JPS6211510A - 固液流動接触装置 - Google Patents

固液流動接触装置

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JPS6211510A
JPS6211510A JP60150099A JP15009985A JPS6211510A JP S6211510 A JPS6211510 A JP S6211510A JP 60150099 A JP60150099 A JP 60150099A JP 15009985 A JP15009985 A JP 15009985A JP S6211510 A JPS6211510 A JP S6211510A
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小西 秀雄
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
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KINZOKU KOGYO JIGYODAN
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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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・例えば海水からのウランの回収やその他各種
の液体について溶質を回収あるいは除去するために用い
られる固液流動接触装置に関するものである。
〔従来の技術〕
一般に吸着剤やイオン交換樹脂等の粒子全使用して溶液
中の溶質を回収あるいは除去する場合、従来、拘束され
た吸着剤あるいはイオン交換樹脂に対して、上向流又は
下降流で通液する固定床方式固液接触による方法が多く
行われていた。
前記の方法では、生育する動植物様や微細な砂等全含む
海水や懸濁浮遊物が多く含まれる液体の処理においては
、吸着剤あるいはイオン交換樹脂のベッドそのもののテ
過作用によって次第に目詰シが進行して太き人工力損失
を来たし、遂には通液不能となることがある。
他方、流動床方式によって行う固液接触は、吸着剤おる
いはイオン交換樹脂が層膨張のためにルーズな充填層全
形成しているため、通液時において浮遊物等を捕集する
こともなく、しかも圧力損失の増大も小さいという利点
があるので、各種の流動床式固液接触装置が開発され、
実用に供されているが、問題点も多い。
すなわち、一般的な流動化装置においては、固液接触の
効率を考慮して安定した流動層を形成させるために分散
板(整流器)を設けて液体にある程度の圧力損失をもた
せるように設計されるのが普通である。そして流動化の
ための分散板は、材質及び構造とも種々のものが考えら
れていて、一般には固体粒径よりも小さい孔径全有する
多孔板が使用されることが多い。
固液接触によって溶質の回収あるいは除去全行う場合に
は、吸着効率の点から固体粒径はできるだけ細かい方が
好ましいが、通液工程における粒子溢流の点から通液速
度が制約されるために、適当な粒径範囲の固体粒子が選
択使用されるのが一般的である。
海水からのウランの回収や液体の浄化などに使用される
吸着剤あるいはイオン変換樹脂の粒径は、通常16前後
のものが多く用いられ、この場合、分散板の孔径もlt
m以下に設定されるため、これを用いた流動化装置にお
いては、長時間運転の間に海水や処理液中の懸濁物が分
散板の細孔に耐着、成長して一部の細孔が閉塞される恐
れがある。分散板の細孔が閉塞されると流動層は乱れ層
内の液流は偏流となシ固液接触の効率を低下させること
になる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は、固液流動接触装置において、上述した問題点
全解決し、液体の分散器の目詰シ全なくし、長時間安定
した流動層全形成保持することによって固液接触の効率
を向上し溶液中の溶質の回収率あるいは除去率を向上さ
せることを目的とするものである。
〔問題点を解決するための手段・作用〕本発明は、前記
の目的を達成するために、筒状の胴部とその胴部より所
定の角度で絞りこまれて底部錐が形成された槽の内部に
吸着剤あるいはイオン交換樹脂等の粒子を収容し、前記
槽上部より底部近くまで液体を吐出する液体導入管を挿
入し、該液体導入管より吐出される液体を前記した底部
錐全形成する壁にあてて反転せしめ、該反転すると全流
動接触させるようにしたものである。
本発明による槽構造は、単位筒状胴部断面積当りの液体
吐出口の数を一つにすることによって、液体吐出口径を
大きくしたものである。
槽上部より底部錐の集束部(頂部)近くまで挿入された
導入管から吐出される液体が、底部錐を形成する壁面に
衝突して反転する流れを利用して、槽内に収容された吸
着剤あるいはイオン交換樹脂等の粒子を流動状態となし
、効率的に固液の相互接触を行わせるものである。
本発明の槽の底部錐の構造は、錐を形成する絞9角度が
胴部の垂線に対して30°〜50°の範囲のものである
前記の絞り角度が30° より小さい場合には底部錐は
鋭角になシ容積も大きくなる。そのために槽内に収容さ
れた吸着剤あるいはイオン交換樹脂の多くが底部錐のな
かでの流動による固液接触を行うことになる。
この場合、底部錐内では各部位での断面積が異が連続的
に変化するので固液の接触が不均一になるため好ましく
ない。
また、絞9角度が50°より大きい範囲の場合には、底
部錐は鈍角になシ容積も小さくなるが、供給液体が底部
錐の壁面に衝突して反転することによってできる反転流
が底部錐内での全面均一上昇流に変ることができず、一
部噴流状の不均一な固液接触となるばかシでなく、胴部
と底部錐との境界付近に吸着剤あるいはイオン交換樹脂
等の粒子の停滞域が発生して吸着剤あるいはイオン交換
樹脂が有効に利用されないことになるために好ましくな
い。
槽内に液体を導入する管の吐出口の面積は、筒状胴部の
断面積に対して8/1000から15/1000の開口
比率の範囲としたものである。
上記の開口比率が8/1000より小さい場合には、同
一流量で供給される液体の吐出速度が大きくなるため、
吐出された液体が底部錐の壁面に衝突して発生する反転
流の乱れによって流動層は上部まで安定せず、固液の相
互接触の効率が低下するため好ましくない。
また、開口比率が1571000よりも大きい場合は、
液体の吐出速度が小さくなるため、反転流の勢いが胴部
と底部錐との接合部までとどかず、固体粒子の停滞域が
発生するので、この場合も固液の接触効率の点から好ま
しくない。
通常、吸着剤やイオン交換樹脂を用いて溶液中の溶質を
捕捉した吸着剤やイオン変換樹脂は再生処理を受け、再
度溶質の回収あるいは除去に使用されるのが一般的であ
る。この場合、溶質の回収あるいは除去のいわゆる吸着
操作と再生処理であるいわゆる脱着操作が連続的に行え
ることが望ましいものであシ、特に溶液の取扱い量が大
きい場合には連続化が求められる。
本発明は、この連続を目的として単位槽を直列に複数個
連結した固液流動接融装置をもその対象とするものであ
る。
複数連結されたそれぞれの筒状胴部の連結部は、それぞ
れの槽内の吸着剤あるいはイオン交換樹脂の粒子及び液
体がそれぞれの槽の間を自由に出入できる連続孔を備え
ている。そして、前記の粒子の供給・排出については、
槽の一端に該粒子を供給する粒子供給管を設けると共に
、槽の他端に前記粒子を抜き出す排出口を設けて、連続
的に粒子を供給拳排出することが可能とされる。
特に、筒状部の横断面が四角形である場合には、隣接胴
部との境になる垂直壁面は全面的に取シ除き、長方形の
胴部とそれぞれの単位底部錐の複数個が連結した槽とし
て構成できるので、吸着剤あるいはイオン交換樹脂は均
一によりスムースに移動することができる。しかし、胴
部の横断面形状は四角形に限定されるものではない。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基いて説明するが、第1
図は第1の実施例で槽が単槽のものを示し、第2図は、
海水からウランを回収する場合の複数個の槽が連結され
たものを示し、それぞれの実施例において同−又は均等
な部材は同一の符号で説明することどする。
第1図において、1は筒状の胴部2とその胴部より所定
の角度で絞り込み底部を錐状部3(以下単に底部錐とい
うことあシ)に形成した槽であシ、該槽1内には吸着剤
あるいはイオン交換樹脂等の粒子4が前記槽1の上方よ
り粒子供給管5によって供給−収容される。6は液体導
入管であシ、該液体導入管6は槽1の上方より前記槽1
内に収容された吸着剤あるいはイオン交換樹脂等の粒子
の層内に挿入されてその先端吐出口6′は槽1の底部錐
3の集束部(頂部)近くに位置せしめられる。
また、液体導入管6は、流量調整弁7及び流量計8を介
して液体供給管12に接続される。9は前記槽1の上端
に設けた排出液体集合用溝であシ、10は前記排出液体
集合用溝9より排出液体を系外に排出する液体排出管で
あシ、11は槽1の下部に設けた吸着剤等の粒子取出管
である。
以上の構成よりなる実施例において、所定の通水速度で
供給された液体は液体導入管6よυ所定壁面に衝突して
反転し上昇流に変化し、この上昇流によって吸着剤ある
いはイオン交換樹脂等の粒子4を流動状態となし、この
流動状態において固液の相互接触を行わしめるものであ
る。このように吸着剤あるいはイオン交換樹脂の層を通
シ抜は固液接触が終了した液体は槽1の上端より溢流し
て排出液体集合用溝9より排出管10を介して系外に排
出される。
第2図に示す海水からのウラン回収の場合に用いられる
固液流動接触装置を図面を参照して説明する。
1は複数の正四角錐3.3+ 、 32 、3s 、・
・・が連続した底部を有し長方形の側板2よりなる槽で
あシ、該長方形の槽1内には吸着剤4が吸着剤供給管5
より供給・収容される。6.6. 、6□、63.・・
・は海水導入管であり、該海水導入管6.6. 、6□
、63゜・・・は、前記した連続した正四角錐3.3.
 、3□、33゜・・・のそれぞれの正四角錐の水平断
面中心をとおシ、槽1内に収容された吸着剤4の層中に
それぞれの海水導入管6.6. 、6. 、6s 、・
・・が挿入され、それらの先端吐出口6C6C+ 6:
 r 6’s l・・・は前記それぞれの正四角錐3.
3. 、32 、33.・・・の頂部近くに位置される
。そして、前記した海水導入管6は、流量調整弁7及び
流量計8を介して海水供給管12に接続されている。
9.9.9.・・・は長方形槽1の上端よ)に設けた排
海水集合用溝であシ、10は前記の排海水集合用溝9に
集められた排出すべき海水を系外に放出するだめの排出
管であり、11は前記した吸着剤4の供給側とは長方形
槽1の長手方向の反対端の槽下部に設けられた吸着剤4
を抜き出すだめの吸着剤排出管である。
本発明における海水よυのウラン回収の実施例は以上の
構成を有するので、所定の通水速度で供給された海水は
連続せられるそれぞれの正四角錐3、3. 、32.3
3.・・・の錐の頂部近くまで挿入された海水導入管6
.6t 、 6□、65.・・・のそれぞれの先端吐出
口より下向きに吐出され、長方形槽1の連続する底部の
それぞれの正四角錐3.3. 、3□、33゜−・・を
形成する壁面に衝突して上昇流に変化し、この上昇流に
よって吸着剤4は層膨張してルーズな充填の流動状態と
なシ、この流動により吸着剤4と海水とが相互に接触す
る間に海水中のウランの一部が吸着剤に捕捉されること
となる。吸着剤層を通り抜は固液接触が終了した海水は
、長方形槽1の最上端より溢流して長方形槽1の上端に
設けられた排海水集合用溝9,9.・・・に落下収容さ
れ。
海水排出管10によって系外に排出される。
上記した固液流動接触の操作の間に設定された量の吸着
剤4が吸着剤排出管11を通じてスラリー状で抜き出さ
れ、同時に吸着剤供給管5から間食の新しい吸着剤ある
いは再生処理を受けた吸着剤が供給され、吸着・脱着を
連続的に行うことができる。
そして、上記の実施例は、複数の槽を連結したものに相
当するが、槽の横断面形状を長方形としたので、複数の
槽の隣接するそれぞれの胴部を取シ除き、長方形の胴部
(側板)と単位槽のそれぞれの底部錐を複数個連続させ
ることによって槽を形成できるので吸着剤は滑らかに無
理なく移動で具体例1 一辺が20itの正四角形の胴部e!する単一槽に、チ
タン酸がポリアクリロニトリルで担持され、充填嵩密度
がo、3sg/ωである吸着剤を静置で30mの厚みに
なるよう充填した。これに胴部基準で上昇速度が3Qc
rn/mになるように海水を導入管より供給した。吸着
剤層は約30%の膨張全示し流動層を形成した。この状
態で20日間固液接触を継続した後、固液分離し吸着剤
は水洗・乾燥した。乾燥吸着剤につきウラン保有量を測
定した結7k、吸着剤1gr当9135μgのウランを
吸着していた。
具体例2 20mX80crnの長方形胴部に20z角の底部錐が
4個接続された槽に、具体例1と同じ吸着剤を静置で3
′Om層高になるように充填した。これに胴部基準で上
昇速度が30 cm 7m1lkになるように4本の導
入管より均等に海水を供給した。
吸着剤層は約30%の膨張を示し、流動層全形その間1
日1回、槽の一端において槽内の吸着剤の1/10’i
抜き出すと同時に、槽の他の一端から同量の新しい吸着
剤を供給した。抜き出した吸着剤は固液分離後、水洗、
乾燥してウラン保有量を測定した。
第3図にみられるとおシ、ウラン保有量は槽内に収容さ
れた吸着剤がはソ全量置換されると考えられる1゜目位
まで直線的な増加を示した。1o日目位以降に抜き出さ
れた吸着剤は、Igr当シ約52μgと略一定量のウラ
ンを保有していた。
具体例3 具体例2と同じ槽並びに同量の吸着剤を用いて胴部基準
で上昇速度が20cm7mとなるように海水を供給した
。吸着剤層は約15−の膨張を示し流動層を形成した。
この状態で30日間固液接触を継続し、その間1日1回
、槽の一端において槽内の吸着剤の1/20を抜き出し
、同時に同量の新しい吸着剤を供給した。この場合の吸
着剤のウラン保有量は、槽内に収容された吸着剤がはソ
全量置換されると考えられる20日位まで漸次増加を示
し、20日目以降に抜き出された吸着剤はIgr当シ約
95μgと略一定量のウラン全保有していた。
前記した具体例2及び3においては装置規模の関係から
吸着剤は1日1回の供給・排出を行った。
処理される液体量が多く、固液流動接触装置が大規模で
ある場合には、本具体例の如く間欠的な操作でなく定常
的に連続して行うことができ、その方が望ましいもので
ある。
〔発明の効果〕
本発明に係る固液流動接触装置は、液体導入萱の吐出口
径を大きくすることができるので、通液時に目詰btお
こす恐れはなく、槽内に収容された吸着剤あるいはイオ
ン交換樹脂層は供給吐出される液の反転流れによって常
に安定した流動層を形成するため溶液中の懸濁物は吸着
剤層をとおシ抜は排出される。そのため吸着剤あるいは
イオン変換樹脂は表面汚染等の影響を受けず、一定の溶
質の捕捉量を得ることができる。
吸着剤あるいはイオン交換樹脂を用いて溶液中の溶質を
回収おるいは除去するシステムにおいては、吸着剤ある
いはイオン交換樹脂は吸収した溶質を再生工程において
、できるだけ完全に近く溶離するための処理を受け、再
度使用されるのが一般的であるが・本発明は、固液の接
触を流動状態で行いながら吸着剤あるいはイオン変換樹
脂を定常的に供給・排出することが可能なために、再生
工程との組合わせによる連続的なシステムを構成するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の固液流動接触装置の説明のだめのもので
、第1図は単槽の一実施例の説明図、第2図は複数個を
連結した槽の一実施例の説明図、第3図は具体例2及び
3で得られたウラン吸着の態様を示したグラフである。 に槽  2:胴部  3:底部錐 4:粒子    5:粒子供給管 6二液体導入管 7二流量調整弁 8:流量計   9=排出液体集合用溝10:液体排出
管 11:粒子取出管 筒11g 第2図 へ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)筒状の胴部とその胴部より所定の角度で絞りこま
    れた底部錐が形成された槽の内部に吸着剤あるいはイオ
    ン交換樹脂等の粒子を収容し、前記槽上部より底部近く
    まで液体を吐出する液体導入管を挿入し、該液体導入管
    より吐出される液体を前記の底部錐を形成する壁にあて
    て反転せしめ、該反転する流れによつて前記した槽内に
    収容した粒子と液体とを流動接触させることを特徴とす
    る固液流動接触装置。
  2. (2)筒状の横断面が円形あるいは正多角形であること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の固液流動接触
    装置。
  3. (3)底部の絞り角度が胴部の垂線に対して30°〜5
    0°の範囲にあることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項又は第2項に記載の固液流動接触装置。
  4. (4)筒状の胴部の断面積A_1と液体導入管の吐出口
    の断面積A_2の比(A_2/A_1)の値が0.00
    8〜0.015の間にあることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項乃至第3項の何れかに記載の固液流動接触装
    置。
  5. (5)筒状の胴部が直列に連結された複数個からなり、
    その連結部においてそれぞれの槽内の前記粒子及び液体
    が自由に出入できるようにしたことを特徴とする特許請
    求の範囲第1項乃至第4項の何れかに記載の固液流動接
    触装置。
  6. (6)複数個連結された筒状の胴部はその一端に前記粒
    子を供給する導管を備えるとともに他端に粒子抜出し用
    の排出口を備えることにより、槽内の前記粒子を連続的
    に供給・排出することを特徴とする前記特許請求の範囲
    第5項記載の固液流動接触装置。
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