JP2016135480A

JP2016135480A - Electrodialyzer

Info

Publication number: JP2016135480A
Application number: JP2016001328A
Authority: JP
Inventors: 松村　幸夫; Yukio Matsumura; 幸夫松村
Original assignee: AGC Engineering Co Ltd
Current assignee: AGC Engineering Co Ltd
Priority date: 2015-01-20
Filing date: 2016-01-06
Publication date: 2016-07-28
Anticipated expiration: 2036-01-06
Also published as: CN105800743B; CN205461828U; CN105800743A; JP6709621B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrodialyzer capable of uniformly dispersing a processing liquid in the net body part of a chamber frame to carry out efficient electrodialysis.SOLUTION: In an electrodialyzer, a chamber frame comprises a net body part, and a frame part positioning around the net body part. The net body part has plural first strands arranged parallel at certain intervals and plural second strands crossing with the first strands and arranged parallel at certain intervals. The intersection point of the first and second strands is integrated, and the thickness of the intersection point is formed thicker than that of the frame part.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、電気透析装置に関する。 The present invention relates to an electrodialysis apparatus.

現在、イオン交換膜を使用した電気透析装置は、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とを室枠を挟み込んで交互に積層し、電極間に配列して、両端を締付け枠で締め付けることで内部に濃縮室と脱塩室を交互に形成する構成とされている。 Currently, electrodialyzers using ion exchange membranes are stacked by alternately stacking cation exchange membranes and anion exchange membranes with the chamber frame in between, arranging them between the electrodes, and tightening both ends with clamping frames. Further, the concentrating chamber and the desalting chamber are alternately formed.

こうした電気透析装置に使用される室枠は、中央位置に開口部を有するフレーム部と、開口部に、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜の間隔を保持するネット本体部とを備えているものが一般的である。 A chamber frame used in such an electrodialysis apparatus includes a frame portion having an opening at a central position, and a net main body portion that maintains an interval between the cation exchange membrane and the anion exchange membrane in the opening. Is common.

上記構成の電気透析装置は、電気透析において、脱塩室には処理液が導入されるが、脱塩室中の処理液に含まれるイオンは、電気透析の進行に伴い隣接する濃縮室へ移行する。このため、脱塩室中の処理液のイオン濃度は低下していくため、電気抵抗が高くなる。一方、濃縮室中の液のイオン濃度は増大していくため、電気抵抗は低くなる特性がある。 In the electrodialysis apparatus having the above configuration, in electrodialysis, a treatment solution is introduced into the desalination chamber, but ions contained in the treatment solution in the desalination chamber move to an adjacent concentration chamber as the electrodialysis progresses. To do. For this reason, since the ion concentration of the process liquid in a desalination chamber falls, an electrical resistance becomes high. On the other hand, since the ion concentration of the liquid in the concentration chamber increases, there is a characteristic that the electrical resistance is lowered.

従って、効率の良い電気透析を行うためには、脱塩室に配置される室枠は、ネット本体部の厚みを薄くして電気抵抗を低くすることが望ましい。 Therefore, in order to perform electrodialysis with high efficiency, it is desirable that the chamber frame disposed in the desalting chamber has a low net resistance by reducing the thickness of the net body.

また、処理液に含まれる微粒の異物による目詰まりなどを防止するために、脱塩室に配置される室枠は、フレーム部の厚みを厚くしている。これに対して、濃縮室では、イオン濃度が高く低電気抵抗であるため、フレーム部の厚みが厚くなると、濃縮室に液を循環させるための流路幅が大きくなり、漏電が生じやすくなる特性が知られている。 Further, in order to prevent clogging due to fine foreign substances contained in the processing liquid, the chamber frame disposed in the desalting chamber has a thick frame portion. On the other hand, the concentration chamber has a high ion concentration and low electrical resistance. Therefore, if the thickness of the frame is increased, the flow path width for circulating the liquid in the concentration chamber is increased, and electric leakage is likely to occur. It has been known.

上記各特性を鑑みた電気透析装置として、脱塩室に配置される室枠は、ネット本体部の厚みをフレーム部の厚みよりも薄くし、濃縮室に配置される室枠は、ネット本体部の厚みをフレーム部の厚みよりも厚くして、濃縮室の漏電防止と脱塩室の低電気抵抗化を図った構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。 As an electrodialysis apparatus in view of the above characteristics, the chamber frame disposed in the desalination chamber has a net body portion thinner than the frame portion, and the chamber frame disposed in the concentration chamber has a net body portion. There is known a configuration in which the thickness of the container is made thicker than the thickness of the frame to prevent leakage in the concentrating chamber and to reduce the electrical resistance of the desalting chamber (see, for example, Patent Document 1).

日本特開２０１４−１４７７６号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-14776

効率の良い電気透析を実現するには、室枠のネット本体部の厚みとフレーム部の厚みだけでなく、ネット本体部において処理液などの液体が均一に液分散できるかを考慮する必要がある。しかし、特許文献１には、液体を均一に液分散させる構成については開示されていない。 In order to achieve efficient electrodialysis, it is necessary to consider not only the thickness of the net body of the chamber frame and the thickness of the frame, but also whether the liquid such as processing liquid can be uniformly dispersed in the net body. . However, Patent Document 1 does not disclose a configuration for uniformly dispersing the liquid.

ネット本体部において、液体の分散が不均一になると、水が電気分解を起こし、溶液がアルカリ性になって水酸化マグネシウムの結晶が析出し、隣接するイオン交換膜に当該結晶が付着してしまう。すると、膜抵抗が上昇して電気抵抗が高くなり、通電が停止される問題が生じる。 If the dispersion of the liquid becomes uneven in the net body, water causes electrolysis, the solution becomes alkaline, and magnesium hydroxide crystals are deposited, and the crystals adhere to the adjacent ion exchange membrane. As a result, the film resistance rises and the electrical resistance increases, causing a problem that energization is stopped.

本発明の目的は、上記の点を鑑み、室枠のネット本体部において液体を均一に液分散させて、効率の良い電気透析を行える電気透析装置を提供することにある。 In view of the above points, an object of the present invention is to provide an electrodialyzer capable of performing efficient electrodialysis by uniformly dispersing a liquid in a net body portion of a chamber frame.

上記課題に鑑み、本発明の一つの実施形態の電気透析装置は、
陰極板と陽極板との間に、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とを、室枠を介在させて複数枚交互に配列して濃縮室と脱塩室を構成した電気透析装置であって、
前記室枠は、ネット本体部と、該ネット本体部の周囲に位置するフレーム部とを備え、
前記ネット本体部は、並行かつ一定の間隔を空けて複数配列される第１ストランドと、当該第１ストランドと交差する、並行かつ一定の間隔で複数配列される第２ストランドとを有し、当該第１ストランドと当該第２ストランドとの交点箇所は一体化されており、
前記交点箇所の厚みは、前記フレーム部の厚みより厚く形成されていること、を特徴とする。 In view of the above problems, the electrodialysis apparatus of one embodiment of the present invention is
An electrodialysis apparatus comprising a concentration chamber and a desalting chamber in which a plurality of cation exchange membranes and anion exchange membranes are alternately arranged with a chamber frame interposed between a cathode plate and an anode plate. ,
The chamber frame includes a net body part and a frame part located around the net body part,
The net body has a plurality of first strands arranged in parallel and at regular intervals, and second strands arranged in parallel and at regular intervals intersecting the first strands, The intersection of the first strand and the second strand is integrated,
A thickness of the intersection point is formed to be thicker than a thickness of the frame portion.

本発明の一つの実施形態によれば、室枠のネット本体部において液体を均一に液分散させて、効率の良い電気透析を行える電気透析装置を提供できる。 According to one embodiment of the present invention, it is possible to provide an electrodialyzer capable of performing efficient electrodialysis by uniformly dispersing liquid in the net body portion of the chamber frame.

本発明の一実施形態に係る電気透析装置に使用される室枠の概略平面図である。It is a schematic plan view of the chamber frame used for the electrodialysis apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. Ａは図１の室枠のネット本体部の拡大平面図である。ＢはＡのＩ−Ｉ矢視断面図である。FIG. 2A is an enlarged plan view of a net body portion of the chamber frame of FIG. B is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 本発明の一実施形態に係る電気透析装置において脱塩室に配置された室枠と濃縮室に配置された室枠を説明する概略側面図である。It is a schematic side view explaining the chamber frame arrange | positioned at the desalination chamber and the concentration chamber in the electrodialysis apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る電気透析装置の概略側断面構造を示す組み立て図である。1 is an assembly diagram showing a schematic side cross-sectional structure of an electrodialysis apparatus according to an embodiment of the present invention.

＜室枠の構造＞
図１に本発明の一実施形態に係る電気透析装置に使用される室枠の概略平面図を示した。本発明で用いる室枠１は、中央位置に配置されたネット本体部２と、当該ネット本体部２の周囲に位置するフレーム部３とを有している。ネット本体部２は、詳しくは後述するが交差する第１ストランド及び第２ストランドとの交点箇所が接着または溶着されて一体化されている。またフレーム部３は、中央位置に開口部４を備える額縁状に形成されている。 <Room frame structure>
FIG. 1 shows a schematic plan view of a chamber frame used in an electrodialysis apparatus according to an embodiment of the present invention. The chamber frame 1 used in the present invention has a net body portion 2 disposed at a central position and a frame portion 3 located around the net body portion 2. As will be described in detail later, the net body 2 is integrated by bonding or welding at the intersections of the intersecting first strand and second strand. The frame portion 3 is formed in a frame shape having an opening 4 at the center position.

電気透析装置１０は、大まかに言って、上記のような室枠１とイオン交換膜（アニオン交換膜Ａ及びカチオン交換膜Ｃ）とを交互に配設し、室枠１によって間のイオン交換膜を挟持することにより構成される。即ち、室枠１のフレーム部３で囲まれているネット本体部２で確保されている空間がイオン交換室となり、ネット本体部２により、隣り合うイオン交換膜の接触を確実に防止する。したがって、ネット本体部２は、室枠１の中央位置に形成された矩形状の開口部４に流路部のスペーサーとしての機能を発揮するように配設されている。 Roughly speaking, the electrodialysis apparatus 10 has the chamber frames 1 and the ion exchange membranes (anion exchange membrane A and cation exchange membrane C) alternately arranged as described above, and the ion exchange membranes interposed between the chamber frames 1. It is comprised by pinching. That is, the space secured by the net body 2 surrounded by the frame 3 of the chamber frame 1 becomes an ion exchange chamber, and the net body 2 reliably prevents the adjacent ion exchange membranes from contacting each other. Therefore, the net body 2 is disposed in the rectangular opening 4 formed at the center position of the chamber frame 1 so as to exhibit a function as a spacer of the flow path.

ネット本体部２は、熱可塑性プラスチック製であることが好ましい。また、ネット本体部２は、例えばフレーム部３の開口部４の周囲の縦方向に対して溶接部Ｅ、Ｆの２箇所、幅方向に対して溶接部Ｇ、Ｈの２箇所が溶着されて、フレーム部３に取り付けられることで室枠１を形成する。 The net body 2 is preferably made of thermoplastic. The net body 2 is welded, for example, at two locations of welds E and F with respect to the longitudinal direction around the opening 4 of the frame 3 and two locations of welds G and H with respect to the width direction. The chamber frame 1 is formed by being attached to the frame portion 3.

上記したフレーム部３は、熱可塑性プラスチック製又は合成ゴム製からなるシートにて製造されている。 The frame part 3 described above is manufactured from a sheet made of thermoplastic or synthetic rubber.

また、フレーム部３は、中央部に開口部４を有する額縁状の形状をしており、その形成素材は熱可塑性プラスチック製又は熱可塑性エラストマーが好ましい。フレーム部３は、例えば、熱可塑性エラストマーからなるシートを、所定寸法の額縁状に裁断され製造される。 The frame portion 3 has a frame shape having an opening 4 at the center, and the material of the frame portion 3 is preferably made of a thermoplastic plastic or a thermoplastic elastomer. The frame part 3 is manufactured, for example, by cutting a sheet made of a thermoplastic elastomer into a frame shape having a predetermined size.

フレーム部３の形成素材として熱可塑性プラスチックを使用する場合は、特に限定されず種々の熱可塑性プラスチックを使用できる。熱可塑性プラスチックとしては、例えば、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・ビニルアルコール共重合体、エチレン・塩化ビニル共重合体、ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体、ＡＢＳ、α−メチルスチレン・スチレン共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニル・塩化ビニリデン共重合体、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル等が挙げられる。これらを１種単独、或いは２種以上を混合したブレンド物の形で使用してもよい。また、熱可塑性プラスチックは、電気絶縁性（絶縁抵抗１００ＭΩ以上）を有していることが好ましい。 When using a thermoplastic as a forming material of the frame part 3, it does not specifically limit but various thermoplastics can be used. Examples of thermoplastics include low density polyethylene, high density polyethylene, polypropylene, ethylene / vinyl acetate copolymer, ethylene / vinyl alcohol copolymer, ethylene / vinyl chloride copolymer, polystyrene, acrylonitrile / styrene copolymer. , ABS, α-methylstyrene / styrene copolymer, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, vinyl chloride / vinylidene chloride copolymer, polymethyl acrylate, polymethyl methacrylate, and the like. These may be used alone or in the form of a blend of two or more. The thermoplastic plastic preferably has electrical insulation (insulation resistance of 100 MΩ or more).

また、フレーム部３として熱可塑性エラストマーを使用する場合は、ポリオレフィン系、ポリウレタン系、ポリエステル系等が好ましい。 Further, when a thermoplastic elastomer is used as the frame portion 3, polyolefin, polyurethane, polyester, or the like is preferable.

フレーム部３は、特にシール性の観点からゴム弾性を有する素材或いは比較的柔軟な素材が好ましい。 The frame portion 3 is preferably made of a material having rubber elasticity or a relatively flexible material from the viewpoint of sealing performance.

またフレーム部３には、その片面側（図示例では正面側）にリブ３０が形成されていることが好ましく、リブ３０はフレーム部３の外縁と４５度の角度を有する格子状に形成されていることが好ましい。リブ３０は、例えば、複数の線条材を格子状に交差させて成形される。他面側（図示例で裏面）は平滑面とされていることが好ましい。このリブ３０は、室枠１がイオン交換膜を挟んで複数積層される際、隣接するイオン交換膜を線状で抑え込むため高いシール性を発揮し、液リーク（外部リーク、内部リーク）が生じることを防止する機能を発揮できる。上記リブ３０を形成する方法としては、例えば、射出押し出し成型機のダイスから出た樹脂を、格子状の彫り込みをしたディップロールにて成形される。このような成型方法によれば、フレーム部３を形成する際に、フレーム部３とリブ３０を同時に形成でき施工性に富む。リブ３０の彫り込み形態は、幅１００〜３００μｍ、深さが６０〜２００μｍの断面視が三角形の彫り込みで、格子のピッチは、２〜１０ｍｍが好ましい。 The frame 3 is preferably formed with ribs 30 on one side (front side in the illustrated example), and the ribs 30 are formed in a lattice shape having an angle of 45 degrees with the outer edge of the frame 3. Preferably it is. The rib 30 is formed by, for example, intersecting a plurality of wire rods in a lattice shape. The other surface side (the back surface in the illustrated example) is preferably a smooth surface. When a plurality of the chamber frames 1 are stacked with the ion exchange membrane sandwiched, the ribs 30 suppress the adjacent ion exchange membranes in a linear shape, thereby exhibiting high sealing performance and causing liquid leakage (external leakage, internal leakage). The function to prevent this can be demonstrated. As a method of forming the rib 30, for example, a resin discharged from a die of an injection extrusion molding machine is molded by a dip roll having a lattice-shaped engraving. According to such a molding method, when the frame part 3 is formed, the frame part 3 and the rib 30 can be formed at the same time, and the workability is high. As for the engraving form of the rib 30, the cross-sectional view having a width of 100 to 300 μm and a depth of 60 to 200 μm is a triangular engraving, and the pitch of the lattice is preferably 2 to 10 mm.

室枠１では、フレーム部３のネット本体部２との取り付け箇所の表面平滑性、又フレーム部３とネット本体部２との厚み偏差が適切であることが好ましい。フレーム部３と樹脂製のネット本体部２とを一体化する方法としては、例えば、インパルス溶着機により一体化する方法が好ましい。この方法によれば、特にフレーム部３の片面に突出した格子状のリブ３０側にネット本体部２をインパルス溶着することにより、格子状のリブ３０が溶着取付け箇所の厚みを吸収し、周辺のフレーム部３との厚み偏差も小さく、平滑性も損なわれることなく一体化できる。 In the chamber frame 1, it is preferable that the surface smoothness of the attachment part of the frame part 3 to the net body part 2 and the thickness deviation between the frame part 3 and the net body part 2 are appropriate. As a method for integrating the frame 3 and the resin net main body 2, for example, a method of integrating with an impulse welding machine is preferable. According to this method, the grid-like rib 30 absorbs the thickness of the welding attachment location by impulse-welding the net main body 2 to the lattice-like rib 30 side that protrudes on one side of the frame part 3 in particular, The thickness deviation with the frame part 3 is small, and it can be integrated without impairing smoothness.

上記したフレーム部３には、給入液口５及び吐出液口６が設けられている。この給入液口５及び吐出液口６は、それぞれ連通口７及び連通口８を介して開口部４と連通されている。連通口７及び連通口８には、液流路を確保するための流路９０が複数本形成されたディストリビュータ９がそれぞれ嵌合されるようになっている。給入液口５と開口部４、及び、吐出液口６と開口部４とは、ディストリビュータ９に形成された流路９０により連通される。 The frame portion 3 is provided with a supply liquid port 5 and a discharge liquid port 6. The supply liquid port 5 and the discharge liquid port 6 are communicated with the opening 4 via a communication port 7 and a communication port 8, respectively. The communication port 7 and the communication port 8 are each fitted with a distributor 9 formed with a plurality of flow channels 90 for securing a liquid flow channel. The liquid supply port 5 and the opening 4, and the discharge liquid port 6 and the opening 4 are communicated with each other through a flow path 90 formed in the distributor 9.

ディストリビュータ９は、耐熱性、液分散性に優れ、液リーク（内部リーク）を防ぐ構造を有するようになっている。ディストリビュータ９は、射出成型で製造されることが好ましく、その厚みは０．４ｍｍ〜２ｍｍであることが好ましい。ディストリビュータ９は、例えば、日本実用新案出願公開昭６３−１６０９０４公報に開示された構造のものを使用可能である。 The distributor 9 is excellent in heat resistance and liquid dispersibility, and has a structure that prevents liquid leakage (internal leakage). The distributor 9 is preferably manufactured by injection molding, and the thickness is preferably 0.4 mm to 2 mm. For example, the distributor 9 having a structure disclosed in Japanese Utility Model Application Publication No. 63-160904 can be used.

次に、ネット本体部２の構成を図２Ａ、図２Ｂに基づいて具体的に説明する。図２Ａには、図１のネット本体部２の一部拡大平面図を示し、図２Ｂには、図２ＡのＩ−Ｉ矢視断面図を示した。 Next, the configuration of the net body 2 will be specifically described with reference to FIGS. 2A and 2B. 2A shows a partially enlarged plan view of the net main body 2 of FIG. 1, and FIG. 2B shows a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 2A.

図示したように、ネット本体部２は、並行かつ一定の間隔で複数配列される第１ストランド２１と、当該第１ストランド２１と交差し、並行かつ一定の間隔で複数配列される第２ストランド２２とを有している。そして、第１ストランド２１と第２ストランド２２との交点箇所Ｋは熱溶着により接着されて一体化されている。交点箇所は、例えばネトロン法により熱溶着されて一体化されていることが好ましい。図示例では第１ストランド２１と第２ストランド２２とが９０°に直交する構成を示したが、この限りではなく、交差する角度は特に限定されない。第１ストランド２１と第２ストランド２２とは、３０°〜９０°の角度で交差することが好ましい。また、本実施形態のネット本体部２は、回転ダイス式プラスチックネット押し出し成型装置により製造された斜交網状ネットであることが好ましい。 As shown in the drawing, the net main body 2 includes a plurality of first strands 21 arranged in parallel and at regular intervals, and second strands 22 intersecting the first strand 21 and arranged in parallel at regular intervals. And have. And the intersection K of the 1st strand 21 and the 2nd strand 22 is adhere | attached and integrated by heat welding. The intersection points are preferably integrated by heat welding, for example, by the netron method. In the illustrated example, a configuration in which the first strand 21 and the second strand 22 are orthogonal to 90 ° is shown, but the present invention is not limited to this, and the intersecting angle is not particularly limited. It is preferable that the first strand 21 and the second strand 22 intersect at an angle of 30 ° to 90 °. Moreover, it is preferable that the net body 2 of the present embodiment is an oblique mesh net manufactured by a rotary die type plastic net extrusion molding apparatus.

上記した第１ストランド２１及び第２ストランド２２の形成素材は、熱可塑性プラスチックが好ましく。例えば、フレーム部３の形成素材として例示したものと同様のものが挙げられる。また、熱可塑性プラスチックは、電気絶縁性（絶縁抵抗１００ＭΩ以上）を有していることが好ましい。 The forming material of the first strand 21 and the second strand 22 is preferably a thermoplastic. For example, the thing similar to what was illustrated as a forming material of the frame part 3 is mentioned. The thermoplastic plastic preferably has electrical insulation (insulation resistance of 100 MΩ or more).

図２Ｂは、図２Ａに示す第１ストランド２１の線上で切った断面（Ｉ−Ｉ矢視断面図）を示している。図示の通り、ネット本体部２においては、交点箇所Ｋにおける交点厚みＤが、第１ストランド２１及び第２ストランド２２の線径Ｆのうち太い方の線径Ｆ（以下、線径Ｆａとも記載する。特に、脱塩室における室枠１に設けられたネット本体部２における線径Ｆａを線径Ｆａ１、濃縮室における室枠１に設けられたネット本体部２における線径Ｆａを線径Ｆａ２とも記載する。）より厚いことが好ましい。 FIG. 2B shows a cross section taken along the line of the first strand 21 shown in FIG. As shown in the figure, in the net body 2, the intersection thickness D at the intersection point K is the thicker wire diameter F of the wire diameters F of the first strand 21 and the second strand 22 (hereinafter also referred to as a wire diameter Fa). In particular, the wire diameter Fa in the net body portion 2 provided in the chamber frame 1 in the desalination chamber is the wire diameter Fa1, and the wire diameter Fa in the net body portion 2 provided in the chamber frame 1 in the concentration chamber is the wire diameter Fa2. It is preferred to be thicker.

ネット本体部２を上記の形状にすることにより、複数隣接する交点箇所Ｋの間には第１ストランド２１の周囲（図示上では上下位置）に流路２００となるスペースが形成される。この交点箇所Ｋ間に形成される複数の流路２００により、ネット本体部２へ流入された液体を、当該ネット本体部２の全体へ均一的に分散させることができる。 By forming the net body 2 in the above-described shape, a space serving as the flow path 200 is formed around the first strand 21 (up and down position in the drawing) between a plurality of adjacent intersection points K. By the plurality of flow paths 200 formed between the intersection points K, the liquid flowing into the net body 2 can be uniformly dispersed throughout the net body 2.

上記した、交点厚みＤと線径Ｆａとの比率は特に限定されず、製造工程での延伸等により任意に調節することができる。交点厚みＤと線径Ｆａとの比率は、脱塩室と濃縮室のそれぞれに対して設定されることが好ましい。 The ratio of the intersection thickness D and the wire diameter Fa described above is not particularly limited, and can be arbitrarily adjusted by stretching in the manufacturing process. The ratio between the intersection thickness D and the wire diameter Fa is preferably set for each of the desalting chamber and the concentrating chamber.

即ち、脱塩室においては、ネット本体部を組み込んだ時のスペース幅（Ｓ１（図３参照））は、ネット本体部２の線径（Ｆａ１）よりやや広い幅となることから精度の高い電気透析を行うには薄い方が良い。しかし、スペース幅Ｓ１を薄くし過ぎると膜同士の接触を生じ、電流の損失、膜の損傷、スケール生成等の不具合を生ずる。そのため、脱塩室においては、線径Ｆａ１は、交点厚み（Ｄ１）の５０％〜２０％（Ｆａ１／Ｄ１）が好ましく、４０％〜２５％がより好ましく、３８％〜３０％がさらに好ましい。 That is, in the desalination chamber, the space width (S1 (see FIG. 3)) when the net main body is incorporated is slightly wider than the wire diameter (Fa1) of the net main body 2, so that high-precision electrical Thinner is better for dialysis. However, if the space width S1 is too thin, the films are brought into contact with each other, causing problems such as current loss, film damage, and scale generation. Therefore, in the desalting chamber, the wire diameter Fa1 is preferably 50% to 20% (Fa1 / D1) of the intersection thickness (D1), more preferably 40% to 25%, and even more preferably 38% to 30%.

また、濃縮室のネット本体部の線径（Ｆａ２）は、組み込んだ時のイオン交換膜の安定性を維持する適切な厚みを有していることが重要である。そのため、濃縮室においては、線径Ｆａ２は、ネット本体部の交点厚み（Ｄ２）の４０％〜８０％が好ましく、５０％〜７０％がより好ましく、５７％〜６７％がさらに好ましい。これにより、脱塩室と濃縮室の圧力差によるイオン交換膜のふらつきを防止し、イオン交換膜の機械的ダメージを防止するばかりでなく、脱塩室内の液流動が均一化され安定した運転が達成できる。 Further, it is important that the wire diameter (Fa2) of the net body portion of the concentration chamber has an appropriate thickness that maintains the stability of the ion exchange membrane when incorporated. Therefore, in the concentrating chamber, the wire diameter Fa2 is preferably 40% to 80%, more preferably 50% to 70%, and even more preferably 57% to 67% of the intersection thickness (D2) of the net body. This not only prevents the ion exchange membrane from fluctuating due to the pressure difference between the desalting chamber and the concentration chamber, but also prevents mechanical damage to the ion exchange membrane. Can be achieved.

図３に、本発明の一実施形態に係る電気透析装置において脱塩室に配置された室枠１Ａと濃縮室に配置された室枠１Ｂの側面図をそれぞれ示した。符号Ｃはカチオン交換膜、符号Ａはアニオン交換膜を示している。 FIG. 3 shows side views of the chamber frame 1A disposed in the desalting chamber and the chamber frame 1B disposed in the concentration chamber in the electrodialysis apparatus according to one embodiment of the present invention. Symbol C indicates a cation exchange membrane, and symbol A indicates an anion exchange membrane.

脱塩室に配置された室枠１Ａにおいては、ネット本体部２の交点箇所Ｋにおける交点厚みＤ１は、フレーム部３の厚みｔ１より厚い。また、同様に濃縮室に配置される室枠１Ｂにおいては、ネット本体部２の交点箇所Ｋにおける交点厚みＤ２は、フレーム部３の厚みｔ２より厚い。 In the chamber frame 1A arranged in the desalination chamber, the intersection thickness D1 at the intersection point K of the net body 2 is thicker than the thickness t1 of the frame 3. Similarly, in the chamber frame 1 B arranged in the concentration chamber, the intersection thickness D 2 at the intersection point K of the net body 2 is thicker than the thickness t 2 of the frame 3.

つまり、脱塩室用の室枠１Ａと濃縮室用の室枠１Ｂにおいては、交点厚みＤ（Ｄ１、Ｄ２）の方がフレーム部３の厚みｔ（ｔ１、ｔ２）より厚いという同様の基本構成を有している。交点箇所Ｋの厚みは、フレーム部３の厚みの１．０５〜１．３倍が好ましく、１．１倍〜１．２倍がより好ましい。 That is, in the chamber frame 1A for the desalination chamber and the chamber frame 1B for the concentration chamber, the same basic configuration is such that the intersection thickness D (D1, D2) is thicker than the thickness t (t1, t2) of the frame portion 3. have. The thickness of the intersection point K is preferably 1.05 to 1.3 times the thickness of the frame part 3, and more preferably 1.1 to 1.2 times.

交点厚みＤがフレーム部３の厚みｔよりも厚いことにより、室枠１Ａ及び室枠１Ｂが電気透析装置１０へ組み込まれた際に、交点厚みの厚いネット本体部２が、室枠１Ａ及び室枠１Ｂの間に介在されるイオン交換膜を交点箇所で押さえ込むので、イオン交換膜のふらつき（ブレ）を防止し、均一的な液流動に寄与できる。 When the intersection thickness D is thicker than the thickness t of the frame portion 3, when the chamber frame 1A and the chamber frame 1B are assembled into the electrodialysis apparatus 10, the net body portion 2 having a thick intersection point becomes the chamber frame 1A and the chamber frame 1A. Since the ion exchange membrane interposed between the frames 1B is pressed at the intersection, the ion exchange membrane can be prevented from wobbling (blurring) and contribute to uniform liquid flow.

図３からわかるように、脱塩室のスペース幅Ｓ１は、室枠１Ａの開口部４に配設されたネット本体部２によって形成される幅であり、脱塩室に配設されたネット本体部２のストランドの線径Ｆａ１よりやや広い幅となる。一方、濃縮室のスペース幅Ｓ２は、室枠１Ｂの開口部４に配設されたネット本体部２によって形成される幅であり、濃縮室に配設されたネット本体部２のストランドの線径Ｆａ２よりやや広い幅となる。 As can be seen from FIG. 3, the space width S1 of the desalting chamber is a width formed by the net body 2 disposed in the opening 4 of the chamber frame 1A, and the net body disposed in the desalting chamber. The width is slightly wider than the wire diameter Fa1 of the strand of the portion 2. On the other hand, the space width S2 of the concentrating chamber is a width formed by the net main body portion 2 disposed in the opening 4 of the chamber frame 1B, and the wire diameter of the strand of the net main body portion 2 disposed in the concentrating chamber. The width is slightly wider than Fa2.

本発明の電気透析装置においては、脱塩室のスペース幅Ｓ１は薄い方が良い。しかし、薄くし過ぎるとイオン交換膜同士の接触が生じ、電流の損失、膜の損傷、スケール生成等の不具合が生じてしまう。脱塩室のスペース幅Ｓ１は脱塩室の室枠１Ａのネット本体部２の線径Ｆａ１に大きく影響されるが、スペース幅Ｓ１を適切な幅とするには、線径Ｆａ１はスペース幅Ｓ１の０．９５〜０．８倍であることが好ましい。また、脱塩室に配置される室枠１Ａにおけるネット本体部２の線径Ｆａ１は、ネット本体部２の交点厚みＤ１の５０％〜２０％であることが好ましく、０．１〜０．３ｍｍが好ましく、０．１５〜０．２５ｍｍがより好ましい。 In the electrodialysis apparatus of the present invention, the space width S1 of the desalting chamber is preferably thin. However, if the thickness is too thin, the ion exchange membranes come into contact with each other, resulting in problems such as current loss, membrane damage, and scale generation. The space width S1 of the desalting chamber is greatly influenced by the wire diameter Fa1 of the net body 2 of the chamber frame 1A of the desalting chamber. To make the space width S1 an appropriate width, the wire diameter Fa1 is set to the space width S1. It is preferable that it is 0.95-0.8 times. Further, the wire diameter Fa1 of the net body 2 in the chamber frame 1A arranged in the desalination chamber is preferably 50% to 20% of the intersection thickness D1 of the net body 2, and is 0.1 to 0.3 mm. Is preferable, and 0.15-0.25 mm is more preferable.

また、濃縮室に配置される室枠１Ｂにおいては、濃縮室のスペース幅Ｓ２は、イオン交換膜の安定性を維持するのに適切な幅である必要がある。脱塩室と同様に、濃縮室のスペース幅Ｓ２は濃縮室の室枠１Ｂのネット本体部２の線径Ｆａ２に大きく影響されるが、スペース幅Ｓ２を適切な幅とするには、線径Ｆａ２はスペース幅Ｓ２の０．９５〜０．８倍であることが好ましい。また、濃縮室に配置される室枠１Ｂにおけるネット本体部２の線径Ｆａ２は、０．３〜０．５ｍｍが好ましく、０．３５〜０．４５ｍｍがより好ましい。 Further, in the chamber frame 1B arranged in the concentration chamber, the space width S2 of the concentration chamber needs to be an appropriate width to maintain the stability of the ion exchange membrane. Similar to the desalination chamber, the space width S2 of the concentrating chamber is greatly influenced by the wire diameter Fa2 of the net body 2 of the chamber frame 1B of the concentrating chamber. Fa2 is preferably 0.95 to 0.8 times the space width S2. Moreover, 0.3-0.5 mm is preferable and, as for wire diameter Fa2 of the net main-body part 2 in the chamber frame 1B arrange | positioned at a concentration chamber, 0.35-0.45 mm is more preferable.

本発明の電気透析装置においては、脱塩室のスペース幅Ｓ１は濃縮室のスペース幅Ｓ２より狭いことが好ましい。これに伴って、脱塩室に配置される室枠１Ａのネット本体部２の線径Ｆａは、濃縮室に配置される室枠１Ｂのネット本体部２の線径Ｆａより細いことが好ましい。なお、脱塩室の室枠１Ａにおいても濃縮室の室枠１Ｂにおいても、第１ストランドと第２ストランドの線径は同じであること、すなわち線径Ｆと線径Ｆａとは同じであることが好ましい。 In the electrodialysis apparatus of the present invention, the space width S1 of the desalting chamber is preferably narrower than the space width S2 of the concentrating chamber. Accordingly, it is preferable that the wire diameter Fa of the net body 2 of the chamber frame 1A disposed in the desalination chamber is smaller than the wire diameter Fa of the net body 2 of the chamber frame 1B disposed in the concentration chamber. In addition, the wire diameter of the first strand and the second strand is the same in the chamber frame 1A of the desalination chamber and the chamber frame 1B of the concentration chamber, that is, the wire diameter F and the wire diameter Fa are the same. Is preferred.

これは、電気透析装置が以下のような特性を有していることによる。即ち、電気透析装置の脱塩室には処理液が流入されるが、脱塩室中の処理液に含まれるイオンは、電気透析の進行に伴い隣接する濃縮室に移行する。このため、脱塩室中の処理液のイオン濃度は低下して電気抵抗が高くなる。一方、濃縮室中の液のイオン濃度は増大して電気抵抗は低くなる。従って、効率の良い電気透析を行うためには、脱塩室では、ネット本体部のスペース幅を小さくすると同時に、濃縮室では、そのスペース幅を脱塩室におけるスペース幅よりも大きくすることにより、全体の大きさを変更せずにセルの低電気抵抗化を図ることができる。 This is because the electrodialysis apparatus has the following characteristics. That is, the processing liquid flows into the desalting chamber of the electrodialysis apparatus, but ions contained in the processing liquid in the desalting chamber move to the adjacent concentrating chamber as electrodialysis progresses. For this reason, the ion concentration of the treatment liquid in the desalting chamber is lowered and the electric resistance is increased. On the other hand, the ion concentration of the liquid in the concentration chamber increases and the electrical resistance decreases. Therefore, in order to perform efficient electrodialysis, in the desalting chamber, by reducing the space width of the net body portion, in the concentrating chamber, by making the space width larger than the space width in the desalting chamber, The electric resistance of the cell can be reduced without changing the overall size.

本発明の電気透析装置では、各室枠を上記のような厚み関係とすることにより、脱塩室と濃縮室の圧力差によるイオン交換膜のふらつきを防止し、イオン交換膜の機械的ダメージを防止できるとともに、脱塩室内の液流動が均一化され安定した運転が可能となる。 In the electrodialysis apparatus of the present invention, each chamber frame has a thickness relationship as described above, thereby preventing fluctuation of the ion exchange membrane due to a pressure difference between the desalting chamber and the concentration chamber, and mechanical damage of the ion exchange membrane is prevented. In addition, the liquid flow in the desalting chamber can be made uniform and stable operation becomes possible.

更に、脱塩室の室枠１Ａと濃縮室の室枠１Ｂでは、脱塩室の室枠１Ａのネット本体部２における第１ストランド２１のピッチＰｙ１と第２ストランド２２のピッチＰｘ１の平均値である平均格子ピッチＰ１が、濃縮室の室枠１Ｂのネット本体部２における第１ストランド２１のピッチＰｙ２と第２ストランド２２のピッチＰｘ２の平均値である平均格子ピッチＰ２よりも大きいことが好ましい。なお、第１ストランド２１のピッチとは、最も隣接する第１ストランド２１同士のストランドの太さ方向の中心間の距離であり、第２ストランド２２のピッチとは、最も隣接する第２ストランド２２の太さ方向の中心間の距離である。図２（Ａ）においては、Ｐｙが第１ストランド２１のピッチに相当し、Ｐｘが第２ストランド２２のピッチに相当する。なお、脱塩室における第１ストランド２１のピッチ及び第２ストランド２２のピッチをそれぞれＰｙ１、Ｐｘ１、濃縮室における第１ストランド２１のピッチ及び第２ストランド２２のピッチをそれぞれＰｙ２、Ｐｘ２と記載する。図３の格子ピッチＰｙ１、Ｐｙ２は、図面の関係上、縦ピッチを示しているが、横ピッチも有しており、以下その点も説明する。 Furthermore, in the chamber frame 1A of the desalination chamber and the chamber frame 1B of the concentration chamber, the average value of the pitch Py1 of the first strand 21 and the pitch Px1 of the second strand 22 in the net body 2 of the chamber frame 1A of the desalination chamber is It is preferable that a certain average lattice pitch P1 is larger than an average lattice pitch P2 that is an average value of the pitch Py2 of the first strand 21 and the pitch Px2 of the second strand 22 in the net body 2 of the chamber frame 1B of the concentration chamber. In addition, the pitch of the 1st strand 21 is the distance between the centers of the thickness direction of the strands of the most adjacent 1st strands 21, The pitch of the 2nd strand 22 is the distance of the 2nd strand 22 most adjacent. It is the distance between the centers in the thickness direction. In FIG. 2A, Py corresponds to the pitch of the first strand 21, and Px corresponds to the pitch of the second strand 22. The pitch of the first strand 21 and the pitch of the second strand 22 in the desalting chamber are referred to as Py1 and Px1, respectively, and the pitch of the first strand 21 and the pitch of the second strand 22 in the concentration chamber are referred to as Py2 and Px2, respectively. The lattice pitches Py1 and Py2 in FIG. 3 indicate vertical pitches due to the relationship between the drawings, but also have horizontal pitches, which will be described below.

脱塩室には海水などの処理液が流入されるため、脱塩室の室枠１Ａのネット本体部２は特に処理液が均一に液分散することが求められている。したがって、脱塩室の室枠１Ａのネット本体部２の平均格子ピッチＰ１の方を広くすることにより、交点箇所Ｋ間に形成される流路２００（スペース）を大きくして処理液をスムーズに分散できる。また、電気透析時に、濃縮室の室枠１Ｂのネット本体部２により、イオン交換膜が脱塩室側に押され、結果的に、脱塩室に配置された室枠１Ａのスペース幅Ｓ１が薄くなる利点も望める。 Since a treatment liquid such as seawater flows into the desalination chamber, the net body 2 of the chamber frame 1A of the desalination chamber is particularly required to uniformly disperse the treatment liquid. Therefore, by widening the average lattice pitch P1 of the net body 2 of the chamber frame 1A of the desalting chamber, the flow path 200 (space) formed between the intersection points K is increased, so that the processing liquid is smooth. Can be distributed. Further, during electrodialysis, the ion exchange membrane is pushed to the desalination chamber side by the net body 2 of the chamber frame 1B of the concentration chamber, and as a result, the space width S1 of the chamber frame 1A arranged in the desalination chamber is increased. The advantage of thinning can also be expected.

本発明の電気透析装置において、脱塩室の室枠１Ａのネット本体部２の平均格子ピッチＰ１としては、例えば縦ピッチＰｙ１が１０．５ｍｍ、横ピッチＰｘ１が４．６ｍｍ（図２Ａ参照）である。また、濃縮室の室枠１Ｂのネット本体部２の格子ピッチＰ２としては、例えば縦ピッチＰｙ２が２．５ｍｍ、横ピッチＰｘ２が２．６ｍｍであることが好ましい。また、脱塩室の室枠１Ａのネット本体部２の格子ピッチＰ１は、濃縮室の室枠１Ｂのネット本体部２の格子ピッチＰ２の１．２倍〜５倍であることが好ましく、２倍〜４倍であることが好ましい。 In the electrodialysis apparatus of the present invention, the average lattice pitch P1 of the net body 2 of the chamber frame 1A of the desalination chamber is, for example, 10.5 mm in the vertical pitch Py1 and 4.6 mm in the horizontal pitch Px1 (see FIG. 2A). is there. Moreover, as the lattice pitch P2 of the net body 2 of the chamber frame 1B of the concentrating chamber, for example, the vertical pitch Py2 is preferably 2.5 mm and the horizontal pitch Px2 is preferably 2.6 mm. The lattice pitch P1 of the net body 2 of the chamber frame 1A of the desalination chamber is preferably 1.2 to 5 times the lattice pitch P2 of the net body 2 of the chamber frame 1B of the concentration chamber. It is preferable that it is 2 to 4 times.

上述のように濃縮室の室枠１Ｂのネット本体部２は、脱塩室の室枠１Ａのネット本体部２に比して、平均格子ピッチＰ２を小さく、線径Ｆａ２を厚くすることが好ましい。そうすることにより、濃縮室の遮蔽率が上がり液流動圧力損失が増大する。その結果、濃縮室と脱塩室を同一圧力にて運転すると濃縮室の流量を低減できる。すると、液体を供給排出する為の流路も小さくでき、濃縮液循環系のポンプ動力が低減され、並びに、濃縮室からの漏えい電流が低減され、電力原単位を向上させることができる。 As described above, the net body 2 of the chamber frame 1B of the concentration chamber preferably has a smaller average lattice pitch P2 and a larger wire diameter Fa2 than the net body 2 of the chamber frame 1A of the desalination chamber. . By doing so, the shielding rate of the concentrating chamber increases and the liquid flow pressure loss increases. As a result, when the concentration chamber and the desalting chamber are operated at the same pressure, the flow rate of the concentration chamber can be reduced. Then, the flow path for supplying and discharging the liquid can be reduced, the pump power of the concentrated liquid circulation system is reduced, the leakage current from the concentration chamber is reduced, and the power consumption can be improved.

＜電気透析装置＞
図４に、本発明のフィルタープレス型の電気透析装置１０の側断面構造の組み立て概略図を示した。この電気透析装置１０では、陰極板１０ａと陽極板１０ｂとの間に、前述したネット本体部２を備えた室枠１が多数重ねて配置されている。図示例において、脱塩室に配置されている室枠を１Ａと表記し、濃縮室に配置されている室枠を１Ｂと表記した。 <Electrodialysis machine>
FIG. 4 shows an assembly schematic diagram of a side sectional structure of the filter press type electrodialysis apparatus 10 of the present invention. In this electrodialysis apparatus 10, a large number of chamber frames 1 including the net main body 2 described above are arranged between a cathode plate 10a and an anode plate 10b. In the example of illustration, the chamber frame arrange | positioned in the desalination chamber was described as 1A, and the chamber frame arrange | positioned in the concentration chamber was described as 1B.

これらの室枠１Ａ、１Ｂの間には、カチオン交換膜Ｃ及びアニオン交換膜Ａが交互に挟持される。このようなカチオン交換膜Ｃ及びアニオン交換膜Ａとしては、公知のものが使用できる。 Between the chamber frames 1A and 1B, the cation exchange membrane C and the anion exchange membrane A are alternately sandwiched. As such cation exchange membrane C and anion exchange membrane A, known ones can be used.

室枠１Ａ、１Ｂ内の空間（ネット本体部２）が前述したイオン交換室（脱塩室１１或いは濃縮室１２）となっている。一番端の濃縮室１２（室枠１Ｂ）と陰極板１０ａとの間にはアニオン交換膜Ａが配置され、他方の端の脱塩室１１（室枠１Ａ）と陽極板１０ｂとの間にはカチオン交換膜Ｃが配置されている。 The space (net body part 2) in the chamber frames 1A and 1B is the above-described ion exchange chamber (desalting chamber 11 or concentration chamber 12). An anion exchange membrane A is disposed between the extreme concentration chamber 12 (chamber frame 1B) and the cathode plate 10a, and between the desalting chamber 11 (chamber frame 1A) and the anode plate 10b at the other end. Is provided with a cation exchange membrane C.

上記のように陰極板１０ａと陽極板１０ｂとの間に配置された複数のイオン交換膜Ａ、Ｃ及び室枠１Ａ、１Ｂは、一対の締め付け板１３、１３により強固に固定されている。 As described above, the plurality of ion exchange membranes A and C and the chamber frames 1A and 1B arranged between the cathode plate 10a and the anode plate 10b are firmly fixed by the pair of fastening plates 13 and 13.

上記構成の電気透析装置１０を使用して電気透析を行う際、室枠１Ａの給入液口５から処理液が流入されて、脱塩室１１に処理液が供給される。脱塩室１１に供給された処理液は、吐出液口６へ排出されるようになっている。 When electrodialysis is performed using the electrodialysis apparatus 10 having the above-described configuration, the processing liquid is introduced from the supply liquid port 5 of the chamber frame 1 A, and the processing liquid is supplied to the desalting chamber 11. The processing liquid supplied to the desalting chamber 11 is discharged to the discharge liquid port 6.

また、室枠１Ｂは、給入液口５から電解液が流入されて、濃縮室１２に電解液が供給され、濃縮室１２に供給された電解液は、吐出液口６へ排出されるようになっている。したがって、陰極板１０ａと陽極板１０ｂの間に一定の電圧を印加しながら、脱塩室１１及び濃縮室１２に液を循環供給していくことにより、脱塩室１１内の処理液中のイオンが次第に濃縮室１２内へ移行する。すると、濃縮室１２に循環される電解液のイオン濃度が増大し、この結果、目的とする高濃度の塩溶液を得ることができる。 The chamber frame 1 B is configured such that the electrolyte is supplied from the supply liquid port 5, the electrolyte is supplied to the concentration chamber 12, and the electrolyte supplied to the concentration chamber 12 is discharged to the discharge liquid port 6. It has become. Accordingly, the ions in the processing liquid in the desalting chamber 11 are circulated and supplied to the desalting chamber 11 and the concentration chamber 12 while applying a constant voltage between the cathode plate 10a and the anode plate 10b. Gradually moves into the concentration chamber 12. Then, the ion concentration of the electrolyte circulated in the concentration chamber 12 increases, and as a result, a target high-concentration salt solution can be obtained.

上記してきたように本発明の電気透析装置１０は、ネット本体部２の交点厚みＤがフレーム部３の厚みｔより厚い室枠１Ａ、１Ｂとすることにより、脱塩室１１と濃縮室１２のネット本体部２を通過する処理液（又は電解液）の液分散が均一になり効率の良い電気透析を行うことができる。 As described above, the electrodialysis apparatus 10 according to the present invention has the chamber frames 1A and 1B in which the intersection thickness D of the net body 2 is larger than the thickness t of the frame 3, so that the desalting chamber 11 and the concentration chamber 12 are separated. The liquid dispersion of the treatment liquid (or electrolytic solution) that passes through the net body 2 is uniform, and efficient electrodialysis can be performed.

特に脱塩室１１において、給入液口５から流入された処理液は、格子ピッチの広いネット本体部２により均一的に分散して、圧力損失を最小限に止めて効率の良い電気透析に寄与できる。 In particular, in the desalting chamber 11, the treatment liquid flowing in from the feed liquid port 5 is uniformly dispersed by the net body 2 having a wide lattice pitch, and pressure loss is minimized to achieve efficient electrodialysis. Can contribute.

また、脱塩室のスペース幅Ｓ１が、濃縮室のスペース幅Ｓ２より薄く形成することが好ましく、脱塩室１１において低電気抵抗化を確実に得ることができる。上記の各構成により、イオン交換膜の表面に水の電気分解によるスケールが生じて膜抵抗が上昇し通電できなくなる問題を解消できる。 Moreover, it is preferable to form the space width S1 of the desalting chamber thinner than the space width S2 of the concentrating chamber, and a low electrical resistance can be reliably obtained in the desalting chamber 11. With each of the above-described configurations, it is possible to solve the problem that a scale is generated by electrolysis of water on the surface of the ion exchange membrane, the membrane resistance is increased, and current cannot be supplied.

本発明に係る電気透析装置の室枠１は、フレーム部３に形成されたリブ３０側にネット本体部２がインパルス溶着により取付けられて構成されている。したがって、フレーム部３とネット本体部２との厚み偏差を小さくでき、且つ平滑性が損なわれないため、室枠１のフレーム部３からの液漏れを有効に防止できる。 The chamber frame 1 of the electrodialysis apparatus according to the present invention is configured such that the net body 2 is attached to the side of the rib 30 formed on the frame 3 by impulse welding. Therefore, the thickness deviation between the frame part 3 and the net body part 2 can be reduced, and the smoothness is not impaired, so that liquid leakage from the frame part 3 of the chamber frame 1 can be effectively prevented.

また、濃縮室の室枠１Ｂのネット本体部２において、脱塩室の室枠１Ａのネット本体部２に比して、格子ピッチＰ２を小さくし、線径Ｆａ２を厚くして、濃縮室の液流動の圧力損失を増大させ、濃縮室と脱塩室を同一圧力にて運転すると、濃縮室の流量を低減できる。すると、液体を供給排出する為の流路も小さくでき、濃縮液循環系のポンプ動力が低減され、並びに、濃縮室からの漏えい電流が低減され、電力原単位を向上させることができる。更に、脱塩室と濃縮室の圧力差によるイオン交換膜のふらつきを防止し、イオン交換膜の機械的ダメージを防止するのみならず、脱塩室内の液流動が均一化され安定した運転を実現できる。 Further, in the net body 2 of the chamber frame 1B of the enrichment chamber, the lattice pitch P2 is made smaller and the wire diameter Fa2 is made thicker than that of the net body 2 of the chamber frame 1A of the desalination chamber. When the pressure loss of the liquid flow is increased and the concentration chamber and the desalting chamber are operated at the same pressure, the flow rate of the concentration chamber can be reduced. Then, the flow path for supplying and discharging the liquid can be reduced, the pump power of the concentrated liquid circulation system is reduced, the leakage current from the concentration chamber is reduced, and the power consumption can be improved. In addition, the ion exchange membrane can be prevented from wobbling due to the pressure difference between the desalting chamber and the concentrating chamber, not only preventing mechanical damage to the ion exchange membrane, but also realizing a stable operation with uniform liquid flow in the desalting chamber. it can.

本発明の電気透析装置の効果を、以下の実施例により説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、実施例、比較例に示す室枠の物性、及び電気透析槽の特性は以下の方法により測定した。 The effects of the electrodialysis apparatus of the present invention will be described by the following examples, but the present invention is not limited to these examples. In addition, the physical properties of the chamber frames and the characteristics of the electrodialysis tank shown in Examples and Comparative Examples were measured by the following methods.

（フレーム部３、ネット本体部２の厚み）
フレーム部３については、格子状のリブ３０を除いたベースシートの厚みを任意の点１０箇所についてマルチメーターで厚みを測定し、平均厚み（ｍｍ）として表した。 (Thickness of frame 3 and net body 2)
For the frame part 3, the thickness of the base sheet excluding the lattice-like ribs 30 was measured with a multimeter at 10 arbitrary points, and expressed as an average thickness (mm).

ネット本体部２の交点厚みについては、交点を中心とした厚みを任意の点１０箇所についてマルチメーターで厚みを測定し、平均厚み（ｍｍ）として表した。 As for the intersection thickness of the net body 2, the thickness around the intersection was measured with a multimeter at 10 arbitrary points and expressed as an average thickness (mm).

（電気透析）
ＡＧＣエンジニアリング社製の電気透析装置（ＮＥＤ３型）を用いた。すなわち、用意した脱塩室用の室枠、濃縮室用の室枠、及び製塩用カチオン交換膜（ＡＧＣエンジニアリング社製）、製塩用アニオン交換膜（ＡＧＣエンジニアリング社製）１００対を組込み、フィルタープレス型電気透析装置に装着し、タイロッドにて締結した。 (Electrodialysis)
An electrodialyzer (NED3 type) manufactured by AGC Engineering was used. In other words, a built-in chamber frame for a desalting chamber, a chamber frame for a concentration chamber, a salt-forming cation exchange membrane (manufactured by AGC Engineering Co., Ltd.), and a salt-forming anion exchange membrane (manufactured by AGC Engineering Co., Ltd.) 100 pairs are incorporated, and a filter press A type electrodialyzer was attached and fastened with a tie rod.

（外部漏洩量）
電気透析槽運転時の外部に漏れる液量を測定して、外部漏洩量（ｍｌ／ｈｒ・槽）を算出した。 (External leakage)
The amount of liquid leaking to the outside during operation of the electrodialysis tank was measured, and the amount of external leakage (ml / hr · tank) was calculated.

（内部漏洩量）
濃縮室出口配管を脱塩室出口配管より１ｍ高くし、電気透析槽が水道水で満たされたとき、濃縮室側から脱塩室側へ１ｍ水柱の圧力が加わるように調節した電気透析槽に、脱塩室、濃縮室の入口より水道水を供給する。脱塩室及び濃縮室の出口から水道水が溢れ出るのを確認したのち、脱塩室の入口バルブを閉じ、脱塩室の出口から流出する液量を測定して、内部漏洩量（ｍｌ／ｈｒ・ｍ^２）を算出した。 (Internal leakage amount)
To the electrodialysis tank adjusted so that the pressure of 1 m water column is applied from the concentrating chamber side to the desalting chamber side when the concentration chamber outlet piping is 1 m higher than the desalting chamber outlet piping and the electrodialysis tank is filled with tap water. Tap water is supplied from the entrance of the desalination chamber and concentration chamber. After confirming that the tap water overflows from the outlet of the desalination chamber and concentration chamber, close the inlet valve of the desalination chamber and measure the amount of liquid flowing out from the outlet of the desalination chamber to determine the amount of internal leakage (ml / ml hr · m ² ) was calculated.

（セル電圧）
電気透析槽の脱塩室に海水を６ｃｍ／ｓｅｃの線速度で供給し、濃縮室に濃縮かん水（濃度２００ｇ／Ｌ）を２ｃｍ／ｓｅｃの線速度で供給し、電流密度３Ａ／ｄｍ^２にて通電した。電気透析槽に組み込んだ濃縮室用の室枠、脱塩室用の室枠、イオン交換膜１００対分の両端に予め設置した白金線を用い、その白金線間の電圧を測定することにより評価した。セル電圧は、１対分の平均セル電圧（Ｖ／セル）として示す。 (Cell voltage)
Seawater is supplied to the desalting chamber of the electrodialysis tank at a linear velocity of 6 cm / sec, concentrated brine (concentration 200 g / L) is supplied to the concentration chamber at a linear velocity of 2 cm / sec, and the current density is 3 A / dm ² . Energized. Evaluation was made by measuring the voltage between the platinum wires, using a chamber frame for the concentration chamber incorporated in the electrodialysis tank, a chamber frame for the desalination chamber, and platinum wires previously installed at both ends of 100 pairs of ion exchange membranes. did. The cell voltage is shown as an average cell voltage (V / cell) for one pair.

（電流効率）
電気透析中に所定の時間に生成した濃縮室側の塩量を測定し、次式により算出した。電流効率＝〔Ａ／｛（通電量（クーロン）×時間（ｓｅｃ））／Ｆ｝〕×１００式中、Ａは生成した塩量（ｍｏｌ）であり、Ｆはファラデー定数（９６５００）である。 (Current efficiency)
The amount of salt on the concentration chamber side generated at a predetermined time during electrodialysis was measured and calculated by the following formula. Current efficiency = [A / {(energization amount (coulomb) × time (sec)) / F}] × 100 In the formula, A is the amount of salt produced (mol), and F is the Faraday constant (96500).

（電気透析槽解体後のイオン交換膜の状態観察）
上記の電気透析条件にて、１ケ月間連続運転した後、電気透析槽を解体し、イオン交換膜の状態を観察した。 (Observation of ion exchange membrane after disassembly of electrodialysis tank)
After continuously operating for 1 month under the above electrodialysis conditions, the electrodialysis tank was disassembled and the state of the ion exchange membrane was observed.

［実施例１］
脱塩室用の室枠、濃縮室用の室枠は、フレーム部３用シートとして、厚み（ｔ１、ｔ２）が０．５６ｍｍのポリオレフィン系熱可塑性エラストマー製であり、片面に格子状（格子の断面形状は三角形であり、ピッチは４ｍｍであり、突起高さは０．１４ｍｍであり、底辺幅は０．２ｍｍである。）のリブを形成したシートを使用した。 [Example 1]
The chamber frame for the desalination chamber and the chamber frame for the concentration chamber are made of a polyolefin-based thermoplastic elastomer having a thickness (t1, t2) of 0.56 mm as a sheet for the frame part 3, and are formed in a lattice shape (lattice-like) on one side. The cross-sectional shape is a triangle, the pitch is 4 mm, the protrusion height is 0.14 mm, and the base width is 0.2 mm.

脱塩室に配置する室枠は、交点厚み（Ｄ１）０．６３ｍｍ、線径（Ｆａ１）０．２０ｍｍ、格子ピッチ縦（Ｐｙ１）１０.５×横（Ｐｘ１）４．６ｍｍ、平均ピッチ（Ｐ１）７．５５ｍｍのポリエチレン製のネット本体部を、フレーム部のリブ側にインパルス溶着して製作した。 The chamber frame arranged in the desalting chamber has an intersection thickness (D1) of 0.63 mm, a wire diameter (Fa1) of 0.20 mm, a lattice pitch length (Py1) of 10.5 × width (Px1) of 4.6 mm, and an average pitch (P1). ) A 7.55 mm polyethylene net body was impulse welded to the rib side of the frame.

濃縮室に配置する室枠は、交点厚み（Ｄ２）０．６３ｍｍ、線径（Ｆａ２）０．４０ｍｍ、格子ピッチ縦（Ｐｙ２）２．５×横（Ｐｘ２）２．６ｍｍ、平均ピッチ（Ｐ２）２．５５ｍｍのポリエチレン製のネット本体部を、フレーム部のリブ側にインパルス溶着して製作した。そして、両室枠を電気透析槽に組み込み、電流密度３Ａ／ｄｍ^２にて電気透析を実施した。その結果を表１に示す。 The chamber frame arranged in the concentrating chamber has an intersection thickness (D2) of 0.63 mm, a wire diameter (Fa2) of 0.40 mm, a lattice pitch length (Py2) of 2.5 × width (Px2) of 2.6 mm, and an average pitch (P2). A 2.55 mm polyethylene net main body was produced by impulse welding on the rib side of the frame. Then, embedded biventricular frame to electrodialysis cell was carried out electrodialysis at a current density of 3A / dm ^2. The results are shown in Table 1.

実施例１に注目すると、外部漏洩量、内部漏洩量、セル電圧も低く、高い電流効率が得られた。また、１ケ月間の連続運転後に、電気透析槽を解体して内部を観察した結果、イオン交換膜の異常は認められなかった。 When attention was paid to Example 1, the amount of external leakage, the amount of internal leakage, and the cell voltage were low, and high current efficiency was obtained. Moreover, as a result of disassembling the electrodialysis tank and observing the interior after continuous operation for one month, no abnormality of the ion exchange membrane was observed.

（比較例１）
脱塩室の室枠と濃縮室用の室枠は、フレーム部３用シートとして、厚み（ｔ１、ｔ２）０．６０ｍｍのポリオレフィン系熱可塑性エラストマー製のフラットシートを使用した。また、交点厚み（Ｄ１、Ｄ２）０．５６ｍｍ、線径（Ｆａ１、Ｆａ２）０．３６ｍｍ、格子ピッチ縦（Ｐｙ１、Ｐｙ２）３．６×横（Ｐｘ１、Ｐｘ２）２．６ｍｍ、平均ピッチ（Ｐ１、Ｐ２）３．１０ｍｍのポリエチレン製のネット本体部をフレーム部にインパルス溶着して製作する手法を採用した。そして、両室枠を電気透析槽に組み込み、電流密度３Ａ／ｄｍ^２にて電気透析を実施した。その結果を表１に示す。 (Comparative Example 1)
The chamber frame for the desalting chamber and the chamber frame for the concentration chamber used a flat sheet made of a polyolefin-based thermoplastic elastomer having a thickness (t1, t2) of 0.60 mm as the frame 3 sheet. Also, the intersection thickness (D1, D2) 0.56 mm, the wire diameter (Fa1, Fa2) 0.36 mm, the lattice pitch length (Py1, Py2) 3.6 × width (Px1, Px2) 2.6 mm, the average pitch (P1) , P2) A technique was adopted in which a 3.10 mm polyethylene net body was impulse welded to the frame. Then, embedded biventricular frame to electrodialysis cell was carried out electrodialysis at a current density of 3A / dm ^2. The results are shown in Table 1.

比較例１に注目すると、外部漏洩量、内部漏洩量が多く、セル電圧も高く、電流効率は低かった。また、１ケ月間の連続電気透析運転後に、電気透析槽を解体して内部を観察した結果、フレーム部３のネット本体部２取付け部近傍にイオン交換膜の変形、微小な亀裂が確認された。更に、ネット本体部２によるイオン交換膜の擦れ痕や変形が確認された。これらが漏洩や電流効率の低下の原因になったと考えられる。 Paying attention to Comparative Example 1, the amount of external leakage and internal leakage was large, the cell voltage was high, and the current efficiency was low. In addition, after one month of continuous electrodialysis operation, the electrodialysis tank was disassembled and the inside was observed. As a result, deformation of the ion exchange membrane and minute cracks were confirmed in the vicinity of the net body 2 attachment portion of the frame portion 3. . Furthermore, the rubbing trace and deformation | transformation of the ion exchange membrane by the net main-body part 2 were confirmed. These are thought to have caused leakage and reduced current efficiency.

以上、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明した。なお、上記の記載は、実施形態を理解するためのものであり、実施形態の範囲を限定するものではない。更に、上記の複数の実施形態は、相互に排他的なものではない。したがって、矛盾が生じない限り、異なる実施形態の各要素を組み合わせることも意図しており、特許請求の範囲に記載された開示の技術の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

The embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings. In addition, said description is for understanding embodiment and does not limit the range of embodiment. Furthermore, the above embodiments are not mutually exclusive. Therefore, it is intended to combine the elements of different embodiments as long as no contradiction arises, and various modifications and changes are possible within the scope of the technical gist of the disclosure disclosed in the claims. .

本発明の電気透析装置は、製塩において海水などの塩水を濃縮する工程、純水の製造において海水などの塩水を脱塩する工程、種々の高塩濃度排液からの脱塩濃縮回収工程、排水の脱塩再利用、廃酸からの酸回収などの広範な分野で使用される。 The electrodialysis apparatus of the present invention includes a step of concentrating salt water such as seawater in salt production, a step of desalting salt water such as seawater in the production of pure water, a desalination concentration recovery step from various high salt concentration effluents, and wastewater. It is used in a wide range of fields such as desalting and recycling of acid and acid recovery from waste acid.

１０電気透析装置
１室枠
１Ａ脱塩室用の室枠
１Ｂ濃縮室用の室枠
２ネット本体部
２１第１ストランド
２２第２ストランド
２００流路
３フレーム部
３０リブ
４開口部
５給入液口
６吐出液口
７、８連通口
９ディストリビュータ
１０電気透析装置
１０ａ陰極板
１０ｂ陽極板
１１脱塩室
１２濃縮室
１３締め付け板
Ａアニオン交換膜
Ｃカチオン交換膜
Ｋ交点箇所
Ｄ交点厚み
Ｆ線径 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electrodialyzer 1 Chamber frame 1A Desalination chamber chamber frame 1B Concentration chamber chamber frame 2 Net body portion 21 First strand 22 Second strand 200 Channel 3 Frame portion 30 Rib 4 Opening portion 5 Feed liquid inlet 6 Discharge port 7, 8 Communication port 9 Distributor 10 Electrodialyzer 10a Cathode plate 10b Anode plate 11 Desalination chamber 12 Concentration chamber 13 Clamping plate A Anion exchange membrane C Cation exchange membrane K Intersection location D Intersection thickness F Wire diameter

Claims

陰極板と陽極板との間に、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とを、室枠を介在させて複数枚交互に配列して濃縮室と脱塩室を構成した電気透析装置であって、
前記室枠は、ネット本体部と、該ネット本体部の周囲に位置するフレーム部とを備え、
前記ネット本体部は、並行かつ一定の間隔で複数配列される第１ストランドと、当該第１ストランドと交差する、並行かつ一定の間隔で複数配列される第２ストランドとを有し、当該第１ストランドと当該第２ストランドとの交点箇所は一体化されており、
前記交点箇所の厚みは、前記フレーム部の厚みより厚く形成されていることを特徴とする電気透析装置。 An electrodialysis apparatus comprising a concentration chamber and a desalting chamber in which a plurality of cation exchange membranes and anion exchange membranes are alternately arranged with a chamber frame interposed between a cathode plate and an anode plate. ,
The chamber frame includes a net body part and a frame part located around the net body part,
The net body has a plurality of first strands arranged in parallel and at a constant interval, and a second strand arranged in parallel and at a constant interval intersecting the first strand. The intersection point of the strand and the second strand is integrated,
The electrodialysis apparatus according to claim 1, wherein a thickness of the intersection point is greater than a thickness of the frame portion.

前記脱塩室に配置される前記室枠は、
前記ネット本体部を構成する前記第１ストランドのピッチ及び前記第２ストランドのピッチの平均値である平均格子ピッチが、前記濃縮室に配置される前記室枠の前記ネット本体部を構成する前記第１ストランドのピッチ及び前記第２ストランドのピッチの平均値である平均格子ピッチよりも大きい請求項１に記載の電気透析装置。 The chamber frame arranged in the desalination chamber is:
The average lattice pitch, which is an average value of the pitch of the first strand and the pitch of the second strand constituting the net body portion, constitutes the net body portion of the chamber frame disposed in the concentration chamber. The electrodialysis apparatus according to claim 1, wherein the electrodialysis apparatus is larger than an average lattice pitch that is an average value of a pitch of one strand and a pitch of the second strand.

前記脱塩室に配置される前記室枠は、
前記ネット本体部を構成する前記第１ストランドのピッチ及び前記第２ストランドのピッチの平均値である平均格子ピッチが、前記濃縮室に配置される前記室枠の前記ネット本体部を構成する前記第１ストランドのピッチ及び前記第２ストランドのピッチの平均値である前記平均格子ピッチの１．２倍〜５倍である請求項２に記載の電気透析装置。 The chamber frame arranged in the desalination chamber is:
The average lattice pitch, which is an average value of the pitch of the first strand and the pitch of the second strand constituting the net body portion, constitutes the net body portion of the chamber frame disposed in the concentration chamber. The electrodialysis apparatus according to claim 2, which is 1.2 to 5 times the average lattice pitch, which is an average value of the pitch of one strand and the pitch of the second strand.

前記脱塩室に配置される前記室枠は、
前記ネット本体部を構成する前記第１ストランド及び前記第２ストランドのうち太い方の線径が、当該ネット本体部に形成された前記交点箇所の厚みの５０％〜２０％である請求項１〜３の何れか一項に記載の電気透析装置。 The chamber frame arranged in the desalination chamber is:
The thicker wire diameter of the first strand and the second strand constituting the net body portion is 50% to 20% of the thickness of the intersection point formed in the net body portion. The electrodialysis apparatus according to any one of 3.

前記濃縮室に配置される前記室枠は、
前記ネット本体部を構成する前記第１ストランド及び前記第２ストランドのうち太い方の線径が、当該ネット本体部に形成された前記交点箇所の厚みの４０％〜８０％である請求項１〜４の何れか一項に記載の電気透析装置。 The chamber frame disposed in the concentration chamber is
The thicker wire diameter of the first strand and the second strand constituting the net main body is 40% to 80% of the thickness of the intersection point formed in the net main body. The electrodialysis apparatus according to any one of 4.

前記交点箇所の厚みは、前記フレーム部の厚みの１．０５〜１．３倍である請求項１〜５の何れか一項に記載の電気透析装置。 The electrodialysis apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein a thickness of the intersection point is 1.05 to 1.3 times a thickness of the frame portion.

前記ネット本体部が熱可塑性プラスチック製である請求項１〜６の何れか一項に記載の電気透析装置。 The electrodialysis apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the net body is made of a thermoplastic plastic.

前記フレーム部の一側面には、格子状リブが形成されている請求項１〜７の何れか一項に記載の電気透析装置。 The electrodialysis apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein lattice-shaped ribs are formed on one side surface of the frame portion.

前記脱塩室のスペース幅は、前記濃縮室のスペース幅より狭い請求項１〜８の何れか一項に記載の電気透析装置。 The electrodialysis apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein a space width of the desalting chamber is narrower than a space width of the concentration chamber.

前記脱塩室に配置される前記室枠は、
前記ネット本体部を構成する前記第１ストランド及び前記第２ストランドのうち太い方の線径が、前記濃縮室に配置される前記室枠の前記ネット本体部を構成する前記第１ストランド及び前記第２ストランドのうち太い方の線径より小さい請求項１〜９の何れか一項に記載の電気透析装置。 The chamber frame arranged in the desalination chamber is:
The thicker wire diameter of the first strand and the second strand constituting the net body portion is the first strand and the second strand constituting the net body portion of the chamber frame disposed in the concentration chamber. The electrodialysis apparatus according to any one of claims 1 to 9, wherein the electrodialysis apparatus is smaller than a thicker one of the two strands.