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JP6994351B2 - Electric deionized water production equipment - Google Patents

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JP6994351B2 JP2017207082A JP2017207082A JP6994351B2 JP 6994351 B2 JP6994351 B2 JP 6994351B2 JP 2017207082 A JP2017207082 A JP 2017207082A JP 2017207082 A JP2017207082 A JP 2017207082A JP 6994351 B2 JP6994351 B2 JP 6994351B2
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Description

本発明は、電気式脱イオン水製造装置に関する。 The present invention relates to an electric deionized water production apparatus.

従来、脱イオン水の製造装置として、イオン交換体に被処理水を通水して脱イオンを行う装置が知られている。このような装置では、イオン交換体のイオン交換基が飽和して脱塩性能が低下したときに、酸やアルカリといった薬剤によってイオン交換体の再生を行う必要がある。具体的には、イオン交換基に吸着した陰イオンおよび陽イオンを、酸由来のHおよびアルカリ由来のOHでそれぞれ置き換える必要がある。近年、このような運転上の不利な点を解消することを目的として、薬剤による再生が不要な電気式脱イオン水製造装置が実用化されている。 Conventionally, as an apparatus for producing deionized water, an apparatus for deionizing by passing water to be treated through an ion exchanger is known. In such a device, when the ion exchange group of the ion exchanger is saturated and the desalting performance is deteriorated, it is necessary to regenerate the ion exchanger with a chemical such as an acid or an alkali. Specifically, it is necessary to replace the anions and cations adsorbed on the ion exchange group with H + derived from an acid and OH derived from an alkali, respectively. In recent years, an electric deionized water production device that does not require regeneration with a chemical has been put into practical use for the purpose of eliminating such disadvantages in operation.

電気式脱イオン水製造装置は、電気泳動と電気透析とを組み合わせた装置である。一般的な電気式脱イオン水製造装置は、脱塩室と、該脱塩室の両側に配置された一対の濃縮室と、一方の濃縮室の外側に配置された陽極室と、他方の濃縮室の外側に配置された陰極室とを有している。脱塩室は、アニオン交換膜およびカチオン交換膜を介してそれぞれ両側の濃縮室と隣接し、これらのイオン交換膜の間に充填されたイオン交換体(アニオン交換体およびカチオン交換体の少なくとも一方)を有している。 The electric deionized water production device is a device that combines electrophoresis and electrodialysis. A general electric deionized water production device includes a desalting chamber, a pair of concentrating chambers arranged on both sides of the desalting chamber, an anode chamber arranged outside one of the concentrating chambers, and the other concentrating chamber. It has a cathode chamber arranged outside the chamber. The desalting chamber is adjacent to the concentration chambers on both sides via the anion exchange membrane and the cation exchange membrane, respectively, and the ion exchanger (at least one of the anion exchange membrane and the cation exchange membrane) filled between these ion exchange membranes. have.

上記のように構成された電気式脱イオン水製造装置で脱イオン水(処理水)を製造するには、陽極室および陰極室にそれぞれ設けられた電極間に直流電圧を印加した状態で、脱塩室に被処理水を通水させる。脱塩室では、被処理水中のアニオン成分(Cl、CO 2-、HCO 、SiO等)がアニオン交換体に吸着され、被処理水中のカチオン成分(Na、Ca2+、Mg2+等)がカチオン交換体に吸着されて、被処理水の脱イオン化(脱塩)処理が行われる。また、脱塩室では、アニオン交換体とカチオン交換体との界面で水の解離反応が起こり、水素イオンと水酸化物イオンが発生する(HO→H+OH)。アニオン交換体に吸着されたアニオン成分は、その水酸化物イオンと交換されてアニオン交換体から遊離し、カチオン交換体に吸着されたカチオン成分は、その水素イオンと交換されてカチオン交換体から遊離する。遊離したアニオン成分は、アニオン交換体を伝ってアニオン交換膜まで電気泳動し、カチオン交換膜で電気透析されて濃縮室に移動する。一方、遊離したカチオン成分は、カチオン交換体を伝ってカチオン交換膜まで電気泳動し、カチオン交換膜で電気透析されて濃縮室に移動する。こうして濃縮室に移動したイオン成分は、濃縮室を流れる濃縮水によって排出される。 In order to produce deionized water (treated water) with the electric deionized water production device configured as described above, deionization is performed with a DC voltage applied between the electrodes provided in the anode chamber and the cathode chamber, respectively. Pass the water to be treated through the salt chamber. In the desalting chamber, the anion components (Cl , CO 3-2- , HCO 3 , SiO 2 etc.) in the water to be treated are adsorbed on the anion exchanger, and the cationic components (Na + , Ca 2+ , Mg) in the water to be treated are adsorbed. 2+ etc.) is adsorbed on the cation exchanger, and the water to be treated is deionized (desalted). Further, in the desalting chamber, a dissociation reaction of water occurs at the interface between the anion exchanger and the cation exchanger, and hydrogen ions and hydroxide ions are generated (H 2 O → H + + OH ). The anion component adsorbed on the anion exchanger is exchanged with the hydroxide ion and released from the anion exchanger, and the cation component adsorbed on the cation exchanger is exchanged with the hydrogen ion and released from the cation exchanger. do. The released anion component is electrophoresed to the anion exchange membrane through the anion exchanger, electrodialyzed by the cation exchange membrane, and transferred to the concentration chamber. On the other hand, the liberated cation component is electrophoresed to the cation exchange membrane through the cation exchanger, electrodialyzed by the cation exchange membrane, and moved to the concentration chamber. The ionic components thus moved to the concentration chamber are discharged by the concentrated water flowing through the concentration chamber.

以上のように、電気式脱イオン水製造装置では、水素イオンおよび水酸化物イオンが、イオン交換体を再生する再生剤(酸やアルカリ)として連続的に作用するため、薬剤によるイオン交換体の再生が基本的に不要であり、その結果、連続運転が可能になる。 As described above, in the electric deionized water production apparatus, hydrogen ions and hydroxide ions continuously act as a regenerating agent (acid or alkali) for regenerating the ion exchanger, so that the ion exchanger using a drug can be used. Reproduction is basically unnecessary, and as a result, continuous operation becomes possible.

ところで、比抵抗値の高い良好な水質の処理水を得るためには、カチオン交換体によるカチオン成分の除去と、アニオン交換体によるアニオン成分の除去の少なくとも一方を2回以上行う多段処理を実行することが効果的である。例えば、アニオン成分の除去とカチオン成分の除去とをこの順で1回ずつ行う場合には、初めに被処理水中のアニオン成分が除去されるが、水中では電気的中性が保たれるため、除去されたアニオン成分と当量の水酸化物イオンが被処理水中に放出される。そのため、アニオン成分がある程度除去された被処理水中では水酸化物イオンが過剰となり、アニオン交換体にアニオン成分(Cl、CO 2-、HCO 等)が吸着しにくくなる。その結果、アニオン交換体でアニオン成分を十分に除去しきれなくなり、この除去しきれなかったアニオン成分が処理水へリークしてしまう。このような場合、カチオン交換体によるカチオン成分の除去を行った後、再びアニオン交換体によるアニオン成分の除去を行うことで、アニオン成分の処理水へのリークを抑制することができる。 By the way, in order to obtain treated water having a high resistivity value and good water quality, a multi-stage treatment is performed in which at least one of the removal of the cation component by the cation exchanger and the removal of the anion component by the anion exchanger are performed twice or more. Is effective. For example, when the anion component is removed and the cation component is removed once in this order, the anion component in the water to be treated is first removed, but the electrical neutrality is maintained in the water. The removed anion component and the equivalent amount of hydroxide ion are released into the water to be treated. Therefore, hydroxide ions become excessive in the water to be treated from which the anion component has been removed to some extent, and it becomes difficult for the anion component (Cl , CO 3-2- , HCO 3 , etc.) to be adsorbed on the anion exchanger. As a result, the anion exchanger cannot sufficiently remove the anion component, and the unremoved anion component leaks into the treated water. In such a case, by removing the cation component with the cation exchanger and then removing the anion component with the anion exchanger again, it is possible to suppress the leakage of the anion component into the treated water.

特許文献1には、被処理水が第1のアニオン除去用脱塩室、カチオン除去用脱塩室、および第2のアニオン除去用脱塩室の順で通水されて上述の多段処理が実行される電気式脱イオン水製造装置が開示されている。 In Patent Document 1, the water to be treated is passed through the first anion removing desalting chamber, the cation removing desalting chamber, and the second anion removing desalting chamber in this order, and the above-mentioned multi-stage treatment is executed. The electric deionized water production apparatus to be used is disclosed.

特開2013-39510号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-39510

しかしながら、特許文献1に記載の電気式脱イオン水製造装置は、主に濃縮室内のスケール生成を抑制することを目的としたものである。そのため、第1のアニオン除去用脱塩室から濃縮室に排出されるシリカ量を低減するために、第1のアニオン除去用脱塩室でシリカ(SiO)が極力除去されないようになっている。このような構成では、必然的にシリカより選択性の高いアニオン成分(Cl、CO 2-、HCO 等)も第1のアニオン除去用脱塩室からリークしてしまい、結果として、以下に示すように、弱酸性のアニオン成分(例えばシリカやホウ素)の濃度が十分に低減された処理水を得ることが困難になる。 However, the electric deionized water production apparatus described in Patent Document 1 is mainly intended to suppress scale generation in a concentration chamber. Therefore, in order to reduce the amount of silica discharged from the first anion removing desalting chamber to the concentration chamber, silica (SiO 2 ) is not removed as much as possible in the first anion removing desalting chamber. .. In such a configuration, anion components (Cl , CO 3 2- , HCO 3- , etc.), which are more selective than silica, inevitably leak from the first anion removal desalting chamber, and as a result, As shown below, it becomes difficult to obtain treated water in which the concentration of weakly acidic anionic components (for example, silica and boron) is sufficiently reduced.

アニオン成分を含む被処理水がカチオン除去用脱塩室に流入すると、カチオン除去用脱塩室では、そのアニオン成分と当量の水素イオンが水の電気分解によって発生する。この水素イオンが過剰になると、カチオン交換体に吸着してそのカチオン除去性能を低下させてしまい、被処理水中のカチオン成分を十分に除去することができなくなる。そして、カチオン成分がカチオン除去用脱塩室からリークして第2のアニオン除去用脱塩室に流入すると、第2のアニオン除去用脱塩室では、上述した水素イオンの発生と同様の原理で水酸化物イオンが発生し、それが過剰になると、アニオン交換体のアニオン除去性能を低下させてしまう。その結果、被処理水が弱酸性のアニオン成分を多く含む場合、それらを十分に除去することができなくなり、例えばシリカ濃度やホウ素濃度が十分に低減された処理水を得ることが困難になる。 When the water to be treated containing an anionic component flows into the desalination chamber for removing cations, hydrogen ions equivalent to the anionic component are generated by electrolysis of the water in the desalting chamber for removing cations. If this hydrogen ion becomes excessive, it will be adsorbed on the cation exchanger and its cation removal performance will be deteriorated, and the cation component in the water to be treated cannot be sufficiently removed. Then, when the cation component leaks from the cation removal desalting chamber and flows into the second anion removing desalting chamber, the second anion removing desalting chamber uses the same principle as the above-mentioned generation of hydrogen ions. When hydroxide ions are generated and become excessive, the anion removal performance of the anion exchanger is deteriorated. As a result, when the water to be treated contains a large amount of weakly acidic anion components, it becomes impossible to sufficiently remove them, and it becomes difficult to obtain treated water having a sufficiently reduced silica concentration and boron concentration, for example.

そこで、本発明の目的は、良好な水質の脱イオン水を製造する電気式脱イオン水製造装置を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide an electric deionized water producing apparatus for producing deionized water having good water quality.

上述した目的を達成するために、本発明の電気式脱イオン水製造装置は、被処理水を処理して脱イオン水を製造する電気式脱イオン水製造装置であって、陽極と陰極との間に位置し、互いに隣接する複数の第1の脱塩ユニットと、複数の第1の脱塩ユニットと陰極との間、あるいは陽極と複数の第1の脱塩ユニットとの間に位置する少なくとも1つの第2の脱塩ユニットと、を有し、複数の第1の脱塩ユニットのそれぞれが、第1の濃縮室と、第1の濃縮室の陰極側でアニオン交換膜を介して第1の濃縮室に隣接し、少なくともアニオン交換体が充填された第1のアニオン除去室と、第1の濃縮室の陽極側でカチオン交換膜を介して第1の濃縮室に隣接し、少なくともカチオン交換体が充填されたカチオン除去室と、を有し、少なくとも1つの第2の脱塩ユニットのそれぞれが、第2の濃縮室と、第2の濃縮室の陰極側でアニオン交換膜を介して第2の濃縮室に隣接し、少なくともアニオン交換体が充填された第2のアニオン除去室と、を有し、複数の第1の脱塩ユニットと少なくとも1つの第2の脱塩ユニットとは、複数の第1のアニオン除去室からなる並列流路、複数のカチオン除去室からなる並列流路、少なくとも1つの第2のアニオン除去室からなる並列流路とが、この順に直列に接続されており、第1の脱塩ユニットの数が、第2の脱塩ユニットの数よりも多い。 In order to achieve the above-mentioned object, the electric deionized water producing apparatus of the present invention is an electric deionized water producing apparatus that treats water to be treated to produce deionized water, and has an anode and a cathode. At least located between the plurality of first desalting units adjacent to each other and between the plurality of first desalting units and the cathode, or between the anode and the plurality of first desalting units. It has one second desalting unit, and each of the plurality of first desalting units has a first concentrating chamber and a first concentrating chamber on the cathode side of the first concentrating chamber via an anion exchange membrane. Adjacent to the first enrichment chamber, at least adjacent to the first anion removal chamber filled with the anion exchanger and the first enrichment chamber via the cathode exchange membrane on the anode side of the first enrichment chamber, at least the cation exchange. It has a body-filled cation removal chamber, and each of at least one second desalting unit has a second concentration chamber and a second concentration chamber on the cathode side of the second concentration chamber via an anion exchange membrane. Adjacent to the two concentration chambers, there is a second anion removal chamber filled with at least an anion exchanger, and the plurality of first desalting units and at least one second desalting unit are plural. A parallel flow path consisting of a first anion removal chamber , a parallel flow path consisting of a plurality of cation removal chambers , and a parallel flow path consisting of at least one second anion removal chamber are connected in series in this order. The number of the first desalting units is larger than the number of the second desalting units.

このような電気式脱イオン水製造装置によれば、第1のアニオン除去室の数が相対的に多くなっているため、第1のアニオン除去室において、被処理水中のアニオン成分を十分に除去することができる。その結果、第1のアニオン除去室からアニオン成分がリークすることを最小限に抑え、ひいては、カチオン除去室からカチオン成分がリークすることを最小限に抑えることができる。これにより、第2のアニオン除去室のアニオン除去性能を最大限に発揮させることが可能になり、所望の処理水質を得ることが可能になる。 According to such an electric deionized water production apparatus, since the number of the first anion removing chambers is relatively large, the anion components in the water to be treated are sufficiently removed in the first anion removing chambers. can do. As a result, the leakage of the anion component from the first anion removal chamber can be minimized, and the leakage of the cation component from the cation removal chamber can be minimized. As a result, the anion removal performance of the second anion removal chamber can be maximized, and the desired treated water quality can be obtained.

以上、本発明によれば、良好な水質の脱イオン水を製造することができる。 As described above, according to the present invention, deionized water having good water quality can be produced.

本発明の第1の実施形態に係る電気式脱イオン水製造装置の構成を示す概略図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the electric deionized water production apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る電気式脱イオン水製造装置の構成を示す概略図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the electric deionized water production apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る電気式脱イオン水製造装置の構成を示す概略図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the electric deionized water production apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係る電気式脱イオン水製造装置の構成を示す概略図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the electric deionized water production apparatus which concerns on 4th Embodiment of this invention.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る電気式脱イオン水製造装置の構成を示す概略図である。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of an electric deionized water producing apparatus according to the first embodiment of the present invention.

電気式脱イオン水製造装置10は、電気泳動と電気透析とを組み合わせた装置であり、イオン交換体による被処理水の脱イオン化(脱塩)処理と、イオン交換体の再生処理とを同時に行う装置である。電気式脱イオン水製造装置10は、陽極11を備えた陽極室E1と、陰極12を備えた陰極室E2と、陽極室E1と陰極室E2との間に設けられた2つの第1の脱塩ユニットAと、2つの第1の脱塩ユニットAと陰極室E2との間に設けられた第2の脱塩ユニットBと、を有している。2つの第1の脱塩ユニットAは、第1の中間イオン交換膜iAAを介して互いに隣接し、第1の脱塩ユニットAと第2の脱塩ユニットBは、第2の中間イオン交換膜iABを介して互いに隣接している。また、陽極室E1は、陽極側イオン交換膜iE1を介して第1の脱塩ユニットAに隣接し、陰極室12は、陰極側イオン交換膜iE2を介して第2の脱塩ユニットBに隣接している。 The electric deionized water production apparatus 10 is an apparatus that combines electrophoresis and electrodialysis, and simultaneously performs deionization (demineralization) treatment of the water to be treated by an ion exchanger and regeneration treatment of the ion exchanger. It is a device. The electric deionized water producing apparatus 10 includes an anode chamber E1 provided with an anode 11, a cathode chamber E2 provided with a cathode 12, and two first deionizations provided between the anode chamber E1 and the cathode chamber E2. It has a salt unit A and a second desalting unit B provided between the two first desalting units A and the cathode chamber E2. The two first desalting units A are adjacent to each other via the first intermediate ion exchange membrane iAA , and the first desalting unit A and the second desalting unit B exchange second intermediate ions. Adjacent to each other via membrane iAB . Further, the anode chamber E1 is adjacent to the first desalting unit A via the anode side ion exchange membrane i E1 , and the cathode chamber 12 is adjacent to the second desalting unit B via the cathode side ion exchange membrane i E2 . Adjacent to.

第1の脱塩ユニットAのそれぞれは、第1の濃縮室C1と、第1の濃縮室C1の陰極12側でアニオン交換膜aを介して第1の濃縮室C1に隣接する第1のアニオン除去室D11と、第1の濃縮室C1の陽極11側でカチオン交換膜kを介して第1の濃縮室C1に隣接するカチオン除去室D12と、を有している。また、第2の脱塩ユニットは、第2の濃縮室C2と、第2の濃縮室C2の陰極12側でアニオン交換膜aを介して第2の濃縮室C2に隣接する第2のアニオン除去室D2と、を有している。 Each of the first desalting units A has a first concentration chamber C1 and a first concentration chamber C1 adjacent to the first concentration chamber C1 via an anion exchange membrane a1 on the cathode 12 side of the first concentration chamber C1. It has an anion removal chamber D11 and a cation removal chamber D12 adjacent to the first concentration chamber C1 via a cation exchange membrane k1 on the anode 11 side of the first concentration chamber C1. Further, the second desalting unit has a second anion adjacent to the second anion chamber C2 via the anion exchange membrane a2 on the cathode 12 side of the second enrichment chamber C2 and the second enrichment chamber C2. It has a removal chamber D2 and.

第1および第2のアニオン除去室D11,D2にはそれぞれ、少なくともアニオン交換体が充填され、好ましくはアニオン交換体が単床形態で充填されている。このアニオン交換体としては、アニオン交換樹脂、アニオン交換繊維、モノリス状多孔質アニオン交換体等が挙げられ、最も汎用的なアニオン交換樹脂が好適に用いられる。アニオン交換体の種類としては、弱塩基性アニオン交換体、強塩基性アニオン交換体等が挙げられる。 The first and second anion removing chambers D11 and D2 are each filled with at least anion exchangers, preferably anion exchangers in a single bed form. Examples of the anion exchange body include an anion exchange resin, anion exchange fiber, and a monolithic porous anion exchange body, and the most general-purpose anion exchange resin is preferably used. Examples of the type of anion exchanger include a weakly basic anion exchanger, a strongly basic anion exchanger and the like.

カチオン除去室D12には、少なくともカチオン交換体が充填され、好ましくはカチオン交換体が単床形態で充填されている。このカチオン交換体としては、カチオン交換樹脂、カチオン交換繊維、モノリス状多孔質カチオン交換体等が挙げられ、最も汎用的なカチオン交換樹脂が好適に用いられる。カチオン交換体の種類としては、弱酸性カチオン交換体、強酸性カチオン交換体等が挙げられる。 The cation removal chamber D12 is filled with at least a cation exchanger, preferably a cation exchanger in a single bed form. Examples of the cation exchanger include a cation exchange resin, a cation exchange fiber, a monolithic porous cation exchanger, and the like, and the most general-purpose cation exchange resin is preferably used. Examples of the type of the cation exchanger include a weakly acidic cation exchanger, a strongly acidic cation exchanger and the like.

第1および第2のアニオン除去室D11,D2とカチオン除去室D12は、被処理水が第1のアニオン除去室D11、カチオン除去室D12、および第2のアニオン除去室D2の順に通過するように接続されている。より具体的には、2つの第1のアニオン除去室D11からなる並列流路と、2つのカチオン除去室D12からなる並列流路と、第2のアニオン除去室D2とが直列に接続されている。なお、2つの第1のアニオン除去室D11と2つのカチオン除去室D12とからなる流路構成はこれに限定されるものではなく、例えば、一方の第1のアニオン除去室D11と一方のカチオン除去室D12とからなる直列流路と、他方の第1のアニオン除去室D11と他方のカチオン除去室D12とからなる直列流路とが並列に接続されていてもよい。 In the first and second anion removal chambers D11 and D2 and the cation removal chamber D12, the water to be treated passes through the first anion removal chamber D11, the cation removal chamber D12, and the second anion removal chamber D2 in this order. It is connected. More specifically, a parallel flow path consisting of two first anion removal chambers D11, a parallel flow path consisting of two cation removal chambers D12, and a second anion removal chamber D2 are connected in series. .. The flow path configuration including the two first anion removal chambers D11 and the two cation removal chambers D12 is not limited to this, and for example, one first anion removal chamber D11 and one cation removal chamber D11. A series flow path including the chamber D12 and a series flow path including the other first anion removal chamber D11 and the other cation removal chamber D12 may be connected in parallel.

第1の濃縮室C1は、第1のアニオン除去室D11およびカチオン除去室D12からそれぞれ排出されるアニオン成分およびカチオン成分を取り込み、それらを濃縮水によって外部に排出するために設けられている。また、第2の濃縮室C2は、第2のアニオン除去室D2から排出されるアニオン成分を取り込み、それらを濃縮水によって外部に排出するために設けられている。濃縮室C1,C2には、濃縮水として、例えば被処理水の一部または処理水(脱イオン水)の一部が同時に流入するようになっている。電気式脱イオン水製造装置10の電気抵抗を抑えるために、各濃縮室C1,C2にはイオン交換体が充填されていることが好ましい。 The first concentration chamber C1 is provided to take in the anion component and the cation component discharged from the first anion removal chamber D11 and the cation removal chamber D12, respectively, and discharge them to the outside by concentrated water. Further, the second concentration chamber C2 is provided to take in the anion components discharged from the second anion removal chamber D2 and discharge them to the outside by the concentrated water. As concentrated water, for example, a part of the water to be treated or a part of the treated water (deionized water) flows into the concentration chambers C1 and C2 at the same time. In order to suppress the electric resistance of the electric deionized water producing apparatus 10, it is preferable that the concentration chambers C1 and C2 are filled with an ion exchanger.

陽極室E1には、金属の網状体あるいは板状体からなる陽極11が収容されている。陰極室E2には、金属の網状体あるいは板状体からなる陰極12が収容されている。陽極室E1および陰極室E2には、電極水として、例えば被処理水の一部または処理水の一部が流入するようになっている。電気式脱イオン水製造装置1の電気抵抗を抑えるために、陽極室E1および陰極室E2にはイオン交換体が充填されていることが好ましい。 The anode chamber E1 houses the anode 11 made of a metal mesh or plate. The cathode chamber E2 houses the cathode 12 made of a metal mesh or plate. For example, a part of the water to be treated or a part of the treated water flows into the anode chamber E1 and the cathode chamber E2 as the electrode water. In order to suppress the electric resistance of the electric deionized water producing apparatus 1, it is preferable that the anode chamber E1 and the cathode chamber E2 are filled with an ion exchanger.

第1の中間イオン交換膜iAAは、陽極11側の第1のアニオン除去室D11と陰極12側のカチオン除去室D12との間に配置されたイオン交換膜である。その種類は、被処理水の水質や処理水(脱イオン水)に求められる水質、各除去室D11,D12に充填されるイオン交換体の種類などを考慮して選択することができる。第1の中間イオン交換膜iAAは、例えば、アニオン交換膜またはカチオン交換膜の単一膜、あるいはバイポーラ膜である。 The first intermediate ion exchange membrane iAA is an ion exchange membrane arranged between the first anion removal chamber D11 on the anode 11 side and the cation removal chamber D12 on the cathode 12 side. The type can be selected in consideration of the water quality of the water to be treated, the water quality required for the treated water (deionized water), the type of the ion exchanger filled in each of the removal chambers D11 and D12, and the like. The first intermediate ion exchange membrane iAA is, for example, a single membrane of an anion exchange membrane or a cation exchange membrane, or a bipolar membrane.

第2の中間イオン交換膜iABは、その陽極11側に隣接する第1のアニオン除去室D11に水酸化物イオンを供給して第1のアニオン除去室D11内のアニオン交換体を再生する機能を有していることが好ましい。そのようなイオン交換膜としては、例えば、水の解離反応を促進させるバイポーラ膜が挙げられる。 The second intermediate ion exchange membrane iAB has a function of supplying hydroxide ions to the first anion removing chamber D11 adjacent to the anode 11 side to regenerate the anion exchanger in the first anion removing chamber D11. It is preferable to have. Examples of such an ion exchange membrane include a bipolar membrane that promotes the dissociation reaction of water.

陽極側イオン交換膜iE1は、カチオン交換体の再生に利用される水素イオンを隣接するカチオン除去室D12に供給するために、少なくともカチオン交換膜を含むイオン交換膜であることが好ましく、具体的には、カチオン交換膜の単一膜、あるいはバイポーラ膜であることが好ましい。陽極側イオン交換膜iE1がカチオン交換膜の単一膜である場合、陽極室E1内の電極反応(2HO→O+4H+4e)で生成される水素イオンを通過させてカチオン除去室D12に供給することができる。陽極側イオン交換膜iE1がバイポーラ膜である場合、水の解離反応により水素イオンを発生させてカチオン除去室D12に供給することができる。 The anode-side ion exchange membrane iE1 is preferably an ion exchange membrane containing at least a cation exchange membrane in order to supply hydrogen ions used for regeneration of the cation exchanger to the adjacent cation removal chamber D12. It is preferable that the cation exchange membrane is a single membrane or a bipolar membrane. When the anode side ion exchange membrane i E1 is a single membrane of the cation exchange membrane, the cation is removed by passing hydrogen ions generated by the electrode reaction (2H 2 O → O 2 + 4H + + 4e ) in the anode chamber E1. It can be supplied to the chamber D12. When the anode-side ion exchange membrane iE1 is a bipolar membrane, hydrogen ions can be generated by the dissociation reaction of water and supplied to the cation removal chamber D12.

陰極側イオン交換膜iE2は、アニオン交換体の再生に利用される水酸化物イオンを隣接する第2のアニオン除去室D2に供給するために、少なくともアニオン交換膜を含むイオン交換膜であることが好ましく、具体的には、アニオン交換膜の単一膜、あるいはバイポーラ膜であることが好ましい。陰極側イオン交換膜iE2がアニオン交換膜の単一膜である場合、陰極室E2内の電極反応(2HO+2e→H+2OH)で生成される水酸化物イオンを通過させて第2のアニオン除去室D2に供給することができる。陰極側イオン交換膜iE2がバイポーラ膜である場合、水の解離反応により水酸化物イオンを発生させて第2のアニオン除去室D2に供給することができる。 The cathode side ion exchange membrane iE2 is an ion exchange membrane including at least an anion exchange membrane in order to supply hydroxide ions used for regeneration of the anion exchanger to the adjacent second anion removal chamber D2. Is preferable, and specifically, a single anion exchange membrane or a bipolar membrane is preferable. When the cathode side ion exchange membrane i E2 is a single film of an anion exchange membrane, the hydroxide ion generated by the electrode reaction (2H 2 O + 2e- → H 2 + 2OH- ) in the cathode chamber E2 is passed through the first membrane. It can be supplied to the anion removal chamber D2 of 2. When the cathode side ion exchange membrane iE2 is a bipolar membrane, hydroxide ions can be generated by the dissociation reaction of water and supplied to the second anion removal chamber D2.

引き続き図1を参照して、本実施形態の電気式脱イオン水製造装置の動作について説明する。 Subsequently, with reference to FIG. 1, the operation of the electric deionized water production apparatus of the present embodiment will be described.

陽極11、陰極12間に直流電圧を印加した状態で、第1のアニオン除去室D11、カチオン除去室D12、および第2のアニオン除去室D2に被処理水を通水させる。このとき、第1および第2の濃縮室C1,C2には、例えば被処理水の一部を濃縮水として供給し、同様に、陽極室E1および陰極室E2には、例えば被処理水の一部を電極水として供給しておく。 With a DC voltage applied between the anode 11 and the cathode 12, the water to be treated is passed through the first anion removal chamber D11, the cation removal chamber D12, and the second anion removal chamber D2. At this time, for example, a part of the water to be treated is supplied to the first and second concentration chambers C1 and C2 as concentrated water, and similarly, the anode chamber E1 and the cathode chamber E2 are supplied with, for example, one of the water to be treated. The part is supplied as electrode water.

まず、第1のアニオン除去室D11では、被処理水中のアニオン成分(Cl、CO 2-、HCO 、SiO等)の大部分が、アニオン交換体に吸着されて除去される。第1のアニオン除去室D11には、隣接する第1の中間イオン交換膜iAAまたは第2の中間イオン交換膜iABを通じて水酸化物イオンが連続的に供給されている。この水酸化物イオンがアニオン交換体に吸着したアニオン成分と交換されることで、第1のアニオン除去室D11内のアニオン交換体が再生される。水酸化物イオンと交換されてアニオン交換体から遊離したアニオン成分は、陽極11、陰極12間の電位差によって陽極11側に引き寄せられ、アニオン交換膜aを通過して第1の濃縮室C1に移動する。第1の濃縮室C1に移動したアニオン成分は、濃縮水に取り込まれ、濃縮水と共に外部に排出される。 First, in the first anion removing chamber D11, most of the anion components (Cl , CO 3-2- , HCO 3 , SiO 2 and the like) in the water to be treated are adsorbed by the anion exchanger and removed. Hydroxide ions are continuously supplied to the first anion removal chamber D11 through the adjacent first intermediate ion exchange membrane iAA or the second intermediate ion exchange membrane iAB . By exchanging the hydroxide ion with the anion component adsorbed on the anion exchanger, the anion exchanger in the first anion removing chamber D11 is regenerated. The anion component released from the anion exchanger exchanged with the hydroxide ion is attracted to the anode 11 side by the potential difference between the anode 11 and the cathode 12, passes through the anion exchange film a1 and enters the first concentration chamber C1. Moving. The anion component that has moved to the first concentration chamber C1 is taken into the concentrated water and discharged to the outside together with the concentrated water.

次に、カチオン除去室D12では、被処理水中のカチオン成分(Na、Ca2+、Mg2+等)が、カチオン交換体に吸着されて除去される。カチオン除去室D12には、隣接する第1の中間イオン交換膜iAAまたは陽極側イオン交換膜iE1を通じて水素イオンが連続的に供給されている。この水素イオンがカチオン交換体に吸着したカチオン成分と交換されることで、カチオン除去室D12内のカチオン交換体が再生される。水素イオンと交換されてカチオン交換体から遊離したカチオン成分は、陽極11、陰極12間の電位差によって陰極12側に引き寄せられ、カチオン交換膜kを通過して第1の濃縮室C1に移動する。第1の濃縮室C1に移動したアニオン成分は、濃縮水に取り込まれ、濃縮水と共に外部に排出される。 Next, in the cation removal chamber D12, the cation component (Na + , Ca 2+ , Mg 2+ , etc.) in the water to be treated is adsorbed by the cation exchanger and removed. Hydrogen ions are continuously supplied to the cation removal chamber D12 through the adjacent first intermediate ion exchange membrane iAA or the anode side ion exchange membrane iE1 . By exchanging this hydrogen ion with the cation component adsorbed on the cation exchanger, the cation exchanger in the cation removal chamber D12 is regenerated. The cation component released from the cation exchanger exchanged with hydrogen ions is attracted to the cathode 12 side by the potential difference between the anode 11 and the cathode 12, passes through the cation exchange film k1 and moves to the first concentration chamber C1. .. The anion component that has moved to the first concentration chamber C1 is taken into the concentrated water and discharged to the outside together with the concentrated water.

そして、第2のアニオン除去室D2では、被処理水中の、第1のアニオン除去室D11で除去しきれなかったアニオン成分が、アニオン交換体に吸着されて除去される。第2のアニオン除去室D2には、隣接する陰極側イオン交換膜iE2を通じて水酸化物イオンが連続的に供給されている。この水酸化物イオンがアニオン交換体に吸着したアニオン成分と交換されることで、第2のアニオン除去室D2内のアニオン交換体が再生される。水酸化物イオンと交換されてアニオン交換体から遊離したアニオン成分は、陽極11、陰極12間の電位差によって陽極11側に引き寄せられ、アニオン交換膜aを通過して第2の濃縮室C2に移動する。第2の濃縮室C2に移動したアニオン成分は、濃縮水に取り込まれ、濃縮水と共に外部に排出される。 Then, in the second anion removing chamber D2, the anion component that could not be completely removed by the first anion removing chamber D11 in the water to be treated is adsorbed by the anion exchanger and removed. Hydroxide ions are continuously supplied to the second anion removal chamber D2 through the adjacent cathode side ion exchange membrane iE2 . By exchanging the hydroxide ion with the anion component adsorbed on the anion exchanger, the anion exchanger in the second anion removing chamber D2 is regenerated. The anion component released from the anion exchanger exchanged with the hydroxide ion is attracted to the anode 11 side by the potential difference between the anode 11 and the cathode 12, passes through the anion exchange film a2 , and enters the second concentration chamber C2. Moving. The anion component transferred to the second concentration chamber C2 is taken into the concentrated water and discharged to the outside together with the concentrated water.

このように、被処理水を第1のアニオン除去室D11、カチオン除去室D12、および第2のアニオン除去室D2に通過させることで、被処理水中のカチオン成分およびアニオン成分を除去することができ、処理水(脱イオン水)を製造することができる。 In this way, by passing the water to be treated through the first anion removal chamber D11, the cation removal chamber D12, and the second anion removal chamber D2, the cation component and the anion component in the water to be treated can be removed. , Treated water (deionized water) can be produced.

本実施形態では、第1の脱塩ユニットAの数(2つ)が第2の脱塩ユニットBの数(1つ)よりも多く、したがって、第1のアニオン除去室D11の数が第2のアニオン除去室D2の数よりも多くなっている。このため、第1のアニオン除去室D11において、被処理水中のアニオン成分を十分に除去することができる。その結果、第1のアニオン除去室D11からアニオン成分がリークすることを最小限に抑え、ひいては、カチオン除去室D12からカチオン成分がリークすることを最小限に抑えることができる。これにより、第2のアニオン除去室D2のアニオン除去性能を最大限に発揮させることが可能になり、被処理水がシリカ等の弱酸性のアニオン成分を多く含む場合にも、それらを十分に除去することで所望の処理水質を得ることが可能になる。 In this embodiment, the number of first desalting units A (2) is larger than the number of second desalting units B (1), and therefore the number of first anion removal chambers D11 is second. It is larger than the number of anion removal chambers D2 in. Therefore, in the first anion removing chamber D11, the anion component in the water to be treated can be sufficiently removed. As a result, the leakage of the anion component from the first anion removal chamber D11 can be minimized, and by extension, the leakage of the cation component from the cation removal chamber D12 can be minimized. This makes it possible to maximize the anion removal performance of the second anion removal chamber D2, and even when the water to be treated contains a large amount of weakly acidic anion components such as silica, they are sufficiently removed. This makes it possible to obtain the desired treated water quality.

なお、第1の脱塩ユニットAの数が第2の脱塩ユニットBの数よりも多いため、最後に被処理水が流入する第2のアニオン除去室D2では、通水差圧の上昇が懸念される。そのため、第2のアニオン除去室D2の容積は、第1のアニオン除去室D11およびカチオン除去室D12のそれぞれの容積よりも大きいことが好ましい。 Since the number of the first desalting units A is larger than the number of the second desalting units B, the differential pressure of water flow increases in the second anion removing chamber D2 into which the water to be treated finally flows. I am concerned. Therefore, the volume of the second anion removal chamber D2 is preferably larger than the volume of each of the first anion removal chamber D11 and the cation removal chamber D12.

(第2の実施形態)
図2は、本発明の第2の実施形態に係る電気式脱イオン水製造装置の構成を示す概略図である。
(Second embodiment)
FIG. 2 is a schematic view showing the configuration of an electric deionized water producing apparatus according to a second embodiment of the present invention.

本実施形態は、各脱塩ユニットA,Bの構成や流路構成については第1の実施形態と同様であるが、第1の脱塩ユニットAと第2の脱塩ユニットBの配置が第1の実施形態と異なっている。具体的には、第1の実施形態では、2つの第1の脱塩ユニットAと陰極室E2との間に第2の脱塩ユニットBが配置されているが、本実施形態では、陽極室E1と2つの第1の脱塩ユニットAとの間に第2の脱塩ユニットBが配置されている。これに応じて、第2の中間イオン交換膜iABおよび陽極側イオン交換膜iE1のそれぞれの構成および機能も第1の実施形態と異なっている。具体的には、第2の中間イオン交換膜iABは、陽極11側のアニオン交換体と陰極12側のカチオン交換体との間にある点で、第1の中間イオン交換膜iAAと同様のイオン交換膜であり、例えば、アニオン交換膜またはカチオン交換膜の単一膜、あるいはバイポーラ膜である。また、陽極側イオン交換膜iE1は、第2の濃縮室C2内のアニオン成分が陽極室E1に移動することを抑制する機能を有していることが好ましく、カチオン交換膜であることが好ましい。なお、陰極側イオン交換膜iE2は、陽極11側にアニオン交換体が隣接している点で、第1の実施形態と同様の構成および機能を有している。 This embodiment is the same as the first embodiment in terms of the configuration of each desalting unit A and B and the flow path configuration, but the arrangement of the first desalting unit A and the second desalting unit B is second. It is different from the embodiment of 1. Specifically, in the first embodiment, the second desalting unit B is arranged between the two first desalting units A and the cathode chamber E2, but in the present embodiment, the anode chamber is arranged. A second desalting unit B is arranged between E1 and the two first desalting units A. Accordingly, the configurations and functions of the second intermediate ion exchange membrane iAB and the anode side ion exchange membrane iE1 are also different from those of the first embodiment. Specifically, the second intermediate ion exchange membrane iAB is similar to the first intermediate ion exchange membrane iAA in that it is located between the anion exchanger on the anode 11 side and the cation exchanger on the cathode 12 side. It is an ion exchange membrane of, for example, a single membrane of an anion exchange membrane or a cation exchange membrane, or a bipolar membrane. Further, the anode-side ion exchange membrane i E1 preferably has a function of suppressing the movement of the anion component in the second concentration chamber C2 to the anode chamber E1, and is preferably a cation exchange membrane. .. The cathode side ion exchange membrane iE2 has the same configuration and function as that of the first embodiment in that the anion exchanger is adjacent to the anode 11 side.

(第3の実施形態)
図3は、本発明の第3の実施形態に係る電気式脱イオン水製造装置の構成を示す概略図である。
(Third embodiment)
FIG. 3 is a schematic view showing the configuration of an electric deionized water producing apparatus according to a third embodiment of the present invention.

本実施形態は、第1の実施形態の変形例であり、第1の実施形態の構成に対して、第1の脱塩ユニットAおよび第2の脱塩ユニットBをさらに追加した変形例である。すなわち、本実施形態では、陽極室E1と2つの第1の脱塩ユニットAとの間にn個(nは1以上の整数)の第1の脱塩ユニットAが追加され、第2の脱塩ユニットBと陰極室E2との間にm個(mは1以上の整数)の第2の脱塩ユニットBが追加されている。したがって、本実施形態の電気式脱イオン水製造装置10は、n+2個の第1の脱塩ユニットAと、m+1個の第2の脱塩ユニットBとを有しているが、この場合にも、第1の脱塩ユニットAの数は第2の脱塩ユニットBの数よりも多くなっている((n+2)>(m+1))。これにより、第1の実施形態と同様に、第1のアニオン除去室D11からアニオン成分がリークすることを最小限に抑えることができ、その結果、第2のアニオン除去室D2のアニオン除去性能を最大限に発揮させることができる。 This embodiment is a modification of the first embodiment, and is a modification in which a first desalting unit A and a second desalting unit B are further added to the configuration of the first embodiment. .. That is, in the present embodiment, n first desalting units A (n is an integer of 1 or more) are added between the anode chamber E1 and the two first desalting units A, and the second desalting unit A is added. M (m is an integer of 1 or more) second desalting units B are added between the salt unit B and the cathode chamber E2. Therefore, the electric deionized water producing apparatus 10 of the present embodiment has n + 2 first desalting units A and m + 1 second desalting units B, but also in this case as well. , The number of the first desalting units A is larger than the number of the second desalting units B ((n + 2)> (m + 1)). Thereby, as in the first embodiment, it is possible to minimize the leakage of the anion component from the first anion removing chamber D11, and as a result, the anion removing performance of the second anion removing chamber D2 is improved. It can be maximized.

追加された第1の脱塩ユニットAは、上述した実施形態と同様の第1の中間イオン交換膜iAAを介して互いに隣接し、追加された第2の脱塩ユニットBは、第3の中間イオン交換膜iBBを介して互いに隣接している。第3の中間イオン交換膜iBBは、その陽極11側に隣接する第2のアニオン除去室D2に水酸化物イオンを供給して第2のアニオン除去室D2内のアニオン交換体を再生する機能を有していることが好ましい。そのようなイオン交換膜としては、例えば、水の解離反応を促進させるバイポーラ膜が挙げられる。
本実施形態の流路構成は、被処理水が第1のアニオン除去室D11、カチオン除去室D12、および第2のアニオン除去室D2の順に通過するようになっている限り、特定の構成に限定されるものではない。ただし、製造が容易であるという観点から、n+2個の第1のアニオン除去室D11からなる並列流路と、n+2個のカチオン除去室D12からなる並列流路と、m+1個の第2のアニオン除去室D2からなる並列流路とが直列に接続されていることが好ましい。
The added first desalting unit A is adjacent to each other via the first intermediate ion exchange membrane iAA similar to the above-described embodiment, and the added second desalting unit B is a third. They are adjacent to each other via the intermediate ion exchange membrane iBB . The third intermediate ion exchange membrane iBB has a function of supplying hydroxide ions to the second anion removing chamber D2 adjacent to the anode 11 side to regenerate the anion exchanger in the second anion removing chamber D2. It is preferable to have. Examples of such an ion exchange membrane include a bipolar membrane that promotes the dissociation reaction of water.
The flow path configuration of the present embodiment is limited to a specific configuration as long as the water to be treated passes through the first anion removal chamber D11, the cation removal chamber D12, and the second anion removal chamber D2 in this order. It is not something that will be done. However, from the viewpoint of easy production, a parallel flow path consisting of n + 2 first anion removal chambers D11, a parallel flow path consisting of n + 2 cation removal chambers D12, and m + 1 second anion removal chamber. It is preferable that the parallel flow path composed of the chamber D2 is connected in series.

(第4の実施形態)
図4は、本発明の第4の実施形態に係る電気式脱イオン水製造装置の構成を示す概略図である。
(Fourth Embodiment)
FIG. 4 is a schematic view showing the configuration of an electric deionized water producing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.

本実施形態は、各脱塩ユニットA,Bの構成や流路構成については第3の実施形態と同様であるが、第1の脱塩ユニットAと第2の脱塩ユニットBの配置が第3の実施形態と異なっている。具体的には、第3の実施形態では、n+2個の第1の脱塩ユニットAと陰極室E2との間にm+1個の第2の脱塩ユニットBが配置されているが、本実施形態では、陽極室E1とn+2個の第1の脱塩ユニットAとの間にm+1個の第2の脱塩ユニットBが配置されている。すなわち、本実施形態は、第2の実施形態に対して、陽極室E1と2つの第1の脱塩ユニットAとの間にn個(nは1以上の整数)の第1の脱塩ユニットAを追加し、第2の脱塩ユニットBと陰極室E2との間にm個(mは1以上の整数)の第2の脱塩ユニットBを追加した変形例でもある。したがって、第2の中間イオン交換膜iABおよび陽極側イオン交換膜iE1はそれぞれ、第2の実施形態と同様の構成および機能を有している。また、陰極側イオン交換膜iE2は、第1の実施形態(つまり第3の実施形態)と同様の構成および機能を有している。 This embodiment is the same as the third embodiment in terms of the configuration of each desalting unit A and B and the flow path configuration, but the arrangement of the first desalting unit A and the second desalting unit B is the second. It is different from the third embodiment. Specifically, in the third embodiment, m + 1 second desalting units B are arranged between n + 2 first desalting units A and the cathode chamber E2, but this embodiment Then, m + 1 second desalting units B are arranged between the anode chamber E1 and n + 2 first desalting units A. That is, in the present embodiment, with respect to the second embodiment, n first desalting units (n is an integer of 1 or more) between the anode chamber E1 and the two first desalting units A are present. It is also a modified example in which A is added and m (m is an integer of 1 or more) second desalting units B are added between the second desalting unit B and the cathode chamber E2. Therefore, the second intermediate ion exchange membrane i AB and the anode side ion exchange membrane i E1 have the same configurations and functions as those of the second embodiment, respectively. Further, the cathode side ion exchange membrane iE2 has the same configuration and function as that of the first embodiment (that is, the third embodiment).

(実施例)
次に、具体的な実施例を挙げて、本発明の効果について説明する。
(Example)
Next, the effect of the present invention will be described with reference to specific examples.

本実施例では、図4に示す電気式脱イオン水製造装置において第1の脱塩ユニットの数が4つで第2の脱塩ユニットの数が2つのものを用いて、3000時間の運転を行い、処理水質(処理水比抵抗、処理水中のシリカ濃度、処理水中のホウ素濃度)を測定した。被処理水として、導電率が4±1μS/cmのRO透過水(逆浸透膜によって分離された透過水)を用い、濃縮水および電極水として、同様のRO透過水を用いた。運転時、処理流量(被処理水の流量)、濃縮水流量、および電極水流量は、それぞれ100L/h、10L/h、および5L/hであり、運転電流(電極間に流す電流値)は0.5Aである。 In this embodiment, in the electric deionized water production apparatus shown in FIG. 4, the number of the first desalting unit is four and the number of the second desalting unit is two, and the operation is performed for 3000 hours. The treatment water quality (specific resistance of treated water, silica concentration in treated water, boron concentration in treated water) was measured. RO permeable water having a conductivity of 4 ± 1 μS / cm (permeated water separated by a reverse osmosis membrane) was used as the water to be treated, and similar RO permeable water was used as the concentrated water and the electrode water. During operation, the treatment flow rate (flow rate of water to be treated), the concentrated water flow rate, and the electrode water flow rate are 100 L / h, 10 L / h, and 5 L / h, respectively, and the operating current (current value flowing between the electrodes) is. It is 0.5A.

また、比較のために、実施例と脱塩ユニットの総数(6つ)は同じであるが第1の脱塩ユニットと第2の脱塩ユニットの割合が異なるものを用いて、実施例と同様の条件で測定を行った。具体的には、比較例1として、第1の脱塩ユニットの数および第2の脱塩ユニットの数が共に3つのものを用い、比較例2として、第1の脱塩ユニットの数が2つで第2の脱塩ユニットの数が4つのものを用いた。 Further, for comparison, the same as in the examples, using the same total number of desalting units (6) as in the examples but different ratios of the first desalting unit and the second desalting unit. The measurement was performed under the conditions of. Specifically, as Comparative Example 1, the number of the first desalting unit and the number of the second desalting unit are both three, and as Comparative Example 2, the number of the first desalting unit is 2. Then, the number of the second desalting units was four.

実施例および比較例1,2に共通する各室の仕様は以下の通りである。なお、CERはカチオン交換樹脂、AERはアニオン交換樹脂の略である。
・陽極室:寸法100×100×10mm CER充填
・陰極室:寸法100×100×10mm AER充填
・第1のアニオン除去室:寸法100×100×10mm AER充填
・カチオン除去室:寸法100×100×10mm CER充填
・第2のアニオン除去室:寸法100×100×20mm AER充填
・第1の濃縮室:寸法100×100×10mm AER充填
・第2の濃縮室:寸法100×100×10mm AER充填
The specifications of each room common to Examples 1 and 2 are as follows. CER is an abbreviation for cation exchange resin and AER is an abbreviation for anion exchange resin.
・ Anode chamber: Dimension 100 × 100 × 10 mm CER filling ・ Cathode chamber: Dimension 100 × 100 × 10 mm AER filling ・ First anion removal chamber: Dimension 100 × 100 × 10 mm AER filling ・ Cathode removal chamber: Dimension 100 × 100 × 10 mm CER filling ・ Second anion removal chamber: Dimension 100 × 100 × 20 mm AER filling ・ First concentration chamber: Dimension 100 × 100 × 10 mm AER filling ・ Second concentration chamber: Dimension 100 × 100 × 10 mm AER filling

表1に、実施例、比較例1、および比較例2における測定結果を示す。参考のために、表1には、第1および第2の脱塩ユニットのそれぞれの数、およびアニオン除去室の総容積も示している。ここで、アニオン除去室の総容積とは、第1および第2の脱塩ユニットの全てのアニオン除去室の容積を合計したものである。例えば、実施例では、容積が0.1Lの第1のアニオン除去室が4つ、0.2Lの第2のアニオン除去室が2つあることから、アニオン除去室の総容積は0.8Lとなる。 Table 1 shows the measurement results in Example, Comparative Example 1, and Comparative Example 2. For reference, Table 1 also shows the number of each of the first and second desalting units, as well as the total volume of the anion removal chamber. Here, the total volume of the anion removing chambers is the total volume of all the anion removing chambers of the first and second desalting units. For example, in the embodiment, since there are four first anion removing chambers having a volume of 0.1 L and two second anion removing chambers having a volume of 0.2 L, the total volume of the anion removing chamber is 0.8 L. Become.

Figure 0006994351000001
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表1に示すように、実施例では、比較例1,2と比べて、処理水比抵抗が高く、処理水中のシリカ濃度とホウ素濃度が低く抑えられることが確認された。アニオン除去性能に関しては、従来の技術常識によれば、アニオン交換体との接触時間が長くなることから、アニオン除去室の容積が大きいことが有利であると考えられる。しかしながら、実施例では、比較例1,2と比べて、アニオン除去室の総容積が小さい(すなわち、アニオン交換樹脂の樹脂量が少ない)にもかかわらず、良好な処理水質が得られている。これは、実施例では、第1の脱塩ユニットの数が第2の脱塩ユニットの数よりも多いためであると考えられる。すなわち、処理水中のシリカ濃度とホウ素濃度を低減するには、最初に被処理水が流入する第1の脱塩ユニットの数を相対的に多くすることが有効であると考えられる。 As shown in Table 1, it was confirmed that in the examples, the treated water resistivity was higher and the silica concentration and the boron concentration in the treated water were suppressed to be lower than those of Comparative Examples 1 and 2. Regarding the anion removal performance, according to the conventional common general knowledge, it is considered advantageous that the volume of the anion removal chamber is large because the contact time with the anion exchanger becomes long. However, in the examples, better treated water quality is obtained even though the total volume of the anion removal chamber is smaller (that is, the amount of the anion exchange resin is smaller) than in Comparative Examples 1 and 2. It is considered that this is because, in the embodiment, the number of the first desalting units is larger than the number of the second desalting units. That is, in order to reduce the silica concentration and the boron concentration in the treated water, it is considered effective to relatively increase the number of the first desalting units into which the water to be treated first flows.

10 電気式脱イオン水製造装置
11 陽極
12 陰極
A 第1の脱塩ユニット
B 第2の脱塩ユニット
C1 第1の濃縮室
C2 第2の濃縮室
D11 第1のアニオン除去室
D12 カチオン除去室
D2 第2のアニオン除去室
E1 陽極室
E2 陰極室
,a アニオン交換膜
カチオン交換膜
AA 第1の中間イオン交換膜
AB 第2の中間イオン交換膜
BB 第3の中間イオン交換膜
E1 陽極側イオン交換膜
E2 陰極側イオン交換膜
10 Electric deionized water production equipment 11 Anode 12 cathode A 1st desalting unit B 2nd desalting unit C1 1st concentrating chamber C2 2nd concentrating chamber D11 1st anion removal chamber D12 cation removal chamber D2 2nd anion removal chamber E1 anode chamber E2 cathode chamber a 1 , a 2 anion exchange membrane k 1 cation exchange membrane i AA first intermediate ion exchange membrane i AB second intermediate ion exchange membrane i BB third intermediate ion Exchange membrane i E1 Anode side ion exchange membrane i E2 Cathode side ion exchange membrane

Claims (8)

被処理水を処理して脱イオン水を製造する電気式脱イオン水製造装置であって、
陽極と陰極との間に位置し、互いに隣接する複数の第1の脱塩ユニットと、前記複数の第1の脱塩ユニットと前記陰極との間、あるいは前記陽極と前記複数の第1の脱塩ユニットとの間に位置する少なくとも1つの第2の脱塩ユニットと、を有し、
前記複数の第1の脱塩ユニットのそれぞれが、
第1の濃縮室と、
前記第1の濃縮室の前記陰極側でアニオン交換膜を介して前記第1の濃縮室に隣接し、少なくともアニオン交換体が充填された第1のアニオン除去室と、
前記第1の濃縮室の前記陽極側でカチオン交換膜を介して前記第1の濃縮室に隣接し、少なくともカチオン交換体が充填されたカチオン除去室と、を有し、
前記少なくとも1つの第2の脱塩ユニットのそれぞれが、
第2の濃縮室と、
前記第2の濃縮室の前記陰極側でアニオン交換膜を介して前記第2の濃縮室に隣接し、少なくともアニオン交換体が充填された第2のアニオン除去室と、を有し、
前記複数の第1の脱塩ユニットと前記少なくとも1つの第2の脱塩ユニットとは、複数の前記第1のアニオン除去室からなる並列流路、複数の前記カチオン除去室からなる並列流路、少なくとも1つの前記第2のアニオン除去室からなる並列流路とが、この順に直列に接続されており、
前記第1の脱塩ユニットの数が、前記第2の脱塩ユニットの数よりも多い、電気式脱イオン水製造装置。
An electric deionized water production device that treats water to be treated to produce deionized water.
A plurality of first desalting units located between an anode and a cathode and adjacent to each other, and between the plurality of first desalting units and the cathode, or between the anode and the plurality of first desalting units. It has at least one second desalting unit, which is located between the salt units and
Each of the plurality of first desalting units
The first concentration chamber and
A first anion removal chamber adjacent to the first concentration chamber on the cathode side of the first concentration chamber via an anion exchange membrane and filled with at least an anion exchanger.
It has a cation removal chamber adjacent to the first concentration chamber on the anode side of the first concentration chamber via a cation exchange membrane and filled with at least a cation exchanger.
Each of the at least one second desalting unit
The second concentration room and
It has a second anion removal chamber, which is adjacent to the second concentration chamber on the cathode side of the second concentration chamber via an anion exchange membrane and is filled with at least an anion exchanger.
The plurality of first desalting units and the at least one second desalting unit are a parallel flow path composed of a plurality of the first anion removal chambers and a parallel flow path composed of a plurality of the cation removal chambers. And a parallel flow path consisting of at least one second anion removal chamber are connected in series in this order.
An electric deionized water producing apparatus in which the number of the first desalting units is larger than the number of the second desalting units.
互いに隣接する複数の前記第2の脱塩ユニットを有する、請求項1に記載の電気式脱イオン水製造装置。 The electric deionized water producing apparatus according to claim 1, which has a plurality of the second desalting units adjacent to each other. 前記複数の第1の脱塩ユニットが、第1の中間イオン交換膜を介して互いに隣接するとともに、第2の中間イオン交換膜を介して前記複数の第2の脱塩ユニットに隣接し、前記複数の第2の脱塩ユニットが、第3の中間イオン交換膜を介して互いに隣接する、請求項2に記載の電気式脱イオン水製造装置。 The plurality of first desalting units are adjacent to each other via a first intermediate ion exchange membrane and adjacent to the plurality of second desalting units via a second intermediate ion exchange membrane. The electric deionized water production apparatus according to claim 2, wherein the plurality of second desalting units are adjacent to each other via a third intermediate ion exchange membrane. 前記複数の第2の脱塩ユニットが、前記複数の第1の脱塩ユニットと前記陰極との間に位置し、
前記第2の中間イオン交換膜が、該第2の中間イオン交換膜の前記陽極側に隣接する前記第1のアニオン除去室に水酸化物イオンを供給して該第1のアニオン除去室のアニオン交換体を再生する機能を有する、請求項3に記載の電気式脱イオン水製造装置。
The plurality of second desalting units are located between the plurality of first desalting units and the cathode.
The second intermediate ion exchange membrane supplies hydroxide ions to the first anion removal chamber adjacent to the anode side of the second intermediate ion exchange membrane, and anions in the first anion removal chamber. The electric deionized water production apparatus according to claim 3, which has a function of regenerating an exchange.
前記複数の第2の脱塩ユニットが、前記陽極と前記複数の第1の脱塩ユニットとの間に位置する、請求項3に記載の電気式脱イオン水製造装置。 The electric deionized water producing apparatus according to claim 3, wherein the plurality of second desalting units are located between the anode and the plurality of first desalting units. 前記第3の中間イオン交換膜が、該第3の中間イオン交換膜の前記陽極側に隣接する前記第2のアニオン除去室に水酸化物イオンを供給して該第2のアニオン除去室のアニオン交換体を再生する機能を有する、請求項3から5のいずれか1項に記載の電気式脱イオン水製造装置。 The third intermediate ion exchange membrane supplies hydroxide ions to the second anion removal chamber adjacent to the anode side of the third intermediate ion exchange membrane, and anions in the second anion removal chamber. The electric deionized water production apparatus according to any one of claims 3 to 5, which has a function of regenerating an exchange. 前記被処理水として、弱酸を含む被処理水が供給される、請求項1から6のいずれか1項に記載の電気式脱イオン水製造装置。 The electric deionized water production apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the water to be treated containing a weak acid is supplied as the water to be treated. 前記被処理水として、逆浸透膜によって分離された透過水が供給される、請求項1から6のいずれか1項に記載の電気式脱イオン水製造装置。 The electric deionized water production apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the permeated water separated by the reverse osmosis membrane is supplied as the water to be treated.
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