JP7085089B1 - 無電解ニッケルめっき廃液中の次亜/亜リン酸塩を高効率に分離する装置 - Google Patents
無電解ニッケルめっき廃液中の次亜/亜リン酸塩を高効率に分離する装置 Download PDFInfo
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Abstract
Description
めっき廃液中の次亜/亜リン酸塩を高効率に分離する装置に関する。
包括的な物理的および化学的特性により、航空宇宙、自動車、ポンプ製造、バルブ製造、
およびその他の産業分野で広く使用され、無電解ニッケルめっき廃液の処理は、生産現場
で徐々に重要な問題になって、無電解ニッケルめっき廃液には、重金属ニッケル、有機錯
体、次亜リン酸塩などが多く含まれているため、これらの有毒有害物質が環境に侵入する
と、必然的に人の健康や環境に深刻な害を及ぼす。
現在、無電解ニッケルめっき廃液の処理に最も一般的に使用されている方法には、化学沈
殿、フェントン、および電気分解が含まれ、無電解ニッケルめっき廃液中のニッケルイオ
ンやハイポ/ホスファイトイオンは、化学沈殿法やエレクトロフェントン法で効果的に除
去できるが、大量のスラッジが発生するため、さらに専門的な処理が必要になり、電解法
は廃液中のニッケルの資源利用を実現できるが、廃液中のリン資源の浪費という問題があ
る。
実際のエンジニアリングアプリケーションプロセスでは、ニッケルとリンの分離は、無電
解ニッケルメッキの廃液中のリンのリサイクルを実現するための重要なリンクであり、完
全に分離されない場合、リサイクルされたリン含有製品に一定量の重金属ニッケルが混入
し、リサイクルされたリン含有製品の用途に深刻な影響を及ぼす。
したがって、廃液中のリン酸塩と重金属ニッケルを分離し、廃液中のリンを効果的に回収
し、さらに廃液中の資源の効率的な利用、廃液処理コストの低減を実現できる、無電解ニ
ッケルめっき廃液中の次亜/亜リン酸塩を分離する装置が必要である。
に分離する装置を提供する。
離する装置であり、それは、無電解ニッケルめっき廃液貯蔵プールと、次亜/亜リン酸塩
濃縮液貯蔵プールと、洗浄液・廃液貯蔵プールと、電気透析膜スタックコンポーネントと
を含み、
前記電気透析膜スタックコンポーネントは、膜スタックシェル、第1電気透析膜スタック
および第2電気透析膜スタックを含み、前記膜スタックシェルは上から下へ、上部の第1
洗浄領域、中部の分離領域および下部の第2洗浄領域に均等に分割され、前記第1、第2
電気透析膜スタックは上下に積み重ねられて摺動可能に前記膜スタックシェル内に設けら
れ、膜スタックシェルの頂盖、底盖内にそれぞれ複数の昇降モータが設けられ、昇降モー
タの出力軸を介して対応する第1、第2電気透析膜スタックのハウジングに接続され、昇
降モータは、第1、第2電気透析膜スタックに対して、膜スタックシェル内の上部の第1
洗浄領域、中部の分離領域および下部の第2洗浄領域の間で動作領域を切り替えるために
使用され、
前記第1、第2電気透析膜スタック内に、それぞれ陰イオン交換膜を介して左から右へ順
次、第1電極室、第1リン含有廃液室、第1無電解ニッケルめっき廃液室、第2リン含有
廃液室、第2無電解ニッケルめっき廃液室および第2電極室に仕切られ、前記第1、第2
電極室内にアノード、カソードロッドが設けられ、第1、第2電気透析膜スタックのハウ
ジング側の側面の前記第1電極室、第1リン含有廃液室、第1無電解ニッケルめっき廃液
室、第2リン含有廃液室、第2無電解ニッケルめっき廃液室および第2電極室に対応する
位置の上部、下部に、対応して液体入口、液体出口が設けられ、前記液体入口、液体出口
にともにオンオフを電気的に制御するための制御弁が設けられ、第1電気透析膜スタック
の各液体入口は、第2電気透析膜スタックの各液体入口にA型分流溝を介して1対1に連
通し、第1電気透析膜スタックの各液体出口は、第2電気透析膜スタックの各液体出口に
B型分流溝を介して1対1に連通し、前記A型分流溝、B型分流溝は、それぞれ第1、第
2電気透析膜スタックのハウジングの表面に固定的に接続され、A型分流溝、B型分流溝
は、第1、第2電気透析膜スタックが上下移動して動作領域を切り替えるときに装置の連
続運転を維持するために使用され、
各前記陰イオン交換膜側の第1および第2電気透析膜スタック内に、それぞれ陰イオン交
換膜に平行し第1または第2電気透析膜スタックの内壁に沿って上下摺動でき陰イオン交
換膜を洗浄するための洗浄コンポーネントが設けられ、かつ第1および第2電気透析膜ス
タックの内壁の上部に、オンオフを電気的に制御するための制御弁が内蔵された液体注入
ホースは、洗浄コンポーネントに接続され、第1および第2電気透析膜スタックの内壁下
部に液体排出口および液体排出口のオンオフを電気的に制御するための制御弁が設けられ
、
前記膜スタックシェル内壁のA型分流溝、B型分流溝に対応する位置に、案内・封止用の
スライド溝が設けられ、前記スライド溝は膜スタックシェルの上端に連通し、スライド溝
側に位置する膜スタックシェルの外壁中部の各第1または第2電気透析膜スタックの液体
入口、液体出口間の距離に対応する位置に、外部と連通する第1液体進入貫通穴、第1液
体排出貫通穴が設けられ、スライド溝の対応する側に位置する膜スタックシェルの外壁上
部、下部の第1または第2電気透析膜スタックの各液体注入ホース、液体排出口間の距離
に対応する位置に、外部と連通する第2液体進入貫通穴、第2液体排出貫通穴が設けられ
、
前記無電解ニッケルめっき廃液貯蔵プールの側壁上部は、液体ポンプ・パイプを介して第
1、第2無電解ニッケルめっき廃液室に対応する第1液体進入貫通穴と連通し、その下部
は、液体ポンプ・パイプを介して第1、第2無電解ニッケルめっき廃液室に対応する第1
液体排出貫通穴と連通し、
前記次亜/亜リン酸塩濃縮液貯蔵プールの上部は、液体ポンプ・パイプを介して第1、第
2リン含有廃液室に対応する第1液体進入貫通穴と連通し、その下部は、液体ポンプ・パ
イプを介して第1、第2リン含有廃液室に対応する第1液体排出貫通穴と連通し、
前記洗浄液・廃液貯蔵プールの洗浄液プールは、2組の液体ポンプ・パイプを介してそれ
ぞれ膜スタックシェルの上部、下部の各第2液体進入貫通穴と連通し、洗浄液・廃液貯蔵
プールの廃液プールは、2組の液体ポンプ・パイプを介してそれぞれ膜スタックシェルの
上部、下部の各第2液体排出貫通穴と連通し、
前記電気透析膜スタックコンポーネントの一側の側壁に、電極水貯蔵タンクがさらに設け
られ、前記電極水貯蔵タンクの側壁上部は液体ポンプ・パイプを介して第1、第2電極室
に対応する第1液体進入貫通穴と連通し、その下部は液体ポンプ・パイプを介して第1、
第2電極室に対応する第1液体排出貫通穴と連通する。
計、第1、第2電気透析膜スタックのスタッキング配置、および各動作領域での2組の電
気透析膜スタックの上下移動の切り替えにより、設備の連続運転を維持する同時に、第1
、第2電気透析膜スタックを交互に運転および洗浄することで、高い膜分離効率を常に維
持でき、ひいては設備連続運転の処理効果を高めるとともに、設備を停止して手動洗浄す
るなどのプロセスを回避することができる。
透析膜スタックの側壁と密着された側が開放型の細長い管構造であり、A型分流溝または
B型分流溝における第1電気透析膜スタックおよび第2電気透析膜スタックの側壁と密着
された側から離れた側面の第1液体進入貫通穴、第1液体排出貫通穴に対応する位置にそ
れぞれ正方形の開口が設けられ、A型分流溝またはB型分流溝間の2つの正方形の開口の
間にストリップ状の開口が設けられ、B型分流溝の中部に、吸い上げるための第1吸引ポ
ンプおよび吸い下げるための第2吸引ポンプが並んで設けられ、同時に、A型分流溝およ
びB型分流溝における第1電気透析膜スタックおよび第2電気透析膜スタックの側壁と密
着された側から離れた側面にそれぞれシールリングが嵌設される。上記A型分流溝および
B型分流溝の構造設計により、それぞれ対応するスライド溝に合わせて摺動して封止する
ことで、第1、第2電気透析膜スタックが上下摺動するとき、設備へ無電解ニッケルめっ
き廃液、次亜/亜リン酸塩濃縮液の連続注入または排出を確保でき、装置の停止運転によ
る分離処理の連続運転効率に悪影響を与えることを回避し、また、A型分流溝およびB型
分流溝の構造設計が簡単であり、膜スタックシェルのスライド溝に合わせて動作領域の切
り替えを効果的に実現することができる。
直角デフレクターが設けられ、前記直角デフレクターは一側の側板が密閉され他側の側板
に開口が設けられた板構造であり、直角デフレクターは中心回転軸を介して正方形の開口
の下端に回転可能に接続され、正方形の開口内壁一側に、直角デフレクターの回転を駆動
するための駆動モータが設けられ、前記駆動モータの出力軸は回転軸に接続される。直角
デフレクターの設置により、A型分流溝、B型分流溝の分流効率を明らかに向上させ、さ
らに第1、第2電気透析膜スタックが上下摺動する時、第1洗浄領域、分離領域、第2洗
浄領域間の切り替え場合の分流効率を高め、本発明の装置の連続運転の安定性を最適化す
ることができる。
に洗浄シェル内壁に沿って左右に摺動可能な液体ガイドチャンバが設けられ、前記液体注
入ホースは洗浄シェルを貫通して前記液体ガイドチャンバに連通し、液体ガイドチャンバ
下方の洗浄シェル内に、等間距で複数組のスプレーヘッドが設けられ、前記スプレーヘッ
ドは洗浄シェルの陰イオン交換膜に対応する側の側面を貫通し、スプレーヘッドはホース
を介して液体ガイドチャンバに連通し、液体ガイドチャンバの一端下方に、液体ガイドチ
ャンバの下底面に設けられたジェットポートに合わせて回転するインペラが設けられ、洗
浄シェルの底面のインペラに対応する位置にドリップポートが開設され、液体ガイドチャ
ンバのインペラから離れた一端に対応する洗浄シェルの上頂面に、トリガーポートが設け
られ、洗浄シェル外壁のインペラに対応する位置に伝達ギアが設けられ、前記伝達ギアは
洗浄シェル外壁を貫通してインペラに接続され、前記第1電気透析膜スタックおよび第2
電気透析膜スタックは伝達ギアに対応側の内壁に縦方向に伝達ギアの噛み合い伝達に合わ
せたギアラックが設けられ、第1電気透析膜スタックおよび第2電気透析膜スタックの内
頂面のトリガーポートに対応する位置に、液体ガイドチャンバを洗浄シェル内壁に沿って
右側へ摺動するように押圧するためのトリガートッププレートが設けられ、第1電気透析
膜スタックおよび第2電気透析膜スタックの内底面のドリップポートに対応する位置に、
液体ガイドチャンバを洗浄シェル内壁に沿って右側へ摺動するように押圧するためのトリ
ガートッププレートが設けられ、液体ガイドチャンバの左右両端にそれぞれ洗浄シェル内
の左右両端の側壁の磁気シートと引き付けられる磁気シートが設けられる。洗浄コンポー
ネントの構造設計により、洗浄液の噴出エネルギーを利用して洗浄コンポーネントのイン
ペラを駆動し、洗浄シェルの上頂面、下底面に設けられたトリガートッププレートを使用
して液体ガイドチャンバを左右に摺動させることで、ジェットポートのスプレー位置を調
整して、インペラの正逆回転を切り替え、さらに洗浄コンポーネントの上下移動により陰
イオン交換膜を完全に洗浄し、液体ポンプ運動エネルギーを効果的に使用するため、省エ
ネと環境保護の利点がある。
ックまたは第2電気透析膜スタックの高さであり、前記電気透析膜スタックコンポーネン
トの第1電気透析膜スタックおよび第2電気透析膜スタックの上下運動ストロークは、第
1電気透析膜スタックまたは第2電気透析膜スタックの高さである。上記高さの間距によ
り、第1電気透析膜スタックおよび第2電気透析膜スタックの切り替え効率を確保し、不
要な設備高さを減らし、昇降モータによる第1電気透析膜スタックおよび第2電気透析膜
スタックの動作領域の切り替えに必要な消費電力を削減する。
動ストロークを十分に満たす余裕を持つように、前記電気透析膜スタックコンポーネント
内に搭載され各電気制御デバイスを制御するためのPLCコントローラーをさらに含み、
前記PLCコントローラーは、各制御弁、液体ポンプ、駆動モータ、第1吸引ポンプ、第
2吸引ポンプとリレーを介して接続される。PLCコントローラーにより、本発明の装置
を制御して、第1電気透析膜スタックおよび第2電気透析膜スタックの動作領域の切り替
えを効率的に実現し、本発明の装置の連続運転を確保する。
(1)本発明の分離装置は、高い動作効率を有し、第1、第2電気透析膜スタックのスタ
ッキングの配置により、2組の電気透析膜スタックが膜スタックシェルに上下移動して分
離領域と洗浄領域を切り替えることで、分離装置の連続運転を確保し、第1、第2電気透
析膜スタックを交互に運転および洗浄することで、高い膜分離効率を維持し、分離装置の
連続運転に悪影響を与えることがない。
(2)本発明の洗浄コンポーネントにより、洗浄液の噴出エネルギーを利用して洗浄コン
ポーネントのインペラを駆動し、ジェットポートのスプレー位置を調整することで、イン
ペラの正逆回転を切り替え、さらに洗浄コンポーネントの上下移動により陰イオン交換膜
を完全に洗浄し、液体ポンプの運動エネルギーを有効に活用するため、省エネと環境保護
の利点がある。
1 無電解ニッケルめっき廃液貯蔵プール
2 次亜/亜リン酸塩濃縮液貯蔵プール
3 洗浄液・廃液貯蔵プール
31 洗浄液プール
32 廃液プール
4 電気透析膜スタックコンポーネント
41 膜スタックシェル
41a 第1洗浄領域
41b 分離領域
41c 第2洗浄領域
411 頂盖
412 底盖
42 第1電気透析膜スタック
43 第2電気透析膜スタック
44 昇降モータ
45 スライド溝
46 第1液体進入貫通穴
47 第1液体排出貫通穴
48 第2液体進入貫通穴
49 第2液体排出貫通穴
5 ハウジング
51 液体入口
52 液体出口
53 液体注入ホース
54 液体排出口
55 ギアラック
56 トリガートッププレート
6 陰イオン交換膜
61 第1電極室
62 第1リン含有廃液室
63 第1無電解ニッケルめっき廃液室
64 第2リン含有廃液室
65 第2無電解ニッケルめっき廃液室
66 第2電極室
7 A型分流溝
8 B型分流溝
81 正方形の開口
82 ストリップ状開口
83 第1吸引ポンプ
84 第2吸引ポンプ
85 シールリング
86 直角デフレクター
87 駆動モータ
9 洗浄コンポーネント
91 洗浄シェル
911 ドリップポート
912 トリガーポート
913 磁気シート
92 液体ガイドチャンバ
921 ジェットポート
93 スプレーヘッド
94 インペラ
95 伝達ギア
10 電極水貯蔵タンク
策を、添付の図面と併せて以下に明確かつ完全に説明する。
図1、2に示すように、無電解ニッケルめっき廃液中の次亜/亜リン酸塩を高効率に分離
する装置は、無電解ニッケルめっき廃液貯蔵プール1、次亜/亜リン酸塩濃縮液貯蔵プー
ル2、洗浄液・廃液貯蔵プール3、電極水貯蔵タンク10および電気透析膜スタックコン
ポーネント4を含む。
図9に示すように、電気透析膜スタックコンポーネント4は、膜スタックシェル41、第
1電気透析膜スタック42および第2電気透析膜スタック43を含み、第1、第2電気透
析膜スタック42、43は上下に積み重ねられボルトにより第1、第2電気透析膜スタッ
ク42、43が上下に固定され、第1、第2電気透析膜スタック42、43は摺動可能に
膜スタックシェル41内に設けられ、
1)第1、第2電気透析膜スタック42、43
図13に示すように、第1、第2電気透析膜スタック42、43内、陰イオン交換膜6を
介して左から右へ順次第1電極室61、第1リン含有廃液室62、第1無電解ニッケルめ
っき廃液室63、第2リン含有廃液室64、第2無電解ニッケルめっき廃液室65および
第2電極室66に仕切られ、第1電極室61内にアノードロッドが設けられ、第2電極室
61内にカソードロッドが設けられ、第1、第2電気透析膜スタック42、43のハウジ
ング5側の側面における第1電極室61、第1リン含有廃液室62、第1無電解ニッケル
めっき廃液室63、第2リン含有廃液室64、第2無電解ニッケルめっき廃液室65およ
び第2電極室66に対応する位置に上部、下部に対応して液体入口51、液体出口52が
設けられ、液体入口51、液体出口52内にそれぞれオンオフを電気的に制御するための
制御弁が設けられ、
2)A型分流溝7とB型分流溝8
図11に示すように、第1電気透析膜スタック42の各液体入口51は第2電気透析膜ス
タック43の各液体入口51にA型分流溝7を介して1対1に連通し、第1電気透析膜ス
タック42の各液体出口52は第2電気透析膜スタック43の各液体出口52にB型分流
溝8を介して1対1に連通し、A型分流溝7、B型分流溝8はそれぞれ第1、第2電気透
析膜スタック42、43のハウジング5の表面に半田付けられ固定的に接続され、A型分
流溝7、B型分流溝8は、第1、第2電気透析膜スタック42、43が上下移動して動作
領域を切り替える時装置の連続運転を維持するために使用され、
図14、15、16に示すように、A型分流溝7およびB型分流溝8の両方は、第1電気
透析膜スタック42および第2電気透析膜スタック43の側壁と密着された側が開放型の
細長い管構造であり、A型分流溝7またはB型分流溝8における第1電気透析膜スタック
42および第2電気透析膜スタック43の側壁と密着された側から離れた側面の第1液体
進入貫通穴46、第1液体排出貫通穴47に対応する位置にそれぞれ正方形の開口81が
設けられ、A型分流溝7またはB型分流溝8間の2つの正方形の開口81の間にストリッ
プ状の開口82が設けられ、B型分流溝8の中部に、吸い上げるための第1吸引ポンプ8
3および吸い下げるための第2吸引ポンプ84が並んで設けられ、同時に、A型分流溝7
およびB型分流溝8における第1電気透析膜スタック41および第2電気透析膜スタック
42の側壁と密着された側から離れた側面にそれぞれシールリング85が嵌設される。上
記A型分流溝7与B型分流溝8の構造設計により、それぞれ対応するスライド溝に合わせ
て摺動して封止することで、第1、第2電気透析膜スタック42、43が上下摺動すると
き、設備へ無電解ニッケルめっき廃液、次亜/亜リン酸塩濃縮液の連続注入または排出を
確保でき、装置の停止運転による分離処理の連続運転効率に悪影響を与えることを回避し
、また、A型分流溝7およびB型分流溝8の構造設計が簡単であり、膜スタックシェル4
1のスライド溝45に合わせて動作領域の切り替えを効果的に実現することができる。
図15に示すように、A型分流溝7、B型分流溝8の正方形の開口81に、ポンプ性能を
高めるための直角デフレクター86が設けられ、前記直角デフレクター86は一側の側板
が密閉され他側の側板に開口が設けられた板構造であり、直角デフレクター86は中心回
転軸を介して正方形の開口81の下端に回転可能に接続され、正方形の開口81内壁一側
に、直角デフレクター86の回転を駆動するための駆動モータ87が設けられ、前記駆動
モータ87の出力軸は回転軸に接続される。直角デフレクター86の設置により、A型分
流溝7、B型分流溝8の分流効率を明らかに向上させ、さらに第1、第2電気透析膜スタ
ック42、43が上下摺動する時、第1洗浄領域41a、分離領域41b、第2洗浄領域
41c間の切り替え場合の分流効率を高め、本発明の装置の連続運転の安定性を最適化す
ることができる。
3)膜スタックシェル41
図7、8に示すように、膜スタックシェル41は上から下へ均等に上部の第1洗浄領域4
1a、中部の分離領域41bおよび下部の第2洗浄領域41cに分かれ、第1洗浄領域4
1a、分離領域41bおよび第2洗浄領域41cの高さは、第1電気透析膜スタック42
または第2電気透析膜スタック43の高さであり、電気透析膜スタックコンポーネント4
の第1電気透析膜スタック42および第2電気透析膜スタック43の上下運動ストローク
は、第1電気透析膜スタック42または第2電気透析膜スタック43の高さであり、上記
高さの間距により、第1電気透析膜スタック42および第2電気透析膜スタック43の切
り替え効率を確保し、不要な設備高さを減らし、昇降モータ44による第1電気透析膜ス
タック42および第2電気透析膜スタック43の動作領域の切り替えに必要な消費電力を
削減する。
図9に示すように、膜スタックシェル41の頂盖411、底盖412内にそれぞれ3組の
昇降モータ44が設けられ、昇降モータ44の出力軸を介して対応する第1、第2電気透
析膜スタック42、43のハウジング5に接続され、昇降モータ44は、第1、第2電気
透析膜スタック42、43を、膜スタックシェル41内の上部の第1洗浄領域41a、中
部の分離領域41bおよび下部の第2洗浄領域41c間に動作領域を切り替えるために使
用され、
図10に示すように、膜スタックシェル41の内壁のA型分流溝7、B型分流溝8に対応
する位置に案内・封止用のスライド溝45が設けられ、スライド溝45は膜スタックシェ
ル41の上端と連通し、スライド溝45側に位置する膜スタックシェル41の外壁の中部
における各第1または第2電気透析膜スタック42、43の液体入口51、液体出口52
の間距に対応する位置に、外部と連通する第1液体進入貫通穴46、第1液体排出貫通穴
47が開設され、スライド溝45の対向する側に位置する膜スタックシェル41の外壁の
上部、下部における第1または第2電気透析膜スタック42、43の各液体注入ホース5
3、液体排出口54の間距に対応する位置に、外部と連通する第2液体進入貫通穴48、
第2液体排出貫通穴49が開設される。
4)洗浄コンポーネント9
図11に示すように、各陰イオン交換膜6左側の第1および第2電気透析膜スタック42
、43内に、それぞれ陰イオン交換膜6に平行し第1または第2電気透析膜スタック42
、43の内壁に沿って上下摺動でき陰イオン交換膜6を洗浄するための洗浄コンポーネン
ト9が設けられ、かつ第1および第2電気透析膜スタック42、43の内壁の上部に、オ
ンオフを電気的に制御するための制御弁が内蔵された液体注入ホース53は、洗浄コンポ
ーネント9に接続され、第1および第2電気透析膜スタック42、43の内壁下部に液体
排出口54および液体排出口54のオンオフを電気的に制御するための制御弁が設けられ
る。
図17~19に示すように、洗浄コンポーネント9は、細長い洗浄シェル91を含み、前
記洗浄シェル91内の上部に洗浄シェル91内壁に沿って左右に摺動可能な液体ガイドチ
ャンバ92が設けられ、前記液体注入ホース53は洗浄シェル91を貫通して前記液体ガ
イドチャンバ92に連通し、液体ガイドチャンバ92下方の洗浄シェル91内に、等間距
で複数組のスプレーヘッド93が設けられ、前記スプレーヘッド93は洗浄シェル91の
陰イオン交換膜6に対応する側の側面を貫通し、スプレーヘッド93はホースを介して液
体ガイドチャンバ92に連通し、液体ガイドチャンバ92の一端下方に、液体ガイドチャ
ンバ92の下底面に設けられたジェットポート921に合わせて回転するインペラ94が
設けられ、洗浄シェル91の底面のインペラ94に対応する位置にドリップポート911
が開設され、液体ガイドチャンバ92のインペラ94から離れた一端に対応する洗浄シェ
ル91の上頂面に、トリガーポート912が設けられ、洗浄シェル91外壁のインペラ9
4に対応する位置に伝達ギア95が設けられ、前記伝達ギア95は洗浄シェル91外壁を
貫通してインペラ94に接続され、前記第1電気透析膜スタック42および第2電気透析
膜スタック43は伝達ギア95に対応側の内壁に縦方向に伝達ギア95の噛み合い伝達に
合わせたギアラック55が設けられ、第1電気透析膜スタック42および第2電気透析膜
スタック43の内頂面のトリガーポート912に対応する位置に、液体ガイドチャンバ9
2を洗浄シェル91内壁に沿って右側へ摺動するように押圧するためのトリガートッププ
レート56が設けられ、第1電気透析膜スタック42および第2電気透析膜スタック43
の内底面のドリップポート911に対応する位置に、液体ガイドチャンバ92を洗浄シェ
ル91内壁に沿って右側へ摺動するように押圧するためのトリガートッププレート56が
設けられ、液体ガイドチャンバ92の左右両端にそれぞれ洗浄シェル91内の左右両端の
側壁の磁気シート913と引き付けられる磁気シートが設けられ、液体注入ホース53、
スプレーヘッド93の接続に使用されるホースはそれぞれその移動ストロークを満たす余
裕がある。
洗浄コンポーネント9の構造設計により、洗浄液の噴出エネルギーを利用して洗浄コンポ
ーネント9のインペラ94を駆動し、洗浄シェル91の上頂面、下底面に設けられたトリ
ガートッププレート56を使用して液体ガイドチャンバ92を左右に摺動させることで、
ジェットポート921のスプレー位置を調整して、インペラ94の正逆回転を切り替え、
さらに洗浄コンポーネント9の上下移動により陰イオン交換膜6を完全に洗浄し、液体ポ
ンプ運動エネルギーを効果的に使用するため、省エネと環境保護の利点がある。
図1、3に示すように、無電解ニッケルめっき廃液貯蔵プール1は電気透析膜スタックコ
ンポーネント4の右側に設けられ、無電解ニッケルめっき廃液貯蔵プール1の側壁上部が
液体ポンプ・パイプを介して第1、第2無電解ニッケルめっき廃液室63、65に対応す
る第1液体進入貫通穴46に連通し、その下部が液体ポンプ・パイプを介して第1、第2
無電解ニッケルめっき廃液室63、65に対応する第1液体排出貫通穴46と連通する。
図1、4に示すように、次亜/亜リン酸塩濃縮液貯蔵プール2は、電気透析膜スタックコ
ンポーネント4の左側に設けられ、次亜/亜リン酸塩濃縮液貯蔵プール2の上部が液体ポ
ンプ・パイプを介して第1、第2リン含有廃液室62、64に対応する第1液体進入貫通
穴46と連通し、その下部が液体ポンプ・パイプを介して第1、第2リン含有廃液室62
、64に対応する第1液体排出貫通穴46と連通する。
図2、5に示すように、洗浄液・廃液貯蔵プール3は電気透析膜スタックコンポーネント
4の後方に設けられ、洗浄液・廃液貯蔵プール3の洗浄液プール31は、2組の液体ポン
プ・パイプを介してそれぞれ膜スタックシェル41の上部、下部の各第2液体進入貫通穴
48と連通し、洗浄液・廃液貯蔵プール3の廃液プール32は、2組の液体ポンプ・パイ
プを介してそれぞれ膜スタックシェル41の上部、下部の各第2液体排出貫通穴49と連
通する。
図1、6に示すように、電気透析膜スタックコンポーネント4の右側壁に、電極水貯蔵タ
ンク10がさらに半田付けられ固定的に接続され、電極水貯蔵タンク10の側壁上部が液
体ポンプ・パイプを介して第1、第2電極室61、63に対応する第1液体進入貫通穴4
6と連通し、その下部が液体ポンプ・パイプを介して第1、第2電極室61、63に対応
する第1液体排出貫通穴46と連通する。
電気透析膜スタックコンポーネント4内に各電気制御デバイスを制御するためのPLCコ
ントローラーが搭載され、PLCコントローラーは各制御弁、液体ポンプ、駆動モータ8
7、第1吸引ポンプ83、第2吸引ポンプ84とリレーを介して接続され、上記制御弁は
市販されている電磁弁または市販されている電磁弁の原理に従って外形が調整されて本発
明に適する装置であり、上記駆動モータ89は市販されている回転モータであり、該駆動
モータ89の回転ストロークは前後90°であり、上記第1吸引ポンプ83、第2吸引ポ
ンプ84および液体ポンプはそれぞれ市販されているポンプまたは市販されているポンプ
の原理に従って外形が調整されて本発明に適する装置であり、上記PLCコントローラー
はQ04UDVCPUプログラブルコントローラーCPUまたは市販されている他のプロ
グラブルPLCコントローラーである。PLCコントローラーにより、本発明の装置を制
御して第1電気透析膜スタック42および第2電気透析膜スタック43の動作領域を切り
替え、本発明の装置の連続運転を確保することができる。
本発明は、上下に異なる動作領域を切り替える電気透析膜スタックコンポーネント4の構
造設計、第1、第2電気透析膜スタック42、43のスタッキング配置、および各動作領
域での2組の電気透析膜スタックの上下移動の切り替えにより、設備の連続運転を維持す
る同時に、第1、第2電気透析膜スタック42、43を交互に運転および洗浄することで
、高い膜分離効率を常に維持でき、ひいては設備連続運転の処理効果を高めるとともに、
設備を停止して手動洗浄するなどのプロセスを回避することができる。
無電解ニッケルめっき廃液を収集して無電解ニッケルめっき廃液貯蔵プール1に入れ、次
亜/亜リン酸塩濃縮液を収集して次亜/亜リン酸塩濃縮液貯蔵プール2に入れ、市販されて
いるSurfac-Amps洗剤を洗浄液・廃液貯蔵プール3の洗浄液プール31に入れ
、電極用水を電極水貯蔵タンク10に貯蔵して第1電気透析膜スタック42、第2電気透
析膜スタック43の第1電極室61、第2電極室63の電極水循環に使用する。
本装置の2つの位置モードは具体的に以下のとおりである。
PLCコントローラーの手順を設定することで、第1電気透析膜スタック42の各液体入
口51の制御弁が1組のシステムとして制御され、第1電気透析膜スタック42の各液体
出口52の制御弁が1組のシステムとして制御され、第2電気透析膜スタック43の各液
体入口51の制御弁が1組のシステムとして制御され、第2電気透析膜スタック43の各
液体出口52の制御弁が1組のシステムとして制御され、各A型分流溝7上部の駆動モー
タ87が1組のシステムとして制御され、各A型分流溝7下部の駆動モータ87が1組の
システムとして制御され、各B型分流溝8上部の駆動モータ87が1組のシステムとして
制御され、各B型分流溝8下部の駆動モータ87を1組のシステムとして制御される。
1)モード1:第1電気透析膜スタック42が膜スタックシェル41の分離領域41bに
位置する、つまりこのとき第2電気透析膜スタック43が膜スタックシェル41の第2洗
浄領域41cに位置すると、A型分流溝7上部の駆動モータ87が指令によって制御され
外部と連通し(つまり開口の側板が正方形の開口81に接合され、図11に示す各直角デ
フレクター86が外部と連通する状態になる)、A型分流溝7下部の駆動モータ87が指
令によって制御され外部と連通せず(つまり封止用側板が正方形の開口81に接合され)
、B型分流溝8上部の駆動モータ87が指令によって制御され外部と連通し、B型分流溝
8下部の駆動モータ87が指令によって制御され外部と連通せず、それと同時に、第1電
気透析膜スタック42の各液体入口51、液体出口52の制御弁が指令によって制御され
開かれ、この時の第2電気透析膜スタック43の各液体入口51、液体出口52の制御弁
が指令によって制御され閉じられる。
2)モード2:第2電気透析膜スタック43が膜スタックシェル41の分離領域41bに
位置する、つまり第1電気透析膜スタック42が膜スタックシェル41の第1洗浄領域4
1cに位置すると、上記モードにおける直角デフレクター86の位置状態、制御弁のオン
オフ状態と逆である。
そして、第1電気透析膜スタック42、第2電気透析膜スタック43の動作領域を切り替
える場合、頂盖411および底盖412に設けられた3組の昇降モータ44により第1電
気透析膜スタック42、第2電気透析膜スタック43の高さ位置を調整することで、動作
領域の切り替えを実現する同時に、第1電気透析膜スタック42、第2電気透析膜スタッ
ク43の位置切り替えを開始するとき、PLCコントローラーの指令によって各直角デフ
レクター86の位置状態、制御弁のオンオフ状態をモード1からモード2に切り替え、た
だし、A型分流溝7下部の駆動モータ87、B型分流溝8下部の駆動モータ87は、動作
領域の切り替えが完了した後状態を切り替えて液体注入導通効果を向上させ、そうでない
と装置の上下移動切り替えを阻害する恐れがあり、モード2からモード1に切り替える場
合も同様である。
動作領域の切り替え過程中、A型分流溝7、B型分流溝8と膜スタックシェル41のスラ
イド溝45が摺動して密閉空間を形成するために、無電解ニッケルめっき廃液貯蔵プール
1、次亜/亜リン酸塩濃縮液貯蔵プール2から各液体ポンプ・パイプを介して無電解ニッ
ケルめっき廃液、次亜/亜リン酸塩濃縮液がそれぞれ電気透析膜スタックコンポーネント
4に対応する第1液体進入貫通穴46に注入され、かつ第1電気透析膜スタック42、第
2電気透析膜スタック43がモード1からモード2に切り替えると、液体ポンプの作用下
で、無電解ニッケルめっき廃液、次亜/亜リン酸塩濃縮液がそれぞれ各A型分流溝7のス
トリップ状開口82を介して分離領域41bへ移動している第2電気透析膜スタック43
の無電解ニッケルめっき廃液室、リン含有廃液室に注入され、同時に、切り替え過程にお
いて、B型分流溝8により第1電気透析膜スタック42内の電極水、無電解ニッケルめっ
き廃液、次亜/亜リン酸塩濃縮液がパイプおよび吸い下げるための第2吸引ポンプ(84
)を介して第2電気透析膜スタック43に対応する廃液室内にポンプで送られ、同時に、
無電解ニッケルめっき廃液貯蔵プール1、次亜/亜リン酸塩濃縮液貯蔵プール2から各液
体ポンプ・パイプを介して無電解ニッケルめっき廃液、次亜/亜リン酸塩濃縮液がそれぞ
れ電気透析膜スタックコンポーネント4対応する第1液体排出貫通穴47を介して一部の
B型分流溝8の廃液がポンプで無電解ニッケルめっき廃液貯蔵プール1、次亜/亜リン酸
塩濃縮液貯蔵プール2に送られ、ただし、第1電極室61、第2電極室63と電極水貯蔵
タンク10の切り替えは上記と同様である。
その内に、洗浄コンポーネント9の動作原理は以下のとおりである。
PLCコントローラーの手順を設定することで、第1電気透析膜スタック42の各液体注
入ホース53内に搭載された制御弁が1組のシステムとして制御され、第1電気透析膜ス
タック42の各液体排出口内に搭載された制御弁が1組のシステムとして制御され、第2
電気透析膜スタック42の各液体注入ホース53内に搭載された制御弁が1組のシステム
として制御され、第2電気透析膜スタック42の各液体排出口内に搭載された制御弁が1
組のシステムとして制御される。
第1電気透析膜スタック42が第1洗浄領域41aに切り替えられ、または第2電気透析
膜スタック43が第2洗浄領域41cに切り替えられると、PLCコントローラー指令に
よって対応する各液体注入ホース53内に搭載された制御弁、および各液体排出口内に搭
載された制御弁を開き、洗浄液・廃液貯蔵プールの液体ポンプをオンにして洗浄液プール
31内の洗浄液体をポンプで各液体注入ホース53に送り対応する洗浄コンポーネント9
の液体ガイドチャンバ92内に導入し、ポンプ圧力下で各スプレーヘッド93が洗浄液を
陰イオン交換膜6にスプレーし、例えばこのとき洗浄コンポーネント9がシェル5内の上
部に位置し、ジェットポートが図19に示すインペラ94の左側に位置し、噴出流により
インペラを駆動して回転させ、伝達ギア95を介してギアラック55と噛み合って伝達さ
れ、洗浄コンポーネント9を下へ摺動させ、底端まで摺動すると、シェル5内底部のトリ
ガートッププレート56がドリップポート911を貫通して液体ガイドチャンバ92を左
側へ摺動させて、液体ガイドチャンバ92左端と洗浄シェル91左側内壁の磁気シート9
13が引き付けられ、それによってジェットポート921の位置を切り替えインペラ94
右側に移動させ、噴出流によりインペラを駆動して反転させ、伝達ギア95を介してギア
ラック55と噛み合って伝達され、洗浄コンポーネント9を上へ摺動させ、このように繰
り返して洗浄コンポーネント9の上下移動を実現する。
その内に、PLCコントローラーの作用下で、第1電気透析膜スタック42が第1洗浄領
域41aに切り替えられ、または第2電気透析膜スタック43が第2洗浄領域41cに切
り替えられると、対応する第1電気透析膜スタック42または第2電気透析膜スタック4
3の液体ポンプなどのみをオンにする。
洗浄コンポーネント9の洗浄過程において、洗浄液・廃液貯蔵プール3の廃液プール32
の液体ポンプおよびパイプを介して廃液が廃液プール32に吸い込まれ、同時に洗浄効果
を高めるために、洗浄液・廃液貯蔵プール3中に清浄水タンクが貯蔵され、液体ポンプお
よびパイプを介してそれぞれ清浄水タンクが第1電気透析膜スタック42、第2電気透析
膜スタック43の各液体注入ホース53と連通し、洗浄完了した後PLCコントローラー
指令によって対応する各液体注入ホース53内に搭載された制御弁、および各液体排出口
内に搭載された制御弁をオンにする。
第1電気透析膜スタック42または第2電気透析膜スタック43の分離処理時、第1電気
透析膜スタック42を例として、前記電気透析膜スタックに使用されるアノードロッドは
白金イリジウムでコーティングされた電極であり、カソードロッドはチタン電極であり、
電気透析膜の間距が4cmであり、前記電気透析膜スタックは陰イオン一方向膜スタック
であり、次リン酸イオン、亜リン酸イオンなどの陰イオンのみがイオン交換膜を通過して
リン含有廃液室に入るのを許可し、ニッケルイオンなどがイオン交換膜の選択作用によっ
てリン含有廃液室に入ることができず、ニッケル、リンをさらに分離する。
前記無電解ニッケルめっき廃液は、無電解ニッケルめっき廃液貯蔵プール1から液体ポン
プおよびパイプを介して第1電気透析膜スタック42の第1無電解ニッケルめっき廃液室
63、第2無電解ニッケルめっき廃液室65にポンプで送られると、廃液中の次リン酸イ
オンと亜リン酸イオンが電界力の作用下で陰イオン交換膜を通過して第1リン含有廃液室
62、第2リン含有廃液室64に入る。
前記無電解ニッケルめっき廃液は液体ポンプの作用下で、無電解ニッケルめっき廃液貯蔵
プール1と、第1電気透析膜スタック42の第1無電解ニッケルめっき廃液室63、第2
無電解ニッケルめっき廃液室65間に繰り返して循環し、前記含リン濃縮液が液体ポンプ
の作用下で、次亜/亜リン酸塩濃縮液貯蔵プール2と第1電気透析膜スタック42の第1
リン含有廃液室62、第2リン含有廃液室64間に繰り返して循環し、分離処理を実現す
る。
同時に、前記無電解ニッケルめっき廃液中の次亜/亜リン酸塩を高効率に分離する装置に
より、無電解ニッケルめっき廃液中の次亜/亜リン酸塩の分離効率が95%に達し、得ら
れたリン含有濃縮液の濃度が30g/Lと高かった。
Claims (1)
- 無電解ニッケルめっき廃液貯蔵プール(1)と、次亜/亜リン酸塩濃縮液貯蔵プール(
2)と、洗浄液・廃液貯蔵プール(3)と、電気透析膜スタックコンポーネント(4)と
を含み、
前記電気透析膜スタックコンポーネント(4)は、膜スタックシェル(41)、第1電
気透析膜スタック(42)および第2電気透析膜スタック(43)を含み、前記膜スタッ
クシェル(41)は上から下へ、上部の第1洗浄領域(41a)、中部の分離領域(41
b)および下部の第2洗浄領域(41c)に均等に分割され、前記第1、第2電気透析膜
スタック(42、43)は上下に積み重ねられて摺動可能に前記膜スタックシェル(41
)内に設けられ、膜スタックシェル(41)の頂盖(411)、底盖(412)内にそれ
ぞれ複数の昇降モータ(44)が設けられ、昇降モータ(44)の出力軸を介して対応す
る第1、第2電気透析膜スタック(42、43)のハウジング(5)に接続され、昇降モ
ータ(44)は、第1、第2電気透析膜スタック(42、43)に対して、膜スタックシ
ェル(41)内の上部の第1洗浄領域(41a)、中部の分離領域(41b)および下部
の第2洗浄領域(41c)の間で動作領域を切り替えるために使用され、
前記第1、第2電気透析膜スタック(42、43)内に、それぞれ陰イオン交換膜(6
)を介して左から右へ順次、第1電極室(61)、第1リン含有廃液室(62)、第1無
電解ニッケルめっき廃液室(63)、第2リン含有廃液室(64)、第2無電解ニッケル
めっき廃液室(65)および第2電極室(66)に仕切られ、前記第1、第2電極室(6
1、66)内にアノード、カソードロッドが設けられ、第1、第2電気透析膜スタック(
42、43)のハウジング(5)側の側面の前記第1電極室(61)、第1リン含有廃液
室(62)、第1無電解ニッケルめっき廃液室(63)、第2リン含有廃液室(64)、
第2無電解ニッケルめっき廃液室(65)および第2電極室(66)に対応する位置の上
部、下部に、対応して液体入口(51)、液体出口(52)が設けられ、前記液体入口(
51)と液体出口(52)にオンオフを電気的に制御するための制御弁が設けられ、第1
電気透析膜スタック(42)の各液体入口(51)は、第2電気透析膜スタック(43)
の各液体入口(51)にA型分流溝(7)を介して1対1に連通し、第1電気透析膜スタ
ック(42)の各液体出口(52)は、第2電気透析膜スタック(43)の各液体出口(
52)にB型分流溝(8)を介して1対1に連通し、前記A型分流溝(7)、B型分流溝
(8)は、それぞれ第1、第2電気透析膜スタック(42、43)のハウジング(5)の
表面に固定的に接続され、A型分流溝(7)、B型分流溝(8)は、第1、第2電気透析
膜スタック(42、43)が上下移動して動作領域を切り替えるときに装置の連続運転を
維持するために使用され、
各前記陰イオン交換膜(6)側の第1および第2電気透析膜スタック(42、43)内
に、それぞれ陰イオン交換膜(6)に平行であって第1または第2電気透析膜スタック(
42、43)の内壁に沿って上下摺動でき陰イオン交換膜(6)を洗浄するための洗浄コ
ンポーネント(9)が設けられ、陰イオン交換膜(6)側という一つの側に洗浄コンポー
ネント(9)が設けられ、かつ第1および第2電気透析膜スタック(42、43)の内壁
の上部に、オンオフを電気的に制御するための制御弁が内蔵された液体注入ホース(53
)は、洗浄コンポーネント(9)に接続され、第1および第2電気透析膜スタック(42
、43)の内壁下部に液体排出口(54)および液体排出口(54)のオンオフを電気的
に制御するための制御弁が設けられ、
前記膜スタックシェル(41)内壁のA型分流溝(7)、B型分流溝(8)に対応する
位置に、案内・封止用のスライド溝(45)が設けられ、前記スライド溝(45)は膜ス
タックシェル(41)の上端に連通し、スライド溝(45)側に位置する膜スタックシェ
ル(41)の外壁中部の各第1または第2電気透析膜スタック(42、43)の液体入口
(51)、液体出口(52)間の距離に対応する位置に、外部と連通する第1液体進入貫
通穴(46)、第1液体排出貫通穴(47)が設けられ、スライド溝(45)の対応する
側に位置する膜スタックシェル(41)の外壁上部、下部の第1または第2電気透析膜ス
タック(42、43)の各液体注入ホース(53)、液体排出口(54)間の距離に対応
する位置に、外部と連通する第2液体進入貫通穴(48)、第2液体排出貫通穴(49)
が設けられ、液体注入ホース(53)、及び液体排出口(54)は、スライド溝(45)
の対応する側であるA型分流溝(7)とB型分流溝(8)とが備えられる面と対向する面
に備えられ、その対向する面において、液体注入ホース(53)、液体排出口(54)間
に、第2液体進入貫通穴(48)、第2液体排出貫通穴(49)が設けられ、
前記無電解ニッケルめっき廃液貯蔵プール(1)の側壁上部は、液体ポンプ・パイプを
介して第1、第2無電解ニッケルめっき廃液室(63、65)に対応する第1液体進入貫
通穴(46)と連通し、その下部は、液体ポンプ・パイプを介して第1、第2無電解ニッ
ケルめっき廃液室(63、65)に対応する第1液体排出貫通穴(46)と連通し、
前記次亜/亜リン酸塩濃縮液貯蔵プール(2)の上部は、液体ポンプ・パイプを介して
第1、第2リン含有廃液室(62、64)に対応する第1液体進入貫通穴(46)と連通
し、その下部は、液体ポンプ・パイプを介して第1、第2リン含有廃液室(62、64)
に対応する第1液体排出貫通穴(46)と連通し、
前記洗浄液・廃液貯蔵プール(3)の洗浄液プール(31)は、2組の液体ポンプ・パ
イプを介してそれぞれ膜スタックシェル(41)の上部、下部の各第2液体進入貫通穴(
48)と連通し、洗浄液・廃液貯蔵プール(3)の廃液プール(32)は、2組の液体ポ
ンプ・パイプを介してそれぞれ膜スタックシェル(41)の上部、下部の各第2液体排出
貫通穴(49)と連通し、
前記電気透析膜スタックコンポーネント(4)の一側の側壁に、電極水貯蔵タンク(1
0)がさらに設けられ、前記電極水貯蔵タンク(10)の側壁上部は液体ポンプ・パイプ
を介して第1、第2電極室(61、66)に対応する第1液体進入貫通穴(46)と連通
し、その下部は液体ポンプ・パイプを介して第1、第2電極室(61、66)に対応する
第1液体排出貫通穴(46)と連通し、
前記A型分流溝(7)とB型分流溝(8)の両方は、第1電気透析膜スタック(42)
および第2電気透析膜スタック(43)の側壁と密着された側が開放型の細長い管構造で
あり、A型分流溝(7)またはB型分流溝(8)における第1電気透析膜スタック(42
)および第2電気透析膜スタック(43)の側壁と密着された側から離れた側面の第1液
体進入貫通穴(46)、第1液体排出貫通穴(47)に対応する位置にそれぞれ正方形の
開口(81)が設けられ、A型分流溝(7)またはB型分流溝(8)間の2つの正方形の
開口(81)の間にストリップ状の開口(82)が設けられ、B型分流溝(8)の中部に
、吸い上げるための第1吸引ポンプ(83)および吸い下げるための第2吸引ポンプ(8
4)が並んで設けられ、同時に、A型分流溝(7)およびB型分流溝(8)における第1
電気透析膜スタック(42)および第2電気透析膜スタック(43)の側壁と密着された
側から離れた側面にそれぞれシールリング(85)が嵌設され、
第2電気透析膜スタック(43)の側壁と密着された側から離れた側面とは、膜スタック
シェル(41)における、A型分流溝(7)とB型分流溝(8)が備えられた面の内壁で
あり、第1電気透析膜スタック(42)および第2電気透析膜スタック(43)の側壁と
密着された側から離れた側面とは、A型分流溝(7)、及びB型分流溝(8)と、膜スタ
ックシェル(41)のスライド溝(45)の間であって、A型分流溝(7)、及びB型分
流溝(8)の外周面である、
ことを特徴とする装置。
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