JPS6330046B2 - - Google Patents

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JPS6330046B2
JPS6330046B2 JP53097329A JP9732978A JPS6330046B2 JP S6330046 B2 JPS6330046 B2 JP S6330046B2 JP 53097329 A JP53097329 A JP 53097329A JP 9732978 A JP9732978 A JP 9732978A JP S6330046 B2 JPS6330046 B2 JP S6330046B2
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JP
Japan
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chamber
concentration
dilution
spacer
chambers
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Application number
JP53097329A
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English (en)
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JPS5524539A (en
Inventor
Takuo Kawahara
Katsutoshi Asada
Tomoyasu Ishida
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6330046B2 publication Critical patent/JPS6330046B2/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124Water desalination

Landscapes

  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電気透析装置、特には、所謂ワンパ
ス(Onepass)型に適した新規な構造を有する脱
塩用電気透析装置に関する。
陽イオン交換膜、陰イオン交換膜をスペーサー
及び室枠を介して電極間に配列、締め付けること
により、内部に濃縮室と稀釈室とを交互に形成し
た電気透析装置は、知られている。しかし、従来
のこれら電気透析装置の多くは濃縮室又は稀釈室
を通じて循環させつつ、一定量ずつ被処理液を補
給し、同時に一定量ずつ処理水を抜きとる方式の
ものである。該方式の装置では一般に大きな循環
タンク、ポンプ動力更には配管費用を必要とし、
装置費用がかさむとともに、装置費用の割合に処
理能力が小さいという難点があつた。
一方、被処理液を電気透析装置内に一回通過さ
せるのみで、高度の脱塩率又は高度の濃縮率で稀
釈液又は濃縮液を得る所謂ワンパス型装置も知ら
れているが、これら従来型の装置の場合には、基
本的に、循環型の装置と同じ構造を有しているた
め、稀釈液と濃縮液との差圧バランスの保持が、
難しく両液とも等流量供給して運転せざるを得な
かつた。このため、濃縮液は稀釈液と同量だけ必
要とすることになり、通常両液とも同じ原水が使
用されるので、原水の利用率が高々60%程度にと
どまり、極めて低いものであつた。一方、原水利
用率を高める為濃縮液を循環させつゝ一定量づつ
被処理液を補給し、同時に濃縮された液を抜きと
る方式が多く採用されているが、高度に濃縮され
た液が循環再使用される為、原水中の石膏などの
難溶性塩類が次第に濃縮される、ついには結晶と
して析出することになるので、原水中のカルシウ
ム、マグネシウムの除去などの点で十分なる前処
理が必要とされた。
本発明者は、透析装置として新規な構成を採用
することにより、上記の如き欠点を有さないワン
パス型脱塩用電気透析装置の開発に成功し、これ
を本発明として提出する。
即ち、本発明は、陽イオン交換膜と陰イオン交
換膜とを、室枠及び網状スペーサーを介して電極
間に交互に配列、締め付けることにより、内部に
濃縮室と稀釈室とを交互に形成した電気透析装置
において、濃縮室の厚みを希釈室のそれの1/5以
上1/1未満とし、且つ同一液線速度における濃縮
室スペーサーによる圧損失を希釈室スペーサーに
よるそれよりも大きくすることにより、濃縮液流
量が希釈液流量の1/10以上1/1未満の低流量で両
室の液圧バランスを保持するようにしたことを特
徴とする脱塩用電気透析装置にある。
本発明の電気透析装置において、濃縮室の厚み
を稀釈室のそれよりも小さくすること及び濃縮室
スペーサーの圧損失を稀釈室スペーサーのそれよ
りも大きくすることは、従来の電気透析装置では
全く見られないことである。即ち、前者の要件
は、一般に濃縮液と稀釈液では、稀釈液の電気抵
抗がより大きい為に、槽電圧を下げるためには稀
釈室の厚みを小さくする、換言すれば濃縮室の厚
みを大きくするという従来の教えに反する。ま
た、後者は、上記したように、通常は濃縮液をポ
ンプで循環している為、かゝるポンプ動力低減を
図るために、従来は濃縮室スペーサーの圧損失
は、稀釈室スペーサーのそれよりも大きく、小さ
くすることはあつても本発明の如く大きくするこ
とはなく、これまた本発明特有の事実である。
本発明では、上記のように、従来の電気透析装
置における思想とは逆ともいえる要件を新たにワ
ンパス型の透析装置に採用することにより、上記
目的を達成することに成功した。一方、従来とは
逆の思想を採用したため、それによるデメリツト
が予測されるところであるが、かゝるワンパス型
の装置では、該デメリツトは予測よりも極めて小
さく実質上問題にならなかつた。
以下、本発明の一例の装置記載した図面を参照
しながら本発明を説明する。第1図は、本発明の
装置の構成を説明するための、陰イオン交換膜、
陽イオン交換膜、室枠及びスペーサーの配列を示
す。第1図において、1,1′,1″は稀釈(又は
濃縮)室枠、2,2′,2″は濃縮(又は稀釈)室
枠であり、これらの間には、陽(又は陰)イオン
交換膜3,3′,3″及び陰(又は陽)イオン交換
膜4,4′がそれぞれ稀釈(濃縮)室スペーサー
5,5′,5″濃縮(稀釈)室スペーサー6,6′,
6″を介して陰、陽の電極(図示されない)の間
に配列され、締付けられる。本発明において、
陰、陽のイオン交換膜は、この種の技術分野で使
用される既知のものがいずれも使用され、特に制
限されるものではない。即ち、強電解性又は弱電
解性、均一性又は不均一性、重合性又は縮合性、
補強又は非補強型のいずれのイオン交換膜も使用
できる。第2図は、組立て後の装置の部分縦断面
図であり、第3図は、本発明の別の装置の構成を
示す概略図である。
濃縮液又は稀釈液のそれぞれの室における液の
流れは、垂直流又は水平流であり、また並行流で
も対向流でもよいが、稀釈液と濃縮液との差圧バ
ランス保持の為、第3図に示される装置の如くい
ずれも水平且つ並行流であることが好ましい。濃
縮室及び稀釈室の液の流れは、それぞれの室枠に
設けられたダクト及びスロツトからなる供給、排
出機構により行なわれる。第1図では、かゝる供
給、排出機構は室枠の両側部に形成された切欠き
7,7′とスロツト8,8′、スロツト9,9′と
切欠き10,10′により構成される。
本発明の装置で特徴的なことは、まず濃縮室の
厚みを稀釈室のそれよりも小さくすることにあ
る。両室の厚みは0.3〜2.0mm好ましくは0.4〜1.0
mmの範囲から選ばれるが、濃縮室の厚み/稀釈室
の厚みは、好ましくは1/5以上1/1未満特には1/2
〜3/4であるのが好ましい。かゝる比率が過度に
小さいとスケールの発生などトラブルが生じ易く
なる。両者の比率をかゝる範囲にせしめるために
は、濃縮室及び稀釈室を形成する室枠自体の厚み
を制御せしめてもよいし、また室枠はそのまゝに
して、両室に挿入されるスペーサーの厚みを制御
せしめてよく、或はその両方を制御せしめてもよ
い。しかし、装置の構造及び取り扱いの点から両
室の室枠自体の厚みの制御によるのが好ましい。
濃縮室スペーサーによる圧損失を稀釈室スペー
サーによるそれよりも大きくすることは、スペー
サーの網目の形状、材質或いは厚みを選ぶことに
より容易に達成される。こゝで圧損失は当然のこ
とながら同一の液線速度で判断される。網目が細
かい程、また材質が粗い程、液圧損失が大きくな
る。これら、濃縮室スペーサー及び稀釈室スペー
サーは好ましくは3〜25メツシユの網目、好まし
くは0.3〜2.0mmの厚みを有する例えば、ポリエチ
レン、ポリプロピレン製等のプラスチツク製のも
のが使用される。
濃縮室及び稀釈室の厚み、濃縮室スペーサー及
び稀釈室スペーサーについて採用される具体的態
様については、本発明のそもそもの目的である濃
縮液流量が稀釈液流量に比べて低流量、好ましく
は濃縮液流量/稀釈液流量が好ましくは、1/10以
上1/1未満特には1/10〜1/3の範囲にて運転した場
合も、稀釈室及び濃縮室においては液圧バランス
が保持されるように選ばれる。そして、濃縮室の
厚み/稀釈室の厚みと濃縮室スペーサーの圧損
失/稀釈室スペーサーの厚損失とは相互に関係が
あり、前者が比較的小さい場合には後者はそれだ
け大きくし、一方、前者が比較的大きい場合には
後者はそれに応じて小さくされる。
かくして構成される本発明の装置においては稀
釈液に対して濃縮液はより小さい線速度において
も等しい液圧損失が得られるので、濃縮液は、稀
釈液よりかなり低流量でも、装置内における両液
間の差圧を略等しくできる。一方、稀釈液との差
圧を略等しくされた濃縮室では、液圧損失の大き
いスペーサーの存在により、低流量、低線速度で
も乱流域で濃縮液を流動させるので、稀釈室と同
様に液境膜は薄く難溶性塩類の析出は起りにく
い。かくして、本発明の装置では、濃縮流をワン
パスで運転しても原水利用率は大きくすることが
でき、同時に稀釈液と濃縮液間の差圧を略等しく
するため内部漏洩の減少、漏洩電流の減少などの
利点がもたらされる。
以下に、本発明を更に具体的に示すために実施
例を挙げるが、本発明は上記の記載及びこれらの
実施例に限定されることなく、本発明の範囲内で
種々の変更が可能である。
実施例 1 第3図に示される形状をした、中央に切欠部
左,右の両側部に液の供給、排出するためのダク
ト及びスロツトを形成する切欠きを有する額縁状
室枠(厚さ稀釈室用0.75mm、濃縮室用0.56mm;大
きさ1120mm×2300mm;中央切欠部は上下二段に分
割され、上,下室とも横370mm、縦1713mmである
が、上方辺は10m/m流れ方向に沿つて傾斜して
いる)を介して、陽イオン交換膜、(スルホン酸
を交換基とするスチレン―ジビニルベンゼン共重
合体膜)及び陰イオン交換膜(第四アンモニウム
基を交換基とするスチレン―ジビニルベンゼン共
重合体膜)を、白金メツキチタン陽極とステンレ
ス製陰極との間に、多数交互に配列して締め付け
ることにより、濃縮室401室、稀釈室400室からな
る電気透析装置を組立てに。組立てに際しては、
厚さが室間隔に相当し、大きさが上,下の室面積
に相当するようなポリエチレン製の網目状のスペ
ーサー(稀釈室用5メツシユ、濃縮室用20メツシ
ユ)が各室に挿入された。
かゝる装置の稀釈室及び濃縮室に濃度3000ppm
の塩水を、それぞれ線速度が14cm/秒、5cm/秒
になるように、液流量がそれぞれ56m3/時間、15
m3/時間にて、両液が水平に且つ同一方向になる
ように供給し、電気透析を行なつた。該装置の限
界電流密度は、83.6A/dm2.Nであつた。
その結果、稀釈室からは濃度286ppmの脱塩水
が得られ、濃縮室からは濃度13400ppmの濃縮塩
水が得られ、原水濃度/脱塩水濃度は3000/286
=10.5であつた。電流効率は、83.2%、ユニツト
セム電圧は、0.90ボルトであり、濃縮液は、供給
液の約5倍に濃縮されるが、濃縮室内でのスケー
ル発生は見られなかつた。
比較例 濃縮室枠の厚みを稀釈室と同じの0.75mmにせし
め且つ濃縮室に挿入するスペーサーの厚みを同じ
く0.75mmにせしめたほかは、実施例1と全く同様
にして電気透析装置を組立てた。
該装置に対し、実施例1とそれぞれ同一流量で
同一の濃度の稀釈液及び濃縮液を供給したとこ
ろ、稀釈液及び濃縮液の線速度は、それぞれ14
cm/秒及び3.7cm/秒になつた。該装置の限界電
流密度は76.1A/dm2.Nであり、稀釈室から
は、濃度310ppmの脱塩水が得られ、また濃縮室
からは濃度10540ppmの濃縮塩水が得られ、原水
濃度/脱塩水濃度は3000/310=9.7であつた。そ
の際の電流効率は80.5%であり、ユニツトセル電
圧は0.93ボルトといずれも実施例1の装置よりも
劣るものであつた。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の装置の構成を説明する概略
図であり、第2図は、組立て後の装置の部分縦断
面図であり、第3図は本発明の別の装置の構成を
示す概略図である。 1,1′,1″…稀釈(濃縮)室枠、2,2′,
2″…濃縮(稀釈)室枠、3,3′,3″…陽(陰)
イオン交換膜、4,4′,4″…陰(陽)イオン交
換膜、5,5′,5″…稀釈(濃縮)室スペーサ
ー、6,6′,6″…濃縮(稀釈)室スペーサー。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 陽イオン交換膜、陰イオン交換膜を室枠を介
    して電極間に交互に配列、締め付けることによ
    り、内部に濃縮室と希釈室とを交互に形成せしめ
    た電気透析装置において、濃縮室の厚みを希釈室
    のそれの1/5以上1/1/未満とし且つ同一液線速度
    における濃縮室スペーサーによる圧損失を希釈室
    スペーサーによるそれよりも大きくすることによ
    り、濃縮液流量が希釈液流量の1/10〜1/1未満の
    低流量で両室の液圧損失のバランスを保持するよ
    うにしたことを特徴とする脱塩用電気透析装置。 2 濃縮液及び希釈液を、それぞれ濃縮室及び希
    釈室を一回だけ通過させるような請求の範囲1の
    装置。
JP9732978A 1978-08-11 1978-08-11 Electrodialyzer for desalting Granted JPS5524539A (en)

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