JP3464266B2 - 溶存酸素除去装置および溶存酸素除去装置における水素ガス処理方法 - Google Patents

溶存酸素除去装置および溶存酸素除去装置における水素ガス処理方法

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JP3464266B2
JP3464266B2 JP02567194A JP2567194A JP3464266B2 JP 3464266 B2 JP3464266 B2 JP 3464266B2 JP 02567194 A JP02567194 A JP 02567194A JP 2567194 A JP2567194 A JP 2567194A JP 3464266 B2 JP3464266 B2 JP 3464266B2
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政宣 杉澤
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溶存酸素を含む工業用
水から溶存酸素を除去する装置及びその装置を使用する
際に発生する水素ガスを処理する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般的に、洗浄用純水又は超純水中に溶
存酸素があると被洗浄物の表面が酸化されることが知ら
れており、工業用水として使用するためにはこの溶存酸
素を極力除去する必要がある。
【0003】このため、従来より、図6に示すような金
属パラジウム等の触媒を担持させた担体としてのイオン
交換樹脂2を充填したイオン交換樹脂充填カラム1に原
水槽15から供給される溶存酸素を含む原水13と水素ガス
供給管4からの水素ガスを混合した混合水18を注入し、
溶存酸素と水素を触媒の作用によって反応させ水を生成
し、これによって工業用水中の溶存酸素を除去する溶存
酸素除去装置12が知られている。
【0004】このような装置において、溶存酸素と反応
させる水素源として通常ヒドラジンや水素ガスを原水13
に添加しているが、気体である水素ガスを添加する場合
には、原水中に溶解する量が限られているため、飽和状
態になると水中に溶解されない水素が酸素や窒素ととも
にイオン交換樹脂充填カラム1の上部に溜まって、カラ
ム中の原水の流量やカラム内の圧力を一定に保つことが
困難となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】そこで、カラム上部に
溜まったこれらのガスを抜く必要が生じるが、このガス
には水素が含まれるため、直接外部に放出させることが
できずその処理に危険性が伴い、処理作業が煩雑である
という問題点があった。
【0006】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたもので、上記のような溶存酸素除去装置に
おいて、カラム内に発生する水素を安全に処理すること
を課題とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を解決するために、溶存酸素除去装置と、その装置に
おける水素ガス処理方法としてなされたもので、溶存酸
素除去装置としての特徴は、酸素を含む水性媒体13と水
素ガスを混合し、金属触媒を用いて水素と酸素を反応さ
せて水を生成して前記水性媒体13から酸素を除去する化
学的溶存酸素除去手段1 と、前記化学的溶存酸素除去手
段1 による酸素除去時に、酸素と反応せずに発生した水
素ガス又は水素ガスを含む水性媒体を、酸素又は酸素を
含む水性媒体と混合し、且つ金属触媒を用いて水素と酸
素を反応させて水を生成して水素ガスを除去する化学的
水素ガス除去手段9 とからなることにある。
【0008】また、水素ガス処理方法としての特徴は、
酸素を含む水性媒体13と水素ガスを混合し、金属触媒を
用いて水素と酸素を反応させて水を生成して前記水性媒
体13から酸素を除去し、次に酸素を除去する時に、酸素
と反応せずに発生する水素ガス又は水素ガスを含む水性
媒体を、酸素又は酸素を含む水性媒体に混合し、且つ金
属触媒を用いて水素と酸素を反応させて水を生成して水
素ガスを除去することにある。
【0009】
【作用】すなわち、上記のように化学的溶存酸素除去手
段1 上部に発生した水素ガス又は水素ガスを含む水を、
酸素ガス又は充分に溶存酸素を含む水と混合して別の経
路に設置した化学的水素ガス除去手段9 に注入すると、
水素と酸素が反応し水が生成する。その結果、水素ガス
を気体のままで外部に放出することなく、安全に装置内
から除去して処理することができるのである。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例について、先ず溶存酸
素除去装置の構成について図面に従って説明する。
【0011】図1において、1は化学的溶存酸素除去手
段として使用されるイオン交換樹脂充填カラムで、該イ
オン交換樹脂充填カラム1内の下部には金属パラジウム
触媒を担持させた陰イオン交換樹脂2が充填されてい
る。また、イオン交換樹脂充填カラム1の上部には、原
水槽15に貯留されている溶存酸素を含む原水13と水素ガ
ス供給管4から供給される水素ガスを混合した混合水18
を供給する原水供給管3と陰イオン交換樹脂2の上部に
発生した水素ガスを排出する水素ガス排出管6が接続さ
れ、さらにイオン交換樹脂充填カラム1の下端部には脱
酸素された処理水を排出する排出管5が設けられてい
る。
【0012】9は化学的水素ガス除去手段として使用さ
れる水素処理用カラムで、該水素処理用カラム9には溶
存酸素含有水槽20から酸素を含む水を給水する給水管7
が接続されており、さらにその給水管7の途中部に、前
記イオン交換樹脂充填カラム1から排出される水素ガス
を前記給水管7に供給する水素ガス排出管6が接続さ
れ、該接続部には水素ガスを溶存酸素を含む水に溶解さ
せるためのラインミキサー(図示省略) が取り付けられ
てなる。
【0013】水素処理用カラム9の内部には前記陰イオ
ン交換樹脂2と同様の金属パラジウム触媒が担持された
イオン交換樹脂10が充填されて、水素処理用カラム9の
下端部にはこの水素処理用カラム9によって処理された
水の排出管11が設けられている。
【0014】該排出管11は循環経路21に接続しており、
該循環経路21は原水13が貯蓄されている原水層15に接続
されている。
【0015】次に、上記のような構成からなる溶存酸素
除去装置12を用いて原水13中の溶存酸素を除去する際に
生ずる水素ガスを処理する方法について説明する。
【0016】先ず、上記イオン交換樹脂充填カラム1内
に、溶存酸素を含む原水13と水素ガスを混合した混合水
18を原水供給管3から流入する。
【0017】この混合水が前記陰イオン交換樹脂2を通
過する際に該陰イオン交換樹脂2に担持された金属パラ
ジウム等の触媒によって水素が活性化され、該活性化さ
れた水素と混合水18中の溶存酸素とが反応して水が生成
され、前記処理水管5からカラム外へ排出される。その
結果、原水13中に含まれていた溶存酸素は除去され、脱
酸素された処理水が得られるのである。
【0018】このように、溶存酸素除去装置12の運転を
継続していくと、混合水18に供給される水素が飽和状態
となり、水に溶解することができず気体となった水素ガ
スがイオン交換樹脂充填カラム1内の上部に貯留される
こととなる。
【0019】このイオン交換樹脂充填カラム1内に蓄積
した水素ガスをバルブ16を開放し、前記水素ガス排出管
6からイオン交換樹脂充填カラム1外に排出する。該水
素ガス排出管6は別の系からの溶存酸素を含む水を供給
する給水管7の途中部に接続されており、該供給管7内
に送り込まれる際に、水素ガスは前記ラインミキサーに
よって溶存酸素を含む水に混合され、この水素ガスと水
が混合された二次混合水19が水素処理用カラム9内に流
入されるのである。
【0020】水素処理用カラム9内に流入された二次混
合水19は金属パラジウム触媒が担持されたイオン交換樹
脂10を通過して水素と溶存酸素が反応して水が生成さ
れ、該処理水は排出管11から循環経路21を経て原水槽15
に戻されて原水13として再利用されるのである。
【0021】このようにして、イオン交換樹脂充填カラ
ム1において発生する水素ガスを水素処理用カラム9に
供給して水を生成するため、安全で且つ容易に水素ガス
を処理することができるのである。
【0022】また、他の実施例としては、上記実施例の
ようにイオン交換樹脂充填カラム1内に発生した水素ガ
スを水素ガス排出管6からカラム外へ排出して、この水
素ガスを含む供給水に溶存酸素を含む水を混合して水素
処理用カラム9を通して水を生成する代わりに、図2に
示すようにイオン交換樹脂充填カラム1上部の混合水18
中に気泡として発生した水素ガスを混合水ごとイオン交
換樹脂充填カラム1外へ排出して、この混合水に酸素ガ
ス又は酸素ガスを含む混合気体を添加して上記実施例と
同様に水素処理用カラム9に注入して水を生成する方法
によってイオン交換樹脂充填カラム1内に発生した水素
ガスを処理することとした。この場合には、既に混合水
18中に水素ガスが溶存しているため、ラインミキサーを
設ける必要はない。
【0023】尚、上記各実施例では、水性媒体として水
を使用したが、この他の水溶液中の溶存酸素を除去する
装置においても本発明の装置及び方法は使用することが
できる。
【0024】また、上記実施例では、溶存酸素含有水槽
20から酸素を含む水を給水するものとしたが、例えば図
3に示すように原水槽15から酸素を含む原水13を水素ガ
ス排出管6に給水し、イオン交換樹脂充填カラム1から
排出された水素ガスを混合して使用してもよいのであ
る。この場合には、別途溶存酸素含有水槽20を設ける必
要がなく、装置をコンパクトに形成することができる。
【0025】さらに、イオン交換樹脂充填カラム1内に
蓄積した水素ガスを、カラム外に排出する手段として、
上記実施例ではバルブ16を使用したが、イオン交換樹脂
充填カラム1に開放管を接続して自然に水素ガスを排出
してもよく、その排出手段は限定されない。さらに、水
素ガスを水と混合する手段としてラインミキサーを取り
付けることも条件ではない。
【0026】また、上記実施例及び他の実施例では、化
学的溶存酸素除去手段及び化学的水素ガス除去手段とし
てイオン交換樹脂が充填されたカラムをそれぞれ使用し
たが、このイオン交換樹脂が充填されたカラムを使用す
ることは条件ではない。
【0027】さらに、上記実施例及び他の実施例では水
素処理用カラム9から排出された処理水を循環経路21を
原水層15へ接続して原水13として使用したが、例えば、
図4に示すように循環経路21を原水供給管3に接続して
処理水を原水13と混合して使用してもよい。さらに、図
5に示すように循環経路21を直接イオン交換樹脂充填カ
ラム1に接続してもよいのである。また、処理水を原水
13として使用せずに、通常の処理水として系外に排出し
てもよく、その処理水の利用方法は上記の利用方法に限
定されることはないが、処理水を原水として再利用した
場合には、処理水を別途処理する必要がなく系内のみで
すべての処理を行うことができるという利点がある。
【0028】また、上記実施例及び他の実施例では陰イ
オン交換樹脂2に担持させる触媒としてパラジウムを使
用したが、この他白金、ロジウム等を触媒として使用し
てもよく、触媒の種類は上記実施例に限定されるもので
はない。
【0029】さらに、上記実施例及び他の実施例では、
イオン交換樹脂充填カラム1に充填する担体として陰イ
オン交換樹脂を使用したが、イオン交換樹脂充填カラム
1に充填されるイオン交換樹脂はこれに限定されるもの
ではない。
【0030】また、水素処理用カラム9に充填する担体
の種類も、イオン交換樹脂に限定されず、その種類を問
うものではなく、さらには触媒を直接充填することもで
きる。
【0031】
【発明の効果】叙上のように、本発明は、溶存酸素除去
装置において発生する水素ガスを、水素ガスのまま、又
は水素ガスを含む水の状態で、酸素ガス又は酸素ガスを
含んだ水と混合して別の経路に設けた水素処理カラムに
注入することによって、水素と酸素と反応させて水を生
成し水素ガスを処理する。このため、溶存酸素除去装置
のイオン交換樹脂充填カラム内において発生する水素ガ
スを安全且つ簡易に処理することができるのである。
【0032】また、水素ガスを処理することによってイ
オン交換樹脂カラムに流入する水量を一定に保つことが
でき、溶存酸素除去装置を安定した状態で稼動すること
ができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例としての溶存酸素除去装置の概略ブロ
ック図。
【図2】他実施例としての溶存酸素除去装置の概略ブロ
ック図。
【図3】他実施例としての溶存酸素除去装置の概略ブロ
ック図。
【図4】他実施例としての溶存酸素除去装置の概略ブロ
ック図。
【図5】他実施例としての溶存酸素除去装置の概略ブロ
ック図。
【図6】従来の溶存酸素除去装置の概略ブロック図。
【符号の説明】
1…イオン交換樹脂充填カラム 2…陰イオン交換
樹脂 3…原水供給管 6…水素ガス排出
管 7…酸素ガス供給管 9…水素処理用カ
ラム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 1/58 C02F 1/70

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸素を含む水性媒体(13)と水素ガスを混
    合し、金属触媒を用いて水素と酸素を反応させて水を生
    成して前記水性媒体(13)から酸素を除去する化学的溶存
    酸素除去手段(1) と、前記化学的溶存酸素除去手段(1)
    による酸素除去時に、酸素と反応せずに発生した水素ガ
    ス又は水素ガスを含む水性媒体を、酸素又は酸素を含む
    水性媒体と混合し、且つ金属触媒を用いて水素と酸素を
    反応させて水を生成して水素ガスを除去する化学的水素
    ガス除去手段(9) とからなることを特徴とする溶存酸素
    除去装置。
  2. 【請求項2】 前記化学的溶存酸素除去手段(1) 及び化
    学的水素ガス除去手段(9)がイオン交換樹脂充填カラム
    であることを特徴とする請求項1に記載の溶存酸素除去
    装置。
  3. 【請求項3】 前記金属触媒が、パラジウム又は白金又
    はロジウムであることを特徴とする請求項1又は請求項
    2に記載の溶存酸素除去装置。
  4. 【請求項4】 発生した水素ガスと混合する溶存酸素を
    含む水性媒体が、原水槽(15)から供給可能に構成されて
    なることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか
    に記載の溶存酸素除去装置。
  5. 【請求項5】 酸素を含む水性媒体(13)と水素ガスを混
    合し、金属触媒を用いて水素と酸素を反応させて水を生
    成して前記水性媒体(13)から酸素を除去し、次に酸素を
    除去する時に、酸素と反応せずに発生する水素ガス又は
    水素ガスを含む水性媒体を、酸素又は酸素を含む水性媒
    体に混合し、且つ金属触媒を用いて水素と酸素を反応さ
    せて水を生成して水素ガスを除去することを特徴とする
    溶存酸素除去装置における水素ガス処理方法。
  6. 【請求項6】 前記金属触媒がイオン交換樹脂充填カラ
    ムに充填されてなることを特徴とする請求項5に記載の
    溶存酸素除去装置における水素ガス処理方法。
  7. 【請求項7】 前記金属触媒が、パラジウム又は白金又
    はロジウムであることを特徴とする請求項5又は請求項
    6に記載の溶存酸素除去装置における水素ガス処理方
    法。
  8. 【請求項8】 発生した水素ガスと混合する溶存酸素を
    含む水性媒体が、原水槽(15)から供給されることを特徴
    とする請求項5乃至請求項7のいずれかに記載の溶存酸
    素除去装置における水素ガス処理方法。
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