JPH02122814A - 電気透析装置 - Google Patents

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〕 本発明は電気透析装置に係り、特に海水等の高濃度被処
理溶液を処理するに際し、高圧化、小型化するのに好適
な電気透析装置に関する。

〔従来の技術〕

電気透析装置は、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とを
スペーサを介して交互に多数配列して膜間に複数個の隔
室を形成し、その両端に電極を設け、直流の電流を印加
することによって、電解質溶液を希釈又は濃縮する構造
となっている。そして、電気透析装置には、大別して回
分処理方式と一過処理方式がある。

従来、電気透析装置の多くは、被処理溶液を希釈室と濃
縮室とにそれぞれ複数回循環させながら、一定量の被処
理溶液を補給し、同時に一定量ずつ処理液を電気透析装
置から抜き取る、所謂回分処理方式が採用されていた。

一方、−過処理方式は、電気透析装置内に被処理溶液を
１度通過させるのみで所定の希釈又は濃縮を行う方式で
あり、ポンプ動力が少ない、配管系が簡単でポンプ類、
タンク類の数が減少し装置がコンパクトになり、操作が
節易である利点を有する。

（発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、−過処理方式の電気透析装置では、海水
等の高濃度の被処理溶液の濃縮及び希釈については、配
慮されておらず、溶液の槽外への漏出又は槽内における
液の漏出が生じてショートバスにより被処理溶液の流路
が不安定となり、スケールの析出や性能の低下等の問題
が生じていた。

本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、海
水等の高濃度の被処理溶液に対しても一過処理方弐で効
率的、かつ安定に濃縮及び希釈を操作を行うことができ
る電気透析装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記した目的は、筒状の透析胴本体に矩形状の陽イオン
交換膜と陰イオン交換Ｉｌｌ、及び電極を胴本体の長手
方向に配置させ、陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜の
端部を接合することによって形成されて隣接する希釈室
又は濃縮室の一方を胴本体の内壁に解放し、大気圧以上
で操作される電気透析装置とすることによって達成され
る。

〔作用〕

海水等の高濃度の被処理溶液は、筒状の透析胴本体に配
置される矩形状の陽イオン交換膜と陰イオン交換膜によ
って形成される矩形状の濃縮室及び希釈室内を流動する
。これらの濃縮室及び希釈室は筒状の透析胴本体内に完
全に隔離されており、溶液の槽外への漏出及び槽内にお
ける漏出が防止される。

また、被処理溶液は、矩形状の濃縮室及び希釈室内を流
動し、流動状態が均一となり、スケール付着が生じにく
い。電気透析を大気圧以上で操作する際、希釈室又は濃
縮室の一方を胴本体の内壁に解放しているから、溶液の
圧力変動に対して透析槽が変形することがなくなる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の電気透析装置の一実施例を示し、透析
胴本体の径方向における断面図、第２図は第１図の一部
切欠要部斜視図である。

この電気透析装置においては、円筒状の透析胴本体１は
、胴材質として非電導性の強化プラスチックからなるか
又は胴内壁に合成樹脂やセラミンクス等の非電導性物質
からなる層を形成した構造からなる。

この透析胴本体１内には、その長手方向に沿って互いに
対向する状態で配置された陽極２及び陰極３を備えてい
る。これらの陽極２及び陰極３の間には、陰イオンを選
択的に透過する陰イオン交換膜４及び陽イオンを選択的
に透過する陽イオン交換膜５が透析胴本体１の長手方向
に沿って配置されている。また、これらのイオン交換膜
の間には、それぞれ網状のスペーサ６が配置されて陰イ
オン交換膜４及び陽イオン交換膜５が所定の間隔をおい
て透析胴本体ｌの長手方向に沿って並列した状態となっ
ている。

陰イオン交換膜４と陽イオン交換膜５は、それぞれの透
析胴本体１の内壁側に沿った端部を接合した接合部７が
形成され、これによって陰イオン交換膜４と陽イオン交
換膜５によって囲まれた断面略矩形状の濃縮室８と、こ
の濃縮室８に隣接する断面略矩形状からなり、その幅方
向両端部が透析胴本体１の内壁に解放された希釈室９が
設けられている。

そして、陽極２に近接して透析胴本体１の長手方向に沿
って陽極膜１０が設置され、この陽極１模ｌＯと陽極２
との間に陽極室１１が設けられている。また、陰極３に
近接して透析胴本体ｌの長手方向に沿って陰極膜１２が
設置され、この陰極膜１２と陰極３との間に陰極室１３
が設けられている。なお、図示していないが、陽極２及
び陰極３間に直流電流を印加するための直流電源が設置
され、各濃縮室８及び希釈室９からの濃縮水及び希釈水
を電気透析装置から取り出すための配管系が配設されて
いる。

次に上記のように構成される電気透析装置の作用につい
て説明する。

電気透析装置の透析胴本体１内には、電解質溶液（例え
ば、海水）である原水が供給される。このとき、陽極２
と陰極３との間に直流電流を印加すると、原水中の陽イ
オンは陰極室１３の方向に向かって移動し、逆に原水中
の陰イオンは陽極室１１の方向に向かって移動する。こ
のイオンの移動と、交互に配列された陰イオン交換膜４
と陽イオン交換膜５によって濃縮室８と希釈室９が多数
形成され、希釈室９を通過した原水が脱塩水となり、濃
縮室８を通過した原水が濃縮水となる。

この電気透析装置の陽極室１１、陰極室１３では、次の
反応が生じており、それぞれ塩素ガス、水素ガスが発生
する。

（陽極室）　２　ＣＱ−−Ｃ４２ｇ　＋２　ｅ−−−（
１）（陰極室）　２　Ｈ”　＋　　２　ｅ　−→Ｈｚ　
　　・＝・”（２）上記のような電気透析操作において
、濃縮室８及び希釈室９は、透析胴本体ｌの長手方向に
沿って断面略矩形状の配置されており、それぞれの室内
における流体流路は透析胴本体１の長手方向に沿って形
成されているため、被処理溶液の流路長さが長くなる。

被処理溶液の流路長さが長くなると、圧力損失が大きく
なるため、被処理溶液の圧力を高くする必要があるが、
所定の圧力とした場合にも、透析胴本体ｌは、円筒状の
耐圧構造からなるため、胴の肉厚を薄くできる。

また、陰極室１３では、第（２）式の反応によってｐＨ
が上昇し、陰極室１３近傍では、アルカリ土類金属塩及
びアルカリ土類水酸化物等の析出が生じやすい、しかし
ながら、陰極室１３、及びこれに近接する濃縮室８及び
希釈室９は、それぞれ断面略矩形状に形成されており、
これらの室内の流体は、透析胴本体１に対して一定の流
速を維持できる。このため、上記したアルカリ土類金属
塩及びアルカリ土類水酸化物等の析出が防止される。

次に、電気透析操作時、希釈室９はその全領域でほぼ同
じ圧力となっており、濃縮室８は、この希釈室９に包囲
された構造となっている。したがって、濃縮室８は、外
気との圧力差を保つために従来必要であった室枠が不要
となり、室枠等の間隙を介して生じやすい槽外及び槽内
における溶液の漏出の現象を回避することができる。同
時に希釈室９は、透析胴本体１の内壁に解放された構造
を有しており、したがって、透析胴本体ｌの内壁に対す
る溶液圧力は、はぼ均等であるから、溶液の圧力変動に
よる透析胴本体ｌの変形が防止される。

そして、透析胴本体１内における内部流体の水平方向流
または上昇流とすれば、前記した第（１）式及び第（２
）弐の反応によって発生する塩素ガス及び水素ガスを槽
外に抜き出すことが容易となる。

第３図は本発明の電気透析装置の他の実施例を示し、透
析胴本体の径方向における断面図である。

この電気透析装置は、透析胴本体１を径方向に２つに区
画するための隔壁１４が設置され、区画されたそれぞれ
の領域に第１図における構成部と同様な部材を備えてい
る。したがって、第３図において、第１図と同一構成部
材は第１図と同一符号で示し、構成上の説明は省略する
。

この電気透析装置では、第１図に示す実施例の効果の他
に透析胴本体１の長さを区画数に反比例して減少させる
ことができる。

本発明の電気透析装置は、第３図のように２つに区画す
る場合に限らず、必要に応じて透析胴本体１の径方向に
対して３つ以上に区画してもよい。

なお、−船釣には濃縮室溶液が希釈室溶液よりも電気伝
導性が高く、電極間に印加される直流電流は、濃縮室溶
液内を直線的に流れ易い。したがって、第１図及び第３
図に示す電気透析装置において、Ｉ縮室８をそれぞれ独
立した領域の構造とし、この濃縮室８を希釈室９が包囲
する構造となっているため、電極間に印加される直流電
流は、直線的に流れ易い利点があるが、独立した室を希
釈室としても差し支えない。また、複数個の透析胴本体
１を垂直方向に配置すれば、コンパクトな装置構造によ
り処理容量を増加させることができる。

また、上記した実施例では、透析胴本体を円筒状に形成
した例を示したが、透析胴本体は、完全に円筒に限らず
、略楕円状又は多角形状でもよいが、耐圧構造の面から
は、円筒状が最も好ましい。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、透析槽内における被処理
溶液の流路長さを長くして一過処理方式で処理すること
ができ、また、透析槽を筒状の胴本体により完全に隔離
した構造からなるので、高濃度の被処理溶液を処理する
際に被処理溶液の槽外及び槽内における漏出が防止され
、さらに筒状の胴本体の長手方向に透析槽が配置される
ため、被処理溶液の流動状態が均一となり、スケール付
着が防止され、効率的で安定的な電気透析を行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電気透析装置の一実施例を示す断面図
、第２図は第１図の一部切欠要部斜視ｌ第３図は本発明
の電気透析装置の他の実施例を断面図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）矩形状の陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とから
   なるイオン交換膜の少なくとも一対以上と、該イオン交
   換膜を挟持した状態で配置される陽極及び陰極と、をそ
   れぞれ筒状の透析胴本体の長手方向に沿って配置すると
   共に前記陽イオン交換膜と前記陰イオン交換膜のそれぞ
   れ胴本体内壁側に沿った端部を接合し、前記陽イオン交
   換膜と前記陰イオン交換膜によって形成されて隣接する
   希釈室又は濃縮室の一方を前記胴本体の内壁に解放し、
   大気圧以上で操作されることを特徴とする電気透析装置
   。
2. （２）前記透析胴本体が、円筒状に形成されていること
   を特徴とする請求項（１）記載の電気透析装置。
3. （３）前記透析胴本体内における流体の流れ方向を水平
   又は上方に傾斜するようにしたことを特徴とする請求項
   （１）記載の電気透析装置。
4. （４）前記透析胴本体が、その径方向に複数個に区画さ
   れていることを特徴とする請求項（１）記載の電気透析
   装置。