JPS5950366B2 - 透析装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、透析装置に関し、さらに詳しくはイオン交換
膜を用いて溶液の拡散透析または電気透析を行なうフィ
ルタープレス型の透析装置の改良に関するものである。

透析装置は、海水などの濃縮、塩水の脱塩、塩類を含む
排水の処理など広く利用されている。

ク フィルタープレス型の透析装置は、陽イオン交換膜
および陰イオン交換膜と中央に切欠部を有する希釈室の
枠体および同様形状の濃縮室の枠体とを交互に重ねてフ
ィルタープレスのように締め付けることにより、膜と枠
体とを圧着して水蜜を保１持し、枠体の内部に希釈室あ
るいは濃縮室を形成するものである。

上記イオン交換膜の膜間の液抵抗を減少させ、電流効率
を高く維持するには、該膜間隔はなるべく小さい方が好
ましく、現状では０．５〜２ｍｍ程度に調整されている
。

−１上記のような従来の透析槽おいて、排水、海水等の
懸濁物質を多量に含む溶液を透析すると、該溶液中の懸
濁物質、石膏等のスケール成分が膜面あるいは膜間のス
ペーサーに付着し、膜の汚染、希釈室、濃縮室の流出孔
および溶液供給孔の閉塞等の障害を惹起し、その結果膜
寿命の短縮、運転の継続不能をきたす。

このため、上記透析槽においては第１図に示すよう′１
こ凝集沈澱、砂ｉ濾過、精密濾過等の前処理を行ない透
析槽流入液中の懸濁物質を０．５ｐｐｍ以下に低減して
いるのが現状である。

ちなみに装置のコスト構成比（前処理装置：透析装置本
体）は、７０〜７５ ： ２５〜３０で、前処理装置の
コストは、透析装置本体のほぼ２．５倍である。

このような現状をかんがみ、前処理の簡略化および前処
理装置の不要な透析槽の開発が強く要望されている。

本発明の目的は、上記従来の透析装置の欠点を除き、前
記前処理を不要に、もしくは簡略化することができると
ともに、懸濁物等を含む溶液を膜汚染等による障害を生
ずることなく、効率よく透析処理することができる透析
装置を提供することにある。

本発明者らは、電流効率を上げるために従来の膜間熱を
できるだけ小さくするという思想に逆行し、膜間熱を大
きく、すなわち使用枠体の厚さを厚くしてこの枠体下部
に散気手段を設け、透析室内に散気することにより、膜
面の清浄化とともに、従来の膜間熱を広くすることによ
り生ずる電流効率の減少および液抵抗の増大が防止され
ることを見出し、本発明に到達したものである。

すなわち、本発明は、イオン交換膜が枠体間に保持され
、該イオン交換膜と枠体とにより濃縮室および希釈室が
交互に形成されるとともに該希釈室に溶液供給孔および
希釈液流出孔、該濃縮室に濃縮液流出孔をそれぞれ設け
たフィルタープレス型透析装置において、前記希釈室も
しくは濃縮室、または前記希釈室および前記濃縮室のそ
れぞれの室内下部に散気管を設けるとともに、該散気管
を設けた室に対応する前記希釈液流出孔もしくは濃縮液
流出孔または前記希釈液流出孔および前記濃縮液流出孔
のそれぞれに連通する管に空気抜き孔を設けたことを特
徴とするものである。

以下、本発明を図面によりさらに詳細に説明する。

第２図は、本発明の透析装置の枠体の一実施例を示す正
面部分断面図、第３図は、第２図のＩＩＩ −ＩＩＩ線
に沿った断面図、および第５図はこの枠体とイオン交換
膜を組み合わせて構成される透析装置の展開斜視図であ
る。

第２図において、枠体１は、中央に切欠部３を有し、厚
さ３〜２６ｍｍ、好ましくは３〜８ｍｍのもので、その
下部には複数の溶液供給管２Ｂが枠体を貫通して設けら
れ、少なくともそのひとつが枠体の中央切欠部に溶液供
給孔４Ｂを通じて開口している。

また枠体の上部には、濃縮液または希釈液流出管２Ａが
枠体を貫通して設けられ、少なくともそのひとつが枠体
の中央切欠部３に溶液流出孔４Ａを通じて開口している
。

枠体の下部側壁には散気管６が枠体を貫通して設けられ
、ここから空気が、枠体と交換膜によって形成される透
析室内に吹き込まれる。

この空気は前気濃縮液または希釈液流出管２Ａに設けら
れた空気抜き孔５から枠体外に放出される。

上記枠体の材質は特に限定されないが、通常な合成樹脂
、ゴム等から構成される。

上記溶液供給管２Ｂおよび溶液供給孔４Ｂ、ならびに濃
縮液または希釈液流出孔４Ａ、流出管２Ａおよび空気抜
き孔５の形状、大きさ、配置の順序については、本発明
の目的の範囲内で種々の変更を加えても差支えない。

上記散気管６は、第２図のように枠体下部側壁を貫通し
て設けられる以外に、例えば第４図に示すように溶液供
給管の一部を貫通して設けてもよい。

次に上記枠体１は、第５図に示すようにイオン交換膜７
Ａ、７Ｂを交互に多数重ね合わせ、該枠体の切欠部をス
ペースとする多数の室を形成し、これらの枠体の両端か
ら諦め付け、電気透析の場合にはこれを電極間に配置し
て透析槽が形成される。

この場合、各枠体はイオン交換膜を介して接する枠体の
散気量の空気吹込み方向が逆方向になるように配列され
ている。

第５図の透析装置において、被処理溶液は枠体１下部の
溶液供給管２Ｂから供給孔４Ｂを通じて希釈室１２内に
流入され、ここでイオン交換膜（通常は、陽イオン交換
膜と陰イオン交換膜）７Ａ、７Ｂにより塩類が選択的に
隣接する濃縮室１１Ａおよび１１Ｂに移動する。

希釈または脱塩された溶液は、枠体上部の溶液流出孔４
Ａから希釈液流出管２Ａを通じて流出される。

この流出管２Ａは、隣接する枠体においては空気抜きの
ための；上部開口部を有し、ここから気泡が放出される
。

一方、濃縮室１１Ｂにおいて、濃縮された溶液８が枠体
の下部の溶液供給管２Ｂから供給され、イオン交換膜を
出た濃縮水と合流して枠体上部に到り、濃縮液流出管２
Ａを通り、一部は循環して前記のように枠体下部から導
入され、他は濃縮水として回収される。

希釈液および濃縮液の系外への排出は通常、溶液流出管
からのオーバーフローにより行なわれる。

上記透析処理において、散気用の空気１０は、各散気管
６から、透析室（希釈室および濃縮室）内に散気され、
室内を上昇する間に膜面および枠体に付着した汚染物質
、スケール成分などを除去し、膜面汚染によるトラブル
、膜の寿命低下を防止する。

本発明における散気管は、希釈室および濃縮室のいずれ
か、またはそれら双方に設けることができるが、後述す
るように希釈室または上記実施例のように希釈室と濃縮
室の双方に設けることが好ましい。

次に電気透析装置における上記散気の電流密度に与える
効果について述べる。

濃縮室を２室、希釈室を３室、膜間熱を７ｍｍとした場
合の上記実施例の電気透析槽において、石膏の２０００
ｐｐ溶液を電気透析したときの電流密度におよぼす散気
の影響を下表に示した。

表中の電流密度の値は、一定加電圧２０Ｖに対する処理
開始時の電流密度である。

また通気流量は各室０．６７５１ ／ｍｉｎとし、散気
時の液流速は無散気時よりも小さくした。

上表から、特に希釈室、および希釈室と濃縮室の画室に
散気するのが効果的で、このときの電流密度は無散気の
ときと比較してそれぞれ２７．６％および１９．６％増
加する。

これは散気により希釈室における溶液の濃度分極を防止
することができるためと考えられる。

本発明の上記実施例によれば、被処理溶液の凝集沈澱、
濾過を行なわずに、直接、該溶液を透析室に導入して透
析処理することができ、また膜汚染および該膜汚染によ
る膜の劣化、透析室およびその出入孔の閉塞などのトラ
ブルを防止することができる。

また膜間熱を広くしても、散気により電流密度が高くな
るので、電流効率の低下をある程度カバーすることがで
きる。

またニス１〜的には、膜間熱を広くしたことによる電流
効率の低下を電力の増加によりカバーしたとしても、電
気透析装置本体に対する透析用電力コス１〜の割合は、
２〜３％であり、例えば膜間熱を３倍に増加したことに
より、電力コストが３倍になっても、排水の前処理を含
めた全体の処理コスｌ〜に対しては約３％以下にしかな
らない。

さらに前処理が簡略化されると、従来の全体の処理コス
トの７０〜７５％が低減され、電力コストが増加したと
しても、従来の約１／３の処理コストで排水処理を行な
うことができる。

以上、本発明は、透析室の膜間熱を広く、かつ枠体を厚
くしてその下部に散気手段を設けることにより、透析室
における膜汚染およびスケール付着等を良好に防止する
ことか゛できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の透析による排水処理の系統図、第２図
は、本発明の透析装置における枠体の一部断面正面図、
第３図は、第２図の■ＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図、
第４図は、本発明における散気手段の設置態様を説明す
るための枠体の一部断面部分図、第５図は、本発明の透
析装置の一実施例を説明するための展開斜視図である。 １・・・・・・枠体、２Ａ・・・・・・希釈液流出管ま
たは濃縮液流出管、２Ｂ・・・・・・溶液供給管、３・
・・・・・中央切欠部、４Ａ・・・・・・溶液流出孔、
４Ｂ・・・・・・溶液供給孔、５・・・・・・空気抜き
孔、６・・・・・・散気管、７Ａ、７Ｂ・・・・・・イ
オン交換膜、８・・・・・・濃縮水、９・・・・・・希
釈水、１１Ａ、ＩＩＢ・・・・・・濃縮室、１２・・・
・・・希釈室。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ イオン交換膜が枠体間に保持され、該イオン交換膜
   と枠体とにより濃縮室および希釈室が交互に形成される
   とともに、該希釈室の下部に溶液供給孔および上部に希
   釈液流出孔を設け、該濃縮室の下部に溶液供給孔および
   上部に濃縮液流出孔を設けたフィルタープレス型透析装
   置において、前記希釈室もしくは濃縮室、または双方の
   室内下部に散気管を設けるとともに、該散気管を設けた
   室の前記希釈液流出孔もしくは濃縮液流出孔に、または
   前記希釈液流出孔および濃縮液流出孔のそれぞれに連通
   ずる管に空気抜き孔を設けたことを特徴とする透析装置
   。