JPH04227073A - 水精製装置および方法 - Google Patents

水精製装置および方法

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JPH04227073A JP3147285A JP14728591A JPH04227073A JP H04227073 A JPH04227073 A JP H04227073A JP 3147285 A JP3147285 A JP 3147285A JP 14728591 A JP14728591 A JP 14728591A JP H04227073 A JPH04227073 A JP H04227073A
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、イオン交換物質層と、
電圧を印加する陰極および陽極とを具備した、液体を入
れる容器で、液体から陽イオンおよび陰イオンを除去す
る装置および方法に関する。
【0002】
【従来の技術】液体に電場を作用させて液体中のイオン
、すなわち陽イオンまたは陰イオンを、相互に分離する
か/または極めて小部分を固体として沈澱させる方法お
よび装置が知られている。この液体をさらに電解工程に
導いて、時間当りの精製液量を増加するために、イオン
交換体に通すことが多い。この精製液量の増加は、液体
の流れを中断することなく、イオン交換工程を連続的に
行うことができる。
【0003】この電解的および化学的方法の原理を組み
合わせて実施する装置は、ドイツ特許出願P33412
42に記載されており、電気化学的方法で酸素を水溶液
から分離する。この特許出願において、液体の流れを、
空間的な広がりを有し通過できるイオン交換体に通す。 同時に液体の流れに、共軸的に配置された電極から放射
方向に広がって、液体の流れに共軸的に広がる電場を作
用させる。イオン交換工程において発生する酸素は導管
で排出する。
【0004】他の文献、たとえばドイツ特許出願P38
05813によれば、不純物を負荷したイオン交換物質
を装置から取り出すことなしに電解的、化学的または電
気化学的方法で再生することが知られている。このとき
イオン交換物質に、たとえばパルス交番電場またはイオ
ン化性化学薬品を作用させる。
【0005】これらのすべての方法および装置に共通な
ことは、沈澱した固形物質が液体の流れに残留すること
である。それ故、この物質が、その後の意図しない化学
的または電気化学的反応によって再び原の状態に戻って
、有害なまたは望まない作用を示すことを回避できない
。さらに、公知の装置では、陽イオンおよび陰イオンを
同一のイオン交換物質で減少させることができない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上記
技術の装置および方法を改良して、構造を簡素化かつ小
型化し、少ないエネルギー消費で作用効率を高め、効果
の確実性を高めることである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題は、本発明によ
って、陽極と陰極との間に、イオン交換物質層、このイ
オン交換物質層と陰極との間に、液体を満たす中空な空
間である処理室、および陰極と容器の壁との間に液体を
満たす外部室を有し、処理室と外部室とが液体を循環さ
せるように少なくとも両端において相互に連通している
装置によって解決することができる。
【0008】
【作用】この装置は、構成が簡単であり、高い作用度を
示す。そして僅少なエネルギー消費によって、陽イオン
も陰イオンも同一のイオン交換物質によって除去するこ
とができる。このイオン交換物質は損失することなく、
有機および無機の化合物、特に塩を原水から分離するこ
とができる。
【0009】pH値およびイオンが、循環によって拡散
し分配されるので、濃度の相違が緩和される。内部室お
よび外部室から流出する液体を混合し、および/または
これらの液体の1つまたは2つともを原水に混合して、
精製水のpH値を安定化させる。イオン交換物質、特に
樹脂の再生は発生する水素イオン濃度に依存する。系の
全圧力が上昇すると、再生に必要なイオンの分圧も上昇
する。これは特に装置を閉止したときにおきる。
【0010】従来技術では、陽イオンを分離するために
、陰イオンを吸着しない特定のイオン交換物質を使用す
ることが必要であるが、本発明の装置では、イオン交換
物質が陰イオンも陽イオンも減少させることができる。 逆滲透とは異なって、本発明の装置は、少ないエネルギ
ー消費で、しかも低い圧力で、原水に含まれる有機およ
び無機の化合物を分離することができる。
【0011】特に、外部室および/または処理室が下部
で沈澱室に連通することが有利である。これによって、
処理された水が、凝集物質を含まずに装置から流出する
ことができる。特に細長い陽極を軸の周りに配置し、イ
オン交換物質層、処理室、陰極および外部室を、陽極の
周りに外殻の形に配置することによって、作用度を高め
ることができる。
【0012】陽極を特に螺旋形として、孔またはスリッ
トをあけた内管の外側に配置することが有利である。さ
らにイオン交換物質層は、格子、布はくまたは網の片側
または両側を境界とすることが有利である。この装置は
、処理室と外部室とを隔壁、特に管によって分離し、そ
の内側に陰極を配置することによって作用状態を改良す
る。このとき隔壁は、たとえば孔またはスリットをあけ
た管とすることができる。
【0013】内管、イオン交換物質層、隔壁および/ま
たは容器の壁、さらに環形の中間室も、相互に共軸的に
配置することが有利である。壁、層および/または管の
長手方向の軸が垂直であるとき、装置内の流れが最適に
なる。
【0014】装置の上部および下部における水の排出を
同時に行って、異なるpH値を示す水を混合して排出す
るために、外部室の下部および上部にそれぞれ少なくと
も1つの導入孔をあけた排水導管を設けることが有利で
ある。
【0015】容器の導入導管および排出導管は多方弁に
取り付けることが極めて有利である。これによって特に
単一の制御ピストンを制御するだけで、すべての作用可
能性に応じて装置を簡単に制御することができる。
【0016】大量の原水を連続的に処理するには、交互
に稼動する二重または多重装置とすることによって達成
される。
【0017】本発明の装置を使用して、液体から陽イオ
ンおよび陰イオンを除去する方法は、水処理時期を中断
して、この間にイオン交換物質を再生し、かつ水の導入
導管および排出導管を閉止して沈澱室から沈澱を除去す
る。これによって作業状態を最適にすることができる。 それには、水処理時期の間、原水の一部または全部を外
部室および/または処理室に断続的に流入させることが
有利である。この作業状態では、作用度が低下して、処
理された水は強すぎる処理を受けることがなく、所望の
pH値を達成することができる。
【0018】本発明の実施態様を、図面を参照して以下
詳細に記載する。この装置は垂直な内管1を有し、この
管は開口、特にスリット2をあけ、陽極室3を囲む。内
管1は螺旋形の陽極4を外側に巻いて支持する。陽極4
に布はく5、特に濾材を被せて、この上に配置されたイ
オン交換物質層6が陽極室3の開口2を通り抜けないよ
うにする。イオン交換物質は特に小球形の樹脂であって
、鋼製格子7によって周りを囲まれている。格子7から
少し離れて合成物質からなる他の管8を共軸的に配置し
、その内側を陰極9が螺旋形に巻く。これによって管8
と陰極9とイオン交換物質層6との間に、断面が環形な
処理室10を形成し、これは上部および下部が開放され
ている。これらの部材1〜10は円筒形容器11のほぼ
中央にあって周りを囲まれ、管8は容器11の壁に対し
てほぼ等しい距離にある。
【0019】処理時期においては、陽極室3の内部に開
口する水導入管L1によって、原水が陽極室に流入し、
カルシウムをイオン交換物質6の樹脂中の水素イオンと
置換する。再生モードにおいては、水素イオンが陽極か
ら陰極に泳動して、樹脂中のカルシウムイオンを追い出
し、このイオンは陰極に泳動して、ここではpH値が高
いので凝集する。
【0020】第1の水導入管L1と第2の水導入管L2
が、容器11の上側から、この容器の上蓋12を貫いて
容器の下方に伸びて、容器のほぼ中央の領域において管
8の外部に開口する。さらに水排出管L3は、下方に伸
びて、容器の下部領域に開口し、上部領域に少なくとも
1つのより広い導入開口13を有する。上部領域に排気
管L4が開口し、沈澱排出管L5が最下部領域すなわち
沈澱室14に開口する。導管L2〜L5は、管8の周り
の外部室15すなわち貯水室を通して伸びている。
【0021】導管L1〜L5は蓋12を貫き、多方弁1
6に接続し、この弁は蓋12の上側に固定されている。 蓋の上側において多方弁16が、原水導入口20、水排
出口21、排気口22、沈澱排出口23および陽極室の
排気口24に連通している。多方弁16は、弁桿19に
複数の個別のピストン18を付した弁制御部17を有す
る。弁桿19の位置を多様に制御することによって、次
の装置の作用位置およびこれに伴なう作業態様を達成す
ることができる。弁制御部17の制御、およびこれによ
るピストン桿19の転位は、電子装置によって標準化さ
れ、かつ制御される電気的制御装置によって行うことが
有利である。
【0022】I.稼動位置(図2) 図2に示す稼動位置では、導管L2,L4およびL5を
閉止し、原水を導管L1から陽極室に導入し、処理され
た水を導管L3から排出する。
【0023】II.混合位置(図3) この位置では、導管L4およびL5を閉止し、原水を導
管L1およびL2を通して導入する。原水の一部分は陽
極室に入り、また一部分は外部室に達する。これによっ
て、処理の効果が低下して、水は強すぎる処理を受けな
いで排出される。
【0024】III.  最低処理位置(図4)この位
置では、導管L1,L4およびL5を閉止し、原水は導
管L2のみを通って、外部室15にのみ入り、できるか
ぎり最低の処理を達成する。処理された水は導管L3を
通って排出される。制御装置または標準装置によってこ
の装置を位置IからIII の間でさまざまに動かして
、処理の程度をチェックすることができる。
【0025】IV. 再生(図5) 導管L2,L3およびL5を閉止し、陽極と陰極の間に
等方向の電圧を印加する。イオン泳動によって水素イオ
ンは、イオン交換物質6に吸着されていた他の陽イオン
たとえばカルシウムを追い出し、外部室15および処理
室10においては、陽イオンおよび水酸イオンの濃度が
上昇するので、イオン交換物質の同時的再生、外部室お
よび処理室における水酸化物および炭酸塩の脱水、なら
びに沈澱室14におけるこれらの沈降を行う。陽極室3
においては、陰イオンの塩たとえば塩化物や硝酸塩など
が濃縮する。再生時期の間、並列に接続した装置によっ
て排水を連続的に行う。
【0026】V.洗浄(図6) 導管L3,L4およびL5を閉止し、導管L2によって
原水を導入し、導管L1によって陽極室3から水を排出
し、これによって望ましくない陽イオンを洗い流す。こ
の状態は数秒間のみ持続する。
【0027】VI. 沈澱排出(図7)導管L2,L3
およびL4を閉止し、導管L1を通して原水を導入し、
導管L5によって沈澱を排出する。この状態も数秒間の
み持続する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の装置の垂直断面図であり、上部に多方
弁を有し、内部に処理室を有する。処理室は斜視図で示
す。
【図2】稼動位置の多方弁の断面図である。
【図3】混合位置の多方弁の断面図である。
【図4】最低処理位置の多方弁の断面図である。
【図5】再生位置の多方弁の断面図である。
【図6】洗浄位置の多方弁の断面図である。
【図7】沈澱除去位置の多方弁の断面図である。
【符号の説明】
1…内管 2…開口 3…陽極室 4…陽極 5…布はく 6…イオン交換物質 7…格子 8…隔壁または管 9…陰極 10…処理室 L1,L2…水導入管 L3…水排出管 L4…排気管 L5…沈澱排出管 15…外部室 16…多方弁 17…弁制御部材 18…ピストン 19…弁桿

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  液体を入れる容器(11)内に、イオ
    ン交換物質層(6)と、電圧を印加する陰極(9)と陽
    極(4)とが配置されている、液体から陽イオンおよび
    陰イオンを除去する装置であって、陽極(4)と陰極(
    9)との間に、イオン交換物質層(6)、このイオン交
    換物質層(6)と陰極(9)との間に、液体を満たす中
    空な空間である処理室(10)、および陰極(9)と容
    器(11)の壁との間に、液体を満たす外部室(15)
    を有し、処理室(10)と外部室(15)とが液体を循
    環させるように少なくとも両端において相互に連通して
    いることを特徴とする装置。
  2. 【請求項2】  外部室(15)および/または処理室
    (10)が下部において沈澱室(14)に開口している
    請求項1記載の装置。
  3. 【請求項3】  特に細長い陽極(4)を軸の周りに配
    置し、イオン交換物質層(6)、処理室(10)、陰極
    (9)、および外部室(15)を、陽極(4)の周りに
    外殻の形で配置してある請求項1または2記載の装置。
  4. 【請求項4】  孔またはスリットをあけた内管(1)
    の外側に、陽極(4)、特に螺旋形の陽極を配置してあ
    る請求項1〜3のいずれかに記載の装置。
  5. 【請求項5】  イオン交換物質層(6)が格子、布は
    く、または網(5,7)の片側または両側を境界とする
    ように配置してある請求項1〜4のいずれかに記載の装
    置。
  6. 【請求項6】  処理室(10)と外部室(15)とが
    隔壁、特に管(8)によって分離され、この管の内側に
    陰極を配置してある請求項1〜5のいずれかに記載の装
    置。
  7. 【請求項7】  隔壁または管(8)に孔またはスリッ
    トをあけてある請求項6記載の装置。
  8. 【請求項8】  内管(1)、イオン交換物質層(6)
    、隔壁(8)、および/または容器の壁、環形の中間室
    (10,15)を相互に共軸的に配置してある請求項1
    〜7のいずれかに記載の装置。
  9. 【請求項9】  壁、層、および/または管の長手方向
    の軸が垂直である請求項1〜8のいずれかに記載の装置
  10. 【請求項10】  水導入管(L1)があり、陽極室(
    3)に開口している請求項1〜9のいずれかに記載の装
    置。
  11. 【請求項11】  水導入管(L2)があり、外部室(
    15)および/または処理室(10)に開口している請
    求項1〜10のいずれかに記載の装置。
  12. 【請求項12】  水排出管(L3)があり、外部室(
    15)の上部および下部においてそれぞれ少なくとも1
    つの流入口(13)を有する請求項1〜11のいずれか
    に記載の装置。
  13. 【請求項13】  容器(11)の導入管および排出管
    (L1〜L5)が多方弁(16)に接続されている請求
    項1〜12のいずれかに記載の装置。
  14. 【請求項14】  この装置が交互に稼動する二重また
    は多重装置である請求項1〜13のいずれかに記載の装
    置。
  15. 【請求項15】  螺旋形電極に磁気的に一定または交
    番の場を印加している請求項1〜14のいずれかに記載
    の装置。
  16. 【請求項16】  請求項1〜15のいずれかに記載の
    装置を使用して、液体から陽イオンおよび陰イオンを除
    去する方法であって、イオン交換物質(6)を再生し、
    かつ沈澱室(14)から沈澱を除去する間、水処理時期
    を中断するように、導入管および排出管(L1〜L5)
    を閉止することを特徴とする水精製方法。
  17. 【請求項17】  水処理時期の間、原水を部分的また
    は完全に外部室(15)および/または処理室(10)
    に断続的に流入させる請求項16記載の方法。
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