JP2867006B2 - Coagulation separation method and apparatus therefor - Google Patents
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- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、例えば油質が水中油滴
型エマルジョン粒子となって水の中に分散しているアル
カリ洗浄液等、水を主体とする液にコロイド粒子が分散
している水系コロイド溶液を、水とコロイド粒子の凝集
体に分離する方法と装置に関する。なおここでいうコロ
イド粒子は液体粒子（エマルジョン粒子）と固体粒子
（疎水性コロイド粒子）の一方又は双方をいう。また凝
集とは粒子が集ってより大きな粒子になることをいう。
そして水とコロイド粒子の凝集体に分離するとは、水溶
液にコロイド粒子が分散している場合には、水溶液とコ
ロイド粒子の凝集体に分離することをいう。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to colloidal particles dispersed in a liquid mainly composed of water, such as an alkaline washing liquid in which oily quality is dispersed in water as oil-in-water emulsion particles. The present invention relates to a method and an apparatus for separating an aqueous colloid solution into aggregates of water and colloid particles. Note that the colloid particles referred to here mean one or both of liquid particles (emulsion particles) and solid particles (hydrophobic colloid particles). Aggregation means that the particles gather to form larger particles.
Separation into an aggregate of water and colloidal particles means that, when the colloidal particles are dispersed in the aqueous solution, separation into an aggregate of the aqueous solution and the colloidal particles.
【０００２】[0002]
【従来の技術】油中に水が分散した系に電圧を印加する
ことによって水と油に分離できることが知られており、
米国特許 4,391,698号や 4,409,078号に開示されてい
る。この従来技術には、交流電圧を印加する技術も開示
されており、６０〜１５００Ｈzの周波数で２〜１００
ＫＶの電圧を印加することによって効率よく分離できる
ことを教えている。ほぼ同様の技術が特開昭５８−１５
６３０９号公報に開示されており、この技術ではコロイ
ド溶液に６０〜１２０Ｖの商用電源（５０〜６０Ｈz ）
を印加する。2. Description of the Related Art It is known that water and oil can be separated by applying a voltage to a system in which water is dispersed in oil.
It is disclosed in U.S. Pat. Nos. 4,391,698 and 4,409,078. This prior art also discloses a technique of applying an AC voltage, and a technique of applying an AC voltage of 2 to 100 Hz at a frequency of 60 to 1500 Hz.
It teaches that separation can be achieved efficiently by applying a voltage of KV. Almost the same technology is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 58-15 / 1983.
No. 6309, this technique uses a 60-120 V commercial power supply (50-60 Hz) for the colloid solution.
Is applied.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】前記した技術は油を主
体とする液体に水が分散している系を対象としている。
ここで油の導電率は水に比して低く、比較的大きな電圧
を印加しても流れる電流値は小さい。また油分が電気分
解するといった問題は少ない。このために比較的に大電
圧を印加することによって能率よく分離することができ
る。The above-mentioned technique is directed to a system in which water is dispersed in a liquid mainly composed of oil.
Here, the conductivity of oil is lower than that of water, and the value of flowing current is small even when a relatively large voltage is applied. Also, there is little problem that the oil component is electrolyzed. Therefore, the separation can be efficiently performed by applying a relatively large voltage.
【０００４】しかるに水に油等が分散している場合に
は、水の導電率が油に比して高く、電流が流れ易い。こ
のために分離を促進するために電圧を増大すると、大電
圧大電流が流れて電源装置の容量が不足となってしま
う。また大電流が流れて水が電気分解されてしまう。水
が電気分解されると、発生した酸素が油等のコロイド粒
子を酸化させ、コロイド粒子を良好な状態で回収するこ
とができなくなる。このため現状において、水系のコロ
イド溶液に電圧を印加して水とコロイドの凝集体に分離
させる方法は良好な結果をもたらさない。本発明は水を
主体とする水系コロイド溶液に電圧を印加して分離を促
進する方法であって、良好な分離結果が得られてしかも
水の電気分解を実質的に抑制できる方法を提案するもの
である。[0004] However, when oil or the like is dispersed in water, the conductivity of water is higher than that of oil, and current easily flows. For this reason, when the voltage is increased to promote the separation, a large voltage and a large current flow, and the capacity of the power supply device becomes insufficient. In addition, a large current flows and water is electrolyzed. When water is electrolyzed, generated oxygen oxidizes colloidal particles such as oil, and the colloidal particles cannot be recovered in a good state. For this reason, at present, a method of applying a voltage to an aqueous colloid solution to separate it into an aggregate of water and a colloid does not provide good results. The present invention proposes a method for promoting separation by applying a voltage to an aqueous colloidal solution mainly composed of water, wherein a good separation result can be obtained and the electrolysis of water can be substantially suppressed. It is.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】このために、本発明で
は、次の方法を創作した。この方法は、水系コロイド溶
液中のコロイド粒子の凝集を促進して水とコロイド粒子
の凝集体に分離する方法であり、少なくとも１対の電極
を備えた槽内に前記水系コロイド溶液を収容する工程
と、前記１対の電極間に高周波電圧を印加する工程とを
備え、前記高周波電圧の周波数が通電によって発生する
発生期酸素が前記コロイド粒子と反応するよりも早く極
性が反転する周波数以上に設定されていることを特徴と
している（請求項１に対応）。ここで、前記高周波電圧
の電圧が水の実質的電気分解を抑制する電圧以下に設定
されていることが好ましい（請求項２に対応）。なおこ
こで水の実質的電気分解とは、高周波電圧の一周期以上
の時間間隔の間に進行する電気分解をいう。To this end, the present invention has created the following method. This method is a method of promoting agglomeration of colloid particles in an aqueous colloid solution to separate the aggregates of water and colloid particles, and containing the aqueous colloid solution in a tank provided with at least one pair of electrodes. And a step of applying a high-frequency voltage between the pair of electrodes, wherein the frequency of the high-frequency voltage is set to be equal to or higher than the frequency at which the polarity of the nascent oxygen generated by energization reacts with the colloid particles earlier than that of the colloid particles. (Corresponding to claim 1). Here, it is preferable that the voltage of the high-frequency voltage is set to be equal to or lower than a voltage for suppressing substantial electrolysis of water (corresponding to claim 2). Here, the substantial electrolysis of water refers to electrolysis that proceeds during a time interval of one cycle or more of a high-frequency voltage.
【０００６】さらにまた、前記水系コロイド溶液を流れ
る電流が水の実質的電気分解を抑制する電流以下となる
ように電極間に絶縁体が配置されていることが望ましい
（請求項３に対応）。またこの発明に係わる方法は、水
系コロイド溶液を収容する槽と、その槽内に配置された
少なくとも１対の電極と、その１対の電極に高周波電圧
を印加する電源装置とを備え、前記電源装置の周波数が
通電によって発生する発生期酸素が前記コロイド粒子と
反応するよりも早く極性が反転する周波数以上に設定さ
れている凝集分離装置によって実施される（請求項４に
対応）。Furthermore, it is preferable that an insulator is disposed between the electrodes so that the current flowing through the aqueous colloid solution is equal to or less than the current that suppresses the substantial electrolysis of water (corresponding to claim 3). Further, a method according to the present invention includes a tank containing an aqueous colloid solution, at least one pair of electrodes disposed in the tank, and a power supply device for applying a high-frequency voltage to the pair of electrodes. It is carried out by an aggregating / separating apparatus in which the frequency of the apparatus is set to be equal to or higher than the frequency at which the polarity of nascent oxygen generated by energization is reversed earlier than the reaction with the colloid particles.
【０００７】さらに、請求項１に記載された方法におい
て、前記高周波電圧の波形が方形波であり、該方形波の
デューティ比が水の実質的電気分解を抑制する大きさ以
下に設定されていることが望ましい（請求項５に対
応）。なお、ここでデューティ比とは、高周波の一周期
の時間に対する電圧印加時間の割合をいう。さらにま
た、請求項４に記載された装置において、前記高周波電
圧の波形を方形波とするとともに該方形波のデューティ
比を水の実質的電気分解を抑制する大きさ以下に設定す
る波形整形器が付加されていることが望ましい（請求項
６に対応）。Further, in the method according to the first aspect, the waveform of the high-frequency voltage is a square wave, and the duty ratio of the square wave is set to be smaller than a magnitude that suppresses substantial electrolysis of water. It is desirable (corresponding to claim 5). Here, the duty ratio means a ratio of a voltage application time to a period of one cycle of a high frequency. Furthermore, in the apparatus according to claim 4, a waveform shaper that sets the waveform of the high-frequency voltage to a square wave and sets the duty ratio of the square wave to a value that is equal to or less than a size that suppresses substantial electrolysis of water. It is desirable that it be added (corresponding to claim 6).
【０００８】また、水系コロイド溶液と、該水系コロイ
ド溶液中のコロイド粒子の帯電とは反対の極性に帯電し
たエマルジョン粒子が分散した水系エマルジョン溶液と
を混合させる工程と、該混合液に高周波電圧を印加する
工程とを備えていることを特徴とする凝集分離方法を創
出した（請求項７に対応）。A step of mixing the aqueous colloid solution with an aqueous emulsion solution in which emulsion particles charged to a polarity opposite to that of the colloid particles in the aqueous colloid solution are dispersed; and applying a high-frequency voltage to the mixed solution. And a step of applying the same.
【０００９】[0009]
【作用】電極間に電圧を印加すると、水が電気分解され
る。このとき印加する電圧が交流であると、電圧の極性
が反転するたびに、１つの電極から酸素と水素が交互に
発生する。従来技術で用いられる周波数すなわち数十Ｈ
z 〜１ＫＨz 程度の周波数であると、発生した酸素がコ
ロイド粒子と反応してしまいコロイド粒子を良好な状態
で回収できない。しかるに周波数をさらに上昇させてゆ
くと、非常な短周期で交互に酸素と水素が発生するよう
になり、ついには発生した酸素がコロイド粒子と反応す
るよりも先に水素が発生して酸素とコロイド粒子が反応
しなくなる。この結果、実質的には水の電気分解が生じ
ない状態が得られる。この現象は本発明者が見出した現
象であり、本発明はこの現象に基づいている。When a voltage is applied between the electrodes, water is electrolyzed. If the voltage applied at this time is AC, oxygen and hydrogen are generated alternately from one electrode each time the polarity of the voltage is reversed. Frequency used in the prior art, ie, several tens of H
If the frequency is about z to 1 KHz, the generated oxygen reacts with the colloid particles, and the colloid particles cannot be recovered in a good state. However, when the frequency is further increased, oxygen and hydrogen are generated alternately in a very short cycle, and finally hydrogen is generated before the generated oxygen reacts with the colloid particles, and oxygen and colloid are generated. The particles stop responding. As a result, a state is obtained in which substantially no electrolysis of water occurs. This phenomenon is a phenomenon found by the present inventors, and the present invention is based on this phenomenon.
【００１０】すなわち、高周波電圧の周波数が、通電に
よって発生する発生期酸素がコロイド粒子と反応するよ
りも早く極性が反転する周波数以上に設定されている
と、電気分解を実質的に抑制した状態でコロイド粒子に
電界を作用させることが可能となり、コロイド粒子の表
面電位が低下して凝集し易くなる。That is, if the frequency of the high-frequency voltage is set to be higher than the frequency at which the polarity is reversed earlier than the time when the nascent oxygen generated by energization reacts with the colloid particles, the electrolysis is substantially suppressed. An electric field can be applied to the colloid particles, so that the surface potential of the colloid particles is reduced and the colloid particles are easily aggregated.
【００１１】さらに電圧が、水の実質的な電気分解を抑
制する電圧以下に設定されていると、水の実質的な電気
分解が確実に抑制される。しかもこの条件下でも凝集は
すみやかに進行する。さらに電極間に絶縁体が配置され
ていて、コロイド溶液を流れる電流が抑制されると、水
の電気分解が効果的に抑制される。また槽と電極と電源
装置を備え、その電源装置の周波数が通電によって発生
する発生期酸素がコロイド粒子と反応するよりも早く極
性が反転する周波数以上に設定されている装置による
と、水の実質的な電気分解が抑制された状態でコロイド
粒子の凝集が急速に進行する。Further, when the voltage is set to be equal to or lower than the voltage at which the substantial electrolysis of water is suppressed, the substantial electrolysis of water is reliably suppressed. Moreover, the aggregation proceeds promptly even under these conditions. Furthermore, when an insulator is disposed between the electrodes and the current flowing through the colloid solution is suppressed, the electrolysis of water is effectively suppressed. In addition, according to a device that includes a tank, an electrode, and a power supply device, the frequency of the power supply device is set to a frequency that is higher than the frequency at which the polarity of nascent oxygen generated by energization reacts faster than the reaction with the colloidal particles is reversed, Aggregation of the colloidal particles proceeds rapidly in a state where the electrolysis is suppressed.
【００１２】さらに、高周波電圧の波形が方形波であ
り、この方形波のデューティ比が水の実質的電気分解を
抑制する大きさ以下に設定されていると、水の電気分解
が効果的に抑制された状態で、より大きな電圧を印加す
ることができる。高周波電圧による凝集の効率は印加電
圧が大きいほど向上するため、これによって、コロイド
粒子の凝集をよりすみやかに進行させることができる。
そして、高周波電圧の波形を方形波とするとともに方形
波のデューティ比を水の実質的電気分解を抑制する大き
さ以下に設定する波形整形器を備えた装置によると、水
の電気分解が効果的に抑制しつつより大きな電圧を印加
することができ、コロイド粒子の凝集をよりすみやかに
進行させることができる。Further, if the high-frequency voltage waveform is a square wave, and the duty ratio of the square wave is set to be smaller than the magnitude that suppresses the substantial electrolysis of water, the electrolysis of water is effectively suppressed. In this state, a larger voltage can be applied. The higher the applied voltage, the higher the efficiency of agglomeration by the high-frequency voltage is, so that the agglomeration of the colloid particles can proceed more quickly.
According to the apparatus provided with a waveform shaper that sets the waveform of the high-frequency voltage to a square wave and sets the duty ratio of the square wave to a size that suppresses substantial electrolysis of water, the electrolysis of water is effective. And a larger voltage can be applied while suppressing the agglomeration of the colloidal particles.
【００１３】また、請求項７に記載した方法によると、
コロイド粒子とエマルジョン粒子とは反対の極性に帯電
しているために、静電的引力によってコロイド粒子がエ
マルジョン粒子に取り込まれ、または吸着されて会合体
となる。この結果、生じた会合体粒子の界面電位は極端
に低下して不安定となり、凝集し易くなる。このように
コロイド粒子と一体化したエマルジョン粒子に対して高
周波電圧が印加されることによって、エマルジョン粒子
の凝集が起こる。エマルジョン粒子はコロイド粒子より
も径が大きいため、凝集によってたやすく分離される。
従って、高周波電圧を水の実質的電気分解を抑制する電
圧以下としても、コロイド粒子を効率良く凝集分離させ
ることができる。特に、単独で凝集させても分離するこ
とが困難な微小なコロイド粒子も、効率良く分離するこ
とができる。Further, according to the method described in claim 7,
Since the colloid particles and the emulsion particles are charged to opposite polarities, the colloid particles are taken into or adsorbed by the emulsion particles by electrostatic attraction to form an association. As a result, the interfacial potential of the associated aggregated particles is extremely lowered, becomes unstable, and easily aggregates. By applying a high-frequency voltage to the emulsion particles integrated with the colloid particles in this way, aggregation of the emulsion particles occurs. Since the emulsion particles have a larger diameter than the colloid particles, they are easily separated by aggregation.
Therefore, even when the high-frequency voltage is equal to or lower than the voltage that suppresses substantial electrolysis of water, the colloid particles can be efficiently aggregated and separated. In particular, fine colloidal particles that are difficult to separate even when aggregated alone can be efficiently separated.
【００１４】[0014]
【実施例】次に本発明の幾つかの実施例を説明する。 第１実施例 図１は第１実施例に係る凝集分離装置の縦断面図を示
し、図２はその横断面図を示している。この凝集分離装
置は、被処理液となる廃液（水系コロイド溶液）を入れ
る槽１と、槽１内の電極板５，６間に高周波電圧を印加
して被処理液に電界を作用させる電源装置２とから構成
されている。Next, some embodiments of the present invention will be described. First Embodiment FIG. 1 shows a longitudinal sectional view of a coagulation / separation apparatus according to a first embodiment, and FIG. 2 shows a transverse sectional view thereof. This aggregating / separating apparatus is a power supply device for applying a high-frequency voltage between an electrode plate 5 and a tank 6 in a tank 1 for holding a waste liquid (aqueous colloid solution) to be a liquid to be treated to apply an electric field to the liquid to be treated. And 2.
【００１５】槽１の一方の壁部に被処理液を供給する供
給口３が設けられ、供給口３に供給管が接続されてい
る。供給口３に近い槽１の内部に電極室４が形成され、
電極室４内には複数の電極板５と６が交互に一定間隔を
おいて縦に配設されている。A supply port 3 for supplying the liquid to be treated is provided on one wall of the tank 1, and a supply pipe is connected to the supply port 3. An electrode chamber 4 is formed inside the tank 1 near the supply port 3,
In the electrode chamber 4, a plurality of electrode plates 5 and 6 are alternately arranged vertically at a constant interval.
【００１６】電極板５は絶縁板９を介して槽１の壁部に
固定され、一方電極板６は槽１に直接固定される。この
ため槽１の壁部も電極板６と同電位となる。このように
して図１、図２の実施例では槽１内に６対の電極の対が
形成されている。各電極板５，６の遊端部周辺には空間
が形成され、被処理液の通路を形成している。また、槽
１内の電極室４の底部に、凝集して沈殿した沈殿物を溜
めるための空間が形成されている。なお、電極板５，６
には、鉄、アルミニウム等の導電金属が使用されてい
る。The electrode plate 5 is fixed to the wall of the tank 1 via the insulating plate 9, while the electrode plate 6 is fixed directly to the tank 1. For this reason, the wall of the tank 1 also has the same potential as the electrode plate 6. Thus, in the embodiment of FIGS. 1 and 2, six pairs of electrodes are formed in the tank 1. A space is formed around the free end of each of the electrode plates 5 and 6 to form a passage for the liquid to be treated. In addition, a space is formed at the bottom of the electrode chamber 4 in the tank 1 for storing the sediment that has aggregated and settled. The electrode plates 5, 6
, A conductive metal such as iron or aluminum is used.
【００１７】槽１内の他端部は、底部から立ち上がる高
さの低い仕切板７によって仕切られ、電極室４の隣に仕
切室８が形成されている。電極室４から仕切板７の上を
越えた分離後の被処理液が仕切室８に流入する。槽１の
端つまり仕切室８の側壁の下部に排出口１１が形成さ
れ、その排出口１１に排出管１０が接続されている。排
出管１０は、排出口１１から液面レベルまで立ち上が
り、その液面レベルからオーバフローした被処理液を流
出させる。The other end in the tank 1 is partitioned by a partition plate 7 having a low height rising from the bottom, and a partition chamber 8 is formed next to the electrode chamber 4. The liquid to be treated after separation from the electrode chamber 4 over the partition plate 7 flows into the partition chamber 8. A discharge port 11 is formed at an end of the tank 1, that is, at a lower portion of a side wall of the partitioning chamber 8, and a discharge pipe 10 is connected to the discharge port 11. The discharge pipe 10 rises from the discharge port 11 to the liquid level, and causes the liquid to be processed that has overflowed from the liquid level to flow out.
【００１８】電源装置２は、図３に示すように、高周波
信号を発生する高周波信号発生器１５と、高周波信号発
生器１５から出力された高周波信号を入力して電圧増幅
する電圧増幅器１６と、電圧増幅器１６から出力された
信号を電流増幅する電流増幅器１７と、電流制御回路１
８とから構成される。電流増幅器１７の出力側が電極室
４内の電極板５，６に接続されている。As shown in FIG. 3, the power supply device 2 includes a high-frequency signal generator 15 for generating a high-frequency signal, a voltage amplifier 16 for inputting the high-frequency signal output from the high-frequency signal generator 15 and amplifying the voltage, and A current amplifier 17 for current-amplifying a signal output from the voltage amplifier 16;
And 8. The output side of the current amplifier 17 is connected to the electrode plates 5 and 6 in the electrode chamber 4.
【００１９】高周波信号発生器１５は、約１ＫＨz 〜約
５００ＫＨz の高周波信号を発生する高周波発振器を有
し、任意に設定可能な周波数信号を発振出力する。ま
た、高周波信号発生器１５は、発振した高周波信号を正
弦波として出力する正弦波出力回路、矩形波として出力
する矩形波出力回路、鋸歯状波として出力する鋸歯状波
出力回路が切換え可能に設けられ、選択された波形の高
周波信号が出力される。The high-frequency signal generator 15 has a high-frequency oscillator for generating a high-frequency signal of about 1 KHz to about 500 KHz, and oscillates and outputs an arbitrarily settable frequency signal. The high-frequency signal generator 15 is switchably provided with a sine wave output circuit that outputs an oscillated high-frequency signal as a sine wave, a rectangular wave output circuit that outputs a square wave, and a saw-tooth wave output circuit that outputs a saw-tooth wave. Then, a high-frequency signal of the selected waveform is output.
【００２０】槽１内に廃液等の被処理液を入れ、電界を
かけて凝集処理した場合、粒子の凝集が進行すると、液
の導電率が変化してくる。このため、電極板５，６間に
流れる電流値が、最良の凝集効率を発揮する電流値から
外れてくる。そこで、電流増幅器１７の出力電流を制御
する電流制御回路１８が設けられている。電流制御回路
１８は、電流増幅器１７の出力電流値を検出し、その電
流値と予め設定された電流設定値と比較し、電流値が相
違する場合、電圧増幅器１６に電圧を調整する電圧調整
信号を出力して電圧を調整することにより、電流増幅器
１７の出力電流値を電流設定値に合せるように構成され
ている。また、この電流制御回路１８は電極間の短絡等
により負荷電流が異常に上昇した場合、電流増幅器１７
の出力を遮断する保護回路としても動作する。When a liquid to be treated such as a waste liquid is placed in the tank 1 and subjected to agglomeration by applying an electric field, the conductivity of the liquid changes as the aggregation of the particles progresses. For this reason, the current value flowing between the electrode plates 5 and 6 deviates from the current value at which the best aggregation efficiency is exhibited. Therefore, a current control circuit 18 for controlling the output current of the current amplifier 17 is provided. The current control circuit 18 detects an output current value of the current amplifier 17, compares the current value with a preset current set value, and when the current value is different, a voltage adjustment signal for adjusting the voltage to the voltage amplifier 16. And the voltage is adjusted to adjust the output current value of the current amplifier 17 to the current set value. When the load current rises abnormally due to a short circuit between the electrodes or the like, the current control circuit
It also operates as a protection circuit that shuts off the output of.
【００２１】例えば、塗装工程における洗浄工程から排
出された廃液（微小な固体粒子が分散している）が、ポ
ンプ等を介して供給口３から槽１の電極室４内に所定レ
ベルになるまで供給される。そして、電源装置２を起動
し、所定の高周波電圧を電極板５と６間に印加し、凝集
分離処理を開始する。For example, until the waste liquid (fine solid particles are dispersed) discharged from the washing step in the coating step reaches a predetermined level from the supply port 3 into the electrode chamber 4 of the tank 1 via a pump or the like. Supplied. Then, the power supply device 2 is started, a predetermined high-frequency voltage is applied between the electrode plates 5 and 6, and the coagulation separation process is started.
【００２２】電極板５，６間に印加される高周波電圧の
周波数は、通電によって発生する発生期酸素が液中に分
散している微小固体粒子を酸化させるよりも早く極性が
反転する周波数以上に設定されている。ここでこの周波
数は液と粒子の種類毎に異なるために、予め実験によっ
て決定される。The frequency of the high-frequency voltage applied between the electrode plates 5 and 6 is equal to or higher than the frequency at which the polarity of the nascent oxygen generated by energization reverses faster than that of oxidizing fine solid particles dispersed in the liquid. Is set. Here, since this frequency differs for each type of liquid and particle, it is determined in advance by experiments.
【００２３】次にその実験の一例を説明する。まずコロ
イド溶液の分散媒として、硫酸ナトリウムの０．０１％
水溶液と０．１％水溶液と１％水溶液の３種を用意し
た。また電極板５，６の間隔を１５mmとし、そこに２０
ボルトの電圧を印加した。そしてその槽にヨウ化カリウ
ムと澱粉溶液を添加し、水の電気分解によって酸素が発
生し、その酸素がヨウ素に作用してヨウ素澱粉反応が起
るか否かを判定した。これによって実質的に電気分解が
生じているか否かの判定が可能となる。Next, an example of the experiment will be described. First, as a dispersion medium for the colloid solution, 0.01% of sodium sulfate
An aqueous solution, a 0.1% aqueous solution, and a 1% aqueous solution were prepared. The interval between the electrode plates 5 and 6 is set to 15 mm, and
A voltage of volt was applied. Then, potassium iodide and a starch solution were added to the tank, oxygen was generated by electrolysis of water, and it was determined whether or not the oxygen acts on iodine to cause an iodine starch reaction. This makes it possible to determine whether or not electrolysis has substantially occurred.
【００２４】電極５，６間に６０Ｈz を印加すると、い
ずれの溶液（０．０１％、０．１％、１％の全部）につ
いても鮮かな着色が認められた。周波数を上昇させてゆ
くと色が薄れてゆくものの、６００Ｈz ならびに１００
０Ｈz ではなお着色が認められた。しかしながら１０Ｋ
Ｈz にまで上昇させると、全部の溶液（０．０１％、
０．５％、１％の全部）について全く着色が認められな
かった。すなわち１０ＫＨz 以上の高周波電圧を印加す
ると、発生した酸素がヨウ素と反応するよりも早く水素
が発生し、その水素が酸素とヨウ素が反応することを禁
止する現象が発生することが認められた。When 60 Hz was applied between the electrodes 5 and 6, vivid coloring was observed in all the solutions (0.01%, 0.1% and 1%). As the frequency increases, the color fades, but 600Hz and 100Hz
At 0 Hz, coloring was still observed. However 10K
When raised to Hz, the total solution (0.01%,
No coloring was observed at all for 0.5% and 1%). That is, when a high frequency voltage of 10 KHz or more was applied, hydrogen was generated earlier than the generated oxygen reacted with iodine, and it was recognized that a phenomenon occurred in which the hydrogen was inhibited from reacting with oxygen and iodine.
【００２５】この結果、分散媒が硫酸ナトリウム水溶液
である場合には、電極５，６間に１０ＫＨz 以上の高周
波を印加すると、コロイド粒子の酸化を抑制した状態で
コロイド粒子に電界を作用させることが可能となる。な
お実質的な電気分解が抑制される周波数は液とコロイド
の性質によって異なるが、従来技術で印加されていた１
ＫＨz 程度では充分でなく、それよりも充分に高い高周
波を印加しなければならない。As a result, when a high frequency of 10 KHz or more is applied between the electrodes 5 and 6 when the dispersion medium is an aqueous solution of sodium sulfate, an electric field can be applied to the colloid particles while the oxidation of the colloid particles is suppressed. It becomes possible. The frequency at which substantial electrolysis is suppressed depends on the properties of the liquid and the colloid.
A KHz level is not sufficient, and a sufficiently high frequency must be applied.
【００２６】１０ＫＨz の周波数を印加すると、コロイ
ド粒子は１０ＫＨz の周波数で振動をする。発明者らは
光学顕微鏡を用いた粒子観察の結果、粒子が電圧印加方
向に振動する現象を確認した。この振動の結果、粒子は
振動エネルギーを得る。図４は、横軸に粒子の径をと
り、縦軸に振動エネルギーをとっている。この振動エネ
ルギーは振動の振幅が粒子径の１／１０の場合を示して
いる。振動エネルギーは周波数が高いほど大きく、図中
４−１は６０Ｈz の振動に対するグラフであり、４−２
は６０ＫＨz の振動に対するグラフを示している。When a frequency of 10 KHz is applied, the colloid particles vibrate at a frequency of 10 KHz. As a result of particle observation using an optical microscope, the inventors have confirmed that the particles vibrate in the voltage application direction. As a result of this vibration, the particles gain vibration energy. In FIG. 4, the horizontal axis indicates the particle diameter, and the vertical axis indicates the vibration energy. This vibration energy shows the case where the vibration amplitude is 1/10 of the particle diameter. Vibration energy increases as the frequency increases, and 4-1 in the figure is a graph for vibration at 60 Hz.
Shows a graph for a vibration of 60 KHz.
【００２７】また図中４−３は、粒子の反発エネルギー
のレベルを示している。粒子の振動エネルギーが反発エ
ネルギーを上回ると、粒子は凝集し得ることになる。図
４から明らかに６０Ｈz の周波数では０．０１mmよりも
大きい粒子でないと凝集させ得ないのに対し、６０ＫＨ
z を加えると０．００１mm以上の粒子を凝集し得ること
がわかる。本発明によると、水の実質的電気分解が抑制
される高い周波数を用いるために、凝集能力も同時に改
善されるのである。In the figure, reference numeral 4-3 indicates the level of the repulsive energy of the particles. If the vibration energy of the particles exceeds the repulsion energy, the particles will be able to aggregate. It is apparent from FIG. 4 that at a frequency of 60 Hz, the particles cannot be aggregated unless the particles are larger than 0.01 mm.
It can be seen that the addition of z can aggregate particles of 0.001 mm or more. According to the present invention, the coagulation ability is simultaneously improved because of the use of a high frequency at which substantial electrolysis of water is suppressed.
【００２８】図５はこの実施例で処理した結果、凝集し
た粒子の実際の観察結果を示している。なお図中左右方
向が電圧の印加方向である。粒子が水平方向に振動し、
また個々の粒子の水平位置での界面電気の２重構造が中
和されて、電圧印加方向に次々に粒子が凝集したことが
認められる。FIG. 5 shows actual observation results of particles aggregated as a result of processing in this example. Note that the left-right direction in the figure is the voltage application direction. The particles vibrate horizontally,
It is also recognized that the double structure of the interfacial electricity at the horizontal position of each particle was neutralized, and the particles aggregated one after another in the voltage application direction.
【００２９】この実施例によると、上述のように、粒子
は大きな振動エネルギーを得るほか、界面電気の２重構
造が中和されて容易に凝集する。さらにこの他電極板
５，６から流出した金属イオンが液中の水酸イオンと反
応してフロック（凝集塊）を形成し、このフロックが粒
子を巻き込んで沈殿していく現象も得られる。According to this embodiment, as described above, the particles not only obtain a large vibrational energy, but also easily aggregate due to neutralization of the double structure of interfacial electricity. Furthermore, a phenomenon is also obtained in which metal ions flowing out of the electrode plates 5 and 6 react with hydroxyl ions in the liquid to form flocs (agglomerates), and these flocs are involved in particles and precipitate.
【００３０】このようにして粒子を分離した後の被処理
液は、仕切板７を越えて仕切室８に入り、仕切室８から
排出管１０を通して排出される。また、電極室４の底部
に沈殿した凝集物は処理後に適当な方法で排出される。The liquid to be treated after the particles are separated in this manner passes through the partition plate 7 and enters the partition chamber 8, and is discharged from the partition chamber 8 through the discharge pipe 10. The aggregates settled at the bottom of the electrode chamber 4 are discharged by an appropriate method after the treatment.
【００３１】被処理液が水溶性切削液や水溶性洗浄液で
ある場合、水を主とする液中に油分と共に界面活性剤が
多量に含まれ、油分がエマルジョンつまり微小油滴とな
って含有されている。この液を槽１に入れ、高周波電圧
を作用させた場合、電界によって液中の油分の界面動電
位が中和され、油滴の凝集が促進される。その結果、分
離された油は電極室４内を浮上し、その表層部分に高油
分濃度の表層が現れ、下層部分は殆ど水となって分離さ
れる。このため、エマルジョン化した廃液中の油分で
も、効率良く凝集・分離することができる。When the liquid to be treated is a water-soluble cutting liquid or a water-soluble cleaning liquid, a large amount of a surfactant is contained in a liquid mainly containing water together with an oil component, and the oil component is contained as an emulsion, that is, a fine oil droplet. ing. When this liquid is put into the tank 1 and a high-frequency voltage is applied, the electrokinetic potential of oil in the liquid is neutralized by the electric field, and the aggregation of oil droplets is promoted. As a result, the separated oil floats in the electrode chamber 4, a surface layer having a high oil concentration appears on the surface portion, and the lower portion is almost water and separated. Therefore, even the oil component in the emulsified waste liquid can be efficiently aggregated and separated.
【００３２】［試験例］上記実施例の効果を確認するた
めに、市販のアルカリ洗浄液９０リットル中に４リット
ルの油を混合してエマルジョン化した試料廃液を作り、
その試料廃液を本装置により６０ＫＨz の高周波電圧を
作用させて凝集・分離処理し、処理後の試料廃液中に含
まれるヘキサン抽出物の量を測定した。その測定結果を
表１に示す。測定方法は、ＪＩＳ−Ｋ０１０２（２４−
２）に準じて行ない、比較例として６０Ｈz の商用交流
電界を試料廃液に作用させて処理した場合の例を併記し
た。[Test Example] In order to confirm the effects of the above embodiment, a sample waste liquid emulsified by mixing 4 liters of oil with 90 liters of a commercially available alkaline cleaning liquid was prepared.
The sample waste liquid was subjected to coagulation / separation treatment by applying a high frequency voltage of 60 KHz by the present apparatus, and the amount of hexane extract contained in the treated sample waste liquid was measured. Table 1 shows the measurement results. The measuring method is based on JIS-K0102 (24-
2), and a comparative example in which a commercial AC electric field of 60 Hz was applied to a sample waste liquid to treat the sample waste liquid.
【００３３】[0033]
【表１】 [Table 1]
【００３４】この試験例から、本実施例の装置により、
高周波電圧を作用させて凝集・分離を行なった場合、商
用交流電源の電圧を印加する場合に比べ、洗浄液中から
より多くの油分を分離・除去できることがわかる。な
お、廃液に印加する高周波電力の電流と電圧について
は、固体粒子が混入した廃液の場合、電極板に供給する
高周波電力を、周波数６０ＫＨz 、電流０．９Ａ、電圧
２０Ｖとしたとき、最良の凝集・分離効果が得られた。
また、エマルジョンを含む廃液の場合、電極板に供給す
る高周波電力を周波数６０ＫＨz 、電流１．０Ａ、電圧
２０Ｖとしたとき、最良の凝集・分離効果が得られた。From this test example, using the apparatus of this embodiment,
It can be seen that when coagulation / separation is performed by applying a high-frequency voltage, more oil can be separated / removed from the cleaning liquid than when a voltage of a commercial AC power supply is applied. Regarding the current and voltage of the high-frequency power applied to the waste liquid, in the case of the waste liquid mixed with solid particles, when the high-frequency power supplied to the electrode plate is set to a frequency of 60 KHz, a current of 0.9 A and a voltage of 20 V, the best coagulation is performed. -A separation effect was obtained.
In the case of a waste liquid containing an emulsion, the best coagulation / separation effect was obtained when the high frequency power supplied to the electrode plate was set to a frequency of 60 KHz, a current of 1.0 A, and a voltage of 20 V.
【００３５】第２実施例 この実施例は第１実施例の装置に対し、電極の対の間に
絶縁体を配置したものである。図６と図７はそれを示し
たものである。なお電極板２５と２６間に絶縁体３２が
配置された点を除いて他は同様である。このように電極
板の間に絶縁体３２を配置すると、電流が流れ難くな
り、より電気分解の発生が抑制される。逆にいうとより
大きな電圧を印加しても電気分解が生じないといっても
よい。実際この実施例では電極板２５と２６間に５０ボ
ルトの電圧を印加しても電気分解の発生が認められなか
った。Second Embodiment This embodiment is different from the first embodiment in that an insulator is arranged between a pair of electrodes. FIGS. 6 and 7 show this. The rest is the same except that an insulator 32 is arranged between the electrode plates 25 and 26. By arranging the insulator 32 between the electrode plates in this manner, it becomes difficult for the current to flow, and the occurrence of electrolysis is further suppressed. Conversely, it may be said that electrolysis does not occur even when a higher voltage is applied. In fact, in this example, no electrolysis was observed even when a voltage of 50 volts was applied between the electrode plates 25 and 26.
【００３６】図８はこの実施例の装置に１０ＫＨz で５
０ボルトを印加した例と６０ＫＨzで１５ボルトを印加
した例を示している。横軸は処理時間であり、縦軸は油
分混入量（重量比）である。６０ＫＨz の方が周波数が
高く、凝集能力が優れているように思われるが、実際に
は電圧の方が強く影響し、電圧の高い方が周波数が低く
てもよく凝集させることが確認された。電圧が高いと振
動の振幅が大きくなり、このために振動エネルギーが大
きくなって凝集を促進するものと推論される。６０ＫＨ
z で５０ボルトを印加すると、より良い結果が得られる
と期待される。この場合、絶縁体３２の存在によって電
極間に高い電圧を印加してもあまり大きな電流が流れな
い。このため電源容量が比較的小さくてよく、かつ電気
分解の抑制にも有利である。FIG. 8 shows that the apparatus of this embodiment is 5 KHz at 10 KHz.
An example in which 0 volt is applied and an example in which 15 volt is applied at 60 KHz are shown. The horizontal axis is the processing time, and the vertical axis is the oil content (weight ratio). Although it seems that the frequency is higher at 60 KHz and the cohesion ability is better, the voltage actually has a stronger effect, and it has been confirmed that the higher the voltage, the lower the frequency, the better the coagulation. It is inferred that when the voltage is high, the amplitude of the vibration increases, and as a result, the vibration energy increases to promote coagulation. 60KH
Applying 50 volts at z is expected to give better results. In this case, a very large current does not flow even if a high voltage is applied between the electrodes due to the presence of the insulator 32. Therefore, the power supply capacity may be relatively small, and it is advantageous for suppressing electrolysis.
【００３７】第３実施例 第１、第２実施例では槽の壁を電極として用いた。しか
し図９のように、槽４１の内側を絶縁体４９で絶縁し、
電極板４５，４６と完全に絶縁してもよい。Third Embodiment In the first and second embodiments, the wall of the tank was used as an electrode. However, as shown in FIG. 9, the inside of the tank 41 is insulated by an insulator 49,
It may be completely insulated from the electrode plates 45 and 46.
【００３８】第４実施例 この発明の場合、コロイド溶液に通電する必要は必ずし
もない。コロイド溶液に電界を作用させると粒子は振動
し、電気的な中和が促進されて凝集が促進されるのであ
る。この第４実施例では図１０に示すように、電極板６
５と６６の表面を絶縁体７２でコートして完全に絶縁し
ている。このようにすると水の電気分解は抑制され、大
電圧を付加して効率的に凝集してゆくことが可能とな
る。Fourth Embodiment In the case of the present invention, it is not always necessary to energize the colloid solution. When an electric field is applied to the colloid solution, the particles oscillate, promoting electrical neutralization and promoting aggregation. In the fourth embodiment, as shown in FIG.
The surfaces of 5 and 66 are coated with an insulator 72 to completely insulate them. In this way, electrolysis of water is suppressed, and a large voltage can be applied to efficiently coagulate water.
【００３９】第５実施例 この実施例は、第１実施例の凝集分離装置において、電
源装置に波形整形器を付加したものである。被処理液と
なる廃液を入れる槽の構造は、図１および図２に示され
る槽１と同様である。また、電源装置の構造は、図１１
のブロック図で示される。なお、第１実施例と同一の部
材等には、同一符号を付して説明を省略する。図１１に
示されるように、本実施例の電源装置８２は、第１実施
例の電源装置２の高周波信号発生器１５に波形整形器８
４が付加された構成を有している。この波形整形器８４
は、高周波信号発生器１５から発生される高周波を矩形
波に変換するとともに、そのデューティ比を自由に設定
することができる。ここで、デューティ比とは、高周波
電圧の一周期の長さに対する通電時間の割合をいう。Fifth Embodiment In this embodiment, a waveform shaping device is added to the power supply device in the coagulation / separation apparatus of the first embodiment. The structure of the tank for storing the waste liquid to be treated is the same as that of the tank 1 shown in FIGS. The structure of the power supply device is shown in FIG.
Is shown in the block diagram of FIG. The same members and the like as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. As shown in FIG. 11, the power supply device 82 of the present embodiment is different from the power supply device 2 of the first embodiment in that
4 is added. This waveform shaper 84
Converts the high frequency generated by the high frequency signal generator 15 into a rectangular wave and can freely set the duty ratio. Here, the duty ratio refers to the ratio of the energizing time to the length of one cycle of the high-frequency voltage.
【００４０】この波形整形器８４により発生する高周波
電圧の具体例について、図１２および図１３を参照しつ
つ説明する。図１２，図１３に示される高周波電圧波形
はいずれも方形波であり、互いにデューティ比が異なっ
ている。ここで、デューティ比Ｒは、図１２，図１３に
おける最大電圧印加時間Ｔａおよび電圧０Ｖ時間Ｔｂに
よって、次式（１）によって示される。 Ｒ＝Ｔａ／（Ｔａ＋２Ｔｂ） …（１） このデューティ比Ｒは、通常用いられるデューティ比の
定義とやや異なるが、本実施例では式（１）で求められ
るデューティ比Ｒの値を指標として、実験結果の比較等
を行っている。A specific example of the high-frequency voltage generated by the waveform shaper 84 will be described with reference to FIGS. The high-frequency voltage waveforms shown in FIGS. 12 and 13 are both square waves and have different duty ratios. Here, the duty ratio R is expressed by the following equation (1) by the maximum voltage application time Ta and the voltage 0V time Tb in FIGS. R = Ta / (Ta + 2Tb) (1) Although this duty ratio R is slightly different from the definition of the duty ratio usually used, in the present embodiment, an experiment is performed by using the value of the duty ratio R obtained by Expression (1) as an index. The results are compared.
【００４１】ここで、図１２の波形は、周波数が１０ｋ
Ｈｚ，最大印加電圧が５０Ｖで、デューティ比が５０％
のものである。この場合の平均電流の大きさは、３Ａと
なる。一方、図１３の波形は、周波数は同じく１０ｋＨ
ｚで、最大印加電圧を１００Ｖと大きくし、デューティ
比を２０％に減らしている。平均電流の大きさは、図１
３と同じく３Ａである。このように、図１２と図１３の
高周波電圧波形による平均電流はいずれも３Ａであり、
この平均電流においては水の実質的電気分解は起こらな
い。すなわち、図１２，図１３の高周波電圧波形は、方
形波のデューティ比が水の実質的電気分解を抑制する大
きさ以下に設定されている。Here, the waveform of FIG.
Hz, maximum applied voltage is 50V, duty ratio is 50%
belongs to. The magnitude of the average current in this case is 3A. On the other hand, the waveform of FIG.
At z, the maximum applied voltage is increased to 100 V, and the duty ratio is reduced to 20%. The magnitude of the average current is shown in FIG.
3A is the same as 3. As described above, the average current according to the high-frequency voltage waveforms of FIGS. 12 and 13 is 3 A,
At this average current, no substantial electrolysis of water occurs. That is, the high-frequency voltage waveforms in FIGS. 12 and 13 are set such that the duty ratio of the square wave is less than the magnitude that suppresses the substantial electrolysis of water.
【００４２】さて、このような二種類の高周波電圧波形
を用いた場合の廃液処理の試験結果について、図１４を
参照しつつ説明する。図１４は、市販のアルカリ洗浄液
９０リットル中に４リットルの油を混合してエマルジョ
ン化した試料廃液を作り、その試料廃液を凝集・分離処
理して、処理後の試料廃液中に含まれるヘキサン抽出物
の量を測定した結果である。測定方法は、ＪＩＳ−Ｋ０
１０２（２４−２）に準じて行なった。図１４の縦軸
は、処理された廃液中のノルマルヘキサン抽出物の量
（重量比）であり、横軸は処理時間である。記号△で示
される実験値は図１２の波形によるものであり、記号○
で示される実験値は図１３の波形を用いたものである。
図１４で示されるように、図１３の波形を用いた場合の
方がより良好な分離結果が得られており、最大印加電圧
が大きいほうが凝集・分離が促進されることがわかる。
すなわち、高周波電圧印加による凝集・分離は、周波数
が同じならば印加電圧が大きいほど促進される。従っ
て、良好な凝集分離結果を得るには、デューティ比Ｒを
なるべく小さくして最大電圧の印加時間を減らすことに
よって、平均電流を増加させずに最大印加電圧を大きく
することが効果的である。実験の結果、デューティ比を
２０％まで減らしても、高周波による凝集・分離の効果
が得られることが判明している。A description will now be given, with reference to FIG. 14, of a test result of waste liquid treatment using such two kinds of high-frequency voltage waveforms. FIG. 14 shows a sample waste liquid emulsified by mixing 4 liters of oil in 90 liters of a commercially available alkaline cleaning liquid, subjecting the sample waste liquid to coagulation and separation, and extracting hexane contained in the treated sample waste liquid. It is the result of measuring the amount of the object. The measurement method is JIS-K0
102 (24-2). The vertical axis in FIG. 14 is the amount (weight ratio) of the normal hexane extract in the treated waste liquid, and the horizontal axis is the processing time. The experimental value indicated by the symbol △ is based on the waveform of FIG.
The experimental value indicated by is obtained by using the waveform of FIG.
As shown in FIG. 14, better separation results are obtained when the waveform of FIG. 13 is used, and it can be seen that the larger the maximum applied voltage is, the more the aggregation / separation is promoted.
That is, the coagulation / separation by the application of the high-frequency voltage is promoted as the applied voltage is increased if the frequency is the same. Therefore, in order to obtain a good coagulation separation result, it is effective to increase the maximum applied voltage without increasing the average current by reducing the duty ratio R as much as possible and reducing the application time of the maximum voltage. As a result of an experiment, it has been found that even when the duty ratio is reduced to 20%, the effect of coagulation and separation by high frequency can be obtained.
【００４３】第６実施例 この実施例は、コロイド溶液をこれと反対の極性に帯電
したエマルジョン溶液と混合した後に高周波電圧を印加
することによって、非常に微小なコロイド粒子をエマル
ジョン粒子とともに凝集・分離させる方法である。通常
の高周波電界印加法によってコロイド粒子のみを凝集体
として凝集させても、元のコロイド粒子の径が極めて小
さい場合には凝集体の径も小さいものにしかならず、分
離することができない。本実施例においては、かかる微
小なコロイド粒子を、これを反対極性の帯電を有するエ
マルジョン粒子と会合させることによって、分離を促進
させるものである。すなわち、疎水コロイド粒子が＋に
帯電しているときは−に帯電したエマルジョン粒子を含
む溶液と、また疎水コロイド粒子が−に帯電していると
きは＋に帯電したエマルジョン粒子を含む溶液と混合す
る。Sixth Embodiment In this embodiment, very fine colloid particles are aggregated and separated together with the emulsion particles by applying a high frequency voltage after mixing the colloid solution with the emulsion solution charged to the opposite polarity. It is a way to make it. Even if only the colloidal particles are aggregated as aggregates by a normal high-frequency electric field application method, if the original colloidal particles have an extremely small diameter, the aggregates will only have a small diameter and cannot be separated. In this embodiment, the separation is promoted by associating such fine colloid particles with emulsion particles having the opposite polarity of charge. That is, when the hydrophobic colloid particles are positively charged, they are mixed with a solution containing negatively charged emulsion particles, and when the hydrophobic colloidal particles are negatively charged, they are mixed with a solution containing positively charged emulsion particles. .
【００４４】図１５に本実施例の凝集分離方法のフロー
チャートを示す。処理対象として用意されたコロイド溶
液およびエマルジョン溶液の一組について、このフロー
チャートに示される手順に従って、処理が実行される。
ステップＳ１０において処理が開始されると、まず、処
理対象となるコロイド溶液の帯電が＋か−かが判定され
る（ステップ１２）。この判定は、Ｂｕｒｔｏｎ法（Ｕ
字管を使用した電気泳動法）によって行われる。コロイ
ド粒子が＋に帯電している場合はステップＳ１４に、ま
たコロイド粒子が−に帯電している場合はステップＳ２
０に進み、続いてエマルジョン溶液の種類が判定され
る。エマルジョン溶液の種類とは、エマルジョン粒子を
構成する界面活性剤がカチオン系か、アニオン系か、ノ
ニオン系かを意味する。エマルジョン溶液の種類は、溶
液中の界面活性剤に何を使用するかが分かっていれば、
カチオン系，アニオン系，ノニオン系のいずれかの判別
はできる。もし、エマルジョン溶液の種類が不明である
時は、電気泳動法によって確認することかできる。ここ
で、コロイド粒子の帯電とエマルジョン粒子の帯電とが
同じ極性の場合、すなわちステップＳ１４でカチオン
系、ステップＳ２０でアニオン系と判定された場合に
は、両者を混合しても凝集させることができない。よっ
て、ステップＳ１６あるいはステップＳ２２へ進んで、
コロイド溶液またはエマルジョン溶液の一方を取り替え
て、再びステップＳ１２以下の処理が行われる。FIG. 15 shows a flowchart of the coagulation separation method of this embodiment. The processing is performed on a set of the colloid solution and the emulsion solution prepared as the processing target according to the procedure shown in this flowchart.
When the process is started in step S10, first, it is determined whether the charging of the colloid solution to be processed is positive or negative (step 12). This determination is based on the Burton method (U
(Electrophoresis using a tube). If the colloid particles are positively charged, step S14 is performed. If the colloidal particles are negatively charged, step S2 is performed.
Going to 0, the type of the emulsion solution is subsequently determined. The type of the emulsion solution means whether the surfactant constituting the emulsion particles is cationic, anionic, or nonionic. The type of emulsion solution, if you know what to use for the surfactant in the solution,
Any one of cationic, anionic, and nonionic can be distinguished. If the type of emulsion solution is unknown, it can be confirmed by electrophoresis. Here, when the charging of the colloidal particles and the charging of the emulsion particles have the same polarity, that is, when it is determined to be cationic in step S14 and anionic in step S20, aggregation is not possible even if both are mixed. . Therefore, the process proceeds to step S16 or step S22,
After replacing one of the colloidal solution and the emulsion solution, the processing from step S12 is performed again.
【００４５】一方、コロイド粒子の帯電とエマルジョン
粒子の帯電が反対極性の場合、すなわちステップＳ１４
でアニオン系、ステップＳ２０でカチオン系と判定され
た場合は、ともにステップＳ２６へ進み、両溶液が混合
される。この結果、反対極性の帯電を有するコロイド粒
子とエマルジョン粒子が静電的引力で引き合って会合す
る。次に、この混合液が槽に入れられて高周波電圧が印
加される（ステップＳ２８）。これによって、コロイド
粒子とエマルジョン粒子が会合してゼータ電位の低下し
た会合体が互いに凝集して径の大きい凝集体となり、浮
上または沈降することによって分離される。また、ステ
ップＳ１４，Ｓ２０でエマルジョン粒子を構成する界面
活性剤がノニオン系であると判定された場合は、それぞ
れステップＳ１８，Ｓ２４へ進み、エマルジョン粒子の
帯電が−とみなされる。すなわち、ノニオン系界面活性
剤は、カチオン系やアニオン系のような形式荷電はもた
ないが、電気陰性度の大きい酸素原紙が親水性基を作っ
ているため、水溶液中では−に帯電している。従って、
コロイド粒子に対しては、アニオン系界面活性剤と同様
の挙動を示すためである。On the other hand, when the charging of the colloid particles and the charging of the emulsion particles have opposite polarities, that is, step S14
If it is determined that the solution is anionic and that the solution is cationic in step S20, the process proceeds to step S26, where both solutions are mixed. As a result, the colloid particles and the emulsion particles having the opposite polarities attract and associate with each other by electrostatic attraction. Next, the mixed liquid is put into a tank, and a high-frequency voltage is applied (step S28). As a result, the colloid particles and the emulsion particles associate with each other, and the aggregates having a reduced zeta potential aggregate with each other to form aggregates having a large diameter, and are separated by floating or sedimentation. When it is determined in Steps S14 and S20 that the surfactant constituting the emulsion particles is nonionic, the process proceeds to Steps S18 and S24, respectively, where the charge of the emulsion particles is regarded as negative. In other words, nonionic surfactants have no formal charge like cationic or anionic surfactants, but because oxygen base paper with a high electronegativity forms a hydrophilic group, they become negatively charged in an aqueous solution. I have. Therefore,
This is because the same behavior as the anionic surfactant is exhibited for the colloid particles.
【００４６】そして、ステップＳ１８の場合には、ステ
ップＳ２６へ進んで、上述と同様の処理が行われる。す
なわち、両溶液が混合された後に、ステップＳ２８にお
いて高周波電圧が印加されて、凝集・分離が行われる。
一方、ステップＳ２４の場合には、ステップＳ３０へ進
んで、高周波電圧を印加しながら両溶液の混合が行われ
る。すなわち、両溶液中の粒子の帯電が同符号であるた
め、そのまま混合したのでは静電反発力によって会合が
妨げられる。そこで、高周波電圧を印加しながら両溶液
を混合することによって、電位を中和してコロイド粒子
とエマルジョン粒子を会合させ、凝集させるものである
（ステップＳ３２）。このようにして、コロイド溶液と
エマルジョン溶液の組合せに応じてステップＳ２６〜Ｓ
２８またはステップＳ３０〜Ｓ３２の処理が行われて、
凝集分離工程が完了する（ステップＳ３４）。Then, in the case of step S18, the process proceeds to step S26, and the same processing as described above is performed. That is, after the two solutions are mixed, a high-frequency voltage is applied in step S28 to perform aggregation / separation.
On the other hand, in the case of step S24, the process proceeds to step S30, where the two solutions are mixed while applying a high-frequency voltage. That is, since the charging of the particles in both solutions has the same sign, if they are mixed as they are, the association is prevented by the electrostatic repulsion. Then, by mixing the two solutions while applying a high-frequency voltage, the potential is neutralized, and the colloid particles and the emulsion particles are associated and aggregated (Step S32). Thus, steps S26 to S26 are performed according to the combination of the colloid solution and the emulsion solution.
28 or the processing of steps S30 to S32 is performed,
The aggregation separation process is completed (Step S34).
【００４７】なお、いずれかの溶液について帯電が不明
な場合、またはいずれかの溶液中に帯電の極性の異なる
粒子が混合している場合は、図１５のステップＳ３０〜
Ｓ３２の処理が適用される。この処理によれば、コロイ
ド溶液とエマルジョン溶液とがいかなる帯電の粒子を含
んでいても、確実に凝集・分離を行うことができる。If the charging is unknown for any of the solutions, or if particles having different charging polarities are mixed in any of the solutions, steps S30 to S30 in FIG.
The process of S32 is applied. According to this treatment, the aggregation and separation can be reliably performed even if the colloid solution and the emulsion solution contain any charged particles.
【００４８】図１６〜図１９は、本実施例の方法によっ
て処理されて凝集した粒子の観察結果を示す図である。
図１６は、電着塗装廃液にアニオン系界面活性剤からな
るエマルジョン溶液を混合して処理した場合の観察結果
であり、図１７は、同じ電着塗装廃液にノニオン系界面
活性剤からなるエマルジョン溶液を混合した場合を示し
ている。また、図１８は二酸化鉄のコロイド溶液にアニ
オン系界面活性剤からなるエマルジョン溶液を混合して
処理した場合の観察結果であり、図１９は、同じ二酸化
鉄のコロイド溶液にノニオン系界面活性剤からなるエマ
ルジョン溶液を混合した場合を示している。図１８，図
１９の観察は、＋に電荷していることが明らかな二酸化
鉄のコロイド溶液を用いることによって、電着塗装廃液
に含まれるコロイド粒子の帯電の極性を明らかにするた
めのものである。図１６，図１７と図１８，図１９の比
較により、電着塗装廃液中のコロイド粒子も＋に電荷し
ていることが分かる。なお、図中の左右方向が電圧の印
加方向である。FIGS. 16 to 19 show the results of observation of particles aggregated by the treatment according to the present embodiment.
FIG. 16 shows an observation result when an emulsion solution comprising an anionic surfactant was mixed with an electrocoating waste liquid and treated. FIG. 17 shows an emulsion solution comprising a nonionic surfactant in the same electrodeposition coating waste liquid. Are mixed. FIG. 18 shows an observation result obtained by mixing an iron oxide colloid solution with an emulsion solution comprising an anionic surfactant, and FIG. 19 shows the same iron dioxide colloid solution containing a nonionic surfactant. 3 shows a case where different emulsion solutions are mixed. The observations in FIGS. 18 and 19 are intended to clarify the polarity of charging of colloidal particles contained in the electrodeposition coating waste liquid by using a colloidal solution of iron dioxide that is clearly charged to +. is there. A comparison between FIGS. 16 and 17 and FIGS. 18 and 19 shows that the colloidal particles in the electrodeposition coating waste liquid are also positively charged. Note that the horizontal direction in the drawing is the direction in which the voltage is applied.
【００４９】図１６，図１８の「＋帯電のコロイド粒子
＋アニオン系エマルジョン粒子」の場合は、径の大きな
エマルジョン粒子に微小なコロイド粒子が取り込まれて
いることが分かる。また、図１７，図１９の「＋帯電の
コロイド粒子＋ノニオン系エマルジョン粒子」の場合
は、粒子が電圧印加方向（図の左右方向）に沿って振動
し、また個々の粒子の水平位置での界面電気の二重構造
が中和されて、電圧印加方向に連続していることが分か
る。In the case of “+ charged colloid particles + anion emulsion particles” in FIGS. 16 and 18, it can be seen that fine colloid particles are incorporated into emulsion particles having a large diameter. In the case of “+ charged colloid particles + nonionic emulsion particles” in FIGS. 17 and 19, the particles vibrate in the voltage application direction (the left-right direction in the drawing), and the individual particles move in the horizontal position. It can be seen that the double structure of the interfacial electricity is neutralized and is continuous in the voltage application direction.
【００５０】以上いずれの実施例の場合も、電極間に印
加する電圧は比較的小さい。このため水の電気分解は起
り難く、そのうえ高周波電圧を利用することによって水
の電気分解がほとんど生じなくされている。In each of the above embodiments, the voltage applied between the electrodes is relatively small. For this reason, electrolysis of water is unlikely to occur, and the electrolysis of water is hardly caused by using a high-frequency voltage.
【００５１】[0051]
【発明の効果】本発明によると、水の電気分解を抑制し
た状態でコロイド粒子の凝集を促進させるために、水を
主とする分散媒に粒子が分散しているような系から粒子
を効率よく凝集させて分離することが可能となり、環境
の保全と資源の再利用に大きく貢献することができる。According to the present invention, in order to promote agglomeration of colloid particles in a state where electrolysis of water is suppressed, particles are efficiently removed from a system in which particles are dispersed in a dispersion medium mainly composed of water. It is possible to separate them by coagulation well, which can greatly contribute to environmental conservation and resource reuse.
【図１】第１実施例の凝集分離装置の縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a coagulation / separation apparatus according to a first embodiment.
【図２】第１実施例の凝集分離装置の水平断面図であ
る。FIG. 2 is a horizontal sectional view of the coagulation / separation device of the first embodiment.
【図３】電源装置のブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of a power supply device.
【図４】振動エネルギーと反発エネルギーと粒子径と周
波数の関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a relationship among vibration energy, repulsion energy, particle diameter, and frequency.
【図５】凝集した粒子群の実例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of an aggregated particle group.
【図６】第２実施例の凝集分離装置の縦断面図である。FIG. 6 is a longitudinal sectional view of the coagulation / separation device of the second embodiment.
【図７】第２実施例の凝集分離装置の水平断面図であ
る。FIG. 7 is a horizontal sectional view of a coagulation / separation apparatus according to a second embodiment.
【図８】第２実施例の処理結果を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a processing result of the second embodiment.
【図９】第３実施例の凝集分離装置の水平断面図であ
る。FIG. 9 is a horizontal sectional view of a coagulation / separation apparatus according to a third embodiment.
【図１０】第４実施例の電極を示す図である。FIG. 10 is a view showing an electrode of a fourth embodiment.
【図１１】第５実施例の凝集分離装置における電源装置
のブロック図である。FIG. 11 is a block diagram of a power supply device in a coagulation / separation apparatus according to a fifth embodiment.
【図１２】第５実施例の凝集分離装置における高周波電
圧波形を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a high-frequency voltage waveform in the coagulation / separation device of the fifth embodiment.
【図１３】よりデューティ比を小さくした高周波電圧波
形を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a high-frequency voltage waveform with a smaller duty ratio.
【図１４】第５実施例の凝集分離装置における処理結果
を示す図である。FIG. 14 is a view showing a processing result in the coagulation / separation apparatus of the fifth embodiment.
【図１５】第６実施例における凝集分離の手順を示すフ
ローチャートである。FIG. 15 is a flowchart showing a procedure of coagulation separation in a sixth embodiment.
【図１６】第６実施例における凝集した粒子群の実例を
示す図である。FIG. 16 is a diagram showing an actual example of an aggregated particle group in the sixth embodiment.
【図１７】第６実施例における凝集した粒子群の実例を
示す図である。FIG. 17 is a diagram showing an actual example of an aggregated particle group in the sixth embodiment.
【図１８】第６実施例における凝集した粒子群の実例を
示す図である。FIG. 18 is a diagram showing an example of an aggregated particle group in the sixth embodiment.
【図１９】第６実施例における凝集した粒子群の実例を
示す図である。FIG. 19 is a diagram showing an actual example of an aggregated particle group in the sixth embodiment.
１，２１，４１ 槽 ２，２２，４２，８２ 電源装置 ５，２５，４５，６５ 電極 ６，２６，４６，６６ 電極 ３２，５２，７２ 絶縁体 ８４ 波形整形器 1,21,41 tank 2,22,42,82 power supply device 5,25,45,65 electrode 6,26,46,66 electrode 32,52,72 insulator 84 waveform shaper
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 昇 兵庫県小野市船木町727番地 審査官 大黒 浩之 (56)参考文献 特開 平４−59002（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B01D 17/00 - 17/24──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Noboru Inoue 727 Funaki-cho, Ono-shi, Hyogo Examiner Hiroyuki Oguro (56) References JP-A-4-59002 (JP, A) (58) Fields investigated (Int .Cl. 6 , DB name) B01D 17/00-17/24
Claims (7)
集を促進して水とコロイド粒子の凝集体に分離する方法
であり、 少なくとも１対の電極を備えた槽内に前記水系コロイド
溶液を収容する工程と、 前記１対の電極間に高周波電圧を印加する工程とを備
え、 前記高周波電圧の周波数が、通電によって発生する発生
期酸素が前記コロイド粒子と反応するよりも早く極性が
反転する周波数以上に設定されていることを特徴とする
凝集分離方法。1. A method for promoting agglomeration of colloid particles in an aqueous colloid solution and separating the aggregates of water and colloid particles, wherein the aqueous colloid solution is accommodated in a tank provided with at least one pair of electrodes. And a step of applying a high-frequency voltage between the pair of electrodes, wherein the frequency of the high-frequency voltage is equal to or higher than the frequency at which the polarity of the nascent oxygen generated by energization reacts faster than the reaction with the colloid particles. A coagulation separation method, wherein the method is set to:
て、 前記高周波電圧の電圧が、水の実質的電気分解を抑制す
る電圧以下に設定されていることを特徴とする凝集分離
方法。2. The coagulation separation method according to claim 1, wherein the voltage of the high-frequency voltage is set to be equal to or lower than a voltage that suppresses substantial electrolysis of water.
集を促進して水とコロイド粒子の凝集体に分離する方法
であり、 絶縁体を挟んで対向する少なくとも１対の電極を備えた
槽内に前記水系コロイド溶液を収容する工程と、 前記１対の電極間に高周波電圧を印加する工程とを備
え、 前記高周波電圧の周波数が、通電によって発生する発生
期酸素が前記コロイド粒子と反応するよりも早く極性が
反転する周波数以上に設定されており、かつ前記絶縁体
が、前記水系コロイド溶液を流れる電流が水の実質的電
気分解を抑制する電流以下となるように配置されている
ことを特徴とする凝集分離方法。3. A method for promoting agglomeration of colloidal particles in an aqueous colloidal solution and separating the aggregates of water and colloidal particles into a tank having at least one pair of electrodes facing each other with an insulator interposed therebetween. A step of receiving the aqueous colloid solution, and a step of applying a high-frequency voltage between the pair of electrodes, wherein the frequency of the high-frequency voltage is higher than that of nascent oxygen generated by energization reacting with the colloid particles. The frequency is set to be higher than the frequency at which the polarity is quickly reversed, and the insulator is arranged so that the current flowing through the aqueous colloid solution is equal to or less than the current that suppresses substantial electrolysis of water. Coagulation separation method.
凝集体に分離する装置であり、 前記水系コロイド溶液を収容する槽と、 その槽内に配置された少なくとも１対の電極と、 その１対の電極に高周波電圧を印加する電源装置とを備
え、 前記電源装置の周波数が、通電によって発生する発生期
酸素が前記コロイド粒子と反応するよりも早く極性が反
転する周波数以上に設定されていることを特徴とする凝
集分離装置。4. An apparatus for separating an aqueous colloid solution into aggregates of water and colloid particles, a tank for containing the aqueous colloid solution, at least one pair of electrodes disposed in the tank, and one pair of the electrodes. A power supply device for applying a high-frequency voltage to the electrodes, wherein the frequency of the power supply device is set to a frequency or higher at which the polarity of the nascent oxygen generated by energization is reversed earlier than the reaction with the colloid particles. A coagulation separation device.
て、 前記高周波電圧の波形が方形波であり、 該方形波のデューティ比が水の実質的電気分解を抑制す
る大きさ以下に設定されていることを特徴とする凝集分
離方法。5. The coagulation separation method according to claim 1, wherein the waveform of the high-frequency voltage is a square wave, and a duty ratio of the square wave is set to be equal to or less than a size that suppresses substantial electrolysis of water. A coagulation separation method.
て、 前記高周波電圧の波形を方形波とするとともに該方形波
のデューティ比を水の実質的電気分解を抑制する大きさ
以下に設定する波形整形器が付加されていることを特徴
とする凝集分離装置。6. The coagulation / separation apparatus according to claim 4, wherein the waveform of the high-frequency voltage is a square wave, and the duty ratio of the square wave is set to a value not more than a size that suppresses substantial electrolysis of water. An agglomeration / separation device characterized by adding a shaper.
液中のコロイド粒子の帯電とは反対の極性に帯電したエ
マルジョン粒子が分散した水系エマルジョン溶液とを混
合させる工程と、 該混合液に高周波電圧を印加する工程とを備えているこ
とを特徴とする凝集分離方法。7. A step of mixing an aqueous colloid solution and an aqueous emulsion solution in which emulsion particles charged to a polarity opposite to the polarity of the colloid particles in the aqueous colloid solution are dispersed, and applying a high-frequency voltage to the mixed solution. And a step of applying.
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- 1993-10-21 JP JP26390793A patent/JP2867006B2/en not_active Expired - Lifetime
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