KR20060069237A - 수(水) 중의 붕소 함유량을 감소시켜 음용으로 적합한 물을제조하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수중의 붕소 함유량을 감소시키고 음용으로 적합한 물을 제조하는 방법으로 붕소 함유수를 역삼투막 분리 장치에 통과시켜 막을 투과하고 장치를 나온 물을 뒤이어 붕소 원소나 그 화합물에 대하여 킬레이트 흡착력을 갖는 킬레이트제 섬유를 충전한 장치에 통과시켜 막 투과 수중에 잔존하는 붕소 함유량을 감소시킨다．

붕소 함유수, 킬레이트제 섬유, 역삼투막 분리 장치

Description

수(水) 중의 붕소 함유량을 감소시켜 음용으로 적합한 물을 제조하는 방법{Method of producing drinkable water by reducing boron from water}

도 1은 본 발명의 제１실시예의 수처리 방법을 실시한 수처리 장치의 개괄도.

도 2는 본 발명의 제1실시예의 변형된 수처리 방법을 실시한 수처리 장치의 개괄도.

도 3은 본 발명의 제２실시예의 수처리 방법을 실시한 수처리 장치의 개괄도.

도 4는 본 발명의 제２실시예의 변형된 수처리 방법을 실시한 수처리 장치의 개괄도.

도 5는 도 2 또는 도 4에서 충전탑(14,204)을 나온 물의 성상을 나타냄.

도 6은 도 2 또는 도 4에서 충전탑(14,204)을 나온 물의 성상을 나타냄.

도 7은　도 2 또는 도 4에서 충전탑(14,204)을 나온 물의 성상을 나타냄.

<부호의 설명>

1-피처리수 3-RO막 분리 장치

4-충전 탑 5-킬레이트 흡착성 섬유상

7-투과수 8-처리수

9-비투과수 11-피처리수

13-RO막 분리 장치 14-충전 탑

15-킬레이트 흡착성 섬유상 18-투과수

19-비투과수 101-피처리수

103-전기 투석 장치 104-충전탑

105-킬레이트 흡착성 섬유상 108-미네랄 함유수

109-농축수 201-피처리수

203-전기 투석 장치 204-충전탑

205-킬레이트 흡착성 섬유상 208-미네랄 함유수

209-농축수

특개평(特開平) １０－１５３５６호 공보

재표(再俵)９８－４２９１０호 공보

본 발명은 수중의 붕소 함유량을 감소시키고 음용으로 적합한 물을 제조하는 방법에 관한 것이다. 특히 본 발명은 해수나 간수의 담수화 처리，정(상)수처리 등 수중의 붕소 함유량을 감소시키는 방법에 관한 것이다．또한 본 발명은 붕소 함유량이 감소한 음용으로 적합한 미네랄 함유수를 제조하는 방법에 관한 것이다．더욱 이 본 발명은 붕소 함유량이 감소하여 소금 등의 용질이 농축된 물 및 １가 이온이 농축된 １가 이온 농축수를 제조하는 방법에 관한 것이다．

최근에 새로운 수원의 확보를 위해 역삼투막(이하，RO막이라고 말하다)을 이용한 해수 담수화 사업이 진행되고 있다．또한 우물물밖에 없고 그 수질이 나쁜 지역에서는 RO막을 사용하여 정화가 행해지고 있다．RO막을 사용하여 해수 등을 정화 처리하면 붕소 등의 일부는 제외하고 용질의 90% 이상이 제외되어 붕소를 제외한 수도물질 관리항목의 기준치 또는 지침치(摯針値)를 거의 충족시키는 수질의 담수를 얻을 수 있다．

붕소는 예를 들면 해수 중에 약 ５mg/l 정도(분석 방법에 따라 약간 다름) 포함되어 있고, 종래의 해수 담수화 RO막에 의한 생산수의 붕소 농도는 0.8~1.5mg/l 정도(수온, 원수 수질에 의함)이다．자연 생성된 담수 중에도 일반적으로 붕소는 약 0~2mg/l 정도 포함된다．

붕소에 관해서는 일본의 수도법의 규정에 근거한 2004년 4월 1일 시행의 수질 기준에 관한 성령에 있어 붕소 및 그 화합물은 붕소의 양에 관하여 1.0mg/l 이하로 나타나고 WHO(세계 보건 기관)의 음료수 수질 가이드 라인에서는 잠정치 0.5mg/l 이하로 나타나고 가장 엄격한 값을 설정하고 있다고 생각되는 한국에서는 0.3mg/l 이하로 나타나 있다．붕소의 양에 관한 일본의 수도물의 수질 기준 요건이 세계적으로 보면 완화되어 있으며 조만간에 인하할 것이 불가피한 상황이다.

종래에 붕소 제거법으로 해수를 RO막에 통수(通水)하고 붕소 등의 용질이 제거된 막투과수를 취출하여，상기 막투과수를 양이온 교환 수지층에 통수하고 막투 과수 중에 잔존한 붕소를 이온 교환에 의하여 제거하는 수처리 방법이 제안되었다(예를 들면 특허 문헌１을 참조)．그러나 붕소 선택성 흡착 이온 교환 수지에 의하여 해수로부터 선택적으로 붕산을 포착하는 경우 이온 교환에 기능하는 부위로 외주면과 세공(細孔)부분이 있지만 세공부분은 확산이 느리고 실질적으로 전 관능기가 이온 교환에 관여할 수 없기 때문에 이온 교환 수지 전체로서는 유효 활용률이 극히 낮고 또한 이온 교환할 수 있는 원소의 절대량도 불충분하다．게다가 이온 교환 수지는 이온성의 양이온이나 음이온을 포착하기 위해 붕소 이외의 금속 이온 등을 포착하고 이온 교환 성능이 빨리 저하된다．더욱 종래의 입상 이온 수지는 상술한 것처럼 세공부분에서의 확산이 느리기 때문에 비처리액에 대든지 장시간 접촉시키지 않는다면 충분한 제거 효과를 얻을 수 없고, 또 실질적으로 유효한 비표면적(比表面積)을 확대하기 위해 입경을 너무 작게 하면 압력 손실이 커지는 등의 결점이 있다．

한편，붕소 등의 금속 또는 그러한 화합물과 킬레이트 흡착성을 갖는 신규 섬유가 제안되고 있다(예를 들면 특허 문헌２를 참조)．상기 킬레이트 흡착성 섬유는 붕소 등의 금속 원소 또는 그러한 화합물에 대하여 우수한 포착 성능을 갖지만 다른 금속 이온에 대해서는 킬레이트 흡착성을 갖지 않는다．따라서 상기 킬레이트제 섬유 단독으로는 해수 등을 탈염 처리하고 담수화하는데도 이용할 수 없다．

이와 같이 음료수에 있어 붕소의 함유량을 감소시키는 것이 상당히 바람직하다.

해수 등은 인간에 있어 필요한 칼륨，칼슘，마그네슘 등의 미네랄을 풍부하 게 포함한 자원이다. 이러한 미네랄을 풍부하게 포함한 자원으로부터 직접 음용으로 적합한 미네랄을 풍부하게 함유한 미네랄 함유수를 제조할 수 있다면 바람직하다．

더욱이 해수 등으로부터 붕소의 함유량이 감소하여 소금 등의 용질이 농축된 물 및 1가 이온이 농축된 1가 이온 농축수를 제조할 수 있다면 바람직하다．

이러한 배경하에 본 발명자는 해수 담수화나 붕소 함유수 처리에 있어 붕소 선택성의 킬레이트제 섬유를 이용하는 것에 의하여 붕소의 함유량을 간편하게 감소시키는 것이 가능한 것을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다．

또한 본 발명자는 해수 등으로부터 염화 나트륨과 같은 염을 제외하고 붕소의 함유량을 간편하게 감소시키는 것에 의하여 유용한 미네랄을 풍부하게 포함한 미네랄 함유수를 직접 제조하는 것을 발견하고 본 발명을 완성한 것에 이르렀다.

더욱이 본 발명자는 해수 등으로부터 얻어지는 용질이 농축된 농축물 및 1가 이온이 농축된 1가 이온 농축수의 붕소의 함유량을 간편하게 감소시키는 것이 가능한 것을 발견하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다．

본 발명은 상기 사정을 감안하여 음료 용수에 있어 붕소의 함유량을 간편하게 감소시키는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다．

또한, 본 발명은 음용으로 적합한 미네랄 함유수를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다．

또한, 본 발명은 더욱 붕소의 함유량이 감소하여 소금 등의 용질이 농축된 농축물 및 1가 이온이 농축된 1가 이온 농축수를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다．

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 하기의 １ 내지 12의 발명을 제공한다．

1. 붕소 함유수를 역삼투막 분리 장치에 통과시키고 막을 투과하여 장치를 나온 물을 뒤이어 붕소나 그 화합물에 대하여 킬레이트(chelate) 흡착성을 갖는 킬레이트제 섬유를 충전한 장치에 통과시켜 막 투과 수중에 잔존하는 붕소 함유량을 감소시켜 음용으로 적합한 물을 제조하는 방법．

2. 붕소 함유수를 붕소나 그 화합물에 대하여 킬레이트 흡착성을 갖는 킬레이트제 섬유를 충전한 장치에 통과시켜 붕소 함유량을 감소시키고 뒤이어 역삼투막 분리 장치에 통과하여 막을 투과한 용질이 제거된 음용으로 적합한 물과 막을 투과하지 않고 용질이 농축된 비투과수를 제조하는 방법．

3. 붕소 함유수를 전기 투석 장치에 통과시켜 １가 이온이 제거된 탈１가 이온화수를 뒤이어 붕소나 그 화합물에 대하여 우수한 킬레이트 흡착력을 갖는 킬레이트제 섬유를 충전한 장치에 통과시켜 탈１가 이온화 수중에 잔존하는 붕소 함유량을 감소시키고 음용으로 적합한 미네랄 함유수를 제조하는 방법．

4. 붕소 함유수를 붕소나 그 화합물에 대하여 킬레이트 흡착력을 갖는 킬레이트제 섬유를 충전한 장치에 통과시켜 붕소 함유량을 절감시키고 뒤이어 전기 투석 장치에 통과시켜 １가 이온이 제거된 음용으로 적합한 미네랄 함유수와 １가 이 온이 농축된 1가 이온 농축수를 제조하는 방법．

5. 상기 1 내지 4 중 어느 하나에 있어서, 상기 킬레이트제 섬유는 섬유에 킬레이트 관능기(官能基)를 화학 반응으로 결합시킴을 특징으로 하는 방법．

6. 상기 1 또는 4에 있어서, 상기 전기 투석 장치가 양이온 막으로서 １가 이온 선택성 막을 사용함을 특징으로 하는 방법．

7. 상기 1 내지 6 중 어느 하나에 있어서, 상기 붕소 함유수가 해수 또는 간수임을 특징으로 하는 방법．

8. 상기 1, 2, 5, 7 중 어느 하나에 있어서, 상기 음용으로 적합한 물은 붕소 함유량이 1.0mg/l 이하이면서 미네랄을 거의 함유하지 않음을 특징으로 하는 방법．

9. 상기 3 내지 7 중 어느 하나에 있어서, 상기 음용으로 적합한 미네랄 함유수는 붕소 함유량이 1.0mg/l 이하이면서 1가 이온이 선택적으로 감소함을 특징으로 하는 방법.

10. 상기 8 또는 9에 있어서, 상기 붕소 함유량이 0.5mm/l 이하임을 특징으로 하는 방법.

11. 상기 10에 있어서, 상기 붕소 함유량이 0.3mg/l 이하임을 특징으로 하는 방법．

12. 상기 1 내지 11 중 어느 하나에 있어서, 상기 킬레이트 흡착성 섬유는 섬유의 분자 중에 아미노기와 탄소에 결합한 적어도 ２개의 하이드록실기를 가진 기(基)를 갖고 붕소나 그 화합물에 대하여 킬레이트 흡착성을 가짐을 특징으로 하 는 방법．

이하 본 발명의 제1실시예를 도면을 참조하면서 설명한다．

도 1에 의하면 해수 등 붕소를 함유한 피처리수(1)을 처리하는 수처리 장치는 필요에 따라 여과조 등의 전처리 장치(2)와 RO막을 설치한 막 분리 장치(3)와 킬레이트제 섬유 충전탑(4)을 구비한다．

상기 킬레이트제 섬유 충전탑(4)은 붕소 선택성의 킬레이트제 섬유상(5)을 내부에 충전한다．

상기와 같은 수처리 장치로 처리를 할 때에는 상기 피처리수(1)를 필요에 따라 상기 전처리 장치(2)에 도입하여 정밀 여과 등을 하고 부유물질 등이 충분히 제거된 여과수(6)를 얻는다．상기 여과수(6)를 상기 막 분리 장치(3)의 RO막에 공급하고 여과수(6) 내의의 붕소 등의 용질을 막 분리에 의하여 제거한다．상기 RO막을 투과하여 상기 용질이 절감된 투과수(7) 및 상기 용질이 RO막을 투과하지 않고 농축된 비투과수(9)를 얻는다．

상기 RO막 투과수(7)를 더욱 상기 킬레이트제 섬유 충전탑(4)에 도입하여 상기 킬레이트제 섬유상(5)에 통과시키어 RO막 투과수(7) 내에 잔존한 붕소와 킬레이트를 형성하는 것에 의하여 붕소를 제거하고 처리수(8)를 얻는다．

상기와 같이 얻어진 상기 처리수(8)는 붕소나 그 밖의 용질을 거의 포함하지 않고 붕소 함유량에 관해서는 일본의 수도물의 수질 기준의 요건 1.0mg/l 이하, 더욱 WHO의 음료수 수질 가이드 라인의 잠정치 0.5mg/l 이하이며 또한 한국에서의 수질 기준 0.3mg/l 이하로서 검출 한계 이하인 음용으로 적합한 물이다．

상기 실시예에 따라 해수 담수화 처리를 하는 경우 상기 처리수(8) 내의 붕소 목표치를 예를 들면 0.1mg/l 이하라고 설정하면 상기 처리수(8) 내의 붕소 농도를 연속하여 검출하고，상기 처리수(8) 내의 붕소 농도가 0.1mg/l를 넘을 때에 킬레이트제 섬유상을 대신한다．

붕소를 포착한 킬레이트제 섬유상의 교환은 예를 들면 킬레이트제 섬유 충전 탑(4)을 병렬로 ２개 이상 구성하여 붕소를 포착한 킬레이트제 섬유상에의 RO막 투과수(7)의 공급을 정지하고 다른 킬레이트제 섬유 충전탑에의 RO막 투과수(7)의 공급을 시작하는 것이 바람직하다．다른 킬레이트제 섬유 충전탑에 RO막 투과수(7)를 공급하는 사이에 붕소를 포착한 킬레이트제 섬유상을 충전탑으로부터 취출하고 새로운 킬레이트제 섬유를 충전탑에 충전할 수 있다．또한，다른 킬레이트제 섬유 충전탑에 RO막 투과수(7)를 공급하는 사이에 붕소를 포착한 킬레이트제 섬유상을 예를 들면 염산이나 황산 등의 강산 수용액으로 처리하는 것에 의하여 킬레이트를 형성하여 포착된 붕소를 간단하게 이탈시킬 수 있고 그것에 의하여 용이하게 재생할 수 있다．

상기 막 분리 장치(3)에 있어 RO막으로는 예를 들면 초산 셀룰로오스 막이나 합성 고분자막(폴리비닐 계，가교 아라미드 계，가교 폴리아미드 계 등)등을 이용할 수 있다．또한，RO막은 중공사(中空絲)형，나선(spiral)형 등 다수의 것을 이용할 수 있고 모듈 형상의 것을 사용한 것이 형편상 좋다．

본 발명에서 이용하는 킬레이트제 섬유는 이미 알려져 있는 것이다．킬레이트제 섬유는 섬유에 킬레이트 관능기를 화학 반응으로 결합시킨 것이다．본 발명에 서는 킬레이트제 섬유 중 붕소에 대하여 우수한 킬레이트 흡착성을 갖는 것을 사용한다．이와 같은 킬레이트 관능기는 예를 들면 특허 문헌２에 기재되어 있고 이러한 킬레이트 관능기를 화학 반응으로 결합시킨 킬레이트제 섬유를 본 발명에 있어 이용하는 것이 좋다．

상기 킬레이트제 섬유에는 섬유의 분자 중에 아미노기와 ２개 이상의 하이드록실기 특히 인접한 탄소에 결합한 적어도２개의 하이드록실기를 가진 기를 갖고 붕소나 그 화합물에 대하여 우수한 킬레이트 흡착성을 갖는 섬유상의 킬레이트 포착재가 있다．

상기 붕소나 그 화합물과의 킬레이트 흡착성을 주기 위해 섬유 분자 중에 도입되는 바람직한 기를 일반식으로 나타내면 하기 화학식［１］으로 나타난다.

［식 중，Ｇ는 당알코올(alcohol) 잔기(殘基) 또는 다가 알코올 잔기，Ｒ은 수소 원자，알킬기 또는－Ｇ(Ｇ는 상기와 동일한 의미를 나타내며 상기Ｇ와 동일 혹은 다른 기라도 좋다)를 나타낸다.］

그 중에서도 특히 바람직한 것은 상기 화학식［１］의 Ｇ가 Ｄ－글루타민으 로부터 아미노기를 제외한 잔기 또는 디히드록시 프로필기이고，Ｒ은 수소 또는 저급 알킬기이다.

이들 붕소나 그 화합물과의 킬레이트 흡착성(이하，류 금속 킬레이트 흡착성이라 한다.)을 주기 위해 섬유 분자 중에 도입되는 바람직한 기는 섬유 분자 중의 반응성 관능기(하이드록실기，아미노기，이미노기，알데히드기，카르복실기，티올 기 등)등에 직접 결합하고 있어도 좋고，또는 가교 결합에 의하여 간접적으로 결합하고 있어도 좋다. 또한, 베이스로 된 섬유로는 천연 섬유，재생 섬유，합성 섬유 모두 사용 가능하지만 상기와 같은 킬레이트 흡착성을 갖는 기를 효율적으로 도입하기에 특히 바람직한 것은 천연 섬유 혹은 재생 섬유이다．

이와 같은 금속 킬레이트제 섬유의 제법은 특허 문헌２에 기재되어 있다．

본 발명에 있어 붕소의 킬레이트제 섬유는 예를 들면 기레스트(주) 회사의 기레스트 화이바(fiber) GCP，GRY，GRY-L，GRY-LW 등으로서 시판되고 있는 것을 매우 적합하게 이용할 수 있다．특히，기레스트 화이바 GRY-LW를 사용한 것이 바람직하다．

도 2 에서는 본 발명의 제１실시예의 변형을 나타낸다．이 변형으로 따라 처리를 할 때에는 피처리수(11)를 필요에 따라 전처리 장치(12)에 도입하고 정밀 여과 등을 행하여 부유물질 등이 충분히 제거된 여과수(16)을 얻는다．상기 여과수(16)을 킬레이트제 섬유충전탑(14)에 도입하고 킬레이트제 섬유상(15)을 통과시켜 수중의 붕소와 킬레이트를 형성시키는 것에 의하여 붕소를 제거한다．상기 킬레이트제 섬유충전탑(14)을 나온 붕소 함유량이 감소한 물(17)을 막분리장치(13)의 RO 막에 공급하고 물(17) 속의 소금 등의 용질을 막 분리에 의하여 제거하여 RO막을 투과해 상기 용질이 감소한 물 투과수(18)를 얻고 상기 용질이 RO막을 투과하지 않고 농축된 물 비투과수(19)를 얻는다．

상기와 같이 얻어진 상기 투과수(18)는 붕소나 그 밖의 용질을 거의 포함하지 않고 붕소 함유량에 관해서는 일본의 수도물의 수질 기준의 요건 1.0mg/l이하, WHO 음료수 수질 가이드 라인 잠정치 0.5mg/l 이하, 한국 수질 기준 0.3mg/l이하로 검출 한계 이하로 음용으로 적합한 물이다．또한，비투과수(19) 중에는 소금 등의 용질이 농축되고 함유되고 붕소는 거의 함유되어 있지 않다．이보다 비투과수(19)는 더욱 탈 붕소처리를 하지 않고 식품이나 의약·화장품 분야에 있어 유효하게 이용할 수 있다．

상기 제１실시예의 변형으로 따라 해수 담수화 처리를 한 경우에 킬레이트제 섬유충전탑(14)을 나온 물(17) 속의 붕소 농도를 연속하여 검출할 수 있고 물(17) 속의 붕소 농도가 기준치를 넘을 때에 킬레이트제 섬유상을 대체한다. 이러한 조작은 제１실시예에서 상술한 것과 똑같이 실시한다．

다음으로 본 발명의 제２실시예를 도면을 참조하면서 설명한다．도 ３에 의하면 해수 등 붕소를 함유한 피처리수(101)를 처리하는 수처리 장치는 필요에 따라 여과조 등의 전처리 장치(102)와 전기 투석 장치(103)와 킬레이트제 섬유충전탑(104)을 구비한다．

상기 전기 투석 장치(103)는 이온 교환막으로 구분된 방으로 되어 상기 이온 교환막은 양이온만을 선택적으로 투과시키는 양이온 막과 음이온만을 선택적으로 투과시키는 음이온 막이 교대로 조립되어 있다．본 발명에 있어 상기 전기 투석 장치(103)를 통과한 해수 등으로부터 나트륨 이온이나 염소 이온 등을 최대한 탈염하고 칼륨, 칼슘, 마그네슘 등 유용한 미네랄은 탈염하지 않고 가능한 한 많이 남도록 하는 것이 바람직하다．그러나 칼륨, 칼슘，마그네슘 등의 원하는 금속 이온을 투과시키지 않고 잔류시키는 양이온 막은 존재하지 않는다．따라서 양이온 막으로 １가 이온 선택성 막을 사용한다．이로 인하여 해수 등으로부터 나트륨，칼륨，염소 이온 등의 １가 이온이 선택적으로 제외되어 ２가 이상의 이온은 제거되지 않고 원수(原水) 중에 존재한 것이 대부분 잔류한다．

상기 전기 투석 장치(103)에서 있어 이용하는 １가 이온 선택성 막으로는 예를 들면 아스톰사(주)의 품번(品番) ｋ－１９２를 들 수 있다．또한 음이온 교환막으로 임의의 것을 사용할 수 있지만 예를 들면 아스톰사(주)제의 품번 A-501을 들 수 있다.

상기와 같이 수처리 장치로 처리를 할 때에는 상기 피처리수(101)를 필요에 따라 상기 전처리 장치(102)에 도입하고 정밀 여과 등을 하고 부유물질 등이 충분히 제거된 상기 여과수(106)를 얻는다．상기 여과수(106)를 상기 전기 투석 장치(103)에 공급하고 여과수(106) 내의 용해 １가 이온 류를 이온 교환막에 투과시켜 상기 １가 이온류가 감소 된 물 탈 １가 이온화수(107) 및 １가 이온류가 농축된 물 농축수(109)를 얻는다．

상기 탈１가 이온화수(107)를 더욱 킬레이트제 섬유충전탑(104)에 도입하고 킬레이트제 섬유상(105)에 통과시켜 탈１가 이온화수(107) 내에 잔존한 붕소와 킬 레이트를 형성시키는 것에 의하여 붕소를 제거하고 미네랄 함유수(108)을 얻는다．

상기 전기 투석 장치(103)는 탈염 이용률(농축 배율)을 적당하게 조정하여 탈１가 이온화수(107) 내의 미네랄 부분을 자유롭게 조정할 수 있다．

또한 상기 킬레이트제 섬유는 다른 금속 이온 예를 들면 Ｍｇ，Ｃａ，Ｚｎ，Ｎａ，Ｋ 등의 금속 또는 그 밖의 음이온 예를 들면 불소，염소，요오드 등의 할로겐 이온 등이 공존하는 경우에도 류 금속 성분과 선택적으로 킬레이트를 형성하는 특성이 있다．따라서 탈１가 이온화수(107) 내에 잔존한 붕소와 킬레이트를 형성하는 것에 의하여 붕소를 제거하고 미네랄 부분을 감소시키지 않은 미네랄 함유수(108)를 얻을 수 있다．

상기와 같이 얻어진 상기 미네랄 함유수(108)는 １가 이온이 감소하지만 ２가 이상의 금속 이온 등은 풍부하게 함유한다．상기 미네랄 함유수(108)는 또한 붕소를 거의 포함하지 않고 붕소 함유량에 관해서는 일본의 수도물 수질 기준의 요건 1.0mg/l이하, WHO의 음료수 수질 가이드 라인 잠정치 0.5mg/l이하，또한 한국의 수질 기준 0.3mg/l 이하로 검출 한계 이하로서 음용으로 적합한 미네랄 함유수이다．

상기 실시예에 따라 해수로부터 미네랄 함유수를 제조하는 경우 상기 미네랄 함유수(108) 내의 붕소의 목표치를 예를 들면 0.1mg.l 이하라고 설정하여 미네랄 함유수(108) 내의 붕소 농도를 연속하여 검출하고 상기 미네랄 함유수(108) 내의 붕소 농도가 0.1mg/l를 넘을 때에 킬레이트제 섬유상을 대체한다.

도 4에서는 본 발명의 제２실시예의 변형을 나타낸다．상기 변형으로 따라 처리를 할 때에는 피처리수(201)를 필요에 따라 전처리 장치(202)에 도입하고 정밀 여과 등을 하여 부유물질 등이 충분히 제거된 여과수(206)를 얻는다．상기 여과수(206)를 킬레이트제 섬유충전탑(204)에 도입하고 킬레이트제 섬유상(205)을 통과시켜 수중의 붕소와 킬레이트를 형성하는 것에 의하여 붕소를 제거한다．상기 킬레이트제 섬유충전탑(204)을 나온 붕소 함유량이 감소 된 물(207)을 전기 투석 장치(203)에 공급하고 물(207) 속의 용해 1가 이온 류를 이온 교환막에 투과시켜 상기 １가 이온 류가 감소된 물 미네랄 함유수(208) 및 １가 이온 류가 농축된 물 농축 수(209)를 얻는다．

상기와 같이 하여 얻어진 상기 미네랄 함유수(208)는 １가 이온이 감소하지만 ２가 이상의 금속 이온 등은 풍부하게 함유하며 붕소를 거의 포함하지 않고 붕소 함유량에 관해서는 일본의 수도물 수질 기준의 요건 1.0mg.l이하, WHO의 음료수 수질 가이드 라인 잠정치 0.5mg.l이하，또한 한국의 수질 기준 0.3mg.l이하로 검출 한계 이하이다．또한 상기 농축수(209) 중에는 염화 나트륨 등의 １가 이온 류가 농축되고 함유되고 붕소는 거의 함유되어 있지 않다．이보다 상기 농축수(209)는 더욱 탈 붕소 처리를 하지 않고 식품이나 수산 분야에 있어 유효하게 이용할 수 있다．

본 발명의 방법에 따라 해수로부터 얻어지는 음용으로 적합한 물 및 미네랄 함유수는 또한 세계적인 붕소의 수질 기준을 만족하다．이보다 미네랄 함유수에 음용으로 적합한 물을 혼합하고 미네랄 부분의 농도가 다른 물을 제조하는 경우에 붕소의 수질 기준을 걱정하지 않고 자유로운 비율로 배합할 수 있다．

더욱이 본 발명에 따라 해수 처리를 한 경우에 해수를 킬레이트제 섬유 충전 탑에 통과시켜 킬레이트제 섬유충전탑을 나온 물은 붕소가 제거되지만 염소 이온, EDTA경도，황산 이온 등은 감소하지 않고 킬레이트제 섬유 충전탑의 전후에서 현저한 변동은 인정되지 않는다．이보다 종래 염이나 간수 등 해수를 그대로 원료에 하여 만들어지던 제품에 대해서도 킬레이트제 섬유충전탑을 나온 물을 원료에 하여 만드는 경우에는 붕소가 제거되어 안전하다．

하기에 본 발명의 실시예를 나타내지만 본 발명은 물론 하기 실시예에 의하여 제한을 받는 것이 아니고 취지에 적합한 범위에서 적당하게 변경을 가하여 실시하는 것도 가능하고 이것들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다．

<실시예１>

도 １에 의한 수처리 장치를 사용하여 해수의 담수화 처리를 행하였다．피처리수(1)으로서 미우라 오키미양(三浦沖海洋) 심층수를 500L/h 통수(通水)하였다. 상기 킬레이트제 섬유상(5)으로는 기레스트사(주)의 기레스트 화이바 GRY-LW 15Kg(고형분)을 킬레이트제 섬유 충전탑(4) 봄베(bombe)(직경 30cm×높이 105cm) 에 50L 충전하였다．공간 속도(SV)는 10h^-1이다．

상기 결과를 표１에 나타낸다．

해수 담수화 분석결과

샘플명	해수	RO막 투과수	처리수
처리량(t)	-	-	1.75	3.25	10.25	22.25	55.63	79.4	81.4	91.4
붕소농도 (mg/l)	4.9	0.312	0.002	0.003	0.002	0.002	0.002	0.069	0.082	0.103
일반세균 (개/ml)	0	0	0	0	0	0	0	6	1	9
대장균	음성	음성	음성	음성	음성	음성	음성	음성	음성	음성
염소이온 (mg/L)	19.000	1.6	0.4	1.1	1.6	1.6	1.9	1.9	1.9	1.9
악취(이상취)	무	무	무	무	무	무	무	무	무	무
색도(번)	1도이하	<0.5	<0.5	<0.5	<0.5	<0.5	<0.5	<0.5	<0.5	<0.5
탁도(번)	1도이하	0.05	0.06	<0.05	<0.05	<0.05	<0.05	0.06	<0.05	<0.05
유리잔류염소 (mg/L)	-	<0.05	<0.05	<0.05	<0.05	<0.05	<0.05	<0.05	<0.05	<0.05
유기물등 [과망간산칼륨소비량] (mg/L)	-	0.5	0.4	0.5	0.5	0.3	0.4	0.4	0.4	0.4

*1 ICP법

<실시예２>

도 ３에 의한 수처리 장치를 사용하여 미네랄 함유수를 제조하였다．상기 전기 투석 장치(103)에 있어 양이온 막으로 １가 이온 선택성 막인 아스톰사(주)의 k-192, 음이온 교환막으로 아스톰사(주)의 A-501을 사용하였다．상기 피처리수(11)로는 미우라 오키미양 심층수를 500L/h 통수하였다．상기 킬레이트제 섬유상(15)으로서 기레스트사(주)의 기레스트 화이바 GRY-LW 15Kg(고형분)을 킬레이트제 섬유 충전탑(14) 봄베（직경30cm×높이 105cm)에 50L 충전하였다．공간 속도(SV)는 10h^-1이다．

상기 결과를 표２에 나타낸다．

탈염수통수(通水)

구분		해수	탈염수	미네랄 함유수
통수시간(시간)				1	4	6
1	붕소(mg/L)	4.9	4.6	0.11	0.06	검출안됨
2	나트륨(mg/L)	10,000	560	550	550	530
3	칼륨(mg/L)	420	10.0	10.0	10.0	10.0
4	마그네슘(mg/L)	1,300	1,300	1,200	1,200	1,200
5	칼슘(mg/L)	450	310	290	290	290
6	경도(mg/L)	6,300	(6,411)	(5,654)	(5,654)	(5,679)
7	염소이온(mg/L)	19,000	3,900	3,900	3,900	3,900

*경도( )는 계산으로 산출(Ca×2.49+Mg×4.11)

상기 표 중 나트륨은 후생 노동성 고시(厚生勞動省告示) 제261호에 따라 분석하고 황산 이온은 이온 크로마토 그래프 법에 따라 분석하고 그 밖은 후생 노동성 고시 제370호에 따라 분석하였다．또한 붕소는 ICP법에 따라 분석하였다．해수 중의 유기물 등(과망간산 칼륨 소비량)은 염소 이온을 많이 포함하기 때문에 측정 불가이다．해수의 맛은 음용 검사 불가이다．

표 １에 의하면 처리량이 91.4톤으로 처리수 중의 붕소 농도가 0.1mg/l를 넘었기 때문에 운전을 정지하였다．

표 ２에 의하면 탈염수는 나트륨，칼륨 및 염소 이온 등의 １가 이온이 제거되지만 마그네슘이나 칼슘 등의 ２가 이온은 원수와 거의 동일한 농도로 잔존하는 것으로 밝혀진다．또한 상기 킬레이트제 섬유는 다른 금속 이온 예를 들면 Ｍｇ，Ｃａ，Ｚｎ，Ｎａ，Ｋ 등의 금속 또는 그 밖의 음이온 예를 들면 불소，염소，요오드 등의 할로겐 이온 등이 공존하는 경우에도 붕산과 선택적으로 킬레이트를 형성하는 특성이 있는 것으로 밝혀진다．

<실시예３>

도 ２에 도시된 장치를 사용하여 피처리수(1)로 미우라 오키미양 심층수를 17ml/m 통수하였다．킬레이트제 섬유상(15)으로 기레스트 화이바 GRY-LWｇ(고형분)을 킬레이트제 섬유 충전탑(14) 봄베(내경 2.5cm×높이 11.5cm)에 56.5mL 충전하였다．공간 속도(SV)는 18.1h-¹이다．

상기 해양 심층수의 성상은 하기와 같다.

붕소 농도: 4.4mg/L(ICP 발광 분광 분석)

EDTA 경도: 6400mgCaCo₃/L(EDTA 적정)

염소 이온 농도: 19000mg/L(이온크로마토그래피)

황산 이온 농도: 2400mg/L(이온크로마토그래피)

상기 킬레이트제 섬유충전탑(14)을 나온 물(17)의 성상은 도 ５ 내지 도 7에 나타난다.

도 ５ 내지 도 ７이 의하면 해양 심층수를 킬레이트제 섬유 충전탑(14)에 통과하여 처리한 경우에 붕소 농도는 마루(床) 용적 약 200까지 정량(定量) 하한(0.01mg/L) 이하이고 킬레이트제 섬유를 사용하여 해양 심층 수중의 붕소가 양호하게 제거되는 것이 밝혀진다．또한 염소 이온，EDTA경도，황산 이온 등은 감소하지 않고，킬레이트제 섬유 충전탑(14) 의 전후에서 현저한 변동은 인정되지 않는다．

이보다 킬레이트제 섬유 충전탑(14)을 나온 물은 붕소가 제거되고 안전하다. 따라서，종래 염이나 간수 등 해수를 그대로 원료에 하여 만들어지던 제품에 대해서도 킬레이트제 섬유 충전탑(14)을 나온 물(17)을 원료로 하여 만드는 경우에는 붕소가 제거되고 안전하다．

또한 킬레이트제 섬유 충전탑(14)을 나온 물은 붕소 농도가 감소된 것으로 ROO막 분리 장치(13)을 투과하지 않은 비투과수(19)로부터 붕소가 제거되는 것이 밝혀진다．

상술한 바와 같이 도 ４에 도시된 장치에 관해서도 킬레이트제 섬유 충전탑(204)을 나온 물은 붕소 농도가 감소하여 있고 전기 투석 장치(203)의 농축수(209)로부터 붕소가 제거되는 것이 밝혀진다．

<산업상 이용가능성>

본 발명 수중의 붕소 함유량을 감소시켜 음용으로 적합한 물을 제조한 방법은 일반적으로 해수나 간수의 담수화 처리，정(상)수처리 등 수중의 붕소 함유량을 감소시키는데 이용할 수 있다．또한，본 발명의 붕소 함유량을 감소시켜 음용으로 적합한 미네랄 함유수를 제조하는 방법은 건강 식품 등의 식품，바이오，첨가제 등, 의약·화장품，재배액·토양 개량 등의 농업 분야를 포함한 넓은 분야에 있어 원재료로서 이용할 수 있다．본 발명의 방법에서 부산물으로 제조된 비투과수는 더욱탈 붕소 처리를 하지 않고 발효 촉진제，제염，제과 등의 식품 분야나 온욕·첨가제 등의 의약·화장품 분야에 있어 유효하게 이용할 수 있다．또한，본 발명의 방법에서 부산물으로 제조된 농축수는 더욱 탈 붕소 처리를 가하지 않고 제염，제과，식육 가공 등의 식품이나 수산 가공 등의 수산 분야에 있어 유효하게 이용할 수 있다．종래 염이나 간수 등 해수를 그대로 원료에 하여 만들어지던 제품에 대해서도 킬레이트제 섬유 충전탑을 나온 물을 원료로 하여 만드는 경우에 붕소가 제거되어 안전하다．

본 발명에 의하면 붕소 함유수 중의 붕소 농도를 간편하게 또한 효율적으로 감소시킬 수 있고 붕소의 양에 관한 음료수 수질 기준의 요건을 세계적으로 만족시킬 수 있다．

또한，붕소의 함유량이 감소하여 인간에게 필요한 칼륨，칼슘，마그네슘 등의 미네랄을 풍부하게 포함한 음용으로 적합한 미네랄 함유수를 간편하게 얻을 수 있다．

이보다 음료수와 미네랄 함유수를 임의의 비율로 배합하여도 붕소의 양에 관한 음료수의 수질 기준의 요건을 세계적으로 만족시킬 수 있다．

더욱 붕소의 함유량이 감소되어 소금 등의 용질이 농축된 농축물 및１가 이온이 농축된１가 이온 농축수를 간편하게 얻을 수 있다．

Claims (12)

1. 붕소 함유수를 역삼투막 분리 장치에 통과시키고 막을 투과하여 장치를 나온 물을 뒤이어 붕소나 그 화합물에 대하여 킬레이트(chelate) 흡착성을 갖는 킬레이트제 섬유를 충전한 장치에 통과시켜 막 투과 수중에 잔존하는 붕소 함유량을 감소시켜 음용으로 적합한 물을 제조하는 방법．
2. 붕소 함유수를 붕소나 그 화합물에 대하여 킬레이트 흡착성을 갖는 킬레이트제 섬유를 충전한 장치에 통과시켜 붕소 함유량을 감소시키고 뒤이어 역삼투막 분리 장치에 통과하여 막을 투과한 용질이 제거된 음용으로 적합한 물과 막을 투과하지 않고 용질이 농축된 비투과수를 제조하는 방법．
3. 붕소 함유수를 전기 투석 장치에 통과시켜 １가 이온이 제거된 탈１가 이온화수를 뒤이어 붕소나 그 화합물에 대하여 우수한 킬레이트 흡착력을 갖는 킬레이트제 섬유를 충전한 장치에 통과시켜 탈１가 이온화 수중에 잔존하는 붕소 함유량을 감소시키고 음용으로 적합한 미네랄 함유수를 제조하는 방법．
4. 붕소 함유수를 붕소나 그 화합물에 대하여 킬레이트 흡착력을 갖는 킬레이트제 섬유를 충전한 장치에 통과시켜 붕소 함유량을 절감시키고 뒤이어 전기 투석 장치에 통과시켜 １가 이온이 제거된 음용으로 적합한 미네랄 함유수와 １가 이온이 농축된 1가 이온 농축수를 제조하는 방법．
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 킬레이트제 섬유는 섬유에 킬레이트 관능기(官能基)를 화학 반응으로 결합시킴을 특징으로 하는 방법．
6. 제1항 또는 제4항에 있어서,

   상기 전기 투석 장치가 양이온 막으로서 １가 이온 선택성 막을 사용함을 특징으로 하는 방법．
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 붕소 함유수가 해수 또는 간수임을 특징으로 하는 방법．
8. 제1항, 제2항, 제5항, 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 음용으로 적합한 물은 붕소 함유량이 1.0mg/l 이하이면서 미네랄을 거의 함유하지 않음을 특징으로 하는 방법．
9. 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 음용으로 적합한 미네랄 함유수는 붕소 함유량이 1.0mg/l 이하이면서 1가 이온이 선택적으로 감소함을 특징으로 하는 방법.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서,

    상기 붕소 함유량이 0.5mm/l 이하임을 특징으로 하는 방법.
11. 제10항에 있어서,

    상기 붕소 함유량이 0.3mg/l 이하임을 특징으로 하는 방법．
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 킬레이트 흡착성 섬유는 섬유의 분자 중에 아미노기와 탄소에 결합한 적어도 ２개의 하이드록실기를 가진 기(基)를 갖고 붕소나 그 화합물에 대하여 킬레이트 흡착성을 가짐을 특징으로 하는 방법．

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