JP2018075537A - 複層式陰イオン交換塔の再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複層式陰イオン交換塔の再生に際して、シリカのゲル化を抑制して、効率的な再生を行う。
【解決手段】弱塩基性陰イオン交換樹脂層と強塩基性陰イオン交換樹脂層を備え、被処理水が弱塩基性陰イオン交換樹脂層から強塩基性陰イオン交換樹脂層の順に通水された複層式陰イオン交換塔に再生剤を通水して該弱塩基性陰イオン交換樹脂及び強塩基性陰イオン交換樹脂を再生する方法において、再生剤を弱塩基性陰イオン交換樹脂層のみに通液するもしくは（イ）強塩基性陰イオン交換樹脂層→弱塩基性陰イオン交換樹脂層の順で通液する第１再生工程を行った後に、強塩基性陰イオン交換樹脂層を再生する第２再生工程を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、弱塩基性陰イオン交換樹脂層と強塩基性陰イオン交換樹脂層を備え、被処理水が弱塩基性陰イオン交換樹脂層から強塩基性陰イオン交換樹脂層の順に通水された複層式陰イオン交換塔の再生方法に関する。

純水等の製造を目的として使用される陰イオン交換樹脂は、一部の強酸成分とシリカ、ホウ素、炭酸などの弱酸成分を吸着除去するための強塩基性陰イオン交換樹脂（以下「ＳＡ」と略記する場合がある。）と、硫酸イオン、塩化物イオンなどの強酸成分を吸着除去するための弱塩基性陰イオン交換樹脂（以下「ＷＡ」と略記する場合がある。）の２種類に大別される。
ＳＡとＷＡは、構造中のイオン交換基の性質により吸着したイオンの保持力が異なり、ＳＡは保持力が強く、ＷＡは保持力が弱い。

陰イオン交換塔としては、ＳＡのみを備えた塔を使用する単層式と、ＷＡとＳＡの両方の樹脂を備えた塔を使用する複層式とがある。このうち複層式の陰イオン交換塔は、被処理水（通常の場合、陽イオン交換塔に通水された後の処理水）を、まずＷＡ層に通水し、その後にＳＡ層に通水する装置である。
複層式陰イオン交換塔としては、ＷＡとＳＡとをそれぞれ別々の塔に充填した２塔式と、同じ一つの塔に、ＷＡとＳＡとが層状になるように充填した１塔式とがある。１塔式の場合、通常、ＷＡ層とＳＡ層とは、透水性の仕切り板で仕切られる。

このような複層式陰イオン交換塔で純水を採水した後は、再生が行われるが、その際、ＳＡ層にはシリカ、ホウ素、炭酸などの弱酸成分と、ＷＡ層で吸着されずに一部ＷＡ層から漏洩した強酸成分が吸着している。また、ＷＡ層には強酸負荷の殆どが吸着している。

複層式陰イオン交換塔は通常、ＳＡ層→ＷＡ層の順に再生剤である水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液を通水して再生される。これは次の理由による。
即ち、ＳＡとＷＡとでは吸着したイオンの保持力が異なるが、この保持力の強弱から再生効率が異なり、保持力の弱いＷＡは少ない再生剤量で再生されるため、ＳＡ層→ＷＡ層の順に再生剤を通水して、ＳＡ層で使用されなかった再生剤をＷＡ層で使用する。

ＳＡを再生する際は、樹脂に吸着しているシリカの脱離率を高めるために、４０〜５０℃に加温された再生剤を使用することが多い。この際、ＳＡ層の再生廃液は高濃度のシリカを含むことになる。しかし、シリカを高濃度で含む再生廃液を使ってＷＡ層を再生すると、ＷＡ層内でシリカのゲル化が発生する（非特許文献１）。これは、ＷＡが再生されると、吸着していた強酸成分を脱離することにより、再生液のｐＨが急激に低下して、シリカの溶解度が低下するためである。

シリカのゲル化を防ぐ方法として、再生中に再生剤の水酸化ナトリウム濃度を調整して、脱離するシリカ濃度を変化させる方法がある（特許文献１）。しかし、この方法では、低濃度と言われる１％のＮａＯＨ水溶液であっても、７．５ｇ−ＳｉＯ_２／Ｌ程度のシリカ溶解度であるため、ＷＡで脱離する酸が多ければ結果的にｐＨが急激に低下してシリカがゲル化することとなる。

再生剤の温度を低温から段階的に上げていくことで、脱離するシリカ濃度を変化させる方法も知られているが、この方法ではシリカの濃度を低減できても、ＷＡ層で強酸の脱離を制御することはできず、ゲル化を起こすことに変わりはない。また、温度変化させるタイミングが明確ではなく、タイミングが遅ければ再生不十分となって潜在的に再生不良を招くリスクもある。さらに、再生に用いる純水の使用量が多くなり経済的ではない。

特公昭４６−３３９２６号公報 特許第３１５０８３６号公報

ダイヤイオンマニュアル（改訂４版），７８〜７９頁，平成２２年２月２６日三菱化学株式会社発行

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、複層式陰イオン交換塔を再生する際のシリカのゲル化を抑制して、効率的な再生を行うことを課題とする。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、所定の第１再生工程と第２再生工程とを行うことにより、ＷＡ層におけるシリカのゲル化を防止することができることを見出した。
本発明はこのような知見に基づいて達成されたものであり、以下を要旨とする。

［１］ 弱塩基性陰イオン交換樹脂層と強塩基性陰イオン交換樹脂層を備え、被処理水が弱塩基性陰イオン交換樹脂層から強塩基性陰イオン交換樹脂層の順に通水された複層式陰イオン交換塔に再生剤を通液して該弱塩基性陰イオン交換樹脂及び強塩基性陰イオン交換樹脂を再生する方法において、（ア）再生剤を、該複層式陰イオン交換塔の弱塩基性陰イオン交換樹脂層と強塩基陰イオン交換樹脂層との間から導入し、弱塩基性陰イオン交換樹脂層を通過させて該塔から流出させる工程、もしくは（イ）再生剤を、該複層式陰イオン交換塔の強塩基性陰イオン交換樹脂層側から導入して強塩基性陰イオン交換樹脂層から弱塩基性陰イオン交換樹脂層の順に通過させて該塔から流出させる工程を、塔流出液のｐＨがアルカリ性になるまで継続する第１再生工程と、該第１再生工程後に該強塩基性陰イオン交換樹脂層を再生する第２再生工程とを行うことを特徴とする複層式陰イオン交換塔の再生方法。

［２］ ［１］において、前記第１再生工程を、前塔流出液のｐＨが９以上となるまで行うことを特徴とする複層式陰イオン交換塔の再生方法。

［３］ ［１］又は［２］において、前記第２再生工程において、前記強塩基性陰イオン交換樹脂層に加温した再生剤を通液することを特徴とする複層式陰イオン交換塔の再生方法。

［４］ ［１］又は［２］において、前記第２再生工程において、前記強塩基性陰イオン交換樹脂層を常温の再生剤に所定時間浸漬させることを特徴とする複層式陰イオン交換塔の再生方法。

［５］ ［１］又は［２］において、前記第１再生工程において、前記（ア）の工程を行い、その後、前記第２再生工程において、再生剤を、前記複層式陰イオン交換塔の強塩基性陰イオン交換樹脂層側から導入して強塩基性陰イオン交換樹脂層から弱塩基性陰イオン交換樹脂層の順に通過させて該塔から流出させることにより、前記強塩基性陰イオン交換樹脂層を再生することを特徴とする複層式陰イオン交換塔の再生方法。

［６］ 弱塩基性陰イオン交換樹脂層と強塩基性陰イオン交換樹脂層を備え、被処理水が弱塩基性陰イオン交換樹脂層から強塩基性陰イオン交換樹脂層の順に通水された複層式陰イオン交換塔に再生剤を通液して該弱塩基性陰イオン交換樹脂及び強塩基性陰イオン交換樹脂を再生する方法において、（ア）再生剤を、該複層式陰イオン交換塔の弱塩基性陰イオン交換樹脂層と強塩基陰イオン交換樹脂層との間から導入し、弱塩基性陰イオン交換樹脂層を通過させて該塔から流出させる工程を、塔流出液のｐＨがアルカリ性になるまで継続する第１再生工程と、該強塩基性陰イオン交換樹脂層を再生する第２再生工程とを行う複層式陰イオン交換塔の再生方法であって、該１再生工程と該第２再生工程とを同時に行い、該第２再生工程において、該強塩基性陰イオン交換樹脂層の再生に用いた再生剤を該弱塩基性陰イオン交換樹脂層を通過させることなく、該複層式陰イオン交換塔外へ排出することを特徴とする複層式陰イオン交換塔の再生方法。

［７］ ［１］ないし［６］のいずれかにおいて、前記再生剤を通液する複層式陰イオン交換塔中の前記強塩基性陰イオン交換樹脂はシリカを吸着、保持しており、前記弱塩基性陰イオン交換樹脂は強酸を吸着、保持していることを特徴とする複層式陰イオン交換塔の再生方法。

［８］ ［１］ないし［７］のいずれかにおいて、前記第１の再生工程に先立つ、被処理水通水時の温度を５〜２０℃の範囲に維持することを特徴とする複層式陰イオン交換塔の再生方法。

本発明によれば、複層式陰イオン交換塔を再生する際のシリカのゲル化を抑制して、効率的な再生を行うことができる。

実験例１における再生廃液のＣｌイオン濃度、イオン状シリカ濃度、コロイダルシリカ濃度及びｐＨの経時変化を示すグラフである。

以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。

［複層式陰イオン交換塔］
本発明において、再生を行う複層式陰イオン交換塔は、弱塩基性陰イオン交換樹脂（ＷＡ）層と強塩基性陰イオン交換樹脂（ＳＡ）層とを備えるものであり、ＷＡ層とＳＡ層とが１つの塔内に設けられた１塔式であっても、ＷＡとＳＡとがそれぞれ別の塔に充填された２塔式であってもよい。

このような複層式陰イオン交換塔に被処理水を通水して採水する場合、被処理水はＷＡ層からＳＡ層の順で通水される。

本発明においては、このようにして被処理水を通水することで、ＷＡ層に強酸成分が吸着、保持され、ＳＡ層にシリカ、ホウ素、炭酸などの弱酸成分と、ＷＡ層で除去し得ずにＳＡ層に流入した強酸成分とを吸着、保持した複層式陰イオン交換塔の再生を行う。

本発明において、複層式陰イオン交換塔は、後述の第１再生工程と第２再生工程からなる再生工程で再生され、再生工程後は、再生剤の通液方向と同じ方向に純水を通液する押出し洗浄工程が実施される。押出し洗浄は、押出し洗浄時の塔流出液のｐＨが１０〜１２程度になるまで行われる。必要に応じて、押出し洗浄工程後は、塔流出液の純度を上げて採水を開始するために、被処理水や純水を採水時の通水方向と同じ方向に流して洗浄したり、洗浄廃液を少なくする目的で、塔流出液を陽イオン交換塔及び脱炭酸塔で処理した後循環、通液させたりして、所望の純度の塔流出液が得られるようになった時点で再生のための一連の処理を終了し、採水、即ち、純水の製造を再開する。

本発明による複層式陰イオン交換塔の再生を行うに先立ち、採水時に被処理水を５〜２０℃、好ましくは５〜１５℃の低温にして複層式陰イオン交換塔に通水して複層式陰イオン交換塔内をこのような低温に維持する工程を行うことが好ましい。これは、以下の理由による。
ＳＡに吸着したシリカは温度が高いほど重合し易いため、採水工程をこのような低温で行うことにより、複層式陰イオン交換塔内でのシリカの重合を抑制し、再生工程におけるシリカの脱離性を高めて効率的な再生を行えるようになる。このため、被処理水の温度が高い場合には、被処理水の温度を上記範囲に下げた上で、複層式陰イオン交換塔に通水することが好ましい。

［再生工程］
＜再生剤＞
ＷＡ及びＳＡの再生には、再生剤として水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液が使用される。
再生剤であるＮａＯＨ水溶液は、再生効率の面から、ＮａＯＨ濃度０．５〜５．０重量％（通常ｐＨ１３以上）であることが好ましい。ＮａＯＨ濃度が上記上限よりも低いと、再生剤として、選択係数の小さいＯＨイオンで選択係数の大きいイオンを交換するので非効率であり、高くても、樹脂内部への浸透の観点で速度が上がらないために、非効率である。

＜通液方向＞
再生剤を通液する際の通液方向には特に制限はないが、被処理水の通水方向（採水時の通水方向）と逆方向とすることが好ましい。
通常の場合、採水時の通水方向は下向流である場合が多く、従って、再生時の通液方向は上向流とすることが好ましい。前述の押出し洗浄時の通液方向についても、再生剤の通液方向と同様とすることが好ましい。

＜温度＞
再生剤の温度は次の通りである。
ＷＡ層のみに通液される再生剤の温度は、常温から加温された範囲である５℃以上５５℃以下でよく、通常は常温である５℃以上３５℃未満（寒冷地や夏季の水温）、好ましくは２０℃以上３０℃以下である。また、ＳＡ層のみに通液される再生剤の温度は、常温から加温された範囲である５℃以上５５℃以下でよく、通常は加温された３５℃以上５５℃以下が好ましく、４０℃以上４５℃以下がもっとも好ましい。さらに、ＳＡ層からＷＡ層に連続して通液される再生剤は、５℃以上５５℃以下とすることが好ましい。但し、ＳＡ層に対して後述の浸漬工程を行う場合、浸漬時間を３０分以上とすることで、常温（５℃以上３５℃未満、好ましくは２０℃以上３０℃以下）の再生剤を用いることができる。

＜通液量＞
再生剤の通液量は、再生する複層式陰イオン交換塔の負荷、或いは塔流出液（再生廃液）のｐＨに基づき、次のような量とすることが好ましい。
即ち、再生剤の通液量は、再生する複層式陰イオン交換塔の設計負荷（脱着するイオン量）に対して通液されたＮａＯＨのモル比が１００％以上、好ましくは１１０〜１３５％となる量とすることが好ましい。
この設計負荷に対するＮａＯＨモル比は、ＷＡ層とＳＡ層との全体の設計負荷に対して設定してもよく、各層個別の設計負荷に対して設定してもよい。また、実際の運用負荷を分析し、この値に対して設定してもよい。

或いは、再生剤の通液量は、ＳＡ層のみの通液の場合は、ＳＡ層のみを通過した塔流出液（再生廃液）のｐＨが９以上、好ましくは１０以上、より好ましくは１３以上となるような量とすることが好ましい。また、ＷＡ層のみの通水の場合は、ＷＡ層のみを通過した塔流出液（再生廃液）のｐＨが９以上、好ましくは１０以上、より好ましくは１３以上となるような量とすることが好ましい。また、ＳＡ層とＷＡ層とに連続して再生剤を通水する場合は、ＳＡ層→ＷＡ層の順で通過してＷＡ層側から排出される塔流出液（ＷＡ層から排出される再生廃液）のｐＨが９以上、好ましくは１０〜１３となるような量とすることが好ましい。

＜浸漬工程＞
本発明において、再生剤の通液後、通液を停止して所定時間そのまま保持する浸漬工程を行ってもよい。

この場合、浸漬を開始するタイミングは、再生剤の通液量が前述の量となった時点とすることが好ましい。

浸漬温度（浸漬工程において塔内に保持される再生剤の温度）は、浸漬時間によっても異なるが、通常５℃以上５５℃以下でよく、好ましくは常温（５℃以上３５℃未満、好ましくは２０℃以上３０℃以下）である。浸漬工程は通常２０分以上、好ましくは３０〜１２０分程度である。上記の温度と時間の範囲で、浸漬温度が高い場合には、浸漬時間を短く、浸漬温度が低い場合は浸漬時間を長くすることが好ましい。

このような浸漬工程を行うことで、ＳＡに吸着しているシリカ等や、ＷＡに吸着している強酸成分の脱着を促進させることができる。

＜再生操作＞
以下に、本発明における具体的な再生操作について説明する。
本発明においては、（ア）再生剤を、複層式陰イオン交換塔のＷＡ層とＳＡ層との間から導入し、ＷＡ層のみを通過させて流出させる工程、もしくは（イ）再生剤を、複層式陰イオン交換塔のＳＡ層側から導入してＳＡ層からＷＡ層の順に通過させて流出させる工程を、塔流出液のｐＨがアルカリ性、好ましくはｐＨ９以上、より好ましくはｐＨ１０以上になるまで継続する第１再生工程と、この第１再生工程後にＳＡ層を再生する第２再生工程とを行う。

第２再生工程でＳＡ層を再生する方法としては、次のような方法が挙げられる。
(i) 再生剤を複層式陰イオン交換塔のＷＡ層とＳＡ層との間から導入し、ＳＡ層のみを通過させて塔のＳＡ層側から流出させる、或いは、再生剤を複層式陰イオン交換塔のＳＡ層側から導入し、塔のＳＡ層とＷＡ層との間から流出させる。
(ii) 再生剤を複層式陰イオン交換塔のＳＡ層側から導入してＳＡ層からＷＡ層の順に通過させて塔のＷＡ層側から流出させる。
(iii) 再生剤を複層式陰イオン交換塔のＳＡ層側から導入してＳＡ層の浸漬再生を行う。

なお、上記(i)のように、ＳＡ層のみに再生剤を通液してＳＡ層の再生に用いた再生剤をＷＡ層を通過させることなく塔外へ排出する場合、第１再生工程として、前記（ア）の工程を採用することで、第１再生工程と第２再生工程とを同時に行うことができる。
このようなＳＡ層のみの再生、ＷＡ層のみの再生は、ＷＡ層とＳＡ層との間に再生剤の導入配管や再生廃液の排出配管を設けた複層式陰イオン交換塔を用いて行うことができる。

本発明では、第１再生工程で、塔流出液のｐＨがアルカリ性、好ましくはｐＨ９以上、より好ましくはｐＨ１０以上となるまで再生剤を通液し、その後、ＳＡ層の再生を行うことで、ＷＡ層におけるシリカのゲル化を防止することができる。
即ち、（ア）の工程であっても、（イ）の工程であっても、ＷＡ層を通過した塔流出液のｐＨがアルカリ性、好ましくはｐＨ９以上、より好ましくはｐＨ１０以上であるということは、ＷＡ層に吸着していた強酸成分が完全に脱離除去されたことを意味する。このため、第１再生工程で、ＷＡ層の強酸成分を完全に除去した後、ＳＡ層の再生を行うことで、ＳＡ層の再生でＳＡ層から溶出したシリカを含む再生廃液が、ＷＡ層を通過したとしても、再生廃液のｐＨがＷＡ層の通過中で下がることはなく、シリカのゲル化、析出が起こることはない。

本発明における具体的な再生工程の操作手順としては、以下の（１）〜（６）が挙げられる。
（１） （ア）のＷＡ層のみに再生剤を通液する第１再生工程を行った後、ＳＡ層のみに再生剤を通液する第２再生工程を行う。
（２） （ア）のＷＡ層のみに再生剤を通液する第１再生工程と、ＳＡ層のみに再生剤を通液する第２再生工程を同時に行う。
（３） （ア）のＷＡ層のみに再生剤を通液する第１再生工程を行った後、ＳＡ層→ＷＡ層に再生剤を通液する第２再生工程を行う。
（４） （ア）のＷＡ層のみに再生剤を通液する第１再生工程を行った後、ＳＡ層側から再生剤を塔内に導入して所定時間再生剤を保持する浸漬再生による第２再生工程を行う。この場合、複層式陰イオン交換塔が１塔式であれば、再生剤をＳＡ層側から塔内に導入してＳＡ層及びＷＡ層の全体が再生剤に浸漬される。複層式陰イオン交換塔が２塔式であれば、ＳＡ層のみの浸漬再生を行える。
（５） （イ）のＳＡ層→ＷＡ層の順で再生剤を通液する第１再生工程を行った後、ＳＡ層→ＷＡ層に再生剤を通液する第２再生工程を行う。
（６） （イ）のＳＡ層→ＷＡ層の順で再生剤を通液する第１再生工程を行った後、所定時間再生剤を保持する浸漬再生による第２再生工程を行う。この（イ）の再生工程は、通常、複層式陰イオン交換塔が１塔式の場合に採用される。

第２再生工程でＳＡ層の再生を行う場合、再生剤としては、前述の通り、３５℃以上５５℃以下に加温したものを用いることが好ましい。これは、加温した再生剤であれば、ＮａＯＨが速やかに樹脂内に拡散して、シリカを効果的に溶離させることができることによる。
第１再生工程で用いる再生剤は、ＷＡ層のみに通液する場合も、ＳＡ層からＷＡ層に通液する場合も、常温であっても加温されていても良く、通常は常温（５℃以上３５℃未満、好ましくは２０℃以上３０℃以下）で良い。

第２再生工程でＳＡ層の浸漬再生を行う場合、浸漬温度（浸漬工程において塔内に保持される再生剤の温度）は、浸漬時間によっても異なるが、通常５℃以上５５℃以下、好ましくは常温（５℃以上３５℃未満、好ましくは２０℃以上３０℃以下）である。浸漬工程は通常２０分以上、好ましくは３０〜１２０分程度である。上記の温度と時間の範囲で、浸漬温度が高い場合には、浸漬時間を短く、浸漬温度が低い場合は浸漬時間を長くすることが好ましい。

浸漬再生の場合、浸漬時間を３０分以上とすることで、常温（５℃以上３５℃未満、好ましくは２０℃以上３０℃以下）の再生剤を用いることができる。即ち、浸漬再生の場合は、再生剤の温度に頼らず樹脂内にＮａＯＨを拡散させることができるため、常温（５℃以上３５℃未満、好ましくは２０℃以上３０℃以下）の再生剤を用いることができる。シリカはＳＡの樹脂内部で重合して吸着しているが、浸漬再生であれば、シリカの重合物を分解して溶離させる反応時間を確保することができる効果もある。

以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
以下の実験例、実施例及び比較例において、強塩基性陰イオン交換樹脂、弱塩基性陰イオン交換樹脂としては次のものを用いた。
強塩基性アニオン交換樹脂（ＳＡ）：三菱化学株式会社製「ダイヤイオンＳＡ１０ＡＬＯＨ」
弱塩基性アニオン交換樹脂（ＷＡ）：三菱化学株式会社製「ダイヤイオンＷＡ３０Ｃ」

また、「シリカの溶離率」は次のように定義して、これを指標とすることで再生効率を評価した。シリカの溶離率が１００％未満であることは、シリカのゲル化が起きていることを示す。なお、シリカの溶離率の上限は理論的には１００％であるが、繰り返し採水を行った樹脂の場合、前回再生時のシリカ負荷の残留で１００％を超える場合もある。
シリカの溶離率（％）＝（カラムからの再生廃液中のシリカ総量／供給水のシリカ負荷総量）×１００
再生廃液中のシリカ総量＝再生廃液中の平均シリカ濃度×再生廃液量
供給水中のシリカ総量＝供給水中のシリカ濃度×供給水流量×供給時間
シリカの分析はＪＩＳに準拠して行い、下記の通りとした。
イオン状シリカ：ＪＩＳ４４．１．２ モリブデン青法
全シリカ：ＪＩＳ４４．３
ゲル状シリカ：（ＪＩＳ４４．３による全シリカ分析値）−（ＪＩＳ４４．１．２によるイオン状シリカ分析値）

また、カラム（φ４０ｍｍのアクリルカラム）への通液、通水は以下の共通の条件と、目的に応じた樹脂量、供給水温度、イオン濃度で行った。
供給水の通水：ＬＶ＝４０ｍ／ｈｒで通水
再生剤の通液：供給水の通水と逆向きに、ＬＶ＝１０ｍ／ｈｒで通水
再生剤としてはＮａＯＨ水溶液を用い、供給水中の負荷イオン総量に対し、モル比で１１０％となるように量を決めて通液した。

［実験例１］
２本のカラムの一方に樹脂層高５００ｍｍとなるように、ＳＡを充填し、他方に同じく樹脂層高５００ｍｍとなるように、ＷＡを充填した。このカラムを直列につなぎ、ＷＡカラム→ＳＡカラムの順で、塩化物イオン濃度８０ｍｇ／Ｌ、シリカ濃度４３ｍｇ／Ｌの供給水を、樹脂１Ｌ当たり１５ｇ−ＳｉＯ_２／Ｌ−Ｒ（ＳＡ）となるように通水した。
再生剤としては４５℃、２重量％のＮａＯＨ水溶液（ｐＨ１３以上）を用い、ＳＡ層→ＷＡ層の順で通液した。
ＷＡ充填カラムから排出される塔流出液（再生廃液）のＣｌイオン濃度、イオン状シリカ濃度、コロイダルシリカ濃度及びｐＨの経時変化を調べ、結果を図１に示した。
図１より明らかなように、Ｃｌイオンが排出されている（再生廃液に含まれている）間は、ｐＨが低く、シリカは排出されていない（図１の矢印で示される期間）。
その後、イオン状シリカが排出される。
この図１より、ｐＨ９、好ましくはｐＨ１０を超える条件であれば、イオン状でシリカが排出されるので、陰イオン交換塔の塔流出液がｐＨ９、好ましくはｐＨ１０を超える条件で再生することにより、このＷＡ層に流入してもシリカのゲル化は起こらないことが分かる。

［実施例１］
２本のカラムの一方に樹脂層高５００ｍｍとなるように、ＳＡを充填し、他方に同じく樹脂層高５００ｍｍとなるように、ＷＡを充填した。このカラムを直列につなぎ、ＷＡカラム→ＳＡカラムの順で、塩化物イオン濃度８０ｍｇ／Ｌ、シリカ濃度４３ｍｇ／Ｌの供給水を、樹脂１Ｌ当たり１５ｇ−ＳｉＯ_２／Ｌ−Ｒ（ＳＡ）となるように通水した。
再生剤としては常温（２５℃）、ＮａＯＨ濃度１重量％のＮａＯＨ水溶液を用い、まず、ＷＡカラムにのみ再生剤を通液して塔流出液のｐＨが９になるまで先行再生を行った。塔流出液は系外へ排出した。その後、再生剤を加温（４５℃）して、ＳＡカラム→ＷＡカラムの順に、塔流出液がｐＨ１４となるまで連続通液して再生を行った後、純水のみによる押出しを行った。
上記の供給水の通水と再生を５回繰り返した後、６回目のシリカの溶離率を計算したところ、１１０％であった。

［比較例１］
実施例１において、ＷＡカラムの先行再生を行わずにＳＡカラム→ＷＡカラムの順に連続通液して再生を行った後、純水のみによる押出しを行った。上記の供給水の通水と再生を５回繰り返した後、６回目のシリカの溶離率を計算したところ、９７％であった。

上記の実施例１と比較例１の結果から、ＷＡ層の先行再生を行うことにより、シリカのゲル化を防止してシリカを効率的に溶離させて再生することができることが分かる。

［実施例２］
２本のカラムの一方に樹脂層高５００ｍｍとなるように、ＳＡを充填し、他方に同じく樹脂層高５００ｍｍとなるように、ＷＡを充填した。このカラムを直列につなぎ、ＷＡカラム→ＳＡカラムの順で、塩化物イオン濃度８０ｍｇ／Ｌ、シリカ濃度４３ｍｇ／Ｌの供給水を、樹脂１Ｌ当たり１５ｇ−ＳｉＯ_２／Ｌ−Ｒ（ＳＡ）となるように通水した。
再生剤として、ＮａＯＨ濃度１重量％のＮａＯＨ水溶液を用い、ＳＡカラム及びＷＡカラムのそれぞれに、それぞれの樹脂に負荷したイオン量に対し１１０％となるように、再生剤を、塔流出液のｐＨがそれぞれ１４となるまで個別に通液し、塔流出液を系外へ排出した。その後、同様に純水のみによる押出しを行った。なお、再生剤はＷＡカラムには常温（２５℃）、ＳＡカラムには加温（４５℃）で通液した。
上記の供給水の通水と再生を５回繰り返した後、６回目のシリカの溶離率を計算したところ、１０５％であった。

この実施例２より、ＳＡ層とＷＡ層とを別々に個別再生することにより、シリカのゲル化を防止してシリカを効率的に溶離させて再生できることが分かる。

［実施例３］
２本のカラムに樹脂層高５００ｍｍとなるように、ＳＡを充填した。この２つのカラムに対し、シリカ濃度４３ｍｇ／Ｌの供給水を樹脂１Ｌ当たり１５ｇ−ＳｉＯ_２／Ｌ−Ｒとなるように通水した。
一方のカラムの再生は、温度２５℃、ＮａＯＨ濃度１重量％のＮａＯＨ水溶液（ｐＨ１４以上）を通液することにより行い、塔流出液のｐＨが１３であることを確認した後、３０分封入した。３０分の浸漬工程後に所定量の残りのＮａＯＨ水溶液を通液して、終了後純水のみによる押出しを行った。この供給水の通水と再生を５回繰り返した後、６回目のシリカの溶離率を計算したところ、１０３％となった。
他方のカラムには、温度２５℃、ＮａＯＨ濃度１重量％のＮａＯＨ水溶液の全量を通液し、その後純水のみによる押出しを行って再生した。再生時の塔流出液のｐＨは１３となっていた。その後シリカの溶離率を計算したところ、８５％であった。
この結果から、浸漬工程を行うことにより、常温のＮａＯＨ水溶液であってもＳＡからシリカを効率的に溶離させることができることが分かる。

［１］ 弱塩基性陰イオン交換樹脂層と強塩基性陰イオン交換樹脂層を備え、被処理水が弱塩基性陰イオン交換樹脂層から強塩基性陰イオン交換樹脂層の順に通水された複層式陰イオン交換塔に再生剤を通液して該弱塩基性陰イオン交換樹脂及び強塩基性陰イオン交換樹脂を再生する方法において、（ア）再生剤を、該複層式陰イオン交換塔の弱塩基性陰イオン交換樹脂層と強塩基性陰イオン交換樹脂層との間から導入し、弱塩基性陰イオン交換樹脂層を通過させて該塔から流出させる工程、もしくは（イ）再生剤を、該複層式陰イオン交換塔の強塩基性陰イオン交換樹脂層側から導入して強塩基性陰イオン交換樹脂層から弱塩基性陰イオン交換樹脂層の順に通過させて該塔から流出させる工程を、塔流出液のｐＨがｐＨ９以上のアルカリ性になるまで継続する第１再生工程と、該第１再生工程後に該強塩基性陰イオン交換樹脂層を、５℃以上３５℃未満の再生剤に２０分以上浸漬させることにより再生する第２再生工程とを行うことを特徴とする複層式陰イオン交換塔の再生方法。

［２］ 弱塩基性陰イオン交換樹脂層と強塩基性陰イオン交換樹脂層を備え、被処理水が弱塩基性陰イオン交換樹脂層から強塩基性陰イオン交換樹脂層の順に通水された複層式陰イオン交換塔に再生剤を通液して該弱塩基性陰イオン交換樹脂及び強塩基性陰イオン交換樹脂を再生する方法において、（ア）再生剤を、該複層式陰イオン交換塔の弱塩基性陰イオン交換樹脂層と強塩基性陰イオン交換樹脂層との間から導入し、弱塩基性陰イオン交換樹脂層を通過させて該塔から流出させる工程を、塔流出液のｐＨがｐＨ９以上のアルカリ性になるまで継続する第１再生工程と、該強塩基性陰イオン交換樹脂層を、５℃以上３５℃未満の再生剤に２０分以上浸漬させることにより再生する第２再生工程とを行う複層式陰イオン交換塔の再生方法であって、該１再生工程と該第２再生工程とを同時に行い、該第２再生工程において、該強塩基性陰イオン交換樹脂層の再生に用いた再生剤を該弱塩基性陰イオン交換樹脂層を通過させることなく、該複層式陰イオン交換塔外へ排出することを特徴とする複層式陰イオン交換塔の再生方法。

［３］ ［１］又は［２］において、前記再生剤を通液する複層式陰イオン交換塔中の前記強塩基性陰イオン交換樹脂はシリカを吸着、保持しており、前記弱塩基性陰イオン交換樹脂は強酸を吸着、保持していることを特徴とする複層式陰イオン交換塔の再生方法。

［４］ ［１］ないし［３］のいずれかにおいて、前記第１の再生工程に先立つ、被処理水通水時の温度を５〜２０℃の範囲に維持することを特徴とする複層式陰イオン交換塔の再生方法。

Claims (8)

1. 弱塩基性陰イオン交換樹脂層と強塩基性陰イオン交換樹脂層を備え、被処理水が弱塩基性陰イオン交換樹脂層から強塩基性陰イオン交換樹脂層の順に通水された複層式陰イオン交換塔に再生剤を通液して該弱塩基性陰イオン交換樹脂及び強塩基性陰イオン交換樹脂を再生する方法において、
   （ア）再生剤を、該複層式陰イオン交換塔の弱塩基性陰イオン交換樹脂層と強塩基陰イオン交換樹脂層との間から導入し、弱塩基性陰イオン交換樹脂層を通過させて該塔から流出させる工程、もしくは（イ）再生剤を、該複層式陰イオン交換塔の強塩基性陰イオン交換樹脂層側から導入して強塩基性陰イオン交換樹脂層から弱塩基性陰イオン交換樹脂層の順に通過させて該塔から流出させる工程を、塔流出液のｐＨがアルカリ性になるまで継続する第１再生工程と、
   該第１再生工程後に該強塩基性陰イオン交換樹脂層を再生する第２再生工程とを行うことを特徴とする複層式陰イオン交換塔の再生方法。
2. 請求項１において、前記第１再生工程を、前塔流出液のｐＨが９以上となるまで行うことを特徴とする複層式陰イオン交換塔の再生方法。
3. 請求項１又は２において、前記第２再生工程において、前記強塩基性陰イオン交換樹脂層に加温した再生剤を通液することを特徴とする複層式陰イオン交換塔の再生方法。
4. 請求項１又は２において、前記第２再生工程において、前記強塩基性陰イオン交換樹脂層を常温の再生剤に所定時間浸漬させることを特徴とする複層式陰イオン交換塔の再生方法。
5. 請求項１又は２において、前記第１再生工程において、前記（ア）の工程を行い、その後、前記第２再生工程において、再生剤を、前記複層式陰イオン交換塔の強塩基性陰イオン交換樹脂層側から導入して強塩基性陰イオン交換樹脂層から弱塩基性陰イオン交換樹脂層の順に通過させて該塔から流出させることにより、前記強塩基性陰イオン交換樹脂層を再生することを特徴とする複層式陰イオン交換塔の再生方法。
6. 弱塩基性陰イオン交換樹脂層と強塩基性陰イオン交換樹脂層を備え、被処理水が弱塩基性陰イオン交換樹脂層から強塩基性陰イオン交換樹脂層の順に通水された複層式陰イオン交換塔に再生剤を通液して該弱塩基性陰イオン交換樹脂及び強塩基性陰イオン交換樹脂を再生する方法において、
   （ア）再生剤を、該複層式陰イオン交換塔の弱塩基性陰イオン交換樹脂層と強塩基陰イオン交換樹脂層との間から導入し、弱塩基性陰イオン交換樹脂層を通過させて該塔から流出させる工程を、塔流出液のｐＨがアルカリ性になるまで継続する第１再生工程と、
   該強塩基性陰イオン交換樹脂層を再生する第２再生工程とを行う複層式陰イオン交換塔の再生方法であって、
   該１再生工程と該第２再生工程とを同時に行い、該第２再生工程において、該強塩基性陰イオン交換樹脂層の再生に用いた再生剤を該弱塩基性陰イオン交換樹脂層を通過させることなく、該複層式陰イオン交換塔外へ排出することを特徴とする複層式陰イオン交換塔の再生方法。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項において、前記再生剤を通液する複層式陰イオン交換塔中の前記強塩基性陰イオン交換樹脂はシリカを吸着、保持しており、前記弱塩基性陰イオン交換樹脂は強酸を吸着、保持していることを特徴とする複層式陰イオン交換塔の再生方法。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項において、前記第１の再生工程に先立つ、被処理水通水時の温度を５〜２０℃の範囲に維持することを特徴とする複層式陰イオン交換塔の再生方法。

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