(57)【要約】【課題】電気式脱イオン水製造装置における運転電圧の上昇を抑制する。【解決手段】電気式脱イオン水製造装置は、アニオン交換体が充填された第１の小脱塩室１２と、第１の小脱塩室１２と中間イオン交換膜１３を介して隣接し、カチオン交換体及びアニオン交換体が充填された第２の小脱塩室１４と、を有する。第１の小脱塩室１２は、アニオン交換膜３０と中間イオン交換膜１３とにより区画されている。第２の小脱塩室１４は、カチオン交換膜を含むイオン交換膜３２と中間イオン交換膜１３とにより区画されている。第１の小脱塩室１２と第２の小脱塩室１４に充填されたアニオン交換体のうち、最も塩基性度が小さいアニオン交換体が第１の小脱塩室１２と第２の小脱塩室１４のいずれか一方に含まれている。被処理水は、最も塩基性度が小さいアニオン交換体が含まれていない方の小脱塩室に通水された後に、他方の小脱塩室に通水される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アニオン交換膜と中間イオン交換膜とにより区画され、アニオン交換体が充填された第１の小脱塩室と、
前記第１の小脱塩室と中間イオン交換膜を介して隣接し、カチオン交換膜を含むイオン交換膜と前記中間イオン交換膜とにより区画され、カチオン交換体及びアニオン交換体が充填された第２の小脱塩室と、を有し、
前記第１の小脱塩室と前記第２の小脱塩室に充填された前記アニオン交換体のうち、最も塩基性度が小さいアニオン交換体が前記第１の小脱塩室と前記第２の小脱塩室のいずれか一方に含まれており、
被処理水が、前記最も塩基性度が小さいアニオン交換体が含まれていない方の小脱塩室に通水された後に、他方の小脱塩室に通水される、電気式脱イオン水製造装置。
【請求項２】
前記最も塩基性度が小さいアニオン交換体は、前記第２の小脱塩室に充填されおり、
前記被処理水が、前記第１の小脱塩室に通水された後に、前記第２の小脱塩室に通水される、請求項１に記載の電気式脱イオン水製造装置。
【請求項３】
前記第１の小脱塩室と前記第２の小脱塩室のうち、先に通水される小脱塩室に充填されているアニオン交換体は、I型強塩基性アニオン交換樹脂であり、
前記第１の小脱塩室と前記第２の小脱塩室のうち、後に通水される小脱塩室に充填されているアニオン交換体は、II型強塩基性アニオン交換樹脂、中塩基性アニオン交換樹脂及
び弱塩基性アニオン交換樹脂の少なくともいずれかである、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】
前記第１の小脱塩室を介して前記第２の小脱塩室とは反対側に設けられた第１の濃縮室と、
前記第２の小脱塩室を介して前記第１の小脱塩室とは反対側に設けられた第２の濃縮室と、
前記第１の濃縮室を介して前記第１の小脱塩室とは反対側に設けられた陽極と、
前記第２の濃縮室を介して前記第２の小脱塩室とは反対側に設けられた陰極と、を備えている、請求項１から３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、電気式脱イオン水製造装置に関するものであり、特に脱塩処理部の構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
イオン交換体に被処理水を通水することにより、被処理水のイオン成分を除去する脱イオン水製造装置が知られている。イオン交換体のイオン交換基が飽和して当該イオン交換基の脱イオン性能が低下すると、酸やアルカリ等の薬剤によってイオン交換基を再生する必要がある。すなわち、イオン交換基に吸着した陰イオンや陽イオンを、酸あるいはアルカリ由来のＨ+やＯＨ-と置換する処理が必要となる。近年、このような運転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が実用化されている。
【０００３】
電気式脱イオン水製造装置は、電気泳動と電気透析とを組み合わせた処理を実行する。一般的な電気式脱イオン水製造装置は、脱塩室と、該脱塩室の両側に配置された一対の濃縮室と、一方の濃縮室の外側に配置された陽極室と、他方の濃縮室の外側に配置された陰極室と、を有する。脱塩室は、互いに対向するアニオン交換膜およびカチオン交換膜を有し、アニオン交換膜とカチオン交換膜とによって区画された室内にイオン交換体（アニオン交換体又は／及びカチオン交換体）が充填されている。以下、電気式脱イオン水製造装置を「脱イオン水製造装置」と略称する場合がある。
【０００４】
脱イオン水製造装置により脱イオン水（処理水）を製造するには、陽極室および陰極室にそれぞれ設けられている電極に直流電圧を印加した状態で、脱塩室に被処理水を通水させる。脱塩室では、被処理水中のアニオン成分（Ｃｌ-、ＣＯ32-、ＨＣＯ3-、ＳｉＯ2等）が、アニオン交換体に捕捉される。また、被処理水中のカチオン成分（Ｎａ+、Ｃａ2+、Ｍｇ2+等）はカチオン交換体に捕捉される。この際、アニオン交換体及びカチオン交換体の表面で水の解離反応が起こり、水素イオンと水酸化物イオンが発生する（Ｈ2Ｏ→Ｈ+＋ＯＨ-）。イオン交換体に捕捉されたイオン成分は、この水素イオン及び水酸化物イオンと置換され、イオン交換体から遊離する。
【０００５】
イオン成分は、イオン交換体への補足および遊離を繰り返しながら、電圧の作用により、脱塩室の端に配置されたイオン交換膜（アニオン交換膜またはカチオン交換膜）まで電気泳動する。このイオン成分は、イオン交換膜で電気透析され、脱塩室と隣接する濃縮室へ移動する。濃縮室に移動したイオン成分は、濃縮室を流れる濃縮水と共に排出される。このようにして、脱塩室に通水された被処理水が脱イオン化される。
【０００６】
電気式脱イオン水製造装置では、水の解離反応で発生した水素イオンおよび水酸化物イオンが、イオン交換体を再生する再生剤として作用する。このため、イオン交換体を再生するための別の薬剤は基本的に不要である。
【０００７】
特許文献１及び特許文献２には、中間イオン交換膜を介して隣接する２つの小脱塩室を備えた電気脱イオン水製造装置が開示されている。第１小脱塩室は、カチオン交換膜と中間イオン交換膜とによって区画されている。第２小脱塩室は、当該中間イオン交換膜とアニオン交換膜とによって区画されている。被処理水は第２小脱塩室に通水された後に第１小脱塩室に通水される。
【０００８】
例えば、特許文献１には、カチオン交換体とアニオン交換体の混合体が第１小脱塩室に充填され、アニオン交換体が第２小脱塩室に充填されることが記載されている。特許文献２には、第２小脱塩室にアニオン交換体が充填され、第１小脱塩室に、カチオン交換体もしくはアニオン交換体、又は互いに積層されたカチオン交換体とアニオン交換体が充填されることが記載されている。
【０００９】
このような脱イオン水製造装置では、被処理水を複数の小脱塩室に通すことにより、アニオン交換処理および／またはカチオン交換処理を複数の段階で行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第３３８５５５３号公報
【特許文献２】特許第４４９７３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本願の発明者は、少なくとも２つの小脱塩室を備え、カチオン交換処理またはアニオン交換処理を少なくとも２段階で行う脱イオン水製造装置では、当該装置の運転電圧が上昇することがあることを見出した。特に、少なくとも２段階でアニオン処理を行う場合、つまり、第１小脱塩室および第２小脱塩室の両方にアニオン交換体が充填されている場合、アニオン交換体の電気抵抗が増大することによって運転電圧が上昇することがある。この運転電圧の上昇は、被処理水中にアニオン成分、特にシリカ（ＳｉＯ2）が多量に含まれるときに顕著に表れる。
【００１２】
運転電圧の上昇は、主に以下のような原因に依ることがわかった。小脱塩室内のアニオン交換体にアニオン成分が捕捉された場合、アニオン交換体の電気抵抗値が増大する。多くのアニオン成分は、イオン交換体への補足および遊離を繰り返しながら、電圧の作用により陽極室の方へ電気泳動し、濃縮室へ排出される。そのため、多くのアニオン成分は、アニオン交換体に堆積されないので、電気抵抗値の上昇にそれほど寄与しない。しかしながら、水中でイオン化していないアニオン成分、例えばシリカ（ＳｉＯ2）は、電圧の影響を受けにくく、イオン交換体に堆積しやすい。これにより、脱イオン水製造装置の稼働時間とともに陽極室と陰極室間の電気抵抗値が増大する。その結果、脱イオン水製造装置の運転電圧が上昇してしまう。
【００１３】
そこで、電気式脱イオン水製造装置において、運転電圧の上昇を抑制することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の電気式脱イオン水製造装置は、アニオン交換体が充填された第１の小脱塩室と、第１の小脱塩室と中間イオン交換膜を介して隣接し、カチオン交換体及びアニオン交換体が充填された第２の小脱塩室と、を有する。第１の小脱塩室は、アニオン交換膜と中間イオン交換膜とにより区画されている。第２の小脱塩室は、カチオン交換膜を含むイオン交換膜と中間イオン交換膜とにより区画されている。第１の小脱塩室と第２の小脱塩室に充填されたアニオン交換体のうち、最も塩基性度が小さいアニオン交換体が第１の小脱塩室と第２の小脱塩室のいずれか一方に含まれている。被処理水は、最も塩基性度が小さいアニオン交換体が含まれていない方の小脱塩室に通水された後に、他方の小脱塩室、つまり塩基性度が最も小さいアニオン交換体が含まれている方の小脱塩室に通水される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、アニオン成分、特にＳｉＯ2がアニオン交換体に堆積することによる電気式脱イオン水製造装置の運転電圧の上昇を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電気式脱イオン水製造装置の概略構成図である。
【図２】脱塩処理部の構成の代替例を示す概略図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る電気式脱イオン水製造装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１８】
図１は、第１の実施形態に係る電気式脱イオン水製造装置の概略構成を示している。電気式脱イオン水製造装置は、陰極を備えた陰極室２４と、陽極を備えた陽極室２６と、を備えている。陰極室２４と陽極室２６との間には、脱塩処理部１０および濃縮室２０，２２が設けられている。濃縮室２０，２２は、脱塩処理部１０の両側に設けられている。
【００１９】
陰極室２４の陰極は、金属の網状体あるいは板状体であって良く、例えばステンレス製の網状体あるいは板状体である。陽極室２６の陽極は金属の網状体あるいは板状体であって良い。陽極を構成する材料の例として、白金、パラジウム、イリジウム等が挙げられる。
【００２０】
陰極室２４および陽極室２６には配管５４，５６を通じて電極水がそれぞれ供給される。脱イオン水製造装置の電気抵抗を抑えるために、陰極室２４および陽極室２６にはイオン交換体が充填されていることが好ましい。陰極室２４にはアニオン交換体が単床形態で充填されていて良く、陽極室２６にはカチオン交換体が単床形態で充填されていて良い。陰極室２４および陽極室２６は、これに限らず、任意の構成を有していて良い。
【００２１】
脱塩処理部１０は、第１の小脱塩室１２と、中間イオン交換膜１３と、第２の小脱塩室１４と、を備えている。第２の小脱塩室１４は、中間イオン交換膜１３を介して第１の小脱塩室１２と隣接している。第１の小脱塩室１２と第１の濃縮室２２との間には、アニオン交換膜３０が設けられている。したがって、第１の小脱塩室１２は、アニオン交換膜３０と中間イオン交換膜１３とにより区画されている。
【００２２】
第２の小脱塩室１４と第２の濃縮室２０との間には、カチオン交換膜３２が設けられている。第２の小脱塩室１４の第２の区画１４ｂと第２の濃縮室２０との間の部分は、バイポーラ膜であっても良い。バイポーラ膜とは、アニオン交換膜とカチオン交換膜とが貼り合わされて一体化されたイオン交換膜である。この場合、バイポーラ膜は、アニオン交換膜が第２の小脱塩室と面するように配置されていることが好ましい。また、第２の小脱塩室１４の第２の区画１４ｂと第２の濃縮室２０との間の部分は、カチオン交換膜３２にバイポーラ膜を重ねて設置しても良い。この場合も、バイポーラ膜のアニオン交換膜が第２の小脱塩室と面するように配置されていることが好ましい。第２の小脱塩室１４は、カチオン交換膜３２を含むイオン交換膜と中間イオン交換膜１３とにより区画されることになる。
【００２３】
第１の小脱塩室１２には、アニオン交換体が充填されている。第２の小脱塩室１４には、カチオン交換体およびアニオン交換体が充填されている。図１に示す例では、第２の小脱塩室１４は、２つの区画１４ａ，１４ｂに分けられている。図１の下側の区画にはカチオン交換体が充填されている。図１の上側の区画にはアニオン交換体が充填されている。第２の小脱塩室１４は、３つ以上の区画に分けられていても良い。この場合、アニオン交換体が充填された区画と、カチオン交換体が充填された区画と、を順番に配置することが好ましい。
【００２４】
本願発明に係る電気式脱イオン水製造装置では、例えば、逆浸透（ＲＯ（Ｒｖｅｒｓｅ Ｏｓｍｏｓｉｓ））膜に通液処理された水は、被処理水として配管４０を通じて脱塩処理部１０へ供給され、処理水として排出される。本実施形態では、被処理水は、第１の小脱塩室１２へ供給され、第１の小脱塩室１２を通過した後に、連結管４１を通じて第２の小脱塩室１４の第１の区画１４ａへ供給される。第１の区画１４ａへ流入した被処理水は、第２の区画１４ｂを通り、それから排出管４２を通じて処理水として系外に排出される。
【００２５】
第１の小脱塩室１２および第２の小脱塩室１４では、被処理水中のアニオン成分がアニオン交換体に捕捉される。アニオン交換体に捕捉されたアニオン成分は、遊離および補足を繰り返しながら、電圧の作用により、陽極室２６の方へ向かって電気泳動し、第１の濃縮室２２へ流入する。
【００２６】
また、第２の小脱塩室１４では、被処理水中のカチオン成分がカチオン交換体に捕捉される。カチオン交換体に捕捉されたカチオン成分は、遊離および補足を繰り返しながら、電圧の作用により、陰極室２４の方へ向かって電気泳動し、第２の濃縮室２０へ流入する。
【００２７】
各濃縮室２０，２２には、配管５０を通じて濃縮水（図１では被処理水の一部）が、通水される。第１の小脱塩室１２に隣接する第１の濃縮室２２は、第１の小脱塩室１２から排出されるアニオン成分を取り込む。第２の小脱塩室１４に隣接する第２の濃縮室２０は、第２の小脱塩室１４から排出されるカチオン成分を取り込む。各濃縮室２０，２２に取り込まれたイオン成分は、濃縮水とともに排出管５２を通じて系外に排出される。
【００２８】
各濃縮室２０，２２には、スケールの発生を抑制するため、アニオン交換体が単床形態で充填されていて良い。第１の濃縮室２２と陽極室２６との間には、カチオン交換膜３６が設けられていて良い。第２の濃縮室２０と陰極室２４との間には、アニオン交換膜３４が設けられていて良い。
【００２９】
濃縮室２０，２２、電極室２４，２６および脱塩処理部１０に充填されるイオン交換体としては、イオン交換樹脂の他、イオン交換の機能を発揮する多孔質体が用いられる。
【００３０】
中間イオン交換膜１３は、アニオン交換膜、カチオン交換膜、バイポーラ膜、またはモザイク膜など様々なものを用いることができる。モザイク膜とは、カチオン交換基のドメインとアニオン交換基のドメインが交互に並列に配置され、それぞれのドメインが膜表面から裏面に貫通した構造を持つイオン交換膜である。
【００３１】
中間イオン交換膜１３は、アニオン交換膜から構成されていて良い。また、中間イオン交換膜１３は、第２の小脱塩室１４のうちアニオン交換体が充填された部分と第１の小脱塩室１２とが隣接する部分がアニオン交換膜であれば良い。つまり、図１に示す例では、中間イオン交換膜１３の、少なくとも、第２の小脱塩室１４の第２の区画１４ｂと隣接する部分が、アニオン交換膜であれば良い。中間イオン交換膜１３のその他の部分は、任意のイオン交換膜であって良い。中間イオン交換膜１３は、可能な限り、どのような構成を有していても良い。
【００３２】
中間イオン交換膜の、第１の小脱塩室１２と第２の小脱塩室１４の第１の区画１４ａとの間の部分は、バイポーラ膜であっても良く、もしくはカチオン交換膜またはアニオン交換膜にバイポーラ膜を重ねたものであっても良い。カチオン交換膜にバイポーラ膜を設置する場合、バイポーラ膜は、カチオン交換膜の第１の小脱塩室１２側にバイポーラ膜のアニオン交換膜が第１の小脱塩室１２と面するように配置されていることが好ましい。また、アニオン交換膜にバイポーラ膜を設置する場合、バイポーラ膜は、アニオン交換膜の第２の小脱塩室１４側にバイポーラ膜のカチオン交換膜が第２の小脱塩室１４と面するように配置されていることが好ましい。
【００３３】
図１に示す例では、脱イオン化処理がされる被処理水は、第１の小脱塩室１２を通過した後に、第２の小脱塩室１４を通過する。第１の小脱塩室１２と第２の小脱塩室１４に充填されているアニオン交換体のうちの最も塩基性度が小さいアニオン交換体は、第２の小脱塩室の第２の区画１４ｂに含まれており、第１の小脱塩室１２には実質的に含まれていない。したがって、被処理水は、最も塩基性度が小さいアニオン交換体が含まれていない方の小脱塩室（第１の小脱塩室１２）に通水された後に、他方の小脱塩室（第２の小脱塩室１４）に通水される。なお、第１の小脱塩室１２が、最も塩基性度が小さいアニオン交換体を、アニオン交換にほとんど寄与しない程度の微小量を含むことは許容される。
【００３４】
最も塩基性度が小さいアニオン交換体が含まれている小脱塩室（第２の小脱塩室１４）では、主に、他方の小脱塩室（第１の小脱塩室１２）に充填されているアニオン交換体の塩基性度よりも小さい塩基性度を有するアニオン交換体が、好ましくは過半数、より好ましくは実質的に全てを占有していることが好ましい。
【００３５】
アニオン交換体は、塩基性度が大きい方から順に、I型強塩基性アニオン交換樹脂（ス
チレン系）、I型強塩基性アニオン交換樹脂（アクリル系）、II型強塩基性アニオン交換
樹脂（スチレン系）、中塩基性アニオン交換樹脂（アクリル系）、弱塩基性アニオン交換樹脂（アクリル系）、弱塩基性アニオン交換樹脂（スチレン系）等がある。つまり、I型
強塩基性アニオン交換樹脂（スチレン系）の塩基性度が最も大きい。
【００３６】
したがって、第１の小脱塩室１２にI型強塩基性アニオン交換樹脂が充填されている場
合、第２の小脱塩室１４には、II型強塩基性アニオン交換樹脂、中塩基性アニオン交換樹
脂及び弱塩基性アニオン交換樹脂の少なくともいずれかが充填されていて良い。また、第１の小脱塩室１２にI型強塩基性アニオン交換樹脂とII型強塩基性アニオン交換樹脂が充
填されている場合、第２の小脱塩室１４には弱塩基性アニオン交換樹脂が充填されれば良い。このとき、第２の小脱塩室１４内のアニオン交換体の一部がI型強塩基性アニオン交
換樹脂やII型強塩基性アニオン交換樹脂であっても良い。
【００３７】
次に、脱塩処理部１０における被処理水の脱塩処理について説明する。第１の小脱塩室１２では、被処理水中のアニオン成分のうち主にイオン化しやすい成分（Ｃｌ-、ＣＯ32-、ＨＣＯ3-等）が、アニオン交換体に捕捉され、濃縮室２２へ排出される。水中では電気的中性の状態が保たれるため、除去されたアニオン成分と等量の水酸化物イオンが被処理水中に放出される。イオン交換は平衡反応であるため、水酸化物イオンの濃度が高まると、アニオン交換体の脱塩性、つまり被処理水中のアニオン成分の捕捉能力が低下する。
【００３８】
その結果、被処理水中の全てのアニオン成分を除去しきれず、被処理水中にアニオン成分が残存する。第１の小脱塩室１２を通過した被処理水中に残存するアニオン成分の多くは、イオン化しにくい成分やイオン化しない成分と考えられる。
【００３９】
第１の小脱塩室１２を通過した被処理水は、第２の小脱塩室１４の第１の区画１４ａに通される。第１の区画１４ａでは、被処理水中のカチオン成分が、カチオン交換体に捕捉され、濃縮室２０へ排出される。このとき、排出されたカチオン成分と等量の水素イオンが被処理水中に放出される。この水素イオンの多くは、第１の小脱塩室１２で被処理水中に放出された水酸化物イオンと結合し、電気的に中性な水分子を形成する。
【００４０】
第２の小脱塩室１４の第１の区画１４ａを通過した被処理水は、第２の小脱塩室１４の第２の区画１４ｂに通される。第２の区画１４ｂでは、被処理水中に残存するアニオン成分が、アニオン交換体に捕捉される。アニオン交換体に捕捉されたアニオン成分は、電圧の作用を受けて、陽極室２６に向かって電気泳動し、第１の小脱塩室１２を経て濃縮室２２へ排出される。
【００４１】
ここで、塩基性度が最も小さいアニオン交換体は、第２の小脱塩室１４の第２の区画１４ｂに含まれているが、第１の小脱塩室１２には実質的に含まれていない。つまり、第２の小脱塩室１４の第２の区画１４ｂ内のアニオン交換体のアニオンの捕捉能力は、第１の小脱塩室１２内のアニオン交換体のアニオンの捕捉能力よりも低い。よって、第２の区画１４ｂ内のアニオン交換体は、主に、被処理水中でイオン化したアニオン成分を捕捉し、被処理水中でイオン化していないアニオン成分をあまり捕捉しない。その結果、被処理水中でイオン化するアニオン成分は、第１及び第２の小脱塩室１２，１４を経て、濃縮室２２へ排出され、被処理水中でイオン化しないアニオン成分は、排出管４２を通じて排出される処理水中に残存する。
【００４２】
このように、被処理水の通水方向の下流側の小脱塩室において、アニオン交換体の脱塩能力、つまりイオン交換能力を下げることにより、被処理水中でイオン化しないアニオン成分がアニオン交換体に捕捉されることを抑制することができる。したがって、被処理水中でイオン化しないアニオン成分、特にシリカが、小脱塩室１２，１４内のアニオン交換体に堆積することが抑制される。その結果、アニオン交換体の電気抵抗値の上昇にともなう運転電圧の上昇を抑制することができる。
【００４３】
なお、第２の小脱塩室１４を通過した処理水中には、イオン化しないアニオン成分が残存することとなる。しかしながら、イオン化しないアニオン成分は、水の導電率にほとんど影響を与えない。したがって、処理水の用途によっては、イオン化しないアニオン成分が残存していても良い。
【００４４】
図１に示す構成では、被処理水は、第１の小脱塩室１２へ通された後に第２の小脱塩室１４へ通される。この構成に代えて、被処理水は、第２の小脱塩室１４へ通された後に第１の小脱塩室１２へ通されても良い。この場合、塩基性度が最も小さいアニオン交換体が、第２の小脱塩室１４（第２の区画１４ａ）に充填されておらず、第１の小脱塩室１２に充填されている。これにより、被処理水は、塩基性度が最も小さいアニオン交換体が含まれていない方の小脱塩室（第２の小脱塩室１４）に通水された後に、他方の小脱塩室（第１の小脱塩室１２）に通水されることになる。この場合であっても、下流側の小脱塩室内のアニオン交換能力を下げることで、アニオン交換体の電気抵抗値の上昇にともなう運転電圧の上昇を抑制することができる。
【００４５】
このように、被処理水の通水方向はどちら方向であっても良い。ただし、カチオン成分を除去しやすいという利点を考慮すると、被処理水は第１の小脱塩室１２へ通された後に第２の小脱塩室１４へ通される方が良い。カチオン成分をカチオン交換体に補足する際にイオン化したアニオン成分が多く残存していると、残存したアニオン成分の量に対応した量の水素イオンが被処理水中に生じ、水素イオンの濃度が高まることになる。そのため、カチオン交換体の脱塩性、つまり被処理水中のカチオン成分の補足能力が低下する。本発明の装置では、第２の小脱塩室１４にはカチオン交換体が充填されているのに対して第１の小脱塩室にはカチオン交換体が充填されていないため、まず第１の小脱塩室１２に被処理水を通した方が効率的にアニオン成分を除去することができる。このように第１の小脱塩室１２でなるべく多くのアニオン成分を除去できるので、後の第２の小脱塩室１４内のカチオン交換体で効率的にカチオン成分を除去できることになる。
【００４６】
図２は、脱塩処理部１０の構成の代替例を示している。脱塩処理部１０は、第１の小脱塩室１２と、中間イオン交換体１３と、第２の小脱塩室１４と、を有する。第２の小脱塩室１４は、中間イオン交換体１３を介して第１の小脱塩室１２と隣接している。第１の小脱塩室１２にはアニオン交換体が充填されている。第２の小脱塩室１４には、カチオン交換体およびアニオン交換体が充填されている。ただし、第２の小脱塩室１４は区分けされておらず、カチオン交換体とアニオン交換体とは混合（混床）している。なお、上述したように、被処理水の通水方向はどちら方向であっても良い。
【００４７】
第１の小脱塩室１２と第２の小脱塩室１４に充填されたアニオン交換体のうち、最も塩基性度が小さいアニオン交換体は、第１の小脱塩室１２と第２の小脱塩室１４のいずれか一方に含まれている。被処理水は、最も塩基性度が小さいアニオン交換体が含まれていない方の小脱塩室（図２に示す通水方向では第１の小脱塩室１２）に通された後、他方の小脱塩室（図２に示す通水方向では第２の小脱塩室１４）に通される。
【００４８】
また、第２の小脱塩室１４にアニオン交換体とカチオン交換体を混合して充填した場合、中間イオン交換膜１４は、アニオン交換膜が好ましい。
【００４９】
図３は、第２の実施形態に係る電気式脱イオン水製造装置の概略構成を示している。この脱イオン水製造装置は、陰極室２４と、陽極室２６と、濃縮室２０，２２，６０，６２と、複数の脱塩処理部１０と、を備えている。図３では３つの脱塩処理部１０が示されているが、脱イオン水製造装置は、２以上の脱塩処理部１０を備えていて良い。脱塩処理部１０同士の間には濃縮室６０，６２が設けられている。
【００５０】
陰極室２４、陽極室２６及び濃縮室２０，２２，６０，６２は、第１の実施形態で説明したものと同様の構成を有していて良い。また、脱塩処理部１０は、第１の実施形態で説明したものと同様の構成を有しており、中間イオン交換膜１３を介して隣接する一対の小脱塩室１２，１４を備えている。
【００５１】
被処理水は、各々の脱塩処理部１０の第１の小脱塩室１２に通水される。各脱塩処理部１０において、第１の小脱塩室１２を通過した被処理水は、第２の小脱塩室１４へ通される。もっとも、第１の実施形態で説明したように、被処理水は、第２の小脱塩室１４へ通された後に第１の小脱塩室１２に通されても良い。被処理水の通水方向は、全ての脱塩処理部１０で同一方向であっても良く、脱塩処理部１０ごとに異なっていても良い。
【００５２】
各々の脱塩処理部１０において、塩基性度が最も小さいアニオン交換体が第１の小脱塩室１２と第２の小脱塩室１４のいずれかに含まれている。そして、被処理水は、塩基性度が最も小さいアニオン交換体が含まれていない方の小脱塩室に通水された後に、他方の小脱塩室に通水される。これにより、第１の実施形態と同様、イオン化しないアニオン成分、特にＳｉＯ2がアニオン交換体に堆積することによって生じる運転電圧の上昇を抑制することができる。
【００５３】
また、全ての脱塩処理部１０の構成は、互いに同一であっても良く、互いに異なっていても良い。例えば、複数の脱塩処理部１０のうちのいずれかが図２に示す構成を有していても良い。
【００５４】
次に、図３に示す構成を有する脱イオン水製造装置を用いて、脱イオン水製造装置の運転電圧と処理水の比抵抗値とを測定した結果について説明する。
【００５５】
陰極室２４および陽極室２６の寸法は、３００ｍｍ×８０ｍｍ×４ｍｍとした。陰極室２４には、アニオン交換樹脂を充填した。陽極室２６には、カチオン交換樹脂を充填した。濃縮室２０，２２，６０，６２の寸法は、３００ｍｍ×８０ｍｍ×５ｍｍとした。濃縮室２０，２２，６０，６２には、アニオン交換樹脂を充填した。
【００５６】
各脱塩処理部１０の第１の小脱塩室１２および第２の小脱塩室１４の寸法は、３００ｍｍ×８０ｍｍ×１０ｍｍとした。ここで、第２の小脱塩室１４において、第１の区画１４ａと第２の区画１４ｂの体積比は１対１とした。中間イオン交換膜１３をアニオン交換膜とした。
【００５７】
被処理水は、軟化してＲＯ膜を通した後に、第１の小脱塩室１２から第２小脱塩室１４へ通水した。被処理水の流量は１８０［Ｌ／ｈ］とした。濃縮水の流量は３０［Ｌ／ｈ］であり、電極水の流量は、１０［Ｌ／ｈ］である。脱塩処理前の被処理水の導電率は１０±１［μＳ／ｃｍ］であった。脱塩処理前の被処理水の炭酸濃度は約１５［ｍｇ／Ｌ］であり、脱塩処理前の被処理水のシリカ濃度は約１［ｍｇ／Ｌ］であった。陰極室２４と陽極室２６の間に印加する電流値は１．１［Ａ］とした。
【００５８】
実施例として、各脱塩処理部１０の第１の小脱塩室１２にI形強塩基性アニオン交換樹
脂を単床充填した。各脱塩処理部１０の第２の小脱塩室１４において、第１の区画１４ａにカチオン交換樹脂を充填し、第２の区画１４ｂにII形強塩基性アニオン交換樹脂を充填
した。
【００５９】
また、比較例として、第２の小脱塩室１４の第２の区画１４ｂに、第１の小脱塩室１２に充填したアニオン交換体と同じI形強塩基性アニオン交換樹脂を充填した。第２の小脱
塩室１４の第２の区画１４ｂに充填したアニオン交換体の種類以外の条件は、実施例と比較例とで同じである。
【００６０】
実施例および比較例の両方について、脱イオン水製造装置を１０００時間の稼働し、運転電圧と、処理水の水質、ここでは処理水の比抵抗値を測定した。この測定の結果が以下の表１に示されている。
【００６１】
【表１】
2014200698.tif 000003
【００６２】
処理水の比抵抗値は、実施例と比較例との間でほとんど差がない。これは、被処理水の水質がほとんど変わらないことを意味している。
【００６３】
一方で、比較例の運転電圧は、実施例の運転電圧よりも著しく大きい。これは、実施例の第２の小脱塩室１４で使用したII形強塩基性アニオン交換樹脂が、I形強塩基性アニオ
ン交換樹脂の塩基性度よりも低いことが影響しているためと考えられる。
【００６４】
以上、本発明の望ましい実施形態について提示し、詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない限り、さまざまな変更及び修正が可能であることを理解されたい。
【符号の説明】
【００６５】
１０  脱塩処理部
１２  第１の小脱塩室
１３  中間イオン交換膜
１４  第２の小脱塩室
１４ａ  第１の区画
１４ｂ  第２の区画
２０，２２，６０，６２  濃縮室
２４    陰極室
２６    陽極室
３０    アニオン交換膜
３２    カチオン交換膜
４１    連結管
【図１】
2014200698.tif 000004
【図２】
2014200698.tif 000005
【図３】
2014200698.tif 000006