JPS5924842B2 - イオン交換膜電気透析装置の洗浄方法 - Google Patents

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（以下、透析装置
ともいう）内に付着した汚染物を除去するための洗浄方
法に関する。

イオン交換膜を使用する透析装置で、例えば海水等の被
処理液の脱塩もしくは濃縮を行うに際しては、被処理液
中に無機物、有機物懸濁体、プランクトン等各種の浮遊
物を含んでいるため、一般には透析装置に供給する前に
濾過等の前処理を行っている。

しかし、これらの前処理では微細、微量の浮遊物を完全
に除去することは難しく、浮遊物が透析装置内、例えば
イオン交換膜、希釈室枠、濃縮室枠、スペーサー、パイ
プ等に付着し、電流効率の低下、流動圧損の上昇等をき
たし、そのまま放置するとイオン交換膜の破損等、電気
透析に致命的な弊害を鳥える。

そこで透析装置内に付着した汚染物を洗浄除去する試み
がなされている。

従来、透析装置の洗浄方法としては、該装置を解体して
洗浄した後、再び組立てる方法が一般に行われている。

しかしながら、この方法は多大の人手と時間を要し、運
転コストの増大、透析装置の稼動率の低下を招く。

このため透析装置を解体せずに硫酸、塩酸等の酸水溶液
を透析装置内に供給して洗浄する方法があるが、この方
法において洗浄除去される付着物は大部分無機物に限ら
れ、流動圧損の主原因となっている有機性の付着物はほ
とんど溶解もしくは分解されないため、満足のいく洗浄
効果は期待されない。

また、有機性の付着汚染物を洗浄除去するために過酸化
水素水、塩素ガスを吹込んだ塩素水溶液等の酸化性水溶
液で洗浄する方法も考えられるが、これらの酸化性溶液
で所望の洗浄効果を得ようとすれば、透析装置を傷める
ばかりでなく、イオン交換膜の膨潤、収縮場合によって
は劣化を起こす。

また、洗浄効果もあまり期待できない。

そのため再び運転を始める場合に膨潤、収縮を起こした
イオン交換膜は何らかの方法でコンディショニングを行
う必要があり、経済的にも時間的にも好ましくない。

本発明者等は、主として有機性の付着汚染物の洗浄方法
について研究した結果、遊離塩素を含有する塩化アルカ
リ水溶液が特にイオン交換膜の劣化を防ぎ、付着汚染物
の洗浄効果が高いことを見い出し、本発明を提供するに
至った。

本発明は遊離塩素を含有する塩化アルカリ水溶液を用い
ることを特徴とするイオン交換膜電気透析装置の洗浄方
法である。

本発明に使用される遊離塩素を含有する塩化アルカリ水
溶液（以下、洗浄剤ともいう）は、塩化アルカリ水溶液
に塩素ガスを吹込んだものも使用できるが、好ましくは
塩化アルカリ水溶液を陽極液とし、電極反応によって遊
離塩素を含有した陽極室から排出される液（以下、単に
陽極室排液ともいう）が使用される。

本発明において使用される洗浄剤は、洗浄効果、イオン
交換膜の劣化度等からみて、第１図および第２図から明
らかなように、遊離塩素をＣｌ３ に換算して７〜２０
０ｐｐｍ、好ましくは１０〜１５０卿含有する塩化アル
カリ水溶液が用いられる。

第１図は、陽極室排液中の遊離塩素濃度による付着物残
存率と洗浄時間の関係を示す図である。

縦軸は透析装置の付着物残存率シ）（次式に示す）、横
軸は洗浄時間（ｈｒ）を夫々表わしている。

Ａ：洗浄後の希釈室の流動圧損 Ｂ二洗浄前の希釈室の流動圧損 Ｃ：運転開始時の希釈室の流動圧損 第１図から、遊離塩素濃度が増加するに従って洗浄時間
が短かくなることがわかる。

一般に透析装置の洗浄時間は１〜２４時間程度であるか
ら、７ｐｐ［ｌ１以上の遊離塩素を含有している洗浄剤
が使用されることになる。

また、第２図は２．５時間を１洗浄単位として１回（Ａ
）、１０回（Ｂ）、２０回（Ｃ）洗浄した場合の遊離塩
素濃度とイオン交換膜の劣化度との関係を表わす図であ
り、縦軸は膜劣化度（洗浄前のイオン交換膜の交換容量
に対する洗浄後のイオン交換膜の交換容量の比）、横軸
は遊離塩素濃度である。

この第２図から遊離塩素濃度が２００１）Ｉ）ｍを越え
るとイオン交換膜の劣化が始まっていることがわかる。

従って、第１図および第２図から、本発明において使用
される洗浄剤は、洗浄効果、イオン交換膜の劣化、洗浄
時間を勘案して７〜２００ｐｌ）Ｉｎ、好ましくは１０
〜１５０贈の遊離塩素濃度を含有する塩化アルカリ水溶
液が有利に用いられるのである。

本発明に使用される塩化アルカリ水溶液は塩化ナトリウ
ム、塩化カリウム等の塩化アルカリの水溶液及び海水等
の塩化アルカリを含む水溶液であって電解質溶液である
。

本発明においては電解質溶液を用いることによってイオ
ン交換膜の劣化を防止できるという効果がある。

また、塩素ガスを例えば食塩水に吹き込んだ本発明の洗
浄剤と塩素ガスを水に吹込んだ塩素水溶液とを比較した
場合、遊離塩素濃度が同じであるにもかかわらず、本発
明の洗浄剤は塩素水溶液よりも洗浄効果がすぐれている
。

本発明の洗浄剤における塩化アルカリ水溶液の濃度は洗
浄条件で沈澱を生じない濃度であればよく、一般には０
．０１〜４ ｅ ｑ／ｌ（塩素濃度）の範囲の濃度が採
用される。

本発明の洗浄剤として陽極室排液を使用すると種々の効
果がある。

例えば塩素ガス吹込法によって遊離塩素を３０ｐ１）ｍ
を含む塩化アルカリ水溶液を用いて透析装置の洗浄を行
った場合に比して、同一の洗浄効果を得るには陽極室排
液の場合は遊離塩素濃度は２ｏｐｐｍで充分であった。

即ち、陽極室排液の洗浄効果が一段と高いことがわかる
。

この効果は、陽極室排液中の遊離塩素が電極反応によっ
て生成したものであること、および遊離塩素と塩化アル
カリの２成分の相互作用によるものであると推定される
。

更に一般に透析装置から排出される陽極室液は他に用途
がなく、中和剤で中和して無害のものにして棄てていた
ものであるため有効利用になり経済的であるという利点
もある。

本発明においては、洗浄剤のｐＨも洗浄効果に影響を与
える。

洗浄剤のｐＨが下がる程洗浄効果は増すが、ｐＨ１以下
では殆んど一定となる。

一方１．Ｈが７以上になると洗浄効果は減少してくる。

また、ｐＨが７以上であると洗浄で溶解した有機物が凝
集してイオン交換膜の目詰まりを起こすこともあるので
ｐＨは７以下に調整するのが好ましい。

ｐＨの調整には塩酸、硫酸およびリン酸等の無機酸、苛
性ソーダ、苛性カリ等のアルカリ剤が用いられる。

本発明の透析装置の洗浄方法は特に限定されない。

例えば洗浄剤を透析装置の各希釈室および（又は）各濃
縮室内に必要時間滞溜させる方法、連続的に供給する方
法、前記２つの方法を交互に行う方法等がある。

上記洗浄液を連続的に供給する態様においては、膣液を
循環使用することも可能である。

例えば、陽極室排液を用いる１例を示せば、通電中の透
析装置から抜き出して連続的に使用するか或いは抜き出
した膣液を適当な容器に蓄積しておき必要な時に使用す
ればよい。

前者の態様は複数の透析装置を使用する場合、定期的に
各透析装置を洗浄するのに有効である。

また、後者の場合は、単数の透析装置を洗浄する場合に
有効である。

本発明に使用される洗浄剤の遊離塩素濃度の調整は、遊
離塩素濃度が高い場合は水あるいは塩化アルカリ水溶液
で希釈すればよい。

陽極室排液を用いた場合で遊離塩素濃度が低い場合は、
透析装置で高濃度のものを作っておき、それと混合して
所望の遊離塩素濃度のものとすればよい。

また、あらかじめ透析装置の通電量および（又は）陽極
室への液の供給量を変えることによって遊離塩素濃度を
調整することもできる。

この場合、それらの条件を設定すれば、一定した洗浄効
果を有する陽極室排液を得ることが可能である。

本発明における洗浄時間は、洗浄液の供給態様、遊離塩
素および塩化アルカリ水溶液の濃度、温度およびｐＨ等
の条件により異なるが、一般には１〜２４時間が適当で
ある。

また、洗浄温度は、洗浄液の温度が高すぎると遊離塩素
が気散し洗浄効果が低下するため、一般には１０〜６０
℃の範囲で行うのが好ましい。

本発明の洗浄方法は、通常透析装置の通電を止めて行わ
れるが、洗浄のために必要な適当な電流を流しながら行
うことも可能である。

次に本発明を図を用いて説明する。

第３図は本発明の好ましい洗浄方法の１態様を示す概略
図であって、運転中の透析装置から排出される陽極室排
液で別の透析装置を洗浄する例である。

図中１は運転中の透析装置、２は洗浄を要する透析装置
、３．３′は陽極室、４，４′は陰極室を夫々あられす
。

透析装置１の陽極室３には陽極室液５が供給され、陽極
室の電極反応で生じた遊離塩素を含有して陽極室排液６
として透析装置外に排出される。

陽極室排液６は一旦洗浄液タンク７に貯蔵され、必要に
応じｐＨ調整液タンク８から供給されるｐＨ調整液９に
より適当なｐＨ値に調整され洗浄液１０となる。

この洗浄液１０を、洗浄を要する透析装置２の希釈室お
よび希釈室ラインに送液し透析装置２の洗浄を行う。

洗浄液は洗浄廃液１１となって透析装置２から排出され
るが、洗浄廃液の汚染度によって循環使用するか廃棄す
るか決定される。

また、洗浄液の遊離塩素濃度を調整するため、陽極室排
液６の洗浄液タンク７への供給量を加減してもよい。

本発明の洗浄方法においては特にイオン交換膜の劣化等
の悪影響を与えず、効率よく経済的に無機物および有機
物からなる付着汚染物を洗浄除去できる。

以上、本発明について透析装置の洗浄を中心に説明した
が、本発明は解体した透析装置の各部材、例えばイオン
交換膜、スペーサー、希釈室枠、濃縮室枠等の洗浄にも
好適に使用される。

従って、本発明にいう透析装置の洗浄とはこれらの解体
した各部材の洗浄を含むものである。

以下、実施例をあげて本発明を具体的に説明するが、本
発明はこれに限定されるものではない。

実施例 １ 原海水を下記の第１表に示す仕様の砂濾過器で濾過し、
その濾過水をいったん中間タンクに入れ、ポンプにて第
２表に示す仕様の電気透析装置に連続通液した。

３ケ月後、透析装置内の液の流動部分に汚染物が付着、
沈積し、通液による流動圧損がスタート時の０．７５
ｋｇ／ｃｒｔｔから１．９８ ｋｇ／ｃｄに増大し、連
続運転が不可能になったので通液を停止して、第３表に
示す洗浄条件下で洗浄した。

この結果、通液による流動圧損は洗浄スタート時１．９
８ ｋｇ／ｃｒＡあったのが１時間後１．７５ ｋｇ／
ｃｒｒｔ、２時間後１．３０ ｋｇ／ｃｒＡ、３時間後
０．９５ ｋｇｌｃｒ！、７時間後０．８０ ｋｇ／ｃ
ｎｉ、８時間後０．７５に９／ｃｄとなり汚染前の流動
圧損に回復した。

実施例 ２ 洗浄液のｐＨを１．０に下げた以外は実施例１と同様に
して洗浄実験を行った。

この結果−洗浄スタート時流動圧損が１．９５ ＊ｋｇ
／ｃＡあったのが、１時間後１．２５ ｋｇ／ｃｄ、２
時間後０．８５ ｋｇ／ｃｒｔｌ、３時間後０．７５
ｋｇｉｃｆｒｉと汚染前の流動圧損に回復し、実施例１
に比べ洗浄時間を約１／３に短かくすることが出来た。

実施例 ３ 実施例１で用いた透析条件で、透析装置の希釈室の流動
圧損がスタート時の０．７５ ｋｇ／ｃｒｔｔから１、
５５ ｋｇ／ｃｒｒｔに増大したので、下記の第４表に
示す洗浄条件で洗浄を行った。

洗浄液として塩素ガスを水に吹込んだ塩素水溶液を用い
た場合をＡ、塩素ガスを食塩水に吹込んだ水溶液を用い
た場合をＢとした。

洗浄結果を第５表に示す。第５表からＢの場合は、洗浄
時間が１０時間で流動圧損がスタート時に回復するが、
Ａの場合は洗浄時間が１２時間でも流動圧損は元通りに
ならなかった。

比較例 １ 実施例１で用いた透析条件で流動圧損がスタート時の０
．７５ｋｇ７／ｃｄから１．７５ ｋｇ／ｃ＝に増大し
た透析装置の洗浄を第６表に示す洗浄条件下で行った。

この結果、流動圧損は洗浄スタート時１．７５ｋｇ／ｃ
、、ｉあったのが、１時間後１．３５ ｋｇ／ｃｒｔｔ
、２時間後１．２０ ｋｇ／ｃｒｔｉ、５時間後１．１
５ ｋｇ／ｃｒＡ、８時間後１．１５ ｋｇ／ｃｒＡと
なり、汚染前の流動圧損０．７５ｋｇ／ｃｒ！には回復
しなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は塩化アルカリ水溶液中の遊離塩素濃度と透析装
置の洗浄度との関係を表わす図、第２図は塩化アルカリ
水溶液中の遊離塩素濃度とイオン交換膜の劣化度の関係
を表わす図、第３図は本発明の好ましい洗浄方法の１態
様を示す概略図である。 図中、１・・・・・・運転中の透析装置、２・・・・・
・洗浄を要する透析装置、３および３′・・・・・・陽
極室、４および４′・・・・・・陰極室、５・・・・・
・陽極室液、６・・・・・・陽極室排液、７・・・・・
・洗浄液タンク、８・・・・・・ｐＨ調整液タンク、９
・・・・・・ｐＨ調整液、１０・・・・・・洗浄液、１
１・・・・・・洗浄廃液、を夫々あられす。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 遊離塩素を含有する塩化アルカリ水溶液を用いるこ
   とを特徴とするイオン交換膜電気透析装置の洗浄方法。 ２ 遊離塩素を含有する塩化アルカリ水溶液がイオン交
   換膜電気透析装置の陽極室排液である特許請求の範囲第
   １項記載の方法。 ３ 塩化アルカリ水溶液の遊離塩素濃度が１０〜２００
   ｐｐｍである特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４ 塩化アルカリ水溶液のｐＨが７以下である特許請求
   の範囲第１項記載の方法。