JP2011083663A - Water purification apparatus and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、揮発性アニオン及び揮発性カチオンを含む揮発性イオン含有水溶液を用いる順浸透法を適用した水浄化装置及び水浄化方法に関する。 The present invention relates to a water purification apparatus and a water purification method to which a forward osmosis method using a volatile ion-containing aqueous solution containing a volatile anion and a volatile cation is applied.
浸透圧差のある２種の水溶液間で水を選択的に分離し移動させる方法として、外部圧力を用いた逆浸透（ＲＯ）法と、浸透圧を利用して低エネルギーで分離を行う順浸透（ＦＯ）法が知られている。
前記順浸透法の一つとして、揮発性アニオン及び揮発性カチオンを含む揮発性イオン含有水溶液を用いる方法がある。例えば特許文献１では、図１に示すように、浄化対象水を、揮発性アニオン及び揮発性カチオンを含む揮発性イオン含有水溶液と半透過膜１を介して接触させ、該半透過膜１により前記浄化対象水から分離された水で前記揮発性イオン含有水溶液を希釈する希釈手段１１と、
希釈された揮発性イオン含有水溶液から、前記揮発性アニオン及び前記揮発性カチオンを揮発させて、浄化水を得る蒸留塔７を含む分離手段１５と、
気化分離したアニオンガス及びカチオンガスを、前記希釈された揮発性イオン含有水溶液に戻し、溶解するガス吸収器６を含む溶解手段１４と、を有する水浄化装置が提案されている。
As a method of selectively separating and moving water between two aqueous solutions having a difference in osmotic pressure, a reverse osmosis (RO) method using external pressure and a forward osmosis (which uses osmotic pressure to perform separation with low energy) The FO) method is known.
As one of the forward osmosis methods, there is a method using a volatile ion-containing aqueous solution containing a volatile anion and a volatile cation. For example, in Patent Document 1, as shown in FIG. 1, water to be purified is brought into contact with a volatile ion-containing aqueous solution containing volatile anions and volatile cations via a semipermeable membrane 1, and the semipermeable membrane 1 allows the water to be purified. Dilution means 11 for diluting the volatile ion-containing aqueous solution with water separated from the water to be purified;
Separation means 15 including a distillation column 7 for obtaining purified water by volatilizing the volatile anions and the volatile cations from the diluted aqueous solution containing volatile ions,
There has been proposed a water purifier having a dissolving
しかしながら、前記提案の図１に示す水浄化装置では、前記分離手段１５を用いた分離工程において、二酸化炭素と水とアンモニアが接触して、炭酸水素アンモニウム、炭酸アンモニウム、アンモニウムカルバメート等の塩が蒸留カラム、蒸留カラム中の充填物、トレイ、配管などに析出して、浄水化処理の効率が低下したり、詰りが発生してしまうという問題がある。また、揮発性イオン源として二酸化炭素とアンモニアを用いており、二酸化炭素は溶解度が低く、溶解効率が悪いため、浄水化処理に長時間を要してしまうという問題があり、その改善が望まれているのが現状である。 However, in the proposed water purification apparatus shown in FIG. 1, in the separation step using the separation means 15, carbon dioxide, water and ammonia come into contact with each other, and salts such as ammonium hydrogen carbonate, ammonium carbonate and ammonium carbamate are distilled. There is a problem that the efficiency of the water purification treatment is reduced or clogging occurs due to precipitation on a column, a packing in a distillation column, a tray, piping or the like. In addition, carbon dioxide and ammonia are used as the volatile ion source, and carbon dioxide has low solubility and poor dissolution efficiency, so there is a problem that it takes a long time for water purification treatment. This is the current situation.
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、揮発性イオン源として二酸化炭素とアンモニアを用いた場合であっても、二酸化炭素の溶解効率が高く、短時間で効率よく浄水化処理が可能であると共に、揮発性アニオン及び揮発性カチオンが気化分離する際に塩が析出することがない水浄化装置及び水浄化方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the conventional problems and achieve the following objects. That is, the present invention has a high carbon dioxide dissolution efficiency even when carbon dioxide and ammonia are used as the volatile ion source, enables efficient water purification treatment in a short time, and provides volatile anions and It is an object of the present invention to provide a water purification device and a water purification method in which salt does not precipitate when volatile cations are vaporized and separated.
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞ 浄化対象水と、揮発性アニオン及び揮発性カチオンを含む揮発性イオン含有水溶液とを半透過膜を介して接触させ、該半透過膜により前記浄化対象水から分離された水で前記揮発性イオン含有水溶液を希釈する希釈手段と、
前記希釈手段により希釈された揮発性イオン含有水溶液から、少なくとも前記揮発性アニオン及び前記揮発性カチオンを個別に分離して、浄化水を得る個別分離手段と、
前記個別分離手段により分離された前記揮発性アニオン及び前記揮発性カチオンを、前記希釈された揮発性イオン含有水溶液に個別に戻し、溶解させる個別溶解手段と、
を有することを特徴とする水浄化装置である。
該＜１＞に記載の水浄化装置においては、希釈手段と、個別分離手段と、個別溶解手段とを有する。
前記希釈手段により浄化対象水と、揮発性アニオン及び揮発性カチオンを含む揮発性イオン含有水溶液とを半透過膜を介して接触させ、該半透過膜により前記浄化対象水から分離された水で前記揮発性イオン含有水溶液を希釈する。
次に、前記個別分離手段により、希釈された揮発性イオン含有水溶液から、少なくとも前記揮発性アニオンと前記揮発性カチオンを個別に分離して、浄化水を得る。
次に、前記個別溶解手段により、分離された前記揮発性アニオン及び前記揮発性カチオンを、前記希釈された揮発性イオン含有水溶液に個別に戻し、溶解させる。その結果、短時間で効率よく浄水化処理が可能であると共に、揮発性アニオン及び揮発性カチオンが気化分離する際に塩が析出することを防止できる。
＜２＞ 個別分離手段が、
希釈された揮発性イオン含有水溶液から、少なくとも揮発性アニオンを分離する第１の分離手段、及び、少なくとも揮発性カチオンを分離する第２の分離手段の少なくともいずれかと、
前記第１の分離手段及び前記第２の分離手段の少なくともいずれかにより分離した分離物から浄化水を分離する第３の分離手段と、
を有する前記＜１＞に記載の水浄化装置である。
該＜２＞に記載の水浄化装置においては、個別分離手段が、第１の分離手段及び第２の分離手段の少なくともいずれかと、第３の分離手段とを有する。
前記第１の分離手段及び第２の分離手段の少なくともいずれかにより、希釈された揮発性イオン含有水溶液から、少なくとも揮発性アニオン及び揮発性カチオンを分離する。
前記第３の分離手段により、前記第１の分離手段及び前記第２の分離手段の少なくともいずれかにより分離した分離物から浄化水を分離する。その結果、揮発性アニオンと水と揮発性カチオンがガス状態で接触する頻度が大幅に減少するので、塩の析出を防止できる。
＜３＞ 第１の分離手段及び第２の分離手段が、それぞれイオン交換膜を用いた拡散透析、イオン交換膜を用いた電気透析、イオン選択的膜蒸留、及び揮発部材のいずれかである前記＜２＞に記載の水浄化装置である。
＜４＞ 第３の分離手段が、揮発部材である前記＜２＞から＜３＞のいずれかに記載の水浄化装置である。
＜５＞ 個別溶解手段が、
個別分離手段により分離された少なくとも揮発性カチオンを、希釈された揮発性イオン含有水溶液に戻し、溶解する第１の溶解手段と、
個別分離手段により分離された少なくとも揮発性アニオンを、前記第１の溶解手段による溶解後の希釈された揮発性イオン含有水溶液に戻し、溶解する第２の溶解手段と、
を有する前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の水浄化装置である。
該＜５＞に記載の水浄化装置においては、個別溶解手段が、第１の溶解手段と、第２の溶解手段とを有する。
前記第１の溶解手段は、前記個別分離手段により分離された少なくとも揮発性カチオンを、希釈された揮発性イオン含有水溶液に戻し、溶解する。
前記第２の溶解手段は、前記個別分離手段により分離された少なくとも揮発性アニオンを、前記第１の溶解手段による溶解後の希釈された揮発性イオン含有水溶液に戻し、溶解する。その結果、揮発性アニオン又は揮発性カチオンのうち、溶解度の高い方を予め希釈された揮発性イオン含有水溶液に溶解させてからもう片方を溶解することができ、溶解度の低い成分の溶け残りや塩析出の問題を回避することができる。
＜６＞ 第１の溶解手段及び第２の溶解手段が、いずれもガス吸収器である前記＜５＞に記載の水浄化装置である。
＜７＞ 個別分離手段から第２の溶解手段までの経路における気圧が、個別分離手段から第１の溶解手段までの経路における気圧より高い前記＜５＞から＜６＞のいずれかに記載の水浄化装置である。
＜８＞ 揮発性アニオン源が、二酸化炭素、二酸化硫黄のいずれかである前記＜１＞から＜７＞のいずれかに記載の水浄化装置である。
＜９＞ 揮発性カチオン源が、アンモニアである前記＜１＞から＜８＞のいずれかに記載の水浄化装置である。
＜１０＞ 半透過膜が、水を選択的に透過する順浸透半透過膜である前記＜１＞から＜９＞のいずれかに記載の水浄化装置である。
＜１１＞ 浄化対象水が、海水である前記＜１＞から＜１０＞のいずれかに記載の水浄化装置である。
＜１２＞ 浄化対象水と、揮発性アニオン及び揮発性カチオンを含む揮発性イオン含有水溶液とを半透過膜を介して接触させ、該半透過膜により前記浄化対象水から分離された水で前記揮発性イオン含有水溶液を希釈する希釈工程と、
前記希釈手段により希釈された揮発性イオン含有水溶液から、少なくとも前記揮発性アニオン及び前記揮発性カチオンを個別に分離して、浄化水を得る個別分離工程と、
前記個別分離手段により分離された前記揮発性アニオン及び前記揮発性カチオンを、前記希釈された揮発性イオン含有水溶液に個別に戻し、溶解させる個別溶解工程と、
を含むことを特徴とする水浄化方法である。
該＜１２＞に記載の水浄化方法においては、希釈工程と、個別分離工程と、個別溶解工程とを含む。
前記希釈工程により浄化対象水と、揮発性アニオン及び揮発性カチオンを含む揮発性イオン含有水溶液とを半透過膜を介して接触させ、該半透過膜により前記浄化対象水から分離された水で前記揮発性イオン含有水溶液を希釈する。
次に、前記個別分離工程により、希釈された揮発性イオン含有水溶液から、少なくとも前記揮発性アニオンと前記揮発性カチオンを個別に分離して、浄化水を得る。
次に、前記個別溶解工程により、分離された前記揮発性アニオン及び前記揮発性カチオンを、前記希釈された揮発性イオン含有水溶液に個別に戻し、溶解させる。その結果、短時間で効率よく浄水化処理が可能であると共に、揮発性アニオン及び揮発性カチオンが気化分離する際に塩が析出することを防止できる。
Means for solving the problems are as follows. That is,
<1> A purification target water and a volatile ion-containing aqueous solution containing a volatile anion and a volatile cation are brought into contact with each other through a semipermeable membrane, and the volatilization is performed with water separated from the purification target water by the semipermeable membrane. A diluting means for diluting the aqueous solution containing ionic ions;
Separate separation means for obtaining purified water by separately separating at least the volatile anion and the volatile cation from the volatile ion-containing aqueous solution diluted by the dilution means;
Individual dissolution means for individually returning and dissolving the volatile anion and the volatile cation separated by the individual separation means in the diluted volatile ion-containing aqueous solution;
It is a water purification apparatus characterized by having.
The water purification apparatus according to <1> includes a diluting unit, an individual separating unit, and an individual dissolving unit.
The water to be purified and a volatile ion-containing aqueous solution containing a volatile anion and a volatile cation are brought into contact with each other through the semipermeable membrane by the diluting means, and the water separated from the water to be purified by the semipermeable membrane Dilute the aqueous solution containing volatile ions.
Next, at least the volatile anion and the volatile cation are individually separated from the diluted volatile ion-containing aqueous solution by the individual separation means to obtain purified water.
Next, the separated volatile anion and the volatile cation are individually returned to the diluted volatile ion-containing aqueous solution and dissolved by the individual dissolution means. As a result, water purification can be efficiently performed in a short time, and salt can be prevented from depositing when the volatile anion and the volatile cation are vaporized and separated.
<2> Individual separation means
At least one of first separation means for separating at least volatile anions from the diluted aqueous solution containing volatile ions, and second separation means for separating at least volatile cations;
Third separation means for separating purified water from a separated product separated by at least one of the first separation means and the second separation means;
It is a water purification apparatus as described in said <1> which has.
In the water purification apparatus according to <2>, the individual separation unit includes at least one of a first separation unit and a second separation unit, and a third separation unit.
At least one of the first separation means and the second separation means separates at least volatile anions and volatile cations from the diluted volatile ion-containing aqueous solution.
Purified water is separated from the separated product separated by at least one of the first separation means and the second separation means by the third separation means. As a result, the frequency of contact between the volatile anion, water, and volatile cations in the gas state is greatly reduced, so that precipitation of the salt can be prevented.
<3> The first separation means and the second separation means are each one of diffusion dialysis using an ion exchange membrane, electrodialysis using an ion exchange membrane, ion selective membrane distillation, and a volatile member. It is a water purification apparatus as described in <2>.
<4> The water purification apparatus according to any one of <2> to <3>, wherein the third separation unit is a volatile member.
<5> Individual dissolution means
First dissolving means for returning at least the volatile cations separated by the individual separating means to the diluted aqueous solution containing volatile ions and dissolving them;
A second dissolving means for returning at least the volatile anion separated by the individual separating means to the diluted volatile ion-containing aqueous solution after being dissolved by the first dissolving means;
The water purifier according to any one of <1> to <4>.
In the water purification device according to <5>, the individual dissolving means includes a first dissolving means and a second dissolving means.
The first dissolving means returns at least the volatile cations separated by the individual separating means to the diluted volatile ion-containing aqueous solution and dissolves them.
The second dissolving means returns at least the volatile anion separated by the individual separating means to the diluted volatile ion-containing aqueous solution after being dissolved by the first dissolving means and dissolves it. As a result, of the volatile anion or the volatile cation, the higher solubility can be dissolved in the previously diluted volatile ion-containing aqueous solution, and the other can be dissolved. The problem of precipitation can be avoided.
<6> The water purifier according to <5>, wherein each of the first dissolving means and the second dissolving means is a gas absorber.
<7> Water according to any one of <5> to <6>, wherein the atmospheric pressure in the path from the individual separation means to the second dissolution means is higher than the atmospheric pressure in the path from the individual separation means to the first dissolution means. It is a purification device.
<8> The water purification apparatus according to any one of <1> to <7>, wherein the volatile anion source is carbon dioxide or sulfur dioxide.
<9> The water purification apparatus according to any one of <1> to <8>, wherein the volatile cation source is ammonia.
<10> The water purification device according to any one of <1> to <9>, wherein the semipermeable membrane is a forward osmosis semipermeable membrane that selectively transmits water.
<11> The water purification device according to any one of <1> to <10>, wherein the water to be purified is seawater.
<12> A purification target water and a volatile ion-containing aqueous solution containing a volatile anion and a volatile cation are brought into contact with each other through a semipermeable membrane, and the volatilization is performed with water separated from the purification target water by the semipermeable membrane. A diluting step of diluting the aqueous solution containing ionic ions,
An individual separation step of separately obtaining at least the volatile anion and the volatile cation from the aqueous solution containing volatile ions diluted by the diluting means to obtain purified water;
An individual dissolution step of individually returning and dissolving the volatile anion and the volatile cation separated by the individual separation means in the diluted volatile ion-containing aqueous solution;
It is the water purification method characterized by including.
The water purification method according to <12> includes a dilution step, an individual separation step, and an individual dissolution step.
The purification target water and a volatile ion-containing aqueous solution containing volatile anions and volatile cations are brought into contact with each other through the semipermeable membrane by the dilution step, and the water separated from the purification target water by the semipermeable membrane Dilute the aqueous solution containing volatile ions.
Next, in the individual separation step, at least the volatile anion and the volatile cation are individually separated from the diluted volatile ion-containing aqueous solution to obtain purified water.
Next, the volatile anion and the volatile cation separated in the individual dissolution step are individually returned to the diluted volatile ion-containing aqueous solution and dissolved. As a result, water purification can be efficiently performed in a short time, and salt can be prevented from depositing when the volatile anion and the volatile cation are vaporized and separated.
本発明によれば、従来の前記諸問題を解決することができ、揮発性イオン源として二酸化炭素とアンモニアを用いた場合において、二酸化炭素の溶解効率が高く、短時間で効率よく浄水化処理が可能であると共に、揮発性アニオン及び揮発性カチオンが気化分離する際に塩が析出することがない水浄化装置及び水浄化方法を提供することができる。 According to the present invention, the conventional problems can be solved, and when carbon dioxide and ammonia are used as volatile ion sources, the dissolution efficiency of carbon dioxide is high, and water purification treatment can be efficiently performed in a short time. It is possible to provide a water purification device and a water purification method which are possible and in which a salt does not precipitate when volatile anions and volatile cations are vaporized and separated.
（水浄化装置及び水浄化方法）
本発明の水浄化装置は、希釈手段と、個別分離手段と、個別溶解手段とを有し、更に必要に応じてその他の手段を有してなる。
本発明の水浄化方法は、希釈工程と、個別分離工程と、個別溶解工程とを含み、更に必要に応じてその他の工程を含んでなる。
(Water purification device and water purification method)
The water purification apparatus of the present invention includes a diluting unit, an individual separating unit, and an individual dissolving unit, and further includes other units as necessary.
The water purification method of the present invention includes a dilution step, an individual separation step, and an individual dissolution step, and further includes other steps as necessary.
本発明の水浄化方法は、本発明の水浄化装置により好適に実施することができ、前記希釈工程は前記希釈手段により行うことができ、前記個別分離工程は前記個別分離手段により行うことができ、前記個別溶解工程は前記個別溶解手段により行うことができ、前記その他の工程は前記その他の手段により行うことができる。 The water purification method of the present invention can be preferably implemented by the water purification apparatus of the present invention, the dilution step can be performed by the dilution means, and the individual separation step can be performed by the individual separation means. The individual dissolution step can be performed by the individual dissolution means, and the other steps can be performed by the other means.
＜希釈手段及び希釈工程＞
前記希釈工程は、浄化対象水と、揮発性アニオン及び揮発性カチオンを含む揮発性イオン含有水溶液とを半透過膜を介して接触させ、該半透過膜により前記浄化対象水から分離された水で前記揮発性イオン含有水溶液を希釈する工程であり、希釈手段により実施することができる。
<Dilution means and dilution process>
In the dilution step, the water to be purified is brought into contact with a volatile ion-containing aqueous solution containing volatile anions and volatile cations via a semipermeable membrane, and the water separated from the purification target water by the semipermeable membrane is used. This is a step of diluting the volatile ion-containing aqueous solution, and can be performed by a diluting means.
−浄化対象水−
前記浄化対象水としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば海水、ブラキッシュウォーター、河川、湖、沼、池等の自然界から得られる水、工場や各種工業施設から排出される工業廃水、家庭や一般施設から排出される一般廃水などが挙げられる。これらの中でも、安定かつ大量に得られる入手容易性と、浄化の必要性の点で海水が特に好ましい。
本発明において、前記浄化水とは、塩等の不純物含有量が少ない水溶液を意味する。不純物含有量はその浄化水の使用する目的と不純物の種類によって適宜調整することができる。
-Water to be purified-
The water to be purified is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. For example, water obtained from the natural world such as seawater, British water, rivers, lakes, swamps, ponds, factories and various industrial facilities Industrial wastewater discharged from households, and general wastewater discharged from households and general facilities. Among these, seawater is particularly preferable from the viewpoints of availability that can be obtained stably and in large quantities and the necessity of purification.
In the present invention, the purified water means an aqueous solution having a small content of impurities such as salt. The impurity content can be appropriately adjusted according to the purpose of using the purified water and the type of impurities.
−揮発性イオン含有水溶液−
前記揮発性イオン含有水溶液とは、揮発性イオンを含む水溶液であり、該揮発性イオンとしては、揮発性アニオン、揮発性カチオンなどが挙げられ、揮発性イオン源が用いられる。
-Aqueous solution containing volatile ions-
The volatile ion-containing aqueous solution is an aqueous solution containing volatile ions. Examples of the volatile ions include volatile anions and volatile cations, and a volatile ion source is used.
前記揮発性イオン源としては、少なくとも特定の温度で水よりも揮発性が高い物質が選択される。
前記揮発性の指標としては、物質の各温度におけるヘンリー定数や飽和蒸気圧が水の飽和蒸気圧より大きいことが挙げられる。
前記ヘンリー定数とは、物質が大量の溶媒に溶けている溶液における、物質のモル分率と飽和蒸気分圧の関係を示す物性値であり、これが大きいほどその溶液中において揮発性が高いことを示し、書籍「化学便覧（丸善株式会社発行）」、書籍「増補 ガス吸収（化学工業株式会社発行）」などに記載されている。
前記揮発性アニオン源としては、例えば二酸化炭素（ＣＯ２）、二酸化硫黄（ＳＯ２）などが挙げられる。これらの中でも、揮発性の高さ、安定性、低反応性、入手容易性の点で二酸化炭素（ＣＯ２）が特に好ましい。前記揮発性アニオン源は、水に溶解することによって水和し、引き続き、脱プロトン化することによって、アニオン（ＨＣＯ３ −、ＣＯ３ ２−、ＨＳＯ３ −、ＳＯ３ ２−）となる。
前記揮発性カチオン源としては、例えばアンモニアなどが好適に挙げられる。前記揮発性カチオン源は、水に溶解することによってプロトン化し、カチオン（ＮＨ４ ＋）となる。
As the volatile ion source, a substance that is more volatile than water at least at a specific temperature is selected.
Examples of the volatility index include that the Henry's constant and the saturated vapor pressure at each temperature of the substance are larger than the saturated vapor pressure of water.
The Henry's constant is a physical property value indicating the relationship between the molar fraction of a substance and the saturated vapor partial pressure in a solution in which the substance is dissolved in a large amount of solvent, and the larger the value, the higher the volatility in the solution. It is described in the book “Chemical Handbook (issued by Maruzen Co., Ltd.)” and the book “Enhanced Gas Absorption (issued by Chemical Industry Co., Ltd.)”.
Examples of the volatile anion source include carbon dioxide (CO 2 ) and sulfur dioxide (SO 2 ). Among these, carbon dioxide (CO 2 ) is particularly preferable in terms of high volatility, stability, low reactivity, and availability. The volatile anion source is hydrated by dissolving in water, and subsequently deprotonated to become anions (HCO 3 − , CO 3 2− , HSO 3 − , SO 3 2− ).
Suitable examples of the volatile cation source include ammonia. The volatile cation source is protonated by being dissolved in water to become a cation (NH 4 + ).
前記揮発性イオン含有水溶液における揮発性アニオンの含有量（濃度）は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前記浄化対象水から水を分離する速度を高める観点から高濃度であることが好ましい。
前記揮発性イオン含有水溶液における揮発性カチオンの含有量（濃度）は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前記浄化対象水から水を分離する速度を高める観点から高濃度であることが好ましい。ただし、溶液中で塩が析出したり泡が発生したりしてしまうことを抑制するために、適宜濃度を下げてもよい。また、前記揮発性イオン含有水溶液が酸性やアルカリ性の場合には、前記半透過膜のような部材を劣化させてしまうため、前記揮発性アニオンと前記揮発性カチオンの比が、適宜調整されることが好ましい。
The content (concentration) of the volatile anion in the volatile ion-containing aqueous solution is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. From the viewpoint of increasing the rate of separating water from the purification target water, the concentration is high. It is preferable that
The content (concentration) of the volatile cation in the volatile ion-containing aqueous solution is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. From the viewpoint of increasing the rate of separating water from the purification target water, the concentration is high. It is preferable that However, the concentration may be reduced as appropriate in order to suppress the precipitation of salt or the generation of bubbles in the solution. In addition, when the volatile ion-containing aqueous solution is acidic or alkaline, a member such as the semipermeable membrane is deteriorated, so that the ratio between the volatile anion and the volatile cation is appropriately adjusted. Is preferred.
−半透過膜−
前記半透過膜としては、その素材、形状、大きさ、構造などについては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、水を選択的に透過する順浸透半透過膜であることが好ましい。
前記順浸透半透過膜としては、半透膜性を有すれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前記素材として、例えば酢酸セルロース、芳香族ポリアミド、芳香族ポリスルホン、ポリベンゾイミダゾール、などが挙げられる。前記形状として、例えば、平膜、平膜を用いたスパイラル型モジュール、中空糸型モジュール、チューブラー型モジュール、などが挙げられる。
-Semi-permeable membrane-
The semipermeable membrane is not particularly limited as to its material, shape, size, structure, etc., and can be appropriately selected according to the purpose, but is a forward osmotic semipermeable membrane that selectively permeates water. It is preferable.
The forward osmosis semipermeable membrane is not particularly limited as long as it has semipermeable membrane properties and can be appropriately selected according to the purpose. Examples of the material include cellulose acetate, aromatic polyamide, aromatic polysulfone, poly And benzimidazole. Examples of the shape include a flat membrane, a spiral type module using a flat membrane, a hollow fiber type module, a tubular type module, and the like.
＜個別分離手段及び個別分離工程＞
前記個別分離工程は、前記希釈手段により希釈された前記揮発性イオン含有水溶液から、少なくとも前記揮発性アニオンと前記揮発性カチオンを個別に分離して、浄化水を得る工程であり、個別分離手段により実施することができる。
<Individual separation means and individual separation process>
The individual separation step is a step of separately obtaining at least the volatile anion and the volatile cation from the volatile ion-containing aqueous solution diluted by the dilution unit to obtain purified water. Can be implemented.
従来の水浄化装置は、図１に示すように、分離手段１５を用いた分離工程において、二酸化炭素と水とアンモニアが接触すると、炭酸水素アンモニウム、炭酸アンモニウム、アンモニウムカルバメート等の塩が析出するという問題があった。特にカラム中の充填物、トレイ（棚段）、配管等の表面に、水やアンモニアがガス状態で接触すると、ある割合でそれが液化して吸着する。更にその吸着液に対して、二酸化炭素や水、アンモニアが更に吸着することによって、３者（二酸化炭素と水とアンモニア）が反応して塩が析出する。また、一度塩が析出するとそれを核として結晶成長が促進されるため、それが大きな問題となる。
特に大きな問題としては、充填物等の表面に析出した塩が充填物の隙間の大きさを狭め、結果としてフラッディングを引き起こすことが挙げられる。前記フラッディングとは、上昇する蒸気の量と流下する液の量のバランスが崩れることによって、液が蒸気によって押し上げられることを意味する。それに伴って液があふれ出たり、押し上げられた液が一気に流れ落ちたりする現象である。前記フラッディングが生じると適切な分離が行えなくなるため、これを避けるように設計することは必須である。
As shown in FIG. 1, in the conventional water purification apparatus, when carbon dioxide, water, and ammonia come into contact with each other in the separation step using the separation means 15, salts such as ammonium hydrogen carbonate, ammonium carbonate, ammonium carbamate are deposited. There was a problem. In particular, when water or ammonia comes into contact with the surface of the packing, tray (shelf), piping or the like in the column in a gaseous state, it is liquefied and adsorbed at a certain rate. Further, carbon dioxide, water, and ammonia are further adsorbed to the adsorbed liquid, so that the three (carbon dioxide, water, and ammonia) react to precipitate a salt. Further, once the salt is precipitated, crystal growth is promoted using the salt as a nucleus, which is a big problem.
A particularly serious problem is that the salt deposited on the surface of the filler or the like narrows the size of the gap between the fillers, resulting in flooding. The flooding means that the liquid is pushed up by the steam by breaking the balance between the amount of the rising vapor and the amount of the flowing-down liquid. Along with this, the liquid overflows or the pushed-up liquid flows down at once. Since the proper separation cannot be performed when the flooding occurs, it is essential to design so as to avoid this.
前記個別分離手段としては、第１の分離手段及び第２の分離手段の少なくともいずれかと、第３の分離手段とを有することが好ましい。なお、第１の分離手段と第２の分離手段は一体であっても別体であってもよく、別体の場合は、第１の分離手段と第２の分離手段が接続されている。また、第１の分離手段及び第２の分離手段の少なくともいずれかは第３の分離手段と一体であっても別体であってもよく、別体の場合は、第１の分離手段及び第２の分離手段の少なくともいずれかと第３の分離手段とが接続されている。 The individual separation means preferably includes at least one of a first separation means and a second separation means, and a third separation means. The first separation means and the second separation means may be integrated or separate, and in the case of separate bodies, the first separation means and the second separation means are connected. In addition, at least one of the first separation means and the second separation means may be integral with or separate from the third separation means. In the case of separate bodies, the first separation means and the second separation means At least one of the two separation means and the third separation means are connected.
−第１及び第２の分離手段−
前記第１の分離手段は、前記希釈手段により希釈された揮発性イオン含有水溶液から、少なくとも揮発性アニオンを分離する手段であり、揮発性アニオンを純度高く分離できるものが好ましいが、揮発性アニオンを７割〜８割の純度で分離できれば用いることができる。
前記第２の分離手段は、前記希釈手段により希釈された揮発性イオン含有水溶液から、少なくとも揮発性カチオンを分離する手段であり、揮発性カチオンを純度高く分離できるものが好ましいが、揮発性カチオンを７割〜８割の純度で分離できれば用いることができる。
前記第１の分離手段による分離後に前記第２の分離手段を有する場合には、前記第２の分離手段は、第１の分離後の希釈された揮発性イオン含有水溶液から、少なくとも揮発性カチオンを分離する。
-First and second separation means-
The first separation means is means for separating at least volatile anions from the volatile ion-containing aqueous solution diluted by the dilution means, and is preferably capable of separating volatile anions with high purity. It can be used if it can be separated with a purity of 70-80%.
The second separation means is a means for separating at least volatile cations from the volatile ion-containing aqueous solution diluted by the dilution means, and is preferably capable of separating volatile cations with high purity. It can be used if it can be separated with a purity of 70-80%.
In the case where the second separation means is provided after separation by the first separation means, the second separation means removes at least volatile cations from the diluted volatile ion-containing aqueous solution after the first separation. To separate.
前記第１及び第２の分離手段としては、揮発性アニオンと揮発性カチオンが少なくとも部分的に分離できれば原理や構成などについては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、イオン交換膜を用いた拡散透析、イオン交換膜を用いた電気透析、イオン選択的膜蒸留、揮発部材、などが挙げられる。 The first and second separation means are not particularly limited as long as the volatile anion and the volatile cation can be at least partially separated, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples include diffusion dialysis using an ion exchange membrane, electrodialysis using an ion exchange membrane, ion selective membrane distillation, and a volatile member.
前記イオン交換膜を用いた拡散透析とは、図３に示すように、希釈された揮発性イオン含有水溶液を陰イオン交換膜に接触させ、裏側に純水を接触させることによって、揮発性アニオンの濃度勾配に従ってそれを選択的に膜透過させる方法である。この時、揮発性アニオンの対イオンとしては、プロトン（Ｈ＋）がそのサイズの小ささから選択的に膜を透過する。
このイオン交換膜を用いた拡散透析は、揮発性アニオンの透過が外力を必要とせずに達成されるため、エネルギー的に有利である。また、前記拡散透析は、その陰イオン交換膜に対して、プロトンと揮発性カチオンにおける高い選択性が求められる。
As shown in FIG. 3, diffusion dialysis using the ion exchange membrane is performed by bringing a diluted volatile ion-containing aqueous solution into contact with an anion exchange membrane and bringing pure water into contact with the back side, thereby It is a method of selectively permeating it according to a concentration gradient. At this time, as a counter ion of the volatile anion, proton (H + ) selectively permeates through the membrane because of its small size.
Diffusion dialysis using this ion exchange membrane is energetically advantageous because permeation of volatile anions is achieved without the need for external forces. Further, the diffusion dialysis requires high selectivity for protons and volatile cations with respect to the anion exchange membrane.
前記イオン交換膜を用いた電気透析は、図４に示すように、希釈された揮発性イオン含有水溶液を陰イオン交換膜と陽イオン交換膜で挟み、陰イオン交換膜の外側に陽極、陽イオン交換膜の外側に陰極を配置し、両電極間に電圧をかける方法である。より好ましくは、陰イオン交換膜と陽極の間、陽イオン交換膜と陰極の間に、陰イオン交換膜と陽イオン交換膜の二層膜（以下、単に「二層膜」と称する）をそれぞれ配置する。
前記電気透析では、両電極間に電圧を印加することによって、陽極側（陰イオン交換膜側）に揮発性アニオンが、陰極側（陽イオン交換膜側）に揮発性カチオンが引き寄せられることにより、それぞれの膜を選択的に透過させ分離することができる。この時、揮発性アニオンの対イオンとしては、プロトンが二層膜の膜間界面から生じて引き寄せられ、揮発性カチオンの対イオンとしては、ヒドロキシイオン（ＯＨ−）が同じく二層膜の膜間界面から生じて引き寄せられる。
前記電気透析は、前記拡散透析に比べるとエネルギー的な負荷は大きくなるが、拡散透析に比べると、求められる選択性は小さく、またその分離速度も充分に高めることができるので有利である。
As shown in FIG. 4, the electrodialysis using the ion exchange membrane includes a diluted volatile ion-containing aqueous solution sandwiched between an anion exchange membrane and a cation exchange membrane, and an anode and a cation outside the anion exchange membrane. In this method, a cathode is disposed outside the exchange membrane, and a voltage is applied between both electrodes. More preferably, between the anion exchange membrane and the anode, between the cation exchange membrane and the cathode, a bilayer membrane of an anion exchange membrane and a cation exchange membrane (hereinafter simply referred to as “bilayer membrane”), respectively. Deploy.
In the electrodialysis, by applying a voltage between both electrodes, volatile anions are attracted to the anode side (anion exchange membrane side), and volatile cations are attracted to the cathode side (cation exchange membrane side). Each membrane can be selectively permeated and separated. At this time, as the counter ion of the volatile anion, protons are generated and attracted from the intermembrane interface of the bilayer membrane, and as the counter ion of the volatile cation, hydroxy ion (OH − ) is also the intermembrane membrane of the bilayer membrane. It is drawn from the interface.
The electrodialysis has an increased energy load compared to the diffusion dialysis. However, the electrodialysis is advantageous because it requires less selectivity than the diffusion dialysis and can sufficiently increase the separation rate.
前記イオン選択的膜蒸留は、図５に示すように、前記拡散透析と同様に希釈された揮発性イオン含有水溶液を陰イオン交換膜に接触させる。この時、裏側には純水ではなく空気を接触させることによって、膜界面において揮発性アニオンを揮発させる。
なお、前記イオン選択的膜蒸留は、同様に陽イオン交換膜でも可能であるし、陰イオン交換膜と陽イオン交換膜の両方を用いることも可能である。
In the ion selective membrane distillation, as shown in FIG. 5, the diluted volatile ion-containing aqueous solution is brought into contact with the anion exchange membrane in the same manner as the diffusion dialysis. At this time, volatile anions are volatilized at the membrane interface by contacting the back side with air instead of pure water.
The ion-selective membrane distillation can be similarly performed with a cation exchange membrane, or both an anion exchange membrane and a cation exchange membrane can be used.
前記揮発部材としての蒸留塔を直列に分割し、それぞれにおいて揮発性カチオン及び揮発性アニオンの片方をより多く揮発させる構成としてもよい（図６参照）。
前記揮発部材を直列に分割する方法では、揮発性カチオンと揮発性アニオンを、その揮発性の違いからそれぞれにおいて片方を優先的に揮発させることによって両者を分離することができる。
具体的には、希釈された揮発性イオン含有水溶液として、等モル濃度の二酸化炭素とアンモニアの水溶液を用いた場合、そのまま揮発させると初期の段階では、二酸化炭素の方が揮発性が高いため、二酸化炭素が優先的に揮発する。これは、それぞれの溶解成分のうちの非電離成分の濃度とヘンリー定数の関係からも示される。二酸化炭素のヘンリー定数はアンモニアの１０，０００倍程度又はそれ以上である。
二酸化炭素が優先的に揮発すると希釈された揮発性イオン含有水溶液のｐＨは高くなっていくため、次第に、二酸化炭素の非イオン化成分の濃度が低くなり、逆にアンモニアの非イオン化成分の濃度が高くなる。この状態までとそれ以降で揮発部材を分割すると、それぞれ二酸化炭素を優先的に揮発させる揮発部材とアンモニア成分を優先的に揮発させる揮発部材という構成にすることが可能である。
It is good also as a structure which divides | segments the distillation column as said volatile member in series, and volatilizes more one side of a volatile cation and a volatile anion in each (refer FIG. 6).
In the method of dividing the volatile member in series, the volatile cation and the volatile anion can be separated from each other by preferentially volatilizing one of the volatile cations and the volatile anions.
Specifically, as an aqueous solution containing equimolar concentrations of carbon dioxide and ammonia as a diluted volatile ion-containing aqueous solution, if volatilized as it is, carbon dioxide is more volatile at the initial stage. Carbon dioxide is volatilized preferentially. This is also shown from the relationship between the concentration of the non-ionizing component of each dissolved component and the Henry constant. The Henry's constant of carbon dioxide is about 10,000 times that of ammonia or more.
When carbon dioxide is volatilized preferentially, the pH of the diluted volatile ion-containing aqueous solution increases, so the concentration of the non-ionized component of carbon dioxide gradually decreases, and conversely, the concentration of the non-ionized component of ammonia increases. Become. If the volatile member is divided up to and after this state, it is possible to construct a volatile member that preferentially volatilizes carbon dioxide and a volatile member that preferentially volatilizes the ammonia component.
前記揮発部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば一般的な蒸留に用いられる蒸留塔、蒸留装置、膜プロセスユニット、マイクロリアクター等の微小流体の制御機構、などが挙げられる。これらの中でも、蒸留塔が特に好ましい。
前記蒸留塔としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば棚段塔、充填塔、などが挙げられる。
前記棚段塔としては、例えば、書籍「蒸留技術（化学工学協会編）」のｐ１３９〜ｐ１４３、書籍「解説化学工学（培風館発行）」のｐ１４１〜ｐ１４２に記載の構造体、具体的には泡鐘（バブルキャップ）トレイ、バルブトレイ、多孔板（シーブ）トレイ、などが挙げられる。
前記充填塔に詰める充填物としては、規則充填物でも不規則充填物でもよく、例えば書籍「解説化学工学（培風館発行）」のｐ１５５〜ｐ１５７、書籍「増補 ガス吸収（化学工業株式会社発行）」のｐ２２１〜ｐ２４２に記載されている充填物を任意に選択することができる。
前記膜プロセスユニットとしては、例えば学術論文「Journal of Membrane ScienceVol.124,Issue1,p1〜p25」などに記載の膜蒸留ユニットを用いることができる。
前記マイクロリアクターとしては、例えば書籍「マイクロ化学チップの技術と応用（丸善株式会社発行）」に記載のリアクターを用いることができる。
前記個別分離手段としては、これらの手段を単独で用いてもよく、複数組み合わせても構わない。
The volatile member is not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose. For example, a control mechanism for a microfluid such as a distillation column, a distillation apparatus, a membrane process unit, or a microreactor used for general distillation, Etc. Among these, a distillation column is particularly preferable.
There is no restriction | limiting in particular as said distillation tower, According to the objective, it can select suitably, For example, a plate tower, a packed tower, etc. are mentioned.
Examples of the plate tower include structures described in p139 to p143 of the book “Distillation Technology (Edited by Chemical Engineering Association)” and p141 to p142 of the book “Commentary Chemical Engineering (Baifukan)”, specifically foam. Examples thereof include a bell (bubble cap) tray, a valve tray, and a perforated plate (sieve) tray.
The packing to be packed in the packed tower may be regular packing or irregular packing, such as p155 to p157 of the book “Commentary Chemical Engineering (Baifukan)”, the book “Supplementary Gas Absorption (Chemical Industry Co., Ltd.)”. The packing materials described in p221 to p242 can be arbitrarily selected.
As the membrane process unit, for example, a membrane distillation unit described in an academic paper “Journal of Membrane Science Vol. 124, Issue 1, p1 to p25” can be used.
As the microreactor, for example, the reactor described in the book “Technology and Application of Micro Chemical Chip (published by Maruzen Co., Ltd.)” can be used.
As the individual separation means, these means may be used alone or in combination.
−第３の分離手段−
前記第３の分離手段は、前記第１の分離手段及び前記第２の分離手段の少なくともいずれかにより分離した分離物から浄化水を分離する手段である。
前記第３の分離手段は、第１の分離手段及び／又は第２の分離手段と一体であっても別体であってもよく、別体の場合は、第１の分離手段及び／又は第２の分離手段と接続されている。また、第１の分離手段及び第２の分離手段を有する場合には、第１の分離手段と一体又は接続される第３の分離手段と、第２の分離手段と一体又は接続される第３の分離手段とを、それぞれ有する。
前記分離物としては、第１及び／又は第２の分離手段と第３の分離手段が別体の場合は揮発性カチオンを優先的に含有する水溶液及び／又は揮発性アニオンを優先的に含有する水溶液である。第１及び／又は第２の分離手段と第３の分離手段が別体の場合は、前記分離物の状態は実質的に経由しないため、本手段（第３の分離手段）は揮発性イオン含有水溶液から直接浄化水を得る手段となる。
-Third separating means-
The third separation unit is a unit that separates purified water from a separated product separated by at least one of the first separation unit and the second separation unit.
The third separation means may be integral with or separate from the first separation means and / or the second separation means, and in the case of separate bodies, the first separation means and / or the first separation means. 2 separation means. In the case of having the first separation means and the second separation means, the third separation means integrated or connected to the first separation means and the third separation means integrated or connected to the second separation means. And a separating means.
When the first and / or second separation means and the third separation means are separate, the separation product contains an aqueous solution and / or a volatile anion preferentially containing a volatile cation. It is an aqueous solution. In the case where the first and / or second separation means and the third separation means are separate, the state of the separated matter does not substantially pass through, so this means (third separation means) contains volatile ions. This is a means for obtaining purified water directly from an aqueous solution.
前記第３の分離手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば揮発部材、などが挙げられる。
前記揮発部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前記第１の分離手段と同様のものを用いることができる。
There is no restriction | limiting in particular as said 3rd separation means, According to the objective, it can select suitably, For example, a volatile member etc. are mentioned.
There is no restriction | limiting in particular as said volatile member, According to the objective, it can select suitably, The thing similar to a said 1st separation means can be used.
＜個別溶解手段及び個別溶解工程＞
前記個別溶解工程は、前記個別分離手段により分離された前記揮発性アニオン及び前記揮発性カチオンを、前記希釈された揮発性イオン含有水溶液に個別に戻し、溶解する工程であり、個別溶解手段により実施される。
<Individual dissolution means and individual dissolution process>
The individual dissolution step is a step of individually returning and dissolving the volatile anion and the volatile cation separated by the individual separation means in the diluted volatile ion-containing aqueous solution, and is performed by the individual dissolution means. Is done.
ここで、前記揮発性アニオンは、水に比べて揮発性が高いため、そのままでは比較的溶解度が低く、また揮発性カチオンの存在濃度によって溶解度が大きく変化することが知られている。例えば、米国出願公開２００５／０１４５５６８号明細書のように揮発性アニオンのガスを揮発性カチオンのガスと同時に溶解する場合には、揮発性カチオンのガスの溶解が遅れるとそれに伴って揮発性アニオンのガスの溶解度が一時的に低下する。その結果、揮発性アニオンのガスが溶け切ることができずに全体のマテリアルバランスが崩れてしまう。場合によっては、同様に溶解バランスが崩れると、本来より低濃度領域において塩が析出する。このように塩が析出すると、溶解速度を遅くするだけでなく、順浸透（ＦＯ）膜や蒸留カラムなどに詰まり、透過水流量の低下やフラッディングの問題が生じる。
具体的には、揮発性アニオン源として二酸化炭素、揮発性カチオン源としてアンモニアを用いた場合、例えば２５℃で１気圧において、二酸化炭素単独では３０ｍＭ程度しか溶解することができず、それ以上の濃度領域においては、アンモニア濃度が一定濃度以上でないと、二酸化炭素ガスは溶解できない、又は炭酸水素アンモニウム塩などの析出が生じてしまうという問題がある。
Here, since the volatile anion has higher volatility than water, it is known that the volatile anion has a relatively low solubility as it is, and the solubility greatly varies depending on the concentration of the volatile cation. For example, when the gas of the volatile anion is dissolved simultaneously with the gas of the volatile cation as in US Patent Application Publication No. 2005/0145568, if the dissolution of the gas of the volatile cation is delayed, the volatile anion of the volatile anion is Gas solubility temporarily decreases. As a result, the volatile anion gas cannot be completely melted and the entire material balance is lost. In some cases, when the dissolution balance is similarly lost, the salt precipitates in a lower concentration region than originally. When the salt is precipitated in this way, not only the dissolution rate is slowed, but also a forward osmosis (FO) membrane, a distillation column and the like are clogged, resulting in a decrease in permeate flow rate and a problem of flooding.
Specifically, when carbon dioxide is used as the volatile anion source and ammonia is used as the volatile cation source, for example, carbon dioxide alone can dissolve only about 30 mM at 1 atm at 25 ° C. In the region, if the ammonia concentration is not higher than a certain concentration, carbon dioxide gas cannot be dissolved, or precipitation of ammonium hydrogen carbonate salt or the like occurs.
また、揮発性アニオンと揮発性カチオンを分離（少なくとも部分的に）することで、その非効率性によるマテリアルバランスの崩れや低濃度領域における塩析出の問題を回避することができる。なぜなら、揮発性アニオン又は揮発性カチオンのうち、溶解度の高い方を予め希釈された揮発性イオン含有水溶液に溶解させてからもう片方を溶解することができるからである。具体的には、二酸化炭素とアンモニアの場合には、アンモニアの溶解性は高いが二酸化炭素の溶解性は低い。この場合、アンモニア又はアンモニアを優先的に含むガスを最初に溶解させて、予めｐＨを充分に高めた状態にすることで、二酸化炭素の溶け残りや塩析出の問題を回避することができる。
また、アンモニアは溶解性が高いため、ガス吸収器の構成を工夫することでそのガスの溶解による体積収縮を利用して、減圧状態を維持することが可能である。このような減圧状態は揮発部において、アンモニアの揮発効率を向上させることができる。一方、二酸化炭素は比較的溶解性が低いため、逆に加圧状態にすることでその溶解速度を向上させることができる。この加圧状態は揮発部における揮発による体積膨張（気圧向上）を利用することができる。
また、これらの溶解においては、ガス溶解やカルバメート生成など、発熱反応、吸熱反応を伴うため、どの反応が支配的であるかの状況に応じてそれぞれの溶解温度を別々に制御することによって、総合的な溶解速度や効率を高めることも可能である。
Further, by separating (at least partially) the volatile anion and the volatile cation, it is possible to avoid the problem of the material balance collapse due to the inefficiency and the salt precipitation in the low concentration region. This is because, of the volatile anions or volatile cations, the higher solubility can be dissolved in the previously diluted volatile ion-containing aqueous solution and the other can be dissolved. Specifically, in the case of carbon dioxide and ammonia, the solubility of ammonia is high, but the solubility of carbon dioxide is low. In this case, ammonia or a gas containing ammonia preferentially is dissolved first, and the pH is sufficiently raised in advance, so that the problem of undissolved carbon dioxide and salt precipitation can be avoided.
In addition, since ammonia has high solubility, it is possible to maintain a reduced pressure state by utilizing volume contraction due to dissolution of the gas by devising the configuration of the gas absorber. Such a reduced pressure state can improve the volatilization efficiency of ammonia in the volatile part. On the other hand, since carbon dioxide has relatively low solubility, the dissolution rate can be improved by applying a pressurized state. This pressurized state can utilize volume expansion (atmospheric pressure improvement) due to volatilization in the volatile part.
In addition, these dissolutions involve exothermic reactions and endothermic reactions such as gas dissolution and carbamate formation, so it is possible to control each dissolution temperature separately depending on which reaction is dominant. It is also possible to increase the typical dissolution rate and efficiency.
前記個別溶解手段としては、第１の溶解手段と、第２の溶解手段とを有することが好ましい。
前記第１の溶解手段は、前記個別分離手段により分離された少なくとも揮発性カチオンを、希釈された揮発性イオン含有水溶液に戻し、溶解する手段である。この場合、前記個別分離手段としては、第２の分離手段、第３の分離手段などが挙げられる。
前記第２の溶解手段は、前記個別分離手段により分離された少なくとも揮発性アニオンを、前記第１の溶解手段による溶解後の希釈された揮発性イオン含有水溶液に戻し、溶解する手段である。この場合、前記個別分離手段としては、第１の分離手段、第３の分離手段などが挙げられる。
The individual dissolving means preferably includes a first dissolving means and a second dissolving means.
The first dissolving means is means for returning at least the volatile cations separated by the individual separating means to the diluted volatile ion-containing aqueous solution and dissolving them. In this case, examples of the individual separation means include a second separation means and a third separation means.
The second dissolving means is means for returning and dissolving at least the volatile anions separated by the individual separating means to the diluted volatile ion-containing aqueous solution after being dissolved by the first dissolving means. In this case, examples of the individual separation means include a first separation means and a third separation means.
前記個別分離手段（例えば第１の分離手段、第３の分離手段）から前記第２の溶解手段までの経路における気圧が、前記個別分離手段（例えば第２の分離手段、第３の分離手段）から前記第１の溶解手段までの経路における気圧より高いことが、溶解性の低い該揮発性アニオンの溶解効率、速度を向上させる観点から好ましい。逆に、前記個別分離手段から第２の溶解手段までの経路における気圧が低いことは、揮発性の低い揮発性カチオンの揮発速度を向上させる観点から好ましい。この場合、前記個別分離手段から第２の溶解手段までの経路における気圧は、前記個別分離手段から第１の溶解手段までの経路における気圧よりも、２倍以上高いことが好ましい。 The pressure in the path from the individual separation means (for example, the first separation means and the third separation means) to the second dissolution means is the individual separation means (for example, the second separation means and the third separation means). From the viewpoint of improving the dissolution efficiency and speed of the low-solubility volatile anion, it is preferably higher than the atmospheric pressure in the route from the first dissolution means to the first dissolution means. Conversely, a low atmospheric pressure in the path from the individual separation means to the second dissolving means is preferable from the viewpoint of improving the volatilization rate of volatile cations having low volatility. In this case, it is preferable that the atmospheric pressure in the path from the individual separation means to the second dissolution means is twice or more higher than the atmospheric pressure in the path from the individual separation means to the first dissolution means.
前記第１の溶解手段及び前記第２の溶解手段としては、特に制限はなく、一般的なガス吸収に用いられている装置の中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、書籍「増補 ガス吸収（化学工業株式会社発行）」のｐ４９〜ｐ５４、ｐ８３〜ｐ１４４に記載されている装置、部品、条件などを任意に選択することができ、具体的には、吸収器、充填塔、棚段塔、スプレー塔、流動充填塔を用いた方式、液膜十字流接触方式、高速旋回流方式、機械力利用方式、などが挙げられる。また、マイクロリアクター、メンブレンリアクター等の微小流体の制御機構を利用して薄層気液層を構築して吸収させてもよい。
前記充填塔に詰める充填物としては、規則充填物でも不規則充填物でもよく、例えば書籍「増補 ガス吸収（化学工業株式会社発行）」のｐ２２１〜ｐ２４２に記載されている充填物を任意に選択することができる。
There is no restriction | limiting in particular as said 1st melt | dissolution means and said 2nd melt | dissolution means, According to the objective, it can select suitably from the apparatuses used for general gas absorption, for example, book " Supplementary gas absorption (issued by Chemical Industry Co., Ltd.) "p49-p54, p83-p144, devices, parts, conditions, etc. can be arbitrarily selected, specifically, absorber, packed tower, Examples include a plate tower, a spray tower, a system using a fluid packed tower, a liquid film cross-flow contact system, a high-speed swirl flow system, and a mechanical force utilization system. Further, a thin gas-liquid layer may be constructed and absorbed using a microfluidic control mechanism such as a microreactor or a membrane reactor.
The packing to be packed in the packed tower may be regular packing or irregular packing. For example, the packing described in p221 to p242 in the book “Enhanced Gas Absorption (issued by Chemical Industry Co., Ltd.)” is arbitrarily selected. can do.
前記充填物、塔、ディストリビューター、サポート等の構成部品材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばステンレス鋼、アルミキルド鋼等の鋼鉄系材料；チタン、アルミニウム等の非鉄材料；ガラス、アルミナ等のセラミックス；カーボン、合成ポリマー、ゴム等の素材、などが挙げられる。また、吸収器としては、前記揮発性アニオン用と前記揮発性カチオン用でそれぞれに適切なものを個別に選択してもよく、また同一のものを使用してもよい。更には、それぞれ複数種類のガス吸収器を利用してもよい。 The component material for the packing, tower, distributor, support and the like is not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose. For example, steel-based materials such as stainless steel and aluminum killed steel; titanium, aluminum and the like Non-ferrous materials; ceramics such as glass and alumina; materials such as carbon, synthetic polymers and rubbers. Moreover, as an absorber, the thing suitable for each for the said volatile anion and the said volatile cation may be selected separately, respectively, and the same thing may be used. Further, a plurality of types of gas absorbers may be used.
−その他の工程及びその他の手段−
前記その他の工程としては、例えば制御工程、駆動工程などが挙げられ、これらは制御手段、駆動手段により実施される。
前記制御手段としては、前記各手段の動きを制御することができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シークエンサー、コンピュータ等の機器が挙げられる。
-Other processes and other means-
Examples of the other steps include a control step and a driving step, which are performed by a control unit and a driving unit.
The control means is not particularly limited as long as the movement of each means can be controlled, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include devices such as a sequencer and a computer.
＜第１の実施形態＞
図２は、本発明の水浄化装置の第１の実施形態を示す概略図である。この図２の水浄化装置は、順浸透半透過膜１を含む希釈手段１１と、第２の分離手段が一体化された第１の分離手段５、及び第２の分離手段と接続されている第３の分離手段３を含む個別分離手段１３と、第１の溶解手段４及び第２の溶解手段２を含む個別溶解手段１２と、を有している。
この図２の水浄化装置においては、揮発性アニオン源として二酸化炭素、揮発性カチオン源としてアンモニアを用いている。また、順浸透半透過膜１として、Ｈｙｄｒａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｏｖａｔｉｏｎｓ社製Ｅｘｐｅｄｉｔｉｏｎ内蔵膜（以下、「ＨＴ膜」と称する）を用いている。
第１の分離手段５として、図３に示すイオン交換膜を用いた拡散透析、第２の分離手段が一体化された第１の分離手段５として、図４に示すイオン交換膜を用いた電気透析、又は第３の分離手段が一体化された第１の分離手段５として、図５に示すイオン選択的膜蒸留を用いることができる。
この図２の水浄化装置では、第２の分離手段が一体化された第１の分離手段５として、図４に示すイオン交換膜を用いた電気透析が用いられている。また、第２の分離手段と接続されている第３の分離手段３として、蒸留塔を用いている
図２の水浄化装置においては、第１の溶解手段４及び第２の溶解手段２として、ガス吸収器（アブソーバー）を用いている。
<First Embodiment>
FIG. 2 is a schematic view showing a first embodiment of the water purification apparatus of the present invention. 2 is connected to a diluting means 11 including a forward osmosis semipermeable membrane 1, a first separating means 5 in which a second separating means is integrated, and a second separating means. An individual separation means 13 including the third separation means 3 and an individual dissolution means 12 including the first dissolution means 4 and the second dissolution means 2 are provided.
In the water purification apparatus of FIG. 2, carbon dioxide is used as the volatile anion source, and ammonia is used as the volatile cation source. Further, as the forward osmosis semipermeable membrane 1, an Expedition built-in membrane (hereinafter referred to as “HT membrane”) manufactured by Hydration Technology Innovations is used.
Diffusion dialysis using the ion exchange membrane shown in FIG. 3 as the first separation means 5, and electricity using the ion exchange membrane shown in FIG. 4 as the first separation means 5 integrated with the second separation means. As the first separation means 5 integrated with dialysis or the third separation means, ion selective membrane distillation shown in FIG. 5 can be used.
In the water purification apparatus of FIG. 2, electrodialysis using an ion exchange membrane shown in FIG. 4 is used as the first separation means 5 in which the second separation means is integrated. Moreover, in the water purification apparatus of FIG. 2 using the distillation tower as the third separation means 3 connected to the second separation means, as the first dissolution means 4 and the second dissolution means 2, A gas absorber (absorber) is used.
図２に示す水浄化装置においては、浄化対象水と、揮発性アニオン及び揮発性カチオンを含む揮発性イオン含有水溶液とを半透過膜を介して接触させ、該半透過膜により前記浄化対象水から分離された水で前記揮発性イオン含有水溶液を希釈する。
次に、希釈された揮発性イオン含有水溶液から、少なくとも前記揮発性アニオンと前記揮発性カチオンを個別に分離して、浄化水が得られる。
次に、分離された前記揮発性アニオン及び前記揮発性カチオンを、前記希釈された揮発性イオン含有水溶液に個別に戻し、溶解させて、揮発性イオン含有水溶液が再生される。
In the water purification apparatus shown in FIG. 2, the water to be purified and a volatile ion-containing aqueous solution containing volatile anions and volatile cations are brought into contact with each other through the semipermeable membrane, and the water to be purified is separated from the water to be purified by the semipermeable membrane. The aqueous solution containing volatile ions is diluted with the separated water.
Next, at least the volatile anion and the volatile cation are individually separated from the diluted aqueous solution containing volatile ions to obtain purified water.
Next, the separated volatile anion and volatile cation are individually returned to the diluted volatile ion-containing aqueous solution and dissolved to regenerate the volatile ion-containing aqueous solution.
＜第２の実施形態＞
図６は、本発明の水浄化装置の第２の実施形態を示す概略図である。この図６の水浄化装置は、個別分離手段１３における第１の分離手段と一体化された第３の分離手段２３として蒸留塔と、個別分離手段１３における第２の分離手段と一体化された第３の分離手段２５として蒸留塔を用いたものである。このように揮発部材としての蒸留塔を直列に分割することにより、揮発性カチオンと揮発性アニオンを、その揮発性の違いからそれぞれにおいて片方を優先的に揮発させることによって両者を分離することができる。
なお、図６の水浄化装置において、図２の水浄化装置と同じものは同符号で示した。
<Second Embodiment>
FIG. 6 is a schematic view showing a second embodiment of the water purification apparatus of the present invention. The water purification apparatus of FIG. 6 is integrated with a distillation column as the third separation means 23 integrated with the first separation means in the individual separation means 13 and with the second separation means in the individual separation means 13. A distillation column is used as the third separation means 25. Thus, by dividing the distillation column as a volatile member in series, the volatile cation and the volatile anion can be separated from each other by preferentially volatilizing one of them from the difference in volatility. .
In addition, in the water purification apparatus of FIG. 6, the same thing as the water purification apparatus of FIG. 2 was shown with the same sign.
本発明の水浄化装置及び水浄化方法は、揮発性イオン源として二酸化炭素とアンモニアを用いた場合であっても、二酸化炭素の溶解効率が高く、短時間で浄水化処理が可能であると共に、揮発性アニオン及び揮発性カチオンが気化分離する際に塩が析出することがないので、各種水の浄化に用いることができ、特に海水の浄水化に好適に用いられる。 The water purification device and the water purification method of the present invention have a high carbon dioxide dissolution efficiency even when carbon dioxide and ammonia are used as volatile ion sources, and can be purified in a short time. Since the salt does not precipitate when the volatile anion and the volatile cation are vaporized and separated, it can be used for purification of various waters, and is particularly suitable for purification of seawater.
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
（実施例１）
以下に示す部材を使用して、図２に示す本発明の水浄化装置を組み立てた。
浄化対象水として、海水のモデルとして３．５質量％塩化ナトリウム水溶液を用いた。
揮発性アニオン源として、二酸化炭素を用いた。
揮発性カチオン源として、アンモニアを用いた。
揮発性イオン含有水溶液として、二酸化炭素を３ｍｏｌ／Ｌ含有し、アンモニアを４．２ｍｏｌ／Ｌ含有するものを用いた。
順浸透半透過膜１として、ＨＴ膜を使用した。
個別分離手段１３における第２の分離手段が一体化された第１の分離手段５として、図４に示すイオン交換膜を用いた電気透析ユニットを使用した。
個別分離手段１３における第２の分離手段と接続されている第３の分離手段３として、規則充填物（Ｓｕｌｚｅｒ Ｃｈｅｍｔｅｃｋ社製、Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｐａｃｋｉｎｇ ＥＸ；以下「ラボパック」と称する）を内蔵した蒸留塔を使用した。
個別溶解手段１２における第１の溶解手段４として、ラボパックを内蔵した吸収塔を使用した。
個別溶解手段１２における第２の溶解手段２として、ラボパックを内蔵した吸収塔を使用した。
Example 1
The water purification apparatus of this invention shown in FIG. 2 was assembled using the member shown below.
As the water to be purified, a 3.5% by mass sodium chloride aqueous solution was used as a seawater model.
Carbon dioxide was used as the volatile anion source.
Ammonia was used as the volatile cation source.
A volatile ion-containing aqueous solution containing 3 mol / L of carbon dioxide and 4.2 mol / L of ammonia was used.
As the forward osmosis semipermeable membrane 1, an HT membrane was used.
As the first separation means 5 in which the second separation means in the individual separation means 13 is integrated, an electrodialysis unit using an ion exchange membrane shown in FIG. 4 was used.
As the third separation means 3 connected to the second separation means in the individual separation means 13, a distillation column incorporating a regular packing (manufactured by Sulzer Chemtech, Laboratory Packing EX; hereinafter referred to as “Lab Pack”) is used. did.
As the first dissolving means 4 in the individual dissolving means 12, an absorption tower containing a lab pack was used.
As the second dissolving means 2 in the individual dissolving means 12, an absorption tower incorporating a lab pack was used.
次に、図２の水浄化装置を用いて、以下のようにして、塩の析出、ＣＯ２の溶解効率、及び浄水化効率を評価した。結果を表１に示す。 Next, salt precipitation, CO 2 dissolution efficiency, and water purification efficiency were evaluated using the water purification apparatus of FIG. 2 as follows. The results are shown in Table 1.
＜塩の析出の評価方法＞
希釈手段によって希釈されて二酸化炭素０．８ｍｏｌ／Ｌ、アンモニア１．１２ｍｏｌ／Ｌになった揮発性イオン含有水溶液を、陽陰極間に電圧を印加した状態の電気透析ユニットに導入した。
陰イオン交換膜及び二層膜の２膜間から得られる水溶液を分離液（１）、陽イオン交換膜及び二層膜の２膜間から得られる水溶液を分離液（２）、陽イオン交換膜及び陰イオン交換膜の２膜間から得られる水溶液を分離液（３）として回収した。この際、分離液（１）から発生する二酸化炭素ガスは上部から回収した。分離液（１）、及び分離液（２）をそれぞれ別の蒸留塔に導入し、それぞれ４０℃、８０℃で揮発分離し、上部からそれぞれ二酸化炭素、アンモニアを優先的に含むガスを回収すると共に、下部から浄化水を得た。また、分離液（３）についても純度を向上させるために、別の蒸留塔に導入し、８０℃で同様にガスと浄化水を得た。
そして、１２時間経過後の各蒸留塔上部に接続された配管内部を観察することで、発生ガスによる塩の析出の状態を観察して評価した。
<Evaluation method of salt precipitation>
A volatile ion-containing aqueous solution diluted with dilution means to carbon dioxide 0.8 mol / L and ammonia 1.12 mol / L was introduced into an electrodialysis unit in a state where a voltage was applied between the positive and negative electrodes.
An aqueous solution obtained from the two membranes of the anion exchange membrane and the two-layer membrane is a separation liquid (1), an aqueous solution obtained from the two membranes of the cation exchange membrane and the two-layer membrane is a separation liquid (2), and a cation exchange membrane. And the aqueous solution obtained from between two membranes of an anion exchange membrane was collect | recovered as a separation liquid (3). At this time, carbon dioxide gas generated from the separation liquid (1) was recovered from the upper part. The separation liquid (1) and the separation liquid (2) are introduced into separate distillation columns, respectively, and volatilely separated at 40 ° C. and 80 ° C., respectively, and gases containing carbon dioxide and ammonia are collected from the top, respectively. Purified water was obtained from the bottom. Further, in order to improve the purity of the separated liquid (3), it was introduced into another distillation column, and gas and purified water were similarly obtained at 80 ° C.
And the state of precipitation of the salt by generated gas was observed and evaluated by observing the inside of the pipe connected to the upper part of each distillation tower after 12 hours.
＜ＣＯ２の溶解効率＞
分離液（１）を導入した蒸留塔上部から得られたガスと、分離液（３）を導入した蒸留塔上部から得られたガスを、第１の溶解手段４の吸収塔に導入し、希釈された揮発性イオン含有水溶液と接触させることで、該ガスを該水溶液に吸収させた。
また、分離液（２）を導入した蒸留塔上部から得られたガスを、第２の溶解手段２の吸収塔に導入し、分離液（１）、及び（３）から得られたガスを吸収した揮発性イオン含有水溶液と接触させることで、分離液（２）から得られたガスを該水溶液に吸収させた。
上記操作を６０分間実施した時点で操作を中断し、ガスを吸収した揮発性イオン含有水溶液に含まれる二酸化炭素溶解量とアンモニア溶解量をイオン電極によって測定した。イオン電極による測定は１，０００倍に希釈した該水溶液に対して、東亜ＤＫＫ社製の炭酸ガス電極を用いてメーカー推奨方法に従って実施した。分離液（２）、及び（３）から得られたガス量に対する、溶解した二酸化炭素のガス量の比を求めた。
<Dissolution efficiency of CO 2 >
The gas obtained from the upper part of the distillation column introduced with the separation liquid (1) and the gas obtained from the upper part of the distillation column introduced with the separation liquid (3) are introduced into the absorption tower of the first dissolving means 4 and diluted. The gas was absorbed into the aqueous solution by contacting with the prepared aqueous solution containing volatile ions.
In addition, the gas obtained from the upper part of the distillation column into which the separation liquid (2) has been introduced is introduced into the absorption tower of the second dissolving means 2, and the gas obtained from the separation liquids (1) and (3) is absorbed. The gas obtained from the separated liquid (2) was absorbed into the aqueous solution by contacting with the volatile ion-containing aqueous solution.
When the above operation was carried out for 60 minutes, the operation was interrupted, and the dissolved amount of carbon dioxide and the dissolved amount of ammonia contained in the volatile ion-containing aqueous solution that absorbed the gas were measured with an ion electrode. Measurement with an ion electrode was carried out on the aqueous solution diluted 1,000 times using a carbon dioxide gas electrode manufactured by Toa DKK according to the manufacturer's recommended method. The ratio of the gas amount of dissolved carbon dioxide to the gas amount obtained from the separation liquids (2) and (3) was determined.
＜浄化水効率＞
全ての蒸留塔の下部から得られた浄化水を混合し、そこに含まれるアンモニア溶解量を測定した。
アンモニア溶解量の測定は、混合浄化水に対して、東亜ＤＫＫ社製のアンモニア複合電極を用いてメーカー推奨方法に従って実施した。
<Purified water efficiency>
The purified water obtained from the lower part of all the distillation towers was mixed, and the ammonia dissolution amount contained therein was measured.
The measurement of the amount of dissolved ammonia was performed on the mixed purified water using an ammonia composite electrode manufactured by Toa DKK according to the manufacturer's recommended method.
（実施例２）
以下に示す部材を用いた以外は、実施例１と同様にして、図６に示す本発明の水浄化装置を組み立てた。
個別分離手段１３における第１の分離手段と一体化された第３の分離手段２３として、ラボパックを内蔵した蒸留塔を使用した。
個別分離手段１３における第２の分離手段と一体化された第３の分離手段２５として、ラボパックを内蔵した蒸留塔を使用した。
(Example 2)
A water purification apparatus of the present invention shown in FIG. 6 was assembled in the same manner as in Example 1 except that the following members were used.
As the third separation means 23 integrated with the first separation means in the individual separation means 13, a distillation column incorporating a lab pack was used.
As the third separation means 25 integrated with the second separation means in the individual separation means 13, a distillation column containing a lab pack was used.
次に、図６に示す水浄化装置を用い、実施例１と同様にして、塩の析出、ＣＯ２の溶解効率、及び浄水化効率を評価した。結果を表１に示す。 Next, using the water purification apparatus shown in FIG. 6, salt precipitation, CO 2 dissolution efficiency, and water purification efficiency were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
（比較例１）
以下に示す部材を用いた以外は、実施例１と同様にして、図１に示す従来の水浄化装置を組み立てた。
分離手段１５における蒸留塔７として、ラボパックを内蔵した蒸留塔を使用した。
溶解手段１４におけるガス吸収器６として、ラボパックを内蔵した吸収塔を使用した。
(Comparative Example 1)
The conventional water purification apparatus shown in FIG. 1 was assembled in the same manner as in Example 1 except that the following members were used.
As the distillation column 7 in the separation means 15, a distillation column containing a lab pack was used.
An absorption tower incorporating a lab pack was used as the gas absorber 6 in the dissolving means 14.
次に、図１に示す水浄化装置を用い、実施例１と同様にして、塩の析出、ＣＯ２の溶解効率、及び浄水化効率を評価した。結果を表１に示す。 Next, using the water purification apparatus shown in FIG. 1, salt precipitation, CO 2 dissolution efficiency, and water purification efficiency were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
以上、本発明の水浄化装置及び水浄化方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更しても差支えない。 As mentioned above, although the water purification apparatus and the water purification method of this invention were demonstrated in detail, this invention is not limited to the said Example, A various change may be carried out in the range which does not deviate from the summary of this invention.
本発明の水浄化装置及び水浄化方法は、揮発性イオン源として二酸化炭素とアンモニアを用いた場合であっても、二酸化炭素の溶解効率が高く、短時間で効率よく浄水化処理が可能であると共に、揮発性アニオン及び揮発性カチオンが気化分離する際に塩が析出することがないので、各種水の浄化に用いることができ、特に海水の浄水化に好適である。 The water purification apparatus and the water purification method of the present invention have high carbon dioxide dissolution efficiency even when carbon dioxide and ammonia are used as volatile ion sources, and can perform water purification treatment efficiently in a short time. At the same time, since the salt does not precipitate when the volatile anion and the volatile cation are vaporized and separated, it can be used for purification of various waters, and is particularly suitable for purification of seawater.
１ 半透過膜
２ 第２の溶解手段
３ 第３の分離手段
４ 第１の溶解手段
５ 第１の分離手段
６ ガス吸収器
７ 蒸留塔
１１ 希釈手段
１２ 個別溶解手段
１３ 個別分離手段
１４ 溶解手段
１５ 分離手段
２３ 第３の分離手段
２５ 第３の分離手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (12)
前記希釈手段により希釈された揮発性イオン含有水溶液から、少なくとも前記揮発性アニオン及び前記揮発性カチオンを個別に分離して、浄化水を得る個別分離手段と、
前記個別分離手段により分離された前記揮発性アニオン及び前記揮発性カチオンを、前記希釈された揮発性イオン含有水溶液に個別に戻し、溶解させる個別溶解手段と、
を有することを特徴とする水浄化装置。 The water to be purified is brought into contact with a volatile ion-containing aqueous solution containing a volatile anion and a volatile cation via a semipermeable membrane, and the volatile ions are contained in water separated from the purified water by the semipermeable membrane. Dilution means for diluting the aqueous solution;
Separate separation means for obtaining purified water by separately separating at least the volatile anion and the volatile cation from the volatile ion-containing aqueous solution diluted by the dilution means;
Individual dissolution means for individually returning and dissolving the volatile anion and the volatile cation separated by the individual separation means in the diluted volatile ion-containing aqueous solution;
The water purification apparatus characterized by having.
希釈された揮発性イオン含有水溶液から、少なくとも揮発性アニオンを分離する第１の分離手段、及び、少なくとも揮発性カチオンを分離する第２の分離手段の少なくともいずれかと、
前記第１の分離手段及び前記第２の分離手段の少なくともいずれかにより分離した分離物から浄化水を分離する第３の分離手段と、
を有する請求項１に記載の水浄化装置。 Individual separation means
At least one of first separation means for separating at least volatile anions from the diluted aqueous solution containing volatile ions, and second separation means for separating at least volatile cations;
Third separation means for separating purified water from a separated product separated by at least one of the first separation means and the second separation means;
The water purification apparatus of Claim 1 which has these.
個別分離手段により分離された少なくとも揮発性カチオンを、希釈された揮発性イオン含有水溶液に戻し、溶解する第１の溶解手段と、
個別分離手段により分離された少なくとも揮発性アニオンを、前記第１の溶解手段による溶解後の希釈された揮発性イオン含有水溶液に戻し、溶解する第２の溶解手段と、
を有する請求項１から４のいずれかに記載の水浄化装置。 Individual dissolution means
First dissolving means for returning at least the volatile cations separated by the individual separating means to the diluted aqueous solution containing volatile ions and dissolving them;
A second dissolving means for returning at least the volatile anion separated by the individual separating means to the diluted volatile ion-containing aqueous solution after being dissolved by the first dissolving means;
The water purification apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein:
前記希釈手段により希釈された揮発性イオン含有水溶液から、少なくとも前記揮発性アニオン及び前記揮発性カチオンを個別に分離して、浄化水を得る個別分離工程と、
前記個別分離手段により分離された前記揮発性アニオン及び前記揮発性カチオンを、前記希釈された揮発性イオン含有水溶液に個別に戻し、溶解させる個別溶解工程と、
を含むことを特徴とする水浄化方法。 The water to be purified is brought into contact with a volatile ion-containing aqueous solution containing a volatile anion and a volatile cation via a semipermeable membrane, and the volatile ions are contained in water separated from the purified water by the semipermeable membrane. A dilution step for diluting the aqueous solution;
An individual separation step of separately obtaining at least the volatile anion and the volatile cation from the aqueous solution containing volatile ions diluted by the diluting means to obtain purified water;
An individual dissolution step of individually returning and dissolving the volatile anion and the volatile cation separated by the individual separation means in the diluted volatile ion-containing aqueous solution;
Water purification method characterized by including.
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