JP2010058087A - 水浄化用機磁性粒子およびそれを用いた水処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】水浄化用磁性粒子を含む、水中に含まれる油分などを除去する水処理に用いられる組成物。この水浄化用磁性粒子は磁性粉を特定の有機金属化合物で表面処理した水浄化用磁性粒子組成物である。その有機金属化合物は、金属原子にアルコキシ基と両親媒性の有機基とが結合したものである。
【選択図】なし
Description
前記の水浄化用磁性粒子を、不純物を含む水の中に分散させることにより、前記水浄化用磁性粒子の表面に前記不純物を吸着させる工程と、
不純物が吸着した水浄化用磁性粒子を磁力を利用して収集し、回収する工程と、
を備えることを特徴とするものである。
本発明による水処理用組成物は、水浄化用磁性粒子を含むものである。その水浄化用磁性粒子は磁性粉を特定の有機金属化合物で表面処理されている。ここで、特定の有機金属化合物とは、金属原子に、アルコキシ基と、両親媒性の有機基とが結合したものである。
(RO)mM(OCOR’)n
(式中、
MはZr、Al、Ti、Fe、Co、Ni、Cu、およびZnからなる群から選択される金属元素であり、好ましくはZr、Al、Ti、およびFeからなる群から選択される金属元素であり、
mおよびnはそれぞれ1以上の整数であり、m+nはMの原子価であり、
Rは炭素数1〜8の有機基であって、mが2以上のとき、それぞれのRは同一であっても異なっていてもよく、
R’は炭素数1〜30、好ましくは6〜22の炭化水素基であって、nが2以上のときそれぞれのR’は同一であっても異なっていてもよい。)
本発明による水処理方法は、汚染物質を含む水から、汚染物質を分離するものである。ここで、汚染物質とは、処理しようとする水に含まれており、その水を利用するに当たって除去すべきものを意味する。ここで本発明における水処理用組成物は、吸着性、吸着後の形態保存性、吸着後の回収方法などの観点から、汚染物質として有機物、特に油類を含む水を処理するのに用いることが好ましい。ここで油類とは、一般に常温において液体であり、水に難溶性であり、粘性が比較的高く、水よりも比重が小さいものをいう。より具体的には、鉱物油、動植物性油脂、炭化水素、芳香油などである。これらの油類はそれぞれ有する官能基などに特徴があるので、それに応じて水浄化用磁性粒子を構成する有機金属化合物を選択することがこのましい。
磁性粉として平均粒子径が0.79μmの球状フェライト(磁性強度84.4emu/g)100gをミキサーに仕込み、回転速度12600rpmの条件下でジルコニウムトリブトキシモノステアレート2gを滴下噴霧し5分間高速混合した。次いで100℃の乾燥機で20時間熱処理し、水浄化用機能性粒子を作成した。
磁性粉として平均粒子径が0.79μmの球状フェライト(磁性強度84.4emu/g)100gをミキサーに仕込み、回転速度15700rpmの条件下でジルコニウムトリブトキシモノステアレート1gを滴下噴霧し、5分間高速混合した。次いで100℃の乾燥機で20時間熱処理し、水浄化用機能性粒子を作成した。
磁性粉として平均粒子径が0.79μmの球状フェライト(磁性強度84.4emu/g)100gをミキサーに仕込み、回転速度15700rpmの条件下でジルコニウムトリブトキシモノステアレート0.5gを滴下噴霧し5分間高速混合した。次いで100℃の乾燥機で20時間熱処理し、水浄化用機能性粒子を作成した。
磁性粉として平均粒子径が0.79μmの球状フェライト(磁性強度84.4emu/g)100gをミキサーに仕込み、回転速度15700rpmの条件下でチタントリn−ブトキシステアレート0.5gを滴下噴霧し5分間高速混合した。次いで100℃の乾燥機で20時間熱処理し、水浄化用機能性粒子を作成した。
磁性粉として平均粒子径が0.79μmの球状フェライト(磁性強度84.4emu/g)100gをミキサーに仕込み、回転速度15700rpmの条件下でアルミニウムジイソプロピレートモノステアレート0.5gを滴下噴霧し5分間高速混合した。次いで100℃の乾燥機で20時間熱処理し、水浄化用機能性粒子を作成した。
磁性粉として平均粒子径が0.79μmの球状フェライト(磁性強度84.4emu/g)100gをミキサーに仕込み、回転速度15700rpmの条件下でポリヒドロキシチタンステアレート0.5gを滴下噴霧し5分間高速混合した。次いで100℃の乾燥機で20時間熱処理し、水浄化用機能性粒子を作成した。
磁性粉として平均粒子径が0.79μmの球状フェライト(磁性強度84.4emu/g)100gをミキサーに仕込み、回転速度15700rpmの条件下で環状アルミニウムオキサイドイソプロピレート0.5gを滴下噴霧し52分間高速混合した。次いで100℃の乾燥機で20時間熱処理し、水浄化用機能性粒子を作成した。
磁性粉として平均粒子径が0.79μmの球状フェライト(磁性強度84.4emu/g)100gをミキサーに仕込み、回転速度15700rpmの条件下で環状アルミニウムオキサイドステアレート0.5gを滴下噴霧し5分間高速混合した。次いで100℃の乾燥機で20時間熱処理し、水浄化用機能性粒子を作成した。
市販油ゲル化剤として、平均粒子径が200、780および920μmのスチレン・ブタジエンコポリマー(表1B)を比較の油吸着粒子として準備した。これらはそのまま評価に用いた。
実施例1〜8により得られた油吸着機能性粒子、および比較例1〜3の油吸着粒子について、以下の項目について評価した。
(1)水浄化用粒子の吸着性能評価: 純水20mLに所定の鉱物油をそれぞれ50μL、100μL、110μL、または120μL添加し、分散させたものを準備した。これらに水浄化用粒子をそれぞれ0.1g添加し、振とう器により5分間の均一混合処理を行った後、水浄化用粒子を磁石により除去し、前記の油分抽出溶媒であるn−ヘキサンを加え、油分を完全に溶解抽出し、油分を溶解したn−ヘキサン溶液をガスクロマトグラフ−質量分析計(GC−MS)を用いて残存する油分量を分析して、水浄化用率を算出した。
(2)平均粒子径: 粒度分布測定として 平均粒子径は、レーザー回折法により測定をおこなった。具体的には、株式会社島津製作所製のSALD−DS21型測定装置(商品名)により、水分散媒として界面活性剤を滴下後に超音波分散後に測定をおこなった。
(3)水浄化用時の粒子の状態: (1)において均一混合処理後の油吸着粒子の状態を目視観察した。
(4)油分抽出溶媒に対する耐性: (1)において油分抽出溶媒で処理する際、溶媒に浸漬された後の油吸着粒子の状態を目視観察した。
(5)磁石による吸着物回収: (1)において均一混合処理後に容器外から磁石を近づけ、磁石により鉱物油分を吸着した後の吸着物を集めることができるかを目視観察した。
2 磁石
2a 超伝導磁石
3 処理済排水出口
Claims (15)
- 磁性粉の表面を、金属原子にアルコキシ基と両親媒性の有機基とが結合した有機金属化合物で処理することにより形成されたことを特徴とする水浄化用磁性粒子。
- 前記金属原子が、Zr、Al、Ti、Fe、Co、Ni、Cu、およびZnからなる群から選択されるものである、請求項1に記載の水浄化用磁性粒子。
- 前記両親媒性基が、炭化水素基と、酸または塩基の残基から構成される、請求項1または2に記載の水浄化用磁性粒子。
- 前記両親媒性基がアシレート基である、請求項3に記載の水浄化用磁性粒子。
- 前記有機金属化合物が、下記一般式(1)で表される金属アシレート化合物である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の水浄化用磁性粒子:
(RO)mM(OCOR’)n (1)
(式中、
MはZr、Al、Ti、Fe、Co、Ni、Cu、およびZnからなる群から選択される金属元素であり、
mおよびnはそれぞれ1以上の整数であり、m+nはMの原子価であり、
Rは炭素数1〜8の有機基であって、mが2以上のとき、それぞれのRは同一であっても異なっていてもよく、
R’は炭素数1〜30の炭化水素基であって、nが2以上のときそれぞれのR’は同一であっても異なっていてもよい。) - 前記磁性粉の平均粒子径が0.2μm〜5mmである、請求項1〜5のいずれか1項に記載の水浄化用磁性粒子。
- 前記磁性粉が、磁性体微粒子がバインダーで結合され、造粒されたものである、請求項1〜6のいずれか1項に水浄化用磁性粒子。
- 前記磁性体微粒子の平均粒子径が、0.05μm〜100μmである、請求項7に記載の水浄化用磁性粒子。
- 磁性粉の表面に、金属原子を介して両親媒性基が結合していることを特徴とする水浄化用磁性粒子。
- 磁性粉に金属原子にアルコキシ基と両親媒性有機基とが結合した有機金属化合物を混合し、撹拌することにより磁性粉の表面処理をすることを含むことを特徴とする、水浄化用磁性粒子の製造方法。
- 前記有機金属化合物が室温で液状である、請求項10に記載の水浄化用磁性粒子の製造方法。
- 前記磁性粉に拡販を行いながら有機金属化合物を滴下または噴霧処理し、次いで加熱処理をすることを含む、請求項10または11に記載の水浄化用磁性粒子の製造方法。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の水浄化用磁性粒子を含むことを特徴とする、水処理用組成物。
- 請求項1〜9のいずれか1項に記載の水浄化用磁性粒子を、不純物を含む水の中に分散させることにより、前記水浄化用磁性粒子の表面に前記不純物を吸着させる工程と、
不純物が吸着した水浄化用磁性粒子を磁力を利用して収集し、回収する工程と、
を備えることを特徴とする、水処理方法。 - 回収された水浄化用磁性粒子を、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、アセトン、テトラヒドロフラン、n−ヘキサン、シクロヘキサン、およびそれらの混合物から選ばれるいずれか1種類の有機溶媒を用いて吸着させた不純物を脱離させて再生することを含む、請求項14に記載の水処理方法。
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