JPH10192717A - Porous ion exchanger and production of demineralized water - Google Patents

Porous ion exchanger and production of demineralized water

Info

Publication number
JPH10192717A
JPH10192717A JP9002380A JP238097A JPH10192717A JP H10192717 A JPH10192717 A JP H10192717A JP 9002380 A JP9002380 A JP 9002380A JP 238097 A JP238097 A JP 238097A JP H10192717 A JPH10192717 A JP H10192717A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ion exchanger
exchange resin
resin particles
ion
porous
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9002380A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Komatsu
健 小松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Glass Co Ltd filed Critical Asahi Glass Co Ltd
Priority to JP9002380A priority Critical patent/JPH10192717A/en
Publication of JPH10192717A publication Critical patent/JPH10192717A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124Water desalination

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance the mechanical strength of a porous ion exchanger obtd. by bonding ion exchange resin particles with a crosslinkable polymer by specifying the crosslinkable polymer content and crosslinking the polymer in the form of a mixture with the ion exchange resin particles. SOLUTION: When ion exchange resin particles are bonded with a crosslinkable polymer to obtain a porous ion exchanger for producing demineralized water by electrodialysis, the amt. of a thermoplastic polymer as the crosslinkable polymer is regulated to 0.5-20wt.% of the amt. of the exchanger and the polymer is crosslinked in the form of a mixture with the ion exchange resin particles. The void volume of open voids in the exchanger is regulated to 5-50vol.%. The resultant porous ion exchanger is used as an ion exchanger in the case where demineralized water is produced by supplying electric current while feeding water to be treated into the demineralization chamber of an electrodialytic apparatus with cation and anion exchange membranes between cathode and anode.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、液体透過性の多孔
質イオン交換体に関し、特には、電気透析により脱イオ
ン水を製造するためのイオン交換体に関する。
The present invention relates to a liquid-permeable porous ion exchanger, and more particularly to an ion exchanger for producing deionized water by electrodialysis.

【0002】[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、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るためイオン交
換樹脂の再生の必要がない脱イオン水製造方法が望まれ
ている。
2. Description of the Related Art As a method for producing deionized water, generally, a method is used in which water to be treated is flowed through a packed bed of an ion exchange resin, and impurity ions are adsorbed and removed by the ion exchange resin to obtain deionized water. . Here, a method of regenerating an ion-exchange resin having reduced adsorption capacity using an acid or an alkali is employed. However, in this method, there is a problem that an acid or alkali waste liquid used for regeneration is discharged, so that a method for producing deionized water that does not require regeneration of an ion exchange resin is desired.

【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。
[0003] From such a viewpoint, a self-regeneration type electrodialysis deionized water production method using an ion exchange resin and an ion exchange membrane in recent years has attracted attention. In this method, a mixture of an anion exchanger and a cation exchanger is placed in a desalting chamber of an electrodialysis apparatus in which an anion exchange membrane and a cation exchange membrane are alternately arranged, and water to be treated is placed in the desalting chamber. This is a method for producing deionized water by applying voltage while flowing and performing electrodialysis.

【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)や脱塩室に充
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)、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)、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5−277344)などが検
討されている。
[0004] Regarding this method, a method for limiting the width and thickness of the desalting chamber (Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-107906) and a method using a uniform ion exchange resin filled in the desalting chamber (particularly, Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 3-207487), a method of converting an ion exchange resin to be filled in a portion through which water to be treated first passes into an anion exchange resin (Japanese Patent Laid-Open No. 4-71624). A method of preparing a mixture of ion-exchange fibers (JP-A-5-277344) and the like have been studied.

【0005】しかし、イオン交換体である架橋イオン交
換樹脂が固定化されていないため、使用中に同符号のイ
オン交換体が凝集したり、水流によりイオン交換樹脂の
粒子又は繊維が破砕し、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。
However, since the ion-exchanger cross-linked ion-exchange resin is not immobilized, the ion-exchanger of the same sign agglomerates during use, or particles or fibers of the ion-exchange resin are crushed by a water flow, resulting in an increase in efficiency. Desalination and regeneration are no longer performed, and there is a problem in the stability of the purity of the obtained water.

【0006】これらの欠点を補う方法として、ポリエチ
レンやポリプロピレン等の不織布に放射線グラフトを行
ってイオン交換基を導入する方法(特開平5−6472
6、特開平5−131120)、イオン交換ポリマーと
補強材ポリマーを海島構造の複合繊維形態とした後シー
ト状に成形したもの(特開平6−79268)が提案さ
れている。
As a method of compensating for these disadvantages, a method of introducing ion-exchange groups by performing radiation grafting on a non-woven fabric such as polyethylene or polypropylene (Japanese Patent Laid-Open No. 5-6472).
6, Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-131120), and a sheet formed by combining an ion-exchange polymer and a reinforcing polymer into a sea-island composite fiber (Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-79268).

【0007】これらの方法では、イオン交換体が固定化
されているが、放射線を使用する必要がある、複合繊維
を作製する工程が複雑である、機械的強度が必ずしも充
分でないなどの欠点があった。
[0007] In these methods, the ion exchanger is immobilized, but it has disadvantages such as the need to use radiation, the complicated process of producing composite fibers, and the insufficient mechanical strength. Was.

【0008】[0008]

【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わせた自己再生型電気透析脱
イオン水製造方法において、放射線の使用などの複雑な
工程によらず固定化され、かつ充分な強度を有するイオ
ン交換体を作製し、安定して高純度の脱イオン水を製造
することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a self-regenerating electrodialysis method for producing deionized water using a combination of an ion exchanger and an ion exchange membrane, which is immobilized regardless of complicated steps such as the use of radiation. An object of the present invention is to produce an ion exchanger having sufficient strength and to stably produce high-purity deionized water.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、架橋性ポリマ
ーを用いてイオン交換樹脂粒子が結合された多孔質イオ
ン交換体であって、架橋性ポリマーが多孔質イオン交換
体中に0.5〜20重量%含まれており、架橋性ポリマ
ーがイオン交換樹脂粒子と混合された状態で架橋されて
なる多孔質イオン交換体を提供する。
The present invention relates to a porous ion exchanger in which ion exchange resin particles are bonded using a crosslinkable polymer, wherein the crosslinkable polymer is contained in the porous ion exchanger in an amount of 0.5%. The present invention provides a porous ion exchanger which is contained in an amount of about 20% by weight and is crosslinked in a state where a crosslinkable polymer is mixed with ion exchange resin particles.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】イオン交換樹脂粒子の材質は、特
に限定されず種々のイオン交換樹脂を使用できる。具体
的には、スチレン−ジビニルベンゼン系共重合体にイオ
ン交換基を導入したものが好適である。イオン交換基と
しては、イオン交換性と化学的安定性の観点から、陽イ
オン交換基は強酸であるスルホン酸型が好ましく、陰イ
オン交換基は強塩基である4級アンモニウム塩型又はピ
リジニウム塩型が好ましい。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The material of the ion exchange resin particles is not particularly limited, and various ion exchange resins can be used. Specifically, those obtained by introducing an ion exchange group into a styrene-divinylbenzene copolymer are preferred. As the ion exchange group, from the viewpoint of ion exchangeability and chemical stability, the cation exchange group is preferably a sulfonic acid type which is a strong acid, and the anion exchange group is a quaternary ammonium salt type or a pyridinium salt type which is a strong base. Is preferred.

【0011】イオン交換樹脂粒子のイオン交換容量は、
0.5〜7ミリ当量/g乾燥樹脂が好ましい。イオン交
換容量が0.5ミリ当量/g乾燥樹脂より小さい場合
は、イオン交換性能が不足して、電気透析室の脱塩室に
多孔質イオン交換体を配置した際に、イオンの吸着、脱
塩が充分に行われず脱イオン水純度が低下する可能性が
あるので好ましくない。イオン交換容量が7ミリ当量/
g乾燥樹脂より大きい場合は、イオン交換樹脂自体の安
定性が損なわれる可能性があるので好ましくない。ま
た、イオン交換容量が1〜5ミリ当量/g乾燥樹脂であ
る場合は、性能安定性に優れ、かつ脱イオン水純度の高
いものが得られるので特に好ましい。
The ion exchange capacity of the ion exchange resin particles is as follows:
0.5 to 7 meq / g dry resin is preferred. When the ion exchange capacity is smaller than 0.5 meq / g dry resin, the ion exchange performance is insufficient, and when the porous ion exchanger is disposed in the desalting chamber of the electrodialysis chamber, the adsorption and desorption of ions are performed. It is not preferable because the salt is not sufficiently formed and the purity of deionized water may decrease. Ion exchange capacity is 7 meq /
g If the resin is larger than the dry resin, the stability of the ion exchange resin itself may be impaired, which is not preferable. Further, when the ion exchange capacity is 1 to 5 meq / g dry resin, a resin having excellent performance stability and high purity of deionized water is obtained, which is particularly preferable.

【0012】イオン交換樹脂粒子の粒径は、50〜10
00μm、特には300〜600μmの範囲にあること
が好ましい。粒径が50μmよりも小さい場合は、多孔
質イオン交換体の空孔が小さくなり水透過性が低下する
おそれがあるので好ましくない。粒径が1000μmよ
り大きい場合は、イオン交換体の表面積が不足し、イオ
ン交換の処理効率が低下するおそれがあるので好ましく
ない。イオン交換樹脂粒子としては、上記粒径の範囲に
なるように合成したものや、上記粒径の範囲になるよう
に粉砕したものを使用できる。
The particle size of the ion exchange resin particles is 50 to 10
It is preferably in the range of 00 μm, particularly 300 to 600 μm. When the particle size is smaller than 50 μm, the pores of the porous ion exchanger become small, and water permeability may be reduced, which is not preferable. If the particle size is larger than 1000 μm, the surface area of the ion exchanger becomes insufficient, and the processing efficiency of ion exchange may decrease, such being undesirable. As the ion-exchange resin particles, those synthesized so as to have the above-mentioned particle size range or those crushed so as to have the above-mentioned particle size range can be used.

【0013】イオン交換樹脂粒子の形状は、特に制限は
ないが、球状の場合は水透過性に優れるので好ましい。
The shape of the ion-exchange resin particles is not particularly limited, but a spherical shape is preferable because of excellent water permeability.

【0014】多孔質イオン交換体の空隙率は、液体の通
過に関与する外部に開放した空隙の空隙率が5〜50容
量%であることが好ましい。上記空隙率が5容量%より
小さいと液体の流量が減少し、圧損が大きくなるので好
ましくない。上記空隙率が50容量%より大きいと、多
孔質イオン交換体の機械的強度が低下して取り扱いが困
難になるおそれがあるので好ましくない。上記空隙率が
10〜40%である場合は、通水性も良好で、脱塩性能
も優れ、純度の高い脱イオン水が得られるので特に好ま
しい。なお、上記空隙率において、多孔質イオン交換体
を液体の流路中に配置した場合に実際に液体と接触する
ことのない空隙は、外部に開放した空隙とみなさない。
As for the porosity of the porous ion exchanger, the porosity of the voids open to the outside involved in the passage of the liquid is preferably 5 to 50% by volume. If the porosity is less than 5% by volume, the flow rate of the liquid decreases and the pressure loss increases, which is not preferable. If the porosity is larger than 50% by volume, the mechanical strength of the porous ion exchanger may be reduced, and handling may be difficult. When the porosity is 10 to 40%, the water permeability is good, the desalination performance is excellent, and high-purity deionized water is obtained. In the above porosity, voids that do not actually come into contact with the liquid when the porous ion exchanger is disposed in the flow path of the liquid are not regarded as voids open to the outside.

【0015】本発明の多孔質イオン交換体においては、
架橋性ポリマーにより結合したことにより、イオン交換
樹脂粒子どうしの接触が良好になるが、一方ではイオン
交換樹脂粒子間に架橋性ポリマーが存在することにより
接触が損なわれる可能性がある。したがって、電気透析
装置の脱塩室に配置する目的では、多孔質イオン交換体
は電気抵抗が低いことが好ましい。
[0015] In the porous ion exchanger of the present invention,
Although the contact between the ion-exchange resin particles is improved by bonding with the cross-linkable polymer, the contact may be impaired by the presence of the cross-linkable polymer between the ion-exchange resin particles. Therefore, for the purpose of disposing the porous ion exchanger in the desalting chamber of the electrodialysis device, it is preferable that the porous ion exchanger has low electric resistance.

【0016】多孔質イオン交換体を、電気透析装置に配
置した場合の比抵抗は、その多孔質イオン交換体に含ま
れるイオン交換樹脂粒子を、架橋性ポリマーなしで同じ
装置の脱塩室に充填して測定した比抵抗の2倍以下の値
であることが好ましい。比抵抗が2倍より大きいと、運
転する際の電圧が高くなり、ランニングコストが高くな
るので好ましくない。このようにして測定した多孔質イ
オン交換体の比抵抗が、樹脂粒子についてのそれよりも
低い場合は特に好ましい。
When the porous ion exchanger is placed in an electrodialysis apparatus, the specific resistance is determined by filling the ion exchange resin particles contained in the porous ion exchanger into a desalting chamber of the same apparatus without a crosslinkable polymer. It is preferable that the value is not more than twice the specific resistance measured by the above method. If the specific resistance is more than twice, the voltage at the time of operation increases and the running cost increases, which is not preferable. It is particularly preferable that the specific resistance of the porous ion exchanger measured in this way is lower than that of the resin particles.

【0017】多孔質イオン交換体は、陽イオン交換樹脂
粒子のみを含むもの、陰イオン交換樹脂粒子のみを含む
もの、陽イオン交換樹脂粒子と陰イオン交換樹脂粒子の
混合物を含むもののいずれでもよい。
The porous ion exchanger may be one containing only cation exchange resin particles, one containing only anion exchange resin particles, or one containing a mixture of cation exchange resin particles and anion exchange resin particles.

【0018】陽イオン交換樹脂粒子と陰イオン交換樹脂
粒子を含むものの場合、それらが均一に混合されたもの
だけでなく、陽イオン交換樹脂粒子のみを含む部分と陰
イオン交換樹脂粒子のみを含む部分にわかれ、海島構
造、又は、層状の層分離構造を有するものも使用でき
る。
In the case of containing cation-exchange resin particles and anion-exchange resin particles, not only those obtained by uniformly mixing them but also a portion containing only cation-exchange resin particles and a portion containing only anion-exchange resin particles In addition, those having a sea-island structure or a layered layer separation structure can also be used.

【0019】電気透析装置の脱塩室に配置して使用する
場合には、陽イオン交換樹脂粒子と陰イオン交換樹脂粒
子の混合物を含むものが好ましい。脱塩室全体で使用す
る陽イオン交換樹脂粒子と陰イオン交換樹脂粒子の比率
は、総イオン交換容量比で陽イオン交換樹脂粒子/陰イ
オン交換樹脂粒子=30/70〜60/40であること
が好ましい。総イオン交換容量比がこの範囲外であると
処理水純度が低下してしまうおそれがある。
When the electrodialysis apparatus is used by placing it in a desalting chamber, it is preferable to use a mixture containing a mixture of cation exchange resin particles and anion exchange resin particles. The ratio of the cation exchange resin particles to the anion exchange resin particles used in the entire desalting chamber should be cation exchange resin particles / anion exchange resin particles = 30/70 to 60/40 in total ion exchange capacity ratio. Is preferred. If the total ion exchange capacity ratio is out of this range, the purity of the treated water may be reduced.

【0020】多孔質イオン交換体の水透過性は、圧力
0.35kg・cm-2において10kg・cm-1・h-1
以上であることが好ましい。10kg・cm-1・h-1
上より小さいと、流路中に本多孔質イオン交換体を配置
して用いる場合の流路抵抗が大きくなり、処理水量が減
少するか、又は運転に高い圧力が必要となるので好まし
くない。水透過性が100kg・cm-1・h-1以上であ
る場合は特に好ましい。水透過性は高いほど好ましい
が、水透過性の高いものを作るために空隙の大きなもの
を作ると、イオン交換性能や機械的強度が低下するおそ
れが生じるので実質的上限は10000kg・cm-1
-1程度である。
The water permeability of the porous ion exchanger is 10 kg · cm −1 · h −1 at a pressure of 0.35 kg · cm −2 .
It is preferable that it is above. When it is smaller than 10 kg · cm −1 · h −1 or more, the flow path resistance when the porous ion exchanger is used in the flow path is increased, and the amount of treated water is reduced or the operation is performed under a high pressure. Is not preferred. It is particularly preferable that the water permeability is 100 kg · cm −1 · h −1 or more. The higher the water permeability is, the more preferable. However, if a material having a large void is formed in order to produce a material having a high water permeability, the ion exchange performance and the mechanical strength may be reduced. Therefore, the substantial upper limit is 10,000 kg · cm −1.
h -1 .

【0021】なお、上記水透過性は、互いに平行な二つ
の底面を有する柱状体(たとえば角柱又は円柱)の試料
を作製し、側面から水が漏れ出ないようにして一方の底
面から0.35kg・cm-2の圧力で水を導入し、他方
の底面から流出する水の量を測定して求める。このとき
底面の面積をA(cm2 )、柱状体の高さ、すなわち底
面間の間隔をL(cm)、1時間あたりの水の透過量を
W(kg・h-1)としたとき、水透過性はWL/A(k
g・cm-1・h-1)で表される。A及びLは任意に定め
うるが、Aは1〜1000cm2 程度、Lは1〜100
cm程度で測定するのが好ましい。
The water permeability is determined by preparing a sample of a columnar body (for example, a prism or a cylinder) having two bottom surfaces parallel to each other, and preventing water from leaking from the side surface to 0.35 kg from one bottom surface. -Water is introduced at a pressure of cm -2 and the amount of water flowing out from the other bottom surface is measured and determined. At this time, assuming that the area of the bottom surface is A (cm 2 ), the height of the columnar body, that is, the interval between the bottom surfaces is L (cm), and the amount of permeated water per hour is W (kg · h −1 ), Water permeability is WL / A (k
g · cm −1 · h -1 ). A and L can be arbitrarily determined, but A is about 1 to 1000 cm 2 and L is 1 to 100.
It is preferable to measure in about cm.

【0022】架橋性ポリマーの使用量は、多孔質イオン
交換体の0.5〜20重量%であり、特には1〜7重量
%であることが好ましい。使用量が0.5重量%より小
さい場合は、多孔質イオン交換体の機械的強度が低下
し、取り扱いが困難になるので好ましくない。使用量が
20重量%より大きいと、イオン交換樹脂粒子表面を架
橋性ポリマーが被覆するため吸着性が低下し、また空隙
率が低下するため水透過性が低下するので好ましくな
い。
The amount of the crosslinkable polymer used is 0.5 to 20% by weight of the porous ion exchanger, particularly preferably 1 to 7% by weight. If the amount is less than 0.5% by weight, the mechanical strength of the porous ion exchanger is reduced, and handling becomes difficult, which is not preferable. If the use amount is more than 20% by weight, the surface of the ion-exchange resin particles is coated with a crosslinkable polymer, so that the adsorptivity decreases, and the porosity decreases.

【0023】本発明においては、多孔質イオン交換体の
機械的強度を大きくするため、多孔質イオン交換体を成
形時又は成形後架橋することが可能な、架橋性ポリマー
を使用する。
In the present invention, in order to increase the mechanical strength of the porous ion exchanger, a crosslinkable polymer which can be crosslinked at the time of molding or after molding is used.

【0024】上記架橋性ポリマーは、特に限定されない
が、架橋性部位として不飽和二重結合を有するものが好
ましい。該不飽和二重結合は架橋性ポリマーの主鎖又は
側鎖に含まれうる。また、架橋性ポリマーは成形を容易
に行うためには熱可塑性であることが好ましい。一方、
イオン交換基の耐熱性という観点からは、イオン交換体
の成形温度は低い方が好ましいため、架橋性ポリマーは
常温で液体であるものが好ましい。
The crosslinkable polymer is not particularly limited, but preferably has an unsaturated double bond as a crosslinkable site. The unsaturated double bond may be included in the main chain or side chain of the crosslinkable polymer. In addition, the crosslinkable polymer is preferably thermoplastic in order to facilitate molding. on the other hand,
From the viewpoint of the heat resistance of the ion-exchange group, it is preferable that the molding temperature of the ion exchanger is low. Therefore, the crosslinkable polymer is preferably liquid at room temperature.

【0025】好ましい架橋性ポリマーとしては、具体的
には1,2−ポリブタジエン、1,4−ポリブタジエ
ン、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体(EPD
M)、天然ゴム、ブチルゴム、ポリイソプレン、ポリク
ロロプレン、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリルゴム
などがあげられる。
As preferred crosslinkable polymers, specifically, 1,2-polybutadiene, 1,4-polybutadiene, ethylene-propylene-diene copolymer (EPD)
M), natural rubber, butyl rubber, polyisoprene, polychloroprene, styrene-butadiene rubber, nitrile rubber and the like.

【0026】なかでも1,2−ポリブタジエンは軟化温
度が低く、成形温度が低くできるので特に好ましい。ま
た、1,2−ポリブタジエンはその他の二重結合を有す
るポリマーよりも架橋効率が高く、機械的強度を大きく
できるので好ましい。
Among them, 1,2-polybutadiene is particularly preferable because it has a low softening temperature and a low molding temperature. In addition, 1,2-polybutadiene is preferable because it has higher crosslinking efficiency and higher mechanical strength than other polymers having a double bond.

【0027】本発明の多孔質イオン交換体の製造方法と
しては、次のような方法が好ましい。すなわち、イオン
交換樹脂粒子と架橋性ポリマーを加熱混練した後平板プ
レス等の熱成形によりシート状とする方法、架橋性ポリ
マー溶液をイオン交換樹脂粒子表面に塗布して溶媒を除
去した後平板プレス等の熱成形によりシート状とする方
法、架橋性ポリマーと造孔剤とイオン交換樹脂粒子を加
熱混合成形後造孔剤を抽出する方法、造孔剤を分散した
架橋性ポリマー溶液を、イオン交換樹脂粒子表面に塗布
して硬化させた後造孔剤を抽出する方法などである。
As a method for producing the porous ion exchanger of the present invention, the following method is preferred. That is, a method in which the ion-exchange resin particles and the cross-linkable polymer are heated and kneaded, and then formed into a sheet by thermoforming such as a flat plate press, or a flat plate press after applying the cross-linkable polymer solution to the surface of the ion-exchange resin particles and removing the solvent. A method of forming a sheet by thermoforming, a method of mixing a crosslinkable polymer, a pore-forming agent, and an ion-exchange resin particle by heating and extracting the pore-forming agent; A method of extracting the pore-forming agent after coating and curing the surface of the particles, and the like.

【0028】このうちイオン交換樹脂粒子と架橋性ポリ
マーを加熱混練した後平板プレス等の熱成形によりシー
ト状とする方法、架橋性ポリマーと造孔剤とイオン交換
樹脂粒子を加熱混合成形後造孔剤を抽出する方法は、成
形加工性や得られる多孔質イオン交換体の比抵抗などの
観点から特に好ましい。上記架橋性ポリマーの熱成形温
度は特に制限はないが、イオン交換樹脂粒子の耐熱性の
観点から120〜180℃が好ましい。
Among them, a method in which the ion-exchange resin particles and the crosslinkable polymer are heated and kneaded, and then formed into a sheet by thermoforming such as a flat plate press, etc .; The method of extracting the agent is particularly preferable from the viewpoint of the moldability and the specific resistance of the obtained porous ion exchanger. The thermoforming temperature of the crosslinkable polymer is not particularly limited, but is preferably from 120 to 180 ° C from the viewpoint of the heat resistance of the ion exchange resin particles.

【0029】また、造孔剤を用いる場合には、架橋性ポ
リマー重量に対して5〜40重量%の造孔剤を添加して
使用するのが好ましい。造孔剤の種類は特に制限はな
く、後で溶媒で抽出できるものであれば使用でき、ポリ
ビニルアルコールやポリエステル等のポリマー粉末は特
に好ましい。
When a pore-forming agent is used, it is preferable to add 5 to 40% by weight of the pore-forming agent based on the weight of the crosslinkable polymer. The type of pore-forming agent is not particularly limited, and any pore-forming agent can be used as long as it can be extracted later with a solvent. Polymer powders such as polyvinyl alcohol and polyester are particularly preferable.

【0030】本発明においては、架橋性ポリマーをイオ
ン交換樹脂粒子と混合された状態で架橋させることによ
り目的の多孔質イオン交換体が得られる。このとき主と
して架橋性ポリマーどうしが架橋していると考えられる
が、一部ではイオン交換樹脂粒子と架橋性ポリマーが架
橋している可能性もあると考えられる。
In the present invention, the desired porous ion exchanger can be obtained by crosslinking the crosslinkable polymer in a state of being mixed with the ion exchange resin particles. At this time, it is considered that the crosslinkable polymers are mainly crosslinked with each other, but it is considered that the ion exchange resin particles and the crosslinkable polymer may be partially crosslinked.

【0031】上記架橋性ポリマーの架橋方法としては特
に限定されず従来の方法が使用でき、架橋部位が不飽和
二重結合である場合には、加熱による架橋や、光や放射
線照射による架橋が可能である。架橋は多孔質イオン交
換体の熱成形と同時又は成形後に行われる。
The method for crosslinking the crosslinkable polymer is not particularly limited, and conventional methods can be used. When the crosslinking site is an unsaturated double bond, crosslinking by heating or crosslinking by irradiation with light or radiation is possible. It is. Crosslinking is performed simultaneously with or after the thermoforming of the porous ion exchanger.

【0032】また、架橋性ポリマーを架橋させるために
別の架橋剤を添加してもよい。たとえば架橋部位が不飽
和二重結合である場合は、架橋剤として過酸化ベンゾイ
ルなどの有機過酸化物やアゾイソブチロニトリルなどの
アゾ系有機化合物などを使用できる。なかでも有機過酸
化物であるt−ブチルヒドロペルオキシドやt−ヘキシ
ルヒドロペルオキシドなどは加熱混練時に架橋せず、成
形時に架橋するという点で特に好ましい。
Further, another crosslinking agent may be added to crosslink the crosslinkable polymer. For example, when the crosslinking site is an unsaturated double bond, an organic peroxide such as benzoyl peroxide or an azo organic compound such as azoisobutyronitrile can be used as a crosslinking agent. Among them, organic peroxides such as t-butyl hydroperoxide and t-hexyl hydroperoxide are particularly preferable because they do not crosslink during heating and kneading, but crosslink during molding.

【0033】本発明の多孔質イオン交換体は、液体の流
路中に配置してイオン交換を行う各種の装置に使用で
き、特に、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜を交互に配
置してなる電気透析装置の脱塩室に充填して連続的に脱
イオン水を製造する方法に好ましく使用できる。
The porous ion exchanger of the present invention can be used in various apparatuses for performing ion exchange by being disposed in a liquid flow path. In particular, the porous ion exchanger is provided by alternately disposing cation exchange membranes and anion exchange membranes. It can be preferably used for a method for continuously producing deionized water by filling a desalting chamber of an electrodialysis apparatus.

【0034】脱イオン水の製造方法としては具体的には
次のようなものが好ましい。すなわち、陽極を備える陽
極室と陰極を備える陰極室との間に、複数枚の陽イオン
交換膜と陰イオン交換膜とを交互に配列して、陽極側が
陰イオン交換膜で区画され陰極側が陽イオン交換膜で区
画された脱塩室と、陽極側が陽イオン交換膜で区画され
陰極側が陰イオン交換膜で区画された濃縮室とを交互
に、2〜300組並列に配置する。脱塩室には被処理水
を流し、濃縮室には濃縮された塩類を排出するための水
を流しながら、電流を流すことにより脱塩を行うことが
できる。電気透析による脱塩時において各ユニットセル
には、脱塩室において水解離が生じる4V程度の電圧を
印加することが好ましい。
Specifically, the following method is preferred as a method for producing deionized water. That is, a plurality of cation exchange membranes and anion exchange membranes are alternately arranged between an anode chamber having an anode and a cathode chamber having a cathode, and the anode side is partitioned by an anion exchange membrane and the cathode side is positive. 2 to 300 sets of desalting chambers partitioned by an ion exchange membrane and enrichment chambers partitioned by a cation exchange membrane on the anode side and partitioned by an anion exchange membrane on the cathode side are alternately arranged in parallel. Desalination can be performed by flowing current while flowing water to be treated into the desalting chamber and flowing water for discharging concentrated salts into the concentration chamber. At the time of desalting by electrodialysis, it is preferable to apply a voltage of about 4 V at which water dissociation occurs in the desalting chamber to each unit cell.

【0035】本発明の多孔質イオン交換体を上記脱塩室
に配置する場合は、いわゆる自己再生型電気透析法によ
る脱イオン水の製造ができる。多孔質イオン交換体は脱
塩室の大きさに合わせて成形することにより、容易に脱
塩室内にイオン交換体が充填された装置を組み立てう
る。通常の電気透析装置の場合、電流の方向は膜面に垂
直、すなわち板状のイオン交換体の厚さ方向に流れ、水
流はそれに垂直に流れる。
When the porous ion exchanger of the present invention is disposed in the above-mentioned deionization chamber, deionized water can be produced by a so-called self-regeneration type electrodialysis method. By forming the porous ion exchanger according to the size of the desalting chamber, an apparatus in which the ion exchanger is filled in the desalting chamber can be easily assembled. In the case of a conventional electrodialysis device, the direction of the current flows perpendicular to the membrane surface, that is, in the thickness direction of the plate-like ion exchanger, and the water flow flows perpendicular to it.

【0036】多孔質イオン交換体の厚さは、1〜30m
m、特には3〜12mmであるのが好ましい。厚さが1
mmより薄いと脱塩室の水が流れにくく処理水量が低下
するおそれがあり、厚さが30mmより厚いと電気抵抗
が高くなるおそれがあるので好ましくない。
The thickness of the porous ion exchanger is 1 to 30 m
m, particularly preferably 3 to 12 mm. Thickness 1
If the thickness is less than 30 mm, the water in the desalting chamber may not flow easily, and the amount of treated water may decrease. If the thickness is more than 30 mm, the electric resistance may increase.

【0037】イオン交換樹脂粒子は水中に浸漬したとき
に膨潤する場合があるので、電気透析装置などに組み入
れる際には、その膨潤率を勘案して多孔質イオン交換体
を成形する必要がある。逆に、膨潤を利用して多孔質イ
オン交換体を流路に密着させて、不必要な側流の発生を
防止できる。架橋性ポリマーと同様な素材を用いて、多
孔質イオン交換体を流路内に緊密に接合することもでき
る。
Since the ion exchange resin particles may swell when immersed in water, it is necessary to form a porous ion exchanger in consideration of the swelling ratio when incorporating the particles into an electrodialyzer or the like. Conversely, by using the swelling to bring the porous ion exchanger into close contact with the flow channel, it is possible to prevent the occurrence of unnecessary side flow. Using a material similar to the crosslinkable polymer, the porous ion exchanger can be tightly joined in the channel.

【0038】本発明の多孔質イオン交換体は、流路中に
配置してイオン交換するときは電流を流さず、吸着した
イオンを脱着するときに電流を流して再生するという使
い方もできる。再生の際には、多孔質イオン交換体を陽
極と陰極の間に配置し、多孔質イオン交換体と陽極の
間、及び多孔質イオン交換体と陰極の間に隔膜を配置し
て電流を流す。隔膜はイオン交換膜である必要はない
が、効率の良い再生のためには、多孔質イオン交換体の
陽極側には陰イオン交換膜、陰極側には陽イオン交換膜
を配置するのが好ましい。
The porous ion exchanger of the present invention can be used in such a manner that current is not supplied when ion exchange is performed while being placed in a flow path, but current is supplied when adsorbed ions are desorbed. At the time of regeneration, a porous ion exchanger is arranged between the anode and the cathode, and a diaphragm is arranged between the porous ion exchanger and the anode, and between the porous ion exchanger and the cathode, and current flows. . The membrane need not be an ion exchange membrane, but for efficient regeneration, it is preferable to arrange an anion exchange membrane on the anode side and a cation exchange membrane on the cathode side of the porous ion exchanger. .

【0039】[0039]

【実施例】【Example】

[実施例]粒径が400〜550μm、イオン交換容量
が4.2ミリ当量/g乾燥樹脂のスルホン酸型陽イオン
交換樹脂(ロームアンドハース社製品名:アンバーライ
ト201CT)、及び粒径が400〜530μm、イオ
ン交換容量が3.7ミリ当量/g乾燥樹脂の4級アンモ
ニウム塩型陰イオン交換樹脂(ロームアンドハース社製
品名:アンバーライトIRA400)を乾燥後、陽イオ
ン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とを50/50(乾燥状
態での容量比)の割合で混合し、イオン交換容量比が6
0/40の混合物とした。
[Example] A sulfonic acid type cation exchange resin having a particle size of 400 to 550 μm and an ion exchange capacity of 4.2 meq / g (Rohm and Haas Co., Ltd. product name: Amberlite 201CT), and a particle size of 400 After drying a quaternary ammonium salt type anion exchange resin (Rohm and Haas product name: Amberlite IRA400) with a dry resin of ~ 530 μm and an ion exchange capacity of 3.7 meq / g, anion exchange with the cation exchange resin The resin and the resin are mixed at a ratio of 50/50 (volume ratio in a dry state), and the ion exchange capacity ratio is 6
0/40 mixture.

【0040】この混合物にペレット状の1,2−ポリブ
タジエンを3重量%混合し、130℃で混練した。得ら
れた混練物を平板プレスで130℃で熱成形し、厚さ8
mmの多孔質シート状物を得た。
3% by weight of pelletized 1,2-polybutadiene was mixed with the mixture and kneaded at 130 ° C. The obtained kneaded material was thermoformed at 130 ° C. with a flat plate press to obtain a thickness of 8 mm.
mm porous sheet material was obtained.

【0041】この多孔質イオン交換体の引っ張り強度は
0.65kg/cm2 、外部に開放した空隙の空隙率は
23容量%であった。また、電導度が10μS/cmの
水中の比抵抗の値をセルに入れて測定したところ、電流
密度が0.005A/cm2のとき400Ω・cmで、
上記と同じ混合比の粒状の陽イオン交換樹脂及び陰イオ
ン交換樹脂の混合物を上記と同量だけセルに入れて測定
した場合の680Ω・cmより著しく低い値が得られ
た。
The porous ion exchanger had a tensile strength of 0.65 kg / cm 2 , and the voids opened to the outside had a porosity of 23% by volume. When the value of the specific resistance in water having an electric conductivity of 10 μS / cm was measured in a cell, it was 400 Ω · cm when the current density was 0.005 A / cm 2 .
The value was significantly lower than 680 Ω · cm when the same amount of the mixture of the granular cation exchange resin and the anion exchange resin having the same mixing ratio as above was measured in the cell.

【0042】この多孔質シート状イオン交換体を、電気
透析装置の脱塩室に組んで脱イオン水試験を行った。電
気透析装置は、陽イオン交換膜(旭硝子社製品名:セレ
ミオンCMT)、陰イオン交換膜(旭硝子社製品名:セ
レミオンAMP)からなる有効面積500cm2 ×5対
のものを用いた。原水として電導度5μS/cmの水を
用い、ユニットセルあたり4Vの電圧を印加して脱塩を
行ったところ、電導度0.07μS/cmの脱イオン水
が安定して得られた。
The porous sheet ion exchanger was assembled in a desalting chamber of an electrodialyzer and subjected to a deionized water test. The electrodialysis apparatus used had a cation exchange membrane (Asahi Glass Co., Ltd. product name: Selemion CMT) and an anion exchange membrane (Asahi Glass Co., Ltd. product name: Selemion AMP) having an effective area of 500 cm 2 × 5 pairs. Dewatering was performed using water having a conductivity of 5 μS / cm as raw water and applying a voltage of 4 V per unit cell. As a result, deionized water having a conductivity of 0.07 μS / cm was obtained stably.

【0043】[比較例]1,2−ポリブタジエンを低密
度ポリエチレンに変更した以外は実施例と同様にして厚
さ8mmの多孔質シート状物を得た。この多孔質イオン
交換体の引っ張り強度は0.25kg/cm2 であっ
た。
Comparative Example A porous sheet having a thickness of 8 mm was obtained in the same manner as in Example except that 1,2-polybutadiene was changed to low-density polyethylene. The tensile strength of this porous ion exchanger was 0.25 kg / cm 2 .

【0044】[0044]

【発明の効果】本発明の多孔質イオン交換体は、機械的
強度が大きく、イオン交換性能にも優れるため、純度の
安定した脱イオン水が得られる。また該イオン交換体は
シート状で得られるため取り扱いやすく、製造に複雑な
工程を必要としないため容易に安定した性能のものが得
られる。
The porous ion exchanger of the present invention has high mechanical strength and excellent ion exchange performance, so that deionized water having a stable purity can be obtained. Further, since the ion exchanger can be obtained in a sheet form, it is easy to handle, and since a complicated process is not required for production, a stable performance can be easily obtained.

【0045】本発明の脱イオン水の製造方法は、長期間
安定して高純度の脱イオン水を連続的に製造できる。ま
た、多孔質イオン交換体を使用しているため、容易に電
気透析装置を組み立てうるという特長も有する。
The method for producing deionized water of the present invention can continuously produce high-purity deionized water stably for a long period of time. In addition, since a porous ion exchanger is used, the electrodialysis apparatus can be easily assembled.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI //(C08L 101/12 101:12 9:00) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI // (C08L 101/12 101: 12 9:00)

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】架橋性ポリマーを用いてイオン交換樹脂粒
子が結合された多孔質イオン交換体であって、架橋性ポ
リマーが多孔質イオン交換体中に0.5〜20重量%含
まれており、架橋性ポリマーがイオン交換樹脂粒子と混
合された状態で架橋されてなることを特徴とする多孔質
イオン交換体。
1. A porous ion exchanger to which ion exchange resin particles are bonded using a crosslinkable polymer, wherein the crosslinkable polymer is contained in the porous ion exchanger in an amount of 0.5 to 20% by weight. A porous ion exchanger, wherein the crosslinkable polymer is crosslinked in a state of being mixed with ion exchange resin particles.
【請求項2】外部に開放した空隙の空隙率が5〜50容
量%である請求項1の多孔質イオン交換体。
2. The porous ion exchanger according to claim 1, wherein the voids open to the outside have a porosity of 5 to 50% by volume.
【請求項3】架橋性ポリマーが熱可塑性ポリマーである
請求項1又は2の多孔質イオン交換体。
3. The porous ion exchanger according to claim 1, wherein the crosslinkable polymer is a thermoplastic polymer.
【請求項4】架橋性ポリマーが1,2−ポリブタジエン
である請求項1又は2の多孔質イオン交換体。
4. The porous ion exchanger according to claim 1, wherein the crosslinkable polymer is 1,2-polybutadiene.
【請求項5】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てなる脱イオン水製造装置の脱塩
室に被処理水を流しながら通電することにより脱イオン
水を製造する方法において、上記イオン交換体として、
請求項1、2、3又は4の多孔質イオン交換体を用いる
脱イオン水の製造方法。
5. A deionized water producing apparatus in which an ion exchanger is accommodated in a desalting chamber of an electrodialysis apparatus in which a cation exchange membrane and an anion exchange membrane are alternately arranged between a cathode and an anode. In the method of producing deionized water by energizing while flowing the water to be treated in the salt chamber, as the ion exchanger,
A method for producing deionized water using the porous ion exchanger according to claim 1, 2, 3, or 4.
JP9002380A 1997-01-09 1997-01-09 Porous ion exchanger and production of demineralized water Pending JPH10192717A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9002380A JPH10192717A (en) 1997-01-09 1997-01-09 Porous ion exchanger and production of demineralized water

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9002380A JPH10192717A (en) 1997-01-09 1997-01-09 Porous ion exchanger and production of demineralized water

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10192717A true JPH10192717A (en) 1998-07-28

Family

ID=11527641

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9002380A Pending JPH10192717A (en) 1997-01-09 1997-01-09 Porous ion exchanger and production of demineralized water

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10192717A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6951609B2 (en) 2002-03-18 2005-10-04 Organo Corporation High-purity water producing apparatus
WO2007010627A1 (en) * 2005-07-20 2007-01-25 Organo Corporation Electric deionized water production apparatus
US7294265B2 (en) 2002-08-28 2007-11-13 Organo Corporation Ion adsorption module and method for water treatment
JP2020128509A (en) * 2019-02-12 2020-08-27 三菱ケミカル株式会社 Ion exchange resin composition, ion exchange resin treatment polymer, method for producing ion exchange resin composition, and mixed bed ion exchange resin composition

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6951609B2 (en) 2002-03-18 2005-10-04 Organo Corporation High-purity water producing apparatus
US7294265B2 (en) 2002-08-28 2007-11-13 Organo Corporation Ion adsorption module and method for water treatment
WO2007010627A1 (en) * 2005-07-20 2007-01-25 Organo Corporation Electric deionized water production apparatus
US8529759B2 (en) 2005-07-20 2013-09-10 Organo Corporation Electric deionized water production apparatus
JP2020128509A (en) * 2019-02-12 2020-08-27 三菱ケミカル株式会社 Ion exchange resin composition, ion exchange resin treatment polymer, method for producing ion exchange resin composition, and mixed bed ion exchange resin composition

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5759373A (en) Porous ion exchanger and method for producing deionized water
US6334941B1 (en) Apparatus for producing deionized water
JP4633955B2 (en) Porous ion exchanger, deionization module and electric deionized water production apparatus using the same
JP4453982B2 (en) Method for producing composite porous ion exchanger
US7026364B2 (en) Ion exchanger
US20010003329A1 (en) Electro-regenerating type apparatus for producing deionized water
JPH08252579A (en) Porous ion exchanger and production of deionized water
JP2003334560A (en) Electric deionized water producing apparatus
JP3947829B2 (en) Deionized water production equipment
JP4049170B2 (en) Method for producing deionized water production apparatus
EP0862942B1 (en) Method of assembling an apparatus for producing deionized water
JPH10192716A (en) Porous ion exchanger and production of demineralized water
JPH10192717A (en) Porous ion exchanger and production of demineralized water
JPH10244169A (en) Porous ion exchanger and production of demineralized water
JPH05131120A (en) Electric regeneration type desalting apparatus
JPH10216717A (en) Porous ion exchanger and preparation of demineralized water
JPH11165175A (en) Manufacturing apparatus for deionized water
JP2001062312A (en) Production of porous ion exchanger
JPH1071338A (en) Porous ion exchange resin material and production of deionized water
JP3800706B2 (en) Deionized water production equipment
JP2001225078A (en) Electric regeneration type deionized water making apparatus and deionized water making method using the same
JP3906540B2 (en) Method for producing deionized water
JP2003190963A (en) Ion exchanger and electric demineralizer