JPS60805A - 逆浸透による溶質含有溶液の分離法 - Google Patents
逆浸透による溶質含有溶液の分離法Info
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
- B01D61/08—Apparatus therefor
-
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- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は、溶質濃度の濃い濃縮物と、溶質濃度の低い溶
媒とに1逆浸透を用いて、一定した化学的予備処理を用
いないで、溶質を官有する溶液を分離する方法、なによ
りもまず、妨害物質たとえば沈澱物および沈降物の溶液
よりの分離およびそのための装置に関している。 逆浸透は広く応用されている分離操作で、溶質製産の低
い溶媒と溶質濃度の高い溶媒とに、溶質含M液体流の分
離を可能とする。つまり、系の浸透圧より大である圧力
下に、溶媒の5みを通過さす膜を通して溶媒を圧出する
のである。この方法は、大規模に、飲水、塩気のある水
および海水の脱水、ならびに、研究、産業、および技術
の種りの分野において他の一連の溶液の処理に用いられ
ている。 処理される浴液中に浮遊物質がはとんどなく、溶質の爵
解度の範囲内である限り、この方法は、単純で経済的な
特徴がある。しかし多くの溶液、特に、天然由来のもの
、または廃水または処理に用すた水では、少しばかりの
濃縮で沈澱を生ずるような濃度に物質が存在する。それ
は膜の表面に付着し、装置の正常な機能を妨げるばかり
でなく、
媒とに1逆浸透を用いて、一定した化学的予備処理を用
いないで、溶質を官有する溶液を分離する方法、なによ
りもまず、妨害物質たとえば沈澱物および沈降物の溶液
よりの分離およびそのための装置に関している。 逆浸透は広く応用されている分離操作で、溶質製産の低
い溶媒と溶質濃度の高い溶媒とに、溶質含M液体流の分
離を可能とする。つまり、系の浸透圧より大である圧力
下に、溶媒の5みを通過さす膜を通して溶媒を圧出する
のである。この方法は、大規模に、飲水、塩気のある水
および海水の脱水、ならびに、研究、産業、および技術
の種りの分野において他の一連の溶液の処理に用いられ
ている。 処理される浴液中に浮遊物質がはとんどなく、溶質の爵
解度の範囲内である限り、この方法は、単純で経済的な
特徴がある。しかし多くの溶液、特に、天然由来のもの
、または廃水または処理に用すた水では、少しばかりの
濃縮で沈澱を生ずるような濃度に物質が存在する。それ
は膜の表面に付着し、装置の正常な機能を妨げるばかり
でなく、
【−ばしば非可逆的な汚れや障害を残す。
これらの望ましからぬ副現象は、妨害物質の変換、捕捉
または除去のために比較的に大量の化学物質を加えねば
ならぬ一連の段階の実施において認められる。 過飽和溶液が逆浸透膜上に望ましからぬ沈澱をおこすこ
とを防止するために、今日、主に、つぎの技術が用いら
れている。 妨害成分だとへぼ、非イオン形の溶解ケイ酸は吸着およ
び沈澱の予備操作で除く。この処理の別の例としては水
の硬水成分を除く。つまりナトリウム形でのイオン交換
で硬水成分、特にカルシウムを除く。そうして、逆浸透
操作段階において水を濃縮し、炭酸カルシウムまたは硫
酸カルシウムないしは他の土金属の沈澱がおこらぬよう
にする。 硬水成分の除去で、ナトリウムと交換されてカルシウム
により消費されたイオン交換体は約2倍量の再生剤で処
理し、ナトリウム型に戻さねばならぬ。 もつともしば1.は問題をおこ−を難溶性の塩は炭酸カ
ルシウムである。強酸たとえば硫酸または塩酸を加えて
、炭酸塩を遊離の炭酸および加えた鉱酸の塩とすること
ができる。 カルシウムの硫酸塩、特に塩酸塩は炭酸塩よりずっと溶
解性が大きいので、実質的により高く濃縮しうる。ただ
し、イオンをさらに追加すること、濃縮物および生成水
の−】値が低下する欠点がある。 添加される酸の量は、処理される水の重炭酸塩言置およ
び純水に比例させねばならない。 難溶性物質の結晶化に際しては、まず結晶の核を生成し
、さらにイオンまたは分子が整然とした方式で重なって
ゆく。結晶があまり大となると逆浸透装置の運転が妨げ
られる。結晶格子に親和性を有する適当な物質を添加す
ることにより、七のような結晶の生長は阻止され、時間
が経過しても阻害されている。アルカリ出金属の硫酸塩
および炭酸塩のような難溶性物質の結晶の生長を妨害す
る物質には、無機ポリリン酸塩、有機リン化合物、ポリ
カルボン酸およびポリスルホン酸などである。 添加される化学物質は少量、1から20 g/ m3で
あるが、特に特定の妨害物質の存在では、硬水成分の安
定化は保証されない。 安全のために、実際には、硬水成分の除去および安定化
または酸添加および安定化を組合わせてbる。そのよう
にして、逆浸透操作段階の妨害を確実に防ぐようにする
。 そのような技術は一方において1ぼ段がかさみそしてし
ばしば廃水に有害物質の導入のような望ましからぬ問題
をおこし、他方においては、供給されにくく、そのよう
な物質を大量に入手しえない地域も存在する。そこで、
本発明の目的&、?、化学物質の添加を極度におさえ、
そして可能なら、化学物質の添加を完全に見合わせるこ
とである。 本発明の課題は、逆浸透による分離操作中に問題になる
沈澱および沈降を防ぎ、長時間にわたり、障害のない分
離プロセスを確実に持続しつるように、できるだけ技術
的に、簡単な手段を用いた方法を開発すること、そして
、さらに、そのような操作を実施するための、構成的に
できるだけ簡単で、機能的で経済的な装置を提供するこ
とである。 本発明により、つぎの操作により、問題が解決された。 つまり、分離プロセスの経過中に、溶質を含有する溶液
ないし溶出濃度の高い濃縮物側で、沈殿および沈降を、
あらかじめ定めた時間間隔のプロセスフェースのあいだ
におこさせ、そして、存在する沈澱および沈降物を、す
すぎフェースにおいて、すすぎ用溶液を用いてすすぎ少
なくとも大部分を溶解してしまう。 本発明方法では、沈澱の形成をはじめからおさえこむた
めに、溶質含有溶液全体を化学的操作に処するとか溶解
助剤を加へるとかして処理するのでなく、基本的に異な
る方法を用いている。本発明方法のもとKなった問題解
決の考え方は、溶液全体を処理する上記方法を実施して
いるあいだに、溶質に富む溶液側での沈澱および妨害物
質の形成が、そのように大量の1し学的そして処理上Q
)消費によっても、確実にtま防止しえぬことを認めた
ところから由来している。さらに、本発明方法では、あ
る溶液中での溶解している物質および溶解してない物質
のある割合では、沈降や沈澱が急激におこらす、その経
過が一定の速度論に従っていることが考慮されている。 つまり、妨害物質のイオンの沈澱は結晶の核および(ま
たは)あらかじめ存在する結晶格子の形成のあとにおこ
らねばならず、それにはある時間が必要である。最後に
、本発明で用いられているさらに別の事実は、新しく沈
澱しぞして沈降した結晶核は、非常に小さいが、それら
の容量に比して非常に大きな表面を有し、他方、古い沈
降物では、すすぎにより消失しやすさは著しく減少して
ゆくことである。特許請求の範囲に記載したような本発
明方法による勢決法は、浴M’S質の沈澱および沈1坤
物をある一定の大きさの範囲内に生成させ、そして、そ
れらの沈澱お↓び沈降物が比較的に易溶性のあいだに、
すすぎフェースにおいて、すすぎによる溶解に処するこ
とを特徴と【7ている。本発明方法のこの原則は、一般
的につぎのように表現しうろ。沈澱ないは沈降のプロセ
スの時間間隔をある一定の範囲内に限り。 そして、ひきつづく時間間隔VC浴溶解る状態を設けろ
。このようにして、逆浸透に用いる部品に沈降物の非可
逆的固着がおこらぬようにして、操作の続くあいだ本質
的に一定した経過が保証されるように、両方の状態が寄
与するようにする。 逆浸透に用いられる部品へσ)本発明方法による効果を
やや具体的に説明してみるとつぎのようである。プロセ
スフェースでは、沈降がお仁りそして膜表面に固着して
いる。しかし、過飽和溶液から、余分の塩が定量的にで
なく、部分的に析出しているほどである。そして、上目
己のように、すすぎを始めると、沈澱物の全容址に比し
て活性面積が大なので、沈澱はすすぎ液中にすみやかに
洗い去られる。本発明方法に用いられる逆滲透用の構成
部品は既知の規定条件をみたしているので、溶質に富む
溶液の特徴を考慮し、所与の構成部品のそれぞれについ
て、プロセスフェースの持続時間を定め、それに応じて
、すすぎフェースの持続時間を定めうる。 本発明方法は、溶質に富む濃縮物および溶質の少ない溶
媒において、特に、一定した化学的前処理は加えないで
、逆滲透を用いる、溶質含有溶液分離のための段階を特
徴としている。この複合操作段階には、条件によっては
、さらに追加の段階、たとへば溶液より溶解物質の沈殿
の操作も加えうる。原料水の浄水も、広義の溶質含有溶
液の分離に属するので、本発明は、また、原料水、たと
へば廃水、塩気のある水、海水などを、飲料水、再使用
しうる処理水に、逆滲透を用いて変えろことにも関する
。 本発明方法により用すられるすすぎフェースは、プロセ
スフェースとは別に実施しうる。それらのフェースは連
続する分離プロセス中に統合さtしうるりで、たとへは
、溶質の少ない溶媒の周期的な供給およびすすぎフェー
スのための、溶質に富む溶液の希釈により、プロセスフ
ェースに比して、溶解する状態が設定される。すすぎフ
ェースのあいだ、分離プロセスを中断したり、場合によ
り、溶質含有溶液ないしは溶質に富む濃縮物を、添加す
るすすぎ用溶液でおきかえることもできる。 用いる膜は、半透過性で、ひとつの方向にのみ通過さす
ものでも、対称の均質の膜で両方の方向に流れうるもの
でもよいが、それに応じてすすぎ溶液の流れの方向は決
まる。半透過性の膜では、溶質含有溶液と同じ流れの方
向で流れるすすぎで、溶解作用が発揮される。対称的で
均質な膜では、溶質に富む溶液の方向にも、その逆の方
向にも流しうる。 すすぎ溶液は、適当な溶液ならいずれでもよい。 特に、液体流、つまり、溶質に乏しいか純粋な溶媒また
は溶質に富む濃縮物でありうる。さらに、場合によって
は、比較的短かい間隔でおこるすすぎフェースにおいて
、少量の添加物を加えたり、または、より高い温度です
t−zだすして、膜の清伊化を促進しまたは完全にしう
る。PHを下げたpまたは上けたp″するための添加物
として無機お裏び1機の酸および塩基だとへは塩酸、硫
酸、硝酸、炭酸、スルファミン酸、くえん酸、アスコル
ビン酸、しゆう酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム
、アンモニヤ、そして、金属イオン封鎖剤および(また
は)錯化合物形成剤として、ヘキサメタホスフェート、
トリポリホスフェート、ポリアクリレート、ポリカルボ
ン酸およびそれらの塩、有機リン酸および塩、EDTA
、洗浄剤、分散助剤、乳化剤および(または)静的分解
剤たとへば、BiZ。 Ar1el、 Nutek IT 600 、 DeC
On 9 Qに含まれるようなもの、消化剤および(ま
た?−1)靜生物剤、たとへはホルムアルデヒド、メタ
重亜硫酸ナトリウム、過酸化水素、ヨー素、塩素、臭素
、2酸化塩素、銀イオン、銅イオン、フィルム形成剤だ
とへばタンニン酸、ポリビニルメチルエーテルおよび(
または)M機溶媒、たとへばアルコール、ケトン、エス
テル(単量体またはポリマー)を象加しうる。 本発明のさらに別の利点は、従来法より、ずっと高瓢度
に、短時間だけ添加すあことである。 本発明方法のさらに別の利点として、すすぎ溶液を、あ
らかじめ少なくとも部分的にイオン交換に処して、硬水
成分の除去、陽イオンの除去または脱塩しておけば、す
すぎ溶液の溶解力を高めうる。すすぎ溶液の少なくとも
1部をプロトン型のイオン交換樹脂床に通しておけば、
樹脂床はプロセスフェースのあいだに、酸または電解質
で、エネルギー消費をより少なくして再生しうる。 本発明方法は逆滲透技術の分野で応用しうる。 特に、なんらかの安定化剤を添加する現在法で具合の恣
い状態に変わりうる溶液を扱う場合に用いうる。 例1 6val/m3ノ重炭酸塩、l val/m” ノ塩化
物および硫酸塩、およびd、5 val/m’のカルシ
ウムおよびQ 、5− val /m’のマグネシウム
および2 val/m’のナトリウムを含有する井戸水
は、逆滲透で75チ収率で脱塩さるべきはづである。常
法で安定剤、を加えなければ、4,5 val/m’塩
酸または硫酸が必要である。安定剤を加えるとこの蓋を
15から25%だけ減少させうる。このように処理され
逆滲透で脱塩された水は、膜の型、処理条件で異なるが
、約0.5から1va1/m3の残る塩および約200
9部m3の遊離炭酸を含有する。装置は、添加物を加え
ないで、0.5から5時間の間隔で、6から60分間純
水ですすぐと、妨害になる沈殿もなく、酸の添加で遊離
する炭酸が生成水中に入ることなしに運転しうる。それ
で生成水け、約0.3からQ、3val/m’の残余の
塩および未処理の原料水と同程腿の002を官有する。 例2 50 、lit/m3のSiO+iftで7.1の両値
のケイ酸塩含有地下水を処理すると、10°Cの温度で
4倍に濃縮すると、膜上にケイ酸が沈降し、それ以上作
業を続けると、非可逆的な汚れを残す。しかし、1から
10時間の間隔で、10から100分間、温度を40°
Cに上げ約11OPH値として、塩含量の低い生成水で
すすぐと、原料水に手を加えないで、沈降物で膜を害す
ることなしに装置を操作しつづけうる。 例1g)井戸水を本発明方法に準じ酸添加なしに逆滲透
装置で処理する。2から8時間の間隔で2から20分間
、原料水中の重炭酸塩量に相当するかまたはそれより大
量の酸を加えた。この処置で、装置は炭酸カルシウムの
沈降なしに操作しえた。 例4 ミルクまたはホエー処理で生じた約5%の乳糖溶液は逆
滲透で飽和状態に濃縮しうる。飽和点を超えると、濃縮
物の冷却で糖の1部はわざわざ結晶化させる。もう1度
加温し、母液を逆滲透装置中でもう1度濃縮する。つま
り、常に飽和の範囲で操作するσ)で、膜上に沈降する
危険がある。しかし、作業フェースのあとの膜を1から
10時間の間隔で5から50分間、乳糖不含の生成水で
すすぐと、具合の悪い汚れをともなはず作業を続けうる
。 列5 列1の井戸水を酸はまったく用いないで本発明方法より
処理する。そのように得られた純水は消費の目的に直接
に送らないで、流出時の圧のまま直接的にか、または原
料水ないしは濃縮水側の圧力を高めたあとで、プロセス
フェースを終えた逆滲透装置にみちびき、すすぎ相に用
いる。その目的には、当然、少なくとも2つの逆滲透装
置を用い、一方がプロセスフェースにある時f他方はす
すぎフェースにあるようにし、これを交換してゆく。ま
た、ヒとつの装置中のフロセスフェース中では、分離の
途上で、沈殿および沈降がおこり、他の装置では少量り
〕存在−の沈殿および沈降物がふたたび溶解される。そ
の際すすぎ溶液に用いる純水は著しく塩を含むようには
ならない。それは、はるかに大量の塩含量はすでに濃厚
排出液により、導出されているからである。0.1から
10時間の後、2つの装置は逆にする。つまり、あらか
じめ清浄化された装置は、高圧下に原料水を供給して純
水を生成させ、これは、前記のように沈殿および沈降物
の存在する装置の清浄化ないしはすすぎに用いる。この
組合わをたがいに交換してゆくことで、化学物質の添加
を要しないで、高い溶解速度が達成される。 本発明に準する方法の実施のための装置は逆滲透装置の
既知の構成部分を包含する。つまり、少なくとも1個の
加圧タンク、容器を分けて、溶質官有ないしは濃縮溶液
のための第1の室と、溶質に乏しい溶媒のための第2の
室とするための半透過性膜(第1の室から第2の室へと
液を通過さす入さらに、あらかじめ定められた圧力下に
溶質含有溶液を供給するための、第1の室に接続された
輸送装置、そしてこの第1の室から導出される濃縮液の
排出管ならび第2の室の溶質に乏しい溶媒の排出管を備
える。本発明によると、第1の室に流入する、すすぎ用
溶液の輸送管を備える。それにより、前記のすすぎ溶液
が、すすぎフェースのあいだに、すすぎ溶液の貯留槽か
ら第1の室にみちびかれつる。さらに、すすぎ溶液を導
ひく管にtま、導入されるすすぎ溶液の量および圧力を
計るための輸送および計敞ユニットを設ける。そして、
すすぎの時間、および場合により、他の操作との関連に
おいてすすぎ相の間隔を設定するために、少なくとも輸
送および計量ユニットと組合わせて運転および制御のた
めの配置を備える。この本発明による装置を用いて、第
1の室に接続された輸送管を通して、続行されつつある
か、規模を縮小されているか、中止しているかのプロセ
スフェースに、所定量のすすぎ溶液を一定時間供給して
、膜構成部分に溶解状態を与える。望むならば、すすぎ
フェースの開始と共KS濃縮液の排出管または別の運転
手段で操作される排出管を経由して、第1の室より溶質
に富む溶液を押し出すように、運転および調節のための
配置を操作する。 多くの応用例において、原料水の飲用水の浄化において
、第2の室よりの溶質に乏しい純水を、直接にかまたは
圧力を高めたあとで、第1の室のすすぎ溶液としてみち
びく。そのような方式において、すすぎ溶液の導管は、
輸送および計量ユニットを備え、圧力タンクの外側から
半透過性膜をバイパスするように設けておく。2つの室
1/)あいだの連絡管では、上記の運転および制御用配
置で、流量および圧力を測定しうるようにする。必要な
ら、すすぎ溶液の導管に、すすぎ溶液の追加のための計
量器を設け、たとへば、追加しないで、溶質に乏しい溶
媒を用いる一連のすすぎのあと、間隔をあけて、すすぎ
液を追加した溶液を、第1の室にみちびくようにな【2
5る。長い運転時間のあとで、分離プロセスを中断する
ことが必要になりうる。そして、1度または多くの、す
すぎ期間のあいだに、溶質に乏しい溶媒を取り出すこと
なしに一定量の追加で溶液をきれいにする必要がある。 その場合には、すすぎ溶液の導管に接続された計量装置
を用いる。そのようなきれいにする作業のあとでは、新
しく分離操作を始めるより前に、きれいにするのに用い
た溶液を圧力容器から取り去らねばならぬ。 特定の実施方式で、fすぎ溶液の量がほぼ一定に止まっ
ている時に、膜バイパスするすすぎ溶液の導管は、すす
き′フェース毎に、必要線のすすぎ溶液を受け入れる収
容能力があるようにする。 別の実施方式において、少なくとも2つの圧力容器を用
いる。両方の容器の第1の室は分配してみちびくための
配置に接続されている。溶質に乏しb溶媒のための、第
2の室からみちびかれる排出管は、それぞれに他の圧力
容器の第1の室にみちびかれる。分配してみちびくため
の配置および排出管には、輸送、計量および切り替え構
成部品を備え、それらは、運転および制御のための配置
に接続している。この配置は、加圧容器間でプロセスフ
ェースおよびすすぎフェースを切りかえ、ひとつの容器
中でプロセスフェースのあいだ、他の容器がすすぎフェ
ースであるようにする。それで、第1の圧力容器で得ら
れた溶質に乏しい溶媒の少なくとも1部は、第1の室に
すすぎ溶液としてみちびかれ、すすいだあとに消費に用
いられるようにする。この実施方式では、第2の室より
の溶質に乏しい溶媒は、圧力を高めないで直接に、相当
する第2の室におけるすすぎに用いられるか、または、
相当する加圧ポンプを経由して、特定の圧力に上げうる
。 この実施方式で、それぞれに、他の圧力容器で得られた
溶質に乏しい溶媒の1部のみをすすぎ用の溶媒に用い、
残余の分は直接に消費にあてることもある。すすぎ段階
および溶解のあいだに少々おこる塩の添加は、実際に無
視しうるほどである。 本発明方法を実施するための別の方式で、加圧容器を、
対称的な均質なj漠で分ける。この装置では、すすぎ溶
液は両方の方向に膜を通過させうる◎それで、たとへば
、プロセスフェースが終わったあと、反対方向の流れで
すすぎを行なめうる。それで、前記の方式のように、1
″すぎ溶液用の導管を別に備える必要はない。ただ、フ
0ロセスフェースで得られた溶質に乏しい溶媒をすすぎ
段階にみちびくだけでよい。均質な膜を用いる有利な実
施方式では、溶質に乏しい溶媒のための排出管中に、切
りかえおよび輸送の装置を備え、すすぎフェースの始ま
りに溶媒の排出を止め、第2の室に存在する溶媒に相応
する圧力をかけ、それを逆の流れとして膜を通し、すす
ぎの段階をおこさせる。そうすると、第1の室になは残
っている溶質に富む溶媒は、濃縮物の排出管または別の
排出手段により押し出される。 ひとつの容器中にある対称性の均質の膜は、そのような
圧力容器の1連をあわせて開閉する可能性を与える。そ
れぞれの圧力容器中のプロセスフェースを、2つの室の
あいだで交互に、沈殿および沈降がある一定値となるま
で続け、すすぎフェースでは、溶質に乏しい溶媒が、や
はり、交互の方向に流れ、沈殿および沈降物を古溶解す
るようにする。 巣1図tま、圧力容器1を示す。その内部は半透過性膜
2で、第1室3および第2室4に分けられている。模式
的に示した膜2は、その構造は示してないが、専門家は
よく知っておるような、Hohlfasermembr
an、 Spiralwickelmembranなど
、pe rmθatorenといわれる滲透構成要素で
ある。図示した装置で、第1の室3は溶質含有溶液に受
け入れる。溶液は膜2を通し、溶質に乏しい室に集めら
れ、溶質に富む硅縮物は、第1に室に設けれらた濃縮物
排出管6よジ排出される。逆滲透に必要な縄圧は、室の
取り入れ辿jの輸送装置5より与えられる。この輸送装
置は、ポンプおよび対応するパルプを備える。溶質に乏
しい溶媒は第2の室4より排出管7より取り出されさら
に処理されるかまたは直接に使用される。運転および制
御用の配置11は、輸送装置5、濃縮物排出管6、排出
管7と連結し、全体にひとつのユニットとし、操作の経
過に応じて開閉および調節のプロセスを実施する。 第1図の第1の室3にはすずき液を導び〈配列8備える
。これはすすぎ溶液の貯留槽9および輸送および計量ユ
ニット10を包含して、すすぎ溶液の貯留槽より第1の
室3に、たとへぼ、すすぎフェースの開始時にすすぎ溶
液をみちびく。このすすぎ溶液は、半透過性膜を、分離
プロセスとの場合に対応して矢印の方向に流れ、その際
第1の室および膜2に存在する沈殿および沈降物をすす
ぎにより俗解する。輸送および計量ユニッ)10は、や
はり、運転および制御用の配置11に連絡され、これに
より、望む工程の経過に応じて運転される。輸送構成部
分としてこのユニット10は、ポンプおよび計量に適し
たパルプを有する。また、計量ポンプは2つの機能を果
たしうる。 第2に示した変型装置では、すすぎ液を導び〈配置8′
、輸送および計量ユニット10′を包含し、半透過性の
膜2をバイパスして、すすぎ液の容器を第1の室3と連
絡するように配置されている。 運転および調節のための配置11を通して輸送および計
量ユニット10′を操作し、プロセスフェース中に得ら
れた溶質に乏しい溶液を、すすぎ溶液の容器4′より第
1室3、ついで半透過性膜2にみちびく。すすぎ液をみ
ちびく配置8′中の溶質に乏しい溶媒に添加物を混入し
たい時には、すすぎ液をみちびく配置8′に合流する計
量装置12を用いる。これにより、選択した操作の経過
に応じて、すすぎフェース中ずつとかまたはある時間間
隔で添加する。輸送および計量ユニット10′は、第1
図で説明したように、輸送装置5、濃縮物排出管6、排
出管7とあわせて、運転および制御の配置11に連絡し
、これにより運転される。 第6図は、2つの加圧容器1,1′を有する装置を示す
。それらのそれぞれの第1の室3.3′は分配してみち
びくため配置14に連結し、輸送装置5より溶質含有溶
液を送られる。プロセスフェースのあいだ膜2,2′で
分離が行なわれ、第2の室の中の溶質に乏しい溶媒はそ
れぞれの排出管7゜7′を通り第2の室4,4′からみ
ちびかれて第1の室3.3′に入りうる。7.7’[は
、パルプ17゜17’が備えられている。3.3′では
、すすぎ溶液となり、18 、18’および20 、2
0’により消費者へとみちびかれる。運転および制御の
ための配置11′で、分配してみちびくための配置14
に存在する切りかえパルプ16.16’、パルプ−スイ
ッチ18.18’、20.20’、輸送袋ff1i15
.15’そして場合により圧力を高めるポンプ19.1
9’、排出パルプ13 、13’を望む操作経過に応じ
て運転する。基本的な運転方式として、運転および制御
のための配置11でつぎσ)ように運転する。2つの圧
力容器1.1′のうちのひとったとへば圧力容器1にプ
ロセスフェースが存在する時に、他の圧力容器1′はす
すぎフェースにあり、圧力容器1ないしは第2の室4で
得られた溶質に乏しい溶媒は、排出管7を経由し5第1
の室3′にみちびかれ、そこですすぎを行ない、しゃ断
装置i11 B’、 20’を経由して消費にみちびか
れる。加圧容器1中のプロセスフェースの終了時に、運
転および制御のための配置11′は、加圧容器1′中の
すすぎフェースを切り、プロセスフェースを入れる。そ
れで、加圧容器1は、第2の室4′で得られた溶質に乏
しい溶媒を管7′よりみちびいてすすぐ。加圧容器1中
のすすぎのあと、なは溶質に乏しい状態の溶媒は管Tを
経由して、加圧、およびしゃ断装置18゜20を経由し
て消費に送られろ。 すすぎフェースの開始に際して、それぞれの第1の室3
,3′中の溶質に富む溶液が、入りこんで来るすすぎ溶
液で追い出されるように、分配[7てみちびくための配
置14中に開閉パルプ18j1B’および排出パルプ1
8を備え、追い出されろ溶質に富む溶液を排出する。こ
の実施方式で加圧容器中でおこるすすぎを、溶質に乏し
い溶媒の圧力を高めたりまたは寸すぎ浴液の圧力を高め
たりしないで実施しりる。第6図には、排出管I、7′
中には圧力を高める1 9 、19’が示しである。こ
れらの圧力を高めるポンプも、運転および制御の配置1
1で運転される。 第4図の実質形態では、圧力容器20は、対称性の均質
膜21により、溶質含有浴液ないしはそれの濃縮液を含
有する第1の室22および第2の室23に分けられ、溶
質に乏しい溶媒の貯留槽23′を包含する。両方向の矢
印は膜210通過方向を示す。この変型例では、才すぎ
溶液をみちびく管は存在しない。その代わり、プロセス
フェースにおいて逆方向の流れを与えてすすぐ。ここで
、第2の室23より溶質に乏しい溶媒を膜を通して押し
出し、それによりすすぎをおこす。プロセスフェースの
終りに第1の室22中に存在する溶質に富む濃縮物ない
しは溶質を含有する溶液は、開閉器28の作動で、濃縮
物排出管25にみちびかれる。輸送装置24か第1の室
22に溶質含有溶液を送ることは、これまでと同像であ
るが、排出管26には、追加して切りかえおよび輸送装
置29を備える。それにより、溶質に乏しい溶媒を貯留
槽23′より圧力下に23を通して、膜21に送る。前
記のように開閉および調節の機能は、全体として、運転
および制御の配置27により支配される。 第5図では、均質の対称膜34が圧力容器37を室32
および33Vc分ける。運転および制御の ・ための配
置36により、圧力容器37中の2つの室は、第1の室
になったり第2の室になったりする。つまり、膜34は
、両方に通過させうるからである。分配してみちびくた
めの配置31にはパルプ30を備え、輸送装置24から
、溶質に富む溶液を、それぞれの室に送るようにしであ
る。さらに、室32および33の排出管には切りかえ装
置29を備え、濃縮液の排出管には開閉器28を備える
。第5図で左の室が第1の室となる時に、右の室は溶質
に乏しい溶媒を集め、相当する切り替へ輸癲装置29へ
と、流出管26より流す。それに相応して、プロセスフ
ェースのあいだ右側の室が第1の室となる時、左の室は
第2の室となり、溶質に乏しい溶媒を受けることになる
。いずれかの室で、すすぎの操作が始まる時、溶質に富
む濃縮液ないしは溶質を官有する溶液は排出装置28よ
り去る。第5図の実施方式は、第3図による開閉方式で
原理的に示したような、連続した操作に特に適当である
。
または除去のために比較的に大量の化学物質を加えねば
ならぬ一連の段階の実施において認められる。 過飽和溶液が逆浸透膜上に望ましからぬ沈澱をおこすこ
とを防止するために、今日、主に、つぎの技術が用いら
れている。 妨害成分だとへぼ、非イオン形の溶解ケイ酸は吸着およ
び沈澱の予備操作で除く。この処理の別の例としては水
の硬水成分を除く。つまりナトリウム形でのイオン交換
で硬水成分、特にカルシウムを除く。そうして、逆浸透
操作段階において水を濃縮し、炭酸カルシウムまたは硫
酸カルシウムないしは他の土金属の沈澱がおこらぬよう
にする。 硬水成分の除去で、ナトリウムと交換されてカルシウム
により消費されたイオン交換体は約2倍量の再生剤で処
理し、ナトリウム型に戻さねばならぬ。 もつともしば1.は問題をおこ−を難溶性の塩は炭酸カ
ルシウムである。強酸たとえば硫酸または塩酸を加えて
、炭酸塩を遊離の炭酸および加えた鉱酸の塩とすること
ができる。 カルシウムの硫酸塩、特に塩酸塩は炭酸塩よりずっと溶
解性が大きいので、実質的により高く濃縮しうる。ただ
し、イオンをさらに追加すること、濃縮物および生成水
の−】値が低下する欠点がある。 添加される酸の量は、処理される水の重炭酸塩言置およ
び純水に比例させねばならない。 難溶性物質の結晶化に際しては、まず結晶の核を生成し
、さらにイオンまたは分子が整然とした方式で重なって
ゆく。結晶があまり大となると逆浸透装置の運転が妨げ
られる。結晶格子に親和性を有する適当な物質を添加す
ることにより、七のような結晶の生長は阻止され、時間
が経過しても阻害されている。アルカリ出金属の硫酸塩
および炭酸塩のような難溶性物質の結晶の生長を妨害す
る物質には、無機ポリリン酸塩、有機リン化合物、ポリ
カルボン酸およびポリスルホン酸などである。 添加される化学物質は少量、1から20 g/ m3で
あるが、特に特定の妨害物質の存在では、硬水成分の安
定化は保証されない。 安全のために、実際には、硬水成分の除去および安定化
または酸添加および安定化を組合わせてbる。そのよう
にして、逆浸透操作段階の妨害を確実に防ぐようにする
。 そのような技術は一方において1ぼ段がかさみそしてし
ばしば廃水に有害物質の導入のような望ましからぬ問題
をおこし、他方においては、供給されにくく、そのよう
な物質を大量に入手しえない地域も存在する。そこで、
本発明の目的&、?、化学物質の添加を極度におさえ、
そして可能なら、化学物質の添加を完全に見合わせるこ
とである。 本発明の課題は、逆浸透による分離操作中に問題になる
沈澱および沈降を防ぎ、長時間にわたり、障害のない分
離プロセスを確実に持続しつるように、できるだけ技術
的に、簡単な手段を用いた方法を開発すること、そして
、さらに、そのような操作を実施するための、構成的に
できるだけ簡単で、機能的で経済的な装置を提供するこ
とである。 本発明により、つぎの操作により、問題が解決された。 つまり、分離プロセスの経過中に、溶質を含有する溶液
ないし溶出濃度の高い濃縮物側で、沈殿および沈降を、
あらかじめ定めた時間間隔のプロセスフェースのあいだ
におこさせ、そして、存在する沈澱および沈降物を、す
すぎフェースにおいて、すすぎ用溶液を用いてすすぎ少
なくとも大部分を溶解してしまう。 本発明方法では、沈澱の形成をはじめからおさえこむた
めに、溶質含有溶液全体を化学的操作に処するとか溶解
助剤を加へるとかして処理するのでなく、基本的に異な
る方法を用いている。本発明方法のもとKなった問題解
決の考え方は、溶液全体を処理する上記方法を実施して
いるあいだに、溶質に富む溶液側での沈澱および妨害物
質の形成が、そのように大量の1し学的そして処理上Q
)消費によっても、確実にtま防止しえぬことを認めた
ところから由来している。さらに、本発明方法では、あ
る溶液中での溶解している物質および溶解してない物質
のある割合では、沈降や沈澱が急激におこらす、その経
過が一定の速度論に従っていることが考慮されている。 つまり、妨害物質のイオンの沈澱は結晶の核および(ま
たは)あらかじめ存在する結晶格子の形成のあとにおこ
らねばならず、それにはある時間が必要である。最後に
、本発明で用いられているさらに別の事実は、新しく沈
澱しぞして沈降した結晶核は、非常に小さいが、それら
の容量に比して非常に大きな表面を有し、他方、古い沈
降物では、すすぎにより消失しやすさは著しく減少して
ゆくことである。特許請求の範囲に記載したような本発
明方法による勢決法は、浴M’S質の沈澱および沈1坤
物をある一定の大きさの範囲内に生成させ、そして、そ
れらの沈澱お↓び沈降物が比較的に易溶性のあいだに、
すすぎフェースにおいて、すすぎによる溶解に処するこ
とを特徴と【7ている。本発明方法のこの原則は、一般
的につぎのように表現しうろ。沈澱ないは沈降のプロセ
スの時間間隔をある一定の範囲内に限り。 そして、ひきつづく時間間隔VC浴溶解る状態を設けろ
。このようにして、逆浸透に用いる部品に沈降物の非可
逆的固着がおこらぬようにして、操作の続くあいだ本質
的に一定した経過が保証されるように、両方の状態が寄
与するようにする。 逆浸透に用いられる部品へσ)本発明方法による効果を
やや具体的に説明してみるとつぎのようである。プロセ
スフェースでは、沈降がお仁りそして膜表面に固着して
いる。しかし、過飽和溶液から、余分の塩が定量的にで
なく、部分的に析出しているほどである。そして、上目
己のように、すすぎを始めると、沈澱物の全容址に比し
て活性面積が大なので、沈澱はすすぎ液中にすみやかに
洗い去られる。本発明方法に用いられる逆滲透用の構成
部品は既知の規定条件をみたしているので、溶質に富む
溶液の特徴を考慮し、所与の構成部品のそれぞれについ
て、プロセスフェースの持続時間を定め、それに応じて
、すすぎフェースの持続時間を定めうる。 本発明方法は、溶質に富む濃縮物および溶質の少ない溶
媒において、特に、一定した化学的前処理は加えないで
、逆滲透を用いる、溶質含有溶液分離のための段階を特
徴としている。この複合操作段階には、条件によっては
、さらに追加の段階、たとへば溶液より溶解物質の沈殿
の操作も加えうる。原料水の浄水も、広義の溶質含有溶
液の分離に属するので、本発明は、また、原料水、たと
へば廃水、塩気のある水、海水などを、飲料水、再使用
しうる処理水に、逆滲透を用いて変えろことにも関する
。 本発明方法により用すられるすすぎフェースは、プロセ
スフェースとは別に実施しうる。それらのフェースは連
続する分離プロセス中に統合さtしうるりで、たとへは
、溶質の少ない溶媒の周期的な供給およびすすぎフェー
スのための、溶質に富む溶液の希釈により、プロセスフ
ェースに比して、溶解する状態が設定される。すすぎフ
ェースのあいだ、分離プロセスを中断したり、場合によ
り、溶質含有溶液ないしは溶質に富む濃縮物を、添加す
るすすぎ用溶液でおきかえることもできる。 用いる膜は、半透過性で、ひとつの方向にのみ通過さす
ものでも、対称の均質の膜で両方の方向に流れうるもの
でもよいが、それに応じてすすぎ溶液の流れの方向は決
まる。半透過性の膜では、溶質含有溶液と同じ流れの方
向で流れるすすぎで、溶解作用が発揮される。対称的で
均質な膜では、溶質に富む溶液の方向にも、その逆の方
向にも流しうる。 すすぎ溶液は、適当な溶液ならいずれでもよい。 特に、液体流、つまり、溶質に乏しいか純粋な溶媒また
は溶質に富む濃縮物でありうる。さらに、場合によって
は、比較的短かい間隔でおこるすすぎフェースにおいて
、少量の添加物を加えたり、または、より高い温度です
t−zだすして、膜の清伊化を促進しまたは完全にしう
る。PHを下げたpまたは上けたp″するための添加物
として無機お裏び1機の酸および塩基だとへは塩酸、硫
酸、硝酸、炭酸、スルファミン酸、くえん酸、アスコル
ビン酸、しゆう酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム
、アンモニヤ、そして、金属イオン封鎖剤および(また
は)錯化合物形成剤として、ヘキサメタホスフェート、
トリポリホスフェート、ポリアクリレート、ポリカルボ
ン酸およびそれらの塩、有機リン酸および塩、EDTA
、洗浄剤、分散助剤、乳化剤および(または)静的分解
剤たとへば、BiZ。 Ar1el、 Nutek IT 600 、 DeC
On 9 Qに含まれるようなもの、消化剤および(ま
た?−1)靜生物剤、たとへはホルムアルデヒド、メタ
重亜硫酸ナトリウム、過酸化水素、ヨー素、塩素、臭素
、2酸化塩素、銀イオン、銅イオン、フィルム形成剤だ
とへばタンニン酸、ポリビニルメチルエーテルおよび(
または)M機溶媒、たとへばアルコール、ケトン、エス
テル(単量体またはポリマー)を象加しうる。 本発明のさらに別の利点は、従来法より、ずっと高瓢度
に、短時間だけ添加すあことである。 本発明方法のさらに別の利点として、すすぎ溶液を、あ
らかじめ少なくとも部分的にイオン交換に処して、硬水
成分の除去、陽イオンの除去または脱塩しておけば、す
すぎ溶液の溶解力を高めうる。すすぎ溶液の少なくとも
1部をプロトン型のイオン交換樹脂床に通しておけば、
樹脂床はプロセスフェースのあいだに、酸または電解質
で、エネルギー消費をより少なくして再生しうる。 本発明方法は逆滲透技術の分野で応用しうる。 特に、なんらかの安定化剤を添加する現在法で具合の恣
い状態に変わりうる溶液を扱う場合に用いうる。 例1 6val/m3ノ重炭酸塩、l val/m” ノ塩化
物および硫酸塩、およびd、5 val/m’のカルシ
ウムおよびQ 、5− val /m’のマグネシウム
および2 val/m’のナトリウムを含有する井戸水
は、逆滲透で75チ収率で脱塩さるべきはづである。常
法で安定剤、を加えなければ、4,5 val/m’塩
酸または硫酸が必要である。安定剤を加えるとこの蓋を
15から25%だけ減少させうる。このように処理され
逆滲透で脱塩された水は、膜の型、処理条件で異なるが
、約0.5から1va1/m3の残る塩および約200
9部m3の遊離炭酸を含有する。装置は、添加物を加え
ないで、0.5から5時間の間隔で、6から60分間純
水ですすぐと、妨害になる沈殿もなく、酸の添加で遊離
する炭酸が生成水中に入ることなしに運転しうる。それ
で生成水け、約0.3からQ、3val/m’の残余の
塩および未処理の原料水と同程腿の002を官有する。 例2 50 、lit/m3のSiO+iftで7.1の両値
のケイ酸塩含有地下水を処理すると、10°Cの温度で
4倍に濃縮すると、膜上にケイ酸が沈降し、それ以上作
業を続けると、非可逆的な汚れを残す。しかし、1から
10時間の間隔で、10から100分間、温度を40°
Cに上げ約11OPH値として、塩含量の低い生成水で
すすぐと、原料水に手を加えないで、沈降物で膜を害す
ることなしに装置を操作しつづけうる。 例1g)井戸水を本発明方法に準じ酸添加なしに逆滲透
装置で処理する。2から8時間の間隔で2から20分間
、原料水中の重炭酸塩量に相当するかまたはそれより大
量の酸を加えた。この処置で、装置は炭酸カルシウムの
沈降なしに操作しえた。 例4 ミルクまたはホエー処理で生じた約5%の乳糖溶液は逆
滲透で飽和状態に濃縮しうる。飽和点を超えると、濃縮
物の冷却で糖の1部はわざわざ結晶化させる。もう1度
加温し、母液を逆滲透装置中でもう1度濃縮する。つま
り、常に飽和の範囲で操作するσ)で、膜上に沈降する
危険がある。しかし、作業フェースのあとの膜を1から
10時間の間隔で5から50分間、乳糖不含の生成水で
すすぐと、具合の悪い汚れをともなはず作業を続けうる
。 列5 列1の井戸水を酸はまったく用いないで本発明方法より
処理する。そのように得られた純水は消費の目的に直接
に送らないで、流出時の圧のまま直接的にか、または原
料水ないしは濃縮水側の圧力を高めたあとで、プロセス
フェースを終えた逆滲透装置にみちびき、すすぎ相に用
いる。その目的には、当然、少なくとも2つの逆滲透装
置を用い、一方がプロセスフェースにある時f他方はす
すぎフェースにあるようにし、これを交換してゆく。ま
た、ヒとつの装置中のフロセスフェース中では、分離の
途上で、沈殿および沈降がおこり、他の装置では少量り
〕存在−の沈殿および沈降物がふたたび溶解される。そ
の際すすぎ溶液に用いる純水は著しく塩を含むようには
ならない。それは、はるかに大量の塩含量はすでに濃厚
排出液により、導出されているからである。0.1から
10時間の後、2つの装置は逆にする。つまり、あらか
じめ清浄化された装置は、高圧下に原料水を供給して純
水を生成させ、これは、前記のように沈殿および沈降物
の存在する装置の清浄化ないしはすすぎに用いる。この
組合わをたがいに交換してゆくことで、化学物質の添加
を要しないで、高い溶解速度が達成される。 本発明に準する方法の実施のための装置は逆滲透装置の
既知の構成部分を包含する。つまり、少なくとも1個の
加圧タンク、容器を分けて、溶質官有ないしは濃縮溶液
のための第1の室と、溶質に乏しい溶媒のための第2の
室とするための半透過性膜(第1の室から第2の室へと
液を通過さす入さらに、あらかじめ定められた圧力下に
溶質含有溶液を供給するための、第1の室に接続された
輸送装置、そしてこの第1の室から導出される濃縮液の
排出管ならび第2の室の溶質に乏しい溶媒の排出管を備
える。本発明によると、第1の室に流入する、すすぎ用
溶液の輸送管を備える。それにより、前記のすすぎ溶液
が、すすぎフェースのあいだに、すすぎ溶液の貯留槽か
ら第1の室にみちびかれつる。さらに、すすぎ溶液を導
ひく管にtま、導入されるすすぎ溶液の量および圧力を
計るための輸送および計敞ユニットを設ける。そして、
すすぎの時間、および場合により、他の操作との関連に
おいてすすぎ相の間隔を設定するために、少なくとも輸
送および計量ユニットと組合わせて運転および制御のた
めの配置を備える。この本発明による装置を用いて、第
1の室に接続された輸送管を通して、続行されつつある
か、規模を縮小されているか、中止しているかのプロセ
スフェースに、所定量のすすぎ溶液を一定時間供給して
、膜構成部分に溶解状態を与える。望むならば、すすぎ
フェースの開始と共KS濃縮液の排出管または別の運転
手段で操作される排出管を経由して、第1の室より溶質
に富む溶液を押し出すように、運転および調節のための
配置を操作する。 多くの応用例において、原料水の飲用水の浄化において
、第2の室よりの溶質に乏しい純水を、直接にかまたは
圧力を高めたあとで、第1の室のすすぎ溶液としてみち
びく。そのような方式において、すすぎ溶液の導管は、
輸送および計量ユニットを備え、圧力タンクの外側から
半透過性膜をバイパスするように設けておく。2つの室
1/)あいだの連絡管では、上記の運転および制御用配
置で、流量および圧力を測定しうるようにする。必要な
ら、すすぎ溶液の導管に、すすぎ溶液の追加のための計
量器を設け、たとへば、追加しないで、溶質に乏しい溶
媒を用いる一連のすすぎのあと、間隔をあけて、すすぎ
液を追加した溶液を、第1の室にみちびくようにな【2
5る。長い運転時間のあとで、分離プロセスを中断する
ことが必要になりうる。そして、1度または多くの、す
すぎ期間のあいだに、溶質に乏しい溶媒を取り出すこと
なしに一定量の追加で溶液をきれいにする必要がある。 その場合には、すすぎ溶液の導管に接続された計量装置
を用いる。そのようなきれいにする作業のあとでは、新
しく分離操作を始めるより前に、きれいにするのに用い
た溶液を圧力容器から取り去らねばならぬ。 特定の実施方式で、fすぎ溶液の量がほぼ一定に止まっ
ている時に、膜バイパスするすすぎ溶液の導管は、すす
き′フェース毎に、必要線のすすぎ溶液を受け入れる収
容能力があるようにする。 別の実施方式において、少なくとも2つの圧力容器を用
いる。両方の容器の第1の室は分配してみちびくための
配置に接続されている。溶質に乏しb溶媒のための、第
2の室からみちびかれる排出管は、それぞれに他の圧力
容器の第1の室にみちびかれる。分配してみちびくため
の配置および排出管には、輸送、計量および切り替え構
成部品を備え、それらは、運転および制御のための配置
に接続している。この配置は、加圧容器間でプロセスフ
ェースおよびすすぎフェースを切りかえ、ひとつの容器
中でプロセスフェースのあいだ、他の容器がすすぎフェ
ースであるようにする。それで、第1の圧力容器で得ら
れた溶質に乏しい溶媒の少なくとも1部は、第1の室に
すすぎ溶液としてみちびかれ、すすいだあとに消費に用
いられるようにする。この実施方式では、第2の室より
の溶質に乏しい溶媒は、圧力を高めないで直接に、相当
する第2の室におけるすすぎに用いられるか、または、
相当する加圧ポンプを経由して、特定の圧力に上げうる
。 この実施方式で、それぞれに、他の圧力容器で得られた
溶質に乏しい溶媒の1部のみをすすぎ用の溶媒に用い、
残余の分は直接に消費にあてることもある。すすぎ段階
および溶解のあいだに少々おこる塩の添加は、実際に無
視しうるほどである。 本発明方法を実施するための別の方式で、加圧容器を、
対称的な均質なj漠で分ける。この装置では、すすぎ溶
液は両方の方向に膜を通過させうる◎それで、たとへば
、プロセスフェースが終わったあと、反対方向の流れで
すすぎを行なめうる。それで、前記の方式のように、1
″すぎ溶液用の導管を別に備える必要はない。ただ、フ
0ロセスフェースで得られた溶質に乏しい溶媒をすすぎ
段階にみちびくだけでよい。均質な膜を用いる有利な実
施方式では、溶質に乏しい溶媒のための排出管中に、切
りかえおよび輸送の装置を備え、すすぎフェースの始ま
りに溶媒の排出を止め、第2の室に存在する溶媒に相応
する圧力をかけ、それを逆の流れとして膜を通し、すす
ぎの段階をおこさせる。そうすると、第1の室になは残
っている溶質に富む溶媒は、濃縮物の排出管または別の
排出手段により押し出される。 ひとつの容器中にある対称性の均質の膜は、そのような
圧力容器の1連をあわせて開閉する可能性を与える。そ
れぞれの圧力容器中のプロセスフェースを、2つの室の
あいだで交互に、沈殿および沈降がある一定値となるま
で続け、すすぎフェースでは、溶質に乏しい溶媒が、や
はり、交互の方向に流れ、沈殿および沈降物を古溶解す
るようにする。 巣1図tま、圧力容器1を示す。その内部は半透過性膜
2で、第1室3および第2室4に分けられている。模式
的に示した膜2は、その構造は示してないが、専門家は
よく知っておるような、Hohlfasermembr
an、 Spiralwickelmembranなど
、pe rmθatorenといわれる滲透構成要素で
ある。図示した装置で、第1の室3は溶質含有溶液に受
け入れる。溶液は膜2を通し、溶質に乏しい室に集めら
れ、溶質に富む硅縮物は、第1に室に設けれらた濃縮物
排出管6よジ排出される。逆滲透に必要な縄圧は、室の
取り入れ辿jの輸送装置5より与えられる。この輸送装
置は、ポンプおよび対応するパルプを備える。溶質に乏
しい溶媒は第2の室4より排出管7より取り出されさら
に処理されるかまたは直接に使用される。運転および制
御用の配置11は、輸送装置5、濃縮物排出管6、排出
管7と連結し、全体にひとつのユニットとし、操作の経
過に応じて開閉および調節のプロセスを実施する。 第1図の第1の室3にはすずき液を導び〈配列8備える
。これはすすぎ溶液の貯留槽9および輸送および計量ユ
ニット10を包含して、すすぎ溶液の貯留槽より第1の
室3に、たとへぼ、すすぎフェースの開始時にすすぎ溶
液をみちびく。このすすぎ溶液は、半透過性膜を、分離
プロセスとの場合に対応して矢印の方向に流れ、その際
第1の室および膜2に存在する沈殿および沈降物をすす
ぎにより俗解する。輸送および計量ユニッ)10は、や
はり、運転および制御用の配置11に連絡され、これに
より、望む工程の経過に応じて運転される。輸送構成部
分としてこのユニット10は、ポンプおよび計量に適し
たパルプを有する。また、計量ポンプは2つの機能を果
たしうる。 第2に示した変型装置では、すすぎ液を導び〈配置8′
、輸送および計量ユニット10′を包含し、半透過性の
膜2をバイパスして、すすぎ液の容器を第1の室3と連
絡するように配置されている。 運転および調節のための配置11を通して輸送および計
量ユニット10′を操作し、プロセスフェース中に得ら
れた溶質に乏しい溶液を、すすぎ溶液の容器4′より第
1室3、ついで半透過性膜2にみちびく。すすぎ液をみ
ちびく配置8′中の溶質に乏しい溶媒に添加物を混入し
たい時には、すすぎ液をみちびく配置8′に合流する計
量装置12を用いる。これにより、選択した操作の経過
に応じて、すすぎフェース中ずつとかまたはある時間間
隔で添加する。輸送および計量ユニット10′は、第1
図で説明したように、輸送装置5、濃縮物排出管6、排
出管7とあわせて、運転および制御の配置11に連絡し
、これにより運転される。 第6図は、2つの加圧容器1,1′を有する装置を示す
。それらのそれぞれの第1の室3.3′は分配してみち
びくため配置14に連結し、輸送装置5より溶質含有溶
液を送られる。プロセスフェースのあいだ膜2,2′で
分離が行なわれ、第2の室の中の溶質に乏しい溶媒はそ
れぞれの排出管7゜7′を通り第2の室4,4′からみ
ちびかれて第1の室3.3′に入りうる。7.7’[は
、パルプ17゜17’が備えられている。3.3′では
、すすぎ溶液となり、18 、18’および20 、2
0’により消費者へとみちびかれる。運転および制御の
ための配置11′で、分配してみちびくための配置14
に存在する切りかえパルプ16.16’、パルプ−スイ
ッチ18.18’、20.20’、輸送袋ff1i15
.15’そして場合により圧力を高めるポンプ19.1
9’、排出パルプ13 、13’を望む操作経過に応じ
て運転する。基本的な運転方式として、運転および制御
のための配置11でつぎσ)ように運転する。2つの圧
力容器1.1′のうちのひとったとへば圧力容器1にプ
ロセスフェースが存在する時に、他の圧力容器1′はす
すぎフェースにあり、圧力容器1ないしは第2の室4で
得られた溶質に乏しい溶媒は、排出管7を経由し5第1
の室3′にみちびかれ、そこですすぎを行ない、しゃ断
装置i11 B’、 20’を経由して消費にみちびか
れる。加圧容器1中のプロセスフェースの終了時に、運
転および制御のための配置11′は、加圧容器1′中の
すすぎフェースを切り、プロセスフェースを入れる。そ
れで、加圧容器1は、第2の室4′で得られた溶質に乏
しい溶媒を管7′よりみちびいてすすぐ。加圧容器1中
のすすぎのあと、なは溶質に乏しい状態の溶媒は管Tを
経由して、加圧、およびしゃ断装置18゜20を経由し
て消費に送られろ。 すすぎフェースの開始に際して、それぞれの第1の室3
,3′中の溶質に富む溶液が、入りこんで来るすすぎ溶
液で追い出されるように、分配[7てみちびくための配
置14中に開閉パルプ18j1B’および排出パルプ1
8を備え、追い出されろ溶質に富む溶液を排出する。こ
の実施方式で加圧容器中でおこるすすぎを、溶質に乏し
い溶媒の圧力を高めたりまたは寸すぎ浴液の圧力を高め
たりしないで実施しりる。第6図には、排出管I、7′
中には圧力を高める1 9 、19’が示しである。こ
れらの圧力を高めるポンプも、運転および制御の配置1
1で運転される。 第4図の実質形態では、圧力容器20は、対称性の均質
膜21により、溶質含有浴液ないしはそれの濃縮液を含
有する第1の室22および第2の室23に分けられ、溶
質に乏しい溶媒の貯留槽23′を包含する。両方向の矢
印は膜210通過方向を示す。この変型例では、才すぎ
溶液をみちびく管は存在しない。その代わり、プロセス
フェースにおいて逆方向の流れを与えてすすぐ。ここで
、第2の室23より溶質に乏しい溶媒を膜を通して押し
出し、それによりすすぎをおこす。プロセスフェースの
終りに第1の室22中に存在する溶質に富む濃縮物ない
しは溶質を含有する溶液は、開閉器28の作動で、濃縮
物排出管25にみちびかれる。輸送装置24か第1の室
22に溶質含有溶液を送ることは、これまでと同像であ
るが、排出管26には、追加して切りかえおよび輸送装
置29を備える。それにより、溶質に乏しい溶媒を貯留
槽23′より圧力下に23を通して、膜21に送る。前
記のように開閉および調節の機能は、全体として、運転
および制御の配置27により支配される。 第5図では、均質の対称膜34が圧力容器37を室32
および33Vc分ける。運転および制御の ・ための配
置36により、圧力容器37中の2つの室は、第1の室
になったり第2の室になったりする。つまり、膜34は
、両方に通過させうるからである。分配してみちびくた
めの配置31にはパルプ30を備え、輸送装置24から
、溶質に富む溶液を、それぞれの室に送るようにしであ
る。さらに、室32および33の排出管には切りかえ装
置29を備え、濃縮液の排出管には開閉器28を備える
。第5図で左の室が第1の室となる時に、右の室は溶質
に乏しい溶媒を集め、相当する切り替へ輸癲装置29へ
と、流出管26より流す。それに相応して、プロセスフ
ェースのあいだ右側の室が第1の室となる時、左の室は
第2の室となり、溶質に乏しい溶媒を受けることになる
。いずれかの室で、すすぎの操作が始まる時、溶質に富
む濃縮液ないしは溶質を官有する溶液は排出装置28よ
り去る。第5図の実施方式は、第3図による開閉方式で
原理的に示したような、連続した操作に特に適当である
。
第1図は、本発明の特徴に従い、溶質を含有する溶液を
逆滲透により分離するための装置を模式第2図は、第1
図の装置の改変された方式を示す。 第3図は、2つの逆滲透加圧容器を交互に働らかすよう
に組上げた、溶質を含有する溶液を逆滲透により分離す
るための装置の模式図である。 第4図は、均質な対称的な逆滲透膜を用いた逆滲透によ
り溶質を官有する溶液を分離するための装置の変型であ
る。 第5図は、第4図に示した装置の改変された実施方式の
模式図である。 手続補正書輸発) 昭和59年7月 2日 特許庁長官殿 1、事件の表示 昭和59年特許願第 102450 号3、補正をする
者 事件との関係 特許出願人 住 所 氏 名 クリスト アクチェンゲゼルシャフト(名 称
) 4、代理人 5、補正命令の日刊 昭和 年 月 日 6、補正により増加する発明の数 明細書 8、補正の内容 別紙のとおり 明細書の浄書 (内容に変更なし)
逆滲透により分離するための装置を模式第2図は、第1
図の装置の改変された方式を示す。 第3図は、2つの逆滲透加圧容器を交互に働らかすよう
に組上げた、溶質を含有する溶液を逆滲透により分離す
るための装置の模式図である。 第4図は、均質な対称的な逆滲透膜を用いた逆滲透によ
り溶質を官有する溶液を分離するための装置の変型であ
る。 第5図は、第4図に示した装置の改変された実施方式の
模式図である。 手続補正書輸発) 昭和59年7月 2日 特許庁長官殿 1、事件の表示 昭和59年特許願第 102450 号3、補正をする
者 事件との関係 特許出願人 住 所 氏 名 クリスト アクチェンゲゼルシャフト(名 称
) 4、代理人 5、補正命令の日刊 昭和 年 月 日 6、補正により増加する発明の数 明細書 8、補正の内容 別紙のとおり 明細書の浄書 (内容に変更なし)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1)分離プロセスの経過中に、溶質含有溶液ないしは
溶質に富む濃縮物の側でおこる、溶解性ないしは離溶性
の物質の沈澱および沈降を、一定時間内のグロセスフェ
ースにおりて生起させ、そして、存在する沈澱および沈
降物をすすぎフェースにおいて、すすぎ用溶液により少
なくとも大部分を溶解させてしまうことを特徴とする特
に一定して化学物質を使用することはしないで、溶質官
有溶液を逆浸透により、溶質に富む濃縮物および溶質に
乏しい溶媒に分離する方法。 (2) 分離プロセスの経過中に、溶質含有溶液ないし
は溶質に富む濃縮物の側でおこる、溶解性の物質の沈澱
および沈降をある上限の濃縮値ないしはある上限の沈降
の厚さまでおこさせ、そして、存在する沈威なりしは沈
降物を、すすぎのフェースにおいて、すすぎ用の溶液で
ある下限の沈降の厚さまで溶解さすことを特徴とする特
に一定して化学物質を使用することはしないで、溶質含
有溶液を逆浸透により、溶質に富む濃縮物および溶質に
乏しい溶媒に分離する方法。 (3) すすぎフェースを、連続する分離プロセス中に
統合させることを特徴とする、上記111または(2)
項記載の方法。 (4)すすぎフェースを、連続する分離プロセス中に週
期的に組みこむことを特徴とする、上記(3)項記載の
方法。 (5)すすぎフェースにおいて、すすぎ溶液を、分離プ
ロセスのあいだの溶質含有溶液の流れないしは溶質に乏
しい溶媒の流れと同じ流れの方向に流すことを特徴とす
る、上記(11から(4)項までのいずれかに記載の方
法。 (6)すすぎフェースの期間のあいだは、分離プロセス
を中断し、そして場合により、溶質含有溶液ないしは溶
質に富む濃縮物をすすぎ溶液で追い出すことを特徴とす
る、上記(1)項または(2)項記載の方法。 (7)すすぎフェースにおいて、すすぎ溶液を、分離プ
ロセスのあいだの溶質含有溶液ないしは溶質に乏し2い
溶液の流れと逆の方向の流することを特徴とする、上記
(6)項記載の方法。 (8)スすぎフェースの持続期間をプロセスフェースの
持続期間とほぼ同じとすることを特徴とする、上記(1
)から(7)項までのいずれかに記載の方法。 (9) すすぎフェースの持続時間をプロセスフェース
のそれよp本質的に短かくなるべくは1/1oとし、2
つのフェース間の間隔は調節しうるものとすることを特
徴とする、上記(3)から(7)項までのいずれかに記
載の方法。 (to) −t f キフェースにおいて、場合により
、すすぎ液に、調製された塩官有溶液を加えることを特
徴とする、上記(IIから(9)項までのいずれかに記
載の方法。 (11) fすぎフェースにおいて、場合により、tす
ぎ液に、調製された、塩含散の少ない溶媒なめしは純粋
な溶媒を加えることを特徴とする、上記(11から(9
)項までにのいずれかに記載の方法。 u21 すすぎフェースにおいて、場合により、すすぎ
液に調製された塩に富む濃縮物を加えることを特徴とす
る、上記+11から(9)項までのいずれかに記載の方
法。 (+31 添加に、無機および(または)有機の酸また
は塩基、錯化合物形成剤、金属イオン封鎖剤、分散剤、
乳化剤、殺菌剤、静生物剤、洗浄剤、酵素的分解剤、有
機溶媒、フィルム形成剤、ポリアミンまたはポリアミド
の1種または1種より多くを添加することを特徴とする
、上記(10)から(121項までのいずれかに記載の
方法。 ■ すすぎ用溶液の溶解力を、あらかじめ、硬水成分の
除去、陽イオンの除去またはイオン交換による脱塩で高
めておくことを特徴とする、上記(1)から19項まで
のいずれかに記載の方法。 住9 プロトン形としたイオン父換樹脂床にすすぎ用溶
液の一部またはすべてな通し、樹脂は分離プロセスのあ
いだに電解的または酸で再生することを特徴とする、上
記+11から圓項までのいずれかに記載の方法。 (16) すすぎフェースに用いるすすぎ溶液を約80
00に加温しておくことを特徴とする、上記(11から
051項までのいずれかに記載の方法。 αD 逆浸透に用−る構成部品のパラメーターおよび溶
質含有溶液の特徴に特に応じて、プロセスフェースの持
続時間を定め、それに応じてすすぎフェースの持続時間
を定めることを特徴とする、上記(11から(10項の
いずれかに記載の方法。 (18) 分離プロセスの進行中に、ある上限の濃縮値
ないしはある上限の沈降物の厚さまで、プロセスフェー
スの持続期間中に、沈澱および沈降をおこさせ、それか
ら、存在する沈澱ないしは沈降物を、塩に乏しい純水を
m−るすすぎで、すすぎフェースにおいて大部分溶解し
てしまうことを特徴とする特に一定して化学物質を用い
ることなしに、生の水、たとへば廃水、含塩水、海水お
よび類似の水を、塩に富む濃縮物および塩に乏しい純水
に分ける、生の水の処理方法。 u鐘 上記したプロセスフェースで得られた、塩に乏し
い純水の少なくとも一部をすすぎに用いそしてそれをそ
のまま消費の目的にあてることを特徴とする、上記tt
S項記載の方法。 彌 該プロセスフェースで得られる溶質に乏しい純水を
、同時に行なわれているすすぎフェースでのすすぎに用
いることおよび−r−tぎに先立ち場合により圧力を高
めることを特徴とする、上記08項または四項記載の方
法。 (財)溶質含有溶液ないしはその溶液の濃縮物のための
第1の室(3)ならびに溶質に乏しb溶媒のための第2
の室(4)を形成するための、内部を分ける半透過性膜
を備えた加圧容器(1)を包含し、膜は、第1の室から
第2の室への通過を許すものであり、さらに、所定の圧
力下に溶質含有溶液を導入するための第1の室に接続さ
れた輸送装置(5)、第1の室から出る濃縮物排出管(
6)、第2の室の溶質に乏しい溶媒の排出管をも包含し
ている、第1の室(3)に合流する、すすぎフェースの
あいだにすすぎ溶液の貯留槽(9)よりのこの第1の室
へのすすぎ溶液の導入を可能とする、すすぎ溶液をみち
びく配置、すすぎ溶液をみちび〈配置中に設けられた、
みちびくべきすすぎ液を計量し圧力を与える輸送および
計量装置、少なくとも輸送および計量装置(1o)に連
結し、他のプロセスの進行に関連してすすぎフェースの
持続時間そして場合により間隔を定めるための運転およ
び制御の配置(11)を特徴としている、上記+11、
(21またU(181項のいずれかの方法を実施するだ
めの装置。 (22第2の室および第1の室(4,3)のあいだを半
透過性の膜をバイパスして連絡する、輸送および計量装
置を備えたすすぎ液を、みちびく配置(8’) 、すす
ぎ液をみちびく配置に、すすぎ液への添加を行なうため
に接続された計量装置、すすぎ相の開始の際に、第1の
室から押し出される溶質に富む溶液を導出するための運
転手段により動かされる排出管(13)を特徴とする、
上記(2I)項記載の装置。 Q31 すすぎフェースのあいだに大体必要とするすす
ぎ溶液の址を受け入れうる収容能力を、膜(2)をバイ
パスするすすぎ液をみちびく配置が有してbることを特
徴とする、上記(22項記載の装置。 (24加圧容器の第1の室(3、3’)がそれぞれに、
″溶質を含有する溶液を分けてみちびくための配置(1
4)に接続しており、加圧容器の第2の室(4、4’)
から出る、溶質に乏しい溶媒をみちびくための排出管(
7、7’)が、それぞれ別の加圧容器(1’、1)の第
1の室(3’、3)にみちびがれ、溶液を分けてみちび
くための配置(14)、排出管(7,7’)、輸送、計
量および切りかえ構成部分(15,15’;16.16
’17,1?’;18.18’)を備え、それからそれ
らの部分は運転および制御の配置(11)に連結され、
この配置のにより、加圧容器(1、1’)のあいだでプ
ロセスフェースとすすぎフェースとを相互にきりかえ、
ひとつV)加圧容器中でプロセスフェースが持続してい
るあいだに、別の加圧容器〔1′〕をすすぎフェースに
おき、それにより、第1の加圧容器より得られる溶質に
乏しい溶媒の少なくとも一部を、すすぎフェースにおか
れた加圧容器(1つの第1の室の中でのすすぎ溶液に用
い、そのあと消費の目的に送ることを特徴とする、少な
くとも2つの加圧容器(1,1’)を有する、上記(3
)、(5)、(61、(81およびl’J i [記載
の方法を実施するための、特に、上記(211項に準す
る装置。 (2ω それぞれの排出管(7、7’)に、それらが、
それぞれの加圧容器(1、1’)の第1の室(3゜3′
)K入るより前に、やはり、運転および制御のための配
置に連結されている加圧ポンプ(19゜19′)が備え
られていることを特徴とする、上記(至)項記載の装置
。 (26)それぞれの第1の室(3、3’)に、すすぎフ
ェースの開始の際に、その室から押し出される溶質に富
む浴液を運び出す、運転の手段で作動される排出管が連
結していること特徴とする、上記(221゜シaまたは
(至)項のいずれかに記載の装置。 (27)溶質を含有する溶液ないしはその浴液の濃縮物
のための第1の室(22)および第2の室を形成するた
めに、内部を分ける対称性の均質な膜を有する少なくと
も1個の加圧容器(20)および溶質に乏しい溶媒のた
めの貯留槽(23’)を包含し、さらに、所定の圧力下
に溶質官有溶液を送るための、第1の室に接続した輸送
装置(24)および第1の室からみちびかれる濃縮液の
排出管(25)ならびに第2の室の溶質に乏しい溶媒の
導出管を包含し、排出管(26)には切りかえおよび輸
送装置(29)を備え、これらおよび濃縮物の排出管(
25)中の輸送装置および開閉器は、運転および制御の
ための配置t(27)に連結されており、この配置は、
すすぎフェースの導入に際して、切りかえおよび輸送の
装置(29)ならびに他の輸送および開閉の手段を相応
して作動させ、貯留槽(23’)よりの溶質に乏しい溶
媒を、場合により、溶質に富む溶液を濃縮物の排出管(
25)を経由して追い出しながら、プロセスフェースの
流れの方向とは反対の方向に膜(21)を通してすすぐ
ことを特徴とする、上記+11、(2)または18項の
いずれかに記載の方法を実施するための装置。 (至)交代しうる、溶質官有溶液ないしは濃縮物のため
の第1の室(32またf′133)ならび溶質に乏しい
溶媒のため第2の室(33または、32)を形成するた
めの、内部を分ける対称性の均質の膜(34)を有する
加圧容器(31)を包含し、そしてさらに所定の圧力下
に溶質を含有する溶液を加えるための、それぞれに第1
の室に接続された輸送管(24)とそれぞれに第1の室
からみちびかれる濃縮物のためのそしてそれぞれに第2
の室にある溶質に乏い溶媒のための排出管(26)を包
含しており、そして、輸送装置(24)とそれぞれに第
1の室(32または33)とのあいだに開閉器(29)
を備え、そして、これらおよび輸送装置(24)、濃縮
液の排出管中の開閉器ならびに開閉器(30)が、運転
および制御のための配置(36)に接続され、それは、
それぞれに第1の室のあいだのプロセスフェースの切り
かえを行ない、そしてすすぎフェース導入のために、き
り代え一#装置(29)ならびに他の列挙した輸送およ
び開閉の手段を作動させ、それぞれに第2の室(33ま
たは32)から、場合により濃縮液の排出管(25)を
通し溶質に富む溶液を押し出しながら、それぞれにプロ
セスフェースのあいだの流れの方向と反対の方向に、溶
質に乏しい溶液を膜(34)K通してすすぐことを特徴
とする、上記(1)、(2)または鱈項のいずれかに記
載の方法を実施するための装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH2789/83 | 1983-05-20 | ||
CH2789/83A CH673275A5 (ja) | 1983-05-20 | 1983-05-20 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60805A true JPS60805A (ja) | 1985-01-05 |
Family
ID=4241625
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59102450A Pending JPS60805A (ja) | 1983-05-20 | 1984-05-21 | 逆浸透による溶質含有溶液の分離法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0126714A3 (ja) |
JP (1) | JPS60805A (ja) |
CH (1) | CH673275A5 (ja) |
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