(57)【要約】【課題】電気再生式純水製造装置を使用する純水の製造方法であって、電気再生式純水製造装置のイオン交換膜やイオン交換体の寿命が一層長くなる様に改良された純水の製造方法を提供する。【解決手段】陽極（２）を備えた陽極室（３）と陰極（４）を備えた陰極室（５）との間に陰イオン交換膜および陽イオン交換膜を交互に配列して順次形成される複数組の脱塩室（８１）・・・及び濃縮室（９１）・・・から構成され、脱塩室には陽イオン交換体および陰イオン交換体の混合物（Ａ）が収容されて成る電気再生式純水製造装置を使用する純水の製造方法において、脱塩室に供給される被処理水にＮａＣｌ及び／又はＫＣｌを添加する。通常、上記の塩は脱塩室側流入管（１３１）に設けられた塩水溶液注入管（１４３）を通して添加される。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極を備えた陽極室と陰極を備えた陰極室との間に陰イオン交換膜および陽イオン交換膜を交互に配列して順次形成される複数組の脱塩室および濃縮室から構成され、脱塩室には陽イオン交換体および陰イオン交換体の混合物が収容されて成る電気再生式純水製造装置を使用する純水の製造方法において、脱塩室に供給される被処理水にＮａＣｌ及び／又はＫＣｌを添加することを特徴とする純水の製造方法。
【請求項２】
陽極を備えた陽極室と陰極を備えた陰極室との間に陰イオン交換膜および陽イオン交換膜を交互に配列して順次形成される複数組の脱塩室および濃縮室から構成され、脱塩室には陽イオン交換体および陰イオン交換体の混合物が収容されて成る電気再生式純水製造装置において、上記の各脱塩室は、ＮａＣｌ及び／又はＫＣｌの供給が可能になされていることを特徴とする電気再生式純水製造装置。
【請求項３】
各脱塩室に接続された被処理水流入管にはＮａＣｌ及び／又はＫＣｌの供給管が設けられている請求項２に記載の電気再生式純水製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、純水の製造方法および電気再生式純水製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、イオン交換体とイオン交換膜を組み合わせ且つ電気透析の作用を利用した電気再生式純水製造装置が提案されている。この装置は、含水状態のイオン交換体が良好な導電体であることに着目して発明されたものであり、基本的には、電気透析装置の陰イオン交換膜と陽イオン交換膜とで挟まれた脱塩室にイオン交換体を充填して構成される。そして、脱塩室に電圧を印可しながら脱塩されるべき被処理水を流通させて純水を得る。電気再生式純水製造装置によれば、イオン交換樹脂を使用した純水の製造方法の場合に必要な再生剤が不要となる利点がある。
【０００３】
本出願人は、脱塩室に収容される陽イオン交換体および陰イオン交換体の混合物に導電性物質を付加して成る装置を提案している（例えば特許文献１参照）。また、濃縮室および／または電極室に導電性物質を収容して成る装置も提案している（例えば特許文献１及び２参照）。これらの改良された装置は、何れも、電気的に安定であり、従って、処理水の水質を低下させないで安定化させ、しかも、消費電力量を低減させることを目的としたものであり、特に、その効果は、脱塩室および濃縮室の組み込み室数を増やした場合に顕著である。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２４３７４号公報
【特許文献２】
特開２００１−１３７８５６号公報
【特許文献３】
特開２００１−１３７８５９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、電気再生式純水製造装置を使用する純水の製造方法であって、電気再生式純水製造装置のイオン交換膜やイオン交換体の寿命が一層長くなる様に改良された純水の製造方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、イオン交換膜やイオン交換体の寿命が一層長くなった電気再生式純水製造装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、脱塩室に供給される被処理水にＮａＣｌ及び／又はＫＣｌを添加することにより上記の目的を容易に達成し得るとの知見を得、本発明の完成に至った。
【０００７】
すなわち、本発明の第１の要旨は、陽極を備えた陽極室と陰極を備えた陰極室との間に陰イオン交換膜および陽イオン交換膜を交互に配列して順次形成される複数組の脱塩室および濃縮室から構成され、脱塩室には陽イオン交換体および陰イオン交換体の混合物が収容されて成る電気再生式純水製造装置を使用する純水の製造方法において、脱塩室に供給される被処理水にＮａＣｌ及び／又はＫＣｌを添加することを特徴とする純水の製造方法に存する。
【０００８】
そして、本発明の第２の要旨は、陽極を備えた陽極室と陰極を備えた陰極室との間に陰イオン交換膜および陽イオン交換膜を交互に配列して順次形成される複数組の脱塩室および濃縮室から構成され、脱塩室には陽イオン交換体および陰イオン交換体の混合物が収容されて成る電気再生式純水製造装置において、上記の各脱塩室は、ＮａＣｌ及び／又はＫＣｌの供給が可能になされていることを特徴とする電気再生式純水製造装置に存する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明を詳細に説明する。図１は本発明の電気再生式純水製造装置の好ましい一例の垂直縦断正面略図である。
【００１０】
先ず、電気再生式純水製造装置（１）の概要について説明する。電気再生式純水製造装置（１）は、陽極（２）を備えた陽極室（３）と陰極（４）を備えた陰極室（５）との間に陰イオン交換膜（６１）及び陽イオン交換膜（７１）を交互に配列して順次形成される複数組の脱塩室（８１）、（８２）・・・及び濃縮室（９１）、（９２）・・・から構成される。
【００１１】
すなわち、陰イオン交換膜（６１）と陽イオン交換膜（７１）とに挟まれて脱塩室（８１）が構成され、同様にして陰イオン交換膜（６２）と陽イオン交換膜（７２）とに挟まれて第２の脱塩室（８２）が形成される。この様に陰イオン交換膜（Ａ）と陽イオン交換膜（Ｃ）とが交互に配列され、図示の装置の場合は５個の脱塩室が形成されている。一方、陽イオン交換膜（７１）と陰イオン交換膜（６２）とに挟まれて第１濃縮室（９１）が形成され、同様にして陽イオン交換膜（７２）と陰イオン交換膜（６３）とに挟まれて第２濃縮室（９２）が形成される。この様にして図示の装置の場合は４個の濃縮室が形成されている。そして、上記の５個の脱塩室には陽イオン交換体および陰イオン交換体の混合物（Ａ）がそれぞれ収容されている。
【００１２】
脱塩室に収容される陽イオン交換体および陰イオン交換体の混合物には導電性物質を付加するのが好ましい。斯かる構成により、脱塩室および濃縮室の組み込み室数を増やした場合にも、電圧の印可条件を変化させることなく、処理水の水質を低下させないで安定化させ、しかも、消費電力量を低減させることが出来る。
【００１３】
上記の脱塩室および濃縮室を形成するためのイオン交換膜としては、通常の電気透析装置で採用されているものが使用され、例えば、商品名「セレミオン（旭硝子（株））」、「ネオセプタ（トクヤマ（株））」、「アシプレックス（旭化成（株））」等の市販品が挙げられる。
【００１４】
上記の脱塩室に充填されるイオン交換体としては、通常の純水製造時の脱塩処理に使用されている陰イオン交換樹脂および陽イオン交換樹脂を使用することもできるが、比表面積が大きく且つイオン交換反応が効率的であるイオン交換繊維を使用するのが有利である。斯かるイオン交換繊維としては、具体的には、ポリスチレン系繊維と補助剤との複合繊維にイオン交換基を導入したもの、ポリビニルアルコールの繊維基体にイオン交換基を導入したもの、ポリオレフィン系の繊維に放射線を照射して放射線グラフト重合を利用してイオン交換基を導入したもの等の市販品が利用できる。
【００１５】
また、イオン交換樹脂は、通常の純水製造に採用されているイオン交換樹脂から適宜選定される。例えば、強酸性陽イオン交換樹脂としては、「ダイヤイオン（三菱化学（株）登録商標）ＳＫ１Ｂ」、「ＰＫ２０８」等、強塩基性陰イオン交換樹脂としては、「ダイヤイオンＳＡ１０Ａ」、「ＰＡ３１６」等が挙げられる。
【００１６】
上記のイオン交換体は、再生型および塩型の何れの型で使用してもよいが、水質の立ち上がりを早くするのには再生型を使用するのがよい。
【００１７】
脱塩室に収容される陽イオン交換体および陰イオン交換体の混合物に付加される導電性物質としては、イオン交換体がイオン交換繊維の場合は導電性繊維が好ましい。導電性繊維としては、炭素繊維の他、ナイロン系、アクリル系、ポリエステル系などの合成繊維にカーボンブラックを練り込んだ複合繊維、表面がカーボンブラックでコーティングされた合成繊維などが挙げられる。斯かる導電性繊維の具体例としては、「アントロン」（デュポン社製）、「ウルトロン」（モンサント社製）、「ＳＡ−７」、「バレルＩＩ」（東レ社製）、「ベルトロン」（鐘紡社製）、「メガＩＩ」（ユニチカ社製）、「メタリアン」（帝人社製）等の市販品がある。
【００１８】
導電性繊維は、イオン交換繊維と均一に混合され不織布状の形態にされる。この場合、混合割合は、イオン交換繊維の交換容量に悪影響を及ぼさず且つ高い導電性を付与する様に、イオン交換繊維の交換能、導電性繊維の性質などを考慮して適宜決められるが、通常は２０〜７０重量％、好ましくは３０〜６０％であり、略５０％程度が最も好ましい。また、イオン交換体がイオン交換樹脂の場合は、小粒の黒鉛、小粒の活性炭などの導電性物質が混合して使用される。
【００１９】
上記の濃縮室および／または電極室には陽イオン交換体および陰イオン交換体の混合物（ａ）及び／又は導電性物質（ｂ）を収容するのが好ましい。斯かる構成により、濃縮室および／または電極室が電気的により安定となるため、電圧の印可条件を変化させることなく、処理水の水質を低下させないで安定化させ、しかも、消費電力量を低減させることが出来る。
【００２０】
濃縮室および／または電極室に使用する陽イオン交換体および陰イオン交換体の混合物（ａ）及び／又は導電性物質（ｂ）としては、脱塩室の充填物として前述したのと同様のものが使用される。導電性物質（ｂ）としては、湿潤状態で陽イオン交換体および陰イオン交換体よりも良導電性である導電性物質、特に炭素繊維が好適に使用される。
【００２１】
陽イオン交換体および陰イオン交換体の混合物（ａ）及び／又は導電性物質（ｂ）は、電極室よりも濃縮室に収容した方が好ましい結果が得られる。勿論、両室に収容してもよい。また、上記の混合物（ａ）よりも導電性物質（ｂ）が好適に使用される。勿論、脱塩室の場合と同様に、上記の混合物（ａ）に導電性物質（ｂ）を付加して使用してもよい。
【００２２】
上記の様に構成された電気再生式純水製造装置は次の様に使用される。５個の各脱塩室には、並行して被処理水（脱イオンされる水）を脱塩室側流入管（１３１）から供給する。処理水（脱イオンされた水）は脱塩室側流出管（１３２）から流出される。４個の各濃縮室には、並行して被処理水を濃縮室側流入管（１４１）から供給する。各濃縮室に供給された被処理水は、濃縮されて濃縮水として濃縮室側流出管（１４２）から排出される。また、濃縮室への供給と同時に被処理水を陽極室側流入管（１２１）から陽極室（３）に、陰極室側流入管（１２３）から陰極室（５）にそれぞれ導入し、各々、陽極室側流出管（１２２）、陰極室側流出管（１２４）から排出させる。
【００２３】
上記の各流路により被処理水を流通させながら、陽極（２）及び陰極（４）から直流電流を通ずると、各脱塩室では被処理水中の不純物イオンが陽イオン交換体および陰イオン交換体の混合物が有する陰イオン交換基および陽イオン交換基により捕捉除去され、純水が製造されると共に、陽イオン交換体および陰イオン交換体の混合物に捕捉された不純物イオンは脱塩室の隔膜でもある陰イオン交換膜および陽イオン交換膜により電気透析されて隣接する濃縮室に移動し、濃縮され濃縮室側流出管（１４２）から排出される。
【００２４】
次に、本発明に係る純水の製造方法について説明する。本発明の製造方法は、前記の電気再生式純水製造装置を使用する純水の製造方法において、脱塩室に供給される被処理水にＮａＣｌ及び／又はＫＣｌを添加することを特徴とする。
【００２５】
ＮａＣｌ及び／又はＫＣｌの添加量は、被処理水中におけるＣａＣＯ３換算の濃度として、通常０．２〜２０ｍｇ／Ｌ、好ましくは０．５〜５ｍｇ／Ｌである。ＮａＣｌ及び／又はＫＣｌの添加量がＣａＣＯ３換算の濃度として０．２ｍｇ／Ｌ未満の場合は、電気再生式純水製造装置のイオン交換膜やイオン交換体の寿命を長くする効果が十分に発揮されず、２０ｍｇ／Ｌを超える場合は、添加効果が飽和し電気再生式純水製造装置に無用の付加が掛かり経済的ではない。なお、ＮａＣｌ及び／又はＫＣｌは電気再生式純水製造装置で容易に除去されるため、脱塩室から流出する処理水中に混入することはない。
【００２６】
被処理水にＮａＣｌ及び／又はＫＣｌ（以下、塩と略記する）を添加する方法は、特に制限されず、脱塩室側流入管（１３１）に接続して被処理水調節槽（図示せず）を設け、これに塩またはその水溶液を添加する方法、直接に脱塩室（８１）、（８２）・・・に塩またはその水溶液を添加する方法、脱塩室側流入管（１３１）に塩またはその水溶液を添加する方法などが挙げられる。
【００２７】
次に、本発明の電気再生式純水製造装置について説明する。本発明電気再生式純水製造装置は、前記の電気再生式純水製造装置において、各脱塩室はＮａＣｌ及び／又はＫＣｌの供給が可能になされていることを特徴とする。図１に示した本発明の電気再生式純水製造装置においては、脱塩室側流入管（１３１）に塩水溶液注入管（１４３）を設けられ、これにより、各脱塩室は塩の供給が可能になされている。勿論、各脱塩室毎に塩水溶液注入管を設けることも出来る。
【００２８】
【実施例】
次に、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。
【００２９】
比較例１
図１に示す様な構造を有する電気再生式純水製造装置であって、脱塩室が４５室および濃縮室が４４室より成る装置を使用して実験を行った。脱塩室は、縦３９０ｍｍ、横１３０ｍｍ、厚さ２ｍｍであり、濃縮室は、縦３９０ｍｍ、横１３０ｍｍ、厚さ２ｍｍである。
【００３０】
陰イオン交換膜としては、セレミオンＡＭＤ［旭硝子（株）製、セレミオンは同社登録商標］を使用し、その寸法は、縦３９０ｍｍ、横１３０ｍｍである。陽イオン交換膜としては、セレミオンＣＭＤ［旭硝子（株）製］を使用し、その寸法は、縦３９０ｍｍ、横１３０ｍｍである。
【００３１】
上記の脱塩室のイオン交換体充填物としては、ポリビニルアルコールをマトリックスにスチレン−ジビニルベンゼンのスルホン酸化物を均一に分散させた強酸性陽イオン交換繊維（株式会社ニチビ製「ＩＥＦ−ＳＣ」）とポリビニルアルコールの主鎖にトリメチルアンモニウム基を付加してなる強塩基性陰イオン交換繊維（株式会社ニチビ製「ＩＥＦ−ＳＡ」）の両イオン交換繊維を交換容量で同当量混和し、これに不活性合成繊維としてポリエステル繊維を５０％の割合で混合状態にした後、不織布状にしたものを使用した。
【００３２】
被処理水としては横浜市水のＲＯ（逆浸透膜）処理水（電気伝導度：２０μＳ／ｃｍ）を使用した。このＲＯ処理水の分析値は以下の表１に示す通りである。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
脱塩室側流入管（１３１）から脱塩室にＬＶ２５ｍ／ｈで被処理水を通水した。同様に両電極室および濃縮室にも被処理水を脱塩室への供給速度と同じ流速で供給した。通水と同時に両電極室の電極板に６００Ｖの直流電圧を印可した。定常状態になった直後に脱塩室より流出する処理水の分析を行なった。その結果を表２に示す。
【００３５】
実施例１
比較例１において、脱塩室側流入管（１３１）に設けられた塩水溶液注入管（１４３）から１重量％ＮａＣｌ水溶液を供給し、被処理水のＮａ＋濃度をＣａＣＯ３換算で２．０ｍｇ／Ｌに調節した以外は、比較例１と同様に操作した。脱塩室より流出する処理水の分析結果を表２に示す。そして、処理水の低効率（ｋΩ・ｍ）を長期間に亘って測定し、それが低下し始める期間（電気再生式純水製造装置の寿命）を比較例１の場合と比較した結果、比較例１の場合の１．６倍であった。
【００３６】
【表２】
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【００３７】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、電気再生式純水製造装置の寿命が長くなされた純水の製造方法が提供され、本発明の工業的価値は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気再生式純水製造装置の一例の垂直縦断正面略図
【符号の説明】
１：電気透析槽本体
２：陽極
３：陽極室
４：陰極
５：陰極室
６１：陰イオン交換膜
７１：陽イオン交換膜
８１：脱塩室
９１：濃縮室
１２１：陽極室側流入管
１２２：陽極室側流出管
１２３：陰極室側流入管
１２４：陰極室側流出管
１３１：脱塩室側流入管
１３２：脱塩室側流出管
１４１：濃縮室側流入管
１４２：濃縮室側流出管
１４３：塩水溶液注入管
Ａ：陽イオン交換体および陰イオン交換体の混合物
【図１】
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