JPH11165175A

JPH11165175A - 脱イオン水の製造装置

Info

Publication number: JPH11165175A
Application number: JP9343643A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Terada; 一郎寺田; Hiroshi Toda; 洋戸田; Kazuo Umemura; 和郎梅村
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1997-12-01
Filing date: 1997-12-01
Publication date: 1999-06-22

Abstract

(57)【要約】【課題】イオン交換膜に「しわ」が発生せずに安定し
た性能を発現できる、自己再生型電気透析による脱イオ
ン水製造装置の提供。【解決手段】陽イオン交換膜及または陰イオン交換膜
のイオン交換基の７０％以上を再生型にした湿潤状態で
電気透析槽に組込み、通水して脱イオン水を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、陽イオン交換膜と
陰イオン交換膜を交互に配列し、脱塩室と濃縮室を形成
した電気透析槽の脱塩室にイオン交換体を収容し、脱塩
室に被処理水を流しながら電圧を印加するようにした脱
イオン水の製造装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】脱イオン水の製造装置としては、陽イオ
ン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂の充填床に被処理水を
流し、不純物イオンをイオン交換樹脂に吸着させて除去
し、脱イオン水を得るのが一般的である。その際に吸着
能力の低下した陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂
は、それぞれ酸及びアルカリを用いて再生する方法が採
用されている。その結果、この装置においては、再生に
使用した酸及びアルカリの廃液が排出される問題があ
り、そのため再生の必要のない脱イオン水の製造装置が
望まれている。

【０００３】このような観点から、近年イオン交換樹脂
とイオン交換膜を組み合わせた自己再生型電気透析によ
る脱イオン水の製造装置が注目されている。この装置
は、陰イオン交換膜と陽イオン交換膜とを交互に配列
し、脱塩室と濃縮室を形成した電気透析槽の脱塩室にイ
オン交換体を収容し、この脱塩室に被処理水を流しなが
ら電圧を印加して電気透析を行うことにより脱イオン水
を製造するもので、脱塩室内で水解離による酸とアルカ
リを用いてイオン交換樹脂およびイオン交換膜を自己再
生している。

【０００４】この従来装置においては、色々な工夫や開
発がすでに行われており、それらには、たとえば脱塩室
の幅と厚さを限定した装置（特開昭６１−１０７９０６
号公報）や被処理水を脱イオン装置の脱塩室に２パス以
上通過させるようにした装置（特開平１−３０７４１０
号公報）、被処理水が最初に通過する部分に充填するイ
オン交換樹脂をアニオン交換樹脂にする装置（特開平４
−７１６２４号公報）などがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】脱イオン水の製造装置
で使用されるイオン交換膜は、通常湿潤状態で電気透析
槽にセット（組込）されており、セット後に通水を開始
し継続していくと、イオン交換膜に「しわ」の発生が観
察され、極端な場合には、膜の折れやピンホールの発生
が観察される。従来このような問題を解消するための適
切な技術は存在せず、前記した３件の従前の工夫も、こ
の問題を解決するための提案ではない。本発明者は、こ
の問題を解決すべく研究開発を進め、その結果完成した
のが本発明である。

【０００６】本発明者が研究・開発を進めるに当たり、
特に注目したのは、通水を進めるにしたがい、イオン交
換膜に「しわ」が発生している点であり、この点に着目
し開発したのが本発明である。すなわち、この着目に基
づきイオン交換膜の製造技術をみると、イオン交換膜
は、そのイオン交換特性を劣化あるいは変質することな
く生産するという製造上の制約から製造した後のイオン
交換基は通常負荷型となっている。その結果セット前の
イオン交換膜は負荷型で膨潤度が低い状態であるのに対
し、セット後通水して通電するに従ってイオン交換基が
再生するために膨潤度が高くなり、しわが発生すること
になるのではないかと本発明者は考えた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明が先の問題を解消
するために脱イオン水の製造装置に採用した手段は、陽
イオン交換膜と陰イオン交換膜とを交互に配列し、脱塩
室と濃縮室とを形成した電気透析槽の脱塩室にイオン交
換体を収容し、脱塩室に被処理水を流しながら通電する
ようにした脱イオン水の製造装置において、陽イオン交
換膜又は陰イオン交換膜のイオン交換基の７０％以上を
再生型にした湿潤状態で電気透析槽に組込み、電気透析
槽に通水するようにしたことを特徴とすることからなる
ものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明で使用するイオン交換膜と
しては、均質イオン交換膜は勿論であるが、粉粒状イオ
ン交換樹脂とバインダーポリマーから構成される不均質
イオン交換膜が強度及び柔軟性の観点から好ましい。不
均質イオン交換膜を製造する方法としては、粉粒状のイ
オン交換樹脂とバインダーポリマーを加熱下で混合混練
した後加熱押出し成形によりシート状とする方法が好ま
しく用いられる。シート状に成形する手法は、先の加熱
押出し成形に限定されるものではなく、加熱プレス等の
既知の手段は採用可能である。

【０００９】不均質イオン交換膜を製造する際に使用す
るイオン交換樹脂の官能基については、陽イオン交換樹
脂の場合はスルホン酸型の強酸性基、陰イオン交換樹脂
の場合は第４アンモニウム塩基やピリジニウム塩基等の
強塩基性基が好ましいが、これらに限られるわけでな
く、それぞれカルボン酸基、リン酸基等の弱酸性基及び
第２アミノ基、第３アミノ基等の弱塩基性基であっても
よい。

【００１０】そして、イオン交換樹脂の粒径は、好まし
くは最大粒径が１５０μｍ以下であって、かつ１００〜
１５０μｍの粒径のものがイオン交換樹脂粒子原料全体
の５重量％以下で、しかも２０μｍ以下の粒径のものが
２０重量％以下であることが好ましい。最大粒径が１５
０μｍ以上あるいは１００〜１５０μｍの粒径のものが
５重量％以上であると、成形したときにピンホールが発
生しやすくなり、かつ膜の機械的強度も低下するので好
ましくない。

【００１１】またイオン交換樹脂の粒径が２０μｍ以下
のものが２０重量％以上であると、イオン交換樹脂粒子
の表面積が著しく増大し、バインダーポリマーとの混練
が不十分となり欠陥点が発生しやすくなるので好ましく
ない。さらに欠陥点をなくすために十分に加熱混練を行
うと、時間がかかったり混練温度が上昇するためイオン
交換基が分解し、膜の電気抵抗が著しく上昇するので好
ましくない。

【００１２】不均質イオン交換膜のバインダーポリマー
としては、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレ
ン、超高分子量高密度ポリエチレン、高密度ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、およびそれらに柔軟なゴム材料を
混合したものなどがあげられる。このうち低密度ポリエ
チレンと、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロ
ピレン−ジエンゴムまたはこれらの２種のゴムを含むゴ
ム材料との混合物は、得られるイオン交換膜の強度、伸
度及び柔軟性の点で特に好ましいポリマーである。

【００１３】バインダーポリマーが低密度ポリエチレン
とゴム材料との混合物の場合、バインダーポリマー全体
に対するゴム材料の含有率は１０〜５０重量％が好まし
く用いられる。ゴムの含有率が１０重量％より少ないと
得られる膜が脆くなり、５０重量％より大きいと膜が柔
らかくなり圧力変形に弱くなるので好ましくない。ゴム
材料の含有率が２５〜３５重量％のものは、前記の物性
面で優れたものが得られ、成形も容易なので特に好まし
い。

【００１４】バインダーポリマーとして、低密度ポリエ
チレンとエチレン−プロピレンゴムまたはエチレン−プ
ロピレン−ジエンゴムとの混合物に更に他のポリマーを
混合して用いる場合、そのポリマーとしては、高密度ポ
リエチレン、超高分子量高密度ポリエチレン、ポリプロ
ピレン、ポリイソブチレン等のポリオレフィンが好適で
ある。

【００１５】粉砕したイオン交換樹脂粒子とバインダー
ポリマーとを混合する割合は、重量比でイオン交換樹脂
／バインダーポリマーが４０／６０〜７０／３０である
ことが好ましい。イオン交換樹脂が４０重量％未満の場
合は、得られる不均質イオン交換膜の電気抵抗が著しく
上昇するので好ましくない。イオン交換樹脂が７０重量
％を超える場合は、機械的強度が低下し成形できなくな
るので好ましくない。

【００１６】本発明で使用される再生型不均質イオン交
換膜を調製する方法としては、再生型イオン交換樹脂を
原料として不均質イオン交換膜を製造する方法と負荷型
イオン交換樹脂を原料として不均質イオン交換膜を製造
した後酸又はアルカリ処理により再生型不均質イオン交
換膜に変換する方法とがある。前記した２方法があるも
のの、再生型イオン交換樹脂は耐熱性が低く不均質イオ
ン交換膜の加熱成形製膜時にイオン交換基が分解してイ
オン交換容量が低下するので、前者は好ましくない。

【００１７】陰イオン交換膜または陽イオン交換膜の再
生型への変換は、イオン交換膜に存在するイオン交換基
の７０％以上を再生型とすることが必要であり、好まし
くは９０％以上再生型にするのがよい。また変換のため
に行う再生処理は陽イオン交換膜の場合には酸処理、陰
イオン交換膜の場合にはアルカリ処理が好ましい。な
お、ここおいて、再生型とは、陰イオン交換膜の場合に
は陰イオン交換基にＯＨ^-が結合した状態をいい、陽イ
オン交換膜の場合には陽イオン交換基にＨ⁺が結合した
状態をいう。

【００１８】使用する酸の種類としては、塩酸、硫酸、
硝酸などが好ましく、処理条件としては、濃度０．１〜
３Ｍ、温度２５〜７０℃、時間０．５〜４８時間が好ま
しく用いられる。また、アルカリの種類としては、水酸
化ナトリウム、水酸化カリウムなどが好ましく、処理条
件としては、濃度０．１〜３Ｍ、温度２５〜７０℃、時
間０．５〜７２時間が好ましく用いられる。酸およびア
ルカリの濃度は、０．１Ｍより小さいと処理に時間がか
かり、３Ｍより大きいと膜が劣化したり洗浄に時間がか
かるので好ましくない。

【００１９】再生処理の温度については、２５℃より低
いとイオン交換基の再生型への変換が十分でなく、７０
℃より高いと膜が変形したりイオン交換基が分解したり
するので好ましくない。時間は０．５時間より短いとイ
オン交換基の再生型への変換が十分でなく、７２時間よ
り長いと膜が劣化したり洗浄に時間がかかるので好まし
くない。この温度と時間については、イオン交換基の７
０％以上が再生型に転換するように選択することが必要
であり、好ましくは９０％以上が再生型になるよう選択
するのがよい。

【００２０】また、電気透析槽の脱塩室に収容するイオ
ン交換体としては、粒状のイオン交換樹脂でもよいし、
イオン交換樹脂をバインダーポリマーを用いて板状に成
形し多孔質イオン交換体としたものでもよい。板状に成
形する方法としては、乾燥イオン交換樹脂とバインダー
ポリマーを加熱混合した後に成形する方法、バインダー
ポリマーを溶媒に溶解後イオン交換樹脂と混合し成形し
た後に溶媒を除去する方法が例示される。

【００２１】板状に成形したイオン交換体は、取り扱い
やすく充填が容易でイオン交換樹脂どうしの密着性が良
好なので、電気抵抗が低くなり本発明に使用するのに好
適なイオン交換体である。この多孔質イオン交換体の空
隙率は、液体の通過に関与する連続した空隙率が５容量
％以上が好ましい。５容量％より小さいと液体の流量が
減少し、圧力損出が大きくなるので好ましくない。空隙
率が１０〜４０容量％である場合は、通水性も良好で、
脱塩性能も優れ、純度の高い処理水が得られるので特に
好ましい。この空隙率は、多孔質イオン交換体を脱塩室
に収容しその使用状態の値である。

【００２２】多孔質イオン交換体は、陽イオン交換樹脂
粒子もしくは陰イオン交換樹脂粒子を単独で含むもの又
はそれらの混合物を含むものでもよい。混合物を含むも
のの場合には、陽イオン交換樹脂粒子を含む部分と陰イ
オン交換樹脂粒子を含む部分が海島構造や層状構造のよ
うに組み合わせた相分離構造を有するものがよく、その
構造のものが特に好ましい。ただし、いずれの場合にお
いても１つの脱塩室に収容する陽イオン交換樹脂粒子の
総量と陰イオン交換樹脂粒子の総量の比率は、総イオン
交換容量比で陽イオン交換樹脂／陰イオン交換樹脂＝３
０／７０〜８０／２０であることが好ましい。総イオン
交換容量比がこの範囲外であると処理水純度が低下して
しまうおそれがあるので好ましくない。

【００２３】多孔質イオン交換体に用いるバインダーポ
リマーの重量分率は多孔質イオン交換体の全体に対して
２０％以下であることが好ましい。重量分率が２０％よ
り大きいと、イオン交換樹脂粒子表面をバインダーポリ
マーが被覆し吸着性能が低下し、また空隙率が低下する
ため処理する液体の流量が減少し、圧力損出が大きくな
るので好ましくない。なかでもバインダーポリマーの重
量分率は１〜５％が好ましい。

【００２４】多孔質イオン交換体に用いるバインダーポ
リマーとしては、多孔質イオン交換体の製法の観点から
熱可塑性ポリマーまたは溶媒可溶性ポリマーであること
が好ましい。このようなバインダーポリマーとしては、
次のようなものが好ましく使用できる。まず熱可塑性ポ
リマーとしては、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリ
エチレン、超高分子量高密度ポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリイソブチレン、ポリ酢酸ビニル及びエチレン
−酢酸ビニル共重合体などが挙げられ、溶媒可溶性ポリ
マーとしては、天然ゴム、ブチルゴム、ポリイソプレ
ン、ポリクロロプレン、スチレン−ブタジエンゴム、ニ
トリルゴム、塩化ビニル−脂肪酸ビニルエステル共重合
体等が挙げられる。

【００２５】バインダーポリマーを用いてイオン交換樹
脂を結合した板状多孔質イオン交換体の厚さは、１〜３
００ｍｍが好ましい。厚さが１ｍｍより薄いとそれを収
容する脱塩室厚みもきわめて薄くなり、その結果水が流
れ難く処理水量が低下し、かつ圧力損出も増加するおそ
れがあるので好ましくない。厚さが３００ｍｍより厚い
と電気抵抗が高くなるおそれがあるので好ましくない。
イオン交換樹脂の成形体の厚さが３〜５０ｍｍである場
合はさらに好ましい。この厚さは、多孔質シートを脱塩
室に収容しその使用状態の値である。

【００２６】本発明において脱イオン水を製造するため
の装置のタイプとしては、例えば特開平３−１８６４０
０号公報、特開平２−２７７５２６号公報、特開平５−
６４７２６号公報、米国特許第４６３２７４５号明細書
及び米国特許第５４２５８６６号明細書などに記載され
ている、電気透析槽を使用することが好ましい。すなわ
ち電気透析槽としては、陽極を備える陽極室と陰極を備
える陰極室との間に複数枚の陽イオン交換膜と陰イオン
交換膜とを好ましくは室枠を介して交互に配列する構造
となっている。かかる場合、本発明では陽イオン交換膜
及び陰イオン交換膜は、イオン交換基の７０％以上が再
生型で、かつ湿潤状態にて配列される。この場合、脱塩
室に収容されるイオン交換体が板状である場合には、イ
オン交換膜の間には、かかる板状イオン交換体が挿入さ
れ配列される。

【００２７】かくして、電気透析槽には、陽極側が陰イ
オン交換膜で区画され、陰極側が陽イオン交換膜で区画
された脱塩室と、陽極側が陽イオン交換膜で区画され、
陰極側が陰イオン交換膜で区画された濃縮室とを交互に
好ましくは２〜５０組程度形成される。陽イオン交換膜
と陰イオン交換膜との間に介在する中央に開口部を有す
る額縁状の室枠の厚みは、脱塩室及び濃縮室の厚みを規
定する。脱塩室及び濃縮室の室枠の厚みは必ずしも同じ
である必要はない。なお、濃縮室にはその厚みを所定厚
に保持するためにネット状のスペーサ（離間体）を挿入
配置することが好ましい。その際に、組立てられた電気
透析槽の脱塩室にイオン交換体が未収容の場合には、粒
状のイオン交換体がこの段階で収容される。

【００２８】その後、電気透析槽の脱塩室に被処理水を
流し、濃縮室に濃縮された塩類を排出するための水を流
しながら、それら両水により電気透析槽のイオン交換膜
を収縮させ、しわの発生のないようにしながら定常状態
に移行させ、それと共に電流を流すことにより被処理水
の脱塩を行うことができる。電気透析槽の通常の運転時
には、各ユニットセルに、好ましくは４〜２０Ｖ程度の
電圧が印加され、好ましくは電流密度０．００００１〜
０．０５Ａ／ｃｍ² にて通電される。

【００２９】図１は、本発明の脱イオン水の製造装置の
一態様を模式的に示す図である。この図中において、Ａ
は陰イオン交換膜、Ｋは陽イオン交換膜であり、これら
陰イオン交換膜Ａ及び陽イオン交換膜Ｋは電気透析槽１
中に脱塩室枠Ｄ1 、Ｄ2 、Ｄ3 ・・・Ｄn 及び濃縮室枠
Ｃ1 、Ｃ2 、Ｃ3 ・・・Ｃn を介して所定間隔を置いて
配置され、これにより陽極室２、濃縮室Ｓ1 、Ｓ2 ・・
・Ｓn 、脱塩室Ｒ1 、Ｒ2 ・・・Ｒn 及び陰極室３が構
成される。そして、脱塩室Ｒ1 、Ｒ2 ・・・Ｒn には陰
陽のイオン交換体が収容、充填され、濃縮室には、スペ
ーサーＮ1 、Ｎ2 、Ｎ3 ・・・Ｎn が挿入配置される。

【００３０】また、この図１において、符号４は陽極、
５は陰極であり、操作中両極間に所定の電圧がかけられ
る。これにより導管６から脱塩室Ｒ1 、Ｒ2 ・・・Ｒn
へ導入される被処理液中の陰イオン成分は陰イオン交換
膜Ａを通して陽極側の濃縮室に透過移行する一方、被処
理液中の陽イオン成分は陽イオン交換膜Ｋを通して陰極
側の濃縮室へ透過移行し、被処理液自体は脱イオン化さ
れ、導管７を通して導出される。また濃縮液は導入管８
を通して各濃縮室Ｓ1 、Ｓ2 ・・・Ｓn へ導入され、こ
こで上記のように透過移行した陰陽両イオンが集められ
濃縮液として導管９から排出される。

【００３１】脱塩室内において陽イオン交換体に捕捉さ
れた被処理水中の陽イオンは、電場により駆動力を与え
られ、捕捉した陽イオン交換体に接触している陽イオン
交換体を順次経由して陽イオン交換膜に到達し、さらに
膜を通過して濃縮室に移動する。同様に、陰イオン交換
体に捕捉された被処理水中の陰イオンは陰イオン交換
体、陰イオン交換膜を経由して濃縮室に移動する。この
ことから陽イオン交換体及び陰イオン交換体がある範囲
で集合して集合域を形成していると、同種イオン粒子同
士の接触点が格段に多くなるためイオンの移動が容易に
なり、脱イオン性能が向上するのでさらに好ましい。

【００３２】

【実施例】以下、実施例に基づき本発明をさらに詳しく
説明するが、本発明がこれら実施例に限定されないこと
は勿論である。また実施例と比較例を対比し、その対比
に基づき、本発明の優れた効果を具体的に合わせて説明
する。

【００３３】（実施例１）バインダーポリマーとして、
低密度ポリエチレン７０重量％とエチレン−プロピレン
−ジエンゴム３０重量％をラボプラストミルで１５０
℃、３０分混合混練し、混合物を得た。一方、イオン交
換樹脂として、強酸性カチオン交換樹脂である三菱化学
製ダイヤイオンＳＫ−１Ｂ（スチレン−ジビニルベンゼ
ン共重合体樹脂、イオン交換基−ＳＯ₃ Ｎａ型、みかけ
密度０．８２５ｇ／ｍｌ、水分含有率４３〜５０重量
％、イオン交換容量２．０ｍｅｑ／ｍｌ）を用い、６０
℃で２４時間温風乾燥後、ジェットミルにて粉砕を行っ
た。粉砕した粒子はステンレスメッシュふるいで、粒径
１５０μｍ以上の粒子を除いた。得られた粒径１５０μ
ｍ以下のイオン交換樹脂粉末粒子の粒径分布をふるいに
より測定したところ、粒径１００〜１５０μｍのものが
１．２重量％で、粒径２０μｍ以下の粒子が１２重量％
であった。

【００３４】このイオン交換樹脂粒子と上記低密度ポリ
エチレン／エチレン−プロピレン−ジエンゴム混合物を
混合比６０／４０（重量比）で混合し、ラボプラストミ
ルで１３０℃、５０ｒｐｍ、２０分混練した。得られた
混練物を平板プレスにより１６０℃で、加熱溶融プレス
し、厚さ５００μｍの陽イオン交換膜を得た。得られた
膜を５０℃で２４時間イオン交換水に浸漬した後、４０
℃の１Ｍ塩酸に１６時間浸漬しイオン交換基を再生型に
変換し、イオン交換水で洗浄した。得られた陽イオン交
換膜中のＮａ⁺ を化学的に定量したところイオン交換基
の９９％以上が再生型に変換されていた。塩酸処理後の
膜の寸法変化は、イオン交換水処理後の膜寸法を１００
％とした場合に平面方向で１０１．５％、厚み方向で１
０４．７％であった。

【００３５】同様にイオン交換樹脂として強塩基性アニ
オン交換樹脂である、三菱化学製ダイヤイオンＳＡ−１
０Ａ（スチレン−ジビニルベンゼン共重合体樹脂、イオ
ン交換基−Ｎ(ＣＨ₃)₃Ｃｌ型、みかけ密度０．６８５ｇ
／ｍｌ、水分含有率４３〜４７重量％、イオン交換容量
１．３ｍｅｑ／ｍｌ）を用いて、厚さ５００μｍの陰イ
オン交換膜を得た。使用した粒径１５０μｍ以下のイオ
ン交換樹脂粉末粒子の粒径分布は、粒径１００〜１５０
μｍのものが０．９重量％で、粒径２０μｍ以下の粒子
が８重量％であった。

【００３６】得られた膜を５０℃で２４時間イオン交換
水に浸漬した後、４０℃の１Ｍ水酸化ナトリウムに１６
時間浸漬しイオン交換基を再生型に変換し、イオン交換
水で洗浄した。得られた陰イオン交換膜中のＣｌ^- を化
学的に定量したところイオン交換基の９９％以上が再生
型に変換されていた。水酸化ナトリウム処理後の膜の寸
法変化は、イオン交換水処理後の膜寸法を１００％とし
た場合に平面方向で１０２．０％、厚み方向で１０３．
６％であった。

【００３７】次に粒径が４００〜６００μｍ、イオン交
換容量が４．５ミリ当量／ｇ乾燥樹脂のスルホン酸ナト
リウム型陽イオン交換樹脂（三菱化学製、商品名ダイヤ
イオンＳＫ−１Ｂ）及び粒径が４００〜６００μｍ、イ
オン交換容量が３．５ミリ当量／ｇ乾燥樹脂の４級アン
モニウム塩型陰イオン交換樹脂（三菱化学製、商品名ダ
イヤイオンＳＡ−１０Ａ）を８０℃で熱風乾燥し水分率
を３重量％とした後、陽イオン交換樹脂／陰イオン交換
樹脂＝４４／５６（乾燥状態での重量比）で混合し、イ
オン交換容量比が５０／５０の混合物とした。

【００３８】この混合物に線状低密度ポリエチレン（ダ
ウケミカル社製、商品名アフィニティＳＭ−１３００）
を３重量％混合し、１２０〜１３０℃で混練した。得ら
れた混練物を平板プレスで１３０℃で熱成形し、厚さ
０．６ｃｍの多孔質イオン交換体シート状物を得た。こ
の多孔質シート状物の連続した空隙の空隙率は２３容量
％、含水率は２．０重量％であった。

【００３９】前記した乾燥状態の板状多孔質イオン交換
体、再生型陽イオン交換膜および再生型陰イオン交換膜
を陽極と陰極の間に、スペーサーネット／陰イオン交換
膜／板状多孔質イオン交換体／陽イオン交換膜の順に５
対配列し、図１に示される電気透析槽に組み込んだ。そ
の電気透析槽の脱塩室の厚みは８ｍｍであった。濃縮室
に配置されるスペーサーネット（開口部菱形）は、ポリ
プロピレン製で、糸径０．５ｍｍ、ピッチ間距離（対角
点にある糸の中心間距離）３ｍｍ、糸交点厚み１．２ｍ
ｍ、濃縮室枠厚み１．２ｍｍのものを用いた。また板状
多孔質イオン交換体の脱塩室における容積充填率は乾燥
状態で５２％であった。

【００４０】陽イオン交換膜と陰イオン交換膜の間には
図１に示されるように脱塩室枠（厚み８ｍｍのポリプロ
ピレン製）及び濃縮室枠（厚み１．２ｍｍのポリプロピ
レン製）が介在しており、有効面積５２０ｃｍ² ×５対
のフィルタプレス型透析槽であった。電気透析槽の脱塩
室、濃縮室及び両極室に対して電導度が５μＳ／ｃｍの
水を１０分間供給し、次いで１５時間の前通電処理によ
り多孔質イオン交換体を十分に湿潤化後、脱イオン水の
製造を行った。原水として電導度５μＳ／ｃｍの水を用
い、ユニットセル当り４Ｖの電圧を印加して脱塩を行っ
たところ、電導度０．０６μＳ／ｃｍの純水が０．５ｍ
³ ／ｈの生産量で安定して得られた。測定後イオン交換
膜を取り出し、状態を観察したところ、収縮により十分
に張力がかかった状態であり、しわの発生はなかった。

【００４１】（実施例２）脱塩室に充填するイオン交換
体として、粒径が４００〜６００μｍ、イオン交換容量
が４．５ミリ当量／ｇ乾燥樹脂のスルホン酸ナトリウム
型陽イオン交換樹脂（三菱化学製、商品名ダイヤイオン
ＳＫ−１Ｂ）及び粒径が４００〜６００μｍ、イオン交
換容量が３．５ミリ当量／ｇ乾燥樹脂の４級アンモニウ
ム塩型陰イオン交換樹脂（三菱化学製、商品名ダイヤイ
オンＳＡ−１０Ａ）の混合乾燥物を用い、かつ脱塩室の
構造を粒状イオン交換樹脂の流出を阻止しうる構造とし
た以外は実施例１と同様にして試験を行った。混合乾燥
物の水分率は８重量％、陽イオン交換樹脂／陰イオン交
換樹脂混合比は４４／５６（乾燥状態での重量比）、イ
オン交換容量比は５０／５０で、乾燥イオン交換樹脂混
合物を脱塩室に容積充填率５０％で充填した。

【００４２】実施例１と同様にして、電気透析槽の各室
に１０分間の通水及び１５時間の前通電処理により、イ
オン交換樹脂を十分に湿潤化後、脱イオン水の製造試験
を行った。電気透析槽は、有効面積５２０ｃｍ² ×５対
のものを用いた。原水として電導度５μＳ／ｃｍの水を
用い、ユニットセル当り４Ｖの電圧を印加して脱塩を行
ったところ、電導度０．０８μＳ／ｃｍの処理水が０．
４２ｍ³ ／ｈの生産量で安定して得られた。測定後イオ
ン交換膜を取り出し、状態を観察したところ、収縮によ
り十分に張力がかかった状態であり、しわの発生はなか
った。

【００４３】（比較例１）実施例１において、カチオン
交換膜を塩酸処理せずに、またアニオン交換膜を水酸化
ナトリウム処理せずに用いた以外は実施例１と同様にし
て試験を行った。これらの膜においては、再生型はいず
れもイオン交換基の１％以下であった。原水として電導
度５μＳ／ｃｍの水を用い、ユニットセル当り４Ｖの電
圧を印加して脱塩を行ったところ、電導度０．２５μＳ
／ｃｍと純度の低い処理水が０．３５ｍ³ ／ｈの生産量
で得られた。測定後イオン交換膜を取り出し状態を観察
したところ、折れしわが多数発生しており、しわの頂点
でピンホールが発生している部分があった。解体直後の
寸法は、陽イオン交換膜の場合イオン交換水処理後の１
０３．５％、陰イオン交換膜の場合イオン交換水処理後
の１０３．２％であった。

【００４４】

【発明の効果】本発明では、イオン交換膜を再生型に転
換した後、湿潤状態で電気透析槽にセットするものであ
り、これにより通水時の被処理水との接触で膜に存在す
る官能基のイオン交換に伴って発現する膜の変形、特に
膨張変形を抑制することができる。その結果、イオン交
換膜の折れ・しわ等の発生が回避できるという利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】脱イオン水製造装置の一態様を模式的に示す
図。

【符号の説明】

Ａ：陰イオン交換膜Ｋ：陽イオン交換膜１：容器（電気透析槽）２：陽極室３：陰極室４：陽極５：陰極Ｓ1、Ｓ2・・・Ｓn ：濃縮室Ｒ1、Ｒ2・・・Ｒn ：脱塩室Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3・・・Ｄn：脱塩室枠Ｃ1、Ｃ2、Ｃ3・・・Ｃn：濃縮室枠Ｎ1、Ｎ2、Ｎ3・・・Ｎn：スペーサー６：被処理液導入管７：脱イオン水導管８：濃縮液導入管９：濃縮液導管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とを交
互に配列し、脱塩室と濃縮室とを形成した電気透析槽の
脱塩室にイオン交換体を収容し、脱塩室に被処理水を流
しながら通電するようにした脱イオン水の製造装置にお
いて、陽イオン交換膜または陰イオン交換膜のイオン交
換基の７０％以上を再生型にした湿潤状態で電気透析槽
に組込み、電気透析槽に通水するようにしたことを特徴
とする脱イオン水の製造装置。
【請求項２】イオン交換膜がイオン交換樹脂粒子とバ
インダーポリマーから構成される不均質イオン交換膜で
ある請求項１に記載の脱イオン水の製造装置。
【請求項３】陽イオン交換膜のカチオン交換基を再生
型にする方法が酸処理である請求項１または２に記載の
脱イオン水の製造装置。
【請求項４】陰イオン交換膜のアニオン交換基を再生
型にする方法がアルカリ処理である請求項１または２に
記載の脱イオン水の製造装置。
【請求項５】脱塩室に収容するイオン交換体が、陽イ
オン交換樹脂、陰イオン交換樹脂またはそれらの混合物
をバインダーポリマーで接着した多孔体である請求項１
〜４のいずれか１に記載の脱イオン水の製造装置。