t

しEDlシステムの紹介
Int｢oductionEDIofSystem(環)製品開発室
松田
Toshihiro

杉年

揮

政

Masanori

知博

Matsuda宣

Sugisawa

福博

Hiroyuki

行

Cbiruku

電気再生式脱イオン装置を使用したEDIシステム(純水製造システム)を開発した｡本システ
ムでは前処理設備として2段ROと膜脱気装置を備え,全く薬品を使用せずに比抵抗が17ME2●･cm以上の純水を製造することができる｡また,本システムは従来のイオン交換装置で純水を製造する場合に比べ,薬品再生が不要で省廃棄物であり,連続運転が可能で運転管理も容易であるといった特長を持つ｡

We

developed(EDI),

electrodeionization
degassermembraneME2･cm

EDI

anforresistivity,equipment,
little wastes

thegeneration,

has

nO

pureissystemThe

pretreatment.

uslngsystem

asystem,This

Chemicals.

characteristics

continuous

operation

water

providedsystemproduces

Comparedassuchproduction
withchemicaleasy

andsystem,

two‑stage

purewith
noa

water

ROof

conventional
regeneration

more

ion

uslng
unit

and

than

17

exchange

requlrement,

maintenance.

+
電気再生式脱イオン装置

Electrodeionization

省

廃棄

物

Little2

段

R0

Two‑stage

ま えがきwastes

ROであることが求められている｡この純水製造装置に現代社会は,大量生産･大量消費･大量廃棄の社

おいては,イオン交換装置が様々な分野で使用され会であるといわれている｡しかし,環境に対する関ている｡しかしイオン交換装置では塩酸･苛性ソー心が高まり,廃棄物を出さず資源を有効に活用する

ダ等の薬品によって樹脂の再生を行わねばならない｢循環型社会+に転換するべく,努力がなされていうえに,酸性･アルカリ性の再生廃液を排出するとる｡

いった問題を抱えており,省資源,省廃棄物で純水純水製造の分野でも例外でなく省資源,省廃棄物
Vol.

44

No.

1(2000/8)を製造できる装置が望まれていた｡

神鋼パンテツク技報25このような問題を解決するために電気再生式脱イ境にやさしい商品であると言える｡更に運転管理もオン装置が開発された｡本報ではこの電気再生式脱容易であり,これからの時代の要求に応えることのイオン装置を使用したEDIシステムについて紹介できる製品である｡

する｡

1.2

脱塩原理

第1図にEDIにおける脱塩の原理を示す｡

1.電気再生式脱イオン装置の特長及び原2種類のイオン交換膜(カチオン交換膜,アニオン交換理膜)を交互に配置し,その間にイオン交換樹脂(カ1.1電気再生式脱イオン装置の特長:
電気再生式脱イオン装置(些1ectro卓e主onization

ナオン交換樹脂,アニオン交換樹脂)を充填する｡

以下EDIと略す)は電気によりイオン交換樹脂をここでイオン交換樹脂を充填した部分を脱塩室,充連続的に再生する｡そのためEDIは以下のような填していない部分を濃縮室と呼ぶ｡両端には電極を特長を持つ｡

配置し,直流電圧をかける｡①薬品による再生を行わない｡そのため,再生薬品は不要であり,脱塩室に水を供給すると水中のカナオンはカチオ(省資源)薬品補充などのメン交換樹脂にアニオンはアニオン交換樹脂に吸着さンテナンスを行う必要はない｡(省廃棄物)従って,②再生廃液は発生しない｡

れる｡吸着されたカチオンは電荷により陰極方向に移動しカチオン交換膜を通過する｡しかし,更に移動しようとしてもカチオンはアニオン交換膜を通過再生廃液を中和処理する必要はない｡③イオン交換樹脂が常に再生された状態であるたすることができない｡そのため,カナオンは濃縮室め連続運転が可能となる｡にとどまることになる｡同様に,アニオンは陽極側(彰日常の運転管理が容易である｡に移動し,アニオン交換膜を通過するがカチオン交⑤イオン交換樹脂再生のための薬注設備や廃液処換膜を通過できないため,濃縮室にとどまる｡

理用の中和槽も必要でないため,省スペースでまた,脱塩が進むにつれて供給水中のイオンだけでは電流を流すことが困難となり,水自体がカナオある｡
EDIは,薬品を使用せず省廃棄物である点で環ン交換樹脂とアニオン交換樹脂の界面で分裂して,ProductConce

Product
Concentrate

Concentratentratea㊨⊂:=コ□D#㊨Cathode

Anode

㊨I
Cl｢

Anion

exchangeFeedmembrane冒

CationFeedexchangemembrane

第1図
Fig.

26

O
●

Anion

exchange

resin
Cationexchange

reSln

脱塩原理
1

Principleofdeionization

神鋼パンテツク技報

vol.

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No.

1(2000/8)

このような問題を解決するために電気再生式脱イ境にやさしい商品であると言える｡更に運転管理もオン装置が開発された｡本報ではこの電気再生式脱容易であり,これからの時代の要求に応えることのイオン装置を使用したEDIシステムについて紹介できる製品である｡

する｡

1.2

脱塩原理

第1図にEDIにおける脱塩の原理を示す｡

1.電気再生式脱イオン装置の特長及び原2種類のイオン交換膜(カチオン交換膜,アニオン交換理膜)を交互に配置し,その間にイオン交換樹脂(カ1.1電気再生式脱イオン装置の耳寺長
電気再生式脱イオン装置(Electrodeionization:ナオン交換樹脂,アニオン交換樹脂)を充填する｡

以下EDIと略す)は電気によりイオン交換樹脂をここでイオン交換樹脂を充填した部分を脱塩室,充連続的に再生する｡そのためEDIは以下のような填していない部分を濃縮室と呼ぶ｡両端には電極を特長を持つ｡

配置し,直流電圧をかける｡

G)薬品による再生を行わない｡そのため,再生薬品は不要であり,脱塩室に水を供給すると水中のカチオンはカチオ(省資源)薬品補充などのメれる｡吸着されたカチオンは電荷により陰極方向にンテナンスを行う必要はない｡②再生廃液は発生しない｡

ン交換樹脂にアニオンはアニオン交換樹脂に吸着さ(省廃棄物)従って,移動しカナオン交換膜を通過する｡しかし,更に移動しようとしてもカナオンはアニオン交換膜を通過再生廃液を中和処理する必要はない｡(彰イオン交換樹脂が常に再生された状態であるため連続運転が可能となる｡

することができない｡そのため,カチオンは濃縮室にとどまることになる｡同様に,アニオンは陽極側④日常の運転管理が容易である｡に移動し,アニオン交換膜を通過するがカチオン交(9イオン交換樹脂再生のための薬注設備や廃液処換膜を通過できないため,濃縮室にとどまる｡

理用の中和槽も必要でないため,省スペースである｡

また,脱塩が進むにつれて供給水中のイオンだけでは電流を流すことが困難となり,水自体がカナオ

EDIは,薬品を使用せず省廃棄物である点で環ン交換樹脂とアニオン交換樹脂の界面で分裂して,ProductConcentrate

Product
Concentrate

Concentrate

a㊨⊂:コ

㊨DB

#Cl｢CathodeAnode㊨I
Cl｢AnionCr

exchangeFeed

membrane冒

CationFeed

ex(;hangemembrane

26

exchange

reSln

Cationexchangeresin

脱塩原理

第1図
Fig.

O
●Anion1

Principleofdeionization

神鋼パンテツク技報

vol.

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1(2000/8)

H＋イオンとOH￣イオンが生じる｡生じたH＋イオンに供給する｡とOHーイオンによりイオン交換樹脂が再生される｡

粒子の除去を行う｡

このようにして,脱塩重から連続的に脱塩された脱炭酸した後,EDIに供給する｡

EDIでは1.2で述べたようなメカニズムにより脱塩され,その結果

2.

EDIシステム

高純度の純水が得られる｡一方EDI濃縮水は循環

2.1

EDIスタックし,一部は活性炭の前に戻し原水として用いる｡ま先程説明した脱塩が行われる部分をスタックと呼た,電極水も活性炭の前に戻し原水として用いる｡
このシステムの特長は薬品を全く使用せずに純水

E‑CELL社のEICELLTMを使用している｡第1表を製造することができることである｡また,システにスタックの仕様を示す｡このスタックは処理量

ム全体の排水はRO濃縮水のみであり,特別な処1.Omソhと2.8m3/hの2種類がある｡このスタック

理をせずに放流することができる｡

を複数並列に使用することで大流量も処理可能とな

2.3

スケーリング対策

る｡スタックの大きさは2.8m3/h用で300mmWX

EDI内においては,水分裂によって生成したOH‑425mmDX610mmHと非常にコンパクトである｡

イオンがアニオン交換膜を通過する際,濃縮室側と2.2の境膜で濃度分極が生じ,膜表面のpHが上昇する

EDIシステムフロー

第2図に市水を原水とした場合のEDIシステムのフローを示す｡原水をまず活性炭に通し,現象が起きる｡その際,濃縮水中の硬度成分濃度がBOへ高いと,スケーリングが起きて脱塩性能が低下するのダメージとなる遊離塩素を除去する｡遊離塩素は恐れがある｡

還元剤によっても除去できるが,薬品を使用しない非常に重大な問題である｡そこで当社ではEDI供というEDIの特長を生かすために,この方法を採給水の硬度成分をスケーリングの起きないレベルま用している｡次にプレフィルターを通した後ROで2段ROで除去することにより,確実にこの間第1表
Table

EDIにおいてはこのスケーリングは

EDIスタック仕様
1Specifications

ofEDI

stack

MK‑1E
Standardflowrate

Demensions

DC500×4A

300mmWX425mmDX610mmH300mmWX240mmDX610mmH

about90kg

about56kg<950/o<92%

Recovery

Activated
Pre‑filter

1.Om3/h

DC600×4A

OperatlngWeight

carbonMK‑1Mini

2.8m3/hPowersource⊥

RO透過水は膜脱気装置により処理水が得られる｡

ぶ｡写真1にスタックの外観を示す｡スタックは

i

RO部では大部分のイオン除去及び微RO

RO

MembranedegasserEDI

Tap water

Product
Pure water

Brine

Concentrate
Electrolyte

第2図
Fig.

EDIシステムフロー
2EDI

systemVol. 44No.

1flow(2000/8)

神鋼パンテツク技報

写真1

EDIスタック

Photo.1

EDI

Stack

27題の解決を図っている｡軟水器を使用することによっすることができた｡ても硬度成分を低くすることができるが,樹脂の再3.2

3.1

例

質例を第2表に示す｡原水として神戸市水を使用し,テナンスが必要となる｡

能質

次に実際にEDIシステムで得られた処理水の水生のために食塩が必要であり,食塩補充などのメン

3.性

水

例

電導度は16.9mS/m(169/JS/cm)であった｡このスタックの脱塩性能

EDIスタックの脱塩性能を第3図に示す｡横軸loo◆

亘れるイオンを全量脱塩するのに必要な理論電流の何倍であるかを示している｡つまり,〜..〜＋のE値はスタックに流す電流が,供給水中に含ま(:〕i7S

E値が5であるtHO場合,理論電洗の5倍の電流を流していることを示している｡(Ddc3>(⊃

E値を増加させると脱塩性能が上がるこ≡d)とがわかる｡実際の運転では性能が頭打ちとなるE〔k:

値‑5以上で運転するが,数ME21Cmで十分である場合にはそれ以下のE値でも運転可能である｡

1015E2025

卜】第4図にシリカの除去性能の試験を行った結果を示す｡

第4図

EDI供給水のシリカ濃度は100‑300pg/L

Fig.

であった｡ E値が増加するにつれシリカ除去率が上がり,

E値とシリカ除去率の関係(供給水43.4 mg/L)

Relationshiprate

E値が6以上では90%以上のシリカを除去

育首CZ里

≡

of

betweenE(feed total

SiO2

全CO2<value

andremoval

CO2<3.4mg/L)

富A.i:>‑a･害I:(p=】⊂)Uコ1｢コ⊂)∈a>･‑〔⊃LL]

(⊃【エ]

uD

51015E

第3図
Fig.

25ー0Relationship
uct

第2表

between

100200Time

E値とEDI処理水比抵抗の関係
3Table20卜)

E

第5図
value

andEDI

Fig.

prod‑

resistivity

EDIシステム処理水比抵抗の経時変化
5ChangewithofEDI

systemproduct

resistivlty

time

水質例
2

Water

quality
Tapwater

Productwater

16.9

Conductivity[mS/m]

17.9

Resistivlty[ME2･cm]
pH[‑]
Na[FLg/L]
Mg[pg/L]K[pg/L]Ca[pg/L]
Cl[FLg/L]
NO3[FLg/L]
SO4[FLg/L]
SiO2[FEg/L]
IC[pg/L]TOC[FLg/L]
28300[hr77.3
17100

0.055

3250<0.01

2660

<0.01

12200

<0.01

16700
6910
28400

0.06
<100<0.05

6290<57100<120800<10

神鋼パンテツク技報

Vol.

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1(2000/8)

第3表

EDIシステムラインアップ

Table

3EDI

line‑upsystemFlowrate[m3/h]

Thenumberofstacks

1.0

1.Om3/hXl

2.8

2.8m3/hXl

5.6

2.8m3/hX2

ll.2

2.8m3/hX4

22.4

2.8m3/hX833.6

2.8m3/hX1244.8

2.8m3/hX16

67.2

2.8m3/hX24

抗が17.9ME2･

小型EDIシステムの外観
Small

Photo.2

EDI

systemcmという高純度の純水が得られた｡
むI

すび

当社のEDIシステムの特長は次の通りである｡

p%g?L*[1nI芸i,:5.

;'5Li;認*TL冒呈Lb,1aO

処理水比抵抗の変化の様子を示す｡第5固より,①前処理設備として2段ROと膜脱気装置を備え,EDIシステムによって得られる水質が非常に安定していることがわかる｡これらのことより,一切の薬品を使用せずに純水を製造することができる｡

EDIシステムは従来のイオン交換装置に置き換わる十分②再生廃液が発生せず,省廃棄物である｡

な性能を有しているといえる｡③連続運転が可能である｡

4.用途及び製品④運転管理が容易である｡

前述のようにEDIシステムの脱塩性能は従来の⑤高純度の純水が得られる｡

イオン交換装置と同等である｡そのため,現在イオEDIを使用した純水製造システムは,小型のもン交換装置で製造されている電子部品洗浄用水,発のの需要が多かったが,電所用ボイラー給水,医用製菓用水等の分野にらはプラント用の大型装置の需要も増えるものと思EDIシステムの適用が可能と考えている｡

われる｡当社のEDIシステムは小型から大型まで

当社のEDIシステムのラインアップを第3表に示す｡処理量が少ない,L2

写真

原水をEDIシステムで処理することにより,比抵EDIの特長から,これか幅広くラインアップされておりこのような要求に応1.Om3/h用と2.8mソh用じることができる｡

笠雷芳琴芝冨aR?雷￡rlP≡漂諾㍊:='olニ妄[参考文献]

はEDI部のみのスキッドマウントタイプである｡

1)正司信義:造水技術,

写真2に小型のEDIシステムの外観を示す｡

2)大見忠弘ほか監修:超純水の科学,Vol.25,No.4(1999), p.68
㈱リアライズ社

連絡先
松年

田博

環境装置事業部

杉岸政

宣環境装置事業部

製品開発室

製品開発室

知行

環境装置事業部(技術士･水道部門)

福博

製品開発室
担当次長

Vol.

TEIJ

078‑99216532

FAX

078‑992‑6503

E‑mailts･matsuda@pantec.co.jp

44

1No.

(2000/8)TE
FAX
E‑mailL

078‑992‑6532

TE

078‑992‑6503

m.sugisawa@pantec.co.jp

神鋼パンテツク技報

FAX
E‑mailL

078‑992‑6532
078‑992‑6503

h･chifuku@pantec.co.jp

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