CN113438968A - 加氢方法以及加氢装置 - Google Patents

Abstract

加氢方法包含：第一工序(S1)，生成以气泡状态包含氢气的溶氢水；第二工序(S2)，将溶氢水供给至反渗透膜的一侧；第三工序(S3)，使溶氢水透过至反渗透膜的另一侧；第四工序(S4)，使氢气通过反渗透膜进行微细化并透过至另一侧；以及第五工序(S5)，在另一侧得到包含微细化后的氢气的溶氢水。

Description

加氢方法以及加氢装置

技术领域

本发明涉及用于在水中加氢的加氢方法以及加氢装置。

背景技术

从以往，提出了多种应用用于在水中加氢的技术的装置(例如，参照专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2015-177912号公报

发明内容

(发明要解决的课题)

在上述专利文献1中公开的装置包含使氢溶解于水中的电解水产生装置、以及对溶解有氢的水进行反渗透膜处理的反渗透膜处理装置。近年，使用溶氢水的血液透析因能降低患者的氧化应激的作用而备受关注，为了提高溶氢浓度，期待进一步的改良。

本发明鉴于以上事实而提出，主要目的在于，提供一种加氢装置以及加氢方法，能生成溶氢浓度高的加氢水。

(用于解决课题的技术方案)

本发明的第一发明是一种加氢方法，用于在水中加氢，所述加氢方法包含：第一工序，生成以气泡状态包含氢气的溶氢水；第二工序，将所述溶氢水供给至反渗透膜的一侧；第三工序，使所述溶氢水透过至所述反渗透膜的另一侧；第四工序，使所述氢气通过所述反渗透膜进行微细化并透过至所述另一侧；以及第五工序，在所述另一侧得到包含微细化后的所述氢气的所述溶氢水。

本发明的第二发明是一种加氢装置，用于在水中加氢，所述加氢装置具备：溶氢水生成部，生成以气泡状态包含氢气的溶氢水；以及反渗透膜组件，是由反渗透膜将第一室与第二室隔开而成的，所述溶氢水生成部将所述溶氢水供给至所述第一室，所述反渗透膜使所述溶氢水透过，并使气泡状态的所述氢气微细化而透过，从而在所述第二室中得到包含微细化后的所述氢气的所述溶氢水。

优选地，在本发明所涉及的所述加氢装置的基础上，所述溶氢水生成部还具备电解室，所述电解室设置有阳极供电体和阴极供电体，通过对水进行电解来生成所述溶氢水。

优选地，在本发明所涉及的所述加氢装置的基础上，所述电解室由固体高分子膜划分为所述阳极供电体侧的阳极室与所述阴极供电体侧的阴极室。

优选地，在本发明所涉及的所述加氢装置的基础上，包含所述加压装置，所述加压装置将所述溶氢水以加压状态供给至所述反渗透膜组件。

(发明效果)

本第一发明的所述加氢方法将在所述第一工序中生成的以气泡状态包含所述氢气的所述溶氢水在所述第二工序中供给至所述反渗透膜的所述一侧。而且，在所述第三工序中使所述溶氢水透过至所述反渗透膜的所述另一侧，在第四工序中使所述氢气由所述反渗透膜进行微细化并透过至所述另一侧。由此，在所述第五工序中在所述反渗透膜的另一侧得到含有微细化后的所述氢气的所述溶氢水。微细化后的所述氢气在所述反渗透膜的另一侧能容易地溶入所述溶氢水，在所述另一侧得到的所述溶氢水的溶氢浓度容易提高。

本第二发明的所述加氢装置将在所述溶氢水生成部中生成的以气泡状态包含所述氢气的所述溶氢水供给至所述反渗透膜组件的第一室。而且，所述反渗透膜使所述溶氢水透过，并使气泡状态的所述氢气微细化而透过，从而在所述第二室中得到含有微细化后的所述氢气的所述溶氢水。由此，微细化后的所述氢气能在所述第二室中容易地溶入所述溶氢水，在所述第二室得到的所述溶氢水的溶氢浓度容易提高。

附图说明

图1是表示包含本发明的加氢装置的反渗透膜处理装置的一实施方式的概略构成的框图。

图2是表示图1的加氢装置的概略构成的图。

图3是表示图2的反渗透膜组件的概略构成的图。

图4是表示图2的加氢装置的电气构成的框图。

图5是表示图1的加氢装置的变形例的图。

图6是表示本发明的加氢方法的处理过程的流程图。

具体实施方式

以下，基于附图来说明本发明的一实施方式。

图1示出了本发明的加氢装置的一实施方式的概略构成。加氢装置1是用于在水中加氢的装置，例如，通过组装于反渗透膜处理装置100的内部来用于透析液制备用水的制造。近年，使用加氢水来作为透析液制备用水的血液透析对患者的氧化应激降低有效，因此备受关注。

反渗透膜处理装置100包含软水化处理装置101、活性炭处理装置102、加氢装置1以及罐103。反渗透膜处理装置100在加氢装置1中生成加氢水，进而通过反渗透处理对该加氢水进行净化，从而制造透析液制备用水。

向软水化处理装置101供给自来水等原水。虽然原水一般采用自来水，但能使用其他水，例如，井水、地下水等。软水化处理装置101从原水中去除钙离子以及镁离子等硬度成分而软水化。

活性炭处理装置102具有作为微细的多孔质物质的活性炭，从软水化处理装置101供给的水中吸附或去除氯等。经过活性炭处理装置102的水经由水路11送往加氢装置1。

图2示出了加氢装置1的概略构成。加氢装置1具备生成溶氢水的溶氢水生成部2、以及具有反渗透膜73的反渗透膜组件6。加氢装置1在溶氢水生成部2以及反渗透膜组件6中对从活性炭处理装置102供给的水加氢。

溶氢水生成部2生成溶入有氢气的溶氢水201。由溶氢水生成部2生成的溶氢水201是加氢得到的加氢水(第一加氢水)。溶氢水生成部2生成含有气泡状态的氢气301的溶氢水201。气泡状态例如是包含能通过目视确认的程度的大小的气泡的状态。由溶氢水生成部2生成的溶氢水201经由水路12而被供给至反渗透膜组件6。

图3放大示出了反渗透膜组件6。反渗透膜组件6将从溶氢水生成部2供给的溶氢水201分离为由反渗透膜73净化后的处理水与包含杂质的浓缩水。反渗透膜组件6由反渗透膜73隔出第一室71与第二室72。

反渗透膜73是大量形成有大小为2nm以下的极微细的孔73a的多孔质膜，使水分子以及氢分子从孔73a通过。由溶氢水生成部2生成的溶氢水201被供给至第一室71。反渗透膜73将供给至第一室71的溶氢水201进行过滤，去除微量的金属类等的杂质，来净化溶氢水201。即，透过反渗透膜73而在第二室72得到的处理水成为由反渗透膜73净化后的溶氢水202。另一方面，停留在第一室71中的杂质经浓缩的浓缩水经由水路14(参照图1至3)而排出至反渗透膜组件6的外部。此外，对于反渗透膜组件6，例如能应用JP特开2011-36752号公报等所公开的公知的构成。

在第二室72中得到的处理水是在经过孔73a后仍维持溶解有氢气的状态的溶氢水202。第二室72的溶氢水202经由水路13而被供给至罐103。

如图1所示，罐103贮存从反渗透膜组件6的第二室72供给的溶氢水202。在本实施方式中，由反渗透膜73净化处理后贮存于罐103的溶氢水202例如满足透析液制备用水的净化基准即ISO13959的基准，并作为透析液制备用水而用于透析原剂的稀释等。

反渗透膜处理装置100也可以设置有对罐103与溶氢水生成部2进行连接的水路。通过这样的构成，能使溶氢水202在溶氢水生成部2、反渗透膜组件6以及罐103之间循环的同时，提高溶氢浓度。

如图3所示，在本加氢装置1中，反渗透膜73使溶氢水201透过，使气泡状态的氢气301微细化而透过。即，溶氢水201透过反渗透膜73之时，由具有大量微小的孔73a的反渗透膜73对气泡状态的氢气301进行微细化。微细化后的氢气302透过反渗透膜73，并移动至第二室72，由此，在第二室72中得到包含微细化后的氢气302的溶氢水202(第二加氢水)。

微细化后的氢气302与水分子接触的表面积增大，在第二室72中能容易地溶入至溶氢水202中。由此，在第二室72得到的溶氢水202的溶氢浓度得以提高。即，向反渗透膜组件6供给的第一加氢水成为通过反渗透膜组件6进一步加氢后的第二加氢水，并被供给至罐103。

如图2所示，在本实施方式中，应用电解槽4作为溶氢水生成部2。电解槽4通过对水进行电解来生成氢分子。通过使该氢分子溶入于水中来生成作为第一加氢水的溶氢水201。

电解槽4具备电解室40，在电解室40内具有第一供电体41和第二供电体42。第一供电体41以及第二供电体42设置于电解室40。

在第一供电体41与第二供电体42之间设置有隔膜43。电解室40由隔膜43划分为配置有第一供电体41的第一极室40a与配置有第二供电体42的第二极室40b。

图4示出了溶氢水生成部2的电气构成。第一供电体41及第二供电体42的极性以及对第一供电体41及第二供电体42施加的电压由控制部9控制。控制部9例如具有执行各种运算处理、信息处理等的CPU(Central Processing Unit)以及对负责CPU的动作的程序以及各种信息进行存储的存储器等。控制部9除了控制第一供电体41及第二供电体42以外，还负责装置各部的控制。

在第一供电体41与控制部9之间的电流供给线，设置有电流检测器44。电流检测器44也可以设置于第二供电体42与控制部9之间的电流供给线。电流检测器44检测供给至第一供电体41、第二供电体42的电解电流，并将相当于其值的电信号输出至控制部9。

控制部9例如根据从电流检测器44输出的电信号，来控制施加于第一供电体41以及第二供电体42的直流电压。更具体而言，控制部9对施加于第一供电体41以及第二供电体42的直流电压进行反馈控制，以使由电流检测器44检测的电解电流成为预先设定的期望的值。例如，在电解电流过大的情况下，控制部9使上述电压减少，在电解电流过小的情况下，控制部9使上述电压增加。由此，对供给至第一供电体41以及第二供电体42的电解电流适当地进行控制。更具体而言，控制部9根据由配置于水路11的流量传感器91检测到的每单位时间向电解室40供给的流量，来控制向第一供电体41以及第二供电体42供给的电解电流。

在电解室40内对水进行电解来产生氢气以及氧气。例如，在阴极侧的第二极室40b中产生氢气，生成溶入有该氢分子的溶氢水201，并供给至反渗透膜组件6。此外，伴随这样的电解而生成的溶氢水也称为“电解氢水”。另一方面，在阳极侧的第一极室40a中，产生氧气。

在第二极室40b中，为了生成含有气泡状态的氢气301的溶氢水201，在第二极室40b中每单位时间产生大量的氢气即可。故而，控制部9通过增大向第一供电体41以及第二供电体42供给的电解电流而在单位时间产生大量的氢气，并生成含有气泡状态的氢气301的溶氢水201。

隔膜43例如酌情采用由具有磺酸基的氟系树脂构成的固体高分子膜。固体高分子膜通过电解使在阳极侧的第一极室40a中产生的氧鎓离子向阴极侧的第二极室40b移动来作为氢气的生成原料。因此，在电解时不产生氢氧化物离子，溶氢水201的pH不变化。

加氢装置1优选包含将溶氢水201以加压状态供给至反渗透膜组件6的加压装置5。加压装置5将溶氢水201以加压状态供给至反渗透膜组件6的第一室71，从而在气泡状态的氢气301与反渗透膜73碰撞时，基于水压而变得容易微细化，透过反渗透膜73的氢气302增大，因此第二室72中的溶氢水202的溶氢浓度容易提高。

在本实施方式中，电解槽4在第二极室40b中从水生成气泡状态的氢气301，从而第二极室40b的压力得以提高。因此，电解槽4作为上述加压装置5起作用。

此外，作为上述加压装置5，可以设置用于将由溶氢水生成部2生成的溶氢水201向反渗透膜组件6加压传输的泵等。

图5是表示图1的加氢装置1的变形例的加氢装置1A的概略的框图。针对加氢装置1A当中的以下未说明的部分，能采用上述加氢装置1的构成。

加氢装置1A在将溶氢水生成部2A配置于反渗透膜处理装置100A的外部这点上与上述加氢装置1不同。

反渗透膜处理装置100A包含软水化处理装置101、活性炭处理装置102、反渗透膜组件6A以及罐103。在反渗透膜处理装置100A中能应用未搭载加氢功能的现有型的装置。加氢装置1A在这样的既存的反渗透膜处理装置100A的构成中追加加氢的功能，从而降低氢水透析的初始导入成本。

加氢装置1A具备配置于反渗透膜处理装置100A的外部的溶氢水生成部2A和构成反渗透膜处理装置100A的一部分的反渗透膜组件6A。溶氢水生成部2A的构成与溶氢水生成部2相同，反渗透膜组件6A的构成与反渗透膜组件6相同。

在反渗透膜处理装置100A以及加氢装置1A中，延伸至反渗透膜处理装置100A的外部的旁通水路11A的一端与活性炭处理装置102连接，旁通水路11A的另一端与溶氢水生成部2A连接。经过活性炭处理装置102的水经由旁通水路11A而被送至加氢装置1A。

另一方面，延伸至反渗透膜处理装置100A的外部的旁通水路12A的一端与反渗透膜组件6A连接，旁通水路12A的另一端与溶氢水生成部2连接。由溶氢水生成部2生成的溶氢水201经由旁通水路12A而被供给至反渗透膜组件6。

加氢装置1A经由旁通水路11A以及12A将溶氢水生成部2A与反渗透膜处理装置100A连接，从而廉价且容易地实现氢水透析。

图6示出了使用反渗透膜处理装置100等而实现的加氢方法的过程。加氢方法包含：生成溶氢水201的第一工序S1、供给溶氢水201的第二工序S2、使溶氢水201透过的第三工序S3、使氢气302透过的第四工序S4以及得到含有氢气302的溶氢水202的第五工序S5。

在第一工序中，生成含有气泡状态的氢气301的溶氢水201。在第二工序中，气泡状态的氢气301与溶氢水201一起被供给至反渗透膜73的一侧即第一室71。

在第三工序S3中，溶氢水201透过至反渗透膜73的另一侧即第二室72。在第四工序S4中，将氢气301通过反渗透膜73进行分解，使微细化后的氢气302透过至反渗透膜73的另一侧的第二室72。虽然第三工序S3以及第四工序S4同时执行，但也可以其中一个工序先行执行。

而且，在第五工序S5中，在第二室72中得到含有微细化后的氢气302的溶氢水202。微细化后的氢气302能在第二室72中容易地溶入溶氢水202，溶氢水202的溶氢浓度容易提高。

以上详细说明了本发明的加氢装置1等，但本发明不限于上述具体的实施方式而变更为各种各样的形态来实施。即，加氢装置1构成为如下即可。加氢装置1具备：溶氢水生成部2，至少生成以气泡状态包含氢气301的溶氢水201；以及反渗透膜组件6，是由反渗透膜73将第一室71与第二室72隔开而成的，溶氢水生成部2将溶氢水201供给至第一室71，反渗透膜73使溶氢水201透过，使气泡状态的氢气301微细化而透过，从而在第二室72中得到包含微细化后的氢气302的溶氢水202。

例如，溶氢水生成部2不限于电解槽4。例如，可以是使通过水与镁的化学反应等而产生的氢分子溶解于水来生成溶氢水的装置、或者是使从氢气储罐供给的氢气(氢分子)溶解于水来生成溶氢水的装置。

加氢装置1除了生成透析液调制用的加氢水以外，还能适用于各种用途。例如，还能广泛适用于饮用、烹饪用或农业用的加氢水的生成等。

另外，加氢方法至少包含以下工序即可：第一工序S1，生成以气泡状态包含氢气301的溶氢水201；第二工序S2，将溶氢水201供给至反渗透膜73的一侧；第三工序S3，使溶氢水201透过至反渗透膜73的另一侧；第四工序S4，使氢气301通过反渗透膜73进行微细化并透过至反渗透膜73的另一侧；以及第五工序S5，在反渗透膜73的另一侧得到包含微细化后的氢气302的溶氢水202。

(标号说明)

1 加氢装置

2 溶氢水生成部

4 电解槽

5 加压装置

6 反渗透膜组件

41 第一供电体

42 第二供电体

43 隔膜

71 第一室

72 第二室

73 反渗透膜

100 反渗透膜处理装置

201 溶氢水

202 溶氢水

301 气泡状态的氢气

302 微细化后的氢气

S1 第一工序

S2 第二工序

S3 第三工序

S4 第四工序

S5 第五工序。

Claims (5)

1.一种加氢方法，用于在水中加氢，

所述加氢方法包含：

第一工序，生成以气泡状态包含氢气的溶氢水；

第二工序，将所述溶氢水供给至反渗透膜的一侧；

第三工序，使所述溶氢水透过至所述反渗透膜的另一侧；

第四工序，使所述氢气通过所述反渗透膜进行微细化并透过至所述另一侧；以及

第五工序，在所述另一侧得到包含微细化后的所述氢气的所述溶氢水。

2.一种加氢装置，用于在水中加氢，

所述加氢装置具备：

溶氢水生成部，生成以气泡状态包含氢气的溶氢水；以及

反渗透膜组件，是由反渗透膜将第一室与第二室隔开而成的，

所述溶氢水生成部将所述溶氢水供给至所述第一室，

所述反渗透膜使所述溶氢水透过，并使气泡状态的所述氢气微细化而透过，从而在所述第二室中得到包含微细化后的所述氢气的所述溶氢水。

3.根据权利要求2所述的加氢装置，其中，

所述溶氢水生成部还具备电解室，所述电解室设置有阳极供电体和阴极供电体，通过对水进行电解来生成所述溶氢水。

4.根据权利要求3所述的加氢装置，其中，

所述电解室由固体高分子膜划分为所述阳极供电体侧的阳极室与所述阴极供电体侧的阴极室。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的加氢装置，其中，

所述加氢装置包含加压装置，所述加压装置将所述溶氢水以加压状态供给至所述反渗透膜组件。

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