JPWO2020013070A1 - 酸性液の再生装置および再生方法 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、本発明の第一の実施形態について、詳細に説明する。図1は、本実施形態に係る酸性液の再生装置の構成の一例を模式的に示す図である。
本実施形態に係る再生装置は、アルマイトの浴液を再生するための装置である。上記再生装置は、図1に示されるように、吸着塔11と、H型変換用硫酸槽(以下、単に「硫酸槽」とも言う)12と、アルカリ槽13と、収容槽14と、固液分離装置15とを有している。
吸着剤は、Hイオン型のアミノリン酸基を有するキレート樹脂で構成されている。吸着剤は、一種でもそれ以上でもよい。なお、Hイオン型とは、アミノリン酸基のリン酸基における陽イオンが水素イオンであることを意味している。
本実施形態の再生装置を用いて酸性液である浴液を再生する方法を以下に説明する。
浴液は、硫酸およびアルミニウムイオンを含有している。浴液は、前述したようにアルマイトの浴液であり、アルマイトの浴液として好適な組成を有している。たとえば、浴液中の成分は、本実施形態の効果が得られる範囲において、硫酸およびアルミニウムイオン以外の他の成分を含んでいてもよい。
図2は、本実施形態における酸性液の再生方法の一例の概要を示す図である。本実施形態の再生方法では、浴槽20中の浴液は、吸着塔11に供給され、吸着塔11から排出された硫酸(以下、「回収硫酸」とも言う)の少なくとも一部が浴槽20に戻される。回収硫酸は、浴液の、吸着塔11通過後の液であり、浴液中のアルミニウムイオンが吸着剤によって吸着され、除去された液である。回収硫酸は、アルミニウムイオンを実質的に含有していないか、またはそのアルミニウムイオン含有量が低減されている。
以下、図1に基づいて、浴液の再生について説明する。まず、浴槽20の浴液は、流路31を通って吸着塔11に供給される。浴液が供給される前の吸着塔11は、通常、キレート樹脂をHイオン型に変換または維持するための硫酸(浴液の硫酸の濃度よりも低い濃度の硫酸)で浸されている。なお、浴液中の硫酸は、硫酸イオンの観点から、浴液中の硫酸アルミニウムと区別するために、遊離硫酸とも言われる。
吸着剤におけるアルミニウムイオンの吸着が進行すると、例えば当該吸着が実質的に飽和に至る。当該吸着が実質的な飽和に至ると、吸着塔11から排出される回収硫酸中のアルミニウムイオン濃度が増加する。回収硫酸中のアルミニウム濃度が浴液中のそれと同程度になれば、吸着塔11への浴液の供給を停止し、吸着剤の再生を実行する。
収容槽14には、水酸化アルミニウムを含有するアルカリ性の脱離廃液と、硫酸ナトリウムを含有する中性の置換廃液とが収容される。これにより、収容槽14中の廃液は、アルカリ性であり、このため、当該廃液中のアルミニウムイオンは、水酸化アルミニウムになる。
本実施形態では、浴液は、200g/Lの硫酸と、10g/Lのアルミニウムイオンを含有している。また、吸着剤には、アミノリン酸基を有するキレート樹脂が用いられている。キレート樹脂は、200g/Lと高い濃度で硫酸を含有する酸性液から、当該酸性液中のアルミニウムイオンを吸着、除去し、水素イオンを放出する。したがって、浴液中のアルミニウムイオンに対する陰イオンとなっていた硫酸イオンは、放出された水素イオンを受け取って硫酸となる。
以上の説明から明らかなように、本発明の第一の態様における酸性液(硫酸)の再生装置は、硫酸およびアルミニウムイオンを含有する浴液(第一酸性液)からアルミニウムイオンを吸着する吸着剤を収容している吸着塔11を有し、浴液からアルミニウムイオンを吸着、除去して浴液を、浴液からアルミニウムイオンが除去された回収硫酸(第二酸性液)に再生するための酸性液再生装置と、吸着剤が吸着しているアルミニウムイオンを水素イオンに置き換えて吸着剤を再生するための吸着剤再生装置と、を有する。吸着剤は、アミノリン酸基を有するキレート樹脂で構成されており、吸着剤再生装置は、水素イオンの供給源となる水素置換用硫酸(第三酸性液)を吸着塔11に供給するための酸性液供給装置を有する。そして、酸性液供給装置は、酸性液再生装置が再生した回収硫酸の一部(初期の回収硫酸)を水素置換用硫酸として吸着塔11に供給するように構成されている。
前述の実施形態における種々の条件、例えば、浴液の組成、水酸化ナトリウム水溶液の濃度、吸着剤の再生における水酸化ナトリウム水溶液の使用量および回収硫酸の使用量、中和工程における廃液のpHの範囲、ならびに、中和工程における回収硫酸および浴液の使用量は、前述した実施形態における所期の目的を達成できる範囲において、適宜に決めることができ、前述した数値等に限定されない。
[化学研磨]
化学研磨液には、リン酸および硝酸を含有する水溶液であるリン酸・硝酸系化学研磨液と、リン酸および硫酸を含有する水溶液であるリン酸・硫酸系化学研磨液とが知られている。これらの化学研磨液およびその洗浄廃液は、通常、アルミニウム製品から溶出したアルミニウムイオンを、リン酸アルミニウムおよび硝酸アルミニウム、または、リン酸アルミニウムおよび硫酸アルミニウム、として含有する。
図3は、化学研磨液およびそれに係る洗浄廃液の再生装置の一例の要部の構成を模式的に示す図である。前述の実施形態の再生装置と同じ構成については同じ符号を付し、その説明は繰り返さない。当該再生装置は、図3に示されるように、浴槽40、洗浄槽41、吸着塔11および濃縮装置42を有する。浴槽40は、流路51を介して吸着塔11の入口側と接続されている。洗浄槽41は、流路52を介して吸着塔11の入口側と接続されている。濃縮装置42は、流路53を介して吸着塔11の出口側と接続されており、流路54を介して浴槽40と接続されている。
浴槽40では、アルミニウム製品の化学研磨に伴い、アルミニウムイオンを含有するリン酸・硫酸系化学研磨液が生成する。洗浄槽41では、アルミニウムイオンを含有するリン酸・硫酸系化学研磨液が付着したアルミニウム製品を水洗することにより、アルミニウムイオン、を含有する洗浄廃液が生成する。
このように本実施形態によれば、アルミニウム製品のためのリン酸・硫酸系化学研磨液およびそれに係る洗浄廃液を容易に再生することができる。また、本実施形態によれば、当該リン酸・硫酸系化学研磨液およびそれに係る洗浄廃液の再生における酸性液の使用量を低減させることが可能である。
[二次廃液]
化学研磨液の再生に係る二次廃液は、化学研磨液を再生させた吸着剤の再生によって生じた廃液である。たとえば、当該二次廃液は、アルミニウムイオンを含有するリン酸・硝酸系化学研磨液またはそれに係る洗浄廃液を処理したイオン交換樹脂に接触させた硫酸水溶液である。
図4は、リン酸・硝酸系化学研磨液およびそれに係る洗浄廃液の再生装置の一例の要部の構成を模式的に示す図である。前述の実施形態の再生装置と同じ構成については同じ符号を付し、その説明は繰り返さない。
浴槽40中におけるアルミニウムイオンを含有するリン酸・硝酸系化学研磨液は、必要に応じて水で希釈されて、流路61を通って吸着塔45に供給される。洗浄槽41中における、アルミニウムイオン、リン酸および硝酸を含有する洗浄廃液は、流路62を通って吸着塔45に供給される。
このように本実施形態によれば、アルミニウム製品のためのリン酸・硝酸系化学研磨液に係る二次廃液を容易に再生することができる。また、本実施形態によれば、当該二次廃液の再生における酸性液の使用量を低減させることが可能である。
12 硫酸槽
13 アルカリ槽
14 収容槽
15 固液分離装置
20、40 浴槽
31〜36、38、39、51〜54、61〜65 流路
41 洗浄槽
42 濃縮装置
Claims (12)
- 硫酸を含有する酸性液を再生するための装置であって、
硫酸およびアルミニウムイオンを含有する第一酸性液からアルミニウムイオンを吸着する吸着剤を収容している吸着塔を有し、前記第一酸性液からアルミニウムイオンを吸着、除去して前記第一酸性液を、前記第一酸性液からアルミニウムイオンが除去された第二酸性液に再生するための酸性液再生装置と、
前記吸着剤が吸着しているアルミニウムイオンを水素イオンに置き換えて前記吸着剤を再生するための吸着剤再生装置と、を有し、
前記吸着剤は、アミノリン酸基を有するキレート樹脂で構成されており、
前記吸着剤再生装置は、前記水素イオンの供給源となる第三酸性液を前記吸着塔に供給するための酸性液供給装置を有し、
前記酸性液供給装置は、前記酸性液再生装置が再生した前記第二酸性液の一部を前記第三酸性液として前記吸着塔に供給するように構成されている、酸性液の再生装置。 - 前記吸着剤再生装置は、前記吸着剤が吸着しているアルミニウムイオンをアルカリ由来の陽イオンに置き換えるアルカリ性液を前記吸着塔に供給するためのアルカリ性液供給装置をさらに有する、請求項1に記載の酸性液の再生装置。
- 前記アルカリ性液が供給された前記吸着塔から排出されるアルカリ性の廃液を収容するための収容槽と、
前記収容槽中の前記廃液を、前記第一酸性液および前記第二酸性液の一方または両方で中和するための中和装置と、
前記中和装置で前記中和によって析出する析出物を分取するための固液分離装置と、をさらに有する、請求項2に記載の酸性液の再生装置。 - 前記中和装置は、前記第一酸性液で前記廃液を中和するための装置である、請求項3に記載の酸性液の再生装置。
- 前記第一酸性液を収容するとともに前記第一酸性液中にアルミニウムイオンを生成させる処理槽に前記第二酸性液の一部を供給して前記処理槽中の前記第一酸性液の組成を調整するための組成調整装置をさらに有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の酸性液の再生装置。
- 前記処理槽は、アルマイトの浴槽であり、前記第一酸性液は、前記浴槽の浴液である、請求項5に記載の酸性液の再生装置。
- 硫酸を含有する酸性液を再生する方法であって、
硫酸およびアルミニウムイオンを含有する第一酸性液を吸着剤に接触させて前記第一酸性液中のアルミニウムイオンを前記吸着剤に吸着させ、前記第一酸性液を、前記第一酸性液からアルミニウムイオンが除去された第二酸性液に再生する酸性液再生工程と、
第三酸性液を前記吸着剤に接触させて、前記吸着剤が吸着しているアルミニウムイオンを水素イオンに置き換えて前記吸着剤を再生する吸着剤再生工程と、を含み、
前記吸着剤に、アミノリン酸基を有するキレート樹脂を用い、
前記第二酸性液の一部を前記第三酸性液として用いる、
酸性液の再生方法。 - 前記吸着剤再生工程は、
アルミニウムイオンを吸着した前記吸着剤にアルカリ性液を接触させて、前記吸着剤が吸着しているアルミニウムイオンを前記アルカリ性液由来の陽イオンに置き換える陽イオン置換工程と、
前記陽イオンを有する前記吸着剤に前記第三酸性液を接触させて、前記吸着剤が有する前記陽イオンを水素イオンに置き換える水素イオン置換工程と、を含む、請求項7に記載の酸性液の再生方法。 - 前記陽イオン置換工程で生じるアルカリ性の廃液を、前記第一酸性液および前記第二酸性液の一方または両方を用いて中和して、前記廃液に含まれている水酸化アルミニウムを析出させる中和工程と、
前記アルカリ性の廃液の中和により前記廃液から析出した水酸化アルミニウムを前記廃液から分離する固液分離工程と、をさらに含む、請求項8に記載の酸性液の再生方法。 - 前記中和工程において、前記第一酸性液を用いて前記アルカリ性の廃液を中和する、請求項9に記載の酸性液の再生方法。
- 前記第一酸性液に前記第二酸性液の一部を添加して前記第一酸性液の組成を調整する組成調整工程をさらに含む、請求項7〜10のいずれか一項に記載の酸性液の再生方法。
- 前記第一酸性液に、アルマイトの浴槽の浴液を用いる、請求項11に記載の酸性液の再生方法。
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