JPS60179110A - 懸濁物質の濾過方法及びそれに使用する濾材 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は液中に存在する懸濁物質をプリコート濾過法に
より除去する方法とそれに使用する炉材に係り、特に原
子力発電プラントにおける冷却水の浄化に好適な濾過方
法とそれに使用する炉材に関する。

〔発明の背景〕

従来から、このような目的のために粒径的１０〜４００
μｍに粉砕されたカチオン交換樹脂粉末とアニオン交換
樹脂粉末からなる炉材を水中で混合してスラリーとし、
これを濾過エレメントにプリコートし、このプリコート
層を通して被処理液体を流すことによって、不純物を除
去する方法が知られている。例えば、原子力発電所の復
水処理では、復水浄化系にこのようなｐ過装置を設置し
、復水中の懸濁物質例えば配管等プラント構造材料の腐
食生成物でおる鉄酸化物（以下、鉄クラツドと称す）や
溶解不純物（イオン）を除去し、原子炉内への持込みを
抑制し、プラントの放射線量率の上列を極力抑えるよう
にしている。これはカチオン交換樹脂粉末とアニオン文
部樹脂粉末を濾過エレメント上にプリコートしたｐ層で
復水中の鉄クラツドを主に濾過作用により、一方、イオ
ンをイオン交換反応により除去するものである。ところ
で、このよりな濾過装置における最大の課題は炉層の寿
命、即ち、懸濁物質の捕捉に伴うＦ層の閉塞による圧力
損失の増大をいかに少なく保てるかどうかにかかつてい
る。特に原子力発電設備では廃戸層が放射性廃棄物とな
るためｐ層の長寿命化は、放射性廃棄物低減の観点から
特に１袈である。このため炉材は、つまり、プリコート
層は濾過寿命が長くなるように工夫されている。例えば
特公報４９−２９４２８．特開昭５６−７０８４２のよ
うに炉材にカチオン交換樹脂粉末とアニオン交換樹脂粉
末の混合物を用い、両者の表面電荷に基づく凝集性（フ
ロック化）を利用し、高分子電解質の添加により樹脂の
表面電荷を制御し凝集度を事前調整しておシ、最適のプ
リコート層形成にはかなシ高度な技術が要求されている
。すなわち、両者の凝集度が不十分（フロック太）であ
ればＦ層は粗に形成され、濾過寿命は長いが懸濁物質の
除去効率は低く、逆に両者の凝集度が過剰（フロック小
）であるとｐ層は密に形成され、懸濁物質の除去効率は
高いが濾過寿命は短くなる。更に、Ｆ層の形成が樹脂の
表面電荷に基づく凝集度に全面的に依存しておシ、懸濁
物質の除去がＦ層での濾過作用によるためプリコート層
表面で局部的な捕捉に伴い表面電荷の急激な変化が起り
炉層の一部が収縮しプリコート層にクラックが発生しエ
レメントの汚染や処理水質の低下問題が生じている。

以上のように従来法では懸濁物質の効果的な除去とプリ
コート層の長寿命化を同時に図ることにはおのずと限界
があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的はこのような従来法の諸欠点を解消し、ｐ
過動率が優れ、しかも濾過寿命の極めで長い濾過方法を
提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明者らは、カチオン交換樹脂粉末とアニオン交換樹
脂粉末の表面電荷に基づく両者の凝集度が、アルミナ、
シリカ等の無機粉末の添加により制御でき、ることを発
見し、これによシ、本発明を児出すことに成功した。

本発明の濾過方法は、濾過エレメントにカチオン交換樹
脂粉末及びアニオン交換樹脂粉末を含む炉材からなるプ
リコート層を形成し、これに懸濁物質を含有する被処理
水を通過させて懸濁物質を除去するプリコート方式によ
る濾過方法において、前記炉材がカチオン交換樹脂、ア
ニオン交換樹脂及び無機粉末を含むものであることを特
徴とする。

以下、本発明の詳細な説明する。

通常、イオン交換樹脂を炉材とする濾過方法が採用され
る分野としては、火力、原子力発電所の復水処理がある
が、その処理の目的は、ボイラや原子炉及び復水系から
出てくる腐食生成物でめる金属イオン及びその水酸化物
ないしは酸化物を除去するだめである。

本発明で使用される・イオン交換樹脂は外見的に粉末状
と称せる程の微粒のものであって、数μｍ〜数十μｍの
懸濁物質を濾過作用により除去できるよう通常４０〜１
５０μｍ程度の粒径のものが使用される。又、無機粉末
はイオン交換樹脂粉末と混合しエレメントに均一にプレ
コートできるよう、数〜数十μｍ程度の粉末が適当であ
る。カチオン交換樹脂粉末、アニオン交換樹脂粉末およ
び無機粉末の配合割合は処理の目的、除去すべき懸濁物
質の組成やおよび樹脂凝集性の最適化などの諸点を考慮
して定めるが、樹脂量に対し無機粉末量が多くなると、
Ｐ層は密になシ懸濁物質の除去性能は向上する傾向があ
る。逆に、少ない場合はＰ層は粗となシ濾過寿命は畏く
なる傾向がある。

一般的には、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の混
合割合は、両者のイオン交換能等を考慮し、乾燥重量で
、前者ｌに対し、後者０．５〜２が適当である。これに
添加する無機粉末量は合計量に対し、重量％で、１〜９
０φ、より好ましくは５〜６０チの範囲から選択するの
が適当である。

イオン交換樹脂粉末と無機粉末の混合プリコート層を形
成させる方法はプリコート技術として採用される公知の
方法を用いて良いが、最も匍単には該イオン交換樹脂粉
末と該無機粉末を水中で混合して得られるスラリーを濾
過エレメントに送って均一な厚さにグリコートする方法
である。プリコート層の厚さは２〜２０ｒＥＩｒＩ程度
、好ましくは５〜１０咽程度とする。ν過エレメントと
しては・１０〜１００μｍ程度のスリットを有する線輪
型濾過筒、ナイロン製やポリプロピレン製などの糸を１
０〜１５ｍ＋＋ｎ程度の厚さに巻きつけて作った多孔質
濾過筒、目開きが１０〜１００μｍ程度のステンレス鋼
製金網で形成した濾過筒などの濾過エレメントが使用で
きる。

本発明方法に用いるｐ過装置の一例は図に例示したよう
なもので、従来の粉末樹脂をプリコートして用いる装置
と同様なものをすべて用いることができる。図により本
発明方法に用いた濾過装置を説明する。濾過槽１の内部
に設置されたチューブシート２の下面に溶接されたＥ過
エレメント受３に濾過エレメント４を多数立設する。プ
リコートを行うには、先ず、空気抜管１０に取りつけた
弁■５を開き、圧力純水を弁■７より濾過槽１内に導き
、また圧力純水を弁Ｖ６よシプリコート槽７に加え、濾
過槽１、プリ男−ト槽７、ポンプ８を含むプリコート系
統を満水状態にしたのち、弁Ｖ５を閉じ、弁Ｖｓ　、升
Ｖ４を開き、プリコート槽７に予めカチオン交換樹脂粉
末、アニオン交換樹脂粉末および無機粉末を適量ずつ加
えながら攪拌機１１で攪拌混合して調製したスラリーを
、ポンプ８によシ弁Ｖ３、入口管５を経て濾過槽１に送
入し、ディストリビュータ−９でスラリーを平均に分配
し、濾過エレメント４の外面にプリコートし、同悴水は
濾過エレメント４の内部より出口管６、弁■４を経てプ
リコート槽７に返送する。

このようにして沖過エレメント４の外面に均一な厚さで
Ｐ層であるプリコート層を形成させる。その後、攪拌機
１１、ポンプ８を停止し、弁Ｖ３＋弁■４を閉じ、そし
て弁Ｖ１＋弁■２を開いて被処理水溶液を弁■１、入口
管５、ディストリビュータ−９を経て濾過槽１内に通水
し、出口管６、弁ｖ２を経て処理水を得る。

〔発明の実施例〕

以下、実施例、従来例および参考例によって本発明を更
に詳細に説明する。

実施例１〜３ 涙材として粒径４０〜１５０μｍのＨ型カチオン交換樹
脂粉末、ＯＨ型アニオン交換樹脂粉末および粒径１０μ
ｍのアルミナ粉末を使用し、これらを第１表の如く組合
せ、合計量をｌＫｑとして水中で混合スラリーとし、こ
れをステンレス製金網からなる渥過エレメント（濾過面
積が５０７７７１２）を備えた濾過槽に流通させること
によってプリコート層を形成した。各炉材のプリコート
性を試験したところ、いずれもプリコートは均一に行わ
れ、その圧力損失は第１表の如く濾過に適当なものであ
った。粒径５０μｍのアルミナ粉末を使用し、実施例２
と同様にプリコート層を形成させたものは涙材は均一混
合層を形成せず、表層にアルミナ粉末が多く不均一でお
った。なお、カチオン交換樹脂粉末５０チ、アニオン゛
交換樹脂粉末５０φの混合物をｐ材として同様にプリコ
ート層を形成させだが、この場合、両樹脂の凝集による
フロック化が著しく、外見上プリコート層は極めて不拘
−であった。

第　１　表 実施例４，５，６従来例１、参考例１および２合計量が
Ｉ　Ｋ９のプリコート材を第２表の如く組合せ、実施例
１と同様の方法でプリコート層を形成し、これに粒径数
μｍの酸化鉄３０μｇ／ｌを含有する模擬復水を１０　
ｍ　／　ｈの流速で上記プリコート層に通水して処理し
た。濾過差圧の終点はＬ　８　Ｋ９　／　ｃｍ　２　を
超える点とシタ。

第　２　表 第２表より、本発明の実施例４と５では従来例に比べ除
鉄性能が優れ、かつ濾過差圧が終点の１．８Ｋｇ／ｃｒ
ｎ２を超える迄の処理水量の合計は約５０チ増大するこ
とが認められた。又、無機粉末のみをプリコートした参
考例１と２では除鉄性能は優れている（特にアルミナ）
が、濾過寿命が極めて短かいことが認められた。なお、
本発明の実施例４と５では渥過エレメ／トに均一な厚さ
でプリコート層を形成させることが容易であり、通水処
理中にプリコート層にクラックが生じることもなく、安
定して処理を行うことができたが、従来例では、通水処
理中にプリコート層にクラックが生じ、これは通水時間
の経過と共に増大し、安定した処理が困難であった。

以上の結果、実施例の効果は次の様な事によるものであ
る。

脱イオンと懸濁物質の除去を目的とした濾過における炉
材としては、イオン交換能を有するイオン交換樹脂の使
用は不可欠であり、そして、除去性能の点からカチオン
交換樹脂とアニオン交換樹脂を混合させなければならな
いが、カチオン交換樹脂の表面電位は負、アニオン交換
樹脂のそれは正であり、両者を混在させると、この静電
気的性■よる凝集性が著しく低下し・これを濾過”′メ
ントに均一にプリコートするためには、高分子電解質を
添加し凝集性を増大させる事前調整が必要である。又、
こうして形成された泥層での懸濁物質の除去は主に濾過
作用であり、特にプリコート層表層で局部的に行なわれ
るため懸濁物質の捕捉に悴う圧力損失の増大が著しく、
更にプリコート層内での局部的荷電中和現象等により凝
集性が変化し、プリコート層の収縮が起ってクラックが
発生しエレメントの汚染や除去効率の低下をきたす。一
方、アルミナ、シリカ等の無機粉末は脱イオン性能は乏
しいが、多孔質であることにより吸着作用も働き、懸濁
物質の除去性能はより向上する。

〔発明の効果〕

本発明によれば、懸濁物質の除去性能が優れ、かつプリ
コート層は長寿命を有し、例え、ば原子力発電所での使
用においては、運転員の被曝低減化及び放射性廃棄物量
の低減化に大きく貢献するものである。

【図面の簡単な説明】

図は本発明に用いられ九涙過装置の全体構成を示す路線
図である。 １・・・濾過槽、２・・・チューブ、３・・・濾過エレ
メント受、４・・・ｐ過エレメント、５・・・入口管、
６・・・出口管、７・・・プＶコーｒｌ、８・・・プレ
コートポンプ、９・・・ディストリビュータ、１０・・
・空気抜管、１１・・・攪拌機、■１〜■８・・・弁。 代理人　弁理士　高橋明夫

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、濾過エレメントにカチオン交換樹脂粉末及びアニオ
   ン交換樹脂粉末を含む炉材からなるプリコート層を形成
   し、これに懸濁物質を含有する被処理水を通過させて懸
   濁物質を除去するプリコート方式による濾過方法におい
   て、前記炉材がカチオン交換樹脂、アニオン交換樹脂及
   び無機粉末を含むものであることを特徴とする懸濁物質
   の濾過方法。 ２、　プリコート層はカチオン交換樹脂粉末、アニオン
   交換樹脂粉末及び無機粉末の均一混合層であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の懸濁物質の濾過方
   法。 ３、無機粉末が多孔質であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項又は第２項記載の懸濁物質の濾過方法。 ４、無機粉末がアルミナ、シリカ及びゼオライトから選
   ばれる少なくとも１種であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項又は第２項記載の懸濁物質の濾過方法。 ５、　カチオン交換樹脂粉末、アニオン交換樹脂粉末及
   −び無機粉末を含むことを特徴とする炉材。 ６、各成分の均一混合物であること？特徴とする特許請
   求の範囲第５項記載の炉材。 ７、無機粉末が多孔質であることを特徴とする特許請求
   の範囲第５項又は第６項記載の炉材。 ８、無機粉末がアルミナ、シリカ及びゼオライトから選
   ばれる少なくとも１種であることを特徴とする特許請求
   の範囲第６項又は第７項記載の炉材。