JPS6334762B2 - - Google Patents

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JPS6334762B2
JPS6334762B2 JP57007493A JP749382A JPS6334762B2 JP S6334762 B2 JPS6334762 B2 JP S6334762B2 JP 57007493 A JP57007493 A JP 57007493A JP 749382 A JP749382 A JP 749382A JP S6334762 B2 JPS6334762 B2 JP S6334762B2
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JP
Japan
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chamber
spacer
concentration
electrodialysis
demineralization
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Expired
Application number
JP57007493A
Other languages
English (en)
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JPS58202002A (ja
Inventor
Noriaki Saeki
Eiji Asada
Koichi Toi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokuyama Corp
Original Assignee
Tokuyama Corp
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Publication date
Application filed by Tokuyama Corp filed Critical Tokuyama Corp
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Publication of JPS6334762B2 publication Critical patent/JPS6334762B2/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、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
とによつ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(印加電流)
×(印加電圧)=(印加電流)2×(槽の電気抵抗)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。従つて、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アクターとして
は、イオン交換膜の電気抵抗、脱塩室,濃縮室の
溶液抵抗、濃縮室と脱塩室の濃度差による膜電位
があげられる。本発明者らは上記フアクターの中
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(ガスケツト厚みともいう)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
比べて槽電圧(電気抵抗)が著しく低下する現象
を見い出し本発明に至つた。 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つては
室枠とイオン交換膜を交互に配列してプレスした
い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、濃縮室,脱塩室
に夫々スペーサー(離間体ともいう)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、濃
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、従来法に比して槽電圧は著しく低下
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
析で濃縮をおこなつた場合、室枠厚みが1mm以下
の1.0mm,0.75mm,0.5mm,0.3mm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槽電圧
が、両室ともスペーサーを挿入した時の槽電圧よ
りも4〜16%も低く、逆に室枠厚みが1mmより大
きい1.5mm,2.0mmの場合は、脱塩室のみスペーサ
ーを挿入した方が両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、かえつて電気抵
抗が増大する傾向があらわれる。 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、あるいは両室ともスペーサーを挿
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撹乱現象がおきやすく、脱
塩室,濃縮室にMg(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やすく、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
状態が、脱塩室側のスペーサーがない状態とほぼ
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遮閉効果をおよぼし、その
遮閉効果(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、相互にスペーサーが
干渉しあい、その結果よりスペーサー遮閉効果が
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
メリツトがある。 本発明は、海水から電気透析により濃縮かん水
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造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,糖液,地下かん水,工業廃水の脱塩,濃縮の
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
いるように室枠厚みが小さい方が望ましい。 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、一般にはプラスチツク製で液の流れ方
向に縦棧を有し、これらを横糸で連結したすだれ
状のもの、あるいはプラスチツク糸で織つた織物
や押出成型した網状物が用いられる。特にポリエ
チレンやポリプロピレンで押出成型した目型がひ
し型をした斜交網(通称ネトロン網)で目合が2
〜10mm×2〜10mm,交さ角度が50〜80゜,単糸径
が0.1〜1.0mm,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
塩や過剰濃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1〜20cm/sec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、槽
の大きさにもよるが、100cm水柱以上が望ましい。 又、濃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30〜200cm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、あるい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、濃縮かん水を得る実験をおこなつた。イオ
ン交換膜として商品名ネオセプタC66―5T(徳山
曹達製)とネオセプタAFS―4T(徳山曹達製)を
用い、有効通電面積2dm2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
ついて槽電圧を測定した。電気透析条件は各ケー
スとも、脱塩液は塩素濃度0.45Nの海水、濃縮液
は塩素濃度4.1Nのかん水で、温度は夫々25℃±
1℃に調節してある。又、各ケースとも積層対数
は50対で、運転電流密度は3.5A/dm2,各液の
流速は夫々4cm/sec,濃縮室と脱塩室の圧力バ
ランスは各液の入口,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ほぼ同圧
力に維持した。スペーサーとして、大日本プラス
チツク製の斜交網(ネトロン網)を夫々の室枠の
厚みに相当するものを用いた。 実験結果を表1、図1に示す。
【表】 * 比較例
図1より、室枠が1.0mm以下の場合、本発明が
成立することがわかる。尚図中、◎印が比較例
(両室にスペーサーあり),〓印が本発明(脱塩室
にスペーサーあり、濃縮室空洞)の各例である。 実施例 2 実施例1と同じ電気透析装置、透析条件でさら
に濃縮室側のみスペーサーを挿入した場合、濃縮
室側,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、海水から濃厚かん水を得る実験を
おこなつた。実験結果を表2に示す。
【表】 実施例 3 実施例2の実験No.7,8における脱塩室,濃縮
室ともスペーサーがある場合と脱塩室のみスペー
サーがある場合について、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3に示す。
【表】 実施例 4 海水を原料にし、イオン交換膜電気透析法によ
り、淡水を得る実験をおこなつた。イオン交換膜
は、商品名ネオセプタC66―5T(徳山曹達製)と
ネオセプタAFN(徳山曹達製)を用い、有効通電
面積10dm2,室枠厚み0.75mm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,濃縮室と
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、淡水(全溶解固型分濃
度:500ppm以下)を1m3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200)
で、運転電流密度は、最高電流密度6A/dm2
頭切りで、脱塩液濃度追従法により1バツチ当り
の平均運転電流密度を3.4A/dm2とした。液流
速は脱塩液,濃縮液とも6cm/secで、又両室の
圧力は、各液の入口弁,出口弁の操作により、濃
縮室圧力が脱塩室圧力より30cm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
透析条件はまつたく同じにして、脱塩操作を100
バツチ実施し、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
18.4KWH/m3で淡水であるのに対して、本発明
による運転では15.3KWH/m3淡水となり明らか
に本発明の効果が認められた。
【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
ロツトしたものである。図中の◎印は脱塩室、濃
縮室ともにスペーサーがある場合の比較例を、〓
印は脱塩室のみにスペーサーがある場合の本発明
例を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 電極間に陽イオン交換膜と陰イオン交換膜と
    を厚さ1mm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つて交互に濃
    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つて
    電気透析を行う特許請求の範囲第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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JPS58202002A JPS58202002A (ja) 1983-11-25
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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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

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JPS58202002A (ja) 1983-11-25

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