JPS61283310A - 連続解乳化方法ならびに装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 本発明はＷ／Ｏ型乳化液の連続解乳化方法および装置に
関する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はＷ／Ｏ型乳化液を用いる種々の工業的処理に利
用しうる４、近年、　Ｗ／Ｏ乳化型液体−１用した分れ
操作が注目されはじめ、資源の有効利用および省エネル
ギーの社会的要請に応える高度分離技術とし′Ｃ脚光を
浴びようとし°Ｃいる。

例えばウランをはじめ、高価な金属の湿式精錬のための
液膜による金属イオンの分離濃縮プロセス、炭化水素の
分離、肴水中のフェノール除去、都市下水処理の脱窒、
さらには血液中の有害物質の分解に利用する試みもある
。既に実用化されている分野とし°Ｃは原油の脱塩、潤
滑油の精製、マイクロカプセルの製造工程など多くの分
野にＷ／Ｏ型乳化液が利用される。いずれの場合でも、
このＷ／Ｏ型乳化液を解乳化する工程が重要であり、こ
れらのプロセス全体の成否はこの解乳化工程の成否にか
かつＣいるといっＣも過言ではない。

又、水相と油相が接する一般的な製造工程で、品質およ
び収率低下をきたすエマルジョンが発生した場合、それ
らの問題を解決するために、解乳化の工程を利用するこ
とが出来る。

（従来の技術） （発明が解決しようとする局題点） 従来の解乳化方法とし°Ｃは加熱する方法、塩を加える
方法、超音波照射法、遠心分離法、高電圧印加法などが
考えられ、試みられ−ＣいるがＧ、Ａ、Ｄａ￥（ｉｅｓ
　（）ｉｙｄｒｏｍｅｔａｌ　ｌｕｒｇｙ　２　（１９
７６／　１９７７　）　８１５　）らによって提案され
た高電圧印加による解乳化法が知られＣいる。又電気力
を利用した解乳化法はコットレルの電気集塵機類似の方
法とし°Ｃ早くから原油の脱塩処理時に生ずるＷ／Ｏ型
乳化液の破壊に応用されＣ来た。しかし近年注目され始
めた乳化型成体膜による抽出プロセスでは、抽出時、液
体膜を強固に安定化させることが必要で、これは逆に、
解乳化を阻害することとな一す、従来の方法ではむづか
しく、より有効な解乳化の方法の出現が望まれＣいた。

例えばＰ、Ｊ、　Ｂａｉ　ｌｅｓ　（Ｔｒａｎｓ、１．
ｃｈｅｍ、Ｅ　Ｆｌｉｐ、２２９　（１９８１））は電
極を上、下部に置き、この間を左右に乳化液を送入する
よう提示しているが、送入液の上流側はエマルジョン中
の水分が多い為に、又、下流側は、油相と水相に分離し
−Ｃいるが水相が増加する為に油相の厚さが入口側に比
べ相対的に減少するために、そのいづれかの理由により
！ＩＥ極に高電圧をかけるとシ冒−トしやすく、電界が
不安定で再分散する危険がある。

又、Ｗａｔｅｒｍａｎ　（ｃｈｅｍＪｎｇ、Ｐｒｏｇ、
　Ｑ　、５１（１９６５）　）は上。

下部電極と平行に左右に乳化液を送入する際、分離した
水が下部電極板上に溜らないよう強制的にジェット流で
早く流し、下部電極の下方にジェット流で吹き流された
荷電乳化液が滞溜するゾーンを設け、そこで微粒液滴が
滞溜し°Ｃいる間に互いに合一する・よう提案している
。この方法では電場を外れたゾーンで液滴の合一を計っ
Ｃいるために液滴の合一速度がおそ＜、又、界面活性剤
の凝集層や泡沫層を生じやすく分離が不安定である。さ
らに、ジェット流を生成させる為には攪拌が必要であり
、別：こ滞溜ゾーンを必要とする分だけ容量が大きくな
り経済的でない。

本発明者等は、以上の状況を考慮し、高電圧印加による
解乳化に際し、電極の構造１位置、乳化液の流通方向な
どにつき鋭意検討した結果、これらの欠点を全”Ｃ解決
しうる新しい解乳化方法を見出し”Ｃ１本発明に到達し
た。

〔発明の構成〕

本発明の要旨は、装置の上、゛丘部に電極を設置し電極
間に高電圧を印加し°Ｃ’ｔｌｔ場を作り、もっ°Ｃ連
続的に供給されるＷ／Ｏ型乳化液中の微粒液滴を破壊し
て二液相に分離する解乳化方法におい“Ｃ１少くとも水
相側に多孔板１！ｌ！、極を用い乳化液の送入を水相側
から垂直方向（モ行うこ左を特徴とするＷ／Ｏ型乳化液
の連続解乳化方法。

および、Ｗ／Ｏ型乳化液を連続的に解乳化するための装
置が、電極間に高電圧を印加して１Ｍ場を作りうる電極
を、装置の上、下に配置し、少くとも水相側の電極が多
孔板電極であり、Ｗ／Ｏ型乳化液を水相側から垂直方向
に流すごとく構成した連続解乳化装置である。

鉦、乳化液の構成油分がケロシン、ノルマルヘキサン、
キシレンなど、あるいはこれらの混合物のように水より
軽い場合は乳化液を下方より上方に送り、水相は下部に
沈降するので少くとも下部電極を多孔板電極とするが、
逆に、油分がトリクロールエチレン、四塩化炭素など、
あるいはこれらの混合物のように水より重い場合には、
乳化液を上部より下方に送り、解乳化後の水相は上部に
集るので少くとも上部電極を多孔板電極にする必要があ
る。

本発明でいう電極とは導電性のあるもの全べＣを含み金
属、黒船、導電性ポリマー、導電性セラＥ７りなどを用
いることが出来る。

又、多孔板とは導電性材料であっＣ１その穴の形状は水
滴が自由に通りうるものであればどのような形でも良く
、金銅、多孔質体のものも使用出来る。多孔板でない電
極としては板状、棒状などを使用する。上ドとも多孔板
電極を使用する場合は同一形状のものが望ましい。

（問題点を解決するための手段） 本発明装置の特徴を第１図に基いＣその実施態様を説明
すると次のとおりである。

装置の本体１は、アクリル樹脂製（内寸２８Ｘ８６Ｘ２
２０ｇ）の直方体である。本体中央には銅製の多孔板電
極を上下に５０ｆｉ間隔で平行に設・置し°Ｃあり、上
部電極２（２８Ｘ８６ｊＥ１１、直径８ｍの穴８個）は
、高電圧発生器８の正極に、下部電極２’（２８Ｘ８６
１１１１．直径８ＭＩＩの穴１６個）は、電流計９を経
てアース線に接続され°Ｃいる。所定の粒径をもつＷ／
Ｏ型乳化液は液面計７を付した貯槽６よりマイクロチュ
ーブポンプ５を経て注入口８より本体内に送入され電極
間を通過する間に電気力により解乳化され、油相は上部
出口／Ｏから、水相は下部出口４から連続的に排出され
る。この際、上部出口／Ｏの途中に接地された導電性充
てん物１１を用いＣ１残留荷電水滴を電気的に濾過分離
することにより、さらに完全に水分を除去することが出
来る。仁の理由は、上部電極をスルーした微量の水滴は
荷電し′Ｃいるので、接地された導電性充°Ｃん物に付
着し、凝集合一して重力分離が行われるためであると推
定される。その要部詳細は第２図に示すごと（である。

第２図は＠１図の要部を示す説明図であって、乳化液中
の水滴の生長する状況が時間経過とともに、どのように
変化していくかを模式図で表わしたものである。上部電
極２．下部電極２′の間に、２′の下方から送入された
乳化液は、電気力によっ′Ｃ水相と油相に分離すること
を表わしている。即ち、その機構は充分あきらかでない
が、下記のごとく推定される。

電極間でランダム運動をしているＷ／Ｏ型乳化液中の水
の微粒滴（ＩＬ）は電圧印加後、誘電分極力により電気
力線方向に配列されるさいの滴同志の衝突、合一によっ
て主滴群に生長し、配列される（ｂ）。そのさい、電極
から供給される一９自由電荷が生温間を移動し、主滴群
は分極電荷に加えて表面電荷を持つ（Ｃ）。しかし、主
部表面の電荷分布は不均一であり、それに作用する電界
とのクーロン力が主部表面に不安定流動（界面撹乱）を
派生させる。さらには、電流によるわずかな温度分布の
不均一さもこの不安定流動の生成に相乗効果として働い
ているものと思われる（０）。

また、電気力による連続相の対流運動に加え、主部表面
の撹乱運動及び、乳化液の供給による連続相のみだれが
、？＆粒滴、小滴と主演との衝突合一を促進させ、解乳
化速度を早めるに役立つ（０）。以上のよう１ζ、解乳
化はｆＩＩｔ斌流体力傘現象と密接な関係がある。この
ようにして液水柱に近いものが電界方向に形成される（
Ｃ）。

それと同時に、ｉｔ極からの電荷注入による液柱の帯電
荷化、それに伴って電場作用による電気応力のために、
液水柱は瞬時に崩壊し、大きな水滴群になる。（ｄ）。

このように主演から生成。

成長した水滴群は、比重差、クーロン力により速やかに
多孔板電極を通過し、下方に沈降し、清澄な水相４を形
成する。この際多孔板上に水相が残らないようにするこ
とにより水相は下方に油相は上方に効率よく連続的に分
離され定常状態に達するＣｅＪ）。

第８図は定常状態に達した後の乳化液の流れ方向に対す
る乳化液中の水分含有率Ｗの分布を示したものであり、
上方へ行（はど水分含有量が減少することを示している
。

実施例 第１図に示す装置を用いて、油層は４　ｗｔ％８ｐａｎ
８０（和光紬薬社製界面活性剤）ケロシン溶液を、水層
は２ｗｔ％ＮａｃＩ！水溶液よりなる乳化液を供給して
実施した試験結果を第１表並びに第２表に示した。

第１表においては、実験番号１．５に示すように、最小
水滴径が１．４８μｍであっても解乳化百分率が９８％
を示している。

又、第２表（こおいては、実験番号１４１こ示すように
、最少帯留時間が１．６分の場合、解乳化百分率が７５
．８９６であるが、印加電圧を実験番号２０に示すよう
に／Ｏ０（ｌに上げることにより９４．７％にまで向上
することを表わしている。

これらの結果はこれまでにない優れた効果である。

二発明の効果〕 本発明を実施することにより、Ｗ／Ｏ型乳化液にかかわ
る櫨々の工業プロセスに於Ｌ）る解乳上工程を容易に経
済的有利１こ実施することが出来る０で・その工業的価
値ζよ大き０゜

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の特徴を示す概要図であり、第２図
はその要部における作用機構を示す説明図である。第８
図は乳化液中の水分含有率の流れ方向に対する分布を示
す。 出願人　　製鉄化学工業株式会社 代表者　　佐々木　　浩 −゛ゞ 手続ネ甫正書（自発〉 １　事件の表示 昭和５９年特許願第１７５５６１号 ２、発明の名称 連続解乳化方法ならびに装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　　特許出願人 ５、補正の内容 （１）特許願６．前記以外の発明者の項第５行　住所　
「白鳥」を「白鳥」と訂正する。 第６行　氏名　「克己」を「克己」と訂正する。 （２）明細書第４頁第７行、 「丁ｒａｎｓ、　１．ｃｈｅｍＪを［Ｔｒａｎｓ、　Ｉ
　、　Ｃｈｅｍ　ｊと訂正する。 （３）明細書第４頁第１６行、 ｌＷａｔｅｒｍａｎ、（ｃｈｅｍ、Ｅｎｇ、　　ｊ　　
を　［Ｌ、Ｃ，Ｗ’ａｔｅｒｍａｎ。 （Ｃｈｅｍ、Ｅｎｇ、　Ｊと訂正する。 （４）明細書箱９買第１６・〜１７行、「上下部電極と
平行に左右に」を「上下平行板電極の下部電極中心より
」と補正する。 （５）明細書第５頁第６行、 「生じやすく分離」を「生じやすく、（のため油水分離
」と補正する。 （６）明細書第４頁第１６、 「導電性のめるもの」の次に「で対象となる液相と実質
的に作用しないもの」を加入する。 （７）明細書第７頁第４行、 「用いることが出来る。」を［用いることが出来液相の
性質に応じて適宜選択する。」と補正する。 （３）明細書第７頁第７行、 「金鋼ｊを「金網」と訂正する。 （９）明細書第７頁第９行、 「使用する。」を「使用し液粘度、水相と油相との密度
差などを考慮して選択する。」と補正する（／Ｏ）明細
書箱８貝第１４・〜１５行、「その要部詳細は第２図に
示すごとくである。」を削除する。 （１１）明細書第９頁第７行、 「力によりＪを「された微粒水滴が」と補正する。 （１２）明細書第／Ｏ頁第９行、 「水滴群になる。（ｄ）。」を「水滴群になる（ｄ）。 」と訂正する。 （１３）明細書第／Ｏ頁第１１行、 「速やかに多孔板電極を通過し、下方に沈降し、」を「
速やかに下方に沈降し多孔板電極を通過し、」と補正す
る。 （１４）明細書第／Ｏ頁末行、「減少する」を「減少し
、乳化液が解乳化される」と補正する。 （１５）明細書第１１頁第１行「実施例」を「実施例１
」と補正する。 （１６）明細書第１１頁第２行「油層」を「油相」と「
Ｗ↑％」を「Ｗ↑％Ｊと訂正する。 （１７）明細書第１１頁第４行「水層」を「水相」とｒ
２ｗｔ％Ｎａｃ、ｌＪを「２ｗｔ％ＮａＣ誌」と訂正す
る。 （１Ｂ）明細書第１１頁第／Ｏ〜１１行「ように、」の
次に「印加電圧５００ＶＪを加入する。 （１９）明細書第１１頁末行に「また、本実験結果より
装置のスケールアップは十分可能なことが確認された。 」を加入する。 （２０）明細書第１２頁第１表第３行ｒＥｐＪを「Ｅ、
」にｒｄ３２Ｊをｒｄ３２Ｊに［ＣＮａｏＩｌＪをｒｃ
　ＮａＣＪＩ　Ｊに「ΦＷｉＪを「Φｗｉ’に「ΦＷ」
を「Φ１」に訂正する。 （２１）明細書第１２頁第１表脚注 （２２）明細書第１３頁第２表第３行ｒＥｐＪを「巳、
」にｒｄ３２Ｊをｒｄ３２Ｊに［ｔｒＪをＩｔ　　Ｊに
「φｗｉＪを「φ蛸」に「φＷ」を「φッ」に訂正する
。 （２３）明細書第１３頁の次に以下の実施例を加入する
。 「実施例２゜ 第１図に示す装置を用いて、油相は４ｗｔ％５ｐａｎａ
ｏ　＜和光紬薬製界面活性剤）ケロシン−四塩化炭素溶
液（ρｏ＝　１．２１８９／ｃｃ　）を水相は２ｗｔ％
ＮａＣ１水溶液（ρ、　＝　１．０１５ｇ／ｃｃ）より
なる乳化液を供給した。この場合下部多孔版電極２′は
電圧を印加し、上部電極２は電流計９を経て接地した。 解乳油相は下方４より排出され、清澄水相は上方／Ｏよ
り排出された。装置を操作するにめだって下部多孔板電
極と解乳液との間に数ｍ程度の油相を設は解乳油相と解
乳液相との界面が必ず下部電極の上方に存在するように
した。このようにして油相の密度が水相より大ぎい場合
も連続電気解乳化の性能は変らなかった。結果を第３表
に示した。 実施例３゜ 第１図に示す装置において本体を内径４５＃塔高２００
＃の同浴型に変えた以外は実験装置及び操作は実施例つ
と同様に行なった。実施例１と同様油相は４Ｗ↑％５ｐ
ａｎａｏケロシン溶液（ρ。＝　０．８０５ｇ／ｃｃ　
）を水相は２ｗｔ％Ｎａ１ｌ水溶液（ρッ＝　１．０１
５ｇ／ｃｃ　）よりなる乳化液を供給した。結果を第４
表に示した。上部極板断面積と下部極板断面積との比Ｓ
ｕ／Ｓｅ　＝　０．００７９の場合でもＳｔＪ／Ｓｅ　
＝１の場合でも解乳化率にはさしたる影響は無い。操作
上はＳυ／Ｓｅが１に近い方が流量の変化に対する対応
が安全である。 実施例４゜ 実施例１に用いた角塔と実施例３に用いた同浴を比較す
るために比較試験を実施したところ、平等電場でも、不
平等電場でも解乳化にさしたる差は認められなかったが
、乳化液を電場内で十分な濡湿時間をとると同浴型の方
が解乳化率は良好で操作上も安全であった。結果を第５
表に示した。 実施例５゜ 実施例３に用いた同浴の下部電極板の位置から６、１３
．１８．２３．２Ｂ、　３３ｃｔｎの所に穴を開け、一
定条件で解乳下を行ないながら試料を採取し、解乳中の
解乳率分布を求めたところ第３図の流通方向のφ１の分
布は第３図に示す曲線の如く上部程高くなった。結果を
第６表に示した。 実施例６゜ 実施例３に用いた同浴装置を用い、油相として４ｗｔ％
５ｐａｎｓｏｎ−ヘプタン溶液（ρ。＝０．６８７ｇ／
ｃｃ　）を水相として２ｗｔ％Ｎａは水溶液（ρッ＝　
１．０１５ｇ／ｃｃ　）よりなる乳化液を供給し、実施
例と同様に操作した。この系は密度差が大きいので解乳
化率は高かった。結果を第７表に示した。 （２４〉明細書第１４頁第４行「容易に」の次に「かつ
」を加入する。 以上 手続ネ甫正書（自発） １　事件の表示 昭和５９年特許願第１７５５６１号 ２、発明の名称 連続解乳化方法ならびに装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　　特許出願人 名称　製鉄化学工業株式会社 ５、補正の内容 （１）手続補正書第／Ｏ頁第６行「濡湿」を「滞留」と
補正する。 （２）手続補正書箱１１頁第５表を別紙のとおり補正す
る。 （３）手続補正書箱１５頁第７表第８行、第８欄Ｉ　Ｏ
，００２０６Ｊを「０．００２６６Ｊと訂正する。 手続ネ甫正書（自発）５゜ で シ ー、事件の表示 昭和５９年特許願第１７５５６１号 ２、発明の名称 連続解乳化方法ならびに装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　　特許出願人 名称　製鉄化学工業株式会社 補正の内容 ）昭和６０年１１月２１日付提出の手続補正書を別紙の
通り補正します。 ｉ）同書補正の内容の欄の１）の補正事項を削除します
。 手続補正書 昭和６１年１１月２１日

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）装置の上、下部に電極を設置し、電極間に高電圧
   を印加して電場を作り、もって連続的に供給される乳化
   液中の微粒液滴を破壊して二液相に分離する解乳化方法
   に於て、少くとも水相側の電極に多孔板電極を用いるこ
   とを特徴とするＷ／Ｏ型乳化液の連続解乳化方法。
2. （２）上、下部とも多孔板電極である特許請求の範囲（
   １）記載の方法。
3. （３）Ｗ／Ｏ型乳化液を連続的に解乳化するための装置
   が電極間に高電圧を印加して電場を作りうる電極を、装
   置の上、下部に配置し、少くとも水相側の電極が多孔板
   電極であることを特徴とするＷ／Ｏ型乳化液の連続解乳
   化装置。
4. （４）上、下部とも多孔板電極である特許請求の範囲（
   ３）記載の装置。