電去離子裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術提供一種電去離子裝置。該電去離子裝置１是在陰極１１和陽極１２之間，交替排列多個陰離子交換膜１３和陽離子交換膜１４交替形成濃縮室１５和脫鹽室１６而成；在濃縮室１５種設置雙極性膜２０將濃縮室１５內間隔成陰極側和陽極側，自被處理水的流動方向的上游側將脫鹽室１６分割為第一層１６Ａ及第二層１６Ｂ的至少二層，填充由陰離子交換體３０Ａ和陽離子交換體３０Ｂ構成的離子交換體３０，填充在第一層１６Ａ的離子交換體３０含有５０體積％以上的陽離子交換體３０Ｂ，填充在第二層１６Ｂ的離子交換體３０含有超過５０－８０體積％的陰離子交換體３０Ａ，由此，可以在濃縮室及脫鹽室防止水垢的發生，長時期穩定地運轉。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及電去離子裝置，特別涉及能防止脫鹽室中水垢陣礙的 電去離子裝置。
技術介紹
目前，在半導體制造工廠、液晶制造工廠、制藥工業、食品工業、 電力工業等的各種產業或民生用乃至研究設施等中使用的去離子水的制造中，多使用如下的電去離子裝置1，即，如圖4所示，在電極(陽 極ll、陰極12、陽極室17、陰極室18)之間交替排列多個陰離子交 換膜(A膜)13及陽離子交換膜(C膜)14而交替形成濃縮室15和脫 鹽室16，在脫鹽室16中將由離子交換樹脂、離子交換纖維或接枝交 換體等構成的陰離子交換體及陽離子交換體混合或填充為多層狀的電 去離子裝置1 (參照專利文獻l-3)。該電去離子裝置通過水分解而生成H+離子和OH—離子，通過連續地 再生填充在脫鹽室內的離子交換體，具有如下優異的效果可以高效 地進行脫鹽處理，不需要進行一直以來被廣泛使用的離子交換裝置那 樣的使用藥品的再生處理，可以進行完全的連續采水，可得到高純度 的水。然而，將在凈水廠等對河川水、地下水等進行了除污、脫氯、軟 化處理了的自來水作為電去離子裝置的被處理水直接使用的情況下或 被處理水的鈣濃度高的情況下，由于引起(l)濃縮室內的水垢的產生， (2) C02負荷增大導致的處理水電導率的惡化，因此目前，不能將這 些水直接作為電去離子裝置的被處理水而進行通水。在這樣的問題點中，對于(2) C02負荷的增大，可以通過將比較廉 價的脫碳酸裝置作為電去離子裝置的前處理裝置進行使用而解決。另外，為防止(1)濃縮室內的水垢的產生，有在電去離子裝置的前段設 置軟化裝置等來完全地去除被處理水中的硬度成分的方法，但在使用 軟化裝置的情況下，其再生變得必要，使用不需要再生的電去離子裝 置而產生的優點喪失。為解決這樣的問題點，目前已知有作為電去離子裝置的前處理裝置，為使硬度成分以及C02濃度降低而設置反滲透膜裝置(RO膜裝置) 的方法，特別是在被處理水中的硬度成分濃度高的情況下，通常使用 將RO膜裝置串聯地兩段設置的方法。另外，已提出如下的方法即如圖4所示，通過用雙極性膜20將 電去離子裝置10的濃縮室15進行間隔、防止在濃縮室15內作為水垢 成分的釣離子(Ca2+)和碳酸根離子(C0 32—)締合，由此可以省略作為 電去離子裝置10的前處理裝置所需要的RO膜裝置，謀求設備成本、 處理成本的降低的方法(參照專利文獻4、 5)。專利文獻l:專利第1782943號公報專利文獻2:專利第2751090號公報專利文獻3:專利第2699256號公報專利文獻4:特開2001-198577號公報專利文獻5:特開2002-186973號公報
技術實現思路
專利技術要解決的課題然而，在專利文獻4、 5中記栽的方法中將1段R0膜處理水導入 到電去離子裝置的情況下，原水中所含的硬度成分濃度發生改變、或 者硬度成分濃度非常高時，在電去離子裝置的脫鹽室內部的pH比秋高 的陰離子交換體比率大的地方，有時產生氫氧化物水垢。例如，存在 氫氣化鎂這樣的不溶解成分析出、不能穩定地運轉這樣的問題。另外，原水中的硬度成分濃度高時，需要在電去離子裝置的前段 設置兩段RO膜裝置，該情況下，存在不僅裝置成本提高而且用于驅動 RO膜裝置的高壓泵的耗電量也大等的問題。因此希望即使是被處理水的硬度成分濃度非常高的條件，只用1段R0膜裝置的前處理就可以穩定地運轉的電去離子裝置。本專利技術是鑒于上述課題而做出的專利技術，其目的在于提供一種電去 離子裝置，在濃縮室及脫鹽室可以防止水垢的產生，可以長期間穩定 地運轉。用于解決課題的手段為解決上述課題，本專利技術提供電去離子裝置，在陰極和陽極之間 交替排列多個陰離子交換膜和陽離子交換膜而交替形成濃縮室和脫鹽 室，在該濃縮室設置雙極性膜將該濃縮室內間隔成陰極側和陽極側， 其特征在于，自被處理水的流動方向的上游側起將所述脫鹽室分割成 第 一層及第二層的至少二層，填充由陰離子交換體和陽離子交換體構 成的離子交換體，填充在上述第一層的離子交換體含有50體積％以上 的上述陽離子交換體，填充在上述第二層的離子交換體含有超過50至 80體積％的上述陰離子交換體(專利技術1)。根據上述專利技術(專利技術1),由于填充在脫鹽室的第一層的離子交換 體中含有50體積％以上的陽離子交換體，因此被處理水中的鉤離子 (Ca2+)、鎂離子(Mg2+)等二價陽離子容易移動而被選擇性地去除； 由于填充在第二層的離子交換體中含有超過50至80體積％的陰離子交 換體，因此被處理水中的碳酸氫離子(HC(V)及由于在脫鹽室內的水 離解而產生的氫氧化物離子(OH—)容易移動而被去除。特別是，由于 在最初導入被處理水的第一層中填充富含陽離子的離子交換體，因此 被處理水的pH不會上升，可以防止氫氧化物水垢的產生。另外，本專利技術提供一種電去離子裝置，在陰極和陽極之間交替排 列多個陰離子交換膜和陽離子交換膜而交替形成濃縮室和脫鹽室，在 該濃縮室設置雙極性膜將該濃縮室間隔成陰極側和陽極側，其特征在 于，自被處理水的流動方向的上游側起將上述脫鹽室分割為第一層、 第二層及笫三層的至少三層，填充由陰離子交換體和陽離子交換體構 成的離子交換體，填充在上述第一層及第三層的離子交換體含有50體 積％以上的上述陽離子交換體，填充在上述第二層的離子交換體含有超過50至80體積％的上述陰離子交換體(專利技術2)。根據上述專利技術(專利技術2)，在脫鹽室的第一層中被處理水的鈣離子、 鎂離子等二價陽離子移動而被選擇性地去除，在脫鹽室的第二層中碳酸氫根離子、氫氧化物離子等陰離子被去除，由此可以防止在脫鹽室 內的碳酸鈣、氫氧化鎂等水垢的產生，同時在脫鹽室的第三層可以使 鈉離子等一價陽離子移動而被去除。由此，可以使電去離子裝置長時 期穩定地運轉，同時可以進一步提高在脫鹽室得到的去離子水的水質。在上述專利技術(專利技術1、 2)中，可以對全部硬度成分的濃度以碳酸 鈣換算濃度計為0. 5mg/L以上的被處理水進行處理(專利技術3)。通常，在電去離子裝置的上游側設置1段反滲透膜裝置作為前處 理裝置，因此將供給到電去離子裝置的被處理水的全部硬度成分含量 調節為不足0. 5mg/L，在電去離子裝置中不產生水垢，因此供給到電 去離子裝置的被處理水的全部硬度成分含量為0. 5mg/L以上時，需要 再設置1段反滲透膜裝置，但根據上述專利技術(專利技術3)，即使被處理 水的水質惡化、被處理水中包含的全部硬度成分的濃度非常高時，不 再設置1段反滲透膜裝置也可以對被處理水進行處理。在上述專利技術(專利技術1-3)的基礎上，優選對將pH已被調節為6.5 以下的被處理水進行處理(專利技術4) 。 pH高(處于堿性狀態)時，在 脫鹽室內部的陰離子交換體的體積比率大的部分中氫氧化鎂這樣的不 溶成分析出，恐怕不能使電去離子裝置穩定地運轉，但如本專利技術(發 明4)這樣通過對預先已將pH調節為6. 5以下的被處理水進行處理， 可以更有效地防止電去離子裝置中氫氧化鎂等氬氧化物水垢的產生。在上述專利技術(專利技術1-4)中，優選將上述雙極性膜以使得陰離子交 換層面位于陽極側、陽離子交換層面位于陰極側的地設置在上述濃縮 室內(專利技術5)。根據上述專利技術(專利技術5),通過將設置在濃縮室內的雙極性膜的陰 離子交換層面位于陽極側、陽離子交換層面位于陰極側，通過雙極性 膜對從濃縮室的陽離子交換本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電去離子裝置，在陰極和陽極之間交替排列多個陰離子交換膜和陽離子交換膜而交替形成濃縮室和脫鹽室，在該濃縮室設置雙極性膜將該濃縮室內間隔成陰極側和陽極側，　其特征在于，自被處理水的流動方向的上游側起將上述脫鹽室分割為第一層及第二層的至 少二層，填充由陰離子交換體和陽離子交換體構成的離子交換體，　填充在上述第一層的離子交換體含有５０體積％以上的上述陽離子交換體，　填充在上述第二層的離子交換體含有超過５０至８０體積％的上述陰離子交換體。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】JP 2006-8-2 211471/20061、一種電去離子裝置，在陰極和陽極之間交替排列多個陰離子交換膜和陽離子交換膜而交替形成濃縮室和脫鹽室，在該濃縮室設置雙極性膜將該濃縮室內間隔成陰極側和陽極側，其特征在于，自被處理水的流動方向的上游側起將上述脫鹽室分割為第一層及第二層的至少二層，填充由陰離子交換體和陽離子交換體構成的離子交換體，填充在上述第一層的離子交換體含有50體積％以上的上述陽離子交換體，填充在上述第二層的離子交換體含有超過50至80體積％的上述陰離子交換體。2、 一種電去離子裝置，在陰極和陽極之間交替排列多個陰離子交換膜和陽離子交換膜而交替形成濃縮室和脫鹽室，在該濃縮室設置雙 極性膜將該濃縮室內間隔成陰極側和陽極側，其特征在于，自被處理水的流動方向的上游側起將上述脫鹽室分 割為第一層、第二層及第三層的至少三層，填充由陰離子交換體和陽 離子...

【專利技術屬性】
技術研發人員：加來啟憲，大澤公伸，
申請(專利權)人：栗田工業株式會社，
類型：發明
國別省市：JP[日本]