JP2011502030A - 電気脱イオン装置内でのイオン交換材料の配置 - Google Patents
電気脱イオン装置内でのイオン交換材料の配置 Download PDFInfo
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Abstract
【選択図】図2
Description
H+(水溶液)+OH−(水溶液) → H2O(液体)
H+(水溶液)+CH3COO−(水溶液) → CH3COOH(水溶液) (酢酸生成)
H+(水溶液)+HCO3 −(水溶液) → H2CO3(水溶液) → CO2(水溶液)+H2O(液体) (炭酸生成)
NH4 +(水溶液)+OH−(水溶液) → NH4OH(水溶液) → NH3(水溶液)+H2O(液体) (アンモニア生成)
溶液相に入る陽イオン及び陰イオンが溶解度の低い化合物を生成する場合には、高い局部濃度レベルが発生して沈殿の形成を引き起こすことがある。例えば、下記の機構が働くことがある。
Ca2+(水溶液)+CO3 2−(水溶液) → CaCO3(固体)
及び
Mg2+(水溶液)+2OH−(水溶液) → Mg(OH)2(固体)
これらのスケーリング反応が起こる場所を制御することは、高抵抗率の生成水を製造すると共に、濃縮室内でのスケール形成を低減させるための電気脱イオン装置の能力にとって極めて重要である。生成水の抵抗率に対する濃縮室内でのイオン交換材料の配置の効果は、濃縮室内で酸/塩基中和反応から生成する中性化学種が2種のイオン透過膜の一方によって拒絶されないという事実に由来する。生成する中性化学種(例えば、CO2、CH3COOH及び他の弱酸)は低pHの陽イオン透過膜を通して拡散できるが、高pHの陰イオン透過膜に接触するとイオン化されて拒絶される。同様に、NH3のような弱塩基は陰イオン透過膜によって拒絶されず、陰イオン透過膜を通して拡散できるが、低pHの陽イオン透過膜に接触するとイオン化される。このような逆拡散(例えば、陽イオン透過膜を通してのCO2又はCH3COOH或いは陰イオン透過膜を通してのNH3)が起こる速度は、濃縮室内における化学種の局部濃度及び膜表面に対するそれの位置並びに固有の膜特性に依存する。
図1を参照すれば、内部にイオン交換材料を配設した1以上の濃縮室12を含む電気脱イオン装置10が示されている。
(a)ドメイン22はイオン交換材料を含む室12内の空間であって、下記の特性を含んでいる。(i)ドメイン22は陰イオン交換材料及び陽イオン交換材料を含み、ドメイン22内における陰イオン交換材料と陽イオン交換材料との体積比はγで定義され、ドメイン22のγは約1:4〜約4:1であり、(ii)ドメイン22はドメイン22の全体積を基準にして約10体積%以上の陰イオン交換材料を含むと共に、ドメイン22の全体積を基準にして約10体積%以上の陽イオン交換材料を含み、(iii)ドメイン22は約0.2mm以上の最小厚さ221を有し、厚さ221は陰イオン透過膜18又は陽イオン透過膜20のいずれかに最も近いドメイン22上の点223から陰イオン透過膜18又は陽イオン透過膜20のいずれかに垂直な軸線225に平行な方向に沿って測定され(図48参照、ここに図示された例では、軸線225は陽イオン透過膜20に垂直な軸線225とし、点223は陽イオン透過膜20に最も近いドメイン22上の点223としてある)、(iv)ドメイン22はそれを通しての液体の流れを許すのに有効な程度の多孔性を有し、この目的を達するために約6×10−7L/min/cm/psi〜約1.5L/min/cm/psiの透水度(即ち、ドメインの「比圧力損失」の逆数)によって特徴づけられ、或いは
(b)ドメイン22は陰イオン化学種及び陽イオン化学種の両方に対して伝導性を有する両性イオン交換材料を含む室12内の空間であり、かかるドメイン22は約0.2mm以上の最小厚さ221を有し、最小厚さ2201は陰イオン透過膜18又は陽イオン透過膜20のいずれかに最も近いドメイン22上の点2203から陰イオン透過膜18又は陽イオン透過膜20のいずれかに垂直な軸線2205に平行な方向に沿って測定され(図49参照、ここに図示された例では、軸線2205は陽イオン透過膜20に垂直な軸線2205とし、点2203は陽イオン透過膜20に最も近いドメイン22上の点2203としてある)、(iv)ドメイン22はそれを通しての液体の流れを許すのに有効な程度の多孔性を有し、この目的を達するために約6×10−7L/min/cm/psi〜約1.5L/min/cm/psiの透水度(即ち、ドメインの「比圧力損失」の逆数)によって特徴づけられる。
(a)残存部分のほとんど全部、又は
(b)残存部分の全部
を意味するものである。ここで「残存部分」は、(陰イオン透過膜又は陽イオン透過膜の)濃縮室側側面のうち、機能性側面部分以外の部分を意味する。機能性側面部分が陰イオン透過膜又は陽イオン透過膜の濃縮室側側面全体で画成される場合、「残存部分」は存在しない。
一実施形態では、図2乃至図13を参照しながら説明すれば、電気脱イオン装置10の濃縮室12は、部分的に陰イオン透過膜18を境界とし、また部分的に陽イオン透過膜20を境界としている。濃縮室12内には第1のイオン交換材料ドメインが配設されている。第1のイオン交換材料ドメインは、陰イオン透過膜18及び陽イオン透過膜20の一方の濃縮室側側面の少なくとも一部分に接触している。第1のイオン交換材料ドメインは、陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の他方から離隔している。図2を参照すれば、第1のイオン交換材料ドメインが接触している濃縮室側側面の少なくとも一部分を有する陰イオン透過膜18及び陽イオン透過膜20の一方が陰イオン透過膜18である場合、第1のイオン交換材料ドメインは陰イオン交換材料優勢ドメイン14である。図3を参照すれば、第1のイオン交換材料ドメインが接触している濃縮室側側面の少なくとも一部分を有する陰イオン透過膜18及び陽イオン透過膜20の一方が陽イオン透過膜20である場合、第1のイオン交換材料ドメインは陽イオン交換材料優勢ドメイン16である。
別の実施形態では、図14乃至図34を参照しながら説明すれば、電気脱イオン装置10の濃縮室12は、部分的に第1のイオン透過膜を境界とし、また部分的にセパレーター要素24を境界としている。第1のイオン透過膜は陰イオン透過膜18及び陽イオン透過膜20の一方である。濃縮室12内には第1のイオン交換材料ドメインが配設され、第1のイオン透過膜18又は20の濃縮室側側面の少なくとも一部分に接触している。第1のイオン交換材料ドメインが接触している濃縮室側側面の少なくとも一部分を有する第1のイオン透過膜が陰イオン透過膜18である場合(図14参照)、第1のイオン交換材料ドメインは陰イオン交換材料優勢ドメイン14である。第1のイオン交換材料ドメインが接触している濃縮室側側面の少なくとも一部分を有する第1のイオン透過膜が陽イオン透過膜20である場合(図15参照)、第1のイオン交換材料ドメインは陽イオン交換材料優勢ドメイン16である。濃縮室12内には第2のイオン交換材料ドメインも配設されている。セパレーター要素24に対する第1のイオン交換材料ドメイン14又は16の配置は、第1のイオン交換材料ドメイン14又は16とセパレーター要素24との間にそれぞれの空間を画成し、第2のイオン交換材料ドメインの少なくとも一部分がそれぞれの空間内に配設されている。例えば、第2のイオン交換材料ドメインは第1のイオン交換材料ドメインに接触している。さらに別の例としては、セパレーター要素24が第2のイオン透過膜である場合、第2のイオン透過膜は陰イオン透過膜18及び陽イオン透過膜20の他方であり、第2のイオン交換材料ドメインは陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の他方に接触している。第1のイオン交換材料ドメインが陰イオン交換材料優勢ドメイン14である場合、第2のイオン交換材料ドメインは非陰イオン交換材料優勢ドメイン161である。例えば図14を参照すれば、ドメイン161は混合イオン交換材料ドメイン22を含むか、或いはドメイン161の全体が混合イオン交換材料ドメイン22である。さらに別の例としては、ドメイン161は陽イオン交換材料優勢ドメイン16を含むか、或いはドメイン161の全体が陽イオン交換材料優勢ドメイン16である。第1のイオン交換材料ドメインが陽イオン交換材料優勢ドメイン16である場合、第2のイオン交換材料ドメインは非陽イオン交換材料優勢ドメイン141である。例えば図15を参照すれば、ドメイン141は混合イオン交換材料ドメイン22を含むか、或いはドメイン141の全体が混合イオン交換材料ドメイン22である。さらに別の例としては、ドメイン141は陰イオン交換材料優勢ドメイン14を含むか、或いはドメイン141の全体が陰イオン交換材料優勢ドメイン14である。例えば、セパレーター要素24については、セパレーター要素24が電極である場合のようにセパレーター要素は実質的に不透過性である。さらに別の例としては、セパレーター要素については、セパレーター要素は第2のイオン透過膜である。この場合、第2のイオン透過膜は陰イオン透過膜18及び陽イオン透過膜20の他方である。
図36及び図37を参照しながら説明すれば、別の実施形態では、部分的に陰イオン透過膜18を境界とし、また部分的に陽イオン透過膜20を境界とする濃縮室12を含む電気脱イオン装置10が提供される。陰イオン透過膜18は側面積を画定する濃縮室側側面26を含み、陽イオン透過膜20は側面積を画定する濃縮室側側面28を含んでいる。濃縮室12内には第1のイオン交換材料ドメインが配設され、第1のイオン交換材料ドメインは陰イオン透過膜18及び陽イオン透過膜20の一方の濃縮室側側面26又は28の少なくとも一部分に接触している。陰イオン透過膜18及び陽イオン透過膜20の一方の濃縮室側側面26又は28の少なくとも一部分は、陰イオン透過膜18及び陽イオン透過膜20の一方の濃縮室側側面26又は28の機能性側面部分を画成している。陰イオン透過膜18及び陽イオン透過膜20の一方の濃縮室側側面26又は28の機能性側面部分は、陰イオン透過膜18及び陽イオン透過膜20の一方の濃縮室側側面26又は28の機能性側面積部分を画定し、これは陰イオン透過膜18及び陽イオン透過膜20の一方の濃縮室側側面積の10%以上である。例えば、陰イオン透過膜18及び陽イオン透過膜20の一方の濃縮室側側面26又は28の機能性側面積部分の相対サイズに関しては、陰イオン透過膜18及び陽イオン透過膜20の一方の濃縮室側側面26又は28の機能性側面積部分は、陰イオン透過膜18及び陽イオン透過膜20の一方の濃縮室側側面積の50%以上である。さらに別の例としては、陰イオン透過膜18及び陽イオン透過膜20の一方の濃縮室側側面26又は28の機能性側面積部分の相対サイズに関しては、陰イオン透過膜18及び陽イオン透過膜20の一方の濃縮室側側面26又は28の機能性側面積部分は、陰イオン透過膜18及び陽イオン透過膜20の一方の濃縮室側側面積の実質的に全体である。陰イオン透過膜18及び陽イオン透過膜20の一方の濃縮室側側面26又は28の機能性側面部分は、陰イオン透過膜18及び陽イオン透過膜20の一方の濃縮室側側面26又は28の実質的にすべての残存部分に比べて、陰イオン透過膜18及び陽イオン透過膜20の一方の反対側に配設された脱塩室36の出口367に近い。第1のイオン交換材料ドメインはまた、陰イオン透過膜18及び陽イオン透過膜20の他方の濃縮室側側面26又は28の少なくとも一部分から離隔している。陰イオン透過膜18及び陽イオン透過膜20の他方の濃縮室側側面26又は28の少なくとも一部分は、陰イオン透過膜18及び陽イオン透過膜20の他方の濃縮室側側面26又は28の機能性側面部分を画成している。陰イオン透過膜18及び陽イオン透過膜20の他方の濃縮室側側面26又は28の機能性側面部分は、陰イオン透過膜18及び陽イオン透過膜20の他方の濃縮室側側面26又は28の機能性側面積部分を画定し、これは陰イオン透過膜18及び陽イオン透過膜20の他方の濃縮室側側面26又は28の濃縮室側側面積の10%以上である。例えば、陰イオン透過膜18及び陽イオン透過膜20の他方の濃縮室側側面26又は28の機能性側面積部分の相対サイズに関しては、陰イオン透過膜18及び陽イオン透過膜20の他方の濃縮室側側面26又は28の機能性側面積部分は、陰イオン透過膜18及び陽イオン透過膜20の他方の濃縮室側側面積の50%以上である。さらに別の例としては、陰イオン透過膜18及び陽イオン透過膜20の他方の濃縮室側側面26又は28の機能性側面積部分の相対サイズに関しては、陰イオン透過膜18及び陽イオン透過膜20の他方の濃縮室側側面26又は28の機能性側面積部分は、陰イオン透過膜18及び陽イオン透過膜20の他方の濃縮室側側面積の実質的に全体である。陰イオン透過膜18及び陽イオン透過膜20の他方の濃縮室側側面26又は28の機能性側面部分は、陰イオン透過膜18及び陽イオン透過膜20の他方の濃縮室側側面26又は28の実質的にすべての残存部分に比べて、陰イオン透過膜18及び陽イオン透過膜20の他方の反対側に配設された脱塩室36の出口367に近い。
動作に当たっては、陽極32と陰極36との間に電位差が印加される。脱塩室36及び濃縮室12を通って電流が流れ、脱塩室36内でのイオン輸送及び水の分解を可能にする。陰イオン及び陽イオンが脱塩室36から透過膜18、20を通して隣接する濃縮室12(場合によっては隣接する電極室30、34)に輸送されることで、脱塩室36を通って流れる液体からイオンが除去される。その結果、脱塩室36を通って流れる液体は脱イオンされて精製された液体の流れ365を生じる一方、濃縮室12を通って流れる液体中にはイオン種が濃縮されて濃縮流出液123を生じる。図5に示す例では、室12、36を通る液体の流れは互いに向流状態にある。
(i)濃縮室が混合イオン交換材料のみで充填された電気脱イオン装置の性能を、(ii)濃縮室が陽イオン透過膜に接触した陽イオン交換材料ドメイン及び陽イオン交換材料ドメインと陰イオン透過膜との間に配設された混合イオン交換材料ドメインを含む電気脱イオン装置の性能と比較するために電気脱イオンプロセスを実施した。
12 濃縮室
14 陰イオン交換材料優勢ドメイン
16 陽イオン交換材料優勢ドメイン
18 陰イオン透過膜
20 陽イオン透過膜
22 混合イオン交換材料ドメイン
141 非陽イオン交換材料優勢ドメイン
161 非陰イオン交換材料優勢ドメイン
Claims (53)
- 部分的に陰イオン透過膜を境界とし、また部分的に陽イオン透過膜を境界とする濃縮室と、濃縮室内に配設された第1のイオン交換材料ドメインとを含んでなる電気脱イオン装置であって、
第1のイオン交換材料ドメインは陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の一方の濃縮室側側面の少なくとも一部分に接触し、かつ陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の他方から離隔しており、
陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の一方の濃縮室側側面の少なくとも一部分は、陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の一方の濃縮室側側面の機能性側面部分を画成している結果、
第1のイオン交換材料ドメインが接触している濃縮室側側面の少なくとも一部分を有する陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の一方が陰イオン透過膜である場合、第1のイオン交換材料ドメインは陰イオン交換材料優勢ドメインであり、
第1のイオン交換材料ドメインが接触している濃縮室側側面の少なくとも一部分を有する陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の一方が陽イオン透過膜である場合、第1のイオン交換材料ドメインは陽イオン交換材料優勢ドメインである、電気脱イオン装置。 - さらに、濃縮室内に配設された混合イオン交換材料ドメインを含んでいて、陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の他方に対する第1のイオン交換材料ドメインの配置は第1のイオン交換材料ドメインと陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の他方との間にそれぞれの空間を画成し、混合イオン交換材料ドメインの少なくとも一部分がそれぞれの空間内に配設されている、請求項1記載の電気脱イオン装置。
- 第1のイオン交換材料ドメインが接触している濃縮室側側面の少なくとも一部分を有する陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の一方が陰イオン透過膜である結果、第1のイオン交換材料ドメインは陰イオン交換材料優勢ドメインである、請求項1記載の電気脱イオン装置。
- さらに、濃縮室内に配設された混合イオン交換材料ドメインを含んでいて、陽イオン透過膜に対する陰イオン交換材料優勢ドメインの配置は陰イオン交換材料優勢ドメインと陽イオン透過膜との間にそれぞれの空間を画成し、混合イオン交換材料ドメインの少なくとも一部分がそれぞれの空間内に配設されている、請求項3記載の電気脱イオン装置。
- さらに、濃縮室内に配設された陽イオン交換材料優勢ドメインを含んでいて、陽イオン交換材料優勢ドメインは陽イオン透過膜の濃縮室側側面の少なくとも一部分に接触しかつ陰イオン透過膜から離隔しており、陽イオン透過膜の濃縮室側側面の少なくとも一部分は陽イオン透過膜の濃縮室側側面の機能性側面部分を画成している、請求項3記載の電気脱イオン装置。
- さらに、濃縮室内に配設された混合イオン交換材料ドメインを含んでいて、陽イオン透過膜に対する陰イオン交換材料優勢ドメインの配置は陰イオン交換材料優勢ドメインと陽イオン透過膜との間にそれぞれの第1の空間を画成し、陰イオン透過膜に対する陽イオン交換材料優勢ドメインの配置は陽イオン交換材料優勢ドメインと陰イオン透過膜との間にそれぞれの第2の空間を画成し、混合イオン交換材料ドメインの少なくとも一部分がそれぞれの第1及び第2の空間の少なくとも一方の内部に配設されている、請求項5記載の電気脱イオン装置。
- 第1のイオン交換材料ドメインが接触している濃縮室側側面の少なくとも一部分を有する陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の一方が陽イオン透過膜である結果、第1のイオン交換材料ドメインは陽イオン交換材料優勢ドメインである、請求項1記載の電気脱イオン装置。
- さらに、濃縮室内に配設された混合イオン交換材料ドメインを含んでいて、陰イオン透過膜に対する陽イオン交換材料優勢ドメインの配置は陽イオン交換材料優勢ドメインと陰イオン透過膜との間にそれぞれの空間を画成し、混合イオン交換材料ドメインの少なくとも一部分がそれぞれの空間内に配設されている、請求項7記載の電気脱イオン装置。
- 陰イオン透過膜の濃縮室側側面が陰イオン透過膜の濃縮室側側面積を画定し、陽イオン透過膜の濃縮室側側面が陽イオン透過膜の濃縮室側側面積を画定し、陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の一方の濃縮室側側面の機能性側面部分が陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の一方の濃縮室側側面の機能性側面積部分を画定し、これは陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の一方の濃縮室側側面積の10%以上である、請求項1記載の電気脱イオン装置。
- さらに、濃縮室内に配設された混合イオン交換材料ドメインを含んでいて、陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の他方に対する第1のイオン交換材料ドメインの配置は第1のイオン交換材料ドメインと陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の他方との間にそれぞれの空間を画成し、混合イオン交換材料ドメインの少なくとも一部分がそれぞれの空間内に配設されている、請求項9記載の電気脱イオン装置。
- 第1のイオン交換材料ドメインが接触している濃縮室側側面の少なくとも一部分を有する陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の一方が陰イオン透過膜である結果、第1のイオン交換材料ドメインは陰イオン交換材料優勢ドメインであり、陰イオン透過膜の濃縮室側側面の機能性側面部分が陰イオン透過膜の濃縮室側側面の機能性側面積部分を画定し、これは陰イオン透過膜の濃縮室側側面積の10%以上である、請求項9記載の電気脱イオン装置。
- さらに、濃縮室内に配設された1以上の混合イオン交換材料ドメインを含んでいて、陽イオン透過膜に対する陰イオン交換材料優勢ドメインの配置は陰イオン交換材料優勢ドメインと陽イオン透過膜との間にそれぞれの空間を画成し、混合イオン交換材料ドメインの少なくとも一部分がそれぞれの空間内に配設されている、請求項11記載の電気脱イオン装置。
- さらに、濃縮室内に配設された陽イオン交換材料優勢ドメインを含んでいて、陽イオン交換材料優勢ドメインは陽イオン透過膜の濃縮室側側面の少なくとも一部分に接触しかつ陰イオン透過膜から離隔しており、陽イオン透過膜の濃縮室側側面の少なくとも一部分は陽イオン透過膜の濃縮室側側面の機能性側面部分を画成している、請求項11記載の電気脱イオン装置。
- 陽イオン透過膜の濃縮室側側面の機能性側面部分が陽イオン透過膜の濃縮室側側面の機能性側面積部分を画定し、これは陽イオン透過膜の濃縮室側側面積の10%以上である、請求項13記載の電気脱イオン装置。
- さらに、濃縮室内に配設された混合イオン交換材料ドメインを含んでいて、陽イオン透過膜に対する陰イオン交換材料優勢ドメインの配置は陰イオン交換材料優勢ドメインと陽イオン透過膜との間にそれぞれの第1の空間を画成し、陰イオン透過膜に対する陽イオン交換材料優勢ドメインの配置は陽イオン交換材料優勢ドメインと陰イオン透過膜との間にそれぞれの第2の空間を画成し、混合イオン交換材料ドメインの少なくとも一部分がそれぞれの第1及び第2の空間の1以上の内部に配設されている、請求項13記載の電気脱イオン装置。
- 第1のイオン交換材料相が接触している濃縮室側側面の少なくとも一部分を有する陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の一方が陽イオン透過膜である結果、第1のイオン交換材料ドメインは陽イオン交換材料優勢ドメインであり、陽イオン透過膜の濃縮室側側面の機能性側面部分が陽イオン透過膜の濃縮室側側面の機能性側面積部分を画定し、これは陽イオン透過膜の濃縮室側側面積の10%以上である、請求項9記載の電気脱イオン装置。
- さらに、濃縮室内に配設された混合イオン交換材料ドメインを含んでいて、陰イオン透過膜に対する陽イオン交換材料優勢ドメインの配置は陽イオン交換材料優勢ドメインと陰イオン透過膜との間にそれぞれの空間を画成し、混合イオン交換材料ドメインの少なくとも一部分がそれぞれの空間内に配設されている、請求項16記載の電気脱イオン装置。
- さらに、濃縮室内に配設された陰イオン交換材料優勢ドメインを含んでいて、陰イオン交換材料優勢ドメインは陰イオン透過膜の濃縮室側側面の少なくとも一部分に接触しかつ陽イオン透過膜から離隔しており、陰イオン透過膜の濃縮室側側面の少なくとも一部分は陰イオン透過膜の濃縮室側側面の機能性側面部分を画成している、請求項16記載の電気脱イオン装置。
- さらに、濃縮室内に配設された混合イオン交換材料ドメインを含んでいて、陽イオン透過膜に対する陰イオン交換材料優勢ドメインの配置は陰イオン交換材料優勢ドメインと陽イオン透過膜との間にそれぞれの第1の空間を画成し、陰イオン透過膜に対する陽イオン交換材料優勢ドメインの配置は陽イオン交換材料優勢ドメインと陰イオン透過膜との間にそれぞれの第2の空間を画成し、混合イオン交換材料ドメインの少なくとも一部分がそれぞれの第1及び第2の空間の少なくとも一方の内部に配設されている、請求項18記載の電気脱イオン装置。
- 陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の一方の濃縮室側側面の機能性側面部分が、陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の一方の濃縮室側側面の実質的にすべての残存部分に比べて、陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の一方の反対側に配設された脱塩室の出口に近い、請求項9記載の電気脱イオン装置。
- さらに、濃縮室内に配設された混合イオン交換材料ドメインを含んでいて、陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の他方に対する第1のイオン交換材料ドメインの配置は第1のイオン交換材料ドメインと陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の他方との間にそれぞれの空間を画成し、混合イオン交換材料ドメインの少なくとも一部分がそれぞれの空間内に配設されている、請求項20記載の電気脱イオン装置。
- 陰イオン透過膜の濃縮室側側面の機能性側面部分が、陰イオン透過膜の濃縮室側側面の実質的にすべての残存部分に比べて、陰イオン透過膜の反対側に配設された脱塩室の出口に近い、請求項11記載の電気脱イオン装置。
- さらに、濃縮室内に配設された混合イオン交換材料ドメインを含んでいて、陽イオン透過膜に対する陰イオン交換材料優勢ドメインの配置は陰イオン交換材料優勢ドメインと陽イオン透過膜との間にそれぞれの空間を画成し、混合イオン交換材料ドメインの少なくとも一部分がそれぞれの空間内に配設されている、請求項22記載の電気脱イオン装置。
- さらに、濃縮室内に配設された陽イオン交換材料優勢ドメインを含んでいて、陽イオン交換材料優勢ドメインは陽イオン透過膜の濃縮室側側面の少なくとも一部分に接触しかつ陰イオン透過膜から離隔しており、陽イオン透過膜の濃縮室側側面の少なくとも一部分は陽イオン透過膜の濃縮室側側面の機能性側面部分を画成している、請求項22記載の電気脱イオン装置。
- 陽イオン透過膜の濃縮室側側面の機能性側面部分が陽イオン透過膜の濃縮室側側面の機能性側面積部分を画定し、これは陽イオン透過膜の濃縮室側側面積の10%以上である、請求項24記載の電気脱イオン装置。
- 陽イオン透過膜の濃縮室側側面の機能性側面部分が、陽イオン透過膜の濃縮室側側面の実質的にすべての残存部分に比べて、陽イオン透過膜の反対側に配設された脱塩室の出口に近い、請求項25記載の電気脱イオン装置。
- さらに、濃縮室内に配設された混合イオン交換材料ドメインを含んでいて、陽イオン透過膜に対する陰イオン交換材料優勢ドメインの配置は陰イオン交換材料優勢ドメインと陽イオン透過膜との間にそれぞれの第1の空間を画成し、陰イオン透過膜に対する陽イオン交換材料優勢ドメインの配置は陽イオン交換材料優勢ドメインと陰イオン透過膜との間にそれぞれの第2の空間を画成し、混合イオン交換材料ドメインの少なくとも一部分がそれぞれの第1及び第2の空間の少なくとも一方の内部に配設されている、請求項24記載の電気脱イオン装置。
- 陽イオン透過膜の濃縮室側側面の機能性側面部分が、陽イオン透過膜の濃縮室側側面の実質的にすべての残存部分に比べて、陽イオン透過膜の反対側に配設された脱塩室の出口に近い、請求項16記載の電気脱イオン装置。
- さらに、濃縮室内に配設された混合イオン交換材料ドメインを含んでいて、陰イオン透過膜に対する陽イオン交換材料優勢ドメインの配置は陽イオン交換材料優勢ドメインと陰イオン透過膜との間にそれぞれの空間を画成し、混合イオン交換材料ドメインの少なくとも一部分がそれぞれの空間内に配設されている、請求項28記載の電気脱イオン装置。
- さらに、濃縮室内に配設された陰イオン交換材料優勢ドメインを含んでいて、陰イオン交換材料優勢ドメインは陰イオン透過膜の濃縮室側側面の少なくとも一部分に接触しかつ陽イオン透過膜から離隔しており、陰イオン透過膜の濃縮室側側面の少なくとも一部分は陰イオン透過膜の濃縮室側側面の機能性側面部分を画成している、請求項28記載の電気脱イオン装置。
- 陰イオン透過膜の濃縮室側側面の機能性側面部分が陰イオン透過膜の濃縮室側側面の機能性側面積部分を画定し、これは陰イオン透過膜の濃縮室側側面積の10%以上である、請求項30記載の電気脱イオン装置。
- さらに、濃縮室内に配設された混合イオン交換材料ドメインを含んでいて、陽イオン透過膜に対する陰イオン交換材料優勢ドメインの配置は陰イオン交換材料優勢ドメインと陽イオン透過膜との間にそれぞれの第1の空間を画成し、陰イオン透過膜に対する陽イオン交換材料優勢ドメインの配置は陽イオン交換材料優勢ドメインと陰イオン透過膜との間にそれぞれの第2の空間を画成し、混合イオン交換材料ドメインの少なくとも一部分がそれぞれの第1及び第2の空間の少なくとも一方の内部に配設されている、請求項30記載の電気脱イオン装置。
- 電気脱イオン装置であって、
部分的に第1のイオン透過膜を境界とし、また部分的にセパレーター要素を境界とする濃縮室であって、第1のイオン透過膜は陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の一方である濃縮室と、
濃縮室内に配設された第1のイオン交換材料ドメインであって、第1のイオン交換材料ドメインは第1のイオン透過膜の濃縮室側側面の少なくとも一部分に接触し、第1のイオン透過膜の濃縮室側側面の少なくとも一部分は第1のイオン透過膜の濃縮室側側面の機能性側面部分を画成している、第1のイオン交換材料ドメインと、
濃縮室内に配設された第2のイオン交換材料ドメインであって、セパレーター要素に対する第1のイオン交換材料ドメインの配置は第1のイオン交換材料ドメインとセパレーター要素との間に第1の空間を画成し、第2のイオン交換材料ドメインの少なくとも一部分が第1の空間内に配設されている、第2のイオン交換材料ドメインと
を含んでなる結果、
第1のイオン交換材料ドメインが接触している濃縮室側側面の少なくとも一部分を有する第1のイオン透過膜が陰イオン透過膜である場合、第1のイオン交換材料ドメインは陰イオン交換材料優勢ドメインであり、第2のイオン交換材料ドメインは非陰イオン交換材料優勢ドメインであり、
第1のイオン交換材料ドメインが接触している濃縮室側側面の少なくとも一部分を有する第1のイオン透過膜が陽イオン透過膜である場合、第1のイオン交換材料ドメインは陽イオン交換材料優勢ドメインであり、第2のイオン交換材料ドメインは非陽イオン交換材料優勢ドメインである、電気脱イオン装置。 - 第2のイオン交換材料ドメインが第1のイオン交換材料ドメインに接触している、請求項33記載の電気脱イオン装置。
- セパレーター要素が第2のイオン透過膜であり、第2のイオン透過膜が陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の他方であり、第1のイオン透過膜の濃縮室側側面の少なくとも一部分が機能性側面部分を画成している、請求項33記載の電気脱イオン装置。
- 第1のイオン交換材料ドメインが接触している濃縮室側側面の少なくとも一部分を有する第1のイオン透過膜が陰イオン透過膜である結果、第1のイオン交換材料ドメインは陰イオン交換材料優勢ドメインであり、第2のイオン交換材料ドメインは非陰イオン交換材料優勢ドメインである、請求項35記載の電気脱イオン装置。
- さらに、濃縮室内に配設されかつ陽イオン透過膜の濃縮室側側面の少なくとも一部分に接触している陽イオン交換材料優勢ドメインを含んでいて、陽イオン透過膜の濃縮室側側面の少なくとも一部分は陽イオン透過膜の濃縮室側側面の機能性側面部分を画成し、陰イオン透過膜に対する陽イオン交換材料優勢ドメインの配置は第2の空間を画成し、非陰イオン交換材料優勢ドメインは混合イオン交換材料ドメインであり、混合イオン交換材料ドメインの少なくとも一部分が第1及び第2の空間の少なくとも一方の内部に配設されている、請求項36記載の電気脱イオン装置。
- 第1のイオン交換材料ドメインが接触している濃縮室側側面の少なくとも一部分を有する第1のイオン透過膜が陽イオン透過膜である結果、第1のイオン交換材料ドメインは陽イオン交換材料優勢ドメインであり、第2のイオン交換材料ドメインは非陰イオン交換材料優勢ドメインである、請求項35記載の電気脱イオン装置。
- 機能性側面部分が第1のイオン透過膜の濃縮室側側面の機能性側面積部分を画定し、これは第1のイオン透過膜の濃縮室側側面積の10%以上である、請求項35記載の電気脱イオン装置。
- 第1のイオン透過膜の濃縮室側側面の機能性側面部分が、第1のイオン透過膜の濃縮室側側面の実質的にすべての残存部分に比べて、第1のイオン透過膜の反対側に配設された脱塩室の出口に近い、請求項39記載の電気脱イオン装置。
- 電気脱イオン装置であって、
部分的に陰イオン透過膜を境界とし、また部分的に陽イオン透過膜を境界とする濃縮室であって、陰イオン透過膜は陰イオン透過膜の濃縮室側側面積を画定する濃縮室側側面を含み、陽イオン透過膜は陽イオン透過膜の濃縮室側側面積を画定する濃縮室側側面を含んでいる、濃縮室と、
濃縮室内に配設された第1のイオン交換材料ドメインであって、第1のイオン交換材料ドメインは陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の一方の濃縮室側側面の少なくとも一部分に接触し、陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の一方の濃縮室側側面の少なくとも一部分は陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の一方の濃縮室側側面の機能性側面部分を画成し、陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の一方の濃縮室側側面の機能性側面部分は陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の一方の濃縮室側側面の機能性側面積部分を画定し、これは陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の一方の濃縮室側側面積の10%以上であり、陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の一方の濃縮室側側面の機能性側面部分は、陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の一方の濃縮室側側面の実質的にすべての残存部分に比べて、陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の一方の反対側に配設された脱塩室の出口に近く、第1のイオン交換材料ドメインは陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の他方の濃縮室側側面の少なくとも一部分から離隔し、陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の他方の濃縮室側側面の少なくとも一部分は陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の他方の濃縮室側側面の機能性側面部分を画成し、陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の他方の濃縮室側側面の機能性側面部分は陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の他方の濃縮室側側面の機能性側面積部分を画定し、これは陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の他方の濃縮室側側面積の10%以上であり、陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の他方の濃縮室側側面の機能性側面部分は、陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の他方の濃縮室側側面の実質的にすべての残存部分に比べて、陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の他方の反対側に配設された脱塩室の出口に近い、第1のイオン交換材料ドメインと
を含んでなる結果、
第1のイオン交換材料ドメインが接触している濃縮室側側面の少なくとも一部分を有する陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の一方が陰イオン透過膜である場合、第1のイオン交換材料ドメインは陰イオン交換材料優勢ドメインであり、陰イオン交換材料優勢ドメインは陰イオン透過膜の濃縮室側側面の少なくとも一部分に接触し、陰イオン透過膜の濃縮室側側面の少なくとも一部分は陰イオン透過膜の濃縮室側側面の第1の機能性側面部分を画成し、陰イオン透過膜の濃縮室側側面の第1の機能性側面部分は陰イオン透過膜の濃縮室側側面の第1の機能性側面積部分を画定し、これは陰イオン透過膜の濃縮室側側面積の10%以上であり、陰イオン透過膜の濃縮室側側面の第1の機能性側面部分は、陰イオン透過膜の濃縮室側側面の実質的にすべての残存部分に比べて、陰イオン透過膜の反対側に配設された脱塩室の出口に近く、陰イオン交換材料優勢ドメインは陽イオン透過膜の濃縮室側側面の少なくとも一部分から離隔し、陽イオン透過膜の濃縮室側側面の少なくとも一部分は陽イオン透過膜の濃縮室側側面の第1の機能性側面部分を画成し、陽イオン透過膜の濃縮室側側面の第1の機能性側面部分は陽イオン透過膜の濃縮室側側面の第1の機能性側面積部分を画定し、これは陽イオン透過膜の濃縮室側側面積の10%以上であり、陽イオン透過膜の濃縮室側側面の第1の機能性側面部分は、陽イオン透過膜の濃縮室側側面の実質的にすべての残存部分に比べて、陽イオン透過膜の反対側に配設された脱塩室の出口に近く、
第1のイオン交換材料ドメインが接触している濃縮室側側面の少なくとも一部分を有する陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の一方が陽イオン透過膜である場合、第1のイオン交換材料ドメインは陽イオン交換材料優勢ドメインであり、陽イオン交換材料優勢ドメインは陽イオン透過膜の濃縮室側側面の少なくとも一部分に接触し、陽イオン透過膜の濃縮室側側面の少なくとも一部分は陽イオン透過膜の濃縮室側側面の第2の機能性側面部分を画成し、陽イオン透過膜の濃縮室側側面の第2の機能性側面部分は陽イオン透過膜の濃縮室側側面の第2の機能性側面積部分を画定し、これは陽イオン透過膜の濃縮室側側面積の10%以上であり、陽イオン透過膜の濃縮室側側面の第2の機能性側面部分は、陽イオン透過膜の濃縮室側側面の実質的にすべての残存部分に比べて、陽イオン透過膜の反対側に配設された脱塩室の出口に近く、陽イオン交換材料優勢ドメインは陰イオン透過膜の濃縮室側側面の少なくとも一部分から離隔し、陰イオン透過膜の濃縮室側側面の少なくとも一部分は陰イオン透過膜の濃縮室側側面の第2の機能性側面部分を画成し、陰イオン透過膜の濃縮室側側面の第2の機能性側面部分は陰イオン透過膜の濃縮室側側面の第2の機能性側面積部分を画定し、これは陰イオン透過膜の濃縮室側側面積の10%以上であり、陰イオン透過膜の濃縮室側側面の第2の機能性側面部分は、陰イオン透過膜の濃縮室側側面の実質的にすべての残存部分に比べて、陰イオン透過膜の反対側に配設された脱塩室の出口に近い、電気脱イオン装置。 - さらに、濃縮室内に配設された混合イオン交換材料ドメインを含んでいて、陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の他方に対する第1のイオン交換材料ドメインの配置は第1のイオン交換材料ドメインと陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の他方との間にそれぞれの空間を画成し、混合イオン交換材料ドメインの少なくとも一部分がそれぞれの空間内に配設されている、請求項41記載の電気脱イオン装置。
- 第1のイオン交換材料ドメインが接触している濃縮室側側面の少なくとも一部分を有する陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の一方が陰イオン透過膜である結果、
第1のイオン交換材料ドメインは陰イオン交換材料優勢ドメインであり、陰イオン交換材料優勢ドメインは陰イオン透過膜の濃縮室側側面の少なくとも一部分に接触し、陰イオン透過膜の濃縮室側側面の少なくとも一部分は陰イオン透過膜の濃縮室側側面の第1の機能性側面部分を画成し、陰イオン透過膜の濃縮室側側面の第1の機能性側面部分は陰イオン透過膜の濃縮室側側面の第1の機能性側面積部分を画定し、これは陰イオン透過膜の濃縮室側側面積の10%以上であり、陰イオン透過膜の濃縮室側側面の第1の機能性側面部分は、陰イオン透過膜の濃縮室側側面の実質的にすべての残存部分に比べて、陰イオン透過膜の反対側に配設された脱塩室の出口に近く、陰イオン交換材料優勢ドメインは陽イオン透過膜の濃縮室側側面の少なくとも一部分から離隔し、陽イオン透過膜の濃縮室側側面の少なくとも一部分は陽イオン透過膜の濃縮室側側面の第1の機能性側面部分を画成し、陽イオン透過膜の濃縮室側側面の第1の機能性側面部分は陽イオン透過膜の濃縮室側側面の第1の機能性側面積部分を画定し、これは陽イオン透過膜の濃縮室側側面積の10%以上であり、陽イオン透過膜の濃縮室側側面の第1の機能性側面部分は、陽イオン透過膜の濃縮室側側面の実質的にすべての残存部分に比べて、陽イオン透過膜の反対側に配設された脱塩室の出口に近い、請求項41記載の電気脱イオン装置。 - さらに、濃縮室内に配設された混合イオン交換材料ドメインを含んでいて、陽イオン透過膜に対する陰イオン交換材料優勢ドメインの配置は陰イオン交換材料優勢ドメインと陽イオン透過膜との間にそれぞれの空間を画成し、混合イオン交換材料ドメインの少なくとも一部分がそれぞれの空間内に配設されている、請求項43記載の電気脱イオン装置。
- さらに、陽イオン透過膜の濃縮室側側面の少なくとも一部分に接触した非陰イオン交換材料優勢ドメインを含む、請求項43記載の電気脱イオン装置。
- 陽イオン透過膜の濃縮室側側面の少なくとも一部分は陽イオン透過膜の濃縮室側側面の第2の機能性側面部分を画成し、陽イオン透過膜の濃縮室側側面の第2の機能性側面部分は陽イオン透過膜の濃縮室側側面の第2の機能性側面積部分を画定し、これは陽イオン透過膜の濃縮室側側面積の10%以上であり、陽イオン透過膜の濃縮室側側面の第2の機能性側面部分は、陽イオン透過膜の濃縮室側側面の実質的にすべての残存部分に比べて、陽イオン透過膜の反対側に配設された脱塩室の出口に近い、請求項45記載の電気脱イオン装置。
- さらに、濃縮室内に配設された混合イオン交換材料ドメインを含んでいて、陽イオン透過膜に対する陰イオン交換材料優勢ドメインの配置は陰イオン交換材料優勢ドメインと陽イオン透過膜との間にそれぞれの第1の空間を画成し、陰イオン透過膜に対する非陰イオン交換材料優勢ドメインの配置は陽イオン交換材料優勢ドメインと陰イオン透過膜との間にそれぞれの第2の空間を画成し、混合イオン交換材料ドメインの少なくとも一部分がそれぞれの第1及び第2の空間の少なくとも一方の内部に配設されている、請求項45又は請求項46記載の電気脱イオン装置。
- 第1のイオン交換材料ドメインが接触している濃縮室側側面の少なくとも一部分を有する陰イオン透過膜及び陽イオン透過膜の一方が陽イオン透過膜であり、第1のイオン交換材料ドメインは陽イオン交換材料優勢ドメインであり、陽イオン交換材料優勢ドメインは陽イオン透過膜の濃縮室側側面の少なくとも一部分に接触し、陽イオン透過膜の濃縮室側側面の少なくとも一部分は陽イオン透過膜の濃縮室側側面の第2の機能性側面部分を画成し、陽イオン透過膜の濃縮室側側面の第2の機能性側面部分は陽イオン透過膜の濃縮室側側面の第2の機能性側面積部分を画定し、これは陽イオン透過膜の濃縮室側側面積の10%以上であり、陽イオン透過膜の濃縮室側側面の第2の機能性側面部分は、陽イオン透過膜の濃縮室側側面の実質的にすべての残存部分に比べて、陽イオン透過膜の反対側に配設された脱塩室の出口に近く、陽イオン交換材料優勢ドメインは陰イオン透過膜の濃縮室側側面の少なくとも一部分から離隔し、陰イオン透過膜の濃縮室側側面の少なくとも一部分は陰イオン透過膜の濃縮室側側面の第2の機能性側面部分を画成し、陰イオン透過膜の濃縮室側側面の第2の機能性側面部分は陰イオン透過膜の濃縮室側側面の第2の機能性側面積部分を画定し、これは陰イオン透過膜の濃縮室側側面積の10%以上であり、陰イオン透過膜の濃縮室側側面の第2の機能性側面部分は、陰イオン透過膜の濃縮室側側面の実質的にすべての残存部分に比べて、陰イオン透過膜の反対側に配設された脱塩室の出口に近い、請求項41記載の電気脱イオン装置。
- さらに、濃縮室内に配設された混合イオン交換材料ドメインを含んでいて、陰イオン透過膜に対する陽イオン交換材料優勢ドメインの配置は陽イオン交換材料優勢ドメインと陰イオン透過膜との間にそれぞれの空間を画成し、混合イオン交換材料ドメインの少なくとも一部分がそれぞれの空間内に配設されている、請求項48記載の電気脱イオン装置。
- さらに、陰イオン透過膜の濃縮室側側面の少なくとも一部分に接触した非陽イオン交換材料優勢ドメインを含む、請求項48記載の電気脱イオン装置。
- さらに、濃縮室内に配設された混合イオン交換材料ドメインを含んでいて、陰イオン透過膜に対する陽イオン交換材料優勢ドメインの配置は陽イオン交換材料優勢ドメインと陰イオン透過膜との間にそれぞれの第1の空間を画成し、陽イオン透過膜に対する非陽イオン交換材料優勢ドメインの配置は非陽イオン交換材料優勢ドメインと陽イオン透過膜との間にそれぞれの第2の空間を画成し、混合イオン交換材料ドメインの少なくとも一部分がそれぞれの第1及び第2の空間の少なくとも一方の内部に配設されている、請求項50記載の電気脱イオン装置。
- 混合イオン交換材料ドメインが第1のイオン交換材料ドメインに接触している、請求項42記載の電気脱イオン装置。
- 混合イオン交換材料ドメインが第1のイオン交換材料ドメインに接触している、請求項2記載の電気脱イオン装置。
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