本發(fā)明涉及一種用于制造去離子水的電去離子裝置(電去離子水制造裝置)的運(yùn)轉(zhuǎn)方法。

背景技術(shù)：

1、電去離子裝置中，通常在陰極(cathode)及陽極(anode)間交替地配置陽離子交換膜與陰離子交換膜，通過這些陽離子交換膜及陰離子交換膜來進(jìn)行劃分形成，由此形成脫鹽室及濃縮室，并在所述脫鹽室及濃縮室中填充離子交換樹脂。作為陽離子交換膜或陰離子交換膜等離子交換膜，除了在粉末狀的離子交換樹脂中加入聚苯乙烯等粘合劑進(jìn)行制膜而成的不均質(zhì)膜、或通過苯乙烯-二乙烯基苯等的聚合進(jìn)行制膜而成的均質(zhì)膜等以外，也可使用通過具有各種陰離子交換功能或陽離子交換功能的單體的接枝聚合進(jìn)行制膜而成的材料等。

2、圖2是表示專利文獻(xiàn)1的電去離子裝置的基本結(jié)構(gòu)的圖。如圖所示，電去離子裝置中，在陰極(cathode)及陽極(anode)間交替地配置陽離子交換膜(cem)與陰離子交換膜(aem)，通過這些陽離子交換膜及陰離子交換膜來交替地形成脫鹽室及濃縮室，并在各脫鹽室及所述濃縮室中填充離子交換樹脂(省略圖示)。

3、在如上所述的電去離子裝置中，當(dāng)使原水通過脫鹽室，并且使?jié)饪s水通過濃縮室，并在陰極及陽極間流通電流時(shí)，離子自脫鹽室通過陰離子交換膜及陽離子交換膜而移動(dòng)至濃縮室，以脫鹽室流出水的形式獲得去離子水(純水)。自濃縮室流出的濃縮水被廢棄或被部分回收再利用。

4、此種電去離子裝置在各種產(chǎn)業(yè)、例如半導(dǎo)體芯片的制造工序、燃?xì)饣蚝穗姀S、石油化學(xué)工廠、醫(yī)藥品制造工序等中被用作純水制造裝置。

5、特別是半導(dǎo)體市場(chǎng)所要求的生產(chǎn)水水質(zhì)高，也大多需要處理水比電阻值為15mω·cm以上或硼、二氧化硅去除率高。另外，近年來，除要求處理水水質(zhì)的高純度化，還要求設(shè)定也考慮了省電或省水的運(yùn)轉(zhuǎn)條件。

6、作為面向半導(dǎo)體制造工序的電去離子裝置，市售有懿華水處理技術(shù)(evoquawater?technologies,llc)公司(558clark?road?tewksbury,massachusetts?01876,usa)制造的ip-vnx55ep-2。如圖3所示，所述電去離子裝置vnx55ep-2包括子塊(sub?block)1～子塊6。各子塊1～6通過交替地配置的陽離子交換膜(cem)與陰離子交換膜(aem)而形成有多個(gè)脫鹽室與濃縮室對(duì)。

7、在圖3所示的運(yùn)轉(zhuǎn)方法中，將供水(原水)與濃縮水自各端口供給至子塊1～子塊3。供水的一部分通過子塊1～子塊3的供水路徑(上側(cè)頭部)而供給至子塊4～子塊6的供水路徑(上側(cè)頭部)。所述供水通過各子塊1～6的各脫鹽室并經(jīng)由脫鹽水集水路徑(下側(cè)頭部)而自處理水取出端口取出。

8、濃縮水被供給至子塊1～子塊3的頭部(上側(cè)頭部)，通過子塊1～子塊3的各濃縮室，自子塊1～子塊3的濃縮水集水路徑(下側(cè)頭部)導(dǎo)入至子塊4～子塊6的濃縮水頭部(下側(cè)頭部)，通入子塊4～子塊6的各濃縮室中，并經(jīng)由子塊4～子塊6的濃縮水的上側(cè)頭部而自濃縮水取出端口取出。

9、在所述電去離子裝置vnx55ep-2的運(yùn)轉(zhuǎn)方法中，在子塊1～子塊3中，將供水(原水)與濃縮水以平行流的方式通入脫鹽室與濃縮室中，在子塊4～子塊6中，在脫鹽室與濃縮室中使供水與濃縮水的流動(dòng)為相向流(相反方向上的流動(dòng))。即，在圖3中，將供水以下降流的方式通入所有的脫鹽室中。另一方面，關(guān)于濃縮水的通水方向，前半部分(子塊1、子塊2、子塊3)設(shè)為下降流，后半部分(子塊4、子塊5、子塊6)設(shè)為向上流。如上所述，在子塊1～子塊3與子塊4～子塊6中使?jié)饪s水的通水方向相反，由此使?jié)饪s水的使用水量減半。

10、然而，基于所述通水方法，在子塊1～子塊3中，由于在脫鹽室下部與濃縮室下部離子濃度差變大，因此離子通過濃度擴(kuò)散而自濃縮室移動(dòng)至脫鹽室，處理水水質(zhì)會(huì)降低。

11、因此，為了獲得純度高的生產(chǎn)水，而需要在電去離子裝置的前段設(shè)置降低供水的離子負(fù)荷的機(jī)構(gòu)(例如，反滲透膜裝置或膜脫氣裝置等)，或在后段進(jìn)而設(shè)置去除離子的機(jī)構(gòu)。其結(jié)果，設(shè)備的裝置數(shù)量變多，從而產(chǎn)生設(shè)置空間增加或成本上升、電力消耗上升等問題。

12、此外，圖3所示的電去離子裝置vnx55ep-2的子塊1、子塊3包括17個(gè)脫鹽室與濃縮室對(duì)，子塊2包括16個(gè)所述對(duì)。子塊4、子塊6包括17個(gè)所述對(duì)，子塊5包括16個(gè)所述對(duì)。圖3中的“-”表示負(fù)極室，“+”表示陽極室。符號(hào)10表示電源箱。

13、現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

14、專利文獻(xiàn)

15、專利文獻(xiàn)1：日本專利特表2020-524593號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明所要解決的問題

2、如上所述，關(guān)于圖3的電去離子裝置的通水方式，在子塊1～子塊3中，供水與濃縮水成為平行流，在子塊4～子塊6中，供水與濃縮水成為相向流，因此在子塊1～子塊3中，在脫鹽室下部與濃縮室下部離子濃度差變大，離子通過濃度擴(kuò)散而自濃縮室移動(dòng)至脫鹽室，處理水水質(zhì)降低。

3、本發(fā)明的課題在于提供一種可防止離子自濃縮室向脫鹽室的濃度擴(kuò)散來提高水質(zhì)的電去離子裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)方法。

4、解決問題的技術(shù)手段

5、本發(fā)明的一實(shí)施例的電去離子裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)方法是使如下電去離子裝置，即在陽極與陰極之間通過離子交換膜而交替地形成濃縮室與脫鹽室，將濃縮水通入濃縮室中，被處理水在脫鹽室中流通，并以生產(chǎn)水的形式被取出的電去離子裝置運(yùn)轉(zhuǎn)的方法，并且所述電去離子裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)方法的特征在于，向所有的濃縮室在與脫鹽室中的被處理水的通水方向相反的方向上通入濃縮水。

6、在本發(fā)明的一實(shí)施例中，供水的電導(dǎo)率為0.1ms/m～2.0ms/m，特別是0.2ms/m～2.0ms/m。

7、在本發(fā)明的一實(shí)施例中，供水的無機(jī)碳酸濃度以碳計(jì)(as?c)為50μg/l～300μg/l。

8、在本發(fā)明的一實(shí)施例中，將脫鹽室的通水空間速度(space?velocity，sv)設(shè)為70/h～150/h，將濃縮室的通水sv設(shè)為5/h～150/h，特別是設(shè)為5/h～50/h。

9、發(fā)明的效果

10、基于本發(fā)明的電去離子裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，可抑制離子自濃縮室向脫鹽室的濃度擴(kuò)散。由此，可擴(kuò)大供水水質(zhì)的容許范圍或削減后段的處理機(jī)構(gòu)。另外，可使設(shè)備簡(jiǎn)化。

技術(shù)特征：

1.一種電去離子裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，使如下電去離子裝置，即在陽極與陰極之間通過離子交換膜而交替地形成濃縮室與脫鹽室，濃縮水在所述濃縮室中流通，被處理水在脫鹽室中流通，并以生產(chǎn)水的形式被取出的電去離子裝置運(yùn)轉(zhuǎn)，并且所述電去離子裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)方法的特征在于，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電去離子裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，其中供水的電導(dǎo)率為0.1ms/m～2.0ms/m。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電去離子裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，其中供水的無機(jī)碳酸濃度以碳計(jì)為50μμg/l～300μμg/l。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的電去離子裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，其中將脫鹽室的通水空間速度設(shè)為70/h～150/h，將濃縮室的通水空間速度設(shè)為5/h～150/h。

技術(shù)總結(jié)
一種電去離子裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，使如下電去離子裝置，即在陽極與陰極之間通過離子交換膜而劃分出濃縮室與脫鹽室，濃縮水在所述濃縮室中流通，原水以被處理水的形式在脫鹽室中流通，并以生產(chǎn)水的形式被取出的電去離子裝置運(yùn)轉(zhuǎn)，并且所述電去離子裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)方法的特征在于，向所有的濃縮室在與脫鹽室中的被處理水的通水方向相反的方向上通水。

技術(shù)研發(fā)人員：加藤晃久,阿部幸也
受保護(hù)的技術(shù)使用者：栗田工業(yè)株式會(huì)社
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21