金属除去用モジュール
【課題】有効なイオン交換容量が高く、イオン交換速度も速く、実用的な処理流量が確保できてショートパスの発生のない高粘性液体中の金属除去用モジュールを提供すること。
【解決手段】繊維基材の表面にイオン交換能又は金属キレート形成能を有する官能基が固定化された機能性繊維基材を、繊維間を密接させて多数集束、固定してろ液部材を構成する。ろ液部材の外周には、被処理液流入口、処理液流出口及び被処理液流入口から前記ろ液部材を通過して前記処理液流出口に至る流路を備えた液密性の殻体を設ける。
【解決手段】繊維基材の表面にイオン交換能又は金属キレート形成能を有する官能基が固定化された機能性繊維基材を、繊維間を密接させて多数集束、固定してろ液部材を構成する。ろ液部材の外周には、被処理液流入口、処理液流出口及び被処理液流入口から前記ろ液部材を通過して前記処理液流出口に至る流路を備えた液密性の殻体を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、金属不純物を含む高濃度のアルカリや糖液のような高粘性液体中から金属分を除去する金属除去用モジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
従来から高濃度のアルカリや糖液のような高粘性液体中に不純物として含まれる金属イオンは、イオン交換樹脂やキレート短繊維によって除去することが行われている。
【0003】
しかし、イオン交換樹脂維は、樹脂中に水を多く含み、この水が、被処理液体が脱水性の強い液体の場合には、抽出されて脱水収縮し、ショートパスが発生するという問題があった。特に、イオン交換樹脂やキレート樹脂の場合には、イオン交換基やキレート基が樹脂内部に存在するため、金属イオンの拡散係数が影響し、有効なイオン交換容量が低く、イオン交換速度も遅く実用的な処理流量を確保できないという問題があった。このため、実用的な処理流量を得るためには粒径を小さくする必要があるが、この場合には、圧損が大きくなってしまうという問題があった。
【0004】
キレート短繊維の場合には、樹脂に比べ表面積が大きいため、イオン交換容量、イオン交換速度が大きいが、圧損が大きく、実用的な処理流量が確保できないという問題がある。
【0005】
また、高粘性液体を通液した場合、短繊維は、カラム内で自由に動いてしまうため、局所的に固まってショートパスが発生するという問題があった。
【0006】
さらに、イオン交換樹脂の場合もキレート短繊維の場合も、従来はこれらの機能材料を単にカラムにつめるだけであるため、モジュール構造が制約されるという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上述したように、従来の高粘性液体中の金属除去方法では、イオン交換樹脂やキレート短繊維をカラムにつめたものが使用されているため、上述したような種々の問題があった。
【0008】
本発明は、かかる従来の難点を解決すべくなされたもので、上記問題のない高粘性液体中の金属除去用モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の高粘性液体中の金属除去用モジュールは、繊維基材の少なくとも表面にイオン交換能又は金属キレート形成能を有する官能基が固定化された機能性繊維基材を、繊維間を密接させて多数集束、固定してろ液部材を構成するとともに、前記ろ液部材の外周に、被処理液流入口、処理液流出口及び被処理液流入口から前記ろ液部材を通過して前記処理液流出口に至る流路を備えた液密性の殻体を設けたことを特徴とする。
【0010】
前記ろ液部材は、機能性繊維基材を多数集束し、繊維間を固定してなる不織布により構成することができる。
【0011】
この不織布は、通液性のコアに密に巻回して用いたり、前記不織布を平膜フィルターに成形し、円筒状カラム内の被処理液の流路にろ過面を直交させて複数枚を積層して用いられる。
【0012】
また、本発明における前記ろ液部材は、長い繊維長の機能性繊維基材を、多数密に平行的に集束、固定するとともに、円筒状カラム内の被処理液の流路に平行に配置して構成することができる。
【0013】
また、長い繊維長の機能性繊維基材を、通液性のコアに密に平行的に巻回するとともに、巻回層が被処理液の流路を遮るように配置して構成することができる。
【0014】
さらに、本発明の高粘性液体中の金属除去用モジュールは、前記ろ液部材の機能性繊維基材内又は前記液密性の殻体内に、イオン交換樹脂を保持させることができる。
【0015】
また、本発明における前記液密性の前記液密性の殻体は、複数の区画に区分され、直列の流路で接続させて構成することができる。
【0016】
本発明の適用される高粘性液体としては、粘度が、30〜400mPa・s、好ましくは50〜200mPa・s高濃度アルカリ水溶液又は糖液が例示される。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
【0018】
(1)前記繊維を不織布化したり、長繊維で束ねることで繊維間同士を固定しているので、表面積が大きくなり、イオン交換容量、イオン交換速度が増大する。
【0019】
(2)前記繊維を不織布化したり、長繊維で束ねることで圧密化が防止され、圧損の増大が抑制されて、ショートパスがなくなり、実用的な処理流量が確保される。
【0020】
(3)前記繊維とイオン交換樹脂を組み合わせた場合には、高粘性液の拡散が促進され、圧密化も防止される。
【0021】
(4)前記繊維をカラムに詰める場合に複数の部屋に分けるようにすれば、圧密化を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0022】
次に、本発明の実施形態について説明する。
なお、以下の実施例及び比較例で使用した被処理液、測定方法、処理装置、使用素材等は、次のとおりである。
【0023】
[被処理液]
旭硝子社製、48%水酸化ナトリウム水溶液、[粘度:20℃で125mPa・s]を用いた。
[金属不純物の測定]
ICP−MS(パーキンエルマー社製 ELANDRC−II)により行った。
[処理装置]
図1に示した装置を用いた。タンク1に収容した被処理液を、ポンプ((株)イワキ社製 ベローズポンプ FS−15HT)2により、モジュール3に圧送し、流量計4を経て、タンク5に収容し、タンク5の処理液について金属不純物を測定した。図中、符号V1〜V4は開閉弁、V5、V6はドレン弁、P1は圧力計である。なお、ろ液部材は1/2インチPFA製(PFA:テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)カラムに充填して用いた。
[機能性繊維基材等]
(A)強塩基性陰イオン交換繊維:
メーカー:(株)ニチビ
商品名:IEF−SA
母材:ポリビニルアルコール
官能基:第4級アミン基
形状:直径100μm
(B)弱塩基性イオン交換繊維:
メーカー:(株)ニチビ
商品名:IEF−WA
母材:ポリビニルアルコール
官能基:第1級〜第3級アミン基
形状:直径100μm
(C)弱塩基性陰イオン交換樹脂:
メーカー:ロームアンドハースジャパン(株)
商品名:DUOLITE A378D
母材:スチレン・ジビニルベンゼン共重合体
官能基:第1級〜第3級アミン基
形状:直径400〜650μmのビーズ状
【0024】
実施例1
強塩基性陰イオン交換繊維(A)を35wt%及び弱塩基性イオン交換繊維(B)を35wt%、繊維間のバインダーとしてダイワボウポリテック(株)製のNBF繊維(PP/PE製)を30wt%混合したものを用いて目付け量200g/m2となるよう作成した不織布6aを用いて、図2、図3に示すモジュール7を作成した。
【0025】
このモジュール7は、通液可能な円筒状のコア8上に、イオン交換樹脂を介在させながら、不織布6aを複数層巻回し、この巻回体の一端に、通液性の円筒状のコア8の端面の中空部に開口する穴9を有するエンドキャップ10、他端に穴のないエンドキャップ11を固定して構成されている。
【0026】
実施例2
実施例1で使用した不織布6bを用いて図4、図5に示すモジュール12を作成した。
【0027】
この実施例のモジュールは、不織布6bをひだ付け加工してプリーツ状に通液性の円筒状のコア8の外周に複数層となるよう巻きつけ、各不織布6bの間隙に弱塩基性陰イオン交換樹脂(C)13を保持させて構成されている。符号14は、通液性の円筒状のプロテクターである。
なお、以下の図において、同一部分には、同一符号を付して重複する説明を省略する。
【0028】
実施例3
実施例1で使用した不織布6cを用いて図6、図7に示すモジュール15を作成した。
【0029】
この実施例のモジュール15は、不織布6cを円板状に打ち抜き、サポートリング16に保持させたフィルター単体17を、円筒形カラム18内に、間隙に弱塩基性陰イオン交換樹脂(C)を充填しながら、円筒形カラム18の軸と直交させて多数枚積層させて構成されている。同図において、符号19,20は、被処理液流入口19a、被処理液流出口20aを備えたエンドキャップである。
【0030】
実施例4
強塩基性陰イオン交換繊維(A)を35wt%及び弱塩基性イオン交換繊維(B)を35wt%、繊維間のバインダーとしてダイワボウポリテック(株)製のNBF繊維(PP/PE製)を30wt%混合し長繊維状とした混合イオン交換繊維を集束、固定して、図8に示すモジュールを作成した。
【0031】
この実施例のモジュール21は、上部に被処理液の流入口、下部に被処理液の流出口を有する直立円筒形カラム22の上部から、多数の上記混合イオン交換繊維をイオン交換樹脂23を繊維間に保持させながら束ねた混合イオン交換繊維束24を垂下させるとともに、このモジュール21の保持部の周囲に被処理液を流下させるシャワーノズル25を配置して構成されている。
【0032】
この実施例では、シャワーノズルから流下した被処理液が個々の混合イオン交換繊維の表面を伝って流下する過程で被処理液中の不純物金属イオンが混合イオン交換繊維に吸着除去される。
【0033】
実施例5
イオン交換繊維(A)及び(B)を2〜5mmに切り短繊維状にしたものAをイオン交換樹脂(C)とともに混合したイオン交換体26を、図9に示す円柱形のカラム状に加工して使用した。
【0034】
この実施例では、複数の円板状の多孔質体27の間に、支柱28を介在させて短円筒状のカラムに加工したイオン交換体26を配置し、下部に無穴のエンドキャップ29、上部に、被処理液流出管28aを貫通させたエンドキャップ29を配置して構成されている。
【0035】
なお、以上の実施例では、機能性繊維基材としてイオン交換繊維を用いた例について説明下が、キレート繊維についても同様の効果が得られた。
【0036】
比較例1
比較例2では弱塩基性陰イオン交換樹脂(C)のみを充填して、図面11のようなカラム状に加工して使用した。
【0037】
比較例1、2
イオン交換繊維(A)及び(B)を2〜5mmに切り短繊維状にしたものを混合して、図9に示すカラム状に加工して使用した。
【0038】
比較例2では弱塩基性陰イオン交換樹脂(C)のみを充填して、図面11のようなカラム状に加工して使用した。
【0039】
比較例3〜7
実施例1〜5で使用したモジュールにおける繊維の圧密化を防止するスペーサーかつ金属イオン吸着体としての弱塩基性陰イオン交換樹脂(C)を除いたモジュールを作成し、この弱塩基性陰イオン交換樹脂(C)を使用しないモジュールを、それぞれ比較例3〜7とした。
【0040】
(実験例)
以上の実施例1〜5、比較例1〜7について、図1の装置を用いて性能を評価した。
【0041】
(操作)
図1のように装置を組み立て、48%水酸化ナトリウム水溶液をタンク1からポンプ2を用いて送液し、モジュール3内部を通過させた後に、水溶液をタンク5で回収した。
【0042】
また、通液中に備え付けの圧力計P1、P1間で圧力損失が0.1MPa となるように調整し、流量計によってモジュールを通過した水溶液の流量を確認した。
【0043】
それぞれの実施例、比較例でタンク1の原液及びタンク5で回収した48%水酸化ナトリウム水溶液は、ICP−MSでNi、Cu、Fe、Alの定量を行い、金属除去性能を評価した。
【0044】
各モジュールの圧力損失の比較として、0.1MPaの圧力損失時の流量が2L以上の時は○、1〜2Lの時は△、1L以下の時は×と表現した。
【0045】
(実験結果)
表1〜2に示したように、実施例1〜5及び比較例1、3〜7においてNi、Cuは共に0.1ppb以下となったが、比較例2で金属除去能力が低かった。比較例2で金属除去能力が低かった理由としては、48%水酸化ナトリウム水溶液の脱水作用により、イオン交換樹脂が収縮して空隙が発生し、水溶液がカラム内部をショートパスすることでイオン交換樹脂と十分に接触しなかったことが考えられる。またFe及びAlは実施例1〜3及び比較例3〜5示されるようにフィルター形状では10ppb以下まで減少していた。その理由としては、FeやAlはコロイド状態で存在しているため、ろ過効果により除去されたものと考えられる。
【表1】
【表2】
【0046】
実施例1〜5においては、イオン交換樹脂(C)の充填により、圧力損失が0.1MPaで十分な流量が得られることが確認された。また比較例1、3、4、7では、短繊維が48%水酸化ナトリウム水溶液の脱水作用や通液による圧密化によって、圧力損失が増大したことが考えられる。比較例2では、水溶液のショートパスが原因で圧力損失が小さいと考えられ、比較例6の場合は長繊維上を流下するため、圧力損失が非常に小さいことがわかる。
【表3】
【表4】
【図面の簡単な説明】
【0047】
【図1】本発明の実施例及び比較例の評価に用いた装置の構成を示す図。
【図2】本発明の実施例1を模式的に示す縦断面図。
【図3】本発明の実施例1模式的に示す横断面図。
【図4】本発明の実施例2を模式的に示す側面図。
【図5】本発明の実施例2を模式的に示す横断面図。
【図6】本発明の実施例3を模式的に示側面図。
【図7】本発明の実施例3を模式的に示す横断面図。
【図8】本発明の実施例4の構成を模式的に示す縦断面図。
【図9】本発明の実施例5を模式的に示す縦断面図。
【図10】比較例1を模式的に示縦断面図。
【図11】比較例2を模式的に示す縦断面図。
【符号の説明】
【0048】
1,5……タンク、2……ポンプ、3,12,15,21……モジュール、4……流量、6a,6b,6c……不織布、8……コア、9……穴、10,11,19,20,29……エンドキャップ、13,23……弱塩基性陰イオン交換樹脂(C)、14……プロテクター、16……サポートリング、17……フィルター単体、18,22……円筒形カラム、24……混合イオン交換繊維束、25……シャワーノズル、26……イオン交換体、27……多孔質体、28……支柱、4……V1〜V4……開閉弁、V5,V6……ドレン弁、P1……圧力計。
【技術分野】
【0001】
本発明は、金属不純物を含む高濃度のアルカリや糖液のような高粘性液体中から金属分を除去する金属除去用モジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
従来から高濃度のアルカリや糖液のような高粘性液体中に不純物として含まれる金属イオンは、イオン交換樹脂やキレート短繊維によって除去することが行われている。
【0003】
しかし、イオン交換樹脂維は、樹脂中に水を多く含み、この水が、被処理液体が脱水性の強い液体の場合には、抽出されて脱水収縮し、ショートパスが発生するという問題があった。特に、イオン交換樹脂やキレート樹脂の場合には、イオン交換基やキレート基が樹脂内部に存在するため、金属イオンの拡散係数が影響し、有効なイオン交換容量が低く、イオン交換速度も遅く実用的な処理流量を確保できないという問題があった。このため、実用的な処理流量を得るためには粒径を小さくする必要があるが、この場合には、圧損が大きくなってしまうという問題があった。
【0004】
キレート短繊維の場合には、樹脂に比べ表面積が大きいため、イオン交換容量、イオン交換速度が大きいが、圧損が大きく、実用的な処理流量が確保できないという問題がある。
【0005】
また、高粘性液体を通液した場合、短繊維は、カラム内で自由に動いてしまうため、局所的に固まってショートパスが発生するという問題があった。
【0006】
さらに、イオン交換樹脂の場合もキレート短繊維の場合も、従来はこれらの機能材料を単にカラムにつめるだけであるため、モジュール構造が制約されるという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上述したように、従来の高粘性液体中の金属除去方法では、イオン交換樹脂やキレート短繊維をカラムにつめたものが使用されているため、上述したような種々の問題があった。
【0008】
本発明は、かかる従来の難点を解決すべくなされたもので、上記問題のない高粘性液体中の金属除去用モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の高粘性液体中の金属除去用モジュールは、繊維基材の少なくとも表面にイオン交換能又は金属キレート形成能を有する官能基が固定化された機能性繊維基材を、繊維間を密接させて多数集束、固定してろ液部材を構成するとともに、前記ろ液部材の外周に、被処理液流入口、処理液流出口及び被処理液流入口から前記ろ液部材を通過して前記処理液流出口に至る流路を備えた液密性の殻体を設けたことを特徴とする。
【0010】
前記ろ液部材は、機能性繊維基材を多数集束し、繊維間を固定してなる不織布により構成することができる。
【0011】
この不織布は、通液性のコアに密に巻回して用いたり、前記不織布を平膜フィルターに成形し、円筒状カラム内の被処理液の流路にろ過面を直交させて複数枚を積層して用いられる。
【0012】
また、本発明における前記ろ液部材は、長い繊維長の機能性繊維基材を、多数密に平行的に集束、固定するとともに、円筒状カラム内の被処理液の流路に平行に配置して構成することができる。
【0013】
また、長い繊維長の機能性繊維基材を、通液性のコアに密に平行的に巻回するとともに、巻回層が被処理液の流路を遮るように配置して構成することができる。
【0014】
さらに、本発明の高粘性液体中の金属除去用モジュールは、前記ろ液部材の機能性繊維基材内又は前記液密性の殻体内に、イオン交換樹脂を保持させることができる。
【0015】
また、本発明における前記液密性の前記液密性の殻体は、複数の区画に区分され、直列の流路で接続させて構成することができる。
【0016】
本発明の適用される高粘性液体としては、粘度が、30〜400mPa・s、好ましくは50〜200mPa・s高濃度アルカリ水溶液又は糖液が例示される。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
【0018】
(1)前記繊維を不織布化したり、長繊維で束ねることで繊維間同士を固定しているので、表面積が大きくなり、イオン交換容量、イオン交換速度が増大する。
【0019】
(2)前記繊維を不織布化したり、長繊維で束ねることで圧密化が防止され、圧損の増大が抑制されて、ショートパスがなくなり、実用的な処理流量が確保される。
【0020】
(3)前記繊維とイオン交換樹脂を組み合わせた場合には、高粘性液の拡散が促進され、圧密化も防止される。
【0021】
(4)前記繊維をカラムに詰める場合に複数の部屋に分けるようにすれば、圧密化を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0022】
次に、本発明の実施形態について説明する。
なお、以下の実施例及び比較例で使用した被処理液、測定方法、処理装置、使用素材等は、次のとおりである。
【0023】
[被処理液]
旭硝子社製、48%水酸化ナトリウム水溶液、[粘度:20℃で125mPa・s]を用いた。
[金属不純物の測定]
ICP−MS(パーキンエルマー社製 ELANDRC−II)により行った。
[処理装置]
図1に示した装置を用いた。タンク1に収容した被処理液を、ポンプ((株)イワキ社製 ベローズポンプ FS−15HT)2により、モジュール3に圧送し、流量計4を経て、タンク5に収容し、タンク5の処理液について金属不純物を測定した。図中、符号V1〜V4は開閉弁、V5、V6はドレン弁、P1は圧力計である。なお、ろ液部材は1/2インチPFA製(PFA:テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)カラムに充填して用いた。
[機能性繊維基材等]
(A)強塩基性陰イオン交換繊維:
メーカー:(株)ニチビ
商品名:IEF−SA
母材:ポリビニルアルコール
官能基:第4級アミン基
形状:直径100μm
(B)弱塩基性イオン交換繊維:
メーカー:(株)ニチビ
商品名:IEF−WA
母材:ポリビニルアルコール
官能基:第1級〜第3級アミン基
形状:直径100μm
(C)弱塩基性陰イオン交換樹脂:
メーカー:ロームアンドハースジャパン(株)
商品名:DUOLITE A378D
母材:スチレン・ジビニルベンゼン共重合体
官能基:第1級〜第3級アミン基
形状:直径400〜650μmのビーズ状
【0024】
実施例1
強塩基性陰イオン交換繊維(A)を35wt%及び弱塩基性イオン交換繊維(B)を35wt%、繊維間のバインダーとしてダイワボウポリテック(株)製のNBF繊維(PP/PE製)を30wt%混合したものを用いて目付け量200g/m2となるよう作成した不織布6aを用いて、図2、図3に示すモジュール7を作成した。
【0025】
このモジュール7は、通液可能な円筒状のコア8上に、イオン交換樹脂を介在させながら、不織布6aを複数層巻回し、この巻回体の一端に、通液性の円筒状のコア8の端面の中空部に開口する穴9を有するエンドキャップ10、他端に穴のないエンドキャップ11を固定して構成されている。
【0026】
実施例2
実施例1で使用した不織布6bを用いて図4、図5に示すモジュール12を作成した。
【0027】
この実施例のモジュールは、不織布6bをひだ付け加工してプリーツ状に通液性の円筒状のコア8の外周に複数層となるよう巻きつけ、各不織布6bの間隙に弱塩基性陰イオン交換樹脂(C)13を保持させて構成されている。符号14は、通液性の円筒状のプロテクターである。
なお、以下の図において、同一部分には、同一符号を付して重複する説明を省略する。
【0028】
実施例3
実施例1で使用した不織布6cを用いて図6、図7に示すモジュール15を作成した。
【0029】
この実施例のモジュール15は、不織布6cを円板状に打ち抜き、サポートリング16に保持させたフィルター単体17を、円筒形カラム18内に、間隙に弱塩基性陰イオン交換樹脂(C)を充填しながら、円筒形カラム18の軸と直交させて多数枚積層させて構成されている。同図において、符号19,20は、被処理液流入口19a、被処理液流出口20aを備えたエンドキャップである。
【0030】
実施例4
強塩基性陰イオン交換繊維(A)を35wt%及び弱塩基性イオン交換繊維(B)を35wt%、繊維間のバインダーとしてダイワボウポリテック(株)製のNBF繊維(PP/PE製)を30wt%混合し長繊維状とした混合イオン交換繊維を集束、固定して、図8に示すモジュールを作成した。
【0031】
この実施例のモジュール21は、上部に被処理液の流入口、下部に被処理液の流出口を有する直立円筒形カラム22の上部から、多数の上記混合イオン交換繊維をイオン交換樹脂23を繊維間に保持させながら束ねた混合イオン交換繊維束24を垂下させるとともに、このモジュール21の保持部の周囲に被処理液を流下させるシャワーノズル25を配置して構成されている。
【0032】
この実施例では、シャワーノズルから流下した被処理液が個々の混合イオン交換繊維の表面を伝って流下する過程で被処理液中の不純物金属イオンが混合イオン交換繊維に吸着除去される。
【0033】
実施例5
イオン交換繊維(A)及び(B)を2〜5mmに切り短繊維状にしたものAをイオン交換樹脂(C)とともに混合したイオン交換体26を、図9に示す円柱形のカラム状に加工して使用した。
【0034】
この実施例では、複数の円板状の多孔質体27の間に、支柱28を介在させて短円筒状のカラムに加工したイオン交換体26を配置し、下部に無穴のエンドキャップ29、上部に、被処理液流出管28aを貫通させたエンドキャップ29を配置して構成されている。
【0035】
なお、以上の実施例では、機能性繊維基材としてイオン交換繊維を用いた例について説明下が、キレート繊維についても同様の効果が得られた。
【0036】
比較例1
比較例2では弱塩基性陰イオン交換樹脂(C)のみを充填して、図面11のようなカラム状に加工して使用した。
【0037】
比較例1、2
イオン交換繊維(A)及び(B)を2〜5mmに切り短繊維状にしたものを混合して、図9に示すカラム状に加工して使用した。
【0038】
比較例2では弱塩基性陰イオン交換樹脂(C)のみを充填して、図面11のようなカラム状に加工して使用した。
【0039】
比較例3〜7
実施例1〜5で使用したモジュールにおける繊維の圧密化を防止するスペーサーかつ金属イオン吸着体としての弱塩基性陰イオン交換樹脂(C)を除いたモジュールを作成し、この弱塩基性陰イオン交換樹脂(C)を使用しないモジュールを、それぞれ比較例3〜7とした。
【0040】
(実験例)
以上の実施例1〜5、比較例1〜7について、図1の装置を用いて性能を評価した。
【0041】
(操作)
図1のように装置を組み立て、48%水酸化ナトリウム水溶液をタンク1からポンプ2を用いて送液し、モジュール3内部を通過させた後に、水溶液をタンク5で回収した。
【0042】
また、通液中に備え付けの圧力計P1、P1間で圧力損失が0.1MPa となるように調整し、流量計によってモジュールを通過した水溶液の流量を確認した。
【0043】
それぞれの実施例、比較例でタンク1の原液及びタンク5で回収した48%水酸化ナトリウム水溶液は、ICP−MSでNi、Cu、Fe、Alの定量を行い、金属除去性能を評価した。
【0044】
各モジュールの圧力損失の比較として、0.1MPaの圧力損失時の流量が2L以上の時は○、1〜2Lの時は△、1L以下の時は×と表現した。
【0045】
(実験結果)
表1〜2に示したように、実施例1〜5及び比較例1、3〜7においてNi、Cuは共に0.1ppb以下となったが、比較例2で金属除去能力が低かった。比較例2で金属除去能力が低かった理由としては、48%水酸化ナトリウム水溶液の脱水作用により、イオン交換樹脂が収縮して空隙が発生し、水溶液がカラム内部をショートパスすることでイオン交換樹脂と十分に接触しなかったことが考えられる。またFe及びAlは実施例1〜3及び比較例3〜5示されるようにフィルター形状では10ppb以下まで減少していた。その理由としては、FeやAlはコロイド状態で存在しているため、ろ過効果により除去されたものと考えられる。
【表1】
【表2】
【0046】
実施例1〜5においては、イオン交換樹脂(C)の充填により、圧力損失が0.1MPaで十分な流量が得られることが確認された。また比較例1、3、4、7では、短繊維が48%水酸化ナトリウム水溶液の脱水作用や通液による圧密化によって、圧力損失が増大したことが考えられる。比較例2では、水溶液のショートパスが原因で圧力損失が小さいと考えられ、比較例6の場合は長繊維上を流下するため、圧力損失が非常に小さいことがわかる。
【表3】
【表4】
【図面の簡単な説明】
【0047】
【図1】本発明の実施例及び比較例の評価に用いた装置の構成を示す図。
【図2】本発明の実施例1を模式的に示す縦断面図。
【図3】本発明の実施例1模式的に示す横断面図。
【図4】本発明の実施例2を模式的に示す側面図。
【図5】本発明の実施例2を模式的に示す横断面図。
【図6】本発明の実施例3を模式的に示側面図。
【図7】本発明の実施例3を模式的に示す横断面図。
【図8】本発明の実施例4の構成を模式的に示す縦断面図。
【図9】本発明の実施例5を模式的に示す縦断面図。
【図10】比較例1を模式的に示縦断面図。
【図11】比較例2を模式的に示す縦断面図。
【符号の説明】
【0048】
1,5……タンク、2……ポンプ、3,12,15,21……モジュール、4……流量、6a,6b,6c……不織布、8……コア、9……穴、10,11,19,20,29……エンドキャップ、13,23……弱塩基性陰イオン交換樹脂(C)、14……プロテクター、16……サポートリング、17……フィルター単体、18,22……円筒形カラム、24……混合イオン交換繊維束、25……シャワーノズル、26……イオン交換体、27……多孔質体、28……支柱、4……V1〜V4……開閉弁、V5,V6……ドレン弁、P1……圧力計。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
繊維基材の少なくとも表面にイオン交換能又は金属キレート形成能を有する官能基が固定化された機能性繊維基材を、繊維間を密接させて多数集束、固定してろ液部材を構成するとともに、前記ろ液部材の外周に、被処理液流入口、処理液流出口及び被処理液流入口から前記ろ液部材を通過して前記処理液流出口に至る流路を備えた液密性の殻体を設けたことを特徴とする高粘性液体中の金属除去用モジュール。
【請求項2】
前記ろ液部材は、機能性繊維基材を多数集束し、繊維間を固定してなる不織布からなることを特徴とする請求項1記載の高粘性液体中の金属除去用モジュール。
【請求項3】
前記ろ液部材は、前記不織布を、通液性のコアに密に巻回してなることを特徴とする請求項2記載の高粘性液体中の金属除去用モジュール。
【請求項4】
前記ろ液部材は、前記不織布を平膜フィルターに成形し、円筒状カラム内の被処理液の流路にろ過面を直交させて複数枚を積層してなることを特徴とする請求項2記載の高粘性液体中の金属除去用モジュール。
【請求項5】
前記ろ液部材は、長い繊維長の機能性繊維基材を、多数密に平行的に集束、固定するとともに、円筒状カラム内の被処理液の流路に平行に配置してなることを特徴とする請求項1記載の高粘性液体中の金属除去用モジュール。
【請求項6】
前記ろ液部材は、長い繊維長の機能性繊維基材を、通液性のコアに密に平行的に巻回するとともに、巻回層が被処理液の流路を遮るように配置してなることを特徴とする請求項1記載の高粘性液体中の金属除去用モジュール。
【請求項7】
前記ろ液部材の機能性繊維基材内又は前記液密性の殻体内に、イオン交換樹脂を保持していることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項記載の高粘性液体中の金属除去用モジュール。
【請求項8】
前記ろ液部材は、複数の区画に区分され、直列の流路で接続されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項記載の高粘性液体中の金属除去用モジュール。
【請求項9】
高粘性液体が、高濃度アルカリ水溶液又は糖液であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項記載の高粘性液体中の金属除去用モジュール。
【請求項1】
繊維基材の少なくとも表面にイオン交換能又は金属キレート形成能を有する官能基が固定化された機能性繊維基材を、繊維間を密接させて多数集束、固定してろ液部材を構成するとともに、前記ろ液部材の外周に、被処理液流入口、処理液流出口及び被処理液流入口から前記ろ液部材を通過して前記処理液流出口に至る流路を備えた液密性の殻体を設けたことを特徴とする高粘性液体中の金属除去用モジュール。
【請求項2】
前記ろ液部材は、機能性繊維基材を多数集束し、繊維間を固定してなる不織布からなることを特徴とする請求項1記載の高粘性液体中の金属除去用モジュール。
【請求項3】
前記ろ液部材は、前記不織布を、通液性のコアに密に巻回してなることを特徴とする請求項2記載の高粘性液体中の金属除去用モジュール。
【請求項4】
前記ろ液部材は、前記不織布を平膜フィルターに成形し、円筒状カラム内の被処理液の流路にろ過面を直交させて複数枚を積層してなることを特徴とする請求項2記載の高粘性液体中の金属除去用モジュール。
【請求項5】
前記ろ液部材は、長い繊維長の機能性繊維基材を、多数密に平行的に集束、固定するとともに、円筒状カラム内の被処理液の流路に平行に配置してなることを特徴とする請求項1記載の高粘性液体中の金属除去用モジュール。
【請求項6】
前記ろ液部材は、長い繊維長の機能性繊維基材を、通液性のコアに密に平行的に巻回するとともに、巻回層が被処理液の流路を遮るように配置してなることを特徴とする請求項1記載の高粘性液体中の金属除去用モジュール。
【請求項7】
前記ろ液部材の機能性繊維基材内又は前記液密性の殻体内に、イオン交換樹脂を保持していることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項記載の高粘性液体中の金属除去用モジュール。
【請求項8】
前記ろ液部材は、複数の区画に区分され、直列の流路で接続されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項記載の高粘性液体中の金属除去用モジュール。
【請求項9】
高粘性液体が、高濃度アルカリ水溶液又は糖液であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項記載の高粘性液体中の金属除去用モジュール。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2009−50761(P2009−50761A)
【公開日】平成21年3月12日(2009.3.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−217661(P2007−217661)
【出願日】平成19年8月23日(2007.8.23)
【出願人】(000245531)野村マイクロ・サイエンス株式会社 (116)
【公開日】平成21年3月12日(2009.3.12)
【国際特許分類】
【出願日】平成19年8月23日(2007.8.23)
【出願人】(000245531)野村マイクロ・サイエンス株式会社 (116)
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