[發明專利]多孔離子交換劑和生產去離子水的方法

無效

• 申請號: 96190035.0
• 申請日: 1996-01-18
• 公開（公告）號: CN1056785C
• 公開（公告）日: 2000-09-27
• 發明（設計）人: 寺田一郎;齊藤生;三宅晴久;小松健;梅村和郎;巖元純治郎
• 申請（專利權）人: 旭硝子株式會社
• 主分類號: B01J47/00
• 分類號: B01J47/00;B01J47/08;B01J49/00;B01D61/48
• 代理公司: 上海專利商標事務所
• 代理人: 林蘊和

技術領域

本發明涉及能透液體的多孔離子交換劑，特別是涉及用于電滲析法生產去離子水的多孔離子交換劑。

背景技術

生產去離子水的常用方法是將需凈化的水通過裝有離子交換樹脂的床層，吸附和除去雜質離子后得到去離子水。這里采用的方法會使離子交換樹脂的吸附能力降低，因此離子交換樹脂需用酸或堿進行再生。然而，這種方法中再生離子交換樹脂所產生的含酸或堿的廢水是一個尚未解決的難題。因此需要開發一種無需再生離子交換樹脂的生產去離子水的方法。

從這個觀點出發，近年來已注意到自再生型生產去離子水的電滲析方法。該方法組合使用離子交換樹脂和離子交換膜。在該生產去離子水的方法中，將陰離子交換劑和陽離子交換劑的混合物裝在陰離子交換膜和陽離子交換膜交替排列的電滲析器的凈化槽中，當將需凈化的水通入凈化槽時，施加電壓進行電滲析。

就該方法而言，曾提出一種確定凈化槽寬度和厚度的方法(U.S.P.4,632,745)，一種將直徑相同的離子交換樹脂用作凈化槽中填充樹脂的方法(U.S.P.5,154,809)，一種將陰離子交換樹脂用作填充在需凈化水最先通過部分的離子交換樹脂的方法(未經實審的日本專利公告71624/1992)和一種將離子交換樹脂和離子交換纖維混合物用作填充在凈化槽中離子交換劑的方法(未經實審的日本專利公告277344/1993)。

然而，這些方法的缺點是：沒有固定凈化槽中用作離子交換樹脂的交聯離子交換樹脂，從而在使用過程中帶相同電荷的離子交換樹脂會發生絮凝，離子交換樹脂顆粒或纖維可能被水流沖斷，因此不能進行有效的凈化和再生，而且存在所得水純度穩定性方面的問題。為了克服這些缺點，曾提出用輻射接枝法在如聚乙烯或聚丙烯的非織造織物上引入離子交換基團的方法(未經實審的日本專利公告64726/1993和131120/1993)，或一種將離子交換聚合物和增強聚合物制成一種有母體結構(matrix?structure)的復合纖維，然后制成片材的方法(未經實審的日本專利公告79268/1994)。

在這些方法中固定了離子交換劑，但仍有如下缺點，即必須使用輻射，制造復合纖維的方法是復雜的，而且機械強度不一定足夠。

發明的揭示

本發明的一個目的是提供用于生產去離子水的自再生型電滲析法。該方法組合使用離子交換劑和離子交換膜，在該方法中無需使用復雜的方法(如使用輻射)就可制造固定的離子交換劑，以及能不斷地生產高純度的去離子水。

本發明提供一種多孔離子交換劑，該多孔離子交換劑具有離子交換樹脂顆粒被粘合劑聚合物粘接而成的多孔結構，該多孔離子交換劑在0.35kg/cm²壓力下的透水率至少為30kg·cm^-1·hr^-1。

透水率按如下方法測量，即制備兩端表面相互平行的柱形(如棱柱形或圓柱形)試樣，當密封側表面并使其不透水時，將水在0.35kg/cm²壓力下通入一端表面，測量從另一端表面流出的水的重量。在本申請中，透水率表示為WL/A(kg·cm^{- 1}·hr^-1)，在此式中A表示端表面的面積(cm²)，L表示柱形試樣的高度(即兩端表面間的距離)(cm)，W表示每小時透過的水量(kg/hr)。A和L可被任意設定。但最好在A為1-1000cm²和L為1-100cm的條件下進行測量。

多孔離子交換劑在0.35kg/cm²壓力下的透水率優選至少為30kg·cm^-1·hr^-1。當本發明多孔離子交換劑置于水流通道中時，如果透水率低于30kg·cm^-1·hr^-1，通道阻力就會變大，凈化的水量會就減少，否則必須在高壓下操作，但這是不希望的。更優選的是，透水率至少100kg·cm^-1·hr^-1。透水率越高越好。然而，為了制備透水率高的離子交換劑，必須制備孔隙相應大的材料，這樣離子交換容量或機械強度很可能降低。因此，其上限實際上在10000kg·cm^-1·hr^-1的水平上。

當多孔離子交換劑各向異性時，應將離子交換劑置于水流通道中并在水流方向上測量透水率。對于在水溶脹的材料，應在實際使用的環境下測量透水率。同樣地，將測量溫度調節到與實際操作相同的值。