JPH0432700B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂
の混合樹脂を逆洗分離する際の改良に関するもの
である。

従来から工業用水等を原水とする純水製造装置
あるいは火力発電所、原子力発電所等の復水脱塩
装置などにアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂
の混合樹脂を用いる混床式イオン交換装置が用い
られている。当該混床式イオン交換装置はアニオ
ン交換樹脂とカチオン交換樹脂の混合樹脂を用い
て被処理水を処理するのであるから、処理後に両
イオン交換樹脂を再生するにあたり、当該混合樹
脂をアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂に分離
する必要がある。従来の分離方法は稀にカ性ソー
ダ溶液などのような比重液を用いて分離する方法
も採用されているが、通常は以下のような水流に
よる逆洗分離が行われている。すなわち先ず当該
混合樹脂が充填されているイオン交換塔の下部か
ら、当該混合樹脂が約100％膨張するような流速、
通常LV（線速度、以下同様）７〜12ｍ／Ｈの逆洗
水を流入して当該混合樹脂を膨張流動させる。こ
のように混合樹脂を膨張流動させると上昇流水中
における両イオン交換樹脂の沈降速度に差が生
じ、比重の小さいアニオン交換樹脂が上部に、比
重の大きいカチオン交換樹脂が下部に集合し、膨
張状態にあるアニオン交換樹脂とカチオン交換樹
脂の二層が形成される。そしてこのような二層が
形成された後に、逆洗水の流入を止めると膨張状
態にあるアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂が
水中を沈降し、下層がカチオン交換樹脂層、上層
がアニオン交換樹脂層となつた分離層を形成する
ことができる。

このような逆洗分離を行つた後、二層を形成し
たまま、あるいは例えば上層のアニオン交換樹脂
を別塔に取り出してカチオン交換樹脂は酸で、ア
ニオン交換樹脂はアルカリで再生し、水洗を行つ
た後再生済の両イオン交換樹脂を混合して再び通
水に供している。

ところで高純度の処理水が要求される電子工業
用の純水製造装置あるいは火力発電所や原子力発
電所の復水脱塩装置などの混床式イオン交換装置
においても混合樹脂を分離するにあたり、上述し
た水流による逆洗分離が実施されているが、当該
混床式イオン交換装置において、度々純度上昇不
良という問題が生じ、この原因を種々検討した結
果、以下に説明する従来の逆洗分離方法における
分離不完全が大きな要因となつていることが判明
した。

すなわち従来の逆洗分離方法においては第１図
に示したように混合樹脂１が充填されているイオ
ン交換塔２の下部から前述したごとくLV7〜12
ｍ／Ｈの逆洗水３を流入し、充填樹脂層高に対し
て約100％のレベルＬまで混合樹脂を膨張流動さ
せるが、当該逆洗により第２図に示したように大
部分の混合樹脂は膨張流動し、膨張状態にあるア
ニオン交換樹脂６′とカチオン交換樹脂7′に分離
するものの、支持板４の周縁部５に存在する混合
樹脂１′は膨張流動しないでそのまま残留する。
この混合樹脂１′中におけるアニオン交換樹脂は
全アニオン交換樹脂量の３〜５％に達することが
ある。

支持板４の周縁部５に存在する混合樹脂１′が
そのまま残留するのは当該部分に水が流れにくい
ことに起因するものであるが、このように支持板
４の周縁部５に混合樹脂１′がそのまま残留する
と以下の再生において障害が生じそのため処理水
純度の上昇が不良となる。

すなわち第３図に示したごとく、例えば上層の
アニオン交換樹脂６を別塔に取り出し、カチオン
交換樹脂７を再生するために、塩酸８を通薬した
際に混合樹脂１′中のアニオン交換樹脂がCl形と
なる。なお第３図に示したように上層のアニオン
交換樹脂６を取り出さず、分離したアニオン交換
樹脂６とカチオン交換樹脂７を一塔内で再生する
場合においても混合樹脂１′中のアニオン交換樹
脂がCl形になることは同様である。

このように再生後においてCl形のアニオン交換
樹脂が存在しているとそれだけ処理水の純度上昇
が不良となり、特にPWR型原子力発電所の復水
脱塩装置においては処理水のClイオンリークの制
限が厳しく、したがつて再生後におけるCl形のア
ニオン交換樹脂の混入量を出来るだけ低減しなけ
ればならない。

本発明は前述したような従来の逆洗分離方法の
欠点を解決し、支持板の周縁部に混合樹脂を極力
残留させない逆洗分離方法を提供することを目的
とするものであり、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イオン交換
塔の下部から逆洗水を流入してアニオン交換樹脂
とカチオン交換樹脂に分離するにあたり、当該混
合樹脂が充填されているイオン交換塔の下部から
逆洗水を流入してアニオン交換樹脂とカチオン交
換樹脂の分離膨張層を形成し、次いで沈整あるい
は沈整することなく上層のアニオン交換樹脂の大
半をイオン交換塔外部に取り出し、引き続いてイ
オン交換塔の下部から逆洗水と気体とを流入して
イオン交換塔の支持板周縁部に存在する混合樹脂
を当該周縁部から離脱させ、その後気体の流入を
停止し、逆洗水のみを流入して残留するアニオン
交換樹脂とカチオン交換樹脂の分離膨張層を形成
して沈整することを特徴とする混合樹脂の逆洗分
離方法に関するものである。

以下に本発明を詳細に説明する。

従来の逆洗分離方法の欠点は支持板の周縁部に
混合樹脂が残留することであり、この原因は支持
板周縁部の水の流れが緩慢であるために当該部分
の混合樹脂が膨張流動しないことによる。

本発明者等は支持板の周縁部に混合樹脂を残留
させない方法を種々検討した結果、通常の逆洗分
離を行つた後上層に形成される大部分のアニオン
交換樹脂を別塔に取り出し、その後再度逆洗水を
流入すると同時に空気等の気体を流入すると、支
持板周縁部の混合樹脂が流動して当該周縁部から
離脱するようになり、その結果逆洗膨張層を沈整
するともはや支持板の周縁部に混合樹脂が残留し
なくなることを知見した。

なおこのような操作を行うことにより、いかな
る理由によつて当該混合樹脂が残留しなくなるの
か今のところ解明されていないが、おそらく大部
分のアニオン交換樹脂を塔外に取り出すので、イ
オン交換塔内の全体の樹脂量が減り、そのためイ
オン交換塔内における全イオン交換樹脂が流動し
やすくなることに加えて、逆洗水と空気とを同時
に流入させることにより、逆洗水のみを単独で流
入させる場合よりも更に流動化が促進され、その
ため支持板周縁部に存在する混合樹脂がより一層
離脱し易くなるものと考えられる。

いずれにしても本発明により支持板周縁部に存
在する混合樹脂を離脱させることができ、その結
果従来の逆洗分離における欠点を確実に解決する
ことができる。

以下に本発明の逆洗分離方法を工程毎に図面を
参照して以下に説明する。

先ず本発明においては第４図に示したように混
合樹脂１が充填されているイオン交換塔２の下部
から充填樹脂層高に対して約100％樹脂層高が膨
張するような流速であるLV7〜12ｍ／Ｈの逆洗水
３を流入して混合樹脂を分離し、膨張状態にある
アニオン交換樹脂６′およびカチオン交換樹脂
７′を形成させる。なお当該逆洗水３の流入時間
は両イオン交換樹脂が大略分離するのに必要な時
間でよく、通常は15分前後で充分である。

本操作までは従来の逆洗分離と同じであるか
ら、第４図に示したごとく支持板４の周縁部５に
混合樹脂１′が残留する。

次いで本発明においては逆洗水３の流入を止め
膨張状態にある両イオン交換樹脂を沈整し、第５
図に示したように両イオン交換樹脂の分離面９の
近傍に予め付設しておいたアニオン交換樹脂取り
出し管１０から、上層のアニオン交換樹脂６の大
部分を塔外に取り出す。なお上層のアニオン交換
樹脂６の大部分を取り出す場合、前述したごとく
沈整した後に取り出す他に、第４図のごとく両イ
オン交換樹脂が膨張状態にある時に取り出しても
差し支えない。但しこの場合はアニオン交換樹脂
取り出し管１０を膨張状態にある両イオン交換樹
脂の分離境界面より上方に付設することは言うま
でもない。

このように大部分のアニオン交換樹脂を塔外に
取り出した後、今後は第６図に示したように逆洗
水３を流入するとともにイオン交換塔２の下部か
ら気体、例えば圧縮空気１１を流入する。このよ
うな逆洗水３と圧縮空気１１との同時流入によ
り、支持板４の周縁部に存在する混合樹脂の流動
化がより一層促進されて当該周縁部から混合樹脂
が離脱し、その結果、今まで支持板４の周縁部に
存在していた混合樹脂中のアニオン交換樹脂は比
重差により上昇し、第６図に示したように支持板
４の周縁部にはアニオン交換樹脂がほぼ完全に存
在しなくなる。なお当該圧縮空気１１の流入時間
は例えば３分間前後の短時間で充分に効果を発揮
し、空気量は2Nm³／min／m²前後でよい。

このような逆洗水３と圧縮空気１１との同時流
入を所定時間行つた後に圧縮空気１１の流入を停
止し、逆洗水３の流入のみを継続して混合樹脂の
逆洗分離を再開する。

当該逆洗水３の流速はアニオン交換樹脂を塔外
に取り出す前の逆洗水３と同じLV7〜12ｍ／Ｈで
もよいが、塔外にアニオン交換樹脂を取り出した
後であるので、充填樹脂層高に対して100％以上
の膨張樹脂層高になるような例えばLV12ｍ／Ｈ
以上としてもよい。

上述のような逆洗水３のみの流入を20分前後行
うと、イオン交換塔２内の混合樹脂は比重差によ
り完全に分離され、膨張流動するアニオン交換樹
脂６′とカチオン交換樹脂７′が形成されるので、
このような状態となつたら逆洗水３の流入を止め
膨張樹脂層を沈整する。沈整後は前記アニオン交
換樹脂取り出し管１０により上層のアニオン交換
樹脂を取り出し、イオン交換塔２に残留するカチ
オン交換樹脂は常法により酸で再生し、またイオ
ン交換塔２から取り出した全アニオン交換樹脂を
別塔において常法によりアルカリで再生する。

以上説明したように本発明の逆洗分離を行え
ば、支持板周縁部に混合樹脂が残留することがな
く、したがつてカチオン交換樹脂の再生の際にCl
形のアニオン交換樹脂の生成量を大幅に低減させ
ることができ、従来の混床式イオン交換装置で生
じていた処理水にClイオンがリークするという欠
点を効果的に解決することができる。

以下に本発明の効果を明確にするために実施例
を説明する。

実施例 内径2000mm、直線部高さ6000mmのイオン交換塔
に6280の強酸性カチオン交換樹脂アンバーライ
ト（登録商標）200Cと3140の強塩基性アニオ
ン交換樹脂アンバーライトIRA−900の混合樹脂
を充填し、以下に示す比較例および本発明の逆洗
分離方法でカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂
を分離した。

(1) 比較例 １ イオン交換塔の下部からLV10ｍ／Ｈの逆洗水
を30分間流入してカチオン交換樹脂とアニオン交
換樹脂を逆洗分離した後、逆洗水の流入を止めて
沈整した。

(2) 比較例 ２ イオン交換塔の下部からLV10ｍ／Ｈの逆洗水
を10分間流入しカチオン交換樹脂とアニオン交換
樹脂を逆洗分離した後、逆洗水の流入を止め沈整
し、次いで上層のアニオン交換樹脂の98％程度を
別塔に移送した後に、再度イオン交換塔の下部か
らLV10ｍ／Ｈの逆洗水を20分間流入した後、逆
洗水の流入を止めて沈整した。

(3) 本発明 イオン交換塔の下部からLV10ｍ／Ｈの逆洗
水を10分間流入しカチオン交換樹脂とアニオン
交換樹脂を逆洗分離した後、逆洗水の流入を止
め沈整し、次いで上層のアニオン交換樹脂の98
％程度を別塔に移送した後に、再度イオン交換
塔の下部から1.5Kg／cm²Ｇの圧縮空気を2.5m³／
分で２分間流入すると同時にLV10ｍ／Ｈの逆
洗水を２分間流入し、その後に、LV10ｍ／Ｈ
の逆洗水のみをイオン交換塔の下部から18分間
流入した後、逆洗水の流入を止めて沈整した。

以上のような比較例１および２と本発明で逆洗
分離を行い、カチオン交換樹脂中のアニオン交換
樹脂を測定したところ以下のような結果であつ
た。

先ず比較例１においては、分離された上部のア
ニオン交換樹脂のみを注意深く別塔に取り出した
後、イオン交換塔下部より圧縮空気を流入し、カ
チオン交換樹脂層を均一に混合し試料樹脂約１
を採取し、飽和食塩水を用いアニオン交換樹脂と
カチオン交換樹脂を各々の比重差により分離した
ところ、カチオン交換樹脂中のアニオン交換樹脂
は、体積で2.5％であつた。

また比較例２では同じように残留する上部のア
ニオン交換樹脂のみを注意深く別塔に取り出した
後、イオン交換塔下部より圧縮空気を流入し、カ
チオン交換樹脂を均一に混合し、試料樹脂約１
を採取し、飽和食塩水を用いアニオン交換樹脂と
カチオン交換樹脂を各々の比重差により分離した
ところ、カチオン交換樹脂中のアニオン交換樹脂
は体積で0.10％であつた。

このアニオン交換樹脂量は全アニオン交換樹脂
の0.2％に相当する。

一方、本発明の方法では、同じように残留する
上部のアニオン交換樹脂のみを注意深く別塔に取
り出した後、イオン交換塔下部より圧縮空気を流
入し、カチオン交換樹脂層を均一に混合し試料樹
脂約１を採取し、飽和食塩水を用いアニオン交
換樹脂とカチオン交換樹脂を各々の比重差により
分離したところ、カチオン交換樹脂中のアニオン
交換樹脂は体積で0.05％と僅かであつた。

このアニオン交換樹脂量は全アニオン交換樹脂
の0.1％に過ぎない。

すなわち本発明の方法によれば、支持板周縁部
に残留するアニオン交換樹脂量は比較例１の50分
の１に、また比較例２と比べても1/2に減少され
ていることが確認された。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図は従来の逆洗分離方法
における分離の状態を示した説明図であり、第１
図は逆洗分離前の状態説明図、第２図は逆洗分離
中の状態説明図、第３図は逆洗分離後アニオン交
換樹脂を別塔（図示せず）に移送した後の状態説
明図である。また、第４図、第５図、第６図は本
発明の逆洗分離方法における分離の状態を示した
説明図であり、第４図はアニオン交換樹脂を取り
出す前の逆洗分離状態説明図、第５図、第６図は
アニオン交換樹脂を取り出した後の状態説明図で
ある。 １……混合樹脂、２……イオン交換塔、３……
逆洗水、４……支持板、５……周縁部、６……ア
ニオン交換樹脂、７……カチオン交換樹脂、８…
…塩酸、９……分離面、１０……アニオン交換樹
脂取り出し管、１１……圧縮空気。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 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イオン交換塔の下部から逆
   洗水を流入してアニオン交換樹脂とカチオン交換
   樹脂に分離するにあたり、当該混合樹脂が充填さ
   れているイオン交換塔の下部から逆洗水を流入し
   てアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂の分離膨
   張層を形成し、次いで沈整あるいは沈整すること
   なく上層のアニオン交換樹脂の大半をイオン交換
   塔外部に取り出し、引き続いてイオン交換塔の下
   部から逆洗水と気体とを流入してイオン交換塔の
   支持板周縁部に存在する混合樹脂を当該周縁部か
   ら離脱させ、その後気体の流入を停止し、逆洗水
   のみを流入して残留するアニオン交換樹脂とカチ
   オン交換樹脂の分離膨張層を形成して沈整するこ
   とを特徴とする混合樹脂の逆洗分離方法。