特許 7405285 混合イオン交換樹脂におけるアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との分離再生方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-18

(45)【発行日】2023-12-26

(54)【発明の名称】混合イオン交換樹脂におけるアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との分離再生方法

(51)【国際特許分類】

   B01J 49/09 20170101AFI20231219BHJP

   B01J 49/70 20170101ALI20231219BHJP

【ＦＩ】

B01J49/09

B01J49/70

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2023000518

(22)【出願日】2023-01-05

【審査請求日】2023-09-15

(73)【特許権者】

【識別番号】000001063

【氏名又は名称】栗田工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108833

【弁理士】

【氏名又は名称】早川 裕司

(74)【代理人】

【識別番号】100162156

【弁理士】

【氏名又は名称】村雨 圭介

(72)【発明者】

【氏名】小川 祐一

(72)【発明者】

【氏名】宮地 みどり

【審査官】伊藤 真明

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５５－２８７３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５５－９４６５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５５－１２４５４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５７－７１６８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－１５５８９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６０－１２２０４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｊ ４７／００－４９／９０

Ｃ０２Ｆ １／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂の混合イオン交換樹脂からアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とを分離再生する方法であって、
混合イオン交換樹脂の投入部と、上下方向の途中に設けられたアニオン交換樹脂抜出部と、該アニオン交換樹脂抜出部よりも下方に設けられたカチオン交換樹脂抜出部と、底部に設けられたエア及び分離用水の注入部とを有する略筒状の混合イオン交換樹脂の逆洗分離塔に混合イオン交換樹脂投入し、前記分離塔内にエア及び分離用水の注入部から分離用水を上向流で通水して前記混合イオン交換樹脂を比重差を利用して分離する逆洗分離工程と、
前記アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂の分離界面より上側のアニオン交換樹脂を前記アニオン交換樹脂抜出部から抜き出してアニオン交換樹脂高度分離塔に移送するとともに、残余のカチオン交換樹脂をカチオン交換樹脂抜出部から抜き出してカチオン交換樹脂再生塔に移送する移送工程と、
前記アニオン交換樹脂高度分離塔に５重量％以上３０重量％以下の第一のＮａＯＨ水溶液に浸漬して、アニオン交換樹脂中に混入しているカチオン交換樹脂を分離し、該カチオン交換樹脂を排出するアニオン交換樹脂分離工程と、
前記アニオン交換樹脂高度分離塔に残存したアニオン交換樹脂を第二のＮａＯＨ水溶液で再生するアニオン交換樹脂再生工程と、
前記カチオン交換樹脂再生塔内のカチオン交換樹脂を再生するカチオン交換樹脂再生工程と、
を有する混合イオン交換樹脂におけるアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との分離再生方法において、
前記第二のＮａＯＨ水溶液として未使用の高濃度ＮａＯＨ水溶液を使用するとともに、前記第一のＮａＯＨ水溶液として、前記アニオン交換樹脂再生工程で使用済の第二のＮａＯＨ水溶液、又は前記アニオン交換樹脂再生工程で使用済の第二のＮａＯＨ水溶液及び前記アニオン交換樹脂分離工程で使用済の第一のＮａＯＨ水溶液を回収したＮａＯＨ水溶液を用いる、混合イオン交換樹脂におけるアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との分離再生方法。

【請求項2】

前記第一のＮａＯＨ水溶液に未使用の高濃度ＮａＯＨ水溶液を添加する、請求項１に記載の混合イオン交換樹脂におけるアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との分離再生方法。

【請求項3】

前記第二のＮａＯＨ水溶液及び／又は第一のＮａＯＨ水溶液の濃度を純水により調整する、請求項２に記載の混合イオン交換樹脂におけるアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との分離再生方法。

【請求項4】

前記分離用水を上向流で通水して前記混合イオン交換樹脂を比重差を利用して分離する逆洗分離工程において、混合イオン交換樹脂に第三のＮａＯＨ水溶液を通液するイオン型調整を行い、該第三のＮａＯＨ水溶液として、前記アニオン交換樹脂再生工程で使用済の第二のＮａＯＨ水溶液及び前記アニオン交換樹脂分離工程で使用済の第一のＮａＯＨ水溶液を回収したＮａＯＨ水溶液を用いる、請求項１に記載の混合イオン交換樹脂におけるアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との分離再生方法。

【請求項5】

前記アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂が、ポーラス型イオン交換樹脂である、請求項１～４のいずれか１項に記載の混合イオン交換樹脂におけるアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との分離再生方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、純水製造装置などに用いられる非再生式イオン交換装置や混床式イオン交換装置などで使用したアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂の混合イオン交換樹脂を分離して再生する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

純水製造装置では原水中の不純物を除去して水の清浄度を高めているが、イオン性の不純物、すなわちアニオン性の不純物とカチオン性の不純物を除去するためにアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とを混合充填した混床式イオン交換装置が汎用的に用いられている。この混床式イオン交換装置では、イオン交換樹脂はイオン交換容量に相当する量のイオンを交換すると、それ以上のイオン性不純物は除去できずに破過する。そこで、破過する前にある程度の被処理水を処理したら、この混床式イオン交換装置からイオン交換樹脂をそれぞれ回収して、カチオン交換樹脂再生塔、アニオン交換樹脂再生塔でそれぞれ塩酸や苛性ソーダなどにより再生して再利用している。この際、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とは、上向流で通水してアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂の比重差による沈降速度の違いを利用して分離するのが一般的である。

【0003】

この混合イオン交換樹脂の分離塔（逆洗分離塔）の一例を図２に示す。図２において、混合イオン交換樹脂の分離塔２１は、円筒形の分離塔本体２１Ａの底部に注排水口２２が設けられているとともに、複数の吐出ノズル２３Ａを備えた吐水部としての給水管２３が設けられていて、頂部には排水口２４が形成されている。この分離塔本体２１Ａの吐出ノズル２３Ａの下側には集水板２５が配置されている。そして、分離塔２１内の上下方向の中間付近にはアニオン交換樹脂抜出部としてのアニオン交換樹脂抜出配管２６が設けられているとともに、このアニオン交換樹脂抜出配管２６の下側で給水管２３よりわずかに上側にカチオン交換樹脂抜出配管２７が設けられている。また、分離塔２１の側面にはのぞき窓２８が形成されている。なお、２９は分離塔２１の側面上側に設けられた使用済の混合イオン交換樹脂の投入口である。

【0004】

このような混合イオン交換樹脂の分離塔２１において、分離塔２１内に使用済の混合イオン交換樹脂を投入し、続いて４重量％程度のＮａＯＨ水溶液を通液し、所定時間放置してイオン交換樹脂の型を調整して比重差を拡大したら、注排水口２２から純水を注入して排水口２４から分離塔内のＮａＯＨ水溶液を押し出し、洗浄を行う。そして、分離塔２１内に所定量の分離用水（純水）が充填された状態とする。この際、分離用水の水面が混合イオン交換樹脂の上面より上位、特に５００ｍｍ以下程度上位となるようにする。

【0005】

次に注排水口２４からエアを分離塔内に注入し、混合イオン交換樹脂をバブリングしコロイド状に絡みついた樹脂粒子をほぐした後バブリングングを停止し、混合イオン交換樹脂を集水板２５上に沈降させる。この際、比重の大きいカチオン交換樹脂が先に沈降し、比重の小さいアニオン交換樹脂が遅れて沈降する。続いて、逆洗に備えて、分離塔２１内が満水となるように注排水口２２から純水（分離用水）を導入する。

【0006】

この満水の状態で吐出ノズル２３Ａから純水を吐出して上向流にて通水して、分離界面がアニオン交換樹脂抜出配管２６の吸込口の下端となるようにのぞき窓２８から目視により確認しながら調整する。そして、アニオン交換樹脂抜出配管２６から吸引してアニオン交換樹脂をアニオン交換樹脂・水混相流として流出させて取り出す。このアニオン交換樹脂・水混相流は、水切りをした後、アニオン交換樹脂再生塔に移送してアニオン交換樹脂の再生処理を行う。

【0007】

このようにしてアニオン交換樹脂を抜き出した後は、吐出ノズル２３Ａから純水の吐出を継続しながらカチオン交換樹脂抜出配管２７から吸引し、カチオン交換樹脂・水混相流として流出させて取り出す。このカチオン交換樹脂・水混相流は、水切りをした後カオン交換樹脂再生分離塔）に移送してカチオン交換樹脂の再生処理を行う。このときカチオン交換樹脂は全部取り出さず、ある程度残存させることでアニオン交換樹脂の混入を防止する。

【0008】

しかしながら、上述したようなアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂の分離方法では、両者の分離が不十分である、という問題点があった。特にカチオン交換樹脂は界面部を分離塔２１内に残存させることで良好に分離することができるが、最初に抜き出すアニオン交換樹脂にカチオン交換樹脂が混入しやすい、という問題点があった。

【0009】

そこで、セプレックス法という高濃度のＮａＯＨ水溶液を用いてアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂を分離する方法が適用されている。このセプレックス法は、図３及び図４に示すようなシステム及びプロセスで処理を行う。

【0010】

すなわち、混合イオン交換樹脂の分離再生システムは、図３に示すように逆洗分離塔とセプレックス塔とアニオン交換樹脂再生塔とカチオン交換樹脂再生塔との四塔構成からなる。まず、逆洗分離塔において、逆洗分離工程によりアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とを比重差により分離し、アニオン交換樹脂を抜き出す。この際、混合イオン交換樹脂にＮａＯＨ水溶液を通液することで、カチオン交換樹脂をＮａ型に、アニオン交換樹脂をＯＨ型にそれぞれイオン型を調製することにより、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂の比重差を大きくして、逆洗分離後のアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂のそれぞれに対する混入率を低減する。

【0011】

この逆洗分離工程では分離したアニオン交換樹脂にはカチオン交換樹脂が微量混入しているが、カチオン交換樹脂をアニオン交換樹脂高度分離塔としてのセプレックス分離塔に移送する。そして、このセプレックス分離塔にアニオン交換樹脂の比重とカチオン交換樹脂の比重の中間の比重のＮａＯＨ水溶液を注入した状態でバブリングにより樹脂をほぐして静置することで、混入したカチオン交換樹脂を下側に沈降させる。このカチオン交換樹脂をセプレックス分離塔の下部より抜き出して除去する。そして、塔内に純水を供給して、ＮａＯＨ水溶液を押出洗浄した後、残ったアニオン交換樹脂を抜き出す（セプレックス分離工程）。

【0012】

この抜き出したアニオン交換樹脂は、アニオン交換樹脂再生塔に移送してさらにＮａＯＨ水溶液によりアニオン交換樹脂の再生洗浄を行う（アニオン交換樹脂再生工程）。一方、逆洗分離工程で分離したカチオン交換樹脂はカチオン交換樹脂再生塔に移送して定法によりカチオン交換樹脂の再生洗浄を行う（カチオン交換樹脂の再生工程）。

【0013】

上述したようなセプレックス法により、アニオン交換樹脂とチオン交換樹脂とを他方の混入を極めて少なくして分離することができる。しかしながら、セプレックス法は、図４に示すような機構及び手順でＮａＯＨ溶液の供給及び回収を行う。すなわち、セプレックス法におけるＮａＯＨ溶液の供給及び回収機構３０は、逆洗分離塔３１、セプレックス塔３２及びアニオン交換樹脂再生塔３３に超純水供給源３４から超純水供給管３５を経由して、超純水Ｗを供給するとともに未使用の濃厚ＮａＯＨ水溶液Ｎを濃厚ＮａＯＨ水溶液タンク３６から供給し、それぞれ所定の濃度のＮａＯＨ水溶液を供給可能となっている。そして、使用済のＮａＯＨ水溶液は、廃ＮａＯＨ水溶液排出支管３７Ａ、３７Ｂ、３７Ｃが合流した廃ＮａＯＨ水溶液排出管３７から廃液タンク３８に貯留し、廃棄する。３９Ａ，３９Ｂ、３９Ｃは、所定の濃度のＮａＯＨ水溶液を供給するために超純水Ｗと濃厚ＮａＯＨ水溶液ＳＨとの混合比を調製するための比重計である。なお、図４はＮａＯＨ溶液の供給及び回収についての説明図であるので、アニオン交換樹脂再生塔については記載していない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0014】

このように従来は、逆洗分離工程、セプレックス分離工程及びアニオン交換樹脂の再生工程でそれぞれ未使用のＮａＯＨ溶液を使用し、使用した後のＮａＯＨ溶液は廃棄していた。このため、ＮａＯＨ水溶液を多量に使用する、という問題点があった。

【0015】

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、セプレックス法を利用して混合イオン交換樹脂のアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とを分離する際のＮａＯＨ溶液の使用量を削減することの可能な混合イオン交換樹脂におけるアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との分離再生方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0016】

上記目的に鑑み本発明は、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂の混合イオン交換樹脂からアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とを分離再生する方法であって、混合イオン交換樹脂の投入部と、上下方向の途中に設けられたアニオン交換樹脂抜出部と、該アニオン交換樹脂抜出部よりも下方に設けられたカチオン交換樹脂抜出部と、底部に設けられたエア及び分離用水の注入部とを有する略筒状の混合イオン交換樹脂の逆洗分離塔に混合イオン交換樹脂投入し、前記分離塔内にエア及び分離用水の注入部から分離用水を上向流で通水して前記混合イオン交換樹脂を比重差を利用して分離する逆洗分離工程と、前記アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂の分離界面より上側のアニオン交換樹脂を前記アニオン交換樹脂抜出部から抜き出してアニオン交換樹脂高度分離塔に移送するとともに、残余のカチオン交換樹脂をカチオン交換樹脂抜出部から抜き出してカチオン交換樹脂再生塔に移送する移送工程と、前記アニオン交換樹脂高度分離塔に５重量％以上３０重量％以下の第一のＮａＯＨ水溶液に浸漬して、アニオン交換樹脂中に混入しているカチオン交換樹脂を分離し、該カチオン交換樹脂を排出するアニオン交換樹脂分離工程と、前記アニオン交換樹脂高度分離塔に残存したアニオン交換樹脂を第二のＮａＯＨ水溶液で再生するアニオン交換樹脂再生工程と、前記カチオン交換樹脂再生塔内のカチオン交換樹脂を再生するカチオン交換樹脂再生工程と、を有する混合イオン交換樹脂におけるアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との分離再生方法において、前記第二のＮａＯＨ水溶液として未使用の高濃度ＮａＯＨ水溶液を使用するとともに、前記第一のＮａＯＨ水溶液として、前記アニオン交換樹脂再生工程で使用済の第二のＮａＯＨ水溶液、又は前記アニオン交換樹脂再生工程で使用済の第二のＮａＯＨ水溶液及び前記アニオン交換樹脂分離工程で使用済の第一のＮａＯＨ水溶液を回収したＮａＯＨ水溶液を用いる、混合イオン交換樹脂におけるアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との分離再生方法を提供する（発明１）。

【0017】

かかる発明（発明１）によれば、最終段階のアニオン交換樹脂の再生に第二のＮａＯＨ水溶液として未使用の高濃度ＮａＯＨ水溶液を使用し、アニオン交換樹脂高度分離塔でカチオン交換樹脂を分離する第一のＮａＯＨ水溶液として、使用済の第二のＮａＯＨ水溶液を回収して再利用することで、ＮａＯＨ水溶液の使用量を削減しつつアニオン交換樹脂の再生を高精度で行うことができる。

【0018】

上記発明（発明１）においては、前記第一のＮａＯＨ水溶液に未使用の高濃度ＮａＯＨ水溶液を添加することが好ましい（発明２）。

【0019】

かかる発明（発明２）によれば、アニオン交換樹脂高度分離塔では、アニオン交換樹脂再生工程よりも高濃度のＮａＯＨ水溶液を使用するので、使用済の第二のＮａＯＨ水溶液を回収して再利用しただけではＮａＯＨ水溶液の濃度が不足するので、未使用の高濃度ＮａＯＨ水溶液を添加してアニオン交換樹脂分離工程に適したＮａＯＨ水溶液濃度とすることで、使用済の第二のＮａＯＨ水溶液を回収して再利用するとともにアニオン交換樹脂分離工程に好適なＮａＯＨ水溶液濃度とすることができる。

【0020】

上記発明（発明２）においては、前記第二のＮａＯＨ水溶液及び／又は第一のＮａＯＨ水溶液の濃度を純水により調整することが好ましい（発明３）。

【0021】

かかる発明（発明３）によれば、ＮａＯＨ水溶液の濃度を純水で調整することで、アニオン交換樹脂再生工程、アニオン交換樹脂分離工程をそれぞれ好適に行うことができる。

【0022】

上記発明（発明１）においては、前記分離用水を上向流で通水して前記混合イオン交換樹脂を比重差を利用して分離する逆洗分離工程において、混合イオン交換樹脂に第三のＮａＯＨ水溶液を通液するイオン型調整を行い、該第三のＮａＯＨ水溶液として、前記アニオン交換樹脂再生工程で使用済の第二のＮａＯＨ水溶液及び前記アニオン交換樹脂分離工程で使用済の第一のＮａＯＨ水溶液を回収したＮａＯＨ水溶液を用いることが好ましい（発明４）。

【0023】

かかる発明（発明４）によれば、分離用水を上向流で通水する逆洗分離工程において混合イオン交換樹脂に第三のＮａＯＨ水溶液を通液するイオン型調整に用いる第三のＮａＯＨ溶液として、前記アニオン交換樹脂再生工程で使用済の第二のＮａＯＨ水溶液及び前記アニオン交換樹脂分離工程で使用済の第一のＮａＯＨ水溶液を回収したＮａＯＨ水溶液を用いることで、ＮａＯＨ水溶液の使用量を削減しつつ、イオン型調整、すなわちアニオン交換樹脂高度分離塔でのチオン交換樹脂を分離及びアニオン交換樹脂の再生を高精度で行うことができる。

【0024】

上記発明（発明１～４）においては、前記アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂が、ポーラス型イオン交換樹脂であることが好ましい（発明５）。

【0025】

かかる発明（発明５）によれば、５重量％以上３０重量％以下のＮａＯＨ水溶液の比重は、ポーラス型アニオン交換樹脂の比重とポーラス型イオン交換樹脂の比重との両者の間とすることができるので、アニオン交換樹脂分離工程において比重差を利用してアニオン交換樹脂中に混入しているカチオン交換樹脂を好適に分離することができる。

【発明の効果】

【0026】

本発明の混合イオン交換樹脂におけるアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との分離再生方法によれば、アニオン交換樹脂高度分離塔でアニオン交換樹脂中に混入しているカチオン交換樹脂を分離する第一のＮａＯＨ水溶液として、使用済の第二のＮａＯＨ水溶液を回収して用いることで、ＮａＯＨ水溶液の使用量を削減しつつアニオン交換樹脂の再生を高精度で行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の一実施形態による混合イオン交換樹脂におけるアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との分離再生方法におけるＮａＯＨ水溶液の供給及び回収方法を示す概略図である。

【図2】混合イオン交換樹脂のアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との分離塔の一例を示す概略図である。

【図3】混合イオン交換樹脂におけるアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との分離再生システムを示すフロー図である。

【図4】従来の混合イオン交換樹脂におけるアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との分離再生方法におけるＮａＯＨ水溶液の供給及び回収方法を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、本発明の混合イオン交換樹脂におけるアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との分離再生方法について、添付図面を参照にして詳細に説明する。

【0029】

〔混合イオン交換樹脂の分離再生システム〕
本実施形態の混合イオン交換樹脂におけるアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との分離再生システムは、前述した図３に示す分離再生システムと同じであるので、その詳細な説明を省略する。

【0030】

（ＮａＯＨ溶液の供給及び回収機構）
本実施形態においては、図１に示すような構成のセプレックス法におけるＮａＯＨ溶液の供給及び回収機構１により、各構成エレメントにＮａＯＨ水溶液の供給及び回収を行う。すなわち、ＮａＯＨ溶液の供給及び回収機構１は、逆洗分離塔２、アニオン交換樹脂高度分離塔としてのセプレックス塔３及びアニオン交換樹脂の再生塔４を備え、超純水供給源５から超純水供給管６を経由して超純水Ｗを供給するとともに、濃厚ＮａＯＨ水溶液タンク７からＮａＯＨ水溶液供給管１０を経由して未使用の濃厚ＮａＯＨ水溶液Ｎを再生塔４に所定の濃度で供給可能となっている。また、８はＮａＯＨ水溶液の回収・供給タンクであり、アニオン交換樹脂の再生塔４及びセプレックス塔３を通過したＮａＯＨ水溶液を回収管１１，１２，１３をそれぞれ経由して回収した後、逆洗分離塔２及びセプレックス塔３にＮａＯＨ水溶液供給管１４，１４Ａ，１４Ｂを経由して再利用ＮａＯＨ水溶液Ｒとして供給可能となっている。さらに、９は廃液タンクであり、逆洗分離塔２を通過したＮａＯＨ水溶液を廃棄管１５を経由して回収可能となっている。なお、１２Ａ及び１３Ａは予備廃棄管であり、１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄは、所定の濃度のＮａＯＨ水溶液を供給するために超純水Ｗと濃厚ＮａＯＨ水溶液ＳＨとの混合比を調製するための比重計である。なお、図１はＮａＯＨ溶液の供給及び回収についての説明図であるので、アニオン交換樹脂再生塔については記載していない。

【0031】

〔混合イオン交換樹脂の分離再生方法〕
本実施形態の混合イオン交換樹脂におけるアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との分離再生方法は、前述した図３に示す分離再生システムにおける逆洗分離工程、アニオン交換樹脂分離工程（以下、セプレックス分離工程という）、アニオン交換樹脂の再生工程及びカチオン交換樹脂の再生工程と同じであるので、その詳細な説明を省略する。

【0032】

（ＮａＯＨ水溶液の供給及び回収方法）
次に前述したような構成を有するＮａＯＨ溶液の供給及び回収機構１による本実施形態のＮａＯＨ溶液の供給及び回収方法について図１に基づいて説明する。なお、ＮａＯＨ水溶液のＮａＯＨ水溶液を供給及び回収方法は、時系列的には、逆洗分離工程、アニオン交換樹脂分離工程、アニオン交換樹脂の再生工程の順に進行するが、本実施形態においては説明の便宜上、アニオン交換樹脂の再生工程、セプレックス分離工程、逆洗分離工程の順に説明する。

【0033】

（初期段階）
初期状態においては、それぞれ好適な濃度のＮａＯＨ水溶液で逆洗分離工程、アニオン交換樹脂分離工程、アニオン交換樹脂の再生工程を実施するなどして、廃液タンク９に使用済のＮａＯＨ水溶液を貯留した状態とすることが好ましい。また、濃厚ＮａＯＨ水溶液タンク７には、未使用の濃厚ＮａＯＨ水溶液Ｎを貯留しておく、この濃厚ＮａＯＨ水溶液Ｎの濃度は、後述するセプレックス分離工程におけるＮａＯＨ水溶液の濃度より高濃度であればよく、例えば２５～４８重量％の範囲内でセプレックス分離工程におけるＮａＯＨ水溶液の濃度に応じて適宜設定すればよい。

【0034】

（アニオン交換樹脂の再生工程）
アニオン交換樹脂の再生工程では、超純水供給管６から超純水Ｗを供給するとともに、濃厚ＮａＯＨ水溶液タンク７からＮａＯＨ水溶液供給管１０を経由して未使用の濃厚ＮａＯＨ水溶液Ｎをアニオン交換樹脂の再生塔４に供給する。このとき、比重計１６Ｃで再生塔４に供給される溶液の比重に基づきＮａＯＨの濃度を確認し、必要に応じて超純水Ｗ及び／または濃厚ＮａＯＨ水溶液Ｎの流量を調整することで、所望とする濃度（例えば４重量％程度）のＮａＯＨ水溶液を調製する。この清浄なＮａＯＨ水溶液により、最終段階としてのアニオン交換樹脂の再生を行う。そして、このアニオン交換樹脂の再生に使用した使用済のＮａＯＨ水溶液を回収管１２から回収管１１を経由してＮａＯＨ水溶液の回収・供給タンク８に回収する。また、ＮａＯＨ水溶液の回収・供給タンク８には、後述するようにセプレックス分離工程で使用されたＮａＯＨ水溶液（再生工程よりも濃い）も回収され、合流する。したがって、ＮａＯＨ水溶液の回収・供給タンク８内のＮａＯＨ水溶液は、セプレックス分離工程で使用されたＮａＯＨ水溶液よりも薄いＮａＯＨ水溶液が貯留されることになる。

【0035】

なお、本実施形態においは、濃厚ＮａＯＨ水溶液Ｎの希釈及びＮａＯＨ水溶液の濃度調整用に純水、特に超純水Ｗを用いる。ここで、超純水Ｗとしては、例えば、抵抗率：１８．１ＭΩ・ｃｍ以上、微粒子：粒径５０ｎｍ以上で１０００個／Ｌ以下、生菌：１個／Ｌ以下、ＴＯＣ（Ｔｏｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃａｒｂｏｎ）：１μｇ／Ｌ以下、全シリコン：０．１μｇ／Ｌ以下、金属類：１ｎｇ／Ｌ以下、イオン類：１０ｎｇ／Ｌ以下、過酸化水素；３０μｇ／Ｌ以下、水温：２５±２℃のものが好適である。

【0036】

（セプレックス分離工程）
セプレックス分離工程では、超純水供給管６から超純水Ｗを供給するとともに、ＮａＯＨ水溶液の回収・供給タンク８からＮａＯＨ水溶液供給管１４，１４Ａを経由して使用済のＮａＯＨ水溶液ＳＨをセプレックス塔３に供給する。ここで、セプレックス分離工程で用いるＮａＯＨ水溶液の濃度は、例えば９～２５重量％程度と濃厚であることから、ＮａＯＨ水溶液の回収・供給タンク８に貯留された回収ＮａＯＨ水溶液Ｒでは濃度が不足する。そこで、比重計１６Ｂにより算出されるＮａＯＨ水溶液の濃度から不足分を概算し、濃厚ＮａＯＨ水溶液タンク７からＮａＯＨ水溶液供給管１０を経由して濃厚ＮａＯＨ水溶液Ｎをセプレックス塔３に供給する。この使用済のＮａＯＨ水溶液Ｒと濃厚ＮａＯＨ水溶液Ｎを併用してセプレックス法による分離を行う（セプレックス分離工程）。そして、このセプレックス分離工程に使用したＮａＯＨ水溶液を回収管１３から回収管１１を経由してＮａＯＨ水溶液の回収・供給タンク８に回収する。なお、ＮａＯＨ水溶液の回収・供給タンク８にも比重計１６Ｄを設けて、回収・供給タンク８に貯留中のＮａＯＨ濃度を確認しておくことが好ましい。

【0037】

（逆洗分離工程）
逆洗分離工程では、超純水供給管６から超純水Ｗを供給するとともに、ＮａＯＨ水溶液の回収・供給タンク８からＮａＯＨ水溶液供給管１４，１４Ｂを経由して使用済のＮａＯＨ水溶液Ｒを逆洗分離塔２に供給する。このとき、比重計１６Ａで逆洗分離塔２に供給される溶液の比重に基づきＮａＯＨの濃度を確認し、必要に応じ超純水Ｗ及び／または回収ＮａＯＨ水溶液Ｒの流量を調整することで、所望とする濃度（例えば４重量％程度）のＮａＯＨ水溶液を調製する。この使用済のＮａＯＨ水溶液Ｒを用いて逆洗分離工程でイオン型の調整を行う。そして、このイオン型の調整に使用したＮａＯＨ水溶液は、廃棄管１５から廃液タンク９に回収して、所定の処理を施した後廃棄すればよい。

【0038】

なお、セプレックス分離工程、再生工程後のＮａＯＨ水溶液が水質的に再利用できないときには、予備廃棄管１２Ａ，１３Ａから廃液タンク９に回収して、所定の処理を施した後廃棄すればよい。

【0039】

以上本発明について、前記実施形態に基づいて説明してきたが、本発明は前記実施形態に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、セプレックス法の実施装置としては種々の構成に適用可能であり、例えば、セプレックス分離工程とアニオン交換樹脂の再生工程とをセプレックス塔内で両方を行う構成としてもよい。

【実施例】

【0040】

以下の具体的実施例により本発明をさらに詳細に説明する。

【0041】

［実施例１］
混合イオン交換樹脂の逆洗分離塔、カチオン交換樹脂再生塔、セプレックス分離塔及びアニオン交換樹脂再生塔により混合イオン交換樹脂のアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との分離再生装置を構成し、図３に示すプロセスでアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂の分離精製とアニオン交換樹脂の再生を行った。この際、図１に示す方法でＮａＯＨ水溶液の供給及び回収を行った。

【0042】

分離する混合樹脂は６００Ｌで、カチオン樹脂：アニオン樹脂＝１：１とし、アニオン交換樹脂としては比重１．０５ｇ／ｍＬ（湿潤時）のポーラス型アニオン交換樹脂を、カチオン交換樹脂としては比重１．２８ｇ／ｍＬ（湿潤時）のポーラス型カチオン交換樹脂をそれぞれ用いた。

【0043】

アニオン交換樹脂再生塔４には濃厚ＮａＯＨ水溶液タンク７から未使用の濃厚ＮａＯＨ水溶液Ｎを純水Ｗで希釈して供給した。アニオン交換樹脂の再生工程及び後述するセプレックス分離工程で使用したＮａＯＨ水溶液は、回収・供給タンク８で受けて、再利用ＮａＯＨ水溶液Ｒとしてセプレックス分離塔３に供給して再利用し、さらにＮａＯＨ濃度の不足分として未使用の濃厚ＮａＯＨ水溶液Ｎと必要に応じて超純水Ｗを追加して供給した。そして、回収・供給タンク８の再利用ＮａＯＨ水溶液Ｒは、逆洗分離塔２でのイオン型調整で再利用した。

【0044】

逆洗分離工程のイオン型調整工程では４重量％に調整したＮａＯＨ水溶液を使用し、再生レベルはアニオン樹脂に対して２００ｇ－ＮａＯＨ／ＬＲとした。ここで、再生レベル［ｇ－－再生剤（ＮａＯＨ／ＬＲ］は、樹脂量に対する再生剤（１００％換算）の使用量を表す。ここでは、アニオン樹脂量に対してであるので、混合樹脂６００Ｌではなく、アニオン交換樹脂３００Ｌに対しての再生剤使用量をあらわす。

【0045】

セプレックス分離工程では１６重量％に調整したＮａＯＨ水溶液を使用し、アニオン交換樹脂の１．５倍量（体積比）のＮａＯＨ水溶液を使用した。

【0046】

再生工程では４重量％のＮａＯＨ水溶液を使用し、再生レベルはアニオン樹脂に対して５０ｇ－ＮａＯＨ／ＬＲとした。

【0047】

これら、逆洗分離工程、セプレックス分離工程及び再生工程で使用したＮａＯＨ水溶液量（１００％換算）を表１に、参考資料として１６％ＮａＯＨ水溶液の比重、イオン型調整前のカチオン交換樹脂（Ｈ型）、イオン型調整前のアニオン交換樹脂（ＯＨ型）及びイオン型調整後のカチオン交換樹脂（Ｎａ型）の比重を表２それぞれに示す。

【0048】

【表1】

【0049】

【表2】

【0050】

表１から明らかなとおり、逆洗分離に必要なＮａＯＨ水溶液は６０Ｌであるが、セプレックス分離工程、再生工程で使用したＮａＯＨ水溶液を再利用しているので、実質“０”であり、廃棄されるＮａＯＨ水溶液は８７Ｌであった。

【0051】

［比較例１］
混合イオン交換樹脂の逆洗分離塔、カチオン交換樹脂再生塔、セプレックス分離塔及びアニオン交換樹脂再生塔により混合イオン交換樹脂のアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との分離再生装置を構成し、図３に示すプロセスでアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂の分離精製とアニオン交換樹脂の再生を行った。この際、図４に示す方法でＮａＯＨ水溶液の供給及び回収を行った。

【0052】

分離する混合樹脂は６００Ｌで、カチオン樹脂：アニオン樹脂＝１：１とし、アニオン交換樹脂としては比重１．０５ｇ／ｍＬ（湿潤時）のポーラス型アニオン交換樹脂を、カチオン交換樹脂としては比重１．２８ｇ／ｍＬ（湿潤時）のポーラス型カチオン交換樹脂をそれぞれ用いた。

【0053】

アニオン交換樹脂再生塔４の再生工程、セプレックス分離塔３のセプレックス分離工程、逆洗分離塔２での逆洗分離工程の各工程で使用されたＮａＯＨ水溶液は再利用せず、廃棄することとした。

【0054】

逆洗分離工程のイオン型調整工程では４重量％に調整したＮａＯＨ水溶液を使用し、再生レベルはアニオン樹脂に対して２００ｇ－ＮａＯＨ／ＬＲとした。

【0055】

セプレックス分離工程では１６重量％に調整したＮａＯＨ水溶液を使用し、アニオン交換樹脂の１．５倍量（体積比）のＮａＯＨ水溶液を使用した。

【0056】

再生工程では４重量％のＮａＯＨ水溶液を使用し、再生レベルはアニオン樹脂に対して５０ｇ－ＮａＯＨ／ＬＲとした。

【0057】

これら、逆洗分離工程、セプレックス分離工程及び再生工程で使用したＮａＯＨ水溶液量（１００％換算）を表３に示す。

【0058】

【表3】

【0059】

表３から明らかなとおり、逆洗分離工程、セプレックス分離工程及びアニオン交換樹脂再生工程を実施する際に使用するＮａＯＨ水溶液を未使用のものとし、一過的に廃棄した場合、その消費量は合計で１４７Ｌであり、実施例１と比較してＮａＯＨの廃液量が６０Ｌ（６５％以上）増加することがわかる。

【符号の説明】

【0060】

１ ＮａＯＨ溶液の供給及び回収機構
２ 逆洗分離塔
３ セプレックス塔（アニオン交換樹脂高度分離塔）
４ アニオン交換樹脂再生塔
５ 超純水供給源
６ 超純水供給管
７ 濃厚ＮａＯＨ水溶液タンク
８ ＮａＯＨ水溶液の回収・供給タンク
９ 廃液タンク
１０ ＮａＯＨ水溶液供給管
１１，１２，１３ 回収管
１２Ａ １３Ａ 予備廃棄管
１４，１４Ａ，１４Ｂ ＮａＯＨ水溶液供給管
１５ 廃棄管
１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ 比重計
Ｗ 超純水
Ｎ 濃厚ＮａＯＨ水溶液
Ｒ 再利用ＮａＯＨ水溶液

【要約】

【課題】 セプレックス法を利用して混合イオン交換樹脂のアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とを分離する際のＮａＯＨ溶液の使用量を削減することの可能な混合イオン交換樹脂におけるアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との分離再生方法を提供する。
【解決手段】 セプレックス塔３でアニオン交換樹脂中に混入しているカチオン交換樹脂を分離する第一のＮａＯＨ水溶液として、アニオン交換樹脂再生塔４で使用済の第二のＮａＯＨ水溶液を回収して用いることで、ＮａＯＨ水溶液の使用量を削減しつつアニオン交換樹脂の再生を高精度で行う。
【選択図】 図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】