JP2003245657A

JP2003245657A - 凍結濃縮分離方法及び凍結濃縮分離装置

Info

Publication number: JP2003245657A
Application number: JP2002050916A
Authority: JP
Inventors: Kenji Hayashi; 賢二林
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2002-02-27
Filing date: 2002-02-27
Publication date: 2003-09-02

Abstract

(57)【要約】【課題】成長した氷と濃縮水との分離効率を向上させ
ることを課題とする。【解決手段】保冷タンク３０内の濃縮水の比重が小さ
いときは、氷Ｃは下方に沈んでいるため、下部ハッチ１
３８を開放して氷Ｃを下方から取り出す。また、濃縮水
の比重が大きいときは、氷Ｃは上方に浮上しているた
め、上部ハッチ１２０を開放して保冷タンク３０の上方
から氷Ｃを取り出す。一方、濃縮水の比重が小さいとき
は、濃縮水は上方の送排水管１０２から排出し、濃縮水
の比重が大きいときは、濃縮水は下方の送排水管１００
から排出する。このように、濃縮水の比重、すなわち、
濃度によって、氷の取出し位置及び濃縮水の排出位置を
変えることで、分離するときに濃縮水と氷が混ざり難く
なり、結果として、氷の表面に溶剤が付着せず、溶剤を
余り含まない綺麗な氷を融解し水として再利用すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶剤を含まない氷
と溶剤を含有する濃縮水とに分離する凍結濃縮分離方法
及び凍結濃縮分離装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８に示すように、プラント等より大気
へ排出されるＶＯＣガスＧを吸収処理する散水型気液接
触装置１５８で使用される水は、処理塔１６０、１６
２、１６４内において、ガスと接触することで溶剤濃度
が徐々に上昇してくる。この溶剤を吸収した水（以下
「溶液」という）がそのまま処理槽１６６、１６８、１
７０へ還流されると、処理槽全体の水中の溶剤濃度が上
昇し、この溶液を処理塔へ供給しても、連続的に良好な
状態で溶剤を吸収できない（溶剤の捕集効率が低下す
る）。

【０００３】このため、溶剤吸収効率を維持するために
は、新鮮水Ｗを導水管１７２から処理槽１７０へ連続的
に給水する必要があり、補給水量の削減を図ることがで
きない。

【０００４】また、散水型気液接触装置１５８の処理槽
１６６の排水管１７４から最終的に排出される水Ｗ１が
含有する溶剤の濃度を如何に高濃度とし、蒸留して再利
用するかがランニングコストを削減する上で大きなポイ
ントとなる。

【０００５】そこで、本出願人は、凍結濃縮分離装置に
よって、溶液を氷と溶剤含有水する濃縮水とに分離する
気液接触装置を提案している（特願２０００−０７４７
８３号参照）。

【０００６】この気液接触装置を使用することで、補給
水量を削減でき、溶剤吸収効率を維持すると共に、最終
的に排出される濃縮水の溶剤濃度を高濃度とすることが
できる。しかし、凍結濃縮分離時に、単純に氷と濃縮水
を分離して氷を取り出すだけでは、分離時に氷と濃縮水
が混り合い、分離効率が悪くなることがある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事実を考
慮して、成長した氷と濃縮水との分離効率を向上させる
ことを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、溶剤を吸収した水を凍結し、溶剤を含まない氷と溶
剤を含有する濃縮水とに分離する凍結濃縮分離方法にお
いて、前記溶剤を吸収した水を製氷機で凍結し氷粒を製
氷する工程と、前記製氷機から導入された前記氷粒を保
冷タンクに集積し氷に成長させる工程と、前記保冷タン
ク内の濃縮水の比重によって、成長した氷の取出位置と
濃縮水の排出位置を変えて該氷と濃縮水とに分離して取
り出す工程と、を有することを特徴としている。

【０００９】上記構成では、溶剤を吸収した水が製氷機
で凍結され、凝固点の違いから溶剤は凍結せず、水は凍
結して、氷粒と濃縮水となる。次に、氷粒と濃縮水を保
冷タンクに集積し氷に成長させる。そして、保冷タンク
内で氷が成長すると、保冷タンク内の濃縮水の比重を測
定して、この濃縮水の比重に応じて、成長した氷の取出
位置と濃縮水の排出位置を変えて、氷と濃縮水とに分離
する。

【００１０】すなわち、濃縮水の比重が小さいときは、
氷は下方に沈んでいるため、保冷タンクの下方から取り
出し、濃縮水の比重が大きいときは、氷は上方に浮上し
ているため、保冷タンクの上方から取り出す。一方、濃
縮水の比重が小さいときは、濃縮水は保冷タンクの上方
から排出し、濃縮水の比重が大きいときは、濃縮水は保
冷タンクの下方から排出する。

【００１１】このように、濃縮水の比重、すなわち、濃
度によって、氷の取出し位置及び濃縮水の排出位置を変
えることで、分離するときに濃縮水と氷が混ざり難くな
り、結果として、氷の表面に溶剤が付着せず、溶剤を余
り含まない綺麗な氷を融解し水として再利用することが
できる。例えば、この氷の溶解水を排ガス回収装置の処
理槽へ補給した場合、新鮮水の補給水量を削減すること
ができる。

【００１２】また、氷と分離された濃縮水の溶剤の濃度
は高くなっており、この高濃度の溶剤を含有する濃縮水
を洗浄剤、燃料、平版印刷版に塗布する塗布液として使
用することも可能となる。

【００１３】なお、氷の取出し位置及び濃縮水の排出位
置は、上下の２カ所、上中下の３カ所、また、４カ所で
もよく、細かく層別化した方が好ましい。

【００１４】請求項２に記載の発明は、前記保冷タンク
内の濃縮水の比重によって、前記保冷タンクへ導入する
前記氷粒の導入高さを変える工程を有することを特徴と
している。

【００１５】上記構成では、濃縮水の比重が小さいとき
は、氷は下方に沈んでいるため、氷粒を保冷タンクの下
方から導入し、濃縮水の比重が大きいときは、氷は上方
に浮上しているため、保冷タンクの上方から導入する。
このため、導入した氷粒が濃縮水に洗われて表面に溶剤
が付着せず、成長過程にある氷に直接取り込まれるた
め、綺麗な氷を作ることができる。

【００１６】請求項３に記載の発明は、溶剤を吸収した
水を凍結し、溶剤を含まない氷と溶剤を含有する濃縮水
とに分離する凍結濃縮分離装置において、前記溶剤を吸
収した水を凍結し氷粒を製氷する製氷機と、前記製氷機
から導入された前記氷粒を集積し氷に成長させる保冷タ
ンクと、前記保冷タンクへ導入される前記氷粒の導入高
さを変える導入手段と、前記保冷タンク内の氷の取出し
位置が可変とされた氷取出手段と、前記保冷タンク内の
濃縮水の排出位置が可変とされた排出手段と、前記保冷
タンク内の濃縮水の比重を検出する比重測定装置と、前
記比重測定装置からの比重情報に基づき、前記導入手
段、氷取出手段、及び排出手段を制御して、導入高さ、
排出位置、及び取出し位置を変える制御手段と、を有す
ることを特徴としている。

【００１７】上記構成では、製氷機が溶剤を吸収した水
を凍結し氷粒にし、導入手段が氷粒を保冷タンクへ導入
する。このとき、導入手段は、比重測定装置で検出され
た濃縮水の比重の大きさに応じて、導入する氷粒の導入
高さを変える。

【００１８】また、保冷タンクが、製氷機から導入され
た氷粒を集積し氷に成長させると、氷取出手段が濃縮水
の比重の大きさに応じて氷の取出し位置を変え、さら
に、排出手段が保冷タンク内の濃縮水の排出位置を変え
る。

【００１９】このように、比重測定装置で検出された比
重に基づき、制御手段が、導入手段、氷取出手段、及び
排出手段を制御して、氷粒の導入高さ、濃縮水の排出位
置、及び氷の取出し位置を変える。このため、氷の表面
に溶剤が付着せず、溶剤を余り含まない綺麗な氷を造る
ことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。

【００２１】図１及び図２に示すように、本形態に係る
凍結濃縮分離装置２２は、排ガスを回収する気液接触装
置１０に処理ラインに組み込まれている。

【００２２】気液接触装置１０の処理槽１４には、補給
管２４が接続されている。この補給管２４には、ポンプ
２０が設けられており、ポンプ２０を作動させること
で、貯留タンク５２から処理水として新鮮な水及び後述
するリサクル水が補給される。また、処理槽１４の側壁
に接続された給水管２６には送液ポンプ２８が設けられ
ており処理塔１２の頂部へ水が揚水される。処理塔１２
の頂部へ揚水された水は散水装置３２によって、下方へ
向けて散水される。

【００２３】一方の処理塔１２の外周壁には、プラント
Ｐから排出された揮発性有機化合物（ＶＯＣ）ガスが取
り込まれるガス管３４が接続されており、連続して処理
塔１２内へＶＯＣガスが送られてくる。

【００２４】このガス管３４から処理塔１２へ取り込ま
れたＶＯＣガスは上昇しながら散水装置３２で散水され
た水と接触してバッチ処理され、含有する溶剤の濃度が
低下される。そして、水と接触したＶＯＣガスは、処理
塔１２の頂部に接続された排気管４０を通じて環境に影
響を与えないガスとして大気に放出される。

【００２５】また、処理槽１４には、排水管４４が接続
されている。排水管４４には、電磁弁７８が設けられて
おり、この電磁弁７８を操作することで、処理槽１４の
水が中間タンク１６へ排水される。

【００２６】そして、処理槽１４に補給管２４から補給
される水量と処理槽１４から排水される水量は、ほぼ同
じとされており、バッチ処理でＶＯＣガスを止めること
なく、溶剤を回収できる構成となっている。

【００２７】一方、処理槽１４には、濃度センサ８０が
設けられており、処理槽１４の溶剤濃度を検出して、制
御部８４へ信号を送る。制御部８４は、電磁弁７８及び
ポンプ２０と接続されており、濃度センサ８０の検出結
果に基づき、処理槽１４内の水を入れ替えるようになっ
ている。

【００２８】ここで、濃度センサ８０が検出した処理槽
１４内の水の溶剤濃度が所定値以上になると、ポンプ２
０を作動させ、補給管２４を通じて新鮮な水を処理槽１
４へ送ると共に、電磁弁７８を開き排水管４４から溶剤
濃度が高い水を排水して、処理槽１４の中を新鮮水に置
き換える。

【００２９】以上のような操作を繰り返すことにより、
ＶＯＣガス中の溶剤を高効率で捕集することができ、ま
た、排水される水の溶剤濃度も高濃度となる。このた
め、次工程の回収効率が上がり、設備コスト及びランニ
ングコストが削減できる。

【００３０】なお、気液接触方式としては、散水方式、
充填方式が知られているが、方式についてば特定されな
い。また、気液接触のユニットの数は、本形態のように
１つに特定されるものでなく、複数あってもよい。

【００３１】さらに、処理対象となる揮発性有機化合物
ガス濃度は、１００ｐｐｍ以上が好ましく、１０００ｐ
ｐｍ以上が顕著な効果が現れる。また、溶剤ガスの種類
として、水との溶解度パラメータの差が１９（ｃａｌ・
ｃｍ^-3）^1/2以内が好ましく、１５（ｃａｌ・ｃｍ^-3）
^1/2以内がより好ましい（溶解度パラメータ：Ｈｉｌｄ
ｅｂｒａｎｄの溶解パラメータ）。

【００３２】さらに、揮発性有機化合物の溶剤は水溶性
であればよく、メチルエチルケトンに限定されず、メタ
ノール、エタノール、及びｎ−プロパノール等のアルコ
ール類、エチレングリコール等の多価アルコール類、ア
セトン、メチルアセトン、及びシクロヘキサン等のケト
ン類、ギ酸メチル、ギ酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチ
ル、及び乳酸エチル等のエステル類でもよい。さらに、
混合溶剤ガスでも処理可能である。

【００３３】さらに、補給される水の温度は３０℃以下
が好ましく、１５℃以下がより好ましい。また、補給さ
れる水の溶剤濃度は２０００ｐｐｍ以下が好ましい。さ
らに、本例では、ＶＯＣガス中の溶剤を回収する処理水
として水を使用したが、汚泥水や微生物を含む活性汚泥
でも同様な効果を得ることができる。

【００３４】次に、中間タンク１６に貯留された１バッ
チ分の排水をどのようにリサイクル水とするかを説明す
る。

【００３５】電磁切替え弁１８を操作することで、中間
タンク１６に貯留された溶剤を含有する水（以下「溶
液」という）が、供給管３８を通じて保冷タンク３０へ
送水される。保冷タンク３０は、断熱保冷材で覆われて
おり、後述する氷粒を集積保冷して氷を成長させる。保
冷タンク３０を積極的に冷却しないのは、冷却面に氷結
して溶剤が取り込まれることを防止するためである。

【００３６】図４に示すように、保冷タンク３０の側壁
の上部及び下部（後述する仕切板１１４で上下に仕切ら
れる空間の上部及び下部を指す）には、送排水管１０
０，１０２が接続されている。送排水管１００，１０２
は、流路を切り替える電磁弁１０４で合流している。こ
の電磁弁１０４を切り替えることにより、高さの異なる
送排水管１００，１０２から選択的に濃縮水が排水され
る構成である。

【００３７】図１及び図２に示すように、電磁弁１０４
には直管１０６が接続されている。この直管１０６は、
電磁弁５１を介して製氷機５４の底部につながる送水管
４６と連結されている。送水管４６には、送液ポンプ４
８が設けられており、電磁弁５１が製氷機５４へ濃縮水
が流れる流路を形成したとき、製氷機５４の凍結筒３６
の中を下から上に向って未凍結の濃縮水を送る。

【００３８】図３に示すように、円筒状の凍結筒３６の
外周面には、冷媒が循環する冷却コイル４７が配置され
ており、凍結筒３６へ送水された溶液が凍結面３６Ａに
氷結する。

【００３９】また、凍結筒３６の軸心部には駆動モータ
４２で回転するシャフト９４が配置されている。シャフ
ト９４には、らせん状に湾曲したブレード９２が取付け
られており、ブレード９２の外周部は凍結面３６Ａに近
接している。このブレード９２を回転させることによ
り、凍結面３６Ａに氷結した氷粒が掻き落とされる構成
である。

【００４０】また、凍結筒３６の上部には、送氷管９６
が接続されており、送液ポンプ４８の圧力でブレード９
２で掻き落とされた氷粒と濃縮された濃縮水が保冷タン
ク３０へ送られる。なお、送氷管９６は、流路切り替え
用の電磁弁１０８を分岐点として、流入管１１０と流入
管１１２に分岐している。そして、流入管１１０は、仕
切板１１４で仕切られる保冷タンク３０の上部から、流
入管１１２は仕切板１１４で仕切られる保冷タンク３０
の下部から氷粒及び濃縮水を供給する構成である。

【００４１】この仕切板１１４は、油圧シリンダー１１
６で押し引きされ、保冷タンク３０の内壁に形成された
ガイド溝１１８に沿ってスライドする。そして、仕切板
１１４が油圧シリンダー１１６によって保冷タンク３０
へ押し込まれたとき、保冷タンク３０は水密な槽部を上
下に持つことになる。

【００４２】また、保冷タンク３０の上部側壁には上部
ハッチ１２０が設けられており、このハッチ１２０の下
端部は、上部側壁に開口された上部開口部１２２の下部
開縁部にヒンジ１２６で揺動可能に取付けられている。
さらに、上部ハッチ１２０の外面には、ブラケット１２
４が固定されており、ブラケット１２４には、保冷タン
ク３０の側壁に回動可能に取付けられた油圧シリンダー
１２８のロッド１３０が直交するシャフト１３２を介し
て連結されている。

【００４３】すなわち、油圧シリンダー１２８のロッド
１３０を伸縮させ上部ハッチ１２０を揺動して傾倒させ
ることで、上部開口部１２２が上部ハッチ１２０で閉じ
られる形態と、上部開口部１２２が開放される形態をと
る。そして、上部開口部１２２が開放されると、仕切板
１１４の上に載った溶剤を殆ど含まない成長した氷が、
上部ハッチ１２０の裏面に設けられた囲板１３４をガイ
ドとして、蓄氷タンク５６へ一旦蓄氷される。

【００４４】なお、上部ハッチ１２０の外周部と上部開
口部１２２の開口縁部には、断熱機能を備えたシール材
１３６が貼り付けられており、上部ハッチ１２０を閉じ
たとき、継ぎ目から濃縮水が漏水しないようになってい
る。

【００４５】また、保冷タンク３０の下部側壁には、上
部側壁と同一構造の下部開口部１４２が形成されてお
り、油圧シリンダー１４０で回動する下部ハッチ１３８
で開閉されるようになっている。なお、保冷タンク３０
の中には、比重測定装置１４４が配設されており、後述
するように、氷及び濃縮水の排出・投入位置を決定する
ための保冷タンク３０内の濃縮水の比重を測定する。さ
らに、保冷タンク３０には、液面センサ１１１が設けら
れており、氷と濃縮水が保冷タンク３０から取り出され
ると、電磁切替え弁１８が操作され、中間タンク１６か
ら所定の水位になるまで溶液が保冷タンク３０へ供給さ
れ、前述したように、送排水管１００又は送排水管１０
２、及び送水管４６を通じて製氷機５４へ送られる。

【００４６】一方、蓄氷タンク５６へ一旦蓄氷された氷
は、その後、冷水（或は氷粒の混じった水）としてポン
プ５８で冷水管６２を通じて熱交換器６０へ送られる。
このように、氷を蓄氷して冷水として供給することで、
熱交換器６０へ安定した冷媒の供給が可能となる。この
熱交換器６０は、冷水の冷熱を利用するもので、工場内
の空調等に使用されている。

【００４７】さらに、熱交換器６０で熱交換された冷水
（溶剤を殆ど含有しない水）は、リサイクル水として貯
留タンク５２へ送られ、処理槽１４へ再び送水される。

【００４８】また、電磁弁５１には、濃縮管５０が接続
されている。電磁弁５１を開くと、高濃度の溶剤を含有
する濃縮水が蒸留器６４へ送られる。蒸留器６４は、溶
剤と水との沸点の差を利用して気化によって溶剤と水を
分離するもので、蒸留塔６６へ高濃度の濃縮水が供給口
６８から投入される。蒸留塔６６内では、蒸気と液とが
接触し、低沸成分の溶剤が蒸気の方に集まり、高沸成分
の水が液の方に多く集まる。

【００４９】これにより、溶剤が蒸発蒸気として排気管
７０を通じて凝縮器７２へ送られ、凝縮器７２で凝縮さ
れることにより、高濃度の溶剤を含む溶液として回収タ
ンク７４へ回収される。また、溶剤と分離された水は、
排水口７６から排水され、送水ポンプ８６を備えた送水
管８２を通じて、貯留タンク５２へ送られる。

【００５０】次に、本形態に係る凍結濃縮分離装置の作
用を説明する。

【００５１】先ず、成長した氷と濃縮水を保冷タンク３
０から取り出すときの動作を説明する。

【００５２】保冷タンク３０の中の濃縮水の比重は、比
重測定装置１４４で測定され、その測定値を示す信号が
制御部８４へ送られる。制御部８４では、設定された基
準値より大きいか小さいかを判断する。そして、基準値
より小さいと判断した場合、すなわち、図５に示すよう
に、氷比重＞濃縮水比重のとき油圧シリンダー１１６を
操作して仕切板１１４で保冷タンク３０を上下に仕切
る。

【００５３】次に、制御部８４が電磁弁１０４、５１を
切り替えて、仕切板１１４の下方にある濃縮水が送排水
管１００，直管１０６を通じて濃縮管５０へ流れる流路
を構成する。次に、油圧シリンダー１４０を操作して、
下部ハッチ１３８を開放して、下部開口部１４２から成
長した氷Ｃを蓄氷タンク５６へ投入する。

【００５４】氷Ｃが排出されたら、下部ハッチ１３８を
閉じて、仕切板１１４を保冷タンク３０から抜出した
後、電磁弁５１を切り替えて、保冷タンク３０にある濃
縮水を送排水管１００、直管１０６を通じて、製氷機５
４へ送り、氷粒を製造させる。ここで、排出された氷及
び濃縮水の量に相当する溶液が中間タンク１６から供給
管３８を通じて保冷タンク３０へ送られ、ここから製氷
機５４へ送られる。次に、製氷機５４から保冷タンク３
０へ氷粒を送ることで、氷の成長が図られる。

【００５５】一方、制御部８４が、保冷タンク３０の濃
縮水の比重が基準値より大きいと判断した場合、すなわ
ち、図６に示すように、氷比重＜濃縮水比重のとき、先
ず、油圧シリンダー１１６を操作して仕切板１１４で保
冷タンク３０を上下に仕切る。

【００５６】次に、制御部８４が電磁弁１０４、５１を
切り替えて、仕切板１１４の下方にある濃縮水が送排水
管１００，直管１０６を通じて濃縮管５０へ流れる流路
を構成する。再度、電磁弁１０４、５１を切り替えて、
仕切板１１４の上方にある濃縮水を送排水管１０２、直
管１０６を通じて、製氷機５４へ送り氷粒を製造する。

【００５７】次に、油圧シリンダー１２８を操作して、
上部ハッチ１２０を開放して、上部開口部１２２から成
長した氷Ｃを蓄氷タンク５６へ投入する。氷Ｃが排出さ
れたら、上部ハッチ１２０を閉じて、仕切板１１４を保
冷タンク３０から抜出す。ここで、排出された氷及び濃
縮水の量に相当する溶液が中間タンク１６から供給管３
８を通じて保冷タンク３０へ送られ、ここから製氷機５
４へ送られる。次に、製氷機５４から保冷タンク３０へ
氷粒を送ることで、氷の成長が図られる。

【００５８】以上のように、濃縮水の比重、すなわち、
濃度によって、氷の取出し位置及び濃縮水の排出位置を
変えることで、分離するときに濃縮水と氷が混ざり難く
なり、結果として、氷の表面に溶剤が付着せず、溶剤を
余り含まない綺麗な氷を融解し水として再利用すること
ができる。

【００５９】なお、上記の例では、氷の取出し位置及び
濃縮水の排出位置を上下２カ所に設けたが、ハッチを３
つ設けて上中下の３カ所、また、４カ所でもよく、細か
く層別化した方が好ましい。

【００６０】次に、氷粒の導入位置について説明する。

【００６１】保冷タンク３０の中の濃縮水の比重が比重
測定装置１４４で測定され、制御部８４が、設定された
基準値より小さいと判断すると、氷比重＞濃縮水比重で
あり、氷は下方に沈んでいる。このため、電磁弁１０８
を切り替えて流入管１１２を通じて氷粒を保冷タンク３
０の下方へ導入する。一方、制御部８４が濃縮水の比重
が基準値より大きいと判断すると、氷比重＜濃縮水比重
であり、氷は上方に浮上している。このため、電磁弁１
０８を切り替えて流入管１１０を通じて氷粒を保冷タン
ク３０の上方へ導入する。

【００６２】このように、濃縮水の比重に応じて氷粒の
導入位置を変えることで、氷粒が濃縮水に洗われて表面
に溶剤が付着せず、成長過程にある氷に直接取り込まれ
るため、綺麗な氷を作ることができる。

【００６３】次に、本発明の効果を実証するために、図
７に示す表のように、異なる条件で氷及び濃縮水を取り
出した。なお、本発明はこの実験の数値に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限り本発明に包
含される。また、上述した実施例では、上下２つに取出
位置がある保冷タンクで説明したが、実験ではより最適
なレイアウトを求めるため、氷の取出位置を細かく分け
た。

【００６４】プラントＰから排出されたメタノールを含
有する排ガスから、気液接触装置としてスクラバーにて
メタノールを回収した。

【００６５】メタノールを含有する排ガスを１．０Ｎｍ
³／ｍｉｎの割合で処理搭１２に導入した。排ガス中の
メタノールの含有量は３０００ｐｐｍであった。処理槽
１４から汲み上げた水を処理塔１２の散水装置３２から
散水し、排ガスを導入してバッチ処理したところ、処理
槽１４から排出された水中のメタノール濃度は３０００
０ｐｐｍとなった。

【００６６】この溶剤としてのメタノール濃度３０００
０ｐｐｍの溶液を凍結濃縮分離装置２２の中間タンク１
６へ貯溜し、５０ｋｇの溶液を凍結濃縮分離処理した。

【００６７】実験では、保冷タンクで３０ｋｇの氷を
製氷した。３０ｋｇとは、保冷タンク３０から取り出し
た氷量をいう。この３０ｋｇの氷を製氷する製氷時間
（３０ｋｇの氷が保冷タンク３０で成長する時間）が８
時間であった。

【００６８】濃縮水の比重を測定したところ、基準値と
略同一であり、氷比重≒濃縮水比重の関係にある。この
ため、成長した氷は、保冷タンクの中間部（タンク高さ
の１／２の位置）より取り出した。このときの、氷の溶
剤含有濃度は２５０００ｐｐｍであり、氷３０ｋｇを取
り除いた後、２０ｋｇに濃縮された濃縮水の溶剤濃度は
３７５００ｐｐｍであった。

【００６９】実験では、濃縮水の比重を測定したとこ
ろ、基準値より小さく、氷比重＞濃縮水比重の関係にあ
る。このため、成長した氷は、保冷タンクの下部（タン
クの底面からタンク高さの１／４の位置）から取り出し
た。このときの、氷の溶剤含有濃度は１５０００ｐｐｍ
であり、氷３０ｋｇを取り除いた後、２０ｋｇに濃縮さ
れた濃縮水の溶剤濃度は５２５００ｐｐｍであった。

【００７０】実験では、濃縮水の比重を測定したとこ
ろ、基準値より大きく、氷比重＜濃縮水比重の関係にあ
る。このため、成長した氷は、保冷タンクの上部（タン
クの底面からタンク高さの３／４の位置）から取り出し
た。このときの、氷の溶剤含有濃度は３００００ｐｐｍ
であり、氷３０ｋｇを取り除いた後、２０ｋｇに濃縮さ
れた濃縮水の溶剤濃度は３００００ｐｐｍであった。

【００７１】実験では、濃縮水の比重を測定したとこ
ろ、基準値より小さく、氷比重＞濃縮水比重の関係にあ
る。このため、成長した氷は、保冷タンクの下部（タン
クの底面からタンク高さの１／５の位置）から取り出し
た。このときの、氷の溶剤含有濃度は１７５００ｐｐｍ
であり、氷３０ｋｇを取り除いた後、２０ｋｇに濃縮さ
れた濃縮水の溶剤濃度は４２５００ｐｐｍであった。

【００７２】保冷タンク内の濃縮水と氷の比重は、濃縮
される物（溶剤）によって異なるため、実験〜の結
果が発生する。

【００７３】なお、凍結濃縮分離装置２２で濃縮した濃
縮水をそのまま洗浄液や重油等の代替燃料として再利用
してもよい。また、この濃縮水を蒸留器６４へ送る場
合、水中に含まれる溶剤成分濃度として、１％以上が好
ましく、１０％以上がより好ましい。

【００７４】さらに、熱交換された冷水は、活性汚泥等
を用いた廃水処理設備で分解処理してもよく、含有する
溶剤成分の濃度によっては（ＣＯＤ値、ＢＯＤ値が許容
値内であれば）、そのまま放流しても構わない。

【００７５】また、水スクラバーは、スプレー式、充填
式等、その方式は限定されず、水にガスを吸収させる方
式はスクラバーでなくてもよい。さらに、凍結装置２２
で濃縮された溶剤を含有する水を溶剤と水に分離する手
段として、蒸留器６４を使用したが、膜分離装置、遠心
分離装置等を用いても良い。

【００７６】ここで、ＶＯＣガスを発生する製造工程の
１つであるＰＳ版の製造工程を簡単に説明しておく。

【００７７】ＰＳ版は、９９．５重量％アルミニウム
に、銅を０．０１重量％、チタンを０．０３重量％、鉄
を０．３重量％、ケイ素を０．１重量％含有するＪＩＳ
―Ａ１０５０アルミニウム材の厚み０．３０ｍｍ圧延板
を、４００メッシュのパミストン（共立窯業製）の２０
重量％水性懸濁液と、回転ナイロンブラシ（６，１０−
ナイロン）とを用いてその表面を砂目立てした後、よく
水で洗浄した。

【００７８】これを１５重量％水酸化ナトリウム水溶液
（アルミニウム４．５重量％含有）に浸漬してアルミニ
ウムの溶解量が５ｇ／ｍ² になるようにエッチングした
後、流水で水洗した。さらに、１重量％硝酸で中和し、
次に０．７重量％硝酸水溶液（アルミニウム０．５重量
％含有）中で、陽極時電圧１０．５ボルト、陰極時電圧
９．３ボルトの矩形波交番波形電圧（電流比ｒ＝０．９
０、特公昭５８−５７９６号公報実施例に記載されてい
る電流波形）を用いて１６０クーロン／ｄｍ²の陽極時
電気量で電解粗面化処理を行った。水洗後、３５℃の１
０重量％水酸化ナトリウム水溶液中に浸漬して、アルミ
ニウム溶解量が１ｇ／ｍ² になるようにエッチングした
後、水洗した。次に、５０℃３０重量％の硫酸水溶液中
に浸漬し、デスマットした後、水洗した。

【００７９】さらに、３５℃の硫酸２０重量％水溶液
（アルミニウム０．８重量％含有）中で直流電流を用い
て、多孔性陽極酸化皮膜形成処理を行った。すなわち電
流密度１３Ａ／ｄｍ² で電解を行い、電解時間の調節に
より陽極酸化皮膜重量２．７ｇ／ｍ² とした。ジアゾ樹
脂と結合剤を用いたネガ型感光性平版印刷版を作成する
為に、この支持体を水洗後、７０℃のケイ酸ナトリウム
の３重量％水溶液に３０秒間浸漬処理し、水洗乾燥し
た。

【００８０】以上のようにして得られたアルミニウム支
持体は、マクベスＲＤ９２０反射濃度計で測定した反射
濃度は０．３０で、ＪＩＳＢ００６０１に規定する中
心線平均粗さＲ_aは０．５８μｍであった。

【００８１】次に上記支持体にメチルメタクリレート／
エチルアクリレート／２−アクリルアミド−２−メチル
プロパンスルホン酸ナトリウム共重合体（平均分子量約
６万）（モル比５０／３０／２０）の１．０重量％水溶
液をロールコーターにより乾燥後の塗布量が０．０５ｇ
／ｍ² になるように塗布した。

【００８２】さらに、塗布液として下記感光液−１を、
本形態で用いたバーコーターを用いて塗布し、１１０℃
で４５秒間乾燥させた。乾燥塗布量は２．０ｇ／ｍ² で
あった。感光液−１ジアゾ樹脂−１０．５０ｇ結合剤−１５．００ｇスチライトＨＳ−２（大同工業(株)製）０．１０ｇビクトリアピュアブルーＢＯＨ０．１５ｇトリクレジルホスフェート０．５０ｇジピコリン酸０．２０ｇＦＣ−４３０（３Ｍ社製界面活性剤）０．０５ｇ溶剤１−メトキシ−２−プロパノール２５．００ｇ乳酸メチル１２．００ｇメタノール３０．００ｇメチルエチルケトン３０．００ｇ水３．００ｇ上記のジアゾ樹脂―１は、次ぎのようにして得たもので
ある。まず、４−ジアゾジフェニルアミン硫酸塩（純度
９９．５％）２９．４ｇを２５℃にて、９６％硫酸７０
ｍｌに徐々に添加し、かつ２０分間攪拌した。これに、
パラホルムアルデヒド（純度９２％）３．２６ｇを約１
０分かけて徐々に添加し、該混合物を３０℃にて、４時
間攪拌し、縮合反応を進行させた。なお、上記ジアゾ化
合物とホルムアルデヒドとの縮合モル比は１：１であ
る。この反応生成物を攪拌しつつ氷水２リットル中に注
ぎ込み、塩化ナトリウム１３０ｇを溶解した冷濃厚水溶
液で処理した。この沈澱物を吸引濾過により回収し、部
分的に乾燥した固体を１リットルの水に溶解し、濾過
し、氷で冷却し、かつ、ヘキサフルオロリン酸カリ２３
ｇを溶解した水溶液で処理した。最後に、この沈澱物を
濾過して回収し、かつ風乾して、ジアゾ樹脂−１ｇを得
た。

【００８３】結合剤−１は、２−ヒドロキシエチルメタ
クリレート／アクリロニトリル／メチルメタクリレート
／メタクリル酸共重合体（重量比５０／２０／２６／
４、平均分子量７５，０００、酸含量０．４ｍｅｑ／
ｇ）の水不溶性、アルカリ水可溶性の皮膜形成性高分子
である。

【００８４】スチライトＨＳ−２（大同工業(株)製）
は、結合剤よりも感脂性の高い高分子化合物であって、
スチレン／マレイン酸モノ−４−メチル−２−ペンチル
エステル＝５０／５０（モル比）の共重合体であり、平
均分子量は約１００，０００であった。このようにして
作成した感光層の表面に下記の様にしてマット層形成用
樹脂液を吹き付けてマット層を設けた。

【００８５】マット層形成用樹脂液としてメチルメタク
リレート／エチルアクリレート／２−アクリルアミド−
２−メチルプロパンスルホン酸（仕込重量比６５：２
０：１５）共重合体の一部をナトリウム塩とした１２％
水溶液を準備し、回転霧化静電塗装機で霧化頭回転数２
５，０００ｒｐｍ、樹脂液の送液量は４．０ｍｌ／分、
霧化頭への印加電圧は−９０ｋＶ、塗布時の周囲温度は
２５℃、相対湿度は５０％とし、塗布液２．５秒で塗布
面に蒸気を吹き付けて湿潤させ、ついで湿潤した３秒後
に温度６０℃、湿度１０％の温風を５秒間吹き付けて乾
燥させた。マットの高さは平均約６μｍ、大きさは平均
約３０μｍ、塗布量は１５０ｍｇ／ｍ² であった。

【００８６】

【発明の効果】本発明は上記構成としたので、成長した
氷と濃縮水との分離効率を向上させることができる。こ
れにより、溶剤の含有濃度が低い氷を製氷することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本形態に係る凍結濃縮分離装置が使用された気
液接触装置を示す斜視図である。

【図２】本形態に係る凍結濃縮分離装置が使用された気
液接触装置を示すブロック図である。

【図３】製氷機を一部切り欠いた斜視図である。

【図４】保冷タンクから成長した氷を取出している様子
を示す斜視図である。

【図５】保冷タンクの下部から成長した氷を取出してい
る様子を示す説明図である。

【図６】保冷タンクの上部から成長した氷を取出してい
る様子を示す説明図である。

【図７】製氷実験結果を示す表である。

【図８】従来の気液接触装置を示す側面図である。

【符号の説明】

３０保冷タンク５４製氷機８４制御部（制御手段）１００送排水管（排出手段）１０２送排水管（排出手段）１１０流入管（導入手段）１１２流入管（導入手段）１２０上部ハッチ（氷取出手段）１２２上部開口部（氷取出手段）１２８油圧シリンダー（氷取出手段）１３８下部ハッチ（氷取出手段）１４０油圧シリンダー（氷取出手段）１４２下部開口部（氷取出手段）１４４比重測定装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶剤を吸収した水を凍結し、溶剤を含ま
ない氷と溶剤を含有する濃縮水とに分離する凍結濃縮分
離方法において、前記溶剤を吸収した水を製氷機で凍結し氷粒を製氷する
工程と、前記製氷機から導入された前記氷粒を保冷タン
クに集積し氷に成長させる工程と、前記保冷タンク内の
濃縮水の比重によって、成長した氷の取出位置と濃縮水
の排出位置を変えて該氷と濃縮水とに分離して取り出す
工程と、を有することを特徴とする凍結濃縮分離方法。
【請求項２】前記保冷タンク内の濃縮水の比重によっ
て、前記保冷タンクへ導入する前記氷粒の導入高さを変
える工程を有することを特徴とする請求項１に記載の凍
結濃縮分離方法。
【請求項３】溶剤を吸収した水を凍結し、溶剤を含ま
ない氷と溶剤を含有する濃縮水とに分離する凍結濃縮分
離装置において、前記溶剤を吸収した水を凍結し氷粒を製氷する製氷機
と、前記製氷機から導入された前記氷粒を集積し氷に成
長させる保冷タンクと、前記保冷タンクへ導入される前
記氷粒の導入高さを変える導入手段と、前記保冷タンク
内の氷の取出し位置が可変とされた氷取出手段と、前記
保冷タンク内の濃縮水の排出位置が可変とされた排出手
段と、前記保冷タンク内の濃縮水の比重を検出する比重
測定装置と、前記比重測定装置からの情報に基づき、前
記導入手段、氷取出手段、及び排出手段を制御して、導
入高さ、排出位置、及び取出し位置を変える制御手段
と、を有することを特徴とする凍結濃縮分離装置。