JPS60241924A - 充填材移送方法 - Google Patents

充填材移送方法

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JPS60241924A
JPS60241924A JP59096387A JP9638784A JPS60241924A JP S60241924 A JPS60241924 A JP S60241924A JP 59096387 A JP59096387 A JP 59096387A JP 9638784 A JP9638784 A JP 9638784A JP S60241924 A JPS60241924 A JP S60241924A
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valve
transfer
backwashing
packed
resin
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Kanroku Naganami
長南 勘六
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J49/00Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor
    • B01J49/10Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor of moving beds
    • B01J49/18Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor of moving beds of mixed beds

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
  • Filtration Of Liquid (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)
  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、比重の異なる2種以上の充填材を使用してい
る充填塔において、使用済みとなった充填材を逆洗分離
し分離された最上層の充填材を他塔へ確実に、完全に移
送するとともに単−又は複数の充填材を使用している充
填塔において逆洗した後の表層部の微細な充填材及び不
純物を有効に排除するための充填材分離移送方法に関す
るものである。
一般に充填材を充填することにより流体を処理している
例は数多く、充填材として砂、アンスラサイト、活性炭
、イオン交換樹脂等多種類の吃のが単一あるいは複数で
使用されている。複数で使用する場合は周知のように、
それ等を積層させて使用する場合と混合して使用する場
合がある。本発明の対象は、充填材の種類および充填材
の充填状態によりその範囲が限定されるわけではないが
、ここではイオン交換樹脂を使用している例をとり説明
する。
〔従来技術〕
脱塩塔(以下MBと記す)、カチオン再生塔(以下CR
Tと記す)、アニオン再生塔(以下ARTと記す)およ
び樹脂貯槽(以下R8Tと記す)よりなる復水脱塩装置
においては、従来より強酸性カチオン交換樹脂(以下S
ARと記す)と強塩基性アニオン交換樹脂(以下SBR
と記す)とを混合してMBに充填し復水を処理するが、
再生時期に到達すると樹脂をMBからCRTに移送する
CRTでは逆洗しSARと8BRの比重差を利用して下
層のSARと上層のSBHに分離し、分離されたSBR
をARTへ移送する。その後CRTに酸をARTにアル
カリを通液することによりSARおよびSBRを再生す
る。再生された両樹脂はR8Tに移送し、混合した後必
要に応じ再びMBで使用される。
ところで、最近超臨界圧ボイラおよび原子力発電ボイラ
の普及に伴い、ますます高度な水質管理が必要とされ、
復水脱塩装置の性能を改善しなければならなくなってき
ている。
たとえば超臨界圧ボイラにおいては、従来よりSARの
H型とSBRのOH型とを混合した状態、いわゆるH−
OHサイクルで運転されてきたが、SARが復水中に加
えられているアンモニアで破過した後も復水処理を行う
、いわゆるアンモニアサイクルで運転される例が多くな
っている。このアンモニアサイクルで復水を処理する場
合の最も大きな問題点は、H−OHサイクルからアンモ
ニ 3− アサイクルに移行する際、 RNa +NH40H−+RNH4+ Na+の反応式
に従いNa+が漏出し、給水制限値を満足しなくなると
いう点であったが、そればかシではなく復水pHが高い
ことによりMBの樹脂層からCt−又は5O(2−など
のアニオンが漏出し易くなるという点も大きな問題とな
っている。これ等不純物イオンの漏出は、再生後の混合
樹脂層内にNa型のSARおよびCt型、又はSO42
−型のSBRが存在することに起因している。
海水リーク等の異常事態を除くとNa型のSARが生成
する原因は、ART内に混入したSARが再生剤である
苛性ソーダと接触するからである。
この問題は特許第1027750号等によシ何ら特別の
再生剤を使用することな(Na型のSARの割合を確実
、安定的に全SARの0.1チ以下、通常は0.05チ
以下に押えることができるようになっている。
Ct型又は8042−型のSBHの生成原因も海水リー
クの場合を除くと、(1)十分に分離移送されずCRT
内に残留したSBRが再生剤である塩酸又は 4− 硫酸と接触すること、(2) S B Rの再生剤であ
る苛性ソーダ中に含まれる食塩等と接触することの、二
つの原因がある。これらのうち(2)の原因はイオン交
換膜法等の製造法により製造された苛性ソーダを用いる
ことにより4る程度解決できるが、(1)の原因につい
ては未だ十分解決されていない。
ここで従来の樹脂分離方法によった場合のCRT内に残
留しているSDRの状態を示すと第1図、第2図及び第
3図のとおりである。
第1図の斜線部はMBからCRTlに樹脂を移送する際
、集水管2、樹脂移送管3及び通薬管4の上部に沈積し
た混合樹脂はCRTIの底部からの逆洗流の影響を受け
ず逆洗分離した後も残留している場合が多い。そしてC
RTlの底部から逆洗水を導入しSAR層を若干膨張さ
せながらSARとSBRとの分離界面より下方に設置し
た樹脂移送管3より8BRと一部分のSARをARTへ
移送している。
しかしながら、このような分離移送方法では第2図、第
3図の斜線部で示す如(’SDRの移送終下稜もCRT
M内の樹脂層表層にSDRが残留し完全に移送すること
はできない。第2図は従来の方法によりSBRを移送し
た後の様子を側面から見た場合、第3図は上から見た場
合である。第2図におけるSBRの層高tは20〜30
■にもなりSBHの残留量は全SBRの4〜5チになる
こともある。
このように樹脂移送管3の開口部をSARとSDRの分
離界面の下方に設けたにもかかわらずSBRが第2図、
第3図の如く残留する理由は下記の理由によるものであ
ることが研究の結果わかった。
(1)逆洗水を導入しSAR層を若干膨張させた状態で
移送すると■樹脂移送管3の開口部と樹脂層表層までの
距@d、■この開口部と塔壁までの距離り及び■移送時
には前記開口部に入り込み易い樹脂層表層の領域があり
、この領域が極く狭いこと、以上■〜■が大きく関係し
ていることを見い出した。
(2)すなわち塔壁に近いSBR程、開口部に達するの
に時間がかかること。
(3)前記開口部の樹脂を吸い込む力(移送する力)は
この開口部の真下が最も強く、真下を離れると急激にこ
の力は弱くなる。開口部真下の樹脂については、SBR
が真先に移送されてしまうが、その下のSARも移送さ
れてしまう。すなわち開口部から遠いSBRが開口部に
達するまでに開口部真下のSARが移送されてしまうた
め逆洗水の導入量が変わらないと前記dが次第に大きく
なり開口部から遠い5BRiiますます開口部に達しに
くくなシ、移送されにくくなってしまう。dがある一定
値になると開口部真下の8BR4移送されなくなり第2
図の如く残留してしまう。
第4図の如く移送管の開口部を塔を横断した直管5とし
スリット5′を切ったものもあるが、やはりこの欠点は
なくならない。また、前記dを小さくするため逆洗水量
を多くしても、SBHの残留量は少なくなるがSARの
移送量がかなり多くなると同時に逆洗水量に見合ってB
ARが移送され、ある一定のdに達してしまいSBRは
移送されなくなってしまう。
〔発明の目的〕
木兄BAは、上記従来の欠点のない合理的な、イオン交
換樹脂の分離移送方法を提供することを目的とするもの
であって、本発明者が前記第1図乃至第4図によシ説明
した事実及び問題点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果完成
するに至ったものである。
〔発明の構成〕
本発明は比重の異なる2種以上の充填材を使用している
充jJ塔において使用済みとなり九充横材を逆洗分離し
たのち最上層の充填材を他塔に移送するに際し、充填塔
下部から逆洗水を導入し最上層より下層の充填材を若干
逆洗展開させつつ、かつ最上層の充填材とこれと隣接す
る下層の充填材との分離界面よシ上方部において前記最
上層の充填材に旋回流を与えながら前記最上層の充填材
を分離移送することを特徴とする充填材移送方法である
本発明を充填材としてイオン交換樹脂を使用しているイ
オン交換塔について第5図乃至第8図を参照しながら述
べると次の通りである。
本発明は、前記CRT内で逆洗分離された上層のSDR
を移送するにあたシ、CRT底部からの逆洗水を導入し
下層のSARの逆洗展開率を好ましくは10チ以下とし
ながら樹脂分離界面の上方から液体状又は気体状の旋回
流動媒体を導入してSBHに旋回流を与えながら移送を
行うものであるが、この場合、下層のSARの逆洗展開
率を大きくすると旋回流によってSARもSBRと同様
一部旋回することがあシ、多量にSARが移送されてし
まう危険が生ずる。これを避けるため逆洗水の流速はS
ARの逆洗展開率が10%以下となるようKLV6m/
h以下、好ましくはLV 2〜4 m/hとするのがよ
く、別の方法として樹脂分離界面の若干下方にSBR移
送用のディストリビーータを設けてもよい。この方法で
はsARが多量に移送される危険がないため、逆洗水の
流速1’iLV]0〜25m/hと、かなシ大きくする
ことができる。
このような旋回流を与えることにより集水W2、通薬管
4、樹脂移送管3等に沈積し、CRT底部からの逆洗水
によっても沈降せず残留していた樹脂が水平方向の流れ
によシ落下し、更に、従来の移送方法でUSARの表層
に残留していたSBRが第5図に示す如く旋回流導入管
6からの水、空気などの導入によって生ずる旋回流によ
って塔壁から塔の中心部に向かって移動し、該中心部付
近に開口している樹脂移送管3の開口部7から確実に、
全アニオン樹脂の99.91以上が移送されCRT1内
にSDRが残留することは殆どない。しか本、上記の如
く旋回流を与えながら樹脂を移送していっても搭底部か
ら逆洗水が導入されているためSARの表層部に凹凸が
生じることはなくSBRは円滑−確実に塔中6部に運ば
れていく。
なお前記逆洗水は、SBRが円滑に塔中6部に向かって
運ばれるように、かつSARの表層部に凹凸が生じない
ようにするためのものであり、SARを過大に逆洗展開
させてしまうことは避けねばならない。
このような方法により、第5図に示す如<SBRは旋回
流によシ渦巻状に塔中6部に#!まシ、該中心部ではか
なり高い位置までSBRが舞い上がっている。ξのよう
な状態において空気圧による加圧によって樹脂移送管3
の開口部7より上方部にある水をすべて移送してしまえ
ばSBRをほぼ完全に分離移送することができる。
これにより、樹脂再生工程においてSDRが酸と接触す
ることはなく、シたがって復水処理において不純物アニ
オンの漏出を適確に防止することができるのである。ま
た、樹脂移送管3の開口部7をSARと8BRとの分離
界面より上方位置に、好ましくは該分離界面の上方20
〜100目の位置にすることによ、9、SBRをART
へ移送する際混入する5ARO量を殆ど無くすることが
できる。
そしてこの結果として、従来の移送方法では樹脂バラン
スがくずれ易い欠点があったが、この欠点をも本発明は
解消しうるものである。
以上の効果に加えて、本発明方法をARTに適用すれば
下記の如(Na+の漏出を更に低減することができる利
点がある。
すなわち、従来方法ではARTに移送されたS1l− BR中には多量のSARが含有されているが、従来AR
T内で過剰のSBHの存在下で逆洗し分離されたSBR
の更にその上層部分のみを再生し復水脱塩に使用するこ
とが行われている。しかし、この方法では大部分のSA
RがART底部に沈降するので問題発生の原因とけなら
ないが、微細なSARのなかにはSBRと同程度の沈降
速度をもっているものがあるので、極微量ではあるがS
BR層中に混入することになる。この微細なSARけ再
生剤である苛性ソーダと接触してNa型となりアンモニ
アサイクルで復水処理するに当り処理水に0.3 pp
b as Na以下の領域の問題ではあるが極微量のN
a 漏出の原因となる。
本発明者がSBR層中に混入している微細SARの分布
をいくつかの実装置について詳細に調査したところ、S
BRの表層10〜20+a+のところに比較的多量の微
細SARが存在し、その量は表層より20−以下の部分
の3〜6倍となっている。したがってARTに移送され
たSBRと一部分のSARを過剰のSBHの存在下で逆
洗し、その後木兄12− 明方法を適用し、旋回流を与えながらSBHの表層部分
を移送除去することによって、SBR層中に混入しNa
+漏出の原因となっている微細SAHの量を極めて少な
くすることができるのである。
また、同時に微細なSBRも除去されるのでMBの通水
差圧も小さくすることができる。
次に、本発明の実施態様の一例を図面によシ詳しく説明
する。第6図においてMBで復水処理し使用済みとなっ
た混合樹脂は樹脂移送管8を経てCRTIへ移送される
。CRTIでけ逆洗弁9、空気抜き弁10を開として樹
脂層内に水を満たし、更に逆洗弁9を閉とし洗浄水弁1
1を開としてCRTを満水とする。
次いで旋回流導入管6に付設された旋回流導入弁6′、
逆洗排水弁12を開き旋回流を起こし、集水管2の集水
枝管、サポート類、マンホール取シ付は部等に移送時沈
積した樹脂を旋回流によって除去する。そして逆洗弁9
、逆洗排水弁12を開とし通常行われているLVIO〜
20m/hの流速で逆洗分離を行い、下層の5AR15
と上層の5BR14の2層に分離する。
逆洗分離が完了すると移送用の逆洗水導入弁15、逆洗
排水弁12を開とし下層のSARの逆洗展開率が10チ
以下となるようにLV2〜5m/hの移送用逆洗水を導
入し、SARの逆洗展開率を一定に保つ。
そして旋回流導入弁6′を開として旋回流を生じさせた
後、樹脂移送管3に付設された樹脂移送弁3′を開、逆
洗排水弁12を閉、空気弁16を開とし加圧しながら5
BR14をART17へ移送する。
旋回流導入管6はたとえば第7図に示される如くその開
口部6′をCRTIO塔内壁の接線方向に向けておけば
よいが第8図に示される形状でもよく以上の形状に限定
されるわけではない。第7図、第8図では旋回流導入管
6は一個所のみ設けであるが塔経が大きい場合は二〜三
個所としてもよい。
また、設置位置はSAR層13を乱さないようにするた
めSARとSBHの分離界面から300〜400四以上
の上方に設置し、かつ開口部6″の方向は水平面に対し
5〜15度傾斜させ上方に向けておくのが好ましい。
旋回流の流速は塔壁における流速が0.05〜0.3 
m/secとなるように旋回流導入管の開口部口径、流
速をきめるのがよい。
5BR14の分離移送が終了するとエアスクラビング逆
洗を行いSSを除去した後、再生剤流入弁18及び再生
剤流出弁19を開き再生剤である塩酸又は硫酸を通薬す
る。CRT1内部の通薬装置は図示していないがCRT
I中心付近に設置し、設置高さけ旋回流の邪まにならな
いようにする。次いで押出・洗浄を行い再生されたSA
RlMは樹脂移送管20を経てR8T (図示せず)へ
移送される。一方、ART17に移送された5BR14
は過剰のSBRの存在下で逆洗弁21及び逆洗排水弁2
2を開き逆洗される。この工程で移送時に持ち込まれた
若干の5AR23はART17の底部に沈降する。集水
管24より上部の樹脂についてスクラビング、逆洗を行
った後、5BR14の表層より上方に設置された旋回流
導入管25の弁25′及び微細樹脂移送管26の弁26
′を開き旋回流を与えながら表層のSBRと微細なSA
Rを移送除去する。
15− この微細樹脂を除去する工程は毎サイクル行う必要はな
く、数10サイクルに一度Na+漏出量及びMBの差圧
上昇に注意を払いながら適宜行えばよい。
通薬は再生剤流入弁27、集水管24に付設された弁2
8及び加圧水導入弁29を開として行い、ついで押出し
、洗浄を行う。つづいて集水管24の上部の再生された
5BR14のうち復水脱塩に使用する量をS A R2
5の表層から600〜1000m上方でかつ集水管24
の若干上方に位置する樹脂移送管30を介して公知の方
法でR8Tへ移送する。R8Tでは先に移送されたSA
RとSBRが混合され、MBにおいて再使用される。
このようにすることにより再生混合樹脂中にはNIL型
のSAR,及びCt型又はSO42−型のSBRが殆ど
含まれなくなシ、したがって非常に高純度の処理水を得
ることができる。
なお、充填塔に3種類以上の充填材を充填している場合
は、上記方法によシ最上層の充填材を塔外へ移送したの
ち、同様の方法によシ順次下層の16− 充填材を移送すればよい。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明を復水脱塩に適用すれば、簡
単な装置、簡便な操作で高度な水質管理の要求に十分対
応しうる効果があり、さらに、冒頭で述べたように本発
明はイオン交換樹脂以外の充填材を使用している各種充
填塔に適用可能であり充填材の分離移送を適確に実施で
き、したがって充填塔内に不純な充填材が混入すること
がなくなシ、充填塔の性能が著しく向上すると共に、そ
の運転及び維持管理を大幅に合理化できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は混合樹脂の残留状態を示すCRTの縦断面図、
第2図及び第3図はそれぞれ強酸性カチオン交換樹脂の
表層における強塩基性アニオン交換樹脂の残留状態を示
すCRTの縦断面図及び平面図、第4図(a)は従来の
CRTの樹脂移送管の一例を示す縦断面図、第4図(b
)は第4図(a)のIi線断面図であり、第5図乃至第
8図は本発明の−実施態様を示し、第5図は強塩基性ア
ニオン交換樹脂を旋回流にて移送中のCRTの縦断面図
、第6図は樹脂の分離移送工程を示すフローシート、第
7図及び第8図はCRTK設けた旋回流導入管の形状・
配置の相異なる具体例を示す平面図である。 1・・・CRT、2・・・集水管、3・・・樹脂移送管
、6′・・・樹脂移送弁、4・・・通薬管、5・・・直
管、5′・・・スリット、6・・・旋回流導入管、6′
・・・旋回流導入弁、6′・・・開口部、7・・・開口
部、8・・・樹脂移送管、9・・・逆洗弁、10・・・
空気抜き弁、11・・・洗浄水弁、12・・・逆洗排水
弁、16・・・SAR,14・・・SBR,15・・・
逆洗水導入弁、16・・・空気弁、17・・・ART、
18・・・再生剤流入弁、19・・・再生剤流出弁、2
0・・・樹脂移送管、21・・・逆洗弁、22・・・逆
洗排水弁、23・・・5AR124・・・集水管、25
・・・旋回流導入管、25′・・・弁、26・・・微細
樹脂移送管、26′・・・弁、27・・・再生剤流入弁
、28・・・弁、29・・・加圧水導入弁、関・・・樹
脂移送管。 第1図 第2図 第3図 =19− 第4図 (a) (b) 第5図 第6図 第7図 第8図 手続補正書 昭和60年1月30日 特許庁長官 志 賀 学 殿 1、事件の表示 昭和59年 特 許 願 第9638
7号2、発明の名称 充填材移送方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所(居所) 氏名(名称) (040) 荏原インフィルコ株式会社
4、代理人 5、補正命令の日付 自 発 補 正 書 本願明細書中 1、 特許請求の範囲の欄を別紙のとおりに訂正しまず
。 2、第5頁第16行〜17行の「安定的に全SARの0
.1%以下、通常は0.05%以下」を、「安定的に全
SARの0.05%以下」と訂正します。 3、第15頁第4行のrLV2〜5m/hJを、rLV
 2〜4m/hJと訂正します。 4、第15頁第10行〜13行を次のように訂正しまず
。 「 旋回流導入管6は、たとえば第7図、第8図に示さ
れる如くその開口部6#をCRT]の塔内壁と同心の円
周方向にに向けておけばよいが、これに限定されるわけ
ではない。第7図、」 以 」二 特許請求の範囲 1、 比重の異なる2種類又は3種類以上の充填材を充
填して使用する充填塔において、これらの充填材を逆洗
分離した後、最上方に位置する充填層の充填材を、これ
に旋回流を与えつつ、同時に前記充填層より下方位置か
ら逆洗水を導入しつつ充填塔外へ移送することを特徴と
する充填材移送方法。 2、 前記充填材移送時の前記逆洗水の導入流速を、前
記最上方に位置する充填層と隣接する充填層の充填材の
逆洗展開率が10%以下となる値に設定する特許請求の
範囲第1項記載の方法。 3、 前記充填材に対する旋回流付与操作を、前記最上
方に位置する充填層とこれと隣接する充填層との分離界
面より上方の充填塔内壁面の貝里方河に水を導入して行
う特許請求の範囲第1項又は第2項記載の方法。 4、 前記充填材を、前記最上方に位置する充填層とこ
れと隣接する充填層との分離界面より上方かつ充填塔の
中心付近に開口部を有する樹脂移送管を介して移送する
特許請求の範囲第1項。 第2項又は第3項記載の方法。 5、前記充填塔に使用する充填材が、単−又は複数の種
類のものであり、かつ逆洗後移送する部分が充填材の表
層部又は不純物である特許請求の範囲第1〜4項のいず
れか一つの項記載の方法。 以上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 比重の異なる2種類又は3種類以上の充填材を充
    填して使用する充填塔において、これらの充填材を逆洗
    分離した後、最上方に位置する充填層の充填材を、これ
    に旋回流を与えつつ、同時に前記充填層より下方位置か
    ら逆洗水を導入しつつ充填塔外へ移送することを特徴と
    する充填材移送方法。 2、前記充填材移送時の前記逆洗水の導入流速を、前記
    最上方に位置する充填層と隣接する充填層の充填材の逆
    洗展開率が10チ以下となる値に設定する特許請求の範
    囲第1項記載の方法。 3、前記充填材に対する旋回流付与操作を、前記最上方
    に位置する充填層とこれと隣接する充填層との分離界面
    より上方の充填塔内壁面の接線方向に水を導入して行な
    う特許請求の範囲第1項又は第2項記載の方法。 4、 前記充填材を、前記最上方に位置する充填層とこ
    れと隣接する充填層との分離界面より上方かつ充填塔の
    中心付近に開口部を有する樹脂移送管を介して移送する
    特許請求の範囲第1項、第2項又は第3項記載の方法。 5、 前記充填塔に使用する充填材が、単−又は複数の
    種類のものであり、かつ逆洗後移送する部分が充填材の
    表層部又は不純物である特許請求の範囲第1〜4項のい
    ずれか一つの項記載の方法。
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