JP2009112925A - Spiral type deionized water production device - Google Patents

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慶介 佐々木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spiral type deionized water production device which can suppress the generation of scales and improve an ion removal capacity. <P>SOLUTION: The spiral type deionized water production device has a spiral element 10 where an anion exchange membrane 22 and a cation exchange membrane 20 are wound around a center electrode to form a desalting chamber and a concentration chamber in an outer peripheral electrode 34. The desalting chamber is multiply divided into a plurality of small desalting chambers in the axial direction of the spiral element 10, and piping 14 communicating between the small desalting chambers is provided. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体製造分野、医薬品製造分野、原子力や火力等の発電分野、食品工業等の各種の産業、または研究施設で脱イオン水を製造するスパイラル型電気式脱イオン水製造装置に関する。   The present invention relates to a spiral electric deionized water production apparatus for producing deionized water in a semiconductor manufacturing field, a pharmaceutical manufacturing field, a power generation field such as nuclear power or thermal power, various industries such as the food industry, or a research facility.

近年、薬液によりイオン交換体を再生する必要のない、電気式脱イオン水製造装置（以下、ＥＤＩという）が実用化されている。このＥＤＩは、電気泳動と電気透析を組み合わせた純水製造装置である。アニオン交換膜とカチオン交換膜の間にイオン交換体を充填し、イオン交換膜の外側にプラスとマイナスの電極を配置し、該電極に直流電圧を印加した状態でイオン交換樹脂層に被処理水を通水することにより、被処理水中のイオンをイオン交換体で吸着し、電気泳動にて膜面までイオンを泳動させ、イオン交換膜にて電気透析して濃縮水中へと除去するものである。
このようなＥＤＩは、大別すると平行平板型と、スパイラル型とに分けられる。
平行平板型ＥＤＩはアニオン交換膜とカチオン交換膜の間にイオン交換体を配置し形成した脱塩室を、イオンが排除される部屋となる濃縮室を介して複数積層し、その両端にプラスとマイナスの電極を配した構造である。このような、平行平板型ＥＤＩは各部屋に印加される電流値が均一となるという利点がある一方、セルを積層して構成するため、通水時にセルの締め付けが弱いとセル間から装置外部への水のリークが起きる可能性がある。一般的に、水のリークを防止するために、平行平板型ＥＤＩでは両端最外側に頑丈な押さえ板を配置し、ボルトにて強い締め付け圧にて締め付けを行っている。この押さえ板や、複数の積層セルの存在により、平行平板型ＥＤＩはコンパクト化することが比較的困難とされている。
一方、スパイラル型ＥＤＩはアニオン交換膜とカチオン交換膜の間にイオン交換体が配置されて形成された脱塩室が、中心電極を軸にスパイラル状に巻回してスパイラル型形状の脱塩室を形成し、そのスパイラル形状に沿う方向に濃縮室を配したものが外周電極と共に筒状耐圧容器内に収納された構造となっている。スパイラル型ＥＤＩは積層する必要が無いため、水の外部リークの心配が低減されるとともに、押さえ板等の設置もいらないため、装置のコンパクト化が可能となり、装置体積あたりの膜面積も大きくとることができる。スパイラル型ＥＤＩは例えば特許文献１に開示されている。
特許文献１に記載のスパイラル型ＥＤＩは、装置体積当たりの膜面積が高く、装置をコンパクトにできる点で優れた装置である。しかし、このようなスパイラル型ＥＤＩは脱塩室、濃縮室への流入管や、濃縮室、脱塩室からの排出管が巻回状の内周端部、外周端部に設置されており、機構が複雑であるとともに部材が大きく、スペースの余裕がない。そのため、装置内の構造は単一脱塩室を巻回する構造以外に改良する余地があまりない。このような問題に対し、中心電極に水路を設け、装置のコンパクト化、ならびに脱塩処理スペースを確保して処理能力増大を図った報告もある（例えば、特許文献２）。
特開平６−７６４５号公報 特開２０００−８４３７１号公報 In recent years, an electric deionized water production apparatus (hereinafter referred to as EDI) that does not require regeneration of an ion exchanger with a chemical solution has been put into practical use. This EDI is an apparatus for producing pure water that combines electrophoresis and electrodialysis. An ion exchanger is filled between the anion exchange membrane and the cation exchange membrane, positive and negative electrodes are arranged outside the ion exchange membrane, and the ion exchange resin layer is treated with water with DC voltage applied to the electrodes. By passing water, ions in the water to be treated are adsorbed by the ion exchanger, migrated to the membrane surface by electrophoresis, and electrodialyzed by the ion exchange membrane to remove it into the concentrated water. .
Such EDI is roughly classified into a parallel plate type and a spiral type.
The parallel plate EDI has a plurality of demineralization chambers formed by disposing an ion exchanger between an anion exchange membrane and a cation exchange membrane via a concentration chamber serving as a chamber from which ions are excluded. It is a structure with a negative electrode. Such a parallel plate type EDI has an advantage that the current value applied to each room becomes uniform. On the other hand, since the cells are stacked, if the cells are weakly tightened when passing water, the cells can be connected to the outside of the device. There is a possibility that water leaks to In general, in order to prevent water leakage, in the parallel plate EDI, a strong pressing plate is arranged at the outermost ends of both ends, and tightening is performed with a bolt with a strong tightening pressure. Due to the presence of the pressing plate and a plurality of stacked cells, it is relatively difficult to make the parallel plate EDI compact.
On the other hand, spiral EDI has a desalination chamber formed by placing an ion exchanger between an anion exchange membrane and a cation exchange membrane. A structure in which a concentrating chamber is formed in a direction along the spiral shape is housed in a cylindrical pressure vessel together with an outer peripheral electrode. Spiral EDI does not need to be stacked, so there is less concern about external leakage of water, and installation of a pressure plate is not required, making the device more compact and increasing the membrane area per device volume. Can do. Spiral EDI is disclosed in, for example, Patent Document 1.
The spiral EDI described in Patent Document 1 is an excellent apparatus in that the film area per apparatus volume is high and the apparatus can be made compact. However, in such spiral EDI, the inflow pipe to the desalination chamber and the concentration chamber, and the discharge pipe from the concentration chamber and the desalination chamber are installed at the inner peripheral end and the outer peripheral end of the winding shape, The mechanism is complicated, the members are large, and there is no room for space. Therefore, there is little room for improvement in the structure in the apparatus other than the structure in which the single desalination chamber is wound. In response to such a problem, there is a report in which a water channel is provided in the center electrode to make the apparatus compact and secure a desalting treatment space to increase the treatment capacity (for example, Patent Document 2).
JP-A-6-7645 JP 2000-84371 A

しかしながら、従来のスパイラル型ＥＤＩにおいて、長い巻回状の単一脱塩室に被処理水を通水すると、脱塩室全体の流量を均一に維持することは困難であり、水の流れにむらができることが予測される。流速にむらがあると、膜面におけるイオン濃度の不均一化が生じ導電率にも不均一化が起こるため、電流密度に大小の分布が生じる。加えて、中心に向かうほど、電流密度が高くなるため、局所的なｐＨの傾きが生じる。この結果、濃縮室中にスケールが発生し、処理能力が低下するという問題があった。
また、脱塩室は一室型の構造であるため、脱塩室に充填されるイオン交換体は混床であることが多く、このため弱酸成分である炭酸やシリカの除去能力は高くなかった。
本発明は、スケールの発生が抑制され、イオン除去能力の向上が図られたスパイラル型ＥＤＩを提供することを目的とする。 However, in the conventional spiral EDI, when the water to be treated is passed through a long coiled single desalination chamber, it is difficult to maintain a uniform flow rate of the entire desalination chamber. Is expected to be possible. If the flow rate is uneven, the ion concentration on the film surface becomes non-uniform and the conductivity becomes non-uniform, resulting in a large and small distribution of current density. In addition, since the current density increases toward the center, a local pH gradient occurs. As a result, there is a problem that scale is generated in the concentrating chamber and the processing capacity is lowered.
In addition, since the desalting chamber has a single-chamber structure, the ion exchanger filled in the desalting chamber is often a mixed bed, and therefore the ability to remove carbonic acid and silica, which are weak acid components, was not high. .
An object of the present invention is to provide a spiral EDI in which the generation of scale is suppressed and the ion removal capability is improved.

本発明のスパイラル型ＥＤＩは、中心電極の周囲にアニオン交換膜とカチオン交換膜とを巻回し、アニオン交換膜とカチオン交換膜とで脱塩室および濃縮室が、外周電極内に形成されたスパイラルエレメントを有するスパイラル型電気式脱イオン水製造装置であって、前記脱塩室は、スパイラルエレメントの軸方向に、複数の小脱塩室に多段に区画され、前記小脱塩室間を連通する配管が設けられていることを特徴とする。   The spiral EDI of the present invention is a spiral in which an anion exchange membrane and a cation exchange membrane are wound around a center electrode, and a desalting chamber and a concentration chamber are formed in the outer peripheral electrode by the anion exchange membrane and the cation exchange membrane. A spiral-type electric deionized water production apparatus having an element, wherein the demineralization chamber is divided into a plurality of small demineralization chambers in the axial direction of the spiral element, and communicates between the small demineralization chambers. A pipe is provided.

本発明のスパイラル型ＥＤＩは、小脱塩室と、該小脱塩室を挟持するアニオン交換膜とカチオン交換膜と、濃縮室とで、複数のセルペアが形成され、各セルペア毎に分離されていても良く、分離されているセルペア毎の巻回数および／または巻回方向が異なっていても良い。また、前記セルペア毎のスパイラルエレメントは分離されていて、各セルペアの小脱塩室の配管と、該セルペアに隣接する隣接セルペアの小脱塩室の配管とが接続されていても良く、前記の分離されているスパイラルエレメントがそれぞれ異なる耐圧容器内に設置されていても良い。   In the spiral EDI of the present invention, a plurality of cell pairs are formed by a small desalting chamber, an anion exchange membrane and a cation exchange membrane sandwiching the small desalting chamber, and a concentration chamber, and each cell pair is separated. Alternatively, the number of windings and / or the winding direction for each separated cell pair may be different. In addition, the spiral element for each cell pair may be separated, and a pipe of a small desalting chamber of each cell pair may be connected to a pipe of a small desalting chamber of an adjacent cell pair adjacent to the cell pair. The separated spiral elements may be installed in different pressure vessels.

本発明のスパイラル型ＥＤＩは、中心電極が配管を兼ねていても良い。また、前記の各小脱塩室毎に異なる種類および／または組成のイオン交換体が充填されていても良く、小脱塩室毎のスパイラルエレメントにそれぞれ独立した中心電極が設置され、各小脱塩室にかかる印加電流が別々に制御されていても良い。
本発明のスパイラル型ＥＤＩは、全流路長（各小脱塩室の外周端から内周端までの距離の合計）に対して被処理水流入口側から少なくとも１０％の距離の間に、カチオン交換体またはアニオン交換体の比率が５０体積％を超えるようにイオン交換体が充填されていることが好ましく、そして前記濃縮室にイオン交換体が充填されていることが好ましい。 In the spiral EDI of the present invention, the center electrode may also serve as a pipe. Further, each of the small desalting chambers may be filled with an ion exchanger of a different type and / or composition, and an independent central electrode is installed in each spiral element of each small desalting chamber, The applied current applied to the salt chamber may be controlled separately.
The spiral type EDI of the present invention has a cation at least 10% from the treated water inlet side with respect to the total flow path length (the total distance from the outer peripheral end to the inner peripheral end of each small desalting chamber). It is preferable that the ion exchanger is filled so that the ratio of the exchanger or the anion exchanger exceeds 50% by volume, and it is preferable that the concentration chamber is filled with the ion exchanger.

本発明のスパイラル型ＥＤＩであれば、スケールの発生が抑制され、イオン除去能力も向上する。   With the spiral EDI of the present invention, the generation of scale is suppressed and the ion removal capability is improved.

本発明のスパイラル型ＥＤＩについて、例を挙げて説明するが、本実施形態に限定されるものではない。
（第１の実施形態）
本発明のスパイラル型ＥＤＩの第１の実施形態について、図１〜３を用いて説明する。図１は本実施形態のスパイラル型ＥＤＩ８のスパイラルエレメント１０の軸方向に対する横断面図である。図２は本実施形態のスパイラル型ＥＤＩ８のスパイラルエレメント１０の軸方向の縦断面図である。図３は本実施形態のスパイラルエレメント１０を展開した図である。なお、図２は説明の便宜上、被処理水流入口１８ａ、脱イオン水流出口１８ｂ、濃縮水流入口３０ａ、濃縮水流出口３０ｂ、孔１６ａ、孔１６ｂが図示できるような中心縦断面としている。
図１に示すようにスパイラル型ＥＤＩ８は、陽極である中心電極１２の周囲にカチオン交換膜２０、アニオン交換膜２２とが巻回されて、脱塩室２４と濃縮室２６とが、陰極である外周電極３４内に形成されたスパイラルエレメント１０と、耐圧容器３６を有している。
中心電極１２、ならびに外周電極３４は図示されない電源と接続されている。
脱塩室２４はカチオン交換膜２０とアニオン交換膜２２が対向して略袋状に形成された空間である。図１に示す脱塩室２４は、図２に示すように、分離壁４０により、スパイラルエレメント１０の軸方向に２等分されている。そして、分離壁４０により区画され上流側に位置する小脱塩室である上流側小脱塩室２４ａと、下流側に位置する小脱塩室である下流側小脱塩室２４ｂが形成されている。上流側小脱塩室２４ａにはアニオン交換樹脂が充填され、下流側小脱塩室２４ｂにはカチオン交換樹脂が充填されている。
被処理水流入口１８ａは、耐圧容器３６の一方の端面３６ａを貫通して、上流側小脱塩室２４ａの中心電極１２とは反対側の上流側小脱塩室２４ａの外周端部に接続されている。他方、脱イオン水流出口１８ｂは、耐圧容器３６の一方の端面３６ｂを貫通して、下流側小脱塩室２４ｂの中心電極１２とは反対側の下流側小脱塩室２４ｂの外周端部に接続されている。 The spiral EDI of the present invention will be described with an example, but is not limited to this embodiment.
(First embodiment)
A first embodiment of the spiral EDI of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view with respect to the axial direction of the spiral element 10 of the spiral EDI 8 of the present embodiment. FIG. 2 is a longitudinal sectional view in the axial direction of the spiral element 10 of the spiral EDI 8 of the present embodiment. FIG. 3 is a developed view of the spiral element 10 of the present embodiment. For convenience of explanation, FIG. 2 has a central longitudinal cross section in which the treated water inlet 18a, the deionized water outlet 18b, the concentrated water inlet 30a, the concentrated water outlet 30b, the hole 16a, and the hole 16b can be illustrated.
As shown in FIG. 1, the spiral EDI 8 has a cation exchange membrane 20 and an anion exchange membrane 22 wound around a central electrode 12 as an anode, and a desalting chamber 24 and a concentration chamber 26 are cathodes. A spiral element 10 formed in the outer peripheral electrode 34 and a pressure vessel 36 are provided.
The center electrode 12 and the outer peripheral electrode 34 are connected to a power source (not shown).
The desalting chamber 24 is a space in which the cation exchange membrane 20 and the anion exchange membrane 22 face each other and are formed in a substantially bag shape. The desalting chamber 24 shown in FIG. 1 is divided into two equal parts in the axial direction of the spiral element 10 by a separation wall 40 as shown in FIG. Then, an upstream small desalination chamber 24a that is a small desalination chamber that is partitioned by the separation wall 40 and is located on the upstream side, and a downstream small desalination chamber 24b that is a small desalination chamber located on the downstream side are formed. Yes. The upstream small desalting chamber 24a is filled with an anion exchange resin, and the downstream small desalting chamber 24b is filled with a cation exchange resin.
The treated water inlet 18a passes through one end surface 36a of the pressure vessel 36 and is connected to the outer peripheral end of the upstream small desalination chamber 24a opposite to the center electrode 12 of the upstream small desalination chamber 24a. ing. On the other hand, the deionized water outlet 18b passes through one end surface 36b of the pressure vessel 36 and is located at the outer peripheral end of the downstream small desalination chamber 24b opposite to the center electrode 12 of the downstream small desalination chamber 24b. It is connected.

図２、図３に示すように、中心電極１２の、上流側小脱塩室２４ａと面する部分には、中心電極１２の軸方向に開いた孔１６ａが設けられている。また、中心電極１２と下流側小脱塩室２４ｂとが面する部分には、中心電極１２の軸方向に開いた孔１６ｂが設けられている。中心電極１２には、孔１６ａと孔１６ｂとを連通する配管１４を有している。
スペーサ２７は中心電極１２に添って巻回され始め、続いてカチオン交換膜２０の外周側に添って巻回されることで、カチオン交換膜２０およびアニオン交換膜２２が対向し、かつ脱塩室２４が形成されない側に濃縮室２６が形成されている。
濃縮水流入口３０ａは、耐圧容器３６の一方の端面３６ａを貫通して、濃縮室２６の最外周側の端部で、濃縮室２６に接続されている。他方、濃縮水流出口３０ｂは、耐圧容器３６のもう一方の端面３６ｂを貫通して、濃縮室２６の最内周側の端部で濃縮室２６と接続されている。 As shown in FIGS. 2 and 3, a hole 16 a opened in the axial direction of the center electrode 12 is provided in a portion of the center electrode 12 facing the upstream small desalination chamber 24 a. Further, a hole 16b opened in the axial direction of the center electrode 12 is provided in a portion where the center electrode 12 and the downstream small desalination chamber 24b face. The center electrode 12 has a pipe 14 that communicates the holes 16a and 16b.
The spacer 27 starts to be wound along the center electrode 12, and is subsequently wound along the outer peripheral side of the cation exchange membrane 20, so that the cation exchange membrane 20 and the anion exchange membrane 22 face each other, and the desalination chamber. A concentrating chamber 26 is formed on the side where 24 is not formed.
The concentrated water inlet 30 a passes through one end surface 36 a of the pressure vessel 36 and is connected to the concentrating chamber 26 at the outermost end of the concentrating chamber 26. On the other hand, the concentrated water outlet 30 b passes through the other end surface 36 b of the pressure vessel 36 and is connected to the concentrating chamber 26 at the innermost end of the concentrating chamber 26.

全流路長とは、上流側小脱塩室２４ａおよび下流側小脱塩室２４ｂの各流路長の合計である。本実施形態にあっては、中心電極１２と接する上流側小脱塩室２４ａの内周端部から、中心電極１２と反対に位置する上流側小脱塩室２４ａの外周端部までの距離を上流側流路長とする。一方、下流側小脱塩室２４ｂが中心電極１２と接する内周端部から、中心電極１２と反対に位置する下流側小脱塩室２４ｂの外周端部までの距離を下流側流路長とする。上流側流路長と下流側流路長との合計が、本実施形態における全流路長である。
全流路長の距離は特に限定されることなく、被処理水の処理量、水質、スパイラル型ＥＤＩ８の設置スペース等を勘案して決定することができる。 The total flow path length is the total of the flow path lengths of the upstream small desalination chamber 24a and the downstream small desalination chamber 24b. In the present embodiment, the distance from the inner peripheral end portion of the upstream small desalination chamber 24 a in contact with the center electrode 12 to the outer peripheral end portion of the upstream small desalination chamber 24 a positioned opposite to the center electrode 12 is determined. The upstream channel length. On the other hand, the distance from the inner peripheral end where the downstream small desalination chamber 24b is in contact with the center electrode 12 to the outer peripheral end of the downstream small desalination chamber 24b positioned opposite to the center electrode 12 is the downstream flow path length. To do. The total of the upstream channel length and the downstream channel length is the total channel length in the present embodiment.
The distance of the total flow path length is not particularly limited, and can be determined in consideration of the amount of water to be treated, the water quality, the installation space of the spiral EDI 8, and the like.

耐圧容器３６は被処理水通水時の圧力に耐え得るものであって、絶縁性を有するものであれば、特に限定されることなく、例えばＦＲＰ製の耐圧容器を挙げることができる。また、耐圧性能は特に限定されないが、１ＭＰａ以上の耐圧性能を有することが好ましい。   The pressure vessel 36 can withstand the pressure at the time of passing water to be treated, and is not particularly limited as long as it has insulating properties, and examples thereof include a pressure vessel made of FRP. The pressure resistance is not particularly limited, but preferably has a pressure resistance of 1 MPa or more.

イオン交換膜としては大別すると、原料モノマー液を補強体に含浸させた後に重合させ、全体を均質に形成した均質膜と、イオン交換樹脂を溶解成型可能なポリオレフィン系樹脂と共に粉砕成型した不均質膜の２種類がある。本実施形態におけるカチオン交換膜２０、アニオン交換膜２２はいずれも特に限定されず、スパイラルエレメント製造の簡便さや、被処理水の水質、脱イオン水に求める水質、処理量等に応じて選択することができる。   Roughly classified as ion exchange membranes, a homogenous membrane formed by impregnating a raw material monomer solution into a reinforcing body and then polymerized to form a homogeneous whole, and a non-homogeneous material obtained by grinding and pulverizing together with a polyolefin resin capable of dissolving and molding the ion exchange resin There are two types of membranes. The cation exchange membrane 20 and the anion exchange membrane 22 in the present embodiment are not particularly limited, and are selected according to the simplicity of manufacturing the spiral element, the quality of the water to be treated, the quality of water required for deionized water, the amount of treatment, and the like. Can do.

アニオン交換樹脂は特に限定されることはなく、被処理水の水質や処理量、脱イオン水の水質等に合わせて選択することができ、強塩基性アニオン交換樹脂、弱塩基性アニオン交換樹脂が挙げられる。例えば、市販品としてローム・アンド・ハース社製のアンバーライト（商品名）を挙げることができる。
カチオン交換樹脂は特に限定されることはなく、被処理水の水質や処理量、脱イオン水の水質等に合わせて選択することができ、強酸性カチオン交換樹脂、弱酸性カチオン交換樹脂を挙げることができる。例えば、市販品としてローム・アンド・ハース社製のアンバーライト（商品名）を挙げることができる。 The anion exchange resin is not particularly limited, and can be selected according to the quality and amount of treated water, the quality of deionized water, and the like. Can be mentioned. For example, as a commercial product, Amberlite (trade name) manufactured by Rohm and Haas can be cited.
The cation exchange resin is not particularly limited, and can be selected according to the quality and amount of water to be treated, the quality of deionized water, etc., and includes strong acid cation exchange resins and weak acid cation exchange resins. Can do. For example, as a commercial product, Amberlite (trade name) manufactured by Rohm and Haas can be cited.

スペーサ２７は所望する幅の濃縮室２６を形成することができれば特に限定されることはなく、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ、ポリカーボネート、ノリル等の樹脂製のメッシュや、通水性を有する格子状の枠材等が挙げられる。
また、スペーサの厚さは特に限定されることはないが、所望する濃縮室２７のスペースに合わせて選択することができる。例えば、０．３〜４ｍｍの範囲で選択することが好ましい。 The spacer 27 is not particularly limited as long as the concentrating chamber 26 having a desired width can be formed, and a mesh made of resin such as polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, ABS, polycarbonate, noryl, or a grid having water permeability. Shape frame material and the like.
The thickness of the spacer is not particularly limited, but can be selected according to the desired space of the concentration chamber 27. For example, it is preferable to select in the range of 0.3 to 4 mm.

分離壁４０は特に限定されることなく、上流側小脱塩室２４ａと下流側小脱塩室２４ｂとの間の処理水の往来を防ぐことができれば良い。例えば、樹脂製シートをカチオン交換膜２０とアニオン交換膜２２の間に接着して設けても良いし、カチオン交換膜２０とアニオン交換膜２２とを直接接着あるいは縫合して分離壁４０を設けても良い。   The separation wall 40 is not particularly limited as long as the separation of treated water between the upstream small desalination chamber 24a and the downstream small desalination chamber 24b can be prevented. For example, a resin sheet may be provided by bonding between the cation exchange membrane 20 and the anion exchange membrane 22, or the separation wall 40 may be provided by directly bonding or stitching the cation exchange membrane 20 and the anion exchange membrane 22. Also good.

本実施形態における中心電極１２は陽極である。中心電極１２は陽極として機能を発揮するものであれば特に限定されないが、陽極には塩素発生が起きるため耐塩素性能を有するものが好ましい。例えば、白金、あるいは白金等の貴金属をチタン等に被覆したものを挙げることができる。
本実施形態における外周電極３４は陰極である。外周電極３４は反応性の低い安定的な金属であれば特に限定されることはなく、例えば、板状のステンレスや網状のステンレスを挙げることができる。 The center electrode 12 in this embodiment is an anode. The center electrode 12 is not particularly limited as long as it functions as an anode, but it is preferable that the anode has chlorine resistance because chlorine is generated at the anode. For example, platinum or a noble metal such as platinum coated on titanium or the like can be used.
The outer peripheral electrode 34 in this embodiment is a cathode. The outer peripheral electrode 34 is not particularly limited as long as it is a stable metal having low reactivity, and examples thereof include plate-like stainless steel and mesh-like stainless steel.

本実施形態のスパイラル型ＥＤＩ８における、脱イオン水の製造方法について、図２と図３を用いて説明する。なお、前述したとおり、本実施形態のスパイラル型ＥＤＩ８は、上流側小脱塩室２４ａにはアニオン交換樹脂が、下流側小脱塩室２４ｂにはカチオン交換樹脂が、それぞれ充填されている。
中心電極１２、外周電極３４に直流電圧を印加する。濃縮水流入口３０ａから濃縮水Ｂ１を濃縮室２６に流入させる。被処理水Ａ１を被処理水流入口１８ａから上流側小脱塩室２４ａに流入させる。流入した被処理水Ａ１は、上流側小脱塩室２４ａ内のアニオン交換樹脂内を拡散しながら、被処理水流入口１８ａから中心電極１２へ向かって、すなわち上流側小脱塩室２４ａの外周側から内周側へ、スパイラルエレメント１０の巻回方向に従って上流側小脱塩室２４ａ内を流通する。これを図３の展開図を用いて説明すると、上流側小脱塩室２４ａに流入された被処理水Ａ１は、上流側小脱塩室２４ａの流路長方向に、中心電極１２に向かって、実質的に直進する。この間、被処理水Ａ１中におけるＣｌ−、ＨＣＯ３ −、ＣＯ３ ２−、ＳｉＯ２（シリカは、特別な形態をとることが多いため、一般のイオンとは異なった表示とする。以降において同じ。）等のアニオン成分がアニオン交換樹脂に吸着される。そして、アニオン成分を除去された被処理水Ａ２は、孔１６ａから中心電極１２内の配管１４に流入され、配管１４を経て孔１６ｂから被処理水Ａ３として下流側小脱塩室２４ｂ内に流入される。吸着されたアニオン成分は電気泳動により陽極である中心電極１２側に泳動し、アニオン交換膜２２を透過して濃縮室２６に移行される。
下流側小脱塩室２４ｂに流入した被処理液Ａ３は、下流側小脱塩室２４ｂ内のカチオン交換樹脂内を拡散しながら、スパイラルエレメント１０の巻回方向に従って、すなわち下流側小脱塩室２４ｂの内周側から外周側へ、下流側小脱塩室２４ｂ内を流通する。これを図３の展開図を用いて説明すると、孔１６ｂから下流側小脱塩室２４ｂに流入された被処理水Ａ３は、下流側小脱塩室２４ｂの流路長方向に、実質的に直進する。この間、被処理水Ａ３中におけるＮａ＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋等のカチオン成分が、カチオン交換樹脂に吸着される。そして、アニオン成分とカチオン成分が除去された脱イオン水Ａ４が脱イオン水流出口１８ｂから流出される。一方、吸着されたカチオン成分は電気泳動により陰極である外周電極３４側に泳動し、カチオン交換膜２０を透過して濃縮室２６に移行される。
一方、濃縮室２６に流入した濃縮水Ｂ１は、濃縮水流入口３０ａから濃縮水流出口３０ｂに向かって、スパイラルエレメント１０の巻回方向に従って、濃縮室２６内を拡散しながら流通する。そして、濃縮水Ｂ１は濃縮室２６に移行されたアニオン成分とカチオン成分とを取り込んで、濃縮水Ｂ２として排出される。 A method for producing deionized water in the spiral EDI 8 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. As described above, in the spiral EDI 8 of this embodiment, the upstream small desalting chamber 24a is filled with an anion exchange resin, and the downstream small desalting chamber 24b is filled with a cation exchange resin.
A DC voltage is applied to the center electrode 12 and the outer peripheral electrode 34. The concentrated water B1 is caused to flow into the concentration chamber 26 from the concentrated water inlet 30a. The treated water A1 is caused to flow from the treated water inlet 18a into the upstream small desalination chamber 24a. The treated water A1 that has flowed in is diffused in the anion exchange resin in the upstream small desalination chamber 24a, toward the center electrode 12 from the treated water inlet 18a, that is, on the outer peripheral side of the upstream small desalination chamber 24a. Circulates in the upstream small desalting chamber 24a from the inner circumferential side to the inner circumferential side according to the winding direction of the spiral element 10. This will be described with reference to the developed view of FIG. 3. The treated water A1 that has flowed into the upstream small desalting chamber 24a is directed toward the center electrode 12 in the flow path length direction of the upstream small desalting chamber 24a. Go straight on. During this time, Cl − , HCO 3 − , CO 3 2− , SiO 2 (silica often takes a special form in the water to be treated A1 and is therefore displayed differently from general ions. .) Is adsorbed to the anion exchange resin. And the to-be-processed water A2 from which the anion component was removed flows into the pipe 14 in the center electrode 12 through the hole 16a, and flows into the downstream small desalination chamber 24b from the hole 16b through the pipe 14 as the to-be-processed water A3. Is done. The adsorbed anion component migrates to the central electrode 12 side which is an anode by electrophoresis, passes through the anion exchange membrane 22 and is transferred to the concentration chamber 26.
The liquid A3 to be treated that has flowed into the downstream small desalting chamber 24b diffuses in the cation exchange resin in the downstream small desalting chamber 24b and follows the winding direction of the spiral element 10, that is, the downstream small desalting chamber. The inside of the downstream small desalination chamber 24b is circulated from the inner peripheral side of the 24b to the outer peripheral side. Explaining this with reference to the developed view of FIG. 3, the water to be treated A3 flowing into the downstream small desalination chamber 24b from the hole 16b is substantially in the flow path length direction of the downstream small desalination chamber 24b. Go straight. During this time, cation components such as Na + , Ca 2+ , and Mg 2+ in the water to be treated A3 are adsorbed by the cation exchange resin. Then, the deionized water A4 from which the anion component and the cation component have been removed flows out from the deionized water outlet 18b. On the other hand, the adsorbed cation component migrates to the outer peripheral electrode 34 side which is a cathode by electrophoresis, passes through the cation exchange membrane 20 and is transferred to the concentration chamber 26.
On the other hand, the concentrated water B1 that has flowed into the concentration chamber 26 circulates in the concentration chamber 26 while diffusing in the direction of winding of the spiral element 10 from the concentrated water inlet 30a toward the concentrated water outlet 30b. Then, the concentrated water B1 takes in the anion component and the cation component transferred to the concentration chamber 26 and is discharged as the concentrated water B2.

被処理水Ａ１は特に限定されることはないが、工業用水や井水の濁質成分を除濁膜にて除去した水を、逆浸透（ＲＯ）膜にて処理した水等が挙げられる。
被処理水Ａ１の上流側小脱塩室２４ａ内における通液量は特に限定されることはなく、スパイラル型ＥＤＩ８の能力や被処理水Ａ１の水質を勘案して決定することができる。通液量は空間速度（ＳＶ）で表され、ＳＶの単位は、イオン交換樹脂の単位体積（ｌ−Ｒ）に対して１時間に流通させる流量（ｌ）であるｌ／ｌ−Ｒ・ｈ−１で表される（以降において同じ）。本実施形態ではＳＶ＝１００〜３００ｌ／ｌ−Ｒ・ｈ−１が好ましい。ＳＶが高すぎると、差圧が高くなりカチオン交換膜２０とアニオン交換膜２２との接着点が破損するおそれがあり好ましくない。
一方、ＳＶが低すぎると、上流側小脱塩室２４ａ内における被処理水Ａ１の通液速度にむらが生じ、通液速度のむらは電流密度の分布むらを生じさせ、電流密度が高くなった部分は、スケール発生の可能性が高くなると推測される。前記通液速度は、線速度（ＬＶ）で表され、単位面積当たりの流量であって、ｍ／ｈで示される値である（以降において同じ）。
被処理水Ａ３の下流側小脱塩室２４ｂ内にける通液量についても、被処理水Ａ１と同様である。 Although the to-be-processed water A1 is not specifically limited, The water etc. which processed the water which removed the turbid component of the industrial water and the well water with the turbidity membrane with the reverse osmosis (RO) membrane, etc. are mentioned.
The flow rate of the treated water A1 in the upstream small desalting chamber 24a is not particularly limited, and can be determined in consideration of the ability of the spiral EDI 8 and the quality of the treated water A1. The liquid flow rate is represented by space velocity (SV), and the unit of SV is 1 / l-R · h which is the flow rate (l) circulated in one hour with respect to the unit volume (l-R) of the ion exchange resin. -1 (same in the following). In the present embodiment, SV = 100 to 300 l / l-R · h −1 is preferable. If the SV is too high, the differential pressure increases, and the adhesion point between the cation exchange membrane 20 and the anion exchange membrane 22 may be damaged, which is not preferable.
On the other hand, if the SV is too low, the flow rate of the water to be treated A1 in the upstream small desalination chamber 24a becomes uneven, and the unevenness of the flow rate causes uneven distribution of current density, resulting in high current density. It is estimated that the portion has a higher possibility of scale generation. The liquid flow rate is represented by a linear velocity (LV), and is a flow rate per unit area and is a value represented by m / h (hereinafter the same).
The amount of liquid passing through the downstream small desalination chamber 24b of the water to be treated A3 is the same as that of the water to be treated A1.

濃縮水Ｂ１の濃縮室２６内における通液量は特に限定されることはなく、スパイラル型ＥＤＩ８の能力や被処理水Ａ１の水質や処理量を勘案して決定することができる。濃縮水Ｂ１は、濃縮室２６に移行されてきたイオンを、濃縮水内に拡散してスパイラル型ＥＤＩ８外へ流出させるという目的を有する。このことから、濃縮水の通液量は、被処理水の通液量や、被処理水のイオン濃度、脱イオン水の回収率との関係で決定することが好ましく、例えば、下記（１）式で表される濃縮倍率が３〜２０となるように、濃縮水Ｂ１の通液量を決定することが好ましい。なお、下記（１）式による濃縮倍率は、被処理水Ａ１と濃縮水Ｂ１に同一の原水を用いて、かつ脱塩室２４中のイオンが全て濃縮室２６に移行すると仮定し定義付けられる。   The amount of the concentrated water B1 passing through the concentration chamber 26 is not particularly limited, and can be determined in consideration of the ability of the spiral EDI 8, the quality of the water to be treated A1 and the processing amount. The concentrated water B1 has the purpose of diffusing ions that have been transferred to the concentration chamber 26 into the concentrated water and flowing out of the spiral EDI 8. From this, it is preferable to determine the flow rate of the concentrated water based on the flow rate of the water to be treated, the ion concentration of the water to be treated, and the recovery rate of the deionized water. For example, the following (1) It is preferable to determine the flow rate of the concentrated water B1 so that the concentration ratio represented by the formula is 3 to 20. The concentration ratio according to the following equation (1) is defined on the assumption that the same raw water is used for the water to be treated A1 and the concentrated water B1, and all the ions in the desalting chamber 24 are transferred to the concentration chamber 26.

Figure 2009112925
Figure 2009112925

濃縮水Ｂ１の通液量が少なすぎると、濃縮室２６に移行したイオンの濃度拡散にむらが生じ、イオン交換膜面の濃度分極層が厚くなり、スケール生成のおそれがある。一方、濃縮水Ｂ１の通液量が多すぎると、脱イオン水の回収率が低下するため好ましくないためである。
濃縮水Ｂ１は、特に限定されることはなく、被処理水Ａ１と同じ水源の水を濃縮水Ｂ１として使用しても良いし、脱イオン水Ａ４や純水等を使用しても良い。 If the flow rate of the concentrated water B1 is too small, uneven concentration diffusion of ions transferred to the concentration chamber 26 occurs, the concentration polarization layer on the ion exchange membrane surface becomes thick, and scale may be generated. On the other hand, if the flow rate of the concentrated water B1 is too large, the recovery rate of deionized water decreases, which is not preferable.
The concentrated water B1 is not particularly limited, and water from the same water source as the treated water A1 may be used as the concentrated water B1, or deionized water A4, pure water, or the like may be used.

印加する電流は特に限定されることはなく、被処理水Ａ１の水質や、スパイラル型ＥＤＩ８の規模等を勘案して決定することが好ましい。   The current to be applied is not particularly limited, and is preferably determined in consideration of the water quality of the treated water A1, the scale of the spiral EDI 8, and the like.

本実施形態では、脱塩室２４が分離壁４０により２等分されているため、上流側小脱塩室２４ａの流路長方向の断面積は、分離壁４０を設けていない一室型スパイラル型ＥＤＩにおける脱塩室の断面積の約１／２となる。下流側小脱塩室２４ｂの断面積も、同様である。従って、本実施形態のスパイラル型ＥＤＩ８と、前記一室型スパイラル型ＥＤＩとに、同じＳＶで被処理水を通液した場合、上流側小脱塩室２４ａと下流側小脱塩室２４ｂとのそれぞれのＬＶは、前記一室型スパイラル型ＥＤＩの脱塩室におけるＬＶの約２倍とすることができる。この結果、脱塩室２４内での通液速度のむらを抑制することができる。   In this embodiment, since the desalting chamber 24 is divided into two equal parts by the separation wall 40, the cross-sectional area of the upstream small desalination chamber 24 a in the flow path length direction is a one-chamber spiral without the separation wall 40. It becomes about 1/2 of the cross-sectional area of the desalting chamber in the type EDI. The cross-sectional area of the downstream small desalting chamber 24b is the same. Therefore, when the water to be treated is passed through the spiral EDI 8 of this embodiment and the one-chamber spiral EDI with the same SV, the upstream small desalination chamber 24a and the downstream small desalination chamber 24b Each LV can be about twice the LV in the desalination chamber of the single chamber spiral EDI. As a result, it is possible to suppress unevenness in the flow rate in the desalting chamber 24.

また、上流側小脱塩室２４ａにアニオン交換樹脂を充填し、下流側小脱塩室２４ｂにカチオン交換樹脂を充填していることから、次のような機構により濃縮室２６におけるスケールの発生を抑制し、処理能力の向上と維持を達成することができる。
（スケール生成の抑制）
上流側小脱塩室２４ａでは、アニオン交換樹脂により主にアニオン成分（Ｃｌ−、ＨＣＯ３ −、ＣＯ３ ２−、ＳｉＯ２等）が吸着され、吸着されたアニオン成分はアニオン交換膜２２を透過して濃縮室２６へと移行される。また、下流側小脱塩室２４ｂでは、カチオン交換樹脂により主にカチオン成分（Ｎａ＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋等）が吸着される。吸着されたカチオン成分はカチオン交換膜２０を透過して濃縮室２６へ移行される。この結果、例えば下記（２）式で表されるスケールの生成反応の反応物となるＣＯ３ ２−は上流側、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋等の硬度成分は下流側と、別々の場所で濃縮室２６に移行してくることになる。
ＣＯ３ ２−＋Ｃａ２＋→ＣａＣＯ３ ・・・・・・（２）
混床のイオン交換体を充填した一室型の脱塩室では、ＣＯ３ ２−と、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋等の硬度成分とが同一の濃縮室に対極面から移行してくるため、被処理水の硬度成分濃度が高い場合や、運転電流密度を高く設定した場合等の条件下において、炭酸カルシウム等の硬度スケールが生成することがある。本実施形態では、前述したとおり、アニオン成分、カチオン成分の濃縮室への移行場所が、それぞれ上流側と下流側とに分けられたことにより、濃縮室のスケール生成を抑制することが可能となる。
さらに、脱塩室に流入した被処理水中のイオン成分が、即座に排除される条件下では、被処理水中のイオン成分は、被処理水の流通初期に各小脱塩室から濃縮室へ移行すると考えられる。すなわち、被処理水中のアニオン成分の大部分は、上流側小脱塩室２４ａの外周端側で濃縮室２６に移行し、カチオン成分の大部分は、下流側小脱塩室２４ｂの内周端側で濃縮室２６に移行する。よって、濃縮室２６では、外周端から内周端への濃縮水の流通方向においても、高濃度のアニオン成分と高濃度のカチオン成分が混在しにくいため、濃縮室でのスケール生成を抑制することが可能である。 In addition, since the upstream small desalting chamber 24a is filled with an anion exchange resin and the downstream small desalting chamber 24b is filled with a cation exchange resin, the following mechanism is used to generate scale in the concentration chamber 26. Control and improve and maintain throughput.
(Suppression of scale generation)
In the upstream small desalting chamber 24 a, anion components (Cl − , HCO 3 − , CO 3 2− , SiO 2, etc.) are mainly adsorbed by the anion exchange resin, and the adsorbed anion components pass through the anion exchange membrane 22. Then, the concentration chamber 26 is transferred. In the downstream small desalting chamber 24b, cation components (Na + , Ca 2+ , Mg 2+ and the like) are mainly adsorbed by the cation exchange resin. The adsorbed cation component passes through the cation exchange membrane 20 and is transferred to the concentration chamber 26. As a result, for example, CO 3 2− which is a reaction product of the scale generation reaction represented by the following formula (2) is the upstream side, and hardness components such as Ca 2+ and Mg 2+ are the downstream side and the concentration chambers at different locations. It will shift to 26.
CO 3 2− + Ca 2+ → CaCO 3 (2)
In a single-chamber desalination chamber filled with a mixed bed ion exchanger, CO 3 2− and hardness components such as Ca 2+ and Mg 2+ migrate from the counter electrode to the same concentration chamber. A hardness scale such as calcium carbonate may be generated under conditions such as when the hardness component concentration of the treated water is high or when the operating current density is set high. In the present embodiment, as described above, the location where the anion component and the cation component are transferred to the concentration chamber is divided into the upstream side and the downstream side, respectively, thereby making it possible to suppress the generation of scale in the concentration chamber. .
Furthermore, under conditions where the ionic components in the water to be treated that have flowed into the desalting chamber are immediately eliminated, the ionic components in the water to be treated migrate from each small desalting chamber to the concentrating chamber at the beginning of the flow of the water to be treated. It is thought that. That is, most of the anion component in the water to be treated is transferred to the concentration chamber 26 on the outer peripheral end side of the upstream small desalination chamber 24a, and most of the cation component is transferred to the inner peripheral end of the downstream small desalination chamber 24b. It moves to the concentration chamber 26 on the side. Therefore, in the concentrating chamber 26, since high-concentration anion components and high-concentration cation components are unlikely to be mixed even in the direction of flow of the concentrated water from the outer peripheral end to the inner peripheral end, it is possible to suppress scale generation in the concentrating chamber. Is possible.

（処理性能の向上）
炭酸、シリカ等は弱酸成分であり、イオン化していない状態でも存在する。本実施形態では、上流側小脱塩室２４ａのイオン交換樹脂の組成をアニオン交換樹脂単床とすることで、上流側小脱塩室２４ａをアルカリ性にさせることが可能となり、炭酸やシリカをイオン化させて高い効率で除去することが可能である。アルカリ性側に傾く現象は、次の機構により説明できる。アニオン交換樹脂単床が充填された上流側小脱塩室２４ａでは、主に被処理水Ａ１中のアニオン成分が濃縮室２６に移行され、Ｎａ＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋等のカチオン成分は上流側小脱塩室２４ａに残存することとなる。そこで、イオン平衡を保つために、樹脂からはＯＨ−が放出され、ｐＨはアルカリ性側に傾くことになるためである。 (Improved processing performance)
Carbonic acid, silica and the like are weak acid components and exist even in a non-ionized state. In this embodiment, the composition of the ion exchange resin in the upstream small desalting chamber 24a is an anion exchange resin single bed, so that the upstream small desalting chamber 24a can be made alkaline, and carbonic acid and silica are ionized. And can be removed with high efficiency. The phenomenon of tilting toward the alkaline side can be explained by the following mechanism. In the upstream small desalination chamber 24a filled with the single anion exchange resin bed, the anion components in the treated water A1 are mainly transferred to the concentration chamber 26, and the cation components such as Na + , Ca 2+ and Mg 2+ are upstream. It will remain in the side small desalting chamber 24a. Therefore, in order to maintain ionic equilibrium, OH − is released from the resin, and the pH is inclined to the alkaline side.

（運転電圧の低減）
本実施形態により脱イオン水の製造を行うと、運転電圧が従来の混床のイオン交換樹脂を充填した際の運転電圧に対して、大幅に電圧を下げて運転することができる。これは、単床のイオン交換樹脂の場合、アニオン交換体とカチオン交換体との異種イオン界面は、脱塩室２４内のイオン交換体とイオン交換膜界面以外に存在しないため、イオンの移行が極めてスムーズに達成されることに起因していると考えられる。
上述のとおり、スパイラル型ＥＤＩ８は処理能力の向上と高い安定性とを達成することができ、かつ低い運転電圧により脱イオン水の製造ができる。 (Reduction of operating voltage)
When the deionized water is produced according to the present embodiment, the operation voltage can be operated at a significantly lower voltage than the operation voltage when the conventional mixed bed ion exchange resin is filled. This is because, in the case of a single-bed ion exchange resin, there is no heterogeneous ion interface between the anion exchanger and the cation exchanger other than the interface between the ion exchanger and the ion exchange membrane in the desalting chamber 24. This is thought to be due to being achieved very smoothly.
As described above, the spiral EDI 8 can achieve improved processing capability and high stability, and can produce deionized water with a low operating voltage.

（第２の実施形態）
本発明のスパイラル型ＥＤＩの第２の実施形態について、図４、図５を用いて説明する。図４は本実施形態にかかるスパイラル型ＥＤＩ１００の斜視図である。なお、説明の便宜上、被処理水流入口１１０ａが設置されている側を天面、脱イオン水流出口１１０ｂが設置されている側を底面と呼ぶ。
スパイラル型ＥＤＩ１００は、第１の実施形態と同様に、脱塩室が上流側小脱塩室と、下流側小脱塩室とに区画され、かつ分離されている。本実施形態では上流側小脱塩室にはアニオン交換樹脂が充填され、下流側小脱塩室にはカチオン交換樹脂が充填されている。上流側小脱塩室と、上流側小脱塩室に付随する上流側カチオン交換膜と、上流側アニオン交換膜と、上流側濃縮室とで上流側セルペアが形成されている。上流側スパイラルエレメント１０４は、上流側外周電極内で前記上流側セルペアが上流側中心電極の周囲に巻回されて形成されている。また、下流側小脱塩室と、下流側小脱塩室に付随する下流側カチオン交換膜と、下流側アニオン交換膜と、下流側濃縮室とで下流側セルペアが形成されている。下流側スパイラルエレメント１０６は、前記下流側セルペアが下流側外周電極内で下流側中心電極の周囲に巻回されて形成されている。そして、上流側スパイラルエレメント１０４と下流側スパイラルエレメント１０６とは、軸方向に分離されている。また、上流側スパイラルエレメント１０４の天面と耐圧容器１０２の天面の内面との間に流入側空間を設け、該流入側空間に配流板１１４が設置されている。一方、下流側スパイラルエレメント１０６の底面と耐圧容器１０２の底面の内面との間に流出側空間を設け、該流出側空間に配流板１１４が設置されている。図５に示すとおり、配流板１１４には被処理水流入口１１０ａ、または脱イオン水流出口１１０ｂが貫通する孔１１８と、濃縮水が流通する通水孔１１６とが設けられている。
被処理水流入口１１０ａは、耐圧容器１０２の天面と、前記流入側空間に設置された配流板１１４を貫通して、上流側中心電極とは反対側の上流側小脱塩室の外周端部と接続されている。また、濃縮水流入口１１２ａは、耐圧容器１０２の天面から濃縮水を耐圧容器１０２内に流入させるように接続されている。
脱イオン水流出口１１０ｂは、圧力容器１０２の底面と、前記流出側空間に設置された配流板１１４を貫通して、下流側小脱塩室の、下流側中心電極とは反対側の外周端部と接続されている。また、濃縮水流出口１１２ｂは、耐圧容器１０２内の濃縮水を底面から流出できるように、耐圧容器１０２の底面に接続されている。
上流側中心電極に設けられた上流側配管と、下流側中心電極に設けられた下流側配管とは、コネクタ１０８に設けられた被処理水用配管により接続されている。
上流側中心電極と下流側中心電極とは、それぞれ図示されない異なる電源と接続されている。上流側スパイラルエレメント１０４が有する上流側外周電極と、下流側スパイラルエレメント１０６が有する下流側外周電極とは、それぞれ図示されない異なる電源と接続されている。
コネクタ１０８により接続された上流側スパイラルエレメント１０４と下流側スパイラルエレメント１０６は、同一の耐圧容器１０２内に収められている。 (Second Embodiment)
A second embodiment of the spiral EDI of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a perspective view of the spiral EDI 100 according to the present embodiment. For convenience of explanation, the side on which the treated water inlet 110a is installed is called the top surface, and the side on which the deionized water outlet 110b is installed is called the bottom surface.
In the spiral EDI 100, as in the first embodiment, the desalination chamber is divided into an upstream small desalination chamber and a downstream small desalination chamber, and is separated. In this embodiment, the upstream small desalting chamber is filled with an anion exchange resin, and the downstream small desalting chamber is filled with a cation exchange resin. An upstream cell pair is formed by the upstream small desalting chamber, the upstream cation exchange membrane associated with the upstream small desalting chamber, the upstream anion exchange membrane, and the upstream concentration chamber. The upstream spiral element 104 is formed by winding the upstream cell pair around the upstream center electrode in the upstream outer peripheral electrode. Further, a downstream cell pair is formed by the downstream small desalting chamber, the downstream cation exchange membrane associated with the downstream small desalting chamber, the downstream anion exchange membrane, and the downstream concentration chamber. The downstream spiral element 106 is formed by winding the downstream cell pair around the downstream center electrode in the downstream outer peripheral electrode. The upstream spiral element 104 and the downstream spiral element 106 are separated in the axial direction. In addition, an inflow side space is provided between the top surface of the upstream spiral element 104 and the inner surface of the top surface of the pressure vessel 102, and a flow distribution plate 114 is installed in the inflow side space. On the other hand, an outflow side space is provided between the bottom surface of the downstream spiral element 106 and the inner surface of the bottom surface of the pressure vessel 102, and a flow distribution plate 114 is installed in the outflow side space. As shown in FIG. 5, the flow distribution plate 114 is provided with a hole 118 through which the treated water inlet 110a or the deionized water outlet 110b passes and a water passage hole 116 through which the concentrated water flows.
The water inlet 110a to be treated passes through the top surface of the pressure vessel 102 and the flow distribution plate 114 installed in the inflow side space, and the outer peripheral end of the upstream small desalination chamber on the side opposite to the upstream center electrode. And connected. The concentrated water inlet 112 a is connected so that the concentrated water flows into the pressure vessel 102 from the top surface of the pressure vessel 102.
The deionized water outlet 110b penetrates the bottom surface of the pressure vessel 102 and the flow distribution plate 114 installed in the outflow side space, and the outer peripheral end of the downstream small demineralization chamber opposite to the downstream center electrode. And connected. The concentrated water outlet 112b is connected to the bottom surface of the pressure vessel 102 so that the concentrated water in the pressure vessel 102 can flow out from the bottom surface.
The upstream pipe provided in the upstream center electrode and the downstream pipe provided in the downstream center electrode are connected by a pipe for water to be treated provided in the connector 108.
The upstream center electrode and the downstream center electrode are connected to different power sources (not shown). The upstream outer peripheral electrode included in the upstream spiral element 104 and the downstream outer peripheral electrode included in the downstream spiral element 106 are connected to different power sources (not shown).
The upstream spiral element 104 and the downstream spiral element 106 connected by the connector 108 are housed in the same pressure vessel 102.

上流側スパイラルエレメント１０４の巻回方向、巻回数は特に限定されない。スパイラル型ＥＤＩ１００内における電流密度の差をより小さくする場合には巻き数を少なくして、中心電極と外周電極との距離を短くすることが好ましい。一方、処理量の増を図るには、巻回数を多くして全流路長を長くとることが好ましい。
下流側スパイラルエレメント１０６も、上流側スパイラルエレメント１０４と同様に巻回方向、巻回数は特に限定されない。また、上流側スパイラルエレメント１０４と下流側スパイラルエレメント１０６の巻回方向、巻回数は同じであっても、異なっても良い。 The winding direction and the number of windings of the upstream spiral element 104 are not particularly limited. In order to further reduce the difference in current density in the spiral EDI 100, it is preferable to reduce the number of turns to shorten the distance between the center electrode and the outer peripheral electrode. On the other hand, in order to increase the processing amount, it is preferable to increase the number of windings and increase the total flow path length.
As with the upstream spiral element 104, the winding direction and the number of windings of the downstream spiral element 106 are not particularly limited. Further, the winding direction and the number of windings of the upstream spiral element 104 and the downstream spiral element 106 may be the same or different.

本実施形態におけるコネクタ１０８は被処理水通水時の圧力に耐え得るものであり、かつ絶縁性を有するものであれば特に限定されない。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ、ポリカーボネート、ノリル等を挙げることができる。   The connector 108 in the present embodiment is not particularly limited as long as it can withstand the pressure when the water to be treated is passed and has insulating properties. For example, polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, ABS, polycarbonate, noryl and the like can be mentioned.

カチオン交換膜、アニオン交換膜、カチオン交換樹脂、アニオン交換樹脂、スペーサ、中心電極、外周電極については、第１の実施形態と同様のものを用いることができる。   As the cation exchange membrane, the anion exchange membrane, the cation exchange resin, the anion exchange resin, the spacer, the center electrode, and the outer peripheral electrode, the same ones as in the first embodiment can be used.

本実施形態のスパイラル型ＥＤＩ１００による脱イオン水の製造方法について説明する。被処理水流入口１１０ａから被処理水を上流側小脱塩室内に流入させる。流入された被処理水は、上流側小脱塩室内のアニオン交換樹脂内を拡散しながら中心電極の方向へ流通する。この間、被処理水中のアニオン成分が除去される。アニオン交換樹脂内を流通した被処理水は、上流側中心電極に設けられた孔から、上流側配管へ流入される。その後、被処理水は、コネクタ１０８内の被処理水用配管を経由して、下流側配管に至り、下流側中心電極に設けられた孔から下流側小脱塩室に流入する。下流側小脱塩室に流入された被処理水は、下流側小脱塩室内のカチオン交換樹脂内を拡散しながらカチオン成分が除去され、脱イオン水流出口１１０ｂから脱イオン水が流出される。
一方、濃縮水は濃縮水流入口１１２ａから流入側空間に流入し、配流板１１４に設けられた通水孔１１６を流通する。そして、上流側スパイラルエレメント１０４の天面から底面に向かい、上流側スパイラルエレメント１０４の軸方向に上流側濃縮室全体を実質的に直進する。さらに、上流側濃縮室を流通した濃縮水は、下流側スパイラルエレメント１０６の天面から底面に向かい、下流側スパイラルエレメント１０６の軸方向に下流側濃縮室全体を実質的に直進する。下流側濃縮室を流通した濃縮水は、流出側空間に設置された配流板１１４に設けられた通水孔１１６を流通し、濃縮水流出口１１２ｂから流出される。 The manufacturing method of deionized water by spiral type EDI100 of this embodiment is demonstrated. To-be-treated water is caused to flow into the upstream small desalination chamber from the to-be-treated water inlet 110a. The treated water that has flowed in flows in the direction of the center electrode while diffusing in the anion exchange resin in the upstream small desalting chamber. During this time, the anion component in the treated water is removed. The water to be treated that circulates in the anion exchange resin flows into the upstream pipe from the hole provided in the upstream center electrode. Thereafter, the water to be treated reaches the downstream pipe via the pipe for water to be treated in the connector 108 and flows into the downstream small desalination chamber from the hole provided in the downstream center electrode. In the water to be treated which has flowed into the downstream small desalination chamber, the cation component is removed while diffusing in the cation exchange resin in the downstream small desalination chamber, and deionized water flows out from the deionized water outlet 110b.
On the other hand, the concentrated water flows into the inflow side space from the concentrated water inlet 112 a and flows through the water passage holes 116 provided in the flow distribution plate 114. Then, the entire upstream enrichment chamber moves substantially straight in the axial direction of the upstream spiral element 104 from the top surface to the bottom surface of the upstream spiral element 104. Further, the concentrated water flowing through the upstream side enrichment chamber travels substantially straight through the entire downstream side enrichment chamber in the axial direction of the downstream side spiral element 106 from the top surface to the bottom surface of the downstream side spiral element 106. The concentrated water flowing through the downstream concentration chamber flows through the water passage holes 116 provided in the flow distribution plate 114 installed in the outflow side space, and flows out from the concentrated water outlet 112b.

上流側小脱塩室と下流側小脱塩室にかかる印加電流は特に限定されず、水質やカチオン交換樹脂、アニオン交換樹脂の種類に応じて設定することができ、同一であっても、異なっても良い。通常、アニオン交換樹脂の方が、カチオン交換樹脂に比べて電流が流れ難い。このため、上流側スパイラルエレメント１０４と下流側スパイラルエレメント１０６との電源を別系統として、各々制御することが好ましい。   The applied current applied to the upstream small desalination chamber and the downstream small desalination chamber is not particularly limited, and can be set according to the type of water quality, cation exchange resin, and anion exchange resin. May be. Usually, an anion exchange resin is less likely to cause a current to flow than a cation exchange resin. For this reason, it is preferable to control the power sources of the upstream spiral element 104 and the downstream spiral element 106 as separate systems.

被処理水、濃縮水、上流側小脱塩室および下流側小脱塩室内での通液量、上流側濃縮室および下流側濃縮室内での通液量については第１の実施形態と同様である。   The treated water, concentrated water, the amount of liquid flow in the upstream small desalination chamber and the downstream small desalination chamber, and the amount of liquid flow in the upstream concentration chamber and downstream concentration chamber are the same as in the first embodiment. is there.

本実施形態のスパイラル型ＥＤＩ１００によれば、上流側スパイラルエレメント１０４と下流側スパイラルエレメント１０６とが分離されていることにより、各スパイラルエレメントにおいて印加電流を変えて制御することができる。また、各スパイラルエレメント毎に巻回数や流路長を変えることもできる。この結果、被処理水の水質に合わせた制御が容易になり、より高い処理能力を得ることができる。
加えて、前述のように各スパイラルエレメントが独立しているので、各々のスパイラルエレメントに適したメンテナンス、ならびにスパイラルエレメントの交換ができる。 According to the spiral type EDI 100 of the present embodiment, the upstream spiral element 104 and the downstream spiral element 106 are separated, so that the applied current can be changed and controlled in each spiral element. Further, the number of windings and the flow path length can be changed for each spiral element. As a result, control according to the quality of the water to be treated is facilitated, and higher treatment capacity can be obtained.
In addition, since each spiral element is independent as described above, maintenance suitable for each spiral element and replacement of the spiral element can be performed.

（第３の実施形態）
本発明のスパイラル型ＥＤＩの第３の実施形態について、図６を用いて説明する。図６は本実施形態にかかるスパイラル型ＥＤＩ１２０の斜視図である。なお、説明の便宜上、被処理水流入口１１０ａが設置されている側を天面、脱イオン水流出口１１０ｂが設置されている側を底面と呼ぶ。
図６に示すとおり、スパイラル型ＥＤＩ１２０は、上流側スパイラルエレメント１２４が上流側耐圧容器１２２ａ内に収められ、下流側スパイラルエレメント１２６が下流側耐圧容器１２２ｂ内に収められている。各スパイラルエレメントは上流側耐圧容器１２２ａの底面と、下流側耐圧容器１２２ｂの天面を貫通するコネクタ１０８、１２８により接続されている。上流側中心電極に設けられた上流側配管は、コネクタ１０８に設けられた被処理水用配管により、下流側中心電極に設けられた下流側配管と接続されている。濃縮水流入口１１２ａは、上流側耐圧容器１２２ａの天面を貫通し上流側濃縮室と接続され、コネクタ１２８の一端は、上流側耐圧容器１２２ａの底面を貫通して上流側濃縮室と接続されている。また、コネクタ１２８の他端は下流側耐圧容器１２２ｂの天面を貫通して下流側濃縮室と接続され、濃縮水流出口１１２ｂは下流側耐圧容器１２２ｂの底面を貫通して下流側濃縮室と接続されている。 (Third embodiment)
A third embodiment of the spiral EDI of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a perspective view of the spiral EDI 120 according to the present embodiment. For convenience of explanation, the side on which the treated water inlet 110a is installed is called the top surface, and the side on which the deionized water outlet 110b is installed is called the bottom surface.
As shown in FIG. 6, in the spiral EDI 120, the upstream spiral element 124 is accommodated in the upstream pressure resistant container 122a, and the downstream spiral element 126 is accommodated in the downstream pressure resistant container 122b. Each spiral element is connected by connectors 108 and 128 that penetrate the bottom surface of the upstream pressure vessel 122a and the top surface of the downstream pressure vessel 122b. The upstream pipe provided in the upstream center electrode is connected to the downstream pipe provided in the downstream center electrode by a pipe for water to be treated provided in the connector 108. The concentrated water inlet 112a passes through the top surface of the upstream pressure vessel 122a and is connected to the upstream concentration chamber, and one end of the connector 128 passes through the bottom surface of the upstream pressure vessel 122a and is connected to the upstream concentration chamber. Yes. The other end of the connector 128 passes through the top surface of the downstream pressure vessel 122b and is connected to the downstream concentration chamber, and the concentrated water outlet 112b passes through the bottom surface of the downstream pressure vessel 122b and is connected to the downstream concentration chamber. Has been.

本実施形態におけるコネクタ１２８は、コネクタ１０８と同様に濃縮水通水時の圧力に耐え得るものであり、かつ絶縁性を有するものであれば特に限定されない。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ、ポリカーボネート、ノリル等を挙げることができる。   The connector 128 in the present embodiment is not particularly limited as long as the connector 128 can withstand the pressure at the time of passing concentrated water and has an insulating property like the connector 108. For example, polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, ABS, polycarbonate, noryl and the like can be mentioned.

上流側スパイラルエレメント１２４は、第２の実施形態と同様に上流側脱塩室にはアニオン交換樹脂が充填されている。また、下流側スパイラルエレメント１２６も、第２の実施形態と同様に下流側脱塩室にはカチオン交換樹脂が充填されている。
被処理水流入口１１０ａは第２の実施形態と同様に上流側小脱塩室と接続され、脱イオン水流出口１１０ｂも第２の実施形態と同様に下流側小脱塩室と接続されている。
コネクタ１０８は第２の実施形態と同じである。また、上流側耐圧容器１２２ａと下流側耐圧容器１２２ｂは、第１の実施形態と同様のものを用いることができる。 As in the second embodiment, the upstream spiral element 124 is filled with an anion exchange resin in the upstream desalting chamber. Further, in the downstream spiral element 126 as well, the downstream desalting chamber is filled with a cation exchange resin as in the second embodiment.
The water inlet 110a to be treated is connected to the upstream small desalination chamber as in the second embodiment, and the deionized water outlet 110b is also connected to the downstream small desalination chamber as in the second embodiment.
The connector 108 is the same as in the second embodiment. The upstream pressure vessel 122a and the downstream pressure vessel 122b can be the same as those in the first embodiment.

本実施形態のスパイラル型ＥＤＩ１２０による脱イオン水の製造方法について説明する。
被処理水は、第２の実施形態同様に被処理水流入口１１０ａから流入され、上流側脱塩室内を流通した後、コネクタ１０８を経由して、下流側脱塩室内を流通され、脱イオン水流出口１１０ｂから脱イオン水が流出される。一方、濃縮水は、濃縮水流入口１１２ａから上流側濃縮室に流入され、上流側濃縮室内を流通した後、コネクタ１２８を経由して下流側濃縮室に流入される。その後、濃縮水は下流側濃縮室を流通して濃縮水流出口１１２ｂから流出される。 A method for producing deionized water using the spiral EDI 120 of this embodiment will be described.
As in the second embodiment, the water to be treated flows in from the water inlet 110a to be treated and flows through the upstream demineralization chamber, and then flows through the connector 108 to the downstream demineralization chamber. Deionized water flows out from the outlet 110b. On the other hand, the concentrated water flows from the concentrated water inlet 112 a into the upstream side concentration chamber, flows through the upstream side concentration chamber, and then flows into the downstream side concentration chamber via the connector 128. Subsequently, the concentrated water flows through the downstream concentration chamber and flows out from the concentrated water outlet 112b.

本実施形態によれば、上流側スパイラルエレメント１２４と下流側スパイラルエレメント１２６とが、それぞれ独立した耐圧容器内に設置されているため、各々のスパイラルエレメントに適したメンテナンスがより容易になる。   According to this embodiment, since the upstream spiral element 124 and the downstream spiral element 126 are installed in independent pressure-resistant containers, maintenance suitable for each spiral element becomes easier.

（第４の実施形態）
本発明のスパイラル型ＥＤＩの第４の実施形態について、図７を用いて説明する。図７は本実施形態にかかるスパイラル型ＥＤＩ１４０の斜視図である。なお、説明の便宜上、被処理水流入口１１０ａが設置されている側を天面、脱イオン水流出口１１０ｂが設置されている側を底面と呼ぶ。
図７に示すとおり、スパイラル型ＥＤＩ１４０は、上流側スパイラルエレメント１２４が耐圧容器１４２ａ内に収められ、下流側スパイラルエレメント１２６が耐圧容器１４２ｂ内に収められている。各スパイラルエレメントは上流側耐圧容器１４２ａの底面を貫通し、かつ下流側耐圧容器１４２ｂの天面を貫通するコネクタ１０８により接続されている。上流側中心電極に設けられた上流側配管は、コネクタ１０８に設けられた被処理水用配管により下流側中心電極に設けられた下流側配管と接続されている。
上流側濃縮水流入口１４４ａは上流側耐圧容器１４２ａの天面を貫通して、上流側濃縮室と接続されている。上流側濃縮水流出口１４４ｂの一端は、上流側耐圧容器１４２ａの底面を貫通して、上流側濃縮室と接続され、他端は図示されない排出口へと接続されている。図示されない水源に接続されている下流側濃縮水流入口１４４ｃは、下流側耐圧容器１４２ｂの天面を貫通して、下流側濃縮室と接続されている。下流側濃縮水流出口１４４ｄは下流側耐圧容器１４２ｂの底面を貫通して、下流側濃縮室と接続されている。 (Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the spiral EDI of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a perspective view of a spiral EDI 140 according to the present embodiment. For convenience of explanation, the side on which the treated water inlet 110a is installed is called the top surface, and the side on which the deionized water outlet 110b is installed is called the bottom surface.
As shown in FIG. 7, in the spiral EDI 140, the upstream spiral element 124 is housed in the pressure vessel 142a, and the downstream spiral element 126 is housed in the pressure vessel 142b. Each spiral element is connected by a connector 108 that penetrates the bottom surface of the upstream pressure vessel 142a and penetrates the top surface of the downstream pressure vessel 142b. The upstream pipe provided in the upstream center electrode is connected to the downstream pipe provided in the downstream center electrode by the pipe for water to be treated provided in the connector 108.
The upstream concentrated water inlet 144a passes through the top surface of the upstream pressure vessel 142a and is connected to the upstream concentration chamber. One end of the upstream concentrated water outlet 144b passes through the bottom surface of the upstream pressure vessel 142a and is connected to the upstream concentration chamber, and the other end is connected to a discharge port (not shown). A downstream concentrated water inlet 144c connected to a water source (not shown) passes through the top surface of the downstream pressure vessel 142b and is connected to the downstream concentration chamber. The downstream concentrated water outlet 144d passes through the bottom surface of the downstream pressure vessel 142b and is connected to the downstream concentration chamber.

上流側スパイラルエレメント１２４、下流側スパイラルエレメント１２６は第３の実施形態と同じである。上流側耐圧容器１４２ａと下流側耐圧容器１４２ｂは、第１の実施形態と同様である。コネクタ１０８は第２の実施形態と同様である。   The upstream spiral element 124 and the downstream spiral element 126 are the same as those in the third embodiment. The upstream pressure vessel 142a and the downstream pressure vessel 142b are the same as in the first embodiment. The connector 108 is the same as that of the second embodiment.

本実施形態における脱イオン水の製造方法について説明する。
被処理水流入口１１０ａから流入した被処理水は上流側小脱塩室内を流通し、アニオン成分が除去される。アニオン成分が除去された被処理水はコネクタ１０８内の配管を経由して下流側小脱塩室内を流通し、カチオン成分が除去され、脱イオン水が脱イオン水流出口１１０ｂから流出される。
上流側濃縮水は上流側濃縮水流入口１４４ａから上流側濃縮室に流入し、上流側濃縮室を流通した後に、上流側濃縮水流出口１４４ｂから図示されない排出口へ排出される。別の水源から供給される下流側濃縮水は下流側濃縮水流入口１４４ｃから下流側濃縮室へ流入し、下流側濃縮室を流通した後に、下流側濃縮水流出口１４４ｄから流出する。 The manufacturing method of the deionized water in this embodiment is demonstrated.
To-be-treated water flowing in from the to-be-treated water inlet 110a circulates in the upstream small desalination chamber, and the anion component is removed. The treated water from which the anion component has been removed flows through the downstream small desalination chamber via the pipe in the connector 108, the cation component is removed, and the deionized water flows out from the deionized water outlet 110b.
The upstream concentrated water flows from the upstream concentrated water inlet 144a into the upstream concentrated chamber, flows through the upstream concentrated chamber, and then is discharged from the upstream concentrated water outlet 144b to a discharge port (not shown). The downstream concentrated water supplied from another water source flows from the downstream concentrated water inlet 144c to the downstream concentrated chamber, flows through the downstream concentrated chamber, and then flows out from the downstream concentrated water outlet 144d.

本実施形態によれば、上流側濃縮室を流通した上流側処理後濃縮水は、下流側濃縮室に流入しない。このため、上流側濃縮室を流通して、アニオン成分の濃度が高くなった上流側処理後濃縮水が下流側濃縮室を流通せず、スケールの発生をより抑制することができる。また、上流側濃縮水と下流側濃縮水の通液量を変えることにより、被処理水の水質に合わせた処理を行うことができる。この結果、より高い処理能力を得ることもできる。
さらに、スパイラルエレメント毎に、濃縮水を別系統とすることができるため、上流側脱塩室から濃縮室に排除されたイオン成分が、下流側濃縮室から脱塩室へと逆拡散してくることも抑制することが出来、より高い処理水質を得ることができる。 According to this embodiment, the post-upstream concentrated water that has circulated through the upstream concentrating chamber does not flow into the downstream concentrating chamber. For this reason, the upstream post-concentrated concentrated water in which the concentration of the anion component is increased through the upstream concentration chamber does not flow through the downstream concentration chamber, and scale generation can be further suppressed. Moreover, the process according to the quality of to-be-processed water can be performed by changing the liquid flow rate of upstream concentrated water and downstream concentrated water. As a result, higher processing capability can be obtained.
Furthermore, since the concentrated water can be made a separate system for each spiral element, the ionic components excluded from the upstream desalination chamber to the concentration chamber are back-diffused from the downstream concentration chamber to the desalination chamber. This can also be suppressed, and a higher quality of treated water can be obtained.

（その他の実施形態）
本発明のスパイラル型ＥＤＩは上述の実施形態に限定されるものでない。
第１〜第４の実施形態においては、いずれも上流側小脱塩室にアニオン交換樹脂を、下流側小脱塩室にカチオン交換樹脂を充填したが、脱塩室に充填するイオン交換体は特に限定されず、イオン交換機能を有するものであれば良い。イオン交換樹脂の他、例えばイオン交換繊維、モノリス状多孔質イオン交換体等を挙げることができる。この内、最も汎用的であり、イオン交換膜にしわ等が生じても、膜とイオン交換体との隙間が生じにくいイオン交換樹脂が好ましい。これらは単独で用いても良く、２種以上を組み合わせて用いても良い。
また、上流側小脱塩室と下流側小脱塩室に用いるイオン交換体はアニオン交換体単床、カチオン交換体単床、またはアニオン交換体とカチオン交換体との混床、およびこれらを組み合わせたものをいずれも用いることができる。例えば、上流側小脱塩室にカチオン交換体単床を充填し、下流側小脱塩室にはアニオン交換体単床を充填して使用することもできる。上流側小脱塩室をカチオン交換体、下流側小脱塩室をアニオン交換体とした場合、上流側小脱塩室で重金属イオンや硬度成分が除去できる。そして、下流側小脱塩室ではアニオン交換体が存在しても、重金属イオンが等の残存が極めて少ないためにｐＨはアルカリ性側に傾きにくい。このため、下流側小脱塩室のアニオン交換体にて難溶性の水酸化物塩が生成するのを防止することができる。
また、上流側小脱塩室をカチオン交換体またはアニオン交換体の単床とし、下流側小脱塩室を混床のイオン交換体とした場合、前段の樹脂層におけるイオン除去が不十分であったとしても、下流側小脱塩室で除去することができる。
以上の理由により、上流側小脱塩室と下流側小脱塩室には、異なる組成のイオン交換体が充填されていることが好ましい。 (Other embodiments)
The spiral EDI of the present invention is not limited to the above-described embodiment.
In the first to fourth embodiments, the anion exchange resin is filled in the upstream small desalting chamber and the cation exchange resin is filled in the downstream small desalting chamber, but the ion exchanger filled in the desalting chamber is It does not specifically limit, What is necessary is just to have an ion exchange function. In addition to ion exchange resins, for example, ion exchange fibers, monolithic porous ion exchangers and the like can be mentioned. Among these, an ion exchange resin that is most versatile and hardly causes a gap between the membrane and the ion exchanger even when wrinkles or the like occur in the ion exchange membrane is preferable. These may be used alone or in combination of two or more.
The ion exchanger used in the upstream small desalination chamber and downstream small desalination chamber is an anion exchanger single bed, a cation exchanger single bed, a mixed bed of an anion exchanger and a cation exchanger, or a combination thereof. Any of these can be used. For example, the upstream small desalting chamber can be filled with a single cation exchanger, and the downstream small desalting chamber can be filled with an anion exchanger single bed. When the upstream small desalting chamber is a cation exchanger and the downstream small desalting chamber is an anion exchanger, heavy metal ions and hardness components can be removed in the upstream small desalting chamber. In the downstream small desalting chamber, even if an anion exchanger is present, the pH is unlikely to be inclined to the alkaline side because heavy metal ions remain very little. For this reason, it is possible to prevent the formation of a hardly soluble hydroxide salt in the anion exchanger in the downstream small desalting chamber.
In addition, when the upstream small desalting chamber is a single bed of cation exchanger or anion exchanger and the downstream small desalting chamber is a mixed bed ion exchanger, ion removal in the resin layer in the previous stage is insufficient. Even in this case, it can be removed in the downstream small desalting chamber.
For the above reasons, the upstream small desalting chamber and the downstream small desalting chamber are preferably filled with ion exchangers having different compositions.

上流側小脱塩室、下流側小脱塩室に充填されているイオン交換体は、領域毎に異なる組成を有していても良い。例えば、前記全流路長に対して上流側小脱塩室の被処理水流入口側から少なくとも１０％の距離の間には、アニオン交換体またはカチオン交換体の比率が５０体積％を超えて充填されていることが好ましい。さらに、全流路長に対して下流側小脱塩室の脱イオン水出口側から少なくとも１０％の距離の間には、アニオン交換体またはカチオン交換体の比率が５０体積％を超えて充填されていても良い。
かかる領域を有する上流側小脱塩室または／および下流側小脱塩室を用いることで、上流側小脱塩室と下流側小脱塩室のそれぞれにおいて能力を補完し合い、脱イオン能力の向上が図れるためである。 The ion exchanger filled in the upstream small desalting chamber and the downstream small desalting chamber may have a different composition for each region. For example, the ratio of the anion exchanger or cation exchanger exceeds 50% by volume in a distance of at least 10% from the treated water inlet side of the upstream small desalination chamber with respect to the total channel length. It is preferable that Further, the ratio of the anion exchanger or the cation exchanger exceeds 50% by volume in a distance of at least 10% from the deionized water outlet side of the downstream small desalting chamber with respect to the total flow path length. May be.
By using the upstream small desalination chamber or / and the downstream small desalination chamber having such a region, the upstream small desalination chamber and the downstream small desalination chamber complement each other, and the deionization capacity is improved. This is because improvement can be achieved.

また、被処理水が高濃度成分を含有していたり、脱塩室を薄い厚さの構造とした場合等は、脱塩室内部にはイオン交換体を充填せず、メッシュ等のスペーサを配しても良い。被処理水が円滑に流通し、脱塩室を形成するイオン交換膜がお互いに接触しない構造であれば良い。   If the water to be treated contains high-concentration components or the desalination chamber has a thin structure, the interior of the desalination chamber is not filled with an ion exchanger and a spacer such as a mesh is arranged. You may do it. What is necessary is just a structure in which the water to be treated flows smoothly and the ion exchange membranes forming the desalting chamber do not contact each other.

第１〜第４の実施形態では、濃縮室はスペーサによって形成されているが、該濃縮室にはイオン交換体を充填しても良い。
第１、第３、第４の実施形態では、濃縮水は濃縮水流入口から濃縮水流出口へ通水しているが、通水方向は何ら限定されることはなく、濃縮水流入口と濃縮水流出口の設置場所を変更して、濃縮水の流れ方向を制御することもできる。例えば、スパイラルエレメント脱塩室での被処理液の流れ方向と同一方向であっても良いし、対向する方向であっても良い。また、第２の実施形態と同様に、スパイラルエレメントの天面から底面に、濃縮水が濃縮室内をスパイラルエレメントの軸方向に実質的に直進する構造としても良い。すなわち、脱塩室内の被処理水の進行方向とは垂直に面する方向に、濃縮水を流通させても良い。 In the first to fourth embodiments, the concentration chamber is formed by a spacer, but the concentration chamber may be filled with an ion exchanger.
In the first, third, and fourth embodiments, the concentrated water flows from the concentrated water inlet to the concentrated water outlet, but the direction of water flow is not limited in any way, and the concentrated water inlet and the concentrated water outlet are not limited. It is also possible to control the flow direction of the concentrated water by changing the installation location. For example, it may be in the same direction as the flow direction of the liquid to be processed in the spiral element desalting chamber, or may be in the opposite direction. Similarly to the second embodiment, a structure may be adopted in which concentrated water advances substantially straight in the axial direction of the spiral element from the top surface to the bottom surface of the spiral element. That is, the concentrated water may be circulated in a direction that faces perpendicularly to the traveling direction of the water to be treated in the desalting chamber.

第１の実施形態では、中心電極１２には軸方向に開いた孔１６ａと１６ｂが設けられているが、この孔の形状は複数の微細孔や円形の孔、またはスリット状であっても良く、被処理水の出入りができれば、形状は特に限定されない。また、孔１６ａ、１６ｂには樹脂が流入、流出しないようにサランや金属性もしくは樹脂製のメッシュ等を設置することが好ましい。
中心電極１２は配管１４が設けられているが、配管と中心電極は異なる部材であっても良い。例えば、配管にはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ、ポリカーボネート、ノリル等を用い、該配管に網状または板状の電極を巻いたものであっても良い。また、中心電極を陰極とし、外部電極を陽極としても良い。この際、カチオン交換膜とアニオン交換膜の順序も、第１〜第４の実施形態とは逆となる。
第２〜第４の実施形態では、上流側中心電極と下流側中心電極は異なる電源と接続されているが、同一の電源であっても良い。また、コネクタ１０８を導電性の素材として、上流側中心電極と下流側中心電極とを一体化させても良い。 In the first embodiment, the center electrode 12 is provided with holes 16a and 16b that are opened in the axial direction. However, the shape of the holes may be a plurality of fine holes, circular holes, or slits. The shape is not particularly limited as long as the water to be treated can enter and exit. Moreover, it is preferable to install saran, a metallic or resin mesh or the like so that the resin does not flow into or out of the holes 16a and 16b.
Although the center electrode 12 is provided with the pipe 14, the pipe and the center electrode may be different members. For example, polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, ABS, polycarbonate, noryl or the like may be used for the pipe, and a net-like or plate-like electrode may be wound around the pipe. The center electrode may be a cathode and the external electrode may be an anode. At this time, the order of the cation exchange membrane and the anion exchange membrane is also reversed from that of the first to fourth embodiments.
In the second to fourth embodiments, the upstream center electrode and the downstream center electrode are connected to different power sources, but the same power source may be used. Further, the upstream center electrode and the downstream center electrode may be integrated by using the connector 108 as a conductive material.

第１の実施形態においては、いずれも脱塩室を上流側小脱塩室と下流側小脱塩室の２室としたが、３以上に区画しても良い。また、区画した場合の各小脱塩室の比率も特に限定されることはなく、用途と目的に合わせて区画することができる。
同様に、第２〜第４の実施形態においては、いずれも２つのスパイラルエレメントをコネクタにより接続しているが、３以上のスパイラルエレメントをコネクタで接続しても良い。
また、第２の実施形態では、上流側スパイラルエレメント１０４と下流側スパイラルエレメント１０６とがコネクタ１０８で接続されているが、コネクタ１０８を省略し、中心電極と配管を共有させても良い。 In the first embodiment, each of the two desalination chambers is the upstream small desalination chamber and the downstream small desalination chamber, but may be divided into three or more. Moreover, the ratio of each small desalination chamber in the case of dividing is not specifically limited, either, and can be divided according to a use and the objective.
Similarly, in the second to fourth embodiments, two spiral elements are connected by a connector, but three or more spiral elements may be connected by a connector.
In the second embodiment, the upstream spiral element 104 and the downstream spiral element 106 are connected by the connector 108, but the connector 108 may be omitted and the central electrode and the pipe may be shared.

以下、本発明について実施例を挙げて具体的に説明するが、実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated concretely, it is not limited to an Example.

（水質評価）
＜導電率・比抵抗＞
水質評価には導電率ならびに比抵抗を用いた。不純物を全く含んでいない水の場合、２５℃の水における導電率の理論値は０．０５５μＳ／ｃｍ、比抵抗の理論値は１８．２ＭΩ・ｃｍとなる。脱イオン水の水質は、比抵抗が１８．２ＭΩ・ｃｍに近づき、かつ高ければ高いほど水質としては清浄であると評価できる。脱イオン水の水質評価は、比抵抗をもって行った。
導電率は、導電率計（８７３ＣＣ、ＦＯＸＢＯＲＯ社製）を用いて測定した。また、比抵抗は、比抵抗計（８７３ＲＳ、ＦＯＸＢＯＲＯ社製）を用いて測定した。 (Water quality evaluation)
<Conductivity / specific resistance>
For water quality evaluation, conductivity and specific resistance were used. In the case of water containing no impurities, the theoretical value of conductivity in water at 25 ° C. is 0.055 μS / cm, and the theoretical value of specific resistance is 18.2 MΩ · cm. As for the water quality of deionized water, the specific resistance approaches 18.2 MΩ · cm, and the higher, the higher the water quality. Deionized water quality was evaluated with specific resistance.
The conductivity was measured using a conductivity meter (873CC, manufactured by FOXBORO). The specific resistance was measured using a specific resistance meter (873RS, manufactured by FOXBORO).

＜シリカ濃度＞
ＥＤＩの処理性能の一指標となる、シリカ濃度を測定することにより、水質評価を行った。シリカ濃度は、分光光度計（Ｕ−３０１０、株式会社日立ハイテクノロジー製）を用い、モリブデン青吸光光度法により測定した。 <Silica concentration>
Water quality was evaluated by measuring the silica concentration, which is an index of EDI processing performance. The silica concentration was measured by molybdenum blue absorptiometry using a spectrophotometer (U-3010, manufactured by Hitachi High-Technology Corporation).

（製造例１）
中心電極を陽極とし、外周電極を陰極とした。１ｍ×１ｍのアニオン交換膜（株式会社アストム製）とカチオン交換膜（株式会社アストム製）とを対向させて、３辺を接着剤で接着して略袋状のイオン交換膜を作成した。該イオン交換膜には、イオン交換膜の開口部の長手方向を２等分する分離壁を設置し、上流側小脱塩室と下流側小脱塩室を設けた。２．５Ｌのアニオン交換樹脂アンバーライト（商品名、ローム・アンド・ハース社製）と、２．５Ｌのカチオン交換樹脂アンバーライト（商品名、ローム・アンド・ハース社製）を混合して作成した混床のイオン交換樹脂を、上流側小脱塩室と下流側小脱塩室にそれぞれ２．５Ｌずつ充填した。中心電極には、上流側小脱塩室に面する部分と、下流側小脱塩室に面する部分とに孔を設けた。上流側小脱塩室と下流側小脱塩室とがそれぞれ中心電極に設けられた孔と対応するように配置した。前述の通り作成した脱塩室の両側に、濃縮室が形成されるように、前記イオン交換膜とスペーサとを中心電極の周囲に巻回した。この際、中心電極を設置した側を中心として、内周側にアニオン交換膜、外周側にカチオン交換膜となるように巻回した。また、スペーサには厚さ１ｍｍのメッシュを用いた。そして、最外周には外周電極を巻回した。
上流側小脱塩室の外周端には被処理水流入口を設け、下流側小脱塩室外周端に脱イオン水流出口を設けた。耐圧容器内において、スパイラルエレメントの被処理水流入口を設けた面と耐圧容器内壁面との間に流入側空間を設け、該流入側空間には配流板を設置した。同様に、脱イオン水流出口を設けた面と耐圧容器内壁との間に流出側空間を設け、該流出側空間に配流板を設置した。濃縮水流入口は前記流入側空間のある側の耐圧容器の端面に設け、濃縮水流出口は前記流出側空間のある側の耐圧容器の端面に設けた。こうして、濃縮水を濃縮室内の流入側空間から流出側空間へ、スパイラルエレメントの軸方向に実質的に直進させるようにした。こうして、脱塩室での被処理水の流通方向とは垂直方向に流通するように設置したスパイラル型ＥＤＩ−１を得た。 (Production Example 1)
The center electrode was the anode and the outer electrode was the cathode. A 1 m × 1 m anion exchange membrane (manufactured by Astom Co., Ltd.) and a cation exchange membrane (manufactured by Astom Co., Ltd.) were opposed to each other, and three sides were bonded with an adhesive to prepare a substantially bag-shaped ion exchange membrane. The ion exchange membrane was provided with a separation wall that bisects the longitudinal direction of the opening of the ion exchange membrane, and provided with an upstream small desalination chamber and a downstream small desalination chamber. Created by mixing 2.5 L of anion exchange resin Amberlite (trade name, manufactured by Rohm and Haas) and 2.5 L of cation exchange resin Amberlite (trade name, manufactured by Rohm and Haas) 2.5 L each of the upstream small desalting chamber and the downstream small desalting chamber was filled with the ion exchange resin in the mixed bed. The center electrode was provided with holes in a portion facing the upstream small desalination chamber and a portion facing the downstream small desalination chamber. The upstream small desalting chamber and the downstream small desalting chamber were arranged so as to correspond to the holes provided in the center electrode, respectively. The ion exchange membrane and the spacer were wound around the center electrode so that a concentration chamber was formed on both sides of the desalting chamber prepared as described above. At this time, winding was performed so that an anion exchange membrane was formed on the inner peripheral side and a cation exchange membrane was formed on the outer peripheral side with the side where the center electrode was installed as the center. A 1 mm thick mesh was used for the spacer. An outer peripheral electrode was wound around the outermost periphery.
A treated water inlet was provided at the outer peripheral end of the upstream small desalting chamber, and a deionized water outlet was provided at the outer peripheral end of the downstream small desalting chamber. In the pressure vessel, an inflow side space was provided between the surface of the spiral element on which the water inlet for processing was provided and the inner wall surface of the pressure vessel, and a flow distribution plate was installed in the inflow side space. Similarly, an outflow side space was provided between the surface provided with the deionized water outlet and the inner wall of the pressure vessel, and a flow distribution plate was installed in the outflow side space. The concentrated water inlet was provided on the end face of the pressure vessel on the side having the inflow side space, and the concentrated water outlet was provided on the end face of the pressure vessel on the side having the outflow side space. In this way, the concentrated water is caused to travel substantially straight in the axial direction of the spiral element from the inflow side space to the outflow side space in the concentration chamber. Thus, spiral type EDI-1 installed so as to flow in a direction perpendicular to the flow direction of the water to be treated in the desalination chamber was obtained.

（実施例１）
製造例１で得られたスパイラル型ＥＤＩ−１を用いて、下記条件にて脱イオン水の製造を実施した。なお、被処理水の硬度は原子吸光分光光度計（ＳｐｅｃｔｒＡＡ、ＶＡＲＩＡＮ社製）での測定値であり、全炭酸濃度は湿式紫外線酸化ＴＯＣ分析計（９００型、ＳＩＥＶＥＲＳ社製）での測定値である。
（１）脱塩室内の被処理水流量・・・・・・０．５ｍ３／ｈ
（２）濃縮室内の濃縮水流量・・・・・・・０．２ｍ３／ｈ
（３）被処理水・・・・・・・・・・・・・ＲＯ膜透過水
（４）被処理水導電率・・・・・・・・・・７〜８μＳ／ｃｍ
（５）被処理水比抵抗・・・・・・・・・・０．１２５〜０．１４３ＭΩ・ｃｍ
（６）被処理水シリカ濃度・・・・・・・・０．５〜０．６ｍｇ／Ｌ
（７）被処理水硬度・・・・・・・・・・・０．４〜０．５ｍｇＣａＣＯ３／Ｌ
（８）被処理水全炭酸濃度・・・・・・・・４〜５ｍｇＣＯ２／Ｌ
（９）運転電流値・・・・・・・・・・・・５Ａ
上記条件で脱イオン水の製造を行い、２０００時間経過時点で得られた脱イオン水の水質評価を行い、その結果を表１に示す。また、２０００時間経過時点での運転電圧を調べ、その結果も表１に示す。 (Example 1)
Using spiral EDI-1 obtained in Production Example 1, deionized water was produced under the following conditions. The hardness of the water to be treated is a value measured with an atomic absorption spectrophotometer (SpectrAA, manufactured by Varian), and the total carbonic acid concentration is a value measured with a wet ultraviolet oxidation TOC analyzer (model 900, manufactured by SIEVERS). is there.
(1) Flow rate of water to be treated in the desalination chamber: 0.5 m 3 / h
(2) Flow rate of concentrated water in the concentration chamber ... 0.2 m 3 / h
(3) Water to be treated ········· RO membrane permeate (4) Conductivity of water to be treated ··· 7 to 8 μS / cm
(5) Specific resistance of water to be treated: 0.125 to 0.143 MΩ · cm
(6) Concentration of silica in water to be treated: 0.5 to 0.6 mg / L
(7) Water hardness to be treated: 0.4 to 0.5 mg CaCO 3 / L
(8) Total carbonic acid concentration of water to be treated ... 4 to 5 mgCO2 / L
(9) Operating current value ... 5A
Deionized water was produced under the above conditions, and the water quality of the deionized water obtained after 2000 hours was evaluated. The results are shown in Table 1. Moreover, the operating voltage at the time point of 2000 hours was examined, and the result is also shown in Table 1.

（製造例２）
上流側脱塩室の樹脂を、アニオン交換樹脂の単床とした以外は、製造例１と同様にしてスパイラル型ＥＤＩ−２を得た。 (Production Example 2)
Spiral EDI-2 was obtained in the same manner as in Production Example 1 except that the resin in the upstream desalting chamber was a single bed of anion exchange resin.

（実施例２）
スパイラル型ＥＤＩ−１を製造例２で得られたスパイラル型ＥＤＩ−２とし、被処理水にカルシウムを添加して被処理水の硬度成分濃度を０．８〜０．９ｍｇＣａＣＯ３／Ｌとした以外は、実施例１と同じ条件で脱イオン水を製造した。
上記条件で脱イオン水の製造を行い、２０００時間経過時点で得られた脱イオン水の水質評価を行い、その結果を表１に示す。また、２０００時間経過時点での運転電圧を調べ、その結果も表１に示す。 (Example 2)
Spiral type EDI-1 is used as spiral type EDI-2 obtained in Production Example 2, except that calcium is added to the water to be treated so that the hardness component concentration of the water to be treated is 0.8 to 0.9 mg CaCO 3 / L. Produced deionized water under the same conditions as in Example 1.
Deionized water was produced under the above conditions, and the water quality of the deionized water obtained after 2000 hours was evaluated. The results are shown in Table 1. Moreover, the operating voltage at the time point of 2000 hours was examined, and the result is also shown in Table 1.

（製造比較例１）
スパイラルエレメントの脱塩室に分離壁を設けず、上流側小脱塩室と下流側小脱塩室に区画せずに単一の脱塩室とした。脱塩室にはアニオン交換樹脂２．５Ｌとカチオン交換樹脂２．５Ｌとの混床のイオン交換樹脂を充填した。また、中心電極には孔と配管を設けなかった。脱イオン水流出口を脱塩室の内周端に設けた。それ以外は実施例１と同様の条件でスパイラル型ＥＤＩ−３を得た。 (Production Comparative Example 1)
A separation wall was not provided in the desalting chamber of the spiral element, and a single desalting chamber was formed without partitioning into an upstream small desalting chamber and a downstream small desalting chamber. The desalting chamber was filled with 2.5 L of anion exchange resin and 2.5 L of cation exchange resin. Further, no hole and pipe were provided in the center electrode. A deionized water outlet was provided at the inner peripheral end of the desalting chamber. Otherwise, spiral EDI-3 was obtained under the same conditions as in Example 1.

（比較例１）
得られたスパイラル型ＥＤＩについて、実施例２と同条件で脱イオン水の製造を行った。脱イオン水の製造を行い、２００時間経過時点で得られた脱イオン水の水質評価を行い、その結果を表１に示す。また、２００時間経過時点での運転電圧を調べ、その結果も表１に示す。 (Comparative Example 1)
About the obtained spiral EDI, deionized water was produced under the same conditions as in Example 2. Production of deionized water was performed, and the water quality of the deionized water obtained after 200 hours was evaluated. The results are shown in Table 1. In addition, the operating voltage at the time when 200 hours elapsed was examined, and the results are also shown in Table 1.

Figure 2009112925
Figure 2009112925

実施例１の結果から、脱イオン水の水質は１０．１〜１０．９ＭΩ・ｃｍと、極めて高い水質ではないものの脱イオン水製造を２０００時間行った後であっても、運転電圧は安定していた。
実施例２では、被処理水にカルシウムを加えて水質を悪化させたにもかかわらず、脱イオン水製造を２０００時間行った後でも、得られる脱イオン水の水質は１５．８〜１６．９ＭΩ・ｃｍと高い水質で、かつ安定していた。また、シリカ濃度も０．００１〜０．００５ｍｇ／Ｌという高水準を維持していた。そして、運転電圧も４２〜４３Ｖと低位で安定しており、長時間の脱イオン水製造を極めて安定して製造できることがわかった。また、脱イオン水製造開始から２０００時間経過した時点でスパイラル型ＥＤＩ−１およびスパイラル型ＥＤＩ−２を解体したところ、目視では濃縮室にスケールの生成は認められなかった。
他方、比較例１においては、脱イオン水製造２００時間経過後で、脱イオン水の水質は３．１〜４．０ＭΩ・ｃｍ、シリカ濃度０．２５０〜０．３００ｍｇ／Ｌという低い水質となっていた。また、運転電圧も１５０Ｖ以上となっていた。さらに、脱イオン水製造開始から２２０時間を経過した時点で、スパイラル型ＥＤＩ−３を解体したところ、濃縮室にはスケールが生成していることが確認された。
以上より、実施例１および２では、スケールの発生を抑制でき、長時間にわたって高い水質の脱イオン水を製造できることがわかった。 From the results of Example 1, the water quality of deionized water is 10.1 to 10.9 MΩ · cm, which is not very high, but the operating voltage is stable even after 2000 hours of deionized water production. It was.
In Example 2, the quality of the deionized water obtained was 15.8 to 16.9 MΩ even after the production of deionized water was carried out for 2000 hours, even though calcium was added to the water to be treated to deteriorate the water quality. -The water quality was as high as cm and was stable. Also, the silica concentration was maintained at a high level of 0.001 to 0.005 mg / L. And it was found that the operating voltage was also stable at a low level of 42 to 43 V, and it was possible to produce deionized water for a long time very stably. Moreover, when 2000 hours passed from the start of deionized water production, when spiral type EDI-1 and spiral type EDI-2 were disassembled, no scale formation was observed in the concentrating chamber.
On the other hand, in Comparative Example 1, after 200 hours of deionized water production, the deionized water has a low water quality of 3.1 to 4.0 MΩ · cm and a silica concentration of 0.250 to 0.300 mg / L. It was. Also, the operating voltage was 150V or higher. Furthermore, when 220 hours passed from the start of deionized water production, the spiral EDI-3 was disassembled, and it was confirmed that scale was generated in the concentration chamber.
From the above, in Examples 1 and 2, it was found that scale generation can be suppressed and deionized water with high water quality can be produced over a long period of time.

本発明の第１の実施形態にかかるスパイラル型ＥＤＩの横断面図である。It is a cross-sectional view of spiral EDI according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施形態にかかるスパイラル型ＥＤＩの縦断面図である。It is a longitudinal section of spiral type EDI concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施形態にかかるスパイラルエレメントの展開図である。It is an expanded view of the spiral element concerning the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態にかかるスパイラル型ＥＤＩの斜視図である。It is a perspective view of spiral EDI concerning a 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第２の実施形態にかかるスパイラル型ＥＤＩの配流板の天面図である。It is a top view of the flow type plate of spiral type EDI concerning the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態にかかるスパイラル型ＥＤＩの斜視図である。It is a perspective view of spiral EDI concerning a 3rd embodiment of the present invention. 本発明の第４の実施形態にかかるスパイラル型ＥＤＩの斜視図である。It is a perspective view of spiral type EDI concerning a 4th embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

８、１００、１２０、１４０ スパイラル型ＥＤＩ
１０ スパイラルエレメント
１０４、１２４ 上流側スパイラルエレメント
１０６、１２６ 下流側スパイラルエレメント
１２ 中心電極
２０ カチオン交換膜
２２ アニオン交換膜
２４ 脱塩室
２４ａ 上流側小脱塩室
２４ｂ 下流側小脱塩室
２６ 濃縮室
３４ 外周電極
３６、１０２ 耐圧容器
１２２ａ、１４２ａ 上流側耐圧容器
１２２ｂ、１４２ｂ 下流側耐圧容器

8, 100, 120, 140 Spiral EDI
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Spiral element 104,124 Upstream spiral element 106,126 Downstream spiral element 12 Center electrode 20 Cation exchange membrane 22 Anion exchange membrane 24 Desalination chamber 24a Upstream small desalination chamber 24b Downstream small desalination chamber 26 Concentration chamber 34 Peripheral electrodes 36, 102 Pressure vessel 122a, 142a Upstream pressure vessel 122b, 142b Downstream pressure vessel

Claims (10)

中心電極の周囲にアニオン交換膜とカチオン交換膜とを巻回し、アニオン交換膜とカチオン交換膜とで脱塩室および濃縮室が、外周電極内に形成されたスパイラルエレメントを有するスパイラル型電気式脱イオン水製造装置であって、
前記脱塩室は、スパイラルエレメントの軸方向に、複数の小脱塩室に多段に区画され、前記小脱塩室間を連通する配管が設けられていることを特徴とする、スパイラル型電気式脱イオン水製造装置。 An anion exchange membrane and a cation exchange membrane are wound around the center electrode, and a desalination chamber and a concentration chamber are formed by the anion exchange membrane and the cation exchange membrane. An ion water production device,
The desalting chamber is divided into a plurality of small desalting chambers in the axial direction of the spiral element in a multistage manner, and is provided with a pipe that communicates between the small desalting chambers. Deionized water production equipment. 前記小脱塩室と、該小脱塩室を挟持するアニオン交換膜とカチオン交換膜と、濃縮室とで、複数のセルペアが形成され、セルペア毎に分離されていることを特徴とする、請求項１のスパイラル型電気式脱イオン水製造装置。   A plurality of cell pairs are formed in the small desalting chamber, the anion exchange membrane, the cation exchange membrane, and the concentration chamber sandwiching the small desalting chamber, and each cell pair is separated. Item 1. A spiral electric deionized water production apparatus according to item 1. 前記セルペアは、セルペア毎の巻回数および／または巻回方向が異なることを特徴とする、請求項２に記載のスパイラル型電気式脱イオン水製造装置。   The spiral electric deionized water production apparatus according to claim 2, wherein the cell pair has a different number of windings and / or winding direction for each cell pair. 前記セルペア毎のスパイラルエレメントは分離されていて、各セルペアの小脱塩室の配管と、該セルペアに隣接する隣接セルペアの小脱塩室の配管とが接続されていることを特徴とする、請求項２または３に記載のスパイラル型電気式脱イオン水製造装置。   The spiral element for each cell pair is separated, and a pipe of a small desalting chamber of each cell pair is connected to a pipe of a small desalting chamber of an adjacent cell pair adjacent to the cell pair. Item 4. The spiral electric deionized water production apparatus according to item 2 or 3. 前記セルペア毎のスパイラルエレメントは分離されていて、各セルペアの小脱塩室の配管と、該セルペアに隣接する隣接セルペアの小脱塩室の配管とが接続され、かつセルペア毎のスパイラルエレメントがそれぞれ異なる耐圧容器内に設置されていることを特徴とする、請求項４に記載のスパイラル型電気式脱イオン水製造装置。   The spiral element for each cell pair is separated, and the piping of the small desalting chamber of each cell pair is connected to the piping of the small desalting chamber of the adjacent cell pair adjacent to the cell pair. The spiral-type electric deionized water production apparatus according to claim 4, wherein the apparatus is installed in a different pressure vessel. 前記中心電極は、前記配管を兼ねていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のスパイラル型電気式脱イオン水製造装置。   The spiral-type electric deionized water production apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the central electrode also serves as the pipe. 前記小脱塩室には、各小脱塩室に異なる種類および／または組成のイオン交換体が充填されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のスパイラル型電気式脱イオン水製造装置。   The spiral type according to any one of claims 1 to 6, wherein each of the small desalting chambers is filled with different kinds and / or compositions of ion exchangers. Electric deionized water production equipment. 前記小脱塩室毎のスパイラルエレメントにそれぞれ独立した中心電極が設置され、各小脱塩室にかかる印加電流が別々に制御されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載のスパイラル型電気式脱イオン水製造装置。   The independent center electrode is installed in each spiral element for each small desalting chamber, and the applied current applied to each small desalting chamber is controlled separately. A spiral-type electric deionized water production apparatus as described in 1. 全流路長（各小脱塩室の外周端から内周端までの距離の合計）に対して被処理水流入口側から少なくとも１０％の距離の間に、カチオン交換体またはアニオン交換体の比率が５０体積％を超えるようにイオン交換体が充填されていることを特徴する、請求項１〜８のいずれか１項に記載のスパイラル型電気式脱イオン水製造装置。   Ratio of cation exchanger or anion exchanger within a distance of at least 10% from the treated water inflow side with respect to the total flow path length (the total distance from the outer peripheral end to the inner peripheral end of each small desalting chamber) The spiral-type electric deionized water production apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the ion exchanger is filled so as to exceed 50% by volume. 前記濃縮室に、イオン交換体が充填されていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載のスパイラル型電気式脱イオン水製造装置。   The spiral type electric deionized water production apparatus according to any one of claims 1 to 9, wherein the concentration chamber is filled with an ion exchanger.
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