JPS62262786A - 純水の製造方法 - 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】 皇呈上■程里盆国 本発明は、一般上水から純水を製造する方法に関し、詳
しくは、所謂サーモパーベーパレーション法によって一
般上水を処理して純水を製造する方法において、前処理
として、一般上水に含まれる揮発性成分と溶存ガスを除
去すると共に、スケールを除去する工程を含むことによ
って、容易に高品質の純水を製造する方法に関する。

ｌ米色及街 従来、−船上水を原水として純水を製造する方法が種々
提案されており、また、実用化されている。かかる方法
として、例えば、原水としての一般上水を予備濾過し、
イオン交換処理し、蒸留し、更に、濾過する方法が知ら
れている。かかる方法によって、通常、電導度が１．０
μＳ　／　ｃｍ以下の純水が得られる。純水の用途によ
っては、更に処理が付加されることがあり、例えば、医
療用の純水の製造の場合には、薬品処理や紫外線による
殺菌がなされることもある。

本発明において、−船上水とは、通常、河川水、井水、
水道水、工業用水、局方常水等を含み、一般に、Ｃａ　
％　Ｍ　ｇ　％　Ｎ　ａ　ＳＫ等の陽イオン、塩素イオ
ン、硫酸イオン、炭酸イオン、炭酸水素イオン等の陰イ
オン、生物が腐敗分解した有機物質、酸素、炭酸ガス、
窒素、塩素、アンモニア等の溶存ガス等の溶解物質や、
無機及び有機質の微粒子、微生物等の浮遊物質を不純物
として含有している。

また、本発明において、純水とは、一般に、例えば、分
析機器用の標準液の作製、器具の洗浄、微生物の培養等
に用いられる水をはじめとして、ボイラ用水、日本薬局
方で規定されている精製水、注射器用蒸留水、無菌水等
の病院水等を含む。

従来より知られている一般上水から純水を製造する方法
によれば、上記したような性状の異なる種々の不純物を
除去するために、基本的には、無機物質を除去するため
にイオン交換や蒸留、膜分離等を、また、微生物や微粒
子の分離のために濾過を必要とし、更に、これら分離操
作に加えて、種々の前処理や後処理を付加して、全体の
純水製造プロセスを構成している。

しかし、このように、多数の工程にて純水を製造するこ
とは、製造費用が高いのみならず、製造装置の保守管理
も容易ではない。更に、このように多数の工程を経る方
法によれば、各工程の間に処理ずみの水を貯蔵すること
が必要となり、この貯蔵の間に微生物が繁殖するおそれ
もある。

発明が解決しようとする問題点 本発明者らは、−船上水からの純水の製造における上記
した問題を解決するために、従来より所謂サーモパーベ
ーパレーション法に着目し、特に、−船上水に含まれる
揮発性成分及び溶存ガスを除けば、前記した不純物はす
べてサーモパーベーパレーション法にて除去することが
できることを見出し、かくして、前処理として、−船上
水から揮発性成分及び溶存ガスを予め除去した後、サー
モパーベーパレーション法にて処理すれば、前記した従
来法と同等若しくはそれ以上の高品質を有する純水を非
常に簡単に且つ経済的に製造し得ることを見出した。

しかしながら、−ａ上水には、前述したように、陽イオ
ンとしてＣａが数十ｐｐｍ程度、Ｍｇが数ｐｐｍ程度、
陰イオンとして数十ｐｐｍ程度の重炭酸イオンと炭酸イ
オンが含まれており、更に、炭酸ガス又は炭酸が数十ｐ
ｐｍ程度も含まれているため、かかる−船上水を加熱下
にサーモパーベーパレーション処理するときは、疎水性
多孔質膜の表面にスケールが付着し、長期間にわたるサ
ーモパーベーパレーションにおいて、水蒸気の膜透過速
度を低下させ、かくして、純水の製造効率を低下させる
。

従来、ボイラーや蒸留、或いは膜処理の分野において、
前処理として、スケールの発生を防止するための方法が
種々知られている。即ち、スケール成分が水酸化マグネ
シウム、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム等であるので
、第１の方法として、水を酸性に保持して、スケールの
発生を防止する方法、第２の方法として、例えばポリリ
ン酸ナトリウムやＥＤＴＡ等のキレート化剤を水に加え
て、スケールの主成分であるカルシウムにキレートを形
成させることによって、スケールの発生を防止する方法
、第３の方法として、イオン交換樹脂の組み合わせを用
いて、水を軟水化する方法等が知られている。

しかし、上記第１の方法によれば、水のｐｉの調整が容
易ではない。即ち、ｐＨを下げすぎるときは、ボイラー
の腐食を招くと共に、その後に水を膜処理する場合は、
その膜を劣化させる。上記第２の方法は、スケールの主
成分であるカルシウムをキレート化合物として取込み、
その結晶成長を防止することによって、スケールの発生
を防止する方法であり、多量のキレート化剤を必要とし
、処理費用が高価である。更に、上記第３の方法におい
ては、一般的には、Ｎａ型又はＨ型のカチオン交換樹脂
を用いて、カルソウム及びマグネシウムをそれぞれナト
リウム及び水素とイオン交換させて、スケール成分を除
去する方法であり、大量のイオン交換樹脂を必要とし、
また、その再生を必要とするので、処理費用が著しく高
価である。

更に、上述したスケール発生の防止方法は、いずれもサ
ーモパーベーパレーションの前処理としては採用するに
適しない。即ち、前記第１及び第３の方法によれば、処
理後の一般上水は酸性であるので、−船上水中には比較
的多量の炭酸ガスが含まれており、この炭酸ガスが加熱
下における一般上水のサーモパーベーパレーション処理
において透過水中に混入して、その電導度を高めること
となる。また、前記第２の方法によれば、例えば、キレ
ート化剤として一般に用いられるポリリン酸ナトリウム
等が界面活性作用を併せ有するために、サーモバーヘー
バレーション装置における疎水硅多孔質膜の疎水性を低
下させ、その結果、−船上水が膜を透過して、得られる
純水の品質を低下させるおそれがある。

そこで、本発明者は、サーモパーベーパレーション処理
による純水の製造方法におけるスケール発生の問題を解
決するために鋭意研究した結果、揮発性成分及び溶存ガ
スの除去において、−ｉ上水にアルカリ性物質を加える
か、又は脱気することによって一般上水をアルカリ性と
し、含まれる炭酸ガスや重炭酸イオンを炭酸イオンとし
、これらとＣａイオンとの反応よる炭酸カルシウムの生
成を好ましくは加熱下に促進させ、次いで、この炭酸カ
ルシウムを濾別することによって、揮発性成分、特に、
炭酸成分と共にスケール形成性成分をサーモパーベーパ
レーション処理の前に容易に除去することができると共
に、かかる処理をした後の一般上水をサーモパーベーパ
レーション処理することによって、高度の純水を安定し
て高い製造効率にて製造し得ることを見出して、本発明
に至ったものである。

問題点を解　するための手 本発明による純水の製造方法は、−船上水から純水を製
造する方法において、 （ａ）　　−船上水を加熱しつつ、アルカリ性とした後
、固形物を濾別する第１工程、及び （ｂｌ　　上記第１工程を経た一般上水を、水蒸気は透
過させるが、水は透過させない疎水性重合体多孔質膜の
一面側に所定の温度で原水として接触させ、この原水か
ら水蒸気を発生させ、これを上記多孔質膜の他面側に透
過させ、冷却して凝縮させて、純水としての透過水を得
る第２工程 を含むことを特徴とする。

一般に、揮発性成分及び溶存ガスは、後述するサーモパ
ーベーパレーション法によっても除去することができず
、サーモパーベーパレーション法によって純水として得
られる透過水中に混入し、一部が解離して、その電導度
の増大を招き、純水としての品質を低下させる。本発明
において、揮発性成分とは、加熱によって気体を発生す
る成分をいい、特に、炭酸ガス（Ｃｏ□）及び炭酸（Ｈ
２ＣＯ：ｌ）（以下、これらを炭酸成分ということがあ
る。）を含む。これらは、他の揮発性成分に比較して、
−船上水には、特に多量に含まれており、通常、数十ｐ
ｐｍ程度で含まれる。

炭酸成分は、−船上水において、 ＣＯ２又はＨ２ＣＯ：−二：’　ＨＣＯ３−、＝＝”　
Ｃｏ　３　”　−なる平衡関係にあって、加熱によって
平衡が左側に移動し、炭酸ガスを発生するので、サーモ
パーベーパレーション法によっても、これを除去するこ
とができない。

第９図に水におけるｐＨと炭酸成分の存在量との関係を
示す。ｎＩＴち、炭酸ガス及び炭酸イオンの存在は、ｐ
Ｈによって規制され、ｐＨが８．５以上では、炭酸ガス
は実質的に存在し得す、炭酸ガスは実質的にすべてが不
揮発性の炭酸イオンに変換され、炭酸イオンとしてのみ
存在し得る。尚、炭酸イオン（ＣＯ３”−）は、加熱に
よっても、炭酸ガスを発生しない。このように、数十ｐ
ｐｍ程度の炭酸成分を含有する一般上水をサーモパーベ
ーパレーション法にて処理するときは、通常、透過水中
には０．５ｐｐｍ以上の濃度で炭酸成分が含有されるこ
ととなり、電導度が１μＳ／ｃＩ１１を越える。

炭酸成分以外の揮発性成分及び解離性の溶存ガスは、例
えば、アンモニア、塩素等であって、通常、−船上水に
は極く僅かに含まれるにすぎない。

そこで、本発明者らは、特に、−船上水に含まれる炭酸
成分と、サーモパーベーパレーション法によって得られ
る透過水の電導度との関係を詳細に研究したところ、一
般上水中の炭酸成分を５　ｐｐ＋ｉ以下とすることによ
り、サーモパーベーパレーション法にて電導度１．０μ
Ｓ／ｃｍ以下の透過水を得ることができることが見出し
た。特に、その他の揮発性成分や溶存ガスの存在を考慮
すれば、一般上水中の炭酸成分の量を１　ｐｐ＋ｏ以下
とすることが好ましい。

本発明の方法においては、−船上水をアルカリ性とする
ために、好ましくは、第１に一般上水にアルカリ性物質
を添加溶解させる方法、第２に一般上水を脱気する方法
によることができる。

先ず、−船上水にアルカリ性物質を添加熔解させる方法
によれば、炭酸ガス及び重炭酸イオンは殆どすべてが炭
酸イオンに変換され、−船上水を脱気する方法によれば
、炭酸ガスは一般上水から放出され、また、重炭酸イオ
ンは一部、炭酸ガスと炭酸イオンとに変換され、炭酸ガ
スは同様に一般上水から放出される。即ち、いずれの方
法によっても、処理後の一般上水はアルカリ性を有する
に至る。特に、前述したように、第１及び第２の方法に
おいては、−ｉ上水中に炭酸イオンが比較的多量に残存
することとなり、サーモパーベーパレーション処理にお
いて、この炭酸イオンが主としてカルシウムと結合して
スケールを形成する。

本発明の方法は、かかる炭酸イオンをカルシウムと共に
スケールとして沈殿させ、サーモパーベーパレーション
処理前に濾別するものである。

次に、−Ｃ上水をアルカリ性とするための上記した３つ
の方法について詳細に説明する。

本発明の方法において用い得るアルカリ性物質は、−船
上水に溶解して、これをｐＨ８，５以上、好ましくは９
．０以上とすることができる溶解性を有するものであれ
ば、特に限定されるものではないが、好ましくは、第１
工程において難溶性のスケールを生成させるために、カ
ルシウムを含むアルカリ性物質、例えば、水酸化カルシ
ウム、酸化カルシウム、重炭酸カルシウム等が用いられ
る。しかし、これら以外にも、例えば、水酸化ナトリウ
ムや水酸化カリウム、水酸化マグネシウム等のアルカリ
金属又はアルカリ土類金属の水酸化物が用いられる。更
に、例えば、解離性塩基性基を有する有する無機及び有
機化合物や、高分子化合物のほか、水と反応してアルカ
リ性を呈する物質、例えば、アルカリ金属、アルカリ土
類金属及びこれらの炭酸塩、例えば、ソーダライムや、
酸化ナトリウムのような酸化物等をも任意に用いること
ができる。

アルカリ性物質を一般上水に溶解させることによって、
そのｐｎを８．５、好ましくは９．０以上とすることに
よって、−船上水に含まれる炭酸成分及び重炭酸イオン
は実質的にすべて炭酸イオンに変換され、アルカリ性物
質と反応してスケールを生成する。一般に、かかるスケ
ールは、温度が高い程、速やかに生成され、且つ、難溶
性であるので、本発明においては、−船上水アルカリ性
物質を添加した後、加熱するのが有利である。加熱温度
は、通常、４０℃以上が適当であり、特に６０℃以上が
好ましい。必要ならば、−船上水を加熱した後、又は加
熱しつつ、これに、アルカリ性物質を溶解させてもよい
。

本発明においては、これらのアルカリ性物質は、−船上
水へのその添加や接触の態様は何ら限定されず、例えば
、液体や水溶液として加えることもできるが、固体とし
て加えるのが好ましい。尚、アルカリ性物質を液体又は
水溶液として用いる場合には、これらをスポンジや海綿
体、繊維構造体等の多孔性の保持体に含浸させたり、或
いは多孔性のゲル体に加工したりして、処理すべき一般
上水中に浸漬し、アルカリ性物質を一般上水中に徐放さ
せてもよい。このように、処理すべき一般上水の量を勘
案し、上水のｐＨを常に８．５以上に保持するように、
アルカリ性物質を徐放させる方式は、本発明において特
に好ましい方法である。かかる徐放性アルカリ性物質は
、上記のほか、アルカリ性物質を水溶性高分子と混合し
、この高分子を架橋させ、又は適宜の重合体にて包括し
た後、適宜の形状に成形してなる徐放体とし、これを−
船上水中に浸漬し、アルカリ性物質を徐放させてもよい
。

本発明の方法においては、一般上水をアルカリ性とする
ために、アルカリ性物質を充填したカラムに一般上水を
通水する方法を好ましく採用することができる。このよ
うにアルカリ性物質をカラムに充填する場合には、アル
カリ性物質は比較的難溶性であることが好ましく、通常
、水への溶解度が５ｇ／Ｉｔ以下、特に２ｇ／ｌ以下で
あることが好ましい。かかる観点からも、本発明におい
て用いるアルカリ性物質としては、例えば、前述したよ
うに、酸化カルシウム、ソーダライム、水酸化カルシウ
ム、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム等が好まし
い。更に、これら以外にも、ある種の遷移金属の酸化物
や水酸化物も好適に用いることができる。

尚、従来、一般上水から純水を製造する場合に、一般上
水にアルカリ性物質を加えることはなされない。即ち、
アルカリ性物質の添加によって、上述したように、−船
上水中の炭酸成分が炭酸イオンに変化し、これが例えば
カルシウムイオンと結合して、炭酸カルシウムのような
沈殿スケールを生成し、かかるスケールは、従来の方法
においては、蒸留釜の伝熱性能の低下を招来し、また、
分離膜に沈着して膜性能の低下を招来するからである。

むしろ、従来の方法においては、スケールの発生を避け
るために、一般上水のｐＨを下げることが好まれている
。

これに対して、本発明の方法によれば、上記のように、
−瘉上水にアルカリ性物質を溶解させて、炭酸成分を中
和し、不揮発性の炭酸イオンに変換して、−船上水中に
含まれるカルシウム等との反応によるスケール生成を促
進させ、これを濾別した後にサーモパーベーパレーショ
ン処理するので、炭酸成分が透過水としての純水に混入
せず、かくして、高品質の純水を得ることができると共
に、加熱した一般上水のサーモパーベーパレーション処
理においても、疎水性多孔質膜にスケールが付着するこ
とがなく、このようにして、長時間のサーモパーベーパ
レーション処理によっても、安定した高い効率にて高純
度の純水を製造することができるのである。

次に、本発明の方法において、一般上水に含まれる前記
した揮発性成分及び溶存ガス、特に、炭酸成分を脱気に
て除去するために、従来より知られている任意の脱気方
法によることができ、かかる脱気方法の例として、例え
ば、気曝、加熱脱気、真空脱気、不活性ガスの吹き込み
及び超音波照射等を挙げることができる。

特に、この脱気した一般上水をサーモパーベーパレーシ
ョン法にて処理する場合に、一般上水は加熱されている
ことが必要であるので、脱気方法としては、加熱脱気が
最もを利である。

また、超音波照射は、−船上水中の炭酸の除去に特に効
果的であることが見出された。例えば、１１の一般上水
に３Ｗ／−以上で０．２　ＭＨｚ以上の超音波を５分間
以上照射することによって、一般上水が一部噴霧状態と
なって、炭酸成分が効果的に除去される。

次いで、本発明の方法においては、以上のように処理さ
れた一般上水を濾過し、生成されたスケールをその他機
粒子と共に分離除去する。この分離のためには多孔質の
フィルターや膜を用いるのが有利であり、フィルターや
膜は、その有する微孔が孔径１００μｍ以下であるのが
よく、特に、１０μｍ以下であるのが望ましい。

次に、本発明の方法における第２工程としてのサーモパ
ーベーパレーション法について説明スる。

サーモパーベーパレーション法とは、一般に、原水を加
熱して、原水から水蒸気を発生させ、この水蒸気をして
選択的に疎水性重合体からなる多孔質膜を透過させて、
これを冷却し、凝縮させて、純水としての透過水を得る
ものである。

このようなサーモパーベーパレーション法にて一般上水
を処理するために、次のいずれかの方法によることがで
きる。

第１の方法は、水蒸気は透過させるが、水や溶質は透過
させない疎水性重合体多孔質膜の一面側に所定の温度の
原水を接触させ、この多孔質膜の他面側に膜面から適宜
の間隔をおいて所定の低温に保持した伝熱壁を設け、上
記原水から発生し、多孔質膜を透過した水蒸気を上記伝
熱壁土で冷却し、凝縮させて透過水を得るものである。

第２の方法は、疎水性重合体多孔質膜の一面側に上記の
ように所定温度の原水を接触させ、他面側には所定の低
温の冷却媒体、例えば、冷却用の純水を接触させること
により、原水から発生し、多孔質膜を透過した水蒸気を
直接に冷却媒体としての純水にて冷却して凝縮させ、こ
れを冷却媒体中に得るものである。

上記いずれの方法においても、上記重合体多孔質膜は、
水に対して疎水性であり、更にカビや菌類等の微生物及
び水自体は透過させないが、水蒸気は透過させる性質を
有することが必要である。

従って、かかる疎水性重合体多孔質膜は、通常、０．０
５〜５０μｍ、好ましくは０．１〜ＩＯ，ｃｒｍ程度の
微孔を有し、且つ、多孔度が５０％以上であることが好
ましい。また、膜厚は特に制限されるものではないが、
通常、１μｍ乃至２ｎ、好ましくは５０μｍ乃至１１１
程度である。

従って、本発明においては、かかる多孔質膜として、ポ
リテトラフルオロエチレン樹脂のようなフッ素系樹脂か
らなる多孔質膜が、疎水性であると共に耐熱性にすぐれ
、例えば、膜を加熱殺菌洗浄し、或いは膜処理時に一般
上水を同時に高温殺菌し得るために特に好ましく用いら
れる。また、例えば、フッ化ビニリデン樹脂やエチレン
−テトラフルオロエチレン共重合樹脂等のようなフッ素
系樹脂の溶液又は溶融液を押出成形して得られる多孔質
膜も好ましく用いられる。しかし、例えばポリスルホン
やセルロース樹脂のような親水性樹脂からなる多孔質膜
でも、表面にフッ素系樹脂やシリコーン樹脂等の撥水性
樹脂を被覆して疎水性の多孔質表面を付与するときは、
これら樹脂膜も使用することができる。

次に、本発明の方法において、第２工程を実施するのに
好適なサーモパーベーパレーション装置について、図面
に基づいて説明する。

第１図及び第２図は、本発明の方法において好適に用い
得るサーモパーベーパレーション’ＡＭの一例を示す。

即ち、外管１内には上記したような疎水性重合体多孔質
膜よりなる膜管２が同軸的に配設されており、外管と膜
管との間に所定の温度の原水のための原水通路３が形成
されている。従って、外管は保温性を有することが好ま
しく、例えば樹脂より形成される。原水通路３には原水
の導入管４及び導出管５が接続され、必要に応じてこれ
ら管路に設けた加熱器６により所定の温度に加熱された
原水が上記管４及び５にて原水回路に循環して流通され
る。原水は、弁７を備えた供給管８から適宜に原水回路
に補充され、また、図示しないが、排出管により必要に
応じて原水回路から一部が排出される。

膜管２の内側には、更にこれと同軸的に伝熱管９が配設
され、前記膜管との間に蒸気拡散空間１０を有するよう
に適宜の間隔がおかれている。蒸気拡散空間は、水蒸気
の凝縮効率の点からは狭い方が好ましいが、あまり狭く
するときは、却って透過水の流通抵抗となるので、通常
、０．２〜５１■程度が好適である。伝熱管は伝熱性が
高く、且つ、イオン抽出のないステンレス鋼製薄肉管が
好適である。この伝熱管には冷却媒体のための導入管１
１及び導出管１２が接続され、例えば冷却水のような冷
却媒体が伝熱管内に循環して流通される。

また、蒸気拡散空間には膜管を透過し、伝熱管にて冷却
され、凝縮した透過水の導出管１３が接続されている。

尚、膜管を構成する前記多孔質膜は、強度が小さい場合
、図示しないが、適宜の支持体上に支持されて形成され
ていてもよい。このような支持体は、多孔質膜を補強す
ると共に、水１気を透過させることができれば足り、例
えば、ポリアミドからなる織布又は不織布や、セラミッ
ク製の多孔質管が好適に用いられる。

また、サーモパーベーパレーション装置は、第３図に示
すように、外管１内に複数の膜管２が配設され、各膜管
が内部に（云熱管９を有すると共に、外管と各膜管との
間の空間が原水通路３であるように構成されていてもよ
い。

第４図及び第５図も、前記第１の方法を実施するための
サーモパーベーパレーション装置の例を示し、第１図と
同じ部材には同じ参照番号が付されている。即ち、外管
１内に膜管２が同軸的に配設されており、外管と膜管と
の間に原水通路３が形成されている点は、前記した第１
図のサーモパーベーパレーション装置と同じであるが、
この装置においては、膜管２の内側にこれに接してスペ
ーサ１４が配設され、更に、このスペーサの内側にこれ
に接して伝熱管９が配設されている。即ち、スペーサは
伝熱管によって冷却されるので、スペーサ自体が冷却さ
れた蒸気拡散空間を形成していると共に、透過水の通路
を形成する。従って、原水から発生し、膜管を透過した
蒸気は、このスペーサ及び伝熱管にて冷却され、スペー
サは凝縮した透過水の導出管１３に連通されている。

このスペーサは、膜管を透過した蒸気が伝熱管まで透過
し得るように多孔質であると共に、伝熱壁によって冷却
されて凝縮した水が少なくとも所定方向に通液性を有す
ることが必要であり、更に、熱伝導性にすぐれているこ
とが好ましい。図示した装置においては、スペーサは生
じた透過水が鉛直方向に流下し得るように、スペーサは
少なくとも鉛直方向に通液性を有することが必要である
。

勿論、スペーサは多孔質膜又は伝熱管表面に、又はこれ
らの両者に予め接合されていてもよい。

上記スペーサとしては、例えば、１０〜１０００メツシ
ユの天然又は合成の繊維、例えば、ポリエチレン、ポリ
エステル、ポリアミド等の繊維からなる織布、不織布、
炭素繊維布、金属網等が好ましく用いられる。スペーサ
の厚みは特に制限されるものではないが、余りに厚いと
きは、却って蒸気の凝縮効率を低下させるので、通常、
５１以下、特に０．２〜３龍の範囲が好ましい。即ち、
厚みの小さいスペーサを用いることにより、蒸気拡散空
間の間隔を小さくすることができると同時に水蒸気の凝
縮効率及び透過水としての純水の取得速度を高めること
ができる。

原水通路３には原水としての一般上水の導入管４及び導
出管５が接続され、必要に応じてこの管路に加熱器６が
備えられる。原水が弁７を備えた供給管８から原水回路
に補充されるのは、前記装置と同じである。また、伝熱
管には前記と同様に、冷却媒体のための導入管１１及び
導出管１２が接続され、冷却媒体が伝熱管内に循環して
流通される。

第１図及び第２図に示したサーモパーベーパレーション
装置においては、所定の温度の原水は、原水通路３に導
入され、原水より発生した水蒸気は膜管２を透過して蒸
気空間１０に至り、伝熱管９の表面上で冷却されて、透
過水を生じ、伝熱管表面を流下して通過水導出管１３よ
り装置外に導かれる。原水中の微生物は膜管により透過
を阻止され、原水中に留まる。

第４図に示したサーモパーベーパレーション装置によれ
ば、原水より発生した水蒸気は膜管２を透過し、スペー
サ１４及び伝熱管９によって冷却され、凝縮して、スペ
ーサを流下して通過水導出管１３より装置外に導かれる
。

第６図及び第７図は、別のサーモパーベーパレーション
装置の一例を示し、第１図と同じ部材には同じ参照番号
が付されている。

外管１内には前記したような疎水性重合体多孔質膜より
なる膜管２が同軸的に配設されて、外管と膜管との間に
原水通路３が形成され、この原水通路に所定の温度の原
水が流通され、膜管内には純水が冷却媒体として流通さ
れる。即ち、原水と冷却媒体としての純水が上記膜管を
介して接触される。原水通路３には原水を流通させるた
めの導入管４及び導出管５が接続され、同様に、膜管２
にも冷却媒体を流通させるための導入管１１及び導出管
１２が接続されている。

この第２のサーモパーベーパレーション装置によれば、
原水より発生し、膜管壁を透過した水蒸気は、冷却媒体
としての純水にて直ちに冷却されて凝縮し、冷却媒体と
しての純水中に回収される。

前記したと同様に、必要に応じて、原水は供給管８より
補充されつつ、加熱器６にて加熱されて、管路４及び５
により原水回路を循環され、また、冷却媒体は、必要に
応じて冷却媒体回路に設けた冷却器１４により所定の温
度に冷却されつつ、冷却媒体回路を循環され、その一部
は得られた透過水と共に取出管１５から装置外に取り出
される。

この第２のサーモパーベーパレーション装置によれば、
膜管を介して所定の温度の原水と冷却媒体としての純水
とが直接に接触されるので、原水から発生した水蒸気は
直ちに冷却媒体である純水により冷却されて凝縮し、冷
却媒体としての純水中に回収される。従って、蒸気の透
過速度が大きいのみならず、膜管と伝熱壁との間に蒸気
空間を設けた単位装置よりも小型化し得、単位体積当り
の有効膜面積が大きいので、効率よく純水を得ることが
できる。

図示しないが、第６図に示すサーモパーベーパレーショ
ン装置の変形として、装置は、複数の膜管が外管内に収
容され、各膜管内に冷却媒体が循環され、外管内におい
て膜管外の空間が原水通路をなすように形成されていて
もよい。

尚、上記したいずれのサーモパーベーパレーション装置
の場合についても、原水を外管と膜管との間の原水通路
３に流通させ、膜管内に冷却媒体を流通させるとして本
発明の詳細な説明したが、しかし、原水通路に冷却媒体
を流通させ、一方、冷却媒体通路に原水を流通させてよ
いのは勿論である。

また、サーモパーベーパレーション装置が膜管と伝熱管
との間にスペーサを有するときは、スペーサ自体も低温
の伝熱壁によって冷却されているので、膜を透過した蒸
気はスペーサ及び伝熱壁によって直ちに冷却されて凝縮
し、その結果、蒸気の凝縮速度が大きくなって、透過水
としての純水を高い効率にて得ることができる。

また、図示したサーモパーベーパレーション装置はいず
れも、原水通路又は冷却媒体通路が環状に形成されてい
るが、膜管に代わる平板状の膜壁と伝熱管に代わる平板
状の伝熱壁とを、その間に蒸気拡散空間を設けて、或い
は設けることなく、少なくとも一組を対向して配設し、
前記外管に相当する適宜の容器内に各通路を封入し、各
通路に原水又は冷却媒体の循環のための回路を接続すれ
ば、前記した各サーモパーベーパレーション装置に対応
して、断面が方形に延びる原水通路及び冷却媒体通路を
有する有するサーモパーベーパレーション装置を得るこ
とができる。

更に、上記膜壁と伝熱壁とをスペーサを介して接触させ
て配設すれば、第４図に対応したサーモパーベーパレー
ション装置を得ることができる。

このようなサーモパーベーパレーション装置も、本発明
の方法を実施するのに好適に用い得ることは明らかであ
ろう。

前述したように、本発明の方法においては、−船上水を
加熱下にアルカリ性物質を充填したカラムを通過させ、
アルカリ性として、生成するスケールを濾別した後、サ
ーモパーベーパレーション法にて処理するのが有利であ
る。かかる方法を実施するのに好適な装置構成図を第８
図に示す。

この装置は、−船上水にアルカリ性物質を溶解させて、
そのｐｌｉを８．５以上とするために、前記したような
アルカリ性物質又はこれを徐放させる加工物が充填され
たカラム２１と、このアルカリ性とした一般上水を加熱
するための加熱器２２と、この−股上水中に沈殿したス
ケールを除去するための濾過装置、例えば膜分離装置２
３と、必要に応じて、この濾過後の一般上水を所定温度
に再加熱するための加熱器２４と、サーモパーベーパレ
ーション装置２５とを備えている。

従って、−船上水は、適宜の管路２６にて上記カラム２
１に導かれて、所定のｐ■値とされた後、加熱器２２に
て所定温度に加熱され、生成したスケールを膜分離装置
２３で濾過された後、必要に応じて加熱器２４にて再加
熱され、次いで、サーモパーベーパレーション装置に供
給される。前述したように、−船上水は、サーモパーベ
ーパレーション装置において循環され、一部は、例えば
、必要に応じて、加熱器や分離装置に戻される。

上記装置において、カラム２１及び加熱器２２をアニオ
ン交換装置に変えることによって、−Ｃ上水をアニオン
交換し、膜分離した後、サーモパーベーパレーション処
理する装置を得ることができる。

第２工程におけるサーモパーベーパレーション処理にお
いて、原水の加熱温度は、高くするほど、多くの透過水
が得られるので、沸騰温度が好ましいが、必要ならば、
通常、５０℃以上の温度とすることができる。また、サ
ーモパーベーパレーションにおける冷却水温度は、低い
方がよいが、通常、１０〜４０℃程度が適当である。

尚、必要に応じて、サーモパーベーパレーション装置を
複数段に構成し、第１の装置からの透過水ヲ更にサーモ
パーベーパレーション処理することもできる。

去浬Ｉ邦火果 以上のように、本発明の方法によれば、第１工程におい
て、−船上水にアルカリ性物質を溶解させ、又は脱気し
てアルカリ性とし、生成した炭酸イオンを主としてカル
シウムイオンと反応させてスケールを形成させ、これを
その他の微粒子と共に除去した後に、サーモパーベーパ
レーション処理する。従って、本発明の方法によれば、
サーモパーベーパレーション処理によってスケールの発
生なしに、長期間にわたって安定して、電導度１゜０８
３７ｃｍ以下の高品質の純水を容易に且つ経済的に製造
することができる。

災立燃 以下に本発明の実施例を挙げる。

実施例１ 一般上水として茨木市水道水を用いて、純水を製造した
。尚、この−船上水の性状は以下のとおりである。

Ｎａ１０．７　　ｍｅ／Ｉ Ｋ　　　　　　　　　　　　　２．０８ｍｇ／ＩＣａ　
　　　　　　　　　　１４．２　　ｗ／１Ｍｇ　　　　
　　　　　　　　　　３．８４■／１炭酸ガス　　　　
　　　　８．８　　■／ｌ塩素イオン　　　　　　１６
．９　■／ｌ硫酸イオン　　　　　　１８．４　■／ｌ
シリカ　　　　　　　　１８．２　■／１全リン　　　
　　　　　０．０５■／１遊離塩素　　　　　　　　１
．Ｏｐｐａ＋以下アンモニア性窒素　　　　０．５　　
ｐｐｍ以下電導度　　　　　　　１８０　　　ｐＳ／ｃ
ｓこの一般上水４ＯＮに水酸化ナトリウム０．４ｇを加
えて、そのｐＨを１１．３とした後、７０℃で２０分間
加熱したところ、白色の沈殿が生じた。

この−船上水をポリプロピレン繊維からなる孔径約３μ
ｍのフィルターを備えた市販カートリッジ式フィルター
にて濾過して、上記沈殿を除去した。濾液温度は６１℃
であったので、これを８０°Ｃに加熱した後、第１図に
示した装置を用いて、サーモパーベーパレーション処理
１．ｆ、：、。

この装置における多孔質膜は、孔径０．２μｍ、多孔度
８０％のポリテトラフルオロエチレンからなり、装置に
おける有効膜面積は４００ｄである。

この装置の冷却水通路に温度２０℃の冷却水を４β／分
の割合で供給しつつ、装置の原水通路に上記のように加
熱濾過後の一般上水を供給して、純水としての透過水を
約３０ｍ１／分の割合で得た。

得られた純水の性状は、Ｎ　ａ　４ｐｐｂ　、　Ｃａ　
３ｐｐｂ、炭酸成分１００ｐｐｂ、電導度０．７μｓ／
ａｍであった。

実施例２ 市販の粒状ソーダライムを内径２０ｍｍ、長さ２９　ｃ
ｍの円筒状カラムに充填し、このカラムに実施例１と同
じ一般上水を６０℃に加熱して通水したところ、ｐｔｔ
ｉｔ、ｓであって、白濁した透過水を得た。

これを実施例１と同じフィルターにて濾過した後、実施
例１と同じ装置を用い、連続して２００時間、サーモパ
ーベーパレーション処理した。このようにして得られた
透過水としての純水の性状を表に示す。本発明の方法に
よれば、アルカリ処理及びその後の濾過処理をサーモパ
ーベーパレージョン法と組み合わせることによって、長
時間の連続処理においても、安定して電導度の小さい純
水を得ることができる。

比較例として、実施例１と同じ一般上水をそのままサー
モパーベーパレーション処理して得た水の性状を表に示
す。

膜の表面性状は、実施例によれば、２００時間の運転後
も当初の白色のままであったが、比較例によれば、１０
０時間の運転後にはやや茶色に着色し、スケールが付着
していることが認められた。

実施例３ 実施例１と同じ一般上水４０ｆを８０℃に加熱し、これ
に孔径１０μｍの微孔を有する径３Ｑｍｍのガラスポー
ルフィルターをノズルとして、−船上水中に空気を３０
分間吹き込んだところ、白色のスケールが沈殿した。処
理後の水はｐｕｓ、ａであった。

次いで、この水を実施例１と同じフィルターにて濾過し
た後、実施例１と同じサーモパーベーパレーション装置
を用いて、装置の冷却水通路に温度２０°Ｃの冷却水を
４１／分の割合で供給しつつ、装置の原水通路に上記の
ように加熱脱気濾過後の一般上水を供給して、純水とし
ての透過水を約３０　ｍｌ／分の割合で得た。

得られた純水の性状は、Ｎａ　２ｐｐｂ　、　Ｃａ　３
ｐｐｂ　。

炭酸成分ａｏｐｐｂ、電導度０．７．ｃｒｓ／ｃ＋ｎで
あった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法において用いるサーモパーベーパ
レーション装置の一例を示す縦断面図、第２図は第１図
において線Ａ−Ａに沿う断面図、第３図は別の装置を示
す断面図、第４図は更に別の装置を示す縦断面図、第５
図は第４図において線Ｂ−Ｂに沿う断面図、第６図は更
に別の装置を示す縦断面図、第７図は第６図において線
Ｃ−Ｃに沿う断面図である。 第８図は本発明の本発明による方法を実施するための装
置構成図の一例を示す。第９図は水におけるｐＨと炭酸
成分の存在との関係を示すグラフである。 １・・・外管、２・・・膜管、３・・・原水通路、９・
・・伝熱管、１０・・・蒸気拡散空間、１３・・・純水
導出管、１４・・・スペーサ、１５・・・冷却媒体取出
管、２１・・・アルカリ性物質を充填したカラム、２２
・・・加熱器、２３・・・濾過装置、２４・・・加熱器
、２５・・・サーモパーベーパレーション装置。 第４図 第９図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）一般上水から純水を製造する方法において、（ａ
   ）一般上水をアルカリ性とした後、固形物を濾別する第
   １工程、及び （ｂ）上記第１工程を経た一般上水を、水蒸気は透過さ
   せるが、水は透過させない疎水性重合体多孔質膜の一面
   側に所定の温度で原水として接触させ、この原水から水
   蒸気を発生させ、これを上記多孔質膜の他面側に透過さ
   せ、冷却して凝縮させて、純水としての透過水を得る第
   ２工程 を含むことを特徴とする純水の製造方法。
2. （２）第１工程において、一般上水にアルカリ性物質を
   溶解させることによつて、一般上水をアルカリ性とする
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の純水の製
   造方法。
3. （３）第１工程において、一般上水を脱気することによ
   つて、一般上水をアルカリ性とすることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の純水の製造方法。
4. （４）第１工程において、一般上水をアルカリ性下に、
   又はアルカリ性とした後、加熱することを特徴とする特
   許請求の範囲第２項又は第３項記載の純水の製造方法。
5. （５）一般上水を気曝、加熱脱気、真空脱気、不活性ガ
   スの吹き込み及び超音波照射から選ばれる少なくとも１
   つの方法にて脱気することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項又は第４項いずれかに記載の純水の製造方法。