JPS59338A - 強酸性陽イオン交換樹脂のナトリウム分率を測定する方法 - 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】 本発明は復水脱塩装置１特にアンモニア形復水脱塩装置
に用いられている強酸性陽イオン交換樹脂のナトリウム
分率の測定方法に関するものである。

アンモニア形強酸性陽イオン交換樹脂とＯＨ形強塩基性
陰イオン交換樹脂の混合イオン交換樹脂を用いてボイラ
ー復水を処理する。いわゆるアンモニア形復水脱塩装置
は、復水中のアンモニウムイオンを除去せずに他の不純
物を除去するので、Ｈ形強酸性陽イオン交換樹脂とＯＨ
形強塩基性陰イオン交換樹脂の混合イオン交換樹脂を用
いる。いわゆるＨ−ＯＨ形復水脱塩装置と比較し、ラン
ニングコストが廉価であるために、復水の脱塩処理にア
ンモニア形復水脱塩装置が盛んに用いられるようになっ
て来た。

アンモニア形復水脱塩装置の強酸性陽イオン交換樹脂に
おいては、　ＮＨ４形強酸性陽４オン交換樹脂で圧倒的
にアンモニウムイオンが多量に存在する復水中の微量の
ナトリウノ、イオンをイオン交換除去するものであり、
したがってＮＨ，形からＮａ形へとイオン交換平衡を僅
かにずらすだけであるから、当該イオン交換樹脂のすト
リウム分率、すなわちＲ−Ｎａ／Ｆ　−ＮＨ４＋　Ｒ−
Ｎａの値が被処理水のナトリウムリークに直接影響を与
え、　Ｎａ分率が帆００３以−上であるとナトリウムイ
オンがリークし。

アンモニア形復水脱塩装置として運転が困難となる。

しだがってアンモニア形復水脱塩装置においては当該強
酸性陽イオン交換樹脂のナトリウム分率を測定すること
は運転管理上重要である。

たとえば新品の強酸性陽イオン交換樹脂はＮａ形である
から、新品樹脂からアンモニア形復水脱塩装置をスター
トする場合は、１回の再生では前記したナトリウム分率
の値にならず、しだがって数サイクルの間Ｈ−ＯＨ形復
水脱塩装置として運転し、徐々にナトリウム分率の値を
低下させ、ある時期にす）　ＩＪウム分率を測定して前
記の値以内に達したことを確認した後、アンモニア形復
水脱塩装置に移行させている。またアンモニア形復水脱
塩装置に新品の強酸性陽イオン交換樹脂を補給した場合
や当該装置の混合イオン交換樹脂を除鉄剤で処理した場
合も、ナトリウム分率が増加するので前述と同じような
措置を実施せねばならない。さらにアンモニア形復水脱
塩装置で運転している際に、復水に海水がリークし復水
中のナトリウムイオン濃度が異常に増加した場合もその
サイクルの再生後においては２強酸性陽イオン交換樹脂
のナトリウム分率が増加するので、前述と同じような措
置を実施せねばならない。

このようにアンモニア形復水脱塩装置においては何らか
のアクシデントが発生する毎に強酸性陽イオン交換樹脂
のナトリウム分率を測定することが処理水のナトリウム
リークを管理する上で必要である。

また本発明者等は前述したような新品樹脂の補給、除鉄
剤による処理、あるいは海水リーク時などのようなアク
シデントが起らない。

通常の復水の処理においても強酸性陽イオン交換樹脂の
ナトリウム分率を測定することによって、再生剤費を大
巾に低下させることができることを知見した。

すなわちコンデンサーから海水がリークしない通常の復
水の場合、復水脱塩装置の入口の復水は酸化鉄などのク
ラッドが存在するもののナトリウムイオンなどの不純物
イオンは極微量しか含まれていない。したがってこのよ
うな復水を処理する場合の通水の終点は。

あらかじめ決定した充分に余裕がある一定収量に達した
場合か、あるいは前記クラッドが樹脂層中に捕捉される
ことによる圧力損失の増加が主なる要因であり１通水の
終点におけるイオン交換樹脂は不純物イオンがほとんど
吸着していないので、イオン交換的見地からはまだ充分
に復水の通水に供することができるものである。換言す
れば、このような復水の通水の終点に達したアンモニア
形復水脱塩装置の強酸性陽イオン交換樹脂のナトリウム
分率は０．００３以下である。

従来のアンモニア形復水脱塩装置においては前述したよ
うな定収量あるいは圧力損失の増加が要因となって復水
の通水の終点に達した混合イオン交換樹脂でも通常の再
生を行なっていたが、たとえば当該混合イオン交換樹脂
を純水等で逆洗してクラッドを除去し２次いで当該混合
イオン交換樹脂の強酸性陽イオン交換樹脂のナトリウム
分率が０．００３以下の値であることが確認できれば再
生することなく、そのまま通水塔に充填し、再び復水の
通水に供することができる。通常の復水を処理する場合
、このような処理方法を採用すれば゛再生剤費を約１／
３に節約することができる。

このようにアンモニア形復水脱塩装置においては２強酸
性陽イオン交換樹脂のナトリウム分率を測定することは
前述の装置の管理面から、さらには前述したよう乏処理
方法を採用する場合に重要である。

ところで強酸性陽イオン交換樹脂のすｌ−ＩＪウム分率
を測定することは従来では非常に手数がかかり、即座に
測定結果が得られないという欠点を有している。

すなわち従来の測定方法は検体である強酸性陽イオン交
換樹脂の小量を装置から採取し。

この検体を分析室に持ち込んで、小型カラムに充填し、
逆洗などしてクラッドを除去した後、当該カラムに大過
剰の塩酸などの酸を通液して５強酸性陽イオン交換樹脂
の吸着イオンを全て脱着し２次いで当該脱着液のナトリ
ウムイオン量を原子吸光法や炎光分析などで測定し、そ
の分析値より前記ナトリウム分率を算出していた。

しかしながら従来のかかる測定方法では測定に時間がか
かりすぎ、即座にナトリウム分率を知ることができず、
前述したような新品樹脂からアンモニア形復水脱塩装置
に移行させる場合とか、クラッドを逆洗で除去しただけ
で再び復水の通水に供するような処理方法を採用する場
合等に即座に操作を追随させることができない。したが
ってナトリウム分率がｏ、ｏｏ３以下の値になっている
にもがかわらず、その値の確認が遅れるため、アンモニ
ア形復水脱塩装置へ移行させる時期が遅れたり。

あるいは無駄な再生をせねばならなかった。

本発明はこの点に鑑みてなされたもので。

強酸性陽イオン交換樹脂のナトリウム分率を速やかに、
かつ正確に、さらに分析室等に持ち込まずに現地にて簡
単に測定することができる方法を提供するものである。

すなわち本発明は強酸性陽イオン交換樹脂と強塩基性陰
イオン交換樹脂の混合イオン交換樹脂を用いる復水脱塩
装置の強酸性陽イオン交換樹脂のナトリウム分率を測定
するにあたり、当該混合イオン交換樹脂または当該混合
樹脂から分離した強酸性陽イオン交換樹脂を取り出し９
次いでそのイオン交換樹脂層にナトリウムおよびカリウ
ムを含まない溶離液を通流し、一定時間当該溶離液を通
流した後に得られる脱着液中のナトリウム濃度をナトリ
ウム電極で測定し、ナトリウム分率が既知の強酸性陽イ
オン交換樹脂を用いた混合イオン交換樹脂または当該強
酸性陽イオン交換樹脂について、前記測定条件と同一条
件下であらかじめ測定した脱着液中のす）　ＩＪウム濃
度と比較す乞ことにより１強酸性陽イオン交換樹脂のす
）　ＩＪウム分率を測定する方法である。

以下に本発明の詳細な説明する。

ナトリウム電極によるナトリウムイオンの測定は液中に
含まれている微量のナトリウムイオンの定量に適してお
り、従来からアンモニア形復水脱塩装置の処理水のす）
　ＩＪウム濃度の測定に用いられている。

ナトリウム電極による方法はｐＨ電極と同じように検水
中に電極を挿入し、電位差によってナトリウム濃度を測
定するものであり。

操作が簡単で、かつ正確である。

したがってナトリウム電極を前記ナトリウム分率の測定
に応用できれば迅速に測定結果が得られる。

本発明者等は本課題について種々検討した結果、特に大
部分がＮＨ，形で小量がＮａ形であるようなアンモニア
形復水脱塩装置に用いられる強酸性陽イオン交換樹脂の
場合は、検体である強酸性陽イオン交換樹脂を小型カラ
ムに充填し、たとえばアンモニア水などの溶離液を一定
の流速で通液すると、その脱着液のナトリウム濃度は第
２図に示したような特徴のあるリーク曲線を呈し、かつ
その曲線はナトリウム分率によって秩序正しく変化する
ことを知見した。

なお検体として９強酸性陽イオン交換樹脂と強塩基性陰
イオン交換樹脂の混合イオン交換樹脂を用いても全く同
じように特徴のあるリーク曲線が得られる。何故ならば
強塩基性陰イオン交換樹脂には陰イオンしか吸着してい
ないから、たとえ検体に当該陰イオン交換樹脂が混入し
ても何らの障害とならないからである。また溶離液の濃
度を適当な濃度とすることにより、脱着液を希釈するこ
となく。

直接ナトリウム電極で測定できることも併せて知見した
。

本発明はこのような知見に基づいてなされたもので２通
水塔内の混合イオン交換樹脂の小量を、あるいは再生塔
に移送された当該混合イオン交換樹脂を逆洗で分離する
ことにより得られる強酸性陽イオン交換樹脂の小量を。

検体として小型カラムに充填し、当該イオン交換樹脂に
適当な溶離液を通流して脱着液中のナトリウム濃度をナ
トリウム電極で測定し。

前記検体に対応してナトリウム分率が既知の強酸性陽イ
オン交換樹脂を用いた混合イオン交換樹脂あるいはナト
リウム分率が既知の強酸性陽イオン交換樹脂について、
前記測定条件と同一条件下であらかじめ測定しだ溶離液
中のナトリウム濃度を比較することにより強酸性陽イオ
ン交換樹脂のナトリウム分率を定量するのである。

本発明は強酸性陽イオン交換樹脂に吸着しているナトリ
ウムイオンを溶離液で脱着して。

その溶離液中のナトリウムイオンを測定するのであるか
ら、溶離液にナトリウムを含んではならないことは云う
までもないが、ナトリウム電極によるナトリウムイオン
の測定においてはカリウムイオンが訪客イオンとなるの
で、カリウムを含まないものが必要である。

したがって、これらの条件を満たす溶離液としては、塩
酸、硫酸等の鉱酸およびアンモニア水が適当である。但
し、ナトリウム電極によるナトリウムイオンの測定は水
素イオンも防害するので、溶離液として鉱酸を用いる場
合はその脱着液をアンモニア等で中和してｐＨをアルカ
リ性にしてから測定せねばならない。一方溶離液として
アンモニア水を用いた場合はこのような中和操作が一切
不用であり、そのままナトリウム電極で測定できるので
１本発明に用いる溶離液としてはアンモニア水が最も適
している。

また本発明に用いるナトリウム電極については、たとえ
ば実用新案公報昭和５２年第１５８３５号に示されてい
るようなもので、ナトリウム電極と比較電極において生
ずる両者の電位差によりナトリウムイオンを測定する公
知のものを用いることができる。

次に本発明の実施態様を図面に従って説明する。

第１図は本発明の一例を示すフローの説明図であるが、
まずナトリウム分率を測定しようとする強酸性陽イオン
交換樹脂と強塩基性陰イオン交換樹脂の混合イオン交換
樹脂ｌが充填されている通水塔２から弁３および弁４を
開けてイオン交換樹脂層面上約３０ｆｆｉまで水を抜き
９次いで弁３を閉じて弁５を開けて圧縮空気を通水塔２
に送り、混合イオン交換樹脂を充分に混合する。次いで
弁６．　’／、　８．９．１０を開け、純水配管１１か
ら通水塔２に純水を供給しながら樹脂移送管１２を用い
て混合イオン交換樹脂を通水塔２から再生塔１３に移送
を開始する。次に混合イオン交換樹脂を移送している間
に、弁１４を開けて樹脂移送管　　　□１２から分岐し
た樹脂採取管１５より計量ホッパー１６に混合イオン交
換樹脂を充填する。

計量ホッパー１６は液は通すが、イオン交換樹脂は通さ
ないサランネットなどのようなスクリーン１７を上部に
付設したもので当該計量ホッパー１６により規定量の混
合イオン交換樹脂を採取することができる。

計量ホッパー１６に規定量の混合イオン交換樹脂を採取
した抜弁１４を閉じ１次いで弁１８および弁１９を開は
小型力、ラム２０に混合イオン交換樹脂を充填する。次
いで弁１８および１９を閉じて弁２１および弁２２を開
けて常法により当該混合イオン交換樹脂を逆洗し。

クラッドを除去し沈整する。次に弁２１および２２を閉
じ弁２３および２４を開けて溶離液管２５から約０．２
％のアンモニア水を小型カラム２０に一定の流速で通液
し混合イオン交換樹脂中の強酸性陽イオン交換樹脂のナ
トリウムイオンを脱着し、その脱着液を脱着液管２６を
介して、ナトリウム電極を用いるナトリウムモニタ・−
２７に通流し、脱着液中のナトリウムイオンを測定する
。

ナトリウムイオンの測定が終了したら弁２日。

弁１９を開けて小型カラム２０に純水を通水してカラム
内のアンモニア水をよく洗浄した後。

弁１９を閉じて弁８．弁２１．弁２９を開口して小型カ
ラムに純水を圧入し、小型カラム２０内の混合イオン交
換樹脂を返送配管３０．樹脂移送管１２を介して再生塔
１３に返送する。

本発明のフローの一例は上述したようなものであるが、
前記のナトリウムイオンの測定値から２強酸性陽イオン
交換樹脂のナトリウム分率を以下のようにして定量する
。

すなわち測定に供した強酸性陽イオン交換樹脂と同じ銘
柄の強酸性陽イオン交換樹脂を。

たとえばナトリウム分率をそれぞれ０．００２　。

０．００４．　（１，００６に調整し、この３種類の強
酸性陽イオン交換樹脂に、測定に供した強塩基性陰イオ
ン交換樹脂と同じ銘柄のものを同じ混合比で混合し、当
該混合イオン交換樹脂を前述の測定の際と同容量小型カ
ラム２０に充填し、同一の条件下でアンモニア水を通液
し。

それぞれの溶離液のナトリウムイオン量を測定し、その
測定結果を基に第２図に示したようなグラフを作成して
おく。

第２図のようなグラフをあらかじめ作成しておけば、た
とえば前述の通水基２から採取した混合イオン交換樹脂
について測定した溶離開始から２０分後の脱着液のナト
リウム濃度が５０ｐｐｂであれば、当該混合イオン交換
樹脂中の強酸性陽イオン交換樹脂のナトリウム分率は０
．００２以下であることが分る。

なお第１図に示したフローは小型カラム２０に混合イオ
ン交換樹脂を充填するものであるが、たとえば通水基２
の混合イオン交換樹脂の全量を再生塔１３に移送し、再
生塔１３−で両イオン交換樹脂を逆洗により分離し、再
生塔１３に付設した採取ノズルなどから（図示せず）。

強酸性陽イオン交換樹脂のみを採取し、これを小型カラ
ム２０に充填して前述と同じように脱着液のナトリウム
イオンを測定してもさしつ７５へ、えない。なおこの場
合は、第２図を作成するに際しては強酸性陽イオン交換
樹脂のみとすることは云うまでもない。

また前述したごとく本発明に使用する溶離液としてはア
ンモニア水が好ましいが、その濃度は０．１〜０．２％
のものが好ましい。たとえば０．１チ以下であると脱着
されてくるナトリウムイオンの量が少なすぎて測定が困
難であり、また０、　２％以上としても脱着されるナト
リウムイオンの量はあまり変らない。

以上説明したように本発明のナトリウム分率の測定方法
は小型カラムに検体を充填し。

当該充填層に溶離液を通流して、その脱着液のナトリウ
ムイオンをナトリウム電極で測定するだけであるから操
作が簡単で、現場にて測定することができ、かつ即座に
その測定結果が得られるので、ナトリウム分率の値によ
って次の操作を決定せねばならないような復水脱塩装置
においては多大な効果を発揮する。

また前述の第２図を演算機などに記憶させておき、かつ
それぞれの弁を自動弁としておけば１本測定操作を完全
自動化することができる。

次に本発明の詳細な説明する。

実施例 あらかじめナトリウム分率０．００２　、０．００４　
。

ｏ、ｏｏａに調整した強酸性陽イオン交換樹脂アンバー
ライト（登録商標、以下同様）　２０ＯＣＴを４ｏｏｒ
ｎｌｉづつ用意し、この３種類の強酸性陽イオン交換樹
脂にＯＨ形に調整した強塩基性陰イオン交換樹脂アンバ
ーライトエＲＡ−９００を２００ｄづつ混合し１強酸性
陽イオン交換樹脂と強塩基性陰イオン交換樹脂が２：１
の３種類の混合イオン交換樹脂を調整した。

次にこの６ｏｏｎ／の３種類の混合イオン交換樹脂につ
いて、それぞれ第１図に示した小型カラムに充填し、０
．２％のアンモニア水を１２ｔ／Ｈ（ＳＶ２０）で通流
したときの脱着液のナトリウムイオンをナトリウム電極
を用いるナトリウムモニターで測定し、横軸に通流時間
縦軸にナトリウムイオン量をとり、第２図に示したよう
なグラフを作成した。

次に、アンバーライト２０ＯＣＴが３，０ＯＯｔ。

アンバーライトＩＲＡ−９００が１，５００を充填され
ているアンモニア形復水脱塩装置において。

復水の通水が終了した通水塔から両樹脂を充分に混合し
た後、第１図のフローに従′つて混合イオン交換樹脂の
ｅｏｏｍｅを小型カラムに充填し、逆洗してクラッドを
除去した後、０．２チのアンモニア水を１２　ｔ／Ｈ（
８Ｖ２０　）で通流し、その脱着液のナトリウムイオン
量を測定した。その結果通流開始から２０分後のナトリ
ウム濃度は６２ｐｐｂであった。この２０分後のナトリ
ウム濃度から第２図を用いてナトリウム分率を求めたと
ころ０．００２１であることが解った。

一方通水塔から採取したと同じ混合イオン交換樹脂を分
析室に持ち込み、常法により逆洗して強酸性陽イオン交
換樹脂を分離し、当該強酸性陽イオン交換樹脂に過剰量
の塩酸を通液して、全てのイオンを脱着し、この脱着液
のナトリウムイオンを従来の方法である原子吸光法（フ
レームレス）にて測定し、ナトリウム分率を算出したと
ころ、その値は０．００２０５であり２本発明の測定方
法の精度は優れているものであった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の測定方法のフローを示す説明図であり
、第２図は実施例におけるナトリウムイオンのリーク曲
線を示したグラフであり、横軸に通流時間、縦軸にナト
リウムイオン量を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 強酸性陽イオン交換樹脂と強塩基性陰イオン交換樹脂の
   混合イオン交換樹脂を用いる復水脱塩装置の強酸性陽イ
   オン交換樹脂のナトリウム分率を測定するにあたり、当
   該混合イオン交換樹脂または当該混合樹脂から分離した
   強酸性陽イオン交換樹脂を取り出し９次いでそのイオン
   交換樹脂層にす）　ＩＪウムおよびカリウムを含まない
   溶離液を通流し、一定時間当該溶離液を通流した後に得
   られる脱着液中のナトリウム濃度をナトリウム電極で測
   定し、ナトリウム分率が既知の強酸性陽イオン交換樹脂
   を用いた混合イオン交換樹脂または当該強酸性陽イオン
   交換樹脂について、前記測定条件と同一条件下であらか
   じめ測定した脱着液中のナトリウム濃度と比較すること
   によ９１強酸性陽イオン交換樹脂のナトリウム分率を測
   定する方法