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公開番号2025014303
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-30
出願番号2023116770
出願日2023-07-18
発明の名称電気式脱イオン水製造装置及び純水製造方法
出願人オルガノ株式会社
代理人個人,個人
主分類C02F 1/469 20230101AFI20250123BHJP(水,廃水,下水または汚泥の処理)
要約【課題】イオン交換性能の低下を抑制しつつ、カチオンや弱酸の逆拡散を抑制する。
【解決手段】電気式脱イオン水製造装置1は、陽極8と、陰極7と、陽極8と陰極7との間に設けられた脱塩室2と、脱塩室2の陰極側にカチオン交換膜5を介して設けられた第1の濃縮室3と、脱塩室2の陽極側にアニオン交換膜6を介して設けられた第2の濃縮室4と、を有する。このEDI装置1は、第1の濃縮室3に少なくともアニオン交換樹脂が充填され、カチオン交換膜5であるイオン交換膜の一部を他の部分よりも厚くした構造、および、第2の濃縮室4に少なくともカチオン交換樹脂が充填され、アニオン交換膜6であるイオン交換膜の一部を他の部分よりも厚くした構造の少なくとも一方の構造を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に設けられた脱塩室と、前記脱塩室の前記陰極側にカチオン交換膜を介して設けられた第１の濃縮室と、前記脱塩室の前記陽極側にアニオン交換膜を介して設けられた第２の濃縮室と、を有する電気式脱イオン水製造装置であって、
前記第１の濃縮室に少なくともアニオン交換樹脂が充填され、前記カチオン交換膜であるイオン交換膜の一部を他の部分よりも厚くした構造、および、前記第２の濃縮室に少なくともカチオン交換樹脂が充填され、前記アニオン交換膜であるイオン交換膜の一部を他の部分よりも厚くした構造の少なくとも一方の構造を有する、電気式脱イオン水製造装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記イオン交換膜の前記一部は、前記脱塩室を流れる被処理水の流れ方向に対して下流側に位置する、請求項１に記載の電気式脱イオン水製造装置。
【請求項３】
前記イオン交換膜は、第１のイオン交換膜と、該第１のイオン交換膜よりも面積が小さい少なくとも１つの第２のイオン交換膜と、を有し、前記第１のイオン交換膜が前記脱塩室側に配置され、前記第１のイオン交換膜の前記脱塩室とは反対側の面に前記少なくとも１つの第２のイオン交換膜を重ね合わせて前記一部を構成する、請求項１に記載の電気式脱イオン水製造装置。
【請求項４】
前記脱塩室は開口を備えた枠体を備え、前記第１のイオン交換膜は前記枠体の前記開口の全体に接しており、前記開口の面積に対する前記第２のイオン交換膜の面積の割合が６０％以下である、請求項３に記載の電気式脱イオン水製造装置。
【請求項５】
前記第１のイオン交換膜および第２のイオン交換膜はそれぞれ均質膜である、請求項３に記載の電気式脱イオン水製造装置。
【請求項６】
前記脱塩室は、当該脱塩室を流れる被処理水の流れ方向に対して、上流側に第１の領域、下流側に第２の領域を有し、前記第２のイオン交換膜が前記第２の領域に位置する、請求項３に記載の電気式脱イオン水製造装置。
【請求項７】
前記第１の領域は、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂が前記カチオン交換樹脂の割合が高くなるように充填され、
前記第２の領域は、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂が前記アニオン交換樹脂の割合が高くなるように充填されている、請求項６に記載の電気式脱イオン水製造装置。
【請求項８】
前記第１および第２の濃縮室はそれぞれ、前記アニオン交換樹脂と前記カチオン交換樹脂の混合樹脂が充填されている、請求項１に記載の電気式脱イオン水製造装置。
【請求項９】
請求項１に記載の電気式脱イオン水製造装置を使用し、前記陽極と前記陰極との間に直流電圧を印加した状態で、ナトリウムイオン濃度が０．１ｐｐｍ以上の被処理水、または、全炭酸濃度が０．５ｍｇ－ＣＯ
２
／Ｌ以上の被処理水を、前記脱塩室に供給して脱イオン水である純水を得る、純水製造方法。
【請求項１０】
ナトリウムイオン濃度が０．１ｐｐｍ以上の前記被処理水を前記第２の濃縮室に供給する、または、全炭酸濃度が０．５ｍｇ－ＣＯ
２
／Ｌ以上の前記被処理水を前記第１の濃縮室に供給する、請求項９に記載の純水製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気式脱イオン水製造装置及び純水製造方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
被処理水中のイオンを除去する電気式脱イオン水製造装置（以下、ＥＤＩ装置と呼ぶことがある）が知られている。ＥＤＩ装置は、陽極と陰極の間に、脱塩室と濃縮室とが交互に配置されている。脱塩室と濃縮室とは、交互に配置されたカチオン交換膜とアニオン交換膜とによって区画されている。特許文献１には、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂の混合樹脂を脱塩室や濃縮室に充填したＥＤＩ装置が記載されている。
【０００３】
上記のＥＤＩ装置において、濃縮室にカチオン交換樹脂が充填されている場合に、ナトリウム等のイオン成分が濃縮室から脱塩室へ移動する現象（以下、カチオンの逆拡散と呼ぶことがある）が生じる場合がある。また、濃縮室にアニオン交換樹脂が充填されている場合には、炭酸等の弱酸性分が濃縮室から脱塩室へ移動する現象（以下、弱酸の逆拡散と呼ぶことがある）が生じる場合がある。
【０００４】
上記の逆拡散を抑制するＥＤＩ装置の一例として、特許文献２には、弱酸の逆拡散を抑制するＥＤＩ装置が記載されている。このＥＤＩ装置では、脱塩室とこの脱塩室の陰極側に隣接する濃縮室との間に設けられたカチオン交換膜が、不均質膜と均質膜で構成されている。不均質膜は濃縮室側に配置され、均質膜は脱塩室側に配置されている。特許文献２には、第１の構成例として、不均質膜と均質膜の２層構造をカチオン交換膜の脱塩室に接する接触領域全体に設けた構造が記載されている。また、第２の構成例として、不均質膜を接触領域全体に設け、不均質膜の脱塩室側の面の一部に均質膜を設けた構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１９－１９５７５５号公報
特開２０１９－７２６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されたＥＤＩ装置においては、カチオンや弱酸の逆拡散が生じるため、処理水の水質が低下するという問題がある。
【０００７】
特許文献２に記載されたＥＤＩ装置においては、弱酸の逆拡散を抑制することができる。しかし、上述した第１の構成例において、カチオン成分を脱塩室から濃縮室へ移動させるイオン交換性能を十分に発揮できない場合がある。それは、接触領域全体のカチオン交換膜の膜厚が厚くなるためである。また、第２の構成例においては、脱塩室内を流れる被処理水の一部がカチオン均質膜とカチオン不均質膜との間を通過し、脱塩室からカチオン成分を排除できないまま処理水として排出され、その結果、処理水の水質が低下する可能性がある。
【０００８】
本発明の目的は、上記問題を解決し、イオン交換性能の低下を抑制しつつ、カチオンや弱酸の逆拡散を抑制することができる、電気式脱イオン水製造装置及び純水製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の一態様によれば、陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に設けられた脱塩室と、前記脱塩室の前記陰極側にカチオン交換膜を介して設けられた第１の濃縮室と、前記脱塩室の前記陽極側にアニオン交換膜を介して設けられた第２の濃縮室と、を有する電気式脱イオン水製造装置であって、
前記第１の濃縮室に少なくともアニオン交換樹脂が充填され、前記カチオン交換膜であるイオン交換膜の一部を他の部分よりも厚くした構造、および、前記第２の濃縮室に少なくともカチオン交換樹脂が充填され、前記アニオン交換膜であるイオン交換膜の一部を他の部分よりも厚くした構造の少なくとも一方の構造を有する、電気式脱イオン水製造装置が提供される。
【００１０】
本発明の別の態様によれば、上記の電気式脱イオン水製造装置を使用し、前記陽極と前記陰極との間に直流電圧を印加した状態で、ナトリウムイオン濃度が０．１ｐｐｍ以上の被処理水、または、全炭酸濃度が０．５ｍｇ－ＣＯ
２
／Ｌ以上の被処理水を、前記脱塩室に供給して脱イオン水である純水を得る、純水製造方法が提供される。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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