JPS6260943B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアルカリ性溶液で処理したイオン交換
樹脂の洗浄方法に関するものである。

従来、イオン交換樹脂をアルカリ性溶液で処理
した後、そのイオン交換樹脂を洗浄するに際して
は、イオン交換樹脂層の残留アルカリ溶液を押出
水で比較的低流速下で置換する操作を行なつた
後、洗浄水で比較的高流速下で洗浄する操作を実
施するが、この洗浄に長時間を要することが多
い。たとえばイオン交換樹脂としてアニオン交換
樹脂を用いる場合は、長期間の使用によりアニオ
ン交換樹脂がカルボン酸基（−COOH）を有す
る有機物で汚染されたり、また用いるアニオン交
換樹脂が特にアクリル系の弱塩基性アニオン交換
樹脂においては、長期間の使用により交換基の一
部が分解されてカルボン酸基が生成されるが、こ
のようなカルボン酸基を有するアニオン交換樹脂
にアルカリ性溶液、たとえばか性ソーダ溶液を通
薬すると交換基はOH形に再生されるが、前述の
カルボン酸基はNaOHと(1)式のように反応してナ
トリウム塩（−COONa）になる。ところがこの
カルボン酸ナトリウムは洗浄工程において(2)式の
ように加水分解して、いつまでもか性ソーダが系
外に出るために、長時間の洗浄が必要になる。

Ｒ−COOH＋NaOH→Ｒ−COONa＋H₂O …(1) Ｒ−COONa＋H₂O→Ｒ−COOH＋NaOH …(2) 従来この洗浄を短縮するために、原水をＨ形の
強酸性カチオン交換樹脂で処理することにより得
られる酸性軟水で洗浄しているが、洗浄水にたと
え酸性軟水を用いてもアニオン交換樹脂がアルカ
リ性溶液の通薬によりOH形となつているので、
アニオン交換樹脂層の上部でこの酸性軟水中の
酸、たとえば塩酸が(3)式のように吸着されて純水
となるため、中層部あるいは下層部のアニオン交
換樹脂からは相変わらず前記した(2)式の反応によ
りか性ソーダが溶出するので洗浄時間を短縮する
効果がほとんどない。

Ｒ≡NHOH＋HCl→Ｒ≡NHHCl＋H₂O …(3) またイオン交換樹脂として強酸性カチオン交換
樹脂を用い、当該カチオン交換樹脂をアルカリ性
溶液で処理した後の洗浄も長時間を要することも
判明した。

強酸性カチオン交換樹脂をアルカリ性溶液で処
理することはまれではあるが、たとえばNa形、
NH₄形などの塩形の強酸性カチオン交換樹脂を用
いる復水処理装置においては、交換基を塩形とす
る際に、法律により固体のみしか入手できない食
塩を用いるよりは単に希釈するのみで使用が可能
なか性ソーダ溶液あるいは炭酸ナトリウム溶液あ
るいはアンモニア水などを用いることがある。

また復水処理装置で用いた強酸性カチオン交換
樹脂が鉄汚染を受けた際に、亜硫酸塩溶液で処理
し、鉄を還元作用で除去することもあるが、亜硫
酸塩溶液はアルカリ性を示す。

このように強酸性カチオン交換樹脂をアルカリ
性溶液で処理した場合も、前述のアニオン交換樹
脂の場合と同じように洗浄効果が悪く、洗浄に長
時間を要することが判明した。

本発明は以上に述べたようなアルカリ性溶液で
処理したイオン交換樹脂を効果的に洗浄し、洗浄
時間を大幅に短縮することを目的とするもので、
イオン交換樹脂をアルカリ性溶液で処理した後に
洗浄するにあたり、イオン交換樹脂層のアルカリ
性溶液を押出水で置換した後、当該イオン交換樹
脂層に小量の酸を添加した直後にイオン交換樹脂
層を混合するか、あるいは当該イオン交換樹脂層
に小量の酸を添加しながらイオン交換樹脂層を混
合し、その後に洗浄水でイオン交換樹脂層を洗浄
することを特徴とするイオン交換樹脂の洗浄方法
に関するものである。

以下に本発明を詳細に説明する。

純水製造装置、脱塩水製造装置、ホルマリン精
製装置、糖液の脱塩装置などに使用されているア
ニオン交換樹脂、あるいは前述のようなアルカリ
性溶液で塩形にして用いる復水処理装置のカチオ
ン交換樹脂などは所定の通水あるいは通液が終了
した後、アニオン交換樹脂あるいはカチオン交換
樹脂をか性ソーダ溶液あるいはアルカリ性溶液で
処理する、いわゆる再生操作を行なう。この再生
はアニオン交換樹脂の場合は通水あるいは通液工
程で塩形となつた交換基をOH形とする操作であ
り、また復水処理装置のカチオン交換樹脂の場合
は通水においてイオン交換樹脂粒子に沈着した酸
化鉄を塩酸などに浸漬して溶解した後、Ｈ形とな
つた交換基をアルカリ性溶液で塩形とする操作、
あるいは亜硫酸塩溶液で処理してイオン交換樹脂
粒子に沈着した酸化鉄を還元除去する操作であ
る。これらの再生操作は常法によりイオン交換樹
脂層を逆洗、沈整し、次いで1N前後の濃度のか
性ソーダ溶液あるいはアルカリ性溶液を通薬す
る。その後通薬の流速とほぼ同じ流速で充填イオ
ン交換樹脂量とほぼ同量の押出水をイオン交換樹
脂層に流し、イオン交換樹脂層に残留しているか
性ソーダ溶液あるいはアルカリ性溶液を置換す
る。従来の再生操作においては次いで酸性軟水あ
るいは純水を洗浄水とし、当該洗浄水をSV10〜
20の比較的高流速でイオン交換樹脂層に流す洗浄
工程を行なつていたが、前述のように本洗浄に長
時間を要する。

本発明においてはイオン交換樹脂層に残留して
いるか性ソーダ溶液あるいはアルカリ性溶液を押
出水で置換した後、以下のような操作を行なう。
すなわち当該イオン交換樹脂層に小量の酸を添加
し、その直後にイオン交換樹脂層を混合するか、
あるいは小量の酸を添加しながらイオン交換樹脂
層を混合するのである。なお添加する酸としては
1N〜2Nの比較的濃度の濃い塩酸、硫酸などの鉱
酸を用いることが好ましいが、場合によつては酢
酸などの比較的分子量の小さい有機酸を用いても
さしつかえない。また酸の使用量は一般にイオン
交換容量の1/10〜1/100の量を用いる。すなわち
イオン交換容量が1.6eq／lRであれば、0.16〜
0.016eq／lRの酸を用いるとよい。なお洗浄性の
善しあしの程度により当該範囲内で適当な量の酸
を使用するが、あまり多量の酸を用いると、アニ
オン交換樹脂の場合は通薬工程において生成させ
たOH形の交換基を塩形としてしまい、またカチ
オン交換樹脂の場合は通薬工程において生成させ
た塩形の交換基をＨ形としてしまうので好ましく
なく、したがつてイオン交換容量の1/10以上の酸
は使用しないことが望ましい。

次に当該酸をイオン交換樹脂層に添加するにあ
たつては、添加した酸をイオン交換樹脂層全体に
分散させることが必要である。そのためには酸を
添加した直後にイオン交換樹脂層を混合するか、
あるいはイオン交換樹脂層に酸を添加しながらイ
オン交換樹脂層を混合する。たとえば充填イオン
交換樹脂層に酸を通過させたり、または充填イオ
ン交換樹脂層の一部分のみに酸を接触させたりす
ると、イオン交換樹脂層の一部分のみで酸が吸着
されてしまい所期の目的を達することができな
い。したがつて本発明では酸を添加した直後にイ
オン交換樹脂層を混合するか、あるいはイオン交
換樹脂層に酸を添加しながら混合するが、本発明
においては後者の方がより効果的である。なおイ
オン交換樹脂層を混合する場合、水による逆洗、
機械的撹拌による混合、空気混合などを行なう
が、混合効率のよい空気混合が最も好ましい。こ
のようにしてイオン交換樹脂層を混合し、添加し
た酸をイオン交換樹脂層全体に分散させた後、イ
オン交換樹脂層を沈整し、その後に常法により洗
浄水でイオン交換樹脂層を洗浄すると、洗浄廃水
のアルカリのリーク量を著しく低下させることが
でき、洗浄時間を大幅に短縮することができる。
本発明の作用はイオン交換樹脂層全体に酸を分散
させることにより、カチオン交換樹脂およびアニ
オン交換樹脂共にイオン交換樹脂粒子内あるいは
粒子間の空隙に残留しているアルカリが添加した
酸と瞬時に中和反応を起こすためと考えられ、さ
らにイオン交換樹脂がアニオン交換樹脂の場合
は、前述した(1)式の反応によつて生成したカルボ
ン酸ナトリウムと、添加した酸（たとえば塩酸）
とが(4)式のように反応してカルボン酸となるた
め、あるいはOH形の交換基と添加した酸とが反
応して生成した塩形の交換基と、カルボン酸ナト
リウムとが(5)式のようにイオン交換粒子内の拡散
反応によりカルボン酸となるためと考えられる。

Ｒ−COONa＋HCl→Ｒ−COOH＋NaCl …(4) Ｒ≡NHCl＋Ｒ−COONa＋H₂O→Ｒ≡NHOH ＋Ｒ−COOH＋NaCl …(5) いずれにしても本発明によりイオン交換樹脂を
アルカリ性溶液で処理した後の洗浄が短時間とな
り、再生用水量を低減させるとともに再生時間を
大幅に短縮することが可能となる。

以下に本発明の実施例を説明する。

実施例 １ ブドウ糖液の脱塩処理に使用した弱塩基性アニ
オン交換樹脂アンバーライト（登録商標、以下同
様）IRA−68（弱塩基性交換容量4.70ｍeq／ｇ−
dry resinカルボキシル交換容量0.89ｍeq／ｇ−
dry resin）１をカラムに入れ、1N−NaOH1.5
をSV4で通薬し、次いで純水を使用してSV4で
20分間押出した後、イオン交換樹脂層上部まで、
カラム内の水を抜き、2N−HClを75ml添加し、直
ちにカラム下部より空気を1N／minの割合で３
分間供給し、カラム内のイオン交換樹脂を充分に
混合した。その後、純水を使用してSV10で洗浄
した結果、第１図１に示すように洗浄廃水のPHが
8.0になるに要する時間は約12分であつた。

比較例として、押出後、酸を添加しないで純水
を使用してSV10で洗浄した結果、第１図２に示
すように洗浄廃水のPHが8.0になるに要する時間
は47分であつた。また純水の代わりに鉱酸濃度が
50mgCaCO₃／の酸性軟水を使用してSV10で洗
浄した結果、第１図３に示すように洗浄廃水のPH
が8.0になるに要する時間は41分であつた。

実施例 ２ 強酸性カチオン交換樹脂アンバーライト200、
１をカラムに入れ、1N−Na₂SO₃2をSV4で通
薬し、次いで純水を使用してSV4で20分間押出し
た後、イオン交換樹脂層上部まで、カラム内の水
を抜き、2N−HCl10mlを添加し、直ちにカラム下
部より空気を1N／minの割合で３分間供給し、
カラム内のイオン交換樹脂を充分に混合した。そ
の後純水を使用してSV10で洗浄した結果、第２
図１に示すように洗浄廃水の電気伝導率は急激に
低下し、５μＳ／cmat25℃になるに要する時間は
３分であつた。

また空気混合しながら酸を添加したものも第２
図２に示すように非常に良好な洗浄性を示した。

比較例として、酸を添加しないで純水を使用し
てSV10で洗浄した結果、第２図３に示すように
洗浄性が悪く８μＳ／cmになるのに29分を要し
た。

実施例 ３ 強酸性カチオン交換樹脂アンバーライトIR−
120B、１をカラムに入れ、1N−NaOH2を
SV4で通薬し、次いで純水を使用してSV4で20分
間押出した後、イオン交換樹脂層上部までカラム
内の水を抜き、2N−HClを15ml添加し、直ちにカ
ラム下部より空気を1N／minの割合で３分間供
給しカラム内のイオン交換樹脂を充分に混合し
た。その後純水を使用してSV10で洗浄した結
果、第３図１に示すように洗浄廃水の電気伝導率
が５μＳ／cmat25℃に達するに要する時間は約２
分であつた。

比較例として、酸を添加しないで、純水を使用
してSV10で洗浄した結果、第３図２に示すよう
に洗浄性が悪く、洗浄廃水の電気伝導率が8.5μ
Ｓ／cmat25℃に達するに要する時間が22分であつ
た。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも実施例における洗浄効果を示す
グラフであり、第１図は実施例１におけるアニオ
ン交換樹脂の洗浄効果を示すものであつて、縦軸
に洗浄廃水のPH、横軸に洗浄時間を示し、第１図
中、曲線１は本発明の洗浄方法、曲線２および３
は従来の洗浄方法の結果である。また第２図およ
び第３図は実施例２および３におけるカチオン交
換樹脂の洗浄効果を示すものであつて、縦軸に洗
浄廃水の電気伝導率、横軸に洗浄時間を示し、第
２図中、曲線１および２は本発明の洗浄方法、曲
線３は従来の洗浄方法の結果であり、第３図、中
曲線１は本発明の洗浄方法、曲線２は従来の洗浄
方法である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ イオン交換樹脂をアルカリ性溶液で処理した
   後に洗浄するにあたり、イオン交換樹脂層のアル
   カリ性溶液を押出水で置換した後、当該イオン交
   換樹脂層に小量の酸を添加した直後にイオン交換
   樹脂層を混合するか、あるいは当該イオン交換樹
   脂層に小量の酸を添加しながらイオン交換樹脂層
   を混合し、その後に洗浄水でイオン交換樹脂層を
   洗浄することを特徴とするイオン交換樹脂の洗浄
   方法。