JPH01307410A - Electric deionizing method and apparatus - Google Patents

Electric deionizing method and apparatus

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JPH01307410A
JPH01307410A JP13576088A JP13576088A JPH01307410A JP H01307410 A JPH01307410 A JP H01307410A JP 13576088 A JP13576088 A JP 13576088A JP 13576088 A JP13576088 A JP 13576088A JP H01307410 A JPH01307410 A JP H01307410A
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liquid
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anode
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Abstract

PURPOSE: To efficiently execute the electric deionization of water to be treated by alternately disposing plural ion decreasing block chambers and ion thickening block chambers between an anode block chamber and a cathode block chamber. CONSTITUTION: This electric deionization apparatus has the cathode block chamber arranged at one end and the anode block chamber arranged at the other end. The ion decreasing block chambers and the ion thickening block chambers are alternately arranged between these block chambers. The ion decreasing block chamber have plural segmental block chambers which are formed by spacers and plural ribs and respectively include ion exchange solid compsns. The thicknesses of the segmental block chambers are determined by the anion permeable membranes and anion permeable membranes joined to the spacers. The respective thickening block chambers do not include the ion exchange solid compsns. The water to be treated is passed through the ion decreasing block chamber and is discharged therefrom after the water is deionized.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野〕 本発明は、極性電界の作用下で液体内においてイオンを
移送するのに適合した新規な電気脱イオン化装置および
方法に関する。特定すると、本発明は、高純度の水の生
産を行なうため水性液体を精製するのに適合した電気脱
イオン化装置および方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a novel electrodeionization device and method adapted for transporting ions in a liquid under the action of a polar electric field. Specifically, the present invention relates to an electrodeionization apparatus and method suitable for purifying aqueous liquids to produce high purity water.

[従来技術、発明が解決しようとする問題点]液体中の
イオンまたは分子の濃度を減することにより液体を精製
する技術は、技術的に相当に関心のある領域であっった
。液体を精製し分離するために、すなわちある液体混合
物から特定のイオンまたは分子の濃縮されたプールを得
るために、多くの技術が使用されてきた。もっともよく
知られた方法としては、電気透析、液体クロマトグラフ
ィー、膜濾過およびイオン交換などがある。これらより
知られていない方法論が、時々充填セル電気透析と誤称
される電気脱イオン化である。電気脱イオン化は、液体
からイオンを除去するのに相当有効であるという潜在性
を有するが、構造上および動作上よりよい周知の分離技
術と競合し得る程度にまで発展することはなかった。こ
れは、主として、構造的設計精度の非−貫性や、現在周
知の使用モードにより招来される予測できない変動に起
因する。このような構造的設計精度の不足や、結果の非
予測性は、電気脱イオン化の使用な分離技術に精通した
実際的な専門化にさえ比較的知られない点にまで減じて
いた。
PRIOR ART, PROBLEM TO BE SOLVED BY THE INVENTION The technique of purifying liquids by reducing the concentration of ions or molecules in the liquid has been an area of considerable technical interest. Many techniques have been used to purify and separate liquids, ie, to obtain concentrated pools of specific ions or molecules from a liquid mixture. The best known methods include electrodialysis, liquid chromatography, membrane filtration and ion exchange. A lesser known methodology is electrodeionization, sometimes misnamed packed cell electrodialysis. Although electrodeionization has the potential to be quite effective in removing ions from liquids, it has never been developed to the extent that it can compete with structurally and operationally better known separation techniques. This is primarily due to non-consistency in structural design accuracy and unpredictable variations introduced by currently known modes of use. This lack of precision in structural design and the unpredictability of results had been reduced to the point of relative obscurity even to practical specialists familiar with separation techniques such as the use of electrodeionization.

電気脱イオン化により液体を処理するための最初の装置
および方法は、Kol1man米国特許第2、689.
826号および第2.815.320号に記述されてい
る。これらの特許の第1のものは、予め選択されたイオ
ンを予定された方向に移送させる電位の作用下で、イオ
ン減少室の液体混合物内のイオンを一連の陰イオンおよ
び陽イオン膜を通して濃縮室のある容積の第2の液体内
に除去するための装置および方法について記述している
。処理されつつあるる容積の液体は、イオンが低減され
、第2の液体は移送されたイオンが冨んだ液体となり、
それを濃縮された形式で保持する。第2の特許は、陰イ
オン膜または陽イオン膜間に配置された充填物質として
イオン交換樹脂より形成された大孔質ビードの使用につ
いて記述している。このイオン交換樹脂は、イオン移送
のための通路として働き、また膜間においてイオン移動
のための導電性の増大されたブリッジとして働く。これ
らの特許は、1つの技術として電気脱イオン化の主たる
構造的枠組および理論を提示している。電気脱イオン化
なる用語は、陰イオン膜および陽イオン膜間にイオン交
換物質が配置されるプロセスをいう、電気透析なる用語
は、陰イオン膜および陽イオン膜間にイオン交換樹脂を
使用しないプロセスをいう。にollsmanの技術は
、25年間利用できたに拘らず、実際の使用の点にまで
発展するに至らなかった。これは、少なからず、構造的
設計精度の不足、および電気脱イオン化装置の信頼性の
ある動作を与える動作モードパラメータが得られないこ
とに起因する。塩味性の水から塩水を精製するために電
気透析およびイオン交換物質の組合せををしようとする
従来の試みの例示は、米国特許第2、794.777号
、第2.796.395号、第2.947.688号、
第3.384.568号および第4.165.273号
に記載されている。電気脱イオン化装置を改善する試み
は、米国特許第3.149.061号、第3.291,
713号、第3.515.664号、第3.562.1
39号、第3.993.517号および第4.284.
492号に記載されている。
The first apparatus and method for treating liquids by electrodeionization was published by Kolman U.S. Pat. No. 2,689.
No. 826 and No. 2.815.320. The first of these patents transfers ions in a liquid mixture of an ion depletion chamber through a series of anion and cation membranes into a concentration chamber under the action of an electrical potential that transports preselected ions in a predetermined direction. An apparatus and method for removing a liquid into a volume of a second liquid is described. the volume of liquid being treated is depleted of ions and the second liquid is enriched with the transferred ions;
Keep it in concentrated form. The second patent describes the use of macroporous beads formed from ion exchange resins as packing material disposed between anionic or cationic membranes. The ion exchange resin acts as a conduit for ion transport and as an increased conductivity bridge for ion transfer between membranes. These patents present the main structural framework and theory of electrodeionization as a technology. The term electrodeionization refers to a process in which an ion exchange material is placed between the anion and cation membranes, and the term electrodialysis refers to a process in which an ion exchange resin is not used between the anion and cation membranes. say. Although Ollsman's technology has been available for 25 years, it has never been developed to the point of practical use. This is due in no small part to the lack of structural design precision and the inability to obtain operating mode parameters that provide reliable operation of the electrodeionization device. Examples of prior attempts to use a combination of electrodialysis and ion exchange materials to purify brine from salty waters include U.S. Pat. No. 2.947.688,
No. 3.384.568 and No. 4.165.273. Attempts to improve electrodeionization devices include U.S. Pat.
No. 713, No. 3.515.664, No. 3.562.1
No. 39, No. 3.993.517 and No. 4.284.
It is described in No. 492.

これらの特許により代表される貢献に拘らず、この従来
技術は、信頼性のある電気脱イオン化装置を作り出さな
かった。電気脱イオン化の代表的な樹脂の活化や膜のス
ケール付着の問題が軽減されていない。これらの電気脱
イオン化装置は、海水脱塩すなわち高純水の製造には不
適当であった。硬水やシリカ含有水や高塩分塩水、さら
にはコロイド粒子や活化物質を含有する水は、なお現在
周知の電気脱イオン化装置および動作モードによっては
一貫的にかつ確実に精製できない液体を代表している。
Despite the contributions represented by these patents, this prior art has not produced reliable electrodeionization devices. The problems of resin activation and membrane scale adhesion, typical of electrodeionization, have not been alleviated. These electrodeionization devices were unsuitable for seawater desalination, ie, the production of high purity water. Hard water, silica-containing water, high-salinity brine, and even water containing colloidal particles and active substances represent liquids that still cannot be consistently and reliably purified by currently known electrodeionization devices and modes of operation. .

これらの装置の大規模な保守や浄化は依然必要であり、
生成液体の品質や体積は変動的であり、少なくともlメ
グオームセンチメートルの品質の水を一貫的かつ十分の
容積で生成する能力は達成されないままである。
Extensive maintenance and cleaning of these devices remains necessary;
The quality and volume of the produced liquid is variable, and the ability to consistently produce water of at least 1 megohm centimeter quality in sufficient volume remains unachieved.

米国特許第4.632.745号は、0.3乃至4イン
チおよび0゜05および0.25インチの厚さを有する
細分区画室に分割された減少区画室を含む電気脱イオン
化装置を開示している。この装置を使用すると、低エネ
ルギーしか必要とせずかつチャンネル化を避けながら、
減少区画室からの有効なイオンの除去が達成される。
U.S. Pat. No. 4,632,745 discloses an electrodeionization device that includes a depletion compartment divided into subcompartments having thicknesses of 0.3 to 4 inches and 0.05 and 0.25 inches. ing. Using this device requires only low energy and avoids channeling.
Effective ion removal from the depletion compartment is achieved.

米国特許第4.634.745号は、lまたは複数例え
ば2つの液圧段階を2つの別個の独立の電気的段階とと
もに採用することができる。しかして、1つのの液圧段
階は、所与の数例えば30のセル対を含み、水がこのセ
ル対中に流入する。1対のセル対は、イオン交換樹脂を
含む稀釈物スペーサならびに濃縮物スペーサに接合され
た陽イオン膜および陰イオン膜を備えている。電気的段
階は、液圧段階を包囲する1つの陽極電極および1つの
陰極電極を備えている。低塩分供給材料に対しては、1
段階積層設計が採用され、他方高塩分塩水に対しては、
2段階積層設計が採用される。2段階設計の目的は、濃
縮物流p)Iシフトをもたらし非効率となる分極を誘起
することなく第1段階において最大の塩分除去を得るこ
とである。 濃縮物流の上向きのpHシフトは、もしも
積層に対する供給水中にカルシウムやマグネシュウムイ
オンが存在するとスケール付着を生ずることになる。分
極な生ずることなく第1段階において行なわれる最大の
塩分除去は、約80%である。第1段階からの生成水は
第2段階に送られ、ここで残りの塩分(約20%)が除
去され、メグオームの生成物品質を得る。脱イオン化さ
れつつある水は、流れ方向を変更することなく1度だけ
各セル間を通され、そして全設計は、全塩分除去、膜利
用度および必要エネルギーを最適化しつつ第1段階にお
けるスケール付′着を抑制する。比較すると、電気透析
は、メグオーム品質の水を生成できない、何故ならば、
電気透析は、低塩分範囲において比効率的であり、より
大きな膜面積とエネルギーを必要とするからである。現
在入手可能な装置に比較して改善され他イオン除去効率
をもたらす電気脱イオン化装置および方法を提供するこ
とは望ましいことであろう。
US Pat. No. 4,634,745 may employ one or more hydraulic stages, for example two, along with two separate and independent electrical stages. Thus, one hydraulic stage includes a given number of cell pairs, for example 30, into which cell pairs water flows. A pair of cells includes a cationic membrane and an anionic membrane joined to a diluent spacer and a concentrate spacer containing an ion exchange resin. The electrical stage comprises one anodic electrode and one cathodic electrode surrounding the hydraulic stage. For low-salt feedstocks, 1
A staged stacking design is adopted, while for high salinity brine,
A two-stage stacked design is adopted. The purpose of the two-stage design is to obtain maximum salt removal in the first stage without inducing polarization, which would result in a p)I shift of the concentrate flow and be inefficient. An upward pH shift in the concentrate stream will result in scaling if calcium or magnesium ions are present in the feed water to the stack. The maximum salt removal that can occur in the first stage without polarization occurring is approximately 80%. The product water from the first stage is sent to the second stage where the remaining salts (approximately 20%) are removed to obtain a megohm product quality. The water being deionized is passed between each cell only once without changing flow direction, and the entire design is optimized for scaling in the first stage while optimizing total salt removal, membrane utilization, and energy requirements. 'Prevent wear and tear.' In comparison, electrodialysis cannot produce megohm quality water because
This is because electrodialysis is less efficient in the low salinity range and requires larger membrane area and energy. It would be desirable to provide an electrodeionization device and method that provides improved other ion removal efficiency compared to currently available devices.

[問題点を解決するための手段] 本発明は、イオン交換樹脂の性能の由々しい低減を避け
つつ、かつ電気脱イオン化装置内における粒子およびス
ケールの形成を回避しながら、長期間にわたり10メグ
オーム センチメートルまでまたはそれより高い品質の
精製水を製造するための電気脱イオン化方法および装置
を提供するものである。電気脱イオン化装置は、厚さ、
幅および形態が制御されかつビード、ファイバまたは同
等物のようなイオン交換物質を含む複数の電気脱イオン
化区画室を備える。液体からイオンが低減される電気脱
イオン化イオン減少乃至枯渇区画室は、細分区画室を画
定するようにリブまたは同等物により分割された中空の
中央部分を有するスペーサから形成される。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a method for producing 10 megohms for extended periods of time while avoiding significant reduction in the performance of the ion exchange resin and avoiding particle and scale formation within the electrodeionization device. The present invention provides an electrodeionization method and apparatus for producing purified water of up to centimeter quality or higher. Electrodeionization equipment has thickness,
A plurality of electrodeionization compartments of controlled width and configuration and containing ion exchange material such as beads, fibers or the like are provided. The electrodeionization ion reduction or depletion compartment in which ions are reduced from the liquid is formed from a spacer having a hollow central portion divided by ribs or the like to define sub-compartments.

細分区画室内のイオン交換樹脂ビードは、陽イオン透過
性膜を減少区画室の一面およびリブに接合または物理的
に保持し、陰イオン透過性膜を減少区画室の反対面およ
びリブに接合または物理的方法で保持し、それにより細
分区画室を画定する。減少室からイオンが流入する濃縮
室は、イオン交換ビードが存在しない、電気脱イオン化
装置は、単一の段階または複数の段階を直列に備えるこ
とができ、そしてもし望むならば処理電圧を各段階にお
いて独立的に制御できる。各段階におけるイオン減少室
および濃縮室は、陽極および陰極間に配置される。各段
階は、少なくとも1対のイオン減少区画室を備える。精
製されるべき水は、各段階において少なくとも2つの減
少室を通過する。単一の段階に複数のパスを採用するこ
とにより、各段階に複数のパスの長さの和の長さに等し
い長さの単一のパスを利用するものに比して、被精製水
からイオンを除去するに際して効率の改善が達成される
Ion exchange resin beads within the subcompartment chamber bond or physically hold the cation-permeable membrane to one side and ribs of the reduction compartment, and bond or physically hold the anion-permeable membrane to the opposite side and ribs of the reduction compartment. and thereby define the subcompartments. The concentration chamber, into which ions enter from the depletion chamber, has no ion-exchange beads, and the electrodeionization device can comprise a single stage or multiple stages in series, and if desired, the process voltage can be adjusted to each stage. can be controlled independently. The ion depletion chamber and concentration chamber in each stage are located between the anode and cathode. Each stage includes at least one pair of ion depletion compartments. The water to be purified passes through at least two reduction chambers in each stage. By employing multiple passes in a single stage, the amount of water to be purified is Improved efficiency is achieved in removing ions.

[実施例] 本発明に従えば、各電気脱イオン化段階が、陽極および
陰極、およびそれらの区画室、一連の濃縮区画室、およ
び陰イオン交換樹脂および陽イオン交換樹脂の混合物の
ようなイオン交換物質を含む一連の減少区画室を備える
電気脱イオン化装置が提供される。減少室は、被精製水
が各段階における所与の1組の陽極および陰極間におい
て少なくとも2つの減少区画室を通過するように、配列
され入口および出口を備える0本発明の複数パスプロセ
スによると、被精製水が、各段階における複数の減少区
画室の結合された長さに等しい長さを有する各段階の1
つの減少区画室を通されるプロセスに比してイオン除去
の効率の改善が達成される。減少区画室は、イオン交換
樹脂混合物が独立の別個の細分区画室内に収容されるよ
うに形成される。しかして、細分区画室の各々は、約4
インチまたはそれ以下で、好ましくは約0.5ないし約
1.5インチの幅を有する。別個の細分区画室は、陰イ
オン透過性膜および陽イオン透過性膜の両者を減少室の
周囲およびリブに例えば接合により固定することにより
形成される。しかして、該リブは、各細分区画室が1対
のリブ、陰イオン透過性膜および陽イオン透過性膜によ
り画定されるように、減少区画室の厚さを横切りかつそ
の全長に沿って延在する0本発明に従うと、減少区画室
の厚さおよび幅は電気脱イオン化装置の効率的な動作を
達成するのに重要であることが分かった。
EXAMPLE According to the invention, each electrodeionization stage comprises an anode and a cathode and their compartments, a series of concentration compartments, and an ion exchanger, such as a mixture of anion exchange resin and cation exchange resin. An electrodeionization device is provided that includes a series of depletion compartments containing a substance. According to the multiple pass process of the present invention, the attenuation chambers are arranged and have inlets and outlets such that the water to be purified passes through at least two attenuation compartment chambers between a given set of anodes and cathodes at each stage. , one of each stage where the water to be purified has a length equal to the combined length of the plurality of reduction compartments in each stage.
An improvement in the efficiency of ion removal is achieved compared to a process that passes through two depletion compartments. The reduced compartments are formed such that the ion exchange resin mixture is contained within separate and distinct subcompartments. Thus, each of the sub-compartments is about 4
It has a width of an inch or less, preferably about 0.5 to about 1.5 inches. The separate subcompartments are formed by securing both the anion-permeable membrane and the cation-permeable membrane to the periphery and ribs of the reduction chamber, such as by bonding. The ribs thus extend across the thickness of the reduced compartment and along its entire length such that each subcompartment is defined by a pair of ribs, an anion permeable membrane and a cation permeable membrane. In accordance with the present invention, it has been found that the thickness and width of the depletion compartment are important in achieving efficient operation of the electrodeionization device.

細分区画室内に配置される固体のイオン交換物質は、リ
ブおよびイオン透過性膜により細分区画室間において動
かないように抑制される0代表的な適当な固体のイオン
交換物質としては、ファイバ、ビードなどがある。イオ
ン交換ビードをを採用する場合、代表的なビード直径は
約0.04インチまたはそれ以下、好ましくは約0.0
33ないし約0.012インチ(20〜50メツシユ)
である。
The solid ion exchange material disposed within the subcompartments is restrained from moving between the subcompartments by ribs and ion-permeable membranes. Representative suitable solid ion exchange materials include fibers, beads, etc. and so on. If ion exchange beads are employed, typical bead diameters are about 0.04 inches or less, preferably about 0.04 inches or less.
33 to about 0.012 inches (20 to 50 mesh)
It is.

電気脱イオン化装置は、1または複数の段階を備えるこ
とができる。各段階において、減少区画室および濃縮区
画室の積層体の陰極が配置されるのと反対の端部に陽極
が配置され、減少区画室および濃縮区画室の積層体の陽
極が配置されるのと反対の端部に陰極が配置される。各
陽極および陰極は、隣接する電極スペーサおよびイオン
透過性膜を備え、電解液が電極スペーサ中を通される。
Electrodeionization devices can include one or more stages. At each stage, an anode is located at the opposite end of the stack of depletion and enrichment compartments from which the cathode is located and an anode of the stack of depletion and enrichment compartments is located. A cathode is located at the opposite end. Each anode and cathode includes an adjacent electrode spacer and an ion permeable membrane through which an electrolyte is passed.

各段階の残りの部分は、上述のように構成された一連の
交番する減少および濃縮区画室を含む、イオンが減少さ
れるべき液体は、減少区画室内の第1の液体から濃縮区
画室内の第2の液体にイオンの除去を行なうため、各段
階において各減少区画室を平行に通過できる。いずれの
場合にも、被精製液体は、各段階の少なくとも2つの減
少室を通過しなければ成らない。減少区画室内の流れの
方向は重要でなく、隣接する区画室または濃縮区画室内
における流れと同方向でも反対方向でもよい、複数の段
階が利用される場合、上流段階において減少区画室中を
移動される液体は、次の隣接する下流の段階の減少区画
室へと直列的に向けられてもよい0代わりに、供給水は
、第2の段階を構成する減少区画室において反対方向に
向けられてもよい、電解液は、電気脱イオン化装置にお
いて各電極に隣接するスペーサ中を通すことができ、そ
して電気脱イオン化装置から除去される。
The remainder of each stage includes a series of alternating depletion and enrichment compartments configured as described above, wherein the liquid to be depleted of ions is transferred from the first liquid in the depletion compartment to the first liquid in the concentration compartment. The two liquids can be passed through each depletion compartment in parallel at each stage for ion removal. In each case, the liquid to be purified must pass through at least two reduction chambers in each stage. The direction of flow within the reduction compartment is not critical and may be in the same or opposite direction as the flow in adjacent compartments or enrichment compartments; if multiple stages are utilized, the flow moving through the reduction compartment in the upstream stage is Alternatively, the feed water may be directed in the opposite direction in the attenuation compartment constituting the second stage. Optionally, the electrolyte can be passed through a spacer adjacent each electrode in the electrodeionization device and removed from the electrodeionization device.

上述のように、減少区画室内の細分区画室は、長期間に
わたりイオン減少に対して高効率を持続するため制御さ
れた厚さと幅を有することが必須である。細分区画室の
厚さは、約0.25乃至約0.05インチ、好ましくは
約0.06ないし0.125インチの間とすべきである
。細分区画室の幅は、約0.3乃至4インチ、好ましく
は約0.5ないし約1.5インチとすべきである0区画
室の長さについては、実際の構造および流体圧力損失の
考慮事項により指示されるもの以外に制限はない。明ら
かなように、細分区画室が長く成ればなるほど、その中
の液体からのイオン除去はより大となる。一般に、細分
区画室の長さは、約5インチないし約70インチである
。細分区画室は、100%の陰イオン交換物質、100
%の陽イオン交換物質または両者の混合物を含むことが
できる。特定の陰イオンまたは陽イオンのみを除去する
ことが望まれろ場合には、適当なイオン交換物質が10
0%配される。普通、精製液体生成物を作るためには、
陽イオンおよび陰イオンの両方を除去することが望まれ
る。
As mentioned above, it is essential that the subcompartments within the depletion compartment have controlled thickness and width to maintain high efficiency for ion depletion over long periods of time. The thickness of the subcompartments should be between about 0.25 and about 0.05 inches, preferably between about 0.06 and 0.125 inches. The width of the sub-compartment should be about 0.3 to 4 inches, preferably about 0.5 to about 1.5 inches. The length of the sub-compartment should be based on practical construction and fluid pressure drop considerations. There are no restrictions other than those dictated by the matter. Obviously, the longer the subcompartment, the greater the ion removal from the liquid therein. Generally, the subcompartment length is about 5 inches to about 70 inches. The subdivision compartment contains 100% anion exchange material, 100%
% of a cation exchange material or a mixture of both. If it is desired to remove only specific anions or cations, a suitable ion exchange material may be
0% allocated. Usually, to make a purified liquid product,
It is desirable to remove both cations and anions.

ビードのような強酸を基材とする樹脂物質を利用する場
合、陰イオン交換樹脂ビード対陽イオン交換樹脂ビード
の比は、一般に体積で約60対40である。減少区画室
に細分区画室を利用することにより、その中での液体と
ビードの効率的な混合を達成でき、しかも減少区画室中
における液体のチャンネル化を避け、減少区画室の容積
の一部におけるビードの圧縮または移動を回避すること
ができる。かくして、減少区画室内の液体からイオンの
除去を行なうため、減少区画室内のイオンおよび液体と
ビード内のイオンとの効率的な交換が行なわれる。さら
に、上述のように細分区画室の幾何形態を制御し各段階
に複数の減少区画室を使用することにより、所望の液体
純度を得るために、長期間にわたってさえ電気脱イオン
化に対して比較は、電極9および電極11により境界を
定められる1段階12を備えている0段階12は、膨張
可能な袋部材15およびこの袋部材15を膨張するため
の流体用入口16を有する端板13を備える。端板13
に隣接して、電極9を収容し所望のマニフォルドを提供
する端部ブロック17が設けられる。電極スペーサ18
が、端部ブロック17に隣接して配置されており、スク
リーン19を備えている。しかして、このスクリーンは
、電極スペーサ中を通る液体に乱流を生ぜしめる。イオ
ン透過性膜20が、電極スペーサ18の周囲21に封着
される。可撓性物質よりなるスペーサ22は、スクリー
ン24を備えている。スペーサ22およびスクリーン2
4は、本発明の電気脱イオン化装置の濃縮室を構成し、
本発明の減少区画室構造体は、イオン透過性膜26、硬
質物質スペーサ28およびイオン透過性膜30よりなる
。イオン透過性膜26および30は、スペーサ28の両
面にその周囲32に封着される。混合イオン交換樹脂ビ
ード34が、リブ(図示せず)を含むスペーサ2゛8の
中央空間内に収容され、膜26および30によりそこに
保持される0段階12内の被精製液体は、スペーサ22
および28および膜26および30を含む少なくとも2
つのユニットを通過する。スペーサ22および28およ
び膜26および30を含むユニットは段階12の容積中
に適当な液体流を提供するため、普通約5ないし100
回反復される。可撓性物質より成るスペーサ38および
スクリーン24およびイオン交換膜40は、端部濃縮室
を形成する。端板44および電極11に隣接して電極ス
ペーサ42が配置されている、端板50は、導管54を
通過する流体により膨張される可撓性の袋部材52を備
えている。ボルト56.58および60ならびに第4の
ボルト(図示せず)が、装置10の全長に沿って延在し
ており、装置の諸部材を適所に保持している。
When utilizing strong acid-based resin materials such as beads, the ratio of anion exchange resin beads to cation exchange resin beads is generally about 60:40 by volume. By utilizing subdivided compartments in the reduced compartment, efficient mixing of the liquid and beads therein can be achieved, while avoiding channeling of the liquid in the reduced compartment and subdividing a portion of the volume of the reduced compartment. Compression or movement of the bead in the process can be avoided. Thus, there is an efficient exchange of ions and liquid in the depletion compartment with ions in the bead to effect removal of ions from the liquid in the depletion compartment. Furthermore, by controlling the geometry of the subdivision compartments and using multiple depletion compartments in each stage as described above, it is possible to obtain the desired liquid purity even over long periods of time compared to electrodeionization. , one stage 12 delimited by electrodes 9 and 11 comprises an inflatable bladder member 15 and an end plate 13 having an inlet 16 for fluid for inflating this bladder member 15 . End plate 13
Adjacent to the end block 17 is provided which accommodates the electrode 9 and provides the desired manifold. Electrode spacer 18
is located adjacent to the end block 17 and is provided with a screen 19 . This screen thus creates turbulence in the liquid passing through the electrode spacer. An ion permeable membrane 20 is sealed around the perimeter 21 of the electrode spacer 18 . A spacer 22 made of a flexible material is provided with a screen 24 . Spacer 22 and screen 2
4 constitutes a concentration chamber of the electrodeionization device of the present invention,
The reduced compartment structure of the present invention consists of an ion permeable membrane 26, a rigid material spacer 28, and an ion permeable membrane 30. Ion permeable membranes 26 and 30 are sealed to both sides of spacer 28 around its periphery 32 . A mixed ion exchange resin bead 34 is housed within the central space of the spacer 2'8, which includes ribs (not shown), and the liquid to be purified within the zero stage 12, held therein by the membranes 26 and 30, flows through the spacer 22.
and 28 and at least two membranes 26 and 30.
Pass through two units. The unit, including spacers 22 and 28 and membranes 26 and 30, typically has approximately 5 to 10
repeated times. Spacers 38 and screens 24 and ion exchange membranes 40 of flexible material form end concentration chambers. End plate 50 , with electrode spacer 42 disposed adjacent end plate 44 and electrode 11 , includes a flexible bladder member 52 that is inflated by fluid passing through conduit 54 . Bolts 56, 58 and 60 and a fourth bolt (not shown) extend along the entire length of device 10 and hold the components of the device in place.

第2図を参照すると、種々の区画室の流体路が図示され
ている。精製されるべき液体は、入口62に入り、減少
区画室28を通り、ついで第2の減少区画室28を通過
し、そして出口64から回収される。減少区画室を通る
液体流は、各段階において一方向とし得ることを理解さ
れたい。また、液体は、各段階において、2以上の減少
区画室中を流動させることができる。加えて、1つの減
少区画室から流出した液体は、複数の流れに分け、第2
の1組の減少区画室を通すことができる。濃縮用液体は
、入口66をから濃縮区画室22を通り、ついで出口6
8を経てドレインに通される。電解液は、入ロア0から
電極区画室19および42を通り、出ロア2を通ってド
レインに放出される。
Referring to FIG. 2, the fluid paths of the various compartments are illustrated. The liquid to be purified enters the inlet 62, passes through the reduction compartment 28, then passes through the second reduction compartment 28, and is withdrawn from the outlet 64. It is to be understood that liquid flow through the reduction compartment may be unidirectional at each stage. Also, the liquid can flow through more than one reduction compartment at each stage. In addition, liquid flowing out of one reduction compartment is divided into multiple streams and a second
can be passed through a set of reduced compartments. Concentrating liquid passes through inlet 66, through concentrating compartment 22, and then through outlet 6.
8 and is passed to the drain. The electrolyte is discharged from the input lower 0 through the electrode compartments 19 and 42 and through the output lower 2 to the drain.

第3図を参照すると、この図には、剛性のブロック44
および電極11を含む電極構造体が示されている。ブロ
ック44は、電解液出ロアロア0および電解液出ロアロ
ア2を備える。電極11は、コネクタ85を備えており
、そして該コネクタは、第3図の詳細部分に示されるよ
うに外部電気接続87と接触する。ブロック44は、減
少区画室用の入口62および出口64および濃縮室用の
入り口65および66および出口63および68を備え
る。
Referring to FIG. 3, this figure shows a rigid block 44
and an electrode structure including electrode 11 is shown. The block 44 includes an electrolyte solution output lower lower 0 and an electrolyte solution output lower lower 2. Electrode 11 is provided with a connector 85, which contacts an external electrical connection 87 as shown in detail in FIG. Block 44 comprises an inlet 62 and an outlet 64 for the reduction compartment and an inlet 65 and 66 and an outlet 63 and 68 for the enrichment compartment.

第4図を参照すると、電極スペーサ67は、電解液入ロ
ア0および電解液出ロア2、ならびに通過する液体に乱
流を起こすスクリーン90を備えている。
Referring to FIG. 4, the electrode spacer 67 includes an electrolyte solution inlet lower 0, an electrolyte solution outlet lower 2, and a screen 90 that causes turbulence in the liquid passing therethrough.

第5図を参照すると、可撓性の物質より成るスペーサ、
例えばスペーサ38は、液体入口66および液体出口6
8を備えており、そしてこれらの入口および出口は、液
体の乱流を生じさせるためスクリーン95が配置される
スペーサ38の内部に液体を連通させる。出口64は、
隣接する減少区画室への液体の通過を許容し、入口62
は、精製された液体をスペーサ38に形成される濃縮区
画室内の液体と混合することなく隣接する減少区画室か
らの液体の除去を許容する。
Referring to FIG. 5, a spacer made of a flexible material;
For example, the spacer 38 is connected to the liquid inlet 66 and the liquid outlet 6.
8 and these inlets and outlets communicate the liquid into the interior of the spacer 38 where a screen 95 is placed to create a turbulent flow of the liquid. The exit 64 is
The inlet 62 allows passage of liquid to the adjacent reduction compartment.
allows the removal of liquid from the adjacent depletion compartment without mixing the purified liquid with the liquid in the concentration compartment formed in the spacer 38.

第6図および7図を参照すると、本発明の減少区画室の
構造が詳細に示されている。減少区画室は、剛性のスペ
ーサ例えばスペーサ28および陰イオン透過性膜30お
よび陽イオン透過性膜26を含む、イオン交換物質34
は、膜26および3o、壁部105およびリブ99によ
り形成される細分区画室内に収容される。膜26および
30は、それらの長さに沿って壁部105およびリブ9
9に封着される。膜26および30はまた、個々の細分
区画室98が互いに実質的に隔絶されるように、剛性の
スペーサ28の周囲に封着される。被精製液は、入口1
01から細分区画室98に入り、ここで電圧を受け、陰
イオンを膜30中に陽イオンを膜26中を通す、生成さ
れた液体は、ついで、出口102およびスペーサ出口6
4を通り、そして第2図の説明にしたがって収集される 本発明の他の側面し従えば、精製されるべき液体は、有
機物質のような特定の汚染物を除去するため電気脱イオ
ン化の前に予め加熱できる。軟化剤−掃去剤系が使用さ
れ得るが、軟化剤は、特定のイオンを除去するため陽イ
オン交換樹脂および/または陰イオン交換樹脂とし得、
掃去剤は、タンニン、フミン酸、フルボ酸およびリグニ
ンを含む有機物質のような陰イオン樹脂を汚す活化物質
を除去するため陰イオン交換樹脂を含むことができる。
6 and 7, the structure of the reduced compartment of the present invention is shown in detail. The reduction compartment includes an ion exchange material 34 that includes a rigid spacer, such as spacer 28 and an anion permeable membrane 30 and a cation permeable membrane 26.
is housed within a subcompartment chamber formed by membranes 26 and 3o, walls 105 and ribs 99. Membranes 26 and 30 have walls 105 and ribs 9 along their lengths.
9 is sealed. Membranes 26 and 30 are also sealed around rigid spacer 28 such that individual subcompartments 98 are substantially isolated from each other. The liquid to be purified is inlet 1
The produced liquid enters the subdivision compartment 98 from 01, where it is subjected to an electrical voltage, passing the anions through the membrane 30 and the cations through the membrane 26.The resulting liquid then passes through the outlet 102 and the spacer outlet 6.
According to another aspect of the invention, the liquid to be purified is subjected to electrodeionization to remove certain contaminants such as organic substances. Can be preheated. A softener-scavenger system may be used; the softener may be a cation exchange resin and/or an anion exchange resin to remove specific ions;
Scavengers can include anion exchange resins to remove active materials that foul anion resins, such as organic materials including tannins, humic acids, fulvic acids, and lignin.

イオン交換樹脂は、ブライン(Mail)により効率的
にかつ簡単に再生できる。
Ion exchange resins can be efficiently and easily regenerated by brine.

本発明においては、代表的に約5psiまでの動作圧力
差に抗する強さを有する陰イオン透過性膜または陽イオ
ン透過性膜ならいずれでも使用できる。細分区画室を形
成するリブに膜を封着すると、組立体の強度がそれによ
り増強されるから、より高い動作圧力の使用が可能とな
り、従来技術の装置が改善されることを指摘したい。代
表的な適当な陰イオン透過膜としては、Ionics 
1口C0によりCR6]−CZL−386およびAR1
03−QZL−386ナル商品番号で販売されている、
スルフォン酸または第四級化アンモニウム官能基を有す
る、均質型ウェブ支持のスチレン−ジビニルベンゼンを
基材とする樹脂、5ybron/1onacによりMC
−3470およびMA−3475なる商品番号で販売さ
れている、ポリ弗化ビニリデンで結合された不均質型の
ウェブ支持のスチレン−ジビニルベンゼンを基材とする
樹脂、RAI Re5each Corporatio
nによりRa1poreなる名称で販売されている不均
質型の無支持の、ポリエチレンシートのスルフォン化ス
チレンおよび第四級化ビニルベンジルアミングラフト体
、TokuyamaSoda Co、 Ltd、により
Neoseputaの名称で販売されているスルフォン
酸または第四級アンモニウム官能基を有する、均質型の
ウェブ支持のスチレン−ジビニルベンゼンを基材とする
樹脂、AsahiIndustry Co、 Ltd、
によりAc1plexなる名称で販売されているスルフ
ォン酸または第四級アンモニウム基を有する、均質型の
ウェブ支持のスチレン−ジビニルベンゼンを基材とする
樹脂などがある。
Any anion-permeable or cation-permeable membrane that has the strength to withstand operating pressure differentials, typically up to about 5 psi, can be used in the present invention. We would like to point out that sealing the membrane to the ribs forming the subcompartments is an improvement over prior art devices, as the strength of the assembly is thereby enhanced, allowing the use of higher operating pressures. Ionics is a typical suitable anion permeable membrane.
1 mouth C0 by CR6]-CZL-386 and AR1
Sold under the product number 03-QZL-386,
Homogeneous web-supported styrene-divinylbenzene-based resin with sulfonic acid or quaternized ammonium functionality, MC by 5ybron/1onac
-3470 and MA-3475, polyvinylidene fluoride bonded heterogeneous web-supported styrene-divinylbenzene-based resins, RAI Re5each Corporation
Heterogeneous, unsupported, sulfonated styrene and quaternized vinylbenzylamine grafts of polyethylene sheets sold under the name Ra1pore by Tokuyama Soda Co, Ltd.; Sulfone sold under the name Neoseputa by Tokuyama Soda Co, Ltd. Homogeneous web-supported styrene-divinylbenzene-based resin with acid or quaternary ammonium functionality, Asahi Industry Co, Ltd.
Examples include homogeneous web-supported styrene-divinylbenzene-based resins with sulfonic acid or quaternary ammonium groups sold under the name Ac1plex by Co., Ltd.

下記の例は本発明を例示するものであり、本発明を制限
するものではない。
The examples below are illustrative of the invention and are not intended to limit it.

[実施例1] この例は、減少区画室を通しての複数回のパスを利用す
る本発明の電気脱イオン化装置で得られる分離効率の改
善を分離段階において減少区画室を通しての1回のパス
を利用する電気脱イオン化装置に対比して例示するもの
である。
Example 1 This example demonstrates the improvement in separation efficiency obtained with the electrodeionization apparatus of the present invention that utilizes multiple passes through the depletion compartment in the separation stage using a single pass through the depletion compartment. This example is compared to an electrodeionization device.

比較試験のために2つの分離積層体を組み立てた。第1
の積層体は、平行に配列されかつ1つの濃縮物スペーサ
と1対の電極スペーサおよび電極の間に挟まれた2つの
26インチ長の稀釈セルを含んだ(第8図参照)。稀釈
セルは、起こり得るエラーの最小化を補助するため、平
行に使用された。第2の積層体は、2並列2パス形態を
得るように配列された4つの13インチ長の稀釈セルを
含み(第9図参照)、3つの濃縮物スペーサは平行流を
得るように配列され、そしてセルは電極スペーサおよび
電極で束ねられる。
Two separate laminates were assembled for comparative testing. 1st
The stack included two 26 inch long dilution cells arranged in parallel and sandwiched between one concentrate spacer and a pair of electrode spacers and electrodes (see Figure 8). Dilution cells were used in parallel to help minimize possible errors. The second stack contains four 13-inch long dilution cells arranged to obtain a two-parallel two-pass configuration (see Figure 9), and three concentrate spacers arranged to obtain parallel flow. , and the cells are bundled with electrode spacers and electrodes.

両積層組立体には、新しい膜および新しいイオン交換樹
脂を使用した。2つの積層体は、同じ液体供給源および
同じ電力源で同時にランさせた。
Both laminate assemblies used new membranes and new ion exchange resins. The two stacks were run simultaneously with the same liquid supply and the same power source.

データは、機内時に収集された。4シリーズの試験を行
ない、試験条件は各シリーズの下で記述した。
Data was collected during the flight. Four series of tests were conducted and test conditions are described under each series.

ム2」二2(成型 試験条件:供給材料295μmho塩化ナトリウム;温
度18℃;電源 Condor  9ボルト、1アンペ
アカルキユエータ電池充電器(非可変)。
Molding Test Conditions: Feed 295 μm sodium chloride; Temperature 18° C.; Power Condor 9 volt, 1 amp calquator battery charger (non-variable).

Dlは26インチ長流路からの稀釈物を指す。Dl refers to dilution from the 26 inch long channel.

C3は26インチ長の流路からの濃縮物を指す。C3 refers to the concentrate from the 26 inch long channel.

C2およびC2は13インチ長の流路からの稀釈物およ
び濃縮物を指し、I+ 、Ia  ;Et 、Elはそ
れぞれ電流および電圧を指す。
C2 and C2 refer to dilution and concentrate from the 13 inch long channel, I+, Ia; Et, El refer to current and voltage, respectively.

水回収率は、R1およびR1として表わされる。Water recovery is expressed as R1 and R1.

[試験I] 各積層体に対する供給材料流量は、400m1/min
に調節され、定常動作にて関係するパラメータは次の如
くであった。
[Test I] Feed material flow rate for each laminate was 400 m1/min
The parameters that were adjusted and related in steady-state operation were as follows.

E t =0.5 A : E I=9.4 V :D
r =11.2umho : CI= 580LLmh
o:R+ =67%I 2= 0.47A ; E z
 = 11.2V ;C2=  1.5μmho ; 
(、a =  1220 gmho ;R*=67% C2は7.5xだけDlの水品質越えた。
E t = 0.5 A: E I = 9.4 V: D
r = 11.2umho: CI = 580LLmh
o:R+ =67%I2=0.47A; Ez
= 11.2V; C2 = 1.5μmho;
(, a = 1220 gmho; R* = 67% C2 exceeded the water quality of Dl by 7.5x.

[試験II ] 供給材料流量を30Gml/minに調節して試験Iと
同じ試験を行ない、定常動作において関係するパラメー
タは次の如くであった。
[Test II] The same test as Test I was conducted with the feed flow rate adjusted to 30 Gml/min, and the relevant parameters in steady-state operation were as follows.

I l =0.73A : El =9.7 V 。I l = 0.73 A: El = 9.7 V.

Dr =  10.0 μmho : C+ = 60
0μmho ;R,=67% I z = 0.043A ; El =11.4V 
;C2= (1,5gmho ; C2=  1450
 gmho ;R,=77% C2は20XだけDlの水品質を越えた。
Dr = 10.0 μmho: C+ = 60
0μmho; R, = 67% Iz = 0.043A; El = 11.4V
;C2=(1,5gmho;C2=1450
gmho ; R, = 77% C2 exceeded the water quality of Dl by 20X.

[試験nr ]  各積層体に対して供給材料流量を5
00m1/minに調節して試験Iと同じ試験を行ない
、定常動作にて関係するパラメータは次の如くであった
[Test nr] Feed material flow rate was 5 for each laminate.
The same test as Test I was conducted by adjusting the speed to 00 m1/min, and the parameters involved in steady operation were as follows.

I l =1.09A : E、 =8.7 V 。I l = 1.09 A: E, = 8.7 V.

D、 ==15.5μmho  ; Cr = 600
μmho  :R1=68% I z =0.55A ; E2 =1.08V ;D
a =2.9 umho  : Cz =  1300
 umho :R2=80% Dlは5xだけDlの水晶質を越えた。
D, ==15.5μmho; Cr=600
μmho: R1 = 68% I z = 0.55A; E2 = 1.08V; D
a = 2.9 umho: Cz = 1300
umho: R2=80% Dl exceeded Dl crystalline by 5x.

[Bシリーズ試験] 試験条件ニジリーズA試験と同じであるが、condo
r 12ボルトアンペアカルキユレータ電池充電器(非
可変)を使用。
[B series test] Test conditions are the same as Nijiries A test, but condo
r Using a 12 volt amp calculator battery charger (non-variable).

[試験IV] 各積層体への供給材料流量を500 ml/minに調
節して、定常動作にて関係するパラメータは次の如くで
あった。
[Test IV] The feed flow rate to each laminate was adjusted to 500 ml/min, and the relevant parameters in steady-state operation were as follows.

1 + =1.21; El =IO,2V ; D+
 =  14.0 μmho;Cr = 535μmh
o  ; Rr = 68%12  =  0.640
.E、  =13.6V  :Da  =  0.65
  umho  ;  Cm  =  1350  u
mho  :R,=78  % Dlは21.5 XだけD+の水晶質を越えた。
1 + =1.21; El =IO, 2V; D+
= 14.0 μmho; Cr = 535 μmho
o; Rr = 68%12 = 0.640
.. E, = 13.6V: Da = 0.65
umho ; Cm = 1350 u
mho:R,=78% Dl exceeded D+ crystalline by 21.5X.

[試験V] 各積層体に対する供給材料流量を400m1/minに
調節して試験■と同じ試験を行ない、定常動作にて関係
するパラメータは次の如くであった。
[Test V] The same test as Test (2) was conducted by adjusting the feed material flow rate to each laminate to 400 m1/min, and the relevant parameters in steady operation were as follows.

1+= 1.1 A : E l= 12.7V ; 
D + = 10.5umho ;Cr =600 u
mho  ; R+ =68%1 m =0.59A 
; E213.9 V ; Da =0.3 umho
 ;Cr =1350gmho ; Ra =78%D
2は35Xだけり、の水晶質を越えた。
1+=1.1 A: E l=12.7V;
D + = 10.5 umho; Cr = 600 u
mho; R+ = 68%1 m = 0.59A
; E213.9 V; Da = 0.3 umho
;Cr=1350gmho;Ra=78%D
2 exceeded the crystal quality of 35X.

[Cシリーズ試験] 試験条件:供給材料としてAシリーズ試験におけるのと
同じミリグラム/リットルにて塩化ナトリウムおよび重
炭酸ナトリウムの225μmhaの混合物を使用:温度
18℃;電源Aシリーズ試験に使用された9ボルト、1
アンペア電源。
[C series tests] Test conditions: Using a 225 μm ha mixture of sodium chloride and sodium bicarbonate at the same milligrams/liter as in the A series tests as feed: temperature 18°C; power supply 9 volts used in the A series tests. ,1
Amperage power.

[試験■]各積積層への供給材料流量を400m1/m
inに調節して、定常動作にて関係するパラメータは次
の如くであった。
[Test ■] Feed material flow rate to each lamination layer is 400 m1/m
The relevant parameters in steady-state operation were as follows.

■、セ0.81A ; El =10.OV 。■、Se0.81A; El=10. OV.

D+ = 6.56mho ; C1= 450μmh
o ;R,=68% 12 = 0.46 A : E2= 11.4V :
Da =0.246mho ; C,= 1100 u
mho ;R2=77% Dlは27XだけDlの品質を越えた。
D+ = 6.56mho; C1 = 450μmh
o; R, = 68% 12 = 0.46 A: E2 = 11.4V:
Da=0.246mho; C,=1100u
mho; R2=77% Dl exceeded the quality of Dl by 27X.

[試験■] 各積層体への供給材料流量を500m1/minに調節
して試験■と同じ試験を行ない、定常動作にて関連する
パラメータは次の如くであった。
[Test ■] The same test as Test ■ was conducted by adjusting the flow rate of the feed material to each laminate to 500 m1/min, and the relevant parameters in steady operation were as follows.

I l =0.91A ; E、 =9.6 V 。I = 0.91A; E, = 9.6V.

D+ = 9.0gmho ; Cr =485 um
ho ;R1=72% I 2 =0.50A ; E2=  11.3 V 
;Dl =  1.65 gmho ; Cx =  
1001000u ;Ra”78% Dlは5.5xだけDlの水晶質を越えた。
D+ = 9.0 gmho; Cr = 485 um
ho; R1=72% I2=0.50A; E2=11.3V
; Dl = 1.65 gmho ; Cx =
1001000u; Ra”78% Dl exceeded Dl crystallinity by 5.5x.

[試験■] 各積層体への供給流量材料を300m1/minに調節
して試験■と同じ試験を行ない、定常動作にて関係する
パラメータは下記の如くであった。
[Test ■] The same test as Test ■ was conducted by adjusting the flow rate of material supplied to each laminate to 300 m1/min, and the parameters related to steady operation were as follows.

1 、 = 0.70 A ; El =10.4V 
:D、 = 8.0μmho ; Cr =500 g
mho ;R,=67% ra = 0.41 A;Ei =  11.6 v;
Da = 0.22 umho  ; Ct =  1
100 umho ;R,=77% D、は36Xだけり、の水晶質を越えた。
1, = 0.70 A; El = 10.4V
:D, = 8.0 μmho; Cr = 500 g
mho; R, = 67% ra = 0.41 A; Ei = 11.6 v;
Da = 0.22 umho; Ct = 1
100 umho; R, = 77% D, exceeded the crystalline quality by only 36X.

[Dシリーズ試験] 試験条件二Cシリーズと同じ供給材料;電源は2種の類
似の可変供給電源に変えた。
[D Series Test] Test Conditions Two Same feed materials as C Series; power source changed to two similar variable feed power sources.

[試験■] 各積層体に対する供給材料流量は400m1/minに
調節し、印加されるセル対電圧は各セル当り2ボルトに
調節され、電掻電圧として3ボルトが加えられた。定常
動作において関連するパラメータは下記の如くであった
[Test ■] The feed flow rate to each laminate was adjusted to 400 m1/min, the applied cell-to-cell voltage was adjusted to 2 volts per each cell, and 3 volts was applied as the galvanic voltage. The relevant parameters in steady-state operation were as follows.

I 、  =0.64A  ;  El  =7.OV
  。
I, =0.64A; El =7. O.V.
.

D+  =  16.0  umho  :  Cr 
 =  440umho  ;R,=65  % I z  =  0.41  A :  E*  = 
 11.0  V ;Da  =  1.60  um
ho  ; C2=  850unho  ;R1=7
4  % D、はIOXだけDlの水晶質を越えた。
D+ = 16.0 umho: Cr
= 440umho; R, = 65% Iz = 0.41 A: E* =
11.0 V; Da = 1.60 um
ho; C2=850unho; R1=7
4% D exceeded the crystallinity of Dl by IOX.

[試験X] セル対当り3ボルトにて試験9と同じ試験を行ない、定
常動作にて関係するパラメータは次のごとくであった。
[Test

1 、 = 0.75 A ; El = 9.OV 
;D+ = 9.0umho : Cr = 500u
mh; R1=65%I t ” 0.52 A ; 
E2=  15.0 V :Da = 0.70 um
ho ; C,= 9806mho ;R,=74% D、は13Xだけり、の水晶質を越えた。
1, = 0.75 A; El = 9. O.V.
;D+ = 9.0umho: Cr = 500u
mh; R1=65%I t ” 0.52 A;
E2 = 15.0 V: Da = 0.70 um
ho; C, = 9806 mho; R, = 74% D, exceeded that of quartz by only 13X.

種々の供給流量、種々の印加電力および供給材料混合物
を用いてのすべての10の比較試験において、13イン
チ長の2回パスの積層体は26ンチ長の1回パスの積層
体を性能を越えた。 13インチ長の2回パスの性能は
、単一の26インチの積層体より良好であった。ただし
、10回の試験のうちの9回の試験の水回収率は高く、
高導電率の濃縮物流を生じた。濃縮物流の導電率が高い
と、一般に逆拡散の増大を生ずるのであるが、これらの
試験においてはこれは反映されていない。
In all 10 comparative tests using various feed flow rates, different applied powers and feed material mixtures, the 13 inch long two pass laminate outperformed the 26 inch long single pass laminate. Ta. The performance of the two passes of the 13 inch length was better than a single 26 inch laminate. However, the water recovery rate in 9 out of 10 tests was high;
A concentrated stream of high conductivity was produced. High conductivity of the concentrate stream generally results in increased back-diffusion, but this was not reflected in these tests.

4、    の   ti 8 第1図は本発明の電気脱イオン化装置の分解図、第2図
は本発明の装置の動作を説明するための概路線図、第3
図は本発明において有用な電極構造体の斜視図、第4図
は本発明の電極に隣接して配置されたスペーサ構造体の
斜視図、第5図は本発明の濃縮区画室を含む可撓性スペ
ーサの斜視図、第6図は本発明の装置の減少区画室を示
す斜視図、第7図は第6図の構造体の液体入口の詳細図
、第8図は実施例1に記述される1方法の概路線図、第
9図は実施例Iに記述される第2の方法の概路線図であ
る。
4. ti 8 Figure 1 is an exploded view of the electrodeionization device of the present invention, Figure 2 is a schematic diagram for explaining the operation of the device of the present invention, and Figure 3 is a schematic diagram for explaining the operation of the device of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view of an electrode structure useful in the present invention; FIG. 4 is a perspective view of a spacer structure positioned adjacent the electrode of the present invention; FIG. 6 is a perspective view of the reduced compartment of the device of the invention; FIG. 7 is a detailed view of the liquid inlet of the structure of FIG. 6; and FIG. 8 is a perspective view of the structure of FIG. FIG. 9 is a schematic diagram of a second method described in Example I.

9.11:電極 10:電気脱イオン化装置 12:段階 13:端板 15:袋部材 16:液体用入口 17:端部ブロック 18:電極スペーサ 19ニスクリーン 20:イオン透過性膜 22;スペーサ(可撓性物質) 26:陽イオン透過性膜 28ニスペーサ(硬質物質) 30:陰イオン透過性膜 32ニスペーサの周囲 38ニスペーサ(可撓性物質) 40:イオン交換膜 42:電極スペーサ 44:端部ブロック 50:端板 52:袋部材 54:導管 56.58.60 :ボルト 第2図 第4図    第5図 第6LI 第8図 第9図 手続補正書(方式) %式% 事件の表示 昭和63年 特願第135750  号発
明の名称 電気脱イオン化方法および装置補正をする者 事件との関係          特許出願人名 称 
ミリボア・コーポレイション
9.11: Electrode 10: Electrodeionization device 12: Stage 13: End plate 15: Bag member 16: Liquid inlet 17: End block 18: Electrode spacer 19 Screen 20: Ion permeable membrane 22; Spacer (optional) Flexible material) 26: Cation permeable membrane 28 Ni spacer (hard material) 30: Anion permeable membrane 32 Surroundings of the Ni spacer 38 Ni spacer (flexible material) 40: Ion exchange membrane 42: Electrode spacer 44: End block 50: End plate 52: Bag member 54: Conduit 56.58.60: Bolt Figure 2 Figure 4 Figure 5 Figure 6LI Figure 8 Figure 9 Procedural amendment (method) % formula % Incident display 1988 Patent Application No. 135750 Title of the invention Relationship with the electrodeionization method and device correction case Name of patent applicant Title
Miliboa Corporation

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)少なくとも1段の分離段階を備え、該段階が、該
段階の第1の端部に配置された陰極区画室と、前記段階
の前記第1の端部と反対の端部に配置された陽極区画室
と、前記陰極区画室と前記陽極区画室との間に配置され
た複数の交番するイオン減少区画室とイオン濃縮区画室
とを備え、前記イオン減少区画室の各々が、スペーサと
、前記各イオン減少区画室の長さに沿って延在する複数
のリブによって形成され各々イオン交換固体組成物を含
む複数の細分区画室とを備え、該細分区画室の各々が、
約0.3インチないし4インチ(0.762ないし10
.16cm)のリブ間の距離により形成される幅と、約
0.05ないし0.25インチ(0.127ないし0.
635)の厚さを有し、前記細分区画室の厚さが、前記
各リブにその長さに沿っておよび前記スペーサに接合さ
れた陰イオン透過性膜および陽イオン透過性膜により画
定され、前記濃縮区画室の各々はイオン交換固体組成物
を含んでおらず、そしてさらに、精製されるべき第1の
液体を前記段階内の少なくとも2つのイオン減少区画室
中に通すための手段と、前記第1液体からイオンを受け
入れる第2の液体を前記濃縮区画室中に通すための手段
と、前記陽極区画室内の陽極および前記区画室内の陰極
間に電圧を印加するための手段と、前記減少区画室から
精製された液体を回収するための手段とを備える、液体
からイオンを除去するための電気脱イオン化装置。
(1) at least one separation stage, the stage comprising: a cathode compartment located at a first end of the stage; and a cathode compartment located at an end opposite the first end of the stage; a plurality of alternating ion depletion compartments and ion concentration compartments disposed between the cathode compartment and the anode compartment, each of the ion depletion compartments having a spacer and a spacer; , a plurality of subcompartments formed by a plurality of ribs extending along the length of each of the ion depletion compartments, each subcompartment containing an ion exchange solid composition, each subcompartment comprising:
Approximately 0.3 inches to 4 inches (0.762 to 10
.. The width formed by the distance between the ribs is approximately 0.05 to 0.25 inches (0.127 to 0.16 cm).
635), wherein the thickness of the subcompartment is defined by an anion permeable membrane and a cation permeable membrane joined to each of the ribs along its length and to the spacer; Each of said enrichment compartments is free of ion exchange solid composition and further comprises means for passing the first liquid to be purified into at least two ion depletion compartments within said stage; means for passing a second liquid that receives ions from the first liquid into the enrichment compartment; means for applying a voltage between an anode in the anode compartment and a cathode in the compartment; and a means for applying a voltage between the anode in the anode compartment and the cathode in the compartment; and means for recovering purified liquid from the chamber.
(2)前記細分区画室の幅が約0.5ないし1.5イン
チ(1.27ないし3.81cm)である特許請求の範
囲第1項記載の電気脱イオン化装置。
2. The electrodeionization apparatus of claim 1, wherein the subcompartments have a width of about 0.5 to 1.5 inches (1.27 to 3.81 cm).
(3)前記細分区画室の厚さが約0.06ないし0.1
25インチ(0.152ないし0.318cm)である
特許請求の範囲第1項記載の電気脱イオン化装置。
(3) The thickness of the subdivision chamber is about 0.06 to 0.1.
The electrodeionization device of claim 1, wherein the electrodeionization device is 25 inches (0.152 to 0.318 cm).
(4)前記濃縮区画室内に前記第2液体の乱流を起こす
ための手段を備える特許請求の範囲第1、2または3項
記載の電気脱イオン化装置。
(4) An electrodeionization device according to claim 1, 2 or 3, further comprising means for creating turbulent flow of the second liquid within the concentration compartment.
(5)前記イオン交換組成物が、陰イオン交換樹脂ビー
ドおよび陽イオン交換樹脂ビードの混合物を含み、前記
イオン減少区画室内における陽イオン交換樹脂ビードに
対する陰イオン交換樹脂ビードの体積比が、約2.0な
いし0.5の間である特許請求の範囲第1、2または3
項記載の電気脱イオン化装置。
(5) the ion exchange composition comprises a mixture of anion exchange resin beads and cation exchange resin beads, wherein the volume ratio of anion exchange resin beads to cation exchange resin beads in the ion depletion compartment is about 2; Claims 1, 2 or 3 between .0 and 0.5.
Electrodeionization device as described in Section.
(6)複数の分離段階を含み、各段階が、第1の液体か
らイオンを受け入れるための第2の液体を前記濃縮区画
室に通すための手段と、前記陽極区画室内の陽極と前記
陰極区画室内の陰極間に電圧を印加するための手段と、
前記減少区画室から精製液体を回収するための手段とを
備えることを特徴とする、液体からイオンを除去するた
めの電気脱イオン化装置。
(6) a plurality of separation stages, each stage comprising means for passing a second liquid through the enrichment compartment for receiving ions from a first liquid; an anode in the anode compartment; and an anode in the anode compartment; means for applying a voltage between the cathodes in the chamber;
and means for recovering purified liquid from said depletion compartment.
(7)前記細分区画室の幅が約0.5ないし1.5イン
チ(1.27ないし3.81cm)である特許請求の範
囲第6項記載の電気脱イオン化装置。
7. The electrodeionization apparatus of claim 6, wherein the subcompartments have a width of about 0.5 to 1.5 inches (1.27 to 3.81 cm).
(8)前記細分区画室の厚さが約0.06ないし0.1
25インチ(0.152ないし0.318cm)である
特許請求の範囲第6項記載の電気脱イオン化装置。
(8) The thickness of the subdivision chamber is about 0.06 to 0.1.
7. The electrodeionization device of claim 6, which is 25 inches (0.152 to 0.318 cm).
(9)前記濃縮区画室内に前記第2液体の乱流を起こす
ための手段を備える特許請求の範囲第6、7または8項
記載の電気脱イオン化装置。
(9) The electrodeionization device of claim 6, 7 or 8, further comprising means for creating turbulent flow of the second liquid within the concentration compartment.
(10)イオン交換組成物が、陰イオン交換樹脂ビード
と陽イオン交換樹脂ビードの混合物を含み、前記減少区
画室内における陽イオン交換樹脂ビードに対する陰イオ
ン交換樹脂ビードの体積比が約2.0ないし0.5であ
る特許請求の範囲第項記載の電気脱イオン化装置。
(10) The ion exchange composition includes a mixture of anion exchange resin beads and cation exchange resin beads, and the volume ratio of anion exchange resin beads to cation exchange resin beads in the reduction compartment is about 2.0 to 2.0. 0.5, the electrodeionization device according to claim 1.
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