JPH08252579A - 多孔質イオン交換体および脱イオン水の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高純度の脱イオン水を、長期間安定して連続的
に製造する。 【解決手段】陽イオン交換樹脂および陰イオン交換樹脂
の混合物を結合材ポリマーを用いて結合した多孔質構造
を有し、圧力０．３５ｋｇ／ｃｍ² における水透過性が
３０ｋｇ・ｃｍ^-1・ｈ^-1以上である多孔質イオン交換体
を、電気透析装置の脱塩室に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体透過性の多孔
質イオン交換体に関し、特に、電気透析により脱イオン
水を製造するための多孔質イオン交換体に関する。

【０００２】

【従来の技術】脱イオン水の製造方法としては、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方法
が一般的である。ここで吸着能力の低下したイオン交換
樹脂は、酸やアルカリを用いて再生する方法が採用され
ている。しかし、この方法においては再生に使用した酸
や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製造方法が望まれている。

【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せた自己再生型電気透析脱イオ
ン水製造方法が注目されている。この方法は、陰イオン
交換膜と陽イオン交換膜とを交互に配置した電気透析装
置の脱塩室に陰イオン交換体と陽イオン交換体の混合物
を入れ、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方
法である。

【０００４】この方法に関して、脱塩室の幅と厚さを限
定する方法（特開昭６１−１０７９０６）や脱塩室に充
填するイオン交換樹脂の径を均一にしたものを使用する
方法（特開平３−２０７４８７）、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
脂にする方法（特開平４−７１６２４）、脱塩室に充填
するイオン交換体をイオン交換樹脂とイオン交換繊維の
混合物とする方法（特開平５−２７７３４４）などが検
討されている。

【０００５】しかし、脱塩室に入れるイオン交換体とし
て架橋イオン交換樹脂が固定化されていないため、使用
中に同符号のイオン交換体が凝集したり、水流によりイ
オン交換樹脂の粒子または繊維が破砕し、効率的な脱塩
と再生が行われなくなり、得られる水の純度の安定性に
問題があった。

【０００６】これらの欠点を補う方法として、ポリエチ
レンやポリプロピレン等の不織布に放射線グラフトを行
ってイオン交換基を導入する方法（特開平５−６４７２
６、特開平５−１３１１２０）、イオン交換ポリマーと
補強材ポリマーを海島構造の複合繊維形態とした後シー
ト状に成形したもの（特開平６−７９２６８）が提案さ
れている。

【０００７】これらの方法では、イオン交換体が固定化
されているが、放射線を使用する必要がある、複合繊維
を作製する工程が複雑である、機械的強度が必ずしも充
分でないなどの欠点があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、イオン交換
体とイオン交換膜を組み合わせた自己再生型電気透析脱
イオン水製造方法において、放射線の使用などの複雑な
工程によらず固定化されたイオン交換体を作製し、安定
して高純度の脱イオン水を製造することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、陽イオン交換
樹脂粒子、陰イオン交換樹脂粒子またはそれらの混合物
を結合材ポリマーを用いて結合した多孔質イオン交換体
において、圧力０．３５ｋｇ／ｃｍ² における水透過性
が３０ｋｇ・ｃｍ^-1・ｈ^-1以上である液体透過性イオン
交換体を提供する。

【００１０】水透過性は、互いに平行な２つの底面を有
する柱状体（たとえば角柱または円柱）の試料を作製
し、側面から水が漏れ出ないようにして一方の底面から
０．３５ｋｇ／ｃｍの圧力で水を導入し、他方の底面か
ら流出する水の質量を測定して求める。このとき底面の
面積をＡ（ｃｍ² ）、柱状体の高さ、すなわち底面間の
間隔をＬ（ｃｍ）、１時間あたりの水の透過量をＷ（ｋ
ｇ／ｈ）としたとき、水透過性はＷＬ／Ａ（ｋｇ・ｃｍ
^-1・ｈ^-1）で表される。ＡおよびＬは任意に定めうる
が、Ａは１〜１０００ｃｍ² 程度、Ｌは１〜１００ｃｍ
程度で測定するのが好ましい。

【００１１】多孔質イオン交換体の水透過性は、圧力
０．３５ｋｇ／ｃｍ² において３０ｋｇ・ｃｍ^-1・ｈ^-1
以上であることが好ましい。３０ｋｇ・ｃｍ^-1・ｈ^-1よ
り小さいと、流路中に本多孔質イオン交換体を配置して
用いる場合の流路抵抗が大きくなり、処理水量が減少す
るか、または運転に高い圧力が必要となるので好ましく
ない。水透過性が１００ｋｇ・ｃｍ^-1・ｈ^-1以上である
場合は特に好ましい。水透過性は高いほど好ましいが、
水透過性の高いものを作るためには空隙の大きなものを
作る必要があり、イオン交換能や機械的強度が低下する
おそれがあるので実質的上限は１００００ｋｇ・ｃｍ^-1
・ｈ^-1程度である。

【００１２】多孔質イオン交換体に異方性がある場合、
水透過性はそのイオン交換体が流路中でおかれる場合の
水流に対応した方向で測定する。水中で膨潤するような
材料は、使用される環境での水透過性である。温度も使
用されるのと同じ条件にして測る。

【００１３】本発明はまた、陽イオン交換樹脂粒子と陰
イオン交換樹脂粒子との混合物を結合材ポリマーまたは
結合材ポリマー溶液と混合した後、加熱成形法または溶
媒乾燥法により多孔質イオン交換体を得る液体透過性イ
オン交換体の製造方法を提供する。

【００１４】本発明はさらに、陰極と陽極の間に陽イオ
ン交換膜と陰イオン交換膜とを交互に配列させた電気透
析装置の脱塩室にイオン交換体を収容してなる脱イオン
水製造装置の脱塩室に被処理水を流しながら通電するこ
とにより脱イオン水を製造する方法において、該イオン
交換体として、上記多孔質イオン交換体を用いる脱イオ
ン水の製造方法を提供する。

【００１５】

【発明の実施の形態】イオン交換樹脂粒子の材質は、特
に限定されず種々のイオン交換樹脂を使用できる。具体
的には、スチレン−ジビニルベンゼン系共重合体にイオ
ン交換基を導入したものが好適である。イオン交換基と
しては、陽イオン交換基は強酸であるスルホン酸型が、
陰イオン交換基は強塩基である４級アンモニウム塩型ま
たはピリジニウム塩型が、イオン交換性と化学的安定性
の観点から好ましい。

【００１６】イオン交換樹脂粒子のイオン交換容量は、
０．５〜７ミリ当量／ｇ乾燥樹脂が好ましい。イオン交
換容量が０．５ミリ当量／ｇ乾燥樹脂より小さい場合
は、イオン交換性能が不足して、電気透析装置の脱塩室
に多孔質イオン交換体を配置した場合に、イオンの吸
着、脱塩が十分に行われず処理水純度が低下するおそれ
があるので好ましくない。イオン交換容量が７ミリ当量
／ｇ乾燥樹脂より大きい場合は、イオン交換樹脂自体の
安定性が損なわれるおそれがあるので好ましくない。イ
オン交換容量が１〜５ミリ当量／ｇ乾燥樹脂である場合
は、イオン交換能力が高いものが得られ、かつ性能安定
性にも優れ特に好ましい。

【００１７】イオン交換樹脂粒子の粒径は、５０〜１０
００μｍの範囲にあることが好ましい。粒径が５０μｍ
より小さい場合は、多孔質イオン交換体の空孔の径が小
さくなり水透過性が低下するおそれがあるので好ましく
ない。粒径が１０００μｍより大きい場合は、イオン交
換体の表面積が不足し、イオン交換の処理効率が低下す
るおそれがあるので好ましくない。イオン交換樹脂粒子
の粒径は３００〜６００μｍである場合はさらに好まし
い。イオン交換樹脂は、上記粒径の範囲になるように合
成するか、上記粒径の範囲になるように粉砕したものを
使用できる。

【００１８】イオン交換樹脂粒子の形状は、特に制限は
なく、球形の場合は水の透過性に優れるので好ましい。

【００１９】多孔質イオン交換体の空隙率は、液体の通
過に関与する外部に開放した空隙の空隙率が５〜５０容
量％であることが好ましい。空隙率が５容量％より小さ
いと液体の流量が減少し、圧損が大きくなるので好まし
くない。空隙率が５０容量％より大きいと、多孔質イオ
ン交換体の機械的強度が低下して取扱いが困難になるお
それがあ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
率においては、多孔質イオン交換体を液体の流路中に配
置した場合に実際に液体と接触することのない空隙は、
外部に開放した空隙とはみなさない。

【００２０】本発明の多孔質イオン交換体において、結
合材ポリマーにより結合したことにより、イオン交換樹
脂粒子同士の接触が良好になる面と、イオン交換樹脂粒
子間に結合材ポリマーが存在することにより接触が損な
われる面がある。電気透析装置の脱塩室に配置する目的
では、多孔質イオン交換体は電気抵抗が低いことが好ま
しい。

【００２１】多孔質イオン交換体を、電気透析装置の脱
塩室に配置した場合の比抵抗は、その多孔質イオン交換
体に含まれるイオン交換樹脂粒子を、結合材なしに同じ
装置の脱塩室に充填して測定した比抵抗の２倍以下の値
であることが好ましい。比抵抗が２倍より大きいと、運
転する際の電圧が高くなり、ランニングコストが高くな
るので好ましくない。このようにして測定した比抵抗
が、樹脂粒子についてのそれより低い場合はさらに好ま
しい。

【００２２】多孔質イオン交換体は、陽イオン交換樹脂
粒子のみを含むもの、陰イオン交換樹脂粒子のみを含む
もの、陽イオン交換樹脂粒子と陰イオン交換樹脂粒子の
混合物を含むもののいずれでもよい。陽イオン交換樹脂
粒子と陰イオン交換樹脂粒子を含むものの場合、それら
が均一に混合されたものだけでなく、陽イオン交換樹脂
粒子のみを含む部分と陰イオン交換樹脂粒子のみを含む
部分が海島構造または層状構造に相分離構造を有してい
てもよい。

【００２３】電気透析装置の脱塩室に配置して使用する
場合には、陽イオン交換樹脂粒子と陰イオン交換樹脂粒
子を含むものが好ましく、脱塩室全体で使用する陽イオ
ン交換樹脂粒子と陰イオン交換樹脂粒子の比率は、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
＝３０／７０〜６０／４０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。

【００２４】結合材ポリマーの重量分率は、多孔質イオ
ン交換体の重量を基準として０．５〜２０％であること
が好ましい。重量分率が０．５％より小さい場合は、多
孔質イオン交換体の機械的強度が低下して、取扱いが困
難になるので好ましくない。重量分率が２０％より大き
いと、イオン交換樹脂粒子表面を結合材ポリマーが被覆
し吸着性が低下し、また空隙率が低下するため水透過性
が低下するので好ましくない。結合材ポリマーのより好
ましい重量分率は１〜５％である。

【００２５】結合材ポリマーとしては、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。さらに、イオン交換
基を有するポリマーである場合は、イオン交換性能を高
くできるのでより好ましい。

【００２６】イオン交換基を有する結合材ポリマーのイ
オン交換容量としては、０．５〜５ミリ当量／ｇ乾燥樹
脂が好ましい。イオン交換容量が０．５ミリ当量／ｇ乾
燥樹脂より小さい場合は、イオン交換性能が不足して、
電気透析装置の脱塩室に多孔質イオン交換体を配置した
場合に、イオンの吸着、脱塩が充分に行われず処理水純
度が低下するおそれがあるので好ましくない。イオン交
換容量が５ミリ当量／ｇ乾燥樹脂より大きい場合は、イ
オン交換樹脂自体の安定性が損なわれるおそれがあるの
で好ましくない。イオン交換容量が０．８〜３ミリ当量
／ｇ乾燥樹脂である場合は、イオン交換能力が高いもの
が得られ、かつ性能安定性にも優れ特に好ましい。

【００２７】結合材ポリマーとして、具体的には次のよ
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、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、酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル
共重合体などが挙げられる。溶媒可溶性ポリマーとし
て、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。

【００２８】さらに、イオン交換基を有するポリマーと
して、ポリスチレンスルホン酸、ポリビニルスルホン
酸、ポリ（２−アクリルアミド−２−メチルプロパンス
ルホン酸）、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、パー
フルオロスルホン酸を含有するポリマーまたはそれらの
塩を含有するポリマーが挙げられる。また、ポリビニル
ベンジルトリメチルアンモニウムクロリドを含有するポ
リマーが挙げられる。さらに、ポリ（４−ビニルピリジ
ン）、ポリ（２−ビニルピリジン）、ポリ（ジメチルア
ミノエチルアクリレート）、ポリ（１−ビニルイミダゾ
ール）、ポリ（２−ビニルピラジン）、ポリ（４−ブテ
ニルピリジン）、ポリ（Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミ
ド）、ポリ（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリル
アミド）を含有するポリマーおよびそれらの４級化物を
含有するポリマーが挙げられる。また、ポリエチレンイ
ミンを含有するポリマーが挙げられる。

【００２９】これらのポリマーのなかで水溶性のものを
使用する場合には、結合材ポリマー溶液に架橋剤を添加
し、架橋処理を行った後使用するのが好ましい。

【００３０】本発明の多孔質イオン交換体の製造方法と
しては、次のような方法が好ましい。すなわち、イオン
交換樹脂粒子と結合材ポリマーを加熱混練した後平板プ
レスなどの熱成形によりシート状とする方法、結合材ポ
リマー溶液をイオン交換樹脂粒子表面に塗布して溶媒を
蒸発させ硬化する方法、結合材ポリマーおよび造孔剤と
イオン交換樹脂粒子を加熱混合成形後造孔剤を抽出する
方法、造孔剤を分散した結合材ポリマー溶液をイオン交
換樹脂粒子表面に塗布して硬化させた後造孔剤を抽出す
る方法などである。

【００３１】このうち、イオン交換樹脂粒子と結合材ポ
リマーを加熱混練した後平板プレスなどの熱成形する方
法、または結合材ポリマーおよび造孔剤とイオン交換樹
脂粒子を加熱混合成形後造孔剤を抽出する方法は、成形
加工性や得られる多孔質イオン交換体の比抵抗などの観
点から好ましい。この場合、結合材ポリマーはイオン交
換樹脂粒子と同程度またはそれより小さい粒径の粒子状
で混合するのが好ましい。上記結合材ポリマーの熱成形
温度は特に制限はなく、イオン交換樹脂粒子の耐熱性の
観点から１２０〜１８０℃が好ましい。

【００３２】造孔剤を用いる場合には、結合材ポリマー
重量に対して５〜４０重量％の造孔剤を添加して使用す
るのが好ましい。造孔剤の種類は特に制限はなく、後で
溶媒で抽出できるものであれば使用でき、ポリビニルア
ルコールやポリエステル等のポリマー粉末が好ましい。

【００３３】また、結合材ポリマー溶液を用いる場合、
その濃度は特に制限はなく、５〜５０重量％のものが好
ましい。溶媒としては水やアルコール、ケトンやエステ
ルなどの通常の有機溶媒が使用される。結合材ポリマー
溶液をイオン交換樹脂粒子表面に塗布して溶媒を蒸発さ
せ硬化する方法では、イオン交換樹脂粒子を支持体とな
るメッシュや多孔体上に並べた後、結合材ポリマー溶液
を塗布し乾燥させてもよく、結合材ポリマー溶液にイオ
ン交換樹脂粒子を浸漬、乾燥後加熱プレスしてもよい。

【００３４】前記の層状構造または海島構造を有する多
孔質イオン交換体を製造する場合には、陽イオン交換樹
脂粒子および陰イオン交換樹脂粒子を別々に結合材ポリ
マーを使用して固めた板状成形物を作成し、その小片を
交互に並べたり、または板状成形物から種々の形状の孔
を打ち抜き、その中に他方のイオン交換樹脂を含む板状
物を同形状に成形してはめ込むなどの方法を採用でき
る。

【００３５】本発明の多孔質イオン交換体は、液体の流
路中に配置してイオン交換を行う各種装置に使用でき、
特に、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜を交互に配置し
てなる電気透析装置の脱塩室に充填して連続的に脱イオ
ン水を製造する方法に好ましく使用できる。

【００３６】脱イオン水製造方法として具体的には次の
ようなものが好ましい。すなわち、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交互に配列して、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、陰極側が陽イオン交換膜で区画され陽極
側が陰イオン交換膜で区画された濃縮室とを交互に、２
〜３０組程度直列に配置する。脱塩室には被処理水を流
し、濃縮室には濃縮された塩類を排出するための水を流
しながら、電流を流すことにより脱塩を行うことができ
る。各ユニットセルには、脱塩室において水解離が生じ
る４Ｖ程度の電圧を印加することが好ましい。

【００３７】本発明の多孔質イオン交換体を上記脱塩室
に配置する場合は、いわゆる自己再生型電気透析法によ
る脱イオン水の製造ができる。多孔質イオン交換体は脱
塩室の大きさに合わせて成形しておくことにより、容易
に脱塩室内にイオン交換体が充填された装置を組み立て
うる。通常の電気透析装置の場合、組み込む多孔質イオ
ン交換体は板状になる。電気透析装置の場合、電流の方
向は膜面に垂直、すなわち板状のイオン交換体の厚さ方
向に流れ、水流はそれに垂直な方向になる。

【００３８】多孔質イオン交換体の厚さは、脱塩室の膜
間距離になり、１〜３０ｍｍが好ましい。厚さが１ｍｍ
より小さい場合は脱塩室の水が流れ難く処理水量が低下
するおそれがあるので好ましくない。厚さが３０ｍｍよ
り大きい場合は装置の電気抵抗が高くなるおそれがある
ので好ましくない。多孔質イオン交換体の厚さが３〜１
２ｍｍである場合はさらに好ましい。

【００３９】イオン交換樹脂粒子は水中に浸漬したとき
に膨潤する場合があるので、電気透析装置などに組み入
れる際には、その膨潤量を勘案して多孔質イオン交換体
を成形する必要がある。逆に、膨潤を利用して多孔質イ
オン交換体を流路に密着させて、不必要な側流の発生も
防止できる。結合材ポリマーと同様な素材を用いて、多
孔質イオン交換体を流路内に緊密に接合することもでき
る。

【００４０】本発明の多孔質イオン交換体は、流路中に
配置してイオン交換するときは電流を流さず、吸着した
イオンを脱着するときに電流を流して再生するという使
い方もできる。再生の際には、多孔質イオン交換体を陽
極と陰極の間に配置し、多孔質イオン交換体と陽極およ
び陰極の間には隔膜を配置して電流を流す。隔膜として
は、イオン交換膜である必要はないが、効率の良い再生
のためには、多孔質イオン交換体の陽極側には陰イオン
交換膜、陰極側には陽イオン交換膜を配置するのが好ま
しい。

【００４１】

【実施例】

例１ 粒径が４００〜５５０μｍ、イオン交換容量が４．２ミ
リ当量／ｇ乾燥樹脂のスルホン酸型陽イオン交換樹脂
（ロームアンドハース社製、商品名アンバーライト２０
１ＣＴ）、および粒径が４００〜５３０μｍ、イオン交
換容量が３．７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（ロームアンドハース社製、商
品名アンバーライトＩＲＡ４００）を乾燥後、陽イオン
交換樹脂／陰イオン交換樹脂＝５０／５０（乾燥状態で
の容量比）で混合し、イオン交換容量比が６０／４０の
混合物とした。

【００４２】この混合物にペレット状の線状低密度ポリ
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、０．８ｃｍ×１３ｃｍ×４０ｃｍの直方体に切断
して多孔質イオン交換体を得た。

【００４３】この多孔質イオン交換体の０．８ｃｍ×１
３ｃｍの面の間の水透過性は圧力０．３５ｋｇ／ｃｍ²
において１５０ｋｇ・ｃｍ^-1・ｈ^-1、外部に開放した空
隙の空隙率は２３容量％であった。また、この多孔質イ
オン交換体を陰陽２枚のイオン交換樹脂で区画されたセ
ルに入れて電導度１０μＳ／ｃｍの水を満たし、電流を
流した。電流密度０．００５Ａ／ｃｍ² のとき比抵抗が
３９０Ω・ｃｍで、同じ混合比のイオン交換樹脂を同じ
セルに充填して同様に測定した場合の６８０Ω・ｃｍよ
り低い値が得られた。

【００４４】この多孔質イオン交換体を、電気透析装置
の脱塩室に組みこんで水処理試験を行った。電気透析装
置は、陽イオン交換膜（旭硝子社製、商品名セレミオン
ＣＭＴ）、陰イオン交換膜（旭硝子社製、商品名セレミ
オンＡＭＰ）からなる有効面積５００ｃｍ² ×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０．０７μＳ／ｃｍの処理水が安定し
て得られた。

【００４５】例２ 例１と同じ陽イオン交換樹脂および陰イオン交換樹脂を
乾燥後、陽イオン交換樹脂／陰イオン交換樹脂＝５０／
５０（乾燥状態での容量比）で混合し、イオン交換容量
比が６０／４０の混合物とした。このイオン交換樹脂混
合物を１００メッシュのポリエステル布上に並べ、結合
材ポリマー溶液として５０％ニトリルゴムのトルエン溶
液を塗布した後６０℃で２時間乾燥した。これを０．８
ｃｍ×１３ｃｍ×４０ｃｍの直方体に切断して多孔質イ
オン交換体を得た。重量増加より求めた、結合材ポリマ
ーとイオン交換樹脂の使用重量比率は５／９５であっ
た。

【００４６】得られた多孔質イオン交換体の水透過性は
圧力０．３５ｋｇ／ｃｍ² において１３０ｋｇ・ｃｍ^-1
・ｈ^-1、外部に開放した空隙の空隙率は２５容量％であ
った。また、例１と同様にして測定した比抵抗は６２０
Ω・ｃｍで、同じ混合比のイオン交換樹脂をセルに入れ
て測定した場合の６８０Ω・ｃｍより低い値が得られ
た。

【００４７】この多孔質イオン交換体を、電気透析装置
の脱塩室に組みこんで水処理試験を行った。電気透析装
置は、陽イオン交換膜（旭硝子社製、商品名セレミオン
ＣＭＴ）、陰イオン交換膜（旭硝子社製、商品名セレミ
オンＡＭＰ）からなる有効面積５００ｃｍ² ×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０．０９μＳ／ｃｍの処理水が安定し
て得られた。

【００４８】例３ 例１と同じ陽イオン交換樹脂および陰イオン交換樹脂を
乾燥後、陽イオン交換樹脂／陰イオン交換樹脂＝３５／
６５（乾燥状態での容量比）で混合し、イオン交換容量
比が４５／５５の混合物とした。この混合物を１００メ
ッシュのポリエステル布上に並べ、結合材ポリマー溶液
として０．２％のブロックイソシアネート（武田薬品工
業社製、商品名プロミネートＸＣ）を含有する５％アク
リル酸水溶液を塗布した後５０℃で３０分乾燥すること
を３回繰り返した。最後に１５０℃で１０分熱架橋処理
を行い、これを０．３ｃｍ×１３ｃｍ×４０ｃｍの直方
体に切断して多孔質イオン交換体を得た。重量増加より
求めた、結合材ポリマーとイオン交換樹脂の使用重量比
率は１５／８５であった。

【００４９】この多孔質イオン交換体の水透過性は圧力
０．３５ｋｇ／ｃｍ² において１８０ｋｇ・ｃｍ^-1・ｈ
^-1、連続した空隙の空隙率は４５容量％であった。ま
た、例１と同様にして測定した比抵抗は６５０Ω・ｃｍ
で、同じ混合比のイオン交換樹脂をセルに入れて測定し
た場合の６８０Ω・ｃｍより低い値が得られた。

【００５０】この多孔質イオン交換体を、電気透析装置
の脱塩室に組みこんで水処理試験を行った。電気透析装
置は、陽イオン交換膜（旭硝子社製、商品名セレミオン
ＣＭＴ）、陰イオン交換膜（旭硝子社製、商品名セレミ
オンＡＭＰ）からなる有効面積５００ｃｍ² ×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０．１２μＳ／ｃｍの処理水が安定し
て得られた。

【００５１】例４ アゾビスイソブチロニトリルを開始剤として０．２モル
のテトラフルオロエチレンと０．０４５モルのＣＦ₂ ＝
ＣＦＯＣＦ₂ ＣＦ（ＣＦ₃ ）Ｏ（ＣＦ₂ ）₂ ＳＯ₂ Ｆと
を、重合温度７０℃、重合時間５時間の条件下で共重合
し、イオン交換容量１．１ミリ当量／ｇの共重合体を得
た。これを２０％ＫＯＨ水溶液中で９０℃で１６時間か
けて加水分解した後、１Ｎの塩酸に室温で１６時間浸漬
して酸型に変換し、エタノールに溶解することにより濃
度８％のパーフルオロスルホン酸ポリマー溶液を得た。

【００５２】例１と同様にして得たイオン交換樹脂粒子
の混合物を１００メッシュのポリエステル布上に並べ、
結合材ポリマー溶液として上記８％パーフルオロスルホ
ン酸ポリマー溶液を塗布した後５０℃で３０分乾燥する
ことを３回繰り返した。これを０．３ｃｍ×１３ｃｍ×
４０ｃｍの直方体に切断して多孔質イオン交換体を得
た。重量増加より求めた結合材ポリマーとイオン交換樹
脂の使用重量比率は２０／８０であった。

【００５３】得られた多孔質シート状物の水透過性は圧
力０．３５ｋｇ／ｃｍ² において１６０ｋｇ・ｃｍ^-1・
ｈ^-1、連続した空隙の空隙率は４０容量％であった。ま
た、１０μＳ／ｃｍの水中の比抵抗の値をセルに入れて
測定したところ、電流密度０．００５Ａ／ｃｍ² のとき
５８０Ω・ｃｍで、同じ混合比のイオン交換樹脂をセル
に入れて測定した場合の６８０Ω・ｃｍより低い値が得
られた。

【００５４】この多孔質イオン交換体を脱塩室に入れ、
例１と同様に水処理試験を行った。原水として電導度５
μＳ／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、電導度が０．０７μＳ／
ｃｍの処理水が安定して得られた。この性能は１カ月間
安定していた。

【００５５】

【発明の効果】本発明の多孔質イオン交換体は、イオン
交換体の機械的強度が高く、イオン交換性能にも優れる
ため、純度の安定した処理水が得られる。この方法で得
られるイオン交換体はシート状であるため取扱いやす
く、また製造に複雑な工程を必要としないため容易に安
定した性能のものが得られる。

【００５６】本発明の脱イオン水の製造方法は、長期間
安定して高純度の脱イオン水を連続的に製造できる。ま
た、多孔質イオン交換体を使用しているため、容易に電
気透析装置を組み立てうるという特長も有する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０２Ｆ 1/469 Ｃ０２Ｆ 1/46 １０３ (72)発明者 小松 健 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社中央研究所内 (72)発明者 梅村 和郎 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社中央研究所内 (72)発明者 岩元 純治郎 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社中央研究所内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】イオン交換樹脂粒子を結合材ポリマーを用
   いて結合した多孔質構造を有し、圧力０．３５ｋｇ／ｃ
   ｍ² における水透過性が３０ｋｇ・ｃｍ^-1・ｈ^-1以上で
   ある多孔質イオン交換体。
2. 【請求項２】外部に開放した空隙の空隙率が５〜５０容
   量％である請求項１の多孔質イオン交換体。
3. 【請求項３】イオン交換樹脂粒子が、陽イオン交換樹脂
   粒子または陰イオン交換樹脂粒子あるいは陽イオン交換
   樹脂粒子と陰イオン交換樹脂粒子との混合物である請求
   項１または２の多孔質イオン交換体。
4. 【請求項４】多孔質イオン交換体を電気透析装置の脱塩
   室に配置した場合の比抵抗が、その中に含まれるイオン
   交換樹脂粒子のみを同じ脱塩室に充填した場合の比抵抗
   の２倍以下の値である請求項１〜３いずれか１の多孔質
   イオン交換体。
5. 【請求項５】結合材ポリマーが、イオン交換基またはイ
   オン交換基に変換可能な基を含有するポリマーである請
   求項１〜４いずれか１の多孔質イオン交換体。
6. 【請求項６】結合材ポリマーが、熱可塑性ポリマーまた
   は溶媒可溶性ポリマーである請求項１〜５いずれか１の
   多孔質イオン交換体。
7. 【請求項７】イオン交換樹脂粒子を結合材ポリマーと混
   合した後、加熱成形することにより請求項１〜５いずれ
   か１の多孔質イオン交換体を製造する方法。
8. 【請求項８】イオン交換樹脂粒子を結合材ポリマー溶液
   と混合した後、溶媒を除去することにより請求項１〜５
   いずれか１の多孔質イオン交換体を製造する方法。
9. 【請求項９】陰極と陽極の間に陽イオン交換膜と陰イオ
   ン交換膜とを交互に配列させた電気透析装置の脱塩室に
   イオン交換体を収容してなる脱イオン水製造装置の脱塩
   室に被処理水を流しながら通電することにより脱イオン
   水を製造する方法において、該イオン交換体として、請
   求項１〜６いずれか１の多孔質イオン交換体を用いる脱
   イオン水の製造方法。
10. 【請求項１０】請求項１〜６いずれか１の多孔質イオン
    交換体を陰極と陽極の間に配置し、かつイオン交換体と
    陰極および陽極の間にはそれぞれ隔膜を配置して通電す
    ることによりイオン交換体に吸着されたイオンを脱着す
    るイオン交換体の再生方法。