KR100944538B1 - Method for producing high hardness mineral water containing mineral using sea water - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for producing mineral water with high hardness containing mineral using sea water is provided toefficiently and inexpensively separate the mineral of high purify by removing chlorine ions and sulfate ions, and to manufacture various products including the minerals. CONSTITUTION: A method for producing mineral water with high hardness containing mineral using sea water comprises the following steps: manufacturing first concentrated water and first permeated water by passing sea water through a first reverse osmosis membrane; evaporating and crystallizing the first concentrated water with a multi-stage vacuum evaporation system; separating the crystallized minerals according to kinds of the minerals; manufacturing second concentrated water; making the first mineral concentrated water; making the second mineral concentrated water in which chlorine ions and sulfate ions are removed with a water-splitting electrodialyzer; and mixing and diluting the second mineral concentrated water with second permeated water.

Description

해수를 이용한 미네랄 함유 고경도 미네랄 워터의 제조방법{Method for producing high hardness mineral water containing mineral using sea water}Method for producing high hardness mineral water containing mineral using sea water}

본 발명은 해수를 처리하여 황산이온 및 염소이온을 제거한 미네랄 함유 고경도 미네랄 워터의 제조에 관한 것이다.The present invention relates to the production of mineral-containing high hardness mineral water from which seawater is treated to remove sulfate and chlorine ions.

일반적으로 해수(해양심층수 포함)를 처리하여 담수를 제조하는 방법에는 증발법, 역삼투막법, 전기투석법 등이 있다. 그 어떤 방식을 택하든 제조된 물은 원수의 특성 및 제조된 물의 성분 특성에 의하여 그 사용처가 제한이 되어 왔다. 그 중에서도 차이를 결정하는 대표적인 것이 함유된 미네랄 성분과 그 양이다. In general, a method of preparing fresh water by treating seawater (including deep seawater) includes an evaporation method, a reverse osmosis membrane method, and an electrodialysis method. Either way, the water produced has been limited in its use due to the nature of the raw water and the component properties of the water produced. Among them, the most important thing that determines the difference is the mineral content and the amount thereof.

그런데 상기의 방법들은 그 미네랄의 조절이 자유롭지 않고 미네랄 성분 조성에 대한 법적 규제가 까다롭기 때문에 소비자의 요구와 법적 기준에 따른 물을 제조하는 것이 쉽지 않다. However, the above methods are not easy to manufacture the water according to the consumer's requirements and legal standards because the minerals are not freely controlled and the legal regulations on the composition of the minerals are difficult.

특히 먹는 물 및 먹는 해양심층수는 인간이 음용수로서 섭취하기 때문에 그 함유성분 및 양에 있어서 엄격한 규제를 받고 있다. 그 중에 대표적인 것이 염소이온과 황산이온이다. 현행 먹는물 관리법의 수질기준을 보면 염소이온은 250mg/L, 황산이온은 200mg/L이 넘지 않도록 되어 있다. 먹는 물의 경도는 300mg/L, 먹는 샘물은 500mg/L, 먹는 해양심층수는 1200mg/L로 되어 있어 다량의 미네랄을 포함시킬 수 있는 것으로 되어 있지만, 대표적인 음이온인 염소이온과 황산이온의 규제로 인하여 이를 제거하지 않을 경우에는 경도 200이 넘는 미네랄 워터도 제조가 쉽지 않은 실정이다. In particular, drinking water and deep sea water to be eaten are strictly regulated in their content and amount because they are ingested as drinking water by humans. Among them, chlorine and sulfate ions are representative. According to the water quality standards of the current drinking water management law, chlorine ions are not more than 250mg / L, sulfate ions are not more than 200mg / L. The hardness of drinking water is 300mg / L, the drinking spring water is 500mg / L, and the deep sea water is 1200mg / L, so it can contain a large amount of minerals, but this is due to the regulation of chlorine and sulfate ions, which are representative anions. If not removed, mineral water of more than 200 hardness is not easy to manufacture.

먹는 해양심층수는 심층수를 원료로 만들어지는데, 심층수란 해양심층수개발 및 관리에 관한 법에서 규정한 태양광이 도달하지 않는 수심 200m 이상의 깊은 곳에 위치하는 바닷물을 의미하는 것으로, 일본 수산청의 수산 심층수 협의회에서는 광합성에 의한 유기물 생성이 없고, 겨울철에 연직 혼합작용이 발생하지 않는 수심 이하의 해수를 심층수라고 정의하고 있다. 이러한 해양심층수는 생명활동에 필요한 무기 영양염이 다량 포함된 부영양성(富營養性), 화학물질에 의한 오염이 없는 청정성(淸淨性), 온도의 변화가 거의 없는 저온안정성(低溫安定性), 20기압 이상의 수압에서 오랜 세월에 걸쳐 숙성된 숙성성(熟成性) 등의 특성을 가진 해양자원으로서, 수산분야(양식), 에너지 분야(냉방), 제품 분야(식품, 소금, 술, 생수, 화장품), 의료분야(아토피성 피부치료) 등에 광범위하게 이용되고 있다. 특히, 해양 심층수에는 4대 미네랄(마그네슘, 칼슘, 칼륨, 나트륨)을 비롯하여, 아연, 셀렌, 망간 등의 각종 미네랄 성분이 포함되어 있으므로, 담수화를 통한 미네랄 워터의 제조에 유용한 것으로 알려져 있다. 하지만 염소이온 및 황산이온에 대한 규제로 인하여 이를 제거하지 않으면 고경도의 미네랄 워터를 제조하는 것이 어렵게 되어 있다.Deep sea water to be eaten is made from deep water as a raw material. Deep sea water means seawater that is located at a depth of 200m or more, which is not reached by sunlight as defined by the Law on Development and Management of Deep Sea Water. Deep sea water is defined as deep water, which does not produce organic matter by photosynthesis and does not generate vertical mixing in winter. These deep sea waters are rich in nutrients containing inorganic nutrients necessary for life activities, cleanliness free from chemical contamination, low temperature stability with little change in temperature, It is a marine resource that has characteristics such as maturation matured over a long period of time at a pressure of 20 atm and higher. ), It is widely used in the medical field (atopic skin treatment). In particular, since the deep sea water contains four minerals (magnesium, calcium, potassium, sodium), various mineral components such as zinc, selenium and manganese, it is known to be useful for the production of mineral water through desalination. However, due to regulations on chlorine and sulfate ions, it is difficult to produce high hardness mineral water without removing them.

미네랄은 인간에게 필요한 5대 영양소 중의 하나로서, 신체 구성, 신체 기능 조절 등의 역할을 수행하고 있다. 미네랄의 결핍 및 과잉은 신체적, 정신적 발달을 저해하고, 각종 질병을 야기하는 원인이 되므로, 체내의 미네랄 밸런스(Mineral balance)를 유지하는 것이 중요하다. 미네랄 성분 중에서 칼슘(calcium, Ca2+)은 뼈와 치아형성, 근육, 신경 및 심장의 기능 조절, 혈액응고 촉진 등의 기능을 하며, 결핍 시에는 변비, 골다공증, 발육장애, 경련, 충치, 신경 불안증 등이 발생하고, 비타민 D와 함께 과량 복용시 고칼슘혈증, 관절이나 신장에 칼슘 침착 등의 증상이 발생한다. 마그네슘(magnesium, Mg2+)은 에너지 생성, 신경기능 조절, 비타민 B, E 대사의 촉진 등의 기능을 수행하며, 결핍 시에는 심장병, 고혈압, 신결석, 불면증, 부정맥, 저혈압, 식욕상실, 근육통, 빈혈 등이 발생하고, 과량 복용 시에는 신기능 이상 환자에게 위험하다. 칼륨(potassium, K+)은 세포내 산염기 평형 조절, 수분조절, 신경기능 유지, 세포기능 보존, 혈관확장, 뇌의 산소공급 등의 기능을 수행하며, 결핍 시에는 부정맥, 식욕감퇴, 근육경련, 변비, 피로, 무력증, 저혈당증 등이 발생하고, 과량 섭취 시 신부전 환자에게 위험하다.Minerals are one of the five nutrients required by humans, and play a role in body composition, body function control, and the like. Deficiency and excess of minerals inhibit physical and mental development and cause various diseases, so it is important to maintain the mineral balance in the body. Among the minerals, calcium (calcium, Ca 2+ ) is responsible for bone and tooth formation, muscle, nerve and heart function, blood coagulation, etc., deficiency constipation, osteoporosis, developmental disorders, spasms, cavities, nerves Anxiety may occur, and symptoms such as hypercalcemia, calcium deposition in the joints or kidneys may occur when taken in conjunction with vitamin D. Magnesium (Magnesium, Mg 2+ ) performs the functions of energy production, nervous function control, vitamin B, E metabolism, etc.In deficiency, heart disease, hypertension, nephrolithiasis, insomnia, arrhythmia, hypotension, loss of appetite, muscle pain, Anemia and the like, and overdose is dangerous for patients with renal dysfunction. Potassium (potassium, K + ) performs functions such as regulating intracellular acid group balance, controlling water, maintaining nerve function, preserving cellular function, expanding blood vessels, and supplying oxygen to the brain, and deficiency of arrhythmia, loss of appetite, and muscle spasms. , Constipation, fatigue, asthenia, hypoglycemia, etc., and overdose is dangerous for patients with renal failure.

해양 심층수에 포함된 미네랄 성분은 100% 수용성이므로 체내 흡수가 용이한 장점이 있다. 따라서 해양 심층수에 포함된 미네랄 성분은 잘못된 식이습관, 환경오염 등으로 인해 미네랄 밸런스가 무너진 현대인에게 매우 유용한 미네랄 공급원이 될 수 있다. Mineral components contained in the deep sea water is 100% water soluble, there is an advantage that it is easy to absorb in the body. Therefore, minerals contained in deep sea water can be a very useful mineral source for modern people whose mineral balance is broken by poor diet and environmental pollution.

따라서 미네랄은 많이 포함시키되 염소이온 및 황산이온을 경제적이고 효율적으로 제거한 미네랄 워터를 만드는 것이 무엇보다도 중요하다.Therefore, it is important to make mineral water that contains a lot of minerals but economically and efficiently removes chloride and sulfate ions.

그러나 해수의 경우, 상당량의 염분(NaCl)을 포함하므로, 염분을 제거하는 담수화 과정에서, 유용한 미네랄 성분인 칼륨, 칼슘, 마그네슘 등이 함께 제거되는 문제가 있다. 또한 양이온, 음이온으로 나누어져 있고 이들 이온은 또 1가 이온, 2가 이온으로 나누어져 있는 등 다양한 특성을 가지고 있어 개별적으로 분리 추출하는 것이 쉽지 않게 되어 있다.However, since seawater contains a significant amount of salt (NaCl), there is a problem that potassium, calcium, magnesium, and the like, which are useful mineral components, are removed together during desalination to remove salt. In addition, it is divided into cation and anion, and these ions have various characteristics such as monovalent ions and divalent ions, so that it is not easy to separate and extract them individually.

해수의 담수화 방법으로는 증발법, 역삼투막법, 전기투석법 등이 일반적으로 알려져 있는데, 증발법은 해수를 증발시켜 용매인 물은 증발시키고, 용질은 잔류시키는 원리를 이용하는 것이며, 역삼투막법은 물에 용해되어 있는 이온성 물질은 배제하고, 순수한 물만 통과시키는 막(반투막)을 이용하여 해수 중에 용해된 이온성 물질을 여과하는 방법이며, 전기투석법은 음이온막과 양이온막을 교대로 배치한 후, 음이온막과 양이온막의 양단에 위치한 전극에 직류전압을 걸어 양이온 및 음이온을 제거하여, 순수한 담수를 얻는 방법이다. The desalination method of seawater is generally known as evaporation method, reverse osmosis membrane method, electrodialysis method, etc. The evaporation method uses a principle of evaporating seawater to evaporate the solvent water and retain the solute, and reverse osmosis membrane method The ionic substance dissolved in seawater is filtered by using a membrane (semi-permeable membrane) that excludes dissolved ionic substances and only pure water passes.The electrodialysis method alternately arranges an anionic membrane and a cationic membrane, and then It is a method of obtaining pure fresh water by applying DC voltage to electrodes located at both ends of membrane and cationic membrane to remove cations and anions.

그러나, 이들 담수화 방법을 사용할 경우에는, 어떤 경우에는 미네랄 함량이 없는 증류수 제조에 만족하거나 미네랄이 함유된다고 해도 그 조성비가 불균형하여 원하는 물을 만드는 것이 어렵다. 또한 해수에 포함된 각종 미네랄 성분을 효율적으로 분리하기 어려우므로, 미네랄 성분의 회수율이 낮고 포함된 미네랄에서 염소이온 및 황산이온을 제거하는 것이 어려운 단점 또한 가지고 있다.However, when these desalination methods are used, in some cases, even if the content of the mineral content is satisfied or even if the mineral is contained, the composition ratio is unbalanced, making it difficult to produce the desired water. In addition, since it is difficult to efficiently separate the various mineral components contained in the sea water, the recovery rate of the mineral component is low, and it also has a disadvantage that it is difficult to remove chlorine ions and sulfate ions from the included minerals.

한국등록특허 제10-732066호에는 해양심층수로부터 저온진공결정법을 이용한 고순도 미네랄의 효율적 추출 방법이 개시되어 있으며, 한국등록특허 제10-695671호에는 해양심층수를 이용한 탄산수소칼슘의 제조 방법이 개시되어 있으나, 염소이온 및 황산이온이 선택적, 효율적으로 제거되면서 고경도 미네랄 워터를 경제적으로 제조할 수 있는 실용적인 방법은 개발되어 있지 않은 실정이다.Korean Patent No. 10-732066 discloses a method for efficiently extracting high purity minerals from deep ocean water using low temperature vacuum crystallization, and Korean Patent No. 10-695671 discloses a method for producing calcium hydrogen carbonate using deep sea water. However, practical methods for economically producing high hardness mineral water have not been developed while chlorine and sulfate ions are selectively and efficiently removed.

본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 안출된 것으로서, 본 발명은 해수로부터 미네랄의 효율적인 분리 추출 방법 및 분리 추출한 미네랄에서 염소이온 및 황산이온을 제거하여 미네랄 함유 고경도 미네랄 워터의 제조방법을 제공코자 하는 것이다.The present invention has been made in accordance with the requirements as described above, the present invention is to provide a method for the efficient separation and extraction of minerals from sea water and a method for producing mineral-hardened mineral water by removing chlorine and sulfate ions from the separated and extracted minerals will be.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명자들은 저렴한 에너지 비용을 사용하여 순도가 높은 미네랄을 해양심층수로부터 분리하고, 이를 나노막, 바이폴라막, 이온교환막 등을 사용하여 염소이온 및 황산이온을 제거함으로써 미네랄 함유 고경도 미네랄 워터를 제조하기에 이르렀다.In order to solve the above problems, the present inventors use minerals by separating high purity minerals from deep sea water using low energy costs and removing chlorine and sulfate ions using nano membranes, bipolar membranes, ion exchange membranes, and the like. High hardness mineral water has been produced.

본 발명에 따르면, 해수로부터 순도가 높은 미네랄을 저비용의 에너지로 분리할 수 있으며, 염소이온 및 황산이온이 제거된 미네랄을 포함하는 다양한 제품의 효율적인 생산이 가능하다.According to the present invention, high-purity minerals can be separated from seawater with low-cost energy, and efficient production of various products including minerals from which chlorine and sulfate ions have been removed is possible.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은In order to achieve the object of the present invention, the present invention

1) 해양심층수를 전처리 후 1차 RO(역삼투막)에 통과시켜 1차 농축수와 1차 투과수를 제조하는 단계,1) preparing the first concentrated water and the first permeated water by passing the deep ocean water through a first RO (reverse osmosis membrane) after pretreatment;

2) 상기 1차 농축수를 다단증발농축시스템을 통해 증발시켜 미네랄을 분리추 출하는 단계,2) separating and extracting the mineral by evaporating the primary concentrated water through a multi-stage evaporation concentration system,

3) 상기 증발 결정화된 미네랄을 입경분리기 등을 통해 미네랄을 종류별로 분리시키는 단계,3) separating the minerals by type through the evaporation crystallized minerals through a particle size separator,

4) 상기 1)단계의 1차 투과수를 2차 RO(역삼투막)에 통과시켜 2차 투과수와 2차 농축수를 제조하는 단계, 4) preparing the secondary permeate and the secondary concentrated water by passing the primary permeate of step 1) through the secondary RO (reverse osmosis membrane);

5) 상기 3)단계에서 분리 추출된 미네랄을 2차 RO(역삼투막) 투과수와 혼합하여 1차 미네랄 농축수를 만드는 단계, 5) mixing the mineral extracted and extracted in step 3) with the second RO (reverse osmosis membrane) permeate to make a primary mineral concentrate,

6) 상기 5)단계에서 제조된 1차 미네랄 농축수를 바이폴라막과 이온교환막등을 이용한 물분해전기투석장치를 이용하여 염소이온 및 황산이온이 제거된 2차 미네랄 농축수를 만드는 단계, 6) preparing a secondary mineral concentrated water from which the chlorine and sulfate ions are removed by using the hydrolysis electrodialysis apparatus using the bipolar membrane and the ion exchange membrane as the primary mineral concentrated water prepared in step 5),

7) 상기 5)단계에서 제조된 1차 미네랄 농축수를 나노막에 통과시켜 황산이온이 제거된 차별화된 2차 미네랄 농축수를 만드는 단계, 7) making the differentiated secondary mineral concentrated water from which sulfate ions have been removed by passing the primary mineral concentrated water prepared in step 5) through the nanomembrane,

8) 상기 6)단계 또는 7)단계에서 제조된 2차 미네랄 농축수를 상기 4)단계에서 만들어진 2차 RO(역삼투막) 투과수에 혼합하는 단계를 포함하는 미네랄 함유 고경도 미네랄 워터의 제조방법에 관한 것이다.8) to a method for producing mineral-containing hard mineral water comprising the step of mixing the secondary mineral concentrated water prepared in step 6) or step 7) with the secondary RO (reverse osmosis membrane) permeated water produced in step 4) It is about.

본 발명의 일 구현 예에 따른 미네랄 워터의 제조방법은 상기 4)단계의 2차 농축수를 1차 RO 공정으로 되돌려 재활용하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.Method for producing mineral water according to an embodiment of the present invention may further include the step of recycling the second concentrated water of step 4) back to the first RO process.

본 발명의 일 구현 예에 따른 미네랄 워터의 제조방법은 상기 3)단계에서 입경 분리 후 남은 잔류액을 분무건조시켜 결정화하여 소량 미네랄까지 결정 추출하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.The method for preparing mineral water according to one embodiment of the present invention may further include the step of crystallizing by spray-drying the residual liquid remaining after the particle size separation in step 3) to crystallize even a small amount of minerals.

본 발명의 일 구현 예에 따른 미네랄 워터의 제조방법에서, 상기 1)단계의 해양심층수의 전처리는 모래여과, 급속여과막, 마이크로필터(MF), 나노필터(NF), 또는 울트라필터(UF) 여과를 통해 수행될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.In the method for producing mineral water according to an embodiment of the present invention, the pretreatment of the deep sea water of step 1) is sand filtration, rapid filtration membrane, micro filter (MF), nano filter (NF), or ultra filter (UF) filtration It may be performed through, but is not limited thereto.

본 발명의 일 구현 예에 따른 미네랄 워터의 제조방법에서, 상기 3)단계의 입경분리기는 20~500 메쉬의 진동스크린일 수 있다.In the method for producing mineral water according to one embodiment of the present invention, the particle size separator of step 3) may be a vibration screen of 20 to 500 mesh.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

도 1은 본 발명의 미네랄 워터를 제조 방법을 나타내는 전체 공정도이다. 본 발명의 전체 공정의 흐름은 해수를(해양심층수 포함)를 전처리(모래여과, 급속여과막, 마이크로필터(MF), 나노필터 (NF), 울트라필터(UF) 등으로 여과)한 후, 1차 RO(역삼투막)을 통과시켜 1차 농축수와 1차 투과수(탈염수)를 제조하고 1차 농축수를 다단증발농축시스템을 통해 고농축 결정화하고 이를 입경분리기 등을 이용하여 성분이 다른 미네랄염류를 분리하는 방법으로 미네랄을 분리 추출한다. 1차 투과수(탈염수)는 2차 RO(역삼투막)을 통과시켜 2차 투과수(고순도의 탈염수)와 저농도의 2차 농축수를 제조한다. 분리 추출한 미네랄을 2차 투과수에 혼합 희석하여 1차 미네랄 농축수를 만든다. 만들어진 1차 미네랄 농축수를 바이폴라막 및 이온교환막을 이용한 물분해전기투석장치를 이용하여 염소이온 및 황산이온을 제거한 2차 미네랄 농축수로 만든다. 또한 1차 미네랄 농축수를 나노막을 사용하여 황산이온이 제거된 2차 미네랄 농축수를 만든다. 이렇게 만들어진 2차 미네랄 농축수를 2차 RO(역삼투막) 투과수에 미네랄 조성비에 맞게 혼합 희석하여 고경도 미네랄 워터를 제조하는 과정으로 구성된다. 2차 농축수는 1차 RO로 보내 재활용한다. 1 is an overall process diagram showing a method for producing mineral water of the present invention. The flow of the whole process of the present invention is the first step after the pretreatment of the sea water (including deep sea water) (sand filtration, rapid filtration membrane, micro filter (MF), nano filter (NF), ultra filter (UF), etc.) Through the RO (reverse osmosis membrane), the first concentrated water and the first permeated water (demineralized water) are prepared, and the first concentrated water is highly concentrated and crystallized through a multi-stage evaporation concentration system, and the mineral salts having different components are separated by using a particle size separator. How to separate and extract the minerals. The primary permeate (demineralized water) passes through a secondary RO (reverse osmosis membrane) to produce a secondary permeate (high purity demineralized water) and a low concentration of secondary concentrated water. The separated and extracted minerals are mixed and diluted in secondary permeated water to make primary mineral concentrated water. The prepared primary mineral concentrate is converted into a secondary mineral concentrate by removing chlorine and sulfate ions using a hydrolysis electrodialysis apparatus using a bipolar membrane and an ion exchange membrane. In addition, primary mineral concentrated water is used to make secondary mineral concentrated water from which sulfate ions have been removed using a nanomembrane. The secondary mineral concentrated water thus prepared is mixed and diluted in the secondary RO (reverse osmosis membrane) permeated water according to the mineral composition ratio to prepare high hardness mineral water. The secondary concentrated water is sent to the primary RO for recycling.

본 발명의 미네랄 워터는 생수(먹는 물, 먹는해양심층수 등) 및 각종 음료를 포함하는 의미이다.Mineral water of the present invention is meant to include bottled water (eating water, deep sea water to eat, etc.) and various beverages.

본 발명의 미네랄 워터의 제조방법은 1차 미네랄 농축수 제조공정과 나노막을 사용한 2차 미네랄 농축수 제조공정을 포함한다.The method for producing mineral water of the present invention includes a primary mineral concentrated water production process and a secondary mineral concentrated water production process using a nanomembrane.

제조된 1차 미네랄 농축수를 나노막을 통과시키면 SO4 2 -가 제거된 2차 미네랄 농축수를 얻을 수 있다.Passing the prepared primary mineral concentrated water through the nano-membrane can be obtained a secondary mineral concentrated water from which SO 4 2 - has been removed.

제조된 미네랄 워터의 품질을 좌우하는 것은 황산이온(SO4 2 -), 염소이온(Cl-) 이 얼마나 적은가 여부와 염분제거, 그리고 칼륨, 칼슘, 마그네슘의 함량 균형 여부에 달려있다. 황산이온(SO4 2 -), 염소이온(Cl-)을 제거하기 위해서는 복잡한 공정이 필요한데 나노막을 이용하면 황산이온(SO4 2-)의 효율적인 제거가 이루어진다, 이는 황산이온(SO4 2 -)이 2가 이온으로서 이온 크기가 다른 이온보다 크기 때문인 것으로 판단된다. It influences the quality of the produced mineral water, sulfuric acid ions (SO 4 2 -) - depends on whether the whether and how jeokeunga desalination, and potassium, calcium, magnesium content of the balance of the chloride ion (Cl). A sulfate ion (SO 4 2 -), chloride ion (Cl -) in order to remove the film by using nano requires a complicated process is made efficient removal of sulfate ions (SO 4 2-), which sulfate ion (SO 4 2 -) It is considered that the ion size is larger than other ions as these divalent ions.

1차 미네랄 농축수는 다양한 조합으로 제조하는 것이 가능하다. 분리추출된 미네랄 중 칼슘만을 가지고 만들 수도 있고 마그네슘, 칼륨 혼합 농축수를 가지고 만들 수도 있다. Primary mineral concentrates can be prepared in various combinations. It can be made with only calcium from the extracted minerals, or it can be made with mixed magnesium and potassium concentrates.

이렇게 만들어진 1차 미네랄 농축수에서 황산이온(SO4 2-)만이 제거된 2차 미 네랄 농축수를 만들 경우에는 나노막을 사용하는 것이 경제적이다. 나노막 공정은 RO(역삼투막) 공정과 같이 경제적인 비용으로 설비를 운영하는 것이 가능하다. It is economical to use nanomembrane to make secondary mineral concentrates in which only sulfate ions (SO 4 2- ) are removed from the primary mineral concentrates. The nanomembrane process can be operated at an economical cost like the RO (reverse osmosis membrane) process.

황산이온(SO4 2 -) 및 염소이온(Cl-)이 함께 제거된 2차 미네랄 농축수를 만들기 위해서는 나노막 공정만으로는 어렵다. 이는 황산이온(SO4 2-)은 이온의 크기가 커서 나노막을 통과하기가 어렵지만 염소이온(Cl-)은 다른 이온과 마찬가지로 쉽게 통과하기 때문이다. 따라서 황산이온(SO4 2 -) 및 염소이온(Cl-)을 함께 제거하기 위해서는 바이폴라막과 전기투석을 이용하는 방법이 보다 효율적이다. A sulfate ion (SO 4 2 -) and chloride ion (Cl -) is difficult only by nano-film process to make the number of the secondary mineral concentrate is removed together. This is because sulfate ions (SO 4 2- ) are difficult to pass through the nano-membrane due to the large size of ions, but chlorine ions (Cl ) pass easily like other ions. Therefore, a sulfate ion (SO 4 2 -) and chloride ion (Cl -) in order to remove together is more efficient than the method of using a bipolar membrane and electrodialysis.

최근 물분해 전기투석 공정(Water-splitting electrodialysis)은 산/염기를 생산하기 위한 효율적인 공정으로 주목받고 있다. 바이폴라막은 양이온 교환층과 음이온 교환층이 결합된 형태의 막으로 물분해 전기투석 공정에서 핵심적인 역할을 담당한다. 바이폴라막은 역 바이어스(Reverse bias) 조건에서 물분자를 수소이온과 수산화이온으로 분해하는 독특한 전기화학적 특성을 가지고 있다. 따라서 화학 및 생물공정에서 부산물의 발생없이 산/염기를 생산할 수 있다 .Recently, water-splitting electrodialysis is attracting attention as an efficient process for producing acid / base. The bipolar membrane is a type of membrane combined with a cation exchange layer and an anion exchange layer and plays a key role in the hydrolysis electrodialysis process. Bipolar membranes have unique electrochemical properties that decompose water molecules into hydrogen and hydroxide ions under reverse bias conditions. Thus, chemical and biological processes can produce acids / bases without the generation of by-products.

바이폴라막의 제조방식은 크게 4가지 형태로 나눌 수가 있다. 첫 번째는 상용화된 양이온/음이온 교환막을 결합시키는 방법이며, 두 번째는 Single-sheet 형태의 바이폴라막의 제조이다. 세 번째는 기존의 상용막위에 Casting을 하는 방법이며, 마지막으로 연속적인 Coating법에 의해 제조하는 방법으로 구분할 수 있다.The bipolar film production method can be divided into four types. The first method is to combine a commercially available cation / anion exchange membrane, and the second method is to prepare a bipolar membrane in the form of a single sheet. The third method is casting on the existing commercial film. Finally, it can be divided into manufacturing method by continuous coating method.

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<바이폴라막에 의한 물분해 공정><Water decomposition process by bipolar membrane>

첫 번째 방법은 바이폴라막 개발 초기에 시도되었던 방법으로 느슨하게 겹치는 방법과 Hot pressing 또는 접착고분자를 도입하는 방법 등으로 나눌 수 있으나, 이 방법으로 제조된 바이폴라막은 대체로 물리화학적 안정성이 낮으며 물분해 저항성이 높은 단점을 가지고 있어 현재는 거의 사용이 되고 있지 않다. 최근에는 두 번째, 세 번째인 Single-sheet 바이폴라막과 Casting에 의해 제조된 바이폴라막이 주로 개발이 되고 있으며, 물분해 특성을 향상시키기 위해 계면에 고분자 촉매(예, Carboxylic acid, Secondary/tertiary amines) 및 무기 촉매(예, Metal hydroxide /oxide) 등을 도입하는 연구가 진행 중에 있기도 하다. The first method was attempted early in the development of bipolar membrane, and it can be divided into loose overlapping method and hot pressing or introduction of adhesive polymer.However, bipolar membrane manufactured by this method has low physicochemical stability and resistance to water decomposition. It has a high disadvantage and is rarely used at present. Recently, second and third single-sheet bipolar membranes and bipolar membranes manufactured by casting have been mainly developed, and polymer catalysts (eg, Carboxylic acid, Secondary / tertiary amines) and Research into the introduction of inorganic catalysts (eg metal hydroxide / oxide) is underway.

위 그림에서 알 수 있는 것처럼 바이폴라막은 물의 이론적인 분해전압인 0.83V 이상을 가하면 물을 H+ 와 OH-로 분해할 수가 있다. 바이폴라막은 양이온과 음이온 교환층이 결합된 형태의 막으로 역 바이어스(Reverse Bias), 즉 바이폴라막 의 양이온 교환층이 음극을, 음이온 교환층이 양극을 향하고 있는 상태에서 물분자를 수소이온(H+)와 수산화이온(OH-)으로 분해한다. As can be seen from the above figure, bipolar membrane can decompose water into H + and OH - by applying more than 0.83V which is the theoretical decomposition voltage of water. Bipolar membrane cation and anion exchange layer and a bias layer in the reverse order of the combined type (Reverse Bias), i.e., hydrogen ions of water molecules in a state where the negative electrode cation-exchange layer of bipolar membrane, the anion-exchange layer faces the positive electrode (H + ) and hydroxide ions (OH - Parts by).

바이폴라막을 이용한 물 분해 공정은 산/염기를 생성하기 위해 이용해오던 기존의 전해법(electrolytic water dissociation)보다 매우 효과적인 방법이다. 전극에서의 물분해 반응을 이용하는 기존의 전해 공정은 매우 넓은 전극면적을 요구하여 전류 효율이 낮아 에너지 효율이 떨어진다. 이에 반해 바이폴라막을 이용한 물분해공정은 Scale Up이 용이하다. 또한 물의 분해가 전극이 아닌 바이폴라막에 의해서 일어나는 것이 커다란 차이점이다. 그렇기 때문에 전극에 의해 물을 분해할 경우에 발생하는 전극의 오염문제가 발생하지 않으며 넓은 전극 면적 또한 필요로 하지 않다. 특히 막을 여러개를 겹쳐 설치할 경우에도 전극을 칸칸이 설치할 필요가 없이 여러개의 막을 설치한 후 양 끝에 전극을 설치하면 되기 때문에 전극의 수가 획기적으로 감소하게 된다. The water decomposition process using bipolar membrane is more effective than the existing electrolytic water dissociation method used to generate acid / base. Conventional electrolytic processes using water decomposition reactions at electrodes require very large electrode areas, resulting in low current efficiency and low energy efficiency. On the contrary, the water decomposition process using the bipolar membrane is easy to scale up. The major difference is that the decomposition of water is caused by the bipolar membrane, not the electrode. Therefore, there is no problem of contamination of the electrode generated when water is decomposed by the electrode, and a large electrode area is not required. In particular, even when a plurality of membranes are overlapped, there is no need for Kankan to install the electrodes. Therefore, the number of electrodes can be drastically reduced because the electrodes need to be installed at both ends after installing several membranes.

특히 물의 분해가 전기의 힘이 아닌 바이폴라막에 의해 이루어지기 때문에 전기 효율이 획기적으로 높다. 전극에 의한 물 분해와 바이폴라막에 의한 물분해 공정의 에너지값을 비교하면 다음 표 1과 같다.In particular, the electrical efficiency is remarkably high because the decomposition of water is made by the bipolar membrane, not the power of electricity. Table 1 compares the energy values of the water decomposition by the electrode and the water decomposition process by the bipolar membrane.

[표 1] 전극에 의한 물분해와 바이폴라막에 의한 물분해전기투석장치의 에너지 비교 [Table 1] Comparison of energy of water decomposition by electrode and water decomposition electrodialysis apparatus by bipolar membrane

구분division △U - 전기전압차△ U-Electric Voltage Difference △G - 물 분해에 요구되는 가역적인 자유엔탈피ΔG-reversible free enthalpy required for water decomposition 전극에 의한 물 분해Water decomposition by electrode ΔU = 2.056VΔU = 2.056 V ΔG = 0.0551kwh/molΔG = 0.0551kwh / mol 바이폴라막에 의한 물 분해Water decomposition by bipolar membrane ΔU = 0.828VΔU = 0.828 V ΔG = 0.0221kwh/molΔG = 0.0221 kwh / mol

본 발명의 미네랄 워터의 제조 방법은 다단증발시스템을 통한 미네랄 함유 고경도 미네랄 워터 제조 방법을 포함한다.The method for producing mineral water of the present invention includes a method for producing mineral-containing high hardness mineral water through a multi-stage evaporation system.

미네랄 워터를 제조하기 위해서는 미네랄을 분리 추출하는 것이 중요하다. 미네랄을 분리 추출하기 위해서는 다양한 방법이 있을 수 있다. 대표적인 것으로 전기투석에 의한 방법과 증발에 의한 방법이 있다. 전기 투석에 의한 방법은 미네랄을 선택적으로 정량적으로 분리하는 것이 쉽지 않다. 또한 필요로 하는 모든 성분을 추출하는 것이 어렵다. 이는 이온의 종류가 다양하고 그에 따른 이온의 특성들이 복잡하기 때문이다. 단순증발법은 해수에 포함된 미네랄을 모두 추출을 할 수 있지만, 그 분리가 어렵고 이 또한 미네랄의 다양한 특성과 차이로 인하여 원활하게 수행하는 것이 어렵다. In order to produce mineral water, it is important to separate and extract the minerals. There may be a variety of methods to separate and extract minerals. Representative examples include electrodialysis and evaporation. Electrodialysis methods are not easy to selectively and quantitatively separate minerals. It is also difficult to extract all the ingredients required. This is because the types of ions vary and the characteristics of the ions are complicated. Simple evaporation can extract all the minerals contained in the seawater, but the separation is difficult and also difficult to perform smoothly due to the various characteristics and differences of the minerals.

따라서 단순한 증발법이 아니라 미네랄의 특성과 해수의 물적 특성을 고려한 다단증발법이 필요로 하게 되어진다. 이 다단증발법은 미네랄 분리 추출 기술과 조화를 이루어 진행하는 것이 중요하다. 나아가 해수는 농축되어 감에 따라 그 농도 및 밀도가 증가하기 때문에 이를 반영한 에너지 투입량 및 증발량을 고려한 설비 용량이 필요로 해진다.Therefore, a multi-stage evaporation method that takes into account the properties of minerals and the physical properties of seawater is needed, not just evaporation. This multi-evaporation method is important to proceed in harmony with the mineral separation extraction technology. Furthermore, as the concentration of seawater increases, its concentration and density increase, which necessitates facility capacity considering energy input and evaporation.

[표 2] 해수의 농축실험(해양의 화학 동해대학 출판부)[Table 2] Concentration experiment of seawater (Donghae University Press, Marine Chemistry)

구분division 석출물 Precipitate 용적 (ml)Volume (ml) 밀도 (비중)Density (weight) 중량 (g)Weight (g) 산화철 (Fe2O3)Iron oxide (Fe 2 O 3 ) 탄산칼슘 (CaCO3)Calcium Carbonate (CaCO 3 ) 황산칼슘 (CaSO4)Calcium Sulfate (CaSO 4 ) 염화나트륨 (NaCl)Sodium Chloride (NaCl) 황산마그네슘 (MgSO4)Magnesium Sulfate (MgSO 4 ) 염화마그네슘 (MgCl2)Magnesium Chloride (MgCl 2 ) 브롬화나트륨 (NaBr)Sodium bromide (NaBr) 염화칼륨 (KCl)Potassium Chloride (KCl) 합계 (g)Total (g) 해수sea water 10001000 1.02451.0245 10251025 함수function 457.3457.3 1.05311.0531 481.6481.6 0.00080.0008 0.06190.0619 0.06270.0627 371.4371.4 1.07481.0748 399.1399.1 0.00040.0004 0.02100.0210 0.02140.0214 242.7242.7 1.09581.0958 265.9265.9 흔적trace 0.00180.0018 0.00180.0018 198.1198.1 1.12381.1238 217.0217.0 0.00820.0082 0.33530.3353 0.34350.3435 151.3151.3 1.15001.1500 174.0174.0 0.00870.0087 0.43080.4308 0.00780.0078 0.01680.0168 0.46410.4641 118.5118.5 1.18641.1864 140.6140.6 0.01270.0127 0.24860.2486 흔적trace 0.00530.0053 0.01410.0141 0.28070.2807 모액Mother liquor 100.0100.0 1.21761.2176 121.8121.8 0.07510.0751 0.08390.0839 0.00500.0050 0.01810.0181 흔적trace 0.18200.1820 83.583.5 1.22191.2219 102.2102.2 0.07530.0753 4.84654.8465 0.07100.0710 0.11890.1189 0.00340.0034 5.11515.1151 66.166.1 1.22531.2253 81.081.0 0.05500.0550 5.18875.1887 0.03790.0379 0.08360.0836 흔적trace 0.01730.0173 5.38255.3825 44.444.4 1.23581.2358 54.954.9 0.04830.0483 6.25776.2577 0.07120.0712 0.12270.1227 0.00890.0089 0.02210.0221 6.52596.5259 26.026.0 1.25121.2512 32.532.5 0.03960.0396 5.66095.6609 0.12510.1251 0.22540.2254 0.00580.0058 0.05130.0513 6.10816.1081 15.915.9 1.29241.2924 20.620.6 0.01160.0116 2.62562.6256 0.08370.0837 0.19750.1975 0.00680.0068 0.04060.0406 2.96582.9658 간수bittern 8.08.0 1.30561.3056 10.410.4 1.09661.0966 1.17841.1784 0.42210.4221 0.02680.0268 0.24170.2417 2.96592.9659 석출물 합계Precipitate total 0.00120.0012 0.11430.1143 1.31961.3196 25.759925.7599 1.58541.5854 1.21911.2191 0.04330.0433 0.37640.3764 30.419230.4192 모액중 잔류염분Residual salt in mother liquor 00 00 00 0.05210.0521 0.49720.4972 2.22712.2271 0.05950.0595 0.33570.3357 3.17163.1716 합계Sum 0.00120.0012 0.11430.1143 1.31961.3196 25.812025.8120 2.08262.0826 3.44623.4462 0.10280.1028 0.71210.7121 33.590833.5908

해수는 증발 농축을 진행을 시키면 위의 표 2와 같이 증발 농축 및 결정화가 이루어진다. 따라서 이러한 특성을 반영한 다단증발농축시스템을 운영하는 것이 중요하다.When the seawater is evaporated and concentrated, evaporation and crystallization are performed as shown in Table 2 above. Therefore, it is important to operate a multi-stage evaporative concentration system that reflects these characteristics.

해수를 RO(역삼투막)을 통해 농축하면 농축수의 비중은 1.04 정도가 된다. 이를 1단 증발기에 넣어 농축을 진행하면 농축이 진행됨에 따라 탄산칼슘이 결정화되기 시작한다. 탄산칼슘은 일단 결정화되면 잘 녹지 않기 때문에 이를 다시 용해하여 미네랄 워터의 원료로 사용하기가 쉽지 않다. 또한 소금에 들어갈 경우에도 음식에 넣었을 경우 잘 녹지 않는 문제점을 가지고 있다. 따라서 이를 분리 추출하여 미네랄워터의 원료가 아닌 다른 용도로 사용하는 것이 좋다. 또한 그대로 두면 스케일의 원인이 되기 때문에 분리 추출하는 것이 설비 운전효율 강화에 도움이 된다. When seawater is concentrated through RO (reverse osmosis membrane), the concentration of concentrated water is about 1.04. When this is concentrated in the first stage evaporator, as the concentration proceeds, calcium carbonate starts to crystallize. Calcium carbonate does not melt well once it is crystallized, so it is not easy to dissolve and use it as a raw material for mineral water. In addition, even when salt is put in food does not melt well. Therefore, it is better to separate and extract it and use it for other purposes than the raw material of mineral water. In addition, since it is a cause of the scale if it is left as it is, separating and extracting helps to enhance the operation efficiency of the facility.

증발이 진행되어 탄산칼슘의 결정의 추출이 끝나갈 즈음이 되면 농축해수의 비중은 1.08에 이른다. 이때 이를 2단 증발시스템으로 옮겨서 증발을 진행한다. 여기서부터는 황산칼슘이 결정화 되는데 이렇게 할 경우에는 탄산칼슘과 분리된 순도 높은 황산칼슘을 얻을 수 있다. 황산칼슘은 용해성이 탄산칼슘에 비해 높기 때문에 미네랄 워터의 미네랄 원료로서 사용하기 좋다. 칼슘이 함유된 미네랄 워터를 만들 경우 분리 추출한 황산칼슘을 원료로 사용한다. At the end of the evaporation and extraction of the calcium carbonate crystals, the concentration of concentrated seawater reaches 1.08. At this time, it is transferred to a two-stage evaporation system to proceed with evaporation. From this, calcium sulfate is crystallized. In this case, high purity calcium sulfate separated from calcium carbonate can be obtained. Calcium sulfate is better to be used as a mineral raw material of mineral water because its solubility is higher than that of calcium carbonate. In case of making mineral water containing calcium, separated calcium sulfate is used as raw material.

2차 증발시스템에서 황산칼슘의 결정화가 거의 끝나갈 때쯤이 되면 농축해수의 비중은 1.18 정도에 이른다. 이때 이를 3차 증발기로 옮겨서 증발을 진행시킨다. 여기서부터는 황산칼슘의 결정화는 거의 끝이 나고 염화나트륨의 결정화가 시작이 된다. 염화나트륨의 결정화는 비중이 1.3정도에 이를 때까지 계속이 된다. By the end of the crystallization of calcium sulfate in the secondary evaporation system, the concentration of concentrated seawater reaches about 1.18. At this time, it is moved to the third evaporator to proceed with evaporation. From here, the crystallization of calcium sulfate is almost over and the crystallization of sodium chloride begins. Crystallization of sodium chloride continues until the specific gravity reaches 1.3.

비중이 1.3에 이르면 마그네슘이 결정화되기 시작한다. 미네랄이 다량 함유된 소금을 만들기 위헤서는 마그네슘의 결정화가 어느정도 더 진행이 될 때까지 증발농축시킬 필요성도 있지만, 마그네슘이 소금에 포함이 되면 소금에 쓴맛을 가져오고 또 아직 결정화되지 않고, 남아 있는 마그네슘이 주요성분인 액체는 간수(니가리)로서 미네랄 워터 및 두부제조 등 다양한 용도로 사용이 되는 미네랄액이기 때문에 비중 1.3정도에서 소금분리를 마무리하고 나머지를 미네랄 액으로 분리 추출하는 것이 좋다. When the specific gravity reaches 1.3, magnesium begins to crystallize. It is necessary to evaporate the magnesium until the crystallization of magnesium progresses to some extent in order to make the salt containing a large amount of minerals, but when magnesium is included in the salt, the salt has a bitter taste and is not yet crystallized. Magnesium is the main component of liquid (nigari), which is a mineral liquid that can be used for various purposes, such as mineral water and tofu production.

3차 증발기에서는 소금을 분리 추출하고 나머지는 미네랄 액으로 분리해 낸 다. 3차 증발기는 어떻게 설계 운영하는가에 따라서 소금의 입자의 크기가 달라지기 때문에 목표로 하는 소금의 입자 크기에 따라 평부 방식 등 다양한 형태로 운영이 될 수 있다.In the third evaporator, the salt is extracted and the remainder is separated with mineral liquid. Since the size of the salt particles varies depending on how the third evaporator is designed and operated, the third evaporator can be operated in various forms such as a flat method according to the target particle size of the salt.

본 발명의 미네랄 워터의 제조 방법은 증발 결정화된 미네랄염을 입경분리기 등을 통해 미네랄 종류별로 분리시키는 단계를 포함한다. 즉, 농축도와 결정화되는 입자크기에 상응하는 진동 스크린(체)을 통해 결정화된 미네랄(칼슘, 나트륨, 마그네슘, 칼륨 등)염 및 미네랄 액을 분리 추출하는 방법에 관한 것이다.The method for producing mineral water of the present invention includes the step of separating the mineral crystals evaporated crystallized by mineral type through a particle size separator. That is, the present invention relates to a method of separating and extracting crystallized mineral (calcium, sodium, magnesium, potassium, etc.) salts and mineral liquids through a vibrating screen (sieve) corresponding to the concentration and crystallization particle size.

해수는 농축이 진행되어 감에 따라 다양한 미네랄의 결정화가 이루어지는데, 탄산칼슘, 황산칼슘, 염화나트륨, 황산마그네슘, 염화마그네슘, 염화칼륨 순으로 결정이 형성된다. 이러한 결정 순서는 각 결정 염들의 용해도가 낮은 순서부터 높은 순서대로 순차적으로 결정이 형성되거나 또는 동시다발적으로 이루어진다.As the seawater is concentrated, crystallization of various minerals occurs, and crystals are formed in order of calcium carbonate, calcium sulfate, sodium chloride, magnesium sulfate, magnesium chloride, and potassium chloride. This crystallization order is formed sequentially or simultaneously in order from low to high solubility of each crystal salt.

1차 농축수를 증발 농축 및 분무 건조를 통하여 미네랄을 분리 농축하는 방법은 증발 농축이 진행되면 농축도에 따라 미네랄이 결정화되는데 이때 각 결정화되는 미네랄의 입자 크기는 다르게 된다. 즉, 농축도와 결정화되는 입자크기에 상응하는 진동 스크린(체)을 통해 결정화된 미네랄염(칼슘, 나트륨, 마그네슘, 칼륨 등) 및 미네랄 액을 분리 추출하는 방법이다.In the method of separating and concentrating primary mineralized water through evaporation and spray drying, the mineral is crystallized according to the concentration as the evaporation proceeds, and the particle size of each crystallized mineral is different. That is, a method of separating and extracting the crystallized mineral salts (calcium, sodium, magnesium, potassium, etc.) and the mineral liquid through a vibrating screen (sieve) corresponding to the concentration and crystallization particle size.

미네랄 염 및 미네랄 액을 분리하기 위해서는 각 증발기마다 결정화되는 미네랄에 맞는 입경분리기를 설치 운영한다. 물론 서로 다른 크기의 망을 다단으로 연결할 경우에는 입자 분리가 연속적으로 이루어지는 것이 가능하다. 다단으로 연결된 진동스크린(망)에 결정이 진행된 농축액을 통과시키면 각각의 크기에 따라 진 동 스크린에 걸리게 되고 잔류 액체는 밑으로 빠져나가서 재농축 과정을 밟게 되고 결정화되면 스크린에 걸려 분리 추출이 되게 된다.In order to separate mineral salts and mineral liquids, a particle size separator suitable for the mineral to be crystallized is operated for each evaporator. Of course, in the case of connecting the nets of different sizes in multiple stages, it is possible to continuously separate the particles. Passing the concentrated liquid through the multi-stage vibrating screen (mesh) causes the vibration screen to be caught according to each size, and the remaining liquid is forced out to the bottom and reconcentrated. When crystallized, the screen is separated and extracted. .

본 발명의 미네랄 워터의 제조 방법은 대표 미네랄인 칼슘, 나트륨, 마그네슘, 칼륨 등이 결정 분리 추출된 후의 소량 미네랄을 분무 건조를 통해 결정으로 완전 분리추출하는 단계를 포함한다.The method for producing mineral water of the present invention includes a step of completely separating and extracting a small amount of minerals after crystal separation and extraction of representative minerals calcium, sodium, magnesium, potassium, etc. into crystals through spray drying.

잔여 소량 미네랄을 분무 건조하는 방법으로 소량까지 증발농축을 통해 결정화시키는 것보다 훨씬 공정이 간단하고 효율 또한 높다. 즉, 잔여물을 100% 증발 결정화시키려고 하면 장비 내부에 부착하는 문제, 열에 의해 변성하는 문제, 그리고 운반 추출의 어려움, 시스템의 연속성을 제약하는 등의 문제가 발생하게 된다. 대량 미네랄을 결정화시켜 분리추출하고 소량미네랄은 분무 건조를 통해 결정을 분리 추출하는 방법이 모든 잔여 액체를 증발 농축시키는 것보다는 효율적이다.The process of spray drying the remaining small amounts of minerals is much simpler and more efficient than crystallizing through evaporative concentrations to small amounts. In other words, attempting to crystallize the residue to 100% evaporates problems such as sticking inside the equipment, denatured by heat, difficulty in extracting transport, and limiting the continuity of the system. Crystallization and extraction of large amounts of minerals and small amounts of minerals are more efficient than evaporating and concentrating all residual liquids.

분무 건조 방식은 노즐식 혹은 원반 회전식 어느 것이나 상관은 없다. 대용량 처리라면 원반 회전식이 유리하고 소량은 노즐식이 적당하다.The spray drying method may be either nozzle type or disk rotation type. If it is a large-capacity treatment, disk rotation is advantageous, and small amount is suitable for nozzle type.

본 발명의 미네랄 워터 및 미네랄 염의 제조 방법은 분리된 미네랄염 및 미네랄 액을 2차 투과수와 혼합하여 1차 미네랄 농축수를 만들고 이를 나노막 혹은 물분해전기투석(WSED; Water-Splitting Electrodialysis) 공정을 통하여 음이온인 황산이온 및 염소이온이 제거된 미네랄 워터, 예를 들면, 먹는 생수(먹는 물, 먹는해양심층수 등) 및 음료를 제조하는 단계를 포함한다.In the method for preparing mineral water and mineral salts of the present invention, the separated mineral salts and mineral liquids are mixed with secondary permeate to form primary mineral concentrates, and the nano-membrane or water-splitting electrodialysis (WSED) process. Preparing mineral water, for example, drinking bottled water (eating water, deep sea water, etc.) and beverages from which anion sulfate and chlorine ions are removed.

해수를 전처리 과정을 거친 후 1차 RO(역삼투막) 공정을 통과하여 1차 농축수와 1차 투과수를 제조한다. 1차 농축수를 다단증발시스템에 투입하여 증발 결정 화 공정을 통해 미네랄염 및 미네랄 액을 분리한다. 1차 투과수는 2차 RO(삼투막) 공정에 투입하여 2차 투과수와 2차 농축수를 제조한다. 분리 제조된 미네랄 및 미네랄 액을 2차 투과수에 혼합 희석하여 1차 미네랄 농축수를 만든다. 제조된 1차 미네랄 농축수를 나노막(NF막)을 통해 SO4 2 - 이온을 제거하거나 물분해전기투석(WSED; Water-Splitting Electrodialysis) 공정에 투입하여 염소이온(Cl-) 및 황산이온(SO4 2-)을 같이 제거하여 2차 미네랄 농축수를 제조한다. 2차 미네랄 농축수를 적합한 비율로 2차 투과수(탈염수)에 혼합희석하여 고경도 미네랄 함유 미네랄 워터를 제조한다. After the seawater is subjected to a pretreatment process, the first RO (reverse osmosis membrane) process is produced to prepare the first concentrated water and the first permeated water. The primary concentrated water is introduced into a multi-stage evaporation system to separate mineral salts and mineral liquids through an evaporation crystallization process. The primary permeate is introduced into a secondary RO (osmotic membrane) process to produce secondary permeate and secondary concentrated water. Separately prepared minerals and mineral liquids are mixed and diluted in secondary permeate to make primary mineral concentrate. Through producing the primary mineral to be concentrated nano membrane (NF membrane) SO 4 2 - removing ions or water-splitting electrodialysis (WSED; Water-Splitting Electrodialysis) chloride ions by introducing a process (Cl -) and sulfate ions ( SO 4 2- ) is removed together to prepare a secondary mineral concentrate. Secondary mineral concentrated water is mixed and diluted with secondary permeate (demineralized water) at a suitable ratio to prepare a mineral water containing high hardness.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples. However, the following examples are merely to illustrate the invention, but the content of the present invention is not limited by the following examples.

<실시예 1> 나노막을 이용한 황산이온의 제거Example 1 Removal of Sulfate Ion Using a Nanomembrane

하기 표 3과 같이 나노막(NF막)을 이용하여 황산이온을 제거하였다. 나노막을 사용한 경우 황산이온 성분을 제거한 다양한 미네랄 농축수를 제조할 수 있어 고경도 미네랄 워터를 제조할 수 있다. 특히 황산이온은 물맛을 나쁘게 하고 물의 산성화를 가져오기 때문에 이를 제거하는 것이 맛있는 고경도 미네랄 워터를 만드는데 중요하다. 미네랄을 분리 추출한 후 이를 RO(역삼투막) 투과수(탈염수)에 혼 합 희석한 후 이를 나노막(NF막)에 통과시키면 황산이온은 그 이온적 특성으로 인하여 막에 걸려 통과를 하지 못하게 되는 반면에 다른 이온들은 거의 대부분 통과하게 된다. 이 과정을 통해서 황산이온이 제거된 미네랄 농축수가 만들어지게 된다. 표 3은 해수 원수를 나노막(NF막)을 통과시킨 실험을 실시한 결과이다. As shown in Table 3, sulfate ions were removed using a nanofilm (NF membrane). In the case of using a nano-membrane, it is possible to prepare a variety of mineral concentrated water from which the sulfate ion component is removed, thereby producing high hardness mineral water. In particular, since sulfate ions worsen the taste of water and lead to acidification of the water, it is important to remove the mineral water in order to make delicious hard water. When minerals are separated and extracted, mixed and diluted with RO (reverse osmosis membrane) permeated water (demineralized water) and then passed through the nanomembrane (NF membrane), sulfate ions are prevented from passing through the membrane due to their ionic properties. Most other ions will pass through. This process produces mineral concentrates from which sulfate ions have been removed. Table 3 shows the results of experiments in which raw seawater was passed through a nanomembrane (NF membrane).

[표 3] 나노막(NF막) 처리를 거친 해수의 수질 결과 (단위 : mg/L)[Table 3] Water Quality Results of Seawater Treated with Nanofilm (NF Film) (Unit: mg / L)

구분division 원수enemy NF막 투과수NF membrane permeate 나트륨salt 10,12710,127 10,90010,900 칼륨potassium 364364 436436 칼슘calcium 388388 191191 마그네슘magnesium 1,2411,241 653653 염소이온Chlorine Ion 15,43315,433 17,10017,100 황산 이온Sulfate ion 2,7902,790 4848 전체all 30,34330,343 29,32829,328

실시예 1의 결과를 보면 나노막(NF막)을 사용하면 황산이온은 98% 이상이 제거가 이루어짐을 알 수 있다. 나노막(NF막)을 사용하면 해수 뿐만이 아니라, 칼슘 미네랄 수, 마그네슘 미네랄수 등 다양한 미네랄이 조합된 물에서도 황산이온을 제거할 수 있다. 이렇게 황산이온이 제거된 미네랄 농축수를 만든 후 이를 RO(역삼투막) 투과수(탈염수)에 혼합 희석하면 황산이온이 제거된 고경도 미네랄 워터를 만들 수 있다. In the results of Example 1, it can be seen that when the nano-membrane (NF film) is used, more than 98% of sulfate ions are removed. Using nano-membrane (NF membrane) can remove sulfate ions not only in seawater, but also in a combination of various minerals such as calcium mineral water and magnesium mineral water. Thus, after making the concentrated mineral water from which sulfate ions have been removed and mixing it with RO (reverse osmosis membrane) permeated water (demineralized water), high hardness mineral water from which sulfate ions are removed can be produced.

먹는물 관리법을 보면 황산이온의 규제치가 설정이 되어 있는데, 현재 200mg/L로 규제가 되어 있기 때문에 고경도의 미네랄 워터를 만들고 싶어도 만들 수가 없었으나 황산이온의 제거가 이루어졌기 때문에 고경도 미네랄 워터를 만들 수가 있다. 또한 황산이온의 제거로 물맛이 좋아지는 잇점도 있다. According to the Drinking Water Management Act, the regulation value of sulfate ion is set. Currently, it is regulated to 200mg / L, so even if you want to make high-quality mineral water, you cannot make it. I can make it. It also has the advantage of improving the taste of water by removing sulfate ions.

<실시예 2> 물분해전기투석장치에 의한 황산이온 및 염소이온의 제거Example 2 Removal of Sulfuric Acid and Chlorine Ion by Water Decomposition Electrodialysis System

물분해전기투석장치에 의해 황산이온 및 염소이온을 제거하였다. 도 5는 실제 물분해전기투석장치의 사진이다. 미네랄 농축수를 하기 그림과 같이 바이폴라막 및 이온교환막을 사용한 물분해전기투석장치에 흘리게 되면 염소이온 및 황산이온 등 음이온은 막의 특성에 따라 한곳으로 모이고 바이폴라막에 의해 생성된 수소이온(H+)과 결합하여 황산 혹은 염산 등의 산성기로 전환이 이루어진다. 반면에 마그네슘, 칼슘, 칼륨, 나트륨 등의 양이온은 막의 특성에 따라 한곳으로 모이면서 바이폴라막에 의해 생성된 수산이온(OH-)과 결합하여 알카리화된다.Sulfate ions and chlorine ions were removed by a hydrolysis electrodialysis apparatus. 5 is a photograph of the actual hydrolysis electrodialysis apparatus. When mineral concentrated water flows into the water-dissolving electrodialysis apparatus using bipolar membrane and ion exchange membrane as shown in the figure below, anions such as chlorine ion and sulfate ion are gathered in one place according to the characteristics of the membrane and hydrogen ions (H + ) produced by the bipolar membrane. In combination with an acidic group such as sulfuric acid or hydrochloric acid. On the other hand, the cations such as magnesium, calcium, potassium, sodium, etc. are gathered in one place according to the properties of the membrane and are combined with the hydroxyl ions (OH ) produced by the bipolar membrane to be alkalized.

Figure 112009081819842-pat00002
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<바이폴라막 및 이온교환막을 이용한 물분해전기투석을 이용한 황산이온 및 염소이온의 제거><Sulfation Ion and Chlorine Ion Removal by Hydrolysis Dialysis Using Bipolar Membrane and Ion Exchange Membrane>

물분해전기투석장치에 사용이 되는 바이폴라막은 전극에 의한 물분해 공정과는 달리 바이폴라막에서 물분해가 이루어진다. 따라서 전극의 오염도 없고 넓은 전 열면적이 필요하지도 않는다. 여러 개를 복수로 설치할 경우에도 전극을 여러개 설치하는 것이 아니라 양끝단에 하나만 설치하면 되기 때문에 편리하며 전기 효율도 전기 표 1에서처럼 전극에 의한 물분해에 비해 월등히 높다. 아울러 바이폴라막의 양쪽에RO(역삼투막) 투과수를 투입하여 생성되는 미네랄수의 순도 관리를 하는 것이 좋다. Bipolar membranes used in electrolysis electrodialysis apparatuses undergo water decomposition in bipolar membranes, unlike water decomposition processes by electrodes. Therefore, there is no contamination of the electrode and a large heat transfer area is not necessary. In the case of installing a plurality of electrodes, it is convenient to install only one electrode at both ends instead of installing several electrodes, and electrical efficiency is much higher than water decomposition by electrodes as shown in Table 1 above. In addition, the RO (reverse osmosis membrane) permeate water is added to both sides of the bipolar membrane to manage the purity of the generated mineral water.

투입되는 미네랄수의 종류에 따라 다양한 미네랄수의 생산이 가능하며 먹는물 관리법에 의한 규제치인 황산이온 및 염소이온의 규제에도 불구하고 고경도의 미네랄 워터를 제조하는 것이 가능하다. 현행 먹는물 관리법의 수질기준을 보면 염소이온은 250mg/L, 황산이온은 200mg/L이 넘지 않도록 되어 있다. 먹는물의 경도는 300mg/L, 먹는 샘물은 500mg/L, 먹는해양심층수는 1200mg/L로 되어 있어 다량의 미네랄을 포함시킬 수 있는 것으로 되어 있지만, 대표적인 음이온인 염소이온과 황산이온의 규제로 인하여 이를 효과적으로 제거하지 않고서는 경도 200mg/L의 미네랄 워터도 제조가 쉽지 않은 실정이다. 위의 실시예에서처럼 양이온들이 수산이온과 결합하여 염소이온 및 황산이온이 제거된 알카리화하면 황산이온과 염소이온의 함량 규제를 받지 않게 되어 고경도의 미네랄 워터를 제조하는 것이 가능해지게 된다. It is possible to produce a variety of mineral water according to the type of mineral water to be added, and it is possible to produce a mineral water of high hardness despite the regulation of sulfate and chlorine ions, which are regulated by the drinking water management law. According to the water quality standards of the current drinking water management law, chlorine ions are not more than 250mg / L, sulfate ions are not more than 200mg / L. The hardness of the drinking water is 300mg / L, the drinking spring water is 500mg / L, and the deep sea water is 1200mg / L, which can contain a large amount of minerals, but this is due to the regulation of chlorine and sulfate ions, which are representative anions. Without effective removal, mineral water with a hardness of 200 mg / L is not easy to manufacture. As in the above embodiment, when the cations are combined with hydroxyl ions and alkalinized from the removal of chlorine and sulfate ions, the content of sulfate and chlorine ions is not regulated, thereby making it possible to prepare high hardness mineral water.

<< 실시예Example 3>  3> 다단진공증발법에Multi-stage vacuum evaporation method 의한 미네랄 추출 Mineral extraction by

다단진공증발법에 의해 미네랄을 추출하였다. 도 3은 다단 진공증발시스템을 개발하기 위해 설비를 제작 실험하는 것이고, 도 4는 실제 다단진공증발시스템을 이용하여 제품을 생산하는 사진이다. 증발시스템은 진공을 걸어주면 해수의 끓는점 이 낮아지므로 낮은 온도에서 해수가 증발한다. 따라서 해수를 증발하기 위해 소요되는 에너지를 감소시킬 수 있다. 해수는 증발로 농축되면서 용존 미네랄의 농도는 점차 높아져 포화농도 이상이 되면 용존 이온들이 결정화되기 시작한다. Minerals were extracted by multi-stage vacuum evaporation. 3 is a manufacturing experiment to develop a multi-stage vacuum evaporation system, Figure 4 is a photograph producing a product using a real multi-stage vacuum evaporation system. The evaporation system lowers the boiling point of seawater by applying vacuum, so seawater evaporates at low temperatures. Therefore, the energy required to evaporate seawater can be reduced. As seawater is concentrated by evaporation, the concentration of dissolved minerals gradually increases, and above saturation concentrations, the dissolved ions begin to crystallize.

이러한 증발 시스템은 하나의 증발기 내에서 이루어져도 상관이 없지만 농도 및 비중에 따라, 생산하려는 미네랄에 따라 다단으로 운영하면 훨씬 효과적이다. 하나의 증발기로 할 경우에는 결정화되는 미네랄들이 섞이게 되는 문제점이 있다. 물론 입경분리기 등에 한꺼번에 선택적 분리가 가능하지만, 다른 미네랄 성분인데도 입자 크기가 같은 것이 있고, 농도가 짙어짐에 따라 운전 조건이 달라질 수 있으며, 먼저 석출이 된 칼슘관련 미네랄을 빨리 분리 추출하지 않으면 스케일화 될 가능성이 있기 때문에 미네랄의 결정화 단계별로 증발기를 나누어 설치 운전하는 것이 훨씬 효과적이라고 할 수 있다. This evaporation system can be made in one evaporator, but it is much more effective if it is operated in multiple stages depending on the concentration and specific gravity and the minerals to be produced. In the case of one evaporator there is a problem that the minerals are crystallized. Of course, selective separation is possible at the same time in the particle size separator, but other minerals have the same particle size, and the operating conditions may vary depending on the concentration of the minerals. It can be said that it is much more efficient to install and operate the evaporator by the step of crystallization of minerals.

Figure 112009081819842-pat00003
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<다단진공증발법에 의한 미네랄의 분리 추출><Separation extraction of minerals by multi-stage vacuum evaporation method>

위 그림은 실제 해수 100톤을 다단진공증발기에 넣어 증발을 실시했을 때 얻 어질 수 있는 결과를 보여주고 있다. 해수 100톤이 각 증발단계를 거칠 때마다 비중이 달라지고 생산되는 미네랄이 달라지는 것을 알 수 있다. 이처럼 비중에 따라 결정화 되는 미네랄이 달라지기 때문에 증발시스템은 다단으로 운영하는 것이 효과적이고 먼저 결정화되는 탄산칼슘에 의한 스케일 문제도 해결하는데 도움이 된다. The figure above shows the results that can be obtained by evaporating 100 tons of seawater into a multi-stage vacuum evaporator. As the 100 tons of seawater go through each evaporation step, the specific gravity and the minerals produced are different. As the minerals crystallized according to specific gravity, it is effective to operate the evaporation system in multiple stages, and it also helps to solve the scale problem caused by the first crystallization of calcium carbonate.

다단증발시스템은 각 단계의 해수의 특성에 맞는 에너지 투입량을 결정하여 투입을 할 수 있기 때문에 에너지 효율이 높고 컨트롤이 쉽다. 또한 진공으로 하면 에너지 효율도 높일 수 있고 고온 증발에 따른 미네랄 파괴 및 스케일 형성을 줄일 수 있는 장점이 있다. 진공을 600mmHg 정도로 하면 끓은 점은 60℃ 이하로 내려오게 된다. 끓는점을 낮춤으로써 그 차이만큼 에너지 투입을 줄일 수 있다. 또한, 저온에 의한 증발로 인해 고온으로 인한 미네랄의 물리화학적 변화 및 스케일 등을 줄일 수 있다.The multi-stage evaporation system is energy efficient and easy to control because the energy input amount can be determined according to the characteristics of the seawater at each stage. In addition, the vacuum can increase energy efficiency and reduce mineral destruction and scale formation due to high temperature evaporation. If the vacuum is about 600mmHg, the boiling point is lowered below 60 ℃. By lowering the boiling point, the energy input can be reduced by that difference. In addition, due to evaporation at low temperatures, it is possible to reduce the physicochemical change and scale of minerals due to high temperatures.

<< 실시예Example 4> 증발결정화된 미네랄을  4> evaporated crystallized minerals 입경분리기를Particle size separator 통해 미네랄 종류별로 분리 Separating by mineral type through

농축이 진행되는 과정에서 결정화되는 미네랄을 선택적으로 분리 추출하기 위해서는 입자의 크기에 따른 진동스크린을 사용하여 분리하였다. 도 6은 실제 진동스크린 사진이다. 진동스크린을 사용하여 결정염의 입자크기에 따라 마그네슘 염, 염화나트륨 염, 칼슘 염 등을 분리하였다 (표 4). 마그네슘 염의 평균 입자 크기는 263㎛이었으며, 염화나트륨 염의 평균 입자크기는 175㎛이고, 칼슘 염의 평균 입자 크기는 7.73㎛로 각각 석출되는 미네랄염의 평균입자들 사이에는 차이가 존재한다. 이러한 미네랄염의 평균 입자 크기 차이를 이용하여 망체의 pore size 180 ㎛, 125㎛, 38㎛을 가진 다중 진동스크린를 활용하여 마그네슘 염, 염화나트륨 염 및 칼슘 염을 분리하였다.In order to selectively separate and extract the mineral crystallized in the course of the concentration was separated using a vibration screen according to the size of the particles. 6 is an actual vibration screen picture. Magnesium salt, sodium chloride salt, calcium salt, etc. were separated according to the particle size of the crystal salt using a vibrating screen (Table 4). The average particle size of the magnesium salt was 263 μm, the average particle size of the sodium chloride salt was 175 μm, and the average particle size of the calcium salt was 7.73 μm. Magnesium salts, sodium chloride salts and calcium salts were separated using multiple vibrating screens having pore sizes of 180 μm, 125 μm and 38 μm using the average particle size difference of these mineral salts.

[표 4] 미네랄의 입자크기 및 분리망체 크기[Table 4] Particle Size and Separation Mesh Size of Minerals

구분division 입자크기(㎛)Particle size (㎛) 망체크기(Mesh)Mesh size 비고(망체)Remarks 마그네슘 염Magnesium salt 263.23263.23 8080 180㎛180 μm 염화나트륨 염Sodium chloride salt 175.08175.08 115115 125㎛125 μm 칼슘 염Calcium salt 7.737.73 400400 38㎛38 μm

* 칼슘의 경우는 엉기고 결합하는 성질로 인해 개별입자 크기보다 실질덩어리가 크기 때문에 38㎛의 망으로도 추출이 가능함.* In case of calcium, it is possible to extract with 38㎛ net because the mass is larger than individual particle size due to the tangling and bonding property.

따라서, 결정입자크기에 따라 분리망체를 이용하여 분리된 마그네슘 염, 염화나트륨 염, 칼슘 염들은 각각의 염의 성분 특성을 잘 나타내고 있다.Therefore, magnesium salts, sodium chloride salts, and calcium salts separated using the network according to the crystal grain size well exhibit the component characteristics of each salt.

도 1은 본 발명의 미네랄 함유 고경도 미네랄 워터의 제조 방법을 나타내는 전체 공정도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is the whole process drawing which shows the manufacturing method of the mineral containing high hardness mineral water of this invention.

도 2는 RO(역삼투막)을 이용하여 농축수 및 투과수를 제조하는 사진이다.2 is a photograph of preparing concentrated water and permeate using RO (reverse osmosis membrane).

도 3은 본 발명의 제조장치를 개발하기 위하여 실행한 증발농축 및 미네랄 분리 추출 실험장치이다.Figure 3 is an evaporation concentration and mineral separation extraction experiment carried out to develop the manufacturing apparatus of the present invention.

도 4는 농축수를 이용하여 다단진공증발법으로 미네랄을 추출하는 장치 사진이다.4 is a photograph of a device for extracting minerals by a multi-stage vacuum evaporation method using concentrated water.

도 5는 물분해전기투석장치를 이용한 황산이온 및 염소이온 제거장치 사진이다.Figure 5 is a photograph of the sulfate and chlorine ion removal device using a hydrolysis electrodialysis apparatus.

도 6은 실제 진동스크린 사진이다.6 is an actual vibration screen picture.

Claims (5)

1) 해수를 전처리 후 1차 역삼투막에 통과시켜 1차 농축수와 1차 투과수를 제조하는 단계; 1) preparing the first concentrated water and the first permeated water by passing the seawater through the first reverse osmosis membrane after pretreatment; 2) 상기 1차 농축수를 다단진공증발시스템을 이용하여 증발 결정화시키는 단계; 2) evaporating and crystallizing the primary concentrated water using a multi-stage vacuum evaporation system; 3) 상기 증발 결정화된 미네랄을 입경분리기를 통해 미네랄을 종류별로 분리시키는 단계; 3) separating the minerals by type through the particle size separator of the evaporated crystallized minerals; 4) 상기 1차 투과수를 2차 역삼투막에 통과시켜 2차 투과수와 저농도 2차 농축수를 제조하는 단계; 4) passing the first permeate water through a second reverse osmosis membrane to prepare a second permeate water and a low concentration secondary water; 5) 상기 3)단계에서 분리된 미네랄을 2차 역삼투막 투과수와 혼합하여 1차 미네랄 농축수를 만드는 단계; 5) mixing the mineral separated in step 3) with the second reverse osmosis membrane permeated water to make primary mineral concentrated water; 6) 상기 5)단계에서 제조된 1차 미네랄 농축수를 바이폴라막과 이온교환막을 이용한 물분해전기투석장치를 사용하여 염소이온 및 황산이온이 제거된 2차 미네랄 농축수를 만드는 단계; 6) preparing a secondary mineral concentrated water from which chlorine and sulfate ions are removed by using the hydrolysis electrodialysis apparatus using the bipolar membrane and the ion exchange membrane as the primary mineral concentrated water prepared in step 5); 7) 상기 6)단계에서 제조된 2차 미네랄 농축수를 2차 역삼투막 투과수에 혼합 희석하는 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 미네랄 함유 고경도 미네랄 워터의 제조방법.7) mixing and diluting the secondary mineral concentrated water prepared in step 6) with the secondary reverse osmosis membrane permeated water. 1) 해수를 전처리 후 1차 역삼투막에 통과시켜 1차 농축수와 1차 투과수를 제조하는 단계; 1) preparing the first concentrated water and the first permeated water by passing the seawater through the first reverse osmosis membrane after pretreatment; 2) 상기 1차 농축수를 다단진공증발시스템을 이용하여 증발 결정화시키는 단계; 2) evaporating and crystallizing the primary concentrated water using a multi-stage vacuum evaporation system; 3) 상기 증발 결정화된 미네랄을 입경분리기를 통해 미네랄을 종류별로 분리시키는 단계; 3) separating the minerals by type through the particle size separator of the evaporated crystallized minerals; 4) 상기 1차 투과수를 2차 역삼투막에 통과시켜 2차 투과수와 저농도 2차 농축수를 제조하는 단계; 4) passing the first permeate water through a second reverse osmosis membrane to prepare a second permeate water and a low concentration secondary water; 5) 상기 3)단계에서 분리된 미네랄을 2차 역삼투막 투과수와 혼합하여 1차 미네랄 농축수를 만드는 단계; 5) mixing the mineral separated in step 3) with the second reverse osmosis membrane permeated water to make primary mineral concentrated water; 6) 상기 5)단계에서 제조된 1차 미네랄 농축수를 나노막에 통과시켜 황산이온이 제거된 2차 미네랄 농축수를 만드는 단계; 6) passing the primary mineral concentrated water prepared in step 5) through the nano-membrane to make the secondary mineral concentrated water from which sulfate ions have been removed; 7) 상기 6)단계에서 제조된 2차 미네랄 농축수를 2차 역삼투막 투과수에 혼합 희석하는 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 미네랄 함유 고경도 미네랄 워터의 제조방법.7) mixing and diluting the secondary mineral concentrated water prepared in step 6) with the secondary reverse osmosis membrane permeated water. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 3)단계에서 입경 분리 후 남은 잔류액을 분무건조시켜 결정화하여 소량 미네랄까지 결정 추출하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 미네랄 함유 고경도 미네랄 워터의 제조방법.[Claim 3] The mineral-containing hard mineral water of claim 1 or 2, further comprising spray-drying the remaining liquid after separation of the particle diameter in step 3) to crystallize and crystallize even a small amount of minerals. Manufacturing method. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 1)단계의 해양심층수의 전처리는 모래여 과, 급속여과막, 마이크로필터(MF), 나노필터(NF), 또는 울트라필터(UF) 여과를 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 미네랄 함유 고경도 미네랄 워터의 제조방법.The pretreatment of the deep sea water of step 1) is performed by sand filtration, rapid filtration membrane, micro filter (MF), nano filter (NF), or ultra filter (UF) filtration. Method for producing a mineral-containing high hardness mineral water, characterized in that. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 3)단계의 입경분리기는 20~500 메쉬의 진동스크린인 것을 특징으로 하는 미네랄 함유 고경도 미네랄 워터의 제조방법.The method of claim 1 or 2, wherein the particle size separator of step 3) is a method for producing mineral-containing high hardness mineral water, characterized in that the vibration screen of 20 to 500 mesh.
KR1020090134542A 2009-12-30 2009-12-30 Method for producing high hardness mineral water containing mineral using sea water KR100944538B1 (en)

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