JP3038199B1

JP3038199B1 - 磁気分離による油回収方法および油回収用磁性体

Info

Publication number: JP3038199B1
Application number: JP10361295A
Authority: JP
Inventors: 和彦杉山; 恵介福永; 安孝倉持; 章岩田; 茂宏西嶋; 真一武田; 敦中平
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1998-12-18
Filing date: 1998-12-18
Publication date: 2000-05-08
Anticipated expiration: 2018-12-18
Also published as: JP2000176306A

Abstract

【要約】【課題】水面上に浮遊する油を効率よく回収する。【解決手段】海水１上に浮遊する重油２は、磁性体３
を分散させて、回収船４が搭載する回収装置５で磁気分
離によって回収する。磁性体３は、マグネタイト１０の
微粒子の表面をステアリン酸１１の疎水性被膜で覆い、
重油２に対する親和力を高める。マグネタイト１０に対
する回収装置５での磁気的な吸引力は、ステアリン酸１
１を介して重油２にも作用し、海水１と重油２とを磁力
によって効率的に分離することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、海洋等に流出した
重油などのように、水面上に浮遊する油を回収するため
の磁気分離による油回収方法および油回収用磁性体に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、海、河川や湖沼、あるいは市
街地の排水溝等に各種油分が流出すると、環境汚染や火
災の防止などのために、早急に回収するようにしてい
る。しかしながら、たとえば船舶事故などで海洋に重油
が流出すると、環境面で重大な影響が生じるにもかかわ
らず、広い海面に、薄く拡がってしまった重油には、有
効な回収手段がなく、船上や海岸で人がひしゃくで汲み
取ったり、油吸収剤などを用いて吸収させる方法等に頼
っているのが現状である。

【０００３】海面等に流出した油を回収することに関す
る先行技術としては、たとえば特開昭５１−９７５８９
や特開昭６３−４２７５１などで、磁力を利用して油の
回収を行うことが提案されている。特開昭５１−９７５
８９には、発泡ポリプロピレン等の親油性体に磁性体を
配設し、磁性を付与した油水分離剤を形成して、水面に
浮かべて表面に油を吸着させ、磁力で油水分離剤を吸引
して油の回収を行う先行技術が開示されている。特開昭
６３−４２７５１に開示されている先行技術では、油と
親和性を有するポリマーに磁性体を担持させ、磁性体を
担持しているポリマーに油を捕捉させた後、磁石を用い
てポリマーを吸引することによって、油を回収する。ポ
リマー内には、平均粒子径２００００Å以下のマグネタ
イトなどの微粒子を分散させて、磁性が付与される。

【０００４】日本化学会誌の１９９８年第８号の第５６
３頁〜５６５頁には、「膨張黒鉛を用いた重油の吸着処
理」と題して、１９９８年３月の日本化学会第７４春季
年会での発表の速報が掲載されている。この速報によれ
ば、膨張黒鉛は油を吸着してアコーディオン状に大きく
膨らむことができ、間隙への毛管現象による油の吸収お
よび黒鉛表面への油の吸着で、自身の重量の８０倍以上
の油を選択的に吸着することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、たとえ
ば海洋に流出した重油の回収などについて、磁気分離や
膨張黒鉛を利用する方法が提案されているけれども、有
効な油回収方法は確立されていない。特開昭５１−９７
５８９や特開昭６３−４２７５１などの先行技術が有効
であれば、たとえば平成９年１月に山陰沖で沈没したナ
ホトカ号の重油流出に伴う日本海沿岸での甚大な被害に
対しても、その軽減が可能であった筈である。膨張黒鉛
の選択的な吸着特性を利用する方法も、吸着によって重
油などが海面上に薄く拡がってしまう事態を避けること
ができる可能性はあるけれども、大形のタンカーなどの
事故に流出する大量の重油などを効率よく回収する方法
はまだ確立されていない。このため、現状では、多くの
時間と労力とをかけて可能な限りの重油の回収を行い、
残りの重油は薄く拡がって、自然の浄化作用に任せるこ
とになる。

【０００６】本発明の目的は、海洋などに流出した重油
の回収などを磁気分離法を用いて効率よく行うことがで
きる磁気分離による油回収方法および油回収用磁性体を
提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、水面上に浮遊
する油を回収する方法であって、表面に疎水化処理を施
した微粒子の磁性体を水面上の油中に散布して、磁性体
を介して油に磁性を付与し、該磁性体を磁力で吸引する
ことにより、油を回収することを特徴とする磁気分離に
よる油回収方法である。

【０００８】本発明に従えば、水面上に浮遊する油に、
表面に疎水化処理を施した微粒子の磁性体を散布して、
磁性を付与し、磁力で吸引して水から分離するので、磁
力が微粒子の磁性体を介して油に作用し、磁力で油を吸
着して効率よく回収することができる。微粒子の磁性体
には表面に疎水化処理が施されているので、微粒子の磁
性体は水よりも油の方に親和力が大きくなる。磁性体と
油との間の結合を疎水性相互作用によって強固にするの
で、磁性体は、水中に分散して失われることがなく、油
中に懸濁状態となって、効率よく油を回収することがで
きる。

【０００９】

【００１０】

【００１１】また本発明で前記磁性が付与された油が浮
遊する水面に、磁力を有するブイを浮遊させることを特
徴とする。

【００１２】本発明に従えば、磁性が付与された油が浮
遊する水面に磁力を有するブイを浮遊させるので、ブイ
の周囲に磁力が付与された油を保持して、油が海面上に
薄く拡がってしまうのを防ぐことができる。

【００１３】また本発明は、前記磁性が付与された油が
浮遊する水面を、磁力を有するフェンスで包囲すること
を特徴とする。

【００１４】本発明に従えば、磁性が付与された油が浮
遊する水面を、磁力を有するフェンスで包囲するので磁
力で吸引される油がフェンスを乗り越えて水面などに広
く拡がってしまうのを防ぐことができる。

【００１５】また本発明で前記磁力は、超電導現象を利
用して発生させることを特徴とする。

【００１６】本発明に従えば、超電導現象を利用して発
生させる磁力を利用するので、強力な磁場で、強磁性体
のみならず常磁性体についても吸引力を発生させ、効率
よく磁性を付与した油を回収することができる。

【００１７】さらに本発明は、水面上に浮遊する油を磁
力によって回収するための磁性体であって、油中に分散
される状態で磁化可能な微粒子の磁性体と、該磁性体微
粒子の表面を覆う疎水性被膜とを含むことを特徴とする
油回収用磁性体である。

【００１８】本発明に従えば、微粒子の磁性体は油中に
分散される状態で磁化可能であり、磁性体微粒子の表面
は疎水性被膜で覆われるので、油と親和力の強い微粒子
の磁性体を油中に分散させ、微粒子の磁性体を磁化して
磁気的に吸引すれば、油に対しても微粒子の磁性体を介
して吸引力を作用させることができる。したがって水面
上に浮遊する油などに疎水性被膜で表面を覆った微粒子
の磁性体を分散させれば、磁力で油を効率的に回収する
ことができる。

【００１９】また本発明で前記疎水性被膜は、ＣＨ₃（ＣＨ₂）_nＣＯＯＨで表される脂肪酸であることを特徴とする。

【００２０】本発明に従えば、微粒子の磁性体の表面を
脂肪酸の被膜で覆って、疎水性を付与し、油との親和力
を高めて、効率的な油の磁気分離を行うことができる。

【００２１】また本発明で前記脂肪酸は、ステアリン酸
であることを特徴とする。

【００２２】本発明に従えば、ステアリン酸の被膜を微
粒子の磁性体の表面に形成して、磁性体微粒子に疎水性
を付与し、油との親和力を高めて磁気分離による油回収
を効率的に行わせることができる。

【００２３】また本発明で前記微粒子の磁性体は、マグ
ネタイトを含む磁性酸化鉄であることを特徴とする。

【００２４】本発明に従えば、微粒子の磁性体としてマ
グネタイトを含む磁性酸化鉄を使用するので、磁化しや
すく、磁力による吸引作用を有効に利用することができ
る。

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態と
して、海面上に流出している重油の回収を行う基本的な
考え方を示す。図１（ａ）は、海水１の表面に事故など
で流出した重油２が浮遊している状態で、磁気分離法を
用いて重油２の回収を行うための概略的な構成を示す。
重油２中には、磁性体３が分散される。重油２の回収を
行う回収船４は、磁力によって磁性体３を吸引する回収
装置５を搭載している。回収装置５には、ポンプも備え
られ、吸水管６で海面から海水１とともに重油２を吸引
し、重油２を回収した残りの海水１を排水管７で海に戻
す。重油２中への磁性体３の分散は、磁性体３を気体や
液体とともに散布して行うことができる。

【００２８】回収装置５中には、磁気分離装置が備えら
れ、磁性体３を海水１および重油２の混合液から吸引す
る。本実施形態の磁性体３は、たとえば図１（ｂ）に示
すように、微粒子の磁性体としてのマグネタイト１０の
表面を、脂肪酸の一種であるステアリン酸１１で覆って
形成されている。マグネタイト１０は、単磁区粒子で容
易に磁化され、かつ親水性を示すけれども、ステアリン
酸１１で表面を覆っているので、磁性体３全体としては
疎水性を示す。ステアリン酸１１の表面は、疎水性相互
作用によって重油２と親和性が高くなるので、磁性体３
と重油２との結合が強固になり、マグネタイト１０が回
収装置５内で磁気分離装置の磁力に吸引されると、周囲
の重油２も磁気分離装置に吸引され、海水１と重油２と
の分離を行うことができる。分離した重油２からは、磁
力などを利用して、磁性体３を回収し、繰返して使用す
ることもできる。

【００２９】このように、磁性体３を懸濁させた重油
を、選択的に磁力によって分離することができるので、
２次廃棄物を極力抑えることができ、システムとし
て繰返し使用可能であり、処理速度を速くすることが
できるなどの特徴を有する。これらの特徴から、環境保
全を見据えた油回収を行うことができる。重油２に磁性
を付与するために用いるマグネタイト１０は、逆スピネ
ル型の鉄の酸化物であり、特に環境に対して害を与える
ことなく、資源的にも豊富で安価に利用することができ
る。マグネタイトの他の磁性酸化物も同様に使用するこ
とができる。

【００３０】図２は、図１に示すような重油２の回収に
ついての基本的な作業手順を示す。重油２の流出事故な
どが発生すると、ステップａ１の回収手順が開始され
る。ステップａ２では、流出した重油２に磁性体３を散
布する。この磁性体３を分散させた重油を磁力で吸引
し、ステップａ３の回収装置５を用いて海水１と分離
し、ステップａ４で回収手順を終了する。本実施形態
で、たとえばマグネタイトとしては０．２μｍ程度の平
均粒径を有する原料に、前述のようにステアリン酸１１
の被膜を形成する処理を行った磁性体３を用いる。この
ような磁性体３を用いて重油２の回収を行うのは、次に
示すような実験結果から得られる知見に基づく。

【００３１】図３は、白丸印では蒸留水に、黒丸印では
海水に相当する０．５５Ｍ（モル）のＮａＣｌ水溶液
（食塩水）に対して、マグネタイトを懸濁させた油の回
収率を比較して示す。油としてはＣ重油を用い、マグネ
タイトは平均粒径０．２μｍを用いる。Ｃ重油は、蒸留
水または食塩水５０ｇ中に５ｇの割合で投入し、さらに
０．０２５ｇから０．１ｇの割合でマグネタイトを加え
てマグネチックスターラを用いて５分間撹拌する。撹拌
後、容器の底部にサマリウムコバルト（Ｓｍ−ＣＯ）永
久磁石を当て、磁力によって吸引された部分を容器の底
に固定して、上澄み液を捨て操作を行う。その後に、容
器に残った水分を除いた後、重油の重量を測定し、次の
第１式に従って回収率を算出する。ここで、マグネタイ
トの重量は、重油の重量に対して充分に小さいので、無
視する。

【００３２】

【数１】

【００３３】なお壁面付着量は、容器の壁面についた重
油の重量である。この壁面付着量は、同様の手順で水分
と重油分とを撹拌した後、永久磁石を用いることなく容
器から混合液を捨てて、さらに水分を除いた後に測定し
て求める。

【００３４】図２の結果から、重油に対するマグネタイ
トの添加比率を高くすれば、回収率が増加しているの
で、この方法で重油と水との磁気的な分離を行い、重油
を回収する可能性があることが判明した。また蒸留水の
代わりに、一般的な海水と同じ食塩濃度である０．５５
モル（ｍｏｌ／ｄｍ³）の塩化ナトリウム水溶液でも同
様に分離を行うことができたので、この分離方法が海水
に対しても適用可能であると確認された。

【００３５】次に、海洋で磁気分離を行う際には、環境
に負担をかけないことや経済性を良くするために、重油
に対して用いるマグネタイトの量を減らす必要がある。
そのための方法として、親水性であるマグネタイトの表
面を疎水性に代え、重油がマグネタイトの粒子表面に付
着しやすくし、回収率を向上させることが考えられる。

【００３６】図４は、マグネタイトの表面にステアリン
酸被膜を形成する疎水化処理を行った結果を示す。黒丸
印は図３の食塩水に対するデータを示し、白丸印はステ
アリン酸による疎水性の表面処理を有する場合の結果を
示す。ステアリン酸処理を行うと、平均で１．５倍ほど
回収率を高めることができる。マグネタイト自体の磁気
的特性や粒径などには差はないので、疎水化処理が重油
の回収率を高めるのに非常に有効であることが判る。

【００３７】図１（ｂ）に示すステアリン酸１１は、次
の第２式で示されるような脂肪酸の一種である。このよ
うな脂肪酸を所定量の濃度に調整したアルコール溶液を
準備しておき、微粒子の磁性体を投入して混合し、温度
を上昇させてアルコールを蒸発させて除去し、微粒子の
磁性体表面に被膜を形成することができる。ＣＨ₃（ＣＨ₂）_nＣＯＯＨ …（２）

【００３８】図５は、第２式で表される脂肪酸の炭素
（Ｃ）の原子数と重油の回収率との関係についての実験
結果を示す。回収率の実験には、前述のようにＣ重油を
用い、油に対してマグネタイトを重量比で１％用いてい
る。図５に示す実験結果から、炭素数が全部で１８であ
り、ｎ＝１６となるステアリン酸が最も回収率がよいこ
とが判る。ただし、他の脂肪酸についても、特に炭素数
が１０以上であれば、回収率は良好であることが判る。

【００３９】次の表１は、図１（ｂ）に示すようなマグ
ネタイト１０の表面をステアリン酸１１で疎水化処理を
施した磁性体３を用いて、各種油に対して重量比が１％
添加した場合の回収率を比較して示す。◎印は回収率６
０％以上で、○印は２０〜６０％、△印は１〜２０％を
示す。表１の結果から、どのような油でも回収は可能で
あると判断される。

【００４０】

【表１】

【００４１】本発明に適用可能な磁性体としては、疎水
性を付与するための表面処理として、ステアリン酸のよ
うな脂肪酸ばかりではなく、芳香族炭素の酸で処理して
も同様に疎水性を付与することができる。基本的には、
脂肪酸以外でも、たとえば次の化学式１で示すシランカ
ップリング剤やチタンカップリング剤も適用可能であ
る。表面に直鎖状や側鎖状のアルキル基が配置されるよ
うな材料であれば、次の化学式２に示すアルキル基の有
する疎水性で、重油などの油との親和力を高めることが
できる。

【００４２】

【化１】

【００４３】

【化２】

【００４４】また、微粒子の磁性体としても、図１
（ｂ）に示すマグネタイトばかりではなく、前述のよう
に、他の磁性酸化物を用いることができる。特に超電導
コイルなどを利用して発生する１Ｔ以上の強磁場で用い
ることを考えれば、ヘマタイトやゲーサイトといった常
磁性の鉄の酸化物を用いることもできる。このように、
超電導現象を利用して磁力を発生させれば、油の回収の
効率化や迅速化を図ることができる。

【００４５】図６は、本発明の実施の他の形態として、
海水１の表面上に浮遊する重油２中に磁性体３を分散さ
せた状態で、ブイ２０を投下し、ブイ２０中の磁石２１
で吸引して、重油２が薄く拡がってしまうことを防ぐ基
本的な考え方を示す。図６（ａ）は、単体、図６（ｂ）
は１０数個のブイ２０を投げ込み、内蔵する磁石２１で
連続させてオイルフェンスの役目を果たさせる状態を示
す。このようなブイ２０は、たとえば重油２の流出事故
が発生したら直ちに航空機で磁性体を散布するととも
に、流出現場に投下し、重油２の拡がりを防ぐために効
率的に用いることができる。

【００４６】図７は、本発明の実施のさらに他の形態と
して、海水１上に浮遊する重油２の拡がりを、フェンス
２５で防ぐ基本的な考え方を示す。フェンス２５中には
磁石２６が含まれ、重油２中に分散する磁性体３を磁力
で吸引して、重油２がフェンス２５を乗り越えて海水１
の表面上に広く拡がるのを防ぐことができる。

【００４７】以上説明した本発明の各実施形態では、海
水１の表面に浮遊する重油２の回収や、拡がり防止を行
っているけれども、表１に示す他の油や、さらには原油
や産業廃棄物などとして投棄される廃油などの回収や汚
染防止に本発明も適用することができる。図３や図４に
示すように、本発明は海水でも真水でも同様に適用する
ことができ、水面上から油を容易に分離することができ
る。

【００４８】図１に示したような回収装置５で回収する
重油２などの油は、磁性体３を含んでいるので、さらに
磁力で磁性体３を分離し、磁性体３を繰り返して使用す
ることも可能である。また、磁性体３としてマグネタイ
ト１０などを用いれば、資源も豊富で環境に対する影響
もないので、たとえば重油２などとともに燃焼させるこ
ともできる。たとえば回収船４で緊急に流出事故の重油
２を回収して、分離した重油２を燃焼させて処分した
り、あるいは磁性体３とともに回収した重油２を、ごみ
焼却のための燃料に混入して焼却したりすることができ
る。

【００４９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、表面に疎
水化処理を施した微粒子の磁性体を分散させて油に磁性
を付与し、磁力で吸引して水から効率的に分離すること
ができる。

【００５０】

【００５１】また本発明によれば、ブイの周囲に油を磁
力で吸着して、水面上に薄く拡がってしまうのを防ぐこ
とができる。

【００５２】また本発明によれば、油のまわりをフェン
スで包囲し、油がフェンスを乗り越えて水面上に拡がっ
てしまうのを、磁力で防ぐことができる。

【００５３】また本発明によれば、超電導現象を利用し
て発生する強力な磁力で効率的に油を回収することがで
きる。

【００５４】またさらに本発明によれば、微粒子の磁性
体を油中に分散させ、微粒子の磁性体の表面を覆う疎水
性被膜が有する親和力で油を微粒子の磁性体と強く結合
させ、微粒子の磁性体に作用する磁力で油を効率よく回
収することができる。

【００５５】また本発明によれば、微粒子の磁性体に対
して油との親和力を高める被膜を脂肪酸によって形成す
るので、親水性の磁性体微粒子に対しても容易に疎水性
を付与することができる。

【００５６】また本発明によれば、脂肪酸としてステア
リン酸を用いるので、少量の微粒子の磁性体を効率的に
油中に分散させて、油に磁性を付与させることができ
る。

【００５７】また本発明によれば、微粒子の磁性体とし
てマグネタイトを含む磁性酸化物を用いるので、油中で
容易に磁化させることができ、磁力を利用して油を効率
的に回収することができる。回収した油を燃焼させるよ
うな場合であっても、環境に対する影響が少ない状態で
廃棄処分なども行うことができる。

【００５８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態の基本的な考え方を示す
簡略化した断面図である。

【図２】図１の考え方の手順を示すフローチャートであ
る。

【図３】蒸留水および食塩水に対して重油の回収率とマ
グネタイトの添加率との関係を示す図である。

【図４】マグネタイトに対する疎水性付与の表面処理の
有無と、重油の回収率およびマグネタイト添加量との関
係を示す図である。

【図５】脂肪酸の炭素数と油回収率との関係を示す図で
ある。

【図６】本発明の実施の他の形態で重油を保持する考え
方を示す簡略化した平面図である。

【図７】本発明の実施のさらに他の形態で重油を保持す
る考え方を示す簡略化した断面図である。

【符号の説明】

１海水２重油３磁性体４回収船５回収装置１０マグネタイト１１ステアリン酸２０ブイ２１，２６磁石２５フェンス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者倉持安孝東京都港区浜松町２丁目４番１号世界貿易センタービル川崎重工業株式会社東京本社内 (72)発明者岩田章千葉県野田市二ツ塚118番地川崎重工業株式会社野田工場内 (72)発明者西嶋茂宏京都府亀岡市畑野町広野権現３−50 (72)発明者武田真一岡山県岡山市津島西坂１−４−１ (72)発明者中平敦京都府京都市西京区御陵峰ケ堂町２−５ −54 (56)参考文献特開昭49−33894（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B03C 1/00 B01D 17/022 503 C02F 1/40 C02F 1/48 E02B 15/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】水面上に浮遊する油を回収する方法であ
って、表面に疎水化処理を施した微粒子の磁性体を水面上の油
中に散布して、磁性体を介して油に磁性を付与し、該磁性体を磁力で吸引することにより、油を回収するこ
とを特徴とする磁気分離による油回収方法。
【請求項２】前記磁性が付与された油が浮遊する水面
に、磁力を有するブイを浮遊させることを特徴とする請
求項１記載の磁気分離による油回収方法。
【請求項３】前記磁性が付与された油が浮遊する水面
を、磁力を有するフェンスで包囲することを特徴とする
請求項１または２記載の磁気分離による油回収方法。
【請求項４】前記磁力は、超電導現象を利用して発生
させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載
の磁気分離による油回収方法。
【請求項５】水面上に浮遊する油を磁力によって回収
するための磁性体であって、油中に分散される状態で磁化可能な微粒子の磁性体と、該微粒子の磁性体の表面を覆う疎水性被膜とを含むこと
を特徴とする油回収用磁性体。
【請求項６】前記疎水性被膜は、ＣＨ₃（ＣＨ₂）_nＣＯＯＨで表される脂肪酸であることを特徴とする請求項５記載
の油回収用磁性体。
【請求項７】前記脂肪酸は、ステアリン酸であること
を特徴とする請求項６記載の油回収用磁性体。
【請求項８】前記微粒子の磁性体は、マグネタイトを
含む磁性酸化鉄であることを特徴とする請求項５〜７の
いずれかに記載の油回収用磁性体。