JPS5966354A - イオン交換樹脂の再生方法 - 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】 本発明は、塔外再生型の混床゛式イオン交換ｍ″−塩装
置におけるイオン交換樹脂の再生方法に関するものであ
る。塔外再□生紬：の混床式イオン交換脱塩装置という
と復水脱塩装置が代表的なものであるので、以下は復水
器・・塩装置の場合について説明するが、本発明、は復
水脱塩装置だげに限定されるものではない□。

一般に火力発電所や原子力発電所においては、ボイラま
たは臘子炉、蒸気発′年器（ＳＯ）などにおいて生成さ
れた高温高□圧、の水蒸気によって発電用タービンを回
転さす、使用後の水蒸気は復水器で凝縮させたのちに再
、び給水として使用するという水循環を行っているが、
配管の腐蝕などによって生成する金属酸化物粒子（クラ
ッド）や復水器冷却水の系内への侵入（コンデンサーリ
ーク）などによる塩類やシリカなどの不純物が循環水中
に蓄積されるのを防ぐために、・大型ユニットでは復水
処理装置を設けるのが普゛：通であ：る。、復水処理装
置には種々の方式がある□　　　　■　　。

が、従来から多く用いられているのは水素形″″：（Ｈ
形）の□強酸°性□カチオ＜、Ｗ準’樹脂ζ′是下「Ｏ
ＲＪとする。）と水酸形（ＯＨ形）の強塩基性アニオン
交換樹脂（以下１−ＡＲＪとする。）を混合して（以下
ＯＲとＡＲの混合物「ＭＲ」とする。）充・・填した復
水脱塩装置である。・ 一方、給水のｐＨを調節する□ことてより配管の腐蝕を
防ぐことは広く行われており、この目的のため給水中に
アンモニアが注入さ抗る。復水処理装置の目的ば先ｉ＋
示したような不純物を、除去することであるが、除、去
しなくてもよいアンモニウムイオン、（：”ＩＱｌ　＜
＋、、）も１１形のＯＲに吸着されるので、これが９Ｒ
，の負蕪とケリ結局脱塩塔の再生頻度が高くなるという
問題が生ずる。

再生頻度が高くなるということはそれだけ高価な再生剤
を多量に使用することになにノ不経済なので、再生頻度
を低くするためＶこ従来アンモニアブレークの時点で通
水を停止して再生していたところをアンモニアブレーク
以後も通水を続けるいわゆる「アンモニアサイクル」方
式を採用することが提唱され、既にアンモニアサイクル
で運転されている装置もある。これに対してアンモニア
ブレークの時点またはそれ以前に通水を停止する方式を
「Ｈサイクル」、など・と呼ぶ。

アンモニアサイクル運転は１つの脱塩塔の採水量を大き
くとれるので経済的であるが―アンモニアブレーク以後
の処理水質を良好、に保つことが難しく、この問題を解
決する。ことが・アンモニアサイクル成否の鍵であると
いっても過言ではない。すなわち、アンモニアサイクル
で通水する脱塩塔内の樹脂に不純物イオン（Ｎ、１’　
、　Ｃ１−。

ＳＯ４など）を吸着した樹脂（それぞれＮａ形、Ｃｔ形
、ＳＯ４形と呼ばれる）が混入していると、不純物イオ
ンのリークを生じさせることになるのである。したがっ
て、アンモニアサイクルで通水する脱塩塔にはこう七た
不純物イオンを吸着した樹脂の混入を極力防ぐようにし
なければならない。

不純物イオンを吸着した樹脂が脱塩塔内に混　　　１′
入する原因は次の３つである。第１：の原因は新　　　
□品樹脂の投入後または補給後の再生が不充分で□ある
という場合である。新品樹脂はＣＩＲがＮａ形、ＡＲが
ａｔ形で投入または補給されることが多いが、特にａｔ
形のＡ　Ｒを水酸化す・トリ□ウム溶液でｏＨ形に再生
するには非常に高い再生レベ□ ル・をとる必要があり・、しばしば再生不充分にな　　
　□りやすい。

第２の原因は流入する復水中に存在する不純物イオンを
吸着した樹脂の再生が不充分であるという場合である。

　　　　　　′　　　　□・第３の原因は樹脂の再生の
際にＣＲとＡＲの分離が不充分であるた、め、一部のＯ
ＲがＡ　Ｒ’の再生剤である水酸化ナトリ、ウム溶液（
Ｎａ０）Ｊ　）に接触し、一部のＡＲがＣＡＨの再生剤
である硫酸（Ｈ２８０４，）や塩酸（、ＨＯ７）に接触
する場合である。・ これらの原因のうち第１、第２の原因は樹脂の１に学的
再生特性に関するものであり、第３の原因は樹脂の物理
的特性や装置特性に関するものである。

一般に通水工程を終了した樹脂はＯＲ再生塔に移送され
、水で逆洗されて下層に比重の大きなＯＨ２上層に比重
の小さなＡＲが（るように２層に分離される。ここで上
層のＡＲはさらにＡＲ書生塔に移送され、そこで水酸化
ナトリウム溶液によって再生される。ＯＲ再生塔内のＯ
Ｒは塩酸または硫酸によって再生される。再生後に両樹
脂は樹脂貯槽に移送され、混合される。

以上で再生工程は終了し、再生法の樹脂は樹脂貯槽内で
待機させられる。

以上の工程において、Ｎａ形のＯＲやＣＺ形、Ｓ０４形
のＡＲを生成させないためには両樹脂の分離二［程が非
常に重要であるが、ＯＲとＡＲを逆洗によって完壁に分
離することは非常に困難で、ＯＲ層の中にＡＲが混入し
ＡＲ層の中にＯＲが混入することは避けられない。

しかし本発明者らは、その混入量は下部のＯＲ層と上部
のＡＲ層の界面から一ヒ下に遠ざかるにしたがって次第
に減少するので、両樹脂を再生した後Ｋ（、Ｒ層の下部
とＡＲ層の上部の樹脂だけを用いてＭＲ層を形成すれば
、Ｎａ形ｃ　Ｒ１ａｔ形Ａ、　Ｒをほとんど含まないＭ
Ｒ層が得られ、アンモニアサイクルにおいても充分に良
好な処理水質を保つことができるのではないかと考え、
種々検討した結果本発明を完成することができた。この
場合、再生後に残るＯＲ層の上部とＡＲ層の下部の樹脂
は保管しておき、次回の再生の前に相生するバッチの樹
脂に混合すればよい。

また、ユニットの起動時には多量のクラッドが復水中に
含まれることがあり、定常時においても１０〜５０μ’
／を程度のクラッドが含まわる。

初めに記したように、こうしたクラッドを除去すること
も復水処理装置の役割であるが、樹脂がこのクラッドに
よる鉄汚染を受けることもｆた事実である。樹脂の鉄に
よる過度の汚染は樹脂のイオン交換性能の劣化や処理水
中・＼の鉄のリークの増加をもたらすので好ましいこと
ではない。ＣＲは再生のたびに酸と接触するのでこの鉄
の蓄積量はあまり大きくならないが、従来の再生法では
ＡＲは再生時に酸と接触しないため次第に鉄の蓄積量が
増加する傾向にあった。

以−ヒのような考察ならびに実験の結果より、本発明者
らは既に特開昭５６−７３５９４の方法シこ代表される
一連の方法を発明しているが、復水の性状または復水脱
塩装置の運転条件によってはさらに効果的な再生方法が
あることを見い出し、本発明に到達した。

本発明は、ＯＲ再生塔、ＡＲＲ生塔、樹脂貯槽および周
辺機器類から成る再生装置を備えた洛外再生型の混床式
イオン交換装置におけるイオン交換樹脂の再生方法に関
する。

本発明は、脱塩工程から移送されたＡＲとＯＲの両樹脂
をＯＲ再生塔内であらかじめ逆洗分離し、上層のＡＲ層
を下層のＯＲ層層上上部とも１１ＣＡ　Ｒ再生塔に移送
したのち、ＡＲＲ生塔底部より塩化ナトリウム溶液を流
入させて上向流通液を行い、沈整させたのちに下向流で
押出しおよび洗浄を行い、続いてＡＲＲ生塔上部より硫
酸を流入させ、ＡＲＲ生塔内の下層のＯＲ層と上層のＡ
Ｒ層の境界面より上方のＡＲ層内に設けた中間集液機構
より流出させて下向流通液を行い、その流出液をＯＲ再
生塔内に下向流で通液してＡＲの硫酸形（ＳＣ２形また
はＨ８０Ａ形）への変換とＯＲの再生を行い、続いて下
向流で押出しおよび洗浄を行ったのち、ＡＲ再生堵の上
部より水酸化ナトリウム溶液を流入させ、前記中間集液
機構より流出させて下向流通液にょすＡ、　Ｈの再生を
行い、ＯＲ再生塔内およびＡＲＲ生塔内を洗浄し、しか
るのちにＯＲ再生塔内の全樹脂とＡＲＲ生塔内の前記中
間集液機構よ！７７層の樹脂を混合して脱塩工程に用い
、該中間集液機構より下部の樹脂はＯＲ再生塔に戻して
次回の再生時に脱塩塔がら移送された樹脂と混合するこ
とを特徴とする。

本発明の方法ではＡＲＲ生塔において塩化ナトリウム溶
液の上向流通液を行うが、これに先だって純水にょる逆
洗を行ってもよ円３塩化すトリウム溶液を上向流で通液
すると樹脂層が流動化して逆洗分離効果を生ずる。この
効果は純水による逆洗分離効果と比較し・て次のような
特徴をもつ。すなわち塩化ナトリウム溶液は純水よりも
比重が大きいので、樹脂層を一定の高さまで膨張させる
のに要する上昇流速が純水による逆洗に比べて小さくて
すむ。したがって底部配水機構の塩化ナトリウム溶液吹
出し口の周辺の撹乱が少ないのである。さらにＯＲとＡ
Ｉ（＋７）□塩化す）　ＩＪウム溶液中での沈降速度の
比は純水中でのそれに比べて大きいので、ＣＩ’ｌとＡ
Ｒの分離効果が大きいということもいえる。

また、塩化ナトリウム溶液がＡＲと接触することにより
、次のような効果が生ずる。復水脱塩装置ではＡＲがＯ
Ｈ形またはＯＯｇ形になっていることが多いので、塩化
ナトリウム溶液が接触すると遊離アルカリを生じ、液相
はアルカリ性塩化ナトリウム溶液となる。アルカリ性塩
化す）　ＩＪウム溶液にはＡＲに吸着された有機酸類を
脱着させる作用があるため、ＡＲの有機汚染を生・じや
すいような運転条件の場合でも、再生のたびに塩化・ナ
トリウム溶液ど゛接触す□、ることに・より、有機汚染
の進行がかな抄くいとめられる。

□また、本発□明・の方法では再゛生のたびにＡＲのイ
オジ形がＯＨ形→ａｔ形→Ｉ（８’０４形→ａｍ形と□
変換されるため、このとき・のＩＡＲの膨潤□およき収
縮、ならびに酸との接触により一部のクラッドのばくり
ゃ溶解が生じ、Ａ′Ｒにおける鉄の蓄　　　□積ががな
りくいとめられる。°　　　　　・、　　　　　　１以
上のことかあ、上向流通□・液に用いる□塩化・ナトリ
ウム溶□液の゛濃度はおのず・から定まってくる。

□あ□□まり希薄な溶液では前記しまたよう□な・効果
が期待できないし、あまり濃厚な溶液では人□：圧が浮
上しでしまうからである。また樹脂に対してあまり大き
な浸透圧ショックを与えるのも樹脂の破砕の原因になる
ので好ましくんい。本発・切者らの紅験では、塩化す・
トリウム溶液の濃度は２〜１２−１好ましくは４〜８・
チが適当・である。

一度Ｏｔ形になったＡＲは大過剰の水酸化ナトリウム溶
液を用いても完全にＯＨ形にするととは困難であるが、
一旦Ｈｅ○４形または８０４形に変換すると比較的容易
にＯＩ（形になることが実験によって確認された。した
がって本発明では、塩化ナトリウム溶液の上向流通液を
行ったのちに硫酸を下向流で通液する。

硫酸がａｔ形のＡＲに接触するとＡＲがＨ８Ｏ４形また
は８０４形になり、塩酸が遊離されてくる。

このためＡＲ再生塔からの流出液は硫酸と塩酸の混合液
になる。この液をそのまま捨ててしまってはもったいな
いので、この液、をＣＲ再生塔に通液してＯ、Ｈの再生
に用いる。ただし、ＡＲ再生塔の底部にはＯＲが存在し
、これは塩化ナトリウム溶液の通液によりＮａ形となっ
ているため、ＡＲ再生塔の底部より流出した液はＮａ＋
を含有し、ＯＲの再生には適さない。したがってＡ　、
Ｒ再生塔内のＯＲとＡＲの境界面より上方のＡＲ層内に
設けた中間集液機構から液を流出させ、この液をｐＨの
再生に用いる。この場合、一部の液なＡＲ再生塔底部よ
り流出させて、□中間集液機構より下方のＯＲの再生と
Ａ’ＲのＨ８Ｏ４形への変換を希う。ただし、この底部
からの流出液はそのまま廃檗する。　□　□ 硫酸通液に用いる硫酸の濃度は通常めｄＲ再生工程に用
いている濃度でさしつかえない。一般には３〜１２チ（
らいである。

硫酸通液ののち、Ａ’Ｒを再生するために水酸化ナトリ
ウム溶液の通液を行う。水酸イヒヂトリウム溶液はＡＲ
再生塔底部のＯ’ＲをＮ、形にしないために、前記中間
集液機構より流出させる。

濃度は通常のＡＩ（再生工程に用い′ＣＬ′・る濃度で
さしつかえない。一般には３〜１２％くらいである。−
・　　　　１ 、： 以上の工程を終了すると、ｄＲ再垂塔内のＣＲ′はＨ形
になり、ＡＲ再生塔内の中間集液機構より上方の人Ｒは
０行形になるから、両樹脂を樹　　　　□脂貯槽に移送
して混合し、脱塩塔に移送するまで待機させるみ中間集
液機構より下の樹脂はＯＲ”がＨ形、ＡＲｙＪ″−ＨＢ
６ａ形になっ□ているが、この樹脂はＣＲ再生塔に移送
して、次回の再生時に脱塩塔からｄＲ再生塔に移送され
てきた樹脂とともに取扱えばよい。

以下に本発明の方法を図面を用いて説明する。

図面は本発明の実施態様の一例を示すフローシートであ
り、ＯＲ再生塔１における逆洗分離を行ったのち、上部
のＡＲ層と下部のＯＲ層の最上部をＡＲＲ生塔２に移送
し、ＡＲＲ生塔２において純水による逆洗を行って沈整
した状態を表している。ここで、ａ、ＣはＣＲ４、ｂは
Ａ、Ｒ層である。

脱塩塔（図示せず）より樹脂移送路ＩにしたがってＯＲ
再生塔１に移送された樹脂はｃ　Ｒ再生塔１内で逆洗分
離され、上部にＡＲ層、下部にＯＲ層を形成する。ここ
で上部のＡＲ層と下部のＯＲ層の最上部を樹脂移送路Ｈ
にしたがってＡＰ（再生塔２に移送する。ＯＲ再生塔１
、ＡＲＲ生塔２においてそれぞれ逆洗を行い、沈整した
状態が図面の状態である。沈整後、ＮａＣ１通薬元弁２
０８より塩化ナトリウム溶液を流入させ、ＡＲＲ生塔２
内を上向流で通液する。このとき樹脂層が流動化するよ
うな流速で通液するのがよい。塩化すＩ−ＩＪつＬ溶液
の通液が終了したら樹脂層を沈整させ、続いて押出し弁
２０９より純水を流入させて下向流で押出しを行い、給
水弁２０３より純水を流入して洗浄を行う。

次Ｋ　Ｈｚ　８０４通薬元弁２１０、Ａ　Ｒ杓生塔通薬
入［コ弁２１２、ドレン弁２０５、ＡＲ再再生塔中間液
液弁２１５ＯＲ再再生連通薬入１弁１０９、ドレン弁１
０５を開いて硫酸の通液を行う。硫酸を所定量通液した
のちＨ２ＳＯ４通ｙ≦元弁２１０を閉じ、押出し弁２０
９を開いて硫酸通液と同じ経路で押出しを行い、その後
、押出し弁２０９を閉じ、給水弁２０６り開いて洗浄を
行う。この洗浄はＨ３Ｏ４形のＡＲＱ）ＳＯ４形への加
水分解を伴うので流出水の導′ｄ里率１・まなかなか下
がらないが、導電率が下がるまで洗浄を行う必要はなく
、１０〜２０分で充分である。

続いてＮ、　ＯＨ通共元弁２１１、ＡＲＲ生塔通薬入口
弁２１２、ＡＲ再再生塔中間液液弁２１３ブロー弁２１
４を開いて水酸化すトリウム溶液の通液を行う。水酸化
ナトリウム溶液を所定量通液したのち、Ｎａ　ＯＨ通薬
元弁２１１を閉じ、押出し弁２０９を開いて押出しを行
い、その後、押出し弁２０９を閉じ、給水弁２０３を開
いて洗浄を行う。

以上の水酸化す）　ＩＪウム溶液通液工程と併行して給
水弁１０６、ドレン弁１０５を開いてＯＲ再生塔１内の
洗浄を行う。

ここまでの工程でＯＲとＡＲの再生が行われたことにな
るので、ＯＲ移送弁１１１を開き樹脂移送路■にしたが
ってＯＲをＯＲ再生塔１から樹脂貯槽６に移送し、ＡＲ
Ｒ送弁２１６を開き樹脂移送路１■にしたがってＡＲＲ
生塔２内の中間集液機構２４より上方のＡＲを樹脂貯槽
６に移送する。両樹脂の移送後、スクラビング弁６０７
、排気弁３０１を開いてＯＲとＡＲの混合を行い、続い
てスクラビング弁３０７、排気弁３０１を閉じ給水弁６
０６、ドレン弁５０５を開いて洗浄を行う。　・なお、
これらの工程に併行して界面樹脂戻し弁２１５を開き樹
脂移送路■にしたがって一中間集液機構２４より下方の
樹脂をＯＲ再生塔１に移送する。以上をもって再生の全
工程を終了する。

なお図面において、１１．２１．６１は頂部集配液機構
、１２．２２．３２は底部集配液機構、１６は酸通薬管
、２６は酸・アルカリ通薬管、１０１．２０１は排気弁
、１０２，２［］２．６０２は給気弁、１０４．２０４
．３０４は排水弁、１０６．２０６．３０６は逆洗弁、
１０７．２０７はスクラビング弁、１０８は短絡弁、１
１０はＡＲＲ送弁（ｃＲ再生塔→ＡＲ再生塔）、２１５
は界面樹脂戻し弁、３０８はＭＲＲ送弁（樹脂貯槽→脱
塩塔）、■は樹脂移送路である。

以上、本発明な復水脱塩装置に用いる場合について説明
したが、本発明は塔外再生型の混床式イオン交換脱塩装
置であれば復水脱塩装置以外にも応用することが可能で
ある。本発明の方法を用いることにより高純度の処理水
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の実施態様の一例を示すフローシー）・
である。 １・・・ＯＲ再生塔、２・・・ＡＲ杓生塔、６・・樹脂
貯槽、１１．２１，３１・・・頂部集配液機構、１２、
２２．６２・・・底部集呵液機構、１６・・・酸通薬管
、２３・・・酸・アルカリ通薬管、２．４・・・中叩集
輝機構、１０１．２０１．６０１・・・排気弁、’ｌ　
０２１．２！、、、０２．６０２・・・給気弁、１０６
，２０６，６０６・・・給水弁、１０４，２０４゜３０
４・・・排水弁、１０５．２０５．６０．．５・・・、
ドレン弁、１０６．２０６．３０６・・・逆聾弁、１０
７．２０７．３０７・・・スクラビング弁、１０８・・
・短絡弁、１０９・・・（３Ｒ再生塔通薬入口弁、１１
０・・・Ａ、、、Ｒ，移送弁、１１１　　。 ・＝・ＯＲ移送弁、２０　Ｆ３−）−、Ｎａｃｔ、通薬
元弁、２０９・・・押出し弁、２１０・・・Ｈ２Ｓ、０
４通薬元升、２１１・・・Ｎａ、、ＯＨ鴻薬元弁、２１
２・・・ＡＲ再生塔通薬大口弁、？１６・・・ＡＲ再生
塔中間集ＶｆＪ、弁、２１４・・・ブロー弁、２１５・
・・界面樹脂戻し弁、２１６・・・ＡＲＲ移送弁６０８
・・・ＭＲＲ移送弁ａ・・・Ｃ，Ｒ層、ｂ・・・ＡＲ層
、ｃ　−ＯＲ層、Ｉ、ＩＩ、ｎｌ、１ｖ５．■、■＝・
・樹脂移送路＼　Ａ−’ｘりｐトライ７．７３・・−８
ｔｎ　１り、４．ラインＣ・・・（≦テ、クイゾ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　カチオン交換樹脂再生塔（以下ＯＲ再生塔と略す
   。）、アニオン交換樹脂再生塔（以下ＡＲ再生塔と略す
   。）、樹脂貯槽および周辺機器類からなる再生装置を備
   えた塔外再生型の混床式イオン交換脱塩装置のイオン交
   換樹脂再生処理において、 通水工程をホく了し、前記ＯＲ再生塔に移送されたアニ
   オン交換樹脂（以下「ＡＲ」と略す。）とカチオン交換
   樹脂（以下［ｃＲＪと略す。）の両樹脂を該ＯＲ再生塔
   内で上下層に分離１−１七層のＡＲを下層の最上部にあ
   る一部のＯＲと共に前記ＡＲ再生塔に移送する第一工程
   、前記ＡＲ再生塔において、まず該ＡＲ再生塔底部より
   塩化ナト’Ｊウム溶液を流入させて上向流通液を行い、
   両樹脂を上下層に分離し沈整させたのちに下向流で押出
   しおよび洗浄を行い、次に該ＡＲ再生塔上部より硫酸を
   下向流に通液し、その一部を該ＡＲ再生塔底部より流出
   させる一方その残部を上層内に設けた中間集液機構より
   流出させ、ＡＲの硫酸形への変換を行い、続いて該ＡＲ
   再生塔上部より水酸化ナトリウム溶液を下向流に通液し
   、前記中間集液機構より流出させ、ＡＲの再生を行う第
   三工程、 前紗宵生塔において、前記第二工程における中間集液機
   構からの硫酸流出液を該ＣＩ（再生塔−１一部より下向
   流に通夜し、Ｃ１（の再生を行う第三工程、及び 前記ＣＲ門生塔内の全樹脂とＡ、　Ｒ再生塔内の中間集
   液機構より上部の樹脂を混合して脱塩工程に供し、前記
   中間集液機構より下部の樹脂を前記ＯＲ再生塔に移送し
   て次回の再生時に脱塩工程から移送された樹脂と混合す
   る第四工程、 からなることを特徴とするイオン交換樹脂の再生方法。 ２、前記塩化ナトリウム溶液の通液が、樹脂層を１流動
   去姦・なが：ら行うものである１許請氷のり′□範範囲
   第第１項記載方法。　　　、、、、、、。