(57)【要約】  【課題】装置構造が簡単で小型化でき、設置コスト及びランニングコストを低減でき、しかも操作が簡単で安定して正確な常時監視ができる液中の陰イオン検出方法及び検出装置を提供すること。  【解決手段】陽極室と陰極室の間に陽イオン交換体が充填された脱塩室を備え、該陽極室、陰極室及び脱塩室には、それぞれ液の流入配管と流出配管が配設された電気再生式脱陽イオン装置と、該脱塩室流出配管に付設される該処理液の導電率又は比抵抗を測定する測定器と、を備えるものであって、該脱塩室に充填される陽イオン交換体は、その全部又は一部が、互いにつながっているマクロポアとマクロポアの壁内に平均径が１〜１０００μｍのメソポアを有する連続気泡構造を有する有機多孔質陽イオン交換体である陰イオン検出装置。【選択図】  図１
2006167568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料液を電気再生式脱陽イオン装置の脱塩室に通液して、該試料液中の陽イオンを除去した後、該液中の陰イオンを測定する陰イオン検出装置において、該脱塩室に充填される陽イオン交換体は、その全部又は一部が、互いにつながっているマクロポアとマクロポアの壁内に平均径が１〜１０００μｍのメソポアを有する連続気泡構造を有し、全細孔容積が１〜５０ｍｌ/ｇであり、陽イオン交換基が均一に分布され、陽イオン交換容量が０．５ｍｇ当量/ｇ乾燥多孔質体以上の有機多孔質陽イオン交換体であることを特徴とする液中の陰イオン検出方法。
【請求項２】
前記陽イオン交換体は、前記有機多孔質陽イオン交換体と粒状陽イオン交換樹脂の混床陽イオン交換体であることを特徴とする請求項１記載の液中の陰イオン検出方法。
【請求項３】
発電所の復水器の冷却水のリークを測定することを特徴とする請求項１又は２記載の液中の陰イオン検出方法。
【請求項４】
陽極室と陰極室の間に陽イオン交換体が充填された脱塩室を備え、該陽極室、陰極室及び脱塩室には、それぞれ液の流入配管と流出配管が配設された電気再生式脱陽イオン装置と、
該脱塩室流出配管に配設される該処理液の導電率又は比抵抗を測定する測定器と、
を備えるものであって、該脱塩室に充填される陽イオン交換体は、その全部又は一部が、互いにつながっているマクロポアとマクロポアの壁内に平均径が１〜１０００μｍのメソポアを有する連続気泡構造を有し、全細孔容積が１〜５０ｍｌ/ｇであり、陽イオン交換基が均一に分布され、陽イオン交換容量が０．５ｍｇ当量/ｇ乾燥多孔質体以上の有機多孔質陽イオン交換体であることを特徴とする液中の陰イオン検出装置。
【請求項５】
前記陽イオン交換体は、前記有機多孔質陽イオン交換体と粒状陽イオン交換樹脂の混床陽イオン交換体であることを特徴とする請求項４記載の液中の陰イオン検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液中の陰イオン検出方法及び検出装置に係り、特に、火力及び原子力発電所における復水器の冷却水（海水）のリークを感知できる塩素イオンに代表される陰イオンの検出方法及び検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、火力及び原子力発電所では、ボイラーで発生した高温、高圧の水蒸気を蒸気タービンに導き、蒸気タービンからの排蒸気は復水器で凝縮して水とし、この復水を再びボイラー給水として使うという水循環を行っている。循環水中には、腐食生成物などの不純物が蓄積してくるので、定常運転時には該腐食生成物などの不純物を除去し、また以下に述べる海水リーク時には塩化ナトリウムを主成分とする不純物を一定時間捕捉して循環水系統を保護するために、復水脱塩装置が設置されている。この循環系での復水器は、蒸気側が減圧されており、冷却水に海水が用いられるので、復水器細管にピンホールが生じたような場合には、海水が蒸気側に侵入し、塩類濃度が著しく上昇する。その結果、復水脱塩装置の負荷が大きくなり、海水リーク量が多くなると、この脱塩装置の許容範囲を越えてしまう。そこで、検塩装置により海水のリークを検知することが必要になる。海水リークを検知する方法としては、ナトリウムモニター、原子吸光法等による方法や導電率を測定する方法が知られている。
【０００３】
ナトリウムモニターは、イオン選択性のガラス電極を用いたものである。このため、低濃度領域での感度は電極の起電力の低下により、ネルンストの式からずれて小さくなるし、照合電極の電極液として塩化カリウム溶液が使用されるため、試料水側に拡散したカリウムイオンによりプラスの誤差を与えることがある。また、クラッドと呼ばれる鉄の酸化物及び水酸化物により電極表面が汚染され、感度が低下してくる等の欠点をもっている。
【０００４】
原子吸光等の分析は、分析装置が現場に設置できるようなポータブル型がないので、試料水をサンプリングして持ち帰り、分析しなければならないため、海水リーク監視の上では特に重要な常時監視ができない。また、イオンの定量分析方法としては、イオンクロマト法が一般に用いられているが、試薬の調整等の手間を必要とし、原子吸光と同様に高価な装置である。
【０００５】
比抵抗又は導電率を測定する方法では、カチオン交換樹脂が必要となる。一般に循環水は系内の配管等の腐食を抑制するために、定常運転時において１ｍｇＮＨ３/ｌ程度のアンモニアを、デイリー・スタート・ストップ（ＤＳＳ）など１日以内または１日程度の停止時には、２ｍｇＮＨ３/ｌ程度のアンモニア及び５０μｇＮ２Ｈ４/ｌ程度のヒドラジンを、ウィークリー・スタート・ストップ（ＷＳＳ）などの２〜３日程度の停止時には、２ｍｇＮＨ３/ｌ程度のアンモニア及び１０ｍｇＮ２Ｈ４/ｌ程度のヒドラジンを添加しており、いずれの場合においても比抵抗が低く導電率が高いので、微量の海水リークにより、塩濃度が多少上昇した程度では、そのまま測定した値の変化はごく小さく海水リークを知ることは難しい。そこで、再生形のカチオン交換樹脂に通水し、もともと存在した陽イオンのアンモニア、ヒドラジンと海水リークにより混入するナトリウムイオン等の陽イオン成分を除去した後、主としてＨＣｌによる酸比抵抗又は酸導電率を測定する方法が一般的となっている。しかしながら、この方法では、カチオン交換樹脂は、いずれ貫流容量に達するため、定期的に再生作業や樹脂交換作業が必要になり、再生又は交換作業や樹脂コストなどが問題となる。特にＰＷＲ型原子力発電所においては、現在、系統内の鉄負荷低減を目的に高ｐＨ運用が検討されており、従来の復水水質に比べ１０倍以上のアンモニア又はＥＴＡ濃度にて運用されることになるため、前述の樹脂再生や交換作業頻度が非常に高くなり、実運用上問題となる可能性がある。
【０００６】
この問題を解決するものとして、特開平９−２１０９４３号公報には、陽極室と陰極室の間に、２枚の陽イオン交換膜で仕切られた陽イオン交換体が充填された脱陽イオン室を設け、前記陽極室と陰極室及び脱陽イオン室には、それぞれ水の導入経路と処理水の排出経路が配され、脱陽イオン室からの処理水の排出経路に、該処理水の比抵抗又は導電率を測定する測定器を配備する水中の陰イオンの検出装置が開示されている。この陰イオン検出装置によれば、イオン交換樹脂等の交換を必要とせず、また、クラッド等の固形浮遊物による汚染の影響を受けず、操作が簡単で安定して正確な測定ができ、しかも安価な装置とすることができる。
【０００７】
しかしながら、特開平９−２１０９４３号公報記載の水中の陰イオンの検出装置において、イオン交換体として、例えばスチレンとジビニルベンゼンの共重合体にスルホン酸基を導入した粒子径０．２ 〜０．５ｍｍ程度の球状カチオン交換樹脂のみを充填した場合には、以下のような問題があった。すなわち、発電所復水を試料水とした場合、除去すべき陽イオンは、アンモニアやヒドラジンといった弱塩基性成分が大部分を占める。これらの弱塩基性成分は、陽イオン交換樹脂内部においては、スルホン酸基とイオン対を形成するためイオン化しており、電気再生式脱陽イオン装置に印加される直流電圧によって泳動可能であるが、該泳動によってスルホン酸基を離脱すると、該弱塩基性成分固有の解離定数に従って、その多くは非解離状態となり、再びスルホン酸基に捕捉されてイオン解離するまでは、印加される直流電圧による電気的泳動を行うことなく試料水中を拡散する。該拡散が陽イオン交換樹脂内部において行われるときは、スルホン酸基が比較的均一に、かつ密に存在しているので、弱塩基性成分の該拡散による移動は狭い範囲に限定されるが、イオン交換樹脂の粒子界面においては、弱塩基性成分は一時的にスルホン酸基の存在しない試料水中に出て、再びイオン交換樹脂粒子に捕捉されるまでの比較的長い距離を直流電圧の影響を受けずに拡散することになり、この結果、陽イオン交換樹脂充填層における弱塩基性成分吸着ゾーンは、試料水通水方向に広がってしまう。このため、従来の電気再生式脱陽イオン装置では、前記の弱塩基性成分吸着ゾーンの広がりを考慮して、イオン交換樹脂充填層を大きくする必要があった。すなわち、従来の電気再生式脱陽イオン装置では、装置の大型化や費用の増加は避けられないという問題があった。
【０００８】
また、従来の球状イオン交換樹脂を充填した電気再生式脱陽イオン装置では、前記のように弱塩基性成分が非解離状態で電気的泳動をしていない時間があり、かつ球状イオン交換樹脂のため粒子同士の接触面積が小さいので解離状態で電気的に泳動するイオンにおいても、その流れが該粒子界面の接点部に集中してイオン移動の阻害要因となり、吸着イオンの系外排除を遅くさせる要因となっている。これを補うために従来の電気再生式脱陽イオン装置では、高電流値で運転する必要があり、目的とする弱塩基性成分の移動の他に、大過剰に与えられた電流が水の解離に消費され、消費電力が大となってランニングコストの増加を招くという問題があった。
【０００９】
一方、特開２００２−３０６９７６号公報には、互いにつながっているマクロポアとマクロポアの壁内に平均径が１〜１,０００μm のメソポアを有する連続気泡構造を有し、全細孔容積が１〜５０ｍｌ／ｇであり、イオン交換基が均一に分布され、イオン交換容量が０．５ｍｇ当量／ｇ乾燥多孔質体以上の多孔質イオン交換体を脱塩室に充填した電気式脱イオン水製造装置が開示されている。この有機多孔質イオン交換体は、モノリス形状のスポンジ状であり、細孔容積や比表面積が格段に大きいため吸着能力に優れる。しかしながら、特開２００２−３０６９７６号公報には、該モノリスが陰イオン検出装置で用いる電気再生式脱陽イオン装置の陽イオン交換体に好適であることの記載はなく、ましてや小型化が可能である旨の記載はない。
【特許文献１】特開平９−２１０９４３号公報（請求項１）
【特許文献２】特開２００２−３０６９７６号公報（請求項１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、本発明の目的は、前記した従来技術の問題点を解決し、装置構造が簡単で小型化でき、設置コスト及びランニングコストを低減でき、しかも操作が簡単で安定して正確な常時監視ができる液中の陰イオン検出方法及び検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
かかる実情において、本発明者らは鋭意検討を行った結果、液中の陽イオンを除去する手段として、連続気泡構造を有する有機多孔質陽イオン交換体を脱塩室の陽イオン交換体の一部又は全部とする電気再生式脱陽イオン装置を用いれば、装置構造が簡単で小型化でき、設置コスト及びランニングコストを低減でき、しかも操作が簡単で安定して正確な常時監視ができること等を見出し、本発明を完成させた。
【００１２】
すなわち、本発明は、試料液を電気再生式脱陽イオン装置の脱塩室に通液して、該試料液中の陽イオンを除去した後、該液中の陰イオンを測定する陰イオン検出装置において、該脱塩室に充填される陽イオン交換体は、その全部又は一部が、互いにつながっているマクロポアとマクロポアの壁内に平均径が１〜１０００μｍのメソポアを有する連続気泡構造を有し、全細孔容積が１〜５０ｍｌ/ｇであり、陽イオン交換基が均一に分布され、陽イオン交換容量が０．５ｍｇ当量/ｇ乾燥多孔質体以上の有機多孔質陽イオン交換体である液中の陰イオン検出方法を提供するものである。
【００１３】
また、本発明は、陽極室と陰極室の間に陽イオン交換体が充填された脱塩室を備え、該陽極室、陰極室及び脱塩室には、それぞれ液の流入配管と流出配管が配設された電気再生式脱陽イオン装置と、該脱塩室流出配管に付設される該処理液の導電率を測定する測定器と、を備えるものであって、該脱塩室に充填される陽イオン交換体は、その全部又は一部が、互いにつながっているマクロポアとマクロポアの壁内に平均径が１〜１０００μｍのメソポアを有する連続気泡構造を有し、全細孔容積が１〜５０ｍｌ/ｇであり、陽イオン交換基が均一に分布され、陽イオン交換容量が０．５ｍｇ当量/ｇ乾燥多孔質体以上の多孔質陽イオン交換体である液中の陰イオン検出装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、多孔質陽イオン交換体充填層における弱塩基性成分吸着ゾーンは、陽イオン交換体として粒状陽イオン交換樹脂を用いる場合に比べて、１/３〜１/２程度短く、小型で装置構造を簡略化でき、設置コスト及びランニングコストを低減でき、しかも操作が簡単で安定して正確な常時監視ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明において、試料液としては、該液中の陰イオンを検出、定量しようとする液体であれば特に制限されず、例えば、火力又は原子力発電所における復水のようにアンモニア、ヒドラジン又はＥＴＡのような弱塩基性の陽イオンを多く含む試料液中の陰イオンの測定に好適に用いることができる。本発明の液中の陰イオン検出装置は、海水リークの常時監視という目的から、発電所の復水循環主系統の内、復水器から復水脱塩装置に至る間の復水中の酸導電率の監視が最も重要であるが、これに加えて、低圧ヒーター、高圧ヒーター、脱気器、ボイラー（ＰＷＲ型電子力発電所においては蒸気発生器）給水などの復水器出口以外の復水循環主系統、および低圧ヒータードレンや高圧ヒータードレンのような副次的配水系統から採取された水も測定対象とすることができる。
【００１６】
本発明で用いる電気再生式脱陽イオン装置において、脱塩室の少なくとも一部に充填される有機多孔質陽イオン交換体（以下、単に、「多孔質陽イオン交換体」とも言う）としては、特に制限されず、例えばモノリス状多孔質陽イオン交換体（以下、単に「モノリス」とも言う）、繊維状多孔質陽イオン交換体及び粒子凝集型多孔質陽イオン交換体等が挙げられ、このうち、モノリスが、イオン交換基が均一に分布し、イオン排除がすみやかに行われることから好ましい。
【００１７】
モノリスとしては、互いにつながっているマクロポアとマクロポアの壁内に平均径が１〜１０００μｍ、好ましくは１０〜１００μｍのメソポアを有する連続気泡構造を有し、全細孔容積が１〜５０ｍｌ/ｇ 、好ましくは４〜２０ｍｌ/ｇであり、イオン交換基が均一に分布され、イオン交換容量が０．５ｍｇ当量/ｇ乾燥多孔質体以上のものが挙げられる。モノリスのその他の物性及びその製造方法は、例えば特開２００３−３３４５６０号公報に開示されている。
【００１８】
陽イオン交換体としてモノリスを用いれば、細孔容積や比表面積を格段に大きくすることができる。このため、電気再生式脱陽イオン装置の脱イオン効率が著しく向上し非常に有利である。また、モノリスの全細孔容積が１ｍｌ/ｇ未満であると、単位断面積当りの通水量が小さくなってしまい、処理能力が低下してしまうため好ましくない。一方、全細孔容積が５０ｍｌ/ｇを超えると、骨格部分の占める割合が低下し、多孔質体の強度が著しく低下してしまうため好ましくない。全細孔容積が１〜５０ｍｌ/ｇであるモノリスを電気再生式脱陽イオン装置のイオン交換体として使用した場合、多孔質体の強度と脱イオン効率を共に満足したものとすることができる点で好ましい。また、モノリスのイオン交換容量が０．５ｍｇ当量/ｇ乾燥多孔質体未満であると、イオン吸着容量が不足して好ましくない。また、イオン交換基の分布が不均一であると、多孔質陽イオン交換体内のイオン移動が不均一となり、吸着されたイオンの迅速な排除が阻害されるので好ましくない。
【００１９】
繊維状多孔質イオン交換体としては、例えば特開平５−６４７２６号公報に記載の単繊維や単繊維の集合体である織布及び不織布、さらにこれらの加工品に放射線グラフト重合を利用してイオン交換基を導入し、加工成形したものが挙げられる。また、粒子凝集型多孔質イオン交換体としては、例えば特開平１０−１９２７１６号公報、特開平１０−１９２７１７号公報に記載の熱可塑性ポリマーと熱硬化性ポリマーの混合ポリマー、あるいは架橋性ポリマーを用いてイオン交換樹脂粒子を結合し、加工成形したものが挙げられる。
【００２０】
また、陽イオン交換体は、前記多孔質陽イオン交換体と粒状陽イオン交換樹脂の混床イオン交換体であってもよく、この場合、例えば、電気再生式脱陽イオン装置において、被処理水流入側にモノリスを配置し、下流側に従来の粒状イオン交換樹脂を充填した場合、該モノリスの迅速な吸着とイオン排除を備えながら、粒状イオン交換樹脂の大きな充填体積あたりの交換容量のために、発電所における定期点検時の満水保管後の立上げ運転時や、デイリー・スタート・ストップ（ＤＳＳ）、ウィークリー・スタート・ストップ（ＷＳＳ）などに伴う被処理水中の陽イオン流入量の変動に対しても、より安定した脱陽イオン処理を行うことが可能となり、汎用性の高い陰イオン検出装置が得られる点で好ましい。前記多孔質陽イオン交換体と粒状陽イオン交換樹脂の充填割合としては、特に制限されないが、モノリス：粒状陽イオン交換樹脂が、体積割合で１：０．５〜１：１０である。
【００２１】
また、陽イオン交換体は、脱塩領域を形成する陽イオン交換体部と、該脱塩領域のイオン排除側に隣接して配設される被処理液の一部が透過する多孔質陽イオン交換体からなる複合イオン交換体であれば、脱塩室と電極室を区画するイオン交換膜を省略することができる点で好ましい。陽イオン交換体部としては、モノリスや陽イオン交換樹脂が挙げられる。複合イオン交換体において、多孔質陽イオン交換体の通液抵抗は、該脱塩領域を形成する陽イオン交換体部の通液抵抗より大きいものが、別途の特段の流路分配手段を設けることなく、脱塩領域に流入した試料液の大部分が脱カチオン液として脱塩領域から流出し、被処理液の一部が液透過領域に透過する点で好ましい。なお、液透過領域から透過した流出液の流路に流量調節手段を配設すれば、該流量調節手段によって、透過液と脱イオン液の流量をより所望の割合に調整することができる。液透過領域から透過した流出液の流路に流量調節手段を配設する場合、液透過領域に装填される多孔質イオン交換体の通液抵抗は、脱塩領域に充填される陽イオン交換体部の通液抵抗と同じであってもよい。例えば、脱塩領域及び液透過領域共に、モノリスを使用する場合、脱塩領域及び液透過領域に亘る形状に加工された単一モノリスを使用することができる。これによれば、脱塩領域用モノリスと液透過領域用モノリスをそれぞれ個別に製造する必要がない点で都合が良い。被処理液の流量に対する液透過領域を透過する透過液の流量比率は、例えば２〜３０％、好ましくは４〜３０％である。
【００２２】
また、脱塩室の少なくとも一部に充填される多孔質陽イオン交換体は、国際公開ＷＯ  ０２／０８３７７０  Ａ１に記載された複合多孔質イオン交換体を使用することができる。該複合多孔質イオン交換体は、前記モノリスの少なくとも一方の表面に、該モノリスと一体的に形成され、イオン交換基を保有するためにイオンの移動は可能であるが、実質的に水を透過しない緻密層を有するものである。このような複合多孔質イオン交換体を陽イオン交換体として使用する場合には、前記の電気再生式脱陽イオン装置の構成の内、イオン交換膜の一部または全部を省略し、装置構成をより簡略化することもできる。
【００２３】
本発明の実施の形態における陰イオンの検出装置を図１を参照して説明する。図１は陰イオンの検出装置の一例を示す概略構成図である。図１において、陰イオンの検出装置１０は、電気再生式脱陽イオン装置１０ａと、脱塩室流出配管３２に配設される処理液の導電率又は比抵抗を測定する測定器１０ｂとからなり、電気再生式脱陽イオン装置１０ａは、陽極室１と陰極室２の間に、二枚のカチオン交換膜５、５で区画された陽イオン交換体３が充填される脱塩室４を備え、陽極室１、陰極室２及び脱塩室４には、それぞれ液の流入配管１１、２１、３１と流出配管１２、２２、３２が配設されている。
【００２４】
図１において、脱塩室４は、被処理液流入側にモノリス３５が、処理液流出側には球状陽イオン交換樹脂３６が、それぞれ、充填体積比率１：１で充填されている。すなわち、モノリス３５と球状陽イオン交換樹脂３６は通水方向にモノリス相と球状陽イオン交換樹脂層が積層された層状体である。モノリスとイオン交換樹脂との層状体は、モノリスがスポンジ状の一体構造物であるため、イオン交換樹脂と混ざることがなく、室内においてイオン交換膜等の区画手段を用いなくとも相状に充填できる。また、被処理水流入配管３１は脱塩室の陰極側のカチオン交換膜近傍に流入口がくるように付設され、処理水流出配管３２は脱塩室の陽極側のカチオン交換膜近傍であって、流入口から遠い側に流出口がくるように付設されている。これにより、直流電場の印加は、排除されるイオンが該陽イオン交換体内における通水方向に対して逆方向に泳動するため、被処理液中の陽イオンを確実に除去できる。また、陰極室流入配管２１は脱塩室流入配管３１から分岐しており、陽極室流入配管１１は測定器流出配管１６と接続している。
【００２５】
図１の陰イオンの検出装置１０において、被処理液が脱塩室４に流入すると、試料中に含まれるアンモニアやヒドラジン成分はカチオン交換体３に捕捉され、カチオン交換膜５を透過し、陰極室２に移動し、陰極水である試料液と共に系外へ排出される。陽極室１の陽極水は測定器１０ｂの流出水であり、これには水素イオン以外の陽イオン成分はなく陽極室１から脱塩室４へは水素イオン以外に移動はない。このため、処理水は水素イオン以外の陽イオン成分の混入はない。ここで、試料液に少量の塩化ナトリウムが混入した場合、例えば１ｍｇＮＨ３/ｌ中の数μｇＮａＣｌ/ｌの増加であるため、試料液自身の導電率はほとんど変化しない。一方、処理水はアンモニアやヒドラジンなどのカチオン成分は除去されるもののＣｌ−は除去されない。従って、導電率はＣｌ−が混入した分だけ変化する。この導電率は酸導電率の変化であるため、当該変化量は同当量のＮａＣｌの変化よりも大きい。なお、導電率は比抵抗の逆数であり、どちらを測定してもよい。
【００２６】
本発明の陰イオンの検出装置は、図１の陰イオン検出装置に限定されず、例えば、前記の脱塩領域と液透過領域を備えた複合イオン交換体又は緻密層を備えた複合多孔質イオン交換体を使用すれば、二枚のカチオン交換膜の設置を省略することができ、更にコストを低減できる。また、脱塩室中、被処理液の流通方向は直流電場の印加が、排除されるイオンが該陽イオン交換体内における通水方向に対して直行方向であってもよい。また、陽極水は、陰イオン測定器の流出水ではなく、別途の配管から供給される純水であってもよい。
【００２７】
本発明の陰イオンの検出装置の電気再生式脱陽イオン装置の脱塩室の全部に多孔質陽イオン交換体、特にモノリスを充填した場合、該モノリスは連続気泡構造を有する多孔質体であるため、その充填層には、従来の粒状イオン交換体充填層に見られるような粒子界面は存在せず、該充填層全体にわたって均一に陽イオン交換基が存在する。したがって、流入する被処理水中のアンモニアやヒドラジンなどのカチオン成分のイオン交換体への吸着が迅速で、かつ吸着されたカチオン成分は、該充填層全体に連続して存在する陽イオン交換基上をほぼ解離状態のまま、電気的に泳動して速やかに系外に排出される。カチオン成分の速やかな吸着と排除により、陰イオンの検出装置は、安定して正確な常時監視が可能で、かつ構造が簡単で且つ小型化でき安価に製造できる。また、更に被処理水流入側にモノリスを配置し、下流側に従来の粒状イオン交換樹脂を充填した場合、該モノリスの迅速な吸着とイオン排除を備えながら、粒状イオン交換樹脂の大きな充填体積当りの交換容量のために、発電所における定期点検時の満水保管後の立上げ運転時や、ＤＳＳ、ＷＳＳなどに伴う被処理水中の陽イオン流入量の変動に対しても、より安定した脱陽イオン処理を行うことが可能となる。
【００２８】
次に、実施例を挙げて、本発明を更に具体的に説明するが、これは単に例示であって本発明を制限するものではない。
【実施例１】
【００２９】
（陰イオン検出装置）
図１に示した装置が安定して正確な被検水中の陰イオンの検出定量ができることを確認した。陰極にはＳＵＳ３０４製の網目板を、陽極にはチタン製網目板に白金を被覆したものを用い、二枚の陽イオン交換膜５、５に密着させて配置した。二枚の陽イオン交換膜５、５は、いずれもスチレン−ジビニルベンゼン共重合体母体にスルホン酸基を導入した強酸性陽イオン交換膜（ネオセプタ ＣＭＸ（徳山曹達社製））を使用した。両電極のイオン交換膜接触面との反対側をそれぞれ陰極室２、陽極室１とした。前記二枚の陽イオン交換膜５、５で仕切られた脱陽イオン室４には、被処理水流入側にモノリス３５を充填し、下流側にスチレン−ジビニルベンゼン共重合体母体にスルホン酸基を導入した球状強酸性陽イオン交換樹脂３６（アンバーライトＩＲ１２０Ｂ）を充填した。脱陽イオン室形状は、５０ｍｍ×５０ｍｍ×１００ｍｍの直方体であり、モノリス３５及び球状強酸性陽イオン交換樹脂３６を体積比で１：１で充填した。前記モノリス３５のイオン交換容量は、乾燥多孔質体換算で４．０ｍｇ当量/ｇであり、ＥＰＭＡを用いた硫黄原子のマッピングにより、スルホン酸基が多孔質体に均一に導入されていることを確認した。また、ＳＥＭ観察の結果、この多孔質体の内部構造は、連続気泡構造を有しており、平均径３０μｍのマクロポアの大部分が重なり合い、マクロポアとマクロポアの重なりで形成されるメソポアの直径の平均値は５μｍ、全細孔容積は、１０．１ｍｌ/ｇであった。脱陽イオン室４からの処理水流出配管３２を導電率計１０ｂ（フォックスボロ製８７５ＣＲ（モニター）、同８７１ＣＣ（センサー））に接続し、該導電率計１０ｂからの流出水を陽極室１の入口に接続して、陰イオン検出装置１０を構成した。
【００３０】
（陰イオン検出方法）
陰イオン検出装置１０を用いて、発電所の定常運転時における海水リーク検知能を模擬水によって確認した。被処理水としては、比抵抗１８．２ＭΩ・ｃｍ純水にアンモニアを濃度１ｍｇＮＨ３/ｌとなるように溶解し、海水リークを模擬するために、前記アンモニア水に更に塩化ナトリウムを０．１〜１００μｇ/ｌの濃度となるように適宜変化させて用いた。被処理水の流量は、５０ｌ/ｈであり、陽極、陰極間に印加した直流電流は１．０Ａ、電圧は４０Ｖであった。結果を表１に示す。表１より陰イオン検出装置１０は、塩化ナトリウム５μｇ/ｌを検出、定量可能であり、火力および原子力発電所における海水リークの連続監視装置として、充分な性能を有していることがわかる。
【００３１】
【表１】
2006167568.tif 000003
【実施例２】
【００３２】
更に、火力発電所におけるウィークリー・スタート・ストップ（ＷＳＳ）を想定し、被処理水中の陽イオン濃度が高い場合にも陰イオン検出装置１０が安定して脱陽イオン性能を発揮することを確認した。すなわち、被処理水中の陽イオンをアンモニア２ｍｇＮＨ３/ｌ、ヒドラジン１０ｍｇＮ２Ｈ４/ｌとし、塩化ナトリウム無配合とし、運転時間１０００時間とした以外は、実施例１と同様の陰イオン検出装置を用い、同様の方法で行った。その結果、１０００時間に渡る連続運転で、処理水導電率は０．０６μＳ/ｃｍ以下を保持し、本例の陰イオン検出装置が被処理水中の陽イオン負荷上昇時にも、安定して脱陽イオン処理が可能であることを確認した。
【００３３】
比較例１
モノリスと球状強酸性陽イオン交換樹脂の体積比１：１の充填に代えて、該室内全体に球状強酸性陽イオン交換樹脂（アンバーライトＩＲ１２０Ｂ）を充填した以外は、実施例１と同様の陰イオン検出装置を用い、前記被処理水中の陽イオン負荷上昇時の脱陽イオン性能確認と同様の条件で運転を行った。その結果、処理水導電率は運転開始後５０時間から上昇し、７０時間後に５．２μＳ/ｃｍとなって以後安定した。塩化ナトリウムの添加のない被処理水通水時に処理水導電率５．２μＳ/ｃｍでは、微量の海水リークの検出及び定量は不可能である。
【００３４】
実施例１及び２から、陰イオン検出定量１０は、装置構造が簡単で小型化でき、設置コストを低減でき、しかも操作が簡単で安定して正確な常時監視ができることは明らかである。また、比較例の結果より、有機多孔質陽イオン交換体を使用しない陰イオン検出装置では、アンモニアやヒドラジンといった弱塩基性陽イオンの除去性能が実施例の陰イオンの検出装置に比して十分でないことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の陰イオン検出装置の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００３６】
１      陽極室
２      陰極室
３      陽イオン交換体
４      脱陽イオン室
５      陽イオン交換膜
１０      陰イオン検出装置
１０ａ    電気再生式脱陽イオン装置
１０ｂ    測定器（比抵抗計又は導電率計）
１１      陽極水流入配管
１２      陽極水流出配管
２１      陰極水流入配管
２２      陰極水流出配管
３１      被処理水流入配管
３２      処理水流出配管
【図１】
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