JP2001212455A - ホウ素を含む排水の処理装置及び処理方法 - Google Patents

ホウ素を含む排水の処理装置及び処理方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】イオン交換樹脂へのホウ素の吸着量を増加させ
ることによりイオン交換樹脂塔の寿命を延ばし、かつ処
理水を高純度のイオン交換水として再利用を行なう処理
方法を提供する。 【解決手段】ホウ素を含む排水を処理する際に、Ｈ型に
調整した強酸性陽イオン交換樹脂を充填した第一イオン
交換塔（４）で陽イオンを吸着除去させ、ＯＨ型に調整
した弱塩基性陰イオン交換樹脂若しくはＯＨ型に調整し
た強塩基性陰イオン交換樹脂（Ｉ型若しくはII型）を充
填した第二イオン交換塔（５）でホウ素を除く陰イオン
を吸着除去させることにより、ＯＨ型に調整したＩ型若
しくはII型強塩基性陰イオン交換樹脂を充填した第三イ
オン交換塔（６）でホウ素を効率的に吸着除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はニッケルめっき工程
洗浄排水、アルミ表面処理工程洗浄排水、及びホウ素を
含有する表面処理剤を使用する金属若しくは非金属表面
処理工程洗浄排水、或いはガラス、釉薬、アルミコンデ
ンサー等ホウ素を使用する工場における工程排水の処理
において陽イオン、陰イオン、ホウ素を除去すると共に
処理水を洗浄水或いは工程水として再利用する装置及び
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般にニッケルめっき液或いはアルミ表
面処理液中にはホウ素化合物（ホウ酸等）が含まれてお
り、これらを扱う工場においてはホウ素を含有する排水
が発生する。またガラス、釉薬、アルミコンデンサー等
ホウ素を使用する工場においてもホウ素を含む排水が発
生する。ホウ素化合物は植物にとっては必須微量元素で
あり、海水には４〜５ｍｇ／Ｌ程度含まれていることは
周知のことである。一方ホウ素が人体に与える影響は必
ずしも明確ではないものの低濃度の継続摂取において生
殖機能の低下などの健康障害を起こす可能性が指摘され
ている。平成１１年２月、ホウ素の環境基準として１ｍ
ｇ／Ｌ以下が告示され、追って排水基準も定められるこ
とになると予想されるため、これらのホウ素を含む工程
排水中のホウ素除去処理が必要となる。
【０００３】ホウ素の除去方法としては、ホウ素含有排
水にアルミニウム化合物及びカルシウム化合物を用いて
凝集沈殿によりホウ素化合物を分離除去する方法（特公
昭５８−１５１９３号公報、同５９−２４８７６号公
報）或いはニッケルめっき洗浄排水にマグネシウム塩を
添加して凝集沈殿によりホウ素を分離除去する方法等
（平成１１年度東京都立産業技術研究所発表会予稿集ｐ
５２）が知られている。しかし、ホウ素を不溶化させる
ために多量の薬剤を使用する必要があり、発生汚泥も多
くその処理が困難であるという問題がある。またホウ素
含有排水を陰イオン交換樹脂、或いはホウ素選択吸着樹
脂により吸着処理する方法も知られているが、これらの
樹脂へのホウ素吸着力は非常に弱く、かつイオン交換樹
脂に吸着できるホウ素量も少ないため、イオン交換塔の
寿命が短いという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、イオ
ン交換樹脂へのホウ素の吸着量を増加させることにより
イオン交換樹脂塔の寿命を延ばし、かつ処理水を高純度
のイオン交換水として再利用を行なう処理装置及び方法
を得ることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明装置
は、この課題を達成するために、ホウ素を含む排水の流
入側から順に、Ｈ型に調整した強酸性陽イオン交換樹脂
を充填し、陽イオンを吸着除去させる第一イオン交換塔
と、ＯＨ型に調整した弱塩基性陰イオン交換樹脂若しく
はＯＨ型に調整した強塩基性陰イオン交換樹脂（Ｉ型若
しくはII型）を充填し、ホウ素を除く陰イオンを吸着除
去させる第二イオン交換塔と、ホウ素を吸着除去させる
イオン交換樹脂を充填した第三イオン交換塔を配置して
なるホウ素を含む排水の処理装置であり、本発明方法
は、ホウ素を含む排水を、Ｈ型に調整した強酸性陽イオ
ン交換樹脂を充填した第一イオン交換塔に通水して陽イ
オンを吸着除去させる工程と、陽イオンが吸着除去され
た排水を、ＯＨ型に調整した弱塩基性陰イオン交換樹脂
若しくはＯＨ型に調整した強塩基性陰イオン交換樹脂
（Ｉ型若しくはII型）を充填した第二イオン交換塔に通
水してホウ素を除く陰イオンを吸着除去させる工程と、
ホウ素を除くすべてのイオンが吸着除去された排水を、
ホウ素を吸着除去させるイオン交換樹脂を充填した第三
イオン交換塔に通水してホウ素を吸着除去する工程とを
備えたホウ素を含む排水の処理方法である。
【０００６】ここで、第三イオン交換塔に充填されるイ
オン交換樹脂は、ＯＨ型に調整したＩ型若しくはII型強
塩基性陰イオン交換樹脂、Ｈ型に調整した強酸性陽イオ
ン交換樹脂とＯＨ型に調整したＩ型若しくはII型強塩基
性陰イオン交換樹脂とを混合したもの、更には遊離型に
調整したＮ−メチルグルカミン基を有するホウ素選択吸
着樹脂が挙げられる。
【０００７】このように陽イオン、陰イオン、及びホウ
素が除去された排水を洗浄工程に導き、高純度イオン交
換水として洗浄工程に利用することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下本発明を詳細に説明する。
【０００９】本発明者は、イオン交換樹脂に対するホウ
素（ホウ酸イオン）を含む種々のイオンのイオン選択性
を鋭意研究し、ホウ素を量も効率的に吸着させる方法を
開発したものである。すなわちホウ素は希薄溶液中ｐＨ
９付近では、Ｈ2ＢＯ3 -として陰イオンで存在している
ものと思われ、陰イオン交換樹脂（強塩基性陰イオン交
換樹脂、弱塩基性陰イオン交換樹脂）或いはＮ−メチル
グルカミン基を有するホウ素選択吸着樹脂で吸着され
る。通常陰イオン交換樹脂としては再生のし易さを考え
弱塩基性陰イオン交換樹脂が使用される。しかしホウ素
以外の塩化物イオン、或いは硫酸イオンなどが含まれる
と、弱塩基性陰イオン交換樹脂においてはホウ素はすぐ
漏出し入口と同じ濃度になってしまうことが明らかにな
った。更に弱塩基性陰イオン交換樹脂はＯＨイオンが最
も選択性が大きいため、Ｎａのような陽イオンが含まれ
ていると、イオン交換樹脂の中がアルカリ性になり、Ｃ
ｌ等の陰イオンが吸着されにくい性質があるため、この
現象はより顕著である。陰イオン交換樹脂としてＩ型若
しくはII型強塩基性陰イオン交換樹脂を使用した場合、
前項の弱塩基性陰イオン交換樹脂と比較すればホウ素は
吸着されるものの、ホウ素の吸着量は僅かであった。Ｎ
−メチルグルカミン基を有するホウ素選択吸着樹脂も同
様の性質を持っている。このような現象を踏まえ鋭意検
討を行った結果、第一塔に陽イオン交換樹脂を充填し、
第二塔に陰イオン交換樹脂を充填して通液することによ
りホウ素以外のイオンを吸着除去させ、第三イオン交換
樹脂塔に充填したＯＨ型に調整したＩ型若しくはII型強
塩基性陰イオン交換樹脂、Ｈ型に調整した強酸性陽イオ
ン交換樹脂及びＯＨ型に調整したＩ型若しくはII型強塩
基性陰イオン交換樹脂を混合して充填した混合樹脂、或
いは遊離型に調整したホウ素選択吸着樹脂におけるホウ
素吸着量を飛躍的に増大せしめる方法を発明するに至っ
たものである。この場合第二塔に充填する陰イオン交換
樹脂はＩ型若しくはII型強塩基性陰イオン交換樹脂、弱
塩基性陰イオン交換樹脂のいずれでもよい。またこのよ
うに処理したイオン交換水は高純度イオン交換水として
工程のいずれの箇所においても再利用が可能である。
【００１０】
【実施例】以下本発明の実施例について図面を参照して
具体的に説明する。
【００１１】［実施例１］内径２０ｍｍ、高さ５００ｍ
ｍのアクリル製カラムを三塔用意し、図１に示すよう
に、第一塔（４）にＨ型に調整した強酸性陽イオン交換
樹脂７５ｍＬを、第二塔（５）にＯＨ型に調整した弱塩
基性陰イオン交換樹脂７５ｍＬを、第三塔（６）にＯＨ
型に調整したII型強塩基性陰イオン交換樹脂２５ｍＬを
充填する。それぞれ充填した樹脂床にイオン交換水を流
速５００ｍＬ／Ｈｒで１時間通液してイオン交換樹脂に
残存する薬剤を抽出、洗浄する。その後表１に示す組成
を有するニッケルめっき工程洗浄排水を流速５００ｍＬ
／Ｈｒで第一塔（４）から第二塔（５）、第三塔（６）
の順に通液した。第三塔（６）出口水の水質例は表２の
とおりであり、第三塔（６）から漏出するホウ素の濃度
曲線は図２のとおりである。処理水のホウ素漏出濃度が
５ｍｇ／Ｌに至るまでに１２，２５０ｍＬ通液出来た。
この時点におけるホウ素吸着塔（II型強塩基性陰イオン
交換樹脂）に吸着したホウ素量は８．０ｇ／Ｌ−Ｒであ
った。
【００１２】
【表１】
【００１３】
【表２】
【００１４】［実施例２］実施例１と同様、内径２０ｍ
ｍ、高さ５００ｍｍのアクリル製カラムを三塔用意し、
第一塔にＨ型に調整した強酸性陽イオン交換樹脂７５ｍ
Ｌを、第二塔にＯＨ型に調整した弱塩基性陰イオン交換
樹脂７５ｍＬを、第三塔にＨ型に調整した強酸性陽イオ
ン交換樹脂２５ｍＬとＯＨ型に調整したII型強塩基性陰
イオン交換樹脂２５ｍＬを混合して充填する。それぞれ
充填した樹脂床にイオン交換水を流速５００ｍＬ／Ｈｒ
で１時間通液してイオン交換樹脂に残存する薬剤を抽
出、洗浄する。その後表１に示す組成を有するニッケル
めっき工程洗浄排水を流速５００ｍＬ／Ｈｒで第一塔か
ら第二塔、第三塔の順に通液した。
【００１５】第三塔出口水の水質は実施例１と同様であ
り、第三塔から漏出するホウ素の濃度曲線は図２のとお
りである。処理水のホウ素漏出濃度が５ｍｇ／Ｌに至る
までに１２，７５０ｍＬ通液出来た。この時点における
ホウ素吸着塔に吸着したホウ素量は１０．２ｇ／Ｌ−Ｒ
であった。
【００１６】［実施例３］実施例１と同様、内径２０ｍ
ｍ、高さ５００ｍｍのアクリル製カラムを三塔用意し、
第一塔にＨ型に調整した強酸性陽イオン交換樹脂７５ｍ
Ｌを、第二塔にＯＨ型に調整した弱塩基性陰イオン交換
樹脂７５ｍＬを、第三塔に遊離型に調整したＮ−メチル
グルカミン基を有するホウ素選択吸着樹脂２５ｍＬを充
填する。それぞれ充填した樹脂床にイオン交換水を流速
５００ｍＬ／Ｈｒで１時間通液してイオン交換樹脂に残
存する薬剤を抽出、洗浄する。その後表１に示す組成を
有するニッケルめっき工程洗浄排水を流速５００ｍＬ／
Ｈｒで第一塔から第二塔、第三塔の順に通液した。第三
塔出口水の水質は実施例１と同様であり、第三塔から漏
出するホウ素の濃度曲線は図２のとおりである。処理水
のホウ素漏出濃度が５ｍｇ／Ｌに至るまでに４，６２５
ｍＬ通液出来た。この時点におけるホウ素吸着塔に吸着
したホウ素量は３．５ｇ／Ｌ−Ｒであった。
【００１７】［比較例］実施例１と同様、内径２０ｍ
ｍ、高さ５００ｍｍのアクリル製カラムを二塔用意し、
第一塔にＨ型に調整した強酸性陽イオン交換樹脂２５ｍ
Ｌを、第二塔にＯＨ型に調整したII型強塩基性陰イオン
交換樹脂２５ｍＬを充填する。それぞれ充填した樹脂床
にイオン交換水を流速５００ｍＬ／Ｈｒで１時間通液し
てイオン交換樹脂に残存する薬剤を抽出、洗浄する。そ
の後表１に示す組成を有するニッケルめっき工程洗浄排
水を流速５００ｍＬ／Ｈｒで第一塔から第二塔の順に通
液した。第二塔から漏出するホウ素の濃度曲線は図２の
とおりである。処理水のホウ素漏出濃度が５ｍｇ／Ｌに
至るまでに２，７５０ｍＬ通液出来た。この時点におけ
るホウ素吸着塔に吸着したホウ素量は１．４ｇ／Ｌ−Ｒ
であった。
【００１８】これら実施例、比較例における、ホウ素漏
出濃度５ｍｇ／Ｌまでにホウ素吸着塔に吸着したホウ素
量を表３にまとめて示す。
【００１９】
【表３】
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
イオン交換樹脂へのホウ素の吸着量を増加させることに
よりイオン交換樹脂塔の寿命を延ばし、かつ処理水を高
純度のイオン交換水として再利用を行なうことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の装置を示すブロック図。
【図２】実施例１〜３及び比較例におけるホウ素漏出曲
線を示す図。
【符号の説明】
１…表面処理槽、２…洗浄槽、３…ポンプ、４…陽イオ
ン交換塔、５…陰イオン交換塔、６…ホウ素吸着塔、７
…水質計、ｐＨ計等、８…水質計、ｐＨ計等。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０１Ｊ 41/04 Ｂ０１Ｊ 41/04 Ｇ 47/02 47/02 Ａ 47/04 47/04 Ａ Ｂ 49/00 49/00 Ｆ Ｇ Ｐ Ｑ Ｃ０２Ｆ 1/42 Ｃ０２Ｆ 1/42 Ａ Ｅ (72)発明者 石田 寅雄 福島県郡山市日和田町字小堰26番地 日本 電工株式会社郡山工場内 Ｆターム(参考） 4D017 AA01 BA11 CA13 EA01 EB01 4D025 AA09 AB05 BA09 BA10 BA11 BA14 BA15 BA16 BA22 BB03 DA02 4G066 AB06B AB09B AC11B AC11C AD10B AE01B AE02B AE10B CA11 CA21 DA08

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ホウ素を含む排水の流入側から順に、Ｈ
    型に調整した強酸性陽イオン交換樹脂を充填し、排水中
    の陽イオンを吸着除去させる第一イオン交換塔と、ＯＨ
    型に調整した弱塩基性陰イオン交換樹脂若しくはＯＨ型
    に調整した強塩基性陰イオン交換樹脂（Ｉ型若しくはII
    型）を充填し、排水中のホウ素を除く陰イオンを吸着除
    去させる第二イオン交換塔と、ホウ素を吸着除去させる
    イオン交換樹脂を充填した第三イオン交換塔を配置して
    なるホウ素を含む排水の処理装置。
  2. 【請求項２】 第三イオン交換塔に充填されるイオン交
    換樹脂は、ＯＨ型に調整したＩ型若しくはII型強塩基性
    陰イオン交換樹脂である請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 第三イオン交換塔に充填されるイオン交
    換樹脂は、Ｈ型に調整した強酸性陽イオン交換樹脂と、
    ＯＨ型に調整したＩ型若しくはII型強塩基性陰イオン交
    換樹脂とを混合したものである請求項１に記載の装置。
  4. 【請求項４】 第三イオン交換塔に充填されるイオン交
    換樹脂は、遊離型に調整したＮ−メチルグルカミン基を
    有するホウ素選択吸着樹脂である請求項１に記載の装
    置。
  5. 【請求項５】 陽イオン、陰イオン、及びホウ素が除去
    された排水を用いた洗浄設備を更に備えている請求項１
    〜４の何れか記載の装置。
  6. 【請求項６】 ホウ素を含む排水を、Ｈ型に調整した強
    酸性陽イオン交換樹脂を充填した第一イオン交換塔に通
    水して陽イオンを吸着除去させる工程と、陽イオンが吸
    着除去された排水を、ＯＨ型に調整した弱塩基性陰イオ
    ン交換樹脂若しくはＯＨ型に調整した強塩基性陰イオン
    交換樹脂（Ｉ型若しくはII型）を充填した第二イオン交
    換塔に通水してホウ素を除く陰イオンを吸着除去させる
    工程と、ホウ素を除くイオンが吸着除去された排水を、
    ホウ素を吸着除去させるイオン交換樹脂を充填した第三
    イオン交換塔に通水してホウ素を吸着除去する工程とを
    備えたホウ素を含む排水の処理方法。
  7. 【請求項７】 第三イオン交換塔に充填されるイオン交
    換樹脂は、ＯＨ型に調整したＩ型若しくはII型強塩基性
    陰イオン交換樹脂である請求項６に記載の処理方法。
  8. 【請求項８】 第三イオン交換塔に充填されるイオン交
    換樹脂は、Ｈ型に調整した強酸性陽イオン交換樹脂と、
    ＯＨ型に調整したＩ型若しくはII型強塩基性陰イオン交
    換樹脂とを混合したものである請求項６に記載の処理方
    法。
  9. 【請求項９】 第三イオン交換塔に充填されるイオン交
    換樹脂は、遊離型に調整されたＮ−メチルグルカミン基
    を有するホウ素選択吸着樹脂である請求項６に記載の処
    理方法。
  10. 【請求項１０】 陽イオン、陰イオン、及びホウ素が除
    去された排水を用いた洗浄工程を更に備えている請求項
    ６〜９の何れか記載の処理方法。
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