JP2002018294A - イオン交換樹脂の評価方法 - Google Patents
イオン交換樹脂の評価方法Info
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Abstract
得ることにより、イオン交換樹脂の劣化度合い等を的確
に評価することが可能なイオン交換樹脂の評価方法を提
供する。 【解決手段】 イオン交換樹脂をカラム6に充填する。
次に、タンク2内の純水をカラム6に通水し、その流出
水を有機物分解装置10に導入して、流出水中に含まれ
る有機物を分解する。その後、有機物分解装置の流出水
をイオンクロマトグラフ12に導入し、その中に含まれ
る指標イオン濃度を検出する。一方、有機物分解装置で
有機物分解処理を行わずに、有機物分解装置の流出水中
に含まれる指標イオン濃度をイオンクロマトグラフで検
出する。有機物分解処理を施したときの指標イオン濃度
から有機物分解処理を施さないときの指標イオン濃度を
差し引いた値(有機性指標イオン濃度)を求め、この値
に基づいてイオン交換樹脂の評価を行う。
Description
評価方法に関する。本発明は、例えば、原子力発電所や
火力発電所の復水脱塩装置に使用されているイオン交換
樹脂の劣化度合いの評価等に使用することができる。
ービンを駆動させた後の蒸気を冷却して復水とし、この
復水を加熱により再び蒸気にして発電タービンを駆動さ
せるサイクルを繰り返している。したがって、復水はボ
イラ、蒸気発生器、原子炉等の腐食防止の観点から高度
に浄化する必要があり、そのため復水の浄化には混床式
復水脱塩装置、プリコートフィルタ、中空糸膜フィルタ
等の浄化装置が単独であるいは組み合わされて使用され
ている。
数の復水脱塩塔(以下、単に脱塩塔という)からなる通
水系統と、脱塩塔にて使用したイオン交換樹脂を再生す
る再生系統とを備えている。そして、上記脱塩塔の塔内
には、H形あるいはNH3形の強酸性カチオン交換樹脂
とOH形の強塩基性アニオン交換樹脂が充填されてい
る。
して復水の処理が行われる。すなわち、複数の脱塩塔に
復水をそれぞれ並列に通水し、復水中に含まれる不純物
イオンをイオン交換作用により除去する。また、酸化鉄
等の金属酸化物はろ過作用あるいは物理吸着作用によっ
て除去する。これにより、浄化された処理水を得る。
理すると再生される。再生工程では脱塩塔のイオン交換
樹脂を再生塔に移送し、カチオン交換樹脂とアニオン交
換樹脂に分離する。そして、カチオン交換樹脂は塩酸、
硫酸等の酸再生剤、アニオン交換樹脂は水酸化ナトリウ
ム等のアルカリ再生剤を通薬し、それぞれ不純物を脱着
して両イオン交換樹脂を再生する。
終点に達するまで待機させておく。次の脱塩塔が通水終
点に達したら、この脱塩塔内の樹脂を取り出し、代わり
に待機中の樹脂を該脱塩塔に移送し、カチオン交換樹脂
とアニオン交換樹脂を混合してから復水の処理に供す
る。
理水質は、蒸気発生器、ボイラ、原子炉等の腐食傷害防
止やスケール付着防止の観点から近年ますます高純度化
する傾向にあり、例えばNaイオン、Clイオン、SO
4イオンについてはそれぞれ0.01ppb以下が目標
とされている。
Clイオン等の無機イオンの除去に関しては目標を十分
に達成できる復水脱塩装置であっても、イオン交換樹脂
の経年的な性能劣化に伴い、処理水中に微量の有機物が
漏出するようになる。
度合いを評価する方法として、カチオン交換樹脂では、
一定条件下で樹脂を抽出した液を試料とし、ゲルクロマ
トグラフィーにてポリスチレンスルホン酸溶出量と分子
量分布を測定する溶出試験を実施することにより性能を
評価しているが、この方法による評価は定量下限値が
0.5mg/L−樹脂と高いので、樹脂がかなり性能劣
化していないと劣化傾向を確認することができない。
4イオンの反応性を測定するMTC(物質移動係数)試
験を実施していたが、実機においては、対になるカチオ
ン交換樹脂の劣化度合いによって、アニオン交換樹脂の
MTC試験の結果が新品と同等でも、脱塩塔出口よりS
O4などの不純物が溶出するおそれがあった。
樹脂の性能評価方法は、分析精度の点及び操作上不純物
が混入する点で問題があることから、復水脱塩装置の実
機より漏洩する微量の有機物の溶出性を適切に評価する
ことができなかった。
もので、復水脱塩装置の実機に近い通水条件で検水を得
ることにより、カチオン交換樹脂やアニオン交換樹脂の
劣化度合い等をより的確に評価することが可能なイオン
交換樹脂の評価方法を提供することを目的とする。
成するため、カチオン交換樹脂の単床、アニオン交換樹
脂の単床又はカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の混
床をカラムに充填するとともに、該カラムに純水を通水
し、その流出水を紫外線照射処理又はオゾン曝気処理し
て該流出水中に含まれる有機物を分解処理した後、有機
物分解処理後の水中に含まれる指標イオン濃度を検出す
る工程と、前記カラムの流出水に有機物分解処理を施す
ことなく、該流出水中に含まれる指標イオン濃度を検出
する工程とを行い、前記両工程で検出した指標イオン濃
度の差に基づいてカチオン交換樹脂及び/又はアニオン
交換樹脂の評価を行うことを特徴とするイオン交換樹脂
の評価方法を提供する。
ラムに純水を通水し、その流出水に有機物分解処理を施
したときの流出水中の指標イオン濃度と、有機物分解処
理を施さないときの流出水中の指標イオン濃度を検出す
る。前者の有機物分解処理を施したときの指標イオン濃
度は、カラムの流出水中に元々含まれている指標イオン
と、有機物の分解によって生じた指標イオンの濃度の和
である。また、後者の有機物分解処理を施さないときの
指標イオン濃度は、カラムの流出水中に元々含まれてい
る指標イオンの濃度である。したがって、前者の値から
後者の値を差し引いた値は、有機物の分解によって生じ
た指標イオン(有機性指標イオン)の濃度である。
イオン濃度の値に基づいて、イオン交換樹脂の評価を行
うことができる。例えば、カラムの流出水中に含まれる
有機性SO4イオン濃度は、カチオン交換樹脂の劣化度
合いと正の相関を有するため、指標イオンとしてSO4
イオンを採用することにより、カチオン交換樹脂の劣化
度合いを評価することができる。また、カラムの流出水
中に含まれる有機性NO2イオン濃度や有機性NO3イオ
ン濃度は、アニオン交換樹脂の劣化度合いと正の相関を
有するため、指標イオンとしてNO2イオン及び/又は
NO3イオンを採用することにより、アニオン交換樹脂
の劣化度合いを評価することができる。さらに、また、
カラムの流出水中に含まれる有機性Clイオン濃度は、
カチオン交換樹脂、アニオン交換樹脂の品質(新品樹脂
の品質)あるいは劣化度合いと正の相関を有するため、
指標イオンとしてClイオンを採用することにより、カ
チオン交換樹脂、アニオン交換樹脂の品質あるいは劣化
度合いを評価することができる。
をカラムに充填するとともに、このカラムに純水を通水
して検水を得る。したがって、復水脱塩装置の実機に近
い通水条件で検水を得ることができ、その結果、イオン
交換樹脂の劣化度合い等をより的確に評価することが可
能となる。
しては、指標イオン濃度が100ng/L以下、電気抵
抗率が18MΩ・cm以上の純水を用いることが好まし
い。これにより、純水中に含まれる成分による妨害を抑
制して、カラムの流出水中に含まれる指標イオン濃度を
正しく検出することができる。
って行う場合、紫外線照射処理におけるカラムの流出水
への紫外線照射量は100kwh/m3以上、好ましく
は500kwh/m3以上とすることが適当である。こ
れにより、カラムの流出水に含まれる有機物を十分に分
解して、イオン交換樹脂の評価をより的確に行うことが
可能となる。
高は800〜1500mm、純水の通水速度は線流速
(LV)で60〜200m/hとすることが好ましい。
また、純水の通水温度は20〜60℃、特に20〜40
℃とすることが好ましい。これによって、復水脱塩装置
の実機により近い通水条件で検水を得ることができ、イ
オン交換樹脂の評価をより的確に行うことが可能とな
る。
ン交換樹脂評価装置の一例を示すフロー図である。本装
置は、純水タンク2、ポンプ3、ヒータ4、流量計5、
カラム6、冷却器8、紫外線照射処理又はオゾン曝気処
理を行う有機物分解装置10及びイオンクロマトグラフ
12を備えている。
えば下記のように行われる。 (1)カチオン交換樹脂の単床、アニオン交換樹脂の単
床又はカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の混床をカ
ラム6に充填する。カラム6内におけるイオン交換樹脂
の樹脂層高は800〜1500mmとする。 (2)純水タンク2内の純水をポンプ3の用いヒータ4
に通して加温した後、この純水をカラム6に通水する。
純水の指標イオン濃度は100ng/L以下、電気抵抗
率は18MΩ・cm以上とする。また、純水の通水温度
は20〜40℃、純水の通水速度は線流速(LV)で6
0〜200m/hとする。純水を加温するのは、イオン
交換樹脂から指標イオンをより高濃度で溶出し易くさせ
るためである。 (3)カラム6の流出水を冷却器8で冷却した後に有機
物分解装置10に導入し、紫外線照射処理又はオゾン曝
気処理によって上記流出水中に含まれる有機物を分解処
理する。有機物の分解を紫外線照射処理によって行う場
合、紫外線照射量は100kwh/m3以上とする。 (4)その後、有機物分解装置10の流出水をイオンク
ロマトグラフ12に導入し、上記流出水中に含まれる指
標イオン濃度をイオンクロマトグラフィーによって検出
する。この指標イオン濃度は、カラムの流出水中に元々
含まれている指標イオンと、有機物の分解によって生じ
た指標イオンの濃度の和である。 (5)一方、有機物分解装置10で有機物分解処理を行
わずに、有機物分解装置10の流出水をイオンクロマト
グラフ12に導入し、上記流出水中に含まれる指標イオ
ン濃度をイオンクロマトグラフィーによって検出する。
この指標イオン濃度は、カラムの流出水中に元々含まれ
ている指標イオンの濃度である。 (6)カラム6の流出水に有機物分解処理を施したとき
の指標イオン濃度から有機物分解処理を施さないときの
指標イオン濃度を差し引いた値を求める。この値は、有
機物の分解によって生じた指標イオン(有機性指標イオ
ン)の濃度である。 (7)(6)で求めた有機性指標イオン濃度の値に基づ
いて、イオン交換樹脂の評価を行う。
を施したときの指標イオン濃度と、有機物分解処理を施
さないときの指標イオン濃度は、いずれを先に測定して
もよい。また、有機物分解処理を施さない水は、別の流
路を設けてイオンクロマトグラフ12に導入するように
してもよい。
o.1〜4のイオン交換樹脂の評価を行った。この場
合、指標イオンとしてSO4イオンを採用して、カチオ
ン交換樹脂の劣化度合いを評価した。サンプルNo.1
〜4のイオン交換樹脂は、いずれもアンバーライト20
0(強酸性カチオン交換樹脂)とアンバーライトIRA
900(強塩基性アニオン交換樹脂)の混床樹脂であ
る。 ・No.1:新品樹脂 ・No.2:発電所の復水脱塩装置で1.5年間使用
し、現在も使用中の樹脂 ・No.3:発電所の復水脱塩装置で2.3年間使用し
た後、廃棄した樹脂 ・No.4:発電所の復水脱塩装置で2.4年間使用し
た後、廃棄した樹脂
た。カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の体積比は
2:1とした。また、カラム6内におけるイオン交換樹
脂の樹脂層高は1200mmとした。 純水タンク2内の純水をヒータ4に通して加温した
後、この純水をカラム6に通水した。純水のSO4イオ
ン濃度は50ng/L以下、電気抵抗率は18MΩ・c
m以上であった。また、純水の通水温度は40℃、通水
速度は線流速(LV)で80m/hとした。 カラム6の流出水を冷却器8で冷却した後に有機物分
解装置10に通水し、紫外線照射処理によって上記流出
水中に含まれる有機物を分解した。紫外線照射処理にお
いて、紫外線ランプとしては波長184.9nm付近の
紫外線を照射可能なものを用い、紫外線照射量は100
kwh/m3以上とした。また、カラム6の流出水の有
機物分解装置10における滞留時間は1時間とした。 有機物分解処理後の水をイオンクロマトグラフ12に
導入し、該水中に含まれるSO4イオン濃度を検出し
た。このSO4イオン濃度は、カラム6の流出水中に元
々含まれているSO4イオン(無機SO4イオン)と、有
機物の分解によって生じたSO4イオン(有機性SO4イ
オン)の濃度の和である。 一方、有機物分解装置10で有機物分解処理を行わず
に、有機物分解装置10の流出水をイオンクロマトグラ
フ12に導入し、該水中に含まれるSO4イオン濃度を
検出した。このSO4イオン濃度は、カラム6の流出水
中に元々含まれているSO4イオン(無機SO4イオン)
の濃度である。 有機物分解処理後の水中に含まれるSO4イオン濃度
から有機物分解処理を行わなかったときのSO4イオン
濃度を差し引いた値を求めた。この値は、有機物の分解
によって生じたSO4イオン(有機性SO4イオン)の濃
度である。 で求めた有機性SO4イオン濃度の値に基づいて、
カチオン交換樹脂の劣化度合いの評価を行った。
O4イオン濃度(無機SO4イオン濃度+有機性SO4イ
オン濃度)は、No.1の新品樹脂では20ng/L、
発電所で1.5年間使用したNo.2の樹脂では55n
g/L、発電所で2.3年間使用したNo.3の樹脂で
は100ng/L、発電所で2.4年間使用したNo.
4の樹脂では117ng/Lであった。有機物分解処理
を行わなかった場合のSO4イオン濃度(無機SO4イオ
ン濃度)は、No.1では定量下限値の10ng/L以
下、No.2では13ng/L、No.3では15ng
/L、No.4では17ng/Lであった。したがっ
て、前者から後者を差し引いた値(有機性SO4イオン
濃度)は、No.1の樹脂では20ng/L以下、N
o.2の樹脂では42ng/L、No.3の樹脂では8
5ng/L、No.4の樹脂では100ng/Lであっ
た。
無機SO4イオン濃度の上昇傾向に比べて、有機性SO4
イオン濃度の方がはるかに大きく上昇する傾向があり、
カラムの流出水中に含まれる有機性SO4イオン濃度
は、カチオン交換樹脂の劣化度合いと正の相関を有する
ことがわかった。したがって、指標イオンとしてSO 4
イオンを採用することにより、カチオン交換樹脂の劣化
度合いを評価することができることが確認された。
交換樹脂を充填したカラムの流出水中に含まれる有機性
指標イオン濃度の値に基づいて、イオン交換樹脂の様々
な評価を行うことができる。また、復水脱塩装置の実機
に近い通水条件で検水を得ることができるため、復水脱
塩装置に使用されているイオン交換樹脂の劣化度合い等
を的確に評価することできる。
の一例を示すフロー図である。
濃度+有機性SO4イオン濃度の値、無機SO4イオン濃
度の値及び有機性SO4イオン濃度の値と、イオン交換
樹脂の使用年数との関係を示すグラフである。
Claims (5)
- 【請求項1】 カチオン交換樹脂の単床、アニオン交換
樹脂の単床又はカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の
混床をカラムに充填するとともに、該カラムに純水を通
水し、その流出水を紫外線照射処理又はオゾン曝気処理
して該流出水中に含まれる有機物を分解処理した後、有
機物分解処理後の水中に含まれる指標イオン濃度を検出
する工程と、前記カラムの流出水に有機物分解処理を施
すことなく、該流出水中に含まれる指標イオン濃度を検
出する工程とを行い、前記両工程で検出した指標イオン
濃度の差に基づいてカチオン交換樹脂及び/又はアニオ
ン交換樹脂の評価を行うことを特徴とするイオン交換樹
脂の評価方法。 - 【請求項2】 カラムに通水する純水として、指標イオ
ン濃度が100ng/L以下、電気抵抗率が18MΩ・
cm以上の純水を用いる請求項1に記載のイオン交換樹
脂の評価方法。 - 【請求項3】 紫外線照射処理において、カラムの流出
水への紫外線照射量を100kwh/m3以上とする請
求項1又は2に記載のイオン交換樹脂の評価方法。 - 【請求項4】 カラム内におけるイオン交換樹脂の樹脂
層高を800〜1500mm、純水の通水温度を20〜
40℃、純水の通水速度を線流速(LV)で60〜20
0m/hとする請求項1〜3のいずれか1項に記載のイ
オン交換樹脂の評価方法。 - 【請求項5】 指標イオンが、SO4イオン、Clイオ
ン、NO2イオン及びNO3イオンから選ばれる1種以上
である請求項1〜4のいずれか1項に記載のイオン交換
樹脂の評価方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000203878A JP4267804B2 (ja) | 2000-07-05 | 2000-07-05 | イオン交換樹脂の評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP4267804B2 JP4267804B2 (ja) | 2009-05-27 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004007375A1 (ja) * | 2002-07-11 | 2004-01-22 | Organo Corporation | 復水処理方法および装置 |
-
2000
- 2000-07-05 JP JP2000203878A patent/JP4267804B2/ja not_active Expired - Lifetime
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WO2004007375A1 (ja) * | 2002-07-11 | 2004-01-22 | Organo Corporation | 復水処理方法および装置 |
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