JPWO2018147303A1 - 吸脱着方法及び吸脱着装置 - Google Patents
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Abstract
本発明の課題は、液相における吸着および脱着の効率が高い吸脱着方法およびその方法を実施するための吸脱着装置を提供することである。本発明の吸脱着方法は、流動可能な状態で粒状吸着材が収容され且つ内腔の断面積が下から上に向かうにつれて漸次大きくなる部分を少なくとも下部に有する容器において、吸着対象物質を含有する液体を容器底部に供給し、容器内腔で上向きに前記液体を流して粒状吸着材の少なくとも一部を流動させながら吸着対象物質を粒状吸着材に吸着させる吸着工程、吸着対象物質を含有する液体の供給を停止し、次いで容器底部から容器内腔に溜まった液体を排出する工程、粒状吸着材から吸着対象物質を脱着させるための液体を容器に供給して吸着対象物質を粒状吸着材から脱着させる脱着工程、および粒状吸着材から吸着対象物質を脱着させるための液体の供給を停止し、次いで容器底部から容器内腔に溜まった液体を排出する工程を含む。
Description
本発明は、吸脱着方法及び吸脱着装置に関する。より詳細に、液相における吸着および脱着の効率が高い吸脱着方法およびその方法を実施するための吸脱着装置に関する。本願は、２０１７年２月９日に出願された日本国特許出願第２０１７−２２５７２号に対し優先権を主張し、その内容をここに援用する。
液相吸着方法が従来から種々知られている。例えば、特許文献１は、フッ素またはリン酸吸着剤が充填された反応槽に、フッ素および／またはリン酸を含有する排水を通液し、該反応槽内で前記排水を吸着して、フッ素および／またはリン酸が低減された水を生じさせる吸着工程、前記吸着工程後のフッ素またはリン酸吸着剤が充填された反応槽に、再生剤を循環的に通液する再生工程、および再生工程後のフッ素またはリン酸吸着剤が充填された反応槽に、活性化剤を通液する活性化工程を含む、フッ素またはリン酸吸着剤の再生方法において、吸着工程および／活性化工程における通液が上向流で流動床の態様で行われる、前記フッ素またはリン酸吸着剤の再生方法を開示している。
特許文献２は、吸着剤と、前記吸着剤の粒子を可動自在に収容した吸着容器と、前記吸着剤が流動するように前記吸着容器へ流体を流入させる輸送手段とからなり、前記吸着容器が、容器底部の形状が錐形あるいは容器底部の断面積が容器部分の断面積よりも小さい形状である、吸着装置を開示している。
非特許文献１は、流動層による吸着・脱着の繰り返し実験を開示している。該実験は具体的に次のようにして行ったと非特許文献１は述べている。ペクチン酸をジルコニウムに担持してなる吸着剤を膨潤させ、反応器に充填した。pH2.0に調整したリン含有排水を反応器に通液させて吸着を行った。その後、反応器内の液のみを抜き取った。次に0.2MNaOHを反応器に通液させて脱着を行った。その後、反応器内の液のみを抜き取った。吸着剤のコンディショニングを行い、再び吸着及び脱着を繰り返し行った。
非特許文献２は、粒径分布を有する活性炭を用いた場合、流動層法の効率が、均一粒径の活性炭を用いた場合に比べて、著しく改善されると述べている。
原田浩幸ら「ミカン搾汁残渣を有効利用したリンの回収方法」平成20〜21年度循環型社会形成推進科学研究費補助金事業 総合研究報告書pp38-39
湯浅 晶ら「粒径分布をもつ活性炭を用いた固定層吸着と流動層吸着の効率比較実験」土木学会中部支部研究発表会講演概要集、1987年、214-215頁
本発明の課題は、液相における吸着および脱着の効率が高い吸脱着方法およびその方法を実施するための吸脱着装置を提供することである。
上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、以下の形態を包含する本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、以下のとおりのものである。
〔１〕 流動可能な状態で粒状吸着材が収容され且つ内腔の断面積が下から上に向かうにつれて漸次大きくなる部分を少なくとも下部に有する容器において、
吸着対象物質を含有する液体を容器底部に供給し、容器内腔で上向きに前記液体を流して粒状吸着材の少なくとも一部を流動させながら吸着対象物質を粒状吸着材に吸着させる吸着工程、
吸着対象物質を含有する液体の供給を停止し、次いで容器底部から容器内腔に溜まった液体を排出する工程、
粒状吸着材から吸着対象物質を脱着させるための液体を容器に供給して吸着対象物質を粒状吸着材から脱着させる脱着工程、および
粒状吸着材から吸着対象物質を脱着させるための液体の供給を停止し、次いで容器底部から容器内腔に溜まった液体を排出する工程、
を含む、吸脱着方法。
吸着対象物質を含有する液体を容器底部に供給し、容器内腔で上向きに前記液体を流して粒状吸着材の少なくとも一部を流動させながら吸着対象物質を粒状吸着材に吸着させる吸着工程、
吸着対象物質を含有する液体の供給を停止し、次いで容器底部から容器内腔に溜まった液体を排出する工程、
粒状吸着材から吸着対象物質を脱着させるための液体を容器に供給して吸着対象物質を粒状吸着材から脱着させる脱着工程、および
粒状吸着材から吸着対象物質を脱着させるための液体の供給を停止し、次いで容器底部から容器内腔に溜まった液体を排出する工程、
を含む、吸脱着方法。
〔２〕 再生液を容器に供給して粒状吸着材の吸着活性を再生させる再生工程をさらに含む、〔１〕に記載の吸脱着方法。
〔３〕 脱着工程が、
粒状吸着材から吸着対象物質を脱着させるための液体を容器底部に供給し、容器内腔で上向きに前記液体を流して粒状吸着材の少なくとも一部を流動させながら吸着対象物質を粒状吸着材から脱着させることを含む、〔１〕または〔２〕に記載の吸脱着方法。
〔４〕 再生工程が、
再生液を容器底部に供給し、容器内腔で上向きに再生液を流して粒状吸着材の少なくとも一部を流動させながら粒状吸着材の吸着活性を再生させることを含む、〔２〕に記載の吸脱着方法。
〔５〕 粒状吸着材は、体積基準累積粒度分布において、５０％径が１０〜２０００μｍで、１０％径に対する９０％径の比が１．８以上である、〔１〕〜〔４〕のいずれかひとつに記載の吸脱着方法。
〔６〕 粒状吸着材は、真密度が２〜５ｇ／ｃｍ3である、〔１〕〜〔５〕のいずれかひとつに記載の吸脱着方法。
〔３〕 脱着工程が、
粒状吸着材から吸着対象物質を脱着させるための液体を容器底部に供給し、容器内腔で上向きに前記液体を流して粒状吸着材の少なくとも一部を流動させながら吸着対象物質を粒状吸着材から脱着させることを含む、〔１〕または〔２〕に記載の吸脱着方法。
〔４〕 再生工程が、
再生液を容器底部に供給し、容器内腔で上向きに再生液を流して粒状吸着材の少なくとも一部を流動させながら粒状吸着材の吸着活性を再生させることを含む、〔２〕に記載の吸脱着方法。
〔５〕 粒状吸着材は、体積基準累積粒度分布において、５０％径が１０〜２０００μｍで、１０％径に対する９０％径の比が１．８以上である、〔１〕〜〔４〕のいずれかひとつに記載の吸脱着方法。
〔６〕 粒状吸着材は、真密度が２〜５ｇ／ｃｍ3である、〔１〕〜〔５〕のいずれかひとつに記載の吸脱着方法。
〔７〕 流動可能な状態で粒状吸着材を収容でき且つ内腔の断面積が下から上に向かうにつれて漸次大きくなる部分を少なくとも下部に有する容器；
吸着対象物質を含有する液体を容器に供給するための第一供給管；
粒状吸着材から吸着対象物質を脱着させるための液体又は再生液を容器に供給するための第二供給管；
容器から液体を排出するための第一排出管；
容器から液体を排出するための第二排出管； ならびに
第一供給管を経て吸着対象物質を含有する液体を容器に供給して、容器内腔で上向きに吸着対象物質を含有する液体を流して粒状吸着材の少なくとも一部を流動させながら吸着対象物質を粒状吸着材に吸着させ、第一排出管から液体を排出する吸着モード、
第一供給管を経ての吸着対象物質を含有する液体の供給を停止させ、第二排出管を経て容器から液体を排出させる第一抜出モード、
第二供給管を経て粒状吸着材から吸着対象物質を脱着させるための液体又は再生液を容器に供給して、吸着対象物質を粒状吸着材から脱着させ、第一排出管又は第二排出管から液体を排出する脱着モード、および
第二供給管を経ての粒状吸着材から吸着対象物質を脱着させるための液体又は再生液の供給を停止させ、第二排出管を経て容器から液体を排出させる第二抜出モードを、行うようにするための制御手段を有する、
吸脱着装置。
吸着対象物質を含有する液体を容器に供給するための第一供給管；
粒状吸着材から吸着対象物質を脱着させるための液体又は再生液を容器に供給するための第二供給管；
容器から液体を排出するための第一排出管；
容器から液体を排出するための第二排出管； ならびに
第一供給管を経て吸着対象物質を含有する液体を容器に供給して、容器内腔で上向きに吸着対象物質を含有する液体を流して粒状吸着材の少なくとも一部を流動させながら吸着対象物質を粒状吸着材に吸着させ、第一排出管から液体を排出する吸着モード、
第一供給管を経ての吸着対象物質を含有する液体の供給を停止させ、第二排出管を経て容器から液体を排出させる第一抜出モード、
第二供給管を経て粒状吸着材から吸着対象物質を脱着させるための液体又は再生液を容器に供給して、吸着対象物質を粒状吸着材から脱着させ、第一排出管又は第二排出管から液体を排出する脱着モード、および
第二供給管を経ての粒状吸着材から吸着対象物質を脱着させるための液体又は再生液の供給を停止させ、第二排出管を経て容器から液体を排出させる第二抜出モードを、行うようにするための制御手段を有する、
吸脱着装置。
〔８〕 第一供給管の設置位置が、容器の底部である、〔７〕に記載の吸脱着装置。
〔９〕 第一排出管の設置位置が、容器の、内腔の断面積が下から上に向かうにつれて漸次大きくなる部分より上である、〔７〕に記載の吸脱着装置。
〔１０〕 第二供給管の設置位置が、容器の、内腔の断面積が下から上に向かうにつれて漸次大きくなる部分より上である、〔７〕に記載の吸脱着装置。
〔１１〕 第二供給管の設置位置が、容器の底部である、〔７〕に記載の吸脱着装置。
〔１２〕 第二排出管の設置位置が、容器の底部である、〔７〕に記載の吸脱着装置。
〔１３〕 内腔各部の水平断面が円形である、〔７〕に記載の吸脱着装置。
〔１４〕 内腔の断面積が下から上に向かうにつれて漸次大きくなる部分は、傾斜角が３０〜８５°、高さが容器全高に対して４０〜１００％である、〔７〕〜〔１３〕のいずれかひとつに記載の吸脱着装置。
〔１５〕 粒状吸着材は、体積基準累積粒度分布において、５０％径が１０〜２０００μｍで、１０％径に対する９０％径の比が１．８以上である、〔７〕〜〔１４〕のいずれかひとつに記載の吸脱着装置。
〔１６〕 粒状吸着材は、真密度が２〜５ｇ／ｃｍ3である、〔７〕〜〔１５〕のいずれかひとつに記載の吸脱着装置。
〔９〕 第一排出管の設置位置が、容器の、内腔の断面積が下から上に向かうにつれて漸次大きくなる部分より上である、〔７〕に記載の吸脱着装置。
〔１０〕 第二供給管の設置位置が、容器の、内腔の断面積が下から上に向かうにつれて漸次大きくなる部分より上である、〔７〕に記載の吸脱着装置。
〔１１〕 第二供給管の設置位置が、容器の底部である、〔７〕に記載の吸脱着装置。
〔１２〕 第二排出管の設置位置が、容器の底部である、〔７〕に記載の吸脱着装置。
〔１３〕 内腔各部の水平断面が円形である、〔７〕に記載の吸脱着装置。
〔１４〕 内腔の断面積が下から上に向かうにつれて漸次大きくなる部分は、傾斜角が３０〜８５°、高さが容器全高に対して４０〜１００％である、〔７〕〜〔１３〕のいずれかひとつに記載の吸脱着装置。
〔１５〕 粒状吸着材は、体積基準累積粒度分布において、５０％径が１０〜２０００μｍで、１０％径に対する９０％径の比が１．８以上である、〔７〕〜〔１４〕のいずれかひとつに記載の吸脱着装置。
〔１６〕 粒状吸着材は、真密度が２〜５ｇ／ｃｍ3である、〔７〕〜〔１５〕のいずれかひとつに記載の吸脱着装置。
本発明の吸脱着方法および吸脱着装置は、液相における吸着および脱着の効率が高い。特に真密度が高く広い粒径分布を有する吸着材を用いた場合に吸着および脱着の効率が高い。
図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
本発明の吸脱着装置は、容器２、第一供給管３、第二供給管４ａ，４ｂ、第一排出管５、第二排出管６、ならびに制御手段を有する。
本発明の吸脱着装置は、容器２、第一供給管３、第二供給管４ａ，４ｂ、第一排出管５、第二排出管６、ならびに制御手段を有する。
容器２は、内腔の断面積が下から上に向かうにつれて漸次大きくなる部分を少なくとも下部に有する。この部分における傾斜角は、一定であってもよいし、上下方向に連続的または不連続に変化していてもよい。容器２の内腔各部の水平断面は円形であることが好ましい。好ましくは下部に逆円錐形状または截頭逆円錐形状を成している部分を有する。この（截頭）逆円錐形状を成している部分は、単一（すなわち傾斜角が一定である。）であってもよいが、図２の容器２１のように複数の（截頭）逆円錐形状（互いに傾斜角が異なる。）が上下に連続して成っていてもよい。
内腔の断面積が下から上に向かうにつれて漸次大きくなる部分の高さは、容器２の全高の４０〜１００％であることが好ましい。内腔の断面積が下から上に向かうにつれて漸次大きくなる部分の傾斜角は、静止液体中における粒状吸着材の安息角より大きいことが好ましく、特に３０〜８５°であることが好ましい。
内腔の断面積が下から上に向かうにつれて漸次大きくなる部分以外の部分は円筒形状を成していることが好ましい。
容器底部、または第一供給管３内および／または第二排出管６内の容器設置部位近傍には、第一供給管３および／または第二排出管６への粒状吸着材の落下を防止するためのフィルターを設置するのが好ましい。
容器２には、流動可能な状態で粒状吸着材を収容できる。粒状吸着材は、吸着対象物質を含有する液体（以下、第一液体という）を供給したときに流動して、流動層を形成する。
内腔の断面積が下から上に向かうにつれて漸次大きくなる部分で、第一液体の流速には断面積に反比例した勾配が生じ、これにより粒状吸着材は、大粒径のものが下部に、小粒径のものが上部に分級される。従って、吸着対象物質は、大粒径の粒状吸着材に多くが吸着された後、残りが高い吸着速度を示す小粒径の粒状吸着材に吸着され、結果的に高い吸着効率が達成される。
内腔の断面積が下から上に向かうにつれて漸次大きくなる部分で、第一液体の流速には断面積に反比例した勾配が生じ、これにより粒状吸着材は、大粒径のものが下部に、小粒径のものが上部に分級される。従って、吸着対象物質は、大粒径の粒状吸着材に多くが吸着された後、残りが高い吸着速度を示す小粒径の粒状吸着材に吸着され、結果的に高い吸着効率が達成される。
粒状吸着材は、吸着対象物質を吸脱着できるものであれば特に制限されない。例えば、活性炭、シリカゲル、活性アルミナ、シリカ−アルミナ、ゼオライト；鉄、ジルコニウム等の金属の酸化物、水酸化物又は酸化水酸化物からなる吸着材；非特許文献１に記載の吸着剤などを挙げることができる。本発明に用いられる粒状吸着材は、吸着活性成分を固体担体に担持させたもの、吸着活性成分を含有するものなどであってもよい。
粒状吸着材は、真密度が、好ましくは２〜５ｇ／ｃｍ3、より好ましくは３〜４ｇ／ｃｍ3である。粒状吸着材の真密度と第一液体との差が大きい方が、上述の分級効果が大きく現れるが、流動層を容易に形成させるために真密度を上記範囲とすることが好ましい。
粒状吸着材は、体積基準累積粒度分布において、５０％径が、好ましくは１０〜２０００μｍ、より好ましくは５０〜５００μｍである。粒状吸着材は、体積基準累積粒度分布において、１０％径に対する９０％径の比が、好ましくは１．８以上、より好ましくは１．８〜５である。本発明により、特に、粒度を揃えて製造することが困難な無機系吸着活性成分からなる吸着材を高効率で使用することができる。
第一供給管は第一液体を容器に供給するためのものである。図１に示される装置において、第一供給管３は、容器の底部に設置されている。第一液体は、本発明の効果を阻害しない限り、さらに固形浮遊物を含有してもよい。吸着対象物質としては、リン酸、亜リン酸などのリン含有物質；塩素、ハロゲン化炭化水素などのハロゲン含有物質；硫酸、亜硫酸などの硫黄含有物質；アンモニア、アミンなどの窒素含有物質などを挙げることができる。本発明においては第一供給管３を経由して、第一液体を容器底部に供給し、容器内腔で上向きに前記液体を流して粒状吸着材の少なくとも一部を流動させながら吸着対象物質を粒状吸着材に吸着させる吸着工程を行う。本工程では、粒状吸着材の８０質量％以上が流動していることが好ましい。さらに前記粒状吸着材の全部が、継続的な沈殿状態にあることなく、流動していることが好ましい。第一供給管３を経由して供給される液体の流量は、粒状吸着材が流動層を形成する限り特に限定されない。粒状吸着材による吸着が為された液体は、容器２から第一排出管５を経て排出される。
第一排出管５は、図１に示される通り、容器の頂部に設置されていることが好ましいが、このことは必須ではなく、少なくとも内腔の断面積が下から上に向かうにつれて漸次大きくなる部分より上に設置されていればよい。粒状吸着材は第一排出管５より下で流動層を形成するので、本発明の吸脱着方法に必要とされる最小粒径を有する粒状吸着材が、第一排出管５より下に、より好ましくは内腔の断面積が下から上に向かうにつれて漸次大きくなる部分に、流動層を形成するように、容器の形状及び第一排出管５の設置部位を設計すればよい。これにより、吸着材に由来する不要の微粒子は、第一液体に含有されていてもよい浮遊物とともに、第一排出管５を通じて排出される。
第二排出管６は容器から液体を排出するためのものである。図１に示される装置において、第二排出管６は、容器の底部に設置されている。前述の吸着工程において、第一排出管５を流れる液体中の吸着対象物質濃度を測定する。その測定値が、所定の値を超えたとき、例えば、測定値が第一供給管３から供給される吸着対象物質を含有する液体中の吸着対象物質濃度に接近した値になってきたとき、粒状吸着材によって吸着された吸着対象物質の量が飽和吸着量に近づいていることを意味する。そこで、本発明では、第一供給管３からの第一液体の供給を停止し、次いで容器底部から容器内腔に溜まった液体を第二排出管６経由で排出する。排出された液体は、第一供給管３経由で供給された液と同程度の組成比を有するものであるので、吸着工程が再開されたときに、再度、第一供給管３経由で供給することができる。
容器内腔に溜まった液体を第二排出管６経由で排出する際には、粒状吸着材は容器底部に沈降するが、それに先立ち上述のように粒状吸着材が容器内で分級されており、小粒径の粒状吸着材は、より上方の断面積が大きい部分に沈降するため、圧力損失を低減する効果がある。
第二供給管４ａ，４ｂは、粒状吸着材から吸着対象物質を脱着させるための液体又は再生液（以下、両者を包含する場合は第二液体という）を容器に供給するためのものである。第二供給管は、容器の任意位置に、例えば、容器の頂部、側部若しくは底部に、設置される。第二供給管の設置位置は、内腔の断面積が下から上に向かうにつれて漸次大きくなる部分より上であることが好ましく、頂部であることがより好ましい。なお、再生液とは、粒状吸着材の吸着活性を再生させるための液体を意味する。
第二供給管４ｂは、容器の底部に設置されている。第二供給管４ａは、容器の頂部に設置されている。図１の装置には、第二供給管４ａと第二供給管４ｂとが両方設置されているように描かれているが、本発明の装置は、どちらか一方だけが設置されているものであってもよい。
第二供給管４ｂを設置した場合、例えば、第二供給管４ｂを経由して、吸着対象物質を脱着させるための液体を容器底部に供給し、容器内腔で上向きに前記液体を流して粒状吸着材の少なくとも一部を流動させながら吸着対象物質を粒状吸着材から脱着させる脱着工程を行うことができる。本工程では、粒状吸着材の８０質量％以上が流動していることが好ましい。さらに粒状吸着材の全部が、継続的な沈殿状態にあることなく、流動していることが好ましい。第二供給管４ｂを経由して供給される液体の流量は、粒状吸着材が流動層を形成する限り特に限定されない。脱着が為された液体は、容器２から第一排出管５を経て排出される。脱着が為された液体には吸着対象物質が含まれている。
また、必要であれば、第一排出管５を経て排出された液体を第二供給管４ｂに供給して循環させてもよい。そのための具体的な方法としては、第一排出管５と第二供給管４ｂとを接続し、第一排出管５を経て排出された液体を第二供給管４ｂに直接供給して一定時間循環させる方法；第一排出管５を経て排出された液体をタンクに貯留する工程と、その後該タンク内から液体を第二供給管４ｂに供給する工程とを、一定回数反復する方法；等が例示される。この場合は、第一排出管５を流れる液体中の吸着対象物質濃度が所定の値に達したとき、循環を停止し、第一排出管５を流れる液体を回収する。
前述の脱着工程において、第一排出管５を流れる液体中の吸着対象物質濃度を測定する。その測定値が、所定の値を下回ったとき、例えば、測定値が、ゼロに接近した値になってきたとき、粒状吸着材から脱着させることができる吸着対象物質の量がゼロに近づいていることを意味する。そこで、本発明では、第二供給管４ｂからの吸着対象物質を脱着させるための液体の供給を停止し、次いで容器底部から容器内腔に溜まった液体を第二排出管６経由で排出する。
第二供給管４ａを設置した場合、例えば、第二供給管４ａを経由して、吸着対象物質を脱着させるための液体を容器頂部に供給し、容器内腔に前記液体を溜めて吸着対象物質を粒状吸着材から脱着させる脱着工程を行うことができる。第二供給管４ａを経由して供給する吸着対象物質を脱着させるための液体は、(1)容器内腔中の粒状吸着材が完全に液中に浸ったときに供給を停止してもよいし、(2)容器内腔が完全に満たされたときに供給を停止してもよいし、または(3)容器内腔が完全に満たされた後も第二排出管６から第二供給管４ａ経由の供給量に見合った量で排出しながら供給を継続してもよい。(3)においては、さらに(4)第二排出管６を経て排出された液体を第二供給管４ａに供給して循環させてもよい。そのための具体的な方法としては、第二排出管６と第二供給管４ａとを接続し、第二排出管６を経て排出された液体を第二供給管４ａに直接供給して一定時間循環させる方法；第二排出管６を経て排出された液体をタンクに貯留する工程と、その後該タンク内から液体を第二供給管４ａに供給する工程とを、一定回数反復する方法；等が例示される。(1)若しくは(2)によって脱着を行った場合は、脱着が為された液体を容器２から第二排出管６を経て排出する。(3)によって脱着を行った場合は、第二排出管６を流れる液体中の吸着対象物質濃度を測定する。その測定値が、所定の値を下回ったとき、例えば、測定値が、ゼロに接近した値になってきたとき、粒状吸着材から脱着させることができる吸着対象物質の量がゼロに近づいていることを意味する。そこで、本発明では、第二供給管４ａからの吸着対象物質を脱着させるための液体の供給を停止し、次いで容器底部から容器内腔に溜まった液体を第二排出管６経由で排出する。(4)によって脱着を行った場合は、第二排出管６を流れる液体中の吸着対象物質濃度が所定の値に達したとき、循環を停止し、第二排出管６を流れる液体を回収する。脱着が為された液体には吸着対象物質が含まれている。
上記のような吸着および脱着を複数回繰り返すと、粒状吸着材の飽和吸着量が低下したり、粒状吸着材から脱着させることができる吸着対象物質の量が減少したりする。そのような状態になったときには、粒状吸着材の再生を行うことができる。また粒状吸着材と吸着対象物質の種類によっては、脱着後の再使用には再生が必須であることもある。例えば、第二供給管４ｂを経由して、再生液を容器底部に供給し、容器内腔で上向きに再生液を流して粒状吸着材の少なくとも一部を流動させながら粒状吸着材の吸着活性を再生させることができる。この場合には、粒状吸着材の８０質量％以上が流動していることが好ましい。さらに粒状吸着材の全部が、継続的な沈殿状態にあることなく、流動していることが好ましい。また、第二供給管４ａを経由して、再生液を容器頂部に供給し、容器内腔に再生液を溜めて粒状吸着材の吸着活性を再生させることができる。
上記の、吸着工程、排出工程、脱着工程、および再生工程を、バルブ(v1〜v5)およびポンプを手動または自動で操作することによって、切り替えることができる。本発明の吸脱着装置には、バルブおよびポンプなどを自動で操作するための制御手段を有する。制御手段には吸着対象物質の濃度を測定するための手段、測定値と所定値とを比較する手段などを有することができる。該制御手段によって、第一供給管を経て第一液体を容器に供給して、容器内腔で上向きに第一液体を流して粒状吸着材の少なくとも一部を流動させながら吸着対象物質を粒状吸着材に吸着させ、第一排出管から液体を排出する吸着モード、第一供給管を経ての第一液体の供給を停止させ、第二排出管を経て容器から液体を排出させる第一抜出モード、第二供給管を経て第二液体を容器に供給して、吸着対象物質を粒状吸着材から脱着させ第一排出管又は第二排出管から液体を排出する脱着モード、および第二供給管を経ての第二液体の供給を停止させ、第二排出管を経て容器から液体を排出させる第二抜出モードを、行うようにすることができる。吸着モードでは、粒状吸着材の８０質量％以上が流動していることが好ましい。さらに粒状吸着材の全部が、継続的な沈殿状態にあることなく、流動していることが好ましい。特に上記各モードを、上記の順で順次行うことが好ましい。さらに該制御手段によって、必要に応じて第二供給管を経て再生液を容器に供給して、粒状吸着材を再生する再生モードを行うようにすることができる。
１：吸脱着装置
２：容器
２１：容器
３：第一供給管
４a、４b：第二供給管
５：第一排出管
６：第二排出管
v1、v2、v3、v4、v5：バルブ
θ、θ１、θ２：容器の傾斜角
２：容器
２１：容器
３：第一供給管
４a、４b：第二供給管
５：第一排出管
６：第二排出管
v1、v2、v3、v4、v5：バルブ
θ、θ１、θ２：容器の傾斜角
Claims (16)
- 流動可能な状態で粒状吸着材が収容され且つ内腔の断面積が下から上に向かうにつれて漸次大きくなる部分を少なくとも下部に有する容器において、
吸着対象物質を含有する液体を容器底部に供給し、容器内腔で上向きに前記液体を流して粒状吸着材の少なくとも一部を流動させながら吸着対象物質を粒状吸着材に吸着させる吸着工程、
吸着対象物質を含有する液体の供給を停止し、次いで容器底部から容器内腔に溜まった液体を排出する工程、
粒状吸着材から吸着対象物質を脱着させるための液体を容器に供給して吸着対象物質を粒状吸着材から脱着させる脱着工程、および
粒状吸着材から吸着対象物質を脱着させるための液体の供給を停止し、次いで容器底部から容器内腔に溜まった液体を排出する工程、
を含む、吸脱着方法。 - 再生液を容器に供給して粒状吸着材の吸着活性を再生させる再生工程をさらに含む、請求項１に記載の吸脱着方法。
- 脱着工程が、
粒状吸着材から吸着対象物質を脱着させるための液体を容器底部に供給し、容器内腔で上向きに前記液体を流して粒状吸着材の少なくとも一部を流動させながら吸着対象物質を粒状吸着材から脱着させることを含む、請求項１または２に記載の吸脱着方法。 - 再生工程が、
再生液を容器底部に供給し、容器内腔で上向きに再生液を流して粒状吸着材の少なくとも一部を流動させながら粒状吸着材の吸着活性を再生させることを含む、請求項２に記載の吸脱着方法。 - 粒状吸着材は、体積基準累積粒度分布において、５０％径が１０〜２０００μｍで、１０％径に対する９０％径の比が１．８以上である、請求項１〜４のいずれかひとつに記載の吸脱着方法。
- 粒状吸着材は、真密度が２〜５ｇ／ｃｍ3である、請求項１〜５のいずれかひとつに記載の吸脱着方法。
- 流動可能な状態で粒状吸着材を収容でき且つ内腔の断面積が下から上に向かうにつれて漸次大きくなる部分を少なくとも下部に有する容器；
吸着対象物質を含有する液体を容器に供給するための第一供給管；
粒状吸着材から吸着対象物質を脱着させるための液体又は再生液を容器に供給するための第二供給管；
容器から液体を排出するための第一排出管；
容器から液体を排出するための第二排出管； ならびに
第一供給管を経て吸着対象物質を含有する液体を容器に供給して、容器内腔で上向きに吸着対象物質を含有する液体を流して粒状吸着材の少なくとも一部を流動させながら吸着対象物質を粒状吸着材に吸着させ、第一排出管から液体を排出する吸着モード、
第一供給管を経ての吸着対象物質を含有する液体の供給を停止させ、第二排出管を経て容器から液体を排出させる第一抜出モード、
第二供給管を経て粒状吸着材から吸着対象物質を脱着させるための液体又は再生液を容器に供給して、吸着対象物質を粒状吸着材から脱着させ、第一排出管又は第二排出管から液体を排出する脱着モード、および
第二供給管を経ての粒状吸着材から吸着対象物質を脱着させるための液体又は再生液の供給を停止させ、第二排出管を経て容器から液体を排出させる第二抜出モードを、行うようにするための制御手段を有する、吸脱着装置。 - 第一供給管の設置位置が、容器の底部である、請求項７に記載の吸脱着装置。
- 第一排出管の設置位置が、容器の、内腔の断面積が下から上に向かうにつれて漸次大きくなる部分より上である、請求項７に記載の吸脱着装置。
- 第二供給管の設置位置が、容器の、内腔の断面積が下から上に向かうにつれて漸次大きくなる部分より上である、請求項７に記載の吸脱着装置。
- 第二供給管の設置位置が、容器の底部である、請求項７に記載の吸脱着装置。
- 第二排出管の設置位置が、容器の底部である、請求項７に記載の吸脱着装置。
- 内腔各部の水平断面が円形である、請求項７に記載の吸脱着装置。
- 内腔の断面積が下から上に向かうにつれて漸次大きくなる部分は、傾斜角が３０〜８５°、高さが容器全高に対して４０〜１００％である、請求項７〜１３のいずれかひとつに記載の吸脱着装置。
- 粒状吸着材は、体積基準累積粒度分布において、５０％径が１０〜２０００μｍで、１０％径に対する９０％径の比が１．８以上である、請求項７〜１４のいずれかひとつに記載の吸脱着装置。
- 粒状吸着材は、真密度が２〜５ｇ／ｃｍ3である、請求項７〜１５のいずれかひとつに記載の吸脱着装置。
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| JP2017022572 | 2017-02-09 | ||
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