JP3118564B2

JP3118564B2 - 低比重の親水性粒子と疎水性粒子とを分離するための装置

Info

Publication number: JP3118564B2
Application number: JP10226013A
Authority: JP
Inventors: 達也大木; 弘毅四元
Original assignee: 工業技術院長
Priority date: 1998-08-10
Filing date: 1998-08-10
Publication date: 2000-12-18
Anticipated expiration: 2018-08-10
Also published as: JP2000051733A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、比重１以下の低比
重の親水性粒子と疎水性粒子とを分離するための装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、粒子混合物から特定粒子を分離す
るための方法として浮遊選別法（以下、浮選法という）
が用いられている。浮選法は、粒径が２０μｍ〜１ｍｍ
程度の親水性粒子と疎水性粒子が共存する懸濁液中で気
泡を発生させ、疎水性粒子が気泡に付着する原理を用い
て、親水性粒子と疎水性粒子とを分離する技術である。
気泡に付着した疎水性粒子は、その比重の大小に関わら
ず気泡の浮力により水面上に浮遊し、親水性粒子はその
比重に従って水中を沈降するので、浮選槽中の上部粒子
部分と底部粒子部分を回収することでその相互の分離が
達成される。この原理からわかるように、分離対象とな
る粒子は水中で沈降する粒子、即ち比重１を超える粒子
に限定される。一方、近年においては、プラスチック廃
棄物等の低比重の粒子混合物をその種類別や特性別に分
離することが要望されており、その分離を経済的に実施
し得る技術の開発が望まれている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、比重１以下
の親水性粒子及び比重１以下の疎水性粒子からなる混合
物をそれぞれの粒子群に分離するための装置を提供する
ことをその課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成する
に至った。本発明によれば、比重１以下の親水性粒子と
比重１以下の疎水性粒子の水性懸濁液に気泡を分散させ
て疎水性粒子を該気泡に付着させるための容器と、該容
器内の水面上に形成される気泡層を分離するための気泡
分離機構と、該容器内の水面部に形成される親水性粒子
層を分離するための親水性粒子分離機構とを備えてなる
親水性粒子と疎水性粒子との分離装置が提供される。ま
た、本発明によれば、比重１以下の親水性粒子と比重１
以下の疎水性粒子とを分離するための装置であって、上
面より見た形状が方形の分離槽と、該分離槽の一端側の
下方に連通して設けられていると共にフィード供給口を
有する気泡分散槽と、前記分離槽の一端上部に設けられ
た気泡排出口と、該気泡排出口に向けて開口する気泡及
び疎水性粒子受槽と、前記分離槽の他端上部に気泡排出
口の高さよりも低く位置する水排出口と、該水排出口に
向けて開口する親水性粒子及び水受槽と、前記分離槽の
他端側の上方に設けられた送風機とを備えていることを
特徴とする親水性粒子と疎水性粒子との分離装置が提供
される。更にまた、本発明によれば、比重１以下の親水
性粒子と比重１以下の疎水性粒子とを分離するための装
置であって、上面より見た形状が円形の分離槽と、該分
離槽の周縁部の下方に連通して設けられていると共にフ
ィード供給口を有する環状の気泡分散槽と、前記分離槽
の周端上部に設けられた気泡排出口と、該気泡排出口に
向けて開口する気泡及び疎水性粒子水受槽と、前記分離
槽の中心部に気泡出口の高さよりも低く位置する水排出
口と、該水排出口に向けて開口する親水性粒子及び水受
槽と、前記分離槽の水排出口の上方に設けられた送風機
とを備えていることを特徴とする親水性粒子と疎水性粒
子との分離装置が提供される。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明の分離方法は、比重１以下
の親水性粒子と比重１以下の疎水性粒子とを分離する方
法であって、該粒子混合物の水性懸濁液中に気泡を分散
させる工程、水面上に疎水性粒子が付着した気泡層と水
面部に親水性粒子が集積した親水性粒子層を形成させる
工程、及び前記気泡層と前記親水性粒子層とを分離する
工程とを含むことを特徴とする。本発明の分離方法を図
１を参照して説明する。図１は、本発明の比重１以下の
低比重粒子の分離方法の説明図である。図中、１は分離
槽、２はフィード供給口、３は水排出口、４は気泡排出
口、５は送風機をそれぞれ表わす。分離を必要とする比
重１以下の親水性粒子及び疎水性粒子からなる粒子混合
物の水性懸濁液中に気泡を存在させたフィードをフィー
ド供給口２より分離槽１に供給する。分離槽１内では疎
水性粒子が分散した気泡に付着し、気泡と共に水面に浮
上して、水面上には気泡層（フロス層）Ｆが形成され
る。一方、親水性粒子は浮上して水面部、即ち水面上で
気泡層の下部ないし水面からやや下方の水中に集まり親
水性粒子層Ｗが形成される。水面上に位置する前記疎水
性粒子を付着した気泡層Ｆは、送風機５又は泡搬送具等
によって水流とは反対方向に強制的に搬送され、分離槽
端部に設けられた気泡排出口４から排出される。一方、
水面部に集積する親水性粒子層Ｗは水排出口３より水と
共に排出される。こうして疎水性粒子と親水性粒子は分
離される。前記親水性粒子と疎水性粒子の分離は粒子表
面の水に対する濡れの差を利用するものである。即ち、
疎水性粒子は気泡に吸着しやすく、水中に存在する気泡
に吸着して水面上に浮上する。一方、親水性粒子は気泡
には吸着しにくく、その浮力により水面部に浮上する。
その結果、水面部には親水性粒子層Ｗが形成され、その
親水性粒子層の上方に疎水性粒子が付着した気泡からな
る気泡層Ｆが形成される。本発明は、このようにして形
成された気泡層Ｆと親水性粒子層Ｗとを相互に分離し、
これによって疎水性粒子と親水性粒子とを相互に分離
し、回収するものである。

【０００６】本発明の分離方法において、分離を必要と
する比重１以下の親水性粒子及び疎水性粒子の寸法は、
特に限定はないが、その長軸の長さで、０．０２〜５ｍ
ｍ、好ましくは０．１〜１ｍｍである。また、親水性粒
子と疎水性粒子からなる粒子混合物の水性懸濁液中に気
泡を分散させる方法としては、容器底部に多数の小孔を
有するノズルを配備し該小孔より加圧空気を泡状に放出
させたり、あるいはフィード中に前もって加圧空気をノ
ズルを介して吹き込んで気泡を作っておいてから、フィ
ード供給口より分離を行うための容器中に圧送する方法
等を採用することができる。水性懸濁液中での気泡の大
きさは、一般に小さいほどその分離効率が良好となる。
また水性懸濁液中に分散させる気泡量は、その気体のモ
ル数で、疎水性粒子１ｋｇ当り、１〜２０モル、好まし
くは５〜１０モルである。本発明の場合、その泡の寸法
は、その直径で、０．１〜５ｍｍ、好ましくは０．１〜
１ｍｍである。本発明の分離方法において、前記した気
泡層Ｆと親水性粒子層Ｗを効率よく形成させるために、
適宜起泡剤その他の助剤を添加することができる。本発
明の分離方法において、前記気泡層Ｆを分離するには、
送風機などによる気流によって、あるいは板状体等によ
って、強制的に系外へ搬送移動させる方法が用いられ
る。一方、前記親水性粒子層Ｗを分離するには、分離槽
端部等の一定箇所から溢流させたり、吸引パイプ等を用
いて吸引分離する方法が好ましく用いられる。本発明の
分離方法は、回分式でも流通式でも実施できるが、大量
処理及び連続運転が可能であること等から流通式が特に
有利である。

【０００７】本発明の分離方法により、幅広い粒度分布
を持つ比重１以下の低比重粒子混合物を１段のプロセス
で相互に分離することができる。

【０００８】次に、本発明の分離装置について詳述す
る。本発明の分離装置は、比重１以下の親水性粒子と比
重１以下の疎水性粒子の水性懸濁液に気泡を分散させて
疎水性粒子を該気泡に付着させるための容器と、該容器
の水面上に形成される気泡層を分離するための気泡分離
機構と、該容器の水面部に形成される親水性粒子層を分
離するための親水性粒子分離機構とを備えてなる分離装
置である。前記容器の形状は、液体を収容できる形状で
あればよく、桝状、円筒状その他いずれでもよい。桝状
の場合は上面より見た形状は長方形や台形が特に好まし
い。前記容器は、通常、その下方部にフィード供給口を
有する。またフィード中に気泡が含まれていない場合は
該供給口の下部に気泡発生装置が設けられる。そしてま
た、分離を必要とする粒子混合物が、比重１以下の親水
性粒子、比重１以下の疎水性粒子及び比重１超の親水性
粒子の三者からなる場合は、容器底部を比重１超の親水
性粒子を捕集するための捕集部に形成する。前記気泡分
離機構は、水面上に形成される気泡層を系外へ分離させ
る機構であればいずれでもよい。通常、容器壁の一部も
しくは全部に気泡排出口を設けておき送風機等による気
流や板状の排出具等により強制的に容器外へ搬送して分
離する機構が用いられる。この場合、気泡が逆戻りしな
いように気泡排出方向に傾斜した邪魔板（バッフル）を
水面に設けておくとよい。また、吸引パイプ等を用い吸
引分離する機構も使用される。前記親水性粒子分離機構
は、水面部に形成される親水性粒子層を系外へ分離させ
る機構であればいずれでもよい。通常、容器壁の一部に
水排出口を設けておき溢流（オーバーフロー）により排
出分離する機構が用いられる。この場合、気泡層が一緒
に排出されないように前記した気泡層の強制的搬送の方
向と反対の方向に水排出口を設けておく必要がある。水
排出口はフィード供給口より最も離れた位置に設けるの
が分離効率上好ましい。また、吸引パイプ等を用い吸引
分離する機構も使用される。本発明の分離装置の実施例
を以下に示す。

【０００９】実施例１本実施例の分離装置について、図２及び図３（イ）を用
いて説明する。図２は、本分離装置の縦断面図、図３
（イ）は本分離装置の上面図である。図中、１１は分離
槽、１２はフィ−ド供給口、１３は水排出口、１４は気
泡排出口、１５は送風機、１６は気泡分散槽、１７は親
水性粒子及び水受槽、１８は気泡及び疎水性粒子受槽、
１９は気泡迷い込み防止邪魔板をそれぞれ表す。比重１
以下の親水性粒子と比重１以下の疎水性粒子とを分離す
るための装置であって、上面より見た形状が長方形の分
離槽１１と、分離槽１１の一端Ａの下方に連通して設け
られていると共にフィード供給口１２を有する気泡分散
槽１６と、分離槽１１の一端Ａ上部に設けられた気泡排
出口１４と、気泡排出口１４に向けて開口する気泡及び
疎水性粒子受槽１８と、分離槽１１の他端Ｂ上部に気泡
排出口１４の高さよりも低く形成された水排出口１３
と、水排出口１３に向けて開口する親水性粒子及び水受
槽１７と、分離槽１１の他端Ｂ側の上方に設けられた送
風機１５とを備えてなる親水性粒子と疎水性粒子との分
離装置である。本分離装置においては、水排出口１３
は、気泡排出口１４よりも低く位置し、気泡排出口より
水が溢流するのを防止する。なお、いずれか一方又は両
方を高さ調節可能の可動式としておくのが好ましい。本
分離装置は、次のようにして使用される。粒子混合物、
水、気泡及び界面活性剤等からなるフィードはフィード
供給口１２より気泡分散槽１６の下方部に連続的に供給
し、水排出口１３から排出させる。そうすると疎水性粒
子は気泡に吸着され分離槽１１水面に浮上し、疎水性粒
子を含む気泡層が形成され、一方、親水性粒子はその比
重が１以下であるため水面に浮上して気泡層の下に集積
し、親水性粒子層を形成する。水排出口１３の上方に設
けられた送風機１５により、分離槽１１の一端Ａに向け
て送風し、気流により前記気泡層を気泡排出口１４より
気泡及び疎水性粒子受槽１８に適宜かき取り装置等を併
用して排出し、一方、前記親水性粒子層は水排出口１３
より水と共にその受槽１７に排出する。受槽１８内の気
泡及び疎水性粒子は、その受槽１８の下部に設けられた
取出口から連続的に又は間欠的に取出し、疎水性粒子を
回収する。一方、受槽１７内の親水性粒子及び水は、そ
の受槽１７の下部に設けられた取出口から連続的又は間
欠的に取出し、親水性粒子を回収する。なお、粒子混合
物が比重１以下の低比重粒子の場合だけでなく、比重１
以上の親水性粒子を共に含んでいる場合には気泡分散槽
１６の下方に捕集部を設けておき、比重１以下の粒子を
浮上させると共に比重１超の親水性粒子を捕集部に沈降
させ分離する。また、分離槽水面には気流の方向に傾斜
した複数の気泡迷い込み防止邪魔板１９を設けておくと
よい。該邪魔板１９は気流の方向に傾斜しているため気
泡が逆方向に流れることがなく、効率よく気泡を気泡排
出口１４より排出することができる。更にまた、分離槽
内の水位を一定に保つには、例えば調整槽を別途設け、
該槽とフィード供給口とをパイプ等によって連結してお
き、調整槽を上下することによって調節するとよい。

【００１０】実施例２本実施例の分離装置は、実施例１の分離装置において、
その分離槽の上面よりみた形状が、図３（ロ）に示され
るように、台形状であってかつその短辺側に気泡排出口
が配置される形状であるほかは実施例１と同じである。
図３（ロ）中、２１は分離槽、２３は水排出口、２４は
気泡排出口、２６は気泡分散槽、２７は親水性粒子及び
水受槽、２８は気泡及び疎水性粒子受槽をそれぞれ表
す。本分離装置は、実施例１の分離装置と比べて水排出
口の幅が気泡排出口の幅より長く、水流が水排出口に近
ずくにしたがって減速される。

【００１１】実施例３本実施例の分離装置は、実施例１の分離装置において、
その分離槽の上面よりみた形状が、図３（ハ）に示され
るように、台形状であってかつその短辺側に水排出口が
配置される形状であるほかは、実施例１と同じである。
図３（ハ）中、３１は分離槽、３３は水排出口、３４は
気泡排出口、３６は気泡分散槽、３７は親水性粒子及び
水受槽、３８は気泡及び疎水性粒子受槽をそれぞれ表
す。本分離装置は、実施例１の分離装置と比べて水排出
口の幅が気泡排出口の幅より短かく、水流が水排出口に
近づくにしたがって加速される。

【００１２】実施例４本実施例の分離装置は図４及び図３（ニ）を用いて説明
する。図４は本分離装置の縦断面図、図３（ニ）は本分
離装置の上面図である。図中、４１は分離槽、４２はフ
ィ−ド供給口、４３は水排出口、４４は気泡排出口、４
５は送風機、４６は気泡分散槽、４７は親水性粒子及び
水受槽、４８は気泡及び疎水性粒子受槽をそれぞれ表
す。比重１以下の親水性粒子と比重１以下の疎水性粒子
とを分離するための装置であって、上面より見た形状が
円形の分離槽４１と、分離槽４１の周縁部の下方に連通
して設けられていると共にフィード供給口４２を有する
環状の気泡分散槽４６と、分離槽４１の周端上部に設け
られた気泡排出口４４と、気泡排出口４４に向けて開口
する気泡及び疎水性粒子受槽４８と、分離槽４１の中心
部に気泡排出口４４の高さよりも低く位置する水排出口
４３と、水排出口４３に向けて開口する親水性粒子及び
水受槽４７と、分離槽４１の水排出口４３の上方に設け
られた送風機４５とを備えてなる親水性粒子と疎水性粒
子との分離装置である。本分離装置においては、筒状の
水排出口４３は気泡排出口４４よりも低く位置し、気泡
排出口より水が溢流するのを防止する。なお、いずれか
一方又は両方を可動式に高さ調節可能としておくのが好
ましい。本分離装置は次のようにして使用される。粒子
混合物、水、気泡及び界面活性剤等からなるフィード
は、その供給口４２より環状の気泡分散槽４６の下方部
に供給し、水排出口１３から排出させる。そうすると疎
水性粒子は気泡に吸着されて円形の分離槽４１の水面に
浮上し、疎水性粒子を含む気泡層が形成され、一方、親
水性粒子は、その比重が１以下であるため水面に浮上し
て気泡層の下に集積し、親水性粒子層を形成する。分離
槽４１の筒状の水排出口４３の上方に設けられた送風機
４５により、分離槽４１の中心部に強い気流を吹きつけ
ることによって周縁部に向けて放射状に送風し、該気流
により気泡層を気泡排出口４４から、必要に応じてかき
取り装置等を用いて気泡及び疎水性粒子受槽４８に排出
し、一方、親水性粒子は、筒状の水排出口４３より水と
共に受槽４７に排出する。受槽１８内の気泡及び疎水性
粒子は、その受槽１８の下部に設けられた取出口から連
続的に又は間欠的に取出し、疎水性粒子を回収する。一
方、受槽１７内の親水性粒子及び水は、その受槽１７の
下部に設けられた取出口から連続的又は間欠的に取出
し、親水性粒子を回収する。本分離装置においては、そ
の分離槽４１は、上面より見た形状が円形であることか
ら、筒状の水排出口４３の上端の周の長さに対する気泡
排出口４４の上端の周の長さの比は実施例１〜３等の上
面より見た形状が方形の分離装置に比べて比較的大とな
る。

【００１３】

【発明の効果】本発明の分離装置によれば、従来その分
離が困難であった、例えば廃棄プラスチックなどの比重
１以下の親水性粒子及び比重１以下の疎水性粒子とから
なる混合物のそれぞれの粒子群への分離が、効率的にし
かも簡易に行うことができる。本発明は、殊に廃棄物の
処理分野において極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】低比重粒子の分離方法の説明図である。

【図２】本発明の分離装置の実施例１の縦断面図であ
る。

【図３】本発明の分離装置の実施例１〜４の上面図であ
る。

【図４】本発明の分離装置の実施例４の縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１、１１、２１、３１、４１分離槽２、１２、４２フィード供給口３、１３、２３、３３、４３水排出口４、１４、２４、３４、４４気泡排出口５、１５、４５送風機１６、２６、３６、４６気泡分散槽１７、２７、３７、４７親水性粒子及び水受槽１８、２８、３８、４８気泡及び疎水性粒子受槽１９気泡迷い込み防止邪魔板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B03B 1/00 - 13/06 B03D 1/00 - 1/26

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】比重１以下の親水性粒子と比重１以下
の疎水性粒子とを分離するための装置であって、上面よ
り見た形状が方形の分離槽と、該分離槽の一端側の下方
に連通して設けられていると共にフィード供給口を有す
る気泡分散槽と、前記分離槽の一端上部に設けられてい
る気泡排出口と、該気泡排出口に向けて開口する気泡及
び疎水性粒子受槽と、前記分離槽の他端上部に気泡排出
口の高さよりも低く位置する水排出口と、該水排出口に
向けて開口する親水性粒子及び水受槽と、前記分離槽の
他端側の上方に設けられた送風機とを備えていることを
特徴とする親水性粒子と疎水性粒子の分離装置。
【請求項２】比重１以下の親水性粒子と比重１以下
の疎水性粒子とを分離するための装置であって、上面よ
り見た形状が円形の分離槽と、該分離槽の周縁部の下方
に連通して設けられていると共にフィード供給口を有す
る環状の気泡分散槽と、前記分離槽の周端上部に設けら
れた気泡排出口と、該気泡排出口に向けて開口する気泡
及び疎水性粒子受槽と、前記分離槽の中心部に気泡排出
口の高さよりも低く位置する水排出口と、該水排出口に
向けて開口する親水性粒子及び水受槽と、前記分離槽の
水排出口の上方に設けられた送風機とを備えていること
を特徴とする親水性粒子と疎水性粒子の分離装置。