KR20190047059A - 이온교환체 충전 카트리지 및 금속제거칼럼 - Google Patents

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Abstract

금속제거칼럼의 수납 용기의 내측에 수납되고, 내부에 이온교환체가 충전되어 있는 이온교환체 충전 카트리지로서, 통부와, 피처리액의 통과구멍이 형성되어 있고, 상기 통부의 상단에 설치되는 상측 덮개와, 처리액의 통과구멍이 형성되어 있고, 상기 통부의 하단에 설치되는 하측 덮개와, 상기 하측 덮개에 연결되고, 외측에 O링이 부설되어 있으며, 상기 금속제거칼럼의 수납 용기의 바닥부에 설치되어 있는 처리액 배출관의 내측에 삽입 통과하기 위한 삽통관과, 상기 통부의 내부에 충전되어 있는 이온교환체를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온교환체 충전 카트리지. 본 발명에 따르면, 이온교환체를 충전한 카트리지를 교환할 때에, 정제계에 불순물이 혼입되지 않아, 처리액이 오염되지 않는 금속제거칼럼을 제공하는 것, 및 그것에 이용되는 이온교환체 충전 카트리지를 제공할 수 있다.

Description

이온교환체 충전 카트리지 및 금속제거칼럼
본 발명은, 유기용제 중의 미량 금속을 제거하기 위한 금속제거칼럼 및 그것에 이용되는 이온교환체 충전 카트리지에 관한 것이다.
피처리액 중의 미량 금속을 제거하는 기술로서, 이온교환수지를 카트리지에 충전하고, 직접 카트리지 내부에 피처리액을 통액시켜, 처리액을 수득하는 기술이나, 이온교환수지를 카트리지에 충전하고, 더욱 그것을 덮는 수납 용기를 설치하고, 피처리액이 카트리지와 수납 용기 사이를 통과한 후, 카트리지 내부를 통과하여, 처리액을 수득하는 기술이 알려져 있다(특허문헌 1, 특허문헌 2, 특허문헌 3).
이러한, 이온교환수지가 충전되어 있는 카트리지를 이용하는 정제는, 적은 설비투자로 행할 수 있으므로, 순수 제조는 물론, 그 이외에도, IPA(아이소프로판올), PGMEA(프로필렌글리콜모노메틸에터아세테이트), PGME(프로필렌글리콜모노메틸에터), PGEE(프로필렌글리콜모노에틸에터) 등의 용매 정제, 특히, 고순도 용매 정제에서 필요성이 향상되고 있다.
또한, 유기용제 중의 불순물을 ppt 수준까지 저감시키기 위해서는, 이온교환수지에 의한 정제가 필요하다.
JPH9-271770 A JP 4801870 B JP 2004-41854 A
그러나, 이들 종래 기술에는, 이온교환수지의 수명 후에, 카트리지 내의 이온교환수지를 교환할 때, 혹은 이온교환수지를 충전한 카트리지를 교환할 때에, 정제계에 불순물이 혼입되어 버려, 처리액이 오염되어져 버린다는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은, 이온교환체를 충전한 카트리지를 교환할 때에, 정제계에 불순물이 혼입되지 않아, 처리액이 오염되지 않는 금속제거칼럼을 제공하는 것, 및 그것에 이용되는 이온교환체 충전 카트리지를 제공하는 것에 있다.
이러한 상기 과제는, 이하의 본 발명에 의해서 해결된다.
즉, 본 발명 (1)은, 금속제거칼럼의 수납 용기의 내측에 수납되고, 내부에 이온교환체가 충전되어 있는 이온교환체 충전 카트리지로서,
통부;
피처리액의 통과구멍이 형성되어 있고, 상기 통부의 상단에 설치되는 상측 덮개;
처리액의 통과구멍이 형성되어 있고, 상기 통부의 하단에 설치되는 하측 덮개;
상기 하측 덮개에 연결되고, 외측에 O링이 부설되어 있으며, 상기 금속제거칼럼의 수납 용기의 바닥부에 설치되어 있는 처리액 배출관의 내측에 삽입 통과하기 위한 삽통관(揷通管); 및
상기 통부의 내부에 충전되어 있는 이온교환체를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온교환체 충전 카트리지를 제공하는 것이다.
또, 본 발명 (2)는, 상기 통부가 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 (1)의 이온교환체 충전 카트리지를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명 (3)은, 상기 통부의 내측에는, 상기 통부의 상단을 향함에 따라서 상기 통부의 내경이 작아지는 상단측 관직경축소부 및 상기 통부의 하단을 향함에 따라서 상기 통부의 내경이 작아지는 하단측 관직경축소부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 (1) 또는 (2) 중 어느 하나의 이온교환체 충전 카트리지를 제공하는 것이다.
또, 본 발명 (4)는, 피처리액의 통과구가 형성되어 있는 상측 덮개용 삽입부재와, 상측 덮개측 이온교환체 유출 방지부재를 포함하고, 상기 상측 덮개와 해당 상측 덮개용 삽입부재 사이에, 해당 상측 덮개측 이온교환체 유출 방지부재가 끼워 넣어져 있는 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (3) 중 어느 하나의 이온교환체 충전 카트리지를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명 (5)는, 상기 상측 덮개용 삽입부재가, 외주면에 나사산 또는 나사홈이 형성되어 있는 O자형의 외측부와, 해당 외측부의 직경 방향 내측에 설치된 +기호 또는 X자 형상의 내측부로 이루어지고,
상기 상측 덮개는, 내주면에 해당 상측 덮개용 삽입부재의 해당 나사산 또는 해당 나사홈과 나사결합되는 나사홈 또는 나사산이 형성되어 있는 상측 덮개측 삽입부재 고정부를 구비하고,
해당 상측 덮개용 삽입부재가 해당 상측 덮개측 삽입부재 고정부에 나사결합되어 있는 것을 특징으로 하는 (4)의 이온교환체 충전 카트리지를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명 (6)은, 처리액의 통과구가 형성되어 있는 하측 덮개용 삽입부재와, 하측 덮개측 이온교환체 유출 방지부재를 포함하고, 상기 하측 덮개와 해당 하측 덮개용 삽입부재 사이에, 해당 하측 덮개측 이온교환체 유출 방지부재가 끼워 넣어져 있는 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (5) 중 어느 하나의 이온교환체 충전 카트리지를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명 (7)은, 상기 하측 덮개용 삽입부재가, 외주면에 나사산 또는 나사홈이 형성되어 있는 O자형의 외측부와, 해당 외측부의 직경 방향 내측에 설치된 +기호 또는 X자 형상의 내측부로 이루어지고,
상기 하측 덮개는, 내주면에 해당 하측 덮개용 삽입부재의 해당 나사산 또는 해당 나사홈과 나사결합되는 나사홈 또는 나사산이 형성되어 있는 하측 덮개측 삽입부재 고정부를 구비하고,
해당 하측 덮개용 삽입부재가, 해당 하측 덮개측 삽입부재 고정부에 나사결합되어 있는 것을 특징으로 하는 (6)의 이온교환체 충전 카트리지를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명 (8)은, 금속제거칼럼으로서,
수납 용기;
상기 수납 용기에 형성되고, 상기 수납 용기의 내측에 피처리액을 공급하기 위한 피처리액 공급구;
상기 수납 용기의 밑바닥측에 부설되고, 상기 수납 용기의 내측과 연통하는 처리액 배출관; 및
상기 수납 용기의 내측에 수납되어 있는, (1) 내지 (7) 중 어느 하나의 이온교환체 충전 카트리지를 포함하되,
상기 처리액 배출관의 내측에, 상기 삽통관이 삽입 통과되고, 상기 삽통관의 외측에 부설되어 있는 O링이, 상기 처리액 배출관의 내벽 및 상기 삽통관의 외측에 밀착됨으로써, 상기 처리액 배출관의 내벽과 상기 삽통관의 외측 사이가 밀폐되어 있는 것을 특징으로 하는 금속제거칼럼을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 이온교환체를 충전한 카트리지를 교환할 때에, 정제계에 불순물이 혼입되지 않아, 처리액이 오염되지 않는 금속제거칼럼을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 해당 금속제거칼럼에 이용되는 이온교환체 충전 카트리지를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 이온교환체 충전 카트리지의 형태예를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1 중의 이온교환체 카트리지(20)를 구성하는 각 부재를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 금속제거칼럼의 형태예를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 이온교환체 충전 카트리지 중, 캡부재가 부착되어 있는 형태예를 나타낸 모식적인 단면도이다.
도 5는 상측 덮개용 삽입부재 및 상측 덮개측 삽입부재 고정부를 구비하는 상측 덮개의 형태예를 나타낸 모식적인 사시도이다.
도 6은 도 5에 나타낸 상측 덮개용 삽입부재와 상측 덮개측 삽입부재 고정부를 구비하는 상측 덮개 사이에, 상측 덮개측 이온교환체 유출 방지부재가 끼워 넣어지는 상태를 나타낸 모식적인 사시도이다.
도 7은 상측 덮개측 이온교환체 유출 방지부재가, 도 5에 나타낸 상측 덮개용 삽입부재와 상측 덮개측 삽입부재 고정부를 구비하는 상측 덮개 사이에 끼워 넣어져 고정되어 있는 상태를 나타낸 모식적인 사시도이다.
도 8은 하측 덮개용 삽입부재와 하측 덮개측 삽입부재 고정부를 구비하는 하측 덮개 사이에 하측 덮개측 이온교환체 유출 방지부재가 끼워 넣어지는 상태를 나타낸 모식적인 사시도이다.
도 9는 이온교환체 카트리지(20a)를 구성하는 각 부재를 나타내는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 금속제거칼럼의 형태예를 나타낸 단면도이다.
도 11은 상측 덮개용 삽입부재 및 상측 덮개측 삽입부재 고정부를 구비하는 상측 덮개의 형태예를 나타낸 모식적인 사시도이다.
도 12는 도 11에 나타낸 상측 덮개용 삽입부재와 상측 덮개측 삽입부재 고정부를 구비하는 상측 덮개 사이에 상측 덮개측 이온교환체 유출 방지부재가 끼워 넣어지는 상태를 나타낸 모식적인 사시도이다.
도 13은 상측 덮개측 이온교환체 유출 방지부재가, 도 11에 나타낸 상측 덮개용 삽입부재와 상측 덮개측 삽입부재 고정부를 구비하는 상측 덮개 사이에 끼워 넣어져 고정되어 있는 상태를 나타낸 모식적인 사시도이다.
도 14는 하측 덮개용 삽입부재와 하측 덮개측 삽입부재 고정부를 구비하는 하측 덮개 사이에 하측 덮개측 이온교환체 유출 방지부재가 끼워 넣어지는 상태를 나타낸 모식적인 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조해서, 본 발명의 이온교환체 충전 카트리지 및 본 발명의 이온교환체 충전 카트리지를 구비하는 본 발명의 금속제거칼럼에 대해서 설명한다. 도 1은 본 발명의 이온교환체 충전 카트리지의 형태예를 나타낸 모식적인 단면도이다. 도 2는 도 1 중의 이온교환체 충전 카트리지(20)를 구성하는 부재를 나타내는 사시도이다. 도 3은 본 발명의 금속제거칼럼을 나타낸 모식적인 단면도이다.
도 1에 나타낸 이온교환체 충전 카트리지(20)는, 유기 용매 중의 금속을 이온교환체에 의해 제거하기 위한 금속제거칼럼에 교환 가능하게 부착되는 카트리지이다. 이온교환체 충전 카트리지(20)는, 입자 형태의 이온교환수지(1)가 충전되어 있는 통부(2)와, 피처리액의 통과구멍(7)이 형성되어 있고, 통부(2)의 상단에 설치되는 상측 덮개(3)와, 처리액의 통과구멍(8)이 형성되어 있고, 통부(2)의 하단에 설치되는 하측 덮개(4)와, 하측 덮개에 연결되고, 금속제거칼럼의 수납 용기의 바닥부에 설치되어 있는 처리액 배출관의 내측에 삽입 통과하기 위한 삽통관(5)과, 통부(2)의 내부에 충전되어 있는 입자 형태의 이온교환수지(1)를 갖는다. 금속제거칼럼의 처리액 배출관의 내벽과 이온교환체 충전 카트리지(20)의 삽통관(5)의 외측 사이를 밀폐하기 위해서, 삽통관(5)의 외측에는, O링 부설용 홈(51)이 형성되어 있다. O링(6)은, 그의 O링 부설용 홈(51)에 끼워 넣어져서, 부설되어 있다. 또, 도 1에 나타낸 형태예에서는, 이온교환체로서, 입자 형태의 이온교환수지가 충전되어 있다. 또한, 도 1에 나타낸 형태예에서는, 하측 덮개(4)와 삽통관(5)은, 일체 성형되어 있다. 또, 통부(2)의 내측의 상단측에는, 상단측 관직경축소부(11)이 형성되어 있고, 또한, 통부(2)의 내측의 하단측에는, 하단측 관직경축소부(12)가 형성되어 있다. 그리고, 이온교환체(1)가 통부(2)에서부터 밖으로 유출되는 것을 방지하기 위해서, 이온교환체의 충전 영역의 상단에는, 메쉬(9)가, 상단측 관직경축소부(11)와 상측 덮개(3) 사이에, 외부 가장자리부가 끼워 넣어지는 것에 의해 부설되고, 또한, 이온교환체의 충전 영역의 하단에는, 메쉬(10)가, 하단측 관직경축소부(12)와 상측 덮개(4) 사이에, 외부 가장자리부가 끼워 넣어지는 것에 의해 부설되어 있다. 또한, 메쉬(9) 및 메쉬(10)는, 피처리액을 투과시키고 또한 입자 형태의 이온교환수지(1)를 투과시키지 않는 정도의 크기의 간극을 갖는다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 이온교환체 충전 카트리지(20)의 조립에서는, 우선, 메쉬(10)를 통부(2)의 하단 내측에 배치시킨 상태에서, 삽통관(5)과 함께 일체 성형된 하측 덮개(4)를, 통부(2)의 하단측에 나사조임하여, 끼워 넣는다. 이때, 메쉬(10)는, 그의 외부 가장자리부가, 하단측 관직경축소부(12)와 하측 덮개(4) 사이에 끼워 넣어져서, 고정된다. 그 다음에, 통부(2) 내에 입자 형태의 이온교환수지(1)(도 1에 나타낸 형태예에서는, 입자 형태의 이온교환수지)를 충전한다. 그 다음에, 메쉬(9)를 통부(2)의 상단 내측에 배치시킨 상태에서, 상측 덮개(3)를, 통부(2)의 상단측에 나사조임하여, 끼워 넣는다. 이때, 메쉬(9)는, 그의 외부 가장자리부가, 상단측 관직경축소부(11)와 상측 덮개(3) 사이에 끼워 넣어져서, 고정된다. 그 다음에, O링(6)을 삽통관(5)에 형성되어 있는 O링 부설용 홈(51)에 부설한다.
이와 같이 해서 제작된 이온교환체 충전 카트리지(20)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 금속제거칼럼(30)의 수납 용기(21) 내에 설치되어서, 금속제거칼럼(30)을 조립할 수 있다. 금속제거칼럼(30)은, 수납 용기(21)와, 수납 용기(21)에 형성되고, 수납 용기의 내측에 피처리액을 공급하기 위한 피처리액 공급구(22)와, 수납 용기(21)의 밑바닥측에 부설되고, 수납 용기(21)의 내측과 연통하는 처리액 배출관(23)과, 수납 용기(21) 내에 수납되어 있는 이온교환체 충전 카트리지(20)를 갖는다. 그리고, 처리액 배출관(23)의 내측에, 이온교환체 충전 카트리지(20)의 삽통관(5)이 삽입 통과되고, 삽통관(5)의 외측에 부설되어 있는 O링(6)이, 처리액 배출관(23)의 내벽(24)과 이온교환체 충전 카트리지(20)의 삽통관(5)의 외측에 밀착됨으로써, 처리액 배출관(23)의 내벽과 삽통관(5)의 외측 사이가 밀폐되어 있다. 또한, 피처리액 공급구(22)에는 연결관(28)이 부설되어 있다. 그리고, 연결관(28)에는, 피처리액(31)의 수액관(26)의 관 단부가 나사조임되어, 피처리액(31)의 수액관(26)이 연결된다. 또한, 처리액 배출관(23)에는, 처리액(32)의 수액관(25)의 관 단부가 나사조임되어서, 처리액(32)의 수액관(25)이 연결된다.
금속제거칼럼(30)을 이용하는 피처리액의 처리 방법에 대해서 설명한다. 도 3 중, 피처리액(31)은, 피처리액(31)의 저장탱크 등으로부터, 금속제거칼럼(30)에 연결되어 있는 피처리액의 수액관(26)을 통과해서, 금속제거칼럼(30)까지 운반되고, 그리고, 피처리액 공급구(22)를 통과해서, 금속제거칼럼(30)의 수납 용기(21) 내에 공급된다. 수납 용기(21) 내에 공급된 피처리액(31)은, 우선, 이온교환체 충전 카트리지(20)의 통부(2)와 금속제거칼럼(30)의 수납 용기(21) 사이의 공간(27)을 충전하고, 그 후, 이온교환체 충전 카트리지(20)의 상측 덮개(3)에 형성되어 있는 피처리액의 통과구멍(7)을 통과해서, 이온교환체 충전 카트리지(20)의 통부(2) 내에 유입한다. 이온교환체 충전 카트리지(20)의 통부(2) 내에 유입한 피처리액(31)은, 통부(2) 내에 충전되어 있는 이온교환체(1)와 접촉하면서, 이온교환체의 충전 영역을 통과하고, 그리고, 통부(2) 하측 덮개(3)에 형성되어 있는 처리액의 통과구멍(도 1가운데, 부호 8)을 통과해서, 이온교환체 충전 카트리지(20)의 통부(2) 밖으로 배출된다. 이온교환체 충전 카트리지(20)의 내통(2) 밖으로 배출된 처리액(32)은, 금속제거칼럼(30)에 연결되어 있는 처리액의 수액관(25)을 개재해서 사용지점 또는 처리액의 저장탱크까지 운반된다.
본 발명의 이온교환체 충전 카트리지는, 금속제거칼럼의 수납 용기의 내측에 수납되고, 내부에 이온교환체가 충전되어 있는 이온교환체 충전 카트리지로서,
통부;
피처리액의 통과구멍이 형성되어 있고, 상기 통부의 상단에 설치되는 상측 덮개;
처리액의 통과구멍이 형성되어 있고, 상기 통부의 하단에 설치되는 하측 덮개;
상기 하측 덮개에 연결되고, 외측에 O링이 부설되어 있으며, 상기 금속제거칼럼의 수납 용기의 바닥부에 설치되어 있는 처리액 배출관의 내측에 삽입 통과하기 위한 삽통관; 및
상기 통부의 내부에 충전되어 있는 이온교환체를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온교환체 충전 카트리지이다.
본 발명의 이온교환체 충전 카트리지는, 유기 용매 중의 금속불순물을 제거하는 금속제거칼럼에 설치되는 부품이며, 내부에 이온교환체가 충전되어 있고, 금속제거칼럼에 설치되어 있는 카트리지를 교환하는 것에 의해, 유기용제 중의 금속불순물의 제거에 이용되는 이온교환체를 간편하게 교환하기 위한 부품이다.
본 발명의 이온교환체 충전 카트리지에 따른 유기 용매, 즉, 피처리액은, IPA(아이소프로판올), PGMEA(프로필렌글리콜모노메틸에터아세테이트), PGME(프로필렌글리콜모노메틸에터), PGEE(프로필렌글리콜모노에틸에터), NMP(N-메틸-2-피롤리돈) 등을 들 수 있다. 피처리액 중의 불순물로서, Li, Na, Mg, Al, K, Ca, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Cd, Pb 등의 금속 이온, Cl, SO4, NO3, PO4, CO3, HCO3 등의 음이온, 폼산, 아세트산, 말레산, 프로피온산 등의 유기산, 플러스 또는 마이너스의 하전을 가지는 것 중에서 고분자화합물을 들 수 있다.
본 발명의 이온교환체 충전 카트리지는, 통부와, 상측 덮개와, 하측 덮개와, 삽통관과, 통부의 내부에 충전되어 있는 이온교환체를 갖는다.
본 발명의 이온교환체 충전 카트리지의 통부의 내부에는, 피처리액 중에 존재하는 금속불순물을 제거하기 위한 이온교환체가 충전되어 있다. 본 발명의 이온교환체 충전 카트리지에 따른 이온교환체로서는, 입자 형태의 양이온 교환 수지, 입자 형태의 음이온 교환 수지, 입자 형태의 양이온 교환 수지와 입자 형태의 음이온 교환 수지의 조합 등의 입자 형태의 이온교환수지; 모놀리스 형상 유기 다공질 양이온 교환체, 모놀리스 형상 유기 다공질 음이온 교환체, 모놀리스 형상 유기 다공질 양이온 교환체와 모놀리스 형상 유기 다공질 음이온 교환체의 조합 등의 모놀리스 형상 유기 다공질 이온교환체; 또는 입자 형태의 이온교환수지와 모놀리스 형상 유기 다공질 이온교환체의 조합을 들 수 있다. 이온교환체가, 입자 형태의 양이온 교환 수지와 입자 형태의 음이온 교환 수지의 조합의 경우, 입자 형태의 양이온 교환 수지와 입자 형태의 음이온 교환 수지가 균일하게 혼합되어 있는 혼상(混床)으로서 이용할 경우와, 이온교환체의 충전 영역의 상류측에, 입자 형태의 양이온 교환 수지가 충전되고, 또한, 이온교환체의 충전 영역의 하류측에, 입자 형태의 음이온 교환 수지가 충전되어 있거나, 또는 이온교환체의 충전 영역의 상류측에, 입자 형태의 음이온 교환 수지가 충전되고, 또한, 이온교환체의 충전 영역의 하류측에, 입자 형태의 양이온 교환 수지가 충전되어 있는 혼상으로서 이용할 경우가 있다. 또한, 이온교환체가, 모놀리스 형상 유기 다공질 양이온 교환체와 모놀리스 형상 유기 다공질 음이온 교환체의 조합일 때에는, 이온교환체의 충전 영역의 상류측에, 모놀리스 형상 유기 다공질 양이온 교환체가 충전되고, 또한, 이온교환체의 충전 영역의 하류측에, 모놀리스 형상 유기 다공질 음이온 교환체가 충전되어 있거나, 또는 이온교환체의 충전 영역의 상류측에, 모놀리스 형상 유기 다공질 음이온 교환체가 충전되고, 또한, 이온교환체의 충전 영역의 하류측에, 모놀리스 형상 유기 다공질 양이온 교환체가 충전되어 있는 혼상으로서 이용한다. 이온교환체가, 입자 형태의 이온교환수지와 모놀리스 형상 유기 다공질 이온교환체의 조합의 경우, 이온교환체의 충전 영역의 상류측에, 모놀리스 형상 유기 다공질 이온교환체가 충전되고, 또한, 이온교환체의 충전 영역의 하류측에, 입자 형태의 이온교환수지가 충전된다.
입자 형태의 양이온 교환 수지는, 강산성 양이온 교환 수지이어도, 약산성 양이온 교환 수지이어도, 그들의 병용이어도 된다. 강산성 양이온 교환 수지로서는, 올라이트(オルライト) DS-1, 올라이트 DS-4 등을 들 수 있다. 또한, 약산성 양이온 교환 수지로서는, 앰버라이트(アンバ-ライト) IRC76 등을 들 수 있다.
입자 형태의 음이온 교환 수지는, 강염기성 음이온 교환 수지이어도, 약염기성 음이온 교환 수지이어도, 이들의 병용이어도 된다. 강염기성 음이온 교환 수지로서는, 올라이트 DS-2, 올라이트 DS-5 등을 들 수 있다. 또한, 약염기성 음이온 교환 수지로서는 올라이트 DS-6 등을 들 수 있다.
입자 형태의 이온교환체의 평균 입경은, 특별히 제한되지 않지만, 바람직하게는 200 내지 1000㎛, 특히 바람직하게는 400 내지 800㎛이다. 또, 이온교환체의 평균 입경은, 레이저 회절식 입도 분포 측정 장치에 의해 측정되는 값이다.
모놀리스 형상 유기 다공질 이온교환체로서는, 모놀리스 형상의 유기 다공질체에 이온교환기가 도입되어 있는 것이면, 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어, 이하에 나타낸 모놀리스 형상 유기 다공질 이온교환체를 들 수 있다.
모놀리스 형상 유기 다공질 이온교환체로서는, 예를 들어, 연속 골격상과 연속 공공상(空孔相)으로 이루어지고, 연속 골격의 두께는 1 내지 100㎛, 연속 공공의 평균 직경은 1 내지 1000㎛, 전체 세공 용적은 0.5 내지 50㎖/g이며, 양이온 교환기 또는 음이온 교환기가 도입되어 있고, 건조 상태에서의 중량당의 이온교환용량이 1 내지 6㎎ 당량/g이며, 이온교환기가 유기 다공질 이온교환체 내에 균일하게 분포되어 있는 모놀리스 형상 유기 다공질 이온교환체(이하, 제1 형태의 모놀리스 형상 유기 다공질 이온교환체라고도 기재함)를 들 수 있다.
제1 형태의 모놀리스 형상 유기 다공질 이온교환체로서는, 기포 형상의 거대기공끼리 겹치고, 이 겹치는 부분이 평균 직경 1 내지 1000㎛의 개구가 되는 연속 기포구조를 지니고, 전체 세공 용적이 1 내지 50㎖/g이며, 양이온 교환기 또는 음이온 교환기가 도입되어 있고, 건조 상태에서의 중량당의 이온교환용량이 1 내지 6㎎ 당량/g이며, 이온교환기가 유기 다공질 이온교환체 내에 균일하게 분포되어 있는 모놀리스 형상 유기 다공질 이온교환체를 들 수 있다.
또한, 제1 형태의 모놀리스 형상 유기 다공질 이온교환체로서는, 기포 형상의 거대기공끼리 겹치고, 이 겹치는 부분이 평균 직경 30 내지 300㎛의 개구가 되는 연속거대기공 구조체이며, 전체 세공 용적이 0.5 내지 10㎖/g, 양이온 교환기 또는 음이온 교환기가 도입되어 있고, 건조 상태에서의 중량당의 이온교환용량이 1 내지 6㎎ 당량/g이며, 이온교환기가 유기 다공질 이온교환체 내에 균일하게 분포되어 있고, 또한, 연속거대기공 구조체(건조체)의 절단면의 SEM 화상에 있어서, 단면에 나타나는 골격부 면적이, 화상영역 중 25 내지 50%인 모놀리스 형상 유기 다공질 이온교환체를 들 수 있다.
또한, 제1 형태의 모놀리스 형상 유기 다공질 이온교환체로서는, 상기 모놀리스 형상 유기 다공질 이온교환체가, 이온교환기가 도입된 전구성 단위 중, 가교 구조단위를 0.1 내지 5.0몰% 함유하는 방향족 비닐 폴리머로 이루어진 평균 굵기가 1 내지 60㎛의 삼차원적으로 연속적인 골격과, 그 골격 사이에 평균 직경이 10 내지 200㎛인 삼차원적으로 연속적인 공공으로 이루어진 공연속 구조체이며, 전체 세공 용적이 0.5 내지 10㎖/g이고, 양이온 교환기 또는 음이온 교환기가 도입되어 있으며, 건조 상태에서의 중량당의 이온교환용량이 1 내지 6㎎ 당량/g이고, 이온교환기가 유기 다공질 이온교환체 내에 균일하게 분포되어 있는 모놀리스 형상 유기 다공질 이온교환체를 들 수 있다.
본 발명의 이온교환체 충전 카트리지에 따른 통부는, 원통 형상이며, 내부에 이온교환체가 충전되는 부재이다. 통부의 내경, 외경 및 길이는, 이온교환체 충전 카트리지가 설치되는 금속제거칼럼의 형상에 따라 적당히 선택된다.
통부의 상단에는, 피처리액의 통과구멍이 형성되어 있는 상측 덮개가 설치되어 있다. 통부에 상측 덮개를 고정하는 방법은, 특별히 제한되지 않고, 나사 고정에 의해 고정하는 방법, 한쪽 부품에 형성된 돌기에 다른 쪽을 거는 방법 등을 들 수 있다. 상측 덮개에 형성되어 있는 통과구멍의 수 및 1개당의 직경은 적당히 선택된다.
통부의 하단에는, 처리액의 통과구멍이 형성되어 있는 하측 덮개가 설치되어 있다. 통부에 하측 덮개를 고정하는 방법은, 특별히 제한되지 않고, 나사 고정에 의해 고정하는 방법, 한쪽 부품에 형성된 돌기에 다른 쪽을 거는 방법 등을 들 수 있다. 하측 덮개에 형성되어 있는 통과구멍의 수 및 1개당의 직경은 적당히 선택된다.
하측 덮개에는 삽통관이 연결되어 있다. 삽통관은, 금속제거칼럼의 수납 용기의 바닥부에 설치되어 있는 처리액 배출관의 내측에 삽입 통과되는 부재이다. 그리고, 본 발명의 이온교환체 충전 카트리지는, 금속제거칼럼에 설치될 때에, 삽통관이, 금속제거칼럼의 수납 용기의 바닥부에 설치되어 있는 처리액 배출관의 내측에 삽입 통과되어, 금속제거칼럼의 수납 용기의 내측에 설치된다.
삽통관의 외측에는, O링이 부설되어 있다. 삽통관의 외측에 부설되어 있는 O링에 의해, 금속제거칼럼의 처리액 배출관의 내벽과 이온교환체 충전 카트리지의 삽통관의 외측 사이가 밀폐된다. O링의 재질로서는, 특별히 제한되지 않고, 예를 들어, 플루오린 고무, 실리콘 고무, 칼레즈(KALREZ), 퍼플로(パ-フロ), PFA피복 등을 들 수 있다. 또한, O링의 부설수는 특별히 제한되지 않는다.
통부, 상측 덮개, 하측 덮개 및 삽통관은, 동일 재질로 제작되어 있고, 이들의 재질로서는, 특별히 제한되지 않고, 예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 테트라플루오로에틸렌퍼플루오로알킬비닐에터 공중합체(PFA) 테트라플루오로에틸렌·에틸렌 공중합체(ETFE), 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌 등을 들 수 있다. 통부, 상측 덮개, 하측 덮개 및 삽통관의 재질은, 피처리액의 종류, 용해 물질의 종류 등에 따라 적당히 선택된다.
하측 덮개와 삽통관은, 일체 성형되는 것에 의해, 연결되어 있어도 되고, 혹은, 따로따로 제작된 하측 덮개와 삽통관이, 예를 들어, 나사 고정에 의해, 하측 덮개에 삽통관이 고정되어서, 연결되어 있어도 된다.
본 발명의 이온교환체 카트리지에서는, 통부 내부에 충전되어 있는 이온교환체가, 통부 밖으로 유출되지 않도록, 이온교환체의 충전 영역의 상단측과 하단측에, 부직포, 메쉬 등으로 이루어진 이온교환체 유출 방지부재가 부설된다. 이온교환체 유출 방지부재는, 피처리액을 투과시키고 그리고 이온교환체를 투과시키지 않는 정도의 간극을 갖는다.
이온교환체 유출 방지부재의 부설 방법은, 특별히 제한되지 않고, 예를 들어, 도 1에 나타낸 형태예와 같이, 이온교환체 유출 방지부재의 바깥 가장자리 및 그 근방을, 통부의 내측에 형성되어 있는 상단측 관직경축소부의 상단면과 상측 덮개 사이에, 또는 하단측 관직경축소부의 하단면과 하측 덮개 사이에 끼워 넣는 방법이나, 상측 덮개 또는 하측 덮개에 용착시켜서 고정시키는 방법을 들 수 있다.
본 발명의 이온교환체 카트리지에서는, 통부의 내측의 상단 근방에, 상단측 관직경축소부가 형성되고, 또한, 통부의 내측의 하단 근방에, 하단측 관직경축소부가 형성되어 있어도 된다. 상단측 관직경축소부란, 통부의 상단을 향함에 따라, 통부의 내경이 작아지는 부분을 가리킨다. 또한, 하단측 관직경축소부란, 통부의 하단을 향함에 따라, 통부의 내경이 작아지는 부분을 가리킨다. 구조상, 상측 덮개의 바깥 가장자리 근방에 피처리액의 통과구멍을 형성하기 어렵기 때문에, 통부 내 상측 덮개측의 모퉁이는, 피처리액의 흐름이 적은 부위가 되어버린다. 그 때문에, 통부의 내측의 상단 근방에, 상단측 관직경축소부가 형성되어 있는 것에 의해, 통부 내 상측 덮개측의 모퉁이의 피처리액의 흐름이 적은 부위를 없앨 수 있으므로, 충전되어 있는 이온교환체를 효율적으로 사용할 수 있다고 하는 이점을 갖는다. 또한, 구조상, 하측 덮개의 바깥 가장자리부의 근방에 처리액의 통과구멍을 형성하기 어렵기 때문에, 통부 내 하측 덮개측의 모퉁이는, 처리액의 흐름이 적은 부위가 되어버린다. 그 때문에, 통부의 내측의 하단 근방에, 하단측 관직경축소부가 형성되어 있는 것에 의해, 통부 내 하측 덮개측의 모퉁이의 피처리액의 흐름이 적은 부위를 없앨 수 있으므로, 충전되어 있는 이온교환체를 효율적으로 사용할 수 있다는 이점을 갖는다.
또한, 사용을 끝낸 이온교환체 충전 카트리지의 입자 형태의 이온교환수지를 교환하기 위해서, 사용을 끝낸 이온교환체 충전 카트리지 내에서, 사용 후의 입자 형태의 이온교환수지를 꺼낼 때에, 통부의 내측의 상단 근방에, 상단측 관직경축소부가 형성되어 있는 것에 의해, 입자 형태의 이온교환수지가, 통부 내 상측 덮개측의 모퉁이에 막혀서 꺼내기 어려워지는 것을 방지할 수 있고, 또한, 통부의 내측의 하단 근방에, 하단측 관직경축소부가 형성되어 있는 것에 의해, 입자 형태의 이온교환수지가, 통부 내 하측 덮개측의 모퉁이에 막혀서 꺼내기 어려워지는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 통부의 재질이, PFA 등의 수지인 경우에는, 통부의 내측에, 상단측 관직경축소부 및 하단측 관직경축소부를 형성하기 위해서는, 성형용의 금형을 제작할 필요가 생긴다. 그것에 대해서, 통부의 재질이 PTFE인 경우에는, 절삭가공에 의해, 통부의 내측에, 상단측 관직경축소부 및 하단측 관직경축소부를 형성시킬 수 있으므로, 통부의 재질이 PTFE제인 것에 의해, 성형용의 금형을 제작하지 않아도 된다는 이점을 갖는다.
본 발명의 이온교환체 충전 카트리지의 상단측 및 하단측에는, 통부에 탈착 가능하게, 캡부재가 부착되어 있어도 된다. 도 4에 나타낸 형태예에서는, 이온교환체 충전 카트리지(20)의 통부의 상단측에, 통부 상측 덮개에 형성되어 있는 피처리액의 통과구멍을 완전히 덮도록, 위쪽 캡부재(33a)가 부착되어 있고, 또한, 이온교환체 충전 카트리지(20)의 통부의 하단측에, 통부 하측 덮개에 형성되어 있는 처리액의 통과구멍 및 삽통관의 개구를 완전히 가리도록, 아래쪽 캡부재(33b)가 부착되어 있다. 본 발명의 이온교환체 충전 카트리지의 상단측 및 하단측에, 캡부재가 부착되어 있는 것에 의해, 본 발명의 이온교환체 충전 카트리지의 통부의 내부가, 외기로부터 차단되므로, 외기 중의 불순물이 통부 내에 혼입되는 것이 방지된다.
캡부재의 재질로서는, 특별히 제한되지 않고, 예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 테트라플루오로에틸렌퍼플루오로알킬비닐에터 공중합체(PFA) 테트라플루오로에틸렌·에틸렌 공중합체(ETFE), 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌 등을 들 수 있다.
본 발명의 이온교환체 충전 카트리지의 상단측 및 하단측에, 캡부재를 부착하는 방법으로서는, 특별히 제한되지 않고, 예를 들어, 도 4에 나타낸 형태예와 같이, 통부의 외측과 캡부재의 내측의 마찰력에 의해 부착하는 방법이나, 통부와 캡부재에 끼워맞춤용의 요철을 형성하고, 이들을 끼워맞춤시킴으로써 부착하는 방법 등을 들 수 있다.
본 발명의 이온교환체 충전 카트리지에 있어서, 상측 덮개측의 이온교환체 유출 방지부재의 부설 방법으로서는, 상측 덮개와, 피처리액의 통과구가 형성되어 있는 상측 덮개용 삽입부재 사이에 상측 덮개측 이온교환체 유출 방지부재를 끼워 넣어 고정하는 방법을 들 수 있다. 즉, 본 발명의 이온교환체 충전 카트리지의 형태예로서는, 상측 덮개용 삽입부재와, 상측 덮개측 이온교환체 유출 방지부재를 포함하고, 상측 덮개와 상측 덮개용 삽입부재 사이에, 상측 덮개측 이온교환체 유출 방지부재가 끼워 넣어져 있는 이온교환체 충전 카트리지를 들 수 있다(이하, 본 발명의 이온교환체 충전 카트리지의 제1 형태예라고도 기재한다).
본 발명의 이온교환체 충전 카트리지의 제1 형태예에 있어서의 상측 덮개측의 이온교환체 유출 방지부재의 부설 방법으로서는, 예를 들어, 도 5 내지 도 7에 나타낸 예를 들 수 있다. 도 5 내지 도 7에서는, 외주면에 나사산이 형성되어 있는 O자형의 외측부(38)와, 외측부(38)의 직경 방향 내측에 설치된 +기호 형상의 내측부(37)로 이루어진 상측 덮개측 삽입부재(351a)와, 내주면에 상측 덮개용 삽입부재(351a)의 나사산과 나사결합되는 나사홈이 형성되어 있는 O자형으로 돌출한 상측 덮개측 삽입부재 고정부(36)를 구비하는 상측 덮개(3a) 사이에, 메쉬(9a)를 끼워 넣고, 상측 덮개용 삽입부재(351a)가 상측 덮개측 삽입부재 고정부(36)에 나사결합되어서 고정되는 것에 의해, 메쉬(9a)가 상측 덮개(3a)와 상측 덮개용 삽입부재(351a) 사이에 끼워 넣어져서 고정되어 있다. 또, 상측 덮개용 삽입부재(351a)에서는, +기호 형상의 내측부(37)와, +기호 형상의 내측부(37)를 둘러싸는 O자형의 외측부(38)에 의해 피처리액의 통과구(39)가 형성되어 있다. 또한, 상측 덮개(3a)에는 처리액의 통과구멍(7)이 형성되어 있다.
그리고, 도 9 및 도 10에 나타낸 바와 같이, 상측 덮개(3a)와, 상측 덮개(3a)에 나사결합되어 고정되어 있는 상측 덮개용 삽입부재(351a)와, 상측 덮개(3a)와 상측 덮개용 삽입부재(351a) 사이에 끼워 넣어져서 고정되어 있는 메쉬(9a)로 이루어진 메쉬 고정 상측 덮개체(43a)는, 통부(2a)의 상단측에 나사조임되어서, 끼워 넣어져 있다.
또한, 하측 덮개측의 이온교환체 유출 방지부재의 부설 방법으로서는, 하측 덮개와, 처리액의 통과구가 형성되어 있는 하측 덮개용 삽입부재 사이에, 하측 덮개측 이온교환체 유출 방지부재를 끼워 넣어 고정하는 방법을 들 수 있다. 즉, 본 발명의 이온교환체 충전 카트리지의 형태예로서는, 하측 덮개용 삽입부재와, 하측 덮개측 이온교환체 유출 방지부재를 포함하고, 하측 덮개와 하측 덮개용 삽입부재 사이에, 하측 덮개측 이온교환체 유출 방지부재가 끼워 넣어져 있는 이온교환체 충전 카트리지를 들 수 있다(이하, 본 발명의 이온교환체 충전 카트리지의 제2 형태예라고도 기재한다).
본 발명의 이온교환체 충전 카트리지의 제2 형태예에 있어서의 하측 덮개측의 이온교환체 유출 방지부재의 부설 방법으로서는, 예를 들어, 도 8에 나타낸 예를 들 수 있다. 도 8에서는, 외주면에 나사산이 형성되어 있는 O자형의 외측부와, 외측부의 직경 방향 내측에 설치된 +기호 형상의 내측부로 이루어진 하측 덮개측 삽입부재(352a)와, 내주면에 하측 덮개용 삽입부재(352a)의 나사산과 나사결합되는 나사홈이 형성되어 있는 O자형으로 돌출된 하측 덮개측 삽입부재 고정부를 구비하는 하측 덮개(4a) 사이에, 메쉬(10a)를 끼워 넣고, 하측 덮개용 삽입부재(352a)가, 하측 덮개(4a)의 하측 덮개측 삽입부재 고정부에 나사조임되어서 고정되는 것에 의해, 메쉬(10a)가 하측 덮개(4a)와 하측 덮개용 삽입부재(352a) 사이에 끼워 넣어져 고정되어 있다. 또, 하측 덮개측 삽입부재(352a)에서는, +기호 형상의 내측부와, +기호 형상의 내측부를 둘러싸는 O자형의 외측부에 의해, 처리액의 통과구가 형성되어 있다. 또한, 하측 덮개(4a)에는 처리액의 통과구멍이 형성되어 있다.
그리고, 도 9 및 도 10에 나타낸 바와 같이, 하측 덮개(4a)와, 하측 덮개(4a)에 나사결합되어 고정되어 있는 하측 덮개용 삽입부재(352a)와, 하측 덮개(4a)와 하측 덮개용 삽입부재(352a) 사이에 끼워 넣어져 고정되어 있는 메쉬(10a)로 이루어진 메쉬 고정 하측 덮개체(45a)는, 통부(2a)의 하단측에 나사조임되어, 끼워 넣어져 있다.
도 10에는, 메쉬 고정 상측 덮개체(43a)와 메쉬 고정 하측 덮개체(45a)를 구비하는 이온교환체 충전 카트리지(20a)를 나타낸다. 이온교환체 충전 카트리지(20a)는, 유기 용매 중의 금속을 이온교환체에 의해 제거하기 위한 금속제거칼럼에, 교환 가능하게 부착되는 카트리지이다. 이온교환체 충전 카트리지(20a)는, 입자 형태의 이온교환수지(1)가 충전되어 있는 통부(2a)와, 통부(2a)의 상단에 설치되어, 피처리액의 통과구멍(7)이 형성되어 있는 상측 덮개(3a)와, 상측 덮개(3a)의 상측 덮개측 삽입부재 고정부에 나사결합되어서 고정되어 있는 상측 덮개용 삽입부재(351a)와, 상측 덮개(3a)와 상측 덮개용 삽입부재(351a) 사이에 끼워 넣어져 고정되어 있는 메쉬(9a)와, 통부(2)의 하단에 설치되어, 처리액의 통과구멍(8)이 형성되어 있는 하측 덮개(4a)와, 하측 덮개(4a) 하측 덮개측 삽입부재 고정부에 나사결합되어서 고정되어 있는 하측 덮개용 삽입부재(352a)와, 하측 덮개(4a)와 하측 덮개용 삽입부재(352a) 사이에 끼워 넣어져 고정되어 있는 메쉬(10a)와, 하측 덮개에 연결되고, 금속제거칼럼의 수납 용기의 바닥부에 설치되어 있는 처리액 배출관의 내측에 삽입 통과하기 위한 삽통관(5)과, 통부(2)의 내부에 충전되어 있는 입자 형태의 이온교환수지(1)를 갖는다. 금속제거칼럼의 처리액 배출관의 내벽과 이온교환체 충전 카트리지(20a)의 삽통관(5)의 외측 사이를 밀폐하기 위해서, 삽통관(5)의 외측에는 O링 부설용 홈(51)이 형성되어 있다. O링(6)은, 그의 O링 부설용 홈(51)에 끼워 넣어져서, 부설되어 있다.
즉, 본 발명의 이온교환체 충전 카트리지의 제1 형태예로서는, 본 발명의 이온교환체 충전 카트리지가, 피처리액의 통과구가 형성되어 있는 상측 덮개용 삽입부재와, 상측 덮개측 이온교환체 유출 방지부재를 포함하되,
상측 덮개용 삽입부재는, 외주면에 나사산 또는 나사홈이 형성되어 있는 O자형의 외측부와, 외측부의 직경 방향 내측에 설치된 +기호 또는 X자 형상의 내측부로 이루어지고,
상측 덮개는, 내주면에 상측 덮개측 삽입부재의 나사산 또는 나사홈과 나사결합되는 나사홈 또는 나사산이 형성되어 있는 O자형 상측 덮개측 삽입부재 고정부를 구비하고,
상측 덮개용 삽입부재는, 상측 덮개측 삽입부재 고정부에 나사결합되어 있으며,
상측 덮개측 삽입부재 고정부에 상측 덮개용 삽입부재가 나사조임되어서 고정되는 것에 의해, 상측 덮개측 이온교환체 유출 방지부재가, 상측 덮개와 상측 덮개용 삽입부재 사이에 끼워 넣어져 고정되어 있는 이온교환체 충전 카트리지를 들 수 있다.
또한, 본 발명의 이온교환체 충전 카트리지의 제2 형태예로서는, 본 발명의 이온교환체 충전 카트리지가, 처리액의 통과구가 형성되어 있는 하측 덮개용 삽입부재와, 하측 덮개측 이온교환체 유출 방지부재를 포함하되,
하측 덮개용 삽입부재는, 외주면에 나사산 또는 나사홈이 형성되어 있는 O자형의 외측부와, 외측부의 직경 방향 내측에 설치된 +기호 또는 X자 형상의 내측부로 이루어지고,
하측 덮개는, 내주면에 하측 덮개용 삽입부재의 나사산 또는 나사홈과 나사결합되는 나사홈 또는 나사산이 형성되어 있는 O자형 하측 덮개측 삽입부재 고정부를 구비하고,
하측 덮개용 삽입부재는, 하측 덮개측 삽입부재 고정부에 나사결합되어 있으며,
하측 덮개측 삽입부재 고정부에 하측 덮개용 삽입부재가 나사조임되어서 고정되는 것에 의해, 하측 덮개측 이온교환체 유출 방지부재가, 하측 덮개와 하측 덮개용 삽입부재 사이에 끼워 넣어져 고정되어 있는 이온교환체 충전 카트리지를 들 수 있다.
본 발명의 이온교환체 충전 카트리지의 제1 형태예에서는, 상측 덮개측 이온교환체 유출 방지부재의 중앙 및 그 근방이, 상측 덮개와 상측 덮개용 삽입부재 사이에 끼워 넣어져 있으므로, 상측 덮개측 이온교환체 유출 방지부재가 어긋나기 어렵다. 또한, 본 발명의 이온교환체 충전 카트리지의 제2 형태예에서는, 하측 덮개측 이온교환체 유출 방지부재의 중앙 및 그 근방이, 하측 덮개와 하측 덮개용 삽입부재 사이에 끼워 넣어져 있으므로, 하측 덮개측 이온교환체 유출 방지부재가 어긋나기 어렵다.
본 발명의 이온교환체 충전 카트리지의 제1 형태예에 있어서의 상측 덮개측의 이온교환체 유출 방지부재의 부설 방법으로서는, 예를 들어, 도 11 내지 도 13에 나타낸 예를 들 수 있다. 도 11 내지 도 13에서는, 상측 덮개와의 접촉면(422) 측에 끼워맞춤 구멍(402)이 형성되어 있는 상측 덮개용 삽입부재(351b)와, 상측 덮개용 삽입부재와의 접촉면(421)에 끼워맞춤 돌기(401)가 형성되어 있는 O자형 상측 덮개측 메쉬 유지부(42)를 구비하는 상측 덮개(3b) 사이에 메쉬(9b)를 끼워 넣고, 상측 덮개(3b)의 끼워맞춤 돌기(401)가 상측 덮개용 삽입부재(351b)의 끼워맞춤 구멍(402)에 끼워 넣어지는 것에 의해, 메쉬(9b)가 상측 덮개(3b)와 상측 덮개용 삽입부재(351b) 사이에 끼워 넣어져 고정되어 있다. 또, 상측 덮개용 삽입부재(351b)에는 피처리액의 통과구(7b)가 형성되어 있다. 또한, 상측 덮개(3b)에는, 피처리액의 통과구멍(7)이 형성되어 있다. 이와 같이 해서, 상측 덮개(3b)와 메쉬(9b)와 상측 덮개용 삽입부재(351b)로 이루어진 메쉬 고정 상측 덮개체(43b)가 조립되고, 메쉬 고정 상측 덮개체(43b)는 통부의 상단측에 나사조임되어, 끼워 넣어진다.
본 발명의 이온교환체 충전 카트리지의 제2 형태예에 있어서의 하측 덮개측의 이온교환체 유출 방지부재의 부설 방법으로서는, 예를 들어, 도 14에 나타낸 예를 들 수 있다. 도 14에서는, 하측 덮개와의 접촉면측에 끼워맞춤구멍이 형성되어 있는 하측 덮개용 삽입부재(352b)와, 하측 덮개용 삽입부재와의 접촉면에 끼워맞춤 돌기가 형성되어 있는 O자형 하측 덮개측 메쉬 유지부를 구비하는 하측 덮개(4b) 사이에 메쉬(10b)를 끼워 넣고, 하측 덮개(4b)의 끼워맞춤 돌기가, 하측 덮개용 삽입부재(352b)의 끼워맞춤구멍에 끼워 넣어짐으로써, 메쉬(10b)가, 하측 덮개(4b)와 하측 덮개용 삽입부재(352b) 사이에 끼워 넣어져 고정되어 있다. 또, 하측 덮개측 삽입부재(352b)에는, 처리액의 통과구가 형성되어 있다. 또한, 하측 덮개(4a)에는 처리액의 통과구멍이 형성되어 있다. 이와 같이 해서, 하측 덮개(4b)와 메쉬(10b)와 하측 덮개용 삽입부재(352b)로 이루어진 메쉬 고정 상측 덮개체(45b)가 조립되고, 메쉬 고정 상측 덮개체(45b)는 통부의 하단측에 나사조임되어, 끼워 넣어진다.
본 발명의 금속제거칼럼은,
수납 용기;
상기 수납 용기에 형성되고, 상기 수납 용기의 내측에 피처리액을 공급하기 위한 피처리액 공급구;
상기 수납 용기의 밑바닥측에 부설되고, 상기 수납 용기의 내측과 연통하는 처리액 배출관; 및
상기 수납 용기의 내측에 수납되어 있는 상기 본 발명의 이온교환체 충전 카트리지를 포함하되,
상기 처리액 배출관의 내측에, 상기 삽통관이 삽입 통과되고, 상기 삽통관의 외측에 부설되어 있는 O링이, 상기 처리액 배출관의 내벽 및 상기 삽통관의 외측에 밀착됨으로써, 상기 처리액 배출관의 내벽과 상기 삽통관의 외측 사이가 밀폐되어 있는 것을 특징으로 하는 금속제거칼럼이다.
본 발명의 금속제거칼럼은, 유기 용매 중의 금속불순물을 제거하기 위한 금속제거용의 칼럼이며, 내측에, 본 발명의 이온교환체 충전 카트리지가 수납되어 있는 칼럼이다. 그리고, 본 발명의 금속제거칼럼에서는, 내측에 수납되어 있는 본 발명의 이온교환체 충전 카트리지를 교환하는 것에 의해, 유기용제 중의 금속불순물의 제거에 이용되는 이온교환체를 간편하게 교환할 수 있다.
본 발명의 금속제거칼럼을 이용해서 처리되는 유기 용매, 즉, 피처리액은, IPA(아이소프로판올), PGMEA(프로필렌글리콜모노메틸에터아세테이트), PGME(프로필렌글리콜모노메틸에터), PGEE(프로필렌글리콜모노에틸에터), NMP(N-메틸-2-피롤리돈) 등을 들 수 있다. 피처리액 중의 불순물로서, Li, Na, Mg, Al, K, Ca, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Cd, Pb 등의 금속 이온, Cl, SO4, NO3, PO4, CO3, HCO3 등의 음이온, 폼산, 아세트산, 말레산, 프로피온산 등의 유기산, 플러스 또는 마이너스의 하전을 갖는 것 중에서 고분자화합물을 들 수 있다.
본 발명의 금속제거칼럼의 수납 용기의 내측에는, 본 발명의 이온교환체 충전 카트리지가 수납되어 있다.
본 발명의 금속제거칼럼에 따른 수납 용기는, 내측에 본 발명의 이온교환체 충전 카트리지가 수납되는 부재이다. 수납 용기의 크기, 형상 등은, 내측에 설치되는 이온교환체 충전 카트리지의 형상에 따라 적당히 선택된다.
수납 용기에는, 수납 용기의 내측에 피처리액을 공급하기 위한 피처리액 공급구가 형성되어 있다. 피처리액 공급구의 형성 위치 및 크기는 적당히 선택된다. 또한, 피처리액 공급구에는, 피처리액을 금속제거칼럼까지 운반하기 위한 피처리액의 수액관이, 직접 또는 피처리액 공급구에 연통하는 연결관을 개재해서, 연결된다.
수납 용기의 밑바닥측에는, 수납 용기의 내측과 연통하는 처리액 배출관이 부설되어 있다. 처리액 배출관에는, 처리액을 사용지점 또는 처리액의 저장탱크까지 운반하기 위한 처리액의 수액관이 연결된다.
수납 용기 및 처리액 배출관의 재질은, 특별히 제한되지 않고, 예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 테트라플루오로에틸렌퍼플루오로알킬비닐에터 공중합체(PFA), 테트라플루오로에틸렌·에틸렌 공중합체(ETFE), 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌 등을 들 수 있다. 수납 용기 및 처리액 배출관의 재질은, 피처리액의 종류, 용해 물질의 종류 등에 따라 적당히 선택된다.
이온교환체 충전 카트리지와 사용지점 또는 처리액의 저장탱크 사이에, 미립자 제거필터가 설치되어 있어도 된다. 설치 위치로서는, 예를 들어, 본 발명의 이온교환체 충전 카트리지의 삽통관 내, 본 발명의 금속제거칼럼의 처리액 배출관 내 또한 삽통관의 가장자리보다 하류위치 등을 들 수 있다.
본 발명의 금속제거칼럼에서는, 처리액 배출관의 내측에, 본 발명의 이온교환체 충전 카트리지의 삽통관이 삽입 통과되고, 그리고 본 발명의 이온교환체 충전 카트리지의 삽통관의 외측에 부설되어 있는 O링에 의해, 본 발명의 금속제거칼럼의 처리액 배출관의 내벽과 본 발명의 이온교환체 충전 카트리지의 삽통관의 외측 사이가 밀폐되어 있고, 이것에 의해, 본 발명의 이온교환체 충전 카트리지 내에 충전되어 있는 이온교환체로 처리된 처리액이, 피처리액과 혼합되는 일 없이, 본 발명의 금속제거칼럼 밖으로 배출된다.
본 발명의 금속제거칼럼에서는, 사용 수명을 넘은 이온교환체의 교환을, 내측에 수납되어 있는 본 발명의 이온교환체 충전 카트리지를 교환함으로써 행할 수 있고, 또한, 본 발명의 이온교환체 충전 카트리지의 교환 시에, 손으로 접촉하는 부위는, 이온교환체의 충전 영역보다 상류측이 되는 본 발명의 이온교환체 충전 카트리지의 통부의 외측이므로, 이온교환체의 교환 시에, 이온교환체의 충전 영역보다 하류측의 부위(정제계)가 오염되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 금속제거칼럼에 이온교환체 충전 카트리지를 설치할 경우에는, 이온교환체 충전 카트리지로부터의 처리액의 배출구와, 금속제거칼럼의 처리액의 배출관을 연결시키고, 또한, 금속제거칼럼의 수납 용기 내의 피처리액이, 처리액측에 누출되어서, 처리액에 혼입되지 않도록, 금속제거칼럼의 수용 용기와 처리액 배출관 사이를 밀폐할 필요가 있다. 본 발명의 금속제거칼럼에서는, 이온교환체 충전 카트리지로부터의 처리액의 배출관인 삽통관이, 금속제거칼럼의 처리액의 배출관에 연결되고, 그리고 금속제거칼럼의 수납 용기 내의 피처리액이, 처리액측에 누출되어, 처리액에 혼입되지 않도록, O링에 의해, 금속제거칼럼의 처리액 배출관의 내벽과 이온교환체 충전 카트리지의 삽통관의 외측 사이가 밀폐되어 있다. 그리고, O링은, 밀폐 대상부재 사이에 끼워 넣어져 있었을 때에, 탄성변형되기 쉬우므로, 이온교환체 충전 카트리지의 삽통관의 재질과, 금속제거칼럼의 재질이 달라도, O링이 금속제거칼럼의 피처리액 배출관의 내벽 및 이온교환체 충전 카트리지의 삽통관의 외측에 밀착된다. 이것에 의해, 금속제거칼럼의 처리액 배출관의 내벽과 이온교환체 충전 카트리지의 삽통관의 외측 사이가 양호하게 밀폐된다.
한편, 이온교환체 충전 카트리지의 처리액의 배출구 또는 배출관과, 금속제거칼럼의 처리액의 배출구 또는 배출관이, 나사 고정에 의해 연결되어 있을 경우, 이온교환체 충전 카트리지와 금속제거칼럼의 재질이 다르면, 나사의 맞물림 부분의 밀착성이 불충분해지기 쉽고, 또는 이온교환체 충전 카트리지와 금속제거칼럼의 밀착성이 불충분해지기 쉽다. 이 때문에, 금속제거칼럼의 수납 용기 내의 이온교환체 충전 카트리지의 외측과, 금속제거칼럼의 처리액 배출관 내 사이의 밀폐가 불충분해지기 쉽고, 그 결과, 금속제거칼럼의 수납 용기 내의 피처리액이 처리액측에 누출되어서, 처리액에 혼입될 우려가 있다.
또한, 본 발명의 이온교환체 충전 카트리지에서는, 아래쪽에, O링이 부설되어 있는 삽통관이 설치되어 있다. 그 때문에, 이온교환체 충전 카트리지의 중량에 의해, 이온교환체 충전 카트리지의 삽통관이 금속제거칼럼의 처리수 배출관으로부터 빠져버리는 것 같은 일이 없다.
한편, 이온교환체가 충전되어 있는 통부 위에, O링이 부설되어 있는 삽통관이 설치되어 있을 경우에는, 이온교환체 충전 카트리지의 중량에 의해, 이온교환체 충전 카트리지의 삽통관이, 금속제거칼럼의 처리수 배출관으로부터 빠져버린다. 그러한 것에 대한 방지 방법의 하나로서는, 이온교환체 충전 카트리지의 처리액의 배출구 또는 배출관과, 금속제거칼럼의 처리액의 배출구 또는 배출관을, 나사 고정에 의해 연결시키는 방법이 있지만, 그렇게 하면, 상기와 같은 나사 고정을 했을 경우의 나사의 맞물림 부분의 밀착성 부족의 문제가 생긴다. 또한, 다른 방지 방법으로서는, 금속충전 칼럼의 바닥부에, 이온교환체 충전 카트리지를 밑에서부터 떠받치는 부재를 부설하는 방법이 있지만, 그렇게 하면, 지지부재의 부설 위치가, 이온교환체 충전 카트리지의 덮개의 중앙 부근이 되므로, 지지부재가, 덮개의 중앙 부근의 피처리수의 통과구멍을 가로막아버려, 이온교환체의 충전 영역의 중앙부분의 피처리액의 양호한 흐름을 저해한다.
본 발명의 이온교환체 충전 카트리지에서는, 이온교환체의 충전 영역의 아래쪽에 삽통관이 설치되어 있다. 그 때문에, 피처리수는, 이온교환체 충전 카트리지의 통부 내를 위에서부터 아래로 향하고, 이온교환체를 아래로 누르도록 해서 흐른다. 그 때문에, 통부 내에서, 이온교환체가 날려 올라가는 것이 방지되므로, 피처리수와 이온교환체의 접촉 효율이 높아진다.
[ 실시예 ]
이하, 본 발명을 실시예에 의거해서 상세히 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 실시예로 제한되는 것은 아니다.
(실시예 1)
폴사(ポ-ル社) 제품인 탈메탈필터용 PFA 하우징에, 도 1에 나타낸 이온교환체 충전 카트리지를 설치하고, 금속제거칼럼을 조립하였다. 충전되어 있는 이온교환체 및 O링의 상세를 이하에, 이온교환체 충전 카트리지의 상세를 표 1에 나타낸다. 또한, 피처리액으로서, 표 2에 나타낸 금속 불순물 함유량의 아이소프로판올을 준비했다.
다음에, 금속제거칼럼에, 피처리액을 SV-=4h-1에서, 피처리액을 공급해서, 금속제거 처리를 행했다. 얻어진 처리액 중의 금속 불순물 함유량을 표 2에 나타낸다.
<이온교환체>
오르가노사 제품, 상품명: 올라이트 DS-7, 수지의 재질: 스타이렌-다이비닐벤젠 공중합체, 이온교환기의 종류: 설폰산기, 4급 암모늄기의 혼상, 이온교환당량:양이온 1.7㎎ 당량/㎖ 습윤 수지, 음이온 0.8㎎ 당량/㎖ 습윤 수지
<O링>
플론코교사(フロン工業社) 제품, 상품명: PFA 피복 O링, 재질: 바이톤을 PFA로 피복, 선 직경: 3.53 ± 0.10mm, 내경: 37.69 ± 0.38mm, 외경: 44.75mm
통부
재질 PTFE
내경(㎜) 75
외경(㎜) 85
길이(㎜) 225
상측 덮개
재질 PTFE
두께(㎜) 10
통과구멍의 직경(㎜) 5
통과구멍의 수(㎜) 37
하측 덮개
재질 PTFE
두께(㎜) 10
통과구멍의 직경(㎜) 5
통과구멍의 수(㎜) 19
삽통관
재질 PTFE
내경(㎜) 33
외경(㎜) 44
Figure pct00001
1: 입자 형태의 이온교환수지 2, 2a: 통부
3, 3a, 3b: 상측 덮개 4, 4a, 4b: 하측 덮개
5: 삽통관 6: O링
7: 피처리액의 통과구멍 8: 처리액의 통과구멍
9, 9a, 9b: 메쉬 10, 10a, 10b: 메쉬
11, 11a: 상단측 관직경축소부 12: 하단측 관직경축소부
20, 20a: 이온교환체 충전 카트리지 21: 수납 용기
22: 피처리액 공급구 23: 처리액 배출관
24: 처리액 배출관의 내벽 25: 처리액의 수액관
26: 피처리액의 수액관 27: 통부와 수납 용기의 사이의 공간
28: 연결관 30: 금속제거칼럼
31: 피처리액 32: 처리액
33a: 위쪽 캡부재 33b: 아래쪽 캡부재
36: 상측 덮개측 삽입부재 고정부 37: 상측 덮개측 삽입부재의 내측부
38: 상측 덮개측 삽입부재의 외측부 39: 피처리액의 통과구
43a, 43b: 메쉬 고정 상측 덮개체 45a, 45b: 메쉬 고정 하측 덮개체
51: O링 부설용 홈 351a, 35lb: 상측 덮개용 삽입부재
352a, 352b: 하측 덮개용 삽입부재 401: 끼워맞춤 돌기
402: 감합구멍 421: 상측 덮개측 메쉬 유지부

Claims (8)

  1. 금속제거칼럼의 수납 용기의 내측에 수납되고, 내부에 이온교환체가 충전되어 있는 이온교환체 충전 카트리지로서,
    통부;
    피처리액의 통과구멍이 형성되어 있고, 상기 통부의 상단에 설치되는 상측 덮개;
    처리액의 통과구멍이 형성되어 있고, 상기 통부의 하단에 설치되는 하측 덮개;
    상기 하측 덮개에 연결되고, 외측에 O링이 부설되어 있으며, 상기 금속제거칼럼의 수납 용기의 바닥부에 설치되어 있는 처리액 배출관의 내측에 삽입 통과하기 위한 삽통관(揷通管); 및
    상기 통부의 내부에 충전되어 있는 이온교환체를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온교환체 충전 카트리지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 통부가 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이온교환체 충전 카트리지.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 통부의 내측에는, 상기 통부의 상단을 향함에 따라서 상기 통부의 내경이 작아지는 상단측 관직경축소부 및 상기 통부의 하단을 향함에 따라서 상기 통부의 내경이 작아지는 하단측 관직경축소부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 이온교환체 충전 카트리지.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 피처리액의 통과구가 형성되어 있는 상측 덮개용 삽입부재와, 상측 덮개측 이온교환체 유출 방지부재를 포함하고, 상기 상측 덮개와 해당 상측 덮개용 삽입부재 사이에, 해당 상측 덮개측 이온교환체 유출 방지부재가 끼워 넣어져 있는 것을 특징으로 하는 이온교환체 충전 카트리지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 상측 덮개용 삽입부재가, 외주면에 나사산 또는 나사홈이 형성되어 있는 O자형의 외측부와, 상기 외측부의 직경 방향 내측에 설치된 +기호 또는 X자 형상의 내측부로 이루어지고,
    상기 상측 덮개는, 내주면에 상기 상측 덮개용 삽입부재의 상기 나사산 또는 해당 나사홈과 나사결합되는 나사홈 또는 나사산이 형성되어 있는 상측 덮개측 삽입부재 고정부를 구비하고,
    상기 상측 덮개용 삽입부재가 상기 상측 덮개측 삽입부재 고정부에 나사결합되어 있는 것을 특징으로 하는 이온교환체 충전 카트리지.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 처리액의 통과구가 형성되어 있는 하측 덮개용 삽입부재와, 하측 덮개측 이온교환체 유출 방지부재를 포함하고, 상기 하측 덮개와 상기 하측 덮개용 삽입부재 사이에, 상기 하측 덮개측 이온교환체 유출 방지부재가 끼워 넣어져 있는 것을 특징으로 하는 이온교환체 충전 카트리지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 하측 덮개용 삽입부재가, 외주면에 나사산 또는 나사홈이 형성되어 있는 O자형의 외측부와, 상기 외측부의 직경 방향 내측에 설치된 +기호 또는 X자 형상의 내측부로 이루어지고,
    상기 하측 덮개는, 내주면에 상기 하측 덮개용 삽입부재의 상기 나사산 또는 해당 나사홈과 나사결합되는 나사홈 또는 나사산이 형성되어 있는 하측 덮개측 삽입부재 고정부를 구비하고,
    상기 하측 덮개용 삽입부재가 상기 하측 덮개측 삽입부재 고정부에 나사결합되어 있는 것을 특징으로 하는 이온교환체 충전 카트리지.
  8. 금속제거칼럼으로서,
    수납 용기;
    상기 수납 용기에 형성되고, 상기 수납 용기의 내측에 피처리액을 공급하기 위한 피처리액 공급구;
    상기 수납 용기의 밑바닥측에 부설되고, 상기 수납 용기의 내측과 연통하는 처리액 배출관; 및
    상기 수납 용기의 내측에 수납되어 있는 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 이온교환체 충전 카트리지를 포함하되,
    상기 처리액 배출관의 내측에, 상기 삽통관이 삽입 통과되고, 상기 삽통관의 외측에 부설되어 있는 O링이, 상기 처리액 배출관의 내벽 및 상기 삽통관의 외측에 밀착됨으로써, 상기 처리액 배출관의 내벽과 상기 삽통관의 외측 사이가 밀폐되어 있는 것을 특징으로 하는 금속제거칼럼.
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