イオン交換による重金属除去の課題と欠点

イオン交換は、重金属を含む汚染物質を除去するために用いられる水処理法です。一般的には、軟水装置で水を処理した後に逆浸透膜でさらに純水化するか、または脱イオン装置で樹脂ビーズに水を通し、ビーズが水素イオンとカチオン、ヒドロキシルイオンとアニオンを交換させて純水を得ます。使用後の樹脂は「再生」処理で再利用されますが、イオン交換にはいくつかの欠点があります。

細菌の増殖リスク

イオン交換は水中の細菌やその他の微生物を除去したり殺菌したりしません。イオン交換樹脂が最初の処理段階になると、樹脂ベッドが細菌の培養基となり、細菌の代謝産物が増加して浄水効果が低下します。

樹脂ビーズの破損

樹脂ビーズは長期間使用したり高温にさらされたりすると、微細な粒子が剥がれ出すことがあります。これらの粒子は後続の粒子除去装置を通過した後でも除去されず、時間とともに水中に放出される可能性があります。

塩素による劣化

酸化性消毒剤である塩素は樹脂ビーズを急速に分解します。そのため、塩素が微量でも含まれる水はイオン交換に適さず、また、処理後の水に塩素を加えて細菌を殺すこともできません。

鉄分による汚染

水中に溶存した三価鉄（Fe³⁺）が樹脂と接触すると、フェリック水酸化物が沈殿し、樹脂ベッドを詰まらせます。これは、地下水などで二価鉄（Fe²⁺）が空気に触れて酸化した結果としてよく見られます。

再生時のスケール付着

樹脂は通常12〜48時間ごとに再生されますが、硫酸でカチオン樹脂を再生する際に、処理水にカルシウムが多く含まれると硫酸カルシウムが沈殿し、樹脂やタンク、配管にスケールが付着します。これが蓄積するとベッドが詰まり、性能が低下します。