KR20120091014A - Ion-exchange device, column therefor, and water treatment device - Google Patents
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Abstract
[과제] 탑 내부에 있어서의 아니온 교환 수지 및 카티온 교환 수지의 역재생이 확실하게 방지되어, 재생 직후라도 고수질의 탈이온수를 생산할 수 있는 이온 교환 장치와 그것을 위한 탑체를 제공한다.
[해결 수단] 재생시에는, 밸브 (12) 를 폐쇄, 밸브 (7, 10) 를 개방으로 하고, 상부 급배 배관 (3) 으로부터 HCl 등의 산 용액을 공급함과 함께, 제 3 연통 배관 (8) 으로부터 NaOH 등의 알칼리 용액을 공급한다. 산 용액은 집배수 부재 (4), 불활성 수지 (22), 카티온 교환 수지 (21), 집배수 부재 (6), 연통 배관 (5), 밸브 (7) 의 순으로 흘러, 카티온 교환 수지 (21) 가 재생된다. 알칼리 용액은 집배수 부재 (9), 불활성 수지 (32), 알칼리 교환 수지 (31), 집배수 부재 (14), 하부 급배 배관 (13) 의 순으로 흘러, 아니온 교환 수지 (31) 가 재생된다.[PROBLEMS] An ion exchange device capable of producing a high quality deionized water even after regeneration is reliably prevented from reverse regeneration of anion exchange resin and cation exchange resin in a tower, and a tower for the same.
[Resolution] During regeneration, the valve 12 is closed, the valves 7 and 10 are opened, and an acid solution such as HCl is supplied from the upper supply / discharge pipe 3, and from the third communication pipe 8 An alkaline solution such as NaOH is supplied. The acid solution flows in the order of the collecting and draining member 4, the inert resin 22, the cation exchange resin 21, the collecting and draining member 6, the communication pipe 5, and the valve 7. 21 is reproduced. The alkaline solution flows in the order of the collecting and draining member 9, the inert resin 32, the alkali exchange resin 31, the collecting and draining member 14, and the lower supply and drain piping 13, and the anion exchange resin 31 is regenerated. do.
Description
본 발명은 아니온 교환 수지와 카티온 교환 수지를 구비한 재생형의 이온 교환 장치와, 그것을 위한 탑체에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 이 이온 교환 장치를 구비하는 수처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a regenerated ion exchange device including an anion exchange resin and a cation exchange resin, and a column for the same. The present invention also relates to a water treatment apparatus including the ion exchanger.
전자 산업 등에 있어서의 순수나 초순수 제조 설비 등에 있어서, 이온 교환 장치가 널리 사용되고 있다. 이 이온 교환 장치의 하나로서, 혼상식 이온 교환 장치가 주지이다.BACKGROUND ART Ion exchange devices are widely used in pure water and ultrapure water production facilities in the electronics industry and the like. As one of these ion exchangers, a mixed phase ion exchanger is well known.
혼상식 이온 교환 장치는, 강산성 카티온 교환 수지와 강염기성 아니온 교환 수지가 혼합된 혼합 이온 교환 수지층을 갖는 이온 교환탑을 구비하고, 예를 들어 원수의 하강류 통수에 의해 이온 교환탑에 있어서 원수 중의 카티온 및 아니온을 동시에 이온 교환하여 순도가 높은 순수를 제조하도록 하고 있다. 그리고, 각 이온 교환 수지의 재생을 실시할 때에는 동일한 탑 내에서 혼합 이온 교환 수지층을 역세 분리하고, 각 이온 교환 수지의 비중차에 의해 상층에 강염기성 아니온 교환 수지층을, 하층에 강산성 카티온 교환 수지층을 형성한 후, 각 이온 교환 수지층에 각각의 재생제를 통액하여 양 이온 교환 수지를 개별적으로 재생하도록 하고 있다. 이 재생 조작은 동일한 탑 내에서 실시되는 경우도 있고, 각 이온 교환 수지를 별도의 탑에 개별적으로 발출하여, 각각의 탑 내에서 개별적으로 재생을 실시하는 경우도 있다.The hybrid phase ion exchange device includes an ion exchange column having a mixed ion exchange resin layer in which a strong acid cation exchange resin and a strong base anion exchange resin are mixed. Thus, cation and anion in raw water are simultaneously ion exchanged to produce pure water having high purity. In the regeneration of each of the ion exchange resins, the mixed ion exchange resin layers are backwashed in the same column, and a strong base anion exchange resin layer is formed on the upper layer by a specific gravity difference of each ion exchange resin, and a strongly acidic catty is formed on the lower layer. After the on-exchange resin layer is formed, each regenerator is passed through each of the ion-exchange resin layers to regenerate both ion-exchange resins individually. This regeneration operation may be performed in the same column, and each ion exchange resin may be separately extracted in a separate column, and regeneration may be performed separately in each column.
종래의 혼상식 이온 교환 장치에 있어서는, 「역재생」이라고 하는 카티온?아니온 교환 수지의 분리 불완전에 의한 문제가 발생하는 경우가 있다.In the conventional mixed bed type ion exchange apparatus, the problem by separation incompleteness of the cation-anion exchange resin called "reverse regeneration" may arise.
즉, 카티온 교환 수지는 H 형으로 사용되고, 그 재생은 산 용액을 통액함으로써 이루어진다. 한편, 아니온 교환 수지는 OH 형으로 사용되고, 그 재생은 알칼리 용액을 통액함으로써 이루어진다. 전술한 바와 같이, 혼상식 탈염탑의 이온 교환 수지의 재생에 앞서, 먼저 혼상에 상향류 통수를 실시하여, 아니온 교환 수지와 카티온 교환 수지를 비중차에 의해 분리한 후, 산, 예를 들어 HCl 수용액을 탑 하부로부터 도입하여 카티온 교환 수지의 재생을 실시하고, 또한 알칼리, 예를 들어 NaOH 수용액을 탑 상부로부터 도입하여 아니온 교환 수지의 재생을 실시한다. 각각의 재생 폐액은 아니온 교환 수지상과 카티온 교환 수지상의 계면 부분에 형성한 배출 배관으로부터 배출된다. 그 후, N2 가스를 탑 바닥부로부터 도입하여 아니온 교환 수지와 이온 교환 수지를 혼합하여 혼상으로 하고, 통수를 재개한다.That is, the cation exchange resin is used in H type, and the regeneration is performed by passing the acid solution. On the other hand, anion exchange resin is used by OH type, and the regeneration is performed by passing an alkali solution. As described above, prior to regeneration of the ion exchange resin of the mixed bed desalting tower, first, an upflow water flow is performed in the mixed bed, and the anion exchange resin and the cation exchange resin are separated by specific gravity, and then acid, for example, For example, an aqueous HCl solution is introduced from the bottom of the column to regenerate the cation exchange resin, and an alkali, for example, an NaOH aqueous solution is introduced from the top of the column to regenerate the anion exchange resin. Each regeneration waste liquid is discharged from the discharge pipe formed at the interface portion of the anion exchange resin phase and the cation exchange resin phase. Thereafter, N 2 gas is introduced from the bottom of the tower, the anion exchange resin and the ion exchange resin are mixed to form a mixed phase, and water flow is resumed.
이와 같은 재생형 혼상식 이온 교환탑에 있어서는, 산 또는 알칼리에 의한 각 이온 교환 수지의 재생에 앞서, 카티온 교환 수지와 아니온 교환 수지를 충분히 분리할 필요가 있다. 이 분리가 완전하게 이루어지지 않아, 예를 들어 아니온 교환 수지 중에 카티온 교환 수지가 혼입되면, 알칼리 (주로 수산화나트륨이 사용된다) 에 의한 재생 (역재생) 에 의해 카티온 교환 수지가 Na 형이 되고, 이 수지를 사용하여 탈이온 처리를 실시하면 나트륨 이온이 방출된다. 또한, 카티온 교환 수지 중에 아니온 교환 수지가 혼입되면, 산 (주로 황산 또는 염산이 사용된다) 에 의한 재생 (역재생) 에 의해 아니온 교환 수지가 SO4 형 또는 Cl 형이 되고, 탈이온 처리시에 황산 이온 또는 염소 이온이 방출된다.In such a regenerative mixed bed type ion exchange column, it is necessary to sufficiently separate the cation exchange resin and the anion exchange resin prior to the regeneration of each ion exchange resin by an acid or an alkali. If this separation is not completed, for example, when cation exchange resin is mixed in an anion exchange resin, the cation exchange resin is Na-type by regeneration (reverse regeneration) by alkali (mostly sodium hydroxide is used). When deionization is performed using this resin, sodium ions are released. In addition, when an anion exchange resin is mixed in the cation exchange resin, the anion exchange resin becomes SO 4 type or Cl type by regeneration (reverse regeneration) by acid (mainly sulfuric acid or hydrochloric acid is used), and deionization During treatment, sulfate ions or chlorine ions are released.
이와 같은 역재생을 방지하고자 한 이온 교환 장치로서, 일본 공개특허공보 평10-137751 (특허문헌 1) 에는, 탑 내를 통수성의 칸막이판으로 상하 2 실로 구획하여, 일방의 실에 카티온 교환 수지를 충전하고, 타방의 실에 아니온 교환 수지를 충전한 것이 기재되어 있다. 특히, 특허문헌 1 의 도 5, 11 에는, 탑 내를 통수성의 칸막이판으로 상하 2 실로 구획하여, 하실에 카티온 교환 수지를 충전하고, 상실에 아니온 교환 수지를 충전하고, 원수를 상실로부터 하실로 통수하여, 아니온 교환 수지 → 카티온 교환 수지의 순으로 통수하는 것이 기재되어 있다. 이 칸막이판은 물의 유통을 허용하지만, 이온 교환 수지의 유통은 저지하는 것으로, 아니온 교환 수지와 카티온 교환 수지의 혼합이 방지된다. 이 특허문헌 1 의 탑체는 1 탑식으로, 장치 면적이 작다.As an ion exchange device intended to prevent such reverse regeneration, Japanese Laid-Open Patent Publication No. Hei 10-137751 (Patent Document 1) divides a column into two chambers of upper and lower sides with a water-permeable partition plate, and a cation exchange resin in one chamber. Filled with anion exchange resin in the other chamber is described. In particular, in Figs. 5 and 11 of
특허문헌 1 의 이온 교환 장치용 탑체에 있어서, 원수를 카티온 교환 수지 → 아니온 교환 수지의 순으로 통수한 경우, 후류측의 아니온 교환 수지로부터 아니온 교환 수지 재생용의 NaOH 등에서 유래하는 Na 등의 금속 이온 성분이 많이 용출되어, 처리 수질이 저하될 우려가 있다. 원수를 아니온 교환 수지 → 카티온 교환 수지의 순으로 통수한 경우에는, 아니온 교환 수지로부터 용출된 Na 등의 금속 성분은 카티온 교환 수지에 의해 포착되기 때문에, 처리 수질은 양호해진다.In the column for ion exchange apparatus of
그런데, 원수를 아니온 교환 수지 → 카티온 교환 수지의 순으로 통수하는 이온 교환 장치에 있어서는, 원수가 아니온 교환 수지와 접촉하였을 때에, 아니온 교환 수지에 의해 황산 이온이나 염소 이온 등의 아니온 성분이 OH 이온과 치환되어, pH 가 알칼리성이 된다. 그리고, 원수에 경도 성분이 함유되어 있는 경우에는, 이들 경도 성분의 스케일 (예를 들어 수산화마그네슘이나 탄산칼슘 등) 이 발생한다. 특허문헌 1 에서는, 이온 교환 장치의 전단에 역침투막 장치를 설치하여, 경도 성분을 제거하고 있다 (특허문헌 1 의 제 0066 단락).By the way, in the ion exchange apparatus which passes raw water in order from anion exchange resin to cation exchange resin, when raw water contacts anion exchange resin, anion, such as a sulfate ion and a chlorine ion, by an anion exchange resin The component is substituted with OH ions and the pH becomes alkaline. And when hardness component is contained in raw water, the scale (for example, magnesium hydroxide, calcium carbonate, etc.) of these hardness components generate | occur | produce. In
상기 일본 공개특허공보 평10-137751호 의 이온 교환 장치는, 아니온 교환 수지층과 카티온 교환수층을 구분 짓는 칸막이판이 통수성이기 때문에, 재생시에는, 카티온 교환 수지 재생용 산 용액이 칸막이판을 통과하여 아니온 교환 수지와 접촉함으로써 역재생이 발생한다. 또한, 아니온 교환 수지 재생용의 알칼리 용액이 칸막이판을 통과하여 카티온 교환 수지와 접촉함으로써 역재생이 발생한다. 특허문헌 1 의 0023, 0027, 0028 단락에는, 재생시에 일방의 재생제가 타방의 이온 교환 수지층으로 유입되지 않도록 순수를 밸런스수로서 통수하는 것이 기재되어 있지만, 재생제의 혼입을 완전히 방지하기에는 불충분하여, 역재생이 발생해 버린다.In the ion exchange apparatus of JP-A-10-137751, the partition plate separating the anion exchange resin layer and the cation exchange water layer is water-permeable, so that the acid solution for regenerating the cation exchange resin regenerates the partition plate during regeneration. Reverse regeneration occurs by passing through and contact with the anion exchange resin. In addition, reverse regeneration occurs when the alkaline solution for regenerating anion exchange resin passes through the partition plate and contacts the cation exchange resin. Paragraph 0023, 0027, 0028 of
본 발명은, 탑 내부에 있어서의 아니온 교환 수지 및 카티온 교환 수지의 역재생이 확실하게 방지되어, 재생 직후라도 고수질의 탈이온수를 생산할 수 있는 이온 교환 장치와 그것을 위한 탑체를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an ion exchange apparatus capable of producing high quality deionized water even after the regeneration of the anion exchange resin and the cation exchange resin in the inside of the tower without fail, and to provide a tower for the same. It is done.
본 발명은 또한, 탑 내부의 아니온 교환 수지로의 스케일 석출이 방지됨과 함께, 아니온 교환 수지 및 카티온 교환 수지의 역재생이 확실하게 방지되어, 고수질의 탈이온수를 안정적으로 생산할 수 있는 수처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention also prevents scale precipitation into the anion exchange resin in the tower and prevents reverse regeneration of the anion exchange resin and the cation exchange resin, thereby ensuring stable water production. It is an object to provide a device.
제 1 양태의 이온 교환 장치용 탑체는, 내부에 이온 교환 수지가 충전되는 이온 교환 장치용 탑체에 있어서, 그 탑체 내에 차수성의 칸막이판에 의해 상실과 하실이 구획 형성되어 있고, 그 탑체 외로 빼내어 둘러쳐진 연통 수단에 의해 그 상실과 하실이 연통되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.In the tower for ion exchange devices in which the ion exchange device is filled with an ion exchange resin, the tower body for the ion exchange device according to the first aspect is formed by partitioning the loss and the basement by a water-repellent partition plate in the column, and is taken out of the tower body. The loss and the basement are communicated by the surrounding communication means.
제 2 양태의 이온 교환 장치는 제 1 양태의 이온 교환 장치용 탑체와, 그 탑체의 상실 및 하실 중 일방에 수용된 카티온 교환 수지와, 타방에 수용된 아니온 교환 수지를 구비하여 이루어지는 것이다.The ion exchange apparatus of a 2nd aspect is equipped with the ion exchange apparatus tower | column of a 1st aspect, the cation exchange resin accommodated in one of the loss | disassembly and basement of the tower body, and the anion exchange resin accommodated in the other.
제 3 양태의 이온 교환 장치는, 제 2 양태에 있어서, 상기 상실의 상부에 액을 공급 또는 배출하기 위한 상부 급배 배관과, 그 하실의 하부에 액을 공급 또는 배출하기 위한 하부 급배 배관을 구비하고 있고, 상기 연통 수단은 그 상실의 하부에 액을 급배하기 위한 제 1 연통 배관과, 그 하실의 상부에 액을 급배하기 위한 제 2 연통 배관과, 그 제 1 연통 배관과 제 2 연통 배관을 연통하는 제 3 연통 배관과, 그 제 3 연통 배관의 개폐 수단과, 그 제 1 연통 배관 및 제 2 연통 배관에 각각 형성된 재생액의 급배 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.The ion exchange device of the third aspect includes, in the second aspect, an upper supply pipe for supplying or discharging a liquid to an upper portion of the loss, and a lower supply pipe for supplying or discharging a liquid to a lower portion of the base. The communication means communicates with the first communication pipe for supplying liquid to the lower part of the loss, the second communication pipe for supplying liquid to the upper part of the base, and the first communication pipe and the second communication pipe. And a third communication pipe, an opening and closing means of the third communication pipe, and a supply and discharge means of the regeneration liquid formed in the first communication pipe and the second communication pipe, respectively.
제 4 양태의 이온 교환 장치는, 제 3 양태에 있어서, 상기 상실의 상부, 상실의 하부, 하실의 상부 및 하실의 하부에 각각, 물은 통과시키지만 이온 교환 수지의 통과를 저지하는 집배수 부재가 배치되어 있고, 상기 상부 급배 배관, 제 1 연통 배관, 제 2 연통 배관 및 하부 급배 배관의 말단이 각각 그 집배수 부재에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.The ion exchange device of the fourth aspect is, in the third aspect, a water collecting member for passing water through the upper portion of the upper chamber, the lower portion of the upper chamber, the upper portion of the chamber and the lower portion of the chamber, but preventing the passage of the ion exchange resin. It is arrange | positioned, The terminal of the said upper supply-discharge piping, the 1st communication piping, the 2nd communication piping, and the lower supply-discharge piping is respectively connected to the collection and drainage member, It is characterized by the above-mentioned.
제 5 양태의 이온 교환 장치는, 제 4 양태에 있어서, 상기 상실의 상부 및 하실의 상부에 각각 입상의 불활성 수지가 충전되어 있고, 상실 상부의 집배수 부재 및 하실 하부의 집배수 부재가 각각 그 불활성 수지 중에 매설되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.In the ion exchange apparatus of the fifth aspect, in the fourth aspect, granular inert resin is filled in the upper portion of the upper chamber and the upper chamber of the chamber, respectively, and the drainage member of the upper chamber and the lower chamber of the chamber are respectively It is characterized by being embedded in inert resin.
제 6 양태의 수처리 장치는 제 2 내지 5 중 어느 일 양태의 이온 교환 장치와, 그 이온 교환 장치의 전단에 형성된 경도 성분 제거 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.The water treatment apparatus of a sixth aspect has the ion exchange apparatus of any one of the second to fifth aspects and the hardness component removing means formed at the front end of the ion exchange apparatus.
제 7 양태의 수처리 장치는, 제 6 양태에 있어서, 상기 이온 교환 장치는, 피처리수가 먼저 아니온 교환 수지와 접촉하고, 그 후 카티온 교환 수지와 접촉하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.In the water treatment apparatus of the seventh aspect, in the sixth aspect, the ion exchange apparatus is configured so that the water to be treated first comes into contact with the anion exchange resin and then with the cation exchange resin.
본 발명의 탑체 및 이온 교환 장치에 있어서는, 상실과 하실이 차수성의 칸막이판으로 구획되고, 일방의 실에 카티온 교환 수지가 수용되며, 타방의 실에 아니온 교환 수지가 수용되어 있다. 피처리수 (원수) 는 일방의 실에 공급되어, 연통 수단을 개재하여 타방의 실로 유입되고, 그 타방의 실로부터 꺼내진다.In the tower body and the ion exchange device of the present invention, the upper and lower chambers are partitioned by a water-repellent partition plate, a cation exchange resin is accommodated in one chamber, and an anion exchange resin is accommodated in the other chamber. The water to be treated (raw water) is supplied to one chamber, flows into the other chamber via a communication means, and is taken out of the other chamber.
이 이온 교환 장치에서는, 이온 교환 수지의 재생시에는, 각 실에 별도로 산 또는 알칼리가 공급된다. 따라서, 카티온 교환 수지와 아니온 교환 수지가 혼합되는 경우는 전혀 없고, 또한 양 실을 구획하는 칸막이판은 차수성으로, 일방의 실에 공급된 산 또는 알칼리가 칸막이판을 통과하여 타방의 실로 유입되는 경우는 전혀 없어, 역재생이 방지된다.In this ion exchange apparatus, an acid or alkali is separately supplied to each chamber at the time of regeneration of ion exchange resin. Therefore, the cation exchange resin and the anion exchange resin are not mixed at all, and the partition plate which partitions both chambers is of a water order, and the acid or alkali supplied to one of the chambers passes through the partition plate to the other chamber. It does not flow in at all, and reverse regeneration is prevented.
본 발명의 탑체는, 내부를 칸막이판으로 상하 2 실로 구획한 것으로서, 아니온 교환탑과 카티온 교환탑을 별도로 설치한 것과 비교하여 설치 스페이스가 적게 되며, 배관의 길이도 적어도 되고, 또한 이온 교환 수지를 충전하는 이온 교환 수지실 사이를 1 장의 칸막이판으로 분리하도록 함으로써, 이온 교환 장치의 높이를 낮게 할 수 있다. 또한, 저렴하게 제작할 수 있다.The tower body of the present invention is divided into two chambers with a partition plate inside, and has a smaller installation space than the anion exchange tower and the cation exchange tower, and the length of the pipe is also reduced, and ion exchange is performed. The height of the ion exchange apparatus can be made low by separating between the ion exchange resin chambers which fill resin with a partition plate. In addition, it can be produced inexpensively.
제 3 양태의 이온 교환 장치에서는, 제 1 연통 배관 및 제 2 연통 배관을 개재하여 상실 및 하실에 각각 산 또는 알칼리를 용이하게 통수하여 효율적으로 재생을 실시할 수 있다. 이 때, 제 3 연통 배관을 폐쇄로 함으로써, 산, 알칼리의 혼합이 완전하게 방지된다. 그리고, 상실 및 하실의 이온 교환 수지를 동시에 재생할 수 있어, 재생 시간을 대폭 단축할 수 있다.In the ion exchange apparatus of a 3rd aspect, an acid or an alkali can pass easily through a 1st communication pipe and a 2nd communication pipe, respectively, and can regenerate efficiently. At this time, by closing the third communication pipe, mixing of acid and alkali is completely prevented. And the ion exchange resin of a loss | disappearance and a basement can be reproduce | regenerated simultaneously, and a regeneration time can be shortened significantly.
제 4 양태의 이온 교환 장치에 의하면, 상실 및 하실에 물의 국부적인 체류가 발생하는 경우가 없어, 효율적으로 처리수 (탈이온수) 의 생산 및 이온 교환 수지의 재생을 실시할 수 있다.According to the ion exchange apparatus of a 4th aspect, local retention of water does not generate | occur | produce in a loss | disappearance and a basement, and can produce | generate treated water (deionized water) and regenerates ion exchange resin efficiently.
제 5 양태의 이온 교환 장치는 상실 및 하실의 상부에 불활성 수지를 충전하고 있어, 이온 교환 수지의 유동이 억제된다. 이온 교환 수지가 유동되면, 채수시 또는 재생시에 액이 균등하게 이온 교환 수지와 접촉하지 않기 때문에 수질 저하가 발생할 우려가 있지만, 이 청구항 5 에 의하면, 이러한 수질 저하가 방지되어, 고수질의 처리수를 얻을 수 있다. 또한, 채수시와 재생시의 피처리수와 재생제의 통수 방향은 특별히 한정되지 않지만, 채수를 상향류, 재생을 하향류로 하는 편이 고수질의 처리수를 얻을 수 있기 때문에 바람직하다. 이는 불활성 수지의 충전에 의해, 충분히 재생된 이온 교환 수지가 각 이온 교환 수지의 상부에 고정되고, 채수시에는 피처리수의 출구측에 이 이온 교환 수지가 위치하기 때문이라고 생각된다.In the ion exchange apparatus of the fifth aspect, the inert resin is filled in the upper parts of the loss and the basement, and the flow of the ion exchange resin is suppressed. When the ion exchange resin is flowed, there is a possibility that the water quality decreases because the liquid does not contact the ion exchange resin evenly at the time of harvesting or regeneration, but according to this
본 발명의 수처리 장치에 있어서는, 원수는 먼저 경도 성분 제거 수단에 의해 경도 성분이 제거되고 나서 수처리 장치에 통수되기 때문에, 이온 교환 장치 내에서의 스케일 석출이 방지된다.In the water treatment apparatus of the present invention, raw water is first passed through the water treatment apparatus after the hardness component is removed by the hardness component removal means, so that scale precipitation in the ion exchange apparatus is prevented.
특히, 이 이온 교환 장치에 있어서, 아니온 교환 수지 → 카티온 교환 수지의 순으로 통수하면, 이온 교환 장치의 아니온 교환 수지에 스케일 성분이 발생하는 것이 방지된다. 또한, 이온 교환 장치에 있어서 피처리수가 먼저 아니온 교환 수지와 접촉하기 때문에, 아니온 교환 수지로부터 유출된 Na 등의 금속 성분이 카티온 교환 수지에 의해 포착된다.In particular, in this ion exchange apparatus, when water is passed in order from anion exchange resin to cation exchange resin, generation of scale components in the anion exchange resin of the ion exchange apparatus is prevented. In addition, in the ion exchange device, since the water to be treated first contacts the anion exchange resin, metal components such as Na, which have flowed out of the anion exchange resin, are captured by the cation exchange resin.
또한, 이온 교환 장치 내에 있어서 피처리수가 아니온 교환 수지와 먼저 접촉한 경우, 피처리수의 pH 가 높아지고, 이 pH 가 높은 피처리수가 카티온 교환 수지와 접촉함으로써, 카티온 교환 수지에서의 이온 교환 커패시티가 대폭 증가한다.In addition, when the water to be treated first comes into contact with the anion exchange resin in the ion exchange device, the pH of the water to be treated increases, and the water to be treated with the high pH is brought into contact with the cation exchange resin, thereby causing ions in the cation exchange resin. Exchange capacity is greatly increased.
즉, 피처리수가 아니온 교환 수지와 접촉하여 H+ 이온 농도가 낮은 상태가 되어 카티온 교환 수지층에 들어옴으로써, 카티온 교환 수지층 내에서 진행되는 하기의 평형 반응이 정방향으로 촉진된다. 또한, [H+]-R 은 카티온 교환 수지를 나타낸다.That is, the following equilibrium reaction which advances in a cation exchange resin layer is accelerated | stimulated by entering into a cation exchange resin layer by coming into contact with an anion exchange resin to process water, and having a low H + ion concentration. In addition, [H + ]-R represents a cation exchange resin.
[H+]-R + [Na+] ⇔ [Na+]-R + [H+] [H + ] -R + [Na + ] ⇔ [Na + ] -R + [H + ]
이 결과, 수질이 양호한 이온 교환 처리수를 장기에 걸쳐 안정적으로 생산할 수 있게 된다.As a result, it is possible to stably produce ion exchange treated water having good water quality over a long period of time.
본 발명의 수처리 장치에서는, 미리 경도 성분을 제거한 후, 이온 교환 장치에 있어서 아니온 교환 수지, 카티온 교환 수지의 순으로 통수함으로써, 처리수 수질의 향상과 카티온 교환 수지의 실질적인 이온 교환 커패시티의 향상이 얻어진다. 수지 체적 비율을 교환 용량비에 맞춤으로써, 재생시에 카티온 교환 수지, 아니온 교환 수지 모두 교환 용량을 다 사용한 형태로 할 수 있어, 경제성을 향상시킬 수 있다. 붕소나 실리카와 같은 약염기 성분의 제거성이 필요한 경우에는, 그들 원소의 실질적인 교환 커패시티에 맞추어 카티온 교환 수지와 아니온 교환 수지의 체적비를 바꿈으로써, 경제성의 추가적인 향상을 도모할 수 있다.In the water treatment device of the present invention, after removing the hardness component in advance, the water is passed through an anion exchange resin and a cation exchange resin in order in the ion exchange device, thereby improving the treated water quality and the substantial ion exchange capacity of the cation exchange resin. The improvement of is obtained. By adjusting the resin volume ratio to the exchange capacity ratio, both the cation exchange resin and the anion exchange resin can be used in the form of using the exchange capacity at the time of regeneration, thereby improving economic efficiency. When the removal of weak base components such as boron and silica is necessary, the economical efficiency can be further improved by changing the volume ratio of the cation exchange resin and the anion exchange resin in accordance with the actual exchange capacity of those elements.
도 1a 는 실시형태에 관련된 이온 교환 장치의 배수시 상태를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 1b 는 실시형태에 관련된 이온 교환 장치의 재생시 상태를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2 는 실시형태에 관련된 수처리 장치를 나타내는 플로우도이다.
도 3 은 실시예 및 비교예의 결과를 나타내는 그래프이다.1A is a schematic cross-sectional view showing a state at the time of drainage of the ion exchange apparatus according to the embodiment.
1B is a schematic cross-sectional view showing a state during regeneration of the ion exchange apparatus according to the embodiment.
2 is a flowchart showing a water treatment apparatus according to the embodiment.
3 is a graph showing the results of Examples and Comparative Examples.
이하, 도면을 참조하여 실시형태에 대하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment is described with reference to drawings.
먼저 도 1a, 1b 를 참조하여 본 발명의 이온 교환 장치용 탑체 및 이온 교환 장치의 실시형태에 대하여 설명한다.First, with reference to FIG. 1A, 1B, embodiment of the tower body for ion exchange apparatus of this invention, and an ion exchange apparatus is described.
탑체 (1) 는 통 축심 방향을 연직 방향으로 한 원통부 (1a) 와, 정상부의 경판부(鏡板部) (1b) 와, 바닥부의 경판부 (1c) 에 의해 외각이 구성되어 있다. 경판부 (1b) 는 위로 볼록하게 만곡되고, 경판부 (1c) 는 아래로 볼록하게 만곡되어 있다.The
이 탑체 (1) 내가 차수성의 칸막이판 (2) 에 의해 상실 (20) 과 하실 (30) 의 2 실로 구획되어 있다. 이 실시형태에서는, 칸막이판 (2) 은 물을 전혀 통과시키지 않는 금속 또는 합성 수지제의 것이고, 경판부 (1c) 와 마찬가지로 아래로 볼록하게 만곡되어 있다. 칸막이판 (2) 의 둘레 가장자리부는 원통부 (1a) 의 내주면에 대하여 용접 등에 의해 수밀적으로 결합되어 있다.The
상실 (20) 내의 상부에 제 1 집배수 부재 (4) 가 배치되고, 이 제 1 집배수 부재 (4) 에 상부 급배 배관 (3) 이 접속되어 있다. 상실 (20) 내의 하부에 제 2 집배수 부재 (6) 가 설치되고, 이 집배수 부재 (6) 에 제 1 연통 배관 (5) 이 접속되어 있다. 하실 (30) 내의 상부에 제 3 집배수 부재 (9) 가 설치되고, 이 집배수 부재 (9) 에 제 2 연통 배관 (8) 이 접속되어 있다. 연통 배관 (5, 8) 은 제 3 연통 배관 (11) 에 의해 접속되고, 이 연통 배관 (11) 에 밸브 (12) 가 설치되어 있다.The first collecting and draining
연통 배관 (5, 8) 의 말단부에는, 각각 재생액의 급배 수단으로서의 밸브 (7, 10) 가 형성되어 있다. 하실 (30) 의 하부에는, 제 4 집배수 부재 (14) 가 설치되고, 이 집배수 부재 (14) 에 하부 급배 배관 (13) 이 설치되어 있다.At the end portions of the
상실 (20) 내의 대부분에 카티온 교환 수지 (21) 가 충전되고, 이 카티온 교환 수지 (21) 의 상측에 입상의 불활성 수지 (22) 가 충전되어 있다. 제 1 집배수 부재 (4) 는 이 불활성 수지 (22) 내에 매설되어 있다.Most of the
하실 (30) 내의 대부분에 아니온 교환 수지 (31) 가 충전되고, 이 아니온 교환 수지 (31) 의 상측에 입상의 불활성 수지 (32) 가 충전되어 있다. 제 3 집배수 부재 (9) 는 이 불활성 수지 (32) 중에 매설되어 있다.Most of the inside of the
불활성 수지로는, 이온 교환 수지보다 비중이 작은 폴리아크릴로니트릴계 수지 등이 사용된다. 불활성 수지의 입경은 이온 교환 수지와 동일한 정도가 바람직하다.As inert resin, polyacrylonitrile-type resin etc. which have a specific gravity smaller than ion exchange resin are used. The particle diameter of the inert resin is preferably about the same as that of the ion exchange resin.
집배수 부재 (4, 6, 9, 14) 로는, 종래의 이온 교환 장치에서 사용되고 있는 집수판이나, 방사상으로 연장시킨 배관에 다수의 슬릿을 형성한 스트레이너 등을 사용할 수 있다. 예를 들어, 이온 교환 수지의 크기 (입경) 가 약 0.4 ㎜ 정도인 경우, 스트레이너로서 슬릿의 폭이 약 0.2 ㎜ 인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 집배수 부재 (4, 14) 는 각각 경판부 (1b), 경판부 (1c) 를 따른 형상을 갖고 있고, 경판부 (1b), 경판부 (1c) 를 따른 데드 스페이스가 작은 것으로 되어 있다. 또한, 집배수 부재 (6, 9) 는 칸막이판 (2) 을 따른 형상을 갖고 있고, 칸막이판 (2) 을 따른 데드 스페이스가 작은 것으로 되어 있다.As the collecting and draining
이 이온 교환 장치를 사용한 탈이온수의 생산 (채수) 시의 플로우를 도 1a 에 나타낸다. 이 경우, 밸브 (12) 를 개방, 밸브 (7, 10) 를 폐쇄로 하고, 하부 급배 배관 (13) 으로부터 원수 (피처리수) 를 공급한다. 이 원수는 집배수 부재 (14), 아니온 교환 수지 (31), 불활성 수지 (32), 집배수 부재 (9), 연통 배관 (8, 11, 5), 집배수 부재 (6), 카티온 교환 수지 (21), 불활성 수지 (22), 집배수 부재 (4), 상부 급배 배관 (3) 의 순으로 흘러, 처리수 (탈이온수) 로서 꺼내진다.The flow at the time of production (water collection) of deionized water using this ion exchange apparatus is shown to FIG. 1A. In this case, the
아니온 교환 수지 (31) 및 카티온 교환 수지 (21) 의 재생시에는, 도 1b 와 같이 밸브 (12) 를 폐쇄, 밸브 (7, 10) 를 개방으로 하고, 상부 급배 배관 (3) 으로부터 HCl, H2SO4 등의 산 용액을 공급함과 함께, 제 2 연통 배관 (8) 으로부터 NaOH 등의 알칼리 용액을 공급한다. 산 용액은 집배수 부재 (4), 불활성 수지 (22), 카티온 교환 수지 (21), 집배수 부재 (6), 연통 배관 (5), 밸브 (7) 의 순으로 흘러, 재생 폐수 (산) 로서 유출되고, 이로 인해 카티온 교환 수지 (21) 가 재생된다. 알칼리 용액은 집배수 부재 (9), 불활성 수지 (32), 아니온 교환 수지 (31), 집배수 부재 (14), 하부 급배 배관 (13) 의 순으로 흘러, 재생 폐수 (알칼리) 로서 유출되고, 이로 인해 아니온 교환 수지 (31) 가 재생된다.At the time of regeneration of the
재생 종료 후에는, 도 1b 의 HCl 용액, NaOH 용액 대신에, 각각 순수를 통수하고, 각 경로 및 수지를 린스한 후, 필요에 따라 순수로 상실과 하실을 개별적으로 하향류 세정하면서 세정 배수를 배출하고, 그 후 순수를 상실 (20) 과 하실 (30) 사이에서 소정 시간 순환시키고, 이어서 채수 공정으로 복귀한다. 이 재생시에는, 카티온 교환 수지 (21) 와 아니온 교환 수지 (31) 가 서로 섞이는 경우는 전혀 없다. 또한, 재생용 산 용액이 하실 (30) 로 유입되거나 알칼리 용액이 상실 (20) 에 혼입되는 경우가 전혀 없어, 역재생이 완전하게 방지된다. 또한, 카티온 교환 수지 (21) 와 아니온 교환 수지 (31) 를 동시에 병행하여 재생할 수 있어, 재생 시간이 현저하게 짧은 것이 된다.After completion of the regeneration, instead of the HCl solution and the NaOH solution of FIG. 1B, each of the pure waters is passed through, the respective paths and the resin are rinsed, and the washing water is discharged while separately washing the loss and the compartment with the pure water as needed. Thereafter, pure water is circulated between the
이 이온 교환 장치는 1 개의 탑체 (1) 내를 1 장의 칸막이판 (2) 에 의해 상하 2 실로 구획한 것으로서, 탑체의 높이가 낮고, 설치 스페이스도 작다. 또한, 상실 (20) 과 하실 (30) 을 연통하는 배관 (5, 11, 8) 이 짧아도 된다.This ion exchange device divides the inside of one tower body into two upper and lower chambers by one
이 이온 교환 장치에서는 집배수 부재 (4, 6, 9, 14) 가 경판부 (1b), 칸막이판 (2), 경판부 (1c) 를 따라 형성되어 있어, 물의 국부적인 체류가 방지된다.In this ion exchange device, the collecting and draining
이 이온 교환 장치에서는, 상실 (20) 및 하실 (30) 의 상부에 불활성 수지 (22, 32) 를 충전하고 있어, 카티온 교환 수지 (21) 및 아니온 교환 수지 (31) 의 유동이 방지되고, 채수시 및 재생시에 액이 균등하게 카티온 교환 수지 (21) 및 아니온 교환 수지 (31) 와 접촉하도록 되어 있어, 고수질의 탈이온수가 얻어짐과 함께, 충분히 재생이 이루어지게 된다.In this ion exchange apparatus,
상기 실시형태에서는, 상실 (20) 에 카티온 교환 수지를 수용하고, 하실 (30) 에 아니온 교환 수지를 수용하고 있지만, 반대로 해도 된다. 상기 실시형태에서는, 상실 (20) 과 하실 (30) 이 배관 (5, 11, 8) 을 개재하여 연통되어 있지만, 탑체 (1) 의 외부로 빼내어 둘러쳐져 있는 한, 이것에 한정되지 않는다. 또한, 이 실시형태에서는, 3 개의 밸브 (7, 10, 12) 를 사용하고 있지만, 2 개의 3 방 밸브를 사용하여 유로 전환을 실시하도록 해도 된다.In the said embodiment, although the cation exchange resin is accommodated in the
다음으로, 도 2 를 참조하여 본 발명의 수처리 장치의 실시형태에 대하여 설명한다.Next, with reference to FIG. 2, embodiment of the water treatment apparatus of this invention is described.
도 2 는 실시형태에 관련된 수처리 장치의 플로우도이다. 원수는, 경도 성분 제거 수단 (41) 에 의해 경도 성분이 제거된 후, 이온 교환 장치 (42) 에 통수된다. 이 이온 교환 장치 (42) 는 도 1a, 1b 에 나타내는 구성으로 되어 있고, 탑체 (1) 내가 칸막이판 (2) 에 의해 상하 2 실로 구획되고, 하실에 아니온 교환 수지 (31) 가 충전되며, 상실에 카티온 교환 수지 (21) 가 충전되어 있다. 경도 성분이 제거된 원수는, 먼저 아니온 교환 수지 (31) 와 접촉하여 아니온이 제거된 후, 카티온 교환 수지 (21) 와 접촉하여 카티온이 제거되어, 처리수가 된다.2 is a flowchart of a water treatment apparatus according to the embodiment. The raw water is passed through the
또한, 경도 성분 제거 수단으로는, 역침투 장치 (RO 장치), 이온 교환 장치 등을 들 수 있다. 이들 경도 성분 제거 수단은 1 단만 사용되어도 되고, 2 단 이상 직렬로 접속된 것이어도 되며, 2 종류 이상의 경도 성분 제거 수단을 직렬로 접속시켜도 된다. 경도 성분 제거 수단을 포함하는 본 발명의 수처리 장치의 구성을 예시하면 다음의 (a) ? (j) 와 같다.Moreover, a reverse osmosis apparatus (RO apparatus), an ion exchange apparatus, etc. are mentioned as a hardness component removal means. Only one stage may be used for these hardness component removal means, and two or more stages may be connected in series, and two or more types of hardness component removal means may be connected in series. Illustrating the configuration of the water treatment apparatus of the present invention including the hardness component removing means, the following (a)? same as (j).
(a) RO-본 발명에 관련된 이온 교환 장치 (a) RO-ion exchange device according to the present invention
(b) RO-RO-본 발명에 관련된 이온 교환 장치 (b) RO-RO-ion exchange apparatus according to the present invention
(c) RO-탈기 장치-본 발명에 관련된 이온 교환 장치 (c) RO-degassing apparatus-Ion exchange apparatus which concerns on this invention
(d) 탈기 장치-RO-본 발명에 관련된 이온 교환 장치 (d) Degassing apparatus-RO-ion exchange apparatus which concerns on this invention
(e) 탈기 장치-RO-RO-본 발명에 관련된 이온 교환 장치 (e) Degassing apparatus-RO-RO-Ion exchange apparatus which concerns on this invention
(f) RO-탈기 장치-RO-본 발명에 관련된 이온 교환 장치 (f) RO-degassing apparatus-RO-ion exchange apparatus which concerns on this invention
(g) RO-RO-탈기 장치-본 발명에 관련된 이온 교환 장치 (g) RO-RO-deaerator-ion exchange device according to the present invention
(h) 이온 교환 장치-본 발명에 관련된 이온 교환 장치 (h) Ion Exchange Device—Ion Exchange Device According to the Present Invention
(i) 이온 교환 장치-탈기 장치-본 발명에 관련된 이온 교환 장치 (i) Ion exchange apparatus-degassing apparatus-ion exchange apparatus which concerns on this invention
(j) 이온 교환 장치-탈기 장치-이온 교환 장치-본 발명에 관련된 이온 교환 장치(j) Ion exchange apparatus-degassing apparatus-ion exchange apparatus-ion exchange apparatus which concerns on this invention
이 수처리 장치의 이온 교환 장치 (42) 에 있어서, 피처리수를 아니온 교환 수지 (31) → 카티온 교환 수지 (21) 의 순으로 통수함으로써, 즉 도 1a 에 나타내는 바와 같이 밸브 (12) 를 개방, 밸브 (7, 10) 를 폐쇄로 하고, 하부 급배 배관 (13) 으로부터의 원수를 집배수 부재 (14), 아니온 교환 수지 (31), 불활성 수지 (32), 집배수 부재 (9), 연통 배관 (8, 12, 5), 집배수 부재 (6), 카티온 교환 수지 (21), 불활성 수지 (22), 집배수 부재 (4), 상부 급배 배관 (3) 의 순으로 흘림으로써, 만일 아니온 교환 수지 (31) 로부터 Na 등의 금속 이온이 용출되어도, 이 금속 이온은 카티온 교환 수지 (21) 에 의해 포착되어, 처리수 중에 리크되지 않는다. 또한, 먼저 아니온 교환 수지 (31) 와 접촉하여 pH 가 높아진 (H+ 이온 농도가 낮아진) 피처리수가 카티온 교환 수지 (21) 와 접촉함으로써, 카티온 교환 수지 (21) 의 카티온 교환 용량이 대폭 증가한다. 이 때문에, 수질이 양호한 처리수가 얻어진다. 또한, 원수를 경도 성분 제거 수단 (41) 에 의해 처리하여 경도 성분을 제거하고 나서 이온 교환 장치 (42) 에 통수하기 때문에, 아니온 교환 수지 (31) 에 스케일 성분이 부착되는 것도 방지되어, 장기에 걸쳐 안정적으로 통수할 수 있다.In the
<필요 수지 체적비> <Necessary resin volume ratio>
하기의 표 1 에 예를 나타내는 바와 같이, 통상적으로 이온 교환 수지는 카티온 교환 수지와 아니온 교환 수지에서 총교환 용량이 상이하다. 일반적으로는, 카티온 교환 수지가 총교환 용량이 많고, 급수의 이온이 카티온, 아니온 당량이라고 한다면, 아니온 교환 수지량을 카티온 교환 수지에 비해 체적으로서 넉넉하게 하는 것이 바람직하다. 예를 들어 아니온 교환 수지의 체적량을 카티온 교환 수지의 체적량의 1.5 ? 5 배로 하는 것이 바람직하다. 또한, 붕소나 실리카와 같은 약염기의 제거성을 높일 필요가 있는 경우, 하기에 예를 나타내는 바와 같이 체적 수지비를 총교환 용량을 맞출 뿐만 아니라, 이들 약염기의 실질적인 교환 커패시티에 맞춘 체적 수지 비율로 하는 것이 바람직하다.As shown in Table 1 below, ion exchange resins typically differ in total exchange capacity in cation exchange resins and anion exchange resins. In general, if the cation exchange resin has a large total exchange capacity, and the ions in the water supply are cation and anion equivalents, it is preferable to make the amount of the anion exchange resin large in volume compared to the cation exchange resin. For example, the volume of the anion exchange resin is 1.5? Of the volume of the cation exchange resin. 5 times is preferable. In addition, when it is necessary to improve the removability of weak bases such as boron and silica, as shown in the following example, the volume resin ratio is not only adjusted to the total exchange capacity, but also at a volume resin ratio that matches the actual exchange capacity of these weak bases. It is desirable to.
실시예Example
이하, 실시예, 참고예 및 비교예에 대하여 설명한다.Hereinafter, an Example, a reference example, and a comparative example are demonstrated.
[실시예 1, 비교예 1] Example 1, Comparative Example 1
실시예 1 에서는 도 1a, 1b 에 나타내는 이온 교환 장치를 사용하였다. 제원은 다음과 같다.In Example 1, the ion exchange apparatus shown in FIGS. 1A and 1B was used. The specifications are as follows.
탑체 직경 : 450 ㎜ Top diameter: 450 mm
탑체의 높이 : 3000 ㎜ Top height: 3000 mm
상실 용적 : 190 ℓ Loss volume: 190 ℓ
하실 용적 : 260 ℓ Volume: 260 ℓ
카티온 교환 수지 (21) 의 충전량 : 150 ℓ Filling amount of cation exchange resin 21: 150 L
아니온 교환 수지 (31) 의 충전량 : 200 ℓFilling amount of anion exchange resin (31): 200 L
불활성 수지 (22) 의 충전량 : 30 ℓ Filling amount of inert resin 22: 30 L
불활성 수지 (32) 의 충전량 : 30 ℓFilling amount of inert resin 32: 30 l
비교예 1 에서는, 시판되는 혼상형 이온 교환 장치를 사용하였다. 제원은 다음과 같다.In Comparative Example 1, a commercially available mixed phase ion exchange device was used. The specifications are as follows.
탑체 직경 : 450 ㎜ Top diameter: 450 mm
탑체의 높이 : 4000 ㎜ Top height: 4000 mm
용적 : 640 ℓ Volume: 640 ℓ
카티온 교환 수지의 충전량 : 150 ℓFilling amount of cation exchange resin: 150 ℓ
아니온 교환 수지의 충전량 : 200 ℓFilling amount of anion exchange resin: 200 ℓ
실시예 1 및 비교예 1 에 있어서, 아니온 교환 수지 및 카티온 교환 수지로는 다음의 것을 사용하였다.In Example 1 and Comparative Example 1, the following were used as the anion exchange resin and the cation exchange resin.
아니온 교환 수지 : 강염기성 음이온 교환 수지 「Dow 550A」 Anion exchange resin: Strong basic anion exchange resin `` Dow 550A ''
카티온 교환 수지 : 강산성 양이온 교환 수지 「Dow 650C」Cation Exchange Resin: Strong Acid Cation Exchange Resin `` Dow 650C ''
각 이온 교환 장치에 RO 처리수 (도전율 : 5 μS/㎝, 금속 Na : 1 ppm, 염화물 이온 : 1 ppm, SiO2 : 1 ppm) 를 일정 시간 통수한 후, 하기의 산 용액 및 알칼리 용액을 사용하여 동시에 재생하고, 그 후의 처리 수질을 확인하였다.RO treated water (conductivity: 5 μS / cm, metal Na: 1 ppm, chloride ion: 1 ppm, SiO 2 : 1 ppm) was passed through each ion exchanger for a predetermined time, and then the following acid solution and alkaline solution were used. At the same time, regeneration was carried out to check the quality of the treated water thereafter.
(1) 운전 조건 (1) operating conditions
RO 처리수 통수 유량 : 15 ㎥/h RO treated water flow rate: 15 ㎥ / h
(2) 재생 조건 (2) playback conditions
산 용액 Acid solution
HCl 농도 : 5 중량% HCl concentration: 5 wt%
통수 유량 : 0.75 ㎥/h, 30 분 Water flow rate: 0.75 ㎥ / h, 30 minutes
알칼리 용액 Alkaline solution
NaOH 농도 : 5 중량% NaOH concentration: 5 wt%
통수 유량 : 1 ㎥/h, 가온 40 ℃, 40 분 Water flow rate: 1 ㎥ / h, heated 40 ℃, 40 minutes
<재생 시간 비교> <Play time comparison>
실시예 1 의 이온 교환 장치의 재생 시간 (min) 은 40 (약품 통액 시간) + 40 (순수에 의한 약품 압출 시간) + 5 (순수로 세정하면서 배수) + 15 (순수의 순환 세정) = 100 min 이었다.The regeneration time (min) of the ion exchange apparatus of Example 1 was 40 (drug passing time) + 40 (drug extrusion time by pure water) + 5 (drain while washing with pure water) + 15 (circular washing of pure water) = 100 min It was.
한편, 비교예 1 의 종래형 혼상식 이온 교환 장치 재생 시간은 10 (수지 분리 시간) + 30 (카티온 교환 수지 : 약품 통액 시간) + 30 (카티온 교환 수지 : 약품 압출 시간) + 40 (아니온 교환 수지 : 약품 통액 시간) + 40 (아니온 교환 수지 : 약품 압출 시간) + 5 (순수로 세정하면서 배수) + 15 (수지 혼합 시간) + 30 (순환 세정) = 200 min 이었다.On the other hand, the regeneration time of the conventional mixed bed type ion exchanger of Comparative Example 1 was 10 (resin separation time) + 30 (cation exchange resin: chemical liquid passing time) + 30 (cation exchange resin: chemical extrusion time) + 40 (no On-exchange resin: chemical passing time) + 40 (no-ion exchange resin: chemical extrusion time) + 5 (water draining with pure water) + 15 (resin mixing time) + 30 (circulation washing) = 200 min.
이 실시예 1 및 비교예 1 에서 재생된 이온 교환 장치에 있어서 상기 RO 처리수를 동일한 조건에서 통수하여 채수 공정을 개시하였을 때의 처리수의 비저항값의 시간 경과적 변화를 표 2 에 나타낸다. 또한, 재생 후의 채수 개시 후, 1 시간 경과한 시점에서의 처리수의 수질을 표 3 에 나타낸다.In the ion exchange apparatus regenerated in this Example 1 and the comparative example 1, Table 2 shows the time-dependent change of the specific-resistance value of the treated water at the time of passing through said RO treated water on the same conditions, and starting a collection process. In addition, Table 3 shows the quality of the treated water at the
표 2, 3 으로부터 분명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 종래의 혼상식 이온 교환탑에 비해, 역재생에 의한 수질 상승 시간의 단축 (표 2) 및 고순도화 (표 3) 가 가능하며, 또한 아니온 교환 수지와 카티온 교환 수지를 동시에 재생할 수 있기 때문에, 재생 시간도 반감할 수 있으며, 또한 장치 비용, 설치 면적은 동등 이하이다.As is apparent from Tables 2 and 3, according to the present invention, it is possible to shorten the water quality rise time due to reverse regeneration (Table 2) and high purity (Table 3), as compared with the conventional mixed bed ion exchange column. Since the on-exchange resin and the cation exchange resin can be regenerated at the same time, the regeneration time can also be reduced by half, and the apparatus cost and the installation area are equal or less.
[실시예 2] [Example 2]
후술하는 모의 원수를 경도 성분 제거 수단으로서의 RO 장치에 통수하고 나서 도 1a, 1b 에 나타내는 이온 교환 장치에 통수하였다. 이 이온 교환 장치의 주된 조건은 다음과 같다.The simulated raw water described later was passed through the RO device as the hardness component removing means, and then passed through the ion exchange device shown in FIGS. 1A and 1B. The main conditions of this ion exchange apparatus are as follows.
(1) 이온 교환 수지 (1) ion exchange resin
카티온 교환 수지 : Dow 650C, 충전량 300 ㎖ Cation Exchange Resin: Dow 650C, Filling 300ml
아니온 교환 수지 : Dow 550A, 충전량 600 ㎖ Anion Exchange Resin: Dow 550A, 600ml Filling
(2) 통수 유량 : 1 ℓ/min(2) Water flow rate: 1 L / min
(3) 재생 조건 (3) playback conditions
재생액은 다음과 같다. The regeneration solution is as follows.
HCl 수용액 : HCl 농도 5 중량%, 통수 유량 : 1 ℓ/h, 30 분 HCl aqueous solution: 5 wt% HCl concentration, water flow rate: 1 L / h, 30 minutes
NaOH 수용액 : NaOH 농도 5 중량%, 통수 유량 : 2 ℓ/h, 가온 40 ℃, 30 분 NaOH aqueous solution: NaOH concentration of 5% by weight, water flow rate: 2 L / h, warming 40 ° C., 30 minutes
재생액은 다음과 같이 통액하였다.The regeneration solution was passed through as follows.
30 분 (약품 통액 시간) → 30 분 초순수 통수 (약품 압출 시간) → 15 분 원수 통수 (운전 전환 시간) 30 minutes (drug passing time) → 30 minutes ultra-pure water (drug extrusion time) → 15 minutes raw water flow (driving time)
(4) RO 장치 (4) RO device
RO 장치의 주된 조건은 다음과 같다. The main conditions of the RO device are as follows.
RO 막 : ES-20-D (닛토 전공사) RO membrane: ES-20-D (Nitto Corporation)
RO 운전 조건 : 회수율 75 % RO operating condition: 75% recovery rate
RO 처리수 Mg 농도 : 1 ㎎/ℓ RO treated water Mg concentration: 1 mg / l
Na 농도 : 1 ㎎/ℓ Na concentration: 1 mg / l
(5) 모의 원수의 제조 방법 (5) Manufacturing method of simulated raw water
모의 원수는 초순수에 MgCl2 를 60 ㎎/ℓ-asCa, NaCl 을 50 ㎎/ℓ-asNa 각각 용해시키고, 막 탈기에 의해 탈기하여 조제한 것이다. 사용한 탈기막은 Liqui-Cel DX-50 (셀가드사) 이다.The simulated raw water was prepared by dissolving 60 mg / L-asCa and 50 mg / L-asNa of MgCl 2 in ultrapure water, respectively, and degassing by membrane degassing. The degassing film used was Liqui-Cel DX-50 (Selgard).
(6) 결과 (6) results
그 결과, 표 4 와 같이, 재생 후 통수 1 Hr 후의 처리수 중의 Na 농도는 1 ppt (ng/ℓ) 이하였다. 통수 개시부터 360 시간 동안의 처리수의 Na 농도를 도 3 에 나타낸다.As a result, as shown in Table 4, the Na concentration in the treated water after 1 Hr of water after regeneration was 1 ppt (ng / L) or less. The Na concentration of the treated water for 360 hours from the start of water passage is shown in FIG. 3.
[비교예 2] Comparative Example 2
모의 원수를 RO 장치에 통수하지 않고 직접 이온 교환 장치에 통수한 것 이외에는 실시예 2 와 동일하게 하여 모의 원수를 처리하였다.Simulated raw water was treated in the same manner as in Example 2 except that the simulated raw water was passed directly to the ion exchanger without passing through the RO device.
이 경우, 통수 개시 직후에 아니온 교환 수지층에 수산화마그네슘의 스케일이 발생하여, 통수 계속이 곤란해졌다.In this case, the scale of magnesium hydroxide generate | occur | produced in the anion exchange resin layer immediately after water flow start, and it became difficult to continue water flow.
[참고예 1] [Referential Example 1]
실시예 2 에 있어서, 모의 원수를 RO 장치에 통수한 후, 먼저 카티온 교환 수지에 통수하고, 이어서 아니온 교환 수지에 통수하였다. 즉, 아니온 교환 수지와 카티온 교환 수지의 통수 순서를 실시예 2 와 반대로 하였다. 이 이외에는 실시예 2 와 동일하게 하여 통수하였다. 그 결과, 표 4 와 같이, 재생 후 통수시 1 Hr 후의 처리수 중의 Na 농도는 3 ppt 로, 실시예 2 의 수 배 이상의 농도인 것이 관찰되었다. 통수 개시부터 360 시간 동안의 처리수의 Na 농도를 도 3 에 나타낸다.In Example 2, the simulated raw water was passed through the RO apparatus, first through the cation exchange resin, and then through the anion exchange resin. That is, the water flow order of anion exchange resin and cation exchange resin was reversed to Example 2. Other than this was carried out similarly to Example 2, and passed through. As a result, as shown in Table 4, it was observed that the Na concentration in the treated water after 1 Hr at the time of water passage after regeneration was 3 ppt, which was several times or more the concentration of Example 2. The Na concentration of the treated water for 360 hours from the start of water passage is shown in FIG. 3.
[비교예 3] Comparative Example 3
실시예 2 에 사용한 아니온 교환 수지와 카티온 교환 수지를 실시예 2 와 동량씩 사용하며, 또한 이것을 혼합하여 혼상으로 한 것, 및 재생시의 통수 플로우를 하기와 같이 한 것 이외에는 실시예 2 와 동일 조건에서 통수를 실시하였다. 그 결과, 표 4 와 같이, 재생 후 통수 1 Hr 후의 처리수 중의 Na 농도는 52 ppt 였다. 통수 개시부터 360 시간 동안의 처리수의 Na 농도를 도 3 에 나타낸다.Same as Example 2 except that the anion exchange resin and the cation exchange resin used in Example 2 were used in the same amount as in Example 2, and the mixture was mixed to form a mixed phase and the water flow during regeneration was as follows. Water flow was performed on conditions. As a result, as shown in Table 4, the Na concentration in the treated water after 1 Hr of water after regeneration was 52 ppt. The Na concentration of the treated water for 360 hours from the start of water passage is shown in FIG. 3.
<비교예 3 에 있어서의 재생시의 통수 플로우> <Water flow at the time of reproduction in the comparative example 3>
20 분 초순수를 0.3 ℓ/min 으로 상향류로 통수 (수지 분리 시간) → (30 분 (약품 (HCl) 통액) → 30 분 초순수 통수 (약품 압출)) → (30 분 (약품 (HCl) 통액) → 30 분 초순수 통수 (약품 압출)) → 15 분 초순수 통수 (수지 혼합) → 30 분 (운전 전환 시간)
[고찰] [Review]
표 4 및 도 3 과 같이, 본 발명에 의하면 고수질의 처리수를 안정적으로 생산할 수 있다.As shown in Table 4 and FIG. 3, the present invention can stably produce high-quality treated water.
본 발명을 특정 양태를 사용하여 상세히 설명하였지만, 본 발명의 의도와 범위를 벗어나지 않고 여러 가지 변경이 가능한 것은 당업자에게 분명하다.While the invention has been described in detail using specific embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various changes may be made without departing from the spirit and scope of the invention.
또한, 본 출원은 2009년 9월 30일자로 출원된 일본 특허 출원 (특허출원 2009-227453호) 및 2010년 3월 16일자로 출원된 일본 특허 출원 (특허출원 2010-059390호) 에 기초하고, 그 전체가 인용에 의해 원용된다.In addition, this application is based on the Japanese patent application (patent application 2009-227453) filed on September 30, 2009 and the Japanese patent application (patent application 2010-059390) filed on March 16, 2010, The whole is incorporated by reference.
1 : 탑체
1b, 1c : 경판
2 : 칸막이판
3 : 상부 급배 배관
4, 6, 9, 14 : 집배수 부재
5, 8, 11 : 연통 배관
13 : 하부 급배 배관
20 : 상실
30 : 하실
41 : 경도 성분 제거 수단
42 : 이온 교환 장치1: Top body
1b, 1c: hard board
2: partition plate
3: upper supply and demand piping
4, 6, 9, 14: no water drainage
5, 8, 11: communication piping
13: lower supply pipe
20: loss
30: you
41: hardness component removal means
42: ion exchange device
Claims (7)
그 탑체 내에 차수성의 칸막이판에 의해 상실과 하실이 구획 형성되어 있고,
그 탑체 외로 빼내어 둘러쳐진 연통 수단에 의해 그 상실과 하실이 연통되어 있는 것을 특징으로 하는 이온 교환 장치용 탑체.In the tower body for the ion exchange apparatus filled with the ion exchange resin therein,
In the tower body, the loss and the basement are partitioned by a water-repellent partition plate,
The tower body for ion exchange apparatus characterized by the loss | disconnection and a basement communicate with the communication means enclosed outside the tower body and enclosed.
그 탑체의 상실 및 하실 중 일방에 수용된 카티온 교환 수지와,
타방에 수용된 아니온 교환 수지를 구비하여 이루어지는 이온 교환 장치.The tower body for ion exchange apparatus of Claim 1,
Loss of the tower body and the cation exchange resin housed in one of the basements,
An ion exchange device comprising an anion exchange resin housed in the other.
상기 상실의 상부에 액을 공급 또는 배출하기 위한 상부 급배 배관과,
그 하실의 하부에 액을 공급 또는 배출하기 위한 하부 급배 배관을 구비하고 있고, 상기 연통 수단은,
그 상실의 하부에 액을 급배하기 위한 제 1 연통 배관과,
그 하실의 상부에 액을 급배하기 위한 제 2 연통 배관과,
그 제 1 연통 배관과 제 2 연통 배관을 연통하는 제 3 연통 배관과,
그 제 3 연통 배관의 개폐 수단과,
그 제 1 연통 배관 및 제 2 연통 배관에 각각 형성된 재생액의 급배 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 이온 교환 장치.The method of claim 2,
An upper supply and drain pipe for supplying or discharging a liquid to an upper portion of the loss,
The lower supply-discharge piping for supplying or discharging a liquid in the lower part of the basement is provided, The said communication means,
A first communication pipe for supplying liquid to the lower part of the loss,
A second communication pipe for supplying liquid to the upper part of the basement,
A third communication pipe communicating the first communication pipe and the second communication pipe,
Opening and closing means of the third communication pipe,
And an air supply / discharge means for regeneration liquid formed in each of the first communication pipe and the second communication pipe.
상기 상실의 상부, 상실의 하부, 하실의 상부 및 하실의 하부에 각각, 물은 통과시키지만 이온 교환 수지의 통과를 저지하는 집배수 부재가 배치되어 있고,
상기 상부 급배 배관, 제 1 연통 배관, 제 2 연통 배관 및 하부 급배 배관의 말단이 각각 그 집배수 부재에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 이온 교환 장치.The method of claim 3, wherein
At the upper part of the loss, the lower part of the loss, the upper part of the cellar and the lower part of the cellar, a collecting and draining member for passing water but preventing passage of the ion exchange resin is disposed,
An end of each of the upper supply pipe, the first communication pipe, the second communication pipe, and the lower supply pipe is connected to the collector member.
상기 상실의 상부 및 하실의 상부에 각각 입상의 불활성 수지가 충전되어 있고, 상실 상부의 집배수 부재 및 하실 하부의 집배수 부재가 각각 그 불활성 수지 중에 매설되어 있는 것을 특징으로 하는 이온 교환 장치.The method of claim 4, wherein
A granular inert resin is filled in the upper part of the upper chamber and the upper chamber of the chamber, respectively, and the collecting and draining member of the upper chamber and the lower chamber of the chamber are embedded in the inert resin, respectively.
상기 이온 교환 장치는 피처리수가 먼저 아니온 교환 수지와 접촉하고, 그 후 카티온 교환 수지와 접촉하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 수처리 장치.The method according to claim 6,
And said ion exchange device is configured such that the water to be treated first comes into contact with the anion exchange resin and then with the cation exchange resin.
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