JP2010069399A - ホウ素分離システム - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成および低コストで、ホウ素を含有する原水を、ホウ素と処理水とに分離することができる。
【解決手段】ホウ酸、ホウ酸イオンまたはホウ酸塩を含む原水が供給されると、供給された原水に電圧を印加し、還元によってホウ素を生成する化学処理槽１６ａと、化学処理槽１６ａで生成されたホウ素を回収する回収槽２１とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ホウ素を含有する原水を、ホウ素と処理水とに分離するホウ素分離システムに関する。

ホウ素は、ガラス産業やメッキ産業等において工業材料として広く利用される物質である。一方、ホウ素は、神経障害や消化器異常等、人体に悪影響を及ぼす物質として知られている。そのため、ホウ素の排水基準値は１０ｍｇ／Ｌ、環境基準値は１ｍｇ／Ｌと規定されており、ホウ素を含有する産業排水からはホウ素を除去する必要がある。

海水には、４〜５ｍｇ／Ｌの濃度でホウ素が存在している。したがって、仮に、海水から水道水を生産しようとする場合には、海水からホウ素を除去する必要がある。また、海水からホウ素を選択的に回収することができれば、海水から回収したホウ素を工業材料として利用することができる。日本では、工業材料のホウ素の略１００％を海外から輸入しており、海水からホウ素を回収できれば、このホウ素の回収は有効である。

ホウ素含有水をホウ素と処理水とに分離する方法としては、「凝集沈殿法」、「イオン交換樹脂法」または「逆浸透膜法」が知られている。「凝集沈殿法」は、ホウ酸イオンを含む水中にカルシウム系またはアルミニウム系の凝集剤を注入し、凝集剤にホウ素を取り込んで共沈させる方法である（例えば、特許文献１参照）。また、「イオン交換樹脂法」は、水中に溶解している多様な形態のホウ酸イオンをイオン交換樹脂により捕捉、除去、回収する方法である（例えば、特許文献２参照）。また、「逆浸透膜法」は、酢酸セルロース系またはポリアミド系の逆浸透膜で処理する方法である。
特開２００３−２３６５６２号公報 特開平９−３１４１３０号公報 特開平９−２９０２７５号公報

しかしながら、凝集沈殿法では、ホウ素の回収率が低く、しかも大量に発生したホウ素を含む汚泥を処理している。また、イオン交換樹脂法では、大量のイオン交換樹脂が必要である。さらに、逆浸透膜法では、ホウ素の除去率が４５〜７５％であり、通常は２段階の複雑な処理が必要である。

上記課題に鑑み、本発明は、簡単な構成および低コストで、ホウ素を含有する原水を、ホウ素と処理水とに分離するホウ素分離システムを提供する。

本発明の特徴に係るホウ素分離システムは、ホウ酸、ホウ酸イオンまたはホウ酸塩を含む原水が供給されると、供給された原水に電圧を印加し、還元によってホウ素を生成する化学処理槽と、前記化学処理槽で生成されたホウ素を回収する回収槽とを備える。

また、本発明の他の特徴に係るホウ素分離システムは、ホウ酸、ホウ酸イオンまたはホウ酸塩を含む原水を、ホウ酸、ホウ酸イオンまたはホウ酸塩を含む濃縮液とホウ酸、ホウ酸イオンまたはホウ酸塩を含まない処理水とに分離する第１の分離手段と、前記分離手段から濃縮液が供給されると、供給された濃縮液に電圧を印加し、還元によってホウ素を生成する化学処理槽と、前記化学処理槽で生成されたホウ素を回収する回収槽とを備える。

本発明によれば、簡単な構成および低コストで、ホウ素を含有する原水を、ホウ素と処理水とに分離することができる。

以下に図面を用いて本発明の各実施形態に係るホウ素分離システムについて説明する。このホウ素分離システムは、ホウ素含有水である原水を、ホウ素とホウ素を含まない処理水とに分離する。ホウ素は、水に溶けやすい性質であるため、ホウ素含有水は、ホウ酸、ホウ酸イオンまたはホウ酸塩としてホウ素を含んでいる。そのため、本発明に係るホウ素分離システムは、ホウ酸、ホウ酸イオンまたはホウ酸塩からホウ素を生成した後、ホウ素を回収する。例えば、このホウ素分離システムで分離された処理水は、有害物質であるホウ素が除去されているため、水道水として利用することができる。また例えば、ホウ素分離システムで分離されたホウ素は、回収後に工業材料として利用することができる。なお、以下の説明において、同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

〈第１の実施形態〉
図１に示すように、第１の実施形態に係るホウ素分離システム１ａは、原水に含まれる不純物を除去する処理手段である原水槽１１、前処理手段１３および調整槽１４と、ホウ酸、ホウ酸イオン、または、ホウ酸塩を含む原水に電圧を印加して電気化学的な処理を施し、還元によってホウ素を生成する化学処理槽である電解槽１６ａと、生成されたホウ素を含むホウ素含有水を、ホウ素と処理水とに分離する分離手段１８と、電解槽１６ａで原水から電極に析出されたホウ素を回収する回収槽２１とを備えている。

原水槽１１は、処理対象として供給される原水を一時貯水し、貯水する原水が含む不純物（夾雑物や砂）をスクリーニングや沈降により原水から不純物を除去する。原水槽１１で不純物が除去された原水は、ポンプ１２によって前処理手段１３に送水される。

前処理手段１３は、原水をろ過することによって原水槽１１で除去することのできない不純物を除去し、調整槽１４に送水する。この前処理手段１３は、例えば、（１）原水に凝集剤を注入して不純物を沈澱させて砂ろ過する処理、（２）原水に凝集剤を注入して不純物を浮上させて分離する処理、（３）原水に凝集剤を注入して精密ろ過膜（MF膜）でろ過する処理、または、（４）原水に凝集剤を注入して限界ろ過膜（UF膜）でろ過する処理を実行する手段である。

前処理手段１３では、原水槽１１で除去できない沈降しにくい不純物を除去することができるが、ホウ素分離システム１ａの分離対象であるホウ素は、この前処理手段１３によっても分離することはできない。したがって、前処理手段１３から送水される原水は、ホウ酸、ホウ酸イオンまたはホウ酸塩を含んでいる。

調整槽１４は、前処理手段１３でろ過された原水を一時貯水する。その後、調整槽１４で貯水された原水は、ポンプ１５によって、電解槽１６ａに送水される。

電解槽１６ａでは、送水される原水に電圧を印加して、還元によって原水に含まれるホウ酸、ホウ酸イオン、または、ホウ酸塩からホウ素を生成して不溶化する。例えば、電解槽１６ａに供給された原水がホウ酸を含む場合、下記の式（１）に示す反応が起こる。また、電解槽１６ａに供給された原水がホウ酸イオンを含む場合、下記の式（２）に示す反応が起こる。

H₃BO₃（aq）＋ 3H⁺＋ 3e^- → B ＋ 3H₂O ・・・（１）
H₃BO₃ ^- ＋ H₂O＋ 3e^- → B ＋ 4OH^- ・・・（２）
ここで、電解槽１６ａにおける反応電位は、標準電位と、原水に含まれる反応物質の濃度に応じて定められる。例えば、ホウ酸を含む原水に関する式（１）の場合の標準電位は−0.87Ｖ（25℃）であり、この場合の印加電圧は、標準電位と、電解槽１６ａ中のホウ酸H₃BO₃，水素イオンH⁺，ホウ素Bおよび水H₂Oの濃度に応じて定められる。また、ホウ酸イオンを含む原水に関する式（２）の場合の標準電位は−1.79Ｖ（25℃）であり、この場合の印加電圧は、標準電位と、ホウ酸イオンH₃BO₃ ^-，水H₂O，ホウ素B，水酸化物イオンOH^-の濃度に応じて定められる。

電解槽１６ａはホウ素含有水が供給されると、電極近傍で（１）および（２）の反応によりホウ素が析出して、一部は電極に付着し、残りはホウ素含有水として分離手段１８へ送水される。電極近傍に析出したホウ素は、定期的、例えば、分離手段１８の洗浄時に電極の電位を一時的に反転または短絡させることで、電極付近に付着した析出物を除去し、電極近傍のホウ素含有水を析出物と共にライン１９ａを介して回収槽２１へと送水する。この操作により、電極に析出していたホウ素及び電極近傍で還元されていたホウ素の回収とともに、電極の性能を回復することができる。電解槽１６ａには、ホウ素を回収する回収槽２１と分離手段１８が接続されている。電極近傍から離れたホウ素は、（１）および（２）の逆反応により、一部はホウ酸、ホウ酸イオン、または、ホウ酸塩に戻るが、一部は析出したホウ素のまま、分離手段１８へ送水される。

分離手段１８はホウ素含有水の脱塩が主目的であるが、電解槽１６ａで除去した残りのホウ素含有水が供給されると、析出したホウ素がそのままの形態であれば、分離手段１８で供給されたホウ素含有水をホウ素と処理水とに分離する。また、分離手段１８は、処理水をライン１９ｄから排出する。このとき、分離手段１８は、原水から一部のホウ素を分離するが、ホウ素のみを選択して回収することは困難であるため、実際には、ライン１９ｂから排出されるのは、原水から処理水が分離された後の濃縮液となる。

例えば、分離手段１８は、逆浸透膜（RO膜）のような分離膜であり、電解槽で析出したホウ素がそのままの形状であれば分離することができる。また、RO膜はホウ酸やホウ酸イオンまたはホウ酸塩である場合には、分子が小さいため、一部はRO膜を透過してしまうが、電解槽１６ａ及び回収槽２１においてあらかじめホウ素を回収しているので、ホウ酸やホウ酸イオンまたはホウ酸塩として残っている量が少なく、システムとしては高いホウ素回収効率となる。

ライン１９ｂには、図１に示すようにライン１９ｃが接続されおり、例えば、濃縮液のホウ素の濃度が高いときには、分離手段１８から排出された濃縮液は、ライン１９ｂを介して調整槽１４に供給される。この場合、濃縮液を調整槽１４に返送するか否かは、ライン１９ｂに接続されるバルブ２０ｂとライン１９ｃに接続されるバルブ２０ｃの開閉により調節する。具体的には、バルブ２０ｂを閉とし、バルブ２０ｃを開としたときに、濃縮液を調整槽１４に返送することができる。なお、バルブ２０ｂ，２０ｃによってライン１９ｂ，１９ｃの流量の割合をコントロールし、同時に分離手段１８から排出された濃縮液の一部を排出し、残りを調整槽１４に返送することも可能である。

上述した第１の実施形態に係るホウ素分離システム１ａでは、電解槽１６ａにおいて還元によってホウ素を原水から分離し、電解槽１６ａで原水から分離したホウ素を回収槽２１で回収することができる。

なお、図１に示すホウ素分離システム１ａの回収槽２１で回収された回収物にはホウ素以外の不純物も含まれるので、回収物は図示しない精製工程に運ばれ、精製条件を整えることで、不純物が取り除かれ純度の高いホウ素を得ることができる。

〈第２の実施形態〉
図２に示すように、第２の実施形態に係るホウ素分離システム１ｂは、図１に示した第１の実施形態に係るホウ素分離システム１ａと比較して、調整槽１４の後段に電解槽１６ａを備えず、原水槽１１と前処理手段１３の間に電解槽１６ｂが設置されている点で異なる。また、ホウ素分離システム１ｂでは、分離手段１８から排出された濃縮液は、調整槽１４ではなく、電解槽１６ｂに返送される。

電解槽１６ｂでは、図１に示した電解槽１６ａと同様に原水に電圧を印加するが、電解槽１６ｂには前処理手段１３で不純物を除去する前の原水が送水されるため、電解槽１６ｂに供給される原水の方が、前処理手段１３の後段に設置される電解槽１６ａに供給される原水よりも多くの不純物が含まれており電解質濃度が高い。したがって、前処理手段１３の前段に電解槽１６ｂを設置した場合、電解槽１６ｂでの導電率が高くなるため、印加電圧を低くすることができる。

上述した第２の実施形態に係るホウ素分離システム１ｂでは、電解槽１６ｂにおいて還元によってホウ素を原水から分離し、電解槽１６ｂで原水から分離したホウ素を回収槽２１で回収することができる。

また、第２の実施形態に係るホウ素分離システム１ｂでは、電解槽１６ｂは電解質濃度の高い原水に電圧を印加するため、第１の実施形態に係るホウ素分離システム１ａの場合と比較して、印加電圧を低減し、省電力を実現することができる。

なお、図２に示すホウ素分離システム１ｂの回収槽２１で回収された回収物にはホウ素以外の不純物も含まれるので、回収物は図示しない精製工程に運ばれ、精製条件を整えることで、不純物が取り除かれ純度の高いホウ素を得ることができる。

〈第３の実施形態〉
図３に示すように、第３の実施形態に係るホウ素分離システム１ｃは、図１に示した第１の実施形態に係るホウ素分離システム１ａと比較して、調整槽１４の後段に電解槽１６ａを備えず、ライン１９ｃ上に電解槽１６ｃが設置されている点で異なる。

電解槽１６ｃでは、図１に示した電解槽１６ａと同様に原水に電圧を印加するが、電解槽１６ｂには分離手段１８で処理水が分離された後のホウ酸、ホウ酸イオンまたはホウ酸塩を含む濃縮液が送水されるため、電解槽１６ｃに供給される濃縮液の方が、分離手段１８の前段に設置される電解槽１６ａに供給される原水よりも電解質濃度が高い。したがって、分離手段１８の後段に電解槽１６ｃを設置した場合、電解槽１６ｃでの導電率が高くなるため、印加電圧を低くすることができる。

上述した第３の実施形態に係るホウ素分離システム１ｃは、電解槽１６ｃにおいて還元によってホウ素を原水から分離し、電解槽１６ｃで原水から分離したホウ素を回収槽２１で分離することができる。

また、第３の実施形態に係るホウ素分離システム１ｃでは、電解槽１６ｃは電解質濃度の高い濃縮液に電圧を印加するため、第１の実施形態に係るホウ素分離システム１ａの場合と比較して、印加電圧を低減し、省電力を実現することができる。

なお、図３に示すホウ素分離システム１ｃの回収槽２１で回収された回収物にはホウ素以外の不純物も含まれるので、回収物は図示しない精製工程に運ばれ、精製条件を整えることで、不純物が取り除かれ純度の高いホウ素を得ることができる。

〈第４の実施形態〉
図４に示すように、第４の実施形態に係るホウ素分離システム１ｄは、ホウ酸、ホウ酸イオン、または、ホウ酸塩を含む原水を、ホウ酸、ホウ酸イオン、または、ホウ酸塩を含むホウ酸含有水と、ホウ酸、ホウ酸イオン、または、ホウ酸塩以外の不純物を含む不純物含有水とに分離する第１の分離手段２２ａと、第１の分離手段２２ａで分離されたホウ酸含有水に電圧を印加して電気化学的な処理を施し、還元によってホウ素を生成する化学処理槽である電解槽１６ｄと、生成されたホウ素を含むホウ素含有水を、ホウ素と処理水とに分離する第２の分離手段２２ｂと、第２の分離手段２２ｂでホウ素含有水から分離されたホウ素を回収する回収槽２１とを備えている。

第１の分離手段２２ａは、ホウ酸含有水を電解槽１６ｄに送水し、不純物含有水をライン１９ｅから排出する。第１の分離手段２２ａは、逆浸透膜のような分離膜であるが、例えば、原水からホウ酸、ホウ酸イオンおよびホウ酸塩以外の不純物を分離することができるナノろ過膜（NF膜）のような分離膜を用いることでポンプ動力を低減することもできる。

図４に示すように、ライン１９ｅにはライン１９ｆが接続されており、第１の分離手段２２ａから排出された不純物含有水を、ライン１９ｆを介して調整槽１４に循環し、第１の分離手段２２ａで再び分離処理を行なうこともできる。例えば、第１の分離手段２２ａにおける分離の精度が低い場合、複数回の分離処理を行なうことで不純物含有水からホウ酸、ホウ酸イオン、または、ホウ酸塩を分離することができる。不純物含有水をラインｆを介して調整槽１４に返送するためには、バルブ２０ｅを閉にし、バルブ２０ｆを開にすればよい。

電解槽１６ｄでは、図１に示した電解槽１６ａと同様にホウ酸含有水に電圧を印加し、還元によってホウ素を生成する。そして、回収槽２１にてホウ素が回収される。

上述した第４の実施形態に係るホウ素分離システム１ｄでは、電解槽１６ｄにおいて還元によってホウ素を生成し、電解槽１６ｄで原水から分離したホウ素を回収槽２１で回収することができる。

また、第４の実施形態に係るホウ素分離システム１ｄでは、電解槽１６ｄは、第１の分離手段２２ａで他の不純物を分離したホウ酸含有水からホウ酸を生成するため、第１の実施形態にかかるホウ素分離システム１ａの場合と比較して、回収するホウ素の純度を向上することができる。

なお、図４に示すホウ素分離システム１ｄの回収槽２１で回収された回収物にはホウ素以外の不純物も含まれるので、回収物は図示しない精製工程に運ばれ、精製条件を整えることで、不純物が取り除かれ純度の高いホウ素を得ることができる。

〈第５の実施形態〉
図５に示すように、第５の実施形態に係るホウ素分離システム２ａは、図１に示した第１の実施形態に係るホウ素分離システム１ａと比較して、電解槽１６ａとポンプ１７の間に晶析槽２３が設置されている点と、晶析槽２３に回収槽２１が設置されている点で異なる。また、ホウ素分離システム２ａでは、ライン１９ｃを有していない。

この晶析槽２３は、電解槽１６ａで生成されたホウ素（電解槽１６ａの電極付近に付着し、定期的に除去された析出物としてのホウ素を含む）を含有した原水が供給されると、この原水を貯水するとともに、ホウ素がホウ酸、ホウ酸イオン、または、ホウ酸塩に戻る前に、原水の温度やｐＨを変化させたり、助剤を添加することで、ホウ素の不溶化を促進させる。

第１の実施形態では、電解槽１６ａで生成されたホウ素の一部がホウ酸、ホウ酸イオン、または、ホウ酸塩に戻ることが考えられたが、電解槽１６ａで生成されたホウ素が晶析槽２３で不溶化の促進がなされるため、ホウ素として存在させることが可能となる。

晶析槽２３で不溶化されたホウ素の回収は、晶析槽２３でホウ素を沈降させ、底部に溜まったホウ素を回収槽２１に回収することで可能となる。このように晶析槽２３を利用した場合、この晶析槽２３において十分にホウ素を回収することができるため、濃縮液を調整槽１４に返送する必要がなくなる。

上述した第５の実施形態に係るホウ素分離システム２ａでは、このように晶析槽２３でホウ素の不溶化を促進させることで、回収槽２１におけるホウ素の回収効率を向上させることができる。

なお、図５に示すホウ素分離システム２ａの回収槽２１回収された回収物にはホウ素以外の不純物も含まれるので、回収物は図示しない精製工程に運ばれ、精製条件を整えることで、不純物が取り除かれ純度の高いホウ素を得ることができる。また、電解槽１６ａの電極付近に付着し、定期的に除去された析出物としてのホウ素の回収は、第１の実施形態のように電解槽１６ａに回収槽２１を接続して回収しても良い。

〈第６の実施形態〉
図６に示すように、第６の実施形態に係るホウ素分離システム２ｂは、図２に示した第２の実施形態に係るホウ素分離システム１ｂと比較して、電解槽１６ｂとポンプ１７の間に、電解槽１６ｂから供給される原水を貯水し、この原水の温度やｐＨを変化させたり、助剤を添加することで、ホウ素の不溶化を促進させる晶析槽２３が設置されている点と、晶析槽２３に回収槽２１が設置されている点で異なる。また、ホウ素分離システム２ｂでは、ライン１９ｃを有していない。

上述した第６の実施形態に係るホウ素分離システム２ｂでは、第５の実施形態のように晶析槽２３でホウ素の不溶化を促進させることで、回収槽２１におけるホウ素の回収効率を向上させることができる。また、このように晶析槽２３を利用した場合、この晶析槽２３において十分にホウ素を回収することができるため、濃縮液を調整槽１４に返送する必要がなくなる。

なお、図６に示すホウ素分離システム２ｂの回収槽２１で回収された回収物にはホウ素以外の不純物も含まれるので、回収物は図示しない精製工程に運ばれ、精製条件を整えることで、不純物が取り除かれ純度の高いホウ素を得ることができる。

〈第７の実施形態〉
図７に示すように、第７の実施形態に係るホウ素分離システム２ｃは、図３に示した第２の実施形態に係るホウ素分離システム１ｃと比較して、電解槽１６ｃとポンプ１７の間に、電解槽１６ｂから供給される原水を貯水し、この原水に熱や薬品を加えたり、圧力を低下させることで、ホウ素の不溶化を促進させる晶析槽２３が設置されている点と、晶析槽２３に回収槽２１が設置されている点で異なる。

上述した第７の実施形態に係るホウ素分離システム２ｃでは、第５の実施形態のように晶析槽２３でホウ素の不溶化を促進させることで、回収槽２１におけるホウ素の回収効率を向上させることができる。

なお、図７に示すホウ素分離システム２ｃの回収槽２１で回収された回収物にはホウ素以外の不純物も含まれるので、回収物は図示しない精製工程に運ばれ、精製条件を整えることで、不純物が取り除かれ純度の高いホウ素を得ることができる。

〈第８の実施形態〉
図８に示すように、第８の実施形態に係るホウ素分離システム２ｄは、図４に示した第４の実施形態に係るホウ素分離システム１ｄと比較して、電解槽１６ｄとポンプ１７の間に、電解槽１６ｂから供給される原水を貯水し、この原水に熱や薬品を加えたり、圧力を低下させることで、ホウ素の不溶化を促進させる晶析槽２３が設置されている点と、晶析槽２３に回収槽２１が設置されている点で異なる。また、ホウ素分離システム２ｄでは、ライン１９ｃを有していない。

上述した第８の実施形態に係るホウ素分離システム２ｄでは、第５の実施形態のように晶析槽２３でホウ素の不溶化を促進させることで、回収槽２１におけるホウ素の回収効率を向上させることができる。また、このように晶析槽２３を利用した場合、この晶析槽２３において十分にホウ素を回収することができるため、濃縮液を調整槽１４に返送する必要がなくなる。

なお、図８に示すホウ素分離システム２ｄの回収槽２１で回収された回収物にはホウ素以外の不純物も含まれるので、回収物は図示しない精製工程に運ばれ、精製条件を整えることで、不純物が取り除かれ純度の高いホウ素を得ることができる。

〈第９の実施形態〉
図９に示すように、第９の実施形態に係るホウ素分離システム３ａは、図１に示した第１の実施形態に係るホウ素分離システム１ａと比較して、ポンプ１７と分離手段１８の間に吸着剤注入手段２４を備えている点で異なる。また、ホウ素分離システム３ａでは、電解槽１６ａではなく、分離手段１８に回収槽２１が接続されている。

この吸着剤注入手段２４は、電解槽１６ａで生成したホウ素（電解槽１６ａの電極付近に付着し、定期的に除去された析出物としてのホウ素を含む）を含む原水に、ホウ素を吸着する吸着剤を注入する。この吸着剤は、例えば、粉末活性炭や、磁性担体の表面にホウ素を吸着する物質をコーティングした粒子である。この吸着剤注入手段２４が原水に注入する吸着剤は、ホウ酸、ホウ酸イオン、または、ホウ酸塩を吸着することは困難であるが、電解槽１６ａで生成したホウ素を吸着しやすい性質があるので、電解槽１６ａで生成したホウ素を吸着剤で吸着させることができる。

分離手段１８では、このホウ素が吸着した吸着剤を分離する。吸着剤は大きさをコントロールして製造することができるので、分離手段１８で容易に分離し、回収槽２１で回収することができる。

また、分離手段としては、処理水を水道水として利用できる水質を求めるのであれば、ホウ素が吸着した吸着剤以外の不純物除去のために、逆浸透膜（ＲＯ膜）を使用するが、ホウ素の分離回収を主たる目的とし吸着剤の分離を行うのであれば、吸着剤の大きさに応じて、精密ろ過膜（ＭＦ膜）、限界ろ過膜（ＵＦ膜）等を使用することで、ろ過に必要な圧力が低くなり、ポンプ動力を低減することができる。

上述した第９の実施形態に係るホウ素分離システム３ａでは、このように吸着剤注入手段２４によって注入された吸着剤にホウ素を吸着させて分離することで、分離手段１８におけるホウ素の分離効率が向上する。

なお、図９に示すホウ素分離システム３ａは、回収槽２１を内部に備える構成であるが、ホウ素分離システムから排出されるホウ素の回収はシステムの外部で行なってもよい。

また、電解槽１６ａの電極付近に付着し、定期的に除去された析出物としてのホウ素の回収は、第１の実施形態のように電解槽１６ａに回収槽２１を設けて回収しても良い。ホウ素を回収して精製する工程を外部に設けることにより、純度の高いホウ素を得ることができる。

〈第１０の実施形態〉
図１０に示すように、第１０の実施形態に係るホウ素分離システム３ｂは、図２に示した第２の実施形態に係るホウ素分離システム１ｂと比較して、ポンプ１７と前処理手段１３の間に、ホウ素を吸着する吸着剤を原水に注入する吸着剤注入手段２４を備えている点で異なる。また、ホウ素分離システム３ｂでは、電解槽１６ｂではなく、前処理手段１３に設けられたろ過膜に回収槽２１が接続されている。

上述した第１０の実施形態に係るホウ素分離システム３ｂでは、第９の実施形態のように吸着剤注入手段２４によって注入された吸着剤にホウ素を吸着させて分離することで、分離手段１８におけるホウ素の分離効率が向上する。

なお、図１０に示すホウ素分離システム３ｂは、回収槽２１を内部に備える構成であるが、ホウ素分離システムから排出されるホウ素の回収はシステムの外部で行なってもよい。ホウ素を回収して精製する工程を外部に設けることにより、純度の高いホウ素を得ることができる。

〈第１１の実施形態〉
図１１に示すように、第１１の実施形態に係るホウ素分離システム３ｃは、図３に示した第３の実施形態に係るホウ素分離システム１ｃと比較して、ポンプ１７と調整槽１４の間に、ホウ素を吸着する吸着剤を原水に注入する吸着剤注入手段２４と、ホウ素と処理水とを分離する分離手段２５とを備えている点で異なる。また、ホウ素分離システム３ｃでは、回収槽２１が分離手段２５の後段に設けられている。

この第１１の実施形態に係るホウ素分離システム３ｃでは、吸着剤注入手段２４が電解槽１６ｃで濃縮液に電圧を印加して生成されたホウ素を含む濃縮液に吸着剤を注入し、吸着剤にホウ素を吸着させる。分離手段２５では、吸着剤によって吸着されたホウ素と、処理水とを分離して、ホウ素を回収槽２１に排出し、処理水は調整槽１４に循環させる。

上述した第１１の実施形態に係るホウ素分離システム３ｃでは、第９の実施形態のように吸着剤注入手段２４によって注入された吸着剤で吸着されたホウ素を分離することで、分離手段２５におけるホウ素の分離効率が向上する。

なお、図１１に示すホウ素分離システム３ｃは、回収槽２１を内部に備える構成であるが、ホウ素分離システムから排出されるホウ素の回収はシステムの外部で行なってもよい。ホウ素を回収して精製する工程を外部に設けることにより、純度の高いホウ素を得ることができる。

〈第１２の実施形態〉
図１２に示すように、第１２の実施形態に係るホウ素分離システム３ｄは、図４に示した第４の実施形態に係るホウ素分離システム１ｄと比較して、ポンプ１５と第２の分離手段２２ｂの間に、ホウ素を吸着する吸着剤を原水に注入する吸着剤注入手段２４を備えている点で異なる。また、ホウ素分離システム３ｂでは、電解槽１６ｂではなく、第２の分離手段２２ｂに回収槽２１が接続されている。

上述した第１２の実施形態に係るホウ素分離システム３ｄでは、第９の実施形態のように吸着剤注入手段２４によって注入された吸着剤で吸着されたホウ素を分離することで、第２の分離手段２２ｂにおけるホウ素の分離効率が向上する。

なお、図１２に示すホウ素分離システム３ｄは、回収槽２１を内部に備える構成であるが、ホウ素分離システムから排出されるホウ素の回収はシステムの外部で行なってもよい。ホウ素を回収して精製する工程を外部に設けることにより、純度の高いホウ素を得ることができる。

本発明の第１の実施形態に係るホウ素分離システムの構成を説明する図である。 本発明の第２の実施形態に係るホウ素分離システムの構成を説明する図である。 本発明の第３の実施形態に係るホウ素分離システムの構成を説明する図である。 本発明の第４の実施形態に係るホウ素分離システムの構成を説明する図である。 本発明の第５の実施形態に係るホウ素分離システムの構成を説明する図である。 本発明の第６の実施形態に係るホウ素分離システムの構成を説明する図である。 本発明の第７の実施形態に係るホウ素分離システムの構成を説明する図である。 本発明の第８の実施形態に係るホウ素分離システムの構成を説明する図である。 本発明の第９の実施形態に係るホウ素分離システムの構成を説明する図である。 本発明の第１０の実施形態に係るホウ素分離システムの構成を説明する図である。 本発明の第１１の実施形態に係るホウ素分離システムの構成を説明する図である。 本発明の第１２の実施形態に係るホウ素分離システムの構成を説明する図である。

符号の説明

１ａ〜３ｄ…ホウ素分離システム
１１…原水槽（処理手段）
１２…ポンプ
１３…前処理手段（処理手段）
１４…調整槽（処理手段）
１５…ポンプ
１６ａ〜１６ｄ…電解槽（化学処理槽）
１７…ポンプ
１８…分離手段
１９ａ〜１９ｆ…ライン
２０ｂ〜２０ｆ…バルブ
２１…回収槽
２２ａ，２２ｂ…分離手段
２３…晶析槽
２４…吸着剤注入手段
２５…分離手段

Claims (5)

1. ホウ酸、ホウ酸イオンまたはホウ酸塩を含む原水が供給されると、供給された原水に電圧を印加し、還元によってホウ素を生成する化学処理槽と、
   前記化学処理槽で生成されたホウ素を回収する回収槽と、
   を備えることを特徴とするホウ素分離システム。
2. 原水に含まれる夾雑物を除去する処理手段を備え、
   前記化学処理槽は、前記処理手段の後段に設けられ、前記処理手段で夾雑物が除去された後の原水に電圧を印加することを特徴とする請求項１に記載のホウ素分離システム。
3. ホウ酸、ホウ酸イオンまたはホウ酸塩を含む原水を、ホウ酸、ホウ酸イオンまたはホウ酸塩を含むホウ酸含有水と、ホウ酸、ホウ酸イオンまたはホウ酸塩以外の不純物を含む不純物含有水とに分離する分離手段と、
   前記第１の分離手段で分離されたホウ酸含有水が供給されると、供給されたホウ酸含有水に電圧を印加し、還元によってホウ素を生成する化学処理槽と、
   前記化学処理槽で生成されたホウ素を回収する回収槽と
   を備えることを特徴とするホウ素分離システム。
4. 前記化学処理槽の後段に設置され、前記化学処理槽から供給されるホウ素含有水を貯水してホウ素の不溶化を促進させる晶析槽を備え、
   前記回収槽は前記晶析槽で不溶化が促進されたホウ素を回収することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載のホウ素分離システム。
5. 前記化学処理槽の後段に設置され、前記化学処理槽から流出されるホウ素含有水に、ホウ素を吸着する吸着剤を注入する吸着剤注入手段を備え、
   前記回収槽はホウ素を吸着した前記吸着剤を回収することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載のホウ素分離システム。

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