溶液处理方法和溶液处理装置与流程

本发明涉及利用了膜分离的溶液处理方法，其中从至少包含1000mg/l以上的电解质且包含分子量为70以下的非电解质的低分子的溶液中，分离非电解质的低分子，同时回收电解质和水。

背景技术：

1、近年来，从溶解了多种成分的溶液中取出有用的物质、或分离杂质这样的选择分离技术的需求增高。可以举出例如从溶解了各种元素的盐湖水等中取出有价值的物质、或者从混入了杂质的溶液中取出杂质等。更具体地，例如在专利文献1中，记载了使用反渗透膜和ル一スro膜除去在由海水淡化得到的淡水或自来水管中利用的原水等中溶存的硼的方法。另外，在专利文献2中，记载了使用反渗透膜和纳米过滤(nf)膜，在残留矿物质成分的同时从海水或海洋深层水中除去盐分的方法。

2、在各种选择分离技术的需求中，近年来，随着生活水平的提高，世界范围内人口透析治疗的患者在增加，从通过治疗排出的透析废液中除去杂质、作为透析液再生的技术逐渐受到关注。在一般的人工透析治疗中，在一次处理中需要使用90l至150l的大量透析液。由于在人工透析治疗中使用过的透析液中含有从血液转移出的尿素等的代谢物，因此基本上通过一次使用，而废弃透析液。因此，大量的透析废液的产生成为问题。

3、作为透析液的制作方法，一般是在用反渗透(ro)膜等处理自来水而得的纯水中添加需要的电解质、葡萄糖等而制成透析液的方法。但是，在自来水的供给断断续续的水不足地区，也有难以确保需要量的自来水的情况，要求降低水使用量。进而，即使在供水量充足的地区，如果在灾害时持续断水，则也不能由自来水制作透析液。因此，从透析废液中去除尿素等的代谢物、作为透析液再利用的透析废液再利用的期望越来越高，提出了一些透析废液再利用技术的提案。

4、例如，提出了从使用完的透析废液中通过吸附材料除去杂质、代谢物和电解质的方案。但是，根据实施的透析治疗，透析废液的再生需要数公斤的吸附材料，期望尽可能抑制重量、成本的系统。

5、作为降低吸附材料量的方法，在专利文献3中提出了在两个阶段使用吸附剂筒的系统。

6、在专利文献4中提出了利用了尿素酶和离子交换树脂或无机吸附材料的尿素除去系统。

7、在专利文献5中提出了通过吸附剂、电透析以某种程度除去电解质后，使用反渗透膜除去杂质的系统。

8、现有技术文献

9、专利文献

10、专利文献1：日本国特开平9-290275号公报

11、专利文献2：日本国特开2003-88863号公报

12、专利文献3：日本国特开2014-204958号公报

13、专利文献4：日本国特表2014-530643号公报

14、专利文献5：国际公开2020-28571号公报

技术实现思路

1、发明要解决的课题

2、专利文献3和4中记载的技术是用尿素酶将尿素分解为氨，通过进一步捕获氨而从使用完的透析液中分离尿素的技术。因此，为了完全捕获尿素和作为分解物的氨，需要多种吸附材料。如果吸附材料量少，则有可能残留未被捕获的氨，因此需要较多的吸附材料量，由此成本变高、或透析废液再利用装置的重量变大，从而存在问题。

3、专利文献5中记载的技术是使用孔径为以下的反渗透膜分离尿素等的代谢物并将透析废液再生的技术。在本技术中，特别是将水以高的回收进行处理的情况下，为了降低反渗透膜中的渗透压差，作为前处理，需要除去透析废液中的电解质，将离子交换树脂、电透析装置作为前处理使用。但是，在使用离子交换树脂的情况下，存在在一次透析治疗中使用完的离子交换树脂的废弃物被排出的问题。另外，在使用电透析装置的情况下，脱盐需要高电压，而且也有可能产生氯气，因此在安全上不优选。

4、因此，本发明的目的在于提供溶液处理方法，其对于包含中性分子等分离对象物质的溶液，组合多种膜进行处理，分离不需要的分离对象物质的同时，回收作为纯化液想残留的成分和水。更具体地，本发明的目的在于提供溶液处理方法，其对于至少包含1000mg/l以上的电解质且包含分子量为70以下的非电解质的低分子的溶液，组合多种膜，一边除去非电解质的低分子一边回收电解质和水。

5、用于解决课题的方案

6、为了达到上述目的，本发明主要采用以下的任一构成。

7、(1)溶液处理方法，其是用将供给液分离为透过液和浓缩液的分离膜1和分离膜2处理原液，而分离为包含水和电解质的纯化液和包含非电解质的低分子的排液的溶液处理方法，其特征在于，

8、所述原液是至少包含1000mg/l以上的电解质、且包含分子量为70以下的非电解质的低分子的溶液，

9、将所述分离膜1的透过液供给至所述分离膜2，进行分离处理，

10、对于所述分离膜1而言，针对在将混合有10000mg/l氯化钠(nacl)和250mg/l尿素的ph7的溶液1在36℃、以压力1.2mpa供给的情况下、以透过的溶液中的成分浓度相对于供给液中的成分浓度的减少率定义的除去率，nacl除去率为90％以上，

11、对于所述分离膜2而言，针对在将混合有1000mg/l氯化钠(nacl)和700mg/l尿素的ph7的溶液2在36℃、以压力1.8mpa供给的情况下、以透过的溶液中的成分浓度相对于供给液中的成分浓度的减少率定义的除去率，尿素除去率为85％以上，

12、所述分离膜2的评价条件下的所述分离膜2的尿素除去率与所述分离膜1的评价条件下的所述分离膜1的尿素除去率之差为40个百分点以上，

13、所述溶液处理方法还满足以下(i)、(ii)中的任一要件，

14、(i)将所述分离膜2的一部分透过液与所述原液混合后，供给至所述分离膜1，将所述分离膜2的剩余透过液的全部或一部分与所述分离膜1的浓缩液混合，得到所述纯化液，

15、(ii)将所述分离膜2的全部透过液与所述原液混合后，供给至所述分离膜1，将所述分离膜1的浓缩液作为所述纯化液而得到。

16、(2)溶液处理装置，其是具备将供给液分离为透过液和浓缩液的分离膜1和分离膜2、将原液分离为包含水和电解质的纯化液和包含非电解质的低分子的排液的装置，其特征在于，

17、所述原液是至少包含1000mg/l以上的电解质、且包含分子量为70以下的非电解质的低分子的溶液，

18、所述分离膜1的透过液管路与所述分离膜2的供给液管路连接，

19、对于所述分离膜1而言，针对在将混合有10000mg/l氯化钠(nacl)和250mg/l尿素的ph7的溶液1在36℃、以压力1.2mpa供给的情况下、以透过的溶液中的成分浓度相对于供给液中的成分浓度的减少率定义的除去率，nacl除去率为90％以上，

20、对于所述分离膜2而言，针对在将混合有1000mg/l氯化钠(nacl)和700mg/l尿素的ph7的溶液2在36℃、以压力1.8mpa供给的情况下、以透过的溶液中的成分浓度相对于供给液中的成分浓度的减少率定义的除去率，尿素除去率为85％以上，

21、所述分离膜2的评价条件下的所述分离膜2的尿素除去率与所述分离膜1的评价条件下的所述分离膜1的尿素除去率之差为40个百分点以上，

22、所述溶液处理装置还满足以下(i)、(ii)中的任一要件，

23、(i)使所述分离膜2的透过液管路分支为至少两个，将分支的管路中的至少一个与所述原液的管路连接，将所述原液与所述分离膜2的透过液的混合液的管路与所述分离膜1的供给管路连接，将剩余的至少一个与所述分离膜1的浓缩液管路连接，作为纯化液管路，

24、(ii)将所述分离膜2的透过液管路与所述原液管路连接，将所述原液与所述分离膜2的透过液的混合液的管路与所述分离膜1的供给管路连接，将所述分离膜1的浓缩液管路作为纯化液管路。

25、应予说明，“原液”是指向本发明的最上游供给的溶液，以各分离膜为基准向该分离膜供给的溶液称为“供给液”。

26、发明的效果

27、根据本发明的溶液处理方法，通过对于包含分离对象物质的溶液进行特定的膜分离处理，能够将分离对象物质进行分离的同时、回收想要回收的成分。而且，例如在对供于人工透析治疗后的透析废液进行所述膜分离处理的情况下，能够一边分离尿素一边回收盐等的电解质和水。因此，能够将透析废液供于再利用，透析液供给的稳定化、透析医疗费用的抑制成为可能。

28、附图的简单说明

29、图1是表示本发明一个例子的溶液处理方法的示意图。

30、图2是表示本发明的其他例子的溶液处理方法的示意图。

31、图3是可用于本发明的i型分离膜元件的一部分展开立体图。

32、图4是表示i型分离膜体的一个例子的示意图。

33、图5是表示反l型分离膜体的一个例子的示意图。

34、图6是表示l型分离膜体的一个例子的示意图。

35、图7是表示反l型分离膜元件的一个例子的示意图(截面图)。

36、图8是表示l型分离膜元件的一个例子的示意图(截面图)。

37、图9是表示u字型(i型-反l型)分离膜元件的一个例子的示意图(截面图)。

38、图10是表示搭载了i型分离膜元件的分离膜组件的结构的一个例子的示意图(截面图)。

39、图11是表示搭载了i型分离膜元件和反l型分离膜元件的分离膜组件的一个例子的示意图(截面图)。

40、图12是表示搭载了i型分离膜元件和l型分离膜元件的分离膜组件的一个例子的示意图(截面图)。

41、图13是表示搭载了i型分离膜元件和u字型分离膜元件的分离膜组件的一个例子的示意图(截面图)。

42、图14是具有本发明的溶液处理装置和透析装置的透析系统的概略图。