JPH0798187B2 - Aqueous solution purification method - Google Patents
Aqueous solution purification methodInfo
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- JPH0798187B2 JPH0798187B2 JP1193348A JP19334889A JPH0798187B2 JP H0798187 B2 JPH0798187 B2 JP H0798187B2 JP 1193348 A JP1193348 A JP 1193348A JP 19334889 A JP19334889 A JP 19334889A JP H0798187 B2 JPH0798187 B2 JP H0798187B2
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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、原子力発電所,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。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for treating impurities contained in water or wastewater in nuclear power plants, thermal power plants, pharmaceutical companies, etc., and particularly uses a precoat filter. The present invention relates to a method for purifying an aqueous solution.
[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。
プリコート濾過とは、何らかの支持体にプリコート材
で、ある厚みをもつ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。[Prior Art] Conventionally, in a precoat type filter for purifying water or wastewater in a nuclear power plant, a thermal power plant or the like, a powder ion exchange resin is used as a precoat material.
Precoat filtration is a general term for a method of forming a filtration layer having a certain thickness on a support with a precoat material and removing impurities contained therein by allowing the water to be treated to pass through the layer. There is a method in which a powder ion-exchange resin is pre-coated on a support element by hydraulic pressure and water to be treated is passed through the layer to purify it, and the apparatus is called a pre-coat 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 passage reaches a certain value. However, in many cases, the ion exchange capacity of the precoat material reached the specified differential pressure before it was used up effectively, and the backwashing time was the differential pressure control.
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 in nuclear power plants, all the waste pre-coated materials that have been backwashed and collected contain radioactive substances and are therefore subject to storage and storage, and the ever-increasing measures for them have been raised as new social problems.
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、採水寿命で延長できれば
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 the amount of waste, it has become necessary to extend the period from precoating to backwashing (water collection life with one precoating material) as long as possible. This does not mean that the differential pressure of the precoat material can be prevented from increasing and the life of the sampled water can be extended. It does not make sense unless the quality of the treated water is equal to or higher than that of the existing material.
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 becomes possible to improve the quality of treated water, it will also be effective in greatly reducing the radiation exposure of workers at nuclear power plants.
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 corresponding thereto, improvement of the precoat material is considered, and it has been devised to use ion exchange fibers as the precoat material (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 have not been able to achieve the above-mentioned object, because the effect is such that the precoat material does not physically generate cracks.
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。この
水中での適度な空隙率と圧密化防止能するイオン交換繊
維は一定の含水度の範囲を示すことが必要であるが、現
在までこの点についてなんら触れられていない。In order to extend the life of the precoat practically, it is required that the precoat layer composed of the ion exchanger has an appropriate porosity and is not consolidated when passing water. It is necessary for the ion-exchange fiber that has an appropriate porosity in water and an anti-consolidation property to exhibit a certain range of water content, but this point has not been mentioned so far.
また、水質向上にはプリコート層を構成するイオン交換
体が大きい比表面積と不純物の吸着容量を有することが
重要であるが、これにも含水度はおおきく影響してい
る。Further, in order to improve the water quality, it is important that the ion exchanger constituting the precoat layer has a large specific surface area and an adsorption capacity for impurities, but the water content also greatly affects this.
本発明は、かかる従来技術の欠点を解消し、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。An object of the present invention is to provide a method for purifying an aqueous solution, which eliminates the above-mentioned drawbacks of the prior art, prolongs the filtration life of a precoat, and improves the quality of treated water as compared with 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 for Solving the Problems] That is, the present invention has the following configuration.
水溶液をプリコート濾過器で浄化する方法において、プ
リコート材として粉末イオン交換樹脂及びイオン交換ポ
リマと補強用ポリマからなるイオン交換繊維を用い、か
つ該イオン交換ポリマと補強用ポリマからなるイオン交
換繊維の含水度が1.0〜3.0であることを特徴とする水溶
液の浄化方法。In a method for purifying an aqueous solution with a precoat filter, a powder ion exchange resin and an ion exchange fiber composed of an ion exchange polymer and a reinforcing polymer are used as a precoat material, and the water content of the ion exchange fiber composed of the ion exchange polymer and the reinforcing polymer is used. A method for purifying an aqueous solution, wherein the degree is 1.0 to 3.0.
以下、本発明を詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail.
本発明で用いるイオン交換繊維の形態は特に限定はな
く、含水度1.0〜3.0の範囲で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必要である。The form of the ion-exchange fiber used in the present invention is not particularly limited, and any ion-exchange polymer having a fiber form in the range of water content of 1.0 to 3.0 may be used. It is necessary that the fiber is composed of an ion exchange polymer and a reinforcing polymer in order to efficiently suppress the consolidation of the layer.
ここで含水度とはNa型(Cl型)のカチオン(アニオン)
交換体をイオン交換水に十分浸漬した後、遠心脱水して
表面の水分を除去し、ただちに重量(W)を測定し、さ
らにそれを絶乾した後重量(W0)を測定して次式より求
めた値である。Here, the water content is a Na-type (Cl-type) cation (anion).
After sufficiently immersing the exchanger in ion-exchanged water, centrifugal dehydration was performed to remove surface water, and then the weight (W) was immediately measured, and the weight was immediately dried, and then the weight (W 0 ) was measured to obtain the following formula. It is the value obtained from the above.
含水度=(W−W0)/W0 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。Moisture content = (W−W 0 ) / W 0 There is no particular limitation on the mixing mode of the ion-exchange polymer and the reinforcing polymer. For example, a core-sheath containing an ion-exchange polymer as the main component of the sheath component and a reinforcing polymer as the core component. Mold fibers, multicore mixed and multicore composite fibers are preferably used. In particular, the multi-core type composite fiber is preferable because it has sufficient mechanical strength, is effective in preventing consolidation, and has 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,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。The ion exchange polymer is not particularly limited, and examples thereof include polymers obtained by introducing ion exchange groups into polystyrene type, polyacrylic type, polyamide type, polyester type, polyvinyl alcohol type, polyphenol type, poly-α-olefin type compounds and the like. it can. In particular, a polymer obtained by introducing an ion exchange group into a crosslinked and insolubilized polystyrene-based 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。Further, examples of the reinforcing polymer include, but are not limited to, poly-α-olefin, polyamide, polyester, polyacrylic and the like. Among them, poly-α-olefins are preferable in the production of ion exchange fibers because they have excellent chemical resistance. Poly-α-olefins 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20〜70μm、特に30〜50μm(乾
燥状態)が最も好ましい。The diameter of such an ion exchange fiber is preferably 15 to 100 μm from the viewpoint of having a high specific surface area and preventing the precoat layer from being consolidated. It is more preferably 20 to 70 μm, and most preferably 30 to 50 μm (dry state).
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0.1〜1mm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。The fiber length is preferably 0.1 to 1 mm for the purpose of maintaining an appropriate porosity of the precoat layer. More preferably from 0.15
Most preferably, it is 0.6 mm, particularly 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。As the cross-sectional shape of this fiber, various shapes other than a circular shape are used.
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6
0μm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−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 powder ion exchange resin in the present invention preferably has a particle size of 1 to 250 μm, more preferably an average particle size of 6
Those having a thickness of 0 μm or less are used. Specifically, powdered ion-exchange resin made by introducing ion-exchange groups into styrene-divinylbenzene copolymer, which has excellent chemical stability and ion-exchange performance, or ion-exchange resin made of acrylic acid-based monomer-divinylbenzene copolymer. It is possible to cite up to crushed ones.
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 the powder 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
アニオン交換基が挙げられるが、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 strong 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 or morpholine. Although the weakly basic anion-exchange group obtained by the above is mentioned, a strongly basic anion-exchange group is preferable from the viewpoint of processing 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, an aminocarboxylic acid group such as a sulfonic acid group, a phosphonic acid group, a carboxylic acid group and an iminodiacetic acid group is preferably used, but a sulfonic acid group is more preferable from the viewpoint of processing performance in the present invention.
本発明における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。As a specific method for producing the ion-exchange fiber in the present invention, a multi-core mixed or composite fiber composed of a polystyrene-based compound and poly-α-olefin is crosslinked to insolubilize the polystyrene part with a formaldehyde source under an acid catalyst, and then A method for producing by introducing an ion-exchange group by a known method, poly-
A method for producing mixed fibers by impregnating α-olefin fibers with styrene-divinylbenzene and introducing an ion-exchange group after copolymerization, ion-exchange groups for polyacrylonitrile / polyamide / polyester fibers by chemical modification or grafting. Can be introduced.
イオン交換繊維の含水度のコントロールは、イオン交換
繊維を形成するポリマの性質によって異なり、各々に適
した手法を用いるが、ポリスチレン系化合物の場合はポ
リスチレン部分の3次元的架橋度の割合を調節すること
によって比較的容易に幅を持たせることが可能であり、
化学修飾法・グラフト法などでイオン交換基を導入する
方法ではグラフト率を上下させることなどにより親水性
基あるいは疎水性基の割合を変えて調節する。The control of the water content of the ion-exchange fiber depends on the properties of the polymer forming the ion-exchange fiber, and a method suitable for each is used, but in the case of a polystyrene compound, the proportion of the three-dimensional crosslinking degree of the polystyrene part is adjusted. It is possible to give width relatively easily by
In the method of introducing an ion-exchange group by a chemical modification method or a graft method, the ratio of hydrophilic groups or hydrophobic groups is adjusted by changing the graft ratio.
ここで、イオン交換繊維の含水度1.0〜3.0の範囲あるこ
とが本発明において重要である。Here, it is important in the present invention that the water content of the ion exchange fiber is in the range of 1.0 to 3.0.
含水度は水中でのイオン交換体の体積,空隙率に大きく
影響を及ぼし、また不純物の吸着率にも影響を与える。
一般に、含水度が大きいイオン交換体の方が、不純物の
吸着容量は大きい傾向にある。The water content greatly affects the volume and porosity of the ion exchanger in water, and also affects the adsorption rate of impurities.
In general, an ion exchanger having a high water content tends to have a larger impurity adsorption capacity.
含水度が1.0よりも小さいと、イオン交換繊維自体の不
純物吸着容量が小さくなるため処理水の水質が悪化し、
また水中でのプリコート材の体積および空隙率が非常に
小さくなり、イオン交換繊維を混合することによって得
られる圧密化防止効果が大きく減少し、通水圧力が大き
くなって限界圧力に達するまでの期間が非常に短くなり
寿命延長効果が薄れる。また繊維自体が剛直になり、フ
ィレキシビリティーをもった繊維としての特性が劣る。When the water content is less than 1.0, the impurity adsorption capacity of the ion exchange fiber itself becomes small and the quality of the treated water deteriorates.
In addition, the volume and porosity of the precoat material in water becomes extremely small, the effect of preventing ion consolidation obtained by mixing the ion-exchange fibers is greatly reduced, and the water pressure increases until the critical pressure is reached. Is very short and the life extension effect is weakened. In addition, the fiber itself becomes rigid, and the characteristics as a fiber with fiexibility are inferior.
反対に含水度が5.0よりも大きくなるとイオン交換繊維
自体の不純物吸着容量は大きくなるが、それ以上に水中
でのプリコート材の体積および空隙率が非常に大きくな
って水中藻のような状態になり、圧密化防止効果は効果
大であるが、その分被処理水中の不純物、特にイオンが
リークし易い状態になり、処理水水質が大きく劣化する
という現象が起こり使用不可能となる。On the other hand, when the water content is more than 5.0, the ion-adsorption fiber itself has a large impurity adsorption capacity, but the volume and porosity of the precoat material in water becomes much larger, and it becomes a state like algae in water. Although the effect of preventing consolidation is large, impurities such as ions in the water to be treated are likely to leak, and the quality of the treated water is greatly deteriorated, making it unusable.
従って、とくに原子力復水処理等の水質を重視する用途
においては、不純物のリークを極めて小さくしなければ
ならないため含水度1.0〜3.0の範囲であることが必要で
ある。Therefore, particularly in applications where importance is attached to water quality such as nuclear condensate treatment, the water content must be in the range of 1.0 to 3.0 because the leakage of impurities must be made extremely small.
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,Ra],[R
c,Fa],[Fc,Rc,Fa][Fc,Fa,Ra][Fc,Rc,Ra][Rc,F
a,Ra][Fc,Rc,Fa,Ra]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[F
c,Rc,Ra]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。Here, the combination of the ion exchange fiber and the powder ion exchange resin as the precoat material in the present invention is [Fc, Ra], [R
c, Fa], [Fc, Rc, Fa] [Fc, Fa, Ra] [Fc, Rc, Ra] [Rc, F
a, Ra] [Fc, Rc, Fa, Ra], etc. are preferable considering the improvement of the outlet water quality, and especially [F] for purifying wastewater for nuclear power plants.
c, Rc, Ra] is most preferable. Here, Fc and Fa mean cation and anion exchange fibers, respectively, and Rc and Ra mean powder cation and powder anion exchange resins, 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。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。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.
It is more preferably 15 to 50%, further preferably 20 to 40%. This is because when the fiber content is low, the effect is small in terms of the proper porosity of the precoat layer, the effect of preventing consolidation and securing of a high specific surface area, and when the fiber content is too high, the porosity of the precoat layer becomes large and the life is reduced in terms of differential pressure. This is because the quality of the treated water is inferior. The ratio of cation exchanger / anion exchanger in the precoat material of the present invention is preferably 1/10 to 10
Although it is in the range of / 1, 1/2 to 10/1 is particularly preferable for purification of wastewater for nuclear power plants.
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入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 method of use as the precoat material is arbitrary, and for example, a powder cation / anion exchange resin and ion exchange fibers are stirred and mixed in water to form a floc, or a powder cation / anion exchange resin is used.
Anion-exchange resin is stirred and mixed in water to form a floc body, then ion-exchange fibers are mixed and stirred to form a floc body, which is a pre-coating method in one step, a step (multi-stage) pre-coating method, and a body feed pre-coating method. Method, or powder cation-anion exchange resin is stirred and mixed in water to pre-coat as a floc body,
Various combinations such as an over-precoating method of precoating ion-exchange fibers dispersed in water from the above are conceivable. Here, in terms of operation and maintenance,
A method of pre-coating in a single step by a usual method is preferable.
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, it is effective to combine it with the precoat method in consideration of the filtration mechanism such as the step precoat method and the overcoat precoat method.
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。本発明に用いるプリコート支持体としては、円
筒型,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。A dispersant such as a surfactant may be added during stirring and mixing. As the pre-coated support used in the present invention, all the usual pre-coated filters such as a cylindrical type and a leaf-shaped type or a normal-shaped filtration support used for ion exchange filtration can be used, and the system is currently generally used. The method can be applied as it 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2kg/cm2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。The thickness of the precoat layer is about 2 to 20 mm, preferably about 3 to 10 mm. In the present invention, the passage speed of the aqueous solution to be treated through the precoat layer is about 1 to 20 m / hr, and when the pressure loss reaches about 2 kg / cm 2 , backwash by a usual method, and the support is repeatedly used. .
本発明の適当な含水度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水質の向上を可能にし
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、かつ比表面積の大きい繊維
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
からである。The precoat material of the present invention, which uses the ion-exchange fiber having an appropriate water content and the powder ion-exchange resin, has a much longer life and improved water quality as compared with the conventional precoat material. It has a strong structure in which the thin precoated filter layer is made of powdered ion-exchange resin flocs with ion-exchange fibers at the core and integrated as a whole,
The mixture of the ion-exchange fibers has an appropriate bulkiness, prevents the phenomenon of consolidation during water passage, maintains the porosity necessary for ion exchange or adsorption, and the fiber itself having a large specific surface area is very effective. This is because it has such a good ion exchange function that impurities (colloids such as clads and ions) in the aqueous solution to be treated can be taken in between the grains of the entire precoat layer without waste.
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 will be 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=50/50(島数16)]を長さ0.3mm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℃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40
μm) 交換容量は次の方法で測定した。[Example] (Example 1) A multi-core sea-island type composite fiber [sea component polystyrene / island component polyethylene = 50/50 (number of islands 16)] that was spun was cut to a length of 0.3 mm to obtain a cut fiber. The cut fiber 1
Add 1 part by weight to a commercially available crosslinking / sulfonation solution consisting of 7.5 parts by volume of primary sulfuric acid and 0.07 part by weight of paraformaldehyde.
The mixture was reacted at 90 ° C. for 4 hours, further reacted at 100 ° C. for 3 hours and then washed with water. Next, it was treated with alkali and then activated with hydrochloric acid to obtain a cation exchange fiber having a sulfonic acid group. (Exchange capacity 3.5 meq / g-Na, fiber diameter approx. 40
The exchange capacity was measured by the following method.
0.1Nの水酸化ナトリウム50mlにこのカットファイバー1g
を入れ2時間振とうし、5ml正確にはかりとって中和滴
定によって計算する。1 g of this cut fiber in 50 ml of 0.1N sodium hydroxide
, Shake for 2 hours, accurately weigh 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℃の乾燥機中で48時間絶乾
して重量を測定して(W0)次式より含水度を求めた。In addition, the above-mentioned cut fiber converted to Na type was sufficiently immersed in ion-exchanged water, dehydrated with a household centrifugal dehydrator, and the weight (W) was measured, followed by drying in a dryer at 60 ° C for 48 hours. The weight was measured (W 0 ) and the water content was determined from the following formula.
含水度=(W−W0)/W0 上記カチオン交換繊維は含水度1.6であった。Water content = (W−W 0 ) / W 0 The cation exchange fiber had a water content of 1.6.
市販の粉末カチオン交換樹脂[“パウデックス”−PCH
(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]の混合体に上記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。Commercially available powder cation exchange resin ["Powdex" -PCH
(Organo Co., Ltd.), having sulfonic acid group, exchange capacity 5.0 meq / g] and commercially available powder anion exchange resin [“Powdex” -PAO (Organo Co.), having trimethylammonium group, exchange capacity 3.2 meq) /
The above ion-exchange fiber was added to the mixture of [g] in a ratio of 30% of the total amount to adjust the cation / anion ratio to 6/1.
内部にアクリルの支持板がついたカラム(50mmΦ)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。フロック体の全量は1.96
g(約1.0kg/m2)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/cm2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。Using a column (50 mmΦ) having an acrylic support plate inside, a filter paper was placed on the support plate, and the above-mentioned flock body was deposited on the filter paper to perform precoating. The total amount of flock is 1.96
g (about 1.0 kg / m 2 ). From the top, the differential pressure limit value of the precoat material at the nuclear power plant at the flow rate of 8 m / hr of the adjusted simulated liquid containing 5 ppm of amorphous iron (ferric hydroxide, average particle size 3.6 μm) in terms of iron and passing water until 1.75 kg / cm 2 being determined to was determined the filtration time (pre-coat life) and the average iron removal rate from the measurement of iron concentration.
その実験結果を表1に示す。The experimental results are shown in Table 1.
(実施例2) パラフォルムアルデヒドの量を0.03重量部とする以外は
実施例1と同様に反応を行い、次の性能を持ったカチオ
ン交換繊維を得た。(Example 2) Reaction was performed in the same manner as in Example 1 except that the amount of paraformaldehyde was 0.03 parts by weight to obtain a cation exchange fiber having the following properties.
(含水度2.5,交換容量3.5ミリ当量/g−Na,繊維径約40μ
m) このカチオン交換繊維を用いて実施例1と全く同様の実
験を行った。(Water content 2.5, exchange capacity 3.5 meq / g-Na, fiber diameter approx. 40μ
m) The same experiment as in Example 1 was conducted using this cation exchange fiber.
その実験結果を表1に示す。The experimental results are shown in Table 1.
(比較例1) パラフォルムアルデヒドの量を0.2重量部とする以外は
実施例1と同様に反応を行い、次の性能を持ったカチオ
ン交換繊維を得た。Comparative Example 1 A cation exchange fiber having the following properties was obtained by performing the same reaction as in Example 1 except that the amount of paraformaldehyde was 0.2 part by weight.
(含水度0.8,交換容量3.5ミリ当量/g−Na,繊維径約40μ
m) このカチオン交換繊維を用いて実施例1と全く同様の実
験を行った。(Water content 0.8, exchange capacity 3.5 meq / g-Na, fiber diameter approx. 40μ
m) The same experiment as in Example 1 was conducted using this cation exchange fiber.
その実験結果を表1に示す。The experimental results are shown in Table 1.
(比較例2) パラフォルムアルデヒドの量を0.01重量部とする以外は
実施例1と同様に反応を行い、次の性能を持ったカチオ
ン交換繊維を得た。(Comparative Example 2) A cation exchange fiber having the following properties was obtained by performing the same reaction as in Example 1 except that the amount of paraformaldehyde was 0.01 part by weight.
(含水度6.0,交換容量3.5ミリ当量/g−Na,繊維径約40μ
m) このカチオン交換繊維を用いて実施例1と全く同様の実
験を行った。(Water content 6.0, exchange capacity 3.5 meq / g-Na, fiber diameter approx. 40μ
m) The same experiment as in Example 1 was conducted using this cation exchange fiber.
その実験結果を表1に示す。The experimental results are shown in Table 1.
(比較例3) イオン交換繊維を用いない以外は実施例1と全く同様の
実験を行った。(Comparative Example 3) The same experiment as in Example 1 was carried out except that the ion exchange fiber was not used.
その実験結果を表1に示す。The experimental results are shown in Table 1.
この結果より従来の粉末イオン交換樹脂のみの系にくら
べ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ことが分かった。しか
し、その両方の効果がバランス良く現れるのはイオン交
換繊維の含水度が1.0〜5.0の範囲中にある時で、含水度
が小さすぎると差圧上昇が急でイオン交換繊維を混合さ
せた効果が現れず、またイオン交換繊維の不純物吸着容
量も劣り水質が悪化し、逆に含水度が大きすぎるとイオ
ン交換体空隙率が大きくなり過ぎ、不純物のリークが起
こり水質の悪化が顕著に見られることがわかった。From these results, it was found that the mixed system with ion-exchange fibers is very effective in suppressing the increase in differential pressure and improving the water quality of the water to be treated, as compared with the conventional system using only powder ion-exchange resin. However, both of these effects appear in a well-balanced manner when the water content of the ion-exchange fiber is in the range of 1.0 to 5.0.If the water content is too low, the differential pressure rises rapidly and the effect of mixing the ion-exchange fibers Does not appear, the ion adsorption fiber has a poor impurity adsorption capacity, and the water quality deteriorates. Conversely, if the water content is too large, the porosity of the ion exchanger becomes too large, and leakage of impurities occurs and the water quality is significantly deteriorated. I understood it.
また、許容範囲の1.0〜5.0の中でもそれぞれバランスが
あり、この処理方法を適用する場所により各々最適の含
水度を持つイオン交換繊維を選択することが必要であ
る。In addition, there is a balance within the allowable range of 1.0 to 5.0, and it is necessary to select ion exchange fibers having the optimum water content depending on the place where this treatment method is applied.
[発明の効果] 本発明に係る水溶液の浄化方法は、含水度が1.0〜3.0の
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。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。 [Effects of the Invention] In the method for purifying an aqueous solution according to the present invention, the ion exchange fiber having a water content of 1.0 to 3.0 serves as the core of the powder ion exchange resin to form a floc body, which imparts appropriate porosity and compressive strength. As a result, the service life of the precoat material has been dramatically extended, and the excellent ion exchange performance of the fiber having a large surface area has made it possible to improve the quality of treated water. This is a very simple method in which the ordinary precoat method can be used as it is, and is 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被爆を大きく低減する
ことができる。INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, the volume reduction of wastes of variously used precoat materials for water treatment is promoted, and the radiation exposure of a worker who is concerned at a nuclear power plant can be greatly reduced.
本発明が利用される被処理液は、限られたものではなく
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 in which the present invention is used is not limited and is applied to all those using a precoat filter,
It is especially 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・サブレッション
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
Fuel pool water, demineralizer backwash wastewater, steam generation blow water, wet water separator drain water, cavity water, depression pool water, core water, etc. Indicates.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審判の合議体 審判長 吉村 康男 審判官 山田 充 審判官 原 健司 (56)参考文献 特開 昭55−67384(JP,A) 特開 昭62−11593(JP,A) 特開 昭63−44988(JP,A) 特開 平1−159096(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── --Continued from the front page Judgment panel for referees Chief referee Yasuo Yoshimura Referee Mitsuru Yamada Referee Kenji Hara (56) References JP 55-67384 (JP, A) JP 62-11593 (JP, A) JP-A 63-44988 (JP, A) JP-A 1-159096 (JP, A)
Claims (1)
において、プリコート材として粉末イオン交換樹脂及び
イオン交換ポリマと補強用ポリマからなるイオン交換繊
維を用い、かつ該イオン交換繊維の含水度が1.0〜3.0で
あることを特徴とする水溶液の浄化方法。1. A method for purifying an aqueous solution by a precoat filter, wherein ion exchange fibers comprising a powder ion exchange resin and an ion exchange polymer and a reinforcing polymer are used as a precoat material, and the water content of the ion exchange fibers is 1.0 to. A method for purifying an aqueous solution, which is 3.0.
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JP1193348A JPH0798187B2 (en) | 1989-07-25 | 1989-07-25 | Aqueous solution purification method |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP1193348A JPH0798187B2 (en) | 1989-07-25 | 1989-07-25 | Aqueous solution purification method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0356188A JPH0356188A (en) | 1991-03-11 |
JPH0798187B2 true JPH0798187B2 (en) | 1995-10-25 |
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JP1193348A Expired - Fee Related JPH0798187B2 (en) | 1989-07-25 | 1989-07-25 | Aqueous solution purification method |
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JPS5567384A (en) * | 1978-10-09 | 1980-05-21 | Japan Organo Co Ltd | Treatment of aqueous solution using ion exchange fiber and ion exchange resin fine particle |
JPS6211593A (en) * | 1985-07-08 | 1987-01-20 | Toray Ind Inc | Production of ultrapure water |
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JPH01159096A (en) * | 1987-12-16 | 1989-06-22 | Hitachi Ltd | Ion exchange filtering method |
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1989
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