(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリカ含有水を多孔質のシードと接触させ、シリカを該シードに析出させて除去するシリカ除去方法において、
該シード粒子の重量又は比重を検出し、この検出値に基づいて、シードの交換時期を決定することを特徴とするシリカ除去方法。
【請求項２】
シリカ含有水を多孔質シードの充填層と接触させ、シリカを該シードに析出させて除去するシリカ除去方法において、
該充填層の展開率又は重量を検出し、この検出値に基づいてシードの交換時期を決定することを特徴とするシリカ除去方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、交換時期に達したときに信号発生手段から信号を発生させることを特徴とするシリカ除去方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリカ含有水からシリカを除去する方法に係り、特にシリカ含有水とシードとを接触させ、シリカを該シードに析出させて除去する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
開放循環式冷却設備などの循環水系では、スケール障害が発生しやすい。開放循環式冷却設備の場合、特に、省資源、省エネルギーの立場から、冷却水の系外への排棄（ブロー）を少なくして高濃縮運転を行うと、溶解している塩類が濃縮されて、伝熱面が腐食しやすくなると共に、難溶性の塩となってスケール化する。生成したスケールは、熱効率の低下、配管の閉塞、水質の計測機器センサー部への障害などの障害を引き起こす。
【０００３】
そこで、従来より、種々のスケール防止剤が用いられている特開昭６１−１０７９９８号公報には、シリカ系スケールに対する防止効果の優れたスケール防止剤として、アクリルアミド系モノマーとアクリル酸系ポリマーを含むスケール防止剤が提案され、特開平２−３１８９４号公報には、冷却水系のスケール防止と、防食、スライム防止などの効果を併せ持つ複合水処理剤として、ポリエチレングリコールとホスホン酸又はカルボン酸系ポリマーを含有するスケール防止剤が提案され、特開平７−２５６２６６号公報には、冷却水の水質変動や運転条件に関わりなく、スライム、スケール、腐食障害、レジオネラ菌の発生を防止し得る水処理方法として、水溶性カチオン性ポリマー、ハロゲン化脂肪族にニトロアルコール及びホスホン酸又はカルボン酸系ポリマーを添加する方法が提案されている。
【０００４】
このようなスケール防止方法は、シリカスケールの付着防止にはあまり有効ではない。例えば、アクリルアミド系ポリマーは、シリカ濃度が低い場合にはスケール防止効果を有するものの、シリカ濃度が高い場合には効果がない。また、特開平７−２５６２６６号公報に提案されているカチオン性ポリマーは、四級アンモニウム塩であってカチオン性が非常に強いために、水中のシリカや微生物由来の汚れ（スライム）とゲル状の反応物を作りやすく、配管内で詰りなどのトラブルを生じやすいことや、カチオン性であるために配管の金属材料に吸着されやすく、系内でのポリマーの消耗が著しいことなどの欠点がある。また、ポリエチレングリコールは、シリカ濃度が低い場合にはスケールの付着を抑える効果はあるが、共存イオンの影響を受けやすく効果が安定しないなどの問題がある。
【０００５】
シリカ含有水からシリカを除去する方法として、シリカ含有水をシリカゲル等のシードと接触させる方法が公知である。
【０００６】
シリカ含有水がシリカゲル等のシードと接触すると、該水中のシリカがシリカゲル粒子等のシードの表面（外面であってもよく、粒子内部の気孔の表面であってもよい。）に析出して成長することにより、水中より除去される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このようなシリカ除去方法においては、シードのシリカ除去能が次第に低下してくるので、シードの交換時期を適切に選定することが重要である。
【０００８】
この交換時期の決定のために、シリカ除去装置に通水した水量を積算し、積算水量が設定量に達した時に交換時期が来たものと決定することが考えられているが、原水のシリカ濃度の変動があった場合には、まだ十分に使えるにも関わらずシードを交換したり、逆にシード交換時期が過度に遅れたりすることが生じる。
【０００９】
本発明は、シードのシリカ除去能が低下してきて交換すべき時期になったことを適切に検出することができ、シリカを常に十分に除去することができると共に、シードの無用な早期交換を解消することができるシリカ除去方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、多孔質のシードの内部気孔にシリカが析出することにより、シード粒子の重量が増大する現象を利用してシードの交換時期を決定するものである。
【００１１】
請求項１のシリカ除去方法は、シード粒子の重量又は比重を予め定めておいて交換時期を決定するようにしたものであり、シリカ含有水を多孔質のシードと接触させ、シリカを該シードに析出させて除去するシリカ除去方法において、該シード粒子の重量又は比重を検出し、この検出値に基づいて、シードの交換時期を決定することを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２のシリカ除去方法は、シード粒子の重量増大に伴って、シード粒子の充填層の展開率が減少したり、該充填層の重量増大することに基づいて交換時期を決定するようにしたものであり、シリカ含有水を多孔質シードの充填層と接触させ、シリカを該シードに析出させて除去するシリカ除去方法において、該充填層の展開率又は重量を検出し、この検出値に基づいてシードの交換時期を決定することを特徴とするものである。
【００１３】
本発明では、シード交換時期になったときに警報等を出力させるための信号を発生させてもよい。
【００１４】
本発明においては、シードと接触するシリカ含有量水を濾過する濾過装置を設けてもよい。この濾過装置を設けることにより、シード表面への各種の異物の付着が防止されると共に、有機物質が除去されることによりシード表面でのスライムの発生が防止されるようになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。図１〜３はそれぞれ実施の形態に係るシリカ除去方法を示す系統図である。
【００１６】
図１〜３のいずれにおいても、シリカ含有水は、シード２を充填したカラム１に上向流にて通水され、シード２の充填層は膨張して流動床を形成している。
【００１７】
図１においては、カラム１の下部にシードの分取用バルブ３が設けられており、該バルブ３を開けて少量のシード２を採取する。そして、この採取したシード２の比重を検出し、この比重が設定値以上であればシード２が交換すべき時期に達していると判定する。
【００１８】
図２においては、透明なカラム１の一側面の所定高さに発光素子４が配置され、他方の側面の同一高さに受光素子５が配置されている。運転初期においては、流動床が発光素子４及び受光素子５よりも上方にまで展開しているが、シリカのシード２への析出に伴って流動床の展開率が次第に低下してくる。そして、発光素子４からの光が受光素子５で受光されるようになるまで流動床の展開率が低くなってきた場合に、シード２を交換すべき時期になったものと判定する。
【００１９】
なお、設置高さを異ならせて発光素子と受光素子との対を複数個設けてもよい。また、超音波などの他の手段によって展開率を判定してもよいことは明らかである。
【００２０】
図３においては、カラム１の重量をロードセル等によって検出している。シード２へのシリカ析出に伴ってカラム１の重量が増大してくるので、この重量が設定以上になったときにシリカ含有水２が交換時期に達したものと判定する。
【００２１】
なお、この図３においては、カラム２を支承する架台６にロードセル７を設けてカラム２の重量検出しているが、このカラム２の重量検出機構はこれ以外であってもよいことは明らかである。
【００２２】
図２，３のようにセンサ（素子５，ロードセル７）の検出信号によってシードの交換時期を決定する場合、このセンサの検出信号がシード交換時期を示すレベルに達したときに、シード交換指示信号を発生させる手段を設けてもよい。この指示信号に基づいて警告灯を点灯あるいは点滅させたり、あるいは通信回線を利用して監視センターに交換時期が到来したことを連絡する。
【００２３】
図１〜３ではいずれもシードが流動床を形成しているが、図１，３の場合であれば、流動床でなくてもよいことは明らかである。
【００２４】
本発明において、シードとしては、シリカゲルが好ましいが、ガラス質火山砕屑物、ガラス質火山岩、ケイソウ土、それらの粉砕物又はそれらを加熱処理した発泡体であってもよい。
【００２５】
シリカゲルの場合、粒径は５０〜５００μｍが好適である。シリカは、このシリカゲルの内部の微細な気孔の表面に析出する。シリカゲルの粒径が５０μｍよりも小さいと、流動床から流失し易くなる。５００μｍよりも大きいと、粒子の芯の部分までシリカ析出に利用されないおそれがある。即ち、シリカはシリカゲル内部の気孔表面に析出するが、外周面に近い部分から析出が進行する。シリカゲルの粒径が過大であると、粒子の芯の部分で殆どシリカ析出が進行しないうちに外周面近傍の気孔が析出シリカで埋まり、気孔が目詰まりした状態となり、この結果、シリカゲル粒子の芯の部分がシリカ析出に利用されないようになる。
【００２６】
シリカゲルとしては、天然シリカゲル、合成シリカゲルのいずれを用いることができ、また、組成式ＳｉＯ２・ｎＨ２Ｏで表されるシリカゲルの他に、Ａｌ２Ｏ３を含有するシリカアルミナ質ゲルや、ホワイトカーボンと呼ばれる無水ケイ酸、含水ケイ酸なども用いることができる。また、化学修飾されていない通常のシリカゲルの他に、メチル基、ブチル基、オクチル基、オクタデシル基、フェニル基などの炭化水素基で化学修飾されたシリカゲル、アミノ基、アミノプロピル基、４級アンモニウム基、スルホン基などのイオン交換基などで化学修飾されたシリカゲルなども用いることができる。合成シリカゲルは、ケイ酸ナトリウムの水溶液を無機酸により中和し、析出した沈殿を水洗、乾燥することにより得ることができるが、乾燥用やクロマトグラフ用として市販されているシリカゲル粒子を用いることもできる。
【００２７】
シリカゲル粒子の形状に特に制限はなく、球状、破砕状など、任意の形状のシリカゲル粒子を用いることができる。シリカゲル粒子の比表面積に特に制限はないが、１０〜１０００ｍ２／ｇであることが好ましく、５０〜５００ｍ２／ｇであることがより好ましい。シリカゲル粒子の細孔径に特に制限はないが、１〜５０ｎｍであることが好ましく、５〜５０ｎｍであることがより好ましい。
【００２８】
流動床を形成させる場合、シリカ含有水の通水速度は、充填されたシリカゲル粒子に対して空間速度ＳＶ１〜１２０ｈ−１であることが好ましく、ＳＶ１０〜６０ｈ−１であることがより好ましい。通水速度がＳＶ１ｈ−１未満であると、装置が大型化する。通水速度がＳＶ１２０ｈ−１を超えると、シリカの除去率が低下するおそれがある。
【００２９】
ガラス質火山砕屑物とは、一般にシラス又は白土と呼ばれる物質であり、北海道、東北、九州に広く分布するガラス質のアルミノケイ酸塩である。ガラス質火山岩とは、真珠岩、黒曜岩、松脂岩、流紋岩、ネバダ岩、リソイダイトなどのガラス質のアルミノケイ酸塩である。それらの粉砕物とは、上記のガラス質火山砕屑物やガラス質火山岩、ケイソウ土を、必要に応じた大きさに物理的に粉砕したものである。また、それらを加熱処理した発泡体とは、適当な大きさの上記のガラス質火山砕屑物やガラス質火山岩、ケイソウ土を５００〜１０００℃の炉で１分以上焼成し、発泡させることによって中空の形状にしたものであり、一般にシラスバルーンやパーライトなどと呼ばれる物質である。
【００３０】
本発明方法において、ガラス質火山砕屑物、ガラス質火山岩、ケイソウ土、それらの粉砕物及びそれらを加熱処理した発泡体は、１種を単独で用いることができ、或いは、２種以上を組み合わせて用いることもできる。
【００３１】
本発明に用いられるガラス質火山砕屑物、ガラス質火山岩、ケイソウ土、それらの粉砕物及びそれらを加熱処理した発泡体の形状に特に制限はなく、例えば、球状、破砕状などの物質を使用することができる。ガラス質火山砕屑物、ガラス質火山岩、ケイソウ土、それらの粉砕物及びそれらを加熱処理した発泡体の粒子径に特に制限はなく、使用状況に応じてハンドリング性などの観点から選択することができ、通常は平均粒子径０．１μｍから５ｍｍ程度までのものを使用することができる。ガラス質火山砕屑物、ガラス質火山岩、ケイソウ土、それらの粉砕物及びそれらを加熱処理した発泡体の比表面積に特に制限はなく、通常は比表面積２ｍ２／ｇから１０００ｍ２／ｇ程度までのものを使用することができる。ガラス質火山砕屑物、ガラス質火山岩、ケイソウ土、それらの粉砕物及びそれらを加熱処理した発泡体の細孔径に特に制限はなく、通常は細孔径１ｎｍから５０ｎｍ程度までのものを使用することができる。
【００３２】
本発明では、カラムに流入する水を濾過する濾過装置を設けてもよい。この濾過装置としては、例えば、ポリスチレン等の合成樹脂ビーズの充填床を用いることができるが、目開き１０μｍ〜２００μｍ程度のメッシュや、あるいは膜濾過装置などを用いてもよい。
【００３３】
本発明は、開放循環式冷却設備などの循環系に適するのに好適であり、必要に応じて、循環水にスケール防止剤、防食剤、スライムコントロール剤などを添加してもよい。
【００３４】
スケール防止剤としては、例えば、ポリアクリル酸、アクリル酸と他のモノマーとの共重合体、ポリマレイン酸、マレイン酸や無水マレイン酸と他のモノマーとの共重合体、ポリイタコン酸、イタコン酸と他のモノマーとの共重合体などの有機ポリマーや、ニトリロトリメチレンホスホン酸、ヒドロキシエチリデンホスホン酸、ホスホノブタントリカルボン酸、ヘキサメタリン酸ソーダなどのリン系化合物などを挙げることができる。併用する防食剤としては、例えば、クロム酸塩や亜鉛塩などの重金属塩、上記のリン化合物、アニオン性の有機ポリマーなどを挙げることができる。併用するスライムコントロール剤としては、例えば、ヒドラジン、５−クロロ−２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オン、２−メチル−４−イソチアゾリン−３−オンなどを挙げることができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によると、シードのシリカ除去能が低下してきて交換すべき時期になったことを適切に検出することができ、シリカを常に十分に除去することができると共に、シードの無用な早期交換を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係るシリカ除去方法を示す系統図である。
【図２】別の実施の形態に係るシリカ除去方法を示す系統図である。
【図３】更に別の実施の形態に係るシリカ除去方法を示す系統図である。
【符号の説明】
１  カラム
２  シード
【図１】
0003900794.tif 000002
【図２】
0003900794.tif 000003
【図３】
0003900794.tif 000004