KR810000450B1 - 혼상형(混床型) 연속 이온교환장치에 의한 순수한 물의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

혼상형(混床型) 연속 이온교환장치에 의한 순수한 물의 제조방법

제1도는 본 발명의 실시태양을 나타내는 것으로, 본 발명의 혼상형 연속 이온교환장치에 의한 순수한 물의 제조방법의 푸로를 설명하는 것이다.

본 발명은 혼상형(混床型) 연속 이온교환장치를 사용하는 순수한 물의 제조방법에 관한 것으로, 이온교환 수지에 의한 처리수량의 대폭적인 증가, 장치내의 탄산칼슘의 침전생성의 방지 및 재생제(再生劑)인 알카리의 사용량의 대폭적인 고감을 주로 목적으로 한다.

종래의 혼상형 연속 이온교환장치에 의한 순수한 물의 제조법은 통수탑(通水塔)에 있어서, 강산성 양이온 교환수지와 강염기성 음이온 교환수지를 혼합하여 사용하여 순수한 물을 얻고, 이온교환능력을 잃은 수지를 분리탑에 보내어, 여기서 양수지를 역세(逆洗)에 의해 분리하고, 분리된 이온교환수지를 각각 양이온 재생탑, 음이온재생탑으로 보내 산 및 알카리로 재생 후, 통수탑으로 되돌려 보내어 연속적으로 물을 얻고, 재생을 반복하는 방법이다.

그러나, 강염기성 음이온교환수지, 예컨데 안파라이도(등록상표) IRA-900, 안파라이도 IRA-910 등은 약산(H₂CO₃, H₂SiO₃)에 대한 교환능력은 강하지만, 전체의 교환능력은 작고, 특히 사용 중의 교환능력의 저하(특히 중성염분해용량의 저하)는 크게 나타남과 동시에, 재생효율이 나쁜 결점이 있다.

또, 중탄산이온을 함유하는 원수(原水)를 혼상형 연속 이온교환장치의 통수탑으로 통수하면, 통수탑 하부에 있어서 스러리(slurry) 일부의 이온교환수지의 구성이 음이온교환수지 과잉이거나, 염형수지의 잔존 교환능력의 관계로, 그 부분의 액성이 알카리측으로 되면 될수록, 탄산칼슘 등의 난용성의 침전물이 통수탑의 하부탑벽이나 통수디스트리뷰터 부근에 석출 생성하고, 더 나아가서는 통수탑에서의 수지의 이송불량, 수지낙(樹脂洛) 불량 등 막힘의 원인으로 되고, 연속이온교환장치에 있어서의 정상적인 수지의 순환을 방해하는 것으로 된다.

거기서 종래의 혼상형 연속 이온교환장치의 운전에 있어서는, 가벼운 막힘 등이 생긴 경우에는 일단 장치의 운전을 중지하고, 막힌 통수탑, 음이온 재생탑을 해체하고, 문제개소의 청소를 행하거나, 수지를 탑외로 취출한 후 청소하여 난용성 침전물을 제거하고 있었으므로, 장치의 보수관리의 면에서 다대한 노력과 시간을 요하고, 이것이 혼상형 연속 이온교환장치의 운전상의 큰 장해로 되어 있다. 이와같은 현상은 음이온 재생탑에 있어서도 발생하고, 마찬가지의 일이 문제로 되어 있다.

본 발명은, 이상 상술한 바와 같은, 종래의 방법의 결점을 개선한 것으로, 이하에 본 발명의 실시태양의 일례를 도면에 따라서 설명하면, 도면 중 (1)은 탈탄산개스장치이고, 그 전단에 설치한 약산성 양이온 교환탑(8)과 통수관에 의해 연통하고 있다.

또 탈탄산개스장치(1)는 통수관에 의해 혼상형 연속이온 교환장치의 통수탑에 연통하고 있다.

혼상형 연속 이온교환장치는, 공지의 구성이고, 제1도에 표시한 바와 같이 통수탑(2)은 이온교환수지의 이송관에 의해 분리탑(3)에 연통하고, 분리탑(3)은 각 이송관에 의해 양이온 재생탑(4)와 음이온 재생탑(5)에 연통하고, 또 양재생탑(4)와 (5)는 이송관에 의해 통수탑(2)에 연통하여 있다. 또, 통수탑(2)에는 강산성양이온교환수지와, 음이온교환수지로서 약염기성 음이온교환수지와 강염기성음이온 교환수지의 혼합물과를 혼합충전한다.

강산성 양이온교환수지로서는, 예컨데 안파라이도 200 등을 사용하고, 약염기성음이온 교환수지로서는, 예컨데 안파라이도 IRA-94 등을 사용하고, 강염기성 음이온교환수지로서는, 예컨데 안파리이도 IRA-00,910 등을 사용한다.

다음에 원수를 약산성 양이온 교환탑(8)으로 유입시키고, 이 탑에 충전하여 있는 H형 약산성 양이온교환수지, 예컨데 안파라이도 IRC-84 등으로 처리하여 원수 중의 중탄산근 및 이것에 대응하는 2가의 양이온을 제거한다. 즉, H⁺형 약산성 양이온교환수지는 중성염을 분해하는 능력은 없지만, 약산염에서 대응하는 양이온을로 이온교환하는 능력을 갖고 있고, 재생효율이 매우 좋은 양이온교환수지인 것이다.

따라서 이 양이온교환수지로 처리한 후, 이것을 탈탄산 개스장치(1)로 탈탄산처리함에 의해, 중탄산이온을 대략 완전히 제거하고, 또 이것에 대응하는 양이온을 원자가가 많은 순으로 제거한다.

약산성 양이온교환수지 및 탈탄산처리를 한 처리수의 수질은 염류함유량이 감소하고 더욱 약산(중탄산) 함유량이 거의 없게 된다. 본 발명은 그 처리수를 혼상형 연속이온 교환장치의 통수탑(2)에 통수하지만, 이 탑에는 상술한 바와 같이, 강염기성 음이온교환수지 대신에 약염기성-음이온 교환수지와 강염기성 음이온교환수지의 혼합물을 충전하고 있다. H형 약산성 양이온 교환수지를 통하여 탈탄산 처리한 처리수는 약산이온이 적게 되고, 혼합음이온 교환수지의 사용에 대하여 최적의 조성으로 된다.

즉, 이온교환용량이 크고, 재생효율이 매우 좋은 약염기성 음이온 교환수지의 부하의 비율을 크게 하고 잔류탄산과 실리카만을 강염기성 음이온 교환수지의 부하로서 남고, 강염기성 음이온 교환수지는 교환용량이 적어 재생효율도 좋지 않아 이것에 대한 부하율을 감하는 것으로 되고, 음이온교환수지의 처리능력을 전체로서 크게 증대시킨다.

또, 통수탑(2)에로 유입한 원수의 일부는 탑내에 부설한 디스트리뷰터의 하방의 수지를 스러리상으로 하여 분리탑(3)에로의 수지이송의 목적으로 사용하지만, 대부분의 원수는 상향류로 탑상부의 수지층에 통수시켜서 이온교환을 행하고, 탑상부의 콜렉터를 거쳐서 순수로서 탑외의 순수한 물 저조(9)로 유출하여 행한다.

통수탑(2)에 있어서의 약염기성 음이온교환수지와 강염기성 음이온교환수지와의 혼합비는, 원수의 조성 즉 광산(鑛酸) 이온량과 약산 이온량의 비에 따라서 적절히 결정하지만, 통상은 1대 1인 것이 많다.

한편 순수한 물을 얻고 있는 사이에 있어서 통수탑(2) 내의 하부의 이온교환능력을 잃은 수지를, 이송관을 거쳐서 분리탑(3)에로 연속적으로 보내고, 분리탑(3)의 하부에서 분리용수를 상승류로 송수하여 역세를 행하고 양이온교환수지와 음이온교환수지와의 비중차를 이용하여 양수지를 분리한다. 약염기성 음이온교환수지와 강염기성 음이온교환수지의 겉보기 비중은 그다지 큰 차는 아니고, 혼합한 상태이다.

더우기 분리한 양이온교환수지는 분리탑(3)의 하부에서 혼합음이온 교환수지는 분리탑(3)의 상부에서 각 이송관을 거쳐서 양이온재생탑(4)과 음이온재생탑(5)에 각기 보내고, 전자에 재생제로서 산저조(7)로 부터 염산 등의 산용액을 통액하고, 또 후자에 재생제로서 알카리저조(6)으로부터 가성소다 등의 알카리 용액을 통액하여 각각의 수지를 재생한다.

또, 분리탑(3)에 있어서 양이온교환수지와 음이온교환수지를 비중차에 의해 분리할 때에, 여러가지 요인에 따라서 양자는 완전히 분리되지 않고 양이온교환수지층에는 음이온교환수지가, 음이온교환수지층에로는 양이온교환수지가 혼입한다.

양이온교환수지층에로의 음이온교환수지의 혼입은 장치의 운전상 거의 지장은 없다.

그러나 음이온교환수지층에의 양이온교환수지의 혼입은, 이것을 음이온 재생탑(5) 이송하여 재생제인 가성소다와 접촉하면, 종래법에서는 양이온교환수지에 흡착한 칼슘이나 마그네슘 등의 경도성분이 상기의 가성소다에 의해 용리(溶離)하고, 이것이 음이온교환수지의 재생폐액 중의 탄산근이나 SiO₂와 반응하고, 음이온 재생탑(5)의 재생폐액출구의 스크린부에 난용성의 침전물로 되어 부착하고, 막힘을 일으키고, 그래도 이 현상은 음이온교환수지층에 혼입하는 양이온교환수지의 량이 증가하면 할수록, 또 원수 중의 HCO₃(중탄산이온)이나 Ca⁺⁺의 농도가 높을수록 현저한 것이다.

그러나, 본 발명에 있어서는 상술한 바와 같이, 탄산칼슘 등의 침전물의 생성원인으로 되어 있는 탄산성분 및 다가양이온을 제거하기 때문에, 음이온 재생탑(5)의 막힘을 일으키는 일은 없다.

재생을 행한 이온교환수지는, 각 재생탑(4)와 (5)의 하부에서 이송관에 의해 통수탑(2)로 보내고, 이 탑에 있어서의 순수한 물의 제조에 공급하고, 이후 이것을 반복하는 것에 의해 연속적으로 순수한 물을 제조한다.

또, 원수 중의 중탄산이온량이 광산 이온량에 비교하여 적은 경우에는, 상술한 바와 같은 탈탄산처리를 행하는 것이 없고, 그대로 원수를 통수탑(2)에 통수하는 것도 가능하다.

이온교환수지를 재생한 재생폐액은, 각 재생탑(4)와 (5)의 상부의 배출관에서 유출시키고, 양폐액을 혼합하여 중화를 행한 후에 방류한다.

종래 실시되어 온 혼상형 연속이온교환장치에 의한 순수한 물의 제조법에 비교하여, 본 발명은 이하에 표시하는 이점을 가지고 있다.

1. 재생제인산, 알카리의 사용량을 대폭으로 저감할 수 있다. 원수 중의 중탄산근을 물리적으로 제거하고, 이것에 대응한 양이온을 재생효율이 매우 좋은 약산성 양이온교환수지로 제거하고, 이 재생에는 연속 이온교환장치의 양이온 재생탑의 재생폐액을 이용할 수 있다.

더우기, 본래 연속이온교환장치에 의한 순수한 물의 제조에 있어서의 이온교환수지의 재생은 이상적으로 재생이 가능하기 때문, 종래법에 있어서도 재생제사용량은, 원수 중의 이온량에 대하여 강산성양이온 교환수지의 경우 1.3-1.6배, I형 강염기성 음이온교환수지의 경우 1.6-2.2배, II형 강염기성음이온 교환수지에서는 1.3-1.7배 정도를 사용하고 있다.

본 발명에 있어서는, 이것에 더하여 재생효율이 좋고 교환용량이 큰 약염기성 음이온교환수지를 효율좋게 이용하고 있음으로, 약염기성 음이온교환수지의 혼합비율에 의해 변화하지만, I형 강염기성 음이온교환수지와 약염기성음이온교환수지의 혼합의 경우 1.3-1.6배, II형 강염기성 음이온교환수지와의 혼합의 경우에서 1.2-1.4배 정도로 대폭으로 재생사용량을 절감할 수 있다.

2. 이온교환수지의 처리능력을 대폭으로 개선할 수 있다.

약염기성음이온 교환수지는, 약산에 대한 교환능력을 낮지만, 음이온교환수지로서의 교환능력은 높고, 더우기 사용 중에 있어서의 교환능력의 저하는 강염기성 음이온교환수지에 비교하여 적다.

한편, 강염기성 음이온교환수지는 교환용량은 낮지만, 통수탑의 음이온 교환수지로서 약염기성 음이온교환수지와 강염기성 음이온교환수지와의 혼합물을 사용하고, 또 전처리에 의해 원수 중의 약산이온량을 감소시키는 것에 의해 교환용량이 적은 강염기성 음이온 교환수지의 부하를 감소시키고, 이 부분을 교환용량이 큰 약염기성 음이온 교환수지에 부담시킨다는 각각의 음이온 교환수지의 이점을 정교히 조합하여 음이온 교환수지 전체의 처리능력을 최대한으로 발휘하고, 더 나가서는 순수한 물의 제조효율을 한층 높이는 것이 가능하다.

또 본 발명에 있어서는, 상술한 바와 같이 강염기성 음이온 교환수지에 강염기성 음이온 교환수지를 혼합하여 사용하고 있음으로, 약염기성 음이온 교환수지의 물리적 강도는 강염기성 음이온 교환수지보다 강하고, 교환용량저하율도 적음으로, 이온교환수지 보급량도 절감할 수 있다.

3. 연속이온 교환장치의 막힘을 방지하는 것이 가능하다.

본 발명에 있어서는, 침전물의 생성원인인 원수 중의 중탄산이온을 거의 제거하고, 더우기 경도성분의 대부분도 전단에서 제거하고 있음으로, 원수 중의 이온량이 높아도 통수탑 입구, 음이온 재생탑출구 등의 탄산칼슘에 기인하는 막힘을 완전히 방지할 수 있다.

4. 재생폐액량이 감소하고, 또 재생폐액 중에 경도성분, 탄산이온을 함유하지 않음으로 폐처리가 간단히 된다. 원수 중의 경도성분의 대부분은 H형 약산성 양이온 교환수지에 흡착하고, 재생시에 염화물로서 제거할 수 있다. 연속이온의 교환장치의 재생폐액은 입구이온량이 감소하는 것 및 음이온 교환수지의 재생효율이 좋게 되기 때문에 재생제량이 감소한다.

더우기 음이온 교환수지 재생폐액 중에 탄산근을 함유하지 않음으로 중화용외 산이 절약가능함과 동시에 탄산칼슘의 침전이 생성하지 않고, 중화조 및 배관이 막혀지는 일이 없이 방출도 간단한 것이다.

이하, 본 발명의 실시예에 관해서 설명한다.

하기의 제1표에 표시하는 조성의 원수를, H형 약산성 양이온 교환수지로서 안파라이도 IRC-84를 충전한 고정상식의 수지탑에 의해 처리하고, 더우기 이것을 공지의 탈탄산개스장치로 탈탄산 처리했던 바, 하기의 제1표와 같았다. 또, 수지탑 및 탈탄산개스장치에 있어서 처리조건은, 통상의 조건으로도 좋다.

[표 1]

다음에, 이상의 원수 또는 탈탄산처리수를 하기의 4종의 혼상형 연속이온교환장치 (가)-(라)로 통상의 조건으로 처리했던 바, 제2표에 표시한 결과(시리카 누출량, 얻은 물량, 재생제 사용량)로 되었다.

종래방법

(가) 제1표에 표시하는 원수를, H형 약산성 양이온 교환수지, 탈탄산처리함이 없이, 강산성 양이온 교환수지로서 안파라이도 200, 강염기성 음이온교환수지로서 안파라이도 IRA-910과를 사용한 혼상형 연속 이온 교환장치로 처리한 경우.

(나) 제1표에 표시하는 H형 약산성 양이온 교환수지, 탈탄산처리를 한 처리수를 안파라이도 200과 안파라이도 IRA-910과를 사용한 혼상형 연속이온 교환장치로 처리한 경우.

본 발명 방법

(다) 제1표에 표시하는 H형 약산성 양이온 교환수지, 탈탄산처리를 한 처리수를 안파라이도 200과, 약염기성 음이온 교환수지로서 안파라이도 IRA-94및 강염기성 음이온 교환수지로서 안파라이도 IRA-900의 혼합물(1대 1)과를 사용한 혼상형 연속이온 교환장치로 처리한 경우.

(라) 제1표에 표시하는 H형 약산성 양이온교환수지, 탈탄산처리를한 처리수를 안파라이도 200과, 안파라이도 IRA-94및 안파라이도 IRA-910의 혼합물(1대 1)과를 사용한 혼상형 연속이온 교환장치로 처리한 경우.

[표 2]

(나)의 경우를 1로 하고 (가), (다), (라)는 비율로 비교했다.

이상의 결과 (다), (라)의 경우, 즉 본 발명의 방법은 다른 것에 비교하여 모든 점에서 우수하다.

또, 본 실시예에서 사용한 이온교환수지의 재생제비(대상이온량에 대한 재생제의 당량비)는 제3표에 표시하는 것을 사용했다.

[표 3]

재생폐액처리에 관해서는 제1표의 원수를 사용하고 상기 (가), (나), (다), (라)의 방법으로 1㎥의 원수를 처리한 때의 결과를 제4표에 표시한다.

[표 4]

⁺⁺M는 전광산을 나타낸다.

상기 결과로부터 본 발명으로 되는 (다), (라)의 방법이 가장 우수하다.

Claims (1)

1. 원수(原水)를 H형 약산성 양이온 교환수지로 처리하여 원수 중의 중탄산근 및 이것에 대응하는 양이온을 제거한 후, 탈탄산처리하여 약산성분을 감소시키고, 이 탈탄산 처리수를, 양이온교환수지와 음이온교환수지로서 약염기성음이온교환수지, 강염기성음이온 교환수지의 혼합물과를 사용한 혼상형 연속이온교환 장치에 통수(通水)하는 것을 특징으로 하는 순수(純水)의 제조방법.

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