[发明专利]多孔离子交换剂和生产去离子水的方法

说明书

技术领域

本发明涉及能透液体的多孔离子交换剂，特别是涉及用于电渗析法生产去离子水的多孔离子交换剂。

背景技术

生产去离子水的常用方法是将需净化的水通过装有离子交换树脂的床层，吸附和除去杂质离子后得到去离子水。这里采用的方法会使离子交换树脂的吸附能力降低，因此离子交换树脂需用酸或碱进行再生。然而，这种方法中再生离子交换树脂所产生的含酸或碱的废水是一个尚未解决的难题。因此需要开发一种无需再生离子交换树脂的生产去离子水的方法。

从这个观点出发，近年来已注意到自再生型生产去离子水的电渗析方法。该方法组合使用离子交换树脂和离子交换膜。在该生产去离子水的方法中，将阴离子交换剂和阳离子交换剂的混合物装在阴离子交换膜和阳离子交换膜交替排列的电渗析器的净化槽中，当将需净化的水通入净化槽时，施加电压进行电渗析。

就该方法而言，曾提出一种确定净化槽宽度和厚度的方法(U.S.P.4,632,745)，一种将直径相同的离子交换树脂用作净化槽中填充树脂的方法(U.S.P.5,154,809)，一种将阴离子交换树脂用作填充在需净化水最先通过部分的离子交换树脂的方法(未经实审的日本专利公告71624/1992)和一种将离子交换树脂和离子交换纤维混合物用作填充在净化槽中离子交换剂的方法(未经实审的日本专利公告277344/1993)。

然而，这些方法的缺点是：没有固定净化槽中用作离子交换树脂的交联离子交换树脂，从而在使用过程中带相同电荷的离子交换树脂会发生絮凝，离子交换树脂颗粒或纤维可能被水流冲断，因此不能进行有效的净化和再生，而且存在所得水纯度稳定性方面的问题。为了克服这些缺点，曾提出用辐射接枝法在如聚乙烯或聚丙烯的非织造织物上引入离子交换基团的方法(未经实审的日本专利公告64726/1993和131120/1993)，或一种将离子交换聚合物和增强聚合物制成一种有母体结构(matrix structure)的复合纤维，然后制成片材的方法(未经实审的日本专利公告79268/1994)。

在这些方法中固定了离子交换剂，但仍有如下缺点，即必须使用辐射，制造复合纤维的方法是复杂的，而且机械强度不一定足够。

发明的揭示

本发明的一个目的是提供用于生产去离子水的自再生型电渗析法。该方法组合使用离子交换剂和离子交换膜，在该方法中无需使用复杂的方法(如使用辐射)就可制造固定的离子交换剂，以及能不断地生产高纯度的去离子水。

本发明提供一种多孔离子交换剂，该多孔离子交换剂具有离子交换树脂颗粒被粘合剂聚合物粘接而成的多孔结构，该多孔离子交换剂在0.35kg/cm²压力下的透水率至少为30kg·cm^-1·hr^-1。

透水率按如下方法测量，即制备两端表面相互平行的柱形(如棱柱形或圆柱形)试样，当密封侧表面并使其不透水时，将水在0.35kg/cm²压力下通入一端表面，测量从另一端表面流出的水的重量。在本申请中，透水率表示为WL/A(kg·cm^{- 1}·hr^-1)，在此式中A表示端表面的面积(cm²)，L表示柱形试样的高度(即两端表面间的距离)(cm)，W表示每小时透过的水量(kg/hr)。A和L可被任意设定。但最好在A为1-1000cm²和L为1-100cm的条件下进行测量。

多孔离子交换剂在0.35kg/cm²压力下的透水率优选至少为30kg·cm^-1·hr^-1。当本发明多孔离子交换剂置于水流通道中时，如果透水率低于30kg·cm^-1·hr^-1，通道阻力就会变大，净化的水量会就减少，否则必须在高压下操作，但这是不希望的。更优选的是，透水率至少100kg·cm^-1·hr^-1。透水率越高越好。然而，为了制备透水率高的离子交换剂，必须制备孔隙相应大的材料，这样离子交换容量或机械强度很可能降低。因此，其上限实际上在10000kg·cm^-1·hr^-1的水平上。

当多孔离子交换剂各向异性时，应将离子交换剂置于水流通道中并在水流方向上测量透水率。对于在水溶胀的材料，应在实际使用的环境下测量透水率。同样地，将测量温度调节到与实际操作相同的值。