特許 6181510 純水製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6181510

(24)【登録日】2017年7月28日

(45)【発行日】2017年8月16日

(54)【発明の名称】純水製造装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/44 20060101AFI20170807BHJP

   C02F 1/469 20060101ALI20170807BHJP

   B01D 61/58 20060101ALI20170807BHJP

   B01D 61/08 20060101ALI20170807BHJP

   B01D 61/44 20060101ALI20170807BHJP

   B01D 61/48 20060101ALI20170807BHJP

   B01D 61/52 20060101ALI20170807BHJP

   C02F 1/20 20060101ALI20170807BHJP

   B01D 61/00 20060101ALI20170807BHJP

【ＦＩ】

   C02F1/44 J

   C02F1/46 103

   B01D61/58

   B01D61/08

   B01D61/44 520

   B01D61/48

   B01D61/52 500

   C02F1/20 A

   B01D61/00

【請求項の数】2

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2013-220140(P2013-220140)

(22)【出願日】2013年10月23日

(65)【公開番号】特開2015-80765(P2015-80765A)

(43)【公開日】2015年4月27日

【審査請求日】2016年5月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004400

【氏名又は名称】オルガノ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100123788

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 昭夫

(74)【代理人】

【識別番号】100127454

【弁理士】

【氏名又は名称】緒方 雅昭

(72)【発明者】

【氏名】合庭 健太

(72)【発明者】

【氏名】中村 勇規

(72)【発明者】

【氏名】大嶋 俊介

【審査官】 池田 周士郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−２５９３７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−３１２１７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１８３４８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１９２３６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０５７９３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１５０３２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２５１２６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３０７０６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ １／４４

Ｂ０１Ｄ ６１／００−７１／８２

Ｃ０２Ｆ １／２０− １／２６

Ｃ０２Ｆ １／４６− １／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被処理水を順次処理して純水を製造する純水製造装置であって、
第１の逆浸透膜分離装置と第２の逆浸透膜分離装置とを含み、直列に接続された複数の逆浸透膜分離装置と、
前記第１の逆浸透膜分離装置と前記第２の逆浸透膜分離装置との間で、該第１の逆浸透膜分離装置と該第２の逆浸透膜分離装置とに直列に接続された脱炭酸装置と、
被処理水の流れ方向に対して前記複数の逆浸透膜分離装置の下流側に接続された電気式脱イオン水製造装置と、
を有し、
前記電気式脱イオン水製造装置が、陽極と陰極との間に位置し、前記陽極側のアニオン交換膜と前記陰極側のカチオン交換膜とで区画された脱塩室であって、カチオン交換体とアニオン交換体とが充填された脱塩室を有し、
前記脱塩室は、被処理水が順次通過する３つ以上の領域にさらに区画され、
前記３つ以上の領域は、被処理水が異なるイオン交換体を順次通過するように、前記カチオン交換体が単床形態で充填された前記領域と前記アニオン交換体が単床形態で充填された前記領域とが交互に配置されている、純水製造装置。

【請求項2】

前記脱塩室が、前記アニオン交換膜と前記カチオン交換膜との間に配置された中間イオン交換膜によって、直列流路を形成する２つの小脱塩室に区画され、
前記２つの小脱塩室のうち一方の小脱塩室は、被処理水が順次通過する２つの領域にさらに区画され、一方の前記領域には、前記カチオン交換体が単床形態で充填され、他方の前記領域には、前記アニオン交換体が単床形態で充填され、
前記２つの小脱塩室のうち他方の小脱塩室には、前記カチオン交換体または前記アニオン交換体が単床形態で充填されている、請求項１に記載の純水製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、純水製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

工業用水、井水、市水などの原水から純水を製造する方法として、逆浸透（ＲＯ）膜分離装置を用いる方法が知られている。この方法では、原水に除濁や脱塩素などの前処理を施した後、その水をＲＯ膜に通すことで、透過水（純水）が得られている。しかしながら、ＲＯ膜分離装置だけを用いる方法では、半導体や医薬品などの製造分野で求められるグレードの高い純水を製造することは困難である。そこで、このような製造分野では、ＲＯ膜で分離された透過水をさらにイオン交換体に通水することで、脱イオン水（純水）を製造する純水製造装置が用いられている。すなわち、ＲＯ膜分離装置と脱イオン水製造装置とを組み合わせた純水製造装置が用いられている。

【0003】

近年、脱イオン水製造装置として、酸やアルカリといった薬剤によるイオン交換体の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。この装置では、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、イオン交換基に吸着したカチオンやアニオンを水素イオンや水酸化物イオンで置き換えるために、酸やアルカリといった薬剤を使用する必要がなくなる。そのため、このような電気式脱イオン水製造装置を上述の純水製造装置に用いることで、薬剤の使用量を抑えて、より純度の高い純水を製造することが可能となる。

【0004】

一方で、電気式脱イオン水製造装置には、一般に、シリカや炭酸といった弱酸性成分の除去性能が低いという問題がある。例えば、被処理水中にシリカや炭酸が非常に高い濃度で存在すると、それらが十分に除去されずに処理水（脱イオン水）中にリークしてしまうことがある。そのため、原水の水質によっては、電気式脱イオン水製造装置に対する負荷を低減することが必要になる。そこで、多くの純水製造装置では、電気式脱イオン水製造装置の上流側に、複数のＲＯ膜分離装置を接続するとともに、被処理水を脱炭酸処理する脱炭酸手段を接続した構成が採用されている（例えば、特許文献１参照）。

【0005】

ところで、脱炭酸手段には、被処理水が酸性でないと炭酸成分を除去しにくいという特性がある。また、脱炭酸手段には、全有機炭素（ＴＯＣ）を高濃度で含む水を処理する場合にスライムが繁殖しやすいというデメリットもある。このような観点から、複数のＲＯ膜分離装置と脱炭酸手段と電気式脱イオン水製造装置とを組み合わせた純水製造装置では、直列に接続された複数のＲＯ膜分離装置の下流側に脱炭酸手段が接続され、その下流側に電気式脱イオン水製造装置が接続された構成が好適に用いられている。ＲＯ膜分離装置により分離された透過水は、主成分として遊離炭酸を含んでいる。そのため、上述の構成によれば、複数のＲＯ膜分離装置を通過することにより酸性に傾いた被処理水を、脱炭酸手段に供給することができる。また、ＴＯＣも複数のＲＯ膜分離装置によって十分に除去されるため、脱炭酸手段にスライムが発生するという問題も回避される。さらには、脱炭酸手段の処理水量が少なくて済むため、小型化によるコスト低減も実現することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００４−１６７４２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

このように、複数のＲＯ膜分離装置と脱炭酸手段と電気式脱イオン水製造装置とを組み合わせた純水製造装置では、複数のＲＯ膜分離装置と脱炭酸手段と電気式脱イオン水製造装置とがこの順で接続された構成が好適に用いられている。しかしながら、このような構成では、上述したように、脱炭酸手段の特性や問題は考慮されているものの、電気式脱イオン水製造装置の処理性能については全く考慮されていない。そのため、電気式脱イオン水製造装置の処理性能を有効に発揮させることができず、所望の処理水質が得られない場合がある。

【0008】

そこで、本発明の目的は、複数のＲＯ膜分離装置と脱炭酸装置と電気式脱イオン水製造装置とを組み合わせた純水製造装置において、電気式脱イオン水製造装置の処理性能を有効に発揮させる構成を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上述した目的を達成するために、本発明の純水製造装置は、被処理水を順次処理して純水を製造する純水製造装置であって、第１の逆浸透膜分離装置と第２の逆浸透膜分離装置とを含み、直列に接続された複数の逆浸透膜分離装置と、第１の逆浸透膜分離装置と第２の逆浸透膜分離装置との間で、第１の逆浸透膜分離装置と第２の逆浸透膜分離装置とに直列に接続された脱炭酸装置と、被処理水の流れ方向に対して複数の逆浸透膜分離装置の下流側に接続された電気式脱イオン水製造装置と、を有し、電気式脱イオン水製造装置が、陽極と陰極との間に位置し、陽極側のアニオン交換膜と陰極側のカチオン交換膜とで区画された脱塩室であって、カチオン交換体とアニオン交換体とが充填された脱塩室を有し、脱塩室は、被処理水が順次通過する３つ以上の領域にさらに区画され、３つ以上の領域は、被処理水が異なるイオン交換体を順次通過するように、カチオン交換体が単床形態で充填された領域とアニオン交換体が単床形態で充填された領域とが交互に配置されている。

【発明の効果】

【0010】

以上、本発明によれば、複数のＲＯ膜分離装置と脱炭酸装置と電気式脱イオン水製造装置とを組み合わせた純水製造装置において、電気式脱イオン水製造装置の処理性能を有効に発揮させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１の実施形態による純水製造装置の構成を示すブロック図である。

【図2】本実施形態の電気式脱イオン水製造装置の構成を示す概略図である。

【図3】本発明の第２の実施形態によ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。

【図4】本発明の第３の実施形態によ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。

【発明を実施するための形態】

【0012】

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。

【0013】

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態による純水製造装置の構成について説明する。図１は、本実施形態の純水製造装置の構成を示すブロック図である。

【0014】

純水製造装置１は、２つの逆浸透（ＲＯ）膜分離装置２，４と、脱炭酸装置３と、電気式脱イオン水製造装置１０と、を有している。本実施形態では、第１のＲＯ膜分離装置２と、脱炭酸装置３と、第２のＲＯ膜分離装置４と、電気式脱イオン水製造装置１０とが、被処理水の流れ方向にこの順で配置されている。すなわち、純水製造装置１は、第１のＲＯ膜分離装置２と、第１のＲＯ膜分離装置２の下流側に接続された脱炭酸装置３と、脱炭酸装置３の下流側に接続された第２のＲＯ膜分離装置４と、第２のＲＯ膜分離装置４の下流側に接続された電気式脱イオン水製造装置１０と、を有している。さらに、純水製造装置１は、第１のＲＯ膜分離装置２の上流側に接続され、除濁や脱塩素などを行う前処理装置（図示せず）を有している。

【0015】

第１のＲＯ膜分離装置２には、被処理水として、原水を前処理装置により前処理したものが流入するようになっている。第１のＲＯ膜分離装置２は、その被処理水を、不純物を含む濃縮水と、不純物が除去された透過水とに分離するＲＯ膜を有している。

【0016】

脱炭酸装置３には、被処理水として、第１のＲＯ膜分離装置２で分離された透過水が流入するようになっている。脱炭酸装置３は、その被処理水を脱炭酸処理して、被処理水に含まれる炭酸ガスを除去する機能を有している。このような脱炭酸装置３としては、膜脱気装置、脱炭酸塔等が挙げられ、膜脱気装置が好適に用いられる。

【0017】

第２のＲＯ膜分離装置４には、被処理水として、脱炭酸装置３により脱炭酸処理された水が流入するようになっている。第２のＲＯ膜分離装置４は、その被処理水を、不純物を含む濃縮水と、不純物が除去された透過水とに分離するＲＯ膜を有している。

【0018】

電気式脱イオン水製造装置１０には、被処理水として、第２のＲＯ膜分離装置４で分離された透過水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。

【0019】

ここで、本実施形態の電気式脱イオン水製造装置の構成について説明する。図２は、本実施形態の電気式脱イオン水製造装置の構成を示す概略図である。

【0020】

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脱塩室Ｄと、脱塩室Ｄの両側に位置する一対の濃縮室Ｃ１，Ｃ２であって、脱塩室Ｄの陽極１１側で、アニオン交換膜ａ１を介して脱塩室Ｄと隣接する陽極側濃縮室Ｃ１と、脱塩室Ｄの陰極１２側で、カチオン交換膜ｃ１を介して脱塩室Ｄと隣接する陰極側濃縮室Ｃ２とを含む一対の濃縮室Ｃ１，Ｃ２と、を有している。陽極側濃縮室Ｃ１は、カチオン交換膜ｃ２を介して陽極室Ｅ１と隣接し、陰極側濃縮室Ｃ２は、アニオン交換膜ａ２を介して陰極室Ｅ２と隣接している。

【0021】

脱塩室Ｄには、カチオン交換体とアニオン交換体との混合物が充填されている。すなわち、カチオン交換体とアニオン交換体とがいわゆる混床形態で充填されている。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。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。脱塩室Ｄには、第２のＲＯ膜分離装置４からの流路が接続され、第２のＲＯ膜分離装置４で分離された透過水が流入するようになっている。

【0022】

陽極側濃縮室Ｃ１および陰極側濃縮室Ｃ２は、脱塩室Ｄから排出されるアニオン成分およびカチオン成分をそれぞれ取り込み、それらを系外に放出するために設けられている。本実施形態では、濃縮水として、各濃縮室Ｃ１，Ｃ２に上記透過水の一部が流入するようになっている。濃縮水としては、これに限定されず、別の供給ラインによって供給することもできる。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、各濃縮室Ｃ１，Ｃ２にはイオン交換体が充填されていてもよい。

【0023】

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、上記透過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。

【0024】

次に、引き続き図２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簡潔に説明する。

【0025】

あらかじめ、第２のＲＯ膜分離装置４からの透過水の一部を、濃縮水として、陽極側濃縮室Ｃ１および陰極側濃縮室Ｃ２に供給しておく。同様に、上記透過水の一部を、電極水として、陽極室Ｅ１および陰極室Ｅ２に供給しておく。陽極１１、陰極１２間には所定の電圧を印加しておく。

【0026】

この状態で、被処理水として、第２のＲＯ膜分離装置４からの透過水を脱塩室Ｄに流入させる。被処理水中のカチオン成分およびアニオン成分は、被処理水が脱塩室Ｄを通過する際に、脱塩室Ｄに充填されたカチオン交換体およびアニオン交換体にそれぞれ吸着されて除去される。こうして、カチオン成分およびアニオン成分が除去された被処理水は、処理水（純水）として、電気式脱イオン水製造装置１の外へと排出される。

【0027】

一方で、脱塩室Ｄでは、水が水素イオン（Ｈ^＋）と水酸化物イオン（ＯＨ⁻）とに解離する水解離反応が、連続的に進行している。Ｈ^＋はカチオン交換体に吸着したカチオン成分と交換され、ＯＨ⁻はアニオン交換体に吸着したアニオン成分と交換される。こうして、脱塩室Ｄに充填されたカチオン交換体およびアニオン交換体がそれぞれ再生される。

【0028】

脱塩室Ｄの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ｃ１を通過して陰極側濃縮室Ｃ２に移動する。陰極側濃縮室Ｃ２に移動したカチオン成分は、陰極側濃縮室Ｃ２に供給される透過水（濃縮水）に取り込まれ、濃縮水と共に電気式脱イオン水製造装置１の外へと排出される。脱塩室Ｄの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、陽極側１１に引き寄せられ、アニオン交換膜ａ１を通過して陽極側濃縮室Ｃ１に移動する。陽極側濃縮室Ｃ１に移動したアニオン成分は、陽極側濃縮室Ｃ１に供給される透過水（濃縮水）に取り込まれ、濃縮水と共に電気式脱イオン水製造装置１の外へと排出される。

【0029】

上述したように、本実施形態の純水製造装置１では、第１のＲＯ膜分離装置２と脱炭酸装置３と第２のＲＯ膜分離装置４とがこの順で直列に接続され、その下流側に電気式脱イオン水製造装置１０が接続されている。各装置がこのように配置されていることで、後述する実施例で示すように、電気式脱イオン水製造装置の処理性能を有効に発揮させることができる。

【0030】

なお、上述した実施形態では、電気式脱イオン水製造装置の上流側には、２つのＲＯ膜分離装置が設けられていたが、例えば、被処理水に含まれる不純物の量や種類に応じて、３つ以上のＲＯ膜分離装置が設けられていてもよい。その場合にも、３つ以上のＲＯ膜分離装置は、直列に接続され、脱炭酸装置は、３つ以上のＲＯ膜分離装置のうち２つのＲＯ膜分離装置の間で、それらに直列に接続されていることが好ましい。また、脱炭酸装置は、処理水量を少なくするという観点から、最も下流側のＲＯ膜分離装置と次に下流側のＲＯ膜分離装置との間に配置されていることがより好ましい。

【0031】

また、上述した実施形態では、電気式脱イオン水製造装置には、脱塩室が１つだけ設けられていたが、脱塩室は２つ以上設けられていてもよい。この場合、脱塩室と濃縮室とは、カチオン交換膜またはアニオン交換膜を介して交互に設けられ、最も陽極側に位置する濃縮室が陽極室と隣接し、最も陰極側に位置する濃縮室が陰極室と隣接することになる。一方で、陽極室に隣接する濃縮室を省略して、陽極室と脱塩室とを隣接させたり、陰極室に隣接する濃縮室を省略して、陰極室と脱塩室とを隣接させたりすることもできる。この場合、陽極室および陰極室が濃縮室を兼ねることになり、すなわち、陽極室または陰極室に隣接する脱塩室で除去された被処理水中のイオン成分が、陽極室または陰極室に移動して、電極水と共に外部に排出されるようになる。このような構成は、脱塩室の数にかかわらず適用可能であり、脱塩室が１つだけ設けられている図２に示す構成にも適用可能である。いずれの場合であっても、各脱塩室は、陽極と陰極との間に位置し、陽極側のアニオン交換膜と陰極側のカチオン交換膜とで区画されている。

【0032】

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態による純水製造装置の構成について説明する。図３は、本実施形態の電気式脱イオン水製造装置の構成を概略的に示す図である。

【0033】

本実施形態は、第１の実施形態の変形例であって、電気式脱イオン水製造装置における脱塩室の構成を変更した変形例である。したがって、本実施形態の純水製造装置は、電気式脱イオン水製造装置の脱塩室の構成以外、第１の実施形態と同様の構成を有している。以下、第１の実施形態と同様の構成については、図面に同じ符号を付して説明は省略し、第１の実施形態と異なる構成のみ説明する。

【0034】

本実施形態では、脱塩室Ｄに、カチオン交換体ＣＥとアニオン交換体ＡＥとが複床形態で充填されている。具体的には、脱塩室Ｄは、被処理水の流れ方向に沿って３つの領域に区画され、下流側および上流側の領域に、アニオン交換体ＡＥが単床形態で充填され、中間の領域に、カチオン交換体ＣＥが単床形態で充填されている。したがって、脱塩室Ｄに流入する被処理水は、アニオン交換体ＡＥとカチオン交換体ＣＥとアニオン交換体ＡＥとをこの順で通過するようになっている。

【0035】

ところで、本実施形態のように、脱塩室内で、異符号のイオン交換体が被処理水の流れ方向に沿って積層されている場合、各層の電気抵抗に差が生じ、各層を流れる電流の量に無視し得ない偏りが生じることがある。このような偏流の発生は、充填形態が異なるイオン交換体が被処理水の流れ方向に沿って積層されている場合にも起こり得るが、一般的には、脱塩室によるイオン成分の除去性能を低下させることにつながる。しかしながら、本実施形態では、脱塩室Ｄ内でこのような偏流を発生させることで、後述する実施例で示すように、第１の実施形態に比べて、電気式脱イオン水製造装置１０の処理性能をより向上させることができる。

【0036】

なお、脱塩室内でのイオン交換体の積層数や積層順、各領域に充填されるイオン交換体の充填形態は、図示した例に限定されるものではなく、使用する目的や用途、要求性能に応じて、適宜変更可能である。すなわち、脱塩室は、被処理水の流れ方向に沿って複数の領域に区画されていればよく、脱塩室に流入する被処理水が異なるイオン交換体を順次通過するように、各領域にはカチオン交換体とアニオン交換体との少なくとも一方が充填されていればよい。したがって、図示した例では、脱塩室Ｄは被処理水の流れ方向に沿って３つの領域に区画されているが、２つの領域に区画されていてもよく、その場合、上流側の領域にアニオン交換体が単床形態で充填され、下流側の領域にカチオン交換体とアニオン交換体とが混床形態で充填されていてもよい。

【0037】

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態による純水製造装置の構成について説明する。図４は、本実施形態の電気式脱イオン水製造装置の構成を概略的に示す図である。

【0038】

本実施形態は、第２の実施形態と同様に、第１の実施形態の変形例であって、電気式脱イオン水製造装置における脱塩室の構成を変更した変形例である。したがって、本実施形態の純水製造装置は、電気式脱イオン水製造装置の脱塩室の構成以外、第１の実施形態（および第２の実施形態）と同様の構成を有している。以下、第１の実施形態と同様の構成については、図面に同じ符号を付して説明は省略し、第１の実施形態と異なる構成のみ説明する。

【0039】

本実施形態では、脱塩室Ｄが、カチオン交換膜ｃ１と隣接する第１の小脱塩室Ｄ１と、アニオン交換膜ａ１と隣接する第２の小脱塩室Ｄ２と、を有している。第１の小脱塩室Ｄ１と第２の小脱塩室Ｄ２とは、中間イオン交換膜ｍを介して互いに隣接し、直列流路を形成している。

【0040】

第１の小脱塩室Ｄ１には、アニオン交換体ＡＥが単床形態で充填されている。第２の小脱塩室Ｄ２には、カチオン交換体ＣＥとアニオン交換体ＡＥとが複床形態で充填されている。具体的には、第２の小脱塩室Ｄ２は、被処理水の流れ方向に沿って２つの領域に区画され、上流側の領域に、カチオン交換体ＣＥが単床形態で充填され、下流側の領域に、アニオン交換体ＡＥが単床形態で充填されている。したがって、本実施形態では、脱塩室Ｄに流入する被処理水は、アニオン交換体ＡＥとカチオン交換体ＣＥとアニオン交換体ＡＥとをこの順で通過するようになっている。

【0041】

中間イオン交換膜ｍは、被処理水の水質、脱イオン水に求められる水質、第１の小脱塩室Ｄ１または第２の小脱塩室Ｄ２に充填するイオン交換体の種類等を勘案して選択することができる。中間イオン交換膜ｍは、アニオン交換膜またはカチオン交換膜の単一膜であってよく、または、アニオン交換膜とカチオン交換膜の両方を備えた複合膜であってもよい。

【0042】

本実施形態では、脱塩室Ｄを第１の小脱塩室Ｄ１と第２の小脱塩室Ｄ２とに区画した上で、第２の小脱塩室Ｄ２内で上述の偏流を発生させている。このような構成により、後述する実施例で示すように、第２の実施形態に比べて、さらに電気式脱イオン水製造装置１０の処理性能を向上させることができる。

【0043】

なお、本実施形態のように、脱塩室が２つの小脱塩室に区画されている場合、各小脱塩室に充填されるイオン交換体の充填形態は、図示した例に限定されるものではなく、使用する目的や用途、要求性能に応じて、適宜変更可能である。すなわち、脱塩室に流入する被処理水が異なるイオン交換体を順次通過するように、第１の小脱塩室には少なくともアニオン交換体が充填され、第２の小脱塩室には少なくともカチオン交換体が充填されていればよい。したがって、図示した例では、第２の小脱塩室Ｄ２には、カチオン交換体ＣＥとアニオン交換体ＡＥとが複床形態で充填されているが、混床形態で充填されていてもよい。

【0044】

また、図示した例では、第１の小脱塩室Ｄ１と第２の小脱塩室Ｄ２とは、被処理水が第１の小脱塩室Ｄ１と第２の小脱塩室Ｄ２とをこの順で通過するように接続されているが、通水順はこの逆であってもよい。したがって、その場合、第１の小脱塩室には、カチオン交換体とアニオン交換体とが複床形態または混床形態で充填され、第２の小脱塩室には、カチオン交換体が単床形態で充填されていてもよい。

【0045】

次に、具体的な実施例を挙げて、本発明をより詳細に説明する。

【0046】

（実施例１）
本実施例では、第１の実施形態による純水製造装置を用いて、１０００時間の運転を行い、処理水質（処理水比抵抗）を測定した。純水製造装置に供給した被処理水の水質は、導電率が１５０〜２００μＳ／ｃｍであり、遊離炭酸濃度（ＣＯ_２含有量）が１０〜２０ｍｇ／Ｌである。

【0047】

第１のＲＯ膜分離装置および第２のＲＯ膜分離装置では共に、日東電工株式会社製のＲＯ膜（品番：ＥＳ−２０）を使用し、第１のＲＯ膜分離装置の回収率（透過水の流量と濃縮排水の流量との和に対する透過水の流量の割合）を７０％とし、第２のＲＯ膜分離装置の回収率を９０％とした。

【0048】

脱炭酸装置として膜脱気装置を用い、脱気膜としては、ポリポア株式会社製の「リキセル（登録商標）Ｘ５０」を使用し、スウィープガスとしては、高純度空気を使用した。

【0049】

電気式脱イオン水製造装置として、脱塩室が３室設けられた電気式脱イオン水製造装置を用いた。各脱塩室内のカチオン交換体とアニオン交換体との混合比は、１：１である。

【0050】

（実施例２）
本実施例では、第２の実施形態による純水製造装置を用いて、実施例１と同様の条件で測定を行った。すなわち、本実施例の純水製造装置は、電気式脱イオン水製造装置の脱塩室の構成以外、実施例１の純水製造装置と同様である。なお、本実施例においても、電気式脱イオン水製造装置としては、脱塩室が３室設けられた電気式脱イオン水製造装置を用いた。各脱塩室内のカチオン交換体とアニオン交換体とカチオン交換体との積層比（体積比）は、１：１：１である。

【0051】

（実施例３）
本実施例では、第３の実施形態による純水製造装置を用いて、実施例１と同様の条件で測定を行った。すなわち、本実施例の純水製造装置は、電気式脱イオン水製造装置の脱塩室の構成以外、実施例１，２の純水製造装置と同様である。なお、本実施例においても、電気式脱イオン水製造装置としては、脱塩室が３室設けられた電気式脱イオン水製造装置を用いた。

【0052】

（比較例１）
本比較例では、被処理水の通過順を変更した以外、実施例１と同様の条件で測定を行った。具体的には、本比較例の純水製造装置は、被処理水が、第１のＲＯ膜分離装置と第２のＲＯ膜分離装置と脱炭酸装置とをこの順で通過した後で、電気式脱イオン水製造装置に流入するようになっている点で、実施例１の純水製造装置と異なっている。

【0053】

（比較例２）
本比較例では、被処理水の通過順を比較例１と同様に変更した以外、実施例２と同様の条件で測定を行った。

【0054】

（比較例３）
本比較例では、被処理水の通過順を比較例１と同様に変更した以外、実施例３と同様の条件で測定を行った。

【0055】

（比較例４）
本比較例では、電気式脱イオン水製造装置をイオン交換装置で置き換えた以外、実施例１と同様の条件で測定を行った。イオン交換装置の充填材としては、カチオン交換体とアニオン交換体とを混床形態の充填したものを用いた。

【0056】

（比較例５）
本比較例では、被処理水の通過順を変更した以外、比較例４と同様の条件で測定を行った。具体的には、本比較例の純水製造装置は、被処理水が、第１のＲＯ膜分離装置と第２のＲＯ膜分離装置と脱炭酸装置とをこの順で通過した後で、イオン交換装置に流入するようになっている点で、比較例４の純水製造装置と異なっている。

【0057】

表１に、実施例１〜３および比較例１〜５における測定結果を示す。なお、表１における比抵抗上昇率は、実施例１〜３および比較例４の処理水比抵抗の、それぞれ対応する比較例１〜３，５の処理水比抵抗に対する増加分を百分率で表したものである。

【0058】

【表1】

【0059】

実施例１〜３では、それぞれ対応する比較例１〜３と比べて、良好な処理水質が得られていることが確認された。これは、電気式脱イオン水製造装置に供給される被処理水が、比較例１〜３では、第１のＲＯ膜分離装置と第２のＲＯ膜分離装置と脱炭酸装置とをこの順で通過するのに対し、実施例１〜３では、第１のＲＯ膜分離装置と脱炭酸装置と第２のＲＯ膜分離装置とをこの順で通過することによる効果であると考えられる。このような効果は、比較例４と比較例５とでは処理水質にほとんど変化が見られなかったことから、電気式脱イオン水製造装置の場合に特有の効果であると考えられる。

【0060】

また、実施例２および実施例３では、実施例１と比べて、比抵抗上昇率に関して良好な結果が得られている。これは、脱塩室に流入した被処理水がカチオン交換体とアニオン交換体とを交互に通過すること、すなわち、脱塩室内で偏流が発生していることによる効果であると考えられる。一方、実施例２と実施例３とを比較すると、実施例３でより良好な結果が得られているが、これは、実施例３では、上述の偏流が発生していることに加えて、脱塩室が２つの小脱塩室に区画されているためであると考えられる。

【符号の説明】

【0061】

１ 純水製造装置
２ 第１のＲＯ膜分離装置
３ 脱炭酸装置
４ 第２のＲＯ膜分離装置
１０ 電気式脱イオン水製造装置
１１ 陽極
１２ 陰極
Ｄ 脱塩室
Ｄ１ 第１の小脱塩室
Ｄ２ 第２の小脱塩室
Ｃ１ 陽極側濃縮室
Ｃ２ 陰極側濃縮室
Ｅ１ 陽極室
Ｅ２ 陰極室
ａ１，ａ２ アニオン交換膜
ｃ１，ｃ２ カチオン交換膜
ｍ 中間イオン交換膜

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】