JPH0356186A - 液体中の溶存炭酸ガス除去装置 - 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〕 本発明は純水や超純水のような脱塩水あるいはその他の
水中に溶存している炭酸ガスを気液接触法により分離除
去する液体中の溶存炭酸ガス除去装置に関する。

〔従来の技術〕

溶存炭酸ガスの除去が求められる用途分野に適合する脱
塩水を得るため、これまでは、■空気をそのま＼脱塩水
に接触させて曝気する方法、■空気をあらかじめＮａＯ
Ｈ水溶液等のアルカリと接触させて炭酸ガスを低減させ
た後、脱塩水に接触させて曝気する方法、■窒素ガス等
を高圧ボンベ等から処理槽内に供給し脱塩水と接触させ
て曝気する方法、■真空鋭気による方法、，■加熱によ
る方法、■薬注によるｐＨ調整を行い平衡関係に変化を
与えて除去を容易にする方法、等が単独であるいは組み
合わせて利用されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記した従来法のうち、■の空気をそのま＼脱塩水に接
触させる方法に関しては、空気中の炭酸ガス濃度３００
ｐｐｍと平衡となる液中濃度２　ｐｐｍ程度にまでしか
除去できず、溶存炭酸ガスの除去が求められる用途分野
に適合する脱塩水を得ることができない。

また、■の空気をＮａＯＨ水溶液等のアルカリと接触さ
せて炭酸ガスを低減させた後、脱塩水に接触させる方法
については、アルカリのミストが改質空気に同伴し、脱
塩水に混入するという問題点があり、さらに、■の窒素
ガス等を高圧ボンベ等から処理槽内に供給し脱塩水と接
触させる方法については、窒素ガスの使用量との関係で
ボンベの交換頻度が多く手間が掛かると共にランニング
コストが割高になるという問題点がある。また、■の真
空脱気による方法によった場合は、従来公知のように高
さ１０ｍ程度の脱気塔が必要となり建設設備費が嵩むと
いう欠点があり、■の加熱による方法によった場合は、
加熱に必要なエネルギーが大きく処理に多大な費用を要
するという不具合点がある。また、■の薬注によるｐＨ
調整を行い平衡関係に変化を与えて除去を容易にする方
法に関しては、安定したｐＨを維持するのが難しく、炭
酸ガス濃度に変化を生じ、不均一な脱塩水になるという
問題点がある。

そこで、本発明者はこれら従来方法に伴う不具合点を解
決すべく種々検討した結果、液相中の炭酸ガス濃度が気
相中の炭酸ガス濃度と平衡関係にあることから、液相中
の炭酸ガス濃度を低減するには気相中の炭酸ガス濃度を
低減すればよいことに着目し、被処理液である脱塩水中
の炭酸ガス濃度を低減化するにあたり、空気中の炭酸ガ
ス濃度を非化学的手段、すなわちガス分離膜装置で低減
化した改質空気を用いれば、脱塩水中の炭酸ガス濃度を
各種用途分野で要求される程度にまで低減させることが
できると共に、脱塩水中に従来のようにアルカリ等を混
入させるおそれがないことを見出し本発明を完成するに
到ったものである。

従って、本発明は気液接触を行わせて脱塩水中の溶存炭
酸ガスを除去するにあたり、処理槽内にガス分離膜装置
によって炭酸ガスを分離除去した改質空気を処理槽内に
供給し、低コストであるにも拘らずきわめて効率良く脱
塩水中の炭酸ガスを除去できるようになした液体中の溶
存炭酸ガス除去装置を提供することを目的とするもので
ある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するための本発明の構成を詳述すれば、
第１請求項に係る発明は、脱塩水等の被処理液と空気を
処理槽内で接触させることにより被処理液中に溶存して
いる炭酸ガスを分離除去するようになした被処理液中の
溶存炭酸ガス除去装置において、処理槽内に空気を供給
する送気管の管路中にガス分離膜装置を付設し、当該ガ
ス分離膜装置によって空気中の炭酸ガスを分離除去した
改質空気を用いて処理槽内で気液接触を行わせるように
構或したことを特徴とする液体中の溶存炭酸ガス除去装
置であり、また、第２請求項に係る発明は、ガス分離膜
装置の後段にエアフィルターを付設し、当該エアフィル
ターにて除塵した改質空気を処理槽内に送り込むように
なした第１請求項記載の液体中の溶存炭酸ガス除去装置
である。

〔実施例〕

以下、本発明装置の具体的構成を被処理液として脱塩水
を用いる場合を例にして、図示の実施例に基づき詳細に
説明する。

第１図は処理槽を充填式の気液接触装置とした本発明の
一実施例を示す概略図、第２図は処理槽を曝気式の気液
接触装置とした本発明の一実施例を示す概略図、第３図
は２段式逆浸透膜装置の中間に本発明装置を付設した概
略図、第４図は２段式逆浸透膜装置の後段に本発明装置
を付設した概略図である。

先づ、第１図に示す実施例では、気液接触を行わせる処
理槽ｌを、ラシヒリングのような充填物を収容した充填
塔２と、この充填塔２の下部に配設した貯槽３とから構
成したものであり、充填塔２の上部に付設した被処理液
の供給管４より炭酸ガスを除去しようとする被処理液で
ある脱塩水を充填塔２内に供給すると共に、充填塔２の
下部に付設した送気管５より空気を供給し、互いに向流
接触させるようにしたものである。

そして、この実施例においては、前記送気管５の管路中
にガス分離膜装置６を付設し、当該ガス分離膜装置６に
よって空気中の炭酸ガスを分離除去した低炭酸ガス濃度
の改質空気を処理槽１内に供給し得るようにしたもので
ある。当該ガス分離膜装置６に装着する分離膜としては
、空気中の酸素（０２）や窒素（Ｎ２）ガスに比べて、
炭酸ガス（Ｃ０　２　）をより選択的に透過させる性質
を有する膜を使用する。本発明者の研究の結果、一般に
酸素富化膜もしくは窒素富化膜と称されている分離膜が
このような性質を有していることを知見し、当該知見に
基づいて本発明を成すに到ったのであり、膜の具体例に
ついては後述する。なお、上述の説明から明らかなごと
く、当該ガス分離膜装置６に空気を加圧下に供給するこ
とにより、空気中の炭酸ガスの多くは分離膜を透過して
当該ガス分離膜装置６の透過側に排出され、よって当該
ガス分離膜装置６の非透過側からは炭酸ガス濃度の低減
された改質空気を得ることができる。

その他、第１図中の７は空気をガス分離膜装置６に圧送
するためのコンプレッサー　８はガス分離膜装置６の前
段の送気管５中に付設したプレフィルター　２９はガス
分離膜装置６の透過側に付設したガス排出管、９はガス
分離膜装置６の非透過側に接続した送気管５中に付設し
た改質空気の除塵フィルター　１０は処理槽ｌをなす貯
槽３に付設した処理液の排出管をそれぞれ示すものであ
る。

この第１図に示す充填式の気液接触装置によった場合、
コンプレッサー７によりガス分離膜装置６に空気を供給
することによって、前述のごとく炭酸ガスとその他の酸
素や窒素ガスとの分離がなされ、炭酸ガス濃度の低い改
質空気が当該装置６の非透過側に付設した送気管５から
得られ、一方炭酸ガス濃度の高いガスが、当該装置６の
透過側に付設したガス排出管２９から排出される。

従って、充填塔２内で被処理液と向流接触する、送気管
５を介して送られる改質空気は、ガス分離膜装置６によ
って低炭酸ガス濃度となっているので、被処理液中の炭
酸ガス濃度を従来より格段に低下させることができるも
ので、脱炭酸ガス処理の済んだ処理液は貯槽３より排出
管１０を通じて次段の処理装置等へ送られていくもので
ある。

次に、第２図に示す実施例では、気液接触を行わせる処
理槽１を曝気槽となしたものであり、図中１）は処理槽
１内の上部に配設した散液手段、ｌ２は当該散液手段１
ｌに被処理液を送る供給管ｌ３は処理槽ｌ内の下部に配
設した散気手段、１４はこの散気手段ｌ３に空気を送る
送気管であり、ｌ５は当該送気管ｌ４の管路中に付設し
たガス分離膜装置を示す。また、１６はガス分離膜装置
１５に空気を圧送するためのコンプレッサーｌ７はガス
分離膜装置ｌ５とコンプレッサー１６の間の送気管１４
中に付設したプレフィルター１８はガス分離膜装置１５
の後段の送気管ｌ４中に付設した除塵フィルター　１９
は処理槽１の上部と送気管ｌ４を結ぶ改質空気の戻し管
、２０は当該戻し管１９中に付設したブロアー　３０は
ガス分離膜装置１５の透過側に付設したガス排出管、２
１は当該ガス排出管３０の管路中に付設した真空ポンプ
、２２は処理槽１の下部に付設した処理液の排出管をそ
れぞれ示すものである。

この第２図に示す曝気式の気液接触装置によった場合も
、前記第１図に示す実施例の場合と同様に、曝気槽内で
被処理液と接触する空気は、ガス分離膜装置１５によっ
て低炭酸ガス濃度となっているので、被処理液中の炭酸
ガス濃度を従来より格段に低下させることができるもの
で、処理液は処理槽１の下部に接続した排出管２２を通
じて次の処理装置等へ送られていくものであり、処理槽
１の上部に上った改・質空気は場合により戻し管１９を
介して再び送気管１４中に戻すこともできるものである
。なお、第２図に示した実施例では、コンプレッサー１
６によってガス分離膜装置１５に加圧空気を供給すると
共に、真空ポンプ２１によって当該ガス分離膜装置６の
透過側を吸引することによって、より効率的なガス分離
を行わせるようになしている。

本発明装置に用いるガス分離膜装置に装着する分離膜と
しては、前述のごとく炭酸ガスを選択的に透過させる性
質を有する膜であれば如何なるも？でもよいが、その一
例を示せば以下のごとくである。すなわち、膜素材とし
ては、ポリトリメチルシリルアセチレン、ポリブチルア
セチレン、ポリジメチルシロキサン、三酢酸セルロース
等が好適に用いられる。それぞれの膜素材の特性を次表
に示す。なお、表において、最右欄の「ＣＤ■／Ｎ２分
離性」の数値が大きいほど炭酸ガスの選択的透過性に優
れていると言える。

嘱の素材中Ａはポリトリメチルシリルアセチレン，Ｂは
ポリブチルアセチレン，Ｃはポリジメチルシロキサン，
Ｄは三酢酸セルロースを示す。〕本発明に利用し得る膜
素材は、上記表に示したものに限定されないのは勿論の
こと、その形状も平膜状、スパイラル状、プレート＆フ
レーム状、ホロファイバー型等いずれでもよいものであ
り、ガス分離膜装置の運転方法についても非透過側を加
圧、透過側を減圧、あるいはその組合わせとしてもよい
ものである。

本発明者による実験の結果、炭酸ガス濃度３００　ｐｐ
ｍの空気を７ｋｇ／ａＩｒに加圧して２ｄの分離膜を有
するガス分離膜装置に供給した場合、炭酸ガス濃度３０
ｐｐｍの改質空気が回収率８０％で得られることが判明
した。本発明装置はこのようにして得た改質空気をその
ま＼、あるいは除塵フィルターで改質空気中の微粒子等
を除去してから被処理液である脱塩水と接触させるよう
にしたもので、ガス分離膜装置内に配設した分離膜の膜
面積を変化させることによって炭酸ガス濃度を調整する
こともできることが判った。

第３図に示すように、２段式逆浸透膜装置からなる純水
製造装置の、２段に配設した逆浸透膜装置２４．２５の
中間に本発明装置２３を配置して用いることもできるし
、あるいは第４図に示すように２段に配設した逆浸透膜
装置２４．２５の後段に配置して用いることもでき、第
４図に示すように配置した場合には、中間のポンプを省
略することが可能となるものである。なお、第３図及び
第４図中における２６は被処理水貯槽、２７は送水ポン
プ、２８は塔内にＨ形のカチオン交換樹脂とＯＨ形のア
ニオン交換樹脂との混合イオン交換樹脂を充填してなる
カートリッジ式ポリシャーをそれぞれ示すものである。

〔発明の効果〕

本発明の液体中の溶存炭酸ガス除去装置は以上のような
構成からなるものであり、脱塩水中の溶存炭酸ガスを非
化学的手段で簡単に、しかも低コストで除去することが
できるものである。

すなわち、改質空気をガス分離膜装置を用いて製造して
いるので従来のような薬品を使用することがなく、脱塩
水のｐＨ調整も不要になると共に、連続運転が可能であ
り、窒素ガスを用いる従来法と比べボンベ交換もなくな
るものである。

また、本発明装置によった場合主なランニングコストは
コンプレッサー駆動に要する電力費であるが、原料５ｒ
ｒｉ’／Ｈｒの空気を７ｋｇ／ｃｆｆｌ＋．：加圧すル
コンプレッサーの動力は０．　７５Ｋｗｈ程度であり、
改質空気の回収率８０％、電力コストを１５０円／Ｋｗ
ｈとした場合、改質空気の製造コストは３０円／Ｎｍ’
程度となり、従来法と比べて処理コストが格段に安価と
なる。

さらに、真空脱気のときに必要となる脱気塔等大型の構
造物も不要となるものである。

４．

【図面の簡単な説明】

第１図は処理槽を充填式の気液接触装置とした本発明の
一実施例を示す概略図、第２図は処理槽を曝気式の気液
接触装置とした本発明の一実施例を示す概略図、第３図
は２段式逆浸透膜装置の中間に本発明装置を付設した概
略図、第４図は２段式逆浸透膜装置の後段に本発明装置
を付設した概略図である。 ：処理槽 ：貯槽 ：送気管 ：コンプレッサー ：除塵フィルター ：散液手段 ：散気手段 ：ガス分離膜装置 ：ブレフィルター 二戻し管 ：充填塔 ：供給管 ：ガス分離膜装置 ：プレフィルター 二排出管 ：供給管 ：送気管 ：コンプレッサー ：除塵フィルター

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）脱塩水等の被処理液と空気を処理槽内で接触させ
   ることにより被処理液中に溶存している炭酸ガスを分離
   除去するようになした被処理液中の溶存炭酸ガス除去装
   置において、処理槽内に空気を供給する送気管の管路中
   にガス分離膜装置を付設し、当該ガス分離膜装置によっ
   て空気中の炭酸ガスを分離除去した改質空気を用いて処
   理槽内で気液接触を行わせるように構成したことを特徴
   とする液体中の溶存炭酸ガス除去装置。
2. （２）ガス分離膜装置の後段にエアフィルターを付設し
   、当該エアフィルターにて除塵した改質空気を処理槽内
   に送り込むようになした第１請求項記載の液体中の溶存
   炭酸ガス除去装置。