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フッ素用吸着剤について

フッ素は少量であれば虫歯治療などに効果があると言われていますが、過剰に摂取すると班状歯（歯の石灰化不全）や骨硬化症などを引き起こし、致死性もあることが確認されている物質です。フッ素処理は凝集沈殿処理が一般的ですが、フッ素の環境基準が強化される中、低濃度処理において更なる高度化処理が必要になってきています。
弊社はフッ素吸着剤として3種類、セリウム系フッ素吸着剤READ-F及びREAD-F(HG)、ジルコニウム系飲料水用フッ素吸着剤READ-F(PG)をラインナップとして取り揃えております。

　

各樹脂の特徴

  • 水中に存在するフッ素イオンを吸着除去することができます。
  • フッ素の吸着量が大きいため、高度処理（環境基準0.8mg/L以下）が可能です。
  • イオン交換樹脂で必要とされるコンデショニングが不要で、通水液のpHを酸性にするだけでフッ素イオンを吸着します。
  • 吸着したフッ素はアルカリにて脱着処理を行うことで、高濃度フッ素溶液として回収が可能です。
  • READ-F(PG)については、平成12年厚生省告示第45号の資機材等の材質に関する試験（平成16年に新たに追加された分析項目についても確認済み）に合格しているため、飲料水用途にも使用可能です。

基本物性

それぞれの樹脂の特徴は次の通りです。


製品名
READ-F
READ-F(HG)
READ-F(PG)
吸着母体 水酸化セリウム 水酸化セリウム 水酸化ジルコニウム
外観 黄色楕円形球状 黄色楕円形球状 白色楕円形球状
平均粒径 0.6～0.8mm 0.6～0.8mm 0.6～0.8mm
湿潤真比重 1.4～1.6 1.9～2.1 1.45～1.65
有効pH範囲 3～3.5 3～3.5 3～4
再生処理 アルカリにて可能 アルカリにて可能 アルカリにて可能
特徴 廉価排水用吸着剤 セリウムの担持量を上げているため、READ-Fの倍近い性能を有する 水道資機材溶出試験に合格しているため、飲料用途への使用が可能


一定濃度のフッ素模擬液中に樹脂を所定量投入し、pH=3.0で24時間攪拌を行った際の処理液濃度と吸着量をプロットした吸着等温線グラフは次の通りとなります。

基本物性

READ-Fの特徴として、高い吸着性能が挙げられます。上記グラフよりHGタイプは従来品の2倍の吸着性能を持ち、他社の製品より優れた能力をもっているため、より使いやすくコストも低減することが可能です。なおこれは飽和するまでの吸着量であり、通水処理時は飽和前に再生を行う必要がありますので、実際の吸着量はこのグラフの6～7割程度となります。

処理の概要

READ-F及びREAD-F(HG)の吸着時及び再生処理時の反応式は次の通りとなります。


・吸着
    Ce-OH　＋　F－　→　Ce-F　＋　OH－

・再生
    Ce-F　＋　NaOH　→　Ce-OH　＋　F－


アルカリによる洗浄を行うことによって、付着していたフッ素が脱着され、再度水酸基に置換されます。


READ-F及びREAD-F(HG)樹脂を充填した吸着塔にF=20mg/Lフッ素模擬液を通水した際の出口水中フッ素濃度の推移は次の通りです。

グラフ１

吸着量がある一定量になった時点で通水破過が起こり、処理水の濃度の上昇が始まります。
READ-F(HG)はREAD-Fのほぼ倍の通水処理を行うことができます。

READ-F(PG)樹脂を充填した吸着塔にF=5mg/Lフッ素模擬液をいくつかの条件で通水した際の出口水フッ素濃度の推移は次の通りです。

グラフ2

通水液のpH及び通水SVを下げることで破過までの吸着量は増加します。

使用の際の注意点

樹脂を吸着塔に充填し、排水を通液することで排水中のフッ素が吸着処理されます。
使用時の注意点は次の通りです。


(1) 排水中のフッ素濃度

排水中のフッ素濃度はREAD-F、READ-F(HG)の場合は30mg/L以下、READ-F(PG)の場合は5mg/L以下であることが望ましいです。フッ素濃度が高くなると樹脂の吸着体であるセリウムやジルコニウムが溶出し、徐々に吸着容量が低下する恐れがあります。

(2) 阻害成分について

リン酸イオンは樹脂に吸着され、かつ再生処理後も一部が脱着されずに樹脂に残留蓄積し、フッ素イオンの吸着を妨害するため、濃度によっては前段での処理が必要となります。

(3) フッ素錯体について

原水中にアルミニウムやホウ素が存在する場合、フッ素が錯体として存在し、処理が困難となる場合があります。その場合には予めそれらの元素を除去しておき、フッ素を解離しておく必要があります。

(4) 通水液のpHについて

使用pHは3～4となりますが、通水液pHによる吸着性能の差が大きいため、より性能を発揮するためには低めのpHに調整する必要があります。

(5) 使用前の調整について

イオン交換樹脂に必要なコンディショニングは当社工場出荷時に実施しておりますので、改めて実施する必要はありません。但し、塔充填時に空気やSS分を取り込んでしまう恐れがあるため、逆洗は実施してください。

(6) SS分について

SS分が混入することで樹脂が目詰まりし、その際に偏流が発生したり樹脂の固結や圧縮による破砕が起こる恐れがあります。　SS分が多い場合には前工程に砂ろ過等の処理工程を設けるなどの対策が必要です。


その他使用上でご不明な点は、弊社営業部までお問合せ下さい。


納入実績

READ-F、READ-F(HG)の納入実績としては、半導体製造プロセスで排出されるフッ酸系排水や、石炭ボイラー焚き火力発電所の排煙脱硫装置からの排水、ゴミ焼却時の洗煙排水などがあります。
READ-F(PG)の納入実績としては、井戸水中のフッ素除去などがあります。