JPH03123642A - Ion-exchange fiber and purification of aqueous solution using same - Google Patents

Ion-exchange fiber and purification of aqueous solution using same

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JPH03123642A
JPH03123642A JP1259607A JP25960789A JPH03123642A JP H03123642 A JPH03123642 A JP H03123642A JP 1259607 A JP1259607 A JP 1259607A JP 25960789 A JP25960789 A JP 25960789A JP H03123642 A JPH03123642 A JP H03123642A
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JP
Japan
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ion
fiber
ion exchange
exchange
water
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Application number
JP1259607A
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Inventor
Nami Kubo
久保 奈美
Masaru Noyori
野寄 賢
Shigeki Mori
茂樹 森
Tsukasa Ito
宰 伊藤
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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Publication of JPH03123642A publication Critical patent/JPH03123642A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain an ion-exchange fiber having a large specific surface area and indicating an excellent ion-exchange capacity by treating the surface of the fiber with hydrogen peroxide. CONSTITUTION:After ion-exchange fiber is manufactured it is treated with hydrogen peroxide having a concn. of about 2-10% at room temp. for 0.5-500 hours. Since hydrogen peroxide is fairly highly reactive, it is sufficient to treat the fiber with such a solution as to permit its immersion. The ion-exchange fiber thus treated is entirely swollen due to a finely evolved gas in the solution and due to the oxidative reaction and the surface of the fiber is etched to cause subtle irregularities thereon and its specific surface area becomes very large. For this reason, the activating area contributing to the ion-exchange or adsorption becomes large and the water content is somewhat increased, leading to a more excellent ion-exchange capacity.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、特定の表面処理により比表面積が大きく、そ
のため優れたイオン交換能力を示すイオン交換繊維の提
供と、これを用いた原子力発電所。
Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field] The present invention provides an ion exchange fiber that has a large specific surface area due to a specific surface treatment and therefore exhibits excellent ion exchange ability, and a nuclear power plant using the same. .

火力発電所、製薬会社などにおける用水や廃水中に含ま
れる不純物の処理方法に係り、特にプリコート濾過器を
用いる水溶液の浄化方法に関するものである。
The present invention relates to a method for treating impurities contained in water and wastewater in thermal power plants, pharmaceutical companies, etc., and particularly relates to a method for purifying an aqueous solution using a precoat filter.

[従来の技術] 従来、原子力発電所や火力発電所などにおける用水や廃
水浄化の為のプリコートタイプ濾過器において、プリコ
ート材としては粉末イオン交換樹脂が用いられている。
[Prior Art] Conventionally, in precoat type filters for purifying water and wastewater in nuclear power plants, thermal power plants, etc., powdered ion exchange resin has been used as a precoat material.

プリコート濾過とは、何らかの支持体にプリコート材で
、ある厚みをもった濾過層を形成させ、被処理水がその
層を通ることによって中に含まれる不純物を除去する方
法の総称であり、最近では支持体エレメント上に粉末イ
オン交換樹脂を水圧によってプリコートし、その層に被
処理水を通水して浄化する方法があり、その装置がプリ
コート濾過器と呼ばれている。
Precoat filtration is a general term for a method in which a filtration layer with a certain thickness is formed using a precoat material on some kind of support, and the water to be treated passes through that layer to remove impurities contained therein. There is a method in which a powdered ion exchange resin is precoated on a support element by hydraulic pressure, and the water to be treated is passed through the layer to purify it, and this device is called a precoat filter.

このプリコート材は通水時差圧が一定値に達した時点で
逆洗されて新しいプリコート材と取り替えられる。しか
し、多くの場合プリコート材のイオン交換容量が有効に
使い切られる前に規定差圧に達しており、逆洗時点は差
圧律速であった。
This precoat material is backwashed and replaced with a new precoat material when the differential pressure during water flow reaches a certain value. However, in many cases, the specified differential pressure is reached before the ion exchange capacity of the precoat material is effectively used up, and the differential pressure is rate-limiting at the time of backwashing.

特に原子力発電所においては、逆洗され回収した廃プリ
コート材は放射性物質を含むため全て貯蔵・保管の対象
となり、増加の一途を辿るそれらの処置が新しい社会問
題として挙がってきた。
Particularly at nuclear power plants, the waste precoat materials that are backwashed and recovered are all subject to storage and storage because they contain radioactive materials, and the ever-increasing number of such materials has become a new social problem.

そこで廃棄物低減を目的として、プリコート後逆洗に至
るまでの期間(1回のプリコート材での採水寿命)をで
きるだけ長くする事が必要になってきた。これは単にプ
リコート材の差圧上昇を防ぎ、採水寿命を延長できれば
良いというものでは無く、処理水の水質が既存の材料と
同等もしくは向上していなければ意味を成さない。
Therefore, for the purpose of reducing waste, it has become necessary to lengthen the period from precoating to backwashing (the lifespan of water sampling with one precoat material) as long as possible. This is not just a matter of preventing the differential pressure rise of the precoat material and extending the water sampling life; it is meaningless unless the quality of the treated water is equal to or better than that of existing materials.

処理水の水質向上が可能になれば、原子力発電所作業員
の放射被爆量の大幅な低減にも卓効を示す。
If it were possible to improve the quality of treated water, it would also be highly effective in significantly reducing radiation exposure for nuclear power plant workers.

それに対応する方法として、プリコート材の改良が考え
られ、プリコート材としてイオン交換繊維を用いること
が考案された(特開昭55−67384)。
As a method to deal with this, it was considered to improve the precoat material, and the use of ion exchange fibers as the precoat material was devised (Japanese Patent Laid-Open No. 55-67384).

[発明が解決しようとする課題] しかし、これらのイオン交換繊維は、物理的にプリコー
ト材がクラックを発生させない程度の効果で終わってお
り、上記目的を達成できるようなものでは無かった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, these ion exchange fibers are only effective at preventing the precoat material from physically cracking, and are not capable of achieving the above object.

プリコート寿命を実用的に延長させるためには、イオン
交換体で構成されるプリコート層が適度な空隙率を有し
、かつ通水時に圧密化しないことが要求される。しかも
イオン交換あるいは吸着のためには活性表面での被処理
水が接する面積が大きいほどより多くの不純物を吸着す
ることができる。
In order to practically extend the precoat life, the precoat layer composed of an ion exchanger is required to have an appropriate porosity and not be compacted when water is passed through it. Moreover, for ion exchange or adsorption, the larger the area of the active surface in contact with the water to be treated, the more impurities can be adsorbed.

これらの要求に対してイオン交換繊維を使用すれば良い
という方法までは考えられたが、そのうえイオン交換繊
維自身の比表面積までを後処理によって、より大きくす
るという点についてはなんら考察が成されていなかった
Although it has been considered that ion exchange fibers could be used to meet these requirements, no consideration has been given to increasing the specific surface area of the ion exchange fibers themselves through post-treatment. There wasn't.

本発明は、かかる従来技術の欠点を解消し、従来のイオ
ン交換繊維に比べて大きい比表面積を持ち優れたイオン
交換能を示すイオン交換繊維の提供と、そのイオン交換
繊維を用いて水溶液を浄化する際に、プリコートの濾過
寿命を延ばし、かつ処理水の水質が従来の方法より向上
する水溶液の浄化方法を提供することを目的とするもの
である。
The present invention eliminates the drawbacks of the prior art, provides an ion exchange fiber that has a larger specific surface area than conventional ion exchange fibers, and exhibits superior ion exchange ability, and purifies aqueous solutions using the ion exchange fiber. The purpose of the present invention is to provide an aqueous solution purification method that extends the filtration life of precoat and improves the quality of treated water compared to conventional methods.

[課題を解決するための手段] すなわち本発明は、次の構成を有する。[Means to solve the problem] That is, the present invention has the following configuration.

(1)過酸化水素で表面処理されたことを特徴とするイ
オン交換繊維。
(1) Ion exchange fibers characterized by surface treatment with hydrogen peroxide.

(2)水溶液をプリコート濾過器で浄化するに際して、
プリコート材として粉末イオン交換樹脂及び上記(1)
に記載のイオン交換繊維を用いることを特徴とする水溶
液の浄化方法。
(2) When purifying the aqueous solution with a precoat filter,
Powdered ion exchange resin and the above (1) as pre-coat material
A method for purifying an aqueous solution, characterized by using the ion exchange fiber described in .

以下、本発明の詳細な説明する。The present invention will be explained in detail below.

本発明で用いるイオン交換繊維の形態は特に限定はな(
、イオン交換ポリマが繊維形態を有する物であればどん
なものでもよいが特にプリコート材の寿命延長に対して
プリコート層の圧密化を効率的に押さえる点からイオン
交換ポリマと補強用ポリマからなる繊維であることが好
ましい。
The form of the ion exchange fiber used in the present invention is not particularly limited (
Any type of ion-exchange polymer may be used as long as it has a fiber form, but fibers made of an ion-exchange polymer and a reinforcing polymer are particularly preferred from the viewpoint of effectively suppressing the compaction of the pre-coat layer in order to extend the life of the pre-coat material. It is preferable that there be.

イオン交換用ポリマと補強用ポリマの混合態様は特に問
わないが、例えばイオン交換ポリマを鞘成分の主成分に
補強用ポリマを芯成分にした芯鞘型繊維、多芯型混合及
び多芯型複合繊維が好ましく用いられる。特に多芯型複
合繊維が十分な機械強度を有しており圧密化防止に有効
であり、かつイオン交換体としての比表面積が大きく好
ましい。
The mixing mode of the ion-exchange polymer and the reinforcing polymer is not particularly limited, but for example, core-sheath type fibers, multi-core blends, and multi-core composites in which the ion exchange polymer is the main component of the sheath component and the reinforcing polymer is the core component. Fibers are preferably used. In particular, multifilamentary composite fibers are preferred because they have sufficient mechanical strength, are effective in preventing compaction, and have a large specific surface area as an ion exchanger.

イオン交換ポリマとしては特に限定されないが、ポリス
チレン系、ポリアクリル系、ポリアミド系。
Ion exchange polymers include, but are not limited to, polystyrene, polyacrylic, and polyamide.

ポリエステル系、ポリビニルアルコール系、ポリフェノ
ール系、ポリ−α−オレフィン系化合物等にイオン交換
基を導入したポリマを挙げることができる。特に架橋不
溶化したポリスチレン系化合物にイオン交換基を導入し
たポリマが本発明上極めて重要なイオン交換性能および
化学的安定性の点で優れており好ましい。
Examples include polymers in which ion exchange groups are introduced into polyester-based, polyvinyl alcohol-based, polyphenol-based, poly-α-olefin-based compounds, and the like. In particular, a polymer obtained by introducing an ion exchange group into a crosslinked and insolubilized polystyrene compound is preferable because it is excellent in ion exchange performance and chemical stability, which are extremely important in the present invention.

また、補強用ポリマとしてはポリ−α−オレフィン、ポ
リアミド、ポリエステル、ポリアクリル等を挙げること
ができるが、これらに限定されるものではない。中でも
、イオン交換繊維の製造上ポリ−α−オレフィンが耐薬
品性に優れていて好ましい。ポリ−α−オレフィンとし
てはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ−3−メチル
ブテン1、ポリ−4−メチルペンテン−1等が挙げられ
るがこれらに限られない。
In addition, examples of the reinforcing polymer include poly-α-olefin, polyamide, polyester, polyacrylic, etc., but the reinforcing polymer is not limited thereto. Among these, poly-α-olefin is preferred because it has excellent chemical resistance for producing ion-exchange fibers. Examples of the poly-α-olefin include, but are not limited to, polyethylene, polypropylene, poly-3-methylbutene-1, poly-4-methylpentene-1, and the like.

かかるイオン交換繊維の直径は、高比表面積を有しかつ
プリコート層の圧密化防止の点から15〜100μmが
好ましい。より好ましくは20〜70μm1特に30〜
50μm(乾燥状態)が最も好ましい。
The diameter of such ion exchange fibers is preferably 15 to 100 μm from the viewpoint of having a high specific surface area and preventing compaction of the precoat layer. More preferably 20-70μm1, especially 30-70μm1
Most preferred is 50 μm (dry).

また、繊維長はプリコート層の適度な空隙率を保持する
目的から0. 1〜1 mmが好ましい。より好ましく
は、0.15〜0.6mm、特に0.2〜0.4mmが
最も好ましい。
In addition, the fiber length is set to 0.0 mm for the purpose of maintaining an appropriate porosity of the precoat layer. 1-1 mm is preferred. More preferably, 0.15 to 0.6 mm, most preferably 0.2 to 0.4 mm.

この繊維の断面形状としては、円形の他種々の形状のも
のが用いられる。
The cross-sectional shape of this fiber may be circular or various other shapes.

本発明における粉末イオン交換樹脂としては、好ましく
は粒径が1〜250μmのもの、より好ましくは平均粒
径60μm以下のものが用いられる。具体的には化学的
安定性、イオン交換性能に優れたスチレン−ジビニルベ
ンゼン共重合体にイオン交換基を導入したイオン交換樹
脂あるいはアクリル酸系モノマージビニルベンゼン共重
合体からなるイオン交換樹脂を粉末まで粉砕したものを
挙げることができる。
The powdered ion exchange resin used in the present invention preferably has a particle size of 1 to 250 μm, more preferably an average particle size of 60 μm or less. Specifically, we use ion exchange resins made by introducing ion exchange groups into styrene-divinylbenzene copolymers, which have excellent chemical stability and ion exchange performance, or ion exchange resins made from acrylic acid-based monomer divinylbenzene copolymers, down to powder. It can be crushed.

本発明におけるイオン交換繊維及び粉末イオン交換樹脂
のイオン交換基とはアニオン交換基、カチオン交換基を
意味する。
The ion exchange group of the ion exchange fiber and powdered ion exchange resin in the present invention means an anion exchange group and a cation exchange group.

アニオン交換基としては、ハロアルキル化物をトリメチ
ルアミン等の第3級アミンで処理することによって得ら
れる強塩基性アニオン交換基、及びイソプロピルアミン
、ジエチルアミン、ピペラジン、モルホリン等の2級以
下のアミンで処理することによって得られる弱塩基性ア
ニオン交換基があげられるが、本発明における処理性能
の点で強塩基性アニオン交換基が好ましい。
As the anion exchange group, a strongly basic anion exchange group obtained by treating a haloalkylated product with a tertiary amine such as trimethylamine, and a secondary or lower amine such as isopropylamine, diethylamine, piperazine, and morpholine can be used. Examples include weakly basic anion exchange groups obtained by the following, but strongly basic anion exchange groups are preferable from the viewpoint of treatment performance in the present invention.

カチオン交換基としては、スルホン酸基、ホスホン酸基
、カルボン酸基、イミノジ酢酸基等のアミノカルボン酸
基等が好ましくもちいられるが、本発明における処理性
能の点でスルホン酸基がより好ましい。
As the cation exchange group, sulfonic acid groups, phosphonic acid groups, carboxylic acid groups, aminocarboxylic acid groups such as iminodiacetic acid groups, etc. are preferably used, and sulfonic acid groups are more preferable in terms of processing performance in the present invention.

イオン交換繊維の具体的な製造法としては、ポリスチレ
ン系化合物とポリ−α−オレフィンからなる多芯型混合
もしくは複合繊維を酸触媒下でホルムアルデヒド源でポ
リスチレン部を架橋不溶化し、次に公知の方法でイオン
交換基を導入して製造する方法、ポリ−α−オレフィン
繊維にスチレン−ジビニルベンゼンを含浸させ、共重合
後イオン交換基を導入して混合繊維を製造する方法、ポ
リアクリロニトリル・ポリアミド・ポリエステル繊維な
どに化学修飾法・グラフト法などでイオン交換基を導入
する方法などをあげることができるがこれらに限定され
るものでは無い。
A specific method for producing ion exchange fibers is to crosslink and insolubilize the polystyrene portion of a multicore mixed or composite fiber made of a polystyrene compound and poly-α-olefin with a formaldehyde source under an acid catalyst, and then to insolubilize the polystyrene portion by a known method. A method for producing mixed fibers by impregnating poly-α-olefin fibers with styrene-divinylbenzene and introducing ion exchange groups after copolymerization, polyacrylonitrile/polyamide/polyester Examples include, but are not limited to, methods of introducing ion exchange groups into fibers etc. by chemical modification methods, grafting methods, etc.

ここで、上記の方法でイオン交換繊維を製造した後、過
酸化水素で処理することが本発明において重要である。
Here, it is important in the present invention that after producing the ion exchange fiber by the above method, it is treated with hydrogen peroxide.

過酸化水素は通常水溶液で用いるのが好ましく、またそ
の濃度は任意であるが0゜01〜50%、好ましくは0
. 1〜20%、より好ましくは0.2〜10%程度が
良い。これは濃度が薄すぎると表面処理の効果が小さく
、濃すぎるとイオン交換基が分解したり、繊維の物理強
度を低下させたり、また処理後の洗浄にかなりの時間が
かかるなどデメリットが多いからである。
Hydrogen peroxide is usually preferably used in the form of an aqueous solution, and its concentration is arbitrary, but is 0.01 to 50%, preferably 0.
.. It is preferably about 1 to 20%, more preferably about 0.2 to 10%. This is because if the concentration is too low, the surface treatment effect will be small, and if the concentration is too high, the ion exchange groups will decompose, the physical strength of the fiber will decrease, and it will take a considerable amount of time to wash after treatment, which has many disadvantages. It is.

反応温度は通常5〜90℃であるが、室温程度が望まし
い。また、処理時間は濃度・温度にも依存するが通常0
.5〜500時間の範囲で行なうのが好ましい。
The reaction temperature is usually 5 to 90°C, but preferably around room temperature. In addition, the processing time depends on the concentration and temperature, but is usually 0.
.. It is preferable to carry out the treatment for 5 to 500 hours.

処理方法も任意であるが、過酸化水素はかなり反応性が
高いため繊維が浸る程度の溶液に漬けておくだけでも十
分である。
The treatment method is arbitrary, but since hydrogen peroxide is quite reactive, it is sufficient to soak the fibers in a solution just enough to soak them.

過酸化水素処理したイオン交換繊維は、溶液中で発生す
る微小ガスと酸化反応のため全体に膨潤し、繊維表面に
微妙な凹凸が出て表面がエツジングされ、比表面積が非
常に大きくなる。そのためイオン交換あるいは吸着に寄
与する活性点が広がり、かつ含水度もやや上がって、い
っそ、う優れたイオン交換能を持つことになる。
Ion-exchange fibers treated with hydrogen peroxide swell as a whole due to the oxidation reaction with the microscopic gases generated in the solution, resulting in subtle unevenness and etching on the fiber surface, resulting in a very large specific surface area. Therefore, the active sites that contribute to ion exchange or adsorption are expanded, and the water content is also slightly increased, resulting in even better ion exchange ability.

ここで本発明におけるプリコート材としてのイオン交換
繊維と粉末イオン交換樹脂の組合せは、[Fc、Ral
、  [Rc、Fal、  [Fc、Rc。
Here, the combination of ion exchange fiber and powdered ion exchange resin as the precoat material in the present invention is [Fc, Ral
, [Rc, Fal, [Fc, Rc.

Fal  [Fc、Fa、Ral  [Fc、Rc、R
al  [Rc、  Fa、  Raコ [F c、 
 Rc、  F a。
Fal [Fc, Fa, Ral [Fc, Rc, R
al [Rc, Fa, Rako [F c,
Rc, F a.

Ral等が出口水質の向上を考慮すると好ましく、特に
原子力発電所の用廃水の浄化には[Fc、Rc、Ral
が最も好ましい。ここで、Fc、Faはそれぞれカチオ
ンおよびアニオン交換繊維、Rc、Raはそれぞれ粉末
カチオンおよび粉末アニオン交換樹脂を意味する。
Ral etc. are preferable considering the improvement of the outlet water quality, and especially for the purification of waste water of nuclear power plants, [Fc, Rc, Ral etc.
is most preferred. Here, Fc and Fa mean cation and anion exchange fibers, respectively, and Rc and Ra mean powder cation and powder anion exchange resin, respectively.

本発明において、プリコート材全体量に対するイオン交
換繊維の割合は、乾燥重量換算で10〜60%が好まし
い。より好ましくは15〜50%、更に好ましくは20
〜40%である。これは繊維含有量が少ないとプリコー
ト層の適度な空隙率と圧密化防止効果および高比表面積
の確保の点で効果が小さく、多すぎるとプリコート層の
空隙率が大きくなり差圧的には寿命が伸びるが処理水の
水質が劣ってしまうからである。
In the present invention, the ratio of the ion exchange fiber to the total amount of the precoat material is preferably 10 to 60% in terms of dry weight. More preferably 15 to 50%, still more preferably 20%
~40%. This means that if the fiber content is too low, the precoat layer will have a moderate porosity, compaction prevention effect, and high specific surface area. This is because the quality of the treated water will be poor, although the water will increase.

本発明のプリコート材におけるカチオン交換体/アニオ
ン交換体の比は好ましくは1/10〜10/1の範囲で
あるが、原子力発電所の用廃水の浄化には特に1/2〜
10/1が好ましい。
The ratio of cation exchanger/anion exchanger in the precoat material of the present invention is preferably in the range of 1/10 to 10/1, but particularly for purification of wastewater from nuclear power plants, it is in the range of 1/2 to 1/2.
10/1 is preferred.

プリコート材としての使用方法は任意であり、例えば粉
末カチオン・アニオン交換樹脂とイオン交換繊維を水中
で攪拌混合しフロック体とし、あるいは粉末カチオン・
アニオン交換樹脂を水中で攪拌混合しフロック体とした
後・イオン交換繊維を混入し攪拌混合してフロック体と
し通常の方法により一段でプリコートする方法、ステッ
プ(多段)プリコートする方法、ボディーフィードでプ
リコートする方法、または粉末カチオン・アニオン交換
樹脂を水中で攪拌混合しフロック体としてプリコートし
、その上から水中に分散させたイオン交換繊維をプリコ
ートするオーバープリコート法等種々の組み合わせが考
えられる。ここで、操作および保守管理上の点に限れば
、通常の方法で一段プリコートする方法が好ましい。
The pre-coating material can be used in any way, for example, stirring and mixing powdered cation/anion exchange resin and ion exchange fiber in water to form a flock, or using powdered cation/anion exchange resin and ion exchange fiber to form a flock.
After stirring and mixing the anion exchange resin in water to form a flock, ion exchange fibers are mixed and stirred to form a flock. Methods of precoating in one step using the usual method, method of step (multistage) precoating, method of precoating with body feed Various combinations can be considered, such as a method in which a powdered cation/anion exchange resin is stirred and mixed in water, precoated as a flock, and then an overprecoat method in which ion exchange fibers dispersed in water are precoated. Here, from the point of view of operation and maintenance management, it is preferable to carry out one-step precoating using a conventional method.

しかし、プリコート材寿命のいっそうの向上を見るには
ステッププリコート法、オーバーコートプリコート法、
あるいはプリコート層中で繊維・樹脂の混合比率を変化
させる等濾過機構を考慮したプリコート法との組み合わ
せが効果的である。
However, in order to further improve the life of the precoat material, the step precoat method, overcoat precoat method,
Alternatively, it is effective to combine this method with a precoat method that takes into consideration a filtration mechanism such as changing the mixing ratio of fibers and resin in the precoat layer.

また、攪拌混合時に界面活性剤などの分散剤を添加して
も良い。
Further, a dispersant such as a surfactant may be added during stirring and mixing.

本発明に用いるプリコート支持体としては、円筒型1葉
状型など通常のプリコート濾過器やイオン交換濾過など
に用いられる通常の形状の濾過支持体が全て使用可能で
あり、システムは現在通常行われている手法そのまま適
用することができる。
As the precoat support used in the present invention, all the usual shapes of precoat filters such as cylindrical and single-leaf type filters and filtration supports used in ion exchange filtration can be used. The existing method can be applied as is.

また、プリコート層の厚さは2〜20mm程度であり、
好ましくは3〜10mm程度が良い。本発明においては
被処理水溶液のプリコート層への通過速度は1〜20m
/hr程度であり、圧力損失が2 kg/al程度に達
した時に通常の方法で逆洗し、支持体は繰り返し使用す
る。
Further, the thickness of the precoat layer is about 2 to 20 mm,
Preferably it is about 3 to 10 mm. In the present invention, the passage speed of the aqueous solution to be treated to the precoat layer is 1 to 20 m.
/hr, and when the pressure loss reaches about 2 kg/al, it is backwashed in the usual manner and the support is used repeatedly.

本発明の大きい比表面積を持つイオン交換繊維と粉末イ
オン交換樹脂を用いたプリコート材は従来のプリコート
材に比べ、大きく寿命を延長しかついっそうの水質向上
を可能にした。それは薄くプリコートされた濾過層が、
イオン交換繊維が核になった粉末イオン交換樹脂のフロ
ックから形成され全体として一体化した丈夫な構造を有
しており、該イオン交換繊維が混在することにより適度
な嵩高さを有し、通水時圧密化現象を防ぎ、イオン交換
あるいは吸着に必要な空隙率を維持し、かつ繊維自体が
非常に有効なイオン交換機能をもつためプリコート層全
体の粒間に無駄なく被処理水溶液中の不純物(クラッド
等コロイドやイオン等)を取り込むことができるからで
あり、かつそのイオン交換繊維の表面が過酸化水素処理
によって広範囲にエツジングされ、大きい比表面積を持
つためイオン交換繊維自体のイオン交換能が非常に優れ
たものなっていることがいっそうプリコート材の効果を
向上させている。
The pre-coat material of the present invention using ion-exchange fibers with a large specific surface area and powdered ion-exchange resin has a significantly longer life than conventional pre-coat materials, and has enabled further improvement in water quality. It has a thin pre-coated filtration layer,
It is formed from a flock of powdered ion-exchange resin with ion-exchange fibers as the core, and has an integrated and durable structure.The mixture of ion-exchange fibers gives it an appropriate bulk and allows water to pass through. It prevents the phenomenon of compaction, maintains the porosity necessary for ion exchange or adsorption, and because the fiber itself has a very effective ion exchange function, impurities in the aqueous solution to be treated are not wasted between the particles of the entire precoat layer. This is because the surface of the ion-exchange fiber is extensively etched by hydrogen peroxide treatment and has a large specific surface area, so the ion-exchange ability of the ion-exchange fiber itself is extremely low. The fact that it has excellent properties further improves the effectiveness of the precoat material.

以下に実施例を示すが本発明はこれらに限定されるもの
では無い。
Examples are shown below, but the present invention is not limited thereto.

[実施例] (実施例1) 製糸した多芯海島型複合繊維[海成分ポリスチレン/島
成分ポリエチレン=50150 (層数16)]を長さ
0.3n++nに切断してカットファイバーを得た。該
カットファイバー1重量部を市販の1級硫酸7.5容量
部とパラフォルムアルデヒド0.07重量部からなる架
橋・スルホン化溶液に加え90℃で4時間反応処理し、
さらに100°Cで3時間反応した後水洗した。次にア
ルカリで処理してから塩酸で活性化することによってス
ルホン酸基を有するカチオン交換繊維を得た。(交換容
量3.5ミリ当量/g−Na、繊維径約40μm) 交
換容量は次の方法で測定した。
[Example] (Example 1) A cut fiber was obtained by cutting a spun multicore sea-island composite fiber [sea component polystyrene/island component polyethylene = 50150 (number of layers 16)] into a length of 0.3n++n. 1 part by weight of the cut fiber was added to a crosslinking/sulfonation solution consisting of 7.5 parts by volume of commercially available primary sulfuric acid and 0.07 parts by weight of paraformaldehyde, and reacted at 90°C for 4 hours.
After further reacting at 100°C for 3 hours, it was washed with water. Next, a cation exchange fiber having sulfonic acid groups was obtained by treating with an alkali and then activating with hydrochloric acid. (Exchange capacity: 3.5 milliequivalents/g-Na, fiber diameter: approximately 40 μm) The exchange capacity was measured by the following method.

0、INの水酸化ナトリウム50m1にこのカットファ
イバー1gを入れ2時間系とうし、5ml正確にはかり
とって中和滴定によって計算する。
Add 1 g of this cut fiber to 50 ml of sodium hydroxide at 0.0 IN and stir for 2 hours, weigh out exactly 5 ml, and calculate by neutralization titration.

また、Na型に変換した上記カットファイバーをイオン
交換水に十分浸漬し、家庭用遠心脱水機で脱水して重量
(W)を測定し、そのまま60°Cの乾燥機中で48時
間絶乾して重量を測定して(Wo)次式より含水度を求
めた。
In addition, the above-mentioned cut fibers converted to Na type were thoroughly immersed in ion-exchanged water, dehydrated using a household centrifugal dehydrator, measured for weight (W), and then completely dried in a dryer at 60°C for 48 hours. The weight was measured (Wo) and the water content was determined from the following formula.

含水度= (W−Wo )/W。Water content = (W-Wo)/W.

上記カチオン交換繊維は含水度1.6であった。The cation exchange fiber had a moisture content of 1.6.

このイオン交換繊維を0.125g(乾燥重量)量り採
り、1100pp非晶鉄(水酸化第二鉄。
Weigh out 0.125g (dry weight) of this ion exchange fiber, and weigh out 1100pp of amorphous iron (ferric hydroxide).

平均粒径3.6μm)水溶液25m1と共にフラスコに
入れて2時間系とうした。その後、G1のガラスフィル
ターで濾過し、濾液をUV測定して波長550nmの値
で原液の値と比較して非晶鉄吸着率を調べた。
The mixture was placed in a flask with 25 ml of an aqueous solution (average particle size: 3.6 μm) and stirred for 2 hours. Thereafter, it was filtered through a G1 glass filter, and the filtrate was subjected to UV measurement, and the amorphous iron adsorption rate was determined by comparing the value at a wavelength of 550 nm with that of the stock solution.

続いて、上記イオン交換繊維を20g(乾燥重量)量り
採り、5%過酸化水素水溶液200 mlに室温で90
時間浸漬し、その後純水で十分洗浄することによって本
発明のイオン交換繊維を得た。
Next, 20 g (dry weight) of the above ion exchange fiber was weighed out and added to 200 ml of 5% hydrogen peroxide solution at room temperature.
The ion exchange fiber of the present invention was obtained by soaking the fiber for a period of time and then thoroughly washing with pure water.

含水度、交換容量を測定したらそれぞれ1.9.3.5
ミリ等量/ g −N aであった。
When I measured the water content and exchange capacity, they were 1.9.3.5 respectively.
milliequivalent/g-Na.

本発明の過酸化水素処理したイオン交換繊維についても
処理前の繊維とまったく同様に非晶鉄吸着率を調べ、そ
れぞれ表1に示した。
The amorphous iron adsorption rates of the hydrogen peroxide-treated ion-exchange fibers of the present invention were also investigated in exactly the same manner as the untreated fibers, and the results are shown in Table 1.

交換容量が変化すること無く非晶鉄の吸着率が向上した
というこの結果より、過酸化水素処理したイオン交換繊
維は処理無しのものに比べて比表面積がかなり大きいこ
とが分かった。
This result, in which the adsorption rate of amorphous iron was improved without any change in exchange capacity, showed that the ion exchange fibers treated with hydrogen peroxide had a significantly larger specific surface area than those without treatment.

(実施例2) 市販の粉末カチオン交換樹脂[“パウデックス”−PC
H(オルガノ株式会社)、スルホン酸基を有する。交換
容量5.0ミリ当量/g]と市販の粉末アニオン交換樹
脂[“パウデックス”−PAO(オルガノ株式会社)、
トリメチルアンモニウム基を有する。交換容量3.2ミ
リ当量/g]の混合体に、実施例1で製造した過酸化水
素処理ずみイオン交換繊維を全量の30%の割合になる
ように加えて、カチオン/アニオン比率が6/1になる
ように調整した。
(Example 2) Commercially available powder cation exchange resin [“Powdex”-PC
H (Organo Co., Ltd.), has a sulfonic acid group. exchange capacity 5.0 meq/g] and a commercially available powdered anion exchange resin [“Powdex”-PAO (Organo Co., Ltd.),
It has a trimethylammonium group. The hydrogen peroxide-treated ion exchange fiber produced in Example 1 was added to a mixture having an exchange capacity of 3.2 meq/g at a ratio of 30% of the total amount, so that the cation/anion ratio was 6/ Adjusted to be 1.

内部にアクリルの支持板がついたカラム(50胴Φ)を
用い、支持板上にの濾紙を置いてその上に上記フロック
体を堆積させ、プリコートした。
Using a column (50 cylinder diameter) equipped with an acrylic support plate inside, a filter paper was placed on the support plate, and the floc was deposited thereon for precoating.

フロック体の全量は1.96g(約1. 0kg/rr
f)とした。上から、鉄換算で、5ppmの非晶鉄(水
酸化第二鉄、平均粒径3.6μm)を含む調整した模擬
液を8m/hrの流速で原子力発電所でのプリコート材
の差圧限界値と決められている1、75kg/ayrに
なるまで通水し、濾過時間(プリコート寿命)と鉄濃度
の測定から平均鉄除去率をもとめた。
The total amount of flock body is 1.96g (approximately 1.0kg/rr
f). From the top, the differential pressure limit of pre-coat material in a nuclear power plant is shown by using a prepared simulated liquid containing 5 ppm of amorphous iron (ferric hydroxide, average particle size 3.6 μm) in terms of iron at a flow rate of 8 m/hr. The average iron removal rate was determined from the measurement of filtration time (precoat life) and iron concentration.

その実験結果を表2に示す。The experimental results are shown in Table 2.

(比較例1) イオン交換繊維として過酸化水素処理をしていないもの
を用いる以外は実施例2とと全く同様の実験を行った。
(Comparative Example 1) An experiment was carried out in exactly the same manner as in Example 2, except that ion exchange fibers that had not been treated with hydrogen peroxide were used.

その実験結果を表2に示す。The experimental results are shown in Table 2.

(比較例2) イオン交換繊維を用いない以外は実施例2と全く同様の
実験を行った。
(Comparative Example 2) An experiment completely similar to Example 2 was conducted except that ion exchange fibers were not used.

その実験結果を表2に示す。The experimental results are shown in Table 2.

;の結果より従来の粉末イオン交換樹脂のみの系にくら
ベイオン交換繊維との混合系は差圧上昇の抑制と被処理
水の水質向上に非常に有効に働くが、そのイオン交換繊
維を過酸化水素処理することによって比表面積が増大し
、イオン交換性能が向上することによりプリコート材と
しての効果がよりいっそう向上することが分かった。
As a result, the mixed system with ion-exchange fiber is very effective in suppressing the rise in differential pressure and improving the water quality of the water to be treated, compared to the conventional system using only powdered ion-exchange resin. It was found that hydrogen treatment increases the specific surface area and improves ion exchange performance, thereby further improving its effectiveness as a precoat material.

これは過酸化水素溶液中で発生する微小ガスと酸化反応
のため全体に膨潤し、繊維表面がエツジングされ、比表
面積が非常に太き(なり、イオン交換あるいは吸着に寄
与する活性点が広がることの効果と考えられる。
This is caused by an oxidation reaction with the minute gases generated in the hydrogen peroxide solution, which causes the entire fiber to swell, the surface of the fiber to be etched, and the specific surface area to be extremely large (and the active points that contribute to ion exchange or adsorption to spread). This is thought to be due to the effect of

[発明の効果コ 本発明は、過酸化水素溶液中で発生する微小ガスと酸化
反応のため全体にやや膨潤し、繊維表面がエツジングさ
れ、比表面積が非常に太き(なり、イオン交換あるいは
吸着に寄与する活性点が広がること含水度がやや上がる
効果から比表面積の大きいイオン交換繊維を提供し、そ
のイオン交換繊維を用いた溶液処理法として該イオン交
換繊維が粉末イオン交換樹脂の核となってフロック体を
作り、適度な空隙率と圧縮強度を付与することによって
プリコート材の寿命を飛躍的に延ばし、かつその表面積
の大きい繊維の優れたイオン交換性能によって処理水の
水質向上も合わせて可能にした。
[Effects of the Invention] The present invention has a structure in which the entire fiber swells slightly due to the oxidation reaction with the minute gas generated in the hydrogen peroxide solution, and the fiber surface is etched, resulting in a very large specific surface area (i.e., ion exchange or adsorption). The ion exchange fiber has a large specific surface area due to the effect of expanding the active sites contributing to the growth and slightly increasing the water content, and in the solution processing method using the ion exchange fiber, the ion exchange fiber becomes the core of the powdered ion exchange resin. By creating a flock body and imparting appropriate porosity and compressive strength, the life of the precoat material can be dramatically extended, and the excellent ion exchange performance of the fibers with a large surface area can also improve the quality of treated water. I made it.

これは通常のプリコート法をそのまま利用できる非常に
簡便な方法で、しかも非常に有効である。
This is a very simple method that can be used as is in the usual precoating method, and is also very effective.

本発明により、様々に用いられている水処理用プリコー
ト材の廃棄物減容化が進み、特に原子力発電所において
は危惧されている作業員の放射線彼爆を飛躍的に低減す
ることができる。
According to the present invention, the waste volume of variously used precoat materials for water treatment can be reduced, and radiation exposure to workers, which is a concern particularly in nuclear power plants, can be dramatically reduced.

本発明が利用される被処理液は、限られたちのではなく
プリコート濾過器を用いるものすべてに適用されるが、
特に原子力発電所や火力発電所の用廃水には効果的であ
る。
The liquid to be treated to which the present invention is applied is not limited to only those that use a precoat filter;
It is particularly effective for wastewater from nuclear power plants and thermal power plants.

原子力発電所や火力発電所の用廃水とは、循環系復水・
燃料プール水・脱塩装置逆洗廃水・水蒸気発生ブロー水
・湿水分離器ドレン水・キャビティ水・サプレッション
プール水・炉心水などが挙げられ、そのなかでも特に原
子力復水の浄化に卓効を示す。
Wastewater from nuclear power plants and thermal power plants refers to circulating condensate and
Examples include fuel pool water, desalination equipment backwash wastewater, steam generation blow water, wet water separator drain water, cavity water, suppression pool water, and core water, among which it is particularly effective in purifying nuclear condensate. show.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)過酸化水素で表面処理されたことを特徴とするイ
オン交換繊維。
(1) Ion exchange fibers characterized by surface treatment with hydrogen peroxide.
(2)水溶液をプリコート濾過器で浄化するに際して、
プリコート材として粉末イオン交換樹脂及び請求項(1
)に記載のイオン交換繊維を用いることを特徴とする水
溶液の浄化方法。
(2) When purifying the aqueous solution with a precoat filter,
Powdered ion exchange resin as pre-coat material and claim (1)
) A method for purifying an aqueous solution, characterized by using the ion exchange fiber described in (1).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110723870A (en) * 2019-10-29 2020-01-24 齐鲁工业大学 Treatment and resource utilization method of phenol wastewater

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