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JP7108990B2 - Ion separator, water treatment system and method for producing fresh water - Google Patents
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Ion separator, water treatment system and method for producing fresh water Download PDF

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Description

本発明は、イオン分離装置および水処理システムに関する。また、本発明は、淡水の製造方法に関する。 The present invention relates to ion separators and water treatment systems. The present invention also relates to a method for producing fresh water.

人間が使用可能な水資源を確保するために、海水等を淡水にする海水淡水化の技術が種々研究されている。海水淡水化の技術としては、加熱による蒸発法、逆浸透(RO:Reverse Osmosis)膜を利用する逆浸透法、電気分解による電気透析法が主に知られている。この中でも、電気透析法による海水の淡水化は膨大な電気エネルギーが必要になるため、最近では、蒸発法や逆浸透法、これらと電気透析法を組み合わせた手法が主流となっている。(例えば、特許文献1~3) In order to secure water resources that can be used by humans, various techniques for seawater desalination are being studied. Evaporation by heating, reverse osmosis (RO) using a reverse osmosis (RO) membrane, and electrodialysis by electrolysis are mainly known as seawater desalination techniques. Among these methods, desalination of seawater by electrodialysis requires a large amount of electrical energy, so the evaporation method, reverse osmosis method, and a combination of these methods and electrodialysis have become mainstream recently. (For example, Patent Documents 1 to 3)

特開2014-198278号公報JP 2014-198278 A 特開2014-161844号公報JP 2014-161844 A 特開2015-029933号公報JP 2015-029933 A

しかしながら、蒸発法を利用するシステムは、大掛かりになりやすいことや、システムが複雑であり、稼働に必要な電気エネルギーが大きいといった課題があった。また、逆浸透法を利用するシステムは、ろ過膜の目詰まりなどが発生しやすく、メンテナンスを定期的に行う必要があった。実用化のためには、簡潔で安価なシステムが求められていた。
また、従来のシステムでは、フッ化物イオンなどの低減や除去が困難なイオン種もあり、その種類によらずイオン種を低減することが可能な水処理システムが求められていた。
However, the systems using the evaporation method tend to be large-scaled, the systems are complicated, and the electrical energy required for operation is large. In addition, systems using reverse osmosis are prone to clogging of filtration membranes, requiring regular maintenance. A simple and inexpensive system was required for practical use.
In addition, in conventional systems, there are ion species that are difficult to reduce or remove, such as fluoride ions, and there has been a demand for a water treatment system that can reduce ion species regardless of the type.

かかる状況下、本発明の目的は、システムが簡素で安価であり、安定した処理が可能な、イオン分離装置および水処理システムを提供することである。また、本発明の目的は、安定した製造が可能な淡水の製造方法を提供することである。 Under such circumstances, it is an object of the present invention to provide an ion separator and a water treatment system that are simple, inexpensive, and capable of stable treatment. Another object of the present invention is to provide a method for producing fresh water that enables stable production.

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、下記の発明が上記目的に合致することを見出し、本発明に至った。 As a result of earnest research to solve the above problems, the inventors of the present invention have found that the following inventions meet the above objects, and have completed the present invention.

すなわち、本発明は、以下の発明に係るものである。
<1> 磁場および/または電場を発生させる筒状体と、前記筒状体の外周面の少なくとも一部に密着するように設けられた、通水用の中空部を有する絶縁性の微小流路部材と、前記微小流路部材の終端部に設けられた二又分岐部と、を有するイオン分離装置。
<2> 前記筒状体が、パルス電場発生能を有する筒状体を備えた、前記<1>に記載のイオン分離装置。
<3> 前記パルス電場発生能を有する筒状体が、絶縁性材料で形成された筒状体の表面に自己起電力を有する微粒子が配向固定されたものである、前記<2>に記載のイオン分離装置。
<4> 前記自己起電力を有する微粒子が、カルシウムおよび炭素を主たる構成成分として含む、メゾスコピック構造体である、前記<3>に記載のイオン分離装置。
<5> 前記筒状体が、ドーナツ型コイルを備えた、前記<1>から<4>のいずれかに記載のイオン分離装置。
<6> 前記微小流路部材が、前記筒状体の外周面に密着するように巻き回された絶縁性チューブである、前記<1>から<5>のいずれかに記載のイオン分離装置。
<7> 前記<1>から<6>のいずれかに記載のイオン分離装置を備えた、水処理システム。
<8> 前記水処理システムは、海水から淡水を得るための淡水化システムである、前記<7>に記載の水処理システム。
<9> さらに、前記イオン分離装置の二又分岐部の分岐点の直前に電圧を印加する電圧印加手段を備えた、前記<7>または<8>に記載の水処理システム。
<10> 前記イオン分離装置を複数備え、第1の前記イオン分離装置の前記二又分岐部の一方の流出部に、第2の前記イオン分離装置の前記微小流路部材の始端部を連通させた、前記<7>から<9>のいずれかに記載の水処理システム。
<11> 第3の前記イオン分離装置の前記微小流路部材の始端部を、第1の前記イオン分離装置の前記二又分岐部の他方の流出部に連通させた、前記<10>に記載の水処理システム。
<12> 前記<7>から<11>のいずれかに記載の水処理システムを用いて、海水から淡水を製造する淡水の製造方法。
<13> 下記工程(A)と、工程(B1)および/または工程(B2)と、を有する淡水の製造方法。
工程(A):海水を、前記海水の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン濃縮水と、前記海水の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陰イオン濃縮水とに分離する工程
工程(B1):工程(A)にて分離された前記陽イオン濃縮水を、前記陽イオン濃縮水の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン超濃縮水と、淡水とに分離する工程
工程(B2):工程(A)にて分離された前記陰イオン濃縮水を、前記陰イオン濃縮水の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陰イオン超濃縮水と、淡水とに分離する工程
<14> 絶縁性基材と、前記絶縁性基材の表面に自己起電力を有する微粒子が配向固定された層とを有する極性配向シート。
That is, the present invention relates to the following inventions.
<1> A cylindrical body for generating a magnetic field and/or an electric field, and an insulating microchannel having a hollow portion for passing water provided so as to be in close contact with at least a part of the outer peripheral surface of the cylindrical body. An ion separation device comprising: a member;
<2> The ion separator according to <1>, wherein the cylindrical body has a pulsed electric field generating ability.
<3> The above-mentioned <2>, wherein the cylindrical body having the ability to generate a pulsed electric field is a cylindrical body formed of an insulating material, and fine particles having a self-electromotive force are oriented and fixed on the surface of the cylindrical body. ion separator.
<4> The ion separator according to <3>, wherein the fine particles having a self-electromotive force are mesoscopic structures containing calcium and carbon as main constituents.
<5> The ion separator according to any one of <1> to <4>, wherein the cylindrical body includes a doughnut-shaped coil.
<6> The ion separation device according to any one of <1> to <5>, wherein the fine channel member is an insulating tube wound around the outer peripheral surface of the tubular body so as to be in close contact therewith.
<7> A water treatment system comprising the ion separator according to any one of <1> to <6>.
<8> The water treatment system according to <7>, wherein the water treatment system is a desalination system for obtaining fresh water from seawater.
<9> The water treatment system according to <7> or <8>, further comprising voltage applying means for applying a voltage immediately before the branch point of the bifurcated portion of the ion separator.
<10> A plurality of the ion separation devices are provided, and one outflow portion of the bifurcated portion of the first ion separation device is communicated with a starting end portion of the fine channel member of the second ion separation device. The water treatment system according to any one of <7> to <9>.
<11> The above-described <10>, wherein the starting end of the fine channel member of the third ion separation device is communicated with the other outflow portion of the bifurcated branch of the first ion separation device. water treatment system.
<12> A freshwater production method for producing freshwater from seawater using the water treatment system according to any one of <7> to <11>.
<13> A method for producing fresh water, comprising the following step (A), step (B1) and/or step (B2).
Step (A): A step of separating seawater into cation-enriched water having a higher cation concentration than the seawater and anion-enriched water having an anion concentration higher than the anion concentration of the seawater. (B1): A step of separating the cation-enriched water separated in step (A) into cation ultra-enriched water having a cation concentration higher than the cation concentration of the cation-enriched water, and fresh water. (B2): A step of separating the anion-enriched water separated in step (A) into anion-enriched water having a higher anion concentration than the anion concentration of the anion-enriched water, and fresh water. 14> A polar oriented sheet comprising an insulating substrate and a layer in which fine particles having a self-electromotive force are oriented and fixed on the surface of the insulating substrate.

本発明によれば、システムが簡素で安価であり、安定した処理が可能な、イオン分離装置および水処理システムが提供される。また、本発明の目的は、安定した製造が可能な淡水の製造方法を提供することである。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the system is simple, it is cheap, and the ion separator and water treatment system in which a stable process is possible are provided. Another object of the present invention is to provide a method for producing fresh water that enables stable production.

本発明の実施の形態1に係る水処理システム100を示す模式図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic diagram which shows the water treatment system 100 which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る水処理システム200を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing water treatment system 200 concerning Embodiment 2 of the present invention. 本発明の実施の形態3に係る水処理システム300を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the water treatment system 300 which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4に係る水処理システム400を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the water treatment system 400 which concerns on Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態5に係る水処理システム500を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the water treatment system 500 which concerns on Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態6に係る水処理システム600を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the water-treatment system 600 which concerns on Embodiment 6 of this invention. 本発明の実施例で作製した樹脂製部材(L)の側縁部を示す一部省略模式図を示す。FIG. 2 shows a partially omitted schematic diagram showing a side edge portion of a resin member (L) produced in an example of the present invention. 本発明の実施例で作製した樹脂製部材(L)の平面部を示す一部省略模式図を示す。FIG. 2 shows a partially omitted schematic diagram showing a plane portion of a resin member (L) produced in an example of the present invention. 図8のA-A線における断面図を示す。FIG. 9 shows a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 8;

以下に本発明の実施の形態を詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、本発明はその要旨を変更しない限り、以下の内容に限定されない。なお、本明細書において「~」という表現を用いる場合、その前後の数値を含む表現として用いるものとする。 Embodiments of the present invention will be described in detail below, but the description of the constituent elements described below is an example (representative example) of embodiments of the present invention, and the present invention will be described below unless the gist thereof is changed. is not limited to the contents of In this specification, when the expression "~" is used, it is used as an expression including the numerical values before and after it.

[イオン分離装置]
本発明は、磁場および/または電場を発生させる筒状体と、前記筒状体の外周面の少なくとも一部に密着するように設けられた、通水用の中空部を有する絶縁性の微小流路部材と、前記微小流路部材の終端部に設けられた二又分岐部と、を有するイオン分離装置(以下、「本発明のイオン分離装置」と記載する場合がある。)に関するものである。
[Ion separator]
The present invention provides a cylindrical body for generating a magnetic field and/or an electric field, and an insulating microflow having a hollow portion for passing water provided so as to be in close contact with at least a part of the outer peripheral surface of the cylindrical body. The present invention relates to an ion separation device having a channel member and a bifurcated portion provided at the terminal end of the fine channel member (hereinafter sometimes referred to as "the ion separation device of the present invention"). .

本発明のイオン分離装置は、処理対象となるイオン種を含む水を微小流路部材に通液することで、水に含まれるイオン種の分離や低減をすることができる。 The ion separator of the present invention can separate and reduce ion species contained in water by passing water containing ion species to be treated through the microchannel member.

本発明のイオン分離装置を構成する筒状体は、筒状体の外周面側に、筒状体の軸心に平行な一様な向きの磁場が発生するように、磁場や電場を発生させるものである。筒状体の外周面側に、筒状体の軸心に平行な向きの磁場を発生させることができればよく、磁石などを利用して磁場を発生させることができる。また、後述する電流や自己起電力を有する微粒子などによって発生する電界を利用して、磁場を発生させることができる。
本発明のイオン分離装置を構成する微小流路部材は、長手方向に連続する中空部を有し、この中空部が流路となる。また、中空部(内部)を流れる被処理水の流れ方向が筒状体の周方向と垂直にならないように、微小流路部材は設けられる。
The cylindrical body constituting the ion separation device of the present invention generates a magnetic field and an electric field on the outer peripheral surface side of the cylindrical body so that a magnetic field is generated in a uniform direction parallel to the axis of the cylindrical body. It is. It is sufficient to generate a magnetic field parallel to the axial center of the cylindrical body on the outer peripheral surface side of the cylindrical body, and the magnetic field can be generated using a magnet or the like. In addition, a magnetic field can be generated by utilizing an electric field generated by fine particles having a current or self-electromotive force, which will be described later.
The minute channel member constituting the ion separation device of the present invention has a hollow portion continuous in the longitudinal direction, and this hollow portion serves as a channel. Further, the fine channel member is provided so that the flow direction of the water to be treated flowing through the hollow portion (inside) is not perpendicular to the circumferential direction of the cylindrical body.

このようにすることで、微小流路部材の内部を被処理水が流れるときに、被処理水に含まれるイオン種に対して、筒状体と接する面方向への引力または斥力を与え続けることができる。
通常、流体が、絶縁性チューブなどの微小流路部材の内部を通過する場合、流体内は微小流路部材の接触面に由来する電場によりイオンの電気二重層を形成する。本発明のイオン分離装置で生じる、筒状体と接する面方向への引力または斥力は、微小流路部材を流れる被処理水の電気二重層内のイオンの極性分布に電磁気的影響を与え、微小流路部材の内部を流れる陰陽イオンの分流水流層を作ることができる。そのため、イオン分離装置の微小流路部材の内部を流れる被処理水は、微小流路部材を流れるに従い、陽イオンが高濃度な陽イオン濃縮層と、陰イオンが高濃度な陰イオン濃縮層との2層に分かれた流体となる。
By doing so, when the water to be treated flows inside the micro channel member, the ion species contained in the water to be treated can continue to be given an attractive force or a repulsive force in the direction of the surface in contact with the cylindrical body. can be done.
Normally, when a fluid passes through the inside of a microchannel member such as an insulating tube, the fluid forms an electric double layer of ions due to an electric field originating from the contact surface of the microchannel member. The attractive force or repulsive force generated in the ion separation device of the present invention in the direction of the surface in contact with the cylindrical body has an electromagnetic effect on the polarity distribution of ions in the electric double layer of the water to be treated flowing through the microchannel member, A separate hydrostatic bed of anions can be created that flows inside the channel member. Therefore, the water to be treated flowing through the microchannel member of the ion separation device is divided into a cation concentration layer with a high concentration of cations and an anion concentration layer with a high concentration of anions as it flows through the microchannel member. becomes a fluid divided into two layers.

また、被処理水中の陽イオンと陰イオンとでは、力を受ける向きが異なるため、筒状体の外周面に設けられた微小流路部材の終端部を2つに分流することで、陽イオンと陰イオンとを分離することができる。 In addition, cations and anions in the water to be treated receive force in different directions. and anions can be separated.

結果として、被処理水を、被処理水中の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン濃縮水と、被処理水中の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陰イオン濃縮水とに分離することができる。 As a result, the water to be treated is separated into cation-concentrated water having a higher cation concentration than the cation concentration in the water to be treated and anion-concentrated water having an anion concentration higher than the anion concentration in the water to be treated. be able to.

本発明のイオン分離装置は、磁場や電場を利用するため、簡素で安価であり、安定した処理が可能なシステムとすることができる。 Since the ion separator of the present invention uses a magnetic field or an electric field, it can be a simple and inexpensive system capable of stable processing.

低減対象となるイオン種としては、ナトリウムやカリウム、塩素などの海水成分や、セシウム137やヨウ素131などの放射性物質のイオン、ヒ素などの有毒イオン等を挙げることができる。本発明の水処理システムは、海水の淡水化や被処理水中のイオン種(海水成分、放射性物質のイオン、有害イオンなど)の除去、濃縮、回収などに用いることができる。その利用目的に応じて、イオン種の低減の程度は、適宜設定することができる。 Ion species to be reduced include seawater components such as sodium, potassium, and chlorine, ions of radioactive substances such as cesium-137 and iodine-131, and toxic ions such as arsenic. INDUSTRIAL APPLICABILITY The water treatment system of the present invention can be used for desalination of seawater and removal, concentration, and recovery of ionic species (seawater components, radioactive ions, harmful ions, etc.) in water to be treated. Depending on the purpose of use, the degree of ion species reduction can be appropriately set.

本発明のイオン分離装置は、筒状体が、パルス電場発生能を有する筒状体を備えることが好ましい。パルス電場発生能を有する筒状体は、被処理水に含まれるイオン種に対して、筒状体と接する面方向への引力または斥力を与えられるように、電界を断続的に自己発生させることができるものである。パルス電場発生能を有する筒状体より発生するパルス電場より、被処理水に含まれるイオン種に対する、筒状体と接する面方向への引力または斥力を大きなものとできる。 In the ion separation device of the present invention, it is preferable that the cylindrical body has a pulse electric field generating ability. The tubular body capable of generating a pulsed electric field intermittently self-generates an electric field so that the ion species contained in the water to be treated can be given an attractive force or a repulsive force in the direction of the surface in contact with the tubular body. is possible. The pulse electric field generated by the cylindrical body capable of generating a pulse electric field can increase the attractive force or repulsive force in the direction of the surface in contact with the cylindrical body against the ion species contained in the water to be treated.

パルス電場発生能を有する筒状体は、絶縁性材料で形成された筒状体の表面に自己起電力を有する微粒子が配向固定されたものであることが好ましい。このような構成とすることで、筒状体から細い電気力線を多数発生させることができ、イオン種をより効率的に分離できる。また、筒状体が中空構造である場合は、自己起電力を有する微粒子が配向固定される表面は、外周面および/または内周面である。電場の力をイオン種に伝えやすいため、自己起電力を有する微粒子は、外周面に配向固定されることが好ましい。 The cylindrical body capable of generating a pulsed electric field is preferably a cylindrical body made of an insulating material and fine particles having a self-electromotive force are oriented and fixed on the surface of the cylindrical body. With such a configuration, a large number of thin electric lines of force can be generated from the cylindrical body, and ion species can be separated more efficiently. Further, when the cylindrical body has a hollow structure, the surface on which the fine particles having self-electromotive force are oriented and fixed is the outer peripheral surface and/or the inner peripheral surface. Fine particles having a self-electromotive force are preferably oriented and fixed on the outer peripheral surface because the force of the electric field can be easily transmitted to the ion species.

なお、「自己起電力を有する微粒子」とは、その構造内に極性を有し、自由電子を空間で捕捉でき、捕捉後に極性間の断続的な電子の脱着を維持することができる微粒子のことである。このような微粒子は、電子の着脱が断続的であることから、パルス電場を発生させることができる。 In addition, "fine particles having self-electromotive force" are fine particles that have polarity in their structure, can capture free electrons in space, and can maintain intermittent desorption of electrons between polarities after capture. is. Electrons are attached and detached intermittently in such fine particles, so that a pulse electric field can be generated.

自己起電力を有する微粒子は、カルシウムと炭素を主たる構成成分とする、メゾスコピック構造体であることが好ましい。なお、メゾスコピック構造体とは、5~500nmのメゾスコピック領域の構造体である。メゾスコピック領域(特に、5~50nmのメゾスコピックの微少領域のメゾスコピック構造体)では、カルシウムと炭素を主とする元素組成は、特別な構造の状態により、その構造内に極性を有し、極性間で電子を断続的かつ継続的に脱着することができる。構造内の極性により個々に電子を補足し、他方では電子を放出することで電場をパルス状に発生させることができる。 The microparticles having self-electromotive force are preferably mesoscopic structures composed mainly of calcium and carbon. Note that the mesoscopic structure is a structure with a mesoscopic region of 5 to 500 nm. In the mesoscopic region (particularly, a mesoscopic structure in a mesoscopic microscopic region of 5 to 50 nm), the elemental composition mainly composed of calcium and carbon has polarity in the structure due to the state of the special structure, and between the polarities Electrons can be intermittently and continuously desorbed. The polarities within the structure can individually trap electrons and emit electrons to create a pulsed electric field.

また、筒状体が、ドーナツ型コイルを備えることが好ましい。ドーナツ型コイルは一様な向きの磁場を効率的に発生させることができる。 Moreover, it is preferable that the cylindrical body includes a doughnut-shaped coil. A donut-shaped coil can efficiently generate a uniformly oriented magnetic field.

微小流路部材は、筒状体の外周面に密着するように巻き回された絶縁性チューブであることが好ましい。また、絶縁性チューブの内径が、10~500μmであることがより好ましい。このような構成とすることで、イオン分離装置を大型化せずに、流路を長くすることができる。 It is preferable that the microchannel member is an insulating tube wound around the outer peripheral surface of the tubular body so as to be in close contact therewith. Further, it is more preferable that the inner diameter of the insulating tube is 10 to 500 μm. With such a configuration, the channel can be lengthened without increasing the size of the ion separation device.

イオン種の分離効率などの観点から、二又分岐部の分岐角度は20~90度であることが好ましい。なお、分岐角度とは、二又分岐部の2つ流出部のなす挟角を意味する。 From the viewpoint of ion species separation efficiency, the branching angle of the bifurcated portion is preferably 20 to 90 degrees. In addition, the branch angle means an included angle formed by two outflow portions of the bifurcated portion.

[水処理システム]
本発明は、本発明のイオン分離装置を備えた、水処理システム(以下、「本発明の水処理システム」と記載する場合がある。)に関するものである。
本発明の水処理システムを用いることで、低減対象となるイオン種(陽イオンまたは/および陰イオン)を含む被処理水から、前記イオン種を低減させた水を得ることができる。
[Water treatment system]
The present invention relates to a water treatment system (hereinafter sometimes referred to as "the water treatment system of the present invention") equipped with the ion separator of the present invention.
By using the water treatment system of the present invention, water in which the ionic species are reduced can be obtained from the water to be treated containing the ionic species (cations and/or anions) to be reduced.

中でも、本発明の水処理システムは、海水から淡水を得るための淡水化システムとすることが好適である。
本発明の水処理システムを淡水化システムとして用いることで、電気透析法に比べて、副生成物の発生を抑制でき、処理のために必要な電気エネルギーも少なくできる。また、RO膜では除去されにくい、フッ化物イオンなどのイオンも低減できる。さらに、被処理水をRO膜などの濾過膜に通過させる必要がないため、目詰まりなどが発生しにくく、メンテナンスが容易である。そのため、被処理水を安定して処理することができる。また、システムが簡素であるため、安価であり、大規模設備にも対応しやすい。
Among others, the water treatment system of the present invention is preferably a desalination system for obtaining fresh water from seawater.
By using the water treatment system of the present invention as a desalination system, the generation of by-products can be suppressed and the electric energy required for treatment can be reduced as compared with the electrodialysis method. In addition, ions such as fluoride ions, which are difficult to remove with the RO membrane, can also be reduced. Furthermore, since it is not necessary to pass the water to be treated through a filtration membrane such as an RO membrane, clogging is less likely to occur and maintenance is easy. Therefore, the water to be treated can be stably treated. In addition, since the system is simple, it is inexpensive and can easily be applied to large-scale facilities.

本発明の水処理システムは、さらに、イオン分離装置の二又分岐部の分岐点の直前に電圧を印加する電圧印加手段を備えることが好ましい。
電圧印加手段により二又分岐部付近に電圧を印加することで、流路内を流れる被処理水中の電場バランスをより偏らせることができる。
It is preferable that the water treatment system of the present invention further comprises voltage application means for applying a voltage immediately before the branch point of the bifurcated portion of the ion separator.
By applying a voltage to the vicinity of the bifurcated portion by the voltage applying means, the electric field balance in the water to be treated flowing through the channel can be more biased.

本発明の水処理システムは、イオン分離装置を複数備え、第1のイオン分離装置の二又分岐部の一方の流出部に、第2のイオン分離装置の微小流路部材の始端部を連通させたものとすることが好ましい。被処理水を、複数のイオン分離装置で処理することで、被処理水中のイオン種を効率的に分離して低減することができる。 The water treatment system of the present invention comprises a plurality of ion separators, and the starting end of the microchannel member of the second ion separator is communicated with one outflow part of the bifurcated part of the first ion separator. It is preferable to By treating the water to be treated with a plurality of ion separators, ionic species in the water to be treated can be efficiently separated and reduced.

さらに、第1のイオン分離装置の二又分岐部の他方の流出部に、第3のイオン分離装置の微小流路部材の始端部を連通させたものとすることが好ましい。
このような構成とすることで、第2のイオン分離装置および第3のイオン分離装置において、陽イオン濃縮水と陰イオン濃縮水とを同時に処理することができ、イオン種の濃度が低い水をより効率的に得ることができる。
Furthermore, it is preferable that the starting end portion of the minute channel member of the third ion separator communicate with the other outflow part of the bifurcated portion of the first ion separator.
With such a configuration, in the second ion separator and the third ion separator, the cation-concentrated water and the anion-concentrated water can be treated simultaneously, and water with a low concentration of ion species can be processed. can be obtained more efficiently.

例えば、本発明の水処理システムは、パルス電場発生能を有する筒状体と、前記筒状体の外周面に密着するように巻き回された通水用の絶縁性チューブと、前記絶縁性チューブの終端部に連結された二又分岐管と、を有するイオン分離装置を複数備え、第1の前記イオン分離装置の前記二又分岐管の一方の流出部に、第2の前記イオン分離装置の前記絶縁性チューブの始端部を連通させた、水処理システムとすることができる。
また、パルス電場発生能を有する筒状体と、前記筒状体の外周面に密着するように巻き回された通水用の絶縁性チューブと、前記絶縁性チューブの終端部に連結された二又分岐管と、を有するイオン分離装置を複数備え、第1の前記イオン分離装置の前記二又分岐管の一方の流出部に、第2の前記イオン分離装置の前記絶縁性チューブの始端部を連通させ、第1の前記イオン分離装置の前記二又分岐管の他方の流出部に、第3の前記イオン分離装置の前記絶縁性チューブの始端部を連通させた水処理システムとすることができる。
For example, the water treatment system of the present invention comprises a cylindrical body capable of generating a pulsed electric field, an insulating tube for passing water wound so as to be in close contact with the outer peripheral surface of the cylindrical body, and the insulating tube. and a bifurcated pipe connected to the terminal end of the second ion separator, at one outflow part of the bifurcated pipe of the first ion separator. A water treatment system can be provided in which the starting ends of the insulating tubes are communicated.
Also, a cylindrical body capable of generating a pulsed electric field, an insulating tube for passing water wound around the outer peripheral surface of the cylindrical body so as to be in close contact with the outer peripheral surface of the cylindrical body, and two connected to the terminal end of the insulating tube. and a plurality of ion separators having branch pipes, wherein the leading end of the insulating tube of the second ion separator is connected to one outflow portion of the bifurcated branch pipe of the first ion separator. The water treatment system can be such that the starting end of the insulating tube of the third ion separator is communicated with the other outflow part of the bifurcated pipe of the first ion separator. .

[淡水の製造方法]
本発明は、本発明の水処理システムを用いて、海水から淡水を製造する淡水の製造方法に関するものである。
[Method for producing fresh water]
The present invention relates to a method for producing fresh water from seawater using the water treatment system of the present invention.

また、本発明は、工程(A)と、工程(B1)および/または工程(B2)と、を有する淡水の製造方法とすることができる。
工程(A):海水を、前記海水の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン濃縮水と、前記海水の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陰イオン濃縮水とに分離する工程
工程(B1):工程(A)にて分離された前記陽イオン濃縮水を、前記陽イオン濃縮水の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン超濃縮水と、淡水とに分離する工程
工程(B2):工程(A)にて分離された前記陰イオン濃縮水を、前記陰イオン濃縮水の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陰イオン超濃縮水と、淡水とに分離する工程
In addition, the present invention can be a method for producing fresh water having step (A), step (B1) and/or step (B2).
Step (A): A step of separating seawater into cation-enriched water having a higher cation concentration than the seawater and anion-enriched water having an anion concentration higher than the anion concentration of the seawater. (B1): A step of separating the cation-enriched water separated in step (A) into cation ultra-enriched water having a cation concentration higher than the cation concentration of the cation-enriched water, and fresh water. (B2): A step of separating the anion-enriched water separated in step (A) into anion super-enriched water having a higher anion concentration than the anion concentration of the anion-enriched water, and fresh water.

本発明の淡水の製造方法は、上記の通り、被処理水を安定に処理することができる。 As described above, the method for producing fresh water of the present invention can stably treat the water to be treated.

以下、図1~図6を参照して、本発明のイオン分離装置および本発明の水処理システムについてより詳しく説明する。なお、図1~図6中において共通する部分については同じ符号を付して説明を省略する。 Hereinafter, the ion separator of the present invention and the water treatment system of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 1 to 6. FIG. 1 to 6 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

<実施の態様1>
図1は、本発明の水処理システム100の模式図である。本発明の水処理システム100は、第1のイオン分離装置であるイオン分離装置10aと、第2のイオン分離装置であるイオン分離装置20aと、を備えている。イオン分離装置10aの二又分岐管13aの一方の流出部に、イオン分離装置20aの絶縁性チューブ1bの始端部が連通されており、被処理水Wは、イオン分離装置10aで処理された後、イオン分離装置20aでさらに処理される構成となっている。イオン分離装置10aの二又分岐管13aの他方の流出部には、絶縁性チューブ3aが連通されている。また、イオン分離装置20aの二又分岐管13bの一方の流出部は、絶縁性チューブ2bの始端部が連結されており、二又分岐管13bの他方の流出部は、絶縁性チューブ3bの始端部が連通されている。
<Embodiment 1>
FIG. 1 is a schematic diagram of a water treatment system 100 of the present invention. The water treatment system 100 of the present invention includes an ion separator 10a as a first ion separator and an ion separator 20a as a second ion separator. The starting end of the insulating tube 1b of the ion separator 20a is communicated with one outflow part of the bifurcated pipe 13a of the ion separator 10a, and the water to be treated W is treated by the ion separator 10a. , is further processed in the ion separator 20a. An insulating tube 3a is communicated with the other outflow part of the bifurcated pipe 13a of the ion separator 10a. One outflow portion of the bifurcated branch pipe 13b of the ion separator 20a is connected to the starting end of the insulating tube 2b, and the other outflow portion of the bifurcated branch pipe 13b is connected to the starting end of the insulating tube 3b. are connected.

本発明の水処理システム100では、まず、イオン分離装置10aで被処理水Wが処理されることで、被処理水W中の陽イオンと陰イオンを分離し、陽イオン濃縮水が絶縁性チューブ1bへ流れ、陰イオン濃縮水が絶縁性チューブ3aへ流れる。
次いで、分離された陽イオン濃縮水をイオン分離装置20aで処理することで、陽イオン濃度がより高い陽イオン超濃縮水と、陽イオン濃度が低い水に分離することができる。この陽イオン濃度が低い水は、陰イオンも低減されているので、イオン種の濃度の低い水であり、陽イオン濃度が低い水を貯水槽(図示せず)などに収容することで、イオン種の濃度の低い水を得ることができる。
In the water treatment system 100 of the present invention, first, the water W to be treated is treated by the ion separator 10a to separate the cations and anions in the water W to be treated, and the cation-concentrated water is an insulating tube. 1b, and the anion-concentrated water flows to the insulating tube 3a.
Then, by treating the separated cation-enriched water with the ion separator 20a, it can be separated into cation super-enriched water with a higher cation concentration and water with a lower cation concentration. Since this water with a low cation concentration also has reduced anions, it is water with a low concentration of ionic species. Water with a low concentration of seeds can be obtained.

[イオン分離装置10a]
本発明の水処理システム100において、イオン分離装置10aは、筒状体12と、筒状体12の外周面に密着するように巻き回された絶縁性チューブ1aと、絶縁性チューブ1aの終端部に連結された二又分岐管13aと、を備えている。
イオン分離装置10aは、上記の通り、被処理水Wを、被処理水W中の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン濃縮水と、被処理水W中の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陰イオン濃縮水とに分離する部分となる。
[Ion separator 10a]
In the water treatment system 100 of the present invention, the ion separator 10a includes a cylindrical body 12, an insulating tube 1a wound around the outer peripheral surface of the cylindrical body 12 so as to be in close contact with the outer peripheral surface of the cylindrical body 12, and an end portion of the insulating tube 1a. and a bifurcated branch pipe 13a connected to.
As described above, the ion separator 10a separates the water W to be treated into cation-concentrated water having a higher cation concentration than the water W to be treated and negative ion concentration higher than the anion concentration in the water W to be treated. This is the part that is separated from the anion-concentrated water, which has a high ion concentration.

(筒状体12)
筒状体12は、パルス電場発生能を有する部材であり、巻き回された絶縁性チューブ1aの内部に流れる被処理水W中のイオン種に対して、筒状体12の方向へ斥力または引力を与え続けるために、パルス電場を発生させる部分である。
筒状体12は、中空構造の筒状体であり、その外周面に自己起電力を有する微粒子が配向固定されたものである。また、筒状体12は、樹脂(ポリエステル、フッ素樹脂、シリコン、芳香族ポリエーテルケトン樹脂など)やゴム、ガラスなどの絶縁性材料で形成されている。なお、加工のしやすさからは、樹脂製の筒状体であることが好適である。
(cylindrical body 12)
The cylindrical body 12 is a member having the ability to generate a pulsed electric field, and exerts a repulsive force or an attractive force toward the cylindrical body 12 with respect to ion species in the water to be treated W flowing inside the wound insulating tube 1a. This is the part that generates a pulsed electric field in order to keep giving
The cylindrical body 12 is a cylindrical body having a hollow structure, and fine particles having a self-electromotive force are oriented and fixed on the outer peripheral surface of the cylindrical body 12 . The cylindrical body 12 is made of an insulating material such as resin (polyester, fluororesin, silicone, aromatic polyetherketone resin, etc.), rubber, or glass. From the standpoint of ease of processing, it is preferable to use a cylindrical body made of resin.

筒状体12には、筒状体12に向かって自由電子が動けるように、自己起電力を有する微粒子が配向して固定されている。このように自己起電力を有する微粒子が固定されていることで、絶縁性チューブ1aから筒状体12の方向へより大きな斥力または引力を発生させることができる。 Fine particles having a self-electromotive force are oriented and fixed to the cylindrical body 12 so that free electrons can move toward the cylindrical body 12 . By fixing the fine particles having self-electromotive force in this way, a larger repulsive force or attractive force can be generated in the direction from the insulating tube 1a toward the cylindrical body 12. FIG.

好適な自己起電力を有する微粒子の態様は、カルシウムと炭素を主たる構成成分とする、メゾスコピック構造体である。 A preferred embodiment of the microparticles having self-electromotive force is a mesoscopic structure composed mainly of calcium and carbon.

また、カルシウムと炭素を主たる構成成分とする、メゾスコピック構造体は、さらに、周期表第4周期の第3族から第12族の元素からなる群から選択される1種以上を含む構造体であってもよい。例えば、さらに、Fe、Zn、およびMnからなる群から選択される1種以上を含むメゾスコピック構造体とすることができる。 In addition, the mesoscopic structure containing calcium and carbon as main constituents is a structure further containing one or more elements selected from the group consisting of elements from Groups 3 to 12 of Period 4 of the periodic table. may For example, the mesoscopic structure may further include one or more selected from the group consisting of Fe, Zn, and Mn.

筒状体12は、絶縁性基材の表面に、自己起電力を有する微粒子を同一方向の空間に対し、極性において同様の向きとなるように配向固定した極性配向シートを、微粒子が配向固定された面が外周面となるようにロール状に加工することで形成できる。
なお、極性配向シートについて詳しくは、後述する。
The cylindrical body 12 is a polar orientation sheet in which fine particles having a self-electromotive force are oriented and fixed so that they are oriented and fixed in the same direction in terms of polarity with respect to the space in the same direction on the surface of the insulating base material. It can be formed by processing into a roll shape so that the flat surface becomes the outer peripheral surface.
Details of the polar alignment sheet will be described later.

また、筒状体12の大きさは、外径が10cm~100cmであり、高さが20cm~100cmである。取り扱いのしやすさから、好適な大きさは、外径が20cm~30cmであり、高さが40cm~60cmである。 The cylindrical body 12 has an outer diameter of 10 cm to 100 cm and a height of 20 cm to 100 cm. For ease of handling, the preferred size is an outer diameter of 20 cm to 30 cm and a height of 40 cm to 60 cm.

(絶縁性チューブ1a、3a)
絶縁性チューブ1aは、その始端部から被処理水Wを導入することができ、被処理水Wの流路となる通水用のチューブである。絶縁性チューブ1aは、樹脂(ポリエステル、フッ素樹脂、シリコン、芳香族ポリエーテルケトン樹脂など)、ゴム、ガラスなどのチューブを用いることができる。なお、加工のしやすさから、絶縁性チューブ1aは、樹脂製であることが好ましく、筒状体12と同じ材質であることが好ましい。
絶縁性チューブ1aの大きさは、外径が15μm~1000μmであり、内径が10μm~500μmである。また、絶縁性チューブ1aの外径や内径が大きすぎると、筒状体12より発生するパルス電場による力を被処理水W中のイオン種に伝えにくくなり、パルス電場による力を被処理水W中のイオン種に伝えるために、より大きな電界が必要となる。このため、好適には、外径が15μm~500μmであり、内径が10μm~100μmであり、より好適には、外径が15μm~100μmであり、内径が10μm~50μmであり、さらに好適には、外径が15μm~35μmであり、内径が10μm~30μmである。
絶縁性チューブ1aの筒状体12への巻き付け回数は3回である。なお、巻き付け回数は、1~10回であってもよく、筒状体12の内径などにもよるが、好適には3~6回である。
また、絶縁性チューブ1aと二又分岐管13aを介して接続される絶縁性チューブ3aも絶縁性チューブ1aと同様の材質や大きさのものを用いることができる。
(Insulating tubes 1a, 3a)
The insulating tube 1a is a tube for passing water, into which the water W to be treated can be introduced from the beginning thereof, and which serves as a flow path for the water W to be treated. The insulating tube 1a can be made of resin (polyester, fluororesin, silicon, aromatic polyetherketone resin, etc.), rubber, glass, or the like. It should be noted that the insulating tube 1a is preferably made of resin, and is preferably made of the same material as that of the cylindrical body 12, for ease of processing.
The insulating tube 1a has an outer diameter of 15 μm to 1000 μm and an inner diameter of 10 μm to 500 μm. Further, if the outer diameter and inner diameter of the insulating tube 1a are too large, it becomes difficult to transmit the force generated by the pulse electric field generated from the cylindrical body 12 to the ion species in the water W to be treated. A larger electric field is required to transmit the ion species inside. For this reason, the outer diameter is preferably 15 μm to 500 μm, the inner diameter is 10 μm to 100 μm, more preferably the outer diameter is 15 μm to 100 μm, the inner diameter is 10 μm to 50 μm, even more preferably , an outer diameter of 15 μm to 35 μm and an inner diameter of 10 μm to 30 μm.
The number of windings of the insulating tube 1a around the cylindrical body 12 is three. The number of times of winding may be 1 to 10 times, and is preferably 3 to 6 times depending on the inner diameter of the cylindrical body 12 and the like.
Also, the insulating tube 3a connected to the insulating tube 1a via the bifurcated pipe 13a can be made of the same material and size as the insulating tube 1a.

(二又分岐管13a)
二又分岐管13aは、絶縁性チューブ1aの終端部に設けられた、絶縁性チューブ1aを2つに分流する部材である。二又分岐管13aは、筒状体12の外周面に接するように設けられている。二又分岐管13aの材質は、絶縁性チューブ1aと同様に、樹脂(ポリエステル、フッ素樹脂、シリコン、芳香族ポリエーテルケトン樹脂など)、ゴム、ガラスなどの絶縁性材料である。
また、二又分岐管13aの分岐角度は、筒状体12により発生するパルス電場に起因する力と被処理水の流れる力とにより、陽イオンおよび陰イオンのそれぞれの応力の向きに応じて、各応力の向きとなるように調整される。好適な分岐角度は、20~90度(より好適には、30~70度)である。なお、分岐角度とは、二又分岐管13aの2つ流出部のなす挟角を意味する。
(Bifurcated pipe 13a)
The bifurcated pipe 13a is a member that is provided at the terminal end of the insulating tube 1a and divides the insulating tube 1a into two. The bifurcated pipe 13a is provided so as to contact the outer peripheral surface of the cylindrical body 12. As shown in FIG. The material of the bifurcated branch pipe 13a is, like the insulating tube 1a, an insulating material such as resin (polyester, fluororesin, silicon, aromatic polyetherketone resin, etc.), rubber, or glass.
The branching angle of the bifurcated branch pipe 13a is determined by the force caused by the pulse electric field generated by the cylindrical body 12 and the flow force of the water to be treated, depending on the direction of the stress of each of the cations and anions. The direction of each stress is adjusted. A preferred branching angle is 20 to 90 degrees (more preferably 30 to 70 degrees). The branch angle means an included angle formed by two outflow portions of the bifurcated pipe 13a.

絶縁性チューブ1aの中を流れる被処理水Wは、絶縁性チューブ1aを流れるに従い、陽イオン濃縮水(陽イオン濃縮層)と陰イオン濃縮水(陰イオン濃縮層)の2層に分かれた流体となっている。陽イオン濃縮水は、二又分岐管13aを介して絶縁性チューブ1bに流れ、陰イオン濃縮水は、二又分岐管13aを介して絶縁性チューブ3aに流れる。 The water to be treated W flowing through the insulating tube 1a is divided into two layers of cation-concentrated water (cation-concentrated layer) and anion-concentrated water (anion-concentrated layer) as it flows through the insulating tube 1a. It has become. The cationic concentrated water flows into the insulating tube 1b through the bifurcated branch pipe 13a, and the anionic concentrated water flows into the insulating tube 3a through the bifurcated branch pipe 13a.

[イオン分離装置20a]
イオン分離装置20aは、イオン分離装置10aに連通されたイオン分離装置であり、筒状体12と、筒状体12の外周面に密着するように巻き回された絶縁性チューブ1bと、絶縁性チューブ1bの終端部に連結された二又分岐管13bと、を備えている。絶縁性チューブ1bは、その始端部が、二又分岐管13aの一方の流出部に連通される以外は、絶縁性チューブ1aと同様の構成とすることができる。また、二又分岐管13bも、絶縁性チューブ2bおよび絶縁性チューブ3bの始端部が連通されている以外は、二又分岐管13aと同様である。絶縁性チューブ2bおよび絶縁性チューブ3bは、絶縁性チューブ1bと同様の材質や大きさのものを用いることができる。
[Ion separator 20a]
The ion separator 20a is an ion separator that communicates with the ion separator 10a, and includes a cylindrical body 12, an insulating tube 1b that is wound around the outer peripheral surface of the cylindrical body 12 so as to be in close contact with the insulating tube 1b, and an insulating and a bifurcated pipe 13b connected to the terminal end of the tube 1b. The insulating tube 1b can have the same configuration as the insulating tube 1a, except that the starting end thereof communicates with one of the outflow portions of the bifurcated pipe 13a. The bifurcated branch pipe 13b is also the same as the bifurcated pipe 13a except that the starting ends of the insulating tube 2b and the insulating tube 3b are communicated with each other. The insulating tube 2b and the insulating tube 3b can be made of the same material and size as the insulating tube 1b.

また、イオン分離装置20aは、イオン分離装置10aで分離された陽イオン濃縮水を処理する部分である。イオン分離装置20aでは、陽イオン濃縮水よりも陽イオン濃度が高い陽イオン超濃縮水が、二又分岐管13bを介して絶縁性チューブ2bに流れ、陽イオン濃縮水よりも陽イオン濃度が低い水が、二又分岐管13bを介して、絶縁性チューブ3bに流れる。イオン分離装置20aで処理されることで、陽イオン濃縮水中の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン超濃縮水と、陽イオン濃度が低い水とに分離され、絶縁性チューブ2bの終端部から陽イオン超濃縮水が排出され、絶縁性チューブ3bの終端部から陽イオン濃度が低い水が排出される。 Also, the ion separator 20a is a part that processes the cation-concentrated water separated by the ion separator 10a. In the ion separator 20a, super-concentrated cation water having a higher cation concentration than the cation-concentrated water flows into the insulating tube 2b via the bifurcated branch pipe 13b, and has a lower cation concentration than the cation-concentrated water. Water flows to the insulating tube 3b via the bifurcated pipe 13b. By being processed by the ion separation device 20a, it is separated into cation ultra-concentrated water with a cation concentration higher than the cation concentration in the cation concentration water and water with a cation concentration low, and the end of the insulating tube 2b Cation super-concentrated water is discharged from the end of the insulating tube 3b, and water with a low cation concentration is discharged from the end of the insulating tube 3b.

なお、イオン分離装置20aは、陰イオン濃縮水を処理するものとしてもよい。陰イオン濃縮水が処理される場合、イオン分離装置20aで処理されることで、陰イオン濃縮水中の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陽イオン超濃縮水と、陰イオン濃度が低い水とに分離される。 Note that the ion separator 20a may be configured to process anion-concentrated water. When the anion-enriched water is treated, it is treated by the ion separator 20a to produce cation super-enriched water with a higher anion concentration than the anion concentration in the anion-enriched water and water with a lower anion concentration. separated into

<実施の態様2>
図2は、イオン分離装置を3つ連通した構成を有する、本発明の水処理システム200の模式図である。
図2で示す本発明の水処理システム200は、第1のイオン分離装置であるイオン分離装置10aと、第2のイオン分離装置であるイオン分離装置20bと、第3のイオン分離装置であるイオン分離装置30bと、貯水槽40と、貯水槽50とを備えている。また、イオン分離装置10aの二又分岐管13aの一方の流出部に、イオン分離装置20bの絶縁性チューブ1bの始端部が連通されており、イオン分離装置10aの二又分岐管13aの他方の流出部に、イオン分離装置30bの絶縁性チューブ1cの始端部が連通されている。被処理水Wは、イオン分離装置10aで処理された後、イオン分離装置20bまたはイオン分離装置30bで処理される構成となっている。
<Embodiment 2>
FIG. 2 is a schematic diagram of a water treatment system 200 of the present invention having a configuration in which three ion separators are connected.
The water treatment system 200 of the present invention shown in FIG. 2 includes an ion separator 10a as a first ion separator, an ion separator 20b as a second ion separator, and an ion A separation device 30b, a water tank 40, and a water tank 50 are provided. One outflow portion of the bifurcated branch pipe 13a of the ion separator 10a is connected to the starting end of the insulating tube 1b of the ion separator 20b, and the other end of the bifurcated branch pipe 13a of the ion separator 10a is connected. The starting end of the insulating tube 1c of the ion separator 30b is communicated with the outflow part. The water to be treated W is treated in the ion separator 10a and then treated in the ion separator 20b or the ion separator 30b.

本発明の水処理システム200のイオン分離装置10aは、本発明の水処理システム100と同様に、被処理水Wを、被処理水W中の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン濃縮水と、被処理水W中の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陰イオン濃縮水とに分離する部分である。本発明の水処理システム200のイオン分離装置10aは、二又分岐管13aの一方の流出部が、絶縁性チューブ3aの始端部でなく、イオン分離装置30bの絶縁性チューブ1cの始端部と連通されている以外は、本発明の水処理システム100のイオン分離装置10aと同じである。 As in the water treatment system 100 of the present invention, the ion separator 10a of the water treatment system 200 of the present invention concentrates the water W to be treated into cations having a higher cation concentration than the cation concentration in the water W to be treated. This is a portion for separating water and anion-concentrated water having a higher anion concentration than the anion concentration in the water W to be treated. In the ion separator 10a of the water treatment system 200 of the present invention, one outflow portion of the bifurcated pipe 13a communicates with the starting end of the insulating tube 1c of the ion separating device 30b instead of the starting end of the insulating tube 3a. It is the same as the ion separator 10a of the water treatment system 100 of the present invention except that

[イオン分離装置20b]
イオン分離装置20bは、イオン分離装置10aに連通されたイオン分離装置である。イオン分離装置20bは、筒状体12と、筒状体12の外周面に密着するように巻き回された絶縁性チューブ1bと、絶縁性チューブ1bの終端部に連結された二又分岐管13bと、二又分岐管13bの分岐点の直前に電圧を印加する電圧印加手段14bとを備えている。
このイオン分離装置20bは、イオン分離装置10aで分離された陽イオン濃縮水を、陽イオン濃度のより高い陽イオン超濃縮水と陽イオン濃度の低い水に分離する部分であり、二又分岐管13bの分岐点の直前に電圧を印加する電圧印加手段14bを有する点で、イオン分離装置20aと異なる構成である。
このように電圧印加手段14bを備えた構成とし、二又分岐管13bの分岐点の直前に電圧を印加することで、絶縁性チューブ1b内の電場バランスが偏り、陽イオンと水とをより分離した状態で、絶縁性チューブ2bおよび絶縁性チューブ3bへ流すことができる。
これにより、得られる陽イオン濃度の低い水は、より陽イオンが除去された水となる。
[Ion separator 20b]
The ion separator 20b is an ion separator connected to the ion separator 10a. The ion separator 20b includes a tubular body 12, an insulating tube 1b wound around the outer peripheral surface of the tubular body 12 so as to be in close contact with the outer peripheral surface of the tubular body 12, and a bifurcated branch tube 13b connected to the terminal end of the insulating tube 1b. and voltage applying means 14b for applying a voltage immediately before the branch point of the bifurcated pipe 13b.
This ion separator 20b is a part that separates the cation-enriched water separated by the ion separator 10a into cation super-concentrated water with a higher cation concentration and water with a lower cation concentration, and is a bifurcated branch pipe. The configuration is different from that of the ion separator 20a in that a voltage application means 14b for applying a voltage is provided immediately before the branch point 13b.
In this way, by providing the voltage applying means 14b and applying a voltage immediately before the branch point of the bifurcated branch tube 13b, the electric field balance in the insulating tube 1b is biased, and cations and water are further separated. In this state, it can flow to the insulating tube 2b and the insulating tube 3b.
As a result, the resulting water with a low cation concentration becomes water from which more cations have been removed.

イオン分離装置20bでは、陽イオン濃縮水よりも陽イオン濃度が高い陽イオン超濃縮水が、二又分岐管13bを介して絶縁性チューブ2bに流れ、陽イオン濃縮水よりも陽イオン濃度が低い水が、二又分岐管13bを介して、絶縁性チューブ3bに流れる。 In the ion separator 20b, the cation super-concentrated water having a higher cation concentration than the cation-concentrated water flows into the insulating tube 2b through the bifurcated branch pipe 13b, and has a lower cation concentration than the cation-concentrated water. Water flows to the insulating tube 3b via the bifurcated pipe 13b.

電圧印加手段14bは、微弱な電流を印加できる手段であればよい。印加される電圧は、大きすぎると、陽イオンが撹乱して陽イオンと水との分離が起こりにくくなるため、好適には、1.0~3.0V(より好適には1.5~2.0V)で電流を流すことが好ましい。また、筒状体12により発生するパルス電場に起因する力と被処理水の流れる力とにより、陽イオンが受ける応力に応じた電界が発生するように、電圧を印加する向きは調整される。 The voltage applying means 14b may be any means capable of applying a weak current. If the applied voltage is too high, the cations are disturbed and the separation of the cations and water becomes difficult. .0V) is preferred. Further, the direction of voltage application is adjusted so that an electric field corresponding to the stress received by the positive ions is generated by the force caused by the pulsed electric field generated by the tubular body 12 and the force of the water flowing.

[イオン分離装置30b]
イオン分離装置30bは、イオン分離装置10aに連通されたイオン分離装置である。イオン分離装置30bは、筒状体12と、筒状体12の外周面に密着するように巻き回された絶縁性チューブ1cと、絶縁性チューブ1cの終端部に連結された二又分岐管13cと、二又分岐管13cの分岐点の直前に電圧を印加する電圧印加手段14cとを備えている。絶縁性チューブ1c、二又分岐管13c、電圧印加手段14cは、絶縁性チューブ1b、二又分岐管13b、電圧印加手段14bと同様にすることができる。なお、電圧印加手段14cでは、筒状体12により発生するパルス電場に起因する力と被処理水の流れる力とにより、陰イオンが受ける応力に応じた電界が発生するように、電圧を印加する向きは調整される。
このイオン分離装置30bは、イオン分離装置10aで分離された陰イオン濃縮水を、陰イオン濃度のよりも高い陰イオン超濃縮水と陰イオン濃度の低い水に分離する部分である。電圧印加手段14cを備えた構成とすることで、より陰イオンが除去された、陰イオン濃度の低い水が得られる。
[Ion separator 30b]
The ion separator 30b is an ion separator connected to the ion separator 10a. The ion separator 30b includes a tubular body 12, an insulating tube 1c wound around the outer peripheral surface of the tubular body 12 so as to be in close contact with the outer peripheral surface of the tubular body 12, and a bifurcated branch tube 13c connected to the terminal end of the insulating tube 1c. and voltage applying means 14c for applying a voltage immediately before the branch point of the bifurcated pipe 13c. The insulating tube 1c, the bifurcated branch tube 13c, and the voltage applying means 14c can be the same as the insulating tube 1b, the bifurcated branch tube 13b, and the voltage applying means 14b. The voltage applying means 14c applies a voltage so that an electric field corresponding to the stress received by the anions is generated by the force caused by the pulsed electric field generated by the cylindrical body 12 and the force caused by the flow of the water to be treated. Orientation is adjusted.
This ion separator 30b is a part that separates the anion-enriched water separated by the ion separator 10a into anion super-concentrated water with a higher anion concentration and water with a lower anion concentration. By providing the voltage application means 14c, it is possible to obtain water with a low anion concentration from which anions are further removed.

イオン分離装置30bでは、陰イオン濃縮水よりも陰イオン濃度が高い陰イオン超濃縮水が、二又分岐管13cを介して絶縁性チューブ2cに流れ、陰イオン濃縮水よりも陰イオン濃度が低い水が、二又分岐管13cを介して、絶縁性チューブ3cに流れる。 In the ion separator 30b, the anion super-concentrated water, which has a higher anion concentration than the anion-concentrated water, flows into the insulating tube 2c via the bifurcated branch pipe 13c, and has a lower anion concentration than the anion-concentrated water. Water flows to the insulating tube 3c via the bifurcated pipe 13c.

なお、イオン分離装置20bとイオン分離装置30bの構成は同一であっても、異なってもよい。例えば、イオン分離装置20bに変えて、イオン分離装置20aの構成としてもよいし、絶縁性チューブの材質や筒状体への巻き付け回数などを異なる構成としてもよい。 The configuration of the ion separator 20b and the ion separator 30b may be the same or different. For example, instead of the ion separator 20b, the ion separator 20a may be used, or the material of the insulating tube and the number of windings around the cylindrical body may be different.

[貯水槽40]
貯水槽40は、イオン分離装置20bにて分離された陽イオン濃度が低い水およびイオン分離装置30bにて分離された陰イオン濃度の低い水を収容する部分である。
貯水槽40の内部に、絶縁性チューブ3bおよび絶縁性チューブ3cの終端部が連結された排出用配管4の終端部がくるように配置されており、排出用配管4から排出された水を、貯水槽40に収容できるようになっている。
なお、絶縁性チューブ3bおよび絶縁性チューブ3cは、その終端部が、排出用配管4を介さずに直接、貯水槽40の内部にくるように配置した構成であってもよいし、それぞれ別の貯水槽に収容する構成であってもよい。
[Water tank 40]
The water tank 40 is a portion that stores water with a low cation concentration separated by the ion separator 20b and water with a low anion concentration separated by the ion separator 30b.
The end of the discharge pipe 4 to which the ends of the insulating tube 3b and the insulating tube 3c are connected is arranged inside the water tank 40, and the water discharged from the discharge pipe 4 is It can be accommodated in the water tank 40 .
In addition, the insulating tube 3b and the insulating tube 3c may be arranged such that the end portions of the insulating tube 3b and the insulating tube 3c are directly inside the water tank 40 without passing through the discharge pipe 4. It may be configured to be housed in a water tank.

[貯水槽50]
貯水槽50は、イオン分離装置20bにて分離された陽イオン超濃縮水および陰イオン分離装置30bにて分離された陰イオン超濃縮水を収容する部分である。回収される水は、低減対象となるイオン種を含むものであるが、濃縮水となるため、被処理水の液量を削減することできる。
貯水槽50の内部に、絶縁性チューブ2bおよび絶縁性チューブ2cの終端部が連結された排出用配管5の終端部がくるように配置されており、排出用配管5から排出された水を、貯水槽50に収容できるようになっている。
なお、絶縁性チューブ2bおよび絶縁性チューブ2cは、その終端部が、排出用配管5を介さずに直接、貯水槽50の内部にくるように配置した構成であってもよいし、それぞれ別の貯水槽に収容する構成であってもよい。
[Water tank 50]
The water tank 50 is a portion that stores the cation super-concentrated water separated by the ion separator 20b and the anion super-concentrated water separated by the anion separator 30b. Although the recovered water contains the ionic species to be reduced, it is concentrated water, so the liquid volume of the water to be treated can be reduced.
The end of the discharge pipe 5 to which the ends of the insulating tube 2b and the insulating tube 2c are connected is placed inside the water tank 50, and the water discharged from the discharge pipe 5 is It can be accommodated in the water tank 50 .
The insulating tube 2b and the insulating tube 2c may be arranged such that their terminal ends are directly inside the water tank 50 without passing through the discharge pipe 5, or they may be arranged separately. It may be configured to be housed in a water tank.

<実施の態様3>
図3に、イオン分離装置を3つ連通した構成を有する、本発明の水処理システムの別の態様を示す。図3に示す本発明の水処理システム300は、第1のイオン分離装置が、イオン分離装置10bである点で本発明の水処理システム200と異なる。
<Embodiment 3>
FIG. 3 shows another embodiment of the water treatment system of the present invention having a configuration in which three ion separators are connected. The water treatment system 300 of the present invention shown in FIG. 3 differs from the water treatment system 200 of the present invention in that the first ion separator is the ion separator 10b.

[イオン分離装置10b]
本発明の水処理システム300において、イオン分離装置10bは、筒状体12と、筒状体12の内部に配置されたドーナツ型コイル15と、導電線16およびDCパルス電源17とからなるドーナツ型コイル15を駆動させる駆動手段と、筒状体12の外周面に密着するように巻き回された絶縁性チューブ1aと、絶縁性チューブ1aの終端部に連結された二又分岐管13aと、を備えている。イオン分離装置10bは、イオン分離装置10aと同様に、被処理水Wを、被処理水W中の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン濃縮水と、被処理水W中の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陰イオン濃縮水とに分離する部分となる。イオン分離装置10bは、筒状体12の内部に配置されたドーナツ型コイル15と、導電線16およびDCパルス電源17とからなるドーナツ型コイル15を駆動させる駆動手段を有する点で、イオン分離装置10aと異なる。
[Ion separator 10b]
In the water treatment system 300 of the present invention, the ion separator 10b has a donut shape composed of a cylindrical body 12, a donut-shaped coil 15 disposed inside the cylindrical body 12, a conductive wire 16, and a DC pulse power supply 17. A driving means for driving the coil 15, an insulating tube 1a wound so as to be in close contact with the outer peripheral surface of the cylindrical body 12, and a bifurcated branch tube 13a connected to the terminal end of the insulating tube 1a. I have. Similar to the ion separator 10a, the ion separator 10b separates the water W to be treated into cation-concentrated water having a higher cation concentration than the cation concentration in the water W to be treated and anions in the water W to be treated. This is the portion to be separated into the anion-concentrated water having a higher anion concentration than the anion concentration. The ion separator 10b has a donut-shaped coil 15 arranged inside the cylindrical body 12, and driving means for driving the donut-shaped coil 15 composed of a conductive wire 16 and a DC pulse power supply 17. Different from 10a.

このような構成とすれば、DCパルス電源17から導電線16を介して、ドーナツ型コイル15に直流電流を所定のパルスで流すことで電場が発生し、これが筒状体12で発生するパルス電場と共鳴することで強力な電場を発生する。これにより、絶縁性チューブ1aの内部を被処理水Wが流れるときに、被処理水Wに含まれるイオン種に対して筒状体12と接する面への、より大きな引力または斥力を与え続けることができる。これにより、被処理水W中の陽イオンと陰イオンとをより分離しやすくなる。 With such a configuration, an electric field is generated by applying a predetermined pulse of direct current to the doughnut-shaped coil 15 from the DC pulse power supply 17 via the conductive wire 16, and the pulse electric field generated in the cylindrical body 12 is generated. generates a strong electric field by resonating with As a result, when the water W to be treated flows inside the insulating tube 1a, the ion species contained in the water to be treated W continues to exert a greater attractive force or repulsive force on the surface in contact with the cylindrical body 12. can be done. This makes it easier to separate the cations and anions in the water W to be treated.

なお、ドーナツ型コイル15は、その軸心が筒状体12の軸心と同一となるように配置されることが好ましい。また、DCパルス電源17のパルスの周期は、筒状体12を構成する自己起電力を有する微粒子の電磁波の周波数と合うように調整することが好ましい。 It is preferable that the donut-shaped coil 15 is arranged such that its axis coincides with the axis of the tubular body 12 . Moreover, it is preferable to adjust the pulse period of the DC pulse power supply 17 so as to match the frequency of the electromagnetic waves of the fine particles having self-electromotive force forming the cylindrical body 12 .

<実施の態様4>
図4は、本発明の水処理システム400を示す模式図である。本発明の水処理システム400では、イオン分離装置10cの筒状体12に絶縁性チューブ1aが2本巻き回されており、イオン分離装置20cの筒状体12に絶縁性チューブ1bが2本巻き回されている。それぞれの絶縁性チューブ1aの終端部は、それぞれの二又分岐管13aを介して、それぞれの絶縁性チューブ1bの始端部またはそれぞれの絶縁性チューブ3aの始端部に接続されている。また、それぞれの絶縁性チューブ1bの終端部は、それぞれの二又分岐管13bを介して、それぞれの絶縁性チューブ2bの始端部またはそれぞれの絶縁性チューブ3bの始端部に接続されている。
このような構成とすることで、より多くの被処理水を1つのイオン分離装置で処理できる。
なお、筒状体12に巻き回される絶縁性チューブ1aや絶縁性チューブ1bは、3本以上であってもよい。
<Embodiment 4>
FIG. 4 is a schematic diagram showing a water treatment system 400 of the present invention. In the water treatment system 400 of the present invention, two insulating tubes 1a are wound around the tubular body 12 of the ion separator 10c, and two insulating tubes 1b are wound around the tubular body 12 of the ion separator 20c. being turned. The terminal end of each insulating tube 1a is connected to the starting end of each insulating tube 1b or the starting end of each insulating tube 3a through each bifurcated pipe 13a. The terminal end of each insulating tube 1b is connected to the starting end of each insulating tube 2b or the starting end of each insulating tube 3b via each bifurcated pipe 13b.
With such a configuration, more water to be treated can be treated with one ion separator.
In addition, the number of the insulating tubes 1a and the insulating tubes 1b wound around the cylindrical body 12 may be three or more.

本発明の水処理システムは、イオン分離装置をさらに有する構成であってもよい。低減対象となるイオン種をより効率的に低減させたり、イオン種の残存量をより低減させることができるため、本発明の水処理システムは、被処理水Wが、イオン分離装置で複数回(2~10回や、3~5回)処理される構成とすることが好ましく、イオン分離装置を3以上備えていることが好ましい。イオン分離装置の数は、3~21や、3~11、3~6などにすることができる。 The water treatment system of the present invention may be configured to further have an ion separator. Since the ionic species to be reduced can be more efficiently reduced and the remaining amount of ionic species can be further reduced, the water treatment system of the present invention allows the water to be treated W to pass through the ion separator multiple times ( 2 to 10 times, or 3 to 5 times) is preferable, and it is preferable to have 3 or more ion separators. The number of ion separators can be from 3 to 21, from 3 to 11, from 3 to 6, and so on.

<実施の形態5>
図5は、11個のイオン分離装置を備えた本発明の水処理システムの模式図である。本発明の水処理システム500は、タンク60と、イオン分離装置10bと、イオン分離装置20b~24bと、イオン分離装置30b~34bと、貯水槽40と、貯水槽50とを備えている。イオン分離装置20b~24bは同一の構成であり、イオン分離装置30b~34bは同一の構成である。
<Embodiment 5>
FIG. 5 is a schematic diagram of the water treatment system of the present invention with eleven ion separators. The water treatment system 500 of the present invention includes a tank 60, an ion separator 10b, ion separators 20b-24b, ion separators 30b-34b, a water tank 40, and a water tank 50. The ion separators 20b-24b have the same configuration, and the ion separators 30b-34b have the same configuration.

タンク60は、配管6を介して、イオン分離装置10bの絶縁性チューブ1aの始端部と連結されている。
イオン分離装置10bの二又分岐管(図示せず)の一方の流出部にイオン分離装置20bの絶縁性チューブ1bの始端部が連通されており、二又分岐管(図示せず)の他方の流出部にイオン分離装置30bの絶縁性チューブ1cの始端部が連通されている。
イオン分離装置20b~23bの二又分岐管(図示せず)の一方の流出部は、イオン分離装置21b~24bの絶縁性チューブ1bの始端部と連結されており、イオン分離装置20b~23bの二又分岐管(図示せず)の他方の流出部は、絶縁性チューブ2bと連結されている。また、イオン分離装置24bの二又分岐管(図示せず)の一方の流出部は、絶縁性チューブ2bの始端部と連結されており、二又分岐管(図示せず)の他方の流出部は、絶縁性チューブ3bと連結されている。
イオン分離装置30b~33bの二又分岐管(図示せず)の一方の流出部は、イオン分離装置31b~34bの絶縁性チューブ1cの始端部と連結されており、イオン分離装置30b~33bの二又分岐管(図示せず)の他方の流出部が絶縁性チューブ2cと連結されている。また、イオン分離装置34bの二又分岐管(図示せず)の一方の流出部は、絶縁性チューブ2cの始端部と連結されており、二又分岐管(図示せず)の他方の流出部は、絶縁性チューブ3cと連結されている。
The tank 60 is connected via a pipe 6 to the starting end of the insulating tube 1a of the ion separator 10b.
The starting end of the insulating tube 1b of the ion separator 20b is communicated with one outflow part of the bifurcated pipe (not shown) of the ion separator 10b, and the other end of the bifurcated pipe (not shown) is connected. The starting end of the insulating tube 1c of the ion separator 30b is communicated with the outflow part.
One outflow part of the bifurcated pipe (not shown) of the ion separators 20b to 23b is connected to the beginning end of the insulating tube 1b of the ion separators 21b to 24b, and the ion separators 20b to 23b are connected. The other outflow part of the bifurcated pipe (not shown) is connected to the insulating tube 2b. In addition, one outflow part of the bifurcated pipe (not shown) of the ion separation device 24b is connected to the starting end of the insulating tube 2b, and the other outflow part of the bifurcated pipe (not shown) is connected to the insulating tube 3b.
One outflow part of the bifurcated pipe (not shown) of the ion separators 30b to 33b is connected to the beginning end of the insulating tube 1c of the ion separators 31b to 34b, and the ion separators 30b to 33b are connected. The other outflow part of the bifurcated pipe (not shown) is connected to the insulating tube 2c. In addition, one outflow part of the bifurcated pipe (not shown) of the ion separator 34b is connected to the starting end of the insulating tube 2c, and the other outflow part of the bifurcated pipe (not shown) is connected to the insulating tube 3c.

イオン分離装置24bの絶縁性チューブ3bおよびイオン分離装置34bの絶縁性チューブ3cの終端部は、排出用配管4の始端部に連結されている。排出用配管4の終端部は貯水槽40の内部にくるように配置されている。イオン分離装置20b~23bの絶縁性チューブ2bのおよびイオン分離装置30b~33bの絶縁性チューブ2cの始端部は、排出用配管5の始端部に連結されている。排出用配管5の終端部は貯水槽50の内部にくるように配置されている。 The terminal ends of the insulating tube 3b of the ion separator 24b and the insulating tube 3c of the ion separator 34b are connected to the starting end of the discharge pipe 4. As shown in FIG. The terminal end of the discharge pipe 4 is arranged inside the water tank 40 . The starting ends of the insulating tubes 2b of the ion separators 20b to 23b and the insulating tubes 2c of the ion separators 30b to 33b are connected to the starting ends of the discharge pipes 5. As shown in FIG. The terminal end of the discharge pipe 5 is arranged inside the water tank 50 .

本発明の水処理システム500では、被処理水が収容されたタンク60が配管6を介してイオン分離装置10bの絶縁性チューブ1bに導入され、イオン分離装置10bで、陽イオン濃縮水と陰イオン濃縮水とに分離され、陽イオン濃縮水がイオン分離装置20bの絶縁性チューブ1bへ、陰イオン濃縮水が絶縁性チューブ1cへ流れる。陽イオン濃縮水は、イオン分離装置20bで処理され、陽イオン超濃縮水と陽イオン濃度の低い処理水(W1)に分離される。陽イオン超濃縮水は、イオン分離装置20bの絶縁性チューブ2bへ流れ、排出用配管5を介して貯水槽50に回収される。また、処理水(W1)は、イオン分離装置21bの絶縁性チューブ1bへ流れ、イオン分離装置21bで処理されることで、処理水(W1)の陽イオンと水の成分がさらに分けられる。これにより、処理水(W1)より陽イオン濃度が高い処理水(W2)と、処理水(W1)より陽イオン濃度が低い処理水(W3)に分離される。イオン分離装置22b~24bで同様に陽イオンと水の成分がわかれることで、イオン分離装置24bの絶縁性チューブ3bから、陽イオン濃度がより低い水(イオン種の濃度がより低い水)が得られる。イオン分離装置30b~34bでも同様に、陰イオン濃縮水が処理され、陰イオン濃度がより低い水(イオン種の濃度がより低い水)が得られる。 In the water treatment system 500 of the present invention, the tank 60 containing the water to be treated is introduced into the insulating tube 1b of the ion separator 10b through the pipe 6, and in the ion separator 10b, cation concentrated water and anion The cationic concentrated water flows into the insulating tube 1b of the ion separator 20b, and the anionic concentrated water flows into the insulating tube 1c. The cation-concentrated water is treated by the ion separator 20b and separated into cation-super-concentrated water and treated water (W1) with a low cation concentration. The super-concentrated cationic water flows into the insulating tube 2b of the ion separator 20b and is collected in the water tank 50 via the discharge pipe 5. In addition, the treated water (W1) flows into the insulating tube 1b of the ion separator 21b and is treated by the ion separator 21b, whereby the cations and water components of the treated water (W1) are further separated. As a result, the treated water (W2) having a higher cation concentration than the treated water (W1) and the treated water (W3) having a lower cation concentration than the treated water (W1) are separated. By similarly separating the components of cations and water in the ion separators 22b to 24b, water with a lower cation concentration (water with a lower ion species concentration) is obtained from the insulating tube 3b of the ion separator 24b. be done. In the ion separators 30b to 34b, the anion-concentrated water is similarly treated to obtain water with a lower anion concentration (water with a lower ion species concentration).

なお、本発明の水処理システムは、本発明の水処理システム100~500に限定されるものではなく、イオン分離装置の構成等や連通方法は適宜変更可能である。
それぞれのイオン分離装置の二又分岐管のそれぞれの流出部に連通される絶縁性チューブは、直接連通された構成であってもよいし、他の絶縁チューブなどの接続管を介して連通された構成であってもよい。
水の流路となる部材(各絶縁性チューブ、各二又分岐管など)は異なる材質で構成されてもよいし、同一の材質で構成されてもよい。イオン種が受ける電場により力を制御できるため、これらの部材の材質は同一であることが好ましい。また、これらの部材は一体化した構成であってもよい。
The water treatment system of the present invention is not limited to the water treatment systems 100 to 500 of the present invention, and the configuration and the like of the ion separator and the communication method can be changed as appropriate.
The insulating tubes communicated with the outflow portions of the bifurcated pipes of the respective ion separators may be directly communicated, or may be communicated via other connecting pipes such as insulating tubes. It may be a configuration.
The members (insulating tubes, bifurcated pipes, etc.) that serve as water flow paths may be made of different materials or may be made of the same material. These members are preferably made of the same material because the force can be controlled by the electric field that the ion species receives. Also, these members may be integrated.

水の流路となる部材は、長手方向に連続した中空部を有する長尺部材であれば、後述する帯状部材のように、絶縁性チューブ以外の部材を用いることもできる。 A member other than an insulating tube, such as a belt-like member described later, can be used as a member that serves as a water flow path, as long as it is a long member having a hollow portion that is continuous in the longitudinal direction.

<実施の形態6>
図6で示す本発明の水処理システム600は、イオン分離装置10dを備えている。
イオン分離装置10dは、本発明の水処理システム100~500と同様に、被処理水Wを、被処理水W中の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン濃縮水と、被処理水W中の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陰イオン濃縮水とに分離する部分である。
<Embodiment 6>
A water treatment system 600 of the present invention shown in FIG. 6 includes an ion separator 10d.
Similar to the water treatment systems 100 to 500 of the present invention, the ion separator 10d separates the water W to be treated into cation-concentrated water having a higher cation concentration than the cation concentration in the water W to be treated, and water to be treated. This is the portion to be separated into anion-concentrated water having a higher anion concentration than the anion concentration in W.

[イオン分離装置10d]
本発明の水処理システム600において、イオン分離装置10dは、ドーナツ型コイル15dと、導電線16dおよびDC電源17dとからなるドーナツ型コイル15dを駆動させる駆動手段と、終端部に二又分岐部13dを有する帯状部材1dと、電圧印加手段14dとを備えている。帯状部材1dは、長手方向に連続する中空部を有し、長手方向(被処理水Wの流れ方向)がドーナツ型コイル15dの周方向となるように設けられている。
[Ion separator 10d]
In the water treatment system 600 of the present invention, the ion separator 10d includes a donut-shaped coil 15d, driving means for driving the donut-shaped coil 15d, which is composed of a conductive wire 16d and a DC power source 17d, and a bifurcated portion 13d at the terminal end. and a voltage applying means 14d. The belt-shaped member 1d has a hollow portion continuous in the longitudinal direction, and is provided so that the longitudinal direction (flow direction of the water W to be treated) is the circumferential direction of the doughnut-shaped coil 15d.

(ドーナツ型コイル15d)
ドーナツ型コイル15dは、被処理水W中のイオン種に対して、ドーナツ型コイル15dの方向へ斥力または引力を与えるために磁場を発生する部分である。駆動手段を駆動させることで、ドーナツ型コイル15dの外周面側には、ドーナツ型コイル15dの軸心方向に対して平行な向きの磁界が発生する。帯状部材1dの内部を被処理水Wが流れるときに、被処理水Wに含まれるイオン種は、ドーナツ型コイル15dと接する面への引力または斥力を受け、被処理水W中の陽イオンと陰イオンとが分離される。
(Doughnut-shaped coil 15d)
The donut-shaped coil 15d is a portion that generates a magnetic field in order to apply a repulsive force or an attractive force to the ion species in the water W to be treated in the direction of the donut-shaped coil 15d. By driving the driving means, a magnetic field parallel to the axial direction of the donut-shaped coil 15d is generated on the outer peripheral surface side of the donut-shaped coil 15d. When the water W to be treated flows inside the belt-shaped member 1d, the ionic species contained in the water W to be treated receive an attractive force or a repulsive force to the surface in contact with the doughnut-shaped coil 15d, and are mixed with cations in the water W to be treated. Anions are separated.

ドーナツ型コイル15dは、中空構造の筒状の芯材に、導線を巻き付けたものである。
ドーナツ型コイル15dの大きさは、外径が5cm~100cmであり、高さが5cm~100cmである。取り扱いのしやすさから、好適な大きさは、外径が20cm~30cmであり、高さが40cm~60cmである。
The donut-shaped coil 15d is formed by winding a conductive wire around a tubular core material having a hollow structure.
The doughnut-shaped coil 15d has an outer diameter of 5 cm to 100 cm and a height of 5 cm to 100 cm. For ease of handling, the preferred size is 20 cm to 30 cm in outer diameter and 40 cm to 60 cm in height.

(帯状部材1d)
帯状部材1dは、その始端部の中空部から被処理水Wを導入することができ、被処理水Wの流路となる。帯状部材1dは、ドーナツ型コイル15dの外周面に密着するように配置されている。なお、帯状部材1dは、ドーナツ型コイル15dの外周面の少なくとも一部に接していればよい。帯状部材1dは、ドーナツ型コイル15dの外周の25%や、50%、75%と接するように配置することができる。また、帯状部材1dは、ドーナツ型コイル15dを巻き回すように配置してもよい。
帯状部材1dは、樹脂製である。帯状部材1dは、樹脂(ポリエステル、フッ素樹脂、シリコン、芳香族ポリエーテルケトン樹脂、アクリル樹脂など)の他に、ゴム製やガラス製を用いてもよい。なお、加工のしやすさから、帯状部材1dは、樹脂製であることが好ましい。
(1d strip member)
The belt-like member 1d can introduce the water W to be treated from a hollow portion at the beginning thereof, and serves as a flow path for the water W to be treated. The belt-shaped member 1d is arranged so as to be in close contact with the outer peripheral surface of the doughnut-shaped coil 15d. In addition, the belt-shaped member 1d only needs to be in contact with at least a portion of the outer peripheral surface of the donut-shaped coil 15d. The belt-shaped member 1d can be arranged so as to contact 25%, 50%, or 75% of the outer circumference of the doughnut-shaped coil 15d. Also, the belt-shaped member 1d may be arranged so as to wind the doughnut-shaped coil 15d.
The strip member 1d is made of resin. The belt-shaped member 1d may be made of rubber or glass as well as resin (polyester, fluorine resin, silicon, aromatic polyether ketone resin, acrylic resin, etc.). It should be noted that the belt-shaped member 1d is preferably made of resin for ease of processing.

また、帯状部材1dの中空部(流路)の断面形状は、長方形である。中空部における、ドーナツ型コイル15dの外周面の法線方向の長さは、10~3000μmである。被処理水W中のイオン種に効率的に力を伝えるためには、2500μm以下や、2000μm以下、1500μm以下、1000μm以下、500μm以下、100μm以下などにできる。 Moreover, the cross-sectional shape of the hollow portion (channel) of the belt-shaped member 1d is rectangular. The length of the hollow portion in the normal direction of the outer peripheral surface of the donut-shaped coil 15d is 10 to 3000 μm. In order to efficiently transmit the force to the ion species in the water W to be treated, the thickness can be 2500 μm or less, 2000 μm or less, 1500 μm or less, 1000 μm or less, 500 μm or less, or 100 μm or less.

帯状部材1dの終端部は、二又分岐部13dが形成されている。二又分岐部13dの好適な分岐角度は、20~90度である。 A bifurcated portion 13d is formed at the terminal end of the belt-like member 1d. A suitable branch angle of the bifurcated branch 13d is 20 to 90 degrees.

なお、微小流路部材として、帯状部材1dに代えて、水処理システム100~500と同様の部材を用いてもよい。 It should be noted that the same member as in the water treatment systems 100 to 500 may be used as the minute channel member instead of the belt-shaped member 1d.

(電圧印加手段14d)
電圧印加手段14dは、針状型電圧印加棒とパルス電源(図示せず)とを備えたものであり、パルス電圧を発生させることができるものである。パルス幅や発生電圧は被処理水W中のイオン濃度等に応じて適宜設定される。例えば、パルス幅は100ns~1000ns程度、発生電圧は1kV~50kV程度とすることができる。2本の針状型電圧印加棒は、二又分岐部13dの分岐点直前の位置と、二又分岐部の2つの流出部のなす挟角を二分割する位置とで分岐点を挟むように配置されており、電圧を印加できるようになっている。電圧を印加する向きは、分岐点においてイオン種が受ける応力に応じた電界が発生するように調整される。これにより、イオン種がより分離される。また、パルス幅で電圧を印加することで、高い電圧を印加しも、イオン種の錯乱等を抑制して、イオン種を分離することができる。
(Voltage applying means 14d)
The voltage applying means 14d includes a needle-like voltage applying rod and a pulse power supply (not shown), and can generate a pulse voltage. The pulse width and generated voltage are appropriately set according to the ion concentration in the water W to be treated and the like. For example, the pulse width can be about 100 ns to 1000 ns, and the generated voltage can be about 1 kV to 50 kV. The two needle-like voltage applying rods are positioned so as to sandwich the branch point between a position immediately before the branch point of the bifurcated portion 13d and a position that divides the included angle formed by the two outflow portions of the bifurcated portion into two. It is arranged so that a voltage can be applied. The direction in which the voltage is applied is adjusted so that an electric field corresponding to the stress received by the ion species at the branch point is generated. This allows the ionic species to be more separated. Further, by applying a voltage with a pulse width, even if a high voltage is applied, ion species can be separated by suppressing confusion of the ion species.

2.淡水の製造方法
下記工程(A)と、工程(B1)および/または工程(B2)と、を有する淡水の製造方法(以下、「本発明の淡水の製造方法」と記載する場合がある。)に関する。
工程(A):海水を、前記海水の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン濃縮水と、前記海水の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陰イオン濃縮水とに分離する工程
工程(B1):工程(A)にて分離された前記陽イオン濃縮水を、前記陽イオン濃縮水の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン超濃縮水と、淡水とに分離する工程
工程(B2):工程(A)にて分離された前記陰イオン濃縮水を、前記陰イオン濃縮水の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陰イオン超濃縮水と、淡水とに分離する工程
2. Method for producing fresh water A method for producing fresh water comprising the following step (A), step (B1) and/or step (B2) (hereinafter sometimes referred to as "the fresh water producing method of the present invention"). Regarding.
Step (A): A step of separating seawater into cation-enriched water having a higher cation concentration than the seawater and anion-enriched water having an anion concentration higher than the anion concentration of the seawater. (B1): A step of separating the cation-enriched water separated in step (A) into cation ultra-enriched water having a cation concentration higher than the cation concentration of the cation-enriched water, and fresh water. (B2): A step of separating the anion-enriched water separated in step (A) into anion super-enriched water having a higher anion concentration than the anion concentration of the anion-enriched water, and fresh water.

本発明の淡水の製造方法は、工程(A)の後に、工程(B1)および/または工程(B2)を行う淡水の製造方法であり、電場を利用して、海水中の陽イオン成分と陰イオン成分とを分離し、淡水を得る方法である。このような製造方法とすることで、少ない電力で、効率的に、安定した淡水の製造が可能である。また、フッ化物イオンなどの有害イオンの残存や混入もすくないものとなる。
本発明の淡水の製造方法は、本発明の水処理システムを用いて好適に実施できる。特に、イオン分離装置を3以上有する、本発明の水処理システムを用いて好適に実施できる。
The method for producing fresh water of the present invention is a method for producing fresh water in which the step (B1) and/or the step (B2) is performed after the step (A), and an electric field is used to produce cations and anions in seawater. It is a method of separating ion components and obtaining fresh water. By adopting such a production method, it is possible to produce fresh water efficiently and stably with little electric power. In addition, harmful ions such as fluoride ions are less likely to remain or be mixed.
The method for producing fresh water of the present invention can be suitably carried out using the water treatment system of the present invention. In particular, it can be suitably carried out using the water treatment system of the present invention having three or more ion separators.

[工程(A)]
工程(A)は、海水を、前記海水の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン濃縮水と、前記海水の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陰イオン濃縮水とに分離する工程である。
[Step (A)]
The step (A) is a step of separating seawater into cation-enriched water having a higher cation concentration than the seawater and anion-enriched water having an anion concentration higher than the anion concentration of the seawater. is.

本発明の水処理システムを用いた場合、海水をイオン分離装置の始端部から通液し、二又分岐部の一方の流出部から陽イオン濃縮水を流出させ、二又分岐部の他方の流出部から陰イオン濃縮水を流出させる工程を、工程(A)とすることができる。 When the water treatment system of the present invention is used, seawater is passed through the starting end of the ion separator, cation-concentrated water is discharged from one outlet of the bifurcated part, and the other of the bifurcated parts is discharged. The step of draining the anion-concentrated water from the part can be defined as step (A).

[工程(B1)]
工程(B1)は、工程(A)にて分離された前記陽イオン濃縮水を、前記陽イオン濃縮水の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン超濃縮水と、淡水とに分離する工程である。
[Step (B1)]
In step (B1), the cation-enriched water separated in step (A) is separated into cation super-enriched water having a cation concentration higher than the cation concentration of the cation-enriched water, and fresh water. It is a process.

本発明の水処理システムを用いた場合、工程(A)において、イオン分離装置から流出した陽イオン濃縮水をイオン分離装置に複数回通液し、二又分岐部の一方の流出部から陽イオン超濃縮水を流出させ、二又分岐管の他方の流出部から淡水を流出される工程を、工程(B1)とすることができる。 When the water treatment system of the present invention is used, in the step (A), the cation-concentrated water that has flowed out of the ion separator is passed through the ion separator multiple times, and cations are discharged from one outflow part of the bifurcated part. The step (B1) can be defined as a step in which super-concentrated water is discharged and fresh water is discharged from the other outlet of the bifurcated pipe.

工程(B1)は、1つイオン分離装置を有する水処理システムを用いてバッチ式に複数回の操作を行ってもよい。この場合、二又分岐部の流出部から流出した水の回収が終了するたびに、蒸留水や淡水で洗浄することが好ましい。
効率的に淡水を製造できるため、工程(B1)は、図1~図5に示すように、複数のイオン分離装置を有する水処理システムを用いて連続式に複数回の操作を行うことが好ましい。
Step (B1) may be performed batchwise multiple times using a water treatment system having one ion separator. In this case, it is preferable to wash with distilled water or fresh water every time the water flowing out from the outflow part of the bifurcated part is collected.
Since fresh water can be produced efficiently, step (B1) is preferably performed multiple times continuously using a water treatment system having a plurality of ion separators, as shown in FIGS. 1 to 5. .

塩濃度が淡水レベル(一般的に、0.05%以下)となる範囲で、イオン分離装置の構成等に応じてイオン分離装置に通液する回数(処理回数)は決定すればよい。例えば、2回以上や3回以上、5回以上とすることができる。また、その上限は20回以下や、10回以下、5回以下とすることができる。 The number of times the solution is passed through the ion separator (the number of treatments) may be determined according to the configuration of the ion separator within the range where the salt concentration is at the freshwater level (generally, 0.05% or less). For example, it can be 2 or more times, 3 or more times, or 5 or more times. Moreover, the upper limit can be 20 times or less, 10 times or less, or 5 times or less.

[工程(B2)]
工程(B2)は、工程(A)にて分離された前記陰イオン濃縮水を、前記陰イオン濃縮水の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陰イオン超濃縮水と、淡水とに分離する工程である。
[Step (B2)]
In step (B2), the anion-enriched water separated in step (A) is separated into anion-enriched water having a higher anion concentration than that of the anion-enriched water, and fresh water. It is a process.

本発明の水処理システムを用いた場合、工程(A)において、イオン分離装置から流出した陰イオン濃縮水をイオン分離装置に複数回通液し、二又分岐部の一方の流出部から陰イオン超濃縮水を流出させ、二又分岐管の他方の流出部から淡水を流出される工程を、工程(B2)とすることができる。 When the water treatment system of the present invention is used, in step (A), the anion-concentrated water that has flowed out of the ion separator is passed through the ion separator multiple times, and anions are The step (B2) can be defined as a step in which super-concentrated water is discharged and fresh water is discharged from the other outlet of the bifurcated pipe.

工程(B2)は、陽イオン濃縮水に代えて陰イオン濃縮水を用いる以外は、工程(B1)と同様に行うことができる。 Step (B2) can be carried out in the same manner as step (B1), except that anion-concentrated water is used instead of cation-concentrated water.

工程(B1)と工程(B2)は、いずれか一方のみを行ってもよく、両方の工程を行ってもよい。より効率的に淡水を得るためには、工程(A1)の後に、工程(B1)および工程(B2)を行うことが好ましく、工程(B1)および工程(B2)を並行して行うことがより好ましい。 Either step (B1) or step (B2) may be performed, or both steps may be performed. In order to obtain fresh water more efficiently, it is preferable to perform the step (B1) and the step (B2) after the step (A1), and it is more preferable to perform the step (B1) and the step (B2) in parallel. preferable.

以下、本発明の淡水の製造方法の一例として、本発明の水処理システム500を用いた、本発明の淡水の製造方法について説明する。 Hereinafter, as an example of the method for producing fresh water of the present invention, the method for producing fresh water of the present invention using the water treatment system 500 of the present invention will be described.

本発明の水処理システムを用いた淡水の製造では、イオン分離装置10bで、工程(A)が行われる。
タンク60に収容された海水は、配管6を通じて、イオン分離装置10bの絶縁性チューブ1aに導入される。海水の流量は、例えば0.5~~50cc/s、1~10cc/sとなるように設定できる。
イオン分離装置10bでは、上記のように、その表面に自己起電力を有する微粒子が配向固定された樹脂製の筒状体に随時静電界が生じている。筒状体に巻き付けられた絶縁性チューブの内部の海水は流体運動することでゼータ電位が上昇し、陽イオンと陰イオンの二重層に分かれた流体傾向にある。さらに、二又分岐管において、陽イオンと陰イオンのそれぞれが受ける応力の違いにより、陽イオン(NaイオンやCaイオンなど)と陰イオン(塩化物イオンやフッ化物イオンなど)の海水成分に分かれて、それぞれの絶縁性チューブに流れる。
In the production of fresh water using the water treatment system of the present invention, step (A) is performed in the ion separator 10b.
Seawater stored in the tank 60 is introduced through the pipe 6 into the insulating tube 1a of the ion separator 10b. The flow rate of seawater can be set to, for example, 0.5 to 50 cc/s and 1 to 10 cc/s.
In the ion separator 10b, as described above, an electrostatic field is generated at any time in the cylindrical body made of resin, on the surface of which fine particles having self-electromotive force are oriented and fixed. The seawater inside the insulating tube wrapped around the cylindrical body increases the zeta potential due to fluid motion, and tends to separate into a double layer of cations and anions. Furthermore, in the bifurcated pipe, due to the difference in the stress that cations and anions receive, the seawater components are divided into cations (Na ions, Ca ions, etc.) and anions (chloride ions, fluoride ions, etc.). and flows into each insulating tube.

次いで、イオン分離装置20b~24bで、工程(B1)が行われる。
イオン分離装置20bでは、イオン分離装置10bで分離された陽イオン成分と水が、絶縁性チューブの内部を流れる。イオン分離装置20bの分岐点直前で所定の低電圧(1.0~3.0V)を外部より印加することで、二又分岐管の流出部の一方に連通された絶縁性チューブの内部を流れる水は、陽イオンがさらに濃縮され、二又分岐管の流出部の他方に連通された絶縁性チューブの内部を流れる水は、陽イオンがさらに低減される。
Next, step (B1) is performed in the ion separators 20b to 24b.
In the ion separator 20b, the cation components and water separated by the ion separator 10b flow inside the insulating tube. By applying a predetermined low voltage (1.0 to 3.0 V) from the outside just before the branch point of the ion separator 20b, the ion flows inside the insulating tube connected to one of the outflow parts of the bifurcated pipe. The water is further enriched in cations, and the water flowing inside the insulating tube communicated with the other outlet of the bifurcated pipe is further reduced in cations.

さらに、陽イオンがさらに低減された水に対して、イオン分離装置21b~24bを用いて同様の操作を4回繰り返すことで、塩濃度が淡水レベルになるまで低減された水を得ることができる。 Furthermore, by repeating the same operation four times using the ion separators 21b to 24b on the water in which the cations have been further reduced, it is possible to obtain water in which the salt concentration has been reduced to the level of fresh water. .

また、イオン分離装置30b~34bで、工程(B2)が行われる。
イオン分離装置30bでは、イオン分離装置10bで分離された陰イオン成分と水が、絶縁性チューブの内部を流れる。イオン分離装置30bの分岐点直前で所定の低電圧(1.0~3.0V)を外部より印加することで、二又分岐管の流出部の一方に連通された絶縁性チューブの内部を流れる水は、陰イオンがさらに濃縮され、二又分岐管の流出部の一方の他方に連通された絶縁性チューブの内部を流れる水は、陰イオンがさらに低減される。
Further, step (B2) is performed in the ion separators 30b to 34b.
In the ion separator 30b, the anion components separated by the ion separator 10b and water flow inside the insulating tube. By applying a predetermined low voltage (1.0 to 3.0 V) from the outside just before the branch point of the ion separator 30b, the ion flows inside the insulating tube connected to one of the outflow parts of the bifurcated pipe. Anions are further concentrated in the water, and anions are further reduced in the water flowing inside the insulating tube communicating with one of the outlets of the bifurcated pipe.

さらに、陰イオンがさらに低減された水に対して、イオン分離装置31b~34bを用いて同様の操作を4回繰り返すことで、塩濃度が淡水レベルになるまで低減された水を得ることができる。 Furthermore, by repeating the same operation four times using the ion separators 31b to 34b on the water in which the anions are further reduced, it is possible to obtain water in which the salt concentration has been reduced to the level of fresh water. .

なお、陽イオンがさらに濃縮された水や、陰イオンがさらに濃縮された水などは、同一の容器に合流させ処理することで濃縮海水とできる。この濃縮海水も、本発明の水処理システムを用いて処理を行うことで淡水化が可能である。 In addition, water in which cations are further concentrated and water in which anions are further concentrated can be combined into the same container and processed to obtain concentrated seawater. This concentrated seawater can also be desalinated by treating it using the water treatment system of the present invention.

3.極性配向シート
また、本発明は、絶縁性基材と、前記絶縁性基材の表面に自己起電力を有する微粒子が配向固定された層とを有する極性配向シート(以下、「本発明のシート」と記載する場合がある。)に関するものとすることができる。
3. Polarly oriented sheet The present invention also provides a polar oriented sheet (hereinafter referred to as "the sheet of the present invention") having an insulating substrate and a layer in which fine particles having self-electromotive force are oriented and fixed on the surface of the insulating substrate. It may be described as.).

絶縁性基材は、樹脂(ポリエステル、フッ素樹脂、シリコン、芳香族ポリエーテルケトン樹脂など)、ゴム、ガラスなどの絶縁性材料で形成したシートを用いることができる。
自己起電力を有する微粒子は、上述の通りである。本発明のシートは、自己起電力を有する微粒子が、その極性の向きが同一となるように固定された層を有するので、微粒子の配向電場が断続的に生じる。これがパルス電場となる。
本発明のシートは、シート上の電解質を含む水溶液(塩水など)など流体中のイオン種に対して微粒子の配向の状態によりシート面への引力或いは斥力を与えることができる。このようなシートは、上記のように、被処理水中のイオン種の分離や低減、除去に利用できる。
As the insulating base material, a sheet formed of an insulating material such as resin (polyester, fluororesin, silicone, aromatic polyetherketone resin, etc.), rubber, glass, or the like can be used.
The microparticles having self-electromotive force are as described above. Since the sheet of the present invention has a layer in which fine particles having a self-electromotive force are fixed so that their polar directions are the same, an oriented electric field is intermittently generated in the fine particles. This becomes a pulsed electric field.
The sheet of the present invention can impart an attractive force or a repulsive force to the sheet surface depending on the state of orientation of the fine particles to ionic species in a fluid such as an electrolyte-containing aqueous solution (salt water, etc.) on the sheet. Such a sheet can be used for separating, reducing, or removing ionic species in water to be treated, as described above.

シート形状は特に限定されず、角形、円形、楕円形など種々の形状とすることができ、平面状のまま用いてもよいし、上記のように円筒状に加工して用いてもよい。
本発明のシートを円筒状に加工した円筒シートは、本発明の水処理システムのイオン分離装置を構成する部材として好適である。
The shape of the sheet is not particularly limited, and various shapes such as square, circular, and elliptical may be used.
A cylindrical sheet obtained by processing the sheet of the present invention into a cylindrical shape is suitable as a member constituting the ion separator of the water treatment system of the present invention.

本発明のシートは、所定の一様な磁場中で、カルシウムと炭素を主たる構成成分とするメゾスコピック構造体を含むメゾスコピック構造体含有水溶液を用いて、表面にフコースなどの接着剤を塗布した絶縁性基材を処理することで得ることができる。例えば、所定の磁場中で、表面にフコースなどの接着剤を塗布した樹脂製シートに対して、メゾスコピック構造体含有水溶液を噴霧や塗布することにより、絶縁性基材と当該メゾスコピック構造体含有水溶液とを接触させた後、水を除去することで得ることができる。さらに、絶縁性基材とメゾスコピック構造体含有水溶液とを接触させた後に、樹脂製のシートの表面を磁場配向処理することで得ることができる。 The sheet of the present invention is an insulating sheet in which an adhesive such as fucose is applied to the surface using a mesoscopic structure-containing aqueous solution containing a mesoscopic structure having calcium and carbon as main constituents in a predetermined uniform magnetic field. It can be obtained by treating a base material. For example, by spraying or applying the mesoscopic structure-containing aqueous solution onto a resin sheet having a surface coated with an adhesive such as fucose in a predetermined magnetic field, the insulating substrate and the mesoscopic structure-containing aqueous solution are combined. can be obtained by removing the water after contacting the Furthermore, it can be obtained by subjecting the surface of a resin sheet to a magnetic field orientation treatment after bringing the insulating base material into contact with the mesoscopic structure-containing aqueous solution.

メゾスコピック構造体含有水溶液は、本発明者が開発した特許第4817817号や特開2011-56366号公報で開示された装置を使用して、植物性原料及び化石サンゴ等の海洋動植物プランクトンの化石、石灰石、貝殻等のミネラル成分(ミネラル付与材)を原料として使用し、同文献で開示された方法に準じる方法で製造することができる。 The mesoscopic structure-containing aqueous solution is prepared by using the apparatus disclosed in Japanese Patent No. 4817817 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-56366 developed by the present inventor, using plant raw materials and marine zooplankton fossils such as fossil corals, limestone. , using a mineral component (mineral imparting material) such as shells as a raw material, it can be produced by a method according to the method disclosed in the same document.

具体的には、メゾスコピック構造体含有水溶液として、絶縁体で被覆された導電線及びミネラル付与材を水に浸漬し、前記導電線に直流電流(電流値及び電圧値が、それぞれ0.05~0.1A及び8000~8600Vの範囲)を導通させ、前記導電線の周囲の水に前記直流電流と同方向の水流を発生させ、前記水に超音波振動を付与してミネラル水溶液を形成する工程と、前記工程を経て形成されたミネラル水溶液に遠赤外線(波長6~14μm)を照射する工程と、を経て形成されたミネラル水に、互いに種類の異なるミネラル付与材が充填された複数の通水容器のうちの1以上に水を通過させて形成されたミネラル含有水を混合させる工程を有する製造方法(P1)で得られた水溶液を用いることができる。 Specifically, a conductive wire coated with an insulator and a mineral imparting material are immersed in water as a mesoscopic structure-containing aqueous solution, and a direct current (current value and voltage value are 0.05 to 0.05) is applied to the conductive wire. .1 A and a range of 8000 to 8600 V), generating a water flow in the water around the conductive wire in the same direction as the direct current, and applying ultrasonic vibration to the water to form an aqueous mineral solution; , a step of irradiating the aqueous mineral solution formed through the above step with far infrared rays (wavelength of 6 to 14 μm); The aqueous solution obtained by the manufacturing method (P1) having a step of mixing mineral-containing water formed by passing water through one or more of them can be used.

中でも、ミネラル水にミネラル含有水を混合させる工程において、複数の前記通水容器として、第1通水容器から第6通水容器に至る6個の通水容器を使用し、前記第1通水容器内のミネラル付与材が二酸化ケイ素と酸化鉄を含み、前記第2通水容器内のミネラル付与材が二酸化ケイ素と活性炭を含み、前記第3通水容器内のミネラル付与材が二酸化ケイ素と窒化チタンを含み、前記第4通水容器内のミネラル付与材が二酸化ケイ素と炭酸カルシウムを含み、前記第5通水容器内のミネラル付与材が二酸化ケイ素と炭酸マグネシウムを含み、前記第6通水容器内のミネラル付与材が二酸化ケイ素とリン酸カルシウムを含む製造方法(P2)で得られた水溶液を用いることができる。 Among them, in the step of mixing mineral water with mineral-containing water, six water flow vessels from a first water flow vessel to a sixth water flow vessel are used as the plurality of water flow vessels, and the first water flow vessel is used. The mineral-imparting material in the container contains silicon dioxide and iron oxide, the mineral-imparting material in the second water-conducting container contains silicon dioxide and activated carbon, and the mineral-imparting material in the third water-conducting container contains silicon dioxide and nitriding. Titanium is contained, the mineral-imparting material in the fourth water-conducting container contains silicon dioxide and calcium carbonate, the mineral-imparting material in the fifth water-conducting container contains silicon dioxide and magnesium carbonate, and the sixth water-conducting container The aqueous solution obtained by the production method (P2) in which the mineral-imparting material contains silicon dioxide and calcium phosphate can be used.

このような製造方法(P1)や(P2)の方法で製造されることで、原料から水に溶解した、カルシウムおよび炭素といったミネラル成分が、水と融合しメゾスコピック領域の大きさの構造体を形成する。さらに、メゾスコピック構造体は電気力で刺激され極性を与えられているので、電子補足による自己起電性を形成する。 By manufacturing by such manufacturing methods (P1) and (P2), mineral components such as calcium and carbon dissolved in water from raw materials fuse with water to form a structure having a size in the mesoscopic region. do. In addition, the mesoscopic structure is stimulated and polarized by an electrical force, thus forming auto-electromotive properties due to electron capture.

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を変更しない限り以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples unless the gist thereof is changed.

<水処理システムの製造>
図6に示す水処理システムを以下の手順で製造した。
<Manufacture of water treatment systems>
A water treatment system shown in FIG. 6 was manufactured by the following procedure.

二又分岐部を有する微小流路部材として用いる樹脂製部材(L)を製造した。
まず、幅10mm、厚み2mmの溝(中空部(M))ができるように、幅20mm、厚み2mm、長さ100mmのポリエステルシート(S1)上に、幅5mm、厚み2mm、長さ90mmのポリエステルシート(S2)を介して、幅20mm、厚み2mm、長さ100mmのポリエステルシート(S1)を貼り合わせた。なお、ポリエステルシートの長手方向の両末端は開口状態で貼り合わせた。次いで、貼り合わせたポリエステルシート部材の一方の末端からアクリル製(幅20mm、厚み0.5mm)のV字形状シート(S4)を10mm程度挿入し、ポリエステルシート(S3)を用いて水がこぼれないように側面をシールして、1mm以下の間隔の2つの開口部(J,K)を有する二又分岐部を形成することで樹脂製部材(L)を作製した。図7に、樹脂製部材(L)の側縁部を示す一部省略模式図(幅方向(Y軸方向)から見た一部省略模式図)を示す。図8に、樹脂製部材(L)の平面部を示す一部省略模式図(厚さ方向(Z軸方向)から見た一部省略模式図)を示す。図9に、図8のA-A線における断面図を示す。
A resin member (L) used as a microchannel member having a bifurcated portion was manufactured.
First, a polyester sheet (S1) having a width of 20 mm, a thickness of 2 mm, and a length of 100 mm was placed on a polyester sheet (S1) having a width of 20 mm, a thickness of 2 mm, and a length of 90 mm so that a groove (hollow portion (M)) having a width of 10 mm and a thickness of 2 mm was formed. A polyester sheet (S1) having a width of 20 mm, a thickness of 2 mm, and a length of 100 mm was laminated through the sheet (S2). Both ends of the polyester sheet in the longitudinal direction were bonded together in an open state. Next, a V-shaped sheet (S4) made of acrylic (width 20 mm, thickness 0.5 mm) is inserted about 10 mm from one end of the bonded polyester sheet member, and water is prevented from spilling using the polyester sheet (S3). A resin member (L) was produced by sealing the side surfaces in such a manner as to form a bifurcated portion having two openings (J, K) with an interval of 1 mm or less. FIG. 7 shows a partially omitted schematic diagram (a partially omitted schematic diagram viewed from the width direction (Y-axis direction)) showing the side edge portion of the resin member (L). FIG. 8 shows a partially omitted schematic diagram (a partially omitted schematic diagram viewed from the thickness direction (Z-axis direction)) showing the plane portion of the resin member (L). FIG. 9 shows a cross-sectional view taken along line AA of FIG.

ドーナツ型コイル15として、DC電源装置を有するドーナツ型コイル(直径6cm程度)を用いた。 As the donut-shaped coil 15, a donut-shaped coil (about 6 cm in diameter) having a DC power supply was used.

樹脂製部材(L)の長手方向(X軸方向)とドーナツ型コイルの軸心が垂直となるように、樹脂製部材(L)を、ドーナツ型コイルの外周面の一部に傍接するように取り付けた。これにより、樹脂製部材(L)の中空部(M)を流れる試料水の流れ方向とドーナツ型コイルの軸心が垂直となる。二又分岐部はドーナツ型コイルの外周面とは離れるように配置した。
電圧印加手段14dとして、パルス発生電源と針状型電圧印加棒を用いた。針状型電圧印加棒は、二又分岐部の分岐点の直前の部分と、開口部(J,K)の間に設置した。なお、針状電圧印加棒の設置部位は移動調整可能とした。
The resin member (L) is arranged so that the longitudinal direction (X-axis direction) of the resin member (L) is perpendicular to the axis of the donut-shaped coil, and the resin member (L) is in contact with a part of the outer peripheral surface of the donut-shaped coil. installed. As a result, the flow direction of the sample water flowing through the hollow portion (M) of the resin member (L) is perpendicular to the axial center of the doughnut-shaped coil. The bifurcated part was arranged so as to be separated from the outer peripheral surface of the doughnut-shaped coil.
A pulse generating power source and a needle-like voltage applying rod were used as the voltage applying means 14d. The needle-shaped voltage applying rod was installed between the portion immediately before the branch point of the bifurcated portion and the openings (J, K). It should be noted that the position where the needle-shaped voltage application rod is installed is made movable and adjustable.

<水処理システムを用いた水処理>
DC電源装置と針状電圧印加棒を以下の条件で起動させた。
<Water treatment using a water treatment system>
The DC power supply and the needle-like voltage applying rod were started under the following conditions.

DC電源装置
・DC24Vで、ドーナツ型コイルの軸心と平行に静電場磁界が発生する状態とした。
DC power supply ・A state in which an electrostatic field and a magnetic field are generated in parallel with the axis of the doughnut-shaped coil at DC24V.

パルス電源装置/針状型電圧印加棒
・一方の針状型電圧印加棒を、ポリエステルシート(S1)面と直交する姿勢を保った状態で、ポリエステルシート(S1)面内の二又分岐部の分岐点の直前部位に近づけて設置した。
・他方の針状型電圧印加棒を、試料水の流れ方向と平行となる姿勢を保ち、開口部(J)および開口部(K)と等間隔を保った状態で、二又分岐部の分岐点に近づけて配置した。
・約5mmの間隔にて挟むように、2つの針状電圧印加棒を配置した。
・高電圧パルス幅は500nsとし、発生電圧は20kVとした。
Pulse power supply/needle-shaped voltage application rod ・With one needle-shaped voltage application rod maintained in a posture orthogonal to the surface of the polyester sheet (S1), the bifurcated part in the surface of the polyester sheet (S1) It was installed close to the part just before the branch point.
・The other needle-shaped voltage application rod is kept parallel to the flow direction of the sample water, and the bifurcation of the bifurcated part is made while keeping the same distance from the opening (J) and the opening (K). placed close to the point.
・Two needle-shaped voltage applying rods were arranged so as to be sandwiched by an interval of about 5 mm.
・The high voltage pulse width was set to 500 ns, and the generated voltage was set to 20 kV.

(処理1回目)
DC電源装置、パルス電源装置および針状型電圧印加棒を駆動させた状態で、樹脂製部材(L)の開口部(I)より、試料水(3%塩水)を1cc/secで注入した。分岐した2つの開口部(J)、(K)より、それぞれ分かれて出てくる水を取水し、微量塩分濃度系で濃度を分析した。塩分濃度計はナトリウムガラス電極型を使用、ナトリウムイオンに選択的に対応するものを使用した。
(1st processing)
A sample water (3% salt water) was injected at 1 cc/sec from the opening (I) of the resin member (L) while the DC power supply, the pulse power supply and the needle-shaped voltage application rod were being driven. The water separately discharged from each of the two branched openings (J) and (K) was taken in, and the concentration was analyzed with a trace salt concentration system. A sodium glass electrode type salinity meter was used, which selectively responds to sodium ions.

(処理2回目)
樹脂製部材(L)の開口部(I)から蒸留水を注入し洗浄した後、再度、開口部(J)より取水した水を開口部(I)より注入した。開口部(J)、(K)より出てくる水を取水し、微量塩分濃度系で塩分濃度を測定した。
また、樹脂製部材(L)の開口部(I)から蒸留水を注入し洗浄した後、再度、開口部(K)より取水した水を注入した。開口部(J)、(K)より出てくる水を取水し、微量塩分濃度系で塩分濃度を測定した。
(Second processing)
Distilled water was injected from the opening (I) of the resin member (L) and washed, and then water taken from the opening (J) was again injected from the opening (I). The water coming out of the openings (J) and (K) was taken, and the salt concentration was measured using a trace salt concentration system.
Further, distilled water was injected from the opening (I) of the resin member (L) and washed, and then water taken from the opening (K) was injected again. The water coming out of the openings (J) and (K) was taken, and the salt concentration was measured using a trace salt concentration system.

<塩分濃度測定の結果>
試料水の塩分濃度:3%(導電率45mS/cm)
<Results of salt concentration measurement>
Salt concentration of sample water: 3% (conductivity 45 mS/cm)

(1回目)
開口部(J)より取水した水の塩分濃度:2.4%
開口部(K)より取水した水の塩分濃度:3.5%
(first time)
Salt concentration of water taken from the opening (J): 2.4%
Salt concentration of water taken from the opening (K): 3.5%

(2回目)
・1回目の開口部(J)より取水した水を再度注水
開口部(J)より取水した水の塩分濃度:2.0%
開口部(K)より取水した水:2.8%
(Second time)
・Inject water again from the first opening (J) Salinity concentration of water taken from the opening (J): 2.0%
Water taken from opening (K): 2.8%

(2回目)
・1回目の開口部(K)より取水した水を再度注水
開口部(J)より取水した水の塩分濃度:2.2%
開口部(K)より取水した水の塩分濃度:3.9%
(Second time)
・The water taken from the first opening (K) is refilled. The salinity of the water taken from the opening (J): 2.2%.
Salt concentration of water taken from the opening (K): 3.9%

<考察>
静電界磁場と磁場及びパルス発生電圧により、イオン化したナトリウムと塩素が水中を偏在して流れることで、塩分を分離する淡水化技術の可能性を実験した。結果、開口部(J)から取水した水と開口部(K)から取水した水よりナトリウムイオンの増減の違いが確認できた。
試料塩分濃度が3%であるのに対し、2回目の分流で濃度が2.0%と3.9%に変化した。
塩素イオンも対になる偏在傾向を示すと考えられることから、繰り返し実験を行うことで、高濃度塩分水と淡水レベルに分離することの可能性が示された。
<Discussion>
We experimented the possibility of desalination technology to separate salinity by causing ionized sodium and chlorine to flow unevenly in water due to the electrostatic field, magnetic field, and pulse generation voltage. As a result, a difference in increase and decrease of sodium ions was confirmed between the water taken from the opening (J) and the water taken from the opening (K).
While the sample salinity was 3%, the second split changed the concentration to 2.0% and 3.9%.
Since it is thought that chloride ions also tend to be unevenly distributed in pairs, repeated experiments indicated the possibility of separating high-salinity water and freshwater levels.

本発明の水処理システムや淡水の製造方法によれば、安定して淡水を製造でき、天候等に左右されずに飲料水等の水資源を確保することができる。 According to the water treatment system and fresh water production method of the present invention, fresh water can be stably produced, and water resources such as drinking water can be secured without being affected by the weather or the like.

1a、1b、1c、2b、2c、3a、3b、3c 絶縁性チューブ
1d 帯状部材
4、5 排出用配管
6 配管
10a、10b、10c、10d、20a、20b~24b、20c、30a、30b~34b イオン分離装置
12 筒状体
13a、13b、13c 二又分岐管
13d 二又分岐部
14b、14c、14d 電圧印加手段
15、15d ドーナツ型コイル
16、16d 導電線
17、17d DCパルス電源
40、50 貯水槽
60 タンク
100、200、300、400、500、600 本発明の水処理システム
I、J、K 開口部
L 樹脂製部材
M 中空部
S1、S2、S3 ポリエステルシート
S4 V字形状シート
1a, 1b, 1c, 2b, 2c, 3a, 3b, 3c Insulating tube 1d Strip member 4, 5 Discharge pipe 6 Pipe 10a, 10b, 10c, 10d, 20a, 20b to 24b, 20c, 30a, 30b to 34b Ion separator 12 Cylindrical body 13a, 13b, 13c Bifurcated pipe 13d Bifurcated part 14b, 14c, 14d Voltage application means 15, 15d Toroidal coil 16, 16d Conductive wire 17, 17d DC pulse power supply 40, 50 Water storage Tank 60 Tank 100, 200, 300, 400, 500, 600 Water treatment system of the present invention I, J, K Opening portion L Resin member M Hollow portion S1, S2, S3 Polyester sheet S4 V-shaped sheet

Claims (13)

磁場および/または電場を発生させる筒状体と、
前記筒状体の外周面の少なくとも一部に密着するように設けられた、通水用の中空部を有する絶縁性の微小流路部材と、
前記微小流路部材の終端部に設けられた二又分岐部と、
を有し、
前記筒状体が、ドーナツ型コイルを備えた、イオン分離装置。
a cylindrical body that generates a magnetic field and/or an electric field;
an insulating microchannel member having a hollow portion for passing water, which is provided so as to be in close contact with at least a portion of the outer peripheral surface of the cylindrical body;
a bifurcated portion provided at the end portion of the microchannel member;
has
An ion separator, wherein the tubular body comprises a doughnut-shaped coil.
磁場および/または電場を発生させる筒状体と、
前記筒状体の外周面の少なくとも一部に密着するように設けられた、通水用の中空部を有する絶縁性の微小流路部材と、
前記微小流路部材の終端部に設けられた二又分岐部と、
を有し、
前記筒状体が、パルス電場発生能を有する筒状体を備えた、イオン分離装置。
a cylindrical body that generates a magnetic field and/or an electric field;
an insulating microchannel member having a hollow portion for passing water, which is provided so as to be in close contact with at least a portion of the outer peripheral surface of the cylindrical body;
a bifurcated portion provided at the end portion of the microchannel member;
has
An ion separator, wherein the cylindrical body has a pulsed electric field generating capability.
前記パルス電場発生能を有する筒状体が、絶縁性材料で形成された筒状体の表面に自己起電力を有する微粒子が配向固定されたものである、請求項2に記載のイオン分離装置。 3. The ion separator according to claim 2, wherein said cylindrical body capable of generating a pulsed electric field is a cylindrical body formed of an insulating material and fine particles having a self-electromotive force are oriented and fixed on the surface of said cylindrical body. 前記自己起電力を有する微粒子が、カルシウムおよび炭素を主たる構成成分として含む、メゾスコピック構造体である、請求項3に記載のイオン分離装置。 4. The ion separator according to claim 3, wherein the microparticles having the self-electromotive force are mesoscopic structures containing calcium and carbon as main constituents. 前記筒状体が、ドーナツ型コイルを備えた、請求項2~4のいずれかに記載のイオン分離装置。 The ion separator according to any one of claims 2 to 4, wherein said tubular body comprises a doughnut-shaped coil. 前記微小流路部材が、前記筒状体の外周面に密着するように巻き回された絶縁性チューブである、請求項1~5のいずれかに記載のイオン分離装置。 6. The ion separator according to any one of claims 1 to 5, wherein said microchannel member is an insulating tube wound so as to be in close contact with the outer peripheral surface of said cylindrical body. 請求項1~6のいずれかに記載のイオン分離装置を備えた、水処理システム。 A water treatment system comprising the ion separator according to any one of claims 1 to 6. 前記水処理システムは、海水から淡水を得るための淡水化システムである、請求項7に記載の水処理システム。 8. The water treatment system of claim 7, wherein the water treatment system is a desalination system for obtaining fresh water from seawater. さらに、前記イオン分離装置の二又分岐部の分岐点の直前に電圧を印加する電圧印加手段を備えた、請求項7または8に記載の水処理システム。 9. The water treatment system according to claim 7, further comprising voltage applying means for applying a voltage immediately before the branch point of the bifurcated portion of the ion separator. 前記イオン分離装置を複数備え、第1の前記イオン分離装置の前記二又分岐部の一方の流出部に、第2の前記イオン分離装置の前記微小流路部材の始端部を連通させた、請求項7~9のいずれかに記載の水処理システム。 A plurality of said ion separation devices are provided, and one outflow portion of said bifurcated portion of said first ion separation device is communicated with a starting end portion of said minute channel member of said second ion separation device. Item 9. The water treatment system according to any one of items 7 to 9. イオン分離装置を複数備えた水処理システムであり、
前記イオン分離装置が、磁場および/または電場を発生させる筒状体と、前記筒状体の外周面の少なくとも一部に密着するように設けられた、通水用の中空部を有する絶縁性の微小流路部材と、前記微小流路部材の終端部に設けられた二又分岐部と、を有し、
第1の前記イオン分離装置の前記二又分岐部の一方の流出部に、第2の前記イオン分離装置の前記微小流路部材の始端部を連通させ、
第1の前記イオン分離装置の前記二又分岐部の他方の流出部に、第3の前記イオン分離装置の前記微小流路部材の始端部を連通させた、水処理システム。
A water treatment system equipped with multiple ion separators,
The ion separation device has a cylindrical body for generating a magnetic field and/or an electric field, and an insulating hollow portion for passing water provided so as to be in close contact with at least a part of the outer peripheral surface of the cylindrical body. having a microchannel member and a bifurcated portion provided at the terminal end of the microchannel member;
Communicating the starting end portion of the fine channel member of the second ion separation device with one outflow portion of the bifurcated portion of the first ion separation device,
A water treatment system in which the other outflow part of the bifurcated part of the first ion separation device is communicated with the starting end portion of the fine channel member of the third ion separation device.
請求項7~11のいずれかに記載の水処理システムを用いて、海水から淡水を製造する淡水の製造方法。 A freshwater production method for producing freshwater from seawater using the water treatment system according to any one of claims 7 to 11. 下記工程(A)と、工程(B1)および/または工程(B2)と、を有する、請求項12に記載の淡水の製造方法。
工程(A):海水を、前記海水の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン濃縮水と、前記海水の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陰イオン濃縮水とに分離する工程
工程(B1):工程(A)にて分離された前記陽イオン濃縮水を、前記陽イオン濃縮水の陽イオン濃度よりも陽イオン濃度が高い陽イオン超濃縮水と、淡水とに分離する工程
工程(B2):工程(A)にて分離された前記陰イオン濃縮水を、前記陰イオン濃縮水の陰イオン濃度よりも陰イオン濃度が高い陰イオン超濃縮水と、淡水とに分離する工程
13. The method for producing fresh water according to claim 12, comprising the following step (A), step (B1) and/or step (B2).
Step (A): A step of separating seawater into cation-enriched water having a higher cation concentration than the seawater and anion-enriched water having an anion concentration higher than the anion concentration of the seawater. (B1): A step of separating the cation-enriched water separated in step (A) into cation ultra-enriched water having a cation concentration higher than the cation concentration of the cation-enriched water, and fresh water. (B2): A step of separating the anion-enriched water separated in step (A) into anion super-enriched water having a higher anion concentration than the anion concentration of the anion-enriched water, and fresh water.
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