場合によっては酸不
足によるスケール1−ラブルを経験することになる。
以」−の問題を解決するため、酸を使用しない方θ(が
特公昭42−15709に提案されている。この方θζ
は電極の極性を一定時間(30分程度)毎に変換しく陰
極室は次の一定時間陽極室となる、したがって脱塩室は
次の一定時間濃縮室となる)陰極室の11、hに析出し
たスケールを陽極室の時に溶解させるものである。この
方法では頻繁に極性変換が必要でその度に脱塩室と誰縮
室が入替オ〕るため結果的に脱塩水と濃縮水が混合され
るのと同じことになり脱塩効率の低−ドか生しる3、 〔発明が解決しようとする課題〕 本発明の目的は、電極液に酸の補給が不要で、脱塩等の
処理効率の高い、電気透析槽の運転方法を提供すること
にある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の目的は、電気透析槽の運転に際し、陰極室から
排出されるアルカリ性極液の一部を抜出し残部を陽極室
から排出される酸性極液と混合するか、もしくは陽極室
に流通して極液を両極室に循環し、前記抜出し液に見合
う量の新たな電極液としての塩類水溶液を補給し、必要
に応じて電極の極性を変換すなわち経時的に陽極室と陰
極室を交換することにより達成できる。
〔作用〕
本発明の方θくにおいては、陰極室と陽極室でそれぞれ
当量の関係で生成するアルカリと酸のうち、アルカリの
一部か系外に抜き出されるため、陰極液の残部と陽極液
を混合して両極室に循環すれば、極液は全体として常時
酸性に保たれスケールの析出が防止される。
本発明の方法においては、陰極室で生成するアルカリの
−・部を電極液の循環系外へ抜出すためには、(陰極家
人1”lて酸性であろうとも)少なくとも陰極家出「I
付近では電極液はアルカル性となる必要がある。これは
少なくとも1(z極室、【I−冒]近くではスケールが
生成する条件にあることであり、前記スケールに起因す
る問題が完全には解決できない。本願では、このスケー
ルを電極の極性を変換することにより溶解除去し、安定
な長時間運転をji丁能とする。
実施例1 第1図は本発明の電気透析;pi17における極液の流
通方θ−を示したものである。極液11/i環槽6の極
液はライン10により電気透析槽1の陽極2を収める陽
極室33(極性変換時は陰極室となる)と陰極/]を収
める陰極室5(極性変換時は陽極室となる)にパラレに
供給される。陰極室5を出た陰極液の一部はバルブ8を
開の状態とすることにより糸外へ排出される。残部の陰
極液と陽極室3を出た陽極液の全部はうイン11を経て
極液循環槽6に戻る。系外へ月1出された陰極液の量に
見合う極液としての1’、、i角氷溶液かライン]2に
より補給される。
本状態で一定時間運転後電極の極性が変換される。
極性変換時(破線で示す)には、陰極液はバルブ9を開
の状態とすることにより糸外へ排出される。
一定時間毎に極性を変換しつつ運転を経続する。
以上の方法では、陰極と陽極でそれぞれ当獣生成するア
ルカリと酸のうち、アルカリの一部が極液循環系外へ排
出されるため、極液全体としては常時酸性に保たれるた
め極液(室)でのスケール掻出が防止できる。また、陰
極液が出1−1附近でアルカリ性となることについては
、これに起因するスケールは、極性変換により溶解する
ことができる。いずれにせよ、陰極液は陰極家人[1で
は酸性であり陰極室を流通する間に生成するアルカリの
大部分は中和されてしまうため、陰極室で生成するスケ
ール量は微量である。したがって、極性変換の時間間隔
は十分長く、極性変換に供なう脱塩効率の低下は小さい
尚、第1図において電気透析槽の脱塩室と濃縮室および
それらの部屋への液流通方法は省略したが、極性変換に
供ない脱塩室と濃縮室が入れ換わりそれに応じて脱塩水
と濃縮水の流通路が変換されることは言うまでもない。
以上の方法により地下がん水の淡水化をその濃縮液を電
極液として利用して実施した。供試地下かん水の塩濃度
は3300 m g / Qで、電極液はその約4倍濃
縮液で塩濃度12000 m g / Qカルシウムイ
オン濃度355 m g / Q、マグネシウムイオン
濃度430 m g / Qであった。電気透析槽には
有効膜面積0.23rf/枚、膜対数30対のものを用
いた。脱塩操作は通常の回分操作により行い、300Q
の地下がん水を脱塩水循環槽を介して電気透析槽脱塩室
に循環し塩濃度400mg/Qの淡水となったところで
淡水を抜出し新たな地下かん木を脱塩水循環槽に張込ん
だ。以上の回分操作を繰返して淡水を製造した。この間
、電気透析槽濃縮室に生成した前記組成の濃縮水を極液
循環槽を介して電気透析摺電極室(陽極室および陰極室
)に流通させた。運転温度28℃のとき一回の回分操作
に要する時間は80分であった。
回分操作の5回毎に電気透析槽の極性を転換し、これに
伴い脱塩水の流通系と濃縮水の流通系をバルブ操作によ
り交互に切替えた。
以上の操作により2000時間運転を継続したが電極室
におけるスケール析出がもたらす障害である、電気透析
槽電気抵抗の増大および極液流通抵抗の増大は全く認め
られなかった。電気透析槽を解体し両型極室内部を目視
観察したがスケールの析出は認められなかった。また、
極性転換時の効率低下すなわち濃縮室が脱塩室となるこ
とによる透析時間の増加は、極性転換直後の回分運転に
要する時間が80分から87分に増加したのみで、増加
率は5回分の400分に対して8分の2%以下で、非常
に小さかった。
実施例2 第2図に本発明の他の実施態様を示す。第2図において
極液循環槽6の極液は先ず実線のラインにより電気透析
槽1の陽極室3および陰極室5に流通される。すなわち
、極液循環槽6の極液は先ず陽極室に供給されここで電
解反応により酸性となり、続いて陰極室5へ供給されこ
こで電解反応で生成するアルカリを中和する。陰極室5
を出た極液の一部はバルブ8を開として系外へ排出され
、残部が極液循環系外 液は見合う量の塩類水溶液がライン12により補給され
る。一定時間経過後、電極の極性を変換し。
極液は、変換後の陰極室および陽極室に対して変換前と
同じ順序で破線のラインにより循環される。
以上の方法では陽極室で生成した酸の全てが希釈される
ことなく陰極室へ供給されるため陰極室におけるスケー
ル防止効果はより確実となる。
〔発明の効果〕
以上の本発明の方法によれば酸を全く使用せずに電気透
析槽の電極室におけるスケールの析出を効果的に防止で
き、脱塩効率の大きな低下が防止される。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は、本発明の方法による電気透析装
置のフローである。 1・・・電気透析槽、2・・・陽極、3・・・陽極室、
4・・陰極、5・・陰極室、6・極液循環、7・・・極
液ポンプ、8.9・・バルブ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、電気透析槽の運転にあたり、その電極室を流通する
    極液のうち陰極室から排出される極液の一部を極液循環
    系から抜出し、残部を陽極室から排出される極液と混合
    するかもしくは、陽極室に流通させて極液を電気透析槽
    両電極室に循環し、抜出しに見合う量の極液を循環系に
    補給し、かつ陽極室と陰極室の極性を経時的に交互に変
    換することを特徴とする電気透析装置の運転方法。
JP4208488A 1988-02-26 1988-02-26 電気透析装置の運転方法 Pending JPH01218606A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003094064A (ja) * 2001-09-27 2003-04-02 Kurita Water Ind Ltd 電気脱イオン装置
JP4833077B2 (ja) * 2003-11-13 2011-12-07 シ−メンス ウォーター テクノロジーズ ホールディング コープ 水処理方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003094064A (ja) * 2001-09-27 2003-04-02 Kurita Water Ind Ltd 電気脱イオン装置
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