含硼溶液的脫鹽方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及使用離子交換樹脂從包含氯化物離子等陰離子的含硼溶液中減少硼 以外的鹽類的方法。
【背景技術】
[0002] 通常，鍍覆液、金屬表面處理液中包含硼酸等硼化合物，處理這些液體的工廠等會 產生包含硼的洗滌廢水。規定硼的環境基準為lmg/L以下，對于含有硼的廢水中的硼，理想 的是去除、或者回收純化進行再利用。
[0003] 為了對含硼廢水進行再利用，需要減少該廢水中硼以外的雜質。例如，雜質主體 為氯化物離子等鹽類時，需要減少鹽類濃度、即進行脫鹽處理。需要說明的是，雖取決于由 何種處理工序排出含硼廢水，但作為含硼廢水中的陰離子，通常包含氯化物離子、硫酸根離 子、硝酸根離子、亞硫酸根離子和亞硝酸根離子中的至少1種以上。
[0004] 作為對含硼廢水進行脫鹽處理的方法，離子交換處理、即使用離子交換樹脂的方 法是有效的。在使用離子交換樹脂的方法中，例如，組合去除陽離子的H型陽離子交換樹脂 和去除陰離子的OH型陰離子交換樹脂謀求減少廢水中的鹽類濃度。
[0005] 專利文獻1中公開了，為了對硼濃度高的含硼水進行處理并再利用，對含硼水進 行過濾后，按照具有陽離子交換樹脂的陽離子交換塔和具有陰離子交換樹脂的陰離子交換 塔的順序進行通液、按照陽離子交換塔和陰離子交換塔和具有混合床離子交換樹脂的離子 交換塔的順序進行通液。專利文獻2中公開了，作為硼洗脫液的純化方法，在填充有選自由 調節為OH型的I型強堿性陰離子交換樹脂、調節為OH型的II型強堿性陰離子交換樹脂、 和調節為OH型的弱堿性陰離子交換樹脂組成的組中的陰離子交換樹脂的離子交換塔中， 將包含酸根的硼洗脫液進行通液來去除酸根，得到高純度的硼酸溶液。進而，專利文獻3中 公開了，作為硼洗脫液的純化方法，串聯連接2段填充有陰離子交換樹脂的離子交換塔，將 硼洗脫液進行通液。
[0006] 現有技術文獻
[0007] 專利文獻
[0008] 專利文獻1 :日本特開2003-53342號公報
[0009] 專利文獻2 :日本特開2001-316108號公報
[0010] 專利文獻3 :日本特開2001-335315號公報
【發明內容】
[0011] 發明要解決的問題
[0012] 通過離子交換處理進行含硼溶液的脫鹽處理時，從硼的高效回收的觀點來看優選 硼自身不吸附于離子交換樹脂而殘存在處理水中。另外，從對環境的影響考慮，理想的是通 過離子交換樹脂的再生處理產生的廢液、即再生廢液中的硼濃度低。總之，理想的是在含硼 酸溶液的脫鹽處理中，硼不被離子交換樹脂吸附。
[0013] 然而，硼具有如下性質：在酸性溶液中通常以硼酸分子的形式存在，而在中性和堿 性溶液內存在一部分解離成陰離子（例如硼酸根離子），解離成陰離子的硼被離子交換樹 脂（陰離子交換樹脂）吸附。脫鹽處理使用OH型強堿性陰離子交換樹脂時，在與OH型強 堿性陰離子交換樹脂的界面附近，溶液變為中性或堿性氣氛，其結果，硼解離成陰離子，弓丨 起硼向OH型強堿性陰離子交換樹脂的官能團的吸附，產生處理水中的硼濃度降低的問題。 另外，由于硼向OH型強堿性陰離子交換樹脂的吸附，還產生再生廢液中的硼濃度變高的問 題。
[0014] 脫鹽處理使用游離堿型弱堿性陰離子交換樹脂時，與使用OH型強堿性陰離子交 換樹脂時相比，被樹脂吸附的硼量大幅減少，但出于游離堿型弱堿性陰離子交換樹脂的官 能團中仍存在一些強堿性官能團等理由，硼的一部分被游離堿型弱堿性陰離子交換樹脂吸 附，該情況引起處理水中的硼濃度的減少和再生廢液中的硼濃度的增加。
[0015] 因此，本發明的目的在于提供一種方法，其為使用離子交換樹脂從包含氯化物離 子等陰離子的含硼溶液中減少硼以外的鹽類的脫鹽方法，為可以抑制處理水中的硼濃度的 減少和再生廢液中的硼濃度的增加的方法。
[0016] 用于解決問題的方案
[0017] 本發明的脫鹽方法為從包含氯化物離子、硝酸根離子、硫酸根離子、亞硝酸根離子 和亞硫酸根離子中的任意1種以上陰離子的含硼溶液中減少硼以外的鹽類的方法，其特征 在于，該方法具備脫鹽工序，所述脫鹽工序使用離子交換裝置，相對于離子交換裝置，將含 硼溶液從陽離子交換樹脂填充塔的入口進行通液，其中所述離子交換裝置相對于填充有H 型強酸性陽離子交換樹脂的陽離子交換樹脂填充塔的出口，配置了均填充有游離堿型弱堿 性陰離子交換樹脂并使從陽離子交換樹脂填充塔的出口流出的液體依次通過的2段陰離 子交換樹脂填充塔；對2段陰離子交換樹脂填充塔當中在含硼溶液的通液路徑上靠近陽離 子交換樹脂填充塔的陰離子交換樹脂填充塔的出口液中的陰離子濃度進行監視，繼續進行 脫鹽工序直至檢測出任意陰離子的中斷。
[0018] 以下，說明本發明的脫鹽方法的原理。
[0019] 本發明首先使含硼溶液在H型強酸性陽離子交換樹脂中通液，去除溶液中的鈣離 子（Ca 2+)、鈉離子（Na+)等陽離子，使溶液的溶液性質為酸性。接著，使溶液性質為酸性的 溶液在游離堿型弱堿性陰離子交換樹脂中通液，去除溶液中的氯化物離子等陰離子類。此 處，不使用OH型強堿性陰離子交換樹脂而使用游離堿型弱堿性陰離子交換樹脂是因為，使 用OH型強堿性陰離子交換樹脂則對離子交換樹脂選擇性低的硼也會被大量去除。然而，即 使在使用游離堿型弱堿性陰離子交換樹脂時，由于存在一部分強堿性官能團等理由，在通 液初期硼被吸附去除。因此，研宄使一度被游離堿型弱堿性陰離子交換樹脂吸附的硼完全 脫附的方法，結果發現，繼續通液直至該游離堿型弱堿性陰離子交換樹脂變得不能吸附比 硼酸根離子選擇性高的氯化物離子等離子、即中斷是有效的，從而完成本發明。
[0020] 對離子交換樹脂選擇性高的離子使該離子交換樹脂已經吸附的選擇性低的離子 脫附是當然的，該現象也在OH型強堿性陰離子交換樹脂出現。然而，在OH型強堿性陰離子 交換樹脂中，硼被大量吸附、并且硼為某種程度殘留在官能團的狀態而達到選擇性高的離 子與硼酸根離子的平衡，因此硼的完全脫附是困難的。使用游離堿型弱堿性陰離子交換樹 脂時，通過比硼酸根離子選擇性高的離子，可以使已被吸附的硼酸根離子完全脫附。在硼酸 根離子完全脫附的狀態下，成為比硼酸根離子選擇性高的離子吸附在游離堿型弱堿性陰離 子交換樹脂的幾乎全部官能團位點的狀態、即、認為該選擇性高的離子對游離堿型弱堿性 陰離子交換樹脂為中斷的狀態。因此，在比硼酸根離子選擇性高的離子中斷前結束通液，則 陰離子交換樹脂中的硼形式的官能團原樣殘留，隨之，處理水中的硼濃度減少、再生廢液中 的硼濃度增加。
[0021] 對填充有游離堿型弱堿性陰離子交換樹脂的陰離子交換樹脂填充塔進行通液直 至比硼酸根離子選擇性高的離子中斷，使該陰離子交換樹脂填充塔的出口液的處理水中的 硼以外的鹽類濃度上升，本發明具備第2段陰離子交換樹脂填充塔，從而作為離子交換裝 置整體來考慮時，可以防止該處理水中的硼以外的鹽類濃度的上升。
[0022] 對于弱堿性陰離子交換樹脂，通液的溶液性質不是酸性的狀態則不能吸附陰離 子，因此在弱堿性陰離子交換樹脂的前段需要使含硼溶液為酸性的狀態，在本發明的前段 設置填充有H型強酸性陽離子交換樹脂的陽離子交換樹脂填充塔。另外，該強酸性陽離子 交換樹脂中斷時，有時不能保證供給到陰離子交換樹脂填充塔的含硼溶液的溶液性質為酸 性，因此本發明優選陽離子交換樹脂填充塔內的H型強酸性陽離子交換樹脂整體的交換容 量大于第1段陰離子交換樹脂填充塔內的游離堿型弱堿性陰離子交換樹脂整體的交換容 量。
[0023] 對于本發明的脫鹽方法，需要涉及比硼酸根離子選擇性高的離子在第1段陰離子 交換樹脂填充塔內的游離堿型弱堿性陰離子交換樹脂中斷時中止通液，實行離子交換樹脂 的再生處理。此處，每實施一次再生處理，調換2段陰離子交換樹脂填充塔間的含硼溶液的 通液順序，其后，為了脫鹽處理而重新開始通液即可。通過這樣的結構，游離堿型弱堿性陰 離子交換樹脂的再生始終僅對第1段陰離子交換樹脂填充塔進行即可，在實施脫鹽方法時 作為離子交換裝置整體考慮時可以謀求高效運用。另外，存在通過第1段陰離子交換樹脂 填充塔的硼的一定量被第2段陰離子交換樹脂填充塔的游離堿型弱堿性陰離子交換樹脂 吸附的可能性，但通過調換第1段和第2段陰離子交換樹脂填充塔間的通液順序，在通液順 序調換前被吸附在第2段陰離子交換樹脂填充塔中的硼也由于通液順序的調換而被該陰 離子交換樹脂填充塔當做第1段而從該游離堿型弱堿性陰離子交換樹脂脫附，長期來看， 硼未被吸附在游離堿型弱堿性陰離子交換樹脂上。
[0024] 另外，本發明中，第1段陰離子交換樹脂填充塔的出口液中的陰離子濃度的監視 可以使用電導率計。氯化物離子、硝酸根離子、硫酸根離子、亞硝酸根離子和亞硫酸根離