JPH0596283A - 溶存酸素除去装置 - Google Patents

溶存酸素除去装置

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JPH0596283A
JPH0596283A JP28368891A JP28368891A JPH0596283A JP H0596283 A JPH0596283 A JP H0596283A JP 28368891 A JP28368891 A JP 28368891A JP 28368891 A JP28368891 A JP 28368891A JP H0596283 A JPH0596283 A JP H0596283A
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JP
Japan
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hydrogen
catalyst
gaseous hydrogen
tower
dissolved oxygen
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JP28368891A
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English (en)
Inventor
Toshiyuki Inoue
俊之 井上
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Organo Corp
Original Assignee
Organo Corp
Japan Organo Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 気体水素を用いて用水中の溶存酸素を除去す
る装置において、気液接触装置を用いず、しかも少量の
過剰気体水素で溶存酸素との反応が十分効率よく行われ
る装置を開発すること。 【構成】 金属パラジウム等の触媒を担持したイオン交
換樹脂(2) を充填した触媒樹脂塔(1) に、溶存酸素を含
む原水に気体水素を注入した水素混合水を流入させ、溶
存酸素を触媒により気体水素と反応させて水として除去
する装置において、触媒樹脂塔(1) 内に、該塔内の下部
に設けたイオン交換樹脂(2) を浸漬した水素混合水(10)
を保持し、該混合水(10)の上方に過剰注入された気体水
素の収容部(11)を設け、及び中間部に液面スイッチ(5)
を取り付け、さらに該スイッチ(5)と連動して収容部内
の気体水素を大気放出する自動開閉弁(4) と収容部内の
気体水素圧力を一定値以上に保つための圧力スイッチ(1
2)とを触媒樹脂塔(1) の上端部に設けた溶存酸素の除去
装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は種々に使用される用水中
の溶存酸素を除去する装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】用水中
の溶存酸素は、例えば原子力発電装置の1次及び2次冷
却水系における部材の腐食に寄与することが確認されて
おり、この溶存酸素は極力除去されなければならない。
【0003】このための装置として触媒樹脂を用いて溶
存酸素を水素と反応させて水として除去するものが知ら
れている。そしてこのような装置では溶存酸素が含まれ
ている原水中に何らかの形で水素を添加してやる必要が
ある。しかしこの水素源としてヒドラジン又は水化ヒド
ラジンのような水溶性水素貯蔵化合物を用いると原水に
イオン性の不純物を持ち込む欠点があった。そこで水素
源として気体水素を使用すればこのような問題はなく、
その上安価であるが、気体水素は水に対する溶解度が低
いので大量の過剰気体水素を供給する必要があり、また
は装置の前段に溶解塔もしくはエゼクターのような気液
接触装置を設ける必要がある等の不都合があった。
【0004】ここで原水中の溶存酸素と気体水素との反
応を以下に説明する。大気圧下,水温25℃における水素
の水に対する溶解度は1.56mg/リットルであり、同じく
25℃における飽和溶存酸素は8.11mg/リットルである。
そして次式 2H2 +O2 →2H2 O により水素1gと酸素8gが当量反応するから、8.11/8
=1.02となり、従って 1.56>1.02 よって水素が飽和に溶解していれば、理論上は水素は十
分に足りることになる。しかし水素を水中に飽和させる
ためには十分に気液接触させる必要があり、また反応時
間も長くかかるので通常の手段では短時間に溶存酸素に
見合うだけの水素を溶解させることは困難であった。
【0005】本発明はこれに鑑み種々検討の結果、気体
水素を効率よく水に溶かして溶存酸素と効率よく反応さ
せて、従来の気液接触装置を不要とした溶存酸素の除去
装置を開発したものである。
【0006】即ち本発明装置の一つは、金属パラジウ
ム,白金,ロジウム等の触媒を担持したイオン交換樹脂
を充填した触媒樹脂塔に、溶存酸素を含有する原水に気
体水素を注入した水素混合水を流入させ、上記溶存酸素
を上記触媒の作用により気体水素と反応させることによ
り水として除去する装置において、上記触媒樹脂塔内
に、該塔内の下部に設置したイオン交換樹脂を浸漬した
水素混合水を保持し、該水素混合水の上方に過剰に注入
された気体水素の収容部を設け、及び中間部に液面スイ
ッチを取り付け、さらに該液面スイッチと連動して上記
収容部内の気体水素を大気に放出する自動開閉弁を上記
触媒樹脂塔の上端部に設けてなることを特徴とするもの
である。
【0007】また本発明装置の他の一つは、上記の装置
にさらに収容部内の気体水素圧力を一定値以上に保つた
めの圧力スイッチを上記触媒樹脂塔の上端部に設けてな
ることを特徴とするものである。
【0008】そして上記いずれの装置においても、触媒
樹脂塔内のイオン交換樹脂の上方であって塔内に保持さ
れた水素混合水の内部に該水素混合水を流入させる導水
管を設けるのは有効である。
【0009】
【実施例】本発明装置を図面を用いて説明する。
【0010】(実施例1)図1に示すように触媒樹脂塔
(1) 内の下部には金属パラジウム等を担持したイオン交
換樹脂からなる触媒樹脂(2) が充填されており、また該
塔(1)の上端部には、溶存酸素を含有した原水と気体水
素との水素混合水を塔(1) 内に供給する混合水供給管
(3) と、塔(1) 内の上部に収容する気体水素を大気中に
放出する自動開閉弁(4) とを設け、さらに該塔(1) の中
間部の下記に示す適当な位置に液面スイッチ(5)(5)を取
り付けた。そしてこの触媒樹脂塔(1) の下端部には触媒
樹脂(2) によって処理された処理水を装置外に排出する
処理水管(6) を設けた。ここで触媒樹脂塔(1) は水素混
合水と気体水素によって内部圧力は高くなっているの
で、この圧力に耐えられる形状とする。なお上記混合水
供給管(3) には原水供給ライン(7) と気体水素供給ライ
ン(8)とが接続されており、さらに気体水素供給ライン
(8) には逆止弁(9) を設けて原水が気体水素供給ライン
(8) に流入するのを防いでいる。
【0011】そして先ず触媒樹脂(2) が十分な深さに浸
漬されるように塔(1) 内に水素混合水を保持して塔内水
(10)とし、さらに該塔内水(10)の上方は気体水素の収容
部(11)となる空間を形成しておく。このような装置によ
れば、塔(1) の上端の混合水供給管(3)から供給される
水素混合水は収容部(11)の空間を自然落下して塔内水(1
0)を水素のバブルを伴って激しく攪拌されるので、気体
水素が原水に溶けやすくなるものである。
【0012】上記装置において装置を運転する際には、
混合水供給管(3) から供給する水素混合水の水量として
は1時間当たり上記触媒樹脂量の30〜 100倍量(この値
をSV値という)が適当である。そして塔(1) 内の運転
圧力はヘンリーの法則により高い方が水素の溶解度が増
すので一般的に高く保った方が良好である。
【0013】また原水に注入する気体水素の注入量は化
学当量より過剰に注入するものとし、このため溶解しき
れなかった水素が気体のまま上記収容部(11)に徐々に蓄
積していく。例えば水温が25℃の場合飽和溶存酸素は8.
11mg/リットルであるから、酸素に化学当量の 150%の
水素を注入した場合 (8.11÷8)×1.5 =1.52mg/リットル 1.52mg/リットル<1.56mg/リットル となり、150 %注入した場合でも理論上は大気圧で水素
の全量が溶解するが、反応時間の関係で溶けきれない気
体水素が残留し、これが上記収容部(11)に溜まることに
なる。
【0014】このようにして運転を継続していくと、上
記の如く触媒樹脂塔(1) 内の収容部(11)に蓄積する気体
水素が次第に増加し、この圧力によって塔内水(10)は押
しつけられてその液面は徐々に降下する。そして該液面
が所定位置より低下した場合は、その位置にセットされ
た液面スイッチ(5) によりこれと連動した自動開閉弁
(4) を開けて過剰の水素を収容部(11)から大気に放出す
る。このようにして塔内水(10)の深さ(即ち上記液面位
置)は常に所定位置以上に維持しておく。これは液面が
下がり過ぎると液面から触媒樹脂(2) までの距離が小さ
くなり過ぎるので、上方から落下する水素混合水により
触媒樹脂(2) が乱されてしまい、さらに気体水素が溶け
込み不足を起こして溶存水素が不足してしまう等の問題
が発生するからである。従って上記液面スイッチ(5)
は、塔内水(10)の液面から触媒樹脂(2) までの深さが、
塔(1) の上端から落下する水素混合水の影響が触媒樹脂
(2) まで届かないような深さ以上の深さとなる位置に取
り付けるのがよい。
【0015】(実施例2)図2に示すような装置におい
て、その気体水素の収容部(11)に圧力スイッチ(12)を設
け、さらに混合水供給管(3) を延長して導水管(15)とな
すと共にその先端を塔内水(10)中に浸漬し、さらに該先
端に混合水の分配管(13)を設けた。なお該分配管(13)は
触媒樹脂塔(1) の塔径が小さい場合は省略してもよい。
【0016】このように圧力スイッチ(12)を設けたのは
次の理由によるものである。即ち上記のように自動開閉
弁(4) が開いて収容部(11)の圧力が下がると一旦溶解し
た水素が混合水から離脱して収容部(11)内へガス化して
溜まってくる。こうなると混合水中の除去しようとする
溶存酸素の量に見合った溶存水素量が不足して処理水中
の溶存酸素値が上昇してしまうことがある。そこで上記
圧力スイッチ(12)により収容部(11)の圧力が一定値以下
に下がった場合は自動開閉弁(4) を閉じるような構成と
するものである。また上記図1及び図2の場合において
自動開閉弁(4) の前又は後にニードル弁(14)を設けてお
けば、装置の処理量に応じてその開度を調節しておくこ
とにより自動開閉弁(4) が開いた際に収容部(11)内の圧
力が急激に下がり過ぎないようにコントロールすること
が可能となる。
【0017】また上記のような導水管(15)を設けること
により、水素混合水中の水素が常時触媒樹脂(2) 上方の
塔内水(10)中を通過するようになるので気液接触効率が
向上して、水素の溶解が促進される。なお導水管(15)に
設けた分配管(13)の開口は上向きが好ましく、さらに該
開口を覆うように気体水素のバブルの細分化を促すよう
なスクリーン等を取り付けるとより効果的である。
【0018】(試験例1)図2に示す装置を用いて略飽
和溶存酸素を含む24〜25℃の用水中からこの溶存酸素の
除去試験を実施した。この試験で用いた触媒樹脂塔は内
径15cmで、内部には金属パラジウムを担持したイオン交
換樹脂としてアンバーライトER−206(ロームアン
ドハース社製)を深さ65cmまで充填し、これを塔内水で
浸漬してその液面は上記イオン交換樹脂の上端から60cm
とした。このような装置でSV=100 として表1に示す
種々の条件で運転し、その結果処理水中の溶存酸素の濃
度を測定して表1に併記した。なお表中水素注入率と
は、溶存酸素量と対応する当量の水素量を100 %とした
時の過剰量を百分率で表したものである。
【0019】
【表1】
【0020】表1に見られるように塔内運転圧力が高い
ほど処理水中の溶存酸素濃度が低くなる。これは圧力が
高いほど水素の溶解量が増すためであり、少ない水素過
剰量で処理水中の溶存酸素濃度は極めて低く抑えること
が可能であることが判る。
【0021】(試験例2)次に図2と同様な装置を用い
た場合と、図1と同様な装置を用いた場合における処理
水中の溶存酸素濃度の値を比較した結果を表2に示す。
【0022】
【表2】
【0023】表2から導水管がある方(図2の装置)が
同一の運転条件であれば、より溶存酸素を除去する効果
が大きいことが判る。また導水管が無いと、運転中に液
面が低下した場合には直ちに気液接触効率も低下し始め
るため、処理水溶存酸素濃度もすぐに下がるので溶存酸
素濃度に幅のある運転となってしまうこともある。
【0024】
【発明の効果】このように本発明によれば、気体水素を
使用する溶存酸素除去装置において従来のように気液接
触装置がなくても十分水素を溶存させることが可能とな
り、溶存酸素が飽和状態にある原水であっても処理水中
の溶存酸素濃度を1μgO/リットル以下とすることが
可能となる等工業上顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す説明図である。
【図2】本発明の他の実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
1 触媒樹脂塔 2 触媒樹脂 3 混合水供給管 4 自動開閉弁 5 液面スイッチ 6 処理水管 7 原水供給ライン 8 気体水素供給ライン 9 逆止弁 10 塔内水 11 収容部 12 圧力スイッチ 13 分配管 14 ニードル弁 15 導水管

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属パラジウム,白金,ロジウム等の触
    媒を担持したイオン交換樹脂を充填した触媒樹脂塔に、
    溶存酸素を含有する原水に気体水素を注入した水素混合
    水を流入させ、上記溶存酸素を上記触媒の作用により気
    体水素と反応させることにより水として除去する装置に
    おいて、上記触媒樹脂塔内に、該塔内の下部に設置した
    イオン交換樹脂を浸漬した水素混合水を保持し、該水素
    混合水の上方に過剰に注入された気体水素の収容部を設
    け、及び中間部に液面スイッチを取り付け、さらに該液
    面スイッチと連動して上記収容部内の気体水素を大気に
    放出する自動開閉弁を上記触媒樹脂塔の上端部に設けて
    なることを特徴とする溶存酸素除去装置。
  2. 【請求項2】 金属パラジウム,白金,ロジウム等の触
    媒を担持したイオン交換樹脂を充填した触媒樹脂塔に、
    溶存酸素を含有する原水に気体水素を注入した水素混合
    水を流入させ、上記溶存酸素を上記触媒の作用により気
    体水素と反応させることにより水として除去する装置に
    おいて、上記触媒樹脂塔内に、該塔内の下部に設置した
    イオン交換樹脂を浸漬した水素混合水を保持し、該水素
    混合水の上方に過剰に注入された気体水素の収容部を設
    け、及び中間部に液面スイッチを取り付け、さらに該液
    面スイッチと連動して上記収容部内の気体水素を大気に
    放出する自動開閉弁と上記収容部内の気体水素の圧力を
    一定値以上に保つための圧力スイッチとを上記触媒樹脂
    塔の上端部に設けてなることを特徴とする溶存酸素除去
    装置。
  3. 【請求項3】 触媒樹脂塔内のイオン交換樹脂の上方で
    あって塔内に保持された水素混合水の内部に該水素混合
    水を流入させる導水管を設けた請求項1又は2記載の溶
    存酸素除去装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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