JP2002035609A - イオン交換樹脂に吸着したホウ素の回収方法及び回収装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】再生において回収液中のホウ素濃度をできる限
り高くし、使用する酸量の低減を可能にし、かつ再生工
程で発生する処理液の低減を可能とするホウ素の回収方
法及び回収装置を提供する。 【解決手段】ホウ素を吸着したイオン交換樹脂から酸根
によりホウ素を溶離するに際し、ホウ素を吸着したイオ
ン交換樹脂を充填したイオン交換塔と、複数の第１〜第
ｎ再生液タンクと、水タンクと、溶離液タンクとを備え、
イオン交換塔１０内に充液後、このイオン交換塔に第１
再生液タンク２１の再生液２１を通してホウ素を溶離
し、溶離液をタンク４０に収容する工程と、次の再生液タ
ンク２２内の再生液をイオン交換塔を通して、更に次の
再生液タンク２３に収容する処理を順番におこなう、交
流多段再生法によるイオン交換樹脂に吸着したホウ素の
回収方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、イオン交換樹脂に
吸着したホウ素をホウ素溶離液として回収する方法及び
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にニッケルメッキ液或いはアルミ表
面処理液中にはホウ素化合物（ホウ素等）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洗浄
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工場
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１ｍｇ／Ｌ以下が告示され、追って排水基準も定め
られることになるものと予想されるため、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）或いはニッケルメッキ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。

【０００４】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。更にこの方法ではアル
ミニウム、カルシウム或いはマグネシウム化合物が大量
に含まれており、ホウ素を再利用することは不可能であ
る。

【０００５】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数
多く知られている（特許公報平２−３２９５２号、その
他）。しかし、ホウ素を吸着するイオン交換樹脂にホウ
素含有水を通液させて処理した後、ホウ素を吸着した当
該イオン交換樹脂からホウ素を回収するために、酸溶液
を使用していわゆる再生を行う際、回収に多量の酸を使
用する、或いは、回収液のホウ素濃度が低いため、溶離
液からホウ酸を回収するためには酸根を除去する或いは
濃縮に多量のエネルギーを必要とする等の課題を持って
いる。

【０００６】再生における回収液の中から、ホウ素濃度
の高い部分のみ集めて、系外に取り出し、薄い部分は原
排水と合わせて再度イオン交換塔によるホウ素除去で処
理する方法も知られているが（特公平２−３２９５２号
公報）、溶離液中のホウ素濃度を上げるために、再生工
程で発生する処理液の大半が再びホウ素除去処理を必要
とする原液となってしまう等の問題がある。

【０００７】また、回収液中のホウ素濃度を高める方法
として、抽出剤と接触させてホウ素を抽出し、逆抽出剤
と接触させて逆抽出させる方法も知られている（特公平
１−５０４７６号公報）。抽出剤としてはオクチレング
リコール、２−エチルヘキサノール等が知られている
が、これらは消防法で定める危険物であり処理設備及び
周辺の火気を避けることが必要であり取り扱いが難し
い。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みてなされたもので、再生において回収液中のホウ素濃
度をできる限り高くし、使用する酸量の低減を可能に
し、かつ再生工程で発生する処理液の低減を可能とする
ホウ素の回収方法及び回収装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、
（１） ホウ素を吸着したイオン交換樹脂から酸根によ
りホウ素を溶離するに際し、ホウ素を吸着したイオン交
換樹脂を充填したイオン交換塔と、ｎ個（ｎ≦２）の再
生液タンクと、水タンクと、溶離液タンクとを備え、イオ
ン交換塔内に充液する工程と、第１の再生液タンク内の
再生液をこのイオン交換塔に通してホウ素を溶離させ、
溶離した溶離液をタンクに収容する工程と、第ｎの再生
液タンク内の再生液をイオン交換塔を通して、ホウ素を
含む液を第ｎ−１の再生液タンクに収容する処理を順次
おこなう工程と、第ｎの再生液タンクに酸根を加えて、再
生液を作る工程と、水タンクに水を供給する工程とを具
備したことを特徴とする、イオン交換樹脂に吸着したホ
ウ素の回収方法。

【００１０】（２） イオン交換樹脂に付着したスラッ
ジ等を除去した後、請求項１に記載のホウ素を吸着した
イオン交換樹脂の再生をおこなうことを特徴とする、イ
オン交換樹脂に吸着したホウ素の回収方法。

【００１１】（３） 溶離液中のホウ素濃度を高める手
段として、イオン交換塔への充液を、再生液もしくはイ
オン交換樹脂の再生を行った後のホウ素濃度の薄い部分
の液を用いることを特徴とする（１）に記載の回収方
法。

【００１２】（４） ホウ素を吸着したイオン交換樹脂
を充填したイオン交換塔と、このイオン交換塔内のイオ
ン交換樹脂を再生するための再生液を充填した複数の第
１〜第ｎ再生液タンクと、イオン交換塔内を洗浄する水
を入れた水タンクと、イオン交換塔に再生液を通して溶
離されたヨウ素を入れる溶離液タンクと、このイオン交
換塔に第１再生液タンクの再生液を通してホウ素を溶離
し、溶離液をタンクに収容した後、第ｎの再生液タンク内
の再生液をイオン交換塔を通して、第ｎ−１の再生液タ
ンクに収容する処理をｎ＝２の再生液タンクから順番に
おこなう制御をする制御手段とを具備したホウ素の回収
装置。

【００１３】（５） ホウ素を吸着したイオン交換塔内
のイオン交換樹脂に含まれる夾雑物を除去する装置を備
えた（４）に記載のホウ素の回収装置である。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明者は、上記課題を解決する
ためにホウ素を吸着したイオン交換樹脂の酸溶液により
再生試験データの解析等鋭意研究を行うことにより、本
発明を提案するに至った。

【００１５】通常イオン交換樹脂を充填したイオン交換
塔は、イオン交換樹脂に空気の層があるとその部分に再
生液が接触せず、通液、或いは再生が不十分になるた
め、操作は、充填されたイオン交換樹脂と液の接触が完
全に行われるように充水状態で行うのが通常である。し
かし、再生操作をこの方法で行うとイオン交換塔内の水
と酸溶液が混合するため、通液当始ホウ素濃度は低く、
順次ホウ素濃度が上がっていく事が避けられなかった。

【００１６】この点の解決方法として、充水を水で行う
代わりに、再生液である酸溶液をイオン交換塔に注入し
てイオン交換樹脂間に残留する空気を置換させることに
より、通液初期からホウ素を回収出来ることを明らかに
した。これにより、通液開始後直ちにホウ素溶離液とし
て酸根の除去、或いは固形化処理を行うことが可能とな
った。

【００１７】しかしこの方法でも通液の後半、大半のホ
ウ素の回収が終了した後も、回収液中にホウ素が数１０
ｍｇ／Ｌの状態が続くことが避けられず、これをそのま
ま後処理するためには濃度が低く、また工場外へ排出す
るためには、液中のホウ素処理が必要となる。

【００１８】これを解決するために、発明者は以下に詳
述する向流多段再生を見出すに至ったものである。更に
再生を行う際にイオン交換樹脂に夾雑物が付着している
と再生が不十分になることを見出し、この対応として、
ホウ素を吸着したイオン交換樹脂を充填したイオン交換
塔を、再生の前に篩等の除去装置によって夾雑物を除去
することを見出した。

【００１９】図１はホウ素の回収装置の一実施形態を示
し、図３は操業のフローを示す。図１の装置は、イオン
交換塔１０と、第１〜第４の再生液タンク２１〜２４
と、水タンク３０と、溶離液タンク４０とを備えてい
る。各再生液タンク２１〜２４の上部にはそれぞれイオ
ン交換塔１０底部または上部からの配管が配置され、そ
れぞれにバルブＶ−０１〜Ｖ−０４が装着されている。
再生液タンク２４上部には、硫酸を供給する配管経路が
更に配置され、この配管経路にバルブＶ−０５が装着さ
れている。再生液タンク２４内には攪拌器が設けられて
いる。水タンク３０上部には水を供給する配管経路が接
続され、この配管経路にバルブＶ−０６が装着されてい
る。各再生液タンク２１〜２４及び水タンク３０の底部
にはポンプＰ−０１に至る配管経路が接続され、ポンプ
Ｐ−０１からバルブＶ−１３、Ｖ−１４を介してイオン
交換塔上部に至る配管経路と、イオン交換塔底部からバ
ルブＶ−１６、Ｖ−１７を介して、各再生液タンク２１
〜２４及び水タンク３０の上部に至る配管経路と、さら
に、ポンプＰ−０１からバルブＶ−１５、Ｖ−１６を介
してイオン交換塔底部に至る配管経路と、イオン交換塔
上部からバルブＶ−１４，Ｖ−１２を介して各再生液タ
ンク２１〜２４及び水タンク３０の上部に至る配管経路
とを備えている。

【００２０】この装置は、さらに、イオン交換塔底部か
らＶ−１６，Ｖ−１８を介して溶離液タンクに至る配管
経路、イオン交換塔底部からＶ−１６，Ｖ−１９を介し
て排水処理工程に至る配管経路を備えている。

【００２１】次に本発明装置の操作を説明する。まず、
ホウ素を吸着したイオン交換樹脂は、それまでの通液に
よりスラッジなど（以下、夾雑物と称する）が付着して
いる。そこで、図２に示す装置（イオン交換樹脂に付着
した夾雑物を除去する装置）で、イオン交換樹脂に付着
した夾雑物を除去する。この装置は、イオン交換塔１０
に水を供給しながら、夾雑物を付着したイオン交換樹脂
をポンプＰＣ−０２により吸引して、篩５２付の容器５
０に落とし、ここで、イオン交換樹脂と夾雑物とを分離
し、篩上のイオン交換樹脂をイオン交換塔１０または１
０’に戻す。このイオン交換塔は、吸引したイオン交換
樹脂を充填していた元のイオン交換塔１０に戻しても良
いし、別のイオン交換塔１０’に充填するようにしても
良い。

【００２２】このようにして、ホウ素を吸着し、振動篩
等によって通液の際付着したスラッジを除去したイオン
交換樹脂を充填したイオン交換塔に再生するに際し、ま
ず、イオン交換塔内に充液してイオン交換樹脂間の空気
を追い出す。充液は、再生に使用する酸溶液或いは前回
の再生液中のホウ素濃度の低い部分を用いる。一例とし
て、第１再生液タンク２１内の再生液を充液する。次
に、第１再生液タンク２１内の再生液をイオン交換塔１
０に通し、ホウ素を溶離し、溶離したホウ素を含む溶離
液を溶離液タンク４０に入れる。ここでの流量制御は、
レベル制御計ＬＣ１でおこなう。ついで、第２再生液タ
ンク２２内の再生液をイオン交換塔１０に通してホウ素
を溶離した後、溶離したホウ素を含む再生液を第１再生
液タンク２１に入れる。ここでの流量制御は、レベル制
御計ＬＣ２でおこなう。第３再生液タンク２３内の再生
液をイオン交換塔１０に通してホウ素を溶離した後、溶
離したホウ素を含む再生液を第２再生液タンク２２に入
れる。ここでの流量制御は、レベル制御計ＬＣ３でおこ
なう。第４再生液タンク２４内の再生液をイオン交換塔
１０に通しホウ素を溶離した後、溶離したホウ素を含む
再生液を第３再生液タンク２３に入れる。ここでの流量
制御はＬＣ４で行う。ついで水タンク３０内の水をイオ
ン交換塔１０に通し溶離したホウ素を含む再生液を再生
液タンク２４に入れる。ここでの流量制御は、レベル計
ＬＣ５で行う。その後、更に水タンク３０からの水をイ
オン交換塔１０に通して、水洗後の液は排水処理する。
更にこのような入れ替え操作を順次行った再生液手タン
ク２４に硫酸を供給し、攪拌し、再生液を作る。再生液
の濃度制御は、比重制御計ＤＣで行う。これにより硫酸
利用料の低減も図ることができる。最後に水タンク３０
内に水を充満する。

【００２３】そして、溶離液タンク内のホウ素溶離液
は、ホウ素と硫酸の分離を行った後固形化を行い、ホウ
酸とする。

【００２４】なお、本発明は上記実施の形態に限らず、
レベル計ＬＣ１〜ＬＣ４はイオン交換塔への供給液を測
定して制御できる積算流量計であっても構わない。ま
た、第１再生液で処理されたものについてのみ、溶離液
タンクに入れ流例を説明したが、本発明はこれに限ら
ず、第２〜第４再生液タンク２２、２３、２４での処理
において、回収液中のホウ素濃度の高い部分をホウ素溶
離液として系外に払い出すことも可能である。更に再生
液タンク２４における硫酸の濃度制御は、硫酸濃度を検
知し制御できるものであってもかまわない。

【００２５】溶離液の処理設備は、イオン交換塔により
ホウ素除去を行っている場所に設けても良いが、別途工
場にて集中再生する方式とすれば、再生設備の稼働率を
上げるとともに、溶離液の処理（酸根の除去、固形化）
も有効に行うことが可能となる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。

【００２７】［実施例１］内径３４ｍｍ、高さ１、００
０ｍｍのアクリル製カラムを用意し、ホウ素を３ｇ／Ｌ
（イオン交換樹脂換算）吸着したＮ−メチルグルカミン
基を有するホウ素選択吸着樹脂３００ｍＬを振動篩によ
りスラッジを除去した後充填する。イオン交換水１５０
ｍＬをカラムに加えることによりイオン交換樹脂間の空
気を追い出した後、５％流酸溶液を６００ｍＬ／Ｈｒで
通液して吸着したホウ素を溶離する。通液量（ＢＶ）に
よるホウ素、硫酸の漏出、及び処理液のＰＨを図４に示
す。図より明らかなように通液して１ＢＶ以降でないと
ホウ素溶離は始まらず、ホウ素濃度が最高になるのは
２．０ＢＶの時点であった。また溶離液中のホウ素濃度
がホウ素の排水規制値に相当すると思われる１０ｍｇ／
Ｌ以下になるためには、５％硫酸溶液通液量は４．１Ｂ
Ｖであった。

【００２８】［実施例２］内径３４ｍｍ、高さ１、００
０ｍｍのアクリル製カラムを用意し、ホウ素を３ｇ／Ｌ
（イオン交換樹脂換算）吸着したＮ−メチルグルカミン
基を有するホウ素選択吸着樹脂３００ｍＬを振動篩によ
りスラッジを除去した後充填する。５％流酸溶液１５０
ｍＬをカラムに加えることによりイオン交換樹脂間の空
気を追い出した後、５％硫酸溶液を６００ｍＬ／Ｈｒで
通液して吸着したホウ素を溶離する。通液量（ＢＶ）に
よるホウ素、硫酸を漏出、及び処理液のＰＨを図５に示
す。図より明らかなように通液当初からホウ素溶離は始
まり、１．５ＢＶでホウ素濃度は最高になった。しかし
溶離液中のホウ素濃度がホウ素の排水規制値に相当する
と思われる１０ｍｇ／Ｌ以下になるためには、５％硫酸
溶液通液量は３．７ＢＶであった。

【００２９】［実施例３］内径３４ｍｍ、高さ１、００
０ｍｍのアクリル製カラムを用意し、ホウ素を３ｇ／Ｌ
（イオン交換樹脂換算）吸着したＮ−メチルグルカミン
基を有するホウ素選択吸着樹脂３００ｍＬを振動篩によ
りスラッジを除去した後充填する。表１に示す組成を持
った再生液１の液を５０ｍＬをカラムに加えることによ
りイオン交換樹脂間の空気を追い出した後、表１の組成
を持つ再生液を１〜４の順に６００ｍＬ／Ｈｒで通液し
て吸着したホウ素を溶離する。排出液を表２に示す液量
で分画し、溶離液、再生液１、再生液２、再生液３とす
る。この再生液１〜３は次回のホウ素溶離のため使用す
る。再生液４を通液後水を通液し排出液に硫酸を加え再
生液４として次回のホウ素溶離に使用する。このように
することにより、ホウ素を効率よく溶離することが可能
となった。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【表２】

【００３２】

【発明の効果】本発明は、上記のようにホウ素を吸着し
たイオン交換樹脂の再生にあたり、向流多段による再生
を行うことにより、溶離液中のホウ素濃度を高くし、か
つ硫酸使用を低減させることにより、溶離液から酸根を
除去し固形化することを容易にすることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の一例を示す概略図。

【図２】イオン交換樹脂に付着した夾雑物を除去する装
置の該略図。

【図３】本発明による再生フロー図

【図４】実施例１における、通液量による、ホウ素濃
度、硫酸濃度、ｐＨ値を示す図。

【図５】実施例２における、通液量による、ホウ素濃
度、硫酸濃度、ｐＨ値を示す図。

【符号の説明】

１０．．．イオン交換塔 ２１〜２４．．．再生液タンク ３０．．．水タンク ４０．．．溶離液タンク Ｖ−０１〜Ｖ−１９．．．バルブ Ｐ−０１．．．ポンプ ＬＣ１〜ＬＣ５．．．レベル制御計 ＤＣ．．．比重制御計

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ホウ素を吸着したイオン交換樹脂から酸
   根によりホウ素を溶離するに際し、ホウ素を吸着したイ
   オン交換樹脂を充填したイオン交換塔と、ｎ個（ｎ≦
   ２）の再生液タンクと、水タンクと、溶離液タンクとを
   備え、イオン交換塔内に充液する工程と、第１の再生液
   タンク内の再生液をこのイオン交換塔に通してホウ素を
   溶離させ、溶離した溶離液をタンクに収容する工程と、
   第ｎの再生液タンク内の再生液をイオン交換塔を通し
   て、ホウ素を含む液を第ｎ−１の再生液タンクに収容す
   る処理を順次おこなう工程と、第ｎの再生液タンクに酸
   根を加えて、再生液を作る工程と、水タンクに水を供給す
   る工程とを具備したことを特徴とする、イオン交換樹脂
   に吸着したホウ素の回収方法。
2. 【請求項２】 イオン交換樹脂に付着したスラッジ等を
   除去した後、請求項１に記載のホウ素を吸着したイオン
   交換樹脂の再生をおこなうことを特徴とする、イオン交
   換樹脂に吸着したホウ素の回収方法。
3. 【請求項３】 イオン交換塔への充液を、再生液もしく
   はイオン交換樹脂の再生を行った後のホウ素濃度の薄い
   部分の液を用いて、溶離液中のホウ素濃度を高めること
   を特徴とする請求項１に記載の回収方法。
4. 【請求項４】 ホウ素を吸着したイオン交換樹脂を充填
   したイオン交換塔と、このイオン交換塔内のイオン交換
   樹脂を再生するための再生液を充填した複数の第１〜第
   ｎ再生液タンクと、イオン交換塔内を洗浄する水を入れ
   た水タンクと、イオン交換塔に再生液を通して溶離され
   たヨウ素を入れる溶離液タンクと、このイオン交換塔に
   第１再生液タンクの再生液を通してホウ素を溶離し、溶
   離液をタンクに収容した後、第ｎの再生液タンク内の再
   生液をイオン交換塔を通して、第ｎ−１の再生液タンク
   に収容する処理をｎ＝２の再生液タンクから順番におこ
   なう制御をする制御手段とを具備したホウ素の回収装
   置。
5. 【請求項５】 ホウ素を吸着したイオン交換塔内のイオ
   ン交換樹脂に含まれる夾雑物を除去する装置を備えた請
   求項４に記載のホウ素の回収装置。