JPH0116522B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電気透析用の膜堆積として交互に
配設された陰イオン及び陽イオン交換器膜のため
の密閉枠に関する。この密閉枠では、網状のスペ
ーサが挿入されたチヤンバーを囲む枠縁が、処理
されるべき溶液及び分離されて溶解された電解質
と帯電していないで溶解された物質で富化された
又は貧化された溶液のために相対して通して配設
された供給・連通孔を有し、これらの孔が交互に
流入溝と流出溝を介してチヤンバーの内部と連通
している。

電気透析は電気化学的膜方法である。この方法
は電解液の脱塩又は濃縮及び溶解された非帯電物
質の溶解された電解質を分離するために使用され
るものである。この場合、帯電粒子（イオン）は
電解の作用を受けて、負に帯電した粒子（陰イオ
ン）のみ或いは正に帯電した粒子（陽イオン）の
みを選択して通す膜を通り抜ける。そのような膜
を、膜の間に貫流室が生じるように交互に二つの
電極の間に堆積配列すると、溶液はそれぞれの第
二チヤンバー中で脱塩され、間にあるチヤンバー
中で濃縮される。チヤンバーを形成するためには
それぞれ二枚の膜の間に、網状のスペーサ、たと
えば網状織物をもつ一個の密封枠がある。この密
封枠は、チヤンバー形成のため以外にも濃縮され
る液流から稀釈すべき液流を分離するために用い
られる。一つの膜堆積のチヤンバーを前記二つの
液流が交互に貫流できるように、密封枠には一つ
の溶液を対応するチヤンバーに供給するための流
出口も、他の溶液が次のチヤンバーに入るための
孔もなければならない。

今迄公知になつている密封枠には数多の欠点が
ある。供給された溶液と濃縮された液流及び稀釈
された液流のための供給溝及び排出溝は相互に密
着隣接して、内部漏洩しないようにする必要があ
るので、この溝は間隔をおいて、横断面を比較的
小さくして作つた。このような構成の結果チヤン
バー内に定義しにくい流れの配分が行なわれる。
その結果極めて容易に沈積ができて、貫流の障害
になることがある。その上なお次のようなことも
ある。即ち前記の溝の部分で膜のたるみを完全に
防止することができなかつたので、横断面も狭く
なつて流れの配分が悪くなる。しかし膜がたるむ
と両方の液流の間が極めて頻繁に非水密性にな
る。間隔を空けて配設された供給・排出溝の決定
的な欠点は、特に、隣接する溝と溝の間の部分の
貫流速度が著しく低下することで、その結果正に
これらの箇所に強力に沈積が生じて、この沈積形
成が結局は効率を低下させるだけでなく、膜を機
械的に損傷することになることもある。

膜数を最大限にして堆積をできる限り薄くする
ことが電極間の電圧低下を最小限にくいとめるた
めに有利であるので、特に極めて薄い密封枠が用
いられる。

この発明の課題は、電気透析装置の膜堆積用改
良密封枠の提供にある。この膜堆積は厚さが薄い
場合に流れの配分が最善の状態になるように作用
するので、自由な膜面全体を塩の輸送のために用
いることができて、その場合に沈積を生じない
で、押圧力が低い場合でも密閉効果が最大であ
り、大きな形状安定性が保証され、またこの膜堆
積ではチヤンバー内の圧力低下が最小限で済む。

以上の課題はこの発明によつて次のようにして
解決される。即ち向かい合つている枠の縁辺部
に、貫通孔を介して接続されている多数の供給・
排出溝が配置されており、これらの供給・排出溝
は総てチヤンバー内部の方向に向かつて開いてお
りそして、互いに向き合つている枠の縁辺の内側
の辺部がジグザグ形状の輪郭を有する如く相互に
境を接しておりそして網状のスペーサは供給・排
出溝の開いた領域まで延長している。

密閉枠の材料としては、目的がいろいろ異なつ
ていて、膜の種類が一定している場合に硬い材料
をも使用できるか或いは必要にさえなるにも拘ら
ず、主としてゴム種のもの或いはプラスチツク類
が使われる。

硬質材料は僅かしかない膜の種類（比較的厚
く、軟い膜）と結合してのみ充分な密閉作用を行
ない、しかも膜堆積の充分な安定にも役立つもの
である。密閉には強い押圧力が必要である。軟質
材料は密閉効果が更に良いが、チヤンバーの形状
安定性は不充分で、取扱いも難しい。

従つてこの発明の他の課題は、厚さは最小限で
あるにも拘らず密閉枠に形状安定性と最大限の密
閉特性をそなえさせることにある。

この課題は本発明によつて次のようにして解決
される。即ち密閉枠の相互に隣り合う密閉面にス
クリーン印刷で線状の密閉積層を作るのである。
その積層は特に発泡プラスチツク、たとえば発泡
エポキシ樹脂で作られる。

実施例を示した図をもとに更に詳しく説明す
る。

第１図に電気透析法の例として食塩溶液の脱塩
を図式的に示す。両電極１，２間に三つのチヤン
バー３，４，５がある。電極の印加された電圧は
堆積にたとえば５アンペアの電流を通すことがで
きる。脱塩溶液は符号６の所から入つて、接続部
３′，４′，５′を経て三つのチヤンバー３，４，
５に入る。チヤンバー３と４の間には陽イオン交
換膜７が、そしてチヤンバー４と５の間には陰イ
オン交換膜８がある。第１図に示すように、印加
された電位によつて負のCl陰イオンが電極１の方
向に移動し、一方正に帯電されたNa陽イオンが
電極２の方へ移動する。このイオン電流の移動に
よつてチヤンバー４では、符号６の所から供給さ
れた溶液が濃縮される。その結果導管１０と排出
口４″を介して濃縮された溶液を抜き出すことが
できる。チヤンバー３と５で稀釈された溶液は接
続部３″と５″を介して且つ導管９を経てチヤンバ
ー３，５から出て行く。

第２図は、第１図に示したように作動する装置
の分解斜視図である。コンパクトな構造にするた
めに、導管９と１０が堆積自体の中に入つてい
る。電極２１と向い合う二つの側面に、即ち開挿
スペーサ２２の陽イオン交換膜２７と次のスペー
サ２２′の陰イオン交換膜２８との側面に、事実
上接続部３′，４′，５′，３″，４″，５″を実現し
ている孔がある。このようにして、処理されるべ
き電解液は電極２１の孔４１，４２から供給され
る。稀釈された溶液は孔４３の中に集り、接続部
２９からとり出される。同じようにして濃縮され
た溶液は孔４４を通つてから、符号３０の所から
ぬきとられる。

電極中の中空部と所謂密閉枠２２を形成するス
ペーサ中の中空部とは第１図に符号３，４，５で
示したチヤンバーを形成する。供給された電解溶
液は平らな溝46を経て密閉枠２２の孔４２から出
て両方の膜２７と２８の間にあるチヤンバーの内
部に到達する。同じ仕方で、陰イオン交換膜２８
と図示してない次の陽極交換膜の間の密閉枠２
２′のチヤンバーへの供給は、孔４１と連通して
いる溝４８を介して行なわれる。

実際には膜堆積全体が強力なねじボルトで締め
つけられるので、電極、膜及び密閉枠は相互にし
めつけられ、それぞれの孔４１，４２，４３，４
４は事実上通し管路を形成する。これらの管路は
交互に密閉枠のチヤンバーに入る。膜がたるま
ず、最大限に支承されるように、密閉枠２２のチ
ヤンバーに網状のスペーサ４９がある。これらの
スペーサは特に織物でできている。

公知の密閉枠では、溝４５と４６に隣接してい
るチヤンバーのある部分の流動速度が遅くて、沈
積が形成されることがあり、その結果定義されな
い流動配分があり、膜表面の利用は不充分にな
る。

第３図及び第４図に、この発明によつて改良さ
れた密閉枠の構成を示す。第４図はほゞ１：２の
割合で原形を縮小したものを示す。この場合には
公知の密閉枠とちがつて密閉枠５１の向い合う縁
辺部５２と５３に多数の孔を設けてある。これら
の孔は前記の孔４１〜４４に相当する。この場
合、たとえば、孔５５と５６は電解溶液の供給に
役立てられる。向い側の縁辺部５３にはそれぞれ
孔５７と８が縁辺部５２のそれに対してずらして
設けてある。これらの孔は稀釈された溶液と濃縮
された溶液の排出に利用される。これらの孔５５
と５７から自体公知の仕方で比較的狭い管路が密
閉枠の内部に通じている。密閉枠はスペーサとし
て嵌挿された網状の織物５４を有する。孔５５と
５７に接続されている比較的狭い管路はたとえば
90゜の角度に開いている。このようにして縁辺部
５２と５３に隣接してチヤンバー境界のジグザグ
状のりんかくができる。密閉枠の突出する三角形
の部分は事実上チヤンバーの領域にある。チヤン
バーは従来は貫流速度が減少することによつて不
利をこうむつたものである。従つて相互に附属す
る供給・排出溝５９と６０の間に整理された流れ
ができ且つ事実上相隣接する交換膜の全く利用さ
れない部分がなくなる。分散した部分６１の横断
面縮小になることがないようにするために、チヤ
ンバーに挿入されたスペーサ５４は前記分散部分
６１の基礎迄達している。

第４図に部分的に、即ち右側部分に斜線で示し
た線６２が示すように、密閉枠５１の少くとも一
つの面に附加的な可塑性密閉材料層を設けるのが
有利である。

この密閉材料層は、チヤンバー、貫通孔５５−
５８、供給・排出溝５９，６０の縁部に沿つて線
状に延在している。特に有利なのは、この密閉材
料層６２をスクリーン印刷法で設けることであつ
て、それには発泡したプラスチツク、特に発泡エ
ポキシ樹脂が特に適している。

第３図と第４図に示した角部孔６３は膜堆積に
通つている締付ボルト或いは案内ボルトを入れる
のに適している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による密閉枠をそのために
設けた電気透析装置の図式図、第２図は技術水準
による膜堆積の分解斜視図、第３図は網織物を嵌
挿した、この発明による密閉枠の平面図、第４図
は第５図の−線に沿う断面図、第５図は第３
図の密閉枠の右下の角部の拡大寸法図である。 図中符号、５４……スペーサ、５９，６０……
供給・排出溝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 網状のスペーサが挿入されたチヤンバーを囲
   む枠縁が、処理されるべき溶液及び分離されて溶
   解された電解質又は帯電していないで溶解された
   物質で富化されたまたは貧化された溶液のために
   相対して通して配設された供給・連通孔を有し、
   これらの孔が交互に供給溝又は排出溝を介してチ
   ヤンバーの内部と連通している、電気透析用の薄
   膜堆積の、交互に配設された陰イオン及び陽イオ
   ン交換器薄膜のための密閉枠において、向かい合
   つている縁辺部５２，５３に、貫通孔５５，５８
   を介して接続されている多数の供給・排出溝５
   ９，６０が配置されており、これらの供給・排出
   溝は総てチヤンバー内部の方向に向かつて開いて
   おりそして、互いに向き合つている枠の縁辺５
   ２，５３の内側の辺部がジグザグ形状の輪郭を有
   する如く相互に境を接していること及び網状のス
   ペーサ５４は供給・排出溝５９，６０の開いた領
   域６１迄延長していることを特徴とする密閉枠。 ２ 供給・排出溝５９，６０の開いた領域は、付
   加的な可撓性の密閉材料層６２を付加装着した形
   状安定の固いプラスチツクで境界されていること
   を特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の密閉
   枠。 ３ 密閉材料層６２は発泡したプラスチツクで形
   成されていることを特徴とする、特許請求の範囲
   第２項記載の密閉枠。 ４ 密閉材料層６２がスクリーン印刷法で取り付
   けられていることを特徴とする、特許請求の範囲
   第２又は３項記載の密閉枠。