JP2000266896A - 使用済みイオン交換樹脂の処理方法 - Google Patents
使用済みイオン交換樹脂の処理方法Info
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Abstract
抑制しつつ燃焼又は熱分解する方法を提供する。 【解決手段】使用済みイオン交換樹脂に、Ca、Ba、Mgの
いずれか1つ以上を含む易水溶性の化合物(特に酢酸塩
が好ましい)またはCaO を添加してイオン交換させ、交
換基に結合させたうえ、使用済みイオン交換樹脂を熱分
解又は焼却する。イオン交換樹脂中のSO3 は硫酸塩や硫
化物として固定され、排ガス中のSOx の発生量が抑制さ
れるため、排ガス系内で露点腐食が発生するおそれがな
く、有害排ガス処理のための設備も不要となる。
Description
ら排出される使用済みイオン交換樹脂の処理方法に関す
るものである。
種を含む使用済みイオン交換樹脂が大量に発生する。こ
のイオン交換樹脂としては、交換基としてスルホン基(-
SO3H) を持ったカチオン交換樹脂が広く用いられてお
り、減容化を図るために焼却あるいは熱分解処理されて
いる。しかしその際に交換基中のSO3 がSOxとなって排
ガス中に揮散するので、次のような方法で処理されてい
る。
イオン交換樹脂を単独であるいは他の可燃物と一緒に焼
却炉1で焼却し、その際に発生するSOx を希釈して大気
中に放出したり、湿式スクラバー2で吸収して硫酸ソー
ダ廃液とする方法である。しかし希釈放出する方法は白
煙を生ずるうえ、環境面から自ずとSOx の放出量に制限
がある。一方、湿式吸収する方法は排ガス処理設備が複
雑となるうえ、二次廃液が発生するという欠点がある。
また、排ガス系の各所でSOx が液化して露点腐食のトラ
ブルが発生しやすく、その対策に費用がかかるという問
題がある。更に、使用済みイオン交換樹脂や他の可燃物
中に含まれるCo-60 やZn-65等の放射性核種や、Zn、Pb
その他の非放射性元素が排ガス処理系でSOx と反応して
ダスト化し、セラミックフィルタ3や高性能フィルタ4
の閉塞の原因となりやすいという欠点がある。
焼却する際に、焼却炉内やフィルタの前段に石灰(CaC
O3) や消石灰(Ca(OH)2) を噴霧することによりSOxをCaS
O4 として回収し、第1の方法の欠点を回避する方法で
ある。ところが石灰はS との反応率が悪いため、S に対
するモル当量の3〜4倍のCaを添加しなければならず、
大量の二次廃棄物量が発生するという欠点がある。
法であり、図5に示すようにイオン交換樹脂スラリーに
消石灰を混ぜてセラミックボール型の熱分解炉5に送
り、窒素雰囲気中で攪拌しながら熱分解する方法であ
る。この方法ではセラミックボールの表面でCaとS との
反応が行われるため、上記した第2の方法よりは反応性
が向上するがなお十分ではなく、やはり二次廃棄物量の
増大を招くことが避けられない。
技術の問題点を解決し、使用済みイオン交換樹脂を、環
境へのSOx の放出量及び二次廃棄物量を抑制しつつ処理
することができ、しかも複雑な排ガス処理設備が不要で
あり、排ガス系内での露点腐食等のトラブルを招くおそ
れもない使用済みイオン交換樹脂の処理方法を提供する
ためになされたものである。
めになされた第1の発明は、使用済みイオン交換樹脂
に、Ca、Ba、Mgのいずれか1つ以上を含む易水溶性の化
合物を添加してイオン交換させた後に、熱分解又は焼却
することを特徴とするものである。なお、易水溶性の化
合物がCa、Ba、Mgのいずれか1つ以上を含む酢酸塩であ
ることが好ましい。また同一の課題を解決するためにな
された第2の発明は、使用済みイオン交換樹脂に、CaO
を添加してイオン交換させた後に、熱分解又は焼却する
ことを特徴とするものである。
か1つ以上を含む易水溶性の化合物を使用済みイオン交
換樹脂に添加し、イオン交換させることによりイオン交
換樹脂中のSO3 をCa、Ba、Mgのいずれかの硫酸塩もしく
は硫化物として固定したうえ熱分解又は焼却する。また
第2の発明によれば、使用済みイオン交換樹脂にCaO を
添加することにより、イオン交換樹脂中のSO3 をCaSO4
として固定したうえ熱分解又は焼却する。このため排ガ
ス中にはSOx が放出されず、排ガス系内で露点腐食が発
生するおそれがなく、また有害排ガス処理のための設備
も不要となる。いずれの発明においても、脱硫剤である
Ca、Ba、Mgはイオン交換樹脂中の交換基であるSO3 とイ
オン交換により効率よく結合するため、多量に添加する
必要がなく、二次廃棄物量を抑制することができる。以
下に本発明の好ましい実施の形態を示す。
ク図である。第1の本発明では、使用済みイオン交換樹
脂スラリー(粒状の使用済みイオン交換樹脂と水との混
合物)を必要に応じて脱水して水分調整を行ったうえ、
脱硫剤としてCa、Ba、Mgのいずれか1つ以上を含む易水
溶性の化合物を添加し、イオン交換させる。実際には、
使用済みイオン交換樹脂中に捕獲されているナトリウム
等のカチオンは少量であり、使用済みイオン交換樹脂に
は十分なカチオン吸着能力が残っているので、この能力
を利用してイオン交換を行わせる。
能であるが、コスト面からCaが最も実用的である。この
Caの化合物には硝酸カルシウム、酢酸カルシウム、塩化
カルシウム、水酸化カルシウム等があるが、水に易溶で
あり、加熱分解されやすく、加熱しても有害ガスを発生
しない点で、酢酸カルシウム等の酢酸塩が望ましい。硝
酸カルシウムは排ガス中にNOx を発生させるおそれがあ
り、水酸化カルシウムは水に溶けにくい。ただし接触時
間を十分に取れば、珪酸カルシウムを用いることもでき
る。なお、Ba、Mgについても同様に酢酸バリウム、酢酸
マグネシウム等の酢酸塩が好ましい。
済みイオン交換樹脂に添加する。前記したように消石灰
を脱硫剤として炉内に噴霧する従来法では反応性が不十
分であったが、CaO はCa(OH)2 へ消化する際にS との反
応性が向上し、イオン交換樹脂中のSO3 をCaSO4 として
効率よく固定することができる。
使用済みイオン交換樹脂中のS に対して、モル当量の1
〜2倍とすればよい。これは従来の石灰がS に対するモ
ル当量の3〜4倍の添加を要していたのに比較し、本発
明の有利な点であり、その分だけ二次廃棄物量を抑制す
ることができる。特に第1の発明において酢酸塩を選択
した場合には、モル当量の1.2 倍で十分な効果をあげる
ことができる。
させた後、使用済みイオン交換樹脂は従来と同様に焼却
又は熱分解される。イオン交換樹脂中のSO3 はイオン交
換によりCaSO4 等の硫酸塩やCaS 等の硫化物として固定
されており、排ガス中のSOx の発生量は抑制されるた
め、排ガス系内で露点腐食が発生するおそれがなく、ま
た有害排ガス処理のための設備も不要となる。
中で使用済みイオン交換樹脂を燃焼温度800 ℃で燃焼さ
せ、その排ガス中のSOx 濃度をサンプリングポイント1
1で測定した。なお排ガスはセラミックフィルタ12及
び高性能フィルタ13で処理した上で放出される。まず
使用済みイオン交換樹脂を単独で焼却した場合には、排
ガス中のSOx 濃度は2100ppm であった。次に従来技術に
記した消石灰を3 倍のモル比で添加して焼却した場合に
は、SOx 濃度は1250ppm であった。しかし酢酸カルシウ
ムを1.2 倍のモル比で添加してイオン交換させた後に焼
却した場合には、SOx 濃度は僅かに65ppm にまで減少し
た。
14中で使用済みイオン交換樹脂を650 ℃で熱分解し
た。熱分解炉14は窒素ガスにより非酸化性雰囲気に保
たれ、発生した熱分解ガスは600 ℃の高温金属フィルタ
15を通過したうえ、燃焼室16で900 ℃で燃焼され
た。燃焼室16と高性能フィルタ17との間のサンプリ
ングポイント18で排ガス中のSOx 濃度を測定した。ま
ず使用済みイオン交換樹脂を単独で焼却した場合には、
排ガス中のSOx 濃度は5300ppm であった。次に消石灰を
2倍のモル比で添加して焼却した場合には、SOx 濃度は
265 ppm であった。しかし酢酸カルシウムを1.2 倍のモ
ル比で添加してイオン交換させた後に焼却した場合に
は、SOx 濃度は53ppm にまで減少した。
樹脂100DRYgnに対し、単独焼却の場合には30g であった
が、消石灰を2倍のモル比で添加して焼却した場合には
110gに増加した。しかし酢酸カルシウムを1.2 倍のモル
比で添加して焼却した場合には80g であり、従来法より
も二次廃棄物量が減少することが確認された。この熱分
解法は放射性核種を含む残留カーボン量が焼却法よりも
少なくなるので、二次廃棄物のハンドリング性に優れる
利点がある。
代わりに、2倍のモル比の生石灰を添加し、使用済みイ
オン交換樹脂の焼却を行った。実施例1と同様に排ガス
中のSOx 濃度をサンプリングポイント11で測定したと
ころ、153ppmであり、十分な脱硫効果を確認できた。
使用済みイオン交換樹脂が持つ十分なカチオン吸着能力
を利用し、脱硫剤を効率よく使用済みイオン交換樹脂の
SO3 と反応させ、CaSO4 等の硫酸塩やCaS 等の硫化物と
して固定したうえで熱分解又は焼却することができる。
このため、排ガス中にSOx が放出されず、排ガス系内で
露点腐食が発生するおそれがない。またSOx 処理のため
の複雑な設備も不要となる。更に従来法よりも二次廃棄
物量を抑制することができる等の顕著な効果を得ること
ができる。
ルタ、4 高性能フィルタ、5 セラミックボール型の
熱分解炉、10 焼却炉、11 サンプリングポイン
ト、12 セラミックフィルタ、13 高性能フィル
タ、14 熱分解炉、15 高温金属フィルタ、16
燃焼室、17 高性能フィルタ、18 サンプリングポ
イント
Claims (3)
- 【請求項1】 使用済みイオン交換樹脂に、Ca、Ba、Mg
のいずれか1つ以上を含む易水溶性の化合物を添加して
イオン交換させた後に、熱分解又は焼却することを特徴
とする使用済みイオン交換樹脂の処理方法。 - 【請求項2】 易水溶性の化合物として、Ca、Ba、Mgの
いずれか1つ以上を含む酢酸塩を用いる請求項1に記載
の使用済みイオン交換樹脂の処理方法。 - 【請求項3】 使用済みイオン交換樹脂に、CaO を添加
してイオン交換させた後に、熱分解又は焼却することを
特徴とする使用済みイオン交換樹脂の処理方法。
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JP07182799A JP3883322B2 (ja) | 1999-03-17 | 1999-03-17 | 使用済みイオン交換樹脂の処理方法 |
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1999
- 1999-03-17 JP JP07182799A patent/JP3883322B2/ja not_active Expired - Fee Related
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