JPS5840110A - 多段階電気透析液体処理装置及び運転方法 - Google Patents

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】 発明の分野 この発明は電気透析液体処理装置に関し、更に詳しくは
このような装置における電極逆転方法に関する。

先行技術 多数の直列に接続し大、段々と精製が行われる透析段階
を並置構造に配列した電気透析液体処理装置は先行技術
において既知である。例えば山口献らの米国特許第亭、
／クコ、ククデ号を参照されたい。電気透析段階内の電
極の極性を逆転することによって電極にスケールが蓄積
するのを防止することも既知である。例えばカーラ（Ｋ
ａｔｇ　）らの米国特許第２，４　？　４１，４　ｔ　
０号、ジュダ（Ｊｕｄａ　）らの米国特許第一、９　ｔ
　３．ｇ　／　、７号及びギュウフリダ（Ｇｌｕｆｆｒ
ｌａ　）らの米国特許第３．３ダｌ−参Ｉ　号明細書を
参照されたい。これらは先行技術を詳ａＫ説明しておシ
、これを参照することによってとこに援用する。

このような並置構造体の現在の運転操作では電極極性の
逆転は連続サイクル中に１時間当り数回まで行われる許
容された技法である。現在電極極性の逆転が行われてい
るが、全透析段階の機能及び全電極の極性が−ＵＫ変化
される。

希釈生成物流の性格も電極極性の逆転によシ【ちに変化
して各段階における部分脱塩生成物の汚染を生ずる。例
えば１０段階脱塩装置では最後の３段階またはダ段階に
含まれる生成物は実質上脱塩されているが、しかし電極
極性を逆転すると脱塩流すなわち希釈流は今度は汚染さ
れた物質すなわち塩濃縮物を受取り始めるＯその結果、
全並置槽に含まれる体積の生成物は部分的に脱塩されて
いるにせよ、そうでないにせよ、電極極性の逆転によシ
廃棄しなければならず、結果的には全装置の効率が低下
する。

先行技術と異って、上述した生成物の損失は電極の極性
を段階毎に時間差を設けて順次に変えるととＫよって避
けることができることが見出された。電極極性の逆転は
各電気透析段階において・、その電気透析段階で発生し
九部分脱塩した生成物が脱塩されながら、その電気透析
段階の水路を通った後に起る。こうして装置の最初の各
透析段階中に部分的に脱塩された生成物の大部分が塩で
汚染されないで装置を通過し、完全に使用可能な状態で
装置から排出される。

発明の要約 この発明は直列に接続された多段階電気透析装置におけ
る電極極性を逆転させる方法及び装置にあるとして要約
される。この装置は通常多数の電気（透析）段階からな
り、各段階社手前の段階の生成物をそれぞれ段々と精製
して最後に所望の純度の生成物に達する。各電気透析段
階は業界において周知のように７個またはそれ以上の液
流処理段階（ｈｙｄｒａｕ４１ｃ　ｓｔａｇｅｓ）を備
える。装置のスケールを除去するために電極極性の逆転
は周期的に行われる。この発明においては生成物の塩含
量の順序に、すなわち希釈流の順序に１段階ととに逆転
は行われる。すなわち装入原料について上流側から下流
側に電極極性の逆転は段階ととに行われる。電極極性の
逆転は並置装置を流れる電流及び液体流速及び塩濃度に
より決定される時間差式、時間遅延式に行う。希薄な、
ナなわち処理ずみ生成物が各段階を離れたらその段階の
電極極性を逆転し、同様にして装置中の全段階が逆転さ
れるまで極性の逆転は続けられる。次いで生成物流は従
来の逆転方法におけるように元の流路の向きに戻される
。

この方法によれば、最初の段階の部分的に脱塩された生
成物だけが無駄になるが、全段階を同時に逆転する場合
のように装置中の全液体が無駄になることはない。電極
極性の逆転Ｈｆ２置の既知の流体流速に基いて行われる
ように合わさせるか、或は生成物の状態を決定するため
に各段階の生成物排出側における電導度迎１定を使用す
ることもできる。

載及び図を参照することＫよ−って一層明瞭となろう。

好適な実施態様の記載 さて、第１図を参照すると、そ？：、には電気透析液体
処理装置が概略図式に示される。この装置は参つの電気
透析段階１０．／コ、ｌダ及び１６からなる。段階ｉｏ
は電極／を及び−□を備え、塩希釈区域ｉｔ及び塩濃縮
区域コ／に分割される。段階Ｉ−は電極コヂ及びコロを
備え、塩希釈区域コＪ及び塩濃縮区域コｓｙｃ分割され
る。

段階ｌ参は電極３０及び３コを備え、塩希釈区域コク及
び塩濃縮区域コ９に分割される。段階／６は電極Ｊ４及
びＪｌを備え、塩希釈区域３１及び塩濃縮区域Ｊ３に分
割される。これらの区域は概略図式に示した。実際には
各段階はアニオン選択膜及びカチオン選択膜が交互に配
置されることによシ構成され、とれらの膜は電気作用に
よシイオンを選択的に輸送するように作用し、それＫよ
って交互に塩希釈区域及び塩濃縮区域を形成する。

周知のように１実際の各段階は非常に多数のこのような
交互に配置されたカチオン透過膜及びアニオン透過膜を
備え、それＫよって多数の類似の室が接続された交互に
配置された塩希釈室及び塩濃縮室を形成する。これらの
室の性格（すなわち脱塩性または濃縮性）は逆転性動力
源１１Ｊ、４１１４＋、参４及びｊｏ＜接続する電極の
極性により変化する。これらの段階は電気極性に上る類
似の室から類似の室へ直列に液流が連絡しこれは正規の
連続式運転では段階から段階へと行われる。

原料液すなわち電解液は導管ｊＪを通って段階１０ＩＩ
Ｃ導入され、段階から段階へと徐々に処理されて最後Ｋ
Ｊつの別の流れ、すなわち実質上脱塩され九精製生成物
流と塩濃縮廃棄流として段階１６から排出される。前記
電流れが排出される室は電極の瞬間的極性に依存する。

先に述べたように、脱塩のための先行技術の方法は全段
階の電極の極性を同時に逆転することにあつ九。このよ
うに電極極性の逆転を行うと、全段階に含まれる部分的
に精製された生成物は直ちに塩で汚染され始める。その
結果、全装置中に含まれる液体が全段階を汚染され々が
ら通り過ぎるまでは廃棄しなければならない。

この発明では時間差をつけて運らせる方式で各段階の電
極極性を逐次切換えるための手段例えばタイムスイッチ
！ダが備えられる。タイマは機械的のものでも、或は電
気式ソリッドステートタイプのものでもよい◇この装置
の運転に際しては段階１０の電極極性は装置の脱スケー
ルが必要となつ九時に逆転される。段階ＩＯの希釈室は
塩を濃縮し始めるが、段階ｌコ、ｌダ及び１６の希釈室
では濃縮は起らない。装置の液体流速によって決定され
る次の時点では段階１０から出てくる濃縮流は段階／Ｊ
の希釈側を満すととＫなる。これはその段階ノコにより
造られる希釈生成物の最後のものがその段階ノコを離れ
る時に段階／Ｊの希釈室側を満すことになる。段階ノコ
の電極極性はその時に逆転されるが、段階ＩＱと７６と
は逆転されてい）い状態のままである。同じような流速
に基く時間経過を与えながらこの操作を段階ｌ亭と段階
１１とＫついて繰返えす。時間差電極極性逆転の終りに
弁３４及びｓｒを働かせて最終段階ｌ＆から出てくる流
れの方向を元に戻す。

第２図には第１と同様な並置装置を示す。類似の要素は
同じ番号により示す。逐次時間差切換装置（タイムスイ
ッチ）はここでは各段階゛の排出流中に設けられた多数
の電導度検出装置４０、＆：１，４４１．Ａ＆、ＡＩ及
び７０１１Ｃヨり置換えられている。この目的に適した
装置は業界において周知である０各電導度検出装置から
の出力は、上述の実施態様の逐次時間差切換装置Ｉｊ　
ｚ　＊（タイムスイッチ３ダ）の作用と同様に各段階の
電極極性の逆転を行うようにプログラムされ装置（スイ
ッチ）クコ、クダ及び７番に供給される。これらの切換
装置（スイッチ）は段階ＩＯからの逆転によシ生成した
液体が段々流れてくるために流れの性質が変るにつれて
起る高電導度または低電導度のいずれでも動作するよう
に設計されている。段階１０の電極極性の逆転はタイミ
ングスイッチクｔによシ反復する時間ベースで開始され
る。

最終段階１６から出てくる液流の流路を穴に戻すための
弁３４及び３ｔの動作開始はスイッチグｔにより制御さ
れるか、唆は交互に電導度検出装置６を及びグＱＫよシ
制御される。

下記実施例及び比較例によりヒの発明の実施態様を説明
する亀のである。

塩生成物。水に脱塩する。にア、ア、イ、■（Ａｑｕａ
ｍｉｔ・■）・×電気透析装置を使用し直流電流を通し
て脱塩を行った。ダ個の多重膜並置装置からなシ、各並
置装置が一個の電気透析段階を備えた装置が米国、マサ
チューセッツ州、ウォータータウンのアイオニックス・
インコーホレーテッドから適業的に入手できる。直列式
に液流が連絡しているｔ個の段階を備えたこの装置を、
各段階中の希釈（生成物）流に原料溶液が曝露される時
間が２ｔ秒となるのに等しい溶液流速、すなわちｔ段階
の隔膜配列中に曝露される合計曝露時間が３．１１分と
なるのに等しい溶液流速で運転した。直流の極性を逆転
すると生成物溶液が［規格外れＪ　　（ｏｆｆ　ｓｅｐ
、）　　となる時間は７．４１分間〔これは希釈流（生
成物流）がｔ段階及び付属配管を完全に通シ抜けるのＫ
ｍする時間である〕であった。この「規格外れ」時間は
脱塩された生成物水が全く得られない非生産的時間であ
る。

実施例　段階的電極極性逆転法を使用する操作前記比較
例の電気透析装置を、３個の個々の電気透析段階の各々
の電極極性の逆転を別個に制御する遅延調節（タイミン
グ・デイレーズ）を使用して段階ごとに電極極性の逆転
を導入するように改変した。逆転は第１段階から始め、
その後で各次の下流側の段階の電極極性をその段階から
部分的に脱塩された水が全部排出された後で逆転する。

この装置に対する全「規格外時間」は希釈流が付属する
配管を含めて７段階を流通するだけに必要表時間に減縮
される、すなわち前記比較例の３．４ｔ分間に比した時
に約３０秒間に減縮される。

この発明はこれを好適な特定の実施態様について記述し
たが、轟業者に想到される改変及びこの発明の範囲から
逸脱することなく行いうる改変をも含むことを意図する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の好適な実施態様の概念工程説明図、 第１図はこの発明の他の実施態様の概念工程説明図であ
る。図中： １０、／コ、／亭、／Ａ・・電気透析段階、ｉｔ・・電
極、／テ・・塩希釈区域、２０・・電極、コト・塩濃縮
区域、コ３・・塩希釈区琥、コク・・電極、Ｊ！・・塩
濃縮区域、−６・・電極、コク・・塩希釈区域、コク・
・塩濃縮区域、３０・・電極、３１・・塩希釈区域、３
ｊ・・電極、３３・・塩濃縮区域１．３４．３１・・電
極、ヂコ、ダダ、参６．！０　・・動力源、＆、２・・
導管、５ケ・・タイムスイッチ（逐次時間差切換装置）
　、ｋＡ、１ｇ　−−弁、６ｏ、６コ、４４１゜４＆、
Ａｇ、りＯ・・電導度検出装置、７コ、クダ。 ７ｔ・・電導度作動切損装置、７ｒ・・タイミングスイ
ッチ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ　直列に接続した多数の段階からなる多段階電気透析
   液体処理装置であって、各段階は手前の段階の希釈生成
   物流排出液を更に脱塩するように配列され、各段階は交
   互に配列されたアニオン透過膜とカチオン透過膜とによ
   −り区画される塩希釈室及び塩濃縮室からなる少くとも
   ｌ対の室によ抄分離された陽極及び陰極からなり、各段
   階はその協働段階とそれらの段階により発生する希釈生
   成物流及び濃縮生成物流の各々に対する液体流通手段に
   より接続し、各段階は電極の極性を周期的に変えるため
   の極性逆転手段を備え、核装置１−　ｔｉ　ｊ！！　Ｋ
   希釈生成物流及び濃縮生成物流の流れを管理するための
   液体流通制御手段を備えてなる多段階電気透析液体処理
   装置において、希釈生成物流中の塩含量の順序に時間差
   をつけて段階ごとに逐次電極極性逆転手段を動作させる
   九めの切換手段を備えることを特徴とする多段階電気透
   析液体処理装置。 よ　切換手段がタイマを備える特許請求の範囲ｔ４１項
   記載の装置。 ３　切換手段が、 （ａ）　　各段階の排出側の液体流路に各段階に７個ず
   つ設置された電導度検出手段を複数個と、 （１））　　前記電極極性逆転手段の各々に対して７個
   ずつの、前記電導度検出手段の少くとも１個に応答する
   別の切換手段と を併有する特許請求の範囲第７項記載の装置。 病　直列に接続し九多数の段階から表る多段階電気透析
   液体処理装置であって、各段階は手前の段階の希釈生成
   物流排出液を更に脱塩するように配列され、各段階は交
   互に配列されたアニオン透過膜とカチオン透過膜とによ
   り区画される塩希釈室及び塩濃縮室からなる少くともＩ
   対の室によシ分離され九ｆｉ１！極及び陰極からなり、
   各段階はその協働段階とそれらの段階により発生する希
   釈生成物流及び濃縮生成物流の各々に対する液体流通手
   段により接続し、各段階には電極の極性を周期的に変え
   るための極性逆転手段を備え、該装置は更に希釈生成物
   流及び濃縮生成物流の流れを管理する丸めの液体流通制
   御手段を備えてなる多段階電気透析液体処理装置を運転
   する方法において、希釈生成物流の塩含量の順序に一間
   差をつけて段階ごとに逐次電極極性逆転手段を動作させ
   ることを特徴とする、多段階電気透析液体処理装置の運
   転方法。 よ　液体流通制御手段を、最後の電極極性逆転と同時に
   動作させることによって希釈生成物流と濃縮生成物流の
   流れを特徴とする特許請求の範囲第ダ項記載の方法。 五　段階ごとの電極極性逆転手段の動作を所定の時間間
   隔で行う特許請求の範囲第ダ項記載の方法。 ｔ　各段階の排出側の液体流路ことに／＠ずつ電導度検
   出手段に応答して電極極性逆転手段を動作させる特許請
   求の範囲第多項記載の方法。