JPS5932186B2 - 軟化用イオン交換樹脂の再生方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、軟化に使用した強酸性イオン交換樹脂の再
生方法に関するもので、更に詳しくは製糖工場より排出
されるステフェン廃液を有効利用し、極めて効率よ（前
記樹脂の再生を行うものである。

従来より硬水を軟化し、ボイラー等の給水に使用すると
か、甜菜糖、せ蔗糖等の製造において糖液を軟化し、濃
縮鑵に供給してスケールの付着を防止することは広（行
なわれている。

軟化は、硬度成分であるカルシウム、マグネシウム、鉄
等の金属イオンをナトリウムの如き１価のイオンと置換
するもので、このためナトリウム型強酸性陽イオン交換
樹脂を使用し、置換さすのが普通である。

又、使用済みのイオン交換樹脂はこれを廃棄することな
く再生し、繰返し使用するものであるが、再生剤として
は主として食塩水、海水等が使用され、まれには鉱酸・
アルカリを使用する場合もある。

しかし、前記再生はナトリウムイオンとの平衡を利用し
て置換する関係上、再生効率は極めて悪いのが通例で、
その上再生も完全再生することな（不完全再生にとどめ
るのが実情である。

今、これを甜菜糖製造工場で糖液の軟化に使用するす）
ＩＪウム型強酸性陽イオン交換樹脂床の再生例で示す
と第１表の通りである。

第１表より判明するように、交換量はイオン交換樹脂１
１当り０．７８当量と低いにもかかわらず、極めて大量
の食塩を再生剤として使用しており、これは理論値の４
倍以上の使用量となるものである。

しかもそのような再生処理をしても完全再生されないの
で処理液の平均硬度は１．２９°ｄＨとなっている。

このようなことから未利用食塩の利用をはかる為再生ｒ
液より食塩の回収循環利用等の研究が行われているが、
食塩水を利用する限り再生率の向上は装置解決できない
ものである。

この発明者らは、上記欠陥を解決せんものと種種研究し
た結果、甜菜糖工場におけるステフェン工程より排出す
るステフェンｒ液を予め炭酸飽充して濾過し脱カルシウ
ムした１過液を濃縮するか濃縮せず、このｒ液中に含ま
れるカリウム及びナトリウム分を所定の濃度とする様調
製して、使用済みの軟化用イオン交換樹脂の再生処理に
使用した処極めて高い再生効率を得ることができること
を見出し、この発明を達成したものである。

この発明で水又は溶液の軟化に使用するイオン交換樹脂
は、１価の塩型強酸性陽イオン交換樹脂例えばアンバー
ライ）ＩＲ−１２０Ｂ、アンバーライト５Ｒ−１００、
ダウエックスＨＣＲ−８、ダウエックスＨＣＲ−Ｗ２、
イマツクＣ−１２、ダイヤイオン５Ｋ−Ｂ （以上側れ
も商品名）のナトリウム型であり、通常樹脂塔に充填し
、上方より通液しイオン交換を行なわす。

上記イオン交換樹脂の再生剤として使用するステフェン
廃液とは、甜菜糖製造工程で糖蜜から蔗糖を回収する際
副生ずるｒ液である。

即ち、甜菜糖工場では糖蜜中の蔗糖を回収し製品歩留り
を向上さすため甜菜糖蜜を稀釈し、粉末生石灰を加えて
不溶性の蔗糖石灰塩となし、該塩をＦ別して浸出糖液と
混合する所謂ステフェン比法が行われているが、この時
脱糖された廃液をいうものである４この廃液中には大量
の有機、無機成分が含有されており、通常ステフェン廃
液として廃棄されるものであるが該廃液はアルカリ性で
あり、大量のＢＯＤ成分を含むことから直接河川への放
流は禁止されその処理には多大な設備投資と労力を必要
としているものである。

通常Ｂｘ２−１０の稀薄な溶液で、今その成分の１例を
第２表に示す。

第２表より判明するようにステフェン廃液には相当量の
カルシウムが残存し、再生剤としての効果を阻害するの
で、この発明では先づこれを除去する。

除去方法は該廃液が高アルカリであることを利用し、炭
酸法、燐酸法等、公知の方法を採用できるが、好ましく
は炭酸法で通常ＰＨ８〜１０迄炭酸ガスを吹太し、炭酸
カルシウムを生成せしめる。

生成した炭酸カルシウムは濾過し、分離するが、１過は
通常使用する加圧式濾過機や真空濾過機を使用してよい
。

上記濾過液は殆んどカルシウムを含んでおらず、そのま
ま使用してもよいが、稀薄に過ぎて再生効率が悪いとか
大量となるので取扱いが不便である等の欠点があり、こ
のため濃縮使用した方が良い。

濃縮は、メンプランによってもよく濃縮鑵を使用しても
よいが、できるだけ廃熱などを利用して安価に濃縮し、
Ｂｘ２０〜６０とする。

このようにして得た濃縮液は、多量のカリウム塩を含み
、カルシウム塩は極めて少ないもので、金策２表に示す
ステフェン廃液に炭酸ガスを飽充しＰＨ９，２となし、
ｒ過後ｒ液を四重効用罐で濃縮した濃縮液の分析例を第
３表に示す。

上記ステフェン廃液濃縮液は、再生剤として使用するの
に便利なように濃度を調製するが、この調製はカリウム
分とナトリウム分の合計量が０．５〜１．５規定になる
ようにするのが好ましい。

このとき廃液の濃度は通常ＢｘｌＯ〜３０程度となるの
で、１．５規定を越えると粘度が高（なり通薬に不便を
伴い、０．５規定より低いと再生効率が低下するので注
意を要する。

使用済みの強酸性陽イオン交換樹脂への通薬は、２０〜
６０℃の間で行うのが好ましく、余り高温になると交換
の終ったカルシウム塩が沈澱するのでさげた方がよい。

上記方法によると、強酸性陽イオン交換樹脂は極めて効
率よく再生され、その結果軟化効率も向上するものであ
る。

今、これを実験例で説明すると、実験は被再生強酸性陽
イオン交換樹脂としてダウエックスＨＣＲＷ２（商品名
）のナトリウム型５０ｍ１と、カルシウム型５０ｍ１を
混合しカラムに充填準備した。

一方再生剤は第３表に示すステフェン廃液濃縮液を水で
稀釈し、カリウム分とすトリウム分の総量が０５規定（
Ｂｘｌｌ、２、ＰＨ９，７１）としたもの、及び１規定
（Ｂｘ２２．３、ＰＨ９，８２）としたものを使用し、
対照として２規定の食塩水でも再生した。

再生温度は２０℃で空間速度（Ｓ、Ｖ）２とし、下向流
に通薬し、洗液を含めた全流出液を集めカルシウムを計
算し、再生割合を求めた。

その結果を第４表に示す。上記表から判明するように半
量のカルシウム型を混合する強酸性陽イオン交換樹脂を
再生するにはカリウム分とすｌ・リウム分の総量を１規
定になるように稀釈したステフェン廃液再生液の場合に
は、カルシウム当りの当量比で３倍の使用量においてそ
の再生率が９９％に達するものであり、０．５規定にな
るように稀釈したステフェン廃液再生液を３当量比の使
用量においては、再生率が８０％に達するものである。

一方従来法による２規定の食塩溶液再生液の場合、３当
量比の使用量では５６％の再生率しか得られず、ステフ
ェン廃液を脱カルシウムして再生液に調製使用した時の
再生率は極めて良好な成果を得るものである。

上記の如くこの発明では、再生率が向上する結果、これ
により再生したイオン交換樹脂の軟化の成績も向上する
もので、今これを甜菜糖の製造工程で実験した例で説明
する。

実験は、甜菜糖製造工程中軟化工程で使用済みのダウエ
ックスＨＣＲ−Ｗ２（商品名）及びイマツクＣ−１２（
商品名）混合樹脂（混合比１：１）を１１取り出し内径
５儂のカラムに充填して準備した。

これに第３表のステフェン廃液濃縮液をカリウム分とナ
トリウム分の総和が１規定となるよう稀釈して温度４０
度に調製し、前記樹脂カラム上方より空間速度（ＳＶ）
２にて３１通薬し再生を行った。

次いで、この樹脂カラムにＢｘ １３．３、ＰＨ８，６
、硬度１Ｏ０ｄＨの甜菜糖製造工程汁を空間速度（ＳＶ
）４０、温度６０℃で上方より通液し、硬度２°ｄＨを
質流点として流出する糖液を４０７のフラクション毎に
硬度を測定した。

その結果を第５表に示す。上記第５表より、１．０規定
に稀釈したステフェン廃液再生液を３１通薬して再生し
た強酸性陽イオン交換樹脂の軟化能力は、該イオン交換
樹脂１１当り１当量を示すものとなり、極めて優れた再
生能力を有していることが判明する。

これに対し、従来法として用いられる食塩溶液による再
生液としてイオン交換樹脂ｌｌ当り２００ＰＮａＣ１に
より糖汁の軟化工程に使用済みのダウエックスＨＣＲ−
Ｗ２及びイマツクＣ−１２の混合樹脂を再生して前記と
同様甜菜糖製造工程針を通液し軟化能力を測定した結果
はイオン交換樹脂１１当り０．６当量に過ぎないもので
あった。

この発明は上述したように脱カルシウムしたステフェン
廃液を再生剤として使用する軟化用強酸性陽イオン交換
樹脂の再生方法であるが再生に使用した後のステフェン
廃液はカリウム及びナトリウム分の一部が減少し、カル
シウム分が増加するだけで無機イオン以外の組成は例等
変化ない。

従って使用済みのこの発明の再生廃液を炭酸法、燐酸法
等の手段により脱カルシウムすると相対的に粗灰分濃度
は減少し、飼料的価値が上昇する。

又炭酸飽充せず、共従来のステフェン廃液とその栄養価
は殆んど変わらず十分飼料等の用途に供せられるもので
ある。

この為、ステフェン工程を有する甜菜糖製造工場にあっ
てはステフェン廃液ヲ一旦軟化樹脂用再生剤として使用
した後、その再生廃液をそのままステフェン工程から排
出されるステフェン廃液と混合して脱カルシウム工程、
濃縮工程に回して飼料用原料にすることができる利点が
あり、特に食塩等の軟化樹脂用再生剤を使用しない省資
源とした再生方法となる。

又、ステフェン工程を有しない甜菜糖製造工場、あるい
はその他の水処理における軟化装置の再生方法に使用し
ても、再生廃液はそのまま濃縮するのみで飼料等に供用
できるものであり、従来は産業廃棄物としてきわめてそ
の廃棄処理の面倒であったステフェン廃液を飼料、肥料
等への使用に何等の妨げとならずに、その供用に先立ち
、硬度成分の除去に使用した強酸性陽イオン交換樹脂の
再生に使用してきわめて高い再生効率をもたらし、その
結果樹脂所定量当りの溶液処理を著しく高樹脂使用量を
実質的に大巾に減少させることができるのである。

以下実施例を述べる。

実施例 甜菜糖製造工場の軟化装置において貫流点を硬度２°ｄ
Ｈとして甜菜糖液を軟化し貫流点に達した強酸性陽イオ
ン交換樹脂ダウエックスＨＣＲ−Ｗ２を１１取り出しこ
れを径５ＣｒＩＬのカラムに充填した。

一方Ｂｘ ４のステフェン廃液に炭酸ガスを吹入しＰＨ
９，２として生成した炭酸カルシウムをｒ別しｒ液をＲ
，Ｂｘ２０まで濃縮して再生用溶液とした。

この再生液の組成は次の通りで含有するカリウム及びナ
トリウムの総量は０．９３規定になる稀釈液となった。

この様に調製された再生液を前記樹脂を充填したカラム
に上方より３１通薬して再生処理を行った後Ｂｘ１３、
ＰＨ８，９、硬度１３．７°ｄＨの甜菜糖液を硬度２°
ｄＨの貫流点まで連続通液処理を行った処、２００１の
軟化処理を行うことができた。

対照として別に用意した径５ｃｍ０カラムに前記と同じ
甜菜糖製造軟化工程に使用した強酸性陽イオン交換樹脂
ダウエックスＨＣＲ−Ｗ２１ ｌを充填し、これをイオ
ン交換樹脂１１当り２００グＮａＣ１となるよう１０％
ｗ／ｖ食塩再生溶液２１を通薬して再生処理したものに
前記同様の甜菜糖液を通液処理したが、１４０１軟化処
理した時硬度２°ｄＨの貫流点に達してしまった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ステフェン廃液に炭酸ガスを飽充し、生成する炭酸
   カルシウムをｐ別した後、Ｐ液の濃度を調製し、軟化に
   使用した強酸性陽イオン交換樹脂の再生に供することを
   特徴とする軟化用イオン交換樹脂の再生方法。 ２１液の濃度の調製が、Ｐ液中のナトＩＪウムとカリウ
   ムの和を０．５〜１．５規定に調製することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項の軟化用イオン交換樹脂の再生
   方法。