[发明专利]制造去离子水的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及制造去离子水的方法和设备，这种方法和设备适宜制造用于药品、半导体生产的纯净水或超纯净水以及发电过程中的锅炉用水。

背景技术

作为制造去离子水的方法，一般是将有待处理的水通过填充有离子交换树脂的床层，使一些杂质离子被吸附到离子交换树脂上而被除去，得到去离子水。通常还要采用一种酸或碱使吸附能力已下降的离子交换树脂再生。但是，这种方法存在一个问题，就是用于再生后的酸液或碱液要被排掉，所以希望有一种不需用这种再生的制造去离子水的方法。从这个观点出发，近几年人们把目光集中在通过自身再生型电渗析制造去离子水的方法，其中的离子交换树脂与离子交换薄膜被结合在一起使用。在这种方法中，阴离子交换树脂和阳离子交换树脂的混合物被填充在由阴离子交换薄膜和阳离子交换薄膜交替放置构成的电渗析器的脱矿室中，当被处理的水通过脱矿室时，就加上电压进行电渗析，制造去离子水。在这种方法中，通常离子交换树脂是以湿态形式装在脱矿室中的，这样就有离子交换树脂之间或离子交换树脂和离子交换薄膜之间接触不充分的缺点，如果尝试增加脱矿室的厚度来减少有效的薄膜面积，那么电阻就会增大。

为了克服这些缺陷，JP-B-4-72567和JP-B-6-20513中提出了一种方法，即调整每个脱矿室的宽度和厚度来抑制电阻的增大，一般把宽度调整在0.762-10.16cm(0.3-4英寸)之间，把厚度调整在0.127-0.635cm(0.05-0.25英寸)之间。但是，这种方法也有缺陷，就是这种脱矿室的厚度较薄，所以离子交换剂装入脱矿室较困难，而且单位面积得到的去离子水的量也较少。

发明的揭示

本发明的一个目的是提供了一种新颖的制造去离子水的设备，它是一种自身再生型电渗析制造去离子水的设备，其中的离子交换剂和离子交换薄膜结合在一起使用，即使脱矿室较厚，电阻也很小。通过这种方法，可以在较长时间内连续地得到纯水，而且没有历来技术中的前述的缺陷。同时，本发明还提供了一种利用这种设备制造去离子水的方法。

本发明提供的制造去离子水的设备包括电渗析器和离子交换剂。电渗析器具有阳离子交换薄膜和阴离子交换薄膜交替放置在阴极和阳极之间而构成的脱矿室和浓缩室；而离子交换剂则被装在脱矿室中。在脱矿室中的离子交换剂和构成脱矿室的阳离子交换薄膜以及阴离子交换薄膜之间存在着0.1-20kg/cm²的压力。

以下，对附图进行简单地说明。

图1表示测量离子交换剂和容器壁之间压力的方法。

图2表示用于试验例的电渗析器的构造。

图3表示自身再生型电渗析设备的一种实施方案的简图。

图4表示测量实施例中将水通过干燥离子交换剂时产生的压力的设备。

图5表示一种离子交换树脂多孔体的实施方案，其中的多孔阳离子和阴离子交换片按海岛状图形放置(用于实施例3)。

图6表示一种离子交换树脂多孔体的实施方案，其中的多孔阳离子和阴离子交换片被逐层放置(用于实施例4)。

实施发明的最佳状态

本发明中离子交换剂的状态可被预先改变，然后再放置到电渗析器的脱矿室中，也可以先被放置在脱矿室中，再改变其状态。本说明书中，离子交换剂的状态将用以下的各种术语在下文中描述。“工作状态”表示离子交换树脂被放置于脱矿室中，并用于电渗析时的状态，此时它和工作环境保持平衡；“收缩状态”表示通过某种方法，使离子交换剂的表观体积收缩到一定程度的状态；“自由状态”表示离子交换剂和工作环境保持平衡，但不受脱矿室限制的状态。

本发明中每个脱矿室的厚度一般至少为0.2cm，较好的是至少为0.7cm。如果脱矿室的厚度小于0.2cm，减小有效薄膜面积的效果就不明显，而且在其中放置离子交换剂就比较困难。另一方面，厚度超过80.0cm，减小有效薄膜面积的效果虽然明显，但电阻的增加会很大，这并不是我们所希望的。所以，脱矿室的厚度最好的是在1.1-30.0cm的范围内，这样，电阻的增加不大，但减小有效薄膜面积的效果却很明显。