JPS5850791B2 - 液体中の塩分濃度を変える装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は液体中の塩分濃度を変化させる装置に関し、
この装置は交番磁界（磁場）および同期交番電界（電場
）を受け、特に、液体を浄化（脱塩）し、かつ原材料製
造（塩製造）のために液体を分離する電気物理プラント
に利用されるものである。

この発明の装置は環境保護状態で、たとえば廃水処理お
よび塩回収に利用できる。

さらに、この発明の装置は海水から飲料水および原材料
を製造するために利用できる。

それぞれ清浄水および低塩分含有量水を付加することを
必要とする。

希釈による液体中の塩分濃度を変化させる方法は知られ
ている。

この方法により、廃水に関して設定された生態学的臨界
値を保持することは可能であるが、塩の含有による水の
全体的な損傷の点では、何ら変わらない。

さらに、この方法において必要になる清浄水量の増大お
よび廃水量の増大は、欠点と考えられる。

さらに、塩分濃度を増大し、そこから塩を製造する目的
で、含塩分液体を蒸発させ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はかなりの量にな
り、また大型プラントは経済性を失なう。

さらに、電極（陽極および陰極）に適用される電気エネ
ルギーによる化学反応を、溶解材料が受ける電解浄化法
も知られている。

対応するイオンが陽極で酸化作用を受け、陰極ではイオ
ンの還元が起こる。

電解槽においては、平衡反応（シアン化物、塩化物）か
らその酸化状態で除去される、分解可能な陰イオンおよ
び陽イオン（金属）のみが、その濃度を変化できる。

電極の表面に蓄積することは除いて、イオン濃度は電子
平衡状態により、電解槽内のいずれの位置でも同じであ
り、これは実際に利用できない（〜０．１ ｍｍ ）。

電解浄化法は、その効率が金属塩溶液の濃度の減少と共
に低下するから、廃水の調整においては実用的ではない
。

広範に利用される方法においては、ハーテインガー著作
の“廃水処理ハンドブック″カール・・・ウサー・プレ
ス社、ミュンヘン市、１９７６／１９７７、第■および
第■巻、に開示されるように、イオンの増大はイオン交
換により得られる。

交換材料の再生工程により、溶出液中にかなり高いイオ
ン濃度が得られる。

しかし、所望の塩が製造されるまでに、再生材料をさら
に化学処理することが必要である。

イオン交換酸を再活性化するために、基材または塩は過
量に追加されなげればならない。

この種のプラントは最終的に水中の塩の増大を除去でき
ず、逆に利用される過度の再生材料および引続く中和に
より、その塩分濃度は廃水に最初に包含されていた状態
より高く増大される。

イオン交換装置は、特にイオン交換作業に利用されるイ
オン（Ｃ１−）に関して、水処理の環境状態に適合しな
い。

また、前述の方法は装置、必要エネルギ、化学物質およ
び保守の点で高価である。

さらに、たとえば限外３過、逆浸透および電気透析にお
いて、ダイアフラムを利用することが知られている。

西独特許第ＤＥ−Ｏ８２５５３４１６号明細書に開示さ
れるように、逆浸透法においては塩分溶液は圧力を受け
、前者は半透膜により純溶液から分離され、したがって
溶液は塩分溶液から純溶液へ拡散し、塩分溶液中の塩含
有量は増大する。

この方法は、２０〜１５０バールというかなり高い操作
圧力を必要とすること、および溶液を流動させるために
複雑な機械的手段を必要とすることから不利である。

また、利用されるダイアフラムは摩耗するから、浄化作
業状態は全体にわたって維持できない。

１０％塩分溶液を越える濃度増大は、かなり不経済なも
のである。

さらに、一般的にいわゆる「ソルト・スリップ」が生じ
る。

電気透析法は西独特許第Ｏ８２６２１５９０号明細書に
開示されるように、半透膜により打電イオンと、他の大
分子を分離する。

そして前述の理由により、ダイアフラムの利用も不利で
ある。

さらに、この方法は溶液と、交換材料中のイオン、いわ
ゆる「ソリッドイオン」の濃度の間に、かなりの濃度差
が存する時にのみ有効となる。

したがって、この方法は希釈溶液にのみ利用できる。

背拡散により、低い濃度差のみが得られる。

最近の研究では、ダイアフラム法の利用に集中している
。

それぞれ陽イオンおよび陰イオンを拡散し、かつ各溶液
中に塩の増大または塩の減少をもたらす合成有機イオン
交換膜により改善される。

この点は西独特許第Ｏ８２６２３３５１号明細書に開示
されている。

ダイアフラム法においては、その選定においては有利で
あるが、特にその効率の悪い点は改善できない。

この発明の目的は前述の欠点を除去することである。

この発明の別の目的は、液体中の塩分濃度を変化させ、
かつかなり低いエネルギーおよび保守費用において、環
境状態を改善す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、液体中の塩分濃度を変化
させるための技術的な制御が容易であると共に、経済的
な装置を提供することである。

前述ならびに他の目的は、処理される液体を収容するた
めの平面Ｕ字形の水槽と、前記液体を横切って交番磁界
を発生し、かつ同期して交番電界を発生させる装置から
なる、広範な濃度を有する液体中の塩分濃度を変化させ
る装置により、実現される。

処理される液体は、この液体中でイオンの稼働を生じさ
せるために、交番電界および磁界線を受ける。

前記液体中のイオンの稼働を妨げるために、イオンの稼
働方向にイオン障壁が設けられる。

磁界のベクトル成分方向は、電界のベクトル成分方向に
直交すること、あるいはその逆にすることが有利である
。

水槽は電界および磁界効果を受ける液体容積付近に、流
入口を備えている。

流入口方向は、電界および磁界効果からもたらされる、
液体中のイオンの稼働方向から変更している。

水槽は液体容積の異なる部位に２つの吐出口を備え、前
記異なる部位とは液体のイオン濃度および極性が異なる
部分である。

液体中の異なるイオン極性領域から別々の吐出口は、処
理中の液体に熱接続している容器に接続される。

すくなくとも前記吐出口の一方からのある濃度範囲の液
体が、別の同一または異なる電界または磁界を受けるよ
うにすることが、さらに好ましい。

この発明においては、液体は非静止電界および磁界を受
ける。

２つの同期交番界線、すなわち各ベクトル方向は相互に
実質的に直交する。

フレミングの法則による電界効果により、液体中でイオ
ンの移動が行われる。

前記イオン移動方向における流動障壁により、前記方向
における液体の流動が防止され、したがってイオンが再
結合することはない。

強いイオン稼働により、異なるイオン濃度と極性を有す
る局部領域が、液体中に形成される。

前記異なる濃度および極性の液体領域は、各吐出口を介
して水槽から除去される。

同期交番界線により、イオンの稼働方向は一定である。

交番逆方向により、通常は電極に容易に分離できる金属
を形成するある種の要素の電界分離が、除去される。

比較的大量の液体が関連する場合は、流動装置を利用す
ることが有利である。

処理される液体は、イオンの稼働方向に対して実質的に
直交する、交番磁界および電界を通過し、各イオン濃度
および極性の範囲に関連する吐出口を介して、水槽から
吐出される。

したがって、この発明の装置を大量の液体に対して、特
に廃水処理に経済的に利用できる。

低塩分含有量の液体（浄化液体）と、イオンが増大され
極性を有した領域は、流動装置において同時に除去され
る。

前記最後の液体部分を再循環処理してイオンの再結合を
行ない、再度この発明の装置へ液体を供給することが可
能であり、この場合この発明は再循環装置として構成さ
れるか、またはそれぞれ同期する交番磁界および電界を
含を直列装置に配置される。

このような連続作業により、塩分離が行なわれて、低濃
度液体部分（浄化およびだつ塩液体）が除去されるまで
、液体の各領域において濃度の増大が得られる。

塩分濃度の増大および減少はそれぞれ、大量の液体にお
いても最小のエネルギー消費により、かつ環境を悪化さ
せることな〈実施でき、すなわちこの発明の装置は、原
材料の製造および液体浄化（廃水処理）を経済的かつ生
態学的に行なう場合に特に適している。

この発明を容易に理解できるように、この発明の一実施
例を例示的に示す図面により、この発明の詳細な説明す
ることにする。

処理中の液体（図示しない）の塩分濃度を変化させる流
動装置は、Ｕ字形平面の長方形流動水槽（林状体）１を
備えている。

水槽１にはチューブ状流入口２と、３つのチューブ状吐
出口３，４，５が設けられている。

吐出口３，５は水槽１の底部に隣接し、かつＵ字形の腕
部の壁に設けられ、吐出口４はＵ字形の腕部の間の側壁
の寸法減少部８に取付けられている。

面電極９が水槽１内で、側壁の寸法減少部８に隣接し、
かつ後壁６に平行にかつそこから感覚をおいて設けられ
ており、後壁６は別の面電極７により一部覆われている
。

電極７，９はそれぞれケーフル１０，１１により、直番
電圧源Ｕ〜の端子１２，１３へ接続されている。

水槽１は、電磁石１４とコイル１５の空間に設げられ、
コイル１５も直番電圧源Ｕ〜の端子１２゜１３へ接続さ
れている。

作動時、矢印２’、 ３’、 ４’および５′で示され
ると共に、汚物を含有する処理中の液体が、流入口２を
介して水槽１へ流入する。

水槽１内で液体は、電極７，９へ直流電圧を適用するこ
とにより生じる電界および磁界を交互に、そして端子１
２，１３を介して電磁石１４を付勢することにより生じ
る磁界を受ける。

同期界線方向変化を受ける前記交互の電界および磁界に
より、水槽１内の液体に、界線平面に直交する力が作用
する。

水槽１内の液体イオンは、３本指の法則に従って前記力
により、側壁１６または１７方向へ、イオンの極性によ
り移動される。

従って、液体内でイオンの強力な分離が生じ、イオンの
移動により、それぞれＵ字形の腕部における吐出口３，
５付近の液体は、水槽１内の吐出口４付近の中央寸法減
少部に比較して、高いイオン濃度を示す。

さらに、吐出口３，５付近の液体領域のイオンは逆極性
を有している。

水槽１のＵ字形状により、流動障壁の効果を有する側壁
１６，１７から離れて、液体がイオンの移動方向に流動
することが防止される。

また、別の形状の水槽１を利用することができ、その場
合は、イオンの移動は妨げないことが、液体がイオンの
移動方向に流動することを防止する、別の流動障壁が必
要になる。

従って、前記流動障壁はイオンの再結合を除去する。

これはＵ字形構造によっても得られる効果である。

Ｕ字形の腕部に保持された異極性イオンは、再結合が防
止される。

磁石１４と電極７，９により発生される交番電界および
磁界の効果による、強力なイオン移動により、液体中で
のイオン移動がもたらされ、従って流動方向を横断して
、異なるイオン濃度と極性の３つの領域がもたらされる
。

それぞれ側壁１６，１７に隣接する領域はイオンの移動
方向により、逆極性の増大させたイオン濃度を有してい
る。

水槽１の中間寸法減少部では、液体は比較的低いイオン
濃度を有している。

低いイオン濃度を有する液体領域は、吐出口４を介して
吐出され、これは実質的に浄化された液体である。

吐出口３，５を隠して吐出される液体は比較的高いイオ
ン濃度を有すると共に、各極性を有している（塩がエン
リッチ状態にある）。

吐出口４からの浄化液体を、別の同一または異なる流動
装置へ送り、この発明によりさらに処理を行ない、さら
に高い浄化度を有する液体を得ることが可能である。

これと同様に、吐出口３，５を介して吐出された高イオ
ン濃度液体が、吐出口３，５を接続することにより結合
されて、別のこの発明の装置へ送り、最終的に塩含有量
をさらに増大させて、液体から塩を分離することができ
る。

吐出口３，５からの液体が結合される時、発生する反応
熱は、図示しない装置により熱エネルギーに変換される
。

そのために、水槽１とこの発明の前記別の装置は、図示
しない接続装置により熱的に接続される。

この接続により、この発明の装置は経済的でエネルギー
が節約できる状態で作動される。

この発明により、その装置が経済的、エネルギーの節約
および保守不要状態で作動されることに加えて、廃水か
らの原材料の製造から、特に有用な生態学的条件下で含
塩水からの飲料水の製造まで、生態学的な保護処理にお
いて多くの適用が可能となる。

さらに、付着による作動電極の劣化は、高い周波数での
極性逆転により除去される。

【図面の簡単な説明】

図面は、この発明の塩分濃度変動装置の概略斜視図であ
る。 １・・・・・・水槽、２・・・・・・流入チュー７．３
，４，５・・・・・・第１、第２、第３吐出口、７，９
・・・・・・第１、第２電極、 １２，１３・・・・・・端子、 １４・・・・・・電磁石、 １５・・・・・・コイル、 Ｕ〜・・・・・・交番電圧発生装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 交番電界および同期交番磁界を利用して液体中の塩
   分濃度を変える装置であって、処理される液体を収容す
   ると共に、Ｕ字形平面形状を有する水槽であって、前記
   Ｕ字形の２つの腕部と、前記腕部を連結する中央部と、
   後部壁と、２つの側壁と、Ｕ字形の前壁とを備える水槽
   、 前記水槽の前記中央部に開口する流入ロチューフ 第１、第２および第３吐出口、 実質的に平行に隔置された第１および第２面電極であっ
   て、前記第１電極が前記水槽の中央部の前記後壁に隣接
   して配置されている第１および第２面電極、 空隙および鉄製コアを有する電磁石、前記電磁石の前記
   鉄製コアの周囲に巻回されると共に、２つの端子を有す
   る電気コイル、 交番電圧を発生する装置を備え、 前記水槽の前記中央部が前記空隙に挿入されて、それぞ
   れ前記空隙間および電磁石に対して対称に配置され、 前記コイルおよび前記第１および第２電極の端子が、前
   記交番電圧を発生する装置に電気的に接続され、 前記電磁石および前記第１および第２電極がそれぞれ前
   記液体を横切って、交番磁界および交番電界を適用する
   ようになっており、 前記磁界および前記電界は同期し、かつ前記液体内で相
   互に直交し、前記液体内にイオンの移動を起こさせるよ
   うになっており、 前記液体中のイオンは異なる濃度を有し、類似濃度イオ
   ンが前記２つの腕部に存し、前記第１吐出口が前記水槽
   の２つの腕部の一方の前記Ｕ字種に設けられ、 前記第３吐出口が前記水槽の２つの腕部の他方のＵ字種
   に設けられ、 前記２つの腕部に含まれる液体中の前記イオンは逆極性
   を有し、 前記第２吐出口が前記Ｕ字種の前記中央部に設けられ、 前記中央部に存する液体が、前記２つの腕部に存する類
   似イオン濃度に比較して、低いイオン濃度を有している
   ところの装置。