JPH08192164A - 脱イオン水製造装置 - Google Patents
脱イオン水製造装置Info
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- JPH08192164A JPH08192164A JP672295A JP672295A JPH08192164A JP H08192164 A JPH08192164 A JP H08192164A JP 672295 A JP672295 A JP 672295A JP 672295 A JP672295 A JP 672295A JP H08192164 A JPH08192164 A JP H08192164A
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- Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】高純度の脱イオン水を長期に渡って安定して製
造する。 【構成】陰極と陽極の間に陽イオン交換膜と陰イオン交
換膜とを交互に配列させた電気透析装置の脱塩室にイオ
ン交換体を収容した脱イオン水製造装置において、上記
陽イオン交換膜が、その少なくとも陽極側の表面層に弱
酸型の陽イオン交換基が存在する陽イオン交換膜である
脱イオン水製造装置。
造する。 【構成】陰極と陽極の間に陽イオン交換膜と陰イオン交
換膜とを交互に配列させた電気透析装置の脱塩室にイオ
ン交換体を収容した脱イオン水製造装置において、上記
陽イオン交換膜が、その少なくとも陽極側の表面層に弱
酸型の陽イオン交換基が存在する陽イオン交換膜である
脱イオン水製造装置。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気透析により脱イオ
ン水を製造する装置に関するものであり、さらに詳しく
は、イオン交換体とイオン交換膜を組み合せて脱イオン
水を製造する自己再生型電気透析脱イオン水製造装置に
関するものである。
ン水を製造する装置に関するものであり、さらに詳しく
は、イオン交換体とイオン交換膜を組み合せて脱イオン
水を製造する自己再生型電気透析脱イオン水製造装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】脱イオン水の製造方法としては、イオン
交換樹脂の充填床に被処理水を流し、不純物イオンをイ
オン交換樹脂に吸着させて除去し脱イオン水を得る方法
が一般的である。ここで吸着能力の低下したイオン交換
樹脂は、酸やアルカリを用いて再生する方法が採用され
ている。しかしながら、この方法においては再生に使用
した酸やアルカリの廃液が排出される問題があり、その
ため再生の必要のない脱イオン水製造方法が望まれてい
る。
交換樹脂の充填床に被処理水を流し、不純物イオンをイ
オン交換樹脂に吸着させて除去し脱イオン水を得る方法
が一般的である。ここで吸着能力の低下したイオン交換
樹脂は、酸やアルカリを用いて再生する方法が採用され
ている。しかしながら、この方法においては再生に使用
した酸やアルカリの廃液が排出される問題があり、その
ため再生の必要のない脱イオン水製造方法が望まれてい
る。
【０００３】このような観点から、近年イオン交換樹脂
とイオン交換膜を組み合せた自己再生型電気透析脱イオ
ン水製造方法が注目されている。この方法は、陰イオン
交換膜と陽イオン交換膜とを交互に配置した電気透析装
置の脱塩室に陰イオン交換体と陽イオン交換体の混合物
を入れ、この脱塩室に被処理水を流しながら電圧を印加
して電気透析を行うことにより脱イオン水を製造する方
法である。
とイオン交換膜を組み合せた自己再生型電気透析脱イオ
ン水製造方法が注目されている。この方法は、陰イオン
交換膜と陽イオン交換膜とを交互に配置した電気透析装
置の脱塩室に陰イオン交換体と陽イオン交換体の混合物
を入れ、この脱塩室に被処理水を流しながら電圧を印加
して電気透析を行うことにより脱イオン水を製造する方
法である。
【０００４】この方法に関して、脱塩室の幅と厚さを限
定する方法（特開昭６１−１０７９０６号公報）、脱塩
室に充填するイオン交換樹脂の径を均一にしたものを使
用する方法（特開平３−２０７４８７号公報）、被処理
水が最初に通過する部分に充填するイオン交換樹脂をア
ニオン交換樹脂にする方法（特開平４−７１６２４号公
報）、脱塩室に充填するイオン交換体をイオン交換樹脂
とイオン交換繊維の混合物とする方法（特開平５−２７
７３４４号公報）などが検討されている。しかし、水解
離によって生成する酸・アルカリによる再生が必ずしも
十分でなく、効率的な脱塩と再生が行われなくなり、得
られる水の純度の安定性に問題があった。
定する方法（特開昭６１−１０７９０６号公報）、脱塩
室に充填するイオン交換樹脂の径を均一にしたものを使
用する方法（特開平３−２０７４８７号公報）、被処理
水が最初に通過する部分に充填するイオン交換樹脂をア
ニオン交換樹脂にする方法（特開平４−７１６２４号公
報）、脱塩室に充填するイオン交換体をイオン交換樹脂
とイオン交換繊維の混合物とする方法（特開平５−２７
７３４４号公報）などが検討されている。しかし、水解
離によって生成する酸・アルカリによる再生が必ずしも
十分でなく、効率的な脱塩と再生が行われなくなり、得
られる水の純度の安定性に問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、イオン交換
体とイオン交換膜を組み合せた自己再生型電気透析脱イ
オン水製造方法において、長期間安定してて高純度の脱
イオン水を製造することを目的とする。
体とイオン交換膜を組み合せた自己再生型電気透析脱イ
オン水製造方法において、長期間安定してて高純度の脱
イオン水を製造することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、陰極と陽極の
間に陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とを交互に配列さ
せた電気透析装置の脱塩室にイオン交換体を収容した脱
イオン水製造装置において、上記陽イオン交換膜が、そ
の少なくとも陽極側の表面層に弱酸型の陽イオン交換基
が存在する陽イオン交換膜である脱イオン水製造装置を
提供するものである。
間に陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とを交互に配列さ
せた電気透析装置の脱塩室にイオン交換体を収容した脱
イオン水製造装置において、上記陽イオン交換膜が、そ
の少なくとも陽極側の表面層に弱酸型の陽イオン交換基
が存在する陽イオン交換膜である脱イオン水製造装置を
提供するものである。
【０００７】本発明における陽イオン交換膜は、好まし
くはポリオレフィン織布または不織布で補強されるが、
その全厚さは５０〜５００μｍ、なかでも８０〜３００
μｍが好ましい。脱イオン水製造装置では脱塩室に不純
物が入らないように脱塩室の圧力を濃縮室より高くする
が、厚さが５０μｍより薄いと膜強度が低下し差圧に耐
えられず、安定した性能が発現できない。また５００μ
ｍより厚いと膜抵抗が高くなり、脱塩が効率的に行われ
ない。膜厚が８０〜３００μｍであると、膜強度、膜抵
抗の点で優れ、更に処理水純度の安定したものが得られ
るので特に好ましい。
くはポリオレフィン織布または不織布で補強されるが、
その全厚さは５０〜５００μｍ、なかでも８０〜３００
μｍが好ましい。脱イオン水製造装置では脱塩室に不純
物が入らないように脱塩室の圧力を濃縮室より高くする
が、厚さが５０μｍより薄いと膜強度が低下し差圧に耐
えられず、安定した性能が発現できない。また５００μ
ｍより厚いと膜抵抗が高くなり、脱塩が効率的に行われ
ない。膜厚が８０〜３００μｍであると、膜強度、膜抵
抗の点で優れ、更に処理水純度の安定したものが得られ
るので特に好ましい。
【０００８】弱酸型の陽イオン交換基が存在する表面層
の厚さは、陽極側の表面から０．０５〜１００μｍが好
ましい。弱酸基のイオン交換基が存在する層の厚さが
０．０５μｍよりも薄いと水解離の効率が低下するおそ
れがあるので好ましくない。弱酸基のイオン交換基が存
在する層の厚さが１００μｍよりも厚いと膜抵抗が高く
なるおそれがあるので好ましくない。特に、膜厚が０．
１〜１０μｍである場合は、水解離効率や膜抵抗だけで
なく性能安定性にも優れるのでさらに好ましい。
の厚さは、陽極側の表面から０．０５〜１００μｍが好
ましい。弱酸基のイオン交換基が存在する層の厚さが
０．０５μｍよりも薄いと水解離の効率が低下するおそ
れがあるので好ましくない。弱酸基のイオン交換基が存
在する層の厚さが１００μｍよりも厚いと膜抵抗が高く
なるおそれがあるので好ましくない。特に、膜厚が０．
１〜１０μｍである場合は、水解離効率や膜抵抗だけで
なく性能安定性にも優れるのでさらに好ましい。
【０００９】陽イオン交換膜の総イオン交換容量は０．
５〜３ミリ当量／ｇ乾燥樹脂であることが好ましい。陽
イオン交換膜の総イオン交換容量が０．５ミリ当量／ｇ
乾燥樹脂未満の場合、膜抵抗が高くなるおそれがあるの
で好ましくない。陽イオン交換膜の総イオン交換容量が
３ミリ当量／ｇ乾燥樹脂を超える場合は、膜強度が低下
するおそれがあるので好ましくない。陽イオン交換膜の
総イオン交換容量が１〜２．５ミリ当量／ｇ乾燥樹脂で
ある場合は、さらに好ましい。
５〜３ミリ当量／ｇ乾燥樹脂であることが好ましい。陽
イオン交換膜の総イオン交換容量が０．５ミリ当量／ｇ
乾燥樹脂未満の場合、膜抵抗が高くなるおそれがあるの
で好ましくない。陽イオン交換膜の総イオン交換容量が
３ミリ当量／ｇ乾燥樹脂を超える場合は、膜強度が低下
するおそれがあるので好ましくない。陽イオン交換膜の
総イオン交換容量が１〜２．５ミリ当量／ｇ乾燥樹脂で
ある場合は、さらに好ましい。
【００１０】陽イオン交換膜は、弱酸型に加えて強酸型
の陽イオン交換基が存在することが好ましく、通常陽極
側の表面層以外の残余の陽イオン交換基は強酸型であ
る。弱酸型イオン交換基と強酸型イオン交換基の当量比
は、１／２０００〜１／１であることが好ましい。陽イ
オン交換膜の弱酸型イオン交換基と強酸型イオン交換基
の当量比が１／２０００未満の場合は、脱塩室中で水解
離が生ずる効率が悪くなるおそれがあるので好ましくな
い。弱酸型イオン交換基と強酸型イオン交換基の当量比
が１／１以上であると膜抵抗が高くなり好ましくない。
弱酸型イオン交換基と強酸型イオン交換基の当量比が１
／２００〜１／１０である場合は、さらに好ましい。
の陽イオン交換基が存在することが好ましく、通常陽極
側の表面層以外の残余の陽イオン交換基は強酸型であ
る。弱酸型イオン交換基と強酸型イオン交換基の当量比
は、１／２０００〜１／１であることが好ましい。陽イ
オン交換膜の弱酸型イオン交換基と強酸型イオン交換基
の当量比が１／２０００未満の場合は、脱塩室中で水解
離が生ずる効率が悪くなるおそれがあるので好ましくな
い。弱酸型イオン交換基と強酸型イオン交換基の当量比
が１／１以上であると膜抵抗が高くなり好ましくない。
弱酸型イオン交換基と強酸型イオン交換基の当量比が１
／２００〜１／１０である場合は、さらに好ましい。
【００１１】陽イオン交換膜は、スチレンまたはその誘
導体の重合体を母体とし、強酸型イオン交換基としてス
ルホン酸またはスルホン酸塩基を有するものが好まし
い。このような陽イオン交換膜は、耐薬品性、膜抵抗な
どに優れている。弱酸型の陽イオン交換基としては、カ
ルボン酸およびカルボン酸塩基、リン酸およびリン酸塩
基が挙げられるがこれに限定されるものではない。
導体の重合体を母体とし、強酸型イオン交換基としてス
ルホン酸またはスルホン酸塩基を有するものが好まし
い。このような陽イオン交換膜は、耐薬品性、膜抵抗な
どに優れている。弱酸型の陽イオン交換基としては、カ
ルボン酸およびカルボン酸塩基、リン酸およびリン酸塩
基が挙げられるがこれに限定されるものではない。
【００１２】強酸型イオン交換膜の表面に弱酸型の陽イ
オン交換基を導入する方法としては、強酸型陽イオン交
換膜に弱酸型イオン交換基を有するポリマー（以下弱酸
型ポリマーという）溶液または弱酸型イオン交換基の前
駆体を含有するポリマー（以下弱酸型前駆体ポリマーと
いう）溶液を吸着またはキャスト積層する方法、強酸型
陽イオン交換膜に弱酸型ポリマー膜または弱酸型前駆体
ポリマー膜を加熱積層する方法、強酸型陽イオン交換膜
に弱酸型ポリマー膜または弱酸型前駆体ポリマー膜を接
着剤により積層する方法などが挙げられる。
オン交換基を導入する方法としては、強酸型陽イオン交
換膜に弱酸型イオン交換基を有するポリマー（以下弱酸
型ポリマーという）溶液または弱酸型イオン交換基の前
駆体を含有するポリマー（以下弱酸型前駆体ポリマーと
いう）溶液を吸着またはキャスト積層する方法、強酸型
陽イオン交換膜に弱酸型ポリマー膜または弱酸型前駆体
ポリマー膜を加熱積層する方法、強酸型陽イオン交換膜
に弱酸型ポリマー膜または弱酸型前駆体ポリマー膜を接
着剤により積層する方法などが挙げられる。
【００１３】弱酸型ポリマー膜または弱酸型前駆体ポリ
マー膜としては、ポリアクリル酸およびその塩、ポリア
ルキルアクリレート、ポリヒドロキシエチルアクリレー
トなどのアクリル系ポリマー含有膜、ポリメタクリル酸
およびその塩、ポリアルキルメタクリレートなどのメタ
クリル系ポリマー含有膜、ポリアクリロニトリル含有膜
などが使用できる。弱酸型前駆体ポリマーは積層後、加
水分解処理により弱酸型陽イオン交換ポリマーに変換さ
せる。
マー膜としては、ポリアクリル酸およびその塩、ポリア
ルキルアクリレート、ポリヒドロキシエチルアクリレー
トなどのアクリル系ポリマー含有膜、ポリメタクリル酸
およびその塩、ポリアルキルメタクリレートなどのメタ
クリル系ポリマー含有膜、ポリアクリロニトリル含有膜
などが使用できる。弱酸型前駆体ポリマーは積層後、加
水分解処理により弱酸型陽イオン交換ポリマーに変換さ
せる。
【００１４】本発明の脱イオン水製造装置に用いる陰イ
オン交換膜には特に制限がなく、いずれのものも用いる
ことができる。陰イオン交換基はアルカリ性の環境下で
も使用できる強塩基型の陰イオン交換基、特には４級ア
ンモニウム塩基またはピリジニウム塩基が最も好ましく
用いられる。陰イオン交換膜の厚さは５〜５００μｍの
範囲で用いることができるが、膜強度および膜抵抗の面
から１．００〜３００μｍが好ましい。
オン交換膜には特に制限がなく、いずれのものも用いる
ことができる。陰イオン交換基はアルカリ性の環境下で
も使用できる強塩基型の陰イオン交換基、特には４級ア
ンモニウム塩基またはピリジニウム塩基が最も好ましく
用いられる。陰イオン交換膜の厚さは５〜５００μｍの
範囲で用いることができるが、膜強度および膜抵抗の面
から１．００〜３００μｍが好ましい。
【００１５】脱イオン水製造装置の脱塩室に充填するイ
オン交換体は、イオン交換樹脂、イオン交換繊維よりな
る織布や不織布、またはイオン交換基を有する多孔体、
イオン交換樹脂とイオン交換繊維の混合物などを用いる
ことができる。またこのイオン交換体は陽イオン交換
体、陰イオン交換体のいずれか一方でも用いることがで
き、好ましくは陽イオン交換体と陰イオン交換体の混合
物が用いられる。
オン交換体は、イオン交換樹脂、イオン交換繊維よりな
る織布や不織布、またはイオン交換基を有する多孔体、
イオン交換樹脂とイオン交換繊維の混合物などを用いる
ことができる。またこのイオン交換体は陽イオン交換
体、陰イオン交換体のいずれか一方でも用いることがで
き、好ましくは陽イオン交換体と陰イオン交換体の混合
物が用いられる。
【００１６】
【作用】本発明では、上記陽イオン交換膜が、その少な
くとも陽極側の表面層に弱酸型の陽イオン交換基が存在
するので、陽イオン交換膜の弱酸型イオン交換基とイオ
ン交換体中の陰イオン交換基との接点で、強酸型の陽イ
オン交換膜に比較して効率的に水解離が生じるものと考
えられる。またイオン交換体の寿命が向上するため脱イ
オン水製造装置の長期運転が可能となる。
くとも陽極側の表面層に弱酸型の陽イオン交換基が存在
するので、陽イオン交換膜の弱酸型イオン交換基とイオ
ン交換体中の陰イオン交換基との接点で、強酸型の陽イ
オン交換膜に比較して効率的に水解離が生じるものと考
えられる。またイオン交換体の寿命が向上するため脱イ
オン水製造装置の長期運転が可能となる。
【００１７】
【実施例】スチレン７２重量％、ジビニルベンゼン２０
重量％、ニトリルゴム８重量％に重合開始剤としてベン
ゾイルパーオキサイドを加えたモノマーシロップ溶液
を、塩化ビニルの織布に含浸した後、重合した。その後
９８重量％硫酸に６０℃で１６時間浸漬させ、強酸型の
陽イオン交換膜を得た。得られた強酸型陽イオン交換膜
に０．２％のブロックイソシアネート（武田薬品株式会
社製、商品名プロミネートＸＣ）を含有する５％ポリア
クリル酸水溶液をダイコートし、８０℃でキャスト製膜
後１２０℃でキュアした。得られた膜の厚さは２００μ
ｍであり、弱酸層の厚さは１μｍであった。また、得ら
れた膜の総イオン交換容量は２．１ミリ当量／ｇであ
り、また弱酸と強酸の当量比は１／２００であった。
重量％、ニトリルゴム８重量％に重合開始剤としてベン
ゾイルパーオキサイドを加えたモノマーシロップ溶液
を、塩化ビニルの織布に含浸した後、重合した。その後
９８重量％硫酸に６０℃で１６時間浸漬させ、強酸型の
陽イオン交換膜を得た。得られた強酸型陽イオン交換膜
に０．２％のブロックイソシアネート（武田薬品株式会
社製、商品名プロミネートＸＣ）を含有する５％ポリア
クリル酸水溶液をダイコートし、８０℃でキャスト製膜
後１２０℃でキュアした。得られた膜の厚さは２００μ
ｍであり、弱酸層の厚さは１μｍであった。また、得ら
れた膜の総イオン交換容量は２．１ミリ当量／ｇであ
り、また弱酸と強酸の当量比は１／２００であった。
【００１８】得られた陽イオン交換膜と陰イオン交換膜
（旭硝子株式会社製、商品名セレミオンＡＭＰ）を脱イ
オン水製造装置（有効膜面積５００ｃｍ2 ×５対）に取
り付け、脱塩室に再生型の強酸型イオン交換樹脂と強塩
基型イオン交換樹脂を４０／６０の割合で混合したもの
を充填し、５μＳ／ｃｍの水を供給してユニットセル当
たり４Ｖの電圧を印加して試験を行ったところ導電率
０．１μＳ／ｃｍの脱イオン水が１ヶ月安定して得られ
た。
（旭硝子株式会社製、商品名セレミオンＡＭＰ）を脱イ
オン水製造装置（有効膜面積５００ｃｍ2 ×５対）に取
り付け、脱塩室に再生型の強酸型イオン交換樹脂と強塩
基型イオン交換樹脂を４０／６０の割合で混合したもの
を充填し、５μＳ／ｃｍの水を供給してユニットセル当
たり４Ｖの電圧を印加して試験を行ったところ導電率
０．１μＳ／ｃｍの脱イオン水が１ヶ月安定して得られ
た。
【００１９】比較のために、全てのイオン交換基が強酸
型である陽イオン交換膜（旭硝子株式会社製、商品名セ
レミオンＣＭＶ）を用いて同様の試験を行ったところ導
電率０．２μＳ／ｃｍの脱イオン水しか得られず、また
安定した性能が得られなかった。
型である陽イオン交換膜（旭硝子株式会社製、商品名セ
レミオンＣＭＶ）を用いて同様の試験を行ったところ導
電率０．２μＳ／ｃｍの脱イオン水しか得られず、また
安定した性能が得られなかった。
【００２０】
【発明の効果】本発明では、高純度の脱イオン水を長期
に渡って安定して製造することができる。
に渡って安定して製造することができる。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０１Ｊ 43/00 Ｚ Ｃ０２Ｆ 1/42 Ａ
Claims (4)
- 【請求項１】陰極と陽極の間に陽イオン交換膜と陰イオ
ン交換膜とを交互に配列させた電気透析装置の脱塩室に
イオン交換体を収容した脱イオン水製造装置において、
上記陽イオン交換膜が、その少なくとも陽極側の表面層
に弱酸型の陽イオン交換基が存在する陽イオン交換膜で
ある脱イオン水製造装置。 - 【請求項２】弱酸型の陽イオン交換基が存在する表面層
の厚さが、陽極側の表面から０．０５〜１００μｍであ
り、残余の層に強酸型の陽イオン交換基が存在する請求
項１の脱イオン水製造装置。 - 【請求項３】陽イオン交換膜の総イオン交換容量が０．
５〜３ミリ当量／ｇ乾燥樹脂である請求項１または２の
脱イオン水製造装置。 - 【請求項４】陽イオン交換膜における弱酸型イオン交換
基と強酸型イオン交換基の存在当量比が１／２０００〜
１／１である請求項１〜３いずれか１の脱イオン水製造
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP672295A JPH08192164A (ja) | 1995-01-19 | 1995-01-19 | 脱イオン水製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP672295A JPH08192164A (ja) | 1995-01-19 | 1995-01-19 | 脱イオン水製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08192164A true JPH08192164A (ja) | 1996-07-30 |
Family
ID=11646158
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP672295A Pending JPH08192164A (ja) | 1995-01-19 | 1995-01-19 | 脱イオン水製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08192164A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113401988A (zh) * | 2020-03-16 | 2021-09-17 | 佛山市云米电器科技有限公司 | 一种分离装置及其水处理设备 |
-
1995
- 1995-01-19 JP JP672295A patent/JPH08192164A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113401988A (zh) * | 2020-03-16 | 2021-09-17 | 佛山市云米电器科技有限公司 | 一种分离装置及其水处理设备 |
| CN113401988B (zh) * | 2020-03-16 | 2024-03-15 | 广东栗子科技有限公司 | 一种分离装置及其水处理设备 |
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