JP2000229289A - フッ素含有水の処理方法 - Google Patents
フッ素含有水の処理方法Info
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Abstract
電気脱塩装置で処理するに当り、電気脱塩装置の濃縮室
におけるフッ化カルシウムスケールの生成を防止して長
期に亘り安定に処理を行う。 【解決手段】 フッ素含有水を電気脱塩装置に供給して
処理する方法において、電気脱塩装置に供給される水の
カルシウム濃度[Ca](mg/L)及びフッ素濃度
[F](mg/L)と電気脱塩装置の水回収率(生産水
量/供給水量)[R]の関係が、下記式を満たすように
処理を行う。 [Ca]×[F]2/{1−[R]}<50
Description
脱塩装置で処理する方法に係り、特に、電子産業分野等
の純水製造装置において、フッ素イオンを含む回収水を
混合した原水を電気脱塩装置で処理するに当り、電気脱
塩装置の濃縮室におけるフッ化カルシウム(CaF2)
スケールの生成を防止して長期に亘り安定に処理を行う
方法に関する。
水、医薬用水等に用いられる脱塩水の製造には、電極の
間に複数のアニオン交換膜及びカチオン交換膜を交互に
配列して濃縮室と脱塩室とを交互に形成した電気脱塩装
置が多用されている。電気脱塩装置は効率的な脱塩処理
が可能であり、イオン交換樹脂のような再生を必要とせ
ず、完全な連続採水が可能で、極めて高純度の水が得ら
れるという優れた効果を奏する。なお、電気脱塩装置に
は、脱塩室にアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とが
混合して充填されているものと、脱塩室にイオン交換樹
脂が充填されていないものとがあるが、処理水の水質向
上の点では、脱塩室にイオン交換樹脂が充填されたもの
の方が効果的である。
中のイオンが親和力、濃度及び移動度に基いて電位をか
けた電極の方向(被処理水の流れに対して直角方向)に
移動し、更に、脱塩室と濃縮室とを仕切るカチオン交換
膜又はアニオン交換膜を横切って移動し、すべての室に
おいて電荷の中和が保たれるようになる。そして、イオ
ン交換膜の半浸透特性及び電位により、原水のイオンは
脱塩室では減少し、隣りの濃縮室では濃縮されることに
なる。このため、脱塩室から脱塩水が回収される。
発生の要因として、硬度成分があることは知られてい
る。しかし、一般的に、電気脱塩装置の原水としては、
水道水、工水等が供給されるため、電気脱塩装置に流入
する供給水にフッ素イオンが含まれていることは殆どな
く、このため、従来においては電気脱塩装置でCaF2
のスケールが問題になることはなかった。
業分野等の純水製造装置への電気脱塩装置の適用が進む
一方で、水の有効利用を目的として、工場の回収水を原
水に混合して処理するケースが多くなってきている。こ
のようなケースでは、回収水中に含まれるフッ素イオン
が電気脱塩装置で濃縮される際に、CaF2のスケール
を生成し、スケール障害を引き起こす。
素含有水を電気脱塩装置で処理するに当り、電気脱塩装
置の濃縮室におけるCaF2スケールの生成を防止して
長期に亘り安定な処理を行うことができるフッ素含有水
の処理方法を提供することを目的とする。
処理方法は、フッ素含有水を電気脱塩装置に供給して処
理する方法において、電気脱塩装置に供給される水のカ
ルシウム濃度[Ca](mg/L)及びフッ素濃度
[F](mg/L)と電気脱塩装置の水回収率(生産水
量/供給水量)[R]の関係が、下記式を満たすように
処理を行うことを特徴とする。
塩装置において処理する様々なケースについて、CaF
2スケール障害の有無と供給水の条件及び運転条件を比
較検討した結果、これらに一定の関連性があり、上記式
を満たすように処理を行った場合には、CaF2のスケ
ール障害を防止できることを見出し、本発明を完成させ
た。
合、上記式を満足するための手段としては、水回収率
[R]を小さくすることが最も簡単な手段であるが、こ
の場合には、生産水量が少なく、濃縮水の量が多くなり
生産性が低下するため、水の有効利用の面で望ましくな
い。
オン交換樹脂で処理して、スケール成分のフッ素イオン
又はカルシウムイオンを予め除去し、[R]を小さくす
ることなく上記式を満たすようにすることが好ましい。
に説明する。
装置で処理するに当り、電気脱塩装置の供給水のカルシ
ウム濃度(mg/L)を[Ca]とし、及びフッ素濃度
(mg/L)を[F]とし、電気脱塩装置の水回収率
(生産水量/供給水量)を[R]としたときに、これら
の関係が、下記式を満たすように処理を行うものであ
る。
が50以上であると、電気脱塩装置の濃縮室においてC
aF2スケールが生成し、スケール障害が発生する。こ
の値は、特に40以下、とりわけ30以下となるよう
に、供給水の条件や運転条件を調整するのが好ましい。
装置の水回収率(供給水量に対する生産水量の比)
[R]を小さくすることが最も容易な方法であるが、水
回収率[R]を過度に小さくすることは、前述の如く、
生産性の面で好ましくない。従って、本発明では、下記
の又はの方法を採用して供給水のフッ素イオン濃度
又はカルシウムイオン濃度を低減し、水回収率[R]を
0.8以上、好ましくは0.9〜0.95に維持した上
で上記関係式を満たすようにするのが好ましい。
せるために、アニオン交換樹脂を充填した非再生式イオ
ン交換装置で前処理する。ただし、アニオン交換樹脂に
よるフッ素イオンの除去では、定期的な樹脂の入れ替え
が必要となる。このような定期的なメンテナンスを少な
くするためには、アニオン交換樹脂として弱塩基性のア
ニオン交換樹脂を用いることが望ましい。弱塩基性アニ
オン交換樹脂は強塩基性アニオン交換樹脂よりも若干イ
オン交換性能が不足するが、半導体工場等の回収水中に
含まれるフッ素イオンはHFの形態が主体であり、中性
塩(NaF等)は少ないので、弱塩基性のアニオン交換
樹脂でも十分に除去できる。
単独で用いても良いが、原水のF形態によっては、強塩
基性アニオン交換樹脂と混合して用いても良い。
減させるために、カチオン交換樹脂を充填した非再生式
イオン交換装置で前処理する。この場合においても、カ
チオン交換樹脂によるカルシウムイオンの除去で、定期
的な樹脂の入れ替えが必要となることから、このような
定期的なメンテナンスを少なくするために、カチオン交
換樹脂として弱酸性のカチオン交換樹脂を用いることが
望ましい。弱酸性カチオン交換樹脂は、強酸性カチオン
交換樹脂よりも若干イオン交換性能が不足するが、供給
水中に含まれるカルシウムイオンはCa(HCO3)2の
形態が主体であり、中性塩(CaCl等)は少ないの
で、弱酸性のカチオン交換樹脂も十分に除去できる。
独で用いても良いが、原水のCa形態によっては、強酸
性カチオン交換樹脂と混合して用いても良い。
るが、本発明では前記関係式を満たしていればよく、一
般的には、,のいずれか一方を採用するのみで十分
であり、設備の簡略化の面からも、,のいずれか一
方を採用するのが経済的で有利である。
オン濃度の低減のための手段は上記,に何ら制限さ
れず、逆浸透(RO)膜分離装置や薬品再生型イオン交
換樹脂塔などを採用しても良い。一般に、電気脱塩装置
の前処理手段としてRO膜分離装置が設けられているこ
とから、このような場合においてRO膜分離装置でフッ
素イオン濃度又はカルシウムイオン濃度を低減するため
には、2機以上のRO膜分離装置を直列に配置して多段
RO処理を行うことになる。ただし、設備や運転の簡便
性の面からは、上記又はの手段を採用するのが有利
である。
数のアニオン交換膜及びカチオン交換膜を交互に配列し
て濃縮室と脱塩室とを交互に形成した一般的なものであ
り、脱塩室にアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との
混合樹脂が充填されたものであっても、充填されていな
いものであっても良いが、処理水(生産水)の水質の向
上の面からは、脱塩室にアニオン交換樹脂とカチオン交
換樹脂の混合樹脂が充填されているものが好ましい。
法は、電子産業分野等の純水製造装置における、フッ素
イオンを含む回収水を混合した原水の処理に極めて有効
である。
り具体的に説明する。
装置は、(栗田工業(株)製「ピュアエース」)(処理
水量1000L/hr)であり、この電気脱塩装置は、
脱塩室に強塩基性アニオン交換樹脂(三菱化学(株)製
「SA10A」)と強酸性カチオン交換樹脂(三菱化学
(株)製「SK1B」)とが35:65(容量比)で充
填されたものである。
示すフローに従って、活性炭塔1、RO膜分離装置2で
順次処理し、次いで弱塩基性アニオン交換樹脂を充填し
た非再生式アニオン交換装置3で処理した後電気脱塩装
置4の供給水として水回収率[R]=0.95で処理し
た。
度は0.3mg/L、F濃度は0.1mg/L以下で、
[Ca]×[F]2/{1−[R]}=0.3×(0.
1)2/(1−0.95)=0.06であった。
後、電気脱塩装置4を解体して濃縮室におけるCaF2
スケールの有無を調べたところ、CaF2スケールは全
く生成していなかった。
示すフローに従って、活性炭塔1、RO膜分離装置2で
順次処理し、次いで弱酸性カチオン交換樹脂を充填した
非再生式カチオン交換装置5で処理した後電気脱塩装置
4の供給水として水回収率[R]=0.95で処理し
た。
度は0.1mg/L以下、F濃度は3mg/Lで、[C
a]×[F]2/{1−[R]}=0.1×(3)2/
(1−0.95)=18であった。
後、電気脱塩装置4を解体して濃縮室におけるCaF2
スケールの有無を調べたところ、CaF2スケールは全
く生成していなかった。
示すフローに従って、活性炭塔1、RO膜分離装置2で
順次処理した後電気脱塩装置4の供給水として水回収率
[R]=0.95で処理した。
度は0.3mg/L、F濃度は3mg/Lで、[Ca]
×[F]2/{1−[R]}=0.3×(3)2/(1−
0.95)=54であった。
後、電気脱塩装置4を解体して濃縮室におけるCaF2
スケールの有無を調べたところ、CaF2スケールの生
成が認められた。
上げて0.99としたこと以外は同様にして処理を行っ
た。このときの運転条件は[Ca]×[F]2/{1−
[R]}=0.1×(3)2/(1−0.99)=90
であった。
後、電気脱塩装置4を解体して濃縮室におけるCaF2
スケールの有無を調べたところ、CaF2スケールの生
成が認められた。
下げて0.90としたこと以外は同様にして処理を行っ
た。このときの運転条件は[Ca]×[F]2/{1−
[R]}=0.3×(3)2/(1−0.90)=27
であった。
後、電気脱塩装置4を解体して濃縮室におけるCaF2
スケールの有無を調べたところ、CaF2スケールは全
く生成していなかった。
のいずれにおいても得られた処理水(生産水)の比抵抗
は16〜18MΩ・cmであり、処理水の水質には差異
はなかった。
水の処理方法によれば、電子産業分野等の純水製造装置
等において、フッ素イオンを含む回収水を混合した原水
のようなフッ素含有水を電気脱塩装置で処理するに当
り、電気脱塩装置の濃縮室におけるフッ化カルシウムス
ケールの生成を防止して長期に亘り安定に処理を行うこ
とができる。
を落とすことなく、フッ化カルシウムのスケール障害を
有効に防止することができる。
る。
る。
る。
7)
装置は、(栗田工業(株)製「ピュアエース」)(処理
水量1000L/hr)であり、この電気脱塩装置は、
脱塩室に強塩基性アニオン交換樹脂と強酸性カチオン交
換樹脂とが35:65(容量比)で充填されたものであ
る。
Claims (2)
- 【請求項1】 フッ素含有水を電気脱塩装置に供給して
処理する方法において、電気脱塩装置に供給される水の
カルシウム濃度[Ca](mg/L)及びフッ素濃度
[F](mg/L)と電気脱塩装置の水回収率(生産水
量/供給水量)[R]の関係が、下記式を満たすように
処理を行うことを特徴とするフッ素含有水の処理方法。 [Ca]×[F]2/{1−[R]}<50 - 【請求項2】 請求項1において、フッ素含有水をイオ
ン交換樹脂で処理した後、電気脱塩装置に供給すること
を特徴とするフッ素含有水の処理方法。
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|---|---|---|---|
| JP02895499A JP3473472B2 (ja) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | フッ素含有水の処理方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| JP2002119974A (ja) * | 2000-10-12 | 2002-04-23 | Kurita Water Ind Ltd | 純水の製造方法 |
| WO2013099304A1 (ja) * | 2011-12-28 | 2013-07-04 | 三菱重工メカトロシステムズ株式会社 | 排水処理装置 |
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-
1999
- 1999-02-05 JP JP02895499A patent/JP3473472B2/ja not_active Expired - Fee Related
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