JP2006095526A - 無機質多孔粒体の再生方法及び水の浄化方法並びに水の連続浄化装置 - Google Patents
無機質多孔粒体の再生方法及び水の浄化方法並びに水の連続浄化装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】水中及び水蒸気中に含まれる不純物をコンパクトな設備を使用するとともに何ら薬品を一切使用することなく安全に除去することにより、宇宙環境のような特殊な環境においても水の再利用システムとして容易に適用することができる、水の浄化方法を提供すること。
【解決手段】パーベーパレーション法による、少なくとも不純物としてアンモニア及び／又はアミン類を含む水の浄化方法であって、透過膜としてカチオン基を有する緻密質膜を用いて、アンモニア及び／又はアミン類等の不純物の透過を抑制するとともに水を優先的に透過させることを特徴とする水の浄化方法とする。
【選択図】 図１
【解決手段】パーベーパレーション法による、少なくとも不純物としてアンモニア及び／又はアミン類を含む水の浄化方法であって、透過膜としてカチオン基を有する緻密質膜を用いて、アンモニア及び／又はアミン類等の不純物の透過を抑制するとともに水を優先的に透過させることを特徴とする水の浄化方法とする。
【選択図】 図１
Description
本発明は、無機質多孔粒体の再生方法及び水の浄化方法並びに水の連続浄化装置に係り、その目的は、水中及び水蒸気中に含まれるアンモニア及びアミン類成分をコンパクトな設備を使用するとともに何ら薬品を一切使用することなく安全に除去することにより、宇宙環境のような特殊な環境においても水の再利用システムとして容易に適用することができる、無機質多孔粒体の再生方法及び水の浄化方法並びに水の連続浄化装置を提供することにある。尚、本明細書においては、圧力数値が小さいほど高真空圧を意味し、圧力数値が大きいほど低真空圧であることを意味する。
近年、スペースシャトル等の宇宙船による有人宇宙飛行が頻繁に行われ、また国際的な宇宙ステーションの建設も計画されている。宇宙飛行士が長期間宇宙に滞在する場合、最も問題となるのは、水の確保である。現在、宇宙飛行士の生活に必要な水は、燃料電池により副生成した水及び地上から打ち上げにより補給された水により賄われている。しかしながら、燃料電池による水の補給には量に限界があり、また水の地上からの打ち上げには、水１ｋｇ当たり約２５０万円のコストがかかり大量に地上から補給することは困難である。このために、宇宙滞在期間の長期化や搭乗人員の増加により宇宙環境における水の確保が大きな課題となっている。
そこで、現在は宇宙施設から宇宙空間に投棄されている排水や尿を浄化して再利用する研究が行われている。現在この再利用装置としては、逆浸透膜法と膜蒸留法を用いた装置が検討されている。しかしながら、逆浸透膜法は不純物の除去効率が低いために多段処理が必要となり、そのために装置が大型化するという欠点があった。また、高い圧力を必要とするために爆発の危険性も伴い、限られた大きさの宇宙空間施設及び宇宙環境という特殊条件下には容易に適用することはできない。多孔質疎水性膜を使用する膜蒸留法はパーベーパレーション膜法と似て非なる方法である。膜蒸留法は各成分の透過の駆動力となる蒸気圧差によって分離する方法で、その駆動力となる蒸気圧差は膜を境とする温度差によって与えられる。膜蒸留法で使用する膜は孔を有するためにパーベーパレーション膜法のように透過側を減圧にすると分離されることなく膜を透過してしまう。膜蒸留法の弱点は長期運転により多孔質疎水性膜表面が親水性化して液がそのまま膜を透過してしまうようになること、膜モジュールの構造として高温部と低温部が膜を境にして近接するためモジュールの構造が複雑化して軽量化が難しいこと、透過流速が小さいことである。
この方法も限られた大きさの宇宙施設や宇宙環境において容易に適用することはできなかった。
この方法も限られた大きさの宇宙施設や宇宙環境において容易に適用することはできなかった。
本発明者らは、宇宙施設の限られた空間の中で使用できる排水、尿等の再利用方法であって、全く薬品を使用せず、しかも簡単な装置で足りる方法について研究した。まず、第一に、従来から用いられてきた不純物を分離する方法としてシリカゲル等の無機質多孔粒体を用いた方法を検討した。この方法は高い分離能を有する方法である。しかしながらこの方法は、長時間使用することにより吸着性能が低下するため長時間の利用には再生処理が必ず必要という問題点があった。無機質多孔粒体の再生には溶媒を用いるのが一般的であるが、宇宙環境において薬品（溶媒）の使用は新たな廃棄物を生じることとなるために、薬品を用いる再生方法を適用することはできなかった。そこで、本発明者らは鋭意検討の結果、無機質多孔粒体を無薬品で再生する課題を研究した。この課題とともに、逆浸透膜法等とは異なり加圧などの危険性を伴う条件を必要とせず、しかも装置を小型化することができる膜分離方法としてパーベーパレーション法があり、この方法も併行して研究課題とした。このパーベーパレーション法は、透過膜を介して供給側（一次側）が液体、透過側（二次側）が気体という相の変化を伴う分離方法である。従来のパーベーパレーション法は、水とアンモニアやアミン類のように分子量や沸点の差が小さく、性質が似ている物質を分離することができないという欠点があり、パーベーパレーション法は装置が小型で簡便であるという利点を生かしつつ、水とアンモニア等の近似物質とを分離するという課題を解決する必要があった。
本発明は上記したようないくつもの課題を解決してなされたものであって、
請求項１は、パーベーパレーション法による、少なくとも不純物としてアンモニア及び／又はアミン類を含む水の浄化方法であって、透過膜としてカチオン基を有する緻密質膜を用いて、アンモニア及び／又はアミン類等の不純物の透過を抑制するとともに水を優先的に透過させることを特徴とする水の浄化方法に関する。
請求項２は、パーベーパレーション法による、少なくとも不純物としてアンモニア及び／又はアミン類を含む水の浄化方法であって、透過膜として疎水性多孔質膜の表面に親水性膜を積層させた複合膜を用いて、水の透過を抑制するとともにアンモニア及び／又はアミン類等の不純物を優先的に透過させることを特徴とする水の浄化方法に関する。
請求項３は、パーベーパレーション法による、少なくとも不純物としてアンモニア及び／又はアミン類を含む水の浄化方法であって、透過膜としてカチオン基を有する緻密質膜を用いてアンモニア及び／又はアミン類等の不純物の透過を抑制するとともに、該透過膜を透過した不純物は無機質多孔粒体を用いて吸着除去することを特徴とする水の浄化方法に関する。
請求項４は、パーベーパレーション法による、少なくとも不純物としてアンモニア及び／又はアミン類を含む水の浄化方法であって、透過膜として疎水性膜の表面に親水性膜を積層させた複合膜を用いてアンモニア及び／又はアミン類等の不純物を優先的に透過させ、該透過膜を透過しなかった不純物は無機質多孔粒体を用いて吸着除去することを特徴とする水の浄化方法に関する。
請求項５は、パーベーパレーション法による、少なくとも不純物としてアンモニア及び／又はアミン類を含む水の浄化方法であって、透過膜として疎水性膜の表面に親水性膜を積層させた複合膜を用いてアンモニア及び／又はアミン類等の不純物を優先的に透過させ、該複合膜を透過しなかった画分を、カチオン基を有する緻密質膜を用いて更にパーベーパレーションを行ってアンモニア及び／又はアミン類等の不純物の透過を抑制して水を優先的に透過させ、該カチオン基を有する緻密質膜を透過した不純物は無機質多孔粒体を用いて吸着除去することを特徴とする水の浄化方法に関する。
請求項６は、請求項３乃至５のいずれかに記載の水の浄化方法であって、アンモニア及び／又はアミン類の不純物を吸着した無機質多孔粒体を１０Ｐａ以下に減圧した状態で１００〜２００℃に加熱してアンモニア及び／又はアミン類等の吸着物を脱着することを特徴とする水の浄化方法に関する。
請求項７は、少なくとも不純物としてアンモニア及び／又はアミン類を含む水の連続浄化装置であって、該連続浄化装置はパーベーパレーション装置及び２以上の不純物吸着装置からなり、該パーベーパレーション装置の透過膜はカチオン基を有する緻密質膜からなり、該不純物吸着装置には加熱手段と減圧手段とからなる再生装置がそれぞれ設けられ、パーベーパレーション装置の透過側と不純物吸着装置は方向制御弁が設けられた送気管を経て連結されてなることを特徴とする水の連続浄化装置に関する。
請求項８は、少なくともアンモニア及び／又はアミン類を不純物として含む水の連続浄化装置であって、該浄化装置は第一及び第二のパーベーパレーション装置と、二以上の不純物吸着装置からなり、該第一のパーベーパレーション装置の透過膜は疎水性膜の表面に親水性膜を積層させた複合膜からなり、該第二のパーベーパレーション装置の透過膜はカチオン基を有する緻密質膜からなり、該第一のパーベーパレーション装置の供給側と該第二のパーベーパレーション装置の供給側は第一のパーベーパレーション装置の透過膜を透過しなかった画分を第二のパーベーパレーション装置の供給側に供給するように連結され、該不純物吸着装置には加熱手段と減圧手段とからなる再生装置がそれぞれ設けられ、該第二のパーベーパレーション装置の透過側と該不純物吸着装置は方向制御弁が設けられた送気管を経て連結されてなることを特徴とする水の連続浄化装置に関する。
請求項１は、パーベーパレーション法による、少なくとも不純物としてアンモニア及び／又はアミン類を含む水の浄化方法であって、透過膜としてカチオン基を有する緻密質膜を用いて、アンモニア及び／又はアミン類等の不純物の透過を抑制するとともに水を優先的に透過させることを特徴とする水の浄化方法に関する。
請求項２は、パーベーパレーション法による、少なくとも不純物としてアンモニア及び／又はアミン類を含む水の浄化方法であって、透過膜として疎水性多孔質膜の表面に親水性膜を積層させた複合膜を用いて、水の透過を抑制するとともにアンモニア及び／又はアミン類等の不純物を優先的に透過させることを特徴とする水の浄化方法に関する。
請求項３は、パーベーパレーション法による、少なくとも不純物としてアンモニア及び／又はアミン類を含む水の浄化方法であって、透過膜としてカチオン基を有する緻密質膜を用いてアンモニア及び／又はアミン類等の不純物の透過を抑制するとともに、該透過膜を透過した不純物は無機質多孔粒体を用いて吸着除去することを特徴とする水の浄化方法に関する。
請求項４は、パーベーパレーション法による、少なくとも不純物としてアンモニア及び／又はアミン類を含む水の浄化方法であって、透過膜として疎水性膜の表面に親水性膜を積層させた複合膜を用いてアンモニア及び／又はアミン類等の不純物を優先的に透過させ、該透過膜を透過しなかった不純物は無機質多孔粒体を用いて吸着除去することを特徴とする水の浄化方法に関する。
請求項５は、パーベーパレーション法による、少なくとも不純物としてアンモニア及び／又はアミン類を含む水の浄化方法であって、透過膜として疎水性膜の表面に親水性膜を積層させた複合膜を用いてアンモニア及び／又はアミン類等の不純物を優先的に透過させ、該複合膜を透過しなかった画分を、カチオン基を有する緻密質膜を用いて更にパーベーパレーションを行ってアンモニア及び／又はアミン類等の不純物の透過を抑制して水を優先的に透過させ、該カチオン基を有する緻密質膜を透過した不純物は無機質多孔粒体を用いて吸着除去することを特徴とする水の浄化方法に関する。
請求項６は、請求項３乃至５のいずれかに記載の水の浄化方法であって、アンモニア及び／又はアミン類の不純物を吸着した無機質多孔粒体を１０Ｐａ以下に減圧した状態で１００〜２００℃に加熱してアンモニア及び／又はアミン類等の吸着物を脱着することを特徴とする水の浄化方法に関する。
請求項７は、少なくとも不純物としてアンモニア及び／又はアミン類を含む水の連続浄化装置であって、該連続浄化装置はパーベーパレーション装置及び２以上の不純物吸着装置からなり、該パーベーパレーション装置の透過膜はカチオン基を有する緻密質膜からなり、該不純物吸着装置には加熱手段と減圧手段とからなる再生装置がそれぞれ設けられ、パーベーパレーション装置の透過側と不純物吸着装置は方向制御弁が設けられた送気管を経て連結されてなることを特徴とする水の連続浄化装置に関する。
請求項８は、少なくともアンモニア及び／又はアミン類を不純物として含む水の連続浄化装置であって、該浄化装置は第一及び第二のパーベーパレーション装置と、二以上の不純物吸着装置からなり、該第一のパーベーパレーション装置の透過膜は疎水性膜の表面に親水性膜を積層させた複合膜からなり、該第二のパーベーパレーション装置の透過膜はカチオン基を有する緻密質膜からなり、該第一のパーベーパレーション装置の供給側と該第二のパーベーパレーション装置の供給側は第一のパーベーパレーション装置の透過膜を透過しなかった画分を第二のパーベーパレーション装置の供給側に供給するように連結され、該不純物吸着装置には加熱手段と減圧手段とからなる再生装置がそれぞれ設けられ、該第二のパーベーパレーション装置の透過側と該不純物吸着装置は方向制御弁が設けられた送気管を経て連結されてなることを特徴とする水の連続浄化装置に関する。
請求項１に係る発明は、アンモニアやアミン類を優先的に透過するために、従来では不可能と考えられていたアンモニアやアミン類が不純物として溶解した水をパーベーパレーション法により浄化することができる。このパーベーパレーション法は加圧等の危険性を伴う条件を必要とせず、また、パーベーパレーション法で必要とされる減圧条件は宇宙においては容易に得ることができる。しかも装置を小型化することが可能なために、宇宙環境のような条件下における水の再生処理に適用することができる。
請求項２に係る発明は、水の透過を抑制し、アンモニアやアミン類を優先的に透過するために、従来では不可能と考えられていたアンモニアやアミン類が不純物として溶解した水をパーベーパレーション法により浄化することができる。このパーベーパレーション法は加圧等の危険性を伴う条件を必要とせず、また、パーベーパレーション法で必要とされる減圧条件は宇宙においては容易に得ることができる。しかも装置を小型化することが可能なために、宇宙環境のような条件下における水の再生処理に適用することができる。
請求項３及び請求項４に係る発明は、パーベーパレーション法と無機質多孔粒体からなる水の浄化方法であるから、極めて高い除去率で、水に溶解した不純物を取り除くことができる。しかも、この方法は、加圧等の危険性を伴う条件を必要とせず、また、パーベーパレーション法で必要とされる減圧条件は宇宙においては容易に得ることができる。しかも装置を小型化することが可能なために、宇宙環境のような条件下における水の再生処理に適用することができる。
請求項５に係る発明は、二つの異なる透過膜を用いたパーベーパレーション法を用いているために、無機質多孔粒体に流入する不純物を減少することができ、無機質多孔粒体を再生せずに長期間使用することが可能となる。
請求項６に係る発明は、請求項４乃至６のいずれかに記載の水の浄化方法において、吸着能が低下した無機質多孔粒体を再生するために、水を連続的に処理するこが可能となる。しかも、通常の場合、無機質多孔粒体は常に減圧されているから、無機質多孔粒体を加熱するだけで再生することができる。
請求項６に係る発明は、請求項４乃至６のいずれかに記載の水の浄化方法において、吸着能が低下した無機質多孔粒体を再生するために、水を連続的に処理するこが可能となる。しかも、通常の場合、無機質多孔粒体は常に減圧されているから、無機質多孔粒体を加熱するだけで再生することができる。
請求項７及び請求項８に係る発明は、水を連続的に浄化処理することが可能な装置を提供することができる。しかも、この装置は、無機質多孔粒体の再生処理に溶媒などの化学的手段は用いられておらず、宇宙環境のような限られた環境において好適に使用することができる。
まず、無機質多孔粒体の再生方法について説明する。
無機質多孔粒体の再生方法は、アンモニアやアミン類等の不純物の吸着除去に用いられて吸着能が低下した無機質多孔粒体を物理的方法を用いて吸着物を脱着し、無機質多孔粒体を再生する方法である。具体的には、再生処理する無機質多孔粒体を減圧した状態で加熱することにより行われる。減圧手段は特に限定されず、地上においては、真空ポンプ等を例示することができ、宇宙船等においては、超高真空の宇宙環境を利用することにより容易に得ることができる。また、加熱手段は特に限定されないが、電熱加熱又は赤外線加熱等を例示することができる。
無機質多孔粒体の再生方法は、アンモニアやアミン類等の不純物の吸着除去に用いられて吸着能が低下した無機質多孔粒体を物理的方法を用いて吸着物を脱着し、無機質多孔粒体を再生する方法である。具体的には、再生処理する無機質多孔粒体を減圧した状態で加熱することにより行われる。減圧手段は特に限定されず、地上においては、真空ポンプ等を例示することができ、宇宙船等においては、超高真空の宇宙環境を利用することにより容易に得ることができる。また、加熱手段は特に限定されないが、電熱加熱又は赤外線加熱等を例示することができる。
減圧条件は１０Ｐａ数値以下の圧力とされる。これは、１０Ｐａより高い圧力では吸着物を脱着することができないからである。しかしながら、無限の排気量で１０５Ｐａという超高真空が容易に得られる宇宙環境と異なり、地上においては０．１Ｐａより低い圧力に減圧するには、より大きな設備が必要とされるためにコスト的に好ましくない。また加熱条件は１００〜２００℃とされる。これは、１００℃より低い温度では吸着物を脱着することができず、また２００℃より高い温度に加熱してもそれ以上の効果が望めないばかりか、より大きな設備が必要とされるために、いずれの場合も好ましくないからである。
上記したような条件のもと、通常３〜１０時間処理することにより、無機質多孔粒体に吸着したアンモニアやアミン類等の吸着物を略完全に脱着することができる。この再生方法は、従来から無機質多孔粒体の再生方法として行われてきた溶媒を用いた方法のように化学的手段を全く用いることなく、減圧／高真空と加熱という物理的手段のみを用いて無機質多孔粒体を再生することができる。このために、再生処理に用いられた溶媒等の後処理を必要とせず、宇宙環境のような限られた環境における無機質多孔粒体の再生方法として好ましく用いることができる。さらに、この再生方法は、活性炭、木炭、ゼオライト、パームキュライト、シリカゲル、活性アルミナ、酸化チタン、ベントナイト、酸性白土、ケイソウ土、酸化マグネシウム、炭酸カルシウムなど、あらゆる種類の無機質多孔粒体の再生に好適に用いることが可能である。
次に、本発明に係るパーベーパレーション法による水の浄化方法について説明する。
以下説明する水の浄化方法は、不純物としてアンモニアやアミン類等が溶解した水の浄化に適している。まず、第一の水の浄化方法について説明する。パーベーパレーション法による第一の水の浄化方法は、水に溶解したアンモニアやアミン類等のような不純物と透過膜との電気的反発により、アンモニアやアミン類等の不純物の透過を抑制するとともに、水を優先的に透過して、透過側（二次側）のアンモニアやアミン類等の不純物の濃度を供給側（一次側）に比べ減少させる方法である。
以下説明する水の浄化方法は、不純物としてアンモニアやアミン類等が溶解した水の浄化に適している。まず、第一の水の浄化方法について説明する。パーベーパレーション法による第一の水の浄化方法は、水に溶解したアンモニアやアミン類等のような不純物と透過膜との電気的反発により、アンモニアやアミン類等の不純物の透過を抑制するとともに、水を優先的に透過して、透過側（二次側）のアンモニアやアミン類等の不純物の濃度を供給側（一次側）に比べ減少させる方法である。
この水の浄化方法において用いられる透過膜は、カチオン基を有する緻密質膜が用いられる。これは、透過膜のカチオン基とアンモニア及びアミン類等が電気的に反発するために、アンモニア及びアミン類等の不純物の透過を抑制することができるからである。カチオン基を有する緻密質膜としては、キトサン及びその誘導体からなる膜、ポリアミン膜、第１級〜第４級アルキルアンモニウムポリマー膜等を例示することができるが、特に、高脱アセチル化度のキトサン膜が最も好ましく用いられる。
このカチオン基を有する緻密質膜を透過膜として用いたパーベーパレーション法によりアンモニアやアミン類等の不純物の透過を抑制するとともに、水を優先的に透過させることができる。この際の供給側と透過側の圧力差は特に限定されないが、供給側を大気圧又は大気圧近傍の圧力、或いは宇宙船内大気圧とし、透過側の圧力は透過膜を透過する成分の蒸気圧以下に保つことが好ましい。この透過側を蒸気圧以下に保つ方法としては、真空ポンプ等を用いて減圧する方法や透過成分と反応しないガス状物質を透過側に供給する方法等を例示することができるが、真空ポンプ等を用いて減圧する方法が好ましい。また、宇宙船のような宇宙環境においては、真空ポンプのような減圧装置を必要としないために、容易に適用することができる。また、分離を行う際の温度は特に限定されないが、２０〜９０℃とするとよい。
次に、パーベーパレーション法による第二の水の浄化方法について説明する。第二の水の浄化方法は、疎水性多孔質膜の表面に親水性膜を積層した複合膜を用いてパーベーパレーションすることにより、水に比べ極性が低く、疎水性がやや高いアンモニアやアミン類等の不純物を優先的に透過することにより、供給側のアンモニアやアミン類等の不純物の濃度を減少させる方法である。
この方法において用いられる疎水性多孔質膜としては、ポリプロピレン膜、ポリエチレン膜、シリコン膜、テフロン膜等を例示することができるが特に限定はされない。
前記多孔質疎水性膜の表面に積層される親水性膜としては、脱アセチル化酢酸セルロース膜、再生セルロース膜、ポリアルコール膜、ポリスルホン膜等を例示することができるが、特に脱アセチル化酢酸セルロース膜又は再生セルロース膜を用いることが好ましい。
前記多孔質疎水性膜の表面に積層される親水性膜としては、脱アセチル化酢酸セルロース膜、再生セルロース膜、ポリアルコール膜、ポリスルホン膜等を例示することができるが、特に脱アセチル化酢酸セルロース膜又は再生セルロース膜を用いることが好ましい。
疎水性多孔質膜の表面に親水性膜を積層する方法は特に限定はされず、例えば、再生セルロース膜を疎水性多孔質膜の表面に形成する方法としては、酢酸セルロースのアセトン溶液を親水性膜の表面にコーティングし、乾燥した後、水酸化ナトリウム水溶液を用いて脱アセチル化することにより目的とする複合膜を得ることができる。
上記説明した第一の水の浄化方法と同様の条件で、前述したような複合膜を用いたパーベーパレーション法により、アンモニアやアミン類等の不純物の濃度を減少させることができる。即ち、水に溶解したアンモニアやアミン類等の不純物は、水に比べ極性が低く疎水性がやや高いために、複合膜を優先的に透過する。このために、透過側のアンモニアやアミン類等の不純物の濃度は供給側の濃度に比べ高くなり、供給側のアンモニアやアミン類等の不純物の濃度を減少させることができる。
従来のパーベーパレーション法では、水とアンモニアやアミン類等のように、分子量が近く、性質が似通った物質は分離することができないと考えられていた。しかしながら、上記説明した第一及び第二の水の浄化方法は、水とアンモニア及びアミン類とを分離することが可能である。この二つの方法はパーベーパレーション法であるために、加圧等の危険性を伴う条件を必要としない。またパーベーパレーション法で要求される減圧条件は宇宙環境においては極めて容易に得ることができる。即ち、この方法は宇宙環境のような条件下において好適に用いることができる方法であるといえる。
次に、上記説明したパーベーパレーション法による第一及び第二の水の浄化方法と、無機質多孔粒体を用いた吸着除去方法を複数同時に行うことにより、水中や水蒸気中に含まれるアンモニアやアミン類等の不純物を略完全に除去することができる水の浄化方法について説明する。
まず、第三の水の浄化方法について説明する。この第三の水の浄化方法は、カチオン基を有する緻密質膜を透過膜として用いたパーベーパレーション法と無機質多孔粒体を用いた吸着除去方法からなる。この方法は、アンモニアやアミン類等を不純物として含む水を、透過膜としてカチオン基を有する緻密質膜を用いたパーベーパレーション法により処理した後に、透過膜を透過した画分を無機質多孔粒体を用いて吸着処理する方法である。
透過膜としてカチオン基を有する緻密質膜を用いたパーベーパレーション法は、上記第一の水の浄化方法において説明した方法と同様の方法であり、説明を省略する。また、透過膜を透過した画分を吸着処理する際に用いられる無機質多孔粒体は特に限定はされず、活性炭、木炭、ゼオライト、パームキュライト、シリカゲル、活性アルミナ、酸化チタン、ベントナイト、酸性白土、ケイソウ土、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム等を例示することができる。
無機質多孔粒体は前処理することなくそのまま不純物の吸着除去に用いることができるが、予め希塩酸、希硫酸等の希酸性水溶液を用いて、無機質多孔粒体に吸着している金属類、アルカリ類、無機塩類等の夾雑物を除去することが好ましい。これは、無機質多孔粒体に吸着している夾雑物を予め除去することにより、水中又は水蒸気中に含まれる不純物をより多く吸着除去することができるからである。用いられる希酸性水溶液の濃度は特に限定されないが、０．１〜１Ｎとすることが好ましい。これは、０．１Ｎより低い濃度では夾雑物を十分に除去することができず、また１Ｎより高い濃度ではそれ以上の効果が望めず、いずれの場合も好ましくないからである。
この夾雑物除去処理の方法は特に限定されず、無機質多孔粒体を１〜２４時間希酸性水溶液に浸漬した後、大量の純水を用いて無機質多孔粒体を洗浄する方法、或いは無機質多孔粒体をカラム等に充填し、希酸性水溶液を流下させて夾雑物を除去した後、大量の純水を流下させて洗浄する方法等を例示することができる。
上記したような方法により調製した無機質多孔粒体を用いて、公知の方法、例えばカラムに無機質多孔粒体を充填して、そのカラムにカチオン基を有する透過膜を透過した成分を通過させる方法などによりアンモニアやアミン類等の不純物を吸着除去することができる。通常の場合、パーベーパレーション法では、透過膜を通過する成分は気体状であり、気体のまま無機質多孔粒体に供給することができる。また、一旦液化したのち、無機質多孔粒体に供給することも可能である。
この方法はカチオン基を有する緻密質膜を用いたパーベーパレーション法であるために、上述したようにアンモニア及びアミン類等の不純物の透過を抑制し、水を優先的に透過することができる。このために、透過側（二次側）のアンモニアやアミン類の濃度は供給側（一次側）に比べ大幅に低下する。更に、この透過側（二次側）の画分を無機質多孔粒体を用いて吸着処理することにより、水に若干量含まれていた不純物までも略完全に除去することが可能となる。尚、以上説明した以外の構成は、上記説明したそれぞれの方法における構成と同様であり、説明を省略する。
次に、第四の水の浄化方法について説明する。第四の水の浄化方法は、透過膜として疎水性多孔質膜の表面に親水性膜を積層した複合膜を用いたパーベーパレーション法と無機質多孔粒体を用いた吸着除去方法からなる。この方法は、アンモニアやアミン類等の不純物を含む水を上記第二の水の浄化方法と同様の方法、即ち、透過膜として疎水性多孔質膜の表面に親水性膜を積層した複合膜を用いたパーベーパレーション法により処理した後、透過膜を透過しなかった画分を無機質多孔粒体を用いて吸着処理する方法である。つまり、この方法は、透過膜として疎水性多孔質膜の表面に親水性膜を積層した複合膜を用いたパーベーパレーション法を用いているために、アンモニアやアミン類が優先的に透過する。この為に、供給側（一次側）のアンモニアやアミン類の濃度は、透過側（二次側）のアンモニアやアミン類の濃度に比べ大幅に低下する。更に、この供給側（一次側）の画分を無機質多孔粒体を用いて吸着処理することにより、水に若干量含まれていた不純物までも略完全に除去することが可能となる。尚、以上説明した以外の構成は、上記説明したそれぞれの方法における構成と同様であり、説明を省略する。
次に、第五の水の浄化方法について説明する。第五の水の浄化方法は、透過膜としてカチオン基を有する緻密質膜を用いたパーベーパレーション法と疎水性多孔質膜の表面に親水性膜を積層した複合膜を用いたパーベーパレーション法と無機質多孔粒体を用いた吸着除去方法からなる。この方法は、アンモニアやアミン類等を不純物として含む水を、まず上記第一の水の浄化方法と同様の方法、即ち、透過膜として疎水性多孔質膜の表面に親水性膜を積層した複合膜を用いた第一のパーベーパレーション法により処理する。次に、透過膜を透過しなかった画分を、上記第二の水の浄化方法と同様の方法、即ち、透過膜としてカチオン基を有する緻密質膜を用いた第二のパーベーパレーション法により処理する。最後に、カチオン基を有する緻密質膜からなる透過膜を透過した画分を無機質多孔粒体を用いて吸着処理する方法である。つまり、この方法は、まずアンモニアやアミン類等の不純物を含む水を疎水性多孔質膜の表面に親水性膜を積層した複合膜を用いた第一のパーベーパレーション法により処理するために、アンモニアやアミン類等の不純物を優先的に透過することができる。このために、供給側（一次側）のアンモニアやアミン類等の不純物の濃度は、透過側（二次側）のアンモニアやアミン類等の不純物の濃度に比べ低下する。更に、この供給側（一次側）の画分を透過膜としてカチオン基を有する緻密質膜を用いたパーベーパレーション法により処理する。前記説明したようにこの第二のパーベーパレーション法はアンモニアやアミン類等の不純物の透過を抑制し、水を優先的に透過することができるために、第一のパーベーパレーションでは除去しきれなかったアンモニアやアミン類等の不純物を除去することができる。最後に、第二のパーベーパレーション法により透過膜を透過した画分を無機質多孔粒体を用いて吸着処理することにより、水に若干量含まれていた不純物までも略完全に除去することが可能となる。この方法は異なる透過膜を用いたパーベーパレーションを２回行うために、無機質多孔粒体に吸着される不純物の量を減少することができ、このために、無機質多孔粒体を長時間使用することができる。尚、以上説明した以外の構成は、上述したそれぞれの方法における構成と同様であり、説明を省略する。
以上説明した第三、第四、第五のそれぞれの水の浄化方法は、水に溶解したアンモニアやアミン類等のような無機化合物、或いは有機化合物、金属類等の不純物を略完全に除去することができる。このために、家庭排水等の各種排水、人や動物等の尿等の浄化方法として好適に用いることができる。また、それぞれの水の浄化方法は、加圧等の危険性を伴う条件を必要とせず、しかもパーベーパレーション法における減圧条件は宇宙環境において容易に得ることができるために、これらの水の浄化方法は、宇宙環境における水の浄化方法としても好適に用いることができる。尚、上記説明した吸着除去方法とパーベーパレーション法による水の浄化方法として、以上三つの水の浄化方法を詳述したが、この他の方法、例えば、無機質多孔粒体を用いた吸着除去方法で吸着除去した後、パーベーパレーション法により膜分離する方法等も用いることができる。
更にこの第三、第四、第五の三つの水の浄化方法において、上記説明した無機質多孔粒体の再生方法を用いることにより、連続的な水の浄化方法を提供することができる。以下、この水の連続浄化方法について説明する。水の連続浄化方法は、前記説明した第三、第四、第五のそれぞれの水の浄化方法において、無機質多孔粒体の吸着除去能が低下した際、或いは低下する直前に、無機質多孔粒体を高真空／減圧した状態で加熱することにより無機質多孔粒体を再生し、水を連続的に浄化する方法である。従来は無機質多孔粒体の吸着量が低下した場合、不純物の除去操作を一旦中断し、無機質多孔粒体を取り替える必要があった。これに対して、この方法では、上記説明した無機質多孔粒体の再生処理方法を用いることにより、無機質多孔粒体を取り替える必要がなくなり、水に含まれるアンモニアやアミン類等の不純物を連続的に除去することができる。前記説明した第三、第四、第五のそれぞれの水の浄化方法では、いずれもパーぺーパレーション法による処理を行った後に、透過膜を透過した画分を無機質多孔粒体により処理するように構成されている。通常、透過膜の透過側（二次側）は減圧されている場合が殆どであり、特別な手段を設けない限り無機質多孔粒体による吸着処理操作も減圧下で行われることになる。つまり、前記説明した第三、第四、第五のそれぞれの水の浄化方法では無機質多孔粒体は常時減圧された状態にあり、このために、無機質多孔粒体を加熱処理するだけで再生することができる。尚、この他の構成は、以上説明したそれぞれの方法における構成と同様であり、説明を省略する。
次に、前記説明した水の連続浄化方法において用いられる、水の連続浄化装置を図面を用いて説明する。尚、以下の水の連続浄化装置に関して、送液管とは液体が流れる管であり、送気管とは気体が流れる管のことである。
まず、本発明の第一実施形態に係る水の連続浄化装置について説明する。図１は本発明の第一実施形態に係る連続浄化装置を示した模式図である。図１に示す第一実施形態に係る水の連続浄化装置（１）は、パーベーパレーション装置（２）と２つの不純物吸着装置（３）と、それぞれの不純物吸着装置に設けられた再生装置とからなる。本発明の第一実施形態に係る水の連続浄化装置（１）のパーベーパレーション装置（２）における透過膜（２０１）としては、カチオン基を有する緻密質膜からなる透過膜を用いることが好ましい。これは、上述した通り、カチオン基を有する緻密質膜がアンモニア及びアミン類の透過を抑制することができるからである。このカチオン基を有する緻密質膜としては、キトサン膜、ポリアミン膜、第１級〜第４級アルキルアンモニウムポリマー等を例示することができるが特に限定はされない。
本発明の第一実施形態に係る水の連続浄化装置（１）の不純物吸着装置（３）としては、無機質多孔粒体等の吸着剤が備えられた公知のものを用いることができる。無機質多孔粒体としては、活性炭、シリカゲル、活性アルミナ、パームキュライト、木炭、ゼオライト等を例示することができるが、特に限定されない。本発明に係る水の連続浄化装置（１）においては、不純物吸着装置（３）は最低二つ必要であり、三つ以上設けることも可能である。これは、連続的な水の浄化を行うために、一方の吸着装置の吸着剤を再生処理する間に、他方の吸着装置を用いて不純物の吸着除去を行うからである。尚、図示例の水の連続浄化装置（１）においては、二つの不純物吸着装置が設けられている。不純物吸着装置（３）にはそれぞれ再生装置が設けられている。この再生装置は加熱手段（４）と減圧手段（図示せず）とを備え、吸着剤を減圧した状態で加熱することにより再生する装置である。減圧手段及び加熱手段ともに特に限定はされず、減圧手段としては、宇宙では宇宙高真空環境そのもの、地上では、真空ポンプ等を例示することができ、また加熱手段（４）としては、赤外線加熱、電熱加熱等を例示することができる。減圧条件は１０Ｐａ数値以下の圧力とされ、また加熱条件は、１００〜２００℃とされる。尚、図示例の水の連続浄化装置（１）においては、再生装置を構成する減圧手段は、送気管（５２）を介して設けられている。
本発明の第一実施形態に係る水の連続浄化装置（１）においては、パーベーパレーション装置（２）の透過側（二次側）（２０２）とそれぞれの吸着装置（３）の供給側（一次側）が、方向制御弁（６１）が設けられた送気管（５３）を介して連結されている。パーベーパレーション装置（２）の供給側（一次側）（２０３）は送液管（５４）を介して送液手段（図示せず）と連結されている。また、それぞれの不純物吸着装置（３）の透過側（二次側）には方向制御弁（６２）が設けられた送気管（５１）及び送気管（５２）が設けられている。送気管（５１）は浄化水回収装置（図示せず）と減圧手段（図示せず）とに連結されている。送気管（５１）に連結されている減圧手段は、パーベーパレーション装置（２）の透過側（二次側）（２０２）を減圧するために備えられている。送気管（５２）は、前述した再生装置を構成する減圧手段（図示せず）に連結されている。これらの減圧手段としては、地上においては真空ポンプ等、また、宇宙船のような宇宙環境においては、超高真空の宇宙空間を例示することができるが特に限定はされない。また、浄化水回収装置（図示せず）は特に限定されず、水蒸気を冷却して氷又は水として回収できるようなコールドトラップ等を例示することができる。尚、パーベーパレーション装置（２）の透過膜（２０１）を透過しなかった画分は送液管（５５）を介して送液手段（図示せず）と連結され、再びパーベーパレーション装置（２）に送液管（５４）を通じてさらに必要な場合は濾過フィルターを通して供給する構成としてもよい。
次に、本発明の第一実施形態に係る水の連続浄化装置を用いて、連続的に水を浄化する方法を説明する。まず送液手段（図示せず）を用いて、水を送液管（５４）を通じてパーベーパレーション装置（２）の供給側（一次側）（２０３）に供給する。このパーベーパレーション装置（２）に用いられる透過膜（２０１）は水を優先的に通過するために、パーベーパレーション装置（２）の透過側（二次側）（２０２）は、アンモニア及びアミン類量が減少した画分（水蒸気）となる。この画分（水蒸気）を送気管（５３）を通じて一方の不純物吸着装置（図示例では下段の吸着装置）に供給し、この水蒸気中に含まれる不純物を吸着除去する。不純物吸着装置（３）を通過して不純物が除去された水蒸気は、送気管（５１）を通じて浄化水回収装置に供給され、ここで水蒸気を冷却することにより浄化された氷又は水が回収される。
一方の不純物吸着装置（図示例では下段の吸着装置）の吸着能が低下した場合には、方向制御弁（６１）により、パーベーパレーション装置（２）の透過膜（２１）を透過した画分を他方の不純物吸着装置（図示例では上段の吸着装置）に供給する。更に不純物吸着装置の二次側の送気管に設けられた方向制御弁（６２）を切り換えることにより、他方の不純物吸着装置を送気管（５２）に連結し、一方の不純物吸着装置を送気管（５１）に連結する。また、一方の不純物吸着装置（３）においては、加熱手段（４）により吸着剤を加熱することにより、吸着剤を再生処理する。再生した吸着剤は再び元の吸着能を発揮することができる。この方向制御弁の切替えを行うことにより、水を連続的に浄化することが可能となる。
次に本発明の第二実施形態に係る水の連続浄化装置を図を用いて説明する。図２は本発明の第二実施形態に係る水の連続浄化装置（１）を示した模式図である。本発明の第二実施形態に係る水の連続浄化装置（１）は、第一のパーベーパレーション装置（２０４）と、第二のパーベーパレーション装置（２０８）と二つ以上の不純物吸着装置（３）とからなる。第一のパーベーパレーション装置（２０４）の透過膜（２０６）としては、疎水性多孔質膜の表面に親水性膜を積層した複合膜が用いられる。このような複合膜は、水の透過を抑制して、アンモニアやアミン類等の不純物を選択的に透過することができる。疎水性多孔質膜としては、ポリプロピレン膜、シリコン膜、テフロン膜等を例示することができるが、特に限定されない。また、親水性膜としては、再生セルロース膜、ポリビニルアルコール膜、ポリアミド膜、ポリスルホン膜等を例示することができるが、特に限定されない。また、疎水性多孔質膜の表面に親水性膜を積層する方法も特に限定されず、再生セルロース膜を疎水性多孔質膜の表面に形成する方法としては、酢酸セルロースのアセトン溶液を親水性膜の表面にコーティングし、乾燥した後、水酸化ナトリウム水溶液を用いて脱アセチル化することにより目的とする複合膜を得る方法等を例示することができる。尚、第一のパーベーパレーション装置（２０４）の供給側（２０７）には送液管（５４）を介して送液手段（図示せず）が設けられている。
第二のパーベーパレーション装置（２０８）の透過膜（２１０）としては、カチオン基を有する緻密質膜が用いられる。このような緻密質膜は、アンモニアやアミン類等の不純物の透過を抑制して、水を優先的に透過することができる。カチオン基を有する緻密質膜としては、キトサン膜、ポリアミン膜、第１級〜第４級アルキルアンモニウムポリマー等を例示することができるが、特に限定されない。
第二実施形態に係る水の連続浄化装置（１）においては、第一実施形態と同様に不純物吸着装置（３）は最低二つ必要であり、三つ以上設けることも可能である。これは、連続的な水の浄化を行うために、一方の不純物吸着装置の吸着剤を再生処理する間に、他方の不純物吸着装置を用いて不純物の吸着除去を行うからである。尚、図示例の第二実施形態に係る水の連続浄化装置（１）においては、二つの不純物吸着装置（３）が設けられている。不純物吸着装置（３）にはそれぞれ再生装置が設けられている。この再生装置は加熱手段（４）と減圧手段（図示せず）とを備え、吸着剤を減圧した状態で加熱することにより再生する装置である。減圧手段（図示せず）及び加熱手段（４）ともに特に限定はされず、減圧手段（図示せず）としては、地上では真空ポンプ等を、また宇宙船のような宇宙環境においては、超高真空の宇宙環境を例示することができ、また加熱手段（４）としては、赤外線加熱、電熱線加熱等を例示することができる。尚、図示例の第二実施形態に係る水の連続浄化装置（１）においては、再生装置を構成する減圧手段（図示せず）は、送気管（５２）を介して設けられている。
本発明の第二実施形態の連続浄化装置（１）においては、第一のパーベーパレーション装置（２０４）の供給側（一次側）（２０７）と第二のパーベーパレーション装置（２０８）の供給側（一次側）（２１１）が送液管（５７）により連結され、第一のパーベーパレーション装置（２０４）の透過膜（２０６）を透過しなかった画分が第二のパーベーパレーション装置（２０８）の供給側（一次側）（２１１）に供給されるように構成されている。尚、第一のパーベーパレーション装置（２０４）の透過側（二次側）（２０５）には、送気管（５６）を介して減圧手段（図示せず）が設けられている。この減圧手段は、第一のパーベーパレーション装置（２０４）の透過側（二次側）（２０５）を減圧するために設けられ、減圧手段としては、宇宙環境、真空ポンプ等を例示することができるが特に限定はされない。不純物吸着装置（３）は、第二のパーベーパレーション装置（２０８）の透過側（二次側）（２０９）に方向制御弁（６１）が設けられた送気管（５３）を介して連結される。また、それぞれの不純物吸着装置（３）の透過側（二次側）には方向制御弁（６２）が設けられた送気管（５１）を介して減圧手段（図示せず）と浄化水回収装置（図示せず）が設けられている。この減圧手段（図示せず）は第二のパーベーパレーション装置（２０８）の透過膜（２１０）の二次側（２０９）を減圧するために設けられ、減圧手段としては、宇宙環境、真空ポンプ等を例示することができるが特に限定はされない。また、浄化水回収装置は特に限定されず、水蒸気を冷却して水として回収できるようなコールドトラップ等を例示することができる。
次に、本発明の第二実施形態に係る水の連続浄化装置（１）を用いて、連続的に水を浄化する方法を説明する。まず送液手段（図示せず）を用いて、水を送液管（５４）を通じて第一のパーベーパレーション装置（２０４）の供給側（一次側）（２０７）に供給する。第一のパーベーパレーション装置（２０４）に用いられる透過膜（２０６）は水の透過を抑制し、アンモニア及びアミン類を優先的に透過するために、第一のパーベーパレーション装置（２０４）の供給側（一次側）（２０７）のアンモニア及びアミン類の濃度は減少する。次に、第一のパーベーパレーション装置（２０４）の供給側（一次側）（２０７）の画分を第二のパーベーパレーション装置（２０８）の供給側（一次側）（２１１）に送液管（５７）を通じて供給する。第二のパーベーパレーション装置（２０８）に用いられる透過膜は（２１０）は、アンモニアやアミン類等の不純物の通過を抑制して水を優先的に透過するために、第二のパーベーパレーション装置（２０８）の透過側（二次側）（２０９）はアンモニアやアミン類等の不純物量が減少した画分（水蒸気）となる。この画分（水蒸気）を送気管（５３）を通じて一方の不純物吸着装置（図示例では下段の不純物吸着装置）に供給し、水蒸気中に含まれる不純物を吸着除去する。不純物吸着装置を通過して不純物が除去された水蒸気は、送気管（５１）を通じて浄化水回収装置（図示せず）に供給され、ここで水蒸気を冷却することにより浄化された氷又は水が回収される。尚、第二のパーベーパレーション装置（２０８）の透過膜（２１０）を透過しなかった画分は送液管（５８）を介して送液手段と連結され、再び第一のパーベーパレーション装置（２０４）に供給する構成としてもよい。
一方の不純物吸着装置（図示例では下段の不純物吸着装置）の吸着能が低下した場合には、前記第一実施形態において説明した方法と同様の方法により、一方の不純物吸着装置の吸着剤を再生するとともに、他方の不純物吸着装置において不純物を吸着除去することができる。本発明の第二実施形態に係る水の連続浄化装置は、二つの異なるパーベーパレーション装置が設けられ、この二つの装置によりかなりの不純物を除去することができるために、吸着剤の吸着能を長期間維持することが可能となる。
以上説明した本発明に係る水の連続浄化装置においては、透過膜の透過側（二次側）に不純物吸着装置が設けられている。通常の場合、透過膜の透過側（二次側）は、常に減圧状態であり、透過膜の透過側（二次側）に設けられた不純物吸着装置では減圧状態で吸着処理を行っている。つまり、吸着剤を再生処理する場合、加熱するだけで再生処理を行うことができる。
本発明を実施例を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
（実施例１：水中アンモニアの吸着除去）
吸着能が低下した冷蔵庫用脱臭剤（商品名：ノンスメル、製造：株式会社白元）を、脱着容器にとり、真空ポンプにより１０Ｐａに減圧し、この状態で電熱ヒーター又は赤外線ヒーターにより約１７０℃〜１８０℃に加熱することにより再生処理した。次に、この再生処理した冷蔵庫用脱臭剤６０ｇを充填したカラム（３０ｍｍΦ×３００ｍｍ）に０．０８６％アンモニア水を５ｍｌ／ｍｉｎ．の流速で流し、所定量の吐出液のアンモニア濃度を測定した。
尚、アンモニア濃度はイオンクロマトグラフィーを用いて、以下に示す条件で測定した。後記各実施例においても同様の条件で測定した。分析カラム：Shinmpack IC-C-3（4.60mm Φ×10cm）、移動層:1.0/min.、温度:40℃、検出: 電気伝導度検出器(TOYOSODA C0-8000)。
吸着能が低下した冷蔵庫用脱臭剤（商品名：ノンスメル、製造：株式会社白元）を、脱着容器にとり、真空ポンプにより１０Ｐａに減圧し、この状態で電熱ヒーター又は赤外線ヒーターにより約１７０℃〜１８０℃に加熱することにより再生処理した。次に、この再生処理した冷蔵庫用脱臭剤６０ｇを充填したカラム（３０ｍｍΦ×３００ｍｍ）に０．０８６％アンモニア水を５ｍｌ／ｍｉｎ．の流速で流し、所定量の吐出液のアンモニア濃度を測定した。
尚、アンモニア濃度はイオンクロマトグラフィーを用いて、以下に示す条件で測定した。後記各実施例においても同様の条件で測定した。分析カラム：Shinmpack IC-C-3（4.60mm Φ×10cm）、移動層:1.0/min.、温度:40℃、検出: 電気伝導度検出器(TOYOSODA C0-8000)。
（実施例２：水中アンモニアの吸着除去）
２度再生処理した冷蔵庫用脱臭剤（商品名：ノンスメル、製造：株式会社白元）５０ｇをカラム（３０ｍｍΦ×３００ｍｍ）に充填し、０．０７％アンモニア水を５ｍｌ／ｍｉｎ．の流速で流し、所定量の吐出液のアンモニア濃度を測定した。尚、再生処理は上記実施例１と同様の方法で行った。
２度再生処理した冷蔵庫用脱臭剤（商品名：ノンスメル、製造：株式会社白元）５０ｇをカラム（３０ｍｍΦ×３００ｍｍ）に充填し、０．０７％アンモニア水を５ｍｌ／ｍｉｎ．の流速で流し、所定量の吐出液のアンモニア濃度を測定した。尚、再生処理は上記実施例１と同様の方法で行った。
（実施例３：水中アンモニアの吸着除去）
吸着能が低下した木炭（商品名：ＭＣ−４５０、製造：伊達森林組合）を真空ポンプを用いて１０Ｐａに減圧した状態で約１７０℃で５時間加熱して再生処理を行った。
この木炭３６ｇをカラム（３０ｍｍΦ×３００ｍｍ）に充填し、０．１％アンモニア水を５ｍｌ／ｍｉｎ．の流速で流し、所定量の吐出液のアンモニア濃度を測定した。
吸着能が低下した木炭（商品名：ＭＣ−４５０、製造：伊達森林組合）を真空ポンプを用いて１０Ｐａに減圧した状態で約１７０℃で５時間加熱して再生処理を行った。
この木炭３６ｇをカラム（３０ｍｍΦ×３００ｍｍ）に充填し、０．１％アンモニア水を５ｍｌ／ｍｉｎ．の流速で流し、所定量の吐出液のアンモニア濃度を測定した。
（実施例４：水中アンモニアの吸着除去）
吸着能が低下した冷蔵庫用脱臭剤（商品名：ノンスメル、製造：株式会社白元）を実施例１に示す方法と同様の方法により再生処理した。この再生処理した冷蔵庫用脱臭剤６０ｇをカラム（３０ｍｍΦ×３００ｍｍ）に充填し、０．１％アンモニア水を５ｍｌ／ｍｉｎ．の流速で流し、所定量の吐出液のアンモニア濃度を測定した。
吸着能が低下した冷蔵庫用脱臭剤（商品名：ノンスメル、製造：株式会社白元）を実施例１に示す方法と同様の方法により再生処理した。この再生処理した冷蔵庫用脱臭剤６０ｇをカラム（３０ｍｍΦ×３００ｍｍ）に充填し、０．１％アンモニア水を５ｍｌ／ｍｉｎ．の流速で流し、所定量の吐出液のアンモニア濃度を測定した。
（実施例５：水中アンモニアの吸着除去）
吸着能が低下したシリカゲル（シリカゲル白、５〜１０メッシュ、製造：純正化学株式会社）を脱着容器にとり、真空ポンプにより１０Ｐａに減圧し、この状態で電熱ヒーター又は赤外線ヒーターにより約１７０℃に加熱することにより再生処理した。この１００ｇのシリカゲルをカラム（３０ｍｍΦ×３００ｍｍ）に充填し、０．０９７％アンモニア水を５ｍｌ／ｍｉｎ．の流速で流し、所定量の吐出液のアンモニア濃度を測定した。
吸着能が低下したシリカゲル（シリカゲル白、５〜１０メッシュ、製造：純正化学株式会社）を脱着容器にとり、真空ポンプにより１０Ｐａに減圧し、この状態で電熱ヒーター又は赤外線ヒーターにより約１７０℃に加熱することにより再生処理した。この１００ｇのシリカゲルをカラム（３０ｍｍΦ×３００ｍｍ）に充填し、０．０９７％アンモニア水を５ｍｌ／ｍｉｎ．の流速で流し、所定量の吐出液のアンモニア濃度を測定した。
（実施例６：水中アンモニア吸着除去）
シリカゲル（シリカゲル白，５〜１０メッシュ，製造：純正化学株式会社）２００ｇを５００ｍｌの１Ｎ塩酸に室温で２４時間浸漬処理した後、５００ｍｌの純水で５〜１０回繰り返し洗浄することにより、吸着剤中の金属イオン等を除去した。この洗浄処理したシリカゲルを吸着除去に供して吸着能が低下したシリカゲルを上記実施例５と同様の方法により再生処理した。このシリカゲル１００ｇを用いて上記実施例５と同様の試験を行った。
シリカゲル（シリカゲル白，５〜１０メッシュ，製造：純正化学株式会社）２００ｇを５００ｍｌの１Ｎ塩酸に室温で２４時間浸漬処理した後、５００ｍｌの純水で５〜１０回繰り返し洗浄することにより、吸着剤中の金属イオン等を除去した。この洗浄処理したシリカゲルを吸着除去に供して吸着能が低下したシリカゲルを上記実施例５と同様の方法により再生処理した。このシリカゲル１００ｇを用いて上記実施例５と同様の試験を行った。
（実施例７：水中アンモニアの吸着除去）
上記実施例６で使用し吸着能が低下したシリカゲルを上記実施例５と同様の方法により再生処理し，このシリカゲル１００ｇを用いて上記実施例５と同様の試験を行った。
上記実施例６で使用し吸着能が低下したシリカゲルを上記実施例５と同様の方法により再生処理し，このシリカゲル１００ｇを用いて上記実施例５と同様の試験を行った。
（実施例８：水中アンモニアの吸着除去）
上記実施例７で使用し吸着能が低下したシリカゲルを上記実施例５と同様の方法により再生処理し、このシリカゲル１００ｇを用いて上記実施例５と同様の試験を行った。
上記実施例７で使用し吸着能が低下したシリカゲルを上記実施例５と同様の方法により再生処理し、このシリカゲル１００ｇを用いて上記実施例５と同様の試験を行った。
実施例１〜８の結果を表１に示す。
表１の結果の通り、吸着能が低下した無機質多孔粒体の加熱と減圧を併用した再生処理方法は、無機質多孔粒体の吸着能を回復することができることが分かる。
（実施例９〜１３）
脱アセチル化度９８％のキトサン（ＣＴＡ０２０２１３、片倉チッカリン製造）１０重量部を水９８０重量部と酢酸１０重量部の混合溶液に溶解して１％キトサン溶液を調製した。この１％キトサン溶液１４０ｇをアクリル樹脂板（２０ｃｍ×２０ｃｍ×１ｃｍ厚）にキャストした。水平に静置して溶媒を乾燥除去し、アクリル樹脂板上にキトサン酢酸塩膜を形成した。前記キトサン酢酸塩膜を１％水酸化ナトリウム水溶液に浸漬することにより、キトサン膜を再生し、大量の純水を用いて水酸化ナトリウムを除去した後、アクリル板上に張りつけて乾燥することにより、厚さ３０μｍの乾燥キトサン膜を得た。このキトサン膜をパーベーパレーション透過セルに装着し、供給側に約０．１％アンモニア水溶液（実測数値は表を参照のこと）をローラーポンプにより送液した。透過側を真空ラインに接続し、１×１０〜１×１０２Ｐａに減圧し、後記表２に示す透過温度でパーベーパレーションを行った。透過成分を液体窒素で冷却したトラップに凝縮させて補集した。補集した透過成分を高速液体クロマトグラフィーで分析し、アンモニアを定量した。用いた高速液体クロマトグラフィー用カラムとしてはShimpack IC-C3を用い、アンモニアの検出は電気伝導度検出器を用いて行った。
脱アセチル化度９８％のキトサン（ＣＴＡ０２０２１３、片倉チッカリン製造）１０重量部を水９８０重量部と酢酸１０重量部の混合溶液に溶解して１％キトサン溶液を調製した。この１％キトサン溶液１４０ｇをアクリル樹脂板（２０ｃｍ×２０ｃｍ×１ｃｍ厚）にキャストした。水平に静置して溶媒を乾燥除去し、アクリル樹脂板上にキトサン酢酸塩膜を形成した。前記キトサン酢酸塩膜を１％水酸化ナトリウム水溶液に浸漬することにより、キトサン膜を再生し、大量の純水を用いて水酸化ナトリウムを除去した後、アクリル板上に張りつけて乾燥することにより、厚さ３０μｍの乾燥キトサン膜を得た。このキトサン膜をパーベーパレーション透過セルに装着し、供給側に約０．１％アンモニア水溶液（実測数値は表を参照のこと）をローラーポンプにより送液した。透過側を真空ラインに接続し、１×１０〜１×１０２Ｐａに減圧し、後記表２に示す透過温度でパーベーパレーションを行った。透過成分を液体窒素で冷却したトラップに凝縮させて補集した。補集した透過成分を高速液体クロマトグラフィーで分析し、アンモニアを定量した。用いた高速液体クロマトグラフィー用カラムとしてはShimpack IC-C3を用い、アンモニアの検出は電気伝導度検出器を用いて行った。
実施例９〜１３の結果を表２に示す。
表２の結果の通り、カチオン基を有する緻密質膜を透過膜として用いたパーベーパーレーション法であるから、水に溶解したアンモニアを除去することができる。
（実施例１４〜２０）
実施例９で用いたキトサン膜をパーベーパレーション透過セルに装着し、供給側に約０．１％（実測数値は表を参照のこと）アンモニア水溶液をローラーポンプにより送液した。透過側に１０ｇのシリカゲルを充填したカラム（１２ｍｍΦ×１００ｍｍ）を接続し、このカラムの出口を液体窒素で冷却したトラップと真空ポンプを装着した真空ラインに接続し、１×１０〜１×１０２Ｐａに減圧し、透過温度３０〜５０℃の条件でパーベーパレーションを行った。透過成分を液体窒素で冷却したトラップに凝縮させて補集した。補集した透過成分のアンモニアを定量した。
実施例９で用いたキトサン膜をパーベーパレーション透過セルに装着し、供給側に約０．１％（実測数値は表を参照のこと）アンモニア水溶液をローラーポンプにより送液した。透過側に１０ｇのシリカゲルを充填したカラム（１２ｍｍΦ×１００ｍｍ）を接続し、このカラムの出口を液体窒素で冷却したトラップと真空ポンプを装着した真空ラインに接続し、１×１０〜１×１０２Ｐａに減圧し、透過温度３０〜５０℃の条件でパーベーパレーションを行った。透過成分を液体窒素で冷却したトラップに凝縮させて補集した。補集した透過成分のアンモニアを定量した。
実施例１４〜２０の結果を表３に示す。
表３の結果の通り、カチオン基を有する緻密質膜を透過膜として用いたパーベーパレーション法と無機質多孔粒体を用いた吸着除去法を用いた水の浄化方法であるから、水に溶解したアンモニアを略完全に除去することができる。
（実施例２１〜３１）
実施例９で用いたキトサン膜をパーベーパレーション透過セルに装着し、供給側に約０．１％アンモニア水溶液（実測数値は表を参照のこと）をローラーポンプにより送液した。透過側に１０ｇのシリカゲルを充填したカラム（１２ｍｍΦ×１００ｍｍ）二本を直列（実施例２１〜２６）又は並列（実施例２７〜３１）に接続し、このカラムの出口を液体窒素で冷却したトラップと真空ポンプを装着した真空ラインに接続し、１×１０〜１×１０２Ｐａに減圧し、透過温度３０〜５０℃の条件でパーベーパレーションを行った。透過成分を液体窒素で冷却したトラップに凝縮させて補集した。補集した透過成分のアンモニアを定量した。
実施例９で用いたキトサン膜をパーベーパレーション透過セルに装着し、供給側に約０．１％アンモニア水溶液（実測数値は表を参照のこと）をローラーポンプにより送液した。透過側に１０ｇのシリカゲルを充填したカラム（１２ｍｍΦ×１００ｍｍ）二本を直列（実施例２１〜２６）又は並列（実施例２７〜３１）に接続し、このカラムの出口を液体窒素で冷却したトラップと真空ポンプを装着した真空ラインに接続し、１×１０〜１×１０２Ｐａに減圧し、透過温度３０〜５０℃の条件でパーベーパレーションを行った。透過成分を液体窒素で冷却したトラップに凝縮させて補集した。補集した透過成分のアンモニアを定量した。
（実施例３２）
実施例９で用いたキトサン膜をパーベーパレーション透過セルに装着し、供給側に約０．１％アンモニア水溶液（実測数値は表を参照のこと）をローラーポンプにより送液した。透過側に１０ｇの球状活性炭（商品名：Ｘ７１００，ＬｏｔＮｏ．ＤＸＷ０１）を充填したカラム（１２ｍｍΦ×１００ｍｍ）二本を並列に接続し、このカラムの出口を液体窒素で冷却したトラップと真空ポンプを装着した真空ラインに接続し、１×１０〜１×１０２Ｐａに減圧し、透過温度５０℃の条件でパーベーパレーションを行った。透過成分を液体窒素で冷却したトラップに凝縮させて補集した。補集した透過成分のアンモニアを定量した。
実施例９で用いたキトサン膜をパーベーパレーション透過セルに装着し、供給側に約０．１％アンモニア水溶液（実測数値は表を参照のこと）をローラーポンプにより送液した。透過側に１０ｇの球状活性炭（商品名：Ｘ７１００，ＬｏｔＮｏ．ＤＸＷ０１）を充填したカラム（１２ｍｍΦ×１００ｍｍ）二本を並列に接続し、このカラムの出口を液体窒素で冷却したトラップと真空ポンプを装着した真空ラインに接続し、１×１０〜１×１０２Ｐａに減圧し、透過温度５０℃の条件でパーベーパレーションを行った。透過成分を液体窒素で冷却したトラップに凝縮させて補集した。補集した透過成分のアンモニアを定量した。
実施例２１〜２６の結果を表４に、実施例２７〜３２の結果を表５に示す。
表４及び表５の結果の通り、カチオン基を有する緻密質膜を透過膜として用いたパーベーパレーション法と複数の無機質多孔粒体を用いた水の浄化方法であるから、水に溶解したアンモニアを略完全に除去することができる。
（実施例３３）
実施例９で使用したキトサン膜をパーベーパレーション透過セルに装着し、供給側に約０．１％エチレンジアミン水溶液（実測数値は表を参照のこと）をローラーポンプにより送液した。透過側を真空ラインに接続し、１×１０〜１×１０２Ｐａに減圧し、後記表６に示す透過温度でパーベーパレーションを行った。透過成分を液体窒素で冷却したトラップに凝縮させて補集した。補集した透過成分のエチレンジアミンを定量した。
実施例９で使用したキトサン膜をパーベーパレーション透過セルに装着し、供給側に約０．１％エチレンジアミン水溶液（実測数値は表を参照のこと）をローラーポンプにより送液した。透過側を真空ラインに接続し、１×１０〜１×１０２Ｐａに減圧し、後記表６に示す透過温度でパーベーパレーションを行った。透過成分を液体窒素で冷却したトラップに凝縮させて補集した。補集した透過成分のエチレンジアミンを定量した。
（実施例３４〜３５）
実施例９で用いたキトサン膜をパーベーパレーション透過セルに装着し、供給側にシリカゲル（実施例３４）又は球状活性炭（商品名：Ｘ７１００，ＬｏｔＮｏ．ＤＸＷ０１）（実施例３５）を充填したカラム（１２ｍｍΦ×１００ｍｍ）に接続し、このカラムの出口を液体窒素で冷却したトラップと真空ポンプを装着した真空ラインに接続した。供給側に約０．１％エチレンジアミン水溶液（実測数値は表を参照のこと）をローラーポンプにより送液し、１×１０〜１×１０２Ｐａに減圧し、透過温度３０〜５０℃の条件でパーベーパレーションを行った。透過成分を液体窒素で冷却したトラップに凝縮させて補集した。補集した透過成分のエチレンジアミンを定量した。
実施例９で用いたキトサン膜をパーベーパレーション透過セルに装着し、供給側にシリカゲル（実施例３４）又は球状活性炭（商品名：Ｘ７１００，ＬｏｔＮｏ．ＤＸＷ０１）（実施例３５）を充填したカラム（１２ｍｍΦ×１００ｍｍ）に接続し、このカラムの出口を液体窒素で冷却したトラップと真空ポンプを装着した真空ラインに接続した。供給側に約０．１％エチレンジアミン水溶液（実測数値は表を参照のこと）をローラーポンプにより送液し、１×１０〜１×１０２Ｐａに減圧し、透過温度３０〜５０℃の条件でパーベーパレーションを行った。透過成分を液体窒素で冷却したトラップに凝縮させて補集した。補集した透過成分のエチレンジアミンを定量した。
実施例３３〜３５の結果を表６に示す。
表６の結果の通り、カチオン基を有する緻密質膜を透過膜として用いたパーペーパレーション法であるから、水に溶解したエチレンジアミン等のアミン類を除去することができる。
（実施例３６〜３８）
多孔質中空糸膜（ＥＸ５４０ＶＳ−１２、三菱レイヨン製）の外表面に１０％酢酸セルロース／アセトン溶液をコーティングした後、風乾後、１Ｎ水酸化ナトリウム水溶液を用いて脱アセチル化して再生セルロース膜を多孔質中空糸膜の表面に形成させて複合中空糸膜を得た。この複合中空糸膜をアクリル樹脂製のモジュールに固定した。この複合中空糸膜をパーベーパレーション装置に装着し、アンモニアを含む液を複合中空糸膜の外側に供給した。供給液の送液にはチューブ型ポンプを使用し、毎分１８８ｍｌ（４０℃）〜１９４ｍｌ（６０℃）の速度で送液した。供給液と熱交換器を同一恒温層に浸漬し、モジュールへの供給液の温度を入口と出口でモニターした。複合中空糸膜の中側両端を真空ラインに接続し、透過成分を液体窒素で冷却した試験管トラップで補集した。透過試験中の圧力はピラニーゲージで測定し、３０〜４０Ｐａで行った。透過膜を透過した画分と透過しなかった画分のアンモニア濃度を測定した。また、比較例として、市販の中空糸モジュール（商品名：クリランスＥホローファイバー型ダイアライザー、テルモ株式会社製）を用いて、上記と同様の試験を行った。
多孔質中空糸膜（ＥＸ５４０ＶＳ−１２、三菱レイヨン製）の外表面に１０％酢酸セルロース／アセトン溶液をコーティングした後、風乾後、１Ｎ水酸化ナトリウム水溶液を用いて脱アセチル化して再生セルロース膜を多孔質中空糸膜の表面に形成させて複合中空糸膜を得た。この複合中空糸膜をアクリル樹脂製のモジュールに固定した。この複合中空糸膜をパーベーパレーション装置に装着し、アンモニアを含む液を複合中空糸膜の外側に供給した。供給液の送液にはチューブ型ポンプを使用し、毎分１８８ｍｌ（４０℃）〜１９４ｍｌ（６０℃）の速度で送液した。供給液と熱交換器を同一恒温層に浸漬し、モジュールへの供給液の温度を入口と出口でモニターした。複合中空糸膜の中側両端を真空ラインに接続し、透過成分を液体窒素で冷却した試験管トラップで補集した。透過試験中の圧力はピラニーゲージで測定し、３０〜４０Ｐａで行った。透過膜を透過した画分と透過しなかった画分のアンモニア濃度を測定した。また、比較例として、市販の中空糸モジュール（商品名：クリランスＥホローファイバー型ダイアライザー、テルモ株式会社製）を用いて、上記と同様の試験を行った。
実施例３６〜３８の結果を表７に示す。
表７の結果の通り、疎水性膜の表面に親水膜を積層した複合膜からなる透過膜を用いたパーベーパレーション法であるから、水の透過を抑制し、アンモニアを優先的に透過することができる。また、市販の中空糸モジュールは、水とアンモニアを分離することは出来なかった。
１・・・・水の連続浄化装置
２・・・・パーベーパレーション装置
２０１・・透過膜
２０４・・第一のパーベーパレーション装置
２０８・・第二のパーベーパレーション装置
２１０・・透過膜
３・・・・不純物吸着装置
４・・・・加熱手段
５３・・・送気管
６１・・・方向制御弁
２・・・・パーベーパレーション装置
２０１・・透過膜
２０４・・第一のパーベーパレーション装置
２０８・・第二のパーベーパレーション装置
２１０・・透過膜
３・・・・不純物吸着装置
４・・・・加熱手段
５３・・・送気管
６１・・・方向制御弁
Claims (8)
- パーベーパレーション法による、少なくとも不純物としてアンモニア及び／又はアミン類を含む水の浄化方法であって、透過膜としてカチオン基を有する緻密質膜を用いて、アンモニア及び／又はアミン類等の不純物の透過を抑制するとともに水を優先的に透過させることを特徴とする水の浄化方法。
- パーベーパレーション法による、少なくとも不純物としてアンモニア及び／又はアミン類を含む水の浄化方法であって、透過膜として疎水性多孔質膜の表面に親水性膜を積層させた複合膜を用いて、水の透過を抑制するとともにアンモニア及び／又はアミン類等の不純物を優先的に透過させることを特徴とする水の浄化方法。
- パーベーパレーション法による、少なくとも不純物としてアンモニア及び／又はアミン類を含む水の浄化方法であって、透過膜としてカチオン基を有する緻密質膜を用いてアンモニア及び／又はアミン類等の不純物の透過を抑制するとともに、該透過膜を透過した不純物は無機質多孔粒体を用いて吸着除去することを特徴とする水の浄化方法。
- パーベーパレーション法による、少なくとも不純物としてアンモニア及び／又はアミン類を含む水の浄化方法であって、透過膜として疎水性膜の表面に親水性膜を積層させた複合膜を用いてアンモニア及び／又はアミン類等の不純物を優先的に透過させ、該透過膜を透過しなかった不純物は無機質多孔粒体を用いて吸着除去することを特徴とする水の浄化方法。
- パーベーパレーション法による、少なくとも不純物としてアンモニア及び／又はアミン類を含む水の浄化方法であって、透過膜として疎水性膜の表面に親水性膜を積層させた複合膜を用いてアンモニア及び／又はアミン類等の不純物を優先的に透過させ、該複合膜を透過しなかった画分を、カチオン基を有する緻密質膜を用いて更にパーベーパレーションを行ってアンモニア及び／又はアミン類等の不純物の透過を抑制して水を優先的に透過させ、該カチオン基を有する緻密質膜を透過した不純物は無機質多孔粒体を用いて吸着除去することを特徴とする水の浄化方法。
- 請求項３乃至５のいずれかに記載の水の浄化方法であって、アンモニア及び／又はアミン類の不純物を吸着した無機質多孔粒体を１０Ｐａ以下に減圧した状態で１００〜２００℃に加熱してアンモニア及び／又はアミン類等の吸着物を脱着することを特徴とする水の浄化方法。
- 少なくとも不純物としてアンモニア及び／又はアミン類を含む水の連続浄化装置であって、該連続浄化装置はパーベーパレーション装置及び２以上の不純物吸着装置からなり、該パーベーパレーション装置の透過膜はカチオン基を有する緻密質膜からなり、該不純物吸着装置には加熱手段と減圧手段とからなる再生装置がそれぞれ設けられ、パーベーパレーション装置の透過側と不純物吸着装置は方向制御弁が設けられた送気管を経て連結されてなることを特徴とする水の連続浄化装置。
- 少なくともアンモニア及び／又はアミン類を不純物として含む水の連続浄化装置であって、該浄化装置は第一及び第二のパーベーパレーション装置と、二以上の不純物吸着装置からなり、該第一のパーベーパレーション装置の透過膜は疎水性膜の表面に親水性膜を積層させた複合膜からなり、該第二のパーベーパレーション装置の透過膜はカチオン基を有する緻密質膜からなり、該第一のパーベーパレーション装置の供給側と該第二のパーベーパレーション装置の供給側は第一のパーベーパレーション装置の透過膜を透過しなかった画分を第二のパーベーパレーション装置の供給側に供給するように連結され、該不純物吸着装置には加熱手段と減圧手段とからなる再生装置がそれぞれ設けられ、該第二のパーベーパレーション装置の透過側と該不純物吸着装置は方向制御弁が設けられた送気管を経て連結されてなることを特徴とする水の連続浄化装置。
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| JP2010119963A (ja) * | 2008-11-20 | 2010-06-03 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 宇宙ステーション用の排水処理装置及び方法 |
| WO2014115383A1 (ja) | 2013-01-22 | 2014-07-31 | 栗田工業株式会社 | 閉鎖系空間用の水回収装置 |
| US10550016B2 (en) | 2016-04-27 | 2020-02-04 | Kurita Water Industries Ltd. | Water recovery apparatus and electrodialysis device |
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