JP2001300210A

JP2001300210A - 固液分離方法および装置

Info

Publication number: JP2001300210A
Application number: JP2000118598A
Authority: JP
Inventors: Koji Sugata; 孝司菅田; Kazuhiko Kominami; 一彦小南; Minoru Noda; 稔野田
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2000-04-19
Filing date: 2000-04-19
Publication date: 2001-10-30

Abstract

(57)【要約】【課題】濾過ケークの固体粒子間に残る液体量をできる
限り少なくすることによって、液体回収率を高くし、か
つ、固体をできる限り高い純度で回収する。【解決手段】濾過ケークを形成して固液を分離する方法
において、濾過ケークを圧搾するための構造物が開孔を
有し、圧搾しながら該開孔を通じて前記濾過ケークに通
気させることを特徴とする固液分離方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固液を圧搾分離す
る方法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】固液分離の方法および装置に関する技術
開発の歴史は古く、数多くの方法や装置が開発されてき
た。この固液分離方法および装置は食品生産や廃棄物処
理、あるいは工業生産などにおいて必要とされるもので
あるが、いずれの場合においても固液を効率よく分離す
ることは、経済性や環境への配慮といった観点から考え
れば重要な要素である。この目的を達成するための公知
な技術として、圧搾がある。圧搾装置にはフィルタプレ
ス、スクリュープレス、ローラープレス等の一般名称で
呼ばれる装置があるほか、装置の構造を単純化し、か
つ、圧搾ケークの取り出しを簡便化するため、特開平８
−１９８９７号公報記載の装置などがある。これら装置
を用いて行われる圧搾操作は文字通り、濾過ケークから
残液を搾り取ろうとする方法であるから、固体が圧縮性
粒子であったり、均一形状であって密充填しやすい粒子
であったりする場合には、固液分離効率がよくなると考
えられる。

【０００３】濾過操作において、濾過ケークの洗浄操作
が行われることがある。この操作は濾液の回収率を高
め、かつ、濾過ケークへの濾液付着率を低下させること
ができるが、代わりに濾過ケークに洗液が付着してしま
うため、濾過ケーク自体は洗液に濡れた状態になってし
まう。特開平８−１９８９７号公報記載の装置を用いる
ような、一般的に行われる圧搾よりもさらに固液分離効
率を高めるために、例えば特開平１０−３３９０８号公
報では、濾過室内に導入した固液混合物を加温すること
により粘性を低下させ、脱水性を向上させる技術が提案
されている。しかしながら、実際に含まれる固体粒子は
様々な性状を持っており、例えば固体がガラス製の円柱
状粒子であった場合には、粒子間にできる空隙が大きく
なり、その空隙内に残る液体を、充分には除去、分離で
きないという欠点があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、濾過
ケークの固体粒子間に残る液体量をできる限り少なくす
ることによって、液体の回収率を高くし、かつ、固体も
できる限り高い純度で回収することを目的とした方法お
よび装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の固液分離方法および装置は、濾過ケークを形成して
固液を分離する方法において、該濾過ケークを圧搾する
ための構造物が開孔を有し、圧搾しながら該開孔を通じ
て前記濾過ケークに通気させることを特徴とする固液分
離方法、濾過ケークを形成して固液を分離する装置にお
いて、該濾過ケークを圧搾するための構造物が開孔を有
し、該開孔が圧搾しながら前記濾過ケークに通記させる
機能を有することを特徴とする固液分離装置である。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明を
説明する。図１に、本発明の固液分離装置の一実施態様
の概略図を示す。図１において、支持台（８）上に固液
分離装置本体（１）を設置する。本体（１）は筒状であ
り、気体が封入され、出口側には濾材（５）を設け、入
り口側には摺動可能なピストン（３）を設ける。ピスト
ン（３）はシリンダ（２）に連結されており、本体
（１）内を上下動可能である。シリンダ（２）は、固定
台（９）により水平方向の動きが制御され、上下に可動
となっている。また、ピストン（３）は開孔（４）を有
し、更にピストン（３）の周縁は本体（１）に対して隙
間を有しており、通気可能となっている。濾材（５）と
ピストン（３）の間には濾過ケーク（６）が形成され、
濾過ケークは開孔（４）を通じて通気され、ピストン
（３）の押圧により圧搾される。

【０００７】本発明における「濾過ケークを圧搾するた
めの構造物」とは、濾過ケークに直接あるいは間接的に
触れ、濾過ケークを濾材に押しつけて液体を絞り出すた
めの構造物を言い、例えば図１におけるピストン（３）
を示す。本発明において固液分離を効率よく行うために
は濾過ケーク厚みが一定であることが望ましく、この観
点から考えれば、「濾過ケークを圧搾するための構造
物」（以下、ピストン（３）と称する）は、金属、樹脂
成形物、木材などのような剛性のある材質であることが
望ましい。

【０００８】圧搾しないと固体は粗充填状態にあるた
め、気体は濾過ケークの一部分のみを通気し、液体の回
収率および固体の回収率を高くすることができない。圧
搾することによって固体は密充填にかわるが、ピストン
（３）が気体の通気を阻害する。このため本発明では、
ピストン（３）に開孔（４）が開いていることを特徴と
している。しかし、固液混合物がスラリー状態であると
きに圧搾しようとすると、開孔（４）から固液混合物が
溢れることがある。これを防ぐため、スラリー状態にあ
る固液混合物を圧搾前に濾過し、濾過ケークを形成させ
ておくとよい。さらに、この濾過ケーク中の固体存在率
は５０％以上になっていることが望ましい。この状態で
あれば該濾過ケークの流動性が著しく低下するため、開
孔（４）から溢れにくくなる。

【０００９】以上のように、本発明では本件課題を解決
するため、ピストン（３）によって濾過ケークを圧搾し
た状態で、開孔（４）を通じて濾過ケーク内に気体を通
気させることを特徴としている。通気は、ピストン側か
ら気体を供給しても、あるいは濾材側から気体を吸引し
ても、どちらでもよい。気体は、ピストン（３）の開孔
（４）を通って濾過ケークに達し、通気する。この通気
により濾過ケーク内にある空隙内に残っている液体をブ
ローできるので、濾過ケーク内の含液率が低下し、同時
に液体回収率が向上する。

【００１０】固体粒子が球形の場合には、濾過ケーク内
の空隙はさほど大きくない。しかし、直径１〜５０μ
ｍ、平均長５０〜２，０００μｍの円柱形状粒子によっ
て濾過ケークが形成されている場合には空隙が大きくな
るので、本発明においては特に好ましい。このような形
状を持つ粒子の一つとして、ガラス繊維が挙げられる。

【００１１】濾過ケーク中の固体存在率が５０％以上に
なっているとはいえ、ピストン（３）の開孔（４）が大
き過ぎると、開孔（４）から濾過ケークが溢れ出ること
がある。これを防ぐため、前述した円柱形状粒子によっ
て濾過ケークが形成されている場合、開孔（４）の断面
積は１個あたり、９×１０^-5ｍ²以下であることが望ま
しく、さらに望ましくは３×１０^-6ｍ²以上２×１０^-5
ｍ²以下である。この開孔（４）の形状については特に
限定しない。円形、正方形、長方形、星形など、どのよ
うな形状でもよい。

【００１２】１つの開孔（４）から濾過ケーク内に広が
る気体の範囲は限られているため、開孔（４）は６０ｍ
ｍ間隔以下で配置されるとよい。望ましくは５０ｍｍ間
隔以下であり、さらに望ましくは４０ｍｍ間隔以下であ
る。

【００１３】ピストン（３）と本体（１）との隙間は、
開孔（４）と同じ機能を有する。この隙間を通って気体
が濾過ケーク内を流れるため、液体の回収率並びに固体
の回収率が向上する。ピストン（３）が小さい場合に
は、開孔のみ、または、隙間のみだけが存在すれば効果
があるが、ピストン（３）が大きい場合には、開孔の
み、または開孔と隙間の併用が好ましい。隙間が広すぎ
ると、ここから濾過ケークが溢れ出ることがあるので、
これを防ぐため、隙間は、好ましくは１０ｍｍ以下であ
り、さらに好ましくは５ｍｍ以下である。

【００１４】本発明は、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組
成物に含まれるガラス繊維を、熱可塑性樹脂を主成分と
する物質から分離する際にも有効である。ここでいう熱
可塑性樹脂とは、ナイロン樹脂、ポリエステル樹脂、ポ
リフェニレンサルファイト樹脂、ポリカーボネート樹
脂、ポリオレフィン樹脂などである。これらの熱可塑性
樹脂は通常、常温では固体であるが、該樹脂の融点以
上、ガラス繊維の融点未満の温度範囲内では、該樹脂が
液体、ガラス繊維が固体となるため、本発明を適用して
両者を分離する事が可能になる。従って、本発明におい
ては、ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物を、熱可塑性
樹脂の融点以上ガラス繊維の融点未満の温度条件下にお
き、該お運動条件下にある期待を通気させることが好ま
しい。ただし、高温条件下では該樹脂が分解、発火、燃
焼等を起こすことがあるので、該樹脂の分解温度、発火
温度、燃焼温度等より低い温度条件下で本発明を適用す
ることが望ましい。また、濾過ケーク内を通気させる気
体の温度は、樹脂の固化、もしくは粘性低下を防ぐた
め、固液混合物と同じ温度条件下にあることが望まし
い。

【００１５】樹脂が酸性物質や塩基性物質等の触媒作用
により重合度が低下し、結果として溶液粘度が低下し得
る場合、固液分離前に、溶液粘度を低下させるための処
理を施しておくと、固液が分離しやすくなる。従って、
本発明においては、ガラス繊維強化樹脂組成物中の熱可
塑性樹脂を、予め触媒共存下で加熱処理して溶液粘度を
低下させておくことが好ましい。

【００１６】また、樹脂を溶解し得る物質、すなわち溶
媒中に溶解させてから固液分離してもよい。この場合、
固液分離の温度条件は、樹脂が溶液から析出し得る温度
以上沸点未満であるとよい。濾過ケークを通気させる気
体の温度条件は、固液分離の温度条件範囲と同じであ
る。従って、本発明においては、ガラス繊維強化熱可塑
性樹脂組成物中の熱可塑性樹脂を予め溶媒に溶解させて
おき、得られた溶液から熱可塑性樹脂が析出し始める温
度以上沸点未満の温度条件下において、該温度条件下に
ある気体を通気させることが好ましい。

【００１７】ガラス繊維を熱可塑性樹脂組成物から分離
しようとする場合、圧搾圧力は１ＭＰａ以下でよい。望
ましくは０．１ＭＰａ以上０．９ＭＰａ以下であり、さ
らに望ましくは０．２ＭＰａ以上０．８ＭＰａ以下であ
る。圧搾しない場合、あるいは圧搾圧力が低い場合には
ガラス繊維が粗充填の状態にあり、気体が濾過ケークの
一部分のみを通気するため、固液分離が不十分となる。
また、該圧搾圧力範囲においてガラス繊維は充分に密充
填状態になるため、これ以上圧搾圧力を高くしても効果
がほとんど見いだせない。

【００１８】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明する。実施例１直径１３μｍ、平均長５００μｍのガラス繊維を３０重
量％含むナイロン６樹脂組成物２００ｇに酢酸８．４ｇ
を加え、２５０℃で２時間反応させた。この物質を、２
５０℃に維持された固液分離装置（図１と同型）に入れ
た。この固液分離装置は、円柱状である本体の内径が８
３ｍｍ、円盤状のピストン（３）は外径が７９ｍｍであ
る。ピストン（３）には、半径２０ｍｍの位置に直径３
ｍｍの開孔（４）を、同心円状に８個設けた。まず、２
５０℃に加熱した窒素ガスを１０分間通気させた。次い
で、ピストン（３）をエアシリンダを用いて動かし、濾
過ケークを０．６ＭＰａで圧搾した。同時に加熱窒素ガ
スを通気させ、１０分後に窒素の供給を停止し、圧搾も
やめた。冷却後に取り出した濾過ケークに含まれるガラ
ス繊維の割合を測定したところ、７９重量％であった。

【００１９】実施例２直径１０μｍ、平均長３００μｍのガラス繊維を３０重
量％含むナイロン６樹脂組成物２００ｇを、実施例１と
同様にして取り扱ったところ、濾過ケーク中に含まれる
ガラス繊維の割合は、８１重量％であった。実施例３直径１３μｍ、平均長５００μｍのガラス繊維６０ｇ
を、粘度１０ｃｓのシリコンオイル１４０ｇと混合し
た。室温条件下、該混合物を、実施例１と同条件で固液
分離したところ、濾過ケーク中のガラス繊維存在率は８
５重量％であった。

【００２０】比較例１圧搾しなかったことを除き、全て実施例１と同条件で固
液分離を行なった。冷却後に取り出した濾過ケークに含
まれるガラス繊維の割合は６０重量％であった。

【００２１】比較例２ピストン（３）に孔（２）を開けなかったことを除き、
全て実施例１と同条件で固液分離を行なった。冷却後に
取り出した濾過ケークに含まれるガラス繊維の割合は７
０重量％であった。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば濾過ケークの固体粒子間
に残る液体量をできる限り少なくし、結果として固液を
効率よく分離することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の一実施態様の概略図である。

【符号の説明】

１．固液分離装置の本体２．シリンダ３．ピストン４．開孔５．濾材６．濾過ケーク７．受け器８．支持台９．固定台

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】濾過ケークを形成して固液を分離する方法
において、該濾過ケークを圧搾するための構造物が開孔
を有し、圧搾しながら該開孔を通じて前記濾過ケークに
通気させることを特徴とする固液分離方法。
【請求項２】圧搾する前に濾過を行い、濾過ケーク中の
固体存在率が５０％以上になってから圧搾することを特
徴とする、請求項１記載の固液分離方法。
【請求項３】固体が直径１〜５０μｍ、平均長５０〜
２，０００μｍの円柱形状をしていることを特徴とする
請求項１または２記載の固液分離方法。
【請求項４】開孔の断面積が１個あたり９×１０^-5ｍ²
以下であり、孔の間隔が６０ｍｍ以下であることを特徴
とする請求項３記載の固液分離方法。
【請求項５】ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物を、熱
可塑性樹脂の融点以上ガラス繊維の融点未満の温度条件
下に置き、該温度条件下にある気体を通気させることを
特徴とする、請求項２〜４のいずれか記載の固液分離方
法。
【請求項６】ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物中の熱
可塑性樹脂を、予め触媒共存下で加熱処理して溶液粘度
を低下させておくことを特徴とする、請求項５記載の固
液分離方法。
【請求項７】ガラス繊維強化熱可塑性樹脂組成物中の熱
可塑性樹脂を予め溶媒に溶解させておき、得られた溶液
から熱可塑性樹脂が析出し始める温度以上沸点未満の温
度条件下において、該温度条件下にある気体を通気させ
ることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか記載の固
液分離方法。
【請求項８】圧搾圧力が１ＭＰａ以下であることを特徴
とする、請求項５〜７のいずれか記載の固液分離方法。
【請求項９】濾過ケークを形成して固液を分離する装置
において、該濾過ケークを圧搾するための構造物が開孔
を有し、該開孔が圧搾しながら前記濾過ケークに通気さ
せる機能を有することを特徴とする固液分離装置。
【請求項１０】開孔の断面積が１個あたり９×１０^-5ｍ
²以下であり、孔の間隔が６０ｍｍ以下であることを特
徴とする請求項１０記載の固液分離装置。
【請求項１１】濾過ケークを形成して固液を分離する装
置において、該濾過ケークを圧搾するための構造物がそ
の周縁に隙間を有し、該隙間が圧搾しながら前記濾過ケ
ークに通気させる機能を有することを特徴とする請求項
９または１０記載の固液分離装置。