(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
海水の脱塩方法であって、
塩分を除去しようとする海水を凍結させる第１の工程と、
凍結した海水氷の一部を融解させる第２の工程と、
前記第２の工程の後、残りの海水氷を融解させた後凍結させる第３の工程と、
前記第３の工程で凍結した海水氷の一部を融解させる第４の工程とを含み、
前記第３の工程および前記第４の工程を所望の回数繰り返し、
前記第２の工程および前記第４の工程の両方又はいずれか一方の後、残りの海水氷を淡水で洗浄する第５の工程を更に含むことを特徴とする脱塩方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に、海水の脱塩方法に関する。より詳細には、本発明は、ミネラル分を除去することなしに、海水中の塩分を安価かつ容易に除去することができる海水の脱塩方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
海水には、ミネラルなどの栄養分が含まれているため、清涼飲料水、化粧水、食品などの種々の用途に利用されている。しかし、海水は、塩分を含んでいるため、清涼飲料水、化粧水、食品などへの利用に際して、海水中の塩分を除去したり、海水に淡水を加えて塩分濃度を減少させたりする必要がある。従来の脱塩方法、すなわち塩分を除去する方法としては、電気透析法や逆浸透膜法などが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電気透析法や逆浸透膜法を利用して脱塩すると、塩分のみならず、海水中に含まれるミネラル分も一緒に除去されてしまうという課題があった。また、電気透析法や逆浸透膜法では、特別な装置が必要となるため、製造コストが高くなるという課題もあった。
【０００４】
したがって、本発明の目的は、ミネラル分を除去することなしに、海水中の塩分を安価かつ容易に除去することができる海水の脱塩方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、海氷が成長し融解する際の過程に着目して案出されたものである。すなわち、海氷が成長する際、海水中の真水の部分のみが凍結し、凍結する前の海水の中に含まれていた塩分の大部分が海水中に吐き出される。そして、一部の塩分が海氷晶の板と板の間に閉じ込められる（海氷の中に閉じ込められた塩水は通常、ブライン又は濃縮塩細胞と呼ばれる）。ブラインの塩分濃度は、元の海水の塩分濃度よりも、かなり高い。さらに、温度が低下すると、ブラインの中の真水の一部分が凍結するため、ブラインが更に小さくなり、これによりブラインの塩分濃度が一層高くなる。一方、海氷が融解する際、まずブラインの周囲の氷が融解してブラインの塩分濃度が低くなり、ブラインの体積が大きくなる。そして、海氷の中のブラインは、時間が経過するにつれて、次第に海氷の下方に移動し、海氷から脱落していく。ブラインが脱落した海氷の塩分濃度は、非常に低いものとなる。
【０００６】
本願請求項１に記載の海水の脱塩方法は、塩分を除去しようとする海水を凍結させる第１の工程と、凍結した海水氷の一部を融解させる第２の工程と、前記第２の工程の後、残りの海水氷を融解させた後凍結させる第３の工程と、前記第３の工程で凍結した海水氷の一部を融解させる第４の工程とを含み、前記第３の工程および前記第４の工程を所望の回数繰り返し、前記第２の工程および前記第４の工程の両方又はいずれか一方の後、残りの海水氷を淡水で洗浄する第５の工程を更に含むことを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る脱塩方法による試験結果を示した表である。この試験では、海水（塩分濃度３４．０１‰）を−２０°Ｃで凍結させて海水氷を作った後、この海水氷を２０°Ｃで１０ｗｔ％、２０ｗｔ％、３０ｗｔ％、４０ｗｔ％、５０ｗｔ％解凍した際の残りの海水氷の塩分濃度を測定した。
【００１３】
この試験によると、図１に示されるように、海水氷を１０ｗｔ％解凍した際の残りの海水氷の塩分濃度は１７．７‰、海水氷を２０ｗｔ％解凍した際の残りの海水氷の塩分濃度は１６．７‰、海水氷を３０ｗｔ％解凍した際の残りの海水氷の塩分濃度は１３．１‰、海水氷を４０ｗｔ％解凍した際の残りの海水氷の塩分濃度は１０．２‰、海水氷を５０ｗｔ％解凍した際の残りの海水氷の塩分濃度は７．２‰であった。
【００１４】
このことから、塩分を含んだ水を凍結させた後に解凍することにより、残りの氷の中の塩分濃度が低下することが実証された。また、解凍度を高めれば高める程、残りの氷の中の塩分濃度が低下することが確認された。すなわち、例えば海水氷を１０ｗｔ％解凍した際の残りの海水氷の塩分濃度が１７．７‰であるのに対し、海水氷を５０ｗｔ％解凍した際の残りの海水氷の塩分濃度が７．２‰であり、１０ｗｔ％解凍時の約４０％の塩分濃度に低下しているのが分かる。
【００１５】
また、この実験では、海水氷を解凍した際の残りの海水氷を淡水で洗浄すると、淡水で洗浄しない場合と比較して、塩分濃度が更に低下することが確認された。すなわち、図１に示されるように、海水氷を１０ｗｔ％解凍した際の残りの海水氷を淡水で洗浄した場合の塩分濃度は１４．５‰、海水氷を２０ｗｔ％解凍した際の残りの海水氷を淡水で洗浄した場合の塩分濃度は９．９‰、海水氷を３０ｗｔ％解凍した際の残りの海水氷を淡水で洗浄した場合の塩分濃度は７．８‰、海水氷を４０ｗｔ％解凍した際の残りの海水氷を淡水で洗浄した場合の塩分濃度は６．１‰、海水氷を５０ｗｔ％解凍した際の残りの海水氷を淡水で洗浄した場合の塩分濃度は４．６‰であった。海水氷を解凍した際の残りの海水氷を淡水で洗浄すると塩分濃度が一層低下するのは、海水氷の表面に付着している塩分が淡水で洗い流されるからである。
【００１６】
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る脱塩方法による試験結果を示した表である。この試験では、上述の試験で凍結させて一定量解凍し、残りの海水氷を淡水で洗浄した後に解凍し、しかる後、再び凍結させて一定量解凍し、残りの海水氷を淡水で洗浄した場合の海水氷の塩分濃度を測定した。
【００１７】
この試験によると、図２に示されるように、海水氷を１０ｗｔ％解凍した際の残りの海水氷を淡水で洗浄した海水氷（塩分濃度１４．５‰）を解凍して更に凍結させ、１０ｗｔ％解凍した際の残りの海水氷を淡水で洗浄した場合の塩分濃度は３．１‰、海水氷を３０ｗｔ％解凍した際の残りの海水氷を淡水で洗浄した海水氷（塩分濃度７．８‰）を解凍して更に凍結させ、３０ｗｔ％解凍した際の残りの海水氷を淡水で洗浄した場合の塩分濃度は２．２‰、海水氷を５０ｗｔ％解凍した際の残りの海水氷を淡水で洗浄した海水氷（塩分濃度４．６‰）を解凍して更に凍結させ、３０ｗｔ％解凍した際の残りの海水氷を淡水で洗浄した場合の塩分濃度は０．４‰であった。
【００１８】
このことから、塩分を含んだ水を凍結した後に解凍し、残りの氷を解凍して更に凍結させることにより、第１の実施の形態による方法よりも、残りの氷の中の塩分濃度が更に一層低下することが実証された。また、残りの氷を融解して再凍結させ、さらに一部を融解させる工程を繰り返すことにより、塩分濃度を非常に低下させることができる。
【００１９】
また、この際、海水氷を解凍した際の残りの海水氷を淡水で洗浄すると、塩分濃度が更に低下することも、第１の実施の形態の場合と同様である。
【００２０】
図３は、本発明に係る脱塩方法を利用した場合における海洋深層水（塩分濃度３４．０１‰、カルシウム分３６４ｍｇ／ｌ、マグネシウム分２，４１５ｍｇ／ｌ）中の塩分、カルシウム、マグネシウムの残率の測定結果を示した表である。この表の左欄において、「５０ｗｔ％解凍」とは、凍結させた海洋深層水を５０ｗｔ％解凍した際の残りの海洋深層水氷を意味し、例えば「２０ｗｔ％解凍・２０ｗｔ％解凍」とは、凍結させた海洋深層水を２０ｗｔ％解凍し、残りの海洋深層水氷を融解させて更に凍結させ、２０ｗｔ％解凍した際の残りの海洋深層水氷を意味している。
【００２１】
図３から分かるように、本発明に係る脱塩方法を利用すると、カルシウム分およびマグネシウム分を残存させた状態で塩分濃度を低下させることができる。
【００２２】
なお、海水氷を淡水で洗浄する際に、海水氷を破砕すると、脱塩効率が一層向上する。
【００２３】
種々のミネラル分を豊富に含有している海洋深層水が、清涼飲料水、化粧水、食品などの用途に適していることは知られているが、本発明に係る方法を利用することにより、海洋深層水の豊富なミネラルを残存させた状態で塩分濃度を低下させることが可能になる。ここで、海洋深層水とは、海洋の表層に位置する表層水に対立する語であり、水深２００ｍ程度以深に位置する海水のことをいう。
【００２４】
本発明は、以上の発明の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、特別な装置を使用することなしに、比較的に簡単に、ミネラル分を残した状態で海水中の塩分を除去することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る方法による試験結果を示した表である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る方法による試験結果を示した表である。
【図３】本発明に係る脱塩方法を利用した場合における海水中の塩分、カルシウム、マグネシウムの残率の測定結果を示した表である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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