JPH0352649A - イオン交換樹脂の再生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はイオン交換樹脂の改良された再生方法に関する
ものである． 〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕イオン
交換樹脂には陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とが
あり、陽イオンまたは陰イオンを含有する溶液（以下、
「処理液」と言う）を、イオン交換樹脂を充填したカラ
ム（イオン交換塔）に通液すると、処理液中の陽イオン
ま光は陰イオンは、イオン交換樹脂中の他のイオンたと
えば水素イオンまたは水酸基イオンと交換し除去される
．したがって、このイオン交換能力は処理液の通液の経
過と共に次第に低下し、遂にはイオン交換しなくなるの
で、適当な時点でイオン交換樹脂を再生しなければなら
ない． イオン交換樹脂の再生は通常次の方法で行われる．即ち
処理液の通液停止、処理液の抜液、再生前の洗浄、洗浄
水の抜液、再生、再生液の抜液、再生後の洗浄、洗浄水
の抜液、処理液の通液の順序に従って行われる． 再生前の洗浄は、イオン交換樹脂に含浸している処理液
を回収するのが目的で、通常水をイオン交換塔へ通水ま
たは水張・抜水する操作を数回繰返し、処理液を回収後
、必要に応じ更に水洗を続行（水洗後は廃棄）する方法
で行われる．然しこの方法は処理液の回収の目的は達す
るものの、希薄な処理液を相当量生ずる．この希薄な処
理液は、何れかの方法で濃縮しなければならず、エネル
ギーの損失は無視出来ない． この問題を解消するため、処理液の回収を多段で行う方
法もある．この方法は上記方法に比較して希薄な処理液
の発生量はある程度減少するものの、洗浄時間が長くな
るという欠点がある．そこで本発明者らは先に希薄な処
理液の発生をなくし、再生前の所要時間を削減した再生
方法、すなわち処理液をイオン交換樹脂層に通液して処
理液中の陽イオンまたは陰イオンを脱イオンした後のイ
オン交換樹脂を再生する際、処理液を該イオン交換樹脂
層から抜液後、該イオン交換樹脂層ヘ水蒸気を樹脂層下
部より吹き込む方法を発明した（特願昭６０−１７７６
５７号）．シかし、この方法は残存有機溶媒を全量水蒸
気により蒸発させなければならないため、多量の水蒸気
を必要とする欠点があった．また、水蒸気を可能な限り
減らすためには、予め抜液操作が必要であった． 〔課題を解決するための手段〕 本発明者等はイオン交換樹脂の再生に当り、使用する水
蒸気量を極力減少させる方法について、鋭意検討した結
果、イオン交換樹脂層に水蒸気を吹込む際、イオン交換
樹脂層の上部より吹き込めば使用水蒸気量を大幅に削減
出来ることを見出し、本発明を完威するに至ったもので
ある．即ち本発明のイオン交換樹脂の再生方法は、水可
溶性で沸点が水より低い有機溶媒を含む溶液（処理液）
をイオン交換樹脂層に通液して該処理液中の陽イオンま
たは陰イオンを脱イオンした後、該イオン交換樹脂を再
生する方法であって、該イオン交換樹脂層上部より水蒸
気を吹き込むことを特徴とするイオン交換樹脂の再生方
法である．〔発明の詳細な開示〕 本発明を更に具体的に説明する． 本発明におけるイオン交換樹脂の再生順序は通常次の通
り実施される． ｌ）イオン交換樹脂層への処理液の通液を停止する．２
）イオン交換樹脂層へ水蒸気を上部より吹き込む。

３）イオン交換樹脂層へ再生液を通液し、イオン交換樹
脂を再生する． ４）再生後はイオン交換塔内の再生液を抜液する．５）
イオン交換樹脂層へ通水しイオン交換樹脂を洗浄する． ６）イオン交換塔内の水を抜水する． ７）イオン交換樹脂層へ処理液を通液する．本発明の対
象とする処理液は、水可溶性で沸点が水より低い有機溶
媒を含む溶液である（以下特に明記しない限り水可溶性
で沸点が水より低い有機溶媒を単に有機溶媒と記す）．
即ち、有機溶媒と水及び溶質からなる三戒分系、または
有機溶媒と溶質からなる二威分系の溶液である．溶質が
不揮発性または水より沸点の高い物質である場合は、次
の工程であるイオン交換樹脂層への水蒸気の吹き込みに
よって、イオン交換樹脂層に含浸している有機溶媒は回
収されるものの溶質は回収されないので、溶質の完全な
回収を図るためには、イオン交換樹脂層への水蒸気の吹
き込みに先立ってイオン交換樹脂層を有ｍ溶媒で洗浄す
るのが好ましく、この洗浄する有機溶媒は処理液中に含
まれる有機溶媒と同一のものであれば更に好ましい． またこの洗浄した有機溶媒をそのまま利用出来る場合は
好適である．この様な好適な例として後述する実施例に
示す如く、有ｍ溶媒による湿式燐酸精製プロセスが挙げ
られる． イオン交換樹脂層の有機溶媒での洗浄は、ダウンフロー
にて行う． 尚溶質の沸点が水より低い場合は、後述するイオン交換
樹脂層への水蒸気の吹き込みによって、溶質は有機溶媒
と共に蒸発し回収出来るので、上記有機溶媒での洗浄は
必要ないが、処理液中の有Ｉｌ溶媒の含有量が少ない場
合は有ｍ溶媒で洗浄した方が、後の工程であるイオン交
換樹脂層への水蒸気の吹き込み操作がやりやすい． 本発明における水蒸気の吹き込みについて説明する． イオン交換樹脂層への処理液の通液を停止後、水蒸気を
イオン交換樹脂塔の塔頂より吹き込むと、水蒸気の圧力
により塔内の処理液は塔底より押し出される．次に樹脂
層上部が水蒸気により加熱され、樹脂中に含浸している
有機溶媒は蒸発する．この有機溶媒蒸気は下部の樹脂に
熱を伝え凝縮し、更に下部の樹脂に熱を伝えながら流出
する．この様にして樹脂に含浸している有機溶媒は水蒸
気により一旦、蒸発するが下方に熱交換できる樹脂層が
ある間は凝縮液として抜き出すことができる．しかし、
塔底の樹脂温度が上昇してくると、有機溶媒蒸気は塔内
で凝縮されないため、系外の凝縮器を用いて回収する． この様にして、イオン交換樹脂層に水蒸気を吹き込んで
行くと、始めはイオン交換樹脂層上部に含浸している有
機溶媒が蒸発するが、すぐにａｍし凝縮液として回収さ
れるので、イオン交換塔の塔底で回収される気体部分の
温度は変化しない．その後、該部分の温度は有機溶媒と
水との共沸点を示す．更に続け、有機溶媒が蒸発してし
まうと該部分の温度は急に上昇する．この時点で水蒸気
の吹き込みを停止すればよい． イオン交換樹脂層へ吹き込む水蒸気の圧力はゲージ圧力
で０．５Ｋｇ／ｃ＋ｗ”　・Ｇ　〜５　Ｋｇ／ｃｍ”　
・Ｇ程度が好ましい．圧力が０．５Ｋｇ／ａｍ”・Ｇ未
満では、イオン交換樹脂に含浸している有機溶媒が十分
蒸発されないので好ましくなく、また圧力があまり高過
ぎると水蒸気の吹込量が調節しにくいので好ましくない
． イオン交換樹脂への水蒸気の吹き込み量はイオン交換樹
脂の粒径により若干異なるが、イオン交換樹脂層１１当
たり、２００〜３００ｋｇ／ｈ程度が好ましい．これよ
り多いと精溜効果が薄れ、得られる有機溶媒濃度が低く
なるので好ましくなく、また、これより少ないと所要時
間が長くなるので好ましくない． イオン交換樹脂の再生は、陽イオン交換樹脂にあっては
濃度５〜１０重量％の硫酸、塩酸などの鉱酸水溶液を、
陰イオン交換樹脂にあっては濃度５〜１０重量％の苛性
ソーダなどの苛性アルカリを、イオン交換塔へ通液する
それ自体公知の方法で実施される． かくしてイオン交換樹脂層への水蒸気の吹込みが終了す
れば、イオン交換樹脂はそれ自体公知の方法により再生
液による再生及び再生後の水洗を行えば良い． 尚本発明はこの様にイオン交換樹脂層へ水蒸気を吹込む
ので、イオン交換樹脂は当然１００℃以上の耐熱性のあ
るものであることが好ましい．この様な耐熱性のあるイ
オン交換樹脂としては、陽イオン交換樹脂では西独バイ
エル社製レバチッ｝ＳＰ１１２、レバチットＳＰ−１２
０、栗田工業■製Ｃ−１１１、Ｃ−１３２　、陰イオン
交換樹脂では栗田工業■製Ａ−１６８等がある． 〔実施例〕 以下実施例及び比較例により本発明を具体的に説明する
．尚実施例及び比較例において％は重量％を示す． 実施例１ ｈＯｓ１度５４．３％の湿式燐酸液にイソプロビルアル
コールを加え、湿式燐酸中の遊Ｍ燐酸分を抽出して第１
表に示す組成の抽出液を得た．第ｌ表 陽イオン交換樹脂レバチッ｝ＳＰ−１１２　（西独バイ
エル社製）を充填した塔径１．５ｍ、塔高６．４ｍのイ
オン交換塔（イオン交換樹脂充填高さ４．５＋ｍ）に、
第１表に示す組成の抽出液を１６ｍ”／ｈのｆｉｔでア
ップフローにて通液し、含有するＮａイオンを脱イオン
処理した．７．５時間通液したところでイオン交換処理
能力が低下したので通液をストツブした． その後、濃度８７％のイソブロビルアルコールを用い、
１５ＩＩｌ３／ｈの流量でダウンフローにて２時間イオ
ン交換樹脂を洗浄した．次いで、イオン交換塔の上部か
らゲージ圧力１．５Ｋｇ／ｃ１・Ｇの水蒸気を５００ｋ
ｇ／ｈの流量で吹き込み、イオン交換塔下部出口に設置
した気液分離器により分離し流出液９１と、蒸気を冷却
器で凝縮したｉｆｆｌｌａ”を回収した。

気液分離器の蒸気部の温度は、始め５０゛Ｃであったが
、水蒸気吹き込み開始後３０分の時点より８０゜Ｃとな
り、７０分後の時点ではこの温度が９５゜Ｃに達したの
で水蒸気の吹き込みを中止した（水蒸気使用量約５８０
ｋｇ）． 蒸気凝縮により回収した液のａｔｃはイソブロビルアル
コール濃度８３％（残余は水）、気液分離器より流出し
た液の組威はイソブロビルアルコール濃度８７％（残余
は水）であった．尚この回収したイソブロビルアルコー
ルは、湿式燐酸の抽出用溶媒として再利用できた． 次いでイオン交換塔へ、アップフローで水張りした後、
濃度９．５％の硫酸水溶液ｌ６ポをダウンフローで２Ｏ
ｎ？／ｈの速度で５０分間通液させ、イオン交換樹脂の
再生を行った．再生後のイオン交換樹脂は上水で十分洗
浄した．尚再生後の再生液中にはイソプロビルアルコー
ルは殆んど存在しなく、イソブロビルアルコールの損失
は無視出来る程度であった。

かくして再生した陽イオン交換樹脂の１部を電子顕微鏡
写真撮影で観察したが、イオン交換樹脂の粒子の形状に
変化は認められなかった．比較例１ 実施例１と同様にして抽出液の通液をストップシタ．ソ
の後、濃度８７％のイソプロビルアルコールを用い、１
５１／ｈの流量でダウンフローにて２時間イオン交換樹
脂を洗浄した後、窒素ガスを用い、イオン交換塔内のイ
ソブロビルアルコールを溶媒タンクへ抜液した（抜液所
要時間３０分）．次いでイオン交換樹脂塔の下部からゲ
ージ圧力１．５Ｋｇ／ｃｍ’　・Ｇの水蒸気を１２００
Ｋｇ／ｈの流量で吹込み、イオン交換塔頂部より発生し
た蒸気を冷却器で凝縮させ回収した． イオン交換塔頂部の温度は、始め８０’Ｃでイソプロビ
ルアルコールと水との共沸組戒珈の沸点を示した．この
温度が９５゜Ｃに達し、水蒸気の吹き込みを中止したの
は水蒸気吹込開始後約７０分の時点であった（水蒸気使
用量約１４００ｋｇ）　．上記凝縮により回収した液の
組戒はイソプロビルアルコール濃度約８６％（残余は水
）であった．次いで実施例１と同様にしてイオン交換塔
へ、アップフローで水張りした後、濃度９．５％の硫酸
水溶液１６１をダウンフローで２０ｍ”／ｈの速度で５
０分間通液させ、イオン交換樹脂の再生を行った．再生
後のイオン交換樹脂は上水で十分洗浄した〔発明の効果
〕 以上詳細に述べた様に、本発明の方法により、イオン交
換樹脂の再生の際、従来多量に必要であった水蒸気の使
用量を大幅に削減することができた．又、水蒸気の吹き
込み前に必要であった抜液操作が省略できたため、その
際使用していた窒素ガスが必要なくなった． すなわち、本発明は大幅なコスト削減を行い、然もイオ
ン交換樹脂再生の所要時間を短縮したもので、その経済
的な効果大なるものがある。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）水可溶性で沸点が水より低い有機溶媒を含む溶液
   （処理液）をイオン交換樹脂層に通液して該処理液中の
   陽イオンまたは陰イオンを脱イオンした後、該イオン交
   換樹脂を再生する方法であって、該イオン交換樹脂層上
   部より水蒸気を吹き込むことを特徴とするイオン交換樹
   脂の再生方法。
2. （２）イオン交換樹脂層への水蒸気の吹き込みに先立っ
   て該イオン交換樹脂を水可溶性で沸点が水より低い有機
   溶媒で洗浄することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の方法。
3. （３）イオン交換樹脂を洗浄する水可溶性で沸点が水よ
   り低い有機溶媒が処理液中に含まれる有機溶媒と同一の
   有機溶媒であることを特徴とする特許請求の範囲第２項
   記載の方法。