JP2000202458A - イオン分離器 - Google Patents

イオン分離器

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JP2000202458A
JP2000202458A JP11070904A JP7090499A JP2000202458A JP 2000202458 A JP2000202458 A JP 2000202458A JP 11070904 A JP11070904 A JP 11070904A JP 7090499 A JP7090499 A JP 7090499A JP 2000202458 A JP2000202458 A JP 2000202458A
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Tecchu Kaku
鉄 柱 郭
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構造で、汚水及び廃気等の処理流体を
迅速かつ徹底的に処理し、かつ、汚水及び廃気処理のコ
ストを低減させることができるイオン分離器を提供す
る。 【解決手段】 イオン分離器は、流体中のイオンを分離
するためのイオン分離器であって、一端から流体を流入
させ他端から流出させるための中空柱体(2)と、中空
柱体の軸線方向に垂直な方向に磁力線を形成するように
中空柱体の内壁に設置された磁石(5)と、を備え、磁
石は、中空柱体の軸線方向に沿ってほぼ二分割されて形
成される対向する二つの半周状内壁面に、一方の半周状
内壁面と他方の半周状内壁面における極性が互いに逆に
なるように設置されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、イオン分離器に係
り、特に、一種の化学反応装置を構成し水処理に応用さ
れ汚水処理或は廃気処理に適用されるイオン分離器に関
する。
【0002】
【従来の技術】汚水と廃気は最大の環境汚染源であり、
世界各国の環境保護科学者達が大量の研究を行ってお
り、現在、汚水処理には酸化還元法が最も多く用いられ
ている。従来、汚水を大量かつ迅速に処理する為、酸化
還元反応速度を向上させる為に“オゾン法”或は“曝気
法”等の方法を採用している。その仕組みは、オゾン或
は高純度の酸素を汚水中に曝気し、汚水中の電解液とオ
ゾン或は酸素の酸素イオンとを充分に混合させ、併せて
汚水中の電解液と酸素イオンによる酸化還元反応を速め
ているものである。汚水中のその他の物質の中和・酸化
還元により水から分離した気体或は固体の他の物質を生
成する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、オゾン
或は酸素共に気体であり、汚水は液体である。その両者
を充分に混合する事は大変難しく、酸化還元反応に多大
な時間を費やしてしまう。環境保護処理の実践上、汚水
処理に於いて上記の方法を採用した場合、処理時間が長
く、設備投資も多く、広い敷地面積が必要等の欠点が指
摘される。
【0004】化学工業に於ける酸化還元反応速度の向上
に対し、一般的には電磁石に通電し強磁場を形成し、こ
の磁場の働きにより反応に関与する物質がイオン状態と
なる。しかし、この方法では、電気の消耗が大、コスト
が高いという指摘があり、大規模の汚水処理には適さな
い。
【0005】従来の廃気処理、特に工業廃気に於いては
水霧法がよく採用される。即ち、煙の排出口に霧状の水
をかけて煙の中の微小粉塵を沈殿させる。同時に、煙の
排出初期の高温を利用し、水分子と煙中の物質とを反応
させ煙の浄化処理を図る。この方法で処理した結果、煙
の中の石炭粉塵を処理し、黒色の煙を消すが、煙中に大
量の汚染物、例:一酸化炭素・二酸化硫黄・硫化水素・
炭化水素等々、が存在し排出基準に達する事は極めて困
難である。
【0006】そこで、本発明の目的は、簡単な構造で、
汚水及び廃気等の処理流体を迅速かつ徹底的に処理し、
かつ、汚水及び廃気処理のコストを低減させることがで
きるイオン分離器を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の目的を達成する
ために、本発明のイオン分離器は、汚染流体等の流体中
のイオンを分離するためのイオン分離器であって、一端
から汚染流体を流入させ他端から流出させるための中空
柱体と、前記中空柱体の軸線方向に垂直な方向に磁力線
を形成するように前記中空柱体の内壁に設置された磁石
と、を備え、前記磁石は、前記中空柱体の軸線方向に沿
ってほぼ二分割されて形成される対向する二つの半周状
内壁面に、一方の半周状内壁面と他方の半周状内壁面に
おける極性が互いに逆になるように設置されていること
を特徴とする。
【0008】また、極性が互いに逆の隣接する前記磁石
の間であって前記中空柱体の内壁の互いに対向する位置
に、軸線方向に沿って延びる長手状の二つの極板用金属
板を配設したことを特徴とする。また、前記二つの極板
用金属板は、各々が互いに他に対してイオン化傾向と異
にする異種金属で構成されていることを特徴とする。フ
ァラデーの法則に基づいてイオン化したイオンは、中空
柱体の軸線方向と磁場方向とに直交する方向に電磁力を
受け中空柱体の壁面へ移動するが、互いに対向する二つ
の極板用金属板は一種の電極板として作用しイオン化分
離を助長させることができる。二つの極板用金属板によ
る電極板的作用は、前記二つの極板用金属板が各々が互
いに他に対してイオン化傾向と異にする異種金属で構成
されているときに、より有効となる。
【0009】また、前記磁石は、永久磁石であることを
特徴とする。
【0010】また、前記中空柱体の入り口側の端部に、
前記汚染流体を霧化するエジェクターが接続されている
ことを特徴とする。
【0011】また、前記中空柱体の側部に、前記中空柱
体内部へ酸化剤あるいは還元剤を注入するための注入管
が接続されていることを特徴とする。
【0012】また、前記中空柱体内に、酸化剤あるいは
還元剤を曝気する曝気管が設けられているいることを特
徴とする。
【0013】また、前記中空柱体は、円柱状であること
を特徴とする。
【0014】また、前記中空柱体の内壁に、前記磁石を
はめ込み固定するためのはめこみ溝が形成されているこ
とを特徴とする。
【0015】また、前記磁石は、複数個の単位磁石が平
板上に互いに平行に配列されて形成されたシート状磁石
が前記中空柱体の内壁に取り付けられて形成されている
ことを特徴とする。
【0016】また、前記磁石は、複数個の磁石の間に触
媒作用を有する金属板が設けられていることを特徴とす
る。
【0017】本発明は、さらに具体的には、一種の気液
イオン分離、混合器であって、その特徴は、中空柱体で
ありステンレスにより構成されており、その両端にフラ
ンジ継手が連接されており、この中空柱体の内壁の対称
位置に極性の異なる天然磁石等の永久磁石が設置され、
半周毎の天然磁石の極性は同一であり、天然磁石は細長
く中空柱体の軸線方向に沿って設置され、中空柱体内部
の磁場強度は3000ガウス以上である。
【0018】さらに、本発明の目的を達成するために以
下の工夫にも欠かせない。すなわち、中空柱体は円柱状
であり、中空柱体の両端とフランジ継手の間に錐状の接
続部分があり、イオン分離、混合器の一端にエジェクタ
ーが設置され、中空柱体の前段にオゾン注入管が設置さ
れ、このオゾン注入管はオゾン発生装置に接続される。
天然磁石の間に金属板を設置する事も可能であり、この
金属板或は金属棒は中空柱体の軸線方向に沿って延設す
ることができ、天然磁石は左右対称に設置される。
【0019】本発明の気液イオン分離、混合器の汚水処
理原理は以下の通りである。
【0020】本発明に於ける中空柱体の内部には、天然
磁石により形成される強磁場を有する。又、自然界の水
や汚水は、通常、導電性を持っており、これらが天然磁
石により構成される強磁場を通過する事により、自然に
電場を形成する。この磁場と電場の影響により、水分子
或は汚水の水分子集団のプラス・マイナスイオンが迅速
に引き離され、イオン分離状態となる。この時、オゾン
等の反応物を加える事により、汚水中の水分子集団中か
ら剥き出しになったその他のイオン状態の物質が、反応
物と出会い、強烈な酸化還元、化合分解反応を生じる。
迅速な分子結合による新たな組み合わせの過程に於い
て、水とその他の物質の混合物を生成し、これにより水
の浄化が完成する。数種の汚水中によく見られる、その
他の物質とオゾンとの反応過程は以下の通りである。
【0021】 (1) C64(CH3)2 + 7O3 → 5H2O + 8CO2↑ (2) C65CH3 + 6O3 → 4H2O + 7CO2↑ (3) C25OH + 2O3 → 3H2O + 2CO2↑ (4) CH3(CH2)4CH3 + 19O3 → 7H2O + 6CO2↑ (5) 3CH3CO4CH3 + 8O3 → 9H2O + 9CO2↑ (6) NOX + O3 → NO2 + O2↑ NO2 + O3 → NO3 + O2↑ (7) CN- + O3 → CNO- + O2↑ CNO- + 2H2O → 2CO2 + N2↑ + 4H+ (8) CO + O3 → CO2 + O2↑ (9) H2S + O3 → H2O + O2↑ (10) Fe2+ + O3 + 2H+ → Fe3+ + H2O + O2↑ Fe3+ + 3H2O → Fe(OH)3↓ + 3H + (11) Mn2+ + O3 + H2O → MnO2 ↓ + O2 ↑ + 2H+ 2MnO2 + 3O3 + H2O → 2MnO4↓ + 3O 2↑ + 2H+
【0022】本発明の気液イオン分離、混合器の廃気処
理に於ける重要点は、イオンの混合過程であり、その処
理原理は気液イオン分離、混合器の内部の強磁場を利用
することである。まず注入したオゾンシャワー的液体反
応物と廃気を充分混合し、気液混合物を生成する。この
気液混合物が強磁場を通過する際、前述した汚水処理の
ような物理・化学反応プロセスを引き起こす。主要工業
廃気中の硫化水素H2Sを例として、実験で証明された
ように、強磁場の作用によりオゾンと下記のような反応
を示す。
【0023】H2S+4O3→3H2SO4 この反応の最終産物は再利用出来る3H2SO4であり、
本発明者が大量の実験を行った結果、本発明により従来
数千年間続いた煙・粉塵の放出を止め、煙突による放出
を変革する事が出来る事を証明した。
【0024】よって、汚水と廃気が本発明装置で処理さ
れるプロセスにおいて、汚水或は廃気の分子集団の分子
分離による再結合のプロセスの時短効果、自然電場と永
久磁石の働きでの徹底的な反応効果、又、装置そのもの
が電力を使わず、附属の汚染物を生成しない。即ち、汚
水と廃気の処理速度を大幅に向上させると共に、処理コ
ストを低減させる。
【0025】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、本発明に
係るイオン分離器の実施の形態について説明する。
【0026】図8は、汚水処理或は廃気処理システムの
構成を示す図である。処理されるべき汚水あるいは廃気
は、まず前フィルタ100に流入し、次に、本発明に係
るイオン分離器である気液イオン分離、混合器1に流入
し、気液イオン分離、混合器1においてイオン分離され
るとともに酸化剤等で酸化された後、ポンプ101によ
って吸入されて反応糟102へ送られ、その後、後フィ
ルタ103を経て排出される。
【0027】図1に示してあるのは、本発明のイオン分
離器である気液イオン分離、混合器1である。ここで、
気液イオン分離、混合器1とは、気体あるいは液体であ
る汚染流体等の流体中のイオンを分離するものであり、
さらに、必要に応じて、イオン化したイオンを酸化剤あ
るいは還元剤と混合させるものである。
【0028】気液イオン分離、混合器1は、処理される
べき汚水あるいは廃気中の汚染イオンをイオン分離し、
オゾン等の酸化剤と混合し、汚染物質を分離するための
ものである。なお、気液イオン分離、混合器1が処理対
象とする流体は汚染流体に限らず、例えば、水道水等の
上水中の不要のイオン等を除去する場合に用いることも
可能である。
【0029】気液イオン分離、混合器1は、ある程度の
長さ、例えば60cmの長さを持った中空柱体2を備
え、中空柱体2は、ステンレスによりその筐体が構成さ
れている。本実施例に於いて、中空柱体2は円柱状であ
り、その中空柱体2の両端には錐状の接続部分3が設け
られており、接続部分3そ両側にはあ錘状の部分3とは
別にフランジ継手4が連接されている。このフランジ継
手4は、本装置と汚水処理或は廃気処理システムの通路
と接続される。
【0030】本発明の中空柱体2の内壁円周上の対称位
置に極性の異なる天然磁石5が設置されている。半周毎
の天然磁石5の極性は同一である。この天然磁石5は細
長く、中空柱体2の軸線方向に沿って伸びている。この
磁石の働きにより、中空柱体2内に強磁場が形成され
る。この磁場の強度は3000ガウス以上である。
【0031】図2に示すように、細長い直方体状の複数
本例えば3本の天然磁石5が互いに平行に均等間隔をお
いて金属板22に当初は取り付けられている。なお、天
然磁石5とは、電気磁石ではなく永久磁石という意味で
あり、工業生産で生産された磁石の意である。
【0032】金属板22には、複数の長手状の埋め込み
溝23が互いに平行に形成されており、天然磁石5は埋
め込み溝23に埋め込まれている。
【0033】図2に示すように、金属板22の両側端部
には、電極用金属板25,26が敷設されている。図3
に示すように、(a)に示す各々の電極用金属板25と
(b)に示す電極用金属板25とは、互いに隣接するよ
うに配設される。電極用金属板26についても同様であ
る。電極用金属板25と電極用金属板26とは、互いに
イオン化傾向を異にする金属で構成されていることが望
ましい。
【0034】図3に示すように、電極用金属板25と電
極用金属板26とは、極性が互いに逆の隣接する磁石5
と磁石5との間であって中空柱体2の内壁上の軸線を間
に互いに対向して位置する。電極用金属板25,26を
設けることによって、ファラデーの法則に基づいてイオ
ン化したイオンは、中空柱体2の軸線方向と磁場方向と
に直交する方向に電磁力を受け中空柱体2の壁面へ移動
するが、互いに対向する二つの電極用金属板は一種の電
極板として作用しイオン化分離を助長させることができ
る。二つの電極用金属板25,26による電極板的作用
は、二つの電極用金属板25,26が各々が互いに他に
対してイオン化傾向と異にする異種金属、例えば、プラ
チナ金属と銅金属等で構成されているときに、より有効
となる。なお、電極用金属板25,26は、板ではなく
単なる薄膜であってもよい。
【0035】図1に示すように中空柱体2の内壁の両端
にはめ込み用の溝21があり、このはめ込み用の溝21
は燕尾状の溝であり、天然磁石5の両端をその溝21に
はめ込むことによって、天然磁石5が中空柱体2の内壁
に固定される。錐状の部分3は、中空柱体2の両端に熔
接している。天然磁石5と、中空柱体2とを熔接して固
定する事も可能である。
【0036】図2と図3に示す通り、本実施例に於い
て、中空柱体2の内部に二種類の異なる電極用金属板2
5,26を設置した。金属板22は触媒的に作用し、磁
場内に於ける物理・化学反応を促進させることができ
る。図に示した通り、この金属板22にはめ込み用の溝
23を均一に配置し、天然磁石5をはめ込み溝23には
め込み、この金属板22を湾曲させて中空柱体2に挿入
する。これにより、天然磁石5が中空柱体2内部に固定
される。
【0037】図4に示すのが、他の実施例である。本実
施例に於いて、天然磁石5をはめ込み溝方式にて中空柱
体2の内壁にはめ込み、併せて磁石5の隙間に金属棒2
4を設置する。この金属棒24は、磁石5と同様、中空
柱体2の軸線方向に沿って伸びている。金属棒24の作
用は、上述した金属板22と同様、磁場内の反応速度を
向上させる。
【0038】上述した実施例により、汚水処理に於い
て、中空柱体2内を通過する水の量が必ずしも満杯では
ない為、天然磁石5は水平方向に対し左右対称に配置
し、中空柱体2内の磁力線が流水方向に対し垂直に横切
る様に設置する。その為、フランジ継手は四角形であ
り、磁場方向を調整し、取り付けやすくなっている。
【0039】図5は本発明のさらに他の実施例であり、
本実施例に於いて、錐状部分3と中空柱体2を連結する
部分に、環状の止め口31を設置する。天然磁石5の長
さが中空柱体2より長い為、その両端が中空柱体2から
突出する。そこで、周縁に均一に溝33を配した定位リ
ング32を使い、定位溝33と磁石5の断面形状、定位
リング32と上述の止め口31のそれぞれを合わせた結
果、錐状の接続部分31に定位孔を形成して、天然磁石
5の両端をこの定位孔に挿入し、錐状部分3と中空柱体
2の両端を熔接し、天然磁石5が中空柱体2内部に固定
される。
【0040】両端のフランジ継手を汚水処理或は廃気処
理システムと接続して、上述した実施例の使用時の結果
は、前述した本発明の処理工程の通り、汚水処理に於い
て、本装置の先端に霧化混合室(図6のエジェクター6
に相当する)を設置し、汚水は先ず霧化混合室内で霧状
になる。同時に一定量のオゾンを注入し、これを充分混
合した後、本発明の強磁場をもつ中空柱体2内に進入す
る。当汚水中のイオンが荷電粒子として電流を形成し、
ファラデイの法則に従って電磁力を受ける。磁場は軸線
方向と直交する方向に形成されており、汚水は軸線方向
に流れるので汚水中のイオンはその極性に応じて中空柱
体2の壁面方向へ移動する。すなわち、磁場を通過する
と同時に電場を発生させ、汚水は強磁場と電場の作用に
より、その分子構造を砕き、水等のクラスターで取り囲
まれてトラップされていた金属イオン等を水等のクラス
ターから分離し、活動的イオン状態を作り出す。そこで
オゾンによる強烈な物理・化学反応が発生し、新たに、
水、気体及びその他の物質を生成し、迅速に汚水の浄化
処理を完了する。
【0041】本発明は水道水の処理にも応用することが
できる。従来、水道水の処理には塩素殺菌を用いてい
る。しかし、塩素殺菌は同時に人体へも副作用を与え
る。また、水道水中には大量のその他の物質が存在して
おり、長期に渡って使用する事により、これらの物質と
水道管中の鉄が反応しFe2O3類物質を生成し、水道
管を錆させる。本装置を給水分岐の初期部分、例えば建
物の給水塔の出口に設置する事により、水道水が本装置
を通過する際、 Fe3O4を生成する。この物質は水
道管内部に保護層を形成し、水道管の錆を防止し、水道
水を汚染させない。又、同時に、オゾンも水道水に対し
て強力な殺菌作用を持っている。
【0042】図6は本発明のさらに他の実施例であり、
本実施例に於いて、イオン分離器の片方のフランジ継手
4の内部にエジェクター6を設置する。このエジェクタ
ー6は一般的な霧化装置であり、その役割は、原水を先
ず霧状にしてイオン分離器内に進入させる事である。中
空柱体2の前段にオゾン注入管7を設けて、このオゾン
注入管7とオゾン発生装置を連結する。これにより、中
空柱体2内にオゾンを注入し、イオン分離器内にて酸化
還元反応を引き起こす。本実施例は、処理量の多い生活
排水処理に活用される。また、中空柱体2内においてオ
ゾン注入管7の先端部には、円筒状の曝気管30が接続
されている。曝気管30には多数の微少孔が形成されて
おり、オゾンはこれらの微少孔から曝気され、効率的に
イオン化したイオン等と反応することができる。
【0043】図7は本発明の工業煙・粉塵処理の実施例
であり、本実施例に於いて、イオン分離器の進入口側の
フランジ継手4と冷却室9を接続し、この冷却室9を噴
霧装置10に接続する。この噴霧装置10を通して、冷
却室9内にオゾン水シャワーを噴霧する。工業煙・粉塵
が冷却室9内部で冷却されながら、オゾンと混合する。
その後、本発明であるイオン分離器内にて反応を促進
し、煙・粉塵の浄化処理を達成する。
【0044】上述の発明において、処理流体は、汚染流
体に限らず、水道水等の上水であってもよい。
【0045】
【発明の効果】以上のように、本発明の構成によれば、
汚水及び廃気を迅速かつ確実に処理することができ、か
つ、汚水及び廃気処理のコストを低減させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構造を示す図。
【図2】複数個の単位磁石が金属平板上に互いに平行に
配列されて形成されたシート状磁石を示す斜視図であ
り、N極の磁石を金属板の埋め込み溝に埋め込んだ図
(a)とS極の磁石を金属板の埋め込み溝に埋め込んだ
図(b)。
【図3】磁石の配設された中空柱体の一実施例を示す断
面図。
【図4】磁石の配設された中空柱体の他の実施例を示す
断面図。
【図5】磁石の配設された中空柱体のさらに他の実施例
を示す断面図。
【図6】オゾン注入管を取り付けた中空柱体を示す図。
【図7】本発明の一応用実施例を示す図。
【図8】汚水処理等の処理システムの構成を示す図。
【符号の説明】
1 気液イオン分離、混合器 2 中空柱体 4 フランジ継手 5 天然磁石 7 イオン注入管 22 金属板 25,26 電極用金属板

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】流体中のイオンを分離するためのイオン分
    離器であって、 一端から汚染流体を流入させ他端から流出させるための
    中空柱体と、 前記中空柱体の軸線方向に垂直な方向に磁力線を形成す
    るように前記中空柱体の内壁に設置された磁石と、を備
    え、 前記磁石は、前記中空柱体の軸線方向に沿ってほぼ二分
    割されて形成される対向する二つの半周状内壁面に、一
    方の半周状内壁面と他方の半周状内壁面における極性が
    互いに逆になるように設置されていることを特徴とする
    イオン分離器。
  2. 【請求項2】極性が互いに逆の隣接する前記磁石の間で
    あって前記中空柱体の内壁の互いに対向する位置に、軸
    線方向に沿って延びる長手状の二つの極板用金属板を配
    設したことを特徴とする請求項1に記載のイオン分離
    器。
  3. 【請求項3】前記二つの極板用金属板は、各々が互いに
    他に対してイオン化傾向と異にする異種金属で構成され
    ていることを特徴とする請求項2に記載のイオン分離
    器。
  4. 【請求項4】前記磁石は、永久磁石であることを特徴と
    する請求項1に記載のイオン分離器。
  5. 【請求項5】前記中空柱体の入り口側の端部に、前記汚
    染流体を霧化するエジェクターが接続されていることを
    特徴とする請求項1に記載のイオン分離器。
  6. 【請求項6】前記中空柱体の側部に、前記中空柱体内部
    へ酸化剤あるいは還元剤を注入するための注入管が接続
    されていることを特徴とする請求項1に記載のイオン分
    離器。
  7. 【請求項7】前記中空柱体内に、酸化剤あるいは還元剤
    を曝気する曝気管が設けられているいることを特徴とす
    る請求項1に記載のイオン分離器。
  8. 【請求項8】前記中空柱体は、円柱状であることを特徴
    とする請求項1に記載のイオン分離器。
  9. 【請求項9】前記中空柱体の内壁に、前記磁石をはめ込
    み固定するためのはめこみ溝が形成されていることを特
    徴とする請求項1に記載のイオン分離器。
  10. 【請求項10】前記磁石は、複数個の単位磁石が平板上
    に互いに平行に配列されて形成されたシート状磁石が前
    記中空柱体の内壁に取り付けられて形成されていること
    を特徴とする請求項1に記載のイオン分離器。
  11. 【請求項11】前記磁石は、複数個の磁石の間に触媒作
    用を有する金属板が設けられていることを特徴とする請
    求項1に記載のイオン分離器。
JP11070904A 1998-03-17 1999-03-16 イオン分離器 Withdrawn JP2000202458A (ja)

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CN98101023.7 1998-03-17
CN 98101023 CN1092607C (zh) 1998-03-17 1998-03-17 气液体离子分离、混合器

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