(57)【要約】      （修正有）【課題】水溶性シリカ含有水の水溶性シリカを効率よく安価に除去できる水処理方法及び水処理装置の提供。【解決手段】水溶性シリカ含有水を活性アルミナと接触させることで、水溶性シリカ含有水中の水溶性シリカを除去する工程を含む水処理方法及び水処理装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水溶性シリカ含有水を活性アルミナと接触させることで、水溶性シリカ含有水中の水溶性シリカを除去する工程を含むことを特徴とする水処理方法。
【請求項２】
前記活性アルミナのｐＨが７．０〜８．０の中性活性アルミナであることを特徴とする請求項１記載の水処理方法。
【請求項３】
前記活性アルミナは、ＢＥＴ比表面積が１００ｍ２/ｇ以上であり、全細孔容積が０．１ｃｍ３/ｇ以上であることを特徴とする請求項１または２記載の水処理方法。
【請求項４】
前記活性アルミナは、平均粒子径が０．５ｍｍ〜６ｍｍであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の水処理方法。
【請求項５】
活性アルミナが充填された充填漕と、当該充填漕の下流側に粒子除去用フィルターとを備え、水溶性シリカ含有水を前記充填漕の上流から通すことを特徴とする水処理装置。
【請求項６】
前記活性アルミナはｐＨが７．０〜８．０の中性活性アルミナであることを特徴とする請求項５記載の水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中に含まれる水溶性シリカを高効率且つ安価に除去する水処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体工場等の基板の製造工程より排出される排水においては、高濃度の水溶性シリカを含む様々な不純物が含まれており、再利用する場合や外部に排出する際には不純物を除去する必要がある。また、地下水等を工業用純水として利用する場合においても地域によっては高濃度の水溶性シリカを含む硬度成分が含まれており、これを利用する場合には水溶性シリカを含む硬度成分を除去する必要がある。
【０００３】
他にも、例えば、水溶性シリカを含む地下水等を熱交換器の冷却媒体として使用する等といった場合においても、水溶性シリカが熱交換器の伝熱面に徐々に析出付着してしまい、伝熱抵抗を増大させ熱効率を悪くするといった場合もある。そのため、水中より水溶性シリカを除去する技術は、水利用の分野において非常に重要である。
【０００４】
一般的に水中に含まれる有機成分や懸濁物質、硬度成分の除去には、吸着剤処理、凝集沈殿、砂ろ過、膜ろ過等を複数種類組み合わせて処理を行っているが、水溶性シリカの除去には低効率なのが現状である。
【０００５】
そのような中、水溶性シリカを高効率に除去する方法として、ナノろ過膜や逆浸透膜を使用する方法（特許文献１参照）、及びアニオン交換樹脂を用いた処理方法がある（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】第５２８６７８５号公報
【特許文献２】特開２００２−３６１２４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ナノろ過膜や逆浸透膜を使用して水中の水溶性シリカを除去する場合には、ナノろ過膜や逆浸透膜を透過後の濃縮水側で水溶性シリカが濃縮されることで溶解度を超えてシリカが析出し、膜孔を閉塞させることで透水効率が低下してしまう等といった問題がある。
【０００８】
膜表面に析出したシリカを除去する方法としては、アルカリ薬剤を付加することによって水中のｐＨを上げシリカの溶解度を上昇させることで析出したシリカを溶解させ除去することはできるが、原水中の水溶性シリカ量によっては多量のアルカリ薬剤を用いて膜を洗浄する必要があるため、ランニングコストが多大になってしまう。
【０００９】
一方、アニオン交換樹脂を使用して水中の水溶性シリカを除去する場合においては、高価なアニオン交換樹脂を使用しなければならないため、設備コスト及び交換コストが多大になってしまう。
【００１０】
そこで、本発明は上記課題に鑑みなされ、その目的は、水中に含まれる水溶性シリカを効率よく安価に除去できる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は鋭意検討した結果、以下に示す手段により、上記課題を解決できることを見出し、本発明に到達した。すなわち、本発明は、以下の構成からなる。
【００１２】
１．水溶性シリカ含有水を活性アルミナと接触させることで、水溶性シリカ含有水中の水溶性シリカを除去する工程を含むことを特徴とする水処理方法。
２．前記活性アルミナのｐＨが７．０〜８．０の中性活性アルミナであることを特徴とする上記１に記載の水処理方法。
３．前記活性アルミナのＢＥＴ比表面積が１００ｍ２／ｇ以上、全細孔容積が０．１ｃｍ３／ｇ以上であることを特徴とする上記１または２に記載の水処理方法。
４．前記活性アルミナは、平均粒子径が０．５ｍｍ〜６ｍｍであることを特徴とする上記１から３のいずれか１つに記載の水処理方法。
５．活性アルミナが充填された充填漕と、当該充填漕の下流側に粒子除去用フィルターとを備え、水溶性シリカ含有水を前記充填漕の上流から通すことを特徴とする水処理装置。
６．前記活性アルミナはｐＨが７．０〜８．０の中性活性アルミナであることを特徴とする上記４に記載の水処理装置。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、水溶性シリカ含有水中の水溶性シリカを高効率で除去することができ、安価なシリカ除去方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】水溶性シリカ含有水を活性アルミナに通過させた後の水のシリカ濃度の経時変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の詳細を以下にて説明する。しかし、本発明は下記によって限定されるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００１６】
本発明の水処理方法では、水溶性シリカ含有水を活性アルミナと接触させることで、水中の水溶性シリカを除去する工程を含む。
【００１７】
本発明において、水溶性シリカの除去に使用する活性アルミナのｐＨは、７．０〜８．０であることが望ましい。活性アルミナのｐＨを測定する方法としては、活性アルミナと水との混濁液を作成し、そのｐＨを測定する方法がある。
【００１８】
ここで、一般的な活性アルミナのｐＨは９．０〜１０．０のアルカリ性を示す。
アルカリ性活性アルミナを使用して水溶性シリカ含有水から水溶性シリカを除去する場合、除去効率は低くなってしまう。また、酸性活性アルミナを使用する場合は、当該活性アルミナの価格が非常に高いことから、安価な除去システムを提供することが困難になってしまう。
【００１９】
また、本発明において使用する活性アルミナのＢＥＴ比表面積は、１００ｍ２/ｇ以上が望ましく、全細孔容積は０．１〜ｃｍ３/ｇ以上であることが望ましい。活性アルミナの、ＢＥＴ比表面積が１００ｍ２/ｇ未満、全細孔容積が０．１ｃｍ３/ｇ未満であると、活性アルミナの持つ活性点が少なくなってしまい、水溶性シリカ含有水から水溶性シリカを除去する際の除去効率が低くなってしまう。
【００２０】
本発明において、水溶性シリカ含有水と活性アルミナを接触させる方法としては、両者を十分に接触できる限り特に制限されない。水溶性シリカ含有水中の水溶性シリカ除去効率、保守管理、ランニングコストの点で好ましい実施形態として以下に示す水処理装置を一例として挙げることができる。
【００２１】
本発明の水処理装置は、活性アルミナの充填層を備え、水溶性シリカ含有水を当該活性アルミナの充填層に通す構成を有する。これにより、水溶性シリカ含有水が充填層を通過する際に、水溶性シリカ含有水と当該活性アルミナとを十分に接触させることができるため、水溶性シリカの除去効率を高水準で達成することが可能となる。
【００２２】
より具体的には、水処理装置は、活性アルミナを所定の容器に充填し、その上流側に水溶性シリカ含有水の供給設備、下流側に粒子除去用フィルターをそれぞれ配管を介して連結する。そして、水溶性シリカ含有水を当該活性アルミナ充填容器に導入し、活性アルミナと接触させることによって、水中に含まれる水溶性シリカを除去することができる。
【００２３】
充填漕に充填する活性アルミナの平均粒子径は、０．５ｍｍ〜６ｍｍであることが好ましい。ここで、活性アルミナの平均粒子径が０．５ｍｍ未満であると、活性アルミナを充填する充填容器内の圧力損失が増加したり、さらに充填時や処理時に活性アルミナが粉化して、配管内に堆積してしまったりする。あるいは、粒子除去用フィルターを用いる場合は、このフィルターの目詰まり等の発生頻度が増加してしまう。また、一般的に平均粒子径が６ｍｍを超えると水溶性シリカ含有水と活性アルミナとの接触効率が低下し、水溶性シリカの除去率が不十分になる傾向にある。
【実施例】
【００２４】
以下、実施例に基づき本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の内容に限定されるものではない
【００２５】
まず、後段で説明する実施例および比較例で用いた活性アルミナについての物性測定について説明する。
【００２６】
（１）ｐＨ
試料（活性アルミナ）を約１ｇ採取し、１２０℃で１２時間乾燥して秤量し、当該試料が１０重量％となるよう純水中に３０分以上浸漬させ、浸漬水のｐＨを測定した。
【００２７】
（２）ＢＥＴ比表面積（ｍ２／ｇ）
試料を約３０ｍｇ採取し、１２０℃で１２時間真空乾燥して秤量し、自動比表面積測定装置ＧｅｍｉｎｉVII２３９０（島津製作所製）を使用して測定した。液体窒素の沸点（−１９５．８℃）における窒素ガスの吸着量を相対圧は０．０２〜０．９５の範囲の範囲で測定し、当該試料の吸着等温線を作成した。相対圧０．０２〜０．１５の範囲での結果をもとに、ＢＥＴ法により重量あたりのＢＥＴ比表面積（ｍ２／ｇ）を求めた。
【００２８】
（３）全細孔容積（ｃｍ３／ｇ）
試料を約３０ｍｇ採取し、１２０℃で１２時間真空乾燥して秤量し、自動比表面積測定装置ＧｅｍｉｎｉVII２３９０（島津製作所製）を使用して測定した。液体窒素の沸点（−１９５．８℃）における窒素ガスの吸着量を相対圧は０．０２〜０．９５の範囲の範囲で測定し、当該試料の吸着等温線を作成した。相対圧０．９５での結果をもとに、全細孔容積（ｃｍ３／ｇ）を算出した。
【００２９】
（４）水溶性シリカ除去評価
以下の手順に従って水溶性シリカ含有水中の水溶性シリカ除去試験を行った。なお、本試験においては、水溶性シリカ含有モデル水として、メタ珪酸ナトリウム九水和物（ＣＡＳ：６８３４−９２−０、ナカライテスク社製）を用い、５０ｍｇ／Ｌ as ＳｉＯ２に調整した水溶液を使用した。
【００３０】
試料を約５００ｍｇ採取し、１２０℃で１２時間真空乾燥して秤量し、２００ｃｃビーカーに５００ｍｇ入れ、前記水溶性シリカモデル水を１００ｃｃ投入し３０分撹拌、１０分静置後の上澄液を採取しシリカ濃度を測定した。
【００３１】
（５）水溶性シリカ通水除去評価
試料を約１００ｇ採取し、１２０℃で１２時間真空乾燥して秤量し、内径２００ｍｍ、長さ５００ｍｍのステンレス製充填容器に、試料を１００ｇ充填して充填層を形成した。この充填容器の上流側に定量ポンプを設置し、前記水溶性シリカ含有モデル水を５ｃｃ／分の流量で充填容器内に供給し、充填容器を通過した当該モデル水をガラス容器にて採取し、シリカ濃度の経時変化を測定した。
【００３２】
（実施例）
中性になるよう調整した活性アルミナ試料を使用して、ｐＨ、ＢＥＴ比表面積、全細孔容積及び水溶性シリカ除去評価を行った。得られた結果を以下の表１に示す。さらに、水溶性シリカ通水除去評価を行った結果を、図１に示す。
【００３３】
（比較例）
一般的なアルカリ性活性アルミナ試料を使用して、ｐＨ、ＢＥＴ比表面積、全細孔容積及び水溶性シリカ除去評価を行った。得られた結果を以下の表１に示す。さらに、水溶性シリカ通水除去評価を行った結果を、図１に示す。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
表１および図１より実施例は比較例よりも、水溶性シリカ除去評価および水溶性シリカ通水除去評価で優れており、水溶性シリカ含有水から水溶性シリカを効率よく安価に除去できることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明により、水溶性シリカ含有水から水溶性シリカを効率よく安価に除去することができる。よって産業に大きく貢献できる。
【図１】
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