JPH03224688A - 純水の製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、純水の製造方法に関し、さらに詳しくは、イ
オン交換樹脂とイオン交換膜を用いて純水を得る方法の
改良に関する。

［従来の技術］ 今日、純水を製造する方法として、イオン交換樹脂の充
填床に被処理水を通水して純水を得、能力の減退したイ
オン交換樹脂は酸やアルカリの再生剤を用いて再生を行
った後、再び利用するイオン交換樹脂法が広く採用され
ている。

ところが、この方法によればイオン交換樹脂の再生操作
が煩雑であるばかりではなく、多量のアルカリ性及び酸
性の再生廃液が排出される欠点があるため、再生剤を使
用しない純水の製造方法が望まれていた。

このような要望に対して、近年イオン交換樹脂とイオン
交換膜を組合せた純水製造方法が注目されている。

すなわち、この方法はイオン交換樹脂自身が良電導体で
あることに注目し、イオン交換膜による電気透析の原理
を利用したものであり、陰イオン交換膜と陽イオン交換
膜とではさまれた電気透析装置の脱塩室にイオン交換樹
脂を充填して、これらの室に電圧を印加しながら被処理
水を流通させ純水を得るものである。その間被処理水中
の不純物イオンは再生形のイオン交換樹脂によりイオン
交換され、イオン交換樹脂が吸着した不純物イオンは電
気により脱離され脱離した不純物イオンはイオン交換膜
により分離され、イオン交換樹脂による吸着とイオン交
換樹脂の再生を同時に行いながら純水を製造する方法で
ある。このようにイオン交換膜を用いて純水を製造する
、いわゆる電気再生式純水製造方法によればイオン交換
樹脂の再生に酸やアルカリを用いる必要がなく、又、再
生操作も極めて簡便であり、極めて好都合な方法である
。

しかしながら、従来の電気再生式純水製造方法では、イ
オン交換膜にはさまれ、再生形の混合イオン交換樹脂が
充填された脱塩室に被処理水を流通している際に流量変
動や脱塩室に蓄積した懸濁物を系外に排出する際に、混
合状態にあるイオン交換樹脂が分離するおそれがあり、
安定した水質の純水が得られない欠点があった。

そのため特開昭Ｂｌ−１０７９０６では脱塩室を特定の
大きさに細分化することにより混合イオン交換樹脂の流
動化による層の乱れを防止する方法が提案されているが
、装置が複雑になり、保守管理が煩雑になる欠点を有し
ている。

更に、従来の電気再生式純水製造方法では、長時間運転
をつづけていると純水の水質が徐々に低下する傾向があ
った。

［発明が解決しようとする課Ｂ］ 本発明は比較的簡単な装置を用い、かつ、長時間運転を
続けても製品の水質が低下することがない電気再生式純
水製造方法を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記のような背景のもとに、本発明者は電気再生式純水
製造方法の安定化について検討を重ねた。その結果、特
定のイオン交換体を組合せて採用することにより電気再
生式純水の製造方法が効率良（行なえることを見い出し
、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は、陰極を備えた陰極室と陽極を備えた陽
極室の間に陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜を交互に
配列した電気透析装置の脱塩室に再生形の弱酸性陽イオ
ン交換体及び再生形の弱塩基性陰イオン交換体の混合体
を収容した後、該脱塩室に被処理水を流通させながら電
気透析を行うことにより純水を製造することを特徴とす
る純水の製造方法である。

本発明について更に詳細に説明すれば、本発明は弱形の
イオン交換体とイオン交換膜とを組合せて利用すること
により純水を製造する方法である。

本発明において使用されるイオン交換体としては再生形
の弱塩基性陰イオン交換体及び再生形の弱酸性陽イオン
交換体の混合体が用いられる。

本発明者は種々のイオン交換体の電気導伝率について検
討を加え、その結果、イオン交換体の混合体について下
記の表１に示すような評価を得た。

表 すなわち、従来の電気再生式純水製造方法では再生形の
弧形イオン交換体同志の混合体が採用されているため、
被処理水の通液の当初は高純度の純水が得られるが、通
液を長（つづけると次第に混合イオン交換体への負荷が
増大し、再生形に対する負荷形の割合が増大するにもか
かわらず、電気は主として再生形のイオン交換体に流れ
るために、負荷形のイオン交換体から不純物が電気透析
されず、十分な再生がなされないために処理水の水質が
徐々に低下する。

一方、本発明の再生形の弱形のイオン交換体同志の混合
イオン交換体を採用すれば、通液を続けて混合イオン交
換体の負荷形が増大し続けたとしても負荷形の方が電気
が通りやすいため、負荷形のイオン交換体の方が優先し
て再生され、混合イオン交換体の負荷形と再生形とを平
衡状態にすることができる。したがって、長時間通水し
てもあるいはその通液工程中に混合イオン交換体が流動
して層が乱れたとしても水質の安定した高純度の処理水
を連続して得ることができる知見を得た。

本発明の詳細を第１図によって説明する。

第１図は本発明で用いられる電気透析装置の縦断面略図
である。

電気透析装置は陽極板１、陰極板２が収容された陽極室
３及び陰極室４とその間に陰イオン交換Ｈ５、陽イオン
交換Ｍ６とが交互に配列され、脱塩室７、濃縮室８とに
より構成されている。

陽極室３及び陰極室４には電導性をもたせるように電解
質溶液が満されるようにしておく。

この電解質溶液の濃度は漸次低下していくので、常に一
定値を維持するのが好ましい。

その方法として、濃縮室８から排出される濃縮水の一部
を循環させるようにしておくとよい。

脱塩室７には再生形の弱酸性陽イオン交換体及び再生形
の弱塩基性陰イオン交換体の混合体が収納される。

上記のように構成された電気透析装置の脱塩室７及び濃
縮室８に被処理水を流通させながら直流電流を通ずると
、脱塩室７では被処理水中の不純物イオンがイオン交換
体により除去され、純水が製造されると共に、イオン交
換体に吸着した不純物イオンはイオン交換膜により電気
透析され濃縮室８に移動し、濃縮室８から濃縮水として
流出する。

本発明で採用される弱酸性陽イオン交換体は、三次元に
縮重合した高分子基体に交換基としてリン酸基、カルボ
ン酸基等の交換基を結合させたイオン交換体であって、
交換基の解離定数（ｐｋ）が２〜６の範囲にあるものか
適用される。

一方、弱塩基性陰イオン交換体は交換基として１級、２
級又は３級アミンを交換基として有するものであって、
その交換基の解離定数（ｐｋ）は７〜１３の範囲にある
ものが適用される。

本発明に採用される弱形のイオン交換体の具体例として
、弱酸性陽イオン交換樹脂ではアンバーライトＩＲｃ−
８４、ダウエックス０ＣＲ−２０、デュオライトＣＧ−
３、レバチットＧＮＰ−８０、イマックｚ−５、ダイヤ
イオンｖ−２０等があり、弱塩基性陰イオン交換樹脂と
して、アンバーライトＩＲＡ　９４、デュオライト３０
８、レバチットＭＰＥｉＯ，イマックＡ−２０、ダイヤ
イオンＷＡ−３０等がある。

上述のイオン交換樹脂を従来の方法により再生形にした
後イオン交換容量比で、弱酸性陽イオン交換樹脂：弱塩
基性陰イオン交換樹脂−２＝１〜１：２の割合に混合し
た後、それらを電気透析装置の脱塩室に収容する。

更に混合イオン交換体としては、弱酸性陽イオン交換繊
維と弱塩基性陰イオン交換繊維をフェルト布状に織った
イオン交換布、例えば、ニチビ製フェルト状イオン交換
繊維がある。

これらは、弱酸性陽イオン交換体と弱塩基性陰イオン交
換体の分離の心配が殆んどないので好都合である。

本発明に用いる電気透析装置は、陰極と陽極の電極間に
陽イオン交換膜と陰イオン交換膜が交互に配列された構
造であれば、公知の電気透析装置が特に制限されること
なく採用される。

例えば、陰極及び陽極間に陽イオン交換膜と陰イオン交
換膜をそれぞれ室枠を介して交互に配列し、これらの両
イオン交換膜と室枠によって脱塩室と濃縮室とを形成さ
せた構造よりなるフィルタープレス型やユニットセル型
等の電気透析装置である。かかる電気透析装置に用いる
膜数あるいは脱塩室及び濃縮室の流路間隔（膜間隔）等
は、被処理水の基量及び処理量により適宜選定される。

［実施例コ 以下、実施例によって、本発明を具体的に説明する。

実施例１ 第１図に示した電気透析装置を用いて純水の製造を行な
った。

図において、各脱塩室は縦３９０ｍｍ、横１８０１１１
％幅８ｍｍでその各脱塩室には再生形の弱酸性陽イオン
交換樹脂ダイヤイオンＷＫ２０１０Ｂｍｌと弱塩基性陰
イオン交換樹脂ダイヤイオンＷ　Ａ　３０３００　ｍｌ
を混合状態にして収納した。

一方、各濃縮室は縦３９０龍、横１３０ｍｍ、幅２鉗で
何も充填しなかった。

次に、純水にＮａＣ１を溶解して電気伝導度を２０μＳ
／■に調整し、これを被処理水とし、これらを上記の電
気透析装置の脱塩室に２８１　／　ｈｒ。

濃縮室に２０文／ｈｒ及び電極室に　１００５１／ｈｒ
で通水すると同時に電極室の電極板には直流４０Ｖを印
加し、脱塩室より流出する処理水の電気伝導度を測定し
た。その結果は第２図のようであった。

実施例２ 実施例１と同一の電気透析装置を用いて通水テストを行
なった。但し、脱塩室には弱酸性及び弱塩基性の両性イ
オン交換能を有するフェルト布状イオン交換繊維にチビ
株式会社製）を実施例１の混合イオン交換樹脂とほぼ同
等のイオン交換容量になるように収納した。

その他の条件は実施例１と同一条件で通水を行なった。

その結果は第２図のようであった。

比較例１ 実施例１で用いた電気透析装置の各脱塩室に完全再生さ
れた強酸性陽イオン交換樹脂ダイヤイオン５ＫＩＢ　１
０６ｍ１と完全再生された強塩基性陰イオン交換樹脂ダ
イヤイオン５ＡＩＯＡ　３００ｍ１を混合状態にして収
納した。

被処理水の水質、通水条件は実施例１と同一とした。

その結果は第２図に示すとおりであった。

【図面の簡単な説明】 第１図は電気透析装置の断面略図、 第２図は実施例１，２及び比較例における処理水電気伝
導度の経時変化を示すグラフである。 ｌ・・・陽極板、２・・・陰極板、３・・・陽極室、４
・・・陰極室、５・・・陰イオン交換膜、６・・・陽イ
オン交換膜、７・・・脱塩室、８・・・濃縮室。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）陰極を備えた陰極室と陽極を備えた陽極室の間に
   陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜を交互に配列した電
   気透析装置の脱塩室に再生形の弱酸性陽イオン交換体及
   び再生形の弱塩基性陰イオン交換体の混合体を収容した
   後、該脱塩室に被処理水を流通させながら電気透析を行
   うことにより純水を製造することを特徴とする純水の製
   造方法。
2. （２）再生形の弱酸性陽イオン交換体及び再生形の弱塩
   基性陰イオン交換体の混合体がフェルト布状に織られた
   イオン交換布であることを特徴とする請求項（１）記載
   の純水の製造方法。