(57)【要約】【課題】水の電解により生成した水素イオン含有水により水素型陽イオン交換樹脂を再生する場合において、水素型陽イオン交換樹脂の再生効率を高める。【解決手段】イオン透過性を有する隔膜１３により陽極１１を有する陽極室１４と陰極１２を有する陰極室１５とに区画された水槽１０に水道水を貯留するとともに、再生処理が必要な水素型陽イオン交換樹脂群１６を陽極室１４に配置する。陽極１１と陰極１２との間に電流を流して水槽１０に貯留された水道水を電解しながら、陽極室１４で生成した酸性水を第１循環経路５０を通じて循環させ、また、陰極室１５で生成したアルカリ水を第２循環経路６０を通じて循環させる。水素型陽イオン交換樹脂群１６は、循環する酸性水に含まれる水素イオンとイオン交換し、再生される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン透過性を有する隔膜により陽極を有する陽極室と陰極を有する陰極室とに区画された水槽に水を貯留するとともに、再生処理が必要な水素型陽イオン交換樹脂を前記陽極室に配置する工程１と、
前記陽極と前記陰極との間に電流を流すことで前記水槽に貯留された水を電解する工程２とを含み、
工程２において、前記水槽に貯留された水を前記陽極室および前記陰極室のそれぞれにおいて循環させる、
水素型陽イオン交換樹脂の再生方法。
【請求項２】
前記陽極室において循環する前記水および前記陰極室において循環する前記水のうちの少なくとも一方に炭酸ガスを供給する、請求項１に記載の水素型陽イオン交換樹脂の再生方法。
【請求項３】
水素型陽イオン交換樹脂を用いたイオン交換水の製造装置であって、
水槽と、
前記水槽内に配置された陽極および陰極と、
前記陽極を有しかつ前記水素型陽イオン交換樹脂が配置された陽極室と、前記陰極を有する陰極室とに前記水槽を区画するための、イオン透過性を有する隔膜と、
前記水槽に前記水を供給するための、止水可能な給水経路と、
前記水槽から前記水を廃棄するための、閉鎖可能な廃棄経路と、
前記陽極室から前記水を排水するための、閉鎖可能な排水経路と、
前記陽極室から前記水槽の外部に前記水を誘導して前記陽極室へ循環させるための第１循環経路と、
前記陰極室から前記水槽の外部に前記水を誘導して前記陰極室へ循環させるための第２循環経路と、
前記陽極と前記陰極との間に電流を流すための電源装置と、
を備えたイオン交換水の製造装置。
【請求項４】
前記水槽は水平断面が円形または多角形であるとともに前記陽極および前記陰極が棒状の電極であり、かつ、前記隔膜が前記陰極を囲む筒状に形成されている、請求項３に記載のイオン交換水の製造装置。
【請求項５】
前記第１循環経路および前記第２循環経路のうちの少なくとも一つが前記水に対する炭酸ガスの供給装置を有している、請求項３または４に記載のイオン交換水の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陽イオン交換樹脂の再生方法、特に、水素型陽イオン交換樹脂の再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水素型陽イオン交換樹脂は、交換基としてスルホン酸基（−ＳＯ３Ｈ）やカルボン酸基（−ＣＯＯＨ）などの酸基を有するものであり、水中において、対イオンである水素イオンを他の陽イオン（例えば、カルシウムイオンやマグネシウムイオンなど。）と交換可能であるが、イオン交換が進むことで対イオンが減少するとイオン交換能が低下することから、適時に再生して再利用する必要がある。
【０００３】
水素型陽イオン交換樹脂の再生方法として、通常、塩酸または硫酸水溶液を用いて水素型陽イオン交換樹脂を処理する方法が知られている。しかし、このような再生方法は、再生処理に用いた塩酸または硫酸水溶液が廃液となることから、その処理設備が必要になる。
【０００４】
そこで、水の電解により水素イオンを含む電解液を製造し、この電解液を水素型陽イオン交換樹脂の再生液として用いる方法が提案されている。例えば、特許文献１には、陰イオン交換膜を隔膜として用いることで陰極室と陽極室とに区画された電解槽において水を電解し、それにより生成した水素イオンを含む再生水を水素型陽イオン交換樹脂が充填されたイオン交換槽に通して水素型陽イオン交換樹脂を再生する方法が記載されている。
【０００５】
この方法は、イオン交換槽を通過した再生水を電解槽の陰極室へ循環させている。このとき、再生水に含まれる、水素型陽イオン交換樹脂から離脱したカルシウムイオンやマグネシウムイオンは、隔膜により陽極室へ透過するのが防止され、陰極室に留まる。しかし、水の電解により陰極室で生成した水酸化物イオン（ＯＨ−）は隔膜を透過して陽極室へ移動することから、再生水において水素イオン濃度が高まりにくく、結果的にこの方法では水素型陽イオン交換樹脂の再生効率を高めにくい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−５３３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、水の電解により生成した水素イオン含有水により水素型陽イオン交換樹脂を再生する場合において、水素型陽イオン交換樹脂の再生効率を高めようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、水素型陽イオン交換樹脂の再生方法に関するものであり、この再生方法は、イオン透過性を有する隔膜により陽極を有する陽極室と陰極を有する陰極室とに区画された水槽に水を貯留するとともに、再生処理が必要な水素型陽イオン交換樹脂を陽極室に配置する工程１と、陽極と陰極との間に電流を流すことで水槽に貯留された水を電解する工程２とを含む。工程２では、水槽に貯留された水を陽極室および陰極室のそれぞれにおいて循環させる。
【０００９】
この再生方法では、陽極と陰極との間に電流を流すことで水槽に貯留された水が電解され、陽極室側では水素イオンを含む酸性水が生成し、また、陰極室側では水酸化物イオンを含むアルカリ水が生成する。陽極室で生成した酸性水は、陽極室で循環することから、水素イオンが隔膜を透過して陰極室側へ移動しにくく、水素イオン濃度が維持されやすくなる。一方、陰極室で生成したアルカリ水は、陰極室で循環することから、水素化物イオンが隔膜を透過して陽極室側へ移動しにくく、水素化物イオン濃度が維持されやすくなる。この結果、陽極室に配置された、再生処理が必要な水素型陽イオン交換樹脂は、イオン交換により吸着していたカルシウムイオンなどの陽イオンが酸性水に含まれる水素イオンと効率的に交換され、再生される。
【００１０】
本発明に係る再生方法では、例えば、陽極室において循環する水および陰極室において循環する水のうちの少なくとも一方に炭酸ガスを供給することができる。この場合、供給した炭酸ガスが陰イオンである炭酸水素イオン（ＨＣＯ３−）となり、当該イオンが水素型陽イオン交換樹脂からカルシウムイオンなどの陽イオンが離脱するのを促進することから、水型陽イオン交換樹脂の再生効率をより高めることができる。
【００１１】
他の観点に係る本発明は、水素型陽イオン交換樹脂を用いたイオン交換水の製造装置に関するものである。この製造装置は、水槽、水槽内に配置された陽極および陰極、陽極を有しかつ水素型陽イオン交換樹脂が配置された陽極室と陰極を有する陰極室とに水槽を区画するための、イオン透過性を有する隔膜、水槽に水を供給するための、止水可能な給水経路、水槽から水を廃棄するための、閉鎖可能な廃棄経路、陽極室から水を排水するための、閉鎖可能な排水経路、陽極室から水槽の外部に水を誘導して陽極室へ循環させるための第１循環経路、陰極室から水槽の外部に水を誘導して陰極室へ循環させるための第２循環経路、および、陽極と陰極との間に電流を流すための電源装置とを備えている。
【００１２】
この製造装置において、廃棄経路を閉鎖して給水経路から水槽に水を供給すると、この水は陽極室に配置された水素型陽イオン交換樹脂により処理され、排水経路から排出される。このとき、水に含まれるカルシウムイオンなどの陽イオンは、水素型陽イオン交換樹脂の水素イオンと交換される。したがって、排水経路からは、カルシウムイオンなどの陽イオンが取り除かれたイオン交換水が得られる。
【００１３】
水素型陽イオン交換樹脂のイオン交換能が低下したとき、給水経路を閉鎖して水の供給を停止するとともに排水経路を閉鎖し、電源装置により陽極と陰極との間に電流を流す。これにより、水槽内の水が電解され、陽極室側では水素イオンを含む酸性水が生成し、また、陰極室側では水酸化物イオンを含むアルカリ水が生成する。そして、陽極室の酸性水は、第１循環経路を循環することから、水素イオンが隔膜を透過して陰極室側へ移動しにくく、水素イオン濃度が維持されやすくなる。一方、陰極室のアルカリ水は、第２循環経路を循環することから、水素化物イオンが隔膜を透過して陽極室側へ移動しにくく、水素化物イオン濃度が維持されやすくなる。この結果、陽極室に配置された水素型陽イオン交換樹脂は、イオン交換により吸着していたカルシウムイオンなどの陽イオンが酸性水に含まれる水素イオンと効率的に交換され、再生される。再生終了後、廃棄経路を開放して水槽の水を廃棄してから廃棄経路を閉鎖し、供給経路および排水経路を開放すると、供給経路からの水は、水槽に供給され、再生された水素型陽イオン交換樹脂により処理されることでイオン交換水として排水経路から排出される。
【００１４】
この製造装置は、例えば、水槽の水平断面が円形または多角形であるとともに陽極および陰極が棒状の電極であり、かつ、隔膜が陰極を囲む筒状に形成されている。この場合、この製造装置は小型化が容易である。
【００１５】
また、この製造装置は、例えば、第１循環経路および第２循環経路のうちの少なくとも一つが水に対する炭酸ガスの供給装置を有している。この場合、供給した炭酸ガスが水中に溶解して炭酸水素イオン（ＨＣＯ３−）が生成し、当該イオンが水素型陽イオン交換樹脂からカルシウムイオンなどの陽イオンが離脱するのを促進することから、水型陽イオン交換樹脂の再生効率をより高めることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る水素型陽イオン交換樹脂の再生方法は、水の電解により生成した水素イオン含有水により水素型陽イオン交換樹脂を再生する場合において、水素型陽イオン交換樹脂の再生効率を高めることができる。
【００１７】
本発明に係るイオン交換水の製造装置は、水槽へ供給した水に含まれるカルシウムなどの陽イオンを水槽内に配置された水素型陽イオン交換樹脂によりイオン交換することでイオン交換水を製造することができ、また、水素型陽イオン交換樹脂のイオン交換能が低下したとき、同じ水槽内において、水を電解することで生成した水素イオン含有水により水素型陽イオン交換樹脂を効率的に再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るイオン交換水の製造装置の一形態の概略図。
【図２】前記製造装置において用いられる水槽の変更例の平面概略図。
【図３】実験例において用いた試験装置の概略図。
【図４】実験例の再生試験１、２の結果を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１を参照して、本発明に係るイオン交換水の製造装置の一形態を説明する。図において、製造装置１は、水道水に含まれるカルシウムイオンやマグネシウムイオンなどの陽イオンを水素型陽イオン交換樹脂により水素イオンと交換したイオン交換水を製造するためのものであり、水槽１０、給水経路２０、廃棄経路３０、排水経路４０、第１循環経路５０、第２循環経路６０および電源装置７０を主に備えている。
【００２０】
水槽１０は、水平方向の断面形状が円形に形成された容器であり、内部に陽極１１と陰極１２とを有している。陽極１１の材料は特に限定されるものではないが、水の電解時に溶解しない不溶性材料、例えば、チタンを芯材とし、この芯材の表面を白金メッキまたは酸化イリジウム処理したものが好ましい。陰極１２は、水の電解時に水素を発生し得る材料からなるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、陽極と同じ不溶性材料を用いることができ、また、ステンレス（例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６またはＳＵＳ３１６Ｌなど。）、鉄または炭素であってもよい。
【００２１】
陽極１１および陰極１２は、いずれも円筒形の棒状に形成されており、水槽１０内において起立状体で配置されている。陰極１１および陰極１２は、上述の材料からなるメッシュ状に形成されていてもよい。陰極１２は、それよりも径が大きな円筒状の隔膜１３により全体が囲まれている。隔膜１３は、陽イオンおよび陰イオンの両方のイオン透過性を有するものであり、それらのイオンを透過させるための微孔の形成が可能であり、かつ、耐酸化性を有する素材からなるもの、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデンまたはポリテトラフルオロエチレンを用いて形成されたものである。また、隔膜１３は、水槽１０内の水流を受けて容易に変形しないよう、円環状の部材を平行に多段に筒状に配列することで形成した骨格（図示省略）に対して内周面が固定されている。この隔膜１３により水槽１０内は、隔膜１３の外部空間に当たる、陽極１１を有する陽極室１４と、隔膜１３の内部空間に当たる、陰極１２を有する陰極室１５とに区画されている。
【００２２】
水槽１０の陽極室１４は、粒子状の水素型陽イオン交換樹脂群１６が配置されている。ここで利用可能な水素型陽イオン交換樹脂は、交換基としてスルホン酸基（−ＳＯ３Ｈ）やカルボン酸基（−ＣＯＯＨ）などの酸基を有するものであり、水中において対イオンである水素イオンを他の陽イオン（例えば、カルシウムイオンやマグネシウムイオンなど。）と交換可能なものである。
【００２３】
水槽１０は、水素型陽イオン交換樹脂群１６の漏出を防止するためのシート状フイルター１７が底部に配置されており、また、内圧を大気圧と均衡させるための通気孔（図示省略）を上部に有している。
【００２４】
水槽１０は、その貯水可能量に対して陽極室１４に配置する水素型陽イオン交換樹脂群１６の容量が多い場合、耐酸性素材を用いて形成した微細目のネット状または不織布状のカバーで陽極１１の外周面を保護するのが好ましい。
【００２５】
給水経路２０は、水槽１０に対して水道水を供給するためのものであり、水槽１０の上部から底部に延び、先端部２１が陽極室１４内において底部付近で水平方向に屈曲している。先端部２１は、多数の噴水孔（図示省略）を有しており、この噴水孔から水道水を噴出可能である。また、給水経路２０は、水道水の送水と止水とを制御するための給水制御弁２２を有している。
【００２６】
廃棄経路３０は、水槽１０内の水を外部に廃棄するための経路であり、水の廃棄を制御するための廃棄制御弁３１を有している。
【００２７】
排水経路４０は、水槽１０内で生成したイオン交換水を容器１０外へ送り出すための経路であり、陽極室１４において水槽１０の側壁の上部から突出しており、イオン交換水の利用部へイオン交換水を送るための給水系統に連結可能である。水槽１０において、排水経路４０の連絡部は、水素型陽イオン交換樹脂群１６の漏出を防止するためのフイルター（図示省略）が配置されている。また、排水経路４０は、流路切換弁４１を有しており、この流路切換弁４１から第１循環経路５０が延びている。流路切換弁４１は、水槽１０からの水の流通方向を給水系統への方向と第１循環経路５０への方向とのいずれかに切換えるためのものである。
【００２８】
第１循環経路５０は、第１炭酸ガス供給部５１と第１送水ポンプ５２とをこの順に有し、末端部が給水制御弁２２の下流側において給水経路２０に連絡している。第１炭酸ガス供給部５１は、炭酸ガスボンベ（図示省略）に連絡しており、第１循環経路５０を流れる水に対して炭酸ガスを供給するためのものである。
【００２９】
第２循環経路６０は、陰極室１５の底部から容器１０の外部へ延びており、第２炭酸ガス供給部６１と第２送水ポンプ６２とをこの順に有し、末端部が陰極室１５の上部に連絡している。第２炭酸ガス供給部６１は、炭酸ガスボンベ（図示省略）に連絡しており、第２循環経路６０を流れる水に対して炭酸ガスを供給するためのものである。
【００３０】
第１炭酸ガス供給部５１および第２炭酸ガス供給部６１は、例えば、水中に炭酸ガスを分散・溶解させやすい半透膜モジュールまたは螺旋溶解機を用いたものである。
【００３１】
電源装置７０は、陽極１１と陰極１２とに接続されており、両電極間に電圧を印加して電流を流すためのものである。
【００３２】
製造装置１は、水槽１０の水平断面が円形に形成されており、また、陽極１１、陰極１２および隔膜１３が円筒状に形成されていることから、全体として小型化が容易である。
【００３３】
次に、製造装置１の動作を説明する。
製造装置１によりイオン交換水を製造する場合は、製造装置１をイオン交換水の製造動作に設定する。ここでは、電源装置７０を停止した状態で廃棄制御弁３１を閉鎖するとともに流路切換弁４１をイオン交換水の利用部方向に切換え、給水制御弁２２を開放する。これにより、水道水が給水経路２０を流れ、その先端部２１の噴水孔から水槽１０内へ連続的に噴出する。この結果、水槽１０内の全体において水道水の水位が上昇し、この水道水は排水経路４０へ溢れて流れ出る。
【００３４】
ここで、水槽１０内へ供給された水道水は、陽極室１４内に配置された水素型陽イオン交換樹脂群１６に接触しながら排水経路４０へ流れる。このとき、水道水に含まれるカルシウムイオンやマグネシウムイオンなどの陽イオンは、水素型陽イオン交換樹脂群１６の対イオンである水素イオンと交換される。すなわち、水道水は、カルシウムイオンやマグネシウムイオンなどの陽イオンが水素型陽イオン交換樹脂群１６において捕捉されることで除去されたイオン交換水に変換され、排水経路４０から利用部への給水系統に供給される。なお、排水経路４０から給水系統へ流れるイオン交換水の流量は、給水経路２０から水槽１０へ供給する水道水の流量を給水制御弁２２により制御することで制御することができる。
【００３５】
イオン交換水の製造量が増加するに従い、水素型陽イオン交換樹脂群１６は対イオンである水素イオンが減少することからイオン交換能が低下する。また、水素型陽イオン交換樹脂群１６は、水道水に不純物として含まれる微量の有機物が付着し、これを原因とするイオン交換能の低下も進行し得る。そこで、製造装置１は、適時に水素型陽イオン交換樹脂群１６の再生動作に切換える。
【００３６】
再生動作への切替えでは、給水制御弁２２を閉鎖し、水槽１０への水道水の供給を停止する。また、流路切換弁４１を第１循環経路５０方向に切換えるとともに、第１送水ポンプ５２、第２送水ポンプ６２および電源装置７０を作動させる。これにより、陽極室１４の水は、第１送水ポンプ５２により吸引され、排水経路４０から第１循環経路５０を経由して給水経路２０へ流れ、陽極室１４に循環する。一方、陰極室１５の水は、第２送水ポンプ６２により陰極室１５の底部から吸引され、第２循環経路６０を流れて陰極室１５の上部へ循環する。
【００３７】
また、電源装置７０の作動により、陽極１１と陰極１２との間に電流が流れ、水槽１０内の水が電解される。これにより、陽極１１側において水素イオンが生成し、それによって酸性水が生成するとともに酸素が発生する。生成した酸性水は、先述の通り、陽極室１４から第１循環経路５０へ流れて循環する。このとき、水槽１０内の水の電解が進行することで、循環する酸性水のｐＨは通常４．０未満に低下する。一方、陰極１２側において水酸化物イオンが生成し、それによってアルカリ水が生成するとともに水素が発生する。生成したアルカリ水は、先述の通り、陰極室１５から第２循環経路６０へ流れて循環する。
【００３８】
陽極室１４において、水素型陽イオン交換樹脂群１６は、循環する酸性水により攪拌され、水素型陽イオン交換樹脂群１６に捕捉されたカルシウムイオンやマグネシウムイオンなどの陽イオンが酸性水中の水素イオンと交換される。これにより、水素型陽イオン交換樹脂群１６は再生される。
【００３９】
電解により生成した酸性水およびアルカリ水は、それぞれ第１循環経路５０および第２循環経路６０を循環することから、酸性水の水素イオンは陰極室１５側へ透過しにくく、また、アルカリ水の水酸化物イオンは陽極室１４側へ透過しにくい。特に、本実施の形態では、第２循環経路６０に第２送水ポンプ６２を配置し、この第２送水ポンプ６２により陰極室１５の水を吸引して循環させていることから、陰極室１５が負圧となり、アルカリ水中の水酸化物イオンは陽極室１４側へ透過しにくい。したがって、陽極室１４において酸性水のｐＨは低下した状態で安定しやすく、水素型陽イオン交換樹脂群１６の再生効率が高まる。
【００４０】
水素型陽イオン交換樹脂群１６に付着した有機物は、水が電解されるのとともに酸化分解され得る。このような電解酸化分解により、水素型陽イオン交換樹脂群１６は付着した有機物が除去され得ることから、その点においても水素型陽イオン交換樹脂群１６はイオン交換能が回復する。
【００４１】
上述の製造装置１は、再生動作中において、第１循環経路５０を循環する酸性水および第２循環経路６０を循環するアルカリ水に対し、それぞれ、第１炭酸ガス供給部５１および第２炭酸ガス供給部５２から炭酸ガスを供給して溶解させることができる。この場合、酸性水およびアルカリ水に溶解した炭酸ガスは陰イオンである炭酸水素イオン（ＨＣＯ３−）に変換される。この結果、水素型陽イオン交換樹脂群１６は、捕捉したカルシウムイオンやマグネシウムイオンなどの陽イオンの離脱がより促進され、これらの陽イオンが水素イオンとより交換されやすくなることから、再生効率がさらに高まる。
【００４２】
上述の実施の形態に係る製造装置１は、水槽２０の水平方向の断面形状を円形に形成することで小型化を容易にしているが、同断面形状を多角形に形成した場合においても同様に小型化を図ることができる。また、陽極１１および陰極１２は、中実の棒状（例えば、円柱状や角柱状など。）に形成されていてもよい。
【００４３】
製造装置１の水槽１０は、例えば、図２に示すように変更することもできる。この変更例の水槽１０は、水平方向の断面形状が円形に形成された容器であり、その内壁と間隔を設けて円筒状の陽極１１が配置されている。また、陽極１１の内壁と間隔を設けて円筒状の隔膜１３が配置されており、この隔膜１３の内壁と間隔を設けて円筒状の陰極１２が配置されている。この水槽１０は、隔膜１３の外側部分であって、水槽１０の内壁までの空間の全体が陽極室１４となり、また、隔膜１３の内側部分の空間の全体が陰極室１５となる。水槽１０をこのように変更した場合、製造装置１はより小型化が容易になる。この変更例の場合、水槽１０、陽極１１、隔膜１３および陰極１２は、水平方向の断面形状を多角形に形成することもできる。また、陰極１２は、中実の棒状（例えば、円柱状や角柱状など。）であってもよい。
【００４４】
また、製造装置１は、再生動作時において循環中の酸性水およびアルカリ水のそれぞれに対して炭酸ガスを供給可能であるが、酸性水またはアルカリ水のいずれか一方のみに炭酸ガスを供給するよう変更することもできる。
【００４５】
［実験例］
下記の仕様の試験装置を作成し、この試験装置を用いて水素型陽イオン交換樹脂の再生試験を実施した。
【００４６】
＜試験装置＞
試験装置Ａは、図３に示すように、電解槽Ｂ、第１循環経路Ｃ、第２循環経路Ｄを備えている。電解槽Ｂは、一方の端部に配置された陽極Ｂ１（白金メッキを施したチタン板）、他方の端部に配置された陰極Ｂ２（白金メッキを施したチタン板）および電解槽Ｂの内部を陽極室Ｂ３と陰極室Ｂ４とに区画するためのイオン透過性の隔膜Ｂ５を有しており、水道水を貯留している。ここで用いた隔膜Ｂ５は、ポリエチレンテレフタレート樹脂繊維を用いて形成したシート状の骨格に対し、ポリフッ化ビニリデン樹脂製の膜を配置したものである。陽極Ｂ１および陰極Ｂ２は、これらの電極間に電流を流すための電源装置（図示省略）が接続されている。
【００４７】
第１循環経路Ｃは、陽極室Ｂ３で生成した酸性水を貯留するための第１貯水槽Ｃ１（容量５Ｌ）と、第１貯水槽Ｃ１に貯留された酸性水を陽極室Ｂ３へ戻すための送還経路Ｃ３とを有している。送還経路Ｃ３は、陽極室Ｂ３の水道水を第１貯水槽Ｃ１および送還経路Ｃ３の順に循環させるための第１ポンプＣ２を有するとともに、二経路に分岐しており、一方の分岐経路Ｃ４は陽極室Ｂ３に連絡し、他方の分岐経路Ｃ５は水素型陽イオン交換樹の再生処理槽Ｅ（容量：３Ｌ）に連絡している。再生処理槽Ｅは、環流経路Ｃ３からの酸性液を陽極槽Ｂ３へ戻すための流路Ｅ１を有している。第２循環経路Ｄは、陰極室Ｂ４で生成したアルカリ水を貯留するための第２貯水槽Ｄ１（容量５Ｌ）と、第２貯水槽Ｄ１に貯留されたアルカリ水を陰極室Ｂ４へ戻すための送還経路Ｄ３を有している。送還経路Ｄ３は、陰極室Ｂ４の水道水を第２貯水槽Ｄ１および送還経路Ｄ３の順に循環させるための第２ポンプＤ２を有するとともに、炭酸ガス供給装置Ｄ４を有している。炭酸ガス供給装置Ｄ４は、陰極室Ｂ４へ送還するアルカリ水に対し、炭酸ガスボンベ（図示省略）から炭酸ガスを供給して溶解させるためのものであり、炭酸ガスの溶解性を高めるために半透膜モジュールを用いたものである。
【００４８】
再生試験１
濃度１，３９０ｍｇ／Ｌの塩化カルシウム水溶液１７Ｌを予め通水しておくことでイオン交換能が低下した水素型陽イオン交換樹脂（ダウケミカル社の商品名「ダウエックスＭＡＣ−３」）０．５Ｌを再生処理槽Ｅに収容し、この水素型陽イオン交換樹脂を再生処理した。この際、陽極Ｂ１と陰極Ｂ２との間に電源装置により１８Ｖの一定電圧を印加し、０．６〜１．０Ａの電流を流すことで電解槽Ｂの水道水を電解した。第１循環経路Ｃは、第１貯水槽Ｃ１を経由して分岐経路Ｃ４から陽極室Ｂ３へ循環する酸性水の流量を２．５Ｌ／分、再生処理槽Ｅから流路Ｅ１を通じて陽極室Ｂ３へ循環する酸性水の流量を０．５Ｌ／分に設定した。第２循環経路Ｄは、第２貯水槽Ｄ１を経由して送還経路Ｄ３から陰極室Ｂ４へ循環するアルカリ水の流量を３．０Ｌ／分に設定した。第２循環経路Ｄを循環するアルカリ水に対し、炭酸ガス供給装置Ｄ４から炭酸ガスは供給しなかった。
【００４９】
この再生試験において、第１循環経路Ｃを循環する酸性水は、電解槽Ｂにおいて水道水の電解が進行することでｐＨが低下し、再生処理槽Ｅの水素型陽イオン交換樹脂は循環する酸性水の一部が通過することで再生処理される。
【００５０】
再生試験２
第２循環経路Ｄを循環するアルカリ水に対して炭酸ガス供給装置Ｄ４から炭酸ガスを連続供給した点を除き、再生試験１で用いたものと同じ水素型陽イオン交換樹脂を再生試験１と同様に再生処理した。なお、炭酸ガスは、循環するアルカリ水中において炭酸ガス気泡が発生しないよう、半透膜モジュールの入口側の圧力が０．０５〜０．０６ＭＰａになり、かつ、同モジュールの出口側の圧力が０．００ＭＰａになるよう供給圧力を制御した。
【００５１】
再生試験１、２の評価
再生試験１、２での水素型陽イオン交換樹脂の再生処理過程において、分岐経路Ｃ５から再生処理槽Ｅへ供給される酸性水のｐＨを一定時間毎に調べたところ、酸性水のｐＨは経時的に低下していた。また、再生処理槽Ｅを通過して流路Ｅ１から陽極室Ｂ３へ流れる酸性水中の溶出硬度（ｍｇ／Ｌ）を上記ｐＨの測定時点で調べた結果を表１および図４（表１をグラフ化したもの）に示す。
【００５２】
ここで、酸性水のｐＨは、ＨＡＮＮＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社の簡易型ｐＨテスター（品番：ＨＩ ９８１０６ Ｃｈａｍｐ）を用いて測定し、また、溶出硬度は、株式会社共立理化学研究所の商品名「ドロップテスト  全硬度  ＷＡＤ−ＴＨ」を用いて測定した。
【００５３】
【表１】
2016120458.tif 000003
【００５４】
再生試験１に関してｐＨ４．１の溶出硬度の測定結果が３つあるのは、同試験の場合にｐＨが４．１未満に低下しなかったことを示している。また、再生試験２に関してｐＨ４．１の溶出硬度の測定結果が２つあるのは、同試験の場合にｐＨが４．１から４．０へ低下するのに時間を要したことを示している。表１および図４によると、陽極室Ｂ３で生成した酸性水を循環しながら電解槽Ｂに貯留した水道水を電解すると、酸性水のｐＨが４．１付近まで順調に低下することがわかる。また、酸性水のｐＨ低下に従って酸性水中の溶出硬度が増加していることから、酸性水のｐＨ低下に従って水素型陽イオン交換樹脂の再生が進行していることがわかる。さらに、再生試験１と再生試験２との結果を対比すると、循環するアルカリ水に炭酸ガスを供給・溶解することで水素型陽イオン交換樹脂が再生されやすくなるとともに、酸性水のｐＨがより低下することから、水素型陽イオン交換樹脂の再生効率が高まることがわかる。
【符号の説明】
【００５５】
１          製造装置
１０        水槽
１１        陽極
１２        陰極
１３        隔膜
１４        陽極室
１５        陰極室
１６        水素型陽イオン交換樹脂群
２０        給水経路
３０        廃棄経路
４０        排水経路
５０        第１循環経路
５１        第１炭酸ガス供給部
６０        第２循環経路
６１        第２炭酸ガス供給部
７０        電源装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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