JPH04504674A - 海水を脱塩しかつエネルギーおよび海水中に含有されている原料物質を取得するための方法および装置 - 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】 海水を脱塩しかつエネルギーおよび海水中に含有されている原料物質を取得する ための方法および装置本発明は、海水を脱塩しかつエネルギーおよび海水中に含 有されている原料物質を取得するための方法および装置に関する。

公知技術水準によれば、本質的に３つの基礎となる海水脱塩方法が、公知である 。

１、水の凝集物状態を変えること、即ち蒸発させるかまたは結晶させることによ る水の取得、２、電解法による脱塩および ３、逆浸透。

例えば、水の蒸発および蒸留の際に使用すべきエネルギーは、水Ｉｎ’当たり約 ２５〜５０ｋＷｈであり、即ち高いエネルギー費と結び付いており、この場合も たらすべき熱は、少なくともかなり失われてしまう。

その上、蒸留装置は、著しい腐食の危険に晒されているという欠点を有し、この 腐食の危険により、海水と接触する部材の交換が１年と１／２後〜後年２に必要 とされる。この蒸留装置の生産性は、−日当たり最大で１０００ｍ”に制限され ている。

凍結乾燥の処理は、化学的に同種の物質のみが結晶して付着する個々の結晶の形 成および成長に基づくものであり、異質物質は、格子の如何なる場所にも存在し ていない。異質粒子が貯蔵されていてもよい中間結晶帯域の形成は、塩溶液の約 ５０％が固体状態に移行している場合には、水溶液で成就される。記載された方 法で凍結乾燥するのに必要とされる冷却凝集物は、同様に僅かな効率で作業する が、しかし処理技術的には、著しく費用がかかる。結果として、何れにせよ、記 載した変法は、比較的に費用がかかる。

電気透析の場合には、イオンは、直接に塩溶液から抽出され、この場合イオンは 、その電荷を電極に引き渡し、その際に形成された金属原子は、陰極で析出され る。この方法は、原理的に薄い塩溶液の場合にのみ使用可能であるが、しかし移 動するイオンの濃度が１リツトル当たり１０６クーロンであるので、海水の脱塩 の場合には、使用不可能である。従って、抽出すべきイオンの数をイオン濾過装 置の使用によって減少させる試みは、不適当なものである。その理由は、この濾 過装置が短時間後にそこに沈積したイオンによって使用不可能になるからである 。また、電解方法の場合にも、腐食の問題は、著しく重要なことである。

また、いわゆる逆浸透法は、技術的になお成就することができなかった。その理 由は、最大の試験装置中で得られた水量は、−日当たり１０００リツトルを上層 るからである。塩溶液は、逆浸透法の場合には酢酸セルロース膜によって圧縮さ れ、その際圧力は、５０バ一ル程度で使用され、部分的には１００バールまでで も使用される。それに応じて、膜の機械的応力は、大きい。この脱塩法の１つの 欠点は、膜が長時間の使用後に種々の原因、例えば細菌の感染によって使用不可 能になるからである。実際に、逆浸透法は、前記方法に比して、低いエネルギー 量のみが使用されるという利点を有するが、しかしこのことは、生産性が低くか つ膜損傷の危険があるという欠点を補償することができない。

その上、未来のエネルギー供給の問題は、決して解決できたものと見なすことは できない。化石燃料を燃焼させた場合には、二酸化炭素が発生し、大気中での二 酸化炭素の百分率での上昇は、重大な気候的結論の懸念を生じさせる。核分裂に よるエネルギー取得は、放射性廃棄物の除去の問題を生じた。太陽エネルギーか らのエネルギー取得または風力発電所でのエネルギー取得は、実際に廃棄物を生 じないという利点を有するが、しかし経済的には失望せざるをえないと思われる 。

従って、依然として、経済的に環境汚染なしに利用することができる新規のエネ ルギー源を得ることの切なる要求が存在する。

従って、本発明の課題は、このようなエネルギー源を開発することであり、同時 に本発明の課題は、経済的に環境汚染なしに作業する海水を脱塩する方法および 装置を得ることである。

一面で、この課題は、請求の範囲第１項記載の方法によって解決される。この方 法の根本理念は、公知技術水準から偏倚して、海水中で解離されたイオンを本質 的なエネルギー費なしに水から抽出し、かつエネルギー自体ならびにその原料物 質含量を利用可能にすることから出発する。このために必要とされるエネルギー は、水を高速ポンプ輸送することが必要とされる量に減少させることができ；１ ｃｍ”の水を１メートルなおポンプ輸送するために、専ら０．００３ｋＷｈが必 要とされ、静電界を維持するための残りのエネルギー量は１０００ステルだけ低 いが、それに対しては無視することができる。他面、本発明による方法を用いた 場合には、塩水中で１ｍ！当たり塩３５ｋｇが容認された場合に関連して５５　 ｋＷｈのエネルギーが放出される。１対のイオン３　Ｘ　１０”個、即ち１ｍ” 当たり６　Ｘ　Ｉ　Ｏ”個のイオンの受入れ下で電荷は約１ＯＳクーロンであり 、このことは、２．６Ｘ１０−”のクーロン力によるエネルギー含量に相当する 。これに対して、イオンの動的エネルギーは、５．８Ｘ１０−”ジュールで殆ど ３倍程度の大きさであり、したがってイオンの高い移動性の利用下でイオンの分 離は、中和なしに実施することができる。述べた５　５　ｋＷｈは、１対の数（ ３Ｘ　ｌ　Ｏｚｓ　）を乗じた１対につき７Ｘ１０−ＩＩジュールの分子エネル ギー、即ち２．ｌＸ１０＠ジユール＝５５ｋＷｈから明らかである。

本発明による方法（ならびに後の処理した装置）は、定量的な大きさの量の海水 を脱塩することもできるので、１日当たり１〜５百万立方センチメートルの脱イ オン化した水の調製は直ちに可能であり、場合による腐食の危険は、管路の被覆 としてのプラスチックの使用によって回避することができる。

そのために、本発明による方法は、海水の脱塩およびエネルギーの取得とともに 海水中で結合した原料物質、本質的にアルカリ金属およびアルカリ土類金属、水 および塩素ガスの抽出を可能にする。

本発明の基礎となる思想によれば、異名のイオンは、クーロン引力に比して高い 動的エネルギーの利用下で静電界中に分離されるが、しかし流出する水の強い電 圧作用によって、中和されることなしに静電界から導出される。引続き、それぞ れ同名のイオンのみを含有する水流は、コンダクタ−に接触して側を案内され、 そこで水流は放電される。その際に取出し可能な電荷は、直流として直接に導出 することができ、この場合直流は、電圧損失は極端に長い導電路に亘る輸送の場 合に比較的に交流での輸送の場合よりも著しく低いという利点を有する。

請求の範囲第１項に記載の静電界の代わりに第１工程で、二者択一的に、電極（ コンデンサー板）に引加される矩形電圧を用いて作業することもできる。

引加された電圧は、１０）（ｚ〜２ｋＨｚの周波数の際に、直流電圧の場合に２ ００ｋＶ〜５００ｋＶであるか、または矩形電圧の場合に５〜２０ｋＶ、特に７ ｋＶ〜１０ｋＶである。１つの実験室試験の場合には、ｌＯ〜３０Ｈｚの周波数 で作業されるが、しかしより高い電流の取得もしくは出力効率を達成するために １ｋＨｚ〜２ｋＨｚが提案されている。

両電極で放電が起こらないようにするために、特に絶縁物質で被覆されている両 電極の範囲内でイオンが比較的に低い流速の際に滞留することを回避する目的で 、本発明のもう１つの特徴によれば、一定の直流電圧を短時間で、即ちく２０μ ｓｅｃのパルスでほぼ同じ大きさの対比される電圧によって中断することが提案 されている。この短時間のパルスにより、直流静電界によって発揮される分離作 用は著しく損なわれることも阻止されることもなしに、場合によって滞留したイ オンは反撥されかつ相応する部分的電流によって連行される。

このような反撥パルスは、矩形電圧を使用した場合にも考えられ、この場合短時 間の電圧パルスは、最大で２０μｓｅｃであるかまたは矩形電圧の上辺の長さく プラスの電圧パルスの時間）の最大で１７２０までである。

勿論、第１の工程でかまたはイオンが電極によって分離される唯一の工程でのみ 、使用した海水量の少な（とも約２０％である、海水中に存在するイオンの部分 的分離のみが可能である。イオン分離度は、如何なる程度の電圧が引加され、如 何なる流速で海水が電極に導通されるかに依存する。場合によっては、海水は、 数回再循環して同じ分離工程に導くことができるかまたは１つの分離工程に再循 環して導くことができる。

次の記載は、１つの方法の実施に関連し、この場合第１の分離工程の後になお他 の分離工程が後接続されている。

導出されるイオン流の流速を妨げる電荷の滞留を第１工程の導出帯域中で阻止す るために、当該水／イオン流は、アースされた導管中に導かれる。第１工程の既 に脱イオン化した水量は、それとは別個に取出すことができ、かつ使用した水量 に対して約２０％である。

本発明による後開発によれば、イオン流は、アースされていない導管部分上に、 クーロン引力が作用するようになるかかる距離をもって互いに平行に導かれ、そ の結果異名のイオンは、それぞれ導管の対向している縁部帯域中でさらに濃縮さ れ、この場合同時にさらに離れている流れ層は、脱イオン化され、したがって− 面で脱イオン水は相応する導管フォーク状部を通じて運搬され、他面強いイオン 濃度を有する少量の水は、それぞれ別個に運搬される。特に、この第２工程での 導管の案内は、脱イオン化水９５〜９７％を導出することができるように選択さ れ、したがって第２工程後に元来の水量の約２．４〜４％のみが強いイオン濃度 をもってコンダクタ−に導かれる。

有利には、第１工程でできるだけ大きな静電界が構成され、このことは、２００ 〜５００ｋＶの電圧を電極に印加することによって実現される。それぞれ別個の イオン流の好ましい流速は、３〜７ｍ／ｓｅｅの間にある。既に前記したように 、海水の流れもしくはイオン水溶液の流れは、海水を′Ｍ１工程前に、例えば８ 〜１０メートルの高さの貯蔵容器中へポンプ輸送し、かつ水もしくはイオンの流 れを単独で先に得られた位置エネルギーの使用によって維持することによって維 持することができる。換言すれば、水の高度のポンプ輸送後に専ら重力は流れの 維持のために利用される。

この場合、海水を第１工程で下方から本質的に垂直の平面状電極を装備した空間 中に導入することは、処理技術的に荷用であることが判明し、その際イオンは、 電極間で支配する静電界によってそれぞれ電極の方向へ偏向される。しかし、イ オンが電極に達する前に、イオンは、導出する導管の方向に向いた電流の流れに よって吸引され、それによって記載したイオン分離は、２つの流れでそれぞれ同 名のイオン（陽または陰）をもって達成される。既に、脱イオン化された水は、 有利に電極の上方で導出される。イオンが電極に到達せず、そこで中和されるこ とを確実なものにするために、第１工程の電極は、誘電体で被覆されている。

特表平４−５０４ｆｌ；７４　（５） 第１工程の場合には、流速をできるだけ静電界に同調するように比較的に高く選 択することが重要であるけれども、特に第２工程の場合には、そこの長い導管案 内を回避するためにイオンの流速は導管の横断面によって、例えば先の速度の４ ０〜６０％に遅延される。

それによって、それぞれ別個の導管内で案内される同名のイオン間のクーロン力 は、特に有効に作用することができ、この場合同名の電荷の反撥力は、互いに全 電荷キャリヤーの総和の全クーロン力によって克服される。

固体、存機生物、植物、コロイド等によって本方法が損なわれることを阻止する ために、海水は、第１工程への導入前に機械的に濾過される。

コンダクタ−への電荷の放出後に、高濃縮された形で水溶液中に存在する中性金 属は、反応容器中へ導入され、そこで（揮発性の）水素、金属（本質的にアルカ リ金属およびアルカリ土類金属）ならびに塩素ガスが取得される。水素は、次の 化学方程式により生成される： ２Ｎａ＋２ＨｚＯ→　２Ｎａ　（ＯＨ）＋Ｈｉ２Ｋ　＋２Ｈ，Ｏ−２Ｋ　（ＯＫ ）＋Ｈ。

Ｍｇ　＋２Ｈユ０　→　Ｍｇ　（ＯＨ）、＋Ｈ。

Ｃａ　＋２Ｈ，Ｏ−＊　Ｃａ　（ＯＨ）、＋Ｈ。

海水中の最もありふれた元素は、例えば次に記載した量で生じると仮定すれば、 海水１立方メートル当たすＨ３約４７０モルを取得することができる。

Ｎａ＋　３８．５％　３．５Ｘ１０” Ｋ“　０．８２％　４．４ｘｌＯ” Ｍｇ＋十　８　、　９５　％　７．　７Ｘ１０　ユ昏Ｃａ”　１．７３％　９． ０ｘｌＯ” 前記化学反応は、発熱的に進行し、したがってこの場合生じる熱は、導出されな ければならず、かつ利用可能にすることができる０例えば、補集可能な分子状水 素を含有するガス状水粒子の場合には、純粋な水素を得るために縮合によって分 離される。

溶液中に残存するアルカリ液は、種々の比重を有し、このことは、種々の両分へ の分離を可能にする。苛性ソーダ液および苛性カリ液（ＮａＯＨおよびＫＯ）Ｉ ）は、直接工業的に使用可能である。

水酸化マグネシウムおよび水酸化カルシウムは、互いに独立にマグネシウムもし くはカルシウムの分離のために後加工することができ、このことは、金属酸化物 （ＭｇＯもしくはＣａＯ）および引続く水素の溢流に対して当該アルカリ液を加 熱することによって、方程式： ％式％ に従い行なわれる。マグネシウムおよびカルシウムの分離は、特に種々の融点の 利用下で実施することができる。マグネシウムの融点は、６５１℃であり、カル シウムの場合には、８８１℃である。約７００℃の温度の場合には、混合物中に 含有されているマグネシウムが溶融し、かつ液状の形で導出することができ、相 応してカルシウムは、９００℃への加熱によって溶融され、かつ同様に流動可能 な状態にもたらされる。

もう１つの有用な元素は、大量に海水中に含有されている塩素である。この塩素 は、中和後にコンダクタ一工程で差当たり溶解した形で反応容器中へ移すことが でき、この反応容器中で徐々に水および塩素ガスの形成下に十分に反応する。揮 発性塩素ガスは、補集することができ、かつ蒸発した水の場合による精製のため に冷却器に導入することができる。精製された塩素ガスは、特に冷却器中で一５ ０℃にまで冷却され、かつ圧縮される。

即ち、水１立方メートル当たり塩素ガス約２２４モル、アルカリ金属２４ｋｇ、 マグネシウム３ｋｇおよびカルシウム０．６ｋｇを得ることができる。

従って、本発明による方法は、大工業的装置の場合、例えば電動機で駆動する船 舶に使用することができ、この大工業的装置は、電気エネルギーならびに生産さ れた水素をエネルギー蓄圧源およびエネルギー供給源として利用−することがで きる。この場合、エネルギーが炭化水素の場合の殆んど３倍の高さである水素を 使用することにより、毒物が生じることなく燃焼が進行するという利点が示され る。

さらに、前記課題は、請求の範囲第２２項に記載された装置によって解決される 。更に、有利な態様は、請求の範囲！Ｊ２３項からＭ３２項のいずれか１項に記 載されている。この装置の本質的な部分は、既に上述した第１工程であり、この 場合静電界内で異名のイオンは互いに分離される。この静電界は、２００〜５゜ ＯｋＶの電圧が与えられる平面状の１対の電極によって形成され、この場合電極 は、有利に同時に三稜形の容器の４つの壁の中の２つとして使用される。海水の 導入は、特に高さ８〜１０ｍの貯蔵タンクからの流出管によって行なわれ、この 場合既に脱イオン化された水（約２０％）は電極の上方で、および異名のイオン を有する水流は電極の下方で、流出通路もしくは流出管中に導出可能である。こ の導出通路は、コンデンサーに導かれ、このコンデンサー中で、電荷の取出しは 行なわれ、その後に分離装置中で水素、アルカリ液、アルカリ土類金属および塩 素ガスが取得される。

有利には、２つの流出通路はアースされており、この場合本発明のもう１つの実 施態様によれば、流出通路のアースは、部分的に中断されており、流出通路は、 この範囲内で２．５〜３ｍの距離をもって互いに平行特表千４−５０４６７４　 （６） に案内されている。また、この領域内でそれぞれ脱イオン化水のためのもう１つ の導出管が分岐し、なお強く濃縮されたイオンを水溶液中にさらに導く流出通路 は、著しく小さい半径を有する。即ち、流出通路は、８〜１２ｃｍの直径を有す る部分の前方に、特に１゜３〜２倍の横断面に拡張された直径を有する部分を備 え、かつこれと比較して分岐された導出管の後方では、３〜５％のみの大きさの 横断面を有する。流出通路の距離は、他のイオン濃度が生じる（第２の分離工程 ）ような前述した部分の前方および後方で少なくとも３ｍである。腐食を回避す るために、貯蔵タンク、第２容器、電極、流出通路および／またはその他の流出 管もしくは供給管は、内部がプラスチック、特にＰＶＣで被覆されている。

もう１つの好ましい態様によれば、電極は、第２容器の下部（流出部）で外向き に湾曲されている。

貯蔵タンクは、多数の濾過装置および／または汚泥沈積槽を有し、したがって貯 蔵容器中へポンプ輸送された水は、その水誘導前に第２容器中（静電界）で多数 の蛇管状に配置された室もしくは濾適用篩を通過する。

海水中に含有されている化学物質を取得するための分離装置は、多数のそれぞれ 個々に公知技術水準により原理的に公知の反応容器、分離容器および補集容器か らなる。

本発明のＬつの実施例は、図面に示されている。第１図は、本発明による装置の 略図を示し、かつ第２図は、大工業的規模で海水を脱塩しかつエネルギーを取得 するための前記装置のパノラマ的斜視図を示す。

海水１０は、１個またはそれ以上のポンプ１１を用いて海面１２よりも下方で開 口する供給管１３により貯蔵タンク１４中に搬送される。固体、プランクトン、 藻類およびコロイド等を最初から分離するために、供給管の端部には、濾過装置 １５が備えられている。貯蔵タンク１４は、約８〜Ｉｏｎの高さであり、かつポ ンプ１１を停止させるかまたは濾過装置１５を短時間で浄化しなければならい場 合にも次の装置部材中への水供給を可能にするのに十分な補集能を存する。また 、ポンプ１１は、エネルギーを必要とする唯１つの装置部材であり、水の高速ポ ンプにより他の水流の流れは専ら重力によって保持される。貯蔵タンク１４から は、調節弁１８を装備した少な（とも１個の流出管１６が第２容器１７へ案内さ れている。流出管１６は、本質的に矩形もしくは正方形の底面部を有する前記容 器１７八開口している。容器１７は、残りの部分が本質的に三稜形に構成されて おり、この場合２つまたは４つの壁は、相応する制御装置および供給装置と接続 した電極１９．２０として構成されている。三稜形層根部の範囲内には、脱イオ ン水を導出するための流出管２１が存在する。下端部が外向きに湾曲している電 極の下方には、直径がそれぞれ１０ｃｍである２つの流出通路２２．２３が存在 する。この流出通路２２．２３は、アースされており、かつもう１つの第２のイ オン分離段階２４に導かれ、このイオン分離段階で流出通路のアースは、相殺さ れ、３ｍの距離の流出通路は、０．５ｍの距離をもって互いに導かれている。こ の第２のイオン分離段階の場合には、僅かな流速を生じさせるために流出通路の 直径は拡大されている。流速は、イオンのクーロン引力によってイオンがそれぞ れ流出通路の対向する縁部帯域中に集まり、かつ直径が一層小さい流出通路２５ ．２６を介して、同様にアースされているコンダクタ−２７，２８導かれるのに 処理路ｓ２が十分であるように定められている。第２の分離装置の端部の直前で は、イオンが除去された水のための導管２９．３０がなお出発している。コンダ クタ−２７，２８で放出された電荷は、導線３１．３２を介して公知技術水準に より公知の方法で導出される。流出通路２５．２６のコンダクタ−２７，２８の 後方に存在する部分は、水素とともにアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属ア ルカリ液、カルシウム、マグネシウムおよび塩素が取得される分離装置３３．３ ４中に直接開口している。

本発明による装置は、次のようにして作業する：塩水溶液は、貯蔵タンク１４に 導かれ、そこから第２の容器１７に導かれ、そこでこの塩水溶液は、電極１９． ２０によって形成された静電界中に入る。電極１９．２０は、プラスチック被覆 によって絶縁されており、従って水溶液との電気的接触は存在しない。両電極で 使用すべき電圧は、できるだけ高くなければならず、即ち例えば５００ｋＶでな ければならない。電界が一度形成された場合には、エネルギー損失は、比較的に 少ないものと見なすことができ、それというのも電極からの電流の流れは最高で ５ｍＡであってもよいからである。海水は第２の容器１７中で上向きに移動し、 イオンは、陰イオンが陽極１９の方向に移動しかつ陽イオンが陰極２０の方向に 移動するように分離される。電極１９．２０の高さは、容器１７中に導入される 水量と一致し、しかも流出管２１を介して外へ流れる水が脱イオン化されるよう に一致している。これとは異なり、引加された電界は、イオンが流出管２１を介 して流出することを阻止し、むしろイオンは、矢印３５．３６の方向にそこの水 流と関連して下向きに導出され、かつ流出通路２２．２３を介して例えば５〜７ 　ｍ　／　ｓ　ｅ　ｃの流速で搬出される。電極１９，２０の静電界によって定 められた第１の工程で、イオンも単に偏向されるが、しかし中和されない。この 偏向の際に、イオンは、運動エネルギーの一部を失ない、このことは、イオンが 同時にさらに流出管２１の方向へ移動することを妨げる。むしろ、イオンは、流 出通路２２．２３中へ流出する水の負圧によって連行される。水の負圧が電極１ ９．２０に沿って十分でない場合には、場合によって網目の大きな格子３７．３ ８は、それぞれ電極の前方に構成させることができ、この格子により流れ通路が 流出通路の２５．２６の上方で生じる。この格子は、勿論プラスチックからなっ ていてもよい、クーロン引力により異名のイオンが現出する可能性のある流出通 路２５．２６中での電荷の滞留を阻止するために、流出通路２５．２６は、第２ の分離工程２４にまでアースされている。アースは、第２の分離工程２４の直前 で終結し、そこで導線は、はぼ並列的に平行に導かれ、従ってクーロン引力が有 効になる。このクーロン引力は、イオンがそれぞれ相対している範囲の縁部帯域 に補集するように作用を生じ、従って脱イオン化水は、流出通路２５．２６によ り導出することができ、水溶液の一部は、それぞれ全てのイオン（２〜５％）と −緒に継続される導出通路２５゜２６によりさらに導かれる。この流出通路は、 同様にアースされている。電流の減少は、流出通路２５，２６の壁範囲であるコ ンダクタ−により生じる。

記載した方法を用いた場合にのみ、個々のイオンを分離することができ、この場 合全ての個々のイオンは、近似的方法により５５の水分子を包囲している。１分 子当たり約７Ｘ１０−”ジュールの解離の際に使用すべきエネルギーは、最終的 に利用可能になることができる。コンダクタ−２７，２８で構成された電圧は、 方程式Ｕ＝ｑ／Ｃによって定められ、この場合ｑは、コンダクタ−板上で得られ る電荷であり、かつＣは、その容量である。

イオン、本質的にＮ　ａ’、Ｋす、Ｍｇ”、Ｃａ”、Ｃ１”−、Ｂｒ−１■−が その電荷を失ないかつ化学的に中性の原子であることにより、このイオンは、水 と反応して分子状水素の同時に形成下に相応するアルカリ液に変わる。第２図か ら明らかなように、この水素は、水素容器中で水の先の導出および縮合による精 製の後に貯蔵される。水素は、装置中で、例えば燃料として使用することができ る。残存するアルカリ金属−およびアルカリ土類金属アルカリ液は、種々の比重 により分離することができ、この場合アルカリ金属アルカリ液は、直接技術的に 使用可能である。アルカリ土類金属アルカリ液は、１つの金属の製出のために差 当たり加熱され、この場合には、水とともにそのつどの金属酸化物が生成される 。金属酸化物は、他の反応室中に後導入され、そこで金属酸化物は、還元性水素 火焔に晒され、この場合反応は、絶えず水の導入によって維持される１個々のア ルカリ土類金属、殊にマグネシウムおよびカルシウムの分離は、もう１つの工程 で混合物を差当たりマグネシウムの融点（６５１℃）よりも高いがカルシウムの 融点（８８１℃）よりは低い温度に段階的に加熱することによって行なわれ、そ れによってマグネシウムは液状になりかつ導出することができる。また、例えば 、９００℃への加熱後、カルシウムは、液状になりかつ導出することができる。

残存する残留物質は、他の方法で除去される。第２図には、金属の精溜部４０が 略示的に示されている。

ハロゲンの取得は、塩素の実施例に明示されている。

塩素の中和後、この塩素は、水と、塩素ガスが生成されるまで反応され、この塩 素はポンプで排出され、この場合生成した水ガスは、冷却器を通じて導かれ、冷 却器中で水ガスは凝縮され、かつ特殊な槽中へ滴下される。精製された塩素ガス は、−５，０℃の温度が支配している凝縮器中へ導かれる。冷却後、塩素ガスは 圧縮され、かつ液化された形で特殊なハロゲン容器４１中で貯蔵される。この場 合には、水１立方メートル当たり塩素ガス２１７モルが製出され、このことは、 １５．２ｋｇの質量に相当する。

付加的に、第２図には、さらに構造体４２ならびに電極１９．２０のための電圧 供給装置４３ならびに得られた電流のための制御装置４４が示されている。

国際調査報告 国際調査報告

Claims (32)

【特許請求の範囲】
1. １．海水をその水流方向に対して横方向に存在する静電界に導通させ、イオンに 乏しい海水の部分流とともにそれぞれ陰イオンもしくは陽イオン含量に富んだ海 水の部分流と一緒に取出すことにより、海水を脱塩しかつエネルギーおよび海水 中に含有されている原料物質を取得するための方法において、 海水を第１工程で下向きに、本質的に垂直で平面状の、誘電体で被覆された電極 を装備した室中に、イオンが電極間で支配する静電界によってそれぞれ電極の方 向へ転向するが、しかし導出する導管の方向へ向いた、重力によって支持された 水流の流れによって、イオンが電極に到達する前に連行されるように、導入し、 水の脱イオン化された部分を電極の上方へ導出し、もう１つの工程で導出された 水性イオン流をそれぞれコンダクターに接するように側に導き、そこで放電させ 、かつ１つの分離工程へ導くことを特徴とする、海水を脱塩しかつエネルギーお よび海水中に含有されている原料物質を取得するための方法。
2. ２．海水をその水流方向に対して横方向に存在する電界に導通させ、イオンに乏 しい海水の部分流とともにそれぞれ陰イオンもしくは陽イオン含量に富んだ海水 の部分流と一緒に取出すことにより、海水を脱塩しかつエネルギーおよび海水中 に含有されている原料物質を取得するための方法において、 電解の強さを矩形電圧（矩形パルス最小ＯＶ）を発生させ、導出された水性イオ ン流をそれぞれコンダクターに按ずるように側に導き、そこで放電させ、かつ１ つの分離工程へ導くことを特徴とする、海水を脱塩しかつエネルギーおよび海水 中に含有されている原料物質を取得するための方法。
3. ３．直流電圧が２００〜５００ｋＶの間にあるか、または矩形電圧が５〜２０ｋ Ｖ、特に７〜１０ｋＶの間にあり、かつ周波数が１０Ｈｚ〜２ｋＨｚの間、特に １０〜３０Ｈｚまたは１ｋＨｚ〜２ｋＨｚである、請求の範囲第１項または第２ 項記載の方法。
4. ４．一定の直流電圧を短時間（＜２０μｓｅｃ）で同じ大きさの対抗した電圧に よって中断するか、もしくは直流電圧定形パルス間で短時間に逆の極性に切り替 え、この場合短時間の電圧パルスの長さは、最大で２０μｓｅｃであるか、また は最大で矩形電圧上辺の１／２０までである、請求の範囲第１項から第３項まで のいずれか１項に記載の方法。
5. ５．一面で陰イオンを、他面陽イオンをそれぞれ別個にアースした導管で第１工 程から導出する、請求の範囲第１項から第４項までのいずれか１項に記載の方法 。
6. ６．第２工程でアースは導管部分上で中断されており、導管はクーロン引力によ ってイオンが導管中でできるだけ近似的にあてはまるような距離をもって互いに 平行に導かれ、かつ脱イオン化した水を導管のフォーク状部に導通し、より一層 高い濃度を有する水中のイオンのみをコンダクター中へ導く、請求の範囲第１項 から第５項までのいずれか１項に記載の方法。
7. ７．第１工程で脱イオン化水、特に２０重量％をイオンを有する水部分流とは別 個に導出する、請求の範囲第１項から第６項までのいずれか１項に記載のほうほ う。
8. ８．第２工程で脱イオン化水９５〜９７重量％を導出する、請求の範囲第１項か ら第７項までのいずれか１項に記載の方法。
9. ９．それぞれ別個のイオン流の流速は３〜７ｍ／ｓｅｃの間にある、請求の範囲 第１項から第８項までのいずれか１項に記載の方法。
10. １０．海水を第１工程前に貯蔵容器中へポンプ輸送し、海水流だけをこの場合に 得られる位置エネルギーの使用によって維持する、請求の範囲第１項から第９項 までのいずれか１項に記載の方法。
11. １１．イオンを有する水部分流の流速を第２工程で導管の横断面の増大によって 、特に先の速度の４０〜６０％に遅延させる、請求の範囲第１項から第１０項ま でのいずれか１項に記載の方法。
12. １２．海水を第１工程への導入前に固体、有機生物、植物、コロイドによって機 械的に浄化するか、ないしは濾過する、請求の範囲第１項から第１１項までのい ずれか１項に記載の方法。
13. １３．コンダクターへの電荷の引き渡し後に中性の金属を水溶液で反応容器中へ 導入し、そこから生成された揮発性の水素を取出す、請求の範囲第１項から第１ ２項までのいずれか１項に記載の方法。
14. １４．水素をコンデンサー中で精製する、請求の範囲第１３項記載の方法。
15. １５．中性の金属と水との反応の際に生じる熱を導出する、請求の範囲第１３項 または第１４項に記載の方法。
16. １６．反応の際に生じるアルカリ液を種々の困難な画分として分離する、請求の 範囲第１３項から第１５項までのいずれか１項に記載の方法。
17. １７．アルカリ土類金属、殊にマグネシウムおよびカルシウムを塩基の加熱によ って金属酸化物へ変換し、引続き水素の供給下および水の導出下にアルカリ土類 金属へ還元する、請求の範囲第１３項から第１６項までのいずれか１項に記載の 方法。
18. １８．アルカリ土類金属、殊にマグネシウムおよびカルシウムをそれそれの融点 を超えて段階的に加熱することによって残りの金属と分離する、請求の範囲第１ ７項記載の方法。
19. １９．中和された塩素を反応容器中へ導入し、そこから生成された塩素ガスを取 出す、請求の範囲第１項から第１８項までのいずれか１項に記載に方法。
20. ２０．塩素ガスを冷却器により水の浄化のために導く、請求の範囲第１９項記載 の方法。
21. ２１．浄化した塩素ガスを凝縮器中で−５０℃までに冷却し、引続き圧縮する、 請求の範囲第２０項記載の方法。
22. ２２．請求の範囲第１項から第２１項までのいずれか１項に記載の方法を実施す るための装置において、それぞれ後続した次の部材： ａ）水面（１２）下に開口する供給管（１５）中に配置された少なくとも１つの ポンプ（１１）および調節可能または制御可能な弁（１８）を装備した、第２容 器（１７）中へ開口する第１の導出管（１６）を有する貯蔵タンク（１４）、 ｂ）底面または底面範囲中で第１の流出管（１６）と結合しかつ本質的に垂直に 配置された一対の電極（１９，２０）の下方でそれぞれ２つの流出通路（２２， ２５；２３，２６）を有しかつ電極（１９，２０）の上方でもう１つの流出管（ ２１）を有する、静電界を形成するための一対の電極（１９，２０）を有する第 ２容器（１７）、 ｃ）流出通路（２５，２６）の後方のそれぞれのコンダクター（２７，２８）お よび ｄ）水素、アルカリ液、アルカリ土類金属および塩素ガスを取得するための化学 的分離装置を有することを特徴とする、請求の範囲第１項から第２１項までのい ずれか１項に記載の方法を実施するための装置。
23. ２３．２つの流出通路（２２，２５；２３，２６）がアースされている、請求の 範囲第２２項記載の装置。
24. ２４．流出通路（２２，２５；２３，２６）のアースが区間（ｓ■２）で中断さ れ、流出通路（２２，２５；２３，２６）がこの範囲内（２４）で２．５〜３ｍ の距離をもって平行に案内され、かつ流出通路（２２，２５；２３，２６）から この範囲内でそれぞれ導出管（２９、３０）が分岐している、請求の範囲第２２ 項または第２３項記載の装置。
25. ２５．流出通路（２２，２５；２３，２６）が区間の前方および後方で３ｍの最 小距離を有する、請求の範囲第２４項記載の装置。
26. ２６．流出通路（２２，２５；２３，２６）が区間前方で８〜１２ｃｍの直径を 有し、区間中で、特に１．３〜２倍の横断面に拡大された直径を有し、かつ分岐 導出管（２９、３０）の後方でそれに対して３〜５％のみの大きさの横断面を有 する、請求の範囲第２２項から第２５項までのいずれか１項に記載の装置。
27. ２７．貯蔵タンク（１４）、第２容器（１７）、電極（１９，２０）、流出通路 および／または流出管（１３，１６，２１，２２，２３，２５，２６，２９，３ ０）がブラクチック、特にＰＶＣで被覆されている、請求の範囲第２４項から第 ２６項までのいずれか１項に記載の装置。
28. ２８．相対する電極（１９，２０）が第２容器（１７）の壁として構成され、か つこの容器が本質的に下部に配置された基礎を備えた三稜形構造を有する、請求 の範囲第２２項から第２７項までのいずれか１項に記載の装置。
29. ２９．電極（１９，２０）が下部範囲（流出範囲）内で外向きに湾曲している、 請求の範囲第２２項から第２８項までのいずれか１項に記載の装置。
30. ３０．第２容器（１７）の上路範囲内で直径が少なくとも８ｃｍの大きさである 第１の流出管（２１）が配置されている、請求の範囲第２２項から第２９項まで のいずれか１項に記載の装置。
31. ３１．貯蔵タンク（１４）が多数の濾過装置（１５）および／または汚泥沈積槽 を有する、請求の範囲第２２項から第３０項までのいずれか１項記載の装置。
32. ３２．分離装置（３３，３４）が多数の反応容器、分離容器および補集容器（３ ９〜４１）からなる、請求の範囲第２２項から第３１項までのいずれか１項記載 の装置。