(57)【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配列して濃縮室と脱塩室とを形成し、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運転する方法であって、
該陽極と陰極との間に電圧を印加し、該脱塩室に原水を通して脱イオン水を製造し、該濃縮室から濃縮水を流出させる電気脱イオン装置の運転方法において、
該原水の供給を停止して該電気脱イオン装置による脱イオン水の製造を停止しているときに、該陽極と陰極との間に電圧を印加し、該濃縮室から脱塩室へのイオンの移動を抑制する電気脱イオン装置の運転方法であって、
電気脱イオン装置の運転停止直後における前記陽極と陰極との間の残留電圧を測定し、この残留電圧の３０〜２００％の電圧を前記陽極と陰極との間に印加することを特徴とする電気脱イオン装置の運転方法。
【請求項２】
請求項１において、電気脱イオン装置の運転再開後、所定の期間は、電気脱イオン装置の定常運転時の印加電圧よりも高い電圧を印加し、この所定期間経過後に定常運転時の電圧を印加することを特徴とする電気脱イオン装置の運転方法。
【請求項３】
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配列して濃縮室と脱塩室とを形成し、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運転する方法であって、
該陽極と陰極との間に電圧を印加し、該脱塩室に原水を通して脱イオン水を製造し、該濃縮室から濃縮水を流出させる電気脱イオン装置の運転方法において、
該原水の供給を停止して該電気脱イオン装置による脱イオン水の製造を停止しているときに、該陽極と陰極との間に電圧を印加し、該濃縮室から脱塩室へのイオンの移動を抑制する電気脱イオン装置の運転方法であって、
電気脱イオン装置の運転再開後、所定の期間は、電気脱イオン装置の定常運転時の印加電圧よりも高い電圧を印加し、この所定期間経過後に定常運転時の電圧を印加することを特徴とする電気脱イオン装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体、液晶、製薬、食品、電力等の分野の各種産業、民生用、又は研究設備で利用される脱イオン水の製造に用いられる電気脱イオン装置の運転方法に係り、特に、電気脱イオン装置でシリカやホウ素等の弱電解物質を効率的に除去して、高水質の生産水を製造するための電気脱イオン装置の運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体製造工場、液晶製造工場、製薬工業、食品工業、電力工業等の各種の産業又は民生用ないし研究施設等において使用される脱イオン水の製造には、図１に示す如く、電極（陽極１１，陰極１２）の間に複数のアニオン交換膜１３及びカチオン交換膜１４を交互に配列して濃縮室１５と脱塩室１６とを交互に形成し、脱塩室１６にイオン交換樹脂、イオン交換繊維もしくはグラフト交換体等からなるアニオン交換体及びカチオン交換体を混合もしくは複層状に充填した電気脱イオン装置が多用されている。なお、図１において、１７は陽極室、１８は陰極室である。
【０００３】
電気脱イオン装置は、水解離によってＨ＋イオンとＯＨ−イオンを生成させ、脱塩室内に充填されているイオン交換体を連続して再生することによって、効率的な脱塩処理が可能であり、従来から広く用いられてきたイオン交換樹脂装置のような薬品を用いた再生処理を必要とせず、完全な連続採水が可能で、高純度の水が得られるという優れた効果を発揮する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この電気脱イオン装置を運転しているときには、濃縮室に高濃度のイオン成分を含む濃縮水が存在し、脱塩室にはイオン成分をほとんど含まない脱塩水が存在するので、両者の間にイオン濃度勾配が生じている。
【０００５】
電気脱イオン装置の運転を停止した場合、陽極と陰極との間の電圧印加が停止されるので、上記イオン濃度勾配のために、濃縮室内のイオンがイオン交換膜を透過して脱塩室内へ拡散し、脱塩室内の脱イオン水にイオンが混入する。このため、電気脱イオン装置の運転再開直後には、イオン濃度の高い脱イオン水が脱塩室から流出する。即ち、運転再開直後の脱イオン水の水質が悪い。
【０００６】
この問題を解決するためには、運転再開直後は脱塩室から流出した脱イオン水を原水に戻すことが必要であり、水質の良い脱イオン水の生産再開が遅くなる。
【０００７】
本発明は、運転再開直後から水質の良好な脱イオン水を脱塩室から流出させることができる電気脱イオン装置の運転方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明（請求項１）の電気脱イオン装置の運転方法は、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配列して濃縮室と脱塩室とを形成し、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運転する方法であって、該陽極と陰極との間に電圧を印加し、該脱塩室に原水を通して脱イオン水を製造し、該濃縮室から濃縮水を流出させる電気脱イオン装置の運転方法において、該原水の供給を停止して該電気脱イオン装置による脱イオン水の製造を停止しているときに、該陽極と陰極との間に電圧を印加し、該濃縮室から脱塩室へのイオンの移動を抑制する電気脱イオン装置の運転方法であって、電気脱イオン装置の運転停止直後における前記陽極と陰極との間の残留電圧を測定し、この残留電圧の３０〜２００％の電圧を前記陽極と陰極との間に印加することを特徴とするものである。
本発明（請求項３）の電気脱イオン装置の運転方法は、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配列して濃縮室と脱塩室とを形成し、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運転する方法であって、該陽極と陰極との間に電圧を印加し、該脱塩室に原水を通して脱イオン水を製造し、該濃縮室から濃縮水を流出させる電気脱イオン装置の運転方法において、該原水の供給を停止して該電気脱イオン装置による脱イオン水の製造を停止しているときに、該陽極と陰極との間に電圧を印加し、該濃縮室から脱塩室へのイオンの移動を抑制する電気脱イオン装置の運転方法であって、電気脱イオン装置の運転再開後、所定の期間は、電気脱イオン装置の定常運転時の印加電圧よりも高い電圧を印加し、この所定期間経過後に定常運転時の電圧を印加することを特徴とするものである。
【０００９】
かかる電気脱イオン装置の運転方法によると、運転を停止している間における濃縮室から脱塩室側へのイオンの移動が抑制されるので、運転再開直後から水質の良好な（即ちイオン濃度が低い）脱イオン水が脱塩室から取り出される。
【００１０】
本発明（請求項１）では、電気脱イオン装置の運転停止直後における前記陽極と陰極との間の残留電圧を測定し、この残留電圧の３０〜２００％の電圧を前記陽極と陰極との間に印加する。
【００１１】
また、本発明では電気脱イオン装置の運転停止後、所定時間以上経過したときには、印加電圧を低下させることが好ましい。
【００１２】
本発明（請求項３）では、電気脱イオン装置の運転再開後、所定の期間は、電気脱イオン装置の定常運転時の印加電圧よりも高い電圧を印加し、この所定期間経過後に定常運転時の電圧を印加する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明方法が適用される電気脱イオン装置は、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配列して濃縮室と脱塩室とを形成し、脱塩室にイオン交換体を充填した構成のものであればよく、その具体的な構造は特に限定されるものではない。例えば、電気脱イオン装置には円筒型、積層型など幾つかのタイプのものがあるが、いずれのタイプの電気脱イオン装置であってもよい。また、使用されるイオン交換膜及びイオン交換体にも制限はない。イオン交換体は、脱塩室だけでなく、濃縮室にも充填されてもよい。
【００１４】
この電気脱イオン装置の運転を停止した場合、陽極と陰極との間に電圧を印加し、濃縮室から脱塩室へのイオン移動を抑制する。なお、この場合、陽極には正の電圧を印加し、陰極には負の電圧を印加する。
【００１５】
この運転停止後の印加電圧は、運転停止直後に陽極、陰極間に発生する残留電圧の３０〜２００％特に５０〜１５０％とすることが望ましい。電気脱イオン装置の運転を停止した直後の状態、即ち原水の通水を停止すると共に陽極、陰極間への電圧印加を停止した直後の状態にあっては、陽極側の濃縮室に高濃度に陰イオンが存在し陰極側の濃縮室には高濃度に陽イオンが存在するので、陽極と陰極との間にはイオン分極電圧に相当する電圧が存在（残留）する。本発明者の研究によると、電気脱イオン装置の運転停止後に、この残留電圧の３０〜２００％の電圧を陽極、陰極間に印加することにより、濃縮室側から脱塩室側へのイオン移動が十分に抑制されることが見出された。なお、２００％よりも高い電圧は、エネルギー効率を低下させるとともに装置構成材を損傷する恐れがある。
【００１６】
長期運転停止の場合、運転停止直後から印加電圧を上記の範囲内で低目の電圧とすることが好ましい。
【００１７】
電気脱イオン装置停止時に印加する電圧は、連続的に印加される必要はなく断続的に印加されても同様の効果が得られる。
【００１８】
なお、イオン交換膜、イオン交換体保護のため、停止中に印加する電圧を低くすると、微量のイオンが拡散する。高純度の脱イオン水製造を目的とした場合は、この微量イオンが脱イオン水製造再開時に問題となることがある。そこで、装置再起動時に通常の運転電流より多くの電流を流すよう定常運転時の印加電圧よりも高い電圧を印加し、処理水比抵抗率、残留イオン濃度を速やかに所定の値まで到達させることが好ましい。この場合の運転再開直後の印加電圧は、定常電圧の１．１〜１．５倍程度が好ましく、また、この高い電圧を印加する時間は０．５〜２ｍｉｎ程度が好ましい。イオン移動防止用の電圧印加の電源は、商用電源である必要はない。充電池や小型発電設備を電源としてもよく、これらを用いることにより、停電時にも電気脱イオン装置内部のイオン逆拡散を防ぎ、停電時復帰時に速やかに所定の水質の脱イオン水を製造することができる。
【００１９】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００２０】
実施例１〜３、比較例１
水道水を活性炭装置、逆浸透膜装置で順次処理した水を電気脱イオン装置に通水した。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イオン交換樹脂としては次のものを用い、図１に示す構成の電気脱イオン装置を組み立てた。脱塩室内のイオン交換樹脂中のアニオン交換樹脂の割合（アニオン交換樹脂混合比率）は６０％とした。
アニオン交換膜：（株）トクヤマ製「ネオセプタＡＨＡ」
カチオン交換膜：（株）トクヤマ製「ネオセプタＣＭＢ」
アニオン交換樹脂：三菱化学社製「ＳＡ−１０Ａ」
カチオン交換樹脂：三菱化学社製「ＳＫ−１Ｂ」
【００２１】
電気脱イオン装置の脱塩室は横１３０ｍｍ、厚さ５．０ｍｍである。脱塩室は３室とし、濃縮室及び電極室にはメッシュスペーサーを装填した。
【００２２】
電気脱イオン装置の水収支は、生産水量１９０Ｌ／ｈｒ、濃縮水循環水量（濃縮室流出水のうち、濃縮室入口側へ循環する水量）４０Ｌ／ｈｒ、濃縮水排出量（濃縮室流出水のうち、系外へ排出する水量）２０Ｌ／ｈｒとした。
【００２３】
この電気脱イオン装置の定常運転時の印加電圧Ｖｎは３０Ｖであり、運転停止直後の残留電圧Ｖｒは４．９Ｖであった。
【００２４】
電気脱イオン装置を４日間定常運転行った後、７日間停止し、この間実施例１〜３では表１に示す電圧Ｖａを印加した。比較例１では、この電圧印加は行わなかった。即ち、Ｖａ＝０とした。運転再開１ｍｉｎ後（印加電圧は上記定常電圧Ｖｎ）の脱イオン水の比抵抗の測定結果を表１に示す。なお、表１には運転停止直前時の脱塩水の比抵抗のほか、Ｖａ／Ｖｒの百分比Ｖａ／Ｖｒ×１００（％）も併せて示す。
【００２５】
【表１】
0004016663.tif 000002
【００２６】
実施例４，５，６及び比較例２
実施例１，２，３及び比較例１において、運転再開時の印加電圧を上記定常電圧Ｖｎの１．３倍の４０Ｖとし、１ｍｉｎ経過後、上記定常電圧Ｖｎに戻した。この運転再開時の脱イオン水の比抵抗は、表２の通り、表１の場合よりも高いものであった。
【００２７】
【表２】
0004016663.tif 000003
【００２８】
【発明の効果】
以上の実施例及び比較例からも明らかな通り、本発明によれば、電気脱イオン装置の運転再開時の生産水の水質を良好なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電気脱イオン装置の一般的な構成を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
１０  イオン交換体
１１  陽極
１２  陰極
１３  アニオン交換膜
１４  カチオン交換膜
１５  濃縮室
１６  脱塩室
１７  陽極室
１８  陰極室
【図１】
0004016663.tif 000004