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WO2004047991A1 - 電気脱イオン装置 - Google Patents

電気脱イオン装置 Download PDF

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WO2004047991A1
WO2004047991A1 PCT/IB2003/005042 IB0305042W WO2004047991A1 WO 2004047991 A1 WO2004047991 A1 WO 2004047991A1 IB 0305042 W IB0305042 W IB 0305042W WO 2004047991 A1 WO2004047991 A1 WO 2004047991A1
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WO
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chamber
exchanger
ion
exchange resin
anion
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Application number
PCT/IB2003/005042
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English (en)
French (fr)
Inventor
Masayuki Miwa
Shin Sato
Takayuki Moribe
Original Assignee
Kurita Water Industries Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to US10/535,035 priority patent/US7485213B2/en
Priority to AU2003276528A priority patent/AU2003276528A1/en
Priority to CA002503733A priority patent/CA2503733C/en
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    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124—Water desalination

Definitions

  • the present invention relates to electrodeionization apparatus, and more particularly, C_ ⁇ 2, even with a high load of weak ion components such as silica, excellent desalination performance, to an electrodeionization apparatus which can obtain a driving stability.
  • ions flowing into the desalination chamber react with the ion exchanger based on their affinity, concentration, and mobility, move in the ion exchanger in the direction of the potential gradient, and further traverse the membrane. And the charge is neutralized in all the chambers. Then, due to the semi-osmotic properties of the membrane and the direction of the gradient of the potential, ion is reduced in the desalting chamber and concentrated in the adjacent concentrating chamber. That is, cations pass through the cation exchange membrane, and ayuon passes through the anion exchange membrane, and are concentrated in the concentration chamber. For this reason, Deionized water (pure water) is recovered from the desalination room as production water.
  • the electric deionizer has the advantage of being able to perform efficient desalination, does not require regeneration like ion exchange resin, is capable of completely continuous water sampling, and provides extremely high-purity water. It works.
  • the present invention solves the above-mentioned conventional problems, and provides an electric deionization device capable of obtaining excellent desalination performance and operation stability even when the load of weak ionic components such as CO 2 and silica is high.
  • the purpose is to provide.
  • the electrodeionization apparatus of the present invention is configured such that a plurality of aeon exchange membranes and force thione exchange membranes are alternately arranged between a cathode and an anode to alternately form a concentration chamber and a desalination chamber,
  • the ratio of the anion exchanger / force ion exchanger in the ion exchange chamber in the concentration chamber is determined by the ion exchange in the desalination chamber. It is characterized by being larger than the body anion exchanger / force thione exchanger packing ratio.
  • CO s one changes in HS i 0 3 one form, is discharged to the concentration chamber.
  • the filling ratio of the anion exchanger / force thione exchanger in the ion exchange chamber (hereinafter referred to as the “aeon z cation ratio”) in the enrichment chamber is determined by the aeon Z cation ratio of the anion exchanger in the desalination chamber.
  • the electric deionization device of the present invention is suitable for an electric deionization device having a plurality of desalination chambers and concentration chambers, and the anion / anion ratio of the ion exchanger in the concentration chamber is particularly 75/25 to 95/95. It is preferably 5.
  • the ion exchanger in the concentration chamber is preferably an ion exchange resin.
  • the degree of crosslinking of the aeon exchange resin is 3 to 8%, and the degree of crosslinking of the cation exchange resin is 5 to 10%. In particular, it is preferable to use a heat-stable aion exchange resin.
  • the electrodeionization apparatus of the present invention can obtain excellent desalination performance and operation stability even when the load of weak ionic components such as co 2 and silica is high, so that the anion exchange in the desalination chamber can be achieved.
  • the ratio of the flow rate (LZh) of the desalination chamber to the effective area (dm 2 ) of the membrane is 5 or more,
  • the loading of carbon dioxide (mg—C ⁇ 2 / h) into the desalting chamber with respect to the effective area (dm 2 ) of the ion exchange membrane in the desalting chamber is 80 or more.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view showing an embodiment of the electrodeionization apparatus of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view showing an embodiment of the electrodeionization apparatus of the present invention.
  • This electrodeionization system uses multiple anion exchanges between the electrodes (anode 11 and cathode 12).
  • the exchange membranes 13 and the cation exchange membranes 14 are alternately arranged to form a plurality of concentration chambers 15 and desalination chambers 16 alternately, and the cation exchange is performed in the desalination chambers 16 and the concentration chambers 15 respectively. It is filled with a mixed ion-exchange resin of resin 10 A and ion exchange resin 10 B. 17 is an anode compartment and 18 is a cathode compartment.
  • the anion / force thione ratio of the mixed ion exchange resin charged in the concentration chamber 15 is made larger than the Anion Z cation ratio of the mixed ion exchange resin charged in the desalination chamber 16. , HC 0 3 one or HS i 0 3 - preventing Anion exchange membrane 1 3 near the concentration polarization in the fast Ya or movement of Anion such. If the anion Z cation ratio of the mixed ion-exchange resin in the concentration chamber 15 is excessively large, cation concentration polarization occurs on the concentration surface of the cation exchange membrane 14 in the concentration chamber 15.
  • the anion / force ratio of the mixed ion exchange resin in the enrichment chamber 15 ⁇ is preferably 75/25 to 95/5, particularly preferably 80 to 20 to 90/10.
  • this anion / cation ratio corresponds to the volume ratio when the anion exchange resin and the cation exchange resin are of a regenerating type.
  • ion-exchange resin is used as the ion exchanger in the concentration chamber 15; however, the ion-exchanger to be filled in the concentration chamber 15 is not limited to ion-exchange resin. It is also possible to use exchange fibers, graft exchangers and the like. But take it! / From the viewpoint of sex, it is preferable to use an ion exchange resin as the ion exchanger. In addition, an inert resin having no ion exchange group may be partially mixed, but in this case, the ratio of the anion Z cation of the ion exchanger excluding the inert resin should be within the above range. .
  • the degree of crosslinking of the ion exchange resin is about 3 to 8% for the ion exchange resin and about 5 to 10% for the cation exchange resin. Is preferred. This is because the strength of the ion exchange resin is The reason for this is that when the degree of crosslinking is high and the degree of crosslinking is high, the electric resistance increases.
  • the ratio of the anion exchange resin in the ion exchange resin in the concentration chamber 15 is increased, in a long-term operation, the deterioration proceeds, and the electric resistance may increase. That is, it is generally considered that, for example, in the presence of oxygen, the anion-exchange resin deteriorates earlier than the oxidative deterioration of the cation-exchange resin. Therefore, when increasing the ratio of the cation-exchange resin in the concentration chamber 15, it is preferable to use a heat-stable anion-exchange resin that is resistant to oxidative degradation and the like.
  • the water supplied to the electrodeionization device is water obtained by treating raw water such as water with activated carbon and reverse osmosis membrane separation (R ⁇ ), and has an electrical conductivity of 3-1 OS / cm and a CO 2 concentration of Is about 3 to 30 ppm, and the silica concentration is about 0.2 to 1.0 ppm.
  • R ⁇ activated carbon and reverse osmosis membrane separation
  • the ion-exchange resin in the desalting chamber 16 have an anion / thion ratio of about 60/40 to 70/30.
  • the desalting chamber 16 ⁇ is not limited to the ion exchange resin, and may be filled with another ion exchanger such as ion exchange fiber.
  • the water to be treated is introduced into the concentration chamber 15 and the desalination chamber 16, and the water to be treated flows into the desalination chamber 16.
  • the ions in the water cations permeate through the cation exchange membrane 14 and anions permeate through the anion exchange membrane 13, and are concentrated in the concentration chamber 15, respectively, from the desalination chamber 16.
  • Deionized water is obtained as production water.
  • the concentrated water in which the ions are concentrated flows out of the enrichment room 15 and the like.
  • Electrode water is also passed through the anode chamber 17 and the cathode chamber 18. Generally, this electrode water is effluent from the concentrating chamber 15 having a high ion concentration in order to secure electrical conductivity. (Concentrated water).
  • the concentrated water in which the ions flowing out of the concentration chamber 15 are concentrated is usually partially circulated to the inlet side of the concentration chamber 15 in order to improve the water recovery, and partially concentrated. 7 entrance side And the remainder is discharged out of the system as wastewater to prevent concentration of ions in the system. Then, the effluent from the anode chamber 17 is fed to the inlet side of the cathode chamber 18, and the effluent from the cathode chamber 18 is discharged out of the system as wastewater.
  • the electrodeionization apparatus of the present invention in which the ratio of anion / force of ion exchanger in the concentration chamber 15 is made larger than the ratio of anion / force of ion exchanger in the desalination chamber 16, the weak ion Even if the load of the components is high, an electrodeionization apparatus having excellent desalination performance and operation stability can be obtained.
  • the carbon dioxide load (mg—COs / h) flowing into the desalting chamber 16 with respect to the effective area (dm 2 ) of the ayuon exchange membrane 13 in the desalting chamber 16 is 80 or more, and furthermore, 250 to 300, silica loading flowing into the desalting compartment to the effective surface product of Anion exchange membrane 1 3 salt chamber 16 (dm 2) (mg- S i 0 2 / h) is 8 or more, more 15 to 25, current density 30 OMA / dm 2 or more, further 600 ⁇ 1 200 mA / dm as 2, for desalination performance, stable electrodeionization Ion device in terms of electric resistance is obtained, further downsizing of the electrodeionization Ion device It is very economically effective.
  • the anode chamber 17 and the cathode chamber 18 may be filled with an ion exchanger or a conductor such as an ion exchange resin.
  • Example 1 Desalting and concentrating chambers (thickness 2.) of eight deionization chambers (effective width 25 Omm, height 40 Omm, thickness 5 mm each), consisting of an electrodeionization device (1000 L / h of treated water) 5 mm) was filled with the following mixed ion exchange resin, and city water was treated with activated carbon and treated with water. Quality of the feed water, the electric conductivity: 10 S / cm, CO 2 concentration: 20 p pm, S I_ ⁇ 2 concentration: at 1 ppm, the water temperature was 10 neck. In addition, the effective area (dm 2 ) of the anion exchange membrane in the desalting chamber of this electrodeionization apparatus was 10 dm 2 .
  • the inlet water volume of the desalination room is 1000 L / h, and the inlet water volume of the concentration room is 400 L / h. Water was sequentially passed through the chamber and the cathode chamber and discharged out of the system. The rest of the concentrate was circulated to the inlet of the concentrate.
  • Ratio of water flow rate (L / h) in the desalination chamber to the effective area (dm 2 ) of the anion exchange membrane in the desalination chamber 12.5
  • the ionization resin filled in the concentration chamber has a larger anion / force ratio than the ion exchange resin charged in the desalting room, and in particular, the ionization force in the concentration chamber has been reduced.
  • the volume ratio of on-exchange resin to cation exchange resin 8: 2 to 9: 1
  • excellent desalination performance and operation stability can be achieved even when the load of weak ionic components such as CO 2 and silica is high. It can be seen that it can be obtained.
  • co 2 the load of the weak ion components such as silica high! /, Even if, to obtain a stable operation and excellent desalination performance An electric deionization device is provided.

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Description

W
1 明 細 書 電気脱イオン装置 技術分野
本発明は電気脱イオン装置に係り、 詳しくは、 C〇2、 シリカ等の弱イオン成分 の負荷が高くても、優れた脱塩性能、運転安定性を得ることができる電気脱イオン 装置に関する。 背景技術
従来、 半導体製造工場、 液晶製造工場、 製薬工業、 食品工業、 電力工業等の各種 の産業ないし研究施設等において使用される脱イオン水の製造には、陽極と陰極と の間に複数のァニオン交換膜及びカチオン交換膜を交互に配列して濃縮室と脱塩 室とを交互に形成し、脱塩室にァユオン交換樹脂と力チオン交換樹脂との混合ィォ ン交換樹脂や、ィオン交換繊維等のィオン交換体を充填した電気脱ィオン装置が多 用されている （特許第 1 7 8 2 9 4 3号、特許第 2 7 5 1 0 9 0号、 特許第 2 6 9 9 2 5 6号)。 また、 濃縮室の電気抵抗を低減し、 必要電流を確保するために、 濃 縮室にイオン交換体を充填した電気脱イオン装置も提案されている（特開 2 0 0 2 一 2 0 5 0 6 9号）。
電気脱イオン装置では、脱塩室に流入したイオンはその親和力、濃度及び移動度 に基いてイオン交換体と反応し、電位の傾きの方向にイオン交換体中を移動し、更 に膜を横切って移動し、すべての室において電荷の中和が保たれる。 そして、膜の 半浸透特性のため、及ぴ電位の傾きの方向性のために、ィオンは脱塩室では減少し、 隣りの濃縮室では濃縮される。即ち、カチオンはカチオン交換膜を透過して、また、 ァユオンはァニォン交換膜を透過して、それぞれ濃縮室内に濃縮される。このため、 脱塩室から生産水として脱イオン水 （純水） が回収される。
電気脱ィオン装置は効率的な脱塩処理が可能であり、ィオン交換樹脂のような再 生を必要とせず、完全な連続採水が可能で、極めて高純度の水が得られるという優 れた効果を奏する。
【特許文献 1】
特許第 1782943号
【特許文献 2】
特許第 2751090号
【特許文献 3】
特許第 2699256号
【特許文献 4】
特開 2002— 205069号
このような電気脱イオン装置では、 co2、 シリカ等の弱イオン成分の負荷が高 い場合、即ち、被処理水中の co2、シリカ等の弱ィォン成分の濃度が高レ、場合や、 その処理量が多い場合には、 得られる脱イオン水の水質 （比抵抗） が悪くなり、 ま た、経時により電気抵抗が上昇するなど、運転安定性も悪くなるという問題がある。 なお、特開 2002— 205069号には、濃縮室にィオン交換体を充填するこ とが提案されているが、特開 2002— 205069号では、必要電流の確保のた めに濃縮室にイオン交換体等の導電体を充填しており、 このため、 そのァ-オン交 換体 Zカチオン交換体充填比率については特に検討されておらず、特開 2002— 205069号の実施例では、 脱塩室内と同様に、 ァニオン交換樹脂：カチオン交 換樹脂 =7 ： 3 (体積比） の混合イオン交換樹脂を充填している。
本発明は上記従来の問題点を解決し、 CO 2、 シリカ等の弱イオン成分の負荷が 高 、場合でも、優れた脱塩性能と運転安定性を得ることができる電気脱ィォン装置 を提供することを目的とする。 発明の開示 本発明の電気脱イオン装置は、陰極と陽極との間に、複数のァェオン交換膜と力 チオン交換膜とを交互に配列して濃縮室と脱塩室とを交互に形成し、該濃縮室及び 脱塩室にイオン交換体を充填してなる電気脱イオン装置において、該濃縮室内のィ オン交換体のァニォン交換体/力チオン交換体充填比率が、該脱塩室のイオン交換 体のァニオン交換体/力チオン交換体充填比率よりも大きいことを特徴とする。 電気脱イオン装置では、前述の如く、被処理水中のカチオンはカチオン交換膜を 透過し、 濃縮室内に濃縮されて除去され、 また、 被処理水中のァニオンほァ-オン 交換膜を透過して濃縮室内に濃縮されて除去されるが、 このとき、除去されにくい
C〇2、 シリカ等の弱イオン成分は、 脱塩室内の水解離で発生した〇H—により H
C O s一、 H S i 0 3一の形態に変化し、 濃縮室に排出される。
ァニオン交換膜の濃縮室近傍の界面では濃度分極によりァニオン成分が最も濃 縮されるが、 移動しにくい H C 0 3—、 H S i O 3—の濃度分極が大きくなりすぎる と、電気抵抗が上昇したり、イオンが移動しにくくなることによる除去率の低下が 起こってしまう問題がある。
このとき、ァユオン交換膜の濃縮室近傍の界面に反対電化のカチオン交換体が存 在すると、 ァニオンの移動が遅くなるため、上記濃度分極はさらに発生しやすくな る。 逆に、 ァニオン交換体が存在すると、 ァニオンの移動が速やかになり、 濃度分 極は発生しにくい。 特に、 本発明のように、 濃縮室内のイオン交換体のァニオン交 換体/力チオン交換体充填比率 （以下 「ァェオン zカチオン比」 と称す。） が脱塩 室内のァニオン交換体のァェオン Zカチオン比よりも大きいと、 H C 0 3一や H S i 0 3一を含めたァユオンの移動が速やかに起こるようになる。 本発明の電気脱ィオン装置は、複数の脱塩室及び濃縮室を有する電気脱ィオン装 置に好適であり、濃縮室内のイオン交換体のァニオン/力チオン比は、特に 75/ 25〜95/ 5であることが好ましい。また、濃縮室のイオン交換体としてはィォ ン交換樹脂が好ましく、ァェオン交換樹脂の架橋度が 3〜8%で、カチオン交換樹 脂の架橋度が 5〜 10 %であり、ァユオン交換樹脂は特に熱安定性のァユオン交換 樹脂であることが好ましい。
本発明の電気脱イオン装置は、 co2、 シリカ等の弱イオン成分の負荷が高い場 合でも、優れた脱塩性能と運転安定性を得ることができることから、脱塩室のァニ オン交換膜の有効面積 (dm2) に対する該脱塩室の通水水量 （LZh) の比が 5 以上である場合や、 下記①及び/又は②の場合、
① 脱塩室のァ-オン交換膜の有効面積 (dm2) に対する脱塩室に流入する炭 酸負荷量 （mg— C〇2/h) が 80以上である。
② 脱塩室のァユオン交換膜の有効面積 （dm2) に対する脱塩室に流入するシ リカ負荷量 （mg— S i〇2/h) が 8以上である。
であっても、 電流密度 30 OmAZdm2以上で脱塩性能、 電気抵抗等の点で良好 な結果を得ることができる。 図面の簡単な説明
図 1は、本発明の電気脱イオン装置の実施の形態を示す模式的な断面図である。 発明を実施するための最良の形態
以下に図面を参照して本発明の電気脱イオン装置の実施の形態を詳細に説明す る。 図 1は本発明の電気脱イオン装置の実施の形態を示す模式的な断面図である。 この電気脱イオン装置は、 電極 （陽極 1 1、 陰極 12) の間に複数のァニオン交 換膜 1 3及ぴカチオン交換膜 1 4を交互に配列して複数の濃縮室 1 5と脱塩室 1 6とを交互に形成し、脱塩室 1 6及び濃縮室 1 5にそれぞれカチオン交換樹脂 1 0 Aとァ-オン交換樹月旨 1 0 Bとの混合イオン交換樹脂を充填したものである。 1 7 は陽極室、 1 8は陰極室である。
本発明では、濃縮室 1 5に充填した混合イオン交換樹脂のァニオン/力チオン比 を脱塩室 1 6に充填した混合イオン交換樹脂のァニオン Zカチオン比よりも大き くすることにより、 前述の如く、 H C 0 3一や H S i 0 3—等のァニオンの移動を速 やかにしてァニオン交換膜 1 3近傍の濃度分極を防止する。 し力、し、濃縮室 1 5内. の混合ィオン交換樹脂のァニオン Zカチオン比が過度に大きいと、濃縮室 1 5内の カチオン交換膜 1 4側の濃縮面においてカチオンの濃度分極が発生してしまうた め、濃縮室 1 5內の混合イオン交換樹脂のァニオン/力チオン比は 7 5 / 2 5〜9 5 / 5 , 特に 8 0ノ2 0〜 9 0 / 1 0とすることが好ましい。 なお、 このァニオン /カチオン比とは、ァニオン交換樹脂及びカチオン交換樹脂が再生型である場合の 体積比に相当する。
図 1の電気脱イオン装置では、濃縮室 1 5内のイオン交換体としてイオン交換樹 脂を用いているが、濃縮室 1 5内に充填するィォン交換体としてはィォン交換樹脂 に限らず、イオン交換繊維、グラフト交換体等を用いることも可能である。しかし、 取り极！/、性の点からィオン交換体としてはイオン交換樹脂を用レ、ることが好まし レ、。 また、 イオン交換基を持たない不活性樹脂が一部混合していても良いが、 この 場合には、不活性榭脂を除いたイオン交換体のァニオン Zカチオン比が上記範囲と なるようにする。
濃縮室 1 5内に充填するイオン交換体としてイオン交換樹脂を用いる場合、ィォ ン交換樹脂の架橋度はァ-オン交換樹脂で 3〜 8 %、 カチオン交換樹脂で 5〜 1 0 %程度とすることが好ましい。これはィォン交換樹脂の架橋度が小さいと強度が 弱くなり、 架橋度が大きいと電気抵抗が大きくなってしまうためである。
濃縮室 1 5内のイオン交換榭脂中のァニオン交換樹脂の比率が大きくなると、長 期的の運転では、 劣化が進み、 電気抵抗が上がってしまうことがある。 即ち、 一般 的に、例えば酸素存在下ではカチオン交換樹脂の酸化劣化よりも、 ァニオン交換樹 脂の劣化が先に起こると考えられる。従って、濃縮室 1 5内のァ-オン交換樹脂の 比率を高める場合、酸化劣化等にも強い樹脂である、熱安定性のあるァニオン交換 樹脂を用いることが好適である。
電気脱イオン装置の給水は、 一般的に巿水等の原水を活性炭、 逆浸透膜分離 （R 〇） 処理した水が用いられ、 その電気伝導度は 3〜1 O S / c m、 C 0 2濃度は 3〜3 0 p p m、 シリカ濃度は 0 . 2〜1 . 0 p p m程度である。 このような水の 処理には、脱塩室 1 6のイオン交換樹脂のァニオン/力チオン比は 6 0 / 4 0〜 7 0 / 3 0程度とすることが望ましい。 なお、 脱塩室 1 6內も、 イオン交換樹脂に限 らず、 イオン交換繊維等の他のイオン交換体を充填しても良い。
このような本発明の電気脱イオン装置では、 従来の電気脱イオン装置と同様に、 被処理水は濃縮室 1 5及び脱塩室 1 6に導入され、脱塩室 1 6に流入した被処理水 中のイオンのうち、 カチオンはカチオン交換膜 1 4を透過して、 また、 ァニオンは ァニオン交換膜 1 3を透過して、 それぞれ濃縮室 1 5内に濃縮され、脱塩室 1 6か ら生産水として脱イオン水が得られる。 一方、 濃縮室 1 5力 らは、 イオンが濃縮さ れた濃縮水が流出する。
なお、 陽極室 1 7及び陰極室 1 8にも電極水が通液されており、 一般に、 この電 極水としては、 電気伝導度の確保のためにイオン濃度の高い濃縮室 1 5の流出水 (濃縮水） が通液されている。
即ち、 濃縮室 1 5から流出するイオンが濃縮された濃縮水は、 通常、 一部が水回 収率の向上のために、濃縮室 1 5の入口側に循環され、一部が陽極室 1 7の入口側 に送給され、残部が系内のイオンの濃縮を防止するために排水として系外へ排出さ れる。 そして、 陽極室 1 7の流出水は、 陰極室 18の入口側へ送給され、 陰極室 1 8の流出水は排水として系外へ排出される。
このような処理において、前述の濃縮室 15のァ-オン交換膜 1 3の濃縮面の濃 度分極、 特に C02、 シリカ等の弱イオン成分の濃度分極は、 脱塩室 16に流入す る C〇2、 シリカ等の弱イオン成分が多いほど、 また脱塩室 16からァェオン交換 膜 13面を通して濃縮室 1 5に移動する C〇2、 シリカ等の成分が多いほど、 また 電流密度が大きいほど発生しゃすい。
しかし、濃縮室 15のイオン交換体のァニオン/力チオン比を脱塩室 16のィォ ン交換体のァニオン/力チオン比よりも大きくした本発明の電気脱イオン装置で は、 これらの弱イオン成分の負荷が高くても、脱塩性能、運転安定性に優れる電気 脱イオン装置とすることができる。例えば、脱塩室 16のァユオン交換膜 1 3の有 効面積 （dm2) に対する脱塩室 1 6に流入する炭酸負荷量 （mg— COs/h) が 80以上、 さらには 250〜300、脱塩室 16のァニオン交換膜 1 3の有効面 積 （dm2) に対する脱塩室に流入するシリカ負荷量 （mg— S i 02/h) が 8 以上、 さらには 15〜25、 電流密度が 30 OmA/dm2以上、 さらには 600 〜1 200 mA/ dm2としても、 脱塩性能、 電気抵抗等の観点で安定した電気脱 ィォン装置が得られるため、 電気脱ィオン装置をより一層小型化することができ、 経済面においてもきわめて有効である。
なお、本発明の電気脱イオン装置にあっては、陽極室 17や陰極室 18にもィォ ン交換樹脂等のィオン交換体や導電体を充填しても良レ、。
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
実施例 1 8枚の脱塩室 （有効幅 25 Omm、 高さ 40 Omm、厚さ各 5mm) で構成され る電気脱イオン装置 （処理水量 1000 L/h) の脱塩室及び濃縮室 （厚さ 2. 5 mm) にそれぞれ下記の混合イオン交換樹脂を充填したものに、市水を活性炭、 R 〇処理した水を通水した。 この給水の水質は、 電気伝導度： 10 S/cm、 CO 2濃度： 20 p pm、 S i〇2濃度： 1 p p mで、 水温は 10口であった。 また、 こ の電気脱イオン装置の脱塩室のァニオン交換膜の有効面積 （dm2) は 10 dm2 であった。
脱塩室：ァニオン交換樹脂/力チオン交換樹脂 =7ノ 3 (体積比） の混合ィォ ：、 交換樹脂
濃縮室：ァニオン交換樹脂 Zカチオン交換樹脂が表 1に示す比率の混合イオン交 換樹脂
脱塩室の入り口水量を 1000 L/h、濃縮室の入り口水量を 400 L/hとし、 濃縮室から流出した濃縮水のうち 200 L/hを系外へ排出し、 50 L/hを陽極 室及び陰極室に順次通水して系外へ排出した。濃縮水の残部は濃縮水の入口側へ循 環した。
電流は 8 Aの条件で 1ヶ月通水を行った。このときの通水条件は下記の通りであ つたが、 1ヶ月後の生産水の比抵抗及び運転電圧は表 1に示す通り、初期から変化 なく安定していた。
脱塩室のァニオン交換膜の有効面積（dm2) に対する脱塩室通水水量（L/h) の比 = 12. 5
'脱塩室のァニオン交換膜の有効面積 （dm2) に対する脱塩室に流入する炭酸負 荷量 （mg— COsZh) =250
脱塩室のァニオン交換膜の有効面積 (dm2) に対する脱塩室に流入するシリカ 負荷量 （mg— S i〇2Zh) = 12. 5 W 200
9 電流密度 （mA/ d m 2) = 8 0 0
実施例 2〜4、 比較例 1
濃縮室に充填する混合ィオン交換樹脂のァニォ 表 1に示す通 りとしたこと以外は実施例 1と同様にして通水を行い、通 後の生産水の比 抵抗と運転電圧を表 1に示した。
【表 1】
Figure imgf000011_0001
表 1より、濃縮室に充填するイオン交換樹脂のァニオン/力チオン比を脱塩室に 充填するイオン交換樹脂のァニオン/力チオン比よりも大きくすることにより、特, に、 濃縮室のァ-オン交換樹脂：カチオン交換樹脂の体積比を 8 ： 2〜9 ： 1とす ることにより、 C O 2、 シリカ等の弱イオン成分の負荷が高い場合でも、 優れた脱 塩性能と運転安定性を得ることができることが分かる。 産業上の利用可能性 以上詳述した通り、 本発明によれば、 c o 2、 シリカ等の弱イオン成分の負荷が 高!/、場合でも、優れた脱塩性能と運転安定性を得ることができる電気脱ィオン装置 が提供される。

Claims

請求の範囲
1. 陰極と陽極との間に、複数のァ-オン交換膜とカチオン交換膜とを交互 に配列して濃縮室と脱塩室とを交互に形成し、該濃縮室及び脱塩室にイオン交換体 を充填してなる電気脱イオン装置において、
該濃縮室内のイオン交換体のァユオン交換体 Zカチオン交換体充填比率が、該脱 塩室のイオン交換体のァニオン交換体/力チオン交換体充填比率よりも大きいこ とを特徴とする電気脱ィォン装置。
2. 請求項 1において、複数の脱塩室及び濃縮室を有し、該濃縮室内のィォ ン交換体のァニオン交換体/力チオン交換体充填比率が 75/25〜 95/5で あることを特徴とする電気脱ィォン装置。 '
3. 請求項 1又は 2において、該濃縮室のイオン交換体がイオン交換樹脂で あり、ァニオン交換樹脂の架橋度が 3〜 8 %で、カチオン交換樹脂の架橋度が 5〜 10%であることを特徴とする電気脱イオン装置。
4. 請求項 1ないし 3のいずれか 1項において、該脱塩室のァ-オン交換膜 の有効面積 （dm2) に対する該脱塩室の通水水量 (L/h) の比が 5以上である ことを特徴とする電気脱ィォン装置。
5. 請求項 1ないし 4のいずれか 1項において、 下記①， ②の条件のうちの 一方又は双方を満たすことを特徴とする電気脱ィオン装置。
① 前記脱塩室のァニオン交換膜の有効面積 （dm2) に対する該脱塩室に流入 する炭酸負荷量 (mg-C02/h) が 80以上である。
② 前記脱塩室のァニオン交換膜の有効面積 （dm2) に対する該脱塩室に流入 するシリカ負荷量 （mg— S i C^Zh) が 8以上である。
6. 請求項 1ないし 5のいずれか 1項において、電流密度が 30 OmA/d m2以上であることを特徴とする電気脱ィォン装置。
7 . 請求項 1ないし 6のいずれか 1項において、該濃縮室内にァニオン交換 樹脂が充填されており、該ァニオン交換樹脂が熱安定性のァ-オン交換樹脂である ことを特徴とする電気脱イオン装置。
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