JPH10192836A - 水系の防食方法 - Google Patents

水系の防食方法

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JPH10192836A
JPH10192836A JP9002218A JP221897A JPH10192836A JP H10192836 A JPH10192836 A JP H10192836A JP 9002218 A JP9002218 A JP 9002218A JP 221897 A JP221897 A JP 221897A JP H10192836 A JPH10192836 A JP H10192836A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 水系の補給水又は保有水をイオン交換処理し
て腐食性イオンとシリカ及び/又はCaイオンの一部を
除去して適当な濃度に制御することにより、水系の腐食
及びスケール障害を防止する方法において、イオン交換
のための装置を小型化して、再生のための手間や薬剤
量、排水量等を低減する。 【解決手段】 カチオン交換樹脂でCaイオンを除去す
ると共に、アニオン交換樹脂でシリカ及び腐食性イオン
を除去する。アニオン交換樹脂のシリカ貫流点以降、又
は、カチオン交換樹脂のCaイオン貫流点以降もシリカ
濃度又はCaイオン濃度の平均値が所定値に達するまで
は水の供給を継続する。 【効果】 貫流点以前の処理水と貫流点以降の処理水と
を供給することにより、1塔のアニオン交換塔又はカチ
オン交換塔で、適度なシリカ濃度又はCaイオン濃度の
水を供給することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は水系の防食方法に係
り、特に、水系の補給水又は保有水をイオン交換処理す
ることにより、防食性イオンを適度な濃度に維持した上
で腐食性イオンを除去し、これにより、水系における炭
素鋼、ステンレス鋼、銅、銅合金などの金属の腐食を効
果的に抑制すると共に、シリカ系スケール及び炭酸カル
シウム系スケールの生成を防止する方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び先行技術】開放、密閉循環冷却水系、
蓄熱水系、密閉冷温水系などの淡水系で使用される各種
機器や配管等の基材として、炭素鋼、ステンレス鋼、
銅、銅合金等が使用されている。淡水中に浸漬使用され
ているこれらの基材は、補給水から持ち込まれる塩化物
イオン(Cl- )、硫酸イオン(SO4 2- )等により腐
食され、孔食を発生させる。そこで、このような淡水系
と接する金属材の腐食を抑制する方法として、従来、水
系の水を防食性アニオンを担持したアニオン交換樹脂に
接触させると共に、低分子量ポリマーを添加する方法が
提案されている(特開平6−158364号公報)。
【0003】この方法では、Cl- ,SO4 2- 等の水中
の腐食性イオンをOH- ,HCO3 -等の防食性アニオン
を担持したアニオン交換樹脂と接触させてアニオン交換
することにより、水中の腐食性イオン濃度が低減し、水
系の腐食性が緩和される。また、低分子量ポリマーの皮
膜形成促進作用により、アニオン交換で溶出したHCO
3 -等と水系由来のCa2+等とが金属表面に防食皮膜を形
成し、金属の腐食はより一層確実に抑制される。
【0004】また、このような水系の防食処理に当り、
アニオン交換樹脂として再生の容易なOH- 型弱塩基性
アニオン交換樹脂又はCO3 2- 型強塩基性アニオン交換
樹脂の使用を可能とするために、水系への補給水又は水
系の保有水をpH5以下に調整した後、アニオン交換樹
脂と接触させる方法も提案されている(特開平7−31
6852号公報)。
【0005】ところで、このような水系の防食処理に当
り、Caイオン及びシリカは防食性皮膜を形成する防食
性イオンとして機能する反面、スケール生成成分でもあ
ることから、これらは、水系内に適量存在するようにす
ることが望まれる。
【0006】例えば、シリカは、冷却水系等においては
30〜150mg/Lの範囲となるようにするのが良く
(ただし、シリカ系スケールの防止剤を使用する場合に
は上限は400mg/L)、シリカ濃度が30mg/L
未満であると防食性皮膜の形成にシリカ成分が不足し、
防食性が低下する。シリカ濃度が高過ぎると防食性は向
上する反面ケイ酸マグネシウムを主体とするシリカ系ス
ケールが生成してスケール障害をもたらす。従って、5
倍濃縮で運転している冷却水系では、補給水のシリカ濃
度は30mg/L(=150÷5)以下となるようにす
る必要がある。
【0007】このようなことから、Cl- やSO4 2-
の腐食性イオンをアニオン交換樹脂で除去するに当り、
腐食性イオンの除去能はあるが、シリカの除去能はない
HCO3 型アニオン交換樹脂と、腐食性イオン及びシリ
カの除去能を有するOH型強塩基性アニオン交換樹脂と
を併用し、両アニオン交換樹脂の処理水を適当な割合で
水系に供給することにより、水系のシリカ濃度を適度な
濃度に制御する方法が提案されている(特願平7−33
4883号)。この方法は、具体的にはHCO3 型アニ
オン交換樹脂のアニオン交換塔とOH型強塩基性アニオ
ン交換樹脂のアニオン交換塔とを並列配置して、各塔へ
の通水量を制御することで実施される。
【0008】一方、Caイオンも防食性皮膜の形成に有
用であり、防食性の面からはその濃度は高い方が望まし
いが、Caイオン濃度が高過ぎるとカルシウム系スケー
ルを生成してスケール障害をもたらす。
【0009】このため、Caイオン濃度は、カルシウム
塩、例えば炭酸カルシウムの過飽和状態でスケールが生
成しない範囲に調整する必要がある。なお、この過飽和
度は、水系のM−アルカリ度、スケール防止剤の有無、
スケール防止剤の種類及び量によって左右されるので、
Caイオン濃度の上限は一概に設定することは困難であ
り、適用する水系毎に目標とするCaイオン濃度を設定
する。
【0010】このCaイオンの除去に関して、特開平7
−316852号公報には、pH5以下に調整するため
の手段として、カチオン交換樹脂を用いると、Mアルカ
リ成分も除去され有利である旨の記載がある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】特開平6−15836
4号公報,同7−316852号公報記載の方法では、
水系のシリカ濃度を適当な濃度に維持するための考慮が
なされておらず、防食性皮膜形成のためのシリカが不足
する恐れがある。
【0012】特願平7−334883号記載の方法で
は、水系のシリカ濃度を適当な濃度に維持することがで
きるが、この方法では、アニオン交換塔を2塔設置する
必要があり、装置の大型化、再生のための手間や薬剤
量、排水量等の増大といった問題がある。
【0013】同様に、カチオン交換樹脂を用いてCaイ
オンを除去し、水系内のCaイオン濃度を適当な濃度に
維持する場合においても、バイパス配管を設けるなどし
て、カチオン交換塔を通水する水とカチオン交換塔を通
水しない水との割合を調整する必要があり、装置や操作
が複雑となるという問題がある。
【0014】即ち、従来法で、腐食性イオンの除去と、
シリカ及びCaイオンの一部除去とを行う場合には、図
4に示す如く、2塔のアニオン交換塔2a,2bと1塔
のカチオン交換塔1aとバイパス配管1bが必要とな
る。
【0015】本発明は上記従来の問題点を解決し、水系
の補給水又は保有水をイオン交換処理して腐食性イオン
を除去することにより水系の腐食性を低減すると共に、
シリカ及び/又はCaイオンを除去して水系内のシリカ
濃度及び/又はCaイオン濃度を適当な濃度に制御する
ことにより、スケール障害を防止した上で水系の防食性
を高める水系の防食方法において、イオン交換のための
装置を小型化し、再生のための手間や薬剤量、排水量等
を低減する方法を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】請求項1の水系の防食方
法は、水系に供給する水又は水系から取り出した水をO
H型強塩基性アニオン交換樹脂と接触させて腐食性イオ
ンを除去した後、該水系に供給する水系の防食方法にお
いて、該アニオン交換樹脂がシリカ貫流点に到達した後
も、該アニオン交換樹脂と接触して得られる水のシリカ
濃度が所定値に達するまでは更に該アニオン交換樹脂と
接触した水の該水系への供給を継続することを特徴とす
る。
【0017】請求項2の水系の防食方法は、水系に供給
する水又は水系から取り出した水をカチオン交換樹脂と
接触させた後、アニオン交換樹脂と接触させて腐食性イ
オンを除去し、次いで該水系に供給する水系の防食方法
であって、該カチオン交換樹脂がCaイオン貫流点に到
達した後も、該カチオン交換樹脂と接触して得られる水
のCaイオン濃度が所定値に達するまでは更に該カチオ
ン交換樹脂と接触した水の該アニオン交換樹脂への供給
を継続することを特徴とする。
【0018】請求項3の水系の防食方法は、水系に供給
する水又は水系から取り出した水をカチオン交換樹脂と
接触させた後、OH型強塩基性アニオン交換樹脂と接触
させて腐食性イオンを除去し、次いで該水系に供給する
水系の防食方法であって、該アニオン交換樹脂がシリカ
貫流点に到達した後も、該アニオン交換樹脂と接触して
得られる水のシリカ濃度が所定値に達するまでは更に該
アニオン交換樹脂と接触した水の該水系への供給を継続
し、該カチオン交換樹脂がCaイオン貫流点に到達した
後も、該カチオン交換樹脂と接触して得られる水のCa
イオン濃度が所定値に達するまでは更にカチオン交換樹
脂と接触した水の該アニオン交換樹脂への供給を継続す
ることを特徴とする。
【0019】アニオン交換樹脂で腐食性イオン及びシリ
カを除去するには、シリカのイオン交換能を有するOH
型強塩基性アニオン交換樹脂を充填したアニオン交換塔
を用いるが、この場合、図3(a)に示す如く、アニオ
ン交換樹脂の再生後、通水開始初期においては、シリカ
及びCl- イオン等の腐食性イオンはアニオン交換され
てアニオン交換樹脂に捕捉されるため、処理水のシリカ
濃度及びCl- イオン濃度は低い。しかし、通水を継続
してアニオン交換樹脂のイオン交換容量を超えるとシリ
カが流出するようになる。この点を「シリカ貫流点」と
称す。ただし、Cl- イオンやSO4 2- イオン等の腐食
性イオンはシリカよりも流出し難いため、処理水中のこ
れらの腐食性イオンの濃度は低い。一般に、Cl- イオ
ンの貫流点に到る採水量はシリカの貫流点に到る採水量
の1.5倍であり、本発明では、この間の水は水系に供
給することができる。
【0020】請求項1の方法では、このシリカ貫流点以
降も、腐食性イオンの流出前であれば、再生後のアニオ
ン交換塔から採取した全処理水の平均シリカ濃度(図3
(a)の破線で示される濃度)が許容値に達するまで
は、シリカが流出したアニオン交換処理水を水系に供給
する。これにより、1塔のアニオン交換塔で、腐食性イ
オンを含まず、かつ、適当なシリカ濃度の水を水系に供
給することができ、水系のシリカ濃度を適当な濃度に維
持することにより、スケール障害を防止した上で防食性
を高めることができる。
【0021】同様に、カチオン交換樹脂でCaイオンを
除去する場合にも、図3(b)に示す如く、カチオン交
換樹脂の再生後、通水開始初期においては、Caイオン
はカチオン交換されてカチオン交換樹脂に捕捉されるた
め処理水のカルシウム硬度は低い。しかし、通水を継続
してカチオン交換樹脂のイオン交換容量を超えるとCa
イオンが流出するようになる。この点を「Caイオン貫
流点」と称す。
【0022】請求項2の方法では、このCaイオン貫流
点以降も、再生後のカチオン交換塔から採取した全処理
水の平均カルシウム硬度(図3(b)の破線で示される
濃度)が許容値に達するまでは、Caイオンが流出した
カチオン交換処理水を水系に供給する。これにより、1
塔のカチオン交換塔で、適当なCaイオン濃度の水を水
系に供給することができ、水系のCaイオン濃度を適当
な濃度に維持することにより、スケール障害を防止した
上で防食性を高めることができる。
【0023】請求項3の方法によれば、上記請求項1,
2の方法を組み合せることにより、良好な効果が得られ
る。
【0024】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の水
系の防食方法を詳細に説明する。
【0025】図1(a),(b),(c)は本発明の水
系の防食方法の実施の形態を示す系統図である。
【0026】本発明の方法は、水系への補給水又は水系
の保有水(以下「原水」と称す。)をイオン交換処理し
て、腐食性イオンと、シリカ及び/又はCaイオンの一
部を除去して水系に供給する方法であるが、前述の如
く、Caイオンはカチオン交換樹脂で除去され、腐食性
イオンはHCO3 型弱塩基性アニオン交換樹脂又はOH
型強塩基性アニオン交換樹脂で除去され、シリカはOH
型強塩基性アニオン交換樹脂で除去されることから、本
発明においては、原水の水質に応じて、例えば、次のよ
うなイオン交換処理を行う。
【0027】 原水のシリカ濃度が高く、カルシウム
硬度が低く、原水中のシリカの一部と腐食性イオンを除
去する必要がある場合:図1(a)に示す如く、原水を
OH型強塩基性アニオン交換樹脂2Aを充填したアニオ
ン交換塔2のみに通水し、処理水を水系に供給する。
【0028】 原水のシリカ濃度が低く、カルシウム
硬度が高く、原水中のCaイオンの一部と腐食性イオン
を除去する必要がある場合:図1(b)に示す如く、原
水をカチオン交換樹脂1Aを充填したカチオン交換塔1
及びHCO3 型弱塩基性アニオン交換樹脂2Bを充填し
たアニオン交換塔2に順次通水して処理水を水系に供給
する。
【0029】 原水のシリカ濃度及びカルシウム硬度
が共に高く、原水中のシリカ及びCaイオンの一部と腐
食性イオンを除去する必要がある場合:図1(c)に示
す如く、原水をカチオン交換樹脂1Aを充填したカチオ
ン交換塔1及びOH型強塩基性アニオン交換樹脂2Aを
充填したアニオン交換塔2に順次通水して処理水を水系
に供給する。
【0030】なお、上記〜において、「シリカ濃度
又はカルシウム硬度が低い」とは、水系においてスケー
ルが生成しない濃度であることを言い、「シリカ濃度又
はカルシウム硬度が高い」とは、水系においてスケール
が生成する濃度であることを言う。ただし、この濃度
は、濃縮運転を行っている水系では、その濃縮度を考慮
した値である。
【0031】しかして、本発明においては、スケールの
生成に到らない水系への供給水のシリカ濃度及びカルシ
ウム硬度の上限値を予め設定しておき(以下、この値を
「シリカ設定値」又は「Caイオン設定値」と称
す。)、上記,のイオン交換処理において、カチオ
ン交換塔のカチオン交換樹脂がCaイオン貫流点に到達
し、Caイオンが流出するようになった後も、当該カチ
オン交換塔からの全流出水のカルシウム硬度の平均値、
即ち、再生後の通水開始からその時点までにカチオン交
換塔から流出した全流出水について求めたカルシウム硬
度の平均値がCaイオン設定値以下であれば、カチオン
交換塔の採水を継続する。そして、この平均値がCaイ
オン設定値を超えるようになった時点でカチオン交換塔
の採水を停止してカチオン交換樹脂を再生する。
【0032】同様に、上記,のイオン交換処理にお
いて、アニオン交換塔のアニオン交換樹脂がシリカ貫流
点に到達し、シリカが流出するようになった後も、当該
アニオン交換塔からの全流出水のシリカ濃度の平均値、
即ち、再生後の通水開始からその時点までにアニオン交
換塔から流出した全流出水について求めたシリカ濃度の
平均値がシリカ設定値以下であれば、アニオン交換塔の
採水を継続する。そして、この平均値がシリカ設定値を
超えるようになった時点でアニオン交換塔の採水を停止
してアニオン交換樹脂を再生する。
【0033】このようにすることで、水系に供給される
水は、シリカ濃度及び/又はカルシウム硬度が経時的に
上昇する濃度勾配を持つものとなり、採水の終期ではス
ケール障害に到るようなシリカ濃度又はカルシウム硬度
の水が供給されることとなる。しかし、一般に、冷却水
系の保有水(循環水)の滞留時間は30〜300時間程
度と長く、一方、通常のイオン交換樹脂の再生サイクル
(通水継続時間)は数時間程度であり、水系に供給され
たこのような濃度勾配を持つ水は水系内で十分に混合さ
れた状態とみなすことができる。このため、本発明の方
法に従って、アニオン交換塔又はカチオン交換塔からの
流出水のシリカ濃度又はカルシウム硬度の平均値を基準
としても何ら支障をきたすことはない。
【0034】このように、本発明では、アニオン交換樹
脂によるシリカの除去に当り、アニオン交換樹脂がシリ
カ貫流点に到達するまでは、シリカを殆ど含まないアニ
オン交換塔流出水を水系に供給し、アニオン交換樹脂が
シリカ貫流点に到達し、アニオン交換塔流出水中にシリ
カが含まれるようになっても更に水系への供給を継続
し、このシリカ貫流点以前の流分とシリカ貫流点以降の
流分との割合を調節することにより、換言すれば、シリ
カ貫流点以降の採水時間を調節することにより、水系に
供給するアニオン交換塔流出水のシリカ濃度の平均値を
シリカ設定値以下に抑える。これによりシリカ系スケー
ルによるスケール障害を防止した上で、防食性皮膜の形
成に有効なシリカを水系内に存在させることが可能とな
る。
【0035】同様に、カチオン交換樹脂によるCaイオ
ンの除去に当り、カチオン交換樹脂がCaイオン貫流点
に到達するまでは、Caイオンを殆ど含まないカチオン
交換塔流出水を水系に供給し、カチオン交換樹脂がCa
イオン貫流点に到達し、カチオン交換塔流出水中にCa
イオンが含まれるようになっても更に水系への供給を継
続し、このCaイオン貫流点以前の流分とCaイオン貫
流点以降の流分との割合を調節することにより、換言す
れば、Caイオン貫流点以降の採水時間を調節すること
により、水系に供給するカチオン交換塔流出水のCaイ
オン濃度の平均値をCaイオン設定値以下に抑える。こ
れによりカルシウム系スケールによるスケール障害を防
止した上で、防食性皮膜の形成に有効なCaイオンを水
系内に存在させることが可能となる。
【0036】アニオン交換塔流出水のシリカ濃度の平均
値がシリカ設定値に達したときは、アニオン交換塔の採
水を停止し、1〜10重量%程度のNaOH水溶液等の
アルカリ水溶液を用いてOH型強塩基性アニオン交換樹
脂を再生する。
【0037】なお、腐食性イオンの除去に用いるHCO
3 型弱塩基性アニオン交換樹脂は1〜8重量%程度のN
aHCO3 水溶液を用いて再生する。
【0038】一方、カチオン交換塔流出水のカルシウム
硬度の平均値がCaイオン設定値に達したときは、カチ
オン交換塔の採水を停止し、1〜10重量%程度のHC
l水溶液等の酸水溶液を用いてカチオン交換樹脂を再生
する。
【0039】ところで、イオン交換樹脂の再生に当り、
当該イオン交換樹脂を100%完全に再生するために
は、多量の再生剤を必要とする。即ち、イオン交換樹脂
の再生に当り、完全再生の40〜60%程度の再生レベ
ルまでは、使用した再生剤量とイオン交換樹脂の再生率
とがほぼ比例しているが、再生レベルがそれ以上高くな
ると再生効率は非常に悪くなり、必要とする再生剤量が
著しく多量となる。
【0040】従って、本発明では、イオン交換樹脂の再
生レベルは再生効率の高い、完全再生の40〜60%程
度で止め、再生剤量や再生時間を低減するのが好まし
い。
【0041】また、特に、図1(b),(c)に示す如
く、カチオン交換塔とアニオン交換塔とを直列に配置し
て処理する場合、カチオン交換塔の再生サイクルとアニ
オン交換塔の再生サイクルとが同一となるように、各イ
オン交換樹脂の再生レベルを調節するのが有利である。
【0042】本発明では、カチオン交換塔及び/又はア
ニオン交換塔の再生レベルと再生サイクルを調整するの
みで、アニオン交換塔を2塔並列配置したり、バイパス
配管を設けたりすることなく、水系に、腐食性イオンを
含まず、かつ、シリカ及び/又はCaイオンの一部を除
去してその濃度を適当な濃度に調整した水を供給するこ
とができる。このため、水系の腐食及びスケールの防止
において、装置の小型化、簡易化を図ると共に、再生操
作の軽減を図ることができる。
【0043】なお、アニオン交換塔及び/又はカチオン
交換塔の流出水は一旦貯槽に受けてから水系に供給して
も良い。また、採水の停止時期は、水系のシリカ濃度又
はカルシウム硬度の測定値に基いて決定しても良い。
【0044】本発明においては、更にスケール防止剤を
用いても良い。この場合、用いるスケール防止剤には特
に制限はなく、従来公知のポリアクリルアミドの部分加
水分解物等のシリカ系スケール防止剤を用いることがで
き、その添加量は水系の保有水量に対して1〜100m
g/L程度とするのが好ましい。
【0045】また、必要に応じて、無機リン酸塩(正リ
ン酸塩や重合リン酸塩)や有機リン酸エステル、ホスホ
ン酸類、亜鉛、ニッケル塩、タングステン酸塩、モリブ
デン酸塩、亜硝酸塩、ホウ酸塩、ケイ酸塩、オキシカル
ボン酸塩、ベンゾトリアゾール、メルカプトベンゾチア
ゾール等の防食剤や、前述の如く、リグニン誘導体、タ
ンニン酸類、デンプン等の多糖類等のスケール防止剤等
を併用してもよい。
【0046】更にまた、前記特開平6−158364号
公報記載の方法と同様に、水に低分子量ポリマーを添加
しても良い。低分子量ポリマーの添加により、イオン交
換で水中に溶出したOH- ,HCO3 -等の防食性アニオ
ンと水系由来のCa2+,SiO2 等の防食性成分との均
一な防食皮膜の形成が促進され、腐食がより一層確実に
抑制される。
【0047】この場合、低分子量ポリマーとしては、分
子量500〜100,000、特に1000〜20,0
00程度の水溶性のポリマー、具体的には、マレイン酸
−イソブチレン共重合体、ポリアクリル酸、ポリアクリ
ルアミドの部分加水分解物、アクリル酸−アリロキシ−
2−ヒドロキシプロパンスルホン酸共重合体、アクリル
酸−ヒドロキシエチルメタクリル酸共重合体、アクリル
アミドとアリルスルホン酸共重合体、アクリル酸−マレ
イン酸共重合体、アクリル酸−スチレン共重合体、アク
リル酸−スチレンスルホン酸共重合体、ポリマレイン
酸、ポリスチレンスルホン酸、アクリル酸−イタコン酸
共重合体、ポリイタコン酸、アクリル酸−アクリロニト
リル共重合体、アクリル酸−ビニルスルホン酸共重合
体、メチルビニルエーテル−マレイン酸共重合体など公
知の低分子量ポリマーが挙げられる。
【0048】このような低分子量ポリマーの添加量は原
水の水質によっても異なるが、通常の場合、保有水に対
して0.1〜500mg/Lである。
【0049】なお、低分子量ポリマーの添加時期には特
に制限はないが、通常の場合、前記アニオン交換樹脂に
よる処理の後とするのが好ましい。
【0050】このような本発明の方法は、腐食性イオン
としてのCl- ,SO4 2- とシリカ及び/又はCaイオ
ンを含有する水系、例えば淡水系であって、水が濃縮さ
れる水系の防食に極めて有効である。
【0051】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。
【0052】なお、実施例及び比較例で用いた原水A,
B,Cの水質は下記表1に示す通りである。
【0053】
【表1】
【0054】実施例1 図2に示すパイロット試験装置を用いてスケール防止効
果、腐食防止効果の確認を行った。
【0055】図2において、1はカチオン交換塔、2は
アニオン交換塔、3は原水槽、4は冷却塔、5は熱交換
器、6はテストピースカラム、7はスケール防止剤貯槽
である。
【0056】原水は、ポンプP1 により、配管11、カ
チオン交換塔1、配管12、アニオン交換塔2及び配管
13を経て冷却塔4の保有水槽4Aに補給される。この
保有水槽4Aには、スケール防止剤貯槽7のスケール防
止剤がポンプP2 により配管14を経て添加されてい
る。冷却水は、水槽4Aから、ポンプP3 により、配管
15、熱交換器5、配管16、テストピースカラム6、
配管17を経て循環される。この循環水の一部は配管1
8より系外へブローされる。
【0057】カチオン交換塔1にはカチオン交換樹脂5
00mlを充填し、アニオン交換塔2にはアニオン交換
樹脂500mlを充填した。熱交換器5の熱交換チュー
ブには市販の炭素鋼チューブ(STB340,外径19
mm,肉厚(実測値)2.2mm)を2本用いた。テス
トピースは、炭素鋼製テストピース(SPCC,30m
m×50mm×1mm)である。スケール防止剤として
はポリマレイン酸を用いた。
【0058】この冷却水系の運転条件は次の通りであ
る。
【0059】補給水量:22L/hr 保有水量:300L 循環水量:10.6L/hr ブロー水量:3L/hr 循環水の熱交換器入口温度:30℃ 循環水の熱交換器出口温度:50℃ スケール防止剤添加量:15mg/L 濃縮倍数:7倍 原水としては、表1の原水Aを用い、原水の通水に当
り、カチオン交換塔1のカチオン交換樹脂は5重量%H
Cl水溶液で再生レベル:17g−HCl/L−樹脂
(完全再生の15%)に再生し、アニオン交換塔2のア
ニオン交換樹脂は5重量%NaOH水溶液で再生レベ
ル:50g−NaOH/L−樹脂(完全再生の38%)
に再生し、通水量260L,通水時間12hr毎に同様
の条件で再生を行うようにして通水を継続した。
【0060】即ち、このカチオン交換塔のカチオン交換
樹脂は6hrでCaイオン貫流点に達するが、12hr
通水して得られるカチオン交換塔流出水のカルシウム硬
度の平均値は21mg/Lであり、また、アニオン交換
塔のアニオン交換樹脂は4hrでシリカ貫流点に達する
が、12hr通水して得られるアニオン交換塔流出水の
シリカ濃度の平均値は21mg/Lであり、この12h
r通水したときのカルシウム硬度及びシリカ濃度の平均
値はスケール障害を引き起こすことのない濃度であるた
め、カチオン交換樹脂及びアニオン交換樹脂がそれぞれ
貫流点に到達した後も採水を継続した。
【0061】30日運転を継続したときの補給水の平均
水質とテストピースの腐食防止速度及びスケール付着速
度を調べ、結果を表2に示した。
【0062】実施例2 原水として、表1の原水Bを用い、原水の通水に当り、
カチオン交換塔1のカチオン交換樹脂を5重量%HCl
水溶液で再生レベル:50g−HCl/L−樹脂(完全
再生の53%)に再生し、アニオン交換塔2のアニオン
交換樹脂を5重量%NaHCO3 水溶液で再生レベル:
80g−NaHCO3 /L−樹脂(完全再生の31%)
に再生し、通水量940L,通水時間43hr毎に同様
の条件で再生を行うようにして通水を継続したこと以外
は、実施例1と同様にして運転を行い、補給水の平均水
質とテストピースの腐食速度及びスケール付着速度を調
べ、結果を表2に示した。
【0063】なお、本実施例において、カチオン交換塔
のカチオン交換樹脂は18hrで、Caイオン貫流点に
達したが、43hr通水して得られるカチオン交換塔流
出水のカルシウム硬度の平均値は21mg/Lであっ
た。また、アニオン交換塔のアニオン交換樹脂はシリカ
のイオン交換能を有さず、従って、43hr通水して得
られるアニオン交換塔流出水のシリカ濃度の平均値は原
水Bと同じ7mg/Lであった。
【0064】実施例3 原水として、表1の原水Cを用い、カチオン交換塔を設
けず、アニオン交換塔のみを設け、原水の通水に当り、
アニオン交換塔のアニオン交換樹脂を5重量%NaOH
水溶液で実施例1と同様の再生レベルに再生し、通水量
270L,通水時間12hr毎に同様の条件で再生を行
うようにして通水を継続したこと以外は、実施例1と同
様に運転を行い、補給水の平均水質とテストピースの腐
食速度及びスケール付着速度を調べ、結果を表2に示し
た。
【0065】なお、本実施例において、アニオン交換塔
のアニオン交換樹脂は4hrでシリカ貫流点に達した
が、12hr通水して得られるアニオン交換塔流出水の
シリカ濃度の平均値は50mg/Lであった。
【0066】比較例1〜3 原水A,B,Cをイオン交換処理することなく直接冷却
水系に補給したこと以外は実施例1,2,3と各々同様
に運転を行い、補給水の平均水質(原水水質と同じ)と
テストピースの腐食速度及びスケール付着速度を調べ、
結果を表2に示した。
【0067】
【表2】
【0068】表2より、本発明の方法によれば、水系の
腐食を抑制すると共に、スケール障害を防止することが
できることが明らかである。
【0069】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の水系の防食
方法によれば、水系の補給水又は保有水をイオン交換処
理して腐食性イオンを除去することにより水系の腐食性
を低減すると共に、シリカ及び/又はCaイオンを除去
して水系内のシリカ濃度及び/又はCaイオン濃度を適
当な濃度に制御することにより、水系のスケール障害を
防止した上で防食性を高める方法において、イオン交換
のための装置を小型化して、再生のための手間や薬剤
量、排水量等を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の水系の防食方法の実施の形態を示す系
統図である。
【図2】実施例1〜3で用いたパイロット試験装置の系
統図である。
【図3】図3(a)はアニオン交換塔の採水量と処理水
中のシリカ及びCl- イオン濃度との関係を示すグラ
フ、図3(b)はカチオン交換塔の採水量と処理水のカ
ルシウム硬度との関係を示すグラフである。
【図4】従来法を示す系統図である。
【符号の説明】
1 カチオン交換塔 2 アニオン交換塔 3 原水槽 4 冷却塔 5 熱交換器 6 テストピースカラム 7 スケール防止剤貯槽
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C23F 14/00 C23F 14/00

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水系に供給する水又は水系から取り出し
    た水をOH型強塩基性アニオン交換樹脂と接触させて腐
    食性イオンを除去した後、該水系に供給する水系の防食
    方法において、 該アニオン交換樹脂がシリカ貫流点に到達した後も、該
    アニオン交換樹脂と接触して得られる水のシリカ濃度が
    所定値に達するまでは更に該アニオン交換樹脂と接触し
    た水の該水系への供給を継続することを特徴とする水系
    の防食方法。
  2. 【請求項2】 水系に供給する水又は水系から取り出し
    た水をカチオン交換樹脂と接触させた後、アニオン交換
    樹脂と接触させて腐食性イオンを除去し、次いで該水系
    に供給する水系の防食方法であって、 該カチオン交換樹脂がCaイオン貫流点に到達した後
    も、該カチオン交換樹脂と接触して得られる水のCaイ
    オン濃度が所定値に達するまでは更に該カチオン交換樹
    脂と接触した水の該アニオン交換樹脂への供給を継続す
    ることを特徴とする水系の防食方法。
  3. 【請求項3】 水系に供給する水又は水系から取り出し
    た水をカチオン交換樹脂と接触させた後、OH型強塩基
    性アニオン交換樹脂と接触させて腐食性イオンを除去
    し、次いで該水系に供給する水系の防食方法であって、 該アニオン交換樹脂がシリカ貫流点に到達した後も、該
    アニオン交換樹脂と接触して得られる水のシリカ濃度が
    所定値に達するまでは更に該アニオン交換樹脂と接触し
    た水の該水系への供給を継続し、 該カチオン交換樹脂がCaイオン貫流点に到達した後
    も、該カチオン交換樹脂と接触して得られる水のCaイ
    オン濃度が所定値に達するまでは更にカチオン交換樹脂
    と接触した水の該アニオン交換樹脂への供給を継続する
    ことを特徴とする水系の防食方法。
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