JP2772021B2

JP2772021B2 - 土砂中の脱塩処理装置及びその方法

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Publication number: JP2772021B2
Application number: JP1043688A
Authority: JP
Inventors: 徹野口; 和生後藤; 良雄山口; 一垣内; 成人出来
Original assignee: MITSUBOSHI BERUTO KK
Current assignee: MITSUBOSHI BERUTO KK
Priority date: 1989-02-23
Filing date: 1989-02-23
Publication date: 1998-07-02
Anticipated expiration: 2013-07-02
Also published as: JPH02225350A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は土砂中の脱塩処理装置及びその方法に係り、
詳しくは例えば海砂に含まれる塩類を除去することによ
り植物の栽培を可能としたり、また塩類を除去した砂を
コンクリート原料に使用可能にする土砂中の脱塩処理装
置及び方法に関する。

（従来技術）従来、海水や地下潅水の脱塩処理装置としては、電解
槽に一対の電極板を設置し、これらの電極板の間にカチ
オン交換膜とアニオン交換膜を交互にならべ、この電極
槽中に水を流行しながら通電させる構造のものである。
これによって前記交換膜間で潅水の濃縮と脱塩が同時に
行なわれる。また一方、イオン交換膜を使用せずに陰極
に水銀を使用する装置も知られている。

（発明が解決しようとする課題）しかし、従来の脱塩処理装置は海水あるいは地下水等
の液体に含まれる塩類を除去する装置であるため、これ
らの装置を海砂等の土砂の脱塩に使用することは不可能
であった。即ち、イオン交換膜を使用する装置では、該
交換膜が薄い膜であるため土砂等を投入するとき、ある
いは土砂の圧力によって容易に破壊し、また高価である
等の欠点があった。また、水銀電極を使用した装置で
は、電解槽内にできたナトリウムアマルガムを水で分解
する解コウ反応をする必要があること、そして水銀を使
用するためこれの後処理が公害問題になる等の問題を含
んでいる。

このため、土砂中の脱塩方法としては、一般に該土砂
を多量の水によって洗浄して塩類を除去していた。しか
し、この方法では塩類を完全に除去するには多量の水が
必要であって、またかなりの時間を要するため、合理的
な方法ではなかった。

本発明はこのような問題点を改善するものであり、土
砂中に含まれる塩類を合理的に除去する土砂中の脱塩処
理装置及びその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）即ち、本発明の土砂中の脱塩処理装置は、水及び塩類
等を含んだ土砂を投入した電解槽内に所定間隔をおいて
陽極板と陰極板を設置し、該両極板の内側に含水部材を
配置して、これに水を補給する水供給器を装着し、そし
て前記含水部材の水を外部へ放出する排出部を前記電解
槽に設けたものである。

また、他の態様としては請求項２に記載するように、
水及び塩類を含んだ土砂を投入した電解槽内に所定間隔
をおいて陽極板と陰極板を設置し、両極板の内側の近傍
に高分子ゲル材を配し、前記両極板と高分子ゲル材との
間に水を補給する水供給器を装備し、注入した水を外部
へ放出する排出部を前記電解槽に設けてなる土砂中の脱
塩処理装置も含む。

また、請求項３に記載するように陽極板と陰極板との
間に少なくとも１つ以上の高分子ゲル材を配置してもよ
い。

また、請求項４に記載するように水及び塩類等を含ん
だ土砂を投入した電解槽内に所定間隔をおいて陽極板と
陰極板を設置し、該両極板の内側に含水部材と高分子ゲ
ル材を順次隣接した状態で配し、前記含水部材に水を補
給する水供給器を装備し、そして前記含水部材中の水を
外部に放出するための排出部を該電極槽に設けてなる土
砂中の脱塩処理装置も含む。

また、請求項６に記載するように通電性材料からなる
箱型の陰極材に水及び塩類等を含んだ土砂が投入され、
該土砂の表面に高分子ゲル材、含水部材そして陽極板を
順次積層し、注入した水を外部へ放出する排出部を前記
箱型の陰極材に設けてなる土砂中の脱塩処理装置も含
む。

更に、本発明における土砂中の脱塩方法としては、請
求項７に記載するように電解槽内に水及び塩類等を含ん
だ土砂を投入し、該土砂中に配置された陽極板と陰極板
に電圧を印加して土砂に電流を通し、これと同時に両極
板の内側に装置設置された含水部材に常時水を補給し
て、該含水部材に含まれた水を排出するようにした方法
である。

他の態様としては請求項８に記載するように、含水部
材と土砂との間に高分子ゲル材を介在させてもよい。

また、請求項９に記載するように、電解槽内に水及び
塩類等を含んだ土砂を投入し、該土砂中に配置された陽
極板と陰極板に電圧を印加して土砂に電流を通し、更に
前記両極板の内側近傍にそれぞれ高分子ゲル材を配置固
定し、該両極板と高分子ゲル材との間に水を注き込みつ
つ水を排出してなる土砂中の脱塩方法を含む。

更に、請求項10に記載するように通電性材料からなる
箱型の陰極材に水及び塩類等を含んだ土砂を投入し、該
土砂の表面に高分子ゲル材、含水部材そして陽極板を順
次積層し、両電極板に電圧を印加して土砂中に電流を通
し、同時に土砂に水を注き込みつつ箱型の陰極電極材か
ら水を排出してなる土砂中の脱塩方法もある。

（作用）本発明の土砂中の脱塩処理装置及びその方法は両極板
の内側に多くの水を含む含水部材が配置され、そしてこ
れに常時水を補給する水供給器が具備されているため
に、水及び塩類等を含んだ土砂に電流を通すと、陽イオ
ンが陰極へ陰イオンが陽極へ電気泳動し、そのうち陰極
付近では陽イオンが合理的に含水部材中の水に溶けてア
ルカリとなって外部に排出される。これによって陽イオ
ン濃度が低下し脱塩が可能になる。一方、陽極ではガス
発生または酸としてこれも外部へ放出される。

また、前記含水部材を使用せず両極板の内側近傍に高
分子ゲル材を使用し、極板と高分子ゲル材との間に水を
注入して排出するものにおいては、高分子ゲル材の水を
通しにくくイオンを通す特性をいかしたもので、該ゲル
材を通過した例えば陽イオンはアルカリとなって外部へ
と排出され、更には該ゲル材の通過した陰イオンは酸又
はガスになって外部へ放出される。

また、高分子ゲル材は種々のイオンを捕獲する特性が
知られているため、電解槽中の各種イオンを捕獲してイ
オン濃度を低下させる。

また、両極板の内側に含水部材と高分子ゲル材を順次
隣接して配置すると、電気泳動して高分子ゲル材を通過
したイオンが含水部材に含まれる多量の水に容易にとけ
込み、塩類を含んだ水、強酸水そして強アルカリ水が外
部へと排出される。

更に通電性材料からなる箱型の陰極材に水及び塩類等
の含んだ土砂を投入し、この土砂表面に高分子ゲル材、
含水部材そして陽極板を順次積層して、両極材に電圧を
印加する装置及び方法においては、箱型の陰極材に泳動
したイオンから得られる塩は外部より注水した水によっ
て外部へ排出され、一方陽極材へ泳動してきたイオンは
高分子ゲル材に捕獲されるか、また通過して含水部材の
水に溶ける。従って含水部材の水は酸性になるが、高分
子ゲル材によって土砂方向への浸入が防止される。

（実施例）以下、本発明の実施例を添付図面に従って説明する。

第１図は本発明に係る土砂中の脱塩処理装置の縦断面
図であり、本発明に係る土砂中の脱塩処理装置（１）に
おいては、電解槽（２）の中には所定間隔をおいて陽極
板（３）と陰極板（４）が設置され、この両極板（３）
（４）の内側にそれぞれ含水部材（５）が密接した状態
で装着されている。前記含水部材（５）は常時多量の水
を含み保水性を有するもので、これに常時に水を補給す
る水供給器（６）、例えば水道水を通すホースが装着さ
れている。

そして、前記含水部材（５）に接触する電解槽の底面
（７）には、１つもしくは多数の貫通孔（８）を有する
排出部（９）が設けられ、含水部材（５）から落下した
水を排出溝（10）へ導くようになっている。

このような電解槽（２）中には水及び塩類、例えばNa
Clを含む土砂（11）が投入され、前記含水部材（５）に
接している。

本発明の装置で使用する陽極板（３）は白金、金、白
金をメッキしたチタン、酸化ルテニウムをメッキしたチ
タン、グラッシーカーボン、グラファイト、ゴム電極等
のもので特に限定されないが、耐酸化性の良好なものが
よい。また、陰極板（４）は鉄、銅等の全ての金属、グ
ラファイト類、ゴム電極等であって特に限定されない。

また、前記含水部材（５）は多量の水を含み、かつ保
水性を有するものであって、例えばセルローススポン
ジ、エーテル系ポリウレタンフォーム、エステル系ポリ
ウレタンフォーム、ネオプレン系スポンジ、天然ゴム系
スポンジ、NBR系スポンジ、SBR系スポンジ、ラテックス
スポンジ、塩化ビニリデン系スポンジ等の連続気泡の発
泡体あるいは綿等の含水性を有する不織布、織布等があ
る。

この装置を使用した脱塩方法は、まず電解槽（２）に
水及び塩類を含んだ土砂（11）、例えば海水を含んだ砂
を投入し、この土砂（11）を中に配置された陽極板
（３）と陰極板（４）に電圧を印加して土砂に直流電流
を通す。これと同時に両極板（３）（４）の内側に配置
された含水部材（５）に水供給器（６）を作動させて常
時水を補給しておく。

ここにおいて、塩類及び水が電解反応によってイオン
化して泳動し、陰極側には例えばNa⁺イオンが、一方陽
極側にはCl^-イオンが泳動して、これらのイオンが含水
部材（５）に多量に含まれる水にとけ込み、またこの水
が落下して排出部（９）から外部へ放出させる。このた
め、陰極側ではアルカリ水が排出され、一方陽極側では
塩素ガスの発生及び酸が排出されて、脱塩作用を可能に
すると共に、土砂のPHを中性にする効果がある。

第２図は本発明に係る他の土砂中の脱塩処理装置の縦
断面図であり、この土砂中の脱塩処理装置（１）におい
ては電解槽（２）の中に設置された陽極板（３）と陰極
板（４）の内側に夫々所定距離だけ離れた位置に高分子
ゲル材（12）の端部が電解槽の壁面に接した状態で設置
され、３つの部屋を形成している。即ち第１部屋（14）
と第３部屋（15）は泳動してきた各種イオンを集めると
ころであり、酸あるいはアルカリ水、また塩類を排出す
る箇所であり、又第２部屋（16）はこれらの部屋の中間
位置にあってこの中に投入された土砂を中性にする。ま
た、両極板（３）（４）と高分子ゲル材（12）の間に位
置する第１部屋（14）と第３部屋（15）の電解槽の底面
（７）には多数の貫通孔（８）を有すると共にこの上に
設置された不織布、ブレーカ等のフィルター（13）から
なる排出部（９）が設けられ、水を通過させるが、土砂
を落下させなようになっている。

尚、水供給器（６）は第１図に示すものと同じであ
り、両極板（３）（４）と高分子ゲル材（12）との間に
位置する第１部屋（14）と第３部屋（15）に常時水を注
ぐようになっている。

前記高分子ゲル材（12）は各種イオンを通過させるか
あるいはこれらを捕獲し、水を通過させにくい特性を有
するものであり、電気泳動してきた各種イオンは第１部
屋（14）及び第３部屋（15）へ集まり、また同時に第１
部屋（14）及び第３部屋（15）の酸性水で、アルカリ
水、塩水等を第２部屋（16）へ侵入させないようになっ
ている。前記ゲル材（12）は化学架橋を有し、親水性基
を高分子骨格にもつ高分子ゲルイオン導電体であり、例
えばアルキレンオキサイドセグメントを有するポリウレ
タン系、ポリエチレンオキサイド系重合体の金属錯体、ポリプロ
ピレンオキサイド系重合体の金属錯体、ポリエチレンオ
キサイド系とポリプロピレンオキサイド系の共重合体の
金属錯体、ポリエチレンオキサイド鎖を有するポリシロ
キサン系あるいはポリフォスファゼン系の共重合体の金
属錯体また架橋剤としてＮ、Ｎ′−メチレンビスアクリ
ルアミド、エチレンジメタクリレート、トリアリルシア
ヌレート等を用いたアクリルアミド、アクリル酸、メタ
クリル酸、アリルアミン等の重合物あるいは共重合物、
あるいは例えばエピクロルヒドリン等の架橋剤を用いた
カルボキシメチルセローズゲル等が挙げられる。

尚、第２図に示す脱塩処理装置（１）においては第２
部屋（16）にも高分子ゲル材（12）の端部を電解槽
（２）壁面に密着させて配置することも可能である。

この装置を使用した脱塩方法は、陽極板（３）と陰極
板（４）との間に電圧を印加して土砂に電流を通し、こ
れと共に第１部屋（14）及び第３部屋（15）に水を注ぎ
込んで種々イオンをこれらの部屋（14）（15）へ泳動さ
せて水に溶かし、この水を排出させる。この装置及び方
法では、高分子ゲル材（12）の端部が電解槽（２）の壁
面にシールされているため、第１部屋（14）及び第３部
屋（15）の水が第２部屋（16）へ侵入することがない。
このため、第２部屋（16）の土砂は短時間に中性で、し
かも脱塩処理が可能になる。

第３図は本発明に係る他の脱塩処理装置の縦断面図で
あり、この装置（１）においては電解槽（２）の中に設
置された陽極板（３）と陰極板（４）の内側に所定距離
をおいた位置に高分子ゲル材（12）がその端部を電解槽
（２）の壁面に密着された状態で配置され、第１部屋
（14）、第２部屋（16）そして第３部屋（15）を形成し
ている。そして、第１部屋（14）と第３部屋（15）に
は、含水部材（５）が各極板（３）（４）と高分子ゲル
材（12）に密着された状態で配置されている。この点は
第１図あるいは第２図に示す装置と大きく相違している
点である。

更に、第４図に示す土砂の脱塩処理装置（１）は高分
子ゲル材（12）あるいは含水部材（５）を一方の極板に
装着させた場合であり、ハウジング（図示せず）内に設
置された通電性材料からなる箱型の陰極材（４）に水及
び塩類等を含んだ土砂（11）が投入されており、該土砂
（11）の表面に高分子ゲル材（12）、含水部材（５）そ
して陽極板（３）を順次積層した構造になり、前記高分
子ゲル材（12）の外周部分に水を補給する水供給器
（６）が装備され、また前記箱型の陰極材（４）の底面
（７）には多数の貫通孔（８）を有し、かつその上に設
置された不織布、織物、ブレーカ等のフィルター（13）
からなる排出部（９）が設けられている。

従って、この装置では陽電極（３）は小さなものでも
使用可能であり、泳動したイオンを高分子ゲル材（12）
に捕獲するか、また通過させて含水部材（５）に酸をた
めることが可能になる。また、箱型の陰極板（４）付近
に出現するアルカリ水は水を注入することにより排出部
（９）から排出溝（10）を通って外部へと排出される。

次に、本発明を更に詳細に示した実施例を以下に示
す。

実施例１アクリル樹脂からなる電解槽（長さ70mm×巾35mm×高
さ30mm）に白金の陽極板と陰極板を電解槽に壁面に接着
させて約70mmの間隔を設けた。前記両極板にそれぞれ含
水部材としてセルローススポンジ（30mm×35mm×15mm）
を装着させ、Na濃度（1.0％）をもつ塩水を含んだ砂
（粒径約0.1mm）を電解槽に投入して第１図に示す装置
を作成した。

続いて、両極板に電圧を印加して砂に20mA/cm²の定電
流を通し、同時にセルローススポンジの上から水道水を
約１〜2ml/分を注入して電解槽の中心部分（ｂ）とその
位置から陽極側へ15mm離れた点（ａ）、また陰極側へ15
mm離れた点（ｃ）におけるNa濃度（％）とPHを測定し
た。

尚、電源は定電位定電流電解装置（北斗電工社製）を
使用し、塩分（Na量）は塩分計（堀場製作所社製）そし
て導電率αは導電率計（堀場製作所社製）により測定し
た。

その結果を第１表に示す。

実施例２実施例１の装置において、セルローススポンジの内側
および第２部屋の中間部に夫々ポリウレタンゲル（30mm
×35mm×厚さ2.0mm）（タキロン社製 GELRODE）を電解
槽の壁面にシール材により接着させたもので、第３図に
示される装置に類似している。

各位置におけるNa濃度（％）及びPHの結果を第２表に
示す。

この結果によると、本実施例では時間が経過するにつ
れ位置に関係なく脱塩が行なわれ、かつPHも中性になっ
ていることがわかる。

比較例１実施例１と同様の装置からセルローススポンジを除去
した装置にし、両極板に実施例１と同様の条件下で土砂
に電流を通し、かつ両極板の近くに水を注入して排出し
た。その結果、２時間後のｃ、ｂ、ａ点でのNa濃度
（％）は夫々1.2、1.1、0.7であり、初期状態とほとん
ど変化なく脱塩効果は見られなかった。

（効果）以上のように請求項１及び請求項７に記載された土砂
中の脱塩処理装置及び方法においては、両極板の内側に
含水部材が装着され、これに水を補給する水供給器が具
備されているため、電気泳動した各種イオンが含水部材
に含まれる多量の水に溶け込んで酸性水、アルカリ水ま
た塩水となり、またこれが外部へ放出されるため、土砂
中の脱塩処理が可能になると共に土砂中を中性に保つこ
とが出来る。

また、請求項２及び請求項９に記載された装置及び方
法においては両極板の内側近傍に高分子ゲル材の端部を
電解槽の壁面にシールした状態で配置して各部屋に区分
しているため、該高分子ゲル材が各種イオンを捕獲する
か通過される反面、水を通過させにくい特性があるた
め、両極板と高分子ゲル材間の部屋には各種イオンが集
まり、これが水にとけた状態で外部に排出され、またこ
れらの部屋の水が高分子ゲル材によって他の部屋へ侵入
しないために土砂中の脱塩処理をより短時間に行なうこ
とが可能になり、またPHのバラツキをなくすことができ
る。

更には、請求項５に記載するように高分子ゲル材は種
々イオンを捕獲する特性があり、これによって土砂中の
脱塩処理をより一層合理的にかつ短時間に行なうことが
できる。

また、請求項４及び請求項８に記載された装置及び方
法では前記含水部材と高分子ゲル材とを併用しているた
め、土砂中の脱塩処理能力を一段と高めることが可能に
なる。

そして、請求項６及び請求項10に記載された装置及び
方法では、陽極板にのみ高分子ゲル材と含水部材を使用
して、かつ陽極板を小さくすることによって土砂中の脱
塩処理をすることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項１に係る土砂中の脱塩処理装置の縦断面
図、第２図は請求項２に係る脱塩処理装置の縦断面図、
第３図は請求項４に係る脱塩処理装置の縦断面図、そし
て第４図は請求項６に係る脱塩処理装置の縦断面図であ
る。（１）……脱塩処理装置（２）……電解槽（３）……陽極板（４）……陰極板（５）……含水部材（６）……水供給器（８）……貫通孔（９）……排出部（11）……土砂（12）……高分子ゲル材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き審査官新居田知生 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B03B 1/00 - 13/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】水及び塩類等を含んだ土砂を投入した電解
槽内に所定間隔をおいて陽極板と陰極板を設置し、該両
極板の内側に含水部材を配置して、これに水を補給する
水供給器を装備し、そして前記含水部材の水を外部へ放
出する排出部を前記電解槽に設けてなる土砂中の脱塩処
理装置。
【請求項２】水及び塩類を含んだ土砂を投入した電解槽
内に所定間隔をおいて陽極板と陰極板を設置し、該両極
板の内側近傍に高分子ゲル材を配し、前記両極板と高分
子ゲル材との間に水を補給する水供給器を装備し、そし
て注入した水を外部へ放出する排出部を前記電解槽に設
けてなる土砂中の脱塩処理装置。
【請求項３】陽極板と陰極板との間に少なくとも１つ以
上の高分子ゲル材を配置した請求項１又は２記載の土砂
中の脱塩処理装置。
【請求項４】水及び塩類等を含んだ土砂を投入した電解
槽内に所定間隔をおいて陽極板と陰極板を配置し、該両
極板の内側に含水部材と高分子ゲル材を順次隣接した状
態で配し、前記含水部材に水を補給する水供給器を装備
し、そして前記含水部材中の水を外部に放出するための
排出部を該電極槽に設けてなる土砂中の脱塩処理装置。
【請求項５】高分子ゲル材が化学架橋型である請求項
２、３又は４記載の土砂中の脱塩処理装置。
【請求項６】通電性材料からなる箱型の陰極材に水及び
塩類等を含んだ土砂が投入され、該土砂の表面に高分子
ゲル材、含水部材そして陽極板を順次積層し、そして注
入した水を外部へ放出する排出部を前記箱型の陰極材に
設けてなる土砂中の脱塩処理装置。
【請求項７】電解槽内に水および塩類等を含んだ土砂を
投入し、該土砂中に配置された陽極板と陰極板に電圧を
印加して土砂に電流を通し、これを同時に両極板の内側
に装着し配置された含水部材に水を補給して、該含水部
材に含まれた水を排出するようにしてなる土砂中の脱塩
方法。
【請求項８】含水部材と土砂との間に高分子ゲル材を介
在させてなる請求項７記載の土砂中の脱塩方法。
【請求項９】電解槽内に水及び塩類等を含んだ土砂を投
入し、該土砂中に配置された陽極板と陰極板に電圧を印
加して土砂に電流を通し、更に前記両極板の内側近傍に
夫々高分子ゲル材を土砂中に配置し、該両極板と高分子
ゲル材との間に水を注ぎ込みかつ排出してなる土砂中の
脱塩方法。
【請求項１０】通電性材料からなる箱型の陰極材に水及
び塩類等を含んだ土砂を投入し、該土砂の表面に高分子
ゲル材、含水部材そして陽極板を順次積層し、両電極材
に電圧を印加して土砂中に電流を通し、同時に土砂に水
を注ぎ込みかつ箱型の陰極材から水を排出してなる土砂
中の脱塩方法。