(57)【要約】【課題】表面処理排液を水、酸性の成分、アルカリ性の成分に分離し、分離した成分を表面処理液として再生させる。【解決手段】本発明の表面処理排液の再生方法は、塩素イオンを含み、且つ６．５以下のｐＨを有する表面処理排液を処理するに際しては、表面処理排液に対してアルカリ性の中和剤２を添加して、この表面処理排液のｐＨを６．５より高くする中和工程と、中和工程で中和された表面処理排液を逆浸透膜のフィルタに透過させることにより、濾液を純水として回収する水回収工程と、水回収工程で濾別された表面処理排液を、イオン透過膜を介してアニオンを含む溶液とカチオンを含む溶液とに分離する電気透析工程と、を行い、電気透析工程で分離されたカチオンの溶液を前記アルカリ性の中和剤２として再使用することを特徴とする。【選択図】図１
2014234540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩素イオンを含み、且つ６．５以下のｐＨを有する表面処理排液を処理するに際しては、
前記表面処理排液に対してアルカリ性の中和剤を添加して、この表面処理排液のｐＨを６．５より高くする中和工程と、
前記中和工程で中和された表面処理排液を前記逆浸透膜のフィルタに透過させることにより、濾液を純水として回収する水回収工程と、
前記水回収工程で濾別された表面処理排液を、イオン透過膜を介してアニオンを含む溶液とカチオンを含む溶液とに分離する電気透析工程と、を行い、
前記電気透析工程で分離されたカチオンの溶液を前記アルカリ性の中和剤として再使用することを特徴とする表面処理排液の再生方法。
【請求項２】
前記中和工程の前に、前記表面処理排液に含まれる油脂、有機酸、または重金属イオンを炭素繊維フィルタを用いて除去することを特徴とする請求項１に記載の表面処理排液の再生方法。
【請求項３】
前記逆浸透膜のフィルタに、孔径が０．３ｎｍ〜１ｎｍとされた多孔質のポリアミド製フィルタが用いられていることを特徴とする請求項１または２に記載の表面処理排液の再生方法。
【請求項４】
塩素イオンを含み、且つ６．５以下のｐＨを有する表面処理排液を再生させる表面処理排液の再生装置であって、
前記表面処理排液のｐＨが６．５より高くなるまで、この表面処理排液に対してアルカリ性の中和剤を添加する中和槽と、
前記中和槽で中和された表面処理排液を逆浸透膜のフィルタに透過させることにより、濾液を純水として回収する逆浸透膜のフィルタユニットと、
前記逆浸透膜のフィルタユニットで純水を回収することで濃縮された表面処理排液を、イオン透過膜を介して陰極側と陽極側とに分離する電気透析ユニットと、
前記電気透析ユニットで分離されたカチオンを含む溶液を、前記アルカリ性の中和剤として前記中和槽に再び供給する中和剤供給部と、
を有していることを特徴とする表面処理排液の再生装置。
【請求項５】
前記中和槽の表面処理排液から、この表面処理排液に含まれる油脂、有機酸、または重金属イオンを取り除く炭素繊維フィルタを有していることを特徴とする請求項４に記載の表面処理排液の再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸成分及びアルカリ成分を混合してなる表面処理排液から、酸成分、アルカリ成分、さらには純水などの有価成分を回収し、回収した成分から表面処理に用いる表面処理液や前処理液を再生させる表面処理排液の再生方法及び再生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、めっき、クロメート、あるいは陽極酸化などの表面処理を行うに際しては、金属などの被処理物の表面に存在している異物を取り除く必要があり、被処理物の表面を清浄化したり活性化したりする前処理が行われる。
例えば、特許文献１のように鋼帯などの被処理物に亜鉛をめっきする場合であれば、これらの被処理物の表面には加工用の潤滑油などが付着していることが多いため、被処理物の表面から油脂を除去するアルカリ脱脂処理が最初に行われる。このアルカリ脱脂処理は、油脂を鹸化して除去するものであり、水酸化ナトリウムなどの強アルカリ溶液に被処理物を浸漬させて処理を行うものとなっている。
【０００３】
また、特許文献１の表面処理方法では、アルカリ脱脂で鹸化された油脂の残留物や金属化合物の異物（スマット）を除去するために、脱脂処理に引き続いて酸洗浄が行われる。この酸洗浄は、アルカリ脱脂で除去しきれなかった金属間化合物などの異物を酸で溶解させるものであり、塩酸や塩フッ酸といった強酸の溶液に脱脂済みの被処理物を浸漬させて処理を行うものとなっている。
【０００４】
さらに、特許文献２には、水酸化ナトリウムを用いたアルカリ電解脱脂によって鋼材を脱脂した後、塩酸を用いて酸洗浄し、酸洗浄後の鋼材に対して亜鉛めっきを行う方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１５８６６８号公報
【特許文献２】特開平０５−１７９４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、資源の有効活用の観点などから、めっきなどの表面処理で用いられる表面処理液、あるいは上述したアルカリ脱脂や酸洗浄などの前処理で用いられる前処理については、使用後の溶液を再生して再び表面処理液や前処理液として再利用したいというニーズが存在している。
すなわち、上述した表面処理排液には、前処理液や表面処理液として再び使用することのできる成分、例えば塩素イオン、硫酸イオンのようなアニオンやナトリウムイオンのようなカチオンなどの成分が含まれている。これらのアニオンやカチオンは、表面処理排液中で複数のイオンが混合した状態で存在しており、電気透析などの手段を用いて特定のイオンだけを取り出すことができれば前処理液や表面処理液を再生することが可能となる。
【０００７】
ただ、上述した表面処理排液には、多量の水が含まれているため、電気透析などの手段をそのまま適用しようとすれば、処理に必要な時間やコストが非常に大きなものとなる。そのため、電気透析などの手段に先だって、逆浸透膜などを用いて表面処理排液から水を除去することが必要となる。
このような水の除去、言い換えれば表面処理排液からの水の回収は、水資源が日本ほど豊富でない外国では重要となる。というのも、このような外国では、排液に含まれる水分であっても単に廃棄するのではなく、資源として再利用したいという要望が高い。それゆえ、前処理液や表面処理液のような溶液であっても、排液という形で廃棄するのではなく、再び前処理液や表面処理液の建浴に利用できる程度の純水という形で回収するのが好ましい。
【０００８】
ところが、逆浸透膜などを用いて表面処理排液から水を回収するためには、表面処理排液から逆浸透膜をどのように保護するかという課題を解決する必要がある。つまり、逆浸透膜のフィルタは、水分子より大きなアニオンやカチオンなどのイオン種を除去するには有効であるが、強酸や強アルカリ、特に塩酸などに含まれる高濃度の塩素イオンには脆弱で、簡単に溶解してしまう。そのため、濾別しようとする表面処理排液のｐＨが低くく、表面処理排液に塩素イオンが含まれる場合は逆浸透膜フィルタ自体が表面処理排液により溶解し、表面処理排液の再生が不可能になる虞がある。
【０００９】
無論、表面処理排液にアルカリ性の中和剤などを添加して表面処理排液のｐＨを中性に変化させ、電離した塩素イオンを減らして逆浸透膜フィルタの溶解を防止することも可能である。しかし、このような希薄な溶液の中和などには膨大な量の中和剤が必要となるため、大量の中和剤により再生コストが高騰することは避けられなくなる。
本発明は、上述した問題点を鑑みて為されたものであり、電離した塩素イオンを多く含む表面処理排液から、前処理液、表面処理液、またはこれらを建浴するための原液を安価に再生することができる表面処理排液の再生方法及び再生装置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】
【００１０】
前記目的を達成するため、本発明は以下の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明に係る表面処理排液の再生方法は、塩素イオンを含み、且つ６．５以下のｐＨを有する表面処理排液を処理するに際しては、前記表面処理排液に対してアルカリ性の中和剤を添加して、この表面処理排液のｐＨを６．５より高くする中和工程と、前記中和工程で中和された表面処理排液を前記逆浸透膜のフィルタに透過させることにより、濾液を純水として回収する水回収工程と、前記水回収工程で濾別された表面処理排液を、イオン透過膜を介してアニオンを含む溶液とカチオンを含む溶液とに分離する電気透析工程と、を行い、前記電気透析工程で分離されたカチオンの溶液を前記アルカリ性の中和剤として再使用することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明者は、電離した塩素イオンを含むｐＨ６．５以下の表面処理排液を中和するために大量の中和剤が必要なのであれば、電気透析工程で分離された溶液のうち、カチオンを含む溶液をアルカリ性の中和剤として用いれば、中和剤の使用量を大幅に削減できるのではないかと考えた。そして、陰極側または陽極側の溶液のいずれか一方を中和剤として使用することで、表面処理排液から水を効率的に回収し、水を回収することで濃縮された表面処理排液から前処理液、表面処理液、またはこれらの建浴用の原液を低コストで再生させられることを見出して、本発明を完成させたのである。
【００１２】
なお、好ましくは、前記中和工程の前に、前記表面処理排液に含まれる油脂、有機酸、または重金属イオンを炭素繊維フィルタを用いて除去するとよい。
なお、好ましくは、前記逆浸透膜のフィルタに、孔径が０．３ｎｍ〜１ｎｍとされた多孔質のポリアミド製フィルタが用いられているとよい。
一方、本発明に係る表面処理排液の再生装置は、塩素イオンを含み、且つ６．５以下のｐＨを有する表面処理排液を再生させる表面処理排液の再生装置であって、前記表面処理排液のｐＨが６．５より高くなるまで、この表面処理排液に対してアルカリ性の中和剤を添加する中和槽と、前記中和槽で中和された表面処理排液を逆浸透膜のフィルタに透過させることにより、濾液を純水として回収する逆浸透膜のフィルタユニットと、前記逆浸透膜のフィルタユニットで純水を回収することで濃縮された表面処理排液を、イオン透過膜を介して陰極側と陽極側とに分離する電気透析ユニットと、前記電気透析ユニットで分離されたカチオンを含む溶液を、前記アルカリ性の中和剤として前記中和槽に再び供給する中和剤供給部と、を有している。
【００１３】
なお、好ましくは、前記中和槽の表面処理排液から、この表面処理排液に含まれる油脂、有機酸、または重金属イオンを取り除く炭素繊維フィルタを有しているとよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る表面処理排液の再生方法及び再生装置によれば、電離した塩素イオンを多く含む表面処理排液から、前処理液、表面処理液、またはこれらを建浴するための原液を安価に再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の表面処理排液の再生装置を示した図である。
【図２】本発明の表面処理排液の再生方法を構成する工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［第１実施形態］
以下に、本発明の表面処理排液の再生方法及び再生装置１に係る第１実施形態を図を基に説明する。
本発明の表面処理排液の再生装置１は、塩素イオンを含み、且つ６．５以下のｐＨを有する表面処理排液から、表面処理液、この表面処理液の前処理液、または前処理液や表面処理液を建浴する原液を再生するものである。
【００１７】
この表面処理排液は、めっき液、クロメート液、陽極酸化液などの表面処理液、酸洗浄液やアルカリ脱脂液などの前処理液、あるいはこれらを混合した溶液である。また、表面処理排液は、塩素イオンが高濃度に含まれた表面処理液や前処理液を含むことで、ｐＨが６．５以下、より好ましくはｐＨが６．８以下であって、且つ、塩素イオンが１００ｐｐｍ以上含まれた状態に調整となっている。このような表面処理排液には、例えばパラジウムのコロイド溶液などのように強酸性で塩素イオンを高濃度に含むものなどが挙げられる。また、このような表面処理排液には、これらの前処理や表面処理を行った後に被処理物を水洗（リンス）した際に発生する水洗水が含まれる。
【００１８】
表面処理排液は、上述したようにｐＨが低い側（酸性側）に偏っており、電離した状態の塩素イオンを１００ｐｐｍ以上含んでいる。そのため、このように塩素イオンを高濃度に含む表面処理排液を後述する逆浸透膜のフィルタに透過させようとすると、フィルタを構成するポリアミド構造が化学反応を起こしてフィルタが溶解し、フィルタを短時間で新品に交換しなくてはならなくなったり、ひどい場合は表面処理排液から水を回収することが困難になってしまう。
【００１９】
そこで、本発明の表面処理排液の再生装置１では、「発明が解決しようとする課題」でも述べたように、ｐＨが６．５以下、より好ましくはｐＨが６．８以下の表面処理排液に対してアルカリ性の中和剤２を添加して、表面処理排液のｐＨを６．５、より好ましくはｐＨを６．８より高くする中和槽３と、この中和槽３でｐＨが調整された表面処理排液から水分を分離して、表面処理排液から純水を回収するＲ．Ｏメンブランフィルタユニット４（逆浸透膜のフィルタ）と、を設けている。また、この再生装置１は、Ｒ．Ｏメンブランフィルタユニット４で純水を回収することで濃縮された表面処理排液を、イオン透過膜を介して直流電位差をかけることによりアニオンを含む溶液とカチオンを含む溶液とに分離する電気透析ユニット５と、この電気透析ユニット５で分離されたカチオンを含む溶液を、アルカリ性の中和剤２として中和槽３に再使用（リサイクル）する中和剤供給部６と、を設けている。
【００２０】
なお、上述した中和槽３の側方には異物除去槽７が設けられており、また異物除去槽７には表面処理排液から埃やめっき滓などの大型固形分、油分、油分以外の有機物、金属イオンなどの異物を除去する異物除去循環ライン８が設けられている。さらに、異物除去槽７とは反対側の中和槽３の側方には、中和槽３の表面処理排液から回収された純水を集めるオーバーフロー槽９が設けられている。
【００２１】
次に、第１実施形態の表面処理排液の再生装置１を構成する異物除去槽７（異物除去循環ライン８）、中和槽３、Ｒ．Ｏメンブランフィルタユニット４、電気透析ユニット５、中和剤供給部６、オーバーフロー槽９について説明する。
異物除去槽７は、排液ピットなどから送られてきた未処理の表面処理排液を最初に貯留する槽である。異物除去槽７には、排液ピットなどから表面処理排液を異物除去槽７に流通させる配管１０が接続されており、この配管１０を通じて排液ピットの表面処理排液が流れ込んでいる。また、異物除去槽７には、後述する電気透析ユニット５からの表面処理排液を帰還させる配管（中和剤返送配管１１）も接続されており、電気透析ユニット５で陰極側や陽極側に分離されなかった化学種（例えば、電離度が低い有機酸など）を含む表面処理排液が流入（帰還）している。
【００２２】
排液ピットなどから送られてきた表面処理排液には、上述した前処理や表面処理において発生した異物が含まれている。例えば、脱脂などによって被処理物から遊離した油分、埃、またはめっき滓などの大型固形分が、異物として表面処理排液に含まれている。また、この表面処理排液には、めっきなどで光沢剤や安定剤として用いられた有機添加剤が異物として残留していたり、あるいは鉛、鉄、ビスマス、銅、亜鉛などの重金属がイオンや析出物として高濃度で含まれていたりする。そこで、異物除去槽７には異物除去循環ライン８が設けられており、この異物除去循環ライン８に表面処理排液から異物を除去する異物除去ユニット１３が設けられている。そして、この異物除去循環ライン８を通じて異物除去ユニット１３に異物除去槽７の表面処理排液の一部を送って循環させることにより、表面処理排液から異物を除去できるようになっている。
【００２３】
具体的には、異物除去循環ライン８は、異物除去槽７に開口したライン入口１４から取り込んだ表面処理排液を異物除去ユニット１３に送り、異物除去ユニット１３で異物が除去された表面処理排液をライン入口１４同様に異物除去槽７に開口したライン出口３４から異物除去槽７に帰還させることができるようになっている。また、異物除去循環ライン８には、ライン入口１４と異物除去ユニット１３との間に、ライン入口１４から取り込んだ表面処理排液をライン出口３４側に送るポンプ１５が設けられている。
【００２４】
異物除去ユニット１３は、上述した複数種の異物を除去可能な装置であり、除去する異物に合わせて４つの除去ユニットを備えている。これら４つの除去ユニットは、炭素繊維フィルタユニット、カチオン樹脂ユニット、有機物分解ユニット、及び油分吸着ユニットである。
４つの除去ユニットのうち、炭素繊維フィルタユニットは、炭素繊維を網目状に張りめぐらせた多孔状のフィルタであり、比較的大きなサイズの固形粒子を異物として捕集して、表面処理排液からこれらの粒子を除去可能となっている。この炭素繊維フィルタユニットで除去される固形粒子は、粒子径が５００ｎｍ〜２μｍ程度の比較的大きなサイズの固形粒子であり、例えば埃、めっき滓、凝集した有機物などが挙げられる。
【００２５】
カチオン樹脂ユニットは、予め定められた特定種類のカチオンを選択的に吸着させて、ナトリウムイオンなどに交換するイオン交換樹脂から形成されており、イオン交換により特定種類のカチオンを表面処理排液から除去できるようになっている。このカチオン樹脂ユニットで除去可能なカチオンはビスマス、鉛、亜鉛、銅、鉄などの重金属イオンであり、これらのカチオンを例えば１ｐｐｍ程度に除去できるようになっている。
【００２６】
有機物分解ユニットは、表面処理排液中に強力な酸化剤であるオゾンを供給（発生）させて、有機物を酸化して除去するものである。例えばめっき液の場合であれば、めっき液には光沢剤、安定剤あるいはｐＨ緩衝剤のように有機酸や有機酸の塩が予め添加されている。これらの有機酸はそのまま表面処理排液中に残留しているか、一部が還元されてアルデヒド類となっている。上述した有機物分解ユニットは、このような有機酸やアルデヒド類を酸化して除去するものである。なお、これらの有機物の分解には、オゾンの代わりに、あるいはオゾンと併用して紫外線を用いても良い。また、有機物分解ユニットには、有機物の分解を促進できるように白金やパラジウムのような触媒を設けておいても良い。有機物分解ユニットでは、表面処理排液に含まれる有機酸やアルデヒド類などの異物が酸化されて、二酸化炭素になって除去される。
【００２７】
例えば、電気透析にて電離しにくい有機酸は排液中に残すとＣＯＤを高める原因となるので、オゾン酸化法で除去する。すなわち、４インチ×１０００ｍｍ程度のシリンダー内にオゾン発生器よりのオゾンを処理排液と共に送り、更に紫外線ランプから２５０Ｈｚ程度のパルス状の紫外線を照射する。そうすると、排液中にヒドロキシラジカルが発生し、ヒドロキシラジカルの連鎖反応で有機酸を炭酸ないし炭酸ガスに分解することができる。
【００２８】
油分吸着ユニットは、表面処理排液中に含まれる油分（油脂）のエマルジョンを吸着除去するものであり、エマルジョンの吸着に最適なように吸着材としてα−ゼオライトを充填したものが用いられている。具体的には、このエマルジョンは、アルカリ脱脂などで被加工物から脱脂され、表面処理排液中に乳化して浮遊したものである。油分吸着ユニットでは、この表面処理排液中に浮遊するエマルジョン状態の油分を、α−ゼオライトに多数形成される細孔に吸着させることで、表面処理排液中の油分を異物として除去している。
【００２９】
上述した４つの除去ユニットに対して異物除去槽７の表面処理排液を順番に循環させ、異物が除去された表面処理排液を異物除去槽７に帰還させるという操作を繰り返すことにより、異物除去槽７の表面処理排液から異物を徐々に除去することができる。そして、異物が除去された表面処理排液は異物除去槽７の下部に設けられた流路を通じて中和槽３に送られる。
【００３０】
中和槽３は、異物除去槽７で異物が除去された表面処理排液に対して、中和剤２を添加して排液のｐＨを６．５、より好ましくはｐＨを６．８より大きな範囲にｐＨ調整するものである。この中和槽３には、後述する電気透析ユニット５で陰極３２側のアルカリコンパートメント２０に分離されたカチオンを含む溶液が中和剤供給部６により新たなアルカリ性の中和剤２として供給されている。
【００３１】
つまり、中和槽３の表面処理排液に含まれる塩素イオンは、新たなアルカリ性の中和剤２に含まれるナトリウムイオンやカルシウムイオンといったカチオンと結合して、非電離状態の塩となる。そうすると、イオン状態に比べて分子サイズが大きくなるので、後述する逆浸透膜フィルタでも捕集することが可能となる。言い換えれば、この中和槽３は、逆浸透膜フィルタに対する浸食作用が大きい電離した塩素イオンを、中和剤供給部６により供給される新たなアルカリ性の中和剤２を用いて、浸食作用が小さい塩化物に変化させる処理槽ということもできる。
【００３２】
具体的には、中和槽３の表面処理排液のｐＨを中和剤供給部６のｐＨメータ２２で計測し、計測されたｐＨに対応して所定量の中和剤２を添加することで、表面処理排液のｐＨを６．５、より好ましくは６．８より大きなものに調整する。このようにして中和槽３でｐＨ調整された表面処理排液は、Ｒ．Ｏメンブランフィルタユニット４に送られる。
Ｒ．Ｏメンブランフィルタユニット４は、中和槽３から取り込んだ表面処理排液をＲ．Ｏメンブラン２３に導いて濾過することにより、表面処理排液の濾液が純水として、また濾別された表面処理排液を濃縮排液として分離・回収するものである。Ｒ．Ｏメンブランフィルタユニット４で分離したもののうち、濾液の純水は中和槽３に帰還させられ、濃縮排液は電気透析ユニット５に送られる。この電気透析ユニット５に送られる濃縮排液には、上述した塩素イオンの大部分が塩化物として含まれている。
【００３３】
具体的には、本実施形態の再生装置１に設けられるＲ．Ｏメンブランフィルタユニット４には、第１のＲ．Ｏメンブラン２３ａと第２のＲ．Ｏメンブラン２３ｂとの２つのメンブランフィルタが設けられており、第１のＲ．Ｏメンブラン２３ａに表面処理排液を流通させる第１の循環回収系統２４ａと、第２のＲ．Ｏメンブラン２３ｂに表面処理排液を流通させる第２の循環回収系統２４ｂとが設けられている。これらの第１のＲ．Ｏメンブラン２３ａ及び第２のＲ．Ｏメンブラン２３ｂは、いずれも孔径が０．３ｎｍ〜１ｎｍ、好ましくは０．６ｎｍ〜０．８ｎｍとされた細孔をそれぞれ多数有しており、これらの細孔を利用して表面処理排液を水分子と水分子より大きなサイズの分子に分けることができるようになっている。また、第１のＲ．Ｏメンブラン２３ａ及び第２のＲ．Ｏメンブラン２３ｂにはそれぞれの循環回収系統に設けられたポンプを介して、８〜１０ｂａｒの圧力が加えられており、圧力の作用で表面処理排液を強制的に濾過できるようになっている。Ｒ．Ｏメンブラン２３ａ、２３ｂにより分離された表面処理排液のうち、濾液である水（純水）は、そのまま循環回収系統２４ａ、２４ｂを通じて中和槽３に帰還する。その結果、中和槽３の表面処理排液は徐々に清浄化され、純水に近づく。
【００３４】
一方、Ｒ．Ｏメンブラン２３ａ、２３ｂに保留された保留液、つまり水分子以外の化学種は、「濃縮排液」として電気透析ユニット５に送られる。このようにして、中和槽３では、表面処理排液の一部が第１の循環回収系統２４ａ及び第２の循環回収系統２４ｂを経由して中和槽３に戻り、複数回に亘って表面処理排液を循環させつつ表面処理排液の清浄化が徐々に行われる。
【００３５】
このようにして清浄化された中和槽３の表面処理排液は、オーバーフロー槽９を介してカチオン吸着フィルタ２５に送られる。そして、カチオン吸着フィルタ２５で電気透析ユニット５で除去しにくいナトリウムイオンなどを確実に取り除いた後、純水として回収される。この回収された純水は、表面処理液や前処理液の建浴などさまざまな用途で利用される。
【００３６】
電気透析ユニット５は、第１のＲ．Ｏメンブラン２３ａ及び第２のＲ．Ｏメンブラン２３ｂで濾別された濃縮排液を、イオン透過膜を担体として用いる担体電気泳動法を利用してカチオンとアニオンとに分離するものである。具体的には、電気透析ユニット５は、濃縮排液を取り込む中央の原水コンパートメント２６と、この原水コンパートメント２６を挟んで陽極３３側の酸コンパートメント２１と、陰極３２側のアルカリコンパートメント２０との３つのコンパートメントで構成されている。この原水コンパートメント２６と酸コンパートメント２１との間には、アニオン選択透過膜２７が設けられている。また、原水コンパートメント２６とアルカリコンパートメント２０との間には、カチオン選択透過膜２８が設けられている。
【００３７】
上述した３つのコンパートメントのうち、酸コンパートメント２１には陽極３３（ＳＵＳ製）が設けられており、またアルカリコンパートメント２０には陰極３２（ＳＵＳ製）が設けられている。そして、酸コンパートメント２１の陽極３３と、アルカリコンパートメント２０の陰極３２との間には例えば１５Ｖ程度の電位差（直流）が加えられている。
また、アニオン選択透過膜２７は、塩素イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、リン酸イオンのような予め決められた種類のアニオンだけを透過する透過膜であり、またカチオン選択透過膜２８はナトリウムイオン、鉛イオン、鉄イオン、銅イオン、ビスマスイオンのような予め決められた種類のカチオンだけを透過する透過膜である。
【００３８】
つまり、電気透析ユニット５では、酸コンパートメント２１の陽極３３と、アルカリコンパートメント２０の陰極３２との間に上述した１５Ｖ程度の直流電位差を発生させることにより、アニオン選択透過膜２７を透過して原水コンパートメント２６の表面処理排液のアニオンを酸コンパートメント２１側に移動させている。このようにすれば、酸コンパートメント２１でのアニオンの濃度が高くなり、表面処理排液の塩素イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、リン酸イオンを酸コンパートメント２１に回収することが可能となる。
【００３９】
また、アルカリコンパートメント２０では、上述した直流電位差によりカチオン選択透過膜２８を透過して原水コンパートメント２６の表面処理排液のカチオンをアルカリコンパートメント２０側に移動させている。このようにすれば、アルカリコンパートメント２０中でのカチオンの濃度が高くなり、表面処理排液中のナトリウムイオン、鉛イオン、鉄イオン、銅イオン、ビスマスイオンをアルカリコンパートメント２０に回収することが可能になる。
【００４０】
特に、アルカリコンパートメント２０に移動したカチオンの中でも、比較的イオン化傾向が低い鉛イオン、鉄イオン、銅イオン、ビスマスイオンなどの重金属イオンは、陰極３２上で析出して単体金属に戻るので、これらの重金属は単体として回収される。
また、ナトリウムイオンのようなアルカリ金属イオンやカルシウムイオンのようなアルカリ土類金属イオンは、イオン化傾向が高いので、陰極３２上に析出することなく、アルカリコンパートメント２０内に残る。そのため、アルカリコンパートメント２０には、ナトリウムやカルシウムなどのカチオンが含まれた溶液、つまり水酸化ナトリウムや水酸化カルシウムのような強アルカリの溶液が分離される。
【００４１】
なお、電気透析ユニット５では、アニオン選択透過膜２７やカチオン選択透過膜２８を透過するのは、原水コンパートメント２６の表面処理排液に含まれる化学種の中でも、電離されてイオン化されたものだけである。つまり、カルボン酸イオンのように電離度が小さいアニオンは、イオン化していないことが多く、アニオン選択透過膜２７を透過して酸コンパートメント２１に移動することはあまりない。そのため、このような電離度が小さいアニオンは、酸コンパートメント２１に移動せずに原水コンパートメント２６に残ったままとなる。このように酸コンパートメント２１やアルカリコンパートメント２０に移動せずに原水コンパートメント２６に残った化学種（電離度の小さな化学種）は、中和剤返送配管１１を通って異物除去槽７に返送され、異物除去槽７の異物除去循環ライン８で除去されることになる。
【００４２】
一方、電気透析ユニット５のアルカリコンパートメント２０に回収されたアルカリ性の溶液は、新たなアルカリ性の中和剤２として中和槽３に再び中和剤供給部６により供給される。
中和剤供給部６は、中和槽３に貯留された表面処理排液のｐＨを計測するｐＨメータ２２と、中和剤２（アルカリコンパートメント２０に回収されたアルカリ性の溶液）をアルカリコンパートメント２０から中和槽３に返送する中和剤返送配管１１と、を有している。また、中和剤供給部６は、この中和剤返送配管１１上に設けられて中和槽３に流れ込む中和剤２の流量を調整する流量調整弁３０と、ｐＨメータ２２で計測されたｐＨが６．５以上、好ましくは６．８以上になるように中和剤返送配管１１の中和剤２を所定量だけ中和槽３に流入させる制御手段３１とを備えている。この制御手段３１は、ＰＬＣ（Program Logic Controller）やパソコンのような機器で構成されており、予め定められた閾値に対して計測されたｐＨが変動した際に、ｐＨの変動量に応じて予め決められた量の中和剤２を流通させる信号を流量調整弁３０に送る構成とされている。また、流量調整弁３０は、制御手段３１からの信号に基づいて中和剤返送配管１１を通って中和槽３に流れ込む中和剤２の流量を調整可能なサーボ弁である。
【００４３】
なお、この流量調整弁３０には、流量を調整するもの他、圧力を調整可能なものや、流量と圧力とを双方調整可能なものを用いても良い。
このような中和剤供給部６を設ければ、アルカリ性の薬剤を別途用いることなく、アルカリコンパートメント２１に分離・回収された中和剤２を用いて、中和槽３の表面処理排液のｐＨを調整することが可能となる。
【００４４】
次に、上述した再生装置１を用いて表面処理排液を再生する方法、言い換えれば本発明の表面処理排液の再生方法を説明する。
図２に示すように、本発明の表面処理排液の再生方法は、塩素イオンを含み、且つ６．５以下のｐＨを有する表面処理排液を処理するに際しては、表面処理排液に対してアルカリ性の中和剤を添加して、この表面処理排液のｐＨを６．５より高くする中和工程と、中和工程で中和された表面処理排液を前記逆浸透膜のフィルタに透過させることにより、濾液を純水として回収する水回収工程と、水回収工程で濾別された表面処理排液を、イオン透過膜を介してアニオンを含む溶液とカチオンを含む溶液とに分離する電気透析工程と、を行い、電気透析工程で分離されたカチオンの溶液をアルカリ性の中和剤として再使用することを特徴とするものである。
【００４５】
具体的には、本発明の再生方法は、表面処理またはその前処理で発生した表面処理排液を再生するものであり、中和工程、水回収工程、及び電気透析工程の３工程を順番に行うものである。
なお、好ましくは、上述した中和工程の前に、表面処理排液に含まれる異物であって、油脂、有機酸、または重金属イオンを含むものを除去する異物除去工程を設けると良い。
【００４６】
次に、本発明の表面処理排液の再生方法を構成する各工程を詳しく説明する。
異物除去工程は、上述した炭素繊維フィルタユニット、カチオン樹脂ユニット、有機物分解ユニット、及び油分吸着ユニットの４つのユニットから構成された異物除去ユニット１３（異物除去循環ライン８）で、異物を除去する工程である。この異物除去工程で除去される異物には、例えば埃、めっき滓のように５００ｎｍ〜２μｍ程度の比較的大きなサイズの固形粒子、ビスマス、鉛、亜鉛、銅、鉄などのような重金属イオン、光沢剤や安定剤のように表面処理排液中に含有されている有機酸、あるいは有機酸が還元されて形成されたアルデヒド類、エマルジョンとして存在している油脂（油分）がある。この異物除去工程では異物を除去した後、除去済みの表面処理排液を再び異物除去槽７に帰還させるという処理を繰り返すことで、表面処理排液を循環させつつ徐々に異物を除去している。このようにして異物が除去された表面処理排液は、異物除去槽７の下部に設けられた流路を通じて中和槽３に送られ、中和槽３で中和工程が行われる。
【００４７】
中和工程は、異物除去工程で異物が除去された表面処理排液に対して、中和剤２を用いて中和を行う工程である。この中和工程は、中和槽３に貯留された表面処理排液のｐＨを計測し、計測されたｐＨが６．５、好ましくはｐＨが６．８より大きくなるように所定量の中和剤２を加えるものである。中和工程で加えられる中和剤２は、後述する電気透析工程で得られるアルカリコンパートメント２０（陰極３２側）に分離された溶液が新たなアルカリ性の中和剤２として用いられる。
【００４８】
このようにして中和工程で中和された表面処理排液は、Ｒ．Ｏメンブランを使用するに適したｐＨが６．５以上、好ましくはｐＨが６．８以上の範囲にｐＨ調整された後、Ｒ．Ｏメンブランフィルタユニット４に送られ、このＲ．Ｏメンブランフィルタユニット４で水回収工程が行われる。
水回収工程は、Ｒ．Ｏメンブランフィルタユニット４を用いて、水分（純水）と、水分子以外の化学種とを分離するものであり、表面処理排液の濾液を純水として回収すると共に、濾別された表面処理排液を濃縮した濃縮排液として得るものである。具体的には、Ｒ．Ｏメンブランフィルタユニット４には孔径が０．３ｎｍ〜１ｎｍ、好ましくは０．６ｎｍ〜０．８ｎｍとされたＲ．Ｏメンブランが用いられ、またＲ．Ｏメンブランの膜間に８〜１０ｂａｒの圧力が加えられており、表面処理排液を濾過できるようになっている。
【００４９】
具体的には、Ｒ．Ｏメンブランフィルタユニット４で濾過された透過液（濾液）は中和槽３に帰還させられ、中和槽３からオーバーフロー槽９に送られ、オーバーフロー槽９からカチオン吸着フィルタ２５に送られる。そして、カチオン吸着フィルタ２５でナトリウムイオンを除去された後、純水として利用される。
一方、Ｒ．Ｏメンブランフィルタユニット４で保留された濃縮排液は電気透析ユニット５に送られ、電気透析ユニット５の原水コンパートメント２６に供給される。そして、電気透析ユニット５において、電気透析工程が行われる。
【００５０】
電気透析工程は、水回収工程で濃縮された濃縮排液を原水コンパートメント２６に取り込み、アニオン選択透過膜２７を介して酸コンパートメント２１のアニオンと、カチオン選択透過膜２８を介してアルカリコンパートメント２０のカチオンとに分離するものである。
すなわち、原水コンパートメント２６に流入した濃縮排液に含まれるナトリウムイオンや重金属イオンなどのカチオン（正イオン）は、アルカリコンパートメント２０に設けられた陰極３２に静電的に誘引され、カチオン選択透過膜２８を通ってアルカリコンパートメント２０に送られる。そして、単体金属として析出しやすい重金属イオンだけが陰極３２で析出する。その結果、アルカリコンパートメント２０には、アルカリ性の溶液が蓄積される。
【００５１】
一方、原水コンパートメント２６に流入した濃縮排液に含まれる塩素イオン、硫酸イオンなどのアニオン（負イオン）は、酸コンパートメント２１に設けられた陽極３３に静電的に誘引され、アニオン選択透過膜２７を通って酸コンパートメント２１に送られる。その結果、酸コンパートメント２１には、酸性の溶液だけが蓄積される。このように蓄積された酸性の溶液は、別途に表面処理液や前処理液の建浴などに用いられる。
【００５２】
このようにして電気透析工程で、アルカリコンパートメント２０に分離されたアルカリ性の溶液は、上述した中和工程に送られて、中和工程において表面処理排液を中和するアルカリ性の中和剤２として用いられる。
例えば、中和工程で表面処理排液が酸性に偏っている場合、アルカリコンパートメント２０に分離されたアルカリ性の成分を中和剤２として中和工程に送る。そして、中和槽３に貯留された表面処理排液のｐＨを中和剤供給部６のｐＨメータ２２で計測し、流量調整弁３０を用いて所定量だけ中和剤２を中和槽３に供給すれば、中和槽３の表面処理排液のｐＨを６．５以上、好ましくはｐＨを６．８以上に調整することが可能となり、電離した塩素イオンによる逆浸透膜フィルタの浸食を抑制することが可能となる。
【００５３】
このように電気透析工程で分離されたアルカリ性の溶液を中和剤２として用いれば、中和剤２を別途用意したり追加で投入したりする必要が無くなり、コストや手間をかけずに表面処理排液のｐＨを中性領域に調整することが可能となる。
また、表面処理排液のｐＨが６．５以上に調整されているため、Ｒ．Ｏメンブランブランフィルタユニット４を用いることが可能となり、表面処理排液から純水を回収することが可能となる。
【００５４】
さらに、純水の回収によって表面処理排液の濃度を高めることができるので、表面処理排液から酸やアルカリの有価成分を回収することも可能となり、完全にクローズドな資源の再利用が可能となる。
【実施例】
【００５５】
次に、実施例を用いて、本発明の再生装置１及び再生方法の作用効果を、より詳しく説明する。
実施例は、ＰＣＢ回路のボンディングなどに用いられる触媒付与液（パラジウムコロイド溶液）の排液を表面処理排液としたものである。この触媒付与液は、塩化スズ（II）と
塩化パラジウム（II）とを主体として、塩酸でｐＨを２．４〜２．７に調整されている。
【００５６】
この触媒付与液を、表面処理排液として、次の再生装置１で再生させた。なお、再生装置１に用いられるＲ．Ｏメンブランユニットは「ＲＷ３０」（ダウケミカル社製）（孔径０．６ｎｍ〜０．８ｎｍ）、炭素繊維フィルタユニットは濾過サイズが５００ｎｍのフィルタであり、またカチオン樹脂ユニットはビスマス、鉛、亜鉛、鉄、銅を酸性領域で吸着し、１ｐｐｍ以下に低減可能なものである。また、有機物分解ユニットは２５３ｎｍのＵＶライトの照射下で、オゾンを１mol/lで発生するものであり、油分吸着ユニットはα−ゼオライトを圧縮成型した８mmφの球状粒子を多数カートリッジ内に充填したものである。
【００５７】
さらに、電気透析ユニット５は、酸コンパートメント２１に設けられた陽極３３とアルカリコンパートメント２０に設けられた陰極３２との間に、１５Ｖの直流電位差を付与可能なものである。
上述した再生装置１を用いて表面処理排液を再生した場合に、表面処理排液中に含まれる有価の成分、つまりＳｎ、Ｐｄがどの程度の回収率で回収されるかを計測した。なお、処理は実験日を変えて、４回〜６回に分けて行っている。触媒付与液を再生した結果を表１に示す。
【００５８】
【表１】
2014234540.tif 000003
【００５９】
表１の「電導率」の結果に着目すると、「回収された純水」の電導率の結果は、「再生前」の電導率に比して最大で５ms/cm2以下に下がっており、表面処理排液から表面処理液や前処理液の建浴に用いることができる程度の純水（ＤＩ水）が再生されていることが明らかであり、純水として極めて純度が高い水を回収できていることが分かる。
また、「Ｓｎ」や「Ｐｄ」の「回収率」の結果に着目すると、少なくとも原液の３０％以上の化学種が回収できており、表面処理排液からＳｎ、Ｐｄなどの有価な金属が確実に回収されていることが明らかである。
【００６０】
これらの結果から、上述した再生方法を行うことで、逆浸透膜フィルタの浸食を防止しつつ表面処理排液に含まれていたＳｎ、Ｐｄなどの金属などの有価成分を確実に回収し、表面処理排液から表面処理液や前処理液の建浴に用いることができる程度の純水を取り出すことができると判断され、表面処理排液から有価成分を完全にクローズドの状態で回収できることがわかる。
【００６１】
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操作手順、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
【符号の説明】
【００６２】
１    再生装置
２    中和剤
３    中和槽
４    Ｒ．Ｏメンブランフィルタユニット
５    電気透析ユニット
６    中和剤供給部
７    異物除去槽
８    異物除去循環ライン
９    オーバーフロー槽
１０    配管（異物除去槽に表面処理排液を取り込む配管）
１１    配管（電気透析ユニットからの返送配管）
１３    異物除去ユニット
１４    ライン入口
１５    ポンプ
２０    アルカリコンパートメント
２１    酸コンパートメント
２２    ｐＨメータ
２３ａ  第１のＲ．Ｏメンブラン
２３ｂ  第２のＲ．Ｏメンブラン
２４ａ  第１の循環回収系統
２４ｂ  第２の循環回収系統
２５    カチオン吸着フィルタ
２６    原水コンパートメント
２７    アニオン選択透過膜
２８    カチオン選択透過膜
３０    流量調整弁
３１    制御手段
３２    陰極
３３    陽極
３４    ライン出口
【図２】
2014234540.tif 000004
【図１】
2014234540.tif 000005