JPH0686057U - 逆浸透膜法による水溶液中の微量成分の連続濃縮装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水溶液中の微量成分を遅滞なく連続的に、し
かも安定した状態で濃縮でき、さらに薬品による前処
理、溶離、再生等の煩雑かつ面倒な処理を必要としな
い、特にオンラインにて効果を発揮し得る連続濃縮装置
を提供する。 【構成】 並列配置された複数のユニット２０におい
て、各逆浸透膜ユニットの濃縮液側にそれぞれ一定圧力
式定流量化調整弁２４を設けて前記各逆浸透膜ユニット
を順次接続し、前記各逆浸透膜ユニットの前後の経路に
それぞれ流量計１８、２２を配置し、最終段の逆浸透膜
ユニット２０の濃縮液の出口経路には、一定圧力式定流
量化調整弁２４と、濃縮成分の濃度検出器Ｅと、流量計
２６とを順次直列に接続配置して、所定の微量成分の濃
縮液を得るように構成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、原子力プラント、火力プラントなどにおける原子炉水やボイラ水 の微量成分を濃縮する装置に関し、さらに詳細には実験室だけでなく特にオンラ インにて効果を発揮し得る水溶液中の微量成分を安定した状態で連続的に濃縮す る装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

原子力プラントや火力プラントにおける原子炉水やボイラ水などの水溶液を処 理してその微量成分を濃縮するには、従来では煮沸騰濃縮法或いはイオン交換樹 脂吸着濃縮法等のバッチ方式が採用されていた。

【０００３】 煮沸濃縮法は、フラスコ内の水溶液をバーナやヒータなどで加熱煮沸させて母 液を蒸発させることにより、濃度を数倍乃至数１０倍に濃縮するバッチ方式であ る。しかしながら、この方式は、フラスコの容量により１回当りの濃縮量（濃縮 倍率）が変化し、溶液条件や目標微量成分に応じて温度や圧力条件が変化すると 共に前処理を必要とし、さらに手作業に頼らねばならない等の欠点を有する。

【０００４】 他方、イオン交換樹脂吸着法は、溶液をイオン交換樹脂塔に通液して目標成分 を樹脂に吸着させた後、吸着した成分を溶離液によって樹脂塔から脱着溶出させ 、次いで脱着後の樹脂を再生液で再生させた後、樹脂を反復再生使用する方式で ある。この方式は、複数のイオン交換樹脂塔を並列使用して半連続的に行い得る が、目標成分に対する吸着容量やイオン交換容量には限界があり、アニオン成分 やカチオン成分によって樹脂の種類を変えたり、或いはアニオン型イオン交換樹 脂とカチオン型交換樹脂との両者を必要とし、吸着成分の溶離には特種薬品およ び成分に応じた特種技術を必要とし、また吸着時には樹脂に対するスリップが生 じて濃縮度の不安定性（バックグランドの不安定性）をもたらすという諸欠点を 有し、この方式も主として手作業に近い技術である。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、上記の従来技術に伴う諸欠点を解消すると共に、水溶液中の微量成 分を遅滞なく連続的に、しかも安定した状態で濃縮でき、さらに薬品による前処 理、溶離、再生等の煩雑かつ面倒な処理を必要としない、特にオンラインにて効 果を発揮し得る連続濃縮装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するため、本考案に係る逆浸透膜法による水溶液中の微量成 分の連続濃縮装置は、原子力プラント、火力プラントなどにおける水溶液中の濃 縮すべき成分より大きいメッシュ寸法のフィルタ(10)を介して所定の濃縮すべき 成分を含有する水溶液を通過させ、この水溶液と逆浸透膜の濃縮効率を確認する ための所定濃度の較正用標準液とを電磁弁(M) を介して定期的に切換え供給し、 次いで前記水溶液もしくは標準液を昇圧ポンプ(P) により逆浸透膜の所要圧力ま で昇圧し、さらに前記水溶液もしくは標準液の温度をクーラー(16)により所要温 度まで冷却して逆浸透膜ユニット(20)へ供給し、前記水溶液中の濃縮すべき微量 成分を濃縮するように構成した濃縮装置において、 逆浸透膜ユニット(20)は複数のユニットを並列配置してなり、各逆浸透膜ユニ ット(20)の濃縮液側にそれぞれ一定圧力式定流量化調整弁(24)を設けて前記各逆 浸透膜ユニットを順次接続し、前記各逆浸透膜ユニットの前後の経路にそれぞれ 流量計(18,22) を配置し、最終段の逆浸透膜ユニット(20)の濃縮液の出口経路に は、一定圧力式定流量化調整弁(24)と、濃縮成分の濃度検出器(E) と、流量計(2 6)とを順次直列に接続配置して、所定の微量成分の濃縮液を得るように構成する ことを特徴とする。

【０００７】 上記のように構成した本考案の連続濃縮装置において、装置中に使用する個々 の部材および計器、例えばフィルタ、電磁弁、昇圧ポンプ、クーラー、流量計、 逆浸透膜ユニット、定流量化調整弁、濃度検出器などは、それぞれ当業者に周知 され、または公知のものを本考案の目的に合せて使用することができる。

【０００８】 また、昇圧ポンプによる設定圧力およびクーラーによる制御温度は、水溶液中 の微量成分の種類および濃度、並びに所望濃縮度などの因子に応じて最適値に設 定することができ、これは本システムにより簡単な予備試験で決定することがで きる。

【０００９】 さらに、上記した通り、逆浸透膜ユニットとその使用段数は、目標微量成分、 ユニット１個当りの濃縮効率および濃縮倍率などによって決定することができる 。

【００１０】

【作用】

本考案は、逆浸透膜を必要に応じ複数段で使用すると共に、定期的に経路中へ 目標微量成分の較正用標準液を流しかつ一定圧力式定流量化調整弁を所定箇所に 設けたことにより、濃縮液出口濃度を一定に自動補正し得ると共に、簡単な操作 かつ安定した状態で水溶液中の微量成分を濃縮することができる。さらに、逆浸 透膜を使用するので、従来のイオン交換樹脂吸着法に伴う薬品による前処理、溶 離、再生などの煩雑な操作が不要となり、保守管理の点で有利である。

【００１１】

【実施例】

以下、添付図面を参照しながら、本考案に係る逆浸透膜法による水溶液中の微 量成分の連続濃縮装置の実施例につき説明する。

【００１２】 本考案においては、海水淡水化装置や純水装置に従来使用されている逆浸透膜 をその逆利用として、ＮａＣｌより大きい分子の濃縮に使用することを特徴とし 、個々の濃縮すべき成分（イオン）についてはフィルタ（限外瀘過膜）や逆浸透 膜の機能を選択使用することにより、原子力プラントや火力プラントに個々に適 合させ、連続微量分析のみならず連続微量成分の回収や高濃度液中の連続微量採 取（連続希釈）等、通常の逆浸透膜の使用分野とは異なる範囲で使用することが できる。

【００１３】 図１において、参照符号１０は原子炉水やボイラ水などの水溶液中に含まれる 濃縮すべき成分より大きいメシュ寸法を有するフィルタであり、これを電磁弁Ｍ を介して昇圧ポンプＰに接続する。この電磁弁Ｍには、後述するように、較正用 標準液を流す経路をも接続する。昇圧ポンプＰを通常の制御可能なクーラー１６ に接続する。

【００１４】 ポンプＰは、逆浸透膜に所要の圧力まで水溶液もしくは標準液を昇圧する一方 、クーラー１６は、逆浸透膜の効率に最適の温度に水溶液もしくは標準液を制御 する。次いで、クーラー１６を流量計１８を介して逆浸透膜ユニット２０に接続 し、またその透過水側を流量計２２を介して回収経路に接続する一方、濃縮液側 は順次に一定圧力式定流量化調整弁２４と濃縮成分の濃度検知器Ｅと流量計２６ とを介して濃縮液の回収経路に接続する。

【００１５】 図示した実施例においては、逆浸透膜ユニット２０を複数段で使用しているが 、用途によっては単一の逆浸透膜ユニット２０のみでもよく、逆浸透膜ユニット ２０の使用段数は濃縮すべき成分の種類および濃度、ユニット１段当りの濃縮効 率（濃縮倍率）、並びに最適操作条件などに応じて決定することができる。

【００１６】 複数段の逆浸透膜ユニット２０を使用する場合には、図１に示したように、各 逆浸透膜ユニット２０の濃縮液側経路にそれぞれ一定圧力式定流量化調整弁２４ を配設すると共に、各逆浸透膜ユニット２０の等価水側をそれぞれ流量計２２を 介して回収経路に接続する。この実施例の場合、最終段の逆浸透膜ユニット２０ における濃縮液側は前記した通り定流量化調整弁２４と濃度検出器Ｅと流量計２ ６とを介して濃縮液回収路に接続することは勿論である。

【００１７】 本考案においては、逆浸透膜の一定温度、一定圧力の条件下で透過水量が安定 してる特徴を利用して、総通水量と透過水量との比により濃縮度を調整すること ができる。この濃縮度の較正は、所要濃度の標準液を上記経路に定期的に通液し て行われ、標準液を正として濃縮液出口側濃度を一定にするように前記定流量化 調整弁２４により自動補正することができる。

【００１８】 次に、前記構成からなる連続濃縮装置の操作につき説明する。

【００１９】 先ず、最初に原子炉水やボイラ水などの水溶液をそこに含有されている微量成 分により大きいメッシュ寸法のフィルタ１０に通し、次いで電磁弁Ｍを介して昇 圧ポンプＰにより逆浸透膜の所要圧力まで昇圧し、その後クーラー１６により一 定温度に調節した後、流量計１８を介し逆浸透膜ユニット２０に通して処理する 。逆浸透膜ユニット２０の透過水は流量計２２を介して回収される一方、逆浸透 膜ユニット２０の濃縮液を定流量化調整弁２４により流量調整して濃度検出した 後、流量計２６を介し濃縮液として回収する。

【００２０】 所定濃度の標準液を電磁弁Ｍを介して定期的に通液して濃縮液濃度の較正を行 い、定流量化調整弁２４の使用により濃縮液の出口濃度を自動補正することがで きる。

【００２１】 なお、逆浸透膜ユニットを透過した水は、純粋に近いため回収ラインに供給で きる。

【００２２】 そして、濃縮倍率は、各逆浸透膜ユニットの回収率をＲＣとし、逆浸透膜ユニ ットの数をＮとすると次式で示される。

【００２３】

【数１】

【００２４】 以下、前記実施例の連続濃縮装置を使用して行った濃縮試験につき説明する。

【００２５】 回収率変化試験 逆浸透膜ユニットでの濃縮水の回収率

【００２６】

【数２】

【００２７】 を変化させて、濃縮水の塩素イオン濃度を測定した結果、図２に示すように、回 収率の増加につれて指数的に濃度が減少することが分かった。

【００２８】 この試験の結果、逆浸透膜を用いることにより１ｐｐｂから２０ｐｐｂまでの 塩素イオンを濃縮効率約７０％もしくはそれ以上で濃縮できることが確認され、 また逆浸透膜によって濃縮を安定に行うには、水の回収率を一定にする機構、す なわち定流量制御が必要であることが判明した。

【００２９】 また、供給水の温度によって逆浸透膜の透過性膜が変化することは、逆浸透法 の海水淡水化などで既知の事項であるので、供給水の温度コントロールも必要で ある。

【００３０】

【考案の効果】

本考案によれば、原子炉やボイラ水などの水溶液に含まれる微量成分を遅滞な く連続的に、しかも安定した状態で濃縮でき、薬品等による前処理、溶離、再生 等の煩雑かつ面倒な保守管理および操作を必要としないので、実験室用途のみな らず、特にオンラインでの使用に効果を発揮する連続濃縮装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る逆浸透膜法による水溶液中の微量
成分の連続濃縮装置の一実施例を示す概略系統図であ
る。

【図２】本考案の連続濃縮装置を使用して濃縮試験を行
った場合の濃縮特性曲線図である。

【符号の説明】

１０ フィルタ Ｍ 電磁弁 Ｐ 昇圧ポンプ １６ クーラー １８ 流量計 ２０ 逆浸透膜ユニット ２２ 流量計 ２４ 定流量化調整弁 Ｅ 濃度検出器 ２６ 流量計

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 原子力プラント、火力プラントなどにお
   ける水溶液中の濃縮すべき成分より大きいメッシュ寸法
   のフィルタ(10)を介して所定の濃縮すべき成分を含有す
   る水溶液を通過させ、この水溶液と逆浸透膜の濃縮効率
   を確認するための所定濃度の較正用標準液とを電磁弁
   (M) を介して定期的に切換え供給し、次いで前記水溶液
   もしくは標準液を昇圧ポンプ(P) により逆浸透膜の所要
   圧力まで昇圧し、さらに前記水溶液もしくは標準液の温
   度をクーラー(16)により所要温度まで冷却して逆浸透膜
   ユニット(20)へ供給し、前記水溶液中の濃縮すべき微量
   成分を濃縮するように構成した濃縮装置において、 逆浸透膜ユニット(20)は複数のユニットを並列配置して
   なり、各逆浸透膜ユニット(20)の濃縮液側にそれぞれ一
   定圧力式定流量化調整弁(24)を設けて前記各逆浸透膜ユ
   ニットを順次接続し、前記各逆浸透膜ユニットの前後の
   経路にそれぞれ流量計(18,22) を配置し、最終段の逆浸
   透膜ユニット(20)の濃縮液の出口経路には、一定圧力式
   定流量化調整弁(24)と、濃縮成分の濃度検出器(E) と、
   流量計(26)とを順次直列に接続配置して、所定の微量成
   分の濃縮液を得るように構成することを特徴とする逆浸
   透膜法による水溶液中の微量成分の連続濃縮装置。