JP2745244B2 - 水中の油エマルジョンを分離する方法 - Google Patents

水中の油エマルジョンを分離する方法

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アクィエル,ハルーク
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ヒェミッシェ ファブリーク シュトックハウセン ゲー.エム.ベー.ハー
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D17/00Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
    • B01D17/02Separation of non-miscible liquids
    • B01D17/04Breaking emulsions
    • B01D17/047Breaking emulsions with separation aids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/54Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using organic material

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水中の油のエマルジョンを分離する方法に関
する。
O/Wエマルジョンはしばしば汚染製品の流れの中で生
じるが、これは、例えば乳化した形の鉱物油、植物油、
動物油脂のような有機物と共に非乳化物質や固体物質も
含有している。
例えば、これらの混合物は、オイルタンカーまたはパ
イプラインで原油を運ぶとき、および精油所で処理中に
原油の製造中に発生する。
油と脂肪で汚れた排水はまた金属加工工場、自動車工
場、食品製造業、作業場およびガスステーションで発生
する。前記の汚水は汚水純水化設備に取って大きな負担
であり大問題を提起している。従って前記排水を排水溝
ないし汚水処理施設に導入する前に特別な予備的純水化
法に委ねる事が絶対に必要である。
周知の分離方法には、例えば浮遊法、濾過法、吸着
法、および沈殿法が含まれる。これらのすべての方法に
おいては、乳化した形で水の中に存在する有機相を最初
に「フリー」な形に変換しなければならない。この工程
を「エマルジョンのクラッキング即ちエマルジョン破
壊」と称している。
エマルジョンはその種類および付随物質または成分に
応じて非常に安定している可能性がある。物理的な液相
−液相−分離を行うために、エマルジョンはいずれにし
てもクラックしなければならない。不安定なエマルジョ
ンについて考えると、相分離はこれを長時間放置するか
または加熱することによって行わねばならない。乳化剤
によって安定化されたエマルジョンを破壊するには、水
相の中で静電的に帯電している非常に微細な有機液体粒
子を事実上放電させるために化学物質で処理しなければ
ならない。この場合、水中で乳化した有機物粒子の間の
相互反撥力は中和されて微細液滴の凝集が発生しこれは
最終的には液滴の成長によって非エマルジョン化する事
となる。
一般に、水性エマルジョン中の油粒子は負に帯電して
いる。等電点に達するために、陽イオンをエマルジョン
に添加する。三価鉄またはアルミニウム塩、このような
無機塩類および酸類を加えて、各種の鎖長のあるいは分
子量の有機の水溶性陽イオン性ポリマーをエマルジョン
破壊の同様な目的のために使用する。
油を含有している廃水の純化のために、鉄またはアル
ミニウム塩類と組合わせて陽イオン性および陰イオン性
の水溶性ポリマーがしばしば使用されている。対応する
純粋化工程は通常各種の形式の浮遊施設、例えばフラッ
シュ浮遊法、機械的浮遊法などで実用化されている。
安定なO/Wエマルジョンから油を分離する方法はドイ
ツ公開公報1926623号に記載されている。エマルジョン
は鉄塩と固形苛性ソーダと混合されて次にポリアクリル
酸、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、およ
びポリエチレンオキサイドを基礎とする高分子水溶性ポ
リマーによる二次処理を受ける。
ドイツ公開公報2841122号は廃水の純粋化のために陽
イオン性、陰イオン性または非イオン性ポリマーの単独
または金属塩類と組合わせて適用することを記載してい
る。ポリアミド、ポリアミン、および4級アンモニウム
ポリアクリルアミドを有するアクリルアミドのコポリマ
ーが陽イオンポリマーとして記載される。
油−水分離の為に陽イオン性ポリマーを利用する方法
は米国特許公報3、691、086号に記載されている。ポリ
マーは好ましくはシリカゾルおよび多価の金属塩と組合
わせて使用する。本米国特許3、691、086号に記載のポ
リマーは、本発明による製品によって達成される質的お
よび量的に優れた分離をデモンストレートする為に比較
例A−Fの中で本発明によるポリマーと比較されてい
る。
モノマー、アクリルアミドとアクリロイルオキシエチ
レンジメチルベンジルアンモニウム塩のコポリマーおよ
びその製紙業におけるサイジング保持剤(retention a
gent)としての利用は「ケミカルアブストラクト」第10
5巻資料番号116866cおよび116867dに記載されている。
現在技術によって知られているエマルジョン破壊方法
および材料は、有機相と水との間の十分な分離を達成し
ない。従って非エマルジョン化の目的のために改良され
た薬剤を提供することによってエマルジョン破壊を完成
し、フローテーション施設および静置分離装置の両者で
満足できる分離効果を導く工程を提供することが本発明
の目的である。
一般的な事として油と水の分離に関する問題は、分離
がフローテーション施設なしで単にエマルジョンを、例
えばタンクまたはプレートセパレータ(plate separat
er)内に静置する場合にしばしば発生する。これらの問
題は、汚水の中に、機械的なフローテーションのように
エネルギーを加えること無く、また無機塩類を添加する
ことなしにブレーキングを行うO/Wエマルジョン用のエ
マルジョン破壊装置の緊急の必要性がある沖合原油採掘
設備においてしばしば発生する。
非常に驚くべきことに、本発明の目的は、以下に示す
合成有機陽イオン性ポリマーの使用によって達成される
ことが発見された。即ち、 a) 以下の一般式のモノマの5乃至70重量%と、 ここに R1は−Hまたは−CH3 Yは−O−または−NH− R2は2−6のC原子を有する直鎖または分岐アルキレ
ン基 R3、R4は−CH3または−CH2−CH3 R5はアルキレン−アロマテイック残基 XはCl−,CH3SO4− b)20ないし95%のアクリルアミドと、さらに、 c)0ないし10%の別の水溶性モノマー、例えば、メタ
クリルアミド、(メタ)アクリル酸、ビニルピロリド
ン、ジメチルジアリルアムモニウムクロライド、アクリ
ルアミドメチルプロパンスルフォン酸、N,N−ジメチル
アクリルアミド、ビニルアセトアミド、またはビニルフ
ォルムアミド。
油−水エマルジョンの有機成分に対して0.1乃至50重
量%、好ましくは1乃至20重量%の量の上述の組成の陽
イオン性ポリマーの添加はこのO/Wエマルジョンを破壊
し得る。陽イオン性ポリマーはクラッキングすべきO/W
エマルジョンにエマルジョン、粉末、または水溶液の形
で添加することができる。第3の水溶性成分c)は好ま
しくはアクリル酸またはN−ビニルピロリドンがよい。
上記の定義による残基R5によって四級化(quaterniz
e)される基礎モノマーa)としては、次のものが含ま
れる。
ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノ
エチルメタクリレート、ジメチルアミノプロピルアクリ
ルアミド、ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド、
ジエチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノ−
2、2−ジメチルプロピルアクリルアミド。
本発明において最も驚くべき発見は、これらの陽イオ
ン性「ポリ−四級塩−型」(poly−quat−types)のエ
マルジョン破壊作用が四級化成分、即ち一般式Iの置換
基R5の種類に非常に影響されることである。
本発明による有利な結果はR5として例えば、特に、ベ
ンジル基を有するアルキレンアロマテイック残基が4価
の窒素原子での置換基として存在する場合に達成され
た。
本発明を行うために、各種の陽イオン性ポリマーをそ
のエマルジョン破壊作用に関して試験した。この場合、
石油精製施設の汚水がモデルエマルジョンとして使用さ
れて2試験シリーズで処理されたが、その一方は、特徴
的な構造上の特徴がR5=CH3(「比較製品」と称す)で
ある公知製品によるものであり、他方は同一の基本構造
を持っていて比較製品とは一般式Iの残基R5が主請求項
の定義によるアルキレンアロマテイックであると言う事
実によって相違している本発明による製品によるもので
ある。R5=ベンジルでの試験も例証として行った。米国
特許3、691、086に記載のホモポリマーも比較製品Eと
Fとして使用した。
以下の製品を試験した。
比較製品A: 25重量%の塩化メチルで四級化したN−(ジメチルア
ミノプロピル)アクリルアミド、および75重量%のアク
リルアミドとから成るコポリマー。
製品A: 25重量%の塩化ベンジルで四級化したN−(ジメチル
アミノプロピル)アクリルアミド、および75重量%のア
クリルアミドとから成るコポリマー。
比較製品B: 70重量%の塩化メチルで四級化したN−(ジメチルア
ミノプロピル)アクリルアミド、、および30重量%のア
クリルアミドとから成るコポリマー。
製品B: 70重量%の塩化ベンジルで四級化したN−(ジメチル
アミノプロピル)アクリルアミド、および30重量%のア
クリルアミドとから成るコポリマー。
比較製品C: 5重量%のジメチルサルフェートで四級化したジメチ
ルアミノエチルアクリレート、および95重量%のアクリ
ルアミドとから成るコポリマー。
製品C: 5重量%の塩化ベンジルで四級化したジメチルアミノ
エチルアクリレート、および95重量%のアクリルアミド
とから成るコポリマー。
比較製品D: 50重量%のジメチルサルフェートで四級化したジメチ
ルアミノ−2、2−ジメチルプロピルアクリルアミド、
および50重量%のアクリルアミドとから成るコポリマ
ー。
製品D: 50重量%の塩化ベンジルで四級化したジメチルアミノ
−2、2−ジメチルプロピルアクリルアミド、および50
重量%のアクリルアミドとから成るコポリマー。
比較製品E: 100重量%の、塩化メチルで四級化したジメチルアミ
ノエチルメタクリレートから成るポリマー。
比較製品F: 100重量%の、塩化ベンジルで四級化したジメチルア
ミノエチルメタクリレートから成るポリマー。
本発明によるエマルジョン破壊陽イオン性ポリマーで
処理した後純粋化した水の残留油含量は難揮発性の親油
性物質としてDIN 38409、パートH 18によって定量さ
れた。
例1(試験シリーズ1.静置分離) ビーカーの中で汚水は50ppmの上述した比較製品およ
び製品の夫々と混合した。エマルジョン破壊剤は0.1%
の水溶液として加えた。試料はフィンガーブレードアジ
テータで60秒間50rpmで撹拌した。エマルジョンは、こ
れを次に30分間静置した時に破壊され、有機物相は水面
に現出した。難揮発性の親油性物質としての残留油含量
の定量は下部の水相に対して行った。
例2(試験シリーズ2.浮遊法) 汚水は形式KHD、2リットルの研究室用遊浮セル中に
入れた。1500rpmでの撹拌中および同時に行う二重壁シ
ャフトを通しての空気の導入中に5ppmのエマルジョン破
壊剤を0.1%の水溶液として添加し、次に5分間浮遊さ
せた。泡と共に排出された有機物質を浮遊セルからスト
リッパーを使用して分離した。純粋にした水は上述した
DIN 38409、パートH 18によって定量した。
例1と例2による試験シリーズの結果は次表1と2に
記載する。
表1と表2とに示す結果は非エマルジョン化剤として
の本発明によって使用される陽イオン性ポリマーの添加
が汚水中の難揮発性の親油性物質の非常に低い含有量を
もたらした事を証明している。
比較製品EとFとによる試験の結果は、本発明によっ
て使用されるコポリマーに比較してベンジル基を含んで
いるなしに拘らず四級化されたホモポリマーが相当に悪
い分離結果を生じたことを示している。

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】合成有機陽イオン性ポリマーが、 a)5乃至70重量%の一般式を有するモノマーと、 ここに R1は−Hまたは−CH3 Yは−O−または−NH− R2は2−6のC原子を有する直鎖または分岐アルキレン
    基 R3、R4は−CH3または−CH2−CH3 R5はアルキレン−アロマテイック残基 XはCl−,CH3SO4− b)20ないし95%のアクリルアミドと、さらに、 c)0ないし10%の別の水溶性モノマーと から成る陽イオン性ポリマーをエマルジョン破壊すべき
    O/Wエマルジョンに添加することからなる、 陽イオン性ポリマーを添加することによるO/Wエマルジ
    ョンの破壊方法。
  2. 【請求項2】一般式Iのアルキレン基R2が2乃至3のC
    −原子を直鎖中に含む陽イオン性ポリマーが使用される
    請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】R5がCH2C6H5である一般式(I)の陽イオ
    ン性ポリマーが使用される請求項1または2記載の方
    法。
  4. 【請求項4】陽イオン性ポリマーはエマルジョン破壊す
    べきO/Wエマルジョンにエマルジョン、粉末、または水
    溶液の形で添加される請求項1または2記載の方法。
  5. 【請求項5】陽イオン性ポリマーはO/Wエマルジョンの
    有機物成分に比較して0.1乃至50重量%の量で添加され
    る請求項1または2記載の方法。
  6. 【請求項6】陽イオン性ポリマーはO/Wエマルジョンの
    有機物成分に比較して1乃至20重量%の量で添加される
    請求項5記載の方法。
  7. 【請求項7】汚水から油を分離するのに使用される請求
    項1または2記載の方法。
  8. 【請求項8】静置または流動的分離工程による請求項1
    または2記載の方法。
  9. 【請求項9】浮遊工程と組合わせて使用される請求項1
    または2記載の方法。
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WO1990012633A1 (de) 1990-11-01
EP0398022A1 (de) 1990-11-22
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