JPH04150951A - 有機物汚染のイオン交換樹脂の超音波洗浄回生法 - 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、有機物により汚染されたイオン交換樹脂の超
音波洗浄回生法に係り、特に火力発電所の復水脱塩装置
などで広範囲に使用されているイオン交換樹脂を低コス
トで、効率的に洗浄回生することができる有機物汚染の
イオン交換樹脂の超音波洗浄回生法に関する。

〔従来の技術〕

火力発電所の貫流ボイラは、腐食防止のため、非常に高
純度の給水が要求されることから、イオン交換樹脂を使
用した復水脱塩装置を設置して、海水漏洩による汚染物
質および腐食生成物などの不純物を除去している。

この復水脱塩装置のイオン交換樹脂は、発電プラントの
運転中に系統水に微量に含まれている有機物などによっ
てアニオン樹脂が汚染を受け、いわゆるアニオン樹脂有
機物汚染となる。

これらの汚染物質の有機物を除去するために、温食塩水
や苛性ソーダ水による洗浄を試みた例もあるが、非常に
除去しずらい性質を有しているため、いずれも洗浄効果
はなく、現在では有効な洗浄技術は確立されていない。

また、特公昭５７−１３６９４９号、特公昭６Ｑ−１７
７３００号、および特公平１−１０７８５０号の各公報
には、イオン交換樹脂樹脂表面に付着する酸化鉄を超音
波洗浄器による洗浄除去する装置が開示されているが、
いずれも有機物に汚染されたイオン交換樹脂の洗浄除去
を試みた例はない。ところで現在、超音波を利用した産
業用洗浄の分野では、主に機械部品、電子部品およびガ
ラス類などである。

このため、有機物などによって汚染を受けて使用不可能
になったイオン交換樹脂は廃棄処分を行い、新品樹脂に
よる交換あるいは補給を行なって、性能維持をはかって
いるのが現状である。

次に、現状における汚染イオン交換樹脂の汚染メカニズ
ムと具体的対策を説明する。

火力発電所の系統水は、微量ではあるが微細な有機物お
よび鉄などの汚染物質が含まれている。

この汚染物質である有機物がアニオン樹脂に吸着し、樹
脂の細孔までコーティングする結果、イオン交換樹脂が
本来持っているイオン交換性能を著しく低下させるため
、塩素イオン、硫酸イオンなどの陰イオンが水酸イオン
と交換できず正常な水質が得ることができなくなる現象
が発生する。

アニオン樹脂有機物汚染の発生頻度は、系統水の水質に
よって一概にはいえないが、新品樹脂に交換後、早いも
ので３〜４ケ月、遅いもので９〜１０ケ月でイオン交換
性能が消失する例もある。

以上の事由のため、火力発電所の復水脱塩装置を運転し
ていて汚染を受けたイオン交換樹脂は、アニオン樹脂の
場合で半年〜１年で全量交換あるいは補給（３０〜５０
％）し、性能維持をはかつているのが現状である。

〔発明が解決しようとする課題〕

系統水に含まれている有機物などによって汚染を受けた
アニオン交換樹脂は、上記のように有効な洗浄技術は開
発されていないため、廃棄処分とし新品樹脂の交換・補
給を実施している。

このため、汚染樹脂は産業廃棄物として処理しなければ
ならず、かつ、コストの高い新品樹脂の購入など経済的
損失が著しく増大している。

本発明は上記従来の問題点を解決し、苛性ソーダ水や食
塩水などの薬品を用いることなく、また、安全、かつ、
低コストで処理効率の高い有機物汚染イオン交換樹脂の
超音波洗浄回生法を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明の有機物汚染のイオ
ン交換樹脂の超音波洗浄回生法は、水槽中に設置された
耐食性管からなる循環配管中を通して有機物汚染のイオ
ン交換樹脂を脱塩水とともに循環させ、該イオン交換樹
脂に超音波を照射して、有機物の汚染物質をイオン交換
樹脂から除去して洗浄することを特徴としている。そし
て水槽の水として温水を用いるのがよい。

〔実施例〕

以下に本発明を図面を参照して詳細に説明する。

第１図は本発明の有機物汚染イオン交換樹脂の超音波洗
浄回生法を実施するための超音波洗浄装置の構成図であ
る。

この超音波洗浄装置において、まず有機物汚染イオン交
換樹脂の洗浄に使用する超音波発振器１を水槽２内に配
置し、その超音波発振器１上方の水中に有機物で汚染さ
れた粒状のイオン交換樹脂を循環させるためのステンレ
ス配管３を設置する。

ステンレス管の肉厚は薄いほうが超音波効果が高いため
、１ｍ以下とすることが好ましい。

なお、ステンレス管３の他に角形のステンレス箱を循環
装置として用いることもできる。いずれの循環装置でも
中に循環する汚染されたイオン交換樹脂の厚みは約２０
はとする。この理由は、循環する該イオン交換樹脂の厚
みが２０ＩＩｎ以上あると循環が不十分になるとともに
超音波の・強度が弱まり、洗浄効果が低下するためであ
る。

ステンレス配管３は水面下になるように設置し、この時
の水位は超音波発振器表面から約２００ｍｎとするが、
超音波のパワーが最大になるように位置調整を行なうこ
とが好ましい。

なお、洗浄効果を高めるため、水温を約５０℃に保持す
るが、超音波発振器の寿命を考慮して６０℃以下とする
。

洗浄に先立ち、循環ポンプで循環させる場合、圧力損失
を出来るだけ少なくするため、洗浄に供される汚染され
たイオン交換樹脂量を、その２〜３倍量の脱塩水を容す
る樹脂貯槽４に入れる。

循環ポンプ５で樹脂貯槽４に入っている該イオン交換樹
脂を入口配管６を介してステンレス配管３に送り込み、
出口配管７から樹脂貯槽４に戻しながら循環させ、超音
波発振器１の最大出力で超音波を発生させて、有機物で
汚染されたイオン交換樹脂の洗浄を行なう。

なお、洗浄時間はイオン交換樹脂の汚染状況によって異
なるので、予め試験を行なって決定しておくのが好まし
い。

また、超音波洗浄によって除去された汚染物質が、再び
洗浄中のイオン交換樹脂に付着しないように脱塩水を配
管８から樹脂貯槽４に入れ配管９から排出させながら汚
染水を除去する。

一方、超音波の周波数と洗浄効果の関係は、般に周波数
が低いほど吸着物を離脱させるキャビテーション強度が
大きいといわれている。現在市販されている超音波発振
器の周波数は、２４ＫＨ２，２８ＫＨｚおよび４８ＫＨ
ｚの３種類が殆どであるが、今回の洗浄では周波数の低
い２４ＫＨ２および２８ＫＨｚの２条件で検討したが、
両者とも洗浄効果は同程度である。

超音波発振器の設置位置は、前述のように上方向照射と
するのが一般的であるが、その地下方向照射、側方向照
射としても洗浄効果は同じである。

また、超音波のパワーは当然のことながら大きいほうが
洗浄効果が上がる。一般に超音波のパワーは超音波の出
力を発振器表面積で除したパワー密度（Ｗ／ｃｄ）で表
されるが、現在市販されている超音波発振器は、０．５
Ｗ／ｃｄおよび１．ＯＷ／ｄの２種類が殆どであるが、
洗浄ではパワー密度の高い１．０Ｗ／ｃｄの方が好まし
い。

本発明の主たる用途は、火力発電所の復水脱塩装置に使
用しているイオン交換樹脂の洗浄であるが、工業用水の
脱塩装置および化プラントの脱塩装置に使用しているイ
オン交換樹脂への応用も可能である。

次に前記超音波洗浄装置を用いて、本発明による有機物
汚染のイオン交換樹脂の超音波洗浄回生法を実施した一
実施例について説明する。なお、以下に実施例を挙げて
、本発明をより具体的に説明するが、これらにより、本
発明が制約されるものではない。

有機物汚染のイオン交換樹脂の洗浄に使用する超音波発
振器１は、表面積６００ｄの投げ込み式（パワー密度：
１．Ｃ１’／ｃｓｆ、周波数：２８ＫＨ２、出力１，２
００Ｗ）の仕様のもので、それを水槽２に入れて、その
上方に該樹脂循環用のステンレス配管３（外径Ｌｏｗ、
厚み１ｍ＋、長さ７゜９ｍ、内表面積２，０ＯＯａ＃）
を設置した。

洗浄に供される有機物汚染イオン交換樹脂６Ｑと脱塩水
１８Ｑを樹脂貯槽４に入れて、循環ポンプ５にてステン
レス配管３内を循環させた。

循環は毎分６００ｍＱで行ない、超音波は定格まで出力
を上げ、水槽温度を５０”Ｃ１洗浄時間を６０分間の条
件で超音波洗浄を実施した。

この時の水槽内での投げ込み式超音波発振器表面からス
テンレス管上端までの水位は約１６０馬とした。前述の
超音波の条件及び洗浄条件を第１表にまとめて示す。

第 表 以上の洗浄条件で超音波洗浄を実施すると有機物などで
汚染されたアニオン樹脂は、再使用可能な範囲まで性能
を回生し、高純度の水質を得ることができる。

有機物汚染のイオン交換樹脂の性能が、再使用可能な範
囲まで回生されたか否かの評価方法を次に示す。

前述のようにアニオン樹脂の有機物汚染は、イオン交換
速度を著しく低下させるため、陰イオンがリークして正
常な水質が得られなくなる現象であり、硫酸ナトリウム
溶液による負荷試験により判定される。

第２図は有機物汚染されたアニオン樹脂について、超音
波洗浄前後における硫酸ナトリウム溶液による負荷試験
結果を示す。試験方法は、イオン交換樹脂（アニオン樹
脂：１００ｍＲ、カチオン樹脂：２００ｍ１２）をイオ
ン交換用カラム（２５φｘ８００ｍｏ）に入れて、硫酸
および苛性ソーダで再生して十分洗浄する。次に電気伝
導率が０．５μＳ　／　ａｍの脱塩水、次いで電気伝導
率が５μＳ／ｌの硫酸ナトリウム溶液、最後に電気伝導
率が２０μＳ　／　ｃｘｎの硫酸ナトリウム溶液を通水
して負荷をかけて、イオン交換用カラム出口の電気伝導
率を測定してイオン交換性能を測定するものである。

なお、この試験方法の再生および通水の条件は実際の復
水脱塩装置で定格運転条件を模擬したものである。

第２図の負荷試験結果から、有機物汚染イオン交換樹脂
の超音波洗浄前では、５μｓ／ａｌｌおよび２０μＳ　
／　ａｎの硫酸ナトリウム溶液を通水した場合、イオン
交換用カラム出口の電気伝導率は０゜１７μＳ／ｃｓ、
０．８７μＳ　／　ｒｘまで上昇し、火力発電所の復水
脱塩装置出口の水質基準値である０、１５μｓ／αを超
えるため、発電プラントの運転に支障がでる。ところが
、超音波洗浄後では汚染イオン交換樹脂に付着していた
有機物および微細鉄などの汚染物質が洗浄除去されたこ
とから、５μＳ　／　ａｍおよび２０μＳ　／　ｃｍの
硫酸ナトリウム溶液を通水してもイオン交換用カラム出
口の電気電導率は０．０７μＳ／ａｎ、０．１１μＳ／
ａｎと殆ど上昇せず、硫酸ナトリウム溶液中の陰イオン
である硫酸イオンは速かに水素イオンと交換が可能とな
る。

したがって、復水脱塩装置出口の水質基準値である０６
１５μＳ　／　ｃｘｓ以下を十分クリアし、有機物汚染
アニオン交換樹脂は運転可能な範囲まで回生できること
が判明した。

〔発明の効果〕

本発明によれば、本発明の有機物汚染のイオン交換樹脂
の超音波洗浄回生法を、水槽中に設置された循環配置中
を通して有機物汚染のイオン交換樹脂を脱塩水とともに
循環させ、超音波を照射して有機物の汚染物質を除去、
洗浄するものとしたので、従来使用不可能とされてきた
有機物汚染のイオン交換樹脂を薬品を使用することなく
安全に回生でき、回生されたイオン交換樹脂により高純
度の水質を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の有機物汚染のイオン交換樹脂の超音波
洗浄回生法を実施するための超音波洗浄装置、第２図は
本発明による超音波洗浄前後におけるイオン交換樹脂の
負荷試験結果を比較する図である。 １・・・超音波発振器、２・・・水槽、３・・・ステン
レス配管、４・・・樹脂水槽、５・・・循環ポンプ。 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、系統水に含有される有機物の汚染物質の吸着で汚染
   された有機物汚染のイオン交換樹脂の洗浄回生処理にあ
   たって、水槽中に設置された耐食性管からなる循環配管
   中を通して有機物汚染のイオン交換樹脂を脱塩水ととも
   に循環させ、該イオン交換樹脂に超音波を照射して、有
   機物の汚染物質をイオン交換樹脂から除去して洗浄する
   ことを特徴とする有機物汚染のイオン交換樹脂の超音波
   洗浄回生法。 ２、前記水槽の水として温水を用いることを特徴とする
   請求項１記載の有機物汚染のイオン交換樹脂の超音波洗
   浄回生法。