專利名稱：飲用水的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由含有硼和硬度成分的飲用原水來制造口感優(yōu)異的飲用水的方法。特別涉及由海水或咸水來制造口感優(yōu)異的飲用水的方法。
背景技術(shù)：
10 為獲得飲用水而利用反滲透法進(jìn)行海水或咸水的淡水化在擔(dān)憂水資
源不足的世界各地得到廣泛應(yīng)用。海水中通常以硼酸的形式含有5mg/1左右的硼。由于飲用水中的硼對(duì)人體有不良影響，因此必須要將其除去，例如在WHO的標(biāo)準(zhǔn)中，要求硼為0.5mg/l以下。
在利用反滲透膜裝置對(duì)海水進(jìn)行脫鹽時(shí)，為了抑制海水中的鈣、鎂
15所致的結(jié)垢的析出，需要將海水的pH控制為7以下而供給至反滲透膜裝置中。硼酸的pKa為9，在pH為7以下的海水中幾乎處于非解離狀態(tài)。非解離狀態(tài)的硼酸在反滲透膜裝置中并不能被充分去除，在透過水中殘存有l(wèi)mg/1左右的硼，無法滿足上述WHO的標(biāo)準(zhǔn)。
為了進(jìn)一步降低透過水中的殘留硼，例如有提案提出利用反滲透膜
20裝置對(duì)海水進(jìn)行兩階段的處理(例如參照專利文獻(xiàn)1)。即，向來自第一階段的反滲透膜裝置的透過水中添加堿，將pH調(diào)整為9以上，供給至第二階段的反滲透膜裝置中進(jìn)一步除去硼。然而，在該方法中，需要有pH調(diào)整裝置，并且需要考慮對(duì)第二階段的反滲透膜裝置中的結(jié)垢析出進(jìn)行抑制等，在工藝上更為復(fù)雜。
25 另外，已知有利用電去離子裝置對(duì)鈣、鎂等硬度成分多的水進(jìn)行處
理，在不發(fā)生結(jié)垢的情況下得到純水的方法，所述電去離子裝置是至少在電滲析裝置的脫鹽室中填充離子交換體而成的，所述電滲析裝置中，在陰極和陽極之間交替地配置陽離子交換膜和陰離子交換膜，從而在該兩膜之間交替地形成脫鹽室和濃縮室(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。另外，巳知還有利用電去離子裝置對(duì)利用反滲透膜裝置進(jìn)行水處理
而得到的含有200ppb 二氧化硅和20ppb硼的水進(jìn)行處理，來制造二氧化硅和硼為O.lppb以下的純水的方法(例如，參照專利文獻(xiàn)3)。
另外，對(duì)于飲用水來說，從口感的方面出發(fā)，希望其具有適度的硬
5度(硬度為將水中的鈣離子和鎂離子的合計(jì)量換算為與該合計(jì)量對(duì)應(yīng)的碳
酸鈣的濃度(mg/l)來表示的量)，日本自來水法中規(guī)定硬度為300mg/l以下。此外，在舒適水質(zhì)項(xiàng)目(其中規(guī)定了用于供給可口且質(zhì)量好的自來水的目標(biāo)值)中，規(guī)定硬度為10 100mg/l。
專利文獻(xiàn)l:日本專利第3593765號(hào)公報(bào)io 專利文獻(xiàn)2:日本特開2004-33822號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)3:日本特開2001-113281號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述狀況，本發(fā)明的目的在于提供一種從含有硼和硬度成分的15飲用原水中除去硼來制造口感優(yōu)異的飲用水的方法，特別在于提供一種利用無需擔(dān)心結(jié)垢析出的簡(jiǎn)單裝置及工藝從海水、咸水中除去硼來制造口感優(yōu)異的飲用水的方法。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過將含有硼和硬度成分的飲用原水供給到下述電滲析裝置的脫鹽室中進(jìn)行處理，能夠除去硼并能夠?qū)⒂捕瘸煞挚刂圃谶m20當(dāng)?shù)臐舛?，從而得到口感?yōu)異的飲用水，由此完成了本發(fā)明；在所述電滲析裝置中，在陰極和陽極之間交替地配置陰離子交換膜和至少一部分是1價(jià)選擇透過性陽離子交換膜的陽離子交換膜，從而交替地形成由該兩膜隔開的脫鹽室和濃縮室。本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，通過使用在電滲析裝置的脫鹽室中填充有離子交換體的所謂電去離子裝置，能夠進(jìn)一步改善硼25的去除效率。
此外，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，對(duì)于由利用反滲透膜裝置對(duì)海水進(jìn)行處理而得到的含有非解離硼酸的pH為7以下的透過水構(gòu)成的飲用原水，若利用使用了 1價(jià)選擇透過性陽離子交換膜作為陽離子交換膜的電去離子裝置來進(jìn)行處理，則可除去非解離的硼酸，并可得到口感優(yōu)異的飲用水。艮口，本發(fā)明提供下述發(fā)明。
(1) 一種飲用水的制造方法，其特征在于，將含有硼和硬度成分的飲用原水供給到電滲析裝置的脫鹽室中，所述電滲析裝置中，在陰極和陽極之間交替地配置陰離子交換膜和至少一部分是1價(jià)選擇透過性陽離子
5交換膜的陽離子交換膜，從而交替地形成由該兩膜隔開的脫鹽室和濃縮室。
(2) 如上述第1項(xiàng)所述的飲用水的制造方法，其中，將電滲析裝置的
脫鹽室的pH調(diào)整為7以上。
(3) 如上述第1項(xiàng)或第2項(xiàng)所述的飲用水的制造方法，其中，所述飲
10用原水是將海水或咸水通過反滲透膜裝置后得到的透過水。
(4) 如上述第1項(xiàng)或第2項(xiàng)所述的飲用水的制造方法，其中，至少在電滲析裝置的脫鹽室中填充有離子交換體。
(5) 如上述第4項(xiàng)所述的飲用水的制造方法，其中，所述離子交換體是陰離子交換體與陽離子交換體按照1.5 2.0的交換容量比(陰離子交換
15體/陽離子交換體)混合而成的。
(6) 如上述第5項(xiàng)所述的飲用水的制造方法，其中，交換容量比(陰離子交換體/陽離子交換體)為1.7 2.0。
(7) —種飲用水的制造裝置，其特征在于，該制造裝置包括電滲析裝置，所述電滲析裝置中，在陰極和陽極之間交替地配置陰離子交換膜和
20至少一部分是1價(jià)選擇透過性陽離子交換膜的陽離子交換膜，從而交替地形成由該兩膜隔開的脫鹽室和濃縮室。
(8) 如上述第7項(xiàng)所述的飲用水的制造裝置，其中，該制造裝置進(jìn)一步包括反滲透膜裝置。
(9) 如上述第7項(xiàng)或第8項(xiàng)所述的飲用水的制造裝置，其中，至少在25電滲析裝置的脫鹽室中填充有離子交換體。
(10) 如上述第8項(xiàng)所述的飲用水的制造裝置，其中，海水或咸水的供給管線與反滲透膜裝置連接，反滲透膜裝置的透過水管線與電滲析裝置的脫鹽室連接。
利用本發(fā)明，可以由含有硼和硬度成分的飲用原水得到口感優(yōu)異的
5飲用水。另外，利用本發(fā)明，可以通過將由利用反滲透膜裝置對(duì)海水或 咸水迸行處理而得到的透過水構(gòu)成的飲用原水供給到使用1價(jià)選擇透過 性陽離子交換膜作為陽離子交換膜的電滲析裝置的脫鹽室中，從而由脫
鹽室直接得到硼為0.5mg/l以下、硬度(鈣和鎂的合計(jì)量)為10 100mg/l 5的適于飲用的水，因此可以通過簡(jiǎn)單的工藝由海水或咸水制造口感優(yōu)異 的飲用水。


圖1是概略示出利用本發(fā)明的處理方法由海水制造飲用水所用的設(shè) io備構(gòu)成的一例的框圖。 符號(hào)說明 1海水
IO海水的前處理工序 ll砂濾裝置 15 15多孔過濾裝置
20反滲透膜裝置 30電去離子裝置
具體實(shí)施例方式
20 在本發(fā)明中，所謂飲用原水，指的是由于含有硼而不適宜作為飲用
水、并且含有某種程度(例如10mg/l以上)的硬度成分的水。例如，可以 舉出井水(地下水)、各種回收水、咸水以及利用反滲透膜裝置對(duì)海水或者 咸水進(jìn)行處理而得到的透過水等。
海水通常含有5mg/1左右的硼和6400mg/l左右的硬度成分。另外海
25水的總?cè)芙夤腆w通常為35000mg/l左右，因此當(dāng)總?cè)芙夤腆w濃度(鹽分濃 度)高時(shí)，優(yōu)選預(yù)先利用反滲透膜裝置進(jìn)行處理，將所得到的透過水用作 本發(fā)明中的飲用原水。
咸水是指含有鹽分的地下水。日本的自來水法中規(guī)定自來水的總?cè)?解固體濃度(鹽分濃度)為500mg/l以下，在本發(fā)明中，將總?cè)芙夤腆w濃度
6超過500mg/l的地下水稱作咸水。在存于孤島、海岸地帶以及巖鹽礦床附
近的地域，地下水含有鹽分，多為咸水。咸水中所含有的硼以及硬度成 分的量隨地域不同而有差異。另外，咸水中的總?cè)芙夤腆w濃度也隨地域 不同而有差異，也有可能接近于海水。咸水中的總?cè)芙夤腆w濃度高的情
5況下，優(yōu)選與海水同樣地預(yù)先利用反滲透膜裝置進(jìn)行處理，將所得到的
透過水用作本發(fā)明中的飲用原水?？?cè)芙夤腆w濃度低的情況下，例如為
5000mg/l以下的情況下，可以直接將其用作本發(fā)明的飲用原水。直接使 用的情況下，若上述總?cè)芙夤腆w濃度為500mg/l以下，則更為優(yōu)選。
此外，還有鹽分濃度不那么高，但是由于含有硼而不適宜作為飲用 io水且含有某種程度(例如10mg/1以上)的硬度成分的井水(地下水)、各種回 收水。這樣的井水、各種回收水也可用作本發(fā)明中的飲用原水。
需要說明的是，本發(fā)明中，硬度成分指的是鈣和鎂，將鈣和鎂的合 計(jì)量稱為硬度。
如上所述，由于飲用水中的硼對(duì)人體有不良影響，因此必須要將其 15除去，例如在WHO的標(biāo)準(zhǔn)中，要求硼為0.5mg/l以下。另外，飲用水中
的硬度成分對(duì)于口感具有很大影響，在日本的自來水法中將硬度規(guī)定為 300mg/l以下。若硬度過低，則水淡而無味；若硬度過高，則水質(zhì)硬，味 道濃澀；若含有適度的硬度，則味道醇厚，因此優(yōu)選硬度為10 200mg/l， 更優(yōu)選為10 100mg/l。另外，日本的自來水法中將pH范圍規(guī)定為5.8 20 8.6。
在本發(fā)明中，將飲用原水供給至使用1價(jià)選擇透過性陽離子交換膜 作為陽離子交換膜的電滲析裝置的脫鹽室中。在飲用原水的pH為7以上 偏堿性的情況下，飲用原水中所含有的硼酸易于解離，變成1價(jià)離子 H2B(V或B(OH乂，移動(dòng)至濃縮室中而被除去。由于硼酸解離為l價(jià)離子 25的pKa為9，因此隨著pH接近于9，其向l價(jià)離子的解離變大，除去性 增大。即使是在飲用原水的pH低于7的情況下，通過在脫鹽室中填充離 子交換體并利用水分解來使硼酸解離，由此反復(fù)進(jìn)行所生成的H2B(V或 B(OH乂向離子交換體的吸附及脫離，最終也能使其透過陰離子交換膜而 移動(dòng)至濃縮室中，因而可有效地進(jìn)行硼的除去。
7另外，由于飲用原水中所含有的硬度成分為2價(jià)的陽離子，因而其 無法透過1價(jià)選擇透過性陽離子交換膜；若陽離子交換膜全部為1價(jià)選
擇透過性陽離子交換膜，則硬度成分不能從脫鹽室中除去。因此，在飲
用原水中所含有的硬度成分的量(硬度)高于有適口感的10 200mg/l的情 5況下，作為陽離子交換膜，不僅需要使用1價(jià)選擇透過性陽離子交換膜， 而且還需要并用非1價(jià)選擇透過性陽離子交換膜，從而除去硬度成分。
總之，需要根據(jù)飲用原水中所含有的硬度成分的量來確定1價(jià)選擇 透過性陽離子交換膜與非1價(jià)選擇透過性陽離子交換膜的使用比率。也 艮口，在硬度成分多的情況下，可以降低1價(jià)選擇透過性陽離子交換膜的 io使用比率；在硬度成分少的情況下，可以增加1價(jià)選擇透過性陽離子交 換膜的使用比率。另外，在飲用水制造設(shè)備被分成幾個(gè)系列的情況下， 也可以各系列分別改變1價(jià)選擇透過性陽離子交換膜的使用比率。
若飲用原水中的硬度成分為具有適口感的10 200mg/l的優(yōu)選范圍 內(nèi)，則可以使用1價(jià)選擇透過性陽離子交換膜作為全部陽離子交換膜。 15另外，飲用原水中的硬度成分低于目標(biāo)值的情況下，可以在利用電滲析 裝置處理前添加硬度成分。
另外，所得到的飲用水中的硬度成分的調(diào)整也可以通過適當(dāng)選擇下 式所示的陽離子交換膜的RTN來進(jìn)行。 RTN 二 PCa/Na=(tCa/tNa)/(CCa/CNa) 20 (式中，Pca/Na表示Ca相對(duì)于Na的相對(duì)遷移率，tCa和tNa分別表示
鈣離子和鈉離子在膜中的遷移率，CCa和CNa分別為稀釋側(cè)的鈣離子和 鈉離子的濃度。)
飲用原水中的硬度成分多的情況下，可以使用RTN大的陽離子交換 膜；硬度成分少的情況下，可以使用RTN小的陽離子交換膜。 25 下面，以使用在脫鹽室中填充有離子交換體的電去離子裝置作為電
滲析裝置并使用利用反滲透膜裝置對(duì)海水進(jìn)行處理而得到的透過水作為 飲用原水來制造飲用水的工藝為例，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行說明。 然而，本發(fā)明并不限于該示例，在由各種咸水制造飲用水的過程中也可 應(yīng)用本發(fā)明。另外，當(dāng)使用鹽分少的地下水或各種回收水來作為飲用原水的情況下，可以省略前處理以及利用反滲透膜裝置所進(jìn)行的處理，這 自不必說。
圖1是概略示出利用本發(fā)明的處理方法由海水制造飲用水所用的設(shè) 備構(gòu)成的一例的框圖。海水1經(jīng)前處理工序10進(jìn)行前處理之后送至反滲 5透膜裝置20中，反滲透膜裝置的透過水根據(jù)需要暫且儲(chǔ)存在儲(chǔ)存槽中，
至少供給至電去離子裝置30的脫鹽室中。由電去離子裝置的脫鹽室得到 除去了鹽分且硼為0.5mg/l以下、硬度為10 100mg/l的飲用水。
前處理工序IO可為任意的前處理工序，只要是利用反滲透膜裝置的 海水淡水化裝置中通常使用的前處理工序即可。圖1中示出了系列使用
io砂濾裝置11和多孔過濾裝置15的示例。首先將海水1導(dǎo)入砂濾裝置11 中，經(jīng)砂濾工序除去海水中的垃圾類以及微生物等比較大的夾雜物。由 此盡可能地防止在接下來的多孔過濾工序中的膜的堵塞或污垢。砂濾裝 置的規(guī)格及使用條件沒有特別限制，可以以常規(guī)的使用條件來使用公知 的砂濾裝置。另外，可以在砂濾裝置11的前段進(jìn)一步設(shè)有凝集沉淀工序。
15由此可以減少砂濾裝置ll的負(fù)擔(dān)，更不易在后段發(fā)生問題。
接下來，將過濾水導(dǎo)入至多孔過濾裝置15中，經(jīng)多孔過濾工序獲得 過濾水16。由此可預(yù)先除去在后段的反滲透膜裝置20或電去離子裝置 30等中產(chǎn)生堵塞或污坭這樣的較小的不溶物。作為多孔過濾裝置15中所 用的多孔過濾膜，可以使用微濾膜或超濾膜。優(yōu)選膜的每單位面積的流
20量大的微濾膜。從除去性能和透過水量的平衡的方面考慮，多孔過濾膜 的平均孔徑優(yōu)選為0.01pm l^n。除平均孔徑以外，多孔過濾裝置15的 規(guī)格及使用條件沒有特別限制，可以以常規(guī)的使用條件使用公知的多孔 過濾裝置。另外，未透過多孔過濾膜的非透過水17可以直接全部丟棄至 海中，但優(yōu)選將至少一部分回流到砂濾裝置ll的取水側(cè)。由此可以提高
25海水的利用率。將經(jīng)多孔過濾的過濾水16送至之后的反滲透膜裝置20 中。海水的pH —般接近于8，根據(jù)需要將過濾水16的pH調(diào)整為6 7 或者添加抗結(jié)垢劑，然后送至反滲透膜裝置20中。
反滲透膜裝置20中接收過濾鹽水16，將其分離為海水中作為透過 反滲透膜的部分的透過水21和作為未透過反滲透膜的部分的非透過水22。反滲透膜裝置可以為一段，也可以為兩段以上。關(guān)于反滲透膜裝置 的運(yùn)轉(zhuǎn)壓力、回收等的運(yùn)轉(zhuǎn)條件以及所使用的反滲透膜的規(guī)格，可以根 據(jù)常規(guī)方法來進(jìn)行設(shè)定而沒有特別限制。通常，通過反滲透，海水的大
約4 6成的水分會(huì)以可用作飲用水的透過水21的形式由海水1中分離 5出來，殘余的6 4成的部分為非透過水22。
海水中的總?cè)芙夤腆w通常為35000mg/l左右，硬度通常為6400mg/l 左右，硼通常為5mg/l左右。透過反滲透膜的透過水21的總?cè)芙夤腆w為 200mg/l左右，鹽分被除去至可飲用的程度。然而，硼只除去至1.5mg/l 的程度，不能滿足上述WHO的標(biāo)準(zhǔn)。
io 另一方面，硬度會(huì)變?yōu)?0mg/l左右。在自來水法中將硬度規(guī)定為
300mg/l以下，若硬度過低，則水淡而無味；若硬度過高，則水質(zhì)硬，味 道濃澀；若含有適度的硬度，則味道醇厚，因此優(yōu)選硬度為10 200mg/l， 更優(yōu)選為10 100mg/l。因此，透過反滲透膜的透過水21的硬度可以說 是作為飲用水非常優(yōu)異的硬度。
15 該透過水21呈現(xiàn)出pH為5左右的弱酸性，在不對(duì)pH進(jìn)行調(diào)整的
情況下直接將其至少供給至電去離子裝置30的脫鹽室中，進(jìn)一步除去硼。 非透過水22可以直接丟棄至海中。另外，非透過水22在體積上減 少了透過水21所占的那部分，并且海水1中所含有的鹽幾乎全量殘存在 其中，因而其是由海水濃縮而成的狀態(tài)。因此，可以對(duì)濃縮水進(jìn)一步進(jìn)
20行濃縮處理，以固態(tài)鹽的形式進(jìn)行回收，或者作為食鹽電解的原料鹽水 來利用。
在電去離子裝置30中，將反滲透膜裝置的透過水21至少收入其脫 鹽室中，進(jìn)一步除去透過水中的硼。此時(shí)重要的是不要除去硬度成分。 已知在超純水制造等領(lǐng)域中有多種電去離子裝置，在本發(fā)明中，可以沒 25有任何限制地使用這些公知的電去離子裝置。
在電去離子裝置中，在具有陽極的陽極室和具有陰極的陰極室之間 交替地配置陽離子交換膜和陰離子交換膜，在該兩膜之間交替地形成脫 鹽室和濃縮室，在所形成的電滲析裝置的脫鹽室中填充離子交換樹脂， 在施加電壓的同時(shí)使待處理水流入脫鹽室中，并使待處理水或濃縮水的一部分以濃縮水的形式流入濃縮室中。與陽極室和陰極室相鄰的離子交 換膜分別可以是陽離子交換膜或陰離子交換膜。在兩電極間施加直流電 壓時(shí)，在脫鹽室中，待處理水中的雜質(zhì)離子暫且被填充在脫鹽室中的離 子交換體吸附除去，接下來在電驅(qū)動(dòng)力的作用下由離子交換體中脫離， 5透過離子交換膜，移動(dòng)至濃縮室，并被排出。
在本發(fā)明中，透過水21的pH為5左右，透過水中的硼未被離子化，
為非解離狀態(tài)的硼酸；而據(jù)推測(cè)，通過在兩電極間施加直流電壓，脫鹽
室內(nèi)發(fā)生極化，硼酸解離產(chǎn)生離子化，反復(fù)進(jìn)行向離子交換體的吸附及 脫離，移動(dòng)至濃縮室中，并被排出。
10 本發(fā)明中所用的電去離子裝置可以為堆疊形式的層積型、螺旋型等，
并無特別限定。要使用至少在電滲析裝置的脫鹽室中填充有離子交換體 的電去離子裝置，所述電滲析裝置中，在具有陽極的陽極室和具有陰極 的陰極室之間交替地配置陽離子交換膜和陰離子交換膜，從而交替地形 成脫鹽室和濃縮室，其中，脫鹽室的陽極側(cè)被陰離子交換膜隔開，陰極
15側(cè)被陽離子交換膜隔開；濃縮室的陽極側(cè)被陽離子交換膜隔開，陰極側(cè) 被陰離子交換膜隔開。也可以使透過水21流入脫鹽室中，使透過水或濃
縮水的一部分在濃縮室中循環(huán)。另外，也可以根據(jù)需要在脫鹽室以外的 濃縮室或電極室中填充離子交換體。
填充在脫鹽室中的離子交換體可以為纖維狀、粒狀、片狀，其中可
20單獨(dú)或組合使用，并對(duì)其大小也并無特別限定。作為優(yōu)選的離子交換體，
可以舉出離子交換樹脂。另外，在交換體的結(jié)構(gòu)方面，可以從強(qiáng)酸性、 弱酸性的陽離子交換體以及強(qiáng)堿性、弱堿性的陰離子交換體中適當(dāng)選擇。 另外，陽離子交換體與陰離子交換體的比率也可適當(dāng)選擇以適應(yīng)透過水
的組成。由于需要除去硼酸解離所產(chǎn)生的H2B(V或B(OH)4-，因而優(yōu)選增
25大陰離子交換體的比率。陰離子交換體與陽離子交換體的優(yōu)選比率(陰離
子交換體/陽離子交換體)以交換容量比計(jì)為1.5 2.0，更優(yōu)選為1.7 2.0。 陽離子交換膜需要使用1價(jià)離子選擇透過性陽離子交換膜，這是很 重要的。通過使用1價(jià)離子選擇透過性陽離子交換膜，可以在幾乎不除 去脫鹽室中作為2價(jià)離子的硬度成分的情況下除去硼酸解離所產(chǎn)生的1
ii本發(fā)明中的1價(jià)離子選擇透過性陽離子交換膜指的是下式所示的
RTN小于1的陽離子交換膜。更優(yōu)選RTN為0.2以下的1價(jià)離子選擇透 過性陽離子交換膜。 5 RTN=PCa/Na=(tCa/tNa)/(CCa/CNa)
(式中，Pca/Na表示Ca相對(duì)于Na的相對(duì)遷移率，tCa和tNa分別表示 鈣離子和鈉離子在膜中的遷移率，CCa和CNa分別為稀釋側(cè)的鈣離子和 鈉離子的濃度。)
陽離子交換膜只要為1價(jià)離子選擇透過性陽離子交換膜即可，并無 io特別限定，可以使用經(jīng)補(bǔ)強(qiáng)材料補(bǔ)強(qiáng)的均勻膜或者交換樹脂與其它聚合 物混合而成的不均勻膜。作為結(jié)構(gòu)，可以舉出含有苯乙烯與二乙烯基苯 共聚物的磺化物或聚苯乙烯磺酸及其鹽、聚乙烯磺酸及其鹽、聚丙烯酸 及其鹽、聚甲基丙烯酸及其鹽等的膜。
對(duì)陰離子交換膜也沒有特別限定，可以使用經(jīng)補(bǔ)強(qiáng)材料補(bǔ)強(qiáng)的均勻 15膜或者交換樹脂與其它聚合物混合而成的不均勻膜。作為結(jié)構(gòu)，可以舉 出含有苯乙烯與二乙烯基苯共聚物氯甲基化反應(yīng)后的季胺化物、氯甲基 苯乙烯與二乙烯基苯共聚物的季胺化物、4-乙烯基吡啶與二乙烯基苯共聚 物的季胺化物及其吡啶鏺化物(4級(jí)匕，、2二9厶化物)、2-乙烯吡啶與二 乙烯基苯共聚物及其吡啶鎿化物、1 -乙烯基咪唑與二乙烯基苯共聚物及其 20季化物、N，N-二甲基丙烯酰胺與二乙烯基苯聚合物及其季化物、N,N-二 甲基氨基丙基丙烯酰胺與二乙烯基苯聚合物及其季化物等的膜。
作為陰離子交換膜的種類，可以為1價(jià)離子選擇透過性陰離子交換 膜，也可以為非1價(jià)離子選擇透過性陰離子交換膜。而非1價(jià)離子選擇 透過性陰離子交換膜由于對(duì)多價(jià)陰離子(例如SO,)的除去性優(yōu)異而優(yōu)
25 選。
在由電去離子裝置30得到的脫鹽水31中，硼被去除到0.1mg/l的程 度。另外，還進(jìn)一步除去了硬度成分以外的鹽類，使總?cè)芙夤腆w為50 100mg/l的程度，但硬度仍維持在30mg/l的程度。脫鹽水31可作為飲用 水進(jìn)行利用，另外，濃縮水32可直接返回至海中，也可使其至少一部分
12返回至反滲透膜裝置20的供給側(cè)，由此對(duì)海水進(jìn)行有效利用。
另外，在電去離子裝置的濃縮室中，易于析出鈣、鎂的結(jié)垢；而在 本發(fā)明中，由于供給至電去離子裝置中的反滲透膜裝置的透過水的pH為 5左右，因而不易在濃縮室發(fā)生結(jié)垢。 5 實(shí)施例
下面通過實(shí)施例和比較例進(jìn)一步具體說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不僅 限于這些實(shí)施例。 (實(shí)施例)
利用與圖1所示的設(shè)備構(gòu)成同樣的系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。砂濾裝置11使用
io三機(jī)工業(yè)社制造的砂濾裝置(商品名DynaSand Filter),多孔過濾膜15使 用旭化成化學(xué)(株)制造的多孔過濾膜(商品名Microza UNA-620A)，反滲 透膜裝置20使用東麗(株)制造的反滲透膜(商品名SU-820L)。
按以下順序組裝電去離子裝置30。由具有陽極的陽極室開始，通過 室(cdl)框交替地配置陽離子交換膜和陰離子交換膜，交替地設(shè)置6個(gè)濃
15縮室和6個(gè)脫鹽室，最后配置具有陰極的陰極室。各室的通電寬度為 32mm，通電長度為240mm。在室的厚度方面，濃縮室和脫鹽室均為3mm。 離子交換體使用再生型的強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂(市售的Diaion SA-10A) 和再生型的強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂(市售的Diaion SK-104)，進(jìn)行均勻混 合以使交換容量的比率為1.7(陰離子交換樹脂/陽離子交換樹脂)。混合后
20的樹脂以80%的填充率填充至脫鹽室以及濃縮室中。陽離子交換膜使用 (株)Astom制造的RTN為0.1的1價(jià)離子選擇透過性陽離子交換膜(商品 名NEOSEPTACIMS)，陰離子交換膜使用(株)Astom制造的陰離子交換膜 (商品名NEOSEPTAAMX)。
以10 1/Hr的流量對(duì)海水(總?cè)芙夤腆w約為35000mg/l，硬度約為
25 6400mg/l，硼約為5mg/l， pH約為8)進(jìn)行取水，連續(xù)進(jìn)行以下的處理。 首先使液體通過砂濾裝置11，使所得到的過濾水12通過多孔過濾膜裝置 15，以0.1MPa的壓力進(jìn)行多孔過濾。將其中的非透過水17全量放流至 海洋中，將過濾水16供給至反滲透膜裝置20。
將過濾水16供給至反滲透膜裝置20時(shí)，將pH調(diào)整至約為7。將反
13滲透膜裝置20的回收率設(shè)定為50%。所得到的透過水21的總?cè)芙夤腆w 約為200mg/1，硬度約為30mg/1，硼約為1.5mg/l， pH約為5。將非透過 水22全量放流至海洋中。
將所得到的透過水21供給至電去離子裝置30的脫鹽室和濃縮室中。 5在脫鹽室中，按照以抗衡離子交換體容積比計(jì)每1小時(shí)約25倍量(也即約 2.81/Hr)進(jìn)行供給，在濃縮室中，按照以抗衡離子交換體容積比計(jì)每l小 時(shí)約15倍量(也即約1.61/Hr)進(jìn)行供給。在陽極室和陰極室流通濃縮室的 排出液。
在陽極和陰極之間流通4A/n^的直流電流，結(jié)果由脫鹽室出口得到 io 總?cè)芙夤腆w約為80mg/l、硬度約為30mg/l、硼約為0.1mg/l、 pH為6.0的 脫鹽水31。所得到的脫鹽水仍殘留有硬度成分，充分適于飲用，口感優(yōu) 異。另外，在濃縮室中完全未發(fā)生結(jié)垢。
(比較例)
作為電去離子裝置30的陽離子交換膜，使用非1價(jià)離子選擇透過性 15的陽離子交換膜(商品名NEOSEPTACM-l)，除此以外，與實(shí)施例同樣地 進(jìn)行海水的淡水化。
由脫鹽室出口得到總?cè)芙夤腆w約為80mg/l、硬度幾乎為Omg/1、硼約 為0.1mg/l、 pH為6.0的脫鹽水31。由于所得到的脫鹽水的硬度成分幾乎 為0mg/1，因而盡管其適于飲用，但口感較差。 20 工業(yè)上的可利用性
根據(jù)本發(fā)明，通過將利用反滲透膜裝置對(duì)海水或咸水進(jìn)行處理所得 到的透過水供給至電去離子裝置的脫鹽室中，可以由脫鹽室直接得到硼 為0.5mg/l以下的適于飲用的口感優(yōu)異的水，因此在工業(yè)上有極大的利用 價(jià)值。
權(quán)利要求
1、一種飲用水的制造方法，其特征在于，將含有硼和硬度成分的飲用原水供給到電滲析裝置的脫鹽室中，所述電滲析裝置中，在陰極和陽極之間交替地配置陰離子交換膜和至少一部分是1價(jià)選擇透過性陽離子交換膜的陽離子交換膜，從而交替地形成由該兩膜隔開的脫鹽室和濃縮室。
2、 如權(quán)利要求1所述的飲用水的制造方法，其中，將電滲析裝置的 脫鹽室的pH調(diào)整為7以上。
3、如權(quán)利要求1或2所述的飲用水的制造方法，其中，所述飲用原水是將海水或咸水通過反滲透膜裝置后得到的透過水。
4、 如權(quán)利要求1或2所述的飲用水的制造方法，其中，至少在電滲 析裝置的脫鹽室中填充有離子交換體。
5、 如權(quán)利要求4所述的飲用水的制造方法，其中，所述離子交換體 15是陰離子交換體與陽離子交換體按照陰離子交換體/陽離子交換體為1.5 2.0的交換容量比混合而成的。
6、 如權(quán)利要求5所述的飲用水的制造方法，其中，陰離子交換體/ 陽離子交換體的交換容量比為1.7 2.0。
7、 一種飲用水的制造裝置，其特征在于，該制造裝置包括電滲析裝 20置，所述電滲析裝置中，在陰極和陽極之間交替地配置陰離子交換膜和至少一部分是1價(jià)選擇透過性陽離子交換膜的陽離子交換膜，從而交替 地形成由該兩膜隔開的脫鹽室和濃縮室。
8、 如權(quán)利要求7所述的飲用水的制造裝置，其中，該制造裝置進(jìn)一 步包括反滲透膜裝置。
9、如權(quán)利要求7或8所述的飲用水的制造裝置，其中，至少在電滲析裝置的脫鹽室中填充有離子交換體。
10、如權(quán)利要求8所述的飲用水的制造裝置，其中，海水或咸水的 供給管線與反滲透膜裝置連接，反滲透膜裝置的透過水管線與電滲析裝 置的脫鹽室連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及飲用水的制造方法，提供了一種從含有硼和硬度成分的飲用原水中除去硼來制造口感優(yōu)異的飲用水的方法。本發(fā)明的飲用水的制造方法的特征在于，將含有硼和硬度成分的飲用原水供給到電滲析裝置的脫鹽室中，所述電滲析裝置中，在陰極和陽極之間交替地配置陰離子交換膜和至少一部分是1價(jià)選擇透過性陽離子交換膜的陽離子交換膜，從而交替地形成由該兩膜隔開的脫鹽室和濃縮室。
文檔編號(hào)C02F1/469GK101486503SQ200910002659
公開日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2009年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月18日
發(fā)明者小川高史, 渡邊幸平 申請(qǐng)人:旭化成化學(xué)株式會(huì)社