JPS6154207A

JPS6154207A - 重貴金属含有液の濃縮方法

Info

Publication number: JPS6154207A
Application number: JP17540184A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Shimatani; 俊一島谷
Original assignee: Nitto Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1984-08-23
Filing date: 1984-08-23
Publication date: 1986-03-18

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】本発明は重貴金属含有液の濃縮方法に関する。

金、銀、白金等の貴金属のイオンやコロイドを含有する
水性液や、銅、亜鉛、カドミウム、ニッケル、クロム、
マンガン、水銀、鉄等のイオンやコロイドを含有する水
性液は、従来、その金属種によっても異なるが、殆どの
場合、凝集沈澱法、吸着法、イオン交換法、浮上分離法
等のいずれか、又はこれらの適宜の組合せによって処理
され、或いは逆浸透膜を用いる方法によって処理されて
いる。しかし、凝集沈澱法や吸着法は、多量の酸やアル
カリを必要とし、薬剤費用が高価であるのみならず、生
じる酸、アルカリ廃水の後処理を必要とする問題がある
。浮上分離法によれば、液中の金属を完全に分離するこ
とは困難である。また、イオン交換法及び逆浸透法によ
る場合は、上記のような重貴金属含有液が、通常、強酸
性又は強アルカリ性にて排出されることが多いので、処
理に先立って中和する等の前処理を必要とする。

本発明は、上記した問題を解決するためになされたもの
であって、特に、前処理を必要とせず、また、薬剤を用
いることなく、重貴金属含有液を効率よく濃縮する方法
を提供することを目的とする。

本発明による重責金属含液の濃縮方法は、水蒸気は透過
させるかぐ水は透過させない疎水性重合体多孔質膜の一
面側に所定の温度の重貴金属含有液を接触させ、この重
貴金属含有液から水蒸気を発生させ、これを上記多孔質
膜の他面側に透過させ、冷却して凝縮させることを特徴
とする特本発明の方法において、重貴金属含有液とは、
前記したように、金、恨、白金等の貴金属のイオンやコ
ロイドを含有する水性液や、銅、亜鉛、カドミウム、ニ
ッケル、クロム、マンガン、水銀、鉄等のイオンやコロ
イドを含有する水性液をいうが、しかし、その金属種に
おいて限定されるものではない。また、本発明の方法に
おいては、重貴金属含有液が酸、アルカリや有機物質を
含有していても何ら差し支えない。

本発明の方法においては、重貴金属含有液から発生し、
疎水性重合体多孔質膜を透過した水蒸気を冷却し、凝縮
させるために、次のいずれかの方法によることができる
。

その第１は、水蒸気は透過させるが、水や溶質は透過さ
せない疎水性重合体多孔質膜の一面側に所定の温度の重
貴金属含有液を接触させ、この多孔質膜の他面側に膜面
から適宜の間隔をおいて所定の低温に保持した伝熱壁を
設け、上記重貴金属含有液から発生し、多孔質膜を透過
した水蒸気を上記伝熱壁土で冷却し、凝縮させて凝縮水
を得る一方、重責金属イオン及びコロイドは膜を透過し
ないので、これを高い除去率にて重貴金属含有液中に濃
縮するのである。

第２は、疎水性重合体多孔質膜の一面側に上記のように
所定温度の重貴金属含有液を接触させ、他面側には所定
の低温の冷却媒体、例えば、冷却水を接触させることに
より、重貴金属含有液から発生し、多孔質膜を透過した
水蒸気を直接に冷却媒体にて冷却して凝縮させ、これを
冷却媒体中に得る一方、重貴金属含有液を上記と同様に
濃縮するのである。

本発明の方法においては、上記重合体多孔質膜は、重貴
金属含有液に対して疎水性であり、更に重責金属含有水
自体は透過させないが、水蒸気は透過させる性質を有す
ることが必要である。従って、かかる疎水性重合体多孔
質膜は、通常、０．０５〜５０μｍ、好ましくは０．１
〜１０μｍ程度の微孔を有し、且つ、多孔度が５０％以
上であることが好ましい。また、膜厚は特に制限される
ものではないが、通常、１〜３００μｍ、好ましくは５
〜５０μｍ程度である。

従って、本発明においては、かかる多孔質膜として、ポ
リテトラフルオロエチレン樹脂のようなフッ素系樹脂か
らなる多孔質膜が、疎水性であると共に耐熱性にすぐれ
るために特に好ましく用いられる。また、例えば、フッ
化ビニリデン樹脂やエチレン−テトラフルオロエチレン
共重合樹脂等のようなフッ素系樹脂の溶液又は溶融液を
押出成形して得られる多孔質膜も好ましく用いられる。

しかし、例えばポリスルホンやセルロース樹脂のような
親水性樹脂からなる多孔質膜でも、表面にフッ素系樹脂
やシリコーン樹脂等の撥水性樹脂を被覆して疎水性の多
孔質表面を付与するときは、これら樹脂膜も使用するこ
とができる。

次に、本発明の方法を実施するのに好適な装置について
、図面に基づいて説明する。

第１図及び第２図は上記第１の方法を実施するために好
適な装置の一例を示す。

即ち、外管１内には上記したような疎水性重合体多孔質
膜よりなる膜管２が同軸的に配設されており、外管と膜
管との間に所定の温度の重貴金属含有液のための原液通
路３が形成されている。従って、外管は保温性を有する
ことが好ましく、例えば樹脂より形成される。原液通路
３には重貴金属含有液の導入管４及び導出管５が接続さ
れ、必要に応じてこれら管路に設けた加熱器６により所
定の温度に加熱された重貴金属含有液が上記管４及び５
にて原液回路に循環して流通される。重貴金属含有液は
、弁７を備えた供給管８から適宜に原液回路に補充され
、また、図示しないが、排出管により必要に応じて原液
回路から一部が排出される。

膜管２の内側には、更にこれと同軸的に伝熱管９が配設
され、前記膜管との間に蒸気空間ｌＯを有するように適
宜の間隔がおかれている。蒸気拡散空間は、水蒸気の凝
縮効率の点からは狭い方が好ましいが、あまり狭くする
ときは、却って凝縮液の流通抵抗となるので、通常、０
．２〜５１程度が好適である。伝熱管は伝熱性の高い材
料、例えば金属からなる薄肉管である。この伝熱管には
冷却媒体のための導入管１１及び導出管１２が接続され
、例えば冷却水のような冷却媒体が伝熱管内に循環して
流通される。また、蒸気拡散空間には膜管を透過し、伝
熱管にて冷却され、凝縮した凝縮水の導出管１３が接続
されている。

尚、膜管を構成する前記多孔質膜は、一般に強度が小さ
いので、図示しないが、適宜の支持体上に支持されて形
成されているのが好ましい。このような支持体は、多孔
質膜を補強すると共に、水蒸気を透過させることができ
れば足り、例えば、ポリアミドからなる織布又は不織布
や、セラミック製の多孔質管が好適に用いられる。

また、装置は、第３図に示すように、外管１内に複数の
膜管２が配設され、各膜管が内部に伝熱管９を有すると
共に、外管と各膜管との間の空間が原液通路３であるよ
うに構成されていてもよい第４図及び第５図は、本発明
の方法において、特に好適に用いることができる装置を
示し、第１図と同じ部材には同じ参照番号が付されてい
る。

即ち、外管１内に膜管２が同軸的に配設されており、外
管と膜管との間に原液通路３が形成されている点は、前
記した第１図の装置と同じであるが、この装置において
は、膜管２の内側にこれに接してスペーサ１４が配設さ
れ、更に、このスペーサの内側にこれに接して伝熱管９
が配設されている。

即ち、スペーサは伝熱管によって冷却されるので、スペ
ーサ自体が冷却された蒸気拡散空間を形成していると共
に、凝縮水の通路を形成する。従って、重貴金属含有液
から発生し、膜管を透過した蒸気は、このスペーサ及び
伝熱管にて冷却され、スペーサは凝縮した凝縮水の導出
管１３に連通されている。

このスペーサは、膜管を透過した蒸気が伝熱管まで透過
し得るように多孔質であると共に、伝熱壁によって冷却
されて凝縮した水が少なくとも所定方向に通液性を有す
ることが必要であり、更に、熱伝導性にすぐれているこ
とが好ましい。図示した装置においては、スペーサは生
じた凝縮水が鉛直方向に流下し得るように、スペーサは
少なくとも鉛直方向に通液性を有することが必要である
。

勿論、スペーサは多孔質膜又は伝熱管表面に、又はこれ
らの両者に予め接合されていてもよい。

上記スペーサとしては、例えば、１０〜１０００メツシ
ユの天然又は合成の繊維、例えば、ポリエチレン、ポリ
エステル、ポリアミド等の繊維からなる織布、不織布、
炭素繊維布、金属網等が好ましく用いられる。スペーサ
の厚みは特に制限されるものではないが、余りに厚いと
きは、却って蒸気の凝縮効率を低下させるので、通常、
５１１以下、特に０．２〜３鶴の範囲が好ましい。即ち
、厚みの小さいスペーサを用いることにより、蒸気拡散
空間の間隔を小さくすることができると同時に水蒸気の
凝縮効率及び凝縮水の取得速度を高めることができる。

原液通路３には重貴金属含有液の導入管４及び導出管５
が接続され、必要に応じてこの管路に加熱器６が備えら
れる。重貴金属含有液が弁７を備えた供給管８から原液
回路に補充されるのは、前記装置と同じである。また、
伝熱管には前記と同様に、冷却媒体のための導入管１１
及び導出管１２が接続され、冷却媒体が伝熱管内に循環
して流通される。

第１図及び第２図に示した第１の装置においては、所定
の温度の重貴金属含有液は、原液通路３に導入され、重
貴金属含有液より発生した水蒸気は膜管２を透過して蒸
気空間１０に至り、伝熱管９の表面上で冷却されて凝縮
水を生じ、伝熱管表面を流下して凝縮水導出管１３より
装置外に専かれる。原液中の金属成分は膜管により透過
を阻止され、原液中に濃縮される。この装置によれば、
重貴金属含有液を濃縮すると共に、凝縮水として実質的
に純水を得ることができる。

第４図に示した装置によれば、重貴金属含有液より発生
した水蒸気は膜管２を透過し、スペーサ１４及び伝熱管
９によって冷却され、凝縮して、スペーサを流下して凝
縮水導出管１３より装置外に導かれる。

第６図及び第７図は前記した第２の方法を実施するのに
好適な装置の一例を示し、第１図と同じ部材には同じ参
照番号が付されている。

外管１内には前記したような疎水性重合体多孔質膜より
なる膜管２が同軸的に配設されて、外管と膜管との間に
原液通路３が形成され、この原液通路に所定の温度の重
貴金属含を液が流通され、膜管内には冷却媒体、例えば
、冷却水が流通される。即ち、重貴金属含有液と冷却媒
体は上記膜管を介して接触される。原液通路３には重貴
金属含有液を流通させるための導入管４及び導出管５が
接続され、同様に、膜管２にも冷却媒体を流通させるた
めの導入管１１及び導出管１２が接続されている。

この第２の装置によれば、重貴金属含有液より発生し、
膜管壁を透過した水蒸気は、冷却媒体、例えば、冷却水
にて直ちに冷却されて凝縮し、冷却水中に回収される。

前記したと同様に、必要に応じて重貴金属含有液は供給
管８より補充されつつ、加熱器６にて加熱されて、管路
４及び５により原液回路を循環され、また、冷却媒体は
、必要に応じて冷却媒体回路に設けた冷却器１４により
所定の温度に冷却されつつ、冷却媒体回路を循環され、
その一部は凝縮水と共に取出管１５から装置外に取り出
される。

この第２の装置によれば、膜管を介して所定の温度の重
貴金属含有液と冷却媒体とが直接に接触されるので、重
貴金属含有液から発生した水蒸気は直ちに冷却媒体によ
り冷却されて凝縮し、冷却媒体中に回収される。従って
、蒸気の透過速度が大きいのみならず、膜管と伝熱壁と
の間に蒸気空間を設けた装置よりも小型化し得、単位体
積当りの有効膜面積が大きいので、効率よく重貴金属含
有液の濃縮を行なうことができる。

図示しないが、第６図に示す装置の変形として装置は、
複数の膜管が外管内に収容され、各膜管内に冷却媒体が
循環され、外管内において膜管外の空間が原液通路をな
すように形成されていてもよい。

尚、上記したいずれの装置の場合についても、重貴金属
含有液を外管と膜管との間の原液通路３に流通させ、膜
管内に冷却媒体を流通させるとして本発明の詳細な説明
したが、しかし、原液通路に冷却媒体を流通させ、一方
、冷却媒体通路に重貴金属含有液を流通させてよいのは
勿論である。

また、装置が膜管と伝熱管との間にスペーサを有すると
きは、スペーサ自体も低温の伝熱壁によって冷却されて
いるので、膜を透過した蒸気はスペーサ及び伝熱壁によ
って直ちに冷却されて凝縮し、その結果、蒸気の凝縮速
度が大きくなって、重貴金属含有液の濃縮を高い効率に
て行なうことができる。

また、図示した装置はいずれも、原液通路又は冷却媒体
通路が環状に形成されているが、膜管に代わる平板状の
膜壁と伝熱管に代わる平板状の伝熱壁とを、その間に蒸
気拡散空間を設けて、或いは設けることなく、少なくと
も一組を対向して配設し、前記外管に相当する適宜の容
器内に各通路を封入し、各通路に原液又は冷却媒体の循
環のための回路を接続すれば、前記した各装置に対応し
て、断面が方形の原液通路及び冷却媒体通路を有する装
置を得ることができる。更に、上記膜壁と伝熱壁とをス
ペーサを介して接触させて配設すれば、第４図に対応し
た装置を得ることができる。

このような装置も、本発明の方法を実施するのに好適に
用い得ることは明らかであろう。

以上のように、本発明の方法は、所定の温度の重貴金属
含有液を疎水性重合体多孔質膜に接触させ、この重貴金
属含有液より発生して膜を透過した水蒸気を冷却し、凝
縮させることにより、重貴金属含有液を濃縮するもので
ある。従って、本発明の方法によれば、前記したような
圧力差を駆動力とする逆浸透法と異なり、温度差を駆動
力としているために加圧を必要としないうえに、特に、
疎水性のみならず、耐酸性、耐アルカリ性にすぐれるフ
ッ素樹脂からなる多孔質膜を用いることにより、薬剤添
加による中和や濾過のような前処理なしに、高濃縮する
ことができる。また、疎水性の膜を使用するので、膜の
目詰りや濃度分極がなく、重貴金属含有液を効率よく高
濃縮することができる。従って、本発明は例えばメッキ
廃水、写真フィルム製造廃水、硫酸法による酸化チタン
製造廃水等の廃水処理に好ましく適用することができる
。

以下に本発明の実施例を挙げる。

実施例１第１図に示したように、直径４０１１の合成樹脂製外管
内に、多孔質ポリアミド織布にて裏打ちされたポリテト
ラフルオロエチレン多孔質膜からなる直径２３龍の膜管
を同軸的に配設し、更にこの膜管内に直径２１０のステ
ンレス鋼製伝熱管を管壁間の間隔が２關となるように配
設して、装置を構成した。尚、上記多孔質膜は平均孔径
０．２μｍの微孔を有し、多孔度８０％であって、装置
における有効１１Ｊ面積は２４０　Ｃｎｔであった。

重貴金属含有液として、重クロム酸カリウムの飽和水溶
液に０．５倍容量の濃硫酸を加え、これを原液とした。

上記装置において、温度１０°Ｃの冷却水を伝熱管内に
流通すると共に、上記重責金属液を６０°Ｃの温度で原
液通路に循環供給した。凝縮水の取得速度は処理の初期
において６．２　ｋｇ／　ｒｄ・時であり、この凝縮水
の性状は、電気伝導度２．０μＳ、ｐＨ６，４６であっ
た。

実施例２第４図に示すように、直径４Ｑｉｍの合成樹脂製−外管
内に直径が２５１である以外は実施例１と同ねじ膜管を
同軸的に配設し、更にこの膜管内面にスさペーサとして
厚み０．５１ｍの多孔質ポリアミド織布を重ね、このス
ペーサの内面にこれと接触させて直径２３ｎ＋のステン
レス鋼製伝熱管を配設して、装置を構成した。この装置
における有効膜面積は２４０Ｃｎ！であった。

この装置において、温度１０°Ｃの冷却水を伝熱管内に
流通すると共に、原液通路に実施例１と同じ６０℃の重
貴金属含有液を流通させた。その結果、凝縮水の取得速
度は初期において２５ｋｇ／ｍ・時であった。

実施例３第６図に示すように、直径４Ｑ＋＋＊の合成樹脂製外管
内に、実施例１と同じ直径２５ｍｍの膜管を同軸的に配
設して、有効膜面積２４０　ｃｆｆｌの装置を構成した
。この装置において、実施例１と同じ条件下での重貴金
属含有液の処理によって、凝縮水の取得速度は初期にお
いて１２ｋｇ／ｎ？・時であった。

実施例４硫酸法による酸化チタン製造における実廃水を実施例２
と全く同じ方法にて処理した。実廃水は一般に全硫酸１
５０〜５５０　ｇ／ｌＳ遊離硫酸５０〜４５０　ｇ／β
のほか、重責金属成分として鉄数十ｇ／Ｉ！、、マンガ
ン、バナジウム、クロム等をそれぞれ０．１〜Ｌｏｇ／
ｌの濃度で含有する。凝縮水の取得速度は初期において
２１ｋｇ／ｒｒ？・時であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施例するのに好適な装置の一
例を示す縦断面図、第２図は第１図において線Ａ−Ａ線
に沿う断面図、第３図は別の装置を示す断面図、第４図
は本発明の方法において特に好適に用いることができる
別の装置を示す縦断面図、第５図は第４図において線Ｂ
−Ｂ線に沿う断面図、第６図は更に別の装置を示す縦断
面図、第７図は第６図において線Ｂ−Ｂ線に沿う断面図
である。１・・・外管、２・・・膜管、３・・・原液通路、９・
・・伝熱管、１０・・・蒸気拡散空間、１３・・・凝縮
水導出管、１４・・・スペーサ、１５・・・冷却媒体取
出管。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）水蒸気は透過させるが、水は透過させない疎水性
重合体多孔質膜の一面側に所定の温度の重貴金属含有液
を接触させ、この重貴金属含有液から水蒸気を発生させ
、これを上記多孔質膜の他面側に透過させ、冷却して凝
縮させることを特徴とする重貴金属含有液の濃縮方法。