(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１個の流路を含むイオン交換媒体であって、該流路が複数の交互する陽イオン交換区域と陰イオン交換区域とを含み、該流路が実質的に非多孔性樹脂製の輸送骨組内にあり、該樹脂製輸送骨組が陽イオン骨組と陰イオン骨組とから構成され、該陽イオン骨組及び該陰イオン骨組のぞれぞれは、一方の面上に該輸送骨組の全長に沿って長手方向に伸びる仕切を有し、該流路は、該仕切と該陽イオン骨組及び該陰イオン骨組の各一方の面とによって形成される空間によって画定される、イオン交換媒体。
【請求項２】
前記陽イオン交換区域が陽イオン樹脂を含み、しかも前記陰イオン交換区域が陰イオン樹脂を含み、該陽イオン交換区域と該陰イオン交換区域のぞれぞれが前記輸送骨組と接触している、請求項１に記載のイオン交換媒体。
【請求項３】
前記樹脂製輸送骨組を構成する前記実質的に非多孔性の樹脂と、前記流路内の前記陽イオン樹脂及び陰イオン樹脂とが再生樹脂、消耗樹脂又はこれら２つの組み合わせである、請求項２に記載のイオン交換媒体。
【請求項４】
前記樹脂製輸送骨組を構成する前記実質的に非多孔性の樹脂の平均粒度が前記流路内の前記陽イオン樹脂及び陰イオン樹脂の平均粒度よりも実質的に小さい、請求項２に記載のイオン交換媒体。
【請求項５】
陰イオン膜及び陽イオン膜のうち少なくとも一つをさらに含み、ここで、該陽イオン膜が前記陽イオン骨組を取り囲み且つそれと接触しており、しかも該陰イオン膜が前記陰イオン骨組を取り囲み且つそれと接触している、請求項１に記載のイオン交換媒体。
【請求項６】
前記陰イオン膜が前記陰イオン骨組と連続的な接触状態にあり、しかも前記陽イオン膜が前記陽イオン骨組と連続的な接触状態にある、請求項５に記載のイオン交換媒体。
【請求項７】
少なくとも１個の希釈室であって請求項１に記載のイオン交換媒体を含むものと、少なくとも１個の濃縮室と、少なくとも１個の電極とを含む電気脱イオン化装置。
【請求項８】
前記樹脂製輸送骨組が前記流路の外側への該樹脂製輸送骨組を介した全ての水の移動を実質的に妨害する、請求項１に記載のイオン交換媒体。
【請求項９】
前記樹脂製輸送骨組の前記陽イオン骨組が陽イオン樹脂と結合剤とから構成され、前記樹脂製輸送骨組の前記陰イオン骨組が陰イオン樹脂と結合剤とから構成され、前記流路の前記陽イオン交換区域が陽イオン樹脂と結合剤とから構成され、前記流路の前記陰イオン交換区域が陰イオン樹脂と結合剤とから構成され、ここで、該樹脂製輸送骨組中に含まれる該結合剤の、該陽イオン樹脂及び該陰イオン樹脂の総重量に対する割合は、該流路中に含まれる該結合剤の、該陽イオン樹脂及び該陰イオン樹脂の総重量に対する割合よりも高い、請求項１に記載のイオン交換媒体。
【請求項１０】
それぞれの結合剤が同一の結合剤、異なる結合剤又は同一の結合剤と異なる結合剤との混合物である、請求項９に記載のイオン交換媒体。
【請求項１１】
前記樹脂製輸送骨組が陽イオン樹脂又は陰イオン樹脂と結合剤との第１混合物であって第１多孔度を有するものから構成され、前記流路の陽イオン交換区域又は陰イオン交換区域が陽イオン樹脂又は陰イオン樹脂と結合剤との第２混合物であって第２多孔度を有するものから構成され、しかも該第２多孔度が該第１多孔度よりも高い、請求項１に記載のイオン交換媒体。
【請求項１２】
陰イオン骨組と陽イオン骨組とからなる実質的に非多孔性樹脂製の輸送骨組を含み、該陽イオン骨組及び該陰イオン骨組のぞれぞれが一方の面上に該輸送骨組の全長に沿って長手方向に伸びる仕切を有し、該流路が該仕切と該陽イオン骨組及び該陰イオン骨組の各一方の面とによって形成される空間によって画定されるイオン交換媒体であって、該流路は、該非多孔性樹脂製輸送骨組と接触する陽イオン樹脂と陰イオン樹脂との交互する領域を含む、イオン交換媒体。
【請求項１３】
次の工程：
（１）非多孔性陽イオン骨組であって次の工程：
（ａ）非多孔性陽イオン樹脂を準備し、
（ｂ）該陽イオン樹脂を乾燥させ、
（ｃ）該陽イオン樹脂を摩砕し、
（ｄ）随意として該陽イオン樹脂をふるい分けし、
（ｅ）該陽イオン樹脂を結合用媒体に含浸させて陽イオン樹脂の混合物を形成させ、
（ｆ）該陽イオン樹脂混合物を部分的に乾燥させ、
（ｇ）該陽イオン樹脂混合物を成形し、
（ｈ）該陽イオン樹脂混合物を乾燥させること
によって形成されたものを準備し、
（２）非多孔性陰イオン骨組であって次の工程：
（ａ）非多孔性陰イオン樹脂を準備し、
（ｂ）該陰イオン樹脂を乾燥させ、
（ｃ）該陰イオン樹脂を摩砕し、
（ｄ）随意として該陰イオン樹脂をふるい分けし、
（ｅ）該陰イオン樹脂を結合媒体に含浸させて陰イオン樹脂の混合物を形成させ、
（ｆ）該陰イオン樹脂混合物を部分的に乾燥させ、
（ｇ）該陰イオン樹脂混合物を成形し、及び
（ｈ）該陰イオン樹脂混合物を乾燥させること
によって形成されたものを準備し、
（３）該陰イオン骨組と該陽イオン骨組をこれらのものが境界面で接触して非多孔性樹脂製輸送骨組を形成するように組み合わせ、ここで、該輸送骨組は、該輸送骨組を通してその境界面で長手方向に延び、且つ、該輸送骨組の全長に沿って長手方向に延びる少なくとも１つの空間を含むものとし、及び
（４）該空間を多孔性第２陽イオン樹脂と多孔性第２陰イオン樹脂との連続する複数の層で充填して少なくとも１個の流路を形成させること
を含む、イオン交換媒体の作製方法。
【請求項１４】
前記空間を充填する工程の前に、前記陰イオン樹脂及び前記陽イオン樹脂のそれぞれを該空間の断面に相当する形状を有する複数の挿入物に結合させる追加工程を含む、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、電気脱イオン化方法で使用するための複合イオン交換媒体の製造方法に関する。本発明は、希釈区画室内での媒体の役割を効果的に区別し、そして意図された役割を満たし且つ性能を向上させることができる新規な製造方法を説明する。
【背景技術】
【０００２】
この媒体は、希釈流れ室に関わる多数の機能を果たすことが分かった。例えば、イオン交換、希釈区画室内に集められた脱イオン化イオンの濃縮区画室への輸送である。これらの段階は特定の割合で生じなければならず、そしてその速度はそのシステムを介した水の流れとその流入水によって移されるイオン負荷とによって決まる。この流れはこのシステムを介した圧力降下によって制限されるが、イオン負荷は、この負荷を濃縮区画室に輸送し且つ再生された状態を保持し、それによって水の品質を持続的なレベルで一貫して生じさせることができる該システムの能力によって制限される。それぞれの機能（流れ及び輸送）のために、画一的な設計では達成され得ない最適な構成、形態及び製造方法が存在する。この設計が媒体の全集団について均一である場合には、これはこれらの機能のうち一つのみを効率的に達成するであろうが、その他の機能についての性能は決して最適ではないであろう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、段階的な態様でのこれらの機能及びそれに伴う制限に関する機構についての詳細な研究を包含する。また、これらの機能の取り扱いを、それらの必要条件を区別し且つそれらを効率的な態様で特定区域内で生じさせることによって可能にする媒体構成の効果的な組み合わせによってこれらの制限を克服するために研究を行った。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
発明の概要
電気脱イオン化プロセスの希釈区画室内にあるイオン交換媒体は、次の２つの要件を満たすことを必要とする。
１．供給水によって送り込まれつつあるイオン負荷を脱イオン化させるように効果的に交換すること、及び
２．そのイオンを高度に再生された形で残しつつ濃縮区画室に輸送すること。
【０００５】
数セットの実験から、フラックスを最大化させなければならない場合には、該媒体が流路に対して最小の抵抗性を与えるようなものであるべきであることは明らかである。しかしながら、これを行うには、イオンを濃縮区画室に移すというこのシステムの能力のため、厚さに関する制限がある。これは、品質を保持するために流れを減少させることを必要とするという品質の悪化によってすぐに分かる。また、これは、スタックを始動させるとき又はスタックを排出後に再生させるときに、操作中に目標の値にまでその品質を得るのにかかる時間数からも分かる。
【０００６】
同時に、この媒体が細かな樹脂粒子から作られる場合には、イオン輸送は、有意に改善される（所望の品質を得るのにかかる時間によって証明される）が、達成されるフラックスは十分ではない。
【０００７】
そのため、流れとイオン輸送をその内部で且つ濃縮に至るまで操作することができるというこの媒体の能力がその品質を継続的に制限しないように前記２つを最適な割合で組み合わせた媒体を発明した。
【０００８】
この媒体は、概して２つの部分からなる。多孔性部分（説明を容易にするために、第１部と呼ぶ。）及び輸送骨組（説明を容易にするために、第２部と呼ぶ。）である。該媒体の多孔性部分について留意すべきいくつかの目標がある。以下に列挙する。
（Ａ）第１部は、水の流れが最大のフラックスで可能となる程度に均一な多孔性の形態でなければならない。媒体のこの部分は、寸法が減少した場合には、水流に対する抵抗を与え始めるであろう。
（Ｂ）複合媒体の第１部は、システムを介した流れを増大させる機会を最大化させることができるように容積の大部分をなすべきである。
（Ｃ）また、第１部は、イオン輸送の効率を維持することができるように再生された状態を維持しなければならない。従って、この媒体は、再生イオンが連続的に利用できる環境に連続的にさらされた状態を保持しなければならない。
（Ｄ）上記Ｃで挙げた目的を達成することができるように、全ての二極性部位がこの経路上に計画的に創られなければならない。
（Ｅ）また、この概念は、樹脂−樹脂境界面で生じる水の分流のみが再生において効率的に使用される必要な再生イオンを生じさせることに基づいて働くため、樹脂−膜境界面間でのいかなる水の分流も計画的に排除する。
（Ｆ）この部分の設計は、この媒体の一部分として流れ仕切を備えることによって媒体の幅にわたって水を等しく分配するという目的を達成するために行われる。従って、媒体内の水によって覆われる長さは、媒体内の水入口の位置又は媒体の多孔率の相違に依存しない。そのため、これは、不活性物質を導入することなく達成される。
【０００９】
輸送骨組である第２部について定義することが必要ないくつかの目標がある。以下に記す。
（Ａ）複合媒体の第２部の主な機能は、濃縮区画室へのイオン輸送をイオン移動が濃縮区画室に効率的である方法で促進させることである。
（Ｂ）媒体の第２部は、媒体の第１部の周囲に骨組を形成し、これは流れをつくる。
（Ｃ）媒体のこの部分は、このものを形成する細かな粒子の寸法及び構造のコンパクトさのため、いかなる流れも促進しない。しかしながら、この媒体は、湿った状態になることができ、且つ、なお非常に導電性のイオン輸送環境を維持することができる。
（Ｄ）第２部の媒体は、膜のイオン交換表面といずれかの側でほぼとぎれなく接触するのを保証し、またこれは基本媒体である第１部とも完全な接触状態にある。結果として、膜に近い水のチャネリングはない（これは多くの設計においてもそうである）。この部分が消耗した樹脂で作られる場合には、膜表面に対してさらに圧縮させる再生による樹脂の膨張のため、いかなるチャネリングの機会も失われる。
第２部の媒体は、質感が滑らかで且つ柔らかいため、一方の側ではほとんど膜の一部分になり、そして他方の側では多孔性媒体の延長となる。これは、樹脂が完全には再生されないときの、境界層の間隙を介した水のバイパスを全体的に排除することができる。
（Ｅ）この媒体は、希釈区域内に連続したイオン交換環境を備えるイオン移動のための間隙が存在しないように膜と多孔性媒体の表面との完全な接触を保証する非常に細かな表面を有するように作られる。
（Ｆ）骨組の殆どは膜の表面に近接すると共に、この部分は、流れを画定する多孔性媒体についての溝を形成するように延び、それによって不活性媒体を導入することなく媒体の全長を通して流路が保持できる。
（Ｇ）イオン交換膜に取り付けられている輸送骨組は、全ての膜の表面を希釈室にわたるイオンの輸送に使用することが可能であり、またこれは輸送効率を減少させる膜−樹脂二極性部位をも排除する。
（Ｈ）二極性の接合部を樹脂−樹脂二極性表面のみにまで最小化且つ最適化し、しかして任意の望ましくない水の分流を防止することによって消費電力を低減させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
発明の詳細な説明
上記の要件に留意して、媒体が２つの異なる種類の樹脂構成で作られる媒体デザインを創作した。外側の第２部である輸送骨組は、細かな樹脂（粘着剤で結合した）であって湿った状態になることができるがそれによって水の流れをもたらさないもので創られる。しかしながら、緊密且つコンパクトな構成のため、このものは、イオンにとって効率的な濃縮区画室への輸送ルートを推進力の方向に与える。この輸送骨組は、境界層を介して流れをバイパスすることができない。というのは、該骨組の陽イオン及び陰イオン部分がそれぞれの同様の陽イオン又は陰イオン膜と完全に接触した状態にあるからである。
【００１１】
媒体の骨組部分を作るために、再生された形又は消耗した形の様々な樹脂を、いずれも制御された温度で乾燥させ、そしてその寸法を５０〜１５０ミクロンの寸法に減少させるように摩砕する。この摩砕された樹脂をふるいにかけて大きな粒度の粒子を積極的に除去するようにする。次いで、この樹脂を結合用媒体に含浸させ、そして均一に分散された状態になるように十分に混合させる。次いで、このものをドウ様の混合物ができるほどに十分な時間にわたって部分的に乾燥させる。
【００１２】
いったんこの混合物が任意の形状又は形態を与えることができる所望のレベルの粘度範囲にまで乾燥したならば、このものを設計に応じて骨組の形状に圧延し又はプレスし、次いで完全に乾燥させる。この骨組の厚さは、希釈区画室の寸法に応じた長さ及び幅の観点から量と寸法に基づいて調節することができる。この方法は、区画室のいずれかの側について両タイプの樹脂が可能であり、このときに、このものは、仕切が骨組の一部分として作られる場合には、互いに箱形にされる。仕切が骨組の一部分でない場合には、これらのものは、別個の仕切を使用して流路領域の正確な形状を創り出すことによって内部で分割される。これらの流路領域は、他では陽イオン若しくは陰イオン区域、ブロック、タブレット又はドメインと呼ばれ得る。これらのものを使用してボックス内の空間を満たす。これで、この全体的な骨組は、空間内の該流路を利用可能にさせる媒体の第２部分を収容することができる。この輸送骨組のデザインは、厚さ１４ｍｍまで又はそれ以上を範囲とする希釈区画室の異なる厚さに合わせて創られ得る。
【００１３】
流路内の媒体の製造は、必要な樹脂の容量を、樹脂の含水率と樹脂のタイプとに基づき、嵩密度を基にした所定の粒度に対して注意深く計算することを伴う。使用される樹脂は、５００〜６５０ミクロンの均一な寸法であり、且つ、流れを処理するために媒体の部分として使用される。この樹脂は、媒体の輸送骨組部分の内部に創られる縦通路の形状と寸法に応じて、結合剤を使用して異なる構成に結合できる。この形状は、正方形、円形、長方形又は任意の他の断面に基づくことができる。そのときに、これは流路ドメインの形を与えられる。流路のための陽イオン及び陰イオンドメイン又はブロックは、異なる寸法のものであり、且つ、骨組内の空間に必要とされる所定量で満たすために使用できる。また、媒体のこの部分は、再生された又は消耗した形態である乾燥樹脂で作られることもできる。骨組内で、所定の流路は、流れの全てを所定の断面によって別の陽イオン及び陰イオン樹脂ブロック又はタブレットと共に縦方向にガイドするように創られる。これらのブロックは、正方形、長方形、円筒形又は任意の他の幾何学的形状であることができ、これは、これらの空間形状に基づき水から樹脂へのイオン移動を促進させる。この縦方向の流路内での陽イオンと陰イオンの比は、所定のベッド深さ内で必要なフラックス及び二極性表面積を達成するために調節される。ブロックの数は、必要な二極性領域に基づいて決定され且つ調節される。この媒体は、製造の容易さのために結合形態で保持され、又はいかなる結合剤なしに使用され得る。
【００１４】
この結合剤は、低密度ポリエチレン若しくはそれらの混合物、天然ゴム、ブチル若しくはニトリルゴム又はそれらの組み合わせであることができる。しかしながら、媒体の両方の形のためには、ニトリルゴムで最良の結果が得られる。
【００１５】
骨組へのタブレットの充填は、輸送骨組の側を開けたままにして水平又は垂直の位置で行うことができる。次いで、このボックスは、開いた末端部から閉じられる。頂部及び底部からボックスを閉じるために、ポリエステル又はナイロンメッシュが使用される。複合媒体は、図５に与えられるように示すことができる。
【００１６】
複合媒体を作る方法は、手動、半自動又は全自動モードで案出され得る。
【００１７】
利点
この構成は、一般に全体的な目的のために作られ且つ方法の異なる工程の制御を欠くことに起因する不利益を生じさせるデザインを使用するのではなく、特定の場所で所望の目的を満たすのに十分な特性を有するデザインを創作するのに役立つ。この骨組が膜と媒体の多孔性部分とをほぼ継ぎ目なく結合させることができることは、膜及び媒体の作用を１個の部品として流れに与えることに寄与する。この構成は、スタックの始動後数時間内に直ちに所定の品質を達成するのを促進させ、また、たとえ供給水の品質に硬度、シリカ又はＴＯＣ値に関していくらかの偏差が認められる場合でさえもこの品質を保持するのに役立つ。樹脂が希釈区画室内で再生された状態になると、骨組は、膜によってさらに圧縮された状態になり、慣用の媒体及び膜システムにおいて可能な、膜表面を介した流れの任意のバイパスの可能性を大きく排除する。また、この骨組は、その機械的強度及び寿命を改善させる膜に至らせる軟質且つ連続的な背部をも備え、そして未加工の樹脂表面にさらされる（これは、膜表面に損傷を生じさせ得る）のを防止する。また、この方法は、希釈及び濃縮区画室を横切る圧力差の変化に対して、より弾力的になる。従って、この新規な複合媒体は、より迅速に再生でき、変動する供給ストックでさえも一貫した水の品質を与えることができ、低レベルのシリカのための溶液を与えることができ、そして膜の機械的強度と寿命を改善させることができる。
【実施例】
【００１８】
ここに詳しく記載する実施例は、流路ドメイン、ブロック又はタブレット及び流れ仕切と共に輸送骨組の製造を説明する。これらの部材は、共に希釈区画室に組み立てられ、そしてこれらのうちいくつかを使用して電気脱イオン化組立体を作製した。様々な実験を実施し、そして実験データをグラフにプロットした。
媒体の製造方法及び様々な実験の詳細は次の通りである。
【００１９】
例１
骨組及びタブレットの製造
一組のダイは、希釈区画室の選択された寸法のために必要とされるような異なる厚さの寸法２００×１８７ｍｍから作られている。ここでは、希釈区画室の厚さが１１．３ｍｍである媒体を作った。
Ｃｌの形の陰イオン樹脂とＮａの形の陽イオン樹脂とを別々に空気乾燥又は真空乾燥させて含水率を１０〜２０％に減少させた。
【００２０】
図１に示すように、別個の陰イオン樹脂のベッドを１００％乾燥ベースで１２７グラムずつ作り、そして１％〜１０％（好ましくは５〜７％）の範囲の好適な結合剤とブレンドした。ドウを準備し、ダイに充填し、そして乾燥状態でプレスした。同様に、別個の陽イオンのベッドを１００％乾燥ベースで１６９ｍｇの原料で作り、０．５〜５％（好ましくは、３〜５％）の範囲の好適な結合剤とブレンドした。一つのベッドにおける陰イオン及び陽イオンの比を３５％陽イオン及び６５％陰イオンの比で保持し、従ってカットされ且つ分離されなければならない別個の陰イオンベッド陽イオンブロックで保持した。このベッドの例の下では、所望の割合を与えるように、陰イオンブロック１の寸法は左右方向に４７．５×１０ｍｍであり、陽イオンブロック２の寸法は４７．５×１０ｍｍであった。これらのブロックは図２に表されている。一つのベッドには、２４個の陰イオンブロックと２４個の陽イオンブロックがある。従って、このベッドを作るために、この陰イオンベッドからこの寸法の２４個のブロックと陽イオンブロックからのその同数とが分離される。
【００２１】
中間隔離版又は仕切３：
空気乾燥又は真空乾燥された陰イオン樹脂及び陽イオン樹脂の寸法を縮小させ、そしてふるいに掛けて５０〜２５０μｍ（好ましくは、ほぼ１５０μｍ）の粒子を集めた。まず、ふるい掛けした樹脂を２５〜５０％の結合剤とブレンドし、そしてダイで２〜５ｍｍ、好ましくは３ｍｍの厚さのシートを製造した。乾燥され且つプレスされたシートを１８０ｍｍの長さの断片に切断した。このような１８０ｍｍの断片を図１及び図９に示すように陽イオンベッド（３ａ）及び陰イオンベッド（３ｂ）に挿入した。
【００２２】
骨組の製造
寸法５０〜１５０μｍの空気又は真空乾燥され摩砕及びふるい分けされた樹脂を骨組の製造のために使用した。この樹脂の寸法は、その原料から樹脂製造方法によって直接区別することもできる。
【００２３】
図２に示すように、１００％の乾燥ベースで１７グラムの分粒された陰イオン樹脂を得、そして１８〜２５％の結合剤とブレンドし、そのドウを圧延して０．５〜１．０ｍｍ（好ましくは０．７ｍｍ）の範囲の厚さの層を形成させた。このものを乾燥させ、そして滑らかにするためにプレスした。同様に、１００％乾燥ベースで２２グラムの陽イオン樹脂材料を得、そして１０〜２０％の結合剤とブレンドした。ドウを陰イオンのそれと同様に圧延し、そして乾燥状態でプレスして０．５〜１．０ｍｍ（好ましくは０．７ｍｍ）の厚さの滑らかな表面を与えた。
【００２４】
図３に示すように、骨組の陰イオン部分と骨組の陽イオン部分とをいずれかの側に使用して、創出されるべき流路の数に応じて全長の両末端を覆うように骨組のいずれの側に且つ中間に長い仕切を有するボックスを作製した。別法として、これらの仕切は、型から直接にそれぞれの骨組の一部分として作製できる。この例で作られた媒体は、それぞれ３ｍｍの３個の仕切を使用して作製された４個の等しい流路を有していた。ナイロンのような重合体材料のメッシュを使用して頂部及び底部の末端部を覆った。
【００２５】
図４に示すように、形成される基本的な骨組に上で作られたそれぞれ２４個の陰イオン及び陽イオンブロック又はタブレットを充填した。ついでこのものを、全てが無傷で互いに結合し得るほどの僅かな圧力下で保持した。
【００２６】
６個の当該断片を１個の組立体として製造する。
組立：骨組充填ベッドを、該骨組の陰イオン部分が陰イオン交換膜側にあり、しかも骨組の陽イオン部分が陽イオン交換膜に接触するような態様で希釈区画室内に置いた。次いで、組立を濃縮区画室及び電極で完成させた。
【００２７】
骨組であってすでに残りのベッドの一体部分となったもの（しかして、該骨格は、膜と密接に接触することで湿った状態を保持する部分を形成させ、且つ、水が流れるいかなる機会も妨害する）を湿らせるために水を媒体に及び膜との密接な接触を介して通したときに、該残りのベッドから膜に向かう濃縮室へのイオンの移動を加速させた。ここで、この組立体は試験可能な状態であった。
【００２８】
上記の製造及び組立を行う前に、慣用型ベッドと基本レベルの性能を比較するために、慣用の種類の媒体の６個のベッドを有し、輸送骨組型のベッドを有しないスタックも製造した。これらのスタックは、同一の希釈区画室、同一の厚さ、同一の陽イオン樹脂対陰イオン樹脂の比を有していたが、ただし、その厚さを満たすために基材を使用した。この慣用のベッド設計は、陰イオンベッドから取り出される円筒形陽イオンブロックを与えることに基づいていた。
【００２９】
しかして、慣用のスタックを、１時間当たり１２０〜１５０ｌｔｓで２０μｓ／ｃｍ以下の導電率、１ｐｐｍの硬度及びその後２００〜３００ｐｐｂのシリカの供給条件で操作した。印加された電圧は、６〜１８ｖ／ｐであった。達成された製品抵抗は１０〜１２ＭΩｃｍであり及びシリカは２０ｐｐｂ以下であった。
【００３０】
これは操作の２４０時間内に観察された。
同一のスタックにおいて、６個のベッドを、本発明の一部分として説明した方法の通りに輸送骨組及び流路領域型ベッドで置き換えた。このスタックを上記の増大した供給水導電率で、１ｐｐｍの硬度及び２００ｐｐｂのシリカで作動させた。製品の品質は直ちに改善された。このシステムを介した流れは、１６〜１８ＭΩｃｍである持続レベルの品質で２５〜３０％ずつ増大した。この構成を５００時間以上にわたって実行し続けた。
【００３１】
図６に示すように、このスタックを、まず、慣用型ベッドで且つ輸送骨組型ベッドなしで２４０時間にわたって作動させた。このスタックの安定化は、１７．５〜１８ＭΩｃｍ以上の製品抵抗を達成するのに初めに４０時間かかった。次いで、２００ｐｐｂ相当のシリカを供給水に添加した。図６に示すように、製品抵抗は、徐々に転落し始めた。
【００３２】
次いで、スタックのベッドを、本発明の一部分である骨組型ベッドで置き換えた。１８ＭΩｃｍの製品抵抗が１５〜２０時間以内に達成され、そしてこの実験操作の次の４５０時間にわたってほぼそのレベルを保持した。
【００３３】
実験２
使用した希釈区画室の厚さは１０．７ｍｍであった。Ｃｌ形態の陰イオン樹脂とＮａ形態の陽イオン樹脂とを別々に空気乾燥させて含水率を１０〜２０％に減少させた。別個の陰イオン樹脂ベッドを１００％乾燥ベースで１２５グラムずつ作り、そして１％〜１０％、好ましくは５〜７％の範囲の好適な結合剤とブレンドする。ドウを製造し、それをダイに充填し、そして乾燥状態でプレスする。同様に、別個の陽イオン樹脂ベッドを１００％乾燥ベースで１６５グラムの物質ずつ作り、０．５〜５％、好ましくは３〜５％の範囲の好適な結合剤とブレンドする。一つのベッドにおける陰イオンと陽イオンの比を実験１と同様に保持した。また、陰イオン及び陽イオンブロックは同一の寸法であった。中間隔離板と骨組の製造は実験１と同様であったが、ただし、希釈区画室の厚さを適合するように調節した。
【００３４】
この時点での６個のベッドの全ては、スタックの組立が行われたときに輸送骨組及び流路ドメインを有していた。このスタックを２０μｓ／ｃｍの導電率、１ｐｐｍの硬度及び２００ｐｐｂのシリカの供給条件で作動させた。印加した電圧は４及び１６ｖ／ｐであった。達成された製品は、操作の５００時間以上にわたって持続可能な基準で１８ＭΩｃｍ及び１０ｐｐｂ以下のシリカであった。
【００３５】
図７に示すように、このスタックを２０μｓ／ｃｍの導電率及び２００ｐｐｂのシリカの供給で作動させた。最初の１５時間以内で、このスタックは安定化し、そして７００時間の作動の全体にわたって製品抵抗はほぼ１８ＭΩｃｍに、及び製品シリカは６ｐｐｂ以下にとどまった。また、このスタック供給を、製品の分解なしに２２０〜４４０時間のＴＯＣ汚濁にも付した。
【００３６】
また、図７に示されているが、４４０時間後に製品の一時的な低下があり、この場合に、このベッドを、その再生し且つ低レベルのシリカを与える能力を見る目的で消耗させた。これは、２０μｓ／ｃｍの導電率の供給原料で操作を続行しつつ、操作の１５〜２０時間以内に１８メガオームという元の品質レベルにまで再生できたことを示している。また、５ｐｐｂ以下のシリカ品質を与えることもできた。この組立体を７００時間にわたって試験した。
【００３７】
実験３
より大きな組立体についての結果を確認するために、３０組のセルのスタックを上記のように媒体と骨組で作った。ＲＯ製品をＥＤＩスタックに供給した。この組立体を製品品質及びシリカ濃度について試験した。
操作条件は次の通りであった：
２．５ｋｇ／ｃｍ2の圧力で１．６Ｍ3／時間の供給流れ、５〜１５μｓ／ｃｍの範囲の供給水導電率、５．５〜６．５のｐＨ、１５０〜２００ｐｐｂの供給シリカ、１０〜１５ｖ／ｐの印加電力及び２＋／−０．２アンペアの消費アンペア。
【００３８】
製品抵抗は、実験中１８ＭΩｃｍ以上に保持された。この組立体は、開始後１５〜２０時間以内に再生することができた。製品シリカは、５ｐｐｂ以下で観察された（シリカは２ｐｐｂ程度に低くなった）。操作の８００時間のデータにおいて、持続的な結果が確認される。これらの結果を図８に与えている。
【００３９】
上記の技術に照らせば、明らかに本発明の多くの改変及び変更が可能である。従って、添付した請求の範囲の範囲内で、特に説明しない限り本発明を実施できることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の輸送骨格を形成させるために使用される別個の陽イオン及び陰イオン樹脂ベッドを示した図である。
【図２】本発明の一具体例で使用される寸法の陽イオンブロック及び陰イオンブロックを示した図である（単位はミリメートルである）。
【図３】本発明に従って作製された複合媒体の拡大図である。この具体例は、輸送骨組の陰イオン部分と輸送骨組の陽イオン部分との間の４個の流路を示している。
【図４】４個の流路であってそれぞれの流路が６個の陽イオン交換領域と６個の陰イオン交換領域とを有するものを含む輸送骨組を示した図である。
【図５】本発明のイオン交換媒体を示す図である。
【図６】本発明のイオン交換媒体の利益なしの電気脱イオン化スタックの作動についての時間経過による製品抵抗のグラフ図である。
【図７】希釈区画室内に本発明のイオン交換媒体を含む電気脱イオン化スタックについての時間経過による製品抵抗のグラフ図である。
【図８】希釈区画室内に本発明のイオン交換媒体を含む３０組のセルの電気脱イオン化スタックについての時間経過による製品抵抗のグラフ図である。
【図９】仕切を有する流路の図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  陰イオン型媒体ブロック
１ａ  陽イオンブロック
１ｂ  陰イオンブロック
２  陽イオン型媒体ブロック
３  流れ仕切
３ａ  陽イオンベッド
３ｂ  陰イオンベッド
４  陽イオン骨組
５  陰イオン骨組
７  流れ方向の樹脂−樹脂二極性表面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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