JP2009090256A - 硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩を含む排液の処理方法とその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】硼酸及びヨウ化アルカリ金属塩を含む溶液を使用する加工処理工程から排出される、硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩を含有する排液に含まれる硼酸とヨウ化アルカリ金属塩を、高純度で効率的に回収する方法を提供する。
【解決手段】硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩を含む排液を、両性イオン交換樹脂を充填した分離塔に通液し、前記排液を通液した前記分離塔に溶離液を通液し、前記硼酸塩を主として含む流出分と前記ヨウ化アルカリ金属塩を主として含む流出分とに分離するようにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩を含む排液から硼酸とヨウ化アルカリ金属塩を高純度で回収する方法に関するものである。

従来、種々の製品の製造工程から排出される排水中に含まれる硼素化合物、ヨウ素化合物等は、所定のイオン交換樹脂を用いて排水から分離されている。
例えば、ヨウ素化合物については、特許文献１に、廃棄物を還元性雰囲気下でガス化改質処理する際にガス処理系で発生する塩水中に含まれるヨウ素をヨウ素イオンの状態に保持した状態で、塩水を陰イオン交換樹脂と接触させることにより塩水中のヨウ素イオンをイオン交換樹脂により除去する方法が記載されている。
また、硼素化合物については、特許文献２に、鉄等の多価金属が併存する硼素含有排水を処理し、硼素を吸着した硼素選択性樹脂から、吸着した硼素を鉱酸溶液により溶離させて得た溶離液を、遊離塩基形弱塩基性陰イオン交換樹脂層に通液し、硼素溶液と鉱酸溶液に分画して硼素溶液を回収する方法が記載されている。

特開２００５−３０５２６５号公報 特開２００６−３２６４８８号公報

ところで、液晶表示装置に使用されている偏光フィルムは、一般にポリビニルアルコール（以下、ＰＶＡ）を使用する偏光層の両面または片面に保護フィルムを貼り合わせている。偏光層用の偏光膜は、ＰＶＡフィルムを一軸延伸し、ヨウ素−ヨウ化カリウム等で染色し、さらにホウ素化合物で架橋することにより形成される。
このようなＰＶＡを使用する偏光フィルムの製造工程から排出される排水には、硼酸カリウム及びヨウ化カリウムが含まれる。

この排液中に含まれるヨウ化カリウムは、比較的に高額であるから、ブローアウト法、イオン交換樹脂法、活性炭法などにより、ヨウ素を回収し、再利用することが行われているが、硼素成分は、比較的に低額であるため、硼素成分の回収再利用は行われずに、硼素選択性樹脂を用いる回収方法等によって回収後、セメント等により固形化し破棄されることが多い。
ところが、硼素化合物は、人体への悪影響が懸念される物質であるから、系外に排出することは好ましいことではなく、硼素化合物の排出規制も年々厳しくなっている。
また、上述した処理方法では、硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩のそれぞれの組成について吸着／溶離／精製工程が必要となる。また、吸着された各物質は、無機酸等により溶離／回収する必要があり、実用上の工程が煩雑である。

そこで、この発明は、硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩を含有する排液に含まれる硼酸とヨウ化アルカリ金属塩を、高純度で効率的に回収する方法を提供しようとするものである。

この発明は、硼酸及びヨウ化アルカリ金属塩を含む溶液を使用する加工処理工程から排出される、硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩を含む排液を、両性イオン交換樹脂を充填した分離塔に通液し、前記排液を通液した前記分離塔に溶離液を通液し、前記硼酸塩を主として含む流出分と前記ヨウ化アルカリ金属塩を主として含む流出分とに分離するようにしたものである。

そして、分離したヨウ化アルカリ金属塩を、前記加工処理工程又はヨウ素化合物供給メーカーに戻して再利用できるようにしたものである。

また、この発明では、前記両性イオン交換樹脂によって分離した硼酸塩を主として含む流出分から、硼酸を次のようにして回収することもできる。

両性イオン交換樹脂を充填した分離塔から流出する硼酸塩を主として含む流出分に、硫酸、塩酸等の鉱酸を加えて、硼酸塩を硼酸とアルカリ金属塩の混合溶液に変化させる硼酸化処理を行い、その後、硼酸とアルカリ金属塩の混合溶液を、両性イオン交換樹脂を充填した分離塔に通液し、その後溶離液を通液し、アルカリ金属塩を含む流出分と硼酸を含む流出分とに分離するようにしたものである。

分離回収した硼酸溶液又は硼酸溶液から得られる粉末硼酸は、前記加工処理工程に戻して再利用することが好ましい。

さらに、硼酸及びヨウ化アルカリ金属塩を含む溶液を使用する加工処理工程から排出される、硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩を含む排液に、硫酸、塩酸等の鉱酸を加えて、排液中の硼酸塩を硼酸とアルカリ金属塩に変化させる硼酸化処理を行った後、両性イオン交換樹脂を充填した分離塔に通液し、その後溶離液を通液し、アルカリ金属塩を含む流出分と、硼酸を含む流出分と、ヨウ化アルカリ金属塩を含む流出分とに分離するようにしてもよい。
分離した硼酸溶液又は硼酸溶液から得られる粉末硼酸、及びヨウ化アルカリ金属塩溶液は、前記加工処理工程に戻して再利用することが好ましい。

前記両性イオン交換樹脂は、架橋共重合体に結合した下記（１）式で示されるイオン交換基を有するものを使用することができる。

（式（１）において、Ｒ１及びＲ２は各々独立に炭素数１〜炭素数３のアルキル基を表し、ｍ及びｎは各々独立に１〜４の整数を表す。）

前記ヨウ化アルカリ金属塩を主として含む前記流出分中の当該ヨウ化アルカリ金属塩の濃度が１０（ｍＳ／ｃｍ）以下の当該流出分の一部を回収し、前記溶離液として循環使用するようにしてもよい。

前記分離塔から流出する前記流出分の通液倍量（ＢＶ）が２．５〜４の範囲の当該流出分を回収し、前記溶離液として循環使用するようにしてもよい。

前記硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩を含む排液としては、ポリビニルアルコールフィルムを含む光学フィルムの製造工程から排出される濃縮排水がある。

次に、この発明では、硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩を含む排水と溶離液とを貯留する供給系と、前記排水中に含まれる前記硼酸塩及び前記ヨウ化アルカリ金属塩を、前記溶離液を流下させて分離する両性イオン交換樹脂を充填した分離塔を有する分離系と、前記分離系により分離された前記硼酸塩を主として含む流出分と前記ヨウ化アルカリ金属塩を主として含む流出分とを貯留する回収系と、を備えることを特徴とする分離装置を採用することができる。

前記分離系は、前記分離塔の排出側から流出する前記流出分の通液倍量（ＢＶ）と硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩の濃度を検出する検出器を有することが好ましい。

前記供給系は、前記分離塔から流出する前記流出分の一部を前記溶離液と共に循環使用するために回収貯留する溶離液回収貯槽をさらに有することが好ましい。

前記分離塔は、スチレン及びジビニルベンゼンを主成分とする架橋共重合体に下記（１）式で示されるイオン交換基が結合した前記両性イオン交換樹脂からなるクロマトグラム分離充填層を有することが好ましい。

（式（１）において、Ｒ1及びＲ2は各々独立に炭素数１〜炭素数３のアルキル基を表し、ｍ及びｎは各々独立に１〜４の整数を表す。）

この発明は、以上のように、両性イオン交換樹脂を使用して、液晶表示装置に使用されている偏光フィルムを製造する際に、排出される硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩を含む排液から硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩を効率良く分離でき、回収した硼酸とヨウ化アルカリ金属塩を再利用することができるので、加工処理工程の系外への硼酸化合物の排出がなく、環境保全効果が高く、資源の有効利用を図ることができる。また、流出分の後半部分を溶離液と共に、次のサイクルにおける溶離液の一部として循環使用することにより、溶離液の使用量を削減することができる。

発明を実施するための形態

以下、この発明を実施するための最良の形態（以下、発明の実施の形態）について詳細に説明する。尚、この発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。また、使用する図面はこの実施の形態を説明するためのものであり、実際の大きさを表すものではない。

図１は、この実施の形態が適用される硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩の分離装置（以下、単に「分離装置Ａ」と記す。）の一例を説明するフローシートである。図１に示すように、分離装置Ａは、硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩を含む水溶液を貯留する供給系Ｉと、両性イオン交換樹脂を用いて水溶液中の硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩を分離する分離系ＩＩと、分離された硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩をそれぞれ回収し貯留する回収系ＩＩＩとから構成されている。また、各部の動作を制御する制御部９を有している。
ここで、両性イオン交換樹脂は、所定の樹脂母体に結合した陰イオン交換基と陽イオン交換基とが内部塩を形成しているものが挙げられる。

供給系Ｉは、硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩を含む水溶液を貯留する原液貯槽１と、分離系ＩＩに送液される溶離液を貯留する溶離液貯槽２とを有する。また、分離系ＩＩから流出する流出分の一部を回収するための溶離液回収貯槽３を有している。さらに、原液貯槽１の排出側に設けた排出バルブ１１と、溶離液貯槽２の排出側に設けた排出バルブ２１と、溶離液回収貯槽３の排出側に設けた排出バルブ３２とを有する。

分離系ＩＩは、両性イオン交換樹脂を充填した分離塔５と、分離塔５に原液貯槽１内の原液を送液するための送液ポンプ４とを有する。また、分離塔５の排出側の配管５ｂには、分離塔５の排出側から流出する流出分中の硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩の濃度と、流出量を測定するための検出器６を備えている。さらに、分離された硼酸塩を主として含む流出分を回収系ＩＩＩに送液する配管７ａに設けられたバルブ７１と、分離されたヨウ化アルカリ金属塩を主として含む流出分を回収系ＩＩＩに送液する配管８ａに設けられたバルブ８１と、流出分の一部を溶離液回収貯槽３に送液する配管３ａに設けられたバルブ３１とを有する。

回収系ＩＩＩは、分離塔５により分離された硼酸塩を主として含む流出分を回収貯留する硼酸塩回収貯槽７と、ヨウ化アルカリ金属塩を主として含む流出分を回収貯留するヨウ化アルカリ金属塩回収貯槽８とを有している。また、硼酸塩回収貯槽７の排出側に設けた排出バルブ７２と、ヨウ化アルカリ金属塩回収貯槽８の排出側に設けた排出バルブ８２とを有する。

制御部９は、分離塔５からの流出分中の硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩の濃度と、流出量に基づき、送液ポンプ４、バルブ１１，２１，３１，７１，８１の動作を制御する。

図１に示すように、硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩を含む水溶液は、原液供給配管１ａを介して供給系Ｉの原液貯槽１に供給される。尚、硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩を含む水溶液としては、例えば、ＰＶＡを使用する偏光板の製造工程から排出される排水等が挙げられる。この実施の形態では、硼酸塩濃度が約３％、ヨウ化アルカリ金属塩濃度が約１０％程度の偏光板の製造工程から排出される濃縮排水が使用される。
尚、偏光板の製造工程から排出される濃縮排水中には、無機物成分として硼素やヨウ素の無機化合物が、水素イオン、カリウムイオン、硼酸イオン、ヨウ化物イオン、次亜ヨウ素酸イオン等の無機イオンに解離していると考えられる。

硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩を含む水溶液を分離塔５に通液する通液量は、水溶液中に含まれる硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩の濃度により適宜選択され特に限定されない。この実施の形態では、通常、分離塔５に通液する１回の通液量は、分離塔５に充填した両性イオン交換樹脂の容積の０．１ＢＶ〜１．０ＢＶ、好ましくは、０．４ＢＶ〜０．６ＢＶの範囲から選択される。ここで、ＢＶは通液倍量（ＢＶ：ＢＥＤ ＶＯＬＵＭＥ）である。
また、通液速度は、通常、空間速度（ＳＶ）が１／時〜５／時であり、通液温度は、通常１０℃〜８０℃、好ましくは２０℃〜４０℃である。ここで空間速度（ＳＶ）は、１時間当たりの通液倍量（ＢＶ）である。

溶離液は、溶離液供給配管２ａを介して供給系Ｉの溶離液貯槽２に供給される。溶離液としては、軟水または脱塩水が挙げられる。ここで、軟水は、通常、ナトリウム形カチオン交換樹脂等によりカルシウムイオン及びマグネシウムイオンを低減した水として得られる。また、脱塩水は、水素形強酸性陽イオン交換樹脂と水酸形弱塩基性陰イオン交換樹脂とにより無機酸塩類を除去した水として得られるものである。溶離液は、通常、１μｍ程度のフィルムでろ過した後に使用される。

この実施の形態では、溶離液として脱塩水を使用する。また、溶離液の通液量、通液速度及び通液温度は、前述した硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩を含む水溶液の場合と同様な条件であることが好ましい。

さらに、この実施の形態では、水溶液中の硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩を分離した後、続いて分離塔５の排出側から流出する流出分の後半部分を回収し、次サイクルの溶離液として使用することが好ましい。具体的には、所定の通液倍量（ＢＶ）の範囲の流出分を配管３ａを介して溶離液回収貯槽３に回収し、溶離液貯槽２中の溶離液と共に、次のサイクルにおける溶離液の一部として循環使用する。これにより、水溶液中に含まれる各イオンを分離するために必要な溶離液の使用量を大幅に削減することができる。
回収する流出分の通液倍量（ＢＶ）の範囲は、検出器６により検出された分離塔５の排出側から流出する流出分中のヨウ化アルカリ金属塩の濃度により適宜決定される。この実施の形態では、通常、通液倍量（ＢＶ）２．５〜４の範囲が好ましい。また、回収する流出分中のヨウ化アルカリ金属塩の濃度は、電気伝導度（ＥＣ）の測定値範囲で、通常、１０（ｍＳ／ｃｍ）以下であることが好ましい。

分離塔５に充填する両性イオン交換樹脂としては、特に限定されず、例えば、スチレン系またはアクリル系の架橋共重合体からなる樹脂母体に下記式（１）で示されるイオン交換基が直接結合した樹脂が挙げられる。

ここで、式（１）において、Ｒ１及びＲ２は各々独立に炭素数１〜炭素数３のアルキル基を表し、ｍ及びｎは各々独立に１〜４の整数を表す。この実施の形態では、Ｒ１及びＲ２は各々メチル基、ｍ及びｎは各々１であることが好ましい。

式（１）で示されるイオン交換基を有する両性イオン交換樹脂は、例えば、特公昭６０−４５９４２号公報に記載されている方法に従い、スチレン系の架橋共重合体にハロメチル基等のハロアルキル基を導入し、次いで、Ｎ，Ｎ−ジメチルグリシンの酸無水物、酸アマイド、酸ハロゲン化物、低級アルキルエステル等のＮ−置換−アミノ酸の酸誘導体を反応させた後、加水分解する方法及びこれに準ずる方法により製造される。

スチレン系の架橋共重合体としては、スチレン及びジビニルベンゼンを主成分とする架橋共重合体が好ましい。このような架橋共重合体は公知の方法によって、例えば、スチレン及びこれに対しジビニルベンゼン２〜１６重量％、好ましくは３〜８重量％を主成分とするモノマー混合物を、ラジカル重合開始剤の存在下重合することにより得られる。重合方法は、懸濁重合、乳化重合、溶液重合その他任意の重合法が挙げられ、通常、懸濁重合により粒状の樹脂を得ることが好ましい。
また、モノマー混合物には、ビニルトルエン、エチルスチレンなどのモノビニル化合物；トリビニルベンゼン、ジビニルトルエン等のポリビニル化合物が含まれていてもよい。また重合時に、多孔質化剤を使用して得られる多孔性の架橋共重合体も使用することができる。

また、他の内部塩を形成している両性イオン交換樹脂としては、一般に、スネイクケイジ型と呼ばれている樹脂が挙げられる。ここで、スネイクケイジ型樹脂とは、スチレン系またはアクリル系の強塩基性陰イオン交換樹脂にアクリル酸を含浸し、重合させて得られる複合体である。スネイクケイジ型の両性イオン交換樹脂としては、例えば、リターデイオン１１Ａ−８（ダウケミカル株式会社製）、ダイヤイオンＳＲ−１（三菱化学株式会社製）等の名称で市販されている。

上述した式（１）のイオン交換基を有する両性イオン交換樹脂は、樹脂中の陰イオン交換基と陽イオン交換基との数が同じで互いに会合して内部塩を形成して、過剰の陰イオン交換基または陽イオン交換基が存在しない。このため、分離能が高く、溶離流出液のｐＨが一定であるという利点がある。また、スネイクケイジ型樹脂は長期に使用すると強塩基性樹脂からポリアクリル酸が脱離する場合があるが、式（１）のイオン交換基を有する両性イオン交換樹脂は長期間安定に使用できる等、種々の利点を有している。

この実施の形態で使用する両性イオン交換樹脂は球状樹脂であることが好ましい。また、その粒径は、通常、１００μｍ〜１２００μｍ、好ましくは、１５０μｍ〜３５０μｍである。
両性イオン交換樹脂の内部塩を形成する交換容量は、通常、１．０ｍｅｑ／ｇ樹脂〜６．０ｍｅｑ／ｇ樹脂、好ましくは２．０ｍｅｑ／ｇ樹脂〜４．５ｍｅｑ／ｇ樹脂である。また、両性イオン交換樹脂の水分は、通常、２０重量％〜８０重量％、好ましくは３０重量％〜６０重量％である。

両性イオン交換樹脂の樹脂母体としての網目構造は、ゲル型、ポーラス型またはハイポーラス型のいずれでも良い。スチレン及びジビニルベンゼンの架橋共重合体を樹脂母体とする場合は、ジビニルベンゼン重量％が２％〜１６％、好ましくは３％〜８％である。
分離塔５に充填する両性イオン交換樹脂の層高は、両性イオン交換樹脂の種類、処理する水溶液中の硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩の濃度によって適宜選択され、特に限定されないが、通常１ｍ〜４ｍ程度が良い。

このような両性イオン交換樹脂は、同一樹脂内の陽イオン交換基と陰イオン交換基とによって内部塩を形成し、イオン排除とは反対に電解質を非電解質よりも強く吸着する性質を有し、電解質と非電解質とを分離し得る性質を有する。両性イオン交換樹脂を使用し、水で溶離展開を行うと、吸着力が強い電解質は、非電解質よりも遅れて溶離される（イオン・リターデション）。この実施の形態では、硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩を含む水溶液を両性イオン交換樹脂によって処理すると、硼酸塩に富む画分とヨウ化アルカリ金属塩に富む画分とに分離される。すなわち、ヨウ化アルカリ金属塩は両性イオン交換樹脂に吸着され、水によって溶離させることができる。

次に、図１に示す分離装置Ａの作用について説明する。
図１に示す分離装置Ａにおいて、原液貯槽１中の硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩を含む水溶液は、送液ポンプ４の駆動により配管５ａを介して両性イオン交換樹脂を充填した分離塔５に送液される。次に、溶離液貯槽２に供給された溶離液が同様に分離塔５内に送液され、両性イオン交換樹脂を充填して形成したクロマトグラム分離充填槽により、硼酸塩とヨウ化アルカリ金属塩とが順番に分離される。
具体的には、分離塔５の排出側の配管５ｂに設けられた検出器６の検出結果に基づき、所定の通液倍量（ＢＶ）の範囲で先に流出する硼酸塩を配管７ａを介して硼酸塩回収貯槽７に回収する。続いて、所定の通液倍量（ＢＶ）の範囲で後に流出するヨウ化アルカリ金属塩を配管８ａを介してヨウ化アルカリ金属塩回収貯槽８に回収する。このとき、検出器６により、通液倍量（ＢＶ）または溶離液中の硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩濃度を検出することが好ましい。

続いて、水溶液中の硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩を分離回収した後、所定の通液倍量（ＢＶ）の範囲の流出分を配管３ａを介して溶離液回収貯槽３に回収し、溶離液貯槽２中の溶離液と共に、次のサイクルにおける溶離液の一部として循環使用する。
このような操作が繰り返し行われる。即ち、分離塔５のクロマトグラム分離充填層に硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩を含む水溶液と溶離液とを交互に通液し、硼酸塩を主として含む流出分とヨウ化アルカリ金属塩を主として含む流出分とに分離して回収する。尚、分離装置Ａの各部分の動作は、制御部９により制御される。

図２は、制御部９における分離装置Ａの制御ステップを説明するフローチャートである。分離装置Ａの各部の符号は、図１に示すものを使用する。
初めに、バルブ１１が開けられ送液ポンプ４が駆動して原液貯槽１中の水溶液が分離塔５に形成したクロマトグラム分離充填層に通液される（ステップ１０１）。分離塔５には所定量の水溶液が塔頂から通液される（ステップ１０２）。本実施の形態では、通常１５０ｍｌが通液される。

所定量の水溶液が通液されると、バルブ１１が閉じられ、バルブ２１が開けられて溶離液貯槽２中の溶離液が、同様に分離塔５中のクロマトグラム分離充填層に通液される（ステップ１０３）。続いて、分離塔５の排出側に設けた検出器６により、分離塔５から流出する流出分が、硼酸液が流出される通液倍量（ＢＶ１）に達したことが検出される（ステップ１０４）。

分離塔５からの流出分が通液倍量（ＢＶ１）に達すると、バルブ７１が開けられ、配管７ａを介して硼酸塩を主として含む流出分（硼酸塩）が硼酸塩回収貯槽７に分離回収される（ステップ１０５）。硼酸塩を主として含む流出分の分離回収は、分離塔５から流出する流出分が所定の通液倍量（ＢＶ２）に達するまで行われる（ステップ１０６）。

分離塔５からの流出分が通液倍量（ＢＶ２）に達すると、バルブ７１が閉じられると共にバルブ８１が開けられ、配管８ａを介してヨウ化アルカリ金属塩を主として含む流出分（ヨウ素塩）がヨウ化アルカリ金属塩回収貯槽８に分離回収される（ステップ１０７）。ヨウ化アルカリ金属塩を主として含む流出分の分離回収は、分離塔５から流出する流出分が所定の通液倍量（ＢＶ3）に達するまで行われる（ステップ１０８）。

分離塔５からの流出分が通液倍量（ＢＶ３）に達すると、バルブ８１が閉じられると共にバルブ３１が開けられ、配管３ａを介して分離塔５から流出する流出分の後半部分が溶離液回収貯槽３に回収される（ステップ１０９）。回収された流出分の後半部分は、次のサイクルにおける溶離液の一部として循環使用される。流出分の後半部分の回収は、所定の通液倍量（ＢＶ）に達するまで行われる。尚、検出器６の検出結果に基づく各制御は、所定の通液倍量（ＢＶ）に代えて流出分中のヨウ化アルカリ金属塩の濃度に基づき行われてもよい。
上述した操作が繰り返し行われ、分離塔５のクロマトグラム分離充填層に水溶液と溶離液とが交互に通液され、硼酸塩を主として含む流出分とヨウ化アルカリ金属塩を主として含む流出分とに分離される。また、分離塔５から流出する流出分の後半部分は、次のサイクルにおける溶離液の一部として循環使用される。

次に、上記の実施形態は、硼酸及びヨウ化アルカリ金属塩を含む溶液を使用する加工処理工程から排出される、硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩を含む排液を、分離塔５に通液して、硼酸塩を主として含む流出分と前記ヨウ化アルカリ金属塩を主として含む流出分とに分離するようにしたものであるが、分離塔５に硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩を含む排液を通液する前工程として、硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩を含む排液に、硫酸、塩酸等の鉱酸を加えて、排液中の硼酸塩を硼酸とアルカリ金属塩に変化させる硼酸化処理を行った後、両性イオン交換樹脂を充填した分離塔５に通液し、その後溶離液を通液することにより、アルカリ金属塩を含む流出分と、硼酸を含む流出分と、ヨウ化アルカリ金属塩を含む流出分とに分離することができる。

さらに、両性イオン交換樹脂を充填した分離塔５から流出する硼酸塩を主として含む流出分に、硫酸、塩酸等の鉱酸を加えて、硼酸塩を硼酸とアルカリ金属塩の混合溶液に変化させる硼酸化処理を行い、その後、硼酸とアルカリ金属塩の混合溶液を、両性イオン交換樹脂を充填した分離塔に通液し、その後溶離液を通液し、アルカリ金属塩を含む流出分と硼酸を含む流出分とに分離することができる。

以下、実施例及び比較例に基づきこの発明をより具体的に説明する。尚、この発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
図１に示した分離装置Ａにより、偏光板の製造工程から排出される濃縮排水中に含まれる硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩を分離した。分離塔５としては、内径２０ｍｍのジャケットカラム中に両性イオン交換樹脂（三菱化学株式会社製：ダイヤイオンＡＭＰ０２）３００ｍｌを充填し、層高９６０ｍｍのクロマトグラム分離充填層を形成したものを使用した。濃縮排水としては、硼素イオン濃度６．２ｇ／ｌ、ヨウ素イオン濃度６５．６ｇ／ｌ、ｐＨ１３．１であるものを使用した。

先ず、濃縮排水１５０ｍｌを分離塔５の塔頂から上記クロマトグラム分離充填層に下降流で通水した。通水の空間速度（ＳＶ）は２／時（通液量０．５倍容量／樹脂容量）であり、通水温度は２５℃である。次に、脱塩水１０５０ｍｌを濃縮排水と同様な条件で通水し、分離塔５の排出側に設けた検出器６により、流出分中の硼素イオンとヨウ素イオンとを測定した。図３に、流出分中の硼素イオン及びヨウ素イオンの各濃度と流出水量との関係を示す。図３中、横軸は脱塩水の通液倍量（ＢＶ：ＢＥＤ ＶＯＬＵＭＥ）であり、縦軸は、流出分中の硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩の濃度（Ｋ，Ｉ，Ｂ濃度（ｇ／Ｌ））である。

図３に示す結果から、溶離液である脱塩水の通液倍量（ＢＶ）が、約０．４〜０．８程度の範囲で、硼酸塩が硼素イオン及びカリウムイオンとして分離され、続いて、脱塩水の通液倍量（ＢＶ）が、約１．０〜１．７程度の範囲で、ヨウ化アルカリ金属塩がヨウ素イオン及びカリウムイオンとして分離されることが分かる。
ここで、各組成の回収率は、脱塩水の通液倍量（ＢＶ）０．３９〜０．８６の範囲において、硼素イオンの回収濃度が２．３（ｇ／Ｌ）（回収率９６％）であり、ヨウ素（Ｉ）イオンの回収濃度が１６．３（ｇ／Ｌ）（回収率８９％）である。ただし、ヨウ化カリウム（ＫＩ）としての回収濃度は２１．３（ｇ／Ｌ）である。

（実施例２）
実施例１と同様な操作により、偏光板の製造工程から排出される濃縮排水中に含まれる硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩を分離した。続いて、分離塔５の排出側から流出する流出分の通液倍量（ＢＶ）が２．５〜４の範囲を配管３ａを介して溶離液回収貯槽３に回収し、次のサイクルにおける溶離液の一部として循環使用した。さらに、この操作を１０回（１０サイクル）繰り返した。図４に、循環使用した溶離液による流出分中の硼素イオン及びヨウ素イオンの各濃度と流出水量との関係を示す。図４中、横軸は脱塩水の通液倍量（ＢＶ）であり、縦軸は、流出分中の硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩の濃度（ＥＣ（ｍＳ／ｃｍ））である。尚、図４に示した流出曲線のサイクル数は、１（ＲＵＮ−９−１），２（ＲＵＮ−９−２），７（ＲＵＮ−９−７），８（ＲＵＮ−９−８），９（ＲＵＮ−９−９），１０（ＲＵＮ−９−１０）である。

図４に示す結果から、通液倍量（ＢＶ）が２．５〜４の範囲を回収し、次のサイクルにおける溶離液の一部として循環使用した場合は、サイクル数（１〜１０）を重ねても実施例１と同様に硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩が分離されることが分かる。このため、濃縮排水中に含まれる各イオンを分離するために必要な溶離液の使用量を大幅に削減することができた。
以上、両性イオン交換樹脂により、偏光板の製造工程から排出される排水中に含まれる硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩の除去が可能であることが確認された。

（硼酸の回収）
分離した硼酸塩を含む流出分から硼酸を回収するには、硼酸塩を含む分離液に硫酸を添加し、９０℃で６０分間攪拌した後、２０℃まで冷却して結晶を析出させ、結晶をろ過して、６０℃で乾燥させると、針状結晶物が得られた。この針状結晶物は、マンニトールを添加して中和滴定したところ、９９．８％の硼酸であることが確認された。

（ヨウ素の回収）
分離したヨウ化アルカリ金属塩、上記の実施例では、ヨウ化カリウムからヨウ素を分離回収する方法としては、ブローアウト法、イオン交換樹脂法、活性炭法などがあり、ブローアウト法により、ヨウ素を回収する方法について説明する。
ヨウ化カリウム液に塩素を吹き込み、ヨウ素イオンをすべて分子状ヨウ素として遊離させる。
２ＫＩ＋Ｃｌ_２→Ｉ_２＋２ＫＣｌ
次いで、放散塔で反応液を分散硫化させ、向流の空気でストリッピングし分子状ヨウ素を追い出し、空気相に移送させる。
ヨウ素を含んだ空気は、重亜硫酸ソーダＮａＨＳＯ_３と接触させてヨウ素をヨウ化水素に還元し、吸収塔で水に吸収させる。
Ｉ_２＋ＮａＨＳＯ_３＋Ｈ_２Ｏ→２ＨＩ＋ＮａＨＳＯ_４
吸収液に塩素を吹き込んでヨウ化水素を再びヨウ素に酸化し析出沈降させる。
２ＨＩ＋Ｃｌ_２→Ｉ_２＋２ＨＣｌ
結晶化したヨウ素は上澄みを除き、加熱溶融後、フレーカー等により冷却・固化させフレーク状あるいはプリル状の製品とする。

この発明の実施の形態が適用される硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩の分離装置の一例を説明するフローシートである。 制御部における分離装置の制御ステップを説明するフローチャートである。 実施例１における流出分中の硼素イオン及びヨウ素イオンの各濃度と流出水量との関係を示す図である。 実施例２における循環使用した溶離液による流出分中の硼素イオン及びヨウ素イオンの各濃度と流出水量との関係を示す図である。

符号の説明

１…原液貯槽、２…溶離液貯槽、３…溶離液回収貯槽、４…送液ポンプ、５…分離塔、６…検出器、７…硼酸塩回収貯槽、８…ヨウ化アルカリ金属塩回収貯槽、９…制御部、１１，２１，３１，７１，８１…バルブ

Claims (14)

1. 硼酸及びヨウ化アルカリ金属塩を含む溶液を使用する加工処理工程から排出される、硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩を含む排液を、両性イオン交換樹脂を充填した分離塔に通液し、前記排液を通液した前記分離塔に溶離液を通液し、前記硼酸塩を主として含む流出分と前記ヨウ化アルカリ金属塩を主として含む流出分とに分離することを特徴とする硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩を含む排液の処理方法。
2. 分離したヨウ化アルカリ金属塩を、前記加工処理工程又はヨウ素化合物供給メーカーに戻して再利用することを特徴とする請求項１記載の硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩を含む排液の処理方法。
3. 前記両性イオン交換樹脂を充填した分離塔から流出する硼酸塩を主として含む流出分に、硫酸、塩酸等の鉱酸を加えて、硼酸塩を硼酸とアルカリ金属塩の混合溶液に変化させる硼酸化処理を行い、その後、硼酸とアルカリ金属塩の混合溶液を、両性イオン交換樹脂を充填した分離塔に通液し、その後溶離液を通液し、アルカリ金属塩を含む流出分と硼酸を含む流出分とに分離することを特徴とする請求項１記載の硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩を含む排液の処理方法。
4. 分離回収した硼酸溶液又は硼酸溶液から得られる粉末硼酸を、前記加工処理工程に戻して再利用することを特徴とする請求項３記載の硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩を含む排液の処理方法。
5. 硼酸及びヨウ化アルカリ金属塩を含む溶液を使用する加工処理工程から排出される、硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩を含む排液に、硫酸、塩酸等の鉱酸を加えて、排液中の硼酸塩を硼酸とアルカリ金属塩に変化させる硼酸化処理を行った後、両性イオン交換樹脂を充填した分離塔に通液し、その後溶離液を通液し、アルカリ金属塩を含む流出分と、硼酸を含む流出分と、ヨウ化アルカリ金属塩を含む流出分とに分離することを特徴とする硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩を含む排液の処理方法。
6. 分離した硼酸溶液又は硼酸溶液から得られる粉末硼酸、及びヨウ化アルカリ金属塩溶液を、前記加工処理工程に戻して再利用することを特徴とする請求項５記載の硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩を含む排液の処理方法。
7. 前記両性イオン交換樹脂は、架橋共重合体に結合した下記（１）式で示されるイオン交換基を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩を含む排液の処理方法。
   

   

   （式（１）において、Ｒ１及びＲ２は各々独立に炭素数１〜炭素数３のアルキル基を表し、ｍ及びｎは各々独立に１〜４の整数を表す。）
8. 前記ヨウ化アルカリ金属塩を主として含む前記流出分中の当該ヨウ化アルカリ金属塩の濃度が１０（ｍＳ／ｃｍ）以下の当該流出分の一部を回収し、前記溶離液として循環使用することを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載の硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩を含む排液の処理方法。
9. 前記分離塔から流出する前記流出分の通液倍量（ＢＶ）が２．５〜４の範囲の当該流出分を回収し、前記溶離液として循環使用することを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載の硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩を含む排液の処理方法。
10. 前記硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩を含む排液は、ポリビニルアルコールフィルムを含む光学フィルムの製造工程から排出される濃縮排水であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかの項に記載の硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩を含む排液の処理方法。
11. 硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩を含む排水と溶離液とを貯留する供給系と、前記排液中に含まれる前記硼酸塩及び前記ヨウ化アルカリ金属塩を、前記溶離液を流下させて分離する両性イオン交換樹脂を充填した分離塔を有する分離系と、前記分離系により分離された前記硼酸塩を主として含む流出分と前記ヨウ化アルカリ金属塩を主として含む流出分とを貯留する回収系と、を備えることを特徴とする分離装置。
12. 前記分離系は、前記分離塔の排出側から流出する前記流出分の通液倍量（ＢＶ）と硼酸塩及びヨウ化アルカリ金属塩の濃度を検出する検出器を有することを特徴とする請求項１１に記載の分離装置。
13. 前記供給系は、前記分離塔から流出する前記流出分の一部を前記溶離液と共に循環使用するために回収貯留する溶離液回収貯槽をさらに有することを特徴とする請求項１１に記載の分離装置。
14. 前記分離塔は、スチレン及びジビニルベンゼンを主成分とする架橋共重合体に下記（１）式で示されるイオン交換基が結合した前記両性イオン交換樹脂からなるクロマトグラム分離充填層を有することを特徴とする請求項１１に記載の分離装置。
    

    

    （式（１）において、Ｒ1及びＲ2は各々独立に炭素数１〜炭素数３のアルキル基を表し、ｍ及びｎは各々独立に１〜４の整数を表す。）

Images