JP4284753B2 - 連続イオン交換装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属イオンなどを含む水溶液から金属イオンを回収するための、イオン交換樹脂を備えた装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属の精製や排水処理工程など、金属イオンを含む水溶液から、目的とする金属イオンを分離しようとする場合には、イオン交換樹脂を使用することがしばしば行われる。イオン交換樹脂の利用は、溶媒抽出などの他の方法に比較して、金属イオンの選択性に優れ、かつ自動化が容易であり、揮発性の有機剤を使用しないので火災発生の恐れがないなど、実操業上の多くの利点がある。
【０００３】
しかし一方で、イオン交換樹脂を使用する操業では、処理に手間とコストのかかる薄液が、多量に発生する問題がある。また、イオン交換樹脂から溶離した金属イオンを、電解・中和などの方法により回収しようとする場合には、電力コスト・中和剤の使用量などを節約するために、溶離液中の金属イオン濃度をできるだけ高く維持することが望まれる。
【０００４】
これらの問題を解決するための一つの方法として、連続イオン交換が行われることがある。連続イオン交換では、多数のイオン交換カラム（イオン交換樹脂を入れた容器）を順次切り替え、使用した溶離液・洗浄液を次段あるいは前段のイオン交換カラムに繰り返して使用することで、溶離液・洗浄液の利用効率を高めることができ、その結果、溶離液中の金属イオン濃度の上昇や、洗浄液量の削減などの効果が得られる。
【０００５】
しかし、従来の連続イオン交換では、例えば特公昭６０−３２４８２号に示すように、溶離液・洗浄液の流れを制御するために、多数の切り替え弁を必要とし、この点が課題となってきた。
【０００６】
これをさらに説明すると、連続イオン交換では、イオン交換カラムに吸着・洗浄・再生の各新液を給液する機構と、イオン交換カラムからの排液を、吸着後・排水処理・溶離液再生などの次工程に分配する機構とが必要であり、１つのイオン交換カラムに少なくとも６個の切り替え弁を必要とする。すなわち、多数のイオン交換カラムを使用して、溶離液濃度の上昇・洗浄液量の削減をはかろうとする連続イオン交換では、各イオン交換カラム毎に６個の切り替え弁が必要となる。さらに、イオン交換カラム間を直列に連結する弁も必要となる。
【０００７】
また、イオン交換では、例えば溶離液と洗浄液などのように、続けて処理をする液の比重が異なることによる液の混合を避けるために、上向流・下向流に分けて通液する時もある。従って、この通液方法を連続イオン交換で実現しようとする場合には、イオン交換カラム間の切り替え弁がさらに必要であり、その総数は膨大になる。例えば、２４本のイオン交換カラムを使用して、連続イオン交換を行う場合には、切り替え弁は２４０個もの数が必要となる。
【０００８】
さらに、イオン交換樹脂に吸着した複数の種類の金属を、溶離液の種類を変えることで選択的に分離しようとする場合や、得られた溶離液の濃度によって、次工程の行き先を変更したい場合には、切り替え弁がその数だけ追加して必要となる。
【０００９】
実操業では、これらの切り替え弁を自動制御しなければならない。従って、電磁弁やシーケンサーなどを多数使用することとなり、初期投資費やソフト開発費およびメンテナンスコストが引き上げられ、連続イオン交換をする効果が、限られた適用例でしか得られなかった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
イオン交換において、イオン交換樹脂の洗浄効果を高めるためには、イオン交換樹脂に付着する前工程での残液を少なくすることが必要である。このため、洗浄液がイオン交換樹脂層内を通過する速度を低下させることで、接触時間を長く保ち、洗浄効果を上げることが行われる。しかし、あまりにも低流速な通液は、イオン交換カラム内での偏流を招き、かえって洗浄が不完全になる恐れが大きく、ある一定以上の流速で使用せざるを得なかった。
【００１１】
また、イオン交換樹脂に吸着した金属イオンを溶離する時には、イオン交換樹脂表面に接する液濃度が低いほど、平衡上、イオン交換樹脂からの溶離効率は高くなる。つまり、イオン交換樹脂層内の溶離液の通液速度が高いほど、高効率が得られる。しかし、通液速度の上昇は同時に溶離液の濃度の低下となる。
【００１２】
逆に、吸着工程では、イオン交換樹脂表面の液濃度が高いほど、吸着力は増加する。
【００１３】
これらの課題を解決するために行われてきた従来の連続イオン交換において、吸着工程ではイオン交換カラムを並列使用して通液し、一方、洗浄・溶離工程ではイオン交換カラムを直列に連結して、液を次のイオン交換カラムに繰り返すことで、いわば、「汚れた液で前濯ぎする」ことにより見かけの通液量を増加して対処してきた。このために、多数のイオン交換カラムと、切り替え弁や制御装置を必要とした。
【００１４】
本発明は、溶離液濃度の上昇や洗浄液量の削減に効果のある連続イオン交換を、低コストで、かつ容易に行おうとするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、検討の結果、従来の密閉式カラムを使用することに代えて、解放式の皿型カラムを使用することにより、切り替え弁を１つも必要とせずに、連続イオン交換を行えることを見いだした。
【００１６】
すなわち、本発明の連続イオン交換装置は、イオン交換樹脂を充填し、底面が濾過手段からなる樹脂皿と、その上に配置して液を散布する１つ以上の散布装置と、樹脂皿の下に配置して液を受けるための受け皿とからなる装置を用い、前記散布装置は、前記樹脂皿もしくは所定位置に液を散布し、受け皿に溜まった液を、吸着後・排水処理・溶離液再生などの次工程へ送液しながら、前記樹脂皿を、連続ないし一定時間毎に一定変位量だけ回転もしくは移動させることで、吸着、洗浄、溶離、洗浄の一連の工程を連続的に行う点に特徴がある。
【００１７】
本発明の連続イオン交換装置は、一態様によれば、底面が濾過手段からなり、イオン交換樹脂が充填された少なくとも１つの樹脂皿と、散布口が該樹脂皿の上方で放射方向に配置される少なくとも４つの散布装置と、各散布装置から前記樹脂皿内のイオン交換樹脂に散布されて樹脂皿の底面から滴下する液を受ける位置に配置される少なくとも１つの受け皿と、前記樹脂皿かまたは、前記散布装置および受け皿を、水平に回転させる駆動装置とからなり、前記４つの散布装置は、吸着液散布装置、第１洗浄液散布装置、溶離液散布装置、および第２洗浄液散布装置であることに特徴がある。
【００１８】
あるいは、本発明の連続イオン交換装置は、底面が濾過手段からなり、イオン交換樹脂が充填された方形の樹脂皿と、散布口が該樹脂皿の上方で樹脂皿の一辺に平行な直線状に配置される少なくとも４つの散布装置と、各散布装置から前記樹脂皿内のイオン交換樹脂に散布されて樹脂皿の底面から滴下する液を受ける位置に配置される少なくとも１つの受け皿と、前記樹脂皿かまたは、前記散布装置および受け皿を、直線的に移動させる駆動装置とからなり、前記４つの散布装置は、吸着液散布装置、第１洗浄液散布装置、溶離液散布装置、および第２洗浄液散布装置であることに特徴がある。
【００１９】
前記受け皿が、前記少なくとも４つの散布装置と組となる、仕切りで少なくとも４つの区画に区切られた１つの受け皿か、または、少なくとも４つの受け皿から構成されることが好ましい。
【００２０】
前記散布装置および該散布装置と組となる前記受け皿もしくは前記受け皿の区画の少なくとも１組は、前段散布機構と後段散布機構、および前段受け皿と後段受け皿もしくは前段区画と後段区画からなり、後段散布機構には、新液が給液され、前段散布機構には、後段受け皿もしくは後段区画の液と、前段受け皿もしくは前段区画の液の一部とが給液される。
【００２１】
第１の態様の場合、前記散布装置が、仕切りで好ましくは扇形の少なくとも４つの区画に区切られた１つの散布皿と、該区画に給液する少なくとも４つの給液手段とからなり、前記散布皿のそれぞれの区画の底面には、放射方向に並ぶ孔を設ける。
【００２２】
前記駆動装置が、連続的に稼働するか、あるいは、一定時間毎に一定変位量だけ稼働するとよい。
【００２３】
前記樹脂皿には、イオン交換樹脂を浅く層状に充填する必要があるので、単位面積当たりの処理能力を上げるため、前記樹脂皿を２つ以上にし、鉛直方向に重ねてもよい。
【００２４】
また、第２の態様の場合、前記駆動装置が、固定されたレールと、被駆動部をレール上に保持して駆動する機構とからなってもよい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の一実施例の縦断面図を示した。
【００２６】
本発明の連続イオン交換装置の一実施例では、底面が濾布２０ａ、２１ａ、２２ａからなり、イオン交換樹脂５が充填された３つの樹脂皿２０、２１、２２と、散布口１０ａが該樹脂皿２０の上方で放射方向に位置する散布皿１０と、前記樹脂皿２２の下方に位置する受け皿３０と、駆動装置２と、回転軸４と、ポンプ１と、配管３とからなる。ポンプ１は、図１に１つだけ図示したが、必要な数だけ配置し、前後に配管３を備える。ポンプ１に、新液か、受け皿３０からの液か、あるいは両者を混合した液を給液する機構をそれぞれ備える（図示せず）。
【００２７】
樹脂皿２０の一実施例の平面図を、図２に示した。樹脂皿２０は、底面が濾布２０ａからなり、該濾布２０ａの上にイオン交換樹脂が充填される。中心には前記回転軸４に固定する機構を備える。
【００２８】
散布皿１０の一実施例の平面図を、図３に示した。散布皿１０は、仕切り１０ｂにより、例えば１２０度の扇形の区画１１、６０度の扇形の区画１２、９０度の扇形の区画１３、および９０度の扇形の区画１４に区切られる。従って、それぞれの区画は、扇形の容器状である。底面には、散布口１０ａを放射状に設け、該散布口１０ａは、図示したように、外周寄りに多く設けたり、あるいは孔の内径を変化させるとよく、また、同じ回転方向寄りに偏らせるとよい。
【００２９】
受け皿３０の一実施例の平面図を、図４に示した。受け皿３０は、散布皿１０と相似的に、仕切り３０ｂにより区画３１、３２、３３、３４に区切られる。従って、それぞれの区画３１、３２、３３、３４は、扇形の容器状である。さらに、それぞれの区画の底面には、排出口３０ａを設ける。
【００３０】
前記駆動装置２は、回転軸４を駆動し、回転軸４に固定された樹脂皿２０、２１、２２を水平に回転させる。しかし、散布皿１０と受け皿３０は、回転軸４に固定されておらず、静止したままである。従って、樹脂皿２０、２１、２２は、散布皿１０と受け皿３０に対し同軸状で相対的に水平に回転することになる。
【００３１】
次に、本発明の連続イオン交換装置を使用する方法を説明する。
【００３２】
例えば１２時間で時計回りに１回転する樹脂皿２０の、中心から伸びるある特定の直線部分（図２に示した樹脂皿２０の中心から、図で直上に伸びる直線を考えればよい）を、時計の長針のごとくに例え、散布皿１０および受け皿３０を時計の文字盤のごとくに例えると、本発明の連続イオン交換装置は、１２時間時計のように模式的に考えることができる。
【００３３】
散布皿１０の１２時の位置（図３に示した散布皿１０の中心から図の直上とする）から４時の位置までの扇形の下方に位置する樹脂皿部分には、常に、吸着液が散布されるように、ポンプ１および配管３を配置する。すなわち、散布皿１０の区画１１に、吸着液を給液する配管３の先を設ける。散布口１０ａから樹脂皿２０、２１、２２に順に滴下された吸着液は、イオン交換樹脂５の間を通流し、受け皿３０の区画３１に集められ、その排出口３０ａから排出される。
【００３４】
同じように、散布皿１０の４時の位置から６時の位置までの扇形の下方に位置する樹脂皿部分には、常に、残留吸着液を洗浄するための洗浄液を散布する。すなわち、散布皿１０の区画１２に、洗浄液を給液する配管３の先を設ける。散布口１０ａから樹脂皿２０、２１、２２に順に滴下された洗浄液は、イオン交換樹脂５の間を通流し、受け皿３０の区画３２に集められ、排出される。
【００３５】
引き続いて、散布皿１０の６時の位置から９時の位置までの扇形の下方に位置する樹脂皿部分には、常に、イオン交換樹脂から金属イオンを分離するための溶離液を散布する。すなわち、散布皿１０の区画１３に、溶離液を給液する配管３の先を設ける。散布口１０ａから樹脂皿２０、２１、２２に順に滴下された溶離液は、イオン交換樹脂５の間を通流し、受け皿３０の区画３３に集められ、排出される。
【００３６】
そして最後に、散布皿１０の９時の位置から１２時の位置までの扇形の下方に位置する樹脂皿部分には、常に、溶離液の残留分を洗浄する洗浄液を散布する。すなわち、散布皿１０の区画１４に、洗浄液を給液する配管３の先を設ける。散布口１０ａから樹脂皿２０に滴下された洗浄液は、イオン交換樹脂５の間を通流し、受け皿３０の区画３４に集められ、排出される。
【００３７】
このように、吸着液、洗浄液、溶離液、洗浄液が、同時に樹脂皿上に散布されるので、樹脂皿２０、２１、２２の回転に伴い、樹脂皿の中心から伸びるある特定の直線部分には、吸着液、洗浄液、溶離液、再び洗浄液が連続的に散布される。そして、樹脂皿２０、２１、２２が１回転した後、引き続いて次のサイクルの最初の吸着工程が始まる。
【００３８】
また、樹脂皿の中心から伸びる２つの直線部分は、それぞれのなす相対的角度に応じた時間差により、各工程がずれて施される。
【００３９】
操業開始時には、吸着液の散布のみを開始し、吸着液が散布された樹脂皿の部分が、それぞれの散布位置に達してから、洗浄液、溶離液、洗浄液の散布を順に開始する。メンテナンスなどのために、操業を一時中断するためには、同時に給液を終了し、操業の再開のために、同時に給液を再開してもよい。また、操業の終了時には、吸着液の散布を終了し、吸着液が散布されなくなった樹脂皿の部分が、それぞれの散布位置に達してから、洗浄液、溶離液、洗浄液の散布を順に終了する。
【００４０】
本発明の連続イオン交換装置を使用する方法で、洗浄液・分離液の濃度を可能な限り上昇させたい場合に、散布皿１０と受け皿３０の各区分を細分化し、散布装置を追加すればよい。すなわち、散布皿１０および受け皿３０を図５、６に示すように、さらに細かく区切る。散布皿１０の区画１２ｂには、新しい洗浄液を給液する。そして、受け皿３０の区画３２ｂに集められた液と、受け皿３０の区画３２ａに集められた液の一部を、散布皿１０の区間１２ａに戻すように、ポンプおよび配管を構成する（図示せず）。受け皿３０の区画３２ａに集められた液の残部は、次工程に送液する。
【００４１】
同様に、散布皿１０の区画１３ｂには、新しい溶離液を給液する。そして、受け皿３０の区画３３ｂに集められた液と、受け皿３０の区画３３ａに集められた液の一部を、散布皿１０の区間１３ａに戻すように、ポンプおよび配管を構成する（図示せず）。受け皿３０の区画３３ａに集められた液の残部は、次工程に送液する。
【００４２】
同様に、散布皿１０の区画１４ｂには、新しい洗浄液を給液する。そして、受け皿３０の区画３４ｂに集められた液と、受け皿３０の区画３４ａに集められた液の一部を、散布皿１０の区間１４ａに戻すように、ポンプおよび配管を構成する（図示せず）。受け皿３０の区画３４ａに集められた液の残部は、次工程に送液する。
【００４３】
このように、受け皿に集められる液は、樹脂皿２０の回転とは逆方向の区間に散布する。このことにより液濃度を高め、効果的に洗浄・溶離することができる。
【００４４】
また、イオン交換樹脂層を通過した液濃度を高め、不純物を効率よく分離するためには、受け皿の仕切りをさらに追加し、適宜選択的に次工程へ送液する。図示しないが、６時から９時の溶離工程の間を、６時から７時、７時から８時、８時から９時と、仕切りにより３つに区分することで、６時から７時の区間の受け皿には、溶離液に含まれた吸着液の残りがごく少量だけ排出され、７時から８時の区間の受け皿には、高濃度・高純度の溶離液が得られる。さらに、８時から９時の区間の受け皿には、低濃度の溶離液が得られ、これらを最適な次工程で処理することができる。
【００４５】
従って、溶離液を数種類使用した選択分離も、散布装置とポンプ、受け皿の区分の変更のみで自由に設定でき、この自由度の大きさが本発明の最大の特長である。なお、受け皿の区分位置は、イオン交換樹脂層の厚さと通液速度で決定する。実用上は、樹脂皿の回転を断続的か、ごくゆっくりとするため、散布位置の真下に液が滴下されるので、受け皿の区分位置を、散布皿の区分位置と同じとして問題はない。
【００４６】
この解放型で皿型の樹脂皿には、圧力損失がほとんどないため、従来型の密閉式カラムのように、閉塞やそれに伴う配管破裂などの危険性もなく、液を散布するポンプは、安価な小型なもので十分に使用できる。また、溶離工程や洗浄工程に使用する液の種類を容易に追加することができる。さらに、イオン交換樹脂層に付着する残留液はほとんどないため、液の通液方向を上下向きに切り替える必要がなくなるなど、多くの利点がある。
【００４７】
なお、本実施例では、イオン交換樹脂を入れた樹脂皿を回転させることとしたが、樹脂皿を回転させる代わりに、散布装置および受け皿を回転させてもよい。あるいは、イオン交換樹脂を入れる樹脂皿を方形として、あたかも自動車が洗車機を通過するように、液を滴下する固定場所に、前記樹脂皿を通過させる構造であったり、さらに、例えば鉄道模型のような円周のレールの上を、樹脂皿が移動し、その所々の地点で液を滴下するようにして、一連の反応を生じさせるようにしても、同等の効果が得られることは明らかである。
【００４８】
また、樹脂皿は一段でもよいが、これを重ねることにより、偏流を生じることなく、処理能力を向上させることができる。すなわち、イオン交換樹脂の間に空間を設け、上段の樹脂皿から滴下した液が下段の樹脂皿に再散布されるような構造とすることで、偏流が生じにくく、仮に発生しても、偏流による影響を最小限に押さえることができる。樹脂皿は、固定されておらず、連続的ないし断続的に回転するため、その震動により、あるいは散布場所の移動により、液は樹脂皿に適度にまんべんなく散布されることとなる。
【００４９】
それぞれの樹脂皿は、同時に回転させてもよいが、必要に応じて回転速度が異なったり、ある程度不規則に回転速度を増減させることで、均一に散布されるようになる。
【００５０】
（実施例１）
イオン交換カラムとして、直径３００ｍｍ、高さ５０ｍｍのＰＶＣ製の短円筒状の一端に濾布を貼り付けた樹脂皿の上に、キレート樹脂Ｃ−４６７（住友化学製）３リットルを敷き詰めた。樹脂皿内のキレート樹脂の厚さは４０ｍｍになる。樹脂皿の中心には、耐酸樹脂でコートした直径１０ｍｍのステンレス製の軸を取り付け、モータにより回転できるようにした。この樹脂皿の下に、同じ大きさで底にＰＶＣを貼り付けた受け皿を置いた。この受け皿の中央に孔を設けるが、前記軸とは連結されておらず、樹脂皿の回転とは連動しない。
【００５１】
散布は、配管に孔を開けて行ったが、孔の数は軸からの距離に比例させて外側ほど増加させ、樹脂量あたり均等に散布する。単に配管に孔を開けたノズル以外でも、スプレーノズルや、短周期で断続するスプリンクラーのように液を分散して散布できるいかなる形状のものでも構わないのは明らかである。液滴は、環境などの問題の無い限り細かく行う方が、イオン交換樹脂への摩擦防止や、付着液量の削減に効果がある。
【００５２】
樹脂皿は、モータにより、２４時間に１回転するように、ゆっくりと回転させた。
【００５３】
樹脂皿の上から定量ポンプで、吸着しようとする吸着液を散布した。この吸着液は、Ｃｕ５０ｇ／リットル、硫酸１９０ｇ／リットル、Ｓｂ０．４７ｇ／リットルの組成とし、液温は６０℃とした。この吸着液を、２００ｍｌ／ｍｉｎの流量で散布した。この吸着液が、樹脂皿の特定部分には８時間散布されるように、散布装置と受け皿をセットした（樹脂皿の１２０度の扇形の区画に散布した）。受け皿に溜まった液はそのまま系外の吸着後液処理工程へ排出したが、吸着に悪影響しない範囲内で、一部を繰り返して再散布しても良いのは言うまでもまい。
【００５４】
次に、樹脂皿の特定部分が４時間洗浄されるように、散布装置と受け皿をセットした。初めの３時間の洗浄液には、該洗浄液が集められる受け皿の液の一部に、後の１時間の洗浄液が集められる受け皿の液を加え、５リットル／ｍｉｎの流量で循環使用して散布した（樹脂皿の４５度の扇形の区画に散布した）。受け皿に溜まった液の残部は、系外へ排出した。また、後の１時間の洗浄液には、新しい６０℃の水を１６．７ｍｌ／ｍｉｎの流量で散布した（樹脂皿の１５度の扇形の区画に散布した）。
【００５５】
次に、樹脂皿の特定部分が６時間溶離されるように、散布装置と受け皿をセットした。初めの５時間の溶離液には、該溶離液が集められる受け皿の液の一部に、後の１時間の溶離液が集められる受け皿の液を加え、５リットル／ｍｉｎの流量で循環使用して散布した（樹脂皿の７５度の扇形の区画に散布した）。受け皿に溜まった液の残部であり、増加した液量に相当する液を、溶離液処理工程に払い出した。また、後の１時間の溶離液には、新しい６Ｎ塩酸を２５ｍｌ／ｍｉｎの流量で散布した（樹脂皿の１５度の扇形の区画に散布した）。
【００５６】
最後に、樹脂皿の特定部分が６時間洗浄されるように、散布装置と受け皿をセットした。初めの５時間の洗浄液には、該洗浄液が集められる受け皿の液の一部に、後の１時間の洗浄液が集められる受け皿の液を加え、５リットル／ｍｉｎの流量で循環使用して散布した（樹脂皿の７５度の扇形の区画に散布した）。受け皿に溜まった液の残部であり、増加した液量に相当する液を、適当な処理工程に払い出した。また、後の１時間の洗浄液には、新しい６０℃の水を１６．７ｍｌ／ｍｉｎの流量で散布した（樹脂皿の１５度の扇形の区画に散布した）。
【００５７】
実施例１で、吸着及び溶離の各工程のイオン交換カラムの受け皿から吸着液後処理工程あるいは溶離液処理工程へ送液する地点で採取した液についてのＳｂ濃度の分析値を、図７、９に示す。
【００５８】
（比較例１）
比較のため、２４本のイオン交換カラム（内径２５ｍｍ、長さ２５０ｍｍ）それぞれに１２５ｍｌづつ、合計３リットルのＣ−４６７を充填した。このイオン交換カラムを、吸着８本、第１洗浄４本、溶離６本、第２洗浄６本の４つの工程に区分し、１時間毎に１本づつを切り替えながら、通液した。各工程で使用した液は、すべて実施例１と同一のものである。
【００５９】
吸着工程は、８本のイオン交換カラムに並列に各２５ｍｌ／ｍｉｎの通液で行った。
【００６０】
次に、吸着工程の終了したイオン交換カラムから、順次洗浄した。イオン交換カラムは、４本が直列になるように接続し、１６．７ｍｌ／ｍｉｎで通液した。
【００６１】
洗浄工程が終了したイオン交換カラムから、順次溶離した。溶離工程は、イオン交換カラムを６本づつ直列接続し、２５ｍｌ／ｍｉｎで通液した。
【００６２】
最後に、溶離工程の終了したイオン交換カラムから、順次洗浄した。イオン交換カラムは、６本が直列になるように接続し、２５ｍｌ／ｍｉｎで通液した。
【００６３】
なお、イオン交換樹脂の体積あたりの通液量は、実施例１と同一となる。
【００６４】
比較例１で、吸着及び溶離の各工程のイオン交換カラムから排出された各液が流入してくる貯液槽の入り口で採取した液についてのＳｂ濃度の分析値を、図８、１０に示す。
【００６５】
本発明の連続イオン交換装置により、従来型の連続イオン交換と同様な成績が得られ、実用に足ることが確認できた。
【００６６】
なお、本発明の連続イオン交換装置では、イオン交換樹脂が大気雰囲気下に置かれるが、連続運転中はもとより、長期休止時でも完全に乾かない程度に水で軽く洗浄し、湿らせた状態に保つことで、樹脂性能への悪影響は何らみられないことも確認できた。
【００６７】
（実施例２）
イオン交換カラムとして、直径３００ｍｍ、高さ５０ｍｍのＰＶＣ製の短円筒状の一端に濾布を貼り付けた樹脂皿を６枚用意し、それぞれの上に、キレート樹脂Ｃ−４６７（住友化学製）３リットルを敷き詰めた。樹脂皿内のキレート樹脂の厚さは４０ｍｍになる。樹脂皿の中心には、耐酸樹脂でコートした直径１０ｍｍのステンレス製の軸を取り付け、モータにより回転できるようにした。これらの樹脂皿の下に、同じ大きさで底にＰＶＣを貼り付けた受け皿を置いた。この受け皿の中央に孔を設けるが、前記軸とは連結されておらず、樹脂皿の回転とは連動しない。
【００６８】
樹脂皿の上から、樹脂面積当たり均等な孔数となるように、配管に孔を開けたノズルを設置した。
【００６９】
樹脂皿は、モータにより、２４時間に１回転するように、ゆっくりと回転させた。
【００７０】
樹脂皿の上から定量ポンプで、吸着しようとする吸着液を散布した。この吸着液は、Ｃｕ５０ｇ／リットル、硫酸１９０ｇ／リットル、Ｓｂ０．４７ｇ／リットルの組成とし、液温は６０℃とした。この吸着液を、２００ｍｌ／ｍｉｎの流量で散布した。この吸着液が、樹脂皿の特定部分には８時間散布されるように、散布装置と受け皿をセットした（樹脂皿の１２０度の扇形の区画に散布した）。受け皿に溜まった液は排出し、系外へ払い出した。
【００７１】
次に、樹脂皿の特定部分が４時間洗浄されるように、散布装置と受け皿をセットした。初めの３時間の洗浄液には、該洗浄液が集められる受け皿の液の一部に、後の１時間の洗浄液が集められる受け皿の液を加え、５リットル／ｍｉｎの流量で循環使用して散布した（樹脂皿の４５度の扇形の区画に散布した）。受け皿に溜まった液の残部は、系外へ排出した。また、後の１時間の洗浄液には、新しい６０℃の水を１６．７ｍｌ／ｍｉｎの流量で散布した（樹脂皿の１５度の扇形の区画に散布した）。
【００７２】
次に、樹脂皿の特定部分が６時間溶離されるように、散布装置と受け皿をセットした。初めの５時間の溶離液には、該溶離液が集められる受け皿の液の一部に、後の１時間の溶離液が集められる受け皿の液を加え、５リットル／ｍｉｎの流量で循環使用して散布した（樹脂皿の７５度の扇形の区画に散布した）。受け皿に溜まった液の残部であり、増加した液量に相当する液を、溶離液処理工程に払い出した。また、後の１時間の溶離液には、新しい６Ｎ塩酸を２５ｍｌ／ｍｉｎの流量で散布した（樹脂皿の１５度の扇形の区画に散布した）。
【００７３】
最後に、樹脂皿の特定部分が６時間洗浄されるように、散布装置と受け皿をセットした。初めの５時間の洗浄液には、該洗浄液が集められる受け皿の液の一部に、後の１時間の洗浄液が集められる受け皿の液を加え、５リットル／ｍｉｎの流量で循環使用して散布した（樹脂皿の７５度の扇形の区画に散布した）。受け皿に溜まった液の残部であり、増加した液量に相当する液を、適当な処理工程に払い出した。また、後の１時間の洗浄液には、新しい６０℃の水を１６．７ｍｌ／ｍｉｎの流量で散布した（樹脂皿の１５度の扇形の区画に散布した）。
【００７４】
鉛直に重ねる樹脂皿の段数を、１段から６段まで変えて実施した。散布装置と受け皿の間に設置した樹脂皿間の間隔は、２０ｍｍとした。最上段の樹脂皿の上から、上記と同一の条件にて吸着液・洗浄液・溶離液・洗浄液の順に、散布した。
【００７５】
溶離液の下端の受け皿に溜まった液を分析した結果を表１に示す。
【００７６】
【表１】

【００７７】
１枚の樹脂皿を使用した場合に比べて、樹脂皿を増加するほど、溶離液の濃度が上昇し、すなわち溶離量が増加していることが示されている。本実施例では、樹脂皿を直接重ねたが、樹脂皿を通した場合に偏流等が生ずるならば、樹脂皿の間に受け皿と散布装置を追加して、一度受けた液を再度ポンプで、下段の樹脂皿に散布しても同じ効果が得られる。
【００７８】
【発明の効果】
本発明により、連続イオン交換が低コストでかつ容易に行えるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例を示す縦断面図である。
【図２】 樹脂皿の一実施例を示す平面図である。
【図３】 散布皿の一実施例を示す平面図である。
【図４】 受け皿の一実施例を示す平面図である。
【図５】 散布皿の異なる実施例を示す平面図である。
【図６】 受け皿の異なる実施例を示す平面図である。
【図７】 実施例１でのＳｂの吸着曲線を示す。
【図８】 比較例１でのＳｂの吸着曲線を示す。
【図９】 実施例１でのＳｂの溶離曲線を示す。
【図１０】 比較例１でのＳｂの溶離曲線を示す。
【符号の説明】
１ ポンプ
２ 駆動装置
３ 配管
４ 回転軸
５ イオン交換樹脂
１０ 散布皿
１０ａ、３０ａ 孔
１０ｂ、３０ｂ 仕切り
１１、１２、１３、１４ 区画
１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ 区画
２０、２１、２２ 樹脂皿
２０ａ、２１ａ、２２ａ 濾布
３０ 受け皿
３１、３２、３３、３４ 区画
３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂ 区画

Claims (8)

1. 底面が濾過手段からなり、イオン交換樹脂が充填された少なくとも１つの樹脂皿と、散布口が該樹脂皿の上方で放射方向に配置される少なくとも４つの散布装置と、各散布装置から前記樹脂皿内のイオン交換樹脂に散布されて樹脂皿の底面から滴下する液を受ける位置に配置され、該散布装置と組となる少なくとも４つの受け皿と、前記樹脂皿かまたは、前記散布装置および受け皿を、水平に回転させる駆動装置とからなり、前記４つの散布装置は、吸着液散布装置、第１洗浄液散布装置、溶離液散布装置、および第２洗浄液散布装置であり、
   前記散布装置および該散布装置と組となる前記受け皿の少なくとも１組は、前段散布機構と後段散布機構、および前段受け皿と後段受け皿からなり、後段散布機構には、新液が給液され、前段散布機構には、後段受け皿の液と、前段受け皿の液の一部とが給液されることを特徴とする連続イオン交換装置。
2. 底面が濾過手段からなり、イオン交換樹脂が充填された少なくとも１つの樹脂皿と、散布口が該樹脂皿の上方で放射方向に配置される少なくとも４つの散布装置と、各散布装置から前記樹脂皿内のイオン交換樹脂に散布されて樹脂皿の底面から滴下する液を受ける位置に配置され、仕切りで少なくとも４つの区画に区切られた１つの受け皿と、前記樹脂皿かまたは、前記散布装置および受け皿を、水平に回転させる駆動装置とからなり、前記４つの散布装置は、吸着液散布装置、第１洗浄液散布装置、溶離液散布装置、および第２洗浄液散布装置であり、
   前記散布装置および該散布装置と組となる前記受け皿の区画の少なくとも１組は、前段散布機構と後段散布機構、および前段区画と後段区画からなり、後段散布機構には、新液が給液され、前段散布機構には、後段区画の液と、前段区画の液の一部とが給液されることを特徴とする連続イオン交換装置。
3. 前記散布装置が、仕切りで少なくとも４つの区画に区切られた１つの散布皿と、該区画に給液する少なくとも４つの給液手段とからなり、前記散布皿のそれぞれの区画の底面には、放射方向に並ぶ孔が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の連続イオン交換装置。
4. 底面が濾過手段からなり、イオン交換樹脂が充填された方形の少なくとも１つの樹脂皿と、散布口が該樹脂皿の上方で樹脂皿の一辺に平行に配置される少なくとも４つの散布装置と、各散布装置から前記樹脂皿内のイオン交換樹脂に散布されて樹脂皿の底面から滴下する液を受ける位置に配置され、該散布装置と組となる少なくとも４つの受け皿と、前記樹脂皿かまたは、前記散布装置および受け皿を、直線的に移動させる駆動装置とからなり、前記４つの散布装置は、吸着液散布装置、第１洗浄液散布装置、溶離液散布装置、および第２洗浄液散布装置であり、
   前記散布装置および該散布装置と組となる前記受け皿の少なくとも１組は、前段散布機構と後段散布機構、および前段受け皿と後段受け皿からなり、後段散布機構には、新液が給液され、前段散布機構には、後段受け皿の液と、前段受け皿の液の一部とが給液されることを特徴とする連続イオン交換装置。
5. 前記駆動装置が、固定されたレールと、被駆動部をレール上に保持して駆動する機構とからなることを特徴とする請求項４に記載の連続イオン交換装置。
6. 前記駆動装置が、連続的に稼働することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の連続イオン交換装置。
7. 前記駆動装置が、一定時間毎に一定変位量だけ稼働することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の連続イオン交換装置。
8. 前記樹脂皿が２つ以上であり、鉛直方向に重ねられることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の連続イオン交換装置。

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