JP2012071231A - Filter unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体中の金属成分を除去するフィルターユニットに係り、特に、金属不純物を含む高濃度、高粘度液体中から金属成分を除去するのに適したフィルターユニットに関する。 The present invention relates to a filter unit that removes a metal component in a liquid, and more particularly to a filter unit that is suitable for removing a metal component from a high-concentration, high-viscosity liquid containing metal impurities.
従来から、液体中の金属成分を、繊維基材にイオン交換能やキレート形成能をもたせた濾過材を用いて除去することが行われている。 Conventionally, a metal component in a liquid has been removed using a filter medium in which a fiber base material has an ion exchange ability and a chelate formation ability.
このような濾過材は、例えば、中空円筒状の濾過体に形成し、円筒状のハウジング内に収容してフィルターユニットとして用いられる。 Such a filter medium is formed, for example, in a hollow cylindrical filter body, accommodated in a cylindrical housing, and used as a filter unit.
図10は、このような従来のフィルターユニットの一例を示したものである。
このフィルターユニット1は円筒状のハウジング2内に円筒状の濾過体3を同軸的に配置して構成されており、ハウジング2の上部端板4の濾過体3の外側となる位置に設けた流入口5から被処理液をハウジング2内に供給して濾過体3の円筒状の濾過材6を透過させ、この透過液(処理液)をハウジング2の中央に設けた排出口7から排出するように構成されている。
FIG. 10 shows an example of such a conventional filter unit.
The
このような構造のフィルターユニット1を、微粒子状の不純物を除去する物理濾過に用いる場合には、ハウジング2内の被処理液の流入口5に近い部分の濾過材6を優先的に透過するが、濾過材に微粒子が堆積して被処理液の透過抵抗が高くなると、順次微粒子の堆積の少ない透過抵抗の低い領域で濾過が行われるようになって、最終的に濾過材は万遍なく有効に利用される。
When the
しかし、金属イオン吸着能やキレート形成能を持たせた濾過材を用いて金属イオンを除去する場合には、濾過材に金属イオンが吸着されて金属イオン吸着能がなくなっても、この部分の透過抵抗は物理濾過の場合と比べて大きくならないため、金属イオン吸着能をもつ領域が残っていても金属イオン吸着能のなくなったA領域を被処理液が透過してしまうことがあり、濾過材の全処理可能領域で満遍なく行うことができないという問題があった。 However, when removing metal ions using a filter medium with metal ion adsorption ability or chelate formation ability, even if the metal ions are adsorbed on the filter medium and the metal ion adsorption ability is lost, the permeation of this part is not possible. Since the resistance does not increase compared with physical filtration, the liquid to be treated may pass through the A region where the metal ion adsorption ability is lost even if the region having the metal ion adsorption ability remains. There was a problem that it could not be performed uniformly in the entire processable area.
被処理液が、例えば高濃度のアルカリや糖液のような高粘度液体の場合には、この傾向が特に強くなり、被処理液の濾過材の透過は、ハウジングの被処理液の流入口近傍で集中して行われ、このため、濾過材が有効に使用されず使用寿命が短いという問題があった。 This tendency is particularly strong when the liquid to be treated is a high-viscosity liquid such as a high-concentration alkali or sugar liquid, and the permeation of the filtering medium of the liquid to be treated is near the inlet of the liquid to be treated in the housing. Therefore, there is a problem that the filter medium is not used effectively and the service life is short.
上述したように、従来構造のフィルターユニットでは、被処理液中の金属成分を除去する場合には、金属イオンを吸着した領域でも被処理液の透過抵抗がさほど大きくならないため、被処理液の透過を濾過材の全処理可能領域で満遍なく行うことが難しく、特に、高粘度液体の場合には、ハウジング内の被処理液の流れに偏りが生じやすく、このため、濾過材の使用寿命が短くなるという問題があった。 As described above, in the conventional filter unit, when the metal component in the liquid to be treated is removed, the permeation resistance of the liquid to be treated does not increase so much even in the region where metal ions are adsorbed. Is difficult to perform evenly in the entire processable area of the filter medium, and in particular, in the case of a high-viscosity liquid, the flow of the liquid to be processed in the housing tends to be biased, which shortens the service life of the filter medium. There was a problem.
本発明は、かかる従来の難点を解決すべくなされたもので、上記問題のないフィルターユニットを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a filter unit free from the above problems.
本発明のフィルターユニットは、被処理液流入口と処理液排出口を備えた直立円筒状のハウジング内に、金属成分を吸着する濾過材を円筒状に成形し一端に排液管を有する上部プレートを固定し他端にエンドプレートを固定した濾過体を同軸状に配置し、前記ハウジングの被処理液流入口から流入する被処理液を前記濾過体内に透過させ、前記濾過体内の処理液を上部プレートの排液管を介して前記ハウジングの処理液排出口から排出するよう構成されたフィルターユニットにおいて、前記被処理液の流入口を前記ハウジングの下部端板(入口端板)の中央部に、前記処理液排出口を前記ハウジングの上部端板(出口端板)の中央部に、それぞれ形成するとともに、前記濾過体のエンドプレートを支持部材で支持して、前記エンドプレートと前記下部端板間に等間隔の被処理液通路を形成してなることを特徴とする。 The filter unit of the present invention is an upper plate having a cylindrical shape of a filtering material that adsorbs a metal component in an upright cylindrical housing having a liquid inlet for processing and a processing liquid outlet, and having a drain pipe at one end. A filter body with a fixed end and an end plate fixed at the other end is coaxially arranged, allows the liquid to be processed flowing in from the liquid inlet of the liquid to be processed in the housing to pass through the filter body, In the filter unit configured to discharge from the processing liquid discharge port of the housing through the drain pipe of the plate, the inlet of the liquid to be processed is in the center of the lower end plate (inlet end plate) of the housing, The processing liquid discharge port is formed at the center of the upper end plate (outlet end plate) of the housing, and the end plate of the filter body is supported by a support member, Serial and characterized by being formed at equal intervals of the processing liquid path to the bottom end plates.
前記エンドプレートを支持する支持部材は、前記エンドプレートと前記下部端板間に介在するように配置することが望ましい。
このような支持部材は、独立した部品でもよく、エンドプレートの底面に突設させた等高の突起物、例えば等しい高さに突出させた複数のボルトのようなものであってもよい。
また、側壁に周方向に沿ってほぼ均等に被処理液通路を有するリング状部材を、下部端板の被処理液流入口の外周に同心状に配置したものとしてもよい。この場合、下部端板に形成する被処理液の流入口を段孔に形成するとともに、リング状部材に底板を設け、この底板にリング内に連通する短管を突設して、この短管を前記下部端板の流入孔に挿入した構成としてもよい。
The support member for supporting the end plate is preferably disposed so as to be interposed between the end plate and the lower end plate.
Such a support member may be an independent component, or may be a uniform protrusion projecting from the bottom surface of the end plate, such as a plurality of bolts projecting to the same height.
Moreover, it is good also as what arrange | positioned the ring-shaped member which has a to-be-processed liquid path | pass substantially uniformly along the circumferential direction on the side wall on the outer periphery of the to-be-processed liquid inlet of a lower end plate. In this case, the inlet of the liquid to be processed formed on the lower end plate is formed in the step hole, the bottom plate is provided on the ring-shaped member, and a short pipe communicating with the inside of the ring is protruded from the bottom plate. May be inserted into the inflow hole of the lower end plate.
また、被処理液通路を有するリング状部材とエンドプレート間の空間に、耐食性の良好なプラスチック製の球状ビーズ等の充填物を充填してもよく、この場合被処理液の流入口の段孔と被処理液通路を有するリング状部材に突設された短管の間に耐食性の良好なプラスチック製のメッシュまたは、パンチングプレートで作成された受け皿を挟み込み球状ビーズを保持する。受け皿は前記被処理液の流入口の段孔に取付られた形でも、前記被処理液通路を有するリング状部材に突設された短管の底面に取り付けられた形でもよい。 Moreover, the space between the ring-shaped member having the liquid passage to be treated and the end plate may be filled with a filler such as plastic spherical beads having good corrosion resistance. In this case, the step hole at the inlet of the liquid to be treated A spherical bead is held by sandwiching a tray made of a plastic mesh or punching plate having good corrosion resistance between short pipes protruding from a ring-shaped member having a liquid passage to be treated. The receiving tray may be attached to a step hole at the inlet of the liquid to be processed, or may be attached to the bottom surface of a short pipe projecting from a ring-shaped member having the liquid passage to be processed.
本発明のフィルターユニットでは、被処理液の流入口は、下部端板の中央部に設けられる。被処理液の流入口は、1個に限らず、複数個(3個以上)設けることもできる。この場合、各流入口は、下部端板の中心に対して同心円上に等間隔で配置することが望ましい。 In the filter unit of the present invention, the inlet of the liquid to be processed is provided at the center of the lower end plate. The number of the inlets of the liquid to be processed is not limited to one, and a plurality (three or more) can be provided. In this case, it is desirable that the inflow ports are arranged at equal intervals on a concentric circle with respect to the center of the lower end plate.
さらに、本発明のフィルターユニットでは、ハウジングと濾過体間に形成される被処理液体の流路の断面積を上部にいくほど減少させるテーパーリングを、ハウジングの内壁に沿って配設することができる。
なお、濾過体の上部には、従来と同様に、中央部に濾液出口となる短管が突設された上部プレートが固着され、この短管は上部端板の中央部に設けた処理液の排出口にハウジング内で接続される。
Furthermore, in the filter unit of the present invention, a taper ring that decreases the cross-sectional area of the flow path of the liquid to be processed formed between the housing and the filter body as it goes upward can be disposed along the inner wall of the housing. .
An upper plate with a short tube protruding as a filtrate outlet is fixed to the center of the upper portion of the filter body, as in the conventional case, and this short tube is connected to the central portion of the upper end plate. Connected to the outlet in the housing.
本発明の濾過体に使用される濾過材は、用途に応じて各種のものが使用可能であるが、例えば、高粘度液体中の金属除去を目的とする場合には、繊維基材の少なくとも表面にイオン交換能又は金属キレート形成能を有する官能基が固定化された機能性繊維基材を、繊維間を密接させて多数集束、固定したものを使用することができる。 Various types of filter media can be used depending on the use of the filter medium of the present invention. For example, when the purpose is to remove metal in a high-viscosity liquid, at least the surface of the fiber substrate is used. A functional fiber substrate having a functional group having ion exchange ability or metal chelate-forming ability immobilized thereon, in which a large number of fibers are brought into close contact with each other, can be used.
このような濾過材は、例えば、通液可能な円筒状のコア上に、必要に応じてイオン交換樹脂を介在させながら複数層円筒状に巻回して固定し、この円筒状の巻回体の一端に、濾液出口となる短管を有する上部プレートを固定し、他端に穴のないエンドプレートを固定して濾過体とされる。 Such a filter medium is, for example, wound and fixed in a multi-layered cylindrical shape with an ion exchange resin interposed as necessary on a cylindrical core through which liquid can pass, and the cylindrical wound body An upper plate having a short tube serving as a filtrate outlet is fixed to one end, and an end plate without a hole is fixed to the other end to form a filter body.
濾過材の形状は、円筒状に限られるものではなく、例えば断面が正20角形のような円筒状類似の形状や、その他の断面形状をもつ筒状体であってもよい。 The shape of the filter medium is not limited to the cylindrical shape, and may be a cylindrical body having a cross-sectional shape similar to a cylindrical shape such as a regular decagon, or another cross-sectional shape.
また、濾過体は、上記金属吸着能を有する繊維基材で形成した不織布をひだ付け加工し、プリーツ状に通液性の円筒状のコアの外周に複数層巻きつけ、各不織布の層間にイオン交換樹脂を保持させ、上述した上部プレート、エンドプレートを固定して構成することもできる。 The filter body is formed by pleating a nonwoven fabric formed of a fiber base material having the above-mentioned metal adsorption ability, wound around the outer periphery of a liquid-permeable cylindrical core in a pleat shape, and ions are interposed between the layers of each nonwoven fabric. It is also possible to hold the replacement resin and fix the above-described upper plate and end plate.
本発明に使用する高粘度液体用のフィルターユニットは、濾過体の直径:濾過体の高さ(下部プレートの底面と上部プレートの上面間の距離)の比が1:0.8〜1:3.5、好ましくは1:1〜1:2.5、特に好ましくは1:1.2〜1:2である。 In the filter unit for high viscosity liquid used in the present invention, the ratio of the diameter of the filter body to the height of the filter body (distance between the bottom surface of the lower plate and the upper surface of the upper plate) is 1: 0.8 to 1: 3. .5, preferably 1: 1 to 1: 2.5, particularly preferably 1: 1.2 to 1: 2.
また、本発明の高粘度液体用のフィルターユニットは、特に、粘度が、10〜400mPa・sの液体の濾過に適している。 The filter unit for high viscosity liquid of the present invention is particularly suitable for filtering a liquid having a viscosity of 10 to 400 mPa · s.
本発明によれば、フィルターユニットのハウジングの下部端板の中央部に被処理液の流入口を形成し、濾過体のエンドプレートを支持部材で支持して、エンドプレートと下部端板間に等間隔の空隙を形成させたので、被処理液の流入口から上方に向けて供給された被処理液は、エンドプレートに衝突してエンドプレートに沿って放射状に広がりながら濾過体外周とハウジングの内側面で形成される円筒状の被処理液通路に至り、そこで上方に流れの向きを変えて濾過材の表面に沿って上方に進み、その過程で濾過材を透過して金属成分が除去される。 According to the present invention, the inlet of the liquid to be treated is formed at the center of the lower end plate of the housing of the filter unit, the end plate of the filter body is supported by the support member, and the like between the end plate and the lower end plate. Since the gap gap is formed, the liquid to be processed supplied upward from the inlet of the liquid to be processed collides with the end plate and spreads radially along the end plate while spreading radially around the filter body and the housing. It reaches the cylindrical liquid passage formed on the side, where the flow direction is changed upward and proceeds upward along the surface of the filter medium. In the process, the metal component is removed through the filter medium. .
また、被処理液通路を有するリング状部材をハウジングの下部端板と、濾過体のエンドプレート間に設けることで、エンドプレート外周方向へ放射状に均一に流れを形成させることができ、さらに被処理液通路を有するリング状部材の中に球状の充填物を充填することによって、エンドプレート外周方向への放射状の流れをより均一に流すことができる。 Further, by providing a ring-shaped member having a liquid passage to be treated between the lower end plate of the housing and the end plate of the filter body, a uniform and uniform flow can be formed radially toward the outer periphery of the end plate. By filling the ring-shaped member having the liquid passage with the spherical filler, the radial flow toward the outer peripheral direction of the end plate can be made to flow more uniformly.
このように本発明によれば、ハウジング内に供給された被処理液は、主にエンドプレートの底面の作用や充填物の拡散作用により、エンドプレート外周方向へ放射状に均一に流れ、濾過体外周とハウジングの内側面で形成される円筒状の被処理液通路に至り、均等に濾過処理されるので、濾過材は満遍なく被処理液を透過させ、したがって濾過材を効率よく使用することができる。 As described above, according to the present invention, the liquid to be processed supplied into the housing flows uniformly and radially in the outer peripheral direction of the end plate mainly by the action of the bottom surface of the end plate and the diffusion action of the filler. And the cylindrical processing liquid passage formed on the inner surface of the housing, and is uniformly filtered, so that the filtering medium can permeate the processing liquid evenly, so that the filtering medium can be used efficiently.
さらに、テーパーリングをハウジング内に配設した場合には、濾過体の周方向のみならず、長手方向にも均等に被処理液体が透過するので、高粘度液体の処理であっても設計どおりの透過性能を発揮し長期にわたり使用することができる。 Furthermore, when the taper ring is disposed in the housing, the liquid to be treated permeates equally not only in the circumferential direction of the filter body but also in the longitudinal direction. Exhibits transmission performance and can be used for a long time.
次に、本発明の実施形態について説明する。 Next, an embodiment of the present invention will be described.
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態の縦断面図、図2は、濾過体の斜視図である。
これらの図において、符号11は濾過体であり、透液性の円筒状のコア12上に、表面に例えば、イオン交換基、キレート形成基のような金属イオン除去機能を有する官能基を結合した繊維基材13を円筒状に成形し、最外層を透液性の押え部材14で、上下両端を上部プレート15とエンドプレート16で固定して構成されている。
[First embodiment]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of a filter body.
In these drawings,
エンドプレート16は、押え部材14と同径の円板状とされており、図2に示すように下面側に4個の樹脂ボルト16aが、高さが等しくなるように突設されている。
上部プレート15も押え部材14の外径とほぼ同径の円板状をなしており、上面側の中央には、濾液出口となるコア12と同径の短管15aが設けられ、短管15aの外周には複数のO−リング溝が形成されている。
The
The
ハウジング17は、直胴部18と、この直胴部18の下部に配置される下部端板19、上部に配置される上部端板20、直胴部18の上下端に下部端板19、上部端板20を液密に固定するための袋キャップ21,22、O−リング23,24から構成されている。
直胴部18は、内径が濾過体11の外径よりも大径で長さが濾過体11の長さよりもやや長い円筒体である。直胴部18の内面の上下端部は面取りされてO−リング23,24の収容部とされている。また、直胴部18の外周面の両端は大径部18aとされており、大径部18aの外周にはネジ溝が形成されている。
The
The
下部端板19は円板状をなしており、その中央には被処理液の流入口25が形成されている。下部端板19の上面の外周寄りには同心状に環状凸部26が形成されている。環状凸部26の外径は、直胴部18の内径よりやや小径とされて直胴部18の下端が嵌合可能とされている。また、環状凸部26の内径は濾過体11の外径よりも大径とされている。
The
上部端板20は円板状をなしており、その中央には、処理液の排出口27が形成され、処理液の排出口27からやや外れてエア抜きの穴28が形成されている。処理液の排出口27の下面側には濾過体11の上部プレート15に設けた短管15aが挿入可能な段穴27aが形成され、外周寄りには下部端板19の環状凸部26と同形、同寸の環状凸部29が形成されている。
The
直胴部18と、下部端板19,上部端板20を固定する袋キャップ21,22は、それぞれ内面に直胴部18の大径部のネジ部に螺合するネジ部の形成された筒状部21a,22aと、その一端に設けられた下部端板19,上部端板20の縁部に係止される係止部から構成されている。
The bag caps 21 and 22 for fixing the
なお、この実施形態のフィルターユニットに用いる濾過材を構成する繊維基材は、用途に応じて各種の公知の材料を用いることができる。また、濾過材以外の各構成部品は、耐食性の良好なプラスチックやステンレスなどの合金の接液部に耐食性の良好なプラスチックでライニング又はコーティングした物によって形成することができる。 In addition, various well-known materials can be used for the fiber base material which comprises the filter material used for the filter unit of this embodiment according to a use. In addition, each component other than the filter medium can be formed by a material that is lined or coated with a plastic with good corrosion resistance on a wetted part of a plastic with good corrosion resistance or an alloy such as stainless steel.
次に、このフィルターユニットの作用について説明する。
被処理液である、例えば粘度が、10〜400mPa・sの高粘度液体は、ハウジング17の下部端板19の流入口25からハウジング17内に入る。ハウジング17内に入った被処理液は、エンドプレート16の底面に衝突して流れが四方に分散しエンドプレート16の底面に沿ってほぼ均等な放射状の流れとなって濾過体11の縁部に至り、ここで流れの向きが上方に変わって濾過体11の外周に沿って上昇し、上昇につれて濾過体11を透過する。
Next, the operation of this filter unit will be described.
A high-viscosity liquid having a viscosity of, for example, 10 to 400 mPa · s, which is a liquid to be processed, enters the
この実施形態によれば、被処理液の流入口がエンドプレートの中央にあり、かつハウジング内に流入した被処理液は、均等に濾過体の全周に供給されるので、濾過効率が高く濾過体の使用寿命も長くなる。 According to this embodiment, since the inlet of the liquid to be processed is in the center of the end plate and the liquid to be processed flowing into the housing is evenly supplied to the entire circumference of the filter body, the filtration efficiency is high. The service life of the body is also extended.
図3は、本発明の下部端板の変形例を示す平面図、図4はその斜視図である。
この下部端板19は中央部に被処理液の流入口が複数(3個)形成されている。
この下部端板19aの3個の被処理液の流入口25aはそれぞれ同径とされ、それぞれの中心は、下部端板19aの中心に対して同心円C上に配置され、かつ等間隔とされている。
FIG. 3 is a plan view showing a modification of the lower end plate of the present invention, and FIG. 4 is a perspective view thereof.
The
The three
この下部端板19aを備えた実施形態でも、それぞれの流入口25aからハウジング17内に入った被処理液は、エンドプレートの底面に衝突して流れが四方に分散し均等に濾過体の全周に供給されるので、濾過効率が高く濾過体の使用寿命も長くなる。
なお、この実施形態では、第1の実施形態における樹脂ボルト16aを流入口にあわせて同心円上に等間隔に配置された3個とし、中心からの放射方向に対して流入口と位置が重ならないように、濾過体の回転方向位置を調整して配置することが望ましい。
Even in the embodiment provided with the
In this embodiment, three
[第2の実施形態]
図5は、第2の実施形態の断面図、図5Aはこの実施形態の支持部材の斜視図、図5Bは、その部分拡大図である。
この実施形態は、支持部材20aが、充填物を充填した有底のリング状部材から構成され、下部端板19aの流入口が、リング状部材の中央下面に突設する短管が充填物との受け皿を介して嵌合される段穴とされている点を除いて実施形態1と同一構造なので、図1と共通する部分に同一符号を付して重複する説明を省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 5 is a cross-sectional view of the second embodiment, FIG. 5A is a perspective view of a support member of this embodiment, and FIG. 5B is a partially enlarged view thereof.
In this embodiment, the
この実施形態の支持部材20aは、図5Aに示すように、有底短円筒状のリング状部材(X)とこのリング状部材(X)に充填された耐食性の良好なプラスチック製の球状ビーズ等の充填物(Y)と、充填物(Y)を受ける受け皿(Z)から構成されている。
As shown in FIG. 5A, the
受け皿(X)の側壁は、処理液通路となる穴202が円盤カッターなどで切削された耐食性の良好なプラスチック板で形成され、その底面の中央部には短管203が下方に突設されている。側壁の穴202は、横に長細い矩形をなしており周方向の位置を1/2ピッチずつずらして高さ方向に複数列形成されている。
The side wall of the tray (X) is formed of a plastic plate having good corrosion resistance, in which a
なお、リング状部材は、このようなカッターで形成された穴202の代わりに、短円筒形の枠体にメッシュを張ったようなもので構成してもよい。
Note that the ring-shaped member may be configured by a mesh formed on a short cylindrical frame instead of the
下部端板19aの被処理液の流入口25の内面側は段穴25aに形成されており、この段穴25aの段部には充填物(Y)より小径の多数の孔の形成された受け皿(Z)が配置され、その上にリング状部材(X)の短管203が嵌合されている。したがって、被処理液は、流入口25から多孔板(Z)を通過してハウジング17内に流入し、充填物(Y)の隙間を縫うように流れて四方に分散される。
An inner surface side of the
この実施形態では、流入口25からハウジング17内に供給された被処理液は、充填物の隙間を縫って流れる過程で、流れがより一層均一化されて濾過体の全周に供給されるので、濾過効率が高く濾過体の使用寿命も長くなる。
In this embodiment, since the liquid to be treated supplied from the
なお、充填物(Y)としては、例えば粒径2〜3mm程度のPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)のような耐薬品性のプラスチックが用いられるが、例えばイオン交換基のような溶解成分の吸着能をもつ官能基を結合させた機能性樹脂粒子を用いることもできる。 In addition, as the packing (Y), for example, a chemical resistant plastic such as PTFE (polytetrafluoroethylene) having a particle diameter of about 2 to 3 mm is used. It is also possible to use functional resin particles to which a functional group having a bond is bonded.
図5Cは、支持部材20aの変形例の斜視図である。
この支持部材20bは、図5Bのリング状部材(X)の側壁の穴202を複数の矩形の穴に代えて複数の円形の穴を形成した短円筒形としたものである。
FIG. 5C is a perspective view of a modified example of the
The
支持部材20bの側壁201には、周方向にほぼ等間隔で6個の被処理液通路となる円形の穴202が形成されており、下部には中心に被処理液流入部となる短管203を突設した底板204が固着されている。
In the
側壁201の被処理液通路の穴202aは、6個に限定されるものではなく、周方向にほぼ均等でさえあれば、6個より多くしても差し支えない。なお、複数の穴202の断面総面積は、短管203の断面積よりも大きくすることが好ましい。
The number of
これらの支持部材20a,20bの底板204を含む高さは、下部端板19aの環状凸部26の高さと等高とされ、短管203の外径、高さは下部端板19aの段穴25aに嵌合可能な寸法とされている。
The height of the supporting
次に、これらの実施形態の作用を、図5に示した第2の実施形態に基づいて説明する。
流入口25から支持部材20a内に入った被処理液は、ビーズ状充填物(Y)の間隙を濾過体11のエンドプレート16の底面に沿ってほぼ均等に流れ、濾過体11の縁部に至り、ここで流れの向きが上方に変わって濾過体11の外周に沿って上昇する。
Next, the operation of these embodiments will be described based on the second embodiment shown in FIG.
The liquid to be processed that has entered the
このように、被処理液は均等に濾過体の全周に供給されるので、被処理液は濾過材の全周から均等に透過し、金属イオンは全周にわたって均等に吸着されて濾過体の使用寿命が延長される。 In this way, the liquid to be treated is uniformly supplied to the entire circumference of the filter body, so that the liquid to be treated is evenly permeated from the entire circumference of the filter medium, and metal ions are evenly adsorbed over the entire circumference. The service life is extended.
[第3の実施形態]
図6は、第3の実施形態の断面図、図7はこの実施形態の分解図である。
この実施形態は、テーパーリング30をハウジング17内に内装した点を除いて第2の実施形態と同一構造なので、図5と共通する部分に同一符号を付して重複する説明を省略する。
[Third Embodiment]
FIG. 6 is a sectional view of the third embodiment, and FIG. 7 is an exploded view of this embodiment.
Since this embodiment has the same structure as that of the second embodiment except that the
この実施形態のテーパーリング30は、上端の端面が環状凸部29の端面と同形、同寸とされ下端の端面は内径が環状凸部26の肉厚の半分にあたる分より大径とされ、高さは直胴部18よりも下部端板19aの環状凸部26,上部端板20の環状凸部29の分だけ短くされた円筒形をなしている。テーパーリング30の外径は上端から下端まで同径とされ、内径は上端から下端に向けて直線的又は凸曲線的に漸減する
In the tapered
この実施形態では、濾過体11の外周に沿って上方に向かう被処理液の流れは、上昇につれて濾過体11を透過する分だけ液量が少なくなるが、テーパーリング30により流路断面積が上方にいくほど減少するため、圧力降下が少なく、濾過材の全面にわたり、有効に濾過作用を発揮する。
In this embodiment, the flow of the liquid to be processed upward along the outer periphery of the
したがって、濾過材は周方向のみならず高さ方向でも均一に被処理液が透過するようになり、濾過効率が一層高くなり濾過材の使用寿命も長くなる。 Therefore, the liquid to be treated can be permeated uniformly not only in the circumferential direction but also in the height direction of the filter medium, further increasing the filtration efficiency and extending the service life of the filter medium.
(実施例及び比較例)
次に実施例および比較例について説明する。
実施例には、次の被処理液、測定装置及びフィルターユニットを使用した。
[被処理液]
高濃度アルカリ処理液:48質量%(18N)水酸化ナトリウム水溶液(旭硝子株式会社製、商品名:スーパーアルカリ)
被処理液中のCu濃度:10μg/kg(ppb)
被処理液中のNi濃度:50μg/kg(ppb)
(Examples and Comparative Examples)
Next, examples and comparative examples will be described.
In the examples, the following liquids to be processed, measuring devices and filter units were used.
[Processed liquid]
High concentration alkali treatment liquid: 48 mass% (18N) sodium hydroxide aqueous solution (Asahi Glass Co., Ltd., trade name: Super alkali)
Cu concentration in the liquid to be treated: 10 μg / kg (ppb)
Ni concentration in the liquid to be treated: 50 μg / kg (ppb)
[使用薬品]
硝酸:70質量%(15.7N)硝酸(関東化学株式会社製;電子工業用グレード)を超純水に加え調整した1.0N(6質量%)硝酸。
塩酸:35質量%(11.3N)塩酸(関東化学株式会社製;特級グレード)を超純水に加え調整した1.0N(4質量%)塩酸。
[Chemicals used]
Nitric acid: 1.0N (6% by mass) nitric acid prepared by adding 70% by mass (15.7N) nitric acid (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc .; grade for electronic industry) to ultrapure water.
Hydrochloric acid: 1.0N (4% by mass) hydrochloric acid prepared by adding 35% by mass (11.3N) hydrochloric acid (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc .; special grade) to ultrapure water.
[金属不純物の測定]
金属不純物の測定は、ICP質量分析装置(ICP−MS)(パーキンエルマー社製、商品名:ELANDRC−II)により行った。
[Measurement of metal impurities]
The measurement of metal impurities was performed with an ICP mass spectrometer (ICP-MS) (manufactured by PerkinElmer, trade name: ELANDRC-II).
[処理装置](共通)
実施例1は図1に示した構造、実施例2は図5に示した構造、実施例3は図6に示した構造、比較例1は図10に示した構造のフィルターユニットである。
濾過体(陰イオン交換体充填カラム):ポリエチレン基材
直径 140mm、高さ257.5mm
陰イオン交換体は、末端基が90%以上OH基となっているものを使用。
ハウジングの材質: ポリ塩化ビニル(PVC)
配管の材質:PFA(テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体
ポンプ:ベローズポンプ(株式会社イワキ製、商品名:FS−15HT)
充填物:PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)からなる粒径2〜3mmの球状ビーズ
[Processing equipment] (common)
Example 1 is a filter unit having the structure shown in FIG. 1, Example 2 is a structure shown in FIG. 5, Example 3 is a structure shown in FIG. 6, and Comparative Example 1 is a filter unit having the structure shown in FIG.
Filter body (anion exchanger packed column): Polyethylene substrate
Diameter 140mm, height 257.5mm
Use an anion exchanger whose terminal groups are 90% or more OH groups.
Housing material: Polyvinyl chloride (PVC)
Material of piping: PFA (tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer pump: bellows pump (made by Iwaki Co., Ltd., trade name: FS-15HT)
Filling: spherical beads made of PTFE (polytetrafluoroethylene) and having a particle size of 2 to 3 mm
[実施例の濾過体の仕様]
(実施例1〜3(実施形態1〜3))
下部プレート−上部プレート間の高さ:257.5mm
下部プレートと上部プレートの直径:140mm
支持部材の直径:112mm
支持部材の高さ:33mm
支持部材の短管の内径:34mm
支持部材の6個の穴の穴径:9mm
[Specifications of filter body of Example]
(Examples 1 to 3 (
Height between lower plate and upper plate: 257.5mm
Lower plate and upper plate diameter: 140mm
Diameter of support member: 112mm
Support member height: 33 mm
The inner diameter of the short tube of the support member: 34mm
Diameter of 6 holes in support member: 9mm
(実施例3(実施形態3))
テーパーリングの高さ:241.5mm
テーパーリングの上端内径:158mm
テーパーリングの下端内径:約180mm
テーパーリングのテーパー角:約2.5°
(Example 3 (Embodiment 3))
Taper ring height: 241.5mm
Taper ring top inner diameter: 158mm
Tapered ring inner diameter: approx. 180mm
Taper angle of taper ring: approx. 2.5 °
[実験方法]
・試験モジュールの洗浄
上記した処理装置、PFA製配管、PVC製カラム、ポンプはすべて金属汚染を排除するために予め、1.0N 硝酸(濃度:6質量%)に1時間以上浸漬させた後、超純水で流水洗浄した。この硝酸洗浄済の部品を組み立ててフィルターユニットとした。
[experimental method]
-Cleaning of test module The above-mentioned processing device, PFA piping, PVC column, and pump were all immersed in 1.0N nitric acid (concentration: 6% by mass) for 1 hour or more in advance in order to eliminate metal contamination. Washed with ultrapure water. The nitric acid cleaned parts were assembled into a filter unit.
・被処理液の通液
液温25℃の48質量%水酸化ナトリウム水溶液をポンプにより、フィルターユニットの被処理液流入口から500ml/min(SV=10/hr)の条件で圧入し、最大2000kgの精製を行った。
-Flow of liquid to be treated A 48 mass% aqueous solution of sodium hydroxide with a liquid temperature of 25 ° C is pumped in from the inlet of the liquid to be treated of the filter unit at a rate of 500 ml / min (SV = 10 / hr) with a pump. Was purified.
・吸着金属成分の分析
この使用済フィルターユニットを取り外し、超純水を0.75L/minで供給し、流出液がpH9〜10となるまで流水洗浄した。濾過材を濾過体の周方向及び高さ方向で12分割し、各分割された濾過体を再生剤1.0N塩酸 1Lに1時間浸漬した後、溶液を抜取ってICP−MSで分析を行い金属不純物の分布状況を測定した。
-Analysis of adsorption | suction metal component This used filter unit was removed, ultrapure water was supplied at 0.75 L / min, and it washed with running water until the effluent became pH 9-10. The filter medium is divided into 12 in the circumferential direction and the height direction of the filter body, and each divided filter body is immersed in 1 L of a regenerant 1.0 N hydrochloric acid for 1 hour, and then the solution is taken out and analyzed by ICP-MS. The distribution of metal impurities was measured.
濾過材の試験は、濾過材を、図8に示すように、高さ方向に三等分(上(14A)、中(14B)、下(14C))し、さらに図9に示すように、円周方向に4等分(0〜90°(14a)、90°〜180(14b)°、180°〜270(14c)°、270°〜360°(14d))して全体として12分割した資料について行った。 As shown in FIG. 8, the test of the filter medium was performed by dividing the filter medium into three equal parts in the height direction (up (14A), middle (14B), and lower (14C)), and as shown in FIG. Divided into 12 equal parts in the circumferential direction (0 to 90 ° (14a), 90 ° to 180 (14b) °, 180 ° to 270 (14c) °, 270 ° to 360 ° (14d)). I went about the material.
その結果を表1(実施例1〜3)、表2(比較例1)に示す。
表中の「金属到達濃度」は、通液初期から金属濃度が上昇し始めるまでの金属濃度であり、「ライフ」は処理液の金属濃度が上昇し始めた時の通液量であり、「総除去金属量」は「ライフ」に達したときに濾過材に捕捉されていた総金属量であり、高さ方向の分割位置(上、中、下)と円周方向の位置(角度)で特定された各部の数字(mg)は、このとき濾過材の各部に捕捉されていた金属量である。 “Metal arrival concentration” in the table is the metal concentration from the beginning of the liquid flow until the metal concentration starts to increase, and “Life” is the flow rate when the metal concentration of the treatment liquid starts to increase. “Total amount of removed metal” is the total amount of metal captured by the filter medium when it reaches “Life”, and is divided by the height division position (upper, middle, lower) and circumferential position (angle). The number (mg) of each specified part is the amount of metal captured by each part of the filter medium at this time.
表1から明らかなように、実施例1では、被処理液が流入口から上方に向けて供給され、エンドプレートに衝突してエンドプレートに沿って放射状に広がりながら濾過体外周とハウジングの内側面で形成される円筒状の被処理液通路に至り、そこで上方に進むため、濾過体の全周において均等に金属成分が吸着される。実施例2では、支持部材の流れの均一化効果により周方向の均一性がさらに改善され、金属吸着量も一段と増加している。さらに、実施例3では、テーパーリングの効果により、周方向と高さ方向のそれぞれにおいて吸着量の均一化が行われるとともに、総金属吸着量も多くなり実施形態の中では最も効率よく濾過材を使用することができる。
これに対して比較例(従来品)では、表2から明らかなように、濾過材の上部においてのみ金属吸着が行われ、周方向でも金属吸着量に大きいばらつきがあり、ライフにおける総除去金属量も低い値となっている。
As is clear from Table 1, in Example 1, the liquid to be treated is supplied upward from the inflow port, collides with the end plate, and spreads radially along the end plate while spreading radially around the filter body and the inner surface of the housing. In this case, the metal component is evenly adsorbed over the entire circumference of the filter body. In Example 2, the uniformity in the circumferential direction is further improved by the effect of uniformizing the flow of the support member, and the amount of metal adsorption is further increased. Further, in Example 3, due to the effect of the tapering, the amount of adsorption is made uniform in each of the circumferential direction and the height direction, and the total amount of metal adsorption is also increased, so that the filter medium is most efficiently used in the embodiment. Can be used.
On the other hand, in the comparative example (conventional product), as is apparent from Table 2, metal adsorption is performed only on the upper part of the filter medium, and there is a large variation in the metal adsorption amount in the circumferential direction, and the total amount of metal removed in life. Is also a low value.
本願発明のフィルターユニットは、高濃度アルカリからの金属成分の除去に限らず、高濃度アルカリ以外の高濃度、高粘度液体中から金属成分を除去するフィルターユニットとしても使用することができる。 The filter unit of the present invention can be used not only for removing metal components from high-concentration alkalis, but also as filter units for removing metal components from high-concentration, high-viscosity liquids other than high-concentration alkalis.
11……濾過体、12……コア、13……繊維基材、14……押え部材、15……上部プレート、16……エンドプレート、17……ハウジング、18……直胴部、19,19a‥‥下部端板、20……上部端板、20a,20b……支持部材、21,22……‥袋キャップ、23,24……O−リング、25……被処理液の流入口、26,29‥‥環状凸部、27……処理液の排出口、28……エア抜きの穴、30……テーパーリング、X‥‥リング状部材、Y‥‥充填物、Z‥‥受け皿。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記被処理液流入口を前記ハウジングの下部端板の中央部に、前記処理液排出口を前記ハウジングの上部端板の中央部に、それぞれ形成するとともに、前記濾過体のエンドプレートを支持部材で支持して、前記エンドプレートと前記下部端板間に等間隔の被処理液通路を形成してなることを特徴とするフィルターユニット。 A filter medium that adsorbs metal components is formed into a cylindrical shape in an upright cylindrical housing with a liquid inlet and a liquid outlet, and an upper plate having a drain pipe at one end is fixed and the other end is fixed. A filter body to which a plate is fixed is coaxially arranged, a liquid to be processed flowing from a liquid inlet of the liquid to be processed of the housing is permeated into the filter body, and the process liquid in the filter body is passed through a drain pipe of an upper plate. In the filter unit configured to discharge from the processing liquid discharge port of the housing,
The process liquid inlet is formed at the center of the lower end plate of the housing, and the process liquid discharge port is formed at the center of the upper end plate of the housing, and the end plate of the filter body is formed by a support member. The filter unit is characterized in that a liquid passage to be treated is formed at equal intervals between the end plate and the lower end plate.
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