KR102436864B1 - Electric deionized water production device - Google Patents

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Abstract

농축실로부터 탈염실 내의 피처리수 중에 확산되어온 약산 성분을 효율적으로 피처리수로부터 제거하는 것이 가능한 새로운 구성의 전기식 탈이온수 제조장치를 제공한다.
대향하는 음극과 양극 사이에 적어도 하나의 탈염 처리부가 설치되고, 탈염 처리부는, 적어도 음이온 교환체가 충전된 탈염실과, 탈염실의 양쪽에 이웃하여 설치되는 1쌍의 농축실을 구비하고, 탈염실은, 1쌍의 농축실 중 음극측의 농축실에 양이온 교환막을 개재해서 인접하는 동시에, 1쌍의 농축실 중 양극측의 농축실에 제1 음이온 교환막을 개재해서 인접하고 있는 전기식 탈이온수 제조장치로서, 양이온 교환막의 탈염실측의 면의, 일부의 영역에, 상기 양이온 교환막과는 별체의 제2 음이온 교환막이 포개서 설치되고, 제2 음이온 교환막의 탈염실측의 면의 적어도 일부에 음이온 교환체가 접하고 있다.
Provided is an electric deionized water production apparatus having a novel configuration capable of efficiently removing weak acid components that have diffused from the concentration chamber into the water to be treated in the demineralization chamber from the water to be treated.
At least one desalting unit is provided between the opposing negative electrode and the positive electrode, and the desalting unit includes a desalting chamber filled with at least an anion exchanger, and a pair of enrichment chambers provided adjacent to both sides of the desalting chamber, the desalting chamber comprising: An electric deionized water production apparatus adjacent to the concentrating chamber on the cathode side of a pair of enrichment chambers via a cation exchange membrane and adjacent to the enrichment chamber on the anode side of the pair of enrichment chambers via a first anion exchange membrane, A second anion exchange membrane separate from the cation exchange membrane is superimposed on a part of the surface of the cation exchange membrane on the desalting chamber side, and the anion exchanger is in contact with at least a part of the surface of the second anion exchange membrane on the desalting chamber side.

Description

전기식 탈이온수 제조장치Electric deionized water production device

본 발명은 전기식 탈이온수 제조장치에 관한 것이다.The present invention relates to an electric deionized water production apparatus.

최근, 약제에 의한 재생이 불필요한 전기식 탈이온수 제조장치(이하, "EDI 장치"라 칭할 경우가 있음)가 개발되어, 실용화되고 있다. EDI 장치는, 전기영동과 전기투석을 조합시킨 장치이다. 일반적인 EDI 장치의 기본 구성은 다음과 같다. 즉, EDI 장치는, 탈염실과, 탈염실의 양쪽에 배치된 1쌍의 농축실과, 한쪽 농축실의 외측에 배치된 양극(플러스 극)실과, 다른 쪽 농축실의 외측에 배치된 음극(마이너스 극)실을 구비한다. 탈염실은, 대향 배치된 음이온 교환막 및 양이온 교환막과, 이들 교환막 사이에 충전된 이온 교환체(음이온 교환체 또는/및 양이온 교환체)를 구비한다. 피처리수 중에 존재하는 음이온 성분 및 양이온 성분이, 각각 음이온 교환막 및 양이온 교환막을 통과해서 탈염실로부터 농축실로 이동하고, 탈염실로부터 처리수, 즉, 탈이온수가 얻어지고, 농축실로부터 농축수가 얻어진다.In recent years, an electric deionized water manufacturing apparatus that does not require regeneration by a chemical (hereinafter, may be referred to as an "EDI apparatus") has been developed and put into practical use. EDI apparatus is a combination of electrophoresis and electrodialysis. The basic configuration of a typical EDI device is as follows. That is, the EDI device has a desalination chamber, a pair of enrichment chambers arranged on both sides of the desalination chamber, an anode (positive pole) chamber arranged outside one enrichment chamber, and a cathode (minus pole) arranged outside the other enrichment chamber. ) to provide a room. The desalting chamber has an anion exchange membrane and a cation exchange membrane disposed oppositely, and an ion exchanger (anion exchanger and/or cation exchanger) filled between these exchange membranes. The anion component and the cation component present in the water to be treated pass through the anion exchange membrane and the cation exchange membrane, respectively, and move from the desalting chamber to the concentration chamber, and from the desalting chamber, treated water, that is, deionized water, is obtained, and concentrated water is obtained from the concentration chamber. lose

탈이온수를 제조하기 위해서는 양극실 및 음극실에 각각 설치되어 있는 전극 사이에 직류 전압을 인가한 상태에서 탈염실에 피처리수를 통수시킨다. 탈염실에서는, 음이온 교환체에 의해서 음이온 성분(Cl-, CO3 2-, HCO3 -, SiO2 등)이, 양이온 교환체에 의해 양이온 성분(Na+, Ca2+, Mg2+ 등)이 포착된다. 동시에, 예를 들면, 탈염실 내의 음이온 교환체와 양이온 교환체의 계면에서, 물의 해리 반응이 일어나, 수소 이온과 수산화물 이온이 발생한다(H2O → H+ + OH-). 이온 교환체에 포착된 이온 성분은, 이 수소 이온 및 수산화물 이온과 교환되어서 이온 교환체로부터 유리된다. 유리된 이온 성분은 이온 교환체를 통해서 이온 교환막(음이온 교환막 또는 양이온 교환막)까지 전기영동되고, 이온 교환막으로 전기투석되어서 농축실로 이동된다. 농축실로 이동된 이온 성분은, 농축실을 흐르는 물에 의해서 배출된다.In order to produce deionized water, water to be treated is passed through the demineralization chamber while a DC voltage is applied between the electrodes installed in the anode chamber and the cathode chamber, respectively. In the desalting chamber, anion components (Cl - , CO 3 2- , HCO 3 - , SiO 2 , etc.) are converted by an anion exchanger to a cation component (Na + , Ca 2+ , Mg 2+ , etc.) by a cation exchanger. this is captured At the same time, for example, at the interface between the anion exchanger and the cation exchanger in the desalting chamber, a dissociation reaction of water occurs to generate hydrogen ions and hydroxide ions (H 2 O → H + + OH ). The ion component captured by the ion exchanger is released from the ion exchanger by exchanging with these hydrogen ions and hydroxide ions. The liberated ion component is electrophoresed to an ion exchange membrane (anion exchange membrane or cation exchange membrane) through an ion exchanger, is electrodialyzed with an ion exchange membrane, and is transferred to a concentration chamber. The ion component moved to the enrichment chamber is discharged by water flowing through the enrichment chamber.

EDI 장치에서는, 농축수에 포함되는 약산 성분이, 농축실과 탈염실을 칸막이하는 양이온 교환막을 통과해서 처리수 중에 확산되고, 처리수의 순도를 저하시키는 현상이 발생한다. 이것은, 탄산이나 실리카(규산), 붕소(붕산)로 대표되는 약산 성분이, pH 등의 변화에 따라서 일부 이온화되지 않은 분자(중성분자)의 형태를 취하기 때문에, 양이온 교환막에 의한 선택 투과성의 영향을 받기 어려운 것에 기인하고 있다. 예를 들면, 탄산에 대해서는, 식 (1) 내지 (3)으로 표시되는 평형 관계가 있다. 탄산의 경우, 상기 이온화되지 않은 분자(중성분자)의 형태는 CO2 및 H2CO3이며, 이것은 양이온 교환막을 용이하게 통과할 수 있다:In the EDI apparatus, a weak acid component contained in concentrated water passes through a cation exchange membrane separating the concentration chamber and the desalination chamber and diffuses into the treated water, resulting in a phenomenon in which the purity of the treated water is reduced. This is because weak acid components such as carbonic acid, silica (silicic acid), and boron (boric acid) take the form of partially non-ionized molecules (neutral molecules) depending on changes in pH, etc., so the effect of selective permeability by the cation exchange membrane It is due to what is difficult to receive. For example, with respect to carbonic acid, there is an equilibrium relationship expressed by formulas (1) to (3). In the case of carbonic acid, the forms of the non-ionized molecules (neutrophils) are CO 2 and H 2 CO 3 , which can easily pass through a cation exchange membrane:

CO2 + H2O ↔ H2CO3 (1)CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3 (1)

H2CO3 ↔ H+ + HCO3 - (2)H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 - (2)

HCO3 - ↔ H+ + CO3 2- (3)HCO 3 - ↔ H + + CO 3 2- (3)

특허문헌 1에는, 농축실로부터 탈염실로 확산된 약산 성분이 처리수에 혼입되는 것을 억제하는 것이 가능한 EDI 장치가 개시된다. 이 장치에서는, 탈염실이 이온 교환막에 의해서 제1 탈염실(small deionization chamber)과 제2 소탈염실로 칸막이되고, 제1 소탈염실에는 음이온 교환체가 충전되고, 제2 소탈염실에는 피처리수가 최후에 통과하는 이온 교환체가 음이온 교환체로 되는 순서로, 음이온 교환체와 양이온 교환체가 충전된다.Patent Document 1 discloses an EDI device capable of suppressing mixing of a weak acid component diffused from a concentration chamber to a desalination chamber into treated water. In this apparatus, the desalting chamber is divided into a first small deionization chamber and a second demineralization chamber by an ion exchange membrane, the first demineralization chamber is filled with an anion exchanger, and the target water is in the second demineralization chamber. Anion exchangers and cation exchangers are charged in the order that the ion exchanger passed last becomes the anion exchanger.

또 특허문헌 1에는, 물 해리 반응을 촉진시키는 동시에 전류밀도의 적절한 분배를 실현하기 위하여, 제2 소탈염실에 충전되어 있는 음이온 교환체의 음극측에, 양극성 막(bipolar membrane)이 그 음이온 교환막면이 상기 음이온 교환체와 대면해서 배치되는 것이 개시된다.In Patent Document 1, a bipolar membrane is provided on the cathode side of the anion exchanger filled in the second demineralization chamber to promote the water dissociation reaction and at the same time realize an appropriate distribution of current density. Disclosed is that the face is disposed facing the anion exchanger.

특허문헌 2 및 3에도, EDI 장치에 있어서, 양극성 막을 이용하는 것이 개시된다. 특허문헌 4 및 5, 비특허문헌 1에는 양극성 막이 개시된다.Patent Documents 2 and 3 also disclose the use of a bipolar film in an EDI device. Patent Documents 4 and 5 and Non-Patent Document 1 disclose a bipolar film.

JPJP 2012-1617582012-161758 AA WOWO 20130188182013018818 AA WOWO 20111522262011152226 AA JPH7-11021 AJPH7-11021A JPJP 2010-1328292010-132829 AA

Yoshinobu Tanaka, "Ion Exchange Membranes Fundamentals and Applications", Maruzen Publishing, 2016, p. 15-18 Yoshinobu Tanaka, "Ion Exchange Membranes Fundamentals and Applications", Maruzen Publishing, 2016, p. 15-18

EDI 장치에서는, 농축실로부터 탈염실 내의 피처리수 중에 확산되어온 약산 성분을 어떻게 효율적으로 피처리수로부터 제거할지가 대단히 중요하다.In the EDI system, it is very important to efficiently remove the weak acid component that has diffused from the concentration chamber into the water to be treated in the desalination chamber from the treatment water.

본 발명은, 농축실로부터 탈염실 내의 피처리수 중에 확산되어온 약산 성분을 효율적으로 피처리수로부터 제거하는 것이 가능한, 새로운 구성의 EDI 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an EDI device having a novel configuration capable of efficiently removing from the treatment water a weak acid component that has diffused from the concentration chamber into the water to be treated in the desalination chamber.

본 발명의 일 양상에 따르면,According to one aspect of the present invention,

대향하는 음극과 양극 사이에 적어도 하나의 탈염 처리부가 설치되고,At least one desalination treatment unit is installed between the opposite cathode and anode,

상기 탈염 처리부는, 적어도 음이온 교환체가 충전된 탈염실과, 해당 탈염실의 양쪽에 이웃하여 설치되는 1쌍의 농축실을 구비하고,The desalting unit includes at least a desalting chamber filled with an anion exchanger, and a pair of concentration chambers provided adjacent to both sides of the desalting chamber,

상기 탈염실은, 상기 1쌍의 농축실 중 상기 음극측의 농축실에 양이온 교환막을 개재해서 인접하는 동시에, 상기 1쌍의 농축실 중 상기 양극측의 농축실에 제1 음이온 교환막을 개재해서 인접하고 있는 전기식 탈이온수 제조장치로서,The desalting chamber is adjacent to the concentration chamber on the cathode side of the pair of enrichment chambers via a cation exchange membrane, and is adjacent to the enrichment chamber on the anode side of the pair of enrichment chambers through a first anion exchange membrane, As an electric deionized water manufacturing device,

상기 양이온 교환막의 탈염실측의 면의, 일부의 영역에, 상기 양이온 교환막과는 별체의 제2 음이온 교환막이 포개어 설치되고,A second anion exchange membrane, which is separate from the cation exchange membrane, is superimposed and installed in a part of the surface of the cation exchange membrane on the desalting chamber side;

상기 제2 음이온 교환막의 탈염실측의 면의 적어도 일부에, 상기 음이온 교환체가 접하고 있는 것을 특징으로 하는 전기식 탈이온수 제조장치가 제공된다.An electric deionized water production apparatus is provided, wherein the anion exchanger is in contact with at least a part of the surface of the second anion exchange membrane on the demineralization chamber side.

본 발명에 따르면, 농축실로부터 탈염실 내의 피처리수 중에 확산되어온 약산 성분을 효율적으로 피처리수로부터 제거하는 것이 가능한, 새로운 구성의 EDI 장치가 제공된다.According to the present invention, there is provided an EDI device of a novel configuration capable of efficiently removing from the treatment water a weak acid component that has diffused from the concentration chamber into the water to be treated in the desalination chamber.

도 1은 본 발명의 EDI 장치의 일 형태의 개략 구성을 나타낸 단면모식도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 장치에 있어서, 반복수 N이 2인 경우의 예의 개략 구성을 나타낸 모식단면도이다.
도 3은 본 발명의 EDI 장치의 다른 형태의 개략 구성을 나타낸 모식단면도이다.
도 4는 본 발명의 EDI 장치의 또 다른 형태의 개략 구성을 나타낸 모식단면도이다.
도 5는 본 발명의 EDI 장치의 또 다른 형태의 개략 구성을 나타낸 모식단면도이다.
도 6은 본 발명의 EDI 장치의 또 다른 형태의 개략 구성을 나타낸 모식단면도이다.
도 7은 본 발명의 메커니즘을 설명하기 위한 개념도이다.
도 8은 양이온 교환막과 음이온 교환막이 포개진(즉, 중첩된) 계면에 있어서의 물 해리 메커니즘을 설명하기 위한 다른 개념도이다.
도 9는 양극성 막에 있어서의 물 해리 메커니즘을 설명하기 위한 개념도이다.
도 10은 두개의 막이 포개진 계면에서부터 음이온 및 양이온이 배출되는 상황을 설명하기 위한 개념도이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a cross-sectional schematic diagram which shows the schematic structure of one embodiment of the EDI apparatus of this invention.
Fig. 2 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of an example in the case where the number of repetitions N is 2 in the apparatus shown in Fig. 1 .
3 is a schematic cross-sectional view showing the schematic configuration of another form of the EDI device of the present invention.
4 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of another form of EDI device of the present invention.
Fig. 5 is a schematic cross-sectional view showing the schematic configuration of another form of the EDI device of the present invention.
6 is a schematic cross-sectional view showing the schematic configuration of another form of EDI device of the present invention.
7 is a conceptual diagram for explaining the mechanism of the present invention.
8 is another conceptual diagram for explaining a water dissociation mechanism at an interface where a cation exchange membrane and an anion exchange membrane are superimposed (ie, overlapped).
9 is a conceptual diagram for explaining a water dissociation mechanism in a bipolar film.
10 is a conceptual diagram for explaining a situation in which anions and cations are discharged from an interface where two membranes are superimposed.

탈염실에 음이온 교환체가 충전되어 있는 EDI 장치에서는, 농축실로부터 탈염실로 확산되어온 약산 성분을, 해당 음이온 교환체에 의해서 포착하고, 처리수로부터 제거할 수 있다. 그러나, 탈염실의 출구에 가까운 영역에 농축실로부터 확산되어온 약산 성분의 일부는, 탈염실 내의 음이온 교환체에 포착되어서 제거되기 전에 탈염실로부터 배출되어, 처리수에 혼입되기 쉽다. 이 현상은, 농축실로부터 확산되어온 약산 성분이 충분히 해당 음이온 교환체에 접촉하는 일 없이 처리수 측으로 누설되어 버리기 때문에 발생하는 것으로 여겨진다.In the EDI apparatus in which the desalting chamber is filled with an anion exchanger, the weak acid component that has diffused from the concentration chamber to the desalting chamber can be captured by the anion exchanger and removed from the treated water. However, a part of the weak acid component that has diffused from the concentration chamber into a region close to the outlet of the desalting chamber is discharged from the desalting chamber before being trapped by the anion exchanger in the desalting chamber and removed, and is likely to be mixed into the treated water. This phenomenon is considered to occur because the weak acid component that has diffused from the concentration chamber leaks to the treated water side without sufficiently contacting the anion exchanger.

도 7(a)에, 종래의 EDI 장치의 일례에 대해서, 탈염실(23)과 그 음극측의 농축실(24)의 경계 근방을 개념적으로 나타낸다. 이 EDI 장치에서는, 양이온 교환막(33)이, 탈염실(23)과 그 음극측의 농축실(24)을 구획한다. 탈염실(23)에는 음이온 교환체로서 입자 형태의 음이온 교환수지(51)가 충전되고, 음이온 교환수지(51)가 양이온 교환막(33)의 탈염실측의 면에 접하고 있다. 이러한 장치에서는, 양이온 교환막(33)과 음이온 교환수지(51)가 접촉하고 있는 부분에 관해서는, 농축실(24)로부터 양이온 교환막(33)을 개재해서 확산되어온 약산 성분을, 음이온 교환수지(51)에 있어서의 이온 교환반응에 의해 이온화시켜 포착할 수 있다. 예를 들어, 탄산(H2CO3)은, 음이온 교환수지(51)에 의해 탄산수소 이온(HCO3 -) 혹은 탄산 이온(CO3 2-)으로 변환되어, 포착된다. 포착된 음이온은, 음이온 교환수지(51)를 통과해서 반대측(양극측)의 농축실로 이동 가능하다. 한편, 양이온 교환막(33)이 음이온 교환수지(51)와 접촉하고 있지 않은 부분에서는, 양이온 교환막(33)으로부터 탈염실(23) 내의 액상으로 약산 성분이 방출되어서, 그 일부가 그대로 처리수에 혼입되는 것으로 여겨진다.Fig. 7(a) conceptually shows the vicinity of the boundary between the demineralization chamber 23 and the enrichment chamber 24 on the cathode side of an example of a conventional EDI apparatus. In this EDI apparatus, the cation exchange membrane 33 divides the desalination chamber 23 and the concentration chamber 24 on the cathode side thereof. The desalting chamber 23 is filled with an anion exchange resin 51 in particle form as an anion exchanger, and the anion exchange resin 51 is in contact with the surface of the cation exchange membrane 33 on the desalting chamber side. In such an apparatus, the weak acid component that has diffused from the concentration chamber 24 through the cation exchange membrane 33 is removed from the anion exchange resin 51 at the portion where the cation exchange membrane 33 and the anion exchange resin 51 are in contact. ) can be ionized and captured by an ion exchange reaction. For example, carbonic acid (H 2 CO 3 ) is converted into hydrogen carbonate ions (HCO 3 ) or carbonate ions (CO 3 2− ) by the anion exchange resin 51 and captured. The captured anions can pass through the anion exchange resin 51 and move to the concentrating chamber on the opposite side (anode side). On the other hand, in the portion where the cation exchange membrane 33 is not in contact with the anion exchange resin 51, the weak acid component is released from the cation exchange membrane 33 in the liquid phase in the desalting chamber 23, and a part thereof is mixed into the treated water as it is. is believed to be

본 발명자들은, 도 7(b)에 나타낸 바와 같이, 탈염실(23)과 농축실(24)을 구획하는 양이온 교환막(33)의 탈염실측의 면에 음이온 교환막(40)을 포개서 배치하는 구성이, 전술한 과제를 해결하기 위하여 유효한 가능성이 있는 것을 발견하였다. 이 구성에 따르면, 양이온 교환막(33)을 개재해서 탈염실측으로 확산되어온 약산 성분이, 음이온 교환막(40)을 투과한다. 이때 약산 성분은, 음이온 교환막(40)의 내부에서 이온 교환에 의해서 중성 분자로부터 음이온으로 변환되고, 따라서 탈염실(23) 내부의 음이온 교환수지(51)에 포착되기 쉬운 이온 형태가 된다.As shown in Fig. 7(b), the present inventors have a configuration in which the anion exchange membrane 40 is superimposed on the surface of the desalting chamber side of the cation exchange membrane 33 dividing the desalting chamber 23 and the enrichment chamber 24. , found that there is an effective possibility to solve the above-mentioned problems. According to this configuration, the weak acid component that has diffused toward the desalination chamber side through the cation exchange membrane 33 permeates through the anion exchange membrane 40 . At this time, the weak acid component is converted from a neutral molecule to an anion by ion exchange in the anion exchange membrane 40 , and thus is in the form of an ion that is easily captured by the anion exchange resin 51 inside the desalting chamber 23 .

본 발명자들은, 도 7(b)와 같은 구성을 실현하기 위하여, 도 7(a)의 양이온 교환막(33) 대신에 양극성 막을 이용하는 것에 대해서 검토하였다. 양극성 막은, 양이온 교환막과 음이온 교환막이 일체로 된 막이며, 통상, 양이온 교환막과 음이온 교환막을 서로 부착시킨 구조를 갖는다. 또한, 양극성 막은, 그 양이온 교환막과 음이온 교환막의 부착면이 물의 해리 반응에 최적화된 구조를 갖고 있어, 물의 해리 반응이 진행되기 쉽도록 구성되어 있다. 이 목적을 위하여, 일반적으로, 물 해리용의 촉매작용을 지니는 물질이, 부착면에 도입된다. 촉매성분으로서, 예를 들어, 비특허문헌 1에 개시된 바와 같은, 금속(특히 중금속 이온)이나 3급 아민 등의 촉매성분 등이 사용된다.The present inventors studied using a bipolar membrane instead of the cation exchange membrane 33 of FIG. 7(a) in order to realize the configuration as shown in FIG. The bipolar membrane is a membrane in which a cation exchange membrane and an anion exchange membrane are integrated, and usually has a structure in which a cation exchange membrane and an anion exchange membrane are attached to each other. In addition, the bipolar membrane has a structure in which the attachment surfaces of the cation exchange membrane and the anion exchange membrane are optimized for the dissociation reaction of water, and is configured so that the dissociation reaction of water proceeds easily. For this purpose, as a rule, a substance having a catalytic action for dissociation of water is introduced at the adhesion surface. As the catalyst component, for example, a catalyst component such as a metal (especially a heavy metal ion) or a tertiary amine as disclosed in Non-Patent Document 1 is used.

도 9에 전술한 바와 같이 양극성 막을 이용한 구성을 나타낸다. 양극성 막(50)은, 양이온 교환막부(50c) 및 음이온 교환막부(50a)를 구비한다. 양이온 교환막부(50c)와 음이온 교환막부(50a)의 부착면에서는, 물 해리 반응에 의해 H2O가 H+와 OH-로 변환되어 소비되므로, 물을 효율적으로 공급할 필요가 있다. 이 물은, 각각의 막부(50a, 50c)를 두께 방향으로 부착면까지 침투해가는 수분에 의해 공급하게 된다. 그 때문에, 물의 공급이 원활하게 행해지도록, 양극성 막(50)의 양이온 교환막부(50c) 및 음이온 교환막부(50a)의 적어도 한쪽은 얇게 할 필요가 있다. 그러나, 강도의 점이나, 제조상의 문제에 의해 양이온 교환막부, 음이온 교환막부의 두께를 얇게 할 수 없는 경우도 있다.9 shows a configuration using the bipolar film as described above. The bipolar membrane 50 includes a cation exchange membrane part 50c and an anion exchange membrane part 50a. On the attachment surface of the cation exchange membrane part 50c and the anion exchange membrane part 50a, H 2 O is converted into H + and OH by the water dissociation reaction and consumed, so it is necessary to supply water efficiently. This water is supplied by moisture penetrating each of the membrane parts 50a and 50c to the attachment surface in the thickness direction. Therefore, at least one of the cation exchange membrane part 50c and the anion exchange membrane part 50a of the bipolar membrane 50 needs to be thinned so that water supply can be performed smoothly. However, there are cases in which the thickness of the cation exchange membrane part and the anion exchange membrane part cannot be made thin due to strength or manufacturing problems.

한편, 도 7(b)에 나타낸 구성에서, 음이온 교환막(40)에 있어서 농축실로부터 확산되어온 약산 성분을 보다 확실하게 이온화시키기 위해서는, 음이온 교환막(40)은, 보다 두꺼운 쪽이 적합한 것으로 고려된다. 따라서, 양극성 막을 이용하지 않고, 도 7(b)와 같은 구성을 실현하는 것이 바람직한 것으로 판명되었다. 또한, 음이온 교환막과 양이온 교환막의 부착 구조를 가진 양극성 막은, 단일의 이온 교환체로 구성되는 음이온 교환막이나 양이온 교환막과 비교하면, 비용적으로 높아진다. 따라서, 비용의 관점에서도, 양극성 막을 이용하지 않는 것이 바람직하다.On the other hand, in the configuration shown in Fig. 7(b), in order to more reliably ionize the weak acid component that has diffused from the concentration chamber in the anion exchange membrane 40, it is considered that the thicker the anion exchange membrane 40 is suitable. Therefore, it turned out to be preferable to realize the configuration as shown in Fig. 7(b) without using the bipolar film. In addition, a bipolar membrane having an anion exchange membrane and a cation exchange membrane attached structure is high in cost compared to an anion exchange membrane or a cation exchange membrane composed of a single ion exchanger. Therefore, it is preferable not to use a bipolar film|membrane also from a viewpoint of cost.

이 점에 관해서, 본 발명자들은, 양이온 교환막(33)과 음이온 교환막(40)을 별체로 해서 양이온 교환막(33)의 탈염실측의 면의, 전부가 아니라 일부의 영역에, 음이온 교환막(40)을 포개서 설치함으로써, 양이온 교환막(33)과 음이온 교환막(40)의 계면에 물을 원활하게 공급할 수 있는 것을 발견하였다. 이 구성에 따르면, 각각의 이온 교환막의 두께를 결정함에 있어서, 이들 이온 교환막의 계면에의 물의 공급을 고려할 필요가 없다. 따라서, 설계의 자유도가 높고, 음이온 교환막(40)을 두껍게 하는 것이 용이하다.In this regard, the present inventors separate the cation exchange membrane 33 and the anion exchange membrane 40 to provide an anion exchange membrane 40 in a part, not all, of the surface of the cation exchange membrane 33 on the desalting chamber side. It has been found that water can be smoothly supplied to the interface between the cation exchange membrane 33 and the anion exchange membrane 40 by stacking them. According to this configuration, in determining the thickness of each ion exchange membrane, it is not necessary to consider the supply of water to the interface of these ion exchange membranes. Therefore, the degree of freedom in design is high, and it is easy to thicken the anion exchange membrane 40 .

이 구성을 개념적으로 도 8에 나타낸다. 또, 도 8에서는, 음이온 교환수지(51)의 도시는 생략하고 있다. 또한, 도 8에서는 양이온 교환막(33)과 음이온 교환막(40)이 떨어져 있는 것처럼 보이지만, 이들 막은 접촉하고 있어도 된다.This configuration is conceptually shown in FIG. 8 . In addition, in FIG. 8, illustration of the anion exchange resin 51 is abbreviate|omitted. In addition, although the cation exchange membrane 33 and the anion exchange membrane 40 seem to be separated in FIG. 8, these membranes may be in contact.

양이온 교환막(33)과 음이온 교환막(40)의 계면에서 물 해리 반응이 진행되어, H2O가 소비되면, 탈염실(23) 내의 물이 음이온 교환막(40)의 단부(도 8에 있어서의 지면 상하 방향의 단부)와 양이온 교환막(33) 사이로부터 공급된다. 그리고, OH- 이온이 음이온 교환막(40)을 통과해서 탈염실(23)에 공급되고, H+ 이온이 양이온 교환막(33)을 통과해서 농축실(24)에 공급된다.When the water dissociation reaction proceeds at the interface between the cation exchange membrane 33 and the anion exchange membrane 40 and H 2 O is consumed, the water in the desalting chamber 23 is discharged from the end of the anion exchange membrane 40 (the ground in FIG. 8 ). end) and the cation exchange membrane 33 . Then, OH ions are supplied to the desalting chamber 23 through the anion exchange membrane 40 , and H + ions are supplied to the concentration chamber 24 through the cation exchange membrane 33 .

또, 도 8에 나타낸 구성에 있어서 음이온 교환막(40) 대신에 양극성 막을 이용한 경우(후술하는 비교예 3 참조), 전류가 양극성 막에 집중해서 흘러버리는 현상이 발생하는 경우가 있는 것도, 본 발명자들의 검토에 의해 판명하였다. 이것은, 양극성 막에 의해서 물 해리 반응이 현저하게 촉진되기 때문인 것으로 여겨진다.In addition, when a bipolar membrane is used instead of the anion exchange membrane 40 in the configuration shown in FIG. 8 (refer to Comparative Example 3 to be described later), a phenomenon in which current flows concentrating on the bipolar membrane may occur. It was confirmed by examination. This is considered to be because the water dissociation reaction is remarkably promoted by the bipolar film.

이것에 대해서, 도 8에 나타낸 구성에 있어서는, 별체의 이온 교환막끼리를 중첩한 계면에서 물 해리 반응이 진행되는 전압이, 통상의 이온교환 수지와 이온 교환막의 접점(예를 들면 도 7(a)에 있어서의 양이온 교환막(33)과 음이온 교환수지(51)와의 접점)에서 진행되는 물 해리 반응의 전압과 가깝게 된다. 그 때문에, 도 8에 나타낸 구성에 따르면, 물 해리의 반응부에 촉매기능을 지니는 양극성 막을 이용한 경우에 비해서, 전류가 집중적으로 흘러버리는 현상을 억제하는 것이 용이하다.In contrast, in the configuration shown in Fig. 8, the voltage at which the water dissociation reaction proceeds at the interface where separate ion exchange membranes are superimposed on each other is the contact point between the normal ion exchange resin and the ion exchange membrane (e.g., Fig. 7(a)). The voltage of the water dissociation reaction proceeding at the contact point between the cation exchange membrane 33 and the anion exchange resin 51 in FIG. Therefore, according to the configuration shown in Fig. 8, it is easier to suppress the phenomenon in which current flows intensively compared to the case where a bipolar membrane having a catalytic function is used for the reaction portion of water dissociation.

본 발명은, 전술한 지견에 의거해서 이루어진 것이다. 본 발명에 의해, 농축실로부터 확산되어오는 약산 성분을 효율적으로 처리할 수 있고, 높은 순도의 처리수를 얻는 것이 가능해진다. 또한, 전술한 바와 같이 양극성 막을 이용한 경우에 발생하는, 전류 집중도 완화시킬 수 있고, 그 결과, 보다 높은 순도의 처리수를 얻는 것이 가능해진다.The present invention has been made based on the knowledge described above. According to the present invention, the weak acid component diffusing from the concentration chamber can be efficiently treated, and it becomes possible to obtain treated water of high purity. In addition, as described above, the current concentration that occurs when the bipolar film is used can also be alleviated, and as a result, it becomes possible to obtain treated water of higher purity.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 형태에 대해서 상세히 설명하지만, 본 발명은 이것에 의해 한정되는 것은 아니다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, although the form of this invention is described in detail, referring drawings, this invention is not limited by this.

도 1에는, 본 발명에 의거하는 EDI 장치의 기본적인 양상을 나타낸다. EDI 장치에는, 대향하는 음극(12)과 양극(11) 사이에, 적어도 1개의 탈염 처리부가 설치된다. 이 탈염 처리부는, 탈염실(23)과, 탈염실(23)의 양쪽에 이웃하여 설치되는 1쌍의 농축실(22 및 24)을 구비하고, 또 제1 음이온 교환막인 음이온 교환막(AEM)(32)과 양이온 교환막(CEM)(33)도 구비한다.1 shows a basic aspect of an EDI device according to the present invention. In the EDI apparatus, at least one desalting unit is provided between the negative electrode 12 and the positive electrode 11 which are opposed to each other. This desalting unit includes a desalting chamber 23 and a pair of concentration chambers 22 and 24 provided adjacent to both sides of the desalting chamber 23, and an anion exchange membrane (AEM) as a first anion exchange membrane ( 32) and a cation exchange membrane (CEM) 33 .

탈염실(23)은, 1쌍의 농축실(22, 24) 중 음극측의 농축실(24)에 양이온 교환막(33)을 개재해서 인접하는 동시에, 1쌍의 농축실(22, 24) 중 양극측의 농축실(22)에 음이온 교환막(32)을 개재해서 인접한다. 따라서 탈염실(23)은, 양극(11)을 향한 측에 위치하는 음이온 교환막(32)과 음극(12)을 향한 측에 위치하는 양이온 교환막(33)에 의해서 구획되어 있다.The demineralization chamber 23 is adjacent to the concentration chamber 24 on the cathode side of the pair of enrichment chambers 22 and 24 via a cation exchange membrane 33, and is one of the pair of enrichment chambers 22 and 24. It is adjacent to the concentration chamber 22 on the anode side via an anion exchange membrane 32 interposed therebetween. Accordingly, the desalting chamber 23 is partitioned by an anion exchange membrane 32 positioned on the side facing the anode 11 and a cation exchange membrane 33 positioned on the side facing the cathode 12 .

도 1에 나타낸 EDI 장치에서는, 양극(11)을 구비한 양극실(21)과, 음극(12)을 구비한 음극실(25) 사이에, 양극실(21) 측으로부터 순서대로, 농축실(22), 탈염실(23) 및 농축실(24)이 설치되어 있다. 양극실(21)과 농축실(22)은 양이온 교환막(31)을 사이에 두고 인접하고, 농축실(24)과 음극실(25)은 음이온 교환막(34)을 사이에 두고 인접하고 있다.In the EDI device shown in FIG. 1 , between the anode chamber 21 provided with the anode 11 and the cathode chamber 25 provided with the cathode 12 , in order from the anode chamber 21 side, the enrichment chamber ( 22), a desalination chamber 23 and a concentration chamber 24 are provided. The anode chamber 21 and the enrichment chamber 22 are adjacent to each other with a cation exchange membrane 31 interposed therebetween, and the enrichment chamber 24 and the cathode chamber 25 are adjacent to each other with an anion exchange membrane 34 interposed therebetween.

탈염실(23) 내에는, 적어도 음이온 교환체가 충전되어 있다. 도 1에 나타낸 예에서는, 탈염실(23) 내에는, 음이온 교환체와 양이온 교환체가 혼상(mixed bed: MB)으로 되어서 충전되어 있다. 단, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 음이온 교환체만이 탈염실(23)에 충전되어 있어도 된다. 혹은, 하나 이상의 음이온 교환체상(anion exchanger bed)(음이온 교환체로 이루어진 상(bed))과, 하나 이상의 양이온 교환체상(cation exchanger bed)(양이온 교환체로 이루어진 상)이, 탈염실(23)에 설치되어 있어도 된다. 이 경우에는, 피처리수가 최후에 통과하는 이온 교환체가 음이온 교환체로 되는 순서로, 음이온 교환체상과 양이온 교환체상이 탈염실에 충전되어 있는 것이 바람직하다.The desalting chamber 23 is filled with at least an anion exchanger. In the example shown in FIG. 1, in the desalting chamber 23, an anion exchanger and a cation exchanger become a mixed bed (MB) and are filled. However, the present invention is not limited thereto, and only the anion exchanger may be filled in the desalting chamber 23 . Alternatively, one or more anion exchanger beds (beds of anion exchangers) and one or more cation exchanger beds (beds of cation exchangers) are installed in the desalination chamber 23 . it may be In this case, it is preferable that the anion exchanger phase and the cation exchanger phase are filled in the desalting chamber in the order that the ion exchanger through which the to-be-treated water last passes becomes the anion exchanger.

또한, 이 EDI 장치에서는, 양이온 교환체가 양극실(21) 내에 충전되고, 음이온 교환체가 농축실(22, 24) 및 음극실(25) 내에 충전되어 있다. 그러나, 양극실(21), 농축실(22, 24) 및 음극실(25)에는, 반드시 이온 교환체(음이온 교환체 또는 양이온 교환체)를 충전할 필요는 없다.Further, in this EDI device, a cation exchanger is filled in the anode chamber 21 , and an anion exchanger is filled in the concentrating chambers 22 , 24 and the cathode chamber 25 . However, the anode chamber 21, the concentration chambers 22, 24 and the cathode chamber 25 are not necessarily filled with an ion exchanger (anion exchanger or cation exchanger).

단, 농축실(22, 24)에 음이온 교환체가 충전되어 있을 경우에, 본 발명의 효과가 현저하다. 왜냐하면, 농축실(22, 24)에 음이온 교환체가 충전되어 있을 경우, 농축실로부터 탈염실에의 약산 성분의 확산 현상이 현저한 경향이 있기 때문이다.However, when the concentrating chambers 22 and 24 are filled with an anion exchanger, the effect of the present invention is remarkable. This is because, when the anion exchanger is filled in the concentrating chambers 22 and 24, the diffusion phenomenon of the weak acid component from the concentrating chamber to the desalting chamber tends to be remarkable.

음이온 교환체로서는 예를 들면 음이온 교환수지(anion exchange resin: AER)이 사용되고, 양이온 교환체로서는 예를 들면 양이온 교환 수지(cation exchange resin: CER)가 사용된다. 이온교환 수지란, 3차원적인 망상체 구조를 가진 고분자 모체에 작용기(이온 교환기)를 도입한 합성 수지이며, 통상 사용되는 것은, 입자 직경이 0.4 내지 0.8㎜ 정도인 구형의 입자이다. 이온교환 수지의 고분자모체로서는, 스타이렌-다이비닐벤젠의 공중합체(스타이렌계)나, 아크릴산-다이비닐벤젠의 공중합체(아크릴계) 등이 있다.As the anion exchanger, for example, an anion exchange resin (AER) is used, and as the cation exchanger, for example, a cation exchange resin (CER) is used. An ion exchange resin is a synthetic resin in which a functional group (ion exchange group) is introduced into a polymer matrix having a three-dimensional network structure, and those commonly used are spherical particles having a particle diameter of about 0.4 to 0.8 mm. Examples of the polymer matrix of the ion exchange resin include a copolymer of styrene-divinylbenzene (styrene-based) and a copolymer of acrylic acid-divinylbenzene (acrylic-based).

이온교환 수지는, 작용기가 산성을 나타내는 양이온 교환 수지와, 염기성을 나타내는 음이온 교환수지로 대별되고, 또한, 도입되는 이온 교환기의 종류에 따라, 강산성 양이온 교환 수지, 약산성 양이온 교환 수지, 강염기성 음이온 교환수지, 약염기성 음이온 교환수지 등이 있다. 강염기성 음이온 교환수지로서는, 예를 들어, 제4급 암모늄기를 작용기(이온 교환기)로서 갖는 것이 있고, 약염기성 음이온 교환수지로서는, 예를 들어, 제1 내지 제3급 아민을 작용기로서 갖는 것이 있다. 강산성 양이온 교환 수지로서는, 예를 들어, 설폰산기를 작용기로서 갖는 것이 있고, 약산성 양이온 교환 수지로서는, 예를 들어, 카복실기를 작용기로서 갖는 것이 있다.Ion exchange resins are broadly classified into cation exchange resins in which functional groups are acidic and anion exchange resins in which basicity is present, and depending on the type of ion exchange group to be introduced, strongly acidic cation exchange resins, weakly acidic cation exchange resins, strongly basic anion exchanges resins, and weakly basic anion exchange resins. Strongly basic anion exchange resins, for example, have a quaternary ammonium group as a functional group (ion exchange group), and weakly basic anion exchange resins include, for example, primary to tertiary amines as functional groups. . Strongly acidic cation exchange resins, for example, have a sulfonic acid group as a functional group, and weakly acidic cation exchange resins have, for example, a carboxyl group as a functional group.

다음에, 도 1에 나타낸 EDI 장치에 의한 탈이온수(처리수)의 제조에 대해서 설명한다. 양극실(21), 농축실(22, 24) 및 음극실(25)에 공급수를 통수하고, 양극(11)과 음극(12) 사이에 직류 전압을 인가한 상태에서, 탈염실(23)에 피처리수를 통수한다. 그러면, 피처리수 중의 이온 성분은 탈염실(23) 내의 이온 교환체에 흡착되어, 탈이온화(탈염)처리가 행해지고, 탈염실(23)로부터 처리수로서 탈이온수가 유출된다. 이때 탈염실(23)에서는, 인가 전압에 의해서 주로 이종의 이온 교환체(이온 교환막이어도 됨)끼리의 계면에서 물의 해리 반응이 일어나, 수소 이온 및 수산화물 이온이 생성된다. 그리고 그 수소 이온과 수산화물 이온에 의해, 먼저 탈염실(23) 내의 이온 교환체에 흡착되어 있던 이온 성분이 이온 교환되어서 이온 교환체로부터 유리된다. 유리된 이온 성분 중 음이온은 음이온 교환막(32)을 개재해서 양극측의 농축실(22)로 이동하고, 이 농축실(22)로부터 농축수로서 배출되고, 양이온은, 양이온 교환막(33)을 개재해서 음극측의 농축실(24)로 이동하고, 이 농축실(24)로부터 농축수로서 배출된다. 결국, 탈염실(23)에 공급된 피처리수 중의 이온 성분은 농축실(22, 24)로 이행되어 배출되고, 동시에, 탈염실(23)의 이온 교환체가 재생된다. 또, 양극실(21) 및 음극실(25)로부터는 전극수가 배출된다.Next, the production of deionized water (treated water) by the EDI apparatus shown in Fig. 1 will be described. A demineralization chamber (23) in a state in which supply water is passed through the anode chamber (21), the enrichment chambers (22, 24) and the cathode chamber (25), and a DC voltage is applied between the anode (11) and the cathode (12). The water to be treated is passed through the Then, the ion component in the to-be-treated water is adsorbed to the ion exchanger in the desalting chamber 23 , and deionization (desalting) treatment is performed, and the deionized water flows out from the desalting chamber 23 as treated water. At this time, in the desalting chamber 23, a dissociation reaction of water occurs mainly at the interface between different types of ion exchangers (which may be ion exchange membranes) by the applied voltage, and hydrogen ions and hydroxide ions are generated. Then, the ion components adsorbed to the ion exchanger in the desalting chamber 23 are first ion exchanged by the hydrogen ions and the hydroxide ions and released from the ion exchanger. Anions among the liberated ion components move to the concentration chamber 22 on the anode side via the anion exchange membrane 32 , and are discharged as concentrated water from the concentration chamber 22 , and the cations pass through the cation exchange membrane 33 . Thus, it moves to the concentration chamber 24 on the cathode side, and is discharged as concentrated water from the concentration chamber 24 . As a result, the ion component in the water to be treated supplied to the desalination chamber 23 is transferred to the concentration chambers 22 and 24 and discharged, and at the same time, the ion exchanger in the desalination chamber 23 is regenerated. Further, electrode water is discharged from the anode chamber 21 and the cathode chamber 25 .

본 발명에 따른 EDI 장치에서는, 탈염실(23)과 농축실(24)을 구획하는 양이온 교환막(33)의 탈염실(23)측의 면(이하, "탈염실측 면"이라 지칭할 경우가 있음)의, 전부가 아니라 일부의 영역에, 제2 음이온 교환막인 음이온 교환막(40)이 중첩되어 배치된다. 음이온 교환막(40)은, 양이온 교환막(33)과는 별체이며, 즉, 양이온 교환막(33)과 일체화되어 있지 않다.In the EDI apparatus according to the present invention, the surface of the cation exchange membrane 33 that divides the desalting chamber 23 and the enrichment chamber 24 on the desalting chamber 23 side (hereinafter referred to as “desalting chamber side surface” may be referred to in some cases). ), an anion exchange membrane 40, which is a second anion exchange membrane, is disposed overlappingly in some, but not all, regions. The anion exchange membrane 40 is separate from the cation exchange membrane 33 , that is, it is not integrated with the cation exchange membrane 33 .

양이온 교환막(33)은, 농축실(24)과 탈염실(23)을 구획하도록 설치되고, 따라서 탈염실(23)과 농축실(24) 사이의 경계의 실질적으로 전역에 설치된다. 한편, 전술한 바와 같이, 양이온 교환막(33)의 탈염실측 면의 일부의 영역에, 음이온 교환막(40)이 중첩된다. 따라서, 음이온 교환막(40)의 면적은, 양이온 교환막(33)의 면적에 비해서 작다. 이러한 구성에 의해, 양이온 교환막(33)과 음이온 교환막(40)의 계면이, 탈염실(23) 내의 물과 접촉 가능하다. 따라서, 도 8을 이용해서 설명한 것과 같이, 음이온 교환막(40)의 단부(도 1에 있어서의 지면 상하 방향의 단부)와 양이온 교환막(33) 사이로부터, 양이온 교환막(33)과 음이온 교환막(40)의 계면에, 탈염실(23) 내의 물을 공급하는 것이 가능하다.The cation exchange membrane 33 is provided so as to partition the concentrating chamber 24 and the demineralizing chamber 23 , and thus is provided in substantially the entire area of the boundary between the demineralizing chamber 23 and the concentrating chamber 24 . On the other hand, as described above, the anion exchange membrane 40 is superposed on a portion of the demineralization chamber side surface of the cation exchange membrane 33 . Accordingly, the area of the anion exchange membrane 40 is smaller than the area of the cation exchange membrane 33 . With this configuration, the interface between the cation exchange membrane 33 and the anion exchange membrane 40 can be in contact with the water in the desalting chamber 23 . Accordingly, as described with reference to FIG. 8 , from between the end of the anion exchange membrane 40 (the end in the vertical direction in the paper in FIG. 1 ) and the cation exchange membrane 33 , the cation exchange membrane 33 and the anion exchange membrane 40 . It is possible to supply water in the desalination chamber 23 to the interface of .

이하, 상기 일부의 영역(즉 양이온 교환막(33)의 탈염실측 면 중, 음이온 교환막(40)이 중첩되는 영역)을, "중첩 영역"이라 지칭할 경우가 있다. 하나의 양이온 교환막(33)에 관해서, 중첩 영역은, 하나이어도 되고(도 1 내지 도 3, 도 5 내지 도 6 참조), 서로 이간해서 복수 존재해도 된다(도 4 참조). 양이온 교환막(33)의 탈염실측 면에, 중첩 영역이 하나 존재할 경우, 그 영역에 1매의 음이온 교환막(40)을 중첩시킬 수 있다. 양이온 교환막(33)의 탈염실측 면에, 중첩 영역이 복수 존재할 경우, 각각의 영역에 음이온 교환막(40)을 1매씩 중첩시킬 수 있다. 또한, 중첩 영역이 복수 존재할 경우, 이들의 영역은, 탈염실(23) 내의 피처리수의 통수 방향을 따라서, 서로 이간해서 존재할 수 있다.Hereinafter, the partial region (that is, the region where the anion exchange membrane 40 overlaps among the demineralization chamber side surfaces of the cation exchange membrane 33) is sometimes referred to as an “overlapping region”. Regarding one cation exchange membrane 33, there may be one overlapping region (refer to Figs. 1 to 3 and Figs. 5 to 6), or a plurality of overlapping regions may exist apart from each other (refer to Fig. 4). When there is one overlapping region on the demineralization chamber side of the cation exchange membrane 33, one anion exchange membrane 40 may be overlapped in the region. When a plurality of overlapping regions are present on the demineralization chamber side of the cation exchange membrane 33, one anion exchange membrane 40 may be overlapped in each region. In addition, when a plurality of overlapping regions exist, these regions may exist apart from each other along the flow direction of the to-be-treated water in the demineralization chamber 23 .

약산 성분이 처리수에 혼입되는 것을 방지하는 관점에서, 중첩 영역이, 양이온 교환막(33)의 탈염실측 면 중, 양이온 교환막(33)의 탈염실 출구측 단부(처리수 출구측의 단부)에 도달하는 영역을 포함하는 것이 바람직하다. 즉, 중첩 영역이 하나이면, 그 중첩 영역이, 양이온 교환막(33)의 탈염실 출구측의 단부에 도달하는 것이 바람직하다. 중첩 영역이 복수인 경우, 그 복수의 중첩 영역 중 하나가, 양이온 교환막(33)의 탈염실 출구측의 단부에 도달하는 것이 바람직하다. 특히, 중첩 영역이, 탈염실(23) 내의 피처리수의 통수 방향을 따라서, 서로 이간해서 복수 존재할 경우, 통수 방향의 최하류에 위치하는 중첩 영역이, 양이온 교환막(33)의 탈염실 출구측 단부에 도달하는 것이 바람직하다.From the viewpoint of preventing the weak acid component from mixing into the treated water, the overlapping region reaches the end of the desalting chamber outlet of the cation exchange membrane 33 (the end of the treated water outlet) among the face of the demineralization chamber side of the cation exchange membrane 33 . It is preferable to include an area where That is, if there is one overlapping region, it is preferable that the overlapping region reaches the end of the cation exchange membrane 33 on the demineralization chamber outlet side. When there are a plurality of overlapping regions, it is preferable that one of the plurality of overlapping regions reaches the end of the cation exchange membrane 33 on the outlet side of the desalting chamber. In particular, when there are a plurality of overlapping regions in the desalting chamber 23 along the water flow direction of the to-be-treated water, the overlapping regions located at the most downstream in the water passage direction are on the outlet side of the desalting chamber of the cation exchange membrane 33 . It is desirable to reach the end.

예를 들면, 음이온 교환막(40)은, 양이온 교환막(33)과 같은 폭(도 1에 있어서의 지면 깊이 방향의 치수)을 갖고, 양이온 교환막(33)보다 짧은 길이(도 1에 있어서의 지면 상하 방향의 치수)를 갖는다.For example, the anion exchange membrane 40 has the same width as the cation exchange membrane 33 (dimension in the paper depth direction in FIG. 1), and has a shorter length than the cation exchange membrane 33 (top and bottom in the paper sheet in FIG. 1). direction dimension).

또한, 음이온 교환막(40)의 탈염실(23)측의 면의 적어도 일부에는, 음이온 교환체가 접하고 있다. 본 형태에서는 혼상(MB)이 음이온 교환막(40)의 탈염실측의 면에 접하고 있다. 따라서, 혼상에 포함되는 음이온 교환체(특히 음이온 교환수지)가, 음이온 교환막(40)의 탈염실측의 면에 접하고 있다. 이것에 의해, 농축실로부터 확산되어, 음이온 교환막(40)에 의해서 중성분자로부터 음이온으로 변환된 약산 성분을, 탈염실(23)에 충전된 음이온 교환체를 통해서, 또한 음이온 교환막(32)을 통과해서, 농축실(22)에 효율적으로 배출하는 것이 용이하다. 이 관점에서, 음이온 교환막(40)으로부터 음이온 교환막(32)까지 음이온 교환체에 의해서 음이온이 이동하는 경로가 형성되도록, 음이온 교환막(40 및 32)에 접하도록 탈염실 내에는 음이온 교환체상 혹은 혼상이 설치되어 있는 것이 바람직하다.In addition, the anion exchanger is in contact with at least a part of the surface of the anion exchange membrane 40 on the demineralization chamber 23 side. In this embodiment, the mixed phase MB is in contact with the surface of the anion exchange membrane 40 on the demineralization chamber side. Therefore, the anion exchanger (especially anion exchange resin) contained in the mixed phase is in contact with the surface of the anion exchange membrane 40 on the desalting chamber side. Thereby, the weak acid component diffused from the concentration chamber and converted from neutral molecules to anions by the anion exchange membrane 40 passes through the anion exchanger filled in the desalting chamber 23 and also through the anion exchange membrane 32 Therefore, it is easy to efficiently discharge to the enrichment chamber 22 . From this point of view, an anion exchanger phase or a mixed phase is formed in the desalting chamber so as to be in contact with the anion exchange membranes 40 and 32 so as to form a path for the movement of anions by the anion exchanger from the anion exchange membrane 40 to the anion exchange membrane 32 . It is preferable to have it installed.

양이온 교환막(33), 음이온 교환막(40)으로서, 각각 EDI 장치나 전기투석장치(ED)의 분야에서 공지된 것을 사용할 수 있다.As the cation exchange membrane 33 and the anion exchange membrane 40, those known in the field of EDI devices and electrodialysis devices (ED) can be used, respectively.

양이온 교환막(33) 및 음이온 교환막(40)의 막 두께는 모두, 일반적으로 100㎛ 내지 700㎛ 정도, 특히 200 내지 600㎛ 정도이다.The membrane thicknesses of the cation exchange membrane 33 and the anion exchange membrane 40 are generally about 100 μm to 700 μm, particularly about 200 to 600 μm.

양이온 교환막(33) 및 음이온 교환막(40)은 모두, 양극성 막에 포함되는 바와 같은 물 해리 반응 촉진을 위한 촉매성분을 포함하지 않는 것이, 전류의 집중 방지의 관점에서, 바람직하다.Both the cation exchange membrane 33 and the anion exchange membrane 40 preferably do not contain a catalyst component for promoting the water dissociation reaction as contained in the bipolar membrane from the viewpoint of preventing current concentration.

이온 교환막은, 불균질막과 균질막으로 대별할 수 있다. 불균질막은, 이온교환 수지의 미분말을, 적당한 결합제(고분자 화합물)에 분산시키고, 가열해서 막 형상으로 성형한 것이다. 불균질막의 막면에는, 이온 교환기가 존재하지 않는 불활성 고분자 화합물로 이루어진 부분이 존재한다. 불균질막은 균질막에 비해서 제조가 용이하다. 한편, 균질막은, 막 형태로 합성한 이온 교환체이다. 균질막은, 막 전체가 고도의 가교에 의해서 화학적으로 결합하고, 다수의 이온 교환기가 균일하게 분포된 구조를 갖고, 불균질막에 비해서 전기 저항이 낮은 점에서 우수한 이온 교환막이다. 불균질막, 균질막 둘 다 기계적 강도를 향상시킬 목적으로 보강체로서 메쉬나 부직포 등이 일체화되어 있는 것이 일반적이다. 또, 이온 교환막은 이온교환 수지와 마찬가지로 도입되는 작용기의 종류에 따라서, 음이온 교환막과 양이온 교환막으로 분류된다.Ion exchange membranes can be roughly divided into heterogeneous membranes and homogeneous membranes. The heterogeneous membrane is formed by dispersing a fine powder of an ion exchange resin in a suitable binder (polymer compound) and heating it to form a membrane. On the membrane surface of the heterogeneous membrane, there is a portion made of an inert high molecular compound in which an ion-exchange group does not exist. The heterogeneous membrane is easier to manufacture than the homogeneous membrane. On the other hand, the homogeneous membrane is an ion exchanger synthesized in the form of a membrane. A homogeneous membrane is an excellent ion exchange membrane in that the entire membrane is chemically bonded by a high degree of crosslinking, has a structure in which a large number of ion exchangers are uniformly distributed, and has low electrical resistance compared to a heterogeneous membrane. In both the heterogeneous membrane and the homogeneous membrane, it is common that a mesh or nonwoven fabric is integrated as a reinforcing body for the purpose of improving mechanical strength. Also, like the ion exchange resin, the ion exchange membrane is classified into an anion exchange membrane and a cation exchange membrane according to the type of functional group to be introduced.

본 발명에 있어서는, 불균질막, 균질막의 어느 쪽이나 채용하는 것이 가능하다. 단, 양이온 교환막(33)과 음이온 교환막(40)에 대해서는, 균질막/균질막, 불균질막/균질막, 균질막/불균질막 중 어느 하나로 하는 것이 바람직하다(슬래시 "/" 앞에 양이온 교환막(33)의 종류를, "/" 뒤에 음이온 교환막(40)의 종류를 나타낸다). 즉 양이온 교환막(33)과 음이온 교환막(40) 중 적어도 한쪽이 균질막인 것이 바람직하다. 불균질막은, 일부 이온 교환기가 없는 불활성 영역을 가지므로, 물 해리 반응이 일어나는 개소에서 불균질막/불균질막의 조합을 이용하면 물 해리의 반응점이 적어지고, 전압이 높아지는 경우가 있기 때문이다.In the present invention, it is possible to employ either a heterogeneous film or a homogeneous film. However, for the cation exchange membrane 33 and the anion exchange membrane 40, it is preferable to use any one of a homogeneous membrane/homogeneous membrane, a heterogeneous membrane/homogeneous membrane, and a homogeneous membrane/heterogeneous membrane (a cation exchange membrane before a slash "/") (33) indicates the type of the anion exchange membrane 40 after "/"). That is, at least one of the cation exchange membrane 33 and the anion exchange membrane 40 is preferably a homogeneous membrane. This is because, since the heterogeneous membrane has an inactive region without some ion exchangers, the reaction point for water dissociation may decrease and the voltage may increase if a combination of a heterogeneous membrane/heterogeneous membrane is used at a location where the water dissociation reaction occurs.

양이온 교환막(33)과 음이온 교환막(40)은,함께 중첩함으로써, 습윤 상태에서 접촉시킬 수 있다. 습윤 상태에서 양자를 서로 접촉시킴으로써, 물 해리 반응에서 물이 소비된 때에, 중첩 단부에서부터 물이 흡인되어, 양자 간에의 물공급이 용이해진다. 또한, 양자의 접촉 개소는, 물 해리의 반응부로서 기능한다.The cation exchange membrane 33 and the anion exchange membrane 40 can be brought into contact in a wet state by overlapping them together. By bringing the protons into contact with each other in a wet state, when water is consumed in the water dissociation reaction, water is sucked from the overlapping end, thereby facilitating the water supply between the two. In addition, the contact point of both functions as a reaction part for water dissociation.

양이온 교환막(33)과 음이온 교환막(40)을 EDI 장치에 설치할 때에는, 각각의 막을 건조 상태에서 중첩시켜 설치하고, 그 후 통수함으로써 습윤 상태로 하는 방법을 채용해도 된다. 혹은, 양자를 EDI 장치에 설치할 때에 습윤 상태에서 중첩시켜 설치해도 된다. 예를 들면, 양이온 교환막(33)과 음이온 교환막(40)을 중첩시킬 때에는, 각각의 막을 습윤 상태로 하고, 표면의 오염을 청정한 순수 등으로 흐르게 한 상태에서 중첩시킬 수 있다. 또한, 적당한 수단을 이용해서, 양자를 서로 고정시킬 수 있다.When the cation exchange membrane 33 and the anion exchange membrane 40 are installed in the EDI apparatus, a method may be employed in which the respective membranes are superimposed in a dry state, and then made wet by passing water through. Alternatively, when both are installed in the EDI device, they may be installed overlapping each other in a wet state. For example, when superimposing the cation exchange membrane 33 and the anion exchange membrane 40, each membrane can be in a wet state, and the contamination on the surface can be superimposed while flowing with clean pure water or the like. In addition, by using suitable means, both can be fixed to each other.

또한, 양이온 교환막(33)과 음이온 교환막(40)의 중첩 단부에 대해서는, 그 일부가, 물 해리 반응부에 탈염실(23)로부터 물을 공급(흡인)할 수 있게 되어 있으면 된다(밀봉되지 않고, 즉, 개방되어 있다). 예를 들면, 중첩 단부의 일부가 밀봉되어 있지 않고, 그 밖의 부분이 밀봉되어 있어도 된다. 단부가 전체 영역에 걸쳐서 개방되어 있어도 된다. 밀봉 수단으로서는, 접착제를 이용한 접착, 가열이나 초음파진동에 의해 막구성 재료를 녹여서 일체화시키는 용착, 및 프레임체에 의해서 끼워서 고정하는 방법 등이 있다.In addition, as for the overlapping end of the cation exchange membrane 33 and the anion exchange membrane 40, a part of it should just be capable of supplying (sucking) water from the desalting chamber 23 to the water dissociation reaction part (without sealing). , that is, it is open). For example, a part of the overlapping edge part may not be sealed, but the other part may be sealed. The end portion may be open over the entire region. As the sealing means, there are adhesion using an adhesive, welding in which a film-forming material is melted and integrated by heating or ultrasonic vibration, and a method of clamping and fixing by means of a frame body.

양극(11) 및 음극(12)으로서는, EDI 장치의 분야에서 공지된 것을 이용할 수 있다. 예를 들면, 음극에는 스테인리스, 양극에는 백금 등의 귀금속, 혹은 귀금속 도금 전극이 이용된다.As the anode 11 and cathode 12, those known in the field of EDI devices can be used. For example, stainless steel is used for a negative electrode, noble metals, such as platinum, or a noble metal plating electrode is used for an anode.

양이온 교환막(31), 음이온 교환막(32, 34)으로서도, EDI 장치의 분야에서 공지된 것을 이용할 수 있다. 또한, 도시하지 않았지만, 양극(11) 및 음극(12), 양극실(21), 농축실(22 및 24), 탈염실(23), 음극실(25), 양이온 교환막(31 및 33), 및 음이온 교환막(32, 34 및 40)을, 적당한 프레임체(도시 생략)에 수용할 수 있다.As the cation exchange membranes 31 and the anion exchange membranes 32 and 34, those known in the field of EDI devices can be used. In addition, although not shown, the anode 11 and the cathode 12, the anode chamber 21, the concentration chambers 22 and 24, the desalination chamber 23, the cathode chamber 25, the cation exchange membranes 31 and 33; and anion exchange membranes 32, 34 and 40 can be accommodated in a suitable frame body (not shown).

공급수나 피처리수로서도, EDI 장치의 분야에서 공지된 것을 이용할 수 있다. 일반적으로는 역침투막(RO)의 투과수가 이용되고, RO막으로 2단 이상 처리한 것이 보다 바람직하다. 이에 부가해서, 탈탄산탑이나 탈탄산막을 이용해서 탄산을 제거하는 것도 가능하다. 또한, 최근에 있어서는, EDI에서 처리한 물을 공급수나 피처리수로 이용할 경우도 있다.As feed water or to-be-treated water, what is well-known in the field of an EDI apparatus can be used. Generally, the permeate of a reverse osmosis membrane (RO) is used, and it is more preferable that two or more stages of treatment with the RO membrane are used. In addition to this, it is also possible to remove carbonic acid using a decarboxylation tower or a decarboxylation film. In recent years, water treated by EDI may be used as feed water or untreated water.

도 1에 나타낸 장치에서는, 양극실(21), 농축실(22 및 24) 및 음극실(25)에, 아래쪽에서부터 공급수를 도입하고, 위쪽에서부터 물(전극수 혹은 농축수)을 배출하고, 한편, 탈염실(23)에는, 위쪽에서부터 피처리수를 공급하고, 처리수를 아래쪽으로 배출하고 있다. 그러나, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 물의 흐름 방향은 적당히 결정할 수 있다. 또한, 양극실(21)에 외부에서부터 물을 공급하는 것이 아니라, 음극실(25)의 출구수(전극수)를 양극실(21)에 공급해도 되고, 그 반대로 해도 된다.In the apparatus shown in Fig. 1, supply water is introduced into the anode chamber 21, the enrichment chambers 22 and 24, and the cathode chamber 25 from the bottom, and water (electrode water or concentrated water) is discharged from the top, while , the desalination chamber 23 is supplied with untreated water from above and discharged from below. However, it is not limited to this, The flow direction of water can be determined suitably. Note that, instead of supplying water to the anode chamber 21 from the outside, the outlet water (number of electrodes) from the cathode chamber 25 may be supplied to the anode chamber 21 or vice versa.

농축실(24)로부터 탈염실(23)에의 약산 성분의 확산은, 농축실(24)에 있어서의 약산 성분의 농도에도 영향을 받아, 농도가 높을수록 확산되는 양도 증가한다. 농축실(24)에서는 그 입구로부터 출구를 향함에 따라서, 농축 배율이 올라가 약산 성분의 농도도 높아진다. 농축실(24)의 입구측을 탈염실(23)의 출구측에 인접하도록 배치함으로써, 탈염실(23)의 처리수 출구에 가까운 위치에 농축실(24)로부터의 확산이 보다 많이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 농축실(24)에 있어서의 물의 흐름 방향은, 인접하는 탈염실(도 1에 나타낸 형태에서는 탈염실(23), 도 6에 나타낸 형태에서는 제2 소탈염실(27))에 있어서의 물의 흐름 방향과 향류가 되도록 하는 것이 바람직하다.The diffusion of the weak acid component from the concentration chamber 24 to the demineralization chamber 23 is also affected by the concentration of the weak acid component in the concentration chamber 24, and the higher the concentration, the greater the diffusion amount. In the concentration chamber 24, from the inlet to the outlet, the concentration magnification increases and the concentration of the weak acid component also increases. By arranging the inlet side of the enrichment chamber 24 adjacent to the outlet side of the demineralization chamber 23, more diffusion from the enrichment chamber 24 occurs at a position close to the outlet of the treated water of the demineralization chamber 23 can be suppressed Therefore, the flow direction of water in the enrichment chamber 24 is the direction of the flow in the adjacent demineralization chamber (the demineralization chamber 23 in the form shown in Fig. 1 and the second demineralization and demineralization chamber 27 in the form shown in Fig. 6). It is desirable to make it countercurrent to the flow direction of the water.

또, 농축실이 전극실을 겸하고 있는 구성도 본 발명에 포함된다. 예를 들면, 도 1에 나타낸 농축실(24)에 음극을 설치하고 음극실(25)을 생략해도 된다. 이 경우이더라도, 탈염실 및 1쌍의 농축실로 구성되는 탈염 처리부는, 음극과 양극 사이에 배치된다.Moreover, the structure in which the enrichment chamber also serves as an electrode chamber is also included in this invention. For example, the cathode may be provided in the enrichment chamber 24 shown in FIG. 1 and the cathode chamber 25 may be omitted. Even in this case, the desalting processing unit composed of the desalting chamber and the pair of concentrating chambers is disposed between the negative electrode and the positive electrode.

EDI 장치는, 탈염 처리부를 복수개 구비할 수 있다. 그 때문에, [농축실|제1 음이온 교환막(AEM)|탈염실|양이온 교환막(CEM)(제2 음이온 교환막이 중첩됨)|농축실]로 이루어진 기본구성(즉, 셀 세트)을 양극과 음극 사이에 복수개 병치시킬 수 있다. 이때, 인접하는 셀 세트 사이에서 이웃하는 농축실을 공유할 수 있다. 따라서, 음이온 교환막(32), 탈염실(23), 양이온 교환막(33)(음이온 교환막(40)이 중첩됨) 및 농축실(24)로 1개의 셀 세트가 구성되는 것으로 하여, 이 셀 세트를 양극실(21)에 가장 가까운 농축실(22)과 음극실(25) 사이에 복수개 배치할 수 있다. 도 1 중, "N"은 이 셀 세트의 개수를 의미하고, N은 1 이상의 정수이다.The EDI apparatus may be provided with a plurality of desalting units. Therefore, the basic configuration (i.e., cell set) consisting of [Concentration chamber|First anion exchange membrane (AEM)|Demineralization chamber|Cation exchange membrane (CEM) (second anion exchange membrane overlapping)|Concentration chamber] Multiple can be juxtaposed between them. In this case, neighboring enrichment chambers may be shared between neighboring cell sets. Therefore, assuming that one cell set is composed of the anion exchange membrane 32, the desalting chamber 23, the cation exchange membrane 33 (the anion exchange membrane 40 is superimposed) and the enrichment chamber 24, this cell set is A plurality of portions may be disposed between the enrichment chamber 22 and the cathode chamber 25 closest to the anode chamber 21 . In FIG. 1, "N" means the number of this cell set, and N is an integer of 1 or more.

이상, 본 발명에 의거하는 EDI 장치의 기본적인 구성을 설명했지만, 본 발명은 각종 구성의 EDI 장치에 널리 적용할 수 있는 것이다. 이하, 본 발명을 적용할 수 있는 EDI 장치의 구성예를 설명한다.As mentioned above, although the basic structure of the EDI apparatus based on this invention was demonstrated, this invention is widely applicable to EDI apparatus of various structures. Hereinafter, a configuration example of an EDI device to which the present invention can be applied will be described.

도 2를 이용해서, 탈염 처리부를 2개 구비하는 형태의 EDI 장치에 대해서 설명한다. 이 EDI 장치는, 도 1에 나타낸 장치에 있어서, 셀 세트를 양극실(21)에 가장 가까운 농축실(22)과 음극실(25) 사이에 2개 배치한 것이다. 도 2에 있어서, 음극실(25)에 가까운 쪽의 셀 세트를 구성하는 구성 요소를 나타내는 부호에는 "'(대시)"를 붙이고 있다.The EDI apparatus of the form provided with two desalination processing parts is demonstrated using FIG. In this EDI apparatus, in the apparatus shown in FIG. 1 , two sets of cells are arranged between the enrichment chamber 22 and the cathode chamber 25 closest to the anode chamber 21 . In Fig. 2, reference numerals indicating the constituent elements constituting the cell set on the side closer to the cathode chamber 25 are denoted by "' (dash)".

양극실(21)에는 양이온 교환 수지(CER)가 충전되고, 농축실(22)과 음극실(25)에는 음이온 교환수지(AER)이 충전된다. 농축실(24 및 24')에는 모두 음이온 교환수지(AER)가 충전된다. 탈염실(23 및 23')에는 모두 음이온 교환수지와 양이온 교환 수지가 혼상(MB)으로 충전되어 있다.The anode chamber 21 is filled with a cation exchange resin (CER), and the concentration chamber 22 and the cathode chamber 25 are filled with an anion exchange resin (AER). Both the enrichment chambers 24 and 24' are filled with an anion exchange resin (AER). Both the desalting chambers 23 and 23' are filled with an anion exchange resin and a cation exchange resin in a mixed bed (MB).

양극실(21)과 농축실(22)은 양이온 교환막(31)에 의해서 구획된다. 농축실(22)과 탈염실(23)은 음이온 교환막(32)에 의해서 구획된다. 탈염실(23)과 농축실(24)은 양이온 교환막(33)에 의해서 구획된다. 농축실(24)과 탈염실(23')은 음이온 교환막(32')에 의해서 구획된다. 탈염실(23')과 농축실(24')은 양이온 교환막(33')에 의해서 구획된다. 농축실(24')과 음극실(25)은 음이온 교환막(34)에 의해서 구획된다.The anode chamber 21 and the enrichment chamber 22 are partitioned by a cation exchange membrane 31 . The concentration chamber 22 and the desalination chamber 23 are partitioned by an anion exchange membrane 32 . The desalination chamber 23 and the concentration chamber 24 are partitioned by a cation exchange membrane 33 . The concentration chamber 24 and the desalination chamber 23' are partitioned by an anion exchange membrane 32'. The desalination chamber 23' and the enrichment chamber 24' are partitioned by a cation exchange membrane 33'. The concentration chamber 24' and the cathode chamber 25 are partitioned by an anion exchange membrane 34.

양이온 교환막(33)에는 음이온 교환막(40)이 중첩된다. 양이온 교환막(33')에는 음이온 교환막(40')이 중첩된다.An anion exchange membrane 40 is superposed on the cation exchange membrane 33 . An anion exchange membrane 40' is superposed on the cation exchange membrane 33'.

음이온 교환막(32' 및 40'), 탈염실(23'), 양이온 교환막(33') 및 농축실(24')의 구성은, 각각 음이온 교환막(32 및 40), 탈염실(23), 양이온 교환막(33) 및 농축실(24)과 동일해도 되고, 또는 상이해도 된다.The anion exchange membranes 32' and 40', the desalting chamber 23', the cation exchange membrane 33', and the concentration chamber 24' have the configuration of the anion exchange membranes 32 and 40, the desalting chamber 23, and the cation, respectively. The exchange membrane 33 and the concentration chamber 24 may be the same as or different from each other.

본 형태에 있어서도, 도 1에 나타낸 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.Also in this aspect, the effect similar to the aspect shown in FIG. 1 can be acquired.

그런데, 농축실(24)에는, 탈염실(23')로부터 CO3 2-나 HCO3 - 등의 약산 유래의 음이온이, 음이온 교환막(32')을 통해서 이동해온다. 따라서, 농축실(24) 내에는, 공급수에 원래 함유되어 있던 약산 성분에 부가해서, 음이온 교환막(32')을 통해서 이동해온 약산 성분도 포함되게 된다. 그 때문에, 농축실(24) 내의 약산 성분의 농도가 비교적 높아져, 농축실(24)로부터 탈염실(23)에의 약산 성분의 확산 현상이 현저해지기 쉽다. 따라서, 본 발명은, 탈염 처리부를 복수 구비하는 EDI 장치에 있어서 특히 유효하다.By the way, anions derived from a weak acid such as CO 3 2 - or HCO 3 - move from the demineralization chamber 23 ′ to the concentration chamber 24 through the anion exchange membrane 32 ′. Therefore, in the enrichment chamber 24, in addition to the weak acid component originally contained in the feed water, the weak acid component that has migrated through the anion exchange membrane 32' is also contained. Therefore, the concentration of the weak acid component in the concentration chamber 24 is relatively high, and the diffusion phenomenon of the weak acid component from the concentration chamber 24 to the demineralization chamber 23 tends to become remarkable. Therefore, this invention is especially effective in EDI apparatus provided with a plurality of desalting units.

도 3은 본 발명에 의거하는 EDI 장치의 다른 형태를 나타내고 있다. 이 EDI 장치는 도 1에 나타낸 것과 마찬가지인 것이지만, 단 탈염실(23)의, 입구측의 영역에 양이온 교환 수지(CER)를 배치하고, 출구측의 영역에 음이온 교환수지(AER)를 배치하고 있다. 즉, 탈염실(23)에, 양이온 교환 수지로 이루어진 상(양이온 교환 수지상, 따라서 양이온 교환체상)과, 음이온 교환수지로 이루어진 상(음이온 교환수지상, 따라서 음이온 교환체상)이, 피처리수의 통수 방향으로 하나씩 적층되어 있다. 즉, 피처리수가 최후에 통과하는 이온 교환체가 음이온 교환체가 되는 순서로, 음이온 교환체상과 양이온 교환체상이 탈염실에 충전되어 있다. 그리고, 탈염실(23) 내의 음이온 교환체상의 음극측에, 즉, 해당 음이온 교환체상과 양이온 교환막(33) 사이에, 음이온 교환막(40)이 배치된다. 탈염실(23) 내의 양이온 교환체상의 음극측에는, 음이온 교환막(40)은 배치되지 않는다.3 shows another form of an EDI device according to the present invention. This EDI device is the same as that shown in Fig. 1, except that, in the desalting chamber 23, a cation exchange resin (CER) is disposed in the inlet area, and an anion exchange resin (AER) is disposed in the outlet area. . That is, in the desalination chamber 23, a phase made of a cation exchange resin (a cation exchange resin phase, thus a cation exchanger phase) and a phase made of an anion exchange resin (an anion exchange resin phase, thus an anion exchanger phase) are provided, are stacked one by one in each direction. That is, the anion exchanger phase and the cation exchanger phase are filled in the desalting chamber in the order that the ion exchanger through which the to-be-treated water last passes becomes the anion exchanger. Then, the anion exchange membrane 40 is disposed on the negative electrode side on the anion exchanger in the desalting chamber 23 , that is, between the anion exchanger phase and the cation exchange membrane 33 . On the cathode side on the cation exchanger in the desalting chamber 23, the anion exchange membrane 40 is not disposed.

도 3에 나타낸 바와 같이 탈염실(23) 내의 각 상의 통수 방향의 길이(도 3에 있어서의 지면 상하 방향의 길이)를 서로 동일하게 할 수 있지만, 상이해도 된다.As shown in FIG. 3, the length in the water flow direction of each phase in the demineralization chamber 23 (the length in the vertical direction of the paper in FIG. 3) can be made equal to each other, but may be different.

당연히 이 형태에서도, 음이온 교환막(32), 탈염실(23), 양이온 교환막(33)(음이온 교환막(40)이 중첩됨) 및 농축실(24)로 1개의 셀 세트가 구성되는 것으로 하여, 이 셀 세트를 양극실(21)에 가장 가까운 농축실(22)과 음극실(25) 사이에 N(N은 1이상의 정수)개 배치할 수 있다.Naturally, in this form as well, assuming that one cell set is composed of the anion exchange membrane 32, the desalting chamber 23, the cation exchange membrane 33 (the anion exchange membrane 40 overlaps) and the concentration chamber 24, this N (N is an integer greater than or equal to 1) can be arranged between the enrichment chamber 22 and the cathode chamber 25 closest to the anode chamber 21 .

도 4에 나타낸 EDI 장치는, 도 3에 나타낸 것과 마찬가지인 것이지만, 단 탈염실(23)을 피처리수의 통수 방향을 따라서 4개의 영역으로 나누고, 피처리수의 입구측에서부터 순서대로, 제1 양이온 교환체상, 제1 음이온 교환체상, 제2 양이온 교환체상, 제2 음이온 교환체상으로 나열되도록, 각각의 영역에 이온교환 수지를 배치한 것이다. 그리고, 제1 음이온 교환체상의 음극측 및 제2 음이온 교환체상의 음극측에는, 각각 음이온 교환막(40)(양이온 교환막(33)과 중첩됨)이 배치된다. 제1 양이온 교환체상의 음극측 및 제2 양이온 교환체상의 음극측에는, 모두 음이온 교환막(40)이 배치되지 않는다. 이 장치에서는, 중첩 영역(양이온 교환막(33)의 탈염실측 면 중, 음이온 교환막(40)이 중첩되는 영역)이 두개, 탈염실(23) 내의 피처리수의 통수 방향을 따라서, 서로 이간되어 존재한다. 그리고, 두개의 중첩 영역 중, 통수 방향의 최하류에 위치하는 하나의 중첩 영역이, 양이온 교환막(33)의 탈염실 출구측의 단부에 도달하고 있다.The EDI apparatus shown in FIG. 4 is the same as that shown in FIG. 3, except that the desalination chamber 23 is divided into four regions along the water flow direction of the to-be-treated water, and the first cations are sequentially from the inlet side of the to-be-treated water. The ion exchange resin is disposed in each region such that the exchanger phase, the first anion exchanger phase, the second cation exchanger phase, and the second anion exchanger phase are aligned. Then, an anion exchange membrane 40 (overlapping the cation exchange membrane 33) is disposed on the cathode side on the first anion exchanger and on the cathode side on the second anion exchanger, respectively. The anion exchange membrane 40 is not disposed on both the negative electrode side on the first cation exchanger and the negative electrode side on the second cation exchanger. In this device, there are two overlapping regions (the region where the anion exchange membrane 40 overlaps in the demineralization chamber side surface of the cation exchange membrane 33), and they exist apart from each other along the direction in which the water to be treated in the desalination chamber 23 flows. do. And, among the two overlapping regions, one overlapping region located at the most downstream in the water flow direction reaches the end of the cation exchange membrane 33 on the outlet side of the desalination chamber.

도 4에 나타낸 바와 같이 탈염실(23) 내의 각 상의 통수 방향의 길이를 서로 동일하게 할 수 있지만, 달라도 된다. 또한, 각 상의 개수도 도 4에서는 4개이지만, 제작상의 가능한 범위에서 5개이어도, 6개이어도 그 이상이어도 된다.As shown in FIG. 4, although the length in the water flow direction of each phase in the desalination chamber 23 can be made mutually equal, it may be different. In addition, although the number of each phase is also 4 in FIG. 4, 5 pieces, 6 pieces, or more may be sufficient within a manufacturing-possible range.

도 5에 나타낸 EDI 장치는, 도 1에 나타낸 것과 마찬가지인 것이지만, 단 탈염실(23)에 있어서, 음이온 교환막(40)의 탈염실측에는, 혼상(MB) 대신에 음이온 교환체상이 설치되어 있다. 탈염실(23)의, 피처리수 통수 방향에 있어서 음이온 교환막(40)이 존재하지 않는 영역에는, 도 1에 나타낸 형태와 마찬가지로, 혼상이 설치된다.The EDI apparatus shown in FIG. 5 is the same as that shown in FIG. 1, except that in the desalting chamber 23, on the desalting chamber side of the anion exchange membrane 40, instead of the mixed bed MB, an anion exchanger bed is provided. In the demineralization chamber 23, in the region where the anion exchange membrane 40 does not exist in the water-to-be-treated water passing direction, a mixed phase is provided, similarly to the embodiment shown in FIG. 1 .

즉, 이 형태에서는, 탈염실(23)의, 입구측 영역에 음이온 교환수지와 양이온 교환 수지의 혼상(MB)을 배치하고, 출구측 영역에 음이온 교환체상(AER의 상)을 배치하고 있다. 즉, 탈염실(23)에, 혼상과 음이온 교환체상이, 통수 방향으로 하나씩 적층되어 있다.That is, in this form, the mixed bed MB of anion exchange resin and cation exchange resin is arranged in the inlet region of the desalting chamber 23, and the anion exchanger bed (AER phase) is arranged in the outlet region. That is, in the desalting chamber 23, a mixed phase and an anion exchanger phase are laminated one by one in the water flow direction.

본 발명에 의거하는 EDI 장치에서는, 각 탈염실에 있어서 양극측 음이온 교환막과 음극측의 양이온 교환막 사이에 중간이온 교환막(IIEM)을 설치하고, 중간이온 교환막에 의해서 그 탈염실을 제1 소탈염실 및 제2 소탈염실로 구획할 수 있다. 그리고, 제1 소탈염실 및 제2 소탈염실 중 한쪽 소탈염실에 피처리수가 공급되어서, 그 소탈염실로부터 유출되는 물이 다른 쪽 소탈염실에 유입되도록, 제1 및 제2 소탈염실을 연통 배치할 수 있다. 중간이온 교환막으로서는, 음이온 교환막 및 양이온 교환막을 모두 사용할 수 있다. 이때, 양극측의 소탈염실을 제1 소탈염실, 음극측의 소탈염실을 제2 소탈염실로 한다. 예를 들면, 제1 소탈염실에는 적어도 음이온 교환체가 충전되고, 제2 소탈염실에는 적어도 양이온 교환체가 충전된다.In the EDI apparatus according to the present invention, in each desalting chamber, an intermediate ion exchange membrane (IIEM) is provided between the anode side anion exchange membrane and the cathode side cation exchange membrane, and the desalting chamber is separated by the intermediate ion exchange membrane from the first demineralization chamber. and a second demineralization chamber. Then, the first and second demineralization and demineralization are supplied to one demineralization chamber of the first demineralization chamber and the second demineralization chamber so that the water flowing out from the demineralization chamber flows into the other demineralization chamber. Threads can be arranged in communication. As the intermediate ion exchange membrane, both an anion exchange membrane and a cation exchange membrane can be used. At this time, let the demineralization demineralization chamber on the anode side be a 1st demineralization chamber, and let the demineralization demineralization chamber at the cathode side be a 2nd demineralization demineralization chamber. For example, at least an anion exchanger is filled in the first demineralization chamber, and at least a cation exchanger is filled in the second demineralization chamber.

도 6은, 이와 같이 탈염실을 중간이온 교환막에 의해서 2개의 소탈염실로 구획한 EDI 장치의 예를 도시하고 있다. 이 EDI 장치는, 도 1에 나타낸 EDI 장치에 있어서의 각 탈염실(23)을, 음이온 교환막(32)과 양이온 교환막(33) 사이에 위치하는 중간이온 교환막(36)에 의해서, 양극(11)측의 제1 소탈염실(26)과 음극(12)측의 제2 소탈염실(27)로 구획한 구성을 갖는다. 제1 소탈염실(26)은 음이온 교환막(32)과 중간이온 교환막(36) 사이에 위치하고, 제2 소탈염실(27)은 양이온 교환막(33)과 중간이온 교환막(36) 사이에 위치한다. 제1 소탈염실(26)에 피처리수가 공급되어서 제1 소탈염실(26)로부터 유출되는 물이 제2 소탈염실(27)에 유입되도록, 제1 소탈염실(26) 및 제2 소탈염실(27)이 연통하고 있다.Fig. 6 shows an example of an EDI device in which the desalting chamber is divided into two demineralization chambers by an intermediate ion exchange membrane in this way. In this EDI apparatus, each desalting chamber 23 in the EDI apparatus shown in FIG. 1 is connected to an anode 11 by an intermediate ion exchange membrane 36 located between an anion exchange membrane 32 and a cation exchange membrane 33. It has the structure partitioned into the 1st demineralization chamber 26 on the side and the 2nd demineralization demineralization chamber 27 on the side of the cathode 12 side. The first demineralization chamber 26 is located between the anion exchange membrane 32 and the intermediate ion exchange membrane 36 , and the second demineralization chamber 27 is located between the cation exchange membrane 33 and the intermediate ion exchange membrane 36 . . The first demineralization chamber 26 and the second demineralization chamber 26 and the second demineralization chamber 26 so that the water to be treated is supplied to the first demineralization and demineralization chamber 26 and the water flowing out from the demineralization and demineralization chamber 26 flows into the second demineralization and demineralization chamber 27 . A demineralization chamber 27 communicates.

제1 소탈염실(26)에는 음이온 교환수지를 충전한다. 제2 소탈염실(27)의 입구측 영역에 양이온 교환 수지를 배치하고, 출구측 영역에 음이온 교환수지를 배치한다. 즉, 제2 소탈염실(27)에, 피처리수의 통수 방향을 따라서, 양이온 교환체상 및 음이온 교환체상이, 이 순서대로 설치된다. 피처리수는 제1 소탈염실(26)에 공급되고, 제1 소탈염실(26)의 출구수가 제2 소탈염실(27)에 보내져, 제2 소탈염실(27)로부터 탈이온수가 처리수로서 얻어진다. 따라서, 탈염실(23)에는, 피처리수가 최후에 통과하는 이온 교환체가 음이온 교환체로 되는 순서로, 음이온 교환체상과 양이온 교환체상이 충전되어 있다.The first demineralization chamber 26 is filled with an anion exchange resin. A cation exchange resin is disposed in an inlet region of the second demineralization chamber 27, and an anion exchange resin is disposed in an outlet region. That is, in the second demineralization and demineralization chamber 27 , a cation exchanger phase and an anion exchanger phase are provided in this order along the flow direction of the to-be-treated water. The to-be-treated water is supplied to the first demineralization and demineralization chamber 26 , and the outlet water of the first demineralization and demineralization chamber 26 is sent to the second demineralization chamber 27 , and the deionized water from the second demineralization and demineralization chamber 27 is supplied. It is obtained as treated water. Accordingly, the desalting chamber 23 is filled with an anion exchanger phase and a cation exchanger phase in the order that the ion exchanger through which the to-be-treated water passes last becomes an anion exchanger.

제2 소탈염실(27) 내의 음이온 교환체상의 음극측에는, 음이온 교환막(40)(양이온 교환막(33)과 중첩됨)이 배치된다. 제2 소탈염실(27) 내의 양이온 교환체상의 음극측에는, 음이온 교환막(40)은 배치되어 있지 않다. 전술한 중첩 영역(양이온 교환막(33)의 탈염실측 면 중, 음이온 교환막(40)이 중첩되는 영역)은 하나 존재한다. 이 중첩 영역이, 양이온 교환막(33)의 탈염실 출구측 단부에 도달하고 있다. 여기서, 탈염실 출구는 처리수 출구이며, 이 장치에서는 제2 소탈염실(27)의 출구이다.On the cathode side on the anion exchanger in the second demineralization chamber 27, an anion exchange membrane 40 (overlapping the cation exchange membrane 33) is disposed. The anion exchange membrane 40 is not disposed on the cathode side on the cation exchanger in the second demineralization chamber 27 . There is one overlapping region described above (the region where the anion exchange membrane 40 overlaps among the demineralization chamber side surfaces of the cation exchange membrane 33 ). This overlapping region reaches the end of the cation exchange membrane 33 on the outlet side of the desalting chamber. Here, the outlet of the desalination chamber is the outlet of the treated water, and in this apparatus, the outlet of the second demineralization and demineralization chamber 27 .

도 6에 나타낸 바와 같이 제2 소탈염실(27) 내의 각 상의 통수 방향의 길이를 서로 동일하게 할 수 있지만, 상이해도 된다.As shown in FIG. 6, although the length of the water flow direction of each phase in the 2nd demineralization chamber 27 can mutually be made equal, they may differ.

중간이온 교환막(36)에는 예를 들면 음이온 교환막이 사용된다.For the intermediate ion exchange membrane 36, for example, an anion exchange membrane is used.

도 6에 나타낸 장치에서는, 제1 소탈염실(26)에 있어서의 물의 흐름과, 제2 소탈염실(27)에 있어서의 물의 흐름이, 향류로 되어 있다. 단, 이것으로 제한되는 것은 아니고, 이들 흐름이 병류이어도 된다.In the apparatus shown in FIG. 6 , the flow of water in the first demineralization and demineralization chamber 26 and the flow of water in the second demineralization and demineralization chamber 27 are countercurrent. However, it is not limited to this, These flows may be co-current.

제1 소탈염실(26)에 피처리수가 공급된다. 공급된 피처리수 중의 음이온 성분은, 피처리수가 제1 소탈염실(26)을 통과하는 과정에서 포착된다. 제1 소탈염실(26)에 있어서 포착된 음이온 성분은, 제1 소탈염실(26)에 음이온 교환막(32)을 개재해서 인접하는 농축실(22)로 이동하여, 농축실(22)을 통수하는 농축수와 함께 계 밖으로 배출된다.The water to be treated is supplied to the first demineralization and demineralization chamber 26 . The anion component in the supplied to-be-treated water is captured while the to-be-treated water passes through the first demineralization chamber 26 . The anion component captured in the first demineralization and demineralization chamber 26 moves to the concentrating chamber 22 adjacent to the first demineralization and demineralization chamber 26 via an anion exchange membrane 32 , It is discharged out of the system together with the concentrated water flowing through it.

그 다음에, 제1 소탈염실(26)을 통과한 피처리수는, 제2 소탈염실(27)에 공급된다. 제2 소탈염실(27)에 공급된 피처리수는, 우선 양이온 교환체상을 통과하고, 그 후에 음이온 교환체상을 통과한다. 그 때, 피처리수가 양이온 교환체상을 통과하는 과정에서, 피처리수 중의 양이온 성분이 포착된다. 구체적으로는, 제2 소탈염실(27) 내의 양이온 교환체에 의해 포착된 양이온 성분은, 양이온 교환막(33)을 개재해서 제2 소탈염실(27)에 인접하는 농축실(24)로 이동하여, 농축실(24)로부터 농축수와 함께 계 밖으로 배출된다.Then, the water to be treated that has passed through the first demineralization and demineralization chamber 26 is supplied to the second demineralization and demineralization chamber 27 . The to-be-treated water supplied to the 2nd demineralization and desalination chamber 27 first passes through the cation exchanger bed, and then passes through the anion exchanger bed. In that case, the cation component in the to-be-treated water is captured in the process of the to-be-processed water passing through a cation exchanger bed. Specifically, the cation component captured by the cation exchanger in the second demineralization and demineralization chamber 27 moves to the concentration chamber 24 adjacent to the second demineralization and demineralization chamber 27 via the cation exchange membrane 33 . Thus, it is discharged from the enrichment chamber 24 together with the concentrated water to the outside of the system.

또한, 제2 소탈염실(27)에 있어서 양이온 교환체상을 통과한 피처리수는, 다음 단계의 음이온 교환체상을 통과한다. 이때, 피처리수 중의 음이온 성분이 재차 포착된다. 구체적으로는, 제2 소탈염실(27)의 음이온 교환체에 의해 포착된 음이온 성분은, 중간이온 교환막(36)을 개재해서 제2 소탈염실(27)에 인접하는 제1 소탈염실(26)로 이동한다. 제1 소탈염실(26)로 이동한 음이온 성분은, 음이온 교환막(32)을 개재해서 제1 소탈염실(26)에 인접하는 농축실(22)로 이동하여, 농축실(22)을 통수하는 농축수와 함께 계 밖으로 배출된다.Further, in the second demineralization and demineralization chamber 27, the water to be treated, which has passed through the cation exchanger bed, passes through the anion exchanger bed in the next step. At this time, the anion component in the to-be-processed water is capture|acquired again. Specifically, the anion component captured by the anion exchanger in the second demineralization and demineralization chamber 27 is disposed in the first demineralization chamber (27) adjacent to the second demineralization chamber (27) via the intermediate ion exchange membrane (36). 26). The anion component that has moved to the first demineralization and demineralization chamber 26 moves through the anion exchange membrane 32 to the concentration chamber 22 adjacent to the first demineralization chamber 26 and flows through the concentration chamber 22 . It is discharged out of the system together with concentrated water.

여기서, 농축실(24) 내의 농축수에 포함되어 있는 약산 성분(탄산이나 실리카나 붕소)이 중성분자의 형태로 양이온 교환막(33)을 통과하여, 제2 소탈염실(27)로 이동하는 확산 현상이 발생한 경우에 대해서 고려한다.Here, the weak acid component (carbonic acid, silica, or boron) contained in the concentrated water in the concentration chamber 24 passes through the cation exchange membrane 33 in the form of a neutral molecule, and the diffusion moves to the second demineralization and desalination chamber 27 . Consider the case in which the phenomenon occurred.

농축실(24)로부터 제2 소탈염실(27)로 이동한 약산 성분은, 양이온 교환막(33)의 양극측 표면상에 일정하게 확산된다. 즉, 약산 성분은, 음이온 교환막(40)과 접하고 있는 양이온 교환막(33)의 표면영역뿐만 아니라, 제2 소탈염실(27) 내의 양이온 교환체상과 접하고 있는 양이온 교환막(33)의 표면영역으로도 확산된다. 그리고, 약산 성분은 양이온 교환체에 따라서는 포착되지 않으므로, 양이온 교환막(33)의 양극측 표면 중, 양이온 교환체상과 접하고 있는 영역으로 확산된 약산 성분은, 피처리수와 함께 양이온 교환체상을 통과한다. 그러나, 제2 소탈염실(27)에는, 피처리수의 통수 방향을 따라서 양이온 교환체상과 음이온 교환체상이 적층되어 있다. 따라서, 양이온 교환체상을 통과한 약산 성분은, 다음 단계의 음이온 교환체상에 있어서 다시 이온화되어서 포착되어, 제1 소탈염실(26)로 이동한다. 제1 소탈염실(26)로 이동한 약산 성분은, 음이온 교환막(32)을 통과해서, 농축실(22)로 이동하여, 농축실(22)을 통수하는 농축수와 함께 계 밖으로 배출된다.The weak acid component moved from the concentration chamber 24 to the second demineralization chamber 27 is uniformly diffused on the anode side surface of the cation exchange membrane 33 . That is, the weak acid component is not only the surface area of the cation exchange membrane 33 in contact with the anion exchange membrane 40, but also the surface area of the cation exchange membrane 33 in contact with the cation exchanger phase in the second demineralization and desalination chamber 27. it spreads And, since the weak acid component is not captured depending on the cation exchanger, the weak acid component diffused into the region in contact with the cation exchanger phase of the anode side surface of the cation exchange membrane 33 passes through the cation exchanger phase together with the water to be treated. do. However, in the second demineralization and demineralization chamber 27, a cation exchanger phase and an anion exchanger phase are laminated along the water flow direction of the to-be-treated water. Accordingly, the weak acid component that has passed through the cation exchanger is ionized and captured again on the anion exchanger in the next step, and moves to the first demineralization and desalination chamber 26 . The weak acid component that has moved to the first demineralization and desalination chamber 26 passes through the anion exchange membrane 32 , moves to the concentration chamber 22 , and is discharged out of the system together with the concentrated water flowing through the concentration chamber 22 .

이와 같이, 이 형태에서는, 약산 성분이 양이온 교환막(33)을 통과했다고 해도 다음 단계에 음이온 교환체상이 있으므로, 그 약산 성분을 농축실(22)로부터 배출시키는 것이 용이하고, 그 결과, 처리수의 순도 저하를 억제하는 것이 용이하다. 물론 이 형태에서도, 양이온 교환막(33)의 음이온 교환막(40)과 접하고 있는 표면영역으로 확산된 약산 성분을, 음이온 교환막(40)에 의해서 효율적으로 피처리수로부터 제거할 수 있다.As described above, in this form, even if the weak acid component has passed through the cation exchange membrane 33, since there is an anion exchanger phase in the next step, it is easy to discharge the weak acid component from the concentration chamber 22, and as a result, the treated water It is easy to suppress a decrease in purity. Of course, even in this form, the weak acid component diffused to the surface region of the cation exchange membrane 33 in contact with the anion exchange membrane 40 can be efficiently removed from the water to be treated by the anion exchange membrane 40 .

이상의 설명으로부터, 탈염실 내, 특히 제2 소탈염실(27) 내에 설치된 이온 교환체상의 적층체의 최종단이 음이온 교환체상인 것이 바람직한 것이 이해된다. 최종단의 음이온 교환체상보다도 전단의 이온 교환체상의 종류, 적층순서, 적층수는 특별히 한정되지 않는다.From the above description, it is understood that the final end of the stack of ion exchangers provided in the desalting chamber, particularly in the second demineralization and demineralization chamber 27, is preferably an anion exchanger. The kind, the order of lamination, and the number of laminations of the ion exchanger phase in the previous stage rather than the anion exchanger phase in the final stage are not particularly limited.

또, 본 형태에 따른 EDI 장치에서는, 피처리수가 최초로 공급되는 제1 소탈염실(26)에 음이온 교환체가 충전되고, 피처리수가 다음으로 공급되는 제2 소탈염실(27)에는, 양이온 교환체상과 음이온 교환체상이 이 순서로 적층되어 있다. 따라서, 피처리수는, 최초에 음이온 교환체상을 통과한다. 이것에 의해, 피처리수로부터 음이온 성분이 제거되어, 피처리수의 pH가 상승한다.Moreover, in the EDI apparatus according to this aspect, the anion exchanger is filled in the first demineralization chamber 26 to which the to-be-treated water is first supplied, and the cation exchange is in the second demineralization and desalination chamber 27 to which the to-be-treated water is supplied next. The sieve phase and the anion exchanger phase are stacked in this order. Accordingly, the water to be treated first passes through the anion exchanger bed. Thereby, the anion component is removed from the to-be-processed water, and the pH of the to-be-processed water rises.

또한, 제1 소탈염실(26)을 통과한 피처리수는, 양이온 교환체상과 음이온 교환체상이 이 순서로 적층되어 있는 제2 소탈염실(27)에 공급된다. 즉, 제1 소탈염실(26) 내의 음이온 교환체상을 통과한 피처리수는, 이어서 양이온 교환체상을 통과하고, 계속해서 음이온 교환체상을 다시 통과한다. 요컨대, 본 형태의 구성에 따르면, 피처리수는, 음이온 교환체상과 양이온 교환체상을 교대로 통과한다.Moreover, the to-be-processed water which has passed through the 1st demineralization chamber 26 is supplied to the 2nd demineralization chamber 27 in which the cation exchanger phase and the anion exchanger phase are laminated|stacked in this order. That is, the to-be-treated water that has passed through the anion exchanger bed in the first demineralization and demineralization chamber 26 then passes through the cation exchanger bed and then again passes through the anion exchanger bed. That is, according to the structure of this aspect, the to-be-processed water passes through an anion exchanger phase and a cation exchanger phase alternately.

여기서, 음이온 교환체의 음이온 성분의 포착 능력은, 피처리수의 pH가 낮을 경우에 높아지고, 양이온 교환체의 양이온 성분의 포착 능력은, 피처리수의 pH가 높을 경우에 높아진다. 따라서, 피처리수가 최초로 음이온 교환체상을 통과하고, 그 후에 양이온 교환체상과 음이온 교환체상을 교대로 통과하게 되는 본 형태의 구성에 따르면, 음이온 교환체를 통과함으로써 음이온 성분이 제거되어, pH가 상승된 피처리수가 계속해서 양이온 교환체상을 통과한다. 따라서, 양이온 교환체에 의한 양이온 제거 반응이 통상보다도 촉진된다.Here, the capture ability of the anion component of the anion exchanger becomes high when the pH of the to-be-treated water is low, and the capture ability of the cation component of the cation exchanger becomes high when the pH of the to-be-treated water is high. Therefore, according to the configuration of this embodiment in which the to-be-treated water first passes through the anion exchanger bed and then alternately passes through the cation exchanger bed and the anion exchanger bed, the anion component is removed by passing through the anion exchanger, and the pH rises. The treated water continues to pass over the cation exchanger. Therefore, the cation removal reaction by the cation exchanger is accelerated more than usual.

또한, 양이온 교환체상을 통과함으로써 양이온 성분이 제거되어, pH가 저하된 피처리수가 계속해서 음이온 교환체상을 통과한다. 따라서, 음이온 교환체에 의한 음이온 제거 반응이 통상보다도 촉진된다. 따라서, 탄산이나 실리카나 붕소를 함유하는 음이온 성분의 제거 능력이 더욱 향상될 뿐만 아니라, 양이온 성분의 제거 능력도 향상되고, 따라서 처리수의 순도가 더한층 향상된다.Further, the cation component is removed by passing through the cation exchanger bed, and the water to be treated whose pH has been lowered continues to pass through the anion exchanger bed. Therefore, the anion removal reaction by an anion exchanger is accelerated|stimulated more than usual. Accordingly, not only the ability to remove the anion component containing carbonic acid, silica, or boron is further improved, but also the ability to remove the cationic component is improved, and thus the purity of the treated water is further improved.

전술한 바와 같이, 피처리수가 최후에 통과하는 이온 교환체가 음이온 교환체로 되는 순서로, 양이온 교환체상과 음이온 교환체상을 교대로 이용하는 것이 바람직하다. 이것은, 도 6에 나타낸 형태뿐만 아니라, 도 3 및 도 4에 나타낸 형태에 대해서도 적용되는 것이다.As described above, it is preferable to alternately use the cation exchanger phase and the anion exchanger phase in the order that the ion exchanger through which the to-be-treated water last passes becomes the anion exchanger. This applies not only to the form shown in FIG. 6 but also to the form shown in FIGS. 3 and 4 .

실시예Example

[실시예 1][Example 1]

도 6에 나타낸 구성을 갖는 EDI 장치를 이용해서, 피처리수를 처리하여, 처리수(탈이온수)를 얻었다. EDI 장치의 사양 및 시험 조건을 이하에 나타낸다.Using an EDI apparatus having the configuration shown in Fig. 6, the treated water was treated to obtain treated water (deionized water). The specifications and test conditions of the EDI device are shown below.

또, 농축실(22 및 24)의 사양·조건은 서로 공통이고, 또한 이들로부터 얻어지는 농축수의 사양·조건은 서로 공통이다. 또한, 양극실(21), 제2 소탈염실(27)의 일부(입구측 영역)에 충전한 양이온 교환 수지(CER)는 서로 공통이다. 음극실(25), 농축실(22, 24), 제1 소탈염실(26), 제2 소탈염실(27)의 잔부(출구측 영역)에 충전한 음이온 교환수지(AER)는 서로 공통이다. 양이온 교환막(31 및 33)은 서로 공통이고, 음이온 교환막(32 및 34) 및 중간이온 교환막(36)은 서로 공통이다.Moreover, the specifications and conditions of the enrichment chambers 22 and 24 are mutually common, and the specifications and conditions of the concentrated water obtained from these are mutually common. In addition, the cation exchange resin (CER) filled in a part (entrance side area|region) of the anode chamber 21 and the 2nd demineralization chamber 27 is mutually common. The anion exchange resin (AER) filled in the remainder (exit side region) of the cathode chamber 25, the concentration chambers 22 and 24, the first demineralization chamber 26 and the second demineralization chamber 27 is common to each other. to be. The cation exchange membranes 31 and 33 are common to each other, and the anion exchange membranes 32 and 34 and the intermediate ion exchange membrane 36 are common to each other.

또한, 이하에 있어서, "세로"는 도면에 있어서의 지면 상하 방향(물의 흐름 방향을 따른 방향)을 의미하고, "가로"는 지면 깊이 방향을 의미한다.In addition, in the following, "vertical" means the vertical direction (direction along the flow direction of water) in the drawing, and "horizontal" means the paper depth direction.

·셀 세트수(N): 1개・Number of cell sets (N): 1

·양극실(21): 치수 세로 100×가로 100×두께 10㎜, CER 충전·Anode chamber 21: Dimensions length 100 × width 100 × thickness 10 mm, CER filling

·음극실(25): 치수 세로 100×가로 100×두께 10㎜, AER 충전Cathode chamber 25: Dimensions length 100 × width 100 × thickness 10 mm, AER filling

·농축실(22, 24): 치수 세로 100×가로 100×두께 10㎜, AER 충전Concentration chambers (22, 24): Dimensions length 100 × width 100 × thickness 10 mm, AER filling

· 제1 소탈염실(26): 치수 세로 100×가로 100×두께 10㎜, AER 충전· First demineralization chamber 26: Dimensions length 100 × width 100 × thickness 10 mm, AER filling

· 제2 소탈염실(27): 치수 세로 100×가로 100×두께 10㎜, CER(입구측 1/2의 영역) 및 AER(출구측 1/2의 영역) 충전· Second demineralization chamber 27: Dimensions length 100 × width 100 × thickness 10 mm, CER (inlet 1/2 area) and AER (outlet side 1/2 area) filling

·CER: 강산성 양이온 교환 수지CER: Strongly acidic cation exchange resin

·AER: 강염기성 음이온 교환수지·AER: Strong basic anion exchange resin

·양이온 교환막(31, 33): 균질막, 통전부 유효막 치수 세로 100×가로 100㎜, 두께 290㎛·Cation exchange membranes (31, 33): homogeneous membrane, effective membrane dimension of current conducting part length 100mm width 100mm, thickness 290㎛

·음이온 교환막(32, 34) 및 중간이온 교환막(36): 균질막, 통전부 유효막 치수 세로 100×가로 100㎜, 두께 220㎛· Anion exchange membranes 32 and 34 and intermediate ion exchange membrane 36: homogeneous membrane, effective membrane dimensions of the current conducting part: 100 mm in length x 100 mm in width, 220 μm in thickness

·음이온 교환막(40): 균질막, 통전부 유효막 치수 세로 50×가로 100㎜, 두께 220㎛·Anion exchange membrane (40): homogeneous membrane, effective membrane dimensions of current conducting part length 50 × width 100 mm, thickness 220㎛

·공급수 및 피처리수: 2단 RO(역침투막) 투과수, 전기 전도율 2.0 내지 2.5 μS/㎝Supply water and water to be treated: 2-stage RO (reverse osmosis membrane) permeated water, electrical conductivity 2.0 to 2.5 μS/cm

·처리수(탈이온수) 유량: 25 ℓ/h・Processed water (deionized water) flow rate: 25 ℓ/h

·농축수 유량: 6 ℓ/hConcentrated water flow rate: 6 ℓ/h

·전극수 유량: 5 ℓ/h(양극, 음극에 공통)・Electrode water flow rate: 5 ℓ/h (common to both positive and negative electrodes)

·인가 전류값: 0.5A.·Applied current value: 0.5A.

제2 소탈염실(27)의 출구측 1/2의 영역에 형성한 음이온 교환수지상의 음극측에, 제2 음이온 교환막(40)을 배치하였다. 이때, 양이온 교환막(33)의 탈염실 출구측 단부(지면 상하 방향에 있어서의 상단)의 위치와, 음이온 교환막(40)의 탈염실 출구측 단부의 위치를 정렬시켰다. 또한, 양이온 교환막(33)의 가로방향(지면 깊이 방향)의 위치와, 음이온 교환막(40)의 가로방향의 위치를 정렬시켰다.A second anion exchange membrane (40) was disposed on the negative electrode side of the anion exchange resin formed in the half of the outlet side of the second demineralization chamber (27). At this time, the position of the demineralization chamber outlet end of the cation exchange membrane 33 (the upper end in the vertical direction of the paper) was aligned with the position of the demineralization chamber outlet end of the anion exchange membrane 40 . In addition, the position of the cation exchange membrane 33 in the transverse direction (depth of the sheet) was aligned with the position of the anion exchange membrane 40 in the transverse direction.

[비교예 1][Comparative Example 1]

음이온 교환막(40)을 이용하지 않았다. 즉, 제2 소탈염실(27)과 농축실(24) 사이에 양이온 교환막(33)만을 이용하였다. 그 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서 피처리수를 처리하여, 처리수를 얻었다.The anion exchange membrane 40 was not used. That is, only the cation exchange membrane 33 was used between the second demineralization chamber 27 and the concentration chamber 24 . Other than that, it carried out similarly to Example 1, the to-be-processed water was treated, and the treated water was obtained.

[비교예 2][Comparative Example 2]

제2 음이온 교환막(40) 대신에, 양이온 교환막을 이용하였다. 이 양이온 교환막은, 실시예 1에서 이용한 양이온 교환막(31, 33)과 같은 재질 및 두께의 막이며, 그 종횡 치수 및 배치 위치는 실시예 1에서 이용한 제2 음이온 교환막(40)과 같게 하였다. 그 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서 피처리수를 처리하여, 처리수를 얻었다.Instead of the second anion exchange membrane 40, a cation exchange membrane was used. This cation exchange membrane was made of the same material and thickness as the cation exchange membranes 31 and 33 used in Example 1, and the longitudinal and lateral dimensions and arrangement positions were the same as the second anion exchange membrane 40 used in Example 1. Other than that, it carried out similarly to Example 1, the to-be-processed water was treated, and the treated water was obtained.

[평가 1][Evaluation 1]

실시예 1 및 비교예 1, 2에 대해서, 각각 약 500시간 연속 운전을 실시한 후에, 처리수 중의 전체 탄산의 농도(CO2, H2CO3, HCO3 - 및 CO3 2-의 농도를 합계한 값)를 측정하고, 또한, 처리수의 비저항을 측정하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다. 전체 탄산의 농도는, 농축실로부터 탈염실로 확산된 후, 다 제거되지 않고서 처리수에 누설된 탄산의 농도를 나타내는 지표가 된다. 비저항의 값은, 탄산에 한정되지 않고, 다른 이온도 포함시켜서, 처리수의 순도의 지표가 된다.For Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, after continuous operation for about 500 hours, respectively, the total concentration of carbonic acid in the treated water (CO 2 , H 2 CO 3 , HCO 3 and CO 3 2- ) value) was measured, and also the specific resistance of the treated water was measured. The results are shown in Table 1. The concentration of total carbonic acid is an index indicating the concentration of carbonic acid leaked into the treated water without being completely removed after diffusion from the concentration chamber to the desalination chamber. The value of the specific resistance is not limited to carbonic acid, and other ions are included as an indicator of the purity of the treated water.

실시예 1에서는, 비교예 1 및 2와 비교해서, 탄산의 누설이 적고, 처리수 순도가 높았다.In Example 1, compared with Comparative Examples 1 and 2, there was little leakage of carbonic acid, and the purity of treated water was high.

실시예 1Example 1 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 전체 탄산[㎍CO2/ℓ]Total carbonic acid [㎍CO 2 /ℓ] < 0.5< 0.5 56.856.8 35.235.2 비저항[㏁

Figure 112020079655794-pct00001
cm]resistivity [㏁
Figure 112020079655794-pct00001
cm] 17.717.7 8.08.0 8.38.3

[실시예 2][Example 2]

이하와 같이 조건을 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 해서, 피처리수를 처리하여, 처리수를 얻었다.Except having changed the conditions as follows, it carried out similarly to Example 1, the to-be-processed water was treated, and treated water was obtained.

·공급수 및 피처리수: 2단 RO(역침투막) 투과수, 전기 전도율 4.0 내지 4.5 μS/㎝Supply water and water to be treated: 2-stage RO (reverse osmosis membrane) permeated water, electrical conductivity 4.0 to 4.5 μS/cm

·인가 전류값: 1.0A.·Applied current value: 1.0A.

[실시예 3][Example 3]

제2 음이온 교환막(40)에, 불균질 음이온 교환막을 이용하였다. 이 음이온 교환막(불균질)의 종횡 치수 및 배치 위치는, 실시예 2에서 이용한 제2 음이온 교환막(40)과 같게 하였다. 또한, 이 음이온 교환막(불균질)의 두께는 580㎛였다. 그 이외에는, 실시예 2와 마찬가지로 해서, 피처리수를 처리하여, 처리수를 얻었다.As the second anion exchange membrane 40, a heterogeneous anion exchange membrane was used. The vertical and horizontal dimensions and arrangement positions of this anion exchange membrane (heterogeneous) were the same as those of the second anion exchange membrane 40 used in Example 2. In addition, the thickness of this anion exchange membrane (heterogeneity) was 580 mu m. Other than that, it carried out similarly to Example 2, the to-be-processed water was processed, and treated water was obtained.

[비교예 3][Comparative Example 3]

제2 음이온 교환막(40) 대신에, 양극성 막을 이용하였다. 이 양극성 막의 종횡 치수 및 배치 위치는, 실시예 2에서 이용한 제2 음이온 교환막(40)과 같게 하였다. 또한, 양극성 막은, 그 음이온 교환막부가 제2 소탈염실(27)측을 향하도록, 배치하였다. 양극성 막에는, 음이온 교환막부와 양이온 교환막부를 포함시킨 전체의 두께로 220㎛인 것을 이용하였다. 그 이외에는, 실시예 2와 마찬가지로 해서, 피처리수를 처리하여, 처리수를 얻었다.Instead of the second anion exchange membrane 40, a bipolar membrane was used. The longitudinal and lateral dimensions and the arrangement position of this bipolar membrane were the same as those of the second anion exchange membrane 40 used in Example 2. In addition, the bipolar membrane was arranged so that the anion exchange membrane part faces the second demineralization chamber 27 side. For the bipolar membrane, a thickness of 220 µm including the anion exchange membrane part and the cation exchange membrane part was used. Other than that, it carried out similarly to Example 2, the to-be-processed water was processed, and treated water was obtained.

[평가 2][Evaluation 2]

실시예 2, 3 및 비교예 3에 대해서, 각각 약 500시간 연속 운전을 실시한 후에, 처리수 중의 전체 탄산의 농도, 비저항 및 나트륨 농도를 측정하고, 또 전압(양극(11)과 음극(12) 사이의 전압), 전류분배율을 측정하였다. 그 결과를 표 2에 나타낸다. 표에 있어서, "전류분배율 상" 및 "전류분배율 하"는, 각각 이하와 같이 정의된다.For Examples 2, 3 and Comparative Example 3, after continuous operation for about 500 hours, respectively, the total carbonic acid concentration, resistivity, and sodium concentration in the treated water were measured, and the voltage (anode 11 and cathode 12) voltage) and the current share ratio were measured. The results are shown in Table 2. In the table, "upper current share ratio" and "under current share factor" are respectively defined as follows.

(전류분배율 상)= (제2 음이온 교환막(40) 혹은 양극성 막이 설치되어 있는 영역을 흐르는 전류의 값)/(전체 전류값),(on current share) = (value of current flowing through the region where the second anion exchange membrane 40 or bipolar membrane is installed)/(total current value),

(전류분배율 하)= (양이온 교환막(33)의, 제2 음이온 교환막(40) 혹은 양극성 막이 중첩되지 않은 영역을 흐르는 전류의 값)/(전체 전류값).(under current sharing ratio) = (value of current flowing through the region where the second anion exchange membrane 40 or the bipolar membrane of the cation exchange membrane 33 does not overlap)/(total current value).

전류분배율은, 음극(12)으로서 이용한 음극판을 상기 영역에 대응하도록 상하로 2분할하고, 각각 상하의 음극판에 흐르는 전류값을 전류계로 측정하여, 인가한 전체 전류값에 대한 각 전류값의 비율을 산출해서 구하였다.As for the current share, the negative electrode plate used as the negative electrode 12 is divided into two up and down to correspond to the above region, and the current values flowing through the upper and lower negative electrode plates are measured with an ammeter, and the ratio of each current value to the total applied current value is calculated. saved it.

실시예 2는, 비교예 3과 비교해서, 전류분배율의 상하 차이가 작고, 처리수 중의 나트륨 농도가 낮으며, 처리수의 비저항이 높았다. 즉, 실시예 2는, 비교예 3과 비교해서, 탈염실 내부의 양이온 수지층에 전류가 많이 분배되어, 양이온의 제거가 양호해져서, 처리수의 순도가 높았다. 실시예 3에서는 그 경향은 더욱 커져, 처리수 중의 나트륨 농도가 낮고, 처리수의 비저항이 가장 높아졌다. 전술한 바와 같이, 불균질막은 일부 이온 교환기가 존재하지 않는 불활성 영역이 존재하므로, 물 해리 반응이 진행되기 어려워져서 전류가 위쪽에 집중해서 흐르는 것을 보다 억제할 수 있었던 것에 기인하고 있는 것으로 여겨진다.In Example 2, as compared with Comparative Example 3, the vertical difference in the current sharing ratio was small, the sodium concentration in the treated water was low, and the specific resistance of the treated water was high. That is, in Example 2, compared with Comparative Example 3, a large amount of current was distributed to the cation resin layer inside the desalting chamber, the removal of cations became favorable, and the purity of the treated water was high. In Example 3, the tendency was further increased, the sodium concentration in the treated water was low, and the specific resistance of the treated water was the highest. As described above, since the heterogeneous membrane has an inactive region in which some ion exchangers do not exist, it is considered that the water dissociation reaction becomes difficult to proceed and the current can be more suppressed from flowing upward.

실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 비교예 3Comparative Example 3 전체 탄산[㎍CO2/ℓ]Total carbonic acid [㎍CO 2 /ℓ] < 0.5< 0.5 < 0.5< 0.5 < 0.5< 0.5 비저항[㏁

Figure 112020079655794-pct00002
cm]resistivity [㏁
Figure 112020079655794-pct00002
cm] 15.015.0 15.715.7 13.613.6 Na[㎍/ℓ]Na [μg/L] 3.13.1 2.42.4 5.35.3 전압[V]voltage [V] 8.68.6 10.510.5 8.58.5 전류 분배율 상current share factor 60%60% 52%52% 70%70% 전류 분배율 하current share ratio 40%40% 48%48% 30%30%

또, 본 발명에 따른 구성에서는, 양이온 교환막(33)과 음이온 교환막(40) 사이의 계면에 탈염실 내의 피처리수가 진입했을 때, 그 피처리수에 함유되는 약산 성분은, 음이온 교환막(40)을 통해서 해당 계면으로부터 용이하게 제거된다. 한편, 비교예 3과 같이, 음이온 교환막(40) 대신에 양극성 막을 이용하는 구성에서는, 양이온 교환막(33)과 양극성 막 사이의 계면에 탈염실 내의 피처리수가 진입했을 때, 그 피처리수에 함유되는 음이온 성분을 해당 계면으로부터 제거하는 것이 곤란하다. 음이온 성분의 이동이, 양이온 교환막(33)과 양극성 막의 양이온 교환막부의 양쪽에 의해서 저지되기 때문이다. 그 결과, 음이온이 처리수에 누설되게 되어 수질의 저하를 일으킨다.Further, in the configuration according to the present invention, when the water to be treated in the desalting chamber enters the interface between the cation exchange membrane 33 and the anion exchange membrane 40, the weak acid component contained in the water to be treated is an anion exchange membrane 40 It is easily removed from the interface through On the other hand, as in Comparative Example 3, in a configuration using a bipolar membrane instead of the anion exchange membrane 40, when the water to be treated in the desalting chamber enters the interface between the cation exchange membrane 33 and the bipolar membrane, the treated water contains It is difficult to remove the anionic component from the interface. This is because the movement of the anion component is blocked by both the cation exchange membrane 33 and the cation exchange membrane portion of the bipolar membrane. As a result, negative ions leak into the treated water, resulting in deterioration of water quality.

예를 들면, 도 10(b)에 나타낸 바와 같이, 양이온 교환막(33)과 음이온 교환막(40) 사이의 계면에 음이온 및 양이온(도면 중 "C+A-"로 표기됨)이 진입했을 경우, 음이온(도면 중 "A-"로 표기됨)은 음이온 교환막(40)을 통해서 탈염실(23)로 이동하고, 탈염실(23) 내부의 음이온 교환수지에 용이하게 포착된다. 양이온(도면 중 "C+"로 표기됨)은 양이온 교환막(33)을 통해서, 해당 계면으로부터 제거된다. 한편, 도 10(a)에 나타낸 바와 같이, 음이온 교환막(40) 대신에 양극성 막(50)을 이용하는 구성에서는, 양이온 교환막(33)과 양극성 막(50) 사이의 계면으로부터, 양이온(C+)은 양이온 교환막(33)을 통해서 제거되지만, 음이온(A-)은 양극성 막(50)도 양이온 교환막(33)도 통과할 수 없다. 그 결과, 예를 들어, 해당 계면의 단부(도 10 중 지면 상하 방향의 상단)로부터, 음이온이 배출되어서, 그대로 처리수에 누설된다.For example, as shown in Fig. 10(b), when anions and cations (indicated as "C + A - ") enter the interface between the cation exchange membrane 33 and the anion exchange membrane 40, Anions (indicated by "A - " in the drawing) move to the desalting chamber 23 through the anion exchange membrane 40 and are easily captured by the anion exchange resin inside the desalting chamber 23 . The cations (indicated by "C + " in the drawing) are removed from the interface through the cation exchange membrane 33 . On the other hand, in the configuration using the bipolar membrane 50 instead of the anion exchange membrane 40 as shown in FIG. 10( a ), the cation (C + ) Silver is removed through the cation exchange membrane 33 , but the anions (A ) cannot pass through neither the bipolar membrane 50 nor the cation exchange membrane 33 . As a result, for example, negative ions are discharged from the end of the interface (the upper end in the vertical direction of the paper in FIG. 10 ) and leaked into the treated water as it is.

11: 양극 12: 음극
21: 양극실 22, 24: 농축실
23: 탈염실 25: 음극실
26: 제1 소탈염실 27: 제2 소탈염실
31, 33: 양이온 교환막(CEM) 32: 제1 음이온 교환막(AEM)
34: 음이온 교환막(AEM) 36: 중간이온 교환막(IIEM)
40: 제2 음이온 교환막(AEM) 50: 양극성 막
51: 음이온 교환수지
11: positive 12: negative
21: anode chamber 22, 24: enrichment chamber
23: desalination chamber 25: cathode chamber
26: first de-salting chamber 27: second de-salting chamber
31, 33: cation exchange membrane (CEM) 32: first anion exchange membrane (AEM)
34: anion exchange membrane (AEM) 36: intermediate ion exchange membrane (IIEM)
40: second anion exchange membrane (AEM) 50: bipolar membrane
51: anion exchange resin

Claims (7)

대향하는 음극과 양극 사이에 적어도 하나의 탈염 처리부가 설치되고,
상기 탈염 처리부는, 적어도 음이온 교환체가 충전된 탈염실과, 상기 탈염실의 양쪽에 이웃하여 설치되는 1쌍의 농축실을 포함하고,
상기 탈염실은, 상기 1쌍의 농축실 중 상기 음극측의 농축실에 양이온 교환막을 개재해서 인접하는 동시에, 상기 1쌍의 농축실 중 상기 양극측의 농축실에 제1 음이온 교환막을 개재해서 인접하고 있는 전기식 탈이온수 제조장치로서,
상기 탈염실은 피처리수를 통수시키도록 상기 피처리수가 공급되는 입구측 및 상기 입구측에 대향하여 상기 피처리수가 배출되는 출구측을 구비하고,
상기 양이온 교환막의 탈염실측의 면의, 일부의 영역에, 상기 양이온 교환막과는 별체의 제2 음이온 교환막이 포개어 설치되고,
상기 제2 음이온 교환막의 탈염실측의 면의 적어도 일부에, 상기 음이온 교환체가 접하고 있는 것을 특징으로 하는, 전기식 탈이온수 제조장치.
At least one desalination treatment unit is installed between the opposite cathode and anode,
The desalting unit includes at least a desalting chamber filled with an anion exchanger, and a pair of concentration chambers installed adjacent to both sides of the desalting chamber,
The desalting chamber is adjacent to the concentration chamber on the cathode side of the pair of enrichment chambers via a cation exchange membrane, and is adjacent to the enrichment chamber on the anode side of the pair of enrichment chambers through a first anion exchange membrane, As an electric deionized water manufacturing device,
The desalination chamber has an inlet side to which the target water is supplied and an outlet side through which the target water is discharged opposite to the inlet side so as to pass the target water through;
A second anion exchange membrane, which is separate from the cation exchange membrane, is superimposed and installed in a part of the surface of the cation exchange membrane on the desalting chamber side;
The electric deionized water production apparatus, characterized in that the anion exchanger is in contact with at least a part of a surface of the second anion exchange membrane on the demineralization chamber side.
제1항에 있어서, 상기 양이온 교환막의 탈염실측의 면 중 상기 제2 음이온 교환막이 중첩되는 영역은, 상기 양이온 교환막의 탈염실측의 면의, 상기 양이온 교환막의 탈염실 출구측 단부에 도달하는 영역을 포함하는, 전기식 탈이온수 제조장치.According to claim 1, wherein the area on the desalting chamber side of the cation exchange membrane, where the second anion exchange membrane overlaps, is an area on the desalting chamber side of the cation exchange membrane that reaches the end of the desalting chamber outlet side of the cation exchange membrane. Including, electric deionized water manufacturing apparatus. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 탈염실이, 피처리수가 최후에 통과하는 이온 교환체가 음이온 교환체로 되는 순서로, 음이온 교환체로 이루어진 상(bed)인 음이온 교환체상(anion exchanger bed)을 하나 이상, 그리고 양이온 교환체로 이루어진 상인 양이온 교환체상(cation exchanger bed)을 하나 이상 포함하는, 전기식 탈이온수 제조장치.The anion exchanger bed according to claim 1 or 2, wherein the desalting chamber comprises an anion exchanger bed, which is a bed of anion exchangers, in the order that the ion exchanger through which the water to be treated last passes becomes the anion exchanger. An electric deionized water production apparatus comprising at least one and at least one cation exchanger bed, which is a bed of cation exchangers. 제3항에 있어서, 상기 탈염실에, 피처리수의 통수 방향을 따라서, 제1 양이온 교환체상, 제1 음이온 교환체상, 제2 양이온 교환체상 및 제2 음이온 교환체상이, 이 순서대로 설치되고,
상기 제1 음이온 교환체상의 음극측 및 상기 제2 음이온 교환체상의 음극측에는, 각각 상기 제2 음이온 교환막이 배치되고,
상기 제1 양이온 교환체상의 음극측 및 상기 제2 양이온 교환체상의 음극측에는, 모두 상기 제2 음이온 교환막이 배치되어 있지 않은, 전기식 탈이온수 제조장치.
The first cation exchanger phase, the first anion exchanger phase, the second cation exchanger phase, and the second anion exchanger phase are provided in the desalting chamber in this order along the flow direction of the to-be-treated water, ,
The second anion exchange membrane is disposed on the negative electrode side on the first anion exchanger and on the negative electrode side on the second anion exchanger, respectively;
The second anion exchange membrane is not disposed on both the cathode side on the first cation exchanger and the cathode side on the second cation exchanger.
제3항에 있어서, 상기 탈염실은, 상기 제1 음이온 교환막과 상기 양이온 교환막 사이에 위치하는 이온 교환막인 중간이온 교환막을 구비하고, 상기 중간이온 교환막에 의해서 제1 소탈염실 및 제2 소탈염실로 구획되고,
상기 제1 소탈염실은, 상기 제1 음이온 교환막과 상기 중간이온 교환막 사이에 위치하고,
상기 제2 소탈염실은, 상기 양이온 교환막과 상기 중간이온 교환막 사이에 위치하고,
상기 제1 소탈염실에 상기 피처리수가 공급되어서 상기 제1 소탈염실로부터 유출되는 물이 제2 소탈염실에 유입되도록, 상기 제1 소탈염실 및 상기 제2 소탈염실이 연통하고 있고,
상기 제1 소탈염실에 음이온 교환체상이 설치되고,
상기 제2 소탈염실에, 피처리수의 통수 방향을 따라서, 양이온 교환체상 및 음이온 교환체상이 이 순서대로 설치되고,
상기 제2 소탈염실에 설치된 음이온 교환체상의 음극측에는, 상기 제2 음이온 교환막이 배치되고,
상기 제2 소탈염실에 설치된 양이온 교환체상의 음극측에는, 상기 제2 음이온 교환막이 배치되어 있지 않은, 전기식 탈이온수 제조장치.
4. The method of claim 3, wherein the desalting chamber is provided with an intermediate ion exchange membrane that is an ion exchange membrane positioned between the first anion exchange membrane and the cation exchange membrane, and is formed into a first demineralization chamber and a second demineralization chamber by the intermediate ion exchange membrane. compartmentalized,
The first demineralization chamber is located between the first anion exchange membrane and the intermediate ion exchange membrane,
The second demineralization chamber is located between the cation exchange membrane and the intermediate ion exchange membrane,
The first demineralization and demineralization chamber communicates with the second demineralization and demineralization chamber so that the water to be treated is supplied to the first demineralization chamber and the water flowing out from the first demineralization and demineralization chamber flows into the second demineralization and demineralization chamber, ,
An anion exchanger bed is installed in the first demineralization chamber,
A cation exchanger phase and an anion exchanger phase are installed in this order in the second demineralization chamber, along the water flow direction of the to-be-treated water;
The second anion exchange membrane is disposed on the cathode side of the anion exchanger installed in the second demineralization chamber,
The second anion exchange membrane is not disposed on the cathode side of the cation exchanger provided in the second deionization chamber.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 1쌍의 농축실에 적어도 음이온 교환체가 충전되어 있는, 전기식 탈이온수 제조장치.The electric deionized water production apparatus according to claim 1 or 2, wherein the pair of concentrating chambers are filled with at least an anion exchanger. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 음이온 교환막이 불균질막이고, 상기 양이온 교환막이 균질막인, 전기식 탈이온수 제조장치.The apparatus according to claim 1 or 2, wherein the second anion exchange membrane is a heterogeneous membrane, and the cation exchange membrane is a homogeneous membrane.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7077172B2 (en) * 2018-07-26 2022-05-30 オルガノ株式会社 Electric deionized water production equipment

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009539578A (en) 2006-06-02 2009-11-19 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Method and apparatus for shifting current distribution in an electrodeionization system

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0711021A (en) 1993-06-23 1995-01-13 Asahi Glass Co Ltd Bipolar membrane
JP3781361B2 (en) * 2002-02-08 2006-05-31 オルガノ株式会社 Electric deionized water production equipment
JP3864891B2 (en) * 2002-07-01 2007-01-10 栗田工業株式会社 Electric deionizer
JP2005052766A (en) * 2003-08-06 2005-03-03 Nippon Rensui Co Ltd Electric regeneration type pure water making apparatus
CN100345615C (en) * 2005-09-12 2007-10-31 张贵清 Electric deionisation method and apparatus for producing superpure water using bipolar membrane
TW200922881A (en) * 2007-11-23 2009-06-01 Ind Tech Res Inst Electro-deionization water purification system
JP5114307B2 (en) * 2008-06-16 2013-01-09 オルガノ株式会社 Electric deionized water production equipment
JP5339878B2 (en) 2008-12-08 2013-11-13 株式会社アストム Bipolar membrane and manufacturing method thereof
JP5383310B2 (en) * 2009-05-13 2014-01-08 オルガノ株式会社 Deionization module and electric deionized water production apparatus
JP5719842B2 (en) 2010-06-03 2015-05-20 オルガノ株式会社 Electric deionized water production equipment
JP5695926B2 (en) 2011-02-08 2015-04-08 オルガノ株式会社 Electric deionized water production equipment
CN103732544B (en) * 2011-08-04 2016-03-30 奥加诺株式会社 For the preparation of the electric deionizer of deionized water
JP5940387B2 (en) * 2012-06-19 2016-06-29 オルガノ株式会社 Electric deionized water production apparatus and deionized water production method

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009539578A (en) 2006-06-02 2009-11-19 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Method and apparatus for shifting current distribution in an electrodeionization system

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