(57)【要約】【課題】電気脱イオン装置の長期通水通電停止保管期間中に、その性能の低下を防止して安定に保管し、運転再開時に、所定の処理水水質を得るために要する時間を短縮する。【解決手段】電気脱イオン装置内のイオン交換樹脂のアニオン交換樹脂をＣｌ形に、カチオン交換樹脂をＮａ形にそれぞれ変換して保管する。イオン交換樹脂が再生型となって膨潤することによるＴＯＣの溶出量の増加を抑えて、運転再開時のＴＯＣ吐き出し時間を短縮し、処理水を早期に採水することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極との間にアニオン交換膜とカチオン交換膜とを交互に配列して該アニオン交換膜とカチオン交換膜との間に脱塩室と濃縮室とを形成し、少なくとも脱塩室にイオン交換体を充填してなる電気脱イオン装置を、通水通電せずに長期間保管する際に、前記イオン交換体を塩形に変換して保管することを特徴とする電気脱イオン装置の保管方法。
【請求項２】
請求項１において、前記イオン交換体がアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との混合物であって、該アニオン交換樹脂の９９％以上をＣｌ形に、該カチオン交換樹脂の９９％以上をＮａ形にそれぞれ変換して保管することを特徴とする電気脱イオン装置の保管方法。
【請求項３】
請求項２において、前記電気脱イオン装置の通水通電停止後に、該電気脱イオン装置に充填されたイオン交換樹脂に対して１倍当量以上の食塩水を通水して該イオン交換樹脂を塩形に変換して保管することを特徴とする電気脱イオン装置の保管方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記イオン交換体を塩形に変換した後、該電気脱イオン装置に導電率１ｍＳ／ｍ以下の純水を封入して保管することを特徴とする電気脱イオン装置の保管方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食塩製造工業、廃液処理関連工業、医薬品製造工業、半導体製造工業、食品工業などの産業分野の他、ボイラー、研究施設などの純水利用施設で用いられる電気脱イオン装置を、長期通水通電停止期間中の性能低下を防止して安定に保管する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
陽極を備える陽極室と、陰極を備える陰極室との間に、カチオン交換膜とアニオン交換膜とを交互に配列し、陽極側がアニオン交換膜で区画され陰極側がカチオン交換膜で区画された脱塩室と、陽極側がカチオン交換膜で区画され陰極側がアニオン交換膜で区画された濃縮室とを形成し、電圧を印加することにより脱塩室内に供給される被処理水中のイオンを、濃縮室内に供給される液体中へ移動させて、被処理水を脱イオン処理する電気脱イオン装置が知られている。通常、この電気脱イオン装置の脱塩室にはイオン交換樹脂等のイオン交換体が充填されており、濃縮室にもイオン交換体が充填される場合もある。
【０００３】
従来、このような電気脱イオン装置を、不使用時に長期保管する場合には、装置内に使用溶液をそのまま満たして保管するか、或いは別の保管液を満たして保管することが行われている。保管液としては、例えば５０％プロピレングリコール溶液などが用いられている。
【０００４】
しかし、電気脱イオン装置の通水通電を停止して１週間以上の長期間保管する場合、停止期間中のイオン交換膜やイオン交換体の性能低下で、再起動時の装置の運転に必要な電圧が上昇したり、ＴＯＣ（有機体炭素）の流出で処理水質が低下し、再起動後、処理水の採水までに長時間を必要とするといった問題があった。
【０００５】
保管期間中の装置性能低下を防止するために、装置内を薬液で満たす方法が考えられるが、この場合には、超純水等を製造する電気脱イオン装置にあっては、再起動後の処理水中に薬液などの不純物が混ざり、所定の水質を得るためには、再起動後長時間要するおそれがある。
【０００６】
特開２００１−１７９２６１号公報には、電気脱イオン装置の通水通電を停止して長期間保管する場合に、イオン交換膜等の品質低下を防止することを目的として、装置内の液体を排出し、イオン交換膜及びイオン交換樹脂の含水率を運転時の３０％以下にして保管する方法が記載されている。
【特許文献１】特開２００１−１７９２６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特開２００１−１７９２６１号公報記載の方法では、含水率を下げることによりイオン交換膜が破断する恐れがあり、好ましくない。
【０００８】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決して、電気脱イオン装置の長期通水通電停止保管期間中に、その性能の低下を防止して安定に保管し、運転再開時に、所定の処理水水質を得るために要する時間を短縮する電気脱イオン装置の保管方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、次のような知見を得た。
イオン交換樹脂塔などにおいても、数ヶ月以上の長期保存時に性能低下することがある。その原因としては、塔内にアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂が混在しているため、保管期間中にカチオン交換樹脂からのＴＯＣなどの溶出物により、アニオン交換樹脂の表面が汚染を受けることが考えられている。
【００１０】
一方で、電気脱イオン装置の脱塩室に充填されたイオン交換樹脂は、通電時に電気再生により大部分が再生型（ＯＨ形、Ｈ形）となっている。再生型ではイオン交換樹脂が膨潤して体積が増える。例えば、カチオン交換樹脂は１０８％、アニオン交換樹脂は１２０％も膨潤により体積が増える。そして、再生型になると、網目構造が密から疎になり、イオン交換樹脂の内部に閉じ込められたＴＯＣ成分が溶出しやすくなる。このため、停止期間が長くなると、イオン交換樹脂から溶出するＴＯＣ量が増え、この結果、運転再開時にＴＯＣ吐き出しに時間がかかり、処理水の採水までに要する時間が長くなる。
【００１１】
そこで、本発明者らは、イオン交換樹脂を再生型ではなく非再生型として膨潤を抑えることにより、保管期間中の樹脂からのＴＯＣの溶出量を少なくすることができ、長期保管後の装置運転再開時におけるＴＯＣ吐き出し時間を短縮することができることを見出し、本発明を完成させた。
【００１２】
本発明（請求項１）の電気脱イオン装置の保管方法は、陽極と陰極との間にアニオン交換膜とカチオン交換膜とを交互に配列して該アニオン交換膜とカチオン交換膜との間に脱塩室と濃縮室とを形成し、少なくとも脱塩室にイオン交換体を充填してなる電気脱イオン装置を、通水通電せずに長期間保管する際に、前記イオン交換体を塩形に変換して保管することを特徴とする。
【００１３】
請求項２の電気脱イオン装置の保管方法は、請求項１において、前記イオン交換体がアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との混合物であって、該アニオン交換樹脂の９９％以上をＣｌ形に、該カチオン交換樹脂の９９％以上をＮａ形にそれぞれ変換して保管することを特徴とする。
【００１４】
請求項３の電気脱イオン装置の保管方法は、請求項２において、前記電気脱イオン装置の通水通電停止後に、該電気脱イオン装置に充填されたイオン交換樹脂に対して１倍当量以上の食塩水を通水して該イオン交換樹脂を塩形に変換して保管することを特徴とする。
【００１５】
請求項４の電気脱イオン装置の保管方法は、請求項１ないし３のいずれか１項において、前記イオン交換体を塩形に変換した後、該電気脱イオン装置に導電率１ｍＳ／ｍ以下の純水を封入して保管することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の電気脱イオン装置の保管方法によれば、電気脱イオン装置の通水通電を停止して長期間保管する際の、イオン交換体の膨潤によるＴＯＣ溶出量の増加を効果的に抑制することにより、運転再開時のＴＯＣ吐き出し時間を短縮し、処理水を早期に採水することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に本発明の電気脱イオン装置の保管方法の実施の形態を詳細に説明する。
【００１８】
本発明の保管方法が適用される電気脱イオン装置は、陽極を備える陽極室と、陰極を備える陰極室との間に、カチオン交換膜とアニオン交換膜とを交互に配列し、陽極側がアニオン交換膜で区画され陰極側がカチオン交換膜で区画された脱塩室と、陽極側がカチオン交換膜で区画され陰極側がアニオン交換膜で区画された濃縮室とを形成し、電圧を印加することにより脱塩室内に供給される被処理水中のイオンを、濃縮室内に供給される液体中へ移動させることにより被処理水を脱イオン処理する一般的な電気脱イオン装置であり、特に制限はない。
【００１９】
このような電気脱イオン装置の脱塩室内には、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とを混合してなるイオン交換樹脂等のイオン交換体が充填されているが、濃縮室にもこのようなイオン交換体が充填されていても良い。
【００２０】
本発明においては、このような電気脱イオン装置の通水通電を停止して長期間、例えば１ヶ月以上保管する場合に、脱塩室内のイオン交換体を塩形に変換して保管する。
【００２１】
例えば、脱塩室内のアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との混合イオン交換樹脂を塩形に変換する場合には食塩水を、脱塩室に通水することが好ましく、用いる食塩水の濃度は０．５〜５重量％で、通水する食塩水量は、食塩の量として、脱塩室内のイオン交換樹脂の１〜１０倍当量であることが好ましい。用いる食塩水の濃度が低過ぎると、イオン交換樹脂を塩形に変換するために要する食塩水量が多く通水時間を長く要し好ましくなく、逆に濃度が高過ぎても意味がない。また、通水量が少な過ぎると脱塩室内のイオン交換樹脂を十分に塩形に変換することができず、多過ぎても効果に差異はなく、徒に通水時間が長くなり好ましくない。
【００２２】
なお、通水速度には特に制限はないが、速過ぎると差圧がついて入口圧力が高くなり、許容耐圧を上回る結果となり、遅過ぎると液の偏流が生じることから、通水ＳＶで２０〜５０ｈｒ−１程度であることが好ましい。
【００２３】
このようにして食塩水を通水することにより、脱塩室内のアニオン交換樹脂の９９％以上、好ましくは実質的に１００％がＣｌ形に、またカチオン交換樹脂の９９％以上、好ましくは実質的に１００％がＮａ形に変換された状態として、保管することが好ましい。
【００２４】
また、このようにしてイオン交換樹脂を塩形に変換した後に、装置内の食塩水を導電率１ｍＳ／ｍ以下の水で押し出して置換し、脱塩室、濃縮室及び電極室のすべてに導電率１ｍＳ／ｍ以下の水を封入して保管することが好ましい。
【００２５】
保管後の運転再開に際しては、そのまま通水通電を再開すれば良いが、その際、本発明によれば、保管中のイオン交換樹脂からのＴＯＣ溶出が防止されているため、運転再開時の処理水中へのＴＯＣ溶出量が少なく、この結果、所望とする高純度の処理水を早期に採用することができるようになる。
【実施例】
【００２６】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００２７】
なお、以下の実施例及び比較例において、試験用電気脱イオン装置としては、脱塩室は幅３２０ｍｍ、長さ６００ｍｍ、厚み５．２ｍｍのセルを１０枚、濃縮室は幅３２０ｍｍ、長さ６００ｍｍ、厚み４ｍｍのセルを１１枚で構成される処理量１ｍ３／ｈｒの電気脱イオン装置を用いた。
【００２８】
この電気脱イオン装置のイオン交換膜及び脱塩室に充填するアニオン交換樹脂及びカチオン交換樹脂としては次のものを用いた。また、濃縮室にも脱塩室と同じイオン交換樹脂を充填した。
アニオン交換膜：（株）アストム製「ネオセプタＡＨＡ」
カチオン交換膜：（株）アストム製「ネオセプタＣＭＢ」
アニオン交換樹脂：ダウケミカル社製「ＳＢＲ−ＰＣ」
カチオン交換樹脂：ダウケミカル社製「６５０Ｃ」
【００２９】
イオン交換樹脂の充填割合は、脱塩室はアニオン交換樹脂：カチオン交換樹脂＝６０：４０、濃縮室はアニオン交換樹脂：カチオン交換樹脂＝６０：４０とした（いずれも体積比）。
【００３０】
実施例１
まず、水道水を逆浸透膜分離装置で処理して得られる透過水（ＲＯ処理水：導電率０．５ｍＳ／ｍ）を電気脱イオン装置の被処理水として通水し、電流１０Ａ、電圧４０Ｖで運転を行った。得られた処理水の比抵抗は１８ＭΩ・ｃｍであった。
その後、通水通電を停止した後、脱塩室に１重量％食塩水を２５０Ｌ／ｈｒで１時間通水した。この通水条件は、脱塩室に充填されたイオン交換樹脂の５倍当量の食塩を含む水をＳＶ＝２５ｈｒ−１で通水する条件となる。その後、被処理水であるＲＯ処理水（導電率０．５ｍＳ／ｍ）で食塩水を置換し、このＲＯ処理水を脱塩室、濃縮室及び電極室に封入して６ヶ月間保管した。保管時の脱塩室内のイオン交換樹脂の塩形比率は表１に示す通りであった。
保管後、通水通電を再開し、通水通電再開と同時に電気脱イオン装置の被処理水と処理水のＴＯＣ濃度差からＴＯＣ溶出量の経時変化を調べ、結果を図１に示した。
【００３１】
比較例１
実施例１において、通水通電停止後、食塩水を通水せず、そのままの状態で保管したこと以外は同様にして運転再開後のＴＯＣ溶出量の経時変化を調べ、結果を図１に示した。
なお、このときの保管時の脱塩室内のイオン交換樹脂の塩形比率は表１に示す通りであった。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
実施例１及び比較例１の結果から次のことが分かる。
比較例１のように比抵抗が十分に低い処理水が得られるようになってから装置の運転を停止してそのまま保管すると、運転再開時にＴＯＣ溶出量が増える。その結果、ＴＯＣ溶出が殆どなくなってＴＯＣ溶出量１ｐｐｂ以下の高純度水を供給できるまでに約３０時間を要する。これに対して、実施例１では、運転再開時のＴＯＣ溶出量が少なく、通水約１６時間後にはＴＯＣ溶出量１ｐｐｂ以下の高純度水の供給が可能となった。
【００３４】
一般的に、超純水分野ではＴＯＣ濃度１ｐｐｂ以下を供給水の基準としているところが多く、また、運転再開後、２４時間以内にこのような純水を供給できることが望まれている。
本発明によれば、電気脱イオン装置内のイオン交換樹脂を塩形に変換して保管することにより、保管期間中のＴＯＣの溶出量を低減して電気脱イオン装置の装置の立ち上げに要する時間を大幅に短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施例１及び比較例１におけるＴＯＣ溶出量の経時変化を示すグラフである。
【図１】
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