JPH046422B2

JPH046422B2 -

Info

Publication number: JPH046422B2
Application number: JP58125462A
Authority: JP
Inventors: Izumi Koba; Isao Etsuno
Original assignee: Organo Corp
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 1983-07-12
Filing date: 1983-07-12
Publication date: 1992-02-05
Also published as: JPS6019041A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂
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
装置などにカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂
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カチオ
ン交換樹脂とアニ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
脂をカチオン交換樹脂とアニ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
よる逆洗分離が行なわれている。すなわちまず当
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、比重の大きいカチオン交換樹脂が下部
に、比重の小さいアニオン交換樹脂が上部に集合
し、膨張状態にあるカチオン交換樹脂とアニオン
交換樹脂の二層が形成される。そしてこのような
２層が形成された後に、逆洗水の流入を止めると
膨張状態にあるカチオン交換樹脂とアニオン交換
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なつた後、二層を形成
したまま、あるいはたと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
を行なつた後再生済みの両イオン交換樹脂を混合
してふたた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、たびたび純度上
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〜
12m／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、当該逆洗により大部分の混合樹脂は膨
張流動するものの、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。また逆洗水を流入して膨張状態にあ
るカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の二層を
形成した後に逆洗水の流入を止めて両イオン交換
樹脂を沈降させると、第２図に示したようにカチ
オン交換樹脂層６とアニオン交換樹脂層７の分離
面８が乱れる。たとえば分離面に付設されている
一方の覗き窓（図示せず）とその裏側に付設され
ている他方の覗き窓（図示せず）から分離面を観
察すると、両者の分離面のレベルに40mm前後の差
が生じていることが確認された。

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り、また分離面８が乱れ
るのは逆洗水３の流速が乱流域にあるため膨張流
動する両イオン交換樹脂がたとえばうず巻き状の
乱流状態となり、逆洗水の流入を止めて両イオン
交換樹脂を沈降させる際に、この乱流状態を保つ
たまま沈降することに起因している。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
留したり、あるいは分離面８が乱れると以下の再
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２図においてカチオン交換樹脂層６
を再生するために、たとえば塩酸９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。また分離面８が乱れているため分離面に内設
されているコレクター（図示せず）の下部にアニ
オン交換樹脂層７が、あるいはコレクターの上部
にカチオン交換樹脂層６が存在するので、塩酸９
を通薬した際にコレクターの下部に存在するアニ
オン交換樹脂がCl形となり、またアニオン交換樹
脂層７を再生するためにカ性ソーダ溶液１０を通
薬した際にコレクターの上部に存在するカチオン
交換樹脂がNa形となる。なお第２図に示したよ
うな一塔で両イオン交換樹脂を再生せず、分離し
たカチオン交換樹脂層６とアニオン交換樹脂層７
を別塔に分け、別々に再生する場合においてもカ
チオン交換樹脂層６中に混合樹脂１′が混入する
ことは同様であり、さらに分離面８が乱れている
ので両イオン交換樹脂層を別塔に分ける際にカチ
オン交換樹脂層中にアニオン交換樹脂が、またア
ニオン交換樹脂層中にカチオン交換樹脂が混入
し、したがつてこれら混入したアニオン交換樹脂
がCl形に、カチオン交換樹脂がNa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
樹脂あるいはNa形のカチ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Naイオンリーク、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あるいはNa形のカチオ
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残留
させず、かつ分離面を乱さ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、カチオン交
換樹脂とアニ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
カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の膨張層を
形成し、その後に沈整することによりカチオン交
換樹脂とアニオン交換樹脂を分離するにあたり、
イオン交換塔の下部から気体およびまたは
LV13m／Ｈ以上の逆洗水を流入して、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
縁部から離脱させる工程と、イオン交換塔の下部
からLV7〜12m／Ｈの逆洗水を流入して、カチオ
ン交換樹脂とアニオン交換樹脂の膨張層を形成す
る工程と、すくなくとも逆洗水の流速をLV5m／
Ｈ以下に低下させて、当該膨張層を膨張状態を維
持したまま沈下させる工程と、逆洗水の流入を止
めて膨張状態にあるカチオン交換樹脂とアニオン
交換樹脂を沈整する工程とを順に行なうことを特
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第１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。
また第２の欠点は分離面が乱れることであり、こ
の原因は乱流状態にある膨張樹脂をそのまま沈降
させるところにある。本発明は基本的にはまず気
体およびまたは通常の逆洗流速より速い流速の逆
洗水を流入して支持板周縁部の混合樹脂を当該周
縁部から離脱させ、次いで通常の逆洗流速の逆洗
水を流入してカチオン交換樹脂とアニオン交換樹
脂の膨張層を形成し、次いで通常の逆洗流速より
遅い流速の逆洗水を流入して乱流状態にある前記
膨張層を整え、その後に膨張層を沈整するという
４工程を順に行なつて逆洗分離を行なうものであ
る。

以下に本発明の逆洗分離方法を工程ごとに図面
を参照して以下に説明する。

まず第３図に示したごとく混合樹脂１が充填さ
れているイオン交換塔２の下部から気体たとえば
空気１１または高流速の逆洗水１２あるいは空気
１１と高流速の逆洗水１２を流入して支持板４の
上部、特に支持板４の周縁部に存在する混合樹脂
１′を完全に離脱させる。この場合空気１１の流
入量としては、たとえば1.9Kg／cm²Ｇの圧力で充
填樹脂量とほぼ同量の空気を約１分間で流入する
程度で充分である。また当該逆洗水１２の流入量
はすくなくともLV13m／Ｈ以上とし、好ましく
は20m／Ｈ前後とするとよい。なお空気１１ある
いは当該逆洗水１２をそれぞれ単独で流入しても
支持板４の周縁部に存在する混合樹脂を完全に離
脱させることができるが、空気１１と当該逆洗水
１２を同時に流入した方がより効果的である。ま
た本工程の目的は支持板４の周縁部にある混合樹
脂１′を離脱するところにあるので、空気１１お
よびまたは当該逆洗水１２の流入時間をあまり長
くする必要がなく、たとえば２分以下の単時間で
充分であり、通常は１分前後とする。なおこの工
程の時間をあまり長くするとイオン交換塔２の上
部に付設した逆洗水排出管（図示せず）にネツト
などを巻いてない場合は、ここから混合樹脂が流
出するので好ましくない。

このように支持板４の周縁部に存在する混合樹
脂１′を当該周縁部から離脱させた直後に、第４
図に示したごとくイオン交換塔２の下部から通常
の逆洗流速、すなわち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、膨張状態にあるカチオン交換樹脂層６′とア
ニオン交換樹脂層７′を形成させる。なお当該逆
洗水３の流入時間はカチオン交換樹脂とアニオン
交換樹脂を分離するのに必要にして充分な時間行
ない、通常は30分前後である。前述したごとく当
該逆洗工程時の膨張状態にある両イオン交換樹脂
層は乱流となつており、第４図に示したごとく両
イオン交換樹脂の分離面８′は流動的であり乱れ
ている。

次に本発明は以上のような通常の逆洗流速によ
る逆洗分離を実施した後、第５図に示したように
低流速の逆洗水１３を流入し、膨張状態にあるカ
チオン交換樹脂層６′とアニオン交換樹脂層７′を
沈下させる。本工程は乱流状態で膨張している両
イオン交換樹脂を膨張させたまま沈下させること
により層流状態とし、これによつて第５図に示し
たように分離面８′を平坦な面に整えるものであ
るが、この目的を達成するためには当該逆洗水１
３のLVを5m／Ｈ以下にすることが必要であり、
好ましくはLV13m／Ｈ前後とする。また当該逆
洗水１３の流入時間はそれ程長時間行なう必要が
なく10分間前後の流入で分離面８′を整えること
ができる。

なおLV7〜12m／Ｈの通常の逆洗流速の逆洗水
３を流入した後に、LV5m／Ｈ以下の低流速の逆
洗水１３に切り変える場合、その流量を多段階に
低下させても、あるいは一段階で低下させてもそ
の効果は同様である。要はすくなくとも沈整する
前に5m／Ｈ以下の低流速の逆洗水を流入するこ
とが大切である。

このように低流速の逆洗水１３の流入により乱
流状態にあつた膨張層を整えた後、当該逆洗水１
３の流入を止め膨張層を沈整する。本発明の以上
のような工程により第６図に示したように、支持
板４の周縁部に混合樹脂１′が残留することなく、
かつカチオン交換樹脂層６とアニオン交換樹脂層
７の分離面８は平坦となり、従来の逆洗分離にお
いて生じていた欠点を全て解決することができ
る。したがつて両イオン交換樹脂を再生する際
に、Cl形のアニオン交換樹脂あるいはNa形のカ
チ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
た純度上昇不良という欠点を効果的に解決でき
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１内径1200mm、直線部高さ2500mmのイオン交換塔
に700の強酸性カチオン交換樹脂アンバーライ
ト（登録商標）IR−124と、700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、以下の本発明の逆洗分離方法と従
来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) 本発明方法イオン交換塔の下部から1.9Kg／cm²Ｇの圧縮空
気を1.4m³／分で１分間流入すると同時に
LV20m／Ｈの逆洗水を１分間流入し、その後に
LV10m／Ｈの逆洗水をイオン交換塔の下部から
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、次いで逆洗水の流速を3m／
Ｈに低下させ、この低流速逆洗を約10分間行なつ
た後、逆洗水の流入を止めて沈整した。

(2) 従来方法イオン交換塔の下部からLV10m／Ｈの逆洗水
を45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。

以上のような本発明方法と従来方法で逆洗分離
を行ない、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂
の分離状態を観察したところ以上の様な結果であ
つた。

まず本発明方法においては、分離面に付設され
ている一方の覗き窓と、その裏側に付設されてい
る他方の覗き窓における分離面の位置は等しく、
さらに分離された上部のアニオン交換樹脂のみを
注意深く塔外に取り出した後、カチオン交換樹脂
のみについて、もう一度本発明の逆洗方法を実施
してもカチオン交換樹脂層の上部にアニオン交換
樹脂層は形成されなかつた。従来方法では前記一
方の覗き窓と前記他方の覗き窓における分離面の
位置が約40mm程相違しており、さらに同じように
上部のアニオン交換樹脂のみを塔外に取り出した
後、カチオン交換樹脂層のみについて、今度は本
発明の逆洗方法を実施した結果、カチオン交換樹
脂層の上部に約30mmのアニオン交換樹脂が形成さ
れた。このアニオン交換樹脂量は全てアニオン交
換樹脂の約５％に相当する。すなわち従来の逆洗
方法では全アニオン交換樹脂の約５％が支持板周
縁部に残留していたことが確認された。

実施例２実施例−１で用いたと同じイオン交換塔に、同
じ量の同じ混合樹脂を充填し、以下の通水試験を
行なつた。

すなわち実施例−１の(1)で示した本発明の逆洗
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、常法により両樹脂を再生し、その後に
0.5〓／cmの純水を通水して純度の上昇およびCl
イオン、Naイオンのリークを測定した。一方比
較するために実施例−１の(2)で示した従来の逆洗
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、同様に両樹脂を再生し、同じように純
水を通水して純度の上昇およびClイオン、Naイ
オンのリークを測定した。

なお再生剤の使用量は両者とも100％
HCl130g／ｌ−Ｒおよび100％NaOH200ｇ／ｌ
−Ｒとした。

両者の通水結果を第７図に示した。

第７図に見られるように従来の逆洗分離方法を
実施した場合では純度の上昇が悪くClイオンNa
イオン共そのリーク量が大きい。一方本発明の逆
洗分離方法を実施した場合では純度の上昇が良好
で、Clイオン、Naイオン共そのリーク量が小さ
い。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２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図は逆洗分離後の
状態説明図である。また第３図〜第６図はいずれ
も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３図は逆洗分離前の状態説
明図、第４図、第５図は逆洗分離中の状態説明
図、第６図は逆洗分離後の状態説明図である。ま
た第７図は実施例における通水結果を示すグラフ
であり、縦軸にClイオン、Naイオンのリークお
よび導電率を示し、横軸に通水時間を示す。なお
グラフ中の実線は本発明方法、点線は従来方法を
示し、○印は導電率、×印はClイオンリーク、△
印はNaリークをそれぞれ示す。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……カ
チオン交換樹脂層、７……アニオン交換樹脂層、
８……分離面、９……塩酸、１０……カ性ソーダ
溶液、１１……空気、１２……高流速の逆洗水、
１３……低流速の逆洗水。

Claims

【特許請求の範囲】

１カチオン交換樹脂とアニ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
洗水を流入してカチオン交換樹脂とアニオン交換
樹脂の膨張層を形成し、その後に沈整することに
よりカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂を分離
するにあたり、イオン交換塔の下部から気体およ
びまたはLV13m／Ｈ以上の逆洗水を流入して、
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る工程と、イオン交換
塔の下部からLV7〜12m／Ｈの逆洗水を流入し
て、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の膨張
層を形成する工程と、すくなくとも逆洗水の流速
をLV5m／Ｈ以下に低下させて、当該膨張層を膨
張状態を維持したまま沈下させる工程と、逆洗水
の流入を止めて膨張状態にあるカチオン交換樹脂
とアニオン交換樹脂を沈整する工程とを順に行な
うことを特徴とする混合樹脂の逆洗分離方法。