(57)【要約】【課題】第１に、簡単容易，効率的かつ確実に、アンモニアを回収，除去でき、第２に、しかも回収したアンモニアを、工業原料として再利用可能な、液中アンモニアの処理装置および処理方法を提案する。【解決手段】この液中アンモニアの処理方法は、水溶液中のアンモニアを回収，除去する。そして、水溶液中のアンモニアを、繊維にカルボキシル基を導入したアンモニア吸着繊維３に、吸着させる第１工程と、次に、エアーＣを吹き付けて脱液する第２工程と、それから、水蒸気Ｂを吹き付けてアンモニアをアンモニア吸着繊維３から脱着させる第３工程と、脱着されたアンモニアを含有した水蒸気Ｂを、冷却により凝縮し、もってアンモニア水として回収する第４工程とを、有している。もって処理装置１は、吸脱着槽２，アンモニア吸着繊維３，エアー供給部５，蒸気供給部６，コンデンサー７等を、備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水溶液中のアンモニアを回収，除去する処理装置であって、吸脱着槽を有しており、該吸脱着槽は、繊維にカルボキシル基を導入したアンモニア吸着繊維が、充填されており、
該アンモニア吸着繊維は、供給された該水溶液中の該アンモニアを、吸着可能そして脱着可能となっていること、を特徴とする液中アンモニアの処理装置。
【請求項２】
請求項１において、更に、蒸気供給部を有しており、該蒸気供給部は、水蒸気を該吸脱着槽内に吹き付け供給可能であり、
供給された該水蒸気が、該吸脱着槽のアンモニア吸着繊維に吸着されていた該アンモニアを、脱着させると共に、該アンモニア吸着繊維を再生させること、を特徴とする液中アンモニアの処理装置。
【請求項３】
請求項２において、更に、エアー供給部を有しており、該エアー供給部は、該蒸気供給部による該水蒸気の供給前に、該吸脱着槽内にエアーを吹き付け供給可能であり、
供給された該エアーにより該吸脱着槽内の脱液が実施されること、を特徴とする液中アンモニアの処理装置。
【請求項４】
請求項２において、更に、コンデンサーを有しており、該コンデンサーは、該吸脱着槽から脱着された該アンモニアを含有した該水蒸気が、供給されると共に、該水蒸気が冷却により凝縮され、もってアンモニア水として回収されること、を特徴とする液中アンモニアの処理装置。
【請求項５】
水溶液中のアンモニアを回収，除去する処理方法であって、まず、該水溶液中の該アンモニアを、繊維にカルボキシル基を導入したアンモニア吸着繊維に、吸着させる第１工程と、次に、エアーを吹き付けて脱液する第２工程と、
それから、水蒸気を吹き付けて該アンモニアを該アンモニア吸着繊維から脱着させる第３工程と、脱着された該アンモニアを含有した該水蒸気を、冷却により凝縮し、もってアンモニア水として回収する第４工程とを、有していること、を特徴とする液中アンモニアの処理方法。
【請求項６】
請求項５において、該第１工程では水溶液中において、該アンモニア分子（ＮＨ３）は、プロトン（Ｈ＋）が配位結合したアンモニウムイオン（ＮＨ４＋）として存在しており、又、該アンモニア吸着繊維は、アクリル系繊維付の該カルボキシル基（ＣＯＯＨ）のカルボニル（ＣＯ）が、分極化しており、
もって、該アンモニア分子の該アンモニア吸着繊維への吸着は、該アンモニウムイオンのプロトンの求電子性より、該カルボニルのカルボカチオン（Ｃ＋）の求電子性が、大きいことに起因して、該プロトンと該カルボカチオンとが置換し、もって、該アンモニア分子に、繊維付のカルボカチオン分子団が配位結合することに基づき、実施されること、を特徴とする液中アンモニアの処理方法。
【請求項７】
請求項６において、該第１工程では更に、該アンモニア吸着繊維について、上述した配位結合の後、繊維付のアミンが生成され、生成された繊維付の該アミンは、脱水反応の後、生成されたカルボニルが分極化し、
該アンモニアイオンのプロトンの求電子性より、該カルボニルのカルボカチオンの求電子性が、大きいことに起因して、該プロトンと該カルボカチオンとが置換し、もって、該アンモニア分子に、繊維付の該カルボカチオン分子団が配位結合することに基づき、再び、該アンモニア分子の該アンモニア吸着繊維への吸着が、実施されること、を特徴とする液中アンモニアの処理方法。
【請求項８】
請求項７において、該第１工程では更に、該アンモニア吸着繊維について、上述した配位結合の後、繊維付のジアミンが生成されると共に、
該第３工程では、繊維付の該ジアミンへの該水蒸気の吹き付けにより、該アンモニア分子が脱着されると共に、該アンモニア吸着繊維が元の状態に再生されること、を特徴とする液中アンモニアの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液中アンモニアの処理装置および処理方法に関する。すなわち、水溶液中のアンモニアを回収，除去する、処理装置および処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
《技術的背景》
例えば、河川や湖沼より取水した原水中には、低濃度のアンモニアが含まれていることが、多々ある。
又、化学工場，半導体工場等の工業プロセスや、畜産事業場，し尿処理場，下水処理場等の処理プロセスからの排水中には、多くの場合、数百ｐｐｍ程度のアンモニアが含有されている。
【０００３】
《従来技術》
このような液中アンモニアの処理装置や処理方法については、次のとおり。すなわち、被処理水中のアンモニアの回収，除去法としては、従来、次の物理化学的処理法や生物学的処理法が知られていた。
物理化学的処理法としては、不連続点塩素処理法，ゼオライト吸着法，陽イオン交換樹脂法が知られている。生物学的処理法としては、消化脱窒法が代表的である。
不連続的塩素処理法は、不連続点を利用した塩素注入により、アンモニアを酸化し窒素ガスとして除去する。ゼオライト吸着法は、イオン交換性を利用してアンモニアを吸着，除去する。陽イオン交換樹脂法は、樹脂中の水和した陽イオンとの陽イオン交換によりアンモニアを除去する。消化脱窒法は、脱窒素細菌の作用によりアンモニアを除去する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
このような従来技術としては、例えば、次の特許文献１，特許文献２中に示されたものが挙げられる。
【特許文献１】特開２００６−２２５２０７号公報
【特許文献２】特開２００７−０７０１９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
《問題点》
ところで、このような従来の液中アンモニアの処理装置および処理方法については、次の課題が指摘されていた。
まず、物理化学的処理法については、次の通り。まず、不連続点塩素処理法については、有害な塩素化合物が副生され、人体や環境に有害であり、もって塩素使用量に限界があり、十分な除去率が得られない、という難点があった。
ゼオライト吸着法や陽イオン交換樹脂法については、吸着した樹脂やゼオライトの賦活処理，劣化廃棄処理，交換処理等の維持管理負担が過大であり、装置運転維持のためのコスト負担が、大きな問題となっていた。
又、生物学的処理法である消化脱窒法については、次のとおり。すなわち、嫌気性の水中微生物である脱窒素細菌について、嫌気性下での操作が必要であり、栄養源を別途準備することも要する等、付帯設備の設置負担や維持管理負担が過大であり、装置設置のコスト負担や装置運転維持のためのコスト負担が、大きな問題となっていた。
【０００６】
《本発明について》
本発明に係る液中アンモニアの処理装置および処理方法は、このような実情に鑑み、上記従来技術の課題を解決すべくなされたものである。
そして本発明は、第１に、簡単容易，効率的かつ確実に、アンモニアを回収，除去でき、第２に、しかも回収したアンモニアを、工業原料として再利用可能な、液中アンモニアの処理装置および処理方法を提案することを、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
《各請求項について》
このような課題を解決する本発明の技術的手段は、特許請求の範囲に記載したように、次のとおりである。
まず、請求項１については、次のとおり。
請求項１の液中アンモニアの処理装置は、水溶液中のアンモニアを回収，除去する。そして吸脱着槽を有しており、該吸脱着槽は、繊維にカルボキシル基を導入したアンモニア吸着繊維が、充填されている。
もって該アンモニア吸着繊維が、供給された該水溶液中の該アンモニアを、吸着可能そして脱着可能となっていること、を特徴とする。
請求項２については、次のとおり。
請求項２の液中アンモニアの処理装置では、請求項１において、更に、蒸気供給部を有しており、該蒸気供給部は、水蒸気を該吸脱着槽内に吹き付け供給可能である。
そして、供給された該水蒸気が、該吸脱着槽のアンモニア吸着繊維に吸着されていた該アンモニアを、脱着させると共に、該アンモニア吸着繊維を再生させること、を特徴とする。
請求項３については、次のとおり。
請求項３の液中アンモニアの処理装置では、請求項２において、更に、エアー供給部を有しており、該エアー供給部は、該蒸気供給部による該水蒸気の供給前に、該吸脱着槽内にエアーを吹き付け供給可能である。そして、供給された該エアーにより、該吸脱着槽内の脱液が実施されること、を特徴とする。
請求項４については、次のとおり。
請求項４の液中アンモニアの処理装置では、請求項２において、更に、コンデンサーを有しており、該コンデンサーは、該吸脱着槽から脱着された該アンモニアを含有した該水蒸気が、供給される。そして、該水蒸気が冷却により凝縮され、もってアンモニア水として回収されること、を特徴とする。
【０００８】
請求項５については、次のとおり。
請求項５の液中アンモニアの処理方法は、水溶液中のアンモニアを回収，除去する。そして、次の第１工程，第２工程，第３工程，第４工程を、有している。
すなわちまず、該水溶液中の該アンモニアを、繊維にカルボキシル基を導入したアンモニア吸着繊維に、吸着させる第１工程と、次に、エアーを吹き付けて脱液する第２工程と、それから、水蒸気を吹き付けて該アンモニアを該アンモニア吸着繊維から脱着させる第３工程と、脱着された該アンモニアを含有した該水蒸気を、冷却により凝縮し、もってアンモニア水として回収する第４工程とを、有していること、を特徴とする。
【０００９】
請求項６については、次のとおり。
請求項６の液中アンモニアの処理方法では、請求項５において、該第１工程では、水溶液中において該アンモニア分子（ＮＨ３）は、プロトン（Ｈ＋）が配位結合したアンモニウムイオン（ＮＨ４＋）として存在している。又、該アンモニア吸着繊維は、アクリル系繊維付の該カルボキシル基（ＣＯＯＨ）のカルボニル（ＣＯ）が、分極化している。
もって、該アンモニア分子の該アンモニア吸着繊維への吸着は、該アンモニウムイオンのプロトンの求電子性より、該カルボニルのカルボカチオン（Ｃ＋）の求電子性が、大きいことに起因して、該プロトンと該カルボカチオンとが置換し、もって、該アンモニア分子に、繊維付のカルボカチオン分子団が配位結合することに基づき、実施されること、を特徴とする。
請求項７については、次のとおり。
請求項７の液中アンモニアの処理方法では、請求項６において、該第１工程では更に、該アンモニア吸着繊維について、上述した配位結合の後、繊維付のアミンが生成され、生成された繊維付の該アミンは、脱水反応の後、生成されたカルボニルが分極化する。
そして、該アンモニアイオンのプロトンの求電子性より、該カルボニルのカルボカチオンの求電子性が、大きいことに起因して、該プロトンと該カルボカチオンとが置換し、もって、該アンモニア分子に、繊維付の該カルボカチオン分子団が配位結合することに基づき、再び、該アンモニア分子の該アンモニア吸着繊維への吸着が、実施されること、を特徴とする。
請求項８については、次のとおり。
請求項８の液中アンモニアの処理方法では、請求項７において、該第１工程では更に、該アンモニア吸着繊維について、上述した配位結合の後、繊維付のジアミンが生成される。
そして該第３工程では、繊維付の該ジアミンへの該水蒸気の吹き付けにより、該アンモニア分子が脱着されると共に、該アンモニア吸着繊維が元の状態に再生されること、を特徴とする。
【００１０】
《作用等について》
本発明は、このような手段よりなるので、次のようになる。
（１）水溶液中において、アンモニアは、プロトンが配位結合したアンモニウムイオンとして存在し、アンモニア吸着繊維は、カルボキシル基のカルボニルが分極化している。
（２）そして、本発明の処理方法の第１工程では、処理装置の吸脱着槽に、アンモニアの水溶液が被処理水として供給され、もってアンモニアが、アンモニア吸着繊維に吸着される。
この吸着は、アンモニウムイオンのプロトンよりカルボニルのカルボカチオンの求電子性が大きいことに起因して、置換そしてアンモニアへの繊維付カルボカチオン分子用の配位結合に基づき、実施される。
（３）それから、アンモニア吸着繊維について、繊維付アミンが生成され、脱水反応の後、生成されたカルボニルが分極する。そして配位結合に基づき、再び、アンモニアがアンモニア吸着繊維に吸着された後、繊維付ジアミンが生成される。
（４）このような第１工程の後、第２工程において、エアー供給部からエアーが吸脱着槽内に吹き付けられて、脱液される。
（５）しかる後、第３工程へと進み、吸脱着槽内そして繊維付ジアミンに、蒸気供給部から水蒸気が吹き付けられ、もってアンモニアが脱着されると共に、アンモニア吸着繊維が元の状態へと再生される。
（６）そして第４工程において、脱着したアンモニアを含有した水蒸気が、コンデンサーで冷却，凝縮されて、高濃度のアンモニアの水溶液としてアンモニア水が回収される。
【００１１】
（７）さてそこで、本発明の処理方法および処理装置によると、次のようになる。まず本発明の処理方法は、アンモニア吸着繊維への吸脱着と、エアーによる脱液と、水蒸気による脱着，再生と、水蒸気の凝縮とを、組み合わせて採用してなり、簡単な構成よりなる。又、処理装置は、吸脱着槽，アンモニア吸着繊維，エアー供給部，蒸気供給部，コンデンサー等よりなり、簡単な構成よりなる。
（８）そして吸着は、配位結合に基づき理論的にも裏付けられており、容易かつ確実に実施される。脱着は、予め脱液しておくことにより、回収アンモニア濃度が高められると共に、ウォーターハンマーも防止されて実施される。
（９）本発明では、このように、簡単な構成により、アンモニアを容易かつ確実に回収，除去することができ、被処理水のアンモニアは低濃度から高濃度まであるが、これらに広く対応可能である。
（１０）このようにして、本発明では、高濃度のアンモニア水を回収可能である。
（１１）さてそこで、本発明は次の効果を発揮する。
【発明の効果】
【００１２】
《第１の効果》
第１に、簡単容易，効率的，かつ確実に、アンモニアを回収，除去可能である。すなわち、本発明の液中アンモニアの処理装置および処理方法は、アンモニア吸着繊維への吸脱着と、エアーによる脱液と、水蒸気による脱着とを、組み合わせて採用してなる。
そして吸着は、アンモニウムイオンのプロトンの求電子性より、カルボニルのカルボカチオンの求電子性が大きいことに起因し、もって置換によりアンモニア分子に繊維付のカルボカチオン分子団が配位結合することに基づき、確実に実施される。脱着は、予め脱液しておくことにより、回収アンモニア濃度が高められ効率的であると共に、ウォーターハンマーも防止されスムーズに実施される。
本発明では、このような簡単な構成により、被処理水中のアンモニアを、容易かつ高濃度で回収，除去することができる。被処理水中のアンモニアは、ｐｐｍ程度から％程度まで各種の濃度が考えられるが、これらにも広く対応可能である。
前述したこの種従来技術のように、人体や環境に有害な塩素化合物副生の虞はなく、又、頻繁な賦活処理，劣化廃棄処理，交換処理等を要することもなく、更に、嫌気性下での操作や付帯設備を必要とすることもない。
もって本発明によると、従来技術に比し、設備や装置の設置負担，維持管理負担，運転維持負担等が大きく軽減される等、イニシャルコストやメンテナンスコスト面に優れている。
【００１３】
《第２の効果》
第２に、回収したアンモニアを、工業原料として再利用可能である。すなわち、本発明の液中アンモニアの処理方法および処理装置は、単に、被処理水中のアンモニアを回収，除去できるだけではなく、更に、高濃度のアンモニア水として回収可能である。
もって、回収したアンモニアを、硝酸，尿素，塩化アンモニウム（塩安），硫酸アンモニウム（硫安），硝酸アンモニウム（硝安），その他各種の化学工業品の原料として、使用可能である。
このように、この種従来技術に存した課題がすべて解決される等、本発明の発揮する効果は、顕著にして大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る液中アンモニアの処理装置および製造方法について、発明を実施するための形態の説明に供し、構成ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。そして、本発明の処理装置１，本発明の処理方法，本発明の作用、等の順に説明する。
《処理装置１の概要》
まず、本発明に係る液中アンモニアの処理装置１について、説明する。その概要については、次の通り。
この処理装置１は、水溶液中のアンモニアを回収，除去する。そして、吸脱着槽２を有しており、この吸脱着槽２は、繊維にカルボキシル基を導入したアンモニア吸着繊維３が、充填されている。そしてアンモニア吸着繊維３が、供給された水溶液中のアンモニアを、吸着可能そして脱着可能となっている。
そして処理装置１は、この吸脱着槽２と、吸脱着槽２に付設された原水槽４，エアー供給部５，蒸気供給部６，コンデンサー７，安水タンク８，スクラバー９，脱液タンク１０等を、備えている。
以下、これらについて更に詳述する。
【００１６】
《原水槽４，吸脱着槽２について》
まず、処理装置１の原水槽４と吸脱着槽２について、説明する。原水槽４には、アンモニア（ＮＨ３）を溶質として低濃度で含有した被処理水Ａが、導入されている。例えば、数百ｐｐｍ程度のアンモニアの水溶液が、被処理水Ａとして導入されており、弁の開閉により原水槽４から吸脱着槽２へと、被処理水Ａが処理対象として供給される。
【００１７】
吸脱着槽２は、繊維（ｆｉｂｅｒ）にカルボキシル基（ＣＯＯＨ）を導入したアンモニア吸着繊維３（ｆ−ＣＯＯＨ）が、吸脱着層として充填されている。アンモニア吸着繊維３としては、例えば、アクリル系繊維にカルボキシル基を化学結合（共有結合）させたカチオン交換繊維（例えば、東洋紡績株式会社製の商品名Ｎ−４８繊維・商標ＪＥＦ）が、使用される。
そして、原水槽４から供給された被処理水Ａ中のアンモニアは、この吸脱着槽２のアンモニア吸着繊維３に、まず吸着され、事後に脱着されることになる。吸脱着のメカニズムについては、後述する液中アンモニアの処理方法において、詳述する。なお、アンモニアが吸着された被処理水Ａは、処理済水Ａ’となって排水されるが、処理済水Ａ’中に含有されるアンモニアの濃度は極く僅かであり（例えば５ｐｐｍ程度）、看過可能な許容範囲と言える。
ところで図示例では、吸脱着槽２が２槽用いられており、弁の開閉により吸着ステップと脱着ステップとを、交互に切替えて使用することにより、連続処理が可能となっている。つまり、一方の吸脱着槽２が吸着ステップの場合、他方の吸脱着槽２を脱着ステップとすることにより、原水槽４からの被処理水Ａについて、アンモニアの回収，除去処理を連続的に実施可能となっている。
原水槽４，吸脱着槽２については、以上のとおり。
【００１８】
《エアー供給部５について》
次に、処理装置１のエアー供給部５について説明する。吸脱着槽２のアンモニア吸着繊維３に吸着されたアンモニアは、次に脱着されることになる。
そして吸脱着槽２には、エアー供給部５が付設されており、エアー供給部５は、次に述べる蒸気供給部６による脱着用の水蒸気Ｂの供給前に、吸脱着槽２内にエアーＣを圧送吹き付け供給可能である。
すなわち、弁の開閉により供給されたエアーＣにより、被処理水Ａの溶媒を形成していた水溶液、つまり弁の開閉により吸脱着槽２内に残留した水溶液の脱液が、実施される。なお脱液水Ｄは、弁の開閉により脱液タンク１０へと一旦回収されるが、低濃度のアンモニアを含有しているので、事後、原水槽４へと戻される。
【００１９】
このように実施される脱液の機能については、次のとおり。まず第１に、次に実施されるアンモニアの脱着に際し、アンモニア濃度の希釈防止機能を発揮する。
すなわち、前述によりアンモニア吸着繊維３に吸着されたアンモニアは、次に水蒸気Ｂの吹き付けにより、アンモニア吸着繊維３から脱着されることになる。そして、このような脱着の前に、吸脱着槽２内そしてアンモニア吸着繊維３を、予めエアーＣの吹き付けにより脱液つまり脱水しておくことにより、脱着される溶質のアンモニアの濃度が、溶媒となっていた残留水により希釈されることが防止され、高濃度のアンモニアが脱着されるようになる。
第２に、上述したように次に実施される水蒸気Ｂ吹き付けによるアンモニアの脱着に際し、ウォーターハンマーの発生防止機能を発揮する。
すなわち、溶媒である水が残存していると、水蒸気Ｂの急激な吹き付けにより、吸脱着槽２内の圧が急上昇し、圧力波にて異常音が発生し、損傷破壊事故発生の虞もある。これに対し、吸脱着槽２内を予め脱液つまり脱水しておくことにより、ウォーターハンマー現象は防止される。
エアー供給部５については、以上のとおり。
【００２０】
《蒸気供給部６，コンデンサー７等について》
次に、処理装置１の蒸気供給部６，コンデンサー７等について説明する。蒸気供給部６は、水蒸気Ｂを吸脱着槽２内に圧送吹き付け供給可能であり、弁の開閉により供給された水蒸気Ｂが、吸脱着槽２のアンモニア吸着繊維３に吸着されていたアンモニアを、脱着させると共に、アンモニア吸着繊維３を再生させる。
すなわち、アンモニア吸着繊維３に吸着，付着していたアンモニアは、蒸気供給部６から脱着媒体として水蒸気Ｂが供給されると、その熱化学的性質により、アンモニア吸着繊維３から脱着，離脱される。又、吸着していたアンモニアが脱着されるので、アンモニア吸着繊維３は、再び吸着可能な状態に再生される。
上述により吸脱着槽２から脱着されたアンモニアを含有した水蒸気Ｂは、コンデンサー７に排出，供給されて、水蒸気Ｂが冷却水Ｅにて冷却することにより凝縮され、もって、高濃度のアンモニアの水溶液つまりアンモニア水として回収される。そしてアンモニア水は、安水タンク８に回収されるが、アンモニア濃度は例えば１０％程度に達している。
なお、コンデンサー７や安水タンク８内でガスＦ化したアンモニアは、スクラバー９へと送られる。スクラバー９は、洗浄水Ｇの噴霧により、低濃度のアンモニアを含有した水を生成して、前述した脱液タンク１０へと排出する。又、これによりクリーン化されたエアーＨが、外気放出される。
蒸気供給部６，コンデンサー７等は、このようになっている。処理装置１については、以上のとおり。
【００２１】
《本発明の処理方法の概要》
次に、本発明に係る液中アンモニアの処理方法について、説明する。まず、その概要については、次の通り。
この処理方法は、水溶液中のアンモニアを回収、除去する方法に関し、次の第１工程，第２工程，第３工程，第４工程を、有している。
すなわち、この処理方法は、まず、被処理水Ａの水溶液中のアンモニア（ＮＨ３）を、繊維（ｆ）にカルボキシル基（ＣＯＯＨ）を導入したアンモニア吸着繊維３に、吸着させる第１工程と、次に、エアーＣを吹き付けて脱液する第２工程と、それから、水蒸気Ｂを吹き付けてアンモニアをアンモニア吸着繊維３から脱着させる第３工程と、脱着されたアンモニアを含有した水蒸気Ｂを、冷却により凝縮し、もってアンモニア水として回収する第４工程とを、順に辿る構成よりなる。そして、これらの各工程は、前述した処理装置１を用いて実施される。
以下、これらについて更に詳述する。
【００２２】
《アンモニアの水溶液およびアンモニア吸着繊維３について》
最初に前提となる、被処理水Ａつまりアンモニアの水溶液と、アンモニア吸着繊維３とについて、説明する。
水溶液中において、アンモニア分子（ＮＨ３）は、更にプロトン（Ｈ＋）が配位結合したアンモニウムイオン（ＮＨ４＋）として存在しており、アンモニア吸着繊維３は、アクリル系の繊維（ｆ）付のカルボキシル基（ＣＯＯＨ）のカルボニル（ＣＯ）が、分極化し電離状態となる。
まず、原水槽４から吸脱着槽２へと供給される被処理水Ａ中、つまり水溶液中のアンモニア分子については、次のとおり。アンモニア分子は、水に可溶であり、水中では下記化１の化学反応式に示したアンモニアの水溶液となっている。そして、アンモニウムイオン（ＮＨ４＋）は、下記化２の化学構造式の模式図に示したように、配位結合部分を有している。
【００２３】
【化１】
2015139731.tif 000003
【化２】
2015139731.tif 000004
【００２４】
すなわち、まずアンモニア分子の外殻電子構造は、アンモニア分子を構成する窒素原子（Ｎ）について、その外殻電子構造（Ｌ殻）が、３個の水素原子との共有結合対部分（２ｐ軌道）と、ローンペアと称される非共有電子対部分（２ｓ軌道）と、からなる。
そして、このローンペア，非共有電子対に対し、水の電離により生じたプロトン（Ｈ＋）が配位結合し、もって全体としてアンモニアの水溶液となっている。このように、アンモニウムイオン（カチオン，ＮＨ４＋）は、共有結合部分と配位結合部分とを、有している。アンモニアの水溶液については、以上のとおり。
【００２５】
他方、吸脱着槽２に充填されたアンモニア吸着繊維３については、次のとおり。アンモニア吸着繊維３は、繊維（ｆ）に化学反応を加えて、カルボキシル基（ＣＯＯＨ）と共有結合してなる。その末端（ｆ−ＣＯＯＨ）の化学構造式の模式図は、下記化３の通り。そして水中では、カルボキシル基のカルボニルは、化４の構造式の模式図に示したように、分極化し電離状態となる。
【００２６】
【化３】
2015139731.tif 000005
【化４】
2015139731.tif 000006
【００２７】
すなわち水中において、繊維付のカルボキシル基のカルボニル（Ｃ＝Ｏ）は、炭素原子と酸素原子間の電気陰性度（電子を引きつける度合）の差異に基づき、炭素原子より電気陰性度が強い酸素原子の影響で、分極化し電離状態となる。化４の構造式に示したように、Ｃ＝Ｏ結合の電子は、酸素電子側に引きつけられることで、強く分極化している（Ｃ＝Ｏ  →  Ｃ＋−Ｏ−）。炭素原子は、分極化してプラス電荷を帯びカチオン化している（カルボカチオン，Ｃ＋）。
アンモニアの水溶液およびアンモニア吸着繊維３については、以上のとおり。
【００２８】
《アンモニア吸着繊維３への吸着：その１について》
上述を前提として、この処理方法の第１工程では、原水槽４から吸脱着槽２に供給された被処理水Ａのアンモニア分子（ＮＨ３）は、吸脱着槽２に充填されていたアンモニア吸着繊維３に吸着される。
そして、アンモニア分子のアンモニア吸着繊維３への吸着は、アンモニウムイオンにおけるプロトンの求電子性より、カルボニルのカルボカチオンの求電子性が、大きいことに起因して、プロトンとカルボカチオンとが置換し、もって、アンモニア分子に、繊維付のカルボカチオン分子団が配位結合することに基づき、実施される。その化学反応式の模式図は、下記化５のとおり。
【００２９】
【化５】
2015139731.tif 000007
【００３０】
これらについて、更に詳述する。前述したアンモニウムイオン（ＮＨ４＋）におけるプロトン（Ｈ＋）の求電子性より（前記化２の構造式を参照）、前述したカルボキシル基（ＣＯＯＨ）のカルボニル（Ｃ＝Ｏ）の分極から生じるカルボカチオン（カチオン化した炭素原子，Ｃ＋）の求電子性の方が（前記化４の構造式を参照）、大である。つまり、水素原子の方が電子供与性が大きく、遊離プロトンが生じ易い。
そこで、アンモニウムイオン（ローンペアを有するアンモニア分子）に配位結合したプロトン（Ｈ＋）と、カルボカチオン（Ｃ＋）とが、置換し、もって、アンモニア分子（ＮＨ３）に、カルボカチオンつまり繊維（ｆ）付のカルボカチオン分子団［ｆ−Ｃ＋（−ＯＨ）（−Ｏ−）］が、配位結合するに至る。
このようにして、アンモニア分子がアンモニア吸着繊維３に、配位結合に基づき吸着される。なお、置換されたプロトンは水相に遊離する。
アンモニア吸着繊維３への吸着：その１については、以上のとおり。
【００３１】
《アミンの生成等について》
この処理方法の第１工程では、その後、吸脱着槽２のアンモニア吸着繊維３について、次の反応が進行する。
すなわち、上述した配位結合による吸着の後、アンモニア吸着繊維３について、繊維（ｆ）付のアミンが生成され、生成された繊維（ｆ）付のアミンは、脱水反応の後、生成されたカルボニルが分極する。下記化６はアミンの生成について、下記化７はアミンの脱水について、下記化８はアミンの分極について、それぞれ化学反応式の模式図である。
【００３２】
【化６】
2015139731.tif 000008
【化７】
2015139731.tif 000009
【化８】
2015139731.tif 000010
【００３３】
これらについて、更に詳述する。まず上記化６の反応式に示したように、前述した配位結合において（前記化５の構造式を参照）、カルボカチオン分子団［ｆ−Ｃ＋（−ＯＨ）（−Ｏ−）］の電気陰性度の強い酸素アニオン（−Ｏ−）が、アンモニア分子（ＮＨ３）のプロトン（Ｈ＋）を引き抜くことにより、アンモニア分子がアミノ基（−ＮＨ２）に、転じ，変化し，遷移する。そして、これと同時に、それまでの配位結合が、アミノ基による共有結合に転じ，変化し、もって、繊維（ｆ）付のアミン（第一アミン）が生成される。
このように生成された繊維（ｆ）付のアミンは、上記化７の反応式に示したように、自然脱水して、カルボニル（Ｃ＝Ｏ）を生成する。そして、この繊維（ｆ）付の脱水アミンについて生成されたカルボニルは、図８の反応式に示したように、水中において分極する（分極については、前記化４の構造式について前述した所を参照）。
アミンの生成等については、以上の通り。
【００３４】
《アンモニア吸着繊維３への吸着：その２について》
しかる後、この処理方法の第１工程では、吸脱着槽２において、アンモニア分子（ＮＨ３）が、再び、アンモニア吸着繊維３側に吸着される（２回目の吸着）。
すなわち、アンモニアイオン（ＮＨ４＋）のプロトン（Ｈ＋）の求電子性より、上述により繊維（ｆ）付のアミンについて生成されたカルボニル（Ｃ＝Ｏ）のカルボカチオン（Ｃ＋）の求電子性が、大きいことに起因して、プロトンとカルボカチオンとが置換される。
もってアンモニア分子に、繊維（ｆ）付のアミンであるカルボカチオン分子団［ｆ−Ｃ＋（−Ｏ−）（−ＮＨ２）］が、配位結合することに基づき、再び、アンモニア分子のアンモニア吸着繊維３への吸着が、実施される。配位結合に基づき、吸着が行われる。
下記化９は、このような化学反応式の模式図である（置換や配位結合については、前記化５の構造式について前述した所を参照）。
【００３５】
【化９】
2015139731.tif 000011
アンモニア吸着繊維３への吸着：その２については、以上のとおり。
【００３６】
《ジアミンの生成について》
この処理方法の第１工程では、上述した配位結合による吸着の後、吸脱着槽２のアンモニア吸着繊維３について、繊維（ｆ）付のジアミンが生成される。
下記化１０は、このような化学反応式の模式図である（ジアミンの生成については、前記化６の反応式のアミンの生成について、前述した所を参照）。
【００３７】
【化１０】
2015139731.tif 000012
【００３８】
上記化１０の反応式に示したように、上述した配位結合において（前記化９の構造式を参照）、繊維（ｆ）付のアミンであるカルボカチオン分子団［ｆ−Ｃ＋（−Ｏ−）（−ＮＨ２）］の電気陰性度の強い酸素アニオン（−Ｏ−）が、アンモニア分子（ＮＨ３）のプロトン（Ｈ＋）を引き抜くことにより、アンモニア分子がアミノ基（−ＮＨ２）に、転じ，変化し，遷移する。
これと同時に、それまでの配位結合が、アミノ基による共有結合に転じ，変化する。もって、２当量のアミノ基を有するジアミン（ヒドロキシジアミン）が生成される。
ジアミンの生成については、以上のとおり。
【００３９】
《アンモニア吸着繊維３からの脱着等について》
さて、この処理方法の第１工程では、上述したように、２当量のアミノ基（−ＮＨ２）を有する繊維（ｆ）付のジアミンが、生成される（前記化１０の反応式を参照）。
このようにしてアンモニア分子（ＮＨ３）が、アンモニア吸着繊維３側に吸着されるが、吸着された２モルのアンモニア分子は、前述により、２モルのアンモニウムイオン（カチオン，ＮＨ４＋）から供給されていた次第である（前記化１の反応式を参照）。なお、残りの２モルの水酸イオン（アニオン，ＯＨ−）は、前述により遊離したプロトン（Ｈ＋）と共に、２モルの水分子（Ｈ＋＋ＯＨ−→Ｈ２Ｏ）へと戻り、再生される。
【００４０】
さて、この処理方法では、吸脱着槽２において、このような第１工程の後、第２工程を経由した後、第３工程において脱着等が実施される。
すなわち、以上詳述してきた第１工程を辿って生成され、末端がヒドロキシジアミン化したアンモニア吸着繊維［ｆ−Ｃ（ＯＨ）（ＮＨ２）２］は、次の第２工程において、エアー供給部５からエアーＣが吹き付けられて吹き込まれ、もって残留水が脱液される。
それから、この処理方法の第３工程では、このような繊維（ｆ）付のジアミンへの蒸気供給部６からの水蒸気Ｂの吹き付け，吹き込みにより、２モルのアンモニア分子（ＮＨ３）が、アンモニア吸着繊維３から脱着，離脱される。これと共に、アンモニア吸着繊維３は、末端がカルボキシル基化した繊維（ｆ−ＣＯＯＨ）に戻り、元の状態に再生される。
下記化１１は、上述した第３工程の水蒸気Ｂの吹き付けによる脱着，再生についての化学反応式の模式図である。
そして、この処理方法では、脱着されたアンモニア分子を含有した水蒸気Ｂは、最終の第４工程において、吸脱着槽２からコンデンサー７に供給され、水蒸気Ｂが、冷却により凝縮される。もって、アンモニア水となって安水タンク８に回収される。
アンモニア吸着繊維３からの脱着等については、以上のとおり。
【００４１】
【化１１】
2015139731.tif 000013
【００４２】
《作用等》
本発明の液中アンモニアの処理装置１および処理方法は、以上説明したように構成されている。そこで、以下のようになる。
（１）水溶液中において、アンモニア分子（ＮＨ３）は、更にプロトン（Ｈ＋）が配位結合したアンモニウムイオン（ＮＨ４＋）として存在している（前記化１の反応式，化２の構造式を参照）。
又、繊維にカルボキシル基を導入したアンモニア吸着繊維（ｆ−ＣＯＯＨ）３は、繊維（ｆ）付のカルボキシル基（ＣＯＯＨ）のカルボニル（ＣＯ）が、分極，電離状態となっている（前記化３，化４の構造式を参照）。
【００４３】
（２）これらを前提として、本発明の液中アンモニアの処理方法および処理装置１においては、次のようになる。
処理方法の第１工程では、処理装置１の原水槽４から吸脱着槽２に、被処理水つまりアンモニアの水溶液が供給される。
そして、このように供給された被処理水Ａのアンモニアが、吸脱着槽２に充填されたアンモニア吸着繊維３に、吸着される。この吸着は、アンモニウムイオンのプロトン（Ｈ＋）の求電子性より、カルボニルのカルボカチオン（Ｃ＋）の求電子性が大きいことに起因して、置換が行われ、もって、アンモニア分子に繊維（ｆ）付のカルボカチオン分子団が配位結合することに基づき、実施される（前記化５の構造式を参照）。
【００４４】
（３）それから、この処理方法の第１工程では、処理装置１の吸脱着槽２のアンモニア吸着繊維３について、上述した吸着，配位結合の後、繊維付アミンが生成され、脱水反応の後、生成されたカルボニルが分極する（前記化６，７，８の反応式を参照）。
そして再び、配位結合に基づき、被処理水Ａ中のアンモニアがアンモニア吸着繊維３に、吸着される（前記化９の反応式を参照）。このような吸着，配位結合の後、アンモニア吸着繊維３について、繊維付ジアミンが生成される（前記化１０の反応式を参照）。
【００４５】
（４）この処理方法では、このような第１工程の後、第２工程において、処理装置１の吸脱着槽２について、脱液が実施される。すなわち、エアー供給部５からエアーＣが、吸脱着槽２内に吹き付けられ、もって吸脱着槽２内が脱液される。
【００４６】
（５）しかる後、この処理方法は第３工程へと進み、処理装置１の吸脱着槽２内に、蒸気供給部６から水蒸気Ｂが吹き付けられる。
もって、吸脱着槽２のアンモニア吸着繊維３では、繊維付ジアミンへの水蒸気Ｂの吹き付けにより、アンモニアが脱着される。又、アンモニア吸着繊維３は、末端が、元のカルボキシル基化した繊維（ｆ−ＣＯＯＨ）に戻り、再生される（これらについて、前記化１１の反応式を参照）。
【００４７】
（６）そしてこの処理方法は、最終の第４工程において、脱着したアンモニアを含有した水蒸気Ｂが、処理装置１のコンデンサー７に供給される。もって、水蒸気Ｂが冷却，凝縮され、得られた高濃度のアンモニアの水溶液であるアンモニア水が、安水タンク８へと回収される。
【００４８】
（７）さてそこで、本発明の液中アンモニアの処理方法および処理装置１によると、次のようになる。
まず、本発明の処理方法は、アンモニア吸着繊維３への吸脱着と、エアーＣの吹き付けによる脱液と、水蒸気Ｂの吹き付けによる脱着，再生と、水蒸気Ｂの冷却，凝縮とを、順次組み合わせて採用した簡単な構成よりなる。
又、本発明の処理装置１は、吸脱着槽２，アンモニア吸着繊維３，エアー供給部５，蒸気供給部６，コンデンサー７等よりなり、簡単な構成よりなる。
【００４９】
（８）そして、このような吸着は、理論的にも裏付けられている。すなわち、アンモニウムイオンのプロトンの求電子性より、カルボニルのカルボカチオンの求電子性が大きいことに起因して、置換が行われ、アンモニア分子に繊維付カルボカチオン分子団が、配位結合することに基づき、吸着は、容易かつ確実に実施される。
又これらは、実験的にも裏付けられている。すなわち、実験により得られた吸着性能曲線によっても、データ的にも裏付けられた。
更に脱着は、予め脱液を実施しておくことにより、回収されるアンモニア濃度が高められると共に、ウォーターハンマーも防止されてスムーズに実施される。
【００５０】
（９）本発明の処理方法および処理装置１は、このように、簡単な構成により、被処理水中のアンモニア分子を、容易かつ確実に回収，除去することができる。
被処理水中のアンモニアは、ｐｐｍ程度の低濃度から％程度の高濃度まで、各種の濃度が考えられるが、本発明は上述により、このような各種濃度に広く対応，適応，カバー可能である。
【００５１】
（１０）これらに基づき、本発明の処理方法および処理装置１では、高濃度のアンモニアを回収可能である。すなわち、第１工程，第２工程，第３工程，第４工程を辿ることにより、処理装置１の安水タンク８には、例えば１０％程度の高濃度のアンモニアの水溶液として、アンモニア水が回収される。
本発明の作用等については、以上のとおり。
【符号の説明】
【００５２】
１  処理装置
２  吸脱着槽
３  アンモニア吸着繊維
４  原水槽
５  エアー供給部
６  蒸気供給部
７  コンデンサー
８  安水タンク
９  スクラバー
１０  脱液タンク
Ａ  被処理水
Ａ’処理済水
Ｂ  水蒸気
Ｃ  エアー
Ｄ  脱液水
Ｅ  冷却水
Ｆ  ガス
Ｇ  洗浄水
Ｈ  クリーンエアー
【図１】
2015139731.tif 000014