JP2005279384A - 海水から理想的な飲料水を製造する方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】濃縮海水を濃縮塩水と脱塩水とに分離する工程を電気透析法で行うことにより、ミネラル成分と脱塩率の調整を選択的に行うことができる海水から理想的な飲料水を製造する方法を提供すること。
【解決手段】海水から塩分を除いた淡水に、海水が保有するミネラル成分を抽出して加えることによりミネラル成分を含有する飲料水を製造する飲料水の製造方法において、原料海水から混入物等をろ過器により除くろ過工程と、ろ過した海水を淡水と濃縮海水とに逆浸透法で分離する第１の分離工程と、分離した濃縮海水を濃縮塩水と脱塩水とに電気透析法で分離する第２の分離工程と、分離した脱塩水の適量を上記淡水に加えて混合し、海水の保有するミネラル成分を適度に含有した飲料水を得る混合工程とを有すること。
【選択図】図１
【解決手段】海水から塩分を除いた淡水に、海水が保有するミネラル成分を抽出して加えることによりミネラル成分を含有する飲料水を製造する飲料水の製造方法において、原料海水から混入物等をろ過器により除くろ過工程と、ろ過した海水を淡水と濃縮海水とに逆浸透法で分離する第１の分離工程と、分離した濃縮海水を濃縮塩水と脱塩水とに電気透析法で分離する第２の分離工程と、分離した脱塩水の適量を上記淡水に加えて混合し、海水の保有するミネラル成分を適度に含有した飲料水を得る混合工程とを有すること。
【選択図】図１
Description
本発明は、海水からその保有しているミネラル成分を含んだ飲料水を製造する方法に関する。
従来、海水から飲料水を製造する方法は、海水から取水する工程と、取水した海水をろ
過する工程と、ろ過した海水を逆浸透膜により淡水と濃縮海水とに分離する逆浸透分離工
程と、分離した濃縮海水をナノろ過膜により含有有効成分に対して塩化ナトリウムが多い
天然塩含有液とミネラル成分とに分離するナノろ過工程とを有することにより、海水が保
有するミネラル成分を含有した飲料水を得るようにしている。（例えば特許文献1参照）
特開２００２−１７２３９２号（第３頁）
過する工程と、ろ過した海水を逆浸透膜により淡水と濃縮海水とに分離する逆浸透分離工
程と、分離した濃縮海水をナノろ過膜により含有有効成分に対して塩化ナトリウムが多い
天然塩含有液とミネラル成分とに分離するナノろ過工程とを有することにより、海水が保
有するミネラル成分を含有した飲料水を得るようにしている。（例えば特許文献1参照）
しかしながら、この方法は、濃縮海水をナノろ過膜で天然塩含有液とミネラル成分とに分離するため、ろ過膜の段数調整によってミネラル成分と脱塩率を比例的に増減させることはできるが、ミネラル成分と脱塩率を選択的に調整することはできない問題点がある。
本発明は前記課題を解決し、濃縮海水を濃縮塩水と脱塩水とに分離する工程を電気透析法で行うことにより、ミネラル成分と脱塩率の調整を選択的に行うことができる海水から理想的な飲料水を製造する方法を提供することをその課題とする。
前記課題を解決するため、本発明に係る海水から理想的飲料水を製造する方法は、以下
の方法を採用する事を特徴とする。
海水から塩分を除いた淡水に、海水が保有するミネラル成分を抽出して加えることによりミネラル成分を含む飲料水を製造する飲料水の製造方法において、原料海水から混入物等をろ過器により除くろ過工程と、ろ過した海水を淡水と濃縮海水とに逆浸透法で分離する第１の分離工程と、分離した濃縮海水を濃縮塩水と脱塩水とに電気透析法で分離する第２の分離工程と、分離した脱塩水の適量を上記淡水に加えて混合することにより、海水の保有するミネラル成分を適度に含有した飲料水を得る混合工程とを有すること。
の方法を採用する事を特徴とする。
海水から塩分を除いた淡水に、海水が保有するミネラル成分を抽出して加えることによりミネラル成分を含む飲料水を製造する飲料水の製造方法において、原料海水から混入物等をろ過器により除くろ過工程と、ろ過した海水を淡水と濃縮海水とに逆浸透法で分離する第１の分離工程と、分離した濃縮海水を濃縮塩水と脱塩水とに電気透析法で分離する第２の分離工程と、分離した脱塩水の適量を上記淡水に加えて混合することにより、海水の保有するミネラル成分を適度に含有した飲料水を得る混合工程とを有すること。
濃縮海水から濃縮塩水を分離した脱塩水に無機質の分子篩による篩処理を施して、脱塩水に含まれる重金属イオンを除去したこと。
重金属イオンを除去した脱塩水に精密ろ過器によるろ過処理を施して、脱塩水中のミネラル成分量を精密に調整したこと。
濃縮海水から脱塩水を分離した濃縮塩水を蒸発法で処理して、濃縮塩水に含まれる成分の結晶品を得ること。
請求項１の効果 海水を逆浸透法の第１の分離工程で淡水と濃縮海水とに分離して、分離した濃縮海水を電気透析法の第２の分離工程で濃縮塩水と脱塩水とに分離すれば、脱塩水の塩分濃度とミネラル成分とを選択的に調整できるため、このように調整されたミネラル成分を淡水へ混合すれば、海水が保有するミネラル成分の適切な量を取り込んだ健康上に優れた効果の理想的な飲料水が得られて、飲用や飲料、食品、その他の製造原料として広く利用することができる。
靖求項２の効果 濃縮塩水を分離した脱塩水は、無機質の分子節による処理を行なうと脱塩水中に溶存している多価の金属イオン等の健康上好ましくないものを除去することができる。
請求項３の効果 脱塩水を超微細孔を有する精密ろ過膜でろ過すると、ミネラル成分の数・量を適切に調整することができる。
請求項４の効果 濃縮塩水を蒸発法で処理すれば、濃縮塩水に含まれる塩化ナトリウム及び塩化カリウムの混合結晶物を得ることができて、この混合物よりフローテーションにより塩化カリウムを分離することもでき、更に、ウルトラフローテーション、イオンフローテーションを採用すれば、濃縮海水中の有用溶存物質も回収することができる。
以下に本発明に係る海水から理想的な飲料水を製造する方法の実施形態を説明する。
この方法に用いる原料海水は、水深２００ｍｍ以上から取水する海洋深層水であること
が好ましい。しかし、深層水に限定されるものではなく、塩分とミネラル成分を含む海水
は総て利用できる。そして、この海水は図１に示す貯水タンク１へ海洋より取水して貯留
し、ポンプ２により以下の工程へ供給して各工程を順次に経るようにする。
が好ましい。しかし、深層水に限定されるものではなく、塩分とミネラル成分を含む海水
は総て利用できる。そして、この海水は図１に示す貯水タンク１へ海洋より取水して貯留
し、ポンプ２により以下の工程へ供給して各工程を順次に経るようにする。
タンク２に貯蔵した海水は、濁質分、浮遊物等の混入物があるので、図１に示す前段のろ過器３と後段のろ過器４によるろ過工程を行なって、濁質分、浮遊物等を除くものであり、後段のろ過器４は、公知のナノ膜等を用いた精密ろ過ができるものを用いて混入物がミクロン単位まで除去されるようにする。
混入物を除いた原料海水は、淡水に塩分とミネラル成分が含まれるので、図１に示す逆浸透法の第１の分離装置５によって、淡水と塩分及びミネラル成分を含む水、以下濃縮海水と呼ぶに分離する分離工程を行なうものであり、この分離装置５は水分子以外を殆ど通さない公知の浸透膜を用いて、原料海水を淡水と濃縮海水とに分離し、淡水は淡水タンク６へ送って理想的な飲料水を得るための主原料とし、濃縮海水は濃縮海水タンク７へ送って、次の工程で濃縮塩水と脱塩水に分離し、脱塩水中のミネラル成分を淡水へ加える原料に利用し、濃食塩水は製塩、その他に利用する。
逆浸透法の分離装置５で淡水を分離された濃縮海水は、塩分を除去してミネラル成分を保有する脱塩水を得るため、図１に示す電気透析法の第２の分離装置８で硫酸ソーダを極液として電気透析を行うことにより、濃縮海水を濃縮塩水と脱塩水に分離する分離工程を行うものであって、分離された濃縮塩水は濃縮塩水タンク９へ送り、脱塩水は脱塩水タンク１０へ送る。
上記第２の分離装置８は、図２に示す通り、陽イオンのみを透過させて、陰イオンは透過させない陽イオン交換膜１２と、逆に、陰イオンのみを透過させて、陽イオンは透過させない陰イオン交換膜１３を極液の硫酸ソーダ水の中に交互に配置し、陽イオン交換膜１１を＋電極１４に、陰イオン交換膜１３を−電極１５に接続する。そして、電極１４、１５に直流電流を流すと、電気透析が行なわれて、解離したＮａ＋は−電極１４へ向って移動し、陽イオン交換膜１２を通過して燐室へ至り、次の陰イオン交換膜１３によって透過を阻止される。一方解離したＣｌ−は反対に＋電極１４へ向かって移動し、陰イオン交換膜１３を通過して燐室へ至り、次の陽イオン交換膜１２で透過が阻止される。従って、１室おきにＮａ＋、Ｃｌ−が蓄積される部屋ができることになり、結果としてＮａＣｌの濃縮が行なわれることになる。
この分離器８のイオン交換膜の特徴は、脱塩水中に溶存するイオンのうち２価のイオンと１価のイオン（Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋、Ｃｌ−など）を選択的に分離濃縮できるものであり、上記１価の荷電イオンのうち多くは塩化ナトリウムで、その成分（ＮａＣｌ）を効率よく選択的に除去して脱塩する。そのときの脱塩率を９８％程度と高い数値にすることも可能である。しかし、Ｍｇ＋＋（マグネシウム）やＣａ＋＋（カルシウム）など２価荷電以上の重要なミネラル成分は、脱塩水側に濃縮されることになって、これ等が飲料水の主要なミネラル成分となる。
又、脱塩率を意のままにコントロールすることもできるもので、その場合、自動センサ指数値を電圧と電流でセットすることが可能である。研究データによれば電圧値を１．５Ｖ・電流値を０．６Ａ以内に設定することにより、塩水の電気分解を起さない最良の状態
が得られることが確認された。そして、脱塩率をＮａＣｌの濃度に着目した場合のパーセントは、原水３．５％の含有量から０．５％、０．１％以下という低いものにすることができる。このように脱塩水やミネラル成分の含有量の調整がある範囲内で自由にできるものであって、これが電気透析法の利点であり、電気化学法の特徴である。
が得られることが確認された。そして、脱塩率をＮａＣｌの濃度に着目した場合のパーセントは、原水３．５％の含有量から０．５％、０．１％以下という低いものにすることができる。このように脱塩水やミネラル成分の含有量の調整がある範囲内で自由にできるものであって、これが電気透析法の利点であり、電気化学法の特徴である。
上記のように原料海水から淡水と、ミネラル成分を含有する脱塩水とが得られたら、淡
水タンク６の淡水を図１に示す飲料水調製タンク１５へ所定量を送り、この淡水に対して適当なミネラル濃度となる量の脱塩水を加えて混合する混合工程を行なうものであり、混合によって海水より得た淡水は、海水が保有したミネラル成分の適当な量を含む理想的な飲料水、ミネラルウォーターとなるものである。
水タンク６の淡水を図１に示す飲料水調製タンク１５へ所定量を送り、この淡水に対して適当なミネラル濃度となる量の脱塩水を加えて混合する混合工程を行なうものであり、混合によって海水より得た淡水は、海水が保有したミネラル成分の適当な量を含む理想的な飲料水、ミネラルウォーターとなるものである。
しかしながら、上記の通り海水より得た脱塩水は、多価の金属イオンなども溶存して含
まれており、これらの成分には健康上好ましくないものがある。そこで、これ等の分子量
の多い重金属イオンなどを除去するため、脱塩水タンク１０から送られる脱塩水を、図１に示すろ過器１６でろ過する。このろ過器１６は、無機質である公知の天然ゼオライト等の分子飾的機能を持つ粒子の充填層を形成する構造として、充填層に脱塩水を通過させると分子量の多い重金属イオンが除かれて健康上の問題がないようになるものであり、このろ過は全く物理的な作用効果に期待するものであって、その作用効果は必要に応じて分子篩の目のサイズを加減する加工によって調整することが可能であり、これがこの処理の非常に特徴的な技術である。
まれており、これらの成分には健康上好ましくないものがある。そこで、これ等の分子量
の多い重金属イオンなどを除去するため、脱塩水タンク１０から送られる脱塩水を、図１に示すろ過器１６でろ過する。このろ過器１６は、無機質である公知の天然ゼオライト等の分子飾的機能を持つ粒子の充填層を形成する構造として、充填層に脱塩水を通過させると分子量の多い重金属イオンが除かれて健康上の問題がないようになるものであり、このろ過は全く物理的な作用効果に期待するものであって、その作用効果は必要に応じて分子篩の目のサイズを加減する加工によって調整することが可能であり、これがこの処理の非常に特徴的な技術である。
上記のように多価の金属イオンなどを除去した後の脱塩水中のミネラル成分の数・量を
用途等に応じて精密に調整したいときは、前記ろ過器１６から出た脱塩水を、図１に示す精密ろ過器１７を通過させて精密にろ過する。この精密ろ過器１７はろ過膜として、公知の不織布を用いて、その積層枚数の加減等により繊維間の空隙（気孔）のサイズを超微細孔化するとともに、接着等で強度を増すことにより、目的に合うようにしたろ過膜を用いてろ過を行なうことにより、ミネラル成分の数・量の精密な調整ができるようにする。
用途等に応じて精密に調整したいときは、前記ろ過器１６から出た脱塩水を、図１に示す精密ろ過器１７を通過させて精密にろ過する。この精密ろ過器１７はろ過膜として、公知の不織布を用いて、その積層枚数の加減等により繊維間の空隙（気孔）のサイズを超微細孔化するとともに、接着等で強度を増すことにより、目的に合うようにしたろ過膜を用いてろ過を行なうことにより、ミネラル成分の数・量の精密な調整ができるようにする。
脱塩水中のミネラル成分の数・量が精密に調整されたら、図１に示す飲料水調製タンク
１５へ淡水タンク６の淡水の所定量と、精密ろ過器１７でミネラル成分の数・量を精密に
調整された脱塩水の必要なミネラル濃度が得られる量を送って混合する。そして、調製さ
れた飲料水は、図１に示す加熱殺菌機１８による８０℃以上の間接加熱による殺菌と、紫
外線殺菌機１９による紫外線殺菌とを行い、貯留タンク２０へ送ると、このタンク２０に
は健康上好ましくない物質や細菌も除かれて、ミネラル成分を表１の成分表に示す通り適
切な数・量に精密に調製されている更に理想度の高い飲料水が貯留される。
１５へ淡水タンク６の淡水の所定量と、精密ろ過器１７でミネラル成分の数・量を精密に
調整された脱塩水の必要なミネラル濃度が得られる量を送って混合する。そして、調製さ
れた飲料水は、図１に示す加熱殺菌機１８による８０℃以上の間接加熱による殺菌と、紫
外線殺菌機１９による紫外線殺菌とを行い、貯留タンク２０へ送ると、このタンク２０に
は健康上好ましくない物質や細菌も除かれて、ミネラル成分を表１の成分表に示す通り適
切な数・量に精密に調製されている更に理想度の高い飲料水が貯留される。
上記のように製造した飲料水は飲用、調理用、飲料や食品等の製造などの用水として最
適なものであって、ミネラル成分の含有値は表１の通りであった。
適なものであって、ミネラル成分の含有値は表１の通りであった。
また、上記飲料水の製造において生じた濃縮塩水は、食塩の製造原料として利用する。この濃縮塩水で食塩を製造するには、図１に示す蒸発装置２１として、多重（３重〜４重）の効用蒸発缶を用い、濃縮塩水を煮詰めることによって塩化ナトリウム等の結晶析出物を得るものであって、蒸発の際のエネルギー熱効率を考慮して、圧力が７６０ｍｍＨｇ以下に減圧し、沸点が５０℃程度となるような減圧法を採用する。こうすると結晶化した塩化ナトリウムを遠心分離機で脱水して製品食塩とすることができるものであって、濃縮塩水にミネラル成分を含む脱塩水の適量を加えて蒸発法を実施すれば、般用の食塩に欠如するミネラル成分を保有した食塩を製造することができる。更に、濃縮塩水の煮詰め（せんごう）を進行すると、塩化ナトリウムと塩化カリウムの両成分の結晶化が進むものであって、両結晶の分離にはフローテーション（浮選）法による分離技術を採用する。
上記の浮選分離をする条件として、結晶の粒度分布・パルプ濃度・ＰＨなどが決め手となる。このような条件下で塩化カリウムを浮上分離するための界面活性剤としては、陽イオン性捕集材のドデシルアンモニウムアセート（アミン系）を、塩化ナトリウムを浮上させる場合は、アルキルベンゼンスルフォン酸、オレイン酸、オレイン酸ソーダ等の陰イオン性捕集材を用いることを特徴とするもので、活性剤として塩化鉛を微量（数ｐｐｍ）添加することがより効果的であることが実証された。
又、ＴｉＯ２＜Ｚｒｏ２＜ＣａＣｏ３＜Ｂａ２＜ＴｉＯなどの微粒子を溶存するイオン
成分の吸着特性が示すキャリアとして使用することにより、担体フローテーション技術の
適用が可能となる。
成分の吸着特性が示すキャリアとして使用することにより、担体フローテーション技術の
適用が可能となる。
更に、ケラチンタンパクなどの活性剤による金属錯化合物の形成により、それをウルトラフローテーションするか、さらにアミン系界面剤による金属石鹸スカムを形成させてのイオンフローテーションを行う等の多彩な技術手段を活用して有用溶存物質の回収を効率よく行う。
本発明の方法は、海水を処理するだけでその保有するミネラル分を溶存して飲用、調理
用、飲料、食品製造用などに適した理想水を市場提供するのに寄与する。
用、飲料、食品製造用などに適した理想水を市場提供するのに寄与する。
１ 原料海水タンク
３、４ ろ過器
５ 逆浸透法分離装置
７ 濃縮海水タンク
８ 電気透析膜法分離装置
１６飲料水調製タンク
３、４ ろ過器
５ 逆浸透法分離装置
７ 濃縮海水タンク
８ 電気透析膜法分離装置
１６飲料水調製タンク
Claims (4)
- 海水から塩分を除いた淡水に、海水が保有するミネラル成分を抽出して加えることによりミネラル成分を含有する飲料水を製造する飲料水の製造方法において、
原料海水から混入物等をろ過器により除くろ過工程と、
ろ過した海水を淡水と濃縮海水とに逆浸透法で分離する第１の分離工程と、
分離した濃縮海水を濃縮塩水と脱塩水とに電気透析法で分離する第２の分離工程と、
分離した脱塩水の適量を上記淡水に加えて混合し、海水の保有するミネラル成分を適度に含有した飲料水を得る混合工程とを有する
ことを特徴とする海水から理想的な飲料水を製造する方法。 - 濃縮海水から濃縮塩水を分離した脱塩水に無機質の分子篩による篩処理を施して、脱塩水に含まれる重金属イオンを除去した
ことを特徴とする請求項１に記載の海水から理想的な飲料水を製造する方法。 - 篩処理で重金属イオンを除去した脱塩水に精密ろ過器によるろ過処理を施して、脱塩水中のミネラル成分量を精密に調整した
ことを特徴とする請求項２に記載の海水から理想的な飲料水を製造する方法。 - 濃縮海水から脱塩水を分離した濃縮塩水を蒸発で処理して、濃縮塩水が含有する成分の結晶品等を得る
ことを特徴とする請求項１に記載の海水から理想的な飲料水を製造する方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004094965A JP2005279384A (ja) | 2004-03-29 | 2004-03-29 | 海水から理想的な飲料水を製造する方法 |
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