JPH10244169A - Porous ion exchanger and production of demineralized water - Google Patents
Porous ion exchanger and production of demineralized waterInfo
- Publication number
- JPH10244169A JPH10244169A JP9049325A JP4932597A JPH10244169A JP H10244169 A JPH10244169 A JP H10244169A JP 9049325 A JP9049325 A JP 9049325A JP 4932597 A JP4932597 A JP 4932597A JP H10244169 A JPH10244169 A JP H10244169A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ion exchanger
- ion
- exchange resin
- porous
- resin particles
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、液体透過性の多孔
質イオン交換体に関し、特に、電気透析により脱イオン
水を製造するためのイオン交換体に関する。The present invention relates to a liquid-permeable porous ion exchanger, and more particularly to an ion exchanger for producing deionized water by electrodialysis.
【0002】[0002]
【従来の技術】脱イオン水の製造方法としては、イオン
交換樹脂の充填床に被処理水を流し、不純物イオンをイ
オン交換樹脂に吸着させて除去し脱イオン水を得る方法
が一般的である。ここで吸着能力の低下したイオン交換
樹脂は、酸やアルカリを用いて再生する方法が採用され
ている。しかし、この方法においては再生に使用した酸
やアルカリの廃液が排出される問題があるため、イオン
交換樹脂の再生の必要のない脱イオン水製造方法が望ま
れている。2. Description of the Related Art As a method for producing deionized water, generally, a method is used in which water to be treated is flowed through a packed bed of an ion exchange resin, and impurity ions are adsorbed and removed by the ion exchange resin to obtain deionized water. . Here, a method of regenerating an ion-exchange resin having reduced adsorption capacity using an acid or an alkali is employed. However, in this method, there is a problem that an acid or alkali waste liquid used for regeneration is discharged, and thus a method for producing deionized water that does not require regeneration of an ion exchange resin is desired.
【0003】このような観点から、近年イオン交換樹脂
とイオン交換膜を組み合せた自己再生型電気透析脱イオ
ン水製造方法が注目されている。この方法は、陰イオン
交換膜と陽イオン交換膜とを交互に配置した電気透析装
置の脱塩室に陰イオン交換体と陽イオン交換体の混合物
を入れ、この脱塩室に被処理水を流しながら電圧を印加
して電気透析を行うことにより、脱塩室に入れられたイ
オン交換体の再生を伴いつつ、脱イオン水を製造する方
法である。[0003] From such a viewpoint, a self-regeneration type electrodialysis deionized water production method using an ion exchange resin and an ion exchange membrane in recent years has attracted attention. In this method, a mixture of an anion exchanger and a cation exchanger is placed in a desalting chamber of an electrodialysis apparatus in which an anion exchange membrane and a cation exchange membrane are alternately arranged, and water to be treated is placed in the desalting chamber. This is a method for producing deionized water by applying voltage while flowing and performing electrodialysis, accompanied by regeneration of the ion exchanger contained in the demineralization chamber.
【0004】この方法に関して、脱塩室の幅と厚さを限
定する方法(特開昭61−107906)や脱塩室に充
填するイオン交換樹脂の径を均一にしたものを使用する
方法(特開平3−207487)、被処理水が最初に通
過する部分に充填するイオン交換樹脂をアニオン交換樹
脂にする方法(特開平4−71624)、脱塩室に充填
するイオン交換体をイオン交換樹脂とイオン交換繊維の
混合物とする方法(特開平5−277344)などが検
討されている。[0004] Regarding this method, a method for limiting the width and thickness of the desalting chamber (Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-107906) and a method using a uniform ion exchange resin filled in the desalting chamber (particularly, Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 3-207487), a method of converting an ion exchange resin to be filled in a portion through which water to be treated first passes into an anion exchange resin (Japanese Patent Laid-Open No. 4-71624). A method of preparing a mixture of ion-exchange fibers (JP-A-5-277344) and the like have been studied.
【0005】しかし、脱塩室に入れるイオン交換体とし
て架橋イオン交換樹脂が固定化されていないため、使用
中に同符号のイオン交換体が凝集したり、水流によりイ
オン交換樹脂の粒子又は繊維が破砕し、効率的な脱塩と
再生が行われなくなり、得られる水の純度の安定性に問
題があった。[0005] However, since the crosslinked ion exchange resin is not fixed as the ion exchanger to be put into the desalting chamber, the ion exchanger of the same sign aggregates during use, or particles or fibers of the ion exchange resin are formed by the water flow. It was crushed, and efficient desalting and regeneration were not performed, and there was a problem in the stability of the purity of the obtained water.
【0006】これらの欠点を補う方法として、ポリエチ
レンやポリプロピレン等の不織布に放射線グラフトを行
ってイオン交換基を導入する方法(特開平5−6472
6、特開平5−131120)、イオン交換ポリマーと
補強材ポリマーを海島構造の複合繊維形態とした後シー
ト状に成形したもの(特開平6−79268)が提案さ
れている。これらの方法では、イオン交換体が固定化さ
れているが、放射線を使用する必要がある、複合繊維を
作製する工程が複雑である、機械的強度が必ずしも充分
でないなどの欠点があった。As a method of compensating for these disadvantages, a method of introducing ion-exchange groups by performing radiation grafting on a non-woven fabric such as polyethylene or polypropylene (Japanese Patent Laid-Open No. 5-6472).
6, Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-131120), and a sheet formed by combining an ion-exchange polymer and a reinforcing polymer into a sea-island composite fiber (Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-79268). In these methods, although the ion exchanger is immobilized, there are drawbacks such as the necessity of using radiation, the complicated process of producing a composite fiber, and the insufficient mechanical strength.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、イオン交換
体とイオン交換膜を組み合わせた自己再生型電気透析法
による脱イオン水の製造方法に使用される、放射線の使
用などの複雑な工程によらず固定化されたイオン交換体
を作製し、安定して高純度脱イオン水を製造することを
目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a complicated process such as the use of radiation which is used in a method for producing deionized water by a self-regenerating electrodialysis method combining an ion exchanger and an ion exchange membrane. An object of the present invention is to produce an immobilized ion exchanger and to stably produce high-purity deionized water.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、粒径が200
〜1000μmであるイオン交換樹脂粒子が結合剤を用
いて結合された多孔質イオン交換体であって、結合剤が
イオン交換体微細粉末を含む熱可塑性ポリマー又は溶剤
可溶性ポリマーであり、イオン交換体微細粉末の粒径が
0.5〜150μmであることを特徴とする多孔質イオ
ン交換体を提供する。According to the present invention, there is provided a method for producing a powder having a particle size of 200.
A porous ion exchanger in which ion-exchange resin particles having a particle size of about 1000 μm are bound using a binder, wherein the binder is a thermoplastic polymer or a solvent-soluble polymer containing ion-exchanger fine powder; Provided is a porous ion exchanger, wherein the powder has a particle size of 0.5 to 150 μm.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】本発明において用いられる結合剤
は、多孔質イオン交換体の機械的強度や成形の容易性の
観点より、熱可塑性ポリマー又は溶剤可溶性ポリマーと
イオン交換体微細粉末の混合物が使用される。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The binder used in the present invention is a mixture of a thermoplastic polymer or a solvent-soluble polymer and a fine powder of an ion exchanger from the viewpoint of the mechanical strength of the porous ion exchanger and the ease of molding. used.
【0010】具体的には、熱可塑性ポリマーとしては、
低密度ポリエチレンや線状低密度ポリエチレン、超高分
子量高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブ
チレン、酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、
1,2−ポリブタジエン、エチレン−プロピレン−ジエ
ン共重合体(EPDM)などが例示される。また、溶剤
可溶性ポリマーとしては、天然ゴム、ブチルゴム、ポリ
イソプレン、ポリクロロプレン、スチレン−ブタジエン
ゴム、ニトリルゴム、塩化ビニル−脂肪酸ビニルエステ
ル共重合体などが例示される。Specifically, as the thermoplastic polymer,
Low density polyethylene, linear low density polyethylene, ultra high molecular weight high density polyethylene, polypropylene, polyisobutylene, vinyl acetate, ethylene-vinyl acetate copolymer,
Examples thereof include 1,2-polybutadiene and ethylene-propylene-diene copolymer (EPDM). Examples of the solvent-soluble polymer include natural rubber, butyl rubber, polyisoprene, polychloroprene, styrene-butadiene rubber, nitrile rubber, and vinyl chloride-fatty acid vinyl ester copolymer.
【0011】本発明においては、イオン交換体微細粉末
としては種々の有機イオン交換体又は無機イオン交換体
の微細粉末を使用できる。In the present invention, various fine powders of an organic ion exchanger or an inorganic ion exchanger can be used as the fine powder of the ion exchanger.
【0012】有機イオン交換体としては、スチレン−ジ
ビニルベンゼン系共重合体にカチオン交換基としてスル
ホン酸基を導入したもの、アニオン交換基としてアミノ
基、又はピリジニウム基を導入したものなどが使用でき
る。Examples of the organic ion exchanger include those obtained by introducing a sulfonic acid group as a cation exchange group into a styrene-divinylbenzene copolymer, and those obtained by introducing an amino group or a pyridinium group as an anion exchange group.
【0013】無機イオン交換体としては種々のものが使
用される。たとえば、アルミノケイ酸塩型無機イオン交
換体、含水酸化物型無機イオン交換体、酸性塩型無機イ
オン交換体塩基性塩型無機イオン交換体、ヘテロポリ酸
型無機イオン交換体などが使用できる。具体的には、含
水酸化ジルコニウム、含水酸化チタン、含水酸化ビスマ
ス、含水酸化マンガン、アンチモン酸、リン酸ジルコニ
ウム、リン酸チタン、アルミノケイ酸塩、ゼオライト、
トバモライト、モリブドリン酸アンモニウム、ヘキサシ
アノ鉄(III )コバルト(II)カリウム、チタン酸カリ
ウムなどが例示される。また、イオン交換体微細粉末は
カチオン性微細粉体のみ、アニオン性微細粉体のみ、又
はこれらの混合物のいずれでも使用できる。Various inorganic ion exchangers are used. For example, an aluminosilicate type inorganic ion exchanger, a hydrated oxide type inorganic ion exchanger, an acidic salt type inorganic ion exchanger, a basic salt type inorganic ion exchanger, a heteropolyacid type inorganic ion exchanger, and the like can be used. Specifically, hydrous zirconium oxide, hydrous titanium oxide, hydrous bismuth, hydrous manganese hydroxide, antimonic acid, zirconium phosphate, titanium phosphate, aluminosilicate, zeolite,
Examples include tobermorite, ammonium molybdophosphate, potassium hexacyanoiron (III) cobalt (II), potassium titanate and the like. As the ion exchanger fine powder, any of a cationic fine powder alone, an anionic fine powder alone, and a mixture thereof can be used.
【0014】これらのイオン交換体微細粉末のイオン交
換容量は、0.5〜5ミリ当量/g乾燥樹脂が好まし
い。イオン交換容量が0.5ミリ当量/g乾燥樹脂未満
では結合剤において電気抵抗が高くなり、イオン交換樹
脂で吸着されたイオンの脱塩が充分に行われなくなり脱
イオン水の純度が低下するおそれがある。また、5ミリ
当量/g乾燥樹脂より大きいと多孔質イオン交換体の機
械的強度が弱くなるおそれがある。上記イオン交換容量
が0.8〜3ミリ当量/g乾燥樹脂であると、脱イオン
水の純度の高いものが得られ、性能安定性にも優れてお
り特に好ましい。The ion exchange capacity of these ion exchanger fine powders is preferably 0.5 to 5 meq / g dry resin. If the ion exchange capacity is less than 0.5 meq / g dry resin, the electrical resistance of the binder increases, and the ions adsorbed by the ion exchange resin may not be sufficiently desalted, resulting in reduced purity of deionized water. There is. On the other hand, if it is larger than 5 meq / g dry resin, the mechanical strength of the porous ion exchanger may be reduced. When the ion exchange capacity is 0.8 to 3 meq / g dry resin, a resin having high purity of deionized water can be obtained and performance stability is excellent, which is particularly preferable.
【0015】イオン交換体微細粉末の粒径は、電気抵
抗、及びポリマーとの混合物の強度の観点から0.5〜
150μmであるものが使用され、20〜100μmで
あるものが特に好ましい。粒径が150μm超では、電
気抵抗が大きくなり、イオン交換樹脂粒子で吸着された
イオンの脱塩が充分に行われず脱イオン水の純度が低下
し、イオン交換体の機械的強度も弱くなる。粒径が0.
5μm未満では、イオン交換体微細粉末の表面積増大に
伴いポリマーとの混練性が低下する。The particle size of the ion-exchanger fine powder is 0.5 to 0.5 from the viewpoint of electric resistance and strength of the mixture with the polymer.
Those having a diameter of 150 μm are used, and those having a diameter of 20 to 100 μm are particularly preferable. If the particle size exceeds 150 μm, the electrical resistance increases, the ions adsorbed by the ion-exchange resin particles are not sufficiently desalted, the purity of deionized water decreases, and the mechanical strength of the ion exchanger also decreases. Particle size is 0.
If it is less than 5 μm, the kneadability with the polymer will decrease as the surface area of the ion exchanger fine powder increases.
【0016】結合剤混合物中のイオン交換体微細粉末の
含有量は10〜90重量%が好ましい。含有量が10重
量%未満では結合剤全体での電気抵抗が高くなり、イオ
ン交換樹脂で吸着されたイオンの脱塩が充分に行われず
脱イオン水純度が低下するおそれがある。また、含有量
が90重量%超では、多孔質イオン交換体の機械的強度
が小さくなる。The content of the ion exchanger fine powder in the binder mixture is preferably from 10 to 90% by weight. If the content is less than 10% by weight, the electric resistance of the whole binder becomes high, and the ions adsorbed by the ion exchange resin may not be sufficiently desalted, so that the purity of deionized water may be reduced. If the content exceeds 90% by weight, the mechanical strength of the porous ion exchanger becomes small.
【0017】本発明におけるイオン交換樹脂粒子の材質
は、特に限定されず種々のイオン交換樹脂を使用でき
る。具体的には、スチレン−ジビニルベンゼン系共重合
体にイオン交換基を導入したものが好適である。イオン
交換基としては、イオン交換性と化学的安定性の観点か
ら、陽イオン交換基は強酸であるスルホン酸型が好まし
く、陰イオン交換基は強塩基である4級アンモニウム塩
型又はピリジニウム塩型が好ましい。The material of the ion exchange resin particles in the present invention is not particularly limited, and various ion exchange resins can be used. Specifically, those obtained by introducing an ion exchange group into a styrene-divinylbenzene copolymer are preferred. As the ion exchange group, from the viewpoint of ion exchangeability and chemical stability, the cation exchange group is preferably a sulfonic acid type which is a strong acid, and the anion exchange group is a quaternary ammonium salt type or a pyridinium salt type which is a strong base. Is preferred.
【0018】イオン交換樹脂粒子のイオン交換容量は
0.5〜7ミリ当量/g乾燥樹脂が好ましい。イオン交
換容量が0.5ミリ当量/g乾燥樹脂より小さいと、イ
オン交換性能が不足して、電気透析室の脱塩室に多孔質
イオン交換体を配置した場合に、イオンの吸着及び脱塩
が充分に行われず脱イオン水純度が低下するおそれがあ
る。イオン交換容量が7ミリ当量/g乾燥樹脂より大き
いと、イオン交換樹脂自体の安定性が損なわれるおそれ
がある。イオン交換容量が1〜5ミリ当量/g乾燥樹脂
である場合は、脱イオン水純度の高いものが得られ、性
能安定性にも優れており特に好ましい。The ion exchange capacity of the ion exchange resin particles is preferably 0.5 to 7 meq / g dry resin. When the ion exchange capacity is smaller than 0.5 meq / g dry resin, the ion exchange performance is insufficient, and when a porous ion exchanger is disposed in the desalting chamber of the electrodialysis chamber, the adsorption and desalting of ions are performed. Is not sufficiently performed, and the purity of deionized water may be reduced. If the ion exchange capacity is larger than 7 meq / g dry resin, the stability of the ion exchange resin itself may be impaired. When the ion exchange capacity is 1 to 5 meq / g dry resin, a resin having a high purity of deionized water is obtained, and the performance stability is also excellent.
【0019】イオン交換樹脂粒子の粒径は200〜10
00μmであり、好ましくは300〜600μmであ
る。粒径が200μm未満では、多孔質イオン交換体の
空孔が小さくなり水透過性が低下するおそれがある。粒
径が1000μm超では、イオン交換体の表面積が不足
し、イオン交換の処理効率が低下する。イオン交換樹脂
は、200〜1000μmの範囲になるように合成した
ものか、上記粒径の範囲になるように粉砕したものを使
用できる。イオン交換樹脂粒子の形状は、特に制限はな
いが、球状の場合は水透過性に優れるので好ましい。The particle size of the ion exchange resin particles is 200 to 10
00 μm, and preferably 300 to 600 μm. If the particle size is less than 200 μm, the pores of the porous ion exchanger may become small and water permeability may be reduced. If the particle size exceeds 1000 μm, the surface area of the ion exchanger becomes insufficient, and the processing efficiency of ion exchange decreases. As the ion exchange resin, a resin synthesized so as to be in the range of 200 to 1000 μm, or a resin crushed so as to be in the above particle size range can be used. The shape of the ion-exchange resin particles is not particularly limited, but a spherical shape is preferable because of excellent water permeability.
【0020】多孔質イオン交換体の空隙率は、液体の通
過に関与する外部に開放した空隙の空隙率が5〜50容
量%であることが好ましい。空隙率が5容量%未満では
液体の流量が減少し、圧損が大きくなる。空隙率が50
容量%超では、多孔質イオン交換体の機械的強度が低下
して取り扱いが困難になるおそれがある。空隙率が10
〜40容量%である場合は、通水性も良好で、脱塩性能
も優れ、純度の高い脱イオン水が得られるので特に好ま
しい。なお、この空隙率においては、多孔質イオン交換
体を液体の流路中に配置した場合に実際に液体と接触す
ることのない空隙は、外部に開放した空隙とはみなさな
い。As for the porosity of the porous ion exchanger, the porosity of the voids open to the outside involved in the passage of the liquid is preferably 5 to 50% by volume. If the porosity is less than 5% by volume, the flow rate of the liquid decreases and the pressure loss increases. Porosity is 50
When the content is more than% by volume, the mechanical strength of the porous ion exchanger may be reduced and handling may be difficult. Porosity of 10
When it is 40% by volume, water permeability is good, desalination performance is excellent, and high purity deionized water is obtained, which is particularly preferable. At this porosity, voids that do not actually come into contact with the liquid when the porous ion exchanger is arranged in the flow path of the liquid are not regarded as voids open to the outside.
【0021】多孔質イオン交換体の水透過性は、圧力
0.35kg・cm-2において10kg・cm-1・h-1
以上であることが好ましい。10kg・cm-1・h-1未
満では、流路中に本多孔質イオン交換体を配置して用い
る場合の流路抵抗が大きくなり、処理水量が減少する
か、又は運転に高い圧力が必要となるので好ましくな
い。水透過性が100kg・cm-1・h-1以上である場
合は特に好ましい。水透過性は高いほど好ましいが、水
透過性の高いものを作るために空隙の大きなものを作る
と、イオン交換性能や機械的強度が低下するおそれが生
じるので実質的上限は10000kg・cm-1・h-1程
度である。The water permeability of the porous ion exchanger is 10 kg · cm −1 · h −1 at a pressure of 0.35 kg · cm −2 .
It is preferable that it is above. If the pressure is less than 10 kg · cm −1 · h −1 , the flow path resistance when the porous ion exchanger is used in the flow path becomes large, and the amount of treated water decreases or a high pressure is required for operation. Is not preferred. It is particularly preferable that the water permeability is 100 kg · cm −1 · h −1 or more. The higher the water permeability is, the more preferable. However, if a material having a large void is formed in order to produce a material having a high water permeability, the ion exchange performance and the mechanical strength may be reduced. Therefore, the substantial upper limit is 10,000 kg · cm −1. -It is about h -1 .
【0022】なお、上記水透過性は、互いに平行な2つ
の底面を有する柱状体(たとえば角柱又は円柱)の試料
を作製し、側面から水が漏れ出ないようにして一方の底
面から0.35kg・cm-2の圧力で水を導入し、他方
の底面から流出する水の量を測定して求める。底面の面
積をA(cm2 )、柱状体の高さすなわち底面間の間隔
をL(cm)、1時間あたりの水の透過量をW(kg・
h-1)とするとき、水透過性はWL/A(kg・cm-1
・h-1)で表される。A及びLは任意に定めうるが、A
は1〜1000cm2 程度、Lは1〜100cm程度で
測定するのが好ましい。The water permeability is determined by preparing a sample of a columnar body (for example, a prism or a cylinder) having two bottom surfaces parallel to each other, and preventing water from leaking from the side surface to 0.35 kg from one bottom surface. Water is introduced at a pressure of cm -2 , and the amount of water flowing out from the other bottom surface is measured and determined. The area of the bottom surface is A (cm 2 ), the height of the columnar body, that is, the distance between the bottom surfaces is L (cm), and the amount of permeated water per hour is W (kg ·
h −1 ), the water permeability is WL / A (kg · cm −1).
· H -1 ). A and L can be arbitrarily determined.
Is preferably about 1 to 1000 cm 2 , and L is preferably about 1 to 100 cm.
【0023】多孔質イオン交換体は、陽イオン交換樹脂
粒子のみを含むもの、陰イオン交換樹脂粒子のみを含む
もの、陽イオン交換樹脂粒子と陰イオン交換樹脂粒子の
混合物を含むもののいずれでも使用できる。陽イオン交
換樹脂粒子と陰イオン交換樹脂粒子の混合物を含むもの
の場合、それらが均一に混合されたものだけでなく、陽
イオン交換樹脂粒子のみを含む部分と陰イオン交換樹脂
粒子のみを含む部分が海島構造又は層状構造に相分離構
造を有しているものも使用できる。As the porous ion exchanger, any of those containing only cation exchange resin particles, those containing only anion exchange resin particles, and those containing a mixture of cation exchange resin particles and anion exchange resin particles can be used. . In the case of those containing a mixture of cation exchange resin particles and anion exchange resin particles, not only those uniformly mixed, but also a part containing only cation exchange resin particles and a part containing only anion exchange resin particles What has a phase separation structure in a sea-island structure or a layered structure can also be used.
【0024】電気透析装置の脱塩室に配置して使用する
場合には、陽イオン交換樹脂粒子と陰イオン交換樹脂粒
子の混合物を含むものが好ましく、脱塩室全体で使用す
る陽イオン交換樹脂粒子と陰イオン交換樹脂粒子の比率
は、総イオン交換容量比で陽イオン交換樹脂粒子/陰イ
オン交換樹脂粒子=30/70〜60/40であること
が好ましい。総イオン交換容量比がこの範囲外であると
脱イオン水純度が低下するおそれがある。When used in the desalting chamber of the electrodialysis apparatus, it is preferable to use a mixture containing cation exchange resin particles and anion exchange resin particles. The ratio of the particles to the anion exchange resin particles is preferably cation exchange resin particles / anion exchange resin particles = 30/70 to 60/40 in total ion exchange capacity ratio. If the total ion exchange capacity ratio is out of this range, the purity of deionized water may decrease.
【0025】本発明の多孔質イオン交換体は、熱可塑性
ポリマーとイオン交換体粉末を混合した後、得られた混
合物とイオン交換樹脂粒子を混合し、加熱成形すること
により製造される。具体的には、イオン交換樹脂粒子と
イオン交換体粉末を含有する熱可塑性ポリマーとを加熱
混練した後、平板プレス等の熱成形によりシート状とす
る方法、イオン交換体粉末を含有する熱可塑性ポリマー
及び造孔剤とイオン交換樹脂粒子を加熱混合成形後、造
孔剤を抽出する方法が例示される。これらの方法は成形
加工性の観点から好ましく使用される。The porous ion exchanger of the present invention is produced by mixing a thermoplastic polymer and ion exchanger powder, then mixing the resulting mixture with ion exchange resin particles, and subjecting the mixture to heat molding. Specifically, a method of heating and kneading ion-exchange resin particles and a thermoplastic polymer containing an ion-exchanger powder into a sheet by thermoforming such as a flat plate press, etc .; And a method of extracting the pore-forming agent after heat-mixing and molding the pore-forming agent and the ion-exchange resin particles. These methods are preferably used from the viewpoint of moldability.
【0026】また、本発明の多孔質イオン交換体は、溶
剤可溶性ポリマーとイオン交換体粉末を混合した後、得
られた混合液とイオン交換樹脂粒子を混合し、溶剤を除
去することにより製造される。具体的には、造孔剤及び
イオン交換体粉末を分散した溶剤可溶性ポリマーの溶液
をイオン交換樹脂粒子表面に塗布して硬化させた後、造
孔剤を抽出する方法などがある。The porous ion exchanger of the present invention is produced by mixing a solvent-soluble polymer and an ion exchanger powder, then mixing the resulting mixture with ion-exchange resin particles, and removing the solvent. You. Specifically, there is a method in which a solution of a solvent-soluble polymer in which a pore-forming agent and an ion-exchanger powder are dispersed is applied to the surface of the ion-exchange resin particles and cured, and then the pore-forming agent is extracted.
【0027】造孔剤を用いる場合には、結合剤の重量に
対して5〜40重量%の造孔剤を添加するのが好まし
い。造孔剤の種類は特に制限はなく、イオン交換体の成
形後に溶剤で抽出できるものであれば使用できるが、ポ
リビニルアルコールやポリエステル等のポリマー粉末は
特に好ましい。When a pore-forming agent is used, it is preferable to add 5 to 40% by weight based on the weight of the binder. The type of pore-forming agent is not particularly limited, and any pore-forming agent can be used as long as it can be extracted with a solvent after molding of the ion exchanger. However, polymer powders such as polyvinyl alcohol and polyester are particularly preferable.
【0028】本発明の多孔質イオン交換体は、液体の流
路中に配置してイオン交換を行う各種の装置に使用で
き、特に、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜を交互に配
置してなる電気透析装置の脱塩室に多孔質イオン交換体
を充填して連続的に脱イオン水を製造する方法に好まし
く使用できる。The porous ion exchanger of the present invention can be used in various apparatuses for performing ion exchange by being disposed in a liquid flow path. In particular, the porous ion exchanger is provided by alternately disposing cation exchange membranes and anion exchange membranes. It can be preferably used for a method for continuously producing deionized water by filling a deionization chamber of an electrodialysis apparatus with a porous ion exchanger.
【0029】脱イオン水の製造方法として具体的には次
のようなものが好ましい。すなわち、陽極を備える陽極
室と陰極を備える陰極室との間に、複数枚の陽イオン交
換膜と陰イオン交換膜とを交互に配列して、陽極側が陰
イオン交換膜で区画され陰極側が陽イオン交換膜で区画
された脱塩室と、陽極側が陽イオン交換膜で区画され陰
極側が陰イオン交換膜で区画された濃縮室とを交互に、
2〜300組程度並列に配置する。脱塩室には被処理水
を流し、濃縮室には濃縮された塩類を排出するための水
を流しながら、電流を流すことにより脱塩を行いうる。
各ユニットセルには、脱塩室において水解離が生じる4
V程度の電圧を印加するのが好ましい。Specifically, the following is preferred as a method for producing deionized water. That is, a plurality of cation exchange membranes and anion exchange membranes are alternately arranged between an anode chamber having an anode and a cathode chamber having a cathode, and the anode side is partitioned by an anion exchange membrane and the cathode side is positive. A desalination chamber partitioned by an ion exchange membrane, and a concentration chamber partitioned by a cation exchange membrane on the anode side and a cathode side partitioned by an anion exchange membrane alternately,
Approximately 2 to 300 sets are arranged in parallel. Desalination can be performed by flowing current while flowing water to be treated into the desalting chamber and flowing water for discharging concentrated salts into the concentration chamber.
In each unit cell, water dissociation occurs in the desalination chamber.
It is preferable to apply a voltage of about V.
【0030】本発明の多孔質イオン交換体を上記脱塩室
に配置する場合は、いわゆる自己再生型電気透析法によ
る脱イオン水の製造ができる。多孔質イオン交換体は脱
塩室の大きさに合わせて成形しておくことにより、容易
に脱塩室内にイオン交換体が充填された装置を組み立て
うる。通常の電気透析装置の場合、電流の方向は膜面に
垂直、すなわち板状のイオン交換体の厚さ方向に流れ、
水流はそれに垂直に流れる。When the porous ion exchanger of the present invention is disposed in the above-mentioned deionization chamber, it is possible to produce deionized water by a so-called self-regeneration type electrodialysis method. By forming the porous ion exchanger according to the size of the desalting chamber, it is possible to easily assemble a device in which the ion exchanger is filled in the desalting chamber. In the case of a normal electrodialysis device, the direction of the current flows perpendicular to the membrane surface, that is, in the thickness direction of the plate-like ion exchanger,
The water stream flows perpendicular to it.
【0031】多孔質イオン交換体の厚さは1〜30mm
が好ましい。厚さが1mm未満では脱塩室の水が流れに
くく処理水量が低下するおそれがあり、厚さが30mm
超では電気抵抗が高くなるおそれがある。多孔質イオン
交換体の厚さが3〜12mmである場合はさらに好まし
い。The thickness of the porous ion exchanger is 1 to 30 mm
Is preferred. If the thickness is less than 1 mm, the water in the desalting chamber may not flow easily, and the amount of treated water may be reduced.
Above that, the electrical resistance may increase. More preferably, the thickness of the porous ion exchanger is 3 to 12 mm.
【0032】イオン交換樹脂粒子は水中に浸漬したとき
に膨潤する場合があるので、電気透析装置などに組み入
れる際には、その膨潤率を勘案して多孔質イオン交換体
を成形する必要がある。逆に、膨潤を利用して多孔質イ
オン交換体を流路に密着させて、不必要な側流の発生も
防止できる。結合剤と同様な素材を用いて、多孔質イオ
ン交換体を流路内に緊密に接合することもできる。Since the ion exchange resin particles may swell when immersed in water, it is necessary to form a porous ion exchanger in consideration of the swelling ratio when incorporating the particles into an electrodialyzer or the like. Conversely, by using the swelling to bring the porous ion exchanger into close contact with the flow channel, it is possible to prevent the occurrence of unnecessary side flow. Using a material similar to the binder, the porous ion exchanger can be tightly joined in the flow channel.
【0033】本発明の多孔質イオン交換体は、流路中に
配置してイオン交換するときは電流を流さず、吸着した
イオンを脱着するときに電流を流して再生するという使
い方もできる。再生の際には、多孔質イオン交換体を陽
極と陰極の間に配置し、多孔質イオン交換体と陽極の間
及び多孔質イオン交換体と陰極の間には隔膜を配置して
電流を流す。隔膜はイオン交換膜である必要はないが、
効率のよい再生のためには、多孔質イオン交換体の陽極
側には陰イオン交換膜、陰極側には陽イオン交換膜を配
置するのが好ましい。The porous ion exchanger of the present invention can also be used in such a manner that current is not passed when ion exchange is performed while being placed in a flow path, and current is passed when adsorbed ions are desorbed. At the time of regeneration, a porous ion exchanger is arranged between the anode and the cathode, and a diaphragm is arranged between the porous ion exchanger and the anode and between the porous ion exchanger and the cathode to flow current. . The diaphragm need not be an ion exchange membrane,
For efficient regeneration, it is preferable to arrange an anion exchange membrane on the anode side and a cation exchange membrane on the cathode side of the porous ion exchanger.
【0034】[0034]
[実施例]粒径400〜550μm、イオン交換容量
4.2ミリ当量/g乾燥樹脂のスルホン酸型陽イオン交
換樹脂(ロームアンドハース社製品名:アンバーライト
201CT)、及び粒径400〜530μm、イオン交
換容量3.7ミリ当量/g乾燥樹脂の4級アンモニウム
塩型陰イオン交換樹脂(ロームアンドハース社製商品
名:アンバーライトIRA400)を乾燥後、50/5
0の重量比で混合後、粉砕し、90重量%以上の粒径が
20〜100μmのイオン交換体粉末を得た。[Example] Sulfonic acid type cation exchange resin (Rohm and Haas product name: Amberlite 201CT) having a particle diameter of 400 to 550 μm and an ion exchange capacity of 4.2 meq / g dry resin, and a particle diameter of 400 to 530 μm, After drying a quaternary ammonium salt type anion exchange resin having an ion exchange capacity of 3.7 meq / g dry resin (trade name: Amberlite IRA400 manufactured by Rohm and Haas Co.), 50/5
After mixing at a weight ratio of 0, the mixture was pulverized to obtain an ion exchanger powder having a particle size of 90% by weight or more and a particle size of 20 to 100 µm.
【0035】上記イオン交換体粉末30重量%と低密度
ポリエチレン70重量%とを混練機(東洋精機社製品
名:ラボプラストミル)にて150℃で30分混練し、
低密度ポリエチレンとイオン交換体粉末の混合物を得た
(以下、上記混合物をペレットPと称する。)。30% by weight of the above-mentioned ion exchanger powder and 70% by weight of low-density polyethylene were kneaded at 150 ° C. for 30 minutes in a kneader (Toyo Seiki Co., Ltd. product name: Labo Plast Mill).
A mixture of low-density polyethylene and ion exchanger powder was obtained (hereinafter, the mixture is referred to as pellet P).
【0036】一方、粒径400〜550μm、イオン交
換容量4.2ミリ当量/g乾燥樹脂のスルホン酸型陽イ
オン交換樹脂(ロームアンドハース社製品名:アンバー
ライト201CT)、及び粒径400〜530μm、イ
オン交換容量3.7ミリ当量/g乾燥樹脂の4級アンモ
ニウム塩型陰イオン交換樹脂(ロームアンドハース社製
品名:アンバーライトIRA400)を乾燥後、陽イオ
ン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とを50/50(乾燥状
態での容量比)の割合で混合し、イオン交換容量比が6
0/40の混合物とした。On the other hand, a sulfonic acid type cation exchange resin having a particle diameter of 400 to 550 μm and an ion exchange capacity of 4.2 meq / g (Rohm and Haas Co., Ltd. product name: Amberlite 201CT), and a particle diameter of 400 to 530 μm After drying the quaternary ammonium salt type anion exchange resin (Rohm and Haas product name: Amberlite IRA400) having an ion exchange capacity of 3.7 meq / g dry resin, the cation exchange resin and the anion exchange resin are separated. 50/50 (volume ratio in dry state) at a ratio of 6
0/40 mixture.
【0037】この混合物にペレットPを3重量%混合
し、120〜130℃で混練した。得られた混練物を平
板プレスで130℃で加熱成形し、厚さ8mmのシート
状の多孔質イオン交換体を得た。The mixture was mixed with 3% by weight of pellets P and kneaded at 120 to 130 ° C. The obtained kneaded material was molded by heating at 130 ° C. by a flat plate press to obtain a sheet-like porous ion exchanger having a thickness of 8 mm.
【0038】このシート状の多孔質イオン交換体の引張
強度は0.3kg/cm2 であり、連続した空隙の空隙
率は23容量%であった。また、10μS/cmの水中
の比抵抗の値をセルに入れて測定したところ、電流密度
0.005A/cm2 のとき300Ω・cmであった。The tensile strength of the sheet-like porous ion exchanger was 0.3 kg / cm 2 , and the porosity of continuous voids was 23% by volume. When the value of the specific resistance in water of 10 μS / cm was measured in a cell, it was 300 Ω · cm at a current density of 0.005 A / cm 2 .
【0039】陽極と陰極との間に陽イオン交換膜(旭硝
子社製品名:セレミオンCMT)と陰イオン交換膜(旭
硝子社製品名:セレミオンAMP)とを交互に配列し
て、陽極側が陰イオン交換膜で区画され陰極側が陽イオ
ン交換膜で区画された脱塩室と、陽極側が陽イオン交換
膜で区画され陰極側が陰イオン交換膜で区画された濃縮
室を交互に5対配置した。上記膜の有効面積は500c
m2 であった。上記多孔質シート状物を脱塩室に組み込
み、原水として電導度5μS/cmの水を用い、ユニッ
トセルあたり4Vの電圧を印加して脱イオン水試験を行
ったところ、電導度0.07μS/cmの脱イオン水が
安定して得られた。A cation exchange membrane (Asahi Glass Co., Ltd. product name: Selemion CMT) and an anion exchange membrane (Asahi Glass Co., Ltd. product name: Selemion AMP) are alternately arranged between the anode and the cathode. A desalination chamber partitioned by a membrane and a cathode side partitioned by a cation exchange membrane, and a concentrating chamber partitioned by a cation exchange membrane on the anode side and partitioned by an anion exchange membrane on the cathode side were alternately arranged in five pairs. The effective area of the film is 500c
m 2 . The above porous sheet was assembled in a desalting chamber, and a deionized water test was conducted by using water having an electric conductivity of 5 μS / cm as raw water and applying a voltage of 4 V per unit cell to obtain an electric conductivity of 0.07 μS / cm. cm of deionized water was obtained stably.
【0040】[比較例]ペレットPを低密度ポリエチレ
ンに変更した以外は実施例と同様にして厚さ8mmのシ
ート状の多孔質イオン交換体を得た。このシート状の多
孔質イオン交換体の引張強度は0.35kg/cm2 で
あり、連続した空隙の空隙率は23容量%であった。ま
た、10μS/cmの水中の比抵抗の値をセルに入れて
測定したところ、電流密度0.005A/cm2 のとき
500Ω・cmであった。Comparative Example A sheet-like porous ion exchanger having a thickness of 8 mm was obtained in the same manner as in Example except that the pellet P was changed to low density polyethylene. The tensile strength of the sheet-like porous ion exchanger was 0.35 kg / cm 2 , and the porosity of continuous voids was 23% by volume. When the value of the specific resistance in water of 10 μS / cm was measured in a cell, it was 500 Ω · cm at a current density of 0.005 A / cm 2 .
【0041】[0041]
【発明の効果】本発明の多孔質イオン交換体は、イオン
交換体の機械的強度が大きく、イオン交換性能にも優れ
るため、純度の安定した脱イオン水が得られる。この方
法で得られるイオン交換体はシート状であるため取り扱
いやすく、また、製造に複雑な工程を必要としないため
容易に安定した性能のものが得られる。The porous ion exchanger of the present invention has high mechanical strength and excellent ion exchange performance, so that deionized water having a stable purity can be obtained. The ion exchanger obtained by this method is in the form of a sheet, so that it is easy to handle, and since it does not require a complicated process for production, a stable performance can be easily obtained.
【0042】本発明の脱イオン水の製造方法は、長期間
安定して高純度の脱イオン水を連続的に製造できる。ま
た、多孔質イオン交換体を使用しているため、容易に電
気透析装置を組み立てうるという特長も有する。According to the method for producing deionized water of the present invention, high-purity deionized water can be continuously produced stably for a long period of time. In addition, since a porous ion exchanger is used, the electrodialysis apparatus can be easily assembled.
Claims (5)
交換樹脂粒子が結合剤を用いて結合された多孔質イオン
交換体であって、結合剤がイオン交換体微細粉末を含む
熱可塑性ポリマーであり、イオン交換体微細粉末の粒径
が0.5〜150μmであることを特徴とする多孔質イ
オン交換体。1. A porous ion exchanger in which ion exchange resin particles having a particle size of 200 to 1000 μm are bound using a binder, wherein the binder is a thermoplastic polymer containing fine powder of the ion exchanger. A porous ion exchanger, wherein the particle size of the ion exchanger fine powder is 0.5 to 150 μm.
交換樹脂粒子が結合剤を用いて結合された多孔質イオン
交換体であって、結合剤がイオン交換体微細粉末を含む
溶剤可溶性ポリマーであり、イオン交換体微細粉末の粒
径が0.5〜150μmであることを特徴とする多孔質
イオン交換体。2. A porous ion exchanger in which ion exchange resin particles having a particle size of 200 to 1000 μm are bound using a binder, wherein the binder is a solvent-soluble polymer containing fine powder of the ion exchanger. A porous ion exchanger, wherein the particle size of the ion exchanger fine powder is 0.5 to 150 μm.
を混合した後、得られた混合物とイオン交換樹脂粒子を
混合し、加熱成形することにより請求項1記載の多孔質
イオン交換体を製造する方法。3. The porous ion exchanger according to claim 1, wherein the thermoplastic polymer and the ion exchanger fine powder are mixed, the resulting mixture is mixed with the ion exchange resin particles, and the mixture is heated and molded. Method.
細粉末を混合した後、得られた混合液とイオン交換樹脂
粒子を混合し、溶剤を除去することにより請求項2記載
の多孔質イオン交換体を製造する方法。4. The porous ion exchanger according to claim 2, wherein the solvent-soluble polymer solution and the ion-exchanger fine powder are mixed, and then the resulting mixture and the ion-exchange resin particles are mixed, and the solvent is removed. How to manufacture.
ン交換膜とを交互に配列させた電気透析装置の脱塩室に
イオン交換体を収容してなる脱イオン水製造装置の脱塩
室に被処理水を流しながら通電することにより脱イオン
水を製造する方法において、上記イオン交換体として請
求項1又は2記載の多孔質イオン交換体を用いる脱イオ
ン水の製造方法。5. A deionized water producing apparatus in which an ion exchanger is accommodated in a desalting chamber of an electrodialysis apparatus in which a cation exchange membrane and an anion exchange membrane are alternately arranged between a cathode and an anode. 3. A method for producing deionized water by supplying electricity while flowing water to be treated through a salt chamber, wherein the porous ion exchanger according to claim 1 or 2 is used as the ion exchanger.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9049325A JPH10244169A (en) | 1997-03-04 | 1997-03-04 | Porous ion exchanger and production of demineralized water |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9049325A JPH10244169A (en) | 1997-03-04 | 1997-03-04 | Porous ion exchanger and production of demineralized water |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10244169A true JPH10244169A (en) | 1998-09-14 |
Family
ID=12827842
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9049325A Pending JPH10244169A (en) | 1997-03-04 | 1997-03-04 | Porous ion exchanger and production of demineralized water |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10244169A (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004020095A1 (en) * | 2002-08-28 | 2004-03-11 | Organo Corporation | Ion adsorption module and method for water treatment |
WO2008078602A1 (en) * | 2006-12-27 | 2008-07-03 | Kurita Water Industries Ltd. | Method and apparatus for producing pure water |
JP2010234287A (en) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Nippon Rensui Co Ltd | Filling method for ion exchange resin, and electric regeneration-type pure water making apparatus |
JP2010234288A (en) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Nippon Rensui Co Ltd | Electric regeneration-type pure water making apparatus |
JP2011056376A (en) * | 2009-09-09 | 2011-03-24 | Nippon Rensui Co Ltd | Filling method for ion exchange resin, and electric regeneration-type pure water making apparatus |
KR20150112387A (en) * | 2014-03-28 | 2015-10-07 | 삼성전자주식회사 | softening apparatus |
-
1997
- 1997-03-04 JP JP9049325A patent/JPH10244169A/en active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004020095A1 (en) * | 2002-08-28 | 2004-03-11 | Organo Corporation | Ion adsorption module and method for water treatment |
CN1297347C (en) * | 2002-08-28 | 2007-01-31 | 奥加诺株式会社 | Ion adsorption module and method for water treatment |
US7294265B2 (en) | 2002-08-28 | 2007-11-13 | Organo Corporation | Ion adsorption module and method for water treatment |
WO2008078602A1 (en) * | 2006-12-27 | 2008-07-03 | Kurita Water Industries Ltd. | Method and apparatus for producing pure water |
JP2010234287A (en) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Nippon Rensui Co Ltd | Filling method for ion exchange resin, and electric regeneration-type pure water making apparatus |
JP2010234288A (en) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Nippon Rensui Co Ltd | Electric regeneration-type pure water making apparatus |
JP2011056376A (en) * | 2009-09-09 | 2011-03-24 | Nippon Rensui Co Ltd | Filling method for ion exchange resin, and electric regeneration-type pure water making apparatus |
KR20150112387A (en) * | 2014-03-28 | 2015-10-07 | 삼성전자주식회사 | softening apparatus |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6334941B1 (en) | Apparatus for producing deionized water | |
US5759373A (en) | Porous ion exchanger and method for producing deionized water | |
US5961805A (en) | Method and apparatus for producing deionized water | |
US5788826A (en) | Electrochemically assisted ion exchange | |
JPH08252579A (en) | Porous ion exchanger and production of deionized water | |
JP3947829B2 (en) | Deionized water production equipment | |
JPWO2002083770A1 (en) | Composite porous ion exchanger, method for producing the same, deionization module using the same, and electric deionized water producing apparatus | |
US6338784B1 (en) | Apparatus for producing deionized water | |
JPH10244169A (en) | Porous ion exchanger and production of demineralized water | |
JPH10192716A (en) | Porous ion exchanger and production of demineralized water | |
JP4049170B2 (en) | Method for producing deionized water production apparatus | |
JPH10192717A (en) | Porous ion exchanger and production of demineralized water | |
JPH10216717A (en) | Porous ion exchanger and preparation of demineralized water | |
JPH11165175A (en) | Manufacturing apparatus for deionized water | |
JP2001049009A (en) | Heterogeneous multi-layered ion exchange film, method and device for manufacturing deionized water using the same | |
JP2001062312A (en) | Production of porous ion exchanger | |
JPH1071338A (en) | Porous ion exchange resin material and production of deionized water | |
JP3800706B2 (en) | Deionized water production equipment | |
JP3906540B2 (en) | Method for producing deionized water | |
JP2001225078A (en) | Electric regeneration type deionized water making apparatus and deionized water making method using the same | |
JP3979890B2 (en) | Operation method for producing deionized water | |
JPH08197061A (en) | Apparatus for producing deionized water | |
JP2003190963A (en) | Ion exchanger and electric demineralizer | |
JP2001353490A (en) | Production method of deionized water | |
CA2221709C (en) | Method and apparatus for producing deionized water |