JPS6242748A - 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】 （産業分野） 本発明はイオン交換樹脂の改良された再生方法に関する
ものである。

（従来技術及び問題点） イオン交換樹脂は陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂
とがあり、陽イオンまたは陰イオンを含有する溶液（処
理液）′ｔ−、イオン交換樹脂を充填したカラム（イオ
ン交換塔）に通液すると、処理液中の陽イオンまたは陰
イオンは、イオン交換樹脂中の他のイオンたとえば水素
イオンまたは水酸基イオンと交換し除去される。

したがって、このイオン交換能力は処理液の通液の経過
と共に次第に低下し、遂にはイオン交換しなくなるので
、適当な時点でイオン交換樹脂を再生しなければならな
い。

イオン交換樹脂の再生は通常次の方法で行なわれる。即
ち処理液の通液停止、処理液の抜液、再生前の洗浄、洗
浄水の抜液、再生、再生液の抜液、再生後の洗浄、洗浄
水の抜液、処理液の通液の順序に従って行なわれる。

再生前の洗浄は、イオン交換樹脂に含浸している処理液
を回収するのが目的で、通常水をイオン交換塔へ通水ま
たは水張・抜水する操作を数回繰返し、処理液を回収後
、必要に応じ更に水洗を続行（水洗液は廃棄）する方法
で行なわれる。然しこの方法は処理液の回収の目的は達
するものの、希薄な処理液を相当量生ずる。この希薄な
処理液は、何れかの方法で濃縮しなければならず、エネ
ルギーの損失は無視出来ない。

この問題を解消するため、処理液の回収を多段で行なう
方法もある。この方法は上記方法に比較して希薄な処理
液の発生量はある程度減少するものの、洗浄時間が長く
なるという欠点がある。

（問題点を解決するための手段） 本発明者等はイオン交換樹脂の再生に当り、発生する希
薄処理液量を極力減少させ、かつ再生前の洗浄時間をな
るべく短縮する方法について、長年に亘り鋭意検討した
結果、処理液を抜液したイオン交換樹脂層に、水蒸気を
吹込めば、イオン交換樹脂に含浸している処理液中の有
効成分を実質的に完全に回収することが可能で、しかも
所要時間も従来の水洗時間に比べ大幅に短縮出来ること
を見出し、本発明を完成するに至ったものである。

即ち本発明のイオン交換樹脂の再生方法は、水可溶性で
沸点が水より低い有機溶媒を含む溶液（処理液）をイオ
ン交換樹脂層に通液して該処理液中の陽イオンまたは陰
イオンを脱イオンした後、該イオン交換樹脂を再生する
方法であって、処理液をイオン交換樹脂層から抜液后該
イオン交換樹脂層へ水蒸気を吹込むことを特徴とするも
のである。

本発明を更に具体的に説明する。

本発明におけるイオン交換樹脂の再生順序は通常次の通
り実施される。

１）イオン交換樹脂層への処理液の通液を停止する。

２）イオン交換塔内の処理液を抜液する。

６）イオン交換樹脂層へ水蒸気を吹込む。

４）イオン交換樹脂層へ再生液を通液し、イオン交換樹
脂を再生する。

５）再生後はイオン交換塔内の再生液を抜液する。

６）　イオン交換樹脂層へ通水しイオン交換樹脂を洗浄
する。

７）イオン交換塔内の水を抜水する。

８）イオン交換樹脂層へ処理液を通液する。

イオン交換樹脂の再生は、陽イオン交換樹脂にあっては
濃度５〜１０重量％の硫酸、塩酸などの鉱酸水溶液を、
陰イオン交換樹脂にあっては濃度５〜１０重量％の苛性
ソーダなどの苛性アルカリを、イオン交換塔へ通液する
それ自体公知の方法で実施される。

本発明の対象とする処理液は、水可溶性で沸点が水より
低い有機溶媒を含む溶液である（以下特に明記しない限
り水可溶性で沸点が水より低い有機溶媒を単に有機溶媒
と記す。）。即ち、有機溶媒と水及び溶質からなる三成
分系、または有機溶媒と溶質とからなる二成分系の溶液
である。

溶質が不揮発性または水より沸点の高い物質である場合
は、次の工程であるイオン交換樹脂層への水蒸気の吹込
みによって、イオン交換樹脂層へ含浸している有機溶媒
は回収されるものの溶質は回収されないので、溶質の完
全な回収を図るためには、イオン交換樹脂層への水蒸気
の吹込みに先立ってイオン交換樹脂層を有機溶媒で１〜
２回洗浄するのが好ましく、この洗浄する有機溶媒は処
理液中に含まれる有機溶媒と同一のものであれば更に好
ましい。

またこの洗浄した有機溶媒をそのまま利用出来る場合は
好適である。この様な好適な例として後述する実施例に
示す如く、有機溶媒による湿式燐酸精製プロセスやホル
マリン製造における精製プロセスが挙げられる。

イオン交換樹脂層の有機溶媒での洗浄は、イオン交換樹
脂層へ有機溶媒を液長し抜液する方法で行なう。

尚溶質の沸点が水より低い場合は、後述するイオン交換
樹脂層への水蒸気の吹込みに上って、溶質は有機溶媒と
共に蒸発し回収出来るので、上記有機溶媒での洗浄は必
要ないが、処理液中の有機溶媒の含有量が少ない場合は
有機溶媒で洗浄した方が、後の工程であるイオン交換樹
脂層への水蒸気の吹込み操作がやりやすい。

本発明におけるイオン交換樹脂層への水蒸気の吹込み方
法は次の通りである。

水蒸気はイオン交換塔の塔底より吹込むが、イオン交換
樹脂は通常イオン交換塔の下部に設けられた金網などの
棚の上に充填されているので、加圧水蒸気の吹込みは特
に分散ノズルなどを使用しなくともイオン交換樹脂層に
十分分散されて吹込まれる。

本発明ではイオン交換樹脂に含浸している有機溶媒は沸
点が水より低いので、イオン交換樹脂層に吹込まれた水
蒸気はイオン交換樹脂層を上昇し之に含浸している有機
溶媒を蒸発させるので（加圧水蒸気は凝縮水となってイ
オン交換樹脂に含浸される）、この蒸発された有機溶媒
をイオン交換塔の塔頂から系外へ導き、凝縮器などを用
いて凝縮させれば回収することが出来る。

本発明ではイオン交換樹脂層へ吹込む水蒸気の圧力はゲ
ージ圧力で０．５　Ｋｙ　／　ｄ以上が必要である。

圧力が０．５　Ｋｙ／ａｔｌ−Ｇ未満では、イオン交換
樹脂に含浸している有機溶媒が十分蒸発されない。然し
圧力があまり高過ぎると水蒸気の吹込量が調節しにくい
ので、圧力の上限は５Ｋｙ７讐・Ｇ程度である。

イオン交換樹脂層への水蒸気の吹込量は、当然のことな
がら吹込み水蒸気がイオン交換樹脂層を吹抜けない様に
しなければならない。その量はイオン交換塔の塔径、イ
オン交換樹脂の層高により゛若干異なるが、イオン交換
樹脂層１ｆｆ！！当り、５００〜１０００Ｋｆ／ｈ程度
が適当である。

この様にしてイオン交換樹脂層に水蒸気を吹込んで行く
と、始めはイオン交換樹脂層に含浸している有機溶媒ま
たは有機溶媒と水より沸点の低い溶質の混合物が蒸発す
る（有機溶媒が水と共沸組成物を作る場合は当然有機溶
媒は共沸組成物となる。）ので、°イオン交換樹脂塔の
塔頂温度は上記有機溶媒などの沸点を示すが、有機溶媒
または有機溶媒と水より沸点の低い溶質が蒸発してしま
うと、イオン交換塔の塔頂温度はこの時点で急に上昇す
るので、この時点で水蒸気の吹込をストップすれば良い
。

本発明における大きい効果はこの様に、イオン交換塔中
のイオン交換樹脂が精溜塔における充填物の役割をはた
し、水蒸気吹込みによりイオン交換樹脂層に含浸してい
る有機溶媒または有機溶媒と水より沸点の低い溶質のみ
が精溜されてイオン交換塔の塔頂より蒸気となって系外
に排出されるので、従来の方法の様にイオン交換樹脂の
再生の際に希薄な処理液を発生することがないことであ
る。

但し有機溶媒が水と共沸組成を作る場合は、回収した有
機溶媒はこの共沸組成になる。

かくしてイオン交換樹脂層への水蒸気の吹込みが終了す
れば、イオン交換樹脂はそれ自体公知の方法によシ再生
液による再生及び再生後の水洗を行なえば良い。

尚本発明はこの様にイオン交換樹脂層へ水蒸気を吹込む
ので、イオン交換樹脂は当然１００℃以上の耐熱性のあ
るものであることが好ましい。この様な耐熱性のあ、る
イオン交換樹脂としては、陽イオン交換樹脂では西独バ
イエル社製レバチット５Ｐ−１１２、レバチット５Ｐ−
１２０、栗田工業（内裏Ｃ−１１１、Ｃ−１５２、陰イ
オン交換樹脂では栗田工業■製Ａ−１６８等がある。

（発明の効果） 本発明は上記の様な方法であり、従来問題であったイオ
ン交換樹脂の再生の際相当量発生する希薄処理液を実質
的に全くなくすことを可能にしたものである。しかもイ
オン交換樹脂に含浸している処理液中の有効成分を実質
的に完全に回収することが出来る。

くわえてイオン交換樹脂再生前の所要時間（従来公知の
方法では洗浄時間、本発明の方法では水蒸気吹込時間）
を大幅に短縮可能としたもので、その経済的な効果大な
るものがある。

（実施例） 以下実施例及び比較例により本発明を具体的に説明する
。尚実施例及び比較例においてチは重量チを示す。

実施例１ Ｐ２０５濃度５４３チの湿式燐酸液にイソプロピルアル
コールを加え、湿式燐酸液中の遊離燐酸分を抽出して第
１表に示す組成の抽出液を得た。

第１表 陽イオン交換樹脂レバチット５Ｐ−１１２（西独バイエ
ル社製）を充填した塔径１．５ｍ、塔高６．４ｍのイオ
ン交換塔（イオン交換樹脂充填高さ４．５　ｍ　）に、
第１表に示す組成の抽出液を２　Ｏｎ？　／　ｂの流量
でアップフローにて通液し、含有するＮａイオンを脱イ
オン処理した。１２時間通液したところでイオン交換処
理能力が低下し念ので通液をストップし、イオン交換塔
内の抽出液を抽出液タンクへ抜液した。

抽出液を抜液後、イオン交換塔の樹脂層迄濃度８７％の
イソプロピルアルコール（水トの共沸組成物）を液長・
抜液する操作を２回行ない、イオン交換樹脂を洗浄した
。この洗浄に使用したイソプロピルアルコールは、湿式
燐酸の抽出用溶媒として再利用した。

次いでイオン交換樹脂塔の下部からゲージ圧力１、５　
ｘｆ／冨・Ｇの水蒸気を１２［］ＯＫｙ／ｈの流量で吹
込み、イオン交換塔頂部より発生した蒸気を冷却器で凝
縮させ回収した（回収量３，７靜）。

イオン交換塔頂部の温度は、始め８０℃でイソプロピル
アルコールと水との共沸組成物の沸点を示したが、水蒸
気吹込開始後約１時間１０分の時点でこの温度が９５℃
に達したので、水蒸気の吹込みを中止した。上記凝縮に
より回収した液の組成はイングロビルアルコール濃度約
８６チ（残余は水）でろ、す、イングロビルアルコール
共沸組成物と殆んど同一の組成であった。尚この回収し
たイソプロピルアルコールも、湿式燐酸の抽出用溶媒と
して再利用できた。

次いでイオン交換塔へは、濃度９．５俤の硫酸水溶液１
６−をアップフローで２０　ｒｒ？／　ｈの速度で５０
分間通液循環させ、イオン交換樹脂の再生を行なった。

再生後のイオン交換樹脂は上水で充分洗浄した。尚再生
後の再生液中にはインプロピルアルコールは殆んど存在
しなく、インプロピルアルコールの損失は無視出来る程
度であった。

かくして再生した陽イオン交換樹脂の１部を電子顕微鏡
写真撮影で観察したが、イオン交換樹脂の粒子の形状に
変化は認められなかった。

実施例２ 陰イオン交換樹脂Ａ−１６８（栗田工業製）を充填した
塔径１．２ｍ、塔高３．０ｍのイオン交換塔（イオン交
換樹脂充填高さ１．２　ｍ　）にホルマリン（ホルムア
ルデヒド４５２ｆ＆、メタノールｓ、　ｑ　％、ＲｅＯ
，０１２％、残余は水）を１．５　ｒｒ？／　ｈの流量
でダウンフローにて通液し、含有する蟻酸を脱イオン除
去した。

２７時間通液したところでイオン交換処理能力が低下し
たので通液をストップし、イオン交換塔内のホルマリン
を粗製ホルマリンタンクへ抜液した。

ホルマリン抜液後イオン交換塔樹脂層迄メタノールを液
長・抜液する操作を２回行ない、イオン交換樹脂を洗浄
した。この洗浄に使用したメタノールは、実施例２と同
様ホルマリン合成用原料メタノールとして利用した。

次いでイオン交換塔の下部からゲージ圧力１．２Ｋｇ　
／ｌ−Ｊ　−Ｇの水蒸気を６００に７／ｈの流量で吹込
み、イオン交換塔頂部より発生した蒸気を冷却器で凝縮
させ回収した。イオン交換塔頂部温度は始め約６５℃と
メタノールの沸点を示したが、水蒸気吹込開始後約３０
分の時点でこの温度が９０℃に達したので、水蒸気の吹
込みを中止した。

上記凝縮により回収した液の組成は、純度約９８５チの
メタノールであった。（回収量６６０に９）尚この回収
したメタノールもホルマリン合成用原料メタノールとし
て利用した。

次いでイオン交換塔へは濃度９６％のＮａＯＨ水溶液１
２靜を、アンプフローで１゜５１−ｄ　／　ｈ　ｔＤ　
速度で２時間通液循環させ、イオン交換樹脂の再生を行
なった。再生後のイオン交換樹脂は上水で充分洗浄した
。尚イオン交換塔へ通液后の再生液中にはメタノールは
殆んど存在しておらず、メタノールの損失は実質的に零
であった。

かくして再生した陽イオン交換樹脂の１部を実施例１と
同様電子顕微鏡写真撮影で観察したが、イオン交換樹脂
の粒子の形状に変化は認められなかった。

比較例１ 実施例１においてイオン交換樹脂層への濃度８７チイソ
プロビルアルコールでの液長・洗浄及び水蒸気の吹込み
の代りに、イオン交換樹脂層迄水張・抜水による洗浄を
３回行なった外は、実施例１と同様な方法でイオン交換
樹脂の再生を行なった。上記洗浄液量は１４．８ｍ”で
イソプロピルアルコールの濃度は１２．１％であった。

また再生後の再生液中にもイソプロピルアルコールを１
．２％含有していた。

比較例２ 比較例１と同様に実施例２についてイオン交換樹脂層へ
のメタノールでの液長・洗浄及び水蒸気の吹込みの代り
に、イオン交換樹脂層迄水張・抜水による洗浄の操作を
２回行なった外は、実施例２と同様な方法でイオン交換
樹脂の再生を行なった。上記洗浄液量及び洗浄液中のホ
ルムアルデヒド濃度は２．２Ｒ及び約６チであった。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）水可溶性で沸点が水より低い有機溶媒を含む溶液
   （処理液）をイオン交換樹脂層に通液して該処理液中の
   陽イオンまたは陰イオンを脱イオンした後、該イオン交
   換樹脂を再生する方法であつて、処理液をイオン交換樹
   脂層から抜液后該イオン交換樹脂層へ水蒸気を吹込むこ
   とを特徴とするイオン交換樹脂の再生方法。
2. （２）イオン交換樹脂層への水蒸気の吹込みに先立つて
   該イオン交換樹脂を水可溶性で沸点が水より低い有機溶
   媒で洗浄することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の方法。
3. （３）イオン交換樹脂を洗浄する水可溶性で沸点が水よ
   り低い有機溶媒が処理液中に含まれる有機溶媒と同一の
   有機溶媒であることを特徴とする特許請求の範囲第２項
   記載の方法。