JPS60129179A - コロイド物質含有液のイオン交換方法 - Google Patents

コロイド物質含有液のイオン交換方法

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JPS60129179A
JPS60129179A JP58234338A JP23433883A JPS60129179A JP S60129179 A JPS60129179 A JP S60129179A JP 58234338 A JP58234338 A JP 58234338A JP 23433883 A JP23433883 A JP 23433883A JP S60129179 A JPS60129179 A JP S60129179A
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ion exchange
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小林 伊佐雄
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敏雄 吉岡
Seiji Shimamura
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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、イオン交換繊維と粒状イオン交換樹脂を用い
た用水や廃水の処理方法に関する。さらに詳しくは被処
理液中のコロイド物質とイオンを除去づ゛る処理方法に
関する。
従来から、コロイド物質含有液のイオン交換を必要とす
る分野において、微粒子状粉末の陽・陰イオン交換樹脂
を混合して、またはそれぞれを個々に一過エレメントに
プレコートして用いるプレコート方式がある。しかし、
従来のプレコード方 式には次の様な致命的な欠点があ
る。
第一に、微粒子状粉末の陽・陰イオン交換樹脂の混合物
を一過エレメントにプレコートしたプレコート方式では
、通水中プレコート層にしばしばクラックが入る欠点が
ある。このJ:うなりラックが生じると処理中に被処理
水溶液によって)濾過ニレメン!−を汚染したり、−過
支持体に目詰りを生じたり、またクラックを被処理液が
通過することによる処理水水質を悪化さける欠点がある
第二に、微粒子状粉末の陽・陰イオン交換樹脂の混合物
を濾過ニレメン1〜にプレコ−1〜した時形成される一
過膜層は、一般に5〜15mm程度のきわめて1trJ
い濾過膜であり、この薄い一過膜層で水中の微量のゴロ
イド物質やイオンを除去する必要があるが除去容量が小
さいので、被処理液を通水するとコロイド物、質の堆積
に□よって)濾過膜層が閉塞し、圧力損失が上昇してし
まう欠点がある。そこで、クラックの生成および圧ノ〕
損失の上背を改良する目的で、粉末イオン交換樹脂のか
わりにイオン交換繊維をシ濾過エレメントにプレコート
して、コロイド物質やイオンを除去する方法が提案され
ている。(特開昭55−51478)。しかしながら、
イオン交換繊維を均一にプレコ−1〜することはその形
状からして極めて困難である。また、たとえプレコート
できたとしてもコロイド物質やイオンのリークがおこり
やずく、高流速で処理することができない欠点がある。
本発明者らは、コロイド物質含有液のイオン交換処理方
法において、これらの欠点を改良すべく鋭意検討した結
果、本発明に到達したものである。
すなわち本発明は、コロイド物質含有液をイオン交換繊
維を主成分とする層で処理した後、粒状イオン交換樹脂
の層で処理することを特徴とするコロイド物質含有液の
イオン交換方法に関する。
本発明は、従来のプレコート方式による処理方法に比べ
て極めて優れた新規なる処理方法なので次の様な多くの
利点を有している。
第一に、用水や廃水中のコロイド物質とイオンの除去が
長期間安定して行なわれる。これは被処理液を、イオン
交換繊維を主成分とする層を通すことによりコロイド物
質が吸着濾過され、イオンはイオン交換樹脂により除去
することができる。
第二に、本発明の構成からシ濾過抵抗ならびに通液抵抗
が大幅に低下するので、圧損失が小さく高流速で処理で
きると同時にコロイド物質やイオンのリークがほとんど
ない。
以上、述べたように、本発明は多くの利点を有しており
、コロイド物質含有液の用水や廃水のイオン交換処理を
長期間安定して行なうことができる極めて有用な処理方
法を提供するものである。
なお、コロイド物質含有液を粒状イオン交換樹脂の層で
処理した後、イオン交換繊維を主成分とする層で処理す
ることも考えられるが、この方法では、樹脂層の空間率
を高くできないため、少しくらい粒度の大きい樹脂を用
いても、コロイド物質が樹脂層表面のみで表面)濾過さ
れ圧損が増大するので、コロイド物質とイオンの除去を
長期間安定して行なうことができないという致命的欠点
を有するものである。
本発明を構成するイオン交換繊維を主成分とする層は、
通常密度が0.025〜O,25(J/cntで高さが
5cm以上であることが、コロイド物質を除去するうえ
で重要である。しかし、あまり層の密度および高さが低
すぎると、高流速で処理した場合コロイド物のリークが
生じやすくなり、逆にあまり高ずぎると、通液抵抗が大
きくなり高流速処理が困難となるので特に密度が0.0
4〜0120Q/cfflで高さが10C1Il〜50
cmの範囲が好ましい。粒状イオン交換樹脂の層は、イ
オンのリークならびに通液抵抗の点から20〜200c
mの範囲が好ましい。
本発明でいうイオン交換繊維とは、通常アニオン交換繊
維・カチオン交換繊維もしくはアニオン交換繊維とカチ
オン交換繊維の混合物を意味する。
とりわけ、アニオン交換繊維とカチオン交換Ili雑の
混合物はコロイド物質の除去率が高いので好ましく用い
られる。混合物の割合は通常10:1〜1:10である
が、特に5:1〜1:5の範囲が除去率が高いので好ま
しい。さらに、アニオン−交換繊維の含水度は1.0以
上特に2.0以上であること、カチオン交換繊維の含水
度は3.0以下特に2.0以下であることが、コロイド
物質の吸着能を高める上で極めて重要である。しかしな
がら、アニオン交換繊維の含水度があまり高くなりすぎ
ると取扱いにくくなるので5.0以下が好ましく、また
カチオン交換繊維の含水度は製造上の困難さから通常0
.5以上である。ここで含水度とはC1型(Na型)の
アニオン(カチオン)交換繊維を蒸溜水に浸した後、家
庭用の遠心脱水機で5分間遠心脱水して表面の水分を除
去し、だだらに重量(W)を測定し、さらに絶乾して重
さを測り(W)、次式よりめた値である。
含水度−(W−W)/W イオン交換繊維を主成分とする層には、イオン交換繊維
以外に粉末イオン交換樹脂や、ポリエステル、ポリアミ
ド、ポリ−α−オレフィンなどの補強用!liMが混合
されていてもよい。
本発明でいう粒状イオン交換繊維とは、粒状アニオン交
換樹脂、粒状カチオン交換11雑の複合もしくは混合物
を意味するが、特に混合物はイオンの除去率が高いので
好ましく用いられる。
本発明においては、イオン交換繊維を主成分とする層と
粒状イオン交換樹脂の層は、別々の装置塔にあってもよ
いし、同−装置塔にあってもよいが、特にイオン交換樹
脂の層の上もしくは下にイオン交換繊維を主成分とする
層を構成した装置塔で処理Iす゛るのが簡単でかつ経済
的であるので好ましい。コロイド物質やイオンが吸着容
量をオーバーして一過してきた場合には、逆洗すること
によってイオン交換繊維と粒状イオン交換樹脂を分離し
、それぞれ再生した後再度利用すればよい。
本発明を構成するイオン交換繊維とは通常直径が0.0
1〜100μ、好ましくは1〜100μの公知のイオン
交換mmを意味する。その具体例としては、ポリスチレ
ン系、ポリフェノール系、ポリビニルアルコール系、ポ
リアクリル系、ポリアミド系、ポリ−α−オレフィン系
などの合成有機質ポリマ(イオン交換用ポリマ)にイオ
ン交換機を導入した不溶性合成石m質イオン交換繊維゛
を挙げることができる。そのなかでもイオン交換用ポリ
マと補強用ポリマからなる繊維、好ましくはポリマを鞘
成分の主成分に、補強用ポリマを芯成分にした多心型混
合および複合14J帷を基材としたイオン交換繊維が操
作上の十分な機械的強度ならびに形態保持性を有してい
るのでよい。補強用ポリマの割合は通常10〜90%で
あるが、あまり少なずぎると機械的強度が弱くなり、逆
にあまり多すぎるとイオン交換量や吸着量が低下するの
で、20〜80%の範囲が好ましい。イオン交換用ポリ
マとしてはポリ(モノビニル芳香族化合物)特にポリス
チレン系化合物が耐薬品性、耐熱性に優れており、操作
を長期にわたって何回も繰り返してできるので好ましい
。また補強用ポリマとしては、ポリ−α−オレフィンが
耐薬品性に優れているので好ましい。かかるイオン交換
繊維の形態は任意であるが、とりわ【ノ本発明において
はカッ1〜長0.1〜10mm0望ましくは0.2〜5
mm特に0.3〜2.5mmの短繊維状のものが層を形
成させやすく、また異種繊維同志の混合が容易でかつ通
液性が良く、効果的にも優れているので好ましく用いら
れる。
本発明を構成する粒状イオン交換樹脂としては通常直径
が100〜1000μ特に300〜8OOμの公知なら
びに市販の球状イオン交換樹脂が好ましく用いられる。
具体的には耐薬品性、耐熱性に優れたスチレン−ジビニ
ルベンゼン共重合体にイオン交換基を導入したゲル型°
ならびにM R型イオン交換樹脂などを挙げることがで
きる。
本発明におけるイオン交換繊維および粒状イオン交換樹
脂のカチオン交換基としては、スルホン酸基、ホスボン
酸基、カルボン酸基、アミノカルボン酸基、アミノリン
酸基などを挙げることができるが、処理性能の点で強酸
性のスルホン酸基が好ましく、またアニオン交換基とし
ては1〜3級のアミノ基、4級アンモニウム塁、ポリア
ミン基、アミドキシム基などを挙げることができるが処
理性能の点から強塩基性の4級アンモニウム基、特にト
リメデルアンモニウム基が好ましく用いられる。
本発明は、コロイド物質を含有する任意の液のイオン交
換処理に適用できるが、特に原子力発電所の用水や廃水
における沸騰水型原子炉(BWR)や加圧水型原子炉(
PWR)などを用いた原子力発電所の復水、燃料プール
水、)戸心水、復水脱塩装置逆洗廃水、水蒸気発生器ブ
ロー水、湿分分離器ドレン水およびキャビティ水、+J
プレッションプール水などの処理に適しているが、とり
わ【ノ原子力発電所の復水処理に適している一本発明処
理方法により、原子力発電所の用水や廃水中の]ロイド
状鉄や有機質コロイド状物質、四三酸化鉄(Fe304
)、酸化第2鉄(Fe2O3)、Aキシ水酸化鉄(Fe
 0OH) 、その他の重金属の酸化物や水酸化物など
の腐食生成物、イオン交換樹脂破砕物、泥質、菌類や藻
類、微生物、その他無機質や有機質の懸濁固形物質など
のコロイド物質は、イオン交換繊維を主成分とする層で
除去でき、またNa+、Ca2+、Mg2+、Cu2+
、Fe2+、Fe3+またはCI ”−、SO42−な
どの無機質イオン、アミンまたは有機酸などの有機質イ
オンは、粒状イオン交換樹脂の層でイオン交換されるの
で純度の高い処理水が得られる。
本発明方法は前記のごとく、第一にコロイド物質やイオ
ンの除去が極めて高性能に達成できる。
第二に)濾過抵抗、通液抵抗などの問題を何ら心配する
ことなく、高流速で長時間安定してコロイド物質やイオ
ンの除去を行なうことができる。
以下に実施例を示すが、これに限定されるものではない
実施例1 直径1.7cmのカラムに市販のアニオンとカチオン混
床樹脂MB−1(オルガノ社製)を層高30cmに充填
し、その上に含水度3.4のアニオン交換繊to0.5
0と含水度0.8のカチオン交換繊維1.50の混合物
を充填し、50 ppm赤ベンガラ(Fe203.0.
3μ)のコロイド水溶液(被処理液)を640 ml/
 11rの流速でカラムの上から通液し、カラムの出口
での赤ベンガラ濃度と通液時間との関係について調べた
結果を第1表に示ず。
カラム出口の電気比抵抗は、操作時間中18゜0MΩ・
cmで安定していた。MB−1を使用しなかったときは
、短時間でイオンが破過し電気比抵抗が10MΩ・cm
以下になった。
実施例2 直径6.5cmのカラムに実施例1と同じ繊維を充填し
た層を通した後、MB−1のカラムを通ず以外は実施例
1と同じ方法で調べた結果を第1表に示す。
実施例3 混合物として含水度3.4のアニオン交換繊維と含水度
2.5のカチオン交換繊維を用いる以外は、実施例1の
方法で行なった結果を第1表に示す。
実施例4 混合物として含水[12,0のアニオン交換繊維と含水
度0.8のカチオン交換4M Mlを用いる以外は、実
施例1の方法で行なった結果を第1表に示す。
実施例5 直径6.5CIIlのカラムに実施例3と同じ繊維を充
填した層を通した後、MB−1のカラムを通す以外は実
施例3と同じ方法で調べた結果を第1表に示す。
実施例1と実施例2および実施例4と実施例5から、イ
オン交換繊維の層が5cm未満では初期からFe2O3
のリークが若干おこるのが、5cm以上ではl:e20
3のリークがなく完全に除去できることがわかる。
また実施例1と4からアニオン交換m紺の含水度が大ぎ
いほどFe2O3の吸着能が高くなり、コロイド物質を
安定に長期間除去できることがわかる。
さらに、実施例1と実施例3からカチオン交換繊維の含
水度が小さいほどFe2O3の吸着能が高くなり、Fe
2O3のリークするまでの時間が長いことがわかる。
なお前記実施例で用いたアニオンならびにカチオン交換
繊維は次の方法で製造したものである。
多芯海島型複合繊維(未延伸糸)〔海成分(ボリスヂレ
ン/ポリプロピレン)/島成分(ポリプロピレン)= 
(47/4)/49 (島数16、繊維直径34μ)〕
を長さ1 mmに切断してカットファイバーを得た。該
カッ1〜ファイバー1重量部を市販の1級硫酸5容量部
、水0.5容量部とパラホルムアルデヒド0.2重量部
からなる架橋液に加え70℃で4時間架橋反応を行なっ
た。次にクロルメヂルエーデル8.5容量部と塩化第1
スズ1.5容量部からなる溶液に架橋糸を加え、30℃
で1時間反応した。反応終了後、10%塩酸、蒸溜水、
アセトンで洗浄した。クロルメヂル化糸を30%トリメ
チルアミン水溶液10容量部に加え、30℃で1時間ア
ミン化して水洗した。ざらに塩酸で処理してから水洗す
ることによってトリメチルアンモニウムメチル基を有す
る含水度2゜0のアニオン交換tia維を得た(交換容
量2.6ミリ当量/q−CI )。
また、架橋反応を60℃で2時間行なう以外は、上記と
同様の方法で含水度3.4のアニオン交換繊維を得た。
(交換容量2.1ミリ当量/Q−CI )。
前記カットファイバー1重量部を硫酸22.5容量部と
°パラホルムアルデヒド0.75重回部からなる架橋・
スルボン化液に加え80℃4時間攪拌下で反応□処理し
゛た後水洗した。次にアルカリで処理したから水洗する
ことによってスルホン酸基を有する含水度0.8のカチ
オン交換繊維を得た(交換容量2.6ミリ当昂/(J−
Na )。
また、パラホルムアルデヒド0.05部を用いる以外は
、上記と同様の方法で含水度2.5のカチオン交換繊維
を得たく交換容fi3.0ミリ当吊/Q−Na)。
アニオン交換繊維およびカチオン交換繊軒1は、それぞ
れアルカリ、酸で活性化して用いた。
特許出願人 東 し 株 式 会 社

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) コロイド物質含有液をイオン交換gi11[を
    主成分とする層で処理した後、粒状イオン交換樹脂の層
    で処理することを特徴とするコロイド物質含有液のイオ
    ン交換方法。
JP58234338A 1983-12-14 1983-12-14 コロイド物質含有液のイオン交換方法 Granted JPS60129179A (ja)

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JP58234338A JPS60129179A (ja) 1983-12-14 1983-12-14 コロイド物質含有液のイオン交換方法

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JPS60129179A true JPS60129179A (ja) 1985-07-10
JPH0440076B2 JPH0440076B2 (ja) 1992-07-01

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ID=16969418

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5670842A (en) * 1979-11-15 1981-06-13 Japan Organo Co Ltd Aqueous solution treatment method using ion-exchange resin particles and ion-exchnage fibers
JPS6074788U (ja) * 1983-10-31 1985-05-25 東レエンジニアリング株式会社 濾過槽
JPS6079593U (ja) * 1983-10-31 1985-06-03 東レエンジニアリング株式会社 濾過槽

Patent Citations (3)

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JPS6079593U (ja) * 1983-10-31 1985-06-03 東レエンジニアリング株式会社 濾過槽

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JPH0440076B2 (ja) 1992-07-01

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