(57)【要約】【課題】運転時の操作電圧を低くできるＥＤＩ。【解決手段】カチオン交換膜２０と、アニオン交換膜２４と、カチオン交換膜２０とアニオン交換膜２４との間に設けられた中間イオン交換膜２２と、で区画され脱塩室１０が設けられ、脱塩室１０の両側には濃縮室が設けられ、脱塩室１０と濃縮室とが陰極と陽極との間に配置された電気式脱イオン水製造装置において、イオン交換膜上に該イオン交換膜と異なる電荷の界面イオン交換樹脂１３からなる粒子が単層状に形成された界面樹脂層１２と、界面イオン交換樹脂１３と同じ電荷で、かつ、界面イオン交換樹脂１３と異なる脱塩イオン交換樹脂１５で界面樹脂層１２に添って形成された脱塩樹脂層１４とが設けられ、前記界面樹脂層１２は、少なくとも中間イオン交換膜２２上に形成されることよりなる。【選択図】図１
2010227731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極側のアニオン交換膜と、陰極側のカチオン交換膜と、前記カチオン交換膜と前記アニオン交換膜との間に設けられた中間イオン交換膜と、で区画され脱塩室が設けられ、前記カチオン交換膜又は前記アニオン交換膜を介して前記脱塩室の両側に隣接する濃縮室が設けられ、前記脱塩室と前記濃縮室とが陰極と陽極との間に配置された電気式脱イオン水製造装置において、
前記脱塩室には、イオン交換膜上に該イオン交換膜と異なる電荷の界面イオン交換樹脂からなる粒子が単層状に形成された界面樹脂層と、前記界面イオン交換樹脂と同じ電荷で、かつ、前記界面イオン交換樹脂と異なるイオン交換樹脂で前記界面樹脂層に添って形成された脱塩樹脂層とが設けられ、
前記界面樹脂層は、少なくとも中間イオン交換膜上に形成されていることを特徴とする、電気式脱イオン水製造装置。
【請求項２】
前記脱塩室には、前記界面樹脂層及び前記脱塩樹脂層がアニオン交換樹脂で形成されたアニオン交換樹脂床と、前記界面樹脂層及び前記脱塩樹脂層がカチオン交換樹脂で形成されたカチオン交換樹脂床と、が被処理水の流通方向に多段に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の電気式脱イオン水製造装置。
【請求項３】
前記界面イオン交換樹脂は、ＩＩ形強塩基性アニオン交換樹脂であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の電気式脱イオン水製造装置。
【請求項４】
前記界面イオン交換樹脂は、中塩基性アニオン交換樹脂であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の電気式脱イオン水製造装置。
【請求項５】
前記界面イオン交換樹脂は、架橋度１２％以上の強酸性カチオン交換樹脂であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気式脱イオン水製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造分野、電力分野、医薬製造分野、食品工業等の各種の産業又は研究所施設において使用される電気式脱イオン水製造装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
脱イオン水を製造する方法として、従来からイオン交換樹脂に被処理水を通水して脱イオンを行う方法が知られている。しかし、この方法ではイオン交換樹脂が飽和したときに、薬剤によって再生を行う必要がある。近年、このような処理操作上の不利な点を解消するため、薬剤による再生が不要な電気式脱イオン水製造装置（以下、ＥＤＩという）が実用化されている。
【０００３】
ＥＤＩは、電気泳動と電気透析とを組み合わせた純水製造装置である。ＥＤＩは、アニオン交換膜とカチオン交換膜との間にイオン交換体を充填し、イオン交換膜の外側に陽極を備える陽極室と、陰極を備える陰極室（以下、陽極と陰極を総じて、電極ということがある）を配置した装置である。ＥＤＩによる脱イオン水の製造方法は、前記電極に直流電圧を印加した状態でイオン交換体層に被処理水を通水することにより、被処理水中のイオン成分をイオン交換体で吸着し、電気泳動にて膜面までイオンを泳動させ、イオン交換膜にて電気透析して濃縮水中へと除去するものである。
【０００４】
従来、脱塩室におけるイオン交換樹脂の充填形態は、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する、混床形態が一般的である。しかし、混床形態の場合、カチオン交換体とアニオン交換体との接点、即ち電荷の異なるイオン交換体の接点である異種イオン界面が多数存在することにより、電気抵抗が高くなるため、脱イオン水製造における操作電圧が高くなる。また、混床形態では、脱塩室内の異種イオン界面で水分解と水生成とが同時に起こる。このため、生成したＨ＋、ＯＨ−の大半が水生成に利用され、エネルギーロスが大きい。ＥＤＩにおいては、電気抵抗を低くすることで、操作電圧を低くできる。そして、操作電圧を低くすることで、脱塩室内でのイオン成分に対する電流効率を上げることができ、装置の高性能化、装置のコンパクト化、ランニングコストの低減等を図ることができる。一方で、脱塩室内に異種イオン界面を設け、該界面での水分解を促進し、脱塩室内のイオン交換樹脂の再生に必要なＨ＋、ＯＨ−を効率的に生成する必要がある。
【０００５】
これまでにも、脱塩室内のアニオン交換樹脂の層とカチオン交換樹脂の層とを交互に配置し、両交換体の接点のアニオン交換体にＩＩ形のアニオン交換体を使用して、低い電気抵抗で、高純度の脱イオン水を得る方法が提案されている（例えば、特許文献１）。また、脱塩室内をアニオン交換層とカチオン交換層とに分け、膜に対して垂直方向に１箇所の逆バイアス界面を設け、該界面にＩＩ形のアニオン交換体を使用して、低い電気抵抗で高純度の脱イオン水を得る方法が提案されている（例えば、特許文献２）。また、脱塩室にＩＩ形のアニオン交換樹脂と弱酸性カチオン交換樹脂との混床形態とし、低い電気抵抗で高純度水が得られるＥＤＩが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２０００−５０４２７３号公報
【特許文献２】特開２００３−２８５０７０号公報
【特許文献３】特開平４−２５０８８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載のＥＤＩでは、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との電流の流れやすさの違いにより、イオン交換膜面に対して、電流が不均一になるという問題がある。特許文献２に記載のＥＤＩでは、充填するアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との界面は、ＥＤＩの使用の間に樹脂が流動し、混床形態となることがある。混床形態となると、電気抵抗の上昇、即ち、操作電圧の上昇や処理水質の低下につながる恐れがある。また、特許文献３に記載のＥＤＩでは、ＩＩ形のアニオン交換樹脂と弱酸性カチオン交換樹脂の組み合わせによって、電気抵抗を低くすることができるが、混床形態は単床形態に比べて操作電圧が高くなる。加えて、ＩＩ形のアニオン交換樹脂や弱酸性カチオン交換樹脂は、イオンに対する吸着力が低いため、被処理水中のイオン成分の除去性能が低くなる。さらに、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂の混合比率によっては、アニオン交換樹脂又はカチオン交換樹脂のいずれかに偏って電流が流れる、「偏流れ」が生じ、電流効率の低下の原因となる。
そこで、本発明は、運転時の操作電圧が低いＥＤＩの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のＥＤＩは、陽極側のアニオン交換膜と、陰極側のカチオン交換膜と、前記カチオン交換膜と前記アニオン交換膜との間に設けられた中間イオン交換膜と、で区画され脱塩室が設けられ、前記カチオン交換膜又は前記アニオン交換膜を介して前記脱塩室の両側に隣接する濃縮室が設けられ、前記脱塩室と前記濃縮室とが陰極と陽極との間に配置された電気式脱イオン水製造装置において、前記脱塩室には、イオン交換膜上に該イオン交換膜と異なる電荷の界面イオン交換樹脂からなる粒子が単層状に形成された界面樹脂層と、前記界面イオン交換樹脂と同じ電荷で、かつ、前記界面イオン交換樹脂と異なるイオン交換樹脂で前記界面樹脂層に添って形成された脱塩樹脂層とが設けられ、前記界面樹脂層は、少なくとも中間イオン交換膜上に形成されていることを特徴とする。
【０００９】
前記脱塩室には、前記界面樹脂層及び前記脱塩樹脂層がアニオン交換樹脂で形成されたアニオン交換樹脂床と、前記界面樹脂層及び前記脱塩樹脂層がカチオン交換樹脂で形成されたカチオン交換樹脂床と、が被処理水の流通方向に多段に形成されていてもよい。前記界面イオン交換樹脂は、ＩＩ形強塩基性アニオン交換樹脂が好ましく、中塩基性アニオン交換樹脂が好ましく、架橋度１２％以上の強酸性カチオン交換樹脂が好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のＥＤＩによれば、運転時の操作電圧を低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のＥＤＩの脱塩室を示す部分断面図である。
【図２】本発明のＥＤＩの脱塩室を示す部分断面図である。
【図３】本発明の第一の実施形態にかかるＥＤＩを示す模式図である。
【図４】本発明の第二の実施形態にかかるＥＤＩを示す模式図である。
【図５】本発明の第三の実施形態にかかるＥＤＩを示す模式図である。
【図６】本発明の第四の実施形態にかかるＥＤＩを示す模式図である。
【図７】実施例に用いたＥＤＩを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明のＥＤＩは、カチオン交換膜とアニオン交換膜と中間イオン交換膜とで区画され脱塩室が設けられ、少なくとも前記中間イオン交換膜上に設けられた界面樹脂層と、前記界面樹脂層に添って形成された脱塩樹脂層とを有するものである。本発明のＥＤＩにおける、運転時の操作電圧の低減の原理について、図１、図２を用いて説明する。「イオン交換膜と異なる電荷の界面イオン交換樹脂」とは、アニオン交換膜に対するカチオン交換樹脂、又は、カチオン交換膜に対するアニオン交換樹脂を意味する。
【００１３】
図１は、本発明のＥＤＩの脱塩室の部分断面図である。図１に示すように、陰極側に配置されたカチオン交換膜２０と、陽極側に配置されたアニオン交換膜２４とで仕切られた空間に、イオン交換樹脂が充填され脱塩室１０が形成されている。カチオン交換膜２０とアニオン交換膜２４との間には、中間イオン交換膜２２としてカチオン交換膜が配置されている。カチオン交換膜２０と中間イオン交換膜２２との間に、カチオン交換樹脂１７が充填され、小脱塩室１６が形成されている。アニオン交換膜２４と中間イオン交換膜２２との間には、中間イオン交換膜２２上に、界面イオン交換樹脂１３からなる粒子が単層状に形成された界面樹脂層１２と、該界面樹脂層１２とアニオン交換膜２４との間に脱塩イオン交換樹脂１５が充填され形成された脱塩樹脂層１４とが設けられている。前記界面樹脂層１２と前記脱塩樹脂層１４とで、小脱塩室１１が構成されている。こうして、脱塩室１０は、脱塩室１０の厚さ方向に、中間イオン交換膜２２により区画され形成された、小脱塩室１１と小脱塩室１６とにより構成されている。
【００１４】
前記界面イオン交換樹脂１３は、中間イオン交換膜２２と電荷の異なるイオン交換樹脂、即ちアニオン交換樹脂である。脱塩イオン交換樹脂１５は、界面イオン交換樹脂１３と異なるアニオン交換樹脂である。
【００１５】
小脱塩室１１に被処理水を流通させ電圧を印加すると、小脱塩室１１内で、被処理水中のアニオン成分は、主に脱塩イオン交換樹脂１５に吸着する。他方、界面樹脂層１２と中間イオン交換膜２２との接点、即ち、アニオン交換樹脂とカチオン交換膜との接点である異種イオン界面では、水の電気分解が起こり、Ｈ＋とＯＨ−とが生成する。生成されたＨ＋は、陰極に引き寄せられ、中間イオン交換膜２２を透過し、小脱塩室１６に移動する。そして、小脱塩室１６を形成するカチオン交換樹脂１７の再生に利用される。小脱塩室１１は、界面樹脂層１２と脱塩樹脂層１４とが、同じ電荷のイオン交換樹脂で形成されている。このため、界面イオン交換樹脂１３と中間イオン交換膜２２との接点で生成されたＯＨ−は、陽極に引き寄せられ、界面イオン交換樹脂１３内を移動した後、脱塩イオン交換樹脂１５内を円滑に移動する。この間、ＯＨ−は界面イオン交換樹脂１３、脱塩イオン交換樹脂１５の再生に利用される。
【００１６】
一般に、異種イオン界面で水分解性能が高いイオン交換樹脂は、イオン成分の除去性能が低く、イオン成分の除去性能が高いイオン交換樹脂は、水分解性能が低いことが多い。このため、脱塩室１０内のイオン交換樹脂の全てを水分解性能が高いイオン交換樹脂とすると、得られる脱イオン水の純度が低くなる場合がある。また、脱塩室１０内のイオン交換樹脂の全てをイオン成分の除去性能が高いイオン交換樹脂とすると、異種イオン界面での電気抵抗が高く、電圧が上昇しやすくなる。かかる状況において、水分解を促進するためには、操作電圧を高くする必要がある。小脱塩室１６内の水分解を促進するには、イオン交換樹脂を混床形態として充填する方法が挙げられるが、混床形態とすると異種イオン界面が必要以上に存在することになるため、電気抵抗が高くなり、結果として操作電圧が高くなる。
【００１７】
本発明のＥＤＩによれば、イオン交換膜上に界面イオン交換樹脂からなる粒子が単層状に形成された界面樹脂層を備えることで、脱塩室内のイオン交換樹脂の再生に必要なＨ＋、ＯＨ−を生成するための異種イオン界面の形成を任意の領域に制御することができる。このため、ＥＤＩ全体の電気抵抗を低くすることができる。加えて、中間イオン交換膜上に界面樹脂層が設けられているため、異種イオン界面で生成したＨ＋及びＯＨ−は、中間イオン交換膜を介して隣接する小脱塩室に充填されたイオン交換樹脂の再生に効率的に利用できる。そして、被処理水の水質、得られる脱イオン水の水質、被処理水の量等に応じて、脱塩イオン交換樹脂を選択することで、高純度の脱イオン水を得ることができる。
【００１８】
図２は、中間イオン交換膜をアニオン交換膜とした、本発明のＥＤＩの脱塩室の部分断面図である。図２に示すように、陰極側に配置されたカチオン交換膜２０と、陽極側に配置されたアニオン交換膜２４とで仕切られた空間に、イオン交換樹脂が充填され脱塩室３０が形成されている。カチオン交換膜２０とアニオン交換膜２４との間には、中間イオン交換膜４２としてアニオン交換膜が配置されている。アニオン交換膜２４と中間イオン交換膜４２とで仕切られた空間に、アニオン交換樹脂３７が充填され、小脱塩室３６が形成されている。カチオン交換膜２０と中間イオン交換膜４２とで仕切られた空間には、中間イオン交換膜４２上に、界面イオン交換樹脂３３からなる粒子が単層状に形成された界面樹脂層３２と、該界面樹脂層３２とカチオン交換膜２０との間に脱塩イオン交換樹脂３５が充填され形成された脱塩樹脂層３４とが設けられている。前記界面樹脂層３２と前記脱塩樹脂層３４とで、小脱塩室３１が構成されている。こうして、脱塩室３０は、脱塩室３０の厚さ方向に、中間イオン交換膜４２により区画され形成された、小脱塩室３１と小脱塩室３６により構成されている。
【００１９】
前記界面イオン交換樹脂３３は、中間イオン交換膜４２と電荷の異なるイオン交換樹脂、即ちカチオン交換樹脂である。脱塩イオン交換樹脂３５は、界面イオン交換樹脂３３と異なるカチオン交換樹脂である。
【００２０】
小脱塩室３１に被処理水を流通させ電圧を印加すると、小脱塩室３１内で、被処理水中のカチオン成分は、主に脱塩イオン交換樹脂３５に吸着する。他方、界面樹脂層３２と中間イオン交換膜４２との接点、即ち、カチオン交換樹脂とアニオン交換膜との接点である異種イオン界面では、水の電気分解が起こり、Ｈ＋とＯＨ−とが生成する。生成されたＯＨ−は、陽極に引き寄せられ、中間イオン交換膜４２を透過し、小脱塩室３６へ移動する。そして、ＯＨ−は、アニオン交換樹脂３７の再生に利用される。小脱塩室３１は、界面樹脂層３２と脱塩樹脂層３４とが、同じ電荷のイオン交換樹脂で形成されている。このため、界面イオン交換樹脂３３と中間イオン交換膜４２との接点で生成されたＨ＋は、陰極に引き寄せられ、界面イオン交換樹脂３３内を移動した後、脱塩イオン交換樹脂３５内を円滑に移動する。この間、Ｈ＋は界面イオン交換樹脂３３と中間イオン交換膜４２の再生に利用される。
【００２１】
本発明のＥＤＩによれば、界面樹脂層の形成により、脱塩室内のイオン交換樹脂の再生に必要なＨ＋、ＯＨ−を生成するための異種イオン界面の形成を任意の領域に制御することができる。このため、ＥＤＩ全体の電気抵抗を低くすることができる。加えて、中間イオン交換膜上に界面樹脂層が設けられているため、異種イオン界面で生成したＨ＋及びＯＨ−は、中間イオン交換膜を介して隣接する小脱塩室に充填されたイオン交換樹脂の再生に効率的に利用できる。そして、被処理水の水質、得られる脱イオン水の水質、被処理水の量等に応じて、脱塩イオン交換樹脂を選択することで、高純度の脱イオン水を得ることができる。
【００２２】
本発明のＥＤＩについて、例を挙げて説明するが、本実施形態に限定されるものではない。
（第一の実施形態）
本発明の第一の実施形態について、図３を用いて説明する。図３は、本発明の第一の実施形態のＥＤＩ２００を示す模式図である。図３に示す通り、ＥＤＩ２００は、陰極１０２と陽極１３２との間に、脱塩室２２０と、脱塩室２２０の両側に設けられた濃縮室１１０とが配置されている。そして、脱塩室２２０は、中間イオン交換膜２２６により、その厚さ方向に略二分されている。本実施形態において、「界面イオン交換樹脂と異なるイオン交換樹脂」は、脱塩イオン交換樹脂２３５である。
【００２３】
脱塩室２２０は、小脱塩室２２２と小脱塩室２３０とで構成されている。小脱塩室２２２は、陰極１０２側から順に、カチオン交換膜２２１と、枠体２２４と、カチオン交換膜である中間イオン交換膜２２６とが配置され、枠体２２４の開口部にイオン交換樹脂２２３が充填され形成されている。小脱塩室２３０は、陰極１０２側から順に中間イオン交換膜２２６と、枠体２３１と、アニオン交換膜２３６とが配置され、中間イオン交換膜２２６上に形成された界面樹脂層２３２と、該界面樹脂層２３２とアニオン交換膜２３６との間に形成された脱塩樹脂層２３４とで構成されている。界面樹脂層２３２は、中間イオン交換膜２２６上に、界面イオン交換樹脂２３３からなる粒子が単層状に形成されている。脱塩樹脂層２３４は、前記界面樹脂層２３２とアニオン交換膜２３６との間に、脱塩イオン交換樹脂２３５が充填され、形成されている。小脱塩室２２２には、被処理水流入ライン２２５と、被処理水流出ライン２２７とが接続されている。小脱塩室２３０には、被処理水流入ライン２３７と脱イオン水流出ライン２３８とが接続されている。そして、被処理水流出ライン２２７と被処理水流入ライン２３７とは、図示されない配管で接続されている。
【００２４】
濃縮室１１０は、脱塩室２２０の両側に、枠体１１２が配置され、該枠体１１２の開口部にイオン交換樹脂１１１が充填され形成されている。濃縮室１１０には、濃縮水流入ライン１１６と濃縮水流出ライン１１８とが接続されている。
【００２５】
陰極１０２と陽極１３２とは、図示されない電源と接続されている。
陰極室１０４は、陰極１０２と、枠体１０６と、仕切り膜１０７とが陰極１０２側から順に配置され、枠体１０６の開口部にイオン交換樹脂１０５が充填され、形成されている。陰極室１０４には、電極水流入ライン１０８と、電極水流出ライン１０９とが接続されている。
【００２６】
陽極室１３０は、仕切り膜１３４と、枠体１３６と、陽極１３２とが陰極１０２側から順に配置され、枠体１３６の開口部にイオン交換樹脂１３１が充填され、形成されている。陽極室１３０には、電極水流入ライン１３７と、電極水流出ライン１３８とが接続されている。
【００２７】
界面樹脂層２３２は、中間イオン交換膜２２６上に、異なる電荷のイオン交換樹脂、即ち、界面イオン交換樹脂２３３からなる粒子が単層状に形成された層である。前記界面樹脂層２３２の形成方法は、例えば、次の方法により界面樹脂層２３２を形成することができる。まず、中間交換膜２２６を枠体２２４と枠体２３１とで挟持し、枠体２２４側の中間イオン交換膜２２６の膜面をプラスチックフィルム等のシートで覆う。枠体２３１の開口部に界面イオン交換樹脂２３３を充填する。この際、カチオン交換膜である中間イオン交換膜２２６と界面イオン交換樹脂２３３とは電荷が異なるため、中間イオン交換膜２２６に接触した界面イオン交換樹脂２３３が吸着する。その後、中間イオン交換膜２２６に接触していない界面イオン交換樹脂２３３を水中で振り落とすことで、界面樹脂層２３２を形成することができる。
【００２８】
イオン交換膜は、大別すると、原料モノマー液を補強体に含浸させた後に重合させ、全体を均質に形成した均質膜と、イオン交換樹脂を溶解成型可能なポリオレフィン系樹脂と共に粉砕成型した不均質膜の２種類がある。中間イオン交換膜２２６には、均質膜を用いることが好ましい。
【００２９】
中間イオン交換膜２２６は、カチオン交換膜である。カチオン交換膜２２６のイオン形は特に限定されないが、再生形であることが好ましく、塩形のカチオン交換膜を再生形とした後に用いてもよい。再生形を用いることで、界面樹脂層２３２の形成が容易なためである。なお、カチオン交換膜における再生形とは、交換基の対イオンが、Ｈ＋に置換されているものをいう。
【００３０】
中間イオン交換膜２２６は、例えば、高い架橋度を有し、長期間のＥＤＩ運転においても電圧上昇が起きにくい膜を選択することが好ましい。このようなイオン交換膜が水分解点に適しているためである。なお、水分解点とは、異種イオン界面の内、水解離が起こる部分を意味し、例えば、ＥＤＩの陽極側に位置するアニオン交換樹脂と陰極側に位置するカチオン交換膜の接点部分である。
【００３１】
カチオン交換膜２２１は特に限定されず、均質膜であっても不均質膜であってもよい。
アニオン交換膜２３６は特に限定されず、均質膜であっても不均質膜であってもよい。
【００３２】
界面イオン交換樹脂２３３は、例えば、長期間のＥＤＩ運転においても電圧上昇が起きにくい樹脂を選択することが好ましい。
【００３３】
界面イオン交換樹脂２３３は、アニオン交換樹脂であれば特に限定されず、Ｉ形強塩基性アニオン交換樹脂、ＩＩ形強塩基性アニオン交換樹脂、中塩基性アニオン交換樹脂、弱塩基性アニオン交換樹脂のいずれも用いることができる。中でも、カチオン交換膜である中間イオン交換膜２２６との接点（水分解点）での水分解性能に優れる、ＩＩ形強塩基性アニオン交換樹脂、中塩基性アニオン交換樹脂を用いることが好ましい。例えば、市販品として、ＩＩ形強塩基性アニオン交換樹脂としてアンバーライト（商品名）ＩＲＡ４１１（ローム・アンド・ハース社製）、中塩基性アニオン交換樹脂としてアンバーライト（商品名）ＩＲＡ４７８ＲＦ（ローム・アンド・ハース社製）が挙げられる。
【００３４】
ここで、強塩基性アニオン交換樹脂とは、第４級アンモニウム塩基（Ｒ−Ｎ＋Ｒ１Ｒ２Ｒ３）等の強塩基性官能基が導入されたアニオン交換樹脂である。第４級アンモニウム塩基は、テトラメチルアミンのようにその窒素に結合する基がアルキル基（例えば、メチル基）だけの場合をＩ形、例えばトリメチルアミノエタノールのように該窒素に結合する基の中にアルカノール基（例えば、−Ｃ２Ｈ４ＯＨ等）を含む場合をＩＩ形といい、ＩＩ形の方がＩ形よりもアニオン成分に対する吸着力が低い。このようなＩ形の官能基が導入されたアニオン交換樹脂をＩ形強塩基性アニオン交換樹脂といい、ＩＩ形の官能基が導入されたアニオン交換樹脂をＩＩ形強塩基性アニオン交換樹脂という。弱塩基性アニオン交換樹脂は、第１〜３級アミン等の弱塩基性官能基が導入されたアニオン交換樹脂である。中塩基性アニオン交換樹脂は、第４級アンモニウム塩基のような強塩基性官能基と、第１〜３級アミンのような弱塩基性官能基とが、強塩基性官能基数／弱塩基性官能基数で表される比率５／５〜３／７で導入されたアニオン交換樹脂である。このようなアニオン交換樹脂は、一種単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。
【００３５】
界面イオン交換樹脂２３３のイオン形は特に限定されないが、再生形であることが好ましく、塩形のアニオン交換樹脂を再生形とした後に用いてもよい。再生形を用いることで界面樹脂層２３２の形成が容易なためである。なお、アニオン交換樹脂における再生形とは、交換基の対イオンが、ＯＨ−に置換されているものをいう。
【００３６】
界面イオン交換樹脂２３３の母体構造は特に限定されず、ゲル形、マクロポーラス形のいずれも用いることができる。また、界面イオン交換樹脂２３３の母体の材質は特に限定されず、スチレン系、アクリル系のいずれも用いることができる。
【００３７】
脱塩イオン交換樹脂２３５は、界面イオン交換樹脂２３３と異なるアニオン交換樹脂であれば特に限定されず、Ｉ形強塩基性アニオン交換樹脂、ＩＩ形強塩基性アニオン交換樹脂、中塩基性アニオン交換樹脂、弱塩基性アニオン交換樹脂のいずれも用いることができる。中でも、被処理水中の弱酸成分の除去性能に優れるＩ形強塩基性アニオン交換樹脂を用いることが好ましい。脱塩イオン交換樹脂２３５の母体構造、母体の材質は、界面イオン交換樹脂２３３と同様である。
【００３８】
また、脱塩イオン交換樹脂２３５は、単一種のアニオン交換樹脂であってもよいし、複数種のアニオン交換樹脂が混合されたものであってもよい。
【００３９】
ここで、アニオン交換樹脂における、「界面イオン交換樹脂と異なるイオン交換樹脂」とは、塩基度、母体構造、母体の材質の少なくとも１つが異なるもののみならず、充填形態が異なるものを含む概念である。充填形態とは、例えば、界面樹脂層２３２がＩＩ形強塩基性アニオン交換樹脂の単床形態であり、脱塩樹脂層２３４がＩ形及びＩＩ形強塩基性アニオン交換樹脂の混床形態とした場合を挙げることができる。
【００４０】
イオン交換樹脂２２３は、カチオン交換樹脂を含むものであれば特に限定されず、被処理水の水質や、脱イオン水の水質、被処理水の量等を勘案して決定することができる。
【００４１】
また、小脱塩室２２２におけるイオン交換樹脂２２３の充填形態は特に限定されず、被処理水の水質や、脱イオン水の水質、被処理水の量等を勘案して決定することができる。例えば、カチオン交換樹脂の単床形態等が挙げられる。
【００４２】
枠体２２４は、絶縁性を有し、電極水が漏洩しない素材であれば特に限定されず、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ、ポリカーボネート、ノリル等の樹脂製の枠体を挙げることができる。枠体２２４の厚さは特に限定されることなく、所望する小脱塩室２２２の厚さに応じて設定することができる。枠体２３１の材質は、枠体２２４と同じである。枠体２３１の厚さは、枠体２２４の厚さと同様に、所望する小脱塩室２３０の厚さに応じて設定することができる。
【００４３】
脱塩室２２０の厚さは特に限定されず、イオン交換樹脂の種類や処理量等を勘案して、適切な厚さを決定することが好ましい。例えば、脱塩室１２０の厚さは、２〜１００ｍｍの範囲で決定することができ、１０ｍｍ以上としてもよいし、２０ｍｍ以上としてもよい。
【００４４】
小脱塩室２２２の厚さは、被処理水や脱イオン水の水質、処理量を勘案して決定する事が好ましく、例えば、１〜５０ｍｍの範囲で決定することができ、５ｍｍ以上としてもよいし、１０ｍｍ以上としてもよい。小脱塩室２３０の厚さは、小脱塩室２２２の厚さと同様である。なお、小脱塩室２２２、２３０の厚さは同じとしてもよいし、異なる厚さとしてもよい。
【００４５】
小脱塩室２３０における、界面イオン交換樹脂２３３、脱塩イオン交換樹脂２３５の充填量は特に限定されないが、界面イオン交換樹脂２３３と脱塩イオン交換樹脂２３５とが被処理水で膨潤された際の体積の合計が、枠体２３１の開口部の容積に対して、１〜１．５体積倍であることが好ましく、１．１〜１．３体積倍であることがより好ましい。１体積倍未満であると、ＥＤＩ２００の運転時に界面イオン交換樹脂２３３、脱塩イオン交換樹脂２３５が流動し、界面樹脂層２３２を形成する界面イオン交換樹脂２３３が欠落する可能性がある。１．５体積倍を超えると、中間イオン交換膜２２６及びアニオン交換膜２３６への負荷が高くなり、中間イオン交換膜２２６又はアニオン交換膜２３６が破損するおそれがあるためである。加えて、通水差圧が高くなり、被処理水を通水しにくくなるおそれがある。さらに上記範囲であれば、ＥＤＩ２００の運転時において、小脱塩室２３０内が界面イオン交換樹脂２３３、脱塩イオン交換樹脂２３５で満たされ、電気抵抗が低くなるためである。
【００４６】
濃縮室１１０のイオン交換樹脂１１１は特に限定されず、アニオン交換樹脂、カチオン交換樹脂のいずれも用いることができる。アニオン交換樹脂としてはＩ形強塩基性アニオン交換樹脂、ＩＩ形強塩基性アニオン交換樹脂、中塩基性アニオン交換樹脂、弱塩基性アニオン交換樹脂が挙げられ、例えば、市販品としてローム・アンド・ハース社製のアンバーライト（商品名）を挙げることができる。前記カチオン交換樹脂としては、強酸性カチオン交換樹脂、弱酸性カチオン交換樹脂が挙げられ、例えば、市販品として、ローム・アンド・ハース社製のアンバーライト（商品名）が挙げられる。アニオン交換樹脂、カチオン交換樹脂は、いずれも、イオン形、母体構造、母体の材質、架橋度は特に限定されず、被処理水の水質等を勘案して決定することが好ましい。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４７】
濃縮室１１０におけるイオン交換樹脂１１１の充填形態は特に限定されないが、アニオン交換樹脂の単床形態、カチオン交換樹脂の単床形態、又は、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との混床形態、もしくは、複床形態等のいずれも用いることができる。例えば、濃縮室１１０のアニオン交換膜２３６面でのスケール生成防止の観点から、アニオン交換樹脂が単床形態で充填されていてもよい。アニオン交換膜２３６に接するアニオン交換樹脂の層を有することにより、小脱塩室２３０から濃縮室１１０へのアニオン成分の移動が促進され、濃縮室１１０側のアニオン交換膜２３６面にアニオン成分が高濃度にて存在して、濃度分極が生じるのを抑制できるためである。
【００４８】
枠体１１２は、枠体２２４と同様のものを用いることができる。枠体１１２の厚さは、所望する濃縮室１１０の厚さに応じて決定することができる。
【００４９】
濃縮室１１０の厚さは特に限定されず、被処理水の水質や被処理水の量を勘案して決定することが好ましい。例えば、３〜１０ｍｍの範囲で決定することが好ましい。
【００５０】
陰極１０２は、陰極として機能を発揮するものであれば特に限定されず、例えば、板状のステンレスや網状のステンレスを挙げることができる。
陽極１３２は、陽極として機能を発揮するものであれば特に限定されないが、被処理水中にＣｌ−が存在する場合には、陽極には塩素発生が起きるため、耐塩素性能を有するものが好ましい。例えば、白金、パラジウム、イリジウム等の貴金属、あるいは前記貴金属をチタン等に被覆した網状あるいは板状の電極を挙げることができる。
【００５１】
仕切り膜１０７、１３４は特に限定されず、被処理水の水質や、ＥＤＩ１００の運転条件等を考慮して、選択することができる。例えば、カチオン交換膜、又は、アニオン交換膜を選択することができる。中でも、膜の酸化防止の観点から、カチオン交換膜を用いることが好ましい。また、仕切り膜１０７、１３４は同一であってもよいし、異なるものであってもよい。
【００５２】
陰極室１０４のイオン交換樹脂１０５は特に限定されず、濃縮室１１０のイオン交換樹脂１１１と同様のものを用いることができる。また、イオン交換樹脂１０５の充填形態は特に限定されず、イオン交換樹脂１１１と同様である。
【００５３】
陽極室１３０のイオン交換樹脂１３１は特に限定されず、濃縮室１１０のイオン交換樹脂１１１と同様のものを用いることができる。また、イオン交換樹脂１３１の充填形態は特に限定されず、イオン交換樹脂１１１と同様である。
【００５４】
枠体１０６の材質は、枠体２２４と同じである。また、枠体１０６の厚さは特に限定されず、所望する陰極室１０４の厚さに合わせて決定することができる。例えば、０．３〜４ｍｍの範囲で決定することが好ましい。枠体１３６の材質は、枠体２２４と同じである。枠体１３６の厚さは枠体１０６と同様に、陽極室１３０の厚さに合わせて決定することができる。
【００５５】
ＥＤＩ２００による脱イオン水の製造方法について、界面イオン交換樹脂２３３をＩＩ形強塩基性アニオン交換樹脂とし、脱塩イオン交換樹脂２３５をＩ形強塩基性アニオン交換樹脂とし、イオン交換樹脂２２３を強酸性カチオン交換樹脂とした場合を例として説明する。
【００５６】
被処理水を被処理水流入ライン２２５から、小脱塩室２２２に流入させる。流入した被処理水は小脱塩室２２２内のイオン交換樹脂２２３内を拡散しながら流通し、被処理水流出ライン２２７から流出する。この間、主に被処理水中のカチオン成分（Ｎａ＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋等）が、イオン交換樹脂２２３に吸着される。
【００５７】
小脱塩室２２２を流通した被処理水は、被処理水流出ライン２２７と、図示されない配管とを順に経由し、被処理水流入ライン２３７から小脱塩室２３０に流入する。流入した被処理水は、界面イオン交換樹脂２３３、脱塩イオン交換樹脂２３５内を拡散しながら流通する。この間、被処理水中のアニオン成分（Ｃｌ−、ＨＣＯ３−、ＣＯ３２−、ＳｉＯ２（シリカは、特別な形態をとることが多いため、一般のイオンとは異なった表示とする）等）は、主に脱塩イオン交換樹脂２３５に吸着される。また、中間イオン交換膜２２６と界面イオン交換樹脂２３３との接点では、水分解点における水分解により、Ｈ＋とＯＨ−が生成される。生成されたＨ＋は、陰極１０２に引き寄せられ、カチオン交換膜である中間イオン交換膜２２６を透過し、小脱塩室２２２へ移動する。そして、小脱塩室２２２に移動したＨ＋と、イオン交換樹脂２２３に吸着されたカチオン成分とが交換され、イオン交換樹脂２２３が再生される。イオン交換樹脂２２３から脱着したカチオン成分は、陰極１０２に引き寄せられ、カチオン交換膜２２１を透過し、濃縮室１１０に移動し、濃縮水に取り込まれて濃縮水流出ライン１１８から流出する。
【００５８】
中間イオン交換膜２２６と界面イオン交換樹脂２３３との接点で生成したＯＨ−は、陽極１３２に引き寄せられて移動する。この間、ＯＨ−と、小脱塩室２３０内の界面イオン交換樹脂２３３及び脱塩イオン交換樹脂２３５に吸着されているＣｌ−、ＨＣＯ３−等のアニオン成分とが交換され、界面イオン交換樹脂２３３及び脱塩イオン交換樹脂２３５は再生される。そして、ＯＨ−と交換され、脱着したアニオン成分は、陽極１３２に引き寄せられ、アニオン交換膜２３６を透過し、濃縮室１１０に移動し、濃縮水に取り込まれて濃縮水流出ライン１１８から排出される。
こうして、被処理水は、カチオン成分とアニオン成分とが、高度に除去された脱イオン水となって、脱イオン水流出ライン２３８から流出する。
【００５９】
被処理水は特に限定されることはないが、工業用水や井水の濁質成分を除濁膜にて除去した水を、逆浸透（ＲＯ）膜にて処理した水等が挙げられる。
【００６０】
小脱塩室２２２内における被処理水の通水量は特に限定されることはなく、ＥＤＩ２００の能力や被処理水の水質等を勘案して決定することができる。ここで、通水量は空間速度（ＳＶ）で表すことができる。ＳＶが大きすぎると、イオン除去性能が低下したり、ＳＶの上昇に伴う通水速度（ＬＶ）の上昇によって差圧が高くなり、小脱塩室２２２の破損を招いたり、運転上の困難を起こしたりするので好ましくない。一方、ＳＶが小さすぎると、脱イオン水の回収率が低くなり、好ましくない。ＬＶとは、単位面積当たりの流量で、ｍ／ｈで表される線速度である（以降において同じ）。小脱塩室２３０内における被処理水の通水量は、小脱塩室２２２内における被処理水の通水量と同様である。
【００６１】
濃縮室１１０内における、濃縮水の流量は特に限定されることはなく、ＥＤＩ２００の能力や、被処理水の水質や処理量を勘案して決定することができる。濃縮水は、濃縮室１１０に移動してきたイオンを濃縮水内に拡散して、ＥＤＩ２００外へ流出させるという目的を有する。このことから、濃縮水の流量は、被処理水の通水量や、被処理水のイオン濃度、脱イオン水の回収率との関係で決定することが好ましく、例えば、下記（１）式で表される濃縮倍率が３〜２０となるように、濃縮水の流量を決定することが好ましい。なお、下記（１）式による濃縮倍率は、被処理水と濃縮水に同一の原水を用いて、かつ脱塩室２２０中のイオンが全て濃縮室１１０に移行すると仮定し定義付けられる。
【００６２】
【数１】
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【００６３】
濃縮水の流量が少なすぎると、濃縮室１１０に移動したイオンの濃度拡散にむらが生じ、イオン交換膜面の濃度分極層が厚くなり、スケール生成のおそれがある。一方、濃縮水の流量が多すぎると、脱イオン水の回収率が低下するため好ましくないためである。
濃縮水は、特に限定されることはなく、被処理水と同じ水源の水を濃縮水として使用してもよいし、脱イオン水や純水等を使用してもよい。
【００６４】
陰極１０２、陽極１３２に印加する電流は特に限定されることはなく、被処理水の水質や、被処理水の量等を勘案して決定することが好ましい。
陰極室１０４における電極水は特に限定されることはなく、濃縮水と同様のものを用いることができる。陰極室１０４、陽極室１３０における電極水の流量は特に限定されず、印加電圧等に応じて決定することが好ましい。電極水の流量が少なすぎると、発生したＨ２、Ｏ２、Ｃｌ２ガスを充分に排出することが困難となり、電極水の流量が多すぎると、回収率が低下するため、好ましくない。
【００６５】
本実施形態によれば、界面樹脂層２３２に、界面イオン交換樹脂２３３として水分解性能に優れたＩＩ形強塩基性アニオン交換樹脂を用いることで、中間イオン交換膜２２６と界面イオン交換樹脂２３３との接点において、低電圧で水分解が良好に行われる。加えて、脱塩イオン交換樹脂２３５として用いたＩ形強塩基性アニオン交換樹脂は電気抵抗が低い。さらに、小脱塩室２２２は、強酸性カチオン交換樹脂が単床形態で充填され、混床形態に比べて電気抵抗が低くなる。このため、脱塩室２２０全体の電気抵抗を低くし、低い操作電圧でＥＤＩを運転することができる。
【００６６】
小脱塩室２２２には、カチオン成分に対し高い吸着力を有する強酸性カチオン交換樹脂が単床形態で充填され、脱塩樹脂層２３４には、脱塩イオン交換樹脂２３５として、アニオン成分に対し高い吸着力を有するＩ形強塩基性アニオン交換樹脂が用いられている。加えて、中間イオン交換膜２２６上に、界面樹脂層２３２が形成されているため、中間イオン交換膜２２６と界面イオン交換樹脂２３３の接点で生成されるＨ＋、ＯＨ−をイオン交換樹脂２２３、界面イオン交換樹脂２３３、脱塩イオン交換樹脂２３５の再生に有効活用できる。このため、小脱塩室２２２と小脱塩室２３０とを直列的に通水することで、カチオン成分とアニオン成分とが高度に除去された脱イオン水を得ることができる。そして、本実施形態のＥＤＩは、上述の通り操作電圧が低いため、従来のＥＤＩと同等の処理水量であれば、装置のコンパクト化を図ることができる。
【００６７】
（第二の実施形態）
本発明の第二の実施形態について、図４を用いて説明する。図４は、本発明の第二の実施形態のＥＤＩ３００を示す模式図である。図４に示す通り、ＥＤＩ３００は、陰極１０２と陽極１３２との間に、脱塩室３２０と、脱塩室３２０の両側に設けられた濃縮室１１０とが配置されている。そして、脱塩室３２０は、中間イオン交換膜３２６により、その厚さ方向に略二分されている。本実施形態において、「界面イオン交換樹脂と異なるイオン交換樹脂」は、脱塩イオン交換樹脂３３３である。
【００６８】
脱塩室３２０は、小脱塩室３３０と小脱塩室３４０とで構成されている。小脱塩室３３０は、陰極１０２側から順にカチオン交換膜２２１と、枠体２２４と、中間イオン交換膜３２６とが配置され、中間イオン交換膜３２６上に形成された界面樹脂層３３４と、該界面樹脂層３３４とカチオン交換膜２２１との間に形成された脱塩樹脂層３３２とで構成されている。界面樹脂層３３４は、中間イオン交換膜３２６上に、界面イオン交換樹脂３３５からなる粒子が単層状に形成されている。脱塩樹脂層３３２は、前記界面樹脂層３３４とカチオン交換膜２２１との間に、脱塩イオン交換樹脂３３３が充填され、形成されている。小脱塩室３４０は、陰極１０２側から順に、中間イオン交換膜３２６と、枠体２３１と、アニオン交換膜２３６とが配置され、枠体２３１の開口部にイオン交換樹脂３４１が充填され形成されている。
小脱塩室３３０には、被処理水流入ライン３３６と、被処理水流出ライン３３７とが接続されている。小脱塩室３４０には、被処理水流入ライン３４２と脱イオン水流出ライン３４４とが接続されている。そして、被処理水流出ライン３３７と被処理水流入ライン３４２とは、図示されない配管で接続されている。
【００６９】
界面樹脂層３３４は、中間イオン交換膜３２６上に、異なる電荷のイオン交換樹脂、即ち、界面イオン交換樹脂３３５からなる粒子が単層状に形成された層である。前記界面樹脂層３３４の形成方法は界面樹脂層２３２の形成方法と同様である。即ち、界面イオン交換樹脂３３５を中間イオン交換膜３２６に接触させて吸着させ、中間イオン交換膜３２６と接触していない界面イオン交換樹脂３３５を取り除くことで形成することができる。
【００７０】
本実施形態における中間イオン交換膜３２６は、アニオン交換膜である。中間イオン交換膜３２６として用いるアニオン交換膜は、均質膜であることが好ましい。均質膜を用いることで、界面樹脂層３３４の形成が容易となるためである。
【００７１】
中間イオン交換膜３２６のイオン形は特に限定されないが、再生形であることが好ましく、塩形のアニオン交換膜を再生した後に用いてもよい。再生形のアニオン交換膜を用いることで、界面樹脂層３３４の形成が容易となるためである。なお、アニオン交換膜における再生形とは、交換基の対イオンが、ＯＨ−に置換されているものをいう。
【００７２】
界面イオン交換樹脂３３５は、例えば、高い架橋度を有し、長期間のＥＤＩ運転においても電圧上昇が起きにくい樹脂を選択することが好ましい。
【００７３】
界面イオン交換樹脂３３５はカチオン交換樹脂であれば特に限定されず、強酸性カチオン交換樹脂、弱酸性カチオン交換樹脂のいずれも用いることができる。中でも、強酸性カチオン交換樹脂を用いることが好ましい。界面イオン交換樹脂３３５に強酸性カチオン交換樹脂を用いる場合、該強酸性カチオン交換樹脂の架橋度は１２％以上であることが好ましい。架橋度が１２％以上であると、耐酸化性に優れるためである。このような強酸性カチオン交換樹脂としてアンバーライト（商品名）ＩＲＡＸＴ１００６ＣＰ（ローム・アンド・ハース社製）が挙げられる。
【００７４】
ここで、強酸性カチオン交換樹脂とは、カチオン成分に対する吸着力が比較的高いカチオン交換樹脂であり、スルホン酸基（Ｒ−ＳＯ３−Ｈ＋）等の強酸性交換基を官能基して持つものである。弱酸性カチオン交換樹脂は、カチオン成分に対する吸着力が比較的低いカチオン交換樹脂であり、カルボン酸基（Ｒ−ＣＯＯ−Ｈ＋）等の弱酸性交換基を官能基として持つものである。
【００７５】
界面イオン交換樹脂３３５のイオン形は特に限定されないが、再生形であることが好ましく、塩形のカチオン交換樹脂を再生形とした後に用いてもよい。再生形を用いることで、界面樹脂層３３４の形成が容易なためである。なお、カチオン交換樹脂における再生形とは、交換基の対イオンが、Ｈ＋に置換されているものをいう。
【００７６】
界面イオン交換樹脂３３５の母体構造は特に限定されず、ゲル形、マクロポーラス形のいずれも用いることができる。また、界面イオン交換樹脂３３５の母体の材質は特に限定されず、スチレン系、アクリル系のいずれも用いることができる。これらは、被処理水の性状、中間イオン交換膜３２６の種類、被処理水の量等を勘案して決定することができる。
【００７７】
脱塩イオン交換樹脂３３３は、界面イオン交換樹脂３３５と異なるカチオン交換樹脂であれば特に限定されず、強酸性カチオン交換樹脂、弱酸性カチオン交換樹脂のいずれも用いることができる。中でも、被処理水中の弱塩基性成分の除去性能に優れる強酸性カチオン交換樹脂を用いることが好ましい。脱塩イオン交換樹脂３３３の母体構造は特に限定されず、ゲル形であってもよいし、マクロポーラス形であってもよい。脱塩イオン交換樹脂３３３の母体の材質は特に限定されず、スチレン系、アクリル系のいずれも用いることができる。また、脱塩イオン交換樹脂３３３の架橋度は特に限定されず、被処理水の水質、脱イオン水の水質を勘案して決定することができる。
【００７８】
また、脱塩イオン交換樹脂３３３は、単一種のカチオン交換樹脂であってもよいし、複数種のカチオン交換樹脂が混合されたものであってもよい。
【００７９】
ここで、カチオン交換樹脂における、「界面イオン交換樹脂と異なるイオン交換樹脂」とは、酸度、母体構造、母体の材質、架橋度の少なくとも１つが異なるもののみならず、充填形態が異なるものを含む概念である。充填形態とは、例えば、界面樹脂層３３４が強酸性カチオン交換樹脂の単床形態であり、脱塩樹脂層３３２が強酸性カチオン交換樹脂と弱酸性カチオン交換樹脂との混床形態とした場合を挙げることができる。
【００８０】
イオン交換樹脂３４１はアニオン交換樹脂を含むものであれば特に限定されず、被処理水の水質や、脱イオン水の水質、被処理水の量等を勘案して決定することができる。
【００８１】
また、小脱塩室３４０におけるイオン交換樹脂３４１の充填形態は特に限定されず、被処理水の水質や、脱イオン水の水質、被処理水の量等を勘案して決定することができる。例えば、アニオン交換樹脂の単床形態等が挙げられる。
【００８２】
小脱塩室３３０の厚さは、被処理水や脱イオン水の水質、処理量を勘案して決定する事が好ましく、例えば、１〜５０ｍｍの範囲で決定することができ、５ｍｍ以上としてもよいし、１０ｍｍ以上としてもよい。小脱塩室３４０の厚さは、小脱塩室３３０の厚さと同様である。なお、小脱塩室３３０、３４０の厚さは同じとしてもよいし、異なる厚さとしてもよい。
【００８３】
小脱塩室３３０における、脱塩イオン交換樹脂３３３、界面イオン交換樹脂３３５の充填量は、小脱塩室２３０の界面イオン交換樹脂２３３、脱塩イオン交換樹脂２３５の充填量と同様である。
【００８４】
ＥＤＩ３００による脱イオン水の製造方法について、界面イオン交換樹脂３３５を架橋度１２％の強酸性カチオン交換樹脂とし、脱塩イオン交換樹脂３３３を架橋度８％の強酸性カチオン交換樹脂とし、イオン交換樹脂３４１をＩ形強塩基性アニオン交換樹脂とした場合を例として説明する。
【００８５】
被処理水を被処理水流入ライン３３６から、小脱塩室３３０に流入させる。流入した被処理水は小脱塩室３３０内の脱塩イオン交換樹脂３３３、界面イオン交換樹脂３３５内を拡散しながら流通し、被処理水流出ライン３３７から流出する。この間、主に被処理水中のＮａ＋、Ｃａ２＋等のカチオン成分が、脱塩イオン交換樹脂３３３に吸着される。また、中間イオン交換膜３２６と界面イオン交換樹脂３３５の接点では、水分解点における水分解により、Ｈ＋とＯＨ−が生成される。生成したＯＨ−は、陽極１３２に引き寄せられ、中間イオン交換膜３２６を透過し、小脱塩室３４０に移動する。一方、Ｈ＋は、陰極１０２に引き寄せられて移動する。この間、Ｈ＋と、小脱塩室３３０内の脱塩イオン交換樹脂３３３、界面イオン交換樹脂３３５に吸着されているＮａ＋、Ｃａ２＋等のカチオン成分とが交換され、脱塩イオン交換樹脂３３３、界面イオン交換樹脂３３５は再生される。そして、Ｈ＋と交換され、脱着したカチオン成分は、陰極１０２に引き寄せられ、カチオン交換膜２２１を透過し、濃縮室１１０に移動し、濃縮水に取り込まれて濃縮水流出ライン１１８から流出する。
【００８６】
小脱塩室３３０を流通した被処理水は、被処理水流出ライン３３７と、図示されない配管とを順に経由し、被処理水流入ライン３４２から小脱塩室３４０に流入する。流入した被処理水は、イオン交換樹脂３４１内を拡散しながら流通する。この間、主に、被処理水中のＣｌ−、ＨＣＯ３−等のアニオン成分は、イオン交換樹脂３４１に吸着される。イオン交換樹脂３４１に吸着されているアニオン成分と、小脱塩室３３０から移動してきたＯＨ−とが交換され、イオン交換樹脂３４１が再生される。イオン交換樹脂３４１から脱着したアニオン成分は、陽極１３２に引き寄せられ、アニオン交換膜２３６を透過し、濃縮室１１０に移動し、濃縮水に取り込まれて濃縮水流出ライン１１８から流出する。
こうして、被処理水は、カチオン成分とアニオン成分とが、高度に除去された脱イオン水となって、脱イオン水流出ライン３４４から流出する。
【００８７】
小脱塩室３３０、３４０における被処理水の通水量は、第一の実施形態の小脱塩室２２２、２３０における被処理水の通水量と同様である。
【００８８】
本実施形態によれば、脱塩室３２０をその厚さ方向に区画する中間イオン交換膜３２６上に、界面樹脂層３３４が形成されているため、中間イオン交換膜３２６と界面イオン交換樹脂３３５の接点で生成されるＨ＋、ＯＨ−を脱塩イオン交換樹脂３３３、界面イオン交換樹脂３３５、イオン交換樹脂３４１の再生に活用できる。さらに、被処理水を小脱塩室３３０と小脱塩室３４０とに、直列的に通水することで、カチオン成分とアニオン成分とが高度に除去された脱イオン水を得ることができる。
【００８９】
（第三の実施形態）
本発明の第三の実施形態について、図５を用いて説明する。図５は、本発明の第三の実施形態のＥＤＩ４００を示す模式図である。図５に示す通り、ＥＤＩ４００は、陰極１０２と陽極１３２との間に、脱塩室４２０と、脱塩室４２０の両側に設けられた濃縮室１１０とが配置されている。そして、脱塩室４２０は、中間イオン交換膜４２６により、その厚さ方向に略二分されている。本実施形態において、「界面イオン交換樹脂と異なるイオン交換樹脂」は、脱塩イオン交換樹脂４４５と脱塩イオン交換樹脂４３３である。
【００９０】
脱塩室４２０は、小脱塩室２２２と小脱塩室４２２とで構成されている。小脱塩室２２２は、陰極１０２側から順にカチオン交換膜２２１と、枠体２２４と、中間イオン交換膜４２６とが配置され、枠体２２４の開口部にイオン交換樹脂２２３が充填され形成されている。小脱塩室４２２は、陰極１０２側から順に中間イオン交換膜４２６と、枠体２３１と、アニオン交換膜４２８とが配置され、枠体２３１内の上流側に形成されたアニオン交換樹脂床４４０と、下流側に形成されたカチオン交換樹脂床４３０とで構成されている。
【００９１】
アニオン交換樹脂床４４０は、中間イオン交換膜４２６上に形成された界面樹脂層４４２と、該界面樹脂層４４２とアニオン交換膜４２８との間に形成された脱塩樹脂層４４４とで構成されている。界面樹脂層４４２は、中間イオン交換膜４２６上に、界面イオン交換樹脂４４３からなる粒子が単層状に形成されている。脱塩樹脂層４４４は、前記界面樹脂層４４２とアニオン交換膜４２８との間に、脱塩イオン交換樹脂４４５が充填され、形成されている。
【００９２】
カチオン交換樹脂床４３０は、アニオン交換膜４２８上に形成された界面樹脂層４３４と、該界面樹脂層４３４と中間イオン交換膜４２６との間に形成された脱塩樹脂層４３２とで構成されている。界面樹脂層４３４は、アニオン交換膜４２８上に、界面イオン交換樹脂４３５からなる粒子が単層状に形成されている。脱塩樹脂層４３２は、前記界面樹脂層４３４と中間イオン交換膜４２６との間に、脱塩イオン交換樹脂４３３が充填され、形成されている。
【００９３】
こうして小脱塩室４２２には、界面樹脂層及び脱塩樹脂層が、アニオン交換樹脂で形成されたアニオン交換樹脂床４４０と、界面樹脂層及び脱塩樹脂層が、カチオン交換樹脂で形成されたカチオン交換樹脂床４３０と、が被処理水の流通方向に多段に形成されている。
【００９４】
小脱塩室２２２には、被処理水流入ライン４３６と、配管４３７とが接続されている。小脱塩室４２２には配管４３７と、脱イオン水流出ライン４３８とが接続されている。
【００９５】
界面樹脂層４３４は、アニオン交換膜４２８上に、異なる電荷のイオン交換樹脂、即ち、界面イオン交換樹脂４３５からなる粒子が単層状に形成された層である。また、界面樹脂層４４２は中間イオン交換膜４２６上に、異なる電荷のイオン交換樹脂、即ち、界面イオン交換樹脂４４３からなる粒子が単層状に形成された層である。前記界面樹脂層４３４、４４２の形成方法は、界面樹脂層２３２の形成方法と同様である。
【００９６】
本実施形態における中間イオン交換膜４２６は、カチオン交換膜である。中間イオン交換膜４２６として用いるカチオン交換膜は、第一の実施形態における中間イオン交換膜２２６に用いるカチオン交換膜と同様である。
【００９７】
アニオン交換膜４２８は、第二の実施形態の中間イオン交換膜３２６に用いるアニオン交換膜と同様である。
【００９８】
界面イオン交換樹脂４４３は、第一の実施形態における界面イオン交換樹脂２３３と同様である。脱塩イオン交換樹脂４４５は、第一の実施形態における脱塩イオン交換樹脂２３５と同様である。
【００９９】
脱塩イオン交換樹脂４３３は、第二の実施形態における脱塩イオン交換樹脂３３３と同様である。界面イオン交換樹脂４３５は、第二の実施形態における界面イオン交換樹脂３３５と同様である。
【０１００】
小脱塩室４２２の厚さは、被処理水や脱イオン水の水質、処理量を勘案して決定する事が好ましく、例えば、１〜５０ｍｍの範囲で決定することができ、５ｍｍ以上としてもよいし、１０ｍｍ以上としてもよい。なお、小脱塩室２２２、４２２の厚さは同じとしてもよいし、異なる厚さとしてもよい。
【０１０１】
小脱塩室４２２における、脱塩イオン交換樹脂４３３、４４５、界面イオン交換樹脂４３５、４４３の充填量は、小脱塩室２３０の界面イオン交換樹脂２３３、脱塩イオン交換樹脂２３５の充填量と同様である。
【０１０２】
ＥＤＩ４００による脱イオン水の製造方法について、界面イオン交換樹脂４４３をＩＩ形強塩基性アニオン交換樹脂とし、脱塩イオン交換樹脂４４５をＩ形強塩基性アニオン交換樹脂とし、界面イオン交換樹脂４３５を架橋度１２％の強酸性カチオン交換樹脂とし、脱塩イオン交換樹脂４３３を架橋度８％の強酸性カチオン交換樹脂とし、イオン交換樹脂２２３を強酸性カチオン交換樹脂とした場合を例として説明する。
【０１０３】
被処理水を被処理水流入ライン４３６から、小脱塩室２２２に流入させる。流入した被処理水は小脱塩室２２２内のイオン交換樹脂２２３内を拡散しながら流通する。この間、主に被処理水中のＮａ＋、Ｃａ２＋等のカチオン成分が、イオン交換樹脂２２３に吸着される。
【０１０４】
小脱塩室２２２を流通した被処理水は、配管４３７を経由し、小脱塩室４２２に流入する。流入した被処理水は、アニオン交換樹脂床４４０の界面イオン交換樹脂４４３、脱塩イオン交換樹脂４４５内を拡散しながら流通する。この間、被処理水中のＣｌ−、ＨＣＯ３−等のアニオン成分は、主に脱塩イオン交換樹脂４４５に吸着される。また、中間イオン交換膜４２６と界面イオン交換樹脂４４３との接点では、水分解点における水分解により、Ｈ＋とＯＨ−が生成される。中間イオン交換膜４２６と界面イオン交換樹脂４４３との接点で生成されたＨ＋は、陰極１０２に引き寄せられ、中間イオン交換膜４２６を透過し、小脱塩室２２２へ移動する。そして、小脱塩室４２２から小脱塩室２２２に移動してきたＨ＋と、イオン交換樹脂２２３に吸着されたカチオン成分とが交換され、イオン交換樹脂２２３が再生される。イオン交換樹脂２２３から脱着したカチオン成分は、陰極１０２に引き寄せられ、カチオン交換膜２２１を透過し、濃縮室１１０に移動し、濃縮水に取り込まれて濃縮水流出ライン１１８から流出する。
【０１０５】
中間イオン交換膜４２６と界面イオン交換樹脂４４３との接点で生成したＯＨ−は、陽極１３２に引き寄せられて移動する。この間、ＯＨ−と、アニオン交換樹脂床４４０内の界面イオン交換樹脂４４３及び脱塩イオン交換樹脂４４５に吸着されているＣｌ−、ＨＣＯ３−等のアニオン成分とが交換され、界面イオン交換樹脂４４３と脱塩イオン交換樹脂４４５は再生される。そして、ＯＨ−と交換され、脱着したアニオン成分は、陽極１３２に引き寄せられ、アニオン交換膜４２８を透過し、濃縮室１１０に移行し、濃縮水に取り込まれて濃縮水流出ライン１１８から排出される。
【０１０６】
アニオン交換樹脂床４４０を流通した被処理水は、カチオン交換樹脂床４３０の脱塩イオン交換樹脂４３３、界面イオン交換樹脂４３５内を拡散しながら流通する。この間、被処理水中のＮａ＋、Ｃａ２＋等のカチオン成分は、主に脱塩イオン交換樹脂４３３に吸着される。また、アニオン交換膜４２８と界面イオン交換樹脂４３５との接点では、水分解点における水分解により、Ｈ＋とＯＨ−が生成される。生成されたＨ＋は、陰極１０２に引き寄せられて移動する。この間、Ｈ＋と、カチオン交換樹脂床４３０内の脱塩イオン交換樹脂４３３及び界面イオン交換樹脂４３５に吸着されているＮａ＋、Ｃａ２＋等のカチオン成分とが交換され、脱塩イオン交換樹脂４３３と界面イオン交換樹脂４３５は再生される。そして、Ｈ＋と交換され、脱着したカチオン成分は、陰極１０２に引き寄せられ、中間イオン交換膜４２６を透過し小脱塩室２２２に移動する。小脱塩室に移動したカチオン成分は、イオン交換樹脂２２３との吸着と脱着とを繰り返しながら、陰極１０２に引き寄せられ、カチオン交換膜２２１を透過し、濃縮室１１０に移動し、濃縮水に取り込まれて濃縮水流出ライン１１８から流出する。
【０１０７】
アニオン交換膜４２８と界面イオン交換樹脂４３５との接点で生成したＯＨ−は、陽極１３２に引き寄せられ、アニオン交換膜４２８を透過して濃縮室１１０に移動する。濃縮室１１０に移動したＯＨ−は、イオン交換樹脂１１１の再生に利用され、あるいは、濃縮水に取り込まれて、濃縮水流出ライン１１８から流出する。
【０１０８】
こうして、被処理水は、カチオン成分とアニオン成分とが、高度に除去された脱イオン水となって、脱イオン水流出ライン４３８から流出する。
【０１０９】
小脱塩室４２２、２２２における被処理水の通水量は、第一の実施形態の小脱塩室２２２、２３０における被処理水の通水量と同様である。
【０１１０】
本実施形態によれば、小脱塩室２２２と、アニオン交換樹脂床４４０と、カチオン交換樹脂床４３０との順に被処理水を直列的に通水して処理できるため、２つの小脱塩室で３種類の処理が行える。加えて、アニオン交換樹脂床４４０、カチオン交換樹脂床４３０は、それぞれが同じ電荷のイオン交換樹脂で形成されているため、電流の流れ方向において電気抵抗を低くしたまま、アニオン成分とカチオン成分が高度に除去された脱イオン水を得ることができる。
【０１１１】
（第四の実施形態）
本発明の第四の実施形態について、図６を用いて説明する。図６は、本発明の第四の実施形態のＥＤＩ５００を示す模式図である。図６に示す通り、ＥＤＩ５００は、陰極１０２と陽極１３２との間に、脱塩室５２０と、脱塩室５２０の両側に設けられた濃縮室１１０とが配置されている。そして、脱塩室５２０は、中間イオン交換膜５２６により、その厚さ方向に略二分されている。本実施形態において、「界面イオン交換樹脂と異なるイオン交換樹脂」は、脱塩イオン交換樹脂５３３と脱塩イオン交換樹脂５４５である。
【０１１２】
脱塩室５２０は、小脱塩室５２２と小脱塩室３４０とで構成されている。小脱塩室５２２は、陰極１０２側から順にカチオン交換膜５２４と、枠体２２４と、中間イオン交換膜５２６とが配置され、枠体２２４の開口部の上流側に形成されたアニオン交換樹脂床５３０と、下流側に形成されたカチオン交換樹脂床５４０とで構成されている。小脱塩室３４０は、陰極１０２側から順に中間イオン交換膜５２６と、枠体２３１と、アニオン交換膜２３６とが配置され、枠体２３１の開口部にイオン交換樹脂３４１が充填され形成されている。
【０１１３】
アニオン交換樹脂床５３０は、カチオン交換膜５２４上に形成された界面樹脂層５３４と、該界面樹脂層５３４と中間イオン交換膜５２６との間に形成された脱塩樹脂層５３２とで構成されている。界面樹脂層５３４は、カチオン交換膜５２４上に、界面イオン交換樹脂５３５からなる粒子が単層状に形成されている。脱塩樹脂層５３２は、前記界面樹脂層５３４と中間イオン交換膜５２６との間に、脱塩イオン交換樹脂５３３が充填され、形成されている。
【０１１４】
カチオン交換樹脂床５４０は、中間イオン交換膜５２６上に形成された界面樹脂層５４２と、該界面樹脂層５４２とアニオン交換膜２３６との間に形成された脱塩樹脂層５４４とで構成されている。界面樹脂層５４２は、中間イオン交換膜５２６上に、界面イオン交換樹脂５４３からなる粒子が単層状に形成されている。脱塩樹脂層５４４は、前記界面樹脂層５４２とカチオン交換膜５２４との間に、脱塩イオン交換樹脂５４５が充填され、形成されている。
【０１１５】
こうして小脱塩室５２２には、界面樹脂層及び脱塩樹脂層が、アニオン交換樹脂で形成されたアニオン交換樹脂床５３０と、界面樹脂層及び脱塩樹脂層が、カチオン交換樹脂で形成されたカチオン交換樹脂床５４０と、が被処理水の流通方向に多段に形成されている。
【０１１６】
小脱塩室５２２には、被処理水流入ライン５３６と、被処理水流出ライン５３７とが接続されている。小脱塩室３４０には被処理水流入ライン５４６と脱イオン水流出ライン５４７とが接続されている。そして、被処理水流出ライン５３７と、被処理水流入ライン５４６とは、図示されない配管により接続されている。
【０１１７】
界面樹脂層５３４はカチオン交換膜５２４上に、異なる電荷のイオン交換樹脂、即ち、界面イオン交換樹脂５３５からなる粒子が単層状に形成された層である。界面樹脂層５４２は、中間イオン交換膜５２６上に、異なる電荷のイオン交換樹脂、即ち、界面イオン交換樹脂５４３からなる粒子が単層状に形成された層である。前記界面樹脂層５３４、５４２の形成方法は、界面樹脂層２３２の形成方法と同様である。
【０１１８】
本実施形態における中間イオン交換膜５２６は、アニオン交換膜である。中間イオン交換膜５２６として用いるアニオン交換膜は、第二の実施形態における中間イオン交換膜３２６として用いるアニオン交換膜と同様である。
【０１１９】
カチオン交換膜５２４は、第一の実施形態の中間イオン交換膜２２６として用いるカチオン交換膜と同様である。
【０１２０】
界面イオン交換樹脂５３５は、第一の実施形態における界面イオン交換樹脂２３３と同様である。脱塩イオン交換樹脂５３３は、第一の実施形態における脱塩イオン交換樹脂２３５と同様である。
【０１２１】
界面イオン交換樹脂５４３は、第二の実施形態における界面イオン交換樹脂３３５と同様である。脱塩イオン交換樹脂５４５は、第二の実施形態における脱塩イオン交換樹脂３３３と同様である。
【０１２２】
小脱塩室５２２の厚さは、被処理水や脱イオン水の水質、処理量を勘案して決定する事が好ましく、例えば、１〜５０ｍｍの範囲で決定することができ、５ｍｍ以上としてもよいし、１０ｍｍ以上としてもよい。なお、小脱塩室３４０、５２２の厚さは同じとしてもよいし、異なる厚さとしてもよい。
【０１２３】
小脱塩室５２２における、界面イオン交換樹脂５３５、５４３と、脱塩イオン交換樹脂５３３、５４５との充填量は、小脱塩室２３０の界面イオン交換樹脂２３３、脱塩イオン交換樹脂２３５の充填量と同様である。
【０１２４】
ＥＤＩ５００による脱イオン水の製造方法について、界面イオン交換樹脂５３５をＩＩ形強塩基性アニオン交換樹脂とし、脱塩イオン交換樹脂５３３をＩ形強塩基性アニオン交換樹脂とし、界面イオン交換樹脂５４３を架橋度１２％の強酸性カチオン交換樹脂とし、カチオン交換樹脂５３５を架橋度８％の強酸性カチオン交換樹脂とし、イオン交換樹脂３４１をＩ形強塩基性アニオン交換樹脂とした場合を例として説明する。
【０１２５】
被処理水を被処理水流入ライン５３６から、小脱塩室５２２に流入させる。流入した被処理水は小脱塩室５２２内に形成されたアニオン交換樹脂床５３０内の脱塩イオン交換樹脂５３３、界面イオン交換樹脂５３５内を拡散しながら流通する。この間、被処理水中のＣｌ−、ＨＣＯ３−等のアニオン成分が、主に脱塩イオン交換樹脂５３３に吸着される。また、カチオン交換膜５２４と界面イオン交換樹脂５３５との接点では、水分解点における水分解により、Ｈ＋とＯＨ−が生成される。生成されたＨ＋は、陰極１０２に引き寄せられ、カチオン交換膜５２４を透過し、濃縮室１１０に移動する。濃縮室１１０に移動したＨ＋は、イオン交換樹脂１１１の再生に利用され、あるいは、濃縮水に取り込まれて濃縮水流出ライン１１８から流出する。
【０１２６】
一方、カチオン交換膜５２４と界面イオン交換樹脂５３５との接点で生成されたＯＨ−は、陽極１３２に引き寄せられて移動する。この間、ＯＨ−と、アニオン交換樹脂床５３０内の脱塩イオン交換樹脂５３３及び界面イオン交換樹脂５３５に吸着されているＣｌ−、ＨＣＯ３−等のアニオン成分とが交換され、脱塩イオン交換樹脂５３３と界面イオン交換樹脂５３５は再生される。そして、ＯＨ−と交換され、脱着したアニオン成分は、陽極１３２に引き寄せられ、中間イオン交換膜５２６を透過し、小脱塩室３４０に移動する。そして、イオン交換樹脂３４１との吸着と脱着を繰り返しながら、陽極１３２に引き寄せられ、アニオン交換膜２３６を透過して、濃縮室１１０に移行し、濃縮水に取り込まれて濃縮水流出ライン１１８から排出される。
【０１２７】
アニオン交換樹脂床５３０を流通した被処理水は、カチオン交換樹脂床５４０の界面イオン交換樹脂５４３、脱塩イオン交換樹脂５４５内を拡散しながら流通する。この間、被処理水中のＮａ＋、Ｃａ２＋等のカチオン成分は、主に脱塩イオン交換樹脂５４５に吸着される。また、中間イオン交換膜５２６と界面イオン交換樹脂５４３との接点では、水分解点における水分解により、Ｈ＋とＯＨ−が生成される。中間イオン交換膜５２６と界面イオン交換樹脂５４３との接点で生成されたＨ＋は、陰極１０２に引き寄せられて移動する。この間、Ｈ＋と、カチオン交換樹脂床５４０内の界面イオン交換樹脂５４３、脱塩イオン交換樹脂５４５に吸着されているＮａ＋、Ｃａ２＋等のカチオン成分とが交換され、界面イオン交換樹脂５４３と脱塩イオン交換樹脂５４５は再生される。そして、Ｈ＋と交換され、脱着したカチオン成分は、陰極１０２に引き寄せられ、カチオン交換膜５２４を透過し、濃縮室１１０に移動し、濃縮水に取り込まれて濃縮水流出ライン１１８から流出する。一方、中間イオン交換膜５２６と界面イオン交換樹脂５４３との接点で生成したＯＨ−は、陽極１３２に引き寄せられ、中間イオン交換膜５２６を透過して、小脱塩室３４０に移動する。
【０１２８】
カチオン交換樹脂床５４０を流通した被処理水は、被処理水流出ライン５３７と、図示されない配管とを順に経由し、被処理水流入ライン５４６から小脱塩室３４０に流入する。流入した被処理水は、小脱塩室３４０のイオン交換樹脂３４１内を拡散しながら流通する。この間、主に被処理水中のＣｌ−、ＨＣＯ３−等のアニオン成分がイオン交換樹脂３４１に吸着される。そして、小脱塩室５２２から小脱塩室３４０に移動してきたＯＨ−と、イオン交換樹脂３４１に吸着されているＣｌ−、ＨＣＯ３−等のアニオン成分とが交換され、イオン交換樹脂３４１は再生される。ＯＨ−と交換され、脱着したアニオン成分は、陽極１３２に引き寄せられ、アニオン交換膜２３６を透過し、濃縮室１１０に移行し、濃縮水に取り込まれて濃縮水流出ライン１１８から排出される。
【０１２９】
こうして、被処理水は、カチオン成分とアニオン成分とが、高度に除去された脱イオン水となって、脱イオン水流出ライン５４７から流出する。
【０１３０】
小脱塩室５２２、３４０における被処理水の通水量は、第一の実施形態の小脱塩室２２２、２３０における被処理水の通水量と同様である。
【０１３１】
本実施形態によれば、被処理水は、アニオン交換樹脂床５３０でアニオン成分が除去された後、カチオン交換樹脂床５４０でカチオン成分が除去され、再度、小脱塩室３４０でアニオン成分を除去される。一般に、被処理水の原水となる工業用水、井水等は炭酸等のアニオン成分を多く含む。本実施形態は、このようなアニオン成分を多く含む被処理水であっても、アニオン成分とカチオン成分とを高度に除去することができる。
【０１３２】
本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。
第一〜第四の実施形態では、陰極室と陽極室の間に、１つの脱塩室が設けられているが、脱塩室の数はこれに限られず、２つ以上の脱塩室が設けられていてもよい。
【０１３３】
第一〜第四の実施形態では、濃縮水を濃縮室に下降流で流通させているが、濃縮水の流通方向は上昇流であってもよいし、濃縮室毎に異なってもよい。
【０１３４】
第一〜第四の実施形態では、電極水を陰極室及び陽極室に上昇流で流通させているが、陰極室又は陽極室の電極水の流通方向はこれに限られない。
【０１３５】
脱塩室の被処理水の流通方向は、第一〜第四の実施形態と同様のものに限られない。
【実施例】
【０１３６】
以下、本発明について実施例を挙げて具体的に説明するが、実施例に限定されるものではない。
【０１３７】
（実施例１）
＜ＥＤＩ＞
実施例１に用いたＥＤＩについて、図７を用いて説明する。図７に示す通り、ＥＤＩ６００は、陰極室６１０と陽極室６５０とで挟持された脱塩室６２０を有している。脱塩室６２０は、小脱塩室６２２と小脱塩室６３０とで構成されている。小脱塩室６２２は、陰極６１２側から順に、カチオン交換膜６２１と、枠体６２４と、中間イオン交換膜６２６とが配置され、枠体６２４の開口部にカチオン交換樹脂６２３が充填され形成されている。小脱塩室６３０は、陰極６１２側から順に中間イオン交換膜６２６と、枠体６３６と、アニオン交換膜６３８とが配置され、中間イオン交換膜６２６上に形成された界面樹脂層６３２と、該界面樹脂層６３２とアニオン交換膜６３８との間に形成された脱塩樹脂層６３４とで構成されている。界面樹脂層６３２は、中間イオン交換膜６２６上に、界面イオン交換樹脂６３３からなる粒子が単層状に形成されている。脱塩樹脂層６３４は、前記界面樹脂層６３２とアニオン交換膜６３８との間に、脱塩イオン交換樹脂６３５が充填され、形成されている。小脱塩室６２２には、被処理水流入ライン６２７と、被処理水流出ライン６２８とが接続されている。小脱塩室６３０には、被処理水流入ライン６４１と脱イオン水流出ライン６４２とが接続されている。そして、被処理水流出ライン６２８と被処理水流入ライン６４１とは、図示されない配管で接続されている。
このような、陰極室６１０と陽極室６５０とが濃縮室を兼ねているＥＤＩ６００と、同様のＥＤＩ−Ａを下記仕様にて製造した。
【０１３８】
＜ＥＤＩ仕様＞
（１）カチオン交換膜６２１：カチオン交換膜（ＣＭＤ、旭硝子株式会社製）
（２）中間イオン交換膜６２６：カチオン交換膜（ＣＭＤ、旭硝子株式会社製）
（３）アニオン交換膜６３８：アニオン交換膜（株式会社アストム製）
（４）小脱塩室６２２：幅１００ｍｍ、高さ１００ｍｍ、厚さ８ｍｍ
（５）小脱塩室６３０：幅１００ｍｍ、高さ１００ｍｍ、厚さ８ｍｍ
（６）カチオン交換樹脂６２３：強酸性カチオン交換樹脂（アンバーライト（商品名）ＩＲ１２０Ｂ、ローム・アンド・ハース社製）
（７）界面イオン交換樹脂６３３：ＩＩ形強塩基性アニオン交換樹脂（アンバーライト（商品名）ＩＲＡ４１１、ローム・アンド・ハース社製）
（８）脱塩イオン交換樹脂６３５：Ｉ形強塩基性アニオン交換樹脂（アンバーライト（商品名）ＩＲＡ４０２ＢＬ、ローム・アンド・ハース社製）
（９）陰極室６１０：幅１００ｍｍ、高さ１００ｍｍ、厚さ８ｍｍ
（１０）陽極室６５０：幅１００ｍｍ、高さ１００ｍｍ、厚さ８ｍｍ
（１１）イオン交換樹脂６１１：カチオン交換樹脂（アンバーライト（商品名）ＩＲ１２０Ｂ）
（１２）イオン交換樹脂６５１：カチオン交換樹脂（アンバーライト（商品名）ＩＲ１２０Ｂ）
【０１３９】
上述の仕様にて得られたＥＤＩ−Ａについて、下記運転条件にて連続運転を行った。被処理水は、小脱塩室６２２を下降流で流通した後、小脱塩室６３０を下降流で流通させた。電極水は、陰極室６１０、陽極室６５０に下降流で流通させて排水した。
運転開始１時間後における、操作電圧を測定し、その結果を表１に示す。
【０１４０】
＜ＥＤＩ運転条件＞
（１）被処理水：温度；２０℃、比抵抗；１８ＭΩ・ｃｍ
（２）被処理水流量：４Ｌ／ｈ
（３）電極水：温度；２０℃、比抵抗；１８ＭΩ・ｃｍ
（４）電極水流量：４Ｌ／ｈ
（５）操作電流：０．５Ａ
【０１４１】
（実施例２）
操作電流を１．０Ａとした他は、実施例１と同様の条件で、ＥＤＩ−Ａの運転を行った。運転開始１時間後における、操作電圧を測定し、その結果を表１に示す。
【０１４２】
（比較例１）
界面イオン交換樹脂６３３、脱塩イオン交換樹脂６３５を共にＩ形強塩基性アニオン交換樹脂とした他は、実施例１のＥＤＩ−Ａと同様にして、ＥＤＩ−Ｂを製造した。
得られたＥＤＩ−Ｂについて、実施例１と同様の条件で運転を行った。運転開始１時間後における、操作電圧を測定し、その結果を表１に示す。
【０１４３】
（比較例２）
操作電流を１．０Ａとした他は、比較例１と同様の条件で、ＥＤＩ−Ｂの運転を行った。運転開始１時間後における、操作電圧を測定し、その結果を表１に示す。
【０１４４】
（操作電圧の測定方法）
ＥＤＩの脱塩室の電圧は、図７に示すＥＤＩ６００の脱塩室６２０の陰極６１２側面と、脱塩室６２０の陽極６５２側面との間である電圧測定範囲Ｄにおける電圧を測定した。
【０１４５】
【表１】
2010227731.tif 000004
【０１４６】
表１に示す通り、操作電流を０．５Ａとした実施例１では、操作電圧が１．５Ｖであったのに対し、同じ操作電流である比較例１では操作電圧が２．５Ｖであった。また、操作電流を１．０Ａとした実施例２では、操作電圧が２Ｖであったのに対し、実施例２と同じ操作電流である比較例２では、操作電圧が３．５Ｖであった。このことから、ＩＩ形強塩基性アニオン交換樹脂で界面樹脂層を形成し、Ｉ形強塩基性アニオン交換樹脂で脱塩樹脂層を形成した本発明のＥＤＩ−Ａは、従来型のＥＤＩ−Ｂよりも低い操作電圧でＥＤＩを運転できることが判った。
【符号の説明】
【０１４７】
１０、３０、２２０、３２０、４２０、５２０、６２０  脱塩室
１１、１６、３１、３６、２２２、２３０、３３０、３４０、４２２、５２２、６２２、６３０  小脱塩室
１２、３２、２３２、３３４、４３４、４４２、５３４、５４２、６３２  界面樹脂層
１３、３３、２３３、３３５、４３５、４４３、５３５、５４３、６３３  界面イオン交換樹脂
１４、３４、２３４、３３２、４３２、４４４、５３２、５４４、６３４  脱塩樹脂層
１５、３５、２３５、３３３、４３３、４４５、５３３、５４５、６３５  脱塩イオン交換樹脂
１７、６２３  カチオン交換樹脂
２０、２２１、５２４、６２１  カチオン交換膜
２２、４２、２２６、３２６、４２６、５２６、６２６  中間イオン交換膜
２４、２３６、４２８、６３８  アニオン交換膜
３７   アニオン交換樹脂
２００、３００、４００、５００、６００  電気式脱イオン水製造装置
１０２、６１２  陰極
１０４、６１０  陰極室
１０５、１１１、１３１、２２３、３４１、６１１、６５１  イオン交換樹脂
１０７、１３４  仕切り膜
１１０  濃縮室
１３０、６５０  陽極室
１３２、６５２  陽極
４３０、５４０  カチオン交換樹脂床
４４０、５３０  アニオン交換樹脂床
【図１】
2010227731.tif 000005
【図２】
2010227731.tif 000006
【図３】
2010227731.tif 000007
【図４】
2010227731.tif 000008
【図５】
2010227731.tif 000009
【図６】
2010227731.tif 000010
【図７】
2010227731.tif 000011