JPS6235817B2 - - Google Patents

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JPS6235817B2
JPS6235817B2 JP55011996A JP1199680A JPS6235817B2 JP S6235817 B2 JPS6235817 B2 JP S6235817B2 JP 55011996 A JP55011996 A JP 55011996A JP 1199680 A JP1199680 A JP 1199680A JP S6235817 B2 JPS6235817 B2 JP S6235817B2
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JP
Japan
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exchange membrane
cleaning
ion exchange
surfactant
hypohalite
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JP55011996A
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JPS56111052A (en
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Fumio Kurokawa
Toshikatsu Sada
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Tokuyama Corp
Original Assignee
Tokuyama Corp
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Publication date
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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は汚染されたイオン交換膜を膜の性能劣
化を伴なわずに洗浄する方法に関する。 イオン交換膜を使用する電気透析装置を用い
て、例えば海水の脱塩もしくは濃縮を長時間に亙
つて行うと、海水中の溶解物質、浮遊懸濁物、微
生物等が膜表面あるいは膜の表層部に沈着してイ
オン交換膜が汚染する。イオン交換膜を汚染した
まま透析運転を続けると、該膜に目詰り現象や電
気抵抗の増大等をきたし、透析効率を著しく低下
させる。 このような弊害を避けるため、汚染されたイオ
ン交換膜を洗浄することが行われており、その方
法として物理的洗浄法と化学的洗浄法が知られて
いる。 物理的洗浄法としては、電気透析装置を解体し
てイオン交換膜を取り出し、1枚づつスポンジ等
でこすつて膜面の沈着物を除去、洗浄する方法が
代表的である。しかし、この方法は装置の解体お
よび組立てに手間を要するばかりか、洗浄効果も
十分でない。 一方、化学的洗浄法は後述する洗浄剤液中にイ
オン交換膜を浸漬するか、あるいは装置内に洗浄
液を循環させて膜面の沈着物を洗浄する方法であ
る。この化学的洗浄法は、装置を解体することな
く洗浄できるという簡便さがあり、このため洗浄
剤液の種類について種々提案がなされている。 例えば特開昭53−65281号公報には、有機汚染
された陰イオン交換膜を含ハロゲン酸化剤、過酸
化水素等の酸化剤を含む溶液と接触させることが
記載されている。しかし、この方法においても、
洗浄効果はある程度認められるにしても、イオン
交換膜が酸化剤によつて劣化を受けやすいという
欠点がある。特に装置を組立てた状態で洗浄を行
う際、陽イオン交換膜として2種以上の陽イオン
間に選択透過性を付与した陽イオン交換膜が組込
まれていると、この陽イオン交換膜の選択透過性
が著しく低下するという欠点がある。 また特開昭53−73483号公報には、汚染された
イオン交換膜に界面活性剤溶液の存在下、ヒドラ
ジンと過酸化水素または過酸化水素発生剤の両者
を組合せて作用させることが記載されている。こ
の方法においては界面活性剤、ヒドラジンおよび
過酸化水素(または過酸化水素発生剤)の3成分
を用いることが不可欠であつて、界面活性剤―ヒ
ドラジン、界面活性剤―過酸化水素(または過酸
化水素発生剤)の2成分系では洗浄効果は殆んど
みられない。上記3成分を用いることによつて満
足する洗浄効果を達成することができるが、使用
する薬剤の種類は操作的にもコスト的にも少ない
方がよいのは言うまでもない。また、つい最近過
酸化水素が発ガン性物質であると新聞発表されて
おり、このような薬剤の使用は望ましくない。 本発明者等はこれらの点に鑑み、イオン交換膜
特に比選択透過性陽イオン交換膜の劣化を伴なわ
ず洗浄効果がある洗浄剤について種々検討の結
果、界面活性剤と次亜ハロゲン酸塩の新規な組合
せからなる洗浄剤を見い出し、本発明を完成する
に至つた。 本発明は、汚染された比選択透過性陽イオン交
換膜を界面活性剤および次亜ハロゲン酸塩を含む
水溶液で洗浄することを特徴とするイオン交換膜
の洗浄方法である。 本発明の洗浄の対象となるイオン交換膜は汚染
されているイオン交換膜であつて、その種類は特
に限定されず、陽イオン交換膜あるいは陰イオン
交換膜の如何なる種類のものでもよい。特に過酸
化物処理により著じるしく劣化する傾向が強い、
電荷の異なる同種イオン間に選択透過性を発揮す
る所謂比択選透過性イオン交換膜に対しても、全
く劣化を引き起すことなく洗浄を行うことができ
る。 従つて、本発明において特に効果が認められる
のは、比選択透過性陽イオン交換膜である。従
来、比選択透過性陽イオン交換膜の性能を劣化さ
せずに洗浄効果のある洗浄剤は知られていなかつ
た。この点、本発明は特に意義深いものである。 尚、通常のイオン交換膜の製法としては、例え
ば特公昭39−19542号、同39−27861号、同40−
28951号、同44−19253号等が、また比選択透過性
イオン交換膜の製法としては、例えば陽イオン交
換膜として特公昭46−23607号、同47−3081号、
同47−3801号、同47−3802号、同50−4638号、同
53−43909号、同54−11800号、同54−17713号等
があり、陰イオン交換膜としては特公昭45−
19980号、同45−30693号、同48−34676号、同51
−28275号等があげられる。 本発明に用いられる洗浄剤の1成分である界面
活性剤としては公知の陰イオン界面活性剤、非イ
オン界面活性剤、両性イオン界面活性剤、或い
は、陽イオン界面活性剤の1種或いは、2種以上
の任意の組合せが使用できる。陰イオン界面活性
剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリ
ウム、高級アルコール硫酸エステルナトリウム、
アルキルスルホン酸ナトリウム、アルキル硫酸エ
ステルナトリウム、アルキルナフタリンスルホン
酸ナトリウム―ホルマリン縮合物、アルキルナフ
タリンスルホン酸ナトリウム、ポリスチレン―ス
ルホン酸ナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウ
ム、ポリメタクリル酸ナトリウム等が;非イオン
界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキ
ルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリー
ルエーテル、ポリエチレングリコール脂肪酸エス
テル、ポリアクリルアミド等が;また両性界面活
性剤としては、ベタイン型、イミダゾリン型のも
のが;さらに、陽イオン性界面活性剤としては、
アルキルピリジニウム塩酸塩、アルキルトリメチ
ルアンモニウムハライド、ポリオキシエチレンア
ルキルアミン、ポリエチレンイミン、ポリ―4―
ビニルピリジンのアルキル化物、ポリビニルトリ
メチルベンジルアンモニウムクロライド等が用い
られる。 これら界面活性剤のうち分子量が200から5000
のものを用いるのが好ましい。 また界面活性剤は、一般に50ppm乃至
10000ppm、好ましくは100ppmから8000ppmの
濃度の水溶液として用いられる。界面活性剤の濃
度が50ppm以下の場合は、イオン交換膜の洗浄
効果が不十分であり、10000ppm以上ではその洗
浄効果が向上せず不経済である。 本発明の洗浄剤の他の1成分である次亜ハロゲ
ン酸塩としては、例えば、塩素、臭素等のハロゲ
ン元素の水溶液、次亜塩素酸ソーダ、次亜塩素酸
カルシウム、次亜塩素酸カリウム、次亜臭素酸ソ
ーダ、次亜臭素酸カルシウム等があり、これらを
単独あるいは混合物として水溶液で用いる。 次亜ハロゲン酸塩は、有効ハロゲン濃度で一般
には1ppmから1000ppm、好ましくは10〜
800ppmの濃度で用いる。1ppm以下の場合は洗
浄効率が少なく、1000ppm以上では、比選択透
過性膜の場合同種イオン間の比選択透過性が失な
われることがある。 本発明においては界面活性剤の水溶液および次
亜ハロゲン酸塩の水溶液を混合して用いてもよ
く、それぞれ単独に用いてもよい。単独に用いる
場合は、界面活性剤溶液を先に用いることが必要
であり、逆に次亜ハロゲン酸塩の水溶液を先に用
いるとイオン交換膜の劣化を招くので好ましくな
い。混合液で用いる場合は、そのPHを次亜ハロゲ
ン酸塩の安定性の上から10倍以上とするのが好ま
しい。尚混合液中に第3成分として、塩化ナトリ
ウム、硫酸ナトリウム等の無機塩類、アルコー
ル、糖類などの水溶性有機物等が共存していても
よい。 本発明において汚染されたイオン交換膜を洗浄
する方法としては、装置からイオン交換膜を取り
出して膜のみを洗浄する方法と、装置を解体する
ことなく装置内に洗浄剤液を循環させて洗浄する
方法がある。 イオン交換膜のみを洗浄する方法としては、イ
オン交換膜を界面活性剤溶液へ浸漬しておき、次
いで次亜ハロゲン酸塩溶液を加えて混合し、静置
もしくは撹拌を行つて洗浄する方法、界面活性剤
と次亜ハロゲン酸塩の混合溶液中に浸漬する方法
等がある。 また、装置内に洗浄剤液を循環させる方法とし
ては、先ず界面活性剤の溶液を循環しておき、こ
れに次亜ハロゲン酸塩を所定濃度になるように添
加し、混合液にして循環を続ける方法、界面活性
剤と次亜ハロゲン酸塩の混合溶液を循環する方法
等がある。この装置内循環時に空気又は窒素など
の気泡を吹き込むいわゆる気泡撹拌を行うのが望
ましい。 これらの諸方法のうち装置を組立てた状態で界
面活性剤と次亜ハロゲン酸塩の混合溶液を循環さ
せるのが、簡便であるばかりか、装置構成材料で
ある。スペーサー、希釈室枠、濃縮室枠、配流
板、パイプ等に沈着した汚染物も洗浄することが
できるという利点があるので好ましく採用され
る。 本発明における洗浄温度は、一般に0℃乃至50
℃、好ましくは5℃乃至40℃の範囲がよい。洗浄
時間は、イオン交換膜の汚染度合、洗浄方法等に
よつて変化するが、一般には、0.5乃至30時間で
ある。 以上本発明によれば、イオン交換膜を界面活性
剤および次亜ハロゲン酸塩の二成分水溶液中で洗
浄することにより、イオン交換膜に沈着した汚染
物質を完全に洗浄・除去できるばかりでなく、イ
オン交換膜の性能劣化も認められない。比選択透
過性イオン交換膜の場合においても全く損なわれ
ない。 本発明の洗浄方法は、電気透析によつて汚染さ
れたイオン交換膜のみならず、拡散透析、電解反
応等によつて汚染された膜についても適用できる
ことは言うまでもない。 本発明におけるすぐれた洗浄作用機構は明らか
ではないが、その効果は後述する実施例によつて
明らかである。 以下、実施例により本発明をさらに具体的に説
明するが、本発明はこれらの実施例に限定される
ものではない。以下の実施例に於ては、陽イオン
交換膜を陰イオン交換膜とをゴム製室枠及びネト
ロン製スペーサーと交互に組み込んだ多室透析槽
を用いて海水の濃縮を行つた。透析槽の希釈室に
次表の組成の海水を6cm/秒の流速で流し、その
両端に設けた電極を通して膜面積に対して
3.5A/dm2の電流密度で電流を通す。イオン交
換膜の有効面積は2dm2、海水温度は30℃であ
る。
【表】 陽イオン交換膜の選択透過性の評価は、通電後
次の式により純塩率を求めた。 純塩率=〔Na〕+〔K〕/〔Cl〕×100 陰イオン交換膜の選択透過性の評価は、次の式
により選択透過係数(PSO4 Clを求めた。 PSO4 Cl=〔SO〕/〔Cl〕×0.53/0
.05 (但し、〔Na〕,〔K〕,〔Cl〕,〔SO4〕は濃縮液

のNa,K,Cl及びSO4のそれぞれの濃度を表わ
す。) 実施例 1 分子量約1000のポリエチレンイミン500ppm水
溶液中に、徳山曹達社製陽イオン交換膜ネオセプ
タCH―45Tを20Cにて10時間浸漬し、次いで塩酸
ホルマリン混合液中に20時間浸漬して、ポリエチ
レンイミンをホルマリンで架橋した。この比選択
透過性陽イオン交換膜と徳山曹達社製比選択透過
性陰イオン交換膜ネオセプタACSを交互に多数
組込んで、海水濃縮を3ケ月行つた。この間海水
中の浮遊物がイオン交換膜面やスペーサー配流板
に付着したため透析槽入口圧力が0.5Kg/cm2から
1.1Kg/cm2に上昇し電気透析を続けるのが困難に
なつた。 先ずドデシルベンゼンスルホン酸ソーダの濃度
1000ppmの水溶液を電気透析槽の希釈室に1時
間循環させ、次いでこの溶液に次亜塩素酸ソーダ
と苛性ソーダを徐々に加え、次亜塩素酸ソーダ
(有効塩素濃度)100ppm、溶液のPH=11.0とし
た。このPH=11.0の混合溶液を3時間循環させ、
洗浄した。洗浄の結果透析槽の入口圧は再び0.5
Kg/cm2となつた。電気透析槽を解体の結果、洗浄
前の付着物は完全に除去されていた。洗浄後電気
透析を行つたところ、電圧上昇は認められなかつ
た。純塩率、陰イオン交換膜の選択透過係数は表
1の通りであつた。
【表】 洗浄後の値は、初期値と変化なく、比選択透過
性陽(陰)イオン交換膜の劣化は起つていなかつ
た。 比較例 1 実施例1の中の混合液からドデシルベンゼンス
ルホン酸ソーダを除いた洗浄剤を用いて同一の処
理を行つた。洗浄後、電気透析を行つた結果、透
析室入口圧は0.6Kg/cm2であつた。実施例1ほど
は回復しなかつた。又、純塩率は81.0%であり、
比選択透過性陽イオン交換膜が劣化していた。 実施例 2 スチレン90部、純度50%のジビニルベンゼン10
部、ポリ塩化ビニル微粉末20部、ジオクチルフタ
レート20部、ベンゾイルパーオキサイド1部より
なるペースト状混合物をポリ塩化ビニルの布に塗
布し、これを加熱重合させた膜状高分子物を陽イ
オン交換膜原膜として用いる。 次いでこの原膜をクロルスルホン酸:硫酸=
1:1の混合液に40℃、30分浸漬し原膜中のフエ
ニル基にスルホニルクロライド基を導入した。次
いで、この膜状物を5%ポリエチレンイミン水溶
液に16時間浸漬し、原膜表面のスルホニルクロラ
イド基とポリエチレンイミンを反応させ、次いで
1N―苛性ソーダ水溶液中常温で8時間浸漬し、
内部の未反応スルホニルクロライド基をスルホン
酸ソーダに変換した。このものは、比選択透過性
陽イオン交換膜である。実施例1と同様に上記の
比選択透過性陽イオン交換膜とネオセプタACS
を組合せて海水濃縮を行つた。透析槽入口圧が、
初め0.5Kg/cm2あつたものが、1.2Kg/cm2になつた
ところで次亜塩素酸ソーダ100ppm、アンヒトー
ル24B(ラウリルベタイン、花王石鹸(株)製)
300ppm,PH10.0なる混合洗浄液で、透析槽内を
6時間洗浄した。透析槽入口圧は0.5Kg/cm2に回
復した。純塩率、選択透過係数は表2の通りであ
つた。
【表】 洗浄後の値は、初期値と同一であつた。 比較例 2 実施例2において、洗浄剤として、過炭酸ソー
ダ0.1%と界面活性剤ポリオキシエチレンララリ
ルエーテル0.2%を含む水溶液を用いて同様の処
理を行つた。 洗浄後電気透析を行つた結果、透析室圧力は
0.5Kg/cm2と元に回復したが、純塩率選択透過係
数は表3のようになり、純塩率の欄の数値から明
らかなように一価イオン選択透過性は低下した。
【表】 実施例 3,4,5 海水中の浮遊物の付着した実施例2と同一の
陰、陽イオン交換膜を表4の洗浄液にて25℃、10
時間洗浄した。
【表】 エマルゲン120(ポリオキシエチレンラウリル
エーテル)、コータミン24P(ラウリルトリメチ
ルアンモニウムクロライド)、デモールN(ナフ
タレンスルホン酸ホルマリン縮合物)各々花王石
鹸(株)製である。 洗浄によつて付着物は、完全に除去された。洗
浄後の陰陽イオン交換膜の電気抵抗は、実施例
3,4,5共、未使用のものと同一であつた。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 汚染された比選択透過性陽イオン交換膜を界
    面活性剤および次亜ハロゲン酸塩を含む水溶液で
    洗浄することを特徴とするイオン交換膜の洗浄方
    法。 2 界面活性剤の濃度が100〜8000ppmである特
    許請求の範囲第1項記載の洗浄方法。 3 次亜ハロゲン酸塩の濃度が有効ハロゲン濃度
    で10〜800ppmである特許請求の範囲第1項記載
    の洗浄方法。 4 イオン交換膜が比選択透過性陽イオン交換膜
    陰イオン交換膜である特許請求の範囲第1項記載
    の洗浄方法。 5 界面活性剤および次亜ハロゲン酸塩を含む水
    溶液のPHが10〜13である特許請求の範囲第1項記
    載の洗浄方法。
JP1199680A 1980-02-05 1980-02-05 Washing method of ion exchange membrane Granted JPS56111052A (en)

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