JP2004210945A - 芳香族ハロゲン化合物の分離方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】芳香族ハロゲン化合物を含有する油類から、硫黄分を含まず、しかも極めて高い抽出分離能力を備えた1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン類を含む抽出溶媒を使用して抽出することにより、安全でしかも高効率に芳香族ハロゲン化合物を分離・濃縮する。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、芳香族ハロゲン化合物が混入したタール、鉱物油等の油類から芳香族ハロゲン化合物を選択的に分離する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、絶縁油などの油類に微量に含有されるPCB(ポリ塩化ビフェニル)等の有害な芳香族ハロゲン化合物を無害化処理する方法としては、高温で絶縁油を燃焼処理する方法や、アルカリ剤との化学反応によりPCBを処理する方法が広く用いられている。
【0003】
しかしながら、これらの方法では、処理すべきPCBが微量であるにもかかわらず、被処理対象は油類全体であるため、大量の油類の処理が必要であり、大型の処理設備が必要であるとともに、処理にともなうエネルギーコストの負担が無視できない。また、従来の方法でPCBとともに処理される油類は再生利用が容易ではなく、資源の有効利用の観点からも無駄が生じていた。
【0004】
一方、油類から芳香族ハロゲン化合物を濃縮、分離する方法としては、常圧蒸留、減圧蒸留、共沸蒸留など高沸点・高融点対応のマルチ蒸留、液液抽出を組み合わせた蒸留法(例えば特許文献1等)、あるいは液液抽出法(例えば特許文献2等)が知られている。
【0005】
しかし、従来使用されている蒸留、分離方法は、主に処理液中の成分分析をする際にその前処理法として使用されているに過ぎず、大量の油類から有害な芳香族ハロゲン化合物のみを濃縮、分離する手段として実用されている例は知られていない。
【0006】
【特許文献1】
米国特許4,764,256号明細書。
【0007】
【特許文献2】
米国特許20,1983号明細書。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
油類に微量に含有される有害な芳香族ハロゲン化合物を処理する場合において、予め、有害な芳香族ハロゲン化合物のみを濃縮し、あるいは分離することができれば、分解処理の被処理量を大幅に減少させることができるため、分解処理に伴うエネルギーコストや設備コストを大幅に低減できる。
【0009】
しかしながら、従来の蒸留法を用いた油類から芳香族ハロゲン化合物を分離する方法では、精密かつ複雑なプロセスが必要なこと、蒸留に伴う加熱により処理対象物の熱分解、重合等が発生すること、必要なエネルギー消費量が大きいこと等の課題がある。
【0010】
また、従来の抽出法を用いた油類からの芳香族ハロゲン化合物の分離方法では、代表的にDMSO(ジメチルスルホキシド)等が抽出溶媒として使用されているが、硫黄(S)を含むため、抽出した芳香族ハロゲン化合物を分解処理する前に、前処理として完全に抽出溶媒と芳香族ハロゲン化合物を分離する必要がある。抽出溶媒と芳香族ハロゲン化合物とが完全に分離されないと、分解処理に伴ってニ酸化硫黄等のS元素を含む有害ガスの発生や触媒被毒、装置腐食が発生するおそれがある。
【0011】
一方、従来使用されてきたDMSO以外の抽出溶媒については、十分な抽出能力が確保できない。
【0012】
本発明は、上記従来の課題に鑑み、油類に含有される芳香族ハロゲン化合物をより効率良く安全に分離・濃縮でき、既存の無害化処理法に対して優れた融合性を有し、しかも油類の再生利用が可能な芳香族ハロゲン化合物の分離方法を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明の芳香族ハロゲン化合物の分離方法は、1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン類を含有する抽出溶媒を用いて、芳香族ハロゲン化合物を含有する油類から、芳香族ハロゲン化合物を抽出することを特徴とする。
【0014】
上記本発明の芳香族ハロゲン化合物の分離方法によれば、1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン類を含有する抽出溶媒が硫黄成分を含まず、しかも従来一般に使用されてきた抽出溶媒に比較し非常に高い抽出能力を発揮する。したがって、無害で高効率な芳香族ハロゲン化合物の分離が可能になる。また、上記抽出後の油類を再生利用できる。
【0015】
上記本発明の芳香族ハロゲン化合物の分離方法において、さらに、抽出する工程で得られる芳香族ハロゲン化合物が溶解した抽出溶媒から、抽出溶媒成分を蒸留により分離・濃縮する工程を有してもよい。
【0016】
蒸留分離された抽出溶媒成分は、再生利用が可能になる。また、蒸留後に得られた濃縮された芳香族ハロゲン化合物を、無公害化処理すれば、無公害化処理量を大幅に減らすことができる。
【0017】
上記本発明の芳香族ハロゲン化合物の分離方法において、抽出溶媒は、1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン類の水溶液であることが好ましい。この場合は、水溶液の添加により抽出溶媒の極性がより強くなり、抽出溶媒への油類の溶出が抑制されるため、最終的に回収されるハロゲン化合物の濃縮率を高めることができる。
【0018】
なお、抽出溶媒中の含水率は、30wt%以下であることが好ましい。30wt%以下において、抽出能力の指標である芳香族ハロゲン化合物に対する分配係数として、従来使用されてきた抽出溶媒に比較し、より高い値を得ることができる。さらに、抽出溶媒中の含水率が5wt%〜10wt%であることが好ましい。この場合は、芳香族ハロゲン化合物に対する高い分配係数とともに、抽出溶媒への油類の溶出を効果的に防止できるため、芳香族ハロゲン化合物を高濃度で回収できる。
【0019】
なお、本発明において、油類とは、広く常温もしくは加熱によって液状を呈する油状物質をいう。また、芳香族ハロゲン化合物とは、芳香環およびハロゲン元素を含む化合物をいう。
【0020】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
本発明の第1の実施の形態は、芳香族ハロゲン化合物が混入した油類から、芳香族ハロゲン化合物を分離する方法であり、1)芳香族ハロゲン化合物が混入した油類から、芳香族ハロゲン化合物を抽出溶媒中に抽出させ、油類と芳香族ハロゲン化合物が溶解した抽出溶媒とに分離する抽出工程と、2)芳香族ハロゲン化合物が溶解している抽出溶媒から、芳香族ハロゲン化合物と抽出溶媒とを蒸留器により分離・回収する、蒸留分離工程とを有する。第1の実施の形態に係る方法では、抽出溶媒として、硫黄成分を含まず、無害な非プロトン性の極性溶媒である1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン類を使用することで、安全で高効率に芳香族ハロゲン化合物を分離することを主な特徴とする。
【0021】
なお、第1の実施の形態において、処理の対象となる油類としては、石油、軽油、重油などの鉱物油、オリーブ油、ヤシ油などの植物油、石炭液化油、コールタールなどのタール、石油改質油、動物油、樹脂油などのほか、100℃程度の温度で液状になるワックスやショートニング等を例示できる。
【0022】
また、第1の実施の形態において、分離処理に適した芳香族ハロゲン化合物としては、PCB(ポリ塩化ビフェニル)類、ダイオキシン類、フラン類、DDT、CNP(ペンタクロロフェノール)等を例示できる。
【0023】
図1は、第1の実施の形態で使用される芳香族ハロゲン化合物の分離方法に使用する分離処理システムの概略構成図である。以下、この構成図を参照しながら、第1の実施の形態に係る芳香族ハロゲン化合物の分離方法について説明する。
【0024】
まず、処理対象となる芳香族ハロゲン化合物を含む油類は油類貯槽1に、抽出溶媒として使用される1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン類は、抽出溶媒貯槽2にそれぞれ準備される。
【0025】
この油類貯槽1中の油類と抽出溶媒貯槽2中の1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン類は、移送ポンプ10a及び10bによって、抽出器11中の液・液抽出槽3に運ばれ、ここで両者が接触し、油類中に含有される芳香族ハロゲン化合物が、抽出溶媒である1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン類中に抽出される。さらに、油類と1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン類は移送ポンプ10cにより相分離槽4へ運ばれ、芳香族ハロゲン化合物が溶解した1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン類である抽出液と、主に油類である抽残液とに分相される。分相後の抽残液は、濃度モニター9により、抽残液中の芳香族ハロゲン化合物濃度が測定され、所定の目的濃度まで低減されていない場合は、循環用ポンプ10dにより、液・液抽出槽3に戻され、再度、抽残液中に残る芳香族ハロゲン化合物の抽出が行われる。こうして、抽残液中の芳香族ハロゲン化合物濃度が所定濃度に達するまで、抽出と分離、すなわち抽出工程が繰り返される。なお、この抽出器11としては、液・液抽出槽3と相分離槽4とを独立の槽として持つバッチ式のほか、液・液抽出と相分離を連続して繰り返すことのできる連続式のものを使用することもできる。この場合、濃度モニター9や各種ポンプ10cや10dは、必ずしも必要ない。
【0026】
芳香族ハロゲン化合物濃度が所定の目的濃度以下に低減された抽残液は、相分離槽4から分離され、処理油貯槽5に貯められる。処理油貯槽5に貯められた油類には、芳香族ハロゲン化合物が取り除かれているため再利用することができる。なお、絶縁油自身が芳香族ハロゲン化合物以外の不純物を含む場合は、必要に応じて、相分離相4と処理油貯相5との間に、さらに精製手段を加えてもよい。
【0027】
一方、芳香族ハロゲン化合物が溶解した抽出溶媒である1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン類は、移送用ポンプ10eにより蒸留器6に運ばれここで蒸留分離操作がなされる。この蒸留分離操作により、抽出溶媒として用いた1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン類が分離・回収される。分離された1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン類は移送用ポンプ10hにより抽出溶媒貯槽2に運ばれ、再び抽出溶媒として再利用できる。蒸留後に残る濃縮された芳香族ハロゲン化合物は、移送用ポンプ10fにより芳香族ハロゲン化合物濃縮槽7に運ばれる。
【0028】
濃縮された芳香族ハロゲン化合物が、例えばPCB等の有害な物質である場合は、既存の高温加熱処理やアルカリ反応処理などの分解処理技術を用いて分解・無害化される。
【0029】
以下、抽出工程と、蒸留分離工程について、さらに具体的に説明する。
【0030】
<抽出工程>
抽出工程は、芳香族ハロゲン化合物を含有している油類を抽出溶媒である1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン類に接触させることにより、油類中の芳香族ハロゲン化合物を1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン類に抽出させる工程である。抽出の際、抽出溶媒である1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン類の液温は10℃〜80℃に調整することが好ましい。
【0031】
また、本抽出操作における抽料に相当する芳香族ハロゲン化合物を含有する油類の容量(S)と、抽出溶媒(抽剤)である1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン類の容量(F)との、容量比率(S/F)は特に限定されないが、S/Fの値が0.1〜5の範囲で抽出操作を実施することが好ましい。
【0032】
抽出操作法に関しては特に限定されないが、回分式抽出法、多回抽出法、連続微分抽出法、向流多段抽出法、還流抽出法、分別抽出法等を使用できる。段数と抽出溶媒量が同じ場合は、バッチ式抽出操作を複数繰り返す多回抽出に比べ抽出率が高く、工業的に広く利用されている向流多段抽出法を用いる方が好ましい。
【0033】
<蒸留分離工程>
蒸留分離工程では、芳香族ハロゲン化合物を含有している1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン類を蒸留処理することにより1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン類と芳香族ハロゲン化合物の濃縮物に分離する。
【0034】
蒸留条件は、蒸留圧力は4〜470mmHgの減圧条件、蒸留温度は70〜180℃に設定することが好ましい。なお、蒸留圧力条件と温度条件は相関があり、蒸留圧力を低く設定する場合は、蒸留温度を相対的に下げることが望ましい。上記条件に設定することで、1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン類の蒸留が可能になる。蒸留方法は特に限定されるものではないが棚型の蒸留塔を用いることが好ましい。
【0035】
なお、芳香族ハロゲン化合物の濃縮率は後の無害化のための分解処理技術に応じて調整することが可能である。分解に1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン類が影響を及ぼさなければ必ずしも1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン類と芳香族ハロゲン化合物を完全に分離する必要は無い。
【0036】
以上に説明した、第1の実施の形態に係る分離方法によれば、抽出溶媒として使用する1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン類が、硫黄成分を含まず、人畜に無害な溶液であるため、安全に分離処理を行うことができる。また、従来使用されていた抽出溶媒に比較し、芳香族ハロゲン化合物に対して高い抽出分離能力を発現するため、効率的な分離処理を実施することができる。その結果、油類からの芳香族ハロゲン化合物の除去率を99.99%以上,芳香族ハロゲン化合物の回収率を98.6%以上にすることが可能である。
【0037】
したがって、上述する分離方法では、油類については、再生利用が可能になるため、資源活用の上で有効な分離方法である。例えば上述する第1の実施の形態に係る分離方法を用いれば、トランス等を実際に稼動させながら、稼動しているトランス中の絶縁油を、上述する液・液抽出槽3に少量ずつ流し、絶縁油中に含まれるPCBを分離するとともに、分離後の再生した絶縁油を再びトランスに戻し、再利用することも可能となる。さらに、抽出溶媒として使用した1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン類についても、回収、再利用が可能である。
【0038】
また、抽出溶媒として使用した1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン類は、分子構造中に硫黄成分を含んでいないため、分離回収された芳香族ハロゲン化合物に対しさらに、例えば無害化処理として燃焼方法を使用する場合は、硫黄成分に伴う有害ガスの発生がなく、無害化処理として触媒方法を使用する場合には、硫黄成分による触媒の被毒の発生を防止できる。このように、無害化処理を行う場合には、処理方法に限定されず、種々の既存の方法を使用できる。
【0039】
(第2の実施の形態)
本発明の第2の実施の形態は、芳香族ハロゲン化合物が混入した油類から、芳香族ハロゲン化合物を分離する方法であり、第1の実施の形態と同様に、1)芳香族ハロゲン化合物が混入した油類から、芳香族ハロゲン化合物を抽出溶媒中に抽出させ、油類と芳香族ハロゲン化合物が溶解した抽出溶媒とに分離する抽出工程と、2)芳香族ハロゲン化合物が溶解した抽出溶媒から、芳香族ハロゲン化合物と抽出溶媒とを蒸留器により分離・回収する、蒸留分離工程とを有する。第2の実施の形態に係る方法では、抽出溶媒として、第1の実施の形態で使用した1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン類を水に溶解させた、1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン類水溶液を使用した点に特徴を有する。抽出分離効率をさらに高め、安全でより高効率に芳香族ハロゲン化合物を分離することが可能になる。
【0040】
適用される油類および芳香族ハロゲンとしては、第1の実施の形態と同様のものを用いることができる。
【0041】
また、第1の実施の形態と同様に、図1に示す分離処理システムを使用することができ、基本的な抽出工程および蒸留分離工程は、同様な条件を用いることができる。
【0042】
なお、抽出溶媒として水溶液を使用しているため、蒸留分離工程では、油、1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン類、水とを、図1に示すよう、蒸留器6を用いて蒸留分離を行う。水、1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン類、油の順に沸点が低いため、まず、水が蒸留され、次いで1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン類が蒸留され、芳香族ハロゲン化合物が濃縮された油が残存する。芳香族ハロゲン化合物を含まない蒸留後の1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン類および水を移送用ポンプ10hを用いて抽出溶媒貯槽2に戻し、再利用を図ってもよいが、蒸留後の1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン類水溶液から、別の蒸留器を用いてさらに水を蒸留分離し、分離後の水を移送ポンプ10gを用いて水貯槽8に貯水させてもよい。また、
第2の実施の形態では、1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン類水溶液を抽出溶媒として使用しているため、より極性の高い水溶液の作用によって、油類との分離性がさらに顕著になり、抽出溶媒への油類の溶出を抑制できる。したがって、油類からの芳香族ハロゲン化合物の分離効率を高めることができる。
【0043】
なお、抽出溶媒として使用する1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン類水溶液の含水率が10wt%を越えると、抽出工程における芳香族ハロゲン化合物に対する抽出能力を示す分配係数が、含水率の増加に伴い減少し、30wt%を越えると、従来使用されていた抽出溶媒に対し優越性がなくなる。また含水率が5wt%以下では、水分を加えたことによる油類との相互溶解性の抑制効果が薄い。したがって、1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン類水溶液の含水率は、好ましくは30wt%以下、より好ましくは5wt%以上10wt%以下とする。
【0044】
第2の実施の形態に係る分離処理方法によれば、第1の実施の形態に係る分離処理方法と同様に、抽出溶媒として使用する1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン類水溶液が、硫黄成分を含まず、人畜に無害な溶液であるため、安全に分離処理を行うことができる。また、1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン類を使用した場合に較べ、さらに高い抽出分離能力を発揮できる。
【0045】
また、油類については、再生利用が可能であり、第2の実施の形態に係る分離処理方法を利用し、トランス等を実際に稼動させながら、稼動しているトランス中の絶縁油を連続的に再生利用することができる。また、1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン類および水についても、回収、再利用が可能である。
【0046】
【実施例】
以下、本発明の実施例および比較例について説明する。
【0047】
(実施例1)
微量のポリ塩化ビフェニル(PCB)を含有する電気絶縁油中から、抽出工程および蒸留分離工程を用いてPCBを分離回収した。抽出溶媒としては、1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン類である1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン(以下、DMIという)(比重=1.06)を用いた。
【0048】
具体的には、次の条件を用いた。すなわち、分離処理対象として、電気絶縁油(比重=0.854)200gにPCB(KC500:蒸留範囲=365〜390℃,760mmHg)0.1gを添加したものをサンプルとして準備した。これはPCB濃度にして、500ppmに相当する。具体的な抽出工程としては、常温常圧下において上記電気絶縁油サンプルを約200gと、抽出溶媒であるDMI100gを500mlの分液ロートに仕込み、電動振とう機を用いて30分振とう(250SPM)させた。その後、1時間静置し、分相した抽残相(絶縁油相)および抽出相(抽出溶媒相DMI)をそれぞれ取り出し、各相の重量を測定した。また、両相中のPCB濃度を、電子捕獲型検出器付ガスクロマトグラフィー(ECD‐GC)を用いて測定した。この結果をもとに、以下の式(1)で定義される抽出溶媒DMIにおけるPCBの分配係数を求めた。
【0049】
PCBの分配係数[−] =(抽出液中PCB濃度[ppm])/(抽残液中PCB濃度[ppm])…(1)
一方、抽出溶媒と絶縁油との相互溶解性については、抽出溶媒中に溶出し、回収されない絶縁油の質量を絶縁油損失量とした。絶縁油損失率(wt%)は、分離操作前の絶縁油量に対する絶縁油損失量の質量比率である。
【0050】
(比較例1)
比較例1では、抽出溶媒としてジメチルスルホキシド(以下、DMSOという)(比重=1.096)を使用した。それ以外の条件は、実施例1と同様な条件を用いて、500ppmのPCBを含む電気絶縁油サンプルから、実施例1と同様な手順でPCBを分離回収した。各抽出溶媒におけるPCBの分配係数と、絶縁油損失量を求めた。
【0051】
(比較例2)
比較例2では、抽出溶媒としてジメチルホルムアミド(以下、DMFという)(比重=0.94)を用いた。それ以外の条件は、実施例1と同様な条件を用いて、500ppmのPCBを含む電気絶縁油サンプルから、実施例1と同様な手順でPCBを分離回収した。各抽出溶媒におけるPCBの分配係数と、絶縁油損失量を測定した。
【0052】
(比較例3)
比較例3では、抽出溶媒としてアセトニトリル(比重=0.782)を用いた。それ以外の条件は、実施例1と同様な条件を用いて、500ppmのPCBを含む電気絶縁油サンプルから、PCBを分離回収した。各抽出溶媒におけるPCBの分配係数と、絶縁油損失量を測定した。
【0053】
(比較例4)
比較例4では、抽出溶媒としてエタノール(比重=0.81)を用いた。それ以外の条件は、実施例1と同様な条件を用いて、500ppmのPCBを含む電気絶縁油サンプルから、PCBを分離回収した。各抽出溶媒におけるPCBの分配係数と、絶縁油損失量を求めた。
【0054】
(まとめ:実施例1と比較例1〜4)
図2に、実施例1および比較例1〜4の各抽出溶媒におけるPCB分配係数を示す。また、図3に、実施例1および比較例1〜4の各抽出溶媒と絶縁油との相互溶解性を示す絶縁油損失率(wt%)を示す。
【0055】
図2に示すように、実施例1で抽出溶媒として使用したDMIに対するPCBの分配係数は、比較例1〜4で使用された他の抽出溶媒に対するPCBの分配係数に比較し極めて高いことが確認された。また、図3に示すように、実施例1で抽出溶媒として使用したDMIは、比較例1〜4で使用された他の溶媒に比べ絶縁油損失率は同等以下であり、絶縁油に対する相互溶解性が低いことが確認された。PCBの分配係数が高い程、絶縁油に対する相互溶解性が低い程、各抽出溶媒の抽出能力は高いと評価できる。したがって、実施例1で使用されたDMIが、従来使用されている比較例1〜4で使用された抽出溶媒に比較し、PCBを絶縁油から抽出分離する能力に極めて優れていることが確認できた。
【0056】
(実施例2)
実施例2では、抽出溶媒として、実施例1で使用した1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン(DMI)に水を加え、DMI水溶液としたものを使用した。なお、DMI水溶液の含水率を5wt%とした。それ以外の条件は、実施例1と同じ条件を用いて500ppmのPCBを含有した絶縁油サンプルから、PCBを分離回収した。また、抽出溶媒に対するPCBの分配係数と、絶縁油損失率を求めた。
【0057】
(実施例3)
実施例3では、抽出溶媒として、実施例2と同様にDMI水溶液を用いた。ただし、DMI水溶液の含水率を10wt%とした。それ以外の条件は、実施例1と同じ条件を用いて500ppmのPCBを含有した絶縁油サンプルから、PCBを分離回収した。また、抽出溶媒に対するPCBの分配係数と、絶縁油損失率を求めた。
【0058】
(実施例4)
実施例4では、抽出溶媒として、実施例2と同様にDMI水溶液を用いた。ただし、DMI水溶液の含水率を30wt%とした。それ以外の条件は、実施例1と同じ条件を用いて500ppmのPCBを含有した絶縁油サンプルから、PCBを分離回収した。また、抽出溶媒に対するPCBの分配係数と、絶縁油損失率を求めた。
【0059】
(まとめ:実施例1〜4)
実施例1〜4でそれぞれ測定したPCBの分配係数と、絶縁油損失率から、DMIの含水率が絶縁油との相互溶解性に及ぼす影響、DMIの含水率がPCB分配係数に及ぼす影響を、それぞれ図4および図5に示した。
【0060】
図4に示すように、絶縁油の相互溶解性については、抽出溶媒としてDMI原液の代わりにDMI水溶液を用いることで、絶縁油の抽出溶媒への溶解を大きく低減できることがわかった。この絶縁油の相互溶解性は、特に含水率が0〜10wt%の間で含水率の増加に伴い大きく低下するが、含水率が10wt%を越えるとその効果は飽和した。
【0061】
一方、図5に示すように、PCBの分配係数については、DMI水溶液の含水率が0〜10wt%の間において、高い分配係数を維持できるが、含水率が10wt%を越えると、含水率の増加に伴い分配係数が減少する傾向が見られた。
【0062】
従って、抽出溶媒として、含水率が0.5〜10wt%のDMI水溶液、より好ましくは5〜10wt%のDMI水溶液を用いれば、絶縁油の相互溶解性が低く、かつ高いPCB分配係数を示すため、DMI原液を抽出溶媒として使用する場合よりさらに高い抽出分離効率が得られることが確認された。
【0063】
(実施例5)
抽出溶媒として含水率0.5wt%のDMI水溶液を用いて、500ppmのPCBを含有した絶縁油サンプルから、以下の抽出工程と蒸留分離工程を用いてPCBを分離回収した。
【0064】
抽出操作は500mlの分液ロートを用いたバッチ式の多回抽出を採用した。具体的には、上記500ppmのPCBを含有する絶縁油約200gと、抽出溶媒である含水率0.5wt%のDMI水溶液100gとを500mlの分液ロートに仕込み、電動振とう機を用いて30分振とう(250SPM)させた。その後、1時間静置させ、抽残相および抽出相に分相させた。抽出相を回収し、抽残相に新たに抽出溶媒を200g投入して、再び同じ条件で上記抽出操作を行なった。一連の抽出操作を5回繰返した結果、99.9999%以上のPCBをDMI水溶液中に抽出することができた。抽出液(5回分)中のPCB濃度は200ppm程度であった。
【0065】
次に、蒸留分離操作を用いて、抽出液からDMIと水をそれぞれ蒸留分離した。蒸留操作は、実験室レベル(1000ml用)の減圧蒸留装置を2台使用した。まず、沸点が100℃(at 1atm)の水を第1の蒸留分離装置を用いて分離した。第1の蒸留分離装置においては、蒸留圧力を50mmHg、蒸留温度を60℃とする条件で、蒸留装置の釜残液の重量変化が無くなるまで蒸留操作を行った。こうして、DMIおよびPCBが含まれていない留出液、すなわち水を分離回収した。続いて水より沸点が高い、沸点225℃のDMIを第2の蒸留分離装置を用いて分離した。蒸留操作は、蒸留圧力を10mmHg、蒸留温度を100℃とする条件で、釜残液が2g程度に減少するまで蒸留操作を行った。こうして、PCBなどの不純物が含まれない留出液、すなわちDMIを分離回収した。
【0066】
釜残液を回収後,釜残液中のPCB濃度を測定したところ、PCB濃度は5wt%であり、濃縮倍率にして100倍程度までPCBを濃縮することができた。
【0067】
以上、実施の形態および実施例に沿って本発明の説明を行ったが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形および改良が可能であることは、当業者には自明である。
【0068】
【発明の効果】
以上に説明するように、本発明の芳香族ハロゲン化合物の分離方法によれば、既存の方法よりも安全でしかも容易に油類中の芳香族ハロゲン化合物を、効率良く分離回収することができる。また、芳香族ハロゲン化合物を抽出後の油類、抽出溶媒については、再利用を図ることができるため、資源の無駄がない。さらに、抽出溶媒として硫黄分を含有しない1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン類を使用するので、芳香族ハロゲン化合物の濃縮条件や濃縮した芳香族ハロゲン化合物をさらに無公害化処理を行う場合に既存の種々の処理法を使用できるため、汎用性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る油類中の芳香族ハロゲン化合物を分離・濃縮するシステムの構成を示した概略的な構成図である。
【図2】実施例1および比較例1〜4で使用した各種抽出溶媒のPCB分配係数を示した図である。
【図3】実施例1および比較例1〜4で使用した各種抽出溶媒と絶縁油との相互溶解性を示した図である.
【図4】実施例1〜4で使用した抽出溶媒であるDMIまたはその水溶液について、抽出溶媒中の含水率と、絶縁油の相互溶解性との関係を示すグラフである。
【図5】実施例1〜4で使用した抽出溶媒であるDMIまたはその水溶液について、抽出溶媒中の含水率と、PCB分配係数との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1・・・・・油類貯槽
2・・・・・抽出溶媒貯槽
3・・・・・液・液抽出槽
4・・・・・相分離槽
5・・・・・処理油貯槽
6・・・・・蒸留器
7・・・・・芳香族ハロゲン化合物の濃縮物貯槽
8・・・・・水貯槽
10a〜10h・・・・・移送用ポンプ
Claims (5)
- 1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン類を含有する抽出溶媒を用いて、芳香族ハロゲン化合物を含有する油類から前記芳香族ハロゲン化合物を抽出する工程を有することを特徴とする芳香族ハロゲン化合物の分離方法。
- 前記抽出する工程によって得られる、前記芳香族ハロゲン化合物が溶解した前記抽出溶媒から、前記抽出溶媒成分を蒸留により分離・濃縮する工程を有することを特徴とする請求項1に記載の芳香族ハロゲン化合物の分離方法。
- 前記抽出溶媒は、1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン類の水溶液であることを特徴とする請求項1または2に記載の芳香族ハロゲン化合物の分離方法。
- 前記抽出溶媒は、含水率が30wt%以下であることを特徴とする請求項3に記載の芳香族ハロゲン化合物の分離方法。
- 前記抽出溶媒は、含水率が5wt%〜10wt%であることを特徴とする請求項4に記載の芳香族ハロゲン化合物の分離方法。
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