JPS5998740A - 使用済イオン交換樹脂の分解処理方法 - 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、使用済イオン交換樹脂を過酸化水素水で高分
解率で分解する方法に関する。

従来、イオン交換樹脂は、脱塩水の製造、糖の精製、各
種元素の分離精製などに広く利用されておシ、特に原子
力利用の分野では、原子炉冷却水の精製、廃水処理、希
土類元素や超プルトニウム元素の分離精製などに使用さ
れている。

しかしながら、これらの使用済イオン交換樹脂を減容処
理するだめの現実性のある、実装置化が可能な技術は未
だ確立されておらず、基礎研究段階のものばかシである
。

従って原子力発電所内で発生する使用済イオン交換樹脂
は、そのままタンク貯蔵されており、年々その量は増大
しているのが現状である。

そこで、本発明は、かかる現状にかんがみて、使用済イ
オン交換樹脂の減容処理を目的としてなされたものでア
リ、添加水の効率的な添加方法により、さらに、過酸化
水素水の添加方法の改良により、添加過酸化水素水が樹
脂の２．５〜９倍と従来の方法とくらべ非常に少なく反
応が行なえるばかりではなく、使用済イオン交換樹脂が
陽イオン交換樹脂、または、陰イオン交換樹脂のいづれ
かであろうとも、あるいは、両者の混合状態であろうと
も、きわめて高分解率で分解、ガス化することができ、
実装置化が容易であるなどの特長を有するものである。

すなわち、本発明の使用済イオン交換樹脂の分解処理方
法は、使用済イオン交換樹脂にこの０．３〜５倍量の水
を加え、これに濃度５５〜６５チの過酸化水素水を、連
続的に、あるいは、回分式に、好捷しくけ回分式に、添
加しながら加熱下に、前記イオン交換樹脂と過酸化水素
水とを反応させることを特徴とするものである。

本発明において、分解対象となる使用済イオン交換樹脂
は、弱塩基性イオン交換樹脂、弱酸性イオン交換樹脂、
強塩基性イオン交換樹脂、および強酸性イオン交換樹脂
の全てが含まれる。

これら、イオン交換樹脂は、夫々単独で分解せしめるこ
ともできるし、たとえば強塩基性と強酸性イオン交換樹
脂を適宜混合して、分解処理することもできる。

本発明においては、初期反応液量すなわち、使用済イオ
ン交換樹脂と添加する水との重量比は、樹脂量：水量＝
ｌＯ，３〜１：５好ましくは、１：１〜１：１．３、更
に好ましくは、１：１の範囲において用いられる。

最もわかりやすい方法としては、使用済イオン交換樹脂
が、ちょうど浸る程度の容量を示す。

添加水が０．３倍に満たず、また、５倍重量を越えると
鉄イオンが存在しても、イオン交換樹脂のガス化率の低
下をきたす。また、添加水が０．３倍に満たないと、急
激な分解反応となり、危険を伴ない、５倍重量を越える
と、不用の過酸化水素が必要となって不経済となり、い
づれも好ましくない。かかる初期反応時における添加水
の前記添加割合で反応を行なう場合は、酸化剤として使
用する過酸化水素水は、本発明では、５５〜６５チ濃度
の過酸化水素水が用いられ、その使用量は、樹脂量の４
〜５重量倍量であることが最も効果的である。

過酸化水素水濃度が５５％未満の場合は、反応効率が低
下し、余分な過酸化水素水を消費することになり、一方
、６５チを越える場合は、急激な反応を制御し、安全な
反応を維持することが困難となり好ましくない。

また、過酸化水素水の添加方法は、連続的に全量一度に
添加する方法よりも回分式方法の方が過酸化水素水の使
用量を減少させることができるので好ましい。

ここで言う回分式とは、ある一部の過酸化水素水を添加
し、分解ガス化反応が穏やかになった後、さらにそれに
追加して、他の一部の過酸化水素水を添加するか、ある
いは、好ましくは、残液を蒸発濃縮したあと、過酸化水
素水を添加するような操作をくり返し行なう方法であり
、添加する過酸化水素水の低減化はもちろん分解率の向
上を計る上できわめて効果的である。

また、添加する過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）のモル数は、イ
オン交換樹脂を構成する炭素および水素原子を二酸化炭
素および水に変換するのに必要なＨ２Ｏ２理論モル数の
１．６〜４．５倍モルが使用され、好ましくは、２５〜
３倍モルを使用すれば９６％以上のイオン交換樹脂の分
解率が得られる。

本発明においては、鉄イオンを触媒として使用する場合
は、鉄イオンは、Ｆｅ（ＩＩ）または、Ｆｅ（■）のい
づれであっても良く、Ｆｅ（１）またはＦｅ（ＩＩＩ）
の塩を使用済イオン交換樹脂に対する前記添加水に加え
ても良いし、或いはＦｅ（Ｉ）または、Ｆｅ（ｍ）がイ
オン交換樹脂に交換された状態で使用しても良い。

かかるＦｅイオンの添加量は、使用済イオン交換樹脂に
交換されている鉄イオンも含め、前記添加水に対するＦ
ｅのモル数として０．０００４〜０．５モル／Ｉ！であ
る。

Ｆｅの添加量がかかる範囲をはずれると、使用済イオン
交換樹脂の分解率低下をまねくが、Ｆｅイオンを交換し
た使用済陽イオン交換樹脂を混合して用いれば、交換さ
れたＦｅにより分解が起り、新たなＦｅイオンの添加は
不要となる。

過酸化水素水の添加は、通常室温〜７０°Ｃから初める
と、安定性のある分解反応が得られる。

その後は、分解熱により、温度が上昇し、分解を促進さ
せる。

このような状態で過酸化水素水を前述のようにたとえば
回分式に添加する。過酸化水素水の初期添加時の温度を
室温〜７０°Ｃと低温にする理由は、高温状態で過酸化
水素水を添加すると、急激な過酸化水素水の自己分解が
起り、非常に危険であるばかりではなく、装置容量をむ
やみに増大させることになり、不経済である。

過酸化水素水の添加後、反応混合物を通常では８５〜１
００’Ｃ，好ましくは９０〜Ｚｏｏ℃に加熱すると、約
２．５〜３．０時間でイオン交換樹脂の分解、ガス化反
応が終了し、使用済イオン交換樹脂はほぼ定量的に分解
される。

以上述べた如く、本発明によれば、使用済イオン交換樹
脂に対して０．３〜５倍重量の水を添加するので、初期
反応液量を著るしく減少することができる。

従来は処理樹脂量に対し約２５〜７０倍量の水を使用し
ており、初期反応液量が著るしく増大して、装置が大容
量になる欠点があったが、本発明では、わずかに０．３
〜５倍重量の水を使用すれば良いので実装置化が著しく
容易になる。

また、本発明では、５５〜６５％濃度の過酸化水素水を
添加する方法を用いるので、取扱量を処理される樹脂の
２，５〜９倍とすることができ、装置の小型化をはかる
上で更に有利である。

従来は３５チ濃度の過酸化水素水が使用されていたので
、取扱量も樹脂量の２０〜４０倍を必要とし装置容量が
更に大型化する問題があった。

以下、本発明を実施例にもとづき、詳細に説明する。

実施例１〜４ 硬水の軟水化に使用した強塩基性イオン交換樹脂（Ｒ−
Ｎ−ＣＪ型、Ｒ−Ｎ−ＯＨ型、またはＲ−Ｎ−８Ｏ４Ｈ
型のいづれでも同様である。）または、これら樹脂と使
用済強酸性イオン交換樹脂（Ｒ−８ＯＢＦｅ型）の混合
樹脂を夫々５００ｒｎｌのガラス容器に採取し、水を添
加したのち、硫酸および鉄イオンの存在下に過酸化水素
水を２〜３回に回分して添加した。

反応温度は９４〜９７°Ｃに保ち２〜３時間で分解を完
結させた。試験条件および試験結果を比較例と対比しな
がら下記第１表に示す。

なお、使用済強酸性イオン交換樹脂（Ｒ’−５Ｏ３Ｆｅ
型）は硫酸第１鉄（Ｆｅ５０４−７　Ｈ２Ｏ）の溶液に
よりカラム交換させたのち、この鉄塩溶液に再び樹脂全
量を浸漬させて均一化したのち、脱イオン水で洗浄した
ものを使用した。また、使用済強塩基性、強酸性イオン
交換樹脂ともに水洗後、漏斗」二でアスピレータ−で引
きながら脱水したウェット状のものを使用した。含水率
は平均４８．１％であった。

分解率およびガス化率は下記のようにして求めた。

採取樹脂量−残樹脂量 分解率°　　採取樹脂量　　　ｘｌｏｏ”第１表から明
らかなように、水添加量を樹脂量の８．２倍用いた比較
例１に比較して実施例１〜４はガス化率が著るしく高く
、はぼ定量的にイオン交換樹脂を分解することができる
。

また、比較例２、及び３は、それぞれ過酸化水素水を連
続的に一度に添加した場合と、初期添加水を加えず、３
５％過酸化水素水を一度に添加した場合の比較例である
が、いづれも実施例１〜４の結果の方がより高い分解率
、ガス化率が得られた。

このように初期反応液量の適性化と過酸化水素水の添加
方法の制御により実用化（実装置化）が可能な操作条件
が見出された。

（本頁以下余白）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 】　使用済イオン交換樹脂に、とのＯ６３〜５倍重量の
   水を加え、濃度５５〜６５％の過酸化水素水を添加して
   加熱下に前記使用済イオン交換樹脂と過酸化水素水を反
   応させることを特徴とする使用済イオン交換樹脂の分解
   処理方法。 ２　過酸化水素水を回分式に添加する特許請求の範囲第
   １項記載の使用済イオン交換樹脂の分解処理方法。