JPS6340136B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

原子力発電所、火力発電所などにおける復水系
統や純水系統、または導電率が50μS／cm以下の
比較的低イオン濃度の排水系統などにおいて、水
中のイオン、コロイド状物質、懸濁固形物質など
を除去する必要性が増大している。 このような水溶液の処理の方式としては、従来
は微粒子状の陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹
脂を混合して、またはそれぞれを単独に用いて
過エレメントにプレコートして用いるプレコート
方式がある。 しかし従来のプレコート方式には次のような欠
点がある。 第一に微粒子状陽・陰両イオン交換樹脂の混合
物を過エレメントにプレコートして通水すると
通水中にプレコート層にしばしばクラツクが入る
欠点がある。 このようなクラツクの生成は、一般にプレコー
ト剤の粒子の形状あるいは粒度分布の如何によつ
て起こるものと考えられる。 すなわち微粒子状のイオン交換樹脂は、一般に
粒径0.2mm〜0.6mm程度の粒子状のイオン交換樹脂
を粉砕して製造するので、その外観は粒子状であ
り、そのためにクラツクが入るものと考えられ
る。このようなクラツクが入ると、過エレメン
トを汚染し、また処理水水質を悪化させる欠陥が
ある。 第二に微粒子状陽・陰両イオン交換樹脂の混合
物を過エレメントにプレコートした時形成され
る過膜層は、一般に５〜15mm程度のきわめて薄
い過膜層であり、この薄い過膜層で水中の微
量のイオン、コロイド状物質、懸濁固形物質など
を除去する必要があるが、当該過膜層はきわめ
て緻密なものであり、造特性は表面過的で、
コロイド物質や懸濁固形物の除去性能はよいが、
除去容量が小さく、したがつて通水すると懸濁固
形物の堆積によつて過膜層が閉塞し、比較的短
時間で過膜層の圧力損失が上昇してしまう欠点
がある。 本発明はこのような従来の方式の諸欠点を解消
した水溶液処理の新規なる技術を提供するもので
ある。 本発明は水溶液の処理を行なうにあたり、粒径
が２〜250μmの微粒子状イオン交換樹脂を水中で
混合する第一工程と、第一工程で得られた水で混
合した微粒子状イオン交換樹脂を過支持体にプ
レコートして、過膜層を形成させる第二工程
と、太さが２〜200μmで長さが太さの２倍以上を
有する細長い形状の陽イオン交換繊維または陰イ
オン交換繊維を水中で混合して絡み合わせる第三
工程と、第三工程で得られた水で混合して絡み合
わせたイオン交換繊維を第二工程でプレコートし
た微粒子状イオン交換樹脂の過膜層の上にさら
にプレコートして、微粒子状イオン交換樹脂層と
イオン交換繊維層とを絡み合わせた二重過膜層
を形成する第四工程と、この過膜層に水溶液を
通過させて、イオンやコロイド状物質や懸濁固形
物質を除去して処理水を得る第五工程と、当該
過支持体を気体または水あるいは気体と水とを用
いて逆洗して、使用済み過膜層を剥離除去する
第六工程との六つの工程を組み合わせたことを特
徴とするイオン交換樹脂微粒子とイオン交換繊維
とを用いた水溶液の処理方法に関するものであ
る。 本発明の微粒子状陽・陰イオン交換樹脂の過
膜層の上にイオン交換繊維の過膜層を絡み合わ
せて重ねた、二重過膜層を用いた水溶液の処理
方法は、従来の微粒子状イオン交換樹脂のみのプ
レコート層による処理方法の諸欠点や諸障害を全
く有しない新規なる水溶液の処理方法であつて、
次のような多くの特長と利点を有している。 第一に過膜層にクラツクが生じないことであ
る。本発明方法では、微粒子状陽・陰イオン交換
樹脂の過膜層の上にイオン交換繊維の過膜層
を絡み合わせて重ねた二重の過膜層を形成させ
るので、形成された過膜層はイオン交換繊維の
絡み合いによつてできた丈夫な網状の層で覆わ
れ、さらにこの網状の層が微粒子状陽・陰イオン
交換樹脂の過膜層に絡み合い、全体として一体
化した丈夫な構造を有している。したがつてプレ
コート層の構造には、弱い部分がなく、クラツク
が生じない。したがつて処理中に被処理水溶液に
よつて過エレメントを汚染したり、過支持体
に目詰まりを生じたり、またクラツクを被処理水
溶液が通過することによる処理水水質の悪化など
の従来のプレコート方式の欠点や障害がない。 第二にコロイド物質や懸濁固形物の除去容量が
大きいことである。本発明方法では、微粒子状
陽・陰イオン交換樹脂による緻密な過膜層の上
に比較的粗い、体積過的な傾向を示す、除去容
量の大きなイオン交換繊維の過膜層があるた
め、全体として除去性能のよい、除去容量の大き
な過膜層を有している。このことは、たとえば
本発明の方法をBWR型原子力発電所の一次系冷
却水中の鉄系クラツドの除去に使用した場合は、
二次的放射性廃棄物として排水される使用済みの
イオン交換樹脂量が、除去容量に反比例して減少
する。110万KW級の発電所の場合、年間に放射
性廃棄物として排出される微粒子状イオン交換樹
脂量は乾燥重量で約38000Kgと試算されるが、除
去容量が２倍になれば19000Kg、３倍になれば
12700Kgと大幅に減少する。このことにより復水
系およびラドウエスト系での作業は大幅に減少
し、ひいては原子力発電所所員の放射能被曝量の
大幅な低減に卓効を示す。 第三に過支持体へのプレコートによる均一な
過膜層の形成が容易であり、かつ使用済み過
膜層の剥離除去が完全かつ容易なことである。本
発明では前述のように細長い形状の陽イオン交換
繊維または陰イオン交換繊維を水中で混合して絡
み合わせ、その絡み合わせ体を微粒子状陽・陰イ
オン交換樹脂の過膜層上にさらにプレコートし
て過膜層を形成させる二重のプレコート方法に
よるため、プレコートに際して陽または陰イオン
交換繊維が物理的にまたは物理的と静電気的に絡
み合つてできた丈夫な網状の過膜層が下部の微
粒子状イオン交換樹脂層を覆い、一体として二重
の過膜層が過支持体に形成されるので、均一
で丈夫な過膜層の形成が容易である。また使用
済み過膜層を除去して新たな過膜層を形成し
なおすために過支持体を気体または水あるいは
気体と水とを用いて逆洗する際、使用済み過膜
層は全体が一体化した構造を有しているため、使
用済み過膜層はその全部または大部分が一体と
なつて剥離してくるから、使用済み過膜層の剥
離除去が完全かつ極めて容易に行なわれる。 本発明方法のこのような過膜層の形成と剥離
除去の状態は、従来の微粒子状イオン交換樹脂の
みによるプレコート層の形成と除去の場合とは極
めて異なつた状態を呈する特徴を有している。 第四に被処理水溶液中のイオン、コロイド状物
質、懸濁固形物質の除去が安定して効果的に行な
われ、極めて純度の高い処理水を高流速で長時間
得ることができることである。本発明方法では、
陽または陰イオン交換繊維や微粒子状イオン交換
樹脂を物理的や静電気的に絡み合わせた二重の
過膜層に被処理水溶液を通過させて処理を行なう
ので、被処理水溶液中のイオンはイオン交換反応
により除去され、コロイド状物質は陽または陰イ
オン交換繊維および微粒子状イオン交換樹脂によ
つて溶解または凝集されて除去され、懸濁状固形
物質は上層のイオン交換繊維による比較的粗い
過膜層によつて大部分が別除去されて処理が効
果的に行なわれる。また前述のように、本発明に
よつて形成された過膜層は均一であり、かつク
ラツクを生ずることがないので、長時間処理が安
定して効果的に行なわれ、極めて純度の高い処理
水を得ることができる。 また前述のように、本発明によつて形成された
過膜層は過支持体を閉塞して目詰まりを起こ
すことが極めて少なく、圧損失が小さい特長があ
り、処理を高流速でかつ長時間安定して行なうこ
とができるという利点がある。 本発明に用いる陽イオン交換繊維や陰イオン交
換繊維ならびに微粒子状の陽イオン交換樹脂や陰
イオン交換樹脂としては、たとえばスチレン・シ
ビニルベンゼン系やアクリル系などの通常のイオ
ン交換樹脂の母体と同様なもの、および反応性を
有する炭素繊維などがすべて使用でき、イオン交
換基はそれぞれスルホン酸基、カルボキシル基、
およびトリメチルアンモニウム基などの第４アン
モニウム基、第１〜３アミン基などの通常のイオ
ン交換樹脂と同様なものが使用できるが、水溶液
の処理性能の点や、陽イオン交換繊維または陰イ
オン交換繊維や微粒子状の陽イオン交換樹脂や陰
イオン交換樹脂との物理的や静電気的絡み合いの
よい点で、強酸性のスルホン酸基や強塩基性のト
リメチルアンモニウム基などの第４アンモニウム
基のものが好ましい。イオン交換基の型として
は、被処理水溶液の性質や処理目的に応じてH⁺
型、NH₄ ⁺型、OH^-型などを適宜選択して用い
る。 本発明に用いるイオン交換繊維の形状として
は、線状のもの、枝分かれしたもの、捲縮状のも
の、およびこれらが絡み合つてできた集合体など
が用いられ、繊維断面の形状としては、円形、楕
円形、亜鈴形、角形、星形、中空形などのいずれ
の形状のものも使用できる。 本発明において用いる陽イオン交換繊維や陰イ
オン交換繊維の寸法は、太さが２〜200μmのもの
であり、太さが30μm以下の細いイオン交換繊維
が処理の際の反応速度が大であり、コロイド状物
質や懸濁状固形物質の除去性能がよい点で好まし
い。 本発明において用いる陽イオン交換繊維や陰イ
オン交換繊維の長さは太さの２倍以上のものであ
り、長さが太さの５〜50倍程度の細長い形状のも
のが、陽または陰イオン交換繊維の絡み合わせ、
さらにそれらと微粒子状イオン交換樹脂との絡み
合わせによる過膜層の一体化、プレコートによ
る過膜層形成の均一化や容易さ、過膜層のク
ラツクの防止、および使用済み過膜層の剥離除
去の容易さなどの点から好ましい。 本発明に用いる微粒子状イオン交換樹脂は、通
常の充填層式イオン交換方式に用いる粒径の大き
な粒子状のものを粉砕したものか、またはイオン
交換樹脂の母体を製造する時に、微粒子となるよ
うに、たとえば懸濁重合法などによつてつくられ
たもので、その粒子の形状は破砕状のものおよび
球状、回転楕円体状、達磨状などのいずれの形状
のものも使用できる。用いる微粒子状イオン交換
樹脂の寸法は、粒径が２〜250μmのものであり、
粒径が50μm以下の細粒子が処理の際の反応速度
が大きく、コロイド状物質や懸濁状固形物質の除
去性能がよい点で好ましく、また過膜層の一体
化、過膜層のクラツクの防止などの点でも好ま
しい。 本発明は、プレコートに先立つて、微粒子状
陽・陰イオン交換樹脂を水中で混合し、また陽イ
オン交換繊維または陰イオン交換繊維をそれぞれ
水中で混合してそれらを物理的に、または物理的
と静電気的に絡み合わせる工程を有するが、この
工程はプレコートにより丈夫で均一な安定した
過膜層を形成させるために極めて重要である。 これらの工程は、水中でよく撹拌混合すること
によつて行なうが、水中での撹拌混合は、たとえ
ば100〜300rpm程度で行なう。 第１図、第２図に従来のプレコート方式におけ
る微粒子状イオン交換樹脂を水中で撹拌混合した
場合の粒子の状態の一例を示す。第１図は陽イオ
ン交換樹脂微粒子を単独で撹拌混合した場合であ
つて、陽イオン交換樹脂微粒子Ｃは個々に独立し
た分散状態となる。なお、当該微粒子にはひびわ
れＢを有し、また陽イオン交換樹脂の極微粒子
C′を含んでいる。陰イオン交換樹脂微粒子を単独
で撹拌混合した場合も、粒子の状態は第１図と同
様である。第２図は陽イオン交換樹脂微粒子と陰
イオン交換樹脂微粒子とを水中で撹拌混合した場
合であつて、陽イオン交換樹脂微粒子Ｃと陰イオ
ン交換樹脂微粒子Ａとは静電気的に弱く引き合
う。なお、当該微粒子にはいずれもひびわれＢを
有し、また陽イオン交換樹脂の極微粒子C′と陰イ
オン交換樹脂の極微粒子A′を含んでいる。した
がつて、このようなイオン交換樹脂微粒子をプレ
コートしたとき、過膜層は比較的緻密なものと
なり、過特性は表面過的で懸濁固形物の除去
容量は比較的小さなものとなる。第３図イは本発
明において用いる線状の陽イオン交換繊維Ｄまた
は陰イオン交換繊維Ｅを水中で撹拌混合して絡み
合わせた場合を示したものであり、第３図ロは本
発明において用いる線状、枝分かれしたもの、捲
縮状のものなどが絡み合つてできた集合体の陽イ
オン交換繊維Ｄまたは陰イオン交換繊維Ｅを水中
で撹拌混合してさらに絡み合わせた場合を示した
ものである。また第４図は陽・陰イオン交換樹脂
微粒子Ｃ，Ａを混合してプレコートした上に陽イ
オン交換繊維Ｄをプレコートした本発明の二重
過膜層の状態の一部拡大断面図を示す。第４図に
示したように、本発明において用いる陽イオン交
換繊維Ｄはそれ自身が網状構造をもつて絡み合う
とともに、下層の微粒子状イオン交換樹脂Ｃ，Ａ
とも静電気的、物理的に絡み合う。ない陽・陰イ
オン交換樹脂微粒子のプレコートした過膜層
と、その上にプレコートする陽または陰イオン交
換繊維の間に、プレコートした前記陽・陰イオン
交換樹脂微粒子よりも粒径の大きな粒子または繊
維状物質を挿入するごとく３層にプレコートした
過膜層も使用することができる。 なお、本発明における微粒子状イオン交換樹脂
と陽イオン交換繊維または陰イオン交換繊維の割
合は、処理の目的、イオン交換繊維および微粒子
状イオン交換樹脂のイオン交換容量、除去すべき
イオン、コロイド状物質、懸濁固形物質の組成や
濃度、およびイオン交換繊維の絡み合いの強弱や
均一化などの諸点を考慮して定める。陽または陰
イオン交換繊維と微粒子状イオン交換樹脂とのプ
レコート剤量の割合は、乾燥重量で前者が前者と
後者の合計の10％程度以上、多くの場合は30〜80
％程度とする。これらのプレコート剤量の割合の
代表的例を第１表に示す。

【表】 本発明の過膜層を形成させる工程は、まず微
粒子状イオン交換樹脂をスラリー状の過支持体
に送つて均一な厚さにプレコートする。このプレ
コートによつて形成される過膜層の厚さは２〜
20mm程度であり、好ましくは５〜10mm程度とす
る。次にその外面に陽または陰イオン交換繊維の
絡み合わせ体を同様にプレコートして過膜層を
形成させ、二層の過膜層の形成させる方法によ
る。イオン交換繊維により形成される過膜層の
厚さは２〜10mm程度であり、好ましくは２〜７mm
程度である。 本発明に用いる過支持体としては、20〜
100μm程度のスリツトを有する線輪型過筒、ナ
イロン製やポリプロピレン製などの糸を10〜15mm
程度の厚さに巻きつけてつくつた多孔質過筒、
目開きが10〜100μm程度のステンレス鋼製金網で
形成した過筒などの円筒型のもの、または葉状
過網、葉状過板などの葉状型のものなどで、
従来の通常のプレコート過や微粒子状イオン交
換樹脂を用いたイオン交換過などに用いられる
通常の形状の過支持体がすべて使用できる。 本発明により水溶液を処理する工程は、微粒子
状イオン交換樹脂と陽または陰イオン交換繊維に
よる二重層の過膜層に被処理水溶液を圧送して
通過させる方法によつて行なわれる。かかる処理
により、被処理水溶液中のNa⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、
Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Cl^-、SO₄ ^2-、HCO₃ ^-、
HSiO₃ ^-などの無機質イオン、およびアミンや有
機酸などの有機質イオンは、陽または陰イオン交
換繊維と微粒子状イオン交換樹脂のイオン交換反
応によつて除去され、またコロイド状鉄やコロイ
ド状シリカおよび有機質のコロイド状物質は、陽
または陰イオン交換繊維と微粒子状イオン交換樹
脂による溶解または凝集作用によつてそれぞれイ
オン交換吸着又は過膜層による別によつて除
去され、また泥質や酸化鉄および菌類や藻類など
の微生物などの無機質や有機質の懸濁固形物質は
これら過膜層による別によつて除去され、こ
れらの物質が同時にかつ効果的に除去され、極め
て純度の高い処理水が簡単に得られる。被処理水
溶液の過膜層への通過速度は１〜20m／ｈ程度
である。 本発明の使用済み過膜層を剥離除去する工程
は、使用済み過膜層を過支持体に気体または
水あるいは気体と水とを用いて逆洗することによ
つて剥離して除去する。通常は気体として空気を
用い、水と空気の混合物または空気のみを用いて
逆洗したのち、さらに水で逆洗して使用済み過
膜層の剥離除去を完全に行なう。逆洗流速は通常
水で約２〜６m³／m²・ｈ、空気で10〜30m³／m²・
ｈ程度である。使用済み過膜層を剥離除去する
時期の判定は、処理水水質が悪化した時または
過膜層の圧力損失が２Kg／cm²程度に達した時とす
るのが普通である。使用済み過膜層を剥離除去
した過支持体は、再び新しい過膜層のプレコ
ート用に用いて繰り返し使用する。 本発明に用いる水溶液の処理装置は、第５図〜
第７図に例示したようなもので、従来の微粒子状
イオン交換樹脂をプレ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。 第５図により本発明に用いる水溶液の処理装置
と実施の態様を説明する。過槽１の内部に設置
されたチユーブシート２の上面に溶接された過
エレメント受け３に過エレメント４を多数個立
設する。プレコートを行なうには、まず空気抜き
管１３に取り付けた弁V₅を開き、圧力純水を弁
V₇より過槽１内に導き、また圧力純水をV₆よ
りプレコート槽７に加えて、過槽１、プレコー
ト槽７、プレコートポンプ８を含むプレコート系
統を満水状態にしたのち、弁V₅を閉じ弁V₃、弁
V₄を開き、プレコート槽７にあらかじめ微粒子
状イオン交換樹脂を適量ずつ加えながら撹拌機１
４で撹拌混合して調整したスラリーを、プレコー
トポンプ８によりV₃、入口管５を経て過槽１
に送入し、バツフル９でスラリーを平均に分配
し、過エレメント４の外面にプレコートし、そ
の同伴水は過エレメント４の内部より出口管
６、弁V₄を経てプレコート槽７に返送する。こ
のようにして過エレメント４の外面に均一な厚
さで微粒子状イオン交換樹脂よりなる過膜層を
形成させ、同様な方法で陽イオン交換繊維または
陰イオン交換繊維を上層にプレコートして、二重
の過膜層を形成させたのち、撹拌機１４、プレ
コートポンプ８を停止し、弁V₃、弁V₄を閉じ、
弁V₁、弁V₂を開いて被処理水溶液を弁V₁、入口
管５、バツフル９を経て過槽１内に通水し、出
口管６、弁V₂を経て処理水を得る。なお、各々
のプレコート操作の間、はじめに形成された過
膜層を保持するため、プレコート保持ポンプ（図
示せず）が起動する。使用済み過膜層の剥離除
去を行なうには、弁V₁、弁V₂を閉じ、弁V₇、弁
V₈を開いて圧力純水と圧力空気の混合物を出口
管６より過槽１に導入し、過エレメント４の
内側から外側に水と空気の混合物を通し、次いで
同一経路で圧力純水のみを通して使用済み過膜
層剥離物を弁V₉を経て排出する。 第６図は本発明に用いる水溶液の処理装置と実
施の態様を示す別の例である。過槽１の内部に
設置されたチユーブシート２の下面に溶接された
過エレメント受け３に過エレメント４を多数
つり下げる。プレコートを行なうには、まず空気
抜き管１３に取り付けた弁V₅を開き、圧力純水
を弁V₇より過槽１内に導き、また圧力純水を
弁V₆よりプレコート槽７に加え、過槽１、プ
レコート槽７、プレコートポンプ８を含むプレコ
ート系統を満水状態にしたのち、弁V₅を閉じ、
弁V₃、弁V₄を開き、プレコート槽７にあらかじ
め微粒子状イオン交換樹脂を適量ずつ加えながら
撹拌機１４で撹拌混合して調整したスラリーを、
プレコートポンプ８により弁V₃、入口管５を経
て過槽１に送入し、デイストリビユーター９で
スラリーを平均に分配し、過エレメント４の外
面に微粒子状イオン交換樹脂をプレコートし、そ
の同伴水は過エレメント４の内部より出口管
６、弁V₄を経てプレコート槽７に返送する。こ
のようにして過エレメント４の外面に均一な厚
さで微粒子状イオン交換樹脂よりなる過膜層を
形成させ、同様な方法で陽イオン交換繊維または
陰イオン交換繊維をその上層にプレコートして、
二重の過膜層を形成させたのち、撹拌機１４、
プレコートポンプ８を停止し、弁V₃、弁V₄を閉
じ、弁V₁、弁V₂を開いて被処理水溶液を弁V₁、
入口管５、デイストリビユーター９を経て過槽
１内に通水し、出口管６、弁V₂を経て処理水を
得る。使用済み過膜層の剥離除去を行なうに
は、弁V₁、弁V₂を閉じ、弁V₅、弁V₉を開いて
過槽１中の水を抜き、弁V₅、弁V₉を閉じて、圧
力純水を弁V₇、入口管５、デイストリビユータ
ー９を経て過槽１内に圧入することによりチユ
ーブシート２の上面の空気を圧縮し、次いで弁
V₇を閉じ、弁V₉を開いて過エレメント４の内
側から外側に空気を急激に通して使用済み過膜
層剥離物を弁V₉を経て排出する。 第７図は本発明に用いる過エレメントの構造
の一例を示すもので、ステンレス鋼製の円筒状多
穴板でできたエレメントコア１０の外側に、ステ
ンレス鋼金網を巻きつけるか、またはナイロン製
やポリプロピレン製の糸を巻きつけてつくられた
過支持体１１を有し、その外側に微粒子状イオ
ン交換樹脂と陽または陰イオン交換繊維の二重層
で構成された過膜層１２を均一な厚さでプレコ
ートした状態を示したものである。 次に本発明の実施例を示す。 実施例 １ 試験に用いた装置とプレコート剤を次に示す。 過筒（透明アクリル樹脂製円筒） 寸法：内径150mm、高さ2000mm 過支持体 形式：ステンレス鋼製金網 寸法：外径50.8mm、高さ1500mm 目開き：63μm 過面積：0.239m² 過支持体を含む過エレメントを過筒中
に立設する。 使用プレコート剤 (1) 従来の方法の微粒子状イオン交換樹脂 ポリスチレンスルホン酸型（Ｈ型）強酸性陽イ
オン交換樹脂（Rc） 平均粒径：51μm 総イオン交換容量：4.5meq／ｇ乾燥樹脂 ポリスチレン系トリメチルアンモニウム型
（OH型） 強塩基性陰イオン交換樹脂（Ra） 平均粒径：39μm 総イオン交換容量：4.1meq／ｇ乾燥樹脂 (2) 本発明の微粒子状イオン交換樹脂とイオン交
換繊維 ポリスチレンスルホン酸型（Ｈ型）強酸性陽イ
オン交換樹脂 (1)のRcと同様のものを使用 ポリスチレン系トリメチルアンモニウム型
（OH型） 強塩基性陰イオン交換樹脂 (1)のRaと同様のものを使用 ポリスチレンスルホン酸型（Ｈ型）強酸性陽イ
オン交換繊維（Fc） 平均太さ：20μm 平均長さ：250μm 総イオン交換容量：4.6meq／ｇ乾燥繊維 プレコート条件（水温28℃） プレコート剤の配合比（乾燥重量単位） 従来の方法、Rc：Ra＝３：１ 本発明の方法、Rc：Ra＝３：１ Fc：Rc＋Ra＝１：４ プレコート剤の混合撹拌条件： プレコート剤を水中に投入しながら70mmの
羽根径の撹拌器を用いて300rpmで５分間
撹拌し混合する。 スラリー濃度、５乾燥重量％ プレコート量（乾燥重量）、１Kg／m²過面積 プレコート流速、5m／ｈ 通水条件 プレコートを行なつた後、Fe₃O₄として500ppb
（Fe₃O₄の粒径3μ以下のもの90％以上）の四三
酸化鉄を含む被処理水溶液を10m／ｈの過流
速で通水処理し、過膜層の圧力損失が1.75
Kg／cm²に達するときをもつて終点とした。 四三酸化鉄除去容量 四三酸化鉄除去容量と過膜層の圧力損失
との関係を第８図に示す。なお縦軸に圧力
損失（Kg／cm²）、横軸に四三酸化鉄除去容
量（ｇ（Fe₃O₄として）／Kgプレコート乾
燥重量）をとり、○・は従来方法、☆・は本発
明方法を示す。 圧力損失1.75Kg／cm²のところで、除去容
量は従来方法では210g（Fe₃O₄として）／
Kg−乾燥重量であるのに対し、本発明の方
法では538g（Fe₃O₄として）／Kg−乾燥重
量であり、四三酸化鉄除去容量は約2.56倍
大きくなつている。試験中、従来方法、本
発明方法とも処理水中の四三酸化鉄濃度は
1ppb以下であつた。従来方法の場合は、
過膜層の圧力損失が0.3Kg／cm²程度にな
ると過膜層にクラツクが生ずることがあ
り、その場合は処理水中の四三酸化鉄濃度
は300〜400ppbに増大することが認められ
た。しかし本発明の方法では過膜層にク
ラツクが生ずることが全くなく、安定して
処理を行なうことが出来た。 実施例 ２ 本発明の方法と従来方法の比較試験を火力発電
所の復水処理について行なつた。 試験に用いた装置を次に示す。 過槽（ステンレス鋼製円筒で硬質ガラス製覗
窓つき） 寸法：内径150mm、高さ2300mm 過支持体（ステンレス鋼製金網） 寸法：外径50.8mm、高さ1500mm 目開き：63μm 過面積：0.239m² 過支持体を含む過エレメントを過槽内
に立設する。 試験条件を次に示す。 復水水質 水素イオン濃度：PH9.4 懸濁固形物質の粒径：0.45〜8μm 鉄含有量：酸化鉄を主とする懸濁状鉄とコロ
イド状鉄を含む。 全鉄８〜10μg（Feとして）／ 酸導電率：0.2μS／cm（25℃） 使用プレコート剤 (1) 従来の方法の微粒子状イオン交換樹脂 ポリスチレンスルホン酸型（NH₄型）強酸性
陽イオン交換樹脂（Rc） 平均粒径：45μm 総イオン交換容量：5.0meq／ｇ乾燥樹脂 ポリスチレン系トリメチルアンモニウム型
（OH型） 強塩基性陰イオン交換樹脂（Ra） 平均粒径：39μm 総イオン交換容量：4.1meq／ｇ乾燥樹脂 (2) 本発明の方法の微粒子状イオン交換樹脂とイ
オン交換繊維 微粒子状イオン交換樹脂としては(1)と同じもの
を使用 ポリスチレンスルホン酸型（NH₄型）強酸性
陽イオン交換繊維（Fc） 平均太さ：25μm 平均長さ：220μm 総イオン交換容量：4.3meq／ｇ乾燥繊維 プレコート条件 プレコート剤の配合比（乾燥重量単位） 従来の方法、Rc：Ra＝３：１ 本発明の方法、Rc：Ra＝２：１ Fc：Rc：Ra＝１：２：１ その他の条件は実施例１と同様 プレコートを行なつた後、復水を10m／ｈ
（2.39m³／ｈ）の流速で過膜層に通水して処理
した。過膜層の初期差圧は0.03Kg／cm²で、過
差圧の終点は1.80Kg／cm²を越える点とした。 試験結果を第２表に示す。

【表】 第２表より、本発明の方法の微粒子状陽・陰イ
オン交換樹脂とイオン交換繊維との二重層による
過膜層の場合は、従来の方法である微粒子状の
陽・陰両イオン交換樹脂を混合プレコートした場
合に比べ、懸濁状およびコロイド状鉄を含む全鉄
の除去性能がよく、かつ過差圧が小で、過差
圧が終点の1.80Kg／cm²を越えるまでの処理水量合
計は約２倍に増大することが認められた。なお、
本発明の方法では、支持体上に均一な厚さで過
膜層を形成させることが極めて容易であり、通水
処理中にプレコート過膜層にクラツクが生ずる
ことが全くなく、安定して処理を行なうことがで
きたが、従来の方法の場合は、通水処理中にプレ
コート過層中にクラツクが発生しやすく、安定
した処理が難しかつた。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来のプレコート方法におけ
る微粒子状イオン交換樹脂を水中で撹拌した場合
の粒子の状態の一例を示し、第３図イは本発明に
おいて用いる線状の陽イオン交換繊維または陰イ
オン交換繊維を水中で撹拌混合して絡み合わせた
場合の、また第３図ロは本発明において用いる線
状、枝分かれしたもの、捲縮状のものなどが絡み
合つてできた集合体の陽イオン交換繊維または陰
イオン交換繊維を水中で撹拌混合してさらに絡み
合わせた場合の状態の一例を示し、第４図は陽イ
オン交換繊維を上層に微粒子状陽・陰イオン交換
樹脂を下層にプレコートした本発明の二重過膜
層の状態の一部拡大断面を示したものであり、第
５図、第６図は本発明に用いる水溶液の処理装置
と本発明の実施の態様を例示し、第７図は本発明
に用いる過エレメントの構造の一例を示したも
のである。また第８図は本発明の実施例における
四三酸化鉄の除去容量を示したグラフであり、縦
軸に圧力損失（Kg／cm²）、横軸に四三酸化鉄除去
容量（ｇ（Fe₃O₄として）／Kgプレコート乾燥重
量）をとり、○・は従来方法、☆・は本発明方法を示
す。第１図〜第７図の説明に用いた符号の説明を
次に示す。 Ａ……陰イオン交換樹脂微粒子、A′……陰イ
オン交換樹脂の極微粒子、Ｂ……ひびわれ、Ｃ…
…陽イオン交換樹脂微粒子、C′……陽イオン交換
樹脂の極微粒子、Ｄ……陽イオン交換繊維、Ｅ…
…陰イオン交換繊維、１……過槽、２……チユ
ーブシート、３……過エレメント受け、４……
過エレメント、５……入口管、６……出口管、
７……プレコート槽、８……プレコートポンプ、
９……バツフル（第７図）デイストリビユーター
（第８図）、１０……エレメントコア、１１……
過支持体、１２……過膜層、１３……空気抜き
管、１４……撹拌機、V₁〜V₉……弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 水溶液の処理を行なうにあたり、粒径が２〜
   250μmの微粒子状イオン交換樹脂を水中で混合す
   る第一工程と、第一工程で得られた水で混合した
   微粒子状イオン交換樹脂を過支持体にプレコー
   トして、過膜層を形成させる第二工程と、太さ
   が２〜200μmで長さが太さの２倍以上を有する細
   長い形状の陽イオン交換繊維または陰イオン交換
   繊維を水中で混合して絡み合わせる第三工程と、
   第三工程で得られた水で混合して絡み合わせたイ
   オン交換繊維を第二工程でプレコートした微粒子
   状イオン交換樹脂の過膜層の上にさらにプレコ
   ートして、微粒子状イオン交換樹脂層とイオン交
   換繊維層とを絡み合わせた二重過膜層を形成す
   る第四工程と、この過膜層に水溶液を通過させ
   て、イオンやコロイド状物質や懸濁固形物質を除
   去して処理水を得る第五工程と、当該過支持体
   を気体または水あるいは気体と水とを用いて逆洗
   して、使用済み過膜層を剥離除去する第六工程
   との六つの工程を組み合わせたことを特徴とする
   イオン交換樹脂微粒子とイオン交換繊維とを用い
   た水溶液の処理方法。