TWI409224B - Weak alkaline reverse osmosis water and weak alkaline mineral water and its manufacturing system and method - Google Patents

Description

弱鹼性逆滲透水與弱鹼性礦物質水暨其製造系統及方法

本發明係關於逆滲透水與礦物質水之製造系統及方法，尤其關於弱鹼性逆滲透水與弱鹼性礦物質水之製造系統及方法。

逆滲透裝置已普遍使用於水質淨化。例如，本國發明專利公開第200719946號揭示一種兩段式逆滲透水處理系統及方法。本國專利公告第536393號揭示自海水製造飲料的方法，其使用逆滲透裝置或電透析裝置將海水脫鹽後，再添加礦物質以製備礦物質水。此類的逆滲透水及脫鹽後的海水通常呈現弱酸性。

已知鹼性水對於醫療保健具有一定的功效，故期望透過改變逆滲透水或礦物質水的酸鹼值而製造鹼性或弱鹼性之逆滲透水及礦物質水。

本發明之目的在於提供逆滲透水之製造系統及方法，利用多槽式電解裝置改變逆滲透水之酸鹼值，藉以製造鹼性或弱鹼性逆滲透水。

本發明之另一目的在於提供礦物質水之製造系統及方法，將礦物質濃縮液添加至經逆滲透處理產生之水，並利用多槽式電解裝置改變經逆滲透處理產生之水的酸鹼值，藉以製造鹼性或弱鹼性礦物質水。

本發明亦涉及以上述製造系統及方法所製備的逆滲透水及礦物質水。

上述目的將藉由申請專利範圍各獨立項之特徵達成，其他較佳型態則界定於各附屬項。

本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在閱讀此說明書之後，將可理解本發明其他目的及優點。

第1圖顯示根據本發明之逆滲透水製造系統的第1實施例，整體以元件符號10標示。

逆滲透水製造系統10包含逆滲透設備12及配置在逆滲透設備12下游的多槽式電解裝置14。

逆滲透設備12較佳採用已知的二次逆滲透設備。原水經滲透設備12分離成高離子濃度廢水及幾乎無雜質的逆滲透水(因呈弱酸性，故下稱「弱酸性水」)。將此弱酸性水導入多槽式電解裝置14之陰極側電解槽，以將弱酸性水電解成弱鹼性水。可視需要延長電解時間，以將弱酸性水電解成鹼性水或鹼性濃縮液。

第2圖顯示多槽式電解裝置14的細節，多槽式電解裝置14係可用於製備無鹽電解水。多槽式電解裝置14包含第1槽單元141、第2槽單元142及第3槽單元143。第1槽單元141係設有陽極144以便作用成陽極側電解槽。第3槽單元143係設有陰極145以便作用成陰極側電解槽。第2槽單元142係設置於第1槽單元141及第3槽單元143之間。第2槽單元142係以離子穿透膜146與第1槽單元141隔開並以離子穿透膜147與第3槽單元143隔開。第2槽單元亦可是需要取消離子穿透膜146及離子穿透膜147之其中一者，以擴大第1槽單元或第3槽單元之容量。

經分離出的高離子濃度廢水可導入第1槽單元141。第2槽單元142裝填有高濃度電解質之溶液，以便作用成陽極側電解槽與陰極側電解槽之間的鹽橋。經分離出的弱酸性水則導入第3槽單元143。因為在陰極145處，水H₂ O接收電子e^- 產生氫氣H₂ 及氫氧離子OH^- ，所以陰極側電解槽中氫氧離子OH^- 濃度會隨著電解反應的發生而增加。以此方式，利用多槽式電解裝置14，將陰極側電解槽中的弱酸性水電解成鹼性或弱鹼性水。

可供導入陽極側電解槽的液體較佳具有導電性，但不限於經分離出的高離子濃度廢水，亦得使用其他含電解質之溶液。

第3圖顯示根據本發明之逆滲透水製造系統的第2實施例，整體以元件符號10a標示，與前述實施例相同的部位將以相同的元件符號標示，並省略其說明。

第3圖所示實施例與第1圖所示實施例差異在於，延長電解時間以產生鹼性水(即鹼性濃縮液)，另外將該鹼性水與經分離出的弱酸性水混合而產生弱鹼性水，即弱鹼性逆滲透水。較佳地，以批量的方式將鹼性水添加至弱酸性水以製造弱鹼性逆滲透水。

第4圖顯示根據本發明之礦物質水製造系統之實施例，整體以元件符號20標示，與前述實施例相同的部位將以相同的元件符號標示，並省略其說明。

礦物質水製造系統20包含逆滲透設備12、配置在逆滲透設備12下游的多槽式電解裝置14及與逆滲透設備12並列配置的電透析設備16。

此例中，使用海水作為此系統待處理的原水。作為此系統待處理的原水，亦可使用其他含鹽之水，例如含鹽的湖水及地下水等等。較佳地，取用深度在200公尺以下的海洋深層水作為待處理的原水。海水經由逆滲透設備12分離成高離子濃度廢水(下稱滷水)及弱酸性水。又，海水經由電透析設備16脫鹽而分離成礦物質濃縮液及濃鹽水。此時，經分離出的礦物質濃縮液又稱為鹽滷(Nigari)，亦呈弱酸性。

將礦物質濃縮液在電解前添加至弱酸性水以形成弱酸性礦物質水。接著，將弱酸性礦物質水導入多槽式電解裝置14之陰極側電解槽，藉以將弱酸性礦物質水電解成弱鹼性礦物質水。

應瞭解的是，本發明不僅限於上述實施例。例如以電透析設備16處理的原水並不以海水為限，亦得將電透析設備16配置於逆滲透設備12之下游，將由逆滲透設備12分離出的部分滷水進一步導入電透析設備16，以便將滷水進一步脫鹽而分離成濃鹽水及礦物質濃縮液。

濃鹽水可額外地作為製鹽的原料。可經由濃縮槽處理，使濃鹽水中的鹽分析出。

在電解之前將礦物質濃縮液添加至弱酸性水是有利的。由於礦物質濃縮液的添加會提高弱酸性水的導電度，有助於電解反應。亦得於將弱酸性水電解成鹼性或弱鹼性水之後，將礦物質濃縮液添加至鹼性或弱鹼性以形成鹼性或弱鹼性礦物質水。

亦得將該鹼性礦物質水與經分離出的弱酸性水或弱酸性礦物質水混合而產生弱鹼性礦物質水。較佳地，以批量的方式將該鹼性礦物質水添加至弱酸性水或弱酸性礦物質水以製造弱鹼性礦物質水。

本發明之系統可進一步與現有的過濾設備、消毒殺菌設備、水質檢測設備及/或裝瓶包裝設備結合。本發明之系統可用於處理河水、地下水、湖水及海水。

以下將說明根據本發明之逆滲透水製造方法及礦物質水製造方法。

根據本發明之逆滲透水製造方法包含下列步驟：以逆滲透設備12將原水分離成弱酸性水及高離子濃度廢水；及以多槽式電解裝置14將弱酸性水電解成鹼性或弱鹼性水。

逆滲透水製造方法亦得包含將電解而成的鹼性水與分離而成的弱酸性水混合之步驟。較佳地，以批量的方式將鹼性水與弱酸性水混合。

根據本發明之礦物質水製造方法包含下列步驟：以逆滲透設備12將海水分離成弱酸性水及滷水；以電透析設備16將海水或由逆滲透設備12分離出的滷水脫鹽而分離成濃鹽水及礦物質濃縮液；以多槽式電解裝置14將弱酸性水電解成鹼性或弱鹼性水；及將礦物質濃縮液添加至弱酸性水或添加至鹼性或弱鹼性水，藉以製造鹼性或弱鹼性水礦物質水。

礦物質水製造方法亦得包含將電解而成的鹼性水與分離而成的弱酸性水混合之步驟。較佳地，以批量的方式將鹼性水與弱酸性水混合。

雖未圖示，應瞭解的是上述各實施例中之多槽式電解裝置亦得以隔膜電解裝置取代，此隔膜電解裝置包含設有陽極的陽極側電解槽及設有陰極的陰極側電解槽，其中陽極側電解槽與陰極側電解槽係以離子穿透膜隔開。藉由在陰極側電解槽電解弱酸性逆滲透水或弱酸性礦物質水，而製備弱鹼性逆滲透水或弱鹼性礦物質水。

雖然本發明參照較佳實施例而進行說明示範，惟應了解的是在不脫離本發明之精神及範疇內，對於本發明所屬技術領域中具有通常知識者而言，仍得有許多變化及修改。因此，本發明並不限制於所揭露的實施例，而是以後附申請專利範圍之文字記載為準，即不偏離本發明申請專利範圍所為之均等變化與修飾，應仍屬本發明之涵蓋範圍。

10,10a．．．逆滲透水製造系統

12．．．逆滲透設備

14．．．多槽式電解裝置

16．．．電透析設備

141．．．第1槽單元

142．．．第2槽單元

143．．．第3槽單元

144．．．陽極

145．．．陰極

146．．．離子穿透膜

147．．．離子穿透膜

第1圖顯示根據本發明之逆滲透水製造系統之第1實施例；

第2圖顯示多槽式電解裝置之細節；

第3圖顯示根據本發明之逆滲透水製造系統之第2實施例；及

第4圖顯示根據本發明之礦物質水製造系統之實施例。

10．．．逆滲透水製造系統

12．．．逆滲透設備

14．．．多槽式電解裝置

Claims (34)

1. 一種逆滲透水之製造系統，用於製造鹼性或弱鹼性逆滲透水，該製造系統包含：一逆滲透設備，用於將原水分離成弱酸性水及高離子濃度廢水；及一多槽式電解裝置，其包含第1槽單元、第2槽單元及第3槽單元，其中該第1槽單元係設有陽極以便作用成陽極側電解槽，該第3槽單元係設有陰極以便作用成陰極側電解槽，該第2槽單元係設置於該第1槽單元及第3槽單元之間且分別以離子穿透膜與該第1槽單元及第3槽單元隔開，該第2槽單元係裝填有高濃度電解質之溶液以便作用成鹽橋；其中該第1槽單元係裝填有可導電液體，由該逆滲透設備分離出的弱酸性水被導入該多槽式電解裝置之第3槽單元，藉由該多槽式電解裝置將該弱酸性水電解成鹼性或弱鹼性水。
2. 如申請專利範圍第1項之系統，其中裝填於該第2槽單元之溶液的電解質濃度為飽和濃度或過飽和濃度。
3. 如申請專利範圍第1項之系統，其中裝填於該第1槽單元之可導電液體為由該逆滲透設備分離出的高離子濃度廢水。
4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之系統，其中該逆滲透設備為二次逆滲透設備。
5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之系統，其中將由該多槽式電解裝置所電解產生的鹼性水與由該逆滲透設備分離出的弱酸性水混合成弱鹼性水。
6. 一種逆滲透水之製造系統，用於製造鹼性或弱鹼性逆滲透水，該製造系統包含：一逆滲透設備，用於將原水分離成弱酸性水及高離子濃度廢水；及一隔膜電解裝置，其包含設有陽極的陽極側電解槽及設有陰極的陰極側電解槽，其中該陽極側電解槽與該陰極側電解槽係以離子穿透膜隔開；其中該陽極側電解槽係裝填有可導電液體，由該逆滲透設備分離出的弱酸性水被導入該隔膜電解裝置之陰極側電解槽，藉由該隔膜電解裝置將該弱酸性水電解成鹼性或弱鹼性水。
7. 如申請專利範圍第6項之系統，其中裝填於該陽極側電解槽之可導電液體為由該逆滲透設備分離出的高離子濃度廢水。
8. 如申請專利範圍第6或7項之系統，其中該逆滲透設備為二次逆滲透設備。
9. 如申請專利範圍第6或7項之系統，其中將由該多槽式電解裝置所電解產生的鹼性水與由該逆滲透設備分離出 的弱酸性水混合成弱鹼性水。
10. 一種弱鹼性逆滲透水，其係以如申請專利範圍第1至9項中任一項之系統製造。
11. 一種鹼性逆滲透水，其係以如申請專利範圍第1至4及6至8項中任一項之系統製造。
12. 一種礦物質水之製造系統，用於製造鹼性或弱鹼性礦物質水，該製造系統包含：一逆滲透設備，用於將含鹽之水分離成弱酸性水及滷水；一多槽式電解裝置，其包含第1槽單元、第2槽單元及第3槽單元，其中該第1槽單元係設有陽極以便作用成陽極側電解槽，該第3槽單元係設有陰極以便作用成陰極側電解槽，該第2槽單元係設置於該第1槽單元及第3槽單元之間且分別以離子穿透膜與該第1槽單元及第3槽單元隔開，該第2槽單元係裝填有高濃度電解質之溶液以便作用成鹽橋；及一電透析設備，用於將含鹽之水或由該逆滲透設備分離出的滷水脫鹽而分離成濃鹽水及礦物質濃縮液；其中該第1槽單元係裝填有可導電液體，由該逆滲透設備分離出的弱酸性水被導入該多槽式電解裝置之第3槽單元，藉由該多槽式電解裝置將該弱酸性水電解成鹼性或弱鹼性水，該礦物質濃縮液係添加至該弱酸性水或添加至該鹼 性或弱鹼性水，藉以製造鹼性或弱鹼性水礦物質水。
13. 如申請專利範圍第12項之系統，其中裝填於該第2槽單元之溶液的電解質濃度為飽和濃度或過飽和濃度。
14. 如申請專利範圍第12項之系統，其中裝填於該第1槽單元之可導電液體為含鹽之水或由該逆滲透設備分離出的滷水。
15. 如申請專利範圍第12至14項中任一項之系統，其中該逆滲透設備為二次逆滲透設備。
16. 如申請專利範圍第12至14項中任一項之系統，其中將由該多槽式電解裝置所電解產生的鹼性水與由該逆滲透設備分離出的弱酸性水混合成弱鹼性水。
17. 一種礦物質水之製造系統，用於製造鹼性或弱鹼性礦物質水，該製造系統包含：一逆滲透設備，用於將含鹽之水分離成弱酸性水及滷水；一隔膜電解裝置，其包含設有陽極的陽極側電解槽及設有陰極的陰極側電解槽，其中該陽極側電解槽與該陰極側電解槽係以離子穿透膜隔開；及一電透析設備，用於將含鹽之水或由該逆滲透設備分離出的滷水脫鹽而分離成濃鹽水及礦物質濃縮液；其中該陽極側電解槽係裝填有可導電液體，由該逆滲透設備分離出的弱酸性水被導入該隔膜電解裝置之陰極側槽單元，藉由該隔膜電解裝置將該弱酸性水電解成 鹼性或弱鹼性水，該礦物質濃縮液係添加至該弱酸性水或添加至該鹼性或弱鹼性水，藉以製造鹼性或弱鹼性水礦物質水。
18. 如申請專利範圍第17項之系統，其中裝填於該陽極側電解槽之可導電液體為含鹽之水或由該逆滲透設備分離出的滷水。
19. 如申請專利範圍第17或18項之系統，其中該逆滲透設備為二次逆滲透設備。
20. 如申請專利範圍第17或18項之系統，其中將由該隔膜電解裝置所電解產生的鹼性水與由該逆滲透設備分離出的弱酸性水混合成弱鹼性水。
21. 一種弱鹼性礦物質水，其係以如申請專利範圍第12至20項中任一項之系統製造。
22. 一種鹼性礦物質水，其係以如申請專利範圍第12至15及17至19項中任一項之系統製造。
23. 一種逆滲透水之製造方法，用於以逆滲透設備及多槽式電解裝置製造鹼性或弱鹼性逆滲透水，該多槽式電解裝置包含第1槽單元、第2槽單元及第3槽單元，其中該第1槽單元係設有陽極以便作用成陽極側電解槽，該第3槽單元係設有陰極以便作用成陰極側電解槽，該第2槽單元係設置於該第1槽單元及第3槽單元之間且分別以離子穿透膜與該第1槽單元及第3槽單元隔開，該第2槽單元係裝填有高濃度電解質之溶 液以便作用成鹽橋；該製造方法包含下列步驟：以該逆滲透設備將原水分離成弱酸性水及高離子濃度廢水；及以將可導電液體裝填於該第1槽單元且將由該逆滲透設備分離出的弱酸性水導入該多槽式電解裝置之第3槽單元的方式，藉由該多槽式電解裝置將該弱酸性水電解成鹼性或弱鹼性水。
24. 如申請專利範圍第23項之方法，其進一步包含將藉由該多槽式電解裝置電解而成鹼性水與該弱酸性水混合成弱鹼性水之步驟。
25. 一種逆滲透水之製造方法，用於以逆滲透設備及隔膜電解裝置製造鹼性或弱鹼性逆滲透水，該隔膜電解裝置包含設有陽極的陽極側電解槽及設有陰極的陰極側電解槽，其中該陽極側電解槽與該陰極側電解槽係以離子穿透膜隔開；該製造方法包含下列步驟：以該逆滲透設備將原水分離成弱酸性水及高離子濃度廢水；及以將可導電液體裝填於該陽極側電解槽且將由該逆滲透設備分離出的弱酸性水導入該隔膜電解裝置之陰極側電解槽的方式，藉由該隔膜電解裝置將該弱酸性水電解成鹼性或弱鹼性水。
26. 如申請專利範圍第25項之方法，其進一步包含將藉由該隔膜電解裝置電解而成鹼性水與該弱酸性水混合成弱鹼性水之步驟。
27. 一種弱鹼性逆滲透水，其係以如申請專利範圍第23至26項中任一項之方法製備。
28. 一種鹼性逆滲透水，其係以如申請專利範圍第23或25項之方法製備。
29. 一種礦物質水之製造方法，用於以逆滲透設備、電透析設備及多槽式電解裝置製造鹼性或弱鹼性礦物質水，該多槽式電解裝置包含第1槽單元、第2槽單元及第3槽單元，其中該第1槽單元係設有陽極以便作用成陽極側電解槽，該第3槽單元係設有陰極以便作用成陰極側電解槽，該第2槽單元係設置於該第1槽單元及第3槽單元之間且分別以離子穿透膜與該第1槽單元及第3槽單元隔開，該第2槽單元係裝填有高濃度電解質之溶液以便作用成鹽橋；該製造方法包含下列步驟：以該逆滲透設備將含鹽之水分離成弱酸性水及滷水；以該電透析設備將含鹽之水或由該逆滲透設備分離出的滷水脫鹽而分離成濃鹽水及礦物質濃縮液；以將可導電液體裝填於該第1槽單元且將由該逆滲透設備分離出的弱酸性水導入該多槽式電解裝置之第3 槽單元的方式，藉由該多槽式電解裝置將該弱酸性水電解成鹼性或弱鹼性水；及將該礦物質濃縮液添加至該弱酸性水或添加至該鹼性或弱鹼性水，藉以製造鹼性或弱鹼性水礦物質水。
30. 如申請專利範圍第29項之方法，其進一步包含將藉由該多槽式電解裝置電解而成的鹼性水與該弱酸性水混合成弱鹼性水之步驟。
31. 一種礦物質水之製造方法，用於以逆滲透設備、電透析設備及隔膜電解裝置製造鹼性或弱鹼性礦物質水，該隔膜電解裝置包含設有陽極的陽極側電解槽及設有陰極的陰極側電解槽，其中該陽極側電解槽與該陰極側電解槽係以離子穿透膜隔開；該製造方法包含下列步驟：以該逆滲透設備將含鹽之水分離成弱酸性水及滷水；以該電透析設備將含鹽之水或由該逆滲透設備分離出的滷水脫鹽而分離成濃鹽水及礦物質濃縮液；以將可導電液體裝填於該陽極側電解槽且將由該逆滲透設備分離出的弱酸性水導入該隔膜電解裝置之陰極側電解槽的方式，藉由該隔膜電解裝置將該弱酸性水電解成鹼性或弱鹼性水；及將該礦物質濃縮液添加至該弱酸性水或添加至該鹼性或弱鹼性水，藉以製造鹼性或弱鹼性水礦物質水。
32. 如申請專利範圍第31項之方法，其進一步包含將藉由該隔膜電解裝置電解而成的鹼性水與該弱酸性水混合成弱鹼性水之步驟。
33. 一種弱鹼性礦物質水，其係以如申請專利範圍第29至32項中任一項之方法製備。
34. 一種鹼性礦物質水，其係以如申請專利範圍第29或31項之方法製備。