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JP2001269572A - 無機質多孔粒体の再生方法及び水の浄化方法並びに水の連続浄化装置 - Google Patents

無機質多孔粒体の再生方法及び水の浄化方法並びに水の連続浄化装置

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JP2001269572A
JP2001269572A JP2000088087A JP2000088087A JP2001269572A JP 2001269572 A JP2001269572 A JP 2001269572A JP 2000088087 A JP2000088087 A JP 2000088087A JP 2000088087 A JP2000088087 A JP 2000088087A JP 2001269572 A JP2001269572 A JP 2001269572A
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JP
Japan
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ammonia
water
membrane
pervaporation
amines
Prior art date
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Pending
Application number
JP2000088087A
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English (en)
Inventor
Yasuhiko Hirabayashi
靖彦 平林
Nobukazu Onishi
伸和 大西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Forestry and Forest Products Research Institute
National Space Development Agency of Japan
Japan Space Forum
Original Assignee
Forestry and Forest Products Research Institute
National Space Development Agency of Japan
Japan Space Forum
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Publication date
Application filed by Forestry and Forest Products Research Institute, National Space Development Agency of Japan, Japan Space Forum filed Critical Forestry and Forest Products Research Institute
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Priority to IL13934300A priority patent/IL139343A/en
Priority to US09/702,978 priority patent/US6660165B1/en
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 水中及び水蒸気中に含まれる不純物をコンパ
クトな設備を使用するとともに何ら薬品を一切使用する
ことなく安全に除去することにより、宇宙環境のような
特殊な環境においても水の再利用システムとして容易に
適用することができる、無機質多孔粒体の再生方法及び
水の浄化方法並びに水の連続浄化装置を提供すること。 【解決手段】 １０Ｐａ以下に減圧した状態で１００〜
２００℃に加熱してアンモニア及び／又はアミン類等の
吸着物を脱着することを特徴とする無機質多孔粒体の再
生方法並びに透過膜として、カチオン基を有する緻密質
膜及び／又は疎水性多孔質膜の表面に親水性膜を積層さ
せた複合膜を用いることを特徴とする水の浄化方法及び
水の連続浄化装置とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、無機質多孔粒体の
再生方法及び水の浄化方法並びに水の連続浄化装置に係
り、その目的は、水中及び水蒸気中に含まれるアンモニ
ア及びアミン類成分をコンパクトな設備を使用するとと
もに何ら薬品を一切使用することなく安全に除去するこ
とにより、宇宙環境のような特殊な環境においても水の
再利用システムとして容易に適用することができる、無
機質多孔粒体の再生方法及び水の浄化方法並びに水の連
続浄化装置を提供することにある。尚、本明細書におい
ては、圧力数値が小さいほど高真空圧を意味し、圧力数
値が大きいほど低真空圧であることを意味する。
【０００２】
【従来の技術】近年、スペースシャトル等の宇宙船によ
る有人宇宙飛行が頻繁に行われ、また国際的な宇宙ステ
ーションの建設も計画されている。宇宙飛行士が長期間
宇宙に滞在する場合、最も問題となるのは、水の確保で
ある。現在、宇宙飛行士の生活に必要な水は、燃料電池
により副生成した水及び地上から打ち上げにより補給さ
れた水により賄われている。しかしながら、燃料電池に
よる水の補給には量に限界があり、また水の地上からの
打ち上げには、水１ｋｇ当たり約２５０万円のコストが
かかり大量に地上から補給することは困難である。この
ために、宇宙滞在期間の長期化や搭乗人員の増加により
宇宙環境における水の確保が大きな課題となっている。
【０００３】そこで、現在は宇宙施設から宇宙空間に投
棄されている排水や尿を浄化して再利用する研究が行わ
れている。現在この再利用装置としては、逆浸透膜法と
膜蒸留法を用いた装置が検討されている。しかしなが
ら、逆浸透膜法は不純物の除去効率が低いために多段処
理が必要となり、そのために装置が大型化するという欠
点があった。また、高い圧力を必要とするために爆発の
危険性も伴い、限られた大きさの宇宙空間施設及び宇宙
環境という特殊条件下には容易に適用することはできな
い。多孔質疎水性膜を使用する膜蒸留法はパーベーパレ
ーション膜法と似て非なる方法である。膜蒸留法は各成
分の透過の駆動力となる蒸気圧差によって分離する方法
で、その駆動力となる蒸気圧差は膜を境とする温度差に
よって与えられる。膜蒸留法で使用する膜は孔を有する
ためにパーベーパレーション膜法のように透過側を減圧
にすると分離されることなく膜を透過してしまう。膜蒸
留法の弱点は長期運転により多孔質疎水性膜表面が親水
性化して液がそのまま膜を透過してしまうようになるこ
と、膜モジュールの構造として高温部と低温部が膜を境
にして近接するためモジュールの構造が複雑化して軽量
化が難しいこと、透過流速が小さいことである。この方
法も限られた大きさの宇宙施設や宇宙環境において容易
に適用することはできなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、宇宙施
設の限られた空間の中で使用できる排水、尿等の再利用
方法であって、全く薬品を使用せず、しかも簡単な装置
で足りる方法について研究した。まず、第一に、従来か
ら用いられてきた不純物を分離する方法としてシリカゲ
ル等の無機質多孔粒体を用いた方法を検討した。この方
法は高い分離能を有する方法である。しかしながらこの
方法は、長時間使用することにより吸着性能が低下する
ため長時間の利用には再生処理が必ず必要という問題点
があった。無機質多孔粒体の再生には溶媒を用いるのが
一般的であるが、宇宙環境において薬品（溶媒）の使用
は新たな廃棄物を生じることとなるために、薬品を用い
る再生方法を適用することはできなかった。そこで、本
発明者らは鋭意検討の結果、無機質多孔粒体を無薬品で
再生する課題を研究した。この課題とともに、逆浸透膜
法等とは異なり加圧などの危険性を伴う条件を必要とせ
ず、しかも装置を小型化することができる膜分離方法と
してパーベーパレーション法があり、この方法も併行し
て研究課題とした。このパーベーパレーション法は、透
過膜を介して供給側（一次側）が液体、透過側（二次
側）が気体という相の変化を伴う分離方法である。従来
のパーベーパレーション法は、水とアンモニアやアミン
類のように分子量や沸点の差が小さく、性質が似ている
物質を分離することができないという欠点があり、パー
ベーパレーション法は装置が小型で簡便であるという利
点を生かしつつ、水とアンモニア等の近似物質とを分離
するという課題を解決する必要があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記したような
いくつもの課題を解決してなされたものであって、請求
項１に係る発明は、少なくともアンモニア及び／又はア
ミン類を吸着した無機質多孔粒体の再生方法であって、
該無機質多孔粒体を１０Ｐａ以下に減圧した状態で１０
０〜２００℃に加熱してアンモニア及び／又はアミン類
等の吸着物を脱着することを特徴とする無機質多孔粒体
の再生方法に関する。請求項２に係る発明は、パーベー
パレーション法による、少なくとも不純物としてアンモ
ニア及び／又はアミン類を含む水の浄化方法であって、
透過膜としてカチオン基を有する緻密質膜を用いて、ア
ンモニア及び／又はアミン類等の不純物の透過を抑制す
るとともに水を優先的に透過させることを特徴とする水
の浄化方法に関する。請求項３に係る発明は、パーベー
パレーション法による、少なくとも不純物としてアンモ
ニア及び／又はアミン類を含む水の浄化方法であって、
透過膜として疎水性多孔質膜の表面に親水性膜を積層さ
せた複合膜を用いて、水の透過を抑制するとともにアン
モニア及び／又はアミン類等の不純物を優先的に透過さ
せることを特徴とする水の浄化方法に関する。請求項４
に係る発明は、パーベーパレーション法による、少なく
とも不純物としてアンモニア及び／又はアミン類を含む
水の浄化方法であって、透過膜としてカチオン基を有す
る緻密質膜を用いてアンモニア及び／又はアミン類等の
不純物の透過を抑制するとともに、該透過膜を透過した
不純物は無機質多孔粒体を用いて吸着除去することを特
徴とする水の浄化方法に関する。請求項５に係る発明
は、パーベーパレーション法による、少なくとも不純物
としてアンモニア及び／又はアミン類を含む水の浄化方
法であって、透過膜として疎水性膜の表面に親水性膜を
積層させた複合膜を用いてアンモニア及び／又はアミン
類等の不純物を優先的に透過させ、該透過膜を透過しな
かった不純物は無機質多孔粒体を用いて吸着除去するこ
とを特徴とする水の浄化方法に関する。請求項６に係る
発明は、パーベーパレーション法による、少なくとも不
純物としてアンモニア及び／又はアミン類を含む水の浄
化方法であって、透過膜として疎水性膜の表面に親水性
膜を積層させた複合膜を用いてアンモニア及び／又はア
ミン類等の不純物を優先的に透過させ、該複合膜を透過
しなかった画分を、カチオン基を有する緻密質膜を用い
て更にパーベーパレーションを行ってアンモニア及び／
又はアミン類等の不純物の透過を抑制して水を優先的に
透過させ、該カチオン基を有する緻密質膜を透過した不
純物は無機質多孔粒体を用いて吸着除去することを特徴
とする水の浄化方法に関する。請求項７に係る発明は、
請求項４乃至６のいずれかに記載の水の浄化方法であっ
て、アンモニア及び／又はアミン類の不純物を吸着した
無機質多孔粒体を１０Ｐａ以下に減圧した状態で１００
〜２００℃に加熱してアンモニア及び／又はアミン類等
の吸着物を脱着することを特徴とする水の浄化方法に関
する。請求項８に係る発明は、少なくとも不純物として
アンモニア及び／又はアミン類を含む水の連続浄化装置
であって、該連続浄化装置はパーベーパレーション装置
及び２以上の不純物吸着装置からなり、該パーベーパレ
ーション装置の透過膜はカチオン基を有する緻密質膜か
らなり、該不純物吸着装置には加熱手段と減圧手段とか
らなる再生装置がそれぞれ設けられ、パーベーパレーシ
ョン装置の透過側と不純物吸着装置は方向制御弁が設け
られた送気管を経て連結されてなることを特徴とする水
の連続浄化装置に関する。請求項９に係る発明は、少な
くともアンモニア及び／又はアミン類を不純物として含
む水の連続浄化装置であって、該浄化装置は第一及び第
二のパーベーパレーション装置と、二以上の不純物吸着
装置からなり、該第一のパーベーパレーション装置の透
過膜は疎水性膜の表面に親水性膜を積層させた複合膜か
らなり、該第二のパーベーパレーション装置の透過膜は
カチオン基を有する緻密質膜からなり、該第一のパーベ
ーパレーション装置の供給側と該第二のパーベーパレー
ション装置の供給側は第一のパーベーパレーション装置
の透過膜を透過しなかった画分を第二のパーベーパレー
ション装置の供給側に供給するように連結され、該不純
物吸着装置には加熱手段と減圧手段とからなる再生装置
がそれぞれ設けられ、該第二のパーベーパレーション装
置の透過側と該不純物吸着装置は方向制御弁が設けられ
た送気管を経て連結されてなることを特徴とする水の連
続浄化装置に関する。
【０００６】
【発明の実施の形態】まず、本発明に係る無機質多孔粒
体の再生方法について説明する。本発明に係る無機質多
孔粒体の再生方法は、アンモニアやアミン類等の不純物
の吸着除去に用いられて吸着能が低下した無機質多孔粒
体を物理的方法を用いて吸着物を脱着し、無機質多孔粒
体を再生する方法である。具体的には、再生処理する無
機質多孔粒体を減圧した状態で加熱することにより行わ
れる。減圧手段は特に限定されず、地上においては、真
空ポンプ等を例示することができ、宇宙船等において
は、超高真空の宇宙環境を利用することにより容易に得
ることができる。また、加熱手段は特に限定されない
が、電熱加熱又は赤外線加熱等を例示することができ
る。
【０００７】減圧条件は１０Ｐａ数値以下の圧力とされ
る。これは、１０Ｐａより高い圧力では吸着物を脱着す
ることができないからである。しかしながら、無限の排
気量で１０-5Ｐａという超高真空が容易に得られる宇宙
環境と異なり、地上においては０．１Ｐａより低い圧力
に減圧するには、より大きな設備が必要とされるために
コスト的に好ましくない。また加熱条件は１００〜２０
０℃とされる。これは、１００℃より低い温度では吸着
物を脱着することができず、また２００℃より高い温度
に加熱してもそれ以上の効果が望めないばかりか、より
大きな設備が必要とされるために、いずれの場合も好ま
しくないからである。
【０００８】上記したような条件のもと、通常３〜１０
時間処理することにより、無機質多孔粒体に吸着したア
ンモニアやアミン類等の吸着物を略完全に脱着すること
ができる。この再生方法は、従来から無機質多孔粒体の
再生方法として行われてきた溶媒を用いた方法のように
化学的手段を全く用いることなく、減圧／高真空と加熱
という物理的手段のみを用いて無機質多孔粒体を再生す
ることができる。このために、再生処理に用いられた溶
媒等の後処理を必要とせず、宇宙環境のような限られた
環境における無機質多孔粒体の再生方法として好ましく
用いることができる。さらに、この再生方法は、活性
炭、木炭、ゼオライト、パームキュライト、シリカゲ
ル、活性アルミナ、酸化チタン、ベントナイト、酸性白
土、ケイソウ土、酸化マグネシウム、炭酸カルシウムな
ど、あらゆる種類の無機質多孔粒体の再生に好適に用い
ることが可能である。
【０００９】次に、本発明に係るパーベーパレーション
法による水の浄化方法について説明する。以下説明する
水の浄化方法は、不純物としてアンモニアやアミン類等
が溶解した水の浄化に適している。まず、第一の水の浄
化方法について説明する。パーベーパレーション法によ
る第一の水の浄化方法は、水に溶解したアンモニアやア
ミン類等のような不純物と透過膜との電気的反発によ
り、アンモニアやアミン類等の不純物の透過を抑制する
とともに、水を優先的に透過して、透過側（二次側）の
アンモニアやアミン類等の不純物の濃度を供給側（一次
側）に比べ減少させる方法である。
【００１０】この水の浄化方法において用いられる透過
膜は、カチオン基を有する緻密質膜が用いられる。これ
は、透過膜のカチオン基とアンモニア及びアミン類等が
電気的に反発するために、アンモニア及びアミン類等の
不純物の透過を抑制することができるからである。カチ
オン基を有する緻密質膜としては、キトサン及びその誘
導体からなる膜、ポリアミン膜、第１級〜第４級アルキ
ルアンモニウムポリマー膜等を例示することができる
が、特に、高脱アセチル化度のキトサン膜が最も好まし
く用いられる。
【００１１】このカチオン基を有する緻密質膜を透過膜
として用いたパーベーパレーション法によりアンモニア
やアミン類等の不純物の透過を抑制するとともに、水を
優先的に透過させることができる。この際の供給側と透
過側の圧力差は特に限定されないが、供給側を大気圧又
は大気圧近傍の圧力、或いは宇宙船内大気圧とし、透過
側の圧力は透過膜を透過する成分の蒸気圧以下に保つこ
とが好ましい。この透過側を蒸気圧以下に保つ方法とし
ては、真空ポンプ等を用いて減圧する方法や透過成分と
反応しないガス状物質を透過側に供給する方法等を例示
することができるが、真空ポンプ等を用いて減圧する方
法が好ましい。また、宇宙船のような宇宙環境において
は、真空ポンプのような減圧装置を必要としないため
に、容易に適用することができる。また、分離を行う際
の温度は特に限定されないが、２０〜９０℃とするとよ
い。
【００１２】次に、パーベーパレーション法による第二
の水の浄化方法について説明する。第二の水の浄化方法
は、疎水性多孔質膜の表面に親水性膜を積層した複合膜
を用いてパーベーパレーションすることにより、水に比
べ極性が低く、疎水性がやや高いアンモニアやアミン類
等の不純物を優先的に透過することにより、供給側のア
ンモニアやアミン類等の不純物の濃度を減少させる方法
である。
【００１３】この方法において用いられる疎水性多孔質
膜としては、ポリプロピレン膜、ポリエチレン膜、シリ
コン膜、テフロン膜等を例示することができるが特に限
定はされない。前記多孔質疎水性膜の表面に積層される
親水性膜としては、脱アセチル化酢酸セルロース膜、再
生セルロース膜、ポリアルコール膜、ポリスルホン膜等
を例示することができるが、特に脱アセチル化酢酸セル
ロース膜又は再生セルロース膜を用いることが好まし
い。
【００１４】疎水性多孔質膜の表面に親水性膜を積層す
る方法は特に限定はされず、例えば、再生セルロース膜
を疎水性多孔質膜の表面に形成する方法としては、酢酸
セルロースのアセトン溶液を親水性膜の表面にコーティ
ングし、乾燥した後、水酸化ナトリウム水溶液を用いて
脱アセチル化することにより目的とする複合膜を得るこ
とができる。
【００１５】上記説明した第一の水の浄化方法と同様の
条件で、前述したような複合膜を用いたパーベーパレー
ション法により、アンモニアやアミン類等の不純物の濃
度を減少させることができる。即ち、水に溶解したアン
モニアやアミン類等の不純物は、水に比べ極性が低く疎
水性がやや高いために、複合膜を優先的に透過する。こ
のために、透過側のアンモニアやアミン類等の不純物の
濃度は供給側の濃度に比べ高くなり、供給側のアンモニ
アやアミン類等の不純物の濃度を減少させることができ
る。
【００１６】従来のパーベーパレーション法では、水と
アンモニアやアミン類等のように、分子量が近く、性質
が似通った物質は分離することができないと考えられて
いた。しかしながら、上記説明した第一及び第二の水の
浄化方法は、水とアンモニア及びアミン類とを分離する
ことが可能である。この二つの方法はパーベーパレーシ
ョン法であるために、加圧等の危険性を伴う条件を必要
としない。またパーベーパレーション法で要求される減
圧条件は宇宙環境においては極めて容易に得ることがで
きる。即ち、この方法は宇宙環境のような条件下におい
て好適に用いることができる方法であるといえる。
【００１７】次に、上記説明したパーベーパレーション
法による第一及び第二の水の浄化方法と、無機質多孔粒
体を用いた吸着除去方法を複数同時に行うことにより、
水中や水蒸気中に含まれるアンモニアやアミン類等の不
純物を略完全に除去することができる水の浄化方法につ
いて説明する。
【００１８】まず、第三の水の浄化方法について説明す
る。この第三の水の浄化方法は、カチオン基を有する緻
密質膜を透過膜として用いたパーベーパレーション法と
無機質多孔粒体を用いた吸着除去方法からなる。この方
法は、アンモニアやアミン類等を不純物として含む水
を、透過膜としてカチオン基を有する緻密質膜を用いた
パーベーパレーション法により処理した後に、透過膜を
透過した画分を無機質多孔粒体を用いて吸着処理する方
法である。
【００１９】透過膜としてカチオン基を有する緻密質膜
を用いたパーベーパレーション法は、上記第一の水の浄
化方法において説明した方法と同様の方法であり、説明
を省略する。また、透過膜を透過した画分を吸着処理す
る際に用いられる無機質多孔粒体は特に限定はされず、
活性炭、木炭、ゼオライト、パームキュライト、シリカ
ゲル、活性アルミナ、酸化チタン、ベントナイト、酸性
白土、ケイソウ土、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム
等を例示することができる。
【００２０】無機質多孔粒体は前処理することなくその
まま不純物の吸着除去に用いることができるが、予め希
塩酸、希硫酸等の希酸性水溶液を用いて、無機質多孔粒
体に吸着している金属類、アルカリ類、無機塩類等の夾
雑物を除去することが好ましい。これは、無機質多孔粒
体に吸着している夾雑物を予め除去することにより、水
中又は水蒸気中に含まれる不純物をより多く吸着除去す
ることができるからである。用いられる希酸性水溶液の
濃度は特に限定されないが、０．１〜１Ｎとすることが
好ましい。これは、０．１Ｎより低い濃度では夾雑物を
十分に除去することができず、また１Ｎより高い濃度で
はそれ以上の効果が望めず、いずれの場合も好ましくな
いからである。
【００２１】この夾雑物除去処理の方法は特に限定され
ず、無機質多孔粒体を１〜２４時間希酸性水溶液に浸漬
した後、大量の純水を用いて無機質多孔粒体を洗浄する
方法、或いは無機質多孔粒体をカラム等に充填し、希酸
性水溶液を流下させて夾雑物を除去した後、大量の純水
を流下させて洗浄する方法等を例示することができる。
【００２２】上記したような方法により調製した無機質
多孔粒体を用いて、公知の方法、例えばカラムに無機質
多孔粒体を充填して、そのカラムにカチオン基を有する
透過膜を透過した成分を通過させる方法などによりアン
モニアやアミン類等の不純物を吸着除去することができ
る。通常の場合、パーベーパレーション法では、透過膜
を通過する成分は気体状であり、気体のまま無機質多孔
粒体に供給することができる。また、一旦液化したの
ち、無機質多孔粒体に供給することも可能である。
【００２３】この方法はカチオン基を有する緻密質膜を
用いたパーベーパレーション法であるために、上述した
ようにアンモニア及びアミン類等の不純物の透過を抑制
し、水を優先的に透過することができる。このために、
透過側（二次側）のアンモニアやアミン類の濃度は供給
側（一次側）に比べ大幅に低下する。更に、この透過側
（二次側）の画分を無機質多孔粒体を用いて吸着処理す
ることにより、水に若干量含まれていた不純物までも略
完全に除去することが可能となる。尚、以上説明した以
外の構成は、上記説明したそれぞれの方法における構成
と同様であり、説明を省略する。
【００２４】次に、第四の水の浄化方法について説明す
る。第四の水の浄化方法は、透過膜として疎水性多孔質
膜の表面に親水性膜を積層した複合膜を用いたパーベー
パレーション法と無機質多孔粒体を用いた吸着除去方法
からなる。この方法は、アンモニアやアミン類等の不純
物を含む水を、上記第二の水の浄化方法と同様の方法、
即ち、透過膜として疎水性多孔質膜の表面に親水性膜を
積層した複合膜を用いたパーベーパレーション法により
処理した後、透過膜を透過しなかった画分を無機質多孔
粒体を用いて吸着処理する方法である。つまり、この方
法は、透過膜として疎水性多孔質膜の表面に親水性膜を
積層した複合膜を用いたパーベーパレーション法を用い
ているために、アンモニアやアミン類が優先的に透過す
る。このために、供給側（一次側）のアンモニアやアミ
ン類の濃度は、透過側（二次側）のアンモニアやアミン
類の濃度に比べ大幅に低下する。更に、この供給側（一
次側）の画分を無機質多孔粒体を用いて吸着処理するこ
とにより、水に若干量含まれていた不純物までも略完全
に除去することが可能となる。尚、以上説明した以外の
構成は、上記説明したそれぞれの方法における構成と同
様であり、説明を省略する。
【００２５】次に、第五の水の浄化方法について説明す
る。第五の水の浄化方法は、透過膜としてカチオン基を
有する緻密質膜を用いたパーベーパレーション法と疎水
性多孔質膜の表面に親水性膜を積層した複合膜を用いた
パーベーパレーション法と無機質多孔粒体を用いた吸着
除去方法からなる。この方法は、アンモニアやアミン類
等を不純物として含む水を、まず上記第一の水の浄化方
法と同様の方法、即ち、透過膜として疎水性多孔質膜の
表面に親水性膜を積層した複合膜を用いた第一のパーベ
ーパレーション法により処理する。次に、透過膜を透過
しなかった画分を、上記第二の水の浄化方法と同様の方
法、即ち、透過膜としてカチオン基を有する緻密質膜を
用いた第二のパーベーパレーション法により処理する。
最後に、カチオン基を有する緻密質膜からなる透過膜を
透過した画分を無機質多孔粒体を用いて吸着処理する方
法である。つまり、この方法は、まずアンモニアやアミ
ン類等の不純物を含む水を疎水性多孔質膜の表面に親水
性膜を積層した複合膜を用いた第一のパーベーパレーシ
ョン法により処理するために、アンモニアやアミン類等
の不純物を優先的に透過することができる。このため
に、供給側（一次側）のアンモニアやアミン類等の不純
物の濃度は、透過側（二次側）のアンモニアやアミン類
等の不純物の濃度に比べ低下する。更に、この供給側
（一次側）の画分を透過膜としてカチオン基を有する緻
密質膜を用いたパーベーパレーション法により処理す
る。前記説明したようにこの第二のパーベーパレーショ
ン法はアンモニアやアミン類等の不純物の透過を抑制
し、水を優先的に透過することができるために、第一の
パーベーパレーションでは除去しきれなかったアンモニ
アやアミン類等の不純物を除去することができる。最後
に、第二のパーベーパレーション法により透過膜を透過
した画分を無機質多孔粒体を用いて吸着処理することに
より、水に若干量含まれていた不純物までも略完全に除
去することが可能となる。この方法は異なる透過膜を用
いたパーベーパレーションを２回行うために、無機質多
孔粒体に吸着される不純物の量を減少することができ、
このために、無機質多孔粒体を長時間使用することがで
きる。尚、以上説明した以外の構成は、上述したそれぞ
れの方法における構成と同様であり、説明を省略する。
【００２６】以上説明した第三、第四、第五のそれぞれ
の水の浄化方法は、水に溶解したアンモニアやアミン類
等のような無機化合物、或いは有機化合物、金属類等の
不純物を略完全に除去することができる。このために、
家庭排水等の各種排水、人や動物等の尿等の浄化方法と
して好適に用いることができる。また、それぞれの水の
浄化方法は、加圧等の危険性を伴う条件を必要とせず、
しかもパーベーパレーション法における減圧条件は宇宙
環境において容易に得ることができるために、これらの
水の浄化方法は、宇宙環境における水の浄化方法として
も好適に用いることができる。尚、上記説明した吸着除
去方法とパーベーパレーション法による水の浄化方法と
して、以上三つの水の浄化方法を詳述したが、この他の
方法、例えば、無機質多孔粒体を用いた吸着除去方法で
吸着除去した後、パーベーパレーション法により膜分離
する方法等も用いることができる。
【００２７】更にこの第三、第四、第五の三つの水の浄
化方法において、上記説明した無機質多孔粒体の再生方
法を用いることにより、連続的な水の浄化方法を提供す
ることができる。以下、この水の連続浄化方法について
説明する。水の連続浄化方法は、前記説明した第三、第
四、第五のそれぞれの水の浄化方法において、無機質多
孔粒体の吸着除去能が低下した際、或いは低下する直前
に、無機質多孔粒体を高真空／減圧した状態で加熱する
ことにより無機質多孔粒体を再生し、水を連続的に浄化
する方法である。従来は無機質多孔粒体の吸着量が低下
した場合、不純物の除去操作を一旦中断し、無機質多孔
粒体を取り替える必要があった。これに対して、この方
法では、上記説明した無機質多孔粒体の再生処理方法を
用いることにより、無機質多孔粒体を取り替える必要が
なくなり、水に含まれるアンモニアやアミン類等の不純
物を連続的に除去することができる。前記説明した第
三、第四、第五のそれぞれの水の浄化方法では、いずれ
もパーぺーパレーション法による処理を行った後に、透
過膜を透過した画分を無機質多孔粒体により処理するよ
うに構成されている。通常、透過膜の透過側（二次側）
は減圧されている場合が殆どであり、特別な手段を設け
ない限り無機質多孔粒体による吸着処理操作も減圧下で
行われることになる。つまり、前記説明した第三、第
四、第五のそれぞれの水の浄化方法では無機質多孔粒体
は常時減圧された状態にあり、このために、無機質多孔
粒体を加熱処理するだけで再生することができる。尚、
この他の構成は、以上説明したそれぞれの方法における
構成と同様であり、説明を省略する。
【００２８】次に、前記説明した水の連続浄化方法にお
いて用いられる、水の連続浄化装置を図面を用いて説明
する。尚、以下の水の連続浄化装置に関して、送液管と
は液体が流れる管であり、送気管とは気体が流れる管の
ことである。
【００２９】まず、本発明の第一実施形態に係る水の連
続浄化装置について説明する。図１は本発明の第一実施
形態に係る連続浄化装置を示した模式図である。図１に
示す第一実施形態に係る水の連続浄化装置（１）は、パ
ーベーパレーション装置（２）と２つの不純物吸着装置
（３）と、それぞれの不純物吸着装置に設けられた再生
装置とからなる。本発明の第一実施形態に係る水の連続
浄化装置（１）のパーベーパレーション装置（２）にお
ける透過膜（２０１）としては、カチオン基を有する緻
密質膜からなる透過膜を用いることが好ましい。これ
は、上述した通り、カチオン基を有する緻密質膜がアン
モニア及びアミン類の透過を抑制することができるから
である。このカチオン基を有する緻密質膜としては、キ
トサン膜、ポリアミン膜、第１級〜第４級アルキルアン
モニウムポリマー等を例示することができるが特に限定
はされない。
【００３０】本発明の第一実施形態に係る水の連続浄化
装置（１）の不純物吸着装置（３）としては、無機質多
孔粒体等の吸着剤が備えられた公知のものを用いること
ができる。無機質多孔粒体としては、活性炭、シリカゲ
ル、活性アルミナ、パームキュライト、木炭、ゼオライ
ト等を例示することができるが、特に限定されない。本
発明に係る水の連続浄化装置（１）においては、不純物
吸着装置（３）は最低二つ必要であり、三つ以上設ける
ことも可能である。これは、連続的な水の浄化を行うた
めに、一方の吸着装置の吸着剤を再生処理する間に、他
方の吸着装置を用いて不純物の吸着除去を行うからであ
る。尚、図示例の水の連続浄化装置（１）においては、
二つの不純物吸着装置が設けられている。不純物吸着装
置（３）にはそれぞれ再生装置が設けられている。この
再生装置は加熱手段（４）と減圧手段（図示せず）とを
備え、吸着剤を減圧した状態で加熱することにより再生
する装置である。減圧手段及び加熱手段ともに特に限定
はされず、減圧手段としては、宇宙では宇宙高真空環境
そのもの、地上では、真空ポンプ等を例示することがで
き、また加熱手段（４）としては、赤外線加熱、電熱加
熱等を例示することができる。減圧条件は１０Ｐａ数値
以下の圧力とされ、また加熱条件は、１００〜２００℃
とされる。尚、図示例の水の連続浄化装置（１）におい
ては、再生装置を構成する減圧手段は、送気管（５２）
を介して設けられている。
【００３１】本発明の第一実施形態に係る水の連続浄化
装置（１）においては、パーベーパレーション装置
（２）の透過側（二次側）（２０２）とそれぞれの吸着
装置（３）の供給側（一次側）が、方向制御弁（６１）
が設けられた送気管（５３）を介して連結されている。
パーベーパレーション装置（２）の供給側（一次側）
（２０３）は送液管（５４）を介して送液手段（図示せ
ず）と連結されている。また、それぞれの不純物吸着装
置（３）の透過側（二次側）には方向制御弁（６２）が
設けられた送気管（５１）及び送気管（５２）が設けら
れている。送気管（５１）は浄化水回収装置（図示せ
ず）と減圧手段（図示せず）とに連結されている。送気
管（５１）に連結されている減圧手段は、パーベーパレ
ーション装置（２）の透過側（二次側）（２０２）を減
圧するために備えられている。送気管（５２）は、前述
した再生装置を構成する減圧手段（図示せず）に連結さ
れている。これらの減圧手段としては、地上においては
真空ポンプ等、また、宇宙船のような宇宙環境において
は、超高真空の宇宙空間を例示することができるが特に
限定はされない。また、浄化水回収装置（図示せず）は
特に限定されず、水蒸気を冷却して氷又は水として回収
できるようなコールドトラップ等を例示することができ
る。尚、パーベーパレーション装置（２）の透過膜（２
０１）を透過しなかった画分は送液管（５５）を介して
送液手段（図示せず）と連結され、再びパーベーパレー
ション装置（２）に送液管（５４）を通じてさらに必要
な場合は濾過フィルターを通して供給する構成としても
よい。
【００３２】次に、本発明の第一実施形態に係る水の連
続浄化装置を用いて、連続的に水を浄化する方法を説明
する。まず送液手段（図示せず）を用いて、水を送液管
（５４）を通じてパーベーパレーション装置（２）の供
給側（一次側）（２０３）に供給する。このパーベーパ
レーション装置（２）に用いられる透過膜（２０１）は
水を優先的に通過するために、パーベーパレーション装
置（２）の透過側（二次側）（２０２）は、アンモニア
及びアミン類量が減少した画分（水蒸気）となる。この
画分（水蒸気）を送気管（５３）を通じて一方の不純物
吸着装置（図示例では下段の吸着装置）に供給し、この
水蒸気中に含まれる不純物を吸着除去する。不純物吸着
装置（３）を通過して不純物が除去された水蒸気は、送
気管（５１）を通じて浄化水回収装置に供給され、ここ
で水蒸気を冷却することにより浄化された氷又は水が回
収される。
【００３３】一方の不純物吸着装置（図示例では下段の
吸着装置）の吸着能が低下した場合には、方向制御弁
（６１）により、パーベーパレーション装置（２）の透
過膜（２１）を透過した画分を他方の不純物吸着装置
（図示例では上段の吸着装置）に供給する。更に不純物
吸着装置の二次側の送気管に設けられた方向制御弁（６
２）を切り換えることにより、他方の不純物吸着装置を
送気管（５２）に連結し、一方の不純物吸着装置を送気
管（５１）に連結する。また、一方の不純物吸着装置
（３）においては、加熱手段（４）により吸着剤を加熱
することにより、吸着剤を再生処理する。再生した吸着
剤は再び元の吸着能を発揮することができる。この方向
制御弁の切替えを行うことにより、水を連続的に浄化す
ることが可能となる。
【００３４】次に本発明の第二実施形態に係る水の連続
浄化装置を図を用いて説明する。図２は本発明の第二実
施形態に係る水の連続浄化装置（１）を示した模式図で
ある。本発明の第二実施形態に係る水の連続浄化装置
（１）は、第一のパーベーパレーション装置（２０４）
と、第二のパーベーパレーション装置（２０８）と二つ
以上の不純物吸着装置（３）とからなる。第一のパーベ
ーパレーション装置（２０４）の透過膜（２０６）とし
ては、疎水性多孔質膜の表面に親水性膜を積層した複合
膜が用いられる。このような複合膜は、水の透過を抑制
して、アンモニアやアミン類等の不純物を選択的に透過
することができる。疎水性多孔質膜としては、ポリプロ
ピレン膜、シリコン膜、テフロン膜等を例示することが
できるが、特に限定されない。また、親水性膜として
は、再生セルロース膜、ポリビニルアルコール膜、ポリ
アミド膜、ポリスルホン膜等を例示することができる
が、特に限定されない。また、疎水性多孔質膜の表面に
親水性膜を積層する方法も特に限定されず、再生セルロ
ース膜を疎水性多孔質膜の表面に形成する方法として
は、酢酸セルロースのアセトン溶液を親水性膜の表面に
コーティングし、乾燥した後、水酸化ナトリウム水溶液
を用いて脱アセチル化することにより目的とする複合膜
を得る方法等を例示することができる。尚、第一のパー
ベーパレーション装置（２０４）の供給側（２０７）に
は送液管（５４）を介して送液手段（図示せず）が設け
られている。
【００３５】第二のパーベーパレーション装置（２０
８）の透過膜（２１０）としては、カチオン基を有する
緻密質膜が用いられる。このような緻密質膜は、アンモ
ニアやアミン類等の不純物の透過を抑制して、水を優先
的に透過することができる。カチオン基を有する緻密質
膜としては、キトサン膜、ポリアミン膜、第１級〜第４
級アルキルアンモニウムポリマー等を例示することがで
きるが、特に限定されない。
【００３６】第二実施形態に係る水の連続浄化装置
（１）においては、第一実施形態と同様に不純物吸着装
置（３）は最低二つ必要であり、三つ以上設けることも
可能である。これは、連続的な水の浄化を行うために、
一方の不純物吸着装置の吸着剤を再生処理する間に、他
方の不純物吸着装置を用いて不純物の吸着除去を行うか
らである。尚、図示例の第二実施形態に係る水の連続浄
化装置（１）においては、二つの不純物吸着装置（３）
が設けられている。不純物吸着装置（３）にはそれぞれ
再生装置が設けられている。この再生装置は加熱手段
（４）と減圧手段（図示せず）とを備え、吸着剤を減圧
した状態で加熱することにより再生する装置である。減
圧手段（図示せず）及び加熱手段（４）ともに特に限定
はされず、減圧手段（図示せず）としては、地上では真
空ポンプ等を、また宇宙船のような宇宙環境において
は、超高真空の宇宙環境を例示することができ、また加
熱手段（４）としては、赤外線加熱、電熱線加熱等を例
示することができる。尚、図示例の第二実施形態に係る
水の連続浄化装置（１）においては、再生装置を構成す
る減圧手段（図示せず）は、送気管（５２）を介して設
けられている。
【００３７】本発明の第二実施形態の連続浄化装置
（１）においては、第一のパーベーパレーション装置
（２０４）の供給側（一次側）（２０７）と第二のパー
ベーパレーション装置（２０８）の供給側（一次側）
（２１１）が送液管（５７）により連結され、第一のパ
ーベーパレーション装置（２０４）の透過膜（２０６）
を透過しなかった画分が第二のパーベーパレーション装
置（２０８）の供給側（一次側）（２１１）に供給され
るように構成されている。尚、第一のパーベーパレーシ
ョン装置（２０４）の透過側（二次側）（２０５）に
は、送気管（５６）を介して減圧手段（図示せず）が設
けられている。この減圧手段は、第一のパーベーパレー
ション装置（２０４）の透過側（二次側）（２０５）を
減圧するために設けられ、減圧手段としては、宇宙環
境、真空ポンプ等を例示することができるが特に限定は
されない。不純物吸着装置（３）は、第二のパーベーパ
レーション装置（２０８）の透過側（二次側）（２０
９）に方向制御弁（６１）が設けられた送気管（５３）
を介して連結される。また、それぞれの不純物吸着装置
（３）の透過側（二次側）には方向制御弁（６２）が設
けられた送気管（５１）を介して減圧手段（図示せず）
と浄化水回収装置（図示せず）が設けられている。この
減圧手段（図示せず）は第二のパーベーパレーション装
置（２０８）の透過膜（２１０）の二次側（２０９）を
減圧するために設けられ、減圧手段としては、宇宙環
境、真空ポンプ等を例示することができるが特に限定は
されない。また、浄化水回収装置は特に限定されず、水
蒸気を冷却して水として回収できるようなコールドトラ
ップ等を例示することができる。
【００３８】次に、本発明の第二実施形態に係る水の連
続浄化装置（１）を用いて、連続的に水を浄化する方法
を説明する。まず送液手段（図示せず）を用いて、水を
送液管（５４）を通じて第一のパーベーパレーション装
置（２０４）の供給側（一次側）（２０７）に供給す
る。第一のパーベーパレーション装置（２０４）に用い
られる透過膜（２０６）は水の透過を抑制し、アンモニ
ア及びアミン類を優先的に透過するために、第一のパー
ベーパレーション装置（２０４）の供給側（一次側）
（２０７）のアンモニア及びアミン類の濃度は減少す
る。次に、第一のパーベーパレーション装置（２０４）
の供給側（一次側）（２０７）の画分を第二のパーベー
パレーション装置（２０８）の供給側（一次側）（２１
１）に送液管（５７）を通じて供給する。第二のパーベ
ーパレーション装置（２０８）に用いられる透過膜は
（２１０）は、アンモニアやアミン類等の不純物の通過
を抑制して水を優先的に透過するために、第二のパーベ
ーパレーション装置（２０８）の透過側（二次側）（２
０９）はアンモニアやアミン類等の不純物量が減少した
画分（水蒸気）となる。この画分（水蒸気）を送気管
（５３）を通じて一方の不純物吸着装置（図示例では下
段の不純物吸着装置）に供給し、水蒸気中に含まれる不
純物を吸着除去する。不純物吸着装置を通過して不純物
が除去された水蒸気は、送気管（５１）を通じて浄化水
回収装置（図示せず）に供給され、ここで水蒸気を冷却
することにより浄化された氷又は水が回収される。尚、
第二のパーベーパレーション装置（２０８）の透過膜
（２１０）を透過しなかった画分は送液管（５８）を介
して送液手段と連結され、再び第一のパーベーパレーシ
ョン装置（２０４）に供給する構成としてもよい。
【００３９】一方の不純物吸着装置（図示例では下段の
不純物吸着装置）の吸着能が低下した場合には、前記第
一実施形態において説明した方法と同様の方法により、
一方の不純物吸着装置の吸着剤を再生するとともに、他
方の不純物吸着装置において不純物を吸着除去すること
ができる。本発明の第二実施形態に係る水の連続浄化装
置は、二つの異なるパーベーパレーション装置が設けら
れ、この二つの装置によりかなりの不純物を除去するこ
とができるために、吸着剤の吸着能を長期間維持するこ
とが可能となる。
【００４０】以上説明した本発明に係る水の連続浄化装
置においては、透過膜の透過側（二次側）に不純物吸着
装置が設けられている。通常の場合、透過膜の透過側
（二次側）は、常に減圧状態であり、透過膜の透過側
（二次側）に設けられた不純物吸着装置では減圧状態で
吸着処理を行っている。つまり、吸着剤を再生処理する
場合、加熱するだけで再生処理を行うことができる。
【００４１】
【実施例】本発明を実施例を用いて詳細に説明する。但
し、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではな
い。
【００４２】（実施例１：水中アンモニアの吸着除去）
吸着能が低下した冷蔵庫用脱臭剤（商品名：ノンスメ
ル、製造：株式会社白元）を、脱着容器にとり、真空ポ
ンプにより１０Ｐａに減圧し、この状態で電熱ヒーター
又は赤外線ヒーターにより約１７０℃〜１８０℃に加熱
することにより再生処理した。次に、この再生処理した
冷蔵庫用脱臭剤６０ｇを充填したカラム（３０ｍｍφ×
３００ｍｍ）に０．０８６％アンモニア水を５ｍｌ／ｍ
ｉｎ．の流速で流し、所定量の吐出液のアンモニア濃度
を測定した。尚、アンモニア濃度はイオンクロマトグラ
フィーを用いて、以下に示す条件で測定した。後記各実
施例においても同様の条件で測定した。分析カラム：Sh
inmpack IC-C-3(4.60mm φ×10cm) 、移動層:1.0/min.
、温度:40 ℃、検出: 電気伝導度検出器(TOYOSODA C0-
8000)。
【００４３】（実施例２：水中アンモニアの吸着除去）
２度再生処理した冷蔵庫用脱臭剤（商品名：ノンスメ
ル、製造：株式会社白元）５０ｇをカラム（３０ｍｍφ
×３００ｍｍ）に充填し、０．０７％アンモニア水を５
ｍｌ／ｍｉｎ．の流速で流し、所定量の吐出液のアンモ
ニア濃度を測定した。尚、再生処理は上記実施例１と同
様の方法で行った。
【００４４】（実施例３：水中アンモニアの吸着除去）
吸着能が低下した木炭（商品名：ＭＣ−４５０、製造：
伊達森林組合）を真空ポンプを用いて１０Ｐａに減圧し
た状態で約１７０℃で５時間加熱して再生処理を行っ
た。この木炭３６ｇをカラム（３０ｍｍφ×３００ｍ
ｍ）に充填し、０．１％アンモニア水を５ｍｌ／ｍｉ
ｎ．の流速で流し、所定量の吐出液のアンモニア濃度を
測定した。
【００４５】（実施例４：水中アンモニアの吸着除去）
吸着能が低下した冷蔵庫用脱臭剤（商品名：ノンスメ
ル、製造：株式会社白元）を実施例１に示す方法と同様
の方法により再生処理した。この再生処理した冷蔵庫用
脱臭剤６０ｇをカラム（３０ｍｍφ×３００ｍｍ）に充
填し、０．１％アンモニア水を５ｍｌ／ｍｉｎ．の流速
で流し、所定量の吐出液のアンモニア濃度を測定した。
【００４６】（実施例５：水中アンモニアの吸着除去）
吸着能が低下したシリカゲル（シリカゲル白，５〜１０
メッシュ，製造：純正化学株式会社）を脱着容器にと
り、真空ポンプにより１０Ｐａに減圧し、この状態で電
熱ヒーター又は赤外線ヒーターにより約１７０℃に加熱
することにより再生処理した。この１００ｇのシリカゲ
ルをカラム（３０ｍｍφ×３００ｍｍ）に充填し、０．
０９７％アンモニア水を５ｍｌ／ｍｉｎ．の流速で流
し、所定量の吐出液のアンモニア濃度を測定した。
【００４７】（実施例６：水中アンモニア吸着除去）シ
リカゲル（シリカゲル白，５〜１０メッシュ，製造：純
正化学株式会社）２００ｇを５００ｍｌの１Ｎ塩酸に室
温で２４時間浸漬処理した後、５００ｍｌの純水で５〜
１０回繰り返し洗浄することにより、吸着剤中の金属イ
オン等を除去した。この洗浄処理したシリカゲルを吸着
除去に供して吸着能が低下したシリカゲルを上記実施例
５と同様の方法により再生処理した。このシリカゲル１
００ｇを用いて上記実施例５と同様の試験を行った。
【００４８】（実施例７：水中アンモニアの吸着除去）
上記実施例６で使用し吸着能が低下したシリカゲルを上
記実施例５と同様の方法により再生処理し，このシリカ
ゲル１００ｇを用いて上記実施例５と同様の試験を行っ
た。
【００４９】（実施例８：水中アンモニアの吸着除去）
上記実施例７で使用し吸着能が低下したシリカゲルを上
記実施例５と同様の方法により再生処理し、このシリカ
ゲル１００ｇを用いて上記実施例５と同様の試験を行っ
た。
【００５０】実施例１〜８の結果を表１に示す。
【表１】
【００５１】表１の結果の通り、吸着能が低下した無機
質多孔粒体の加熱と減圧を併用した再生処理方法は、無
機質多孔粒体の吸着能を回復することができることが分
かる。
【００５２】（実施例９〜１３）脱アセチル化度９８％
のキトサン（ＣＴＡ０２０２１３、片倉チッカリン製
造）１０重量部を水９８０重量部と酢酸１０重量部の混
合溶液に溶解して１％キトサン溶液を調製した。この１
％キトサン溶液１４０ｇをアクリル樹脂板（２０ｃｍ×
２０ｃｍ×１ｃｍ厚）にキャストした。水平に静置して
溶媒を乾燥除去し、アクリル樹脂板上にキトサン酢酸塩
膜を形成した。前記キトサン酢酸塩膜を１％水酸化ナト
リウム水溶液に浸漬することにより、キトサン膜を再生
し、大量の純水を用いて水酸化ナトリウムを除去した
後、アクリル板上に張りつけて乾燥することにより、厚
さ３０μｍの乾燥キトサン膜を得た。このキトサン膜を
パーベーパレーション透過セルに装着し、供給側に約
０．１％アンモニア水溶液（実測数値は表を参照のこ
と）をローラーポンプにより送液した。透過側を真空ラ
インに接続し、１×１０〜１×１０2 Ｐａに減圧し、後
記表２に示す透過温度でパーベーパレーションを行っ
た。透過成分を液体窒素で冷却したトラップに凝縮させ
て補集した。補集した透過成分を高速液体クロマトグラ
フィーで分析し、アンモニアを定量した。用いた高速液
体クロマトグラフィー用カラムとしてはShimpack IC-C3
を用い、アンモニアの検出は電気伝導度検出器を用いて
行った。
【００５３】実施例９〜１３の結果を表２に示す。
【表２】
【００５４】表２の結果の通り、カチオン基を有する緻
密質膜を透過膜として用いたパーベーパーレーション法
であるから、水に溶解したアンモニアを除去することが
できる。
【００５５】（実施例１４〜２０）実施例９で用いたキ
トサン膜をパーベーパレーション透過セルに装着し、供
給側に約０．１％（実測数値は表を参照のこと）アンモ
ニア水溶液をローラーポンプにより送液した。透過側に
１０ｇのシリカゲルを充填したカラム（１２ｍｍφ×１
００ｍｍ）を接続し、このカラムの出口を液体窒素で冷
却したトラップと真空ポンプを装着した真空ラインに接
続し、１×１０〜１×１０2 Ｐａに減圧し、透過温度３
０〜５０℃の条件でパーベーパレーションを行った。透
過成分を液体窒素で冷却したトラップに凝縮させて補集
した。補集した透過成分のアンモニアを定量した。
【００５６】実施例１４〜２０の結果を表３に示す。
【表３】
【００５７】表３の結果の通り、カチオン基を有する緻
密質膜を透過膜として用いたパーベーパレーション法と
無機質多孔粒体を用いた吸着除去法を用いた水の浄化方
法であるから、水に溶解したアンモニアを略完全に除去
することができる。
【００５８】（実施例２１〜３１）実施例９で用いたキ
トサン膜をパーベーパレーション透過セルに装着し、供
給側に約０．１％アンモニア水溶液（実測数値は表を参
照のこと）をローラーポンプにより送液した。透過側に
１０ｇのシリカゲルを充填したカラム（１２ｍｍφ×１
００ｍｍ）二本を直列（実施例２１〜２６）又は並列
（実施例２７〜３１）に接続し、このカラムの出口を液
体窒素で冷却したトラップと真空ポンプを装着した真空
ラインに接続し、１×１０〜1 ×１０2 Ｐａに減圧し、
透過温度３０〜５０℃の条件でパーベーパレーションを
行った。透過成分を液体窒素で冷却したトラップに凝縮
させて補集した。補集した透過成分のアンモニアを定量
した。
【００５９】（実施例３２）実施例９で用いたキトサン
膜をパーベーパレーション透過セルに装着し、供給側に
約０．１％アンモニア水溶液（実測数値は表を参照のこ
と）をローラーポンプにより送液した。透過側に１０ｇ
の球状活性炭（商品名：Ｘ７１００，ＬｏｔＮｏ．ＤＸ
Ｗ０１）を充填したカラム（１２ｍｍφ×１００ｍｍ）
二本を並列に接続し、このカラムの出口を液体窒素で冷
却したトラップと真空ポンプを装着した真空ラインに接
続し、１×１０〜1 ×１０2 Ｐａに減圧し、透過温度５
０℃の条件でパーベーパレーションを行った。透過成分
を液体窒素で冷却したトラップに凝縮させて補集した。
補集した透過成分のアンモニアを定量した。
【００６０】実施例２１〜２６の結果を表４に、実施例
２７〜３２の結果を表５に示す。
【表４】
【表５】
【００６１】表４及び表５の結果の通り、カチオン基を
有する緻密質膜を透過膜として用いたパーベーパレーシ
ョン法と複数の無機質多孔粒体を用いた水の浄化方法で
あるから、水に溶解したアンモニアを略完全に除去する
ことができる。
【００６２】（実施例３３）実施例９で使用したキトサ
ン膜をパーベーパレーション透過セルに装着し、供給側
に約０．１％エチレンジアミン水溶液（実測数値は表を
参照のこと）をローラーポンプにより送液した。透過側
を真空ラインに接続し、１×１０〜１×１０ 2 Ｐａに減
圧し、後記表６に示す透過温度でパーベーパレーション
を行った。透過成分を液体窒素で冷却したトラップに凝
縮させて補集した。補集した透過成分のエチレンジアミ
ンを定量した。
【００６３】（実施例３４〜３５）実施例９で用いたキ
トサン膜をパーベーパレーション透過セルに装着し、供
給側にシリカゲル（実施例３４）又は球状活性炭（商品
名：Ｘ７１００，ＬｏｔＮｏ．ＤＸＷ０１）（実施例３
５）を充填したカラム（１２ｍｍφ×１００ｍｍ）に接
続し、このカラムの出口を液体窒素で冷却したトラップ
と真空ポンプを装着した真空ラインに接続した。供給側
に約０．１％エチレンジアミン水溶液（実測数値は表を
参照のこと）をローラーポンプにより送液し、１×１０
〜1 ×１０ 2 Ｐａに減圧し、透過温度３０〜５０℃の条
件でパーベーパレーションを行った。透過成分を液体窒
素で冷却したトラップに凝縮させて補集した。補集した
透過成分のエチレンジアミンを定量した。
【００６４】実施例３３〜３５の結果を表６に示す。
【表６】
【００６５】表６の結果の通り、カチオン基を有する緻
密質膜を透過膜として用いたパーペーパレーション法で
あるから、水に溶解したエチレンジアミン等のアミン類
を除去することができる。
【００６６】（実施例３６〜３８）多孔質中空糸膜（Ｅ
Ｘ５４０ＶＳ−１２、三菱レイヨン製）の外表面に１０
％酢酸セルロース／アセトン溶液をコーティングした
後、風乾後、１Ｎ水酸化ナトリウム水溶液を用いて脱ア
セチル化して再生セルロース膜を多孔質中空糸膜の表面
に形成させて複合中空糸膜を得た。この複合中空糸膜を
アクリル樹脂製のモジュールに固定した。この複合中空
糸膜をパーベーパレーション装置に装着し、アンモニア
を含む液を複合中空糸膜の外側に供給した。供給液の送
液にはチューブ型ポンプを使用し、毎分１８８ｍｌ（４
０℃）〜１９４ｍｌ（６０℃）の速度で送液した。供給
液と熱交換器を同一恒温層に浸漬し、モジュールへの供
給液の温度を入口と出口でモニターした。複合中空糸膜
の中側両端を真空ラインに接続し、透過成分を液体窒素
で冷却した試験管トラップで補集した。透過試験中の圧
力はピラニーゲージで測定し、３０〜４０Ｐａで行っ
た。透過膜を透過した画分と透過しなかった画分のアン
モニア濃度を測定した。また、比較例として、市販の中
空糸モジュール（商品名：クリランスＥホローファイバ
ー型ダイアライザー、テルモ株式会社製）を用いて、上
記と同様の試験を行った。
【００６７】実施例３６〜３８の結果を表７に示す。
【表７】
【００６８】表７の結果の通り、疎水性膜の表面に親水
膜を積層した複合膜からなる透過膜を用いたパーベーパ
レーション法であるから、水の透過を抑制し、アンモニ
アを優先的に透過することができる。また、市販の中空
糸モジュールは、水とアンモニアを分離することは出来
なかった。
【００６９】
【発明の効果】以上詳述した如く、請求項１に係る発明
は、溶媒等の薬品を全く使用することなく、加熱と減圧
という物理的手段のみにより、あらゆる種類の無機質多
孔粒体を再生することができる。このため、宇宙環境の
ような限られた大きさの宇宙空間施設や宇宙環境という
特殊条件下においても好適に使用することが可能とな
る。しかも、再生処理した無機質多孔粒体は、当初の吸
着除去能を回復することができる。
【００７０】請求項２に係る発明は、アンモニアやアミ
ン類を優先的に透過するために、従来では不可能と考え
られていたアンモニアやアミン類が不純物として溶解し
た水をパーベーパレーション法により浄化することがで
きる。このパーベーパレーション法は加圧等の危険性を
伴う条件を必要とせず、また、パーベーパレーション法
で必要とされる減圧条件は宇宙においては容易に得るこ
とができる。しかも装置を小型化することが可能なため
に、宇宙環境のような条件下における水の再生処理に適
用することができる。
【００７１】請求項３に係る発明は、水の透過を抑制
し、アンモニアやアミン類を優先的に透過するために、
従来では不可能と考えられていたアンモニアやアミン類
が不純物として溶解した水をパーベーパレーション法に
より浄化することができる。このパーベーパレーション
法は加圧等の危険性を伴う条件を必要とせず、また、パ
ーベーパレーション法で必要とされる減圧条件は宇宙に
おいては容易に得ることができる。しかも装置を小型化
することが可能なために、宇宙環境のような条件下にお
ける水の再生処理に適用することができる。
【００７２】請求項４及び請求項５に係る発明は、パー
ベーパレーション法と無機質多孔粒体からなる水の浄化
方法であるから、極めて高い除去率で、水に溶解した不
純物を取り除くことができる。しかも、この方法は、加
圧等の危険性を伴う条件を必要とせず、また、パーベー
パレーション法で必要とされる減圧条件は宇宙において
は容易に得ることができる。しかも装置を小型化するこ
とが可能なために、宇宙環境のような条件下における水
の再生処理に適用することができる。
【００７３】請求項６に係る発明は、二つの異なる透過
膜を用いたパーベーパレーション法を用いているため
に、無機質多孔粒体に流入する不純物を減少することが
でき、無機質多孔粒体を再生せずに長期間使用すること
が可能となる。請求項７に係る発明は、請求項４乃至６
のいずれかに記載の水の浄化方法において、吸着能が低
下した無機質多孔粒体を再生するために、水を連続的に
処理するこが可能となる。しかも、通常の場合、無機質
多孔粒体は常に減圧されているから、無機質多孔粒体を
加熱するだけで再生することができる。
【００７４】請求項８及び請求項９に係る発明は、水を
連続的に浄化処理することが可能な装置を提供すること
ができる。しかも、この装置は、無機質多孔粒体の再生
処理に溶媒などの化学的手段は用いられておらず、宇宙
環境のような限られた環境において好適に使用すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態に係る水の連続浄化装置
の模式図である。
【図２】本発明の第二実施形態に係る水の連続浄化装置
の模式図である。
【符号の説明】
１・・・・水の連続浄化装置 ２・・・・パーベーパレーション装置 ２０１・・透過膜 ２０４・・第一のパーベーパレーション装置 ２０８・・第二のパーベーパレーション装置 ２１０・・透過膜 ３・・・・不純物吸着装置 ４・・・・加熱手段 ５３・・・送気管 ６１・・・方向制御弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０２Ｆ 1/28 Ｃ０２Ｆ 1/28 Ｄ 1/44 1/44 Ｋ (71)出願人 500137792 平林 靖彦 茨城県竜ヶ崎市長山６丁目13番地３ (72)発明者 平林 靖彦 茨城県竜ヶ崎市長山６丁目13番地３ (72)発明者 大西 伸和 東京都港区浜松町１丁目29番６号財団法人 日本宇宙フォーラム内 Ｆターム(参考） 4D006 GA25 KA72 KB12 KD09 KD19 KE06Q KE06R KE16Q KE16R MA06 MB10 MC10X MC22X MC23X MC30X NA58 PB70 PC80 4D024 AA04 AB04 AB13 BA01 DA07 DB01 DB06 4G066 AA04B AA05B AA16B AA17B AA22B AA43B AA61B AA64B AA67B AA70B AC07A BA03 CA27 CA29 DA01 DA07 GA01 GA06 GA11 GA14 GA16 GA32 GA33

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくともアンモニア及び／又はアミン
    類を吸着した無機質多孔粒体の再生方法であって、該無
    機質多孔粒体を１０Ｐａ以下に減圧した状態で１００〜
    ２００℃に加熱してアンモニア及び／又はアミン類等の
    吸着物を脱着することを特徴とする無機質多孔粒体の再
    生方法。
  2. 【請求項２】 パーベーパレーション法による、少なく
    とも不純物としてアンモニア及び／又はアミン類を含む
    水の浄化方法であって、透過膜としてカチオン基を有す
    る緻密質膜を用いて、アンモニア及び／又はアミン類等
    の不純物の透過を抑制するとともに水を優先的に透過さ
    せることを特徴とする水の浄化方法。
  3. 【請求項３】 パーベーパレーション法による、少なく
    とも不純物としてアンモニア及び／又はアミン類を含む
    水の浄化方法であって、透過膜として疎水性多孔質膜の
    表面に親水性膜を積層させた複合膜を用いて、水の透過
    を抑制するとともにアンモニア及び／又はアミン類等の
    不純物を優先的に透過させることを特徴とする水の浄化
    方法。
  4. 【請求項４】 パーベーパレーション法による、少なく
    とも不純物としてアンモニア及び／又はアミン類を含む
    水の浄化方法であって、透過膜としてカチオン基を有す
    る緻密質膜を用いてアンモニア及び／又はアミン類等の
    不純物の透過を抑制するとともに、該透過膜を透過した
    不純物は無機質多孔粒体を用いて吸着除去することを特
    徴とする水の浄化方法。
  5. 【請求項５】 パーベーパレーション法による、少なく
    とも不純物としてアンモニア及び／又はアミン類を含む
    水の浄化方法であって、透過膜として疎水性膜の表面に
    親水性膜を積層させた複合膜を用いてアンモニア及び／
    又はアミン類等の不純物を優先的に透過させ、該透過膜
    を透過しなかった不純物は無機質多孔粒体を用いて吸着
    除去することを特徴とする水の浄化方法。
  6. 【請求項６】 パーベーパレーション法による、少なく
    とも不純物としてアンモニア及び／又はアミン類を含む
    水の浄化方法であって、透過膜として疎水性膜の表面に
    親水性膜を積層させた複合膜を用いてアンモニア及び／
    又はアミン類等の不純物を優先的に透過させ、該複合膜
    を透過しなかった画分を、カチオン基を有する緻密質膜
    を用いて更にパーベーパレーションを行ってアンモニア
    及び／又はアミン類等の不純物の透過を抑制して水を優
    先的に透過させ、該カチオン基を有する緻密質膜を透過
    した不純物は無機質多孔粒体を用いて吸着除去すること
    を特徴とする水の浄化方法。
  7. 【請求項７】 請求項４乃至６のいずれかに記載の水の
    浄化方法であって、アンモニア及び／又はアミン類の不
    純物を吸着した無機質多孔粒体を１０Ｐａ以下に減圧し
    た状態で１００〜２００℃に加熱してアンモニア及び／
    又はアミン類等の吸着物を脱着することを特徴とする水
    の浄化方法。
  8. 【請求項８】 少なくとも不純物としてアンモニア及び
    ／又はアミン類を含む水の連続浄化装置であって、該連
    続浄化装置はパーベーパレーション装置及び２以上の不
    純物吸着装置からなり、該パーベーパレーション装置の
    透過膜はカチオン基を有する緻密質膜からなり、該不純
    物吸着装置には加熱手段と減圧手段とからなる再生装置
    がそれぞれ設けられ、パーベーパレーション装置の透過
    側と不純物吸着装置は方向制御弁が設けられた送気管を
    経て連結されてなることを特徴とする水の連続浄化装
    置。
  9. 【請求項９】 少なくともアンモニア及び／又はアミン
    類を不純物として含む水の連続浄化装置であって、該浄
    化装置は第一及び第二のパーベーパレーション装置と、
    二以上の不純物吸着装置からなり、該第一のパーベーパ
    レーション装置の透過膜は疎水性膜の表面に親水性膜を
    積層させた複合膜からなり、該第二のパーベーパレーシ
    ョン装置の透過膜はカチオン基を有する緻密質膜からな
    り、該第一のパーベーパレーション装置の供給側と該第
    二のパーベーパレーション装置の供給側は第一のパーベ
    ーパレーション装置の透過膜を透過しなかった画分を第
    二のパーベーパレーション装置の供給側に供給するよう
    に連結され、該不純物吸着装置には加熱手段と減圧手段
    とからなる再生装置がそれぞれ設けられ、該第二のパー
    ベーパレーション装置の透過側と該不純物吸着装置は方
    向制御弁が設けられた送気管を経て連結されてなること
    を特徴とする水の連続浄化装置。
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