(57)【要約】【課題】  偏光フィルム製造排水に含まれるヨウ化カリウムを安価に効率良く回収することができる偏光フィルム製造排水の処理方法を提供する。【解決手段】  偏光フィルム製造排水からヨウ化カリウムを回収する偏光フィルム製造排水の処理方法であって、偏光フィルム製造排水のｐＨ値を８．５〜１１に調整して蒸発濃縮を行う第１の濃縮工程と、前記第１の濃縮工程で得られた濃縮排水のｐＨ値を８．５〜１１に維持したまま冷却晶析を行い析出物を含むスラリーを生成する冷却晶析工程と、前記冷却晶析工程で得られたスラリーから析出物を分離してヨウ化カリウム溶液の濾液を生成する固液分離工程と、前記固液分離工程で得られた濾液を蒸発濃縮する第２の濃縮工程とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光フィルム製造排水からヨウ化カリウムを回収する偏光フィルム製造排水の処理方法であって、
偏光フィルム製造排水のｐＨ値を８．５〜１１に調整して蒸発濃縮を行う第１の濃縮工程と、
前記第１の濃縮工程で得られた濃縮排水のｐＨ値を８．５〜１１に維持したまま冷却晶析を行い析出物を含むスラリーを生成する冷却晶析工程と、
前記冷却晶析工程で得られたスラリーから析出物を分離してヨウ化カリウム溶液の濾液を生成する固液分離工程と、
前記固液分離工程で得られた濾液を蒸発濃縮する第２の濃縮工程とを備える偏光フィルム製造排水の処理方法。
【請求項２】
前記第１の濃縮工程は、蒸発缶内に伝熱管を備える前段蒸発装置により偏光フィルム製造排水を蒸発濃縮する前濃縮工程と、前記前濃縮工程で濃縮された偏光フィルム製造排水を、蒸発缶内に伝熱管を備えないフラッシュ型の後段蒸発装置により更に蒸発濃縮する後濃縮工程とを備える請求項１に記載の偏光フィルム製造排水の処理方法。
【請求項３】
前記固液分離工程は、析出物に付着するヨウ化カリウムを水洗により回収する工程を備える請求項１または２に記載の偏光フィルム製造排水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光フィルム製造排水の処理方法に関し、より詳しくは、偏光フィルムの製造工程で生じる排水からヨウ化カリウムを回収する偏光板製造排水の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ等に使用される偏光フィルムの製造工程で生じる排水には、ヨウ素やホウ素、カリウム等の無機物成分や、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等の有機物成分が含まれており、このような排水の処理方法が従来から検討されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ヨウ素およびホウ素を含む排水のｐＨ値を８〜１４に調整した後に蒸発濃縮して冷却し、得られた濃縮排水のｐＨ値を硫酸等のｐＨ調整剤により１〜７に調整した後に晶析を行うことにより、ホウ素分を析出させて除去する排水の処理方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２３１３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記従来の排水の処理方法は、濃縮排水のｐＨを酸性にして晶析を行うため腐食の問題が生じ易いことから、晶析装置に高耐食性の材料を使用する必要があり、処理コストが高くなるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、偏光フィルム製造排水に含まれるヨウ化カリウムを安価に効率良く回収することができる偏光フィルム製造排水の処理方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の前記目的は、偏光フィルム製造排水からヨウ化カリウムを回収する偏光フィルム製造排水の処理方法であって、偏光フィルム製造排水のｐＨ値を８．５〜１１に調整して蒸発濃縮を行う第１の濃縮工程と、前記第１の濃縮工程で得られた濃縮排水のｐＨ値を８．５〜１１に維持したまま冷却晶析を行い析出物を含むスラリーを生成する冷却晶析工程と、前記冷却晶析工程で得られたスラリーから析出物を分離してヨウ化カリウム溶液の濾液を生成する固液分離工程と、前記固液分離工程で得られた濾液を蒸発濃縮する第２の濃縮工程とを備える偏光フィルム製造排水の処理方法により達成される。
【０００８】
この偏光フィルム製造排水の処理方法において、前記第１の濃縮工程は、蒸発缶内に伝熱管を備える前段蒸発装置により偏光フィルム製造排水を蒸発濃縮する前濃縮工程と、前記前濃縮工程で濃縮された偏光フィルム製造排水を、蒸発缶内に伝熱管を備えないフラッシュ型の後段蒸発装置により更に蒸発濃縮する後濃縮工程とを備えることが好ましい。
【０００９】
また、前記固液分離工程は、析出物に付着するヨウ化カリウムを水洗により回収する工程を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、偏光フィルム製造排水に含まれるヨウ化カリウムを安価に効率良く回収することができる偏光フィルム製造排水の処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る偏光フィルム製造排水の処理装置のブロック図である。
【図２】図１に示す偏光フィルム製造排水の処理装置の要部を示す構成図である。
【図３】図１に示す偏光フィルム製造排水の処理装置の他の要部を示す構成図である。
【図４】図１に示す偏光フィルム製造排水の処理装置の更に他の要部を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る偏光フィルム製造排水の処理装置のブロック図である。図１に示すように、偏光フィルム製造排水の処理装置は、第１の蒸発濃縮装置１０、冷却晶析装置２０、固液分離装置３０、および、第２の蒸発濃縮装置４０を備えている。第１の蒸発濃縮装置１０には、ｐＨ調整剤によりｐＨ調整された偏光フィルム製造排水が供給され、冷却晶析装置２０、固液分離装置３０、および、第２の蒸発濃縮装置４０において順次処理が行われることにより、ヨウ化カリウム（ＫＩ）溶液が生成される。
【００１３】
図２は、図１に示す偏光フィルム製造排水の処理装置が備える第１の蒸発濃縮装置１０の構成図である。図２に示すように、第１の蒸発濃縮装置１０は、前段蒸発装置１１、後段蒸発装置１２および加熱器１３を備えている。
【００１４】
前段蒸発装置１１は、密閉型の蒸発缶１１ａの内部に複数の伝熱管１１ｂを備えており、供給ライン１１ｃから蒸発缶１１ａに供給された偏光フィルム製造排水を、循環ライン１１ｄにより循環させて、ノズル１１ｅから伝熱管１１ｂに散布する。伝熱管１１ｂは、左右のヘッダ１１ｆ，１１ｇ同士を連結する。伝熱管１１ｂの表面に散布された偏光フィルム製造排水は、伝熱管１１ｂの内部を通過する加熱流体との熱交換により加熱されて、蒸発濃縮される。循環ライン１１ｄには分岐ライン１１ｈが接続されており、前段蒸発装置１１により濃縮された偏光フィルム製造排水が、分岐ライン１１ｈを介して後段蒸発装置１２に供給される。
【００１５】
前段蒸発装置１１は、ターボ圧縮機からなるヒートポンプ１１ｉを更に備えている。蒸発缶１１ａの内部で発生した偏光フィルム製造排水の蒸気は、ヒートポンプ１１ｉにより圧縮されてヘッダ１１ｆに導入され、加熱流体として伝熱管１１ｂの内部を通過することにより凝縮されて、ヘッダ１１ｇに供給される。ヘッダ１１ｇには、真空ポンプ１１ｊが接続されており、真空ポンプ１１ｊの作動により蒸発缶１１ａの内部が真空雰囲気に維持される。
【００１６】
後段蒸発装置１２は、前段蒸発装置１１により濃縮された偏光フィルム製造排水を貯留可能なフラッシュ缶１２ａを備えるフラッシュ型蒸発器である。後段蒸発装置１２は、蒸発缶であるフラッシュ缶１２ａの内部に伝熱管を備えておらず、ノズル１２ｂからフラッシュ缶１２ａ内に偏光フィルム製造排水を散布して、フラッシュ蒸発させる。フラッシュ缶１２ａから排出される蒸気の一部は、エジェクタからなるヒートポンプ１２ｃの駆動蒸気により吸引されて昇圧され、駆動蒸気と共に加熱器１３で加熱された後、フラッシュ缶１２ａから排出される蒸気の残部と合流して、前段蒸発装置１１のヘッダ１１ｇに導入される。
【００１７】
後段蒸発装置１２で更に濃縮された偏光フィルム製造排水は、排出ライン１２ｄを介して一部が加熱器１３に導入され、残部が濃縮排水として回収される。
【００１８】
加熱器１３は、後段蒸発装置１２で濃縮された偏光フィルム製造排水が導入される複数の伝熱管１３ａをケーシング１３ｂの内部に備えている。伝熱管１３ａの内部を通過する偏光フィルム製造排水は、後段蒸発装置１２のヒートポンプ１２ｃからケーシング１３ｂ内に供給される蒸気により加熱された後、ノズル１２ｂからフラッシュ缶１２ａの内部に散布される。一方、凝縮された蒸気は凝縮水となってケーシング１４ｂ内に貯留され、前段蒸発装置１１のヘッダ１１ｇに導入される。
【００１９】
図３は、図１に示す偏光フィルム製造排水の処理装置が備える冷却晶析装置２０および固液分離装置３０の構成図である。図３に示すように、冷却晶析装置２０は、周囲がジャケット２１により覆われた容器２２を備えており、容器２２の内部には撹拌装置２３が設けられている。第１の蒸発濃縮装置１０（図２参照）から供給ライン２２ａを介して容器２２に供給された濃縮排水は、ジャケット２１を通過するチラー水との熱交換により冷却され、析出物が生成されてスラリーとなり、排出部２４から排出される。容器２２の冷却方式は特に限定されるものではなく、例えば、ジャケット２１を備える代わりに内部コイル式であってもよく、あるいは外部循環冷却式等であってもよい。
【００２０】
固液分離装置３０は、不図示のモータにより回転駆動される円筒状のバスケット３１がケーシング３２の内部に配置されており、冷却晶析装置２０から供給されたスラリーが分散板３３に衝突してバスケット３１内に飛散する。これにより、スラリーに含まれる析出部が、バスケット３１の内壁面に付着して落下することにより回収され、スラリーの濾液がバスケット３１とケーシング３２との間を通過して濾液タンク３４に貯留される。ケーシング３２の内部には、バスケット３１の内壁面に付着した析出物に向けて噴射孔３５ａから洗浄水を噴射する噴射管３５が配置されている。固液分離装置３０は、本実施形態のように遠心分離方式とする代わりに、例えば、加圧ろ過（フィルタープレス）、真空ろ過、遠心ろ過などの各種ろ過方式であってもよい。
【００２１】
図４は、図１に示す偏光フィルム製造排水の処理装置が備える第２の蒸発濃縮装置４０の構成図である。図４に示すように、第２の蒸発濃縮装置４０は、蒸発装置４１および凝縮器４２を備えている。
【００２２】
蒸発装置４１は、密閉型の蒸発缶４１ａの内部に複数の伝熱管４１ｂを備えており、固液分離装置３０（図３参照）から供給ライン４１ｃを介して蒸発缶４１ａに供給された濾液を、循環ライン４１ｄにより循環させて、ノズル４１ｅから伝熱管４１ｂに散布する。伝熱管４１ｂは、左右のヘッダ４１ｆ，４１ｇ同士を連結する。伝熱管４１ｂの表面に散布された濾液は、伝熱管４１ｂの内部を通過する加熱流体との熱交換により加熱されて、蒸発濃縮される。循環ライン４１ｄには回収ライン４１ｈが接続されており、蒸発装置４１により濃縮されたＫＩ溶液の濾液が、回収ライン４１ｈを介して回収される。
【００２３】
凝縮器４２は、冷却水が導入される複数の伝熱管４２ａをケーシング４２ｂの内部に備えている。蒸発装置４１からケーシング４２ｂ内に供給される蒸気は、伝熱管４２ａの内部を通過する冷却水と熱交換することにより凝縮水となってケーシング４２ｂに貯留され、蒸発装置４１のヘッダ４１ｇに導入される。  凝縮器４２には、ケーシング４２ｂの内部を減圧する真空ポンプ４２ｃが接続されている。
【００２４】
次に、上記の偏光フィルム製造排水の処理装置を用いた偏光フィルム製造排水の処理方法を説明する。
【００２５】
まず、偏光フィルム製造排水が、ｐＨ調整された後、第１の蒸発濃縮装置１０に供給されて蒸発濃縮される（第１の濃縮工程）。偏光フィルム製造排水は、液晶ディスプレイ等に使用される偏光板の製造工程で生じる排水である。偏光板の製造工程においては、一般に、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）からなるフィルムをヨウ化カリウム（ＫＩ）溶液に浸漬させた後、ホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）水溶液中で延伸させ、水洗および乾燥を経て偏光板が製造される。このため、偏光フィルム製造排水には、ＰＶＡが含まれており、更に、ＫＩやＨ３ＢＯ３等が主にイオンの状態で含まれている。
【００２６】
偏光フィルム製造排水のｐＨは、３．５〜８．０の範囲にあり、ホウ酸溶液を含むため通常は酸性であるが、本実施形態においては、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等のｐＨ調整剤を偏光フィルム製造排水に添加することにより、偏光フィルム製造排水のｐＨをアルカリ性に調整した後に、蒸発濃縮を行う。ｐＨ調整後の偏光フィルム製造排水のｐＨ値は、８．５〜１１であることが好ましく、８．５〜９．５であることがより好ましい。
【００２７】
第１の蒸発濃縮装置１０は、偏光フィルム製造排水を蒸発により濃縮可能であれば特に限定されず、公知の濃縮装置を挙げることができ、これらを一種または二種以上用いて構成することができる。
【００２８】
本実施形態の第１の蒸発濃縮装置１０は、図２に示すように、偏光フィルム製造排水が前段蒸発装置１１において蒸発濃縮され（前濃縮工程）、濃縮後の偏光フィルム製造排水が後段蒸発装置１２において更に蒸発濃縮される（後濃縮工程）。前段蒸発装置１１は、蒸発缶１１ａの内部に設けられた伝熱管１１ｂと、伝熱管１１ｂとの熱交換により発生した偏光フィルム製造排水の蒸気を昇圧するヒートポンプ１１ｉとを備える一方、後段蒸発装置１２は、フラッシュ缶１２ａの内部に伝熱管を備えておらず、フラッシュ缶１２ａ内でフラッシュ蒸発により発生した偏光フィルム製造排水の蒸気を昇圧するヒートポンプ１２ｃとを備えている。この構成によれば、濃縮の初期段階において前段蒸発装置１１により偏光フィルム製造排水を高濃縮した後、後段蒸発装置１２でフラッシュ蒸発により更に濃縮することができるので、偏光フィルム製造排水を効率良く濃縮することができる。
【００２９】
前段蒸発装置１１および後段蒸発装置１２においてそれぞれ使用するヒートポンプ１１ｉ，１２ｃは、生成された蒸気を昇圧可能であれば特に限定されないが、後段蒸発装置１２で処理される偏光フィルム製造排水は、前段蒸発装置１１で処理される偏光フィルム製造排水と比較して濃縮されていることから、本実施形態では前者をターボ圧縮機とし、後者をエジェクタとしている。このような好ましい他の組み合わせとしては、例えば、前者をターボ圧縮機とし、後者をルーツ圧縮機とすることが挙げられる。
【００３０】
第１の蒸発濃縮装置１０で生成された濃縮排水は、図３に示す冷却晶析装置２０に供給されて、例えば２０℃程度まで冷却され、濃縮排水に含まれる溶質が結晶化して析出する（冷却晶析工程）。この冷却晶析は、従来とは異なりｐＨ調整剤を添加することなく、濃縮排水のｐＨ値を８．５〜１１に維持して（より好ましくはｐＨ値を８．５〜９．５に維持して）行われるため、ホウ酸ソーダやホウ酸カリウムを主体とする結晶が析出され、更に、ＰＶＡが重合してコロイド状になって析出する。
【００３１】
こうして、冷却晶析装置２０で生成された析出物を含むスラリーは、固液分離装置３０に供給されて析出物が分離され、濾液が生成される（固液分離工程）。上記のとおり、スラリーはアルカリ性を維持したまま冷却晶析が行われたものであるため、析出物に含まれるホウ酸ソーダやホウ酸カリウムの結晶からはホウ素の回収が困難である一方、純度の高いヨウ化カリウム溶液を濾液として回収することができる。
【００３２】
固液分離装置３０において分離された析出物には、ヨウ化カリウムが若干付着しているため、噴射管３５から析出物に向けて洗浄水を噴射することにより、析出物に付着したヨウ化カリウムを水洗により回収することができる。洗浄水の温度は、析出物が溶解し難い低温であることが好ましく、例えば、１５〜２０℃である。析出物を洗浄後の洗浄水は、濾液と共に濾液タンク３４に貯留される。洗浄水は、例えば、第１の蒸発濃縮装置１０の前段蒸発装置１１から排出される凝縮水を使用することができる。
【００３３】
固液分離装置３０で生成された濾液は、第２の蒸発濃縮装置４０に供給されて、再度蒸発濃縮される（第２の濃縮工程）。濾液に含まれる不純物は、冷却晶析装置２０および固液分離装置３０において十分除去可能であることから、濾液に含まれるヨウ化カリウムの飽和濃度近くまで蒸発濃縮することが可能であり、高濃度のヨウ化カリウム溶液を得ることができる。
【００３４】
第２の蒸発濃縮装置４０で蒸発濃縮される濾液は、第１の蒸発濃縮装置１０、冷却晶析装置２０および固液分離装置３０によって大きく濃縮されていることから、蒸発装置４１は、ヒートポンプを使用せずに、ボイラの生蒸気等を熱源として利用してもよい。
【００３５】
上記のように、本実施形態の偏光フィルム製造排水の処理方法は、偏光フィルム製造排水のｐＨをアルカリ性に調整した後、アルカリ性を維持したまま蒸発濃縮および冷却晶析が行われるので、偏光フィルム製造排水の処理装置に高価な耐食性の材料を使用する必要がなく、更に、フィルタ等の消耗品の発生がなく、薬剤も不要であることから、偏光フィルム製造排水に含まれるヨウ化カリウムを安価に効率良く回収することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１０  第１の蒸発濃縮装置
１１  前段蒸発装置
１２  後段蒸発装置
２０  冷却晶析装置
３０  固液分離装置
４０  第２の蒸発濃縮装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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