JP2016087172A - Urea-containing liquid treatment method, treatment liquid, and urea-containing liquid treatment device - Google Patents

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竹田 敏郎
Toshiro Takeda
敏郎 竹田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a treatment method for a urea-containing liquid capable of highly efficiently removing urea from the urea-containing liquid, and preventing urea-derived ammonia from remaining.SOLUTION: The urea-containing liquid treatment method includes: a first adsorption step of bringing a strongly acidic cation exchange resin into contact with an untreated urea-containing liquid such that the urea contained in the urea-containing liquid is adsorbed in the strongly acidic cation exchange resin, the strongly acidic cation exchange resin having an average pore diameter of 1 to 90 nm and a specific surface area of 10 m/gdry to 800 m/gdry; and a second adsorption step of bringing the strongly acidic cation exchange resin into contact with a treatment intermediate liquid, which has passed through the first adsorption step, such that the urea contained in the treatment intermediate liquid is adsorbed in the strongly acidic cation exchange resin.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、尿素含有液処理方法、処理液および尿素含有液処理装置に関する。   The present invention relates to a urea-containing liquid processing method, a processing liquid, and a urea-containing liquid processing apparatus.

従来から、尿素を含有する液体から尿素を除去する処理方法の検討が行われている。たとえば人工透析に用いる透析液には、透析処置を受けた被験者の血液から除去された尿素が当該透析液に移行するため、使用済み透析液には一定の尿素が含有されている。上記使用済み透析液から尿素を除去するいくつかの技術が提案されている。   Conventionally, a processing method for removing urea from a liquid containing urea has been studied. For example, in a dialysate used for artificial dialysis, urea removed from the blood of a subject who has undergone a dialysis treatment is transferred to the dialysate, so that the used dialysate contains certain urea. Several techniques for removing urea from the used dialysate have been proposed.

たとえば、下記特許文献1には、特定のポリオキシアルキレングリコール誘導体を構成成分として含むポリマーからなる尿素吸着材(以下、引用発明1ともいう)が開示されている。同文献1実施例1によれば、100mg尿素/dlの水溶液50mlに引用発明1を入れて処理したところ、尿素濃度が60mg尿素/dlまで減少したことが記載されている。   For example, Patent Document 1 below discloses a urea adsorbent (hereinafter also referred to as Cited Invention 1) made of a polymer containing a specific polyoxyalkylene glycol derivative as a constituent component. According to Example 1 of the same document 1, it is described that when the cited invention 1 was put into 50 ml of an aqueous solution of 100 mg urea / dl and treated, the urea concentration decreased to 60 mg urea / dl.

また下記特許文献2には、尿素除去層(以下、引用発明2ともいう)を備える着用型の人工腎臓透析システムが開示されている。
引用発明2は、腹膜透析溶液に含まれる尿素を除去するための層であり、尿素を通過させることができるがカチオンを反発する構成物を含むことが同文献段落[0012]に記載されている。同文献段落[0034]には、引用発明2が採り得る複数の態様が列挙されている。具体的には、一つの態様(以下、第一態様)として、引用発明2が、尿素を除去するための強酸カチオン交換樹脂および塩基性アニオン交換樹脂、または二重特性樹脂といったイオン交換樹脂からなることが挙げられている。また引用発明2の異なる態様(以下、第二態様)として、尿素分解酵素およびイオン交換樹脂または無機吸着材から構成される態様が挙げられている。
Patent Document 2 below discloses a wearable artificial kidney dialysis system having a urea removal layer (hereinafter also referred to as Cited Invention 2).
Cited invention 2 is a layer for removing urea contained in the peritoneal dialysis solution, and it is described in paragraph [0012] of the same document that it contains a constituent that can pass urea but repels cations. . The paragraph [0034] in the same document lists a plurality of modes that the cited invention 2 can take. Specifically, as one embodiment (hereinafter referred to as the first embodiment), Cited Invention 2 comprises an ion exchange resin such as a strong acid cation exchange resin and a basic anion exchange resin for removing urea or a dual characteristic resin. It is mentioned. Further, as a different aspect of the cited invention 2 (hereinafter referred to as a second aspect), an aspect composed of a ureolytic enzyme and an ion exchange resin or an inorganic adsorbent is mentioned.

特開昭62−33539号公報JP-A-62-33539 特表2010−536473号公報Special table 2010-536473 gazette

使用済み透析液は、廃液として廃棄されることが一般的である。これに対し、廃棄前に尿素の含有濃度を低減することによって、上記使用済み透析液の廃棄を容易にしたいという要望があった。またさらには、使用済み透析液から実質的に尿素を取り除いて透析液として再利用したいという要望があった。   The used dialysate is generally discarded as a waste liquid. On the other hand, there has been a desire to facilitate the disposal of the used dialysate by reducing the urea concentration before disposal. Furthermore, there has been a demand for substantially removing urea from the used dialysate and reusing it as a dialysate.

しかし、特許文献1または2に例示されるように液体中の尿素を除去するための検討は種々行われているものの、使用済み透析液の廃棄を容易にし、または再利用可能な程度に高い除去率で尿素を除去することができる技術は未だ提案されていなかった。したがって、使用済み透析液は、再利用されずにそのまま廃棄されることが一般的であった。   However, although various studies have been made to remove urea in the liquid as exemplified in Patent Document 1 or 2, the spent dialysate can be easily discarded or removed so as to be reusable. No technology has yet been proposed that can remove urea at a high rate. Therefore, the used dialysate has been generally discarded without being reused.

たとえば従来技術1は、上述のとおり、100mg尿素/dlの水溶液50mlに含有される尿素を40%程度除去した結果が開示されるに過ぎず、再利用の観点からは程遠い除去率が示されているに過ぎない。   For example, as described above, prior art 1 only discloses the result of removing about 40% of urea contained in 50 ml of an aqueous solution of 100 mg urea / dl, and shows a removal rate far from the viewpoint of reuse. There are only.

また従来技術2の第一態様に関連し、引用発明2に用いられる強酸カチオン交換樹脂および塩基性アニオン交換樹脂の具体例が、特許文献2に複数列挙されているものの、公知のイオン交換樹脂が列挙されているに過ぎず、また尿素の除去率も示されてはいない。即ち、上記第一態様は、従来知られる範囲でイオン交換樹脂により尿素が吸着除去されることが記載されているに過ぎず、高効率な尿素除去という観点では、さらなる改良を必要とする。   In addition, a plurality of specific examples of strong acid cation exchange resins and basic anion exchange resins used in Cited Invention 2 relating to the first aspect of Prior Art 2 are listed in Patent Document 2, but known ion exchange resins It is only listed, and no urea removal rate is shown. That is, the first aspect only describes that urea is adsorbed and removed by an ion exchange resin within a conventionally known range, and further improvement is required from the viewpoint of highly efficient urea removal.

また従来技術2の第二態様は、液体中の尿素を尿素分解酵素(ウレアーゼ)でアンモニアに加水分解し、当該アンモニアをアンモニア捕捉剤で捕捉して、結果として尿素の含有率を低減させる従来から知られた公知手法を基本とする。しかしかかる公知手法を使用済み透析液に適用した場合には、以下の問題があった。即ち、アンモニアは本来人体には不要であることは周知の知見である。したがって処理後の透析液に、捕捉されなかったアンモニアが残存する虞がある場合には、当該処理後の透析液を再利用することは問題があった。   Further, the second aspect of the prior art 2 is a conventional method in which urea in a liquid is hydrolyzed into ammonia with a urea degrading enzyme (urease), and the ammonia is captured with an ammonia scavenger, resulting in a decrease in urea content. It is based on a known method. However, when such a known method is applied to a used dialysate, there are the following problems. That is, it is a well-known knowledge that ammonia is essentially unnecessary for the human body. Therefore, when there is a possibility that untreated ammonia remains in the treated dialysate, there is a problem in reusing the treated dialysate.

従来技術2の第二態様は、カルシウム等のカチオンを受けつけず尿素を選択的に通過させる材料を用い、通過させた尿素をアンモニアに分解し、当該アンモニアを捕捉する。このように、カルシウム等のカチオンを受け付けない特殊な材料に尿素を通過させる必要があるため、通過し切れなかった尿素が使用済み透析液に残り、結果として引用文献2段落[0086]の表に参照されるとおり、尿素の減少率が40%未満と低い。   The second aspect of Prior Art 2 uses a material that selectively passes urea without receiving cations such as calcium, decomposes the passed urea into ammonia, and captures the ammonia. Thus, since it is necessary to pass urea through a special material that does not accept cations such as calcium, urea that has not passed through remains in the used dialysate, and as a result, it is shown in the table of paragraph 2 [0086] of the cited document. As can be seen, the reduction rate of urea is as low as less than 40%.

上述する使用済み透析液中の尿素除去における問題点は、尿素除去率が低い点、および処理済みの液体にアンモニアが残存する虞がある点で、使用済み透析液以外の尿素含有液においても同様に問題であった。   The above-mentioned problems in removing urea from used dialysate are the same as for urea-containing liquids other than used dialysate because the urea removal rate is low and ammonia may remain in the treated liquid. It was a problem.

本発明は上記問題を鑑みなされたものである。即ち、本発明は、尿素含有液から高効率に尿素を除去するとともに、および尿素由来のアンモニアの残存を回避可能な尿素含有液の処理方法および尿素含有液の処理装置を提供する。また併せて本発明は、尿素含有液から高効率に尿素を除去されるとともに、および尿素由来のアンモニアの残存が回避された処理液を提供する。   The present invention has been made in view of the above problems. That is, the present invention provides a urea-containing liquid processing method and a urea-containing liquid processing apparatus capable of removing urea from a urea-containing liquid with high efficiency and avoiding remaining ammonia derived from urea. In addition, the present invention provides a treatment liquid in which urea is removed from the urea-containing liquid with high efficiency and the remaining ammonia derived from urea is avoided.

第一の本発明である尿素含有液処理方法は、強酸性陽イオン交換樹脂に尿素を吸着させて分離する尿素含有液処理方法であって、上記強酸性陽イオン交換樹脂が、平均細孔径が1nm以上90nm以下であり、比表面積が10m/gdry以上800m/gdry以下であり、上記強酸性陽イオン交換樹脂と未処理の上記尿素含有液とを接触させて上記尿素含有液に含まれる尿素を上記強酸性陽イオン交換樹脂に吸着させる第一吸着工程と、上記強酸性陽イオン交換樹脂と上記第一吸着工程を経た処理中間液とを接触させて上記処理中間液に含まれる尿素を上記強酸性陽イオン交換樹脂に吸着させる第二吸着工程と、を備え、上記第二吸着工程をn回行う(ただしnは1以上の整数である)ことを特徴とする。 The urea-containing liquid treatment method according to the first aspect of the present invention is a urea-containing liquid treatment method in which urea is adsorbed and separated on a strong acid cation exchange resin, and the strong acid cation exchange resin has an average pore diameter. 1 nm or more and 90 nm or less, a specific surface area of 10 m 2 / gdry or more and 800 m 2 / gdry or less, and the strong acid cation exchange resin and the untreated urea-containing liquid are brought into contact with each other and contained in the urea-containing liquid. A first adsorption step for adsorbing urea on the strong acid cation exchange resin, and the urea contained in the treatment intermediate solution by contacting the strong acid cation exchange resin with the treatment intermediate solution after the first adsorption step. And a second adsorption step for adsorbing the strongly acidic cation exchange resin, wherein the second adsorption step is performed n times (where n is an integer of 1 or more).

第二の本発明である処理液は、本発明の尿素含有液処理方法を実施して得られたことを特徴とする。   The treatment liquid according to the second aspect of the present invention is obtained by carrying out the urea-containing liquid treatment method of the present invention.

第三の本発明である尿素含有液処理装置は、強酸性陽イオン交換樹脂に尿素を吸着させて分離する尿素含有液の処理装置であって、平均細孔径が1nm以上90nm以下であり、比表面積が10m/gdry以上800m/gdry以下である上記強酸性陽イオン交換樹脂が収容されるとともに、未処理の尿素含有液が給液される第一処理槽と、
上記強酸性陽イオン交換樹脂が収容されるとともに、上記第一処理槽を通過した処理中間液が給液される第二処理槽と、を備え、上記第二処理槽をn個(ただしnは1以上の整数である)有することを特徴とする。
The urea-containing liquid processing apparatus according to the third aspect of the present invention is a processing apparatus for urea-containing liquid that is separated by adsorbing urea to a strongly acidic cation exchange resin, and has an average pore diameter of 1 nm or more and 90 nm or less. A first treatment tank in which the strongly acidic cation exchange resin having a surface area of 10 m 2 / gdry or more and 800 m 2 / gdry or less is contained, and an untreated urea-containing liquid is fed;
A second processing tank in which the strongly acidic cation exchange resin is accommodated and a processing intermediate liquid that has passed through the first processing tank is supplied, and the number of the second processing tanks is n (where n is It is an integer of 1 or more.

本発明の尿素含有液処理方法および尿素含有液処理装置によれば、尿素含有液から高効率に尿素を除去することが可能である。本発明は、尿素をアンモニアに加水分解することなく、尿素自体を強酸性陽イオン交換樹脂で吸着するため、尿素由来のアンモニアが処理後の液体に残存することがない。   According to the urea-containing liquid processing method and the urea-containing liquid processing apparatus of the present invention, it is possible to remove urea from the urea-containing liquid with high efficiency. In the present invention, urea itself is adsorbed with a strongly acidic cation exchange resin without hydrolyzing urea into ammonia, so that urea-derived ammonia does not remain in the liquid after treatment.

本発明に用いられる強酸性陽イオン交換樹脂の吸着等温線を示すグラフである。It is a graph which shows the adsorption isotherm of the strongly acidic cation exchange resin used for this invention. 本発明の第二実施形態に用いられる尿素含有液処理装置の概略図である。It is the schematic of the urea containing liquid processing apparatus used for 2nd embodiment of this invention. 本発明の第三実施形態に用いられる尿素含有液処理装置の概略図である。It is the schematic of the urea containing liquid processing apparatus used for 3rd embodiment of this invention.

本発明者は、使用済み透析液をはじめとする尿素含有液を再利用し、または尿素含有液の廃液処理をより容易にする程度に尿素を除去可能とすることを念頭に鋭意研究に取り組んだ。尿素含有液の再利用または廃液処理の容易化という課題を達成するためには、従来技術1および2に示される尿素除去率に対し飛躍的な向上を果たす必要がある。また処理済みの液に尿素由来のアンモニアを実質的に残存させないという要求もある。そこで本発明者は、尿素をアンモニアに加水分解することなく吸着可能な種々の材料について詳細に検討を行った。具体的には以下に述べる尿素の吸着試験を行った。その結果、ごく限られた条件を備える材を用いることにより、尿素含有液から尿素を著しく高い吸着率で吸着除去することができることを見出した。本検討における典型的な例を表1に示す。   The present inventor has worked diligently to make it possible to remove urea to such an extent that the urea-containing liquid including the used dialysate can be reused or the waste liquid treatment of the urea-containing liquid can be made easier. . In order to achieve the problem of reusing the urea-containing liquid or facilitating waste liquid treatment, it is necessary to achieve a dramatic improvement with respect to the urea removal rate shown in the prior arts 1 and 2. There is also a demand that ammonia derived from urea does not substantially remain in the treated liquid. Therefore, the present inventor has studied in detail various materials that can be adsorbed without hydrolyzing urea into ammonia. Specifically, the urea adsorption test described below was conducted. As a result, it was found that urea can be adsorbed and removed from the urea-containing liquid with a significantly high adsorption rate by using a material having very limited conditions. A typical example in this study is shown in Table 1.

(尿素の吸着試験)
即ち、複数の吸着材(表中の吸着材1〜8)を10gずつ準備し、それぞれ容量200mlの共栓付三角フラスコに収容した。
市販の尿素を純水に添加し、尿素濃度360mg/lの尿素含有液を調製し、上記尿素含有液50mlを上記共栓付三角フラスコにそれぞれ添加した。
上述のとおり吸着材と尿素含有液とが添加された共栓付三角フラスコに撹拌子を投入し、室温にて500回転/分の撹拌条件で3時間撹拌して吸着処理を行った。撹拌後、遠心分離を行い、その後に50μmフィルターで吸着材と液体とをろ過により分離し、ろ液(処理液)を窒素定量用の試験液とした。窒素の定量および尿素濃度の分析は後述する実施例の(評価)に記載するケルダール法およびイオンクロマト法と同様の方法で行った。
(Urea adsorption test)
That is, 10 g of a plurality of adsorbents (adsorbents 1 to 8 in the table) were prepared, and each was accommodated in a conical stoppered Erlenmeyer flask having a capacity of 200 ml.
Commercially available urea was added to pure water to prepare a urea-containing liquid having a urea concentration of 360 mg / l, and 50 ml of the urea-containing liquid was added to the conical flask with a stopper.
As described above, a stirrer was put into the conical stoppered Erlenmeyer flask to which the adsorbent and the urea-containing liquid were added, and the mixture was stirred for 3 hours at 500 rpm at room temperature to perform the adsorption treatment. Centrifugation was performed after stirring, and then the adsorbent and the liquid were separated by filtration with a 50 μm filter, and the filtrate (treatment liquid) was used as a test liquid for nitrogen determination. The determination of nitrogen and the analysis of urea concentration were performed by the same method as the Kjeldahl method and the ion chromatography method described in (Evaluation) of the examples described later.

表1に尿素の吸着試験に用いられた吸着材1から8それぞれの平均細孔径(nm)、比表面積(m/g)、用いた吸着材の量(g)、撹拌時間(処理時間(hr))、尿素含有液の尿素濃度(処理前尿素濃度(mg/l))、処理液の尿素濃度(処理後尿素濃度(mg/l))、吸着処理によって尿素含有液から除去された尿素の除去率(尿素除去率(%))、用いた吸着材に対する尿素吸着量(mg/g)を示した。また尿素除去率(%)が50%以上であったものを○と評価し、50%未満であったものを×と評価した。尚、用いた吸着材1、2は、乾燥物であり、吸着剤3から8は含水物であり、吸着剤1から8に含まれる強酸性陽イオン交換樹脂の乾燥重量はいずれも10gとなるように調整した。表1には乾燥物である吸着材1、2、および含水物である吸着剤3から8の重量を示した。 Table 1 shows the average pore diameter (nm), specific surface area (m 2 / g), amount of adsorbent used (g), stirring time (treatment time (treatment time (treatment time ( hr)), urea concentration of urea-containing liquid (pre-treatment urea concentration (mg / l)), urea concentration of treatment liquid (urea concentration after treatment (mg / l)), urea removed from urea-containing liquid by adsorption treatment The urea removal rate (urea removal rate (%)) and the urea adsorption amount (mg / g) for the adsorbent used were shown. Moreover, the thing whose urea removal rate (%) was 50% or more was evaluated as (circle), and the thing which was less than 50% was evaluated as x. The adsorbents 1 and 2 used were dried, the adsorbents 3 to 8 were hydrated, and the dry weight of the strongly acidic cation exchange resin contained in the adsorbents 1 to 8 was 10 g. Adjusted as follows. Table 1 shows the weights of the adsorbents 1 and 2 which are dried products and the adsorbents 3 to 8 which are hydrous materials.

表1に示すとおり、本検討により、種々のイオン交換樹脂の中でも、所定の範囲の平均細孔径および比表面積である強酸性陽イオン交換樹脂は、他の吸着材に比べて、著しく高い尿素除去率を示すことが見出された。そこで本発明者は、所定の範囲の平均細孔径および比表面積である強酸性陽イオン交換樹脂を用い、極めて高い除去率を実現するためにさらに検討を行い、本発明の完成に至った。以下に、本発明の第一実施形態にかかる尿素含有液処理方法について詳細に説明する。   As shown in Table 1, in this study, among various ion exchange resins, strongly acidic cation exchange resins having an average pore diameter and specific surface area within a predetermined range are significantly higher in urea removal than other adsorbents. It was found to show a rate. Accordingly, the present inventor has further studied to achieve a very high removal rate using a strongly acidic cation exchange resin having an average pore diameter and specific surface area within a predetermined range, and has completed the present invention. Below, the urea containing liquid processing method concerning 1st embodiment of this invention is demonstrated in detail.

<第一実施形態>
第一実施形態にかかる尿素含有液処理方法(以下、本処理方法ともいう)は、強酸性陽イオン交換樹脂に尿素を吸着させて分離する尿素含有液処理方法であって、平均細孔径が1nm以上90nm以下であり、比表面積が10m/gdry以上800m/gdry以下である強酸性陽イオン交換樹脂を用いる。
本実施形態の尿素含有液処理方法は、第一吸着工程と、第二吸着工程と、を備える。
第一吸着工程は、強酸性陽イオン交換樹脂と未処理の尿素含有液とを接触させて上記尿素含有液に含まれる尿素を上記強酸性陽イオン交換樹脂に吸着させる工程である。
第二吸着工程は、強酸性陽イオン交換樹脂と第一吸着工程を経た処理中間液とを接触させて上記処理中間液に含まれる尿素を上記強酸性陽イオン交換樹脂に吸着させる工程である。二吸着工程はn回行われる(ただしnは1以上の整数である)。
<First embodiment>
The urea-containing liquid treatment method according to the first embodiment (hereinafter also referred to as the present treatment method) is a urea-containing liquid treatment method in which urea is adsorbed and separated on a strongly acidic cation exchange resin, and the average pore diameter is 1 nm. A strongly acidic cation exchange resin having a surface area of 90 nm or less and a specific surface area of 10 m 2 / gdry to 800 m 2 / gdry is used.
The urea-containing liquid processing method according to the present embodiment includes a first adsorption step and a second adsorption step.
The first adsorption step is a step of bringing the strong acid cation exchange resin and the untreated urea-containing liquid into contact with each other to adsorb urea contained in the urea-containing liquid onto the strong acid cation exchange resin.
The second adsorption step is a step in which the strong acid cation exchange resin is brought into contact with the treatment intermediate solution that has passed through the first adsorption step to adsorb urea contained in the treatment intermediate solution onto the strong acid cation exchange resin. The two adsorption steps are performed n times (where n is an integer of 1 or more).

所定の範囲の平均細孔径および比表面積である強酸性陽イオン交換樹脂を用いることで著しく高い尿素除去率が示される理由は明らかではない。ただし本発明者は、適度なポーラス構造を備える強酸性陽イオン交換樹脂を用いることによって尿素の吸着が飛躍的に向上するものと推察する。
本処理方法は、かかる最適な強酸性陽イオン交換樹脂を用い、吸着工程を複数回繰り返すことにより、極めて高い尿素除去率が実現可能である。極めて高いとは、たとえば尿素除去率が、50%以上、好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上、特には94%以上、理想的には実質的に98%以上である。尚、尿素除去率は、本処理方法に供される尿素含有液の尿素濃度に対する、本処理方法により処理された処理後の液の尿素濃度から換算される尿素の減少率(%)である。
The reason why a significantly high urea removal rate is shown by using a strongly acidic cation exchange resin having an average pore diameter and a specific surface area within a predetermined range is not clear. However, the present inventor speculates that the adsorption of urea is drastically improved by using a strongly acidic cation exchange resin having an appropriate porous structure.
In this treatment method, an extremely high urea removal rate can be realized by using the optimum strongly acidic cation exchange resin and repeating the adsorption step a plurality of times. Very high means, for example, that the urea removal rate is 50% or more, preferably 70% or more, more preferably 80% or more, still more preferably 90% or more, particularly 94% or more, ideally substantially 98%. That's it. The urea removal rate is the urea reduction rate (%) converted from the urea concentration of the treated liquid treated by the present treatment method with respect to the urea concentration of the urea-containing liquid provided for the present treatment method.

本処理方法は、上述のとおり尿素をアンモニアに加水分解することなく上記強酸性陽イオン交換樹脂に吸着させるので、処理液に尿素由来のアンモニアが残存することがない。   In this treatment method, urea is adsorbed on the strongly acidic cation exchange resin without hydrolysis of ammonia into ammonia as described above, so that urea-derived ammonia does not remain in the treatment liquid.

本処理方法に用いられる強酸性陽イオン交換樹脂は、所定の範囲の平均細孔径および比表面積を備える範囲において、公知の強酸性陽イオン交換樹脂から適宜選択して用いることができる。たとえば、上記強酸性陽イオン交換樹脂としては、交換基にスルホン酸基プロトン型(−SOH)、スルホン酸基ナトリウム型(−SONa)、カルボン酸基カルシウム型(−COOCa)を持つものが好ましい。これらの交換基によればは、交換基におけるプロトン(H)、ナトリウム(Na)またはカルシウム(Ca)と尿素とを交換し、または交換基におけるプロトン(H)、ナトリウム(Na)またはカルシウム(Ca)に尿素に含有される窒素が結びつくことで、尿素がスムーズに吸着されるからである。
本発明に用いられる強酸性陽イオン交換樹脂の母体構造は特に限定されないが、たとえばスチレン系、メタクリル系、アクリル系、テフロン系、ピリジン系などの母体構造を挙げることができる。
本処理方法に用いられる強酸性陽イオン交換樹脂は、所謂ポーラス型のイオン交換樹脂である。
The strong acid cation exchange resin used in this treatment method can be appropriately selected from known strong acid cation exchange resins within a range having a predetermined range of average pore diameter and specific surface area. For example, the strongly acidic cation exchange resin has a sulfonic acid group proton type (—SO 3 H), a sulfonic acid group sodium type (—SO 3 Na), and a carboxylic acid group calcium type (—COOCa) as an exchange group. Those are preferred. According to these exchange groups, protons (H), sodium (Na) or calcium (Ca) in the exchange group are exchanged with urea, or protons (H), sodium (Na) or calcium (Ca in the exchange group are exchanged. This is because urea is smoothly adsorbed when nitrogen contained in urea is bound to).
The base structure of the strongly acidic cation exchange resin used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include base structures such as styrene, methacryl, acrylic, Teflon, and pyridine.
The strongly acidic cation exchange resin used in this treatment method is a so-called porous ion exchange resin.

本処理方法に用いられる強酸性陽イオン交換樹脂は、平均細孔径が1nm以上90nm以下である。平均細孔径が1nm以上であることにより、尿素が吸着するための適度のポーラスが提供されるものと思われる。また平均細孔径が90nm以下であることにより、尿素が吸着するために充分な表面積が得られやすいものと思われる。
本処理方法に用いられる強酸性陽イオン交換樹脂は、比表面積が10m/gdry以上800m/gdry以下である。比表面積が10m/gdry以上であることにより、尿素が吸着するための吸着面が充分に提供されるものと思われる。また比表面積が800m/gdry以下であることにより、尿素の吸着を阻害する程度に、強酸性陽イオン交換樹脂のポーラス型の構造が微細化することを防止することができる。
上記観点から、上記平均細孔径の下限は5nm以上であることがより好ましく、10nm以上であることがさらに好ましく、15nm以上であることが特に好ましい。また平均細孔径の上限は、80nm以下であることがより好ましく、60nm以下であることがさらに好ましく、40nm以下であることが特に好ましい。
上記観点から、上記比表面積の下限は、10m/g以上であることがより好ましく、20m/g以上であることがさらに好ましく、30m/g以上であることが特に好ましい。
The strongly acidic cation exchange resin used in this treatment method has an average pore diameter of 1 nm or more and 90 nm or less. When the average pore diameter is 1 nm or more, it seems that an appropriate porosity for adsorption of urea is provided. Moreover, when the average pore diameter is 90 nm or less, it seems that a sufficient surface area is easily obtained for adsorption of urea.
The strongly acidic cation exchange resin used in this treatment method has a specific surface area of 10 m 2 / gdry to 800 m 2 / gdry. When the specific surface area is 10 m 2 / gdry or more, it is considered that an adsorption surface for adsorbing urea is sufficiently provided. Moreover, when the specific surface area is 800 m 2 / gdry or less, it is possible to prevent the porous structure of the strongly acidic cation exchange resin from being refined to the extent that the adsorption of urea is inhibited.
From the above viewpoint, the lower limit of the average pore diameter is more preferably 5 nm or more, further preferably 10 nm or more, and particularly preferably 15 nm or more. Further, the upper limit of the average pore diameter is more preferably 80 nm or less, further preferably 60 nm or less, and particularly preferably 40 nm or less.
From the above viewpoint, the lower limit of the specific surface area is more preferably 10 m 2 / g or more, further preferably 20 m 2 / g or more, and particularly preferably 30 m 2 / g or more.

強酸性陽イオン交換樹脂の平均細孔径および比表面積の測定方法は特に限定されるものではなく公知の方法で適宜測定することができるが、例えば、ガス吸着法により吸着等温線を決定し、該吸着等温線からそれぞれ算出することができる。   The measurement method of the average pore diameter and specific surface area of the strongly acidic cation exchange resin is not particularly limited and can be appropriately measured by a known method. For example, an adsorption isotherm is determined by a gas adsorption method, Each can be calculated from the adsorption isotherm.

本処理方法に供される尿素含有液は、少なくとも尿素を含有する液状物のことを意味する。実質的に含有物(溶質)として尿素のみが含有される液状物、または尿素および他の任意の物質が含有物(溶質)として含有される液状物のいずれであってもよい。
上記尿素含有物は、工場や実験室からの廃液、または使用済み人工透析液などが例示されるがこれに限定されない。
The urea-containing liquid used in this treatment method means a liquid material containing at least urea. Either a liquid substance containing only urea as a contained substance (solute) or a liquid substance containing urea and any other substance as a contained substance (solute) may be used.
Examples of the urea-containing material include, but are not limited to, waste liquids from factories and laboratories, used artificial dialysates, and the like.

本処理方法に供される尿素含有液の尿素濃度は特に限定されない。たとえば本処理方法の好ましい態様の一つにおいて、第一吸着工程に用いる尿素含有液の尿素濃度は1200mg/L以下である。   The urea concentration of the urea-containing liquid used for this treatment method is not particularly limited. For example, in one of the preferred embodiments of this treatment method, the urea concentration of the urea-containing liquid used in the first adsorption step is 1200 mg / L or less.

本処理方法によれば、尿素濃度が非常に低い尿素含有液(低濃度尿素含有液)であっても、極めて高い尿素除去率を実現することが可能である。したがって本態様によれば、残存する尿素が極めて微量であって、廃液処理が容易であり、または再使用可能な処理液を提供し得る。本処理方法によれば、さらに第一吸着工程に用いる尿素含有液の尿素濃度が800mg/L以下、特には400mg/L以下であっても、極めて高い尿素除去率を実現することが可能である。   According to this treatment method, even with a urea-containing liquid having a very low urea concentration (low-concentration urea-containing liquid), an extremely high urea removal rate can be realized. Therefore, according to this aspect, it is possible to provide a treatment liquid in which the amount of remaining urea is extremely small and waste liquid treatment is easy or reusable. According to this treatment method, even if the urea concentration of the urea-containing liquid used in the first adsorption step is 800 mg / L or less, particularly 400 mg / L or less, it is possible to achieve an extremely high urea removal rate. .

本発明者は、低濃度尿素含有液に関し、本処理方法に用いられる強酸性陽イオン交換樹脂に対する尿素の吸着の関係を示す吸着等温線を作成した。より具体的には、本処理方法において特定する所定の範囲の平均細孔径および比表面積を示す強酸性陽イオン交換樹脂(表1で示す吸着材1)を用い、以下のとおり測定1から3を行った。
測定1は、強酸性陽イオン交換樹脂の量を20gとしたこと以外は、上述する尿素の吸着試験と同様の方法を実施した。
測定2は、表1に示す吸着材1の実験区と同じ内容で実施した。
測定3は、含有させる尿素の量を増量し、尿素含有液の尿素濃度(処理前尿素濃度(mg/l))を1007(mg/l)としたこと以外は、上述する尿素の吸着試験と同様の方法を実施した。
そして、測定1から3において尿素の吸着試験を行い、処理後尿素濃度(mg/l)を求めるとともに、単位重量当たりの吸着材に対する尿素の吸着量(mg/g)を算出した。結果は、表2に示した。また、縦軸に単位重量当たりの吸着材に対する尿素の吸着量(mg/g)、横軸に処理後尿素濃度を尿素平衡濃度(mg/l)として測定1から3の結果をプロットし、これらから吸着等温線を求めた。当該吸着等温線を図1に示す。尚、窒素の定量および尿素濃度の分析は後述する実施例の(評価)に記載するケルダール法およびイオンクロマト法と同様の方法で行った。また、測定1から3は、処理時間が3時間であれば充分に尿素濃度が平衡に達していることを予め確認した。
The present inventor has prepared an adsorption isotherm indicating a relation of adsorption of urea to the strongly acidic cation exchange resin used in the present treatment method with respect to the low concentration urea-containing liquid. More specifically, using a strongly acidic cation exchange resin (adsorbent 1 shown in Table 1) showing an average pore diameter and specific surface area within a predetermined range specified in the present processing method, measurements 1 to 3 are performed as follows. went.
Measurement 1 was carried out in the same manner as the urea adsorption test described above, except that the amount of the strongly acidic cation exchange resin was 20 g.
Measurement 2 was carried out with the same contents as the experimental section of the adsorbent 1 shown in Table 1.
Measurement 3 includes the above-described urea adsorption test except that the amount of urea to be contained was increased and the urea concentration of the urea-containing liquid (pretreatment urea concentration (mg / l)) was set to 1007 (mg / l). A similar method was performed.
Then, in the measurements 1 to 3, the urea adsorption test was performed to obtain the post-treatment urea concentration (mg / l) and the urea adsorption amount (mg / g) per unit weight was calculated. The results are shown in Table 2. In addition, the vertical axis plots the results of measurements 1 to 3 with the amount of urea adsorbed on the adsorbent per unit weight (mg / g) and the horizontal axis the urea concentration after treatment as the urea equilibrium concentration (mg / l). Was used to determine the adsorption isotherm. The adsorption isotherm is shown in FIG. The determination of nitrogen and the analysis of urea concentration were carried out by the same methods as the Kjeldahl method and the ion chromatography method described in (Evaluation) of the examples described later. Measurements 1 to 3 confirmed in advance that the urea concentration reached a sufficient equilibrium when the treatment time was 3 hours.

図1から、低濃度尿素含有液と本処理方法に用いられる強酸性陽イオン交換樹脂とにより示される吸着等温線は、直線で示されることが確認された。この結果、本処理方法により低濃度尿素含有液から尿素を吸着除去する場合には、吸着量を予め計算により求めることができるため、除去処理を管理し易いことが確認された。また、本検討により測定2および測定3の結果から、一定の強酸性陽イオン交換樹脂に対し、尿素含有液における尿素濃度が増減しても、尿素除去率が一定であることが示された。この結果、低濃度尿素含有液を本処理方法において処理する際、第一吸着工程および第二吸着工程における尿素の吸着量を予め計算により算出することが可能であり、処理工程の設計が容易であることが確認された。   From FIG. 1, it was confirmed that the adsorption isotherm indicated by the low-concentration urea-containing liquid and the strongly acidic cation exchange resin used in this treatment method is shown by a straight line. As a result, it was confirmed that when the urea is adsorbed and removed from the low-concentration urea-containing liquid by this treatment method, the adsorption amount can be obtained by calculation in advance, so that the removal treatment can be easily managed. In addition, from the results of Measurement 2 and Measurement 3 in this study, it was shown that the urea removal rate was constant even when the urea concentration in the urea-containing liquid increased or decreased for a certain strongly acidic cation exchange resin. As a result, when the low-concentration urea-containing liquid is processed in the present processing method, the urea adsorption amount in the first adsorption step and the second adsorption step can be calculated in advance, and the design of the treatment process is easy. It was confirmed that there was.

以上に示すとおり、本処理方法が低濃度尿素含有液から尿素を除去する方法として有効であることから、本処理方法における尿素含有液として、使用済み人工透析液を選択することは好ましい態様といえる。
一日の人工透析で体重50kgから80kgの成人の透析処置を受けた被験者から排除される尿素は約20gから32gであり、使用される透析液は約100Lから150Lである。したがって、使用済み透析液には、約133mg/lから約320mg/lの濃度の尿素が含まれる。かかる濃度は上述する低濃度尿素含有液に含まれる濃度レベルである。換言すると、使用済み透析液に含まれる尿素は、本処理方法によって、廃棄が容易な程度、さらには再利用が可能な程度に除去することが可能である。
As described above, since this treatment method is effective as a method for removing urea from a low-concentration urea-containing solution, it is preferable to select a used artificial dialysis solution as the urea-containing solution in this treatment method. .
About 20 g to 32 g of urea is excluded from subjects who have received dialysis treatment of adults weighing 50 to 80 kg in one day of artificial dialysis, and the dialysate used is about 100 L to 150 L. Accordingly, the spent dialysate contains urea at a concentration of about 133 mg / l to about 320 mg / l. Such a concentration is a concentration level contained in the low concentration urea-containing liquid described above. In other words, the urea contained in the used dialysate can be removed by this treatment method to an extent that it can be easily discarded and reused.

次に本処理方法における第一吸着工程と第二吸着工程について説明する。本処理方法は、吸着工程を複数回繰り返すことによって、極めて高い尿素除去率を達成可能とするという特徴を有する。
所定量の尿素含有液に対し、一度の吸着工程に使用する吸着材の量を増量することによって除去される尿素の量は増大する。これは、たとえば、上述する測定1および測定2の結果(表2参照)をみれば明らかである。しかし、本発明者は種々の検討の結果、一度の吸着工程で使用する吸着材の量を増大するのではなく、吸着工程を複数回繰り返すことによって除去される尿素の量をさらに増大させ得ることを見出した。
Next, the first adsorption process and the second adsorption process in this processing method will be described. This treatment method has a feature that an extremely high urea removal rate can be achieved by repeating the adsorption step a plurality of times.
The amount of urea removed increases by increasing the amount of adsorbent used in one adsorption step with respect to a predetermined amount of urea-containing liquid. This is apparent from, for example, the results of measurement 1 and measurement 2 described above (see Table 2). However, as a result of various studies, the present inventor can increase the amount of urea removed by repeating the adsorption step a plurality of times, rather than increasing the amount of adsorbent used in one adsorption step. I found.

本処理方法における第一吸着工程は、強酸性陽イオン交換樹脂と未処理の尿素含有液とを接触させて上記尿素含有液に含まれる尿素を上記強酸性陽イオン交換樹脂に吸着させる工程である。ここで未処理の尿素含有液とは、本処理方法における第一吸着工程または第二吸着工程により処理される前の尿素含有液を意味する。
強酸性陽イオン交換樹脂と尿素含有液とを接触させるとは、強酸性陽イオン交換樹脂の交換基に当該尿素含有液に含有される尿素が吸着可能な程度に両者を混合させることを意味する。
The first adsorption step in this treatment method is a step of bringing the strong acid cation exchange resin into contact with an untreated urea-containing liquid to adsorb urea contained in the urea-containing liquid onto the strong acid cation exchange resin. . Here, the untreated urea-containing liquid means a urea-containing liquid before being treated in the first adsorption step or the second adsorption step in the present treatment method.
Contacting the strong acid cation exchange resin with the urea-containing liquid means that the exchange groups of the strong acid cation exchange resin are mixed together so that urea contained in the urea-containing liquid can be adsorbed. .

本処理方法は、たとえば第一吸着工程で、尿素含有液における尿素濃度が略平衡に達するまで、強酸性陽イオン交換樹脂と尿素含有液とを接触させることが好ましい。
第一吸着工程において尿素平衡濃度となるまで強酸性陽イオン交換樹脂に尿素を吸着させることによって、第二次吸着工程の吸着率を上げることができる。
ここで平衡とは、強酸性陽イオン交換樹脂に対し吸着する尿素の量と、強酸性陽イオン交換樹脂に吸着した尿素が液相に乖離する量とが釣り合った状態を意味する。本発明において略平衡とは、第一吸着工程の持続によっても尿素含有液における尿素の濃度の低下が実質的にないか、または充分に低い状態を意味する。
In this treatment method, for example, in the first adsorption step, the strongly acidic cation exchange resin and the urea-containing liquid are preferably brought into contact until the urea concentration in the urea-containing liquid reaches substantially equilibrium.
The adsorption rate of the secondary adsorption step can be increased by adsorbing urea to the strongly acidic cation exchange resin until the urea equilibrium concentration is reached in the first adsorption step.
Here, equilibrium means a state in which the amount of urea adsorbed to the strong acid cation exchange resin and the amount of urea adsorbed on the strong acid cation exchange resin are separated from the liquid phase. In the present invention, “substantially equilibrated” means a state in which the urea concentration in the urea-containing liquid does not substantially decrease or is sufficiently low even when the first adsorption step is continued.

本処理方法における第二吸着工程は、所定の範囲の平均細孔径および比表面積を有する強酸性陽イオン交換樹脂と第一吸着工程を経た処理中間液とを接触させて当該処理中間液に含まれる尿素を上記強酸性陽イオン交換樹脂に吸着させる工程である。第二吸着工程は、n回行う(ただしnは1以上の整数である)。たとえば第二吸着工程は1回でもよいし、2回以上繰り返してもよい。
尿素含有液(または処理中間液)と強酸性陽イオン交換樹脂との接触工程を繰り返すことによって、液中に微量に残存する尿素を確実に除去することができ、結果として非常に高効率の尿素除去を実現可能とする。
The second adsorption step in this treatment method includes a strongly acidic cation exchange resin having an average pore diameter and specific surface area within a predetermined range and the treatment intermediate solution that has undergone the first adsorption step, and is included in the treatment intermediate solution. This is a step of adsorbing urea on the strongly acidic cation exchange resin. The second adsorption step is performed n times (where n is an integer of 1 or more). For example, the second adsorption step may be performed once or repeated twice or more.
By repeating the contact step between the urea-containing liquid (or the treatment intermediate liquid) and the strongly acidic cation exchange resin, it is possible to reliably remove a trace amount of urea in the liquid, resulting in extremely high-efficiency urea. Make removal possible.

第一吸着工程と第二吸着工程との間、または複数回繰り返される第二吸着工程間には、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜任意の工程を実施することができる。たとえば、第一吸着工程の終了後に、尿素含有液と強酸性陽イオン交換樹脂とを分離するための遠心分離工程またはろ過分離工程などを適宜実施してよい。強酸性陽イオン交換樹脂から分離されて得た処理中間液は、続く第二吸着工程に許与される。   Between the first adsorption step and the second adsorption step, or between the second adsorption steps repeated a plurality of times, any step can be appropriately performed without departing from the gist of the present invention. For example, after the completion of the first adsorption step, a centrifugation step or a filtration separation step for separating the urea-containing liquid and the strong acid cation exchange resin may be appropriately performed. The treated intermediate solution obtained by separation from the strongly acidic cation exchange resin is allowed to the subsequent second adsorption step.

第一吸着工程および第二吸着工程のそれぞれに用いられる強酸性陽イオン交換樹脂は、それぞれ同一または同種の樹脂であってもよいし、異種の樹脂であってもよい。同一の樹脂とは、強酸性陽イオン交換樹脂の化学組成、平均細孔径および比表面積が同じである樹脂を意味する。同種の樹脂とは、上記化学組成、平均細孔径および比表面積のいずれかまたは全てが異なるが、交換基が同一である樹脂を意味する。異なる樹脂とは、上記化学組成、平均細孔径、比表面積、および交換基がいずれも異なる樹脂を意味する。
また、第一吸着工程および第二吸着工程に用いられる強酸性陽イオン交換樹脂は、それぞれ同一の強酸性陽イオン交換樹脂のみから構成されてもよいし、同種また異種の強酸性陽イオン交換樹脂の混合から構成されてもよい。
The strongly acidic cation exchange resin used in each of the first adsorption step and the second adsorption step may be the same or the same type of resin, or may be a different type of resin. The same resin means a resin having the same chemical composition, average pore diameter and specific surface area of the strongly acidic cation exchange resin. The same kind of resin means a resin in which any one or all of the chemical composition, the average pore diameter, and the specific surface area are different, but the exchange groups are the same. Different resins mean resins having different chemical compositions, average pore diameters, specific surface areas, and exchange groups.
Further, the strong acid cation exchange resins used in the first adsorption step and the second adsorption step may be composed of only the same strong acid cation exchange resin, or the same or different strong acid cation exchange resins. May be composed of a mixture of

たとえば、第一吸着工程に用いられる強酸性陽イオン交換樹脂と第二吸着工程に用いられる強酸性陽イオン交換樹脂とは同一の樹脂を含み、第一吸着工程に用いられる強酸性陽イオン交換樹脂の総量よりも、第二吸着工程に用いられる強酸性陽イオン交換樹脂の総量を少なくすることができる。
ここで、たとえば、第一吸着工程に用いられる強酸性陽イオン交換樹脂と第二吸着工程に用いられる強酸性陽イオン交換樹脂とが実質的に同一の樹脂であってもよい。
For example, the strong acid cation exchange resin used in the first adsorption step and the strong acid cation exchange resin used in the second adsorption step contain the same resin, and are used in the first adsorption step. The total amount of strongly acidic cation exchange resin used in the second adsorption step can be made smaller than the total amount.
Here, for example, the strongly acidic cation exchange resin used in the first adsorption step and the strong acid cation exchange resin used in the second adsorption step may be substantially the same resin.

第二吸着工程に供与される処理中間液は、第一吸着工程に供与される未処理の尿素含有液よりも確実に尿素濃度が低くなっているため、第二吸着工程に用いられる吸着材の量を第一吸着工程に比して減量しても、充分に高い尿素除去率が示され得る。   Since the treatment intermediate solution supplied to the second adsorption step has a lower urea concentration than the untreated urea-containing solution provided to the first adsorption step, the adsorbent used in the second adsorption step Even if the amount is reduced compared to the first adsorption step, a sufficiently high urea removal rate can be shown.

以上に述べるとおり、本処理方法を実施することにより、従来技術における尿素除去率と比較して飛躍的に高い尿素除去率を実現するに至り、極めて尿素残存量の低い処理液を提供することができる。   As described above, by implementing this treatment method, a urea removal rate that is dramatically higher than the urea removal rate in the prior art has been achieved, and a treatment liquid having a very low urea residual amount can be provided. it can.

即ち、以上に述べる本処理方法を実施して得られた処理液が、第二の本発明である。
第二の本発明は、未処理の尿素含有液に対し極めて高い除去率で尿素が除去されているため、廃棄することなく再利用し、または異なる用途における液状物として使用することが可能である。
たとえば、未処理の尿素含有液が、使用済み透析液である場合に、第二の本発明である処理液は、再度、透析液として使用することが可能である。もちろん、最適な透析液とするために透析に必要とする有効成分などの濃度調整を、処理液に対し行ってもよい。
That is, the treatment liquid obtained by carrying out the treatment method described above is the second invention.
According to the second aspect of the present invention, urea is removed at an extremely high removal rate with respect to an untreated urea-containing liquid, so that it can be reused without being discarded or used as a liquid in a different application. .
For example, when the untreated urea-containing liquid is a used dialysate, the process liquid according to the second aspect of the present invention can be used again as a dialysate. Of course, adjustment of the concentration of active ingredients necessary for dialysis in order to obtain an optimal dialysis solution may be performed on the treatment solution.

また廃棄の観点からも、上記処理液は、尿素の量が極めて少なく、また尿素由来のアンモニアを含まないので廃棄作業を容易にし、廃液としても有利な点を備える。   Also, from the viewpoint of disposal, the treatment liquid has an extremely small amount of urea and does not contain urea-derived ammonia, thus facilitating the disposal work and having an advantage as a waste liquid.

したがって、本処理方法の変形例としては、第二吸着工程により得られた処理液を廃棄する廃棄工程をさらに備えることによって、尿素含有液の廃棄方法として利用することもできる。   Therefore, as a modification of the present processing method, it can be used as a method for discarding the urea-containing liquid by further including a discarding step for discarding the processing liquid obtained in the second adsorption step.

<第二実施形態>
次に、本発明の第二実施形態として、本発明のバッチ式の尿素含有液処理方法について説明する。第二実施形態の説明では、適宜、図2を用い、尿素含有液処理装置100を例に説明する。図2は、本発明の第二実施形態に用いられる尿素含有液処理装置100の概略図である。第二実施形態にかかる尿素含有液処理方法の基本的事項は、第一実施形態において説明した本処理方法の記載事項が適宜参照される。
<Second embodiment>
Next, the batch type urea-containing liquid treatment method of the present invention will be described as a second embodiment of the present invention. In the description of the second embodiment, the urea-containing liquid processing apparatus 100 will be described as an example using FIG. 2 as appropriate. FIG. 2 is a schematic view of the urea-containing liquid processing apparatus 100 used in the second embodiment of the present invention. For the basic matters of the urea-containing liquid treatment method according to the second embodiment, the description items of the treatment method described in the first embodiment are referred to as appropriate.

第二実施形態にかかる尿素含有液処理方法は、第一吸着工程および第二吸着工程が、給液処理、接触処理、分離処理、および排出処理を含む複数の処理を有し、上記複数の処理を1サイクルとして行うバッチ式処理により実施される。給液処理は、強酸性陽イオン交換樹脂に対し上記尿素含有液または上記処理中間液を給液する処理である。接触処理は、給液処理により給液された上記尿素含有液または上記処理中間液と上記強酸性陽イオン交換樹脂とを接触させる処理である。分離処理は、接触処理によって互いに接触した上記尿素含有液または上記処理中間液と上記強酸性陽イオン交換樹脂とを分離する処理である。排出処理は、分離処理によって分離された上記尿素含有液または前記処理中間液を排出する処理である。   In the urea-containing liquid processing method according to the second embodiment, the first adsorption step and the second adsorption step have a plurality of processes including a liquid supply process, a contact process, a separation process, and a discharge process, and the plurality of processes Is carried out by a batch type process in which one cycle is performed. The liquid supply process is a process of supplying the urea-containing liquid or the processing intermediate liquid to the strongly acidic cation exchange resin. The contact process is a process of bringing the urea-containing liquid or the process intermediate liquid supplied by the liquid supply process into contact with the strongly acidic cation exchange resin. The separation treatment is a treatment for separating the urea-containing liquid or the treatment intermediate liquid and the strongly acidic cation exchange resin that are in contact with each other by contact treatment. The discharge process is a process of discharging the urea-containing liquid or the process intermediate liquid separated by the separation process.

所定の処理を含む第一吸着工程および第二吸着工程をバッチ式処理で実施することによって、各吸着工程における吸着条件を一定に管理することが容易である。たとえば、第一吸着工程および第二吸着工程をバッチ式処理することによって、各吸着工程における尿素含有液(処理中間液)の尿素の濃度平衡を管理することが容易である。   By performing the first adsorption step and the second adsorption step including the predetermined treatment by batch processing, it is easy to manage the adsorption conditions in each adsorption step to be constant. For example, by performing batch processing on the first adsorption step and the second adsorption step, it is easy to manage the urea concentration equilibrium of the urea-containing liquid (processing intermediate solution) in each adsorption step.

第二実施形態にかかる本処理方法は、第一吸着工程を実施する間に、第一吸着工程と第二吸着工程との間で処理中間液の行き来を行なわない。第一吸着工程において吸着処理を終了した後、第一吸着工程から排出された処理中間液と新たな強酸性陽イオン交換樹脂とを接触させ第二吸着工程を行う。ただし本実施形態においてバッチ式処理とは、第一吸着工程の実施中に、第一吸着工程および第二吸着工程の処理に影響を与えないほどの微量な処理中間液が第二吸着工程に移行することまでを排除するものではない。   In the present processing method according to the second embodiment, the processing intermediate liquid is not transferred between the first adsorption step and the second adsorption step while the first adsorption step is performed. After completion of the adsorption process in the first adsorption process, the process intermediate liquid discharged from the first adsorption process is brought into contact with a new strong acidic cation exchange resin to perform the second adsorption process. However, in the present embodiment, the batch type treatment means that a small amount of the processing intermediate liquid that does not affect the treatment of the first adsorption step and the second adsorption step is transferred to the second adsorption step during the first adsorption step. It doesn't exclude everything that you do.

以下に、図2に示す尿素含有液処理装置100を用い、第二実施形態にかかる本処理方法についてさらに説明する。図2示す尿素含有液処理装置100は、第三の本発明である尿素含有液処理装置(以下、本処理装置ともいう)の一例である。   Hereinafter, the processing method according to the second embodiment will be further described using the urea-containing liquid processing apparatus 100 shown in FIG. A urea-containing liquid processing apparatus 100 shown in FIG. 2 is an example of a urea-containing liquid processing apparatus (hereinafter also referred to as the present processing apparatus) according to the third aspect of the present invention.

尿素含有液処理装置100は、強酸性陽イオン交換樹脂に尿素を吸着させて分離する尿素含有液の処理装置である。尿素含有液処理装置100は、第一処理槽10と第二処理槽20とを、備える。第一処理槽10は、平均細孔径が1nm以上90nm以下であり、比表面積が10m/gdry以上800m/gdry以下である強酸性陽イオン交換樹脂30が収容されるとともに、未処理の尿素含有液110が給液される処理槽である。第二処理槽20は、強酸性陽イオン交換樹脂40が収容されるとともに、第一処理槽10から排出された処理中間液(図示省略)が給液される処理槽である。尿素含有液処理装置100において、第二処理槽20はn個(ただしnは1以上の整数である)設けられる。本実施形態では具体的には、第二処理槽20は1個である。 The urea-containing liquid processing apparatus 100 is a urea-containing liquid processing apparatus that adsorbs urea to a strongly acidic cation exchange resin and separates it. The urea-containing liquid processing apparatus 100 includes a first processing tank 10 and a second processing tank 20. The first treatment tank 10 contains a strongly acidic cation exchange resin 30 having an average pore diameter of 1 nm or more and 90 nm or less and a specific surface area of 10 m 2 / gdry or more and 800 m 2 / gdry or less, and untreated urea. It is the processing tank in which the containing liquid 110 is supplied. The second processing tank 20 is a processing tank in which the strongly acidic cation exchange resin 40 is accommodated and a processing intermediate liquid (not shown) discharged from the first processing tank 10 is supplied. In the urea-containing liquid processing apparatus 100, n second processing tanks 20 (where n is an integer of 1 or more) are provided. In the present embodiment, specifically, there is one second processing tank 20.

尿素含有液処理装置100によれば、第一処理槽10および第二処理槽20を備えることから、本発明の処理方法を実施することができる。第一処理槽10および第二処理槽20は、強酸性陽イオン交換樹脂30および強酸性陽イオン交換樹脂40がそれぞれ収容されるとともに、未処理の尿素含有液または処理中間液が給液されるというシンプルな構成であるため、メンテナンスが容易である。   According to the urea containing liquid processing apparatus 100, since the 1st processing tank 10 and the 2nd processing tank 20 are provided, the processing method of this invention can be implemented. The first treatment tank 10 and the second treatment tank 20 contain the strong acid cation exchange resin 30 and the strong acid cation exchange resin 40, respectively, and are supplied with an untreated urea-containing liquid or a treatment intermediate liquid. Maintenance is easy because of this simple configuration.

以下に尿素含有液処理装置100についてさらに詳細に説明する。尿素含有液処理装置100は第一処理槽10の上流側に原液槽112を有している。原液槽112には、未処理の尿素含有液110が貯留されている。原液槽112に貯留された尿素含有液110は、送水ポンプ114によって送水され、送水管116を通じ、第一処理槽10に設けられた給液口12から第一処理槽10に給液される。第一処理槽10の内部には強酸性陽イオン交換樹脂30が収容されており、給液口12から給液された尿素含有液110は、強酸性陽イオン交換樹脂30に対し給液される。これにより本処理方法における給液処理が行われる。給液処理は、第一処理槽10に尿素含有液110が給液された後に、強酸性陽イオン交換樹脂30が収容されてもよい。尚、本明細書において、原液槽112側を上流側とし、処理済液槽128側を下流側として尿素含有液処理装置100を説明する場合がある。   Hereinafter, the urea-containing liquid processing apparatus 100 will be described in more detail. The urea-containing liquid processing apparatus 100 has a stock solution tank 112 on the upstream side of the first processing tank 10. An untreated urea-containing liquid 110 is stored in the stock solution tank 112. The urea-containing liquid 110 stored in the stock solution tank 112 is supplied by the water supply pump 114 and supplied to the first treatment tank 10 through the water supply pipe 116 from the liquid supply port 12 provided in the first treatment tank 10. A strong acid cation exchange resin 30 is accommodated in the first treatment tank 10, and the urea-containing liquid 110 supplied from the liquid supply port 12 is supplied to the strong acid cation exchange resin 30. . Thereby, the liquid supply process in this processing method is performed. In the liquid supply process, the strong acid cation exchange resin 30 may be accommodated after the urea-containing liquid 110 is supplied to the first treatment tank 10. In this specification, the urea-containing liquid processing apparatus 100 may be described with the stock solution tank 112 side as an upstream side and the processed liquid tank 128 side as a downstream side.

上記給液処理の後、接触処理が行われる。即ち、第一処理槽10において、強酸性陽イオン交換樹脂30における交換基に対し尿素含有液110が吸着可能な程度に、尿素含有液110と強酸性陽イオン交換樹脂30とを、接触させる。   After the liquid supply process, a contact process is performed. That is, in the first treatment tank 10, the urea-containing liquid 110 and the strong acid cation exchange resin 30 are brought into contact so that the urea-containing liquid 110 can be adsorbed to the exchange groups in the strong acid cation exchange resin 30.

上記接触処理は、たとえば攪拌混合処理、固定床式処理、移動床式処理または流動床式処理のいずれかである。具体的には尿素含有液処理装置100の第一処理槽10および第二処理槽20は、接触処理として攪拌混合処理を行う攪拌混合槽である。   The contact treatment is, for example, one of a stirring and mixing treatment, a fixed bed treatment, a moving bed treatment, or a fluidized bed treatment. Specifically, the first treatment tank 10 and the second treatment tank 20 of the urea-containing liquid treatment apparatus 100 are stirring and mixing tanks that perform a stirring and mixing process as a contact process.

撹拌混合処理は、第一処理槽10に収容された強酸性陽イオン交換樹脂30と尿素含有液110とを所定時間攪拌する処理である。尿素含有液処理装置100における第一処理槽10は、撹拌混合処理を実施するための撹拌混合手段を有する。具体的には撹拌混合手段として、天板117から内部に向けて延在する撹拌羽18が設けられている。撹拌羽18を回転させて第一処理槽10に給液された尿素含有液110と強酸性陽イオン交換樹脂30とを撹拌混合し撹拌混合処理を行う。上記攪拌混合処理により、所定の範囲の平均細孔径および比表面積を備える強酸性陽イオン交換樹脂30に対し、尿素含有液110を短時間に効率よく接触させて高効率に尿素を強酸性陽イオン交換樹脂30に吸着させることができる。第二処理槽20も、同様に撹拌羽18を有し、上述する攪拌混合処理が実施される。   The stirring and mixing process is a process of stirring the strongly acidic cation exchange resin 30 and the urea-containing liquid 110 accommodated in the first processing tank 10 for a predetermined time. The first treatment tank 10 in the urea-containing liquid treatment apparatus 100 has a stirring and mixing unit for performing a stirring and mixing process. Specifically, stirring blades 18 extending from the top plate 117 toward the inside are provided as stirring and mixing means. The stirring blade 18 is rotated to stir and mix the urea-containing liquid 110 supplied to the first treatment tank 10 and the strong acid cation exchange resin 30 to perform a stirring and mixing process. By the stirring and mixing process, the urea-containing liquid 110 is efficiently brought into contact with the strongly acidic cation exchange resin 30 having an average pore diameter and specific surface area within a predetermined range in a short time, thereby making urea highly acidic cation highly efficient. It can be adsorbed on the exchange resin 30. The 2nd processing tank 20 similarly has the stirring blade 18, and the stirring mixing process mentioned above is implemented.

撹拌混合条件は、用いられる強酸性陽イオン交換樹脂30、尿素含有液110の尿素濃度を勘案して適宜決定することができる。たとえば、予め、尿素含有液110の尿素濃度が平衡に達する撹拌条件を確認し、その撹拌条件にて撹拌混合処理を行ってもよい。あるいは、第一処理槽10に尿素濃度を観察する尿素濃度測定機を設けておき、尿素濃度が平衡に達したことを確認することによって撹拌混合を終了してもよい。攪拌混合手段の攪拌速度は、特に限定されないが、50から2000回転/分程度とすることができる。   The stirring and mixing conditions can be appropriately determined in consideration of the urea concentration of the strong acid cation exchange resin 30 and the urea-containing liquid 110 used. For example, the stirring condition in which the urea concentration of the urea-containing liquid 110 reaches equilibrium may be confirmed in advance, and the stirring and mixing process may be performed under the stirring condition. Alternatively, a urea concentration measuring device for observing the urea concentration may be provided in the first treatment tank 10 and the stirring and mixing may be terminated by confirming that the urea concentration has reached equilibrium. The stirring speed of the stirring and mixing means is not particularly limited, but can be about 50 to 2000 revolutions / minute.

尿素含有液処理装置100において、上記攪拌混合処理を、適宜、固定床式処理、移動床式処理または流動床式処理に代替してもよい。即ち、攪拌混合槽である第一処理槽10および/または第二処理槽20を、適宜、固定床式槽、移動床式槽または流動床式槽に代替してもよい(図示省略)。
固定床式槽は、第一処理槽10に収容された強酸性陽イオン交換樹脂30の収容位置が第一処理槽10に対し実質的に固定され、その固定された強酸性陽イオン交換樹脂30に対し、尿素含有液110を通過させる構成を備える。ここで、実質的に固定されるとは、通過する尿素含有液110に接触することによって強酸性陽イオン交換樹脂30の少なくとも一部が多少の位置の変動を生じることを含む。
移動床式槽は、第一処理槽10において尿素含有液110に接触した強酸性陽イオン交換樹脂30を連続的に第一処理槽10から抜き出すとともに、新しい強酸性陽イオン交換樹脂30を連続的に第一処理槽10に充填する構成を備える。
流動床式槽は、第一処理槽10において、上向きに尿素含有液110を給液するとともに第一処理槽10に収容された強酸性陽イオン交換樹脂30を内部に流動させる構成を備える。流動床式処理は、固体と流体との接触率を高めることが可能である。
In the urea-containing liquid processing apparatus 100, the stirring and mixing process may be appropriately replaced with a fixed bed type process, a moving bed type process, or a fluidized bed type process. That is, the first treatment tank 10 and / or the second treatment tank 20 which are stirring and mixing tanks may be appropriately replaced with a fixed bed tank, a moving bed tank or a fluidized bed tank (not shown).
In the fixed bed tank, the storage position of the strong acid cation exchange resin 30 accommodated in the first treatment tank 10 is substantially fixed to the first treatment tank 10, and the fixed strong acid cation exchange resin 30 is fixed. On the other hand, the urea-containing liquid 110 is passed. Here, “substantially fixed” includes that at least a part of the strong acid cation exchange resin 30 undergoes some positional fluctuation by contacting the urea-containing liquid 110 passing therethrough.
In the moving bed type tank, the strong acid cation exchange resin 30 in contact with the urea-containing liquid 110 in the first treatment tank 10 is continuously extracted from the first treatment tank 10 and a new strong acid cation exchange resin 30 is continuously added. The first processing tank 10 is filled with a structure.
The fluidized bed tank has a configuration in which the urea-containing liquid 110 is supplied upward in the first processing tank 10 and the strongly acidic cation exchange resin 30 accommodated in the first processing tank 10 is caused to flow inside. Fluidized bed processing can increase the contact rate between a solid and a fluid.

以上に説明する接触処理が終了した後、分離処理が行われ、次いで排出処理が行われる。尿素含有液処理装置100では、第一処理槽10の下部に排出口14が設けられている。排出口14は、強酸性陽イオン交換樹脂30を通さず、尿素含有液110を通過させる。これによって、尿素含有液110と強酸性陽イオン交換樹脂30とを分離する分離処理と、第一処理槽10から尿素含有液110を排出する排出処理が同時に行われる。   After the contact process described above is completed, a separation process is performed, and then a discharge process is performed. In the urea-containing liquid processing apparatus 100, a discharge port 14 is provided in the lower part of the first processing tank 10. The outlet 14 allows the urea-containing liquid 110 to pass therethrough without passing through the strong acid cation exchange resin 30. Thereby, the separation process for separating the urea-containing liquid 110 and the strong acid cation exchange resin 30 and the discharge process for discharging the urea-containing liquid 110 from the first treatment tank 10 are performed simultaneously.

尿素含有液処理装置100は、第一処理槽10から第二処理槽20に連続する送水管122を有している。送水管122の排出口14よりの中間部には送水管122の流路を開閉可能な開閉弁118が設けられている。第一処理槽10において第一吸着工程が行われているとき、開閉弁118を閉じた状態とし、第一吸着工程が終了し、処理中間液が第二吸着工程に移行する際、開閉弁118が開放される。これによって、尿素含有液処理装置100において、バッチ式処理が実施される。   The urea-containing liquid processing apparatus 100 has a water supply pipe 122 that continues from the first processing tank 10 to the second processing tank 20. An opening / closing valve 118 capable of opening and closing the flow path of the water supply pipe 122 is provided at an intermediate portion from the discharge port 14 of the water supply pipe 122. When the first adsorption step is being performed in the first treatment tank 10, the on-off valve 118 is closed, and when the first adsorption step is completed and the processing intermediate liquid moves to the second adsorption step, the on-off valve 118. Is released. Thereby, batch processing is performed in the urea-containing liquid processing apparatus 100.

排出口14から排出された処理中間液は、送水管122を通じて給液口12から第二処理槽20に給液される。第二処理槽20には強酸性陽イオン交換樹脂40が収容されており、第一処理槽10において実施される第一吸着工程と同様に第二吸着工程が実施される。本実施形態では、第二処理槽20にも、撹拌混合処理を実施するための撹拌混合手段(撹拌羽18)が設けられている。ただし、尿素含有液処理装置100はこれに限定されず、第一処理槽10と第二処理槽20とは異なる接触処理を行うための異なる構成が設けられていてもよい。
第二処理槽20の下流側には、処理済液槽128が設けられている。第二処理槽20と処理済液槽128とは送水管126により通じている。第二処理槽20において第二吸着工程が実施された後、第二処理槽20に設けられた排出口14から排出された処理液120は、送水管126を通じて、処理済液槽128に導かれ貯留される。
送水管126の排出口14寄りの任意の箇所には、開閉弁124が設けられている。開閉弁124は、第二吸着工程が実施されているときは閉じられており、第二吸着工程が終了した後に開放され、極めて低い尿素濃度となるよう処理された処理液120が第二処理槽20から排出される。
The processing intermediate liquid discharged from the discharge port 14 is supplied from the liquid supply port 12 to the second processing tank 20 through the water supply pipe 122. The strongly acidic cation exchange resin 40 is accommodated in the second treatment tank 20, and the second adsorption process is performed in the same manner as the first adsorption process performed in the first treatment tank 10. In the present embodiment, the second treatment tank 20 is also provided with a stirring and mixing means (stirring blade 18) for performing the stirring and mixing process. However, the urea containing liquid processing apparatus 100 is not limited to this, The different structure for performing the different contact processing from the 1st processing tank 10 and the 2nd processing tank 20 may be provided.
A processed liquid tank 128 is provided on the downstream side of the second processing tank 20. The second treatment tank 20 and the treated liquid tank 128 communicate with each other through a water supply pipe 126. After the second adsorption step is performed in the second treatment tank 20, the treatment liquid 120 discharged from the discharge port 14 provided in the second treatment tank 20 is guided to the treated liquid tank 128 through the water supply pipe 126. Stored.
An open / close valve 124 is provided at an arbitrary location near the discharge port 14 of the water supply pipe 126. The on-off valve 124 is closed when the second adsorption step is being performed, and is opened after the second adsorption step is completed, and the treatment liquid 120 that has been treated to have a very low urea concentration is contained in the second treatment tank. 20 is discharged.

処理済液槽128に直接に、または処理済液槽128に連続して第二処理槽20から排出された処理液120を廃棄する廃棄装置を設けることにより、尿素含有液処理装置100を廃液処理装置とすることもできる。   By providing a disposal device for discarding the treatment liquid 120 discharged from the second treatment tank 20 directly in the treated liquid tank 128 or continuously to the treated liquid tank 128, the urea-containing liquid treatment apparatus 100 is treated as a waste liquid treatment. It can also be a device.

尚、本処理方法の終了後、第一処理槽10および第二処理槽20に収容された強酸性陽イオン交換樹脂30、40を、第一処理槽10および第二処理槽20のそれぞれに設けられた取出口16から取り出す。そして、新しい強酸性陽イオン交換樹脂30、40を第一処理槽10および第二処理槽20に収容することによって、再度、本処理方法を尿素含有液処理装置100で実施することができる。
あるいは本処理方法の終了後、第一処理槽10および第二処理槽20に収容された強酸性陽イオン交換樹脂30、40に適当な処理液を流すことで、交換基に吸着された尿素を洗い流して再生し、再度、本処理方法を尿素含有液処理装置100で実施してもよい。
In addition, after completion | finish of this processing method, the strongly acidic cation exchange resins 30 and 40 accommodated in the 1st processing tank 10 and the 2nd processing tank 20 are provided in each of the 1st processing tank 10 and the 2nd processing tank 20. It takes out from the taken out outlet 16. Then, by accommodating the new strong acid cation exchange resins 30 and 40 in the first treatment tank 10 and the second treatment tank 20, this treatment method can be performed again in the urea-containing liquid treatment apparatus 100.
Or after completion | finish of this processing method, the urea adsorb | sucked by the exchange group is poured by flowing an appropriate process liquid through the strong acidic cation exchange resin 30 and 40 accommodated in the 1st processing tank 10 and the 2nd processing tank 20. It may be washed away and regenerated, and this treatment method may be carried out again by the urea-containing liquid treatment apparatus 100.

<第三実施形態>
次に、本発明の第三実施形態として、本発明の連続式の尿素含有液処理方法について説明する。第三実施形態の説明では、適宜、図3を用い、連続式の尿素含有液処理装置200を例に説明する。図3は、本発明の第三実施形態に用いられる尿素含有液処理装置200の概略図である。第三実施形態にかかる尿素含有液処理方法は、第一実施形態において説明した本処理方法の記載事項が適宜参照される。
<Third embodiment>
Next, the continuous urea-containing liquid treatment method of the present invention will be described as a third embodiment of the present invention. In the description of the third embodiment, a continuous urea-containing liquid processing apparatus 200 will be described as an example using FIG. 3 as appropriate. FIG. 3 is a schematic view of a urea-containing liquid processing apparatus 200 used in the third embodiment of the present invention. For the urea-containing liquid treatment method according to the third embodiment, the description of the treatment method described in the first embodiment is referred to as appropriate.

第三実施形態にかかる本処置方法は、第一吸着工程および第二吸着工程が、給液処理、接触処理、分離処理、および排出処理を含む複数の処理を有し、上記複数の処理を並行して連続的に行う連続式処理により実施される。給液処理は、強酸性陽イオン交換樹脂に対し上記尿素含有液または上記処理中間液を給液する処理である。接触処理は、給液処理により給液された上記尿素含有液または上記処理中間液と上記強酸性陽イオン交換樹脂とを接触させる処理である。分離処理は、接触処理によって互いに接触した上記尿素含有液または上記処理中間液と上記強酸性陽イオン交換樹脂とを分離する処理である。排出処理は、分離処理によって分離された上記尿素含有液または上記処理中間液を排出する処理である。   In the present treatment method according to the third embodiment, the first adsorption step and the second adsorption step have a plurality of processes including a liquid supply process, a contact process, a separation process, and a discharge process, and the plurality of processes are performed in parallel. Then, it is carried out by a continuous process performed continuously. The liquid supply process is a process of supplying the urea-containing liquid or the processing intermediate liquid to the strongly acidic cation exchange resin. The contact process is a process of bringing the urea-containing liquid or the process intermediate liquid supplied by the liquid supply process into contact with the strongly acidic cation exchange resin. The separation treatment is a treatment for separating the urea-containing liquid or the treatment intermediate liquid and the strongly acidic cation exchange resin that are in contact with each other by contact treatment. The discharge process is a process of discharging the urea-containing liquid or the process intermediate liquid separated by the separation process.

第三実施形態にかかる本処理方法は、第一吸着工程から第二吸着工程までが連続して行われる。第一吸着工程に含まれる複数の処理は、処理工程の上流から下流に向けて連続的に行われるとともに、第一吸着工程の最後処理から第二吸着工程までが連続して行われる。第二吸着工程に含まれる複数の処理工程は、処理工程の上流から下流に向けて連続的に行われる。本処理方法は、第一吸着工程の最初の処理と、第二吸着工程の最後の処理が、並行して行われる場合、および、いずれか一方が開始または終了しているため並行して行われない場合を含む。   In the present processing method according to the third embodiment, the first adsorption step to the second adsorption step are continuously performed. The plurality of processes included in the first adsorption process are continuously performed from the upstream to the downstream of the process, and from the last process of the first adsorption process to the second adsorption process are continuously performed. The plurality of processing steps included in the second adsorption step are continuously performed from the upstream to the downstream of the processing step. This processing method is performed in parallel when the first process of the first adsorption process and the final process of the second adsorption process are performed in parallel, and either one has started or ended. Including the case where there is no.

第三実施形態のごとく、第一吸着工程から第二吸着工程までを連続して行う本処理方法において、第一吸着工程で、尿素含有液における尿素濃度が略平衡に達するまで、強酸性陽イオン交換樹脂と尿素含有液とを接触させてもよい。たとえば、第一吸着工程において流される尿素含有液の流速や用いられる強酸性イオン交換樹脂の量等を適宜調整することで、上記略平衡を達成させることができる。
連続式である本処理方法の第一吸着工程において略平衡に達するとは、第一吸着工程から初期に排出される処理中間液が尿素平衡濃度であることを意味する。このとき通常は、第一吸着工程から最後に排出される処理中間液も尿素平衡濃度に達していることが好ましい。
連続式である本処理方法の第一吸着工程において上記略平衡を達成するためには、たとえば、予め、所定濃度の尿素含有液を強酸性イオン交換樹脂に吸着させた場合の尿素平衡濃度をバッチ処理にて確認するとよい。そして連続式である本処理方法の第一吸着工程から最初に排出される処理中間液が、確認された上記尿素平衡濃度となるよう、尿素含有液の流速や用いられる強酸性イオン交換樹脂の量を予備的に確認する。確認された処理条件により連続式である本処理方法を実施することで、上記略平衡を達成することができる。
As in the third embodiment, in the present treatment method in which the first adsorption step to the second adsorption step are continuously performed, until the urea concentration in the urea-containing liquid reaches a substantially equilibrium in the first adsorption step, the strongly acidic cation is used. The exchange resin and the urea-containing liquid may be contacted. For example, the above approximate equilibrium can be achieved by appropriately adjusting the flow rate of the urea-containing liquid that is flowed in the first adsorption step, the amount of the strongly acidic ion exchange resin used, and the like.
The fact that the equilibrium is reached in the first adsorption step of the present treatment method, which is a continuous type, means that the treatment intermediate liquid initially discharged from the first adsorption step has a urea equilibrium concentration. At this time, it is usually preferable that the processing intermediate liquid finally discharged from the first adsorption step also reaches the urea equilibrium concentration.
In order to achieve the above-described equilibrium in the first adsorption step of the present treatment method, which is a continuous type, for example, the urea equilibrium concentration when a urea-containing liquid having a predetermined concentration is adsorbed on a strongly acidic ion exchange resin in advance is batchwise. It is good to confirm by processing. Then, the flow rate of the urea-containing liquid and the amount of the strongly acidic ion exchange resin used so that the treatment intermediate liquid discharged first from the first adsorption step of the treatment method, which is a continuous type, has the confirmed urea equilibrium concentration. Check in advance. By implementing this processing method that is a continuous type according to the confirmed processing conditions, the above-described approximate equilibrium can be achieved.

尿素含有液処理装置200は、第三の本発明である尿素含有液処理装置の一例である。尿素含有液処理装置200は、接触処理を行う槽として強酸性陽イオン交換樹脂30、40それぞれが充填されたイオン交換樹脂カラムである第一処理槽50および第二処理槽60を備える点で、尿素含有液処理装置100とは異なる。
尿素含有液処理装置200は、強酸性陽イオン交換樹脂30、40の収容位置が第一処理槽50、60に対し実質的に固定され、その固定された強酸性陽イオン交換樹脂30に対し、尿素含有液110を通過させる構成を備える。即ち、尿素含有液処理装置200における接触処理は、固定床式処理の一態様である。
The urea-containing liquid processing apparatus 200 is an example of a urea-containing liquid processing apparatus that is the third aspect of the present invention. The urea-containing liquid treatment apparatus 200 includes a first treatment tank 50 and a second treatment tank 60 that are ion exchange resin columns filled with strong acid cation exchange resins 30 and 40, respectively, as tanks for contact treatment. Different from the urea-containing liquid processing apparatus 100.
In the urea-containing liquid treatment apparatus 200, the housing position of the strong acid cation exchange resins 30 and 40 is substantially fixed to the first treatment tanks 50 and 60, and with respect to the fixed strong acid cation exchange resin 30, The urea-containing liquid 110 is passed. That is, the contact process in the urea-containing liquid processing apparatus 200 is one aspect of the fixed bed type process.

尿素含有液処理装置200において、第二処理槽60はn個(ただしnは1以上の整数である)設けられる。本実施形態では具体的には、第二処理槽60は1個である。
尿素含有液処理装置200は、原液槽112と第一処理槽50とを繋ぐ送水管116の中間に開閉弁132を備える。開閉弁132を開放し、送水ポンプ114から尿素含有液110を送水することによって、原液槽112から送水管116を通じて第一処理槽50に尿素含有液110が送られる。
In the urea-containing liquid processing apparatus 200, n second processing tanks 60 (where n is an integer of 1 or more) are provided. Specifically, in the present embodiment, there is one second processing tank 60.
The urea-containing liquid processing apparatus 200 includes an opening / closing valve 132 in the middle of the water supply pipe 116 that connects the stock solution tank 112 and the first processing tank 50. By opening the on-off valve 132 and supplying the urea-containing liquid 110 from the water supply pump 114, the urea-containing liquid 110 is sent from the stock solution tank 112 to the first treatment tank 50 through the water supply pipe 116.

第一処理槽50に送られた尿素含有液110は適度な速度で第一処理槽50に充填された強酸性陽イオン交換樹脂30の間を通過し尿素含有液110と強酸性陽イオン交換樹脂30とが接触する。これにより強酸性陽イオン交換樹脂30における交換基に尿素が吸着し、イオン交換が行われる。尿素含有液110に流速は、特に限定されず、第一処理槽50において、尿素含有液110と強酸性陽イオン交換樹脂30とが充分に接触してイオン交換が実施される範囲で適宜決定することができる。   The urea-containing liquid 110 sent to the first treatment tank 50 passes between the strong acid cation exchange resin 30 filled in the first treatment tank 50 at an appropriate speed, and the urea-containing liquid 110 and the strong acid cation exchange resin. 30 contacts. As a result, urea is adsorbed on the exchange groups in the strongly acidic cation exchange resin 30 and ion exchange is performed. The flow rate of the urea-containing liquid 110 is not particularly limited, and is appropriately determined within a range in which the urea-containing liquid 110 and the strong acid cation exchange resin 30 are sufficiently brought into contact with each other and ion exchange is performed in the first treatment tank 50. be able to.

第一処理槽50と第二処理槽60とは送水管122により連係されており、第一処理槽50から排出された処理中間液(図示省略)が第二処理槽60に連続して流れるよう構成されている。図示省略するが、尿素含有液処理装置200は送水管122を省略し、第一処理槽50と第二処理槽60とを直接に連係させてもよい。第一処理槽50から排出された処理中間液が連続して第二処理槽60に流れるよう構成されることにより、連続処理がなされる。   The first treatment tank 50 and the second treatment tank 60 are linked by a water supply pipe 122 so that the treatment intermediate liquid (not shown) discharged from the first treatment tank 50 flows continuously into the second treatment tank 60. It is configured. Although not shown, the urea-containing liquid treatment apparatus 200 may omit the water supply pipe 122 and directly link the first treatment tank 50 and the second treatment tank 60. The processing intermediate liquid discharged from the first processing tank 50 is configured to continuously flow to the second processing tank 60, whereby continuous processing is performed.

第一処理槽50および第二処理槽60に連続して尿素含有液110(処理中間液)を通して第一吸着工程および第二吸着工程を連続して処理することによって、処理時間を短縮するとともに装置をコンパクト化することができる。   By continuously processing the first adsorption step and the second adsorption step through the urea-containing liquid 110 (processing intermediate solution) continuously in the first processing tank 50 and the second processing tank 60, the processing time is shortened and the apparatus is reduced. Can be made compact.

以上に本発明の第一実施形態から第三実施形態を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成される限りにおける種々の変形、改良等の態様も含む。本明細書において示すすべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は適宜に省略する。本発明の尿素含有液処理装置の各種の構成要素は、個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、1つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等を許容する。   Although the first to third embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and improvements as long as the object of the present invention is achieved. This embodiment is also included. In all the drawings shown in this specification, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be appropriately omitted. The various components of the urea-containing liquid processing apparatus of the present invention do not have to be individually independent, but a plurality of components are formed as one member, and one component is a plurality of members. It is allowed to be formed, a certain component is a part of another component, a part of a certain component overlaps a part of another component, and the like.

(実施例1)
以下のとおり以下のとおり本発明の尿素含有液処理方法を実施した。
即ち、平均細孔径が1nm以上90nm以下であり、比表面積が10m/gdry以上800m/gdry以下であり強酸性陽イオン交換樹脂が10gずつ収容された容量200mlの共栓付三角フラスコを2つ準備し、それぞれ第一フラスコ、第二フラスコとした。
市販の尿素を純水に添加し、尿素濃度360mg/lの尿素含有液を調製し、上記尿素含有液50mlを上記第一フラスコに添加した。
上述のとおり吸着材と尿素含有液とが添加された第一フラスコに撹拌子を投入し、室温にて500回転/分の撹拌条件で3時間撹拌して吸着処理を行った。撹拌後、遠心分離を行い、その後に50μmフィルターで吸着材と液体(処理液)とをろ過により分離して第一吸着工程を終了し、処理中間液を得た。
上記処理中間液の全量を上記第二フラスコに添加し、第一フラスコと同様の処理を行い第二吸着工程を終了し、処理液を得て実施例1とした。
Example 1
The urea-containing liquid treatment method of the present invention was performed as follows.
In other words, two conical stoppered flasks with a capacity of 200 ml each having an average pore diameter of 1 nm to 90 nm, a specific surface area of 10 m 2 / gdry to 800 m 2 / gdry, and containing 10 g of strongly acidic cation exchange resin each. Were prepared as a first flask and a second flask, respectively.
Commercially available urea was added to pure water to prepare a urea-containing liquid having a urea concentration of 360 mg / l, and 50 ml of the urea-containing liquid was added to the first flask.
As described above, the stirrer was put into the first flask to which the adsorbent and the urea-containing liquid had been added, and the adsorbing treatment was performed by stirring at room temperature under stirring conditions of 500 rpm for 3 hours. Centrifugation was performed after stirring, and after that, the adsorbent and the liquid (treatment liquid) were separated by filtration with a 50 μm filter, and the first adsorption step was completed to obtain a treatment intermediate liquid.
The whole amount of the processing intermediate solution was added to the second flask, the same treatment as that of the first flask was performed, the second adsorption step was completed, and a processing solution was obtained to obtain Example 1.

(実施例2)
底部に二方コック付きの送水管を備えた内径12mmで長さ300mmのガラス製クロマト管に10gの吸着材1を充填したものを2本用意し、図3に示すように2本を直列に
連結した。上部のクロマト管へ尿素濃度345.7mg/lの尿素含有液50mlを約1時間かけて滴下させ、下部のクロマト管より排出された処理液を得て実施例2とした。上部のクロマト管に尿素含有液が給液され、下部のクロマト管から処理液が排出終了するまで約2時間となるよう流速を調製した。
(Example 2)
Prepare two glass chromatograph tubes with an inner diameter of 12 mm and a length of 300 mm, equipped with a water pipe with a two-way cock at the bottom, and 10 g of the adsorbent 1 packed in series, as shown in FIG. Connected. Example 2 was obtained by dropping 50 ml of a urea-containing solution having a urea concentration of 345.7 mg / l into the upper chromatographic tube over about 1 hour to obtain a treatment liquid discharged from the lower chromatographic tube. The urea-containing liquid was supplied to the upper chromatographic tube, and the flow rate was adjusted to be about 2 hours until the processing liquid was completely discharged from the lower chromatographic tube.

(実施例3)
底部に二方コック付きの送水管を備えた内径12mmで長さ300mmのガラス製クロマト管に20gの吸着材4を充填したものを2本用意し、図3に示すように2本を直列に
連結した。上部のクロマト管へ尿素濃度345.7mg/lの尿素含有液50mlを約1時間かけて滴下させ、下部のクロマト管より排出された処理液を得て実施例3とした。上部のクロマト管に尿素含有液が給液され、下部のクロマト管から処理液が排出終了するまで約2時間となるよう流速を調製した。
(Example 3)
Prepare two glass chromatograph tubes with an inner diameter of 12 mm and a length of 300 mm, equipped with a water pipe with a two-way cock at the bottom, and 20 g of adsorbent 4 filled in, as shown in FIG. Connected. Example 3 was obtained by dropping 50 ml of a urea-containing solution having a urea concentration of 345.7 mg / l into the upper chromatographic tube over about 1 hour to obtain a treatment liquid discharged from the lower chromatographic tube. The urea-containing liquid was supplied to the upper chromatographic tube, and the flow rate was adjusted to be about 2 hours until the processing liquid was completely discharged from the lower chromatographic tube.

(比較例1)
第二フラスコを用いず、実施例1における第二吸着工程を行わなかったこと以外は、実施例1と同様に処理を行い、処理液を得て比較例1とした(即ち、実施例1における処理中間液を比較例1における処理液とした)。
(Comparative Example 1)
A treatment was performed in the same manner as in Example 1 except that the second adsorption step in Example 1 was not performed without using the second flask, and a treatment liquid was obtained as Comparative Example 1 (that is, in Example 1). The treatment intermediate solution was used as the treatment solution in Comparative Example 1).

(比較例2)
第二フラスコを用いず、実施例1における第二吸着工程を行わなかったこと、および攪拌時間を24時間にしたこと以外は実施例1と同様に処理を行い、処理液を得て比較例2とした。
(Comparative Example 2)
The treatment was performed in the same manner as in Example 1 except that the second adsorption step in Example 1 was not performed without using the second flask, and that the stirring time was 24 hours. It was.

(比較例3)
第二フラスコを用いず、実施例1における第二吸着工程を行わなかったこと、および第一フラスコに収容する強酸性陽イオン交換樹脂の量を20gにしたこと以外は実施例1と同様に処理を行い、処理液を得て比較例3とした。
(Comparative Example 3)
The same treatment as in Example 1 except that the second adsorption step in Example 1 was not performed without using the second flask and that the amount of the strongly acidic cation exchange resin contained in the first flask was 20 g. And a treatment liquid was obtained and used as Comparative Example 3.

(評価)実施例および比較例で得られた処理液の尿素濃度を以下のとおり分析し、尿素除去率を算出した。
[ケルダール法]
上述で得られた実施例および比較例それぞれを分解容器に採取し、規定の試薬(濃硫酸等)を添加して加熱分解し、試験液中の有機窒素化合物をアンモニウム塩の形体に変化させ、次いで、強アルカリを添加した。その後に、水蒸気蒸留によりアンモニアを水溶液として回収し、適当な濃度に希釈してイオンクロマト測定用の検液を得た。尚、上述する加熱分解および水蒸気蒸留には、日本ビュッヒ株式会社製ケルダール分解装置・蒸留装置を用いた。
[イオンクロマト法]
次に、上記ケルール法にて得られた検液およびアンモニウムイオン標準液を、イオンクロマト装置に導入し、検量線法により検液中のアンモニウムイオンの濃度を求めた。得られたアンモニウムイオン濃度から、検液(処理液)中の窒素含有量(mg/l)を算出するとともに、下記式1にて尿素濃度を換算した。尚、イオンクロマト装置は、日本ダイオネクス株式会社製ICS3000型イオンクロマトグラフを用いた。
(式1)尿素濃度(mg/l)=窒素含有量(mg/l)×(60.06/28.01)
処理前尿素濃度に対する処理後尿素濃度から、尿素除去率を算出した。
(Evaluation) The urea concentrations of the treatment liquids obtained in Examples and Comparative Examples were analyzed as follows, and the urea removal rate was calculated.
[Kjeldahl method]
Each of the Examples and Comparative Examples obtained above was collected in a decomposition container, added with a specified reagent (such as concentrated sulfuric acid) and thermally decomposed, and the organic nitrogen compound in the test solution was changed to an ammonium salt form. A strong alkali was then added. Thereafter, ammonia was recovered as an aqueous solution by steam distillation and diluted to an appropriate concentration to obtain a test solution for ion chromatography measurement. In addition, the Kjeldahl decomposition apparatus and distillation apparatus by Nihon Büch Co., Ltd. were used for the above-mentioned thermal decomposition and steam distillation.
[Ion chromatography]
Next, the test solution and ammonium ion standard solution obtained by the above-mentioned Kerule method were introduced into an ion chromatograph, and the concentration of ammonium ions in the test solution was determined by a calibration curve method. From the obtained ammonium ion concentration, the nitrogen content (mg / l) in the test solution (treatment solution) was calculated, and the urea concentration was converted by the following formula 1. As an ion chromatograph, an ICS3000 type ion chromatograph manufactured by Nippon Dionex Co., Ltd. was used.
(Formula 1) Urea concentration (mg / l) = nitrogen content (mg / l) × (60.06 / 28.01)
The urea removal rate was calculated from the post-treatment urea concentration with respect to the pre-treatment urea concentration.

表1に上述する実施例および比較例に用いた吸着材の総量(g)、第一吸着工程、第二吸着工程の実施の有無、撹拌時間(処理時間(hr))、尿素含有液の尿素濃度(処理前尿素濃度(mg))、処理液の尿素濃度(処理後尿素濃度(mg/l))、吸着処理によって尿素含有液から除去された尿素の除去率(尿素除去率(%))を、それぞれ表3に示した。   The total amount (g) of the adsorbent used in the examples and comparative examples described above in Table 1, presence / absence of the first adsorption step and the second adsorption step, stirring time (treatment time (hr)), urea in the urea-containing liquid Concentration (urea concentration before treatment (mg)), urea concentration of treatment liquid (urea concentration after treatment (mg / l)), removal rate of urea removed from urea-containing liquid by adsorption treatment (urea removal rate (%)) Are shown in Table 3.

表3に示すように、実施例1から3は、極めて高い尿素除去率が示された。処理前尿素濃度は、実施例1では360mg/l、実施例2、3では345.7mg/lである。即ち、本実施例に用いられた尿素含有液はいずれも成人の使用済み透析液における尿素濃度(約133mg/lから320mg/l)と同程度の尿素濃度である。かかる濃度の尿素含有液から98%ないし99%を超えるという極めて高い尿素除去率が示されたことから、本処理方法が、使用済み透析液の再利用を実現可能な程度に尿素を除去することができることが確認された。   As shown in Table 3, Examples 1 to 3 showed extremely high urea removal rates. The pretreatment urea concentration is 360 mg / l in Example 1 and 345.7 mg / l in Examples 2 and 3. That is, all of the urea-containing liquids used in this example have a urea concentration comparable to the urea concentration (about 133 mg / l to 320 mg / l) in adult used dialysate. Since an extremely high urea removal rate of 98% to over 99% was shown from the urea-containing solution having such a concentration, this treatment method removes urea to such an extent that reuse of used dialysate can be realized. It was confirmed that

比較例1から比較例3は、本発明の検討にて見出された所定範囲の平均細孔径および比表面積を備える優れた強酸性陽イオン交換樹脂を用いたことから、従来技術と比して高い吸着除去率を示したが、いずれも実施例1には及ばなかった。
即ち、実施例1と比較例1とを対比すると、第二吸着工程を実施したことで実施例1の尿素除去率が顕著に高くなることが確認された。
また実施例1の第一吸着工程に対し、処理工程時間を8倍と長くした比較例2は、比較例1と同程度の尿素除去率しか示されなかった。このことから、実施例1の第一吸着工程(または比較例1)において尿素濃度が平衡に達していることが確認された。また尿素濃度が平衡に達した状態で処理工程を長くしても尿素除去率がさらに高くなることはないことが確認された。
また実施例1と比較例3とを対比すると、使用した強酸性陽イオン交換樹脂は同量であるにもかかわらず、実施例1において明らかに高い尿素除去率が示された。この結果から、一度の吸着工程で使用する吸着材の量を増大するのではなく、吸着工程を複数回繰り返すことによって除去される尿素の量をさらに増大させることができることが確認された。
Since Comparative Examples 1 to 3 used an excellent strong acid cation exchange resin having an average pore diameter and a specific surface area within a predetermined range found in the study of the present invention, compared with the prior art. Although a high adsorption removal rate was shown, none of them was equivalent to Example 1.
That is, when Example 1 was compared with Comparative Example 1, it was confirmed that the urea removal rate of Example 1 was significantly increased by performing the second adsorption step.
Further, Comparative Example 2 in which the treatment process time was increased by a factor of 8 to the first adsorption process of Example 1 showed only a urea removal rate comparable to Comparative Example 1. From this, it was confirmed that the urea concentration reached equilibrium in the first adsorption step (or Comparative Example 1) of Example 1. It was also confirmed that the urea removal rate did not increase even if the treatment step was lengthened in a state where the urea concentration reached equilibrium.
Further, when Example 1 and Comparative Example 3 were compared, the urea removal rate was clearly high in Example 1 although the amount of the strongly acidic cation exchange resin used was the same. From this result, it was confirmed that the amount of urea removed can be further increased by repeating the adsorption step a plurality of times, rather than increasing the amount of adsorbent used in one adsorption step.

Figure 2016087172
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Figure 2016087172
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上記実施形態は、以下の技術思想を包含するものである。
(1)強酸性陽イオン交換樹脂に尿素を吸着させて分離する尿素含有液処理方法であって、
前記強酸性陽イオン交換樹脂が、平均細孔径が1nm以上90nm以下であり、比表面積が10m/gdry以上800m/gdry以下であり、
前記強酸性陽イオン交換樹脂と未処理の前記尿素含有液とを接触させて前記尿素含有液に含まれる尿素を前記強酸性陽イオン交換樹脂に吸着させる第一吸着工程と、
前記強酸性陽イオン交換樹脂と前記第一吸着工程を経た処理中間液とを接触させて前記処理中間液に含まれる尿素を前記強酸性陽イオン交換樹脂に吸着させる第二吸着工程と、を備え、前記第二吸着工程をn回行う(ただしnは1以上の整数である)ことを特徴とする尿素含有液処理方法。
(2)前記第一吸着工程で、前記尿素含有液における尿素濃度が略平衡に達するまで、前記強酸性陽イオン交換樹脂と前記尿素含有液とを接触させる上記(1)に記載の尿素含有液処理方法。
(3)前記第一吸着工程に用いる前記尿素含有液の尿素濃度は、1200mg/L以下である上記(1)または(2)に記載の尿素含有液処理方法。
(4)前記尿素含有液が、使用済み人工透析液である上記(1)から(3)のいずれか一項に記載の尿素含有液処理方法。
(5)前記第一吸着工程に用いられる前記強酸性陽イオン交換樹脂と前記第二吸着工程に用いられる前記強酸性陽イオン交換樹脂とは同一の樹脂を含み、
前記第一吸着工程に用いられる前記強酸性陽イオン交換樹脂の総量よりも、前記第二吸着工程に用いられる前記強酸性陽イオン交換樹脂の総量が少ない上記(1)から(4)のいずれか一項に記載の尿素含有液処理方法。
(6)前記第一吸着工程および前記第二吸着工程が、
前記強酸性陽イオン交換樹脂に対し前記尿素含有液または前記処理中間液を給液する給液処理、
前記給液処理により給液された前記尿素含有液または前記処理中間液と前記強酸性陽イオン交換樹脂とを接触させる接触処理、
前記接触処理によって互いに接触した前記尿素含有液または前記処理中間液と前記強酸性陽イオン交換樹脂とを分離する分離処理、および
前記分離処理によって分離された前記尿素含有液または前記処理中間液を排出する排出処理を含む複数の処理を有し、
前記複数の処理を1サイクルとして行うバッチ式処理により実施される上記(1)から(5)のいずれか一項に記載の尿素含有液処理方法。
(7)前記第一吸着工程および前記第二吸着工程が、
前記強酸性陽イオン交換樹脂に対し前記尿素含有液または前記処理中間液を給液する給液処理、
前記給液処理により給液された前記尿素含有液または前記処理中間液と前記強酸性陽イオン交換樹脂とを接触させる接触処理、
前記接触処理によって互いに接触した前記尿素含有液または前記処理中間液と前記強酸性陽イオン交換樹脂とを分離する分離処理、および
前記分離処理によって分離された前記尿素含有液または前記処理中間液を排出する排出処理を含む複数の処理を有し、
前記複数の処理を並行して連続的に行う連続式処理により実施される上記(1)から(5)のいずれか一項に記載の尿素含有液処理方法。
(8)前記接触処理が、攪拌混合処理、固定床式処理、移動床式処理または流動床式処理のいずれかである上記(6)または(7)に記載の尿素含有液処理方法。
(9)前記第二吸着工程により得られた処理液を廃棄する廃棄工程を備える上記(1)から(8)のいずれか一項に記載の尿素含有液処理方法。
(10)上記(1)から(8)のいずれか一項に記載の尿素含有液処理方法を実施して得られたことを特徴とする処理液。
(11)強酸性陽イオン交換樹脂に尿素を吸着させて分離する尿素含有液の処理装置であって、
平均細孔径が1nm以上90nm以下であり、比表面積が10m/gdry以上800m/gdry以下である前記強酸性陽イオン交換樹脂が収容されるとともに、未処理の尿素含有液が給液される第一処理槽と、
前記強酸性陽イオン交換樹脂が収容されるとともに、前記第一処理槽を通過した処理中間液が給液される第二処理槽と、を備え、前記第二処理槽をn個(ただしnは1以上の整数である)有することを特徴とする尿素含有液処理装置。
The above embodiment includes the following technical idea.
(1) A urea-containing liquid treatment method for adsorbing and separating urea on a strongly acidic cation exchange resin,
The strongly acidic cation exchange resin has an average pore diameter of 1 nm or more and 90 nm or less, and a specific surface area of 10 m 2 / gdry or more and 800 m 2 / gdry or less,
A first adsorption step in which the strong acid cation exchange resin is brought into contact with the untreated urea-containing liquid to adsorb urea contained in the urea-containing liquid onto the strong acid cation exchange resin;
A second adsorption step in which the strong acid cation exchange resin is brought into contact with the treatment intermediate solution that has undergone the first adsorption step to adsorb urea contained in the treatment intermediate solution onto the strong acid cation exchange resin. The urea-containing liquid treatment method is characterized in that the second adsorption step is performed n times (where n is an integer of 1 or more).
(2) The urea-containing liquid according to (1), wherein the strongly acidic cation exchange resin and the urea-containing liquid are brought into contact with each other until the urea concentration in the urea-containing liquid reaches substantially equilibrium in the first adsorption step. Processing method.
(3) The urea-containing liquid processing method according to (1) or (2), wherein the urea concentration of the urea-containing liquid used in the first adsorption step is 1200 mg / L or less.
(4) The urea-containing liquid treatment method according to any one of (1) to (3), wherein the urea-containing liquid is a used artificial dialysis liquid.
(5) The strong acid cation exchange resin used in the first adsorption step and the strong acid cation exchange resin used in the second adsorption step include the same resin,
Any of (1) to (4) above, wherein the total amount of the strongly acidic cation exchange resin used in the second adsorption step is less than the total amount of the strong acid cation exchange resin used in the first adsorption step. The urea-containing liquid treatment method according to one item.
(6) The first adsorption step and the second adsorption step are
A liquid supply process for supplying the urea-containing liquid or the processing intermediate liquid to the strongly acidic cation exchange resin;
A contact treatment in which the urea-containing liquid or the treatment intermediate liquid fed by the liquid feed treatment is brought into contact with the strongly acidic cation exchange resin;
A separation process for separating the urea-containing liquid or the processing intermediate liquid and the strongly acidic cation exchange resin that are in contact with each other by the contact process; and the urea-containing liquid or the processing intermediate liquid separated by the separation process is discharged. A plurality of processes including a discharge process,
The urea-containing liquid treatment method according to any one of (1) to (5), wherein the treatment is performed by batch-type treatment in which the plurality of treatments are performed as one cycle.
(7) The first adsorption step and the second adsorption step are
A liquid supply process for supplying the urea-containing liquid or the processing intermediate liquid to the strongly acidic cation exchange resin;
A contact treatment in which the urea-containing liquid or the treatment intermediate liquid fed by the liquid feed treatment is brought into contact with the strongly acidic cation exchange resin;
A separation process for separating the urea-containing liquid or the processing intermediate liquid and the strongly acidic cation exchange resin that are in contact with each other by the contact process; and the urea-containing liquid or the processing intermediate liquid separated by the separation process is discharged. A plurality of processes including a discharge process,
The urea-containing liquid processing method according to any one of (1) to (5), wherein the processing is performed by a continuous process in which the plurality of processes are continuously performed in parallel.
(8) The urea-containing liquid treatment method according to (6) or (7), wherein the contact treatment is any one of a stirring and mixing treatment, a fixed bed treatment, a moving bed treatment, and a fluidized bed treatment.
(9) The urea-containing liquid processing method according to any one of (1) to (8), further including a disposal step of discarding the processing liquid obtained in the second adsorption step.
(10) A treatment liquid obtained by performing the urea-containing liquid treatment method according to any one of (1) to (8) above.
(11) A urea-containing liquid treatment apparatus for adsorbing and separating urea on a strongly acidic cation exchange resin,
The strongly acidic cation exchange resin having an average pore diameter of 1 nm or more and 90 nm or less and a specific surface area of 10 m 2 / gdry or more and 800 m 2 / gdry or less is accommodated, and an untreated urea-containing liquid is supplied. A first treatment tank;
A second treatment tank in which the strongly acidic cation exchange resin is accommodated and a treatment intermediate liquid that has passed through the first treatment tank is supplied, and the number of the second treatment tanks is n (where n is A urea-containing liquid treatment apparatus, which is an integer of 1 or more.

10・・・第一処理槽
12・・・給液口
14・・・排出口
16・・・取出口
18・・・撹拌羽
20・・・第二処理槽
30、40・・・強酸性陽イオン交換樹脂
50、60・・・第一処理槽
100、200・・・尿素含有液処理装置
110・・・尿素含有液
112・・・原液槽
114・・・送水ポンプ
116・・・送水管
117・・・天板
118・・・開閉弁
120・・・処理液
122・・・送水管
124・・・開閉弁
126・・・送水管
128・・・処理済液槽
132・・・開閉弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... 1st processing tank 12 ... Supply port 14 ... Discharge port 16 ... Outlet 18 ... Stirring blade 20 ... 2nd processing tank 30, 40 ... Strong acid positive Ion exchange resins 50, 60 ... first treatment tank 100, 200 ... urea-containing liquid treatment device 110 ... urea-containing liquid 112 ... stock solution tank 114 ... water pump 116 ... water pipe 117 ... top plate 118 ... open / close valve 120 ... treatment liquid 122 ... water supply pipe 124 ... open / close valve 126 ... water supply pipe 128 ... treated liquid tank 132 ... open / close valve

Claims (11)

強酸性陽イオン交換樹脂に尿素を吸着させて分離する尿素含有液処理方法であって、
前記強酸性陽イオン交換樹脂が、平均細孔径が1nm以上90nm以下であり、比表面積が10m/gdry以上800m/gdry以下であり、
前記強酸性陽イオン交換樹脂と未処理の前記尿素含有液とを接触させて前記尿素含有液に含まれる尿素を前記強酸性陽イオン交換樹脂に吸着させる第一吸着工程と、
前記強酸性陽イオン交換樹脂と前記第一吸着工程を経た処理中間液とを接触させて前記処理中間液に含まれる尿素を前記強酸性陽イオン交換樹脂に吸着させる第二吸着工程と、を備え、前記第二吸着工程をn回行う(ただしnは1以上の整数である)ことを特徴とする尿素含有液処理方法。
A urea-containing liquid treatment method for adsorbing and separating urea on a strongly acidic cation exchange resin,
The strongly acidic cation exchange resin has an average pore diameter of 1 nm or more and 90 nm or less, and a specific surface area of 10 m 2 / gdry or more and 800 m 2 / gdry or less,
A first adsorption step in which the strong acid cation exchange resin is brought into contact with the untreated urea-containing liquid to adsorb urea contained in the urea-containing liquid onto the strong acid cation exchange resin;
A second adsorption step in which the strong acid cation exchange resin is brought into contact with the treatment intermediate solution that has undergone the first adsorption step to adsorb urea contained in the treatment intermediate solution onto the strong acid cation exchange resin. The urea-containing liquid treatment method is characterized in that the second adsorption step is performed n times (where n is an integer of 1 or more).
前記第一吸着工程で、前記尿素含有液における尿素濃度が略平衡に達するまで、前記強酸性陽イオン交換樹脂と前記尿素含有液とを接触させる請求項1に記載の尿素含有液処理方法。   The urea-containing liquid treatment method according to claim 1, wherein the strongly acidic cation exchange resin and the urea-containing liquid are brought into contact with each other until the urea concentration in the urea-containing liquid reaches substantially equilibrium in the first adsorption step. 前記第一吸着工程に用いる前記尿素含有液の尿素濃度は、1200mg/L以下である請求項1または2に記載の尿素含有液処理方法。   The urea-containing liquid processing method according to claim 1 or 2, wherein the urea concentration of the urea-containing liquid used in the first adsorption step is 1200 mg / L or less. 前記尿素含有液が、使用済み人工透析液である請求項1から3のいずれか一項に記載の尿素含有液処理方法。   The urea-containing liquid treatment method according to any one of claims 1 to 3, wherein the urea-containing liquid is a used artificial dialysis liquid. 前記第一吸着工程に用いられる前記強酸性陽イオン交換樹脂と前記第二吸着工程に用いられる前記強酸性陽イオン交換樹脂とは同一の樹脂を含み、
前記第一吸着工程に用いられる前記強酸性陽イオン交換樹脂の総量よりも、前記第二吸着工程に用いられる前記強酸性陽イオン交換樹脂の総量が少ない請求項1から4のいずれか一項に記載の尿素含有液処理方法。
The strong acid cation exchange resin used in the first adsorption step and the strong acid cation exchange resin used in the second adsorption step include the same resin,
The total amount of the strongly acidic cation exchange resin used in the second adsorption step is smaller than the total amount of the strong acid cation exchange resin used in the first adsorption step. The urea-containing liquid processing method as described.
前記第一吸着工程および前記第二吸着工程が、
前記強酸性陽イオン交換樹脂に対し前記尿素含有液または前記処理中間液を給液する給液処理、
前記給液処理により給液された前記尿素含有液または前記処理中間液と前記強酸性陽イオン交換樹脂とを接触させる接触処理、
前記接触処理によって互いに接触した前記尿素含有液または前記処理中間液と前記強酸性陽イオン交換樹脂とを分離する分離処理、および
前記分離処理によって分離された前記尿素含有液または前記処理中間液を排出する排出処理を含む複数の処理を有し、
前記複数の処理を1サイクルとして行うバッチ式処理により実施される請求項1から5のいずれか一項に記載の尿素含有液処理方法。
The first adsorption step and the second adsorption step are
A liquid supply process for supplying the urea-containing liquid or the processing intermediate liquid to the strongly acidic cation exchange resin;
A contact treatment in which the urea-containing liquid or the treatment intermediate liquid fed by the liquid feed treatment is brought into contact with the strongly acidic cation exchange resin;
A separation process for separating the urea-containing liquid or the processing intermediate liquid and the strongly acidic cation exchange resin that are in contact with each other by the contact process; and the urea-containing liquid or the processing intermediate liquid separated by the separation process is discharged. A plurality of processes including a discharge process,
The urea-containing liquid processing method according to claim 1, wherein the urea-containing liquid processing method is performed by a batch-type process in which the plurality of processes are performed as one cycle.
前記第一吸着工程および前記第二吸着工程が、
前記強酸性陽イオン交換樹脂に対し前記尿素含有液または前記処理中間液を給液する給液処理、
前記給液処理により給液された前記尿素含有液または前記処理中間液と前記強酸性陽イオン交換樹脂とを接触させる接触処理、
前記接触処理によって互いに接触した前記尿素含有液または前記処理中間液と前記強酸性陽イオン交換樹脂とを分離する分離処理、および
前記分離処理によって分離された前記尿素含有液または前記処理中間液を排出する排出処理を含む複数の処理を有し、
前記複数の処理を並行して連続的に行う連続式処理により実施される請求項1から5のいずれか一項に記載の尿素含有液処理方法。
The first adsorption step and the second adsorption step are
A liquid supply process for supplying the urea-containing liquid or the processing intermediate liquid to the strongly acidic cation exchange resin;
A contact treatment in which the urea-containing liquid or the treatment intermediate liquid fed by the liquid feed treatment is brought into contact with the strongly acidic cation exchange resin;
A separation process for separating the urea-containing liquid or the processing intermediate liquid and the strongly acidic cation exchange resin that are in contact with each other by the contact process; and the urea-containing liquid or the processing intermediate liquid separated by the separation process is discharged. A plurality of processes including a discharge process,
The urea-containing liquid processing method according to any one of claims 1 to 5, wherein the urea-containing liquid processing method is performed by a continuous process in which the plurality of processes are continuously performed in parallel.
前記接触処理が、攪拌混合処理、固定床式処理、移動床式処理または流動床式処理のいずれかである請求項6または7に記載の尿素含有液処理方法。   The urea-containing liquid treatment method according to claim 6 or 7, wherein the contact treatment is any one of a stirring and mixing treatment, a fixed bed treatment, a moving bed treatment, and a fluidized bed treatment. 前記第二吸着工程により得られた処理液を廃棄する廃棄工程を備える請求項1から8のいずれか一項に記載の尿素含有液処理方法。   The urea-containing liquid processing method according to any one of claims 1 to 8, further comprising a discarding step of discarding the processing liquid obtained by the second adsorption step. 請求項1から8のいずれか一項に記載の尿素含有液処理方法を実施して得られたことを特徴とする処理液。   A treatment liquid obtained by carrying out the urea-containing liquid treatment method according to claim 1. 強酸性陽イオン交換樹脂に尿素を吸着させて分離する尿素含有液の処理装置であって、
平均細孔径が1nm以上90nm以下であり、比表面積が10m/gdry以上800m/gdry以下である前記強酸性陽イオン交換樹脂が収容されるとともに、未処理の尿素含有液が給液される第一処理槽と、
前記強酸性陽イオン交換樹脂が収容されるとともに、前記第一処理槽を通過した処理中間液が給液される第二処理槽と、を備え、前記第二処理槽をn個(ただしnは1以上の整数である)有することを特徴とする尿素含有液処理装置。
A treatment apparatus for urea-containing liquid that adsorbs and separates urea on a strongly acidic cation exchange resin,
The strongly acidic cation exchange resin having an average pore diameter of 1 nm or more and 90 nm or less and a specific surface area of 10 m 2 / gdry or more and 800 m 2 / gdry or less is accommodated, and an untreated urea-containing liquid is supplied. A first treatment tank;
A second treatment tank in which the strongly acidic cation exchange resin is accommodated and a treatment intermediate liquid that has passed through the first treatment tank is supplied, and the number of the second treatment tanks is n (where n is A urea-containing liquid treatment apparatus, which is an integer of 1 or more.
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