含硼溶液的脫鹽方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及使用離子交換樹(shù)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(shù)】
[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(huì) 產(chǎn)生包含硼的洗滌廢水。規(guī)定硼的環(huán)境基準(zhǔn)為lmg/L以下，對(duì)于含有硼的廢水中的硼，理想 的是去除、或者回收純化進(jìn)行再利用。
[0003] 為了對(duì)含硼廢水進(jìn)行再利用，需要減少該廢水中硼以外的雜質(zhì)。例如，雜質(zhì)主體 為氯化物離子等鹽類時(shí)，需要減少鹽類濃度、即進(jìn)行脫鹽處理。需要說(shuō)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(duì)含硼廢水進(jìn)行脫鹽處理的方法，離子交換處理、即使用離子交換樹(shù)脂的方 法是有效的。在使用離子交換樹(shù)脂的方法中，例如，組合去除陽(yáng)離子的H型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂 和去除陰離子的OH型陰離子交換樹(shù)脂謀求減少?gòu)U水中的鹽類濃度。
[0005] 專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了，為了對(duì)硼濃度高的含硼水進(jìn)行處理并再利用，對(duì)含硼水進(jìn) 行過(guò)濾后，按照具有陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的陽(yáng)離子交換塔和具有陰離子交換樹(shù)脂的陰離子交換 塔的順序進(jìn)行通液、按照陽(yáng)離子交換塔和陰離子交換塔和具有混合床離子交換樹(shù)脂的離子 交換塔的順序進(jìn)行通液。專利文獻(xiàn)2中公開(kāi)了，作為硼洗脫液的純化方法，在填充有選自由 調(diào)節(jié)為OH型的I型強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂、調(diào)節(jié)為OH型的II型強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂、 和調(diào)節(jié)為OH型的弱堿性陰離子交換樹(shù)脂組成的組中的陰離子交換樹(shù)脂的離子交換塔中， 將包含酸根的硼洗脫液進(jìn)行通液來(lái)去除酸根，得到高純度的硼酸溶液。進(jìn)而，專利文獻(xiàn)3中 公開(kāi)了，作為硼洗脫液的純化方法，串聯(lián)連接2段填充有陰離子交換樹(shù)脂的離子交換塔，將 硼洗脫液進(jìn)行通液。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開(kāi)2003-53342號(hào)公報(bào)
[0009] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開(kāi)2001-316108號(hào)公報(bào)
[0010] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開(kāi)2001-335315號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0012] 通過(guò)離子交換處理進(jìn)行含硼溶液的脫鹽處理時(shí)，從硼的高效回收的觀點(diǎn)來(lái)看優(yōu)選 硼自身不吸附于離子交換樹(shù)脂而殘存在處理水中。另外，從對(duì)環(huán)境的影響考慮，理想的是通 過(guò)離子交換樹(shù)脂的再生處理產(chǎn)生的廢液、即再生廢液中的硼濃度低?？傊?，理想的是在含硼 酸溶液的脫鹽處理中，硼不被離子交換樹(shù)脂吸附。
[0013] 然而，硼具有如下性質(zhì)：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(nèi)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(shù) 脂（陰離子交換樹(shù)脂）吸附。脫鹽處理使用OH型強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂時(shí)，在與OH型強(qiáng) 堿性陰離子交換樹(shù)脂的界面附近，溶液變?yōu)橹行曰驂A性氣氛，其結(jié)果，硼解離成陰離子，弓丨 起硼向OH型強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂的官能團(tuán)的吸附，產(chǎn)生處理水中的硼濃度降低的問(wèn)題。 另外，由于硼向OH型強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂的吸附，還產(chǎn)生再生廢液中的硼濃度變高的問(wèn) 題。
[0014] 脫鹽處理使用游離堿型弱堿性陰離子交換樹(shù)脂時(shí)，與使用OH型強(qiáng)堿性陰離子交 換樹(shù)脂時(shí)相比，被樹(shù)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(shù)脂的官 能團(tuán)中仍存在一些強(qiáng)堿性官能團(tuán)等理由，硼的一部分被游離堿型弱堿性陰離子交換樹(shù)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(fā)明的目的在于提供一種方法，其為使用離子交換樹(shù)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(wèn)題的方案
[0017] 本發(fā)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(duì)于離子交換裝置，將含 硼溶液從陽(yáng)離子交換樹(shù)脂填充塔的入口進(jìn)行通液，其中所述離子交換裝置相對(duì)于填充有H 型強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的陽(yáng)離子交換樹(shù)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(shù)脂并使從陽(yáng)離子交換樹(shù)脂填充塔的出口流出的液體依次通過(guò)的2段陰離 子交換樹(shù)脂填充塔；對(duì)2段陰離子交換樹(shù)脂填充塔當(dāng)中在含硼溶液的通液路徑上靠近陽(yáng)離 子交換樹(shù)脂填充塔的陰離子交換樹(shù)脂填充塔的出口液中的陰離子濃度進(jìn)行監(jiān)視，繼續(xù)進(jìn)行 脫鹽工序直至檢測(cè)出任意陰離子的中斷。
[0018] 以下，說(shuō)明本發(fā)明的脫鹽方法的原理。
[0019] 本發(fā)明首先使含硼溶液在H型強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂中通液，去除溶液中的鈣離 子（Ca 2+)、鈉離子（Na+)等陽(yáng)離子，使溶液的溶液性質(zhì)為酸性。接著，使溶液性質(zhì)為酸性的 溶液在游離堿型弱堿性陰離子交換樹(shù)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(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂而使用游離堿型弱堿性陰離子交換樹(shù)脂是因?yàn)?，?用OH型強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂則對(duì)離子交換樹(shù)脂選擇性低的硼也會(huì)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(shù)脂時(shí)，由于存在一部分強(qiáng)堿性官能團(tuán)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(shù)脂吸附的硼完全 脫附的方法，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，繼續(xù)通液直至該游離堿型弱堿性陰離子交換樹(shù)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(fā)明。
[0020] 對(duì)離子交換樹(shù)脂選擇性高的離子使該離子交換樹(shù)脂已經(jīng)吸附的選擇性低的離子 脫附是當(dāng)然的，該現(xiàn)象也在OH型強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂出現(xiàn)。然而，在OH型強(qiáng)堿性陰離子 交換樹(shù)脂中，硼被大量吸附、并且硼為某種程度殘留在官能團(tuán)的狀態(tài)而達(dá)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(shù) 脂時(shí)，通過(guò)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(tài)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(shù)脂的幾乎全部官能團(tuán)位點(diǎn)的狀態(tài)、即、認(rèn)為該選擇性高的離子對(duì)游離堿型弱堿性 陰離子交換樹(shù)脂為中斷的狀態(tài)。因此，在比硼酸根離子選擇性高的離子中斷前結(jié)束通液，則 陰離子交換樹(shù)脂中的硼形式的官能團(tuán)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(duì)填充有游離堿型弱堿性陰離子交換樹(shù)脂的陰離子交換樹(shù)脂填充塔進(jìn)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(shù)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(fā)明具備第2段陰離子交換樹(shù)脂填充塔，從而作為離子交換裝 置整體來(lái)考慮時(shí)，可以防止該處理水中的硼以外的鹽類濃度的上升。
[0022] 對(duì)于弱堿性陰離子交換樹(shù)脂，通液的溶液性質(zhì)不是酸性的狀態(tài)則不能吸附陰離 子，因此在弱堿性陰離子交換樹(shù)脂的前段需要使含硼溶液為酸性的狀態(tài)，在本發(fā)明的前段 設(shè)置填充有H型強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂填充塔。另外，該強(qiáng)酸性陽(yáng)離子 交換樹(shù)脂中斷時(shí)，有時(shí)不能保證供給到陰離子交換樹(shù)脂填充塔的含硼溶液的溶液性質(zhì)為酸 性，因此本發(fā)明優(yōu)選陽(yáng)離子交換樹(shù)脂填充塔內(nèi)的H型強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂整體的交換容 量大于第1段陰離子交換樹(shù)脂填充塔內(nèi)的游離堿型弱堿性陰離子交換樹(shù)脂整體的交換容 量。
[0023] 對(duì)于本發(fā)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(shù)脂填充塔內(nèi)的游離堿型弱堿性陰離子交換樹(shù)脂中斷時(shí)中止通液，實(shí)行離子交換樹(shù)脂 的再生處理。此處，每實(shí)施一次再生處理，調(diào)換2段陰離子交換樹(shù)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(kāi)始通液即可。通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，游離堿型弱堿性陰 離子交換樹(shù)脂的再生始終僅對(duì)第1段陰離子交換樹(shù)脂填充塔進(jìn)行即可，在實(shí)施脫鹽方法時(shí) 作為離子交換裝置整體考慮時(shí)可以謀求高效運(yùn)用。另外，存在通過(guò)第1段陰離子交換樹(shù)脂 填充塔的硼的一定量被第2段陰離子交換樹(shù)脂填充塔的游離堿型弱堿性陰離子交換樹(shù)脂 吸附的可能性，但通過(guò)調(diào)換第1段和第2段陰離子交換樹(shù)脂填充塔間的通液順序，在通液順 序調(diào)換前被吸附在第2段陰離子交換樹(shù)脂填充塔中的硼也由于通液順序的調(diào)換而被該陰 離子交換樹(shù)脂填充塔當(dāng)做第1段而從該游離堿型弱堿性陰離子交換樹(shù)脂脫附，長(zhǎng)期來(lái)看， 硼未被吸附在游離堿型弱堿性陰離子交換樹(shù)脂上。
[0024] 另外，本發(fā)明中，第1段陰離子交換樹(shù)脂填充塔的出口液中的陰離子濃度的監(jiān)視 可以使用電導(dǎo)率計(jì)。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