JPS6261690A - 金属イオンの分離方法 - Google Patents
金属イオンの分離方法Info
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- JPS6261690A JPS6261690A JP20257285A JP20257285A JPS6261690A JP S6261690 A JPS6261690 A JP S6261690A JP 20257285 A JP20257285 A JP 20257285A JP 20257285 A JP20257285 A JP 20257285A JP S6261690 A JPS6261690 A JP S6261690A
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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。
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〕
本発明は被処理液中の金属イオンを分離する方法に係ゆ
、特に鉄酸化物に金属イオンを吸着させ、脱離すること
による金属イオンの分離方法に関する。
、特に鉄酸化物に金属イオンを吸着させ、脱離すること
による金属イオンの分離方法に関する。
従来から、溶液中に含まれる金属イオンの分離にはイオ
ン交換樹脂が用いられている。このイオン交換樹脂を用
いて、金属イオンを分離するのは、被処理液をイオン交
換樹脂に代通し、金属イオンを吸着させ、酸またはアル
カリの解離液をイオン交換樹脂に流通することにより金
属イオンを脱着することによっている。
ン交換樹脂が用いられている。このイオン交換樹脂を用
いて、金属イオンを分離するのは、被処理液をイオン交
換樹脂に代通し、金属イオンを吸着させ、酸またはアル
カリの解離液をイオン交換樹脂に流通することにより金
属イオンを脱着することによっている。
しかし、イオン交換樹脂の耐熱温度は、一般的に約６０
Ｃであるために、高温の被処理液中の金属イオンの分離
には適さ々かった。
Ｃであるために、高温の被処理液中の金属イオンの分離
には適さ々かった。
そこで、高温液中の金属イオンを吸着する吸着材として
金属酸化物であるチタン酸化物が存在する（特開昭５９
−６２３４３５号）。しかし、この従来例において、金
属酸化物の吸着特性に及ぼす溶液（水）のｐＨの影響に
ついては何ら配慮されていない。そのｔめに、上記従来
例では、金属イオンを吸着したチタン酸化物をそのまま
廃棄していた。
金属酸化物であるチタン酸化物が存在する（特開昭５９
−６２３４３５号）。しかし、この従来例において、金
属酸化物の吸着特性に及ぼす溶液（水）のｐＨの影響に
ついては何ら配慮されていない。そのｔめに、上記従来
例では、金属イオンを吸着したチタン酸化物をそのまま
廃棄していた。
しかし、金属イオンを回収することが必要な場合には、
金属イオンを金属酸化物から脱着しなければならない。
金属イオンを金属酸化物から脱着しなければならない。
このような必要性は、金属イオンが上記従来例のように
、放射性物質（コバルト６０イオン）の場合や、有害金
属である６価クロムイオン等の場合で、金属イオンを脱
着した金属酸化物を廃棄する際における廃棄量の増大を
避けるときなどにおいて存在する。し九がって、高温液
中の金属イオンを分離する際は、液の温度を下げてイオ
ン交換樹脂によらざるを得なかつ念。そのためＫ、金属
イオンの分離操作及複雑となるおそれが生じていた。
、放射性物質（コバルト６０イオン）の場合や、有害金
属である６価クロムイオン等の場合で、金属イオンを脱
着した金属酸化物を廃棄する際における廃棄量の増大を
避けるときなどにおいて存在する。し九がって、高温液
中の金属イオンを分離する際は、液の温度を下げてイオ
ン交換樹脂によらざるを得なかつ念。そのためＫ、金属
イオンの分離操作及複雑となるおそれが生じていた。
本発明は、高温溶液中から金属イオンを迅速かつ簡易に
分離することができる金属イオンの分離方法を提供する
ことにある。
分離することができる金属イオンの分離方法を提供する
ことにある。
本発明者らは、金属酸化物への金属イオンの吸着特性に
ついて調べた結果、 吸着率＝ １００ （ｐＨ−ａ）”／（（ｐＨ−ａ）！
＋１ ）ａ＝Ｌ７＋１４００／Ｔ−Ｌｏ ｇｓ Ｔ・・・絶対温度 Ｓｌ・・・金属酸化物ｌＫ１１当りの当該金属酸化物の
表面積（ｍ”／Ｋｆ） でおることを見い出すに至った。
ついて調べた結果、 吸着率＝ １００ （ｐＨ−ａ）”／（（ｐＨ−ａ）！
＋１ ）ａ＝Ｌ７＋１４００／Ｔ−Ｌｏ ｇｓ Ｔ・・・絶対温度 Ｓｌ・・・金属酸化物ｌＫ１１当りの当該金属酸化物の
表面積（ｍ”／Ｋｆ） でおることを見い出すに至った。
本発明は、このような知見に基づいてなされたものであ
り、金属酸化物からなる吸着材に、高ｐＨ下で被処理液
を流通し、前記吸着材に当該被処理液中の金属イオンを
吸着させる吸着工程と、低ｐＨの脱離液を前記吸着材に
流通し、当該吸着材から前記金属イオンを脱離する脱離
工程とを含んでいることを特徴とする金属イオンの分離
方法である。
り、金属酸化物からなる吸着材に、高ｐＨ下で被処理液
を流通し、前記吸着材に当該被処理液中の金属イオンを
吸着させる吸着工程と、低ｐＨの脱離液を前記吸着材に
流通し、当該吸着材から前記金属イオンを脱離する脱離
工程とを含んでいることを特徴とする金属イオンの分離
方法である。
金属酸化物への金属イオンの吸着特性について実験を行
った。金属酸化物として平均粒径が０．９μｍで、比表
面積が７．０ｍ”７ｇのへマタイト（α−Ｆｅ！Ｏｎ）
粒子を用いた。このヘマタイトの添加量は、２ｇ／Ｋｆ
ＨｔＯである。一方、ヘマタイトに吸着される金属イ
オンとしては、コバルトイオンを用いた。このコバルト
イオンの濃度を１０”〜ｌ Ｏ−’ ｍｏｔ／Ｌとした
。
った。金属酸化物として平均粒径が０．９μｍで、比表
面積が７．０ｍ”７ｇのへマタイト（α−Ｆｅ！Ｏｎ）
粒子を用いた。このヘマタイトの添加量は、２ｇ／Ｋｆ
ＨｔＯである。一方、ヘマタイトに吸着される金属イ
オンとしては、コバルトイオンを用いた。このコバルト
イオンの濃度を１０”〜ｌ Ｏ−’ ｍｏｔ／Ｌとした
。
コバルトイオンの吸着率に及ぼす水溶液ｐＨと温度の関
係の実験結果を第１図に示す。
係の実験結果を第１図に示す。
ここで、吸着率は金属イオン添加量に対する金属イオン
吸着量の百分率でるる。また、ｐＨは２０Ｃにおける値
で示した。
吸着量の百分率でるる。また、ｐＨは２０Ｃにおける値
で示した。
吸着実験は、石英硝子製試料容器に、ｐＨとコバルトイ
オン濃度とが既知の水溶液を一定量入れそれに一定量の
へマタイト粒子を添加し、試料容器を真空封入して行っ
た。高温における吸着実験は、静水泄オートクレーブを
用いて行った。コバルトイオン濃度は、吸着実験前後に
プラズマ発光分光分析装置を用いて定量した。
オン濃度とが既知の水溶液を一定量入れそれに一定量の
へマタイト粒子を添加し、試料容器を真空封入して行っ
た。高温における吸着実験は、静水泄オートクレーブを
用いて行った。コバルトイオン濃度は、吸着実験前後に
プラズマ発光分光分析装置を用いて定量した。
吸着平衡に達するまでの時間は、２０Ｃでは；２０〜３
０分、２８５Ｃでは数分であった。すなわち、高温はど
吸着平衡に達する時間が短くなることがわかった。
０分、２８５Ｃでは数分であった。すなわち、高温はど
吸着平衡に達する時間が短くなることがわかった。
実験結果の詳細な検討の結果、第１図に示されたｐＨＫ
対する吸着率の曲線は次式でよく表わせることがわかっ
た。
対する吸着率の曲線は次式でよく表わせることがわかっ
た。
吸着率＝１００ （ｐＨ−ａ）” ／（（ｐＨ−ａ）”
＋１１・・・・・・・・・（１） ここで、ｐＨは２０ＣにおけるｐＨ［で、ａは温度によ
って決まる定数である。ａは以下のようにして求まる。
＋１１・・・・・・・・・（１） ここで、ｐＨは２０ＣにおけるｐＨ［で、ａは温度によ
って決まる定数である。ａは以下のようにして求まる。
今、金属酸化物と水との界面において、金属酸化物の酸
素原子に水中のＨ０イオンが配位し、金属原子（Ａ）に
は水中のＯＨ−イオンが配位して、金属酸化物の表面は
、−Ａ−ＯＨという形になっている。したがって、金属
酸化物と水との界面でおこる吸着反応は、次式で表わせ
る。
素原子に水中のＨ０イオンが配位し、金属原子（Ａ）に
は水中のＯＨ−イオンが配位して、金属酸化物の表面は
、−Ａ−ＯＨという形になっている。したがって、金属
酸化物と水との界面でおこる吸着反応は、次式で表わせ
る。
−Ａ−ＯＨ＋ （Ａ’円；ニーＡ−０−Ａ′。＋Ｈ１・
・・・・・・・・（２）ここに％ Ａ’は吸着される金
属イオンを示す。
・・・・・・・・（２）ここに％ Ａ’は吸着される金
属イオンを示す。
吸着平衡に達すると、次の吸着平衡式が成り立つ。
Ｋ ＝ Ｗ ＣＨ”）／ （Ｍ−Ｗ） Ｃ・・・・・・
・・・（３）Ｋ ： ＵＡＭ平衡定数（ｍｏｂ−Ｈ”／
ｇ−金属イオン） Ｗ：金属酸化物粒子表面積／ ｍ ”当りに吸着した金
属イオン量（ｇ／ｍ” ） （Ｈ” ］ ： 水中（Ｄ水１（オニ１ＩＩｋ度（ｍｏ
ｔ／ｌ）Ｍ：金属酸化物粒子表面積１ｍ”当りの飽和吸
着１ｔ（ｇ／ｍ’ ） Ｃ：水中の金属イオン平衡濃度（ｇ／ｌま九、吸着平衡
定数には、温度の関数として、次式で表わせる。
・・・（３）Ｋ ： ＵＡＭ平衡定数（ｍｏｂ−Ｈ”／
ｇ−金属イオン） Ｗ：金属酸化物粒子表面積／ ｍ ”当りに吸着した金
属イオン量（ｇ／ｍ” ） （Ｈ” ］ ： 水中（Ｄ水１（オニ１ＩＩｋ度（ｍｏ
ｔ／ｌ）Ｍ：金属酸化物粒子表面積１ｍ”当りの飽和吸
着１ｔ（ｇ／ｍ’ ） Ｃ：水中の金属イオン平衡濃度（ｇ／ｌま九、吸着平衡
定数には、温度の関数として、次式で表わせる。
Ｋｏｃｅｘｐ（−ΔＨ／ＦＬＴ） ・・・・
・・・・・（４）ΔＨ：標準生成熱（ａｒｌ ／ ｍｏ
ｔ）ＦＬ＝気体定数（ｍ／ｍｏ Ｌ φＫ ）Ｔ：絶対
温度（Ｋ） （３）、 （４）式から、実験結果に合う（１）式を次
式のように変形できる。
・・・・・（４）ΔＨ：標準生成熱（ａｒｌ ／ ｍｏ
ｔ）ＦＬ＝気体定数（ｍ／ｍｏ Ｌ φＫ ）Ｔ：絶対
温度（Ｋ） （３）、 （４）式から、実験結果に合う（１）式を次
式のように変形できる。
Ｌｏｇ （Ｗ／Ｃ）＝ｔｏｇ （Ｋ （Ｍ−Ｗ） ）−
ｚｏｇｃＨ”）・・・・・・・・・（５） 今、Ｍ−Ｗ−Ｍとなるようにヘマタイト粒子を添加し、
水素イオン指数を用いると、（５）式は、Ｌｏｇ （Ｗ
／Ｃ）＝ｔｏｇ （ＫＭ） ＋ｐＨ・・・・・・・・・
（５′）となる。第１図の実験結果を整理しなおし、ｌ
ｏｇ（Ｗ／Ｃ）の値をｐＨに対しプロットすると、傾き
からＫＭが各温度で求まる。ＭＦｉ温度に依存しないか
ら、ＫＭの温度依存性、すなわち（４）式から、ΔＨ〜
６３００ｃｎｔ／ｍＯｔと求まる。すなわち、（５′）
式は、 ときで、そのときの吸着率は２５チとなる。水ＩＫｇ当
りのへマタイト粒子の表面積をＳ（ｍ”／に９）とする
と、吸着率２５チの吸着量は、Ｗ＝Ｃ／３Ｓとなる。よ
って、（５”）＜よりａが求まる。
ｚｏｇｃＨ”）・・・・・・・・・（５） 今、Ｍ−Ｗ−Ｍとなるようにヘマタイト粒子を添加し、
水素イオン指数を用いると、（５）式は、Ｌｏｇ （Ｗ
／Ｃ）＝ｔｏｇ （ＫＭ） ＋ｐＨ・・・・・・・・・
（５′）となる。第１図の実験結果を整理しなおし、ｌ
ｏｇ（Ｗ／Ｃ）の値をｐＨに対しプロットすると、傾き
からＫＭが各温度で求まる。ＭＦｉ温度に依存しないか
ら、ＫＭの温度依存性、すなわち（４）式から、ΔＨ〜
６３００ｃｎｔ／ｍＯｔと求まる。すなわち、（５′）
式は、 ときで、そのときの吸着率は２５チとなる。水ＩＫｇ当
りのへマタイト粒子の表面積をＳ（ｍ”／に９）とする
と、吸着率２５チの吸着量は、Ｗ＝Ｃ／３Ｓとなる。よ
って、（５”）＜よりａが求まる。
ａ＝λ７＋１４００／Ｔ−ＬｏｇＳ −（６）
ｐＨが高い状態でヘマタイト粒子に吸着したコバルトイ
オンは、ｐＨを下げることにより脱離させることができ
ることを実験により見い出した。
ｐＨが高い状態でヘマタイト粒子に吸着したコバルトイ
オンは、ｐＨを下げることにより脱離させることができ
ることを実験により見い出した。
ｐＨをａ以下に下げると、吸着したコノ（ルトイオンは
全て脱離し、ヘマタイト粒子は溶出しなかつ念。なお、
金属イオンの脱離を冷却下に行うと、第１図に示すよう
に、吸着率が下がるために、ｐＨをそれほど低い値にし
なくてもよい。よって、機器の耐酸性にとってよい結果
を生む。
全て脱離し、ヘマタイト粒子は溶出しなかつ念。なお、
金属イオンの脱離を冷却下に行うと、第１図に示すよう
に、吸着率が下がるために、ｐＨをそれほど低い値にし
なくてもよい。よって、機器の耐酸性にとってよい結果
を生む。
以上の結果は、金属酸化物としては、ヘマタイトだけで
なく、α−ＡｔｚＯｓ 、 Ｔ １ｓＯｓ等のコランダ
ム型酸化物にあてはまる。金属イオンとしては、コバル
トイオンだけでなく、ｐｅＩＺ Ｎ１ｔＺ Ｃｕｌ＋。
なく、α−ＡｔｚＯｓ 、 Ｔ １ｓＯｓ等のコランダ
ム型酸化物にあてはまる。金属イオンとしては、コバル
トイオンだけでなく、ｐｅＩＺ Ｎ１ｔＺ Ｃｕｌ＋。
ｚｎ！＋等の遷移金属イオンにあてはまる。
次に、アルカリ金属やアルカリ土類金属のイオンが共存
する場合の遷移金属イオンの吸着率の変化を調べた。ヘ
マタイト粒子へのコノ（ルトイオン吸着実検において、
Ｉ）Ｈ＆５、コノ（ルトイオン濃度１．０Ｘ１０°’ｍ
ｏｔ／ｌの水溶液にカルシウムイオン（Ｃａ”）を添加
した場合のコノ（ルトイオンの吸着率の変化を第２図に
示す。この図から、コバルトイオンの吸着性は、カルシ
ウムイオンの吸着性より約２００倍大きいことがわかる
。このことから、ヘマタイトのようなコランダム型酸化
物は、遷移金属イオンを選択的に吸着する性能を有して
いることがわかる。
する場合の遷移金属イオンの吸着率の変化を調べた。ヘ
マタイト粒子へのコノ（ルトイオン吸着実検において、
Ｉ）Ｈ＆５、コノ（ルトイオン濃度１．０Ｘ１０°’ｍ
ｏｔ／ｌの水溶液にカルシウムイオン（Ｃａ”）を添加
した場合のコノ（ルトイオンの吸着率の変化を第２図に
示す。この図から、コバルトイオンの吸着性は、カルシ
ウムイオンの吸着性より約２００倍大きいことがわかる
。このことから、ヘマタイトのようなコランダム型酸化
物は、遷移金属イオンを選択的に吸着する性能を有して
いることがわかる。
なお、吸着反応は表面反応であるので、金属酸化物とし
ては１表面積の大きい粒子が望ましい。
ては１表面積の大きい粒子が望ましい。
上記、吸着材である金属酸化物は、多孔質の容器内に保
持されて使用できる。水温１００Ｃにおけるａの（直は
、＆５−ＬｏｇＳとなる。容器内に保持された金属酸化
物の表面積がｌＱｍ”７Ｋｇ−Ｈ１Ｏ以上であれば、第
１図かられかるようＫ、ｐＨ７において吸着率は７０％
以上になる。この容器を例えばボイラ内に入れることに
より、ボイラ内の腐食性金属イオンを効率的に吸着除去
することができる。
持されて使用できる。水温１００Ｃにおけるａの（直は
、＆５−ＬｏｇＳとなる。容器内に保持された金属酸化
物の表面積がｌＱｍ”７Ｋｇ−Ｈ１Ｏ以上であれば、第
１図かられかるようＫ、ｐＨ７において吸着率は７０％
以上になる。この容器を例えばボイラ内に入れることに
より、ボイラ内の腐食性金属イオンを効率的に吸着除去
することができる。
こうして、ボイラ内の腐食性成物を除去できるので、ボ
イラの寿命が延びるこやになる。ま九、金属酸化物を詰
めた容器を一定期間毎にボイラ外に取り出し、ｐＨが４
程度の酸性溶液に１時間程度浸漬することにより、吸着
した腐食性イオンだけを溶出させることができる。こう
して、金属酸化物を何回でも吸着材として使用できる。
イラの寿命が延びるこやになる。ま九、金属酸化物を詰
めた容器を一定期間毎にボイラ外に取り出し、ｐＨが４
程度の酸性溶液に１時間程度浸漬することにより、吸着
した腐食性イオンだけを溶出させることができる。こう
して、金属酸化物を何回でも吸着材として使用できる。
なお、金属酸化物を保持する容器を、原子炉の吸水配管
に結合させることにより、放射時物質を濃縮し念形で分
離することができる。
に結合させることにより、放射時物質を濃縮し念形で分
離することができる。
実施例２を第３図により説明する。
第３図では、金属酸化物によるフィルタｌと他の吸着材
１例えば活性炭によるフィルタ２とを組み合わせ念浄水
器の一例を示す。
１例えば活性炭によるフィルタ２とを組み合わせ念浄水
器の一例を示す。
ｐＨ７における吸着率は、２０Ｃにおいて２０−程度で
あるが、金属酸化物と組み合わせれば、他の吸着材の見
かけの寿命を延ばすことができる。
あるが、金属酸化物と組み合わせれば、他の吸着材の見
かけの寿命を延ばすことができる。
高温になれば吸着率は上昇するので、高温で使用するほ
ど、この効果は大きいものとなる。
ど、この効果は大きいものとなる。
次に、本発明に係る金属イオンの分離方法を、オンライ
ンで実施することができる装置の実施例について、第４
図に基づき説明する。
ンで実施することができる装置の実施例について、第４
図に基づき説明する。
図において、金属酸化物が充填された金属酸化物カラム
１には、タンクまたは排管から被処理水が流れる念めの
配管４１が接続されている。配管４１には、被処理水が
流れる上流側から流路弁３、ｐＨ計１２、流量調節器５
、積算流量計６が配管４１の途中に設けられている。こ
の積算流量計６と金属酸化物カラム１との間には、アル
カリ溶液注入器７および酸性溶液注入器８からそれぞれ
アルカリａ液ま念は酸性＠液を配管４１内に供給する九
めの配管４２が設けられている。配管４２の途中には、
流路切換用のコック４が設けられている。また、配管４
１の配管４２が設けられた部分の下流には、ｐＨ計４３
が設けられている。
１には、タンクまたは排管から被処理水が流れる念めの
配管４１が接続されている。配管４１には、被処理水が
流れる上流側から流路弁３、ｐＨ計１２、流量調節器５
、積算流量計６が配管４１の途中に設けられている。こ
の積算流量計６と金属酸化物カラム１との間には、アル
カリ溶液注入器７および酸性溶液注入器８からそれぞれ
アルカリａ液ま念は酸性＠液を配管４１内に供給する九
めの配管４２が設けられている。配管４２の途中には、
流路切換用のコック４が設けられている。また、配管４
１の配管４２が設けられた部分の下流には、ｐＨ計４３
が設けられている。
金属酸化物カラムｌの下流側には、被処理水中の金属イ
オンが吸着されたのち、被処理水をドレンに排出するた
めの配管４４が設けられている。
オンが吸着されたのち、被処理水をドレンに排出するた
めの配管４４が設けられている。
この配管４４の途中には流路弁４５が設けられている。
ま九、流路弁４５が設けられている配管４４の上流側に
は、被処理液を分析器へ導くための配管４６が設けられ
ており、この配管４６は、分析器と流路弁４７を介して
接続されている。
は、被処理液を分析器へ導くための配管４６が設けられ
ており、この配管４６は、分析器と流路弁４７を介して
接続されている。
上記流路弁３，４５．４７、ｐＨ計１２．４３゜切換コ
ック４、流路調節器５、積算流量計６、アルカリ溶液注
入器７、酸性溶液注入器８は、それぞれ制御器９と接続
している。
ック４、流路調節器５、積算流量計６、アルカリ溶液注
入器７、酸性溶液注入器８は、それぞれ制御器９と接続
している。
次に、本実施例の動作について説明する。
本実施例においては、以下の手順で、処理水中の金属イ
オンを捕集し、この金属イオンを分析している。
オンを捕集し、この金属イオンを分析している。
まず、弁３を開放することにより、タンクまたは配管か
ら被処理水を配管４１内に導入する。この被処理水の温
度、ｐＨは、ｐＨ計１２で測定され、その測定信号が制
御器９に送られる。制御器９では、温度信号に応じて、
流ｉｆ： 調節器５を制御し、配管４１内に流れる被処
理水の流量を所定の値に制御する。この流量の′制御は
、次のようにして行う。すなわち、カラム１内の金属酸
化物と、被処理水の接触時間が、この被処理水の温度が
２Ｏｒでは３０分、そして、水温が１０Ｃ上がるたびに
１分ずつ短くなるように制御する。また、被処理水の温
度が３２０ｔ：’以上では、接触時間が１分になるよう
に制御する。
ら被処理水を配管４１内に導入する。この被処理水の温
度、ｐＨは、ｐＨ計１２で測定され、その測定信号が制
御器９に送られる。制御器９では、温度信号に応じて、
流ｉｆ： 調節器５を制御し、配管４１内に流れる被処
理水の流量を所定の値に制御する。この流量の′制御は
、次のようにして行う。すなわち、カラム１内の金属酸
化物と、被処理水の接触時間が、この被処理水の温度が
２Ｏｒでは３０分、そして、水温が１０Ｃ上がるたびに
１分ずつ短くなるように制御する。また、被処理水の温
度が３２０ｔ：’以上では、接触時間が１分になるよう
に制御する。
被処理水の水ｔ（ｖｌｔ）は、積算流量計６で測定され
、その測定信号が制御器９に送られる。
、その測定信号が制御器９に送られる。
制御器９では、被処理水の温度およびｐｌ（から、カラ
ム１内の金属酸化物が処理水中の金属イオンを吸着する
際の吸着率を９０％以上にすることができるような最適
ａＨが算出され、アルカリ溶液注入器７と酸性溶液注入
器８および切遺コンク４を制御し、被処理水のカラム１
人口におけるｐ ）ｆが最適ｐＨになるように、アルカ
リまたは酸を配管４１内の被処理水に注入する。このと
きの最適なｐＨの喧は、ｐＨ計４３で測定され、その測
定信号は制御器９に送られる。
ム１内の金属酸化物が処理水中の金属イオンを吸着する
際の吸着率を９０％以上にすることができるような最適
ａＨが算出され、アルカリ溶液注入器７と酸性溶液注入
器８および切遺コンク４を制御し、被処理水のカラム１
人口におけるｐ ）ｆが最適ｐＨになるように、アルカ
リまたは酸を配管４１内の被処理水に注入する。このと
きの最適なｐＨの喧は、ｐＨ計４３で測定され、その測
定信号は制御器９に送られる。
制御器９における最適ｐＨｆ！の計算は、次の式に基づ
いて行われる。
いて行われる。
ｐＨ＝１７＋１４００／Ｔ−６ｏｇｓ＋３．０ −・−
−１７）Ｔ：絶対温度 Ｓ：処理水Ｉ Ｋｇ当りの金属酸化物の表面積（ｍ”
／に９ Ｈ２Ｏ） ｐＨ：２０Ｃの値 この結果、被処理水中の金属イオンは、カラム１内の金
４酸化物に吸着される。
−１７）Ｔ：絶対温度 Ｓ：処理水Ｉ Ｋｇ当りの金属酸化物の表面積（ｍ”
／に９ Ｈ２Ｏ） ｐＨ：２０Ｃの値 この結果、被処理水中の金属イオンは、カラム１内の金
４酸化物に吸着される。
所定の処理水と金に酸化物カラム１内の金属酸化物との
接触時間が経過したのち、制御器９の操作に応じて弁３
が閉鎖される。そして、酸性溶液注入器８より酸性溶液
がカラム１内に注入され、カラム内のＩ）Ｈが上記最適
ｐＨから５．０低い値になるように調整される。このと
きの酸性溶液の注入量は、カラム溶精に合わせる。この
操作の１時間のちに、カラム１内の金属酸化物から解離
した金属イオンを含む酸性溶液は、弁４５を閉鎖し弁４
７を開放することにより、原子吸光分析装置やプラズマ
発光分光分析装置等多元素同時分析器に導入され、金属
イオン滑が足口１される。このときの金属イオン濃度は
＊Ｖ１／Ｖ２倍濃縮されていルノテ、■＋ ／Ｖ意＞１
０００ならば、ｐｐＬｔ−ダーの金属イオン濃度を定量
することができる。
接触時間が経過したのち、制御器９の操作に応じて弁３
が閉鎖される。そして、酸性溶液注入器８より酸性溶液
がカラム１内に注入され、カラム内のＩ）Ｈが上記最適
ｐＨから５．０低い値になるように調整される。このと
きの酸性溶液の注入量は、カラム溶精に合わせる。この
操作の１時間のちに、カラム１内の金属酸化物から解離
した金属イオンを含む酸性溶液は、弁４５を閉鎖し弁４
７を開放することにより、原子吸光分析装置やプラズマ
発光分光分析装置等多元素同時分析器に導入され、金属
イオン滑が足口１される。このときの金属イオン濃度は
＊Ｖ１／Ｖ２倍濃縮されていルノテ、■＋ ／Ｖ意＞１
０００ならば、ｐｐＬｔ−ダーの金属イオン濃度を定量
することができる。
このようにして、金属酸化物によね金属イオンを吸着お
よび脱着することができるため、金属イオンが濃縮でき
るので、ｐｐｔオーダーの金属イオン濃度をオンライン
で容易に測定できる。なお。
よび脱着することができるため、金属イオンが濃縮でき
るので、ｐｐｔオーダーの金属イオン濃度をオンライン
で容易に測定できる。なお。
金属酸化物カラム１内の金属酸化物は、前記し九と同様
に、何回でも使用することが可能でめる。
に、何回でも使用することが可能でめる。
次に、本発明に係る金属イオンの分離方法を、原子炉冷
却水中の金属イオンのサンプリングに応用し念場合の一
実施例について説明する。
却水中の金属イオンのサンプリングに応用し念場合の一
実施例について説明する。
第５図は、原子炉冷却水中の金属イオンを分離する九め
の装置の構成図である。
の装置の構成図である。
第５図において、矢印方向に流れる冷却水が流通する配
管５１には、バイパス配管５３が設けられている。この
バイパス配管５３の途中には、金属酸化物カラム１が設
けられている。このバイパス配管５３のカラム１上流側
には、流路弁３、積算流量計６、鉄クラットフィルタ１
１が設けられている。また、バイパス配管５３のカラム
１下流側には、流路弁４５、鉄クラットフィルタ５４が
設けられている。
管５１には、バイパス配管５３が設けられている。この
バイパス配管５３の途中には、金属酸化物カラム１が設
けられている。このバイパス配管５３のカラム１上流側
には、流路弁３、積算流量計６、鉄クラットフィルタ１
１が設けられている。また、バイパス配管５３のカラム
１下流側には、流路弁４５、鉄クラットフィルタ５４が
設けられている。
カラム１と鉄クラットフィルタ１１との間には配管４２
が設けられ、この配管４２には、切換コック４、薬注ポ
ンプ１０が接続されている。この薬注ポンプｌ０ＫＦｉ
、酸性溶液注入器８が接続している。
が設けられ、この配管４２には、切換コック４、薬注ポ
ンプ１０が接続されている。この薬注ポンプｌ０ＫＦｉ
、酸性溶液注入器８が接続している。
一方、秩クラットフィルタ５４とカラム１の間には、流
路弁４７を有する配管４６が接続され、この配管４６は
分析器に接続されている。
路弁４７を有する配管４６が接続され、この配管４６は
分析器に接続されている。
上記流路弁３，４５．４７．積算流量計６、切換コック
４は制御器９と接続している。
４は制御器９と接続している。
次に、本実施例の動作について説明する。まず、制御器
９の動作により、流路弁３が開放され、被処理水である
冷却水がカラム１内に導入される。
９の動作により、流路弁３が開放され、被処理水である
冷却水がカラム１内に導入される。
カラム１に導入される冷却水量は、積算流量計６で測定
され、その測定信号は制御器９に送られ、所定の流量が
カラム１内に導入されるようにする。
され、その測定信号は制御器９に送られ、所定の流量が
カラム１内に導入されるようにする。
この所定の流量は、カラム１内の金属酸化物の量等を４
慰して決定する。
慰して決定する。
配管５３に導入される被処理水（冷却水）中の鉄クラツ
ドは、鉄クラットフィルタ１１で除去されたのち、カラ
ム１内に導入される。カラム１内を通過し、金属イオン
が除去された冷却水は、鉄クラットフィルタ５４を介し
、流路弁４５を開放することにより、もとの給水配管５
１に戻される。
ドは、鉄クラットフィルタ１１で除去されたのち、カラ
ム１内に導入される。カラム１内を通過し、金属イオン
が除去された冷却水は、鉄クラットフィルタ５４を介し
、流路弁４５を開放することにより、もとの給水配管５
１に戻される。
ＢＷＲ発電プラントの場合、冷却水の水温は、２８５Ｃ
でかつｐＨは中性でるる。したがって、鉄酸化物に対す
る金属イオンの吸着は前記第１図で示すように、吸着の
最適ｐＨとなっており、処理水のｐＨを調整する必要は
ない。
でかつｐＨは中性でるる。したがって、鉄酸化物に対す
る金属イオンの吸着は前記第１図で示すように、吸着の
最適ｐＨとなっており、処理水のｐＨを調整する必要は
ない。
所定時間処理水をカラム１に通水し、流路弁３を閉鎖す
る。次いで、注ポンプ１ｏの動作に入り酸性溶液注入器
８からカラムｌ内に酸性溶液を注入する。カラム１内の
ｐＨｆｉｌは、３程度になるようにする。
る。次いで、注ポンプ１ｏの動作に入り酸性溶液注入器
８からカラムｌ内に酸性溶液を注入する。カラム１内の
ｐＨｆｉｌは、３程度になるようにする。
この操作の１時間経過したのち、流路弁４７を開放し、
吸着された金属イオンを含む酸性溶液を、原子量吸光分
析装置やプラズマ発光分光分析装置等の多元素同時分析
装置に送り、冷却水中に含まれる金属イオン濃度を定量
する。
吸着された金属イオンを含む酸性溶液を、原子量吸光分
析装置やプラズマ発光分光分析装置等の多元素同時分析
装置に送り、冷却水中に含まれる金属イオン濃度を定量
する。
今、カラム逸水量を１０１／ｈで１０時間とし、カラム
容量を０．１２とすると、金属イオンは１０００倍濃縮
されたことＫなる。
容量を０．１２とすると、金属イオンは１０００倍濃縮
されたことＫなる。
こうして、放射性物質である金属イオンが被処理水中へ
混入し、サンプルライン（配管５３）へ付着することま
たはサンプルラインからの溶出の問題がなく、原子炉冷
却水中の放射性物質である金属イオン濃度をｐｐｔオー
ダーで、かつオンラインで精度よく測定することができ
る。また、サンプルされた被処理水（冷却水）は、配管
５１内の冷却水に戻されるので、サンプリングに伴う放
射能汚染の問題も生じない。
混入し、サンプルライン（配管５３）へ付着することま
たはサンプルラインからの溶出の問題がなく、原子炉冷
却水中の放射性物質である金属イオン濃度をｐｐｔオー
ダーで、かつオンラインで精度よく測定することができ
る。また、サンプルされた被処理水（冷却水）は、配管
５１内の冷却水に戻されるので、サンプリングに伴う放
射能汚染の問題も生じない。
さらに、金属酸化物に溶出された放射性物質である金属
イオンは、濃縮されることができるので、放射性廃棄物
量を少なくすることが可能となる。
イオンは、濃縮されることができるので、放射性廃棄物
量を少なくすることが可能となる。
なお、鉄クラットフィルタを逆洗または交換することに
より、本実施例のような金属イオン分離装置を何回でも
使用することが可能となる。
より、本実施例のような金属イオン分離装置を何回でも
使用することが可能となる。
なお、上記第４図および第５図で示した実施例における
金属酸化物カラムでは、金属酸化物として粒子状のもの
を用いているが、表面積の大きなフィルタ状の金属酸化
物を用いることも一層有効である。
金属酸化物カラムでは、金属酸化物として粒子状のもの
を用いているが、表面積の大きなフィルタ状の金属酸化
物を用いることも一層有効である。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明に係る金属イオンの分離方
法によれば、高温被処理液中の金属イオンを、そのまま
金属酸化物に効率的に吸着でき、かつ吸着した金属イオ
ンを、被処理水が高温のままでも、全て脱着させること
ができる。し念がって、微量の金属イオンを濃縮でき、
かつ吸着材をリサイクルして使用することが可能となる
。その結果、金属イオンが放射性物質や有害物質の場合
には、廃棄物量を減少することが可能となる。
法によれば、高温被処理液中の金属イオンを、そのまま
金属酸化物に効率的に吸着でき、かつ吸着した金属イオ
ンを、被処理水が高温のままでも、全て脱着させること
ができる。し念がって、微量の金属イオンを濃縮でき、
かつ吸着材をリサイクルして使用することが可能となる
。その結果、金属イオンが放射性物質や有害物質の場合
には、廃棄物量を減少することが可能となる。
第１図は金属酸化物の金属イオンの吸着におけるｐＨと
吸着率との関係を示すグラフ、第２図はカルシウムイオ
ン存在下におけるコバルトイオンと金属酸化物との吸着
率の関係を示すグラフ、第３図は金属酸化物カラムと活
性炭カラムが直列に接続されている状態を示す図、第４
図および第５図は本発明に係る金属イオンの分離方法を
実施する九めの装ｅの実施例構成図である。 １・・・金属酸化物カラム、２・・・活性炭カラム、３
゜４５．４７・・・流路弁、４・・・切換コック、５・
・・流１調整器、６・・・積算流量計、７・・・アルカ
リ溶液注入器、８・・・酸性容・夜注入器、９・・・制
御器、１０・・・薬注ポンプ、１１，５４・・・鉄クラ
ツドフィルタ、１２．４３・・・ｐＨ計。
吸着率との関係を示すグラフ、第２図はカルシウムイオ
ン存在下におけるコバルトイオンと金属酸化物との吸着
率の関係を示すグラフ、第３図は金属酸化物カラムと活
性炭カラムが直列に接続されている状態を示す図、第４
図および第５図は本発明に係る金属イオンの分離方法を
実施する九めの装ｅの実施例構成図である。 １・・・金属酸化物カラム、２・・・活性炭カラム、３
゜４５．４７・・・流路弁、４・・・切換コック、５・
・・流１調整器、６・・・積算流量計、７・・・アルカ
リ溶液注入器、８・・・酸性容・夜注入器、９・・・制
御器、１０・・・薬注ポンプ、１１，５４・・・鉄クラ
ツドフィルタ、１２．４３・・・ｐＨ計。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、金属酸化物からなる吸着材に、高ｐＨ下で被処理液
を流通し、前記吸着材に当該被処理液中の金属イオンを
吸着させる吸着工程と、低ｐＨの脱離液を前記吸着材に
流通し、当該吸着材から前記金属イオンを脱離する脱離
工程とを含んでなることを特徴とする金属イオンの分離
方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、上記金属酸化物が
、コランダム型の酸化物であることを特徴とする金属イ
オンの分離方法。 ３、特許請求の範囲第２項において、上記金属酸化物が
、α−Ｆｅ＿２Ｏ＿３、Ａｌ＿２Ｏ＿３の少なくともい
ずれか一種であることを特徴とする金属イオンの分離方
法。 ４、特許請求の範囲第１項において、上記被処理液が高
温液であることを特徴とする金属イオンの分離方法。 ５、特許請求の範囲第１項において、上記金属オンの脱
離を冷却下で行うことを特徴とする金属イオンの分離方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60202572A JPH0724825B2 (ja) | 1985-09-13 | 1985-09-13 | 金属イオンの分離方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60202572A JPH0724825B2 (ja) | 1985-09-13 | 1985-09-13 | 金属イオンの分離方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6261690A true JPS6261690A (ja) | 1987-03-18 |
| JPH0724825B2 JPH0724825B2 (ja) | 1995-03-22 |
Family
ID=16459715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60202572A Expired - Lifetime JPH0724825B2 (ja) | 1985-09-13 | 1985-09-13 | 金属イオンの分離方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0724825B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005120699A1 (ja) * | 2004-06-07 | 2005-12-22 | National Institute For Materials Science | 放射性元素含有廃棄物の吸着剤及び放射性元素の固定化方法 |
| JP2010029760A (ja) * | 2008-07-28 | 2010-02-12 | Nittetsu Mining Co Ltd | 酸化鉄系吸着剤の製造方法及びそれを用いるモリブデン含有排水の浄化方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5193548A (ja) * | 1975-01-25 | 1976-08-17 | Kaseisekireiomochiitasuiyoekyorijukinzokuoyobijitsusokakobutsunojokyobunrihoho | |
| JPS5287860A (en) * | 1976-01-16 | 1977-07-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Method of removing heavy metal ion in drainage |
| JPS5653741A (en) * | 1979-10-08 | 1981-05-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Heavy metal removing filter |
-
1985
- 1985-09-13 JP JP60202572A patent/JPH0724825B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5193548A (ja) * | 1975-01-25 | 1976-08-17 | Kaseisekireiomochiitasuiyoekyorijukinzokuoyobijitsusokakobutsunojokyobunrihoho | |
| JPS5287860A (en) * | 1976-01-16 | 1977-07-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Method of removing heavy metal ion in drainage |
| JPS5653741A (en) * | 1979-10-08 | 1981-05-13 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Heavy metal removing filter |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005120699A1 (ja) * | 2004-06-07 | 2005-12-22 | National Institute For Materials Science | 放射性元素含有廃棄物の吸着剤及び放射性元素の固定化方法 |
| US8207391B2 (en) | 2004-06-07 | 2012-06-26 | National Institute For Materials Science | Adsorbent for radioelement-containing waste and method for fixing radioelement |
| JP2010029760A (ja) * | 2008-07-28 | 2010-02-12 | Nittetsu Mining Co Ltd | 酸化鉄系吸着剤の製造方法及びそれを用いるモリブデン含有排水の浄化方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0724825B2 (ja) | 1995-03-22 |
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