(57)【要約】【課題】モノリスイオン交換体の強度が高く、通水時の圧力損失を低下させることができ、処理水水質が良好かつ消費電力が小さい電気式脱イオン液製造装置を提供すること。【解決手段】第１有機多孔質イオン交換体が充填された脱塩領域と、該脱塩領域のイオン排除側に隣接して配設される被処理液の一部が透過する第２有機多孔質イオン交換体が充填された液透過領域と、該脱塩領域と該液透過領域の両側に配設される電極と、被処理液を通液する被処理液流入管と、該液透過領域から透過した液を排出する電極室又は濃縮室と、該脱塩領域から脱塩液を排出する脱塩液流出管と、を少なくとも備えるＥＤＩであって、該第１の有機多孔質イオン交換体が、連続骨格相と連続空孔相からなる有機多孔質体の骨格表面に直径４〜４０μｍの多数の粒子体が固着したものであるか、又は該有機多孔質体の骨格表面上に大きさが４〜４０μｍの多数の突起体が形成された複合構造のモノリスである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１イオン交換体が充填された脱塩領域と、
該脱塩領域のイオン排除側に隣接して配設される被処理液の一部が透過する第２イオン交換体が充填された液透過領域と、
該脱塩領域と該液透過領域の両側に配設される電極と、
被処理液を通液する被処理液流入管と、
該液透過領域から透過した液を排出する電極室又は濃縮室と、
該脱塩領域から脱塩液を排出する脱塩液流出管と、を備えるものであって、
該第１イオン交換体が、連続骨格相と連続空孔相からなる有機多孔質体と、該有機多孔質体の骨格表面に固着する直径４〜４０μｍの多数の粒子体又は該有機多孔質体の骨格表面上に形成される大きさが４〜４０μｍの多数の突起体との複合構造体であって、水湿潤状態で孔の平均直径１０〜１５０μｍ、全細孔容積０．５〜５ｍｌ／ｇであり、水湿潤状態での体積当りのイオン交換容量０．２ｍｇ当量/ｍｌ以上であるモノリス状有機多孔質イオン交換体であるか、又は該モノリス状有機多孔質イオン交換体と粒状イオン交換樹脂との混合イオン交換体であり、
該第２イオン交換体の通水抵抗が、該第１イオン交換体の通水抵抗より大であることを特徴とする電気式脱イオン液製造装置。
【請求項２】
第１イオン交換体が充填された脱塩領域と、
該脱塩領域のイオン排除側に隣接して配設される被処理液の一部が透過する第２イオン交換体が充填された液透過領域と、
該脱塩領域と該液透過領域の両側に配設される電極と、
被処理液を通液する被処理液流入管と、
該液透過領域から透過した液を排出する電極室又は濃縮室と、
該脱塩領域から脱塩液を排出する脱塩液流出管と、を備えるものであって、
該第２イオン交換体が、連続骨格相と連続空孔相からなる有機多孔質体と、該有機多孔質体の骨格表面に固着する直径４〜４０μｍの多数の粒子体又は該有機多孔質体の骨格表面上に形成される大きさが４〜４０μｍの多数の突起体との複合構造体であって、水湿潤状態で孔の平均直径０．０１〜１５０μｍ、全細孔容積０．５〜５ｍｌ／ｇであり、水湿潤状態での体積当りのイオン交換容量０．２ｍｇ当量/ｍｌ以上であるモノリス状有機多孔質イオン交換体であり、
該第１イオン交換体の通水抵抗が、該第２イオン交換体の通水抵抗より小であることを特徴とする電気式脱イオン液製造装置。
【請求項３】
第１イオン交換体が充填された脱塩領域と、
該脱塩領域のイオン排除側に隣接して配設される被処理液の一部が透過する第２イオン交換体が充填された液透過領域と、
該脱塩領域と該液透過領域の両側に配設される電極と、
被処理液を通液する被処理液流入管と、
該液透過領域から透過した液を排出する電極室又は濃縮室と、
該脱塩領域から脱塩液を排出する脱塩液流出管と、を備えるものであって、
該第１イオン交換体と該第２イオン交換体は同じで、該脱塩領域と該液透過領域は単一のモノリスで形成され、且つ前記液透過領域から透過した流出液の流路に、流量調節手段を配設するものであり、該単一のモノリスが、連続骨格相と連続空孔相からなる有機多孔質体と、該有機多孔質体の骨格表面に固着する直径４〜４０μｍの多数の粒子体又は該有機多孔質体の骨格表面上に形成される大きさが４〜４０μｍの多数の突起体との複合構造体であって、水湿潤状態で孔の平均直径１０〜１５０μｍ、全細孔容積０．５〜５ｍｌ／ｇであり、水湿潤状態での体積当りのイオン交換容量０．２ｍｇ当量/ｍｌ以上であるモノリス状有機多孔質イオン交換体であることを特徴とする電気式脱イオン液製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脱イオン液を用いる半導体製造工業、製薬工業、食品工業、発電所、研究所等の各種の工業あるいは糖液、ジュース、ワイン等の製造等で使用されるイオン交換膜を使用することなく、装置構造を簡略化した電気式脱イオン液製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特開２００６−１５９０６４号公報には、イオン交換体が充填された脱塩領域と、該脱塩領域のイオン排除側に隣接して配設される被処理液の一部が透過する液透過領域と、該脱塩領域と該液透過領域の両側に配設される電極と、被処理液を通液する被処理液流入管と、該液透過領域から透過した液を排出する電極室又は濃縮室と、該脱塩領域から脱塩液を排出する脱塩液流出管と、を少なくとも備えるものであって、該液透過領域には多孔質イオン交換体が装填される電気式脱イオン液製造装置が開示されている。
【０００３】
この電気式脱イオン液製造装置の脱塩領域および液透過領域で使用される有機多孔質イオン交換体は、互いにつながっているマクロポアとマクロポアの壁内に平均径が１〜１０００μｍのメソポアを有する連続気泡構造を有し、全細孔容積が１〜５０ｍｌ/ｇ であり、イオン交換基が均一に分布され、イオン交換容量が０．５ｍｇ当量/ｇ乾燥多孔質体以上のものである。なお、上記の連続気泡構造の有機多孔質イオン交換体の製造方法の詳細は、特開２００２−３０６９７６号公報に開示されている。この電気式脱イオン液製造装置によれば、イオン交換膜を使用することなく、装置構造を従来のものより更に一層簡略化したものとすることができ、また液透過領域においては、透過する被処理液の希釈効果によりスケールの発生を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１５９０６４号公報
【特許文献２】特開２００２−３０６９７６号公報
【特許文献３】特開２００９−６２５１２号公報
【特許文献４】特開２００９−６７９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特開２００６−１５９０６４号公報や特開２００２−３０６９７６号公報に記載の有機多孔質イオン交換体は、モノリスの共通の開口（メソポア）が１〜１，０００μｍと記載されているものの、全細孔容積５ｍｌ／ｇ以下の細孔容積の小さなモノリスについては、油中水滴型エマルジョン中の水滴の量を少なくする必要があるため共通の開口は小さくなり、実質的に開口の平均径２０μｍ以上のものは製造できない。このため、通水時の圧力損失が大きいという問題があった。また、開口の平均径を２０μｍ近傍のものにすると、全細孔容積もそれに伴い大きくなるため、体積当たりのイオン交換容量が低下し、このため、処理水水質が低下し、かつ消費電力も大きいという問題があった。また、特開２００６−１５９０６４号公報に記載の電気式脱イオン水製造装置の脱塩室に装填されるモノリスにおいて、連続気泡構造（連続マクロポア）とは異なる新たな構造のモノリスの登場も望まれていた。
【０００６】
従って、本発明の目的は、特開２００６−１５９０６４号公報の電気脱イオン液製造装置のイオン交換膜を省略できるという利点を保持しつつ、モノリスイオン交換体の強度が高く、通水時の圧力損失を低下させることができ、吸着したイオン性不純物の移動を更に速めて吸着イオンの排除を容易にし、処理水水質が良好かつ消費電力が小さい電気式脱イオン液製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる実情において、本発明者らは、鋭意検討を行った結果、特開２００３−３３４５６０号公報記載の方法で得られた比較的大きな細孔容積を有するモノリス状有機多孔質体（中間体）の存在下、特定の条件下、ビニルモノマーと架橋剤を有機溶媒中で静置重合すれば、有機多孔質体を構成する骨格表面上に直径２〜２０μｍの多数の粒子体が固着する又は突起体が形成された複合構造を有するモノリスが得られること、この複合モノリスにイオン交換基を導入した複合モノリスイオン交換体は、イオン交換膜の設置を省略した電気式脱イオン液製造装置の脱塩領域又は透過領域で用いれば、吸着したイオン性不純物の移動を速めて吸着イオンの排除を容易にし、モノリスイオン交換体の強度が高く、通水時の圧力損失を低下させることができ、吸着したイオン性不純物の移動を更に速めて吸着イオンの排除を容易にし、処理水水質が良好かつ消費電力が小さいことなどを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、第１イオン交換体が充填された脱塩領域と、該脱塩領域のイオン排除側に隣接して配設される被処理液の一部が透過する第２イオン交換体が充填された液透過領域と、該脱塩領域と該液透過領域の両側に配設される電極と、被処理液を通液する被処理液流入管と、該液透過領域から透過した液を排出する電極室又は濃縮室と、該脱塩領域から脱塩液を排出する脱塩液流出管と、を備えるものであって、該第１イオン交換体が、連続骨格相と連続空孔相からなる有機多孔質体と、該有機多孔質体の骨格表面に固着する直径４〜４０μｍの多数の粒子体又は該有機多孔質体の骨格表面上に形成される大きさが４〜４０μｍの多数の突起体との複合構造体であって、水湿潤状態で孔の平均直径１０〜１５０μｍ、全細孔容積０．５〜５ｍｌ／ｇであり、水湿潤状態での体積当りのイオン交換容量０．２ｍｇ当量/ｍｌ以上であるモノリス状有機多孔質イオン交換体であるか、又は該モノリス状有機多孔質イオン交換体と粒状イオン交換樹脂との混合イオン交換体であり、該第２イオン交換体の通水抵抗が、該第１イオン交換体の通水抵抗より大であることを特徴とする電気式脱イオン液製造装置を提供するものである。
【０００９】
また、本発明は、第１イオン交換体が充填された脱塩領域と、該脱塩領域のイオン排除側に隣接して配設される被処理液の一部が透過する第２イオン交換体が充填された液透過領域と、該脱塩領域と該液透過領域の両側に配設される電極と、被処理液を通液する被処理液流入管と、該液透過領域から透過した液を排出する電極室又は濃縮室と、該脱塩領域から脱塩液を排出する脱塩液流出管と、を備えるものであって、該第２イオン交換体が、連続骨格相と連続空孔相からなる有機多孔質体と、該有機多孔質体の骨格表面に固着する直径４〜４０μｍの多数の粒子体又は該有機多孔質体の骨格表面上に形成される大きさが４〜４０μｍの多数の突起体との複合構造体であって、水湿潤状態で孔の平均直径０．０１〜１５０μｍ、全細孔容積０．５〜５ｍｌ／ｇであり、水湿潤状態での体積当りのイオン交換容量０．２ｍｇ当量/ｍｌ以上であるモノリス状有機多孔質イオン交換体であり、該第１イオン交換体の通水抵抗が、該第２イオン交換体の通水抵抗より小であることを特徴とする電気式脱イオン液製造装置を提供するものである。
【００１０】
また、本発明は、第１イオン交換体が充填された脱塩領域と、該脱塩領域のイオン排除側に隣接して配設される被処理液の一部が透過する第２イオン交換体が充填された液透過領域と、該脱塩領域と該液透過領域の両側に配設される電極と、被処理液を通液する被処理液流入管と、該液透過領域から透過した液を排出する電極室又は濃縮室と、該脱塩領域から脱塩液を排出する脱塩液流出管と、を備えるものであって、該第１イオン交換体と該第２イオン交換体は同じで、該脱塩領域と該液透過領域は単一のモノリスで形成され、且つ前記液透過領域から透過した流出液の流路に、流量調節手段を配設するものであり、該単一のモノリスが、連続骨格相と連続空孔相からなる有機多孔質体と、該有機多孔質体の骨格表面に固着する直径４〜４０μｍの多数の粒子体又は該有機多孔質体の骨格表面上に形成される大きさが４〜４０μｍの多数の突起体との複合構造体であって、水湿潤状態で孔の平均直径１０〜１５０μｍ、全細孔容積０．５〜５ｍｌ／ｇであり、水湿潤状態での体積当りのイオン交換容量０．２ｍｇ当量/ｍｌ以上であるモノリス状有機多孔質イオン交換体であることを特徴とする電気式脱イオン液製造装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、新規構造のモノリスイオン交換体は、イオン交換膜の設置を省略した電気式脱イオン液製造装置の脱塩領域や透過領域に好適に使用することができる。すなわち、本発明の電気式脱イオン液製造装置は、モノリスイオン交換体の強度が高く、通水時の圧力損失を低下させることができ、吸着したイオン性不純物の移動を更に速めて吸着イオンの排除を容易にし、処理水水質が良好かつ消費電力が小さい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】参考例１で得られたモノリスの倍率１００のＳＥＭ画像である。
【図２】参考例１で得られたモノリスの倍率３００のＳＥＭ画像である。
【図３】参考例１で得られたモノリスの倍率３０００のＳＥＭ画像である。
【図４】参考例１で得られたモノリスカチオン交換体の表面における硫黄原子の分布状態を示したＥＰＭＡ画像である。
【図５】参考例１で得られたモノリスカチオン交換体の断面（厚み）方向における硫黄原子の分布状態を示したＥＰＭＡ画像である。
【図６】参考例２で得られたモノリスの倍率１００のＳＥＭ画像である。
【図７】参考例２で得られたモノリスの倍率６００のＳＥＭ画像である。
【図８】参考例２で得られたモノリスの倍率３０００のＳＥＭ画像である。
【図９】参考例３で得られたモノリスの倍率６００のＳＥＭ画像である。
【図１０】参考例３で得られたモノリスの倍率３０００のＳＥＭ画像である。
【図１１】参考例４で得られたモノリスの倍率３０００のＳＥＭ画像である。
【図１２】参考例５で得られたモノリスの倍率１００のＳＥＭ画像である。
【図１３】参考例５で得られたモノリスの倍率３０００のＳＥＭ画像である。
【図１４】参考例６で得られたモノリスの倍率１００のＳＥＭ画像である。
【図１５】参考例６で得られたモノリスの倍率６００のＳＥＭ画像である。
【図１６】参考例６で得られたモノリスの倍率３０００のＳＥＭ画像である。
【図１７】本発明の第１の実施の形態例の電気式脱イオン液製造装置の構造を示す模式図である。
【図１８】本発明の第２の実施の形態例の電気式脱イオン液製造装置の構造を示す模式図である。
【図１９】本発明の第３の実施の形態例の電気式脱イオン液製造装置の構造を示す模式図である。
【図２０】本発明の第４の実施の形態例の電気式脱イオン液製造装置の構造を示す模式図である。
【図２１】図１８の電気式脱イオン液製造装置で用いる脱イオン領域及び液透過領域の充填状態を説明する図である。
【図２２】実施例２の電気式脱イオン液製造装置の構造を示す模式図である。
【図２３】図２２の電気式脱イオン液製造装置で用いる脱イオン領域及び液透過領域の充填状態を説明する図である。
【図２４】突起体の模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の電気式脱イオン液製造装置（以下、単に「ＥＤＩ」とも言う。）の基本構造は、第１イオン交換体が充填された脱塩領域と、該脱塩領域のイオン排除側に隣接して配設される被処理液の一部が透過する第２イオン交換体が充填された液透過領域と、該脱塩領域と該液透過領域の両側に配設される電極と、被処理液を通液する被処理液流入管と、該液透過領域から透過した液を排出する電極室又は濃縮室と、該脱塩領域から脱塩液を排出する脱塩液流出管と、を備えるものである。請求項１係る第１の発明は、第１イオン交換体が複合モノリスイオン交換体であり、請求項２に係る第２の発明は、第２イオン交換体が複合モノリスイオン交換体であり、請求項３に係る第３の発明は、単一モノリスが複合モノリスイオン交換体である。
【００１４】
＜第１の発明＞
第１の発明のＥＤＩにおいて、脱塩領域に充填される第１イオン交換体は、後述する複合モノリスイオン交換体であるか、又は複合モノリスイオン交換体と、粒状イオン交換樹脂との混合イオン交換体である。粒状イオン交換樹脂は、公知のものが使用できる。また、混合イオン交換体の場合、複合モノリスイオン交換体と粒状イオン交換樹脂の混合割合（体積比率）は、１：０．１〜１：１０、好ましくは１：０．２〜１：５である。また、第１イオン交換体の通液抵抗は、液透過領域に充填される第２イオン交換体の通液抵抗より小さくする。これにより、液透過領域に装填される第２イオン交換体に対して脱塩領域の通液抵抗を低減させることが容易であり、別途の特段の流路分配手段を設けるまでもなく、脱塩領域に流入した被処理液の大部分が脱塩領域から脱イオン液として脱塩領域から流出し、被処理液の一部が液透過領域に透過する。
【００１５】
液透過領域は、第２イオン交換体が装填されたものであって、脱塩領域のイオン排除側に隣接して配設され、被処理液の一部が透過すると共に電気泳動的に排除されるイオン性不純物が透過する領域である。液透過領域に装填される第２イオン交換体としては、例えば連続気泡構造のモノリス、繊維状多孔質イオン交換体及び粒子凝集型多孔質イオン交換体等が挙げられ、このうち、連続気泡構造のモノリスが、イオン交換基が均一に分布し、イオン排除がすみやかに行われることから好ましい。
【００１６】
第２イオン交換体である連続気泡構造のモノリスとしては、油中水滴型エマルジョンから製造される公知のものが使用でき、例えばマクロポアとマクロポアの壁内に平均径が１〜２０μｍ、好適には１μｍ以上、１０μｍ未満の共通の開口（メソポア）を有し、全細孔容積が１〜５０ｍｌであり、イオン交換基が均一に分布され、イオン交換容量が０．５ｍｇ当量/ｇ乾燥多孔質体以上である３次元網目構造を有する有機多孔質イオン交換体が挙げられる。このような連続気泡構造のモノリスであれば、流路を形成する開口が第１イオン交換体のモノリスの開口より小さく、通液抵抗が高くなる。このような連続気泡構造のモノリス及びその製造方法は、例えば特開２００３−３３４５６０号公報に開示されている。特開２００３−３３４５６０号公報のモノリスにおいて、メソポアの平均径が小さいモノリスは、製造する際、界面活性剤の添加量を多くする、攪拌を激しくする等の方法により得ることができる。また、繊維状多孔質イオン交換体及び粒子凝集型多孔質イオン交換体もそれぞれ公知のものが使用できる。
【００１７】
第１の発明においては、透過液の流路に流量調節手段を設置しても、設置しなくともよい。流量調節手段を設置すれば、第１イオン交換体の通液抵抗を、液透過領域に充填される第２イオン交換体の通液抵抗より確実に小さくすることがきる。また、透過液と脱イオン液の流量をより所望の割合に調整することができる。被処理液の流量に対する液透過領域を透過する透過液の流量比率は、例えば２〜３０％、好ましくは４〜３０％である。この比率が２％未満であると、希釈効果が低下しスケール発生を防止することが難しくなり、３０％を超えると、脱塩液の収量が低下する点で好ましくない。流量調節手段としては、流量調節弁、アリフィス等が挙げられる。
【００１８】
脱塩領域のイオン排除側に液透過領域を隣接して配設する形態としては、特に制限されないが、モノリス同士が隣接して配設される形態が、イオン排除が速やかに行われる点で好ましい。モノリス同士が隣接して配設される場合、脱塩領域用のモノリスと液透過領域用のモノリスを、電場の印加方向において、その端面同士を密着して配設する。また、脱塩領域におけるモノリスとイオン交換樹脂の混合体は、モノリスはスポンジ状であるため、両者は混ざることなく、それぞれの相を形成することができる。
【００１９】
第１の発明において、アニオンセル又はカチオンセルの場合、脱塩領域のイオン排除側とは反対側に隣接して配設されるものとしては、被処理液の他の一部が透過する他の液透過領域と同じ構造のものであってもよく、また従来通りのイオン交換膜であってもよい。この液透過領域を配設する場合、この液透過領域から透過した液は電極室又は濃縮室に流れ込む。これにより、イオン交換膜が全く不要となるため、装置構造が簡略化でき、製造コストを低減することができる。また、イオン交換膜を配設する場合、従来のＥＤＩと同様に、該イオン交換膜に隣接する電極室又は濃縮室には、別途、電極液又は濃縮液を流すことになる。他の液透過領域に装填されるイオン交換体としては、前記液透過領域に装填される第２イオン交換体と同様のものが挙げられる。
【００２０】
＜第２の発明＞
次に、第２の発明について、第１の発明と異なる点について主に説明する。第２の発明のＥＤＩにおいて、透過領域に充填される第２イオン交換体は、複合モノリスイオン交換体である。また、第２イオン交換体の通液抵抗は、脱塩領域に充填される第１イオン交換体の通液抵抗より大きくする。これにより、液透過領域に装填される第２イオン交換体に対して脱塩領域の通液抵抗を低減させることが容易であり、別途の特段の流路分配手段を設けるまでもなく、被処理液のほとんどを脱塩領域に流すことができる。
【００２１】
第２の発明のＥＤＩにおいて、脱塩領域で使用される第１イオン交換体は、粒状イオン交換樹脂、又は粒状イオン交換樹脂と複合モノリスイオン交換体の混合イオン交換体である。粒状イオン交換樹脂は公知のものが使用できる。混合イオン交換体の場合、複合モノリスイオン交換体と粒状イオン交換樹脂の混合割合（体積比率）は、１：０．１〜１：１０、好ましくは１：０．２〜１：５である。また、第１イオン交換体の通液抵抗は、液透過領域に充填される第２イオン交換体の通液抵抗より小さくする。これにより、液透過領域に装填される第２イオン交換体に対して通液抵抗を低減させることが容易であり、別途の特段の流路分配手段を設けるまでもなく、被処理液のほとんどを脱塩領域に流すことができる。
【００２２】
第２の発明においては、透過液の流路に流量調節手段を設置しても、設置しなくともよい。流量調節手段を設置すれば、第１の発明と同様に、第１イオン交換体の通液抵抗を、液透過領域に充填される第２イオン交換体の通液抵抗より確実に小さくすることがきる。
【００２３】
次に、第３の発明について、第１の発明と異なる点について主に説明する。すなわち、第３の発明は、第１イオン交換体と第２イオン交換体が同じ、すなわち脱塩領域と液透過領域は単一の複合モノリスイオン交換体で形成され、且つ液透過領域から透過した流出液の流路に、流量調節手段を配設するものである。これによれば、脱塩領域用モノリスと液透過領域用モノリスをそれぞれ個別に製造する必要がない点で都合が良い。単一のモノリスは、複合モノリスイオン交換体である。第３の発明において、流量調節手段がないと、液透過領域に流れる流量が多くなり、脱塩液の収量が低下してしまう。また、被処理液の流量に対する液透過領域を透過する透過液の流量比率は、第１の発明と同様でよい。流量調節手段としては、流量調節弁、アリフィス等が挙げられる。
【００２４】
次に、本発明のＥＤＩで使用される複合構造のモノリス状有機多孔質イオン交換体について説明する。複合モノリスイオン交換体の説明において、「モノリス状有機多孔質体」を単に「複合モノリス」と、「モノリス状有機多孔質イオン交換体」を単に「複合モノリスイオン交換体」と、「モノリス状の有機多孔質中間体」を単に「モノリス中間体」とも言う。
【００２５】
＜複合モノリスイオン交換体の説明＞
複合モノリスイオン交換体は、複合モノリスにイオン交換基を導入することで得られるものであり、連続骨格相と連続空孔相からなる有機多孔質体と、該有機多孔質体の骨格表面に固着する直径４〜４０μｍの多数の粒子体との複合構造体であるか、又は連続骨格相と連続空孔相からなる有機多孔質体と、該有機多孔質体の骨格表面上に形成される大きさが４〜４０μｍの多数の突起体との複合構造体であって、水湿潤状態で孔の平均直径１０〜１５０μｍ、全細孔容積０．５〜５ｍｌ／ｇであり、水湿潤状態での体積当りのイオン交換容量０．２ｍｇ当量/ｍｌ以上であり、イオン交換基が該複合構造体中に均一に分布している。なお、本明細書中、「粒子体」及び「突起体」を併せて「粒子体等」と言うことがある。
【００２６】
有機多孔質体の連続骨格相と連続空孔相（乾燥体）は、ＳＥＭ画像により観察することができる。有機多孔質体の基本構造としては、連続マクロポア構造及び共連続構造が挙げられる。有機多孔質体の骨格相は、柱状の連続体、凹状の壁面の連続体あるいはこれらの複合体として表れるもので、粒子状や突起状とは明らかに相違する形状のものである。
【００２７】
有機多孔質体の好ましい構造としては、気泡状のマクロポア同士が重なり合い、この重なる部分が水湿潤状態で平均直径３０〜１５０μｍの開口となる連続マクロポア構造体（以下、「第１の有機多孔質イオン交換体」とも言う。）及び水湿潤状態で平均の太さが１〜６０μｍの三次元的に連続した骨格と、その骨格間に平均直径が水湿潤状態で１０〜１００μｍの三次元的に連続した空孔とからなる共連続構造体（以下、「第２の有機多孔質イオン交換体」とも言う。）が挙げられる。
【００２８】
第１の有機多孔質イオン交換体の場合、脱塩領域使用及び単一モノリス使用のものは、有機多孔質体は、気泡状のマクロポア同士が重なり合い、この重なる部分が水湿潤状態で平均直径３０〜１５０μｍの開口（メソポア）となる連続マクロポア構造体である。複合モノリスイオン交換体の開口の平均直径は、モノリスにイオン交換基を導入する際、複合モノリス全体が膨潤するため、乾燥状態の複合モノリスの開口の平均直径よりも大となる。開口の平均直径が３０μｍ未満であると、通水時の圧力損失が大きくなってしまうため好ましくなく、開口の平均直径が大き過ぎると、流体とモノリスイオン交換体との接触が不十分となり、その結果、イオン交換特性が低下してしまうため好ましくない。
【００２９】
なお、本発明では、乾燥状態のモノリス中間体の開口の平均直径、乾燥状態の複合モノリスの空孔又は開口の平均直径及び乾燥状態の複合モノリスイオン交換体の空孔又は開口の平均直径は、水銀圧入法により測定される値である。また、本発明では、水湿潤状態の複合モノリスイオン交換体の空孔又は開口の平均直径は、乾燥状態の複合モノリスイオン交換体の空孔又は開口の平均直径に、膨潤率を乗じて算出される値である。具体的には、水湿潤状態の複合モノリスイオン交換体の直径がｘ１（ｍｍ）であり、その水湿潤状態の複合モノリスイオン交換体を乾燥させ、得られる乾燥状態の複合モノリスイオン交換体の直径がｙ１（ｍｍ）であり、この乾燥状態の複合モノリスイオン交換体を水銀圧入法により測定したときの空孔又は開口の平均直径がｚ１（μｍ）であったとすると、水湿潤状態の複合モノリスイオン交換体の空孔又は開口の平均直径（μｍ）は、次式「水湿潤状態の複合モノリスイオン交換体の空孔又は開口の平均直径（μｍ）＝ｚ１×（ｘ１／ｙ１）」で算出される。また、イオン交換基導入前の乾燥状態の複合モノリスの空孔又は開口の平均直径、及びその乾燥状態の複合モノリスにイオン交換基導入したときの乾燥状態の複合モノリスに対する水湿潤状態の複合モノリスイオン交換体の膨潤率がわかる場合は、乾燥状態の複合モノリスの空孔又は開口の平均直径に、膨潤率を乗じて、複合モノリスイオン交換体の空孔の水湿潤状態の平均直径を算出することもできる。
【００３０】
第２の有機多孔質体イオン交換体の場合、有機多孔質体は、脱塩領域使用及び単一モノリス使用のものは、水湿潤状態で平均直径（太さ）が１〜６０μｍの三次元的に連続した骨格と、その骨格間に平均直径が水湿潤状態で１０〜１００μｍ、好ましくは１０〜９０μｍの三次元的に連続した空孔を有する共連続構造である。三次元的に連続した空孔の直径が１０μｍ未満であると、流体透過時の圧力損失が大きくなってしまうため好ましくなく、１００μｍを超えると、被処理水と複合モノリスイオン交換体との接触が不十分となり、その結果、イオン交換特性が不均一となるため好ましくない。    
【００３１】
上記共連続構造の空孔の水湿潤状態での平均直径は、公知の水銀圧入法で測定した乾燥状態の複合モノリスイオン交換体の空孔の平均直径に、膨潤率を乗じて算出される値である。具体的には、水湿潤状態の複合モノリスイオン交換体の直径がｘ２（ｍｍ）であり、その水湿潤状態の複合モノリスイオン交換体を乾燥させ、得られる乾燥状態の複合モノリスイオン交換体の直径がｙ２（ｍｍ）であり、この乾燥状態の複合モノリスイオン交換体を水銀圧入法により測定したときの空孔の平均直径がｚ２（μｍ）であったとすると、複合モノリスイオン交換体の空孔の水湿潤状態での平均直径（μｍ）は、次式「複合モノリスイオン交換体の空孔の水湿潤状態の平均直径（μｍ）＝ｚ２×（ｘ２／ｙ２）」で算出される。また、イオン交換基導入前の乾燥状態の複合モノリスの空孔の平均直径、及びその乾燥状態の複合モノリスにイオン交換基導入したときの乾燥状態の複合モノリスに対する水湿潤状態の複合モノリスイオン交換体の膨潤率がわかる場合は、乾燥状態の複合モノリスの空孔の平均直径に、膨潤率を乗じて、複合モノリスイオン交換体の空孔の水湿潤状態の平均直径を算出することもできる。また、上記共連続構造体の骨格の水湿潤状態での平均太さは、乾燥状態の複合モノリスイオン交換体のＳＥＭ観察を少なくとも３回行い、得られた画像中の骨格の太さを測定し、その平均値に、膨潤率を乗じて算出される値である。具体的には、水湿潤状態の複合モノリスイオン交換体の直径がｘ３（ｍｍ）であり、その水湿潤状態の複合モノリスイオン交換体を乾燥させ、得られる乾燥状態の複合モノリスイオン交換体の直径がｙ３（ｍｍ）であり、この乾燥状態の複合モノリスイオン交換体のＳＥＭ観察を少なくとも３回行い、得られた画像中の骨格の太さを測定し、その平均値がｚ３（μｍ）であったとすると、複合モノリスイオン交換体の連続構造体の骨格の水湿潤状態での平均太さ（μｍ）は、次式「複合モノリスイオン交換体の連続構造体の骨格の水湿潤状態の平均太さ（μｍ）＝ｚ３×（ｘ３／ｙ３）」で算出される。また、イオン交換基導入前の乾燥状態の複合モノリスの骨格の平均太さ、及びその乾燥状態の複合モノリスにイオン交換基導入したときの乾燥状態の複合モノリスに対する水湿潤状態の複合モノリスイオン交換体の膨潤率がわかる場合は、乾燥状態の複合モノリスの骨格の平均太さに、膨潤率を乗じて、複合モノリスイオン交換体の骨格の水湿潤状態の平均太さを算出することもできる。なお、共連続構造を形成する骨格は棒状であり円形断面形状であるが、楕円断面形状等異径断面のものが含まれていてもよい。この場合の太さは短径と長径の平均である。
【００３２】
また、三次元的に連続した骨格の平均直径が１μｍ未満であると、体積当りのイオン交換容量が低下してしまうため好ましくなく、６０μｍを超えると、脱イオン特性の均一性が失われるため好ましくない。
【００３３】
脱塩領域に用いる複合モノリスイオン交換体の水湿潤状態での孔の平均直径の好ましい値は１０〜１２０μｍである。複合モノリスイオン交換体を構成する有機多孔質体が第１の有機多孔質体の場合、複合モノリスイオン交換体の孔径の好ましい値は３０〜１２０μｍ、複合モノリスイオン交換体を構成する有機多孔質体が第２の有機多孔質体の場合、複合モノリスイオン交換体の孔径の好ましい値は１０〜９０μｍである。
【００３４】
液透過領域に用いる場合、複合モノリスイオン交換体の水湿潤状態での孔の平均直径は、０．０１〜１５０μｍ、好ましくは０．１〜１５０μｍ、特に好ましくは０．１〜５０μｍである。また、液透過領域に用いる場合であって、複合モノリスイオン交換体を構成する有機多孔質体が第１の有機多孔質体の場合、複合モノリスイオン交換体の開口径は、０．０１〜１５０μｍ、好ましくは０．１〜１５０μｍ、特に好ましくは０．１〜５０μｍ、複合モノリスイオン交換体を構成する有機多孔質体が第２の有機多孔質体の場合、複合モノリスイオン交換体の空孔径は、０．０１〜１００μｍ、好ましくは０．１〜５０μｍ、特に好ましくは０．１〜３０μｍである。液透過領域において空孔径が小さいものを用いれば通水抵抗を高めることができる。なお、液透過領域に用いる第２の有機多孔質体の場合、三次元的に連続した骨格の平均直径（太さ）は水湿潤状態で１〜６０μｍである。
【００３５】
本発明に係る複合モノリスイオン交換体において、水湿潤状態での粒子体の直径及び突起体の大きさは、４〜４０μｍ、好ましくは４〜３０μｍ、特に好ましくは４〜２０μｍである。なお、本発明において、粒子体及び突起体は、共に骨格表面に突起状に観察されるものであり、粒状に観察されるものを粒子体と称し、粒状とは言えない突起状のものを突起体と称する。図２４に、突起体の模式的な断面図を示す。図２４中の（Ａ）〜（Ｅ）に示すように、骨格表面６１から突き出している突起状のものが突起体６２であり、突起体６２には、（Ａ）に示す突起体６２ａのように粒状に近い形状のもの、（Ｂ）に示す突起体６２ｂのように半球状のもの、（Ｃ）に示す突起体６２ｃのように骨格表面の盛り上がりのようなもの等が挙げられる。また、他には、突起体６１には、（Ｄ）に示す突起体６２ｄのように、骨格表面６１の平面方向よりも、骨格表面６１に対して垂直方向の方が長い形状のものや、（Ｅ）に示す突起体６２ｅのように、複数の方向に突起した形状のものもある。また、突起体の大きさは、ＳＥＭ観察したときのＳＥＭ画像で判断され、個々の突起体のＳＥＭ画像での幅が最も大きくなる部分の長さを指す。
【００３６】
本発明に係る複合モノリスイオン交換体において、全粒子体等中、水湿潤状態で４〜４０μｍの粒子体等が占める割合は７０％以上、好ましくは８０％以上である。なお、全粒子体等中の水湿潤状態で４〜４０μｍの粒子体等が占める割合は、全粒子体等の個数に占める水湿潤状態で４〜４０μｍの粒子体等の個数割合を指す。また、骨格相の表面は全粒子体等により４０％以上、好ましくは５０％以上被覆されている。なお、粒子体等による骨格層の表面の被覆割合は、ＳＥＭにより表面観察にしたときのＳＥＭ画像上の面積割合、つまり、表面を平面視したときの面積割合を指す。壁面や骨格を被覆している粒子の大きさが上記範囲を逸脱すると、流体と複合モノリスイオン交換体の骨格表面及び骨格内部との接触効率を改善する効果が小さくなってしまうため好ましくない。なお、全粒子体等とは、水湿潤状態で４〜４０μｍの粒子体等以外の大きさの範囲の粒子体及び突起体も全て含めた、骨格層の表面に形成されている全ての粒子体及び突起体を指す。
【００３７】
上記複合モノリスイオン交換体の骨格表面に付着した粒子体等の水湿潤状態での直径又は大きさは、乾燥状態の複合モノリスイオン交換体のＳＥＭ画像の観察により得られる粒子体等の直径又は大きさに、乾燥状態から湿潤状態となった際の膨潤率を乗じて算出した値、又はイオン交換基導入前の乾燥状態の複合モノリスのＳＥＭ画像の観察により得られる粒子体等の直径又は大きさに、イオン交換基導入前後の膨潤率を乗じて算出した値である。具体的には、水湿潤状態の複合モノリスイオン交換体の直径がｘ４（ｍｍ）であり、その水湿潤状態の複合モノリスイオン交換体を乾燥させ、得られる乾燥状態の複合モノリスイオン交換体の直径がｙ４（ｍｍ）であり、この乾燥状態の複合モノリスイオン交換体をＳＥＭ観察したときのＳＥＭ画像中の粒子体等の直径又は大きさがｚ４（μｍ）であったとすると、水湿潤状態の複合モノリスイオン交換体の粒子体等の直径又は大きさ（μｍ）は、次式「水湿潤状態の複合モノリスイオン交換体の粒子体等の直径又は大きさ（μｍ）＝ｚ４×（ｘ４／ｙ４）」で算出される。そして、乾燥状態の複合モノリスイオン交換体のＳＥＭ画像中に観察される全ての粒子体等の直径又は大きさを測定して、その値を基に、１視野のＳＥＭ画像中の全粒子体等の水湿潤状態での直径又は大きさを算出する。この乾燥状態の複合モノリスイオン交換体のＳＥＭ観察を少なくとも３回行い、全視野において、ＳＥＭ画像中の全粒子体等の水湿潤状態での直径又は大きさを算出して、直径又は大きさが４〜４０μｍにある粒子体等が観察されるか否かを確認し、全視野において確認された場合、複合モノリスイオン交換体の骨格表面上に、直径又は大きさが水湿潤状態で４〜４０μｍにある粒子体が形成されていると判断する。また、上記に従って１視野毎にＳＥＭ画像中の全粒子体等の水湿潤状態での直径又は大きさを算出し、各視野毎に、全粒子体等に占める水湿潤状態で４〜４０μｍの粒子体等の割合を求め、全視野において、全粒子体等中の水湿潤状態で４〜４０μｍの粒子体等が占める割合が７０％以上であった場合には、複合モノリスイオン交換体の骨格表面に形成されている全粒子体等中、水湿潤状態で４〜４０μｍの粒子体等が占める割合は７０％以上であると判断する。また、上記に従って１視野毎にＳＥＭ画像中の全粒子体等による骨格層の表面の被覆割合を求め、全視野において、全粒子体等による骨格層の表面の被覆割合が４０％以上であった場合には、複合モノリスイオン交換体の骨格層の表面が全粒子体等により被覆されている割合が４０％以上であると判断する。また、イオン交換基導入前の乾燥状態の複合モノリスの粒子体等の直径又は大きさと、その乾燥状態のモノリスにイオン交換基導入したときの乾燥状態の複合モノリスに対する水湿潤状態の複合モノリスイオン交換体の膨潤率とがわかる場合は、乾燥状態の複合モノリスの粒子体等の直径又は大きさに、膨潤率を乗じて、水湿潤状態の複合モノリスイオン交換体の粒子体等の直径又は大きさを算出して、上記と同様にして、水湿潤状態の複合モノリスイオン交換体の粒子体等の直径又は大きさ、全粒子体等中、水湿潤状態で４〜４０μｍの粒子体等が占める割合、粒子体等による骨格層の表面の被覆割合を求めること���できる。
【００３８】
粒子体等による骨格相表面の被覆率が４０％未満であると、流体と複合モノリスイオン交換体の骨格内部及び骨格表面との接触効率を改善する効果が小さくなり、イオン交換挙動の均一性が損なわれてしまうため好ましくない。上記粒子体等による被覆率の測定方法としては、モノリス（乾燥体）のＳＥＭ画像による画像解析方法が挙げられる。
【００３９】
また、複合モノリスイオン交換体の全細孔容積は、複合モノリスの全細孔容積と同様である。すなわち、複合モノリスにイオン交換基を導入することで膨潤し開口径が大きくなっても、骨格相が太るため全細孔容積はほとんど変化しない。全細孔容積が０．５ｍｌ／ｇ未満であると、通水時の圧力損失が大きくなってしまうため好ましくなく、一方、全細孔容積が５ｍｌ／ｇを超えると、体積当りのイオン交換容量が低下してしまうため好ましくない。なお、複合モノリス（モノリス中間体、複合モノリス、複合モノリスイオン交換体）の全細孔容積は、乾燥状態でも、水湿潤状態でも、同じである。
【００４０】
なお、複合モノリスイオン交換体に水を透過させた際の圧力損失は、複合モノリスに水を透過させた際の圧力損失と同様である。
【００４１】
本発明の複合モノリスイオン交換体は、水湿潤状態での体積当りのイオン交換容量が０．２ｍｇ当量/ｍｌ以上、好ましくは０．３〜１．８ｍｇ当量／ｍｌのイオン交換容量を有する。体積当りのイオン交換容量が０．２ｍｇ当量／ｍｌ未満であると、脱塩効率が低下してしまうため好ましくない。なお、本発明の複合モノリスイオン交換体の乾燥状態における重量当りのイオン交換容量は特に限定されないが、イオン交換基が複合モノリスの骨格表面及び骨格内部にまで均一に導入しているため、３〜５ｍｇ当量/ｇである。なお、イオン交換基が骨格の表面のみに導入された有機多孔質体のイオン交換容量は、有機多孔質体やイオン交換基の種類により一概には決定できないものの、せいぜい５００μｇ当量/ｇである。
【００４２】
本発明の複合モノリスに導入するイオン交換基としては、スルホン酸基、カルボン酸基、イミノ二酢酸基、リン酸基、リン酸エステル基等のカチオン交換基；四級アンモニウム基、三級アミノ基、二級アミノ基、一級アミノ基、ポリエチレンイミン基、第三スルホニウム基、ホスホニウム基等のアニオン交換基が挙げられる。
【００４３】
本発明の複合モノリスイオン交換体において、導入されたイオン交換基は、複合モノリスの骨格の表面のみならず、骨格相内部にまで均一に分布している。ここで言う「イオン交換基が均一に分布している」とは、イオン交換基の分布が少なくともμｍオーダーで骨格相の表面および骨格相の内部に均一に分布していることを指す。イオン交換基の分布状況は、ＥＰＭＡ等を用いることで、比較的簡単に確認することができる。また、イオン交換基が、複合モノリスの表面のみならず、骨格相の内部にまで均一に分布していると、表面と内部の物理的性質及び化学的性質を均一にできるため、膨潤及び収縮に対する耐久性が向上する。
【００４４】
本発明の複合モノリスイオン交換体は、その厚みが１ｍｍ以上であり、膜状の多孔質体とは区別される。厚みが１ｍｍ未満であると、多孔質体一枚当りのイオン交換容量が極端に低下してしまうため好ましくない。該複合モノリスイオン交換体の厚みは、好適には３ｍｍ〜１０００ｍｍである。また、本発明の複合モノリスイオン交換体は、骨格の基本構造が連続空孔構造であるため、機械的強度が高い。
【００４５】
本発明の複合モノリスイオン交換体は、イオン交換基を含まない油溶性モノマー、一分子中に少なくとも２個以上のビニル基を有する第１架橋剤、界面活性剤及び水の混合物を撹拌することにより油中水滴型エマルジョンを調製し、次いで油中水滴型エマルジョンを重合させて全細孔容積が５〜３０ｍｌ/ｇの連続マクロポア構造のモノリス状の有機多孔質中間体を得るＩ工程、ビニルモノマー、一分子中に少なくとも２個以上のビニル基を有する第２架橋剤、ビニルモノマーや第２架橋剤は溶解するがビニルモノマーが重合して生成するポリマーは溶解しない有機溶媒及び重合開始剤からなる混合物を調製するＩＩ工程、ＩＩ工程で得られた混合物を静置下、且つ該Ｉ工程で得られたモノリス状の有機多孔質中間体の存在下で重合を行うＩＩＩ工程、ＩＩＩ工程で得られたモノリス状有機多孔質体にイオン交換基を導入するＩＶ工程、を行い、モノリス状有機多孔質体を製造する際に、下記（１）〜（５）：
（１）ＩＩＩ工程における重合温度が、重合開始剤の１０時間半減温度より、少なくとも５℃低い温度である；
（２）ＩＩ工程で用いる第２架橋剤のモル％が、Ｉ工程で用いる第１架橋剤のモル％の２倍以上である；
（３）ＩＩ工程で用いるビニルモノマーが、Ｉ工程で用いた油溶性モノマーとは異なる構造のビニルモノマーである；
（４）ＩＩ工程で用いる有機溶媒が、分子量２００以上のポリエーテルである；
（５）ＩＩ工程で用いるビニルモノマーの濃度が、ＩＩ工程の混合物中、３０重量％以下である；の条件のうち、少なくとも一つを満たす条件下でＩＩ工程又はＩＩＩ工程を行うことにより得られる。
【００４６】
（モノリス中間体の製造方法）
本発明のモノリスの製造方法において、Ｉ工程は、イオン交換基を含まない油溶性モノマー、一分子中に少なくとも２個以上のビニル基を有する第１架橋剤、界面活性剤及び水の混合物を撹拌することにより油中水滴型エマルジョンを調製し、次いで油中水滴型エマルジョンを重合させて全細孔容積が５〜３０ｍｌ/ｇの連続マクロポア構造のモノリス中間体を得る工程である。このモノリス中間体を得るＩ工程は、特開２００２−３０６９７６号公報記載の方法に準拠して行なえばよい。
【００４７】
イオン交換基を含まない油溶性モノマーとしては、例えば、カルボン酸基、スルホン酸基、四級アンモニウム基等のイオン交換基を含まず、水に対する溶解性が低く、親油性のモノマーが挙げられる。これらモノマーの好適なものとしては、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、ビニルベンジルクロライド、ジビニルベンゼン、エチレン、プロピレン、イソブテン、ブタジエン、エチレングリコールジメタクリレート等が挙げられる。これらモノマーは、１種単独又は２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００４８】
一分子中に少なくとも２個以上のビニル基を有する第１架橋剤としては、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、ジビニルビフェニル、エチレングリコールジメタクリレート等が挙げられる。これら架橋剤は、１種単独又は２種以上を組み合わせて使用することができる。好ましい第１架橋剤は、機械的強度の高さから、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、ジビニルビフェニル等の芳香族ポリビニル化合物である。第１架橋剤の使用量は、ビニルモノマーと第１架橋剤の合計量に対して０．３〜１０モル％、特に０．３〜５モル％、更に０．３〜３モル％であることが好ましい。第１架橋剤の使用量が０．３モル％未満であると、モノリスの機械的強度が不足するため好ましくない。一方、１０モル％を越えると、モノリスの脆化が進行して柔軟性が失われる、イオン交換基の導入量が減少してしまうといった問題点が生じるため好ましくない。
【００４９】
界面活性剤は、イオン交換基を含まない油溶性モノマーと水とを混合した際に、油中水滴型（Ｗ／Ｏ）エマルジョンを形成できるものであれば特に制限はなく、ソルビタンモノオレエート、ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート等の非イオン界面活性剤；オレイン酸カリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、スルホコハク酸ジオクチルナトリウム等の陰イオン界面活性剤；ジステアリルジメチルアンモニウムクロライド等の陽イオン界面活性剤；ラウリルジメチルベタイン等の両性界面活性剤を用いることができる。これら界面活性剤は１種単独又は２種類以上を組み合わせて使用することができる。なお、油中水滴型エマルジョンとは、油相が連続相となり、その中に水滴が分散しているエマルジョンを言う。上記界面活性剤の添加量としては、油溶性モノマーの種類および目的とするエマルジョン粒子（マクロポア）の大きさによって大幅に変動するため一概には言えないが、油溶性モノマーと界面活性剤の合計量に対して約２〜７０％の範囲で選択することができる。
【００５０】
また、Ｉ工程では、油中水滴型エマルジョン形成の際、必要に応じて重合開始剤を使用してもよい。重合開始剤は、熱及び光照射によりラジカルを発生する化合物が好適に用いられる。重合開始剤は水溶性であっても油溶性であってもよく、例えば、２，２’-アゾビス（イソブチロニトリル）、２，２’-アゾビス（２，４-ジメチルバレロニトリル）、２，２’-アゾビス（２−メチルブチロニトリル）、２，２’-アゾビス（４-メトキシ-２，４-ジメチルバレロニトリル）、２，２’-アゾビスイソ酪酸ジメチル、４，４’-アゾビス（４-シアノ吉草酸）、１，１’-アゾビス（シクロヘキサン-1-カルボニトリル）、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過酸化水素−塩化第一鉄、過硫酸ナトリウム−酸性亜硫酸ナトリウム等が挙げられる。
【００５１】
イオン交換基を含まない油溶性モノマー、第１架橋剤、界面活性剤、水及び重合開始剤とを混合し、油中水滴型エマルジョンを形成させる際の混合方法としては、特に制限はなく、各成分を一括して一度に混合する方法、油溶性モノマー、第１架橋剤、界面活性剤及び油溶性重合開始剤である油溶性成分と、水や水溶性重合開始剤である水溶性成分とを別々に均一溶解させた後、それぞれの成分を混合する方法などが使用できる。エマルジョンを形成させるための混合装置についても特に制限はなく、通常のミキサーやホモジナイザー、高圧ホモジナイザー等を用いることができ、目的のエマルジョン粒径を得るのに適切な装置を選択すればよい。また、混合条件についても特に制限はなく、目的のエマルジョン粒径を得ることができる攪拌回転数や攪拌時間を、任意に設定することができる。
【００５２】
Ｉ工程で得られるモノリス中間体は、連続マクロポア構造を有する。これを重合系に共存させると、そのモノリス中間体の構造を鋳型として連続マクロポア構造の骨格相の表面に粒子体等が形成したり、共連続構造の骨格相の表面に粒子体等が形成したりする。また、モノリス中間体は、架橋構造を有する有機ポリマー材料である。該ポリマー材料の架橋密度は特に限定されないが、ポリマー材料を構成する全構成単位に対して、０．３〜１０モル％、好ましくは０．３〜５モル％の架橋構造単位を含んでいることが好ましい。架橋構造単位が０．３モル％未満であると、機械的強度が不足するため好ましくない。一方、１０モル％を越えると、多孔質体の脆化が進行し、柔軟性が失われるため好ましくない。
【００５３】
モノリス中間体の全細孔容積は、５〜３０ｍｌ／ｇ、好適には６〜２８ｍｌ／ｇである。全細孔容積が小さ過ぎると、ビニルモノマーを重合させた後で得られるモノリスの全細孔容積が小さくなりすぎ、流体透過時の圧力損失が大きくなるため好ましくない。一方、全細孔容積が大き過ぎると、ビニルモノマーを重合させた後で得られるモノリスの構造が不均一になりやすく、場合によっては構造崩壊を引き起こすため好ましくない。モノリス中間体の全細孔容積を上記数値範囲とするには、モノマーと水の比（重量）を、概ね１：５〜１：３５とすればよい。
【００５４】
このモノマーと水との比を、概ね１：５〜１：２０とすれば、モノリス中間体の全細孔容積が５〜１６ｍｌ/ｇの連続マクロポア構造のものが得られ、ＩＩＩ工程を経て得られる複合モノリスの有機多孔質体が第１の有機多孔質体のものが得られる。また、該配合比率を、概ね１：２０〜１：３５とすれば、モノリス中間体の全細孔容積が１６ｍｌ/ｇを超え、３０ｍｌ/ｇ以下の連続マクロポア構造のものが得られ、ＩＩＩ工程を経て得られる複合モノリスの有機多孔質体が第２の有機多孔質体のものが得られる。
【００５５】
また、モノリス中間体は、マクロポアとマクロポアの重なり部分である開口（メソポア）の平均直径が、脱塩領域での使用の場合、乾燥状態で５〜１５０μｍであり、液透過領域での使用の場合、乾燥状態で０．００５〜１５０μｍである。脱塩領域での使用の場合、開口の平均直径が５μｍ未満であると、ビニルモノマーを重合させた後で得られるモノリスの開口径が小さくなり、通水過時の圧力損失が大きくなってしまうため好ましくない。一方、１５０μｍを超えると、ビニルモノマーを重合させた後で得られるモノリスの開口径が大きくなりすぎ、水の流路が均一に形成されにくくなるため好ましくない。モノリス中間体は、マクロポアの大きさや開口の径が揃った均一構造のものが好適であるが、これに限定されず、均一構造中、均一なマクロポアの大きさよりも大きな不均一なマクロポアが点在するものであってもよい。
【００５６】
また、複合モノリスイオン交換体の第１の有機多孔質体の場合、モノリス中間体は、マクロポアとマクロポアの重なり部分である開口（メソポア）の平均直径が、脱塩領域での使用の場合、乾燥状態で２０〜１５０μｍであり、液透過領域での使用の場合、乾燥状態で０．００５〜１５０μｍである。また、複合モノリスイオン交換体の第２の有機多孔質体の場合、モノリス中間体は、三次元的に連続した空孔の平均直径が、脱塩領域での使用の場合、乾燥状態で５〜１００μｍであり、液透過領域での使用の場合、乾燥状態で０．００５〜１００μｍである。
【００５７】
（複合モノリスの製造方法）
ＩＩ工程は、ビニルモノマー、一分子中に少なくとも２個以上のビニル基を有する第２架橋剤、ビニルモノマーや第２架橋剤は溶解するがビニルモノマーが重合して生成するポリマーは溶解しない有機溶媒及び重合開始剤からなる混合物を調製する工程である。なお、Ｉ工程とＩＩ工程の順序はなく、Ｉ工程後にＩＩ工程を行ってもよく、ＩＩ工程後にＩ工程を行ってもよい。
【００５８】
ＩＩ工程で用いられるビニルモノマーとしては、分子中に重合可能なビニル基を含有し、有機溶媒に対する溶解性が高い親油性のビニルモノマーであれば、特に制限はない。これらビニルモノマーの具体例としては、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、ビニルベンジルクロライド、ビニルビフェニル、ビニルナフタレン等の芳香族ビニルモノマー；エチレン、プロピレン、１-ブテン、イソブテン等のα-オレフィン；ブタジエン、イソプレン、クロロプレン等のジエン系モノマー；塩化ビニル、臭化ビニル、塩化ビニリデン、テトラフルオロエチレン等のハロゲン化オレフィン；アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のニトリル系モノマー；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル；アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸２-エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸グリシジル等の（メタ）アクリル系モノマーが挙げられる。これらモノマーは、１種単独又は２種以上を組み合わせて使用することができる。本発明で好適に用いられるビニルモノマーは、スチレン、ビニルベンジルクロライド等の芳香族ビニルモノマーである。
【００５９】
これらビニルモノマーの添加量は、重合時に共存させるモノリス中間体に対して、重量で３〜４０倍、好ましくは４〜３０倍である。ビニルモノマー添加量が多孔質体に対して３倍未満であると、生成したモノリスの骨格に粒子体を形成できず、イオン交換基導入後の体積当りのイオン交換容量が小さくなってしまうため好ましくない。一方、ビニルモノマー添加量が４０倍を超えると、開口径が小さくなり、流体透過時の圧力損失が大きくなってしまうため好ましくない。
【００６０】
ＩＩ工程で用いられる第２架橋剤は、分子中に少なくとも２個の重合可能なビニル基を含有し、有機溶媒への溶解性が高いものが好適に用いられる。第２架橋剤の具体例としては、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、ジビニルビフェニル、エチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ブタンジオールジアクリレート等が挙げられる。これら第２架橋剤は、１種単独又は２種以上を組み合わせて使用することができる。好ましい第２架橋剤は、機械的強度の高さと加水分解に対する安定性から、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、ジビニルビフェニル等の芳香族ポリビニル化合物である。第２架橋剤の使用量は、ビニルモノマーと第２架橋剤の合計量に対して０．３〜２０モル％、特に０．３〜１０モル％であることが好ましい。架橋剤使用量が０．３モル％未満であると、モノリスの機械的強度が不足するため好ましくない。一方、２０モル％を越えると、モノリスの脆化が進行して柔軟性が失われる、イオン交換基の導入量が減少してしまうといった問題点が生じるため好ましくない。
【００６１】
ＩＩ工程で用いられる有機溶媒は、ビニルモノマーや第２架橋剤は溶解するがビニルモノマーが重合して生成するポリマーは溶解しない有機溶媒、言い換えると、ビニルモノマーが重合して生成するポリマーに対する貧溶媒である。該有機溶媒は、ビニルモノマーの種類によって大きく異なるため一般的な具体例を列挙することは困難であるが、例えば、ビニルモノマーがスチレンの場合、有機溶媒としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、オクタノール、2-エチルヘキサノール、デカノール、ドデカノール、プロピレングリコール、テトラメチレングリコール等のアルコール類；ジエチルエーテル、ブチルセロソルブ、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等の鎖状（ポリ）エーテル類；ヘキサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン、デカン、ドデカン等の鎖状飽和炭化水素類；酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸セロソルブ、プロピオン酸エチル等のエステル類が挙げられる。また、ジオキサンやＴＨＦ、トルエンのようにポリスチレンの良溶媒であっても、上記貧溶媒と共に用いられ、その使用量が少ない場合には、有機溶媒として使用することができる。これら有機溶媒の使用量は、上記ビニルモノマーの濃度が５〜８０重量％となるように用いることが好ましい。有機溶媒使用量が上記範囲から逸脱してビニルモノマー濃度が５重量％未満となると、重合速度が低下してしまうため好ましくない。一方、ビニルモノマー濃度が８０重量％を超えると、重合が暴走する恐れがあるため好ましくない。
【００６２】
重合開始剤としては、熱及び光照射によりラジカルを発生する化合物が好適に用いられる。重合開始剤は油溶性であるほうが好ましい。本発明で用いられる重合開始剤の具体例としては、２，２’-アゾビス（イソブチロニトリル）、２，２’-アゾビス（２，４-ジメチルバレロニトリル）、２，２’-アゾビス（２−メチルブチロニトリル）、２，２’-アゾビス（４-メトキシ-２，４-ジメチルバレロニトリル）、２，２’-アゾビスイソ酪酸ジメチル、４，４’-アゾビス（４-シアノ吉草酸）、１，１’-アゾビス（シクロヘキサン-1-カルボニトリル）、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、テトラメチルチウラムジスルフィド等が挙げられる。重合開始剤の使用量は、モノマーの種類や重合温度等によって大きく変動するが、ビニルモノマーと第２架橋剤の合計量に対して、約０．０１〜５％の範囲で使用することができる。
【００６３】
ＩＩＩ工程は、ＩＩ工程で得られた混合物を静置下、且つ該Ｉ工程で得られたモノリス中間体の存在下、重合を行い、複合モノリスを得る工程である。ＩＩＩ工程で用いるモノリス中間体は、本発明の斬新な構造を有するモノリスを創出する上で、極めて重要な役割を担っている。特表平７−５０１１４０号等に開示されているように、モノリス中間体不存在下でビニルモノマーと第２架橋剤を特定の有機溶媒中で静置重合させると、粒子凝集型のモノリス状有機多孔質体が得られる。それに対して、本発明のように上記重合系に連続マクロポア構造のモノリス中間体を存在させると、重合後のモノリスの構造は劇的に変化し、粒子凝集構造は消失し、上述の特定の骨格構造を有するモノリスが得られる。
【００６４】
反応容器の内容積は、モノリス中間体を反応容器中に存在させる大きさのものであれば特に制限されず、反応容器内にモノリス中間体を載置した際、平面視でモノリスの周りに隙間ができるもの、反応容器内にモノリス中間体が隙間無く入るもののいずれであってもよい。このうち、重合後のモノリスが容器内壁から押圧を受けることなく、反応容器内に隙間無く入るものが、モノリスに歪が生じることもなく、反応原料などの無駄がなく効率的である。なお、反応容器の内容積が大きく、重合後のモノリスの周りに隙間が存在する場合であっても、ビニルモノマーや架橋剤は、モノリス中間体に吸着、分配されるため、反応容器内の隙間部分に粒子凝集構造物が生成することはない。
【００６５】
ＩＩＩ工程において、反応容器中、モノリス中間体は混合物（溶液）で含浸された状態に置かれる。ＩＩ工程で得られた混合物とモノリス中間体の配合比は、前述の如く、モノリス中間体に対して、ビニルモノマーの添加量が重量で３〜４０倍、好ましくは４〜３０倍となるように配合するのが好適である。これにより、適度な開口径を有しつつ、特定の骨格を有するモノリスを得ることができる。反応容器中、混合物中のビニルモノマーと架橋剤は、静置されたモノリス中間体の骨格に吸着、分配しされ、モノリス中間体の骨格内で重合が進行する。
【００６６】
重合条件は、モノマーの種類、開始剤の種類により様々な条件が選択できる。例えば、開始剤として２，２’-アゾビス（イソブチロニトリル）、２，２’-アゾビス（２，４-ジメチルバレロニトリル）、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル等を用いたときには、不活性雰囲気下の密封容器内において、２０〜１００℃で１〜４８時間加熱重合させればよい。加熱重合により、モノリス中間体の骨格に吸着、分配したビニルモノマーと架橋剤が該骨格内で重合し、該特定の骨格構造を形成させる。重合終了後、内容物を取り出し、未反応ビニルモノマーと有機溶媒の除去を目的に、アセトン等の溶剤で抽出して特定骨格構造のモノリスを得る。
【００６７】
上述の複合モノリスを製造する際に、下記（１）〜（５）の条件のうち、少なくとも一つを満たす条件下でＩＩ工程又はＩＩＩ工程行うと、本発明の特徴的な構造である、骨格表面に粒子体等が形成された複合モノリスを製造することができる。
【００６８】
（１）ＩＩＩ工程における重合温度が、重合開始剤の１０時間半減温度より、少なくとも５℃低い温度である。
（２）ＩＩ工程で用いる第２架橋剤のモル％が、Ｉ工程で用いる第１架橋剤のモル％の２倍以上である。
（３）ＩＩ工程で用いるビニルモノマーが、Ｉ工程で用いた油溶性モノマーとは異なる構造のビニルモノマーである。
（４）ＩＩ工程で用いる有機溶媒が、分子量２００以上のポリエーテルである。
（５）ＩＩ工程で用いるビニルモノマーの濃度が、ＩＩ工程の混合物中、３０重量％以下である。
【００６９】
（上記（１）の説明）
１０時間半減温度は重合開始剤の特性値であり、使用する重合開始剤が決まれば１０時間半減温度を知ることができる。また、所望の１０時間半減温度があれば、それに該当する重合開始剤を選択することができる。ＩＩＩ工程において、重合温度を低下させることで、重合速度が低下し、骨格相の表面に粒子体等を形成させることができる。その理由は、モノリス中間体の骨格相の内部でのモノマー濃度低下が緩やかとなり、液相部からモノリス中間体へのモノマー分配速度が低下するため、余剰のモノマーがモノリス中間体の骨格層の表面近傍で濃縮され、その場で重合したためと考えられる。
【００７０】
重合温度の好ましいものは、用いる重合開始剤の１０時間半減温度より少なくとも１０℃低い温度である。重合温度の下限値は特に限定されないが、温度が低下するほど重合速度が低下し、重合時間が実用上許容できないほど長くなってしまうため、重合温度を１０時間半減温度に対して５〜２０℃低い範囲に設定することが好ましい。
【００７１】
（（２）の説明）
ＩＩ工程で用いる第２架橋剤のモル％を、Ｉ工程で用いる第１架橋剤のモル％の２倍以上に設定して重合すると、本発明の複合モノリスが得られる。その理由は、モノリス中間体と含浸重合によって生成したポリマーとの相溶性が低下し相分離が進行するため、含浸重合によって生成したポリマーはモノリス中間体の骨格相の表面近傍に排除され、骨格相表面に粒子体等の凹凸を形成したものと考えられる。なお、架橋剤のモル％は、架橋密度モル％であって、ビニルモノマーと架橋剤の合計量に対する架橋剤量（モル％）を言う。
【００７２】
ＩＩ工程で用いる第２架橋剤モル％の上限は特に制限されないが、第２架橋剤モル％が著しく大きくなると、重合後のモノリスにクラックが発生する、モノリスの脆化が進行して柔軟性が失われる、イオン交換基の導入量が減少してしまうといった問題点が生じるため好ましくない。好ましい第２架橋剤モル％の倍数は２倍〜１０倍である。一方、Ｉ工程で用いる第１架橋剤モル％をＩＩ工程で用いられる第２架橋剤モル％に対して２倍以上に設定しても、骨格相表面への粒子体等の形成は起こらず、本発明の複合モノリスは得られない。
【００７３】
（（３）の説明）
ＩＩ工程で用いるビニルモノマーが、Ｉ工程で用いた油溶性モノマーとは異なる構造のビニルモノマーであると、本発明の複合モノリスが得られる。例えば、スチレンとビニルベンジルクロライドのように、ビニルモノマーの構造が僅かでも異なると、骨格相表面に粒子体等が形成された複合モノリスが生成する。一般に、僅かでも構造が異なる二種類のモノマーから得られる二種類のホモポリマーは互いに相溶しない。したがって、Ｉ工程で用いたモノリス中間体形成に用いたモノマーとは異なる構造のモノマー、すなわち、Ｉ工程で用いたモノリス中間体形成に用いたモノマー以外のモノマーをＩＩ工程で用いてＩＩＩ工程で重合を行うと、ＩＩ工程で用いたモノマーはモノリス中間体に均一に分配や含浸がされるものの、重合が進行してポリマーが生成すると、生成したポリマーはモノリス中間体とは相溶しないため、相分離が進行し、生成したポリマーはモノリス中間体の骨格相の表面近傍に排除され、骨格相の表面に粒子体等の凹凸を形成したものと考えられる。
【００７４】
（（４）の説明）
ＩＩ工程で用いる有機溶媒が、分子量２００以上のポリエーテルであると、本発明の複合モノリスが得られる。ポリエーテルはモノリス中間体との親和性が比較的高く、特に低分子量の環状ポリエーテルはポリスチレンの良溶媒、低分子量の鎖状ポリエーテルは良溶媒ではないがかなりの親和性を有している。しかし、ポリエーテルの分子量が大きくなると、モノリス中間体との親和性は劇的に低下し、モノリス中間体とほとんど親和性を示さなくなる。このような親和性に乏しい溶媒を有機溶媒に用いると、モノマーのモノリス中間体の骨格内部への拡散が阻害され、その結果、モノマーはモノリス中間体の骨格の表面近傍のみで重合するため、骨格相表面に粒子体等が形成され骨格表面に凹凸を形成したものと考えられる。
【００７５】
ポリエーテルの分子量は、２００以上であれば上限に特に制約はないが、あまりに高分子量であると、ＩＩ工程で調製される混合物の粘度が高くなり、モノリス中間体内部への含浸が困難になるため好ましくない。好ましいポリエーテルの分子量は２００〜１０００００、特に好ましくは２００〜１００００である。また、ポリエーテルの末端構造は、未修飾の水酸基であっても、メチル基やエチル基等のアルキル基でエーテル化されていてもよいし、酢酸、オレイン酸、ラウリン酸、ステアリン酸等でエステル化されていてもよい。
【００７６】
（（５）の説明）
ＩＩ工程で用いるビニルモノマーの濃度が、ＩＩ工程中の混合物中、３０重量％以下であると、本発明の複合モノリスが得られる。ＩＩ工程でモノマー濃度を低下させることで、重合速度が低下し、前記（１）と同様の理由で、骨格相表面に粒子体等が形成でき、骨格相表面に凹凸を形成されることができる。モノマー濃度の下限値は特に限定されないが、モノマー濃度が低下するほど重合速度が低下し、重合時間が実用上許容できないほど長くなってしまうため、モノマー濃度は１０〜３０重量％に設定することが好ましい。
【００７７】
ＩＩＩ工程で得られた複合モノリスは、連続骨格相と連続空孔相からなる有機多孔質体と、該有機多孔質体の骨格表面に固着する多数の粒子体又は該有機多孔質体の骨格表面上に形成される多数の突起体との複合構造体である。有機多孔質体の連続骨格相と連続空孔相は、ＳＥＭ画像により観察することができる。有機多孔質体の基本構造は、連続マクロポア構造か、共連続構造である。
【００７８】
連続マクロポア構造は、気泡状のマクロポア同士が重なり合い、この重なる部分が乾燥状態での平均直径２０〜１００μｍの開口となるものであり、共連続構造体は、平均の太さが乾燥状態で０．８〜４０μｍの三次元的に連続した骨格と、その骨格間に乾燥で平均直径が８〜８０μｍの三次元的に連続した空孔とからなるものである。
【００７９】
ＩＶ工程は、ＩＩＩ工程で得られた複合モノリスにイオン交換基を導入する工程である。この導入方法によれば、得られる複合モノリスイオン交換体の多孔構造を厳密にコントロールできる。
【００８０】
上記複合モノリスにイオン交換基を導入する方法としては、特に制限はなく、高分子反応やグラフト重合等の公知の方法を用いることができる。例えば、スルホン酸基を導入する方法としては、複合モノリスがスチレン-ジビニルベンゼン共重合体等であればクロロ硫酸や濃硫酸、発煙硫酸を用いてスルホン化する方法；複合モノリスに均一にラジカル開始基や連鎖移動基を骨格表面及び骨格内部に導入し、スチレンスルホン酸ナトリウムやアクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸をグラフト重合する方法；同様にグリシジルメタクリレートをグラフト重合した後、官能基変換によりスルホン酸基を導入する方法等が挙げられる。また、四級アンモニウム基を導入する方法としては、複合モノリスがスチレン-ジビニルベンゼン共重合体等であればクロロメチルメチルエーテル等によりクロロメチル基を導入した後、三級アミンと反応させる方法；複合モノリスをクロロメチルスチレンとジビニルベンゼンの共重合により製造し、三級アミンと反応させる方法；モノリスに、均一にラジカル開始基や連鎖移動基を骨格表面及び骨格内部導入し、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアンモニウムエチルアクリレートやＮ，Ｎ，Ｎ−トリメチルアンモニウムプロピルアクリルアミドをグラフト重合する方法；同様にグリシジルメタクリレートをグラフト重合した後、官能基変換により四級アンモニウム基を導入する方法等が挙げられる。これらの方法のうち、スルホン酸基を導入する方法については、クロロ硫酸を用いてスチレン-ジビニルベンゼン共重合体にスルホン酸基を導入する方法が、四級アンモニウム基を導入する方法としては、スチレン-ジビニルベンゼン共重合体にクロロメチルメチルエーテル等によりクロロメチル基を導入した後、三級アミンと反応させる方法やクロロメチルスチレンとジビニルベンゼンの共重合によりモノリスを製造し、三級アミンと反応させる方法が、イオン交換基を均一かつ定量的に導入できる点で好ましい。なお、導入するイオン交換基としては、カルボン酸基、イミノ二酢酸基、スルホン酸基、リン酸基、リン酸エステル基等のカチオン交換基；四級アンモニウム基、三級アミノ基、二級アミノ基、一級アミノ基、ポリエチレンイミン基、第三スルホニウム基、ホスホニウム基等のアニオン交換基が挙げられる。
【００８１】
次に、本発明の第１の実施の形態における電気式脱イオン液製造装置の一例を図１７を参照して説明する。図１７は被処理液中のカチオン性不純物を除去するカチオンセル（図中、（Ａ））とアニオン性不純物を除去するアニオンセル（図中、（Ｂ））を用いる２セルタイプのＥＤＩの模式図である。
【００８２】
図１７中、電気式脱イオン液製造装置１０は、カチオンセル１０ａとアニオンセル１０ｂからなる。カチオンセル１０ａは、モノリスカチオン交換体が充填された脱カチオン領域１ａと、脱カチオン領域１ａのイオン排除側（陰極側）に隣接して配設される被処理液の一部が透過する液透過領域２ａと、脱カチオン領域１ａの陽極側に隣接して配設される被処理液の他の一部が透過する液透過領域３ａと、脱カチオン領域１ａ、液透過領域２ａ及び液透過領域３ａの両側に配設される陽極４ａ、陰極４ｂと、脱カチオン領域１ａに被処理液を通液する被処理液流入管１１と、液透過領域２ａから透過した液が流入する陰極室６と、液透過領域３ａから透過した液が流入する陽極室７と、脱カチオン領域１ａから脱カチオン液を排出する脱カチオン液流出管１２とを備える。
【００８３】
カチオンセル１０ａにおいて、液透過領域２ａ及び液透過領域３ａを形成するカチオン交換体の通液抵抗は、脱カチオン領域１ａに充填されるモノリスカチオン交換体の通液抵抗より大きくしてある。被処理液は、脱カチオン領域１ａの陰極側近傍から流入させ、処理液は、被処理液の流入口のほぼ対角線上の脱カチオン領域１ａの陽極側近傍から流出させることが、排除されるイオンの流れ方向と脱カチオン領域１ａにおける被処理液の流れ方向が逆方向となり、モノリスカチオン交換体を有効に利用し、且つカチオン性不純物Ｘ＋のリークが無い処理液が得られる点で好ましい。
【００８４】
図１７（Ｂ）のアニオンセル１０ｂにおいて、図１７（Ａ）のカチオンセル１０ａと同一構成要素には同一符号を付して、その説明を省略し、異なる点について説明する。すなわち、アニオンセル１０ｂにおいて、カチオンセル１０ａと異なる点は、脱塩領域にモノリスアニオン交換体を充填し、液透過領域２ｂ及び液透過領域３ｂにはアニオン交換体を装填した点、被処理液は脱アニオン領域１ｂの陽極側近傍から流入させ、処理液は、被処理液の流入口のほぼ対角線上の脱アニオン領域１ｂの陰極側近傍から流出させた点である。そして、カチオンセル１０ａの脱カチオン液流出管１２とアニオンセル１０ｂの被処理液流入管１３を連結している。アニオンセル１０ｂもカチオンセル１０ａ同様、極めて簡易な構造である。
【００８５】
次に、電気式脱イオン液製造装置１０を用いた脱塩液の製造方法について説明する。被処理液を被処理液流入管１１から脱カチオン領域１ａに流入させる。脱カチオン領域１ａに流入した被処理液は、液透過領域２ａ及び液透過領域３ａを形成するカチオン交換体の通液抵抗が、脱カチオン領域１ａに充填されるモノリスカチオン交換体の通液抵抗より大きいため、被処理液の大部分が脱カチオン領域１ａを流通し、その一部が液透過領域２ａ及び液透過領域３ａを透過する。液透過領域２ａを透過した透過液は、電気泳動的に排除されるカチオン性不純物Ｘ＋とともに陰極室６に陰極液として排出される。液透過領域２ａにおいては、常に被処理液の一部が透過しており、希釈効果によりスケール発生を防止する。また、液透過領域３ａを透過した透過液は、陽極室７に陽極液として排出される。図中、脱カチオン領域１ａにおける流路１７は模式的に示したものであるが、実際の流れも、概ねこのような流れとなる。
【００８６】
次いで、カチオン性不純物が除去された被処理液を被処理液流入管１３から脱アニオン領域１ｂに流入させる。脱アニオン領域１ｂに流入した被処理液は、液透過領域２ｂ及び液透過領域３ｂを形成するアニオン交換体の通液抵抗が、脱アニオン領域１ｂに充填されるモノリスアニオン交換体の通液抵抗より大きいため、被処理液の大部分が脱アニオン領域１ｂを流通し、その一部が液透過領域２ｂ及び液透過領域３ｂを透過する。液透過領域２ｂを透過した透過液は、電気泳動的に排除されるアニオン性不純物Ｙ−とともに陽極室７に陽極液として排出される。液透過領域２ｂにおいては、カチオンセル１０ａと同様、常に被処理液の一部が透過しており、希釈効果によりスケール発生を防止する。また、液透過領域３ｂを透過した透過液は、陰極室６に陰極液として排出される。図中、脱アニオン領域１ｂにおける流路１８は模式的に示したものであるが、実際の流れも、概ねこのような流れとなる。
【００８７】
カチオンセル１０ａとアニオンセル１０ｂからなる２セルタイプの電気式脱イオン液製造装置１０によれば、カチオンセル１０ａ及びアニオンセル１０ｂ共に、イオン交換膜を全く使用していないため、装置構造が極めて簡略化でき、製作コストも低減できる。また、カチオンセル１０ａの陰極側の液透過領域２ａ及びアニオンセル１０ｂの陽極側の液透過領域２ｂにおいては、従来のＥＤＩでは避けることができなかったスケール発生を、透過する被処理液の希釈効果により防止することができる。また、脱塩領域で用いるモノリスイオン交換体は強度が高く、また流路を形成する開口や空孔も大きいため、通水時の圧力損失を低下させることができ、体積当りのイオン交換容量が大きいため、導電性や処理水水質を高めることができる。
【００８８】
次に、本発明の第２の実施の形態における電気式脱イオン液製造装置の一例を図１８を参照して説明する。図１８は被処理液中のカチオン性不純物を除去するカチオンセル２０ａ（図中、（Ａ））とアニオン性不純物を除去するアニオンセル２０ｂ（図中、（Ｂ））を用いる２セルタイプの他のＥＤＩの模式図である。図１８において、図１７と同一構成要素には同一符号を付して、その説明を省略し、異なる点について主に説明する。すなわち、図１８において、図１７と異なる点は、カチオンセル２０ａにおいて、脱カチオン領域１ａの陽極側には、カチオン交換膜５を付設し、脱カチオン領域１ａと陽極室７間に液の透過がないようにした点、アニオンセル２０ｂにおいて、脱アニオン領域１ｂの陰極側には、カチオン交換膜５を付設し、脱アニオン領域１ｂと陰極室６間に液の透過がないようにした点にある。
【００８９】
カチオンセル２０ａとアニオンセル２０ｂからなる２セルタイプの電気式脱イオン液製造装置２０によれば、イオン交換膜を一部に使用するものの、前記電気式脱イオン液製造装置１０と同様の効果を奏する。
【００９０】
次に、本発明の第３の実施の形態における電気式脱イオン液製造装置の一例を図１９を参照して説明する。図１９はカチオン性不純物とアニオン性不純物を同時に除去する１セルタイプのＥＤＩの模式図である。図１９において、図１７と同一構成要素には同一符号を付して、その説明を省略し、異なる点について主に説明する。すなわち、図１９において、図１７と異なる点は、セル構造を、単一セル構造のカチオン/アニオンセル３０とした点、脱塩領域１ｃにはカチオン交換体とアニオン交換体の混合モノリスイオン交換体を充填した点、脱塩領域１ｃの陰極側の液透過領域２ａには、カチオン交換体を装填し、脱塩領域１ｃの陽極側の液透過領域３ｂには、アニオン交換体を装填した点にある。混合モノリスイオン交換体としては、カチオンモノリスとアニオンモノリスの積層構造体が挙げられる。この積層構造体の積層方向は、処理液が流れる方向か、処理液が流れる方向と直角方向のいずれであってもよい。
【００９１】
次に、カチオン/アニオンセル３０を用いた脱塩液の製造方法について説明する。被処理液流入管１１を通って脱塩領域１ｃに流入した被処理液は、液透過領域２ａ及び液透過領域３ｂを形成するカチオン交換体及びアニオン交換体の通液抵抗が、脱塩領域１ｃに充填される混合イオン交換体の通液抵抗より大きいため、被処理液の大部分が脱塩領域１ｃを流通し、その一部が液透過領域２ａ及び液透過領域３ｂを透過する。液透過領域２ａを透過した透過液は、電気泳動的に排除されるカチオン性不純物Ｘ＋とともに陰極室６に陰極液として排出される。また、液透過領域３ｂを透過した透過液は、陽極室７に陽極液として排出される。液透過領域２ａ及び液透過領域３ｂにおいては、常に被処理液の一部が透過しており、希釈効果によりスケール発生を防止する。図中、脱塩領域１ｃにおける流路１７は模式的に示したものであるが、実際の流れも、概ねこのような流れとなる。
【００９２】
１セルタイプの電気式脱イオン液製造装置３０によれば、２セルタイプの電気式脱イオン液製造装置２０と同様の効果を奏する。
【００９３】
次に、本発明の第４の実施の形態における電気式脱イオン液製造装置の一例を図２０を参照して説明する。図２０はカチオン性不純物とアニオン性不純物を同時に除去する脱塩室を複数個に並列配置したＥＤＩの模式図である。図２０において、図２０と同一構成要素には同一符号を付して、その説明を省略し、異なる点について主に説明する。すなわち、図２０において、図２０と異なる点は、電極間に配設される脱塩セルの基本構造が相違する点にある。すなわち、陽極室７と陰極室６との間に、陽極側が液透過領域であるアニオン交換体２ｂで区画され陰極側が液透過領域であるモノリスカチオン交換体２ａで区画された脱塩室１ｄ、１ｄと、陽極側が液透過領域であるカチオン交換体で区画され陰極側が液透過領域であるアニオン交換体で区画された濃縮室９を有するＥＤＩである。電気式脱イオン液製造装置４０において、脱塩室１ｄ、１ｄの設置個数はこれに限定されず、１個でも、３個以上であってもよい。
【００９４】
次に、電気式脱イオン液製造装置４０を用いた脱塩液の製造方法について説明する。被処理液を被処理液流入管１１から脱塩領域１ｄ、１ｄに流入させる。脱塩領域１ｄ、１ｄに流入した被処理液は、液透過領域２ａ及び液透過領域２ｂを形成するイオン交換体の通液抵抗が、脱塩領域１ｄ、１ｄに充填されるモノリス混合イオン交換体の通液抵抗より大きいため、被処理液の大部分が脱塩領域１ｄ、１ｄを流通し、その一部が液透過領域２ａ及び液透過領域２ｂを透過する。液透過領域２ａを透過した透過液は、電気泳動的に排除されるカチオン性不純物Ｘ＋とともに陰極室６及び濃縮室９に陰極液及び濃縮液として排出される。また、液透過領域２ｂを透過した透過液は、電気泳動的に排除されるアニオン性不純物Ｙ−とともに陽極室７及び濃縮室９に陽極液及び濃縮液として排出される。液透過領域２ａ及び液透過領域２ｂにおいては、常に被処理液の一部が透過しており、希釈効果によりスケール発生を防止する。図中、脱塩領域１ｄにおける流路１７は模式的に示したものであるが、実際の流れも、概ねこのような流れとなる。
【００９５】
脱塩室並列配置の電気式脱イオン液製造装置４０によれば、１セルタイプの電気式脱イオン液製造装置３０や２セルタイプの電気式脱イオン液製造装置２０と同様の効果を奏する。
【００９６】
次に、実施例を挙げて、本発明を更に具体的に説明するが、これは単に例示であって本発明を制限するものではない。
【００９７】
参考例１
（Ｉ工程；モノリス中間体の製造）
スチレン９．２８ｇ、ジビニルベンゼン０．１９ｇ、ソルビタンモノオレエート（以下ＳＭＯと略す）０．５０ｇおよび２,２’-アゾビス（イソブチロニトリル）０．２６ｇを混合し、均一に溶解させた。次に，当該スチレン/ジビニルベンゼン/ＳＭＯ/２,２’-アゾビス（イソブチロニトリル）混合物を１８０ｇの純水に添加し、遊星式撹拌装置である真空撹拌脱泡ミキサー（イーエムイー社製）を用いて５〜２０℃の温度範囲において減圧下撹拌して、油中水滴型エマルションを得た。このエマルションを反応容器に速やかに移し、密封後静置下で６０℃、２４時間重合させた。重合終了後、内容物を取り出し、イソプロパノールで抽出した後、減圧乾燥して、連続マクロポア構造を有するモノリス中間体を製造した。水銀圧入法により測定した該モノリス中間体のマクロポアとマクロポアが重なる部分の開口（メソポア）の平均直径は４０μｍ、全細孔容積は１５．８ｍｌ／ｇであった。
【００９８】
（複合モノリスの製造）
次いで、スチレン３６．０ｇ、ジビニルベンゼン４．０ｇ、１-デカノール６０ｇ、２,２’-アゾビス（２,４-ジメチルバレロニトリル）０．４ｇを混合し、均一に溶解させた（ＩＩ工程）。重合開始剤として用いた２,２’-アゾビス（２,４-ジメチルバレロニトリル）の１０時間半減温度は、５１℃であった。モノリス中間体の架橋密度１．３モル％に対して、ＩＩ工程で用いたスチレンとジビニルベンゼンの合計量に対するジビニルベンゼンの使用量は６．６モル％であり、架橋密度比は５．１倍であった。次に上記モノリス中間体を外径７０ｍｍ、厚さ約２０ｍｍの円盤状に切断して、３．２ｇ分取した。分取したモノリス中間体を内径７３ｍｍの反応容器に入れ、当該スチレン/ジビニルベンゼン/１-デカノール/２,２’-アゾビス（２,４-ジメチルバレロニトリル）混合物に浸漬させ、減圧チャンバー中で脱泡した後、反応容器を密封し、静置下６０℃で２４時間重合させた。重合終了後、厚さ約３０ｍｍのモノリス状の内容物を取り出し、アセトンでソックスレー抽出した後、８５℃で一夜減圧乾燥した（ＩＩＩ工程）。
【００９９】
このようにして得られたスチレン/ジビニルベンゼン共重合体よりなる複合モノリス（乾燥体）の内部構造を、ＳＥＭにより観察した結果を図１〜図３に示す。図１〜図３のＳＥＭ画像は、倍率が異なるものであり、モノリスを任意の位置で切断して得た切断面の任意の位置における画像である。図１〜図３から明らかなように、当該複合モノリスは連続マクロポア構造を有しており、連続マクロポア構造体を構成する骨格相の表面は、平均粒子径４μｍの粒子体で被覆され、全粒子体等による骨格表面の粒子被覆率は８０％であった。また、粒径３〜５μｍの粒子体が全体の粒子体に占める割合は９０％であった。
【０１００】
また、水銀圧入法により測定した当該複合モノリスの開口の平均直径は１６μｍ、全細孔容積は２．３ｍｌ/ｇであった。その結果を表１及び表２にまとめて示す。表１中、仕込み欄は左から順に、ＩＩ工程で用いたビニルモノマー、架橋剤、有機溶媒、Ｉ工程で得られたモノリス中間体を示す。また、粒子体等は粒子で示した。
【０１０１】
（複合モノリスカチオン交換体の製造）
上記の方法で製造した複合モノリスを、外径７０ｍｍ、厚み約１５ｍｍの円盤状に切断した。モノリスの重量は１９．６ｇであった。これにジクロロメタン１５００ｍｌを加え、３５℃で１時間加熱した後、１０℃以下まで冷却し、クロロ硫酸９８．９ｇを徐々に加え、昇温して３５℃で２４時間反応させた。その後、メタノールを加え、残存するクロロ硫酸をクエンチした後、メタノールで洗浄してジクロロメタンを除き、更に純水で洗浄して複合モノリスカチオン交換体を得た。
【０１０２】
得られたカチオン交換体の反応前後の膨潤率は１．３倍であり、体積当りのイオン交換容量は、水湿潤状態で１．１１ｍｇ当量/ｍｌであった。水湿潤状態での有機多孔質イオン交換体の開口の平均直径を、有機多孔質体の値と水湿潤状態のカチオン交換体の膨潤率から見積もったところ２１μｍであり、同様の方法で求めた被覆粒子の平均粒径は５μｍであった。なお、全粒子体等による骨格表面の粒子被覆率は８０％、全細孔容積は２．３ｍｌ/ｇであった。また、粒径４〜７μｍの粒子体が全体の粒子体に占める割合は９０％であった。また、水を透過させた際の圧力損失の指標である差圧係数は、０．０５７ＭＰａ/ｍ・ＬＶであり、実用上要求される圧力損失と比較して、それを下回る低い圧力損失であった。更に、イオン交換帯長さは９ｍｍであり、著しく短い値を示した。結果を表２にまとめて示す。
【０１０３】
次に、複合モノリスカチオン交換体中のスルホン酸基の分布状態を確認するため、ＥＰＭＡにより硫黄原子の分布状態を観察した。その結果を図４及び図５に示す。図４及び図５共に、左右の写真はそれぞれ対応している。図４は硫黄原子のカチオン交換体の表面における分布状態を示したものであり、図５は硫黄原子のカチオン交換体の断面（厚み）方向における分布状態を示したものである。図４及び図５より、スルホン酸基はカチオン交換体の骨格表面及び骨格内部（断面方向）にそれぞれ均一に導入されていることがわかる。
【０１０４】
参考例２〜５
（複合モノリスの製造）
ビニルモノマーの使用量、架橋剤の使用量、有機溶媒の種類と使用量、ＩＩＩ工程で重合時に共存させるモノリス中間体の多孔構造、架橋密度と使用量及び重合温度を表１に示す配合量に変更した以外は、参考例１と同様の方法でモノリスを製造した。その結果を表１及び表２に示す。また、複合モノリス（乾燥体）の内部構造を、ＳＥＭにより観察した結果を図６〜図１３に示す。図６〜図８は参考例２、図９及び図１０は参考例３、図１１は参考例４、図１２及び図１３は参考例５のものである。なお、参考例２については架橋密度比（２．５倍）、参考例３については有機溶媒の種類（ＰＥＧ；分子量４００）、参考例４についてはビニルモノマー濃度（２８．０％）、参考例５については重合温度（４０℃；重合開始剤の１０時間半減温度より１１℃低い）について、本発明の製造条件を満たす条件で製造した。図６〜図１３から参考例３〜５の複合モノリスの骨格表面に付着しているものは粒子体というよりは突起体であった。突起体の「粒子平均径」は突起体の大きさ（最大径）の平均径である。図６〜図１３及び表２から、参考例２〜６のモノリス骨格表面に付着している粒子の平均径は３〜８μｍ、全粒子体等による骨格表面の粒子被覆率は５０〜９５％であった。また、参考例２が粒径３〜６μｍの粒子体が全体の粒子体に占める割合は８０％、参考例３が粒径３〜１０μｍの突起体が全体の粒子体に占める割合は８０％、参考例４が粒径３〜５μｍの粒子体が全体の粒子体に占める割合は９０％、参考例５が粒径３〜７μｍの粒子体が全体の粒子体に占める割合は９０％であった。
【０１０５】
（複合モノリスカチオン交換体の製造）
上記の方法で製造した複合モノリスを、それぞれ参考例１と同様の方法でクロロ硫酸と反応させ、複合モノリスカチオン交換体を製造した。その結果を表２に示す。参考例２〜５における複合モノリスカチオン交換体の連続細孔の平均直径は２１〜５２μｍであり、骨格表面に付着している粒子体等の平均径は５〜１３μｍ、全粒子体等による骨格表面の粒子被覆率も５０〜９５％と高く、差圧係数も０．０１０〜０．０５７ＭＰａ/ｍ・ＬＶと小さい上に、イオン交換帯長さも８〜１２ｍｍと著しく小さな値であった。また、粒径５〜１０μｍの粒子体が全体の粒子体に占める割合は９０％であった。
【０１０６】
参考例６
（複合モノリスの製造）
ビニルモノマーの種類とその使用量、架橋剤の使用量、有機溶媒の種類と使用量、ＩＩＩ工程で重合時に共存させるモノリス中間体の多孔構造、架橋密度および使用量を表１に示す配合量に変更した以外は、参考例１と同様の方法でモノリスを製造した。その結果を表１及び表２に示す。また、複合モノリス（乾燥体）の内部構造を、ＳＥＭにより観察した結果を図１４〜図１６に示す。参考例６の複合モノリスの骨格表面に付着しているものは突起体であった。参考例６のモノリスは、表面に形成された突起体の最大径の平均径が１０μｍであり、全粒子体等による骨格表面の粒子被覆率は１００％であった。また、粒径６〜１２μｍの粒子体が全体の粒子体に占める割合は８０％であった。
【０１０７】
（複合モノリスアニオン交換体の製造）
上記の方法で製造した複合モノリスを、外径７０ｍｍ、厚み約１５ｍｍの円盤状に切断した。複合モノリスの重量は１７．９ｇであった。これにテトラヒドロフラン１５００ｍｌを加え、４０℃で１時間加熱した後、１０℃以下まで冷却し、トリメチルアミン３０％水溶液１１４．５ｇを徐々に加え、昇温して４０℃で２４時間反応させた。反応終了後、メタノールで洗浄してテトラヒドロフランを除き、更に純水で洗浄してモノリスアニオン交換体を得た。
【０１０８】
得られた複合アニオン交換体の反応前後の膨潤率は２．０倍であり、体積当りのイオン交換容量は、水湿潤状態で０．３２ｍｇ当量/ｍｌであった。水湿潤状態での有機多孔質イオン交換体の連続細孔の平均直径を、モノリスの値と水湿潤状態のモノリスアニオン交換体の膨潤率から見積もったところ５８μｍであり、同様の方法で求めた突起体の平均径は２０μｍ、全粒子体等による骨格表面の粒子被覆率は１００％、全細孔容積は２．１ｍｌ/ｇであった。また、イオン交換帯長さは１６ｍｍと非常に短い値を示した。なお、水を透過させた際の圧力損失の指標である差圧係数は、０．０４１ＭＰａ/ｍ・ＬＶであり、実用上要求される圧力損失と比較して、それを下回る低い圧力損失であった。また、粒径１２〜２４μｍの粒子体が全体の粒子体に占める割合は８０％であった。その結果を表２にまとめて示す。
【０１０９】
次に、多孔質アニオン交換体中の四級アンモニウム基の分布状態を確認するため、アニオン交換体を塩酸水溶液で処理して塩化物型とした後、ＥＰＭＡにより塩素原子の分布状態を観察した。その結果、塩素原子はアニオン交換体の骨格表面のみならず、骨格内部にも均一に分布しており、四級アンモニウム基がアニオン交換体中に均一に導入されていることが確認できた。
【０１１０】
参考例７
（モノリス中間体の製造）
参考例１と同様の方法で行いモノリス中間体を得た。
【０１１１】
（複合モノリスの製造）
スチレン３８．０ｇ、ジビニルベンゼン２．０ｇ、１-デカノール６０ｇ、２,２’-アゾビス（２,４-ジメチルバレロニトリル）０．４ｇを混合し、均一に溶解させた（ＩＩ工程）。重合開始剤として用いた２,２’-アゾビス（２,４-ジメチルバレロニトリル）の１０時間半減温度は、５１℃であった。モノリス中間体の架橋密度１．３モル％に対して、ＩＩ工程で用いたスチレンとジビニルベンゼンの合計量に対するジビニルベンゼンの使用量は３．３モル％であり、架橋密度比は２．５倍であった。次に上記モノリス中間体を直径７０ｍｍ、厚さ約３０ｍｍの円盤状に切断して３．３ｇを分取した。分取したモノリス中間体を内径７３ｍｍの反応容器に入れ、当該スチレン/ジビニルベンゼン/1-デカノール/２,２’-アゾビス（２,４-ジメチルバレロニトリル）混合物に浸漬させ、減圧チャンバー中で脱泡した後、反応容器を密封し、静置下６０℃で２４時間重合させた。重合終了後、厚さ約３０ｍｍのモノリス状の内容物を取り出し、アセトンでソックスレー抽出した後、８５℃で一夜減圧乾燥した（ＩＩＩ工程）。
【０１１２】
このようにして得られたスチレン/ジビニルベンゼン共重合体よりなる架橋成分を３．３モル％含有したモノリス（乾燥体）の内部構造を、ＳＥＭにより観察した。当該モノリスは連続マクロポア構造を有しており、連続マクロポア構造体を構成する骨格相の表面は、平均粒子径５μｍの粒子体で被覆され、全粒子体等による骨格表面の粒子被覆率は５０％であった。また、粒径３〜７μｍの粒子体が全体の粒子体に占める割合は９０％であった。また、水銀圧入法により測定した当該モノリスの開口の平均直径は３５μｍ、全細孔容積は３．８ｍｌ/ｇであった。
【０１１３】
（複合モノリスアニオン交換体の製造）
上記の方法で製造したモノリスを、直径７０ｍｍ、厚み約１５ｍｍの円盤状に切断した。これにジメトキシメタン１４００ｍｌ、四塩化スズ２０ｍｌを加え、氷冷下クロロ硫酸５６０ｍｌを滴下した。滴下終了後、昇温して３５℃で５時間反応させ、クロロメチル基を導入した。反応終了後、母液をサイフォンで抜き出し、ＴＨＦ/水＝２/１の混合溶媒で洗浄した後、更にＴＨＦで洗浄した。このクロロメチル化モノリスにＴＨＦ１０００ｍｌとトリメチルアミン３０％水溶液６００ｍｌを加え、６０℃、６時間反応させた。反応終了後、生成物をメタノール/水混合溶媒で洗浄し、次いで純水で洗浄して単離した。
【０１１４】
得られたモノリスアニオン交換体の反応前後の膨潤率は１．５倍であり、体積当りのアニオン交換容量は水湿潤状態で０．７２ｍｇ当量/ｍｌであった。水湿潤状態でのモノリスアニオン交換体の開口の平均直径を、モノリスの値と水湿潤状態のモノリスアニオン交換体の膨潤率から見積もったところ５３μｍであり、同様の方法で求めた被覆粒子の平均粒径は８μｍであった。なお、全粒子体等による骨格表面の粒子被覆率は５０％、全細孔容積は３．８ｍｌ/ｇであった。また、粒径４〜８μｍの粒子体が全体の粒子体に占める割合は９０％であった。
【０１１５】
また、水を透過させた際の圧力損失の指標である差圧係数は、０．０１７ＭＰａ/ｍ・ＬＶであり、実用上支障のない低い圧力損失であった。更に、該モノリスアニオン交換体のフッ化物イオンに関するイオン交換帯長さを測定したところ、ＬＶ=２０ｍ/ｈにおけるイオン交換帯長さは１４ｍｍであり、市販の強塩基性アニオン交換樹脂であるアンバーライトＩＲＡ４０２ＢＬ（ロームアンドハース社製）の値（１６５ｍｍ）に比べて圧倒的に短かった。
【０１１６】
次に、モノリスアニオン交換体中の四級アンモニウム基の分布状態を確認するため、モノリスアニオン交換体を塩酸水溶液で処理して塩化物型とした後、ＥＰＭＡにより塩化物イオンの分布状態を観察した。その結果、塩化物イオンはモノリスアニオン交換体の骨格表面のみならず、骨格内部にも均一に分布しており、四級アンモニウム基がモノリスアニオン交換体中に均一に導入されていることが確認できた。
【０１１７】
参考例８  
（モノリスの製造）
ビニルモノマーの使用量、架橋剤の使用量、有機溶媒の種類と使用量、ＩＩＩ工程で重合時に共存させるモノリス中間体の使用量を表１に示す配合量に変更した以外は、実施例１と同様の方法でモノリスを製造した。その結果を表１及び表２に示す。なお、不図示のＳＥＭ写真から骨格表面には粒子体や突起体の形成は全く認められなかった。表１及び表２から、本発明の特定の製造条件と逸脱する条件、すなわち、上記（１）〜（５）の要件から逸脱した条件下でモノリスを製造すると、モノリス骨格表面での粒子生成が認められないことがわかる。
【０１１８】
（モノリスカチオン交換体の製造）
上記の方法で製造したモノリスを、参考例１と同様の方法でクロロ硫酸と反応させ、モノリスカチオン交換体を製造した。結果を表２に示す。得られたモノリスカチオン交換体のイオン交換帯長さは２６ｍｍであり、参考例１〜７と比較して大きな値であった。
【０１１９】
参考例９〜１１
（モノリスの製造）
ビニルモノマーの使用量、架橋剤の使用量、有機溶媒の種類と使用量、ＩＩＩ工程で重合時に共存させるモノリス中間体の多孔構造、架橋密度および使用量を表１に示す配合量に変更した以外は、参考例１と同様の方法でモノリスを製造した。その結果を表１及び表２に示す。なお、参考例９については架橋密度比（０．２倍）、参考例１０については有機溶媒の種類（２-（２-メトキシエトキシ）エタノール；分子量１２０）、参考例１１については重合温度（５０℃；重合開始剤の１０時間半減温度より１℃低い）について、本発明の製造条件を満たさない条件で製造した。結果を表２に示す。参考例９、１１のモノリスについては骨格表面での粒子生成はなかった。また、参考例１０では単離した生成物は透明であり、多孔構造が崩壊、消失していた。
【０１２０】
（モノリスカチオン交換体の製造）
参考例１０を除き、上記の方法で製造した有機多孔質体を、参考例８と同様の方法でクロロ硫酸と反応させ、モノリスカチオン交換体を製造した。その結果を表２に示す。得られたモノリスカチオン交換体のイオン交換帯長さは２３〜２６ｍｍであり、参考例１〜７と比較して大きな値であった。
【０１２１】
参考例１２
（モノリスの製造）
ビニルモノマーの使用量、架橋剤の使用量、有機溶媒の使用量、ＩＩＩ工程で重合時に共存させるモノリス中間体の多孔構造および使用量を表１に示す配合量に変更した以外は、参考例８と同様の方法でモノリスを製造した。その結果を表１及び表２に示すが、本発明の特定の製造条件を逸脱してモノリスを製造すると、モノリス骨格表面での粒子生成が認められないことがわかる。
【０１２２】
（モノリスアニオン交換体の製造）
上記の方法で製造したモノリスを、直径７０ｍｍ、厚み約１５ｍｍの円盤状に切断した。これにジメトキシメタン１４００ｍｌ、四塩化スズ２０ｍｌを加え、氷冷下クロロ硫酸５６０ｍｌを滴下した。滴下終了後、昇温して３５℃で５時間反応させ、クロロメチル基を導入した。反応終了後、母液をサイフォンで抜き出し、ＴＨＦ/水＝２/１の混合溶媒で洗浄した後、更にＴＨＦで洗浄した。このクロロメチル化モノリスにＴＨＦ１０００ｍｌとトリメチルアミン３０％水溶液６００ｍｌを加え、６０℃、６時間反応させた。反応終了後、生成物をメタノール/水混合溶媒で洗浄し、次いで純水で洗浄して単離した。結果を表２に示が、得られたモノリスアニオン交換体のイオン交換帯長さは４７ｍｍであり、参考例１〜７と比較して大きな値であった。表１及び２中、メソポア直径及び細孔の値はそれぞれ平均値を示す。
【０１２３】
参考例１３（公知のカチオンモノリス）
スチレン４６．３ｇ、ジビニルベンゼン２．４ｇ、アゾビスイソブチロニトリル０．３ｇ及びソルビタンモノオレエート３．１ｇを混合し、均一に溶解させた。次に、当該スチレン／ジビニルベンゼン／アゾビスイソブチロニトリル／ソルビタンモノオレエート混合物を１８０ｍｌの純水に添加し、遊星式攪拌装置を用いて（公転／自転）=（１８００ｒｐｍ／６００ｒｐｍ）で５分間攪拌し、油中水滴型エマルジョンを得た。乳化終了後、窒素で十分置換した後密封し、静置下６０℃で２４時間重合させた。重合終了後、内容物を取り出し、イソプロパノールで１２時間ソックスレー抽出し、未反応モノマーとソルビタンモノオレエートを除去した。その後、８５℃で一昼夜減圧乾燥した。このようにして得られたスチレン／ジビニルベンゼン共重合体よりなる架橋成分を３．３モル％含有した多孔質体を切断して１６．６ｇ採取し、これにジクロロメタン９００ｍｌを加え、３５℃で１時間加熱した後、０℃まで氷冷し、クロロスルホン酸８８．０ｇを徐々に加え、クロロスルホン酸添加終了後、昇温して３５℃で２４時間反応させた。その後、メタノールで反応物を洗浄し、水洗して多孔質陽イオン交換体を得た。この多孔質体のイオン交換容量は、乾燥多孔質体換算で４．５ｍｇ当量/ ｇであり、ＥＰＭＡを用いた硫黄原子のマッピングにより、スルホン酸基が多孔質体に均一に導入されていることを確認した。また、ＳＥＭ観察の結果、この多孔質体（液透過領域用カチオンモノリス）の内部構造は、連続気泡構造を有しており、平均径３０．０μｍ のマクロポアの大部分が重なり合い、マクロポアとマクロポアの重なりで形成されるメソポアの直径の平均値を水銀圧入法で求めたところ、直径の平均値は８．５μｍ 、全細孔容積は、２．７ｍｌ/ｇであった。
【０１２４】
参考例１４（公知のカチオンモノリス）
スチレン１９．２ｇ、ジビニルベンゼン１．０ｇ、アゾビスイソブチロニトリル０．３ｇ及びソルビタンモノオレエート１．１ｇを混合し、均一に溶解させた。次に、当該スチレン／ジビニルベンゼン／アゾビスイソブチロニトリル／ソルビタンモノオレエート混合物を１８０mlの純水に添加し、遊星式攪拌装置を用いて（公転／自転）=（１０００ｒｐｍ／３３０ｒｐｍ）で２分間攪拌し、油中水滴型エマルジョンを得た。乳化終了後、窒素で十分置換した後密封し、静置下６０℃で２４時間重合させた。重合終了後、内容物を取り出し、イソプロパノールで１２時間ソックスレー抽出して未反応モノマーとソルビタンモノオレエートを除去した。その後、８５℃で一昼夜減圧乾燥した。このようにして得られたスチレン／ジビニルベンゼン共重合体よりなる架橋成分を３．３モル％含有した多孔質体を切断して７．９ｇ採取し、ジクロロメタン９００ｍｌを加え、３５℃で1時間加熱した後、０℃まで氷冷し、クロロスルホン酸４２．０ｇを徐々に加え、クロロスルホン酸添加終了後昇温して３５℃で２４時間反応させた。その後、メタノールで反応物を洗浄し、水洗して多孔質陽イオン交換体を得た。この多孔質体のイオン交換容量は、乾燥多孔質体換算で４．６ｍｇ当量/ ｇであった。また、ＳＥＭ観察の結果、この多孔質体の内部構造は、連続気泡構造を有しており、平均径１００μｍ のマクロポアの大部分が重なり合った構造を有していた。マクロポアとマクロポアの重なりで形成されるメソポアの直径の平均値を水銀圧入法で求めたところ、直径の平均値は２９．０μｍ、全細孔容積は、８．６ｍｌ／ｇであった。
【０１２５】
参考例１５（公知のアニオンモノリス）
スチレン４６．３ｇの代わりに、ｐ−クロロメチルスチレン２７．４ｇを用い、ジビニルベンゼン１．６ｇ、アゾビスイソブチロニトリル０．３ｇ、ソルビタンモノオレエート２．０ｇを混合し、均一に溶解させた。次に、当該ｐ−クロロメチルスチレン／ジビニルベンゼン／アゾビスイソブチロニトリル／ソルビタンモノオレエート混合物を１８０ｍｌの純水に添加し、遊星式攪拌装置を用いて（公転／自転）=（１８００ｒｐｍ／６００ｒｐｍ）で５分間攪拌し、油中水滴型エマルジョンを得た。乳化終了後、窒素で十分置換した後密封し、静置下６０℃で２４時間重合させた。重合終了後、内容物を取り出し、イソプロパノールで１２時間ソックスレー抽出して未反応モノマーとソルビタンモノオレエートを除去した。その後、８５℃で一昼夜減圧乾燥した。このようにして得られたｐ−クロロメチルスチレン／ジビニルベンゼン共重合体よりなる架橋成分を５．０モル％含有した多孔質体を切断して１０．７ｇ採取し、テトラヒドロフラン９００ｇを加え６０℃で１時間加熱した後、室温まで冷却し、トリメチルアミン（３０％）水溶液５８．８ｇを徐々に加え、トリメチルアミン水溶液添加終了後昇温して６０℃で６時間反応させた。反応終了後、多孔質体を取り出し、メタノールで洗浄後水洗し、乾燥して多孔質陰イオン交換体を得た。この多孔質体のイオン交換容量は、乾燥多孔質体換算で３．６ｍｇ当量／ｇであり、ＳＩＭＳにより、トリメチルアンモニウム基が多孔質体に均一に導入されていることを確認した。また、ＳＥＭ観察の結果、この多孔質体の内部構造は、連続気泡構造を有しており、平均径３０μｍのマクロポアの大部分が重なり合った構造を有していた。マクロポアとマクロポアの重なりで形成されるメソポアの直径の平均値を水銀圧入法で求めたところ、直径の平均値は７．８μｍ、全細孔容積は４．０ｍｌ／ｇであった。
【０１２６】
参考例１６（公知のアニオンモノリス）
スチレン１９．２ｇの代わりに、ｐ−クロロメチルスチレン１９．２ｇを用い、ジビニルベンゼン１．０ｇ、アゾビスイソブチロニトリル０．３ｇ、ソルビタンモノオレエート２．０ｇを混合し、均一に溶解させた。次に、当該ｐ−クロロメチルスチレン／ジビニルベンゼン／アゾビスイソブチロニトリル／ソルビタンモノオレエート混合物を１８０ｍｌの純水に添加し、遊星式攪拌装置を用いて（公転／自転）=（１０００ｒｐｍ／３３０ｒｐｍ）で２分間攪拌し、油中水滴型エマルジョンを得た。乳化終了後、窒素で十分置換した後密封し、静置下６０℃で２４時間重合させた。重合終了後、内容物を取り出し、イソプロパノールで１２時間ソックスレー抽出して未反応モノマーとソルビタンモノオレエートを除去した。その後、８５℃で一昼夜減圧乾燥した。このようにして得られたｐ−クロロメチルスチレン／ジビニルベンゼン共重合体よりなる架橋成分を５．０モル％含有した多孔質体を切断して６．８ｇ採取し、これにテトラヒドロフラン９００ｇを加え６０℃で１時間加熱した後、室温まで冷却し、トリメチルアミン（３０％）水溶液４３．１ｇを徐々に加え、トリメチルアミン水溶液添加終了後昇温して６０℃で６時間反応させた。反応終了後、多孔質体を取り出し、メタノールで洗浄後水洗し、乾燥して多孔質陰イオン交換体を得た。この多孔質体のイオン交換容量は、乾燥多孔質体換算で３．７ｍｇ当量／ｇであった。また、ＳＥＭ観察の結果、この多孔質体の内部構造は、連続気泡構造を有しており、平均径７０μｍ のマクロポアの大部分が重なり合った構造を有していた。マクロポアとマクロポアの重なりで形成されるメソポアの直径の平均値を水銀圧入法で求めたところ、直径の平均値は２１．０μｍ、全細孔容積は８．４ｍｌ／ｇであった。
【実施例１】
【０１２７】
（カチオンセルの作製）
液透過領域用カチオンモノリスとして、参考例１３のモノリスカチオン交換体を、脱カチオン領域用カチオンモノリスとして、参考例２のモノリスカチオン交換体をそれぞれ使用した。そして、図１８に示すような電気式脱イオン液製造装置２０を作製するため、図２１に示すようなカチオンセル２０ａを先ず作製した。得られた液透過領域用カチオンモノリス及び脱カチオン領域用カチオンモノリスから、純水湿潤状態でそれぞれ縦（Ｈ）５０ｍｍ、横（Ｗ）４０ｍｍ、厚さ（Ｌ１）２０ｍｍの２個の直方体２ａ、１１ａを切り出して脱カチオン室に積層充填する充填材を得た。次いで、セル容器２０１内に、陰極室（図中、左側）から順に、液透過領域用カチオンモノリス２ａ及び脱カチオン領域用カチオンモノリス１１ａを密着して装填し、脱カチオン領域用カチオンモノリス１１ａの陽極側の隣接空間にカチオン交換樹脂１２ａ（アンバーライトＩＲ１２０Ｂ、ロームアンドハース社製）８０ｍｌ容量を充填した。セル容器２０１には、図中、脱カチオン領域用カチオンモノリス１１ａが位置する底面に被処理液流入管１１が付設され、カチオン交換樹脂１２ａが位置する陽極側の上面に処理液流出管１２が付設されている。次いで、セル容器２０１の陰極側には陰極室を形成し、更に陰極室の外側面にＳＵＳ３０４製の陰極を配置した。また、カチオン交換樹脂１２ａの陽極側に陽イオン交換膜（Ｎａｆｉｏｎ ３５０；デュポン社製）を密着して配設し、更に、陽イオン交換膜の外側面に白金被膜チタン基板からなる陽極を配置し、適宜ノズルやリード線取り出し口を設けて、カチオンセル２０ａを作製した。なお、簡略化のため、図２１中、陽イオン交換膜、電極室及び電極の記載を省略した。
【０１２８】
（アニオンセルの作製）
液透過領域用アニオンモノリスとして、参考例１５のモノリスアニオン交換体を、脱アニオン領域用アニオンモノリスとして、参考例７のモノリスアニオン交換体をそれぞれ使用した。得られた液透過領域用アニオンモノリス及び脱アニオン領域用アニオンモノリスから、純水湿潤状態でそれぞれ縦（Ｈ）５０ｍｍ、横（Ｗ）４０ｍｍ、厚さ（Ｌ１）２０ｍｍの２個の直方体２ｂ、１１ｂを切り出して脱アニオン室に積層充填する充填材を得た。次いで、セル容器２０２内に、陽極室（図２１中、左側）から順に、液透過領域用アニオンモノリス２ｂ及び脱アニオン領域用アニオンモノリス１１ｂを密着して装填し、脱アニオン領域用アニオンモノリス１１ｂの陰極側の隣接空間にアニオン交換樹脂１２ｂ（アンバーライトＩＲＡ４０２ＢＬ、ロームアンドハース社製）８０ｍｌ容量を充填した。セル容器２０２には、図中、脱アニオン領域用アニオンモノリス１１ｂが位置する底面に被処理液（脱カチオン液）流入管１３が付設され、アニオン交換樹脂１２ｂが位置する陰極側の上面に脱塩液流出管１４が付設されている。次いで、セル容器２０２の陽極側には陽極室を形成し、更に陽極室の外側面に白金被膜チタン基板からなる陽極を配置した。また、アニオン交換樹脂１２ｂの陰極側に陽イオン交換膜（Ｎａｆｉｏｎ ３５０；デュポン社製）を密着して配設し、更に、陽イオン交換膜の外側面にＳＵＳ３０４製の陰極を配置し、適宜ノズルやリード線取り出し口を設けて、アニオンセル２０ｂを作製した。
【０１２９】
（電気式脱イオン液製造装置２０の作製）
得られたカチオンセル２０ａの処理液流出管１２とアニオンセル２０ｂの被処理液流入管１３を接続し、２つの電極室には他の２つの電極室に透過した透過液の一部をそれぞれ供給するようにした。
【０１３０】
（脱イオン液の製造）
得られた電気式脱イオン液製造装置２０に、導電率１３０μＳ／ｃｍの水を被処理液として流速１５ｌ/ｈで連続通液し、２．５Ａの直流電流をカチオンセルからアニオンセルへ直列で通電したところ、操作電圧は９８Ｖで、導電率０．６５μＳ／ｃｍの処理液が流速１３ｌ/ｈで得られた。なお、カチオンセル２０ａで透過した透過液（陰極液）の流速及びアニオンセル２０ｂで透過した透過液（陽極液）の流速はそれぞれ、１ｌ/ｈであった。
【０１３１】
比較例１
参考例２のモノリスカチオン交換体に代えて、参考例１４のモノリスカチオン交換体を、参考例７のモノリスアニオン交換体に代えて、参考例１６のモノリスアニオン交換体を、それぞれ使用した以外は、実施例１と同様の方法で行った。得られた電気式脱イオン液製造装置２０に、導電率１３０μＳ/ｃｍの水を被処理液として流速１５ｌ/ｈで連続通液し、２．５Ａの直流電流をカチオンセルからアニオンセルへ直列で通電したところ、操作電圧は１１０Ｖで、導電率１μＳ／ｃｍの処理液が流速１０ｌ/ｈで得られた。なお、カチオンセル２０ａで透過した透過液（陰極液）の流速及びアニオンセル２０ｂで透過した透過液（陽極液）の流速はそれぞれ、２．５ｌ/ｈであった。
【実施例２】
【０１３２】
＜液透過側カチオンモノリス（製造例１）＞
（モノリス中間体の製造）
スチレン１９．８５ｇ、ジビニルベンゼン０．４０ｇ、ソルビタンモノオレエート（以下ＳＭＯと略す）１．０７ｇおよび２,２’-アゾビス（イソブチロニトリル）０．２６ｇを混合し、均一に溶解させた。次に，当該スチレン/ジビニルベンゼン/ＳＭＯ/２,２’-アゾビス（イソブチロニトリル）混合物を１８０ｇの純水に添加し、遊星式撹拌装置である真空撹拌脱泡ミキサー（イーエムイー社製）を用いて５〜２０℃の温度範囲において減圧下撹拌して、油中水滴型エマルションを得た。このエマルションを反応容器に速やかに移し、密封後静置下で６０℃、２４時間重合させた。重合終了後、内容物を取り出し、イソプロパノールで抽出した後、減圧乾燥して、連続マクロポア構造を有するモノリス中間体を製造した。該モノリス中間体のマクロポアとマクロポアが重なる部分の開口（メソポア）の平均直径は２０μｍ、全細孔容積は８．５ｍｌ／ｇであった。
【０１３３】
（複合モノリスの製造）
次いで、スチレン３６．０ｇ、ジビニルベンゼン４．０ｇ、１-デカノール６０ｇ、２,２’-アゾビス（２,４-ジメチルバレロニトリル）０．４ｇを混合し、均一に溶解させた（ＩＩ工程）。重合開始剤として用いた２,２’-アゾビス（２,４-ジメチルバレロニトリル）の１０時間半減温度は、５１℃であった。モノリス中間体の架橋密度１．３モル％に対して、ＩＩ工程で用いたスチレンとジビニルベンゼンの合計量に対するジビニルベンゼンの使用量は６．６モル％であり、架橋密度比は５．１倍であった。次に上記モノリス中間体を外径７０ｍｍ、厚さ約２０ｍｍの円盤状に切断して、８．４ｇ分取した。分取したモノリス中間体を内径７３ｍｍの反応容器に入れ、当該スチレン/ジビニルベンゼン/１-デカノール/２,２’-アゾビス（２,４-ジメチルバレロニトリル）混合物に浸漬させ、減圧チャンバー中で脱泡した後、反応容器を密封し、静置下６０℃で２４時間重合させた。重合終了後、厚さ約３０ｍｍのモノリス状の内容物を取り出し、アセトンでソックスレー抽出した後、８５℃で一夜減圧乾燥した（ＩＩＩ工程）。
【０１３４】
このようにして得られたスチレン/ジビニルベンゼン共重合体よりなる複合モノリス（乾燥体）の内部構造を、ＳＥＭにより観察した結果、当該複合モノリスは連続マクロポア構造を有しており、連続マクロポア構造体を構成する骨格相の表面は、平均粒子径４μｍの粒子体で被覆され、全粒子体等による骨格表面の粒子被覆率は８０％であった。また、粒径３〜５μｍの粒子体が全体の粒子体に占める割合は９０％であった。また、水銀圧入法により測定した当該複合モノリスの開口の平均直径は７μｍ、全細孔容積は２．１ｍｌ/ｇであった。
【０１３５】
（複合モノリスカチオン交換体の製造）
上記の方法で製造した複合モノリスを、外径７０ｍｍ、厚み約１５ｍｍの円盤状に切断した。モノリスの重量は２１．９ｇであった。これにジクロロメタン１５００ｍｌを加え、３５℃で１時間加熱した後、１０℃以下まで冷却し、クロロ硫酸１２２．７ｇを徐々に加え、昇温して３５℃で２４時間反応させた。その後、メタノールを加え、残存するクロロ硫酸をクエンチした後、メタノールで洗浄してジクロロメタンを除き、更に純水で洗浄して複合モノリスカチオン交換体を得た。
【０１３６】
得られたカチオン交換体の反応前後の膨潤率は１．３倍であり、体積当りのイオン交換容量は、水湿潤状態で１．２２ｍｇ当量/ｍｌであった。水湿潤状態での有機多孔質イオン交換体の開口の平均直径を、有機多孔質体の値と水湿潤状態のカチオン交換体の膨潤率から見積もったところ９μｍであり、モノリスと同様の方法で求めた全粒子体等による骨格表面の粒子被覆率は８０％、被覆粒子の平均粒径は５μｍ、全細孔容積は２．１ｍｌ/ｇであった。また、粒径４〜７μｍの粒子体が全体の粒子体に占める割合は９０％であった。また、水を透過させた際の圧力損失の指標である差圧係数は、０．３１ＭＰａ/ｍ・ＬＶであった。
【０１３７】
＜液透過側アニオンモノリス（製造例２）＞
（複合モノリスの製造）
ビニルベンジルクロライド３９．４ｇ、ジビニルベンゼン０．６ｇ、１-ブタノール６０ｇ、２,２’-アゾビス（２,４-ジメチルバレロニトリル）０．４ｇを混合し、均一に溶解させた（ＩＩ工程）。重合開始剤として用いた２,２’-アゾビス（２,４-ジメチルバレロニトリル）の１０時間半減温度は、５１℃であった。次に、製造例１で得られたモノリス中間体を外径７０ｍｍ、厚さ約２０ｍｍの円盤状に切断して、８．１ｇ分取した。分取したモノリス中間体を内径７３ｍｍの反応容器に入れ、当該スチレン/ジビニルベンゼン/１-ブタノール/２,２’-アゾビス（２,４-ジメチルバレロニトリル）混合物に浸漬させ、減圧チャンバー中で脱泡した後、反応容器を密封し、静置下６０℃で２４時間重合させた。重合終了後、厚さ約３０ｍｍのモノリス状の内容物を取り出し、アセトンでソックスレー抽出した後、８５℃で一夜減圧乾燥した（ＩＩＩ工程）。
【０１３８】
このようにして得られたビニルベンジルクロライド/ジビニルベンゼン共重合体よりなる複合モノリス（乾燥体）の内部構造を、ＳＥＭにより観察した結果、当該複合モノリスは連続マクロポア構造を有しており、連続マクロポア構造体を構成する骨格相の表面は、平均５μｍの突起体で被覆され、全粒子体等による骨格表面の被覆率は１００％であった。また、粒径３〜７μｍの突起体が全体の突起体に占める割合は８０％であった。また、水銀圧入法により測定した当該複合モノリスの開口の平均直径は８μｍ、全細孔容積は１．８ｍｌ/ｇであった。
【０１３９】
（複合モノリスアニオン交換体の製造）
上記の方法で製造した複合モノリスを、外径７０ｍｍ、厚み約１５ｍｍの円盤状に切断した。複合モノリスの重量は２３．０ｇであった。これにテトラヒドロフラン１５００ｍｌを加え、４０℃で１時間加熱した後、１０℃以下まで冷却し、トリメチルアミン３０％水溶液１１４．５ｇを徐々に加え、昇温して４０℃で２４時間反応させた。反応終了後、メタノールで洗浄してテトラヒドロフランを除き、更に純水で洗浄してモノリスアニオン交換体を得た。
【０１４０】
得られた複合アニオン交換体の反応前後の膨潤率は２．０倍であり、体積当りのイオン交換容量は、水湿潤状態で０．６３ｍｇ当量/ｍｌであった。水湿潤状態での有機多孔質イオン交換体の連続細孔の平均直径を、モノリスの値と水湿潤状態のモノリスアニオン交換体の膨潤率から見積もったところ１６μｍであり、同様の方法で求めた突起体の平均径は１０μｍ、全粒子体等による骨格表面の被覆率は１００％、全細孔容積は１．８ｍｌ/ｇであった。また、水を透過させた際の圧力損失の指標である差圧係数は、０．２０ＭＰａ/ｍ・ＬＶであった。また、粒径６〜１４μｍの突起体が全体の突起体に占める割合は８０％であった。
【０１４１】
（カチオンセルの作製）
液透過領域用カチオンモノリスとして、参考例１３のモノリスカチオン交換体に代えて、製造例１で得られたモノリスカチオン交換体を使用した以外は、実施例１と同様の方法でカチオンセルを作製した。
【０１４２】
（アニオンセルの作製）
液透過領域用アニオンモノリスとして、参考例１５のモノリスアニオン交換体に代えて、製造例２で得られたモノリスアニオン交換体を使用した以外は、実施例１と同様の方法でアニオンセルを作製した。
【０１４３】
（電気式脱イオン液製造装置２０の作製及び脱イオン液の製造）
実施例１と同様の方法で行った。その結果、操作電圧は９４Ｖで、導電率０．６５μＳ／ｃｍの処理液が流速１３ｌ/ｈで得られた。
【実施例３】
【０１４４】
（カチオンセルの作製）
脱塩領域用カチオンモノリスとして、参考例２のモノリスカチオン交換体とカチオン交換樹脂１２ａとの混合体に代えて、カチオン交換樹脂１２ａ単独使用とした以外は、実施例２と同様の方法でカチオンセルを作製した。
【０１４５】
（アニオンセルの作製）
脱塩領域用アニオンモノリスとして、参考例７のモノリスアニオン交換体とアニオン交換樹脂１２ｂとの混合体に代えて、アニオン交換樹脂１２ｂ単独使用とした以外は、実施例２と同様の方法でアニオンセルを作製した。
【０１４６】
（電気式脱イオン液製造装置２０の作製及び脱イオン液の製造）
実施例１と同様の方法で電気式脱イオン液製造装置２０を作製した。得られた電気式脱イオン液製造装置２０に、導電率１３０μＳ／ｃｍの水を被処理液として流速１５ｌ/ｈで連続通液し、２．５Ａの直流電流をカチオンセルからアニオンセルへ直列で通電したところ、操作電圧は１１６Ｖで、導電率２μＳ／ｃｍ（入口；１３０μＳ／ｃｍ）の処理液が流速１４ｌ/ｈで得られた。
【実施例４】
【０１４７】
（カチオンセルの作製）
脱塩領域用カチオンモノリスとして、参考例２のモノリスカチオン交換体とカチオン交換樹脂１２ａとの混合体に代えて、参考例２のモノリスカチオン交換体単独使用とした以外は、実施例１と同様の方法でカチオンセルを作製した。但し、電気式脱イオン液製造装置を異なる形態のものとした。すなわち、図１７に示すような電気式脱イオン液製造装置１０を作製するため、カチオンセルを先ず作製した。得られた液透過領域用カチオンモノリスから、純水湿潤状態で縦（Ｈ）５０ｍｍ、横（Ｗ）４０ｍｍ、厚さ（Ｌ１）２０ｍｍの２個の直方体、脱カチオン領域用カチオンモノリスから、純水湿潤状態でそれぞれ縦（Ｈ）５０ｍｍ、横（Ｗ）４０ｍｍ、厚さ（Ｌ１）４０ｍｍの直方体をそれぞれ切り出して脱カチオン室に積層充填する充填材を得た。次いで、セル容器内に、陰極室から順に、液透過領域用カチオンモノリス、脱カチオン領域用カチオンモノリス及び液透過領域用カチオンモノリスを密着して装填した。セル容器には、脱カチオン領域用カチオンモノリスが位置する陰極側の液透過領域用カチオンモノリス近傍に被処理液流入管を、脱カチオン領域用カチオンモノリスが位置する陽極側の液透過領域用カチオンモノリス近傍に処理液流出管をそれぞれ付設した。セル容器の陰極側には陰極室を形成し、更に陰極室の外側面にＳＵＳ３０４製の陰極を配置した。セル容器の陽極側には陽極室を形成し、更に、陽極室の外側に白金被膜チタン基板からなる陽極を配置し、適宜ノズルやリード線取り出し口を設けて、カチオンセルを作製した。
【０１４８】
（アニオンセルの作製）
脱塩領域用アニオンモノリスとして、参考例７のモノリスアニオン交換体とアニオン交換樹脂１２ｂとの混合体に代えて、参考例７のモノリスアニオン交換体単独使用とした以外は、実施例１と同様の方法でアニオンセルを作製した。但し、電気式脱イオン液製造装置を異なる形態のものとした。すなわち、図１７に示すような電気式脱イオン液製造装置１０を作製するため、アニオンセルを作製した。得られた液透過領域用アニオンモノリスから、純水湿潤状態で縦（Ｈ）５０ｍｍ、横（Ｗ）４０ｍｍ、厚さ（Ｌ１）２０ｍｍの２個の直方体、脱アニオン領域用アニオンモノリスから、純水湿潤状態でそれぞれ縦（Ｈ）５０ｍｍ、横（Ｗ）４０ｍｍ、厚さ（Ｌ１）４０ｍｍの直方体をそれぞれ切り出して脱アニオン室に積層充填する充填材を得た。次いで、セル容器内に、陽極室から順に、液透過領域用アニオンモノリス、脱アニオン領域用アニオンモノリス及び液透過領域用アニオンモノリスを密着して装填した。セル容器には、脱アニオン領域用カチオンモノリスが位置する陽極側の液透過領域用アニオンモノリス近傍に被処理液（脱カチオン液）流入管を、脱アニオン領域用アニオンモノリスが位置する陰極側の液透過領域用アニオンモノリス近傍に処理液流出管をそれぞれ付設した。セル容器の陰極側には陰極室を形成し、更に陰極室の外側面にＳＵＳ３０４製の陰極を配置した。セル容器の陽極側には陽極室を形成し、更に、陽極室の外側に白金被膜チタン基板からなる陽極を配置し、適宜ノズルやリード線取り出し口を設けて、アニオンセルを作製した。
【０１４９】
（電気式脱イオン液製造装置１０の作製及び脱イオン液の製造）
図１７に示すような電気式脱イオン液製造装置１０を作製した。得られた電気式脱イオン液製造装置１０に、導電率１３０μＳ／ｃｍの水を被処理液として流速１１ｌ/ｈで連続通液し、２．５Ａの直流電流をカチオンセルからアニオンセルへ直列で通電したところ、操作電圧は８８Ｖで、導電率０．５７μＳ／ｃｍの処理液が得られた。
【実施例５】
【０１５０】
（カチオンセルの作製）
脱塩領域用カチオンモノリスとして、参考例２のモノリスカチオン交換体とカチオン交換樹脂１２ａとの混合体に代えて、参考例２のモノリスカチオン交換体単独使用とした以外は、実施例２と同様の方法でカチオンセルを作製した。但し、電気式脱イオン液製造装置は実施例４と同様の図１７に示すような電気式脱イオン液製造装置１０を使用したため、それに適合するカチオンセルを実施例４と同様の方法で作製した。
【０１５１】
（アニオンセルの作製）
脱塩領域用アニオンモノリスとして、参考例７のモノリスアニオン交換体とアニオン交換樹脂１２ｂとの混合体に代えて、参考例７のモノリスアニオン交換体単独使用とした以外は、実施例２と同様の方法でアニオンセルを作製した。但し、電気式脱イオン液製造装置は実施例４と同様の図１７に示すような電気式脱イオン液製造装置１０を使用したため、それに適合するカチオンセルを実施例４と同様の方法で作製した。
【０１５２】
（電気式脱イオン液製造装置１０の作製及び脱イオン液の製造）
図１７に示すような電気式脱イオン液製造装置１０を作製した。得られた電気式脱イオン液製造装置１０に、導電率１３０μＳ／ｃｍの水を被処理液として流速１１ｌ/ｈで連続通液し、２．５Ａの直流電流をカチオンセルからアニオンセルへ直列で通電したところ、操作電圧は８５Ｖで、導電率０．５７μＳ／ｃｍの処理液が得られた。
【実施例６】
【０１５３】
（カチオンセル）
脱塩領域用カチオンモノリス及び液透過領域用カチオンモノリス共に、同じ参考例２のモノリスカチオン交換体を使用した。すなわち、カチオンセルには単一のモノリスカチオン交換体を充填したものを使用した。
【０１５４】
（アニオンセル）
脱塩領域用アニオンモノリス及び液透過領域用アニオンモノリス共に、同じ参考例７のモノリスアニオン交換体を使用した。すなわち、アニオンセルには単一のモノリスアニオン交換体を充填したものを使用した。
【０１５５】
（電気式脱イオン液製造装置１０の作製及び脱イオン液の製造）
図１７に示すような電気式脱イオン液製造装置１０を作製した。また、４箇所の液透過領域に設けられた透過液流出配管の途中には流量調節弁を設置し、弁の開度により、被処理水の流速が１１ｌ/ｈの流量となるように調整した。得られた電気式脱イオン液製造装置１０に、導電率１３０μＳ／ｃｍの水を被処理液として流速１１ｌ/ｈで連続通液し、２．５Ａの直流電流をカチオンセルからアニオンセルへ直列で通電したところ、操作電圧は８５Ｖで、導電率０．５７μＳ／ｃｍの処理液が得られた。
【０１５６】
【表１】
2010264375.tif 000003
【０１５７】
【表２】
2010264375.tif 000004
【符号の説明】
【０１５８】
１ａ 脱カチオン領域
１ｂ 脱アニオン領域
１ｃ 脱塩領域
１ｄ 脱塩室
２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ 液透過領域
４ａ 陽極
４ｂ 陰極
６ 陰極室
７ 陽極室
９ 脱塩室
１０、２０、３０、３０ａ、４０ 電気式脱イオン液製造装置
１０ａ カチオンセル
１０ｂ アニオンセル
１１、１３ 被処理液流入管
１２ 脱カチオン液流出管
１４ 脱塩液流出管
１５ 流量調節弁 
１７、１８ 流路
【図１】
2010264375.tif 000005
【図２】
2010264375.tif 000006
【図３】
2010264375.tif 000007
【図１７】
2010264375.tif 000008
【図１８】
2010264375.tif 000009
【図１９】
2010264375.tif 000010
【図２０】
2010264375.tif 000011
【図２１】
2010264375.tif 000012
【図２２】
2010264375.tif 000013
【図２３】
2010264375.tif 000014
【図２４】
2010264375.tif 000015
【図４】
2010264375.tif 000016
【図５】
2010264375.tif 000017
【図６】
2010264375.tif 000018
【図７】
2010264375.tif 000019
【図８】
2010264375.tif 000020
【図９】
2010264375.tif 000021
【図１０】
2010264375.tif 000022
【図１１】
2010264375.tif 000023
【図１２】
2010264375.tif 000024
【図１３】
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【図１４】
2010264375.tif 000026
【図１５】
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【図１６】
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