JPS5820289A

JPS5820289A - 液体中の塩分濃度を変える装置

Info

Publication number: JPS5820289A
Application number: JP8335482A
Authority: JP
Inventors: デイーター・コール; ハンス・ヨーアヒム・シリング
Original assignee: Carl Zeiss Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 1981-05-20
Filing date: 1982-05-19
Publication date: 1983-02-05
Also published as: JPS5850792B2; EP0065489A1

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】この発明は、液体の分離、特に液体を浄化（塩抜き）す
ると同時に原材料（塩）を生産する電気物理的分離プラ
ントに使用するための液体中の塩分濃度を変える装置に
関する。

この発明の装置は、環境保護、たとえば廃水処理および
塩の回収に用いると利点が得られる。

さらに、この発明の装置は、海水から飲料水および原材
料を生産するのに有効である。

液体中の塩分濃度を変えるのに希釈法を用いることは知
られているが、希釈法には真水および塩の含有量の低い
水を加える必要がある。

後者の方法によれば、廃水に関して設定された生態学的
クリティカル値を守ることが許されるが、塩の含有によ
る全体的な水質低下は結局変化していない。

さらに、この方法に要する真水のコストの近年における
増大および廃水の量の増大を障害として考慮しなければ
ならない。

また、塩を含有している液体を蒸発させて、塩の濃度を
増大させ、そこから塩を生産することも知られている。

溶液を蒸発させるのに必要なエネ□ルギーは相当のもの
であり、しかも、大規模のプラントは経済的にひき合う
ことがほとんどない。

他に知られているものとして電気分解Ｉ＠法があるが、
この方法では電極（陽極および陰極）に印加される電気
エネルギーによりて溶媒が化学反応を受けやすい。すな
わち、陽極の所で対応するイオンが酸化作用を受けやす
く、また、陰極の所ではイオンの減少が起こる。電気分
解槽内では、平衡反応から酸化状態で除去される分離可
能な陽イオン（金属）および陰イオン（シアン化物、塩
化物）のみの濃度が麦えられる。電気分解槽内のイオン
濃度は電極の表面の密集部分を除けば電気平衡状態のた
めに各所で等しい。なお、電極の表面のイオンの密集は
実用にならない（〜０．１ｍ５）。

電気分解法のエネルギー効率は金属塩溶液の濃度低下に
伴って低下するから、電気分解精製法は廃水の調節の必
要条件に関して実用１何の特別な意味もない。

広範囲にわたる努力の結果、発見された広く矩られてい
る方法は、ＨａｒｔｉｎＱｅｒの“Ｔ　ａｓｃｈｅｒｂ
ｕｃｈｄｅｒ　　Ａ　ｂｗａｓｓｅｒｂｅｈａｎｄｌｕ
ｎｇ”に開示されたイオン交換によってイオンの向上を
得ている。交換物質の再生によって、溶出液中にかなり
＾濃度のイオンが得られる。

しかしながら、所望の塩が生産されるまでには再生物質
をさらに化学処理する必要がある。イオン交換用の酸を
再活性化するためには塩基すなわち塩を余分に添加しな
ければならない。

上記のプラントでは結局水中の塩分の増加を排除するこ
とができない。それどころか、再生物質の使用過多およ
びその後の中和のために廃水中の塩分含有量は最初より
かなりの程度にまで増大することになる。

イオン交換器は、水処理の環境条件に応じることに関し
ては適しない。特に、交換作業に使用するイオン（ＣＩ
−）に関してはそう言える。

また、この方法は、資金、必要エネルギー、化学薬品、
保守が＾価となる。

さらにダイアフラムを使用する方法、たとえＧｆ超ろ過
払、逆浸透法、電気透析法が知られて０る。

西独特許明細書Ｄ　Ｅ　−ＯＳ　２５５３４１６に開示
されている逆浸透法では、塩の溶液と純粋な溶液とを半
透膜で仕切って塩の溶液に圧力を加えてやると、溶液が
塩の溶液から純粋な溶液へ拡張し、その結果、塩の溶液
中の塩の含有量が増大する。

この方法は、作業圧力が２０・・・・・・１５０ｚ＜　
−）しと比較的高く、また、溶液の流れを方向付番する
のに複雑な機械的手段を要するために、不利である。

さらに不利な点と６で、使用するダイヤフラムが消耗し
やすいので必要な定められた運転条件が処理の全体にわ
たって維持できないのである。

塩の溶液の１０％を越える濃度増大はがなり不経済であ
る。

さらに、いわゆる「塩のスリップ」が起こる。

西独特許明細書Ｏ８２６２１５９Ｇに開示されている電
気透析法では、帯電したイオンおよび他の大きな分子を
半透性ダイヤフラムを使って分離している。

ここでも再び、ダイヤスラムを使っているので、上記の
理由から不利である。

さらに、この方法がうまくいくのは、溶液と交換物質中
のイオンの凝縮、いわゆる「、固体イオン」との闇に存
在する濃度の差ががなり大きいときのみである。

したがって、この方法が使えるのは希薄溶液だけである
。

戻り拡散のために、得られるのは低濃度だけである。

近年の研究は、もっばらダイヤフラム法の用途の拡大に
向けられている。

改良をもたらしたものは合成有機イオン交換ダイヤフラ
ムであり、この合成有機イオン交換ダイヤプラムは陽イ
オンと陰イオンとを別々に拡散するだけであって、対応
する溶液中に塩を増加させたり減少させたりするのであ
る。上記の改良は、西独特許明細書Ｏ８２６２３３５１
に開示されている。

ダイアフラムの改良はその指令に関しである利点を含ん
ではいるが、特有の欠点、とりわけ低効率を解消するこ
とができない。この発明のひとつの目的は、上述の欠点
を取除くことである。

この発明の別の目的は、エネルギー及び労力の消費をか
なり低く抑えながら環境状態の改良を可能とした液中の
塩分濃度を変える装置を提供することである。

この発明のさらに別の目的は、取扱いが技術的に単純な
液中の塩水濃度を変える装置を提供することである。

これらの目的及び他の目的を実現するためめ一度が広範
囲に渡っている液中の塩分濃度を変える、装置は、場の
方向が互いに興なっている静磁場と静電場とからなり、
処理しようとする液体を前記電磁場にさらすものである
。

前記液体中のイオンの運動方向に抗するように前記液体
内−にイオン遮蔽器を設けである。

磁力線の方向と電気力線の方向とは垂直にしておくと有
利である。

処理しようとする液体を入れる容器は長方形とし、しか
もその液体の電・磁場の影響を受ける部分の近くに流入
口を設けておく方が好ましい。

前記流入口の方向及び前記容器内の液体の流れの方向は
、電・磁場の影響によって起こされる液体中のイオンの
運動方向から逸しである。

前記容器には、前記液体の濃度及びイオンの極性が異な
る部分に対応する所に２個の流出口が設けられている。

′前記液体のイオン極性が真なる部分に対応する独立し
た流出口は、処理しようとする液体に熱的に接触した別
の容器に接続する方が好ましい。

等しい濃度の液体を第１の処理後にさらに同じかまたは
興なる電・磁場にさらす方がさらに有利である。

この発明によれば、液体は静電・磁場にさらされる。

上記電・磁場の磁力線と電気力線とは互いにほぼ垂直に
なっている。

フレミングの法則による場の影響のために液体中にイオ
ンの運動が発生する。

上記のイオンの運動の方向には流れ遮蔽器が設けられて
いるので液体がその方向に流れることは出来ず、従って
、イオンの再結集は起こらないであろう。

意図的に引起こしたイオンの運動により、イオンの濃度
及び極性が興なる部分が液体中に局所的に発生する。

対応する流出口を介して、濃度および極性の興なる液体
部分が容器から取出される。

かなり大容量の液体を扱う場合には、負流装置を採用す
るのが有利である。すなわち、処理しようとする液体が
イオンの運動とほぼ垂直に電・磁場を通過し、その後に
、イオンの濃度および極性に対応した部分に関連した流
出口を介して容器から流出するのである。

以上のように、大量の液体、特に廃水の処理にこの発明
の装置を採用することは経済的に可能である。

塩の濃度の低い部分から流出した液体（浄化液体）およ
びイオンが増大かつ分極した部分から流出した液体は、
貫流作業中に同時に取除かれる。

最後に述べた液体の領域に再循環法を適用して上述のよ
うにイオンの再結集を得ると共に液体を再処理すること
も可能である。このことは、この発明の個別の装置より
なる再循環装置でも、この発明の装置の階段式なシステ
ムでも可能であり、両解決法はそれぞれ電・磁場を含ん
でいる。

上記のような連続作業によって、濃度の増大が液体の対
応する部分で得られ讐ついには塩の分離が可能になると
共に低濃度の液体部分（浄化され塩抜きされた液体）の
取除きが可能になる。

塩分の濃度を増減するに際して、大量の液体に対してさ
えもエネルギーの消費は小さく、しがも、環境にダメー
ジを与えることが全くない。つまり、この発明の装置は
、原材料の生産および液体の浄化（廃水処理）を経済的
かつ生態学的に有利に行なうのに特に適しているのであ
る。

この発明をより良く理解していただくために添付図面を
参考にするが、この添付図面には一実施例を模式的に、
かつ−例として示しである。なお、この図は、液体中の
塩分濃度を変える装置の概略部分断面図である。

処理しようとする液体（図示せず）中の塩分濃度を変え
る貫流装置は、後壁７に流入口２、前壁６に３個の流出
口３．４．５をそれぞれ備えた長方形の貫流容器１から
なる。後壁７には板状電極７′が、また前壁６には板状
電極６′が、それぞれ設けられており、そして、両電極
６’　、７’はそれぞれ端子８．９を介して、図示され
ていない電圧源に接続されている。この電圧源によって
両電極の間に直流電圧がかけられている。

長方形容１１には、２個の側Ｗ１２．１３が対向して設
けである。

流出口３．４．５の近くに側壁１２．１３の一部と平行
に離隔させて、２枚の遮蔽板１ｏを前記容器１内に配設
しである。

前記容器１の上方および底の下には永久磁石１１．１１
′がそれぞれ設けである。

運転時には液体が流入口２がら容器１内へ流入し、容器
１内で電極６’　、７’によりて作り出された静電場と
永久磁石１１．１１’によって作り出された磁場の両方
に液体がさらされる。

この２つの場のために３本指の法則（フレミングの法則
）に従ってイオンの運動が励起されるが、その運動の方
向はイオンが正か負（極性）かに応じてそれぞれ２個の
側壁のうちの一方に向かうことになる。

容器１の形状のために、イオンの運動方向に平行な流れ
はほぼ消滅する。側壁１２．１３によってイオンの運動
に平行な流れに遮蔽効果が与えられる。

上記流れの遮蔽効果を強化するために、流出口２から流
出口３．４．５へ向かう液体の流れは妨げないが、イオ
ンの運動に平行な液体の運動はすべて消滅させ、しかし
イオンの運動それ自体には干渉しない付加手段（図示せ
ず）を容器１内に設けることができる。

この発明の装置の幾何形状およびこの発明の装置の貫流
装置としての実施例によれば、液体の流れによってこの
流れの方向を横切る望まない運動が慨して消滅してしま
うから、実際上、側壁１２．１３だけで流れの遮蔽板と
しては十分であって、付加手段は不要である。

電極６’　、７’および磁石１１．１１’によってそれ
ぞれ作り出される電場および磁場の場の影響による意図
的に作り出されたイオンの運動が液体中にイオンの運動
をもたらすので、イオンの濃度および極性が興なる部分
が流れの方向を横切って形成される。

側壁１２．１３にそれぞれ隣接する部分はイオンの濃度
が増大し、そのイオンの極性はイオンの運動方向に依存
する。

中央の液体部分は、イオンの濃度が比較的低いものとな
る。

液体の流れ方向に対して意図的に作り出されたイオンの
運動のために、運動しているイオンの再結集は回避され
る。

流れ遮蔽板１０を付加したのは、液体の圧力の結果とし
て流出口３．４．５の所に起こりかねない渦巻きによる
イオンの再結集を完全に阻止するためである。

遮蔽板１０で３個の区間を形成することにより、流出口
３．４．５の近くにイオンの濃度が興なる部分を分離し
ている。

区画３’　、４’　、５’　にそれぞれ対応している。

区画４′にほぼ入っている低イオン濃度の液体部分は流
出口４から排出されるが、これは比較的浄化された液体
である。

区画３′、５′、にほぼ入っている液体の部分は流出口
３．５からそれぞれ排出される。

前記両流体は対応する極性のイオンの濃度が比較的＾い
（塩が豊富な）ものである。

流出口４から排出された浄化液体に同じかまたは異なる
貫流装置にさらにさらすことが可能であり、そして、こ
の発明による処理をさらに施してやれば、浄化度の＾い
液体が得られる。

これと同じに、高イオン濃度の液体部分から流出口３．
５を介して排出された液体は、流出口３．５を別のこの
発明の装置にさらに接続することによって混合されるの
で、塩分濃度が最終的にさらに増大することにより液体
から塩を分離することができる。

流出口３．５から排出される液体が反応するときに発生
する反応熱は、図示しない手段によって熱エネルギーに
変換される。

この目的のために、容器１と別のこの発明の装置とは図
示しない接続を介して熱的に接続されている。

上記の接続を行なうことにより、この発明の装置の省エ
ネルギー運転が可能になる。その理由は、反応エネルギ
ーを使って対応する容器（１）内の液体を加熱し、その
温度が対応する工程を実行するのに特に適したものとな
るようにしているからである。

この発明は上述の実施例に限定されるものではない。

永久磁石１１．１１′を電磁石に置換することが可能で
ある。

さらに、この発明は上述の容器１の幾何形状に限定され
るものではなく、他のいかなる適当な改変もこの発明の
範囲内にある。

【図面の簡単な説明】

図は、液体中の塩分濃度を変える装置の概略部分断面図
である。１・・・・・・長方形容器、　　２・・・・・・流入口
、３．４．５・・・・・・流出口、３’、４’　、５’・・・・・・区画、　　６・・・・
・・前壁、７・・・・・・後壁、　　６’　、７’・・
・・・・板状電極、８．９・・・・・・端子、　　１０
・・・・・・隔壁、１１．１１′・・・・・・永久磁石
　　１２．１３・・・・・・側壁特許出願人　へプ・カ
ール・ツアイス・イエーナ代理人　弁理士　　松　　１
）　省　　躬手続補正書（方幻昭和５７年９月８日特許庁長官　着杉和夫　殿１、事件の表示昭和５７年　特　許　願　第８３３５４号２、発明の名
称液体中の塩分濃度を変える装置３、補正をする者事件との関係　　特許出願人名　　称　　へプ・カール・ツアイス・イエーナ４、代
理人住　　所　東京都港区西斬楢２−１５−１７昭和５７年
８月３１日６、補正の対象明細書７、補正の内容明細書の浄書

Claims

【特許請求の範囲】

（１）特に液体の生態学的処理に使用するための塩分の
液中濃痩を変える装置であって、対向する前壁と後壁、
および離開した２個の側壁を備えた長方形容器と、前記後壁の前記容器の底の部分に近い所に設けられた流
入口と、前記前壁の前記容器の底の部分に近い所に等間隔に設け
られた第１、第２、第３の流出口と、前記容器の前記第
、１、第２、第３の流出口に近い部分に互いに、かつ前
記２個の側壁に対して平行かつ等間隔に配設されて、前
記容器の部分を第１、第２、第３の区間に細分し、そし
て、その第１の区画を前記第１の流出口に、第２の区画
を前記第２の流出口に、第３の区画を前記第３の流出口
に関連づけた第１および第２の隔壁と、前記容器の前壁
および後壁に近くかつ平行にそれぞれ配設され、前記容
器内の液体を横切る電場をかけるための端子付き第１お
よび第２の板状電極と、前記第１および第２の電極に電圧を印加すべくそれぞれ
の端子を介して接続された電圧源と、前記容器の上方お
よび底の下にそれぞれ設けられて前記容器内の液体を横
切る磁場をかけるための２個の永久磁石とからなり、前記電場と磁場とでイオンの極性および１１度の異なる
領域を前記液体中に作り出すようになっており、前記第１の流出口が前記異なる極性のうちの一方の極性
を持つイオンの部分から前記流体を排出するようになっ
ており、前記第３の流出口が前記異なる極性のうちの他方の極性
を持つイオンの部分から前記流体を排出するようになっ
ており、前記第１の流出口部分と前記第３の流出口部分とはイオ
ン濃度がはぼ等しく、前記第２の流出口が前記第１および第３の流出目部分に
比較してイオン濃度が異なる液体の部分から前記流体を
排出するようになっている装置。
（２）複数個の容器が連続的に配列されている特許請求
の範囲第１項記載の装置。
（３）すぐ前の容器の第１および第３の出力が次の容器
の入力に接続されている特許請求の範囲第２項記載の装
置。