JP2018135277A - 浴用塩の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低コスト且つ短時間で浴用塩を製造する方法を提供する。【解決手段】（ａ）海水の浮遊物を濾過して浮遊物除去海水２０を得る。（ｂ）浮遊物除去海水２０を、水分子が通過できるサブミクロンフィルタユニットで濾過することにより、硫酸根が除去されると共に総硬度が３０００ｐｐｍ〜４５００ｐｐｍのミネラル溶液４０を得る。（ｃ）ミネラル溶液４０を、ナノフィルタユニット４で濾過することにより、濃縮液として総硬度が１００００ｐｐｍ以上のミネラル濃縮液５０を得る。（ｄ）ミネラル濃縮液５０を蒸留した上で残留液に対して濾過を行うことにより、ミネラル濃縮液５０に含まれる塩化ナトリウムの少なくとも一部分が析出して除去された濾過液６０を得る。（ｅ）濾過液６０を蒸留した上で残留液を冷却してから濾別することにより、濾物として浴用塩とする海塩７１を得る。【選択図】図１

Description

本発明は、浴用塩の製造方法に関し、詳しくは海水から浴用塩を製造する方法に関する。

浴用塩（バスソルト）として、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムといったミネラルの塩化物を豊富に含む海塩または硫酸マグネシウムを含むエプソム塩を高濃度で含む溶解液をタンクに入れ、疾患の改善や美容を目的として人体を浸けたり浮かべたりするための塩浴（ソルトスパ）がある。

一方、海水から塩を精製するための前段階として用いることができるミネラル水を製造する方法が特許文献１に示されている。該方法によれば、海水を淡水とかん水とに分離し、更にかん水から、高カルシウム、高マグネシウム、低マグネシウム、低硫酸根のミネラル水が製造される。特許文献１に示された該方法は、以下に示す（ａ）〜（ｄ）及び（ｇ）の処理を主に含む。

（ａ）砂濾過または限外フィルターで海洋深層水の浮遊物を濾過する。
（ｂ）処理（ａ）が施された海洋深層水のｐＨ値と総溶解固形分（total dissolved solids）を適宜調整し、ｐＨ値と総溶解固形分が調整された第１の調整液を得る。
（ｃ）第１のナノフィルター装置を用いて第１の調整液を濾過して、第１の透過液と、第１の濃縮液とを得る。
（ｄ）第１の濃縮液のｐＨ値と総溶解固形分を適宜調整し、ｐＨ値と総溶解固形分が調整された第３の調整液を得る（第２の調整液は第１の透過液が同様の調整を得たもので、ここでは説明を省略する）。
（ｇ）第３の調整液に対して陽陰両方のイオン交換膜を用いた電気透析をそれぞれ行い、高濃度の陰イオン水、高濃度の陽イオン水、及びミネラル水を製造する。

この従来の方法によれば、第３の調整液に対して電気透析を行うことで、硫酸根と塩化ナトリウムが除去されるので、高カルシウム、高マグネシウム、低ナトリウム、低硫酸根のミネラル水を得ることができる。

台湾特許出願公開第２００８２７３０１号明細書

しかしながら、上記従来の方法では、電気透析のために大量の電気を消費する上に設備のメンテナンスコストも高く、またイオン交換膜は水分子が通過できないものであり透析に長い時間がかかり、また単価が高く使用寿命も短いので、ミネラル水を廉価に大量に製造することが難しい。更に、上記従来の方法で得られるミネラル水は、総硬度が低く、これを基に浴用塩を製造すると、製造に長い時間と大きなエネルギーが必要となりコストが嵩むので、浴用塩の製造には適さない。

そこで、本発明の目的は、低コスト且つ短時間で浴用塩を製造することができる浴用塩の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するための手段として、本発明は、以下の（ａ）〜（ｅ）の各ステップを含むことを特徴とする浴用塩の製造方法を提供する。
ステップ（ａ）；海水を濾過することにより海水中の浮遊物を除去して浮遊物除去海水を得る。
ステップ（ｂ）；前記浮遊物除去海水を、水分子が通過できるサブミクロンフィルタユニットで濾過することにより、硫酸根が除去されると共に総硬度が３０００ｐｐｍ〜４５００ｐｐｍのミネラル溶液を得る。
ステップ（ｃ）；前記ミネラル溶液を、ナノフィルタユニットで濾過することにより、濃縮液として総硬度が１００００ｐｐｍ以上のミネラル濃縮液を得る。
ステップ（ｄ）；前記ミネラル濃縮液を蒸留した上で蒸留残留液に対して濾過を行うことにより、前記ミネラル濃縮液に含まれる塩化ナトリウムの少なくとも一部分が析出して除去された濾過液を得る。
ステップ（ｅ）；前記濾過液を蒸留した上で蒸留残留液を冷却し、冷却した蒸留残留液を濾別することにより、濾物として浴用塩とする海塩を得る。

上記手段によれば、水分子が通過できるサブミクロンフィルタユニットを用いて濾過処理を行うので、製造にかかるエネルギー消費が比較的小さく、低コスト且つ短時間で浴用塩を製造することができる。

本発明に係る浴用塩の製造方法の一実施例を示す説明図である。

以下、本発明に係る方法を具体的に実施する例を、図面を参照しながら説明する。
図１は上記実施例のワークフローを示す説明図である。本実施例は、以下に説明する（ａ）〜（ｅ）のステップを含む。
ステップ（ａ）；海水を濾過することにより海水中の浮遊物を除去して浮遊物除去海水２０を得る。
ステップ（ｂ）；浮遊物除去海水２０を、水分子が通過できるサブミクロンフィルタユニットで濾過することにより、硫酸根が除去されたと共に総硬度が３０００ｐｐｍ〜４５００ｐｐｍのミネラル溶液４０を得る。
ステップ（ｃ）；ミネラル溶液４０を、ナノフィルタユニット４で濾過することにより、濃縮液として総硬度が１００００ｐｐｍ以上のミネラル濃縮液５０を得る。
ステップ（ｄ）；ミネラル濃縮液５０を蒸留した上で蒸留残留液に対して濾過を行うことにより、ミネラル濃縮液５０に含まれる塩化ナトリウムの少なくとも一部分が析出し、析出した塩化ナトリウム６１が除去された濾過液６０を得る。
ステップ（ｅ）；濾過液６０を蒸留した上で蒸留残留液を冷却し、冷却した蒸留残留液を濾別することにより、濾物として浴用塩とする海塩７１を得る。

以下、各ステップをより詳細に説明する。
ステップ（ａ）では、海洋の水温躍層（thermocline）である深度２００ｍ以下にあって総硬度が６５００ｐｐｍ〜７５００ｐｐｍの海洋深層水１０を少なくとも１つのミクロンフィルタ１１を含む浮遊物除去フィルタモジュール１に導入して濾過を行い、導入した海洋深層水１０中の浮遊物を除去して浮遊物除去海水２０を得る。なお、上記ミクロンフィルタ１１は、孔径がミクロンオーダーの例えばメンブレンフィルタである。浮遊物除去フィルタモジュール１としてミクロンフィルタ１１を複数含むものを用いる場合、複数のミクロンフィルタ１１を直列に設けても或いは並列に設けてもよい。

ステップ（ｂ）は、サブステップとして以下に示すサブステップ（ｂ１）及びサブステップ（ｂ２）を含む。なお、サブミクロンフィルタユニットは下述する第１のサブミクロンフィルタ２１で構成される第１のサブミクロンフィルタモジュール２と、第２のサブミクロンフィルタ３１で構成される第２のサブミクロンフィルタモジュール３とを含むものである。

サブステップ（ｂ１）において、水分子が通過できるサブミクロンフィルタを複数含む第１のサブミクロンフィルタ２１が複数順に設けられた第１のサブミクロンフィルタモジュール２を用いて浮遊物除去海水２０を濾過して濃縮処理を行い、濃縮液として総硬度が８０００ｐｐｍ以上の前処理液３０を得る。
サブステップ（ｂ２）において、水分子が通過できるサブミクロンフィルタを複数含む第２のサブミクロンフィルタ３１が複数順に設けられた第２のサブミクロンフィルタモジュール３を用いて前処理液３０を濾過して分離処理を行い、前処理液３０中の硫酸根を除去して透過液として総硬度が３０００ｐｐｍ〜４５００ｐｐｍのミネラル溶液４０を得る。

本ステップ（ｂ）において、上記各サブミクロンフィルタ２１、３１は、孔径が水分子が通過できるほどのサブミクロンオーダーのフィルタであり、例として孔径が数十ｎｍ〜数百ｎｍのメンブレンフィルタを用いることができるがこれに限らない。そして、サブステップ（ｂ１）においては、第１のサブミクロンフィルタ２１の膜の表面電荷と浮遊物除去海水２０中の電解質との相互作用（反発）により、また、膜の平均孔半径が浮遊物除去海水２０中の電解質の半径よりも小さいという物理特性により、浮遊物除去海水２０中の電解質が第１のサブミクロンフィルタ２１を透過せずに残る一方、水分は透過することで、濃縮液として総硬度が８０００ｐｐｍ以上の前処理液３０が生成される。

また、サブステップ（ｂ２）においては、前処理液３０が複数の第２のサブミクロンフィルタ３１に順次通されることで分離処理が行われる。この分離処理においては、各第２のサブミクロンフィルタ３１の膜の表面電荷と硫酸根との相互作用（反発）により、また、膜の平均孔半径が硫酸イオンの半径よりも小さいという物理特性により、前処理液３０中の硫酸根が第２のサブミクロンフィルタ３１を透過せずに残る一方、前処理液３０中の水分と、イオン半径が膜の孔径より小さく且つ膜の表面電荷と相互作用（吸引）を起こす電解質とが第２のサブミクロンフィルタ３１を透過することで、透過液として総硬度が３０００ｐｐｍ〜４５００ｐｐｍのミネラル溶液４０が生成される。なお、この分離処理における硫酸根の除去率は９０％以上である。
ミネラル溶液４０における硫酸根の除去率の算出方法は以下の通りである。なお、各硫酸根濃度は液体クロマトグラフ法によって得られる。

硫酸根の除去率＝[（海洋深層水１０の硫酸根濃度−ミネラル溶液４０の硫酸根濃度）×１００％]／海洋深層水１０の硫酸根濃度
また、ミネラル溶液４０の総硬度の算出方法は以下の通りである。なお、ミネラル溶液４０のマグネシウムイオン濃度及びカルシウムイオン濃度（ｐｐｍ）は、誘導結合プラズマ発光分光分析法（ＩＣＰ-ＯＥＳ）によって得られる。
総硬度＝（マグネシウムイオン濃度×４．１＋カルシウムイオン濃度×２．５）

ステップ（ｃ）では、ミネラル溶液４０を、複数の逆浸透膜４１を含むナノフィルタユニット４で濾過することにより、透過して淡水化した淡水５１と、ミネラル分が透過せずに残り濃縮されて総硬度が１００００ｐｐｍとなる濃縮液５０とが得られる。なお、淡水５１は例えば飲用水として利用することができる。

ステップ（ｄ）では、濃縮液５０を、第１の蒸留装置５に導入する。第１の蒸留装置５は減圧蒸留装置であって、運転圧力０．３大気圧で１２０℃以上の水蒸気によって濃縮液５０を７０℃にまで加熱することにより減圧蒸留処理を行い、濃縮液５０から大部分の水分を蒸発させて濃縮液５０をより濃縮することで、濃縮液５０に溶解していた大部分の塩化ナトリウムを析出させる。続いて、析出した塩化ナトリウム６１を含む濃縮液５０を濾過することで、析出した塩化ナトリウム６１が除去された濾過液６０が生成される。

ステップ（ｅ）では、濾過液６０を、第２の蒸留装置６に導入して、濾過液６０中の水分が蒸発すると共に残留液が塩化マグネシウムや塩化カルシウム等の塩化物の飽和状態に達するまで蒸留処理を行ってから、残留液を冷却して析出物を形成させ、その後に残留液を濾過することで、析出物が濾別された濾物である海塩７１と濾液７０とが得られる。海塩７１は浴用塩として用いられる一方、濾液７０は食品や医療用に利用することができる。

本実施例により得られる海塩７１の総重量１ｋｇ（キログラム）あたりの含有量は、概ね、ナトリウムイオンが８１ｇ、カリウムイオンが１２４ｇ、カルシウムイオンが４．４ｇ、マグネシウムイオンが８３．６ｇ、塩化物イオンが４０７ｇであり、且つ硫酸根は１００ｍｇ未満である。また、上記ステップ（ｄ）及びステップ（ｅ）においては、蒸留及び冷却による液体から固体への相転移のみにより海塩７１を分離するものであり、何らの添加物も必要とせず、得られる海塩７１は天然成分のみで且つ改質もなされていない。よって、海塩７１は海洋深層水と同様に弱アルカリ性であり、このような海塩７１を浴用塩として用いれば、保湿効果に優れたものとなる。

上述のように、本発明に係る浴用塩の製造方法によれば、イオン交換膜を用いた電気透析を行うことなく、水分子が通過できるサブミクロンフィルタユニットを用いて濾過処理（硫酸根の除去及び硬度の調整）を行うので、製造にかかるエネルギー消費が比較的小さく、低コスト且つ短時間で高品質な浴用塩を製造することができる。

本発明は、良質な浴用塩（バスソルト）を廉価に製造することができる技術として例えば健康・美容製品を製造する製造業において利用可能である。

以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

１０ 海洋深層水
１ 遊物除去フィルタモジュール
１１ ミクロンフィルタ
２０ 浮遊物除去海水
２ 第１のサブミクロンフィルタモジュール
２１ 第１のサブミクロンフィルタ
３０ 前処理液
３ 第２のサブミクロンフィルタモジュール
３１ 第２のサブミクロンフィルタ
４０ ミネラル溶液
４ ナノフィルタユニット
４１ 逆浸透膜
５０ 濃縮液
５１ 淡水
５ 第１の蒸留装置
６０ 濾過液
６１ 析出した塩化ナトリウム
６ 第２の蒸留装置
７０ 濾液
７１ 海塩（浴用塩）

Claims (5)

1. 海水を濾過することにより海水中の浮遊物を除去して浮遊物除去海水を得るステップ（ａ）と、
   前記浮遊物除去海水を、水分子が通過できるサブミクロンフィルタユニットで濾過することにより、硫酸根が除去されると共に総硬度が３０００ｐｐｍ〜４５００ｐｐｍのミネラル溶液を得るステップ（ｂ）と、
   前記ミネラル溶液を、ナノフィルタユニットで濾過することにより、濃縮液として総硬度が１００００ｐｐｍ以上のミネラル濃縮液を得るステップ（ｃ）と、
   前記ミネラル濃縮液を蒸留した上で蒸留残留液に対して濾過を行うことにより、前記ミネラル濃縮液に含まれる塩化ナトリウムの少なくとも一部分が析出して除去された濾過液を得るステップ（ｄ）と、
   前記濾過液を蒸留した上で蒸留残留液を冷却し、冷却した蒸留残留液を濾別することにより、濾物として浴用塩とする海塩を得るステップ（ｅ）と、を含むことを特徴とする浴用塩の製造方法。
2. ステップ（ａ）における濾過は少なくとも１つのミクロンフィルタを用いて行われることを特徴とする請求項１に記載の浴用塩の製造方法。
3. 前記海水として海洋深層水を用いることを特徴とする請求項１に記載の浴用塩の製造方法。
4. 前記海水として総硬度が６５００ｐｐｍ〜７５００ｐｐｍの海洋深層水を用いることを特徴とする請求項１に記載の浴用塩の製造方法。
5. ステップ（ｂ）における前記サブミクロンフィルタユニットは、それぞれ水分子が通過できる第１のサブミクロンフィルタモジュール及び第２のサブミクロンフィルタモジュールを含み、
   ステップ（ｂ）は、
   前記第１のサブミクロンフィルタモジュールを用いて前記浮遊物除去海水を濾過して、濃縮液として総硬度が８０００ｐｐｍ以上の前処理液を生成するサブステップ（ｂ１）と、
   前記第２のサブミクロンフィルタモジュール（３１）を用いて前記前処理液を濾過して硫酸根を除去することにより前記ミネラル溶液を生成するサブステップ（ｂ２）と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の浴用塩の製造方法。

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