(57)【要約】【課題】消耗材が充填されて液体を処理する装置における消耗材の交換方法であって、消耗材の交換に先立って装置から処理対象の液体を排出する際に、その液体に接触することなどのリスクを低減しつつ、その液体を回収して再利用することを可能にする。【解決手段】液体を処理する装置内に充填された例えばイオン交換樹脂などの消耗材を交換する消耗材交換方法は、装置の上部から装置内に窒素ガスなどの気体を導入して、装置内に残存する処理対象の液体を気体によって押し出し、装置の下部から排出させて回収する。【選択図】図３
2020146638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を処理する装置内に充填された消耗材を交換する消耗材交換方法であって、
前記装置の上部から前記装置内に気体を導入して、前記装置内に残存する液体を前記気体によって押し出し前記装置の下部から排出させて回収する、消耗材交換方法。
【請求項２】
前記気体は前記液体に対して不活性な気体である、請求項１に記載の消耗材交換方法。
【請求項３】
前記装置から排出された液体をタンクに回収する、請求項１または２に記載の消耗材交換方法。
【請求項４】
前記タンクは、前記装置に対して前記液体を供給するために設けられるタンクである、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の消耗材交換方法。
【請求項５】
前記消耗材は、粒状である、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の消耗材交換方法。
【請求項６】
前記装置から前記液体を排出した後、前記装置に分散用液体を導入して前記消耗材をスラリーとし、
前記スラリーを前記装置の下部から排出させて前記消耗材を回収する、請求項５に記載の消耗材交換方法。
【請求項７】
前記装置から排出された前記スラリーを前記消耗材と前記分散用液体に分離し、前記分散用液体を前記装置に循環させる、請求項６に記載の消耗材交換方法。
【請求項８】
前記消耗材はイオン交換樹脂である、請求項５乃至７のいずれか１項に記載の消耗材交換方法。
【請求項９】
液体を処理する処理装置内に充填された消耗材を交換する際に用いる回収装置であって、
前記処理装置に前記液体を供給する経路に設けられた第１の弁と、
前記消耗材で処理された液体を排出するために前記処理装置の下部に設けられた出口に接続された第２の弁と、
気体の供給源と、
前記供給源と前記処理装置の上部とを接続する第１の配管と、
前記第１の配管に設けられた第３の弁と、
前記出口と前記液体を回収するラインとの間に設けられた第４の弁と、
を有し、
前記液体を処理するときは前記第１の弁と前記第２の弁とを開けて前記第３の弁と前記第４の弁とを閉じ、
前記消耗材の交換を行う際に前記第１の弁と前記第２の弁を閉じて前記第３の弁と前記第４の弁とを開け、前記気体を前記処理装置内に導入して前記処理装置内に残存する液体を前記気体によって押し出し、前記出口から前記ラインに回収する、回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を処理する装置内に充填された消耗材を交換する方法と、消耗材の交換に際して用いる回収装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を処理する処理装置として、容器の形態である装置内に消耗材が充填されてその消耗材に液体を接触させることによって液体の処理を行うものがある。そのような装置として、例えば、消耗材としてイオン交換樹脂を有するイオン交換装置、脱気膜を有する膜脱気装置、精密ろ過膜を有する精密ろ過膜装置、活性炭を有する活性炭装置などがある。これらの装置における消耗材は、装置が所期の性能を達成できなくなったとき、あるいは一定の交換間隔が経過したときに交換される必要がある。このような装置での処理対象となる液体は、市水や井水の場合もあるが、有機溶剤そのものである場合や、水と有機溶剤との混合液などの場合もある。
【０００３】
水と有機溶剤との混合液に対する処理の例として、水とＮ−メチル−２−ピロリドン（以下、ＮＭＰと略記する）との混合液すなわちＮＭＰ水溶液を対象としたものがある。ＮＭＰは、水と任意割合で混和する性質を有し、例えばリチウムイオン二次電池の製造工程において電極活物質などの粒子を分散させたスラリーを電極集電体上に塗布し乾燥させて電極を形成する際に、スラリーの分散媒として広く用いられている。スラリーを乾燥させる際にＮＭＰをＮＭＰ水溶液の形態で回収することができ、回収したＮＭＰは、精製工程を経て再利用することができる。ＮＭＰ水溶液の精製工程では、例えば、イオン交換処理、膜脱気処理、精密ろ過処理などが行われる。例えば、特許文献１は、脱水したＮＭＰをイオン交換樹脂に通液してＮＭＰを精製することを開示している。特許文献２は、ＮＭＰを７０〜９９質量％程度含むＮＭＰ水溶液を精密ろ過膜装置、膜脱気装置及びイオン交換装置で処理することや、ＮＭＰの酸化を防ぐためにＮＭＰ水溶液の貯槽に窒素（Ｎ2）ガスを充填することを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１４４９３６号公報
【特許文献２】国際公開第２０１８／２０７４３１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
消耗材が充填されて液体を処理する装置においてその消耗材を交換するためには、既に装置内に存在する処理対象の液体を排出する必要がある。従来は、容器形態の装置の底部に設けられた排出弁（ドレン弁）を開けて重力により液体を装置外に排出していた。このとき、作業者などが処理対象の液体に接触するおそれがある。処理対象の液体が、例えばＮＭＰなどの有機溶剤を含む液体であるときは、排出弁から排出される液体に作業者が触れないようにする必要があり、作業者が有機溶剤の蒸気を吸入しないようにする必要がある。処理対象の液体を外部環境に排出する場合には、その液体の廃液処理費用がかかるほか、処理対象の液体が高価なものであるときは、その分の経済的なロスにもつながる。
【０００６】
本発明の目的は、消耗材が充填されて液体を処理する装置における消耗材の交換方法であって、消耗材の交換に先立って装置から処理対象の液体を排出する際に、その液体に接触することなどのリスクを低減しつつ、その液体を回収して再利用することが可能な交換方法を提供することにある。
【０００７】
本発明の別の目的は、消耗材が充填されて液体を処理する装置における消耗材の交換に用いる回収装置であって、消耗材の交換に先立って装置から処理対象の液体を排出する際に、その液体に接触することなどのリスクを低減しつつ、その液体を回収して再利用することを可能にする回収装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の消耗材交換方法は、液体を処理する装置内に充填された消耗材を交換する消耗材交換方法であって、装置の上部から装置内に気体を導入して、装置内に残存する液体を装置の下部から排出させて回収する。
【０００９】
本発明の回収装置は、液体を処理する処理装置内に充填された消耗材を交換する際に用いる回収装置であって、処理装置に液体を供給する経路に設けられた第１の弁と、消耗材で処理された液体を排出するために処理装置の下部に設けられた出口に接続された第２の弁と、気体の供給源と、供給源と処理装置の上部とを接続する第１の配管と、第１の配管に設けられた第３の弁と、出口と液体を回収するラインとの間に設けられた第４の弁と、を有し、液体を処理するときは第１の弁と第２の弁とを開けて第３の弁と第４の弁とを閉じ、消耗材の交換を行う際に第１の弁と第２の弁を閉じて第３の弁と第４の弁とを開け、気体を処理装置内に導入して装置内に残存する液体を気体によって押し出し、出口からラインに回収する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、消耗材の交換に先立って装置から処理対象の液体を排出する際に、その液体に接触することなどのリスクを低減しつつ、その液体を回収して再利用することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】精製システムの構成の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施の一形態の消耗材交換方法を説明する図である。
【図３】消耗材の回収方法を説明する図である。
【図４】消耗材の回収方法を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。本発明に基づく消耗材交換方法は、例えば、イオン交換装置、膜脱気装置、精密ろ過膜装置、活性炭装置など、液体に対する処理を行う装置に適用されるものである。このような装置は、例えば、液体を精製するシステムなどにおいて広く用いられている。そこでまず、本発明に基づく消耗材交換方法が適用される装置を含むシステムの一例として、有機溶剤を精製するために用いられる精製システムについて説明する。図１は、本発明が適用される装置を含む精製システム１の概略構成の一例を示している。図中、ＣＷは冷却水を、ＢＲ１，ＢＲ２はブラインを、ＳＴは高温蒸気を意味する。
【００１３】
図１に示す精製システム１によって精製可能な有機溶剤としては、メタノール、エタノール、２−プロパノールなどのアルコール類の他、大気圧（０．１０１３Ｍｐａ）での沸点が水の沸点（１００℃）よりも高く、好ましくは大気圧下での沸点が浸透気化膜装置の一般的な運転温度である１２０℃であるかそれ以上である有機溶剤が挙げられる。このような有機溶剤の例を表１に示す。
【００１４】
【表１】
2020146638.tif 000003
【００１５】
以下では、有機溶剤がＮＭＰであるとして、ＮＭＰ水溶液を精製する場合を例に挙げて精製システム１を説明する。精製システム１は、ＮＭＰ水溶液から微粒子、溶存酸素、イオン成分等を除去する第１のサブシステム１００と、微粒子、溶存酸素、イオン成分等が除去されたＮＭＰ水溶液から浸透気化膜装置によって水分のほとんどを除去してＮＭＰ濃縮液を生成する第２のサブシステム２００と、ＮＭＰ濃縮液を蒸留してＮＭＰ精製液を生成する第３のサブシステム３００と、を有している。以下、個々のサブシステムの構成を説明する。
【００１６】
（第１のサブシステム１００）
第１のサブシステム１００は、上述のようにして回収された処理対象のＮＭＰ水溶液を受け入れる受入部１０１を有している。ＮＭＰ水溶液は、水スクラバーなどのＮＭＰ回収手段（図示せず）と接続された第１のＮＭＰ水溶液供給ラインＬ１０１によって、受入部１０１すなわち原液タンクに供給される。受入部１０１は複数の容器（第１〜第３の容器１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ）を有し、これらの容器１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃは精製システム１に供給されるＮＭＰ水溶液の原液の受け入れ、分析、移送などの目的に応じて切替え可能とされている。分析の結果問題がなければ、ＮＭＰ水溶液は後段に移送されて精製処理を受け、精製処理に適さない場合は廃液槽（図示せず）に移送される。受入部１０１は第２のＮＭＰ水溶液供給ラインＬ１０２を介して、ＮＭＰ水溶液に含まれる微粒子を除去する第１の精密ろ過膜装置１０２と接続されている。第２のＮＭＰ水溶液供給ラインＬ１０２上にはＮＭＰ水溶液を圧送するポンプ１０７が設けられている。第１の精密ろ過膜装置１０２は膜脱気装置１０３（後述）の上流に設けられているが、膜脱気装置１０３の下流、すなわち膜脱気装置１０３とイオン交換装置１０４（後述）との間に設けられてもよく、あるいは、膜脱気装置１０３の上流と、膜脱気装置１０３とイオン交換装置１０４との間の両方に設けられてもよい。
【００１７】
第１の精密ろ過膜装置１０２は第３のＮＭＰ水溶液供給ラインＬ１０３を介して、ＮＭＰ水溶液の溶存酸素を除去する膜脱気装置１０３と接続されている。後述するように、ＮＭＰ水溶液は浸透気化膜装置２０１に導入される前に１２０℃程度まで加熱される。１２０℃程度まで加熱されたＮＭＰ水溶液では、ＮＭＰ水溶液中に含まれる溶存酸素が過酸化水素になり、この過酸化水素がＮＭＰを酸化させ、劣化させる可能性がある。予めＮＭＰ水溶液中の溶存酸素を除去することによって、ＮＭＰの酸化を抑制することができる。溶存酸素の濃度を監視するため、膜脱気装置１０３の入口ラインＬ１０３と出口ラインＬ１０４には溶存酸素計（図示せず）が設けられている。また、膜脱気装置１０３の入口ラインＬ１０３には水分濃度計と比抵抗計（ともに図示せず）が設けられている。受入部１０１の下流のポンプ１０７と第１の精密ろ過膜装置１０２との間にはヒータ１０８が設けられている。ヒータ１０８には高温蒸気が供給され、高温蒸気によってＮＭＰ水溶液を加熱する。蒸気配管には高温蒸気の流量を調整する流量調整弁Ｖ１０３が設けられている。
【００１８】
膜脱気装置１０３の脱気膜は、ポリオレフィン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、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（ＰＦＡ）、ポリウレタン、エポキシ樹脂などから形成することができる。ＮＭＰは一部の有機材料を溶解させる性質があるため、脱気膜はポリオレフィン、ＰＴＦＥまたはＰＦＡで形成することが好ましい。脱気膜は非多孔性であることが好ましい。中空糸状の脱気膜の内部を流れるＮＭＰ水溶液の溶存酸素が、真空ポンプ１０９によって負圧にされた脱気膜の外部に移動することによって、脱気、すなわち溶存酸素の除去が行われる。なお、脱気膜の外側（ガス透過側）に窒素ガス等の不活性ガスをスウィープして酸素分圧を下げてもよく、真空法とスウィープ法を併用してもよい。
【００１９】
膜脱気装置１０３は第４のＮＭＰ水溶液供給ラインＬ１０４を介して、ＮＭＰ水溶液のイオン成分を除去するイオン交換装置１０４と接続されている。イオン交換装置１０４にはアニオン交換樹脂もしくはカチオン交換樹脂が単床で、または、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂が混床もしくは複層床で充填されている。なお、イオン交換樹脂の種類は、ゲル型、ＭＲ型のいずれでもよい。イオン交換装置１０４は第５のＮＭＰ水溶液供給ラインＬ１０５を介して第２の精密ろ過膜装置１０５と接続されている。第２の精密ろ過膜装置１０５はイオン交換装置１０４から流出する可能性のある樹脂を捕捉し、樹脂の下流への流出を防止する。第２の精密ろ過膜装置１０５は第６のＮＭＰ水溶液供給ラインＬ１０６を介して、１次処理液槽１０６と接続されている。１次処理液槽１０６は、第１の精密ろ過膜装置１０２、膜脱気装置１０３、イオン交換装置１０４及び第２の精密ろ過膜装置１０５で処理されたＮＭＰ水溶液を受け入れ、受け入れたＮＭＰ水溶液を浸透気化膜装置２０１に供給する。以下、１次処理液槽１０６に貯留され、浸透気化膜装置２０１に供給されるＮＭＰ水溶液を１次処理液という場合がある。
【００２０】
イオン交換装置１０４の入口ラインＬ１０４と出口ラインＬ１０５には比抵抗計（図示せず）が設けられている。イオン交換装置１０４で処理されたＮＭＰ水溶液の比抵抗が所定の値より小さい場合、すなわちイオン成分が十分に除去されないときは、イオン交換装置１０４を通るループに沿ってＮＭＰ水溶液を循環させることができる。具体的には、第５のＮＭＰ水溶液供給ラインＬ１０５から分岐して受入部１０１に接続された戻りラインＬ１０７が設けられている。通常は第５のＮＭＰ水溶液供給ラインＬ１０５の弁Ｖ１０１が開けられ、戻りラインＬ１０７の弁Ｖ１０２が閉じられているが、ＮＭＰ水溶液の比抵抗が所定の値より小さい場合は第５のＮＭＰ水溶液供給ラインＬ１０５の弁Ｖ１０１を閉じ、戻りラインＬ１０７の弁Ｖ１０２を開く。これによって、受入部１０１、第１の精密ろ過膜装置１０２、膜脱気装置１０３、イオン交換装置１０４を通る循環ループが形成される。ＮＭＰ水溶液がこの循環ループに沿って流れることで、ＮＭＰ水溶液に含まれるイオン成分が十分に除去される。
【００２１】
なお、前述の膜脱気装置１０３で処理されたＮＭＰ水溶液の溶存酸素が所定の値より大きい場合、すなわち溶存酸素が十分に除去されないときも、前述のイオン交換装置１０４を通るループに沿ってＮＭＰ水溶液を循環させることができる。これにより、ＮＭＰ水溶液に含まれる溶存酸素も十分に除去される。
【００２２】
（第２のサブシステム２００）
微粒子と溶存酸素とイオン成分が除去され１次処理液槽１０６に貯蔵された１次処理液は次に第２のサブシステム２００に供給され、ほとんどの水分が除去されたＮＭＰ濃縮液が生成される。１次処理液槽１０６は第７のＮＭＰ水溶液供給ラインＬ２０１を介して、浸透気化膜装置２０１に接続されている。第７のＮＭＰ水溶液供給ラインＬ２０１にはポンプ２２４と弁Ｖ２０１が設けられている。第７のＮＭＰ水溶液供給ラインＬ２０１には外部蒸気を用いた第１のヒータ２０５と、第１のヒータ２０５の上流（一次側）に位置する廃熱回収熱交換器２０６と、が設置されており、これらの第１のヒータ２０５及び廃熱回収熱交換器２０６によってＮＭＰ水溶液は１２０℃程度まで加熱される。浸透気化膜装置２０１に供給されるＮＭＰ水溶液を１２０℃程度まで加熱することで、浸透気化膜装置２０１の脱水性能を高めることができる。廃熱回収熱交換器２０６は、第７のＮＭＰ水溶液供給ラインＬ２０１を流れるＮＭＰ水溶液と、ＮＭＰ濃縮液排出ラインＬ２０４を流れるＮＭＰ濃縮液との間で熱交換を行う。第１のヒータ２０５は外部の蒸気源（図示せず）から供給される高温蒸気によってＮＭＰ水溶液を加熱する。第１のヒータ２０５の蒸気供給ラインには蒸気供給量を調整するための弁Ｖ２０２が設けられている。第１のヒータ２０５の下流には温度警報表示器２２３が設けられている。温度警報表示器２２３で検出された温度に基づき弁Ｖ２０２の開度が調整され、ＮＭＰ水溶液の温度が１２０℃程度に制御される。第７のＮＭＰ水溶液供給ラインＬ２０１の廃熱回収熱交換器２０６の上流には流量警報表示器２２５が設けられている。流量警報表示器２２５で検出された流量に基づき弁Ｖ２０１の開度が調整され、ＮＭＰ水溶液の流量が所定の範囲内に制御される。
【００２３】
浸透気化膜装置２０１は直列に接続された複数の浸透気化膜モジュール２０２〜２０４を有している。本実施形態では３台の浸透気化膜モジュール、すなわち上流から下流に向けて第１の浸透気化膜モジュール２０２、第２の浸透気化膜モジュール２０３、第３の浸透気化膜モジュール２０４が直列に接続されているが、台数は３台に限定されない。第１の浸透気化膜モジュール２０２は第１の接続ラインＬ２０２を介して第２の浸透気化膜モジュール２０３に接続されている。第２の浸透気化膜モジュール２０３は第２の接続ラインＬ２０３を介して第３の浸透気化膜モジュール２０４に接続されている。第１〜第３の浸透気化膜装置２０２，２０３，２０４は分離膜（浸透気化膜）２０２ｃ、２０３ｃ、２０４ｃによって、上流側の濃縮室２０２ａ，２０３ａ，２０４ａと下流側の透過室２０２ｂ，２０３ｂ，２０４ｂとに区画されている。分離膜２０２ｃ，２０３ｃ，２０４ｃは水に対する親和性を有しているため、水をＮＭＰよりも大きな透過速度で分離膜２０２ｃ，２０３ｃ，２０４ｃを透過させる。透過室２０２ｂ，２０３ｂ，２０４ｂ側を負圧とすることで、透過速度の大きい水が透過速度の小さい少量のＮＭＰともに蒸気（気相）の形態で透過室２０２ｂ，２０３ｂ，２０４ｂに移動し、ほとんどのＮＭＰは濃縮室２０２ａ，２０３ａ，２０４ａに残存する。この原理を用いてＮＭＰ水溶液から水分の一部が除去され、ＮＭＰ水溶液の濃縮液が生成される。第３の浸透気化膜モジュール２０４の出口では、ＮＭＰ濃度が９９．９９％程度まで高められたＮＭＰ濃縮液（水分は０．０１％未満）が得られる。
【００２４】
ＮＭＰ水溶液は第１〜第３の浸透気化膜モジュール２０２，２０３，２０４を順次流通し、徐々にＮＭＰ水溶液中の水分が除去される。水分の除去効率を維持するため、第１の接続ラインＬ２０２と第２の接続ラインＬ２０３にはそれぞれ、第２のヒータ２０７と第３のヒータ２０８が設けられている。第２及び第３のヒータ２０７，２０８は第１のヒータ２０５と同様、熱交換器であり、外部の蒸気源から供給される高温蒸気によってＮＭＰ水溶液を１２０℃程度まで加熱する。第２及び第３のヒータ２０７，２０８の蒸気供給ラインにはそれぞれ、蒸気供給量を調整するための弁Ｖ２０３，Ｖ２０４が設けられている。第３の浸透気化膜モジュール２０４から排出されたＮＭＰ濃縮水はＮＭＰ濃縮液排出ラインＬ２０４を通って第３のサブシステム３００の中継槽３０１に供給される。上述のように、ＮＭＰ濃縮液排出ラインＬ２０４を流れるＮＭＰ濃縮液は、廃熱回収式熱交換器２０６によって、第７のＮＭＰ水溶液供給ラインＬ２０１を流れるＮＭＰ水溶液との間で熱交換を行い、ＮＭＰ水溶液を予熱する。
【００２５】
ＮＭＰ濃縮液排出ラインＬ２０４から分岐して１次処理液槽１０６に接続されるＮＭＰ濃縮液の戻りラインＬ２１５が設けられている。通常はＮＭＰ濃縮液排出ラインＬ２０４の弁Ｖ２０５が開かれ、戻りラインＬ２１５の弁Ｖ２０６が閉じられ、ＮＭＰ濃縮液は中継槽３０１に供給される。一方、中継槽３０１にＮＭＰ濃縮液を供給できない場合などは弁Ｖ２０５が閉じられ、弁Ｖ２０６が開かれて、ＮＭＰ濃縮液が１次処理液槽１０６に戻される。なお、ＮＭＰ濃縮液を１次処理液槽１０６に返送する場合は、戻りラインＬ２１５に設けられた冷却器２２６によって、ＮＭＰ濃縮液の温度がＮＭＰ水溶液（１次処理液）の温度と同程度になるように冷却水により冷却する。
【００２６】
第１〜第３の浸透気化膜モジュール２０２，２０３，２０４の透過室２０２ｂ，２０３ｂ，２０４ｂはそれぞれ第１〜第３の透過液排出ラインＬ２０６，Ｌ２０９，Ｌ２１２によって第１〜第３の透過液タンク２１４，２１５，２１６に接続されている。第１〜第３の透過液タンク２１４，２１５，２１６の上部には、透過室２０２ｂ，２０３ｂ，２０４ｂに負圧を印加し、透過室２０２ｂ，２０３ｂ，２０４ｂの内部を負圧に維持可能な第１〜第３の真空ポンプ２１７，２１８，２１９が設けられている。気相の水と少量のＮＭＰは冷却水またはブラインによって凝縮され、透過液となって第１〜第３の透過液タンク２１４，２１５，２１６の底部に収集される。第１〜第３の透過液タンク２１４，２１５，２１６は透過液を一時的に貯蔵することができる。具体的には、冷却水ＣＷ及びブラインＢＲ１，ＢＲ２はそれぞれ、第１〜第３の透過液タンク２１４，２１５，２１６の周囲を覆う冷却ジャケット（図示せず）を流れて気相の水及びＮＭＰを保冷し、さらに冷却ラインＬ２０７，Ｌ２１０、Ｌ２１３を通って、第１〜第３の透過液排出ラインＬ２０６，Ｌ２０９，Ｌ２１２に設けられた第１〜第３の熱交換器２１１，２１２，２１３に供給され、気相の水及びＮＭＰを凝縮する。ブラインＢＲ１，ＢＲ２の温度は０〜−２０℃程度が好ましい。
【００２７】
第１〜第３の熱交換器２１１，２１２，２１３はそれぞれ、第１〜第３の透過液排出ラインＬ２０６，Ｌ２０９，Ｌ２１２を介して第１〜第３の浸透気化膜モジュール２０２，２０３，２０４の透過室２０２ｂ，２０３ｂ，２０４ｂと連通している。第１〜第３の熱交換器２１１，２１２，２１３は、透過室２０２ｂ，２０３ｂ，２０４ｂに透過した透過蒸気を冷却し、凝縮して、透過液を生成する冷却器である。透過室２０２ｂ，２０３ｂ，２０４ｂは第１〜第３の熱交換器２１１，２１２，２１３の下流で第１〜第３の透過液タンク２１４，２１５，２１６と連通している。
【００２８】
第１〜第３の透過液タンク２１４，２１５，２１６の底部にはそれぞれ第１〜第３の透過水排出ラインＬ２０８，Ｌ２１１，Ｌ２１４が接続されている。第１〜第３の透過液タンク２１４，２１５，２１６の上部にはそれぞれ、後述する不活性ガス供給母管Ｌ４０１から分岐した不活性ガス供給ラインＬ４０６Ａ，４０６Ｂ，４０６Ｃが接続されている。凝縮された水と少量のＮＭＰは第１〜第３の透過液タンク２１４，２１５，２１６に一時的に貯蔵され、不活性ガス供給ラインＬ４０６Ａ，４０６Ｂ，４０６Ｃから供給される不活性ガスで第１〜第３の透過液タンク２１４，２１５，２１６の内部を加圧することによって、第１〜第３の透過液タンク２１４，２１５，２１６から排出される。第１の透過液タンク２１４から排出された透過水は廃液槽に排出され、第２〜第３の透過液タンク２１５，２１６から排出された透過水は後述するように再利用される。
【００２９】
第１の透過液タンク２１４に収集された気相の水と少量のＮＭＰを冷却した冷却水ＣＷは第１の冷却水排出ラインＬ２２０に排出される。第１の冷却水排出ラインＬ２２０を流れる冷却水の一部は、第１の冷却水排出ラインＬ２２０から分岐した冷却水排出ラインＬ２２１を通って、第２の透過水排出ラインＬ２１１に設けられた熱交換器２２０に供給され、第２の透過水排出ラインＬ２１１を流れるＮＭＰを含む透過水を加熱する。冷却水の残りは、第３の透過水排出ラインＬ２１４に設けられた熱交換器２２１に供給され、第３の透過水排出ラインＬ２１４を流れるＮＭＰを含む透過水を加熱する。第２及び第３の透過水排出ラインＬ２１１，Ｌ２１４の熱交換器２２０，２２１の下流には水分濃度、流量などを計測する計測器２２２，２２３が設けられている。
【００３０】
最上流の浸透気化膜モジュール、すなわち第１の浸透気化膜モジュール２０２はＣＨＡ型、Ｔ型、Ｙ型またはＭＯＲ型のゼオライトからなる浸透気化膜２０２ｃを有している。最上流の浸透気化膜モジュール以外の浸透気化膜モジュール、すなわち第２及び第３の浸透気化膜モジュール２０３，２０４はＡ型ゼオライトからなる浸透気化膜２０３ｃ，２０４ｃを有している。Ａ型ゼオライトは、比較的安価で脱水性能が高いものの、水分濃度が高いＮＭＰ水溶液を処理する場合に、リークや性能低下が生じやすい。これに対し、Ａ型以外のゼオライトは上述の環境でより長期間性能を保持することができる。このため、１０〜２０重量％の水を含有するＮＭＰ水溶液を処理する第１の浸透気化膜モジュール２０２の浸透気化膜２０２ｃはＣＨＡ型、Ｔ型、Ｙ型またはＭＯＲ型のゼオライトを用い、水分含有量の少ないＮＭＰ水溶液を処理する第２及び第３の浸透気化膜モジュール２０３，２０４の浸透気化膜２０３ｃ，２０４ｃはＡ型ゼオライトを用いている。なお、第１の浸透気化膜モジュール２０２を構成する複数の浸透気化膜のすべてがＣＨＡ型、Ｔ型、Ｙ型またはＭＯＲ型のゼオライトからなっている必要はなく、一部の膜がＡ型ゼオライトからなっていてもよい。
【００３１】
第３の透過液排出ラインＬ２１２には冷却器２０９とメカニカルブースターポンプ２１０が設けられている。冷却器２０９は第３の浸透気化膜モジュール２０４から排出された透過液を予冷する。メカニカルブースターポンプ２１０および冷却器２０９は第３の浸透気化膜モジュール２０４の透過室２０４ｂに大きな負圧を印加するために設けられている。第３の浸透気化膜モジュール２０４に供給されるＮＭＰ水溶液の水分含有量は非常に少ないため、第３の真空ポンプ２１９に加えてメカニカルブースターポンプ２１０で十分な負圧を印加することで、水をＮＭＰ水溶液から効率的に分離することができる。冷却器２０９及びメカニカルブースターポンプ２１０は省略することができる。また、冷却器２０９とメカニカルブースターポンプ２１０との間に、冷却器２０９で凝縮された透過水を貯留するためのポッド（図示せず）を設けることもできる。
【００３２】
第２及び第３の浸透気化膜モジュール２０３，２０４の透過液は浸透気化膜装置２０１の上流側に回収される。具体的には第２及び第３の透過液排出ラインＬ２１１，Ｌ２１４は透過液回収ラインＬ２０５に接続され、透過液回収ラインＬ２０５は１次処理液槽１０６に接続されている。第２及び第３の透過液排出ラインＬ２１１，Ｌ２１４から排出される透過液は第１の透過液排出ラインＬ２０８から排出される透過液と比べＮＭＰの含有量が高いため、これを回収することで、ＮＭＰの回収率を高めることができる。透過液が回収される浸透気化膜モジュールは第２及び第３の浸透気化膜モジュール２０３，２０４に限定されず、少なくとも最下流の浸透気化膜モジュール（第３の浸透気化膜モジュール２０４）の透過液が浸透気化膜装置２０１の上流側に回収されればよい。透過液は受入部１０１に回収してもよく、透過液回収ラインＬ２０５に分岐ライン（図示せず）を設けることによって、１次処理液槽１０６と受入部１０１とに選択的に回収してもよい。
【００３３】
（第３のサブシステム３００）
第２のサブシステム２００で生成されたＮＭＰ濃縮液は、ほとんどの水分が除去されている。しかし、ＮＭＰ濃縮液は色度成分や浸透気化膜モジュールから溶出した浸透気化膜２０２ｃ，２０３ｃ，２０４ｃの微粒子およびイオン成分をわずかに含むため、さらに浸透気化膜装置２０１の下流に位置する第３のサブシステム３００で蒸留されてＮＭＰ精製液が生成される。第３のサブシステム３００はＮＭＰ濃縮液を蒸留し凝縮することによってＮＭＰの精製液を生成することから、ＮＭＰ濃縮液の蒸留精製装置として機能する。なお、以下に述べる第３のサブシステム３００は単蒸留方式を用いているが、ＮＭＰ濃縮液を蒸留することが可能な限り蒸留方法は限定されない。例えば、精密蒸留方式を用いることもできる。ただし、エネルギー消費が少ないこと、装置サイズが小さいこと、操作が簡単であることなどの理由から単蒸留方式が好ましい。また、単蒸留方式の中でも、本実施形態で用いている減圧単蒸留方式は熱劣化を防止できる観点から特に望ましい。
【００３４】
前述のように、ＮＭＰ濃縮液は一旦中継槽３０１に貯留される。第３のサブシステム３００は第２のサブシステム２００から独立したサブシステムであり、例えば、第２のサブシステム２００の運転中に第３のサブシステム３００の運転を一時的に停止するといった運用がなされることがある。このため、中継槽３０１を設けることで、第２のサブシステム２００と第３のサブシステム３００を、互いの独立性を維持しながらより弾力的に運用することが可能となる。中継槽３０１は第１のＮＭＰ濃縮液供給ラインＬ３０１を介して再生器３０２に接続されている。第１のＮＭＰ濃縮液供給ラインＬ３０１にはポンプ３０６と弁Ｖ３０１が設けられている。再生器３０２は熱交換器であり、後述する蒸発缶３０３で蒸発したＮＭＰ濃縮液（以下、ＮＭＰ精製ガスという）との間で熱交換を行う。これによって、蒸発缶３０３の熱負荷を低減することができる。再生器３０２は第２のＮＭＰ濃縮液供給ラインＬ３０２を介して蒸発缶３０３に接続されている。蒸発缶３０３は外部の蒸気源（図示せず）から供給される高温蒸気によってＮＭＰ濃縮液を加熱し蒸発させる。蒸発缶３０３の蒸気供給ラインには蒸気供給量を調整するための弁Ｖ３０２が設けられている。蒸発缶３０３の底部には高温の液相のＮＭＰ濃縮液が滞留し、その上部に微粒子が除去された気相のＮＭＰ精製ガスが形成される。液相のＮＭＰ濃縮液に含まれる色度成分も蒸発しにくいため、蒸発缶３０３の底部に蓄積される。なお、本実施形態における蒸発缶３０３としては、液膜流下式の蒸発缶を例に挙げて以下に説明するが、液膜流下式以外の蒸発缶、例えばフラッシュ式、カランドリア式などの蒸発缶を用いてもよい。蒸発缶３０３の底部と頂部には循環ラインＬ３０３が接続されており、蒸発缶３０３を含む循環経路が循環ラインＬ３０３によって形成されている。循環経路上では、液相のＮＭＰ濃縮液を取り出して蒸発缶３０３に戻し、液膜流下にて再度加熱するサイクルが繰り返される。蒸気取り出し缶３０４（後述）の底部には、循環ラインＬ３０３と合流するＮＭＰ濃縮液取り出しラインＬ３０６が設けられている。蒸気取り出し缶３０４の底部に滞留するＮＭＰ濃縮液も、ＮＭＰ濃縮液取り出しラインＬ３０６と循環ラインＬ３０３を通って蒸発缶３０３に戻され、再度加熱される。循環ラインＬ３０３には循環ポンプ３０７と弁Ｖ３０３が設けられている。循環ラインＬ３０３からは、弁Ｖ３０４が設けられたＮＭＰ濃縮液の不純物排出ラインＬ３０９が分岐している。
【００３５】
蒸発缶３０３のＮＭＰ精製ガスは蒸発缶３０３の気相部から取り出され、第１のＮＭＰ精製ガス取り出しラインＬ３０４によって蒸気取り出し缶３０４に取り出される。蒸気取り出し缶３０４は第２のＮＭＰ精製ガス取り出しラインＬ３０５を介して再生器３０２と接続されている。ＮＭＰ精製ガスの熱は再生器３０２で液相のＮＭＰ濃縮液と熱交換される。再生器３０２を出たＮＭＰ精製ガスはさらに第３のＮＭＰ精製ガス取り出しラインＬ３０７によってコンデンサ３０５に導入され、冷却水ＣＷによって凝縮されてＮＭＰ精製液となる。コンデンサ３０５の内部では底部にＮＭＰ精製液が貯留され、その上はＮＭＰ精製ガスからなる気相部となっている。コンデンサ３０５の気相部は、負圧ラインＬ３１０によって真空ポンプ３０９と連通しており、コンデンサ３０５の気相部は真空ポンプ３０９によって負圧にされる。蒸発缶３０３を含む第３のサブシステム３００の気相部も真空ポンプ３０９によって負圧にされ、蒸発缶３０３において減圧蒸発が行われる。これによって、ＮＭＰ濃縮液の蒸発が促進される。負圧ラインＬ３１０のコンデンサ３０５と真空ポンプ３０９との間にはガスクーラ３１０が設けられ、コンデンサ３０５から真空ポンプ３０９に排出される、ＮＭＰ精製ガスを含む気体が冷却される。コンデンサ３０５の冷却水はコンデンサ３０５と接続された冷却水排水ラインＬ３１１に排出される。冷却水排水ラインＬ３１１には熱交換器３１１が設けられており、不純物排出ラインＬ３０９を流れるＮＭＰ濃縮液が、排出される前に熱交換器３１１で冷却される。
【００３６】
コンデンサ３０５の出口にはＮＭＰ精製液取り出し配管Ｌ３０８が接続されている。ＮＭＰ精製液は、ＮＭＰ精製液取り出し配管Ｌ３０８に設けられたポンプ３０８によって、払出し部３１１に送られる。払出し部３１１は受入部１０１と同様、複数の容器（第１〜第３の容器３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃ）を有し、これらの容器３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃは精製システム１から払い出されるＮＭＰ精製液の受け入れ、分析、移送などの目的に応じて切替え可能とされている。分析の結果問題がなければ、ＮＭＰ精製液は排出ラインＬ３１２を通ってリチウムイオン二次電池の製造システムに移送され、当該製造システムで再利用される。問題がある場合は、ＮＭＰ精製液は廃液槽（図示せず）に移送される。
【００３７】
（不活性ガス供給手段）
本実施形態の精製システム１はさらに、容器の気相部を不活性ガスで充填する不活性ガス供給手段を備えている。上述のように、浸透気化膜装置２０１の上流及び下流にはＮＭＰ水溶液、ＮＭＰ濃縮液またはＮＭＰ精製液が貯留される様々な容器が設けられている。これらの容器のいくつかは、内部にＮＭＰ水溶液、ＮＭＰ濃縮液またはＮＭＰ精製液と、気相部との界面が形成される。この条件を満たす容器として以下が挙げられる。
【００３８】
（１）ＮＭＰ水溶液の受入部１０１の第１〜第３の容器１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ
（２）１次処理液槽１０６
（３）中継槽３０１
（４）再生器３０２
（５）蒸発缶３０３
（６）蒸気取り出し缶３０４
（７）コンデンサ３０５
（８）ＮＭＰ精製液の払出し部３１１の第１〜第３の容器３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃ
従来の容器（不活性ガス供給手段に関する以下の記載では、容器は容器１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０６，３０１〜３０５，３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃを意味する）の気相部は空気で形成されていた。しかし、発明者はこれらの容器に空気が充填されている場合、ＮＭＰが気相部の空気と結合して、ＮＭＰの過酸化物（ＮＭＰ−Ｏ−Ｏ−Ｈ；５−ハイドロパーオキソ−１−メチル−２−ピロリドン）が生成されることを見出した。ＮＭＰの過酸化物は蓄積されると爆発の可能性がある。そこで、本実施形態ではこれらの容器に不活性ガス供給手段を設けている。不活性ガスとしては窒素ガスが好ましく、アルゴンガスを用いることもできる。不活性ガス供給手段は以下に述べる不活性ガス供給母管Ｌ４０１と、母管Ｌ４０１から分岐し各容器に不活性ガスを供給する不活性ガス供給ラインと、各不活性ガス供給ライン上に設置されたガスシールユニット、とから構成される。
【００３９】
具体的には不活性ガスの供給源（図示せず）に不活性ガス供給母管Ｌ４０１が接続され、不活性ガス供給母管Ｌ４０１と受入部１０１、１次処理液槽１０６、中継槽３０１、払出し部３１１がそれぞれ不活性ガス供給ラインＬ４０２，Ｌ４０３，Ｌ４０４，Ｌ４０７で接続されている。不活性ガス供給ラインＬ４０２，Ｌ４０３，Ｌ４０４，Ｌ４０７は容器の頂部に接続されている。不活性ガス供給ラインＬ４０２，Ｌ４０３，Ｌ４０４，Ｌ４０７にはそれぞれガスシールユニットＵ４０２，Ｕ４０３，Ｕ４０４，Ｕ４０５が設けられている。さらに、コンデンサ３０５（より正確にはガスクーラ３１０）と真空ポンプ３０９との間の負圧ラインＬ３１０にスウィープ用の不活性ガス供給ラインＬ４０５が接続されている。不活性ガスは不活性ガス供給ラインＬ４０５からコンデンサ３０５に供給され、さらにラインＬ３０７，Ｌ３０２，Ｌ３０４，Ｌ３０５を通って再生器３０２、蒸発缶３０３及び蒸気取り出し缶３０４にも不活性ガスが供給される。図示は省略するが、再生器３０２、蒸発缶３０３、蒸気取り出し缶３０４にも、同様の真空ポンプとスウィープ用の不活性ガス供給ラインを設けることができる。
【００４０】
不活性ガスは精製システム１が最初に稼動する際に容器に充填される。このとき、容器の内部は空気で満たされているため、ガスシールユニットＵ４０２，Ｕ４０３，Ｕ４０４，Ｕ４０５を通して不活性ガスを容器に送り込み、容器の内部の空気を強制的に不活性ガスに置換する。ガスシールユニットＵ４０２，Ｕ４０３，Ｕ４０４，Ｕ４０５は、下流側の容器の圧力が低下すると自動的に開き、不活性ガスを容器に充填するようにされている。従って、容器内のＮＭＰ水溶液、ＮＭＰ濃縮液及びＮＭＰ精製液の量が低下すると容器の圧力が下がり、ガスシールユニットＵ４０２，Ｕ４０３，Ｕ４０４，Ｕ４０５を介して不活性ガスが容器に補充される。他のガスシールユニットについても同様である。
【００４１】
容器に不活性ガスを充填することで、ＮＭＰ過酸化物の爆発の可能性を低減できるだけでなく、容器内のＮＭＰ水溶液、ＮＭＰ濃縮液及びＮＭＰ精製液に溶け込む水分量および溶存酸素量を抑えることができる。この結果、浸透気化膜モジュールの負荷を軽減することができる。また、容器内に酸素がほとんど存在しないため、ＮＭＰ水溶液、ＮＭＰ濃縮液及びＮＭＰ精製液の酸化を防止する効果も得られる。
【００４２】
次に、図１に示す精製システム1における消耗材の交換について説明する。精製システム１において、精密ろ過膜装置１０２，１０５と膜脱気装置１０３とイオン交換装置１０４は、いずれも、容器の形態である装置内に消耗材が充填されてその消耗材に液体を接触させることによって液体の処理を行うものである。例えばイオン交換装置１０４では、イオン交換樹脂が充填され、ＮＭＰ水溶液をイオン交換樹脂に接触させることによってＮＭＰ水溶液中のイオン性不純物を除去する処理が行なわれる。イオン交換樹脂はそのイオン交換容量を超えてイオン性不純物を吸着除去することはできないから、適切なタイミングでイオン交換装置１０４内のイオン交換樹脂を交換する必要がある。以下では、図１に示す精製システム１のイオン交換装置１０４に充填されたイオン交換樹脂の交換に、本発明に基づく消耗材交換方法を適用した例を説明する。
【００４３】
図２は、本発明の実施の一形態の消耗材交換方法を説明する図であって、図１に示す精製システム１におけるイオン交換装置１０４の部分を詳細に示している。ここではシステムの稼働率の向上などを目的として、２つのイオン交換装置を並列に配置し、一方のイオン交換装置においてＮＭＰ水溶液からのイオン性不純物の除去を行いつつ、他方のイオン交換装置において消耗材であるイオン交換樹脂の交換を行い、２つのイオン交換装置により交互にイオン交換処理を行うことによって全体としては連続して処理を行えるようにしている。また、必要に応じて、２つのイオン交換装置を直列に接続してＮＭＰ水溶液をこれら２つのイオン交換装置に通液できるようになっている。そのため、図２に示す例では、それぞれが１つのイオン交換装置１０４を備える２つの処理ユニット５００Ａ，５００Ｂが設けられている。そして、イオン交換装置１０４の直列接続を可能にするために、処理ユニット５００Ａ，５００Ｂに共通の共通ラインＬ１６０が設けられている。上記で説明した図１では示されていなかったが、各処理ユニット５００Ａ，５００Ｂには、不活性ガス供給母管Ｌ１０４から窒素ガスが供給されるようになっている。また、第５のＮＭＰ水溶液供給ラインＬ１０５のうち、弁Ｖ１０１とその後段の精密ろ過膜装置１０５との間の部分を供給ラインＬ１５１と表すこととする。図１には示していないが、イオン交換装置１０４をバイパスするために、第４のＮＭＰ水溶液供給ラインＬ１０４と供給ラインＬ１５１とを短絡するバイパス弁Ｖ１５２が設けられ、戻りラインＬ１０７には、ＮＭＰ水溶液の逆流を防ぐための逆止弁Ｖ１５３が設けられている。
【００４４】
第１の処理ユニット５００Ａと第２の処理ユニット５００Ｂの構成は同一であるので、ここでは第１の処理ユニット５００Ａの構成を説明する。処理ユニット５００Ａに設けられるイオン交換装置１０４は、その塔頂部に接続する入口配管５０５を備えており、入口配管５０５には、大気に連通する大気連通弁５０６と、不活性ガス供給母管Ｌ１０４に接続する不活性ガス導入弁５０７とが設けられている。入口配管５０５を介してＮＭＰ水溶液をイオン交換装置１０４に供給するために、入口配管５０５には、フレキシブル管や拡大管からなる接続部材５０４の出口端も接続する。接続部材５０４の入口端は、弁５０１を介して前段の膜脱気装置１０３からの第４のＮＭＰ水溶液供給ラインＬ１０４に接続するとともに、弁５０２を介して共通ラインＬ１６０に接続する。イオン交換装置１０４内のイオン交換樹脂が入口配管５０５内に入り込まないように、イオン交換装置１０４における入口配管５０５の接続部には、適切なフィルタが設けられている。イオン交換装置１０４には、リリーフ弁５０８も取り付けられている。
【００４５】
イオン交換装置１０４の塔底部には、ドレン弁５１１が取り付けられている。ドレン弁５１１としては、イオン交換装置１０４内の粒状のイオン交換樹脂が通過可能なように、ボール弁が用いられる。さらにイオン交換装置１０４の下部には、上述した第５のＮＭＰ水溶液供給ラインＬ１０５が接続している。イオン交換装置１０４では、その内部のイオン交換樹脂が第５のＮＭＰ水溶液供給ラインＬ１０５側には流出しないように、第５のＮＭＰ水溶液供給ラインＬ１０５の取り付け位置において適切なフィルタが設けられている。第５のＮＭＰ水溶液供給ラインＬ１０５には、弁５１４を介してサンプリングポイントＳが接続し、弁５１２を介して圧力センサ５１３が接続し、さらに、通過するＮＭＰ水溶液の導電率を計測してアラームを発生する導電率警報センサ５１５も設けられている。第５のＮＭＰ水溶液供給ラインＬ１０５は、上述した弁Ｖ１０２を介して戻りラインＬ１０７に接続している。第５のＮＭＰ水溶液供給ラインＬ１０５において弁Ｖ１０１より手前側の位置には拡大管５１６が配置し、拡大管５１６と弁Ｖ１０１との中間の位置から分岐して共通ラインＬ１６０に接続する配管が設けられ、この配管には弁５１７が設けられている。
【００４６】
図２において、第２の処理ユニット５００Ｂに設けられるイオン交換装置５００ＢによってＮＭＰ水溶液のイオン交換処理を行うときのＮＭＰ水溶液の流れが、破線の矢印で示されている。この場合、第１の処理ユニット５００Ａにおいて弁５０１，５０２，５０７５１７，Ｖ１０１，Ｖ１０２は閉じられる。第２の処理ユニット５００Ｂでは、弁５０１，５１２，Ｖ１０１が開けられ、残りの弁は閉じられる。バイパス弁Ｖ１５２も閉じられる。第１の処理ユニット５００Ａを前段とし第２の処理ユニット５００Ｂを後段として２つのイオン交換装置１０４を直列接続してイオン交換処理を実行するときは、バイパス弁Ｖ１５２を閉じ、第１の処理ユニット５００Ａでは弁５０１，５１２，５１７を開けて残りの弁を閉じ、第２の処理ユニット５００Ｂでは弁５０２，５１２，Ｖ１０１を開けて残りの弁を閉じる。なお、イオン交換処理を行っているときにイオン交換装置１０４から排出されるＮＭＰ水溶液の分析などを行うときは、弁５１４を開けてサンプリングポイントＳからＮＭＰ水溶液を採取すればよい。
【００４７】
次に、第１の処理ユニット５００Ａのイオン交換装置１０４内のイオン交換樹脂の交換について、図３を用いて説明する。このとき、第２の処理ユニット５００ＢはＮＭＰ水溶液のイオン交換処理を続行していてよい。図３は、説明のため、第１の処理ユニット５００Ａに関連する部分のみを示している。
【００４８】
ＮＭＰ水溶液のイオン交換処理を行った状態からイオン交換装置１０４内のイオン交換樹脂を交換する場合、イオン交換装置１０４内のＮＭＰ水溶液を排出しなければならない。ＮＭＰ水溶液は有機溶剤であるＮＭＰを含んでいるので、排出されたＮＭＰ水溶液への接触は避けるべきであり、また、システムの外部に排出する場合には廃液処理を経なければならない。もともと図１に示す精製システム１は、高価な有機溶剤を再利用することも目的としているから、イオン交換装置１０４から排出されるＮＭＰ水溶液も再利用することが望ましい。そこで本実施形態では、イオン交換装置１０４から排出されるＮＭＰ水溶液を図１に示した受入部１０１すなわち原液タンクに回収することとする。この回収の際、ＮＭＰの酸化を防ぐことが必要である。そこで本実施形態では、不活性ガス、この場合は窒素ガスによる押し出しでイオン交換装置１０４からＮＭＰ水溶液を排出させて受入部１０１に回収する。
【００４９】
図３において、一点鎖線で示す矢印は、不活性ガス供給母管Ｌ４０１からイオン交換装置１０４への窒素ガスの流れを示し、破線で示す矢印は、窒素ガスによってイオン交換装置１０４から押し出されたＮＭＰ水溶液の流れを示している。第１の処理ユニット５００Ａのイオン交換装置１０４からＮＭＰ水溶液を押し出すときは、第１の処理ユニット５００Ａにおいて、弁５０７，Ｖ１０２を開け、残りの弁を閉じればよい。
【００５０】
以上の処理により、イオン交換装置１０４内に残存していたＮＭＰ水溶液は原液タンクすなわち受入部１０１に回収されることとなり、イオン交換装置１０４内のＮＭＰ水溶液を精製システム１の外部に排出する必要がなくなる。その結果、例えばドレン弁５１１を介してイオン交換装置１０４内のＮＭＰ水溶液を排出することに伴ってＮＭＰ水溶液に触れることなどを防止することができ、有価物であるＮＭＰの有効利用を図ることができる。ここでは、窒素ガスを用いてイオン交換装置１０４内のＮＭＰ水溶液を押し出しているが、押し出しに用いる気体は窒素ガスに限定されるものではない。処理対象の液体に対する反応性が低い不活性ガスであれば、任意の気体を使用することができる。例えば、窒素ガスの代わりにアルゴンガスを用いることができる。ＮＭＰ水溶液の場合には好ましいとは言えないが、処理対象の液体が酸化しにくいものであれば、空気も押し出し用の気体として用いることができる。
【００５１】
イオン交換装置１０４内のＮＭＰ水溶液を受入部１０１側に回収したら、次に、イオン交換装置１０４内のイオン交換樹脂を取り出す。このイオン交換樹脂にはＮＭＰなどが付着しており、取り出したイオン交換樹脂への接触を避ける必要がある。そこで本実施形態では、イオン交換樹脂が例えば直径１ｍｍ以下の粒状の物質であることに着目し、水などを分散用液体として加えてイオン交換樹脂をスラリーとし、スラリーの形態でイオン交換装置４からイオン交換樹脂を排出させて回収する。図４は、第１の処理ユニット５００Ａのイオン交換装置１０４内のイオン交換樹脂を回収する工程を説明する図である。一般に装置やタンクのドレン弁の下方には、ドレン弁から排出された液体を受け止めるためのドレンタンクやドレンピットが設けられる。本実施形態の精製システム１においても、図４に示すように、イオン交換装置１０４のドレン弁５１１の下方には、ドレンピット５２０が設けられ、ドレンピット５２０には、ドレンピット５２０内の液体を排出するための排出弁５２１が設けられている。
【００５２】
上述したようにイオン交換装置１０４からはＮＭＰ水溶液を取り除いているので、イオン交換装置１０４内には基本的にはイオン交換樹脂のみが存在する状態となっている。そこでイオン交換樹脂を回収する際には、弁５０１，５０２，５０７，５１１，５１２，５１４，５１６，５１７，Ｖ１０１，Ｖ１０２を閉じた状態で、大気連通弁５０６を介してイオン交換装置１０４内に純水などの水を注入する。その結果、イオン交換装置１０４内のイオン交換樹脂はスラリー状となる。この状態でドレン弁５１１を開けると、スラリー状となったイオン交換樹脂がドレン弁５１１から排出される。ドレン弁５１１の出口とドレンピット５２０との間に、粒状のイオン交換樹脂が通過しないような大きさの目を有するメッシュ状の袋５２２を配置することにより、イオン交換樹脂のみが袋５２２内に蓄積し、スラリーから分離した水はドレンピット５２０に溜まる。すなわち袋５２２にスラリーを導入することによって、イオン交換樹脂と水との固液分離がなされたことになる。
【００５３】
イオン交換装置１０４に対して水を１回注入しただけでは、イオン交換装置１０４内のイオン交換樹脂を全て回収できるとは限らない。そこで、ポンプ５２３を仮設し、ドレンピット５２０の排出弁５２１の出口をホース５２４によりポンプ５２３の一次側（すなわち流入側）に接続し、ポンプ５２３の二次側（すなわち排出側）をホース５２５によって大気連通弁５０６に接続し、ポンプ５２３を運転して、ドレンピット５２０内の水をイオン交換装置１０４に循環させる。図４において実線の矢印は、ポンプ５２３を運転したときの水やスラリーの流れを示している。ポンプ５２３により水を循環させた結果、最終的にはイオン交換装置１０４内のイオン交換樹脂の全てが袋５２２内に回収されることになる。
【００５４】
イオン交換樹脂の回収が終了したら。排出弁５２１を閉じるとともにポンプ５２３を停止し、ポンプ５２３やホース５２４，５２５を撤去する。ドレンピット５２０に溜まった水は、ＮＭＰを含んでいるので、適切な廃液処理を行ってから外部に放出してもよいし、原液タンクすなわち受入部１０１に供給してもよいし、次回、イオン交換樹脂の回収を行うときにイオン交換装置１０４内に注入するための水として保管してもよい。
【００５５】
ここで述べたイオン交換樹脂の回収方法によれば、スラリーとしてイオン交換樹脂をイオン交換装置１０４から排出し、袋５２２によって回収するので、イオン交換樹脂を取り出すときにイオン交換樹脂に触れる可能性を低減することができる。また、スラリーにするためにイオン交換樹脂に加える水を循環させるので、循環せずに純水などを連続的に注水するに比べ、ＮＭＰによって汚染された水の発生量を低減することができる。なお、ポンプ５２３は常設のものであってもよい。
【００５６】
イオン交換装置１０４からイオン交換樹脂を回収したら、次に、イオン交換装置１０４の蓋（不図示）などを開けて新品あるいは再生されたイオン交換樹脂をイオン交換樹脂１０５内に充填することにより、消耗材であるイオン交換樹脂の交換が終了する。
【００５７】
以上、本発明の実施の一形態の消耗材交換方法について、イオン交換装置１０４における消耗材であるイオン交換樹脂を交換する場合について説明したが、本発明に基づく消耗材交換方法は、イオン交換装置以外の装置にも適用可能である。例えば、膜脱気装置において脱気膜を交換する際の膜脱気装置からの処理対象の液体の除去、精密ろ過膜装置において精密ろ過膜を交換する際の精密ろ過膜装置からの処理対象の液体の除去、活性炭装置において活性炭を交換する際の活性炭装置からの処理対象の液体や活性炭の除去などに、本発明に基づく消耗材交換方法を適用することができる。処理対象の液体は、ＮＭＰと水との混合液すなわちＮＭＰ水溶液に限定されるものではない。接触したり外部環境へ放出したりすることを避けるべき液体を処理する装置において、本発明に基づく消耗材交換方法を好適に用いることができる。さらに本発明では、消耗材は、ゼオライト、合成吸着剤、キレート材などの粒状のろ（濾）材であってもよい。粒状の消耗材であれば、装置から処理対象の液体を除去した後、図４を用いて示したような手順によって、消耗材を装置から回収することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１０４    イオン交換装置
５０６    大気連通弁
５１１    ドレン弁
５２０    ドレンピット
５２１    排出弁
５２２    袋
５２３    ポンプ
５２４，５２５    ホース
Ｌ１０４    第４のＮＭＰ水溶液供給ライン
Ｌ１０７    戻りライン
Ｌ１５１    供給ライン
Ｌ１６０    共通ライン
Ｌ４０１    不活性ガス供給母管
【図１】
2020146638.tif 000004
【図２】
2020146638.tif 000005
【図３】
2020146638.tif 000006
【図４】
2020146638.tif 000007