JPH04293505A - 液体の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は純水や脱塩水の製造に代
表される工業用水の処理、重金属の除去などに代表され
る産業排水の処理、海水中の有用重金属の分離回収、あ
るいは医薬品の精製など各種の液体を処理する方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりセルロースやけいそう土などを
フィラメントにプレコートして液体中の懸濁物質やコロ
イド状物質など不純物を除去することが行われてきた。 しかし、これらプリコートする材料は溶出分が多く、ま
たフィラメントを漏出する量も多く、さらに除去効率も
満足するものではなかった。産業の発展に伴い益々高純
度の水や液体が要求されるようになったが、以上に述べ
た方法は到底時代の要求に対応することができず、特殊
な場合を除いて姿を消してしまった。

【０００３】近年、極めて純度の高い水に含まれる極微
量のイオンやコロイド状物質を除去するために、粉末イ
オン交換樹脂をプレコート剤とする方法が主として火力
・原子力発電分野で盛んとなってきた。しかし、この方
法は毎回廃棄物が発生するので、特に原子力発電所の場
合深刻な問題となってきている。

【０００４】そのため、長寿命化や処理の安定性、さら
に廃棄処分のしやすさなどを考慮して種々の方法が提案
されている。その中でもっとも注目されているのがカッ
トしたイオン交換繊維をプレコート剤に混ぜる方法であ
る。イオン交換繊維を粉末イオン交換樹脂層のバインダ
ーとして用いることにより、長寿命化と処理水の安定を
図るとされている。

【０００５】化学的な方法で製造したイオン交換繊維が
市販されているが、これらは基材がポリスチレンやポリ
ビニルアルコールなどに限定され、強度的に充分でなく
、ハンドリング時や撹拌時に破断・粉化の恐れが常にあ
る。水処理設備の中でも特に水質基準が厳しいと言われ
ている火力・原子力発電プラントにおいては、水質管理
が更に厳しくなっており、破断・粉化した繊維のわずか
のリークも問題となっている。破断・粉化の問題を解決
しようとすると、強度増加のための材料を更に繊維に仕
込む方策が必要となり、十分なイオン交換容量が得られ
なくなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は各種液
体中、特に原子力発電プラント復水や炉水のように水質
管理が非常に厳しいところで、不純物を効率よく除去し
、安定した処理水を長期間にわたって供給する方法を提
供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は放射線グラフト
重合によってイオン交換基を導入した繊維状高分子を濾
過剤として使用することを特徴としている。

【０００８】グラフト重合は接ぎ木重合と呼ばれるよう
に、ミクロ的に見れば基材の主鎖から共有結合によって
グラフト側鎖がでており、これに官能基を導入すれば、
主鎖である基材の物理的・化学的性質を保ちながら、新
しい機能を付与することができる。基材に繊維状高分子
を選び、官能基としてイオン交換基又はイオン交換基に
変換可能なものを選択すれば、強度的に優れているばか
りでなく、剥離・脱落がほとんどないイオン交換繊維を
製造することができる。従来のイオン交換繊維の形状は
一定の径及び断面に限られていたが、放射線グラフト重
合では基材として使用する繊維状高分子の径や断面の形
状に制約がないので、用途に相応しい濾過剤を種々選択
し用意することができる。

【０００９】基材である繊維状高分子に放射線を照射す
る方法としては、基材とモノマーの共存下に放射線を照
射する同時照射法と、予め基材を照射した後、モノマー
と接触させる前照射法があるが、モノマーの単独重合物
の生成の少ない前照射法の方が有利である。

【００１０】ここで放射線グラフト重合に用いられる電
離性放射線はα、β、γ線、電子線、紫外線などがあり
、何れも使用可能であるが、γ線や電子線などが本発明
に適している。

【００１１】放射線グラフト重合に用いられる繊維状高
分子としては、有機高分子化合物のなかでも特に、ポリ
エチレン、ポリプロピレン等に代表されるポリオレフィ
ン類、ＰＴＦＥ、塩化ビニル等に代表されるハロゲン化
ポリオレフィン類、エチレン−テトラフロロエチレン共
重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＡ
）等に代表されるオレフィン−ハロゲン化オレフィン共
重合体類に適しているが、この範囲に限定されるわけで
はない。

【００１２】基材モノマーとの接触方法が、モノマーが
液体の場合と気体の場合の２種類あり、前者を液相グラ
フト重合、後者を気相グラフト重合と呼ぶ。液相グラフ
ト重合は重合性モノマーによる繊維の膨潤があるので、
繊維の中心まで均一にグラフト重合が起こるのに対し、
気相グラフト重合では重合性モノマーの蒸気が繊維表面
に到達接触して重合が起こるので、グラフト重合物の繊
維断面における分布は繊維の表面に比較的集中している
。従って、気相グラフト重合の方が繊維の芯に基材の性
質を濃く残しており、強度が大であるばかりでなく、気
相グラフト重合によって得たイオン交換繊維はイオン交
換基が繊維表面に集中しているので、イオン交換速度も
大となり、極めて有利である。さらに、繊維表面イオン
交換基密度が大きくなると、表面電荷も大きくなり、液
体中のコロイド物質など微粒子に対する除去性能の向上
も期待できる。モノマーを気体状態で基材と接触させる
気相グラフト重合は、重合装置に多少の配慮を必要とす
るが、モノマー量が非常に少なく、洗浄工程も不要か又
は極めて簡略化できるため、製造コスト的に有利である
。

【００１３】繊維状高分子に導入されるイオン交換基と
しては、カチオン交換基ではスルホン基、カルボキシル
基やリン酸基、アニオン交換基では強塩基性の４級アン
モニウム基やより低級のアミンを含む弱塩基性のもの、
さらにピリジニウム基などの一般的な酸性、塩基性のイ
オン交換基のほか、イミノジ酢酸基などのキレート基も
使用可能であり、特に限定されるものではなく、対象と
する液体の種類や要求水質などを考慮して適宜選択する
ことができる。

【００１４】放射線グラフト重合によるイオン交換繊維
を前述の粉末イオン交換樹脂によるプレコートフィルタ
ーの助剤として用いると共に、濾過剤としてイオン交換
繊維そのものにも懸濁物質除去の機能を発揮させること
が可能である。微粒子の除去効果、液体との接触効率、
通水差圧、濾過層の安定性、剥離のしやすさ、更には逆
洗流動性、逆洗分離性などを考慮し、長さ０．１〜１ｍ
ｍ、好ましくは０．２〜０．５ｍｍ、繊維径５〜５０μ
ｍとするのがよい。濾過助剤として使用する場合、この
制約が特に必要でこの範囲を越えて長いとプレコート性
が悪く、この範囲以下の長さだと濾過差圧の上昇が早い
。

【００１５】このようにして製造したイオン交換繊維の
短繊維を単独で濾過剤や吸着剤として使用すると、おお
むね棒状構造のため、相互のからみつきが少なく、プレ
コート層や充填濾過層から短繊維がぬけ易く、処理水に
混入し、好ましくない。放射線グラフト重合によるイオ
ン交換繊維は従来のイオン交換繊維と比べて、破断・粉
化の恐れが少ない分だけこの恐れは少ないと言えるが十
分ではない。この様な場合、屈曲構造、例えばセルロー
ス繊維を混ぜることにより、処理水中への繊維の混入を
大幅に抑えることができる。

【００１６】またイオン交換繊維は表面積が大きいため
、イオン交換速度が大きいが、充填率が小さいので単位
体積あたりの交換容量が大きくない。これを補うため、
イオン交換容量の比較的大きなビーズ状のイオン交換樹
脂と併用すると、両者の長所を生かすことができる。

【００１７】

【実施例】本発明の実施例を比較例と対比して説明する
。

【００１８】ジョンソンスクリーン（５０μｍ開孔）に
プレコート剤として次に示す重量％に調整した粉末イオ
ン交換樹脂及びイオン交換繊維を１ｋｇ（乾燥重量）ス
クリーン１ｍ２裸濾過面積にプレコートした。

【００１９】

【表１】

【００２０】次に模擬クラッドとしてＦｅ３Ｏ４を純水
に懸濁させた液をＬＶ２／４３ｍ／ｈで通水し、処理水
質を測定した結果を表−２示す。ＬＶとは（ｍ３／ｈ）
をエレメント裸濾過面積（ｍ２）で除した値で、単位は
ｍ／ｈである。

【００２１】

【表２】

【００２２】表２より、本発明の方がはるかに処理水中
の粉末イオン交換樹脂及びイオン交換繊維の漏水が少な
い。

【００２３】※１　　放射線グラフト重合による強酸性
カチオン交換繊維の製造 直径約３０μｍのポリプロピレン製繊維に電子線２０Ｍ
ｒａｄ照射したのち、スチレンを気相グラフト重合し１
３６％のグラフト率を得た。次に、この繊維をクロルス
ルホン酸１０％の１、２−ジクロロエタン溶液に氷冷下
で１５分間浸漬し、スルホン化を行って、中性塩分解容
量２．９ｍｅｑ／ｇの強酸性カチオン交換繊維を得た。 これを長さ５００μｍとなるよう切断した。

【００２４】※２　　市販のカチオン交換繊維直径３０
μｍ、長さ５００μｍ、中性塩分解容量２．５ｍｅｑ／
ｇのもので放射線グラフト重合によらない化学的な方法
で製造したもの。

【００２５】

【発明の効果】放射線グラフト重合、特に気相グラフト
重合で得られる物理・化学的に安定で十分な強度を有す
るイオン交換繊維を濾過助剤として液体の処理に利用す
ることにより、水処理設備をはじめとする種々の液体処
理設備の性能が向上し、安定した運転が可能になった。

【００２６】産業の発展に伴い、ますます水質管理や品
質管理の厳しさが要求されるが、本発明によりその要求
に対応した有力な技術的手段が確立した。

【００２７】例えば、粉末イオン交換樹脂をプレコート
剤として用いる原子力発電プラントなどに本発明を適用
することにより、イオン交換繊維と粉末イオン交換樹脂
とのからみつきがよくなり、繊維及び粉末のリークを著
しく押さえることが可能となり、安定な処理が長時間行
えるため、設備の健全運用ならびに放射性廃棄物の低減
が可能となった。

【００２８】原子力発電に対する社会的要請が盛んな昨
今、本発明の効果は極めて大である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　放射線グラフト重合によってイオン交
   換基を導入した繊維状高分子を濾過剤として使用するこ
   とを特徴とする液体の処理方法。
2. 【請求項２】　　前記放射線グラフト重合によるイオン
   交換繊維と他の濾過剤とを併用して使用することを特徴
   とする請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】　　前記放射線グラフト重合は前照射気相
   グラフト重合方法である請求項１又は請求項２記載の方
   法。
4. 【請求項４】　　前記放射線グラフト重合によってイオ
   ン交換基を付与した繊維状高分子を長さ０．１〜１ｍｍ
   にカットして使用する請求項１、請求項２又は請求項３
   記載の方法。
5. 【請求項５】　　前記他の濾過剤はイオン交換樹脂、粉
   末イオン交換樹脂、イオン交換基を有さない繊維より選
   択される請求項２記載の方法。