JPH10272474A - 電気式脱イオン装置 - Google Patents

電気式脱イオン装置

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JPH10272474A
JPH10272474A JP9077829A JP7782997A JPH10272474A JP H10272474 A JPH10272474 A JP H10272474A JP 9077829 A JP9077829 A JP 9077829A JP 7782997 A JP7782997 A JP 7782997A JP H10272474 A JPH10272474 A JP H10272474A
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anion exchange
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exchange resin
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 脱酸素機能を具備する電気式脱イオン装置を
提供する。 【解決手段】 アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂と
が混合されて充填されている電気式脱イオン装置の脱塩
室2内のアニオン交換樹脂の一部を金属を担持した触媒
樹脂とし、電気式脱イオン装置の原水に水素を供給す
る。 【効果】 脱塩室内において、還元剤としての水素の存
在下原水中のDOが触媒樹脂の作用で分解除去(2H2
+O2 →2H2 O)される。触媒樹脂自体にもアニオン
交換能があるため、アニオン交換樹脂の一部を触媒樹脂
としたことによる脱塩効果の低下は殆どなく、低DOで
高純度の高水質処理水を得ることができる。脱酸素機能
を備えるため、従来の処理設備で必要とされていた脱酸
素手段を省略ないし小型化することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電気式脱イオン装置
に係り、特に、脱酸素機能を備える電気式脱イオン装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体、レンズ、液晶等の洗浄用
水、医薬用水等に用いられる脱塩水の製造には、電極の
間に複数のアニオン交換膜及びカチオン交換膜を交互に
配列して濃縮水室と脱塩室とを交互に形成し、脱塩室に
アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とを混合して充填
した電気式脱イオン装置(「電気脱イオン装置」又は
「連続脱イオン装置」とも呼称される。)が多用されて
いる。電気式脱イオン装置は効果的な脱塩処理が可能で
あり、イオン交換樹脂のように再生を必要とせず、完全
な連続採水が可能で、極めて高純度の水が得られるとい
う優れた効果を奏する。
【0003】電気式脱イオン装置では、脱塩室に流入し
た原水中のイオンが親和力、濃度及び移動度に基いてイ
オン交換樹脂と反応して、電位をかけた電極の方向(被
処理水の流れに対して直角方向)に樹脂中を移動し、更
に、脱塩室と濃縮室とを仕切るカチオン交換膜又はアニ
オン交換膜を横切って移動し、すべての室において電荷
の中和が保たれるようになる。そして、イオン交換膜の
半浸透特性及び電位により、原水中のイオンは脱塩室で
は減少し、隣りの濃縮室では濃縮されることになる。こ
のため、脱塩室から脱塩水が回収される。
【0004】このような電気式脱イオン装置の前処理手
段としては、通常、逆浸透(RO)膜分離装置が設けら
れる。RO膜分離装置を配設することにより、原水中の
電解質、TOC成分を効率的に除去することができ、電
気式脱イオン装置における負荷を低減し、高純度の処理
水を得ることができるようになる。
【0005】一方、水中の溶存酸素(DO)を低減する
ための脱酸素手段として、パラジウム(Pd)を担持し
た脱酸素触媒を用い、水素(H2 )やヒドラジン(N2
4)等の還元剤の存在下、DOを分解除去するものが
実用されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の電気式脱イオン
装置は、脱イオン機能のみで、脱酸素機能を具備してい
ない。このため、電気式脱イオン装置を純水の製造に用
いる場合には、RO膜分離装置、電気式脱イオン装置及
び脱酸素装置を配置し、電気式脱イオン装置から得られ
る脱イオン水を更に脱酸素装置で処理してDOを除去す
る必要がある。
【0007】本発明は上記従来の問題点を解決し、脱酸
素機能を具備する電気式脱イオン装置を提供することを
目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の電気式脱イオン
装置は、複数のアニオン交換膜及びカチオン交換膜を交
互に配列して濃縮室と脱塩室とを交互に形成してなり、
該脱塩室にはアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とが
混合されて充填されている電気式脱イオン装置におい
て、前記脱塩室内のアニオン交換樹脂の一部は金属を担
持した触媒樹脂であり、該電気式脱イオン装置に導入さ
れる原水に水素を供給する手段を備えてなることを特徴
とする。
【0009】本発明の電気式脱イオン装置では、脱塩室
内において、還元剤としての水素の存在下、原水中のD
Oが触媒樹脂の作用で分解除去(2H2 +O2 →2H2
O)される。
【0010】なお、触媒樹脂自体にもアニオン交換能が
あるため、アニオン交換樹脂の一部を触媒樹脂としたこ
とによる脱塩効果の低下は殆どなく、低DOで高純度の
高水質処理水を得ることができる。
【0011】ところで、電気式脱イオン装置において
は、陽極、陰極間に直流電流を流すため、陰極室からは
水素を含む陰極水が、また、陽極室からは酸素を含む陽
極水が排出される。これらの陰極水及び陽極水は、系外
へ取り出して気液分離処理を行う必要があるが、特に、
陰極水は、水素濃度が高くなると爆発の危険があること
から、その処理が重要とされていた。
【0012】本発明では、この水素を含む陰極水を原水
側に返送し、水素源として利用することもできる。一般
に、電気式脱イオン装置の陰極水は、その運転条件によ
っても異なるが、0.5〜5ppm程度の溶存水素を含
むものであるため、陰極水を水素源として有効に利用で
きる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の電
気式脱イオン装置の実施の形態を詳細に説明する。
【0014】図1は本発明の電気式脱イオン装置の実施
の形態を示す系統図である。
【0015】この電気式脱イオン装置では、複数のアニ
オン交換膜Aとカチオン交換膜Cとが交互に並列に配置
されており、それぞれ濃縮室1と脱塩室2とが交互に形
成されている。そして、脱塩室2には、樹脂Rが充填さ
れている。3は陽極、4は陰極であり、5は陽極室、6
は陰極室である。
【0016】脱塩室2には、アニオン交換樹脂及びカチ
オン交換樹脂と、アニオン交換樹脂に金属を担持した触
媒樹脂とが混合されて充填されている。また、原水の導
入配管11には、H2 ガスの注入配管10が設けられて
いる。
【0017】本発明において、カチオン交換樹脂及びア
ニオン交換樹脂の種類や混合比には特に制限はないが、
通常の場合、カチオン交換樹脂と触媒樹脂を含むアニオ
ン交換樹脂との割合は30〜40%:60〜70%(体
積割合)程度とするのが好ましい。
【0018】また、触媒樹脂の割合は、触媒樹脂を含む
アニオン交換樹脂量の10〜40%(体積割合)程度で
あることが好ましい。触媒樹脂の割合がこれよりも少な
いと脱酸素機能が十分に得られず、逆に多いとコストが
高くなるという問題がある。
【0019】この触媒樹脂としては、脱酸素機能を有す
るものであれば良く、担持される金属としても特に制限
はなく、CuやPd等の貴金属が挙げられるが、特にP
d等の貴金属で処理水側への溶出の少ないものが好まし
い。金属の担持量は一般には0.5〜5mg−金属/m
L−樹脂程度であることが好ましい。
【0020】触媒樹脂としては具体的には、Pdを1〜
3mg−Pd/mL−樹脂の割合で弱塩基性アニオン交
換樹脂又は強塩基性アニオン交換樹脂に担持した脱酸素
触媒樹脂のバイエル社製「OC−1063」,「OC−
1045」等を用いることができる。
【0021】原水への水素の添加量は、水中のDO濃度
に対して1/4〜1/8、一般的には理論量の1/8程
度で良く、例えば、原水のDOが8ppmであれば水素
濃度が1〜2ppmとなるように添加する。
【0022】なお、原水への水素添加方法は、原水に水
素を溶存できる方法であれば良く、また、その添加箇所
についても特に制限はないが、電気式脱イオン装置の入
口直前で添加するのが好適である。
【0023】この電気式脱イオン装置では、原水(通常
の場合、RO膜分離装置の透過水(以下「RO処理水」
と称す。)の導入配管11は、濃縮室1への給水配管1
1a、脱塩室2への給水配管11b、陽極室5への給水
配管11c及び陰極室6への給水配管11dに分岐され
ており、原水は、配管10よりH2 ガスが注入された
後、濃縮室1、脱塩室2、陽極室5及び陰極室4にそれ
ぞれ供給される。
【0024】原水中のイオンは濃縮室1内に濃縮され、
脱塩室2ではアニオン、カチオン成分が除去された水が
製造されるが、この脱イオン処理において、原水は添加
されたH2 ガスの存在下、脱塩室2内の触媒樹脂と接触
することでDOが分解除去される。このようにしてイオ
ン及びDOが除去された水は、脱塩室2から、配管12
b及び12を経て処理水として取り出される。
【0025】一方、濃縮室1から配管13a,13b及
び13cを経て排出される濃縮水は、一部は配管13d
により原水側へ循環され、残部は排水として配管14よ
り系外へ排出される。なお、濃縮水はその全量を原水側
へ戻しても良い。
【0026】また、陽極室5から排出される陽極水はO
2 を含む上に、塩素、オゾンなどの酸化剤成分を含むた
め、これを原水側に循環すると樹脂劣化の原因となるた
め、原水側には戻さず、配管15,14より系外へ排出
する。
【0027】一方、陰極室6からの陰極水は、配管16
a,16bより排出されるが、前述の如く、水素を含む
ものであるため、本発明では、この陰極水を水素源とし
て利用しても良い。この場合には、破線で示す配管16
cにより、陰極の一部又は全部を原水側へ返送する。こ
のように陰極水を返送することで、別途添加するH2
ス量を低減ないし不要とすることができる。
【0028】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。
【0029】説明の便宜上まず比較例を挙げる。
【0030】比較例1 厚木市水のRO膜((株)東レ製「SU−720」1
本)処理水を電気式連続脱イオン装置(栗田工業(株)
製「ピュアコンテ」)に通水し(処理水量800L/h
r)、得られた処理水(脱塩水)の水質を調べ、結果を
表1に示した。
【0031】なお、用いた電気式連続脱イオン装置は脱
塩室にアニオン交換樹脂(三菱化学(株)製「PA31
6」)とカチオン交換樹脂(三菱化学(株)製「PK2
28」)とが35:65(容量比)で充填されたもので
ある。
【0032】実施例1 比較例1において、アニオン交換樹脂の20%をバイエ
ル社製「OC−1045」(Pdを強塩基性アニオン交
換樹脂に2mg−Pd/mL−樹脂の割合で担持した脱
酸素触媒樹脂)に変えると共に、電気式連続脱イオン装
置に供給するRO処理水に、H2 ガスを溶存H2 濃度と
して1〜1.2ppm(DOの1/6〜1/7)となる
ように供給したこと以外は同様に処理を行い、得られた
処理水の水質を調べ、結果を表1に示した。
【0033】実施例2 実施例1において、H2 ガスの供給量を低減する目的
で、40L/hrの割合で排出される陰極水(溶存水素
濃度2〜3ppm)をRO処理水側に返送し、溶存水素
濃度が1〜1.2ppmとなるように調整したこと以外
は同様に処理を行い、得られた処理水の水質を表1に示
した。
【0034】なお、この実施例では、陰極水を返送した
ことにより、H2 ガスの使用量を実施例1の場合の12
〜13%に低減できた。
【0035】
【表1】
【0036】表1より、本発明によれば、脱塩水製造室
内のアニオン交換樹脂の一部を触媒樹脂に替え、水素供
給手段を設けるのみで、電気式脱イオン装置により脱酸
素を行うことができ、しかも、アニオン交換樹脂を触媒
樹脂に替えても脱塩能力が損なわれることもなく、低D
Oで高純度の処理水を得ることができることがわかる。
【0037】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の電気式脱イ
オン装置は、脱酸素機能を備えるため、従来の処理設備
で必要とされていた脱酸素手段を省略ないし小型化する
ことができ、工業的、経済的に極めて有利である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電気式脱イオン装置の実施の形態を示
す系統図である。
【符号の説明】
1 濃縮室 2 脱塩室 3 陽極 4 陰極 5 陽極室 6 陰極室 A アニオン交換膜 C カチオン交換膜 R イオン交換樹脂

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のアニオン交換膜及びカチオン交換
    膜を交互に配列して濃縮室と脱塩室とを交互に形成して
    なり、該脱塩室にはアニオン交換樹脂とカチオン交換樹
    脂とが混合されて充填されている電気式脱イオン装置に
    おいて、 前記脱塩室内のアニオン交換樹脂の一部は金属を担持し
    た触媒樹脂であり、 該電気式脱イオン装置に導入される原水に水素を供給す
    る手段を備えてなることを特徴とする電気式脱イオン装
    置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記水素を供給する
    手段は、前記電気式脱イオン装置から排出される水素を
    含有した陰極水を原水の導入側へ返送する手段を含んで
    なることを特徴とする電気式脱イオン装置。
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