JP2001087768A - 電気脱イオン装置 - Google Patents
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Abstract
の成分の濃度分極を改善することにより、高純度の生産
水質を得る。 【解決手段】 メッシュ7Mと、このメッシュ7Mの周
縁に重なった枠状のガスケット7A,7Bとで構成され
ている電気脱イオン装置の濃縮室スペーサーにおいて、
メッシュ7Mの厚さを0.2〜0.5mmとし、ガスケ
ット7A,7Bの厚さを0.1mm以下とする。
Description
に、複数のアニオン交換膜とカチオン交換膜とを交互に
配列して濃縮室と脱塩室とを交互に形成してなる電気脱
イオン装置に係り、特に、この電気脱イオン装置の濃縮
室を構成するスペーサーを改良して、得られる脱イオン
水の水質を高めた電気脱イオン装置に関する。
製薬工業、食品工業、電力工業等の各種の産業ないし研
究施設等において使用される脱イオン水の製造には、イ
オン交換樹脂のような再生を必要とせず、完全な連続採
水が可能で、極めて高純度の水を効率的に得ることがで
きるという優れた特長を備えることから、電気脱イオン
装置が多用されている。
のカチオン交換膜とアニオン交換膜とを交互に配列して
脱塩室と濃縮室とを交互に形成し、脱塩室にイオン交換
体を充填した構成を有する。この電気脱イオン装置にあ
っては陽極、陰極間に電圧を印加しながら脱塩室に被処
理水を流入させると共に、濃縮室に濃縮水を流入させ被
処理水中の不純物イオンを除去し、脱イオン水を製造す
る。
成を示す分解図である。
極板2が配置され、この陰極電極板2の周縁部に枠状の
陰極用スペーサー3が重ね合わされる。この陰極用スペ
ーサー3の上にカチオン交換膜4、脱塩室形成用の枠状
のガスケット5、アニオン交換膜6及び濃縮室形成用の
枠状のガスケット7がこの順に重ね合わされる。このカ
チオン交換膜4、脱塩室形成用の枠状のガスケット5、
アニオン交換膜6及び濃縮室形成用の枠状のガスケット
7を1単位として多数重ね合わされる。即ち、膜4、ガ
スケット5、膜6、ガスケット7が連続して繰り返し積
層される。最後のアニオン交換膜6に対し枠状の陽極用
スペーサー8を介して陽極電極板9が重ね合わされ、そ
の上に陽極側エンドプレート10が重ね合わされて積層
体とされる。この積層体はボルト等によって締め付けら
れる。
スが脱塩室となっており、この脱塩室にはイオン交換樹
脂等のイオン交換体5Rが充填される。また、濃縮室用
ガスケット7の内側スペースが濃縮室となっている。そ
して、この濃縮室スペーサーとしてのガスケット7の内
側にはメッシュ7Mが配置される。
2の間に直流電流を通じ、且つ被処理水(原水)を被処
理水流入ライン11を通して脱塩室内に通水せしめ、ま
た、濃縮水を濃縮水流入ライン12を通して濃縮室内に
通水せしめる。脱塩室内に流入してきた被処理水はイオ
ン交換樹脂の充填層を流下し、その際、該被処理水中の
不純物イオンが除かれて脱イオン水となり、これが脱イ
オン水流出ライン13を経て流出する。
室内を流下するときに、イオン交換膜4,6を介して移
動してくる不純物イオンを受け取り、不純物イオンを濃
縮した濃縮水として濃縮水流出ライン14より流出す
る。電極室にはそれぞれ導入ライン15,16及び取出
ライン17,18を介して電極水が流通される。
斜視図、図1(b)は側面図であり、図示の如く、濃縮
室スペーサーは、2枚の枠状のガスケット7A,7Bの
間にメッシュ7Mを挟み込んで一体化された構成とされ
ている。7aは濃縮水の流入口、7bは同流出口、7
c,7dはそれぞれ原水及び脱イオン水の流通口であ
る。
ような濃縮室スペーサーが設けられる濃縮室について、
その濃縮水流速を速くすると、脱塩室におけるシリカ除
去率が向上することが記載されている。
は、再生等のメンテナンスを行うことなく、完全な連続
採水にて極めて高純度の水を効率的に製造することがで
きるが、なお、一層の生産水の純度の向上が求められて
いる。
に濃縮室におけるイオン等の成分の濃度分極を改善する
ことにより、高純度の生産水質を得ることができるよう
にした電気脱イオン装置を提供することを目的とする。
置は、陰極と陽極との間に、複数のイオン交換膜により
濃縮室と脱塩室とを形成してなる電気脱イオン装置であ
って、該濃縮室は、メッシュと、該メッシュの周縁に重
なった枠状のガスケットとで構成されている電気脱イオ
ン装置において、該メッシュの厚さが0.2〜0.5m
mであり、該ガスケットの厚さが0.1mm以下である
ことを特徴とする。
質を向上させるべく鋭意研究を重ねた結果、次のような
知見を得た。
から排除されるイオン等の成分は、イオン交換膜を通過
して濃縮室に移動する。この際に、濃縮室側の膜面にお
けるイオン等の濃度移動が遅いと、当該電気脱イオン装
置のイオン等の除去性能は低下してしまう。従って、濃
縮室スペーサーの機能としては、メッシュ部で乱流を促
進させて濃縮室膜面でのイオン等の移動を促進させるこ
とができることが重要となる。
シュ部の厚さを0.2〜0.5mmと薄くすることと併
せて、ガスケット部の厚さも0.1mm以下に薄くする
と、メッシュ部とイオン交換膜との密着度が高くなって
乱流が促進され、高純度の生産水が得られることを見出
し、本発明を完成させた。
メッシュ部での乱流発生が促進され、濃縮室膜面でのイ
オンの移動速度が加速されることで、イオン除去効率が
向上する。また、濃縮室の厚さが薄くなることにより、
電極間の電気抵抗が小さくなり、電気効率が高くなると
いう効果も奏される。
に説明する。
は従来のものと差異はなく、図1(a),(b)に示す如
く、枠状のガスケット7A,7B間にメッシュ7Mを、
ガスケット7A,7Bの枠状部分がメッシュ7Mの周縁
に重なるように配置した構成とされている。
さは0.5mm以下であるが、特に0.4mm以下とす
るのが生産水の水質向上の点で有効である。このメッシ
ュの厚さは薄ければ薄いほど乱流促進効果が高いが、反
面、濃縮室通水差圧が増大することから、メッシュ7M
の厚さは0.2mm以上とする。
れば薄いほどメッシュとイオン交換膜との密着性が向上
するため、0.1mm以下、特に0.05mm以下とす
るのが好ましい。
換膜間で水漏れが生じないようにシールするために、通
常、ガスケットがメッシュの両側に配置されている。従
って、図1に示す如く、メッシュ7Mの両側に均等厚さ
のガスケット7A,7Bを設けるようにしても良い。ま
た、厚さの異なるガスケット7A,7Bをメッシュ7M
の両側に設けても良い(この場合において、各々のガス
ケット厚さが0.1mm以下、好ましくは0.05mm
以下とする。)。
シュの片面のみにガスケットを設けることも容易であ
り、このように、一方の面にのみガスケットを設けたも
のであっても十分にシール可能である。従って、メッシ
ュの一方の面に厚さ0.10mm以下、好ましくは、
0.05mm以下のガスケットを設けた構成としてもよ
い。
は、ガスケットをメッシュの両側に設けるか片側のみに
設けるかによっても異なるが、一般的に、両側に設ける
場合には、ガスケットの厚さの下限は0.02mm、片
側のみに設ける場合はガスケットの厚さの下限は0.0
3mmとするのが好ましい。
く、ポリエステル、ポリスチレン、ポリプロピレン、ナ
イロン、ポリエチレン等を用いることができる。また、
これらの材質にポリピロール系導電性ポリマーやカーボ
ンを被覆又は複合させたものを用いても良い。メッシュ
の大きさは10〜60メッシュ(per inch)、
糸の太さは100〜250ミクロン、目開き率は30〜
70%程度のものを用いるのが好ましく、構造としては
メッシュクロス構造でも、段差構造でも良く、特に制限
はない。
性エラストマー(ポリスチレン系、ポリオレフィン系、
ポリエステル系、フッ素ゴム系等)や、CRゴム等を用
いることができ、特に制限はないが、均一な寸法で加工
することが望ましい。ガスケット材質のブルネル硬度は
50〜90度程度であることが望ましい。
ーサーのメッシュ及びガスケットが上述の所定の厚さと
されていること以外は、例えば図2に示す従来の一般的
な電気脱イオン装置と同様の構成とされている。濃縮室
に隣接する脱塩室には、水質の向上の点でイオン交換樹
脂又はイオン交換繊維等のイオン交換体が充填されてい
ることが好ましい。
転条件としては次のような条件を採用するのが好まし
い。
は、1:1〜10:1程度の範囲が望ましい。また、濃
縮室出口水の一部を濃縮室入口水に循環ポンプ等を用い
て返送することにより、高い水回収率で運転を行うよう
にしても良い。
ペーサー部を空間として計算してレイノルズ数が30〜
200程度の範囲であるのが実用的である。
ては、通常、0.1〜5.0kg/cm2の範囲とされ
る。脱塩室、濃縮室の水温としては、0〜80℃であれ
ば良く、特に制限はない。
り具体的に説明する。
性炭処理した後、保安フィルター(目開き25μm)を
経て逆浸透(RO)膜分離処理(ポリアミド製RO膜使
用)して得られた水を用い、電気脱イオン装置で処理し
た。電気脱イオン装置の生産水(脱イオン水)量は40
L/hr、濃縮室水量は12L/hr、電極室水量は1
7L/hrとし、濃縮室出口水のうちの一部は循環ポン
プで濃縮室入口側へ循環し、残部6L/hrを系外へ排
出した。濃縮室の線流速(レイノルズ数)は80とし
た。
り、各々、ダウケミカル社の650C(カチオン交換樹
脂)と550A(アニオン交換樹脂)とを4:6で混合
したものを充填し、イオン交換膜としては(株)トクヤ
マ製ネオセプタのカチオン膜(CMB)、アニオン膜
(AHA)を用いた。濃縮室は合計2室であり、濃縮ス
ペーサーには、ポリエステルメッシュ(20メッシュ、
糸の太さ220ミクロン、目開き率50%、メッシュク
ロス構造)の片面のみにポリスチレン製のガスケット
(ブルネル硬度75)を設けたものを用い、メッシュ厚
さは0.4mmガスケットの厚さは0.05mmとし
た。
通水後の生産水の比抵抗を測定して結果を表1に示し
た。 水温 :25℃ 脱塩室入口圧力:1.3〜1.5kg/cm2 脱塩室出口圧力:0.6〜0.8kg/cm2 濃縮室入口圧力:1.1〜1.3kg/cm2 濃縮室出口圧力:0.4〜0.6kg/cm2 電流値 :0.4A
を0.68mmとし、ガスケットの厚さを0.25mm
としたこと以外は同様にして処理を行い、3日間通水後
の生産水の比抵抗を表1に示した。
縮室スペーサーを用いた電気脱イオン装置であれば、高
純度の生産水を得ることができる。
ン装置によれば、著しく高純度の生産水を効率的に得る
ことができる。
(b)は同側面図である。
視図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 陰極と陽極との間に、複数のイオン交換
膜により濃縮室と脱塩室とを形成してなる電気脱イオン
装置であって、該濃縮室は、メッシュと、該メッシュの
周縁に重なった枠状のガスケットとを備える濃縮室スペ
ーサで構成されている電気脱イオン装置において、 該メッシュの厚さが0.2〜0.5mmであり、該ガス
ケットの厚さが0.1mm以下であることを特徴とする
電気脱イオン装置。
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