JPH1110161A - 電気透析法 - Google Patents
電気透析法Info
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- JPH1110161A JPH1110161A JP9185821A JP18582197A JPH1110161A JP H1110161 A JPH1110161 A JP H1110161A JP 9185821 A JP9185821 A JP 9185821A JP 18582197 A JP18582197 A JP 18582197A JP H1110161 A JPH1110161 A JP H1110161A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 透析効率の高い電気透析法の提供。
【解決手段】 この電気透析法は、対向する陽電極と陰
電極の間に透析膜を配置して電気透析を行う際に、電源
装置１３から電極間に間欠的な繰り返し電圧を印加する
ことが特徴である。
電極の間に透析膜を配置して電気透析を行う際に、電源
装置１３から電極間に間欠的な繰り返し電圧を印加する
ことが特徴である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は対向する陽電極と陰
電極の間に透析膜を配置して電気透析を行う方法の改良
に関し、特に透析効率を高めることのできる電気透析法
に関するものである。
電極の間に透析膜を配置して電気透析を行う方法の改良
に関し、特に透析効率を高めることのできる電気透析法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、海水の淡水化処理や溶解電離
しイオン化した塩類の濃縮，脱塩する目的の溶液処理な
どに電気透析法が広く採用されている。一般に採用され
ている電気透析法では、透析槽内に陽イオン交換膜と陰
イオン交換膜を所定間隔で交互に多数配置することによ
り透析膜のスタックを構成し、その透析膜を挟むように
して陽電極と陰電極を配置した電気透析装置が使用され
る。そして陽イオン交換膜と陰イオン交換膜の間に被処
理液を流して電極間に直流電圧を印加することにより、
電解質である被処理液は陽イオンと陰イオンに解離さ
れ、陽，陰イオン別に選択的に電気泳動して交換膜を通
過し除去される。
しイオン化した塩類の濃縮，脱塩する目的の溶液処理な
どに電気透析法が広く採用されている。一般に採用され
ている電気透析法では、透析槽内に陽イオン交換膜と陰
イオン交換膜を所定間隔で交互に多数配置することによ
り透析膜のスタックを構成し、その透析膜を挟むように
して陽電極と陰電極を配置した電気透析装置が使用され
る。そして陽イオン交換膜と陰イオン交換膜の間に被処
理液を流して電極間に直流電圧を印加することにより、
電解質である被処理液は陽イオンと陰イオンに解離さ
れ、陽，陰イオン別に選択的に電気泳動して交換膜を通
過し除去される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近年、電気透析法は種
々の技術改良を積み重ねた結果、その透析効率はかなり
高いレベルまで達している。しかし一般にいえることで
あるが、電気透析においては価格の高いイオン交換膜を
透析膜として多数使用する必要があり、そのため透析装
置の設備コスト、透析膜に対する初期投資コストなどが
大きくなり、イオン交換膜の消耗費等のランニングコス
トも大きいという問題があった。そこで本発明は、透析
効率を上昇させることにより透析膜の使用枚数を少なく
し、透析装置のコンパクト化を図ることのできる新しい
電気透析法を提供することを課題とするものである。
々の技術改良を積み重ねた結果、その透析効率はかなり
高いレベルまで達している。しかし一般にいえることで
あるが、電気透析においては価格の高いイオン交換膜を
透析膜として多数使用する必要があり、そのため透析装
置の設備コスト、透析膜に対する初期投資コストなどが
大きくなり、イオン交換膜の消耗費等のランニングコス
トも大きいという問題があった。そこで本発明は、透析
効率を上昇させることにより透析膜の使用枚数を少なく
し、透析装置のコンパクト化を図ることのできる新しい
電気透析法を提供することを課題とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明は、対向する陽電極と陰電極の間に透析膜を配
置して電気透析を行う方法であって、前記両電極に間欠
的な繰り返し電圧を印加することを特徴とするものであ
る。本発明の電気透析法によれば、電極間に電圧を印加
する場合に、従来のように連続する一定の直流電圧を印
加する場合に比べ、電気透析効率が高くなり電気透析時
間を短縮することが出来ることが確認された。そして電
解液の濃度が低い場合に、この効果はより大きくなる。
したがって本発明の電気透析法によると、透析装置が従
来と同じ処理容量であれば、より少ない透析膜数で足り
る。また本発明の電気透析法では、連続する一定の直流
電圧を印加する場合に比べてより高い電圧を印加するこ
とが可能である。なお、上記のような効果が得られる詳
細な理由は明らかでないが、間欠的な繰り返し電圧を印
加するとイオンの電気泳動力と方向性が高められるため
ではないかと推定される。
の本発明は、対向する陽電極と陰電極の間に透析膜を配
置して電気透析を行う方法であって、前記両電極に間欠
的な繰り返し電圧を印加することを特徴とするものであ
る。本発明の電気透析法によれば、電極間に電圧を印加
する場合に、従来のように連続する一定の直流電圧を印
加する場合に比べ、電気透析効率が高くなり電気透析時
間を短縮することが出来ることが確認された。そして電
解液の濃度が低い場合に、この効果はより大きくなる。
したがって本発明の電気透析法によると、透析装置が従
来と同じ処理容量であれば、より少ない透析膜数で足り
る。また本発明の電気透析法では、連続する一定の直流
電圧を印加する場合に比べてより高い電圧を印加するこ
とが可能である。なお、上記のような効果が得られる詳
細な理由は明らかでないが、間欠的な繰り返し電圧を印
加するとイオンの電気泳動力と方向性が高められるため
ではないかと推定される。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明の電気透析法を実施
するために好適な模式的なプロセスフロー図である。図
において、１は透析装置、２は被処理液を収容する被処
理液槽、３は濃縮液を収容する濃縮液槽、４は電極液を
収容する電極液槽、５，６，７はポンプ、８は＋電極、
９は−電極、Ｃは陽イオン交換膜、Ａは陰イオン交換
膜、１０は濃縮室、１１は希釈室、１２は電極室、１３
は電源装置、１４は調整弁、１５は脱塩液、ａ，ｂ，
ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇおよびｈは配管である。
に基づいて説明する。図１は本発明の電気透析法を実施
するために好適な模式的なプロセスフロー図である。図
において、１は透析装置、２は被処理液を収容する被処
理液槽、３は濃縮液を収容する濃縮液槽、４は電極液を
収容する電極液槽、５，６，７はポンプ、８は＋電極、
９は−電極、Ｃは陽イオン交換膜、Ａは陰イオン交換
膜、１０は濃縮室、１１は希釈室、１２は電極室、１３
は電源装置、１４は調整弁、１５は脱塩液、ａ，ｂ，
ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇおよびｈは配管である。
【０００６】陰イオン交換膜Ａとしては、例えば４級ア
ンモニウム塩を１．５〜３．０（ｍｅｑ／ｇ乾燥樹脂）
含むスチレン／ジビニルベンゼン共重合体系の膜が使用
され、陽イオン交換膜Ｃとしては、例えばイオン交換基
としてスルホン酸基を１．５〜３．０（ｍｅｑ／ｇ乾燥
樹脂）含むスチレン／ジビニルベンゼン共重合体系の膜
が使用できる。また通常＋電極８はチタン板に白金メッ
キしたもの、−電極９はステンレス板がそれぞれ使用で
きる。濃縮液は被処理液の性状により適宜選択され、例
えばアンモニア性窒素の脱窒素処理をする場合には、水
（初期）などを使用することができる。
ンモニウム塩を１．５〜３．０（ｍｅｑ／ｇ乾燥樹脂）
含むスチレン／ジビニルベンゼン共重合体系の膜が使用
され、陽イオン交換膜Ｃとしては、例えばイオン交換基
としてスルホン酸基を１．５〜３．０（ｍｅｑ／ｇ乾燥
樹脂）含むスチレン／ジビニルベンゼン共重合体系の膜
が使用できる。また通常＋電極８はチタン板に白金メッ
キしたもの、−電極９はステンレス板がそれぞれ使用で
きる。濃縮液は被処理液の性状により適宜選択され、例
えばアンモニア性窒素の脱窒素処理をする場合には、水
（初期）などを使用することができる。
【０００７】電源装置１３は、３相または単相交流電圧
をサイリスタ等により整流して直流電圧に変換する整流
部と、その直流電圧を例えばパルス電圧のような間欠的
な繰り返し電圧に変換する変換部を備えている。なお、
これら整流部や変換部はこの分野で周知であるので、そ
の詳細な説明は省略する。図２はオン期間Ｓ1 とオフ期
間Ｓ2 を有する間欠的な繰り返し電圧の例であって、
（ａ）は方形波状の繰り返し電圧、（ｂ）は鋸歯状波の
繰り返し電圧、（ｃ）は正弦波を半波整流した繰り返し
電圧、（ｄ）は三角波状の繰り返し電圧である。これら
のオン期間Ｓ1 とオフ期間Ｓ2 の比率は任意に設定され
るが、例えば５／１〜１／５程度の範囲とすることがで
きる。また繰り返し周波数は、例えば２〜１０００ヘル
ツ程度とすることができる。なお図２における縦軸Ｖは
電圧、横軸ｔは時間である。
をサイリスタ等により整流して直流電圧に変換する整流
部と、その直流電圧を例えばパルス電圧のような間欠的
な繰り返し電圧に変換する変換部を備えている。なお、
これら整流部や変換部はこの分野で周知であるので、そ
の詳細な説明は省略する。図２はオン期間Ｓ1 とオフ期
間Ｓ2 を有する間欠的な繰り返し電圧の例であって、
（ａ）は方形波状の繰り返し電圧、（ｂ）は鋸歯状波の
繰り返し電圧、（ｃ）は正弦波を半波整流した繰り返し
電圧、（ｄ）は三角波状の繰り返し電圧である。これら
のオン期間Ｓ1 とオフ期間Ｓ2 の比率は任意に設定され
るが、例えば５／１〜１／５程度の範囲とすることがで
きる。また繰り返し周波数は、例えば２〜１０００ヘル
ツ程度とすることができる。なお図２における縦軸Ｖは
電圧、横軸ｔは時間である。
【０００８】海水や溶解性塩類を含有する溶液等の被処
理液は配管ａより被処理液槽２に供給され、そこからポ
ンプ５および配管ｂにより透析装置１の希釈室１１に導
入される。そして分離すべき成分がイオンとして電気泳
動して膜を通過し、残った液は配管ｃから取り出される
と共に、一部は調整弁１４および配管ｄを経て被処理液
槽２に戻される。濃縮槽３の濃縮液はポンプ６および配
管ｅにより透析装置１の濃縮室１０に導入され、濃縮さ
れて排出される液は配管ｆを経て濃縮槽３に戻される。
なお図示しないが、濃縮槽３における濃度を所定範囲に
維持するため、濃縮槽３の濃縮液の一部を交換する手段
を設けることが好ましい。
理液は配管ａより被処理液槽２に供給され、そこからポ
ンプ５および配管ｂにより透析装置１の希釈室１１に導
入される。そして分離すべき成分がイオンとして電気泳
動して膜を通過し、残った液は配管ｃから取り出される
と共に、一部は調整弁１４および配管ｄを経て被処理液
槽２に戻される。濃縮槽３の濃縮液はポンプ６および配
管ｅにより透析装置１の濃縮室１０に導入され、濃縮さ
れて排出される液は配管ｆを経て濃縮槽３に戻される。
なお図示しないが、濃縮槽３における濃度を所定範囲に
維持するため、濃縮槽３の濃縮液の一部を交換する手段
を設けることが好ましい。
【０００９】電極液槽４の電極液は、ポンプ７および配
管ｇにより透析装置１の電極室１２に導入され、配管ｈ
を経て電極液槽４に戻される。なお、電極液は被処理液
にほとんど影響されず連続使用される。なお上記により
処理された脱塩液１５は、次の工程でイオン交換樹脂に
よる吸着脱塩（脱イオン化）を経てさらに浄化し高品質
の純水とすることもできる。その場合においては、前段
の電気透析工程でより脱塩効率を高めることによって、
後段のイオン交換樹脂量を軽減しその消耗量を低くする
ことができる。
管ｇにより透析装置１の電極室１２に導入され、配管ｈ
を経て電極液槽４に戻される。なお、電極液は被処理液
にほとんど影響されず連続使用される。なお上記により
処理された脱塩液１５は、次の工程でイオン交換樹脂に
よる吸着脱塩（脱イオン化）を経てさらに浄化し高品質
の純水とすることもできる。その場合においては、前段
の電気透析工程でより脱塩効率を高めることによって、
後段のイオン交換樹脂量を軽減しその消耗量を低くする
ことができる。
【００１０】
【実施例】次に図１のプロセスフロー図に示された装置
と同様に構成した実験用装置を使用し、アンモニア性窒
素を含有する排水の脱窒素処理をした例を示す。なお、
使用した装置は図１のプロセスフロー図における配管ｃ
を省略し、希釈室１１で希釈された液を全量被処理液槽
２に循環し、該被処理液槽２の電導度を電導度計で連続
測定した。濃縮液は初期に水（水道水）を使用して、そ
れを循環使用した。被処理液はアンモニア性窒素の濃度
が５０ｐｐｍ，１５０ｐｐｍ，２５０ｐｐｍ，５００ｐ
ｐｍの４種類の硫酸アンモニウム溶液を用意し、それぞ
れについて試験した。なお、電極液には３％硫酸ナトリ
ウム溶液を使用した。透析装置として、陽イオン交換膜
と陰イオン交換膜を１０対並べてスタック構成した有効
膜面積４００ｃｍ2 の市販カートリッジを使用した。
と同様に構成した実験用装置を使用し、アンモニア性窒
素を含有する排水の脱窒素処理をした例を示す。なお、
使用した装置は図１のプロセスフロー図における配管ｃ
を省略し、希釈室１１で希釈された液を全量被処理液槽
２に循環し、該被処理液槽２の電導度を電導度計で連続
測定した。濃縮液は初期に水（水道水）を使用して、そ
れを循環使用した。被処理液はアンモニア性窒素の濃度
が５０ｐｐｍ，１５０ｐｐｍ，２５０ｐｐｍ，５００ｐ
ｐｍの４種類の硫酸アンモニウム溶液を用意し、それぞ
れについて試験した。なお、電極液には３％硫酸ナトリ
ウム溶液を使用した。透析装置として、陽イオン交換膜
と陰イオン交換膜を１０対並べてスタック構成した有効
膜面積４００ｃｍ2 の市販カートリッジを使用した。
【００１１】電極間には、比較例として９Ｖの連続した
直流電圧、実施例として図２（ａ）に示すような方形波
状の間欠的な繰り返し電圧を印加した。なお、実施例で
用いた間欠的に繰り返す電圧は１８Ｖ（オン）ー０Ｖ
（オフ）でＳ1 とＳ2 が等しく、その繰り返し周波数が
２ＨZ 〜１０００ＨZ の範囲で多数行い、上記被処理液
での効果性を把握した。図３〜図５は、一例してアンモ
ニア性窒素の濃度をそれぞれ５００ｐｐｍ，２５０ｐｐ
ｍ，５０ｐｐｍとしたときの時間経過に対する電導度の
変化を示すもので、直線は９Ｖの一定の直流電圧を印加
した場合（比較例）、一点鎖線は５ＨZの間欠的な繰り
返し電圧を印加した場合（実施例）、点線は１００ＨZ
又は５０ＨZ の間欠的な繰り返し電圧を印加した場合
（実施例）である。
直流電圧、実施例として図２（ａ）に示すような方形波
状の間欠的な繰り返し電圧を印加した。なお、実施例で
用いた間欠的に繰り返す電圧は１８Ｖ（オン）ー０Ｖ
（オフ）でＳ1 とＳ2 が等しく、その繰り返し周波数が
２ＨZ 〜１０００ＨZ の範囲で多数行い、上記被処理液
での効果性を把握した。図３〜図５は、一例してアンモ
ニア性窒素の濃度をそれぞれ５００ｐｐｍ，２５０ｐｐ
ｍ，５０ｐｐｍとしたときの時間経過に対する電導度の
変化を示すもので、直線は９Ｖの一定の直流電圧を印加
した場合（比較例）、一点鎖線は５ＨZの間欠的な繰り
返し電圧を印加した場合（実施例）、点線は１００ＨZ
又は５０ＨZ の間欠的な繰り返し電圧を印加した場合
（実施例）である。
【００１２】これらの結果から明らかなように、本発明
の方法は従来の一定の直流電圧を印加した場合に比べ、
同一時間経過における電導度の値から計算すると、３０
％程度まで処理時間が短縮されることが分かる。したが
って、従来と同一処理容量であれば透析膜の枚数をほぼ
３０％低減することが可能である。なお図３〜図５を比
較すると、電解液の濃度が低い場合ほど、本発明の効果
は大きいことが分かる。
の方法は従来の一定の直流電圧を印加した場合に比べ、
同一時間経過における電導度の値から計算すると、３０
％程度まで処理時間が短縮されることが分かる。したが
って、従来と同一処理容量であれば透析膜の枚数をほぼ
３０％低減することが可能である。なお図３〜図５を比
較すると、電解液の濃度が低い場合ほど、本発明の効果
は大きいことが分かる。
【００１３】
【発明の効果】以上のように本発明の電気透析法によれ
ば、従来のように電極間に連続する一定の直流電圧を印
加する場合に比べて電気透析効率が高くなり、電気透析
時間を短縮することができる。そして電解液の濃度が低
い場合に、この効果はより大きくなる。したがって本発
明の電気透析法によれば、従来と同じ処理容量を処理す
る場合には、より少ない透析膜数で透析装置を構成する
ことができる。
ば、従来のように電極間に連続する一定の直流電圧を印
加する場合に比べて電気透析効率が高くなり、電気透析
時間を短縮することができる。そして電解液の濃度が低
い場合に、この効果はより大きくなる。したがって本発
明の電気透析法によれば、従来と同じ処理容量を処理す
る場合には、より少ない透析膜数で透析装置を構成する
ことができる。
【図１】本発明の電気透析法を実施するために好適な模
式的なプロセスフロー図。
式的なプロセスフロー図。
【図２】本発明の電気透析法に使用される間欠的な繰り
返し電圧の波形例。
返し電圧の波形例。
【図３】実施例における電導率の時間変化曲線。
【図４】実施例における電導率の時間変化曲線。
【図５】実施例における電導率の時間変化曲線。
１ 透析装置 ２ 被処理液槽 ３ 濃縮液槽 ４ 電極液槽 ５ ポンプ ６ ポンプ ７ ポンプ ８ ＋電極 ９ −電極 １０ 濃縮室 １１ 希釈室 １２ 電極室 １３ 電源装置 １４ 調整弁 １５ 脱塩液 Ａ 陰イオン交換膜 Ｃ 陽イオン交換膜 ａ〜ｈ 配管
Claims (1)
- 【請求項１】 対向する陽電極と陰電極の間に透析膜を
配置して電気透析を行う方法において、前記両電極に間
欠的な繰り返し電圧を印加することを特徴とする電気透
析法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9185821A JPH1110161A (ja) | 1997-06-26 | 1997-06-26 | 電気透析法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9185821A JPH1110161A (ja) | 1997-06-26 | 1997-06-26 | 電気透析法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1110161A true JPH1110161A (ja) | 1999-01-19 |
Family
ID=16177475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9185821A Pending JPH1110161A (ja) | 1997-06-26 | 1997-06-26 | 電気透析法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1110161A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL2002984C2 (en) * | 2009-06-08 | 2010-12-09 | Stichting Wetsus Ct Excellence Sustainable Water Technology | Method and device for membrane cleaning in electro-membrane processes. |
| JP2012196619A (ja) * | 2011-03-22 | 2012-10-18 | Miura Co Ltd | 水処理装置 |
| KR101255262B1 (ko) * | 2012-08-06 | 2013-04-15 | (주) 금양엔지니어링 | 초순수 제조용 전기 탈이온장치 |
| JP2014079724A (ja) * | 2012-10-18 | 2014-05-08 | Kurita Water Ind Ltd | アミン液の再生方法および装置 |
-
1997
- 1997-06-26 JP JP9185821A patent/JPH1110161A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL2002984C2 (en) * | 2009-06-08 | 2010-12-09 | Stichting Wetsus Ct Excellence Sustainable Water Technology | Method and device for membrane cleaning in electro-membrane processes. |
| WO2010143945A1 (en) * | 2009-06-08 | 2010-12-16 | Stichting Wetsus Centre Of Excellence For Sustainable Water Technology | Method and device for membrane cleaning in electro-membrane processes |
| JP2012196619A (ja) * | 2011-03-22 | 2012-10-18 | Miura Co Ltd | 水処理装置 |
| KR101255262B1 (ko) * | 2012-08-06 | 2013-04-15 | (주) 금양엔지니어링 | 초순수 제조용 전기 탈이온장치 |
| JP2014079724A (ja) * | 2012-10-18 | 2014-05-08 | Kurita Water Ind Ltd | アミン液の再生方法および装置 |
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