TWI740026B - 電去離子裝置之控制方法及設計方法 - Google Patents

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Abstract

將被導入至脫鹽室(2)的原水的硼濃度及流量、與作為目標的生產水的硼濃度，輸入至控制裝置，並且分別設定脫鹽室(2)內的流量Q、濃縮室(5)內的流量s・Q，將該等設定值輸入至控制裝置，按照原水的硼濃度與目標生產水硼濃度，運算電流值。在陽極與陰極之間，以該電流值進行通電。

Description

電去離子裝置之控制方法及設計方法
本發明係關於電去離子裝置之控制方法及設計方法，尤其關於用以獲得硼等弱離子成分濃度低的處理水的電去離子裝置之控制方法及設計方法。
圖3係電去離子裝置的模式圖。在該電去離子裝置中，係在電極(陽極11、陰極12)之間交替配列複數陰離子交換膜13及陽離子交換膜14而交替形成濃縮室15與脫鹽室16，將由離子交換樹脂、離子交換纖維或嫁接交換體等所成之陰離子交換體及陽離子交換體，以混合或複層狀填充在脫鹽室16。17係陽極室、18係陰極室。
近年來，半導體工廠的超純水中的硼要求濃度係逐漸下降至1ppt以下位準。此外，逐漸利用在製造超純水時不需要藥品再生的電去離子裝置。電去離子裝置的處理水中的硼濃度係受到電流、通水量、水回收率、原水濃度等各種因子影響。
在超純水裝置中，係有水使用量等每隔一定期間即會改變的傾向，此時亦有使超純水的一部分在一次純水槽作循環等案例，但是在如上所示之狀況下，亦可能降低電流值等來進行省能運轉。此外，一般而言有電流值愈高，電去離子裝置的壽命愈短的傾向。例如，通常5年的壽命因將電流形成為2倍而成為3年。因此，用以獲得必要而且成為目的的水質的運轉條件的最適化極為重要。
電去離子裝置係具備有：陽極及陰極、及在該陽極與陰極之間配置陽離子交換膜及陰離子交換膜所形成的濃縮室及脫鹽室，在該脫鹽室被通水原水而作為生產水(處理水)被取出。對於濃縮室，係有與脫鹽室並行流通水的情形、及以相對脫鹽室的流動而成為對向流(相反方向)的方式流通水的情形。以後者之例而言，列舉將處理水(生產水)的一部分以與脫鹽室為對向流而流動至濃縮室者(專利文獻1、2)，俾以獲得二氧化矽、硼等弱離子成分濃度低的生產水。
以對於濃縮室而與脫鹽室並行流通水的通水方式的電去離子裝置之控制方法而言，在專利文獻3中記載一種方法，其係運算藉由電位所致之二氧化矽的移動速度、與藉由濃度梯度所致之二氧化矽移動速度，根據脫鹽室流量、濃縮室流量、循環濃縮水量、原水二氧化矽濃度、目標二氧化矽濃度，對最適電流值進行運算且控制。但是，關於在將處理水的一部分以與脫鹽室為對向流而通水至濃縮室的通水方式的電去離子裝置中要進行什麼樣的控制，在專利文獻3中並無記載。
在專利文獻4中係記載：關於填充在電去離子裝置的脫鹽室的離子交換樹脂的平均粒徑，將以往為500～600μm左右者形成為小粒徑，為100～300μm，藉此硼去除率提升。
電去離子裝置的脫鹽室的電池胞(cell)的厚度通常為2～10mm左右。電池胞厚度愈小，離子愈容易被搬運至濃縮室。電池胞厚度愈大(例如以相同SV通水時)，愈可減少電去離子裝置的離子交換膜，愈可減低裝置成本。
確保作為目的的硼去除率，以可能範圍加大電池胞厚度，使此時填充電池胞內的小粒徑樹脂的部分成為適當的方法，至今並未見任何報告。
專利文獻1：日本特開2002-205069號公報 　　專利文獻2：日本特開2004-33978號公報 　　專利文獻3：日本特開2003-275767號公報 　　專利文獻4：日本特開2016-150304號公報
第1發明之目的在提供一種電去離子裝置之控制方法，其係在將生產水(處理水)的一部分，以與脫鹽室為對向流而通水至濃縮室的電去離子裝置中，運算藉由電位所致之硼的移動速度、藉由濃度梯度所致之硼移動速度，根據脫鹽室流量、濃縮室流量、原水硼濃度、目標硼濃度，對最適電流值進行運算且控制。
第1發明之電去離子裝置之控制方法係控制用以將水進行去離子處理的電去離子裝置的方法，該電去離子裝置係具備有：陽極及陰極；及在該陽極與陰極之間配置陽離子交換膜及陰離子交換膜所形成的濃縮室及脫鹽室，在該脫鹽室由一端側的流入口被通水原水，由另一端側的流出口作為生產水被取出，該生產水的一部分以與該脫鹽室為對向流而被通水至該濃縮室，在該陽極與陰極之間，由電源裝置被通電直流電流，該電流量藉由控制裝置予以控制的電去離子裝置之控制方法，其係：將被導入至該脫鹽室的原水的硼濃度及流量、與作為目標的生產水的硼濃度輸入至該控制裝置，對用以達成作為目標的生產水的硼濃度所需之電流值進行運算，將該運算出的電流通電至該陽極與陰極之間。較佳為分別設定：脫鹽室內的流量Q、濃縮室內的流量s・Q，將該等設定值預先輸入至前述控制裝置，按照原水的硼濃度與目標生產水硼濃度，運算前述電流值。
在第1發明之一態樣中，將位於離前述脫鹽室的入口為距離x的地點的微小區間dx中之由前述脫鹽室對濃縮室的硼離子的移動量，形成為：由[與該微小區間中的脫鹽室內的離子濃度、及電流值呈正比而由脫鹽室對濃縮室移動的硼離子移動量]，減算[與該微小區間中的離子交換膜的膜面積、及濃縮室內的硼離子濃度與脫鹽室內的硼離子濃度的濃度差呈正比而由濃縮室對脫鹽室移動的硼離子移動量]後的量。
在第1發明之一態樣中，將前述dx，由前述脫鹽室的流入口(x=0)至生產水出口(x=N)，藉由差分法進行積算，運算生產水的濃度，且對該運算值成為目標值的電流值進行運算。
在第1發明之一態樣中，在前述脫鹽室的一端側的預定範圍，硼離子形成為由脫鹽室對濃縮室不進行移動者來進行控制。
在第1發明之一態樣中，將前述預定範圍，與電去離子裝置的電流效率呈正比進行設定。
藉由第1發明，可以確實生產作為目標的硼濃度的生產水的方式，控制電去離子裝置。
第2、第3發明之目的在提供一種電去離子裝置之設計方法，其係以藉由電流所致之離子移動係數等表示因脫鹽室電池胞的厚度所致之對硼去除的影響度、因使用小粒徑樹脂所致之對硼去除的影響度，可進行物質平衡式、移動速度式的計算。
第2發明之電去離子裝置之設計方法係設計用以將水進行去離子處理的電去離子裝置的方法，該電去離子裝置係具備有：陽極及陰極；及在該陽極與陰極之間配置陽離子交換膜及陰離子交換膜所形成的濃縮室及脫鹽室，在該脫鹽室由一端側的流入口被通水原水，由另一端側的流出口作為生產水被取出，該生產水的一部分以與該脫鹽室為對向流而被通水至該濃縮室，在該陽極與陰極之間，由電源裝置被通電直流電流，該電流量藉由控制裝置予以控制的電去離子裝置，該電去離子裝置之設計方法之特徵為：若改變該脫鹽室的厚度，藉由與電池胞厚度的關係式，求出由脫鹽室對濃縮室移動的離子的移動係數，由入口導電率、入口濃度、脫鹽室流量、濃縮室流量、電流值的各條件，藉由物質平衡式及移動式，求出處理水水質，以成為作為目的的處理水質的方式設定各條件。
第3發明之電去離子裝置之設計方法係設計用以將水進行去離子處理的電去離子裝置的方法，該電去離子裝置係具備有：陽極及陰極；及在該陽極與陰極之間配置陽離子交換膜及陰離子交換膜所形成的濃縮室及脫鹽室，在該脫鹽室由一端側的流入口被通水原水，由另一端側的流出口作為生產水被取出，該生產水的一部分以與該脫鹽室為對向流而被通水至該濃縮室，在該陽極與陰極之間，由電源裝置被通電直流電流，該電流量藉由控制裝置予以控制的電去離子裝置，該電去離子裝置之設計方法之特徵為：若將填充在前述脫鹽室的離子交換樹脂的一部分變更為平均粒徑不同者，由用以計算在離子交換樹脂全體高度之中的平均粒徑不同的離子交換樹脂的填充高度的關係式，求出由脫鹽室對濃縮室移動的離子的移動係數，由入口導電率、入口濃度、脫鹽室流量、濃縮室流量、電流值的各條件，藉由物質平衡式及移動式，求出處理水水質，以成為作為目的的處理水質的方式設定各條件。
在第2、第3發明之一態樣中，其係將被導入至前述脫鹽室的原水的硼濃度及流量、與作為目標的生產水的硼濃度輸入至前述控制裝置，對用以達成作為目標的生產水的硼濃度所需之電流值進行運算的電去離子裝置之設計方法，分別設定：脫鹽室內的流量Q、濃縮室內的流量s・Q，將該等設定值預先輸入至前述控制裝置，按照原水的硼濃度與目標生產水硼濃度，運算前述電流值。
在第2、第3發明之一態樣中，將位於離前述脫鹽室的入口為距離x的地點的微小區間dx中之由前述脫鹽室對濃縮室的硼離子的移動量，形成為：由[與該微小區間中的脫鹽室內的離子濃度、及電流值呈正比而由脫鹽室對濃縮室移動的硼離子移動量]，減算[與該微小區間中的離子交換膜的膜面積、及濃縮室內的硼離子濃度與脫鹽室內的硼離子濃度的濃度差呈正比而由濃縮室對脫鹽室移動的硼離子移動量]後的量。
在第2、第3發明之一態樣中，將前述dx，由前述脫鹽室的流入口(x=0)至生產水出口(x=N)，藉由差分法進行積算，運算生產水的濃度，且對該運算值成為目標值的電流值進行運算。
在第2、第3發明中，在改變脫鹽室的厚度時、或改變將改變離子交換樹脂的直徑之層組入至電池胞高度的高度時，可計算電去離子裝置的性能。
此外，由於可計算改變電流值或流量時的處理水的水質，因此亦可進行運轉條件的設定、或運轉條件變更時的預測。
以下參照圖示，說明實施形態。圖1係適用第1～第3發明之一例之電去離子裝置的概略模型圖，圖2係以差分方程式進行動作解析時的模型圖。
在圖1中，脫鹽室3與濃縮室5被離子交換膜9 (此時為陰離子交換膜)所隔開。脫鹽室3的原水入口與濃縮室5的濃縮水出口被設在電去離子裝置1的一端側(圖1的左端側)。脫鹽室3的生產水出口與濃縮室5的入口被設在電去離子裝置1的另一端側(圖1的右端側)。原水係由配管1以流量Q被導入至脫鹽室2，由脫鹽室2透過配管3作為生產水而流出。
生產水的一部分係透過由配管3所分歧的配管4被導入至濃縮室5，且以與脫鹽室2為對向流被通水至濃縮室5。濃縮室流出水係由配管6被排出至電去離子裝置外。
若將對配管4之分歧水量相對脫鹽室流出量Q的比例設為s，濃縮室的流量係對脫鹽室流量Q乘以比率s的流量s・Q。此外，使生產水的一部分朝配管4分歧後，由配管3所取出的生產水量為(1-s)・Q。
原水中的硼濃度為c0 (μg/L)，由脫鹽室流出的生產水中的硼濃度為cN 。
在離脫鹽室2內的流入口為距離x的地點，水中的硼濃度成為c。
在濃縮室5中，流出口的硼濃度為c0 ’，流入的濃縮水的硼濃度為cN ’。在離濃縮室5內的流出口為距離x的地點，水中的硼濃度成為c’。
將由脫鹽室2對濃縮室5根據電去離子裝置的電極間的電位差所移動的平均單位時間的硼移動量設為K(μg/Hr)，將由濃縮室5對脫鹽室2根據硼濃度差所移動的平均單位時間的硼移動量設為K’(μg/Hr)。
將由電去離子裝置的陽極流至陰極的電流設為i(A)。
如圖1所示，將離流入口為距離x的地點中的水的流動方向(連結流入口與流出口的方向。圖1的左右方向)的微小區間的長度(以下稱為「微小區間長」)設為dx。將該微小區間長dx所屬的離子交換膜8的膜面積設為m。該膜面積m係對dx乘以脫鹽室的寬幅的面積。脫鹽室的寬幅係與上述水的流動方向呈正交方向(與圖1的紙面呈垂直方向)的寬幅。
藉由電位差由脫鹽室2對濃縮室5而透過該微小區間長dx所屬的膜面積m的區域的平均單位時間的硼移動量dK係與脫鹽室硼濃度c與電流值i成正比，因此使用比例常數k，表示為：
Figure 02_image001
。
同樣地，藉由硼濃度梯度由濃縮室5對脫鹽室2而透過該區域的平均單位時間的硼移動量dK’係與兩室的硼濃度差(c’-c)與該區域的膜面積m成正比，因此使用比例常數k’，表示為：
Figure 02_image003
。
由脫鹽室2內的前述距離x的地點中的物質平衡，導出以下(3)式：
Figure 02_image005
。 　　左邊的dc/dx係離前述流入口為距離x的地點的水的流動方向的濃度梯度，Q・dc/dx係因通過該距離x的地點的脫鹽室剖面而減少的硼量。
(3)式的右邊的dK/dx係地點x中由脫鹽室對濃縮室的移動硼量，dK’/dx係地點x中由濃縮室對脫鹽室的移動硼量，因此如(3)式所示，兩者之差(dK/dx-dK’/dx)係等於上述Q・dc/dx。
同樣地，由濃縮室5內的前述距離x的地點中的物質平衡，導下以下(4)式：
Figure 02_image007
。 　　其中，(4)式的左邊的s・Q為濃縮室內的流量係如前所述。
該電去離子裝置的全體的硼平衡，亦即平均單位時間之對電去離子裝置的原水總量中的硼量、與藉由生產水(流量Q)及排出濃縮水(流量s・Q)被帶出的硼量相等，因此導出以下(5)式：
Figure 02_image009
。
濃縮室流入水為生產水，因此脫鹽室出口硼濃度cN 與濃縮室入口硼濃度cN ’為相等，因此成為如以下(6)式所示：
Figure 02_image011
。
將上述各式(1)～(6)與變數/常數的內容彙總表示如下：
Figure 02_image013
Q：脫鹽室流量(L/min) 　　s・Q：濃縮室流量(L/min) 　　K：由脫鹽室對濃縮室之因電位所致之移動量(μg/ min) 　　k：常數 　　c：地點x中的脫鹽室硼濃度(μg/L) 　　c0 ：脫鹽室入口硼濃度 　　cN ：脫鹽室出口硼濃度 　　i：電流(dx部)(A) 　　K’：由濃縮室對脫鹽室之因電位所致之移動量(μg/ min) 　　k’：常數 　　c’：地點x中的濃縮室硼濃度(μg/L) 　　c0 ’：濃縮室出口硼濃度 　　cN ’：濃縮室入口硼濃度 　　m：膜面積(dx部)(cm2 ) 　　N：由脫鹽室的流入口至流出口的距離(全長)。 　　其中，上述流量、濃度等單位為一例，並非限定於此。
在上述(1)～(6)式中，電極間的電流i係以在各室的水的流動方向均一流動(電流密度相同)為前提。各種實驗結果，確認出電流分布係可處理為大致均一。
其中，實驗結果發現脫鹽室2之中，在流入口近傍，存在大量氯離子，硼幾乎未解離，由脫鹽室對濃縮室並未進行移動的現象。因此，以作為在接近流入口的預定的範圍，硼並未移動，硼僅在剩下的範圍移動(透過膜)者來處理較為適當。在本發明中，未發生硼移動的範圍係以處理為對脫鹽室全長X乘以電流效率e(%)的範圍，亦即L=X・(e/100)、或對其乘以常數的值的範圍較為適當。
使用將自來水以活性碳、逆浸透(RO)裝置、脫氣膜處理後的硼濃度3μg/L的水，以i=17A的條件進行實驗，結果為： 　　脫鹽室流量Q：7200L/min 　　膜面積：1444cm2 濃縮室硼平均濃度：9μg/L 　　脫鹽室硼平均濃度：1.5μg/L 　　濃縮室流出水硼濃度：15μg/L， 　　將該等值代入(2)式的積分式，藉此算出為： 　　k’=0.0001。 　　關於k，使用各種k的值進行模擬，與實測值對照的結果，發現若採用k=70即可。其中，此時，硼的透過係處理為在流入側的X・(e/100)的範圍並未進行。模擬時，係必須解開(1)～(6)式，此時由(1)～(6)式，如下所示導出後述之(10)式，藉由差分法將其解開。
亦即，由(5)式，
Figure 02_image015
在此，c0 係明顯大於cN ，亦即， 　　c0 ＞＞cN ， 　　因此可形成為：
Figure 02_image017
。
由(8)、(9)式，導出以下(10)式：
Figure 02_image019
。
在此，將圖1視為如圖2所示，脫鹽室濃度分布以階段狀變化的差分型，將(1)～(4)式處理為差分方程式，在形成為差分式的(3)、(4)式中代入形成為差分式的(1)、(2)式而導出以下(12)、(13)式：
Figure 02_image021
Figure 02_image023
在(12)、(13)式中，使Δx十分小而形成為例如Δx=1cm，依序進行計算至c0 ～cN 為止，藉此求出生產水濃度。
若將電流值i作各種改變來運算生產水硼濃度，且選出該生產水的硼濃度成為目標濃度的電流值i而通電至電去離子裝置即可。實際上係以進行對i乘以安全率(例如1.2)的通電為佳。
其中，在圖2中，脫鹽室內的硼濃度係流入口側為c0 ，按每個寬幅Δx，以階段狀變化成c1 ，c2 ，c3 ………，cn ，cn+1 ………，生產水硼濃度成為cN 。濃縮室內係同樣地，硼濃度由流出口至流入口，以階段狀變化成c0 ’，c1 ’，c2 ’………，cn ’，cn+1 ’………cN ’。
在本發明中，原水中的硼濃度係以藉由連續式測定器連續測定為佳。以電去離子裝置的電源裝置而言，係以安定化電源裝置為佳。電去離子裝置係可以單段予以運轉，亦可2段以上串聯連接。
在本發明中，關於pH條件，亦可處理如下。亦即，若原水為中性，藉由解離所得之硼的離子比係大致為0，因此在上述L的範圍內，並沒有硼移動，而且，若例如原水pH=9.86，在上述L的範圍內，以成為在式(1)乘以離子解離率=0.5的移動量的方式進行計算。
以上為在第1發明～第3發明共通的說明。 [實施例]
[第1發明之實施例] 　　使將自來水以活性碳-RO-脫氣膜處理後的水作為原水，且通水至圖1的電去離子裝置。電去離子裝置係具有3室的脫鹽室，形成為有效高度60cm×寬度22.4cm×厚度5.0mm。以離子交換樹脂而言，將陰離子交換樹脂60%、陽離子交換樹脂40%的混合樹脂僅填充在脫鹽室。在濃縮室內配置有間隔件。
通水量Q等係如下所示。 　　Q=120L/Hr(平均每1室脫鹽室) 　　s=0.2
以電腦按照前述式(9)、(10)，以將生產水硼濃度形成為1ppt的方式使其自動計算、自動控制。
運轉當初係將供給水的硼濃度以3ppb進行運轉，結果以經自動計算的17A的電流值進行運轉。此外，添加硼且將供給水的硼濃度形成為7ppb，結果以自動計算出的19A進行運轉。
將處理水的硼濃度連續監測的結果，發現在任何時期均為1ppt，可藉由自動控制運轉來生產低硼濃度的生產水。
以下係關於第2及第3發明的說明。
本發明人發現若將脫鹽室的厚度(連結陽極與陰極的方向中的脫鹽室的厚度)為d0 時的前述(1)式的比例常數k設為k0 ，且將使脫鹽室的厚度變化成d1 時的比例常數設為k1 時，在各厚度d0 、d1 與比例常數k0 、k1 之間係有以下(14)式的關係：
Figure 02_image025
。
亦即，若將脫鹽室電池胞厚度d0 mm變化成d1 mm，比例常數k係與脫鹽室電池胞厚度的比(d1 /d0 )呈正比增加。
在此，a係關於裝置及移動離子的係數，發明人在實驗上所求出的值為0.813。
此外，發現若填充在脫鹽室2的離子交換樹脂全部為平均粒徑r3 ，將其一部分形成為比其為更小的平均粒徑r4 (r3 ＞r4 )者，將該小平均粒徑的離子交換樹脂填充在脫鹽室全長N之中流入口～流出口方向的長度h的範圍，若在殘部(在流入口～流出口中距離N-h的範圍)如至此為止填充有平均粒徑r3 者時，在變更前(全離子交換樹脂為平均粒徑r3 者)的比例常數k3 、與變更後(一部分離子交換樹脂為平均粒徑r4 、殘部的平均粒徑r3 )的比例常數k4 之間係有如以下(15)式的關係：
Figure 02_image027
。
由該等關係式，在改變脫鹽室電池胞厚度的情形下、或部分組入改變離子交換樹脂的平均粒徑之層的情形下，均算出移動係數，且使用其，由物質移動式/物質平衡式，代入流入濃度/流入導電率、脫鹽室流量、濃縮室流量、運轉電流之各條件，藉此可算出處理水濃度的濃度。
將使用上述關係式之計算之一例說明如下。
若將脫鹽室電池胞的厚度由5mm變化成10mm而圖求成本降低(離子交換膜數刪減)時，厚度變更為10mm後的比例常數k1 的值係使用變更前的厚度5mm時的比例常數k0 ，由(14)式，表示為：
Figure 02_image029
。
若將脫鹽室電池胞厚度形成為2倍，且平均每1室脫鹽室的原水成為2倍時，若前述比例常數k成為2×k0 ，則以上述關係式進行計算時的處理水性能成為同等。但是，實際上，比例常數係成為1.626倍，因此處理水的水質變差(亦即電去離子裝置的性能降低)。
因此，將離子交換樹脂，將至此為止為平均粒徑0.5mm者形成為一半而為平均粒徑0.25mm者，針對將該離子交換樹脂相對脫鹽室全長N=60cm填充在填充高度hcm的範圍(殘部係填充平均粒徑0.5mm者)的情形進行計算時，如下所示。
由(15)式，為：
Figure 02_image031
若將該式的k3 置換成脫鹽室厚度變更後的比例常數1.626k0 時，為：
Figure 02_image033
若由該式求出成為k4 /k0 =2的h時，成為：
Figure 02_image035
。
亦即，將因將電池胞厚度形成為2倍所致之性能降低份，針對離子交換樹脂填充高度60cm之中為13.8cm的範圍，係填充平均粒徑為一半的小平均粒徑離子交換樹脂，藉此可使性能成為同等。
其中，將平均粒徑小的離子交換樹脂放入平均粒徑大的離子交換樹脂之間時的位置係可為脫鹽室的流入口側，亦可為中間部，亦可為流出口側，惟以放入中間部為佳。若將小平均粒徑離子交換樹脂填充在中間部，不會有小平均粒徑離子交換樹脂流出之虞，可使離子交換樹脂層安定化。
在此係顯示處理水逆流之式，但是在如圖4所示之並流之式中，因脫鹽室電池胞厚度或離子交換樹脂平均粒徑的條件所致之係數的變更亦為有效。
以上使用特定態樣，詳細說明本發明，惟在未脫離本發明之意圖與範圍的情形下，可為各種變更，乃為該領域熟習該項技術者清楚自知。 　　本申請案係根據2017年6月23日申請之日本專利申請案2017-123321及2018年2月23日申請之日本專利申請案2018-030949，藉由引用，沿用其全體。
1‧‧‧電去離子裝置2‧‧‧脫鹽室3‧‧‧脫鹽室4‧‧‧配管5‧‧‧濃縮室6‧‧‧配管9‧‧‧離子交換膜10‧‧‧離子交換體11‧‧‧陽極12‧‧‧陰極13‧‧‧陰離子交換膜14‧‧‧陽離子交換膜15‧‧‧濃縮室16‧‧‧脫鹽室17‧‧‧陽極室18‧‧‧陰極室
圖1係適用實施形態之方法之電去離子裝置之控制方法的模式圖。 　　圖2係適用實施形態之方法之電去離子裝置之控制方法的模式圖。 　　圖3係顯示電去離子裝置之一般構成的模式剖面圖。 　　圖4係適用實施形態之方法之電去離子裝置的模式圖。
1‧‧‧電去離子裝置
2‧‧‧脫鹽室
3‧‧‧脫鹽室
4‧‧‧配管
5‧‧‧濃縮室
6‧‧‧配管
9‧‧‧離子交換膜

Claims (11)

  1. 一種電去離子裝置之控制方法，其係控制用以將水進行去離子處理的電去離子裝置的方法， 　　該電去離子裝置係具備有：陽極及陰極；及在該陽極與陰極之間配置陽離子交換膜及陰離子交換膜所形成的濃縮室及脫鹽室， 　　在該脫鹽室由一端側的流入口被通水原水，由另一端側的流出口作為生產水被取出，該生產水的一部分以與該脫鹽室為對向流而被通水至該濃縮室， 　　在該陽極與陰極之間，由電源裝置被通電直流電流，該電流量藉由控制裝置予以控制的電去離子裝置之控制方法，其係： 　　將被導入至該脫鹽室的原水的硼濃度及流量、與作為目標的生產水的硼濃度輸入至該控制裝置，對用以達成作為目標的生產水的硼濃度所需之電流值進行運算，將該運算出的電流通電至該陽極與陰極之間。
  2. 如申請專利範圍第1項之電去離子裝置之控制方法，其中，分別設定： 　　脫鹽室內的流量Q、 　　濃縮室內的流量s・Q， 　　將該等設定值預先輸入至前述控制裝置，按照原水的硼濃度與目標生產水硼濃度，運算前述電流值。
  3. 如申請專利範圍第2項之電去離子裝置之控制方法，其中，將位於離前述脫鹽室的入口為距離x的地點的微小區間dx中之由前述脫鹽室對濃縮室的硼離子的移動量，形成為： 　　由[與該微小區間中的脫鹽室內的離子濃度、及電流值呈正比而由脫鹽室對濃縮室移動的硼離子移動量]， 　　減算[與該微小區間中的離子交換膜的膜面積、及濃縮室內的硼離子濃度與脫鹽室內的硼離子濃度的濃度差呈正比而由濃縮室對脫鹽室移動的硼離子移動量] 　　後的量。
  4. 如申請專利範圍第3項之電去離子裝置之控制方法，其中，將前述dx，由前述脫鹽室的流入口(x=0)至生產水出口(x=N)，藉由差分法進行積算，運算生產水的濃度，且對該運算值成為目標值的電流值進行運算。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項之電去離子裝置之控制方法，其中，在前述脫鹽室的一端側的預定範圍，硼離子形成為由脫鹽室對濃縮室不進行移動者來進行控制。
  6. 如申請專利範圍第5項之電去離子裝置之控制方法，其中，將前述預定範圍，與電去離子裝置的電流效率呈正比進行設定。
  7. 一種電去離子裝置之設計方法，其係設計用以將水進行去離子處理的電去離子裝置的方法， 　　該電去離子裝置係具備有：陽極及陰極；及在該陽極與陰極之間配置陽離子交換膜及陰離子交換膜所形成的濃縮室及脫鹽室， 　　在該脫鹽室由一端側的流入口被通水原水，由另一端側的流出口作為生產水被取出，該生產水的一部分以與該脫鹽室為對向流而被通水至該濃縮室， 　　在該陽極與陰極之間，由電源裝置被通電直流電流，該電流量藉由控制裝置予以控制的電去離子裝置， 　　該電去離子裝置之設計方法之特徵為： 　　若改變該脫鹽室的厚度，藉由與電池胞厚度的關係式，求出由脫鹽室對濃縮室移動的離子的移動係數，由入口導電率、入口濃度、脫鹽室流量、濃縮室流量、電流值的各條件，藉由物質平衡式及移動式，求出處理水水質，以成為作為目的的處理水質的方式設定各條件。
  8. 一種電去離子裝置之設計方法，其係設計用以將水進行去離子處理的電去離子裝置的方法， 　　該電去離子裝置係具備有：陽極及陰極；及在該陽極與陰極之間配置陽離子交換膜及陰離子交換膜所形成的濃縮室及脫鹽室， 　　在該脫鹽室由一端側的流入口被通水原水，由另一端側的流出口作為生產水被取出，該生產水的一部分以與該脫鹽室為對向流而被通水至該濃縮室， 　　在該陽極與陰極之間，由電源裝置被通電直流電流，該電流量藉由控制裝置予以控制的電去離子裝置， 　　該電去離子裝置之設計方法之特徵為： 　　若將填充在前述脫鹽室的離子交換樹脂的一部分變更為平均粒徑不同者，由用以計算在離子交換樹脂全體高度之中的平均粒徑不同的離子交換樹脂的填充高度的關係式，求出由脫鹽室對濃縮室移動的離子的移動係數，由入口導電率、入口濃度、脫鹽室流量、濃縮室流量、電流值的各條件，藉由物質平衡式及移動式，求出處理水水質，以成為作為目的的處理水質的方式設定各條件。
  9. 如申請專利範圍第7項或第8項之電去離子裝置之設計方法，其係將被導入至前述脫鹽室的原水的硼濃度及流量、與作為目標的生產水的硼濃度輸入至前述控制裝置，對用以達成作為目標的生產水的硼濃度所需之電流值進行運算的電去離子裝置之設計方法，分別設定： 　　脫鹽室內的流量Q、 　　濃縮室內的流量s・Q， 　　將該等設定值預先輸入至前述控制裝置，按照原水的硼濃度與目標生產水硼濃度，運算前述電流值。
  10. 如申請專利範圍第9項之電去離子裝置之設計方法，其中，將位於離前述脫鹽室的入口為距離x的地點的微小區間dx中之由前述脫鹽室對濃縮室的硼離子的移動量，形成為： 　　由[與該微小區間中的脫鹽室內的離子濃度、及電流值呈正比而由脫鹽室對濃縮室移動的硼離子移動量]， 　　減算[與該微小區間中的離子交換膜的膜面積、及濃縮室內的硼離子濃度與脫鹽室內的硼離子濃度的濃度差呈正比而由濃縮室對脫鹽室移動的硼離子移動量] 　　後的量。
  11. 如申請專利範圍第10項之電去離子裝置之設計方法，其中，將前述dx，由前述脫鹽室的流入口(x=0)至生產水出口(x=N)，藉由差分法進行積算，運算生產水的濃度，且對該運算值成為目標值的電流值進行運算。
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