JPS6252640B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は使用済みのカチオン交換樹脂を酸化剤
の溶液で酸化溶解することによつて得られる液状
物質をボイラ、冷却塔などの水系に添加してスケ
ールの生成を防止する方法に関するものである。 水処理装置、各種液体の処理装置、あるいはガ
ス処理装置、各種の有機反応装置の触媒などに
種々のイオン交換樹脂が用いられているが、この
ような装置でイオン交換樹脂を長期間使用する
と、イオン交換容量が低下したり、または破砕さ
れたりしてその性能が低下する。この性能が低下
したイオン交換樹脂は新品のイオン交換樹脂と交
換され、この性能が低下した使用済みのイオン交
換樹脂は一般に産業廃棄物として捨てられる。し
かしながら使用済みのイオン交換樹脂をそのまま
廃棄することは資源的にみて大きな損失であるば
かりでなく、投棄場所が限られているために、そ
の場所まで使用済みのイオン交換樹脂を運ぶのに
運賃がかかり、また焼却するにしてもイオン交換
樹脂は燃焼するが、煤煙やイオウ化合物のガスが
発生するため焼却にコストがかかりすぎるという
問題がある。 本発明者等はこれらの使用済みのイオン交換樹
脂の再利用法について種々検討した結果、使用済
みのイオン交換樹脂の内、カチオン交換樹脂を酸
化剤の溶液で酸化溶解することによつて得られる
液状物質が、優れたスケール生成の抑制剤として
使用できることを知見した。すなわち本発明はイ
オン交換処理などに用いた使用済みのカチオン交
換樹脂を酸化剤の溶液で酸化溶解して液状物質と
し、当該液状物質を水中に添加することを特徴と
する水からのスケールの生成を防止する方法に関
するものである。 以下に本発明を詳しく説明する。 従来よりボイラ缶内あるいは冷却水系などのス
ケール生成抑制剤として重合リン酸塩、ホスホン
酸、ホスホノカルボン酸などのリン化合物、ある
いはタンニン、リグニン、澱粉、カルボキシメチ
ルセルローズなどの天然有機物、あるいはポリア
クリル酸、ポリメタクリル酸、ポリ無水マレイン
酸およびこれらの塩、ポリアクリルアミドなどの
合成有機物などが使用されているが、使用済みの
カチオン交換樹脂を酸化剤の溶液で酸化溶解して
得られる液状物質は、これらの従来のスケール生
成抑制剤とほぼ同等の効果を有する。 本発明における使用済みのカチオン交換樹脂は
前記した各種の装置から廃棄するために取り出さ
れたもので、その種類としては交換基としてスル
ホン酸基を有する、スチレンとジビニルベンゼン
との共重合物である強酸性カチオン交換樹脂、交
換基としてカルボン酸基を有する、アクリル酸あ
るいはメタクリル酸とジビニルベンゼンとの共重
合物である弱酸性カチオン交換樹脂などであり、
これらのカチオン交換樹脂を酸化剤の溶液で酸化
溶解した時に得られる液状物質はいづれもスケー
ルの抑制剤としての効果を有する。しかしながら
弱酸性カチオン交換樹脂は強酸性カチオン交換樹
脂と比較すると酸化溶解しにくいので、使用する
カチオン交換樹脂としては交換基としてスルホン
酸基を有する、スチレンとジビニルベンゼンとの
共重合物である強酸性カチオン交換樹脂を用いる
ことが望ましい。 次に本発明に使用する酸化剤の溶液としては、
過酸化水素、次亜塩素酸およびその塩、過マンガ
ン酸塩、重クロム酸塩などの酸化剤を水に溶解し
た酸化剤の水溶液、あるいはメタノール、エタノ
ールなどの有機溶媒に溶解した酸化剤の有機溶媒
溶液、あるいは水で希釈した有機溶媒に溶解した
酸化剤の水と有機溶媒の混合溶液などが使用でき
るが、溶媒として有機溶媒を用いると酸化剤が当
該有機溶媒を分解するのに若干消費されてしまう
ので、酸化剤の溶媒としては水が最も好ましい。
また酸化剤として過マンガン酸塩、あるいは重ク
ロム酸塩を用いるとカチオン交換樹脂を酸化溶解
する際にその酸化溶液中にマンガンあるいはクロ
ムの沈殿物が生成されることがあるので、酸化剤
の溶液としては過酸化水素あるいは次亜塩素酸お
よびその塩の水溶液が最も好ましい。 当該酸化剤の溶液の濃度としては特に限定され
ないが、濃ければ濃い程、カチオン交換樹脂を多
量に酸化溶解することができ、濃い溶液が得られ
て取り扱いがし易くなるので、酸化剤の溶液は濃
い方が好ましく、たとえば過酸化水素の水溶液の
場合は通常10〜30％のものを使用し、次亜塩素酸
ナトリウムの水溶液の場合は通常５〜10％のもの
を使用する。使用済みのカチオン交換樹脂を前記
の酸化剤の溶液で酸化溶解するには溶解槽内に当
該カチオン交換樹脂と酸化剤の溶液を入れ、必要
に応じ撹拌しながら槽内で十分に反応させて溶解
するか、あるいは適当なカラムに当該カチオン交
換樹脂を充填し、このカラムに酸化剤の溶液を循
環通液しながら溶解する。 なお当該カチオン交換樹脂を以上のようにして
酸化溶解する場合、常温より加温下の方が酸化溶
解速度が促進され、また酸化溶解時に紫外線を照
射しても酸化溶解速度が促進される。当該カチオ
ン交換樹脂に酸化剤の溶液を接触させると、カチ
オン交換樹脂は徐々に膨潤してその体積を増加
し、そして半透明になり追には完全に溶解し、一
般に淡黄色の液状物質が得られる。なお使用する
酸化剤の溶液の量については当該カチオン交換樹
脂を完全に酸化溶解できる量を用いるが、生成さ
れた液状物質中に多少の酸化剤が残留していても
さしつかえない。むしろ当該液状物質中に酸化剤
が残留していた方が、当該液状物質を冷却水系に
添加する場合は冷却水系の微生物の殺菌効果も期
待できる。たとえば交換基としてスルホン酸基を
有するスチレンとジビニルベンゼンとの共重合物
である強酸性カチオン交換樹脂を酸化溶解する場
合、酸化溶解液として過酸化水素の水溶液を用い
るならば、当該カチオン交換樹脂１Kg（乾燥樹脂
換算）当り30％の過酸化水素の水溶液を0.3〜１
用いるとよく、また酸化溶解液として次亜塩素
酸ナトリウムの水溶液を用いるならば、当該カチ
オン交換樹脂１Kg（乾燥樹脂換算）当り10％の次
亜塩素酸ナトリウムの水溶液を２〜６用いると
よい。 使用済みのカチオン交換樹脂を酸化剤の溶液で
酸化溶解する場合、水処理で使用されていたもの
は一般に泥などの不純物を含んでおり、また糖液
処理装置で使用されていたものは糖液が付着して
いることもあるので、これらの不純物を水洗など
の方法により十分に取り除いてから使用するとよ
い。なお使用済みのカチオン交換樹脂のイオン型
は使用されていた装置によつて水素型、ナトリウ
ム型、マグネシウム型、カルシウム型などの種々
のイオン型となつているが、酸化剤の溶液で酸化
溶解する場合いかなるイオン型のカチオン交換樹
脂でもさしつかえない。しかしながら水銀などの
有害な重金属類が吸着されている場合は食塩、塩
酸などの再生剤でこれらの有害な重金属類を脱着
した後に酸化溶解に供するとよい。 かくして使用済みのカチオン交換樹脂を酸化剤
の溶液で酸化溶解して得られる液状物質をボイ
ラ、冷却水系などの水中に添加すると、水中の硬
度、珪酸、鉄などに起因する種々のスケールの生
成を防止することができる。当該液状物質の使用
方法は従来のスケール生成抑制剤の使用方法と同
じように、水に定量づつ連続的に注入するか、ま
たは間歇的に注入する。添加量については水質に
よつて多少変化するが、通常は当該液状物質を乾
燥固形物換算で１mg／〜100mg／を水中に添
加する。なお乾燥固形物換算で１mg／以下の添
加量ではスケールの生成抑制効果が小さく、また
100mg／以上添加してもスケールの生成抑制効
果は横ばい状態となる。通常の場合、水質にもよ
るが乾燥固形物換算で５mg／〜30mg／の添加
量で充分にその目的を達成できる。 本発明においてはスケールの生成を防止する目
的で当該液状物質を前記の添加量で水中に添加す
るが、既知のキレート剤たとえばEDTA、重合リ
ン酸塩、ホスホン酸、ホスホノカルボン酸など、
あるいは種々の防蝕剤、殺藻剤などと併用添加す
ることもできる。 以上に説明したように本発明は従来では廃棄さ
れていた使用済みのカチオン交換樹脂を原料と
し、比較的簡単な操作、低コストでスケールの生
成抑制剤を得ることができ、使用済みのカチオン
交換樹脂の廃棄処分費を省略することができるば
かりでなく、安価で有効なスケールの生成抑制剤
が得られ、産業の発展に裨益するところ大なる発
明である。 以下に本発明の効果を一層明らかにするために
本発明の実施例を説明するが、本発明はその要旨
を超えないかぎり以下の実施例に限定されるもの
ではない。 実施例 １ 純水製造装置で５年間使用されて廃棄された強
酸性カチオン交換樹脂アンバーライト（登録商
標）IR−120B（Ｈ型：Na型＝６：４）を原料と
し、当該カチオン交換樹脂１Kg（乾燥樹脂換算）
に30％の１の過酸化水素の水溶液を添加し、ビ
ーカー中で常温にて30日間、時々撹拌しながら放
置して反応させた。その結果当該カチオン交換樹
脂は完全に溶解し、淡黄色の液状物質が得られ
た。 この液状物質を用い以下のような試験を行なつ
た。 試験方法 水道水を試験水とし、本試験水の一定量をそれ
ぞれビーカーに採取し、それぞれのビーカーに本
発明の液状物質をそれぞれ添加量を変化させて添
加し、60℃の水浴中でビーカー中の水を蒸発さ
せ、７倍および10倍に濃縮し、濃縮後の上澄水の
全硬度を測定するとともにその外観を観察した。
また比較のために従来のスケール生成抑制剤であ
るヘキサメタリン酸ナトリウムについても同様な
試験を行なつた。 なお水道水の組成は全硬度45mgasCaCO₃／
、炭酸水素イオン30mgasCaCO₃／、シリカ
10mgasCaCO₃／、PH7.0である。 結 果 結果を表−１に示す。なお濃縮後の上澄水の外
観については本発明の場合、試験水の濃縮倍数７
および10とも、また添加量１、５、30、100mg／
共に僅かな水の濁りは認められるが、沈殿物は
生成しなかつた。また従来方法であるヘキサメタ
リン酸ナトリウムを添加した場合は、添加量30
mg／以上では添加直後に白色の沈殿物が生成
し、さらにブランクでは濃縮するにつれて白色の
沈殿物が生成した。

【表】

【表】 ＊ 添加量は液状物質、ヘキサメタリン酸ナ
トリウムとも乾燥固形物換算の値である。
実施例 ２ 実施例１で用いたと同じ強酸性カチオン交換樹
脂１Kg（乾燥樹脂換算）を内径50mmのカラムに充
填し、10％の４の次亜塩素酸ナトリウムの水溶
液を線速度１ｍ／Ｈの上昇流で常温で循環通液し
た。その結果約30日間でカラム内のカチオン交換
樹脂は完全に溶解し、淡黄色の液状物質が得られ
た。この液状物質を用い、実施例１と同様な試験
方法で従来のスケール生成抑制剤であるポリアク
リル酸ナトリウム（分子量１万）と比較の下に試
験した。 結 果 結果を表−２に示す。なお濃縮後の上澄水の外
観については本発明の場合、試験水の濃縮倍数７
および10とも、また添加量１、５、30、100mg／
共に僅かな水の濁りは認められるが沈殿物は生
成しなかつた。また従来方法であるポリアクリル
酸ナトリウムを添加した場合は本発明の場合より
水の濁りは濃く、また懸濁物の粒子が粗大であつ
た。さらにブランクでは濃縮するにつれて白色の
沈殿物が生成した。

【表】 ＊ 添加量は液状物質、ポリアクリル酸ナト
リウムとも乾燥固形物換算の値である。
以上の実施例に見られるごとく、本発明のスケ
ール生成抑制剤によるスケール生成の抑制作用
は、従来のスケール生成抑制剤のそれとほぼ同様
の効果を発揮した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ イオン交換処理などに用いた使用済みのカチ
   オン交換樹脂を酸化剤の溶液で酸化溶解して液状
   物質とし、当該液状物質を水中に添加することを
   特徴とする水からのスケールの生成を防止する方
   法。 ２ 使用済みのカチオン交換樹脂が交換基として
   スルホン酸基を有するスチレンとジビニルベンゼ
   ンの共重合物である特許請求の範囲第１項記載の
   スケールの生成を防止する方法。 ３ 当該液状物質を乾燥固形物換算で水中に１な
   いし100mg／を添加する特許請求の範囲第１項
   および第２項記載のスケールの生成を防止する方
   法。