WO2004071966A1 - 脱塩方法 - Google Patents

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salt concentration
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Yoshifumi Sugito
Minoru Takizawa
Yasuyuki Isono
Mikio Saji
Masayuki Fukasawa
Shinzo Kanao
Keisuke Umeda
Michiei Nakamura
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Dainichiseika Color & Chemicals Mfg. Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a desalination method, desalinated water obtained by the method, and a desalination apparatus. More specifically, the present invention relates to water containing at least a water-soluble salt (hereinafter simply referred to as “raw water” or “brine water”). The present invention relates to a method for efficiently desalinating organic valuables (hereinafter simply referred to as "valuables") contained in, and a desalinated water obtained by the method and a desalination apparatus.
  • evaluationables organic valuables
  • distillation equipment used for the concentration and purification of raw water containing valuables such as pharmaceutical raw materials, pigments and silica sol.
  • ion exchange resin equipment and electrodialysis equipment are used to desalinate raw water.
  • a desalination unit using an ion exchange resin or an electrodialysis unit is used in combination with a purification unit using distillation or a reverse osmosis membrane.
  • Raw water to be subjected to desalination includes raw water containing organically and inorganic valuables having physiological activity such as seawater or deep seawater.
  • the desalination method using the mosaic charged membrane does not require heat energy like the distillation method, nor does it need the electric energy corresponding to the amount of salt ions like the electrodialysis, Further, a regeneration treatment such as an ion exchange resin is unnecessary.
  • the mosaic charged membrane used is simple in structure, can be manufactured at low cost, and is very economical because the initial investment and running costs of various facilities when configuring a desalination apparatus are low. Further, the use of the mosaic charged membrane does not increase the liquid temperature of the raw water during desalination, and thus does not cause deterioration or deterioration of valuables in the raw water due to the rise of the liquid temperature during desalination.
  • the mosaic charged membrane is essentially a non-porous membrane
  • the fractionated molecular weight of the substance separated by the membrane is very small, and valuable substances having a molecular weight larger than the molecular weight of the salt in the raw water are combined with the salt. It has excellent features not found in other separation devices and methods, such as no separation (no leakage from the membrane).
  • the desalination mechanism of the mosaic charged membrane is such that the desalination tank is divided into two parts by the mosaic charged membrane, one of which is used as a raw water tank for storing raw water, and the other is used as a transparent water tank for adding fresh water.
  • the salt is transferred to the freshwater in the dialysis tank (hereinafter referred to as “dialysis tank water”) through the mosaic charged membrane.
  • the driving force for desalination at this time is the difference between the salt concentration of the raw water and the salt concentration of the dialysis tank water.
  • the mosaic charged membrane is In the desalination equipment used, the dialysis tank water needed to keep the salt concentration always lower than the raw water in the raw water tank.
  • a mosaic charged membrane is capable of desalting salt in raw water even if the salt concentration difference between the raw water and the dialysis tank water is small, but the difference in salt concentration between the raw water and the dialysis tank water is small. As the rate of desalination decreases. Therefore, a large amount of fresh water such as ion-exchanged water or clean water must be supplied to the dialysis water tank even in the desalination method using the mosaik charged membrane. It is not economically preferable to do so.
  • the permeation flux of the mosaic charged membrane decreases significantly, and the desalination time becomes extremely long. This is a problem in industrialization.
  • a first object of the present invention is to provide a desalination method that can industrially and economically desalinate raw water.
  • a second object of the present invention is to provide a desalination method that uses a small amount of dialysis tank water and can shorten the desalination time in a desalination method using a mosaic charged membrane.
  • a third object of the present invention is to provide a method of desalinating raw water containing valuables, which does not impair valuables in the raw water. Disclosure of the invention
  • the above object is achieved by the following method of the present invention. That is, The present invention provides a first step of concentrating the raw water by removing water from raw water containing at least a water-soluble salt, and a step of removing at least a part of the water-soluble salt from the concentrated raw water.
  • a method for desalting raw water comprising at least two steps.
  • the first step and the second step can be performed simultaneously.
  • the first step and the second step can be performed only once, respectively, and the first step and the second step can be performed multiple times intermittently or continuously.
  • a pretreatment step may be provided as necessary before the first step
  • an intermediate step may be provided between the first step and the second step, and further after the second step.
  • a post-processing step may be provided.
  • the above raw water must contain at least one kind of alkali metal ion or alkaline earth metal ion.
  • the salt concentration of the raw water is 10 mass. Preferably, it is concentrated to the range of / 0 to the saturation solubility of the salt.
  • the first step can be performed using distillation and a Z or reverse osmosis membrane
  • the second step can be performed using a mosaic charged membrane.
  • the first step and the second step can be performed simultaneously using a nanofiltration film.
  • the raw water desalted in the present invention contains valuable resources.
  • the raw water containing the valuable resource includes seawater or deep sea water.
  • the present invention also provides desalted water obtained by the method of the present invention.
  • the present invention is characterized in that at least one concentrating device selected from a vacuum distillation device, a normal pressure distillation device, a reverse osmosis membrane device, and a nanofiltration membrane device is combined with a mosaic charged membrane desalination device. And a desalination apparatus.
  • the vacuum distillation apparatus is selected from a centrifugal thin film vacuum distillation apparatus, a rotary heat transfer surface vacuum distillation apparatus, a high-speed rotating vacuum distillation apparatus, a falling film vacuum distillation apparatus, and a surface vacuum distillation apparatus. Is preferred.
  • the raw water to be subjected to the desalting method of the present invention includes water containing ions of various salts.
  • at least one kind of salt ion is an ion of sodium, potassium, magnesium, calcium, or the like.
  • a typical example of raw water is seawater.
  • the seawater contains ions of lithium, zinc, iron, copper, aluminum, manganese, molybdenum, nickel, uranium, etc., in addition to the ions of the above salts.
  • seawater in the deep sea with a depth of 200 m or more (referred to as deep seawater) has attracted attention, and since such deep seawater contains useful valuable substances (organic substances) and useful minerals, cosmetics It is a raw material for bioactive water, beverages, etc., and is a useful raw water in the present invention.
  • the mosaic charged membrane used in the present invention is a membrane composed of a cationic polymer component and an anionic polymer component, and penetrates the front and back of the membrane and exists adjacent to each other. It is a membrane having an ion channel. Through the ion channel, ions having low molecular weight (atomic weight) in the raw water (eg, alkali metal ions such as sodium and potassium) migrate from the raw water tank side to the dialysis tank water side, and the raw water is desalted.
  • the motive force for desalination of the membrane is the difference in salt concentration between the raw water and the dialysis tank water partitioned by the membrane, and the pressure difference applied to the raw water and the dialysis tank water.
  • the membrane facilitates the transfer of relatively low molecular weight salt ions in the raw water into the dialysis tank water through the ion channels of the membrane, but also non-ionic substances in the raw water and high molecular weight molecules (eg, It has the property of not allowing organic substances to permeate, and the membrane can be used to easily separate salt ions and raw materials in raw water.
  • the mosaic charged membrane has been conventionally used for salt dialysis and compression at normal pressure. It is used for pressure salt dialysis (piezo salt dialysis) (desalting).
  • a mosaic charged membrane constituted by using a crosslinked granular polymer as at least one of the chargeable polymer components is preferable.
  • the evaluation of the salt dialysis characteristics of the mosaic charged membrane is performed as follows. First, a desalination apparatus using a mosaic charged membrane was constructed. In the raw water tank, potassium chloride was adjusted to a concentration of 0.05 molZl as an electrolyte, and glucose (molecular weight: 180) was concentrated to a concentration of 0.05 mol / l as a non-electrolyte. Add the aqueous solution (corresponding to raw water) adjusted to ⁇ . Fill the dialysis tank with deionized water. In this state, the dialysis performance of the mosaic charged membrane is evaluated by leaving potassium chloride at normal pressure and transferring potassium chloride to the dialysis water tank side. The mosaic charged membrane exhibited excellent separation performance with respect to raw water containing potassium chloride and glucose, but the permeation flux of potassium chloride was 45 g / m 2 h at the first hour of dialysis.
  • the permeation flux was 959 g Zm 2 h at 1 hour from the start of dialysis and 714 g / m 2 h at 4 to 5 hours.
  • microorganisms such as bacteria enter the raw water during the intake of raw water, during transportation or storage, or during desalination, concentration or subsequent treatment, and contaminate the raw water.
  • the microorganisms propagate in raw water.
  • Normal raw water can be sterilized by chlorine sterilization, oxygen sterilization, or the addition of a germicide.
  • the raw water contains valuable substances (for example, organic substances) and the valuable substances are used, it is desirable that the raw water does not contain a disinfectant or the like that may deteriorate the valuable substances.
  • microorganisms such as bacteria mixed into the raw water can be disinfected without the sterilizing treatment of the raw water or adding a bactericide or the like to the raw water as described above. I found what I could do.
  • microorganisms such as bacteria have an environment suitable for growth and survival, and particularly at a salt concentration, there is a limit to the survival or propagation of microorganisms. If the salt concentration is increased, the growth of microorganisms such as bacteria is suppressed, and if the salt concentration is further increased, the microorganisms cannot survive.
  • the limit of the salt concentration at which microorganisms can survive or reproduce depends on the species of microorganism such as bacteria, and cannot be unconditionally specified. However, in the case of salt water (raw water), the salt concentration of the salt water should be 10% by mass or more. By doing so, it is possible to sufficiently kill microorganisms that have invaded the salt water. That is, in salt water with a high salt concentration, microorganisms 004/001475
  • microorganisms such as bacteria originally existing in the deep ocean water are present in a bacteriostatic state in the deep ocean water collected as raw water, and the microorganisms are in a saltwater environment. It is considered that they have adapted to the saltwater, deep sea water. Because of this, microorganisms can survive in the deep sea water with the above-mentioned salt concentration (10% by mass), so the salt concentration in the deep sea water is further increased to 15% by mass or 20% by mass. As a result, it was found that microorganisms such as bacteria in deep sea water can be substantially killed.
  • the salt concentration of raw water on the assumption that microorganisms such as bacteria are killed is from 10% by mass to the saturated solubility of salt, preferably from 15% by mass to the saturated solubility of salt, and more preferably 20% by mass. / 0 to the saturation solubility of the salt.
  • the deep sea water can be desalinated under aseptic conditions without using chlorine sterilization, disinfectants, bacteriostats, etc., and demineralized water containing valuables can be obtained.
  • ultraviolet irradiation can be performed to thoroughly sterilize microorganisms.
  • the first step and the second step may be performed only one cycle, or may be repeatedly performed many times.
  • the above-mentioned concentration of raw water can be performed using a reduced-pressure distillation apparatus such as a reverse osmosis membrane concentration apparatus or a centrifugal thin-film vacuum distillation apparatus.
  • Water (eg, distilled water) obtained by concentrating raw water in the above method may be used as dialysis tank water during desalination, or may be used to adjust the salt concentration of valuable demineralized water or the concentration of valuables.
  • the salt concentration is reduced by desalinating raw water, particularly raw water containing 1% or more salt, at normal pressure or under pressure using a mosaic charged membrane.
  • the deep sea water when used as raw water, the deep sea water is directly desalted using a mosaic charged membrane, and the resulting demineralized water is then concentrated using a reverse osmosis membrane or a vacuum distillation apparatus. Is carried out. By repeating this process, it is possible to obtain desalinated water that contains the valuables originally contained in deep ocean water.
  • Desalinating water using a mosaic charged membrane provides desalinated water having a low salt concentration and a high concentration of valuables.
  • salt water is separated from deep sea water by a nanofiltration membrane to create a deep sea water with a high concentration of valuable substances, which is then desalted with a mosaic charged membrane to increase the concentration of valuable substances. And the desalinated deep sea water is obtained.
  • a step of extracting salts and moisture in the raw water from the raw water (for example, deep sea water) containing the valuable substances with a nanofiltration membrane to increase the concentration of the valuable substances in the raw water Water and salt are taken out of the system while adding pure water to the raw water using a nanofiltration membrane using a nanofiltration membrane to obtain demineralized water having a high concentration of valuable substances and a low salt concentration.
  • Demineralized water obtained by the above method or demineralized water containing valuables is concentrated or diluted with fresh water to adjust the concentration of valuables, and demineralized water containing valuables Can be obtained.
  • Each of the above-mentioned methods A to E may be performed only in one cycle, or may be repeatedly performed a plurality of times.
  • a method of removing water by distillation or a method of separating water using a reverse osmosis membrane is used.
  • a distillation method In addition to the atmospheric distillation method, when the raw water to be distilled contains a substance sensitive to temperature, the vacuum distillation method is preferable. For example, rotation of high-speed swirling type, falling film type, pumping spray type, surface type, etc. fixed heat transfer surface type vacuum distillation equipment and centrifugal-flow thin-film vacuum evaporator A heat transfer surface type vacuum distillation device is used. Known devices can be used for these, but as described later, when raw water is heated and concentrated, the material of the device should be selected while paying attention to the generation and corrosion of the device due to the high concentration of raw water. It is necessary.
  • a desalination dialysis method under normal pressure and a piezo desalination dialysis method using pressure are used.
  • various methods such as a batch (batch) method or a continuous method, a circulation method or a transient method, a counter flow method or a parallel flow method can be used as a method of contacting raw water and dialysis tank water in these methods.
  • a batch (batch) method or a continuous method a circulation method or a transient method, a counter flow method or a parallel flow method
  • a counter flow method or a parallel flow method can be used as a method of contacting raw water and dialysis tank water in these methods.
  • when desalinating raw water with a high salt concentration instead of using fresh water (fresh water) as the dialysis tank water, use salt water with a low salt concentration to use it as dialysis tank water. The amount of fresh water used can be reduced.
  • the apparatus for producing demineralized water or demineralized water containing valuables includes a raw water storage tank, a pretreatment apparatus, a reduced-pressure concentrator, a reverse osmosis membrane concentrator, a nanofiltration membrane concentrator, and a mosaic charging. It is selected from membrane desalination equipment, electrodialysis equipment, dialysis salt water receiving tank, dialysis fresh water receiving tank, desalinated water receiving tank, etc., and a group of equipment attached to them, and configured in combination.
  • the material used for each device is particularly the same as that of centrifugal thin film vacuum distillation devices.
  • Equipment or components that come into contact with high-concentration salt water in the evaporative concentration process for example, heat exchangers for heating salt water, salt water evaporator surfaces, piping, etc. It is necessary.
  • Preferred materials are SUS316L, NAS354N (high nickel-austenitic stainless steel), Hastelloy C-122 (nickel 'chromium' molybdenum alloy), titanium glass (glass lining) And so on.
  • the desalination method and desalination apparatus of the present invention can be used, for example, for desalination of various types of salt water in the water treatment industry such as drinking water, pure water, ultrapure water, and industrial water, as well as in biochemical industries such as the fermentation industry and the food industry.
  • Desalination of various types of salt water generated in the Philippines desalination of pharmaceutical raw materials containing salts
  • desalination of industrial wastewater containing salts in the chemical and metal industries desalination of dyes and pigments containing salts in the pigment manufacturing industry, etc.
  • the desalination method using the mosaic charged membrane used in the present invention does not heat the raw water and does not generate heat at the time of desalination. It is useful for desalination of various types of salt water in the susceptible food and fermentation industries.
  • the valence target substance
  • the ion exchange membrane is contaminated by ionic adsorption. According to the present invention, the above-mentioned problems of the prior art are solved.
  • Deep sea water containing valuables and valuable minerals is said to be effective against eosinophils that increase during atopic dermatitis and allergic reactions. It is said to be effective for moisturizing and antibacterial functions.
  • the effectiveness of such research is described in the report on “Study on the Characteristics and Functions of Muroto Deep Ocean Water,” published by the Kochi Prefectural Industrial Promotion Center in FY2001, Science and Technology Comprehensive Research Outsourcing Regional Leading Research Research Results (1999). March), and Heisei 10-12 Research Outsourcing for Regional Scientific Technology Determining the characteristics and functions of Muroto deep-sea water ”(March 2001), and reports on demineralized water containing valuable substances derived from deep-sea water obtained by the method of the present invention, especially its concentration. Water is particularly effective as a moisturizing water for healing damaged skin cells such as skin diseases, skin defects, and skin defects, a poultice solution, an impregnating solution for gel patches, and a culture solution component of a culture medium for cultured skin.
  • the concentrated deep sea water has a salt concentration of 0.1 to 1.0 mass.
  • Desalting method of deep ocean water including the step of again desalted by a mosaic charged membrane until / 0.
  • each step in each of the above-described exemplary embodiments can be repeatedly performed two or more times as needed.
  • Example Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples. “Parts” and “%” in the text are based on mass unless otherwise specified.
  • a desalination unit was configured.
  • a centrifugal thin-film vacuum distillation apparatus was used as a vacuum distillation apparatus.
  • This device has a rotary evaporator face plate using SUS 316L as an evaporator.By rotating the evaporator face plate at high speed, the deep sea water discharged from the central piping is thinned by centrifugal force and evaporated. It is a method to make it.
  • 2,000 kg of deep-sea water (salt concentration: about 3.5%) as raw water was charged into the vacuum distillation apparatus described above, the pressure inside the apparatus was reduced to about 4 kPa, and vacuum distillation was performed at about 30 to 40 ° C. . The distillation was carried out until the liquid volume was reduced to approximately 1/3 of 700 kg.
  • the salt concentration of the obtained concentrated raw water (concentrated liquid) was almost 10%.
  • the amount of distilled water (fresh water) collected was about 1,300 kg.
  • the total organic carbon (TOC) value in the concentrate was measured.
  • the TOC value of raw water before concentration was lppm, while the TOC value of concentrated solution was 2.9ppm.
  • a flat mosaic charged membrane desalination apparatus was prepared.
  • the raw water tank for raw water and the dialysis water tank for dialysis water are alternately arranged, and a total of 100 flat membrane mosaic charged membranes with an effective desalination area of 0.1 lm 2 are placed between each raw water tank and each dialysis water tank. It was fixed by packing.
  • Each raw water tank and each dialysis water tank are connected in parallel.
  • the raw water that is pumped from the raw water storage tank and the dialysis water that is pumped from the dialysis water storage tank are respectively connected to the multiple raw water tanks and Piping was performed to circulate between a plurality of dialysis water tanks.
  • Original The water tank was charged with 700 kg of the 10% salt concentration concentrate obtained in (2) above as raw water.
  • Deionized water was placed in the above dialysis water tank, and circulating water was supplied for desalination. Changes in the salt concentration of the raw water were monitored by measuring changes in the electrical conductivity of the raw water. Desalination was performed until the salt concentration of the raw water reached approximately 2%. At this time, the TOC value in the dialysis tank water was Oppm, and organic valence in raw water was hardly dialyzed.
  • a coating solution containing the above-mentioned cationic microgel, the above-described anionic microgel, and a separately prepared hydrogenated acrylonitrile butadiene resin (mass ratio 3: 7: 10) was applied to a coating film having a dry film thickness of about 30 ⁇ m. m), and then leave the film in a methyl iodide atmosphere to convert the above pyridine unit of 4-butylpyridine into a quaternary pyridinium salt unit, such as for washing.
  • Post-processing was performed to obtain a mosaic charged membrane captured by a polyester nonwoven fabric.
  • the dialysis tank water used in the mosaic charged membrane desalination apparatus (3) (the dialysis tank water contains salts desalted from raw water) is further used by using an electrodialysis apparatus or a concentration apparatus. And concentrated to obtain salt from salt water and deep sea water.
  • Raw water storage tank, pretreatment equipment, vacuum distillation concentrator, distilled fresh water receiving tank, salt water receiving tank, mosaic charged membrane desalination equipment, desalinated water receiving tank, water storage tank for dialysis water tank, dialysis water receiving tank, ultraviolet irradiation sterilizer and its accessories The equipment was installed and configured.
  • Example 2 The same apparatus as in Example 1 was used as a vacuum distillation apparatus. 2,000 kg of deep-sea water was charged into a vacuum distillation apparatus as raw water, the pressure inside the apparatus was reduced to about 4 kPa, and vacuum distillation was performed at about 30 ° (: up to 40 ° C. The salt concentration of the liquid concentrated by distillation was approximately 26%, and the amount of distilled water (fresh water) collected was approximately 1,731 kg. The TOC value was 7.4 ppm, and the viable cell count in the concentrated water was measured to be substantially zero.
  • Example 2 The same flat membrane mosaic charged membrane desalination apparatus as in Example 1 was used.
  • Raw water The tank was charged with 269 kg of deep sea water with a salt concentration of 26% obtained in (2) above as raw water to be desalted.
  • the dialysis water tank was filled with distilled water sterilized by ultraviolet irradiation, and the distilled water was continuously flowed to desalinate. Desalination was performed until the salt concentration of the raw water reached approximately 12%.
  • pretreatment equipment For raw water storage tanks, pretreatment equipment, reverse osmosis membrane equipment, reverse osmosis salt water receiving tank, reverse osmosis dialysis fresh water receiving tank, vacuum distillation concentrator, distilled fresh water receiving tank, salt water receiving tank, mosaic charged membrane desalination equipment, desalinated water receiving tank, dialysis water tank A water storage tank, a dialysis water receiving tank, and associated equipment were installed and configured.
  • the secondary concentration of the desalted water obtained in the above (4) is performed using a centrifugal thin-film vacuum distillation apparatus in the same manner as in Example 1 (2), and the secondary desalination is performed as in Example 1 (3). Similarly, the test was performed using a mosaic charged membrane desalination apparatus.
  • the desalted water obtained in the above (5) is obtained in the above (2) or (3) in the same manner as in Example 1 (5), according to the desired concentration ratio, salt concentration, or valuables concentration. Distilled water derived from deep ocean water was added for dilution.
  • Deep sea water as raw water using a nanofiltration membrane device 2 000 kg was desalted and concentrated at a pressure of 20 kg / cm 2 . Desalting and concentration were performed until the liquid volume of the raw water became about 1/20 of 10 Okg, and the salt concentration of the c- concentrate was about 4%.
  • the desalinated water obtained in (3) above is diluted with fresh water derived from deep ocean water to obtain the desired concentration ratio, salt concentration, or valuable substance concentration in the same manner as in Example 1 (5). did.
  • the nanofiltration permeated salt water obtained in (2) above was distilled by the centrifugal thin-film vacuum distillation apparatus of Example 1 (4) or the reverse osmosis membrane apparatus of Example 3 (2).
  • Freshwater derived from deep seawater obtained by permeation can also be used.
  • the industrial applicability of the present invention is as follows.
  • the amount of dialysis tank water used is small and the desalination time can be shortened. Further, the water obtained at the time of concentration can be used as dialysis tank water.

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Abstract

　少なくとも水溶性の塩を含む原水の脱塩を、工業的かつ経済的に行なうことができる、少なくとも水溶性の塩を含む原水から水分を除去して、上記原水を濃縮する第一工程、および該濃縮された原水から水溶性の塩の少なくとも一部を除去する第二工程とを少なくとも含むことを特徴とする上記原水の脱塩方法である。

Description

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1 明 細 書 脱塩方法 技術分野
本発明は、脱塩方法、該方法により得られる脱塩水、および脱塩 装置に関し、さらに詳しくは少なくとも水溶性の塩を含む水（以下単に 「原水」または「塩水」という）を、該原水中に含まれる有機有価物（以 下単に「有価物」という）を損なうことなく効率的に脱塩する方法、該方 法により得られる脱塩水、および脱塩装置に関する。 背景技術
従来、各種原水から水のみを採取する方法や、原水中に含まれて いる塩を取り除く方法がいろいろ提案されている。これらの方法により、 飲料水、化学工業や電子工業に使用される水、 医療や医薬品に使 用される水、あるいは有価物を含む水などが製造されている。例えば、 海水から淡水を取り出す装置としては、常圧または真空蒸留装置、あ るいは逆浸透膜などの分離膜装置や電気透析装置が実用化されて いる。
医薬品原料、色素、シリカゾルなどの有価物を含む原水の濃縮や 精製には、上記の蒸留装置、逆浸透膜装置、 限外濾過膜装置など が利用されている。また、原水を脱塩するためにイオン交換樹脂装置 や電気透析装置が使用されている。純水や超純水の製造には、蒸留 や逆浸透膜を用いる純水化装置に、イオン交換樹脂や電気透析装 置を用いる脱塩装置を併用している。
また、脱塩の対象になる原水としては、海水あるいは海洋深層水な どの生理活性を有する有機や無機の有価物を含有する原水がある。
上記の海洋深層水などの生理活性を有する物質（有価物）を含有 する原水中の有価物は、温度に対して敏感なものが多く、原水の処理 中に高温に曝されると上記有価物が変質して、該有価物の機能が低 下または消滅する場合がある。
また、上記の脱塩方法のうちで、電気透析法で原水を脱塩する場 合には、該原水に含有されている塩の量に対応した電力が必要である c また、脱塩の進行に従って原水の塩濃度が下がるにつれて、原水の電 気抵抗による原水の液温の上昇が見られ、多くの場合、脱塩される原 水に含有されている有価物（有機物）の変質や劣化などを招くことが多 レ、。また、イオン交換樹脂装置による原水の脱塩方法では、 当然なが らイオン交換樹脂のイオン交換能力以上の脱塩はできず、高濃度の 塩を含む原水の脱塩に使用する場合には、イオン交換樹脂の高頻度 の再生が必要であり、工業的に使用するには経済的ではない。
工業的に使用できる特異な脱塩方法として、ァニオン性およびカチ オン性イオンチャンネルを有するモザイク荷電膜を使用する方法が提 案されている（特開 2 000— 30 9 6 54公報）。後述するように、モザイク 荷電膜を使用する脱塩方法は、蒸留法のような熱エネルギーを必要と せず、また、電気透析のような塩のイオン量に対応する電気エネルギー を必要とせず、さらにイオン交換樹脂のような再生処理は不要である。 また、使用するモザイク荷電膜は構造が簡単で、安価に製造でき、脱 塩装置を構成する際の各種設備の初期投資およびランニングコストと もに安く、非常に経済的である。また、上記モザイク荷電膜の使用は、 脱塩中に原水の液温を上昇させず、従って脱塩時の液温の上昇によ る原水中の有価物の変質や劣化などを生じさせない。
さらに上記モザイク荷電膜は、本質的に無孔膜であるので、該膜に よって分離される物質の分画分子量が非常に小さく、原水中の塩の 分子量よりも大きい分子量の有価物が塩とともに分離されない（膜から 漏れない）など、他の分離装置や方法に見られない優れた特徴を有し ている。 しかしながら、モザイク荷電膜の脱塩機構は、脱塩槽をモザイク荷 電膜により二つに区切り、一方を原水槽として原水を入れ、他方を透 析水槽として淡水を入れ、原水槽中の原水中の塩をモザイク荷電膜 を通して透析水槽中の淡水（以下「透析槽水」という）に移行させると いうものである。この際の脱塩の駆動力は、原水の塩濃度と透析槽水 の塩濃度との濃度差にあることから、原水をモザイク荷電膜を用いて常 圧で脱塩する場合、モザイク荷電膜を用いる脱塩装置においては、原 水槽中の原水に対して、透析槽水は、その塩の濃度を常に低く保持 する必要があった。
本来、モザイク荷電膜は、上記原水と透析槽水との塩の濃度差が 小さくても、原水中の塩の脱塩が可能であるが、原水と透析槽水との 塩の濃度差が小さくなるにつれて脱塩の速度が低下する。従って、モ ザイク荷電膜を利用した脱塩方法においても、透析水槽に大量のィォ ン交換水や上水などの真水を供給することが必要であり、このことは、 脱塩を工業的に行なう場合には経済的に好ましくない。また、脱塩時 間についても、原水槽中の原水の塩濃度が低くなるに従って、モザイク 荷電膜の透過流束（塩が膜を透過する速度）が著しく低くなり、脱塩 時間が非常に長くなつて、工業化における問題点となっている。
従って、本発明の第一の目的は、原水の脱塩を、工業的かつ経済 的に行なうことができる脱塩方法を提供することである。また、本発明の 第二の目 的は、モザイク荷電膜を用いる脱塩方法において、透析槽 水の使用量が少なく、かつ脱塩時間も短くすることができる脱塩方法を 提供することである。さらに本発明の第三の目的は、有価物を含む原 水の脱塩方法において、原水中の有価物を損なうことな 原水を脱 塩する方法を提供することである。 発明の開示
上記目的は以下の本発明の方法によって達成される。すなわち、 本発明は、少なくとも水溶性の塩を含む原水から水分を除去して、上 記原水を濃縮する第一工程、およぴ該濃縮された原水から水溶性の 塩の少なくとも一部を除去する第二工程とを少なくとも含むことを特徴 とする上記原水の脱塩方法を提供する。
上記本発明においては、前記第一工程と第二工程とを同時に行 なうことができる。また、第一工程と第二工程とは、それぞれ 1回のみ行 なう場合と、第一工程と第二工程とを複数回断続的、または連続的に 行なうことができる。また、上記第一工程の前に必要に応じて前処理 工程を置いてもよいし、第一工程と第二工程との間に中間工程を置い てもよいし、さらに上記第二工程の後に後処理工程を置いてもよい。上 記原水は、少なくとも 1種のアルカリ金属イオンまたはアルカリ土類金属 イオンを含むことが必要である。 また、前記原水の塩濃度が、 1 0質 量。 /0〜塩の飽和溶解度の範囲に濃縮されていることが好ましい。
また、上記本発明においては、前記第一工程を、蒸留および Zまた は逆浸透膜を用いて行なうことができ、また、前記第二工程を、モザィ ク荷電膜を用いて行なうことができる。また、前記第一工程と第二工程 とを、ナノフィルトレーシヨン膜を使用して同時に行なうこともできる。
本発明において脱塩される前記原水は、有価物を含有するもので あることが好ましい。該有価物を含有する原水としては、海水または海 洋深層水が挙げられる。また、本発明は、上記本発明の方法によって 得られた脱塩水を提供する。
また、本発明は、真空蒸留装置、常圧蒸留装置、逆浸透膜装置 およびナノフィルトレーシヨン膜装置から選ばれる少なくとも 1つの濃縮 装置と、モザイク荷電膜脱塩装置とを組み合わせてなることを特徴とす る脱塩装置を提供する。前記真空蒸留装置は、遠心式薄膜真空蒸 留装置、回転伝熱面式真空蒸留装置、高速旋回式真空蒸留装置， 流下膜式真空蒸留装置およぴ搔面式真空蒸留装置から選ばれるこ とが好ましい。 発明を実施するための最良の形態
次に、発明を実施するための最良の形態を挙げて本発明をさらに 詳しく説明する。
本発明の脱塩方法の対象となる原水としては、種々の塩のイオンを 含む水が挙げられる。ここで塩のイオンは、少なくとも 1種がナトリウム、力 リウム、マグネシウム、カルシウムなどのイオンである。原水の代表的な例 として海水が挙げられる。従来、海水から淡水や塩を製造する場合に は、主として表層海水（海の浅い部分の海水）が使用されている。
上記海水は、上記の塩のイオンの他に、リチウム、亜鉛、鉄、銅、ァ ルミェゥム、マンガン、モリブデン、 -ッケル、ウランなどのイオンを含有し ている。一方、近年、深さ 200 m以上の深海の海水（海洋深層水と称 されている）が注目され、該海洋深層水は、有用な有価物（有機物）や 有用なミネラルを含むことから、化粧品、生理活性水、飲料などの原料 となっており、本発明における有用な原水である。
本発明に使用するモザイク荷電膜とは、カチオン性重合体成分とァ 二オン性重合体成分とからなる膜であって、膜の表裏を貫通しておりか つ互いに隣接して存在しているイオンチャンネルを有する膜である。該 イオンチャンネルを通して、原水中の分子量（原子量）の小さいイオン (例えば、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属イオンなど）が原水槽側 から透析槽水側に移行し、原水が脱塩される。該膜の脱塩の起動力 は、該膜によって区画されている原水と透析槽水との塩の濃度差、お よび原水および透析槽水に付加されている圧力差である。該膜は、原 水中の比較的低分子の塩のイオンを、該膜のイオンチャンネルを通じ て透析槽水中に容易に移行させるが、原水中の非イオン性物質や、 分子量の大きい分子（例えば、有機物）を透過させないという性質を有 し、該膜を使用して原水中の塩のイオンと有価物とを容易に分離する ことができる。該モザイク荷電膜は、従来から常圧での塩透析および加 圧での塩透析（ピエゾ塩透析）（脱塩）に使用されている。
本発明において、工業的に使用できる大型のモザイク荷電膜として fま、特に、特許第 2681852号公幸 、特許第 2895705号公幸 、特許 第 3012153号公報、特許第 3234426号公報、特許第 3236754号 公報および特許第 3156955号公報に示されているように、荷電性重 合体成分の少なくとも一成分として、架橋した粒状重合体を使用して 構成されたモザイク荷電膜が好ましい。
上記公報の記載では、モザイク荷電膜の塩透析特性の評価は次 のようにして行なわれている。先ず、モザイク荷電膜を用いる脱塩装置 を構成し、その原水槽には、電解質として、塩化カリウムを濃度 0. 05 molZlに調整し、非電解質としてグルコース（分子量： 180)を濃度 0. Οδιηοΐ/Ιに調整した水溶液（原水に相当する）を入れる。上記装置 の透析水槽には脱イオン水を入れる。この状態で常圧で放置して塩化 カリウムを透析水槽側に移行させることで、モザイク荷電膜の透析性能 を評価している。該モザイク荷電膜は、塩化カリウムとグルコースとを含 む原水に対し優れた分離性能を示したが、塩化カリウムの透過流束は 透析開始 1時間では 45g/m2hである。
そこで、本発明では、上記原水中の塩化カリウム濃度を 60倍（3m olノ 1 (約 20質量。/。））に高めた場合の、モザイク荷電膜の透析特性を 調べたところ、塩化カリウムの透過流束は、透析開始 1時間では 959g Zm2hであり、 4〜5時間では 714g/m2hを示した。上記原水の塩濃 度と透析槽水の塩濃度との差（molZl)と、塩の透析量の目安である 透過流束（gZm2h)との関係を経時的に測定し、両対数グラフでプロ ットしたところ、透過流束と塩濃度差はほぼ一直線上に並び、両者の 間には比例関係が成り立つていることを示した。このことは原水の塩濃 度が高ければ高いほど、また、原水と透析槽水との塩濃度の差が大き ければ大きいほど、透析速度が大になることを示している。
従って、モザイク荷電膜を工業的な脱塩方法に用いる場合の問題 点、すなわち、透析槽水として大量の真水を必要とするという問題と、 塩透析（脱塩）に長時間がかかるという問題は、原水の塩濃度を高く することで解決できることが判った。原水の塩濃度を高くする場合には. 原水中の有価物である溶質（例えば、有機物）を変質させることなく、 原水を濃縮することが好ましい。原水を濃縮することによって、 当然原 水の容積が減少し、原水の塩濃度が上昇するとともに、脱塩時には上 記したように塩の透過流束が増加するため、短時間で原水の脱塩を 行なうことができる。
また、脱塩に際して、原水の取水時、搬送あるいは貯蔵中や、脱塩, 濃縮あるいはそれに継続する処理中に、大気中あるいは製造装置から 細菌などの微生物が原水中に混入し、原水が汚染され、該微生物が 原水中で繁殖してしまう場合がある。通常の原水であれば塩素殺菌、 酸素殺菌、あるいは殺菌剤の添加などで殺菌することができる。しかな がら、原水が有価物（例えば、有機物）を含み、該有価物を利用する 場合には、上記原水は上記有価物を変質させる畏れのある殺菌剤な どを含まないことが望ましい。
本発明においては、前記原水の濃縮により原水の塩濃度を高める ことで、前記の如き原水の殺菌処理や原水に殺菌剤などを添加するこ となく、原水中に混入する細菌などの微生物を殺菌できることを見出し た。
一般に、細菌などの微生物には、増殖や生存に適した環境があり、 特に塩濃度においては、微生物が生存または繁殖できる限界がある。 塩濃度を高くすると細菌などの微生物の増殖が抑制され、さらに塩濃 度を高くすると微生物が生存できなくなる。微生物が生存できる、ある いは繁殖できる塩濃度の限界は、細菌などの微生物種により異なり、 一概に規定できないが、塩水（原水）の場合には、該塩水の塩濃度を 1 0質量％以上とすることで、塩水に侵入した微生物を充分に死滅さ せることが可能である。すなわち、高い塩濃度の塩水では、微生物は、 004/001475
8 その細胞外との浸透圧差により細胞内の水分が高濃度原水中に引き 出され、細菌などの微生物が死滅すると考えられる。
原水が海水、特に海洋深層水の場合には、元々海洋深層水中に 内在している細菌などの微生物が、原水として採取した海洋深層水中 に静菌状態で存在しており、該微生物は塩水環境に対しても順応し ており、塩水である海洋深層水に馴化しているものと考えられる。そのた めに、上記したような塩濃度（1 0質量％)の海洋深層水中において、 微生物が生存し得るため、海洋深層水の塩濃度を 1 5質量％あるいは 20質量％の如くさらに高くすることによって、海洋深層水中の細菌など の微生物を実質的に死滅させることができることが判った。細菌などの 微生物を死滅させることを前提にした原水の塩濃度は、 1 0質量％〜 塩の飽和溶解度、好ましくは 1 5質量％〜塩の飽和溶解度、さらに好 ましくは 20質量。 /0〜塩の飽和溶解度の範囲である。このようにして本 発明では、上記したように塩素殺菌や殺菌剤、静菌剤などを使用しな いで、海洋深層水を無菌状態で脱塩し、有価物を含む脱塩水を得る ことができる。さらに、必要に応じて紫外線照射を行ない微生物の殺菌 を徹底することもできる。
次に本発明の脱塩方法の具体的な実施の態様を示す。
(A )少なくとも水溶性の塩を含む原水から水分を除去して、上記 原水を濃縮する第一工程、次いで第一工程で濃縮された原水をモザ イク荷電膜を用いて常圧または加圧下で脱塩する第二工程を行なうこ とにより脱塩水が得られる。この第一工程と第二工程は 1サイクルのみ 行なってもよいし、多数回繰り返し行なってもよい。また、上記の原水の 濃縮は、例えば、逆浸透膜濃縮装置または遠心式薄膜真空蒸留装 置のような減圧蒸留装置を用いて行なうことができる。また、上記方法 において原水の濃縮によって得られた水（例えば、蒸留水）は、脱塩時 の透析槽水として使用したり、また、得られた脱塩水の塩濃度や有価 物の濃度の調整のために使用することができる。 ( B )本発明の方法を実施する前処理として、モザイク荷電膜を用い て、原水、特に 1 %以上の塩を含有する原水を常圧または加圧下で脱 塩することにより、塩濃度が低下した脱塩水を調製する工程、次いでこ の脱塩水を原水として、該脱塩水から水分を除去して、上記脱塩水を 濃縮する第一工程を行ない、次いで第二工程を行なうことにより脱塩 水が得られる。例えば、海洋深層水を原水とした場合、海洋深層水を そのままモザイク荷電膜を用いて脱塩し、次いで得られた脱塩水を逆 浸透膜や減圧蒸留装置を用いて濃縮し、さらに第二工程を実施する。 これを繰り返すことで海洋深層水が元々含有していた有価物をそのま ま含有している脱塩水を得ることができる。
(C)「原水中の有価物の濃縮を目的とした場合」
有価物を含む原水からナノフィルトレーシヨン膜で、原水中の塩およ び水分を系外に取り出して原水中の有価物の濃度を高める工程、次 いで該有価物の濃度が高められた原水を、モザイク荷電膜を用いて脱 塩する工程を行なうことにより、塩濃度が低くかつ有価物の濃度が高い 脱塩水が得られる。例えば、海洋深層水からナノフィルトレーシヨン膜に より塩おょぴ水分を分離して、有価物濃度が高い海洋深層水とし、こ れをモザイク荷電膜で脱塩することにより有価物濃度が高くかつ脱塩さ れた海洋深層水が得られる。
(D)「原水中の有価物の濃縮を目的とした場合」
有価物を含む原水（例えば、海洋深層水）からナノフィルトレーショ ン膜で、原水中の塩および水分を系外に取り出して、原水中の有価 物の濃度を高める工程、次いで該有価物の濃度が高い原水をナノフ ィルトレーシヨン膜を用いて、該原水に純水を加えながら水およぴ塩を 系外に取り出し、有価物の濃度が高く塩濃度が低い脱塩水を得る。
(E)上記の方法で得られた脱塩水、または有価物を含む脱塩水を 濃縮したり、淡水で希釈したりして、有価物の濃度の調整を行い、有 価物を含有する脱塩水を得ることができる。 上記の A〜Eの方法は、それぞれ 1サイクルのみで行なってもよく、さ らに複数回繰り返して行なってもよい。
前記第一工程である濃縮工程では、蒸留により水を除去する方法 や、逆浸透膜を用いて水を分離する方法が使用される。蒸留法として. 常圧蒸留法のほか、蒸留しょうとする原水が温度に対して敏感な物質 を含有する場合には減圧蒸留法が好ましい。例えば、高速旋回式、 流下膜式、汲み上げ散布式、搔面式などの固定伝熱面方式の真空 蒸留装置や、遠心式薄膜真空蒸留装置（Centrifugal -flow thin-fil m vacuum evaporator)などの回転伝熱面方式の真空蒸留装置など が使用される。これらについては公知の装置が使用できるが、後述する ように、原水を加温して濃縮する場合には、高濃度の原水による装置 の鲭の発生や腐食に留意して装置の材質を選択することが必要であ る。
モザイク荷電膜を用いる脱塩方法としては、常圧での脱塩透析法 および加圧によるピエゾ脱塩透析法が使用される。また、これらの方法 における原水と透析槽水の接触の方式も、回分（バッチ）方式あるいは 連続方式、循環方式あるいは一過方式、対向流方式あるいは平行流 方式など、種々の方式が使用できる。これらの方式において、高い塩 濃度の原水を脱塩する場合には、透析槽水として淡水（真水）を使用 する代わりに、低い塩濃度の塩水を使用することによって、透析槽水と して使用する真水の使用量を削減することができる。
本発明における脱塩水または有価物を含有する脱塩水の製造装 置は、所望の設計に従って、原水貯槽、前処理装置、減圧濃縮装置 逆浸透膜濃縮装置、ナノフィルトレーシヨン膜濃縮装置、モザイク荷電 膜脱塩装置、電気透析装置、透析塩水受槽、透析淡水受槽、脱塩 水受槽など、およびそれらに付属する設備群から選択され、組み合わ せて構成される。
各装置に使用する材質は、特に遠心式薄膜真空蒸留装置のよう な蒸発濃縮工程で高濃度塩水と接触する装置または部材、例えば、 塩水を加熱するのための熱交換器、塩水の蒸発装置面、配管などの 如く、塩水による鲭ゃ腐食に留意して選択することが必要である。これ らの材質として好ましいのは S U S 3 1 6 L、 NA S 3 54 N (高ニッケルォー ステナイトステンレス鋼）、ハステロィ C一 22 (ニッケル'クロム'モリブデン 系合金）、チタンおょぴガラス（グラスライニング）などである。
本発明の脱塩方法および脱塩装置は、例えば、飲料用水、純水、 超純水、工業用水などの水処理工業における各種塩水の脱塩、発 酵工業および食品工業などの生化学関連工業において発生する各 種塩水の脱塩、塩を含む医薬品原料の脱塩、化学工業、金属工業 などの塩を含む工業排水の脱塩、色素製造工業における塩を含む染 料および顔料の脱塩などに有用である。
特に本発明に使用するモザイク荷電膜による脱塩方法は、原水を 加熱することもなく、また、脱塩時に熱が発生することもないので、有価 物を含む海洋深層水の脱塩、熱の影響を受けやすい食品工業や発 酵工業分野における各種塩水の脱塩に有用である。このような塩水の 脱塩を、従来の電気透析法を用いて行なうと、処理時の発熱による有 価物（目的物質）が分解したり変質したりする。また、イオン交換膜を用 いる脱塩では、イオン的吸着によりイオン交換膜が汚染されるという問 題があった。本発明によれば上記従来技術の課題が解決される。
有価物や有価ミネラル分を含む海洋深層水は、アトピー性皮膚炎 やアレルギー反応のときに増加する好酸球に対して有効性があるとされ. また、繊維芽細胞への生理活性および皮膚の保湿、抗菌.機能につい ても有効性があると言われている。このような有効性は、財団法人高知 県産業振興センター発行の平成 1 0年度 科学技術総合研究委託 費地域先導研究 研究成果報告書「室戸海洋深層水の特性把握 および機能解明」（平成 1 1年 3月）、および平成 1 0〜 1 2年度 科学 技術総合研究委託費地域先導研究 研究成果報告書「3年間全体 の室戸海洋深層水の特性把握および機能解明」（平成 1 3年 3月 ）に 報告されており、本発明の方法によって得られる海洋深層水由来の有 価物を含有する脱塩水、特にその濃縮水は、特に、皮膚疾患、皮膚 欠陥、皮膚欠損など、損傷皮膚細胞の治癒のための湿潤水、湿布液, ゲル貼布の含浸液、培養皮膚の培地の培養液成分として有効であ る。
本発明の最も具体的な実施形態は下記の通りであるが、本発明は 下記の実施形態に限定されるものではない。
( 1 )海洋深層水を、塩濃度が 10質量％〜塩の飽和溶解度になるまで 減圧蒸留により濃縮する工程、該濃縮された海洋深層水を塩濃度が
0 . 5〜 1 2質量％になるまでモザイク荷電膜により脱塩する工程、該脱 塩水を塩濃度が 1 0質量％〜塩の飽和溶解度になるまで減圧蒸留に より再度濃縮する工程、およぴ該濃縮された海洋深層水を塩濃度が 0 . 1〜1 . 0質量。 /0になるまでモザイク荷電膜により再度脱塩する工程を 含む海洋深層水の脱塩方法。
( 2 )海洋深層水を、塩濃度が 5〜 7質量％になるまで逆浸透膜により 濃縮する工程、該濃縮された海洋深層水を塩濃度が 1 0質量。 /0〜塩 の飽和溶解度になるまで減圧蒸留によりさらに濃縮する工程、該濃縮 水を塩濃度が 0 . 1〜1 . 0質量％になるまでモザイク荷電膜により脱塩 する工程を含む海洋深層水の脱塩方法。 （3 )海洋深層水を、容積が- 1 5〜 1 / 5 0になるまでナノフィルトレーシヨン膜により濃縮する工程、 およぴ該濃縮され ·た海洋深層水を塩濃度が 0 . 1〜1 . 0質量％になる までモザイク荷電膜により脱塩する工程を含む海洋深層水の脱塩方 法。
なお、上記例示の各実施形態おける各工程は、必要に応じてそれ ぞれ 2回以上繰り返して行なうことができる。 実施例 次に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。なお、文 中の「部」および「％」は特に断りのない限り質量基準である。
実施例 1
(1)有価物を含有する原水の脱塩装置の構成
原水貯槽、前処理装置、減圧蒸留濃縮装置、蒸留淡水受槽、 塩水受槽、モザイク荷電膜脱塩装置、脱塩水受槽、透析水槽用の 水貯槽、透析水受槽およびそれらに付属する設備を設置して脱塩装 置を構成した。
(2)海洋深層水の減圧蒸留による濃縮
減圧蒸留装置として遠心式薄膜真空蒸留装置を使用した。この装 置は、蒸発機として SUS 316Lを使用した回転式蒸発面板を有し、蒸 発面板を高速回転させることによって、 中央の配管より流出された海 洋深層水を遠心力で薄膜にして蒸発させる方式である。原水としての 海洋深層水（塩濃度約 3. 5%)2, 000kgを上記減圧蒸留装置に仕 込み、装置内を約 4kPaに減圧し、およそ 30°C〜40°Cにて減圧蒸留を した。該蒸留は、液量がほぼ 3分の 1の 700kgになるまで行なった。得ら れた濃縮原水（濃縮液）の塩濃度はほぼ 10%であった。また、蒸留水 (淡水）の採取量は約 1， 300kgであった。該濃縮液中の全有機炭素 (TOC)値を測定した。濃縮前の原水の TOC値は lppmであるのに対 して、濃縮液の TOC値は 2. 9ppmであった。
(3)モザイク荷電膜による濃縮海洋深層水（濃縮原水）の脱塩
平膜型モザイク荷電膜脱塩装置を準備した。原水の入る原水槽、 透析水の入る透析水槽を交互に配列し、各原水槽と各透析水槽の 間にそれぞれ脱塩有効面積が 0. lm2の平膜モザイク荷電膜を合計で 100枚をパッキングで挟んで固定した。各原水槽および各透析水槽を. それぞれパラレルに連結し、それぞれ原水貯槽からポンプで送液される 原水、および透析水貯槽からポンプで送液される透析水が、上記の複 数の原水槽および複数の透析水槽間を循環するように配管した。原 水槽に原水として上記（2)で得た塩濃度 10%の濃縮液 700kgを入 れた。上記の透析水槽には脱イオン水を入れて循環流水して脱塩を 行なった。原水の塩濃度の変化を、原水の電気伝導度の変化を測定 してモニターした。脱塩は、原水の塩濃度がほぼ 2%になるまで行った。 この時点での透析槽水中の TOC値は Oppmを示し、原水中の有機有 価物は殆ど透析されなかった。
なお、上記で使用したモザイク荷電膜の調製は、特開 2000— 309 654公報の記載に基づいて下記のようにして行った。カチオン性ミクロ ゲルとして 4一ビニルピリジン：ジビュルベンゼン（モル比 10： 1)架橋共 重合体（平均粒子径は約 350nm)を、ァユオン性ミクロゲルとしてスチ レン：アクリロニトリル：ヒドロキシェチルメタタリレート：ジビュルベンゼン（モ ノレ比 41. 6:7. 1 :8. 1 :8. 7)架橋共重合体のスルホン化物のソーダ 塩（平均粒子径は約 240nm)を準備した。上記カチオン性ミクロゲル、 上記ァニオン性ミクロゲルおよび別に用意したアクリロニトリルーブタジェ ン榭脂の水素添加物からなる組成物（質量比 3: 7: 10)を含む塗布 液を、乾燥膜厚が約 30 μ mになるようにポリエステル不織布に均一に 塗布および乾燥し、その後該膜をヨウ化メチル雰囲気に放置して、上 記 4一ビュルピリジンのピリジン単位を第 4級ピリジニゥム塩単位とし、洗 浄などの後処理を行ってポリエステル不織布で捕強されたモザイク荷 電膜を得た。
(4)減圧蒸留による二次濃縮およびモザイク荷電膜による二次脱塩 上記（3)で得られた塩濃度 2%の塩水 700kgを減圧蒸留装置に 仕込み、上記（2)と同様にして減圧蒸留により二次濃縮を行なった。 該蒸留は、液量が、ほぼ 5分の 1の 140kgになるまで行なった。得られ た濃縮液の塩濃度はほぼ 10%であった。次いで上記（3)と同様にして モザイク荷電膜脱塩装置で二次脱塩を行った。該二次脱塩は原水の 塩濃度が 0. 28%になるまで行なった。該脱塩水の TOC値はほぼ 14p pmの値を示した。該脱塩時の透析槽水中の TOC値は、 l〜0ppmの 値を示した。また、最終的に得られた脱塩水の量は、原水である最初 の海洋深層水の 14. 3分の 1となった。
(5)水希釈による濃縮倍率の調整
上記（4)で得られた塩濃度 0. 28%の脱塩水 140kgに、上記（2) で得られた海洋深層水由来の蒸留水 60kgを加えて希釈した。希釈 液の塩濃度は 0. 2%で、有効な生理活性を示す可溶性有価物を TO C値でほぼ lOppm含有している。
(6)透析槽水の濃縮
さらに、前記（3)のモザイク荷電膜脱塩装置で使用した透析槽水 (該透析槽水は原水から脱塩された塩を含んでいる）を、さらに電気透 析装置や濃縮装置を使用して濃縮し、塩水および海洋深層水由来 の食塩を得た。
実施例 2
(1)有価物を含有する原水の脱塩装置の構成
原水貯槽、前処理装置、減圧蒸留濃縮装置、蒸留淡水受槽、 塩水受槽、モザイク荷電膜脱塩装置、脱塩水受槽、透析水槽用の 水貯槽、透析水受槽、紫外線照射殺菌装置およびそれらに付属する 設備を設置して構成した。
(2)海洋深層水の減圧蒸留による濃縮
減圧蒸留装置として実施例 1と同じ装置を使用した。原水として海 洋深層水 2， 000kgを減圧蒸留装置に仕込み、装置内を約 4kPaに 減圧し、およそ 30° (：〜 40°Cにて減圧蒸留をした。蒸留は、液量がほぼ 8分の 1の 269kgになるまで行なった。蒸留によって濃縮された液の塩 濃度はほぼ 26%であった。また、蒸留水（淡水）の採取量は約 1, 731 kgであった。上記濃縮水の TOC値は 7. 4ppmであった。濃縮水中の 生菌数を測定したところ実質的に零であった。
(3)モザイク荷電膜による濃縮海洋深層水の脱塩
実施例 1と同じ平膜型モザイク荷電膜脱塩装置を使用した。原水 槽に、脱塩する原水として上記（2)で得た塩濃度 26%の海洋深層水 269kgを入れた。透析水槽には紫外線照射して殺菌された蒸留水を 入れ、該蒸留水を連続流水して脱塩を行なった。脱塩は、原水の塩 濃度がほぼ 12%になるまで行なった。
(4)減圧蒸留による二次濃縮およびモザイク荷電膜による二次脱塩
上記（3)で得られた塩濃度 12%の塩水 269kgを、減圧蒸留装置 に仕込み、上記（2)と同様にして減圧蒸留して二次濃縮を行なった。 該蒸留は、液量がほぼ 2分の 1の 124 k gになるまで行なった。得られた 濃縮液の塩濃度はほぼ 26%であった。二次濃縮水中の生菌数を測 定したところ実質的に零であった。次いで上記（3)と同様にしてモザィ ク荷電膜脱塩装置で二次脱塩を行った。二次脱塩は、液の塩濃度が 0. 80 %になるまで行なった。該脱塩水の T O C値はほぼ 16 p p mの値を 示した。また、上記脱塩後の液量は、原水である海洋深層水の 16. 1 分の 1になった。
(5)水希釈による濃縮倍率の調整
上記（4)で得られた塩濃度 0, 80%の脱塩水 124kgに、上記（2) で得られた海洋深層水由来の蒸留水 76kgを紫外線照射して殺菌し た後加えて、上記脱塩水を希釈した。該希釈液は、塩濃度 0. 5%で、 有効な生理活性を示す有価物を TOC値でほぼ lOppm含有している c この有価物を含有する脱塩水中の生菌数を測定したところ実質的に 零であった。
実施例 3
(1)有価物を含有する原水の脱塩装置の構成
原水貯槽、前処理装置、逆浸透膜装置、逆浸透塩水受槽、逆 浸透透析淡水受槽、減圧蒸留濃縮装置、蒸留淡水受槽、塩水受 槽、モザイク荷電膜脱塩装置、脱塩水受槽、透析水槽用の水貯槽、 透析水受槽およびそれらに付属する設備を設置して構成した。
(2)海洋深層水の逆浸透膜による濃縮 濃縮装置として逆浸透膜装置を使用し、海洋深層水 4， OOOkgを 圧力 60kg/cm2にて濃縮した。濃縮は、液量がほぼ 2分の 1の 2, 000 kgになるまで行なった。濃縮液の塩濃度はほぼ 7%であった。また、この 濃縮の際の淡水の採取量は約 2, 000kgであった。
(3)減圧蒸留による二次濃縮
上記（2)で得られた濃縮液の二次濃縮を、実施例 1 (2)と同様に 遠心式薄膜真空蒸留装置を使用して行なった。該二次濃縮は、液 量がほぼ 3分の 1の 700kgになるまで行なった。濃縮液の塩濃度はほ ぼ 20%であった。また、蒸留水の採取量は約 1, 300kgであった。
(4)モザイク荷電膜による濃縮海洋深層水の脱塩
上記（3)で得られた濃縮液の脱塩を、実施例 1 (3)と同様にモザィ ク荷電膜脱塩装置を用いて行なった。
(5)減圧蒸留による二次濃縮およびモザイク荷電膜による二次脱塩
上記（4)で得られた脱塩水の二次濃縮は、実施例 1 (2)と同様に 遠心式薄膜真空蒸留装置を使用して行ない、二次脱塩は、実施例 1 (3)と同様にモザイク荷電膜脱塩装置によって行なった。
(6)水希釈による濃縮倍率の調整
上記（5)で得られた脱塩水は、実施例 1 (5)と同様にして所望の濃 縮倍率、塩濃度、あるいは有価物濃度にあわせて、上記（2)または ( 3)で得られた海洋深層水由来の蒸留水を加えて希釈した。
実施例 4
(1)有価物を含有する原水の脱塩装置の構成
原水貯槽、前処理装置、ナノフィルトレーシヨン膜装置、ナノフィルト レーシヨン透過水受槽、モザイク荷電膜脱塩装置、脱塩水受槽、透 析水槽用の水貯槽、透析水受槽、およびそれらに付属する設備を設 置して構成した。
(2)海洋深層水のナノフィルトレーシヨン膜による脱塩および濃縮
ナノフィルトレーシヨン膜装置を使用し、原水としての海洋深層水 2: 000kgを圧力 20kg/cm2にて脱塩および濃縮を行った。脱塩および 濃縮は、上記原水の液量がほぼ 20分の 1の 10 Okgになるまで行なった c 濃縮液の塩濃度はほぼ 4%であった。
(3)モザイク荷電膜による濃縮海洋深層水の脱塩
上記（2)で得られた濃縮液の脱塩を、実施例 1 (3)と同様にモザィ ク荷電膜脱塩装置によって行ない、脱塩水を得た。
(4)水希釈による濃縮倍率の調整
上記（3)で得られた脱塩水を、実施例 1 (5)と同様にして所望の濃 縮倍率、塩濃度、あるいは有価物濃度になるように、海洋深層水由来 の淡水を加えて希釈した。該淡水の代わりに、上記（2)で得られたナノ フィルトレーシヨン膜透過塩水、実施例 1 (4)の遠心式薄膜真空蒸留 装置あるいは実施例 3 (2)の逆浸透膜装置により蒸留あるいは透過し て得られた海洋深層水由来の淡水も使用できる。 産業上の利用可能性
本発明の産業上の利用可能性は次の通りである。
(1)原水の脱塩を、工業的かつ経済的に行なうことができる。
(2)モザイク荷電膜を用いる脱塩方法において、透析槽水の使用量 が少なく、かつ脱塩時間も短くすることができる。さらに、濃縮時に得ら れた水を透析槽水として使用することができる。
(3)有価物を含む原水の脱塩において、原水中の有価物を損なうこと なく脱塩することができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 少なくとも水溶性の塩を含む原水から水分を除去して、上記 原水を濃縮する第一工程、および該濃縮された原水から水溶性の塩 の少なくとも一部を除去する第二工程とを少なくとも含むことを特徴と する上記原水の脱塩方法。
2. 前記第一工程と第二工程とを同時に行なう請求の範囲第 1 項に記載の脱塩方法。
3. 前記原水が、少なくとも 1種のアルカリ金属イオンまたはアルカリ 土類金属イオンを含む請求の範囲第 1項に記載の脱塩方法。
4. 前記濃縮された原水の塩濃度が、 10質量％〜塩の飽和溶解 度の範囲である請求の範囲第 1項に記載の脱塩方法。
5. 前記第一工程を、蒸留および/または逆浸透膜を用いて行な う請求の範囲第 1項に記載の脱塩方法。
6. 前記第二工程を、モザイク荷電膜を用いて行なう請求の範囲 第 1項に記載の脱塩方法。
7. 前記第一工程と第二工程とを、ナノフィルトレーシヨン膜を使 用して同時に行なう請求の範囲第 2項に記載の脱塩方法。
8. 前記原水が、有価物を含有する請求の範囲第 1項に記載の 脱塩方法。
9. 前記原水が、海水または海洋深層水である請求の範囲第 1 項に記載の脱塩方法。
10. 海洋深層水を、塩濃度が 10質量％〜塩の飽和溶解度になる まで減圧蒸留により濃縮する工程、該濃縮された海洋深層水を塩濃 度が 0. 5〜12質量。 /0になるまでモザイク荷電膜により脱塩する工程、 該脱塩水を塩濃度が 10質量。/。〜塩の飽和溶解度になるまで減圧蒸 留により濃縮する工程、およぴ該濃縮された海洋深層水を塩濃度が 0, 1〜： 1. 0質量％になるまでモザイク荷電膜により脱塩する工程を含むこ とを特徴とする海洋深層水の脱塩方法。
1 1 . 海洋深層水を、塩濃度が 5〜7質量％になるまで逆浸透膜に より濃縮する工程、該濃縮された海洋深層水を塩濃度が 10質量％〜 塩の飽和溶解度になるまで減圧蒸留によりさらに濃縮する工程、該濃 縮水を塩濃度が◦. 1〜1 . 0質量％になるまでモザイク荷電膜により脱 塩する工程を含むことを特徴とする海洋深層水の脱塩方法。
1 2. 海洋深層水を、容積が、 1 /5〜1ダ50になるまでナノフィルトレ ーシヨン膜により濃縮する工程、および該濃縮された海洋深層水を塩 濃度が 0. 1〜： L . 0質量％になるまでモザイク荷電膜により脱塩するェ 程を含むことを特徴とする海洋深層水の脱塩方法。
13. 請求の範囲第 1項〜第 12項の何れか 1項に記載の方法により 得られたことを特徴とする脱塩水。
14. 真空蒸留装置、常圧蒸留装置、逆浸透膜装置およびナノフィ ルトレーシヨン膜装置から選ばれる少なくとも 1つの濃縮装置と、モザィ ク荷電膜脱塩装置とを組み合わせてなることを特徴とする脱塩装置。
1 5. 前記真空蒸留装置が、遠心式薄膜真空蒸留装置、回転伝 熱面式真空蒸留装置、高速旋回式真空蒸留装置、流下膜式真空 蒸留装置およぴ搔面式真空蒸留装置から選ばれる請求の範囲第 14 項に記載の脱塩装置。
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