JP2013071111A - 金属製フィルタの洗浄方法及び金属製フィルタ洗浄装置、並びに金属製フィルタ用洗浄液 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】金属製フィルタの洗浄方法は、鉄酸化物に対して還元性を有し、且つ、鉄と錯体形成が可能な1種以上の化合物を主成分とする、pHが5.0以上8.0以下に調整された除錆剤と、還元剤と、腐食防止剤とを、化合物が3質量%以上10質量%以下、還元剤が化合物に対して5質量%以上15質量%以下、腐食防止剤が化合物に対して5質量%以上15質量%以下、となるよう水に溶解させて洗浄液16を調製する準備工程と、洗浄液16に、被洗浄対象物を浸漬させて洗浄処理する洗浄工程と、を備える。
【選択図】図4
Description
従来の電磁フィルタの洗浄方法では、まず、電磁フィルタ本体を開放し、充填物(エレメント及びエレメント繊維)を取り出す。
次に、エレメント及びエレメント繊維を洗浄液に浸漬させて、化学的に洗浄を行う。洗浄液は、無機酸、有機酸、2種類以上の有機酸を組み合わせた混酸の水溶液などが用いられる。また、洗浄液は、ホスホン酸化合物を水に溶解させ、pHを中性または弱酸性領域に調整したものも用いられる。(特許文献1参照)
次に、エレメント及びエレメント繊維をブラスト処理法や高圧液噴射法などによって物理的に洗浄する。
その後、エレメント及びエレメント繊維を電磁フィルタ本体に戻し、復旧する。最後に電磁フィルタ内部を水洗する。
上記発明によれば、3質量%以上10質量%以下の範囲で上記化合物を含む洗浄液は、スケール(Fe3O4、Fe2O3)及び水酸化鉄(FeOOH、Fe(OH)2、及びFe(OH)3)を溶解させることができる。溶解させるとは、スケール及び水酸化鉄をFe2+またはFe3+にイオン化させることを指す。化合物の含有量が少なすぎると、スケール及び水酸化鉄を溶解させる能力が低下し、洗浄液としての洗浄能力も低下する。一方、化合物の含有量が多すぎると、溶解されたFe3+及びFe2+が更にFe0に還元されて電磁フィルタ本体、エレメント及びエレメント繊維に再付着する。再付着したFe0は、高圧噴射法などにより取り除く必要があるため、洗浄工程が増える。
溶解により生じたFe3+は、洗浄液に含有される還元剤によってFe2+に還元される。Fe3+から還元されたFe2+は、上記化合物に補足されて錯体を形成する。これによって、スケール及び水酸化鉄の溶解反応が促進される。また、還元剤を0.3質量%以上1.0質量%以下の範囲で含有させることにより、洗浄液中のFe3+量の増加を抑制できる。これにより、Fe3+による電磁フィルタの母材の溶解を抑制できる。また、洗浄液中のFe3+量の増加が抑制されるため、洗浄処理中における洗浄液の酸化還元電位の上昇を抑制できる。すなわち、洗浄処理中において洗浄液の溶解能力を維持することが可能となる。また、還元剤が多すぎると溶解されたFe3+及びFe2+が更にFe0に還元されて電磁フィルタ本体、エレメント及びエレメント繊維に再付着する。
また、上記発明の一態様において、前記洗浄液の酸化還元電位が水素標準電極電位に対して−400mVから−500mVの範囲内となるよう前記還元剤で調整しても良い。
ホスホン酸またはこの塩を主成分とする水溶液は、常温で、且つ、pHを弱酸及び中性域で鉄酸化物を溶解することができる。
本実施形態では、磁力により酸化物スケールの補集能力を向上した金属製フィルタである復水処理装置の電磁フィルタの洗浄方法を例に挙げて説明する。図1に、本実施形態で洗浄される電磁フィルタの概略断面図を示す。電磁フィルタ1は、筒形の電磁フィルタ本体2と、電磁フィルタ本体2を囲うように配置された磁力線3を備えた電磁コイル4とから構成されている。電磁フィルタ本体2の内部には、被洗浄対象物であるエレメント5及びエレメント5に充填されたエレメント繊維6が収容されている。エレメント5は、電磁フィルタ本体2の筒軸方向Xに沿って複数枚積層されても良いが、図1では図の簡略化のため省略する。電磁フィルタ本体2は、その一端部に復水を電磁フィルタ本体2内へ供給する供給口7と、他端部にエレメント繊維6を通過した復水を電磁フィルタ本体2外へ排出する排出口8と、を備えている。エレメント繊維6は、ステンレススチールウール、クロム合金鋼、またはニッケル合金鋼などとされる。
準備工程では、洗浄液タンク9の取り付け及び洗浄液の調製を行う。
(1−1)洗浄液タンクの取り付け
洗浄液タンク9は、洗浄液が収容される容器であり、送液手段(供給手段、排出手段)10を介して電磁フィルタ本体2の下部側(排出口側)の洗浄用仮設フランジ11に配管で接続されている。送液手段10は、洗浄液タンク9から電磁フィルタ本体2の内部に洗浄液を供給でき、且つ、電磁フィルタ本体2の内壁、エレメント5、及びエレメント繊維6の洗浄後の洗浄液を洗浄液タンク9へ排出できる。送液手段10は、ポンプなどとされる。送液手段10、電磁フィルタ本体2、及び洗浄液タンク9をそれぞれ接続する配管には、バルブ12,13,14,15が設けられている。本実施形態では、バルブを開閉させることで供給経路/排出経路を切り替えることができる。詳細には、電磁フィルタ本体2内に洗浄液を供給する際には、バルブ12及びバルブ13を開放し、バルブ14及びバルブ15を閉じる。電磁フィルタ本体2内から洗浄液を排出する際には、バルブ14及びバルブ15を開放、バルブ12及びバルブ13を閉じる。これによって、1つの送液手段10のみで洗浄液の供給及び排出を行うことができる。また、バルブ12及びバルブ14(保持手段)を閉じることにより、電磁フィルタ本体2内に洗浄液を保持することができる。
水に除錆剤、還元剤、及び腐食抑制剤をそれぞれ所定濃度となるよう添加・混合し、洗浄液16を調製する。調製した洗浄液16は、酸化還元電位を日本工業規格(JIS K0215「分析化学用語」)において定められた酸化還元電位計により測定し、水素標準電極電位に対する酸化還元電位(以降、酸化還元電位と略する)が−300mVから−500mVの範囲内であることを確認する。洗浄液の酸化還元電位は、好ましくは−380mVから−500mVの範囲内、更に好ましくは−400mVから−500mVの範囲内であると良い。調製した洗浄液16は、洗浄液タンク9に収容させる。
有機キレート剤は、1種以上のホスホン酸化合物であることが好ましい。ホスホン酸化合物としては、アミノトリメチレンホスホン酸、アミノトリメチレンホスホン酸5ナトリウム塩、1−ヒドロキシエチリデン−1,1−ジホスホン酸、1−ヒドロキシエチリデン−1,1−ジホスホン酸3ナトリウム塩、1−ヒドロキシエチリデン−1,1−ジホスホン酸4ナトリウム塩、エチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸、ジエチレントリアミンペンタメチレンホスホン酸7ナトリウムなどが使用できる。
洗浄工程は、浸漬洗浄ステップと、洗浄液排出ステップと、洗浄状態確認ステップとを含む。浸漬洗浄ステップ及び洗浄液排出ステップは、スイング・ブロー方式によって、繰り返し実施されることが好ましい。
本実施形態に係る洗浄工程は、洗浄液排出ステップで排出された洗浄液16中の鉄イオン濃度が飽和したと判断された時点で終了する。「飽和した」とは、前回の測定値と比較して鉄イオン濃度の変化率が0mg/L以上10mg/L以下、好ましくは0mg/L以上5mg/L以下となった状態を指す。
洗浄液16を電磁フィルタ本体2内から排出した後、再生用水により電磁フィルタ本体2内の水洗を行う。詳細には、再生用水を電磁フィルタ本体2内に供給し、排出する作業を数回繰り返す。上記作業は、再生用水の電気伝導率が目標値を下回るまで繰り返されると良い。
図6に、酸化還元電位と溶解鉄濃度との関係を示す。同図において、横軸が洗浄時間、縦軸(左)が酸化還元電位(ORP)、縦軸(右)が溶解鉄濃度、実線が酸化還元電位プロファイル、点線が鉄(Fe)濃度プロファイルである。図6によれば、洗浄の初期段階では、洗浄液の酸化還元電位が下がるにつれて溶解鉄濃度も上昇した。その後、酸化還元電位は−380mV程度で飽和し、溶解鉄濃度の変化も平衡となった。これにより、酸化還元電位を下げることにより鉄酸化物を溶解する能力は向上することが確認された。上記結果によれば、酸化還元電位が−200mVでは鉄酸化物の溶解能力が低く、電磁フィルタ表面にスケール及び水酸化鉄が残留してしまう。一方、洗浄液の酸化還元電位を−300mV以下とすることで鉄酸化物を溶解する能力は向上し、鉄酸化物の溶解反応を効率良く進められる。好ましくは−380mV以下とすることで鉄酸化物を溶解する能力はより向上するため、鉄酸化物の溶解反応の効率を高めることができる。更に好ましくは酸化還元電位を−400mV〜−450mVとすることで鉄酸化物の除去を確実に行うことができ、また、Fe0を生じることもないため再付着を防止することができる。しかし酸化還元電位が−500mVより下がると、Fe0が生じ被洗浄対象物に再付着することによりスラッジが残留し始める。よって、洗浄液の酸化還元電位の下限は−500mV程度とすることが好ましい。
上記実施形態に従って復水処理装置(実機A)の電磁フィルタ(A1及びA2)の洗浄を行った。実機Aの電磁フィルタ本体の容量は、それぞれ1.0m3である。電磁フィルタ本体内には、エレメントとスチールウールからなるエレメント繊維が充填されている。洗浄前のエレメント及びエレメント繊維の表面は、ヘマタイト(赤い酸化鉄皮膜)色で覆われていた。
有機キレート剤(商品名:ラストバルチャーMK−04、共栄社化学(株)製);4質量%
還元剤(L−アスコルビン酸);0.5質量%
腐食抑制剤(商品名:アデミン1307、共栄社化学製);0.5質量%
消泡剤(商品名:ソルホームAF−17、共栄社化学製);50ppm
上記濃度となるよう大型の洗浄液タンクに各成分を入れ、水に溶解させて洗浄液とした。洗浄液の初期pHは約5.0であった。洗浄液の初期の酸化還元電位は−400mVであった。
なお、上記説明では、有機キレート剤(商品名:ラストバルチャーMK−04、共栄社化学(株)製)を用いたが本発明はこの例に限定されない。例えばキレート剤(商品名:ラストバルチャーNP-315、共栄社化学(株)製)を用いることも可能である。
電磁フィルタ本体の下側の仮設フランジに、ポンプを介して洗浄液タンクを接続した。電磁フィルタ本体内にエレメント及びエレメント繊維を据え置いたまま、ポンプを用いて電磁フィルタ本体内に洗浄液を供給し、エレメント及びエレメント繊維を洗浄液に浸漬させた。ポンプを用い、1回/日の頻度で洗浄液を電磁フィルタ本体外に排出した。排出した洗浄液は、その都度、鉄イオン(Fe2+、Fe3+)濃度及び酸化還元電位を測定し、電磁フィルタ本体内へと戻した。鉄イオン濃度及び酸化還元電位が平衡に達したと判断されたときに、洗浄を終了した。
図8に、酸化還元電位の測定結果を示す。同図において、横軸が洗浄時間、縦軸が酸化還元電位である。図8によれば、洗浄液の酸化還元電位は、洗浄処理の間、−380mV以下で維持されていた。すなわち、鉄酸化物が溶解するのに十分な還元雰囲気であった。よって、48時間以降に洗浄液中の鉄イオン濃度が平衡状態となったのは、電磁フィルタに付着したスケール及び水酸化鉄がすべて溶解したためであると考えられる。
電磁フィルタの母材への腐食影響評価の指標として、洗浄液中のFe3+濃度を測定したが、洗浄処理中の洗浄液においてFe3+は検出されなかった。これにより、母材を溶解させずに洗浄を実施できることが確認された。
また、光学顕微鏡による点検でも、エレメント繊維の表面は金属光沢を呈しており、洗浄前に見られたヘマタイト色は確認されなかった。
上記実施形態に従って復水処理装置(実機B)の電磁フィルタ(B1及びB2)の洗浄を行った。実機Bの電磁フィルタ本体の容量は、それぞれ1.0m3である。電磁フィルタ本体内には、エレメントとスチールウールからなるエレメント繊維が充填されている。洗浄前のエレメント及びエレメント繊維の表面は、ヘマタイト(赤い酸化鉄皮膜)色で覆われていた。実機Bは、実機Aよりも給水中に酸素が多く含まれるため、復水中に含まれるヘマタイト(赤い酸化鉄皮膜)も実機Aよりも多い。ヘマタイトは酸に溶けにくい性質の鉄酸化物である。
洗浄液は、実機Aで用いたものと同様に調製した。
洗浄処理も、実機Aと同様に実施した。
図10に、酸化還元電位の測定結果を示す。同図において、横軸が洗浄時間、縦軸が酸化還元電位である。図10によれば、洗浄液の酸化還元電位は、洗浄処理の間、−400mV以下で維持されていた。すなわち、鉄酸化物が溶解するのに十分な還元雰囲気であった。よって、48時間以降に洗浄液中の鉄イオン濃度が平衡状態となったのは、電磁フィルタに付着したスケール及び水酸化鉄がすべて溶解したためであると考えられる。
電磁フィルタの母材への腐食影響評価の指標として、洗浄液中のFe3+濃度を測定したが、洗浄処理中の洗浄液においてFe3+は検出されなかった。これにより、母材を溶解させずに洗浄を実施できることが確認された。
また、光学顕微鏡による点検でも、エレメント繊維の表面は金属光沢を呈しており、洗浄前に見られたヘマタイト色は確認されなかった。
2 電磁フィルタ本体
3 磁力線
4 電磁コイル
5 エレメント
6 エレメント繊維
7 供給口
8 排出口
9 洗浄液タンク
10 送液手段(供給手段,排出手段)
11 仮設フランジ
12,13,14,15 バルブ
16 洗浄液
Claims (7)
- 鉄酸化物に対して還元性を有し、且つ、鉄と錯体形成が可能な1種以上の化合物を主成分とする、pHが5.0以上8.0以下に調整された除錆剤と、還元剤と、腐食防止剤と、を
前記化合物が3質量%以上10質量%以下、
前記還元剤が、前記化合物に対して5質量%以上15質量%以下、
前記腐食防止剤が、前記化合物に対して5質量%以上15質量%以下、
となるよう水に溶解させて洗浄液を調製する準備工程と、
前記洗浄液に、被洗浄対象物を浸漬させて洗浄処理する洗浄工程と、
を備える金属製フィルタの洗浄方法。 - 前記洗浄液の酸化還元電位が水素標準電極電位に対して−300mVから−500mVの範囲内となるよう前記還元剤で調整する請求項1に記載の金属製フィルタの洗浄方法。
- 前記洗浄液の酸化還元電位が水素標準電極電位に対して−400mVから−500mVの範囲内となるよう前記還元剤で調整する請求項1に記載の金属製フィルタの洗浄方法。
- 前記化合物を1種類以上のホスホン酸化合物とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の金属製フィルタの洗浄方法。
- 前記準備工程において、前記洗浄液に、30mg/L以上100mg/L以下の濃度となるよう消泡剤を含有させる請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の金属製フィルタの洗浄方法。
- 鉄酸化物に対して還元性を有し、且つ、鉄と錯体形成が可能な1種以上の化合物を主成分とする、pHが5.0以上8.0以下に調整された除錆剤と、還元剤と、腐食防止剤と、を
前記化合物が3質量%以上10質量%以下、
前記還元剤が、前記化合物に対して5質量%以上15質量%以下、
前記腐食防止剤が、前記化合物に対して5質量%以上15質量%以下、
となるよう水に溶解させて調製した洗浄液を収容した洗浄液タンクから、前記洗浄液を金属製フィルタ本体内に供給する供給手段と、
前記供給した洗浄液を、金属製フィルタ本体内に保持する保持手段と、
前記供給した洗浄液を、金属製フィルタ本体内から排出する排出手段と、
を備えた金属製フィルタ洗浄装置。 - 鉄酸化物に対して還元性を有し、且つ、鉄と錯体形成が可能な1種以上の化合物を主成分とする、pHが5.0以上8.0以下に調整された除錆剤と、還元剤と、腐食防止剤と、を
前記化合物が3質量%以上10質量%以下、
前記還元剤が、前記化合物に対して5質量%以上15質量%以下、
前記腐食防止剤が、前記化合物に対して5質量%以上15質量%以下、
となるよう水に溶解させて調製された金属製フィルタの洗浄液。
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