JP5677381B2

JP5677381B2 - 脱塩処理膜、脱塩処理方法および脱塩処理装置

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Publication number: JP5677381B2
Application number: JP2012178961A
Authority: JP
Inventors: 明洋松井; 佐野　健二; 健二佐野; 秀之辻; 有紗山田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2012-08-10
Filing date: 2012-08-10
Publication date: 2015-02-25
Anticipated expiration: 2032-08-10
Also published as: JP2014036911A; US20140042089A1; CN103570103A

Description

本発明の実施形態は、海水などの塩水を脱塩するための脱塩処理膜、脱塩処理方法および脱塩処理装置に関する。

従来、海水淡水化方法においては、逆浸透膜（ＲＯ膜）法が広く実用化されている。浸透膜に対して浸透圧の逆方向に５５気圧をかけて３．５重量％海水から真水を取り出すのが逆浸透圧淡水化法（ＲＯ法）である。

ＲＯ法に関連して、疎水性の高分子膜に電解質モノマーを直接グラフト重合させた高分子電解質膜を利用した場合には膜通過流量が増大することが知られている。

他方、脱塩方法には正浸透膜海水淡水化法（ＦＯ法）と呼ばれる方法も知られている。この方法は、ＲＯ法と同様な浸透膜を用い、支持膜側に海水より高濃度の炭酸アンモニウム水を配置し、圧力をかけることなく、炭酸アンモニウムの浸透圧により真水を引き込む。その後、炭酸アンモニウム溶液を６０℃に加熱し、炭酸とアンモニアを分離して水から取り除く。これにより、真水が得られる。

また、イオン性基または非イオン性基を有する複合半透膜が存在する。

特開平０１−２４２１０６号公報

Ｅｌ−Ｓａｙｅｄｅｔａｌ．，Ｒａｄｉａｔ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｖｏｌ．３３，Ｎｏ１，ｐｐ１３−１８，（１９８９）．Ｅ．Ｂｉｔｔｅｎｃｏｕｒｔｅｔａｌ．．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｏｌｙ．Ｓｃｉ．，Ｖｏｌ２６．ｐｐ２８９７−２９０６（１９８１）

本実施形態は、より少ないエネルギーで海水を淡水化することが可能な脱塩処理膜、脱塩処理方法および脱塩処理装置を提供する。

本実施形態によれば、脱塩膜と、この脱塩膜に密着して配置され、シランカップリング処理された基材とを備えたことを特徴とする脱塩処理膜が提供される。

実施形態の脱塩処理膜の例を示す図。実施形態の脱塩処理装置の例を示す図。実施形態の脱塩処理膜の例を示す図。実施形態の脱塩処理装置の例を示す図。実施形態の脱塩処理膜の例を示す図。実施形態の脱塩処理装置の例を示す図。実施形態の脱塩処理膜の例を示す図。実施形態の脱塩処理装置の例を示す図。シリンジ試験装置を示す図。シリンジ試験装置を示す図。高圧試験装置を示す図。シリンジ試験装置を示す図。シリンジ試験の結果を示すグラフ。実施形態の脱塩処理膜の例を示す図。実施形態の脱塩処理装置の例を示す図。

実施形態では、機能性基を脱塩膜の近傍に配置することにより、脱塩膜を含む脱塩処理膜に対して浸透圧を生ずることが可能になる。これを利用することにより、従来よりも多くの流量で海水から真水を得ることが可能になる。

機能性基を脱塩膜の近傍に配置するために、機能性基が結合された基材（即ち、「修飾基材」）を脱塩膜に密着させてもよく、機能性基を直接に脱塩膜に結合させてもよい。

＜第１の実施形態＞
以下、第１の実施形態に係る脱塩処理膜、脱塩処理方法および脱塩処理装置を詳細に説明する。

実施形態に係る脱塩処理膜は、脱塩膜と、この脱塩膜に密着して配置され、シランカップリング処理された基材とを備える。脱塩処理膜１は、具体的には図１に示すように脱塩膜２と、この脱塩膜２に密着して配置され、シランカップリング処理された修飾基材３とを備える。修飾基材３は、基材４と、この基材４の脱塩膜２とは反対側の面にシランカップリング剤に由来する基が機能性基５として導入されている。

このような脱塩処理膜を用いて塩水から水（真水）を取り出す脱塩処理方法は、脱塩処理膜の脱塩膜を塩水側に配置し、基材を真水側に配置する。

正浸透圧海水淡水化法は、基本的に海水から真水を吸収し、回収する。このため、海水よりも塩分濃度の高い溶液を浸透膜の海水と反対側に位置させ、海水の水が浸透膜を浸透するのに必要な浸透圧を誘発し、水を塩分濃度の高い溶液に移動させる。塩は、従来、塩化アンモニウムを用いている。

塩化アンモニウムは、水への溶解度が高く、かつ６０℃で分解し、気体としてアンモニアと二酸化炭素を放出するため、残った水は真水になる。

実施形態は、前記塩分濃度の高い溶液の代わりにシランカップリング処理された修飾基材を脱塩膜に密着して配置する。すなわち、脱塩膜に前記修飾基材を密着させて配置した脱塩処理膜を用いて脱塩処理する方法において、脱塩膜を海水側に、修飾基材を真水側に配置する。このとき、修飾基材に導入されたシランカップリング剤に基づく機能性基は海水の水が脱塩膜を浸透するのに必要な浸透圧を誘発させる作用を有する。即ち、修飾基材に導入されたシランカップリング剤に基づく機能性基は、脱塩膜の海水側から真水側に向う浸透圧を生じることが可能である。また、導入された機能性基は、脱塩膜を浸透した水で膨潤するが、一定の温度範囲内で溶解することがない。さらに、それらの機能性基は修飾基材に結合されているため、基材から遊離せず、安定的に基材表面に留まる。その結果、脱塩膜から浸透した水は修飾基材を通して真水側に安定的に移動し、回収される。つまり、塩分濃度の高い塩化アンモニウム溶液を用いる従来方法では、海水の水を浸透膜を浸透させ、塩化アンモニウム溶液に移動させ、その後、６０℃以上で加熱してアンモニアと二酸化炭素を気体として放出する操作が必要であるが、実施形態では加熱処理が不要になる。また、従来行われているＲＯ法と比較して、同じ大きさの圧力を加えた場合であっても、多くの流量で迅速に塩水から真水にする可能であり、低い圧力を加えた場合においても塩水から真水を生じることが可能である。従って、従来に比較して、低エネルギーで塩水を淡水化することが可能になる。

脱塩膜２は、浸透膜として利用されている、例えば酢酸セルロース膜、ポリアミド膜などを用いることができる。脱塩膜は、４５〜２５０μｍの厚さを有することが好ましい。

基材４は、例えば紙、木綿、キュプラ、レーヨン、銅アンモニアレーヨンのようなセルロース膜、布、樹脂膜を用いることができる。中でも、加圧下での脱塩膜の損傷を防止することが可能なろ紙のような柔軟な紙または不織布が好ましい。また、圧損ができるだけ少なくなるように、より通水性の高い基材であることが好ましい。例えば、基材４は、１〜１００μｍの厚さを有することが好ましい。

また、基材４は、必ずしも浸透膜全体を覆う必要はない。例えば、単数または複数の繊維状またはビーズ状であってもよい。単数または複数の繊維状の場合、セルロース膜、布、樹脂膜の断片またはそれらを解すことにより得られる繊維であってもよい。

或いは、ビーズ状の樹脂を基材４として使用してもよい。その場合、使用される樹脂は、例えば、ポリビニルアルコール、セルロース、加工セルロースおよびポリアクリル酸など、シランカップリング剤の導入が可能な樹脂であればよい。シランカップリング処理された基材４を「シランカップリング基材」とも称する。ビーズ状の樹脂の大きさは、０．０１ｍｍ〜２ｍｍであってよく、水の通過を考えると１ｍｍ〜５ｍｍであってよい。

また、ビーズ状の樹脂または繊維が配置される領域は、必ずしも脱塩膜全体を覆うものでなくともよい。例えば、海水に接する脱塩膜の面積の高圧の場合などにおいて、８０％〜９５％を覆うように配置されればよいと推定される。脱塩膜側に対して、圧が加えられても、加えられなくてもよい。その場合、配置されるビーズ状の樹脂または繊維の基材４の大きさは、０．０１ｍｍ〜５ｍｍ、好ましくは１ｍｍ〜５ｍｍであればよい。

シランカップリング処理とは、シランカップリング剤が導入された基材であってよい。シランカップリング剤とは、例えば、シランに直接結合した炭素からなる置換基に水と親和性の高い構造が導入されているものであればよい。水と親和性の高い構造とは、例えば、−ＯＨ、−ＮＨ_２、ＮＨ−、−Ｎ＝、−ＮＨ_３ ^＋、−ＮＨ_２ ^＋−および＝Ｎ^＋＝などである。

シランカップリング剤は、例えば、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−トリエトキシシリル−Ｎ−（１，３−ジメチル−ブチリデン）プロピルアミン、Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（ビニルベンジル）−２−アミノエチル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、（３−ウレイドプロピル）トリメトキシシラン、（３−ウレイドプロピル）トリエトキシシラン、およびトリメチル［３−（トリエトキシシリル）プロピル］アンモニウムクロリドなどが挙げられる。これらは、酸、塩基またはその他の対イオンと共に、塩構造および/または錯体構造にあってもよい。

シランカップリング処理された修飾基材３は、例えば、基材４と、前記基材４に担持された塩形態にあるアミノシランとを具備してもよい。基材４とそれに塩形態にあるアミノシランは、Ｈ_２ＮＣＨ_２ＣＨ_２ＮＨＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２Ｓｉをその構造の一部分として有してもよい。例えば、好ましいアミノシランは、以下の式Ｉのような塩形態にある機能性基として基材に担持されて具備されてもよい。

式Ｉの塩形態の機能性基において、アミノシランは、アンモニウムカチオンであり、更に、その対イオンとしてのアニオンが存在する。水中では、これらの対イオンは互いに遊離した状態にある。

好ましいアミノシランの例は、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシランである。好ましくは、これらのアミノシランは何れもアンモニウムカチオンとして塩形態で存在する。アンモニウムカチオンに対する好ましい対イオンは、Ｃｌ⁻、Ｂｒ⁻、Ｉ⁻、などである。

修飾基材３に対するシランカップリング剤の導入率は、例えば、５％〜８０％であってよく、好ましくは６０％〜８０％である。ここで、シランカップリング剤の導入率とは、修飾基材３のＯＨ基のモル数に対する導入されるシランカップリング剤の結合割合である。修飾基材３へのシランカップリング剤の導入率は、海水の塩濃度より高くするために修飾基材３に対して５０％以上にすることが好ましい。

修飾基材３と脱塩膜２との密着は、修飾基材３と脱塩膜２の両方に存在する孔における液体通過を妨げないように、達成されればよく、例えば、単なる貼り付けでも高圧下で密着するが、枠などの支持体による抑え込み、ネットによる押さえ込み、その他の構造による押さえ込み、および当該基材と当該膜との周辺部の熱溶融、当該基材と当該膜との周辺部の接着剤による接着などにより達成されればよい。

また、修飾基材３と脱塩膜２とを密着させる際には、脱塩膜２の活性層側に配置させることが好ましい。脱塩膜２の「活性層」とは、ロブアンドスリラーヤン型、あるいは非対称の浸透膜２において、脱塩の機能を担う活性のある膜部分である。活性層は、通常1ミクロンから０．１ミクロンの厚さで、脱塩膜２上に造られる。また、脱塩膜２の活性層以外の部分を「支持層」と称する。ＲＯ膜が通常使用される向きとは逆向きであるので、その状態で高圧に耐えられない場合には通常の向きで配置されてもよい。

実施形態に係る脱塩処理方法において、塩水は例えば海水である。処理される塩水の塩濃度は、例えば、０．０５％〜４％であればよい。

上記の実施形態においては、修飾基材３において、基材４の脱塩膜２とは反対側の面にシランカップリング剤に由来する基が機能性基５として導入されている例を示したが、機能性基が導入される基材における領域は、これに限定されるものではない。例えば、基材４全体に、即ち、基材の脱塩膜側外面および／または基材内部に対してシランカップリング剤に由来する基が機能性基として導入されてもよい。

実施形態に係る脱塩処理方法において、修飾基材３側に真水を接触させることが好ましい。修飾基材３側に真水を接触させることにより、修飾基材３にシランカップリング剤により導入された機能性基が予め真水で膨潤し、塩水の水による脱塩膜２の浸透を助長し、脱塩処理時間を短縮することが可能になる。

実施形態に係る脱塩処理方法において、必要に応じて塩水側から脱塩処理膜に向けて圧力を付加してもよい。

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態に係る脱塩処理装置１０を図２を参照して説明する。

例えば中空矩形状の密閉処理容器１１は、脱塩処理膜１２により第１の室１３と第２の室１４とに区画されている。脱塩処理膜１２は、脱塩膜１５と、この脱塩膜１５に密着して配置され、修飾基材（例えば基材にろ紙を使用）１６とから構成されている。第１の流入口１７は、第１の室１３が位置する処理容器１１上部に設けられている。第２の流入口１８は、第２の室１４に位置する処理容器１１上部に設けられている。流出口１９は、第２の室１４に位置する処理容器１１側部に設けられている。塩水２０は第１の室１３内に第１の流入口１７を通して収容されている。真水２１は、第２の室１４内に第２の流入口１８を通して収容されている。脱塩処理膜１２の脱塩膜１５は、塩水２０が収納される第１の室１３側に配置され、修飾基材１６は真水２１が収納される第２の室１４側に配置されている。

このような実施形態に係る脱塩処理装置１０によれば、脱塩膜１５を海水２０側に、修飾基材１６を真水２１側に配置する。このとき、修飾基材１６の基材（例えばろ紙）にシランカップリング剤により導入された機能性基は海水２０の水が脱塩膜１５を浸透するのに必要な浸透圧を誘発させる作用を有する。シランカップリング剤により導入された機能性基は脱塩膜１５を浸透した水で膨潤するが、溶解することがない。シランカップリング剤により導入された機能性基は修飾基材１６に結合されているため、修飾基材１６から遊離せず、安定的に修飾基材１６表面に留まる。その結果、脱塩膜１５から浸透した水は修飾基材１６を通して真水側に安定的に移動し、回収される。つまり、塩分濃度の高い塩化アンモニウム溶液を用いる従来方法では、海水の水を浸透膜を浸透させ、塩化アンモニウム溶液に移動させ、その後、６０℃以上で加熱してアンモニアと二酸化炭素を気体として放出する操作が必要であるが、実施形態では加熱処理が不要になる。また、常に、脱塩膜の真水側に密着して特定の濃度のシランカップリング剤により導入された機能性基が存在しており、それにより塩水側から真水側に水が移動するために、逆浸透膜法のように、常に高い圧力を脱塩膜１５に向い塩水側から加える必要がない。従って、実施形態によれば、低エネルギーで塩水を淡水化することが可能になる。

上記の実施形態においては、中空矩形状の密閉処理容器１１を用いる例を示したが、密閉処理容器１１の形状は、矩形状に限るものではなく、円柱形状、円錐形状、角柱形状、角錐形状など中空である種々の形状であってもよい。

上記の実施形態では、横型の密閉処理容器１１が示されており、第１の室１３と第２の室１４は、設置面に対して同じ高さに横並びに配置されている例を示した。しかしながら、密閉処理容器１１は縦型であってもよい。例えば、縦型の密閉処理容器１１では、第１の室１３と第２の室１４が設置面に対して上下に配置される。或いは、第１の室１３と第２の室１４の配置は、その他の配置であってもよい。例えば、第１の室１３と第２の室１４が、脱塩処理膜２２を介して隣合せに、設置面に対して異なる高さに配置されてもよい。

或いは、脱塩処理装置は、密閉処理容器内に、少なくともその一辺を中心に巻き込んだ状態で脱塩処理膜を収容し、且つ脱塩処理膜を介して塩水と真水を区画できるような脱塩処理膜エレメントを備える構成であってもよい。

また、上記の実施形態においては、第２の室１４に流入口１８を有する例を示したが、流出口１９を流入口として利用してもよく、その場合、流入口１８は具備されなくてもよい。また、流入口１７および１８、流出口１９の配置される位置は、上記の実施例の位置に限られるものではない。

＜第３の実施形態＞
以下、第３の実施形態に係る脱塩処理膜について詳細に説明する。

実施形態に係る脱塩処理膜は、脱塩膜と、この脱塩膜に密着して配置され、その一方の面に式（II）または（III）の基を構成単位として含む機能性基が結合された基材とを備える。

ここで、Ｒ１は、Ｈまたは炭素数５以下のアルキル基であり、Ｒ２はポリアミンまたはポリエチレンイミンであり、Ｒ３は炭素数５以下のアルキル基である。

脱塩処理膜１は、具体的には図３に示すように脱塩膜２と、脱塩膜２に密着して配置され、式（II）または（III）の基を構成単位として含む機能性基を担持する修飾基材３３とを備える。修飾基材３３は、基材４と、この基材４の脱塩膜２とは反対の面に、式（II）または（III）の基を構成単位として含む機能性基３５を担持する。

基材４は、例えば紙、木綿、キュプラ、レーヨン、銅アンモニアレーヨンのようなセルロース膜、布、樹脂膜を用いることができる。中でも、加圧下での脱塩膜の損傷を防止することが可能なろ紙のような柔軟な紙または不織布が好ましい。また、圧損ができるだけ少なくなるように、より通水性の高い基材であることが好ましい。例えば、基材は、１〜１００μｍの厚さを有することが好ましい。

或いは、ビーズ状の樹脂を基材４として使用してもよい。その場合、使用される樹脂は、例えば、ポリビニルアルコール、セルロース、加工セルロースおよびポリアクリル酸など、シランカップリング剤の導入が可能な樹脂であればよい。シランカップリング処理された基材４を「シランカップリング基材」と称する。ビーズ状の樹脂の大きさは、０．０１ｍｍ〜２ｍｍであってよく、水の通過を考えると１ｍｍ〜５ｍｍであってよい。

また、ビーズ状の樹脂または繊維が配置される領域は、必ずしも脱塩膜全体を覆うものでなくともよい。例えば、海水に接する脱塩膜の面積の高圧の場合、８０％〜９５％を覆うように配置されればよい。その場合、配置されるビーズ状の樹脂または繊維の基材４の大きさは、０．０１ｍｍ〜５ｍｍ、好ましくは１ｍｍ〜５ｍｍであればよい。

その場合、配置される繊維の基材４の厚みは、１０μｍ〜１００μｍであればよい。

機能性基３５は、式（II）または（III）を構成単位として含むポリマーであり、分子量は、１００〜１０００００、例えば、１０００〜５００００、１０００〜１００００、１０００〜５０００であってよい。しかしながら、実施形態に従う脱塩処理膜の効果は、機能性基の分子量の大きさに依存するものではない。

このような機能性基３５は、アルデヒドとアミンとの反応、即ち、アルドール反応により形成されてよい。使用されるアルドール反応は、それ自身公知の何れの反応条件で行われてよい。アルデヒド化合物とアミノ基を２つ以上含む化合物との反応は、例えば、次の反応経路IまたはIIを経て行われてよい。

ここにおいて、Ｒ１は、Ｈまたは炭素数５以下のアルキル基であり、Ｒ２はポリアミンまたはポリエチレンイミンであり、Ｒ３は炭素数５以下のアルキル基である。

また、例えば、ジアルデヒド化合物とアミノ基を２つ以上含む化合物、即ち、ポリアミンとを反応させて得られた化合物、またはホルムアルデヒドとアミノ基を２つ以上含む化合物、即ち、ポリアミンとを反応させて得られた化合物を機能性基３５として基材４に結合して使用してもよい。

ポリアミンの例は、これらに限定するものではないが、例えば、ポリエチレンイミン、ペンタエチレンヘキサミン、トリス（2-アミノエチル）アミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ジプロピレントリアミン、ジメチルアミノプロピルアミン、ジエチルアミノプロピルアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジプロピレントリアミン、ペンタエチレンヘキサミン、メンセンジアミンおよびジアミノジフェニルスルホンなどが挙げられる。

アルデヒドの例は、これらに限定するものではないが、例えば、グリオキサール、ブタンジアルデヒド、ブテンジアルデヒド、グルタルジアルデヒド、アジプアルデヒド、オクタンジアルデヒド、２，６−ジアルデヒドピリジン、２，４−ジアルデヒドピリジン、２，４，６−トリアルデヒドピリジン、エチレンジアミンテトラアセトアルデヒド、ポルフィリンテトラアルデヒドなどが挙げられる。

機能性基３５として、例えば、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、ペンタエチレンヘキサミン（ＰＥＨ）および/またはトリス（２−アミノエチル）アミン（ＴＡＥＡ）であってよい。

ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）は、例えば、式（IV）

で表される。前記反応によって、この式（IV）を構成単位として有するポリマーが機能性基３５として形成され、基材４に結合されて使用される。

ペンタエチレンヘキサミン（ＰＥＨ）は、式（V）により表される。前記反応によって、この式（V）を構成単位として有するポリマー、例えば、式（VI）

（式中、ｎは１以上の整数、好ましくは１０〜１００の整数である）
が機能性基３５として形成され、基材４に結合されて使用される。

トリス（２−アミノエチル）アミン（ＴＡＥＡ）は、式（VII）により表される。前記反応によって、式（VII）を構成単位として有するポリマー、例えば、式（VIII）

機能性基３５の基材４に対する結合は、単官能性アルデヒドの場合には式（IX）、２官能性アルデヒドの場合には式（X）

（ここで、Ｒ１は、Ｈまたは炭素数５以下のアルキル基であり、Ｒ２はポリアミンまたはポリエチレンイミンであり、Ｒ３は炭素数５以下のアルキル基であり、ｎは１以上の整数、好ましくは１０〜１００の整数である）
にそれぞれ示されるように達成される。即ち、機能性基３５に含まれるホルミル基が、基材４が備える反応基、例えば、セルロースの場合ではＯＨ基と反応することによってアセタール様結合を形成し、それにより、機能性基３５は基材４に結合される。

機能性基３５の結合は、基材４の一方の面であってよく、脱塩膜２と接する面とは異なる面に結合される。また、機能性基３５が結合された基材４は、脱塩膜２の活性層側に密着することが好ましい。

このような脱塩処理膜１を用いて塩水から水（真水）を取り出す脱塩処理方法は、脱塩処理膜１の機能性基３５の結合していない面を塩水側に配置し、機能性基３５の結合した面を真水側に配置する。

正浸透圧海水淡水化法は、基本的に海水から真水を吸収し、回収する。このため、海水よりも塩分濃度の高い溶液を浸透膜２の海水と反対側に位置させ、海水の水が浸透膜２を浸透するのに必要な浸透圧を誘発し、水を塩分濃度の高い溶液に移動させる。塩は、従来、塩化アンモニウムを用いている。

塩化アンモニウムは、水への溶解度が高く、かつ６０℃で分解し、気体としてアンモニアと二酸化炭素を放出するため、残った水は真水になる。脱塩膜１から浸透した水は修飾基材３３を通して真水側に安定的に移動し、回収される。つまり、塩分濃度の高い塩化アンモニウム溶液を用いる従来方法では、海水の水を浸透膜を浸透させ、塩化アンモニウム溶液に移動させ、その後、６０℃以上で加熱してアンモニアと二酸化炭素を気体として放出する操作が必要であるが、実施形態では加熱処理が不要になる。また、従来行われているＲＯ法と比較して、同じ大きさの圧力を加えた場合であっても、多くの流量で迅速に塩水から真水にする可能であり、低い圧力を加えた場合においても塩水から真水を生じることが可能である。従って、従来に比較して、低エネルギーで塩水を淡水化することが可能になる。

＜第４の実施形態＞
次に、第４の実施形態に係る脱塩処理装置１０を図４を参照して説明する。

例えば中空矩形状の密閉処理容器１１は、脱塩処理膜１２により第１の室１３と第２の室１４とに区画されている。脱塩処理膜１２は、脱塩膜１５と、この脱塩膜１５に密着して配置され、その一方の面に機能性基を担持する修飾基材１６とから構成されている。第１の流入口１７は、第１の室１３が位置する処理容器１１上部に設けられている。第２の流入口１８は、第２の室１４に位置する処理容器１１上部に設けられている。流出口１９は、第２の室１４に位置する処理容器１１側部に設けられている。塩水２０は第１の室１３内に第１の流入口１７を通して収容されている。真水２１は、第２の室１４内に第２の流入口１８を通して収容されている。脱塩処理膜１２の脱塩膜１５は、塩水２０が収納される第１の室１３側に配置され、修飾基材４６は真水２１が収納される第２の室１４側に配置されている。

このような実施形態に係る脱塩処理装置１０によれば、脱塩膜１５を海水２０側に、修飾基材４６を真水２１側に配置する。このとき、修飾基材４６の基材に結合された機能性基は海水２０の水が脱塩膜１５を浸透するのに必要な浸透圧を誘発させる作用を有する。即ち、このような機能性基は、脱塩膜の海水側から真水側に向う浸透圧を生じることが可能である。機能性基は脱塩膜１５を浸透した水で膨潤するが、一定の温度範囲内で溶解することがない。機能性基は修飾基材４６に結合されているため、修飾基材４６から遊離せず、安定的に修飾基材４６表面に留まる。その結果、脱塩膜１５から浸透した水は修飾基材４６を通して真水側に安定的に移動し、回収される。つまり、塩分濃度の高い塩化アンモニウム溶液を用いる従来方法では、海水の水を浸透膜を浸透させ、塩化アンモニウム溶液に移動させ、その後、６０℃以上で加熱してアンモニアと二酸化炭素を気体として放出する操作が必要であるが、実施形態では加熱処理が不要になる。また、常に、脱塩膜の真水側に機能性基が存在しており、それにより塩水側から真水側に水が移動するために、逆浸透膜法のように、常に高い圧力を脱塩膜１５に向い塩水側から加える必要がない。従って、実施形態によれば、低エネルギーで塩水を淡水化することが可能になる。

＜第５の実施形態＞
以下、第５の実施形態に係る脱塩処理膜について詳細に説明する。

第５の実施形態は、海水側に接していない側、即ち、真水側の脱塩処理膜の近傍にポリエチレンイミンを配置することにより、脱塩膜の海水側から真水側に向う浸透圧を生じることが可能であるという発見に基づく形態である。

実施形態に係る脱塩処理膜は、脱塩膜と、この脱塩膜の一方の面に担持されるポリエチレンイミンからなる機能性基とを備える。

脱塩処理膜１は、具体的には図５に示すように脱塩膜５２と、脱塩膜５２の一方の面に担持される機能性基５３とを備える。

脱塩膜５２は、浸透膜として利用されている、例えば酢酸セルロース膜、ポリアミド膜などを用いることができる。脱塩膜は４５〜２５０μｍの厚さを有することが好ましい。

機能性基５３は、ポリエチレンイミンであればよく、分子量は、６００〜７００００、例えば、２５０００であってよい。しかしながら、実施形態に従う脱塩処理膜の効果は、機能性基の分子量の大きさに依存するものではない。ポリエチレンイミンの構造は、例えば、式（IV）

で表される。

ポリエチレンイミンは、機能性基５３におけるカチオンとして機能する。対イオンとなるアニオンは、塩素イオン、硫酸イオン、リン酸イオン、トリフルオロ酢酸イオンであってよく、塩素イオンが好ましい。

このような機能性基５３は、それ自身公知の何れかの方法により、ポリエチレンイミンを脱塩膜５２に対して結合することにより形成される。例えば、上述のようなアルデヒドを利用して結合されてよい。

機能性基５３の結合は、脱塩膜５２の一方の面であってよく、好ましくは脱塩膜５２の活性層側に結合される。

このような脱塩処理膜を用いて塩水から水（真水）を取り出す脱塩処理方法は、脱塩処理膜の機能性基の結合していない面を塩水側に配置し、機能性基の結合した面を真水側に配置する。

塩化アンモニウムは、水への溶解度が高く、かつ６０℃で分解し、気体としてアンモニアと二酸化炭素を放出するため、残った水は真水になる。脱塩膜から浸透した水は脱塩膜を通して真水側に安定的に移動し、回収される。つまり、塩分濃度の高い塩化アンモニウム溶液を用いる従来方法では、海水の水を浸透膜を浸透させ、塩化アンモニウム溶液に移動させ、その後、６０℃以上で加熱してアンモニアと二酸化炭素を気体として放出する操作が必要であるが、実施形態では加熱処理が不要になる。また、従来行われているＲＯ法と比較して、同じ大きさの圧力を加えた場合であっても、多くの流量で迅速に塩水から真水にする可能であり、低い圧力を加えた場合においても塩水から真水を生じることが可能である。従って、従来に比較して、低エネルギーで塩水海水省エネが可能になる。

更に、上述のように、ポリエチレンイミンを脱塩膜に対して結合させずに、基材に対して結合させてもよい。その場合、ポリエチレンイミン修飾された基材が、脱塩膜に密着して配置されればよい。

そのような脱塩処理膜は、脱塩膜と、この脱塩膜に密着して配置され、少なくともその一部の表面にポリエチレンイミンからなる機能性基を担持される基材とを備える。

基材は、例えば紙、木綿、キュプラ、レーヨン、銅アンモニアレーヨンのようなセルロース膜、布、樹脂膜を用いることができる。中でも、加圧下での脱塩膜の損傷を防止することが可能なろ紙のような柔軟な紙または不織布が好ましい。また、圧損ができるだけ少なくなるように、より通水性の高い基材であることが好ましい。例えば、基材は、１〜１００μｍの厚さを有することが好ましい。

また、基材は、必ずしも浸透膜全体を覆う必要はない。例えば、単数または複数の繊維状またはビーズ状であってもよい。単数または複数の繊維状の場合、セルロース膜、布、樹脂膜の断片またはそれらを解すことにより得られる繊維であってもよい。

或いは、ビーズ状の基材を使用してもよい。その場合、使用される樹脂は、例えば、ポリビニルアルコール、セルロース、加工セルロースおよびポリアクリル酸など、ポリエチレンイミンからなる機能性基３５の結合が可能な樹脂であればよい。ビーズ状の樹脂の大きさは、ビーズ状の樹脂の大きさは、０．０１ｍｍ〜２ｍｍであってよく、水の通過を考えると１ｍｍ〜５ｍｍであってよい。

基材へのポリエチレンイミンの結合は、脱塩膜へのポリエチレンイミンの結合と同様に行われればよい。

ポリエチレンイミンを脱塩膜に対して結合させた場合と同様の効果が、この場合においても得られる。その結果、従来に比較して、低エネルギーで塩水を淡水化することが可能になる。

＜第６の実施形態＞
次に、第６の実施形態に係る脱塩処理装置１０を図６を参照して説明する。

例えば中空矩形状の密閉処理容器１１は、脱塩処理膜６２により第１の室１３と第２の室１４とに区画されている。脱塩処理膜６２は、脱塩膜１５と、この脱塩膜１５の一方の面に担持されるポリエチレンイミンからなる機能性基６６とから構成されている。第１の流入口１７は、第１の室１３が位置する処理容器１１上部に設けられている。第２の流入口１８は、第２の室１４に位置する処理容器１１上部に設けられている。流出口１９は、第２の室１４に位置する処理容器１１側部に設けられている。塩水２０は第１の室１３内に第１の流入口１７を通して収容されている。真水２１は、第２の室１４内に第２の流入口１８を通して収容されている。脱塩処理膜６２の機能性基６６が存在しない面が、塩水２０が収納される第１の室１３側に配置され、機能性基６６は真水２１が収納される第２の室１４側に配置されている。

このような実施形態に係る脱塩処理装置１０によれば、脱塩膜１５の機能性基６６が担持されていない面を海水２０側に、機能性基６６を担持する面を真水２１側に配置する。このとき、脱塩膜１５に結合された機能性基６６は海水２０の水が脱塩膜１５を浸透するのに必要な浸透圧を誘発させる作用を有する。即ち、このような機能性基は、脱塩膜の海水側から真水側に向う浸透圧を生じることが可能である。機能性基６６は脱塩膜１５を浸透した水で膨潤するが、一定の温度範囲内で溶解することがない。機能性基６６は脱塩膜１５に結合されているため、脱塩膜１５から遊離せず、安定的に脱塩膜１５表面に留まる。その結果、脱塩膜１５から浸透した水は脱塩膜１５を通して真水側に安定的に移動し、回収される。つまり、塩分濃度の高い塩化アンモニウム溶液を用いる従来方法では、海水の水を浸透膜を浸透させ、塩化アンモニウム溶液に移動させ、その後、６０℃以上で加熱してアンモニアと二酸化炭素を気体として放出する操作が必要であるが、実施形態では加熱処理が不要になる。また、常に、脱塩処理膜６２の真水側に機能性基６６が存在しており、それにより塩水側から真水側に水が移動するために、逆浸透膜法のように、常に高い圧力を脱塩膜１５に向い塩水側から加える必要がない。従って、実施形態によれば、低エネルギーで塩水を淡水化することが可能になる。

上記の実施形態では、横型の密閉処理容器１１が示されており、第１の室１３と第２の室１４は、設置面に対して同じ高さに横並びに配置されている例を示した。しかしながら、密閉処理容器１１は縦型であってもよい。例えば、縦型の密閉処理容器１１では、第１の室１３と第２の室１４が設置面に対して上下に配置される。或いは、第１の室１３と第２の室１４の配置は、その他の配置であってもよい。例えば、第１の室１３と第２の室１４が、脱塩処理膜６２を介して隣合せに、設置面に対して異なる高さに配置されてもよい。

また、この実施形態において、ポリエチレンイミンが基材に結合され、それにより構成されるポリエチレンイミン修飾基材が使用されてもよい。その場合、脱塩膜６２には機能性基は結合されず、脱塩処理膜６２の塩水側に脱塩膜１５が配置され、これに密着してポリエチレンイミン修飾基材が配置される。この時、ポリエチレンイミン修飾基材は、真水側に配置されればよい。

＜第７の実施形態＞
以下、第７の実施形態に係る脱塩処理膜、脱塩処理方法および脱塩処理層を詳細に説明する。

実施形態に係る脱塩処理膜は、脱塩膜と、この脱塩膜に密着して配置されたイオン交換樹脂または粉砕されたイオン交換樹脂とを備える。脱塩処理膜１は、具体的には図７に示すように脱塩膜２と、この脱塩膜２に密着して配置されたイオン交換樹脂または粉砕されたイオン交換樹脂７６とを備える。

このような脱塩処理膜１を用いて塩水から水（真水）を取り出す脱塩処理方法は、脱塩処理膜１の脱塩膜２を塩水側に配置し、イオン交換樹脂または粉砕されたイオン交換樹脂７６を真水側に配置する。

実施形態は、前記塩分濃度の高い溶液の代わりにイオン交換樹脂または粉砕されたイオン交換樹脂を脱塩膜に密着して配置する。すなわち、脱塩膜にイオン交換樹脂または粉砕されたイオン交換樹脂を密着させて配置した脱塩処理膜を用いて脱塩処理する方法において、脱塩膜を海水側に、イオン交換樹脂または粉砕されたイオン交換樹脂を真水側に配置する。このとき、イオン交換樹脂または粉砕されたイオン交換樹脂に具備される機能性基は海水の水が脱塩膜を浸透するのに必要な浸透圧を誘発させる作用を有する。また、イオン交換樹脂または粉砕されたイオン交換樹脂に具備される機能性基は、脱塩膜を浸透した水で膨潤するが、一定の温度範囲内で溶解することがない。さらに、それらのイオン交換樹脂または粉砕されたイオン交換樹脂に具備される機能性基は基材に結合されているため、基材から遊離せず、安定的に基材表面に留まる。その結果、脱塩膜から浸透した水はイオン交換樹脂または粉砕されたイオン交換樹脂を通して真水側に安定的に移動し、回収される。つまり、塩分濃度の高い塩化アンモニウム溶液を用いる従来方法では、海水の水を浸透膜を浸透させ、塩化アンモニウム溶液に移動させ、その後、６０℃以上で加熱してアンモニアと二酸化炭素を気体として放出する操作が必要であるが、実施形態では加熱処理が不要になる。また、従来行われているＲＯ法と比較して、同じ大きさの圧力を加えた場合であっても、多くの流量で迅速に塩水から真水にする可能であり、低い圧力を加えた場合においても塩水から真水を生じることが可能である。従って、従来に比較して、低エネルギーで塩水を淡水化することが可能になる。

脱塩膜は、浸透膜として利用されている、例えば酢酸セルロース膜、ポリアミド膜などを用いることができる。脱塩膜は、４５〜２５０μｍの厚さを有することが好ましい。

イオン交換樹脂は、それ自身公知のイオン交換樹脂であればよく、例えば、カチオンイオン交換樹脂、アニオン交換樹脂、これらのイオン交換樹脂に具備される機能性基は、それぞれスルホン酸基、カルボン酸基および４級アンモニウム基である。

イオン交換樹脂の厚さは、１０μｍ〜１００μｍ、好ましくは１０μｍ〜３０μｍであってよく、イオン交換樹脂のポアサイズは、１μｍ〜１０μｍ、好ましくは４μｍ〜７μｍであってよい。例えば、イオン交換樹脂または粉砕されたイオン交換樹脂は、０．１〜１００μｍの厚さで配置されることが好ましい。

イオン交換樹脂の粉砕は、例えば、乳鉢で粉砕することにより行われてよい。また、粉砕されたイオン交換樹脂の大きさは、０．０１μｍ〜１０μｍであってよい。

また、イオン交換樹脂または粉砕されたイオン交換樹脂が配置される領域は、必ずしも脱塩膜全体を覆うように配置される必要はない。例えば、海水に接する脱塩膜の面積の７０％〜９０％を覆うように配置されればよい。

また、上記の実施形態において、イオン交換樹脂または粉砕されたイオン交換樹脂の代わりに、イオン交換ろ紙を使用してもよい。使用されるイオン交換ろ紙の種類は、カチオン交換樹脂、アニオン交換樹脂などであってよい。イオン交換ろ紙を解して繊維状の形態で使用してもよい。

＜第８の実施形態＞
次に、第８の実施形態に係る脱塩処理装置１０を図８を参照して説明する。

例えば中空矩形状の密閉処理容器１１は、脱塩処理膜１２により第１の室１３と第２の室１４とに区画されている。脱塩処理膜１２は、脱塩膜１５と、この脱塩膜１５に密着して配置されたイオン交換樹脂または粉砕されたイオン交換樹脂８６とから構成されている。第１の流入口１７は、第１の室１３が位置する処理容器１１上部に設けられている。第２の流入口１８は、第２の室１４に位置する処理容器１１上部に設けられている。流出口１９は、第２の室１４に位置する処理容器１１側部に設けられている。塩水２０は第１の室１３内に第１の流入口１７を通して収容されている。真水２１は、第２の室１４内に第２の流入口１８を通して収容されている。脱塩処理膜１２の脱塩膜１５は、塩水２０が収納される第１の室１３側に配置され、イオン交換樹脂または粉砕されたイオン交換樹脂８６は真水２１が収納される第２の室１４側に配置されている。

このような実施形態に係る脱塩処理装置１０によれば、脱塩膜１５を海水２０側に、イオン交換樹脂または粉砕されたイオン交換樹脂８６を真水２１側に配置する。このとき、イオン交換樹脂または粉砕されたイオン交換樹脂に具備される機能性基は海水２０の水が脱塩膜１５を浸透するのに必要な浸透圧を誘発させる作用を有する。イオン交換樹脂または粉砕されたイオン交換樹脂に具備される機能性基は脱塩膜１５を浸透した水で膨潤するが、一定の温度範囲内で溶解することがない。イオン交換樹脂または粉砕されたイオン交換樹脂に具備される機能性基は基材に結合されているため、基材から遊離せず、安定的に基材表面に留まる。その結果、脱塩膜１５から浸透した水はイオン交換樹脂または粉砕されたイオン交換樹脂を通して真水側に安定的に移動し、回収される。つまり、塩分濃度の高い塩化アンモニウム溶液を用いる従来方法では、海水の水を浸透膜を浸透させ、塩化アンモニウム溶液に移動させ、その後、６０℃以上で加熱してアンモニアと二酸化炭素を気体として放出する操作が必要であるが、実施形態では加熱処理が不要になる。また、常に、脱塩膜の真水側に密着して特定の濃度のイオン交換樹脂または粉砕されたイオン交換樹脂に具備される機能性基が存在しており、それにより塩水側から真水側に水が移動するために、逆浸透膜法のように、常に高い圧力を脱塩膜１５に向い塩水側から加える必要がない。従って、実施形態によれば、低エネルギーで塩水を淡水化することが可能になる。

＜第９の実施形態＞
以下、第９の実施形態に係る脱塩処理膜について詳細に説明する。

実施形態に係る脱塩処理膜は、脱塩膜と、この脱塩膜に密着して配置され、その一方の面に式（XI）で表される構造単位を有する機能性基が担持された基材とを備える。

ここで、Ｒ _４は、アルキレン基もしくは芳香族基であり、Ｒ _５は、ポリアミン、ハロゲンまたは担体となるポリマーのいずれかである。

脱塩処理膜１は、具体的には図１４に示すように脱塩膜２と、脱塩膜２に密着して配置され、式（XI）で表される構造単位を有する機能性基を担持する修飾基材１４３とを備える。修飾基材１４３は、基材４と、この基材４の脱塩膜２とは反対の面に、式（XI）または（III）の基を構成単位として含む機能性基１４５を担持する。

脱塩膜２は、浸透膜として利用されている、例えば酢酸セルロース膜、ポリアミド膜などを用いることができる。脱塩膜は、４５μｍ〜２５０μｍの厚さを有することが好ましい。

また基材４として、例えば次に示す天然高分子（生体高分子）を用いることもできる。具体的には、タンパク質、核酸、脂質、多糖類（セルロース、デンプン）、天然ゴムなどである。また合成高分子として、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、エポキシ樹脂、ポリスチレン、フェノール樹脂、ナイロン、ビニロン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタラート、シリコン樹脂などが挙げられる。これら基材４に機能性基１４５が結合している。具体的にはカチオン性樹脂が架橋剤として働く有機ハロゲン化物を介して基材４の骨格に結合しており、このときの有機ハロゲン化物としては、１分子当り２以上のハロゲン原子を有するものが適する。このとき、ハロゲン化アルキル基はすべてが反応するのではなく、一定の割合で未反応部分が残っていることが好ましい。未反応部分が少ないとポリアミンの導入量が少なくなるためである。

或いは、ビーズ状の樹脂など基材として使用してもよい。その場合、使用される樹脂は、例えば、ポリビニルアルコール、セルロース、加工セルロース、およびポリアクリル酸、さらに樹脂ではないがシリカ粒子など、式（XI）で表される構成単位を有する機能性基１４５の結合が可能なものであればよい。ビーズの大きさは、０．０１ｍｍ〜５ｍｍであってよく、好ましくは２ｍｍ〜５ｍｍであってよい。

また、ビーズ状の樹脂または繊維が配置される領域は、必ずしも脱塩膜全体を覆うものでなくともよい。例えば、海水に接する脱塩膜の面積の７０％〜９５％を覆うように配置されればよい。その場合、配置されるビーズまたは繊維の基材の厚みは、それぞれ１ｍｍ〜１０ｍｍ、１μｍ〜１００μｍであればよい。

機能性基１４５は、式（XI）で表される構成単位を有するカチオン性ポリマーであり、分子量は、１００〜１０００００、例えば、１０００〜５００００、１０００〜１００００、１０００〜５０００であってよい。しかしながら、実施形態に従う脱塩処理膜の効果は、機能性基の分子量の大きさに依存するものではない。

機能性基１４５のカチオン性ポリマーのカウンターアニオンは塩素イオンであることが、安全であるため好ましい。

このような機能性基は、ポリアミンとハロゲン化アルキル基含有架橋剤を加熱反応させることにより形成されてよい。

ハロゲン化アルキル基含有架橋剤の例は、これらに限定するものではないが、例えば、ジブロモメタン、ジブロモエタン、ジブロモプロパン、ジブロモブタン、ジブロモペンタン、ジブロモヘキサン、ジブロモヘプタン、ジブロモオクタン、ジブロモノナン、ジブロモデカン、ジブロモウンデカン、ジブロモドデカン、ジブロモトリデカン、ジクロロメタン、ジクロロエタン、ジクロロプロパン、ジクロロブタン、ジクロロペンタン、ジクロロヘキサン、ジクロロヘプタン、ジクロロオクタン、ジクロロノナン、ジクロロデカン、ジクロロウンデカン、ジクロロドデカン、ジクロロトリデカン、ジヨードメタン、ジヨードエタン、ジヨードプロパン、ジヨードブタン、ジヨードペンタン、ジヨードヘキサン、ジヨードヘプタン、ジヨードオクタン、ジヨードノナン、ジヨードデカン、ジヨードウンデカン、ジヨードドデカン、ジヨードトリデカン、１，２，４，５−テトラキスブロモメチルベンゼン、１，４−ビスブロモメチルベンゼン、１，４−ビスヨードメチルベンゼン、１０，１０−ビスブロモメチルノナデカン、エピクロロヒドリンオリゴマー、エピブロモヒドリンオリゴマー、ヘキサブロモシクロドデカン、トリス（３，３−ジブロモ−２−ブロモプロピル）イソシアヌル酸、１，２，３−トリブロモプロパン、ジヨードパーフルオロエタン、ジヨードパーフルオロプロパン、ジヨードパーフルオロヘキサン、ポリエピクロルヒドリン、ポリエピクロルヒドリンとポリエチレンエーテルとの共重合体、ポリエピブロモヒドリン及びポリ塩化ビニルなどの多官能ハロゲン化物を挙げることができる。使用する有機ハロゲン化物の種類は、１種または２種以上にすることができる。この中でも、１，２，４，５−テトラキス（ブロモメチル）ベンゼン、テトラキス（ブロモメチル）メタンが副反応が無いため好ましい。

塩化アンモニウムは、水への溶解度が高く、かつ６０℃で分解し、気体としてアンモニアと二酸化炭素を放出するため、残った水は真水になる。脱塩膜から浸透した水は基材を通して真水側に安定的に移動し、回収される。つまり、塩分濃度の高い塩化アンモニウム溶液を用いる従来方法では、海水の水を浸透膜を浸透させ、塩化アンモニウム溶液に移動させ、その後、６０℃以上で加熱してアンモニアと二酸化炭素を気体として放出する操作が必要であるが、実施形態では加熱処理が不要になる。また、従来行われているＲＯ法と比較して、同じ大きさの圧力を加えた場合であっても、多くの流量で迅速に塩水から真水にする可能であり、低い圧力を加えた場合においても塩水から真水を生じることが可能である。従って、従来に比較して、低エネルギーで塩水を淡水化することが可能になる。

＜第１０の実施形態＞
次に、第１０の実施形態に係る脱塩処理装置１０を図１５を参照して説明する。

例えば中空矩形状の密閉処理容器１１は、脱塩処理膜１２により第１の室１３と第２の室１４とに区画されている。脱塩処理膜１２は、脱塩膜１５と、この脱塩膜１５に密着して配置され、その一方の面に機能性基を担持する修飾基材１５６とから構成されている。第１の流入口１７は、第１の室１３が位置する処理容器１１上部に設けられている。第２の流入口１８は、第２の室１４に位置する処理容器１１上部に設けられている。流出口１９は、第２の室１４に位置する処理容器１１側部に設けられている。塩水２０は第１の室１３内に第１の流入口１７を通して収容されている。真水２１は、第２の室１４内に第２の流入口１８を通して収容されている。脱塩処理膜１２の脱塩膜１５は、塩水２０が収納される第１の室１３側に配置され、基材４６は真水２１が収納される第２の室１４側に配置されている。

このような実施形態に係る脱塩処理装置１０によれば、脱塩膜１５を海水２０側に、修飾１５６を真水２１側に配置する。このとき、修飾基材１５６に結合された機能性基は海水２０の水が脱塩膜１５を浸透するのに必要な浸透圧を誘発させる作用を有する。即ち、このような機能性基は、脱塩膜の海水側から真水側に向う浸透圧を生じることが可能である。機能性基は脱塩膜１５を浸透した水で膨潤するが、一定の温度範囲内で溶解することがない。機能性基は脱塩膜１５に結合されているため、脱塩膜１５から遊離せず、安定的に脱塩膜１５表面に留まる。その結果、脱塩膜１５から浸透した水は脱塩膜１５を通して真水側に安定的に移動し、回収される。つまり、塩分濃度の高い塩化アンモニウム溶液を用いる従来方法では、海水の水を浸透膜を浸透させ、塩化アンモニウム溶液に移動させ、その後、６０℃以上で加熱してアンモニアと二酸化炭素を気体として放出する操作が必要であるが、実施形態では加熱処理が不要になる。また、常に、脱塩膜の真水側に機能性基が存在しており、それにより塩水側から真水側に水が移動するために、逆浸透膜法のように、常に高い圧力を脱塩膜１５に向い塩水側から加える必要がない。従って、実施形態によれば、低エネルギーで塩水を淡水化することが可能になる。

実施例
例１
＜ろ紙へのシランカップリング剤の導入＞
以下のように、ろ紙に対してシランカップリング剤を導入して、実施例１〜５を作成した。

ろ紙（１）の作製法
Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン１００μｌをトルエン１０ｍｌに加え、よく混合した。この混合液に桐山ロート用ろ紙（Ｎｏ５Ｂ）を加え、１ｈ室温にて反応させた。反応終了後、トルエン、アセトン、Ｈ_２Ｏにてよく洗浄した。その後、１ＭＨＣｌａｑ．にてアミノ基を塩酸塩とした後、過剰なＨＣｌはＨ_２Ｏにてよく洗浄した。これを１００℃のオーブンで２時間乾燥させることにより目的物であるろ紙（１）を得た。これを実施例１とした。

ろ紙（２）の作製法
Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン３００μｌをトルエン１０ｍｌに加え、よく混合した。この混合液に桐山ロート用ろ紙（Ｎｏ５Ｂ）を加え、１ｈ室温にて反応させた。反応終了後、トルエン、アセトン、Ｈ_２Ｏにてよく洗浄した。その後、１ＭＨＣｌａｑ．にてアミノ基を塩酸塩とした。過剰なＨＣｌはＨ_２Ｏにてよく洗浄した。これを１００℃のオーブンで２時間乾燥させることにより目的物であるろ紙（２）を得た。これを実施例２とした。

ろ紙（３）の作製法
Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン５００μｌとイソプロピルアルコール１０ｍｌとを混合し、よく撹拌した。この混合液に桐山ロート用ろ紙（Ｎｏ５Ｂ）を浸漬し、取り出した後、そのまま３時間風乾させた。これを７０℃のオーブンで３時間反応させ、Ｈ_２Ｏにてよく洗浄した。その後、１ＭＨＣｌａｑ．にてアミノ基を塩酸塩とした。過剰なＨＣｌはＨ_２Ｏにてよく洗浄した。これを１００℃のオーブンで２時間乾燥させることにより目的物であるろ紙（３）を得た。これを実施例３とした。

ろ紙（４）の作製法
Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン５００μｌとイソプロピルアルコール１０ｍｌとを混合し、よく撹拌した。この混合液に桐山ロート用ろ紙（Ｎｏ５Ｂ）を浸漬し、取り出した。その後、そのまま３時間風乾させた。これをもう一度、新たに作製した前述の混合液に浸漬させ、取り出した。その後、そのまま３時間風乾させた。これを７０℃のオーブンで３時間反応させ、Ｈ_２Ｏにてよく洗浄した。その後、１ＭＨＣｌａｑ．にてアミノ基を塩酸塩とした。過剰なＨＣｌはＨ_２Ｏにてよく洗浄した。これを１００℃のオーブンで２時間乾乾燥させることにより目的物であるろ紙（４）を得た。これを実施例４とした。

ろ紙（５）の作製法
Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン５００μｌをイソプロピルアルコール１０ｍｌに加え、よく撹拌した。この混合液に桐山ロート用ろ紙（Ｎｏ５Ｂ）を浸漬し、取り出した。その後、そのまま３時間風乾させた。これをもう一度、新たに作製した前述の混合液に浸漬させ、取り出した。その後、そのまま３時間風乾させた。これをさらにもう一度、新たに作製した前述の混合液に浸漬させ、取り出した。その後、そのまま３時間風乾させた。これを７０℃のオーブンで３時間反応させ、Ｈ_２Ｏにてよく洗浄した。その後、１ＭＨＣｌａｑ．にてアミノ基を塩酸塩とした。過剰なＨＣｌはＨ_２Ｏにてよく洗浄した。これを１００℃のオーブンで２時間乾乾燥させることにより目的物であるろ紙（５）を得た。これを実施例５とした。

＜ろ紙シリンジ試験＞
（１）シリンジ試験装置
図９（ａ）を参照しながら、シリンジ試験装置の作製について説明する。まず、２本の１ｍｌツベルクリン用のディスポーザブル樹脂シリンジ９１および９２を用意した。これらの樹脂シリンジ９１および９２のそれぞれの注射心をセットする側の先端をそれぞれ切り落とした（Ｓ１）。得られた２つの切断されたシリンジ９１および９２の取っ手部位を互いに向い合せてその間に２枚のゴムラバーと１組の脱塩処理膜を挟み込んだ。挟み込みは、第１のシリンジ９１、第１のゴムラバー９３、機能性基を結合された基材（修飾基材）９４、脱塩膜９５、第２のゴムラバー９６、第２のシリンジ９２とこの順番になるように行い、クリップ（図示せず）で固定した（Ｓ２）。ここで、修飾基材は、脱塩膜の活性層側に密着させて配置した。

これによりシリンジ試験装置９７を得た（Ｓ３）。脱塩膜５５としてＲＯ膜である日東電工製ＥＳ２０を使用した。修飾基材９４は、実施例３、実施例４および実施例５を使用した。第１および第２のゴムラバー９３および９６は板状のゴムラバーを使用し、図９（ｂ）に示すように、各ゴムラバーには、直径５ｍｍの円形穴をそれぞれ開口した。

（２）シリンジ試験
図１０に示すように、上記（１）で作製したシリンジ試験装置９７の第１のシリンジ９１の開口部９８から第１のシリンジ内に純水を０．５ｍｌ注入した。更に、第２のシリンジ９２の開口部９９から第２のシリンジ内に純水を０．５ｍｌ注入した。何れの開口部からの純水の注入も、脱塩膜９５に接するまで行った。これを１５時間放置して、１５時間の間に生じる、第１のシリンジ９１から第２のシリンジ９２への水の移動を観測した。結果は、移動した水の体積（ｍｌ）を測定し、移動量として示した。比較のために、修飾基材を配置させないブランクを用いて同様の実験を行った。

（３）結果
結果を表１に示す。

表１に示すように、シリンジ試験装置９７において、実施例３、４および５を配置した場合には、第１のシリンジ内に注入された水は第２のシリンジ内に移動した。この結果から、シランカップリング反応により基材に導入された機能性基により、第１のシリンジ内の水を第２のシリンジ内に移動させることが可能になった。これは、修飾基材の機能性基により浸透圧が誘起されたためであると考えられる。

＜高圧試験＞
（１）高圧試験装置
例１に記載の方法により得た実施例１および２について高圧試験を行った。

高圧試験に使用した高圧試験装置を図１１（ａ）に示す。試験装置１０１は、ポンプ（図示せず）と、第１の接続コネクタ１０２と、セル１０３と、圧力計１０４と、第２の接続コネクタ１０５と、第１の圧力解放弁１０６と、第２の圧力解放弁１０７とを具備する。これらの部材を、互いに液体の流通が可能に接続した。

セル１０３の構成を図１１（ｂ）に示す。セル１０３は、液体が通る流路を有する第１の支持部材１１１、第１の支持部材１１１からの液体を受ける目皿１１２を具備する第２の支持部材１１３、第１の支持部材１１１と第２の支持部材１１３の目皿１１２側面とにこの順で挟み込まれた脱塩膜１１４と修飾基材１１５、およびパッキンの役割を果たすＯリング１１６を具備する。第１の支持部材１１１の流路の開口部１１７から流入した水は、脱塩膜１１４および修飾基材１１５を通過して目皿１１２に流れ込み、その後、目皿１１２の底部から第２の支持部材１１３の外部に向けて開口された流出口から排出され、流量が測定された。なお、ブランク試験では、セル内に修飾基材を配置しなかった。各修飾基材は、脱塩膜の支持層側の表面に密着させて配置した。

図１１（ａ）および（ｂ）に示すように、実験では、ポンプから試験装置１０１のセル１０３に純水を流し、浸透圧が１ＭＰａとなるように、ポンプならびに第１の圧力開放弁１０６と第２の圧力開放弁１０７を調節した。浸透膜にはＲＯ膜の日東電工製ＥＳ２０を使用した。修飾基材として実施例１および２を用いた。試験は何れも室温で行い、５分間純水を流した。５分間の間に、脱塩処理膜を透過して目皿に滴下した水の重量を流量として測定した。これを流量としてｇ単位で表した。

結果を表２に記載する。

表２が示すように、実施例１および２の使用により、ブランクに比べて多くの水が脱塩処理膜を通過して移動した。これは、修飾基材の機能性基により浸透圧が誘起されたためであると考えられる。

例２
＜グルタルアルデヒドを用いた基材の修飾＞
（合成方法）
１．グルタルアルデヒド
架橋剤としてグルタルアルデヒドを使用し、ポリエチレンイミン、ペンタエチレンヘキサミンおよびトリス（２−アミノエチル）アミンを架橋し、そのポリマーを基材であるろ紙に結合させた。

（１）ポリエチレンイミン
桐山漏斗用ろ紙を５％ポリエチレンイミン溶液に１時間含浸した。一時間後にろ紙を取り出して乾燥した。その後、得られたろ紙を１０％グルタルアルデヒド溶液に含浸した。含浸は、１時間超音波をかけながら行った。得られたろ紙を取り出し、５％塩酸に５分間含浸した。その後、純水で十分に洗浄し、ポリエチレン修飾ろ紙を得た。これを実施例６とした。

（２）ペンタエチレンヘキサミン
桐山漏斗用ろ紙を５％ペンタエチレンヘキサミン溶液に１時間含浸した。一時間後にろ紙を取り出して乾燥した。その後、得られたろ紙を１０％グルタルアルデヒド溶液に含浸した。含浸は、１時間超音波をかけながら行った。得られたろ紙を取り出し、５％塩酸に５分間含浸した。その後、純水で十分に洗浄し、ペンタエチレンヘキサミン修飾ろ紙を得た。これを実施例７とした。

（３）トリス（２−アミノエチル）アミン
桐山漏斗用ろ紙を５％トリス（２−アミノエチル）アミン溶液に１時間含浸した。一時間後にろ紙を取り出して乾燥した。その後、得られたろ紙を１０％グルタルアルデヒド溶液に含浸した。含浸は、１時間超音波をかけながら行った。得られたろ紙を取り出し、５％塩酸に５分間含浸した。その後、純水で十分に洗浄し、トリス（２−アミノエチル）アミン修飾ろ紙を得た。これを実施例８とした。

２．ホルムアルデヒド
架橋剤としてホルムアルデヒドを使用し、ポリエチレンイミンを架橋し、そのポリマーを基材であるろ紙に結合させた。

桐山漏斗用ろ紙を５％ポリエチレンイミン溶液に１時間含浸した。一時間後にろ紙を取り出して乾燥した。その後、得られたろ紙を３５％ホルムアルデヒド溶液に含浸した。含浸は、５０℃で１時間行った。得られたろ紙を取り出し、５％塩酸に５分間含浸した。その後、純水で十分に洗浄し、ポリエチレン修飾ろ紙を得た。これを実施例８とした。

＜高圧試験＞
上記の＜合成方法＞に記載の方法により得られた実施例６〜８について、高圧試験を行った。

高圧試験装置を図１１（ａ）に示す。試験装置１０１は、ポンプ（図示せず）と、第１の接続コネクタ１０２と、セル１０３と、圧力計１０４と、第２の接続コネクタ１０５と、第１の圧力解放弁１０６と、第２の圧力解放弁１０７とを具備する。これらの部材を、互いに液体の流通が可能に接続した。

図１１（ａ）および（ｂ）に示すように、実験では、ポンプから試験装置１０１のセル１０３に純水を流し、浸透圧が１ＭＰａとなるように、ポンプならびに第１の圧力開放弁１０６と第２の圧力開放弁１０７を調節した。浸透膜にはＲＯ膜の日東電工製ＥＳ２０を使用した。修飾基材として、実施例６〜８を用いた。試験は何れも室温で行い、５分間純水を流す間に、脱塩処理膜を透過して目皿に滴下した水の重量を測定して流量を得た。比較のために、修飾していないろ紙を脱塩膜に接触して同じ試験を行った。

結果を表３に記載する。

表３が示すように、実施例６〜８の使用により、ブランクに比べて多くの水が脱塩処理膜を通過して移動した。これは、修飾基材の機能性基により浸透圧が誘起されたためであると考えられる。

＜シリンジ試験＞
図９（ａ）を参照しながら、シリンジ試験装置の作製について説明する。まず、２本の１ｍｌツベルクリン用のディスポーザブル樹脂シリンジ９１および９２を用意した。これらの樹脂シリンジ９１および９２のそれぞれの注射心をセットする側の先端をそれぞれ切り落とした（Ｓ１）。得られた２つの切断されたシリンジ９１および９２の取っ手部位を互いに向い合せてその間に２枚のゴムラバーと１組の脱塩処理膜を挟み込んだ。挟み込みは、第１のシリンジ９１、第１のゴムラバー９３、機能性基を結合された基材（修飾基材）９４、脱塩膜９５、第２のゴムラバー９６、第２のシリンジ９２とこの順番になるように行い、クリップ（図示せず）で固定した（Ｓ２）。ここで、修飾基材は、脱塩膜の活性層側に密着させて配置した。

これによりシリンジ試験装置９７を得た（Ｓ３）。脱塩膜５５としてＲＯ膜である日東電工製ＥＳ２０を使用した。修飾基材９４は、実施例６を使用した。第１および第２のゴムラバー９３および９６は板状のゴムラバーを使用し、図９（ｂ）に示すように、各ゴムラバーには、直径５ｍｍの円形穴をそれぞれ開口した。

このシリンジ試験装置において、修飾基材として実施例６の修飾基材（ポリエチレンイミンとグルタルアルデヒドの反応物）を用いた。修飾基材と脱塩膜との接着は、脱塩膜の活性層側において行った。

次に、図１０に示すように、第１のシリンジ９１の開口部９８から第１のシリンジ内に純水を０．５ｍｌ注入した。更に、第２のシリンジ９２の開口部９９から第２のシリンジ内に純水を０．５ｍｌ注入した。何れの開口部からの純水の注入も、脱塩膜９５に接するまで行った。これを２４時間放置して、２４時間の間に生じる、第１のシリンジ９１から第２のシリンジ９２への水の移動を観察した。比較のために、修飾基材を配置せず、脱塩膜のみを配置したブランクを用いて同様の実験を行った。結果は、移動した水の体積（ｍｌ）を測定し、移動量として示した。

結果を表４に示す。

表４

表４から明らかであるように、実施例６は、ブランクに比べて多くの水を第１のシリンジから第２のシリンジに移動することができた。これは、修飾基材の機能性基により浸透圧が誘起されたためであると考えられる。

例３
＜ポリエチレンイミンに対する対イオンの種類についての検討＞
ポリエチレンイミンの浸透圧に対するアニオンの種類の影響をシリンジ試験により検討した。ポリエチレンイミンは、そこに含まれるプラスイオンのためにカチオンとして働く。ポリエチレンイミンが、カチオンとして働く場合、その対イオンとなるアニオンの種類によって、ポリエチレンイミンの浸透圧が影響される化合物否かについて検討した。

図１２（ａ）を参照しながら、シリンジ試験装置の作製について説明する。まず、２本の１ｍｌツベルクリン用のディスポーザブル樹脂シリンジ９１および９２を用意した。これらの樹脂シリンジ９１および９２のそれぞれの注射心をセットする側の先端をそれぞれ切り落とした（Ｓ１）。得られた２つの切断されたシリンジ９１および９２の取っ手部位を互いに向い合せてその間に２枚のゴムラバーと１組の脱塩膜を挟み込んだ。挟み込みは、第１のシリンジ９１、第１のゴムラバー９３、脱塩膜９５、第２のゴムラバー９６、第２のシリンジ９２とこの順番になるように行い、クリップ（図示せず）で固定した（Ｓ２）。

これによりシリンジ試験装置９７を得た（Ｓ３）。脱塩膜５５としてＲＯ膜である日東電工製ＥＳ２０を使用した。このＥＳ２０の活性層側が第２のシリンジ内を向き、ＥＳ２０の支持層側が第１のシリンジ内を向くように配置した。第１および第２のゴムラバー９３および９６は板状のゴムラバーを使用し、図１２（ｂ）に示すように、各ゴムラバーには、直径５ｍｍの円形穴をそれぞれ開口した。

このシリンジ試験装置において、共存するアニオンの種類が、ポリエチレンイミンの浸透圧に与える影響について次のように検討した。

図１２（ｃ）に示すように、第１のシリンジ９１の開口部９８から第１のシリンジ内に水中の１％または３．５％のＮａＣｌ水溶液を０．５ｍｌ注入した。第２のシリンジ９２の開口部９９から第２のシリンジ内に、純水中に５重量％のポリエチレンイミンと５重量％の酸とを含む混合液を０．５ｍｌ注入した。使用した酸は、塩酸、トリフルオロスルホン酸、硫酸またはリン酸であった。これらの酸でカウンターアニオンを１種類ずつ試験した。比較のために、酸を添加せずに、５重量％のポリエチレンイミンのみを第２のシリンジ内に注入して同様の試験を行った。

その後、４時間放置し、４時間の間に第１のシリンジ内から第２のシリンジに移動した水の量を観察した。結果は、移動した水の体積（ｍｌ）を測定し、移動量として示した。

結果を表５に示す。

表５から明らかであるように、塩素イオンが、対イオンであるアニオンとして存在すると、ポリエチレンイミンのみが存在する場合に比べて、多くの水が第１のシリンジ内から第２のシリンジ内に移動した。即ち、カチオンとしてのポリエチレンイミンと、アニオンとしての塩素イオンが存在する状態において、より多くの浸透圧が塩水側から真水側に向い脱塩膜において生じることが明らかになった。

例４
＜陰イオン交換樹脂による浸透圧への影響についての検討＞
イオン交換樹脂を修飾基材として使用して、シリンジ試験を行った。

イオン交換樹脂として、アンバーライトを使用した。アンバーライトをメノウ乳鉢により大きさが平均直径約１μｍ〜１０μｍになるまで粉砕した。このような粉砕されたアンバーライトを用いて、シリンジ試験を行った。

このシリンジ試験装置において、アンバーライトが、浸透圧に与える影響について次のように検討した。

図１２（ｃ）に示すように、第１のシリンジ９１の開口部９８から第１のシリンジ内に純水を０．５ｍｌ注入した。第２のシリンジ９２の開口部９９から第２のシリンジ内に、純水中に５重量％の粉砕したアンバーライトを含む懸濁液を０．５ｍｌ注入した。

その後、２４時間放置し、２４時間の間に第１のシリンジ内から第２のシリンジに移動した水の量を観察した。結果は、移動した水の体積（ｍｌ）を測定し、移動量として示した。

別に、図１２（ａ）に示すシリンジ試験装置において、脱塩膜９５と第２のゴムラバー９６の間にアンバーライトを配置したことを除いて、上記と同様のシリンジ試験装置を作製した。第１のシリンジ９１の開口部９８から第１のシリンジ内に純水を０．５ｍｌ注入した。第２のシリンジ９２の開口部９９から第２のシリンジ内に純水を０．５ｍｌ注入した。その後、２４時間放置して、２４時間の間に第１のシリンジ内から第２のシリンジに移動した水の量を観察した。結果は、移動した水の体積（ｍｌ）を測定し、移動量として示した。

結果を表６に示す。

表６から明らかであるように、アンバーライトおよび粉砕したアンバーライト（アンバーライト粉末）を配置した何れの場合も、第１のシリンジ内から第２のシリンジ内への水の移動が観察された。この結果から、イオン交換樹脂を修飾基材として使用することも可能である。

例５
＜イオン交換ろ紙の浸透圧に対する影響＞
１．高圧試験
イオン交換ろ紙を修飾基材として使用して高圧試験を行った。

図１１（ａ）および（ｂ）に示すように、実験では、ポンプから試験装置１０１のセル１０３に純水を流し、浸透圧が１ＭＰａとなるように、ポンプならびに第１の圧力開放弁１０６と第２の圧力開放弁１０７を調節した。浸透膜にはＲＯ膜の日東電工製ＥＳ２０を使用した。修飾基材として、Ｆ−ＳＣ１０（株式会社ニチビ製，カチオン交換ろ紙）またはＦ−ＳＡ１０（株式会社ニチビ製，アニオン交換ろ紙）を使用した。

試験は３０℃、１ＭＰａおよび送液速度２ｍｌ／ｍｉｎで行った。５分間純水を流す間に、脱塩処理膜を透過して滴下した水の重量を測定して流量を得た。比較のために、修飾基材を配置せずにＥＳ２０のみを配置した高圧試験装置で同様の試験を行った。

その結果、修飾基材として、Ｆ−ＳＣ１０を配置した場合、ＥＳ２０のみを配置したブランクの場合と比べて、流量が１６％増加した。使用されたＦ−ＳＣ１０は、１ｍｍ以上と平均的なろ紙よりも厚いろ紙である。この厚さの４５％程度を紙やすりで削り、同様の試験を行った。この場合は、流量が１４％増加した。この結果から、Ｆ−ＳＣ１０の厚さは、Ｆ−ＳＣ１０のブランクに対する流量の増加率に影響しないことが分かった。

別に、修飾基材としてＦ−ＳＡ１０（株式会社ニチビ製，アニオン交換ろ紙）を用いて、上記と同様の高圧試験装置を作製した。この装置を用いて同様の高圧試験を行った。

その結果、Ｆ−ＳＡ１０の場合、ブランクよりも流量が６％減少した。しかしながら、Ｆ−ＳＡ１０の厚さを紙やすりで４０％分だけ削ったものを同様に試験したところ、ブランクよりも流量が６％増加した。この結果から、Ｆ−ＳＡ１０の場合では、Ｆ−ＳＡ１０の厚さが、Ｆ−ＳＡ１０のブランクに対する流量の増加率に影響することが分かった。

更に別に、修飾基材としてＤＥ８１（Ｗａｔｔｍａｎｎ、アニオン交換ろ紙）を用いて、上記と同様の高圧試験装置を作製した。この装置を用いて同様の高圧試験を行った。

その結果、ＤＥ８１の場合では、ブランクよりも流量が１％増加した。ＤＥ８１は上記のろ紙よりも薄いろ紙である。次に、３枚のＤＥ８１を重ね合せて脱塩膜に密着させて配置した高圧試験装置を作製した。この装置により高圧試験を行ったところ、ブランクに比べて流量が１０％減少した。

これらの結果から、基材、例えば、ろ紙による圧損が、脱塩処理膜により得られる真水の量に大きく影響する因子であると考えられた。

２．シリンジ試験
図９（ａ）を参照しながら、シリンジ試験装置の作製について説明する。まず、２本の１ｍｌツベルクリン用のディスポーザブル樹脂シリンジ９１および９２を用意した。これらの樹脂シリンジ９１および９２のそれぞれの注射心をセットする側の先端をそれぞれ切り落とした（Ｓ１）。得られた２つの切断されたシリンジ９１および９２の取っ手部位を互いに向い合せてその間に２枚のゴムラバーと１組の脱塩処理膜を挟み込んだ。挟み込みは、第１のシリンジ９１、第１のゴムラバー９３、修飾基材９４、脱塩膜９５、第２のゴムラバー９６、第２のシリンジ９２とこの順番になるように行い、クリップ（図示せず）で固定した（Ｓ２）。ここで、修飾基材は、脱塩膜の活性層側に密着させて配置した。

これによりシリンジ試験装置９７を得た（Ｓ３）。脱塩膜５５としてＲＯ膜である日東電工製ＥＳ２０を使用した。修飾基材９４は、イオン交換ろ紙であるＦ−ＳＣ１０（株式会社ニチビ製，カチオン交換ろ紙）を用いた。第１および第２のゴムラバー９３および９６は板状のゴムラバーを使用し、図９（ｂ）に示すように、各ゴムラバーには、直径５ｍｍの円形穴をそれぞれ開口した。

（２）シリンジ試験
図１０に示すように、上記（１）で作製したシリンジ試験装置９７の第１のシリンジ９１の開口部９８から第１のシリンジ内に純水を０．５ｍｌ注入した。更に、第２のシリンジ９２の開口部９９から第２のシリンジ内に純水を０．５ｍｌ注入した。何れの開口部からの純水の注入も、脱塩膜９５に接するまで行った。３０℃で水平において１５時間放置して、１５時間の間に生じる、第１のシリンジ９１から第２のシリンジ９２への水の移動を観測した。結果は、移動した水の体積（ｍｌ）を測定し、移動量として示した。

シリンジ試験の結果を図１３にセットＡとして示す。図１３から明らかであるように、第１のシリンジ内の液量（図１３において大四角印で示す）は減少し、第２のシリンジ内の液量（図１３において小四角印で示す）は増加した。この時に修飾基材として使用されたＦ−ＳＣ１０は、６ｍｍｘ６ｍｍの四角のろ紙であった。

別に、更なるシリンジ試験を行った。そこにおいては、第２のシリンジ内に３．５％のＮａＣｌを水溶解して作製した塩水を０．５ｍｌ注入すること以外は、上記と同様な方法により行った。この時に修飾基材として使用されたＦ−ＳＣ１０は、５ｍｍφのろ紙であった。

その結果を図１３にセットＢとして示す。図１３から明らかであるように、第１のシリンジ内の液量（図１３において丸印で示す）は増加し、第２のシリンジ内の液量（図１３において三角印で示す）は減少した。

これらの結果から、イオン交換ろ紙を修飾基材として使用できることが明らかになった。

機能性基を脱塩膜の近傍に配置することにより、脱塩膜を含む脱塩処理膜に対して浸透圧を生ずることが可能になり、それにより、従来よりも多くの流量で塩水から真水を得ることが可能になる。従って、従来よりも低エネルギーで海水から真水を得ることが可能になる。

例６
＜カチオン性ポリマーを用いた基材の修飾＞
以下のように、ろ紙に対してカチオン性ポリマーを修飾して、実施例９〜１２を作成した。

（合成方法）
１−（１）テトラキス（ブロモメチル）ベンゼン
架橋剤としてテトラキス（ブロモメチル）ベンゼンを使用し、ポリエチレンイミンを架橋し、そのポリマーを基材であるろ紙に結合させた。

具体的には、テトラキス（ブロモメチル）ベンゼン０．５ｇをアセトン２０ｍｌに溶解させ、桐山漏斗用ろ紙を浸し、１０％水酸化ナトリウム水溶液を１０ｍｌ加えた。５０℃で５時間撹拌したのち、ろ紙を取り出し、得られたろ紙を純水、アセトンで洗浄した。その後、ポリエチレンイミンを１ｇ溶解させたアセトン２０ｍｌにろ紙を加え、５０℃で６時間反応させた。反応後、ろ紙を取り出し、得られたろ紙を純水で洗浄し、５％塩酸に１０分含浸させた。その後、純水で十分洗浄し、テトラキス（ブロモメチル）ベンゼン固定ポリエチレンイミンが結合したろ紙を得た。これを実施例９とした。

１−（２）テトラキス（ブロモメチル）ベンゼン
架橋剤としてテトラキス（ブロモメチル）ベンゼンを使用し、トリス（2-アミノエチル）アミンを架橋し、そのポリマーを基材であるろ紙に結合させた。

具体的には、テトラキス（ブロモメチル）ベンゼン０．５ｇをアセトン２０ｍｌに溶解させ、桐山漏斗用ろ紙を浸し、１０％水酸化ナトリウム水溶液を１０ｍｌ加えた。５０℃で５時間撹拌したのち、ろ紙を取り出し、得られたろ紙を純水、アセトンで洗浄した。その後、トリス（２−アミノエチル）アミンを１ｇ溶解させたアセトン２０ｍｌにろ紙を加え、５０℃で６時間反応させた。反応後、ろ紙を取り出し、得られたろ紙を純水で洗浄し、５％塩酸に１０分含浸させた。純水で十分洗浄し、テトラキス（ブロモメチル）ベンゼン固定トリス（２−アミノエチル）アミンが結合したろ紙を得た。これを実施例１０とした。

２−（１）テトラキス（ブロモメチル）メタン
架橋剤としてテトラキス（ブロモメチル）メタンを使用し、ポリエチレンイミンを架橋し、そのポリマーを基材であるろ紙に結合させた。

具体的には、テトラキス（ブロモメチル）メタン０．５ｇをアセトン２０ｍｌに溶解させ、桐山漏斗用ろ紙を浸し、１０％水酸化ナトリウム水溶液を１０ｍｌ加えた。５０℃で５時間撹拌したのち、ろ紙を取り出し、得られたろ紙を純水、アセトンで洗浄した。その後、ポリエチレンイミンを１ｇ溶解させたアセトン２０ｍｌにろ紙を加え、５０℃で６時間反応させた。反応後、ろ紙を取り出し、得られたろ紙を純水で洗浄し、５％塩酸に１０分含浸させた。純水で十分洗浄し、テトラキス（ブロモメチル）メタン固定ポリエチレンイミンが結合したろ紙を得た。これを実施例１１とした。

２−（２）テトラキス（ブロモメチル）メタン
架橋剤としてテトラキス（ブロモメチル）メタンを使用し、トリス（２−アミノエチル）アミンを架橋し、そのポリマーを基材であるろ紙に結合させた。

具体的には、テトラキス（ブロモメチル）メタン０．５ｇをアセトン２０ｍｌに溶解させ、桐山漏斗用ろ紙を浸し、１０％水酸化ナトリウム水溶液を１０ｍｌ加えた。５０℃で５時間撹拌したのち、ろ紙を取り出し、得られたろ紙を純水、アセトンで洗浄した。その後、トリス（２−アミノエチル）アミンを１ｇ溶解させたアセトン２０ｍｌにろ紙を加え、５０℃で６時間反応させた。反応後、ろ紙を取り出し、得られたろ紙を純水で洗浄し、５％塩酸に１０分含浸させた。純水で十分洗浄し、テトラキス（ブロモメチル）メタン固定トリス（２−アミノエチル）アミンが結合したろ紙を得た。これを実施例１２とした。

＜高圧試験＞
（１）高圧試験装置
例６に記載の方法により得た実施例９〜１２について高圧試験を行った。

結果を表７に記載する。

表２が示すように、実施例９〜１２の使用により、ブランクに比べて多くの水が脱塩処理膜を通過して移動した。これは、修飾基材の機能性基により浸透圧が惹起されたためであると考えられる。

なお、本実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。本実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。本実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

なお、本実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。本実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。本実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、実施形態の例を付記する。
［１］脱塩膜と、この脱塩膜に密着して配置され、シランカップリング処理された基材とを備えたことを特徴とする脱塩処理膜。
［２］前記基材がセルロースまたは布であることを特徴とする［１］に記載の脱塩処理膜。
［３］前記セルロースが紙であることを特徴とする［２］に記載の脱塩処理膜。
［４］前記基材がＨ _２ＮＣＨ _２ＣＨ _２ＮＨＣＨ _２ＣＨ _２ＣＨ _２Ｓｉをその構造の一部分として有するアミノシランを具備し、前記アミノシランがアンモニウム塩の形態にあり、その対イオンとしてアニオンを更に具備する［１］〜［３］の何れか１項に記載の脱塩処理膜。
［５］密閉処理容器と、この処理容器を第１の室と第２の室とに区画するための［１］〜［４］の何れか１項に記載の脱塩処理膜と、前記第１の室が位置する前記処理容器に設けられた第１の流入口と、前記第２の室に位置する前記処理容器に設けられた第２の流入口と、前記第２の室に位置する前記処理容器に設けられた流出口と、前記第１の室に前記第１の流入口を通して収容された塩水と、前記第２の室に前記第２の流入口を通して収容される真水とを具備し、前記脱塩処理膜の脱塩膜は前記塩水が収納される前記第１の室側に配置されることを特徴とする脱塩処置装置。
［６］脱塩膜と、この脱塩膜に密着して配置され、式（II）または（III）の基を含む機能性基が担持された基材とを備えることを特徴とする脱塩処理膜；

ここで、Ｒ１は、Ｈまたは炭素数５以下のアルキル基であり、Ｒ２はポリアミンまたはポリエチレンイミンであり、Ｒ３は炭素数５以下のアルキル基である。
［７］前記機能性基が、ジアルデヒド化合物とアミノ基を２つ以上含む化合物とを反応させて得られた機能性基である［６］に記載の脱塩処理膜。
［８］前記機能性基が、ホルムアルデヒドとアミノ基を２つ以上含む化合物とを反応させて得られた機能性基である［６］に記載の脱塩処理膜。
［９］密閉処理容器と、この処理容器を第１の室と第２の室とに区画するための［６］〜［８］の何れか１項に記載の脱塩処理膜と、前記第１の室が位置する前記処理容器に設けられた第１の流入口と、前記第２の室に位置する前記処理容器に設けられた第２の流入口と、前記第２の室に位置する前記処理容器に設けられた流出口と、前記第１の室に前記第１の流入口を通して収容された塩水と、前記第２の室に前記第２の流入口を通して収容される真水とを具備し、前記機能性基が担持される脱塩処理膜の面は、前記真水が収納される前記第２の室側に配置されることを特徴とする脱塩処置装置。
［１０］密閉処理容器と、この処理容器を第１の室と第２の室とに区画するための脱塩膜と、前記脱塩膜の第２の室側近傍に配置された、アミノ基を含み、塩形態にある機能性基を担持する基材と、前記第１の室が位置する前記処理容器に設けられた第１の流入口と、前記第２の室に位置する前記処理容器に設けられた第２の流入口と、前記第２の室に位置する前記処理容器に設けられた流出口と、前記第１の室に前記第１の流入口を通して収容された塩水と、前記第２の室に前記第２の流入口を通して収容される真水とを具備することを特徴とする脱塩処置装置。
［１１］前記アミノ基を含み、塩形態にある機能性基のカチオンが、カチオン性のポリエチレンイミンであることを特徴とする［１０］に記載の脱塩処理装置。
［１２］前記塩形態における対イオンが、塩素イオンであることを特徴とする［１１］に記載の脱塩処理装置。
［１３］前記基材が、シリカ粒子であることを特徴とする［１０］〜［１２］の何れか１項に記載の脱塩処理装置。
［１４］脱塩膜と、
この脱塩膜に密着して配置され、イオン交換樹脂、その粉砕物およびイオン交換ろ紙からなる群より選択された基材と、
を備える脱塩処理膜を用いて、塩水から水を取り出す脱塩処理方法であって、前記脱塩処理膜の前記脱塩膜を前記塩水側に配置し、前記基材を真水側に配置することを特徴とする脱塩処理方法。
［１５］脱塩膜と、この脱塩膜に密着して配置され、式（XI）で表される構造単位を有する機能性基が担持された基材とを備える脱塩処理膜；

ここで、Ｒ４は、アルキレン基もしくは芳香族基であり、Ｒ５は、ポリアミン、ハロゲンまたは担体となるポリマーのいずれかである。
［１６］前記機能性基が、ポリアミンとハロゲン化アルキル基含有架橋剤を反応させて得られた機能性基である［１５］に記載の脱塩処理膜。
［１７］密閉処理容器と、この処理容器を第１の室と第２の室とに区画するための［１５］または［１６］の何れか１項に記載の脱塩処理膜と、前記第１の室が位置する前記処理容器に設けられた第１の流入口と、前記第２の室に位置する前記処理容器に設けられた第２の流入口と、前記第２の室に位置する前記処理容器に設けられた流出口と、前記第１の室に前記第１の流入口を通して収容された塩水と、前記第２の室に前記第２の流入口を通して収容される真水とを具備し、前記機能性基が担持される脱塩処理膜の面は、前記真水が収納される前記第２の室側に配置されることを特徴とする脱塩処置装置。

１．脱塩処理膜２．脱塩膜３．修飾基材４．基材５．機能性基
１０．脱塩処理装置１１．密閉処理容器１２．脱塩処理膜１３．第１の室
１４．第２の室１５．脱塩膜１６．修飾基材１７．第１の流入口
１８．第２の流入口１９．流出口２０．塩水２１．真水
７６．イオン交換樹脂
９１．第１のシリンジ９２．第２のシリンジ９３．第１のゴムラバー
９４．修飾基材、９５．脱塩膜、９６．第２のゴムラバー９７．シリンジ試験装置
９８．第１のシリンジの開口部９９．第２のシリンジの開口部
１０１．試験装置１０２．第１の接続コネクタ１０３．セル１０４．圧力計
１０５．第２のコネクタ１０６．第１の圧力解放弁１０７．第２の圧力解放弁
１１１．第１の支持部材１１２．目皿１１３．第２の支持部材
１１４．脱塩膜１１５．修飾基材１１６．Ｏリング１１７．流路の開口部

Claims

脱塩膜と、この脱塩膜に密着して配置され、シランカップリング処理された基材とを備え、
前記基材が、Ｈ _２ＮＣＨ _２ＣＨ _２ＮＨＣＨ _２ＣＨ _２ＣＨ _２Ｓｉをその構造の一部分として有するアミノシランを具備し、前記アミノシランがアンモニウム塩の形態にあり、その対イオンとしてアニオンを更に具備することを特徴とする脱塩処理膜。
前記基材がセルロースまたは布であることを特徴とする請求項１に記載の脱塩処理膜。
前記セルロースが紙であることを特徴とする請求項２に記載の脱塩処理膜。
密閉処理容器と、この処理容器を第１の室と第２の室とに区画するための請求項１〜３の何れか１項に記載の脱塩処理膜と、前記第１の室が位置する前記処理容器に設けられた第１の流入口と、前記第２の室に位置する前記処理容器に設けられた第２の流入口と、前記第２の室に位置する前記処理容器に設けられた流出口と、前記第１の室に前記第１の流入口を通して収容された塩水と、前記第２の室に前記第２の流入口を通して収容される真水とを具備し、前記脱塩処理膜の脱塩膜は前記塩水が収納される前記第１の室側に配置されることを特徴とする脱塩処置装置。