水道水には、ナトリウム、カルシウム、マグネシウム、塩化物、硝酸塩、シリコンなどの溶解塩が含まれていることがよくあります。これらの塩は、負に帯電したイオン (AC) と正に帯電したイオン (C) で構成されます。逆浸透では、これらのイオンの 99% 以上を除去できます。水道水には、工業的処理で除去する必要がある微量金属、溶存ガス (CO2 など)、およびその他の弱イオン化化合物 (シリコンやホウ素など) も含まれています。
RO 逆浸透排水 (EDI 供給水) の導電率は通常 10-2 μS/cm で、最適値は 6 μS/cm 未満です。特定の要件に応じて、EDI によって生成される超純水の抵抗率は 15 ～ 18 MΩ·cm に達することがあります。水質が不十分であると、EDI に不必要な損傷を与え、寿命を縮める可能性があります。
交換反応はモジュールの脱塩チャンバーで起こり、そこで陰イオン交換樹脂はその水酸化物イオン (OH-) を使用して、溶解した塩中の陰イオン (塩化物イオン、Cl- など) と交換します。同様に、陽イオン交換樹脂は水素イオン (H⁺) を使用して、溶解した塩中の陽イオン (Na⁺ など) と交換します。
一般的な EDI 膜スタックは、2 つの電極間に挟まれた複数のユニットで構成されます。各ユニットには、脱塩チャンバーと濃縮チャンバーが含まれています。脱塩チャンバーには陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂の混合物が充填されており、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜の間に配置されています。
モジュールの両端のアノード (+) とカソード (-) の間に DC 電場が適用されます。この電位により、樹脂上で交換されたイオンが樹脂粒子の表面に沿って移動し、膜を通って濃縮チャンバーに流入します。アノードは陰イオン (OH-、Cl- など) を引き付けます。陰イオンは陰イオン交換膜を通過して隣接する濃縮室に入りますが、陽イオン交換膜によってブロックされるため、濃縮室内に残ります。カソードはカチオン (H+、Na+ など) を引きつけます。カチオンはカチオン交換膜を通過して隣接する濃縮チャンバーに入りますが、アニオン交換膜によってブロックされるため、濃縮チャンバーに残ります。水がこれら 2 つの平行なチャンバーを通って流れると、イオンが脱塩チャンバーから除去され、隣接する濃縮チャンバーに蓄積され、そこで水流によってモジュールから運び去られます。膜スタック全体に印加される DC 電圧は、イオンの移動を促進するだけでなく、水分子を解離させ、大量の H+ と OH- を生成します。これらの H+ イオンと OH- イオンは電場の影響下で移動し、失活した陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂をそれぞれ再生するため、外部化学物質を必要とせずに樹脂の連続的な電気化学的再生が実現します。典型的な EDI システムでは、供給水の約 5% ～ 10% が濃縮チャンバーに入ります。濃縮液はポンプによって高流量で循環されるため、脱塩効率が向上し、水の混合が促進され、スケールのリスクが軽減されます。濃縮イオンの一部を排出することで、濃縮されたイオンが系外に排出されます。
EDI システムを安定して効率的に動作させるには、供給水の導電率、硬度、有機物、懸濁物質の含有量を制御するために供給水の適切な前処理 (逆浸透など) が必要です。供給水中の不純物は脱イオンモジュールに大きな影響を与え、その寿命を縮める可能性があります。
