(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水系の腐食性イオンを含む水を防食性アニオンを担持したアニオン交換体と接触させて水系の金属の腐食を抑制する方法において、
ＮａＯＨを含むアルカリ性廃水に、ＣＯ２を含む排ガスを接触させる工程を備え、
該水と接触した後のアニオン交換体を、前記工程で得られたＨＣＯ３−を含む溶液で再生することを特徴とする水系の金属の腐食抑制方法。
【請求項２】
請求項１において、前記工程は、前記アルカリ性廃水のｐＨが８となった時点で終了することを特徴とする水系の金属の腐食抑制方法。
【請求項３】
請求項１または２において、前記アルカリ性廃水のＮａＯＨ濃度が０．４７〜４．２重量％であることを特徴とする水系の金属の腐食抑制方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記排ガスは重油焚ボイラ、焼却設備、ガスタービン、又はディーゼルエンジンの排ガスであることを特徴とする水系の金属の腐食抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は水系の金属の腐食抑制方法に係り、特に、アニオン交換処理を行って水系における軟鋼、ステンレス鋼、銅、銅合金などの金属の腐食を抑制する方法において、使用済アニオン交換体の再生方法を改良した腐食抑制方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
開放、密閉循環冷却水系、蓄熱水系、密閉冷温水系などの水系で使用される各種機器や配管等の基材として、軟鋼、ステンレス鋼、銅、銅合金等が使用されている。水中に浸漬使用されているこれらの基材は、補給水から持ち込まれる塩化物イオン（Ｃｌ- ）、硫酸イオン（ＳＯ42- ）、硝酸イオン（ＮＯ3-）等により腐食し、孔食を発生させることがある。
【０００３】
従来、このような水系の金属の腐食を有効に防止する方法として、水系の腐食性イオン含有水と、防食性アニオンを担持したアニオン交換体とを接触させると共に、この水系に低分子量ポリマーを添加する方法（特開平６−１５８３６４号公報）がある。
【０００４】
この方法は、防食性アニオンであるＯＨ- もしくはＨＣＯ3-形に再生された強塩基性アニオン交換樹脂に直接、原水を通水し、腐食性アニオン（Ｃｌ- ，ＮＯ3-，ＳＯ42- 等）をイオン交換により除去することで、水系の金属の腐食を抑制するものである。
【０００５】
また、このような水系の金属の腐食抑制方法における使用済アニオン交換樹脂の再生効率を改善する方法として、水系の腐食性イオン含有水のｐＨを５以下に調整した後、この水をＯＨ形弱塩基性アニオン交換樹脂又はＣＯ3 2-形強塩基性アニオン交換樹脂と接触させる水系の金属の腐食抑制方法も提案されている（特開平７−３１６８５２号公報）。
【０００６】
即ち、弱塩基性アニオン交換樹脂は強塩基性アニオン交換樹脂に比べて再生が容易であり、再生効率の面からは、弱塩基性アニオン交換樹脂を使用するのが有利である。また、再生剤使用量の面からはＣＯ32- 形アニオン交換樹脂、即ちＣＯ32- 形強塩基性アニオン交換樹脂が有利である。しかしながら、これらのアニオン交換樹脂は、ｐＨ７程度の中性ないしアルカリ性領域では十分なイオン交換性能或いは防食性アニオンとしての作用を示さない。
【０００７】
特開平７−３１６８５２号公報記載の方法では、ＯＨ- 形弱塩基性アニオン交換樹脂に通水する原水を予めｐＨ５以下に調整しておくことにより、原水中のＨＣＯ3-イオンがＣＯ2 となって除去されてアニオン負荷が軽減され、弱塩基性アニオン交換樹脂が優れたイオン交換性能を発揮するようになり、原水中の腐食性イオンが効率的に除去されるようになる。また、ＣＯ3 2-形強塩基性アニオン交換樹脂に通水する原水を予めｐＨ５以下に調整しておくことにより、上記の如く、アニオン負荷が軽減されると共に、アニオン交換樹脂のイオン形がＣＯ32- から防食性のＨＣＯ3-形に変化し、良好な腐食抑制効果が得られる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のアニオン交換処理による水系の金属の腐食抑制方法では、使用済アニオン交換樹脂を再生する際に、ＮａＯＨ水溶液、ＮａＨＣＯ3 水溶液又はＮａ2 ＣＯ3 水溶液などの再生剤が必要である。
【０００９】
例えば、ＨＣＯ3-形強塩基性アニオン交換樹脂の場合には、再生剤として５重量％ＮａＨＣＯ3 水溶液が使用され、この場合、粉末のＮａＨＣＯ3 を溶解させて所定濃度の再生剤用水溶液が調製される。
【００１０】
このように、従来のアニオン交換樹脂を用いる水系の金属の腐食抑制方法では、試薬を用いて所定濃度の水溶液を調製するための手間と薬剤コストがかさむ。
【００１１】
本発明は上記従来の問題点を解決し、使用済アニオン交換樹脂を安価に、容易かつ効率的に再生することができる水系の金属の腐食抑制方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の水系の金属の腐食抑制方法は、水系の腐食性イオンを含む水を防食性アニオンを担持したアニオン交換体と接触させて水系の金属の腐食を抑制する方法において、ＮａＯＨを含むアルカリ性廃水に、ＣＯ２を含む排ガスを接触させる工程を備え、該水と接触した後のアニオン交換体を、前記工程で得られたＨＣＯ３−を含む溶液で再生することを特徴とする。
【００１３】
各種工場の燃焼設備からはＣＯ2 を含む排ガス（排煙）が排出される。一方、工場からは、純水装置の再生排水のように、ＮａＯＨを含むアルカリ性廃水（廃アルカリ）が排出される。
【００１４】
本発明では、このＮａＯＨを含む廃アルカリにＣＯ2 を含む排煙を接触させて、ＣＯ2 ＋ＮａＯＨ→ＨＣＯ3-＋Ｎａ+ の反応で、アニオン交換樹脂の再生に使用可能なＮａＨＣＯ3 水溶液を調製する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１６】
本発明において、廃アルカリとしては、当該処理対象水系の工場内のアルカリ性廃水、好ましくは、ＮａＯＨ濃度０．５〜１０重量％でｐＨ１２〜１４程度のアルカリ性廃水、例えば、純水装置の再生排水を用いることができる。
【００１７】
また、排煙は、各種燃焼設備例えば重油焚ボイラ、焼却設備の排ガスのほか、ガスタービン、ディーゼルエンジン等の排ガスを用いることもできる。
【００１８】
廃アルカリに排煙を接触させてアニオン交換樹脂の再生剤を調製するには、廃アルカリ中に排煙を導入してバブリング等により気液接触させれば良い。
【００１９】
この場合、ＣＯ2 とＮａＯＨとからＨＣＯ3-が生成する反応は、系内のｐＨが約８となった時点が終点とみなせるため、排煙をバブリングしている廃アルカリのｐＨを自動計測して、ｐＨが約８となった時点でバブリング等の気液接触を終了するようにするのが好ましい。
【００２０】
ところで、前述の如く、ＨＣＯ3-形強塩基性アニオン交換樹脂の再生には、１．０〜９．０重量％特に約５重量％濃度のＮａＨＣＯ3 水溶液が好適に用いられる。
【００２１】
従って、本発明の実施に当っては、廃アルカリのＮａＯＨ濃度に応じて、適宜これを希釈し、ＮａＯＨ濃度０．４７〜４．２重量％程度の水溶液とし、これに排煙をバブリングし、ｐＨが約８となった時点でバブリングを終了するようにするのが好ましい。これにより、０．４７〜４．２重量％のＮａＯＨがＮａＨＣＯ3 となって、１．０〜９．０重量％濃度のＮａＨＣＯ3 水溶液を容易に調製することができる。
【００２２】
本発明の水系の金属の腐食抑制方法は、好ましくは、次のようにして実施される。
【００２３】
まず、上記のようにして調製されたＮａＨＣＯ3 を含む再生剤を、強塩基性アニオン交換樹脂が充填されたカラムにＳＶ＝１〜２０ｈｒ-1程度で通水し、ＨＣＯ3-形強塩基性アニオン交換樹脂を得る。
【００２４】
そして、再生により得られたＨＣＯ3-形強塩基性アニオン交換樹脂のカラムに対し水系に供給される又は水系の腐食性イオンを含む水、即ち、水系の補給水又は循環水をＳＶ＝５〜８０ｈｒ-1程度で通水する。
【００２５】
これにより、水中のＣｌ- 、ＳＯ42- 等の腐食性イオンは、ＨＣＯ3-の防食性アニオンにイオン交換され、その含有量が低減し、腐食性が低減する。
【００２６】
本発明においては、このようなアニオン交換樹脂による処理の前又は後において、低分子量ポリマーを添加するのが好ましい。低分子量ポリマーの添加により、系内のスケール防止効果が得られると共に、アニオン交換樹脂によるイオン交換で水中に溶出したＨＣＯ3-の防食性アニオンや水系由来のＣａ2+，ＳｉＯ2 等の防食性成分の均一な防食皮膜が効果的に金属表面に形成され、腐食がより一層確実に抑制される。
【００２７】
この場合、低分子量ポリマーとしては、分子量５００〜１００，０００、特に１０００〜２０，０００程度の水溶性のポリマー、具体的には、マレイン酸−イソブチレン共重合体、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミドの部分加水分解物、アクリル酸−アリロキシ−２−ヒドロキシプロパンスルホン酸共重合体、アクリル酸−ヒドロキシエチルメタクリル酸共重合体、アクリルアミドとアリルスルホン酸共重合体、アクリル酸−マレイン酸共重合体、アクリル酸−スチレン共重合体、アクリル酸−スチレンスルホン酸共重合体、ポリマレイン酸、ポリスチレンスルホン酸、アクリル酸−イタコン酸共重合体、ポリイタコン酸、アクリル酸−アクリロニトリル共重合体、アクリル酸−ビニルスルホン酸共重合体、メチルビニルエーテル−マレイン酸共重合体など公知の低分子量ポリマーが挙げられる。
【００２８】
このような低分子量ポリマーの添加量は被処理水系の水質によっても異なるが、通常の場合、イオン交換処理の原水又は処理水に対して０．１〜５００ｍｇ／とする。
【００２９】
更に、必要に応じて、無機リン酸塩（正リン酸塩や重合リン酸塩）や有機リン酸エステル、ホスホン酸類、亜鉛、ニッケル塩、タングステン酸塩、モリブデン酸塩、亜硝酸塩、ホウ酸塩、ケイ酸塩、オキシカルボン酸塩、ベンゾトリアゾール、メルカプトベンゾチアゾール等の防食剤やリグニン誘導体、タンニン酸類、テンプン等の多糖類等のスケール防止剤等を併用してもよい。
【００３０】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００３１】
実施例１
１００Ｌ容のポリエチレンタンクに純水８０Ｌを採り、これに純水装置の再生排水（ＮａＯＨ濃度５．０重量％，ｐＨ１４）を入れて２．４重量％ＮａＯＨ水溶液を調製した。このＮａＯＨ水溶液に重油焚きボイラからの排煙（ＣＯ2 含有量１３％（分圧））をｐＨを測定しながらバブリングし、ｐＨ約８でバブリングを停止して再生剤を調製した。
【００３２】
この再生剤を、ゲル型強塩基性アニオン交換樹脂（三菱化学（株）製「ダイヤイオンＳＡ２０Ａ」）１０００ｍＬを充填したカラムにＳＶ＝３ｈｒ-1で上向流通水し、その後、同量の純水で押し出し洗浄を行って樹脂を再生した。
【００３３】
得られたＨＣＯ3-形強塩基性アニオン交換樹脂カラムに、表１に示す水質の大阪地区工水をＳＶ＝５ｈｒ-1で下向流通水した。得られたアニオン交換水の水質を表１に示す。
【００３４】
【表１】
0003963031.tif 000002
【００３５】
表１よりアニオン交換水のＣｌ- 及びＳＯ42- は共に測定下限値以下となり、アニオン交換が十分に行われていることが明らかである。
【００３６】
なお、再生剤の調製に当り、ＣＯ2 とＮａＯＨとの反応が十分に行われず、アニオン交換樹脂がＯＨ- 形であるとシリカもイオン交換され、シリカ濃度も測定下限値以下となるが、得られたアニオン交換水のシリカ濃度は６ｍｇ／Ｌでシリカはイオン交換されておらず、再生排水中のＮａＯＨと排煙中のＣＯ2 との反応は十分に行われていることが確認された。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の水系の金属の腐食抑制方法によれば、水系の水をアニオン交換処理することにより金属の腐食を抑制する方法において、排煙及び廃アルカリを有効再利用して使用済アニオン交換体の再生を行うことができ、しかも再生剤の調製の自動管理も容易に行える。
【００３８】
このため、再生コストの低減、再生作業の軽減を図ることができると共に、工場からの廃棄物排出量を減少させることができる。