JP2017217596A - 酸性イオン交換体の再生廃液からの酸性溶液の回収装置及びこれを用いた回収方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 陽イオン交換体を再生処理した際に排出される再生廃液から酸性溶液を効果的に回収可能な装置を提供する。【解決手段】 酸性溶液の回収装置は、酸性イオン交換体の再生廃液貯槽１と、電気透析装置６と、酸性溶液槽７とを備える。再生廃液貯槽１は、送液ポンプ２と保護フィルタ３とが途中に設けられた第１の送液管５を介して電気透析装置６の脱塩室６１に連通しており、これらの再生廃液貯槽１、送液ポンプ２、保護フィルタ３及び第１の送液管５により酸性イオン交換体の再生廃液循環機構Ａが構成されている。一方、酸性溶液槽７は、送液ポンプ８を備えた第２の送液管１０により電気透析装置６の濃縮室６２に連通しており、これらの酸性溶液槽７、送液ポンプ８及び第２の送液管１０により酸性溶液回収機構Ｂが構成されている。【選択図】 図１

Description

本発明は、陽イオン交換樹脂などの陽イオン交換体を再生処理した際に排出される、酸性イオン交換体の再生廃液から酸性溶液を回収して再利用するための装置及びこれを用いた酸性イオン交換体の再生廃液からの酸性溶液の回収方法に関する。

半導体製造工場では製品の洗浄に純水や超純水が使用され、製薬工場では製品の洗浄だけでなく製品自体に純水や超純水が使用されている。純水あるいは超純水は、一般的にイオン交換樹脂、限外ろ過膜、逆浸透膜、脱気膜、ＵＶ酸化装置などの各種ユニットを組み合わせた純水あるいは超純水製造システムで製造されている。

これらのユニットのなかでイオン交換樹脂やイオン交換膜などのイオン交換体は、水中に存在するイオン成分をイオン交換作用により除去するが、高いイオン成分の除去性能を発揮させるために出荷前に酸またはアルカリ溶液で再生処理している。このときイオン交換体の再生処理により、陽イオン交換樹脂を含む酸性イオン交換体の再生廃液、陰イオンを含むアルカリ性イオン交換体の再生廃液が排出される。酸性イオン交換体の再生に用いる酸性溶液としては塩酸、硫酸、硝酸などが、アルカリ性イオン交換体の再生に用いるアルカリ性溶液としては水酸化ナトリウム溶液、水酸化カリウム溶液などがある。

イオン交換体のイオン交換基をＨ^＋、ＯＨ⁻に完全に交換するためには高純度の酸、アルカリ溶液を多量に使用するため、これに伴い多量の酸・アルカリ性の再生廃液が排出される。この再生廃液の大半はより低純度のイオン交換体の再生に使用されるほかは工場内の排水処理工程でのｐＨ調整に使用する程度であり、多くの場合は中和した後排水処理されて放流されており、酸アルカリ薬品の消費量削減に向けた回収再利用技術が望まれている。

しかしながら、再生廃液には高濃度の酸、アルカリ溶液中に微量の陽イオン（カリウム、ナトリウム、カルシウム、マグネシウム、アンモニウムイオンなど）または陰イオン（塩化物イオン、硫酸イオン、硝酸イオンなど）が不純物として含まれており、再利用するにはこれを除去する必要がある。しかし、除去対象である不純物よりも溶液に由来するＨ^＋、ＯＨ⁻の方が濃度が高いためイオン交換樹脂などのイオン交換体では除去できない。また高濃度の酸、アルカリを含むことから浸透圧も高く、逆浸透膜などの分離膜を適用しようとすると送液圧力が高くなり、ポンプ動力が嵩み経済的でない、という問題がある。

特に酸性溶液は種々の利用用途があることから、使用済みの酸性イオン交換体の再生廃液中に含まれている酸性溶液を効果的に回収することができれば、廃棄物の排出量を低減できるだけでなく、その経済的な価値は大きい。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、陽イオン交換樹脂や陽イオン交換膜などの各種陽イオン交換体を再生処理した際に排出される再生廃液から酸性溶液を効果的に回収し、酸性溶液の消費量を削減させることの可能な酸性イオン交換体の再生廃液からの酸性溶液の回収装置及び回収方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために第一に本発明は、陰極と陽極との間に陰イオン交換膜とバイポーラ膜とが交互に配設されることにより区画された脱塩室と濃縮室とを有する電気透析装置と、前記電気透析装置の脱塩室に連通した酸性イオン交換体の再生廃液循環機構と、前記電気透析装置の濃縮室に連通した酸性溶液循環機構とを備えた酸性イオン交換体の再生廃液からの酸性溶液の回収装置であって、前記バイポーラ膜は、陰イオン交換膜層と陽イオン交換膜層とが貼接された構成を有し、該バイポーラ膜の陰イオン交換膜層が陽極側に、陽イオン交換膜層が陰極側にそれぞれ位置するように設置されることにより、前記バイポーラ膜の陰イオン交換膜層と前記陰イオン交換膜とによって前記脱塩室が、前記バイポーラ膜の陽イオン交換膜層と前記陰イオン交換膜とによって前記濃縮室が、前記陽極及び前記陰極の間に交互に区画形成されており、前記電気透析装置の脱塩室に、陰イオン交換体、又は陰イオン交換体の混合比率が高い陰イオン交換体と陽イオン交換体との混合体が充填されている、酸性イオン交換体の再生廃液からの酸性溶液の回収装置を提供する（発明１）。

上記発明（発明１）によれば、電気透析装置の陰極と陽極との間に陰イオン交換膜とバイポーラ膜とが交互に配設し、このバイポーラ膜を陰イオン交換膜層が陽極側に陽イオン交換膜層が陰極側にそれぞれ位置するように設置して、前記バイポーラ膜の陰イオン交換膜層と前記陰イオン交換膜とによって前記脱塩室を区画形成し、前記電気透析装置の脱塩室に連通して酸性イオン交換体の再生廃液循環機構を設けているので、カリウムやナトリウムなどの陽イオンを不純物として多量に含む酸性イオン交換体の再生廃液を脱塩室に透過させると、カリウムやナトリウムなどの陽イオンは陰極側に移動するがバイポーラ膜の陽極側麺は陽イオン交換膜層であるのでこれを透過できない。一方、酸性溶液の酸性基である陰イオンは陽極側に移動して陰イオン交換膜を透過することにより濃縮室に流入するので、酸性イオン交換体の再生廃液中に含まれる酸性溶液を効果的に回収し、陽イオン交換体の再生液としての酸性溶液の消費量を削減させることができる。

上記発明（発明１）においては、前記電気透析装置の濃縮室にイオン交換体が充填されていることが好ましい（発明２）。また、前記電気透析装置の濃縮室に充填されているイオン交換体が、陽イオン交換体、又は陽イオン交換体の混合比率が高い陰イオン交換体と陽イオン交換体との混合体であることが好ましい（発明３）。

上記発明（発明２，３）によれば、濃縮室に電流が流れやすくなるので、負荷される電圧が低くなり、また濃度分極が緩和されるため、酸性イオン交換体の再生廃液中に含まれるカリウムやナトリウムなどの陽イオンを迅速に濃縮室に移動させることができ、高濃度の酸性溶液を効率良く回収することができる。

上記発明（発明１〜３）おいては、前記酸性イオン交換体の再生廃液循環機構の前記電気透析装置の脱塩室より上流側に保護フィルタが設けられていることが好ましい（発明４）。

上記発明（発明４）によれば、電気透析装置にカルシウムやマグネシウムなどの硬度成分水酸化物の析出物の混入を防止し、電気透析装置を安全に運転することができる。

上記発明（発明１〜４）おいては、前記酸性イオン交換体の再生廃液循環機構の前記電気透析装置の脱塩室より上流側に脱気装置が設けられていることが好ましい（発明５）。

上記発明（発明５）によれば、酸性イオン交換体の再生廃液中の二酸化炭素を除去して、炭酸塩の生成を防止することができる。

また、第二に本発明は酸性イオン交換体の再生廃液から酸性溶液を選択的に除去する方法であって、陰極と陽極との間に陰イオン交換膜とバイポーラ膜とが交互に配設されることにより区画された脱塩室と濃縮室とを有し、前記バイポーラ膜は、陰イオン交換膜層と陽イオン交換膜層とが貼接された構成を有し、前記バイポーラ膜の陰イオン交換膜層が陽極側に、陽イオン交換膜層が陰極側にそれぞれ位置するように設置されることにより、前記バイポーラ膜の陰イオン交換膜層と前記陰イオン交換膜とによって前記脱塩室が、前記バイポーラ膜の陽イオン交換膜層と前記陰イオン交換膜とによって前記濃縮室が、前記陽極及び前記陰極の間に交互に区画形成されており、前記脱塩室に陰イオン交換体、又は陰イオン交換体の混合比率が高い陰イオン交換体と陽イオン交換体との混合体が充填されている電気透析装置を用い、前記脱塩室に前記酸性イオン交換体の再生廃液を流通させる、酸性イオン交換体の再生廃液からの酸性溶液の回収方法を提供する（発明６）。

上記発明（発明６）によれば、電気透析装置の陰極と陽極との間に陰イオン交換膜とバイポーラ膜とが交互に配設し、このバイポーラ膜を陰イオン交換膜層が陽極側に陽イオン交換膜層が陰極側にそれぞれ位置するように設置し、前記バイポーラ膜の陰イオン交換膜層と前記陰イオン交換膜とによって前記脱塩室を区画形成した電気透析装置の前記電気透析装置の脱塩室に酸性イオン交換体の再生廃液を流通させることにより、再生廃液中のカリウムやナトリウムなどの陽イオンは陰極側に移動するがバイポーラ膜の陽極側麺は陽イオン交換膜層であるのでこれを透過できない。一方、酸性溶液の酸性基である陰イオンは陽極側に移動して陰イオン交換膜を透過することにより濃縮室に流入するので、酸性イオン交換体の再生廃液中に含まれる酸性溶液を効果的に回収し、陽イオン交換体の再生液としての酸性溶液の消費量を削減させることができる。

上記発明（発明６）おいては、前記電気透析装置で処理した酸性イオン交換体の再生廃液のｐＨが７以下となるように、該電気透析装置の電圧及び／又は電流を制御することが好ましい（発明７）。また、上記発明（発明６，７）おいては、前記電気透析装置で処理した酸性イオン交換体の再生廃液のｐＨが７以下となるように、前記酸性イオン交換体の再生廃液循環機構に備えられた酸性イオン交換体の再生廃液槽に供給する酸性イオン交換体の再生廃液量を制御することが好ましい（発明８）。

上記発明（発明７，８）によれば、カルシウムやマグネシウムなどの硬度成分水酸化物の析出物を防止するとともに濃縮室への陽イオンのリークを抑制し、電気透析装置を安全に運転することができる。

上記発明（発明６〜８）おいては、前記電気透析装置で回収した酸性溶液に含まれる不純物を逆浸透膜で除去することが好ましい（発明９）。

上記発明（発明９）によれば、回収した酸性溶液中の不純物や微粒子を除去して再利用に好適なものとすることができる。

本発明によれば、酸性イオン交換体の再生廃液からカリウムやナトリウムなどの陽イオンを除去して、酸性溶液を回収することができるので、これを再利用することで酸性溶液の消費量を削減させることができる。

本発明の第一の実施形態に係る酸性イオン交換体の再生廃液からの酸性溶液の回収装置を示す概略系統図である。 前記酸性溶液の回収装置の電気透析装置を示す概略図である。 前記電気透析装置におけるイオンの流れを示す概略図である。 第一の実施形態の変形例を示す概略系統図である。 本発明の第二の実施形態に係る酸性イオン交換体の再生廃液からの酸性溶液の回収装置を示す概略系統図である。

以下、本発明の第一の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の第一の実施形態に係る酸性イオン交換体の再生廃液からの酸性溶液の回収装置を示す概略系統図であり、図１において本実施形態に係る酸性溶液の回収装置は、酸性イオン交換体の再生廃液貯槽１と、電気透析装置６と、酸性溶液槽７とを備える。酸性イオン交換体の再生廃液貯槽１は、送液ポンプ２と保護フィルタ３とが途中に設けられた第１の送液管５を介して電気透析装置６の脱塩室６１に連通しており、これらの酸性イオン交換体の再生廃液貯槽１、送液ポンプ２、保護フィルタ３及び第１の送液管５により酸性イオン交換体の再生廃液循環機構Ａが構成されている。一方、酸性溶液槽７は、送液ポンプ８を備えた第２の送液管１０により電気透析装置６の濃縮室６２に連通しており、これらの酸性溶液槽７、送液ポンプ８及び第２の送液管１０により酸性溶液回収機構Ｂが構成されている。なお、図１における９は酸性溶液槽７に設けられたｐＨセンサである。

酸性イオン交換体の再生廃液貯槽１には、ｐＨセンサ４が設けられており、電気透析装置６には、該電気透析装置６に電気を供給する直流電源１１が備えられている。これらｐＨセンサ４及び直流電源１１は、図示しないパーソナルコンピュータ等の制御装置（図示せず）に接続されていて、当該制御装置は、ｐＨセンサ４から送信される酸性イオン交換体の再生廃液貯槽１中の酸性イオン交換体の再生廃液のｐＨのデータに基づき、電気透析装置６の陰極及び陽極に印加する電流を制御する。

なお、図４に示すように酸性イオン交換体の再生廃液貯槽１に酸性イオン交換体の再生廃液Ｍを供給する供給管１３を接続し、この供給管１３に送液ポンプ１２もしくは電磁弁（図示せず）を設けて、ｐＨセンサ４から送信される酸性イオン交換体の再生廃液貯槽１中の再生廃液ＭのｐＨデータに基づき、送液ポンプ１２の稼動停止もしくは電磁弁の開閉を制御するようにしてもよい。

上述したような酸性溶液の回収装置において、電気透析装置６は、図２に示すように電極（陽極２３，陰極２４）の間に、バイポーラ膜２１と陰イオン交換膜２２とが交互に配設されており、これらバイポーラ膜２１と陰イオン交換膜２２とによって、脱塩室６１と濃縮室６２とが交互に形成され、イオン交換樹脂２５（陰イオン交換樹脂２５Ａ、陽イオン交換樹脂２５Ｂ）を充填してなる。

バイポーラ膜２１は、陽イオン交換膜層２１Ａと陰イオン交換膜層２１Ｂとが貼接された構成を有している。バイポーラ膜２１の陰イオン交換膜層２１Ｂは、陽極２３側に位置しており、陽イオン交換膜層２１Ａは、陰極２４側に位置している。すなわち、陰イオン交換膜層２１Ｂは、脱塩室６１に面しており、陽イオン交換膜層２１Ａは、濃縮室６２に面している。なお、図２に示すように電気透析装置６は、その両端が陰極室２６及び陽極室（図２では右端の濃縮室６２と兼用）となっている。

本実施形態における酸性溶液の回収装置の電気透析装置６に用いられる陰イオン交換膜２２及びバイポーラ膜２１としては、公知のものを適宜使用することができ、それぞれ塩の分離、水解離に有効な膜を選択すればよい。陰イオン交換膜２２としては、陰イオンを透過可能なものであって、４級アンモニウム、３級アンモニウム又は２級アンモニウムを含むものであれば、特に限定されるものなく、従来から用いられているいかなる陰イオン交換膜であっても用いることができる。また、バイポーラ膜２１は、陽イオン交換膜層２１Ａと陰イオン交換膜層２１Ｂとが貼り合わさった構造を有する複合膜の一種である。このバイポーラ膜２１は、水の電気分解に用いる隔膜として、あるいは、酸とアルカリの中和生成物である塩の水溶液から酸とアルカリを再生する際の分離膜等として従来から広く使用されている。このようなバイポーラ膜内では理論水電解電圧（０．８３Ｖ）以上の電圧を印加することによって、水解離が発生するので電流は流れる。

また、脱塩室６１及び濃縮室６２には、メッシュスペーサーを挿入するか、イオン交換体を充填するのが好ましい。これらのうちイオン交換体を充填した方が電気透析装置６に印加される電圧が低くなり、また濃度分極が緩和され、酸性イオン交換体の再生廃液から高濃度、高純度の酸性溶液を効率よく回収することができるため好ましい。このイオン交換体としては、公知のものを用いることができ、イオン交換樹脂、イオン交換繊維、又は任意の基材に放射線、電子線グラフト重合によりグラフト鎖を当該基材に導入した後、イオン交換基を付加することにより製造したイオン交換体等を用いることができる。これらの中では安価なコストで入手可能なイオン交換樹脂が好ましい。なお、図１及び図３においては、イオン交換樹脂２５（陰イオン交換樹脂２５Ａ、陽イオン交換樹脂２５Ｂ）については説明の便宜上省略している。

具体的には、脱塩室６１には、陰イオン交換体としての陰イオン交換樹脂２５Ａ単独、又は陰イオン交換樹脂２５Ａと陽イオン交換樹脂２５Ｂの混合樹脂であり陰イオン交換体２５Ａの混合比率が高いもの、が充填されているのが好ましい。これにより電気透析装置６の電圧が低くて済み、しかも濃度分極が抑制されるので、水酸化カルシウム等の水酸化物の生成を抑制することができ、酸性溶液をさらに効率的に回収することができる。また、濃縮室６２には、陽イオン交換体２５Ｂ単独、又は陰イオン交換体２５Ａと陽イオン交換体２５Ｂとを混合したもので陽イオン交換体２５Ｂの混合比率が高いもの、が充填されているのが好ましい。

上述したような構成を有する本実施形態の酸性イオン交換体の再生廃液からの酸性溶液の回収装置を用いた本実施形態の酸性溶液の回収方法について図１〜図３に基づいて説明する。

まず、図示しない用水製造装置の陽イオン交換樹脂の再生に用いられたの使用済みの再生液（酸性溶液）である酸性イオン交換体の再生廃液（廃液）Ｍを酸性イオン交換体の再生廃液貯槽１から送液ポンプ２により、第１の送液管５を通じて電気透析装置６の脱塩室６１に循環通水する。酸性イオン交換体の再生廃液Ｍ中には、再生液として用いた塩酸や硫酸などの酸性溶液に陽イオン交換樹脂から排出されたカリウム、ナトリウム、カルシウム、マグネシウムなどの陽イオンが蓄積されている。

そして、電気透析装置６に直流電源１１から理論水電解電圧（０．８３Ｖ）以上の所定の直流電圧を印加し電流を流すと、脱塩室６１内では酸性廃液Ｍの陰イオン成分（Ｃｌ⁻やＳＯ_４ ^２−など）が陽極２３側に移動し、陰イオン交換膜２２を通過して濃縮室６２に排出される。また、バイポーラ膜２１内では下記（１）式に示す水解離によって生じた水酸イオン（ＯＨ−）が脱塩室６１内に供給されることによって電流が流れる。
Ｈ_２Ｏ→ＯＨ⁻ ＋ Ｈ^＋ ・・・（１）

このとき、ナトリウムなどの陽イオンは、陰極２４側へ移動するが、脱塩室６１の陰極２４側の壁面は、バイポーラ膜２１の陰イオン交換膜層２１Ｂとなっているため、ナトリウムなどの陽イオンは、バイポーラ膜２１（陰イオン交換膜層２１Ｂ）を通過することができない。したがって、ナトリウムなどの陽イオンは、脱塩室６１内に蓄積される。そして、電気透析装置６により処理された酸性イオン交換体の再生廃液Ｍは、酸性イオン交換体の再生廃液貯槽１に返送される。

一方、濃縮室６２には、酸性溶液槽７に貯留された回収液Ｗ（初期状態においては純水など）が、送液ポンプ８により第２の送液管１０を通じて酸性溶液回収機構Ｂを循環通水される。この濃縮室６２には、脱塩室６１から移動してきた酸性溶液の陰イオン成分（Ｃｌ⁻やＳＯ_４ ^２−など）が蓄積されるとともに、バイポーラ膜２１内では上記式（１）の水解離によって生じた水素イオン（Ｈ＋）が濃縮室に供給される。この結果、回収液Ｗ中では塩酸（ＨＣｌ）や硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）などの酸性溶液が回収されることになる。この回収液Ｗの酸性溶液濃度が所定の濃度（例えば、２〜５％）以上となったら、酸性溶液槽７の回収液Ｗを純水に取り替えて、再利用すればよい。この酸性溶液濃度は、ｐＨセンサ９の出力に基づき算出すればよい。

上述したような酸性イオン交換体の再生廃液Ｍからの酸性溶液の回収方法においては、酸性イオン交換体の再生廃液貯槽１の酸性イオン交換体の再生廃液ＭのｐＨが７．０以下、好ましくは３．０以下の範囲内となるように電気透析装置６の電圧及び／又は電流値を調整するのが好ましい。酸性イオン交換体の再生廃液ＭがｐＨ７．０を超えると、カルシウムやマグネシウムなどの硬度成分の水酸化物が析出してしまい、この析出物が電気透析装置６に混入すると電気透析装置６の運転に支障をきたすおそれがある。さらに、酸性イオン交換体の再生廃液ＭのｐＨが７．０を超えると、酸性イオン交換体の再生廃液Ｍから回収液Ｗへの陽イオンのリーク量が増え、回収液Ｗをイオン交換体の再生液として再利用できなくなる。このように酸性イオン交換体の再生廃液ＭのｐＨを調整することで、効率良く酸性溶液を回収することができる。

この酸性イオン交換体の再生廃液ＭのｐＨの調整は、酸性イオン交換体の再生廃液貯槽１中に設けられたｐＨセンサ４から送信されるデータに基づき、図示しない制御装置により直流電源１１を調整して電気透析装置６の陽極２３及び陰極２４に印加する電圧及び／又は電流を制御すればよい。

あるいは、図４に示すように酸性イオン交換体の再生廃液貯槽１中に設けられたｐＨセンサ４から送信されるデータに基づき、図示しない制御装置により再生廃液Ｍの送液ポンプ１２の運転・停止、または電磁弁（図示せず）の開閉を制御することでｐＨを調整してもよい。

本実施形態においては、酸性溶液の回収装置の誤動作や酸性イオン交換体の再生廃液Ｍの状態の急激な変化などにより、万一酸性イオン交換体の再生廃液Ｍがアルカリ性になり、カルシウムやマグネシウムなどの硬度成分の水酸化物の析出物が生じたときのことを考慮して、電気透析装置６の脱塩室６１の上流側に保護フィルタ３を設置することで、電気透析装置６にカルシウムやマグネシウムなどの硬度成分の水酸化物の析出物が混入しないようになっている。この保護フィルタ３の孔径は、０．０５〜１００μｍであるのが好ましく、特に０．２μｍ〜５０μｍが好ましい。

上述したような本実施形態に係る酸性イオン交換体の再生廃液からの酸性溶液の回収装置及びこれを用いた酸性溶液の回収方法によれば、陽イオン交換樹脂などの陽イオン交換体の再生に用いた使用済み再生液から効率よく酸性溶液を回収して再利用することができる。

次に本発明の第二の実施形態について図５に基づいて説明する。本実施形態の酸性イオン交換体の再生廃液からの酸性溶液の回収装置は、前述した第一の実施形態の酸性イオン交換体の再生廃液からの酸性溶液の回収装置を直列に二段接続した構成を有する。したがって、前段側の回収装置には前述した第一実施形態と同じ符号を付し、後段側の回収装置には、前述した第一実施形態の対応する符号に「Ａ」を追加した符号を付すこととする。

すなわち、第二の実施形態では、前段の酸性溶液の回収装置の濃縮室６２に連通した第２の送液管１０が分岐しており、この分岐した送液管が後段の酸性溶液の回収装置の供給管１３Ａとなっていて、開閉バルブ１４Ａ及び１４Ｂを開成・閉鎖することにより、酸性溶液槽７から後段の再生廃液槽１Ａに回収液Ｗを再生廃液Ｍ１として供給する。そして、この供給管１３Ａに電磁弁１５を設けて電磁弁１５の開閉を制御するように構成されている。

本実施形態のように酸性イオン交換体の再生廃液からの酸性溶液の回収装置を直列に二段接続した構成として、前段の酸性溶液の回収装置の回収液Ｗを後段の酸性溶液の回収装置の再生廃液Ｍ１としてさらに処理することにより、回収液Ｗに対して後段の回収液Ｗ１において酸性溶液の回収率を一層高くすることができる。

以上、本発明の酸性イオン交換体の再生廃液からの酸性溶液の回収装置について、第一の実施形態及び第二の実施形態に基づいて説明してきたが、これらの実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、図１において電気透析装置６の脱塩室６１より上流側に脱気装置を設けることで酸性イオン交換体の再生廃液Ｍ中の二酸化炭素を除去して炭酸塩の生成を防止するようにしてもよい。また、電気透析装置６で回収した酸性溶液Ｗに含まれる不純物を逆浸透膜で除去することで、回収した酸性溶液Ｗ中の不純物や微粒子を除去して再利用に好適なものとするようにしてもよい。

以下の具体的実施例に基づき本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
〔１〕電気透析装置
本実施例における電気透析装置６のイオン交換膜およびイオン交換体として下記のものを使用した。
（１）陰イオン交換膜…商品名：ネオセプタＡＨＡ，アストム（株）製
（２）バイポーラ膜…商品名：ＢＰ１，アストム（株）製
（３）脱塩室および濃縮室に充填した陰イオン交換樹脂…「商品名：ＳＡ１０Ａ（陰イオン交換樹脂），三菱化学（株）製」と「商品名：ＳＫ１Ｂ（陽イオン交換樹脂），三菱化学（株）製」との混合物（混合比６：４）

〔２〕酸性イオン交換体の再生廃液（模擬廃液）の調製
被処理液である酸性イオン交換体の再生廃液として、以下に示す模擬酸性イオン交換体の再生廃液を調製した。
（１）ナトリウム濃度＝４００ｍｇ／Ｌ
（２）カルシウム濃度＝２５０ｍｇ／Ｌ
（３）硫酸濃度＝４５０００ｍｇ／Ｌ
（４）ｐＨ≒１．０

〔３〕試験条件及び結果
図１及び図２に示す装置において、酸性イオン交換体の再生廃液貯槽１に上記で調製した酸性イオン交換体の再生廃液Ｍを貯留し、この酸性イオン交換体の再生廃液（Ｍ）５００ｍＬを酸性イオン交換体の再生廃液循環機構Ａにより、電気透析装置６の脱塩室６１に３０Ｌ／ｈの流量で循環通水した。また、酸性溶液槽７に純水５００ｍＬを貯留し、酸性溶液回収機構Ｂにより濃縮室６２に３０Ｌ／ｈの流量で循環通水して回収液Ｗとした。このとき電気透析装置６の陽極２３と陰極２４との間に３Ａの電流を供給して、６０分間循環しながら、酸性イオン交換体の再生廃液Ｍを処理した。

処理後の酸性イオン交換体の再生廃液ＭのｐＨを測定したところ、ｐＨ６．５に上昇しており、酸性溶液が４３０００ｍｇ／Ｌ移動したことが確認された。一方、ナトリウムイオンおよびカルシウムイオンの濃度は、１０％程度の上昇が確認されたが電気透析装置６内で水酸化物の析出は認められなかった。なお、濃度の上昇は硫酸イオンの移動に伴い電気浸透が起こり、脱塩室６１から濃縮６２に水が移動したことによると推測される。

さらに、これらの結果から電流効率（％）を下記式（２）により算出した。
電流効率（％）＝酸性溶液排出量（ｍｏｌ）／［電流（Ａ）×通電時間（ｓ）／１９６４８５（Ｃ／ｍｏｌ）］×１００ ・・・（２）
なお、上記式（２）において、酸性溶液排出量は、酸性イオン交換体の再生廃液ＭのｐＨが１．０から６．５へ上昇したことによる水酸化物イオン濃度の増加分に基づき換算したものである。

上記式（２）により電流効率を算出した結果、電流効率は約８０％に到達しており、効率よく酸性溶液を回収液Ｗとして回収でき、連続運転が可能であることが確認された。

本発明の酸性イオン交換体の再生廃液からの酸性溶液の回収装置及び回収方法は、例えば、液晶用の透明電極ラインで使用するシュウ酸液等の再生に好適である。

１ 酸性イオン交換体の再生廃液貯槽（再生廃液循環機構）
２ 送液ポンプ（再生廃液循環機構）
３ 保護フィルタ（再生廃液循環機構）
５ 第１の送液管（再生廃液循環機構）
６ 電気透析装置
６１ 脱塩室
６２ 濃縮室
７ 酸性溶液槽（酸性溶液回収機構）
８ 送液ポンプ（酸性溶液回収機構）
１０ 第２の送液管（酸性溶液回収機構）
１１ 直流電源
２１ バイポーラ膜
２１Ａ 陽イオン交換膜層
２１Ｂ 陰イオン交換膜層
２２ 陰イオン交換膜
２３ 陽極
２４ 陰極
２５ イオン交換樹脂
２５Ａ 陰イオン交換樹脂
２５Ｂ 陽イオン交換樹脂
２６ 陰極室
Ａ 再生廃液循環機構
Ｂ 酸性溶液回収機構
Ｍ 再生廃液
Ｗ 回収液

Claims (9)

1. 陰極と陽極との間に陰イオン交換膜とバイポーラ膜とが交互に配設されることにより区画された脱塩室と濃縮室とを有する電気透析装置と、
   前記電気透析装置の脱塩室に連通した酸性イオン交換体の再生廃液循環機構と、
   前記電気透析装置の濃縮室に連通した酸性溶液循環機構と
   を備えた酸性イオン交換体の再生廃液からの酸性溶液の回収装置であって、
   前記バイポーラ膜は、陰イオン交換膜層と陽イオン交換膜層とが貼接された構成を有し、
   該バイポーラ膜の陰イオン交換膜層が陽極側に、陽イオン交換膜層が陰極側にそれぞれ位置するように設置されることにより、前記バイポーラ膜の陰イオン交換膜層と前記陰イオン交換膜とによって前記脱塩室が、前記バイポーラ膜の陽イオン交換膜層と前記陰イオン交換膜とによって前記濃縮室が、前記陽極及び前記陰極の間に交互に区画形成されており、
   前記電気透析装置の脱塩室に、陰イオン交換体、又は陰イオン交換体の混合比率が高い陰イオン交換体と陽イオン交換体との混合体が充填されている、酸性イオン交換体の再生廃液からの酸性溶液の回収装置。
2. 前記電気透析装置の濃縮室にイオン交換体が充填されている、請求項１に記載の酸性イオン交換体の再生廃液からの酸性溶液の回収装置。
3. 前記電気透析装置の濃縮室に充填されているイオン交換体が、陽イオン交換体、又は陽イオン交換体の混合比率が高い陰イオン交換体と陽イオン交換体との混合体である、請求項２に記載の酸性イオン交換体の再生廃液からの酸性溶液の回収装置。
4. 前記酸性イオン交換体の再生廃液循環機構の前記電気透析装置の脱塩室より上流側に保護フィルタが設けられている、請求項１〜３のいずれかに記載の酸性イオン交換体の再生廃液からの酸性溶液の回収装置。
5. 前記酸性イオン交換体の再生廃液循環機構の前記電気透析装置の脱塩室より上流側に脱気装置が設けられている、請求項１〜４のいずれかに記載の酸性イオン交換体の再生廃液からの酸性溶液の回収装置。
6. 酸性イオン交換体の再生廃液から酸性溶液を選択的に除去する方法であって、
   陰極と陽極との間に陰イオン交換膜とバイポーラ膜とが交互に配設されることにより区画された脱塩室と濃縮室とを有し、前記バイポーラ膜は、陰イオン交換膜層と陽イオン交換膜層とが貼接された構成を有し、前記バイポーラ膜の陰イオン交換膜層が陽極側に、陽イオン交換膜層が陰極側にそれぞれ位置するように設置されることにより、前記バイポーラ膜の陰イオン交換膜層と前記陰イオン交換膜とによって前記脱塩室が、前記バイポーラ膜の陽イオン交換膜層と前記陰イオン交換膜とによって前記濃縮室が、前記陽極及び前記陰極の間に交互に区画形成されており、前記脱塩室に陰イオン交換体、又は陰イオン交換体の混合比率が高い陰イオン交換体と陽イオン交換体との混合体が充填されている電気透析装置を用い、
   前記脱塩室に前記酸性イオン交換体の再生廃液を流通させる、酸性イオン交換体の再生廃液からの酸性溶液の回収方法。
7. 前記電気透析装置で処理した酸性イオン交換体の再生廃液のｐＨが７以下となるように、該電気透析装置の電圧及び／又は電流を制御する、請求項６に記載の酸性イオン交換体の再生廃液からの酸性溶液の回収方法。
8. 前記電気透析装置で処理した酸性イオン交換体の再生廃液のｐＨが７以下となるように、前記酸性イオン交換体の再生廃液循環機構に備えられた酸性イオン交換体の再生廃液槽に供給する酸性イオン交換体の再生廃液量を制御する、請求項６又は７に記載の酸性イオン交換体の再生廃液からの酸性溶液の回収方法。
9. 前記電気透析装置で回収した酸性溶液に含まれる不純物を逆浸透膜で除去する、請求項６〜８のいずれかに記載の酸性イオン交換体の再生廃液からの酸性溶液の回収方法。