(57)【要約】【課題】イオン液体およびそれを用いた正浸透プロセスを提供する。【解決手段】フィード部とドロー溶液部とを半透膜により分離する工程を含む正浸透プロセスを提供する。イオン液体をドロー溶液部内に導入し、塩水をフィード部内に導入する。塩水の浸透圧はイオン液体よりも低いため、塩水中の純水は半透膜を透過し、ドロー溶液部に入り、イオン液体と混ざり合ってドロー溶液を形成する。ドロー溶液部からドロー溶液を得て、室温にて静置する。これによりドロー溶液は水層とイオン液体層とに分離する。イオン液体は下記のいずれかを含む。2018034149.tif 000110【選択図】図１
2018034149.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正浸透プロセスに使用される、下記のいずれかを含むイオン液体。
【化１】
2018034149.tif 000062
【化２】
2018034149.tif 000063
【化３】
2018034149.tif 000064
（式中、Ｒ1はＣ4-6アルキル基であり、Ｒ2はＣ4-14アルキル基であり、Ｒ3はＣ3-16アルキル基であり、Ｒ4はＣ1-8アルキル基であり、
2018034149.tif 000065
は以下の：
【化４】
2018034149.tif 000066
【化５】
2018034149.tif 000067
【化６】
2018034149.tif 000068
【化７】
2018034149.tif 000069
【化８】
2018034149.tif 000070
【化９】
2018034149.tif 000071
【化１０】
2018034149.tif 000072
【化１１】
2018034149.tif 000073
【化１２】
2018034149.tif 000074
【化１３】
2018034149.tif 000075
のいずれか、またはこれらの組み合わせであり、
2018034149.tif 000076
は、ＨＳＯ4-、ＮＯ3-、Ｃｌ-、またはこれらの組み合わせである。）
【請求項２】
前記イオン液体が下記である請求項１記載のイオン液体。
【化１４】
2018034149.tif 000077
【請求項３】
前記イオン液体が下記である請求項１記載のイオン液体。
【化１５】
2018034149.tif 000078
【請求項４】
2018034149.tif 000079
が下記のうちの２つの組み合わせであり、
【化１６】
2018034149.tif 000080
【化１７】
2018034149.tif 000081
【化１８】
2018034149.tif 000082
【化１９】
2018034149.tif 000083
【化２０】
2018034149.tif 000084
かつ、
2018034149.tif 000085
における前記組み合わせのうちの１つと他の１つとのモル比が１：０．２〜１：１である請求項１記載のイオン液体。
【請求項５】
半透膜によりフィード部とドロー溶液部とを分離する工程、
イオン液体を前記ドロー溶液部内に導入する工程、
塩水を前記フィード部内に導入する工程であって、前記塩水が前記イオン液体よりも低い浸透圧を有しており、前記塩水中の純水が前記半透膜を透過して、前記ドロー溶液部に入り、前記イオン液体と混ざり合ってドロー溶液を形成する工程、
前記ドロー溶液部から前記ドロー溶液を得る工程、および
前記ドロー溶液を室温で静置することにより、前記ドロー溶液を水層とイオン液体層とに分離する工程
を含む正浸透プロセスであって、前記イオン液体が下記のいずれかを含む正浸透プロセス。
【化２１】
2018034149.tif 000086
【化２２】
2018034149.tif 000087
【化２３】
2018034149.tif 000088
（式中、Ｒ1はＣ4-6アルキル基であり、Ｒ2はＣ4-14アルキル基であり、Ｒ3はＣ3-16アルキル基であり、Ｒ4はＣ1-8アルキル基であり、
2018034149.tif 000089
は以下の：
【化２４】
2018034149.tif 000090
【化２５】
2018034149.tif 000091
【化２６】
2018034149.tif 000092
【化２７】
2018034149.tif 000093
【化２８】
2018034149.tif 000094
【化２９】
2018034149.tif 000095
【化３０】
2018034149.tif 000096
【化３１】
2018034149.tif 000097
【化３２】
2018034149.tif 000098
【化３３】
2018034149.tif 000099
のいずれか、またはこれらの組み合わせであり、
2018034149.tif 000100
は、ＨＳＯ4-、ＮＯ3-、Ｃｌ-、またはこれらの組み合わせである。）
【請求項６】
前記ドロー溶液を前記水層と前記イオン液体層とに分離する前記工程において、前記イオン液体層と前記水層との重量比が１０：９０〜５０：５０である請求項５記載の正浸透プロセス。
【請求項７】
前記室温が１５℃〜３０℃の範囲である請求項５記載の正浸透プロセス。
【請求項８】
前記イオン液体が下記である請求項５記載の正浸透プロセス。
【化３４】
2018034149.tif 000101
【請求項９】
前記ドロー溶液を前記水層と前記イオン液体層とに分離する前記工程において、前記イオン液体層と前記水層との重量比が３０:７０〜５０：５０である請求項８記載の正浸透プロセス。
【請求項１０】
前記イオン液体が下記である請求項５記載の正浸透プロセス。
【化３５】
2018034149.tif 000102
【請求項１１】
前記ドロー溶液を前記水層と前記イオン液体層とに分離する前記工程において、前記イオン液体層と前記水層との重量比が１０：９０〜４０：６０である請求項１０記載の正浸透プロセス。
【請求項１２】
2018034149.tif 000103
が下記のうちの２つの組み合わせであり、
【化３６】
2018034149.tif 000104
【化３７】
2018034149.tif 000105
【化３８】
2018034149.tif 000106
【化３９】
2018034149.tif 000107
【化４０】
2018034149.tif 000108
かつ、
2018034149.tif 000109
における前記組み合わせのうちの１つと他の１つとのモル比が１：０．２〜１：１である請求項５記載の正浸透プロセス。
【請求項１３】
前記ドロー溶液を前記水層と前記イオン液体層とに分離する前記工程の後に、前記イオン液体層を前記ドロー溶液部内に導入する工程をさらに含む請求項５記載の正浸透プロセス。
【請求項１４】
前記塩水を前記フィード部内に導入する前記工程が、前記フィード部内に海水を連続的に導入することを含む請求項５記載の正浸透プロセス。
【請求項１５】
前記ドロー溶液を形成するように前記純水および前記イオン液体を混合するために、前記ドロー溶液部内の前記純水および前記イオン液体を撹拌する工程をさらに含む請求項５記載の正浸透プロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１６年８月３０日に出願された米国仮特許出願第６２／３８１１８７号の利益を主張すると共に、２０１６年１２月１日に出願された台湾特許出願第１０５１３９６５号の優先権を主張するものであり、それらの全体が参照により本明細書中に組み込まれる。
【０００２】
［技術分野］
本技術分野は、正浸透プロセスに用いられるドロー溶質（イオン液体）に関する。
【背景技術】
【０００３】
正浸透（ＦＯ）脱塩法の技術原理は、（半透膜によって分離された２つの部分のそれぞれに含有される、２つの溶液／溶質間の）浸透圧差を駆動力として利用するというものである。より低い浸透圧を有するフィード部（feed part）内の水は、半透膜を透過して、より高い浸透圧を有するドロー溶液部へと移動する。（半透膜を透過した）水とドロー溶液との混合液は、分離、または、水とドロー溶液とに分離するために濃縮され得、これによってドロー溶液はリサイクルされ、そして純水が生成される。水処理において、正浸透プロセスは、低いエネルギー消費および低い膜ファウリング率（film fouling ratio）といった利点を有しており、これにより機能の安定性およびコストパフォーマンスが大幅に向上され得る。
【０００４】
ドロー溶液は、（１）高い浸透圧、（２）親水性、および（３）水からの分離が容易、という特性を有していなければならず、このうち、ドロー溶液と（半透膜を透過した）水との分離およびドロー溶液のリサイクルは、正浸透プロセスにおけるエネルギー消費の重要な要因である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１６／００８２３９１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
いくつかの従来技術は、ドロー溶質として機能するイオン液体を採用しているが、このようなドロー溶液（水とイオン液体との混合液）は、２層（水層およびイオン液体層）に分離するために３５℃〜５０℃まで加熱する必要がある。明らかに、イオン液体を用いる従来の方法には、必須である加熱に起因するエネルギー消費の問題がある。よって、前記問題を解決するための正浸透プロセスのための新規なドロー溶質が依然として必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一実施形態は、正浸透プロセスに使用される、下記のいずれかを含むイオン液体を提供する。
【化１】
2018034149.tif 000003
【化２】
2018034149.tif 000004
【化３】
2018034149.tif 000005
（式中、Ｒ1はＣ4-6アルキル基であり、Ｒ2はＣ4-14アルキル基であり、Ｒ3はＣ3-16アルキル基であり、Ｒ4はＣ1-8アルキル基であり、
2018034149.tif 000006
は以下の：
【化４】
2018034149.tif 000007
【化５】
2018034149.tif 000008
【化６】
2018034149.tif 000009
【化７】
2018034149.tif 000010
【化８】
2018034149.tif 000011
【化９】
2018034149.tif 000012
【化１０】
2018034149.tif 000013
【化１１】
2018034149.tif 000014
【化１２】
2018034149.tif 000015
【化１３】
2018034149.tif 000016
のいずれか、またはこれらの組み合わせであり、
2018034149.tif 000017
は、ＨＳＯ4-、ＮＯ3-、Ｃｌ-、またはこれらの組み合わせである。）
【０００８】
本開示の一実施形態は、半透膜によりフィード部とドロー溶液部とを分離する工程、イオン液体をドロー溶液部内に導入する工程、塩水をフィード部内に導入する工程であって、塩水がイオン液体よりも低い浸透圧を有しており、塩水中の純水が半透膜を透過して、ドロー溶液部に入り、イオン液体と混ざり合ってドロー溶液を形成する工程、ドロー溶液部からドロー溶液を得る工程、および、ドロー溶液を室温で静置することにより、ドロー溶液を水層とイオン液体層とに分離する工程を含む正浸透プロセスを提供し、ここで、イオン液体は下記のいずれかを含む。
【化１４】
2018034149.tif 000018
【化１５】
2018034149.tif 000019
【化１６】
2018034149.tif 000020
（式中、Ｒ1はＣ4-6アルキル基であり、Ｒ2はＣ4-14アルキル基であり、Ｒ3はＣ3-16アルキル基であり、Ｒ4はＣ1-8アルキル基であり、
2018034149.tif 000021
は以下の：
【化１７】
2018034149.tif 000022
【化１８】
2018034149.tif 000023
【化１９】
2018034149.tif 000024
【化２０】
2018034149.tif 000025
【化２１】
2018034149.tif 000026
【化２２】
2018034149.tif 000027
【化２３】
2018034149.tif 000028
【化２４】
2018034149.tif 000029
【化２５】
2018034149.tif 000030
【化２６】
2018034149.tif 000031
のいずれか、またはこれらの組み合わせであり、
2018034149.tif 000032
は、ＨＳＯ4-、ＮＯ3-、Ｃｌ-、またはこれらの組み合わせである。）
【０００９】
添付の図面を参照しながら、以下の実施形態において詳細な説明が行われる。
【発明の効果】
【００１０】
本開示では、特定の構造を有するイオン液体をドロー溶質とすることにより、塩水からの純水の取り出しが可能である。（特定の比率のイオン液体と水とからなる）混合液は、室温で静置された後、追加の加熱が行われることなしに、自発的に２層に分離する。これは、正浸透プロセスにおける、ドロー溶質と水との分離のためのエネルギー消費を有効に低減し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明および実施例を読むことによって、本開示をより十分に理解することができる。
【００１２】
【図１】本開示の一実施形態における正浸透プロセスを示す図である。
【図２】本開示の一実施形態における混合液中のイオン液体濃度と混合液の浸透圧との関係を示す図である。
【図３】本開示の一実施形態における混合液中のイオン液体濃度と混合液の導電率との関係を示す図である。
【図４】本開示の一実施形態における、フィード部およびドロー溶液部の重量変化（水の透過流束（flux））と時間との関係、ならびに、ドロー溶液部内のドロー溶液の導電率と時間との関係を示す図である。
【図５】本開示の一実施形態における、種々のイオン液体を含有する混合液の相分離温度とイオン液体濃度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の詳細な説明においては、説明を目的として、開示される実施形態が十分に理解されるように多数の特定の詳細が記載される。しかし、これらの特定の詳細なしにも、１つまたは複数の実施形態が実施可能であることは明らかであろう。また、図を簡潔にすることを目的として、周知の構造および装置は概略的に示されている。
【００１４】
本開示の一実施形態は、図１に示されるように、フィード部１３とドロー溶液部１５とを半透膜１１により分離する工程を含む正浸透プロセスを提供する。次いで、塩水１７がフィード部１３内に導入され、そしてイオン液体１９がドロー溶液部１５内に導入される。塩水１７の浸透圧がイオン液体１９の浸透圧よりも低いため、塩水１７中の純水２１は、半透膜１１を透過して、ドロー溶液部１５に入り、イオン液体１９と混ざり合ってドロー溶液を形成し得る。一実施形態において、ドロー溶液はさらに撹拌されてもよく、これにより、ドロー溶液部１５内のドロー溶液は、水層とイオン液体層とに分離しなくなる。したがって、ドロー溶液部内のドロー溶液の浸透圧が影響を受けることがなくなり、水の透過流束（water flux）は低下しない。ドロー溶液に含まれる水の含有量が一定の程度に達した後、ドロー溶液部１５からドロー溶液を得、次いで、ドロー溶液が室温にて静置される。一実施形態において、ドロー溶液は、静置のためにパイプにより別のタンクへと導かれてもよい。ドロー溶液部１５内のイオン液体のアニオンおよびカチオンは設計されたものであり、イオン液体自体または２つのイオン液体の混合液のアニオンは、水素結合に起因する高い吸水能を有する。アニオン濃度が一定の範囲に達すると、アニオンの親水性は、コンフォーメーション変化（conformational change）、例えば分子内水素結合など、によって低下され、アニオンと疎水性カチオンとの凝集が促進される。その結果、一定の濃度範囲のアニオンおよびカチオンが凝集し、これにより静置されているドロー溶液が、水層とイオン液体層とに分離される。ドロー溶液に追加の熱エネルギーを与える必要はなく、ドロー溶液は自発的にイオン液体１９と水とに分離し得る。
【００１５】
一実施形態において、ドロー溶液を水層とイオン液体層とに分離する工程の後に、イオン液体層は、ドロー溶液部１５内に再導入（例えば、リサイクル）され得る。例えば、他のタンク内のイオン液体層が、イオン液体を再利用するために、パイプによりドロー溶液部１５へと戻されてもよい。一実施形態において、塩水をフィード部内に導入する工程において、フィード部１３内の塩水の浸透圧（濃度）が変わらずに保たれるように、海水が連続的に導入されてもよい。これによって、（塩水中の）純水２１のドロー溶液部１５内への浸透という現象が、フィード部１３内の塩水１７の濃度および浸透圧を増加させることがなくなり、そして、ドロー溶液部１５内へと浸透する純水２１の透過流束は低下しない。代替的に、塩水は、工場、家庭、または実験室からの排水であってもよい。
【００１６】
一実施形態において、ドロー溶液を水層とイオン液体層とに分離する工程において、イオン液体層と水層との重量比は１０：９０〜５０：５０である。ドロー溶液中のイオン液体の重量比が高すぎるかまたは低すぎると、ドロー溶液は室温でイオン液体層と水層とに分離されなくなる。一実施形態において、室温は１５℃〜３０℃である。相分離特性を備えるイオン液体を含有するドロー溶液が、２層に分離されるために過度に高い温度（例えば、室温より高い温度）を必要とする場合、分離のために追加の加熱を行わなければならない。しかしながら、このような追加の加熱工程は、より多くのエネルギーを消費するであろう。
【００１７】
イオン液体は下記のいずれかを含む。
【化２７】
2018034149.tif 000033
【化２８】
2018034149.tif 000034
【化２９】
2018034149.tif 000035
【００１８】
ここで、Ｒ1はＣ4-6アルキル基であり、Ｒ2はＣ4-14アルキル基であり、Ｒ3はＣ3-16アルキル基であり、Ｒ4はＣ1-8アルキル基である。
2018034149.tif 000036
は下記のいずれか、またはこれらの組み合わせである。
【化３０】
2018034149.tif 000037
【化３１】
2018034149.tif 000038
【化３２】
2018034149.tif 000039
【化３３】
2018034149.tif 000040
【化３４】
2018034149.tif 000041
【化３５】
2018034149.tif 000042
【化３６】
2018034149.tif 000043
【化３７】
2018034149.tif 000044
【化３８】
2018034149.tif 000045
【化３９】
2018034149.tif 000046
2018034149.tif 000047
は、ＨＳＯ4-、ＮＯ3-、Ｃｌ-、またはこれらの組み合わせである。
【００１９】
一実施形態において、
2018034149.tif 000048
は、以下の：
【化４０】
2018034149.tif 000049
【化４１】
2018034149.tif 000050
【化４２】
2018034149.tif 000051
【化４３】
2018034149.tif 000052
【化４４】
2018034149.tif 000053
のうちの２つの組み合わせであり、かつ、
2018034149.tif 000054
における組み合わせのうちの１つと他の１つとのモル比は、１：０．２〜１：１である。
【００２０】
一実施形態において、イオン液体は、
【化４５】
2018034149.tif 000055
である。本実施形態において、ドロー溶液を水層とイオン液体層とに分離する工程における、イオン液体層と水層との重量比は、３０：７０〜５０：５０である。
【００２１】
代替的には、イオン液体は、
【化４６】
2018034149.tif 000056
である。本実施形態において、ドロー溶液を水層とイオン液体層とに分離する工程における、イオン液体層と水層との重量比は、１０：９０〜４０：６０である。
【００２２】
したがって、本開示において、特定の構造を有するイオン液体は、ドロー溶質として作用し、これは塩水からの純水の取り出しを可能にし得る。室温での静置後、（特定の比率のイオン液体と水との）混合液は、追加の加熱に付されることなく、自発的に２層に分離する。これは、正浸透プロセスにおける、ドロー溶質と水との分離に関するエネルギー消費を有効に低減し得る。
【００２３】
当該技術分野における当業者に容易に理解されるよう、添付の図面を参照しながら、以下に例示的な実施形態が詳細に記載される。しかしながら、本発明の概念は、ここに記載される例示的な実施形態に限定されることなく、様々な形態で具体化され得る。明瞭化のため、以下の記載において周知の部分の記載は省かれており、また全体を通して、類似の参照符号は類似する構成要素を示している。
【実施例】
【００２４】
実施例１
テトラブチルホスホニウムヒドロキシド１モル部がマレイン酸１モル部と混合され、その後、反応のため２４時間室温で撹拌された。得られた生成物は、抽出物の有機層を収集するため、ジクロロメタンで抽出された。有機層は濃縮され、そして残余の水を除去するために減圧下で蒸留され、これにより、イオン液体［Ｐ4444］［Ｍａｌ］を得た。上記反応を以下に示す。
【化４７】
2018034149.tif 000057
【００２５】
種々の重量比のイオン液体［Ｐ4444］［Ｍａｌ］が、水と混合され、次いで、室温でしばらく静置され、混合液中で相分離が起こるか否かが確認され、そしてその結果が表１に示されている。イオン液体［Ｐ4444］［Ｍａｌ］と水との混合液は、濃度感受性の（concentration-sensitized）相分離特性を有していた。６０ｗｔ％〜７０ｗｔ％のイオン液体［Ｐ4444］［Ｍａｌ］を含む混合液は均一な溶液であった。混合液を希釈するために水の量が増加された場合、例えば３０ｗｔ％〜５０ｗｔ％のイオン液体［Ｐ4444］［Ｍａｌ］を含む混合液となった場合、混合液は２層に分離した。この分離は自発的な相分離であり、混合液に追加の熱エネルギーを与える必要はない。混合液を希釈するために水の量がさらに増加された場合、例えば２０ｗｔ％以下のイオン液体［Ｐ4444］［Ｍａｌ］を含む混合液となった場合、イオン液体と水とは相分離せず、互いに混ざり合っていた。
【００２６】
【表１】
2018034149.tif 000058
【００２７】
イオン液体［Ｐ4444］［Ｍａｌ］の浸透圧が、浸透圧計ＯＳＭＯＭＡＴ  ０３０（ＧＯＮＯＴＥＣ社製）を用いて、氷点降下法により分析された。氷点降下法の原理は、イオン液体の溶液の氷点を測定するというものである。１モルの溶質（例えばイオン液体）が１ｋｇの水（溶質を含む）の氷点を１．８６℃低下させた場合に、その溶質の浸透圧が１Ｏｓｍｏｌ／ｋｇと定義され得る。
【００２８】
実験結果に示されるように、イオン液体［Ｐ4444］［Ｍａｌ］の濃度が５ｗｔ％〜２５ｗｔ％の範囲である場合に、図２に示されるように、混合液（イオン液体［Ｐ4444］［Ｍａｌ］および水を含む）の浸透圧は、イオン液体濃度の増加に伴い直線的に増加した。イオン液体［Ｐ4444］［Ｍａｌ］の濃度が２５ｗｔ％に達すると、イオン液体および水を含む混合液の浸透圧は、１．０Ｏｓｍｏｌ／ｋｇとなった（海水の浸透圧１．２Ｏｓｍｏｌ／ｋｇに近い）。
【００２９】
さらに、高濃度のイオン液体［Ｐ4444］［Ｍａｌ］を含む混合液の浸透圧は、計器の検出限界を超えていた。このため、混合液の浸透圧対混合液のイオン液体［Ｐ4444］［Ｍａｌ］濃度（５ｗｔ％〜２５ｗｔ％）の式が、測定データから導出された。続いて、種々の濃度（３０ｗｔ％〜７０ｗｔ％）のイオン液体［Ｐ4444］［Ｍａｌ］を含む混合液の浸透圧がこの式により見積もられ、そしてその結果が表２に示されている。３０ｗｔ％〜７０ｗｔ％の濃度のイオン液体［Ｐ4444］［Ｍａｌ］を含む混合液は、高い浸透圧、例えば海水の浸透圧の２〜５倍などの浸透圧を有していた。
【００３０】
【表２】
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【００３１】
混合液（種々の濃度のイオン液体［Ｐ4444］［Ｍａｌ］を含む）のイオン液体濃度の、導電率に対する関係が図３に示されている。高濃度のイオン液体を含む混合液は、約４ｍＳ／ｃｍである初期導電率を有し、そして導電率は、水の含有量の増加に伴い増加した。イオン液体の含有量の多い領域（ionic liquid-rich region）において、イオン液体は、イオン対（ion pair）の形式で存在しており、そして、イオン液体の自己凝集（self-aggregation）現象は、水の含有量の増加によって低下されるため、イオン対は、個々のアニオンおよびカチオンに分離されるであろう。イオン液体の特性により、正浸透プロセスは、高い水の透過流束を伴って安定的に作動され得る。さらに、イオン液体を用いる正浸透プロセスは、無機塩をドロー溶質として用いる他の正浸透プロセスと比較してより良好なパフォーマンスを有している。
【００３２】
正浸透装置が実験室内で組み立てられた。正浸透モジュールはプレートタイプのものとした。流路の設計は、二重流路循環型（dual-channel circulation type）とした。フィード部とドロー溶液部とを分離するための膜としては、６４ｃｍ2である有効面積を有するＴＷ３０−１８１２（Ｄｏｗ−ｆｉｌｍｔｅｃ  Ｃｏ．社製）を用いた。溶液が、フィード部およびドロー溶液部内にそれぞれポンプにより導入された。種々の時間におけるフィード部の重量およびドロー溶液部の重量が、走査速度２５ｃｍ／ｓで測定され、記録された。図４に示されるように、重量の変化、膜面積、および実験の時間から水の透過流束が算出された。
【００３３】
イオン液体［Ｐ4444］［Ｍａｌ］が、ドロー溶液部へと導入され、そして、脱イオン水がフィード部内に導入された。初期の段階では、実験時間の増加にともない、ドロー溶液部内の混合液の導電率および水の透過流束が増加した。８時間安定的に作動された後も、水の透過流束およびドロー溶液部内の混合液の導電率は、依然として維持されていた。このことは、正浸透プロセスのドロー溶質として作用するイオン液体［Ｐ4444］［Ｍａｌ］が、安定的な作用などの優位点を有していることを証明している。
【００３４】
実施例２
Ｎ−オクチルピロリドン１モル部が硫酸１モル部と氷浴中で混合され、その後、イオン液体［ＨＮＯＰ］［ＨＳＯ4］を得るために２４時間反応された。上記反応を以下に示す。
【化４８】
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【００３５】
種々の重量比のイオン液体［ＨＮＯＰ］［ＨＳＯ4］が水と混合され、その後、室温でしばらく静置され、混合液中で相分離が起こるか否かが確認され、そしてその結果が表３に示されている。イオン液体［ＨＮＯＰ］［ＨＳＯ4］と水との混合液は、濃度感受性の（concentration-sensitized）相分離特性を有していた。５０ｗｔ％〜７０ｗｔ％のイオン液体［ＨＮＯＰ］［ＨＳＯ4］を含む混合液は均一な溶液であった。混合液を希釈するために水の量が増加された場合、例えば４０ｗｔ％以下のイオン液体［ＨＮＯＰ］［ＨＳＯ4］を含む混合液となった場合、混合液は２層に分離した。この分離は自発的な相分離であり、混合液に追加の熱エネルギーを与える必要はない。
【００３６】
【表３】
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【００３７】
比較例１
種々の重量比の、実施例１で調製されたイオン液体［Ｐ4444］［Ｍａｌ］が、（１０℃に近い）低温で水とそれぞれ混合されて、１０ｗｔ％、３０ｗｔ％、５０ｗｔ％、および７０ｗｔ％のイオン液体［Ｐ4444］［Ｍａｌ］を含む均一な溶液が調製された。均一溶液は、それらの相分離温度を検出するためにゆっくりと加熱され、そしてその結果が図５に示されている。
【００３８】
種々の重量比のイオン液体［Ｐ4444］［ＴＳＯ］（＃８６９３３、Ａｌｄｒｉｃｈ社製）が、（１０℃に近い）低温で水とそれぞれ混合されて、１０ｗｔ％、３０ｗｔ％、および５０ｗｔ％のイオン液体［Ｐ4444］［ＴＳＯ］を含む均一な溶液が調製された。均一溶液は、それらの相分離温度を検出するためにゆっくりと加熱され、そしてその結果が図５に示されている。
【００３９】
図５に示されるように、３０ｗｔ％〜５０ｗｔ％のイオン液体［Ｐ4444］［Ｍａｌ］を含む混合液は、室温で２層に分離し、そして、イオン液体［Ｐ4444］［ＴＳＯ］を含むすべての混合液は、室温より高い温度で２層に分離した。イオン液体［Ｐ4444］［ＴＳＯ］とは異なり、イオン液体［Ｐ4444］［Ｍａｌ］と水との混合液は、正浸透プロセスにおいて、加熱することなしに２層に分離され得、これは、正浸透プロセスにおいてドロー溶質と水とを分離するための熱エネルギーの節約を可能にするものである。
【００４０】
本開示の実施形態に各種修飾および変更を加え得るということは、当業者には明らかであろう。明細書の記載および実施例は、単に例示として考慮されることを意図するものであり、本開示の真の範囲は、以下の特許請求の範囲およびそれらの均等物によって示される。
【符号の説明】
【００４１】
１１…半透膜
１３…フィード部
１５…ドロー溶液部
１７…塩水
１９…イオン液体
２１…純水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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