JP2018108538A - Forward osmosis membrane separation method and water treatment facility and power generation facility for performing the same - Google Patents

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JP2018108538A JP2016256322A JP2016256322A JP2018108538A JP 2018108538 A JP2018108538 A JP 2018108538A JP 2016256322 A JP2016256322 A JP 2016256322A JP 2016256322 A JP2016256322 A JP 2016256322A JP 2018108538 A JP2018108538 A JP 2018108538A
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博司 大庭
Hiroshi Oba
博司 大庭
信行 松本
Nobuyuki Matsumoto
信行 松本
啓 田中
Hiroshi Tanaka
啓 田中
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a forward osmosis membrane separation method where the seepage of a draw solution to a forward osmosis membrane is suppressed and the amount of seepage water taken out into the draw solution via the forward osmosis membrane is increased while adopting a method separating the draw solution diluted with the seepage water to a two-phase liquid for adopting a simple method.SOLUTION: In a forward osmosis membrane separation method having a step performing a forward osmosis membrane method bringing a draw solution having high osmotic pressure into contact with water to be treated having low osmotic pressure via a forward osmosis membrane and taking out seepage water from the water to be treated side of the forward osmosis membrane to a draw solution side: the draw solution includes an organic compound whose general formula (1) is expressed as R-(O-R)-(OCO-R-CO)-(O-R)-O-R(1) [where, Rand Rare the same or different and hydrogen atoms, substituted or unsubstituted alkyl groups, substituted or unsubstituted cycloalkyl groups, substituted or unsubstituted acyl groups or substituted or unsubstituted aryl groups; R, Rand Rare the same or different and substituted or unsubstituted alkylene groups; n and k are the same or different and an integer of 0-4; and m is 0 or 1, however neither n nor k is 0 when m is 0]; and the forward osmosis membrane is an inorganic film.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、正浸透膜分離方法、並びに該方法を行う水処理設備及び発電設備に関する。   The present invention relates to a forward osmosis membrane separation method, and a water treatment facility and a power generation facility that perform the method.

純水の製造技術として、逆浸透膜法が知られている。ここで使用される膜は、特定の大きさの分子、イオン等のみを透過する膜であり、例えば、海水から塩分を取り除くために使用されている。しかしながら、この際、溶質濃度差により浸透圧差が生じるため、この浸透圧差に逆らって被処理水をポンプ等で加圧するための動力費が嵩む。   A reverse osmosis membrane method is known as a pure water production technique. The membrane used here is a membrane that transmits only molecules, ions, and the like having a specific size, and is used, for example, to remove salt from seawater. However, at this time, an osmotic pressure difference is generated due to a difference in solute concentration, so that a power cost for pressurizing water to be treated with a pump or the like increases against the osmotic pressure difference.

これに対して、浸透圧の高い側から浸透圧の低い側へ水等の低分子成分を逆行して浸透させる正浸透膜法が開発されている。これは逆浸透膜法と同様に、特定の分子、イオン等のみを透過する膜を使用し、さらにドロー溶液と呼ばれる、被処理水（フィード溶液）よりも浸透圧の高い溶液を用い、被処理水とドロー溶液とを前記膜を介して接触させることにより、外部圧力をかけることなく浸透圧差を駆動力として、被処理水からドロー溶液に純水のみを取り出すことができる。このため、純水が流入した後のドロー溶液から純水を分離すれば、逆浸透膜法よりも省エネルギーで低コストに純水を製造することができる。   On the other hand, a forward osmosis membrane method has been developed in which a low molecular component such as water is reversely permeated from a high osmotic pressure side to a low osmotic pressure side. Like the reverse osmosis membrane method, this uses a membrane that only permeates specific molecules, ions, etc., and uses a solution with higher osmotic pressure than the water to be treated (feed solution), called a draw solution. By bringing the water and the draw solution into contact with each other through the membrane, only pure water can be taken out from the water to be treated into the draw solution using the osmotic pressure difference as a driving force without applying external pressure. For this reason, if pure water is isolate | separated from the draw solution after pure water flows in, pure water can be manufactured at low cost and energy saving rather than a reverse osmosis membrane method.

ここで、ドロー溶液から純水を分離する方法は種々開発されており、例えば、特許文献１には、汚染供給溶液流（被処理水）側から、半透膜を介して、引き抜き溶液流（ドロー溶液）側へ水（浸透水）を通過させて、引き抜き溶液流（ドロー溶液）を希釈した後に加熱して過飽和させることで引き抜き溶液流（ドロー溶液）中の溶質を沈殿させた後に凝集させ、水リッチ流（水相）と溶質リッチ流（ドロー溶液相）とに分離し、水リッチ流（水相）を冷却して残存する溶質を分離して純水を得ることが記載されている。また、ドロー溶液としては、使用する物質の選定等が進められている。   Here, various methods for separating pure water from a draw solution have been developed. For example, Patent Document 1 discloses a drawing solution flow (from a contaminated supply solution flow (treated water) side through a semipermeable membrane ( Pass water (penetrated water) to the draw solution) side, dilute the draw solution stream (draw solution) and heat to supersaturate to precipitate the solute in the draw solution stream (draw solution) and then agglomerate It is described that the water-rich stream (water phase) and the solute-rich stream (draw solution phase) are separated, and the water-rich stream (water phase) is cooled to separate the remaining solute to obtain pure water. . In addition, as a draw solution, selection of substances to be used is being promoted.

特表２０１４−５１２９５１号公報Special table 2014-512951 gazette

しかしながら、特許文献１に記載の方法は、引き抜き溶液流（ドロー溶液）中の溶質を沈殿させることにより固体と液体の二相に分離している。このため、得られた沈殿をそのままドロー溶液として再利用することができないため、正浸透膜法を繰り返し採用するには沈殿を再度水に溶解させる必要があり、簡便な手法とは言えない。   However, the method described in Patent Document 1 separates the solid and liquid two phases by precipitating the solute in the drawing solution stream (draw solution). For this reason, since the obtained precipitate cannot be reused as it is as a draw solution, it is necessary to dissolve the precipitate in water again in order to repeatedly use the forward osmosis membrane method, which is not a simple method.

さらに、正浸透膜法に採用される半透膜（正浸透膜）は、ほとんどが有機膜である。特に、浸透水で希釈したドロー溶液を二相の液体に分離する方法に採用される正浸透膜はいずれも有機膜である。特許文献１より簡便な手法として、浸透水で希釈したドロー溶液を二相の液体に分離する方法を採用する場合には、ドロー溶液中の溶質として、加熱することにより二相の液体に分離する有機性の感温性化合物を使用する。この場合、正浸透膜として使用する有機膜に感温性化合物が浸透し、有機膜が剥離したり膨潤したりするために、有機膜を介してドロー溶液がフィード溶液中に漏れ出してしまい、有機膜を介してドロー溶液中に取り出せる浸透水の量が少なくなってしまう。   Furthermore, most semipermeable membranes (forward osmosis membranes) employed in the forward osmosis membrane method are organic membranes. In particular, any forward osmosis membrane employed in a method for separating a draw solution diluted with osmotic water into a two-phase liquid is an organic membrane. As a simpler technique than Patent Document 1, when a method of separating a draw solution diluted with osmotic water into a two-phase liquid is adopted, it is separated into a two-phase liquid by heating as a solute in the draw solution. Use organic temperature sensitive compounds. In this case, the thermosensitive compound penetrates the organic membrane used as the forward osmosis membrane, and the organic membrane peels or swells, so that the draw solution leaks into the feed solution through the organic membrane, The amount of permeated water that can be taken out into the draw solution through the organic membrane is reduced.

本発明は、以上のような課題を解決しようとするものであり、具体的には、簡便な方法を採用するために浸透水で希釈したドロー溶液を二相の液体に分離する方法を採用しつつも、正浸透膜にドロー溶液が浸透することを抑制し、且つ、正浸透膜を介してドロー溶液中に取り出す浸透水の量を増大することを目的とする。   The present invention is intended to solve the above-described problems. Specifically, in order to employ a simple method, a method of separating a draw solution diluted with osmotic water into a two-phase liquid is employed. However, it is intended to suppress the permeation of the draw solution into the forward osmosis membrane and increase the amount of permeated water taken out into the draw solution through the forward osmosis membrane.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、ドロー溶液が有する溶質として特定の化合物を使用するとともに、正浸透膜として無機膜を採用することにより、浸透水で希釈したドロー溶液を二相の液体に分離する方法を採用しつつも、正浸透膜にドロー溶液が浸透することを抑制し、且つ、正浸透膜を介してドロー溶液中に取り出す浸透水の量を増大することができることを見出した。本発明者らは、当該知見に基づきさらに研究を重ね、本発明を完成するに至った。即ち、本発明は以下の構成を包含する。
項１．高浸透圧のドロー溶液と低浸透圧の被処理水とを、正浸透膜を介して接触させ、前記正浸透膜の前記被処理水側から前記ドロー溶液側に浸透水を取り出す正浸透膜法を行う工程を備える正浸透膜分離方法であって、
前記ドロー溶液は、一般式（1）：
R1−(O−R2)n−(OCO−R3−CO)m−(O−R4)k−O−R5 （1）
［式中、R1及びR5は同一又は異なって、水素原子、置換若しくは非置換アルキル基、置換若しくは非置換シクロアルキル基、置換若しくは非置換アシル基、又は置換若しくは非置換アリール基を示す。R2、R3及びR4は同一又は異なって、置換若しくは非置換アルキレン基を示す。n及びkは同一又は異なって、0〜4の整数を示す。mは0又は1を示す。ただし、mが0である場合はn及びkがいずれも0となることはない。］
で表される有機化合物を含有し、且つ、
前記正浸透膜は無機膜である、方法。
項２．前記被処理水側から前記ドロー溶液側に浸透水を取り出すことによって希釈されたドロー溶液を加熱する工程を備える、項１に記載の方法。
項３．前記加熱工程において加熱されたドロー溶液を、前記有機化合物を含むドロー溶液相と、前記浸透水を含む水相と、の二相の液体に分離する相分離工程を備える、項２に記載の方法。
項４．前記相分離工程で分離された前記ドロー溶液相を、ドロー溶液として前記正浸透膜法に再利用する工程を備える、項３に記載の方法。
項５．前記相分離工程で分離された前記ドロー溶液相を、前記正浸透膜法にドロー溶液として再利用する前に冷却する冷却工程
を備える、項４に記載の方法。
項６．前記相分離工程で分離された前記水相を精製する工程
を備える、項３〜５のいずれかに記載の方法。
項７．項１〜６のいずれかに記載の方法を行う水処理設備であって、
前記被処理水側から、前記正浸透膜を介して、前記ドロー溶液側に浸透水を取り出すことにより前記ドロー溶液を希釈する正浸透膜装置と、
前記正浸透膜装置において希釈されたドロー溶液を加熱する加熱装置と、
前記加熱装置にて加熱されたドロー溶液を、前記有機化合物を含むドロー溶液相と、前記浸透水を含む水相と、の二相の液体に分離して貯留するとともに、分離された前記ドロー溶液相を前記正浸透膜装置にドロー溶液として供給可能にする相分離槽と、
を備える水処理設備。
項８．前記相分離槽で分離された前記ドロー溶液相を、前記正浸透膜装置にドロー溶液として供給する前に冷却する冷却装置
を備える、項７に記載の水処理設備。
項９．前記相分離槽で分離された前記水相を精製する精製設備
を備える、項７又は８に記載の水処理設備。
項１０．正浸透膜装置を設けて、項１〜６のいずれかに記載の方法を行う発電設備であって、
前記被処理水側から、前記正浸透膜を介して、前記ドロー溶液側に浸透水を取り出すことにより前記ドロー溶液を希釈する正浸透膜装置と、
前記正浸透膜装置において希釈されたドロー溶液の流れにより発電機を駆動させる発電装置と、
前記正浸透膜装置において希釈されたドロー溶液を加熱する加熱装置と、
前記加熱装置にて加熱されたドロー溶液を、前記有機化合物を含むドロー溶液相と、前記浸透水を含む水相と、の二相の液体に分離して貯留するとともに、分離された前記ドロー溶液相を前記正浸透膜装置にドロー溶液として供給可能にする相分離槽とを備え、且つ、
前記相分離槽で分離された前記水相を前記正浸透膜装置の被処理水として供給するとともに、前記正浸透膜装置において前記浸透水を取りだした後の被処理水をドロー溶液として再利用する、
発電設備。
項１１．前記相分離槽で分離された前記ドロー溶液相を、前記正浸透膜装置にドロー溶液として供給する前に冷却する冷却装置
を備える、項１０に記載の発電設備。
項１２．前記相分離槽で分離された前記水相を精製する精製設備
を備える、項１０又は１１に記載の発電設備。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors used a specific compound as a solute of a draw solution and diluted with osmotic water by adopting an inorganic membrane as a forward osmosis membrane. While adopting a method of separating the draw solution into two-phase liquid, it suppresses the permeation of the draw solution into the forward osmosis membrane and increases the amount of osmotic water taken out into the draw solution through the forward osmosis membrane Found that you can. The inventors of the present invention have further studied based on the findings and have completed the present invention. That is, this invention includes the following structures.
Item 1. A forward osmosis membrane method in which a high osmotic pressure draw solution and a low osmotic pressure treated water are brought into contact with each other through a forward osmosis membrane, and the osmotic water is extracted from the treated water side of the forward osmosis membrane to the draw solution side. A forward osmosis membrane separation method comprising the step of:
The draw solution has the general formula (1):
R 1 − (O−R 2 ) n − (OCO−R 3 −CO) m − (O−R 4 ) k −O−R 5 (1)
[Wherein, R 1 and R 5 are the same or different and each represents a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted acyl group, or a substituted or unsubstituted aryl group. R 2 , R 3 and R 4 are the same or different and each represents a substituted or unsubstituted alkylene group. n and k are the same or different and represent an integer of 0 to 4. m represents 0 or 1. However, when m is 0, neither n nor k is 0. ]
An organic compound represented by:
The method, wherein the forward osmosis membrane is an inorganic membrane.
Item 2. Item 2. The method according to Item 1, comprising the step of heating the draw solution diluted by removing permeated water from the treated water side to the draw solution side.
Item 3. Item 3. The method according to Item 2, comprising a phase separation step of separating the draw solution heated in the heating step into a two-phase liquid of a draw solution phase containing the organic compound and an aqueous phase containing the permeated water. .
Item 4. Item 4. The method according to Item 3, comprising a step of reusing the draw solution phase separated in the phase separation step in the forward osmosis membrane method as a draw solution.
Item 5. Item 5. The method according to Item 4, comprising a cooling step of cooling the draw solution phase separated in the phase separation step before reusing it as a draw solution in the forward osmosis membrane method.
Item 6. Item 6. The method according to any one of Items 3 to 5, comprising a step of purifying the aqueous phase separated in the phase separation step.
Item 7. A water treatment facility for performing the method according to any one of Items 1 to 6,
A forward osmosis membrane device for diluting the draw solution by removing permeate from the treated water side to the draw solution side through the forward osmosis membrane;
A heating device for heating the draw solution diluted in the forward osmosis membrane device;
The draw solution heated by the heating device is separated and stored in a two-phase liquid of a draw solution phase containing the organic compound and an aqueous phase containing the permeated water, and the separated draw solution A phase separation tank that allows a phase to be supplied as a draw solution to the forward osmosis membrane device;
Water treatment facility comprising.
Item 8. Item 8. The water treatment facility according to item 7, comprising a cooling device that cools the draw solution phase separated in the phase separation tank before supplying the draw solution phase as a draw solution to the forward osmosis membrane device.
Item 9. Item 9. The water treatment facility according to Item 7 or 8, comprising a purification facility for purifying the aqueous phase separated in the phase separation tank.
Item 10. A power generation facility that provides a forward osmosis membrane device and performs the method according to any one of Items 1 to 6,
A forward osmosis membrane device for diluting the draw solution by removing permeate from the treated water side to the draw solution side through the forward osmosis membrane;
A power generator that drives the generator by the flow of the draw solution diluted in the forward osmosis membrane device;
A heating device for heating the draw solution diluted in the forward osmosis membrane device;
The draw solution heated by the heating device is separated and stored in a two-phase liquid of a draw solution phase containing the organic compound and an aqueous phase containing the permeated water, and the separated draw solution A phase separation tank that allows a phase to be supplied as a draw solution to the forward osmosis membrane device, and
The water phase separated in the phase separation tank is supplied as treated water of the forward osmosis membrane device, and the treated water after the osmotic water is taken out in the forward osmosis membrane device is reused as a draw solution. ,
Power generation equipment.
Item 11. Item 11. The power generation facility according to Item 10, comprising a cooling device that cools the draw solution phase separated in the phase separation tank before supplying the draw solution phase as a draw solution to the forward osmosis membrane device.
Item 12. Item 12. The power generation facility according to Item 10 or 11, further comprising a purification facility for purifying the aqueous phase separated in the phase separation tank.

本発明によれば、ドロー溶液中の溶質として特定の化合物を使用しているため、加熱することにより二相の液体に分離することができる。このため、正浸透膜法として浸透水で希釈したドロー溶液を二相の液体に分離する方法を採用することができる。   According to the present invention, since a specific compound is used as the solute in the draw solution, it can be separated into a two-phase liquid by heating. For this reason, a method of separating a draw solution diluted with osmotic water into a two-phase liquid can be employed as the forward osmosis membrane method.

また、本発明では、ドロー溶液中の溶質として特定の有機化合物を使用しているが、半透膜として無機膜を使用しているため、正浸透膜にドロー溶液が浸透することを抑制し、且つ、正浸透膜を介してドロー溶液中に取り出す浸透水の量を増大することができる。   Further, in the present invention, a specific organic compound is used as a solute in the draw solution, but since an inorganic membrane is used as a semipermeable membrane, the penetration of the draw solution into the forward osmosis membrane is suppressed, In addition, the amount of osmotic water taken out into the draw solution via the forward osmosis membrane can be increased.

さらに、本発明では、相分離槽で分離されたドロー溶液相を再度ドロー溶液として再利用することができ、また、正浸透膜として使用する無機膜はドロー溶液の浸透による剥離及び膨潤を防止することができるために交換頻度を低減することができることから、省エネルギーで分離効率の高い水処理設備及び発電設備を提供することができる。   Furthermore, in the present invention, the draw solution phase separated in the phase separation tank can be reused again as a draw solution, and the inorganic membrane used as the forward osmosis membrane prevents peeling and swelling due to penetration of the draw solution. Therefore, since the replacement frequency can be reduced, it is possible to provide a water treatment facility and a power generation facility with energy saving and high separation efficiency.

本発明の水処理設備の一実施形態を示す図面である。It is drawing which shows one Embodiment of the water treatment equipment of this invention. 冷却装置を備える本発明の水処理設備の他の実施形態を示す図面である。It is drawing which shows other embodiment of the water treatment equipment of this invention provided with a cooling device. 本発明の発電設備の一実施形態を示す図面である。It is drawing which shows one Embodiment of the power generation equipment of this invention. 冷却装置を備える本発明の発電設備の他の実施形態を示す図面である。It is drawing which shows other embodiment of the power generation equipment of this invention provided with a cooling device. 実施例2の有機膜を用いた評価を行ったFOユニット試験フローの概略図である。3 is a schematic diagram of a FO unit test flow in which an evaluation using the organic film of Example 2 was performed. FIG. 実施例2において、ドロー溶液の溶質として化合物B、化合物C、化合物H又はNaClを用い、正浸透膜としてHTI社製のCTA-NW（酢酸セルロース）を用いた場合の純水側からドロー溶液側への純水の透過流速の時間経過による変化を示すグラフ、及び試験開始から180分後におけるドロー溶液側から純水側に漏れだしてしまった溶質の量の表である。In Example 2, the draw solution side from the pure water side when using Compound B, Compound C, Compound H or NaCl as the solute of the draw solution and CTA-NW (cellulose acetate) manufactured by HTI as the forward osmosis membrane 2 is a graph showing a change in the permeation flow rate of pure water with time, and a table of the amount of solute leaked from the draw solution side to the pure water side after 180 minutes from the start of the test. 実施例2のゼオライト膜を用いた評価を行った測定装置の概略図である。3 is a schematic view of a measuring apparatus that has been evaluated using the zeolite membrane of Example 2. FIG.

以下、本発明の正浸透膜分離方法を、正浸透膜分離方法を利用した水処理設備及び発電設備を例示しつつ説明する。以下の水処理設備及び発電設備についての説明は、いずれも本発明の正浸透膜分離方法に適用される。なお、以下に好適な実施形態を記すが、これら実施形態はそれぞれ、本発明をより具体的に例示するために記載されたものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変更が可能であり、本発明は、以下の記載に限定されるものではない。   Hereinafter, the forward osmosis membrane separation method of the present invention will be described with reference to a water treatment facility and a power generation facility using the forward osmosis membrane separation method. The following description of the water treatment facility and the power generation facility is applied to the forward osmosis membrane separation method of the present invention. Preferred embodiments will be described below, but these embodiments are described in order to more specifically illustrate the present invention, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. The present invention is not limited to the following description.

なお、本明細書において、「含有する（comprise）」は、「実質的にのみからなる（consist essentially of）」及び「のみからなる（consist of）」も包含する概念である。   In the present specification, “comprise” is a concept including “consist essentially of” and “consist of”.

１．水処理設備
本発明の水処理設備は、図１に示されるように、高浸透圧のドロー溶液と低浸透圧の被処理水とを、正浸透膜１１を介して接触させ、前記正浸透膜１１の一方面側（前記被処理水側）１１ａから他方面側（前記ドロー溶液側）１１ｂに浸透水を取り出す正浸透膜法を行う正浸透膜装置１を備えている。この正浸透膜装置１では、正浸透膜法を行って浸透水を取り出すことにより、被処理水を濃縮するとともに、ドロー溶液を希釈することができる。 1. As shown in FIG. 1, the water treatment facility of the present invention brings a high osmotic pressure draw solution and a low osmotic pressure treated water into contact with each other via a forward osmosis membrane 11. 11 includes a forward osmosis membrane device 1 that performs a forward osmosis membrane method for extracting permeated water from one surface side (the treated water side) 11a to the other surface side (the draw solution side) 11b. In this forward osmosis membrane device 1, by performing the forward osmosis membrane method and taking out the permeated water, the water to be treated can be concentrated and the draw solution can be diluted.

また、本発明の水処理設備においては、正浸透膜１１の被処理水側１１ａからドロー溶液側１１ｂに取り出された浸透水により希釈されたドロー溶液を加熱する加熱装置２を備えている。   Further, the water treatment facility of the present invention includes a heating device 2 that heats the draw solution diluted with the permeated water taken from the treated water side 11a of the forward osmosis membrane 11 to the draw solution side 11b.

さらに、本発明の水処理設備においては、加熱装置２にて加熱されたドロー溶液を、特定の有機化合物を含む（特に特定の有機化合物を高濃度含む）ドロー溶液相と、浸透水を含む（特に浸透水を主成分とする）水相と、の二相の液体に分離して貯留するとともに、分離されたドロー溶液相を正浸透膜装置１にドロー溶液として供給可能にする相分離槽３を備えている。   Furthermore, in the water treatment facility of the present invention, the draw solution heated by the heating device 2 contains a specific organic compound (particularly, a high concentration of the specific organic compound) and an osmotic water ( A phase separation tank 3 that separates and stores a two-phase liquid (particularly osmotic water as a main component) and a two-phase liquid and that can supply the separated draw solution phase to the forward osmosis membrane device 1 as a draw solution. It has.

このような構成を採用することにより、高浸透圧のドロー溶液と低浸透圧の被処理水とを、正浸透膜１１を介して接触させることにより、外部圧力をかけることなく、浸透圧を利用して正浸透膜１１の被処理水側１１ａからドロー溶液側１１ｂに浸透水を取り出すことができるので、浸透水が流入した後のドロー溶液（つまり、希釈されたドロー溶液）から純水を分離すれば、逆浸透膜法よりも省エネルギーで低コストに正浸透膜法を行うことができる。   By adopting such a configuration, the high osmotic pressure draw solution and the low osmotic pressure treated water are brought into contact with each other through the forward osmosis membrane 11 so that the osmotic pressure can be used without applying external pressure. Since the permeated water can be taken out from the treated water side 11a of the forward osmosis membrane 11 to the draw solution side 11b, the pure water is separated from the draw solution (that is, the diluted draw solution) after the permeated water flows. In this case, the forward osmosis membrane method can be performed at lower cost and energy saving than the reverse osmosis membrane method.

また、このような構成を採用することにより、ドロー溶液を繰り返し循環使用して被処理水から浸透水を取り出す正浸透膜法を行えるとともに、正浸透膜を介してドロー溶液中に取り出す浸透水の量を増大させることができる。また、ドロー溶液相と水相との二相分離を促進し、速やかに二相分離が進行するとともに、二相分離した各相を簡易に分離することもできる。したがって、省エネルギーで低コストに正浸透膜法を行うことができる。さらに、正浸透膜として無機膜を採用することにより、正浸透膜にドロー溶液が浸透することを抑制することができる。   In addition, by adopting such a configuration, it is possible to perform a forward osmosis membrane method in which the draw solution is repeatedly circulated and used to extract the osmotic water from the treated water, and the osmotic water taken out into the draw solution through the forward osmosis membrane The amount can be increased. Further, the two-phase separation between the draw solution phase and the aqueous phase is promoted, the two-phase separation proceeds rapidly, and the two-phase separated phases can be easily separated. Therefore, the forward osmosis membrane method can be performed at low cost with energy saving. Furthermore, by employing an inorganic membrane as the forward osmosis membrane, it is possible to suppress the permeation of the draw solution into the forward osmosis membrane.

（１−１）ドロー溶液
本発明において採用するドロー溶液は、一般式（1）：
R1−(O−R2)n−(OCO−R3−CO)m−(O−R4)k−O−R5 （1）
［式中、R1及びR5は同一又は異なって、水素原子、置換若しくは非置換アルキル基、置換若しくは非置換シクロアルキル基、置換若しくは非置換アシル基、又は置換若しくは非置換アリール基を示す。R2、R3及びR4は同一又は異なって、置換若しくは非置換アルキレン基を示す。n及びkは同一又は異なって、0〜4の整数を示す。mは0又は1を示す。ただし、mが0である場合はn及びkがいずれも0となることはない。］
で表される有機化合物を含有する。 (1-1) Draw Solution The draw solution employed in the present invention has the general formula (1):
R 1 − (O−R 2 ) n − (OCO−R 3 −CO) m − (O−R 4 ) k −O−R 5 (1)
[Wherein, R 1 and R 5 are the same or different and each represents a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted acyl group, or a substituted or unsubstituted aryl group. R 2 , R 3 and R 4 are the same or different and each represents a substituted or unsubstituted alkylene group. n and k are the same or different and represent an integer of 0 to 4. m represents 0 or 1. However, when m is 0, neither n nor k is 0. ]
The organic compound represented by these is contained.

一般式（1）において、R1及びR5で示されるアルキル基としては、直鎖アルキル基及び分岐鎖アルキル基のいずれも採用でき、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、s-ブチル基、t-ブチル基等のC1-10アルキル基（特にC1-6アルキル基）が挙げられる。 In the general formula (1), as the alkyl group represented by R 1 and R 5 , any of a linear alkyl group and a branched alkyl group can be employed, for example, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group. , N-butyl group, isobutyl group, s-butyl group, t-butyl group and the like C1-10 alkyl groups (particularly C1-6 alkyl groups).

R1及びR5で示されるアルキル基は、置換基を有していてもよい。置換基としては、例えば、ハロゲン原子（フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等）、後述のシクロアルキル基、後述のアシル基、後述のアリール基等が挙げられる。置換基の数は、例えば、1〜6個が好ましく、1〜3個がより好ましい。 The alkyl group represented by R 1 and R 5 may have a substituent. Examples of the substituent include a halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom, etc.), a cycloalkyl group described later, an acyl group described later, an aryl group described later, and the like. For example, the number of substituents is preferably 1 to 6, and more preferably 1 to 3.

一般式（1）において、R1及びR5で示されるシクロアルキル基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基等のC3-10シクロアルキル基（特にC4-8シクロアルキル基）が挙げられる。 In the general formula (1), examples of the cycloalkyl group represented by R 1 and R 5 include C3-10 cycloalkyl groups such as cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group (particularly C4 -8 cycloalkyl group).

R1及びR5で示されるシクロアルキル基は、置換基を有していてもよい。置換基としては、例えば、ハロゲン原子（フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等）、上記アルキル基、上記シクロアルキル基、後述のアシル基、後述のアリール基等が挙げられる。置換基の数は、例えば、1〜6個が好ましく、1〜3個がより好ましい。 The cycloalkyl group represented by R 1 and R 5 may have a substituent. Examples of the substituent include a halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom, etc.), the above alkyl group, the above cycloalkyl group, an acyl group described below, and an aryl group described below. For example, the number of substituents is preferably 1 to 6, and more preferably 1 to 3.

一般式（1）において、R1及びR5で示されるアシル基としては、例えば、ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、ベンゾイル基等が挙げられる。 In the general formula (1), examples of the acyl group represented by R 1 and R 5 include a formyl group, an acetyl group, a propionyl group, a butyryl group, and a benzoyl group.

R1及びR5で示されるアシル基は、置換基を有していてもよい。置換基としては、例えば、ハロゲン原子（フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等）、上記アルキル基、上記シクロアルキル基、上記アシル基、後述のアリール基等が挙げられる。置換基の数は、例えば、1〜6個が好ましく、1〜3個がより好ましい。 The acyl group represented by R 1 and R 5 may have a substituent. Examples of the substituent include a halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom, etc.), the above alkyl group, the above cycloalkyl group, the above acyl group, and an aryl group described later. For example, the number of substituents is preferably 1 to 6, and more preferably 1 to 3.

一般式（1）において、R1及びR5で示されるアリール基としては、単環アリール基、縮環アリール基及び多環アリール基のいずれも採用でき、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントレニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フルオレニル基、ピレニル基、トリフェニレニル基等のC6-18アルキル基（特にC6-14アルキル基）が挙げられる。 In the general formula (1), as the aryl group represented by R 1 and R 5 , any of a monocyclic aryl group, a condensed ring aryl group, and a polycyclic aryl group can be employed. For example, a phenyl group, a naphthyl group, an anthracenyl group And C6-18 alkyl groups (particularly C6-14 alkyl groups) such as phenanthrenyl group, biphenyl group, terphenyl group, fluorenyl group, pyrenyl group and triphenylenyl group.

R1及びR5で示されるアリール基は、置換基を有していてもよい。置換基としては、例えば、ハロゲン原子（フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等）、上記アルキル基、上記シクロアルキル基、上記アシル基、上記アリール基等が挙げられる。置換基の数は、例えば、1〜6個が好ましく、1〜3個がより好ましい。 The aryl group represented by R 1 and R 5 may have a substituent. Examples of the substituent include a halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom, etc.), the above alkyl group, the above cycloalkyl group, the above acyl group, the above aryl group, and the like. For example, the number of substituents is preferably 1 to 6, and more preferably 1 to 3.

なかでも、R1及びR5としては、正浸透膜にドロー溶液が浸透することをより抑制するとともに、正浸透膜を介してドロー溶液中に取り出す浸透水の量をより増大する観点から、水素原子、置換若しくは非置換アルキル基、置換若しくは非置換アシル基等が好ましく、水素原子、置換若しくは非置換アルキル基等がより好ましい。 Among them, as R 1 and R 5 , from the viewpoint of further suppressing the permeation of the draw solution into the forward osmosis membrane and increasing the amount of permeated water taken out into the draw solution through the forward osmosis membrane, An atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted acyl group, and the like are preferable, and a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, and the like are more preferable.

一般式（1）において、R2、R3及びR4で示されるアルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、プロピレン基、テトラメチレン基等のC1-10アルキレン基（特にC2-6アルキレン基）が挙げられる。 In the general formula (1), examples of the alkylene group represented by R 2 , R 3 and R 4 include C1-10 alkylene groups such as methylene group, ethylene group, trimethylene group, propylene group and tetramethylene group (particularly C2 -6 alkylene group).

R2、R3及びR4で示されるアルキレン基は、置換基を有していてもよい。置換基としては、例えば、ハロゲン原子（フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等）、上記シクロアルキル基、上記アシル基、上記アリール基等が挙げられる。置換基の数は、例えば、1〜6個が好ましく、1〜3個がより好ましい。 The alkylene group represented by R 2 , R 3 and R 4 may have a substituent. Examples of the substituent include a halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom, etc.), the cycloalkyl group, the acyl group, the aryl group, and the like. For example, the number of substituents is preferably 1 to 6, and more preferably 1 to 3.

一般式（1）において、n及びkは0〜4の整数であり、mが0である場合はn及びkがいずれも0となることはない。つまり、mが0である場合には、n及びkの合計が1〜8の整数である。mが0である場合は、正浸透膜にドロー溶液が浸透することをより抑制するとともに、正浸透膜を介してドロー溶液中に取り出す浸透水の量をより増大する観点から、n及びkの合計が1〜4の整数であることが好ましく、1〜3の整数であることがより好ましく、1又は2であることがさらに好ましい。   In the general formula (1), n and k are integers of 0 to 4, and when m is 0, neither n nor k is 0. That is, when m is 0, the sum of n and k is an integer of 1 to 8. When m is 0, from the viewpoint of further suppressing the permeation of the draw solution into the forward osmosis membrane and further increasing the amount of permeated water taken into the draw solution through the forward osmosis membrane, The total is preferably an integer of 1 to 4, more preferably an integer of 1 to 3, and even more preferably 1 or 2.

一方、一般式（1）において、mが1である場合は、n及びkは0〜4の整数であり、正浸透膜にドロー溶液が浸透することをより抑制するとともに、正浸透膜を介してドロー溶液中に取り出す浸透水の量をより増大する観点から、n及びkは1〜4の整数が好ましく、2又は3がより好ましい。   On the other hand, in the general formula (1), when m is 1, n and k are integers of 0 to 4, and further suppress the permeation of the draw solution into the forward osmosis membrane and pass through the forward osmosis membrane. From the viewpoint of further increasing the amount of osmotic water taken out into the draw solution, n and k are preferably integers of 1 to 4, more preferably 2 or 3.

以上のような条件を有する有機化合物（1）としては、正浸透膜にドロー溶液が浸透することをより抑制するとともに、正浸透膜を介してドロー溶液中に取り出す浸透水の量をより増大する観点から、分子量は1000以下が好ましく、700以下がより好ましい。なお、分子量の下限値は特に制限はなく、小さいほど好ましいが、通常100程度である。   As the organic compound (1) having the above-described conditions, it is possible to further suppress the permeation of the draw solution into the forward osmosis membrane and increase the amount of permeated water taken out into the draw solution through the forward osmosis membrane. From the viewpoint, the molecular weight is preferably 1000 or less, and more preferably 700 or less. The lower limit of the molecular weight is not particularly limited and is preferably as small as possible, but is usually about 100.

以上のような条件を有する有機化合物（1）としては、例えば、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、2-ブトキシエタノール、2-イソブトキシエタノール、ジエチレングリコールモノベンジルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールイソプロピルメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールブチルエーテルアセテート、テトラエチレングリコールジブチレート、テトラエチレングリコールジプロピオネート、テトラエチレングリコールジアセテート、アジピン酸ジ(エトキシ(エトキシエチル))、アジピン酸ジ(エトキシ(エトキシ(エトキシエチル)))、アジピン酸ジ(エトキシ(メトキシエチル))、アジピン酸ジ(メトキシ(エトキシ(エトキシエチル)))、ポリプロピレングリコール等が挙げられる。   Examples of the organic compound (1) having the above conditions include, for example, triethylene glycol butyl methyl ether, 2-butoxyethanol, 2-isobutoxyethanol, diethylene glycol monobenzyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol isopropyl methyl ether, diethylene glycol Ethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether, tripropylene glycol methyl ether acetate, triethylene glycol butyl ether acetate, tetraethylene glycol dibutyrate, tetraethylene glycol dipropionate, tetraethylene glycol diacetate, adipic acid di (ethoxy (ethoxyethyl )), Adipic acid di (ethoxy (ethoxy (ethoxyethyl))), Adipic acid di (ethoxy (methoxy ethyl)) adipate (methoxy (ethoxy (ethoxy ethyl))), polypropylene glycol, and the like.

以上のような条件を有する有機化合物（1）は、感温性化合物であり、加熱することで、有機化合物（1）リッチ相と溶媒リッチ相の二相の液体に分離することができる。このことは、有機化合物（1）は多数の親水基を有するために、常温では水溶性（水に均一に混ざる）であるが、水に溶解した状態で加熱すると、親水基の挙動が変化して濃度ゆらぎが非常に大きくなり、二相分離するものと考えることができる。このため、以上のような条件を有する有機化合物（1）を使用した場合には、後述の加熱装置２により、ドロー溶液相と水相の二相の液体に分離することができる。つまり、ドロー溶液が有機化合物（1）を含有することによって、ドロー溶液相と水相との二相分離を促進し、速やかに二相分離が進行するとともに、二相分離した各相を簡易に分離できるようになり、一層省エネルギーで低コストに正浸透膜法を行うことができる。   The organic compound (1) having the above-described conditions is a temperature-sensitive compound, and can be separated into a two-phase liquid of an organic compound (1) rich phase and a solvent-rich phase by heating. This is because the organic compound (1) has a large number of hydrophilic groups, so it is water-soluble at room temperature (mixed uniformly in water), but when heated in water, the behavior of the hydrophilic groups changes. Therefore, it can be considered that the concentration fluctuation becomes very large and two-phase separation occurs. For this reason, when the organic compound (1) which has the above conditions is used, it can isolate | separate into the two-phase liquid of a draw solution phase and an aqueous phase with the heating apparatus 2 mentioned later. In other words, when the draw solution contains the organic compound (1), the two-phase separation between the draw solution phase and the aqueous phase is promoted, the two-phase separation proceeds rapidly, and the two-phase separated phases can be simplified. It becomes possible to perform separation, and the forward osmosis membrane method can be performed with further energy saving and low cost.

本発明において、ドロー溶液中の溶質は、上記有機化合物（1）を主成分とすることが好ましい。具体的には、ドロー溶液を構成する溶質中の上記有機化合物（1）の含有量は、90質量%以上が好ましく、95質量%以上がより好ましく、100質量%が最も好ましい。   In the present invention, the solute in the draw solution preferably contains the organic compound (1) as a main component. Specifically, the content of the organic compound (1) in the solute constituting the draw solution is preferably 90% by mass or more, more preferably 95% by mass or more, and most preferably 100% by mass.

さらに、本発明において、ドロー溶液中の上記有機化合物（1）の濃度は、正浸透膜にドロー溶液が浸透することをより抑制するとともに、正浸透膜を介してドロー溶液中に取り出す浸透水の量をより増大する観点から、5〜70質量%が好ましく、10〜60質量%がより好ましく、20〜50質量%がより好ましい。   Furthermore, in the present invention, the concentration of the organic compound (1) in the draw solution further suppresses the permeation of the draw solution into the forward osmosis membrane, and the permeated water taken out into the draw solution through the forward osmosis membrane. From the viewpoint of further increasing the amount, 5 to 70% by mass is preferable, 10 to 60% by mass is more preferable, and 20 to 50% by mass is more preferable.

（１−２）正浸透膜１１
正浸透膜１１としては、従来から使用されている酢酸セルロース膜等の有機膜ではなく、無機膜を使用する。無機膜を上記したドロー溶液と組合せて使用することにより、正浸透膜にドロー溶液が浸透することを抑制し、且つ、正浸透膜を介してドロー溶液中に取り出す浸透水の量を増大することができる。 (1-2) Forward osmosis membrane 11
As the forward osmosis membrane 11, an inorganic membrane is used instead of an organic membrane such as a cellulose acetate membrane conventionally used. By using an inorganic membrane in combination with the above-described draw solution, it is possible to suppress the permeation of the draw solution into the forward osmosis membrane and increase the amount of osmotic water taken into the draw solution through the forward osmosis membrane. Can do.

正浸透膜１１に使用される無機膜としては、例えば、金属膜（ステンレス膜等）、ガラス膜、ろ布、セラミック膜（ゼオライト膜、ジルコニア膜、アルミナ膜、炭化ケイ素、シリカ膜等）、カーボン膜（グラフェン等）等が挙げられる。   Examples of the inorganic membrane used for the forward osmosis membrane 11 include a metal membrane (stainless membrane, etc.), a glass membrane, a filter cloth, a ceramic membrane (zeolite membrane, zirconia membrane, alumina membrane, silicon carbide, silica membrane, etc.), carbon, etc. Examples thereof include a film (graphene or the like).

正浸透膜１１が有する孔径は、上記した有機化合物（1）の分子量等に応じて、適宜好適な孔径を有する正浸透膜１１を用いることが好ましい。   As for the pore diameter of the forward osmosis membrane 11, it is preferable to use the forward osmosis membrane 11 having an appropriate pore diameter as appropriate according to the molecular weight of the organic compound (1) described above.

また、正浸透膜１１の厚みは、正浸透膜にドロー溶液が浸透することをより抑制するとともに、正浸透膜を介してドロー溶液中に取り出す浸透水の量をより増大する観点から、0.01〜60μmが好ましく、0.05〜20μmがより好ましい。   In addition, the thickness of the forward osmosis membrane 11 is 0.01% to from the viewpoint of further suppressing the penetration of the draw solution into the forward osmosis membrane and increasing the amount of osmotic water taken out into the draw solution through the forward osmosis membrane. 60 μm is preferable, and 0.05 to 20 μm is more preferable.

（１−３）被処理水
被処理水としては、海水を用いることができるし、海水以外にも、工業排水、農業排水、嗜好飲料、果汁、有用物質含有希薄溶液等を用いることもできる。海水を用いた場合には、本発明の正浸透膜分離方法により海水から純水（特に飲料水）を得ることができるし、工業排水、農業排水を用いた場合には、本発明の正浸透膜分離方法により工業排水又は農業排水から純水（特に飲料水）、工業用水、農業用水等を回収しつつ、工業排水又は農業排水の体積を低減することができるし、嗜好飲料、果汁又は有用物質含有希薄溶液を用いた場合には、当該嗜好飲料、果汁又は有用物質含有希薄溶液を濃縮することができる。 (1-3) Water to be treated As water to be treated, seawater can be used, and in addition to seawater, industrial wastewater, agricultural wastewater, favorite beverages, fruit juice, dilute solutions containing useful substances, and the like can also be used. When seawater is used, pure water (especially drinking water) can be obtained from seawater by the forward osmosis membrane separation method of the present invention, and when industrial wastewater or agricultural wastewater is used, forward osmosis of the present invention. While recovering pure water (especially drinking water), industrial water, agricultural water, etc. from industrial wastewater or agricultural wastewater by membrane separation method, the volume of industrial wastewater or agricultural wastewater can be reduced, and beverages, fruit juices or useful beverages When the substance-containing dilute solution is used, the beverage, fruit juice or useful substance-containing dilute solution can be concentrated.

（１−４）正浸透膜装置１
正浸透膜装置１は、正浸透膜１１を備えた装置本体１０を備えるとともに、前記装置本体１０における前記正浸透膜１１の被処理水側１１ａに処理対象となる被処理水（海水、工業排水、農業排水、嗜好飲料、果汁、有用物質含有希薄溶液等）を供給する被処理水供給路１２を備えるとともに、前記正浸透膜１１に接触して浸透水を取り出した後の被処理水を濃縮処理水として排出する濃縮処理水排出路１３を備え、一方、前記装置本体１０における前記正浸透膜１１のドロー溶液側１１ｂに、好ましくは均一な溶液状態となっているドロー溶液を供給するドロー溶液供給路１４を備えるとともに、前記正浸透膜１１に接触して浸透水を受け入れて、希釈されたドロー溶液（希釈ドロー溶液）を排出するドロー溶液排出路１５を備えることが好ましい。 (1-4) Forward osmosis membrane device 1
The forward osmosis membrane device 1 includes a device main body 10 including a forward osmosis membrane 11 and water to be treated (seawater, industrial wastewater) to be treated on the treated water side 11 a of the forward osmosis membrane 11 in the device main body 10. , Agricultural wastewater, taste drinks, fruit juice, dilute solution containing useful substances, etc.) and water to be treated after the permeated water is taken out in contact with the forward osmosis membrane 11 and concentrated. Concentrated treated water discharge passage 13 for discharging as treated water, on the other hand, a draw solution that supplies a draw solution, preferably in a uniform solution state, to the draw solution side 11b of the forward osmosis membrane 11 in the apparatus body 10 A supply path 14 and a draw solution discharge path 15 that contacts the forward osmosis membrane 11 to receive permeated water and discharge a diluted draw solution (diluted draw solution). Masui.

このような構成を備えているため、正浸透膜装置１においては、正浸透膜１１を介して、被処理水側１１ａからドロー溶液側１１ｂへ浸透水が取り出される。この結果、被処理水が濃縮されて濃縮処理水となり、ドロー溶液が希釈されて希釈ドロー溶液となる。得られた濃縮処理水は、被処理水が海水、工業排水、農業排水等である場合には必要に応じて再度被処理水として供給した後に廃棄する一方、被処理水が嗜好飲料、果汁、有用物質含有希薄溶液等である場合には目的物として得ることができる。また、得られた希釈ドロー溶液は、ドロー溶液排出路１５を介して加熱装置２に供給されることが好ましい。   Since such a configuration is provided, in the forward osmosis membrane device 1, osmotic water is taken out from the treated water side 11 a to the draw solution side 11 b through the forward osmosis membrane 11. As a result, the water to be treated is concentrated to become concentrated treated water, and the draw solution is diluted to become a diluted draw solution. When the treated water is seawater, industrial wastewater, agricultural wastewater or the like, the obtained concentrated treated water is discarded after being supplied as treated water again as necessary, while the treated water is a favorite beverage, fruit juice, When it is a dilute solution containing a useful substance, it can be obtained as a target product. Further, the obtained diluted draw solution is preferably supplied to the heating device 2 via the draw solution discharge path 15.

（１−５）加熱装置２
ドロー溶液が有機化合物（1）を含有しているため、低温（例えば室温）で正浸透膜法を行い、被処理水からドロー溶液中に浸透水を取り込んだ後、加熱することによって、浸透水を取り込んだドロー溶液（希釈ドロー溶液）を、有機化合物（1）を主成分とするドロー溶液相と、浸透水を主成分とする水相と、の二相の液体に分離することができる。 (1-5) Heating device 2
Since the draw solution contains the organic compound (1), the forward osmosis membrane method is performed at a low temperature (for example, room temperature), and the permeated water is taken into the draw solution from the water to be treated, and then heated to obtain the permeated water. Can be separated into a two-phase liquid of a draw solution phase mainly composed of the organic compound (1) and an aqueous phase mainly composed of osmotic water.

具体的には、ドロー溶液排出路１５から排出されるドロー溶液は加熱装置２に供給されることが好ましい。加熱装置２では、工場排熱等で通常廃棄される利用困難な低品位の排熱を用いて、浸透水を取り込んだドロー溶液（希釈ドロー溶液）を、加熱する熱交換器２１を備えることが好ましい。この際の加熱温度は、有機化合物（1）の種類によっても異なるが、より短時間でドロー溶液相と水相との二相の液体に分離しやすい観点から、30〜100℃が好ましく、60〜80℃がより好ましい。本発明では、上記のようなドロー溶液を採用するため、無機塩を主成分とする溶質を含むドロー溶液と比較して、比較的低温で二相分離することが可能であるため、エネルギー効率に優れている。このようにして希釈ドロー溶液を二相に分離した後、ドロー溶液供給路３１を介して相分離槽３に供給されることが好ましい。   Specifically, the draw solution discharged from the draw solution discharge path 15 is preferably supplied to the heating device 2. The heating apparatus 2 may include a heat exchanger 21 that heats a draw solution (diluted draw solution) that has taken in permeated water using low-grade exhaust heat that is normally discarded due to factory exhaust heat or the like and is difficult to use. preferable. The heating temperature at this time varies depending on the type of the organic compound (1), but is preferably 30 to 100 ° C. from the viewpoint of being easily separated into a two-phase liquid of a draw solution phase and an aqueous phase in a shorter time. ˜80 ° C. is more preferable. In the present invention, since the draw solution as described above is adopted, it is possible to perform two-phase separation at a relatively low temperature as compared with a draw solution containing a solute mainly composed of an inorganic salt. Are better. After the diluted draw solution is separated into two phases in this way, it is preferably supplied to the phase separation tank 3 via the draw solution supply path 31.

（１−６）相分離槽３
次に、加熱装置２において二相の液体に分離したドロー溶液を貯留する相分離槽３を設けることが好ましい。これにより、ドロー溶液相と水相とを、それぞれ相分離槽３から取り出すことが可能である。これにより、ドロー溶液から分離されたドロー溶液相は、結果的に濃縮され、好ましくは正浸透膜１１と接触する前のドロー溶液と同程度の組成まで再生することができる。このため、このドロー溶液相をドロー溶液として、再度正浸透膜装置１に供給することで、本発明の正浸透膜分離方法を繰り返し行うことができる。また、ドロー溶液から分離された水相は、純水（処理水）として排出することができ、被処理水が海水、工業排水、農業排水等である場合には目的物である。 (1-6) Phase separation tank 3
Next, it is preferable to provide a phase separation tank 3 for storing a draw solution separated into a two-phase liquid in the heating device 2. Thereby, it is possible to take out the draw solution phase and the aqueous phase from the phase separation tank 3 respectively. As a result, the draw solution phase separated from the draw solution is concentrated as a result, and can preferably be regenerated to the same composition as the draw solution before contacting the forward osmosis membrane 11. For this reason, the forward osmosis membrane separation method of the present invention can be repeated by supplying this draw solution phase as a draw solution to the forward osmosis membrane device 1 again. Further, the aqueous phase separated from the draw solution can be discharged as pure water (treated water), and is a target product when the treated water is seawater, industrial wastewater, agricultural wastewater or the like.

相分離槽３は、相分離槽本体３０にドロー溶液供給路３１を接続されるとともに、加熱装置２で二相に分離されたドロー溶液を、ドロー溶液供給路３１を介して受け入れ、有機化合物（1）を主成分とする下側のドロー溶液相と、浸透水を主成分とする上側の水相と、の二相に分離して貯留することが好ましい。また、相分離槽本体３０内部には相分離された水相を収集して貯留する水相貯留部３３と、ドロー溶液相を収集して貯留するドロー溶液相貯留部３２とを備え、水相貯留部３３には水相排出路３５が接続されるとともに、ドロー溶液相貯留部３２にはドロー溶液相排出路３４が接続されていることが好ましい。これにより、相分離槽３ではドロー溶液相と水相とをより精度よく分離し、それぞれを個別に取り出すことが可能である。   The phase separation tank 3 is connected to the draw solution supply path 31 to the phase separation tank main body 30 and receives the draw solution separated into two phases by the heating device 2 through the draw solution supply path 31, and receives an organic compound ( It is preferable that the lower draw solution phase having 1) as a main component and the upper water phase having osmotic water as a main component be separated and stored in two phases. The phase separation tank body 30 includes an aqueous phase storage unit 33 that collects and stores the phase-separated aqueous phase, and a draw solution phase storage unit 32 that collects and stores the draw solution phase. It is preferable that a water phase discharge path 35 is connected to the storage section 33 and a draw solution phase discharge path 34 is connected to the draw solution phase storage section 32. Thereby, in the phase separation tank 3, it is possible to isolate | separate a draw solution phase and an aqueous phase more accurately, and to take out each separately.

（１−７）冷却装置４
相分離槽３で分離されたドロー溶液相は、そのまま正浸透膜装置１に供給して再利用することもできるが、有機化合物（1）は高温ではドロー溶液相と水相とに分離することから、低温（例えば室温）まで冷却することが好ましい。これにより、有機化合物（1）を再度水に溶解しやすくすることができ、水と均一に混合する液状とすることができる。このため、図２に示されるように、相分離槽３で分離されたドロー溶液相を、ドロー溶液相排出路３４を介して冷却装置４に供給することが好ましい。冷却されたドロー溶液相は、ドロー溶液供給路１４を介して正浸透膜装置１（ドロー溶液側１１ｂ）にドロー溶液として供給することで再利用することができる。 (1-7) Cooling device 4
The draw solution phase separated in the phase separation tank 3 can be directly supplied to the forward osmosis membrane device 1 for reuse, but the organic compound (1) is separated into a draw solution phase and an aqueous phase at high temperatures. It is preferable to cool to low temperature (for example, room temperature). Thereby, the organic compound (1) can be easily dissolved in water again, and can be made into a liquid that is uniformly mixed with water. For this reason, as shown in FIG. 2, it is preferable to supply the draw solution phase separated in the phase separation tank 3 to the cooling device 4 via the draw solution phase discharge path 34. The cooled draw solution phase can be reused by supplying it as a draw solution to the forward osmosis membrane device 1 (draw solution side 11b) via the draw solution supply path.

冷却装置４としては、空冷式、水冷式、ヒートポンプ式等種々形態のものが採用され得る。ここで、ドロー溶液相は、低温（例えば室温）まで冷却され、より均一に混合した溶液となりドロー溶液として再生される。   As the cooling device 4, various types such as an air cooling type, a water cooling type, and a heat pump type can be adopted. Here, the draw solution phase is cooled to a low temperature (for example, room temperature), becomes a more uniformly mixed solution, and is regenerated as a draw solution.

（１−８）精製装置
上記した構成によれば、相分離槽３で分離された水相は、水相排出路３５を介して排出することができる。ただし、得られる水相は、ドロー溶液中に溶解している有機化合物（1）を完全に排除できるわけではなく、一定程度含まれている。また、使用するドロー溶液中には被処理水（フィード溶液）中に含まれる塩化ナトリウム等の他の成分が含まれている場合には、水相中にもこれらの他の成分が含まれ得る。このため、純水（特に飲料水）を得ようとする場合には、この水相をさらに精製することが好ましい。この場合、上記水相排出路３５を介して精製装置（図示しない）に供給することが好ましい。これにより、水相から純水を取り出して回収するとともに、前記有機化合物（1）及び他の成分を回収することもできる。有機化合物（1）及び他の成分を回収した場合は、水に溶解させることでドロー溶液として再利用することが可能であるため、効率のよい水処理を連続的に行うことができる。 (1-8) Purification device According to the configuration described above, the aqueous phase separated in the phase separation tank 3 can be discharged through the aqueous phase discharge path 35. However, the obtained aqueous phase does not completely eliminate the organic compound (1) dissolved in the draw solution, but contains a certain amount. Moreover, when other components, such as sodium chloride contained in to-be-processed water (feed solution), are contained in the draw solution to be used, these other components may also be contained in an aqueous phase. . For this reason, when it is going to obtain pure water (especially drinking water), it is preferable to refine | purify this water phase further. In this case, it is preferable to supply to a refiner (not shown) through the water phase discharge path 35. Thus, pure water can be taken out from the aqueous phase and recovered, and the organic compound (1) and other components can also be recovered. When the organic compound (1) and other components are collected, it can be reused as a draw solution by dissolving in water, so that efficient water treatment can be performed continuously.

精製装置は、ナノろ過膜、限外ろ過膜、RO膜等の膜分離や、吸着材等を備えた種々公知の精製装置が用いられ、有機化合物（1）、他の成分等を分離するだけの分離能を有する精製装置を採用することができる。精製装置は、これらの分離能の1種のみを備える構成ともし得るし、2種以上を組合せた構成ともし得る。水相貯留部３３から取り出された水相からは精製装置にて分離された純水が水相排出路より回収されるとともに、精製装置にて分離された残部が冷却装置４によりドロー溶液として再生され、正浸透膜装置１のドロー溶液側１１ｂに供給されることが好ましい。   The purification device uses membrane separations such as nanofiltration membranes, ultrafiltration membranes, RO membranes, and various known purification devices equipped with adsorbents, etc., and only separates organic compounds (1) and other components. It is possible to employ a purification apparatus having the following separability. The purification apparatus may be configured to have only one of these resolutions, or may be configured to combine two or more. From the aqueous phase taken out from the aqueous phase storage unit 33, pure water separated by the purification device is recovered from the aqueous phase discharge passage, and the remaining portion separated by the purification device is regenerated as a draw solution by the cooling device 4. And is preferably supplied to the draw solution side 11 b of the forward osmosis membrane device 1.

これにより、正浸透膜装置１には再生されたドロー溶液が正浸透膜１１のドロー溶液側（他方面側）１１ｂに供給されることになり、正浸透膜１１の被処理水側（一方面側）１１ａに供給される被処理水から浸透水としての純水を繰り返し回収する正浸透膜分離方法が実行される。   Accordingly, the regenerated draw solution is supplied to the forward osmosis membrane device 1 to the draw solution side (the other side) 11b of the forward osmosis membrane 11, and the treated water side (the one side) of the forward osmosis membrane 11 Side) A forward osmosis membrane separation method for repeatedly collecting pure water as osmotic water from the treated water supplied to 11a is executed.

２．発電設備
本発明の発電設備は、図３及び４に示されるように、高浸透圧のドロー溶液と低浸透圧の被処理水とを、正浸透膜１１を介して接触させ、前記正浸透膜１１の一方面側（前記被処理水側）１１ａから他方面側（前記ドロー溶液側）１１ｂに浸透水を取り出す正浸透膜法を行う正浸透膜装置１を備えている。この正浸透膜装置１では、上記した本発明の水処理設備と同様に、正浸透膜法を行って浸透水を取り出すことにより、被処理水を濃縮するとともに、ドロー溶液を希釈することができる。 2. Power Generation Facility As shown in FIGS. 3 and 4, the power generation facility of the present invention brings a high osmotic pressure draw solution and a low osmotic pressure treated water into contact with each other via a forward osmosis membrane 11. 11 includes a forward osmosis membrane device 1 that performs a forward osmosis membrane method for extracting permeated water from one surface side (the treated water side) 11a to the other surface side (the draw solution side) 11b. In the forward osmosis membrane device 1, as in the water treatment facility of the present invention described above, by performing the forward osmosis membrane method and taking out the osmotic water, the water to be treated can be concentrated and the draw solution can be diluted. .

また、本発明の発電設備においては、正浸透膜１１の被処理水側１１ａからドロー溶液側１１ｂに取り出された浸透水により希釈されたドロー溶液の流れにより発電機を駆動させる発電装置６を備えている。さらに、前記発電装置６の下流側に、正浸透膜１１の被処理水側１１ａからドロー溶液側１１ｂに取り出された浸透水により希釈され、発電装置６を経由したドロー溶液を加熱する加熱装置２を備えている。なお、図３及び４に示されるように、正浸透膜装置１において浸透水が取り出された被処理水をドロー溶液として供給可能にする構成を備えていることが好ましい。   Further, the power generation facility of the present invention includes a power generation device 6 that drives the generator by the flow of the draw solution diluted with the permeated water extracted from the treated water side 11a of the forward osmosis membrane 11 to the draw solution side 11b. ing. Further, the heating device 2 that is diluted with the permeated water taken from the treated water side 11a of the forward osmosis membrane 11 to the draw solution side 11b and heats the draw solution via the power generation device 6 downstream of the power generation device 6. It has. As shown in FIGS. 3 and 4, it is preferable that the forward osmosis membrane device 1 has a configuration that allows the treated water from which the permeated water has been taken out to be supplied as a draw solution.

さらに、本発明の発電設備においては、加熱装置２にて加熱されたドロー溶液を、特定の有機化合物を含む（特に特定の有機化合物を高濃度含む）ドロー溶液相と、浸透水を含む（特に浸透水を主成分とする）水相と、の二相の液体に分離して貯留するとともに、分離されたドロー溶液相を正浸透膜装置１にドロー溶液として供給可能にしつつ、分離された水相を正浸透膜装置１に被処理水として供給可能にする相分離槽３を備えている。   Furthermore, in the power generation facility of the present invention, the draw solution heated by the heating device 2 includes a draw solution phase containing a specific organic compound (especially containing a high concentration of the specific organic compound) and osmotic water (particularly, The separated water is separated into a two-phase liquid of an aqueous phase (mainly permeated water) and stored, and the separated draw solution phase can be supplied to the forward osmosis membrane device 1 as a draw solution. A phase separation tank 3 is provided that enables the phase to be supplied to the forward osmosis membrane device 1 as water to be treated.

また、相分離槽３で分離されたドロー溶液相は、本発明の水処理設備と同様に、図４に示すようにドロー溶液相排出路３４を介して冷却装置４に供給することが好ましい。   Moreover, it is preferable to supply the draw solution phase separated in the phase separation tank 3 to the cooling device 4 through the draw solution phase discharge channel 34 as shown in FIG. 4 as in the water treatment facility of the present invention.

このような構成を採用することにより、高浸透圧のドロー溶液と低浸透圧の被処理水とを、正浸透膜１１を介して接触させることにより、外部圧力をかけることなく、浸透圧を利用して正浸透膜１１の被処理水側１１ａからドロー溶液側１１ｂに浸透水を取り出すことができるので、浸透水が流入した後のドロー溶液（つまり、希釈されたドロー溶液）から純水を分離すれば、逆浸透膜法よりも省エネルギーで低コストに正浸透膜法を行うことができる。   By adopting such a configuration, the high osmotic pressure draw solution and the low osmotic pressure treated water are brought into contact with each other through the forward osmosis membrane 11 so that the osmotic pressure can be used without applying external pressure. Since the permeated water can be taken out from the treated water side 11a of the forward osmosis membrane 11 to the draw solution side 11b, the pure water is separated from the draw solution (that is, the diluted draw solution) after the permeated water flows. In this case, the forward osmosis membrane method can be performed at lower cost and energy saving than the reverse osmosis membrane method.

また、このような構成を採用することにより、ドロー溶液を繰り返し循環使用して被処理水から浸透水を取り出す正浸透膜法を行えるとともに、被処理水及びドロー溶液を繰り返し使用できるので、発電装置６を繰り返し発電させることが可能である。さらに、正浸透膜として無機膜を採用することにより、正浸透膜にドロー溶液が浸透することを抑制することができる。   Further, by adopting such a configuration, it is possible to perform a forward osmosis membrane method in which the draw solution is repeatedly circulated and used to extract the osmotic water from the treated water, and the treated water and the draw solution can be used repeatedly. 6 can be generated repeatedly. Furthermore, by employing an inorganic membrane as the forward osmosis membrane, it is possible to suppress the permeation of the draw solution into the forward osmosis membrane.

なお、本発明の発電設備において、ドロー溶液、正浸透膜１１、被処理水、加熱装置２及び冷却装置４は上記説明したものを採用することができる。好ましい具体例も同様である。   In the power generation facility of the present invention, the draw solution, the forward osmosis membrane 11, the water to be treated, the heating device 2, and the cooling device 4 can employ the above-described ones. The same applies to preferred embodiments.

（２−１）正浸透膜装置１
本発明の発電設備において、正浸透膜装置１は、上記説明したものを採用できる。好ましい具体例も同様である。ただし、正浸透膜装置１により浸透水が取り出された被処理水（濃縮処理水）は、濃縮処理水排出路１３を介して上記ドロー溶液供給路１４を通り、正浸透膜１１のドロー溶液側１１ｂにドロー溶液として供給されることが好ましい。これにより、濃縮処理水をドロー溶液として再利用することができ、繰り返し発電することが可能となる。 (2-1) Forward osmosis membrane device 1
In the power generation facility of the present invention, the forward osmosis membrane device 1 can employ the above-described one. The same applies to preferred embodiments. However, the water to be treated (concentrated treated water) from which the permeated water has been taken out by the forward osmosis membrane device 1 passes through the draw solution supply path 14 via the concentrated treated water discharge path 13 and passes through the draw solution side of the forward osmosis membrane 11. 11b is preferably supplied as a draw solution. As a result, the concentrated treated water can be reused as a draw solution, and power generation can be repeated.

（２−２）相分離槽３
本発明の発電設備において、相分離槽３は、上記説明したものを採用できる。好ましい具体例も同様である。つまり、相分離槽３により、ドロー溶液相と水相とを、それぞれ相分離槽３から取り出すことが可能であり、ドロー溶液から分離されたドロー溶液相は、結果的に濃縮され、好ましくは正浸透膜１１と接触する前のドロー溶液と同程度の組成まで再生することができる。このため、このドロー溶液相をドロー溶液として、ドロー溶液排出路を介して再度正浸透膜装置１に供給することで、本発明の正浸透膜分離方法を繰り返し行い、繰り返し発電することができる。ただし、ドロー溶液から分離された水相は、被処理水として、水相排出路を介して再度正浸透膜装置１に供給することができ、これにより、本発明の正浸透膜分離方法をさらに繰り返し行い、繰り返し発電することができる。 (2-2) Phase separation tank 3
In the power generation facility of the present invention, the phase separation tank 3 described above can be adopted. The same applies to preferred embodiments. That is, the draw solution phase and the aqueous phase can be taken out from the phase separation vessel 3 by the phase separation tank 3 respectively, and the draw solution phase separated from the draw solution is concentrated as a result, preferably positive. The composition can be regenerated to the same level as the draw solution before contacting the osmotic membrane 11. For this reason, by supplying this draw solution phase as a draw solution to the forward osmosis membrane device 1 again through the draw solution discharge path, the forward osmosis membrane separation method of the present invention can be repeated to repeatedly generate electric power. However, the aqueous phase separated from the draw solution can be supplied again to the forward osmosis membrane device 1 through the aqueous phase discharge path as treated water, thereby further improving the forward osmosis membrane separation method of the present invention. Repeatedly, it can generate electricity repeatedly.

（２−３）精製装置
上記した構成によれば、相分離槽３で分離された水相は、水相排出路３５を介して再度正浸透膜装置１に供給することができる。ただし、得られる水相は、ドロー溶液中に溶解している有機化合物（1）を完全に排除できるわけではなく、一定程度含まれている。また、使用するドロー溶液中には被処理水（フィード溶液）中に含まれる塩化ナトリウム等の他の成分が含まれている場合には、水相中にもこれらの他の成分が含まれ得る。このため、より適切に本発明の正浸透膜分離方法を繰り返し行い、繰り返し発電を行うためには、この水相をさらに精製することが好ましい。この場合、上記水相排出路３５を介して精製装置（図示しない）に供給することが好ましい。これにより、より適切に本発明の正浸透膜分離方法を繰り返し行い、繰り返し発電を行うとともに、前記有機化合物（1）及び他の成分を回収することもできる。有機化合物（1）及び他の成分を回収した場合は、水に溶解させることでドロー溶液として再利用することが可能である。 (2-3) Purification Device According to the configuration described above, the aqueous phase separated in the phase separation tank 3 can be supplied again to the forward osmosis membrane device 1 via the aqueous phase discharge path 35. However, the obtained aqueous phase does not completely eliminate the organic compound (1) dissolved in the draw solution, but contains a certain amount. Moreover, when other components, such as sodium chloride contained in to-be-processed water (feed solution), are contained in the draw solution to be used, these other components may also be contained in an aqueous phase. . For this reason, in order to repeat the forward osmosis membrane separation method of the present invention more appropriately and repeatedly generate electric power, it is preferable to further purify the aqueous phase. In this case, it is preferable to supply to a refiner (not shown) through the water phase discharge path 35. Thereby, the forward osmosis membrane separation method of the present invention can be repeated more appropriately and power can be repeatedly generated, and the organic compound (1) and other components can be recovered. When the organic compound (1) and other components are recovered, they can be reused as a draw solution by dissolving them in water.

精製装置は、ナノろ過膜、限外ろ過膜、RO膜等の膜分離や、吸着材等を備えた種々公知の精製装置が用いられ、有機化合物（1）、他の成分等を分離するだけの分離能を有する精製装置を採用することができる。精製装置は、これらの分離能の1種のみを備える構成ともし得るし、2種以上を組合せた構成ともし得る。水相貯留部３３から取り出された水相からは精製装置にて分離された純水が被処理水として正浸透膜１１の被処理水側（一方面側）１１ａに供給されるとともに、精製装置にて分離された残部が冷却装置４によりドロー溶液として再生され、正浸透膜装置１のドロー溶液側１１ｂに供給されることが好ましい。   The purification device uses membrane separations such as nanofiltration membranes, ultrafiltration membranes, RO membranes, and various known purification devices equipped with adsorbents, etc., and only separates organic compounds (1) and other components. It is possible to employ a purification apparatus having the following separability. The purification apparatus may be configured to have only one of these resolutions, or may be configured to combine two or more. The purified water separated from the aqueous phase taken out from the water phase storage unit 33 is supplied to the treated water side (one surface side) 11a of the forward osmosis membrane 11 as treated water, and the purified apparatus. It is preferable that the remaining part separated in the above is regenerated as a draw solution by the cooling device 4 and supplied to the draw solution side 11 b of the forward osmosis membrane device 1.

これにより、正浸透膜装置１には再生されたドロー溶液が正浸透膜１１のドロー溶液側（他方面側）１１ｂに供給されることになり、正浸透膜１１の被処理水側（一方面側）１１ａに供給される被処理水から浸透水としての純水を繰り返し回収する正浸透膜分離方法が実行される。   Accordingly, the regenerated draw solution is supplied to the forward osmosis membrane device 1 to the draw solution side (the other side) 11b of the forward osmosis membrane 11, and the treated water side (the one side) of the forward osmosis membrane 11 Side) A forward osmosis membrane separation method for repeatedly collecting pure water as osmotic water from the treated water supplied to 11a is executed.

以下、実施例を示して本発明をより具体的に説明する。但し本発明は実施例に限定されないことは言うまでもない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, it goes without saying that the present invention is not limited to the examples.

以下の試験では、ドロー溶液の溶質として、以下の化合物を使用した。
化合物A：トリエチレングリコールブチルメチルエーテル（Mw: 220、沸点261℃、密度0.942g/mL）
化合物B：2-ブトキシエタノール（Mw: 118、沸点171℃、密度0.902g/mL）
化合物C：2-イソブトキシエタノール（Mw: 118、沸点160℃、密度0.892g/mL）
化合物D：ジエチレングリコールモノベンジルエーテル（Mw: 196、密度1.083g/mL）
化合物E：ジエチレングリコールジエチルエーテル（Mw: 162、沸点188℃、密度0.910g/mL）
化合物F：ジエチレングリコールイソプロピルメチルエーテル（Mw: 162、密度0.907g/mL）
化合物G：ジエチレングリコールエチルエーテルアセテート（Mw: 176、沸点217℃、密度1.006g/mL）
化合物H：プロピレングリコールモノプロピルエーテル（Mw: 118、沸点150℃、密度0.887g/mL）。 In the following tests, the following compounds were used as the solute of the draw solution.
Compound A: Triethylene glycol butyl methyl ether (Mw: 220, boiling point 261 ° C., density 0.942 g / mL)
Compound B: 2-butoxyethanol (Mw: 118, boiling point 171 ° C., density 0.902 g / mL)
Compound C: 2-isobutoxyethanol (Mw: 118, boiling point 160 ° C., density 0.892 g / mL)
Compound D: Diethylene glycol monobenzyl ether (Mw: 196, density 1.083 g / mL)
Compound E: Diethylene glycol diethyl ether (Mw: 162, boiling point 188 ° C, density 0.910 g / mL)
Compound F: Diethylene glycol isopropyl methyl ether (Mw: 162, density 0.907 g / mL)
Compound G: Diethylene glycol ethyl ether acetate (Mw: 176, boiling point 217 ° C., density 1.006 g / mL)
Compound H: Propylene glycol monopropyl ether (Mw: 118, boiling point 150 ° C., density 0.887 g / mL).

実施例1：ドロー溶液の二相分離性試験
上記した化合物A、化合物B、化合物C、化合物G又は化合物Hを、濃度が25.0質量%、30.0質量%、35.0質量%、40.0質量%又は45.0質量%となるように、水（純水）に溶解させた。 Example 1: Two-phase separability test of draw solution Concentration of compound A, compound B, compound C, compound G or compound H described above at a concentration of 25.0 mass%, 30.0 mass%, 35.0 mass%, 40.0 mass% or 45.0 mass% % Was dissolved in water (pure water).

次に、得られた試験液を60℃で1時間程度加熱した。その結果、溶液が二相の液体に分離しているか否かを評価した。結果を表１に示す。   Next, the obtained test solution was heated at 60 ° C. for about 1 hour. As a result, it was evaluated whether or not the solution was separated into a two-phase liquid. The results are shown in Table 1.

なお、各溶液の二相分離した各層の体積比は、以下の式（1）及び（2）を用いて算出した。結果を表１に示す。   In addition, the volume ratio of each layer into which each solution was separated into two phases was calculated using the following formulas (1) and (2). The results are shown in Table 1.

二層分離した上層及び下層のBriX屈折率を測定し、検量線から重量濃度を求めた。また、全体液高さ及び界面高さから上層及び下層の体積比を求めた。   The BriX refractive index of the upper and lower layers separated into two layers was measured, and the weight concentration was determined from the calibration curve. Moreover, the volume ratio of the upper layer and the lower layer was calculated | required from the whole liquid height and interface height.

次に、各溶液の二相分離した各層の重量濃度、溶質密度及び水密度から各層の密度を求め、得られた各層の密度と体積比から、以下の式（3）及び（4）により各層の重量比を算出した。結果を表１に示す。   Next, the density of each layer is obtained from the weight concentration, solute density, and water density of each layer separated into two phases of each solution, and each layer is obtained from the density and volume ratio of each obtained layer by the following formulas (3) and (4). The weight ratio of was calculated. The results are shown in Table 1.

続いて、各溶液の二相分離した各層の重量濃度及び重量比から、以下の式（5）により溶質の捕捉濃度を算出した。なお、捕捉濃度は、精度よく分析を行えば、初期濃度に近い値を示す。結果を表１に示す。   Subsequently, the trapping concentration of the solute was calculated from the weight concentration and weight ratio of each layer separated into two phases of each solution by the following formula (5). Note that the captured concentration shows a value close to the initial concentration if analyzed accurately. The results are shown in Table 1.

さらに、各溶液の相分離前の初期濃度及び相分離後の下層の濃度から、以下のvan’t Hoffの式に基づき浸透圧を算出した。結果を表１に示す。   Furthermore, the osmotic pressure was calculated from the initial concentration of each solution before phase separation and the concentration of the lower layer after phase separation based on the following van't Hoff equation. The results are shown in Table 1.

以上の結果から、いずれのドロー溶液を用いた場合であっても、加熱することにより二相分離することが確認された。なかでも、化合物A、化合物C及び化合物H（特に化合物A）は、高い分離性能を示した。このため、本発明の正浸透膜分離方法に用いることで、正浸透膜法を容易に行うことができることが示唆される。   From the above results, it was confirmed that even when any draw solution was used, two-phase separation was achieved by heating. Among them, Compound A, Compound C, and Compound H (especially Compound A) showed high separation performance. For this reason, it is suggested that the forward osmosis membrane method can be easily performed by using the forward osmosis membrane separation method of the present invention.

比較例1：ドロー溶液に対する有機膜の耐久性
上記した化合物A、化合物C、化合物E、化合物F又は化合物Gを、濃度が50.0質量%となるように、水（純水）に溶解させた。この試験液に、各種有機膜（ポリアミド又は酢酸セルロース）を12時間浸漬した。 Comparative Example 1: Durability of organic film against draw solution The above-mentioned compound A, compound C, compound E, compound F or compound G was dissolved in water (pure water) so that the concentration was 50.0% by mass. Various organic films (polyamide or cellulose acetate) were immersed in this test solution for 12 hours.

なお、使用した有機膜は、(1) Dow社製のSW（ポリアミド）、(2) Dow社製のBW（ポリアミド）、(3) Dow社製のXLE（ポリアミド）、(4) 日東電工（株）製のNTR759（ポリアミド）、(5) Dow社製のNF90（ポリアミド）、(6) Synder社製のNFX（ポリアミド）、(7) HTI社製のCTA（酢酸セルロース）、(8) HTI社製のTFC（ポリアミド）の8種類である。   The organic films used were (1) Dow SW (polyamide), (2) Dow BW (polyamide), (3) Dow XLE (polyamide), (4) Nitto Denko ( NTR759 (polyamide), (5) Dow NF90 (polyamide), (6) Synder NFX (polyamide), (7) HTI CTA (cellulose acetate), (8) HTI There are eight types of TFC (polyamide) manufactured by the company.

結果は、
○：変化は認められない
△：目視上では変化は認められないが、電子顕微鏡観察で剥離や膨潤が見られる
×：目視上で局所的な膨れや、活性層及び支持層の基材からの剥離が見られる
として評価した。結果を表２及び図３に示す。この結果、有機膜を使用した場合には、活性層の剥離や膨潤が起こることが理解できる。このため、有機膜を使用した正浸透膜分離方法は繰り返し使用に耐えないことが理解できる。以上のことから、有機膜を使用した場合には、活性層内部にドロー溶液が浸漬し、活性層の剥離や膨潤が起こることが理解できる。このため、有機膜を使用した正浸透膜分離方法は繰り返し使用に耐えないことが理解できる。 Result is,
○: No change is observed Δ: No change is visually observed, but peeling or swelling is observed by electron microscope observation ×: Local swelling or visual observation from the base material of the active layer and the support layer Evaluation was made assuming that peeling was observed. The results are shown in Table 2 and FIG. As a result, when an organic film is used, it can be understood that peeling or swelling of the active layer occurs. For this reason, it can be understood that the forward osmosis membrane separation method using an organic membrane cannot withstand repeated use. From the above, it can be understood that when an organic film is used, the draw solution is immersed in the active layer, and the active layer is peeled off or swollen. For this reason, it can be understood that the forward osmosis membrane separation method using an organic membrane cannot withstand repeated use.

実施例2：正浸透膜の透過流速評価
ドロー溶液としては、化合物B、化合物C、化合物H又はNaClを、それぞれ濃度が37質量%、37質量％、50質量％、5.5質量％となるように、水（純水）に溶解させた。正浸透膜としてはHTI社製のCTA-NW（酢酸セルロース）を用い、図５に示すFOユニット試験フローを用いて、純水側からドロー溶液側へ取り出せた純水の量と、ドロー溶液側から純水側に漏れだしてしまった溶質の量の時間経過による変化を評価した。結果を図６に示す。この結果、有機膜を正浸透膜として使用した場合には、化合物B、化合物C及び化合物Hのいずれについても、純水の流束の初期値が低く、流束の低下が早かった。化合物B、化合物C及び化合物Hが正浸透膜の純水側に流出しているために流束の低下を招いたと考えられる。これは、上記比較例1の結果とあわせて考慮すると、化合物B、化合物C及び化合物Hが有機膜中に浸透し、活性層が剥離及び膨潤した結果と考えられる。 Example 2: Evaluation of permeation flow rate of forward osmosis membrane As the draw solution, the concentration of compound B, compound C, compound H or NaCl was 37% by mass, 37% by mass, 50% by mass, 5.5% by mass, respectively. And dissolved in water (pure water). Using CTA-NW (cellulose acetate) manufactured by HTI as the forward osmosis membrane, using the FO unit test flow shown in FIG. 5, the amount of pure water extracted from the pure water side to the draw solution side, and the draw solution side The change of the amount of solute that leaked from the water to the pure water side over time was evaluated. The results are shown in FIG. As a result, when the organic membrane was used as the forward osmosis membrane, the initial value of the pure water flux was low for all of Compound B, Compound C, and Compound H, and the flux declined quickly. It is considered that since the compounds B, C, and H flowed out to the pure water side of the forward osmosis membrane, the flux decreased. This is considered to be a result of compound B, compound C, and compound H permeating into the organic film, and peeling and swelling of the active layer when considered together with the result of Comparative Example 1 above.

次に、ドロー溶液として、各種化合物の代わりに、ポリプロピレングリコール（PPG-400、分子量400）を、濃度が80質量%となるように水（純水）に溶解させた。正浸透膜としてはHTI社製のCTA-NW（酢酸セルロース）を用い、図７に示すFOユニット試験フローを用いて、3.4質量%NaCl水溶液側からドロー溶液側へ取り出せた純水の量と、ドロー溶液側から純水側に漏れだしてしまった溶質の量を評価した。その結果、透過流速は1.8LMH（30分）、溶質の漏れ量は0.112g及び8.9GMH（180分）であった。この結果から、透過流量あたりの溶質漏れ量は、4.94g/Lであった。   Next, as a draw solution, instead of various compounds, polypropylene glycol (PPG-400, molecular weight 400) was dissolved in water (pure water) so as to have a concentration of 80% by mass. Using CTA-NW (cellulose acetate) manufactured by HTI as the forward osmosis membrane, and using the FO unit test flow shown in FIG. 7, the amount of pure water taken from the 3.4 mass% NaCl aqueous solution side to the draw solution side, The amount of solute that leaked from the draw solution side to the pure water side was evaluated. As a result, the permeation flow rate was 1.8 LMH (30 minutes), and the solute leakage was 0.112 g and 8.9 GMH (180 minutes). From this result, the amount of solute leakage per permeate flow rate was 4.94 g / L.

さらに、ドロー溶液DSとして、各種化合物の代わりに、ポリプロピレングリコール（PPG-400、分子量400）を、濃度が80質量%となるように水（純水）に溶解させた。被処理水FSとしては、3.5質量%NaCl水溶液を使用した。正浸透膜としてはゼオライト膜（Hitz）を用い、図６に示す測定装置を用いて、17時間静置した。そして、初期体積と終了体積とから、透過流量を計算した。また、終了後の被処理水FS中のポリプロピレングリコール濃度から溶質漏れ量を計算した。この結果、初期体積は被処理水／ドロー溶液が80/25、浸漬するゼオライト膜の長さは190mm、浸漬していないゼオライト膜の長さは約40mm、終了体積は被処理水／ドロー溶液が73/30.5、終了後被処理水FSのNaCl濃度は3.81質量%、終了後被処理水FSのポリプロピレングリコール濃度は0.005質量%、ドロー溶液DSのNaCl濃度は0.003質量%であった。その結果、透過流量は6mL、溶質の漏れ量は0.00365gであり、透過流量あたりの溶質漏れ量は、0.61g/Lであった。   Furthermore, as a draw solution DS, polypropylene glycol (PPG-400, molecular weight 400) was dissolved in water (pure water) so that the concentration would be 80% by mass instead of various compounds. As the treated water FS, a 3.5 mass% NaCl aqueous solution was used. A zeolite membrane (Hitz) was used as the forward osmosis membrane, and the membrane was allowed to stand for 17 hours using the measuring apparatus shown in FIG. Then, the permeation flow rate was calculated from the initial volume and the end volume. In addition, the amount of solute leakage was calculated from the concentration of polypropylene glycol in the treated water FS after completion. As a result, the initial volume is 80/25 for the treated water / draw solution, the length of the immersed zeolite membrane is 190 mm, the length of the non-immersed zeolite membrane is about 40 mm, and the final volume is the treated water / draw solution. 73 / 30.5, the NaCl concentration of the treated water FS after completion was 3.81% by mass, the polypropylene glycol concentration of the treated water FS after completion was 0.005% by mass, and the NaCl concentration of the draw solution DS was 0.003% by mass. As a result, the permeation flow rate was 6 mL, the solute leakage amount was 0.00365 g, and the solute leakage amount per permeation flow rate was 0.61 g / L.

このように、無機膜を使用した場合には、無機膜よりも浸漬時間を約6倍としているにもかかわらず、透過流量あたりの溶質漏れ量は有機膜の約12%であった。このため、本発明のように、特定の溶質を有するドロー溶液を用いた場合であっても、無機膜からなる正浸透膜を採用することにより、溶質の漏れを大幅に抑えることが可能であったことから、正浸透膜にドロー溶液が浸透することを抑制し、且つ、正浸透膜を介してドロー溶液中に取り出すことができ、本発明の正浸透膜分離方法を効率的に行うことができることが示唆される。   Thus, when an inorganic film was used, the amount of solute leakage per permeate flow rate was about 12% of that of the organic film, although the immersion time was about 6 times that of the inorganic film. Therefore, even when a draw solution having a specific solute is used as in the present invention, it is possible to greatly suppress solute leakage by employing a forward osmosis membrane made of an inorganic membrane. Therefore, it is possible to suppress the permeation of the draw solution into the forward osmosis membrane, and to remove the draw solution into the draw solution through the forward osmosis membrane, and to efficiently perform the forward osmosis membrane separation method of the present invention. It is suggested that it can be done.

１ 正浸透膜装置
１０ 装置本体
１１ 正浸透膜
１１ａ 被処理水側
１１ｂ ドロー溶液側
１２ 被処理水供給路
１３ 濃縮処理水排出路
１４ ドロー溶液供給路
１５ ドロー溶液排出路
２ 加熱装置
２１ 熱交換器
３ 相分離槽
３０ 相分離槽本体
３１ ドロー溶液供給路
３３ 水相貯留部
３２ ドロー溶液相貯留部
３５ 水相排出路
３４ ドロー溶液相排出路
４ 冷却装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Forward osmosis membrane apparatus 10 Apparatus main body 11 Forward osmosis membrane 11a To-be-processed water side 11b Draw solution side 12 To-be-processed water supply path 13 Concentrated treated water discharge path 14 Draw solution supply path 15 Draw solution discharge path 2 Heating device 21 Heat exchanger 3 Phase separation tank 30 Phase separation tank body 31 Draw solution supply path 33 Water phase storage section 32 Draw solution phase storage section 35 Water phase discharge path 34 Draw solution phase discharge path 4 Cooling device

Claims (12)

高浸透圧のドロー溶液と低浸透圧の被処理水とを、正浸透膜を介して接触させ、前記正浸透膜の前記被処理水側から前記ドロー溶液側に浸透水を取り出す正浸透膜法を行う工程を備える正浸透膜分離方法であって、
前記ドロー溶液は、一般式（1）：
R1−(O−R2)n−(OCO−R3−CO)m−(O−R4)k−O−R5 （1）
［式中、R1及びR5は同一又は異なって、水素原子、置換若しくは非置換アルキル基、置換若しくは非置換シクロアルキル基、置換若しくは非置換アシル基、又は置換若しくは非置換アリール基を示す。R2、R3及びR4は同一又は異なって、置換若しくは非置換アルキレン基を示す。n及びkは同一又は異なって、0〜4の整数を示す。mは0又は1を示す。ただし、mが0である場合はn及びkがいずれも0となることはない。］
で表される有機化合物を含有し、且つ、
前記正浸透膜は無機膜である、方法。 A forward osmosis membrane method in which a high osmotic pressure draw solution and a low osmotic pressure treated water are brought into contact with each other through a forward osmosis membrane, and the osmotic water is extracted from the treated water side of the forward osmosis membrane to the draw solution side. A forward osmosis membrane separation method comprising the step of:
The draw solution has the general formula (1):
R 1 − (O−R 2 ) n − (OCO−R 3 −CO) m − (O−R 4 ) k −O−R 5 (1)
[Wherein, R 1 and R 5 are the same or different and each represents a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted acyl group, or a substituted or unsubstituted aryl group. R 2 , R 3 and R 4 are the same or different and each represents a substituted or unsubstituted alkylene group. n and k are the same or different and represent an integer of 0 to 4. m represents 0 or 1. However, when m is 0, neither n nor k is 0. ]
An organic compound represented by:
The method, wherein the forward osmosis membrane is an inorganic membrane. 前記被処理水側から前記ドロー溶液側に浸透水を取り出すことによって希釈されたドロー溶液を加熱する工程を備える、請求項１に記載の方法。 The method of Claim 1 provided with the process of heating the draw solution diluted by taking out osmotic water from the said to-be-processed water side to the said draw solution side. 前記加熱工程において加熱されたドロー溶液を、前記有機化合物を含むドロー溶液相と、前記浸透水を含む水相と、の二相の液体に分離する相分離工程を備える、請求項２に記載の方法。 The method according to claim 2, further comprising a phase separation step of separating the draw solution heated in the heating step into a two-phase liquid of a draw solution phase containing the organic compound and an aqueous phase containing the permeated water. Method. 前記相分離工程で分離された前記ドロー溶液相を、ドロー溶液として前記正浸透膜法に再利用する工程を備える、請求項３に記載の方法。 The method according to claim 3, further comprising a step of reusing the draw solution phase separated in the phase separation step in the forward osmosis membrane method as a draw solution. 前記相分離工程で分離された前記ドロー溶液相を、前記正浸透膜法にドロー溶液として再利用する前に冷却する冷却工程
を備える、請求項４に記載の方法。 The method according to claim 4, further comprising a cooling step of cooling the draw solution phase separated in the phase separation step before reusing it as a draw solution in the forward osmosis membrane method. 前記相分離工程で分離された前記水相を精製する工程
を備える、請求項３〜５のいずれかに記載の方法。 The method in any one of Claims 3-5 provided with the process of refine | purifying the said water phase isolate | separated by the said phase-separation process. 請求項１〜６のいずれかに記載の方法を行う水処理設備であって、
前記被処理水側から、前記正浸透膜を介して、前記ドロー溶液側に浸透水を取り出すことにより前記ドロー溶液を希釈する正浸透膜装置と、
前記正浸透膜装置において希釈されたドロー溶液を加熱する加熱装置と、
前記加熱装置にて加熱されたドロー溶液を、前記有機化合物を含むドロー溶液相と、前記浸透水を含む水相と、の二相の液体に分離して貯留するとともに、分離された前記ドロー溶液相を前記正浸透膜装置にドロー溶液として供給可能にする相分離槽と、
を備える水処理設備。 A water treatment facility for performing the method according to claim 1,
A forward osmosis membrane device for diluting the draw solution by removing permeate from the treated water side to the draw solution side through the forward osmosis membrane;
A heating device for heating the draw solution diluted in the forward osmosis membrane device;
The draw solution heated by the heating device is separated and stored in a two-phase liquid of a draw solution phase containing the organic compound and an aqueous phase containing the permeated water, and the separated draw solution A phase separation tank that allows a phase to be supplied as a draw solution to the forward osmosis membrane device;
Water treatment facility comprising. 前記相分離槽で分離された前記ドロー溶液相を、前記正浸透膜装置にドロー溶液として供給する前に冷却する冷却装置
を備える、請求項７に記載の水処理設備。 The water treatment facility according to claim 7, further comprising a cooling device that cools the draw solution phase separated in the phase separation tank before supplying the draw solution phase as a draw solution to the forward osmosis membrane device. 前記相分離槽で分離された前記水相を精製する精製設備
を備える、請求項７又は８に記載の水処理設備。 The water treatment facility according to claim 7 or 8, comprising a purification facility for purifying the aqueous phase separated in the phase separation tank. 正浸透膜装置を設けて、請求項１〜６のいずれかに記載の方法を行う発電設備であって、
前記被処理水側から、前記正浸透膜を介して、前記ドロー溶液側に浸透水を取り出すことにより前記ドロー溶液を希釈する正浸透膜装置と、
前記正浸透膜装置において希釈されたドロー溶液の流れにより発電機を駆動させる発電装置と、
前記正浸透膜装置において希釈されたドロー溶液を加熱する加熱装置と、
前記加熱装置にて加熱されたドロー溶液を、前記有機化合物を含むドロー溶液相と、前記浸透水を含む水相と、の二相の液体に分離して貯留するとともに、分離された前記ドロー溶液相を前記正浸透膜装置にドロー溶液として供給可能にする相分離槽とを備え、且つ、
前記相分離槽で分離された前記水相を前記正浸透膜装置の被処理水として供給するとともに、前記正浸透膜装置において前記浸透水を取りだした後の被処理水をドロー溶液として再利用する、
発電設備。 A power generation facility that performs a method according to any one of claims 1 to 6 by providing a forward osmosis membrane device,
A forward osmosis membrane device for diluting the draw solution by removing permeate from the treated water side to the draw solution side through the forward osmosis membrane;
A power generator that drives the generator by the flow of the draw solution diluted in the forward osmosis membrane device;
A heating device for heating the draw solution diluted in the forward osmosis membrane device;
The draw solution heated by the heating device is separated and stored in a two-phase liquid of a draw solution phase containing the organic compound and an aqueous phase containing the permeated water, and the separated draw solution A phase separation tank that allows a phase to be supplied as a draw solution to the forward osmosis membrane device, and
The water phase separated in the phase separation tank is supplied as treated water of the forward osmosis membrane device, and the treated water after the osmotic water is taken out in the forward osmosis membrane device is reused as a draw solution. ,
Power generation equipment. 前記相分離槽で分離された前記ドロー溶液相を、前記正浸透膜装置にドロー溶液として供給する前に冷却する冷却装置
を備える、請求項１０に記載の発電設備。 The power generation facility according to claim 10, further comprising a cooling device that cools the draw solution phase separated in the phase separation tank before supplying the draw solution phase as a draw solution to the forward osmosis membrane device. 前記相分離槽で分離された前記水相を精製する精製設備
を備える、請求項１０又は１１に記載の発電設備。 The power generation facility according to claim 10 or 11, further comprising a purification facility for purifying the aqueous phase separated in the phase separation tank.
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