JPH10258289A - 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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- JPH10258289A JPH10258289A JP9066762A JP6676297A JPH10258289A JP H10258289 A JPH10258289 A JP H10258289A JP 9066762 A JP9066762 A JP 9066762A JP 6676297 A JP6676297 A JP 6676297A JP H10258289 A JPH10258289 A JP H10258289A
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- 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J47/00—Ion-exchange processes in general; Apparatus therefor
- B01J47/02—Column or bed processes
- B01J47/06—Column or bed processes during which the ion-exchange material is subjected to a physical treatment, e.g. heat, electric current, irradiation or vibration
- B01J47/08—Column or bed processes during which the ion-exchange material is subjected to a physical treatment, e.g. heat, electric current, irradiation or vibration subjected to a direct electric current
-
- 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】高純度の脱イオン水を長期間安定して連続的に
製造する。 【解決手段】粒径が異なる複数の均一粒径を有するイオ
ン交換樹脂粒子群の混合物からなり、最大の均一粒径を
有するイオン交換樹脂粒子群の粒径が最小の均一粒径を
有するイオン交換樹脂粒子群の粒径の１．５倍以上であ
るイオン交換樹脂粒子を、電気透析装置の脱塩室に充填
する。
製造する。 【解決手段】粒径が異なる複数の均一粒径を有するイオ
ン交換樹脂粒子群の混合物からなり、最大の均一粒径を
有するイオン交換樹脂粒子群の粒径が最小の均一粒径を
有するイオン交換樹脂粒子群の粒径の１．５倍以上であ
るイオン交換樹脂粒子を、電気透析装置の脱塩室に充填
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、脱イオン水製造装
置に関する。
置に関する。
【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、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、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
置の脱塩室にイオン交換体を充填し、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、脱塩室に入れられたイオン交換体の再生を伴いつ
つ、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
置の脱塩室にイオン交換体を充填し、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、脱塩室に入れられたイオン交換体の再生を伴いつ
つ、脱イオン水を製造する方法である。
【０００４】この方法に関し、脱塩室の幅と厚さを限定
する方法（特開昭６１−１０７９０６）、被処理水を電
気脱イオン装置セルに２パス以上通過させる方法（特開
平１−３０７４１０）、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）などが検討されている。
する方法（特開昭６１−１０７９０６）、被処理水を電
気脱イオン装置セルに２パス以上通過させる方法（特開
平１−３０７４１０）、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）などが検討されている。
【０００５】しかし、これらの方法では、脱塩室に充填
するイオン交換樹脂の充填率が制御できないため、イオ
ン交換樹脂の電気抵抗が高いという欠点があった。
するイオン交換樹脂の充填率が制御できないため、イオ
ン交換樹脂の電気抵抗が高いという欠点があった。
【０００６】
【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法に
よる脱イオン水製造方法において、低い電気抵抗で高純
度の脱イオン水を製造する脱イオン水製造装置を提供す
る。
とイオン交換膜を組み合わせた自己再生型電気透析法に
よる脱イオン水製造方法において、低い電気抵抗で高純
度の脱イオン水を製造する脱イオン水製造装置を提供す
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、陽極と陰極の
間に陽イオン交換膜と陰イオン交膜を交互に配列した電
気透析槽の脱塩室にイオン交換樹脂粒子を充填した脱イ
オン水製造装置であって、上記イオン交換樹脂粒子は粒
径が異なる複数の均一粒径を有するイオン交換樹脂粒子
群の混合物からなり、最大の均一粒径を有するイオン交
換樹脂粒子群の粒径が、最小の均一粒径を有するイオン
交換樹脂粒子群の粒径の１．５倍以上であることを特徴
とする脱イオン水製造装置を提供する。
間に陽イオン交換膜と陰イオン交膜を交互に配列した電
気透析槽の脱塩室にイオン交換樹脂粒子を充填した脱イ
オン水製造装置であって、上記イオン交換樹脂粒子は粒
径が異なる複数の均一粒径を有するイオン交換樹脂粒子
群の混合物からなり、最大の均一粒径を有するイオン交
換樹脂粒子群の粒径が、最小の均一粒径を有するイオン
交換樹脂粒子群の粒径の１．５倍以上であることを特徴
とする脱イオン水製造装置を提供する。
【０００８】本発明では、イオン交換樹脂粒子として粒
径が異なる均一粒径イオン交換樹脂粒子群の混合物を使
用することが特徴である。この方法により脱塩室に充填
するイオン交換樹脂粒子の充填率を高くでき、低い電気
抵抗で脱イオン水を得ることができる。
径が異なる均一粒径イオン交換樹脂粒子群の混合物を使
用することが特徴である。この方法により脱塩室に充填
するイオン交換樹脂粒子の充填率を高くでき、低い電気
抵抗で脱イオン水を得ることができる。
【０００９】本発明において、均一粒径イオン交換樹脂
粒子とは、粒径分布において平均粒径の±２５％の範囲
内に全体の８５重量％以上のイオン交換樹脂粒子が含ま
れるものをいう。
粒子とは、粒径分布において平均粒径の±２５％の範囲
内に全体の８５重量％以上のイオン交換樹脂粒子が含ま
れるものをいう。
【００１０】本発明においては複数の均一粒径を有する
イオン交換樹脂粒子群の混合物を使用するが、特には２
〜３種の上記イオン交換樹脂粒子群の混合物を使用する
ことが好ましい。
イオン交換樹脂粒子群の混合物を使用するが、特には２
〜３種の上記イオン交換樹脂粒子群の混合物を使用する
ことが好ましい。
【００１１】本発明においては異なる複数の均一粒径を
有するイオン交換樹脂粒子群の混合物を使用するが、こ
のとき最大均一粒径を有する均一粒径イオン交換樹脂粒
子群の粒径は、最小均一粒径を有する均一粒径イオン交
換樹脂粒子群の粒径の１．５倍以上である。上記倍率が
１．５倍未満であると、均一粒径イオン交換樹脂群の混
合による充填率の上昇の効果が小さくなる。上記倍率が
２〜５倍である場合はさらに好ましい。
有するイオン交換樹脂粒子群の混合物を使用するが、こ
のとき最大均一粒径を有する均一粒径イオン交換樹脂粒
子群の粒径は、最小均一粒径を有する均一粒径イオン交
換樹脂粒子群の粒径の１．５倍以上である。上記倍率が
１．５倍未満であると、均一粒径イオン交換樹脂群の混
合による充填率の上昇の効果が小さくなる。上記倍率が
２〜５倍である場合はさらに好ましい。
【００１２】最小均一粒径を有するイオン交換樹脂粒子
群の粒径は３０〜６００μｍ、特には１５０〜４００μ
ｍであるのが好ましい。上記平均粒径が３０μｍより小
さい場合は、イオン交換樹脂粒子間の空隙率が低下し、
処理水の流動抵抗が高くなるため、処理水量が減少した
り圧力が高くなったりするので好ましくない。また平均
粒径が６００μｍより大きい場合は、イオン交換樹脂粒
子の単位見かけ容積あたりの表面積が低下し、イオン成
分の吸着効率が低下するので好ましくない。
群の粒径は３０〜６００μｍ、特には１５０〜４００μ
ｍであるのが好ましい。上記平均粒径が３０μｍより小
さい場合は、イオン交換樹脂粒子間の空隙率が低下し、
処理水の流動抵抗が高くなるため、処理水量が減少した
り圧力が高くなったりするので好ましくない。また平均
粒径が６００μｍより大きい場合は、イオン交換樹脂粒
子の単位見かけ容積あたりの表面積が低下し、イオン成
分の吸着効率が低下するので好ましくない。
【００１３】均一粒径イオン交換樹脂粒子群の混合物の
混合比は、最大均一粒径を有するイオン交換樹脂粒子群
の粒子の個数が、全イオン交換樹脂粒子群の個数の５０
％以下であることが好ましい。該樹脂粒子の個数が５０
％より多いと充填率上昇の効果が小さくなり好ましくな
い。３〜３５％の場合には充填率上昇の効果が大きくな
りさらに圧力損失の上昇も小さいので特に好ましい。
混合比は、最大均一粒径を有するイオン交換樹脂粒子群
の粒子の個数が、全イオン交換樹脂粒子群の個数の５０
％以下であることが好ましい。該樹脂粒子の個数が５０
％より多いと充填率上昇の効果が小さくなり好ましくな
い。３〜３５％の場合には充填率上昇の効果が大きくな
りさらに圧力損失の上昇も小さいので特に好ましい。
【００１４】本発明におけるイオン交換樹脂粒子群は、
陽イオン交換樹脂粒子どうしの混合物、陰イオン交換樹
脂粒子どうしの混合物、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のいずれからも構成されうる。
陽イオン交換樹脂粒子どうしの混合物、陰イオン交換樹
脂粒子どうしの混合物、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のいずれからも構成されうる。
【００１５】イオン交換樹脂粒子のイオン交換基として
は、陽イオン交換基は強酸であるスルホン酸型が、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、イオン交換性と化学的安定性の観点
から好ましい。
は、陽イオン交換基は強酸であるスルホン酸型が、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、イオン交換性と化学的安定性の観点
から好ましい。
【００１６】イオン交換樹脂粒子のイオン交換容量は、
０．５〜７．０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乾燥樹脂より低いと脱
塩室でのイオンの吸着、脱塩が充分に行われず脱イオン
水純度が低下するおそれがあり、また７．０ミリ当量／
ｇ乾燥樹脂より大きいとイオン交換樹脂の強度が著しく
低下するので好ましくない。イオン交換容量が１．０〜
５．０ミリ当量／ｇ乾燥樹脂である場合は、脱イオン水
純度の高いものが得られ、性能安定性にも優れており特
に好ましい。
０．５〜７．０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乾燥樹脂より低いと脱
塩室でのイオンの吸着、脱塩が充分に行われず脱イオン
水純度が低下するおそれがあり、また７．０ミリ当量／
ｇ乾燥樹脂より大きいとイオン交換樹脂の強度が著しく
低下するので好ましくない。イオン交換容量が１．０〜
５．０ミリ当量／ｇ乾燥樹脂である場合は、脱イオン水
純度の高いものが得られ、性能安定性にも優れており特
に好ましい。
【００１７】また、これらのイオン交換樹脂粒子を接着
剤ポリマーを用いてシート状に成形し、多孔質イオン交
換体として使用することも可能である。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
交換樹脂粒子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充填体である。
多孔質イオン交換体の水の透過性は、圧力０．３５ｋｇ
／ｃｍ2 において１ｋｇ・ｃｍ-1・ｈ-1以上であり、特
には２０〜２００ｋｇ・ｃｍ-1・ｈ-1であることが好ま
しい。１ｋｇ・ｃｍ-1・ｈ-1より小さいと処理水量が減
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。
剤ポリマーを用いてシート状に成形し、多孔質イオン交
換体として使用することも可能である。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
交換樹脂粒子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充填体である。
多孔質イオン交換体の水の透過性は、圧力０．３５ｋｇ
／ｃｍ2 において１ｋｇ・ｃｍ-1・ｈ-1以上であり、特
には２０〜２００ｋｇ・ｃｍ-1・ｈ-1であることが好ま
しい。１ｋｇ・ｃｍ-1・ｈ-1より小さいと処理水量が減
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。
【００１８】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）、一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。
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）、一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。
【００１９】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
高い脱イオン水が得られるので特に好ましい。なお、こ
の空隙率は、多孔質シートを脱塩室に収容した際の値で
ある。
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
高い脱イオン水が得られるので特に好ましい。なお、こ
の空隙率は、多孔質シートを脱塩室に収容した際の値で
ある。
【００２０】多孔質イオン交換体は、陽イオン交換樹脂
粒子単独、陰イオン交換樹脂粒子単独又はそれらの混合
物から成形されうる。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用いる場合、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
離構造を有するものからも形成されうる。ただし、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＝３０／７０〜８０／２０で
あることが好ましい。総イオン交換容量比が上記範囲外
であると脱イオン水純度が低下するおそれがあるので好
ましくない。
粒子単独、陰イオン交換樹脂粒子単独又はそれらの混合
物から成形されうる。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用いる場合、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
離構造を有するものからも形成されうる。ただし、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＝３０／７０〜８０／２０で
あることが好ましい。総イオン交換容量比が上記範囲外
であると脱イオン水純度が低下するおそれがあるので好
ましくない。
【００２１】多孔質イオン交換体に用いる接着剤ポリマ
ーの重量分率は２０％以下であり、特には１〜５％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接着剤ポリマーが被覆するため
イオン成分の吸着性が低下し、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。
ーの重量分率は２０％以下であり、特には１〜５％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接着剤ポリマーが被覆するため
イオン成分の吸着性が低下し、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。
【００２２】接着剤ポリマーとしては、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又は溶媒可溶性
ポリマーであることが好ましい。さらに、脱イオン水純
度の低下を防ぐためにはイオン交換基を有するポリマー
であればより好ましい。
換体の製法の観点から熱可塑性ポリマー又は溶媒可溶性
ポリマーであることが好ましい。さらに、脱イオン水純
度の低下を防ぐためにはイオン交換基を有するポリマー
であればより好ましい。
【００２３】具体的には、熱可塑性ポリマーとしては、
低密度ポリエチレンや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
どが例示される。また、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などが例示され
る。
低密度ポリエチレンや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
どが例示される。また、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などが例示され
る。
【００２４】さらに、イオン交換基を有するポリマーと
して、ポリスチレンスルホン酸、ポリビニルスルホン
酸、ポリ（２−アクリルアミド−２−メチルプロパンス
ルホン酸）、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、パー
フルオロスルホン酸を含有するポリマー又はそれらの塩
を含有するポリマーが挙げられる。また、ポリビニルベ
ンジルトリメチルアンモニウムクロリドを含有するポリ
マーが挙げられる。さらに、ポリ（４−ビニルピリジ
ン）、ポリ（２−ビニルピリジン）、ポリ（ジメチルア
ミノエチルアクリレート）、ポリ（１−ビニルイミダゾ
ール）、ポリ（２−ビニルピラジン）、ポリ（４−ブテ
ニルピリジン）、ポリ（Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミ
ド）、ポリ（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリル
アミド）を含有するポリマー及びそれらの４級アンモニ
ウム化物を含有するポリマーが挙げられる。また、ポリ
エチレンイミンを含有するポリマーが挙げられる。
して、ポリスチレンスルホン酸、ポリビニルスルホン
酸、ポリ（２−アクリルアミド−２−メチルプロパンス
ルホン酸）、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、パー
フルオロスルホン酸を含有するポリマー又はそれらの塩
を含有するポリマーが挙げられる。また、ポリビニルベ
ンジルトリメチルアンモニウムクロリドを含有するポリ
マーが挙げられる。さらに、ポリ（４−ビニルピリジ
ン）、ポリ（２−ビニルピリジン）、ポリ（ジメチルア
ミノエチルアクリレート）、ポリ（１−ビニルイミダゾ
ール）、ポリ（２−ビニルピラジン）、ポリ（４−ブテ
ニルピリジン）、ポリ（Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミ
ド）、ポリ（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリル
アミド）を含有するポリマー及びそれらの４級アンモニ
ウム化物を含有するポリマーが挙げられる。また、ポリ
エチレンイミンを含有するポリマーが挙げられる。
【００２５】上記ポリマーのなかで水溶性のものを使用
する場合には、接着剤ポリマー溶液に架橋剤を添加し、
架橋処理を行った後使用するのが好ましい。
する場合には、接着剤ポリマー溶液に架橋剤を添加し、
架橋処理を行った後使用するのが好ましい。
【００２６】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
交換樹脂粒子と結合剤ポリマーを加熱混練した後平板プ
レスなどの熱成形によりシート状とする方法、結合剤ポ
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
蒸発させ硬化する方法、結合剤ポリマー及び造孔剤とイ
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、造孔剤を分散した結合剤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。
しては、次のような方法が好ましい。すなわち、イオン
交換樹脂粒子と結合剤ポリマーを加熱混練した後平板プ
レスなどの熱成形によりシート状とする方法、結合剤ポ
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
蒸発させ硬化する方法、結合剤ポリマー及び造孔剤とイ
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、造孔剤を分散した結合剤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。
【００２７】接着剤ポリマーを用いてイオン交換樹脂粒
子を結合した多孔質シートの厚さは、脱塩室の膜間距離
になり、１〜３００ｍｍが好ましい。厚さが１ｍｍより
薄いと脱塩室の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
オン交換樹脂粒子の成形体の厚さが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
塩室に収容した際の値である。
子を結合した多孔質シートの厚さは、脱塩室の膜間距離
になり、１〜３００ｍｍが好ましい。厚さが１ｍｍより
薄いと脱塩室の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
オン交換樹脂粒子の成形体の厚さが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
塩室に収容した際の値である。
【００２８】本発明の脱イオン水製造装置は陽極と陰極
の間に陽イオン交換膜と陰イオン交換膜を交互に配列し
た電気透析槽の脱塩室にイオン交換樹脂粒子を充填して
連続的に脱イオン水を製造する装置である。
の間に陽イオン交換膜と陰イオン交換膜を交互に配列し
た電気透析槽の脱塩室にイオン交換樹脂粒子を充填して
連続的に脱イオン水を製造する装置である。
【００２９】脱イオン水製造方法として具体的には次の
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組程度直列に配置し、脱塩室にイオン交換樹脂
粒子を充填する。
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組程度直列に配置し、脱塩室にイオン交換樹脂
粒子を充填する。
【００３０】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い、脱塩室中のイオン交換樹脂
粒子の再生を伴いつつ、脱イオン水を製造する。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。
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い、脱塩室中のイオン交換樹脂
粒子の再生を伴いつつ、脱イオン水を製造する。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。
【００３１】
【実施例】以下に本発明を実施例（例１、例２）及び比
較例（例３）により説明するが、本発明はこれらに限定
されない。
較例（例３）により説明するが、本発明はこれらに限定
されない。
【００３２】［例１］平均粒径が６３０μｍ（粒径分
布：平均粒径±５０μ以内に９０重量％）であり、イオ
ン交換容量が４．３ミリ当量／ｇ乾燥樹脂であるスルホ
ン酸型陽イオン交換樹脂粒子（ダウケミカル社製品名：
ダウエックスマラソンＣ６００）、平均粒径が２２０μ
ｍ（粒径分布：平均粒径±５０μ以内に８５重量％）で
あり、イオン交換容量が４．３ミリ当量／ｇ乾燥樹脂で
あるスルホン酸型陽イオン交換樹脂粒子（三菱化学社製
品名：ダイヤイオンＵＢＫ５５０）、及び平均粒径が５
７５μｍ（粒径分布：平均粒径±５０μ以内に９０重量
％）であり、イオン交換容量が３．９ミリ当量／ｇ乾燥
樹脂である４級アンモニウム塩型陰イオン交換樹脂粒子
（ダウケミカル社製品名：ダウエックスマラソンＡ）を
乾燥後、それぞれ２５／２２．５／５２．５（乾燥状態
での重量比）で混合した。
布：平均粒径±５０μ以内に９０重量％）であり、イオ
ン交換容量が４．３ミリ当量／ｇ乾燥樹脂であるスルホ
ン酸型陽イオン交換樹脂粒子（ダウケミカル社製品名：
ダウエックスマラソンＣ６００）、平均粒径が２２０μ
ｍ（粒径分布：平均粒径±５０μ以内に８５重量％）で
あり、イオン交換容量が４．３ミリ当量／ｇ乾燥樹脂で
あるスルホン酸型陽イオン交換樹脂粒子（三菱化学社製
品名：ダイヤイオンＵＢＫ５５０）、及び平均粒径が５
７５μｍ（粒径分布：平均粒径±５０μ以内に９０重量
％）であり、イオン交換容量が３．９ミリ当量／ｇ乾燥
樹脂である４級アンモニウム塩型陰イオン交換樹脂粒子
（ダウケミカル社製品名：ダウエックスマラソンＡ）を
乾燥後、それぞれ２５／２２．５／５２．５（乾燥状態
での重量比）で混合した。
【００３３】また、上記混合物のカチオン交換樹脂粒子
とアニオン交換樹脂粒子のイオン交換容量の比は５０／
５０で、各イオン交換樹脂粒子の個数の比率は、ダウエ
ックスマラソンＣ６００／ダイヤイオンＵＢＫ５５０／
ダウエックスマラソンＡ＝４／８３／１３であった。こ
の混合物の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０．００５Ａ／ｃｍ2
のとき４４０Ω・ｃｍであった。このとき、イオン交換
樹脂粒子の充填率は６３容量％であった。
とアニオン交換樹脂粒子のイオン交換容量の比は５０／
５０で、各イオン交換樹脂粒子の個数の比率は、ダウエ
ックスマラソンＣ６００／ダイヤイオンＵＢＫ５５０／
ダウエックスマラソンＡ＝４／８３／１３であった。こ
の混合物の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０．００５Ａ／ｃｍ2
のとき４４０Ω・ｃｍであった。このとき、イオン交換
樹脂粒子の充填率は６３容量％であった。
【００３４】陽極と陰極の間に陽イオン交換膜（旭硝子
社製品名：セレミオンＣＭＴ）と陰イオン交換膜（旭硝
子社製品名：セレミオンＡＭＰ）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を
交互に５対配置した。上記膜の有効面積は５００ｃｍ2
であった。前記イオン交換樹脂粒子の混合物を幅０．８
ｃｍの上記脱塩室に組み込み、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。
社製品名：セレミオンＣＭＴ）と陰イオン交換膜（旭硝
子社製品名：セレミオンＡＭＰ）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を
交互に５対配置した。上記膜の有効面積は５００ｃｍ2
であった。前記イオン交換樹脂粒子の混合物を幅０．８
ｃｍの上記脱塩室に組み込み、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。
【００３５】［例２］例１と同様のイオン交換樹脂粒子
の混合物に、該重合物の全重量に対して線状低密度ポリ
エチレン（ダウケミカル社製品名：アフィニティＳＭ−
１３００）を３重量％混合し、１２０〜１３０℃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６ｍｍの多孔質シート状物を得た。この多孔質
シート状物の水透過性は圧力０．３５ｋｇ／ｃｍ2 にお
いて１３０ｋｇ・ｃｍ-1・ｈ-1、連続した空隙の空隙率
は２０容量％であった。また、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
０．００５Ａ／ｃｍ2 のとき２５０Ω・ｃｍであった。
このとき、多孔質シート状イオン交換樹脂粒子の充填率
は７３容量％であった。
の混合物に、該重合物の全重量に対して線状低密度ポリ
エチレン（ダウケミカル社製品名：アフィニティＳＭ−
１３００）を３重量％混合し、１２０〜１３０℃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６ｍｍの多孔質シート状物を得た。この多孔質
シート状物の水透過性は圧力０．３５ｋｇ／ｃｍ2 にお
いて１３０ｋｇ・ｃｍ-1・ｈ-1、連続した空隙の空隙率
は２０容量％であった。また、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
０．００５Ａ／ｃｍ2 のとき２５０Ω・ｃｍであった。
このとき、多孔質シート状イオン交換樹脂粒子の充填率
は７３容量％であった。
【００３６】この多孔質シート状イオン交換体を、例１
と同様の電気透析装置の脱塩室に組んで水処理試験を行
った。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。
と同様の電気透析装置の脱塩室に組んで水処理試験を行
った。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。
【００３７】［例３］粒径が３００〜１１８０μｍであ
り、イオン交換容量が４．５ミリ当量／ｇ乾燥樹脂であ
るスルホン酸型陽イオン交換樹脂粒子（三菱化学社製品
名：ダイヤイオンＳＫ−１Ｂ）、及び粒径が３００〜１
１８０μｍであり、イオン交換容量が３．５ミリ当量／
ｇ乾燥樹脂である４級アンモニウム塩型陰イオン交換樹
脂粒子（三菱化学社製品名：ダイヤイオンＳＡ−１０
Ａ）を乾燥後、陽イオン交換樹脂粒子／陰イオン交換樹
脂粒子＝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。上記混
合物の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０．００５Ａ／ｃｍ2のと
き６８０Ω・ｃｍで高い値であった。このとき、イオン
交換樹脂粒子の充填率は５８容量％であった。
り、イオン交換容量が４．５ミリ当量／ｇ乾燥樹脂であ
るスルホン酸型陽イオン交換樹脂粒子（三菱化学社製品
名：ダイヤイオンＳＫ−１Ｂ）、及び粒径が３００〜１
１８０μｍであり、イオン交換容量が３．５ミリ当量／
ｇ乾燥樹脂である４級アンモニウム塩型陰イオン交換樹
脂粒子（三菱化学社製品名：ダイヤイオンＳＡ−１０
Ａ）を乾燥後、陽イオン交換樹脂粒子／陰イオン交換樹
脂粒子＝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。上記混
合物の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０．００５Ａ／ｃｍ2のと
き６８０Ω・ｃｍで高い値であった。このとき、イオン
交換樹脂粒子の充填率は５８容量％であった。
【００３８】このイオン交換樹脂粒子の混合物を例１と
同様の電気透析装置の脱塩室に組んで水処理試験を行っ
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０．１５μＳ／ｃｍの脱イオン水が得られ
た。
同様の電気透析装置の脱塩室に組んで水処理試験を行っ
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０．１５μＳ／ｃｍの脱イオン水が得られ
た。
【００３９】
【発明の効果】本発明の脱イオン水製造装置により、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。
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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小松 健 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社中央研究所内 (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 インコーポレイティド内
Claims (4)
- 【請求項１】陽極と陰極の間に陽イオン交換膜と陰イオ
ン交膜を交互に配列した電気透析槽の脱塩室にイオン交
換樹脂粒子を充填した脱イオン水製造装置であって、上
記イオン交換樹脂粒子は粒径が異なる複数の均一粒径を
有するイオン交換樹脂粒子群の混合物からなり、最大の
均一粒径を有するイオン交換樹脂粒子群の粒径が、最小
の均一粒径を有するイオン交換樹脂粒子群の粒径の１．
５倍以上であることを特徴とする脱イオン水製造装置。 - 【請求項２】最大の均一粒径を有するイオン交換樹脂粒
子群の該粒子の個数が全イオン交換樹脂粒子群の個数の
５０％以下である請求項１記載の脱イオン水製造装置。 - 【請求項３】最小の均一粒径を有するイオン交換樹脂粒
子群の粒径が３０〜６００μｍである請求項１又は２記
載の脱イオン水製造装置。 - 【請求項４】イオン交換樹脂粒子群の混合物が、シート
状に成形された多孔質イオン交換体である請求項１、２
又は３記載の脱イオン水製造装置。
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|---|---|---|---|
| JP06676297A JP3947829B2 (ja) | 1997-03-19 | 1997-03-19 | 脱イオン水製造装置 |
| CA002232332A CA2232332C (en) | 1997-03-19 | 1998-03-17 | Apparatus for producing deionized water |
| US09/040,309 US6071397A (en) | 1997-03-19 | 1998-03-18 | Apparatus for producing deionized water |
| DE69811134T DE69811134T2 (de) | 1997-03-19 | 1998-03-19 | Vorrichtung zur Herstellung von vollentsalztem Wasser |
| AT98105051T ATE232134T1 (de) | 1997-03-19 | 1998-03-19 | Vorrichtung zur herstellung von vollentsalztem wasser |
| ES98105051T ES2192284T3 (es) | 1997-03-19 | 1998-03-19 | Aparato de produccion de agua desmineralizada. |
| EP98105051A EP0865816B1 (en) | 1997-03-19 | 1998-03-19 | Apparatus for producing deionized water |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06676297A JP3947829B2 (ja) | 1997-03-19 | 1997-03-19 | 脱イオン水製造装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10258289A true JPH10258289A (ja) | 1998-09-29 |
| JP3947829B2 JP3947829B2 (ja) | 2007-07-25 |
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ID=13325225
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP0865816B1 (ja) |
| JP (1) | JP3947829B2 (ja) |
| AT (1) | ATE232134T1 (ja) |
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| DE (1) | DE69811134T2 (ja) |
| ES (1) | ES2192284T3 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005539141A (ja) * | 2002-09-12 | 2005-12-22 | アイオニクス インコーポレイテッド | 疎ら媒体の電気式脱イオン水製造装置及び方法 |
| JP2008073686A (ja) * | 2006-08-23 | 2008-04-03 | Everpure Llc | 色移り（ｃｏｌｏｒｔｈｒｏｗ）を減らしていることを特徴とするろ過システム及び方法 |
| JP2008080190A (ja) * | 2006-09-26 | 2008-04-10 | Kurita Water Ind Ltd | 混床式イオン交換樹脂塔 |
| JP2010234287A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Nippon Rensui Co Ltd | イオン交換樹脂の充填方法および電気再生式純水製造装置 |
| JP2016150304A (ja) * | 2015-02-17 | 2016-08-22 | 栗田工業株式会社 | 電気脱イオン装置及び純水製造装置 |
| KR102202285B1 (ko) * | 2020-06-05 | 2021-01-13 | 주식회사 티에스케이엔지니어링 | 전기탈이온장치 및 이를 포함하는 초순수 제조 시스템 |
| WO2022118577A1 (ja) * | 2020-12-04 | 2022-06-09 | オルガノ株式会社 | 電気式脱イオン水製造装置および脱イオン水の製造方法 |
| WO2023233848A1 (ja) * | 2022-06-01 | 2023-12-07 | オルガノ株式会社 | 電気式脱イオン水製造装置とその運転方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| EP1106241A1 (en) | 1999-12-10 | 2001-06-13 | Asahi Glass Company Ltd. | Electro-regenerating type apparatus for producing deionized water |
| EP1129765A1 (en) | 2000-03-02 | 2001-09-05 | Asahi Glass Company Ltd. | Method for producing deionized water |
| DE10032686A1 (de) * | 2000-07-05 | 2002-01-31 | G E R U S Ges Fuer Elektrochem | Poröser von Wasser durchströmbarer Körper aus Ionenaustauscherharz und Verfahren zu seiner Herstellung |
| US6495014B1 (en) * | 2000-08-17 | 2002-12-17 | University Of Chicago | Electrodeionization substrate, and device for electrodeionization treatment |
| US6797140B2 (en) * | 2002-08-06 | 2004-09-28 | The University Of Chicago | Electrodeionization method |
| US7306934B2 (en) * | 2002-11-05 | 2007-12-11 | Uchicago Argonne, Llc | Porous solid ion exchange wafer for immobilizing biomolecules |
| US20100006438A1 (en) * | 2008-07-11 | 2010-01-14 | Biological Targets, Inc. | Water purification process |
| JP2014133225A (ja) * | 2013-01-11 | 2014-07-24 | Kankyo Joka Kenkyusho:Kk | 純水中の尿素除去方法 |
| JP7475857B2 (ja) * | 2017-02-13 | 2024-04-30 | メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 超純水を製造するための方法 |
| WO2018146318A1 (en) * | 2017-02-13 | 2018-08-16 | Merck Patent Gmbh | A method for producing ultrapure water |
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|---|---|---|---|---|
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| JP3188511B2 (ja) * | 1992-03-30 | 2001-07-16 | 野村マイクロ・サイエンス株式会社 | 電気透析装置 |
| DE69522035T2 (de) * | 1994-05-06 | 2002-06-06 | Accentus Plc Didcot | Elektrochemische Deionisation |
| MY113226A (en) * | 1995-01-19 | 2001-12-31 | Asahi Glass Co Ltd | Porous ion exchanger and method for producing deionized water |
| DE69716852T2 (de) * | 1996-03-21 | 2003-09-11 | Asahi Glass Co Ltd | Methode und vorrichtung zur produktion von deionisiertem wasser |
-
1997
- 1997-03-19 JP JP06676297A patent/JP3947829B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-03-17 CA CA002232332A patent/CA2232332C/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-03-18 US US09/040,309 patent/US6071397A/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-03-19 EP EP98105051A patent/EP0865816B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-03-19 ES ES98105051T patent/ES2192284T3/es not_active Expired - Lifetime
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- 1998-03-19 AT AT98105051T patent/ATE232134T1/de not_active IP Right Cessation
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