JPH02225350A - 土砂中の脱塩処理装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は土砂中の脱塩処理装置及びその方法に係り、詳
しくは例えば海砂に含まれる塩類を除去することにより
植物の栽培を可能にしたり、また塩類を除去した砂をコ
ンクリート原料に使用可能にする土砂中の脱塩処理装置
及びその方法に関する。

（従来技術） 従来、海水や地下潅水の刀兄塩処理装置としては、電解
槽に一対の電極板を設置し、これらの電極板の間にカチ
オン交換膜とアニオン交換月莫を交互にならべ、この電
極槽中に水を流行しながら通電させる構造のものである
。これによって前記交換月莫間で潅水の濃縮と脱塩が同
時に行なわれる。また一方、イオン交換膜を使用せずに
陰極に水銀を使用する装置も知られている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、従来の脱塩処理装置は海水あるいは地下水等の
液体に含まれる塩類を除去する装置であるため、これら
の装置を海砂等の土砂の脱塩に使用することは不可能で
あった。即ち、イオン交換膜を使用する装置では、該交
換膜が薄い膜であるため土砂等を投入するとき、あるい
は土砂の圧力によって容易に破壊し、また高価である等
の欠点があった。また、水銀電極を使用した装置では、
電解槽内にできたナトリウムアマルガムを水で分解する
解コウ反応をする必要があること、そして水銀を使用す
るためこれの後処理が公害問題になる等の問題を含んで
いる。

このため、土砂中の脱塩方法としては、一般に該土砂を
多量の水によって洗浄して塩類を除去していた。しかし
、この方法では塩類を完全に除去するには多量の水が必
要であって、またかなりの時間を要するため、合理的な
方法ではなかった。

本発明はこのような問題点を改善するものであり、土砂
中に含まれる塩類を合理的に除去する土砂中の脱塩処理
装置及びその方法を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 即ち、本発明の土砂中の脱塩処理装置は、水及び塩類等
を含んだ土砂を投入した電解槽内に所定間隔をおいて陽
極板と陰極板を設置し、該両極板の内側に含水部材を配
置して、これに水を補給する水供給器を装着し、そして
前記含水部材の水を外部へ放出する排出部を前記電解槽
に設けたものである。

また、他の態様としては請求項２に記載するように、水
及び塩類を含んだ土砂を投入した電解槽内に所定間隔を
おいて陽極板と陰極板を設置し、両極板の内側の近傍に
高分子ゲル材を配し、前記両極板と高分子ゲル材との間
に水を補給する水供給器を装備し、注入した水を外部へ
放出する排出部を前記電解槽に設けてなる土砂中の脱塩
処理装置も含む。

また、請求項３に記載するように陽極板と陰極板との間
に少なくとも１つ以上の高分子ゲル材を配置してもよい
。

また、請求項４に記載するように水及び塩類等を含んだ
土砂を投入した電解槽内に所定間隔をおいて陽極板と陰
極板を設置し、該両極板の内側に含水部材と高分子ゲル
材を順次隣接した状態で配し、゛前記含水部材に水を補
給する水供給器を装備し、そして前記含水部材中の水を
外部に放出するための排出部を該電極槽に設けてなる土
砂中の脱塩処理装置も含む。

また、請求項６に記載するように通電性材料からなる箱
型の陰極材に水及び塩類等を含んだ土砂が投入され、該
土砂の表面に高分子ゲル材、含水部材そして陽極板を順
次積層し、注入した水を外部へ放出する排出部を前記箱
型の陰極材に設けてなる土砂中の脱塩処理装置も含む。

更に、本発明における土砂中の脱塩方法としては、請求
項７に記載するように電解槽内に水及び塩類等を含んだ
土砂を投入し、該土砂中に配置された陽極板と陰極板に
電圧を印加して土砂に電流を通し、これと同時に両極板
の内側に装着設置された含水部材に常時水を補給して、
該含水部材に含まれた水を排出するようにした方法であ
る。

他の態様としては請求項８に記載するように、含水部材
と土砂との間に高分子ゲル材を介在させてもよい。

また、請求項９に記載するように、電解槽内に水及び塩
類等を含んだ土砂を投入し、該土砂中に配置された陽極
板と陰極板に電圧を印加して土砂に電流を通し、更に前
記両極板の内側近傍にそれぞれ高分子ゲル材を配置固定
し、該両極板と高分子ゲル材との間に水を注ぎ込みつつ
水を排出してなる土砂中の脱塩方法を含む。

更に、請求項１０に記載するように通電性材料からなる
箱型の陰極材に水及び塩類等を含んだ土砂を投入し、該
土砂の表面に高分子ゲル材、含水部材そして陽極板を順
次積層し、画電極板に電圧を印加して土砂中に電流を通
し、同時に土砂に水を注ぎ込みつつ箱型の陰極電極材か
ら水を排出してなる土砂中の脱塩方法もある。

（作用） 本発明の土砂中の脱塩処理装置及びその方法は両極板の
内側に多く水を含む含水部材が配置され、そしてこれに
常時水を補給する水供給器が具備されているために、水
及び塩類等を含んだ土砂に電流を通すと、陽イオンが陰
極へ陰イオンが陽極へ電気泳動し、そのうち陰極付近で
は陽イオンが合理的に含水部材中の水に溶けてアルカリ
となって外部に排出される。これによって陽イオン濃度
が低下し脱塩が可能になる。一方、陽極ではガス発生ま
たは酸としてこれも外部へ放出される。

また、前記含水部材を使用せず両極板の内側近傍に高分
子ゲル材を使用し、極板と高分子ゲル材との間に水を注
入して排出するものにおいては、高分子ゲル材の水を通
しにくくイオンを通す特性をいかしたもので、該ゲル材
を通過した例えば陽イオンはアルカリとなって外部へと
排出され、更には該ゲル材の通過した陰イオンは酸又は
ガスになって外部へ放出される。

また、高分子ゲル材は種々のイオンを捕獲する特性が知
られているため、電解槽中の各種イオンを捕獲してイオ
ン濃度を低下させる。

また、両極板の内側に含水部材と高分子ゲル材を順次隣
接して配置すると、電気泳動して高分子ゲル材を通過し
たイオンが含水部材に含まれる多量の水に容易にとけ込
み、塩類を含んだ水、強酸水そして強アルカリ水が外部
へと排出される。

更に通電性材料からなる箱型の陰極材に水及び塩類等を
含んだ土砂を投入し、この土砂表面に高分子ゲル材、含
水部材そして陽極板を順次積層して、両極材に電圧を印
加する装置及び方法においては、箱型の陰極材に泳動し
たイオンから得られる塩は外部より注水した水によって
外部へ排出され、一方陽極材へ泳動してきたイオンは高
分子ゲル材に捕獲されるか、また通過して含水部材の水
に溶ける。従って含水部材の水は酸性になるが、高分子
ゲル材によって土砂方向への浸入が防止される。

（実施例） 以下、本発明の実施例を添付図面に従って説明する。

第１図は本発明に係る土砂中の脱塩処理装置の縦断面図
であり、本発明に係る土砂中の脱塩処理装置（１）にお
いては、電解槽（２）の中には所定間隔をおいて陽極板
（３）と陰極板（４）が設置され、この両極板（３）（
４）の内側にそれぞれ含水部材（５）が密接した状態で
装着されている。前記含水部材（５）は常時多量の水を
含み保水性を有するもので、これに常時に水を補給する
水供給器（６）、例えば水道水を通すホースが装着され
ている。

そして、前記含水部材（５）に接触する電解槽の底面（
７）には、１つもしくは多数の貫通孔（８）を有する排
出部（９）が設けられ、含水部材（５）から落下した水
を排出溝（１０）へ導くようになっている。

このような電解槽（２）中には水及び塩類、例えばＮａ
Ｃｌを含む土砂（１１）が投入され、前記含水部材（５
）に接している。

本発明の装置で使用する陽極板（３）は白金、金、白金
をメツキしたチタン、酸化ルテニウムをメツキレだチタ
ン、グラッシーカーボン、グラファイト、ゴム電極等の
もので特に限定されないが、耐酸化性の良好なものがよ
い。また、陰極板（４）は鉄、銅等の全ての金属、グラ
ファイト類、ゴム電極等であって特に限定されない。

また、前記含水部材（５）は多量の水を含み、かつ保水
性を有するものであって、例えばセルローススポンジ、
エーテル系ポリウレタンフォーム、エステル系ポリウレ
タンフォーム、ネオブレン系スポンジ、天然ゴム系スポ
ンジ、ＮＢＲ系スポンジ、ＳＢＲ系スポンジ、ラテック
ススポンジ、塩化ビニリデン系スポンジ等の連続気泡の
発泡体あるいは綿等の含水性を有する不織布、織布等が
ある。

この装置を使用した脱塩方法は、まず電解槽（２）に水
及び塩類を含んだ土砂（１］）、例えば海水を含んだ砂
を投入し、この上砂（１１）中に配置された陽極板（３
）と陰極板（４）に電圧を印加して土砂に直流電流を通
す。これと同時に両極板（３）（４）の内側に配置され
た含水部材（５）に水供給器（６）を作動させて常時水
を補給しておく。

ここにおいて、塩類及び水が電解反応によってイオン化
して泳動し、陰極側には例えばＮａ＋イオンが、一方陽
極側にはＣＩ−イオンが泳動して、これらのイオンが含
水部材（５）に多量に含まれる水にとけ込み、またこの
水が落下して排出部（９）から外部へ放出させる。この
ため、陰極側ではアルカリ水が排出され、一方陽極側で
は塩素ガスの発生及び酸が排出されて、脱塩作用を可能
にすると共に、土砂のＰＨを中性にする効果がある。

第２図は本発明に係る他の土砂中の脱塩処理装置の縦断
面図であり、この土砂中の脱塩処理装置（１）において
は電解槽（２）の中に設置された陽極板（３）と陰極板
（４）の内側に夫々所定距離だけ離れた位置に高分子ゲ
ル材（１２）の端部が電解槽の壁面に接した状態で設置
され、３つの部屋を形成している。即ち第１部屋（１４
）と第３部屋（１５）は泳動してきた各種イオンを集め
るところであり、酸あるいはアルカリ水、また塩類を排
出する箇所であり、又第２部屋（１６）はこれらの部屋
の中間位置にあってこの中に投入された土砂を中性にす
る。また、両極板（３）（４）と高分子ゲル材（１２）
の間に位置する第１部屋（１４）と第３部屋（１５）の
電解槽の底面（７）には多数の貫通孔（８）を有すると
共にこの上に設置された不織布、ブレーカ等のフィルタ
ー（１３）からなる排出部（９）が設けられ、水を通過
させるが、土砂を落下させないようになっている。

尚、水供給器（６）は第１図に示すものと同じであり、
両極板（３）（４，）と高分子ゲル材（１２）との間に
位置する第１部屋（１４）と第８部屋（１５）に常時水
を注ぐようになっている。

前記高分子ゲル材（１２）は各種イオンを通過させるか
あるいはこれを捕獲し、水を通過させにくい特性を有す
るものであり、電気泳動してきた各種イオンは第１部屋
（１４）及び第３部屋（１５）へ集まり、また同時に第
１部屋（１４）及び第８部屋（１５）の酸性水、アルカ
リ水、塩水等を第２部屋（１６）へ侵入させないように
なっている。前記ゲル材（１２）は化学架橋を有し、親
水性基を高分子骨格をもつ高分子ゲルイオン導電体であ
り、例えばアルキレンキサイドセグメントを有するポリ
ウレタン系、ポリエチレンオキサイド系重合体の金属錯
体、ポリプロピレンオキサイド系重合体の金属錯体、ポ
リエチレンオキサイド系とポリプロピレンオキサイド系
の共重合体の金属錯体、ポリエチレンオキサイド鎖を有
するポリシロキサン系あるいはポリフォスフアゼン系、
また架橋剤としてＮ、Ｎ’メチレンビスアクリルアミド
、エチレンジメタクリレート、トリアリルシアヌレート
等を用いたアクリルアミド、アクリル酸、メタリル酸、
アリルアミン等の重合物あるいは共重合物、あるいは例
えばエピクロルヒドリン等の架橋剤を用いたカルボキシ
メチルセローズゲル等が挙げられる。

尚、第２図に示す脱塩処理装置（１）においては第２部
屋（１６）にも高分子ゲル材（１２）の端部を電解４’
！（２）壁面に密着させて配置させることも可能である
。

この装置を使用した加塩方法は、陽極板（３）と陰極板
（４）との間に電圧を印加して土砂に電流を通し、これ
と共に第１部屋（１４）及び第３部屋（１５）に水を注
ぎ込んで種々イオンをこれらの部屋（１４）（１５）へ
泳動させて水に溶かし、この水を排出させる。

この装置及び方法では、高分子ゲル材（１２）の端部が
電解槽（２）の壁面にシールされているため、第１部屋
（１４）及び第３部屋（１５）の水が第２部屋（１６）
へ侵入することがない。このため、第２部屋（１６）の
土砂は短時間に中性で、しかも脱塩処理が可能になる。

第３図は本発明に係る他の脱塩処理装置の縦断面図であ
り、この装置（１）においては電解槽（２）の中に設置
された陽極板（２）と陰極板（３）の内側に所定距離を
おいた位置に高分子ゲル材（１２）がその端部を電解槽
（２）の壁面に密着された状態で配置され、第１部屋（
１４）、第２部屋（１６）そして第３部屋（１５）を形
成している。そして、第１部屋（１４）と第８部屋（１
５）には、含水部材（５）が各極板（３）（４）と高分
子ゲル材（１２）に密接された状態で配置されている。

この点は第１図あるいは第２図に示す装置と大きく相違
している点である。

更に、第４図に示す土砂の脱塩処理装置（１）は高分子
ゲル材（１２）あるいは含水部材（５）を一方の極板に
装着させた場合であり、ハウジング（図示せず）内に設
置された通電性材料からなる箱型の陰極材（４）に水及
び塩類等を含んだ土砂（１１）が投入されており、該土
砂（１１）の表面に高分子ゲル材（］２）、含水部材（
５）そして陽極板（３）を順次積層した構造になり、前
記高分子ゲル材（１２）の外周部分に水を補給する水供
給器（６）が装備され、また前記箱型の陰極材（４）の
底面（７）には多数の貫通孔（８）を有し、かつその上
に設置された不織布、織物、ブレーカ等のフィルター（
１３）からなる排出部（９）が設けられている。

従って、この装置では陽電極（３）は小さなものでも使
用可能であり、泳動したイオンを高分子ゲル材（１２）
に捕獲するか、また通過させて含水部材（５）に酸をた
めることが可能になる。また、箱型の陰極板（４）付近
に出現するアルカリ見ずば水を注入することにより排出
部（９）から排出溝（１０）を通って外部へと排出され
る。

次に、本発明を更に詳細に示した実施例を以下に示す。

実施例１ アクリル樹脂からなる電解槽（長さ７０闘×巾３５ｍｍ
Ｘ高さ３０ｍｍ）に白金の陽極板と陰極板を電解槽に壁
面に接着させて約７Ｑｍｍの間隔を設けた。前記両極板
にそれぞれ含水部材としてセルローススポンジ（３０ｍ
ｍＸ　３５ｍｍＸ　ｌ　５ｍｍ　）を装着させ、Ｎａ濃
度（１，０％）をもつ塩水を含んだ砂（粒径的０．１ｍ
ｍ）を電解槽に投入して第１図に示す装置を作成した。

続いて、両極板に電圧を印加して砂に２ＱｒｒｉＡ／Ｃ
ｍ２の定電流を通し、同時にセルローススポンジの上か
ら水道水を約１〜２ｍｌ／分を注入して電解槽の中心部
分（ｂ）とその位置から陽極側へ１５ｍｍ離れた点（ａ
）、また陰極側へ１５闘離れた点（ｅ）におけるＮａ濃
度（％）とＰＨを測定した。

尚、電源は定電位定電流電解装置（北斗電工社製）を使
用し、塩分（Ｎａ量）は塩分針（堀場製作所社製）そし
て導電率αは導電率計（堀場製作所社製→により測定し
た。

その結果を第１表に示す。

以　　下　　余　　白 第 表 第 表 実施例２ 実施例１の装置において、セルローススポンジの内側お
よび第２部屋の中間部に夫々ポリウレタンゲル（３０ｍ
ｍＸ　３５ｍｍｘ厚さ２．０ｍｍ）（タキロン社製　Ｇ
ＥＬＲＯＰＥ）を電解槽の壁面にシール材により接着さ
せたもので、第３図に示される装置に類似している。

各位置におけるＮａ濃度（％）及びＰ　Ｈの結果を第２
表に示す。

以　　下　　余　　白 この結果によると、本実施例では時間が経過するにつれ
位置に関係なく脱塩が行なわれ、かつＰＨも中性になっ
ていることがわかる。

比較例１ 実施例１と同様の装置からセルローススポンジを除去し
た装置にし、両極板に実施例１と同様の条件下で土砂に
電流を通し、かつ両極板の近くに水を注入して排出した
。その結果、２時間後のＣ５ｂ、、ａ点でのＮａ濃度（
％）は夫々１．２．１゜１．０．７であり、初期状態と
ほとんど変化なく脱塩効果は見られなかった。

（効果） 以上のように請求項１及び請求項７に記載された土砂中
の脱塩処理装置及び方法においては、両極板の内側に含
水部材が装着され、これに見ずを補給する水供給器が具
備されているため、電気泳動した各種イオンが含水部材
に含まれる多量の水に溶は込んで酸性水、アルカリ水ま
た塩水となり、またこれが外部へ放出されるため、土砂
中の脱塩処理が可能になると共に土砂中を中性に保つこ
とが出来る。

また、請求項３及び請求項８に記載された装置及び方法
においては両極板の内側近傍に高分子ゲル材の端部に電
解槽の壁面にシールした状態で配置して各部屋に区分し
ているため、該高分子ゲル材が各種イオンを捕獲するか
通過される反面、水を通過させにくい特性があるため、
両極板と高分子ゲル材間の部屋には各種イオンが集まり
、これが水にとけた状態で外部に排出され、またこれら
の部屋の水が高分子ゲル材によって他の部屋へ侵入しな
いために土砂中の麗塩処理をより短時間に行なうことが
可能になり、またＰＨのバラツキをなくすことができる
。

更には、請求項５に記載するように高分子ゲル材は種々
イオンを捕獲する特性があり、これによって土砂中の脱
塩処理をより一層合理的にかつ短時間に行なうことがで
きる。

また、請求項４及び請求項９に記載された装置及び方法
では前記含水部材と高分子ゲル材とを併用しているため
、土砂中の脱塩処理能力を一段と高めることが可能にな
る。

そして、請求項６及び請求項１０に記載された装置及び
方法では、陽極板にのみ高分子ゲル材と含水部材を使用
し、かつ陽極板を小さくすることによって土砂中の脱塩
処理をすることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項１に係る土砂中の脱塩処理装置の縦断面
図、第２図は請求項２に係る脱塩処理装置の縦断面図、
第３図は請求項４に係る脱塩処理装置の縦断面図、そし
て第４図は請求項６に係る刷塩処理装置の縦断面図であ
る。 （１）・・・脱塩処理装置 （２）・・・電解槽 （３）・・・陽極板 （４）・・・陰極板 （５）・・・含水部材 （６）・・・水供給器 （８）・・・貫通孔 （９）・・、・排出部 （１１）・・・土砂 （１２）・・・高分子ゲル材

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水及び塩類等を含んだ土砂を投入した電解槽内に所
   定間隔をおいて陽極板と陰極板を設置し、該両極板の内
   側に含水部材を配置して、これに水を補給する水供給器
   を装備し、そして前記含水部材の水を外部へ放出する排
   出部を前記電解槽に設けてなる土砂中の脱塩処理装置。 ２、水及び塩類を含んだ土砂を投入した電解槽内に所定
   間隔をおいて陽極板と陰極板を設置し、該両極板の内側
   近傍に高分子ゲル材を配し、前記両極板と高分子ゲル材
   との間に水を補給する水供給器を装備し、そして注入し
   た水を外部へ放出する排出部を前記電解槽に設けてなる
   土砂中の脱塩処理装置。 ３、陽極板と陰極板との間に少なくとも１つ以上の高分
   子ゲル材を配置した請求項１又は２記載の土砂中の脱塩
   処理装置。 ４、水及び塩類等を含んだ土砂を投入した電解槽内に所
   定間隔をおいて陽極板と陰極板を設置し、該両極板の内
   側に含水部材と高分子ゲル材を順次隣接した状態で配し
   、前記含水部材に水を補給する水供給器を装備し、そし
   て前記含水部材中の水を外部に放出するための排出部を
   該電極槽に設けてなる土砂中の脱塩処理装置。 ５、高分子ゲル材が化学架橋型である請求項２、３又は
   ４記載の土砂中の脱塩処理装置。 ６、通電性材料からなる箱型の陰極材に水及び塩類等を
   含んだ土砂が投入され、該土砂の表面に高分子ゲル材、
   含水部材そして陽極板を順次積層し、そして注入した水
   を外部へ放出する排出部を前記箱型の陰極材に設けてな
   る土砂中の脱塩処理装置。 ７、電解槽内に水および塩類等を含んだ土砂を投入し、
   該土砂中に配置された陽極板と陰極板に電圧を印加して
   土砂に電流を通し、これと同時に両極板の内側に装着し
   配置された含水部材に水を補給して、該含水部材に含ま
   れた水を排出するようにしてなる土砂中の脱塩方法。 ８、含水部材と土砂との間に高分子ゲル材を介在させて
   なる請求項７記載の土砂中の脱塩方法。 ９、電解槽内に水及び塩類等を含んだ土砂を投入し、該
   土砂中に配置された陽極板と陰極板に電圧を印加して土
   砂に電流を通し、更に前記両極板の内側近傍に夫々高分
   子ゲル材を土砂中に配置し、該両極板と高分子ゲル材と
   の間に水を注ぎ込みかつ排出してなる土砂中の脱塩方法
   。 １０、通電性材料からなる箱型の陰極材に水及び塩類等
   を含んだ土砂を投入し、該土砂の表面に高分子ゲル材、
   含水部材そして陽極板を順次積層し、両電極材に電圧を
   印加して土砂中に電流を通し、同時に土砂に水を注ぎ込
   みかつ箱型の陰極材から水を排出してなる土砂中の脱塩
   方法。