JP6934069B2 - 非水液状物質の精製方法及びイオン交換樹脂充填カートリッジの作製方法 - Google Patents
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Description
すなわち、本発明(1)は、マクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂に非水液状物質を接触させて、該非水液状物質から不純物を除去する非水液状物質の精製方法であって、
含水率低減前のマクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂をカートリッジ容器に充填し、該マクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂が充填されたイオン交換樹脂充填カートリッジを得るイオン交換樹脂充填工程と、
含水率低減後の前記マクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂の含水率(A)が、前記マクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂の飽和平衡状態の含水率(B)の90.0〜97.0%となるまで、前記カートリッジ容器内の前記マクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂の含水率を低減させる含水率低減工程と、
含水率低減後の前記マクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂が充填されている前記カートリッジ容器内に、未精製の前記非水液状物質を通液し、前記カートリッジ容器内から初期ブロー廃液を排出する初期ブロー工程と、
前記カートリッジ容器内に、未精製の前記非水液状物質を通液することにより、前記カートリッジ容器内の前記マクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂に未精製の前記非水液状物質を接触させて、前記非水液状物質の精製を行い、精製された前記非水液状物質を得る精製工程と、
を有することを特徴とする非水液状物質の精製方法を提供するものである。
また、本発明(7)は、含水率低減前のマクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂をカートリッジ容器に充填し、該マクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂が充填されたイオン交換樹脂充填カートリッジを得るイオン交換樹脂充填工程と、
含水率低減後の該マクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂の含水率(A)が、該マクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂の飽和平衡状態の含水率(B)の90.0〜97.0%となるまで、該イオン交換樹脂充填カートリッジ内の該マクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂の含水率を低減させる含水率低減工程と、
を有することを特徴とするイオン交換樹脂充填カートリッジの作製方法。
また、本発明(8)は、前記カートリッジ容器内に、不活性ガスを通過させて、前記カートリッジ容器内の前記マクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂に該不活性ガスを接触させることにより、前記含水率低減工程を行うことを特徴とする(7)のイオン交換樹脂充填カートリッジの作製方法を提供するものである。
また、本発明(9)は、前記不活性ガスの温度が、0〜60℃であることを特徴とする(8)のイオン交換樹脂充填カートリッジの作製方法を提供するものである。
また、本発明(10)は、前記マクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂が充填されている前記カートリッジ容器内を減圧して、前記マクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂を減圧乾燥することにより、前記含水率低減工程を行うことを特徴とする(7)のイオン交換樹脂充填カートリッジの作製方法を提供するものである。
また、本発明(11)は、前記減圧乾燥の温度が、0〜60℃であることを特徴とする(10)のイオン交換樹脂充填カートリッジの作製方法を提供するものである。
また、本発明(12)は、前記マクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂が充填されたイオン交換樹脂充填カートリッジを、不活性ガス雰囲気の加熱装置内で加熱することにより、前記含水率低減工程を行うことを特徴とする(7)のイオン交換樹脂充填カートリッジの作製方法を提供するものである。
水湿潤状態のマクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂をカートリッジ容器に充填し、含水率低減前の該マクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂が充填されたイオン交換樹脂充填カートリッジを得るイオン交換樹脂充填工程と、
含水率低減後の前記マクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂の含水率(A)が、前記マクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂の飽和平衡状態の含水率(B)の90.0〜97.0%となるまで、前記カートリッジ容器内の前記マクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂の含水率を低減させる含水率低減工程と、
含水率低減後の前記マクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂が充填されている前記カートリッジ容器内に、未精製の前記非水液状物質を通液し、前記カートリッジ容器内から初期ブロー廃液を排出する初期ブロー工程と、
前記カートリッジ容器内に、未精製の前記非水液状物質を通液することにより、前記カートリッジ容器内の前記マクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂に未精製の前記非水液状物質を接触させて、前記非水液状物質の精製を行い、精製された前記非水液状物質を得る精製工程と、
を有することを特徴とする非水液状物質の精製方法である。
(1)光が照射されているイオン交換樹脂が、光学顕微鏡で観察された時に、光を透過するものが「ゲル型構造」、光を透過しないものが「ポーラス型構造」又は「マクロポーラス型構造」と判別される。
(2)窒素ガス等を用いる吸着法(BET法)により測定されるイオン交換樹脂の比表面積又は細孔容積の値から、「ゲル型構造」と、「ポーラス型構造」又は「マクロポーラス型構造」とが、判別される。一般的には、ゲル型構造を有するイオン交換樹脂は、比表面積が極めて小さく、また、細孔容積が極めて小さく、ゲル型構造を有するイオン交換樹脂の比表面積は0.1m2/g(乾燥樹脂)未満、ゲル型構造を有するイオン交換樹脂の細孔容積は0.001〜0.008ml/ml(乾燥樹脂)である。また、ポーラス型構造又はマクロポーラス型構造を有するイオン交換樹脂は、比表面積が比較的大きく、また、細孔容積が比較的大きく、ポーラス型構造又はマクロポーラス型構造を有するイオン交換樹脂の比表面積は2〜125m2/g(乾燥樹脂)、ポーラス型構造又はマクロポーラス型構造を有するイオン交換樹脂の細孔容積は0.17〜0.50ml/ml(乾燥樹脂)である。
含水率低減後のマクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂の含水率(%)(A)も同様に、測定対象となる樹脂を5g以上量り取り、量り取った樹脂を恒温乾燥器で105℃、16時間乾燥させ、「((含水率低減後のマクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂の重量−乾燥状態のマクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂の重量)/含水率低減後のマクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂の重量)×100」の式により求められる。
また、含水率低減前のマクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂の含水率(%)(C)も同様に、測定対象となる樹脂を5g以上量り取り、量り取った樹脂を恒温乾燥器で105℃、16時間乾燥させ、「((含水率低減前のマクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂の重量−乾燥状態のマクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂の重量)/含水率低減前のマクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂の重量)×100」の式により求められる。
前記カートリッジ容器内に非水液状物質を供給するための供給口と、
前記カートリッジ容器内から非水液状物質を排出するための排出口と、
前記カートリッジ容器内に充填され、含水率(D)が、飽和平衡状態の含水率(E)の90.0〜97.0%であるマクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂と、
を有するイオン交換樹脂充填カートリッジと、
前記カートリッジ内と外気との通気を遮断するため外気遮断部材と、
からなること、
を特徴とする外気遮断部材付きイオン交換樹脂充填カートリッジである。
・含水率の低減試験
<イオン交換樹脂充填工程>
下記のイオン交換樹脂Aを、25℃で相対湿度100%の大気に、30分以上接触させて、飽和平衡状態のイオン交換樹脂A(含水率60.8%)を得た。
次いで、イオン交換樹脂として、飽和平衡状態のカチオン交換樹脂Aを、カートリッジ容器に充填して、図1に示すイオン交換樹脂充填カートリッジBを作製した。充填されているイオン交換樹脂及びOリングの詳細を以下に、カートリッジ容器の詳細を表1に示す。
<含水率低減工程>
次いで、イオン交換樹脂充填カートリッジBに、25℃の窒素ガス(純度99.99%以上)を、60L/時間の流量で、75分間供給して、イオン交換樹脂充填カートリッジB内を、窒素ガスを通過させて、イオン交換樹脂の含水率を低減させ、含水率低減後のイオン交換樹脂が充填されたイオン交換樹脂充填カートリッジCを得た。
<含水率の低減割合の算出>
次いで、窒素ガスの供給を止め、イオン交換樹脂充填カートリッジC内のイオン交換樹脂を取り出し、含水率を測定した。その結果、含水率は58.0%であった。これらから、含水率低減後のイオン交換樹脂の含水率(A)は、イオン交換樹脂の飽和平衡状態の含水率(B)の95%と算出された。
上記と同様にして、イオン交換樹脂充填工程及び含水率低減工程を行い、イオン交換樹脂充填カートリッジCを作製した。
<初期ブロー工程>
ポール社製脱メタルフィルター用PFAハウジングに、イオン交換樹脂充填カートリッジCを設置して、金属除去カラムを組み立てた。
次いで、金属除去カラムに、被処理液として、イソプロピルアルコール(SEグレード、含水率50質量ppm以下)を、SV=4h−1で供給し、ベットボリューム(BV)が30となるまで、被処理液のイソプロピルアルコールの供給を続け、初期ブロー工程を行った。初期ブロー工程中に生じた初期ブロー廃液中の水分量の変化を測定した。その結果、BV=10.5の時の含水率は800質量ppmであり、BV=14の時の含水率は400質量ppmであった。また、初期ブロー廃液中の水分量の変化を図8に示す。
<精製工程>
金属除去カラムへの被処理液のイソプロピルアルコールの供給を続け、ベットボリューム(BV)が18の時点での処理液のイソプロピルアルコールを採取し、含水率を測定した。その結果、処理液のイソプロピルアルコールの含水率は200ppmであった。
・イオン交換樹脂A:マクロポーラス型の強酸性カチオン交換樹脂とマクロポーラス型の強塩基性陰イオン交換樹脂の混合品、オルガノ株式会社製(オルライト DS−7)、樹脂の材質:スチレン−ジビニルベンゼン共重合体、イオン交換基の種類:スルホン酸基、トリメチルアンモニウム基、イオン交換当量:カチオン交換基1.7mg当量/ml湿潤樹脂以上、アニオン交換基0.8mg当量/ml湿潤樹脂以上、乾燥状態の平均粒径:400〜80μm、飽和平衡状態の含水率61質量%。
<Oリング>
フロン工業社製、商品名:PFA被覆Oリング、材質:バイトンをPFAで被覆、線径:3.53±0.10mm、内径:37.69±0.38mm、外径:44.75mm
・イオン交換樹脂を、25℃で相対湿度100%の大気に、30分以上接触させて、イオン交換樹脂を飽和状態にさせることにより、飽和平衡状態のイオン交換樹脂を得た。また、飽和平衡状態のイオン交換樹脂を、恒温乾燥器で105℃、16時間乾燥させることで乾燥状態のイオン交換樹脂を得た。そして、飽和平衡状態のマクロポーラス型イオン交換樹脂の含水率(%)(B)を、「((乾燥前の飽和平衡状態のマクロポーラス型イオン交換樹脂の重量−乾燥状態のマクロポーラス型交換樹脂の重量)/乾燥前の飽和平衡状態のマクロポーラス型イオン交換樹脂の重量)×100」の式により求めた。なお、測定の正確さを高めるため、乾燥前の飽和平衡状態のイオン交換樹脂を、5g以上採取して行った。
実施例1と同様にして、イオン交換樹脂充填工程を行い、イオン交換樹脂充填カートリッジBを作製した。
次いで、ポール社製脱メタルフィルター用PFAハウジングに、イオン交換樹脂充填カートリッジBを設置して、金属除去カラムを組み立てた。
次いで、金属除去カラムに、被処理液として、イソプロピルアルコール(SEグレード、含水率50質量ppm以下)を、SV=4h−1で供給し、ベットボリューム(BV)が30となるまで、被処理液のイソプロピルアルコールの供給を続け、初期ブロー工程を行った。初期ブロー工程中に生じた初期ブロー廃液中の水分量の変化を測定した。その結果、BV=12.5の時の含水率は800質量ppmであり、BV=16の時の含水率は400質量ppmであった。また、初期ブロー廃液中の水分量の変化を図8に示す。
つまり、比較例1では、含水率低減工程を行っていないイオン交換樹脂を用いて、初期ブロー試験を行った。
実施例1と同様にして、イオン交換樹脂充填工程を行い、イオン交換樹脂充填カートリッジBを作製した。
<イオン交換樹脂の乾燥>
次いで、イオン交換樹脂充填カートリッジBを、減圧乾燥機内に入れ、50℃、ゲージ圧−0.1MPaの条件で、21時間減圧乾燥を行い、減圧乾燥後のイオン交換樹脂が充填されたイオン交換樹脂充填カートリッジDを得た。
<含水率の算出>
次いで、窒素ガスの供給を止め、イオン交換樹脂充填カートリッジD内のイオン交換樹脂を取り出し、含水率を測定した。その結果、含水率は6%であった。これらから、減圧乾燥後のイオン交換樹脂の含水率は、イオン交換樹脂の飽和平衡状態の含水率(B)の10%と算出された。
上記と同様にして、イオン交換樹脂充填工程及び含水率低減工程を行い、イオン交換樹脂充填カートリッジDを作製した。
次いで、ポール社製脱メタルフィルター用PFAハウジングに、イオン交換樹脂充填カートリッジDを設置して、金属除去カラムを組み立てた。
次いで、金属除去カラムに、被処理液として、イソプロピルアルコール(SEグレード、含水率50質量ppm以下)を、SV=4h−1で供給し、ベットボリューム(BV)が30となるまで、被処理液のイソプロピルアルコールの供給を続け、初期ブロー工程を行った。初期ブロー工程中に生じた初期ブロー廃液中の水分量の変化を測定した。その結果、BV=10.5の時の含水率は800質量ppmであり、BV=13の時の含水率は400質量ppmであった。また、初期ブロー廃液中の水分量の変化を図9に示す。
実施例1と同様にして、イオン交換樹脂充填工程を行い、イオン交換樹脂充填カートリッジBを作製した。
<含水率低減工程>
次いで、イオン交換樹脂充填カートリッジBに、50℃の窒素ガス(純度99.99%以上)を、10L/時間の流量で、120分間供給して、イオン交換樹脂充填カートリッジB内を、窒素ガスを通過させて、イオン交換樹脂の含水率を低減させ、含水率低減後のイオン交換樹脂が充填されたイオン交換樹脂充填カートリッジEを得た。
<含水率の低減割合の算出>
次いで、窒素ガスの供給を止め、イオン交換樹脂充填カートリッジE内のイオン交換樹脂を取り出し、含水率を測定した。その結果、含水率は56%であった。これらから、含水率低減後のイオン交換樹脂の含水率(A)は、イオン交換樹脂の飽和平衡状態の含水率(B)の92%と算出された。
上記と同様にして、イオン交換樹脂充填工程及び含水率低減工程を行い、イオン交換樹脂充填カートリッジEを作製した。
<初期ブロー工程>
ポール社製脱メタルフィルター用PFAハウジングに、イオン交換樹脂充填カートリッジEを設置して、金属除去カラムを組み立てた。
次いで、金属除去カラムに、被処理液として、イソプロピルアルコール(SEグレード、含水率50質量ppm以下)を、SV=4h−1で供給し、ベットボリューム(BV)が30となるまで、被処理液のイソプロピルアルコールの供給を続け、初期ブロー工程を行った。初期ブロー工程中に生じた初期ブロー廃液中の水分量の変化を測定した。その結果、BV=10.5の時の含水率は800質量ppmであり、BV=13.5の時の含水率は400質量ppmであった。また、初期ブロー廃液中の水分量の変化を図10に示す。
<精製工程>
金属除去カラムへの被処理液のイソプロピルアルコールの供給を続け、ベットボリューム(BV)が18の時点での処理液のイソプロピルアルコールを採取し、含水率を測定した。その結果、処理液のイソプロピルアルコールの含水率は190ppmであった。
1b 含水率低減後のマクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂
1c 初期ブロー後のマクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂
2 筒部
3、103 上蓋
4 下蓋
5 挿通管
6 Oリング
7 被処理液の通過孔
8 処理液の通過孔
9 メッシュ
10 メッシュ
11 上端側管径縮小部
12 下端側管径縮小部
20a、20b、20c、120 イオン交換樹脂充填カートリッジ
21 収納容器
22 被処理液供給口
23 処理液排出管
24 処理液排出管の内壁
25 処理液の輸液管
26 被処理液の輸液管
27 筒部と収納容器の間の空間
28 連結管
29 不活性ガス
30 金属除去カラム
31 被処理液
32 処理液
33a 上側キャップ部材
33b 下側キャップ部材
35 不活性ガス導入用治具
40 外気遮断部材付きイオン交換樹脂充填カートリッジ
51 Oリング付設用溝
102 連結部
105 処理液排出管
311 初期ブロー廃液
351 不活性ガスの供給口
Claims (12)
- マクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂に非水液状物質を接触させて、該非水液状物質から不純物を除去する非水液状物質の精製方法であって、
含水率低減前のマクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂をカートリッジ容器に充填し、該マクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂が充填されたイオン交換樹脂充填カートリッジを得るイオン交換樹脂充填工程と、
含水率低減後の前記マクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂の含水率(A)が、前記マクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂の飽和平衡状態の含水率(B)の90.0〜97.0%となるまで、前記カートリッジ容器内の前記マクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂の含水率を低減させる含水率低減工程と、
含水率低減後の前記マクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂が充填されている前記カートリッジ容器内に、未精製の前記非水液状物質を通液し、前記カートリッジ容器内から初期ブロー廃液を排出する初期ブロー工程と、
前記カートリッジ容器内に、未精製の前記非水液状物質を通液することにより、前記カートリッジ容器内の前記マクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂に未精製の前記非水液状物質を接触させて、前記非水液状物質の精製を行い、精製された前記非水液状物質を得る精製工程と、
を有することを特徴とする非水液状物質の精製方法。 - 前記カートリッジ容器内に、不活性ガスを通過させて、前記カートリッジ容器内の前記マクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂に該不活性ガスを接触させることにより、前記含水率低減工程を行うことを特徴とする請求項1記載の非水液状物質の精製方法。
- 前記不活性ガスの温度が、0〜60℃であることを特徴とする請求項2記載の非水液状物質の精製方法。
- 前記マクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂が充填されている前記カートリッジ容器内を減圧して、前記マクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂を減圧乾燥することにより、前記含水率低減工程を行うことを特徴とする請求項1記載の非水液状物質の精製方法。
- 前記減圧乾燥の温度が、0〜60℃であることを特徴とする請求項4記載の非水液状物質の精製方法。
- 前記マクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂が充填されたイオン交換樹脂充填カートリッジを、不活性ガス雰囲気の加熱装置内で加熱することにより、前記含水率低減工程を行うことを特徴とする請求項1記載の非水液状物質の精製方法。
- 含水率低減前のマクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂をカートリッジ容器に充填し、該マクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂が充填されたイオン交換樹脂充填カートリッジを得るイオン交換樹脂充填工程と、
含水率低減後の該マクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂の含水率(A)が、該マクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂の飽和平衡状態の含水率(B)の90.0〜97.0%となるまで、該イオン交換樹脂充填カートリッジ内の該マクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂の含水率を低減させる含水率低減工程と、
を有することを特徴とするイオン交換樹脂充填カートリッジの作製方法。 - 前記カートリッジ容器内に、不活性ガスを通過させて、前記カートリッジ容器内の前記マクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂に該不活性ガスを接触させることにより、前記含水率低減工程を行うことを特徴とする請求項7記載のイオン交換樹脂充填カートリッジの作製方法。
- 前記不活性ガスの温度が、0〜60℃であることを特徴とする請求項8記載のイオン交換樹脂充填カートリッジの作製方法。
- 前記マクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂が充填されている前記カートリッジ容器内を減圧して、前記マクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂を減圧乾燥することにより、前記含水率低減工程を行うことを特徴とする請求項7記載のイオン交換樹脂充填カートリッジの作製方法。
- 前記減圧乾燥の温度が、0〜60℃であることを特徴とする請求項10記載のイオン交換樹脂充填カートリッジの作製方法。
- 前記マクロポーラス型又はポーラス型イオン交換樹脂が充填されたイオン交換樹脂充填カートリッジを、不活性ガス雰囲気の加熱装置内で加熱することにより、前記含水率低減工程を行うことを特徴とする請求項7記載のイオン交換樹脂充填カートリッジの作製方法。
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