离子交换膜、具备离子交换膜的离子交换膜叠层体、具备离子交换膜叠层体的电化学单元、和具备电化学单元的水处理装置制造方法及图纸

一种离子交换膜，其具备：具有阳离子交换基、形成为片状的第一阳离子交换组合体；和以与第一阳离子交换组合体接触的方式配置、具有阴离子交换基、形成为片状的第一阴离子交换组合体。还具备：具有阳离子交换基、形成为片状、以与第一阳离子交换组合体对置的方式配置、比第一阳离子交换组合体更容易透过水的第二阳离子交换组合体；和具有阴离子交换基、形成为片状、以与第一阴离子交换组合体对置的方式配置、比第一阴离子交换组合体更容易透过水的第二阴离子交换组合体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及离子交换膜、具备离子交换膜的电化学单元、和具备电化学单元的水处理装置的构成。
技术介绍
水处理装置利用离子交换树脂将阳离子或阴离子吸附除去，从而将水中的杂质除去。水处理装置中有时使用一个表面配置有阳离子交换基、另一个表面配置有阴离子交换基的离子交换膜(例如参照专利文献1)。作为这样的水处理装置的离子交换膜，已知峰和谷隔开间隔配置的纹理膜(例如参照专利文献1)。图13是表示专利文献1所公开的纹理膜的示意结构的示意图。如图13所示，专利文献1所公开的纹理膜105具有阳离子交换层101和与阳离子交换层101相邻的阴离子交换层102，峰103和谷104隔开间隔配置。由于形成于该纹理膜105的峰103和谷104，膜的表面积增大，因而在向纹理膜105供给含硬度成分的水时，能够加快硬度成分的吸附速度。另外，纹理膜105的峰103和谷104，在将纹理膜105叠层多层使用时，如箭头106所示在峰103与谷104之间形成处理水的通路，因而能够将压力损失抑制得较低。其中，在专利文献1中公开了在纹理膜105的两侧配置有电极107、电极108的电化学单元。在专利文献1中公开的电化学单元中，通过在水的存在下向两极施加电压，使水在阳离子交换层101与阴离子交换层102的界面109解离，生成H+和OH－。通过该H+和OH－、与吸附在阳离子交换层101和阴离子交换层102的阳离子和阴离子置换，能够使阳离子交换层101和阴离子交换层102再生。因此，在专利文献1所公开的电化学单元中，不需要像以往技术那样使用药剂进
行再生。但是，即便是专利文献1所公开的具有纹理膜105的电化学单元，由于只有纹理膜105的表面流动水，只有在阳离子交换层101和阴离子交换层102的表面露出的部分发生反应，所以不能充分地获得阳离子交换层101和阴离子交换层102所带来的硬度成分的吸附能力，这是首要问题。另外，即便是使用专利文献1所公开的纹理膜105的水处理装置，但从使装置内水的流通均匀的观点来看，尚有改善的余地。具体而言，在使箭头106的方向为铅垂方向配置纹理膜105的情况下，由于纹理膜105的自重，膜发生变形，峰103与谷104之间形成的通路被破坏，可能导致压力损失增大。并且，一旦通路被破坏，水就不能在该通路内流通，因而可能无法充分地吸附硬度成分，这是次要的问题。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特表2008－507406号公报
技术实现思路
为了解决上述现有技术的问题，本专利技术的离子交换膜具备：具有阳离子交换基、形成为片状、难以透过水的第一阳离子交换组合体；和以与第一阳离子交换组合体接触的方式配置、具有阴离子交换基、形成为片状、难以透过水的第一阴离子交换组合体。还具备：具有阳离子交换基、形成为片状、以与第一阳离子交换组合体对置的方式配置、比第一阳离子交换组合体容易透过水的第二阳离子交换组合体；和具有阴离子交换基、形成为片状、以与第一阴离子交换组合体对置的方式配置、比第一阴离子交换组合体容易透过水的第二阴离子交换组合体。由此，积极地利用第二阳离子交换组合体和第二阴离子交换组合体吸附Ca、Mg等硬度成分或氯离子、硫酸根离子，由此能够充分地吸附硬度成分，并且能够在第一阳离子交换组合体与第一阴离子交换组合体的界面高效地将水解离，能够高效地实施离子交换组合体的再
生。另外，本专利技术的离子交换膜叠层体是2个以上的离子交换膜以对置的方式叠层而成的离子交换膜叠层体，在离子交换膜之间具备正面背面间具有连通结构的间隔部件。由此，水容易渗透到离子交换膜内部，能够有效地与离子交换膜内的离子交换基接触，能够高效地实施水处理。另外，本专利技术的电化学单元具备离子交换膜叠层体、以阳极和阴极对置的方式配置的电极和具有通水性的分隔板。并且，离子交换膜叠层体配置在电极之间，离子交换膜在相对于铅垂方向垂直的方向上叠层，2个以上的离子交换膜叠层体以从离子交换膜的叠层方向观察时并列的方式配置，分隔板配设在相邻的离子交换膜叠层体之间。由此，能够实现电化学单元内的水流通的均匀化，能够实现电化学单元的效率化。另外，本专利技术的水处理装置具备电化学单元，向电极供给电力的电源，和与流出口连接、具有取水口、水进行流通的第一水流路。并且，具备从第一水流路分支且具有排水口的第二水流路、切换水向取水口或排水口流通的流路切换器、以及控制电源和流路切换器的控制装置。由此，能够高效地实施水处理。参照附图，本专利技术的上述目的、其他目的、特征和优点通过下面的优选实施方式的详细说明更为明确。利用本专利技术的离子交换膜、具备离子交换膜的离子交换膜叠层体、具备离子交换膜叠层体的电化学单元和具备电化学单元的水处理装置，能够充分地吸附硬度成分，并且能够高效地实施离子交换组合体的再生。附图说明图1是表示本实施方式1的电化学单元的示意结构的正面方向的截面图。图2是图1所示的电化学单元的2－2截面图。图3是表示本实施方式1的电化学单元的离子交换膜的一例的示
意图。图4是表示本实施方式1的电化学单元的间隔部件的一例的示意图。图5是表示本实施方式1的电化学单元的间隔部件的其他例的示意图。图6是表示本实施方式2的电化学单元的示意结构的正面方向的截面图。图7是图6所示的电化学单元的7－7截面图。图8是表示本实施方式2的电化学单元的离子交换膜的一例的示意图。图9是表示本实施方式3的电化学单元的示意结构的截面图。图10是表示图9所示的电化学单元的膜组件的示意结构的立体图。图11A是图9所示的11－11截面图。图11B是图9所示的11－11截面图。图12是表示本实施方式4的水处理装置的示意结构的示意图。图13是表示专利文献1中公开的纹理膜的示意结构的示意图。具体实施方式以下，参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。其中，在所有图中，对相同部分或相当部分标注相同符号，有时省略重复的说明。并且，在所有图中，选取用于说明本专利技术所必需的构成要素进行图示，其他的构成要素有时省略图示。并且，本专利技术并不限定于以下的实施方式。(实施方式1)本实施方式1的离子交换膜包括第一阳离子交换组合体和第一阴离子交换组合体。该第一阳离子交换组合体具有阳离子交换基，形成为片状；该第一阴离子交换组合体以与第一阳离子交换组合体接触的方式配置，具有阴离子交换基，形成为片状，难以透过水。本实施方式1的离子交换膜还包括第二阳离子交换组合体和第二阴离子交换组合体。该第二阳离子交换组合体具有阳离子交换基，形成为片状，以
与第一阳离子交换组合体对置的方式配置，比第一阳离子交换组合体更容易透过水；该第二阴离子交换组合体具有阴离子交换基，形成为片状，以与第一阴离子交换组合体对置的方式配置，比第一阴离子交换组合体更容易通过水。另外，本实施方式1的离子交换膜叠层体是2个以上的离子交换膜以对置的方式叠层而成的离子交换膜叠层体，具备配置在2个离子交换膜之间、在正面背面间具有连通结构的间隔部件。并且，本实施方式1的电化学单元具备离子交换膜叠层体、和以阳极和阴极相对置的方式配置的电极。下面，参照图1～图5，对本实施方式1的离子交换膜、具备离子交换膜的离子交换膜叠层体、和具备离子交换膜叠层体的电化学单元的一例进行说明。[电化学单元的构成]图1是表示本实施方式1的电化学单元的示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离子交换膜，其特征在于，具备：第一阳离子交换组合体，其具有阳离子交换基，形成为片状，难以透过水；第一阴离子交换组合体，其以与所述第一阳离子交换组合体接触的方式配置，具有阴离子交换基，形成为片状，难以透过水；第二阳离子交换组合体，其具有阳离子交换基，形成为片状，以与所述第一阳离子交换组合体对置的方式配置，比所述第一阳离子交换组合体更容易透过水；第二阴离子交换组合体，其具有阴离子交换基，形成为片状，以与所述第一阴离子交换组合体对置的方式配置，比所述第一阴离子交换组合体更容易透过水。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.24 JP 2014-089861;2014.05.23 JP 2014-107211.一种离子交换膜，其特征在于，具备：第一阳离子交换组合体，其具有阳离子交换基，形成为片状，难以透过水；第一阴离子交换组合体，其以与所述第一阳离子交换组合体接触的方式配置，具有阴离子交换基，形成为片状，难以透过水；第二阳离子交换组合体，其具有阳离子交换基，形成为片状，以与所述第一阳离子交换组合体对置的方式配置，比所述第一阳离子交换组合体更容易透过水；第二阴离子交换组合体，其具有阴离子交换基，形成为片状，以与所述第一阴离子交换组合体对置的方式配置，比所述第一阴离子交换组合体更容易透过水。2.如权利要求1所述的离子交换膜，其特征在于：所述第一阳离子交换组合体具备具有所述阳离子交换基的阳离子交换树脂和粘合剂树脂，所述第一阴离子交换组合体具备具有所述阴离子交换基的阴离子交换树脂和粘合剂树脂。3.如权利要求1或2所述的离子交换膜，其特征在于：所述第二阳离子交换组合体具备具有所述阳离子交换基的阳离子交换树脂和粘合剂树脂，所述第二阴离子交换组合体具备具有所述阴离子交换基的阴离子交换树脂和粘合剂树脂。4.如权利要求3所述的离子交换膜，其特征在于：以所述第一阳离子交换组合体和所述第一阴离子交换组合体所含的所述粘合剂树脂量大于所述第二阳离子交换组合体和所述第二阴离子交换组合体所含的所述粘合剂树脂量的方式构成。5.如权利要求2～4中任一项所述的离子交换膜，其特征在于：所述粘合剂树脂包括含氟树脂。6.如权利要求2～5中任一项所述的离子交换膜，其特征在于：所述第一阳离子交换组合体、所述第二阳离子交换组合体、所述第一阴离子交换组合体和所述第二阴离子交换组合体分别还具备导电性材料。7.如权利要求1～6中任一项所述的离子交换膜，其特征在于：所述第二阳离子交换组合体和所述第二阴离子交换组合体各自所含的离子交换树脂的平均粒径大于所述第一阳离子交换组合体和所述第一阴离子交换组合体各自所含的离子交换树脂的平均粒径。8.如权利要求7所述的离子交换膜，其特征在于：所述第一阳离子交换组合体和所述第一阴离子交换组合体各自所含的离子交换树脂的平均粒径为1～150μm，所述第二阳离子交换组合体和所述第二阴离子交换组合体各自所含的离子交换树脂的平均粒径为100～250μm。9.如权利要求2～8中任一项所述的离子交换膜，其特征在于：所述第一阳离子交换组合体所具备的所述阳离子交换树脂由弱酸性阳离子交换树脂构成，所述第一阴离子交换组合体所具备的所述阴离子交换树脂由弱碱性阴离子交换树脂构成。10.如权利要求2～8中任一项所述的离子交换膜，其特征在于：所述第一阳离子交换组合体所具备的所述阳离子交换树脂由强酸性阳离子交换树脂构成，所述第一阴离子交换组合体所具备的所述阴离子交换树脂由强碱性阴离子交换树脂构成。11.如权利要求2～8中任一项所述的离子交换膜，其特征在于：所述第一阳离子交换组合体所具备的所述阳离子交换树脂由弱酸性阳离子交换树脂构成，所述第一阴离子交换组合体所具备的所述阴离子交换树脂由强碱性阴离子交换树脂构成。12.如权利要求3～11中任一项所述的离子交换膜，其特征在于：所述第二阳离子交换组合体所具备的所述阳离子交换树脂由弱酸性阳离子交换树脂构成，所述第二阴离子交换组合体所具备的所述阴离子交换树脂由弱碱性阴离子交换树脂构成。13.如权利要求2～12中任一项所述的离子交换膜，其特征在于：所述第一阳离子交换组合体和所述第一阴离子交换组合体分别还具备增强剂。14.如权利要求3～13中任一项所述的离子交换膜，其特征在于：所述第二阳离子交换组合体和所述第二阴离子交换组合体分别还具备增强剂。15.如权利要求1所述的离子交换膜，其特征在于：所述第一阳离子交换组合体和所述第一阴离子交换组合体由均质膜构成。16.一种离子交换膜叠层体，其特征在于：其为2个以上权利要求1～15中任一项所述的离子交换膜以对置的方式叠层而成的离子交换膜叠层体，具备配置在2个所述离子交换膜之间且正面背面间具有连通结构的间隔部件。17.如权利要求16所述的离子交换膜叠层体，其特征在于：所述间隔部件通过将合成树脂的丝编织而形成为网状，所述丝的丝线直径为...

【专利技术属性】
技术研发人员：笹部茂，中田祐志，铃木大辅，谷知子，大江良尚，宇野克彦，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP