JPH11207151A

JPH11207151A - 溶液中のミネラル分離方法

Info

Publication number: JPH11207151A
Application number: JP10012283A
Authority: JP
Inventors: Masashi Oda; 将史小田; Hideaki Kurokawa; 秀昭黒川; Takayuki Matsumoto; 隆行松本; Masayoshi Kondo; 政義近藤; Satoshi Sugawara; 敏菅原; Keiji Nitta; 慶治新田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-01-26
Filing date: 1998-01-26
Publication date: 1999-08-03

Abstract

(57)【要約】【課題】１価イオン及び多価イオンを含む溶液に残留す
るＮａイオン及びＣｌイオンの量を低減する。【解決手段】湿式酸化処理尿である分離対象溶液１は、
Ｎａ，Ｋ，Ｃｌなどの１価イオンとＣａ，Ｍｇ，Ｓ
Ｏ₄，ＰＯ₄などの多価イオンをミネラル成分として含
有する。分離対象溶液１は、混合槽３内で固体または水
溶液のＫＣｌ２と混合される。混合槽３内の分離対象溶
液１は、電気透析装置４に供給され、電気透析により、
１価イオンが除去された脱塩液５、及び１価イオン濃縮
液６に分離される。ＫＣｌを添加して、脱塩液に残留す
るＫの量を増やしてやればＫＣｌ添加前に比べて、多価
イオンの透過が始まる限界１価陽イオン濃度を下げるこ
とができる。これにより電気透析後のＮａの残留量が減
ると同時に、溶液内の電気的中性条件を満足させるため
Ｃｌイオンが減少する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ミネラル分離方法
に係り、特に閉鎖系での物質リサイクルを成立させるた
めに好適なミネラル分離方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｎａ，Ｋ，Ｃｌなど１価イオン、及びＣ
ａ，Ｍｇ，ＳＯ₄，ＰＯ₄などの多価イオンをミネラル
成分として含有する溶液（例えば人間の尿）から人間の
生存に必要なＮａＣｌと、植物の生育に必要なイオンを
分離・回収する方法としては、特開平７−39728号公報
に記載されたものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、分離
対象となる溶液をそのまま電気透析することから、例え
ば人間の尿のように１価の陽イオンが１価の陰イオンに
比べて過剰であり、かつＮａイオンがＫイオンに比べて
非常に多い溶液からミネラルを分離・回収する場合に
は、以下のような問題が生じる。第一に、電気透析後の
分離対象溶液（以下脱塩液と呼ぶ）の中に大量のＮａイ
オンとＣｌイオンが残留することである。ここで、Ｎａ
とＣｌを残留させないために長時間の電気透析を続ける
と２価イオンが１価イオンと共に除去されてしまう（図
１０）。第二に、電気透析により生じた１価イオンの濃
縮液に植物の生育に必要なＫイオンが含まれ、温度差晶
析によりＫＣｌの形で取り出されることである。

【０００４】閉鎖系では、尿から１価イオンを除去した
脱塩液を通常そのまま植物栽培の養液として用いる。し
かし、脱塩液内にＮａイオン及びＣｌイオンが多量に存
在すると塩害を引き起こす。かといって、過剰な電気透
析により２価イオンが除去されてしまった脱塩液では、
植物の生長に不可欠なＣａ，Ｍｇ，Ｓ、及びＰといった
ミネラル成分が不足してしまう。また、ＫＣｌとして取
り出され、植物の生長に必要不可欠なミネラル成分であ
るＫイオンを、塩害を起こさぬように植物栽培にリサイ
クル利用するには、ＫイオンとＣｌイオンを分離する複
雑なプロセスが新たに必要になる。

【０００５】本発明の目的は、１価イオン及び多価イオ
ンを含む溶液に残留するＮａイオン及びＣｌイオンの量
を低減できる溶液中のミネラル回収方法を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する第１
発明の特徴は、１価イオン及び多価イオンをミネラル成
分として含有する溶液中の前記１価イオンと前記多価イ
オンを電気透析により分離する溶液中のミネラル分離方
法において、前記溶液中にＫＣｌを添加して前記電気透
析を行うことにある。１価イオンとしてはＮａ，Ｋ，Ｃ
ｌなどがあり、多価イオンとしてはＣａ，Ｍｇ，Ｓ
Ｏ₄，ＰＯ₄などがある。

【０００７】ＮａとＫを１価陽イオン選択性透過膜を用
いて電気透析で透過させる場合、Ｎａに比べてＫの方
が、多価イオンに対して透過性が高い。即ちＮａであれ
ば多価イオンも膜を透過してしまうほど、多価のイオン
が比較的多く存在するような条件下でも、Ｋが選択的に
膜を透過しやすい。このためＫＣｌを添加して、脱塩液
に残留するＫの量を増やしてやればＫＣｌ添加前に比べ
て、多価イオンの透過が始まる限界１価陽イオン濃度を
下げることができる。１価陽イオン選択性透過膜と１価
陰イオン選択性透過膜を用いた本発明で使用する電気透
析法では、これにより電気透析後のＮａ等の１価陽イオ
ンの残留量が減ると同時に、溶液内の電気的中性条件を
満足するため１価陽イオンの残留量の減少に見合う分の
１価の陰イオン即ちＣｌイオンが、１価陰イオン選択性
透過膜を透過することから電気透析後に残留する１価イ
オンの量を減らすことができる。

【０００８】上記目的を達成する第２発明の特徴は、１
価イオン及び多価イオンをミネラル成分として含有する
溶液中の前記１価イオンと前記多価イオンを電気透析に
より分離し、前記電気透析後に取り出されるＮａイオン
及びＫイオンを含む溶液からＫとＮａをＫＣｌとＮａＣ
ｌの形で分離・回収する溶液中のミネラル回収方法にお
いて、回収されたＫＣｌを、１価イオンと多価イオンを
電気透析により分離する手段にリサイクルさせることに
ある。

【０００９】回収されたＫＣｌを再利用するので、電気
透析を行う上記溶液に添加する新たなＫＣｌの量を低減
できる。

【００１０】上記目的を達成する第３発明の特徴は、前
記溶液中に添加するＫＣｌ量を、前記回収されるＫＣｌ
量と等しくすることにある。

【００１１】溶液中に添加されるＫＣｌは全て回収され
たＫＣｌとなるので、外部から新たに添加するＫＣｌが
不要となる。

【００１２】上記目的を達成する第４発明の特徴は、１
価イオン及び多価イオンをミネラル成分として含有する
溶液中の前記１価イオンと前記多価イオンを電気透析に
より分離する溶液中のミネラル回収方法において、前記
溶液を電気透析した後の残留溶液中にＫＣｌを添加して
さらに電気透析を行うことにある。

【００１３】残留溶液は脱塩液であり、この残留溶液に
ＫＣｌを添加して電気透析を行うことにより、この電気
透析により得られた脱塩液に含まれるＮａイオンの量が
著しく少なくなる。

【００１４】上記目的を達成する第５発明の特徴は、そ
れぞれの透析により生じた１価イオンの濃縮された溶液
を、ＫＣｌとＮａＣｌに分離・回収し、回収されたＫＣ
ｌの一部を、前記残留溶液に添加するＫＣｌとして利用
することにある。

【００１５】第５発明は、第２発明と同じ作用効果を生
じる。

【００１６】

【発明の実施の形態】（実施例１）湿式酸化処理された
溶液(尿)は、微量の多価イオン(Ｃａ²⁺，Ｍｇ³⁺，ＳＯ₄
^2-，ＰＯ₄ ^3-等）及び多量の１価イオン（Ｎａ⁺，Ｋ⁺，
Ｃｌ^-等）が含まれている。Ｎａ⁺とＣｌ^-のモル濃度は
ほぼ等しい。この湿式酸化処理された尿からＮａＣｌを
除去するシステムに本発明を適用して得られる好適な一
実施例である溶液中のミネラル分離方法を図１を用いて
説明する。湿式酸化処理尿である分離対象溶液１は、混
合槽３内で固体または水溶液のＫＣｌ２と混合される。
混合槽３内の分離対象溶液１は、電気透析装置４に供給
され、電気透析により、１価イオンが除去された脱塩液
５、及び１価イオン濃縮液６に分離される。

【００１７】電気透析装置４は、例えば図２に示される
ように、交互に配置された１価陽イオン選択性透過膜４
１及び１価陰イオン選択性透過膜４２によって仕切られ
た複数の溶液室４５及び４６を有する。これらの溶液室
４５及び４６は交互に配置される。各溶液室４６は、入
口側配管２３及び出口側配管２４によって混合槽３に接
続される。循環ポンプ２２が、入口側配管２３に設置さ
れる。各溶液室４５は、入口側配管２６及び出口側配管
２７によってタンク２１に接続される。循環ポンプ２５
が、入口側配管２６に設置される。バルブ３２を備える
脱塩液排出管３１が、混合槽３に接続される。バルブ３
４を備える１価イオン濃縮液排出管３３が、タンク２１
に接続される。

【００１８】陰電極４４が、図２において最も右側の溶
液室４６内に配置される。図２において最も左側に位置
する１価陽イオン選択性透過膜４１に接して、陽極室４
７が存在する。陽電極４３が陽極室４７内に配置され
る。陽極室４７は、循環配管３０によってタンク２９に
接続される。循環ポンプ２８が、循環配管３０に設けら
れる。これらの溶液室４５及び４６は交互に配置され
る。

【００１９】分離対象溶液１及びＫＣｌ２が混合されて
混合槽３内に供給される。この混合溶液は、循環ポンプ
２２の駆動により溶液室４６に供給される。溶液室４５
にはタンク２１内の溶液が循環ポンプ２５により供給さ
れる。直流電圧が陽電極４３と陰電極４４との間に印加
される。このため、混合溶液に含まれている１価陰イオ
ン（Ｃｌ^-等）は、１価陰イオン選択性透過膜４２を透
過して陽電極側で隣接する溶液室４５内に移行する。ま
た１価陽イオン（Ｎａ⁺，Ｋ⁺等）は、１価陽イオン選
択性透過膜４３を透過して陰電極側で隣接する溶液室４
５内に移行する。溶液室４６内の溶液から溶液室４５内
の溶液に移行する１価陰イオン及び１価陽イオンのモル
数は同じである。溶液室４６内の溶液は溶液室４５と混
合槽３との間を循環し、溶液室４５内の溶液は溶液室４
５とタンク２１との間を循環する。溶液室４６内の溶液
は、循環するうちに１価陰イオン及び１価陽イオンの濃
度を低下させ、相対的に多価イオンの濃度を増加させ
る。１価陰イオン及び１価陽イオンの濃度が低下した溶
液室４６内の溶液は、脱塩液となる。一方、溶液室４５
内の溶液は、循環するうちに１価陰イオン及び１価陽イ
オンの濃度を高める。選択性透過膜４２を透過して陽電
極側で隣接する溶液室４５内に移行する。

【００２０】１価陽イオン選択性透過膜４１でのＫとＮ
ａの輸率をそれぞれｔ_Kとｔ_NaとするとＫのＮａに対す
る相対輸率はｔ_K／ｔ_Na（これをＲとする）で表され
る。この相対輸率の値はＫかＮａのどちらかの濃度が十
分ある限りほぼ一定に保たれる。尚、輸率は１価陽イオ
ン選択性透過膜４１であるイオンの輸率は、そのイオン
が１価陽イオン選択性透過膜４１をどれだけ透過しやす
いかを表す指標である。相対輸率は比較の対象となるイ
オンに対してそのイオンがどれだけ膜を通りやすいかの
指標である。

【００２１】脱塩前の分離対象溶液１に含まれるＫイオ
ンの量をＮ_K0，Ｎａイオンの量をＮ_Na0とすると、脱塩
された分離対象溶液１に含まれるＫイオンとＮａイオン
の総量がＮとなったときのＮａイオンのイオン量は、主
としてＮ_K0とＮ_Na0とＲによって変化し、Ｎ_Na0が一定
の時、Ｎ_K0が大きくなるにつれて小さくなる。KClの添
加によってＮ_K0が大きくなるので、ＫＣｌの添加前後の
Ｎ_NaをＮが等しくなるようそれぞれ電気透析した後に比
較すると、ＫＣｌ添加時の方がＮ_Naは小さくなる。従っ
て、ＫＣｌを添加することによって１価陽イオン選択性
透過膜４１を透過するＮａイオンの量が増加し、分離対
象溶液１から回収されるＮａイオンの回収率が向上す
る。当然のことながら、分離対象溶液１中に残存するＮ
ａイオン量はより減少する。

【００２２】本実施例において、混合槽３と溶液室４６
との間を循環する溶液に含まれる各陽イオンの透析時間
に対する濃度変化を、図３に示し、その溶液に含まれる
各陰イオンの透析時間に対する濃度変化を、図４に示
す。Ｋ，Ｎａ，Ｃｌともに透析時間にほぼ比例して濃度
が減少している。また、Ｎａに比べてＫの方が減少率が
高い。

【００２３】本実施例において、ＫＣｌを分離対象溶液
１kgにつき５３８０mg添加して電気透析を行った場合
と、従来と同様にＫＣｌを添加せずに電気透析を行った
ときの、電気透析後に残留する１価イオン量の比較を図
５に示す。Ｋの残留量は従来の約３倍となるが、Ｎａイ
オンとＣｌイオンの量は従来の２／３と大幅に減少す
る。このＮａイオン及びＣｌイオンの削減効果は、ＫＣ
ｌの添加量を増加させればより大きく、減少させればよ
り小さくなる。また電気透析(脱塩処理)の終了に要する
時間は、電気透析装置４の構成が同じで流す電流量が等
しければ、ＫＣｌの添加量と共に増加する。

【００２４】（実施例２）本発明の他の実施例である溶
液中のミネラル分離方法を図６を用いて説明する。本実
施例は、実施例１に温度差晶析装置７を設け、温度差晶
析装置７で分離解消されたＫＣｌ２が混合槽３に供給さ
れる。本実施例の他の構成は、実施例１と同じである。
本実施例における電気透析装置４は、図２の構成を有す
る。図２に示す１価イオン濃縮液排出管３３が温度差晶
析装置７に接続される。

【００２５】本実施例も実施例１と同様に湿式酸化処理
尿である分離対象溶液１を処理する。本実施例は、実施
例１で得られた１価イオン濃縮液６を、温度差晶析装置
７を用いてＫＣｌとＮａＣｌとに分離し、ＫＣｌを上記
したように再利用する。

【００２６】温度差晶析装置７で行われる１価イオン濃
縮液６の処理について以下に説明する。本実施例で得ら
れた１価イオン濃縮液６は、湿式酸化処理した尿をその
まま電気透析して得られた１価イオン濃縮液と異なり、
ＫＣｌが過剰になっている。このような状態での温度差
晶析装置７の運転を図７を用いて述べる。

【００２７】温度差晶析装置７内には、高温部(９０
℃）と低温部(２０℃）が存在する。高温部でＫＣｌを
析出させ、低温部でＫＣｌを析出させる。このため、図
７のａ行程のように、高温部における１価イオン濃縮液
６に含まれるＫＣｌ及びＮａＣｌの濃度が高温部での共
晶点に対する飽和濃度に達するまでの間、低温部におい
てＫＣｌが析出する程度まで高温部で１価イオン濃縮液
６中の水分を蒸発させ、低温部でＫＣｌを析出させなが
ら、１価イオン濃縮液６を低温部と高温部との間で循環
させる。

【００２８】次の（１)〜(３）のプロセスで高温部にＮ
ａＣｌを析出させるので、ＫＣｌを高温部で析出させな
いように高温部における１価イオン濃縮液６中の水分の
蒸発させすぎを防止しなければならない。

【００２９】（１）高温部でＮａＣｌを析出させなが
ら、１価イオン濃縮液６中のＫＣｌとＮａＣｌの濃度比
が、高温部での共晶点に対応する濃度比に達するまで水
分を蒸発させる。

【００３０】（２）ＫＣｌとＮａＣｌの濃度比が、高温
部での共晶点に対応する濃度比に達した濃縮液を低温部
に送ってＫＣｌを析出させた後、高温部へ送る(図７の
ｃ行程)。

【００３１】（３）（１）および（２）の工程を１価イ
オン濃縮液６の量が設定量に以下なるまで繰り返す。

【００３２】上記の処理を行った後に残った１価イオン
濃縮液６は、温度差晶析装置７に供給される１価イオン
濃縮液６に混合され、再び上記のように処理される。温
度差晶析装置７を用いることによってＫＣｌ２及びＮａ
Ｃｌ８が回収される。回収されたＫＣｌ２は、混合槽３
に導かれ１価イオン濃縮液６に混合されて再利用され
る。

【００３３】混合槽３内で１価イオン濃縮液６にＫＣｌ
を添加する理由は２つある。第１の理由は、前述したよ
うに分離対象溶液１から回収されるＮａイオンの回収率
を向上させ、分離対象溶液１中に残存するＮａイオン量
を低減させることである。第２の理由は、分離対象溶液
１からのＫ及びＮａの分別回収を効率良く行うためであ
る。ＮａとＫは、分離が非常に困難であり、ＮａＣｌと
ＫＣｌを用いた温度差晶析以外に有効に分離できない。
また、分離対象となる溶液から１価の陽イオンと陰イオ
ンを共に除去するには１価の陽イオンと陰イオンが同じ
数存在することが望ましいので、Ｋ₂ＳＯ₄など２価の陰
イオンを含む塩の使用は不適当である。本実施例は、実
施例１と同様な効果を得ることができる。更に、本実施
例は、１価イオン濃縮液６から回収されたＫＣｌ２を再
利用するので、分離対象溶液１に新たに添加するＫＣｌ
の量を低減できる。

【００３４】（実施例３）本発明の他の実施例である溶
液中のミネラル分離方法を以下に説明する。本実施例
は、図６に示した実施例２において、混合槽３で分離対
象溶液１に添加するＫＣｌの量を、温度差晶析装置７で
回収されるＫＣｌの量と等しくなるように調整するもの
である。このような調整によって、脱塩液５中にはＫイ
オンをＣｌ抜きで残しておき、尿中に含まれるＮａＣｌ
のみを（見かけ上）回収することができる。例えば、分
離対象溶液１の１kg中にＫイオンが１２８０mg含まれて
いるとき、電気透析装置４によって８５％のＫイオンが
１価イオン濃縮液６に移行し、温度差晶析装置７によっ
て９５％のＫイオンがＫＣｌとして低温部に析出したと
き、混合槽３で添加するＫＣｌ２を分離対象溶液１kgあ
たり１０.２５ｇとすれば、添加するＫＣｌと回収され
るＫＣｌが釣り合う。このとき、分離対象溶液１中に含
まれるＫイオンの量が少なくなると回収されるＫＣｌは
少なくなり、逆にＫイオンの量が多くなると、回収され
るＫＣｌは多くなる。しかし、その変化が日常的な運転
の中での一時的なものであれば、回収されるＫＣｌの量
は次第に元の状態に戻る。

【００３５】本実施例は、実施例２と同じ効果を生じ
る。

【００３６】本実施例を閉鎖系の物質サイクルを維持す
るシステムに適用すれば、脱塩液５には植物養液に戻す
必要のあるミネラル成分のみが、移送しやすい水溶液の
状態で存在すると同時に、動物の摂取する食塩は固体の
ＮａＣｌとして存在するので、取り扱いが非常に容易に
なる。

【００３７】（実施例４）本発明の他の実施例である溶
液中のミネラル分離方法を図８を用いて説明する。本実
施例は、図２の構成を有する電気透析装置４Ａ及び４
Ｂ、温度差晶析装置７及び蒸発・濾過装置９を備える。

【００３８】本実施例も実施例１と同様に湿式酸化処理
尿である分離対象溶液１を処理する。本実施例でも、図
示されていないが、分離対象溶液１にＫＣｌを添加した
状態で電気透析装置４Ａに供給する。このＫＣｌは、実
施例２と同様に、後述の温度差晶析装置７で回収された
ＫＣｌ２の一部を用いてもよい。実施例１の電気透析装
置４と同様に、電気透析装置４Ａによって分離対象溶液
１が処理され、１価イオン濃縮液６Ａ及び脱塩液５Ａを
得る。温度差晶析装置７は、実施例２と同様にしてＮａ
Ｃｌ８及びＫＣｌ２を回収する。回収されたＫＣｌ２は
脱塩液５Ａと共に電気透析装置４Ｂに導かれる。電気透
析装置４Ｂに供給されるＫＣｌは、そのすべてが温度差
晶析装置７で回収されたＫＣｌ２である必要はなく、特
に処理を始める初期においては外部からＫＣｌを導入す
ることが望ましい。

【００３９】電気透析装置４Ｂは、分離対象溶液１中の
１価イオンがほとんど除去された脱塩液５Ａを、ＫＣｌ
を添加した状態で電気透析する。このため、電気透析装
置４Ｂで得られる脱塩液５Ｂ中のＮａイオン及びＣｌイ
オンの量は、実施例１及び２で得られる脱塩液５よりも
更に低減される。電気透析装置４Ｂで得られた１価イオ
ン濃縮液６Ｂは、多量のＫイオン及びＣｌイオン、及び
僅かな量のＮａイオンを含んでいる。この１価イオン濃
縮液６Ｂは、蒸発・濾過装置９に供給され、所定の温度
に加熱されることにより水分を蒸発させる。蒸発・濾過
装置９においては、ＮａＣｌに比べてＫＣｌの溶解度が
小さいために、飽和濃度を超えるとＫＣｌのみが選択的
に析出する（図７参照）。１価イオン濃縮液６Ｂに含ま
れるＫＣｌが析出し、１価イオン濃縮液中のＫＣｌ濃度
とＮａＣｌ濃度が共晶点に近づいたところで蒸発・濾過
装置９における水分の蒸発を止める。蒸発・濾過装置９
から排出された残留溶液１０は、温度差晶析装置７に供
給される。

【００４０】本実施例は、電気透析装置４Ａ及び４Ｂに
供給するそれぞれの溶液にＫＣｌを添加している。この
効果について説明する。

【００４１】ＫＣｌを添加したことによって得られる効
果は、実施例１及び２のように分離対象溶液１に対して
一括してＫＣｌを添加したときだけではなく、本実施例
のように分離対象溶液の電気透析過程でＫＣｌを分割添
加しても得られる。これは、ＫＣｌ添加時点でのＮａイ
オン量をＮ_Na0と考えれば実施例１で述べた理由と同じ
理由で説明できる。ここで、一括添加の場合と異なるの
は、電気透析装置４Ａでの処理段階で加えるＫＣｌの量
が少なくなることである。電気透析装置４Ａで行う電気
透析の初期の段階では脱塩液中のＮａイオンが多いた
め、ＫＣｌを添加しても１価イオン総量に占めるＮａイ
オンの割合を減らす効果は小さい。また、電気透析装置
４Ａでの初期の透析段階では、ＫＣｌの添加を少なくし
ても分離対象溶液１に含まれる１価イオンの総量が十分
あるので、１価イオンを添加して多価イオンの１価選択
性透過膜透過を防止する必要はない。電気透析が進むに
つれて脱塩液５Ａに含まれるＮａイオンの量は減少す
る。一回当たりのＫＣｌ添加量が同じであれば、ＫＣｌ
添加時点のＮａイオン量に対するＫイオンの割合は次第
に大きくなる。従って、電気透析過程の後半、すなわち
１価イオンの総量が減少して電気透析装置４Ｂに供給さ
れる脱塩液５ＡにＫＣｌを更に添加することによって、
多価イオンの１価選択性透過膜の透過を防止しながら、
一括添加に比べて少ないＫＣｌの添加で脱塩液５Ｂ中の
Ｎａイオンの量を減らせる。

【００４２】実施例４において、電気透析装置４Ａに供
給する溶液１に添加するＫＣｌの量を零にしてもよい。
これは、実施例４のように電気透析装置４Ａ及び４Ｂに
供給するそれぞれの溶液にＫＣｌを添加する場合の極端
なケースであり、電気透析装置４Ａに供給する溶液１に
添加するＫＣｌを０とし、透析の最終段階に相当する電
気透析装置４Ｂに供給する溶液にＫＣｌを添加するもの
である。この場合における脱塩液５Ｂに含まれるＮａの
量は、電気透析装置４Ａに供給する溶液にKClを添加す
る場合に比べて著しく少なくなる。

【００４３】本実施例は、実施例２と同様な効果を生じ
る。本実施例は、脱塩液５ＡをKClを添加した脱塩液５
Ａを電気透析するので、ＮａＣｌの濃度が著しく低い脱
塩液を得ることができる。また、得られるＮａＣｌ８も
高純度のものとなる。

【００４４】（実施例５）本発明の他の実施例である溶
液中のミネラル分離方法を図９を用いて説明する。本実
施例は、実施例４の電気透析装置４Ａ及び４Ｂを共用化
し、システムの簡素化を図ったものである。本実施例
は、電気透析装置４，温度差晶析装置７，蒸発・濾過装
置９及びバルブ１１，１２，１３，１４，１５を備え
る。

【００４５】まず、バルブ１２を閉じた状態でバルブ１
１を開いて、湿式酸化処理尿である分離対象溶液１を電
気透析装置４に供給する。バルブ１５は閉じている。こ
の電気透析により、１価イオン濃縮液６及び脱塩液５が
生成される。１価イオン濃縮液６は、バルブ１３を開く
ことにより温度差晶析装置７に導かれる。このとき、バ
ルブ１４は閉じておく。１価イオン濃縮液６が温度差晶
析装置７へ導入された後、バルブ１２，１５を開ける。
バルブ１１は閉じている。温度差晶析装置７で分離回収
されたＫＣｌは、脱塩液５と混合されて電気透析装置４
に供給される。ＫＣｌを含む脱塩液５は、電気透析装置
４で電気透析される。脱塩液５中に残留していたＮａ及
びＣｌは、添加したＫＣｌと共に１価イオン濃縮液６に
移行する。この１価イオン濃縮液（実施例４の１価イオ
ン濃縮液６Ｂに対応）は、バルブ１４を開くことにより
蒸発・濾過装置９に供給される（バルブ１３は閉）。蒸
発・濾過装置９は、実施例４と同様にＫＣｌを析出させ
て濾過する。蒸発・濾過装置９から排出された残留溶液
１０は、温度差晶析装置７に送られて、次回処理される
分離対象溶液１の電気透析により得られた１価イオン濃
縮液に混合されて温度差晶析装置７で処理される。蒸発
・濾過装置９で析出したＫＣｌは、電気透析装置４に供
給される脱塩液５に添加されて使用される。

【００４６】本実施例は、実施例４と同じ効果を生じ、
更に実施例４に比べて電気透析装置が一台で済むので構
成を単純化できる。

【００４７】本実施例において、バルブ１３，１４、及
び蒸発・濃縮装置９を設けず、温度差晶析装置７の運転
方法を変えることで蒸発・濃縮装置９の代用とすること
もできる。このとき、温度差晶析装置７は、分離対象溶
液１の電気透析により生じた１価イオン濃縮液のように
ＮａイオンがＫイオンに対して多いときには、公知の温
度差晶析運転を行い、ＫＣｌ添加後の脱塩液中の１価イ
オン濃縮液のようにＫイオンがＮａイオンに対して多い
ときには図７のａ行程のような運転を行う。このような
構成とすれば、機器構成をさらにシンプルにすることが
でき、信頼性が増す。

【００４８】実施例１乃至実施例５は、尿からのミネラ
ル分離・回収に適用した例であるが、同様の構成で同じ
く１価イオンと多価イオンから構成される生活排液や工
場廃液からのミネラルやイオンの回収にも適用可能であ
る。

【００４９】

【発明の効果】第１発明によれば、１価イオン及び多価
イオンを含む溶液に残留するＮａイオン及びＣｌイオン
の量を低減できる。

【００５０】第２発明及び第５発明によれば、回収され
たＫＣｌを再利用するので、電気透析を行う電気透析さ
れる溶液に添加する新たなＫＣｌの量を低減できる。

【００５１】第３発明によれば、外部から新たに添加す
るＫＣｌが不要となる。

【００５２】第４発明によれば、脱塩液である残留溶液
にＫＣｌを添加して電気透析を行うことにより、この電
気透析により得られた脱塩液に含まれるＮａイオンの量
が著しく少なくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な一実施例である溶液中のミネラ
ル分離方法を適用する溶液中のミネラル分離装置の構成
図である。

【図２】図１の電気透析装置の詳細構成図である。

【図３】ＫＣｌを添加した分離対象溶液の電気透析時間
に対する陽イオン濃度の変化を示した特性図である。

【図４】ＫＣｌを添加した分離対象溶液の電気透析時間
に対する陽イオン濃度の変化を示した特性図である。

【図５】電気透析後の脱塩液に残留する１価イオン量の
比較を示す説明図である。

【図６】本発明の他の実施例である溶液中のミネラル分
離方法を適用する溶液中のミネラル分離装置の構成図で
ある。

【図７】図６の温度差晶析装置内で行われる温度差晶析
の行程を説明するＫＣｌ−NaClの溶解度曲線図である。

【図８】本発明の他の実施例である溶液中のミネラル分
離方法を適用する溶液中のミネラル分離装置の構成図で
ある。

【図９】本発明の他の実施例である溶液中のミネラル分
離方法を適用する溶液中のミネラル分離装置の構成図で
ある。

【図１０】湿式酸化処理した尿中の陽イオン濃度の電気
透析に伴う変化を示す特性図である。

【符号の説明】

３…混合槽、４，４Ａ，４Ｂ…電気透析装置、７…温度
差晶析装置、９…蒸発・濾過装置、１１，１２，１３，
１４，１５…バルブ、４１…１価陽イオン選択性透過
膜、４２…１価陰イオン選択性透過膜、４３…陽極、４
４…陰極、４５，４６…溶液室。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松本隆行茨城県日立市大みか町七丁目２番１号株式会社日立製作所電力・電機開発本部内 (72)発明者近藤政義茨城県日立市大みか町七丁目２番１号株式会社日立製作所電力・電機開発本部内 (72)発明者菅原敏茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (72)発明者新田慶治東京都東久留米市八幡町一丁目７番23号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１価イオン及び多価イオンをミネラル成分
として含有する溶液中の前記１価イオンと前記多価イオ
ンを電気透析により分離する溶液中のミネラル分離方法
において、前記溶液中にＫＣｌを添加して前記電気透析を行うこと
を特徴とする溶液中のミネラル分離方法。
【請求項２】１価イオン及び多価イオンをミネラル成分
として含有する溶液中の前記１価イオンと前記多価イオ
ンを電気透析により分離し、前記電気透析後に取り出さ
れるＮａイオン及びＫイオンを含む溶液からＫとＮａを
ＫＣｌとＮａＣｌの形で分離・回収する溶液中のミネラ
ル回収方法において、回収されたＫＣｌを、１価イオンと多価イオンを電気透
析により分離する手段にリサイクルさせることを特徴と
する溶液中のミネラル分離方法。
【請求項３】前記溶液中に添加するＫＣｌ量を、前記回
収されるＫＣｌ量と等しくする請求項２の溶液中のミネ
ラル分離方法。
【請求項４】１価イオン及び多価イオンをミネラル成分
として含有する溶液中の前記１価イオンと前記多価イオ
ンを電気透析により分離する溶液中のミネラル回収方法
において、前記溶液を電気透析した後の残留溶液中にＫＣｌを添加
してさらに電気透析を行うことを特徴とする溶液中のミ
ネラル分離方法。
【請求項５】それぞれの透析により生じた１価イオンの
濃縮された溶液を、ＫＣｌとＮaＣlに分離・回収し、回
収されたＫＣｌの一部を、前記残留溶液に添加するＫＣ
ｌとして利用する請求項４の溶液中のミネラル分離方
法。