JPS58202002A - 電解質の透析方法 - Google Patents

電解質の透析方法

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JPS58202002A
JPS58202002A JP57007493A JP749382A JPS58202002A JP S58202002 A JPS58202002 A JP S58202002A JP 57007493 A JP57007493 A JP 57007493A JP 749382 A JP749382 A JP 749382A JP S58202002 A JPS58202002 A JP S58202002A
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JP
Japan
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chamber
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electrodialysis
exchange membrane
ion exchange
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JP57007493A
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Noriaki Saeki
佐伯 典昭
Eiji Asada
英治 浅田
Koichi Toi
戸井 興一
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Tokuyama Corp
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Tokuyama Corp
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    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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    • Y02A20/124Water desalination

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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、イオン交換膜電気透析装置を用いて、電気透
析する場合に電力原単位を低減することができる新規な
電気透析方法に関する。従来陰、陽の電極間に陰、陽イ
オン交換膜を室枠を介して交互に配列し、これら両イオ
ン交換膜と室枠とによって濃縮室と脱塩室とを交互に形
成させた電気透析装置はよく知られている。又この装置
を用いて海水等の電解質溶液から電気透析をおこない、
淡水や食塩を得る方法は広くおこなわれている。この電
気透析法は物質移動の駆動力として、直流電流を用いる
ので、いかにエネルギーコスト即ち電力コストを下げる
かが、重要なポイントである。
ところで、電気透析に必要な電力は(印加電流)×(印
加電圧)=(印加電流)2×(檜の電気抵抗)で示され
るが、自明のように電力コストを低減させる為には、印
加電流を低下させるか、電気抵抗を低下させることが必
要である。しかし、印加電流を下げることは、同じ処理
能力を得ようとすると必然的にイオン交換膜対数が増大
し、設備費の増大を招くので得策ではない。従って、電
気抵抗を下げる工夫が総合的にみて、もつとも有効な方
法であるが、透析槽の電気抵抗のファクターとして杜、
イオン交換膜の電気抵抗、脱塩室。
濃縮室の溶液抵抗、濃縮室と脱塩室のmm差による関電
位があけられる。本発明者らは上記ファクターの中で、
脱塩室、濃縮室の溶液抵抗の低減方法について研究を重
ね、イオン交換膜を用いた電気透析で室枠の厚みが(ガ
スケット厚みともいう)ある適当な範囲で、脱塩室側に
のみスペーサーを挿入し、濃縮室にはスペーサーを未挿
入の状態で透析すると、従来一般におこなわれている濃
縮室、脱塩室ともスペーサーが挿入された状態での透析
に比べて摺電圧(電気抵抗)が著しく低下する現象を見
い出し本発明に至った。
以下、本発明について詳しく説明する。
従来、イオン交換膜による電気透析にあっては室枠とイ
オン交換膜を交互に配列してプレスしたbわゆる締付型
電気透析装置とし、濃縮室、脱塩室の (1)流れを均
一にする (2)膜表面での液の撹乱を生ぜしめ、分極
現象。
スケールの発生を防止する (3)膜間隔を保持する目
的で、#縮室、脱塩室に夫々スペーサー(M量体ともb
う)を挿入し、運転するのが一般的である。
しかるに本発明者らは、室枠の厚みがある適当な範囲で
脱塩室側にのみスペーサーを挿入し、−縮室にはスペー
サー類が存在しない空洞状態で運転すると、従来法に比
して摺電圧#−を著しく低下し、又安定して運転がおこ
なえることを見い出した。実施例でも示すように、海水
を用いて電気透析で濃縮をおこなった場合、室枠厚みが
1mm以下の1.Owm 、 0.75腸、0.5 m
m 、 0.3−のいずれの場合も、脱塩室側スペーサ
ーのみ挿入した時の摺電圧が、画室ともスペーサーを挿
入した時の摺電圧よりも4〜16%も低く、逆に室枠厚
みが1−より大きい1.5■、2.0mの場合は、脱塩
室のみスペーサーを挿入した方が画室とも挿入した方よ
り約5%高くなる傾向になる。つまり、電気透析するに
あたり、室枠厚みがある値以上では脱塩室のみスペーサ
ーを挿入しても効果がなく、かえって電気抵抗が増大す
る傾向があられれる。
又、本発明の脱塩室側にのみスペーサーを挿入する方法
とは逆に、濃縮室側にのみスペーサーを挿入する方法、
あるいは画室と本スペーサーを挿入しない方法が考えら
れる。室枠厚みが小さい場合には、電気抵抗の減少とい
う面からは本発明の方法と同様に低下現象を示すが、し
かしこれらの方法は長期に運転した場合、脱塩室側での
液の撹乱が不充分なため中性攪り現象がおきやすく、脱
塩室、嚢縮室にM7(OH)2やCaCO3のスケール
成分が析出し、長期に運転することが不可能である。
即ち、脱塩室側スペーサーを除くことは、透析に際して
スケール発生が生じ中すぐ、工業的に実施することは不
可能である。
このように、脱塩室側のみスペーサーを挿入し、濃縮室
は空洞とすることにより、電気抵抗を減少させ、長期安
定運転が可能である。
なお、溶液の電気抵抗が脱塩室の溶液のそれにくらべて
、数倍から数10倍小さい濃縮側のスペーサーがない状
輯が、脱塩室側のスヘー11−がない状態とほぼ同様の
効果が得られることや、又、室枠厚みが小さくなるほど
、その効果が顕著になる理由については明確にはわから
ないが、スペーサーがもつ各室溶液部への遮閉効果ばか
りでなく、イオン交換膜自体へもスペーサーが1閉効果
をおよほし、その迩閉効果(遮閉率)が変化するか、あ
るいは両室ともスペーサーがある場合、相互にスヘーサ
ーが干渉しあい、その結果よりスペーサー迩閉効釆が上
昇すること、も考えられる。
なお、本方法は電力面の低減ばかりでなく、透析装置の
部品数が少なくなり設備費の低減。
透析槽の組立作業の迅速化の面からも従来法に比べてメ
リットがある。
本発明は、海水から電気透析により一縮かん水を得る製
塩プラントの濃縮操作にも、又逆に、海水を脱塩して淡
水を得る遣水プラント用の脱塩操作にも好適に利用でき
る。実施例においては海水の濃縮や脱塩操作のみ例示し
たが、他の電解質溶液から電気透析により濃縮、脱塩す
る例えばホエー、ai液、地下かん水、工業廃水の脱塩
、6Mの場合にも、もちろん応用できるものである。
本発明が適用できる電気透析装置は、公知の締付型透析
装置であれば、通電面積や積層対数にかかわらず支障な
く使用できるが、本発明に述べているようじ室枠厚みが
小さい力が望ましい。
本発明に用いるスペーサーとしては、室枠とほぼ同程度
の厚みを有し、液の撹乱現象をおこし遮閉効果が少ない
機能を有するものであればなんでもよいが、一般にはプ
ラスチック製で液の流れ方向に縦桟を有し、これらを横
糸で連結したすだれ状のもの、あるいはプラスチック糸
で織った織物や押出成型しに網状物が用いられる。%に
ポリエチレンやポリプロピレンで押出成型した0型がひ
し型をした斜交網(通称ネ)oン網)で目金が2〜10
wm X 2〜10 mm 、交さ角度が50〜80°
、単糸径がtJ、1〜1.0鴫、開孔率50〜90%の
ものが好適である。
又、各室に液を一様に供給し、部分的な液の脱塩や過剰
−縮によるスケールトラブルを防ぐ為には、濃縮液、脱
塩液の流速は1〜20備/ 8 eCで通液することが
望ましく、さらに濃縮室側の槽内での流動圧損即ち液供
給口と排出口との圧差は、檜の大きさにもよるが、10
01水柱以上が望ましい。
又、−縮室側の圧力を脱塩室側の圧力よりも同等かより
高く保つことが、脱塩室側の液の撹乱効果をおこす上か
らも望ましい。しかし、あまりに高くすると配流板部で
濃縮液と脱塩液の混合をおこしやすくなり性能低下を生
じるおそれがあるので、好適には50〜200の水柱程
度高くするのがよい。
又、イオン交換膜については、公知の各種のイオン交換
膜が使用でき、室枠についても公知の材質のもの、ある
bは形状のものが採用できる。
実施例 1 海水を原料にして、イオン交換膜電気透析法により、―
縮かん水を得る実験をおCなった。イオン交換膜として
商品名ネオセグタC66−5T(徳山曹達#りとネオセ
プタAFS−4T(徳山曹達製)を用い、有効通電面積
2 am’の締付型電気透析装置を室枠の厚みをかえ、
又、濃縮室、脱塩室のスペーサーが両室ともある場合、
脱塩室スペーサーのみある場合について実験をおこない
、各ケースについて摺電圧を測定した。電気透析条件は
各ケースと4、脱塩液は塩素一度0.45 Nの海水。
濃縮液は塩素濃度4.1Nのかん水で、温度は夫々2S
C±1℃に調節しである。又、各ケースとも積層対数は
50対で、運転電流密度は5.5 A、/dd、6液の
流速は夫々4 (211/’ Ij e Cr濃縮室と
脱塩室の圧力バランスは6液の入口。
出口配管にもうけた調節弁により、濃縮液側圧力と脱塩
液側圧力をはぼ同圧力に維持した。
スペーサーとして、大日本プラスチック製の斜交網(ネ
トロン#11)を夫々の室枠の厚相二相当するものを用
いた。
実験結果を表11図1に示す。
(rr) 明が成立することがわかる。同図中、■印が比較例(両
室にスペーサーあり)、ン1印が本発明(脱塩室にスペ
ーサーあり、濃縮室空洞)の各側である。
実施例 2 実施例1と同じ電気透析装置、透析条件でさらに一縮室
儒のみスペーサーを挿入した場合、a縮室個、脱塩室側
両方ともスペーサーを挿入しない場合について、海水か
ら−厚かん水を得る実験をおこなった。実験結果を表2
に示す。
ン (tて) 夾11列  6 実施例2の実験A7,8における脱塩室。
濃縮室と一ムスペーヅーがある場合と脱塩室のみスベー
サムがある場合も二ついて、夫々、脱塩液側圧力と濃縮
液側圧力が同じ場合と、濃縮液側圧力が脱塩液側圧力よ
りも高く保ち運転した場合について実験した。結果を表
6に示す。
衣  6 実施例 4 海水を原料にし、イオン交換展電気透析法により、淡水
を得る実験をおこなった。イオン交換膜は、商品名ネオ
セブタC66−5T(徳山1達製)とネオセプタAFN
 (徳山1達製)を用い、有効通電面積10 dm” 
、室枠厚み0.75mの室枠を用いて、積層対数100
対の締付型電気透析装置を組立た。実験は従来実施され
ているように脱塩室、#縮室とも斜交網スペーサーを挿
入した場合と、本発明に示すように脱塩室のみ斜交網ス
ペーサーを挿入した場合についておこない、淡、/y:
(全溶解固型分m度:sooppm以下)を12製造す
るに必要な透析電力量、即ち透析電力原単位について比
較した。
運転法は回分式脱塩法(1バツチ処理量20OL)で、
運転電流密度は、最高電流密度6 k/dnlの頭切り
で、脱塩液繰度過従法により1バッチ当りの平均運転電
流*trを五4A/diとした。液流速は脱塩液、磯縮
液とも6 cm*/ secで、又両室の圧力は、缶液
の大口弁、出口弁の操作により、濃縮室圧力が脱塩室圧
力より303水柱高く維持した。このように、各室のス
ペーサーの有無以外は透析条件はまったく同じにして、
脱塩操作を100バッチ実施し、その間の平均透析電力
原単位を調べた。その結果、従来法は電力原単位は18
.4 KWkl/−淡水であるのに対して、本発明によ
る運転では15.3 KWH/−淡水となり明らかに本
発明の効果が認められた。
特許出願人 徳山曹達株式会社 :P &7t 4b itミ併(方10昭和58キ7月
2日 特許庁長盲゛ 若 杉 和 夫殿 t、11の表ボ 昭和57年特許願第749 :3号 2、発明の名称 電解質の透析方法 ;(、袖iEをする者 事件との関係  特許出願人 郵便番号    745 住 所     山ロ県徳山市御影町1番1号昭和58
年6月8日 発送11  昭和58年6月28日 ■)、補1N−の対象 明細書の「図面の簡単な説明」の欄 6 、 m1tEcoP、IIW        l5
iH’l昭58−202002、、.6)明細書第16
頁第10行目と第1行目の闇に「4、図面の簡単な説明 第1図は実施例1の各実験の結果をグラフにプロットし
たものである。 図中の@印は脱塩室、濃縮室ともにス
ペーサーかある場合の比較例を、X印は脱塩室のみに一
ス・\−サーがある場合の本発明例をボす。」 を挿入する。
上、ノ、上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 t 電極間に陽イオン交換膜と隘イオン交換膜とを厚さ
    1髄以下の室枠を介して交互に配列し、これらの両イオ
    ン交換膜と室枠とによって交互に濃縮室と脱塩室とを形
    成させた基本構造よりなるイオン交換膜電気透析装置を
    用い電気透析を行うにあたり、脱塩室内にスペーサーを
    挿入し、濃縮室内は空洞として電気透析することを特徴
    とする透析方法 2、濃縮室内圧を脱塩室内圧に比して高く保って電気透
    析を行1特許請求の範囲第1項記載の透析方法
JP57007493A 1982-01-22 1982-01-22 電解質の透析方法 Granted JPS58202002A (ja)

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JP57007493A JPS58202002A (ja) 1982-01-22 1982-01-22 電解質の透析方法

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JP57007493A JPS58202002A (ja) 1982-01-22 1982-01-22 電解質の透析方法

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JPS6334762B2 JPS6334762B2 (ja) 1988-07-12

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6095904U (ja) * 1983-12-05 1985-06-29 バブコツク日立株式会社 海水淡水化用電気透析装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6095904U (ja) * 1983-12-05 1985-06-29 バブコツク日立株式会社 海水淡水化用電気透析装置
JPS6341050Y2 (ja) * 1983-12-05 1988-10-27

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