(57)【要約】【課題】簡便かつ低コストで、長期にわたって高い効率でのイオン除去と、低い電圧での運転ができるＥＤＩを目的とする。【解決手段】陽極を備えた陽極室と陰極を備えた陰極室との間に、カチオン交換膜とアニオン交換膜とを配置して、脱塩室と濃縮室とを形成した電気式脱イオン水製造装置であって、前記脱塩室および／または前記濃縮室は、下記（１）式で表される膨潤率が、１．０５〜１０．８体積倍である膨潤性多孔質体を有することよりなる。  膨潤率＝吸水後の膨潤性多孔質体体積÷吸水前の膨潤性多孔質体体積・・・・（１）【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、カチオン交換膜とアニオン交換膜とを配置して、脱塩室と濃縮室とを形成した電気式脱イオン水製造装置であって、
前記脱塩室および／または前記濃縮室は、下記（１）式で表される膨潤率が１．０５〜１０．８体積倍である膨潤性多孔質体を有することを特徴とする、電気式脱イオン水製造装置。
膨潤率＝吸水膨潤後の膨潤性多孔質体体積÷吸水前の膨潤性多孔質体体積・・・（１）
【請求項２】
前記膨潤性多孔質体は、膨潤率が、下記式で表されるＢ〜Ｃ体積倍であることを特徴とする、請求項１に記載の電気式脱イオン水製造装置。
Ｂ＝５÷Ａ＋０．９５・・・・（２）
Ｃ＝５０÷Ａ＋０．８・・・・（３）
（Ａは、膨潤性多孔質体を有する脱塩室および／または濃縮室に対する、吸水前の膨潤性多孔質体の占める割合であって、体積％で表される値である。）
【請求項３】
前記脱塩室および／または濃縮室は、膨潤性多孔質体と共にイオン交換体が充填されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の電気式脱イオン水製造装置。
【請求項４】
前記膨潤性多孔質体は、膨潤後の厚さが０．１〜１２ｍｍのシート状であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気式脱イオン水製造装置。
【請求項５】
前記シート状の膨潤性多孔質体は、カチオン交換膜またはアニオン交換膜と略平行に設置されていることを特徴とする、請求項４に記載の電気式脱イオン水製造装置。
【請求項６】
前記シート状の膨潤性多孔質体は、少なくとも１の貫通口が設けられていることを特徴とする、請求項４または５に記載の電気式脱イオン水製造装置。
【請求項７】
前記膨潤性多孔質体は、膨潤後の最大径が１〜１５ｍｍの粒状であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気式脱イオン水製造装置。
【請求項８】
前記膨潤性多孔質体は、連通孔を有する連通多孔質体であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電気式脱イオン水製造装置。
【請求項９】
前記膨潤性多孔質体は、空隙率が６０〜９５体積％であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の電気式脱イオン水製造装置。
【請求項１０】
前記膨潤性多孔質体は、体積固有抵抗値で０．０２〜１５ＭΩ・ｃｍの導電性を有することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の電気式脱イオン水製造装置。
【請求項１１】
前記導電性を有する膨潤性多孔質体は、炭素材、導電性高分子からなる群より選ばれる導電性物質を１種以上含んでなることを特徴とする、請求項１０に記載の電気式脱イオン水製造装置。
【請求項１２】
前記膨潤性多孔質体は、イオン交換体を含んでなることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電気式脱イオン水製造装置。
【請求項１３】
前記膨潤性多孔質体は、抗菌性金属イオンを含んでなることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の電気式脱イオン水製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造分野、医薬品製造分野、原子力や火力等の発電分野、食品工業等の各種の産業、または研究施設で使用される、電気式脱イオン水製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、脱イオン水を製造する方法として、イオン交換樹脂に被処理水を通して脱イオンを行う方法が知られている。しかし、この方法ではイオン交換樹脂がイオンで飽和されたときに、薬剤によって再生処理を行う必要がある。近年、このような処理操作上の不利な点を解消するため、薬剤によるイオン交換体再生の必要がない、電気式脱イオン水製造装置（以下、ＥＤＩという）が実用化されている。
このＥＤＩは、電気泳動と電気透析を組み合わせた純水製造装置である。アニオン交換膜とカチオン交換膜の間にイオン交換体を充填し、イオン交換膜の外側に陽極と陰極の電極を配置し、該電極に直流電圧を印加した状態でイオン交換体層に被処理水を通水することにより、被処理水中のイオンをイオン交換体で吸着し、電気泳動にて膜面までイオンを泳動させ、イオン交換膜にて電気透析して濃縮水中へと除去するものである。
【０００３】
従来のＥＤＩに充填するイオン交換体には、球状のイオン交換樹脂が汎用的に多く用いられている。そのイオン交換樹脂を枠体の開口部に充填し、両側をイオン交換膜にて封止することにより脱塩室が形成されている。脱塩室内のイオン交換体同士、あるいはイオン交換体とイオン交換膜との密着性が不充分であると、電気抵抗が上昇する上、イオン除去の効率も低下する。
このような問題に対し、イオン交換体を乾燥させて脱塩室に充填する方法（例えば、特許文献１）や、イオン交換体の対イオンを再生型以外の塩型に変えてから充填する方法（例えば、特許文献２）が報告されている。
【特許文献１】特開２００５−２５４２４１号公報
【特許文献２】特許第３８００７０６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＥＤＩ製造時に、できるだけ多くのイオン交換体を脱塩室へ充填して、イオン交換体とイオン交換膜との密着性を維持しようとしても、脱イオン水製造の間に、次第にイオン交換体とイオン交換膜との密着性が低下してくる。また、上述の技術では、膨潤によるイオン交換体の体積変化の制御が困難であり、充填量を誤ると過大膨潤による脱塩室の破損が懸念される等の問題があった。
本発明は、簡便かつ低コストで、長期にわたって高い効率でのイオン除去と、低い電圧での運転ができるＥＤＩを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本研究者らは鋭意検討を進めた結果、以下のような知見を得た。脱塩室にイオン交換樹脂が充填されているＥＤＩでは、被処理水を通水して運転を継続していくと、枠体開口部の通水方向に向かって球状のイオン交換樹脂は最密充填状態に詰め込まれていく。このため、枠体開口部の上流側に、イオン交換樹脂の存在しない空間ができる傾向にあった。
この現象について、図１３を用いて説明する。図１３は、一般的なＥＤＩ１１０の模式図である。ＥＤＩ１１０は、陽極室１２と陰極室１６との間に、脱イオンモジュール１２８が、濃縮室３０に挟持されて、配置されている。脱イオンモジュール１２８には、アニオン交換膜２０とカチオン交換膜２２とが、枠体３４を挟持して配置されて形成された空間に、イオン交換体１２５が充填されて脱塩室１２４が形成されている。陽極室１２は、陽極１４と仕切り膜３２とに挟持されたスペーサ（図示省略）により、形成されている。陰極室１６は、陰極１８と仕切り膜３２とに挟持されたスペーサ（図示省略）により、形成されている。陽極１４と、陰極１８とは、それぞれ電源１５と接続されている。また、陰極室１６には、電極水流入ラインＢ１と電極水流出ラインＢ２とが接続され、陽極室１２には電極水流入ラインＢ３と、電極水流出ラインＢ４とが接続され、電極水流出ラインＢ２と電極水流入ラインＢ３とは、図示されない配管により接続されている。濃縮室３０は、脱イオンモジュール１２８と仕切り膜３２とに挟持されたスペーサ（図示省略）により形成されている。また、濃縮室３０には、濃縮水流入ラインＣ１と、濃縮水流出ラインＣ２とが接続されている。
脱イオン水製造では、被処理水が被処理水流入ラインＡ１から脱塩室１２４に流入され、脱塩室１２４を流通した被処理水は、脱イオン水として脱イオン水流出ラインＡ２より流出する。脱イオン水製造を継続すると、被処理水の水圧によって、イオン交換体１２５の最密充填化が進み、脱塩室１２４の被処理水流入ラインＡ１側（上流側）に、空間１２４’が生じる。そして、前記空間１２４’は、脱塩室１２４に対して１０％程度の体積となることが、発明者の経験上の知見として得られている。
さらに、イオン交換体は、吸着する成分により体積が変化することが知られている。イオン交換体に、塩成分であるＮａ＋やＣｌ−が吸着すると、Ｈ＋やＯＨ−が吸着していた状態よりも収縮するとされている。この傾向は、前述したような、脱塩室１２４中の、イオン交換体１２５が充填されていない空間１２４’を拡大する原因になると考えられる。
【０００６】
このように、ＥＤＩは、運転が長期化するほど、脱塩室ならびに濃縮室において、イオン交換体が詰まっている部分と、イオン交換体が詰まっていない空間部分とが顕著となり、脱塩室におけるイオン交換体とイオン交換膜との接触部分が小さくなっていくと考えられる。
【０００７】
ここで、イオン交換体とイオン交換膜との接触部分は、脱塩室からイオンが排除される際の移動経路となっていることを考えると、その面積が小さくなるということは、イオン排除の効率が下がることを意味していると考えられる。また、電流もイオンの移動経路と同様の経路をたどると考えると、電流を印加した際の通電面積に関しても、イオン交換体とイオン交換膜とが接している部分が有効に働いている範囲となると考えられる。よって、イオン交換体の存在しない空間部分の増大は、通電面積の縮小を意味しており、脱イオン水製造時の電気抵抗の上昇＝運転電圧の上昇を引き起こすと考えられる。
以上の知見に基づき検討を重ねた結果、膨潤性のある多孔質体を、脱塩室および／または濃縮室に存在させることで、脱塩室および濃縮室における高い電流効率と、低い運転電圧による長期運転が達成できることを見い出し、本発明に至った。
【０００８】
すなわち、本発明のＥＤＩは、陽極を備えた陽極室と陰極を備えた陰極室との間に、カチオン交換膜とアニオン交換膜とを配置して、脱塩室と濃縮室とを形成した電気式脱イオン水製造装置であって、前記脱塩室および／または前記濃縮室は、下記（１）式で表される膨潤率が、１．０５〜１０．８体積倍である膨潤性多孔質体を有することを特徴とする。
膨潤率＝吸水膨潤後の膨潤性多孔質体体積÷吸水前の膨潤性多孔質体体積・・・・（１）
また、前記膨潤性多孔質体は、膨潤率が、下記式で表されるＢ〜Ｃ体積倍であることが好ましく、前記脱塩室および／または濃縮室は、膨潤性多孔質体と共にイオン交換体が充填されていることが好ましい。
Ｂ＝５÷Ａ＋０．９５・・・・（２）
Ｃ＝５０÷Ａ＋０．８・・・・（３）
（Ａは、膨潤性多孔質体を有する脱塩室および／または濃縮室に対する、吸水前の膨潤性多孔質体の占める割合であって、体積％で表される値である。）
【０００９】
前記膨潤性多孔質体は、膨潤時の厚さが０．１〜１２ｍｍのシート状であっても良く、前記シート状の膨潤性多孔質体は、カチオン交換膜またはアニオン交換膜と略平行に設置されていても良く、前記シート状の膨潤性多孔質体は、少なくとも１の貫通口が設けられていることが好ましく、前記膨潤性多孔質体は、膨潤時における最大径が１〜１５ｍｍの粒状であっても良い。
前記膨潤性多孔質体は連通孔を有する連通多孔質体であることが好ましく、空隙率が６０〜９５体積％であることが好ましく、体積固有抵抗値で０．０２〜１５ＭΩ・ｃｍの導電性を有することが好ましく、前記導電性を有する膨潤性多孔質体は、炭素材または導電性高分子からなる群より選ばれる導電性物質を１種以上含んでなることが特に好ましい。前記膨潤性多孔質体は、イオン交換体を含んでなることが好ましく、抗菌性金属イオンを含んでなることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のＥＤＩによれば、簡便かつ低コストで、長期にわたって高い効率でのイオン除去と、低い電圧での運転ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明のＥＤＩについて、例を挙げて説明するが、本実施形態に限定されるものではない。
（第１の実施形態）
本発明のＥＤＩの第１の実施形態について、図１、図２を用いて説明する。図１は、本実施形態のＥＤＩ１０の模式図である。図２は本実施形態のＥＤＩ１０の脱イオンモジュール２８の斜視図である。なお、説明の便宜上、脱イオンモジュール２８の各構成部材は一定間隔を開けて図示している。実際の脱イオンモジュール２８では、各構成部材が密着している。
図１に示すとおり、ＥＤＩ１０は陽極室１２と陰極室１６との間に、脱イオンモジュール２８が、濃縮室３０に挟持されて、配置されている。陽極室１２は、陽極１４と仕切り膜３２とに挟持されたスペーサ（図示省略）により、形成されている。陰極室１６は、陰極１８と仕切り膜３２とに挟持されたスペーサ（図示省略）により、形成されている。陽極１４と、陰極１８とは、それぞれ電源１５と接続されている。また、陰極室１６には、電極水流入ラインＢ１と電極水流出ラインＢ２とが接続され、陽極室１２には電極水流入ラインＢ３と、電極水流出ラインＢ４とが接続され、電極水流出ラインＢ２と電極水流入ラインＢ３とは、図示されない配管により接続されている。濃縮室３０は、脱イオンモジュール２８と仕切り膜３２とに挟持されたスペーサ（図示省略）により形成されている。また、濃縮室３０には、濃縮水流入ラインＣ１と、濃縮水流出ラインＣ２とが接続されている。
【００１２】
脱イオンモジュール２８は、アニオン交換膜２０とカチオン交換膜２２とが略平行に対向して配置され、形成された空間である脱塩室２４を有し、該脱塩室２４には、イオン交換体２５が充填されている。脱塩室２４には、シート状の膨潤性多孔質体２６が、アニオン交換膜２０とカチオン交換膜２２とに対して、略平行に配置されている。
脱イオンモジュール２８について、図２を用いて詳細に説明する。脱イオンモジュール２８は、枠体３４の一側にアニオン交換膜２０が配置され、他側にカチオン交換膜２２が配置されている。脱塩室２４は、アニオン交換膜２０とカチオン交換膜２２と枠体３４の開口部とで形成され、イオン交換体２５が充填されている。膨潤性多孔質体２６は、四辺が、枠体３４の開口部内側と接しない位置に配置され、脱塩室２４内に埋設されている。
【００１３】
膨潤性多孔質体２６の材質は特に限定されないが、例えば、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ、セルロース、ポリビニルアルコール、ポリスルホン等のプラスチック材料を原料とした発泡材が好ましい。また、圧縮乾燥ならびに凍結乾燥（フリーズドライ）した多孔質体を用いることもできる。
膨潤性多孔質体２６の空隙率は特に限定されない。膨潤性多孔質体２６の空隙率が大きいほど、運転中の電気抵抗を小さくすることができるが、６０〜９５体積％であることが好ましい。空隙率が６０体積％未満であると、所望の膨潤率を得ることが困難であり、９５体積％を超えると強度が著しく低くなるためである。
また、膨潤性多孔質体２６は、通水性を確保する観点から、連通多孔質体であることが特に好ましい。連通多孔質体とは、多孔質体内に存在する多数の気孔が、互いに連通している構造を有する多孔質体であり、孔が連通しているため、高い吸水性ならびに通水性を有している。例えば、軟質ポリウレタンフォーム等は、連通した孔を有する構造であるため、連通多孔質体と言える。このような、連通多孔質体として、具体的には、株式会社イノアックコーポレーション製のＭＡＰＳや、モルトフィルター等が挙げられる。
【００１４】
また、必要に応じて、膨潤性多孔質体２６は、導電性が付与されたもの、あるいはイオン交換体を含んでなるものであっても良い。
膨潤性多孔質体２６に導電性を付与する方法としては、導電性物質を膨潤性多孔質体２６の原料に添加する方法が挙げられる。添加する導電性物質としては特に限定されないが、例えば、導電性金属や、グラファイト、グラッシーカーボン等の炭素材、基本骨格に共役型の二重結合を有するポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリパラフェニレンビニレン等の導電性高分子等を挙げることができる。この内、炭素材または導電性高分子を用いることが好ましい。
また、導電性を付与された膨潤性多孔質体２６は、体積固有抵抗値で、０．０２〜１５ＭΩ・ｃｍの導電性を有することが好ましい。体積固有抵抗値が０．０２ＭΩ・ｃｍ未満であると、膨潤性多孔質体２６へ、優先的に電流が集中して流れることとなりやすく、イオン交換体２５に吸着されたイオン成分が、移動し難くなるためである。また、１５ＭΩ・ｃｍを超えると、被処理水中のイオン成分が少ない場合、膨潤性多孔質体２６自体が電流を遮断する抵抗として作用してしまい、電流密度が不均一となるためである。
【００１５】
イオン交換体を含んでなる膨潤性多孔質体とは、水に流出しない形態で、イオン交換体を原料に添加、あるいは膨潤性多孔質体に吸着させたもの、またはイオン交換基を発泡体に導入した膨潤性多孔質体を含むものとする。この内、経済的な観点から、イオン交換繊維またはイオン交換体粒子を原料に添加して、あるいは膨潤性多孔質体に塗布した膨潤性多孔質体を用いることが好ましい。このようなイオン交換体を含んでなる膨潤性多孔質体は、例えば、イオン交換繊維や、イオン交換樹脂を粉砕あるいは磨砕したイオン交換体粒子を、発泡前の原料に添加して製造したり、前記イオン交換体粒子を膨潤性多孔質体に塗布して製造したりすることができる。
【００１６】
本実施形態における膨潤性多孔質体２６は、シート状の形状である。膨潤性多孔質体２６の大きさは特に限定されないが、脱塩室２４の厚さ方向の横断面、すなわち枠体３４の開口部の面積に対し、５０〜９０％であることが好ましい。
また、膨潤性多孔質体２６の厚さは特に限定されず、膨潤率や脱塩室の体積等を勘案して決定することができる。この際、膨潤性多孔質体２６の膨潤後の厚さは、アニオン交換膜２０およびカチオン交換膜２２と、膨潤性多孔質体２６との間に、１〜２ｍｍの層状にイオン交換体２５が存在するように選択することが好ましい。例えば、通常のＥＤＩのように、脱塩室や濃縮室に２〜１５ｍｍ程度の厚さの枠体を用いた場合には、膨潤性多孔質体２６の膨潤後の厚さが０．１〜１２ｍｍの範囲のものを適宜選択することが好ましい。膨潤後の厚さが０．１ｍｍ未満であると、膨潤性多孔質体２６によって脱塩室２４内の空間を効率的に埋めることができないおそれがある。一方、膨潤後の厚さが１２ｍｍを超えると、アニオン交換膜２０やカチオン交換膜２２と接触し、通電面積が減少し、電流効率が低下するおそれがあるためである。加えて、アニオン交換膜２０やカチオン交換膜２２に過大な負荷を与え、脱塩室２４を破損するおそれがあるためである。
【００１７】
ここで、膨潤とは、膨潤性多孔質体が、大気圧下、室温で、飽和するまで被処理水を吸水することを言う。
また、膨潤率とは、膨潤性多孔質体が被処理水を吸水して膨潤した際の、膨潤の割合を示すものであり、具体的には前記（１）式で表される。前記（１）式の「吸水前の膨潤性多孔質体体積」とは、大気圧下における、吸水前の膨潤性多孔質体の体積を言う。また、「吸水膨潤後の膨潤性多孔質体体積」とは、室温にて膨潤性多孔質体に被処理水を吸水させ、飽和した時点の、大気圧下における膨潤性多孔質体の体積である。膨潤性多孔質体２６の膨潤率は、前記（１）式で表される膨潤率が、１．０５〜１０．８体積倍となるものである。膨潤性多孔質体２６の膨潤率が１．０５体積倍未満であると、脱塩室２４に生じた空間を埋めることができないおそれがあり、１０．８体積倍を超えると、膨潤後の膨潤性多孔質体２６により、脱塩室２４を破損するおそれがあるためである。
【００１８】
脱塩室２４中における、吸水前の膨潤性多孔質体２６の占める体積の割合（以下、多孔質体体積率ということがある）は、特に限定されないが、２〜８０体積％であることが好ましく、５〜５０体積％であることがより好ましく、５〜２０体積％とすることがさらに好ましい。２体積％未満であると膨潤率が極めて高い膨潤性多孔質体２６を使用する必要があり、膨潤性多孔質体２６の選択範囲が狭くなると共に、膨潤性多孔質体２６自体の強度が低くなる。また、８０体積％を超えると膨潤性多孔質体２６が被処理液の流路を遮蔽したり、電流ならびにイオン成分の流れを阻害するおそれがあるためである。
【００１９】
前記膨潤率と、前記多孔質体体積率との関係は、特に限定されることはないが、多孔質体体積率をＡ体積％とした場合に、膨潤性多孔質体２６の膨潤率は、前記（２）式で求められるＢ体積倍以上であって、前記（３）式で求められるＣ体積倍以下であることが好ましい。さらに、膨潤性多孔質体２６の膨潤率は、下記（４）式より求められるＤ体積倍以上であって、下記式（５）で求められるＥ体積倍以下とすることがより好ましい。膨潤性多孔質体２６の吸湿後の体積がＢ体積倍未満であると、脱塩室２４に対するイオン交換体２５と膨潤性多孔質体２６との充填率が低すぎ、電気抵抗が上昇しやすくなる。一方、Ｃ体積倍を超えると、脱塩室２４の両側に配置されたアニオン交換膜２０やカチオン交換膜２２の破れや、枠体３４の破壊、水漏れ等の懸念があるためである。
Ｄ＝２０÷Ａ＋０．８・・・・（４）
Ｅ＝４０÷Ａ＋０．８・・・・（５）
（上記Ａは、膨潤性多孔質体を有する脱塩室および／または濃縮室に対する、吸水前の膨潤性多孔質体の占める割合であって、体積％で表される値である。）
ここで、多孔質体体積率Ａは、０を超えて１００以下の値であるため、必ずＢ＜Ｄ＜Ｅ＜Ｃの関係が成り立つ。
【００２０】
＜算出例１＞
前記膨潤率と、前記多孔質体体積率との関係について、脱塩室２４への初期充填割合がイオン交換体２５：膨潤性多孔質体２６＝５０：５０（体積比）の場合を例として、以下に説明する。
多孔質体体積率Ａ＝５０体積％を用いて、前記（２）式、前記（３）式によりＢおよびＣを算出すると、
Ｂ＝５÷５０＋０．９５＝１．０５体積倍
Ｃ＝５０÷５０+０．８０＝１．８体積倍    
従って、膨潤性多孔質体２６の膨潤率の範囲は、１．０５〜１．８体積倍となる。ここで、吸水後の膨潤性多孔質体２６の体積は、次のように算出できる。    
５０体積％×１．０５体積倍＝５２．５体積％
５０体積％×１．８体積倍＝９０体積％      
ところが、ＥＤＩ１０での脱イオン水製造を継続すると、最密充填化等により、イオン交換体２５の体積は、約１０体積％減少することが経験値として得られている。従って、脱イオン水製造継続時における、脱塩室２４中のイオン交換体２５の体積割合は次のように算出できる。
５０体積％（イオン交換体２５の初期充填割合）×９０体積％＝４５体積％
これらを基に、脱イオン水製造継続時における、脱塩室２４内の総充填倍率（脱塩室２４の体積に対する、イオン交換体２５と膨潤性多孔質体２６とが占有する割合）を、膨潤率Ｂ＝１．０５体積倍、膨潤率Ｃ＝１．８体積倍とした場合に関してそれぞれ算出すると、
Ｂ：５２．５体積％＋４５体積％＝９７．５体積％
Ｃ：９０体積％＋４５体積％＝１３５体積％              
となる。
以上のように、脱イオン水製造継続時における、総充填倍率が９５〜１４０体積％となるように、膨潤率がＢ〜Ｃ体積倍である膨潤性多孔質体２６を選択することが好ましい。
膨潤率がＢ体積倍未満であると、総充填倍率が低くなりすぎて、脱塩室中の空間を効率的に埋めることができず、Ｃ体積倍を超えると総充填倍率が高くなりすぎて、脱塩室２４の破損等の懸念が生じるためである。
【００２１】
＜算出例２＞
同様に前記膨潤率と、脱塩室２４への初期充填割合がイオン交換体２５：膨潤性多孔質体２６＝９５：５（体積比）の場合を例にとると、以下のような結果となる。
Ｂ＝５÷５＋０．９５＝１．９５体積倍
Ｃ＝５０÷５＋０．８＝１０．８体積倍
従って、膨潤性多孔質体２６の膨潤率の範囲は、１．９５〜１０．８体積倍となる。ここで、吸水後の膨潤性多孔質体２６の体積は、次のように算出できる。
５体積％×１．９５体積倍＝９．７５体積％
５体積％×１０．８体積倍＝５４体積％
ここで、上述同様に、イオン交換体２５の体積は、１０体積％減少することを加味すると、脱イオン水製造継続時における、イオン交換体２５の体積割合は次のように算出できる。
９５体積％（イオン交換体２５の初期充填割合）×９０体積％＝８５．５体積％
これらを基に、脱イオン水製造継続時における、脱塩室２４内の総充填倍率を、膨潤率Ｂ＝１．９５体積倍、膨潤率Ｃ＝１０．８体積倍とした場合に関してそれぞれ算出すると、
Ｂ：９．７５体積％＋８５．５体積％＝９５．２５体積％
Ｃ：５４体積％＋８５．５体積％＝１３９．５体積％
以上、算出例２においてもわかるように、脱イオン水製造継続時における、総充填倍率が９５〜１４０体積％となるように、膨潤率がＢ〜Ｃ体積倍である膨潤性多孔質体２６を選択することが好ましい。
【００２２】
イオン交換膜としては大別すると、原料モノマー液を補強体に含浸させた後に重合させ、全体を均質に形成した均質膜と、イオン交換樹脂を溶解成型可能なポリオレフィン系樹脂と共に粉砕成型した不均質膜の２種類がある。本実施形態におけるアニオン交換膜２０、カチオン交換膜２２はいずれも特に限定されず、ＥＤＩの製造の簡便さや、被処理水の水質、脱イオン水に求める水質、処理量等に応じて選択することができる。
【００２３】
脱塩室２４に充填するイオン交換体２５は特に限定されず、イオン交換機能を有するものであれば良い。例えば、イオン交換樹脂、イオン交換繊維、モノリス状多孔質イオン交換体等を挙げることができる。この内、最も汎用的である、イオン交換樹脂が好ましい。イオン交換樹脂としては、アニオン交換樹脂、カチオン交換樹脂が挙げられる。前記アニオン交換樹脂としては強塩基性アニオン交換樹脂、弱塩基性アニオン交換樹脂が挙げられ、例えば、市販品としてローム・アンド・ハース社製のアンバーライト（商品名）を挙げることができる。前記カチオン交換樹脂としては、強酸性カチオン交換樹脂、弱酸性カチオン交換樹脂が挙げられ、例えば、市販品としてローム・アンド・ハース社製のアンバーライト（商品名）を挙げることができる。これらは単独で用いても良く、２種以上を組み合わせて用いても良い。
また、充填されるイオン交換体２５の充填形態は、特に限定されず、被処理水の水質や、脱イオン水に求める水質を考慮して選択することが好ましい。従って、イオン交換体２５の充填形態は、アニオン交換体単床形態、カチオン交換体単床形態、またはアニオン交換体とカチオン交換体との混床形態、およびこれらを組み合わせたもののいずれも用いることができる。
【００２４】
仕切り膜３２は特に限定されず、被処理水の水質や、ＥＤＩ１０の運転条件等を考慮して、選択することができる。例えば、カチオン交換膜またはアニオン交換膜を選択することができる。
【００２５】
陽極１４は、陽極として機能を発揮するものであれば特に限定されないが、被処理水中にＣｌ−が存在する場合には、陽極には塩素発生が起きるため、耐塩素性能を有するものが好ましい。例えば、白金、パラジウム、イリジウム等の貴金属、あるいは前記貴金属をチタン等に被覆した網状あるいは板状の電極を挙げることができる。
本実施形態における陰極１８は、陰極としての機能を発揮するものであれば特に限定されず、例えば、板状のステンレスや網状のステンレスを挙げることができる。
【００２６】
枠体３４は、絶縁性を有し、被処理水が漏洩しない素材であれば特に限定されず、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ、ポリカーボネート、ノリル等の樹脂製の枠体を挙げることができる。
枠体３４の厚さは特に限定されることなく、所望する脱塩室２４の厚さに応じて設定することができる。
【００２７】
本実施形態における脱イオン水の製造方法について、図１を用いて説明する。
電極水流入ラインＢ１から、電極水を陰極室１６へ流入させると共に、陽極１４、陰極１８の間に直流電圧を印加する。次に、濃縮水流入ラインＣ１から、濃縮水を濃縮室３０へ、上昇流で流入させる。次いで、被処理水流入ラインＡ１から、被処理水を脱イオンモジュール２８へ流入させる。脱イオンモジュール２８内に流入した被処理水は、脱塩室２４内のイオン交換体２５内を拡散しながら流通し、そして、イオン成分が除去された脱イオン水は、脱イオン水流出ラインＡ２から流出する。同時に、脱塩室２４内の膨潤性多孔質体２６は、被処理水を吸水して膨潤し、イオン交換体２５を押圧する。
【００２８】
脱イオンモジュール２８内における被処理水中のイオン成分の除去について、イオン交換体２５をアニオン交換体とカチオン交換体との混床形態とした場合を例にして説明する。脱イオンモジュール２８内に流入した被処理水は、脱塩室２４内に充填されたイオン交換体２５内を拡散しながら流通する。この間、カチオン成分（Ｎａ＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋等）は、カチオン交換体に吸着される。吸着されたカチオン成分は、陰極側に引き寄せられ、カチオン交換膜２２を透過して、濃縮室３０に移動する。一方、アニオン成分（Ｃｌ−、ＨＣＯ３−、ＣＯ３２−、ＳｉＯ２（シリカは、特別な形態をとることが多いため、一般のイオンとは異なった表示とする。以降において同じ。）等）は、アニオン交換体に吸着される。吸着されたアニオン成分は、陽極側に引き寄せられ、アニオン交換膜２０を透過して、濃縮室３０へ移動する。こうして、被処理水は、カチオン成分とアニオン成分とが除去され、脱イオン水流出ラインＡ２より脱イオン水となって流出する。
【００２９】
濃縮水流入ラインＣ１から、濃縮室３０に流入した濃縮水は、濃縮室３０内を上昇流で流通し、脱塩室２４から移動してきたイオン成分を取り込んで、濃縮水流出ラインＣ２から排出される。
電極水流入ラインＢ１から、陰極室１６に流入した電極水は、陰極室１６内を上昇流で流通し、電極水流出ラインＢ２へ流れる。そして、電極水流出ラインＢ２に流された電極水は、図示されない配管を経由して、電極水流入ラインＢ３から陽極室１２に流入し、陽極室１２内を上昇流で流通した後、電極水流出ラインＢ４から排出される。この間、電極水は、陰極１８から発生したＨ２等と、陽極１４から発生するＣｌ２、Ｏ２等とを取り込んで、ＥＤＩ１０外へ排出する。
【００３０】
本実施形態のＥＤＩ１０によれば、脱イオン水製造に伴う被処理水の流通により、脱塩室２４内に配置した膨潤性多孔質体２６が膨潤して体積増となり、イオン交換体２５を押圧することで、脱塩室２４内のイオン交換体２５が充填されない空間の発生を極力小さく抑えることができる。この結果、広い通電膜面積を維持し、脱塩室２４全体に通電することができるため、高い電流効率と低い運転電圧とが、長期間のＥＤＩ運転において実現できる。
通常のイオン交換体に比べて、膨潤性多孔質体は、膨潤率とその方向性（三次元のどの方向にどの程度広がるか）とを予測することが容易である。この結果、ＥＤＩ運転中に、脱塩室２４が破損する等の、不測の事態を回避しながら、脱塩室２４内の空間発生を抑制することができる。さらに、膨潤率と方向性との予測性が高いことから、同様の材質、寸法のものを用いれば、膨潤性多孔質体２６の固体差の影響を受けず、安定した効果を得ることができる。
膨潤性多孔質体２６に、空隙率６０〜９０体積％のものを用いたり、連通多孔質体を用いたりすることで、通水時の差圧上昇を安定的に抑えて、脱イオン水製造を継続的実施することができる。また、膨潤性多孔質体２６が導電性を有すること、またはイオン交換体を有することにより、低電圧で安定して運転し、電流効率を上げて高い水質を達成することができる。加えて、膨潤性多孔質体は、一般に安価であり、かつ、簡便な作業で脱塩室２４に膨潤性多孔質体２６を配置できるため、経済面での優位性が期待できる。
【００３１】
（第２の実施形態）
本発明のＥＤＩの第２の実施形態について、図３を用いて説明する。図３は、本実施形態のＥＤＩ１０ａの模式図である。なお、被処理水流入ライン、脱イオン水流出ライン、電極水流入ライン、電極水流出ライン、濃縮水流入ライン、濃縮水流出ラインは、図１のＥＤＩ１０と同様の配置となっており、説明の便宜上、図３では図示を省略している。
【００３２】
図３に示すとおり、ＥＤＩ１０ａは、脱イオンモジュール２８ａが濃縮室３０に挟持されて、陽極室１２と陰極室１６との間に配置されている。脱イオンモジュール２８ａは、枠体３４の一側に配置されたアニオン交換膜２０と、他側に配置されたカチオン交換膜２２と、枠体３４の開口部とで形成された脱塩室２４ａを有している。脱塩室２４ａ内には、イオン交換体２５ａと共に、第１の実施形態に用いた膨潤性多孔質体２６が小片状に切断された、シート状の膨潤性多孔質体２６ａが、複数不規則に配置されている。
【００３３】
膨潤性多孔質体２６ａは、大きさを除いて、第１の実施形態の膨潤性多孔質体２６と同様である。また、イオン交換体２５ａは、第１の実施形態のイオン交換体２５と同様のものを用いることができる。
シート状の膨潤性多孔質体２６ａの配置場所は、脱塩室２４ａ内であれば特に限定されず、埋設されていても、アニオン交換膜２０またはカチオン交換膜２２に接して配置されていても良い。また、膨潤性多孔質体２６ａの面は、アニオン交換膜２０およびカチオン交換膜２２とに平行でなくても良い。膨潤性多孔質体２６ａの大きさは、特に限定されることはなく、脱塩室２４ａの厚さ方向に対する横断面の面積や、体積等を勘案して決定することが好ましい。また、膨潤性多孔質体２６ａの厚さは、特に限定されないが、例えば、膨潤後の厚さが０．１〜１２ｍｍの範囲のものを適宜選択することが好ましい。
【００３４】
本実施形態によれば、脱塩室２４ａ内での設置場所が分散されるため、イオン成分の移動ならびに電流の流れが阻害され難い。このため、イオン交換体２５ａ間のイオン成分の移動を円滑にすることができる。この結果、脱塩室２４ａ内の空間発生を防止し、かつＥＤＩ１０ａの運転電圧を低く抑えながら、高い水質を得ることができる。
【００３５】
（第３の実施形態）
本発明のＥＤＩの第３の実施形態について図４を用いて説明する。図４は本実施形態のＥＤＩ１０ｂの模式図である。なお、電極水流出ライン、濃縮水流入ライン、濃縮水流出ラインは、図１のＥＤＩ１０と同様の配置となっており、説明の便宜上、図４では図示を省略している。
【００３６】
図４に示すとおり、ＥＤＩ１０ｂは、脱イオンモジュール２８ｂが濃縮室３０に挟持されて、陽極室１２と陰極室１６との間に配置されている。脱イオンモジュール２８ｂには、被処理水流入ラインＡ１と、脱イオン水流出ラインＡ２が接続されている。脱イオンモジュール２８ｂは、枠体３４の一側に配置されたアニオン交換膜２０と、他側に配置されたカチオン交換膜２２と、枠体３４の開口部とで形成された脱塩室２４ｂを有している。該脱塩室２４ｂは、アニオン交換膜２０とカチオン交換膜２２との間に配置された膨潤性多孔質体２６ｂにより、脱塩室２４ｂの厚さ方向に二分され、アニオン交換膜２０側に第１充填層２４ｂ１、カチオン交換膜２２側に第２充填層２４ｂ２が形成されている。そして、第１充填層２４ｂ１には、イオン交換体２５ｂ１が充填され、第２充填層２４ｂ２には、イオン交換体２５ｂ２が充填されている。
【００３７】
本実施形態における膨潤性多孔質体２６ｂは、形状を除いて、第１の実施形態の膨潤性多孔質体２６と同様である。
膨潤性多孔質体２６ｂの形状は、脱塩室２４ｂを、第１充填層２４ｂ１と第２充填層２４ｂ２とに分割できれば、特に限定されず、シート状のものを用いても良いし、粒状のものを充填して、層を形成させても良い。ただし、第１充填層２４ｂ１と第２充填層２４ｂ２とを、安定して形成させる観点から、膨潤性多孔質体２６ｂは、シート状のものであることが好ましい。
シート状の膨潤性多孔質体２６ｂの大きさは、脱塩室２４ｂを第１充填層２４ｂ１と、第２充填層２４ｂ２とに分割できる大きさであれば特に限定されない。膨潤性多孔質体２６ｂの厚さは特に限定されず、膨潤率や脱塩室の体積等を勘案して決定することが好ましい。例えば、膨潤性多孔質体２６ｂの厚さとしては、第１の実施形態の膨潤性多孔質体２６と同様に、膨潤後の厚さが０．１〜１２ｍｍの範囲のものを適宜選択することが好ましい。
【００３８】
第１充填層２４ｂ１、第２充填層２４ｂ２（総じて各充填層ということがある）の体積の割合は特に限定されず、同等であっても、異なっていても良い。被処理水の水質と、求める脱イオン水の水質、および第１充填層２４ｂ１、第２充填層２４ｂ２に充填されるイオン交換体２５ｂ１、２５ｂ２の種類を勘案して決定することが好ましい。例えば、第１充填層２４ｂ１にアニオン交換樹脂、第２充填層２４ｂ２にカチオン交換樹脂を充填したとすると、アニオン、カチオン共に同程度の処理能力を期待するのであれば、第１充填層２４ｂ１と第２充填層２４ｂ２とを、略５０体積％：５０体積％の、同程度の体積比として、それぞれのイオン交換体２５ｂ１、２５ｂ２を充填することが好ましい。また、電気式脱イオン水製造装置に供給される、通常の被処理水中には、除去しにくい成分として、弱酸成分である炭酸やシリカが多く含まれているので、アニオン成分の除去が主に行われる第１充填層２４ｂ１の割合を６０〜８０体積％となるようにしても良い。
【００３９】
イオン交換体２５ｂ１、２５ｂ２は特に限定されず、第１の実施形態のイオン交換体２５と同様のものを使用することができる。また、イオン交換体２５ｂ１、２５ｂ２は同一であっても、異なっていても良く、被処理水の水質、用途等を勘案して選択することができる。例えば、イオン交換体２５ｂ１をアニオン交換体として、イオン交換体２５ｂ２をカチオン交換体とすることもできるし、イオン交換体２５ｂ１、２５ｂ２共に、アニオン交換体とカチオン交換体との混床形態とすることもできる。
【００４０】
イオン交換体２５ｂ１をアニオン交換体として、イオン交換体２５ｂ２をカチオン交換体とした場合を例にして、本実施形態のＥＤＩ１０ｂによる脱イオン水製造方法について説明する。
被処理水流入ラインＡ１から脱イオンモジュール２８ｂ内に流入した被処理水の一部は、第１充填層２４ｂ１内のアニオン交換体中を拡散しながら流通する。この間、主に被処理水中のアニオン成分は、アニオン交換体であるイオン交換体２５ｂ１に吸着される。吸着されたアニオン成分は、陽極側に引き寄せられ、アニオン交換膜２０を透過して、濃縮室３０に移動する。他方、脱イオンモジュール２８ｂ内に流入した被処理水の一部は、第２充填層２４ｂ２内のカチオン交換体中を拡散しながら流通する。この間、主に被処理水中のカチオン成分は、カチオン交換体であるイオン交換体２５ｂ２に吸着される。吸着されたカチオン成分は、陰極側に引き寄せられ、カチオン交換膜２２を透過して、濃縮室３０に移動する。こうして、主にアニオン成分が除去された被処理水と、主にカチオン成分が除去された被処理水とが混合された脱イオン水が、脱イオン水流出ラインＡ２より流出される。
【００４１】
本実施形態によれば、膨潤性多孔質体２６ｂは、脱塩室２４ｂ内の空間を埋める役割を果たすと共に、脱塩室２４ｂを厚さ方向に二分して、膨潤性多孔質体２６ｂにより仕切られた各充填層に異なる機能を与えることができ、目的に応じた脱イオン水を得ることができる。
また、アニオン交換体とカチオン交換体との混床形態では、異種イオン界面が脱塩室２４ｂ内に多く存在することになり、樹脂に吸着したイオンの対極に向かっての移動を阻害することになり、運転電圧が上昇する原因となり得る。一方、各充填層に、それぞれ、アニオン交換樹脂、カチオン交換樹脂を単床にて充填すると、異種イオン界面は脱塩室２４ｂ内に存在しないこととなる。このため、低い電圧にて、樹脂に吸着したイオンが対極に向かって移動することが可能となる。
【００４２】
（第４の実施形態）
本発明のＥＤＩの第４の実施形態について、図５、図６を用いて説明する。図５は本実施形態のＥＤＩ１０ｃの模式図である。図６は、本実施形態にかかる膨潤性多孔質体２６ｃの平面図である。なお、被処理水流入ライン、脱イオン水流出ライン、電極水流入ライン、電極水流出ライン、濃縮水流入ライン、濃縮水流出ラインは、図１のＥＤＩ１０と同様の配置となっており、説明の便宜上、図５では図示を省略している。
【００４３】
図５に示すとおり、ＥＤＩ１０ｃは、脱イオンモジュール２８ｃが濃縮室３０に挟持されて、陽極室１２と陰極室１６との間に配置されている。脱イオンモジュール２８ｃは、枠体３４の一側に配置されたアニオン交換膜２０と、他側に配置されたカチオン交換膜２２と、枠体３４の開口部とで形成された脱塩室２４ｃを有している。前記脱塩室２４ｃには、イオン交換体２５ｃが充填され、そして膨潤性多孔質体２６ｃが脱塩室２４ｃ内に埋設されている。
膨潤性多孔質体２６ｃについて、図６を用いて説明する。図６に示すとおり、膨潤性多孔質体２６ｃは、シート状の多孔質体本体２７ａに、６個の矩形の貫通口２７ｂが設けられている。
【００４４】
多孔質体本体２７ａは、形状を除いて、第１の実施形態の膨潤性多孔質体２６と同様である。また、イオン交換体２５ｃは、第１の実施形態のイオン交換体２５と同様のものを用いることができる。
膨潤性多孔質体２６ｃに設けられた貫通口２７ｂの大きさは、該膨潤性多孔質体２６ｃの表裏に位置するイオン交換体２５ｃ同士が、接触できる大きさであれば特に限定されることはない。
また、多孔質体本体２７ａの厚さは特に限定されないが、膨潤率や脱塩室の体積等を勘案して決定することが好ましい。多孔質体本体２７ａの厚さは特に限定されず、膨潤率や脱塩室の体積等を勘案して決定することが好ましい。例えば、多孔質体本体２７ａの厚さとしては、第１の実施形態の膨潤性多孔質体２６と同様に、膨潤後の厚さが０．１〜１２ｍｍの範囲のものを適宜選択することが好ましい。
なお、本実施形態において、膨潤性多孔質体２６ｃの空隙率を考える場合、貫通口２７ｂは空隙ではないものとして扱うものとする。
【００４５】
膨潤性多孔質体２６ｃの設置位置は、脱塩室２４ｃ内であれば特に限定されず、脱塩室２４ｃ内に埋設されていても、アニオン交換膜２０またはカチオン交換膜２２と接するように配置されていても良い。加えて、膨潤性多孔質体２６ｃは、アニオン交換膜２０およびカチオン交換膜２２と平行に設置されていなくても良い。ただし、脱塩室２４ｃ全体の厚みを均一にし、脱塩室２４ｃ内でのイオン交換体２５ｃの偏在化を効率的に防止する観点からは、膨潤性多孔質体２６ｃは、アニオン交換膜２０とカチオン交換体２２と略並行、かつ接しない位置に配置することが好ましい。
【００４６】
本実施形態によれば、貫通口２７ｂを通じて、イオン交換体２５ｃ同士が接触できるため、イオン交換体２５ｃ間におけるイオン成分の移動を円滑にすることができる。また、膨潤性多孔質体２６ｃは、１つの体積が大きいために、イオン交換体２５ｃ間を流動することなく、配置位置が維持される。このため、イオン交換体２５ｃと、アニオン交換膜２０およびカチオン交換膜２２との接触面積を保つことができる。この結果、脱塩室２４ｃ内の空間発生を防止しながら、処理効率を保ち、高い水質を得ることができる。
【００４７】
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態について、図７を用いて説明する。図７は、本実施形態のＥＤＩ１０ｄの模式図である。なお、被処理水流入ライン、脱イオン水流出ライン、電極水流入ライン、電極水流出ライン、濃縮水流入ライン、濃縮水流出ラインは、図１のＥＤＩ１０と同様の配置となっており、説明の便宜上、図７では図示を省略している。
【００４８】
図７に示すとおり、ＥＤＩ１０ｄは、脱イオンモジュール２８ｄが濃縮室３０に挟持されて、陽極室１２と陰極室１６との間に配置されている。脱イオンモジュール２８ｄは、枠体３４の一側に配置されたアニオン交換膜２０と、他側に配置されたカチオン交換膜２２と、枠体３４の開口部とで形成された脱塩室２４ｄを有している。前記脱塩室２４ｄには、イオン交換体２５ｄが充填されている。また、膨潤性多孔質体２６ｄは、アニオン交換膜２０に添って、脱塩室２４ｄ内に配置され、膨潤性多孔質体２６ｄ’はカチオン交換膜２２に添って、脱塩室２４ｄ内に配置されている。
【００４９】
膨潤性多孔質体２６ｄ、２６ｄ’は、第３の実施形態の膨潤性多孔質体２６ｂと同様である。また、イオン交換体２５ｄは、第１の実施形態のイオン交換体２５と同様のものを用いることができる。
【００５０】
本実施形態によれば、脱塩室２４ｄ内のイオン交換体２５ｄを、両側から挟み込むように押圧することで、より効率的に脱塩室２４ｄでの空間発生を防止することができる。
【００５１】
（第６の実施形態）
本発明のＥＤＩの第６の実施形態について、図８を用いて説明する。図８は、本実施形態のＥＤＩ１０ｅの模式図である。なお、被処理水流入ライン、脱イオン水流出ライン、電極水流入ライン、電極水流出ライン、濃縮水流入ライン、濃縮水流出ラインは、図１のＥＤＩ１０と同様の配置となっており、説明の便宜上、図８では図示を省略している。
【００５２】
図８に示すとおり、ＥＤＩ１０ｅは、脱イオンモジュール２８ｅが濃縮室３０に挟持されて、陽極室１２と陰極室１６との間に配置されている。脱イオンモジュール２８ｅは、枠体３４の一側に配置されたアニオン交換膜２０と、他側に配置されたカチオン交換膜２２と、枠体３４の開口部とで形成された脱塩室２４ｅを有している。前記脱塩室２４ｅには、イオン交換体２５ｅと共に、粒状の膨潤性多孔質体２６ｅが充填されている。
【００５３】
膨潤性多孔質体２６ｅは、形状を除いて、第１の実施形態の膨潤性多孔質体２６と同様である。また、イオン交換体２５ｅは第１の実施形態のイオン交換体２５と同様のものを用いることができる。
膨潤性多孔質体２６ｅの形状は、粒状であれば特に限定されず、例えば、球形、円盤形、直方体形、円柱形、円錐形等を挙げることができる。
また、膨潤性多孔質体２６ｅの大きさは特に限定されないが、膨潤後の最大径が、脱塩室２４ｅの厚さ未満であることが好ましく、具体的には１〜１５ｍｍの範囲から選択されることが好ましい。膨潤後の膨潤性多孔質体２６ｅの最大径が１ｍｍ未満であると、最密充填化したイオン交換体２５ｅ同士の隙間を埋めるに留まり、脱塩室２４ｅの空間発生防止の機能を果たし難い。一方、１５ｍｍを超えると、アニオン交換膜２０とカチオン交換膜２２とに接触する膨潤性多孔質体２６ｅが多くなり、通電面積が減少するので、電流効率が低下するおそれがあるためである。
【００５４】
本実施形態によれば、脱塩室２４ｅ内の設置場所が分散されるため、イオン交換体２５間のイオン成分の移動を円滑にすることができる。この結果ＥＤＩ１０ｅの運転電圧を低く保つことができる。さらに、膨潤性多孔質体２６ｅは粒状であるため、脱塩室２４ｅ内に満遍なく分散され、脱塩室２４ｅ内の空間発生をより効率的に防止することができる。
【００５５】
（第７の実施形態）
本発明のＥＤＩの第７の実施形態について、図９を用いて説明する。図９は、本実施形態のＥＤＩ１０ｆの模式図である。なお、電極水流入ライン、電極水流出ライン、濃縮水流入ライン、濃縮水流出ラインは、図１のＥＤＩ１０と同様の配置となっており、説明の便宜上、図９では図示を省略している。
【００５６】
図９に示すとおり、ＥＤＩ１０ｆは、脱イオンモジュール２８ｆが濃縮室３０ｆと濃縮室３０ｆ’とに挟持されて、陽極室１２と陰極室１６との間に配置されている。脱イオンモジュール２８ｆには、被処理水流入ラインＡ１と、脱イオン水流出ラインＡ２が接続されている。脱イオンモジュール２８ｆは、枠体３４の一側に配置されたアニオン交換膜２０と、他側に配置されたカチオン交換膜２２と、枠体３４の開口部とで形成された脱塩室２４ｆを有している。前記脱塩室２４ｆには、イオン交換体２５ｆが充填されている。
濃縮室３０ｆは、アニオン交換膜２０と仕切り膜３２とで形成され、該濃縮室３０ｆには、膨潤性多孔質体２６ｆが充填されている。同様に、濃縮室３０ｆ’は、カチオン交換膜２２と仕切り膜３２とで形成され、該濃縮室３０ｆ’には、膨潤性多孔質体２６ｆ’が充填されている。
【００５７】
膨潤性多孔質体２６ｆおよび２６ｆ’は、形状を除いて、第１の実施形態の膨潤性多孔質体２６と同様のものを用いることができる。さらに、膨潤性多孔質体２６ｆ、２６ｆ’には、抗菌性が付与されていても良い。抗菌性を付与する方法としては、抗菌作用を示す物質を膨潤性多孔質体２６ｆ、２６ｆ’の原料に添加したり、膨潤性多孔質体２６ｆ、２６ｆ’に担持する方法が挙げられる。抗菌作用を示す物質は特に限定されないが、抗菌性金属イオンや、有機系抗菌剤等を挙げることができる。この内、抗菌作用の持続性の観点から、抗菌性物質は抗菌性金属イオンが好ましく、銀イオン、亜鉛イオン、銅イオンであることがさらに好ましい。
膨潤性多孔質体２６ｆの形状は特に限定されることなく、シート状でも良く、孔を設けたシート状でも良く、粒状であっても良い。本実施形態では、シート状のものを用いることがより好ましい。膨潤性多孔質体２６ｆと、アニオン交換膜２０の濃縮室３０ｆ側の面との密着性を上げ、かつＥＤＩ１０ｆの運転中においても、密着した状態が維持し易いためである。膨潤性多孔質体２６ｆ’も同様に、シート状のものを用いることがより好ましい。
また、イオン交換体２５ｆは第１の実施形態のイオン交換体２５と同様のものを用いることができる。
【００５８】
本実施形態のＥＤＩ１０ｆにおける、脱イオン水の製造方法について、イオン交換体２５ｆをカチオン交換体とアニオン交換体との混床形態とした場合を例に説明する。
被処理水流入ラインＡ１から、脱イオンモジュール２８ｆに流入した被処理水は、脱塩室２４ｆに充填されたイオン交換体２５ｆ内を拡散しながら流通する。この間、被処理水中のカチオン成分と、アニオン成分とがイオン交換体２５ｆに吸着される。吸着されたアニオン成分は、陽極側に引き寄せられ、アニオン交換膜２０を透過して、濃縮室３０ｆに移動する。一方、カチオン成分は、陰極側に引き寄せられ、カチオン交換膜２２を透過して、濃縮室３０ｆ’に移動する。こうして、被処理水は、カチオン成分とアニオン成分とが除去され、脱イオン水流出ラインＡ２より脱イオン水となって流出する。
【００５９】
本実施形態によれば、脱塩室２４ｆの両側から押圧することで、脱塩室２４ｆの空間発生を効果的に防止できる。また、膨潤性多孔質体２６ｆ、２６ｆ’に抗菌性を付与することで、濃縮室３０ｆ、３０ｆ’における細菌の繁殖も抑えることが可能となり、細菌の繁殖に伴う通水差圧の上昇を防止しながら運転を継続することができる。
【００６０】
（第８の実施形態）
本発明の第８の実施形態について、図１０を用いて説明する。図１０は本実施形態のＥＤＩ１０ｇの模式図である。なお、電極水流入ライン、電極水流出ライン、濃縮水流入ライン、濃縮水流出ラインは、図１のＥＤＩ１０と同様の配置となっており、説明の便宜上、図１０では図示を省略している。
【００６１】
図１０に示すとおり、ＥＤＩ１０ｇは、脱イオンモジュール２８ｇが濃縮室３０に挟持されて、陽極室１２と陰極室１６との間に配置されている。脱イオンモジュール２８ｇには、被処理水流入ラインＡ１と、脱イオン水流出ラインＡ２が接続されている。脱イオンモジュール２８ｇは、枠体３４の一側に配置されたアニオン交換膜２０と、他側に配置されたカチオン交換膜２２と、枠体３４の開口部とで形成された脱塩室２４ｇを有している。前記脱塩室２４ｇは、膨潤性多孔質体２６ｇにより、被処理水の流路方向に二分され、上流側に上流側充填層２４ｇ１と、下流側に下流側充填層２４ｇ２とが形成されている。また、上流側充填層２４ｇ１には、イオン交換体２５ｇ１が充填され、下流側充填層２４ｇ２にはイオン交換体２５ｇ２が充填されている。
【００６２】
本実施形態における膨潤性多孔質体２６ｇは、形状を除いて、第１の実施形態の膨潤性多孔質体２６と同様である。ただし、被処理水を上流側充填層２４ｇ１から下流側充填層２４ｇ２へ流通させることを考慮すると、連通多孔質体であることが好ましい。
膨潤性多孔質体２６ｇの形状は特に限定されず、直方体、円柱状等のブロック形状、シート状、粒状等が例示できる。この内、被処理水の水圧による変形を防止する観点から、ブロック状のものを用いることが好ましい。
【００６３】
上流側充填層２４ｇ１、下流側充填層２４ｇ２の容積の割合は特に限定されず、同等であっても、異なっていても良い。被処理水の水質と、求める脱イオン水の水質、および上流側充填層２４ｇ１、下流側充填層２４ｇ２に充填されるイオン交換体２５ｇ１、２５ｇ２の種類を勘案して決定することが好ましい。
【００６４】
イオン交換体２５ｇ１、２５ｇ２は特に限定されず、第１の実施形態のイオン交換体２５と同様のものを使用することができる。また、イオン交換体２５ｇ１、２５ｇ２は同一であっても、異なっていても良く、被処理水の水質、用途等を勘案して選択することができる。例えば、イオン交換体２５ｇ１をアニオン交換体として、イオン交換体２５ｇ２をカチオン交換体とすることもできるし、イオン交換体２５ｇ１、２５ｇ２共に、アニオン交換体とカチオン交換体との混床形態とすることもできる。
【００６５】
本実施形態のＥＤＩ１０ｇによる脱イオン水製造法について、イオン交換体２５ｇ１をアニオン交換体として、イオン交換体２５ｇ２をカチオン交換体とした場合を例にして説明する。
まず、被処理水流入ラインＡ１から、脱イオンモジュール２８ｇに被処理水が流入する。流入した被処理水は、上流側充填層２４ｇ１に充填されたイオン交換体２５ｇ１内を拡散しながら流通する。この間、被処理水中の主にアニオン成分がイオン交換体２５ｇ１に吸着される。吸着されたアニオン成分は、陽極側に引き寄せられ、アニオン交換膜２０を透過して濃縮室３０に移動する。
上流側充填層２４ｇ１を流通した被処理水は、膨潤性多孔質体２６ｇを通過して、下流側充填層２４ｇ２へ流入する。下流側充填層２４ｇ２へ流入した被処理水は、イオン交換体２５ｇ２内を拡散しながら流通する。この間、被処理水中の主にカチオン成分がイオン交換体２５ｇ２に吸着される。吸着されたカチオン成分は、陰極側に引き寄せられ、カチオン交換膜２２を透過して濃縮室３０に移動する。こうして、被処理水は、カチオン成分とアニオン成分とが除去され、脱イオン水流出ラインＡ２より脱イオン水となって流出する。
【００６６】
脱塩室内の空間は、主に被処理水の流入側、すなわち脱塩室の上流側に発生する。本実施形態によれば、膨潤した膨潤性多孔質体２６ｇは、イオン交換体２５ｇ１を主に上流側に押圧し、イオン交換体２５ｇ２を主に下流側に押圧するため、脱塩室２４ｇ内の空間発生を効率的に抑制できる。また、膨潤性多孔質体２６ｇの設置により、脱塩室２４ｇを上流側と下流側とに区画して、それぞれに異なる機能を持たせることができる。
【００６７】
（第９の実施形態）
本発明の第９の実施形態について図１１を用いて説明する。図１１は本実施形態のＥＤＩ１０ｈの模式図である。なお、被処理水流入ライン、脱イオン水流出ライン、電極水流入ライン、電極水流出ライン、濃縮水流入ライン、濃縮水流出ラインは、図１のＥＤＩ１０と同様の配置となっており、説明の便宜上、図１１では図示を省略している。
【００６８】
図１１に示すとおり、ＥＤＩ１０ｈは、脱イオンモジュール２８ｈが濃縮室３０に挟持されて、陽極室１２と陰極室１６との間に配置されている。脱イオンモジュール２８ｈは、枠体３４の一側に配置されたアニオン交換膜２０と、他側に配置されたカチオン交換膜２２と、枠体３４の開口部とで形成された脱塩室２４ｈを有している。前記脱塩室２４ｈには、イオン交換体２５ｈが充填されている。脱塩室２４ｈの上流側辺には膨潤性多孔質体２６ｈが配置され、脱塩室２４ｈの下流側辺には膨潤性多孔質体２６ｈ’が配置されている。
【００６９】
膨潤性多孔質体２６ｈは形状を除いて、第１の実施形態の膨潤性多孔質体２６と同様である。なお、被処理水の通水性を確保する観点から、連通多孔質体を用いることが好ましい。また、イオン交換体２５ｈは第１の実施形態のイオン交換体２５と同様のものを用いることができる。
膨潤性多孔質体２６ｈの形状は脱塩室の上流側辺を覆うことができるものであれば特に限定されず、直方体、円柱状等のブロック形状、シート状、粒状等が例示できる。この内、被処理水の水圧による変形を防止し、かつ樹脂止めの機能を兼用させる観点から、ブロック状またはシート状のものを用いることが好ましい。
同様に、膨潤性多孔質体２６ｈ’も、ブロック状のものを用いることが好ましい。
【００７０】
本実施形態によれば、膨潤性多孔質体２６ｈによって、イオン交換体２５ｈは主に下流方向に、膨潤性多孔質体２６ｈ’によって、イオン交換体２５ｈは主に上流方向に押圧されるため、脱塩室２４ｈ内の空間発生を効率的に抑制できる。また、イオン交換体２５ｈが充填された領域には膨潤性多孔質体２６ｈ、２６ｈ’が存在しないため、通電方向に障害がない。このため、充分な電流密度を確保することができ、効率的かつ高水質の脱イオン水製造を行うことができる。
【００７１】
（第１０の実施形態）
本発明の第１０の実施形態について図１２を用いて説明する。図１２は本実施形態のＥＤＩ１０ｉの模式図である。なお、被処理水流入ライン、脱イオン水流出ライン、電極水流入ライン、電極水流出ライン、濃縮水流入ライン、濃縮水流出ラインは、図１のＥＤＩ１０と同様の配置となっており、説明の便宜上、図１２では図示を省略している。
【００７２】
図１２に示すとおり、ＥＤＩ１０ｉは、脱イオンモジュール２８ｉが濃縮室３０ｉと３０ｉ’に挟持されて、陽極室１２と陰極室１６との間に配置されている。脱イオンモジュール２８ｉは、枠体３４の一側に配置されたアニオン交換膜２０と、他側に配置されたカチオン交換膜２２と、枠体３４の開口部とで形成された脱塩室２４ｉを有している。前記脱塩室２４ｉには、イオン交換体２５ｉが充填されている。
陽極室１２側の濃縮室３０ｉには、イオン交換体３１ｉが充填されている。膨潤性多孔質体２６ｉは、濃縮室３０ｉ内に仕切り膜３２に添って、設置されている。また、陰極室１６側の濃縮室３０ｉ’には、イオン交換体３１ｉ’が充填されている。膨潤性多孔質体２６ｉ’は、濃縮室３０ｉ’内に仕切り膜３２に添って、配置されている。
【００７３】
膨潤性多孔質体２６ｉ、２６ｉ’は、第３の実施形態の膨潤性多孔質体２６ｂと同様のものを用いることができる。さらに、第７の実施形態同様、膨潤性多孔質体２６ｉ、２６ｉ’には、抗菌性が付与されていても良い。また、イオン交換体２５ｉは、第１の実施形態のイオン交換体２５と同様のものを用いることができる。
【００７４】
イオン交換体３１ｉ、３１ｉ’は特に限定されず、第１の実施形態のイオン交換体２５と同様のものを用いることができる。ただし、脱塩室２４ｉから、濃縮室３０ｉ、３０ｉ’への、イオン成分の移動を良好にする観点から、陽極室１２側の濃縮室３０ｉにはアニオン交換体が、陰極室１６側の濃縮室３０ｉ’にはカチオン交換体が充填されていることが好ましい。
【００７５】
本実施形態によれば、膨潤性多孔質体２６ｉ、２６ｉ’（各膨潤性多孔質体ということがある）によって、イオン交換体３１ｉ、３１ｉ’を押圧し、濃縮室３０ｉ、３０ｉ’（各濃縮室ということがある）内での空間発生を防止することができる。また、脱塩室２４ｉから各濃縮室にかけて、イオン交換体の連なりができる。この結果、脱塩室２４ｉで除去されたイオン成分の、各濃縮室への移動を良好に行うことができる。加えて、濃縮室３０ｉの陽極室１２側に膨潤性多孔質体２６ｉ、濃縮室３０ｉ’の陰極室１６側に膨潤性多孔質体２６ｉ’を設置することで、各濃縮室内のイオン交換体内を移動してきたイオン成分が、各膨潤性多孔質体に到達したところで液層、すなわち濃縮水へ放出される。このため、各濃縮室のイオン成分は、ＥＤＩ１０ｉ外へ排出されやすくなる。
【００７６】
（その他の実施形態）
上述の第１〜６、８、９の実施形態では、膨潤性多孔質体を脱塩室にのみ配置しているが、同様の形態で濃縮室に膨潤性多孔質体を配置しても良いし、脱塩室と濃縮室の双方に配置しても良い。また、第７の実施形態では、濃縮室全体に膨潤性多孔質体を充填しているが、脱塩室全体に膨潤性多孔質体を充填しても良いし、脱塩室と濃縮室の双方の全体に、膨潤性多孔質体を充填しても良い。
また、これらの実施形態は、単独で行っても良いし、複数の形態を組み合わせても良い。さらに、脱塩室と濃縮室とで、異なる形態で膨潤性多孔質体を配置しても良い。
【００７７】
第３の実施形態では、第１充填層２４ｂ１と第２充填層２４ｂ２に対して、並列に被処理水を通水していたが、各脱塩室に直列的に通水させることもできる。例えば、アニオン交換体の単床形態とした第１充填層２４ｂ１に被処理水を通水させた後、続いてカチオン交換体の単床形態とした第２充填層２４ｂ２に被処理水を通水させることができる。かかる実施形態によれば、アニオン成分とカチオン成分とを別々の脱塩層で、効率的に排除することで、より高い水質の脱イオン水を得ることができる。
【００７８】
第４の実施形態では、シート状の多孔質体本体２７ａに、６個の矩形の貫通口２７ｂが設けられている、膨潤性多孔質体２６ｃを使用している。しかし、貫通口の数や形状はこれに限られず、充填されるイオン交換体の種類や、ＥＤＩの規模等を考慮して決定することが好ましい。例えば、貫通口の数は、比較的大きな貫通口を１つ設けても良いし、７個以上を設けても良い。また、貫通口の形状も矩形に限られることなく、円形や楕円形、三角形等であっても良い。
【００７９】
第８の実施形態では、陽極１４と陰極１８は一対であるが、上流側充填層２４ｇ１と下流側充填層２４ｇ２とに対応するように、電極を分割しても良い。イオン交換体２５ｇ１と２５ｇ２とを異なる種類のイオン交換体とすると、電流の偏流れが起きる可能性がある。このため、電極を分割することで、各充填層に対して適切な電流を流すことで、電流効率の向上を図ることができる。
【００８０】
上述の第１〜６、８、９の実施形態では、脱塩室にイオン交換体を充填しているが、被処理水中のイオン濃度が高い場合等には、イオン交換体を充填せずに、膨潤性多孔質体のみを充填しても良いし、イオン交換体の代わりにメッシュ等を配置しても良い。ただし、ＥＤＩ全体の電気抵抗を上げすぎないようにするために、脱塩室および／または濃縮室には、イオン交換体を充填することが好ましい。
【００８１】
第１〜１０の実施形態では、アニオン交換膜とカチオン交換膜とは、略平行に対向して配置されているが、必ずしも平行である必要はない。ただし、脱塩室の通電方向の厚みを均一にし、効率的な脱イオン水製造を行う観点からは、アニオン交換膜とカチオン交換膜とは、平行に配置されていることが好ましい。
【００８２】
第１０の実施形態では、膨潤性多孔質体が仕切り膜に添って配置されているが、膨潤性多孔質体は脱イオンジュールと仕切り膜との中間に設置されていても良いし、脱イオンモジュールの膜面に添って設置されていても良い。
【００８３】
第１〜１０の実施形態では、脱イオンモジュールは１つしか設置されていないが、複数の脱イオンモジュールを陰極室と陽極室との間に設置しても良い。かかる形態により、処理量を上げることができる。
また、脱イオンモジュールを複数設置した場合には、一つの濃縮室を介して脱塩室を積層することとなり、濃縮室へは両側の隣接する脱塩室からイオンが移動してくる。よって、濃縮室のカチオン交換膜面には、隣接する脱塩室から対極に引き寄せられ移動してきたアニオン成分が高濃度で存在し、濃縮室のアニオン交換膜面には、隣接する脱塩室から対極に引き寄せられ移動してきたカチオン成分が高濃度で存在することになる。このため、本来カチオン交換膜を透過しないアニオン成分が、極微量であるが隣接する脱塩室へリークしてきてしまい、同様の現象によりカチオン成分に関しても、極微量であるがアニオン交換膜を介して隣接する脱塩室へリークしてきてしまうことがある。この現象については第１０の実施形態とすることで効果的に防ぐことができる。第１０の実施形態を採用すると、濃縮室に膨潤性多孔質体が配置されているため、濃縮室に移動したイオン成分の対極側への移動が、多孔質体部分で鈍くなる。この結果、濃縮室のイオン成分が対極側イオン交換膜面に高濃度にて存在することが抑制され、濃縮室のアニオン成分がカチオン交換膜を介して隣接する脱塩室に微量リークすること、および濃縮室のカチオン成分がアニオン交換膜を介して隣接する脱塩室に微量リークすることを防止し、高い水質の脱イオン水を得ることができる。
【００８４】
第１〜１０の実施形態では、濃縮水および電極水を上昇流としているが、濃縮水および電極水を下降流で通水しても良いし、それぞれを異なる方向に通水しても良い。
【実施例】
【００８５】
以下、本発明について実施例を挙げて具体的に説明するが、実施例に限定されるものではない。
（導電率・比抵抗）
水質評価には導電率ならびに比抵抗を用いた。不純物を全く含んでいない水の場合、２５℃の水における導電率の理論値は０．０５５μＳ／ｃｍ、比抵抗の理論値は１８．２ＭΩ・ｃｍとなる。脱イオン水の水質は、比抵抗が１８．２ＭΩ・ｃｍに近づき、かつ高ければ高いほど水質としては清浄であると評価できる。被処理水の水質評価は、導電率をもって行い、脱イオン水の水質評価は、比抵抗をもって行った。
導電率は、導電率計（８７３ＣＣ、ＦＯＸＢＯＲＯ社製）を用いて測定した。また、比抵抗は、比抵抗計（８７３ＲＳ、ＦＯＸＢＯＲＯ社製）を用いて測定した。
【００８６】
（実施例１）
以下の方法により、第１の実施形態と同様のＥＤＩ−Ａを作成した。開口部面積５００ｍｍ×５００ｍｍ、厚さ８ｍｍの枠体を用い、一側にアニオン交換膜（株式会社アストム製）を、他側にカチオン交換膜（株式会社アストム製）を配置した。枠体の開口部には、その厚さ方向の中間部分中央に、前記アニオン交換膜および前記カチオン交換膜と平行になるように、乾燥状態で面積３００ｍｍ×３００ｍｍ、厚さ２ｍｍのシート状であって、膨潤率１．２体積倍の膨潤性多孔質体であるポリウレタン発泡体を設置した。
残りの開口部には１：１の混合比でアニオン交換樹脂（商品名：アンバーライト、ローム・アンド・ハース社製）とカチオン交換樹脂（商品名：アンバーライト、ローム・アンド・ハース社製）とを混合した樹脂を湿潤状態で隙間なく充填した。
脱塩室の両側に設置する濃縮室は、開口部面積５００ｍｍ×５００ｍｍ、厚さ３ｍｍの枠体を用い、開口部にはスペーサとしてメッシュを設置した。電極室には開口部面積５００ｍｍ×５００ｍｍ、厚さ２ｍｍの枠体を用い、開口部にはスペーサとしてメッシュを設置した。
こうして得られたＥＤＩ−Ａを用い、下記運転条件にて脱イオン水製造を行った。脱イオン水製造における運転初期電圧、１０００時間運転後の運転電圧、脱イオン水の水質（比抵抗）を測定し、その結果を表１に示す。また、ＥＤＩ−Ａの、多孔質体体積率と、前記（２）〜（５）式で表されるＢ〜Ｅとの関係について、表１に示す。
【００８７】
＜運転条件＞
（１）脱塩室被処理水流量：２００Ｌ／ｈ
（２）濃縮水流量：５０Ｌ／ｈ
（３）電極水流量：３０Ｌ／ｈ
（４）被処理水（食塩水）水質（導電率）：１０μＳ／ｃｍ
（５）濃縮水(食塩水) 水質（導電率）：１００μＳ／ｃｍ
（６）電極水(食塩水) 水質（導電率）：１００μＳ／ｃｍ
（７）印加電流値：２．５Ａ
【００８８】
（実施例２）
膨潤率４体積倍の膨潤性多孔質体を用いた以外は、実施例１と同様にして、ＥＤＩ−Ｂを作成した。得られたＥＤＩ−Ｂを用い、実施例１と同様の運転条件で脱イオン水製造を行い、脱イオン水製造における運転初期電圧、１０００時間運転後の運転電圧、脱イオン水の水質（比抵抗）を測定した。その結果を表１に示す。また、ＥＤＩ−Ｂの、多孔質体体積率と、前記（２）〜（５）式で表されるＢ〜Ｅとの関係について、表１に示す。
【００８９】
（実施例３）
膨潤率４体積倍の膨潤性多孔質体を３枚重ねて設置した以外は、実施例１と同様にして、ＥＤＩ−Ｃを作成した。得られたＥＤＩ−Ｃを用い、実施例１と同様の運転条件で脱イオン水製造を行い、脱イオン水製造における運転初期電圧、１０００時間運転後の運転電圧、脱イオン水の水質（比抵抗）を測定した。その結果を表１に示す。また、ＥＤＩ−Ｃの、多孔質体体積率と、前記（２）〜（５）式で表されるＢ〜Ｅとの関係について、表１に示す。
【００９０】
（実施例４）
乾燥状態で面積５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚さ２ｍｍのシート状で、膨潤率４体積倍の膨潤性多孔質体３６片を用いた以外は、実施例１と同様にして、ＥＤＩ−Ｄを作成した。得られたＥＤＩ−Ｄを用い、実施例１と同様の運転条件で脱イオン水製造を行い、脱イオン水製造における運転初期電圧、１０００時間運転後の運転電圧、脱イオン水の水質（比抵抗）を測定した。その結果を表１に示す。また、ＥＤＩ−Ｄの、多孔質体体積率と、前記（２）〜（５）式で表されるＢ〜Ｅとの関係について、表１に示す。
【００９１】
（実施例５）
図６の膨潤性多孔質体と同様の形態であって、乾燥状態で面積３５０ｍｍ×３００ｍｍ、厚さ２ｍｍの多孔質体本体に、５０ｍｍ×５０ｍｍの正方形の貫通口を６個設けた膨潤性多孔質体を用いた以外は、実施例１と同様にしてＥＤＩ−Ｅを得た。得られたＥＤＩ−Ｅを用い、実施例１と同様の運転条件で脱イオン水製造を行い、脱イオン水製造における運転初期電圧、１０００時間運転後の運転電圧、脱イオン水の水質（比抵抗）を測定した。その結果を表１に示す。また、ＥＤＩ−Ｅの、多孔質体体積率と、前記（２）〜（５）式で表されるＢ〜Ｅとの関係について、表１に示す。
【００９２】
【表１】
2009154137.tif 000003
【００９３】
表１に示すとおり、膨潤性多孔質体の膨潤率が、Ｄ〜Ｅ体積倍の好適な範囲に設定された実施例２、４、５では、運転開始１０００時間経過後も、低い運転電圧で安定しており、かつ１５ＭΩ・ｃｍ以上の、極めて高い水質の脱イオン水が得られることがわかった。一方、膨潤性多孔質体の膨潤率がＢ体積倍未満であった実施例１では、高い水質の脱イオン水を得られたものの、運転開始１０００時間後の運転電圧は、６８．７Ｖと、高い値となることがわかった。また、膨潤性多孔質体の膨潤率がＣ体積倍を超えた実施例３では、脱イオン水の水質は４．２１ＭΩ・ｃｍであり、高い水質ではなかったものの、運転開始１０００時間後の運転電圧は、低く安定していることがわかった。また、運転開始１０００時間後のＥＤＩ−Ｃの脱イオンモジュールを解体して観察したところ、イオン交換膜の損傷が認められた。
【００９４】
（実施例６）
実施例２の１０００時間運転後のＥＤＩ−Ｂを用いて、脱イオン水の製造を行った。被処理水には、純水に炭酸を加えて、全炭酸濃度を５ｍｇＣＯ２／Ｌとしたものを用いた以外は、実施例１と同じ運転条件にて、脱イオン水製造を行った。運転開始後３時間経過した時点で、運転電圧と脱イオン水の水質（比抵抗）を測定した。その結果を表２に示す。
【００９５】
（実施例７）
実施例５の１０００時間運転後のＥＤＩ−Ｅを用いて、脱イオン水の製造を行った。被処理水には、純水に炭酸を加えて、全炭酸濃度を５ｍｇＣＯ２／Ｌとしたものを用いた以外は、実施例１と同じ運転条件にて、脱イオン水製造を行った。運転開始後３時間経過した時点で、運転電圧と脱イオン水の水質（比抵抗）を測定した。その結果を表２に示す。
【００９６】
【表２】
2009154137.tif 000004
【００９７】
表２に示すとおり、被処理水の水質を変えても、実施例６および７では、１７ＭΩ・ｃｍを超える、極めて高い水質の脱イオン水を得られることがわかった。そして、膨潤性多孔質体として、貫通口を設けていないシートを使用した実施例６に比べ、貫通口を設けたシートを使用した実施例７の方が、運転開始３時間後における運転電圧を低く保っていることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかるＥＤＩの模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかる脱イオンモジュールの斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施形態にかかるＥＤＩの模式図である。
【図４】本発明の第３の実施形態にかかるＥＤＩの模式図である。
【図５】本発明の第４の実施形態にかかるＥＤＩの模式図である。
【図６】本発明の第４の実施形態にかかる膨潤性多孔質体の平面図である。
【図７】本発明の第５の実施形態にかかるＥＤＩの模式図である。
【図８】本発明の第６の実施形態にかかるＥＤＩの模式図である。
【図９】本発明の第７の実施形態にかかるＥＤＩの模式図である。
【図１０】本発明の第８の実施形態にかかるＥＤＩの模式図である。
【図１１】本発明の第９の実施形態にかかるＥＤＩの模式図である。
【図１２】本発明の第１０の実施形態にかかるＥＤＩの模式図である。
【図１３】従来のＥＤＩの模式図である。
【符号の説明】
【００９９】
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｈ、１０ｉ、１１０    電気式脱イオン水製造装置
１２       陽極室
１４       陽極
１６       陰極室
１８       陰極
２０       アニオン交換膜
２２       カチオン交換膜
２４、２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅ、２４ｆ、２４ｇ、２４ｈ、２４ｉ、１２４          脱塩室
２５、２５ａ、２５ｂ１、２５ｂ２、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅ、２５ｆ、２５ｇ１、２５ｇ２、２５ｈ、２５ｉ、３１ｉ、３１ｉ’、１２５            イオン交換体
２６、２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、２６ｅ、２６ｆ、２６ｆ’、２６ｇ、２６ｈ、２６ｈ’、２６ｉ、２６ｉ’                  膨潤性多孔質体
３０、３０ｆ、３０ｆ’、３０ｉ、３０ｉ’        濃縮室
【図１】
2009154137.tif 000005
【図２】
2009154137.tif 000006
【図３】
2009154137.tif 000007
【図４】
2009154137.tif 000008
【図５】
2009154137.tif 000009
【図６】
2009154137.tif 000010
【図７】
2009154137.tif 000011
【図８】
2009154137.tif 000012
【図９】
2009154137.tif 000013
【図１０】
2009154137.tif 000014
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2009154137.tif 000017