JP7672247B2 - Water treatment method and water treatment device - Google Patents
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Description
本発明は、水中の溶存酸素などを除去できる水処理装置及び水処理方法に関する。 The present invention relates to a water treatment device and a water treatment method that can remove dissolved oxygen from water.
被処理水を処理して純水などを生成するときに被処理水中の溶存酸素を除去する方法として、脱気膜を用いた膜脱気法がよく知られている。しかしながら膜脱気法では、脱気膜を挟んで被処理水とは反対側となる気相側の真空度を保つ必要があり、そのために真空ポンプを設置することなどが必要となる。そこで、被処理水に水素やヒドラジンなどの還元剤を添加した上で、パラジウムなどを担持した脱酸素触媒に接触させ、溶存酸素と水素(あるいはヒドラジン)から水を生成する反応を進行させて溶存酸素を除去する方法が実用化されている。水素の存在下で脱酸素触媒に接触させることによる溶存酸素の除去の例が特許文献1に開示されている。特許文献2は、固体高分子電極膜によって陰極室と陽極室とが区画された電解槽を使用し、陰極室に被処理水を供給しつつ水の電気分解を進行させ、陰極室において陰極反応によって溶存酸素を還元して除去するとともに、除去できなかった溶存酸素を電気分解で生じた水素ともに脱酸素触媒に接触させて溶存酸素を除去することを開示している。
A membrane degassing method using a degassing membrane is well known as a method for removing dissolved oxygen from water to be treated when the water is treated to produce pure water or the like. However, in the membrane degassing method, it is necessary to maintain a vacuum on the gas phase side, which is the opposite side of the water to be treated, across the degassing membrane, and therefore a vacuum pump or the like is required. Therefore, a method has been put into practical use in which a reducing agent such as hydrogen or hydrazine is added to the water to be treated, and the water is brought into contact with a deoxygenation catalyst carrying palladium or the like, and a reaction is caused to proceed to produce water from the dissolved oxygen and hydrogen (or hydrazine) to remove the dissolved oxygen.
ところで、被処理水から脱塩水を生成する装置の1つとして、電気式脱イオン水製造装置(EDI(Electrodeionization)装置)がある。EDI装置は、電気泳動と電気透析とを組み合わせた装置であって、少なくともその脱塩室にはイオン交換樹脂が充填されている。EDI装置は、薬剤によってイオン交換樹脂を再生する処理を不要とするという利点を有する。特許文献3は、EDI装置の脱塩室にアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とを混合して充填するとともに、アニオン交換樹脂の一部を銅やパラジウムを担持させた触媒樹脂とし、脱塩室に供給される被処理水に水素を添加することにより、脱塩室において被処理水の脱塩処理を行うとともに被処理水から溶存酸素を除去することを開示している。EDI装置の陰極室から排出される陰極水には水素が含まれるので、特許文献3は、陰極水を被処理水に加えることによって水素源とすることも開示している。特許文献4は、白金やパラジウムなどを担持させたアニオン交換樹脂と接触させることにより、被処理水中の過酸化水素を分解除去できることを開示している。
One of the devices that produces desalted water from treated water is the electrodeionization water production device (EDI (Electrodeionization) device). The EDI device is a device that combines electrophoresis and electrodialysis, and at least the desalting chamber is filled with ion exchange resin. The EDI device has the advantage of eliminating the need for a process to regenerate the ion exchange resin with chemicals.
特許文献3に開示される方法は、真空ポンプなどを必要とせずに脱塩も行いながら被処理水中の溶存酸素を除去することができる方法であるが、被処理水に水素を添加するための機構を別途必要とする。陰極水を被処理水に加えることとしても、一般に陰極室の出口の圧力の方が脱塩室の入口の圧力よりも低いから、陰極水を加圧するポンプを必要とする。
The method disclosed in
本発明の目的は、簡単な構成で被処理水中の溶存酸素などを除去できる水処理方法及び水処理装置を提供することにある。 The object of the present invention is to provide a water treatment method and water treatment device that can remove dissolved oxygen and other substances from the water to be treated with a simple configuration.
本発明者らは、従来のEDI装置(電気式脱イオン水製造装置)において脱塩処理などに有効には活用されていなかった陰極室に注目し、陰極室での陰極反応で発生する水素を陰極室内で溶存酸素と反応させることにより、被処理水中の溶存酸素を除去できることを見出し、本発明を完成させた。この場合、溶存酸素の除去を目的としているので、EDI装置としての脱塩室は必ずしも設けなくてもよい。したがって本発明の水処理方法は、被処理水に含まれる少なくとも溶存酸素を除去する水処理方法であって、陽極室に設けられた陽極とイオン交換体が充填されている陰極室に設けられた陰極との間に直流電流を印加する工程と、陰極室に被処理水を通水する工程と、を有し、陰極室に充填されているイオン交換体の少なくとも一部は金属触媒が担持されているイオン交換体である。この水処理方法において、陽極と陰極との間に直流電流を印加する工程と、陰極室に被処理水を通水する工程とは、同時に実行してもよいし、あるいは別々に実行してもよい。 The inventors of the present invention focused on the cathode chamber, which was not effectively used for desalination treatment in conventional EDI devices (electrodeionized water production devices), and discovered that dissolved oxygen in the water to be treated can be removed by reacting hydrogen generated by a cathode reaction in the cathode chamber with dissolved oxygen in the cathode chamber, thus completing the present invention. In this case, since the purpose is to remove dissolved oxygen, the desalination chamber of the EDI device is not necessarily provided. Therefore, the water treatment method of the present invention is a water treatment method for removing at least dissolved oxygen contained in the water to be treated, and includes a step of applying a direct current between an anode provided in the anode chamber and a cathode provided in a cathode chamber filled with an ion exchanger, and a step of passing the water to be treated through the cathode chamber, and at least a part of the ion exchanger filled in the cathode chamber is an ion exchanger carrying a metal catalyst. In this water treatment method, the step of applying a direct current between the anode and the cathode and the step of passing the water to be treated through the cathode chamber may be performed simultaneously or separately.
また本発明の水処理装置は、陽極を備える陽極室と、陰極を備えてイオン交換体が充填され被処理水が供給される陰極室と、を有し、陰極室に充填されているイオン交換体の少なくとも一部は、金属触媒が担持されているイオン交換体であり、陽極と陰極の間に直流電流が印加される。 The water treatment device of the present invention has an anode chamber equipped with an anode, and a cathode chamber equipped with a cathode and filled with an ion exchanger to which the water to be treated is supplied, and at least a portion of the ion exchanger filled in the cathode chamber is an ion exchanger carrying a metal catalyst, and a direct current is applied between the anode and the cathode.
本発明において陰極室に充填されるイオン交換体に担持される金属触媒は、水素と酸素とから水を生成する反応を促進する触媒であれば、任意のものを使用できる。そのような金属触媒の例としては、鉄、銅、マンガン、パラジウム、白金などが挙げられる。中でも、白金族金属触媒は、酸素の還元反応を促進するだけでなく、過酸化水素分解に対する触媒活性が高いため、被処理水中に過酸化水素が含まれる場合に好適に利用することができる。白金族金属触媒とは、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム及び白金の中から選ばれた1以上の金属を含む触媒のことである。白金族金属触媒は、これらの金属元素のいずれかを単独で含むものであっても、これらのうちの2種以上を組み合わせたものであってもよい。これらのなかで、白金、パラジウム、白金/パラジウム合金は、触媒活性が高く、白金族金属触媒として好適に用いられる。 In the present invention, any metal catalyst can be used as long as it promotes the reaction of producing water from hydrogen and oxygen as the metal catalyst supported on the ion exchanger filled in the cathode chamber. Examples of such metal catalysts include iron, copper, manganese, palladium, platinum, etc. Among them, platinum group metal catalysts not only promote the reduction reaction of oxygen, but also have high catalytic activity for decomposing hydrogen peroxide, so they can be used preferably when hydrogen peroxide is contained in the water to be treated. A platinum group metal catalyst is a catalyst containing one or more metals selected from ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium, and platinum. The platinum group metal catalyst may contain any of these metal elements alone, or may be a combination of two or more of these. Among these, platinum, palladium, and platinum/palladium alloys have high catalytic activity and are preferably used as platinum group metal catalysts.
本発明において陰極室はその陽極室の側においてイオン交換膜によって区画されていることが好ましい。イオン交換膜によって区画されていれば、陰極室内のイオン交換体に捕捉されたイオンをイオン交換膜を介して陰極室の外部に移動させることが可能になり、陰極室内のイオン交換体が再生されるので、長期間にわたって溶存酸素の除去性能を維持することができる。より具体的には、陰極室に充填されるイオン交換体をアニオン交換樹脂などのアニオン交換体とし、陰極室を区画するイオン交換膜をアニオン交換膜とすることが好ましい。そのように構成することにより、被処理水中のアニオン、例えば炭酸イオンや炭酸水素イオンがアニオン交換体に吸着し、続いて、陰極で進行する水の電気分解反応によって生じる水酸化物イオンでアニオン交換体が再生されて遊離したアニオンがアニオン交換膜を介して陰極室の外部に移動する。その結果、陰極室において被処理水に対し、炭酸イオンや炭酸水素イオンなどのアニオンに関しての脱塩処理が行われたことになる。すなわち、陰極室において、被処理水に対する溶存酸素の除去処理だけでなく脱炭酸処理も行われることになる。 In the present invention, it is preferable that the cathode chamber is partitioned by an ion exchange membrane on the anode chamber side. If it is partitioned by an ion exchange membrane, it becomes possible to move ions captured by the ion exchanger in the cathode chamber to the outside of the cathode chamber through the ion exchange membrane, and the ion exchanger in the cathode chamber is regenerated, so that the dissolved oxygen removal performance can be maintained for a long period of time. More specifically, it is preferable that the ion exchanger filled in the cathode chamber is an anion exchanger such as an anion exchange resin, and the ion exchange membrane partitioning the cathode chamber is an anion exchange membrane. By configuring it in this way, anions in the water to be treated, such as carbonate ions and bicarbonate ions, are adsorbed to the anion exchanger, and then the anion exchanger is regenerated with hydroxide ions generated by the electrolysis reaction of water proceeding at the cathode, and the liberated anions move to the outside of the cathode chamber through the anion exchange membrane. As a result, the water to be treated is desalination-treated with respect to anions such as carbonate ions and bicarbonate ions in the cathode chamber. That is, in the cathode chamber, not only the removal of dissolved oxygen but also the decarbonation treatment is performed on the water to be treated.
一般的なEDI装置の陰極室において上述した溶存酸素の除去処理を行った場合、この除去処理は、EDI装置の脱塩室での脱塩処理とは独立して進行する。したがって本発明の水処理装置は、既存のEDI装置を使用して、その陰極室に充填されるイオン交換体として金属触媒を担持したイオン交換体を用いることにより、容易に実現することができる。その場合、EDI装置の脱塩室には、溶存酸素の除去の対象となる被処理水とは別の被処理水を通水することができる。あるいは、陰極室を通過することによって溶存酸素が除去された後の被処理水を脱塩室に通水し、その被処理水の脱塩を行うようにしてもよい。 When the above-mentioned dissolved oxygen removal process is performed in the cathode chamber of a typical EDI device, this removal process proceeds independently of the desalination process in the desalination chamber of the EDI device. Therefore, the water treatment device of the present invention can be easily realized by using an existing EDI device and using an ion exchanger carrying a metal catalyst as the ion exchanger filled in the cathode chamber. In this case, water to be treated other than the water to be treated from which dissolved oxygen is to be removed can be passed through the desalination chamber of the EDI device. Alternatively, the water to be treated after the dissolved oxygen has been removed by passing through the cathode chamber can be passed through the desalination chamber to desalinate the water to be treated.
本発明によれば、EDI装置における陰極室を活用することにより、簡単な構成で被処理水中の溶存酸素などを除去できるようになる。 According to the present invention, by utilizing the cathode chamber in the EDI device, it is possible to remove dissolved oxygen and other substances from the water being treated with a simple configuration.
次に、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明に基づく水処理装置の基本構成を示している。 Next, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Figure 1 shows the basic configuration of a water treatment device based on the present invention.
この水処理装置は、陽極11が設けられた陽極室21と、カチオン交換膜31によって陽極室21から区画されている濃縮室24と、陰極12が設けられてアニオン交換膜34によって濃縮室24から区画されている陰極室25とを備えている。陽極室21にはカチオン交換体であるカチオン交換樹脂(CER)が充填され、濃縮室24にはアニオン交換体であるアニオン交換樹脂(AER)が充填されている。陰極室25には、表面に金属触媒を担持したイオン交換体が充填されている。本実施形態では、表面にパラジウム(Pd)を担持したアニオン交換樹脂が陰極室25に単床で充填されている。溶存酸素を含む被処理水が陰極室25に供給され、この被処理水は陰極室25を通水する。濃縮室24には供給水が供給され、濃縮室24を通過した供給水は、そのまま陽極室21に供給される。陽極室21を通過した供給水は、排水として、陽極室21から排水される。供給水は、特に限定されるものではなく、例えば、市水、工業用水、地下水などから濁質や酸化性物質を除去した後、逆浸透膜装置によって処理して得られた水であってよい。以下の説明において、表面にパラジウム(Pd)を担持したアニオン交換樹脂のことをPd担持アニオン交換樹脂(Pd AER)と呼ぶ。
This water treatment device includes an
図1に示す水処理装置では、陽極11と陰極12の間に直流電流を印加し、濃縮室24に供給水を供給した状態で、陰極室25に被処理水を供給する。陰極室25では直流電流によって陰極12の表面において陰極反応が進行して水素が発生する。この水素は、Pd担持アニオン交換樹脂(Pd AER)の表面において、被処理水中の溶存酸素と反応し、その結果、水を生成する。水素と反応した分だけ被処理水中の溶存酸素は減少する。金属触媒であるパラジウムの存在下での水素と酸素の反応速度は大きいから、十分な量の水素が発生していれば、陰極室25からは溶存酸素が十分に除去された処理水が排出される。陰極室25内に水素が存在すれば溶存酸素が除去されるので、陰極室25での被処理水の滞留時間を考慮して、陽極11と陰極12との間の直流電流の印加を断続的に行うこともできる。さらに言えば、直流電流の印加を連続してあるいは間欠的に行いながら、陰極室25への被処理水の通水も間欠的に行ってもよい。
In the water treatment device shown in FIG. 1, a direct current is applied between the
Pd担持アニオン交換樹脂はアニオン交換体であるので、被処理水中の炭酸イオン(CO3
2-)や炭酸水素イオン(HCO3
-)などのアニオンは、Pd担持アニオン交換樹脂に捕捉される。陰極12での陰極反応により水酸化物イオン(OH-)も発生するので、Pd担持アニオン交換樹脂(Pd AER)に捕捉されたアニオンは水酸化物イオンによりイオン交換されて遊離し、陽極11と陰極12の間の電界によって移動し、アニオン交換膜34を通って濃縮室24に移動する。そして濃縮室24に移動したアニオンは、濃縮室24内での供給水の流れに乗って陽極室21を介して装置の外部に排出される。すなわち、アニオン交換体としてのPd担持アニオン交換樹脂は、一般的なEDI装置の脱塩室におけるイオン交換体と同様に常時再生されることとなり、この実施形態の水処理装置において陰極室25では、アニオンに対する脱塩処理も行われることになる。
Since the Pd-supported anion exchange resin is an anion exchanger, anions such as carbonate ions (CO 3 2− ) and hydrogen carbonate ions (HCO 3 − ) in the water to be treated are captured by the Pd-supported anion exchange resin. Since hydroxide ions (OH − ) are also generated by the cathode reaction at the
Pd担持アニオン交換樹脂は、過酸化水素を分解することもできるから、本実施形態の水処理装置では、被処理水中の過酸化水素も除去することができる。Pd担持アニオン交換樹脂が過酸化水素を分解したとき、分解生成物は水素と酸素である。生成した酸素は、Pd担持アニオン交換樹脂の存在下で水素と反応して水となるので、過酸化水素を分解除去したからといって溶存酸素濃度が上昇することはない。また図1に示す水処理装置において、陽極室21が濃縮室24としても機能するようにしてもよい。その場合、カチオン交換膜31を取り除き、陽極室21と濃縮室24とが一体となる構造とすればよい。
Since the Pd-loaded anion exchange resin can also decompose hydrogen peroxide, the water treatment device of this embodiment can also remove hydrogen peroxide from the water to be treated. When the Pd-loaded anion exchange resin decomposes hydrogen peroxide, the decomposition products are hydrogen and oxygen. The generated oxygen reacts with hydrogen in the presence of the Pd-loaded anion exchange resin to become water, so the decomposition and removal of hydrogen peroxide does not increase the dissolved oxygen concentration. In addition, in the water treatment device shown in FIG. 1, the
図2は、別の実施形態の水処理装置を示している。図2に示した水処理装置は、図1に示した水処理装置と同様のものであるが、陰極室25が複床構成となっており、Pd担持アニオン交換樹脂が陰極室25において流れの下流側にのみ設けられている点で、図1に示したものと異なっている。陰極室25において流れの上流側には、金属触媒を担持していないアニオン交換樹脂(AER)が充填されている。陰極室25における陰極反応は陰極12の全面で進行し、また、Pd担持アニオン交換樹脂の存在下における水素と酸素との反応速度は十分に大きいので、陰極室25における出口側にだけPd担持アニオン交換樹脂を配置しても、被処理水中の溶存酸素を十分に除去することができる。図2に示す構成では、高価なパラジウム触媒の使用量を削減することができるので、コストを低減することができる。Pd担持アニオン交換樹脂の使用量を削減するためには、Pd担持アニオン交換樹脂と他のアニオン交換樹脂やカチオン交換樹脂とを混合(混床)形態で陰極室25に充填することも考えられるが、水素の利用効率を向上させるためには、陰極室25内の少なくとも一部においてPd担持アニオン交換樹脂が単床形態で充填されていることが好ましい。すなわち、Pd担持アニオン交換樹脂を陰極室25に充填するときは、単床形態か複床形態で充填することが好ましい。
Figure 2 shows a water treatment device of another embodiment. The water treatment device shown in Figure 2 is similar to the water treatment device shown in Figure 1, but differs from that shown in Figure 1 in that the
図1及び図2に示す水処理装置は、一般的なEDI装置から脱塩室を除いた構成のものであるが、本発明に基づく水処理装置では、脱塩室を設けて一般的なEDI装置と同じ構成とし、脱塩室では脱塩処理を実行し、陰極室では溶存酸素の除去処理を実行することが可能である。図3は、EDI装置として構成された、本発明に基づく水処理装置を示している。図3に示す水処理装置は、図1に示す水処理装置において、陽極室21と濃縮室24の間に、陽極室21の側から濃縮室22と脱塩室23とをこの順で設けたものである。陽極室21と濃縮室22との間はカチオン交換膜31で仕切られ、濃縮室22と脱塩室23の間はアニオン交換膜32で仕切られ、脱塩室23と濃縮室24の間はカチオン交換膜33によって仕切られている。濃縮室22にはアニオン交換樹脂(AER)が充填され、脱塩室23には、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とが混床(MB)で充填されている。脱塩室23には、溶存酸素の除去を行う対象の被処理水とは別の被処理水が供給されている。陽極室21、濃縮室22,24には供給水が供給されており、陽極室21からは電極水が、濃縮室22,24からは濃縮水が排出される。
The water treatment device shown in Figures 1 and 2 is a general EDI device without the desalination chamber, but the water treatment device based on the present invention has the same configuration as a general EDI device by providing a desalination chamber, and it is possible to perform desalination processing in the desalination chamber and removal processing of dissolved oxygen in the cathode chamber. Figure 3 shows a water treatment device based on the present invention configured as an EDI device. The water treatment device shown in Figure 3 is the water treatment device shown in Figure 1, in which a
図3に示す水処理装置では、陽極11と陰極12の間に直流電流を印加することにより、脱塩室23では、一般的なEDI装置における脱塩室と同様に被処理水に対する脱塩処理が行なわれ、脱塩室23から脱塩水が排出される。一方、陰極室25では、図1に示した水処理装置の場合と同様に、被処理水に含まれる溶存酸素を除去する処理が行われ、陰極室25からは溶存酸素が除去された処理水が排出される。このとき、上述したように、被処理水に含まれる過酸化水素も除去される。
In the water treatment device shown in FIG. 3, by applying a direct current between the
図4は、EDI装置として構成された水処理装置の別の例を示している。図4に示した水処理装置は、図3に示した水処理装置の陰極室25から排出される処理水をそのまま脱塩室23に供給するようにしたものである。したがって、図4に示す水処理装置によれば、溶存酸素が除去され、過酸化水素も除去された脱塩水を得ることができる。
Figure 4 shows another example of a water treatment device configured as an EDI device. The water treatment device shown in Figure 4 is designed to supply treated water discharged from the
一般にEDI装置においては、陽極と陰極の間に複数の脱塩室を配置することができる。EDI装置として構成されている図3及び図4に示す水処理装置においても、アニオン交換膜32、脱塩室23、カチオン交換膜33及び濃縮室24からなる構成を繰り返し単位として、陽極室21に隣接する濃縮室22と陰極室25に区画するアニオン交換膜34の間にこの繰り返し単位を複数配置することにより、陽極11と陰極12の間に複数の脱塩室23を配置することができる。図5に示す水処理装置は、図4に示す水処理装置において、脱塩室23を複数配置したものであり、陰極室25から排出される処理水は、複数の脱塩室23に対して並列に分配されて通水される。各脱塩室23からは、溶存酸素が除去され、かつ脱塩処理がなされた脱塩水が排出される。
In general, in an EDI device, multiple desalting compartments can be arranged between the anode and the cathode. In the water treatment device shown in Figures 3 and 4, which is configured as an EDI device, a repeating unit consisting of an
以上、本発明に基づく水処理装置を説明したが、この水処理装置は、純水あるいは超純水を製造する水処理システムに組み込むことができる。純水あるいは超純水を製造する水処理システムは、例えば、活性炭装置(AC)、逆浸透膜装置(RO)、紫外線照射装置(UV)、イオン交換樹脂装置(IER)、膜脱気装置(MD)、EDI装置、非再生型イオン交換装置(CP)、各種のフィルタなどを組み合わせて構成される。本発明に基づく水処理装置は、溶存酸素の除去、過酸化水素の除去、脱塩処理などを行うことができるから、膜脱気装置、イオン交換樹脂装置、EDI装置、非再生型イオン交換装置のうちの1以上を置き換えるために使用したり、あるいは、膜脱気装置、イオン交換樹脂装置、EDI装置、非再生型イオン交換装置の前段や後段に設けて不純物成分の除去性能の向上のために使用することができる。図6は、本発明に基づく水処理装置を組み込んだ水処理システムの一例を示している。 The water treatment device according to the present invention has been described above, but this water treatment device can be incorporated into a water treatment system that produces pure water or ultrapure water. The water treatment system that produces pure water or ultrapure water is composed of, for example, an activated carbon device (AC), a reverse osmosis membrane device (RO), an ultraviolet irradiation device (UV), an ion exchange resin device (IER), a membrane degassing device (MD), an EDI device, a non-regenerative ion exchange device (CP), various filters, etc. The water treatment device according to the present invention can remove dissolved oxygen, remove hydrogen peroxide, and perform desalination treatment, so it can be used to replace one or more of the membrane degassing device, the ion exchange resin device, the EDI device, and the non-regenerative ion exchange device, or can be installed in the front or rear of the membrane degassing device, the ion exchange resin device, the EDI device, and the non-regenerative ion exchange device to improve the performance of removing impurity components. Figure 6 shows an example of a water treatment system incorporating a water treatment device according to the present invention.
図6に示す水処理システムは、市水などの原水から超純水を生成するシステムであって、原水から一次純水を生成する一次純水システムと、一次純水から超純水を生成するサブシステムとから構成されている。図において符号100は、図1から図5を用いて説明した水処理装置のいずれかである。一次純水システムでは、原水タンク41、第1の逆浸透膜装置51、第2の逆浸透膜装置52、逆浸透膜処理水タンク42、紫外線照射装置(UV)55、水処理装置100がこの順で配置され、原水はこの順で処理され、その結果、一次純水が製造される。本発明に基づく水処理装置100を用いないのであれば、水処理装置100の代わりに、イオン交換樹脂装置やEDI装置、非再生型イオン交換装置と、膜脱気装置とが設けられることになる。一次純水システムでは、純水の供給先である後段の設備が満水になった場合には、製造された一次純水を逆浸透膜処理水タンク42に循環させている。
The water treatment system shown in FIG. 6 is a system for producing ultrapure water from raw water such as city water, and is composed of a primary pure water system for producing primary pure water from raw water, and a subsystem for producing ultrapure water from primary pure water. In the figure, the
サブシステムでは、一次純水システムからの一次純水を貯える純水タンク45が設けられており、純水タンク45の出口に対し、紫外線照射装置(UV)61、非再生型イオン交換装置(CP)63、膜脱気装置(MD)65、及び限外濾過膜(UF)67がこの順で配置されて一次純水がこの順で処理され、超純水が製造される。製造された超純水の一部は純水タンク45に循環される。限外濾過膜(UF)67の代わりに精密濾過膜を用いてもよい。またサブシステムにおいて、非再生型イオン交換装置63と膜脱気装置65に代えて、本発明に基づく水処理装置を設けてもよいし、非再生型イオン交換装置63、膜脱気装置65の前段や後段に設けてもよい。一次純水システムにおいてもサブシステムにおいても膜脱気装置を設ける場合、複数の膜脱気装置を直列に設けることによって全体としての溶存酸素の除去率を高めることがあるが、そのように複数の膜脱気装置を直列に設けるときに一部の膜脱気装置を本発明に基づく水処理装置で置き換えることもできる。
In the subsystem, a
図7は、本発明に基づく水処理装置を組み込んだ水処理システムの別の例を示している。図7に示す水処理システムは、図6に示す水処理システムにおいて、水処理装置100の位置を一次純水システムの紫外線照射装置55の前段とし、紫外線照射装置55の後段に、イオン交換樹脂装置またはEDI装置である処理装置(IER/EDI)56を配置したものである。逆浸透膜処理水タンク42内の水は、本発明に基づく水処理装置100、紫外線照射装置55及び処理装置56の順で通水し、イオン交換樹脂装置またはEDI装置である処理装置56から一次純水が排出される。紫外線照射装置55において被処理水に紫外線を照射して全有機炭素(TOC)成分の分解除去を行う場合、被処理水中の溶存酸素濃度が高いとTOCの除去率が低下することが知られている。したがって、図6に示す水処理システムでは、紫外線照射装置55の入口水での溶存酸素濃度を低くすることができ、原水中の溶存酸素濃度が高い場合に紫外線照射装置でのTOC除去率を高めることができる。
7 shows another example of a water treatment system incorporating a water treatment device according to the present invention. In the water treatment system shown in FIG. 7, the
図8は、本発明に基づく水処理装置を組み込んだ水処理システムのさらに別の例を示している。図8に示す水処理システムは、図6に示す水処理システムにおいて、サブシステムの紫外線照射装置61の出口と非再生型イオン交換装置63の入口との間にも、本発明に基づく水処理装置100を配置したものである。紫外線照射によって水中の有機物を分解除去するときには炭酸イオンや炭酸水素イオンなどが生成するが、水処理装置100は、炭酸イオンや炭酸水素イオンを除去することもできるので、サブシステム内に図8に示すように水処理装置100を配置することにより、後段の非再生型イオン交換装置63での処理負荷を低減して不純物の除去性能を高めることができる。
Figure 8 shows yet another example of a water treatment system incorporating a water treatment device according to the present invention. The water treatment system shown in Figure 8 is the water treatment system shown in Figure 6, in which a
次に、実施例により本発明をさらに詳しく説明する。 Next, the present invention will be explained in more detail using examples.
[実施例1]
図1に示す水処理装置を組み立てた。陽極室21、濃縮室24及び陰極室25の寸法は、いずれも、105mm×105mm×9.5mmであった。溶存酸素濃度が8.2mg/Lの水を用意し、この水を被処理水として50L/hで陰極室25に通水し、濃縮室24には供給水として5L/hで通水した。陽極11と陰極12の間に流す電流の値を0.5Aから2.5Aの範囲で変化させて水処理装置を運転し、陰極室25から排出される処理水の溶存酸素濃度を測定して溶存酸素除去率を求めた。結果を図9に示す。図9から、電流値と溶存酸素除去率との間には相関があり、電流密度を大きくすることによって溶存酸素除去率を向上できることが分かった。このことは、陰極室25内で発生した水素を有効に利用して溶存酸素の除去を行なえたことを意味する。
[Example 1]
The water treatment device shown in FIG. 1 was assembled. The dimensions of the
[実施例2]
実施例1と同じ装置を用い、被処理水に過酸化水素を添加し、運転時の電流設定を1.5Aとしたほかは実施例1と同様に実験を行い、処理水中の過酸化水素濃度を測定して、過酸化水素の除去率を求めた。結果を表1に示す。
[Example 2]
The same experiment as in Example 1 was carried out using the same apparatus as in Example 1, except that hydrogen peroxide was added to the water to be treated and the current setting during operation was 1.5 A. The hydrogen peroxide concentration in the treated water was measured and the removal rate of hydrogen peroxide was calculated. The results are shown in Table 1.
表2の結果から、Pd担持アニオン交換樹脂を陰極室25に充填した場合には、過酸化水素も除去できることが分かる。なお、このときの溶存酸素除去率を実測したところ27%程度であり、実施例1での溶存酸素除去率と同程度の値であった。
The results in Table 2 show that hydrogen peroxide can also be removed when the
11 陽極
12 陰極
21 陽極室
22,24 濃縮室
23 脱塩室
25 陰極室
31,33 カチオン交換膜
32,34 アニオン交換膜
100 水処理装置
11
Claims (6)
陽極室に設けられた陽極とイオン交換体が充填されている陰極室に設けられた陰極との間に直流電流を印加する工程と、
前記陰極室に前記被処理水を通水して溶存酸素と過酸化水素とが除去された処理水を前記陰極室から得る工程と、
を有し、
前記陰極室が前記陽極室の側においてイオン交換膜によって区画され、前記陽極室が前記陰極室の側においてイオン交換膜によって区画され、前記陽極室と前記陰極室との間に濃縮室及び脱塩室の少なくとも一方が配置されており、
前記陰極室に充填されている前記イオン交換体の少なくとも一部は白金族金属触媒が担持されているイオン交換体である、水処理方法。 A water treatment method for removing at least dissolved oxygen and hydrogen peroxide contained in water to be treated, comprising the steps of:
applying a direct current between an anode provided in the anode chamber and a cathode provided in a cathode chamber filled with an ion exchanger;
a step of passing the water to be treated through the cathode chamber to obtain treated water from the cathode chamber from which dissolved oxygen and hydrogen peroxide have been removed ;
having
the cathode chamber is partitioned by an ion exchange membrane on the anode chamber side, the anode chamber is partitioned by an ion exchange membrane on the cathode chamber side, and at least one of a concentration chamber and a deionization chamber is disposed between the anode chamber and the cathode chamber;
A water treatment method, wherein at least a part of the ion exchanger packed in the cathode chamber is an ion exchanger carrying a platinum group metal catalyst.
陰極を備えてイオン交換体が充填され被処理水が供給される陰極室と、
を有し、
前記陰極室が前記陽極室の側においてイオン交換膜によって区画され、前記陽極室が前記陰極室の側においてイオン交換膜によって区画され、前記陽極室と前記陰極室との間に濃縮室及び脱塩室の少なくとも一方が配置されており、
前記陰極室に充填されている前記イオン交換体の少なくとも一部は、白金族金属触媒が担持されているイオン交換体であり、
前記陽極と前記陰極の間に直流電流が印加されて前記被処理水に含まれる溶存酸素と過酸化水素とが除去された処理水が前記陰極室から得られる水処理装置。 an anode chamber including an anode;
a cathode chamber which is provided with a cathode, is filled with an ion exchanger, and is supplied with the water to be treated;
having
the cathode chamber is partitioned by an ion exchange membrane on the anode chamber side, the anode chamber is partitioned by an ion exchange membrane on the cathode chamber side, and at least one of a concentration chamber and a deionization chamber is disposed between the anode chamber and the cathode chamber;
At least a part of the ion exchanger packed in the cathode chamber is an ion exchanger carrying a platinum group metal catalyst,
A water treatment device in which a direct current is applied between the anode and the cathode, and treated water from which dissolved oxygen and hydrogen peroxide have been removed and which is obtained from the cathode chamber .
前記陽極室と前記陰極室との間に前記濃縮室が設けられ、
前記陰極室から排出された前記処理水が前記脱塩室に供給される、請求項4または5に記載の水処理装置。 the deionization chamber, which is partitioned by an ion exchange membrane and filled with an ion exchanger, is provided between the anode chamber and the cathode chamber ;
The concentration chamber is provided between the anode chamber and the cathode chamber,
The water treatment device according to claim 4 or 5 , wherein the treated water discharged from the cathode chamber is supplied to the deionization chamber.
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