No.009

連続式電気脱イオン装置

用水・純水 純水・超純水

「連続式電気脱イオン装置」についてお話いたします。従来のイオン交換装置は、一定量の純水を採水した後、イオン交換樹脂に吸着しているイオンを薬品で除去しなければなりません。その除去作業やコストを低減するために開発された連続式電気脱イオン装置について解説いたします。


KCRセンター小川晋平

解説者

栗田工業株式会社

小川晋平

解説

従来のイオン交換装置では、一定量の純水を採水した後で、イオン交換樹脂に吸着しているイオンを、定期的に薬品によって除去しなくてはなりませんでした。そのため、薬品受入作業や再生工程時の立会いなど、日々の手間がかかります。そこで考えられたのが連続式電気脱イオン装置で、薬品の代わりに電気を使ってイオン交換樹脂を再生します。

連続式電気脱イオン装置の原理

連続式電気脱イオン装置は、イオン交換樹脂とイオン交換膜を組み合わせたセルを使います。原水(RO膜[逆浸透膜]処理水)を脱塩室と濃縮室に分けて供給します。脱塩室に原水が供給されると、イオンはもっている荷電によって、陽・陰極のいずれかの方向に移動しようとします。たとえばNaClが溶解した原水の場合、Na+は陽イオンであるために陰極方向へ移動します。そして移動したNa+は、脱塩室の端まで移動して陽イオン交換膜に衝突します。この陽イオン交換膜は、選択的に陽イオンを透過させる膜で、Na+は濃縮室側へ通過し、脱塩室からみるとNa+が脱塩された状態となります。こうして濃縮室に入ったNa+は、濃縮室でも陰極方向へ移動して、濃縮室の端のイオン交換膜に衝突しますが、この膜は陰イオン交換膜であるために透過できません。したがってNa+は濃縮室に留まることとなり、やがて濃縮水として排出されます。同様に陰イオンであるClは、陽極側に移動して陰イオン交換膜を通過し、濃縮室で陽イオン交換膜に阻止されて濃縮室に留まり、やがて濃縮水として外部に排出されます。脱塩室の下部では、イオン濃度が希薄になるため、ここでは水の解離が生じてOH、H+が発生し、これらがNa+、Clと置き換わるため、イオン交換樹脂はつねに再生された状態となります。つまり脱塩室の上部では電気エネルギーが電気透析に、下部では水の電気分解に利用され、得られたOH、H+イオンがイオン交換樹脂を再生しています。

連続式電気脱イオン装置の原理

用語解説

電気透析

水の中のイオンをイオン交換膜と電気を利用して分離する方法。陽イオン交換膜と陰イオン交換膜を交互に並べた水槽に電極を入れ、電気を通すとイオンは電気泳動によりイオンの反対の電極に引き寄せられ交換膜で除去される。この性質を利用した装置で脱塩及び塩の濃縮を行う。

CHECK POINT!

  • 連続式電気脱イオン装置は、薬品の代わりに電気でイオン交換体を再生します。
  • 電気エネルギーは、電気透析と水の電気分解に利用されます。

出典:よくわかる水処理技術(株式会社日本実業出版社発行)

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