JPH10235158A - 脱イオン水の製造装置 - Google Patents
脱イオン水の製造装置Info
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- JPH10235158A JPH10235158A JP9058602A JP5860297A JPH10235158A JP H10235158 A JPH10235158 A JP H10235158A JP 9058602 A JP9058602 A JP 9058602A JP 5860297 A JP5860297 A JP 5860297A JP H10235158 A JPH10235158 A JP H10235158A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/42—Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
- B01D61/44—Ion-selective electrodialysis
- B01D61/46—Apparatus therefor
- B01D61/48—Apparatus therefor having one or more compartments filled with ion-exchange material, e.g. electrodeionisation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/4604—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods for desalination of seawater or brackish water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/469—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis
Abstract
(57)【要約】
【課題】 イオン交換膜を簡便にセットでき、しかも膜
の変形が抑制され、安定した性能を発現する脱イオン水
の製造装置を提供する。 【解決手段】 電気透析槽の脱塩室にイオン交換体を収
納した脱イオン水の製造装置において、電気透析槽の濃
縮室にその厚みを確保する離間体を配置しかつイオン交
換膜を乾燥状態で電気透析槽に組込み、次いで脱塩室側
からの圧力によりイオン交換膜を上記離間体に密着させ
ながら電気透析槽に通水するようにした。
の変形が抑制され、安定した性能を発現する脱イオン水
の製造装置を提供する。 【解決手段】 電気透析槽の脱塩室にイオン交換体を収
納した脱イオン水の製造装置において、電気透析槽の濃
縮室にその厚みを確保する離間体を配置しかつイオン交
換膜を乾燥状態で電気透析槽に組込み、次いで脱塩室側
からの圧力によりイオン交換膜を上記離間体に密着させ
ながら電気透析槽に通水するようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は陽イオン交換膜と陰
イオン交換膜を交互に配列し、脱塩室と濃縮室を形成し
た電気透析槽の脱塩室にイオン交換体を収容し、脱塩室
に被処理水を流しながら電圧を印加するようにした脱イ
オン水の製造装置に関するものである。
イオン交換膜を交互に配列し、脱塩室と濃縮室を形成し
た電気透析槽の脱塩室にイオン交換体を収容し、脱塩室
に被処理水を流しながら電圧を印加するようにした脱イ
オン水の製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】脱イオン水の製造装置としては、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、脱イオン水を得るの
が一般的である。その際に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。その結果、この装置においては、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の製造装置が望まれて
いる。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による脱イオ
ン水の製造装置が注目されている。この装置は、陰イオ
ン交換膜と陽イオン交換膜とを交互に配列し、脱塩室と
濃縮室を形成した電気透析槽の脱塩室にイオン交換体を
収容し、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も
のである。この従来装置においては、既に色々な工夫や
開発が行われており、それらには、例えば脱塩室の幅と
厚さを限定した装置（特開昭６１−１０７９０６号公
報）や被処理水を脱イオン装置の脱塩室に２パス以上通
過させるようにした装置（特開平１−３０７４１０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装置（特開平４−７
１６２４号公報）などがある。
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、脱イオン水を得るの
が一般的である。その際に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。その結果、この装置においては、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の製造装置が望まれて
いる。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による脱イオ
ン水の製造装置が注目されている。この装置は、陰イオ
ン交換膜と陽イオン交換膜とを交互に配列し、脱塩室と
濃縮室を形成した電気透析槽の脱塩室にイオン交換体を
収容し、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も
のである。この従来装置においては、既に色々な工夫や
開発が行われており、それらには、例えば脱塩室の幅と
厚さを限定した装置（特開昭６１−１０７９０６号公
報）や被処理水を脱イオン装置の脱塩室に２パス以上通
過させるようにした装置（特開平１−３０７４１０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装置（特開平４−７
１６２４号公報）などがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】これら従前の脱イオン
水の製造装置で使用されるイオン交換膜は、電気透析槽
にセットする（組込む）際には湿潤状態であるため取り
扱いにくく、セットの際に次第に乾燥するため収縮しや
すいという欠点があった。これを解決するために乾燥状
態でセットすることも一応考えられるが、何の工夫もな
く単に膜を乾燥状態でセットしようとしても、それだけ
では問題の解決にはならない。すなわちイオン交換膜に
は湿潤状態のイオン交換樹脂が隣接して存在し、そのた
めイオン交換膜も湿潤し前記したところの膜の取り扱い
にくさの問題は解消しない。さらに電気透析槽への通水
時には膨潤により生ずる膜の変形のため、膜に折れしわ
などが発生するという欠陥も生じ、この面からも乾燥状
態でセットするという利点は生かされない。本発明はこ
のような問題を解消するものであり、イオン交換膜を乾
燥状態でセットしても膜の変形が抑制され、安定した性
能を発現する脱イオン水の製造装置を提供することを目
的とする。
水の製造装置で使用されるイオン交換膜は、電気透析槽
にセットする（組込む）際には湿潤状態であるため取り
扱いにくく、セットの際に次第に乾燥するため収縮しや
すいという欠点があった。これを解決するために乾燥状
態でセットすることも一応考えられるが、何の工夫もな
く単に膜を乾燥状態でセットしようとしても、それだけ
では問題の解決にはならない。すなわちイオン交換膜に
は湿潤状態のイオン交換樹脂が隣接して存在し、そのた
めイオン交換膜も湿潤し前記したところの膜の取り扱い
にくさの問題は解消しない。さらに電気透析槽への通水
時には膨潤により生ずる膜の変形のため、膜に折れしわ
などが発生するという欠陥も生じ、この面からも乾燥状
態でセットするという利点は生かされない。本発明はこ
のような問題を解消するものであり、イオン交換膜を乾
燥状態でセットしても膜の変形が抑制され、安定した性
能を発現する脱イオン水の製造装置を提供することを目
的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、陽イオン交換
膜と陰イオン交換膜とを交互に配列し、脱塩室と濃縮室
とを形成した電気透析槽の脱塩室にイオン交換体を収容
し、脱塩室に被処理水を流しながら通電するようにした
脱イオン水の製造装置において、電気透析槽の濃縮室に
その厚みを確保する離間体を配置し、かつ陽イオン交換
膜及び／又は陰イオン交換膜を乾燥状態で電気透析槽に
組込み、脱塩室側からの圧力によりイオン交換膜を上記
離間体に接触させながら、電気透析槽に通水するように
したことを特徴とする脱イオン水の製造装置にある。
膜と陰イオン交換膜とを交互に配列し、脱塩室と濃縮室
とを形成した電気透析槽の脱塩室にイオン交換体を収容
し、脱塩室に被処理水を流しながら通電するようにした
脱イオン水の製造装置において、電気透析槽の濃縮室に
その厚みを確保する離間体を配置し、かつ陽イオン交換
膜及び／又は陰イオン交換膜を乾燥状態で電気透析槽に
組込み、脱塩室側からの圧力によりイオン交換膜を上記
離間体に接触させながら、電気透析槽に通水するように
したことを特徴とする脱イオン水の製造装置にある。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明で電気透析槽に組込まれる
陽イオン交換膜及び／又は陰イオン交換膜の乾燥状態
は、含水率が１０重量％以下が好ましい。含水率が１０
重量％を越えると、外部環境変化、特に湿度変化に伴う
膜の寸法変化が著しく大きくなり好ましくない。含水率
が０．５〜８重量％の場合には、湿度変化に対する寸法
変化がほとんどなく特に好ましい。また本発明で脱塩室
からの圧力によりイオン交換膜を濃縮室に配置される離
間体に接触させるために使用される脱塩室側からの圧力
の値は、０．１〜１０ｋｇ／ｃｍ2 が好ましい。０．１
ｋｇ／ｃｍ2 より小さいと膜が離間体に密着せず、膜の
膨潤変形を抑制できないので好ましくない。圧力が１０
ｋｇ／ｃｍ2 より大きいと圧力により膜および離間体に
物理的変形が発生するので好ましくない。０．５〜５ｋ
ｇ／ｃｍ2 の場合には膜の膨潤変形が十分抑制され、圧
力による膜及び離間体の変形もなく、性能も安定するの
で特に好ましい。
陽イオン交換膜及び／又は陰イオン交換膜の乾燥状態
は、含水率が１０重量％以下が好ましい。含水率が１０
重量％を越えると、外部環境変化、特に湿度変化に伴う
膜の寸法変化が著しく大きくなり好ましくない。含水率
が０．５〜８重量％の場合には、湿度変化に対する寸法
変化がほとんどなく特に好ましい。また本発明で脱塩室
からの圧力によりイオン交換膜を濃縮室に配置される離
間体に接触させるために使用される脱塩室側からの圧力
の値は、０．１〜１０ｋｇ／ｃｍ2 が好ましい。０．１
ｋｇ／ｃｍ2 より小さいと膜が離間体に密着せず、膜の
膨潤変形を抑制できないので好ましくない。圧力が１０
ｋｇ／ｃｍ2 より大きいと圧力により膜および離間体に
物理的変形が発生するので好ましくない。０．５〜５ｋ
ｇ／ｃｍ2 の場合には膜の膨潤変形が十分抑制され、圧
力による膜及び離間体の変形もなく、性能も安定するの
で特に好ましい。
【０００６】本発明において、イオン交換膜を離間体に
接触させるために電気透析槽の脱塩室側からの圧力を発
生する手段としては、(1) 脱塩室にイオン交換体を乾燥
状態で収容し、電気透析槽に通水してこれを膨潤させる
ことにより発生する圧力を利用する手段、(2) 脱塩室厚
みを機械的な圧力で減少させることで起こる脱塩室の容
積減少に伴って発生する圧力を利用する手段または(3)
脱塩室側の水圧を濃縮室側水圧より高くして圧力を発生
させる手段のいずれかが好ましく用いられる。
接触させるために電気透析槽の脱塩室側からの圧力を発
生する手段としては、(1) 脱塩室にイオン交換体を乾燥
状態で収容し、電気透析槽に通水してこれを膨潤させる
ことにより発生する圧力を利用する手段、(2) 脱塩室厚
みを機械的な圧力で減少させることで起こる脱塩室の容
積減少に伴って発生する圧力を利用する手段または(3)
脱塩室側の水圧を濃縮室側水圧より高くして圧力を発生
させる手段のいずれかが好ましく用いられる。
【０００７】なかでも脱塩室にイオン交換体を乾燥状態
で収容する上記（１）の手段が簡便かつ効果的なために
最も好ましい。かかる手段（１）の場合、乾燥状態のイ
オン交換体の含水率は１５重量％以下であることが好ま
しい。１５重量％より大きいと乾燥状態のイオン交換膜
に接触する際にイオン交換膜を膨潤させ、寸法変化を起
こさせるので好ましくない。脱塩室厚みを機械的な圧力
で減少させることで発生する圧力を利用する（２）の手
段では、脱塩室の室枠として機械的圧力により圧縮変形
するものを用いてもよいし、また脱塩室の室枠と膜の間
に機械的圧力により圧縮変形するシート状物を挿入して
もよい。
で収容する上記（１）の手段が簡便かつ効果的なために
最も好ましい。かかる手段（１）の場合、乾燥状態のイ
オン交換体の含水率は１５重量％以下であることが好ま
しい。１５重量％より大きいと乾燥状態のイオン交換膜
に接触する際にイオン交換膜を膨潤させ、寸法変化を起
こさせるので好ましくない。脱塩室厚みを機械的な圧力
で減少させることで発生する圧力を利用する（２）の手
段では、脱塩室の室枠として機械的圧力により圧縮変形
するものを用いてもよいし、また脱塩室の室枠と膜の間
に機械的圧力により圧縮変形するシート状物を挿入して
もよい。
【０００８】本発明で電気透析槽の濃縮室に配置される
離間体は、プラスッチク製の織布又は不織布のようなネ
ット状物が好ましく、その形態としては、糸径が０．１
〜２ｍｍ、ピッチが１〜１０ｍｍが好ましい。ここでピ
ッチとは、ネット状物の開口部が菱形、正方形または長
方形の対角点間距離（糸の中心間の距離）をいう。糸径
が０．１ｍｍより小さいとネットの強度が低下するので
好ましくない。また糸径が２ｍｍより大きいとピッチが
１〜１０ｍｍの範囲では通電した場合の電気の遮蔽率が
高くなり脱塩の効率が低下するので好ましくない。ピッ
チは１ｍｍより小さいと遮蔽率が高くなり、１０ｍｍよ
り大きいとネットに押しつけられるイオン交換膜を十分
に支持できずピンホールなどの欠陥点を発生させるので
好ましくない。前述したことからわかるように、離間体
はネット状物に限定されるものではなく、その形態は濃
縮室に所定の間隔、すなわち厚さを保持し、かつそれに
よる電流の遮蔽率が小さくできるものならいずれのもの
でもよい。
離間体は、プラスッチク製の織布又は不織布のようなネ
ット状物が好ましく、その形態としては、糸径が０．１
〜２ｍｍ、ピッチが１〜１０ｍｍが好ましい。ここでピ
ッチとは、ネット状物の開口部が菱形、正方形または長
方形の対角点間距離（糸の中心間の距離）をいう。糸径
が０．１ｍｍより小さいとネットの強度が低下するので
好ましくない。また糸径が２ｍｍより大きいとピッチが
１〜１０ｍｍの範囲では通電した場合の電気の遮蔽率が
高くなり脱塩の効率が低下するので好ましくない。ピッ
チは１ｍｍより小さいと遮蔽率が高くなり、１０ｍｍよ
り大きいとネットに押しつけられるイオン交換膜を十分
に支持できずピンホールなどの欠陥点を発生させるので
好ましくない。前述したことからわかるように、離間体
はネット状物に限定されるものではなく、その形態は濃
縮室に所定の間隔、すなわち厚さを保持し、かつそれに
よる電流の遮蔽率が小さくできるものならいずれのもの
でもよい。
【０００９】本発明で使用するイオン交換膜としては、
もちろん均質イオン交換膜を使用できるが、粉粒状イオ
ン交換樹脂とバインダーポリマーから構成される不均質
イオン交換膜であることが強度および柔軟性の観点から
好ましい。不均質イオン交換膜を製造する方法として
は、粉粒状のイオン交換樹脂とバインダーポリマーを加
熱下で混合混練した後加熱押出し成形によりシート状と
する方法が好ましく用いられる。
もちろん均質イオン交換膜を使用できるが、粉粒状イオ
ン交換樹脂とバインダーポリマーから構成される不均質
イオン交換膜であることが強度および柔軟性の観点から
好ましい。不均質イオン交換膜を製造する方法として
は、粉粒状のイオン交換樹脂とバインダーポリマーを加
熱下で混合混練した後加熱押出し成形によりシート状と
する方法が好ましく用いられる。
【００１０】イオン交換樹脂の粒子の粒径は、好ましく
は最大粒径が１５０μｍ以下でかつ１００〜１５０μｍ
の粒径のものがイオン交換樹脂粒子原料全体の５重量％
以下で、しかも２０μｍ以下の粒径のものが２０重量％
以下であることが好ましい。最大粒径が１５０μｍ以上
であると、また１００〜１５０μｍの粒径のものが５重
量％以上であると、不均質イオン交換膜を成形したとき
にピンホールが発生しやすくなり、また膜の機械的強度
も低下するので好ましくない。イオン交換樹脂の粒子の
粒径が２０μｍ以下のものが２０重量％以上であると、
イオン交換樹脂粒子の表面積が著しく増大し、バインダ
ーポリマーとの混練が不十分となり欠陥点が発生しやす
くなるので好ましくない。また、欠陥点をなくすために
十分に加熱混練を行うと、時間がかかったり混練温度が
上昇するためイオン交換基が分解し、膜の電気抵抗が著
しく上昇するので好ましくない。
は最大粒径が１５０μｍ以下でかつ１００〜１５０μｍ
の粒径のものがイオン交換樹脂粒子原料全体の５重量％
以下で、しかも２０μｍ以下の粒径のものが２０重量％
以下であることが好ましい。最大粒径が１５０μｍ以上
であると、また１００〜１５０μｍの粒径のものが５重
量％以上であると、不均質イオン交換膜を成形したとき
にピンホールが発生しやすくなり、また膜の機械的強度
も低下するので好ましくない。イオン交換樹脂の粒子の
粒径が２０μｍ以下のものが２０重量％以上であると、
イオン交換樹脂粒子の表面積が著しく増大し、バインダ
ーポリマーとの混練が不十分となり欠陥点が発生しやす
くなるので好ましくない。また、欠陥点をなくすために
十分に加熱混練を行うと、時間がかかったり混練温度が
上昇するためイオン交換基が分解し、膜の電気抵抗が著
しく上昇するので好ましくない。
【００１１】不均質イオン交換膜のバインダーポリマー
としては、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレ
ン、超高分子量高密度ポリエチレン、高密度ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、およびそれらに柔軟なゴム材料を
混合したものなどがあげられるが、低密度ポリエチレン
と、エチレン−プロピレンゴム及びエチレン−プロピレ
ン−ジエンゴムの単独又は両者からなるゴムとの混合物
は、得られるイオン交換膜の強度および伸度、柔軟性の
点で特に好ましいポリマーである。低密度ポリエチレン
とエチレン−プロピレンゴムまたはエチレン−プロピレ
ン−ジエンゴムとの混合物中のエチレン−プロピレンゴ
ムまたはエチレン−プロピレン−ジエンゴムの含有率は
１０〜５０重量％が好ましく用いられる。ゴムの含有率
が１０重量％より少ないと得られる膜が脆くなり、５０
重量％より大きいと膜が柔らかくなり圧力変形に弱くな
るので好ましくない。ゴムの含有率が２５〜３５重量％
のものは、前記の物性面で優れたものが得られ、成形も
容易なので特に好ましい。
としては、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレ
ン、超高分子量高密度ポリエチレン、高密度ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、およびそれらに柔軟なゴム材料を
混合したものなどがあげられるが、低密度ポリエチレン
と、エチレン−プロピレンゴム及びエチレン−プロピレ
ン−ジエンゴムの単独又は両者からなるゴムとの混合物
は、得られるイオン交換膜の強度および伸度、柔軟性の
点で特に好ましいポリマーである。低密度ポリエチレン
とエチレン−プロピレンゴムまたはエチレン−プロピレ
ン−ジエンゴムとの混合物中のエチレン−プロピレンゴ
ムまたはエチレン−プロピレン−ジエンゴムの含有率は
１０〜５０重量％が好ましく用いられる。ゴムの含有率
が１０重量％より少ないと得られる膜が脆くなり、５０
重量％より大きいと膜が柔らかくなり圧力変形に弱くな
るので好ましくない。ゴムの含有率が２５〜３５重量％
のものは、前記の物性面で優れたものが得られ、成形も
容易なので特に好ましい。
【００１２】バインダーポリマーとして、低密度ポリエ
チレンとエチレン−プロピレンゴムまたはエチレン−プ
ロピレン−ジエンゴムとの混合物に加えて他のポリマー
を混合して用いる場合、この混合するポリマーとして
は、高密度ポリエチレン、超高分子量高密度ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン等のポリ炭化水
素オレフィンが好適である。粉砕したイオン交換樹脂の
粒子とバインダーポリマーを混合する割合は、イオン交
換樹脂／バインダーポリマーが４０／６０〜７０／３０
であることが好ましい。イオン交換樹脂が４０重量％未
満の場合は、得られる不均質イオン交換膜の電気抵抗が
著しく上昇するので好ましくない。イオン交換樹脂が７
０重量％を超える場合は、機械的強度が低下し成形でき
なくなるので好ましくない。
チレンとエチレン−プロピレンゴムまたはエチレン−プ
ロピレン−ジエンゴムとの混合物に加えて他のポリマー
を混合して用いる場合、この混合するポリマーとして
は、高密度ポリエチレン、超高分子量高密度ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン等のポリ炭化水
素オレフィンが好適である。粉砕したイオン交換樹脂の
粒子とバインダーポリマーを混合する割合は、イオン交
換樹脂／バインダーポリマーが４０／６０〜７０／３０
であることが好ましい。イオン交換樹脂が４０重量％未
満の場合は、得られる不均質イオン交換膜の電気抵抗が
著しく上昇するので好ましくない。イオン交換樹脂が７
０重量％を超える場合は、機械的強度が低下し成形でき
なくなるので好ましくない。
【００１３】また、電気透析槽の脱塩室に収容されるイ
オン交換体としては、乾燥されたイオン交換樹脂でもよ
いし、イオン交換樹脂をバインダーポリマーを用いてシ
ート状に成形し、多孔質イオン交換体としたものでもよ
い。シート状に成形する方法としては、乾燥イオン交換
樹脂とバインダーポリマーを加熱混合してもよいし、バ
インダーポリマーを溶媒に溶解後イオン交換樹脂と混合
し溶媒を除去してもよい。シート状に成形したイオン交
換体は取り扱いやすく充填が容易でイオン交換樹脂どう
しの密着性が良好であるので電気抵抗が低くなり本発明
に使用するのに好適なイオン交換体である。多孔質イオ
ン交換体の空隙率は、液体の通過に関与する連続した空
隙率が５容量％以上が好ましい。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。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、純度の高い処理水が得られるので
特に好ましい。この空隙率は、多孔質シートを脱塩室に
収容しその使用状態の値である。
オン交換体としては、乾燥されたイオン交換樹脂でもよ
いし、イオン交換樹脂をバインダーポリマーを用いてシ
ート状に成形し、多孔質イオン交換体としたものでもよ
い。シート状に成形する方法としては、乾燥イオン交換
樹脂とバインダーポリマーを加熱混合してもよいし、バ
インダーポリマーを溶媒に溶解後イオン交換樹脂と混合
し溶媒を除去してもよい。シート状に成形したイオン交
換体は取り扱いやすく充填が容易でイオン交換樹脂どう
しの密着性が良好であるので電気抵抗が低くなり本発明
に使用するのに好適なイオン交換体である。多孔質イオ
ン交換体の空隙率は、液体の通過に関与する連続した空
隙率が５容量％以上が好ましい。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。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、純度の高い処理水が得られるので
特に好ましい。この空隙率は、多孔質シートを脱塩室に
収容しその使用状態の値である。
【００１４】多孔質イオン交換体は、陽イオン交換樹脂
粒子、陰イオン交換樹脂粒子単独またはそれらの混合物
から成形されていてもよいし、陽イオン交換樹脂粒子の
部分と陰イオン交換樹脂粒子の部分が海島構造のように
相分離構造を有していてもよい。ただし、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／陰イオン交換樹
脂＝３０／７０〜８０／２０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ので好ましくない。多孔質イ
オン交換体に用いるバインダーポリマーの重量分率は多
孔質イオン交換体の全体に対して２０％以下であること
が好ましい。重量分率が２０％より大きいと、イオン交
換樹脂粒子表面をバインダーポリマーが被覆し吸着性能
が低下し、また空隙率が低下するため処理する液体の流
量が減少し、圧損が大きくなるので好ましくない。なか
でもバインダーポリマーの重量分率は１〜５％が好まし
い。
粒子、陰イオン交換樹脂粒子単独またはそれらの混合物
から成形されていてもよいし、陽イオン交換樹脂粒子の
部分と陰イオン交換樹脂粒子の部分が海島構造のように
相分離構造を有していてもよい。ただし、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／陰イオン交換樹
脂＝３０／７０〜８０／２０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ので好ましくない。多孔質イ
オン交換体に用いるバインダーポリマーの重量分率は多
孔質イオン交換体の全体に対して２０％以下であること
が好ましい。重量分率が２０％より大きいと、イオン交
換樹脂粒子表面をバインダーポリマーが被覆し吸着性能
が低下し、また空隙率が低下するため処理する液体の流
量が減少し、圧損が大きくなるので好ましくない。なか
でもバインダーポリマーの重量分率は１〜５％が好まし
い。
【００１５】バインダーポリマーとしては、多孔質イオ
ン交換体の製法の観点から熱可塑性ポリマーまたは溶媒
可溶性ポリマーであることが好ましい。このようなバイ
ンダーポリマーとしては、次のようなものが好ましく使
用できる。まず熱可塑性ポリマーとしては、低密度ポリ
エチレン、線状低密度ポリエチレン、超高分子量高密度
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、酢
酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体などが挙げら
れ、溶媒可溶性ポリマーとしては、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、塩化ビニル−脂肪酸ビニ
ルエステル共重合体等が挙げられる。
ン交換体の製法の観点から熱可塑性ポリマーまたは溶媒
可溶性ポリマーであることが好ましい。このようなバイ
ンダーポリマーとしては、次のようなものが好ましく使
用できる。まず熱可塑性ポリマーとしては、低密度ポリ
エチレン、線状低密度ポリエチレン、超高分子量高密度
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、酢
酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体などが挙げら
れ、溶媒可溶性ポリマーとしては、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、塩化ビニル−脂肪酸ビニ
ルエステル共重合体等が挙げられる。
【００１６】バインダーポリマーを用いてイオン交換樹
脂を結合した多孔質イオン交換体シートの厚さは、１〜
３００ｍｍが好ましい。厚さが１ｍｍより薄いとそれを
収容する脱塩室厚みもきわめて薄くなり、その結果水が
流れ難く処理水量が低下するおそれがあるので好ましく
ない。厚さが３００ｍｍ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。イオン交換樹脂の成形
体の厚さが３〜５０ｍｍである場合はさらに好ましい。
この厚さは、多孔質シートを脱塩室に収容しその使用状
態の値である。
脂を結合した多孔質イオン交換体シートの厚さは、１〜
３００ｍｍが好ましい。厚さが１ｍｍより薄いとそれを
収容する脱塩室厚みもきわめて薄くなり、その結果水が
流れ難く処理水量が低下するおそれがあるので好ましく
ない。厚さが３００ｍｍ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。イオン交換樹脂の成形
体の厚さが３〜５０ｍｍである場合はさらに好ましい。
この厚さは、多孔質シートを脱塩室に収容しその使用状
態の値である。
【００１７】本発明において脱イオン水を製造するため
の装置のタイプとしては、例えば特開平３ー１８６４０
０号公報、特開平２ー２７７５２６号公報、特開平５ー
６４７２６号公報、米国特許第４６３２７４５号明細書
及び米国特許第５４２５８６６号明細書などに記載され
ている、電気透析槽を使用することが好ましい。すなわ
ち電気透析槽としては、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
交換膜とを好ましくは室枠を介して交互に配列される。
かかる場合、本発明では陽イオン交換膜及び陰イオン交
換膜は乾燥状態にて配列される。この場合、脱塩室に収
容されるイオン交換体がシートである場合には、イオン
交換膜の間には、かかるイオン交換体シートが挿入され
配列される。
の装置のタイプとしては、例えば特開平３ー１８６４０
０号公報、特開平２ー２７７５２６号公報、特開平５ー
６４７２６号公報、米国特許第４６３２７４５号明細書
及び米国特許第５４２５８６６号明細書などに記載され
ている、電気透析槽を使用することが好ましい。すなわ
ち電気透析槽としては、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
交換膜とを好ましくは室枠を介して交互に配列される。
かかる場合、本発明では陽イオン交換膜及び陰イオン交
換膜は乾燥状態にて配列される。この場合、脱塩室に収
容されるイオン交換体がシートである場合には、イオン
交換膜の間には、かかるイオン交換体シートが挿入され
配列される。
【００１８】かくして、電気透析槽には、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、陰極側が陽イオン交換膜で区画され、
陽極側が陰イオン交換膜で区画された濃縮室とを交互に
好ましくは２〜５０組程度形成される。陽イオン交換膜
と陰イオン交換膜との間に介在する中央に開口部を有す
る額縁状の室枠の厚みは、脱塩室及び濃縮室の厚みを規
定する。脱塩室及び濃縮室の室枠の厚みは必ずしも同じ
である必要はない。イオン交換膜は均一系又は不均一系
の何れも使用でき、機械的強度を大きくするため、織布
又は不織布で補強したものも使用できる。濃縮室にはそ
の厚みを所定厚に保持するためにネット状のスペーサ
（離間体）を挿入配置することが好ましい。その際に、
組立てられた電気透析槽の脱塩室にイオン交換体が未収
容の場合には、粒状のイオン交換体がこの段階で収容さ
れる。
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、陰極側が陽イオン交換膜で区画され、
陽極側が陰イオン交換膜で区画された濃縮室とを交互に
好ましくは２〜５０組程度形成される。陽イオン交換膜
と陰イオン交換膜との間に介在する中央に開口部を有す
る額縁状の室枠の厚みは、脱塩室及び濃縮室の厚みを規
定する。脱塩室及び濃縮室の室枠の厚みは必ずしも同じ
である必要はない。イオン交換膜は均一系又は不均一系
の何れも使用でき、機械的強度を大きくするため、織布
又は不織布で補強したものも使用できる。濃縮室にはそ
の厚みを所定厚に保持するためにネット状のスペーサ
（離間体）を挿入配置することが好ましい。その際に、
組立てられた電気透析槽の脱塩室にイオン交換体が未収
容の場合には、粒状のイオン交換体がこの段階で収容さ
れる。
【００１９】その後、電気透析槽の脱塩室に被処理水を
流し、濃縮室に濃縮された塩類を排出するための水を流
しながら、それら両水により電気透析槽のイオン交換膜
を膨潤させ、イオン交換膜を離間体に接触させて、それ
を定常状態にセットするとともに電流を流すことにより
被処理水の脱塩を行うことができる。なお電気透析槽に
は、最初から通常の運転時の被処理水を通水せずに、予
めイオン交換膜及び脱塩室に収容されたイオン交換体を
膨潤セットするために好ましくは被処理水に似た液を通
水することもできる。電気透析槽の通常の運転時には、
各ユニットセルに、好ましくは４〜２０Ｖ程度の電圧が
印可され、電流密度は好ましくは０．００００１〜０．
０５Ａ／ｃｍ2 にて通電される。
流し、濃縮室に濃縮された塩類を排出するための水を流
しながら、それら両水により電気透析槽のイオン交換膜
を膨潤させ、イオン交換膜を離間体に接触させて、それ
を定常状態にセットするとともに電流を流すことにより
被処理水の脱塩を行うことができる。なお電気透析槽に
は、最初から通常の運転時の被処理水を通水せずに、予
めイオン交換膜及び脱塩室に収容されたイオン交換体を
膨潤セットするために好ましくは被処理水に似た液を通
水することもできる。電気透析槽の通常の運転時には、
各ユニットセルに、好ましくは４〜２０Ｖ程度の電圧が
印可され、電流密度は好ましくは０．００００１〜０．
０５Ａ／ｃｍ2 にて通電される。
【００２０】図１は、その種の電気透析槽の一態様例を
模式的に示す図である。図１中Ａは陰イオン交換膜、Ｋ
は陽イオン交換膜であり、図示のとおり、これら陰イオ
ン交換膜Ａ及び陽イオン交換膜Ｋは電気透析槽１中に脱
塩室枠Ｄ1 、Ｄ2 、Ｄ3 ・・・Ｄn 及び濃縮室枠Ｃ1 、
Ｃ2 、Ｃ3 ・・・Ｃn を介して所定間隔を置いて配置さ
れ、これにより陽極室２、濃縮室Ｓ1 、Ｓ2 ・・・Ｓ
n 、脱塩室Ｒ1 、Ｒ2 ・・・Ｒn 及び陰極室３が構成さ
れる。そして脱塩室Ｒ1 、Ｒ2 ・・・Ｒn には陰陽のイ
オン交換体が収容、充填される。濃縮室には、スペーサ
ーＮ1 、Ｎ2 、Ｎ3 ・・・Ｎn が挿入配置される。
模式的に示す図である。図１中Ａは陰イオン交換膜、Ｋ
は陽イオン交換膜であり、図示のとおり、これら陰イオ
ン交換膜Ａ及び陽イオン交換膜Ｋは電気透析槽１中に脱
塩室枠Ｄ1 、Ｄ2 、Ｄ3 ・・・Ｄn 及び濃縮室枠Ｃ1 、
Ｃ2 、Ｃ3 ・・・Ｃn を介して所定間隔を置いて配置さ
れ、これにより陽極室２、濃縮室Ｓ1 、Ｓ2 ・・・Ｓ
n 、脱塩室Ｒ1 、Ｒ2 ・・・Ｒn 及び陰極室３が構成さ
れる。そして脱塩室Ｒ1 、Ｒ2 ・・・Ｒn には陰陽のイ
オン交換体が収容、充填される。濃縮室には、スペーサ
ーＮ1 、Ｎ2 、Ｎ3 ・・・Ｎn が挿入配置される。
【００２１】図１中、符号４は陽極、５は陰極であり、
操作中両極間に所定の電圧がかけられる。これにより導
管６から脱塩室Ｒ1 、Ｒ2 ・・・Ｒn へ導入される被処
理液中の陰イオン成分は陰イオン交換膜Ａを通して陽極
側の濃縮室に透過移行する一方、被処理液中の陽イオン
成分は陽イオン交換膜Ｋを通して陰極側の濃縮室へ透過
移行し、被処理液自体は脱イオン化され、導管７を通し
て排出される。また濃縮液は導入管８を通して各濃縮室
Ｓ1 、Ｓ2 ・・・Ｓn へ導入され、ここで上記のように
透過移行した陰陽両イオンが集められ濃縮液として導管
９から排出される。
操作中両極間に所定の電圧がかけられる。これにより導
管６から脱塩室Ｒ1 、Ｒ2 ・・・Ｒn へ導入される被処
理液中の陰イオン成分は陰イオン交換膜Ａを通して陽極
側の濃縮室に透過移行する一方、被処理液中の陽イオン
成分は陽イオン交換膜Ｋを通して陰極側の濃縮室へ透過
移行し、被処理液自体は脱イオン化され、導管７を通し
て排出される。また濃縮液は導入管８を通して各濃縮室
Ｓ1 、Ｓ2 ・・・Ｓn へ導入され、ここで上記のように
透過移行した陰陽両イオンが集められ濃縮液として導管
９から排出される。
【００２２】脱塩室内において陽イオン交換体に捕捉さ
れた被処理水中の陽イオンは、電場により駆動力を与え
られ、捕捉した陽イオン交換体に接触している陽イオン
交換体を経由して陽イオン交換膜に達し、さらに膜を通
過して濃縮室に移動する。同様に、陰イオン交換体に捕
捉された被処理水中の陰イオンは陰イオン交換体、陰イ
オン交換膜を経由して濃縮室に移動する。このことから
陽イオン交換体及び陰イオン交換体がある範囲で集合し
て集合域を形成していると、同種イオン粒子同士の接触
点が格段に多くなるためイオンの移動が容易になり、脱
イオン性能が向上するのでさらに好ましい。
れた被処理水中の陽イオンは、電場により駆動力を与え
られ、捕捉した陽イオン交換体に接触している陽イオン
交換体を経由して陽イオン交換膜に達し、さらに膜を通
過して濃縮室に移動する。同様に、陰イオン交換体に捕
捉された被処理水中の陰イオンは陰イオン交換体、陰イ
オン交換膜を経由して濃縮室に移動する。このことから
陽イオン交換体及び陰イオン交換体がある範囲で集合し
て集合域を形成していると、同種イオン粒子同士の接触
点が格段に多くなるためイオンの移動が容易になり、脱
イオン性能が向上するのでさらに好ましい。
【００２３】
【実施例】以下、実施例に基づき本発明をさらに詳しく
説明するが、本発明がこれら実施例に限定されないこと
はもちろんである。
説明するが、本発明がこれら実施例に限定されないこと
はもちろんである。
【００２４】
【実施例１】バインダーポリマーとして、低密度ポリエ
チレン７０重量％とエチレン−プロピレン−ジエンゴム
３０重量％をラボプラストミルで１５０℃、３０分混合
混練し、混合物を得た。一方、イオン交換樹脂として、
強酸性カチオン交換樹脂である三菱化学製ダイヤイオン
ＳＫ−１Ｂ（スチレン−ジビニルベンゼン共重合体樹
脂、イオン交換基−ＳＯ3 Ｎａ型、みかけ密度０．８２
５ｇ／ｍｌ、水分含有率４３〜５０重量％、イオン交換
容量２．０ｍｅｑ／ｍｌ）を用い、６０℃で２４時間温
風乾燥後、ジェットミルにて粉砕を行った。粉砕した粒
子はステンレスメッシュふるいで、粒径１５０μｍ以上
の粒子を除いた。得られた粒径１５０μｍ以下のイオン
交換樹脂粉末粒子の粒径分布をふるいにより測定したと
ころ、粒径１００〜１５０μｍのものが１．２重量％
で、粒径２０μｍ以下の粒子が１２重量％であった。
チレン７０重量％とエチレン−プロピレン−ジエンゴム
３０重量％をラボプラストミルで１５０℃、３０分混合
混練し、混合物を得た。一方、イオン交換樹脂として、
強酸性カチオン交換樹脂である三菱化学製ダイヤイオン
ＳＫ−１Ｂ（スチレン−ジビニルベンゼン共重合体樹
脂、イオン交換基−ＳＯ3 Ｎａ型、みかけ密度０．８２
５ｇ／ｍｌ、水分含有率４３〜５０重量％、イオン交換
容量２．０ｍｅｑ／ｍｌ）を用い、６０℃で２４時間温
風乾燥後、ジェットミルにて粉砕を行った。粉砕した粒
子はステンレスメッシュふるいで、粒径１５０μｍ以上
の粒子を除いた。得られた粒径１５０μｍ以下のイオン
交換樹脂粉末粒子の粒径分布をふるいにより測定したと
ころ、粒径１００〜１５０μｍのものが１．２重量％
で、粒径２０μｍ以下の粒子が１２重量％であった。
【００２５】このイオン交換樹脂粒子と上記低密度ポリ
エチレン／エチレン−プロピレン−ジエンゴム混合物を
混合比６０／４０（重量比）で混合し、ラボプラストミ
ルで１３０℃、５０ｒｐｍ、２０分混練した。得られた
混練物を平板プレスにより１６０℃で、加熱溶融プレス
し、厚さ５００μｍの陽イオン交換膜を得た。得られた
膜の湿潤状態での破断強度は２．８ＭＰａ、破断伸度は
１６０％、破裂強度は０．１５ＭＰａであった。また乾
燥状態での含水率は２．４重量％で、湿潤時の寸法変化
は乾燥時を１００％とした場合に１１５％であった。
エチレン／エチレン−プロピレン−ジエンゴム混合物を
混合比６０／４０（重量比）で混合し、ラボプラストミ
ルで１３０℃、５０ｒｐｍ、２０分混練した。得られた
混練物を平板プレスにより１６０℃で、加熱溶融プレス
し、厚さ５００μｍの陽イオン交換膜を得た。得られた
膜の湿潤状態での破断強度は２．８ＭＰａ、破断伸度は
１６０％、破裂強度は０．１５ＭＰａであった。また乾
燥状態での含水率は２．４重量％で、湿潤時の寸法変化
は乾燥時を１００％とした場合に１１５％であった。
【００２６】同様にイオン交換樹脂として強塩基性アニ
オン交換樹脂である、三菱化学製ダイヤイオンＳＡ−１
０Ａ（スチレン−ジビニルベンゼン共重合体樹脂、イオ
ン交換基−Ｎ(ＣＨ3)3Ｃｌ型、みかけ密度０．６８５ｇ
／ｍｌ、水分含有率４３〜４７重量％、イオン交換容量
１．３ｍｅｑ／ｍｌ）を用いて、厚さ５００μｍの陰イ
オン交換膜を得た。使用した粒径１５０μｍ以下のイオ
ン交換樹脂粉末粒子の粒径分布は、粒径１００〜１５０
μｍのものが０．９重量％で、粒径２０μｍ以下の粒子
が８重量％であった。得られた膜の湿潤状態での破断強
度は２．５ＭＰａ、破断伸度は１５０％、破裂強度は
０．１３ＭＰａであった。また乾燥状態での含水率は
２．２重量％で、湿潤時の寸法変化は乾燥時を１００％
とした場合に１１２％であった。
オン交換樹脂である、三菱化学製ダイヤイオンＳＡ−１
０Ａ（スチレン−ジビニルベンゼン共重合体樹脂、イオ
ン交換基−Ｎ(ＣＨ3)3Ｃｌ型、みかけ密度０．６８５ｇ
／ｍｌ、水分含有率４３〜４７重量％、イオン交換容量
１．３ｍｅｑ／ｍｌ）を用いて、厚さ５００μｍの陰イ
オン交換膜を得た。使用した粒径１５０μｍ以下のイオ
ン交換樹脂粉末粒子の粒径分布は、粒径１００〜１５０
μｍのものが０．９重量％で、粒径２０μｍ以下の粒子
が８重量％であった。得られた膜の湿潤状態での破断強
度は２．５ＭＰａ、破断伸度は１５０％、破裂強度は
０．１３ＭＰａであった。また乾燥状態での含水率は
２．２重量％で、湿潤時の寸法変化は乾燥時を１００％
とした場合に１１２％であった。
【００２７】次に粒径が４００〜６００μｍ、イオン交
換容量が４．５ミリ当量／ｇ乾燥樹脂のスルホン酸ナト
リウム型陽イオン交換樹脂（三菱化学製、商品名ダイヤ
イオンＳＫ−１Ｂ）及び粒径が４００〜６００μｍ、イ
オン交換容量が３．５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（三菱化学製、商品名ダ
イヤイオンＳＡ−１０Ａ）を５０℃で熱風乾燥し水分率
を８重量％とした後、陽イオン交換樹脂／陰イオン交換
樹脂＝４４／５６（乾燥状態での重量比）で混合し、イ
オン交換容量比が５０／５０の混合物とした。この混合
物に線状低密度ポリエチレン（ダウケミカル社製、商品
名アフィニティＳＭ−１３００）を３重量％混合し、１
２０〜１３０℃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０．６ｃｍの多孔質イオ
ン交換体シート状物を得た。この多孔質シート状物の連
続した空隙の空隙率は２３容量％、含水率は２．５重量
％であった。
換容量が４．５ミリ当量／ｇ乾燥樹脂のスルホン酸ナト
リウム型陽イオン交換樹脂（三菱化学製、商品名ダイヤ
イオンＳＫ−１Ｂ）及び粒径が４００〜６００μｍ、イ
オン交換容量が３．５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（三菱化学製、商品名ダ
イヤイオンＳＡ−１０Ａ）を５０℃で熱風乾燥し水分率
を８重量％とした後、陽イオン交換樹脂／陰イオン交換
樹脂＝４４／５６（乾燥状態での重量比）で混合し、イ
オン交換容量比が５０／５０の混合物とした。この混合
物に線状低密度ポリエチレン（ダウケミカル社製、商品
名アフィニティＳＭ−１３００）を３重量％混合し、１
２０〜１３０℃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０．６ｃｍの多孔質イオ
ン交換体シート状物を得た。この多孔質シート状物の連
続した空隙の空隙率は２３容量％、含水率は２．５重量
％であった。
【００２８】前記した乾燥状態の多孔質イオン交換シー
ト、陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜を陽極と陰極の
間に、スペーサーネット／陰イオン交換膜／多孔質イオ
ン交換シート／陽イオン交換膜の順に５対配列し、図１
に示される電気透析槽に組み込んだ。その電気透析槽の
脱塩室の厚みは８ｍｍであった。濃縮室に配置されるス
ペーサーネット（開口部菱形）は、ポリプロピレン製
で、糸径０．５ｍｍ、ピッチ間距離（対角点にある糸の
中心間距離）３ｍｍ、糸交点厚み１．２ｍｍ、濃縮室枠
厚み１．２ｍｍのものを用いた。また多孔質イオン交換
シートの脱塩室における容積充填率は乾燥状態で５４％
であった。
ト、陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜を陽極と陰極の
間に、スペーサーネット／陰イオン交換膜／多孔質イオ
ン交換シート／陽イオン交換膜の順に５対配列し、図１
に示される電気透析槽に組み込んだ。その電気透析槽の
脱塩室の厚みは８ｍｍであった。濃縮室に配置されるス
ペーサーネット（開口部菱形）は、ポリプロピレン製
で、糸径０．５ｍｍ、ピッチ間距離（対角点にある糸の
中心間距離）３ｍｍ、糸交点厚み１．２ｍｍ、濃縮室枠
厚み１．２ｍｍのものを用いた。また多孔質イオン交換
シートの脱塩室における容積充填率は乾燥状態で５４％
であった。
【００２９】陽イオン交換膜と陰イオン交換膜の間には
図１に示されるように脱塩室枠（厚み８ｍｍのポリプロ
ピレン製）及び濃縮室枠（厚み１．２ｍｍのポリプロピ
レン製）が介在しており、有効面積５２０ｃｍ2 ５対の
フィルタプレス型透析槽であった。電気透析槽の脱塩
室、濃縮室及び両極室に対して電導度が５μＳ／ｃｍの
水を１０分間供給し、次いで１５時間の前通電処理によ
りイオン交換膜および多孔質イオン交換体を十分に湿潤
化後、脱イオン水の製造を行った。原水として電導度５
μＳ／ｃｍの水を用い、ユニットセル当り４Ｖの電圧を
印加して脱塩を行ったところ、電導度０．０６μＳ／ｃ
ｍの純水が０．４５ｍ3 ／ｈの生産量で安定して得られ
た。
図１に示されるように脱塩室枠（厚み８ｍｍのポリプロ
ピレン製）及び濃縮室枠（厚み１．２ｍｍのポリプロピ
レン製）が介在しており、有効面積５２０ｃｍ2 ５対の
フィルタプレス型透析槽であった。電気透析槽の脱塩
室、濃縮室及び両極室に対して電導度が５μＳ／ｃｍの
水を１０分間供給し、次いで１５時間の前通電処理によ
りイオン交換膜および多孔質イオン交換体を十分に湿潤
化後、脱イオン水の製造を行った。原水として電導度５
μＳ／ｃｍの水を用い、ユニットセル当り４Ｖの電圧を
印加して脱塩を行ったところ、電導度０．０６μＳ／ｃ
ｍの純水が０．４５ｍ3 ／ｈの生産量で安定して得られ
た。
【００３０】測定後イオン交換膜を取り出し、状態を観
察したところ、スペーサーネットに押しつけられてお
り、しわの発生はなく、解体直後の寸法は、陽イオン交
換膜の場合、乾燥状態の１０３％、陰イオン交換膜の場
合、乾燥状態の１０２％であり寸法変化が抑制されてい
た。また脱塩室の多孔質イオン交換シートを取り出し、
容積を測定したところ脱塩室の容積の１２１％の容積で
あった。これと同じものを同じ乾燥状態で、図２のよう
な脱塩室と同じ大きさの金属容器に入れ、通水して膨潤
させることにより発生した圧力、すなわち膨張圧力を測
定したところ圧力は１．５ｋｇ／ｃｍ2 であった。
察したところ、スペーサーネットに押しつけられてお
り、しわの発生はなく、解体直後の寸法は、陽イオン交
換膜の場合、乾燥状態の１０３％、陰イオン交換膜の場
合、乾燥状態の１０２％であり寸法変化が抑制されてい
た。また脱塩室の多孔質イオン交換シートを取り出し、
容積を測定したところ脱塩室の容積の１２１％の容積で
あった。これと同じものを同じ乾燥状態で、図２のよう
な脱塩室と同じ大きさの金属容器に入れ、通水して膨潤
させることにより発生した圧力、すなわち膨張圧力を測
定したところ圧力は１．５ｋｇ／ｃｍ2 であった。
【００３１】なお、膨張圧力の測定は図２に記載の装置
により以下のとおり行う。試料である乾燥状態のイオン
交換体１５を直方体の金属容器１０に入れ、金属板１１
をその上方に置いて、イオン交換体１５が膨張してその
厚さが脱塩室の厚み（実施例の場合８ｍｍ）と等しくな
ったときにロードセル１４の先端が金属板１１に接する
ようにロードセルの位置を設定する。すなわちイオン交
換体１５の乾燥状態のとき、ロードセル１４の先端と金
属板１１の距離とイオン交換体１５の厚さとの和が脱塩
室の厚み（実施例の場合８ｍｍ）と等しくなるように設
定する。つぎに水注入口１２から水を注入し、水の吸収
が平衡になったときにロードセル１４にかかる荷重か
ら、イオン交換体１５と金属板１１との間の圧力を求め
るものである。
により以下のとおり行う。試料である乾燥状態のイオン
交換体１５を直方体の金属容器１０に入れ、金属板１１
をその上方に置いて、イオン交換体１５が膨張してその
厚さが脱塩室の厚み（実施例の場合８ｍｍ）と等しくな
ったときにロードセル１４の先端が金属板１１に接する
ようにロードセルの位置を設定する。すなわちイオン交
換体１５の乾燥状態のとき、ロードセル１４の先端と金
属板１１の距離とイオン交換体１５の厚さとの和が脱塩
室の厚み（実施例の場合８ｍｍ）と等しくなるように設
定する。つぎに水注入口１２から水を注入し、水の吸収
が平衡になったときにロードセル１４にかかる荷重か
ら、イオン交換体１５と金属板１１との間の圧力を求め
るものである。
【００３２】
【実施例２】脱塩室に充填するイオン交換体として、粒
径が４００〜６００μｍ、イオン交換容量が４．５ミリ
当量／ｇ乾燥樹脂のスルホン酸ナトリウム型陽イオン交
換樹脂（三菱化学製、商品名ダイヤイオンＳＫ−１Ｂ）
及び粒径が４００〜６００μｍ、イオン交換容量が３．
５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（三菱化学製、商品名ダイヤイオンＳＡ−１
０Ａ）の混合乾燥物を用い、かつ脱塩室の構造を粒状イ
オン交換樹脂の流出を阻止しうる構造とした以外は実施
例１と同様にして試験を行った。混合乾燥物の水分率は
８重量％、陽イオン交換樹脂／陰イオン交換樹脂混合比
は４４／５６（乾燥状態での重量比）、イオン交換容量
比は５０／５０で、乾燥イオン交換樹脂混合物を脱塩室
に容積充填率５５％で充填した。
径が４００〜６００μｍ、イオン交換容量が４．５ミリ
当量／ｇ乾燥樹脂のスルホン酸ナトリウム型陽イオン交
換樹脂（三菱化学製、商品名ダイヤイオンＳＫ−１Ｂ）
及び粒径が４００〜６００μｍ、イオン交換容量が３．
５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（三菱化学製、商品名ダイヤイオンＳＡ−１
０Ａ）の混合乾燥物を用い、かつ脱塩室の構造を粒状イ
オン交換樹脂の流出を阻止しうる構造とした以外は実施
例１と同様にして試験を行った。混合乾燥物の水分率は
８重量％、陽イオン交換樹脂／陰イオン交換樹脂混合比
は４４／５６（乾燥状態での重量比）、イオン交換容量
比は５０／５０で、乾燥イオン交換樹脂混合物を脱塩室
に容積充填率５５％で充填した。
【００３３】実施例１と同様にして、電気透析槽の各室
に１０分間の通水および１５時間の前通電処理により、
イオン交換膜およびイオン交換樹脂を十分に湿潤化後、
脱イオン水の製造試験を行った。電気透析槽は、有効面
積５２０ｃｍ2 ×５対のものを用いた。原水として電導
度５μＳ／ｃｍの水を用い、ユニットセル当り４Ｖの電
圧を印加して脱塩を行ったところ、電導度０．０８μＳ
／ｃｍの処理水が０．３９ｍ3 ／ｈの生産量で安定して
得られた。測定後イオン交換膜を取り出し、状態を観察
したところ、スペーサーネットに押しつけられており、
しわの発生はなく、解体直後の寸法は、陽イオン交換膜
の場合、乾燥状態の１０４％、陰イオン交換膜の場合、
乾燥状態の１０３％であり寸法変化が抑制されていた。
また脱塩室のイオン交換樹脂を取り出し、容積を測定し
たところ脱塩室の容積の１２３％の容積であった。これ
と同じ乾燥状態の多孔室イオン交換体を同量、図２のよ
うな脱塩室と同じ大きさの金属容器に入れ、通水して実
施例１と同様の方法で発生圧力を測定したところ圧力は
１．３ｋｇ／ｃｍ2 であった。
に１０分間の通水および１５時間の前通電処理により、
イオン交換膜およびイオン交換樹脂を十分に湿潤化後、
脱イオン水の製造試験を行った。電気透析槽は、有効面
積５２０ｃｍ2 ×５対のものを用いた。原水として電導
度５μＳ／ｃｍの水を用い、ユニットセル当り４Ｖの電
圧を印加して脱塩を行ったところ、電導度０．０８μＳ
／ｃｍの処理水が０．３９ｍ3 ／ｈの生産量で安定して
得られた。測定後イオン交換膜を取り出し、状態を観察
したところ、スペーサーネットに押しつけられており、
しわの発生はなく、解体直後の寸法は、陽イオン交換膜
の場合、乾燥状態の１０４％、陰イオン交換膜の場合、
乾燥状態の１０３％であり寸法変化が抑制されていた。
また脱塩室のイオン交換樹脂を取り出し、容積を測定し
たところ脱塩室の容積の１２３％の容積であった。これ
と同じ乾燥状態の多孔室イオン交換体を同量、図２のよ
うな脱塩室と同じ大きさの金属容器に入れ、通水して実
施例１と同様の方法で発生圧力を測定したところ圧力は
１．３ｋｇ／ｃｍ2 であった。
【００３４】
【比較例１】脱塩室に充填するイオン交換体として、湿
潤状態の粒状イオン交換樹脂混合物を用いた以外は実施
例２と同様にして試験を行った。電気透析槽に組み込む
際にイオン交換樹脂の水分により乾燥状態の膜が膨潤し
て寸法変化を起こし膜をセットすることができなかっ
た。
潤状態の粒状イオン交換樹脂混合物を用いた以外は実施
例２と同様にして試験を行った。電気透析槽に組み込む
際にイオン交換樹脂の水分により乾燥状態の膜が膨潤し
て寸法変化を起こし膜をセットすることができなかっ
た。
【００３５】
【比較例２】濃縮室スペーサーとしてスペーサーネット
のない厚さ１．６ｍｍの室枠を用いた以外は実施例１と
同様にして試験を行った。１０分間の通水および１５時
間の前通電処理によりイオン交換膜及び多孔質イオン交
換シートを十分に湿潤化後、水処理試験を行ったが、濃
縮室からの濃縮水の流出がなく運転できなかった。試験
後イオン交換膜を取り出し、状態を観察したところ、膜
がイオン交換シートに押されて変形し濃縮室をふさいで
いた。
のない厚さ１．６ｍｍの室枠を用いた以外は実施例１と
同様にして試験を行った。１０分間の通水および１５時
間の前通電処理によりイオン交換膜及び多孔質イオン交
換シートを十分に湿潤化後、水処理試験を行ったが、濃
縮室からの濃縮水の流出がなく運転できなかった。試験
後イオン交換膜を取り出し、状態を観察したところ、膜
がイオン交換シートに押されて変形し濃縮室をふさいで
いた。
【００３６】
【比較例３】脱塩室に充填するイオン交換体を容積充填
率４５％で充填した以外は実施例２と同様にして試験を
行った。１０分間の通水及び１５時間の前通電処理によ
りイオン交換膜及び粒状イオン交換樹脂を十分に湿潤化
後水処理試験を行った。電気透析槽は、有効面積５２０
ｃｍ2 ×５対のものを用いた。原水として電導度５μＳ
／ｃｍの水を用い、ユニットセル当り４Ｖの電圧を印加
して脱塩を行ったところ、電導度０．２５μＳ／ｃｍと
純度の低い処理水が０．３５ｍ3 ／ｈの生産量で得られ
た。
率４５％で充填した以外は実施例２と同様にして試験を
行った。１０分間の通水及び１５時間の前通電処理によ
りイオン交換膜及び粒状イオン交換樹脂を十分に湿潤化
後水処理試験を行った。電気透析槽は、有効面積５２０
ｃｍ2 ×５対のものを用いた。原水として電導度５μＳ
／ｃｍの水を用い、ユニットセル当り４Ｖの電圧を印加
して脱塩を行ったところ、電導度０．２５μＳ／ｃｍと
純度の低い処理水が０．３５ｍ3 ／ｈの生産量で得られ
た。
【００３７】測定後イオン交換膜を取り出し状態を観察
したところ、スペーサーネットに押しつけられておら
ず、折れしわが多数発生しており、しわの頂点でピンホ
ールが多数発生していた。解体直後の寸法は、陽イオン
交換膜の場合、乾燥状態の１１２％、陰イオン交換膜の
場合、乾燥状態の１１０％であり、寸法変化はあまり抑
制されていなかった。また脱塩室の粒状イオン交換樹脂
を取り出し、容積を測定したところ脱塩室の容積の１０
１％の容積であった。これと同じ乾燥状態の粒状イオン
交換樹脂を同量、図２のような脱塩室と同じ大きさの金
属容器に入れ、通水して発生圧力を測定したところ圧力
は、０．０５ｋｇ／ｃｍ2 であった。
したところ、スペーサーネットに押しつけられておら
ず、折れしわが多数発生しており、しわの頂点でピンホ
ールが多数発生していた。解体直後の寸法は、陽イオン
交換膜の場合、乾燥状態の１１２％、陰イオン交換膜の
場合、乾燥状態の１１０％であり、寸法変化はあまり抑
制されていなかった。また脱塩室の粒状イオン交換樹脂
を取り出し、容積を測定したところ脱塩室の容積の１０
１％の容積であった。これと同じ乾燥状態の粒状イオン
交換樹脂を同量、図２のような脱塩室と同じ大きさの金
属容器に入れ、通水して発生圧力を測定したところ圧力
は、０．０５ｋｇ／ｃｍ2 であった。
【００３８】
【発明の効果】本発明では、乾燥状態でイオン交換膜を
電気透析槽にセットでき、しかも脱塩室側からの圧力に
よりイオン交換膜を離間体に接触させることにより、通
水後も膜の膨潤変形を抑制することができるので、イオ
ン交換膜の装着が簡便である。さらにセット時も、その
後の通水時も膜の膨潤変形による膜の折れ・しわ等の発
生が回避できるという利点がある。また本発明、特にイ
オン交換膜を離間体に密着させるために電気透析槽の脱
塩室側からの圧力を発生させる手段が、脱塩室にイオン
交換体を乾燥状態で収容し、電気透析槽に通水して、こ
れを膨潤させることにより発生する圧力を利用する手段
の場合には、ハンドリング性が格別優れており、低コス
ト化が図れる。
電気透析槽にセットでき、しかも脱塩室側からの圧力に
よりイオン交換膜を離間体に接触させることにより、通
水後も膜の膨潤変形を抑制することができるので、イオ
ン交換膜の装着が簡便である。さらにセット時も、その
後の通水時も膜の膨潤変形による膜の折れ・しわ等の発
生が回避できるという利点がある。また本発明、特にイ
オン交換膜を離間体に密着させるために電気透析槽の脱
塩室側からの圧力を発生させる手段が、脱塩室にイオン
交換体を乾燥状態で収容し、電気透析槽に通水して、こ
れを膨潤させることにより発生する圧力を利用する手段
の場合には、ハンドリング性が格別優れており、低コス
ト化が図れる。
【図１】自己再生型電気透析装置の一態様例を模式的に
示す図。
示す図。
【図２】本実施例において、乾燥イオン交換体の通水に
よる発生圧力を測定した装置の概略を示す図。
よる発生圧力を測定した装置の概略を示す図。
Ａ：陰イオン交換膜 Ｋ：陽イオン交換膜 １：容器（電気透析槽） ２：陽極室 ３：陰極室 ４：陽極 ５：陰極 Ｓ1、Ｓ2・・・Ｓn ：濃縮室 Ｒ1、Ｒ2・・・Ｒn ：脱塩室 Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3・・・Ｄn：脱塩室枠 Ｃ1、Ｃ2、Ｃ3・・・Ｃn：濃縮室枠 Ｎ1、Ｎ2、Ｎ3・・・Ｎn：スペーサー ６：被処理液導入管 ７：脱イオン水導管 ８：濃縮液導入管 ９：濃縮液導管 １０：金属容器 １１：金属板 １２：水注入口 １３：水出口 １４：ロードセル １５：乾燥イオン交換体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マーク フィリップ フューネルガード カナダ国オンタリオ州 グエルフ ローヤ ルロード 29 グレッグ ウォーター コ ンディショニング インコーポレイテイド 内 (72)発明者 デービッド フローリアン テッシール カナダ国オンタリオ州 グエルフ ローヤ ルロード 29 グレッグ ウォーター コ ンディショニング インコーポレイテイド 内 (72)発明者 イアン グレン トウェ カナダ国オンタリオ州 グエルフ ローヤ ルロード 29 グレッグ ウォーター コ ンディショニング インコーポレイテイド 内
Claims (6)
- 【請求項１】 陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とを交
互に配列し、脱塩室と濃縮室とを形成した電気透析槽の
脱塩室にイオン交換体を収容し、脱塩室に被処理水を流
しながら通電するようにした脱イオン水の製造装置にお
いて、電気透析槽の濃縮室にその厚みを確保する離間体
を配置し、かつ陽イオン交換膜及び／又は陰イオン交換
膜を乾燥状態で電気透析槽に組込み、脱塩室側からの圧
力によりイオン交換膜を上記離間体に接触させながら、
電気透析槽に通水するようにしたことを特徴とする脱イ
オン水の製造装置。 - 【請求項２】 脱塩室側からの圧力が０．１〜１０ｋｇ
／ｃｍ2 である請求項１に記載の脱イオン水の製造装
置。 - 【請求項３】 脱塩室側からの圧力を発生する手段が、
脱塩室にイオン交換体を乾燥状態で収容し、電気透析槽
に通水してこれを膨潤させることにより発生する圧力を
利用する手段、脱塩室にイオン交換体を収容し、脱塩室
の厚みを機械的な圧力で減少させることで起こる脱塩室
の厚みの減少に伴って発生する圧力を利用する手段また
は脱塩室の水圧を濃縮室の水圧より高くして圧力を発生
させる手段のいずれかである請求項１または２に記載の
脱イオン水の製造装置。 - 【請求項４】 離間体がネット状物であり、その糸径が
０．１〜２ｍｍで、ピッチが１〜１０ｍｍのものである
請求項１、２または３に記載の脱イオン水の製造装置。 - 【請求項５】 イオン交換膜がイオン交換樹脂粒子とバ
インダーポリマーから構成される不均質イオン交換膜で
ある請求項１〜４のいずれか１に記載の脱イオン水の製
造装置。 - 【請求項６】脱塩室に収容するイオン交換体が、陽イオ
ン交換樹脂、陰イオン交換樹脂またはそれらの混合物を
バインダーポリマーで接着した多孔体である請求項１〜
５のいずれか１に記載の脱イオン水の製造装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05860297A JP3644182B2 (ja) | 1997-02-27 | 1997-02-27 | 脱イオン水の製造装置 |
| AT98103390T ATE224227T1 (de) | 1997-02-27 | 1998-02-26 | Verfahren zur herstellung eines apparats für die produktion von entionisiertem wasser |
| EP98103390A EP0862942B1 (en) | 1997-02-27 | 1998-02-26 | Method of assembling an apparatus for producing deionized water |
| DE69807959T DE69807959T2 (de) | 1997-02-27 | 1998-02-26 | Verfahren zur Herstellung eines Apparats für die Produktion von entionisiertem Wasser |
| CA002230629A CA2230629C (en) | 1997-02-27 | 1998-02-26 | Apparatus for producing deionized water |
| US09/030,943 US6338784B1 (en) | 1997-02-27 | 1998-02-26 | Apparatus for producing deionized water |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05860297A JP3644182B2 (ja) | 1997-02-27 | 1997-02-27 | 脱イオン水の製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10235158A true JPH10235158A (ja) | 1998-09-08 |
| JP3644182B2 JP3644182B2 (ja) | 2005-04-27 |
Family
ID=13089074
Family Applications (1)
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