JPH0380989A - 可搬型イオン交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｃ発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は半導体製造装置の製造ラインや火力・原子力発
電所などで使用するために、純水の製造ラインに用いる
アニオン・混床式の簡易型乃至可搬型イオン交換装置に
関する。

（従来の技術） 純水を製造する設備は、一般に原水を凝集・沈澱・濾過
などの前処理を行った後、逆浸透装置（ＲＯ）または２
床３塔型イオン交換装置などに続き、温床式イオン交換
塔（装置）を組合せたー次純水ラインと、カートリッジ
式イオン交換筒（移動型イオン交換装置）や逆浸透装置
（ＲＯ）・限界濾過（ＵＦ）・紫外線殺菌（ＵＶ）など
の二次純水ラインとで構成されている。すなわち、前記
−次純水ラインにより大部分のイオンなどの溶解性物質
や、微粒子を先ず取り除き、さらにカートリッジ式イオ
ン交換？？ｉ（可搬型イオン交換装置）や逆浸透装置（
ＲＯ）・限界濾過（ＵＦ）紫外線殺菌（ＵＶ）などの二
次純水ラインで高純度化がなされるように構成されてい
る。しかして、上記処理水の管理、つまり所要の純度を
保持しているか否かを処理水中のイオンリーク（比抵抗
の低下）から判定し、採水運転の続行またはストップを
決めており、所要の純度を保持していない場合は、前記
イオン交換装置の交換またはイオン交換装置のイオン交
換樹脂について、再生処理を施したりしている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記純水を製造する設備においては、−次純
水ラインの混床式イオン交換装置を、設置型からカート
リッジ型（可搬型乃至移動可能型）に換え着脱可能とし
、内装されているイオン交換樹脂の再生処理を別の場所
で一括的に行うことも試みられている。一方、この種の
混床式イオン交換装置には、次のような問題がある。す
なわち、原水中のカチオンおよびアニオンの比と、混床
を成すアニオン交換樹脂およびカチオン交換樹脂の交換
容量の比とが、Ｈ形強酸性カチオン交換樹脂が残留する
比率の場合、換言すればＯＨＨ形樹脂方がＨ形樹脂より
も早く消費されると、混床にはＨ形樹脂が残るため樹脂
層は酸性の雰囲気になり、中性や酸性域で重合しゃすい
シリカは、コロイダルシリカ（低重合シリカやコロイド
状シリカ）として処理水に流出する。ここで、混床式イ
オン交換装置は、イオン状のシリカを交換除去し得るが
、コロイダルシリカの多くを通過させる傾向にある。

こうした観点から、混床式イオン交換樹脂層内を常にア
ルカリ性に保つことでコロイダルシリカの形成を抑制す
ることができる。かくして、アニオン交換樹脂−カチオ
ン交換樹脂混床の前段にアニオン交換樹脂床を配設する
構成も設置型におち１て検討されている。しかし、従来
知られているアニオン交換樹脂床とアニオン交換樹脂−
カチオン交換樹脂混床とを直列に配設した構造の設置型
イオン交換装置においては、アニオン交換樹脂床と温床
のアニオン交換樹脂とが離隔した状態で再生処理される
ため、再生処理を効率よくなし難いと言う不都合がある
。しかも、前記混床を成すカチオンおよびアニオンの再
交換樹脂を逆洗いで層状に分離した場合、９１１１面で
の相互汚染が生ずるなどのため、処理水の到達純度が十
分確保されにくいケースが生じていた。

本発明は、上記不具合な問題を改善し、最良の再生状態
を容易に実現乃至達成し得る移動型イオン交換装置を提
供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 可搬型イオン交換塔と、前記イオン交換塔内を軸方向に
第一のイオン交換室および第二のイオン交換室に区画す
る液通過可能な隔壁と、前記第一のイオン交換室に被処
理水を供給する被処理水供給口と、前記第二のイオン交
換室から処理水を排出する処理水排出口と、前記第一の
イオン交換室に収容された強塩基性アニオン交換樹脂床
と、前記第二のイオン交換室に収容された強塩基性アニ
オン交換樹脂および強酸性カチオン樹脂からなる混床と
、前記第二のイオン交換室で逆洗により分離した上層を
成す強塩基性アニオン交換樹脂を第一のイオン交換室に
移送する第一の移送手段と、前記第一のイオン交換室に
強塩基性アニオン交換樹脂の再生処理液を供給する第一
の処理液供給手段と、前記第二のイオン交換室に強酸性
カチオン樹脂の再生処理液を供給する第二の処理液供給
手段と、前記第一のイオン交換室で再生処理した強塩基
性アニオン交換樹脂の一部を第二のイオン交換室に戻す
第二の移送手段とを具備して成ることを特徴とする。つ
まり、本発明は可搬型イオン交換装置において、強塩基
性アニオン交換樹脂床と、強塩基性アニオン交換樹脂お
よび強酸性カチオン樹脂からなる混床との２段方式にし
てかっ、前記混床の逆洗により分離した上層を成す強塩
基性アニオン交換樹脂を、前記強塩基性アニオン交換樹
脂床に移送して、強塩基性アニオン交換樹脂および強酸
性カチオン交換樹脂を互いに隔絶した状態で所要の再生
処理を行った後、強塩基性アニオン交換樹脂の一部を強
酸性カチオン交換樹脂に戻し所要の混床を形成し得るよ
うにしたことを骨子とする。

（作　用） イオン交換塔に通水された被処理水は、先ず第一のイオ
ン交換室内でアニオン交換樹脂により、アニオン（ＨＣ
Ｏ３−Ｃ１０−Ｓ　ｉ０２　、他）が交換除去され、カ
チオンに対応したＯ　Ｈ基ｉ、：より液性はアリカリ性
に保たれる。この雰囲気下で第二のイオン交換室内のア
ニオン交換樹脂およびカチオン樹脂からなる混床を通過
する際、カチオンと極微量のアニオンを交換除去する。

このとき第一のイオン交換室内でアニオンをほぼ完全に
除去しであるので、負前イオンはカチオンのみになる。

したがって、第二のイオン交換室内では、常にＯＨ形ア
ニオン交換樹脂がＨ形カチオン交換樹脂より多く残留し
ているため、アルカリ性の雰囲気が保たれ、コロイダル
シリカの形成は抑制される。また、第一のイオン交換室
から流入したイオンは、第二のイオン交換室内に充てん
されたほぼ完全に再生された混床樹脂層で十分に吸着除
去される。

一方、両イオン交換室内のアニオン交換樹脂床およびア
ニオン交換樹脂−カチオン交換樹脂系（混床）の再生処
理においては、上層に分離されるアニオン交換樹脂が選
択的に第一のイオン交換室内に移送され、第一のイオン
交換室内に既に充てん（収容）されているアニオン交換
樹脂と合体して、所要の再生処理が容易になされ、また
第二のイオン交換室内に残留したカチオン交換樹脂も単
相の状態で（相互汚染など起さずに）効率よく処理され
る。

（実施例） 以下、第１図を参照して本発明の詳細な説明する。第１
図は本発明に係る可搬型イオン交換装置の構成例を断面
的に示したもので、１は内径的、長さ　　ｃｍの可搬型
イオン交換塔、２は前記イオン交換塔１内を軸方向に第
一のイオン交換室１ａおよび第二のイオン交換室１ｂに
区画する通液可能な隔壁である。しかして、前記可搬型
イオン交換塔１の一端側には第一のイオン交換室１ａに
被処理水を供給する被処理水供給口３が、また他端側に
は前記第二のイオン交換室ｌｂから処理水を排出する処
理水排出口４がそれぞれ設けられている。また、５は第
一のイオン交換室１ａに収容（充てん）された約８００
Ｊ２のＯＨ形強塩基性アニオン交換樹脂床、６は第二の
イオン交換室１ｂに収容（充てん）された８００℃のＯ
Ｈ形強塩基性アニオン交換樹脂および３０（Ｈ！のＨ形
強酸性カチオン交換樹脂からなる混床である。ここで混
床を成す両イオン交換樹脂の割合は、強酸性カチオン交
換樹脂１部に対して強塩基性アニオン交換樹脂１〜２部
程度であり、また強塩基性アニオン交換樹脂床５を成す
量は、混床６を威す量の０，５〜３倍程度である。

さらに、７は前記第二のイオン交換室１ｂで逆洗により
混床６が分離して形成される上層を成す強塩基性アニオ
ン交換樹脂を第一のイオン交換室ｔａに移送する第一の
移送手段である。ここで第一の移送手段７は、一端が第
二のイオン交換室１ｂで前記混床６が分離して形成する
強塩基性アニオン交換樹脂層と強酸性カチオン樹脂層と
の境界面に相当する位置に接続し、他端が第一のイオン
交換室１ａの強塩基性アニオン交換樹脂床５より上側の
位置に接続されたバイブ７ａと図示されていないポンブ
とから構成されている。

さらにまた、８は前記第一のイオン交換室１ａに収容さ
れている強塩基性アニオン交換樹脂床５および第二のイ
オン交換室！ｂから移送されてきた強塩基性アニオン交
換樹脂を合体した状態で再生処理するため、再生処理液
を供給する第一の処理液供給手段であり、９は前記第二
のイオン交換室１ｂに残留されたイオン交換樹脂混床６
の一部を成す強酸性カチオン樹脂を再生処理するため、
再生処理液を供給する第二の処理液供給手段である。

また、１０は前記第一のイオン交換室１ａで再生処理し
た強塩基性アニオン交換樹脂の一部を第二のイオン交換
室１ｂに戻す第二の移送手段で、上記第一の移送手段７
に準じてパイプｌＯａと図示されていないポンプとから
構成されている。なお、第１図において、１１は強塩基
性アニオン交換樹脂の再生処理液排出口、１２は強酸性
カチオン樹脂の再生処理液排出口、１３は第二のイオン
交換室ｔｂイオン交換樹脂混床６の逆洗水供給口をそれ
ぞれ示す。

次に上記可搬型イオン交換装置の作用乃至使用例につい
て説明する。イオン交換塔１の上部に設けられている被
処理水供給口３からＲＯ処理水を流入させ、第一のイオ
ン交換室１ａおよび第二のイオン交換室ｔｂを経て処理
水口４から処理水を得る。

ここで原水や一次純水ラインの内容によって、第一のイ
オン交換室１ａおよび第二のイオン交換室ｔｂに充てん
されているイオン交換樹脂の配合割合は適宜：Ａ整され
るが、基本的には、イオン交換塔１内が、通水時にアル
カリ性ないし中性に保たれることが必要である。しかし
て、通水工程終了のブレークポイントに達したら、つま
り所要の高純度化能力が低下したならば、前記第一のイ
オン交換室１ａおよび第二のイオン交換室ｔｂに充てん
されているイオン交換樹脂の再生工程に入る。

上記イオン交換樹脂の再生は次のように行われる。先ず
、第二のイオン交換室ｔｂ内の混床６を逆洗水し、それ
らの比重差によって強酸性カチオン交換樹脂層と強塩基
性アニオン交換樹脂層に分離する。こうして分離した上
層のアニオン交換樹脂のみを、第一の移送手段９の駆動
により第一のイオン交換室１ａの強塩基性アニオン交換
樹脂床５へ移送する。しかる後、再生処理液供給手段８
により苛性ソーダ溶液を下向流させて所要の再生を行な
う。

一方、第二のイオン交換室１ｂに残留した強酸性カチオ
ン交換樹脂層に対しては、再生処理液供給手段９により
鉱酸溶液を下向流に流下させて所要の再生を行う。上記
によってそれぞれ再生処理をした後、それぞれ洗浄処理
してから、第一のイオン交換室１ａのアニオン交換樹脂
の中、最もよく再生された上層部を、第二のイオン交換
室ｔｂから移送された相当分を第二の移送手段ｌＯの駆
動により第二のイオン交換室１ｂの再生済カチオン交換
樹脂層上へ返送する。このようにして最良の条件で再生
された樹脂を逆洗水の供給により混合し、第二のイオン
交換室ｌｂ内に所要の混床６を形成させる。

上記再生処理してからイオン交換塔１、つまり第一のイ
オン交換室１ａおよび第二のイオン交換室ｔｂ内のの最
終洗浄を行った後、ＲＯ処理水を通水して所要の純水化
能力保持状態を評価したところ、第２図に示す如くであ
った。第２図において、曲線Ａは採水運転時間と電気比
抵抗値の関係を、曲線Ｂは採水運転時間と全シリカのリ
ーク（μｇｉ）の関係をそれぞれ示す。また第２図には
比較のため、従来のカチオン交換樹脂３００℃およびア
ニオン交換樹脂６００１から成る混床式の可搬型イオン
交換装置の場合について、曲線ａで採水運転時間と電気
比抵抗値の関係を、曲線すで採水運転時間と全シリカの
リーク（μｇｌ（）の関係をそれぞれ示した。

上記評価を要約すると、 （１）採水量は、本発明に係るイオン交換装置の場合は
、従来のものの１，５倍強であった。

（２）処理水純度および全シリカのリークは、本発明に
係るイオン交換装置の場合は、約５μｇ／ｊ２であるの
に対し、従来のイオン交換装置は２３〜２８μｇｉであ
った。しかして、電気比抵抗は、初期立上りが本発明に
係る場合非常に速く、しかも連続して１７．８ＭΩ備を
保った。従来例の場合は立上りに時間を要し、連続には
、１７．２ＭΩ（７）であった。

なお、上記構成例では、第一の移送手段７および第二の
移送手段１０をバイブ７ａ、　ｌＯａとポンプとで構成
し、これらをイオン交換塔１に固定したが、たとえばイ
オン交換塔１の側壁の所定部に接栓部を設けＣおき、こ
の接栓部を介して着脱可能に配設する構成としてもよい
。さらに移送はポンプによらず他の駆動源によってもよ
い。

［発明の効果］ 一次純水製造ラインに使用される本発明に係る可搬型の
混床式イオン交換装置によれば、Ｈ形強酸性カチオン交
換樹脂とＯＨ旧形強塩基アニオン交換樹脂を混合してイ
オン交換塔１の第二のイオン交換室１ｂに充てんし、液
は通すが樹脂は通さない隔壁２で区画された第一のイオ
ン交換室１ａにＯＨ旧形強塩基アニオン交換樹脂を充て
んし、第一のイオン交換室１ａから第二のイオン交換室
ｔｂへと順次通水する。このため、アルカリ性の雰囲気
下でイオン交換を実行し、コロイダルシリカの形成を抑
制し、−次純水に含まれる微量のコロイダルシリカも容
易に吸着除去できる。また、第二のイオン交換室１ｂの
混床６を成すイオン交換樹脂は、理想的な条件でそれぞ
れ再生処理をなし得るので、除去すべき各イオンをほぼ
完全に補足することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る可搬型イオン交換装置の一構成例
を示す断面図、第２図は本発明に係る可搬型イオン交換
装置と従来の可搬型イオン交換装置について純水化能力
保持状態を比較して示す曲線図である。 １・・・・・・イオン交換塔 ｌａ・・・・・・第一のイオン交換室 （ｂ・・・・・・第二のイオン交換室 ２・・・・・・隔壁 ３・・・・・・被処理水供給口 ４・・・・・・処理水排出口 ５・・・・・・アニオン交換樹脂床 ６・・・・・・イオン交換樹脂混床 ７・・・・・・第一の移送手段 ８・・・・・・アニオン交換樹脂用再生処理域供給手段
９・・・・・・カチオン交換樹脂用再生処理液供給手段
ｉｏ・・・・・・第二の移送手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）可搬型イオン交換塔と、 前記イオン交換塔内を軸方向に第一のイオン交換室およ
   び第二のイオン交換室に区画する液通過可能な隔壁と、 前記第一のイオン交換室に被処理水を供給する被処理水
   供給口と、 前記第二のイオン交換室から処理水を排出する処理水排
   出口と、 前記第一のイオン交換室に収容された強塩基性アニオン
   交換樹脂床と、 前記第二のイオン交換室に収容された強塩基性アニオン
   交換樹脂および強酸性カチオン交換樹脂からなる混床と
   、 前記第二のイオン交換室で逆洗により分離し上層を成す
   強塩基性アニオン交換樹脂を第一のイオン交換室に移送
   する第一の移送手段と、 前記第一のイオン交換室に強塩基性アニオン交換樹脂の
   再生処理液を供給する第一の処理液供給手段と、 前記第二のイオン交換室に強酸性カチオン樹脂の再生処
   理液を供給する第二の処理液供給手段と、前記第一のイ
   オン交換室で再生処理した強塩基性アニオン交換樹脂の
   一部を第二のイオン交換室に戻す第二の移送手段とを具
   備して成ることを特徴とする可搬型イオン交換装置。
2. （２）請求項１において、第二のイオン交換室の強酸性
   カチオン交換樹脂と強塩基性アニオン交換樹脂の容積比
   が１：１〜１：２の範囲にあることを特徴とるとする可
   搬型イオン交換装置。
3. （３）請求項１において、第二のイオン交換室内の混床
   と第一のイオン交換室内の強塩基性アニオン交換樹脂床
   の容積比が、１：０．５〜１：３の範囲にあることを特
   徴とるとする可搬型イオン交換装置。