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  • 用語集

用語集 <<イオン交換樹脂>>

あ行

<<アシッド・リターデーション>>
 イオン交換樹脂を用いたクロマト分離技術のひとつ。酸形(例:SO₄形)のアニオン交換樹脂を充填した樹脂塔に酸とその塩を通液すると、酸(例:H₂SO₄)が樹脂に吸着され、その酸の金属塩(例:Al₂(SO₄)₃)は樹脂に吸着されない。従って、水を展開液として樹脂塔で展開させると、酸の塩→酸ので溶出するので、各々を分離することが出来る。塩酸と塩化鉄、硫酸と硫酸鉄、硫酸と硫酸アルミニウム等の分離でこの現象がみられる。

<<圧力損失>>
 樹脂層に溶液を流す際の抵抗の大きさのこと。樹脂塔(カラム)の入口と出口で測定した圧力の差になるので、⊿Pとも言う。樹脂が破砕した場合や樹脂塔内に不純物がたまった場合は、流れが悪くなり圧力損失が増加する。このような場合は逆洗により微粒子や不純物を当該に除去する必要がある。

<<アップフロー>>
 上昇流式

<<イオン交換樹脂>>
 イオン交換能力を有する樹脂のこと。スチレンとジビニルベンゼンの共重合物やアクリル、フェノール等の有機物質の母体にイオン交換基(官能基)を付加した、機能性を有する高分子である。通常、イオン交換樹脂は真球状で、種類によって乳白色、褐色、透明感のある琥珀色等の外観がある。陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂に大別される。

<<イオン交換繊維>>
 イオン交換能力を有する繊維のこと。古くは木綿等の植物繊維や、ポリビニルアルコール等の合成繊維に交換基を導入して得られたものが主体であったが、最近はスチレン系やアクリル系の製品が販売されている。

<<イオン交換帯>>
 イオン交換樹脂の充填層で、イオン交換反応が進行している領域のこと。通液速度によって交換帯の長さが変化する。

<<イオン交換反応>>
 溶液中のイオンとイオン交換帯のイオンが交換する反応。例えば、食塩水(NaCl)をH形の陽イオン交換樹脂に通すとNa⁺が樹脂中のH⁺と交換し、H⁺が水に溶けだす。OH⁻形の陽イオン交換樹脂に通すとCl⁻が樹脂中のOH⁻と交換してOH⁻が溶け出す。

<<イオン遅滞>>
 電解質と非電解質の混合溶液をイオン交換樹脂に通液した場合に、非電解質が先に流出し、電解質が遅れて流出する現象。強塩基性交換基と弱酸性交換基の両方を有する両性イオン交換樹脂がこの性質を有している。

<<イオン排除>>
 電解質と非電解質の混合溶液をイオン交換樹脂に通液した場合に、非電解物質のみが樹脂に捕捉され、電解質が先に流出する現象。樹脂の粒子内と外部液の電解質濃度の差によって起こる。イオン遅滞の逆の現象。

<<Ⅰ型(強塩基性陰イオン交換樹脂)>>
 強塩基性陰イオン交換樹脂の種類を分類するのに使用される用語で、交換基としてトリメチルアミンを付加させたもの。これに対して塩基度が少し弱いⅡ型がある。

<<EDI>>
 電気再生式イオン交換装置。イオン交換膜とイオン交換樹脂で構成され、直流電流を用いてイオン交換樹脂を連続再生するため、化学薬品による再生処置が不要。

<<移動床式>>
 イオン交換操作の工程ごとに樹脂を順次別の樹脂塔、或いは連続した樹脂塔の別の部分へ移動させてそれぞれの操作を行う方式。

<<陰イオン交換樹脂>>
 塩素、硫酸、シリカ、炭酸等のマイナスイオンを交換できる樹脂のことで、樹脂自体は4級アミン等を交換基とし、プラスの電荷を持っている。塩基度の違いにより、強塩基性、弱塩基性陰イオン交換樹脂がある。

<<SV(空間速度)>>
 空間速度(Space velocity)の略。充填されているイオン交換樹脂量に対して、1時間当たり何倍量の処理水を通液(通水)するかという単位。2Lの樹脂で1時間に10Lの水を処理した場合、SV=10÷2=5となり、「SV5の通水速度で通水した」と表現する。

<<LV(線速度)>>
 線速度(Linear velocity)の略。イオンがイオン交換樹脂の中をどの位の速度で動いたかを示すもの。流体流量Q(㎥/h)、塔(カラム)の断面積A(m²)とするとき、Q/A(m/h)を線速度という。SV×樹脂層の高さ(m)で求めることも可能。例えば断面積1m²の樹脂塔に1時間10㎥通液した場合、LVは10㎥÷1m²で10m/hとなる。

<<押出し>>
 再生剤を有効利用するため、再生後、再生時と同じ流速で水を流して樹脂層内に残る再生剤を置換する工程のこと。樹脂内に残った未吸着イオンを水で洗い流す工程を指すこともある。

<<押しつぶし強度>>
 樹脂1粒に荷重をかけ、潰れた時の荷重を強度に換算する。500gの荷重で樹脂がつぶれた場合、押しつぶし強度は500g/樹脂 1個となり、50粒の測定を平均したものを押しつぶし強度の値として用いる。

か行

<<架橋度>>
 イオン交換樹脂は、三次元網目構造を形成させるために単量体(スチレン等)に架橋剤(ジビニルベンゼン)を添加して高分子母体を合成させる。ジビニルベンゼンの添加量を単量体の質量に対する質量比(%)で表したものを架橋度といい、子の添加量をもって網目構造の粗密を表す尺度とする。

<<下降流式>>
 溶液を樹脂層の上から下に通過させる方式。溶液と樹脂の接触効率が良く、イオン交換効率が最も良い方法である。樹脂床自体がフィルターとして働くため、溶液に不溶解物が入っていると圧損が大きくなり、チャネリングを起こしやすくなる。

<<活性炭>>
 気体や液体の溶質を吸着する能力が高い、石炭やヤシ殻等を原料とする多孔質の無定形炭素。その性質を利用して脱色、脱臭、精製などに用いられる。また、触媒あるいはその担体として用いられる。

<<カラム>>
 イオン交換樹脂を充填して使用する塔又は筒(Column)のこと。工業装置では樹脂塔と呼ぶ。

<<カラム法>>
 カラム(樹脂塔)に樹脂を充填し、流体を下降流又は上昇流で通過させ通液、再生等の操作を行うこと。バッチ法と比べるとイオン交換の効率が良い。吸着容量や反応速度を確認する試験ではバッチ法ではなくカラム用を用いる。

<<完全再生>>
 各イオン交換樹脂固有の総交換容量分すべての交換基を再生すること。樹脂によって異なるが、完全再生するには論理量の3~20倍の再生剤が必要。

<<貫流交換容量>>
 イオン交換樹脂を樹脂塔に充填して通水する時、貫流点に達するまでの交換した交換容量。

<<貫流点>>
 イオン交換樹脂を樹脂塔に充填して通水する時、処理液の電気伝導率(漏出イオン)が予め定めた濃度に達した点。

<<逆洗>>
 イオン交換樹脂塔の下から上向きに水を流すことにより、樹脂層をほぐし、破砕微粒樹脂や夾雑物を除去して樹脂を整粒させる操作。

<<逆洗展開率>>
逆洗によりイオン交換樹脂が樹脂塔内でどのくらい上方まで展開するかを示す値。もとの樹脂層高が1mで逆性により樹脂層の最上部が1.8mまで達した時、逆洗展開率は80%となる。逆洗展開率と水温、流速には密接な関係あり、その展開率は樹脂によって異なる。

<<球形率>>
 全樹脂粒子に対する球形樹脂粒子の比率。

<<キレート樹脂>>
 金属配位子(イミノジ酢酸、アミノリン酸等)を有する、重金属を選択的に吸着できる樹脂のこと。排水に含まれる重金属の除去にすぐれた性能を示す。

<<均一係数>>
 均一係数ともいい、イオン交換樹脂粒子の均一度を示すもので、1に近いほど粒径が揃っている。

<<均一粒径>>
 各メーカーによって基準が異なるが、一般に均一係数が<1.3の樹脂を均一粒径の樹脂と呼ぶ。粒度に幅がある樹脂には反応速度の異なる粒子が混在しているが、粒径が均一の場合、反応は同時に進行し終了する。均一粒径の樹脂は、空隙率は大きく、圧損は小さくなる。

<<空間速度>>
SV

<<空隙率>>
 イオン交換樹脂を充填した時、全体の容積に対して樹脂間の隙間(空間)がどの位の割合あるかを示す値。空隙率(%)=1-湿潤樹脂真密度/湿潤樹脂見掛密度

<<クラック率>>
 亀裂(ひび割れ)がある樹脂の割合を示したもの。破砕の予備軍。

<<クロマト分離>>
 物質をイオン交換樹脂に吸着させずに、イオン交換樹脂~物質間の相互作用を使って分離する方法。

<<ゲル型>>
 スチレンとジビニルベンセンの共重合によるミクロポアーのみを持つイオン交換樹脂。小さなイオン、少量のイオンを効率よく吸着するにはゲル型が適している。

<<交換容量>>
 イオン交換樹脂の保有する交換基の数を表すもので、総交換容量、中性塩分解容量、貫流交換容量などがある。

<<合成吸着剤>>
 交換基を持たず、物質~樹脂母体間のファンデルワールスカで目的物質または非目的物質を吸着する。非極性から比較的極性の高いものまで広範囲にわたり、更に比表面積、ポロシティー(気孔率)及び細孔分布の異なったものがある。活性炭と比べると、①分子ふるい効果による選択的吸着を有効に利用出来る。②吸着した化合物を比較的容易に溶離可能で繰り返し使用ができる、という特徴がある。

<<向流再生>>
 再生の際、通液(通水)の時と逆向きに再生剤を流す方式。樹脂塔の設計は複雑になりイニシャルコストは高くなるが、再生剤の利用効率が高まり、使用する再生剤の量を減らすことが出来るため、ランニングコストを下げることが出来る。

<<固定床式>>
 樹脂層を固定させて使用する方式で、移動床式や流動床式に対して用いられる。

<<コレクター>>
 樹脂塔内に設置される集水管で、液体は通過するがイオン交換樹脂は通さない構造になっている。

<<混床式>>
 1つの樹脂塔に陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂を混合して充填し使用する方式。再生する場合は陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂の比重差で分離し別々に再生する。再生が終了した後は下方から空気を吹き込んで攪拌し、再び混合した状態にして使用する。同量の樹脂を使用した場合、陽イオン交換樹脂塔と陰イオン交換樹脂塔で別々に処理した場合よりも処理水の純度が高くなる。

さ行

<<サイクル>>
 イオン交換樹脂は通水と再生を繰り返して何回も使用するのが普通で、この繰り返し回数をサイクルと呼ぶ。

<<採水量>>
 一定量の純水用、軟水用の樹脂から得られる純水もしくは軟水の総量。

<<再生>>
 イオン交換樹脂に捕捉されたイオンを樹脂から取り去り再び元のイオン形に戻すことを再生という。例:純水用の樹脂の場合、H型の強酸性陽イオン交換樹脂とOH型の強塩基性陰イオン交換樹脂を混合したものを用いるが、水道水を処理すると、陽イオン交換樹脂じゃNaやCa型にイオン置換される。これを塩酸で処理してH型に戻し、再び使用できるイオン型に戻す。陰イオン交換樹脂はNaOHでOH型に戻し、再利用する。

<<再生剤>>
 イオン交換樹脂を再生するために目的のイオン形に変える薬品。H形は塩酸や硫酸など、Na形は塩化ナトリウム、海水、水酸化ナトリウム(苛性ソーダ)等、OH形は水酸化ナトリウム、アンモニア水等、Cl形は塩化ナトリウムを使用する。

<<再生レベル>>
 1回あたりの再生剤の使用量。通常、樹脂1L当たり使用する再生剤のグラム数を表す(例:塩酸100g/L-R再生)。

<<シャチロン値>>
 樹脂の押しつぶし強度のことでg/粒子で表す。

<<樹脂層高>>
 塔内のイオン交換樹脂層の高さ。樹脂層の径に対して高さが大きすぎると圧力損失が大きくなりすぎ、逆に高さが低すぎるとイオン交換が上手く行われない。

<<床(しょう)>>
 樹脂塔中に保持されている樹脂層のこと。樹脂量を指すこともある。

<<上昇流式>>
溶液をイオン交換樹脂層の下kらあ上に通過させる方式。下降流式に比べて液と樹脂の接触率が悪いためイオン交換率はやや劣るが、樹脂層に不溶解物が生じてもカラム上部から流出するため、圧損やチャネリングの問題がない。再生のみ上昇流式で行うこともあり、イオンの漏れをきわめて小さくし、再生効率を高めるという利点がある。

<<真球率>>
 イオン交換樹脂粒の中で破壊されていない球状粒子の割合。

<<水分含有率>>
 イオン交換樹脂の母体構造内に保有される水の量のこと。架橋の状態や、付加された交換基の量により各樹脂に固有の水分含有率がある。

<<スイートニング・オン/オフ>>
 糖液処理で使われる言葉で、再生に入る前に水で原液を抽出して置換する工程をスイートニング・オフ、再生及び水洗い終了後通液を始める前に原液で水を押出して置換する工程をスイートニング・オンという。

<<ゼオライト>>
 天然に産出する含水珪酸塩の鉱石で、一定の条件下でイオン交換作用がある。

<<洗浄>>
 通液や再生を終了した時点で、樹脂層内に残留する薬液などを洗い流す操作のこと。

<<線速度>>
 LV

<<総交換容量>>
 単位体積当たりの樹脂が持っている交換基の数(量)をeq/Lで表したもの。樹脂の保有する交換基の全量を示す。

た行

<<体積変化率>>
 イオン交換樹脂は、交換基に引き寄せられて樹脂母体に入るイオンの種類、そのイオンを取り囲む水和水の量の違いによって体積が変化する。その変化の割合を%で表したもの。

<<ダウンフロー>>
 下降流式

<<多孔性樹脂>>
 多くの細孔を有する樹脂。共重合の際、有機溶媒や線状高分子などの第三成分を共存させ、反応中あるは反応後にそれらを除去することにより細孔を生成させている。マクロポーラス型樹脂が代表的。

<<多床式>>
 同一または同一系統の樹脂を充填して樹脂塔を2塔以上直列に連結して使用する方式。

<<脱イオン>>
 すべての電解質成分、すなわちイオン化した無機及び有機の塩類をイオン交換樹脂を用いてイオン交換し除去すること。

<<脱塩>>
 無機塩類を構成する湯イオン及び陰イオンをイオン交換樹脂を用いてイオン交換し除去すること。

<<脱炭酸塔>>
 純水製造装置において、陽イオン交換樹脂塔の処理水は酸性になるため、この状態の処理水に空気を吹き込むことで原水中の炭酸水素イオン及び炭酸イオンを二酸化炭素として空気中に放出させることができる。そのため、脱炭酸塔を設置することで後段の陰イオ交換樹脂塔の負荷を軽減することが出来る。

<<単床式>>
 1個のイオン交換樹脂塔に複数もしくは単一の樹脂を充填して使用する方式。

<<チャネリング>>
 イオン交換樹脂層中に、抵抗の少ない孤立した流路が出来る事。チャネリングが起こると処理される液が樹脂層全体に均一に流れないため、処理液(処理水)の純度が低下する。樹脂充填法の欠陥、樹脂層への気泡の混入、樹脂の汚染などが原因となる。

<<中心径>>
 イオン交換樹脂粒の粒度分布のピークの中心にあたる粒径。

<<中性塩分解容量>>
 強酸性陽イオン交換樹脂および強塩基性陰イオン交換樹脂が有する、食塩、硫酸ソーダなどの中性塩を分解する能力。

<<調和平均径>>
 粒径に反応速度の要素を盛り込んだ値のこと。同種の樹脂で比較すると、調和平均径に大きな樹脂の方が反応速度が速くなる。

<<DVB>>
 ジビニルベンゼンの略。イオン交換樹脂の母体を合成する際に、スチレン又はアクリル酸を共重合させるために添加される。イオン交換樹脂の架橋度を決める重要な薬品。

な行

<<軟水装置>>
 軟水装置にはNa形の陽イオン交換樹脂が使用される。樹脂充填層に原水を通過させて、硬度イオン(Ca、Mg)と硬度に影響しないナトリウムイオン(Na)とを交換することにより軟水化を行う装置。

<<Ⅱ型(強塩基異性陰イオン交換樹脂)>>
 強塩基性陰イオン交換樹脂の種類で、交換基としてジメチルエタノールアミンを付加したもの。これに対してより塩基度の高いⅠ型がある。

は行

<<破砕率>>
 イオン交換樹脂粒の中で破砕している粒子の割合。

<<バッチ法>>
 カラム内にイオン交換樹脂を充填し連続的に処理するのではなく、ある容器内に樹脂と被処理液を入れて撹拌し、1回毎に処理する方法。バッチ法はイオン交換の効率がカラム法には劣るが、弱酸性及び弱塩基性イオン交換樹脂の場合にはこの方法でも効率よく処理が出来る。また、スラリーを処理する場合や、イオン交換反応の結果ガスや沈殿物を生じる場合、イオン形の変化による膨潤、収縮が著しい場合にも効果的。試験では、目的とする物質を吸着、捕捉するのにどの樹脂が適しているかを確認する場合等にバッチ法を用いる。

<<PSS>>
 ポリスチレンスルホン酸の略。強酸性陽イオン交換樹脂の母体を構成するスチレン・ジビニルベンゼンの三次元構造が切断され生成したもので、処理水中にきわめて微量であるが溶出することがある。陰イオン交換樹脂を汚染し、性能を著しく劣化させることがある。

<<BV>>
 通水倍率(Bed Volume)。樹脂量に対し通水する流量倍数。BV=SV×通液時間

<<不可逆膨潤>>
 イオン交換樹脂が膨潤と収縮を繰り返すことで、次第に樹脂体制が新品時の体積まで戻らなくなる現象。これは樹脂が酸化を受ける事でも生じる。

<<複床式>>
 陽イオン交換樹脂塔と陰イオン交換樹脂塔を直列に使用する方式。

<<複層床式>>
 陽イオン交換樹脂塔の下部に強酸性樹脂を、上部に弱酸性樹脂を充填し、陰イオン交換樹脂塔の下部には強塩基性を、上部には弱塩基性樹脂を充填して、通液を下降流、再生を上向流で行う純水装置の方式。この方式は処理液の純度を高くし、再生剤の節減を図ることが出来る。

<<部分再生>>
 経済性を考慮し、理論量の1.5~3倍の再生剤で再生すること。交換基の一部は再生出来ていない状態。

<<フリーボード>>
 樹脂塔にイオン交換樹脂を充填した時の上部空間のこと。逆洗操作においてイオン交換樹脂が流動することができるように、充填樹脂量とほぼ同じ体積の空間部を持つ樹脂塔が使用させることが多い。

<<ブレーク>>
 再生されたイオン交換樹脂の交換能力が使われきって、カラム出口からは除去すべきイオンが漏れ出てくること。

<<分級>>
 逆洗の際に、イオン交換樹脂の小さな粒子が塔の上部に上昇し、大きな粒子が下部に沈むことにより樹脂が粒径により分かれること。

<<平均径>>
 小さな粒子から数えて、総粒子数の50%が入る粒子径のこと。

<<膨潤率>>
 イオン交換樹脂は交換基の形により樹脂粒子内の水分量が変わり、体積が変化するため、その割合を交換基の基準形を基にした膨潤率として表現する。

<<飽和>>
 樹脂がイオン交換を行うことが出来なくなった状態のこと。樹脂の活性が消失すること。この飽和点は、流出液のイオン濃度や電気伝導率の測定により知ることが出来る。

<<ポリッシャー>>
 水処理において、陽イオン交換樹脂塔、陰イオン交換樹脂塔の後使用する混床塔のことを特にこう呼ぶ。

<<ポロシティー>>
 多孔度。多孔性物質の全容積に対する細多孔容量の割合をいう。

ま行

<<マクロポーラス型>>
 多孔性のイオン交換樹脂の総称。高分子母体に多数のマクロポアーを持ち、その比表面積がゲル型よりも大きいという特徴がある。化学的、物理的に安定している。

<<摩耗>>
 樹脂粒子が相互に摩擦しあうことやイオン交換樹脂の粒子が他の粒子とこすれあうことによって生じる摩擦疲労。

<<見掛け密度>>
 水中である一定の体制を持つイオン交換樹脂がどの位の重さになるかを示す値。見掛比重ともいう。通常g/Lで表す。

<<メリーゴーラウンド方式>>
 同一のイオン交換樹脂を充填した5~6の樹脂塔に直列に原液を流し、第1塔が飽和したら再生し、その間は第2塔以後に通液し、再生済みの塔を最後部に置いて処理を続ける方式。

<<漏れ>>
 イオン交換樹脂層に通液する際、流入したイオンが交換吸着されずに流出液中に現れること。

や行

<<有効径>>
 総粒子数の90%を網に残す、ふるい目の大きさを有効径と呼ぶ

<<陽イオン交換樹脂>>
 ナトリウム、カルシウム、マグネシウム等のプラスイオンを交換できる樹脂のことで、樹脂自体はスルホン酸等を官能基とし、マイナスの電荷を持っている。酸性度の違いにより強酸性、弱酸性陽イオン交換樹脂がある。

<<溶離>>
 イオン交換樹脂層に交換吸着しているイオンを適当な電解質溶液を用いて樹脂から溶出させる操作。

ら行

<<リーク>>
 除去されるべきイオンが処理液(処理水)中に漏れ出ること。

<<流動床式>>
 イオン交換樹脂塔に上昇流で通益し、樹脂が浮遊した状態で溶液を接触させる方式。

<<粒度分布>>
 イオン交換樹脂粒の粒子径の分布を表したもの。イオン交換樹脂には、粒度に幅のある懸濁重合によって製造される製品と、粒子径の揃った均一粒径の製品がある。

<<リンス>>
 過剰の再生剤を洗い流すためにイオン交換樹脂に水を流すこと。

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