JPH0661466B2 - イオン交換樹脂の分離移送方法 - Google Patents

イオン交換樹脂の分離移送方法

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JPH0661466B2
JPH0661466B2 JP61253775A JP25377586A JPH0661466B2 JP H0661466 B2 JPH0661466 B2 JP H0661466B2 JP 61253775 A JP61253775 A JP 61253775A JP 25377586 A JP25377586 A JP 25377586A JP H0661466 B2 JPH0661466 B2 JP H0661466B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は純水、超純水製造装置、特に火力発電所、原子
力発電所の復水処理用の復水脱塩装置に関する。
〔従来の技術〕
2種類のイオン交換樹脂、特に強酸性陽イオン交換樹脂
(以下SARと記す)と強塩基性陰イオン交換樹脂(以下S
BRと記す)の混合樹脂層は純水、超純水製造装置のポリ
ツシヤー及び火力・原子力発電所の復水脱塩装置に不可
欠のものである。
従来PWR型原子力発電所の復水処理で要求される水質は
最もきびしく下記の如くである。
Na゜濃度 0.02ppb以下 Cl-濃度 0.05ppb以下 これらのイオン濃度は低ければ低い程よい。
これらのイオンの混合樹脂層からのリーク量は入口水質
条件、混合樹脂層の運転条件(LV等)を除くと混合樹脂
層内の塩型樹脂の割合によつて支配されている。
すなわちR-Cl(塩素型アニオン樹脂)、R−Na(ナトリ
ウム型カチオン樹脂)の存在割合が多い程Na+,Cl-のリー
クが増大する。これらのR-Na,R-Clが生成する原因は原
水に由来するNa゜,Cl-を除くと下記の理由が主である。
R-Na:SAR,SBRの分離移送が不完全でSBR層中に混入した
SARがSBRの再生剤であるNaOHと接触して生成する。
R-Cl:(1)再生剤NaOH中の不純物(NaCl)によつて生成す
る。
(2)R-Naと同様分離が不完全でSAR層中に残留したSBRがS
ARの再生剤であるHClと接触して生成する。
R-Na生成を少なくする方法は種々研究され代表的には特
許第1027750号によつてすでに解決されている。
R-Cl生成の主原因(1)はNaOHの品質向上によつて問題は
小さくなつている。(2)については従来の技術では分離
移送が不完全でSAR層に全SBRの1〜2%程度のSBRが残
留し再生毎にこれが蓄積されるため平衡状態では混合樹
脂層のR-Clは全SBRの20数%の値となつている。
従来の樹脂の分離移送方法を第8図に基づいて説明す
る。
逆洗によつて混合樹脂層をSAR層1とSBR層2の2つの層
に分離した後塔下部からスルージング水をLV2.5m/
時程度でスルージング水導入等3から導入し、SAR層2
を若干流動させながら塔上部の加圧水導入管4から加圧
水又は加圧空気導入管5から加圧空気を導入してSBRを
アニオン再生塔へ移送する。
移送管6の開口部は第8図では塔中心軸上に設けられて
いるが、塔壁近くに設けられている場合もあり、又樋を
利用しているものもある。又開口部の高さは両樹脂層の
境界面の若干下部とするのが普通である。
このような移送を行う際には、第9図に示す如くSBR
2′が数mm〜20数mm残留することは避けられない。
この理由は塔壁に近いSBR程移送管の開口部に達するの
に時間がかかり、その間に開口部付近の樹脂が移送さ
れ、かつ塔下部からのスルージング水により樹脂面が平
面となり、開口部と樹脂層面との間にある距離が生じSB
Rは移送されなくなつてしまうからである。
この現象はスルージング水量を増しSAR層の展開率を大
きくしても、又開口部の高さ、形状を変えても同じよう
に起こり、SBRの完全な分離移送は達成されない。
これら残留したSBRはSARの再生剤のHClと接触してR-Cl
が生成してしまう。
〔発明が解決しようとしている問題点〕
本発明は前記(2)の問題を解決するものであり、分離移
送時残留するSBRを出来るだけ少なくし、イオン交換時
における処理水質を向上せしめようとするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、比重の異なる2種類のイオン交換樹脂を充填
した塔において逆洗によつてイオン交換樹脂を2層に分
離した後塔上部から加圧水又は加圧空気を、塔下部から
スルージング水を導入して大部分の比重の小さいイオン
交換樹脂を樹脂移送管により移送し、該移送後に、比重
の大きいイオン交換樹脂層上に残留している少量の比重
の小さいイオン交換樹脂を更に分離する方法において、
比重の大きいイオン交換樹脂を流動状態に保ちながら、
塔の片側から塔壁に沿つて設けた水吹き出し部から水を
吹き出し、該水の吹き出し部の反対側の塔壁近くに設け
た樹脂移送管の開口部に向う比重の小さいイオン交換樹
脂の流れを起し、該イオン交換樹脂を樹脂移送管の開口
部に集めながら、又は集めた後該開口部から比重の小さ
いイオン交換樹脂を抜き出して移送することを特徴とす
るイオン交換樹脂の分離移送方法であつて、従来の分離
移送方法の問題点を解決すべく実用規模の直径の大きい
塔を用いて鋭意研究した結果、本発明をなすに到つたも
のである。
以下、図面に基づいて本発明を詳しく説明する。
本発明は第1図に示す如く比重の大きいSAR層1の上に
残留している斜線部で示す比重の小さいSBR2′を分離
移送するに当つて樹脂分離境界面の近傍、好ましくは下
部で、かつ塔片側の塔壁に沿つて移送用スルージング管
8を、そしてその反対側の位置に樹脂移送管6の開口部
6′を設け塔下部集水装置から管3を経て低流速逆洗水
Q1を導入し、SAR1を流動状態とし、更に前記移送用ス
ルージング管8からも上方に水Q2を吹き出させることに
より第2図及び第3図に示す如く樹脂移送管の開口部
6′周辺にSBRが集つてきたところ(図中斜線部)を移
送管上の樹脂移送弁7(第1図及び第3図参照)を開と
して移送管6を経て移送してしまうものである。
すなわち本発明はSAR層1を流動状態とし、かつ更に塔
片側に設け移送用スルージング管8から水を上方へ吹き
出させることによりSBR2′の開口部に向う流れを起
し、SBRを開口部周辺に集めた後排出するようにしたも
のである。
本発明で最も重要なものは移送用スルージング管8の位
置、吹き出す水の流速及び吹き出し方向である。
代表的な移送用スルージング管8の位置、吹き出し方向
は第3図及び第4図並びに第5図に示す如き方向が好ま
しい。第2図,第3図は塔壁に沿つて移送用スルージン
グ管8として曲管を設けたもので、水の吹き出し方向は
上方に向けて吹出すようになつている。この時一部、曲
管の両端から円周方向に吹き出すのも効果的である。第
4図及び第5図に示すものは直管を用いたもので塔壁に
向つて斜め上方に吹き出させ(第5図参照)塔壁とぶつ
かつて生じる反転流を利用している。この時も直管両端
から円周方向にも吹き出すようにすれば効果的である。
移送用スルージング管8よりこのように水を吹き出す
と、吹き出し口上部の樹脂面が盛り上がり、この盛り挙
がりが次々に移送管6の開口部6′の方に向かい全体と
して、SBR2′は開口部6′に向かつて流れていくので
ある。
開口部6′に向かうSBR2′の流れが強すぎると流れが
開口部側の塔壁にぶつかり反転流が生じ、この反転流が
生ずると一度集つたSBRが再び反転流にのつて分散して
しまう。それ故、吹き出し流速は樹脂移送管の開口部側
において反転流が生じないようにきめるのが好ましい。
実験の結果、塔断面積に対してLV0.5〜2m/時の
流速がよいことがわかつた。
曲管又は直管の両端からも吹き出させるのは塔壁近くの
SBRもスムーズに開口部に向かわせるためである。
又、樹脂分離境界面から移送用スルージング管8までの
距離は300〜600mm、好ましくは400〜500mm
である。この距離が小さいと水の吹き出しが突沸状態と
なり、又大きすぎると拡散してしまい効果が小さくな
る。
SARを流動状態とする塔下部集水装置からの逆洗水Q1
流速は移送用スルージング管8から水の吹き出しにより
移送管6の開口部6′へ向かつて流れるSBRがSAR層内に
もぐり込まないように、かつSARが流動状態となるよう
な量で導入する。実験の結果、この流速(Q1)はLV3〜
5m/時の低逆洗流速とするのがよいことがわかつた。
開口部に向かうSBRがSAR層にもぐり込まないようにする
にはこの流速は大きい方が好ましい。しかし大きすぎる
とSARの逆洗展開率が大きくなり移送後のSARの定量性に
誤差が生じやすいので、前記の範囲内の値とするのが好
ましい。
又、移送用スルージング管8からの吹き出しを間けつ的
に行う方が樹脂移送管開口部6′附近において反転流が
生じにくくなることがわかつた。水の吹き出し5〜30
秒、休止15〜60秒のように間つけ的に行うとSBRと
はつきりとした波状になつて開口部に向つて流れる。
第2図乃至第5図に示す如く樹脂移送管の開口部6′の
周辺にSBRが集まつたら、弁7を開としQ1,Q2及び塔上
部からの加圧水4又は加圧空気5を用いていつきに移送
してしまう。
以下本発明を復水脱塩装置の分離塔を例にして工程毎に
詳しく説明する。
第6図は本発明の実施態様の一例を示す説明図である。
脱塩塔(図示せず)から移送されてきた混合樹脂を分離
塔において逆洗水流入弁9逆洗排水弁10を開とし、L
V8〜10m/時で十分逆洗分離を行う。沈静後スルー
ジング水弁11を開とし、LV0.7〜1.5m/時で
スルージング水を導入し、かつ塔上部の加圧水弁12樹脂
移送管6の弁7を開とし弁9,10は閉として大部分の
SBR2をアニオン再生塔(図示せず)に移送する。
スルージング水流速をLV0.7〜1.5m/時と小さ
くすると、SAR層はほとんど実質的に流動せずSBR層のみ
が若干流動している。このような移送を行うと樹脂面は
移送用スルージング管側から開口部側に向けて傾斜して
いるが、均一にしたとすると第7図に示す如く開口部
6′はSAR層内に入つている状態となる位置にある。ス
ルージング水の流速を大きくするとその分SAR層の逆洗
展開率が大きくなり、アニオン再生塔へ移送されるSAR
が多くなり第7図に示す開口部6′と表層表面との距離
l′が小さくなり残留したSBR2の完全な移送には好ま
しくない。
次いで逆洗水排水弁10、低流速逆洗弁13を開とし、
他の弁は閉としLV3.5〜4.5m/時でSAR層を流
動状態とする。そして本発明の方法によつて残留SBRを
移送する。低流速逆洗弁13の開度は水温等を考慮し常
に一定のSARの展開率となるようにコントロールするこ
とが重要である。
次いで移送用スルージング水弁14を開としLV0.5
〜2m/時で移送用スルージング水を導入し、上部に向
つて吹き出させる。すると前述の如く吹き出し部の上部
の樹脂層が盛り上がり、第2図乃至第5図に示す如きSB
Rの流れができしだいに開口部に集まつていく。この工
程は0.5〜2分程度でよい。次いで弁7,13,14
を開とし、その他の弁は閉として移送管開口部6′のま
わりに集められたSBR2′を移送してしまう。
移送用スルージング水は連続的に吹き出してもよいが流
速が大きいと塔壁にぶつかつて反転流が生じSBRが集ま
りにくいことがあり、この危険を避けるため吹き出しを
間つけ的に行うのが好ましい。
吹き出し5〜30秒、休止15〜60秒と間けつ的に吹
き出すとLV1.5〜2.5m/時と流量を大きくして
も第2図乃至第5図に示す状態を容易に達成できる。こ
のような移送を数回くり返すことにより残留SBRは完全
にアニオン再生塔に移送されてしまう。
くり返す工程をまとめると下記の如くである。
なお、移送(1)及び(2)は同時にすることもできる。
以下に本発明の効果を明確にするために比較例並びに実
施例を記載する。
比較例1 内径1800φ,高さ5000mmの分離塔にSARとしてD
owex TG650C(登録商標)4500、SBRとしてDowex TG55
0A(登録商標)2000の混合樹脂を充てんし塔下部
から逆洗水をLV10m/時で導入し樹脂を2層に分離
した。ついで塔下部からのスルージング水をLV2.5
m/時で導入し、同時に塔上部から加圧水をLV4m/
時で導入しSBRを再生塔に移送した。樹脂移送管の開口
部は塔中心軸の1ケ所とし、75φのものを用いた。又
その位置は樹脂境界面から100mm下部に設けた。移送
後残留したSBRは全SBRの0.5〜0.6%であつた。
残留SBRの調査方法 移送後LV10m/時で40分間逆洗後、表層にあつま
つたSBRをすべてかきとり体積を測定した。
実施例1 比較例1と同一の大きさの塔を用いた。樹脂を比較例1
と同様に2層に分離した後、塔下部からのスルージング
水をLV1.2m/時、塔上部からの加圧水LV4m/
時で導入しSBRの大部分を移送し、次いで残留SBRの移送
を行つた。樹脂移送管開口部は第2図及び第3図に示す
構成とし、他の条件は比較例1と同じである。
<残留SBRの移送> 低流速逆洗水をLV4m/時で導入し、SARを流動状態
とした。更に樹脂分離面の450mm下に設けた移送用ス
ルージング水管からの水の吹き出しをLV1m/時で連
続的に1分間行い、ついで移送を1分間、LV5m/時
の逆洗分離を3分間行い、これらのくり返しを3回行つ
た。くり返し後前記移送工程のみを10分間行つた。
残留したSBRは全SBRの0.02〜0.035%であつ
た。
実施例2 実施例1の中で移送用スルージング水の吹き出しを15
秒休止を15秒とかんけつ的に行つた。他の条件は実施
例1と同じである。
残留したSBRは全SBRの0.015〜0.025%であつ
た。
実施例3 実施例1と同じ方法で充てん樹脂を下記の構成とした。
Dowex HGR-W2 Dowex TG550A 残留したSBRは全SBRの0.02〜0.035%であつ
た。
以上述べた如く本発明法によればSAR中に残留するSBRは
従来法の1/15〜1/40に減少できる。
それ故、生成するR-Cl(塩素型アニオン樹脂)の量を少
なくでき処理水質が大きく向上した。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法を説明するためのイオン交換樹脂の
分離装置の一例の縦断面図、第2図は第1図のA−A線
における横断面図、第3図は第1図の移送用スルージン
グ管8の作用を説明するための樹脂境界部分の一部縦断
面図、第4図は第1図乃至第3図と異なる形の移送用ス
ルージング管を設けた装置の第1図A−A線における断
面図、第5図は同スルージング管の作用を説明するため
の樹脂境界部分の一部縦断面図、第6図は本発明の一実
施例を説明するための装置の縦断面図、第7図は同樹脂
境界部分の一部断面を示し、第8図は従来例を説明する
ための装置の縦断面図、第9図は同樹脂境界部分の一部
縦断面図を示す。 1……SAR層、2……SBR層、3……スルージング水導入
管、4……加圧水導入管、5……加圧空気導入管、6…
…樹脂移送管、7……樹脂移送弁、8……移送用スルー
ジング管、9……逆洗水流入弁、10……逆洗排水弁、
11……スルージング水弁、12……加圧水弁、13…
…低流速逆洗弁、14……移送用スルージング水弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小山 一行 東京都港区港南1丁目6番27号 荏原イン フイルコ株式会社内 (72)発明者 水島 豊史 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】比重の異なる2種類のイオン交換樹脂を充
    填した塔において逆流によつてイオン交換樹脂を2層に
    分離した後塔上部から加圧水又は加圧空気を、塔下部か
    らスルージング水を導入して大部分の比重の小さいイオ
    ン交換樹脂を樹脂移送管により移送し、該移送後に、比
    重の大きいイオン交換樹脂層上に残留している少量の比
    重の小さいイオン交換樹脂を更に分離する方法におい
    て、比重の大きいイオン交換樹脂を流動状態に保ちなが
    ら、塔の片側から塔壁に沿つて設けた水吹き出し部から
    水を吹き出し、該水の吹き出し部の反対側の塔壁近くに
    設けた樹脂移送管の開口部に向う比重の小さいイオン交
    換樹脂の流れを起し、該イオン交換樹脂を樹脂移送管の
    開口部に集めながら、又は集めた後該開口部から比重の
    小さいイオン交換樹脂を抜き出して移送することを特徴
    とするイオン交換樹脂の分離移送方法。
  2. 【請求項2】前記水の吹き出し部を樹脂の表層より下部
    に設け、且つ水を上方向に吹き出すようにした特許請求
    の範囲第1項記載のイオン交換樹脂の分離移送方法。
  3. 【請求項3】水の吹き出しを間けつ的に行う特許請求の
    範囲第1項又は第2項記載のイオン交換樹脂の分離移送
    方法。
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