(57)【要約】【課題】金属表面処理において効率的で低コストである排水処理方法を提供する。【解決手段】少なくとも１段階のイオン交換水による水洗及び少なくとも１段階の通常の水洗を含む複数の水洗工程からなる金属表面処理における排水処理方法であって、上記イオン交換水による水洗は、水洗により生じた排水をイオン交換装置に導入し、再生することによって行うものであり、上記通常の水洗は、生じた排水を中和した後水分を蒸発させてスラッジとして廃棄するものである金属表面処理における排水処理方法。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１段階のイオン交換水による水洗及び少なくとも１段階の通常の水洗を含む複数の水洗工程からなる金属表面処理における排水処理方法であって、
前記イオン交換水による水洗は、水洗により生じた排水をイオン交換装置に導入し、再生することによって行うものであり、
前記通常の水洗は、生じた排水を中和した後水分を蒸発させてスラッジとして廃棄するものであることを特徴とする金属表面処理における排水処理方法。
【請求項２】
通常の水洗は、生じた排水を逆浸透圧法によって水と濃縮排水とに分離し、分離された水を脱脂後の水洗工程に使用する請求項１記載の金属表面処理における排水処理方法。
【請求項３】
金属表面処理は、ジルコニウム化合物による処理である請求項１又は２記載の金属表面処理における排水処理方法。
【請求項４】
金属表面処理は、脱脂工程、酸洗工程次いでジルコニウム化合物による化成処理工程からなるものである請求項１、２又は３記載の金属表面処理における排水処理方法。
【請求項５】
金属がアルミホイールである請求項１、２、３又は４記載の金属表面処理における排水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属表面処理における排水処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属製品は、通常、脱脂、水洗、化成処理、水洗からなる工程によって表面処理を施され、更に塗装等の処理を施される。このような処理方法における水洗工程は、複数回の水洗を行った後、最終的にイオン交換水によって洗浄することによって、金属製品の表面を清浄化することが必要とされる。このような水洗工程においては、各種イオン成分を含有する排水が生じるため、排水処理が必要とされる。
【０００３】
従来表面処理剤として広く使用されていたクロメート処理においては、図２のフロー図に示したように、後段階の水槽へ水を補給することによってオーバーフローさせて前段階の水洗の水洗槽へと移液させ、最初の水洗の水槽からオーバーフローした水をイオン交換装置へと導入し、得られたイオン交換水を再度イオン交換水による水洗工程に使用する。
【０００４】
一方、近年環境に対して与える影響が大きく、排水処理の点でも労力が大きいクロメート処理は使用が好ましくないとして、クロム金属を使用しない金属表面処理方法が使用されるようになっている。
【０００５】
しかし、このようなノンクロメート処理においては、クロメート処理のように排水中に有害な重金属を含むものではないため、必ずしもすべての排水をイオン交換処理によって処理する必要もない。
【０００６】
更にアルミホイール等の鋳造アルミニウム材の金属表面処理においては、良好な塗装品質確保のために、脱脂工程の後で酸洗を行うことが望ましいが、このような酸洗を行う場合には、酸洗の後にも水洗を行うことが必要とされる。このような酸洗工程の排水は、高濃度の酸を含有するものであるため、これをイオン交換樹脂によってイオン交換すると、高コスト化の原因となり好ましくない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記に鑑み、金属表面処理において効率的で低コストである排水処理方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくとも１段階のイオン交換水による水洗及び少なくとも１段階の通常の水洗を含む複数の水洗工程からなる金属表面処理における排水処理方法であって、上記イオン交換水による水洗は、水洗により生じた排水をイオン交換装置に導入し、再生することによって行うものであり、上記通常の水洗は、生じた排水を中和した後水分を蒸発させてスラッジとして廃棄するものであることを特徴とする金属表面処理における排水処理方法である。
【０００９】
上記通常の水洗は、生じた排水を逆浸透圧法によって水と濃縮排水とに分離し、分離された水を脱脂後の水洗工程に使用することが好ましい。
上記金属表面処理は、ジルコニウム化合物による処理であることが好ましい。
以下に本発明を詳細に説明する。
【００１０】
本発明は、少なくとも１段階のイオン交換水による水洗及び少なくとも１段階の通常の水洗を含む複数の水洗工程からなる金属表面処理における排水処理方法である。上記金属表面処理は、通常、脱脂、水洗、化成処理、水洗からなるものであり、必要に応じて酸洗及び酸洗後水洗を有するものであってもよい。酸洗は、被処理剤表面の酸化膜等を除去するためのものであり、ノンクロメート化成処理液により金属表面処理を行う場合には、特に行うことが好ましい工程である。
【００１１】
本発明の排水処理方法は、酸洗後水洗及び／又は化成処理後水洗に適用されることが好ましい。より効率的に排水処理を行うためには、酸洗後水洗及び化成処理後水洗に適用されることが好ましい。本発明の金属表面処理における排水処理方法は、例えば、図１に示す排水処理装置を用いて行うことができる。以下に図面を参照しながら本発明を詳述するが、本発明はこのような実施の態様に限定されるものではない。
【００１２】
従来の排水処理方法においては、図２に示したように、全ての排水をイオン交換装置により脱イオン処理していた。これに対して、本発明の排水処理方法においては、水洗工程においてイオン交換水による水洗によって発生した排水のみをイオン交換装置に導入し、その他の通常の水洗によって発生した排水は脱イオン処理を行わない。このため、イオン交換装置の負荷が軽減され、コスト増の原因となっていたイオン交換装置の交換頻度を下げることができるというものである。
【００１３】
本発明の排水処理方法は、通常の水洗により生じる排水を、ｐＨ調整を行い中和した後水分を蒸発させてスラッジとして廃棄するものであるため、排水の排出量が大幅に削減される。また、図２の方法と比較して、蒸発工程が追加されるが、イオン交換装置の交換頻度低減により削減されたコストは、蒸発工程に要するコストよりはるかに大きいため、本発明の排水処理方法は、コストの面で優れた方法である。
【００１４】
本発明の排水処理方法における上記イオン交換水による水洗とは、多段階で行う水洗工程のうち、最終段階での水洗をいう。上記最終段階の水洗によって不純物を完全に除去することが要求されるため、イオン交換水による洗浄が行われるものである。本発明においては、図１の水洗４又は７に示したように、イオン交換水による水洗の排水をイオン交換装置に導入し、再生させ循環させる。上記イオン交換水による洗浄は、２回以上行うものであってもよいが、通常は最終段階の洗浄のみでよい。上記イオン交換水による水洗は、スプレー水洗又は浸漬水洗のどちらでもよく、これらの方法を組み合わせて水洗することもできる。上記イオン交換装置は、イオン交換樹脂によって水中の不純物を除去するものであれば特に限定されない。上記イオン交換装置としては、例えば、ミニクロパック装置（日本電工社製）等の市販の装置を挙げることができる。
【００１５】
上記通常の水洗とは、多段階で行う水洗工程のうち最終工程以外の工程を指すものである。上記通常の水洗は、厳密な洗浄を行うことは必ずしも必要とされないことから、水道水等によって洗浄することもできる工程である。上記通常の水洗は、２段階以上の多段階で行うことが好ましい。上記多段階の通常の水洗は、本発明においては、水洗１、２及び３、又は、水洗５及び６に示したように後段階の水槽へ水を補給し、オーバーフローさせて前段階の水洗の水洗槽へ移液させることによって行うことが好ましい。
【００１６】
本発明の排水処理方法は、上記通常の水洗によって発生した排水を、次いで中和するものである。上記中和は、生じる排水のｐＨを下限６、上限８の範囲内にする工程である。ｐＨが６未満であると、酸成分が残存しているため、濃縮時に酸が濃縮され、装置腐食の原因となったり、廃棄が困難になったりするため好ましくない。又、８を超えても中和の為のアルカリの使用量を増して非経済的である。
【００１７】
上記中和工程においては、水酸化カルシウム又は水酸化ナトリウムにより中和することが好ましい。これらの塩基性物質は、固体であっても水溶液の状態であってもよい。化成処理液がフッ素イオンを含有するものである場合は、水酸化カルシウム又はその水溶液であることがより好ましい。水酸化カルシウムを添加することによって、化成処理液中に含まれるフッ素イオンとカルシウムとの不溶性の塩が形成されるため、これらの酸性成分を容易に除去することができる。上記中和工程は、必要に応じて凝集剤による凝集沈殿を行うものであってもよい。
【００１８】
本発明の排水処理方法において、中和した排水は、蒸発装置を用いて濃縮蒸発を行い、水分を蒸発させてスラッジとして廃棄するものである。
上記蒸発装置としては特に限定されず、例えば、ドラムドライヤー（みづほ工業社製）等の蒸発装置を使用することができる。
【００１９】
本発明の排水処理方法は、更に、酸洗後水洗及び／又は化成処理後水洗の第１水洗槽からオーバーフローした排水を中和した後、逆浸透圧法等の方法によって水と濃縮排水に分離し、分離された水を脱脂後の水洗工程に使用するものであってもよい（図３）。このような方法によって脱脂後水洗を行うことにより、更に、排水の発生量及び給水量を低減させることができる点で好ましい。上記濃縮排水は、上述した酸洗後水洗及び／又は化成処理後水洗の排水と同様に、水分を蒸発させてスラッジとして廃棄することが好ましい。
上記逆浸透圧法としては特に限定されず、逆浸透圧膜を用いて水を分離するものであれば特に限定されない。具体的には、例えば、ＥＳ−１０（日東電工社製）等の市販の逆浸透膜を使用して行うことができる。
【００２０】
本発明における排水処理方法は、生じる排水の全量をイオン交換装置により処理するわけではないことから、ノンクロメート化成処理液による金属表面処理によって発生した排水の処理に適用されることが好ましいものである。上記ノンクロメート化成処理液としては特に限定されず、化成皮膜形成成分としてジルコニウム、チタン、ハフニウム等を含有するものを挙げることができる。特にジルコニウムを含有するノンクロメート化成処理液であることが好ましい。上記ノンクロメート化成処理液は、必要に応じて、その他の成分を含有してもよい。上記その他の成分としては、リン酸イオン、フッ素イオン等のエッチング剤、硝酸、過塩素酸、硫酸、硝酸ナトリウム、水酸化アンモニウム、水酸化ナトリウム、アンモニア等のｐＨ調整剤等を挙げることができる。
【００２１】
酸洗工程において使用される酸洗処理液に含まれる酸としては特に限定されず、例えば、硫酸イオン、硝酸イオン、リン酸イオン、フッ素イオン、硅弗酸、硼弗酸等の金属フッ素イオン等を挙げることができる。上記酸洗処理液のｐＨは、１〜３の範囲内であることが好ましい。
【００２２】
本発明の金属表面処理における排水処理方法は、排水を濃縮蒸発する工程を追加することにより、イオン交換装置により処理する排水量を低減し、イオン交換装置の交換頻度を下げることができる方法である。更に、本発明の排水処理方法は、酸洗後及び／又は化成処理後の水洗で生じる排水を脱脂後水洗工程で再利用することができるため、低コストな方法である。
【００２３】
【実施例】
以下本発明について実施例を掲げて更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
〈酸洗処理液の調製〉
サーフクリーナー３５５（日本ペイント社製、酸性脱脂剤）を用いて、硫酸イオン１５０００ｐｐｍ、硝酸イオン１５００ｐｐｍ、ｐＨ１の酸洗処理液を調製した。
〈化成処理液の調製〉
アルサーフ５０１Ｎ−１（日本ペイント社製、リン酸ジルコニウム化成処理剤）を用いて、リン酸イオン３５０ｐｐｍ、硝酸イオン１５０ｐｐｍ、フッ化物イオン１５０ｐｐｍ、ジルコニウムイオン２０ｐｐｍ、ｐＨ３．５の化成処理液を調製した。
【００２４】
実施例１
図１に示す排水処理装置を用いて金属表面処理を行った。アルミホイール（ＡＣ−４Ｃ）を、日本ペイント社製脱脂剤「サーフクリーナー５３」の２質量％希釈液を用いて脱脂し（５０℃×３分間）、次に水洗した。脱脂されたアルミホイールを、上記酸洗処理液（３％水溶液）で浸漬処理し（５０℃×３分間）、水洗を４回行った。次に、上記化成処理液を浸漬処理し（４０℃×６０秒）、水洗を３回行った。
【００２５】
酸洗後水洗及び化成処理後水洗における最終水洗は、イオン交換装置によって処理したイオン交換水を使用した。イオン交換水による処理の条件は、電気伝導度を１０μＳ／ｃｍ以下とすることである。使用したイオン交換装置は、ミニクロパック装置（日本電工社製）である。
最終水洗を除く通常の水洗による排水は、ｐＨ調整を行って中和した後、蒸発装置にて濃縮蒸発を行った。ｐＨ調整は、水酸化カルシウム水溶液を加えてｐＨを７に調整した。使用した蒸発装置は、ドラムドライヤー（みづほ工業社製）である。
【００２６】
実施例２
図３に示す排水処理装置を用いて、最終水洗を除く通常の水洗による排水のｐＨ調整を行った後、逆浸透圧装置により水と濃縮排水に分離し、生じた水を脱脂後水洗工程の最終水洗に移液したこと以外は、実施例１と同様にして金属表面処理を行った。使用した逆浸透膜は、ＥＳ−１０（日東電工社製）である。
【００２７】
比較例１
ジルコニウムに代えてクロムを使用してクロム含有化成処理液を調製した。上記クロム含有化成処理液を使用し、図２に示す排水処理装置を用いて酸洗処理は行わず、化成処理後水洗における全ての排水をイオン交換装置により処理したこと以外は、実施例１と同様にして金属表面処理を行った。
【００２８】
比較例２
図４に示す排水処理装置を用いて、酸洗後水洗及び化成処理後水洗における全ての排水をイオン交換装置により処理したこと以外は、実施例１と同様にして金属表面処理を行った。
【００２９】
それぞれの実施例及び比較例で使用したイオン交換装置の交換頻度を、表１に示す。比較例の交換頻度は、実施例よりもはるかに多くなり、実施例の排水処理方法を行うことによってコストを抑えることができた。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
【発明の効果】
本発明により、イオン交換装置の負荷を軽減し、経済的に有利な金属表面処理における排水処理方法を得ることができた。又、本発明の排水処理方法は、廃棄物がスラッジの形態をとることから排水量を低減することができる、作業上効率的な方法でもある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排水処理方法の一例を表すフロー図である。
【図２】従来の排水処理方法の一例を表すフロー図である。
【図３】本発明の排水処理方法の一例を表すフロー図である。
【図４】従来の排水処理方法の一例を表すフロー図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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