特許 6945275 精製水の製造方法

(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】6945275

(24)【登録日】2021年9月16日

(45)【発行日】2021年10月6日

(54)【発明の名称】精製水の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/469 20060101AFI20210927BHJP

   A61M 1/16 20060101ALI20210927BHJP

   B01D 61/10 20060101ALI20210927BHJP

   B01D 61/54 20060101ALI20210927BHJP

   C02F 1/44 20060101ALI20210927BHJP

【ＦＩ】

   C02F1/469

   A61M1/16 160

   B01D61/10

   B01D61/54 500

   C02F1/44 J

【請求項の数】4

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2016-22321(P2016-22321)

(22)【出願日】2016年2月9日

(65)【公開番号】特開2017-140559(P2017-140559A)

(43)【公開日】2017年8月17日

【審査請求日】2018年12月5日

【審判番号】不服2020-4114(P2020-4114/J1)

【審判請求日】2020年3月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】594152620

【氏名又は名称】ダイセン・メンブレン・システムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087642

【弁理士】

【氏名又は名称】古谷 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100098408

【弁理士】

【氏名又は名称】義経 和昌

(72)【発明者】

【氏名】阿瀬 智暢

(72)【発明者】

【氏名】村松 義朗

【合議体】

【審判長】 日比野 隆治

【審判官】 金 公彦

【審判官】 大光 太朗

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１９６６１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３１９７５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０００５４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２２００６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１１４７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１４２７２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／０６１８１１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

C02F 1/44- 1/48

B01D53/22

B01D61/00-71/82

A61M 1/00- 1/38

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

陽極を有する陽極室と陰極を有する陰極室を有しており、
前記陽極室と前記陰極室の間に複数のカチオン交換膜と複数のアニオン交換膜がそれぞれ間隔をおいて配置されており、
前記複数のカチオン交換膜と前記複数のアニオン交換膜の間において、脱塩室と濃縮室が交互に形成されているものであり、
前記陽極室と前記陰極室の両方の内部に合成樹脂からなるメッシュ状スペーサが配置されている電気再生式脱イオン装置（ＥＤＩ装置）を使用した精製水の製造方法であって、
被処理水源と前記ＥＤＩ装置がＥＤＩポンプを介した被処理水供給ラインで接続され、
前記ＥＤＩ装置と脱塩水タンクが脱塩水ラインで接続され、
さらに前記脱塩水タンクと前記ＥＤＩ装置が循環ポンプを介した脱塩水送水ラインで接続されており、
前記ＥＤＩ装置、前記脱塩水ライン、前記脱塩水タンク、前記脱塩水送水ライン、および前記ＥＤＩ装置からなる循環ラインを有しており、
前記ＥＤＩ装置の通電運転を停止した後、前記循環ポンプを駆動させて前記循環ラインにて循環運転をする、精製水の製造方法。

【請求項2】

逆浸透膜装置（ＲＯ膜装置）と電気再生式脱イオン装置（ＥＤＩ装置）を使用した精製水の製造方法であって、
前記ＥＤＩ装置が、陽極を有する陽極室と陰極を有する陰極室を有しており、
前記陽極室と前記陰極室の間に複数のカチオン交換膜と複数のアニオン交換膜がそれぞれ間隔をおいて配置されており、
前記複数のカチオン交換膜と前記複数のアニオン交換膜の間において、脱塩室と濃縮室が交互に形成されているものであり、
前記陽極室と前記陰極室の両方の内部に合成樹脂からなるメッシュ状スペーサが配置されているものであり、
被処理水源と前記ＲＯ膜装置がＲＯポンプを介した被処理水供給ラインで接続され、
前記ＲＯ膜装置とＲＯ膜装置の処理水（ＲＯ水）タンクが第１ＲＯ水ラインで接続され、
前記ＲＯ水タンクと前記ＥＤＩ装置が循環ポンプを介した第２ＲＯ水ラインで接続され、
さらに前記ＥＤＩ装置の脱塩水ラインと前記ＲＯ水タンクが脱塩水送水ラインで接続されており、
前記ＥＤＩ装置、前記脱塩水ライン、前記脱塩水送水ライン、前記ＲＯ水タンク、前記第２ＲＯ水ライン、および前記ＥＤＩ装置からなる循環ラインを有しており、
前記ＥＤＩ装置の通電運転を停止した後、前記循環ポンプを駆動させて前記循環ラインにて循環運転をする、精製水の製造方法。

【請求項3】

前記合成樹脂からなるメッシュ状スペーサがポリエステルからなるものである、請求項１または２記載の精製水の製造方法。

【請求項4】

前記精製水が、人工透析用水または液体薬製造用水である、請求項１〜３のいずれか１項記載の精製水の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＥＤＩ装置を使用した精製水の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

電気再生式脱イオン装置（ＥＤＩ装置）は、単独で、または逆浸透膜装置（ＲＯ膜装置）などと組み合わせて、人工透析用水の製造装置として使用されている。

【0003】

ＥＤＩ装置は、イオン交換室（脱塩室）、濃縮室、電極室（正及び負の電極室）を有する公知の装置であり、液体の流路を確保するため、液流を整える整流作用をするためなどの目的でメッシュ状のスペーサが配置されている。
特許文献１の段落番号００１７には、流路を確保するためのスペーサ２５０が使用されていること、特許文献２の実施例１（段落番号００２８）には、希釈室スペーサフレーム（ポリプロピレン製）が使用されていること、特許文献３の従来の技術（段落番号０００２）には、ＥＤＩ装置では一般にスペーサが使用されていること、特許文献４の段落番号００２５には、陰イオン交換膜４０３および陽イオン交換膜４０４の間隔が、ガスケットやスペーサなどを介在させることで確保されていることが記載されている。
さらに特許文献５には、脱塩室内にメッシュ状スペーサが装填されていることが記載され（請求項３）、特許文献６には、図２に示す脱塩装置１１では、スペーサ２６が陰イオン交換層２４と陽イオン交換層２５の間に配置されていることが記載されている（段落番号００２９、００３４）。
ＥＤＩ装置内に配置されるスペーサは、電気的に不活性な材料（非伝導性材料）からなるものであるため、合成樹脂からなるものが一般的である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４３７７１０４号公報

【特許文献2】特許第４８０５４５５号公報

【特許文献3】特許第４９９７６７８号公報

【特許文献4】特許第５７６８９６１号公報

【特許文献5】特開２００７−１２５４５５号公報

【特許文献6】特開２０１４−５３０７５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、内部に合成樹脂からなるメッシュ状のスペーサが配置されているＥＤＩ装置を使用して精製水を製造する過程において、前記スペーサの損傷を防止することができる精製水の製造方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明（第１実施形態）は、陽極を有する陽極室と陰極を有する陰極室を有しており、
前記陽極室と前記陰極室の間に複数のカチオン交換膜と複数のアニオン交換膜がそれぞれ間隔をおいて配置されており、
前記複数のカチオン交換膜と前記複数のアニオン交換膜の間において、脱塩室と濃縮室が交互に形成されているものであり、
内部に合成樹脂からなるメッシュ状スペーサが配置されている電気再生式脱イオン装置（ＥＤＩ装置）を使用した精製水の製造方法であって、
被処理水源と前記ＥＤＩ装置がＥＤＩポンプを介した被処理水供給ラインで接続され、
前記ＥＤＩ装置と脱塩水タンクが脱塩水ラインで接続され、
さらに前記脱塩水タンクと前記ＥＤＩ装置が循環ポンプを介した脱塩水送水ラインで接続されており、
前記ＥＤＩ装置、前記脱塩水ライン、前記脱塩水タンク、前記脱塩水送水ライン、および前記ＥＤＩ装置からなる循環ラインを有しており、
前記ＥＤＩ装置の通電運転を停止した後、前記循環ポンプを駆動させて前記循環ラインにて循環運転をする、精製水の製造方法を提供する。

【0007】

本発明（第２実施形態）は、逆浸透膜装置（ＲＯ膜装置）と電気再生式脱イオン装置（ＥＤＩ装置）を使用した精製水の製造方法であって、
前記ＥＤＩ処理装置が、陽極を有する陽極室と陰極を有する陰極室を有しており、
前記陽極室と前記陰極室の間に複数のカチオン交換膜と複数のアニオン交換膜がそれぞれ間隔をおいて配置されており、
前記複数のカチオン交換膜と前記複数のアニオン交換膜の間において、脱塩室と濃縮室が交互に形成されているものであり、
内部に合成樹脂からなるメッシュ状スペーサが配置されているものであり、
被処理水源と前記ＲＯ膜装置がＲＯポンプを介した被処理水供給ラインで接続され、
前記ＲＯ膜装置とＲＯ膜装置の処理水（ＲＯ水）タンクが第１ＲＯ水ラインで接続され、
前記ＲＯ水タンクと前記ＥＤＩ装置が第２ＲＯ水ラインで接続され、
さらに前記ＥＤＩ装置の脱塩水採水ラインと前記ＲＯ水タンクが循環ポンプを介した脱塩水送水ラインで接続されており、
前記ＥＤＩ装置、前記脱塩水送水ライン、前記ＲＯ水タンク、前記第２ＲＯ水ライン、および前記ＥＤＩ装置からなる循環ラインを有しており、
前記ＥＤＩ装置の通電運転を停止した後、前記循環ポンプを駆動させて前記循環ラインにて循環運転をする、精製水の製造方法を提供する。

【発明の効果】

【0008】

本発明の製造方法によれば、ＥＤＩ装置にて使用されている合成樹脂からなるメッシュ状スペーサの損傷を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の第１実施形態を説明するための精製水の製造フローを示す図。

【図2】本発明の第２実施形態を説明するための精製水の製造フローを示す図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

（１）第１実施形態の精製水の製造方法（図１）
ポンプ２０を駆動させて、原水（被処理水）ライン１１から水道水をＥＤＩ装置１に供給する。なお、原水となる水道水は、必要に応じて、軟水装置、活性炭、ミクロフィルター等で前処理することもできる。

【0011】

ＥＤＩ装置１は、陽極を有する陽極室と陰極を有する陰極室を有しており、前記陽極室と前記陰極室の間に複数のカチオン交換膜と複数のアニオン交換膜がそれぞれ間隔をおいて配置されており、前記複数のカチオン交換膜と前記複数のアニオン交換膜の間において、脱塩室（イオン交換室）と濃縮室が交互に形成されているものである。
特許文献１〜６に記載されているとおり、ＥＤＩ装置１の内部には、合成樹脂からなるメッシュ状のスペーサが配置されているが、本発明では、陽極を有する陽極室と陰極を有する陰極室の内部に合成樹脂からなるメッシュ状のスペーサが配置されているときの損傷を防止する効果が高い。

【0012】

ＥＤＩ装置１は公知のものであり、脱塩室（イオン交換室）で脱イオン処理して脱塩水（ＥＤＩ処理水）を取り出すことができるものである。
ＥＤＩ装置１としては、例えば、特開２００７−２５２３９６号公報、特開２００７−２３７０６２号公報、特開平１１−２４４８５３号公報、特開２００１−２３９２７０号公報、特開２００１−３５３４９８号公報、特開２００４−７４１０９号公報に記載のもののほか、市販のＥＤＩ装置である、ＥＤＩシステムシリーズ，商品名ＭＯＬＳＥＰ（登録商標）（ダイセン・メンブレン・システムズ（株）販売）ものなどを用いることができる。

【0013】

ＥＤＩ装置１の運転条件は、特に制限されるものではなく、例えば、下記の条件で運転することができる。
供給液量は、好ましくは５０〜４５００Ｌ／ｈｒである。
ＥＤＩ水量（脱塩水量）は、好ましくは３０〜４０００Ｌ／ｈｒである。
濃縮水流量は、好ましくは供給液量の５％〜２０％の流量である。
印加電圧は３０〜１０００Ｖが好ましく、印加電流は０．５〜６Ａ、印加電流密度で０．１〜４Ａ／ｄｍ²が好ましい。

【0014】

ＥＤＩ装置１の通電運転時には、脱塩室のイオン交換樹脂に吸着されたナトリウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオンなどの陽イオンは、電位勾配によって陰極方向に移動し、陽イオン交換膜を透過して濃縮室に移動する。
同様にして、陰イオン交換樹脂に吸着された塩素イオンは、電位勾配によって陽極方向に移動し、陰イオン交換膜を透過して濃縮室に移動する。
このようにして脱塩室内にて脱塩水が製造される。

【0015】

ＥＤＩ装置１で脱塩処理された脱塩水は、脱塩水ライン１２から脱塩水タンク２に送られて貯水される。
脱塩水タンク２は、外部雰囲気からの雑菌等の混入を防ぐためのエアフィルター付きの通気孔を有しており、必要に応じて、内部には、殺菌を目的として紫外線ランプを取り付けることもできる。
脱塩水タンク２内の脱塩水は、脱塩水の採水ライン１５から採水される。
濃縮水は、濃縮水ライン１４から排水される。
なお、図１に示す製造フローでは、各ラインにおいて開閉バルブを取り付けて、それらを適宜開閉させた状態で運転することができる。

【0016】

図１の製造フローでは、脱塩水タンク２とＥＤＩ装置１は、ポンプ（循環ポンプ）２１を介して脱塩水送水ライン１３で接続されている。
このため、図１の製造フローでは、ＥＤＩ装置１、脱塩水ライン１２、脱塩水タンク２、脱塩水送水ライン１３およびＥＤＩ装置１からなる循環ラインを有している。

【0017】

ＥＤＩ装置１の通電運転中には、陽極を有する陽極室では酸素ガスと塩素ガスが発生し、陰極を有する陰極室では水素ガスが発生する。これらのガスは、通電運転時は、電極水と共に濃縮水に合流させてライン１４からＥＤＩ装置１の外へ排出されている。
ＥＤＩ装置１の通電運転を停止したとき、これらのガスの排出が止まり、塩素ガスと水が反応して次亜塩素酸と塩化水素が生成し、この次亜塩素酸や塩化水素と合成樹脂からなるメッシュ状スペーサが接触した状態におかれることも考えられる。
ＥＤＩ装置１の通電運転時において上記のような状態が形成され、次の通電運転開始時まで放置することを繰り返した場合には、合成樹脂からなるメッシュ状スペーサが損傷してしまうことになる。
そこで本発明の製造方法では、ＥＤＩ装置１の通電運転を停止したとき、循環ポンプ２１を駆動させて、脱塩水タンク２、脱塩水送水ライン１３、ＥＤＩ装置１、脱塩水ライン１２および脱塩水タンク２からなる循環ライン中に脱塩水を循環させることで、次亜塩素酸や塩化水素水と合成樹脂からなるメッシュ状スペーサが接触しないような状態にすると共に、それと並行して電極室（陽極室・陰極室）内に滞留している塩素ガスを電極水と共に濃縮水に合流させてライン１４から排出する。
このようにして、陽極を有する陽極室と陰極を有する陰極室の内部にメッシュ状スペーサが配置されているときは、その損傷を防止できる。
循環運転の時間は、次亜塩素酸や塩化水素水が脱塩水で希釈分散できる時間であり、塩素ガスが排出できる時間である。例えば、循環ライン内に脱塩水を１回〜５回程度循環させることができる時間であればよい。
前記循環回数は、循環ラインの長さやライン（パイプ）の断面積などと循環流量（ml／min）から予め実験的に求めることができる。

【0018】

（２）第２実施形態の精製水の製造方法（図２）
ＲＯポンプ４１を作動させ、原水供給ライン５１から水道水をＲＯ膜装置３０に送って処理して、ＲＯ水を得る。その後、得られたＲＯ水を第１ＲＯ水ライン５２からＲＯ水タンク３１に送って貯水する。
なお、原水となる水道水は、必要に応じて、軟水装置、活性炭、ミクロフィルターなどで前処理することもできる。

【0019】

ＲＯ膜装置３０は、公知のものを用いることができ、例えば、ダイセン・メンブレン・システムズ株式会社より販売されている、装置型式ＶＣＲ４０シリーズ、ＶＣＲ８０シリーズ、ＮＥＲ４０シリーズ、ＮＥＲ８０シリーズ、ＳＨＲシリーズなどを用いることができる。

【0020】

ＲＯ膜装置３０は、処理能力（処理水の製造能力）が３０〜５０００Ｌ／ｈｒのものを用いることができるが、前記範囲に限定されるものではなく、精製水の供給量に応じて、適宜選択することができる。

【0021】

ＲＯ水タンク３１は、外部雰囲気からの雑菌等の混入を防ぐためのエアフィルター付きの通気孔を有しており、必要に応じて、内部には、殺菌を目的として紫外線ランプを取り付けることもできる。

【0022】

次に、ポンプ４２を駆動させて、ＲＯ水タンク３１内のＲＯ水を第２ＲＯ水ライン（被処理水ライン）５３からＥＤＩ装置３２に供給する。

【0023】

ＥＤＩ装置３２で脱塩処理された脱塩水は、脱塩水ライン５４と採水ライン５５から採水される。
また、脱塩水ライン５６からＲＯ水タンク３１送られて貯水される場合や、図に示されていないタンクへ送水し貯水する場合もある。
濃縮水は、濃縮水ライン５７から排水される。
なお、図２に示す製造フローでは、各ラインにおいて開閉バルブを取り付けて、それらを適宜開閉させた状態で運転することができる。

【0024】

図２の製造フローでは、ＥＤＩ装置３２、脱塩水ライン５４、脱塩水送水ライン５６、ＲＯ水タンク３１、第２ＲＯ水ライン５３およびＥＤＩ装置３２からなる循環ラインを有している。

【0025】

ＥＤＩ装置３２の通電運転を停止したとき、ＥＤＩ装置３２内において、次亜塩素酸や塩化水素と合成樹脂からなるメッシュ状スペーサが接触した状態におかれることも考えられる。
ＥＤＩ装置３２の通電運転時において上記のような状態が形成され、次の通電運転開始時まで放置することを繰り返した場合には、合成樹脂からなるメッシュ状スペーサが損傷してしまうことになる。
そこで本発明の製造方法では、ＥＤＩ装置３２の通電運転を停止したとき、循環ポンプ４２を駆動させて、ＲＯ水タンク３１、第２ＲＯ水ライン５３、ＥＤＩ装置３２、脱塩水ライン５４、脱塩水送水ライン５６およびＲＯ水タンク３１からなる循環ライン中にＲＯ水を循環させることで、次亜塩素酸や塩化水素水と合成樹脂からなるメッシュ状スペーサが接触しないような状態にすると共に、それと並行して電極室（陽極室・陰極室）内に滞留している塩素ガスを電極水と共に濃縮水に合流させてライン５７から排出する。
このようにして、陽極を有する陽極室と陰極を有する陰極室の内部にメッシュ状スペーサが配置されているときは、その損傷を防止できる。
循環運転の時間は、次亜塩素酸や塩化水素水が脱塩水で希釈分散できる時間であり、塩素ガスが排出できる時間である。例えば、循環ライン内に脱塩水を１回〜５回程度循環させることができる時間であればよい。
前記循環回数は、循環ラインの長さやライン（パイプ）の断面積などと循環流量（ml／min）から予め実験的に求めることができる。

【実施例】

【0026】

実施例１
図２の製造フローを実施した。
（装置）
ＲＯ膜装置３０：オルガノ（株）製のＲＯ膜装置（ＲＯ水製造能力:600L/hr）
貯水タンク３１：容量2000Ｌ、材質：ポリエチレン
ＥＤＩ装置３２：ダイセン・メンブレン・システムズ（株）製ＥＤＩ２０００（ＥＤＩ電極面積：4.2ｄｍ²）

【0027】

（ＥＤＩ運転条件）
ＥＤＩ脱塩水量:2000Ｌ／ｈｒ
ＥＤＩ濃縮水量:200Ｌ／ｈｒ
ＥＤＩ電極水量:10Ｌ／ｈｒ
印加電圧：407Ｖ
印加電流：1.5Ａ（印加電流密度：0.36Ａ／dm²）
なお、ＥＤＩ装置は、陰極室と陽極室の両方にポリエステル製のメッシュ状スペーサが配置されているものである。

【0028】

（運転方法）
図２に示す製造フローにて精製水を製造した。
ＲＯ膜装置３０の運転を開始し、ＲＯ水タンク３１に1000ＬのＲＯ水が溜まった時点で、ＥＤＩ装置３２の運転を開始した。
８時間運転をした後、ＲＯ膜装置３０とＥＤＩ装置３２の運転を停止した。ＥＤＩ装置３２の運転停止後は１分間循環ポンプ４２を駆動させて、ＲＯ水タンク３１、第２ＲＯ水ライン５３、ＥＤＩ装置３２、脱塩水ライン５４、脱塩水送水ライン５６およびＲＯ水タンク３１からなる循環ライン中にＲＯ水を循環させながら、ライン５７から電極水と共に塩素ガスを排出した。
その後、そのまま１６時間放置した後、再度８時間の運転を実施した。
この運転サイクルを１００回繰り返したあと、ＥＤＩ装置内部を確認したが、メッシュ状スペーサには変化は見られなかった。

【0029】

比較例１
運転停止後のＲＯ水の循環運転を実施しないほかは、実施例１と同様にした。その結果、１００回後にメッシュ状スペーサに損傷（部分的な断線や合成樹脂の溶解による変形）が見られた。

【産業上の利用可能性】

【0030】

本発明の精製水の製造方法は、例えば、人工透析用水または液体薬製造用水の製造方法として利用することができる。

【符号の説明】

【0031】

１ ＥＤＩ装置
２ 脱塩水タンク
３０ ＲＯ膜装置
３１ ＲＯ水タンク
３２ ＥＤＩ装置

【図1】

【図2】