(57)【要約】  溶質および溶媒ｂを含有する供給流ａを、浸透物質流ｄと半透膜ｏを介して向流または並流させ、前記供給流ａに含有される溶媒ｂを前記半透膜ｏを通過させて浸透物質流ｄに移動させて流れｅを得る第一の工程；溶媒ｂおよび浸透物質流ｄを含有する前記流れｅを熱相変化型ポリマー流ｋと混合して流れｆとした後、溶媒ｂ、浸透物質流ｄ、および熱相変化型ポリマー流ｋを含有する前記流れｆを、浸透物質流ｄと、溶媒ｂおよび熱相変化型ポリマー流ｋを含有する流れｈとに分離する第二の工程；および、前記流れｈを加熱した後、溶媒ｂと熱相変化型ポリマー流ｋとに分離する第三の工程；を有する溶媒分離システムであって、前記第二の工程が、下記の条件（１）および（２）：（１）混合前の熱相変化型ポリマー流ｋの温度Ｔｋ、および混合後の流れｆの温度Ｔｆが、Ｔｋ−Ｔｆ＝０．１℃以上８０℃以下の関係にある、（２）混合後の流れｆの温度Ｔｆが、該流れｆの曇点以上である、を同時に満足することを特徴とする、前記システム。
2016027865.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶質および溶媒ｂを含有する供給流ａを、
浸透物質流ｄと半透膜ｏを介して向流または並流させ、前記供給流ａに含有される溶媒ｂを前記半透膜ｏを通過させて浸透物質流ｄに移動させて流れｅを得る第一の工程；
溶媒ｂおよび浸透物質流ｄを含有する前記流れｅを熱相変化型ポリマー流ｋと混合して流れｆとした後、
溶媒ｂ、浸透物質流ｄ、および熱相変化型ポリマー流ｋを含有する前記流れｆを、
浸透物質流ｄと、
溶媒ｂおよび熱相変化型ポリマー流ｋを含有する流れｈと
に分離する第二の工程；および
前記流れｈを加熱した後、溶媒ｂと熱相変化型ポリマー流ｋとに分離する第三の工程；
を有する溶媒分離システムであって、
前記第二の工程が、下記の条件（１）および（２）：
（１）混合前の熱相変化型ポリマー流ｋの温度Ｔｋ、および混合後の流れｆの温度Ｔｆが、Ｔｋ−Ｔｆ＝０．１℃以上８０℃以下の関係にある、
（２）混合後の流れｆの温度Ｔｆが、該流れｆの曇点以上である
を同時に満足することを特徴とする、前記システム。
【請求項２】
上記第二の工程において、さらに、
混合前の流れｅの温度Ｔｅ、および混合後の流れｆの温度Ｔｆが、Ｔｅ−Ｔｆ＝０．１℃以上８０℃以下の関係にある、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記溶媒ｂが水である、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記熱相変化型ポリマー流ｋに含有される熱相変化型ポリマーが、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとのコポリマーであって、
その末端が水酸基であるか、または
末端の水酸基のひとつ以上が、アルキル基、フェニル基、アリル基、およびアリール基から成る群より選択される一種以上の基で置換されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
溶媒ｂおよび熱相変化型ポリマー流ｋを含有する前記流れｈが、５０℃以上２００℃以下の間に曇点を有するものである、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記浸透物質流ｄに含有される浸透物質が、無機塩基、有機塩基、塩、イオン性ポリマー、イオン液体、非イオン性ポリマー、および有機化合物から成る群より選択される一種以上である、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記第一の工程が正浸透プロセスによるものである、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載のシステムを使用して、無機化合物および有機化合物から選択される溶質と溶媒ｂとを含有する供給流ａから溶媒ｂを分離することを特徴とする、溶媒の分離方法。
【請求項９】
溶質および溶媒ｂを含有する供給流ａを、
浸透物質流ｄと半透膜ｏを介して向流または並流させ、前記供給流ａに含有される溶媒ｂを前記半透膜ｏを通過させて浸透物質流ｄに移動させて流れｅを得る第一の工程；
溶媒ｂおよび浸透物質流ｄを含有する前記流れｅと熱相変化型ポリマー流ｋを向流抽出装置Ｓに導入し、溶媒ｂを流れｅから熱相変化型ポリマー流ｋに移動させて、
浸透物質流ｄと、
溶媒ｂおよび熱相変化型ポリマー流ｋを含有する流れｈと
に分離する第二の工程；ならびに
前記流れｈを加熱した後、溶媒ｂと熱相変化型ポリマー流ｋとに分離する第三の工程
を有することを特徴とする、溶媒分離システム。
【請求項１０】
前記第二の工程において、混合前の熱相変化型ポリマー流ｋの温度Ｔｋ、および向流抽出装置Ｓ内の温度Ｔｓが、Ｔｋ−Ｔｓ＝０．１℃以上８０℃以下の関係にある、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第二の工程において、混合前の流れｅの温度Ｔｅ、および向流抽出装置内の温度Ｔｓが、Ｔｅ−Ｔｓ＝０．１℃以上８０℃以下の関係にある、請求項９または１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記溶媒ｂが水である、請求項９〜１１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記熱相変化型ポリマー流ｋに含有される熱相変化型ポリマーが、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとのコポリマーであって、
その末端が水酸基であるか、または
末端の水酸基のひとつ以上が、アルキル基、フェニル基、アリル基、およびアリール基から成る群より選択される一種以上の基で置換されている、請求項９〜１２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１４】
溶媒ｂおよび熱相変化型ポリマー流ｋを含有する流れｈが、５０℃以上２００℃以下の間に曇点を有するものである、請求項９〜１３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１５】
前記浸透物質流ｄに含有される浸透物質が、無機塩基、有機塩基、塩、イオン性ポリマー、イオン液体、非イオン性ポリマー、および有機化合物から成る群より選択される一種以上である、請求項９〜１４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記第一の工程が正浸透プロセスによるものである、請求項９〜１５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１７】
請求項９〜１６のいずれかに記載のシステムを使用して、無機化合物および有機化合物から選択される溶質と溶媒ｂとを含有する供給流ａから溶媒ｂを分離することを特徴とする、溶媒の分離方法。
【請求項１８】
供給流ａと浸透物質流ｄとが半透膜oを介して向流または並流する構造を有し、
前記供給流ａの注入口、および供給流ａが浸透物質流ｄと前記半透膜ｏを介して向流または並流した後の流れｃの排出口、ならびに前記浸透物質流ｄの注入口、および浸透物質流ｄが供給流ａ前記半透膜ｏを介して向流または並流した後の流れｅの排出口を有するユニットＡ；
流れｅと熱相変化型ポリマー流ｋとを向流させ、前記流れｅ中の溶媒ｂを前記熱相変化型ポリマー流ｋへと抽出して流れｈとする構造を有し、
前記流れｅの注入口および抽出後の流れｅの排出口、ならびに熱相変化型ポリマー流ｋの注入口、および流れｈの排出口を有し、かつ、温度調節機能を有する向流抽出装置Ｓ；ならびに
前記流れｈを加熱するための熱交換器ｑ２、およびセパレーターＢを有し、
前記セパレーターＢは、前記流れｈを、熱相変化型ポリマー流ｋと、溶媒ｂとに分離する機能を有し、そして該セパレーターは、前記流れｈの注入口と、前記熱相変化型ポリマー流ｋの排出口と、前記溶媒ｂの排出口と、を有するユニットＢ；を有することを特徴とする、溶媒分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶液から溶媒を分離するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶液から溶媒を分離回収することは、工業的に広く実施されている。分離されるべき溶媒は、無機化合物および有機化合物から選ばれる溶質を含んでいる。そのため、回収された溶媒はしばしば精製工程を必要とする。精製された溶媒は、化学工業プロセス用途の溶媒として、あるいはその他の様々な用途に用いられるものとして、販売されることもある。
溶媒の中でも、水は、多くの場合、種々の溶質を含有しており、一般的にそのままでは水として使用できない典型的な溶媒である。従って、そのような低品質な水から使用可能な水とするための精製・再生が必要とされている。
水の精製の例としては、例えば、海水の淡水化、工業排水の精製などを挙げることができる。従来技術における水の精製は、例えば蒸留、逆浸透などの、比較的高温・高圧を要求するエネルギー集約型の方法によって行われている。従って、正浸透の技術に注目が集まっている（特許文献１）。
そのため、水の精製・再生を効率的に行う工程が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１１／０２７２３５５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、溶液から効率的に溶媒を分離するためのシステムおよび方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、前記課題を解決するため、鋭意検討を行った。その結果、正浸透プロセスを用いた溶媒精製システムにおいて、溶媒が移動した浸透物質流から熱相変化型ポリマー流に溶媒を吸収させる際に、該吸収にかかわる液流それぞれの温度が、相互に特定の関係を有するように制御することによって、溶媒の分離がより効率的に行えることを見出し、本発明をなすにいたった。【０００６】
即ち、本発明は以下のとおりである。
[１］  溶質および溶媒ｂを含有する供給流ａを、
浸透物質流ｄと半透膜ｏを介して向流または並流させ、前記供給流ａに含有される溶媒ｂを前記半透膜ｏを通過させて浸透物質流ｄに移動させて流れｅを得る第一の工程；
溶媒ｂおよび浸透物質流ｄを含有する前記流れｅを熱相変化型ポリマー流ｋと混合して流れｆとした後、
溶媒ｂ、浸透物質流ｄ、および熱相変化型ポリマー流ｋを含有する前記流れｆを、
浸透物質流ｄと、
溶媒ｂおよび熱相変化型ポリマー流ｋを含有する流れｈと
に分離する第二の工程；および
前記流れｈを加熱した後、溶媒ｂと熱相変化型ポリマー流ｋとに分離する第三の工程；
を有する溶媒分離システムであって、
前記第二の工程が、下記の条件（１）および（２）：
（１）混合前の熱相変化型ポリマー流ｋの温度Ｔｋ、および混合後の流れｆの温度Ｔｆが、Ｔｋ−Ｔｆ＝０．１℃以上８０℃以下の関係にある、
（２）混合後の流れｆの温度Ｔｆが、該流れｆの曇点以上である
を同時に満足することを特徴とする、前記システム。【０００７】
［２］  上記第二の工程において、さらに、
混合前の流れｅの温度Ｔｅ、および混合後の流れｆの温度Ｔｆが、Ｔｅ−Ｔｆ＝０．１℃以上８０℃以下の関係にある、［１］に記載のシステム。
［３］  前記溶媒ｂが水である、［１］または［２］に記載のシステム。
［４］  前記熱相変化型ポリマー流ｋに含有される熱相変化型ポリマーが、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとのコポリマーであって
その末端が水酸基であるか、または
末端の水酸基のひとつ以上が、アルキル基、フェニル基、アリル基、およびアリール基から成る群より選択される一種以上の基で置換されている、［１］〜［３］のいずれか一項に記載のシステム。【０００８】
［５］  溶媒ｂおよび熱相変化型ポリマー流ｋを含有する前記流れｈが、５０℃以上２００℃以下の間に曇点を有するものである、［１］〜［４］のいずれか一項に記載のシステム。
［６］  前記浸透物質流ｄに含有される浸透物質が、無機塩基、有機塩基、塩、イオン性ポリマー、イオン液体、非イオン性ポリマー、および有機化合物から成る群より選択される一種以上である、［１］〜［５］のいずれか一項に記載のシステム。
［７］  前記第一の工程が正浸透プロセスによるものである、［１］〜［６］のいずれか一項に記載のシステム。【０００９】
［８］  ［１］〜［７」のいずれか一項に記載のシステムを使用して、無機化合物および有機化合物から選択される溶質と溶媒ｂとを含有する供給流ａから溶媒ｂを分離することを特徴とする、溶媒の分離方法。【００１０】
［９］  溶質および溶媒ｂを含有する供給流ａを、
浸透物質流ｄと半透膜ｏを介して向流または並流させ、前記供給流ａに含有される溶媒ｂを前記半透膜ｏを通過させて浸透物質流ｄに移動させて流れｅを得る第一の工程；
溶媒ｂおよび浸透物質流ｄを含有する前記流れｅと熱相変化型ポリマー流ｋを向流抽出装置Ｓに導入し、溶媒ｂを流れｅから熱相変化型ポリマー流ｋに移動させて、
浸透物質流ｄと、
溶媒ｂおよび熱相変化型ポリマー流ｋを含有する流れｈと
に分離する第二の工程；ならびに
前記流れｈを加熱した後、溶媒ｂと熱相変化型ポリマー流ｋとに分離する第三の工程
を有することを特徴とする、溶媒分離システム。【００１１】
［１０］  前記第二の工程において、混合前の熱相変化型ポリマー流ｋの温度Ｔｋ、および向流抽出装置Ｓ内の温度Ｔｓが、Ｔｋ−Ｔｓ＝０．１℃以上８０℃以下の関係にある、［９］に記載のシステム。
［１１］  前記第二の工程において、混合前の流れｅの温度Ｔｅ、および向流抽出装置内の温度Ｔｓが、Ｔｅ−Ｔｓ＝０．１℃以上８０℃以下の関係にある、［９］または［１０］に記載のシステム。
［１２］  前記溶媒ｂが水である、［９］〜［１１］のいずれか一項に記載のシステム。【００１２】
［１３］  前記熱相変化型ポリマー流ｋに含有される熱相変化型ポリマーが、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとのコポリマーであって、
その末端が水酸基であるか、または
末端の水酸基の一つ以上が、アルキル基、フェニル基、アリル基、およびアリール基から成る群より選択される一種以上の基で置換されている、［９］〜［１２］のいずれか一項に記載のシステム。
［１４］  溶媒ｂおよび熱相変化型ポリマー流ｋを含有する流れｈが、５０℃以上２００℃以下の間に曇点を有するものである、［９］〜［１３］のいずれか一項に記載のシステム。【００１３】
［１５］  前記浸透物質流ｄに含有される浸透物質が、無機塩基、有機塩基、塩、イオン性ポリマー、イオン液体、非イオン性ポリマー、および有機化合物から成る群より選択される一種以上である、［９］〜［１４］のいずれか一項に記載のシステム。
［１６］  前記第一の工程が正浸透プロセスによるものである、［９］〜［１５］のいずれか一項に記載のシステム。
［１７］  ［９］〜［１６］のいずれかに記載のシステムを使用して、無機化合物および有機化合物から選択される溶質と溶媒ｂとを含有する供給流ａから溶媒ｂを分離することを特徴とする、溶媒の分離方法。【００１４】
［１８］  供給流ａと浸透物質流ｄとが半透膜oを介して向流または並流する構造を有し、
前記供給流ａの注入口、および供給流ａが浸透物質流ｄと前記半透膜ｏを介して向流または並流した後の流れｃの排出口、ならびに前記浸透物質流ｄの注入口、および浸透物質流ｄが供給流ａ前記半透膜ｏを介して向流または並流した後の流れｅの排出口を有するユニットＡ；
流れｅと熱相変化型ポリマー流ｋとを向流させ、前記流れｅ中の溶媒ｂを前記熱相変化型ポリマー流ｋへと抽出して流れｈとする構造を有し、
前記流れｅの注入口および抽出後の流れｅの排出口、ならびに熱相変化型ポリマー流ｋの注入口、および流れｈの排出口を有し、かつ、温度調節機能を有する向流抽出装置Ｓ；ならびに
前記流れｈを加熱するための熱交換器ｑ２、およびセパレーターＢを有し、
前記セパレーターＢは、前記流れｈを、熱相変化型ポリマー流ｋと、溶媒ｂとに分離する機能を有し、そして該セパレーターは、前記流れｈの注入口と、前記熱相変化型ポリマー流ｋの排出口と、前記溶媒ｂの排出口と、を有するユニットＢ；を有することを特徴とする、溶媒分離装置。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、効率的に溶液から溶媒を分離することが可能となる。
本発明は、例えば海水の淡水化、工業排水の精製、有価物の濃縮、シェールガス・油田をはじめとするガス田・油田の掘削に使用する注入水の精製、シェールガス・油田をはじめとするガス田・油田から排出される随伴水の処理などの用途に好適に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明のシステムのある実施態様の概要を説明するための概念図である。
【図２】図２は、本発明のシステムの別の実施態様の概要を説明するための概念図である。
【図３】図３は、向流抽出装置の一例を説明するための概念図である。
【図４】図４は、本発明のシステムの実施形態の一例である。
【図５】図５は、本発明のシステムの実施形態の別の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に本発明の詳細を具体的に説明する。
先ず、本発明における各要素の関係および機能を以下に説明する。
溶質とは、無機化合物および有機化合物から選択される物質をいい、好ましくは溶媒ｂに溶解する。
供給流ａとは、溶媒ｂおよび溶質によって構成される溶液である。溶媒ｂは液体である。この供給流ａとしては、例えば、海水（溶質として塩化ナトリウムなど；溶媒として水など）、工業排水（溶質として各種無機物、有機物など；溶媒として水など）、有価物を含有する液体（溶質として医薬品、ラテックスなどの有価物；溶媒として水など）、ガス田・油田から排出される随伴水（溶質として塩化ナトリウム、油、ガスなど；溶媒として水など）などを挙げることができる。前記随伴水の例としては、例えば、シェール（頁岩）をフラクチャリング流体で水圧破砕した後、生産されたガス・油とともに地上に戻ってくる、塩を含む水などである。この随伴水は、塩化ナトリウムを中心とする塩を高濃度で含有する。
【００１８】
溶媒ｂとは、あらゆる無機溶媒または有機溶媒であることができる。溶媒ｂは、供給流ａにおいて液体として存在する。この溶媒ｂは水である場合が多い。
浸透物質流ｄは、供給流ａよりも高い浸透圧をもち、かつ、半透膜ｏを著しく変性させない流体である。供給流ａと浸透物質流ｄとを半透膜ｏを介して接触させると、供給流ａ中の溶媒ｂが、半透膜ｏを透過し浸透物質流ｄに移動する。このような浸透物質流ｄを用いることにより、半透膜ｏを用いて正浸透プロセスを稼働させることができる。
正浸透プロセスとは、半透膜ｏを介して浸透圧の異なる二つの液を接触させ、浸透圧の低い側から高い側へ溶媒を移動させるプロセスのことである。
【００１９】
上記の浸透物質流ｄは、浸透物質と、必要に応じてその溶媒と、からなる。
浸透物質は、例えば、無機塩基、有機塩基、塩、イオン性ポリマー、イオン液体、非イオン性ポリマー、有機化合物などであることができる。
前記無機塩基とは、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウムなどである。
前記有機塩基とは、例えば、水酸化テトラエチルアンモニウムなどである。
前記塩とは、例えば、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化アンモニウム、炭酸ナトリウム、ナトリウムシリケート、硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、ギ酸ナトリウム、コハク酸ナトリウム、酒石酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、硫酸リチウム、硫酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、カルバミン酸アンモニウム、硫酸亜鉛、硫酸銅、硫酸鉄、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、二ナトリウムリン酸一水素、一ナトリウムリン酸二水素、リン酸カリウム、炭酸カリウム、硫酸マンガン、クエン酸ナトリウムなどである。
これらの無機塩基、有機塩基、または塩を浸透物質流ｄとして適用するためには、これらを溶媒に溶解する。この場合の溶媒としては、例えば水が好適である。
【００２０】
前記イオン性ポリマーとは、例えば、ポリアクリル酸、低分子ポリエチレンスルフォン酸ナトリウム塩、ポリメチルアクリルナトリウム塩など；および、これらのコポリマーなどである。これらのイオン性ポリマーを浸透物質流ｄとして適用するためには、これらを溶媒に溶解する。この場合の溶媒としては、例えば水が好適である。
前記イオン液体とは、１００℃以下の融点を有する塩のことである。具体的には、例えば、イミダゾリウム塩、ピロリジニウム塩、ピペリジニウム塩、ピリジニウム塩、モルホリニウム塩、アンモニウム塩、ホスホニウム塩、スルホニウム塩が挙げられる。これらのイオン液体は、例えば、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ発行（２０１２年１０月）のイオン液体カタログに掲載されており、市販品として入手することができる。具体例には、例えば、ブチルトリメチルアンモニウムｂｉｓ（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、ヘキサフルオロリン酸１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム、テトラブチルホスホニウムメタンスルホネート、１−ブチル−３メチルピリジニウムｂｉｓ（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、１−ブチル−３メチルピロリジニウムｂｉｓ（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、１−ブチル−３メチルピペリジニウムｂｉｓ（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、トリエチルスルホニウムｂｉｓ（トリフルオロメチルスルホニル）イミド、テトラブチルホスホニウムメタンスルホネート、４−エチル−４−メチルモルホリニウムメチルカーボネート溶液などである。これらイオン液体は、これをそのまま浸透物質流ｄとして適用することができ、または、溶媒（例えば水）に溶解して使用することもできる。
【００２１】
前記非イオン性ポリマーとしては、例えば、デキストラン、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレングリコール、ポリプロピレンオキサイド、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとのコポリマーなどである。上記ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、およびエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとのコポリマーは、水素原子の一部または全部がアルキル基、フェニル基、アリル基、またはアリール基で置換されていてもよい。これら非イオン性ポリマーを浸透物質流ｄとして適用するためには、溶媒に溶解する。この場合の溶媒としては、例えば水が好適である。
【００２２】
前記有機化合物の好適な例としては、例えば、グリセロール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエタノールアミン、エタノール、プロパノール、アセトン、ジエチルエーテル、エチレングリコールのモノエーテル体、ジエチレングリコールのモノエーテル体、エチレングリコールのジエーテル体、ジエチレングリコールのジエーテル体、エチレングリコールのモノエステル体、ジエチレングリコールのモノエステル体、エチレングリコールのジエステル体、ジエチレングリコールのジエステル体、多糖類（例えば、糖類の二量体、三量体など）などを挙げることができる。前記糖類の例としては、例えば、グルコース、フルクトースなどを挙げることができる。これら有機化合物を浸透物質流ｄとして適用するためには、溶媒に溶解する。この場合の溶媒としては、例えば水が好適である。
【００２３】
本実施形態における好ましい浸透物質は、硫酸アンモニウム、リン酸水素二ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、および硫酸マグネシウムから成る群より選ばれる１種以上である。特に、硫酸アンモニウムおよびチオ硫酸ナトリウムは、水に溶解したときの浸透圧が高く、半透膜ｏを通して溶媒をより多く移動させることができるため、好ましい。特に、チオ硫酸ナトリウムは、塩の逆拡散が小さいため、好ましい。
これらの浸透物質は、単独で、あるいは混合して用いることが可能である。浸透物質流ｄは、後述の熱相変化型ポリマー流ｋに含まれるポリマー成分を、微量含んでいてもよい。
浸透物質流ｄにおける溶媒は、供給流ａから分離すべき溶媒ｂと同種の溶媒とすることが好ましい。溶媒ｂが水である場合は、浸透物質ｄにおける溶媒も水であることが好ましい。
【００２４】
浸透物質流ｄにおける浸透物質の濃度は、供給流ａの浸透圧より高くなるように設定される。浸透物質流ｄの浸透圧は、供給流ａの浸透圧より高ければ、その範囲内で変動しても構わない。二つの液体間の浸透圧差を判断するには、以下のいずれかの方法によることができる。
（１）二つの液体を混合後、二相分離する場合：二相分離後に、体積が増えた方の液体の方が浸透圧が高いと判断する、または
（２）二つの液体を混合後、二相分離しない場合：半透膜ｏを介して二つの液体を接触させ、一定時間の経過後に体積が大きくなった液体の方が浸透圧が高いと判断する。この時の一定時間とは、その浸透圧差に依存するが、一般的に数分から数時間である。
【００２５】
半透膜ｏとは、溶媒ｂは透過させるが、溶質は透過させない機能を有する膜である。例えば、該半透膜ｏによる塩化ナトリウムの阻止率としては、１０％以上が好ましく、より好ましくは５０％以上、さらに好ましくは９８％以上である。半透膜ｏの形状としては、例えば、中空糸、平膜、スパイラル膜などが挙げられる。
半透膜ｏを構成する材料としては、例えば、公知技術において逆浸透膜として使用されている材料などが挙げられる。具体的には、例えば、酢酸セルロース、ポリスルフォンなどから構成される支持膜の表面にポリアミド層を設けたものなどがある。
流れｅとは、浸透圧物質流ｄと、供給流ａから半透膜ｏを透過した溶媒ｂとから成る流れである。つまり、溶媒ｂが供給流ａから半透膜ｏを介して浸透圧物質流ｄに移動することにより、流れｅが形成される。
【００２６】
熱相変化型ポリマーとは、曇点以下の温度においては、該ポリマーと溶媒ｂとが相溶する性質を有し、曇点を超える温度においては、該ポリマーリッチ相と溶媒ｂリッチ相とが相分離する性質を有するポリマーである。熱相変化型ポリマーは、熱相変化型ポリマー流ｋにおいて高い浸透圧を発生させる機能を持ち、流れｅから熱相変化型ポリマー流ｋへ、溶媒ｂを移動させる働きの源となる。
【００２７】
このような熱相変化型ポリマーとしては、具体的には例えば、エトキシヒドロキシエチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリ−ｎ−ビニルカプロラクタム、ポリエチレングリコール、ポリプロピレンオキサイド、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとのコポリマー、ポリアルキレンオキサイド、Ｔｒｉｔｏｎ（登録商標）  Ｘ−１１４、ポリビニルアルコールアセテート、エトキシレートセルロース、アクリレートアクリリックコポリマー、リンを含むポリオレフィン、一部をエチルまたはメチルで置換したセルロースエーテル、ビニルアルコールとメチルビニルケトンとのコポリマー、プロピレングリコールメタクリレートとメチルメタクリレートとのコポリマー、マレイン酸ジエステルの（コ）ポリマーなどの他；
米国特許出願公開第２０１１／０２７２３５５号明細書に記載されているポリマーなどを挙げることができる。
【００２８】
熱相変化型ポリマーとしては、熱相変化型ポリマー流ｋにおいて高い浸透圧を発現し、かつ、流れｈの曇点を低くするポリマーであることが好ましい。このような熱相変化型ポリマーとして、好ましくは、
（１）ポリエチレングリコールの末端の水酸基の一つ以上を、アルキル基、フェニル基、アリル基、およびアリール基から成る群より選択される一種以上の基で置換して成るポリマー、または
（２）エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとのコポリマーの末端の水酸基の一つ以上を、アルキル基、フェニル基、アリル基、およびアリール基から成る群より選択される一種以上の基で置換して成るポリマー、
から選択され、より好ましくは
（１）直鎖のポリエチレングリコールの末端の水酸基の一つ以上をアルキル基、フェニル基、アリル基、またはアリール基で置換して成るポリマー、または
（２）直鎖のエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとのコポリマーの末端の水酸基の一つ以上を、アルキル基、フェニル基、アリル基、もしくはアリール基で置換して成るポリマー、
から選択される。
【００２９】
流れｅから熱相変化型ポリマー流ｋに溶媒ｂを移動させるためには、熱相変化型ポリマー流ｋの粘度が低い方が有利である。従って、この観点からは、熱相変化型ポリマー流ｋに含まれる熱相変化型ポリマーの分子量は低い方が好ましい。一方、後述のセパレーターＢによって、より純度の高い溶媒ｂを得るためには、流れｈに含まれる熱相変化型ポリマーの分子量は高い方が有利である。これら双方の要求を勘案すると、熱相変化型ポリマーの重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定したポリスチレン換算として、３００〜１０，０００であることが好ましく、より好ましくは５００〜５，０００であり、さらに好ましくは５００〜１，５００である。
熱相変化型ポリマーは、そのままで熱相変化型ポリマー流ｋとして用いてもよいし、これを適当な溶媒に溶解した溶液を熱相変化型ポリマー流ｋとして用いてもよい。熱相変化型ポリマー流ｋが溶媒を含む場合は、該溶媒は、供給流ａから分離すべき溶媒ｂと同種の溶媒であることが好ましい。
熱相変化型ポリマー流ｋにおける熱相変化型ポリマーの濃度は、所望の浸透圧の値によって適宜に設定できる。熱相変化型ポリマー流ｋの浸透圧は、流れｄの浸透圧よりも高く、その範囲内であれば変動しても構わない。熱相変化型ポリマー流ｋは、前記の浸透物質を微量含んでいてもよい。
【００３０】
流れｆとは、流れｅと熱相変化型ポリマー流ｋとの混合物である。従って、該流れｆは、溶媒ｂ、浸透物質流ｄ、および熱相変化型ポリマー流ｋを含有する。熱相変化型ポリマー流ｋが溶媒を含む場合、もしくは、浸透物質流ｄが溶媒を含む場合、またはこれらの双方である場合には、流れｆにそれらの溶媒が含まれる。
流れｈとは、流れｅから移動した溶媒ｂおよび熱相変化型ポリマー流ｋからなる流れである。この流れｈは、浸透物質を微量含有していてもよい。この流れｈは、溶媒ｂと熱相変化型ポリマー流ｋとが、一相に溶解した状態にある。
【００３１】
次に、必要に応じて図を参照しつつ、本発明の溶媒分離システムについて説明する。
本発明の溶媒分離システムは、
溶質および溶媒ｂを含有する供給流ａを、
浸透物質流ｄと半透膜ｏを介して向流または並流させ、前記供給流ａに含有される溶媒ｂを前記半透膜ｏを通過させて浸透物質流ｄに移動させて流れｅを得る第一の工程；
溶媒ｂおよび浸透物質流ｄを含有する前記流れｅを、混合点αにおいて熱相変化型ポリマー流ｋと混合して流れｆとした後、
溶媒ｂ、浸透物質流ｄ、および熱相変化型ポリマー流ｋを含有する前記流れｆを、
浸透物質流ｄと、
溶媒ｂおよび熱相変化型ポリマー流ｋを含有する流れｈと
に分離する第二の工程；および
前記流れｈを加熱した後、溶媒ｂと熱相変化型ポリマー流ｋとに分離する第三の工程；
を有する溶媒分離システムであって、
前記第二の工程が、下記の条件（１）および（２）：
（１）混合前の熱相変化型ポリマー流ｋの温度Ｔｋ、および混合後の流れｆの温度Ｔｆが、Ｔｋ−Ｔｆ＝０．１℃以上８０℃以下の関係にある、
（２）混合後の流れｆの温度Ｔｆが、該流れｆの曇点以上である
を同時に満足することを特徴とする。上記において、さらに、
混合前の流れｅの温度Ｔｅ、および混合後の流れｆの温度Ｔｆが、Ｔｅ−Ｔｆ＝０．１℃以上８０℃以下の関係にあることが好ましい。
【００３２】
熱相変化型ポリマー流ｋの温度Ｔｋとは、熱相変化型ポリマー流ｋが流れｅと合流する混合点αの直近の地点における、熱相変化型ポリマー流ｋの温度である。
流れｆの温度Ｔｆとは、熱相変化型ポリマー流ｋが流れｅと合流して形成された流れｆの温度である。
【００３３】
図１に、本発明の溶媒分離システムのある実施形態の概要を説明するための概念図を示す。
第一の工程は、溶質および溶媒ｂを含有する供給流ａを、
浸透物質流ｄと半透膜ｏを介して向流または並流させ、前記供給流ａに含有される溶媒ｂを前記半透膜ｏを通過させて浸透物質流ｄに移動させて流れｅを得る工程である。この第一の工程においては、二つの流れが半透膜ｏを介して向流または並流することが可能なように設計されたユニットＡを用いる。
第一の工程において、供給流ａは、ユニットＡ中で、浸透物質流ｄと半透膜ｏを介して向流または並流する。このことにより、供給流ａ中の溶媒ｂは、半透膜ｏを透過して浸透物質流ｄへと移動する。この溶媒ｂの移動は、半透膜ｏを正浸透膜として用い、正浸透プロセスによるものとすることが、小さなエネルギーで効率的な溶媒分離が可能となる点で、好ましい。
浸透物質流ｄは、溶媒ｂが移動して混合された流れｅとなり、ユニットＡから排出される。
【００３４】
第二の工程は、溶媒ｂおよび浸透物質流ｄを含有する前記流れｅを、混合点αにおいて熱相変化型ポリマー流ｋと混合して流れｆとした後、
溶媒ｂ、浸透物質流ｄ、および熱相変化型ポリマー流ｋを含有する前記流れｆを、
浸透物質流ｄと、
溶媒ｂおよび熱相変化型ポリマー流ｋを含有する流れｈと
に分離する工程である。
【００３５】
本発明のある実施態様では、この第二の工程において、冷却装置ｑ１およびセパレータＡを用いる。
流れｆにおいては、流れｅと熱相変化型ポリマー流ｋとの混合により、流れｅから熱相変化型ポリマー流ｋへの溶媒ｂの移動が起こる。ここで、流れｆの途中で冷却装置ｑ１を用いることによって、流れｅから熱相変化型ポリマー流ｋへの溶媒ｂの移動を促進することができる。冷却装置ｑ１としては、例えば、チラー、熱交換器などを用いることができる。
セパレータＡは、流れｆを、溶媒ｂを吸収した熱相変化型ポリマー流ｋ（すなわち流ｈ）と、溶媒ｂを放出した流れｅ（すなわち浸透物質流ｄ）と、に分離する機能を有するものであれば何でもよい。例えば、遠心分離、重力沈降、コアレッサー、ハイドロサイクロンなどの適宜の手段を有する装置であることができる。
【００３６】
この第二工程においては、温度Ｔｋおよび温度Ｔｆが、Ｔｋ−Ｔｆ＝０．１℃以上８０℃以下の関係にあり、そして、
混合後の流れｆの温度Ｔｆが、該流れｆの曇点以上である。好ましくはさらに、温度Ｔｅおよび温度Ｔｆが、Ｔｅ−Ｔｆ＝０．１℃以上８０℃以下の関係にある。温度Ｔｋは、熱相変化型ポリマー流ｋが流れｅと合流する混合点αの直前の地点における前記熱相変化型ポリマー流ｋの温度である。温度Ｔｆは、流れｆがセパレーターＡに入る直前の地点における前記流れｆの温度である。温度Ｔｅは、流れｅが熱相変化型ポリマー流ｋと合流する混合点αの直前の地点における流れｅの温度である。
流れｆの温度Ｔｆは、流れｆの曇点よりも高い温度である。ここでいう流れｆの曇点とは、流れｆが均一に溶解する低温から加熱していった時に、濁りが生じ始める温度である。従って、少なくともセパレーターＡに入る流れｆは、流れｅと熱相変化型ポリマー流ｋとの二相から構成される混合流になる。
【００３７】
温度Ｔｆは、流れｅから熱相変化型ポリマー流ｋへの溶媒ｂの移動を促進するために、流れｆの曇点を下回らない範囲で低い方が好ましい。一方、ＴｋとＴｆとの温度差が大きいほど、エネルギー的に不利である。従って、Ｔｋ−Ｔｆ＝０．１以上８０℃以下とすることが必要である。Ｔｋ−Ｔｆの値は、好ましくは０．１℃以上５０℃以下、より好ましくは０．１℃以上３０℃以下である。ただし、Ｔｆが流れｆの曇点以上であるとの要件を、必ず満たさなければならない。
上述のとおり、温度Ｔｆは、流れｅから熱相変化型ポリマー流ｋへの溶媒ｂの移動を促進するために、流れｆの曇点を下回らない範囲で低い方が好ましい。一方、ＴｅとＴｆとの温度差が大きいほどエネルギー的に不利である。従って、Ｔｅ−Ｔｆ＝０．１以上８０℃以下とすることが好ましい。Ｔｅ−Ｔｆは、より好ましくは０．１℃以上５０℃以下、さらに好ましくは０．１℃以上３０℃以下である。ただし、Ｔｆが流れｆの曇点以上であるとの要件を必ず満たさなければならない。
この実施形態におけるＴｋ、Ｔｆ、およびＴｅは、具体的には、図１中の「第二の工程」において「Ｔｋ」、「Ｔｆ」、および「Ｔｅ」と表記された矢印によって特定された黒点の位置でそれぞれ測定される。
【００３８】
本発明の別の実施形態では、この第二の工程において、冷却装置ｑ１およびセパレータＡに代えて、向流抽出装置Ｓを用いる。図２に、向流抽出装置Ｓを用いる場合の本発明の溶媒分離システムの概要を説明するための概念図を示す。
向流抽出装置Ｓについて説明する。
流れｅから熱相変化型ポリマー流ｋへ溶媒ｂを移動させるためには、流れｅと熱相変化型ポリマー流ｋとを混合し、かつ分離する必要がある。
【００３９】
向流抽出装置Ｓとは、流れｅと熱相変化型ポリマー流ｋとを向流で接触させる装置である。両者を向流にて接触させることにより、混合および分離を効率的に行って、流れｅから熱相変化型ポリマー流ｋへと、溶媒ｂを効率よく移動させることができる。ここで、流れｅおよび熱相変化型ポリマー流ｋのうち、比重の大きい液から成る流れを向流抽出装置Ｓの上部から、比重の小さい液から成る流れを下部から、それぞれ注入して向流接触させる。例えば、浸透物質流ｄとして濃厚無機塩溶液を用い、熱相変化型ポリマー流ｋとしてポリマー溶液を用いる場合、浸透物質流ｄの方が通常は比重が高くなるため、流れｄを上部から、熱相変化型ポリマー流ｋを下部から、それぞれ注入することが好ましい。
向流抽出装置Ｓとしては、例えば、充填塔、スプレー塔、多孔板塔、回転円板塔などが挙げられる。具体的には、例えば、「改訂七版  化学工学便覧  化学工学会編  丸善出版株式会社発行、ＩＳＢＮ９７８−４−６２１−０８３８８−８」に解説・例示されている装置である。向流抽出装置Ｓは、温度調整機能を持つことが好ましい。
本発明における向流抽出装置Ｓとしては、必要な塔高を確保できれば、分離のために、静置、遠心分離などが必要ない。そのため、分離し難い液同士の間で抽出を行う場合には特に有利であり、溶媒分離システムの省スペース化を実現することもできる。
本発明において好適に用いられる向流抽出装置Ｓの一例の概要を図３に示す。
【００４０】
向流抽出装置Ｓを用いる場合の第二の工程における各部の温度の関係は、上述の場合と同様である。ただし、流れｆの温度Ｔｆの代わりに、向流抽出装置Ｓ内の温度Ｔｓを用いる。すなわち、第二工程において、
混合前の熱相変化型ポリマー流ｋの温度Ｔｋ、および向流抽出装置Ｓ内の温度Ｔｓが、Ｔｋ−Ｔｓ＝０．１℃以上８０℃以下の関係にあり、好ましくはさらに、混合前の流れｅの温度Ｔｅ、および向流抽出装置Ｓ内の温度Ｔｓが、Ｔｅ−Ｔｓ＝０．１℃以上８０℃以下の関係にある。Ｔｋ−Ｔｓの値は、好ましくは０．１℃以上５０℃以下、より好ましくは０．１℃以上３０℃以下である。Ｔｅ−Ｔｓの値は、より好ましくは０．１℃以上５０℃以下、さらに好ましくは０．１℃以上３０℃以下である。ただし、向流抽出装置Ｓ内のＴｓは、流れｅと熱相変化型ポリマー流ｋを１対１で混合した液の曇点以上であるとの要件を必ず満たさなければならない。
この実施形態におけるＴｋ、Ｔｓ、およびＴｅは、具体的には、図２中の「第二の工程」において「Ｔｋ」、「Ｔｓ」、および「Ｔｅ」と表記された矢印によって特定された黒点の位置でそれぞれ測定される。
【００４１】
本発明の溶媒分離システムにおける第三の工程は、流れｈを加熱した後、溶媒ｂと熱相変化型ポリマー流ｋとに分離する工程である。この第三の工程は、図１のシステムおよび図２のシステムの両者に共通である。
第三の工程は、例えば、熱交換器ｑ２およびセパレーターＢを用いて行うことができる。
【００４２】
熱交換器ｑ２は、必要に応じて用いられる熱交換器であり、より高温の熱相変化型ポリマー流ｋからより低温の流れｈへと、熱を移動させる装置である。
セパレータＢとは、流れｈから溶媒ｂを分離させる装置であり、流れｈの曇点以上の温度において稼働される。流れｈの曇点とは、流れｈが均一に溶解している低温から、高温に向けて加熱して行った時に、濁りが生じ始める温度である。従って、流れｈは、上記セパレーターＢにおいて、溶媒ｂと熱相変化型ポリマーリッチ相とに分離される。このとき、分離後のポリマーリッチ相における熱相変化型ポリマーの濃度が、熱相変化型ポリマー流ｋの熱相変化型ポリマーの濃度と等しくなるように、セパレーターＢの稼働温度を設定することが好ましい。
セパレーターＢとしては、例えば、遠心分離、重力沈降、コアレッサー、ハイドロサイクロン、フィルタリングユニット（固液分離、油水分離など）などから選ばれる１種以上の手段を有する装置が挙げられる。
【００４３】
セパレーターＢによって分離された溶媒ｂは、微量の不純物を含む場合もある。従って、場合によってはセパレーターＢから排出された溶媒ｂに対して、さらなる精製手段を加えることができる。さらなる精製手段としては、例えば、ナノフィルトレーション、逆浸透ろ過、限外ろ過、精密ろ過、イオン交換樹脂、活性炭、各種吸着材などが挙げられる。この生成手段により得られた、例えば、ナノフィルトレーションなどの膜ろ過による濃縮液は、第一の工程、第二の工程、または第三の工程に戻してもよいし、廃棄してもよい。
流れｈの曇点は、室温と比較して十分に高いことが好ましいが、高すぎるとエネルギー的に不利になる。従って、熱相変化型ポリマー流ｈの曇点としては、４０℃以上２００℃以下が好ましく、５０℃以上１８０℃以下がより好ましく、５０℃以上１５０℃以下がさらに好ましい。
【００４４】
以下、さらなる図を参照しつつ、本発明のシステムの別の実施態様例を説明する。
本発明の別の実施形態のシステムの例を図４および５に示した。
図４のシステムは、第三の工程におけるセパレータＢとして、
凝集層、および半透膜ｐを有するフィルタリングユニットから構成される複合ユニットを使用した他は、前記図１のシステムと同じである。
この凝集槽は、重力沈降、遠心分離などの原理により、流れｈを熱相変化型ポリマーリッチ流ｊと溶媒リッチ流ｌとに分離する機能を有する。溶媒リッチ流ｌは精製ユニットに導入される。この精製ユニットにより、溶媒リッチ流ｌ中の溶媒ｂが精製される。
図４における精製ユニットは、溶質を透過させず、溶媒を透過させる機能を有する半透膜ｐを具備する。精製ユニットによる溶媒精製は、例えば逆浸透膜法、精密ろ過法、限外ろ過法、ナノフィルトレーション、浸透気化法、浸透蒸留法、膜蒸留法などによることができ、これらを単独でまたは組み合わせて採用することができる。
溶媒が移動除去され、熱相変化型ポリマーが濃縮された流れｍは、流れｊとともに、熱相変化型ポリマー流ｋとして再利用される。
第三の工程におけるセパレータＢを、このような複合ユニットとして構成することにより、最終的に得られる精製溶媒の純度を、さらに向上することが可能となる。
【００４５】
図５のシステムは、
第二の工程における流れｅと熱相変化型ポリマー流ｋとの混合のために混合器を、
第三の工程における流れｈの分離の前に撹拌機を、
それぞれ設置した以外は、前記図４のシステムと同じである。
前記第二の工程における混合器の設置により、流れｅと流れｋとの混合が促進される。
前記第三の工程における撹拌機の設置により、流れｈを熱相変化型ポリマーリッチ流ｊと溶媒リッチ流ｌとに二相分離させる工程がスムースに進行する利点が得られる。
図４および５のシステムにおいて、第二の工程の分離手段として向流抽出装置を使用した態様も、本発明の具体的な実施態様として、好適に採用することができる。
【００４６】
上記説明に際して参照した図１〜図５におけるｐ１、ｐ２、およびｐ３は、それぞれ、送液のためにポンプである。
以上のように、本発明における第一の工程、第二の工程、および第三の工程を経ることにより、供給流ａから溶媒ｂを高純度で回収することが可能となる。
【実施例】
【００４７】
本発明について、実施例に基づいて説明する。
以下の実施例および比較例における数平均分子量は、下記の装置を用いてゲルパーミエーションクロマトグラフィー（以下、ＧＰＣという）によって測定したポリスチレン基準の数平均分子量である。
装置：東ソー（株）製、ＨＬＣ−８２２０ＧＰＣ
カラム：東ソー（株）製、ＴＳＫｇｅｌ  Ｇ１０００ＨＸＬ×１本、ＴＳＫｇｅｌ  Ｇ２０００ＨＸＬ×１本、およびＴＳＫｇｅｌ  Ｇ３０００ＨＸＬ×１本
キャリアー：和光純薬工業（株)製、特級テトラハイドロフラン
検出方法：示差屈折率計
キャリアー流速：１．０ｍＬ／分
検量線：東ソー（株）製、ＴＳＫ標準ポリスチレン
カラム室内温度：４０℃
試料濃度：０．０５質量％以上０．１質量％以下
試料吸入量：５０μＬ【００４８】
各温度は、該当箇所に熱電対（ｋタイプ）を設置し、該熱電対を接続したチノ製ＬＴ３７０の温度を読み取った。
本発明の主たる効果は、第二の工程における温度制御により、流れｅから流れｈに移動する溶媒量を増大させることである。従って、以下の実施例１〜１６および比較例１〜４においては、該第二の工程における溶媒（水）の移動に着目して調べた。【００４９】
［実施例１〜４および比較例１］
実施例１〜４および比較例１は、図１に示したシステムを使用して実施した。
溶媒ｂとしては水を、
浸透物質として硫酸アンモニウムを、
熱相変化型ポリマーとしてはエパン（登録商標）４５０（ポリエチレンオキサイドとポリプロピレンオキサイドとのコポリマー、数平均分子量２，４００、第一工業製薬（株）製）を、
それぞれ使用した。浸透物質流ｄ中の硫酸アンモニウム濃度としては１０質量％、熱相変化型ポリマー流ｋ中のエパン４５０濃度としては７５質量％をそれぞれ採用した。
第一の工程におけるユニットＡとしては正浸透ユニットを、
第二の工程におけるセパレータＡとしては遠心分離ユニットを、
第三の工程におけるセパレータＢとしては、重力沈降のための凝集槽と、逆浸透膜と、から成る精製ユニットを、
それぞれ採用した。供給流ａとしては海水を用い、その供給速度は１２０Ｌ／分とした。
浸透物質流ｄの流速は１２０Ｌ／分、熱相変化型ポリマー流ｋの流速は１２０Ｌ／分とした。【００５０】
流れｅの温度Ｔｅ、熱相変化型ポリマー流ｋの温度Ｔｋ、および流れｆの温度Ｔｆを、それぞれ表１に記載のとおりに調整した時の、流れｅの組成、熱相変化型ポリマー流ｋの組成、およびセパレーターＡで分離した後の流れｈの組成を調べ、流れｅから流れｈへの水の移動量（流れｈ中の水量と熱相変化型ポリマー流ｋ中の水量との差）を確認した。ここで、Ｔｅ、Ｔｋ、およびＴｆは、それぞれ、図１中の「第二の工程」において「Ｔｅ」、「Ｔｋ」、および「Ｔｆ」と表記された矢印によって特定された黒点の位置で測定した。
実施例１〜４および比較例１における流れｅの組成は、いずれも、全量３０．０ｇに対して、
水：２８．０ｇ、
硫酸アンモニウム：２．０ｇ
であった。その他の値は表１に示した。【００５１】
【表１】
2016027865.tif 000003
【００５２】
［実施例５〜８および比較例２］
実施例５〜８および比較例２は、浸透物質としてチオ硫酸ナトリウムおよび亜硫酸ナトリウムを使用し、浸透物資流ｄ中のチオ硫酸ナトリウムの濃度として１０質量％、亜硫酸ナトリウムの濃度として０．５質量％をそれぞれ採用したほかは、実施例１〜４および比較例１と同様の方法で実施し、
流れｅの温度Ｔｅ、熱相変化型ポリマー流ｋの温度Ｔｋ、および流れｆの温度Ｔｆを、それぞれ表２に記載のとおりに調整した時の、流れｅから流れｈへの水の移動量を確認した。
実施例５〜８および比較例２における流れｅの組成は、いずれも、全量３０．０ｇに対して、
水：２８．０ｇ、
チオ硫酸アンモニウムおよび亜硫酸アンモニウムの合計：２．０ｇ
であった。その他の値は表２に示した。【００５３】
【表２】
2016027865.tif 000004
【００５４】
［実施例９〜１２および比較例３］
実施例９〜１２および比較例３は、図２に示したシステムを利用して実施した。
溶媒ｂとしては水を、
浸透物質として硫酸アンモニウムを、
熱相変化型ポリマーとしてはペポール（登録商標）ＡＨ−０６７３Ａ（エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとのコポリマーの片末端水酸基をアリル基で置換、数平均分子量２，０００、東邦化学工業（株）製）を、それぞれ使用した。浸透物質流ｄ中の硫酸アンモニウム濃度としては３０質量％、熱相変化型ポリマー流ｋ中のペポールＡＨ−０６７３Ａの濃度としては８０質量％をそれぞれ採用した。
第一の工程におけるユニットＡとしては正浸透ユニットを、
第二の工程における向流抽出装置は、塔径を５ｃｍ、充填材の充填塔高を３．５ｍとし、充填材として外径１０ｍｍ、内径８ｍｍ、および長さ１０ｍｍのポリ塩化ビニル製の円筒形の充填材を用いた。第三の工程におけるセパレータＢとしては、重力沈降のための凝集槽、および逆浸透膜から成る精製ユニットを採用した。供給流ａとしては海水を用い、その供給速度は２０ｍＬ／分とした。
浸透物質流ｄの流速は２０ｍＬ／分、熱相変化型ポリマー流ｋの流速は２０ｍＬ／分とした。【００５５】
流れｅの温度Ｔｅ、熱相変化型ポリマー流ｋの温度Ｔｋ、および向流抽出装置Ｓ内の温度Ｔｓを、それぞれ表３に記載のとおりに調整した時の、流れｅの組成、熱相変化型ポリマー流ｋの組成、および向流抽出装置で分離した後の流れｈの組成を調べ、流れｅから流れｈへの水の移動量（流れｈ中の水量と熱相変化型ポリマー流ｋ中の水量との差）を確認した。ここで、Ｔｅ、Ｔｋ、およびＴｓは、それぞれ、図２中の「第二の工程」において「Ｔｅ」、「Ｔｋ」、および「Ｔｓ」と表記された矢印によって特定された黒点の位置で測定した。
実施例９〜１２および比較例３における流れｅの組成は、いずれも、全量３０．０ｇに対して
水：２２．８ｇ、
硫酸アンモニウム：７．２ｇ
であった。その他の値は表３に示した。【００５６】
【表３】
2016027865.tif 000005
【００５７】
［実施例１３〜１６および比較例４］
実施例１３〜１６および比較例４は、浸透物質としてチオ硫酸ナトリウムおよび亜硫酸ナトリウムを、熱相変化型ポリマーとしてはユニオックス（登録商標）ＡＡ−８００（ポリエチレンオキサイドの両末端水酸基をアリル基で置換、数平均分子量８００、日油（株）製）をそれぞれ使用し、浸透物資流ｄ中のチオ硫酸ナトリウムの濃度として３８質量％、および亜硫酸ナトリウムの濃度として０．５質量％を、
熱相変化型ポリマー流ｋ中のユニオックスＡＡ−８００の濃度として７０質量％を、
それぞれ採用したほかは、実施例９〜１２及び比較例３と同様の方法で実施し、
流れｅの温度Ｔｅ、熱相変化型ポリマー流ｋの温度Ｔｋ、および向流抽出装置Ｓ内の温度Ｔｓを、それぞれ表２に記載のとおりに調整した時の、流れｅから流れｈへの水の移動量を確認した。【００５８】
実施例１３〜１６および比較例４における流れｅの組成は、いずれも、全量３０．０ｇに対して、
水：２２．８ｇ、
硫酸アンモニウム：７．２ｇ
であった。その他の値は表４に示した。【００５９】
【表４】
2016027865.tif 000006
【００６０】
以上の実施例により、流れｆの温度Ｔｆまたは向流抽出装置Ｓ内の温度Ｔｓを、熱相変化型ポリマー流ｋの温度Ｔｋおよび流れｅの温度Ｔｅよりも低く設定することにより、水の移動量において有利になることが示された。
しかしながら本発明のシステムを実際に稼働する時には、冷却のエネルギー、加熱のエネルギー、および動力のエネルギーが必要である。そこで、以下の実施例では、システム全体の消費エネルギーと、精製された水の量との関係性を調べた。【００６１】
［実施例１７および１８］
本発明のシステムを使用して水を精製した時の、精製水単位量あたりのシステムの全消費エネルギーをシミュレーションした結果を示す。
表５が図１のシステムを使用して行った実施例１７の結果であり、表６が図２のシステムを使用して行った実施例１８の結果である。【００６２】
【表５】
2016027865.tif 000007
【００６３】
【表６】
2016027865.tif 000008
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明のシステムおよび方法は、無機・有機溶液から溶媒を回収することを目的とする分野において、好適に利用することができる。具体的には、例えば、海水の淡水化、生活排水の再生、工場排水の再生、油田・ガス田における随伴水からの水の回収などの分野で好適に利用できる。
【図１】
2016027865.tif 000009
【図２】
2016027865.tif 000010
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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