用于生产去离子水的电去离子装置制造方法及图纸

提供了一种具有新配置的生产电去离子水的装置，该装置能够有效地去除从浓缩室扩散到去离子室中所容纳的待处理水中的弱酸组分。该装置包括设置在彼此相对的阴极和阳极之间的至少一个去离子处理单元；去离子处理单元包括至少填充有阴离子交换剂的去离子室和与去离子室的两侧相邻的一对浓缩室；去离子室经由阳离子交换膜与一对浓缩室中的位于阴极侧的一个浓缩室相邻；去离子室经由第一阴离子交换膜与一对浓缩室中的位于阳极侧的另一个浓缩室相邻，其中，在阳离子交换膜的去离子室侧表面的部分区域上叠置有第二阴离子交换膜，第二阴离子交换膜与阳离子交换膜不为一体，并且阴离子交换剂与第二阴离子交换膜的去离子室侧表面的至少一部分接触。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生产去离子水的电去离子装置
本专利技术涉及一种用于生产去离子水的电去离子装置。
技术介绍
近年来，已经开发了不需要通过化学药品进行再生的用于生产去离子水的电去离子装置(以下将该装置称为“EDI装置”)且被投入使用。EDI装置是将电泳和电渗析结合的装置。普通EDI装置的基本配置如下。即，EDI装置包括去离子室、与去离子室的两侧相邻的一对浓缩室、设置在一个浓缩室的外侧的阳极(正极)室、以及设置在另一个浓缩室的外侧的阴极(负极)室。去离子室包括彼此相对布置的阴离子交换膜和阳离子交换膜、以及填充在这些离子交换膜之间的离子交换剂(阴离子交换剂或/和阳离子交换剂)。存在于待处理水中的阴离子组分和阳离子组分分别通过阴离子交换膜和阳离子交换膜从去离子室移动到浓缩室，然后从去离子室获得处理水，即去离子水，并从浓缩室中获得浓缩水。为了生产去离子水，在分别布置在阳极室和阴极室中的电极之间施加DC电压的同时，将待处理水通入去离子室。在去离子室中，阴离子组分(如Cl-,CO32-,HCO3-,SiO2)被阴离子交换剂捕获，而阳离子组分(如Na+,Ca2+,Mg2+)被阳离子交换剂捕获。同时，在阴离子交换剂和阳离子交换剂之间的界面发生水的离解反应(水裂解反应)，例如，生成氢离子和氢氧根离子(H2O→H++OH-)。被离子交换剂捕获的离子组分被氢离子和氢氧根离子取代，然后从离子交换剂释放。释放的离子组分经过电泳通过离子交换剂到达离子交换膜(阴离子交换膜或阳离子交换膜)，然后在离子交换膜上进行电渗析，然后进入浓缩室。移动到浓缩室的离子组分通过流经浓缩室的水而排出。在EDI装置中，发生这样的现象，其中浓缩水中所含的弱酸组分通过隔开浓缩室和去离子室的阳离子交换膜扩散到处理水中，从而降低了处理水的纯度。这是因为弱酸组分(典型地是碳酸，二氧化硅(硅酸)和硼(硼酸))根据pH等的变化部分地呈非电离分子(中性分子)的形式，并且因此，它们几乎不受阳离子交换膜的选择性渗透性的影响。例如，对于碳酸，存在由式(1)至(3)表示的平衡关系。对于碳酸，非电离分子(中性分子)的形式为CO2以及H2CO3，它们可以轻松通过阳离子交换膜。专利文献1公开了一种EDI装置，该EDI装置能够抑制处理水被从浓缩室扩散到去离子室中的弱酸组分污染。在该装置中，通过离子交换膜将去离子室分隔为第一小去离子室和第二小去离子室。第一小去离子室填充有阴离子交换剂。对于第二小去离子室，以待处理水最终通过的最终离子交换剂为阴离子交换剂的顺序，填充阴离子交换剂和阳离子交换剂。专利文献1公开了在第二小去离子室中填充有阴离子交换剂，在该阴离子交换剂的阴极侧设置有双极膜，该双极膜的由阴离子交换膜构成的表面面向阴离子交换剂，以便加速水离解反应并实现电流密度的适当分配。专利文献2和3也公开了在EDI装置中双极膜的使用。专利文献4和5以及非专利文献1公开了双极膜。现有技术文献专利文献专利文献1：JP2012-161758A专利文献2：WO2013/018818专利文献3：WO2011/152226专利文献4：JPH07-11021A专利文献5：JP2010-132829A非专利文献非专利文献1：田中良修,"离子交换膜基础与应用",2016年，丸善出版,p15-18
技术实现思路
本专利技术要解决的问题在EDI装置中，有效地从待处理水去除从浓缩室扩散到去离子室中所含的待处理水中的弱酸组分是非常重要的。本专利技术的目的是提供一种具有新颖配置的EDI装置，该EDI装置能够有效地从待处理水中去除从浓缩室扩散到去离子室中所含的待处理水中的弱酸组分。解决问题的手段本专利技术的一个方面提供了一种用于生产去离子水的电去离子装置，其包括至少一个设置在彼此相对的阴极和阳极之间的去离子处理单元，去离子处理单元包括：至少填充有阴离子交换剂的去离子室以及与去离子室的两侧相邻的一对浓缩室；去离子室经由阳离子交换膜与一对浓缩室中的位于阴极侧的一个浓缩室相邻，并且去离子室经由第一阴离子交换膜与一对浓缩室中的位于阳极侧的另一个浓缩室相邻，其中在阳离子交换膜的去离子室侧表面的部分区域上重叠设置有与阳离子交换膜不同的第二阴离子交换膜，并且阴离子交换剂与第二阴离子交换膜的去离子室侧表面的至少一部分接触。专利技术效果本专利技术提供一种具有新配置的EDI装置，该EDI装置能够有效地从待处理水中去除已经从浓缩室扩散到去离子室中所含的待处理水中的弱酸组分。附图说明图1是示出本专利技术的EDI装置的实施方式的示意配置的示意剖视图。图2是示出在图1所示的装置中重复数N为2的示例的示意配置的示意剖视图。图3是示出本专利技术的EDI装置的另一实施方式的示意配置的示意剖视图。图4是示出本专利技术的EDI装置的又一实施方式的示意配置的示意剖视图。图5是示出本专利技术的EDI装置的又一实施方式的示意配置的示意剖视图。图6是示出本专利技术的EDI装置的又一实施方式的示意配置的示意剖视图。图7是用于说明本专利技术的机理的概念图。图8是用于说明在阳离子交换膜和阴离子交换膜重叠的界面处的水离解机理的另一概念图。图9是用于说明双极膜中的水离解机理的概念图。图10是用于说明阴离子和阳离子从两个膜重叠的界面排出的情况的概念图。具体实施方式在去离子室中填充有阴离子交换剂的EDI装置中，从浓缩室扩散到去离子室中的弱酸组分可被阴离子交换剂捕获并从处理水中去除。然而，从浓缩室扩散到去离子室的出口附近的区域中的一部分弱酸组分在被去离子室中包含的阴离子交换剂捕获并去除之前容易从去离子室中排出，并且容易混入处理水中。发生这种现象的原因可能是，已从浓缩室扩散的弱酸组分没有与阴离子交换剂充分接触并泄漏到处理水中。图7(a)概念性地示出了在常规EDI装置的示例中，在去离子室23与位于去离子室23的阴极侧的浓缩室24之间的边界附近。在该EDI装置中，阳离子交换膜33将去离子室23与位于去离子室23的阴极侧的浓缩室24隔开。去离子室23中填充作为阴离子交换剂的阴离子交换树脂51，阴离子交换树脂51与阳离子交换膜33在去离子室一侧的表面接触。在这样的装置中，就阳离子交换膜33和阴离子交换树脂51彼此接触的部分而言，已从浓缩室24扩散通过阳离子交换膜33的弱酸组分可以通过离子交换反应而离子化并被捕获在阴离子交换树脂51中。例如，碳酸(H2CO3)被转化为碳酸氢根离子(HCO3-)或碳酸根离子(CO32-)，并被阴离子交换树脂51捕获。捕获的阴离子可移动通过阴离子交换树脂51到相对的(阳极侧)浓缩室。另一方面，在阳离子交换膜33不与阴离子交换树脂51接触的部分中，可以认为，弱酸组分从阳离子交换膜33释放到去离子室23所包含的液相中，该部分弱酸组分混入处理水中。专利技术人已经发现，通过以下的配置可以实现本专利技术的上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于生产去离子水的电去离子装置，其包括设置在彼此相对的阴极和阳极之间的至少一个去离子处理单元，/n所述去离子处理单元包括：至少填充有阴离子交换剂的去离子室；以及与所述去离子室的两侧相邻的一对浓缩室；/n所述去离子室经由阳离子交换膜与所述一对浓缩室中的位于阴极侧的一个浓缩室相邻，并且/n所述去离子室经由第一阴离子交换膜与所述一对浓缩室中的位于阳极侧的另一个浓缩室相邻，其中/n在所述阳离子交换膜的去离子室侧表面的部分区域上叠置有第二阴离子交换膜，所述第二阴离子交换膜与所述阳离子交换膜不为一体，并且/n所述阴离子交换剂与所述第二阴离子交换膜的去离子室侧表面的至少一部分接触。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180119 JP 2018-0071401.一种用于生产去离子水的电去离子装置，其包括设置在彼此相对的阴极和阳极之间的至少一个去离子处理单元，
所述去离子处理单元包括：至少填充有阴离子交换剂的去离子室；以及与所述去离子室的两侧相邻的一对浓缩室；
所述去离子室经由阳离子交换膜与所述一对浓缩室中的位于阴极侧的一个浓缩室相邻，并且
所述去离子室经由第一阴离子交换膜与所述一对浓缩室中的位于阳极侧的另一个浓缩室相邻，其中
在所述阳离子交换膜的去离子室侧表面的部分区域上叠置有第二阴离子交换膜，所述第二阴离子交换膜与所述阳离子交换膜不为一体，并且
所述阴离子交换剂与所述第二阴离子交换膜的去离子室侧表面的至少一部分接触。


2.根据权利要求1所述的用于生产去离子水的电去离子装置，其中，所述阳离子交换膜的所述去离子室侧表面的所述部分区域包括到达所述阳离子交换膜在所述去离子室的出口侧上的端部的区域。


3.根据权利要求1或2所述的用于生产去离子水的电去离子装置，其中，所述去离子室以使所述待处理水最终通过的最终离子交换剂为阴离子交换剂的顺序包括由阴离子交换剂组成的一个或多个阴离子交换剂床和由阳离子交换剂组成的一个或多个阳离子交换剂床。


4.根据权利要求3所述的用于生产去离子水的电去离子装置，其中，
所述去离子室沿所述待处理水的通水方向依次设置有第一阳离子交换剂床、第一阴离子交换剂床、第二阳离子交换剂床和第二阴离子交换剂床，
在所述第一阴离子交换...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐佐木庆介，合庭健太，高桥悠介，日高真生，
申请(专利权)人：奥加诺株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP