(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】特表2021-513452(P2021-513452A)
(43)【公表日】2021年5月27日
(54)【発明の名称】イオン交換樹脂を安定化する方法
(51)【国際特許分類】
B01J 49/60 20170101AFI20210430BHJP
C07C 43/23 20060101ALI20210430BHJP
B01J 47/04 20060101ALI20210430BHJP
B01J 39/18 20170101ALI20210430BHJP
B01J 41/12 20170101ALI20210430BHJP
【FI】
B01J49/60
C07C43/23 Z
B01J47/04
B01J39/18
B01J41/12
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
【全頁数】33
(21)【出願番号】特願2020-539717(P2020-539717)
(86)(22)【出願日】2019年2月12日
(85)【翻訳文提出日】2020年8月21日
(86)【国際出願番号】US2019017627
(87)【国際公開番号】WO2019157494
(87)【国際公開日】20190815
(31)【優先権主張番号】62/629,267
(32)【優先日】2018年2月12日
(33)【優先権主張国】US
(81)【指定国】
AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JO,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT
(71)【出願人】
【識別番号】513180152
【氏名又は名称】エヴォクア ウォーター テクノロジーズ エルエルシー
【氏名又は名称原語表記】Evoqua Water Technologies LLC
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100164448
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 雄輔
(72)【発明者】
【氏名】グレゴリー バックマン
(72)【発明者】
【氏名】マーティー ウィルクス
【テーマコード(参考)】
4H006
【Fターム(参考)】
4H006AA03
4H006AB70
4H006GP03
4H006GP10
(57)【要約】
バージンイオン交換樹脂材料を安定させる方法が提供される。この方法は、非イオン性洗浄剤を備える調製物でバージンイオン交換樹脂材料を洗浄することを含む。この方法は、アルコール溶媒を備える調製物でバージンイオン交換樹脂材料を洗浄することを含む。この方法は、バージンイオン交換樹脂材料を脱酸素水ですすぐことを含む。この方法は、洗浄済/すすがれたバージンイオン交換樹脂材料をガス不透過性容器に導入すること、および容器を密封することを含む。この方法は、酸素除去材料をガス不透過性容器に導入すること、および容器を密封することを含む。脱酸素水中に洗浄済バージンイオン交換樹脂材料を提供することにより、それを必要とする場所で水処理を容易にする方法も開示される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
バージンイオン交換樹脂材料を安定化する方法であって、
非イオン性洗浄剤の臨界ミセル濃度未満の濃度の非イオン性洗浄剤を備える調製物で前記バージンイオン交換樹脂材料を洗浄して、洗浄済バージンイオン交換樹脂材料を生成するステップと、
前記洗浄済バージンイオン交換樹脂材料をガス不透過性容器に導入するステップと、
前記容器を密封するステップと、を含む、方法。
【請求項2】
前記洗浄済バージンイオン交換樹脂材料を脱酸素水ですすぐステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
前記非イオン性洗浄剤は、エトキシル化オクチルフェノール、ポリソルベート、ポリオキシエチレンおよびそれらの代謝産物のうちの少なくとも1つを備える、請求項1に記載の方法。
【請求項4】
前記調製物は、約0.125g/L未満のエトキシル化オクチルフェノールを備える、請求項3に記載の方法。
【請求項5】
前記洗浄済バージンイオン交換樹脂材料を前記ガス不透過性容器の液体不透過性容器に導入するステップを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項6】
バージンイオン交換樹脂材料を安定化する方法であって、
前記バージンイオン交換樹脂材料をアルコール溶媒を備える調製物で洗浄して、洗浄済バージンイオン交換樹脂材料を生成するステップと、
前記洗浄済バージンイオン交換樹脂材料をガス不透過性容器に導入するステップと、
前記容器を密封するステップと、を含む、方法。
【請求項7】
前記洗浄済バージンイオン交換樹脂材料を脱酸素水ですすぐステップをさらに含む、請求項6に記載の方法。
【請求項8】
前記アルコール溶媒は、イソプロパノール、メタノール、エタノール、n−ブタノール、イソオクタノール、メチルイソブチルカルビノール、イソアミルアルコール、イソブチルアルコール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、およびアンモニア水のうちの少なくとも1つを備える、請求項6に記載の方法。
【請求項9】
前記調製物は、約0.5%未満のイソプロパノールを備える、請求項8に記載の方法。
【請求項10】
前記洗浄済バージンイオン交換樹脂を前記ガス不透過性容器の液体不透過性容器に導入するステップを含む、請求項5に記載の方法。
【請求項11】
バージンイオン交換樹脂材料を安定化する方法であって、
非イオン性洗浄剤の臨界ミセル濃度未満の濃度の非イオン性洗浄剤を備える調製物で前記バージンイオン交換樹脂材料を洗浄して、洗浄済バージンイオン交換樹脂材料を生成するステップと、
前記洗浄済バージンイオン交換樹脂材料を脱酸素水ですすいで、すすがれたバージンイオン交換樹脂材料を生成するステップと、を含む、方法。
【請求項12】
約10ppb未満の溶存酸素の濃度を有する脱酸素水で、前記洗浄済イオン交換樹脂材料をすすぐステップを備える、請求項11に記載の方法。
【請求項13】
前記非イオン性界面洗浄剤は、エトキシル化オクチルフェノール、ポリソルベート、ポリオキシエチレンおよびそれらの代謝産物のうちの少なくとも1つを備える、請求項11に記載の方法。
【請求項14】
前記すすがれたバージンイオン交換樹脂材料をガス不透過性容器に導入し、前記容器を密封するステップをさらに含む、請求項11に記載の方法。
【請求項15】
バージンイオン交換樹脂材料を安定化する方法であって、
前記バージンイオン交換樹脂材料をアルコール溶媒を備える調製物で洗浄して、洗浄済バージンイオン交換樹脂材料を生成するステップと、
前記洗浄済バージンイオン交換樹脂材料を脱酸素水ですすいで、すすがれたバージンイオン交換樹脂材料を生成するステップと、を含む、方法。
【請求項16】
約10ppb未満の溶存酸素濃度を有する脱酸素水で前記洗浄済イオン交換樹脂材料をすすぐステップを含む、請求項15に記載の方法。
【請求項17】
前記アルコール溶媒は、イソプロパノール、メタノール、エタノール、n−ブタノール、イソオクタノール、メチルイソブチルカルビノール、イソアミルアルコール、イソブチルアルコール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、およびアンモニア水のうちの少なくとも1つを備える、請求項15に記載の方法。
【請求項18】
前記すすがれたバージンイオン交換樹脂材料をガス不透過性容器に導入し、前記容器を密封するステップをさらに含む、請求項15に記載の方法。
【請求項19】
それを必要とする場所で水処理を容易にする方法であって、
脱酸素水で洗浄されたバージンイオン交換樹脂材料を提供するステップを含み、
前記洗浄済バージンイオン交換樹脂材料は、ポリスチレンベースのイオン交換樹脂材料であり、約25ppb未満の酸素含有全有機炭素種を有する、方法。
【請求項20】
密封されたガス不透過性容器の液体不透過性区画内に、前記洗浄済バージンイオン交換樹脂材料および脱酸素水を提供するステップをさらに含む、請求項19に記載の方法。
【請求項21】
前記液体不透過性区画の外壁と前記ガス不透過性容器の内壁との間に配置された酸素除去材料を提供するステップをさらに含む、請求項20に記載の方法。
【請求項22】
酸素汚染の指標を提供するステップをさらに含む、請求項21に記載の方法。
【請求項23】
脱酸素水を、前記洗浄済バージンイオン交換樹脂材料の約40%〜約50%の量で提供するステップを含む、請求項19に記載の方法。
【請求項24】
約10ppb未満の溶存酸素を有する脱酸素水を提供するステップを含む、請求項19に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本明細書に開示される態様および実施形態は、バージンイオン交換樹脂材料の安定化に関する。より具体的には、開示される態様および実施形態は、バージンイオン交換樹脂材料の酸化劣化の速度を低下させる方法に関する。開示される態様および実施形態は、安定化されたバージンイオン交換樹脂材料の取り扱い、貯蔵、および輸送に関する。
【発明の概要】
【0002】
一態様によれば、バージンイオン交換樹脂材料を安定化する方法が提供される。この方法は、非イオン性洗浄剤を備える調製物でバージンイオン交換樹脂材料を洗浄して、洗浄済バージンイオン交換樹脂材料を製造することを含み得る。調製物は、非イオン性洗浄剤の臨界ミセル濃度(CMC)未満の濃度の、非イオン性洗浄剤を備え得る。この方法は、バージンイオン交換樹脂材料をガス不透過性容器に導入することを含み得る。この方法は、容器を密封することを含み得る。
【0003】
いくつかの実施形態では、方法は、洗浄済バージンイオン交換樹脂材料を脱酸素水ですすぐことをさらに含み得る。
【0004】
非イオン性洗浄剤は、エトキシル化オクチルフェノール、ポリソルベート、ポリオキシエチレンおよびそれらの代謝産物のうちの少なくとも1つを備え得る。
【0005】
特定の実施形態によれば、調製物は、約0.125g/L未満のエトキシル化オクチルフェノールを備え得る。
【0006】
この方法は、洗浄済バージンイオン交換樹脂材料をガス不透過性容器の液体不透過性容器に導入することを含み得る。
【0007】
別の態様では、バージンイオン交換樹脂材料を安定化する方法が提供される。この方法は、洗浄済バージンイオン交換樹脂材料を製造するために、バージンイオン交換樹脂材料をアルコール溶媒を備える調製物で洗浄することを含み得る。この方法は、洗浄済バージンイオン交換樹脂材料をガス不透過性容器に導入することを含み得る。この方法は、容器を密封することを含み得る。
【0008】
いくつかの実施形態では、方法は、洗浄済バージンイオン交換樹脂材料を脱酸素水ですすぐことをさらに含み得る。
【0009】
特定の実施形態によれば、アルコール溶媒は、イソプロパノール、メタノール、エタノール、n−ブタノール、イソオクタノール、メチルイソブチルカルビノール、イソアミルアルコール、イソブチルアルコール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、およびアンモニア水のうちの少なくとも1つを備え得る。
【0010】
調製物は、約0.5%未満のイソプロパノールを備え得る。
【0011】
いくつかの実施形態では、方法は、洗浄済バージンイオン交換樹脂をガス不透過性容器の液体不透過性容器に導入することを含み得る。
【0012】
別の態様によれば、バージンイオン交換樹脂材料を安定化する方法が提供される。この方法は、非イオン性洗浄剤を備える調製物でバージンイオン交換樹脂材料を洗浄して、洗浄済バージンイオン交換樹脂材料を製造することを含み得る。調製物は、非イオン性洗浄剤の臨界ミセル濃度未満の濃度で、非イオン性洗浄剤を備え得る。この方法は、洗浄済バージンイオン交換樹脂材料を脱酸素水ですすいで、すすがれたバージンイオン交換樹脂材料を生成することを含み得る。
【0013】
この方法は、約10ppb未満の溶存酸素濃度を有する脱酸素水で、洗浄済イオン交換樹脂材料をすすぐことを含み得る。
【0014】
いくつかの実施形態では、非イオン性洗浄剤は、エトキシル化オクチルフェノール、ポリソルベート、ポリオキシエチレンおよびそれらの代謝産物のうちの少なくとも1つを備え得る。
【0015】
この方法は、すすがれたバージンイオン交換樹脂材料をガス不透過性容器に導入し、容器を密封することをさらに含み得る。
【0016】
別の態様によれば、バージンイオン交換樹脂材料を安定化する方法が提供される。この方法は、洗浄済バージンイオン交換樹脂材料を製造するために、バージンイオン交換樹脂材料をアルコール溶媒を備える調製物で洗浄することを含み得る。この方法は、洗浄済バージンイオン交換樹脂材料を脱酸素水ですすいで、すすがれたバージンイオン交換樹脂材料を生成することを含み得る。
【0017】
いくつかの実施形態では、方法は、約10ppb未満の溶存酸素濃度を有する脱酸素水で、洗浄済イオン交換樹脂材料をすすぐことを含み得る。
【0018】
アルコール溶媒は、イソプロパノール、メタノール、エタノール、n−ブタノール、イソオクタノール、メチルイソブチルカルビノール、イソアミルアルコール、イソブチルアルコール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、およびアンモニア水のうちの少なくとも1つを備えることができる。
【0019】
この方法は、すすがれたバージンイオン交換樹脂材料をガス不透過性容器に導入し、容器を密封することをさらに含み得る。
【0020】
別の態様によれば、水処理を容易にする方法が、それを必要とする場所で提供される。この方法は、洗浄済バージンイオン交換樹脂材料を脱酸素水中に提供することを含み得る。洗浄済バージンイオン交換樹脂材料は、ポリスチレンベースのイオン交換樹脂材料であり得る。洗浄済バージンイオン交換樹脂材料は、約25ppb未満の酸素含有全有機炭素種を有し得る。
【0021】
いくつかの実施形態では、方法は、密封されたガス不透過性容器の液体不透過性区画内に、洗浄済バージンイオン交換樹脂材料および脱酸素水を提供することをさらに含み得る。
【0022】
この方法は、液体不透過性区画の外壁とガス不透過性容器の内壁との間に配置された酸素除去材料を提供することをさらに含み得る。
【0023】
いくつかの実施形態では、方法は、酸素汚染の指標を提供することをさらに含み得る。
【0024】
この方法は、洗浄済バージンイオン交換樹脂材料の約40%〜約50%の量で脱酸素水を提供することを含み得る。
【0025】
この方法は、約10ppb未満の溶存酸素を有する脱酸素水を提供することを含み得る。
【図面の簡単な説明】
【0026】
添付の図面は、正確な縮尺で描かれることを意図していない。図面では、様々な図に示されている、同一またはほぼ同一の各構成要素は、同様の数字で表されている。明確にするために、すべての構成要素がすべての図面で指標付けされているとは限らない。図面中に以下が示される。
【0027】
【
図1】本明細書に開示される実施形態による容器の概略図である。
【
図2】本明細書に開示される実施形態による容器を備えるシステムの概略図である。
【
図3】本明細書に開示される実施形態による容器の概略図である。
【
図4】本明細書に開示される一実施形態による、様々な清浄剤で洗浄した後のイオン交換樹脂上の酸素含有全有機炭素の比較量のグラフである。
【
図5A】さまざまな濃度の過炭酸塩で洗浄した後の、イオン交換樹脂上の酸素含有全有機炭素の濃度のグラフである。
【
図5B】さまざまな濃度のイソプロパノールで洗浄した後の、イオン交換樹脂上の酸素含有全有機炭素の濃度のグラフである。
【
図5C】さまざまな濃度のエトキシル化オクチルフェノールで洗浄した後の、イオン交換樹脂上の酸素含有全有機炭素の濃度のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0028】
イオン交換樹脂は、一般に、液体混合物に含まれる成分を分離するために使用され得る。従来のイオン交換樹脂は、カチオン性部位およびアニオン性部位を有する基でコポリマーマトリックスを官能基化することにより調製され得る。アニオンまたはカチオンは、樹脂が液体混合物と接触しているときに、同じ電荷を有する液体中のイオンまたは分子と交換されるか、または会合することが可能であり得る。イオンは化学量論的に交換され、系の電気的中性を維持する。水素などの1つの陽イオン(または原子価に基づいて比例する量)を、銅、鉄、ナトリウムなどの別の陽イオンと交換する樹脂は、カチオン樹脂である。水酸化物などの1つの陰イオン(または原子価に基づいて比例する量)を、塩化物、硫酸塩、クロム酸塩などの別の陰イオンに交換する樹脂は、アニオン樹脂である。多くの場合、両方のタイプの樹脂は、溶液から塩化ナトリウムや硫酸カルシウムなどのさまざまな塩を除去するために使用される。混床イオン交換樹脂は、カチオン樹脂とアニオン樹脂の組み合わせを含み、より高純度の処理水を提供する。樹脂は、除去されたイオンが飽和するまで使用され得る。多くの樹脂はまた、再生して再利用され得る。例えば、水処理に使用される樹脂は、強酸(カチオン樹脂の場合)または強塩基(アニオン樹脂の場合)を使用して再生され得る。
【0029】
イオン交換は、しばしば水処理で用いられ、水溶液中のイオンは、通常、基板、例えばイオン交換樹脂、に結合している水素(H
+)または水酸化物(OH
−)イオンと置き換わる。これは、「水の脱塩」または「水の脱イオン」とよばれることもある。イオン交換樹脂は、一般に、例えば、水質浄化、原子力発電、マイクロエレクトロニクス製造、半導体製造、食品加工、製薬製造、化学処理、および金属抽出の分野で使用され得る。
【0030】
特定の条件下で、イオン交換樹脂は、長期間にわたってコポリマーマトリックスの酸化劣化を受け得る。例えば、液体混合物の精製中に、樹脂と接触して配置される液体混合物は、分子状酸素、溶存酸素、溶存塩素などの酸化種を含み得、または昇温され得る。これらはそれぞれ、コポリマーマトリックスの望ましくない劣化を促進し得る。場合によっては、イオン交換樹脂は、使用前の取り扱い、貯蔵、または輸送中に、酸化劣化を受け得る。例えば、使用前にイオン交換樹脂と接触している水または空気も、コポリマーマトリックスの劣化を促進し得る。
【0031】
具体的には、酸化劣化中に、炭素−炭素結合が切断され、個々のポリマー鎖間の架橋結合および/または個々のスチレン部分間の結合を破壊すると考えられている。本明細書で使用する場合、イオン交換樹脂材料の「酸化劣化」とは、材料のコポリマーマトリックスの個々のポリマー鎖またはスチレン部分間の架橋の炭素−炭素結合の損失を指す。特定の理論に縛られることを望まないが、そのような結合の損失は、保水能力の増加、そして最終的には、官能化された線状ポリスチレンのセグメントなどの有機汚染物質の放出を引き起こし得ると考えられる。コポリマーマトリックスの酸化劣化は、イオン交換またはクロマトグラフィープロセスの商業的運用にとって望ましくない場合がある。例えば、架橋を失う樹脂は、比較的柔らかくなり得、膨張してより大きくなり得る。酸化劣化の結果としての樹脂の柔らかさと膨張の増加は、最終的に、床圧低下の増加、処理される液体混合物の流量の減少、および処理される液体から化学種を除去するための操作能力の低下のうちの1つ以上を引き起こし得る。
【0032】
さらに、コポリマーマトリックスの架橋が失われると、有機汚染物質のカラム流出液への放出が増加し、原子力発電業界などの一部の用途では許容できない場合がある。例えば、劣化したイオン交換樹脂からの有機汚染物質は、プロセス装置に潜在的な腐食源を生成し得、プロセスに関連する他のイオン交換樹脂を汚染し得る。イオン性汚染物質は、劣化したイオン交換樹脂からも発生し得る。例えば、例示的な処理プロセスでは、カチオン交換樹脂は、スチレン主鎖上に固定されたスルホン酸電荷を含み得る。スルホン酸は負に帯電している。ナトリウムまたはカルシウムなどの正に帯電したイオンは、処理されている液体からナトリウムまたはカルシウムが除去されるように、イオン交換樹脂からの別のイオン、例えば水素イオン(H+)と交換できる。しかしながら、いくつかの例では、樹脂は、硫酸イオンがカチオン交換樹脂から浸出する程度まで劣化する可能性がある。浸出した硫酸イオンは、処理水の水質に悪影響を及ぼし得る。
【0033】
以前は、産業界の人々は、コポリマーマトリックスの調製に使用される架橋モノマーの量を増加させることにより、イオン交換樹脂の酸化劣化とそれに関連する問題を改善しようとした。しかしながら、架橋の数の増加は、一般に、得られる樹脂ビーズと液体混合物との適合性を低下させ、それにより、ビーズへの拡散の低下および不十分な操作能力をもたらす。高度に架橋された樹脂は、不十分な再生効率を呈し、グルコース、フルクトース、および他の糖などの大きな分子に対して不透過性であり得る。さらに、劣化がまだ発生するため、架橋密度を増加しても、有機汚染物質の放出に関連する問題に対処できない場合がある。
【0034】
産業界のその他の人々は、スチレン部分のベンゼン環に隣接する第三級炭素の水素をハロゲンで置換することにより、イオン交換樹脂の酸化劣化を改善しようと試みた。簡単に言えば、あらゆる目的においてその全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第3,342,755号明細書で想定されているように、コポリマーマトリックスの劣化の起こり得るメカニズムは、スチレン部分のベンゼン環に隣接する第三級炭素で定義される「弱結合」に関連する。第三級炭素は、その付着した水素が分子状酸素や塩素などの酸化剤とヒドロペルオキシドを形成する傾向があるため、弱結合と見なされる。ヒドロペルオキシドは、最終的に、コポリマーに関連する炭素鎖の分裂につながり得る。米国特許第3,342,755号では、発明者らは、樹脂の安定性に寄与しないオルトクロロスチレンなどのモノマーを使用することにより、劣化を改善することを試みた。
【0035】
イオン交換樹脂の劣化が起こった場合、慣習的に、樹脂の性能が損なわれていない限り、イオン交換樹脂から劣化生成物を洗い流す試みが行われ得る。標準のリンス水(非脱酸素水)ですすいだ場合、イオン交換樹脂は引き続き酸化劣化および/または汚染を受け得る。イオン交換樹脂の製造における重合および活性化のステップ中に残存するポリマーの断片や不純物が絡み合い、ゆっくりと樹脂から浸出する。これらはまた、特定の産業用途において許容可能なレベルまで洗い流されなければならない。さらに、特定の例では、イオン交換樹脂をすすぐと大量の廃棄物が発生する。例えば、原子力産業では、イオン交換樹脂をすすぐと、大量の廃棄物や、処理が複雑な放射性廃水が発生する場合がある。バージンイオン交換樹脂を、使用前にオフラインのままにして安定化する必要がある。
【0036】
分子状酸素、溶存酸素、塩素などの酸化剤への樹脂の曝露を制限することにより、イオン交換樹脂を安定化し得、イオン交換樹脂の酸化劣化を防ぎ得る。従来、イオン交換樹脂は、多くの場合、液体を処理するために使用される前に、湿気を含む容器に貯蔵される。本発明者らは、標準のリンス水に溶存した酸素および/または塩素へのイオン交換樹脂の曝露を防ぎ、樹脂の酸化劣化の速度を制限することにより、イオン交換樹脂を使用前に安定化し得ることを認識した。さらに、従来のイオン交換樹脂貯蔵容器は、一般に、容器への空気の進入を可能にし得、イオン交換樹脂の酸化劣化の急速な速度を引き起こし得る。本発明者らは、イオン交換樹脂は、例えば周囲の空気からの、酸素との接触を防ぐことによってさらに安定化され得、イオン交換樹脂の酸化劣化をさらに制限し得ることを認識した。安定化により、イオン交換樹脂は、従来使用前に貯蔵されているイオン交換樹脂と比較して、オフラインの所定の期間、使用可能なままであり得る。本明細書に開示される方法はまた、すすぎの間に生成される廃水の量を低減し得る。
【0037】
ポリスチレンベースの樹脂で分析を行い、樹脂の酸化劣化によって放出されたいくつかの汚染物質を判別した。特定されたいくつかの汚染物質には、5−メチル−3−ヘキサノン、メトキシフェニルオキシム、ベンズアルデヒド、アセトフェノン、2−メチルベンズアルデヒド、ベンゼンメタンイミン、トリブチルアミンが含まれていた。特定の理論に縛られることを望まないが、これらの汚染物質の少なくとも一部は、樹脂の製造から存在するスチレンおよびオルトキシレン部分の酸化から発生すると考えられている。
【0039】
そのような汚染物質は、さまざまな程度の水溶性を有し得る。例えば、アセトフェノン、ベンズアルデヒド、および2−メチルベンズアルデヒドの水溶性は、それぞれ5.5g/L、3.0g/L、および1.2g/Lである。水溶性の高い汚染物質は、一般に水で洗い流され得る。しかしながら、より低い水溶性を有する汚染物質は、水で洗い流すことができない場合があり、または水で部分的にのみ洗い流され得る。
【0040】
本明細書に開示される態様および実施形態は、バージンイオン交換樹脂材料の安定化に関する。いくつかの実施形態では、イオン交換樹脂の安定化は、例えば、取り扱い、貯蔵、および/または輸送中の、経時的なイオン交換樹脂の安定性の維持を指し得る。安定化および維持された安定性は、バージンイオン交換樹脂材料の酸化劣化の速度の低下に関係し得る。特に本明細書で使用される場合、「安定化された」イオン交換樹脂材料は、所定の期間にわたって酸化劣化速度が低下したイオン交換樹脂材料を指し得る。
【0041】
バージンイオン交換樹脂材料を安定化するシステムおよび方法が開示される。イオン交換樹脂を安定化する方法は、すすがれたバージンイオン交換樹脂材料を生成するために、脱イオン水でバージンイオン交換樹脂材料をすすぐことを含み得る。イオン交換樹脂を安定化する方法は、すすがれたバージンイオン交換樹脂材料をガス不透過性容器に導入することを含み得る。バージンイオン交換樹脂材料を安定化する方法は、ガス不透過性容器を密封することを含み得る。
【0042】
いくつかの実施形態では、イオン交換樹脂を安定化する方法は、約10ppb未満の溶存酸素濃度を有する脱酸素水でバージンイオン交換樹脂材料をすすぐことを含み得る。イオン交換樹脂を安定化する方法は、約1ppbの溶存酸素濃度を有する脱酸素水でバージンイオン交換樹脂材料をすすぐことを含み得る。イオン交換樹脂を安定化する方法は、約10ppb未満の塩素濃度を有する脱酸素水でバージンイオン交換樹脂材料をすすぐことを含み得る。イオン交換樹脂を安定化する方法は、約1ppbの塩素濃度を有する脱酸素水でバージンイオン交換樹脂材料をすすぐことを含み得る。
【0043】
特定の実施形態では、本明細書に開示される方法は、バージンイオン交換樹脂材料を有するガス不透過性容器に脱酸素水を導入することにより、バージンイオン交換樹脂材料をすすぐことと、容器から間隙脱酸素水を除去することと、を含み得る。脱酸素化されていない脱イオン水ですすぐことは、需要先で水を使用する直前にすすぎをしないことよりも、改善となり得る。事前すすぎは、樹脂に絡まった残留ポリマーや有機化合物の破片を取り除くように計画され得る。脱イオン水の脱酸素化は、脱イオンリンス水中の酸素の発生を最小限に抑え、樹脂自体を分解し得る。これは、一般に、イオン交換樹脂からの有機(全有機炭素-TOCで測定)不純物レベルの原因となり得る。
【0044】
いくつかの実施形態では、本明細書に開示される方法は、すすがれたバージンイオン交換樹脂材料中の含水率を維持することを含み得る。含水率の維持は、樹脂機能に必要なポリマーの架橋、有機化合物の浸出の最小化、および物理的強度の増加に関連し得る。例えば、いくつかの実施形態では、方法は、すすがれたバージンイオン交換樹脂材料において少なくとも約40%の含水率を維持することを含み得る。いくつかの実施形態では、方法は、すすがれたバージンイオン交換樹脂材料において約50%の含水率を維持することを含み得る。いくつかの実施形態では、方法は、すすがれたバージンイオン交換樹脂材料中の含水率を約40%〜約50%に維持することを含み得る。
【0045】
特定の実施形態によれば、本明細書に開示される方法は、脱酸素水を生成することをさらに含み得る。例えば、脱酸素水は、非脱酸素水を脱酸素することによって生成され得る。非脱酸素水は、溶存酸素を除去するための処理によって脱酸素され得る。いくつかの実施形態では、非脱酸素水は、脱酸素膜を通過することによって脱酸素され得る。いくつかの実施形態では、非脱酸素水は、非脱酸素水に真空脱気を施すことによって脱酸素され得る。
【0046】
いくつかの実施形態では、本明細書に開示される方法は、バージンイオン交換樹脂材料の酸化劣化速度を低下させるのに有効な濃度の溶存酸素を有する脱酸素水で、バージンイオン交換樹脂材料をすすぐことを含み得る。例えば、バージンイオン交換樹脂材料によって処理された水の第1の体積が約10ppb未満の全有機炭素を備えるように、酸化劣化の速度を低下させ得る。いくつかの実施形態では、バージンイオン交換樹脂材料を容器内で所定の期間維持した後、バージンイオン交換樹脂材料によって処理される水の第1の体積が約10ppb未満の全有機炭素を備えるように、酸化劣化の速度を低下させ得る。
【0047】
いくつかの実施形態では、バージンイオン交換樹脂材料によって処理された水の第1の体積が約10ppb未満の硫酸塩を備えるように、酸化劣化の速度を低下させ得る。いくつかの実施形態では、バージンイオン交換樹脂材料によって処理された水の第1の体積が約10ppb未満の塩化物を備えるように、酸化劣化の速度を低下させ得る。容器中にバージンイオン交換樹脂材料を所定の期間維持した後、バージンイオン交換樹脂材料によって処理された水の第1の体積が約10ppb未満の硫酸塩および/または約10ppb未満の塩化物を備えるように、酸化劣化の速度を低下させ得る。有機的に結合した塩化物および硫酸塩は、TOCとしてまとめて測定される。未処理のバージン樹脂に含まれる個々の有機硫酸塩および有機塩化物は、分解されてイオン性塩化物および硫酸塩を形成し得る。これらの化合物は、従来の方法を使用して分析できるイオン性塩化物および硫酸塩を残して、有機化合物を分解するUV光によって分析的に測定され得る。
【0048】
いくつかの実施形態では、バージンイオン交換樹脂材料を容器内で少なくとも約6か月間維持した後、バージンイオン交換樹脂材料によって処理された水の第1の体積が、約10ppb未満の全有機炭素、約10ppb未満の硫酸塩、および/または約10ppb未満の塩化物を備えるように、酸化劣化の速度を低下させ得る。
【0049】
いくつかの実施形態では、本明細書で開示される方法は、容器を開封し、バージンイオン交換樹脂材料をすすぐことをさらに含み得る。この方法は、バージンイオン交換樹脂材料を容器内に所定の時間維持した後、容器を開封することと、バージンイオン交換樹脂材料をすすぐこととをさらに含み得る。例えば、方法は、バージンイオン交換樹脂材料を容器内に少なくとも約6ヶ月間維持した後、容器を開封し、バージンイオン交換樹脂材料をすすぐことをさらに含み得る。この方法はさらに、使用前に、容器を開封し、バージンイオン交換樹脂材料を脱酸素水および/または脱イオン水(脱酸素または非脱酸素)ですすぐことを含み得る。
【0050】
別の態様によれば、水処理を容易にする方法がそれを必要とする場所で提供される。現場での水処理を容易にする方法は、バージンイオン交換樹脂材料を脱酸素水ですすいで、すすがれたバージンイオン交換樹脂材料を生成することを含み得る。水処理を容易にする方法は、すすがれたバージンイオン交換樹脂材料をガス不透過性容器に導入することを含み得る。この方法は、容器を密封することを含み得る。いくつかの実施形態では、方法は、すすがれたバージンイオン交換樹脂材料および残留水分を備えるガス不透過性容器を場所、例えば水処理場所に提供することを含み得る。残留含水率は、例えば、約40%〜約50%の含水率を含み得る。
【0051】
いくつかの実施形態では、それを必要とする場所で水処理を促進する方法は、約10ppb未満の溶存酸素濃度を有する脱酸素水でバージンイオン交換樹脂材料をすすぐことを含み得る。水処理を容易にする方法は、約1ppbの溶存酸素濃度を有する脱酸素水でバージンイオン交換樹脂材料をすすぐことを含み得る。水処理を容易にする方法は、約10ppb未満の塩素濃度を有する脱酸素水でバージンイオン交換樹脂材料をすすぐことを含み得る。水処理を容易にする方法は、約1ppbの塩素濃度を有する脱酸素水でバージンイオン交換樹脂材料をすすぐことを含み得る。
【0052】
特定の実施形態によれば、本明細書に開示される方法は、手順を提供することをさらに含み得る。方法は、バージンイオン交換樹脂材料を所定の期間、密封容器内に維持するための手順を提供することを含み得る。例えば、方法は、使用する準備ができるまで、密封容器内にバージンイオン交換樹脂材料を維持するための手順を提供することを含み得る。いくつかの実施形態では、方法は、例えば使用前に、容器を開封し、バージンイオン交換樹脂材料を脱酸素水ですすぐための手順をさらに提供することを含み得る。方法は、使用前、例えば水処理での使用前に容器を開封し、バージンイオン交換樹脂材料をすすぐための手順を提供することを含み得る。
【0053】
別の態様によれば、バージンイオン交換樹脂材料および脱酸素水を備える容器が提供される。いくつかの実施形態では、容器は密封され得る。一部の実施形態では、容器は、約10ppb未満の溶存酸素を有する脱酸素水を備え得る。容器は、約10ppb未満の塩素を有する脱酸素水を備え得る。
【0054】
いくつかの実施形態では、容器は、包装された乾燥媒体を備え得る。例えば、容器は、容器内に包装された乾燥媒体を備え得る。いくつかの実施形態では、容器は、ガス不透過性材料から構築され得る。例えば、容器は、ステンレス鋼およびエポキシライニング炭素鋼のうちの少なくとも1つから構築され得る。
【0055】
いくつかの実施形態では、バージンイオン交換樹脂材料は、カチオン交換樹脂であり得る。いくつかの実施形態では、バージンイオン交換樹脂材料は、アニオン交換樹脂またはカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂との混合であり得る。
【0056】
一態様によれば、バージンイオン交換樹脂材料を安定化する方法が提供される。この方法は、バージンイオン交換樹脂材料を脱酸素水ですすいで、すすがれたバージンイオン交換樹脂材料を生成することを含む。この方法は、すすがれたバージンイオン交換樹脂材料をガス不透過性容器に導入することをさらに含み得る。この方法は、すすがれたバージンイオン交換樹脂材料を、容器の指定された区画、例えば、液体不透過性区画に導入することを含み得る。この方法は、防腐剤、酸素除去材料、および/または酸素汚染の指標をガス不透過性容器に導入することを含み得る。この方法は、容器を密封することをさらに含み得る。この方法はさらに、ガス不透過性容器から酸素をパージすることを含み得る。特定の実施形態では、この方法は、イオン交換樹脂を使用する前に、防腐剤、酸素除去材料、および酸素汚染の指標を除去することを含み得る。
【0057】
バージンイオン交換樹脂材料を安定化するシステムおよび方法が開示される。この方法は、バージンイオン交換樹脂材料を脱酸素水ですすいで、すすがれたバージンイオン交換樹脂材料を生成することを含み得る。方法は、すすがれたバージンイオン交換樹脂材料をガス不透過性容器の液体不透過性区画に導入することを含み得る。この方法は、容器を密封することを含み得る。
【0058】
特定の実施形態によれば、方法は、酸素除去材料をガス不透過性容器に導入することをさらに含み得る。方法は、液体不透過性区画の外壁とガス不透過性容器の内壁との間に酸素除去材料を配置することを含み得る。
【0059】
いくつかの実施形態では、方法は、すすがれたバージンイオン交換樹脂材料を、ポリエチレンテレフタレート、ステンレス鋼、およびエポキシライニング炭素鋼のうちの少なくとも1つを備えるガス不透過性容器に導入することを含み得る。
【0060】
この方法は、約10ppb未満の溶存酸素濃度を有する脱酸素水で、バージンイオン交換樹脂材料をすすぐことを含み得る。
【0061】
この方法は、ガス不透過性容器内のバージンイオン交換樹脂材料をすすぐことを含み得る。
【0062】
別の態様によれば、バージンイオン交換樹脂材料を安定化する方法が提供される。この方法は、バージンイオン交換樹脂材料を脱酸素水ですすいで、すすがれたバージンイオン交換樹脂材料を生成することを含み得る。この方法は、すすがれたバージンイオン交換樹脂材料をガス不透過性容器に導入することを含み得る。方法は、酸素除去材料をガス不透過性容器に導入することを含み得、酸素除去材料は、水分と直接接触しないように配置される。この方法は、容器を密封することを含み得る。
【0063】
いくつかの実施形態では、方法は、すすがれたバージンイオン交換樹脂材料をガス不透過性容器の液体不透過性区画に導入することをさらに含み得る。方法は、液体不透過性区画の外壁とガス不透過性容器の内壁との間に酸素除去材料を配置することを含み得る。
【0064】
特定の実施形態によれば、酸素除去材料は、第一鉄化合物、カテコール、アスコルビン酸塩、アスコルビン酸、炭酸水素ナトリウム、柑橘類抽出物、酸化酵素、不飽和炭化水素、ポリアミド、またはそれらの組み合わせを含み得る。
【0065】
この方法は、酸素汚染の指標を導入することをさらに含み得る。酸素汚染の指標は、pH7および25°Cで約−0.05V〜約+0.06Vの酸化還元中点電位E
0を有する視覚的指標であり得る。
【0066】
別の態様によれば、それを必要とする場所で水処理を容易にする方法が提供される。これらの方法は、脱酸素水中のすすがれたバージンイオン交換樹脂材料を提供することを含み得、すすがれたバージンイオン交換樹脂材料は、密封されたガス不透過性容器の液体不透過性区画に配置される。
【0067】
いくつかの実施形態では、方法は、ガス不透過性容器内に、脱酸素水と直接接触しないように配置された、酸素除去材料を提供することをさらに含み得る。この方法は、液体不透過性区画の外壁とガス不透過性容器の内壁との間に配置された酸素除去材料を提供することを含み得る。この方法は、第一鉄化合物、カテコール、アスコルビン酸塩、アスコルビン酸、炭酸水素ナトリウム、柑橘類抽出物、酸化酵素、不飽和炭化水素、ポリアミド、およびそれらの組み合わせから選択される酸素除去材料を提供することを含み得る。
【0068】
いくつかの実施形態では、方法は、バージンイオン交換樹脂材料の約40%〜約50%の量の脱酸素水を提供することを含み得る。
【0069】
この方法は、約10ppb未満の溶存酸素を有する脱酸素水を提供することを含み得る。
【0070】
いくつかの実施形態では、方法は、ガス不透過性容器内の酸素汚染の指標を提供することを含み得る。
【0071】
別の態様によれば、密封容器が提供される。容器は、約10ppb未満の溶存酸素を有する脱酸素水中にバージンイオン交換樹脂材料を含み得る。容器はまた、酸素除去材料を含み得る。
【0072】
いくつかの実施形態では、脱酸素水中のバージンイオン交換樹脂材料は、密封容器の液体不透過性区画に配置され得る。
【0073】
酸素除去材料は、液体不透過性区画の外壁と容器の内壁との間に配置され得る。酸素除去材料は、第一鉄化合物、カテコール、アスコルビン酸塩、アスコルビン酸、炭酸水素ナトリウム、柑橘類抽出物、酸化酵素、不飽和炭化水素、ポリアミド、およびそれらの組み合わせを含み得る。
【0074】
容器は、ポリエチレンテレフタレート、ステンレス鋼、およびエポキシライニング炭素鋼のうちの少なくとも1つを備える材料から構築され得る。
【0075】
容器は、酸素汚染の指標をさらに備え得る。酸素汚染の指標は、pH7および25°Cで約−0.05V〜+0.06Vの酸化還元中点電位E
0を有する視覚的指標を備え得る。
【0076】
本明細書で使用される場合、「バージンイオン交換樹脂」材料は、未使用または未消耗のイオン交換樹脂材料を指し得る。バージンイオン交換樹脂材料は、新たに製造された樹脂および/または新たに使用するために必要な仕様を満たすように処理された使用済み樹脂を含み得る。例えば、原料または未精製の樹脂は、高純度の水で処理することにより、新しく使用するために処理され得る。使用済み樹脂はまた、強酸または強塩基で処理することにより、再利用のために再生され得る。バージンイオン交換樹脂材料は、カチオン交換樹脂、アニオン交換樹脂、およびカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂との混合物を備え得る。
【0077】
さらに別の態様によれば、バージンイオン交換樹脂材料を洗浄することを含む、バージンイオン交換樹脂材料を安定化するためのシステムおよび方法が提供される。バージンイオン交換樹脂材料は、適切な清浄剤を備える調製物で洗浄され得る。
【0078】
本明細書で使用される場合、「洗浄済イオン交換樹脂」材料は、非水溶性酸素含有不純物の除去のために処理されたイオン交換樹脂材料を指し得る。特定の実施形態によれば、非水溶性酸素含有不純物は、約10.0g/L未満の水溶性を有する酸素分解汚染物質であり得る。非水溶性酸素含有不純物は、約7.0g/L未満、約5.0g/L未満、約4.0g/L未満、約3.0g/L未満、約2.0g/L未満、約1.0g/L未満、または約0.5g/L未満の水溶性を有し得る。
【0079】
洗浄済みイオン交換樹脂は、約50ppb未満の濃度の酸素含有不純物または汚染物質を有し得、これは酸素含有全有機炭素(TOC)として測定できる。いくつかの実施形態では、洗浄済イオン交換樹脂は、40ppb未満の酸素含有TOC、30ppb未満の酸素含有TOC、25ppb未満の酸素含有TOC、20ppb未満の酸素含有TOC、15ppb未満の酸素含有TOC、10ppb未満の酸素含有TOC、または5ppb未満の酸素含有TOCを有し得る。イオン交換樹脂中の酸素含有TOCの濃度は、一般に、特定の清浄剤、調製物中の清浄剤濃度、および使用される洗浄方法に依存し得る。
【0080】
非水溶性酸素含有不純物は、一般に、樹脂材料の酸化誘導体分子であり得る。特定の実施形態によれば、イオン交換樹脂材料は、ポリスチレンベースの樹脂材料であり得る。ポリスチレンベースの樹脂材料の例示的な酸化誘導体分子には、ベンズアルデヒドおよびアセトフェノンが含まれる。他の誘導体分子は、ポリスチレンまたは他の材料の樹脂の酸化劣化から生じ得る。そのような酸化分子は、本明細書に開示される方法によって同様に除去され得る。
【0081】
特定の実施形態において、イオン交換樹脂材料は、製造から1つ以上の抗酸化剤を含み得る。例えば、ポリスチレンベースの樹脂は、オルトキシレンを含み得る。そのような抗酸化剤の例示的な酸化誘導体分子には、5−メチル−3−ヘキサノン、メトキシフェニルオキシム、2−メチルベンズアルデヒド、ベンゼンメタンイミン、およびトリブチルアミンが含まれる。他の酸化誘導体分子は、オルトキシレンまたは他の樹脂分子種の酸化劣化から生じ得る。そのような酸化分子は、本明細書に開示される方法によって同様に除去され得る。
【0082】
いくつかの実施形態では、酸素含有不純物は、5−メチル−3−ヘキサノン、メトキシフェニルオキシム、ベンズアルデヒド、アセトフェノン、2−メチルベンズアルデヒド、ベンゼンメタンイミン、およびトリブチルアミンの1つ以上を含み得る。
【0083】
イオン交換樹脂材料を水ですすぐことにより、水溶性の酸素含有不純物や汚染物質を除去し得る。
【0084】
本明細書に開示される実施形態は、脱イオン水ですすがれたイオン交換樹脂材料を組み込み得る。脱酸素水は、分子状酸素、例えば溶存酸素を除去するために処理された水である。一般に、非脱酸素水は、約1ppmを超える分子溶存酸素、および最大約20ppmまでの溶存酸素を含み得る。水中の溶存酸素は、温度、塩分、pH、導電率、溶存固形物濃度、および圧力変化によって変動し得る。溶存酸素濃度は、メーター、センサー、ウィンクラー滴定、および比色法のうちの1つ以上で測定され得る。本明細書で開示される実施形態は、温度、圧力、塩分、pH、導電率、総溶解固形分(TDS)濃度、および水の溶存酸素濃度の1つ以上を測定することを組み込み得る。
【0085】
特定の実施形態によれば、本明細書に開示される方法は、脱酸素水を生成することをさらに含み得る。脱酸素水は、例えば、非脱酸素水の供給源から、非脱酸素水を脱酸素することによって生成され得る。脱酸素水は、非脱酸素水を処理して、溶存酸素を除去することによって生成され得る。一部の実施形態では、脱酸素化された非脱酸素水は、溶存酸素の少なくとも約75%を除去され得る。非脱酸素水を脱酸素すると、溶存酸素の少なくとも約75%、少なくとも約80%、少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約99%、または約100%が非脱酸素水から除去され得る。非脱酸素水を脱酸素化すると、非脱酸素水から溶存酸素の約90%〜約100%が除去され得る。非脱酸素水には、脱イオン水、超純水、高純度水、蒸留水、精密濾過水、限外濾過水、逆浸透または紫外線酸化を受けた水、粒状活性炭処理水、または汚染物質を取り除くためのその他の方法で処理された水が含まれ得る。
【0086】
非脱酸素水は、脱酸素膜を通過することにより脱酸素され得る。例えば、脱酸素膜は、Liqui−Cel(R)膜接触器(ミネソタ州メープルウッドの3Mインダストリアルグループにより製造)を備え得る。簡単に言えば、脱酸素膜は、物質移動推進力で液体から溶存ガスを除去し得る。ヘンリーの法則によれば、平衡状態で液体に溶存している気体の量は、液体と接触している気相の、気体の分圧に比例する。標準の温度と圧力(25°Cと1atm)の下で、平衡水は、約8.5ppmの溶存酸素、14.5ppmの溶存窒素、およびいくらかの溶存二酸化炭素を含み得る。液体と接触しているガスの分圧を低減することにより、液体に溶存しているガスの量を相応に低減し得る。ガスの分圧は、ガス相の全圧を下げること、またはガス相中のガスの濃度を変えることにより減少し得る。これらの変更のそれぞれは、膜のガス側に適用され、溶存したガスを膜を通して液体から追い出し得る。
【0087】
非脱酸素水は、真空脱気にかけることにより脱酸素化され得る。真空脱気は、真空脱気塔または専用の真空チャンバーで達成され得る。液体に溶存しているガスの濃度を真空脱気で下げるために、気相の全圧はガスに真空を施すことで下げられ得る。物質移動は、ガスと接触している液体から溶存ガスを追い出し得る。
【0088】
非脱酸素水は、それを酸素除去樹脂にさらすことにより脱酸素化され得る。酸素除去樹脂は、カラムまたは他のデバイスに含まれ得る。いくつかの実施形態では、酸素除去樹脂は触媒を含み得る。触媒は金属ハロゲン化物を備え得る。いくつかの実施形態では、触媒は塩化ナトリウムを含み得る。触媒は、パラジウムまたはパラジウム化合物、例えば、塩化パラジウムを含み得る。
【0089】
いくつかの実施形態では、本明細書に開示される方法は、バージンイオン交換樹脂材料の酸化劣化速度を低下させるのに有効な濃度の溶存酸素を有する脱酸素水でバージンイオン交換樹脂材料をすすぐことを含む。一般に、酸化劣化速度の低下は、樹脂の安定性、液体の精製能力、架橋分解の速度の低下、不純物の発生率の低下、ビーズの清廉性の向上、および/または処理済液体中のイオン性汚染物質の濃度の低下に寄与し得る。例えば、いくつかの実施形態では、安定化イオン交換樹脂は、所定の貯蔵期間、例えば、少なくとも6ヶ月の貯蔵期間にわたって、約90%から約70%の低下した架橋分解速度を有し得る。安定化されたイオン交換樹脂は、架橋分解速度の約100%低下、架橋分解速度の約90%低下、架橋分解速度の約80%低下、架橋分解速度の約70%低下、または架橋分解速度の約60%低下を有し得る。劣化(および脱架橋)の減少率(%)は、存在する酸化剤の濃度、および分解のための触媒として機能する樹脂内または樹脂上の鉄および他の金属の濃度に依存し得る。
【0090】
非水溶性の酸素含有不純物および汚染物質は、界面活性剤でイオン交換樹脂材料を洗浄することにより除去され得る。いくつかの実施形態では、非水溶性酸素含有不純物および汚染物質は、洗浄剤、例えば、非イオン性洗浄剤で除去され得る。
【0091】
本明細書に開示される実施形態は、非イオン性洗浄剤を備える調製物に洗浄イオン交換樹脂材料を組み得る。調製物は、水性調製物であり得るか、または緩衝剤あるいは他の溶媒を含み得る。洗浄剤は一般に、しばしば希釈溶液中に、洗浄特性を有する界面活性剤を含む。いくつかの実施形態では、非イオン性洗浄剤は、ポリオキシエチレン(POE)、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリエチレンオキシド(PEO)、または非荷電親水性頭部基を有するグリコシド主鎖を含み得る。適切な非イオン性洗浄剤には、例えば、エトキシル化オクチルフェノール、ポリソルベート、ポリオキシエチレンおよびそれらの代謝産物が含まれる。
【0092】
洗浄剤はしばしば発泡剤である。界面活性剤または洗浄剤の臨界ミセル濃度(CMC)は、それを超えるとミセルが形成される濃度である。したがって、CMCを超える濃度では、界面活性剤が気泡を形成し始める可能性があり、これはイオン交換樹脂の酸化劣化に寄与する。特定の実施形態によれば、調製物は、そのCMC未満の濃度で界面活性剤または洗浄剤を備え得る。例えば、特定の実施形態によれば、調製物は、約0.125g/L未満の濃度でエトキシル化オクチルフェノールを備え得る。界面活性剤または洗浄剤のCMCは、温度と圧力によって異なり得る。本明細書に開示されるように、例示的なCMCは、ほぼ室温(25°C)およびほぼ大気圧での調製のためのものである。
【0093】
追加としてまたは代替として、非水溶性の酸素含有不純物および汚染物質は、イオン交換樹脂材料をアルコール溶媒で洗浄することによって除去することができる。
【0094】
本明細書に開示される実施形態は、アルコール溶媒を備える調製物と共に洗浄イオン交換樹脂材料を組み込み得る。調製物は、水性調製物であり得るか、または緩衝剤あるいは他の溶媒を備え得る。アルコール溶媒はわずかに極性があり得、それらを非極性炭化水素、極性有機分子、および特定のイオン性化合物に適した溶媒にし得る。例示的なアルコール溶媒には、例えば、イソプロパノール、メタノール、エタノール、n−ブタノール、イソオクタノール、メチルイソブチルカルビノール、イソアミルアルコール、イソブチルアルコール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、およびアンモニア水が含まれ得る。
【0095】
イソプロパノールは、非水溶性の汚染物質を除去しながら、イオン交換樹脂にほとんど害を及ぼさないため、溶剤およびイオン交換樹脂の洗浄剤として使用できる。特定の実施形態によれば、調製物は、2.0%未満のイソプロパノールを備え得る。例えば、調製物は、約1.5%未満のイソプロパノール、約1.0%未満のイソプロパノール、約0.5%未満のイソプロパノール、または約0.25%未満のイソプロパノールを備え得る。
【0096】
いくつかの実施形態では、安定化イオン交換樹脂は、所定の貯蔵期間の後、例えば、少なくとも6ヶ月の貯蔵期間の後、例えばアルミニウム、銅、鉄、ナトリウム、および鉛を含む約100ppm未満の金属不純物(乾燥重量)、および/または、例えば全有機炭素(TOC)、硫酸塩、および塩化物を含む約10ppm未満の有機不純物(浸漬物)を備え得る。具体的には、安定化されたイオン交換樹脂は、約50ppm以下、約40ppm以下、約30ppm以下、約20ppm以下、約10ppm以下、約5ppm以下、または約1ppm以下の鉄不純物を備え得る。安定化されたイオン交換樹脂は、約5ppm以下のTOC、硫酸塩、または塩化物不純物を備え得、約4ppm未満、約3ppm未満、約2ppm未満、約1ppm未満、約0.5ppm未満、約0.1 ppm未満のTOC、硫酸塩、または塩化物不純物を備え得、または、約1ppb未満のTOC、さらに約0.5ppb未満のTOCを備え得る。これらの濃度は、樹脂を通過するおよび/または樹脂を浸漬するリンス水において分析的に測定され、流出水中のTOCを測定する。レベルは1ppb未満、さらには0.5ppb未満のTOCまで測定される。いくつかの実施形態では、所定の貯蔵期間にわたって貯蔵された安定化イオン交換樹脂材料は、例えば、ビーズの清廉性、不純物の濃度、および/または処理済液体中のイオン性汚染物質の濃度、新しいまたは再生されたイオン交換樹脂材料に、実質的に類似し得る。
【0097】
本明細書に開示される方法は、所定の貯蔵期間を含み得る。所定の貯蔵期間は、一般に、イオン交換樹脂が密封容器内に保持されるあらゆる時間を含み得る。貯蔵期間は、貯蔵、取り扱い、輸送、または密封容器内でイオン交換樹脂を維持するための任意の用途を含み得る。本明細書で使用される場合、所定の貯蔵期間は、少なくとも約15日の貯蔵期間、少なくとも約30日の貯蔵期間、少なくとも約1ヶ月の貯蔵期間、少なくとも約2ヶ月の貯蔵期間、少なくとも約3ヶ月の貯蔵期間、少なくとも約6ヶ月の貯蔵期間、少なくとも約9ヶ月の貯蔵期間、少なくとも約12ヶ月の貯蔵期間、少なくとも約18ヶ月の貯蔵期間、または少なくとも約24ヶ月の貯蔵期間を含み得る。
【0098】
いくつかの実施形態では、バージンイオン交換樹脂材料の酸化劣化速度は、バージンイオン交換樹脂材料によって処理された水の第1の体積が約1ppb未満のTOC〜約10ppb未満のTOCを含むように低減され得る。いくつかの実施形態では、バージンイオン交換樹脂材料を容器内に所定の期間維持した後、バージンイオン交換樹脂材料によって処理された水の第1の体積が約1ppb未満のTOCから約10ppb未満のTOCを含むように、酸化劣化の速度を低下させ得る。例えば、処理される水の第1の体積は、約30ppb未満のTOC、約20ppb未満のTOC、約10ppb未満のTOC、約5ppb未満のTOC、約1ppb未満のTOC、約0.5ppb未満のTOC、または約0.1ppb未満のTOCを備え得る。
【0099】
本明細書で開示されるように、イオン交換樹脂材料によって処理される第1の体積の水は、一旦イオン交換樹脂材料が水を処理するためのラインに置かれると、初期に観察されるイオン交換樹脂材料の浸漬またはすすぎを含む。いくつかの実施形態では、処理される第1の体積の水における汚染物質の濃度は、イオン交換樹脂材料と接触している水から測定され得る。他の実施形態では、処理される第1の体積の水における汚染物質の濃度は、例えば水が下流のプロセスで希釈または濃縮されるように、イオン交換樹脂材料接触の下流で測定され得る。いくつかの実施形態では、水は、少なくとも約100、約200、または約300倍に希釈または濃縮され得る。そのような実施形態では、希釈水または濃縮水中で測定された汚染物質の濃度から推定して、希釈されていないまたは濃縮されていない第1の体積の処理水中の汚染物質の濃度を求めることができる。したがって、本明細書に開示されるように、処理水の第1の体積中の汚染物質の濃度は、非希釈および非濃縮汚染物質の濃度を指し得る。第1の体積の処理水は、例えば、約25ガロンから約150ガロンの間の処理水を含み得る。いくつかの実施形態では、希釈されていない、濃縮されていない第1の体積の処理水は、約25ガロン、約50ガロン、約75ガロン、約100ガロン、約125ガロン、または約150ガロンの処理水を備える。あるいは、イオン交換樹脂材料を通過するリンス水の最初の15〜20樹脂床容量は、有機硫酸塩および有機塩化物を含む、高ppbレベルまたは低ppmレベルの有機物を含み得る。
【0100】
いくつかの実施形態では、バージンイオン交換樹脂材料によって処理された水の第1の体積が約10ppb未満の硫酸塩を含むように、酸化劣化の速度を低下させ得る。使用中の劣化速度は、温度、核放射線、酸化、および/または樹脂上に存在する金属の影響を受け得る。いくつかの実施形態では、バージンイオン交換樹脂材料によって処理された水の第1の体積が約10ppb未満の塩化物を備えるように、酸化劣化の速度を低下させ得る。所定の期間、容器内にバージンイオン交換樹脂材料を維持した後、バージンイオン交換樹脂材料によって処理された水の第1の体積が、約10ppb未満の硫酸塩および/または約10ppb未満の塩化物を備えるように、酸化劣化の速度を低下させ得る。例えば、処理される水の第1の体積は、約30ppb未満の硫酸塩または塩化物、約20ppb未満の硫酸塩または塩化物、約10ppb未満の硫酸塩または塩化物、約5ppb未満の硫酸塩または塩化物、1ppbの硫酸塩または塩化物、約0.5ppb未満の硫酸塩または塩化物、または約0.1ppbの硫酸塩または塩化物約を備え得る。
【0101】
いくつかの実施形態では、バージンイオン交換樹脂材料を容器内で所定の貯蔵期間、例えば少なくとも約6か月間維持した後のバージンイオン交換樹脂材料によって処理される水の第1の体積が約10ppb未満のTOC、約10ppb未満の硫酸塩、および/または約10ppb未満の塩化物を含むように、酸化劣化の速度を低下させ得る。
【0102】
一部の実施形態では、脱酸素水は、約0.1ppm未満の溶存酸素を含み得る。例えば、脱酸素水は、約0.1ppm未満、約50ppb未満、約40ppb未満、約30ppb未満、約20ppb未満、約10ppb未満、約8ppb未満、約6ppb未満、約5ppb未満、約4ppb未満、約3ppb未満、約2ppb未満、約1ppb未満、または約0.5ppb未満の溶存酸素を備え得る。
【0103】
脱酸素化により、水中のその他の溶存ガス、例えば溶存二酸化炭素、溶存窒素、およびその他の周囲の空気ガスが除去され得る。いくつかの実施形態では、脱酸素水は、約0.1ppm未満の溶存二酸化炭素または溶存窒素を含み得る。例えば、脱酸素水は、約0.1ppm未満、約50ppb未満、約40ppb未満、約30ppb未満、約20ppb未満、約10ppb未満、約8ppb未満、約6ppb未満、約5ppb未満、約4ppb未満、約3ppb未満、約2ppb未満、約1ppb未満、または約0.5ppb未満の溶存二酸化炭素または溶存窒素を備え得る。
【0104】
本明細書に開示される方法は、脱酸素水または非脱酸素水を処理して酸化性汚染物質を除去することを含み得る。脱酸素化または非脱酸素水は、少量の他の酸化性汚染物質、例えば塩素クロラミン、および/または過酸化水素を備え得る。脱酸素水または非脱酸素水は、膜濾過、逆浸透、高純度還元剤(重亜硫酸ナトリウムなど)、または粒状活性炭で処理して、塩素などの酸化性汚染物質を除去し得る。いくつかの実施形態では、脱酸素水または非脱酸素水は、約0.1ppm未満の塩素を備え得る。例えば、脱酸素水は、約0.1ppm未満、約50ppb未満、約40ppb未満、約30ppb未満、約20ppb未満、約10ppb未満、約8ppb未満、約6ppb未満、約5ppb未満、約4ppb未満、約3ppb未満、約2ppb未満、約1ppb未満、または約0.5ppb未満の塩素、クロラミン、および過酸化水素を備え得る。
【0105】
本明細書に開示される方法は、バージンイオン交換樹脂材料と共にガス不透過性容器に脱酸素水を導入することによりバージンイオン交換樹脂材料をすすぎ、そして容器から間隙(酸素)水を除去することを含み得る。例えば、バージンイオン交換樹脂材料を備える容器は、脱酸素水で満たされ、脱酸素水が実質的に排出され、脱酸素水で酸素水を置換し得る。いくつかの実施形態では、本明細書に開示される方法は、すすがれたバージンイオン交換樹脂材料中の含水率を維持することを含み得る。本明細書で開示されるように、含水率は、材料に含まれる液体または水の量を指し得る。含水率は、サンプル中の液体(例えば、水)の質量と、サンプル中の固体(例えば、イオン交換樹脂)の質量との比率として定義され得る。間質性水分とは、個々の樹脂ビーズ間の空隙の水である。ビーズ自体の水分は、パーセント水分で測定される樹脂ビーズ内の水分または水和である。ほとんどのプラスチック(および他の材料)は、乾燥し得る材料内に固有の水分量を有し、重量の違いが測定される。本明細書に開示される方法の脱酸素化部分は、酸素水の両方の場所を置換し、さもなくば除去する。
【0106】
いくつかの実施形態では、方法は、すすがれたバージンイオン交換樹脂材料中に、少なくとも約20%の含水率を維持することを含む。方法は、すすがれたイオン交換樹脂材料中の少なくとも約20%、少なくとも約30%、少なくとも約40%、少なくとも約50%、少なくとも約60%、または少なくとも約70%の含水率を維持することを含み得る。いくつかの実施形態では、方法は、すすがれたバージンイオン交換樹脂材料内の含水率を約50%未満に維持することを含む。この方法は、すすがれたイオン交換樹脂材料中の含水率を約80%未満、約70%未満、約60%未満、約50%未満、約40%未満、または約30%未満に維持することを含み得る。いくつかの実施形態では、方法は、すすがれたバージンイオン交換樹脂材料中の含水率を約20%〜約80%、約30%〜約60%、または約40%〜約50%に維持することを含む。容器が密閉されている間、例えば、すすがれたバージンイオン交換樹脂材料を含む容器が取り扱われ、貯蔵され、または輸送されている間、残留含水率はバージンイオン交換樹脂材料中に維持され得る。いくつかの実施形態では、含水率は、すすがれたバージンイオン交換樹脂材料の経時的な安定化に寄与し得る。例えば、含水率は、バージンイオン交換樹脂材料の酸化劣化の速度の低下に寄与し得る。
【0107】
より高い架橋度の樹脂は、酸化劣化の優位性を阻み得る。高い架橋度は、絡み合った有機物が含まれているため、一定期間、TOCレベルが低下する。この影響は、樹脂への酸化剤の曝露を継続することで無効にされ得る。
【0108】
いくつかの実施形態では、本明細書で開示される方法は、容器を開封し、バージンイオン交換樹脂材料をすすぐことをさらに含み得る。この方法はさらに、前述のように、バージンイオン交換樹脂材料を容器内に所定の期間維持した後、容器を開封し、バージンイオン交換樹脂材料をすすぐことを含み得る。例えば、方法は、バージンイオン交換樹脂材料を容器内に少なくとも約6ヶ月間維持した後、容器を開封することと、バージンイオン交換樹脂材料をすすぐこととをさらに含み得る。この方法は、容器を開封し、使用前にバージンイオン交換樹脂材料をすすぐことをさらに含み得る。バージンイオン交換樹脂材料は、使用前に脱酸素水ですすがれ得る。いくつかの実施形態では、バージンイオン交換樹脂材料は、使用前に、本明細書で以前に開示した任意の濃度の溶存酸素、溶存ガス、または酸化性汚染物質を有する脱酸素水ですすがれ得る。バージンイオン交換樹脂材料は、使用前に、本明細書で以前に開示された方法のいずれかによって生成された脱酸素水ですすがれ得る。
【0109】
別の態様によれば、それを必要とする場所で水処理を容易にする方法が提供される。それを必要とする場所は、例えば、原子力発電、マイクロエレクトロニクス製造、半導体製造、食品製造、医薬品製造、化学処理、および金属抽出、またはイオン交換水処理技術から利益を得る可能性がある水処理を必要とする任意の場所に関連し得る。
【0110】
現場での水処理を容易にする方法は、本明細書で前述したように、脱酸素水中ですすがれたバージンイオン交換樹脂材料を提供することを含み得る。すすがれたバージンイオン交換樹脂材料は、密封されたガス不透過性容器内に提供され得る。いくつかの実施形態では、すすがれたバージンイオン交換樹脂材料は、密封容器の液体不透過性区画に提供され得る。この方法はさらに、防腐剤、酸素除去材料、または酸素汚染の指標のうちの1つ以上を密封容器内に提供することを含み得る。
【0111】
現場での水処理を容易にする方法は、本明細書で前述したように、脱酸素水中で洗浄済バージンイオン交換樹脂材料を提供することを含み得る。洗浄済バージンイオン交換樹脂材料は、ポリスチレンベースのイオン交換樹脂材料であり得る。前述のように、ポリスチレンベースの樹脂材料は分解され、酸素含有不純物および汚染物質を全有機炭素(TOC)の形で形成し得る。いくつかの実施形態では、提供される洗浄済バージンイオン交換樹脂材料は、約25ppb未満の酸素含有TOC種を有し得る。例えば、提供される洗浄済バージンイオン交換樹脂材料は、約20ppb未満の酸素含有TOC、約15ppb未満の酸素含有TOC、約10ppb未満の酸素含有TOC、または約5ppb未満の酸素含有TOCを有し得る。
【0112】
洗浄済バージンイオン交換樹脂材料は、密封されたガス不透過性容器に入れられ得る。いくつかの実施形態では、洗浄済バージンイオン交換樹脂材料は、密封容器の液体不透過性区画に提供され得る。この方法はさらに、密封容器内に防腐剤、酸素除去材料、または酸素汚染の指標のうちの1つ以上を提供することを含み得る。洗浄済バージンイオン交換材料は、洗浄前または洗浄後に脱酸素水ですすがれ得る。
【0113】
一般に、現場での水処理を容易にする方法は、バージンイオン交換樹脂材料を脱酸素水で洗浄して、すすがれたバージンイオン交換樹脂材料を生成することを含み得る。追加としてまたは代替として、この方法は、バージンイオン交換樹脂材料を界面活性剤、洗浄剤、またはアルコール溶媒で洗浄することを含み得る。この方法は、本明細書で前述したように、バージンイオン交換樹脂材料をガス不透過性容器に導入し、容器を密封し、酸素を容器からパージすることを含み得る。水処理を容易にする方法は、すすぎおよび/または洗浄済バージンイオン交換樹脂材料および残留水分を備えるガス不透過性容器を、例えば水処理場所などの場所に提供することを含み得る。いくつかの実施形態では、水処理を容易にする方法は、バージンイオン交換樹脂材料を備える容器の使用に関する手順を提供することをさらに含み得る。
【0114】
前述のように、残留含水率は、すすがれたイオン交換樹脂の含水率の維持を含み得る。例えば、残留含水率は、約40%〜約50%の水分含有量を含み得る。残留含水率は、すすがれたバージンイオン交換樹脂材料中の約20%〜約80%、約30%〜約60%、または約40%〜約50%の含水率、または前述の含水率のいずれかを含み得る。
【0115】
いくつかの実施形態では、それを必要とする場所で水処理を促進する方法は、脱イオン水、例えば約10ppb未満の溶存酸素濃度を有する脱イオン水で、バージンイオン交換樹脂材料をすすぐことを含み得る。いくつかの実施形態では、バージンイオン交換樹脂材料は、本明細書で以前に開示されたような、任意の濃度の溶存酸素、溶存ガス、または酸化性汚染物質を有する脱酸素水ですすがれ得る。
【0116】
いくつかの実施形態では、それを必要とする場所で水処理を促進する方法は、例えば、そのCMCより低い濃度の非イオン性洗浄剤を有する調製物でバージンイオン交換樹脂材料を洗浄することを含み得る。例えば、この方法は、約0.125g/L未満の濃度のエトキシル化オクチルフェノールを有する調製物でバージンイオン交換樹脂材料を洗浄することを含み得る。いくつかの実施形態では、方法は、例えばアルコール溶媒を備える調製物でバージンイオン交換樹脂材料を洗浄することを含み得る。例えば、この方法は、約0.5%未満の濃度のイソプロパノールを有する調製物でバージンイオン交換樹脂材料を洗浄することを含み得る。いくつかの実施形態では、バージンイオン交換樹脂材料は、本明細書で以前に開示されたような任意の濃度の界面活性剤、洗浄剤、またはアルコール溶媒を有する調製物で洗浄され得る。
【0117】
特定の実施形態によれば、本明細書に開示される方法は、手順を提供することをさらに含み得る。方法は、バージンイオン交換樹脂材料を、所定の期間、密封容器内に維持するための手順を提供することを含み得る。例えば、方法は、使用する準備ができるまで、密封容器内にバージンイオン交換樹脂材料を維持するための手順を提供することを含み得る。所定の期間は、イオン交換樹脂の使用前に必要とされる任意の長さの貯蔵時間、取り扱い時間、および/または輸送時間を含み得る。所定の期間は、本明細書で前述したように、任意の所定の期間を含み得る。
【0118】
本明細書に開示される方法は、特定の条件下で密封容器を維持するための手順を提供することを含み得る。例えば、方法は、カチオン交換樹脂を備える容器を少なくとも約210°F(99°C)未満、少なくとも約200°F(93°C)未満、または少なくとも約190°F(88°C)未満の温度に維持するための手順を提供することを含み得る。方法は、アニオン交換樹脂またはアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との混合を含む容器を、少なくとも約130°F(54°C)未満または少なくとも約120°F(49°C)未満の温度に維持し、周囲の温度まで下げるための手順を提供することを含み得る。方法は、密封容器を周囲の圧力に維持するための手順を提供することを含み得る。方法は、10°Cを超える温度上昇、例えば7°Cを超えるまたは5°Cを超える温度上昇を避けるための手順を提供することを含み得る。
【0119】
いくつかの実施形態では、方法は、容器を開封し、例えば使用前に、バージンイオン交換樹脂材料を脱酸素水ですすぐための手順を提供することをさらに含み得る。本明細書で前述したように、バージンイオン交換樹脂材料を、任意の濃度の溶存酸素、溶存ガス、または酸化性汚染物質を含む脱酸素水ですすぎ得る。本明細書に開示される方法は、使用直前にバージンイオン交換樹脂材料をすすぐための手順を含み得る。いくつかの実施形態では、方法は、イオン交換樹脂がまだ容器内に含まれている間に、使用直前にバージンイオン交換樹脂材料をすすぐための手順を提供することを含み得る。例えば、方法は、脱酸素水で容器を満たし、容器から間隙水を除去し、このようにしてバージンイオン交換樹脂材料をすすぐための手順を提供することを含み得る。方法は、例えば水処理で使用する前に、容器を開封し、バージンイオン交換樹脂材料をすすぐための手順を提供することを含み得る。
【0120】
いくつかの実施形態では、水処理を容易にする方法は、イオン交換樹脂材料の除去後に容器を戻すための手順を含み得る。そのような手順は、容器の無駄を減らし、操作時間を減らし得る。
【0121】
別の態様によれば、バージンイオン交換樹脂材料および脱酸素水を備える容器が提供される。いくつかの実施形態では、容器は密封され得る。容器は、密封シールを有する開口部を備え得る。容器は、入口および出口をさらに備え得る。入口および出口は、気密シールを備え得る。入口は、イオン交換樹脂材料の供給源または脱酸素水の供給源に接続され得る。出口は、脱酸素水の排水管またはイオン交換樹脂材料の使用場所に接続され得る。例えば、出口は、イオン交換樹脂材料を使用場所に送達するように構成されたホースに接続され得る。
【0122】
容器は、イオン交換樹脂および脱酸素水を保持するように構成されたコンテナ、タンク、バレル、たらい、チャンバー、またはレセプタクルであり得る。容器は、一般に、約20立方フィート(0.57m
3)〜約50立方フィート(1.42m
3)の容積を有し得る。例えば、容器の容積は約20立方フィート(0.57m
3)、25立方フィート(0.71m
3)、30立方フィート(0.85m
3)、35立方フィート(1.0m
3)、40立方フィート(1.13m
3)、45立方フィート(1.27m
3)、または50立方フィート(1.42m
3)であり得る。容器は、一般に、イオン交換樹脂材料を必要とする場所に関連する空頭制限を観察することができる容積を有し得る。
【0123】
いくつかの実施形態では、容器は、ガス不透過性材料から構築され得る。容器は、引火点が高い材料で構成され得る。例えば、容器は、ステンレス鋼およびエポキシライニング炭素鋼のうちの少なくとも1つから構築され得るか、またはそれらで裏張りされ得る。容器は、ポリエチレンテレフタレートから構築され得るか、またはそれで裏張りされ得る。従来、イオン交換樹脂の貯蔵および輸送容器は、繊維、プラスチック、または木材から構築され得る。そのような材料は、比較的安価であるが、ガス不透過性ではなく、容器内のイオン交換樹脂材料の酸化劣化に寄与し得る。さらに、従来の材料は、引火点が低い場合があり、イオン交換樹脂材料を必要とする特定の場所では、安全でないおよび/または望ましくない場合がある。
【0124】
容器は、1つ以上の区画を備え得る。特定の実施形態によれば、容器は、液体不透過性区画を備え得る。バージンイオン交換樹脂と脱酸素水とは、液体不透過性区画に詰められ得る。液体不透過性区画は、樹脂ビーズと含水との間にヘッドスペースまたは間隙空間を実質的に備えなくてもよい。いくつかの実施形態では、液体不透過性区画は、脱酸素水の形態で約40%〜約50%の含水率を備え得る。いくつかの実施形態では、液体不透過性区画はまた、ガス不透過性でもあり得る。液体不透過性区画は、上記のガス不透過性材料から構築され得る。あるいは、液体不透過性区画は、液体不透過性であるポリマー材料または金属材料から構築され得る。いくつかの実施形態では、1つ以上の区画は、容器と一体である。他の実施形態では、1つ以上の区画は、容器から取り外し可能である。例えば、イオン交換樹脂を含む液体不透過性区画は、容器から取り外し可能なイオン交換樹脂包装であり得る。
【0125】
いくつかの実施形態では、容器は、本明細書で前述したように、任意の濃度の溶存酸素、溶存ガス、または酸化性汚染物質を有する脱酸素水を備え得る。いくつかの実施形態では、容器は、間隙体積の脱酸素水を備え得る。いくつかの実施形態では、容器は、残留水分として、例えば、本明細書で前に説明した含水量として、脱酸素水を備え得る。
【0126】
容器またはその区画は、所定の体積のボイドスペースを備え得、例えば、容器または区画は、イオン交換樹脂ビーズおよび/またはヘッドスペースの間の間隙ボイドスペースを備え得る。いくつかの実施形態では、ボイドスペースは制限されている。容器または区画は、実質的に樹脂ビーズ間にヘッドスペースを備えなくてもよく、および/または限られた間隙空間を備え得る。空隙を制限することは、容器内で貯蔵、取り扱い、または輸送されるイオン交換樹脂の安定性に寄与し得る。
【0127】
いくつかの実施形態では、容器は防腐剤を備え得る。容器は、包装された乾燥媒体を備え得る。例えば、容器は、容器内に含まれる包装された乾燥媒体を備え得る。包装された乾燥媒体は、容器内のボイドスペースから酸素を除去するように構成され得る。いくつかの実施形態では、乾燥剤/脱酸素媒体は、酸素交換を可能にできる多孔性設計を有する繊維枕中に包装される。
【0128】
保存剤または乾燥剤/脱酸素媒体は、酸素除去材料であり得る。容器は、酸素除去材料を備え得る。酸素除去材料は、密封容器内の酸素のレベルを除去または減少させることが可能であり得る。いくつかの実施形態では、酸素除去材料は、酸素捕捉化合物の形態であり得る。例えば、酸素除去材料は、酸化性化合物であり得る。いくつかの実施形態では、酸素除去材料は、第一鉄化合物、カテコール、アスコルビン酸塩、アスコルビン酸、炭酸水素ナトリウム、柑橘類抽出物、酸化酵素、不飽和炭化水素、ポリアミド、またはそれらの組み合わせを備える。酸素除去材料は、酸化を促進する触媒をさらに含み得る。例えば、酸素除去材料は、金属ハロゲン化物触媒を含み得る。酸素除去材料は、塩化ナトリウムまたはパラジウムを含み得る。
【0129】
酸素除去材料は、ガス透過性容器中に包装され得る。ガス透過性容器は、水透過性または水不透過性であり得る。ガス透過性容器は、ガス透過性小袋、有孔容器、布製容器、厚紙容器または紙容器、またはポリマー容器を備え得る。他の実施形態では、酸素除去材料は、包装用フィルムまたは構造の一部であり得る。例えば、酸素除去材料は、容器構造を裏張りするか、またはその一部であり得る。ガス透過性容器は、イオン交換樹脂を保持する液体不透過性区画に取り付けられ得る。いくつかの実施形態では、ガス透過性容器は、液体不透過性区画の周りの層状ストリップ上に含まれ得る。いくつかの実施形態では、液体不透過性区画の一部は、酸素除去材料を露出させるために取り外し可能であり得る。
【0130】
容器は、酸素汚染の指標を備え得る。いくつかの実施形態では、指標は、透明パッケージ内に酸化還元指示薬を備え得る。還元体の場合、酸化還元指示薬は第1の色になり得る。所定濃度の酸化剤、例えば酸素に曝されると、酸化還元指示薬は酸化され、第2の色に変わり得る。したがって、酸化還元指示薬は、容器内の酸素汚染の視覚的指標を提供し得る。酸素汚染の指標は、それが容器内の潜在的な酸化剤と反応するが、容器の外部から、例えば窓を通して、見えるように配置され得る。したがって、指標は、容器の密封シールを開かなくても可視され得る。
【0131】
酸素汚染の指標は、pH7および25°Cで約−0.05V〜約+0.06Vの酸化還元中点電位E
0を有し得る。例えば、酸素汚染の指標は、pH7および25°Cで約−0.05Vから約−0.04V、約−0.02Vから約+0.02V、または約+0.05Vから+0.06Vの酸化還元中点電位E
0を有し得る。酸素汚染の指標は、例えば、インジゴテトラスルホン酸、メチレンブルー、またはチオニンを備え得る。
【0132】
保存剤、酸素除去材料、または酸素汚染の指標は、独立してまたは共に、容器内の指定された区画に配置され得る。いくつかの実施形態では、防腐剤、酸素除去材料、または酸素汚染の指標は、ガス不透過性容器内であるが、イオン交換樹脂および脱酸素水を保持する液体不透過性区画の外側に、配置され得る。一般に、防腐剤、酸素除去材料、または酸素汚染の指標は、水分と直接接触しないように配置され得る。したがって、いくつかの実施形態では、防腐剤、酸素除去材料、または酸素汚染の指標は、イオン交換樹脂および脱酸素水を保持する液体不透過性区画の外壁とガス不透過性容器の内壁との間に配置され得る。
【0133】
いくつかの実施形態では、バージンイオン交換樹脂材料は、カチオン交換樹脂であり得る。いくつかの実施形態では、バージンイオン交換樹脂材料は、アニオン交換樹脂であり得る。さらに他の実施形態では、バージンイオン交換樹脂材料は、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂との混合であり得る。容器の貯蔵条件、例えば、温度、圧力、および/または脱酸素水中の溶存ガスの濃度は、容器内に含まれるイオン交換樹脂の種類に応じて異なり得る。例えば、一般に、約0.05ppmを超える遊離塩素へのアニオン樹脂の連続的な暴露は避けるべきである。約5°C〜約10°Cの供給温度では、標準の架橋アニオン樹脂は最大約0.3ppmまでの遊離塩素レベルに耐えることが可能であり得、高度に架橋されたアニオン樹脂は最大約0.5ppmまでの遊離塩素レベルに耐えることが可能であり得、マクロポーラスアニオン樹脂は、最大約1ppmまでの遊離塩素レベルに耐えることが可能であり得る。約20°C〜約30°Cの供給温度では、標準の架橋アニオン樹脂は0.1ppm未満のみの遊離塩素レベルに耐えることが可能であり得、高度に架橋されたアニオン樹脂は最大約0.1ppmまでの遊離塩素レベルに耐えることが可能であり得、マクロポーラスアニオン樹脂は、最大約0.5ppmまでの遊離塩素レベルに耐えることが可能であり得る。一部のカチオン交換樹脂、例えば、三菱化学株式会社から入手可能なDIAION(R) SK1B樹脂は、約5°C〜約10°Cの温度で約0.6mg/Lの遊離塩素耐性と、約20°C〜約25°Cの間の温度で約0.1mg/Lの遊離塩素耐性とを有し得る。例えば鉄または銅などの触媒作用の存在は、樹脂を大幅に劣化させることなく樹脂が曝露し得る酸化剤レベルを低下させ得る。
【0134】
別の態様によれば、バージンイオン交換樹脂材料および脱酸素水を含む容器を備えるシステムが提供される。容器は、前述のように、ガス不透過性であり得、密封可能であり得る。容器は、脱酸素水の供給源の下流に接続され得、または接続可能であり得る。容器は、イオン交換樹脂材料の供給源の下流に接続され得、または接続可能であり得る。いくつかの実施形態では、容器は、使用済脱酸素水の排水管の上流に接続され得、または接続可能であり得る。容器は、例えばホースを介して、バージンイオン交換樹脂材料の使用箇所の上流に接続され得、接続可能であり得る。
【0135】
いくつかの実施形態では、システムは酸素モニターを備える。酸素モニターは、容器に接続され得、容器内の酸素濃度を測定するように構成され得る。システムは、脱気装置、例えば、インライン脱気装置を備え得る。脱気装置は、脱酸素膜であり得る。例えば、脱酸素膜は、Liqui−Cel(R)膜接触器(3Mインダストリアルグループ、メープルウッド、ミネソタ州)によって提供され得る。脱気装置は、真空脱気装置であり得る。脱気装置は、酸素除去樹脂を含むカラムまたは他の装置であり得る。酸素除去樹脂は、前述のように酸素除去材料を含み得る。いくつかの実施形態では、酸素除去樹脂は触媒を含み得る。触媒は金属ハロゲン化物を含み得る。いくつかの実施形態では、触媒は塩化ナトリウムを含み得る。触媒は、パラジウムまたはパラジウム化合物、例えば、塩化パラジウムを含み得る。脱気装置は、容器の上流で流体的に接続され得、または接続可能であり得る。脱気装置は、非脱酸素水の供給源の下流に流体接続され得、または接続可能であり得、非脱酸素水の脱酸素を行うように構成され得る。
【0136】
システムはさらに、例えば圧力センサーまたは温度計などの、センサーまたはモニターを備え得る。センサーおよび/またはモニターは、容器の上流に配置され、脱酸素水または非脱酸素水の温度、圧力、pH、伝導率、および/または組成を測定するように構成され得る。センサーおよび/またはモニターは、制御モジュールに電気的に接続され得る。制御モジュールは、センサーおよび/またはモニターから受け取った測定値に応答して、インライン脱気装置の1つ以上のパラメータを制御するように構成され得る。制御モジュールは酸素モニターに接続され得る。制御モジュールは、酸素モニターから受け取った測定値に応じて、インライン脱気装置の1つ以上のパラメータを制御するように構成され得る。
【0137】
図1に示すように、容器100は、バージンイオン交換樹脂材料および脱酸素水を備え得る。容器100は、開口部110、入口120、および出口130を有し得る。開口部、入口、および/または出口は、密封が可能であり得る。入口は、脱酸素水の供給源140またはイオン交換樹脂材料150の供給源に接続可能であり得る。出口は、排水管160またはイオン交換樹脂材料170の使用場所に接続可能であり得る。
【0138】
図2に示すように、システム200は、開口部110、入口120、および出口130を有する容器100を備え得る。システムは、酸素モニター210、脱気装置220、センサーまたはモニター230、および制御モジュール240をさらに備え得る。
【0139】
図3に示すように、容器100は、バージンイオン交換樹脂材料および脱酸素水を保持するように構成された区画105を有し得る。保存剤または酸素除去材料を保持する容器180は、区画105の外部の間隙空間に配置され得る。酸素汚染の指標190は、容器100の観察窓195を通して見ることができる。
図3の容器は、容器180と流体連通する入口および出口(図示せず)を有し得る。例えば、容器は、イオン交換樹脂および脱酸素水を保持する液体不透過性容器と流体連通する入口または出口を含み得る。
【実施例】
【0140】
(実施例1:カチオン樹脂を備えるガス不透過性容器の適用)
1つの例示的な用途では、脱窒用途で使用されるカチオン交換樹脂は、使用前に樹脂から硫酸塩が浸出するという問題があった。従来、樹脂は稼働状態にされる前にすすがれ、洗浄水は放射性ホットウェルに排出される。放射性ホットウェルは、受け入れ可能なリンス水の量に制限がある。さらに、ホットウェルからの放射性水の処理は高価である。
【0141】
イオン交換樹脂材料と脱酸素水とを備えるガス不透過性容器を使用すると、例えば、生成されたリンス水の量に制限がない、プラントの非高温領域で使用する前に、イオン交換樹脂をすすぐことが可能になり得る。リンス水は共通の排水管に流れ得、樹脂はホースによって放射性領域の容器に輸送され得る。
【0142】
(実施例2:貯蔵されたバージンイオン交換樹脂材料の安定性)
さまざまな方法がイオン交換樹脂の劣化を軽減または防止するかどうかをテストする実験が行われた。イオン交換樹脂を処理し、指定された期間保管した後、樹脂の劣化をテストした。有機硫酸化合物(SO
4)濃度は、樹脂の劣化の程度を決定するために、UV光吸着によって測定された。結果を表1に示す。
【0143】
上述のように、実験ロット(E)を脱酸素水ですすぎ、脱酸素小袋を備えたガス不透過性容器に詰めた。比較ロット(C)は、さまざまな従来の方法で処理および貯蔵された。
【0144】
【表1】
【0145】
結果は、本明細書に開示される方法によってイオン交換樹脂を処理および保管する際の劣化速度の低下を示す。実験サンプルは、測定された比較サンプルよりも大幅に低いSO
4増加速度を示した。したがって、実験サンプルは、従来のイオン交換樹脂サンプルと比較して測定すると、20〜1500倍安定していることがわかった。したがって、本明細書に開示される方法は、長期間の貯蔵後のイオン交換樹脂の安定性を向上させる。
【0146】
(実施例3:貯蔵されたバージンイオン交換樹脂材料に対する温度の影響)
実験は、温度の上昇に伴うイオン交換樹脂の劣化速度をテストするために行われた。イオン交換樹脂は、溶液に空気をバブリングしながら500mLの水で1週間加熱した後、全有機炭素(TOC)を測定することでテストされた。表2は、室温で維持されたイオン交換樹脂の相当分解量を示している。
【0147】
【表2】
【0148】
イオン交換樹脂を室温で同じ時間保持する場合と比較して、10°Cの温度上昇ごとに、分解速度が2倍に上昇した。したがって、温度はイオン交換樹脂の分解速度に悪影響を及ぼすように見える。したがって、本明細書に開示されるように、10°Cを超える温度の上昇を控えることにより、劣化を低減または防止することができる。
【0149】
(実施例4:TOC削減試験)
イオン交換樹脂の適切な清浄剤を決定するために、バッチ試験が行われた。サンプルには、400mLの脱イオン水中に150mLの工業グレードの塩化物形態のポリスチレンベースのアニオン交換樹脂およびサンプル清浄剤(さまざまな濃度)が含まれていた。サンプルを60°C、150rpmで2時間攪拌した。撹拌後、イオン交換樹脂サンプルを脱イオン水ですすいだ。試料を1時間および2時間の撹拌で紫外/可視分光法によりスキャンし、その後ガスクロマトグラフィー/質量分析によりテストした。
【0150】
テストした清浄剤は、イソプロパノール、アンモニア、エトキシル化オクチルフェノール(Triton
TM X−100、ミズーリ州セントルイスのシグマアルドリッチ販売)、過酸化アンモニア(酸化剤対照)、エタノールアミン、メタノール、および過炭酸ナトリウムであった。追加対照は、高純度の脱イオン水でテストされた。処理後に見つかった酸素含有TOC種の濃度を追加して、洗浄後の樹脂中のTOCの最終濃度を求めた。結果は、
図4および5A−Cのグラフに示されている。
【0151】
簡単に言えば、
図4に示すように、イソプロパノールでの処理は、水対照と比較して酸素含有TOCの濃度を減少させ、アンモニアでの処理は、水対照と比較して酸素含有TOCの濃度を減少させ、エトキシル化オクチルフェノールでの処理は、水対照と同様の結果をもたらし、過酸化アンモニア対照での処理もまた、水対照と同様の結果をもたらし、エタノールアミンでの処理は、水対照と比較して酸素含有TOCの濃度をわずかに増加させ、メタノールでの処理は、水対照と比較して酸素含有TOCの濃度をわずかに増加させ、過炭酸塩による処理は、水対照と比較して酸素含有TOCの濃度を大幅に増加させた。
【0152】
試験濃度は、特定の清浄剤の臨界ミセル濃度(CMC)を上回っていたことに留意されたい。したがって、エトキシル化オクチルフェノール、エタノールアミン、およびメタノールの各清浄剤は、低濃度、例えば、臨界ミセル濃度未満の濃度(洗浄剤の場合)で使用した場合、水対照よりも優れた結果を提供できると考えられている。
【0153】
図5A−Cに示すように、過炭酸塩、イソプロパノール、およびエトキシル化オクチルフェノールは、比較のためにそれぞれ2つの濃度でテストされた。1gおよび1.91g(それぞれ2.5g/Lおよび4.775g/L)の過炭酸塩を有する洗浄調製物の結果が
図5Aに示されている。過炭酸塩は、すべての試験および外挿濃度でイオン交換樹脂の酸化劣化を増加させると考えられている。
【0154】
1mLおよび1.325mL(それぞれ0.25%および0.33%)のイソプロパノールを有する洗浄調製物の結果を
図5Bに示す。試験したイソプロパノール濃度はどちらも優れた結果をもたらした。しかしながら、イソプロパノールの濃度がより低いと、よりわずかに良好な結果が得られた。例えば、0.33%のイソプロパノールで洗浄すると、0.16μgのアセトフェノンが検出された。0.25%イソプロパノールで洗浄すると、0.14μgのアセトフェノンが検出された。
【0155】
0.1gおよび0.2g(それぞれ0.25g/Lおよび0.5g/L)のエトキシル化オクチルフェノールを有する洗浄調製物の結果が
図5Cに示されている。より低い濃度のエトキシル化オクチルフェノールは、より良い結果をもたらした。例えば、0.5g/Lのエトキシル化オクチルフェノールで洗浄すると、0.3μgのアセトフェノンが検出された。0.25g/Lのエトキシル化オクチルフェノールで洗浄すると、0.12μgのアセトフェノンが検出された。
図5Cに示されるデータを0.05g(0.125g/L)の濃度のエトキシル化オクチルフェノールに外挿すると、酸素含有TOCの濃度は大幅に低下し、ほとんど無視できるようになる。0.125g/Lのエトキシル化オクチルフェノールはその臨界ミセル濃度であることに留意されたい。
【0156】
したがって、試験された清浄剤の多くは、イオン交換樹脂から酸素含有不純物を除去することが可能である。イソプロパノールとエトキシオクチルフェノールは、より低濃度で不純物をよりよく除去する。特に、エトキシオクチルフェノールは、その臨界ミセル濃度以下で優れた不純物の除去を提供すると考えられている。テストした清浄剤に基づいて、他の可溶性アルコールおよび非イオン性洗浄剤は、希釈濃度で同様の結果を提供することが期待されている。
【0157】
本明細書で使用される語法および用語は、説明を目的とするものであり、限定するものと見なされるべきではない。本明細書で使用される場合、「複数」という用語は、2つ以上のアイテムまたは構成要素を指す。「備える」、「含む」、「実行する」、「有する」、「含有する」、および「包含する」という用語は、明細書または特許請求の範囲などにかかわらず、オープンエンドの用語であり、すなわち「含むがこれに限定されない」を意味する。したがって、そのような用語の使用は、その後に列挙される項目およびその均等物、ならびに追加の項目を包含することを意味する。請求項に関して、「からなる」および「実質的に〜からなる」という移行句のみが、それぞれ、クローズドまたはセミクローズド移行句である。クレーム要素を変更するためのクレーム内の「第1」、「第2」、「第3」などの序数用語の使用は、それ自体では、あるクレーム要素の優先順位、優位、または順序を、他の要素またはある手順の動作が実行される時間順序より優先することを意味するものではないが、特定の名前のあるクレーム要素と同じ名前の別の要素を区別して(ただし、通常の用語を使用するため)、クレーム要素を区別するためのラベルとしてのみ使用される。
【0158】
当業者は、本明細書に記載されるパラメータおよび構成が例示的であり、実際のパラメータおよび/または構成が、開示される方法および材料が使用される特定の用途に依存することを理解するべきである。当業者はまた、通常の実験を超えるものを使用せずに、開示された特定の実施形態と同等のものを認識するべきであり、または把握可能であるべきである。例えば、当業者は、本開示による方法およびその構成要素が、本明細書に開示されるイオン交換樹脂またはガス不透過性容器を含むネットワークまたはシステムをさらに備え得ることを認識し得る。したがって、本明細書で説明される実施形態は、例としてのみ提示され、添付の特許請求の範囲およびその均等物の範囲内であることを理解されたい。開示された実施形態は、具体的に説明された以外の方法で実施され得る。本システムおよび方法は、本明細書で説明される個々の特徴、システム、または方法のそれぞれを対象とする。さらに、2つ以上のそのような特徴、システム、または方法の任意の組み合わせは、そのような特徴、システム、または方法が相互に矛盾しない場合、本開示の範囲内に含まれる。本明細書に開示される方法のステップは、図示された順序または代替の順序で実行され得、方法は、追加または代替の行為を含み得、または図示された行為の1つ以上を省略して実施され得る。
【0159】
さらに、当業者は様々な変更、修正、および改善を容易に思いつくであろうことを理解されたい。そのような変更、修正、および改善は、本開示の一部であることが意図されており、本開示の意図および範囲内であることが意図されている。他の例では、既存の設備は、本明細書で説明されている方法およびシステムの任意の1つ以上の態様を利用するまたは組み込むように修正され得る。したがって、いくつかの例では、システムは、既存の設備を接続または構成して、イオン交換樹脂の酸化劣化の速度を低下させる方法を実行するか、または本明細書に記載するように、イオン交換樹脂またはガス不透過性容器を収容または利用することを含み得る。したがって、前述の説明および図は、例としてのみのものである。さらに、図中の描写は、開示を特定の図示された表現に限定しない。
【0160】
本開示の例示的な実施形態が開示されたが、以下の特許請求の範囲に記載されるように、本開示の意図および範囲およびその均等物から逸脱することなく、多くの修正、追加、および削除が行われ得る。
【国際調査報告】