JPH11138165A

JPH11138165A - ホウ素含有水の処理方法

Info

Publication number: JPH11138165A
Application number: JP9308878A
Authority: JP
Inventors: Shin Sato; 伸佐藤
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 1997-11-11
Filing date: 1997-11-11
Publication date: 1999-05-25
Anticipated expiration: 2017-11-11
Also published as: JP3890708B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ホウ素含有水のpHを９.２以上に調整し、逆浸
透膜に通水してホウ素を除去するホウ素含有水の処理方
法において、弱酸性イオン交換樹脂装置などによる前処
理を行うことなく逆浸透膜に通水しても、カルシウムス
ケールの発生による透過速度の低下がなく、長時間にわ
たって高い透過水量を維持することができるホウ素含有
水の処理方法を提供する。【解決手段】ホウ素含有水のpHを９.２以上に調整し、
逆浸透膜に通水してホウ素を除去するホウ素含有水の処
理方法において、逆浸透膜に通水するホウ素含有水にス
ケール防止剤を添加することを特徴とするホウ素含有水
の処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ホウ素含有水の処
理方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、ホウ素含
有水のpHを９.２以上に調整し、逆浸透膜に通水してホ
ウ素を除去するホウ素含有水の処理方法において、逆浸
透膜の透過速度の低下を生ずることなく、長時間にわた
って高い透過水量を維持することができるホウ素含有水
の処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ホウ素を含有する原水を処理して純水又
は超純水を製造する方法として、アルカリ添加によりpH
を１０以上にしたのち、逆浸透膜に通水する純水製造方
法が知られている。また、このような逆浸透膜処理にお
いては、カルシウムスケールが発生しやすいため、前処
理として弱酸性イオン交換装置及び脱気装置を用いてカ
ルシウムと炭酸を除去し、カルシウムスケールの発生を
防止する方法が知られている。第４７回全国水道研究会
発表会（平成８年５月、発表番号４−９８）では、逆浸
透膜を利用したホウ素低減システムにおいて、水のpHを
１０以上とすることによりホウ素排除率が高くなるが、
微量のカルシウムなどの硬度成分が析出して膜閉塞を生
じ、短時間で造水量が低下することが報告されている。
カルシウムの除去に弱酸性イオン交換装置を用いると、
原水中のカルシウムイオンの形態がＣａ(ＨＣＯ₃)₂の場
合はカルシウムは効果的に除去されるが、ＣａＣｌ₂の
ような形態であると除去は困難であり、カルシウムが残
存する。このような場合、原水にアルカリを添加して、
通水しながらイオン交換樹脂の一部をＮａ型に変えるこ
とにより、ＣａＣｌ₂のような形態のカルシウムを除去
することも考えられるが、再生後の通水初期でのカルシ
ウム除去性の低下や、原水のカルシウム濃度の変動に対
してアルカリ添加量の調整が必要になるなど、装置の運
転が難しいという問題がある。原水中のカルシウムイオ
ンの形態がＣａ(ＨＣＯ₃)₂である場合、弱酸性イオン交
換装置によりカルシウムを除去したのち、脱気膜装置に
より脱炭酸を行う方法が提案されている。カルシウムを
除去するとともに、脱炭酸を行うことにより、高pHで特
に析出しやすい炭酸カルシウムスケールの発生を防止す
ることができる。しかし、カルシウム又は全無機炭酸濃
度のいずれか一方を必要濃度以下にすれば、炭酸カルシ
ウムスケールは発生しないので、弱酸性イオン交換樹脂
装置と脱気膜装置の両方を設けることは、無駄でもあり
不経済でもある。また、従来のホウ素含有水の処理方法
においては、アルカリを添加してpH１０以上とした被処
理水を、耐アルカリ性逆浸透膜に通水することにより、
ホウ素の除去率を高めているが、pHを高くするために水
酸化ナトリウムなどのアルカリの添加量が著しく多くな
り、耐アルカリ性逆浸透膜透過水中のアルカリ濃度が高
くなり、後段へのアルカリ負荷が大きくなるという問題
がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ホウ素含有
水のpHを９.２以上に調整し、逆浸透膜に通水してホウ
素を除去するホウ素含有水の処理方法において、弱酸性
イオン交換樹脂装置などによる前処理を行うことなく逆
浸透膜に通水しても、カルシウムスケールの発生による
透過速度の低下がなく、長時間にわたって高い透過水量
を維持することができるホウ素含有水の処理方法を提供
することを目的としてなされたものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、逆浸透膜に通水す
るホウ素含有水にスケール防止剤を添加することによ
り、逆浸透膜へのカルシウムスケールの付着を防止し、
長時間にわたって高い透過水量を維持し得ることを見い
だし、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、（１）ホウ素含有水のpHを９.２
以上に調整し、逆浸透膜に通水してホウ素を除去するホ
ウ素含有水の処理方法において、逆浸透膜に通水するホ
ウ素含有水にスケール防止剤を添加することを特徴とす
るホウ素含有水の処理方法、を提供するものである。さ
らに、本発明の好ましい態様として、（２）ホウ素含有
水のpHを１０以上に調整する第(１)項記載のホウ素含有
水の処理方法、（３）逆浸透膜が、耐アルカリ性逆浸透
膜である第(１)項記載のホウ素含有水の処理方法、
（４）ホウ素含有水に脱炭酸処理を行ったのち、逆浸透
膜に通水する第(１)項記載のホウ素含有水の処理方法、
（５）酸性に調整したホウ素含有水を、脱気膜装置に通
水することにより脱炭酸処理を行う第(４)項記載のホウ
素含有水の処理方法、及び、（６）スケール防止剤が、
カルボキシル基を有する低分子量ポリマー又はキレート
化剤である第(１)項記載のホウ素含有水の処理方法、を
挙げることができる。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明のホウ素含有水の処理方法
は、ホウ素含有水のpHを９.２以上に調整し、逆浸透膜
に通水してホウ素を除去するホウ素含有水の処理に適用
することができる。本発明方法においては、逆浸透膜に
通水するホウ素含有水にスケール防止剤を添加する。本
発明方法において、ホウ素含有水のpHを９.２以上に調
整する方法には特に制限はなく、例えば、水酸化ナトリ
ウムなどのアルカリ水溶液を添加する方法や、強塩基性
イオン交換樹脂塔に通水する方法などを挙げることがで
きる。アルカリ水溶液を添加する方法としては、例え
ば、撹拌機つきのpH調整槽を設けてアルカリを添加し、
あるいは、通水ラインにアルカリ水溶液注入口、その下
流側にスタチックミキサーなどを設けて、注入口よりア
ルカリ水溶液を添加することができる。ホウ素含有水に
アルカリを添加することにより、pHをホウ酸のｐＫa９.
２（２５℃）以上、より好ましくはpHを１０以上に調整
する。本発明方法に用いる逆浸透膜は、耐アルカリ性逆
浸透膜であることが好ましく、pH１０以上の水と長期的
に接しても劣化を受けないものであることが好ましい。
この場合、供給されるアルカリ性のホウ素含有水のpHよ
りも、濃縮水の方がpHが高くなるので、濃縮水のpHを考
慮して耐アルカリ性逆浸透膜を選択することが好まし
い。このような耐アルカリ性逆浸透膜としては、例え
ば、pH１１まで長期耐久性のあるものとして市販されて
いるＦＩＬＭＴＥＣｔｙｐｅＦＴ３０などや、pH１
０まで長期耐久性のあるものとして市販されている日東
電工(株)製ＥＳ２０、ＥＳ１０、ＮＴＲ７５９や、東レ
(株)製ＳＵ７００などのポリアミド系の膜などを挙げる
ことができる。

【０００６】本発明方法においては、逆浸透膜に通水す
るホウ素含有水の脱炭酸処理を行うことが好ましい。脱
炭酸処理の方法には特に制限はなく、例えば、脱気膜、
真空脱気、脱炭酸塔などを用いて脱炭酸処理を行うこと
ができる。脱気膜を用いる場合は、例えば、ホウ素含有
水に酸を添加して酸性としたのち、脱気膜に通水するこ
とにより脱炭酸することができる。ホウ素含有水中の炭
酸を除去することにより、スケール防止剤の添加量を減
少するとともに、逆浸透膜に通水する前のpH調整に必要
なアルカリ添加量も減少することができる。炭酸が存在
すると必要なアルカリ添加量が多くなるのは、水中の全
炭酸濃度が多いほど、pHの緩衝作用が大きいためである
と考えられる。脱炭酸処理を行ってpH調整のためのアル
カリ添加量を減少することにより、逆浸透膜からのアル
カリリーク量、例えば、アルカリとして水酸化ナトリウ
ムを使用した場合には、ナトリウムのリーク量を減少す
ることができる。本発明に用いるスケール防止剤には特
に制限はなく、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マ
レイン酸などを重合して得られるカルボキシル基を有す
る低分子量ポリマー、イミノ二酢酸、エチレンジアミン
四酢酸などのキレート化剤、ニトリロトリメチレンホス
ホン酸などのホスホン酸、ヘキサメタリン酸ナトリウム
などのポリリン酸塩などを挙げることができる。これら
の中で、カルボキシル基を有する低分子量ポリマー及び
キレート化剤はカルシウムスケールを防止する効果が大
きく、特に好適に使用することができる。本発明方法に
おいて、逆浸透膜に通水するホウ素含有水にスケール防
止剤を添加する場所には特に制限はなく、例えば、ホウ
素を含有する原水に直接スケール防止剤を添加すること
ができ、脱炭酸処理の前に酸性としたホウ素含有水にス
ケール防止剤を添加することもでき、脱炭酸処理を終え
た直後のホウ素含有水にスケール防止剤を添加すること
もでき、あるいは、脱炭酸とpH調整を行った後のpH９.
２以上のホウ素含有水にスケール防止剤を添加すること
もできる。

【０００７】図１(ａ)は、本発明のホウ素含有水の処理
方法の一態様の工程系統図である。本態様においては、
ホウ素を含有する原水にアルカリを添加してpHを９.２
以上に調整したのち、スケール防止剤を添加し、逆浸透
膜１に通水してホウ素を除去する。図１(ｂ)は、本発明
方法の他の態様の工程系統図である。本態様において
は、ホウ素を含有する原水に酸を添加していったん酸性
とし、脱気膜２において炭酸を除去し、脱炭酸されたホ
ウ素含有水にアルカリを添加してpHを９.２以上に調整
したのち、スケール防止剤を添加し、逆浸透膜１に通水
してホウ素を除去する。図１(ｃ)は、本発明方法の他の
態様の工程系統図である。本態様においては、ホウ素を
含有する原水に先ずスケール防止剤を添加し、さらに酸
を添加していったん酸性として、脱気膜２において炭酸
を除去し、脱炭酸されたホウ素含有水にアルカリを添加
してpHを９.２以上に調整したのち、逆浸透膜１に通水
してホウ素を除去する。これらの態様の中で、脱気膜に
通水するホウ素含有水にスケール防止剤を添加する態様
は、脱気膜と逆浸透膜の両方において膜面のスケールを
防止することができるので好ましい。本発明方法におい
ては、複数の逆浸透膜を多段に設け、前段の逆浸透膜の
透過水を後段の逆浸透膜の供給水とすることができる。
図２(ａ)は、本発明方法の他の態様の工程系統図であ
る。本態様においては、逆浸透膜を２段に設け、ホウ素
を含有する原水に酸を添加して酸性とし、さらにスケー
ル防止剤を添加したのち、脱気膜２において炭酸を除去
し、脱炭酸されたホウ素含有水にアルカリを添加してpH
を９.２以上に調整し、前段の逆浸透膜１及び後段の逆
浸透膜１に通水してホウ素を除去する。図２(ｂ)は、本
発明方法の他の態様の工程系統図である。本態様におい
ては、逆浸透膜を３段に設け、ホウ素を含有する原水に
先ずスケール防止剤を添加し、さらに酸を添加していっ
たん酸性として、脱気膜２において炭酸を除去し、脱炭
酸されたホウ素含有水にアルカリを添加してpHを９.２
以上に調整したのち、１段目、２段目及び３段目の逆浸
透膜１に逐次通水してホウ素を除去する。複数の逆浸透
膜を多段に設けることにより、ホウ素の除去率を高め、
処理水中のホウ素濃度を低下させることができる。本発
明のホウ素含有水の処理方法によれば、高いpH条件下で
逆浸透膜によるホウ素除去処理を行うに際して、弱酸性
イオン交換装置を設置してカルシウムを除去するなどの
前処理を行うことなく、逆浸透膜面へのカルシウムスケ
ールの付着を防止することができる。そのために、弱酸
性イオン交換装置などを省いて設備を簡略化するととも
に、処理工程を短縮することができる。本発明方法によ
り膜面へのカルシウムスケールの付着を防止し得る機構
は、ホウ素含有水中に含まれるカルシウムなどのイオン
が、キレート化剤によって封鎖され、pH９.２以上のア
ルカリ条件となっても炭酸カルシウムなどの塩を生成し
なくなるためと考えられる。

【０００８】

【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限
定されるものではない。実施例１図１(ｂ)に示す酸添加、脱気膜による脱炭酸、アルカリ
添加、スケール防止剤添加及び逆浸透膜への通水をこの
順に行う工程により、ホウ素含有水の処理を行った。脱
炭酸装置は、脱気膜［大日本インキ化学工業(株)、ＳＥ
ＰＡＲＥＬＥＦ−０４０Ｐ］を備えたものであり、逆
浸透膜装置は、耐アルカリ性逆浸透膜［ＦＩＬＭＴＥ
Ｃ、ｔｙｐｅＥＴ３０］を備えたものである。また、
ホウ素３０ppbを含有する半導体製造工場の回収水を、
厚木市水で倍量に希釈した水を原水として用いた。原水
を初期水量３００リットル／時で送水し、原水に塩酸を
添加してpHを４.５に調整したのち、脱気膜に通水して
脱炭酸処理を行った。次いで、脱炭酸水に水酸化ナトリ
ウムを添加してpHを１０.０に調整したのち、スケール
防止剤としてエチレンジアミン四酢酸四ナトリウム塩
（ＥＤＴＡ・４Ｎａ）を２０mg／リットルになるように
添加して、逆浸透膜に通水した。試験開始当初の逆浸透
膜の透過水量は２４０リットル／時であったものが、７
２０時間経過後は１５０リットル／時となった。実施例２ＥＤＴＡ・４Ｎａの添加量を５０mg／リットルとした以
外は、実施例１と同じ操作を繰り返した。７２０時間経
過後の逆浸透膜の透過水量は、２００リットル／時であ
った。実施例３ＥＤＴＡ・４Ｎａの添加量を１００mg／リットルとした
以外は、実施例１と同じ操作を繰り返した。７２０時間
経過後の逆浸透膜の透過水量は、２３０リットル／時で
あった。実施例４図１(ｃ)に示すスケール防止剤添加、酸添加、脱気膜に
よる脱炭酸、アルカリ添加及び逆浸透膜への通水をこの
順に行う工程により、ホウ素含有水の処理を行った。脱
炭酸装置は、脱気膜［大日本インキ化学工業(株)、ＳＥ
ＰＡＲＥＬＥＦ−０４０Ｐ］を備えたものであり、逆
浸透膜装置は、耐アルカリ性逆浸透膜［ＦＩＬＭＴＥ
Ｃ、ｔｙｐｅＥＴ３０］を備えたものである。また、
ホウ素３０ppbを含有する半導体製造工場の回収水を、
厚木市水で倍量に希釈した水を原水として用いた。原水
を初期水量３００リットル／時で送水し、原水にスケー
ル防止剤としてエチレンジアミン四酢酸四ナトリウム塩
（ＥＤＴＡ・４Ｎａ）を２０mg／リットルになるように
添加し、さらに塩酸を添加してpHを４.５に調整したの
ち、脱気膜に通水して脱炭酸処理を行った。次いで、脱
炭酸水に水酸化ナトリウムを添加してpHを１０.０に調
整したのち、逆浸透膜に通水した。試験開始当初の逆浸
透膜の透過水量は２４０リットル／時であったものが、
７２０時間経過後は２３０リットル／時となった。実施例５ＥＤＴＡ・４Ｎａの添加量を５０mg／リットルとした以
外は、実施例４と同じ操作を繰り返した。７２０時間経
過後の逆浸透膜の透過水量は、２４０リットル／時で、
試験開始当初と同じであった。実施例６ＥＤＴＡ・４Ｎａの添加量を１００mg／リットルとした
以外は、実施例４と同じ操作を繰り返した。７２０時間
経過後の逆浸透膜の透過水量は、２４０リットル／時
で、試験開始当初と同じであった。比較例１ＥＤＴＡ・４Ｎａを添加しないこと以外は、実施例１と
同じ操作を繰り返した。７２０時間経過後の逆浸透膜の
透過水量は、１２０リットル／時であった。実施例１〜
６及び比較例１の結果を、第１表に示す。

【０００９】

【表１】

【００１０】第１表の結果から、スケール防止剤を添加
しない比較例１においては、７２０時間通水後には、逆
浸透膜透過水の水量は、試験開始当初に比べて半減する
のに対して、脱炭酸水にＥＤＴＡ・４Ｎａを添加した実
施例１〜３と、原水にＥＤＴＡ・４Ｎａを添加した実施
例４〜６では、逆浸透膜透過水の水量の減少の程度が少
ない。また、同じ場所でＥＤＴＡ・４Ｎａを添加した場
合は、その添加量が多いほど逆浸透膜透過水の水量が多
くなっていることから、逆浸透膜に通水するホウ素含有
水にスケール防止剤を添加する本発明方法により、逆浸
透膜の透過速度の低下を防いで、長時間にわたって高い
透過水量を維持し得ることが分かる。特に、原水にＥＤ
ＴＡ・４Ｎａを５０mg／リットル以上添加した実施例５
と実施例６においては、７２０時間経過後も逆浸透膜透
過水量は全く減少していない。なお、実施例１〜６及び
比較例１において、逆浸透膜透過水のホウ素濃度は、す
べて０.９ppbであった。

【００１１】

【発明の効果】本発明方法によれば、弱酸性イオン交換
樹脂塔を設けてカルシウムを除去するなどの前処理なし
でも、逆浸透膜面にカルシウムスケールが発生して膜透
過水量が低下することがなく、ホウ素含有水の高pH条件
下での逆浸透膜処理が可能となり、設備を簡略化し、処
理工程を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明のホウ素含有水の処理方法の工
程系統図である。

【図２】図２は、本発明のホウ素含有水の処理方法の工
程系統図である。

【符号の説明】

１逆浸透膜２脱気膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ホウ素含有水のpHを９.２以上に調整し、
逆浸透膜に通水してホウ素を除去するホウ素含有水の処
理方法において、逆浸透膜に通水するホウ素含有水にス
ケール防止剤を添加することを特徴とするホウ素含有水
の処理方法。