JP7068116B2 - 水処理システム及び水処理システムに用いられるドロー溶液 - Google Patents
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Description
被処理水を収容する第1チャンバーと浸透圧を誘起するドロー溶液を収容する第2チャンバーとを区画する浸透膜を備える第1処理容器を有する浸透圧発生器と、ドロー溶液から二酸化炭素を放出させる二酸化炭素放出手段、相分離したドロー溶液を分離させる相分離手段とドロー溶液に二酸化炭素を吸収させる二酸化炭素導入手段を有する濃縮器とを有する。ドロー溶液がアミン化合物を含む。アミン化合物は、式(1)又は(2)で表される化合物である。式(1)中のR1は、炭素数が1から3の直鎖状のアルキル鎖である。式(2)中のR2は、炭素数が1から3の直鎖状のアルキル鎖である。式(2)中のR3からR6のいずれか一つは、メチル基又はエチル基である。
(第1実施形態)
図1は第1実施形態に係る水処理システムの概略図である。水処理システム100は、被処理水Aを収容する第1チャンバー13と作業媒体Bを収容する第2チャンバー14とを区画する浸透膜12を備える第1処理容器11を有する浸透圧発生器1と濃縮器2において、浸透圧発生器1で作業媒体Bが浸透圧を誘起し、濃縮器2において、作業媒体Bへの炭酸ガスの吸収と作業媒体Bからの二酸化炭素の放出を行う。
次に、水処理システムの一つの例である脱塩システムを説明する。図3は第2実施形態に係る脱塩システムの概略図である。第2実施形態において、第1チャンバー13、被処理水A、第2チャンバー14、作業媒体Bと浸透膜12は、第1実施形態と共通する。被処理水Aは、海水などの塩水(塩化ナトリウム水溶液)である。第2実施形態に用いられる作業媒体Bは、第1実施形態の作業媒体Bである。図3以降では、水処理システム中の被処理水、作業媒体と水の符号は示していないが、これらの符号は、図1の水処理システムと共通する。実施形態2は、脱塩システムであるため、被処理水Aは塩水であるが、濃縮システムなどであれば、被処理水Aは、塩水に限られず、第1実施形態に記載した被処理水Aなどが用いられる。
次に、第3実施形態に係る水処理システムの一つの例である浸透圧発電システム300を説明する。図4は第3実施形態に係る浸透圧発電システムの概略図である。なお、図4において図3と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。第3実施形態に用いられる作業媒体は、第1実施形態の作業媒体Bである。
第1ポンプ16を駆動して水を被処理水タンク15から浸透圧発生器1の第1チャンバー13内にパイプライン101aを通して供給する。水の供給と前後して第2ポンプ17を駆動して濃縮作業媒体Bを濃縮作業媒体タンク3から浸透圧発生器1の第2チャンバー14内にパイプライン101cを通して供給する。第2チャンバー14に供給された濃縮作業媒体Bは、第1チャンバー13に供給された溶媒のみの水に対して十分に高濃度である。このため、第1チャンバー13内の水と第2チャンバー14内の濃縮作業媒体Bとの間で浸透圧差が生じ、水が浸透膜12を透過して第2チャンバー14内に移動する。このとき、第2チャンバー14内の作業媒体Bは、実施形態の溶質を含む水溶液で、高い浸透圧の誘起作用を示す。このため、第1チャンバー13内の水が浸透膜12を透過して第2チャンバー14内の作業媒体Bに移動する際、高い透過流束を発生する。その結果、第1チャンバー13内の多くの水を第2チャンバー14の濃縮作業媒体Bに移動でき、水により希釈された高い圧力を持つ希釈作業媒体Bが生成される。なお、第1チャンバー13内の水はパイプライン101bを通して排出される。
また、これらの浸透圧作用によって生じる水流を用いて発電することで、低コストに発電をすることができる。
明細書中、一部の元素は、元素記号のみで表している。
B…作業媒体、
C…水
1…浸透圧発生器、
2…濃縮器、
3…濃縮作業媒体タンク、
4…精製水タンク、
5…逆浸透膜分離器、
11…第1処理容器、
12…浸透膜、
13…第1チャンバー、
14…第2チャンバー、
15…被処理水タンク、
16…第1ポンプ、
17…第2ポンプ、
18…第3ポンプ、
41…開閉弁、
51…第2処理容器、
52…逆浸透膜(RO膜、NF膜)、
53…第3チャンバー、
54…第4チャンバー、
100…水処理システム、
101…パイプライン、
200…脱塩システム、
300…浸透圧発電システム
Claims (9)
- 被処理水を収容する第1チャンバーと浸透圧を誘起するドロー溶液を収容する第2チャンバーとを区画する浸透膜を備える第1処理容器を有する浸透圧発生器と、
前記ドロー溶液から二酸化炭素を放出させる二酸化炭素放出手段、相分離した前記ドロー溶液を分離させる相分離手段と前記ドロー溶液に二酸化炭素を吸収させる二酸化炭素導入手段を有する濃縮器とを有し、
前記ドロー溶液がアミン化合物を含み、
前記アミン化合物は、式(1)又は(2)で表される化合物であり、
前記式(1)中のR1は、炭素数が1から3の直鎖状のアルキル鎖であり、
前記式(2)中のR2は、炭素数が1から3の直鎖状のアルキル鎖であり、
前記式(2)中のR3からR6のいずれか一つは、メチル基又はエチル基である水処理システム。
- 前記式(2)中のR3からR6のいずれか一つは、メチル基であり、他三つは水素である請求項1に記載の水処理システム。
- 前記ドロー溶液中のアミン化合物の濃度は10質量%以上70質量%以下である請求項1又は2に記載の水処理システム。
- 前記ドロー溶液中のアミン化合物は、二酸化炭素濃度が低下すると、固-液分離又は、液-液分離する請求項1ないし3のいずれか1項に記載の水処理システム。
- 前記二酸化炭素の吸収後のアミン化合物の水に対する溶解度は、前記二酸化炭素の放出後のアミン化合物の水に対する溶解度の4倍以上である請求項1ないし4のいずれか1項に記載の水処理システム。
- 請求項1ないし5のいずれか1項に記載の水処理システムは、回転体をさらに有し、
前記浸透圧の誘起によって、水流が生じ、
前記水流によって前記回転体を回転させて発電する水処理システム。 - 請求項1ないし6のいずれか1項に記載の水処理システムに用いられるドロー溶液。
- 前記式(2)中のR3からR6のいずれか一つは、メチル基であり、他三つは水素であり、
前記水処理システムに用いられるドロー溶液中のアミン化合物の濃度は10質量%以上70質量%以下であり、
前記水処理システムに用いられるドロー溶液中のアミン化合物は、二酸化炭素濃度が低下すると、固-液分離又は、液-液分離し、
前記二酸化炭素の吸収後のアミン化合物の水に対する溶解度は、前記二酸化炭素の放出後のアミン化合物の水に対する溶解度の4倍以上である請求項8に記載の水処理システムに用いられるドロー溶液。
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