JPH01151911A

JPH01151911A - 電気透析槽

Info

Publication number: JPH01151911A
Application number: JP62310869A
Authority: JP
Inventors: Takahisa Yamamoto; 宜契山本; Masaaki Nakajima; 政明中島; Ryuji Takeshita; 竹下　竜二
Original assignee: Tokuyama Corp
Current assignee: Tokuyama Corp
Priority date: 1987-12-10
Filing date: 1987-12-10
Publication date: 1989-06-14
Anticipated expiration: 2010-06-21
Also published as: JPH0757308B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、イオン交換膜とイオン交換樹脂とを組合わせ
て使用した電気透析槽に関するものである。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕

従来、純水製造方法としては、強酸性ヤチオン樹脂と強
塩基性及び弱塩基性アニオン交換樹脂を同一イオン交換
塔内に存在させて行なう混床式イオン交換装置、または
単一種のイオン交換樹脂を用いて処理する車床式イオン
交換装置を使用する方法等がある。

しかし、これらの装置においてはイオン交換樹脂の再生
工程が必要であり、その再生工程は、逆洗２通薬、押出
、洗浄等の操作を行わねばならなかった。再生工程に於
いて各操作が必要時間を越えると再生剤の損失、洗浄液
の損失をきたし、各操作が必要時間に満たない場合には
、再生不完全、押出不完全、洗浄不完全等をきたす。ま
た、各操作は煩雑であり、誤操作を起こすと再生操作か
らくり返し始めなければならないといった問題もあった
。

近年、この煩雑な操作を解消するために、イオン交換装
置の自動再生機構等が提案されているが、設備が高価で
ある。

〔閏＃、縞目＃獣」まためつ手段　　〕本発明者らは、
従来のイオン交換樹脂の再生工程を解消すると共に高純
度の純水を多量に製造する電気透析槽の開発に成功し、
本発明を提案するに至った。

即ち、本発明は、バイポーラ−膜、陽イオン交換膜、陰
イオン交換膜及びバイポーラ−膜の順に配列され、該バ
イポーラ−膜と該陽イオン交換膜とで区画される陽イオ
ン脱塩室には陽イオン交換樹脂が、また、該陰イオン交
換膜と該バイポーラ−膜とで区画される陰イオン脱塩室
には陰イオン交換樹脂が夫々充填され、また、該陽イオ
ン交換膜と該陰イオン交換膜とで区画された室が濃縮室
である構造のユニットが、陰極と陽極との間に１以上配
列されてなり、該陽イオン脱塩室と該陰イオン脱塩室の
いずれか一方には被脱塩液の供給管が、他方には被脱塩
液の排出管が夫々接続されており、更に該陰イオン脱塩
室と該陰イオン脱塩室とは通液管により接続されてなる
ことを特徴とする電気透析槽である。

また、本発明は、陽イオン交換膜、バイポーラ−膜及び
陰イオン交換膜の順に配列され、該陽イオン交換膜と該
バイポーラ−膜とで区画される陰イオン脱塩室には陽イ
オン交換樹脂が、また該バイポーラ−膜と該陰イオン交
換膜とで区画される陰イオン脱塩室には陰イオン交換樹
脂が夫々充填された構造のユニットが、陰極と陽極との
間に１以上配列されてなり、該陽イオン脱塩室と該陰イ
オン脱塩室のいずれか一方には被脱塩液の供給管が、他
方には被脱塩液の排出管が夫々接続されており、更に該
陰イオン脱塩室と該陰イオン脱塩室とは通液管により接
続されてなることを特徴とする電気透析槽である。

以下、本発明を図面に従って説明する。

第１図は、本発明の電気透析槽を示す概略図である。第
１図に於いて、バイポーラ−膜６、Ｉｉ！イオン交換膜
７．陰イオン交換膜８及びバイポーラ−膜６の順に各膜
が配列されて１ユニツトが構成されている。バイポーラ
−膜６と陽イオン交換膜７とで区画される陽イオン脱塩
室２には陽イオン交換樹脂９が充填され、また、陰イオ
ン交換膜８とバイポーラ−膜６とで区画される陰イオン
脱塩室３には陰イオン交換樹脂１０が充填されている。

そシテ、陽イオン交換膜７と陰イオン交換膜とで区画さ
れることによって濃縮室４が形成されている。上記した
構造のユニットが陽極及び陰極の間に、陽極側に陽イオ
ン交換膜がくるように１以上配列されている。第１図に
は、上記のユニットが３個配列された例を示したが、一
般には、１−１００個であることが脱環効率の点から好
ましい。上記した構造のユニットを腹数個配列する場合
、鈍り合うユニットのバイポーラ−膜同士は、互いに接
していても良く、また離れていても良い。しかし、電気
透析を行なう場合の電圧を低く抑えるためには、上記の
バイポーラ−膜同士は、離れているよりは接している方
が好ましく、さらには、第１図に示したように１枚のバ
イポーラ−膜に置き換えられている方が好ましい。

さらに、第１図では、被脱塩液の供給管１２及び排出管
１３は、夫青陽イオン脱壌室２及び陰イオン脱塩室３に
接続されているが、被脱塩液の供給管と排出管は、いず
れか一方が、陰イオン脱塩室に、他方が陰イオン脱塩室
に設けられておれば良い。さらに、陽イオン脱塩室と陰
イオン脱塩室とは通液管】１により接続されている。通
液管１１０人口及び出口は、第１図に示したように陽イ
オン脱塩室と陰イオン脱塩室に充填された陽イオン交換
樹脂及び陰イオン交換樹脂をはさんで被脱塩液の供給管
及び排出管の位置と反対側になるように設けることが好
ましい。そして、濃縮室４には濃縮液の供給管１４と排
出管１５が接続されている。

本発明のＴＩＬ気透析槽に使用される陽イオン交換膜、
陰イオン交換膜、バイポーラ−膜及び陽、陰イオン交換
樹脂は、従来公知の膜及び樹脂が適宜採用することがで
きるが、それぞれ塩の分離％塩の吸着、加水分解と有効
な膜及び樹脂を選択すれば良い。

例えば、陽イオン交換膜としては陽イオンのみを選択的
に透過せしめるもので、スルホン酸基、カルボン酸基を
有する公知の膜が使用できる。陰イオン交換膜としては
、陰イオンを選択的に透過せしめるものであれは従来の
いかなる膜でもよい。また、バイポーラ−膜としては、
陰イオン交換層と陽イオン交換層とを有し、加水分解効
率が高いものであれは良い。陽、陰イオン交換樹脂とし
ては従来公知の樹脂が使用できる。

本発明の電気透析槽による被脱塩液の脱塩過程を第１図
に従って説明すると次のとおり　・である。被脱塩液は
電気透析槽の陰イオン脱塩室２に供給される。被脱塩液
の陽イオンは選択的に陽イオン交換膜７を透過するか、
陽イオン交換樹脂９に吸着される。そして、陽イオン交
換樹脂９に吸着された陽イオンは、バイポーラ−膜６か
ら発生するプロトン（Ｈ“）により脱着され、陽イオン
交換膜７を透過する。次いで、陽イオンを排除した被脱
塩液は通液管１１を通り、陰イオン脱塩室３に供給され
る。被脱塩液の陰イオンは選択的に陰イオン交換膜８を
透過するか、陰イオン交換樹脂１０に吸着される。しか
し、陰イオン交換樹脂に吸着された陰イオンは、バイポ
ーラ−膜６から発生する水酸イオン（ＯＨ−）　　によ
り脱着され、陰イオン交換膜８を透過し排除される。陽
、陰イオンを排除した被脱塩液は高純度の純水として得
られる。一方、排除された陽、陰イオンは濃縮室４で中
性塩として排出される。

この工程で高純度の純水を効率的に得るためには、電気
透析を実施する条件を適切に選択すれは良い。

例えは、被脱塩液の供給速度は、０．０１〜２０ルヘｅ
ｏ　、好ましくは０．０５〜２　ｃｍ　／ｓｅｃであり
、濃縮室に供給する希薄塩の濃度は０．０１Ｎ以上で、
供給速度は０．１〜２０　ｃｍ　／　ｓｅｃであり、好
ましくは０．５〜□Ｃ１ｌ／ａｓｃである。

電流密度は０，０１〜３０Ａ／ａｍ’　　であり、好ま
しくはα１〜５Ａ／ｄゴが適用される。温度は５〜５０
℃が好ましい。

また、有機物を含む水を処理して純水を製造する場合は
本発明の電気透析槽の前段に活性炭を充填した処理装置
を設けると良い。

次に、本発明の電気透析槽の他の一例を第２図に示した
。第２図に於いて、陽イオン交換膜７．バイポーラ−膜
６及び陰イオン交換膜８の順に６膜が配列されて１ユニ
ツトが構成されている。そして、陽イオン交換膜７とバ
イポーラ−膜６とで区画される陰イオン脱塩室２には陽
イオン交換樹脂９が充填され、また、バイポーラ−膜６
と陰イオン交換膜８とで区画される陰イオン脱塩室３に
は陰イオン交換樹脂ＩＯが充填されている。上記した構
造のユニットが、陽極と陰極との間に、陽極側に陰イオ
ン交換膜がくるように１以上配列されている。第２図に
は、上記のユニットが４個配列された例を示した。上記
した構造のユニット′Ｉｔ＋Ｍ数個配列する場合、隣り
合うユニットの陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜を適
当な間隔をあけて配置し、濃縮室４を形成させることが
好ましい。被脱壌液の供給管及び排出管、並びに陰イオ
ン脱塩室２と陰イオン脱塩室３とを連結する通液管１１
は、既に前に説明した電気透析槽と同様である。

イオン交換膜及びイオン交換樹脂の種類も、既述のもの
が何ら制限なく採用される。

尚、上記のユニットと陽極及び陰極の各電極室５との間
に、第２図に示すように緩衝室１６を夫々設け、これら
２つの緩衝室１６を連結して夫々の緩衝室に蓄積する陽
イオン及び陰イオンを中性塩として排出させることもで
きる。

〔効　果〕

上記のように、本発明によれば、高純度の純水を多量に
得ることができる。また、イオン交換樹脂の再生が不要
であるため、長期にわたって連続して安定に電気う析槽
の運転をすることができる。

〔実施例〕

以下に本発明を更に具体的に示すために実施例を示すが
、本発明は上記説明及び下記の実施例によって何ら限定
されるものではない。

実施例１工業用水を被脱壌液として第１図に示した電気透析槽で
ユニット数２０のものを用いて処理した。被脱墳液の分
析値は、第１表に示すとおりであった。電気透析槽とし
ては、ネオセプタＣＭ及びネオセプタＡＭＣそれぞれ徳
山曹達■製の強酸性陽イオン交換膜と強境基性陰イオン
交換膜）とバイポーラ−ＢＰＭ（徳山曹達■製１強酸性
陽イオン交換基と強塩基性陰イオン交換基を有したバイ
ポーラ−Ｎ）により、陽イオン説壌室、陰イオン脱塩室
、濃縮室とに区画し、陰イオン脱塩室にはアンバーライ
ト（登録商標）ＩＲ−１２０（強酸性カチオン樹脂）５
００．９と陰イオン脱塩室にはアンバーライト（登録商
＠）ＩＲＡ−４００（強塩基性アニオン交換樹脂）５０
０Ｉを充填した電気透析！（徳山１達■製、有効膜面積
２（！Ｉ１１’）を使用した。

電気透析槽は、温度２７℃、平均電流密度ＩＡ／ｄ！１
１’−被脱塩液供給速度０．５　ａｍ　／ｓ　＠Ｑ。

濃縮液にαＩＮの食塩水溶液を供給速度α／８・Ｃで供
給し、２力月連続して運転した。

その結果、電気比抵抗が１．０Ｘ１０’Ωα以上の純水
が得られた。

また、電槽内の陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂を
取り出し、ドナン壌の濃度を測定した。

その結果、陽イオン交換樹脂からはＣ＆　２　＋Ｍｇ２
４″、Ｎａ”、Ｋ”等が約２−検出され、陰イオン交換
樹脂からは５ｏ２−＠ＣＪ−ＩＮＯ；等が約３−検出さ
れた。この分析結果より、イオン交換樹脂はそのほとん
どがＨ型又はＯＨ型であり、再生処理を行なう必要はな
かった。

実施例２第２図に示した電気透析槽でユニット数２０のものを使
用した他は実施例１と同様にして被脱塩液の処理を２力
月連続して行なった。その結果、電気抵抗が１．０Ｘ１
０’Ω１以上の純水が得られ、また実施例１と同様に陽
・陰イオン交換樹脂のドナン壌の濃度を調べたが、実施
例１とＰＩＦ！同じ分析値であった。この結果よりイオ
ン交換樹脂はほとんどがＨ型又はＯＨ型であり、イオン
交換樹脂の再生処理を行なう必要はなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の電気透析槽の概略図である
。図中、１は電気透析槽、２は陰イオン脱塩室、３は陰
イオン脱塩室、４は濃縮室、５は電極室、６はバイポー
ラ−膜。７は陽イオン交換膜、８は陰イオン交換膜。９は陽イオン交換樹脂、１０は陰イオン交換樹脂、１１
は通液管、１２は被脱塩液の供給管、１３は被脱塩液の
排出管、１４は濃縮液の供給管、１５は濃縮液の排出管
、１６は紅衝室、１７は緩衝室液の給排管を夫々示す。

Claims

【特許請求の範囲】１）バイポーラー膜、陽イオン交換膜、陰イオン交換膜
及びバイポーラー膜の順に配列され、該バイポーラー膜
と該陽イオン交換膜とで区画される陽イオン脱塩室には
陽イオン交換樹脂が、また、該陰イオン交換膜と該バイ
ポーラー膜とで区画される陰イオン脱塩室には陰イオン
交換樹脂が夫々充填され、また、該陽イオン交換膜と該
陰イオン交換膜とで区画された室が濃縮室である構造の
ユニットが、陰極と陽極との間に１以上配列されてなり
、該陽イオン脱塩室と該陰イオン脱塩室のいずれか一方
には被脱塩液の供給管が、他方には被脱塩液の排水管が
夫々接続されており、更に該陽イオン脱塩室と該陰イオ
ン脱塩室とは通液管により接続されてなることを特徴と
する電気透析槽。２）陽イオン交換膜、バイポーラー膜及び陰イオン交換
膜の順に配列され、該陽イオン交換膜と該バイポーラー
膜とで区画される陽イオン脱塩室には陽イオン交換樹脂
が、また該バイポーラー膜と該陰イオン交換膜とで区画
される陰イオン脱塩室には陰イオン交換樹脂が夫々充填
された構造のユニットが、陰極と陽極との間に１以上配
列されてなり、該陽イオン脱塩室と該陰イオン脱塩室の
いずれか一方には被脱塩液の供給管が、他方には被脱塩
液の排出管が夫々接続されており、更に該陽イオン脱塩
室と該陰イオン脱塩室とは通液管により接続されてなる
ことを特徴とする電気透析槽。