JPS6019041A - 混合樹脂の逆洗分離方法 - 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力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
２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１通常Ｌｖ（線速度。

以下同様）７〜１２　ｍ　／　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った
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った後、二層を形成した−１
：ｔ、あるいはたとえば上層のアニオン交換樹脂を別浴
に取シ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、水洗を行なったｅ−１’Ｊ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っ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＜　ＬＶ÷〜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）とその裏側に旧設されてい
る他方の覗き窓（図示せず）から分離面を観察すると２
両者の分離面のレベルに４０１１１１１１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９５寸だ分離面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
とえばうす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
を保っだ捷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′がそのま寸残留した
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Ｃ１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。

ある因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Ｃ１形とな９３寸だアニオ
ン交換樹脂層７を再生するために力性ソーダ溶液１ｏ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図に示したまうな一塔で
両イオン交換樹脂を再生せず２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。

したがってこれら混入したアニオン交換樹脂がＣ１形に
、カチオン交換樹脂がＮａ形になることは同様である。

仁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、　ＣＩイオンリークの制限が厳しく。

したがって再生後におけるＣ］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たけ
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だはＬＶ　１３ｍ　／　
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
を維持しだま捷沈下させる工程と、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。

以下に本発明の詳細な説明する。

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１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２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
行なっ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９Ｊ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１１４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ｌ・９　ｋｇ　／
　ｃａ　Ｇ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２０ｍｐＨ前後とするとよい
。なお空気１１あるいは箔該逆洗水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々く
、たとえば２分以下の単時間で充分であり２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
）にネッ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ＬＶ７〜１２　ｎｔ
　／　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［１ｈ間行ない１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っており、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
離を実施しだ後、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。

これによって第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だめには
当該逆洗水１３のＬＶを５ｍ／Ｈ以下にすることが必要
であり、好ましくはＬＶ３ｍ／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（
１０分前後の流入で分離面８′を整えることができる。

なおＬＶ’７〜１２ｍ／Ｈの通常の逆洗流速の逆洗水３
を流入した後に＋　’Ｌ　Ｖ　５　ｐｎ　／　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５　
ｍ　／　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
あった膨張層を整えた後、当該逆洗水１３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Ｎ７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。したがって両イ
オン交換樹脂を再生する際に、ＣＩ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だめに実施例を説明す
る。

実施例−１ 内径’　＋　２　”６；”Ｑ；’Ｈ直線部高さ２，５０
０ｍｍのイオン交換塔に’１ｏｏｔの強酸性カチオン交
換樹脂アンバーライト（登録商標）工Ｒ−１２４と、　
’７００ｔ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１．９ｋｆ／ｃｒｌＧの圧縮空
気を１．４７７１″／分で１分間流入すると同時にｈｖ
、ｚｏｍ／Ｈの逆洗水を１分間流入し、その後にｂｖ１
ｏｍ／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９次いで逆洗水の流速を：ｓｍ／Ｈに低下させ、この
低流速逆洗を約１０分間行なった後、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ＬＶＩＯｍ／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。

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った。

まず本発明方法においては２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だ後
、カチオン交換樹脂層のみについて、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った。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３０１１ｍ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チ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
った。

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　イ交換樹脂を分離
し、常法により両樹脂を再生し、その後に０．５μｓ／
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。一方比較するだめに実
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％ＨＣｌ１３０　
ｙ　／　ｔ−Ｒおよび１００％　ＮａＯＨ２００ｔ　／
　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（ＣｌイオンＮａイオン共その
リーク量が大きい。

−力木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Ｃ
１イオン、Ｎａイオンのリークおよび導電率を示し、横
すｌ＋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、Ｘ印ばＣ１イオ
ンリーク、Δ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　ｌ
Ｏ・・・力性ソーダ溶液１１・・・空気　１２・・・高
流速の逆洗水１３・・・低流速の逆洗水 第５図 第６図

Claims (1)

【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ＬＶ’ｉ’〜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