JP4952945B2 - マイクロバブルによる活性炭の再生方法及びその装置 - Google Patents
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Description
本発明は、マイクロバブルの特性を利用して使用済み活性炭の吸着能力の回復を図るためのマイクロバブルによる活性炭の再生方法及びその装置に関する。
活性炭は、特定の物質を選択的に分離、除去、精製するなどの目的で吸着効率を高めるために化学的または物理的な処理を施した多孔質の炭素を主な成分とする物質である。
活性炭は、大部分を炭素のほか、酸素、水素、カルシウムなどからなる多孔質の物質であり、その微細な孔に多くの物質を吸着させる性質がある。表面が非極性の性質を持つため、水のような分子量の小さい極性分子は吸着しにくく、粒状の有機物を選択的に吸着しやすい。
活性炭は、大部分を炭素のほか、酸素、水素、カルシウムなどからなる多孔質の物質であり、その微細な孔に多くの物質を吸着させる性質がある。表面が非極性の性質を持つため、水のような分子量の小さい極性分子は吸着しにくく、粒状の有機物を選択的に吸着しやすい。
従来、ドライクリーニング溶剤は、高価なので活性炭入りフィルタを通して浄化して使用している（特許文献１を参照）。
従来の活性炭入りフィルタは、円筒状のフィルタ容器の中心に多孔管壁の出液管を挿通し、この出液管とフィルタ容器と間に活性炭を充填した構造で、前記フィルタ容器の外周はろ紙や金網などの濾過シートで構成されており、ドライクリーニング溶剤はフィルタ容器の濾過シートから入り出液管より出て、塵埃は濾過シートにより除去され、更に色(汚れ)が活性炭により濾過される。
従来の活性炭入りフィルタは、円筒状のフィルタ容器の中心に多孔管壁の出液管を挿通し、この出液管とフィルタ容器と間に活性炭を充填した構造で、前記フィルタ容器の外周はろ紙や金網などの濾過シートで構成されており、ドライクリーニング溶剤はフィルタ容器の濾過シートから入り出液管より出て、塵埃は濾過シートにより除去され、更に色(汚れ)が活性炭により濾過される。
５００〜６００回液を廻して洗濯すると、フィルタの表面に塵埃が溜まりフィルタの目詰まりを起こすと共に、色(汚れ)が活性炭により濾過されなくなるので、フィルタを新しいものに交換しなければならないが、フィルタは高価なものであり、わずか５００〜６００回で廃棄するのは経済的に大きな負担であった。
そこで、フィルタをモータにより軸回転させ、該フィルタの表面に付着したスラッジを、フィルタの外側に滞留している有機溶剤中に払い落とすものがある（特許文献２を参照）。
そこで、フィルタをモータにより軸回転させ、該フィルタの表面に付着したスラッジを、フィルタの外側に滞留している有機溶剤中に払い落とすものがある（特許文献２を参照）。
この公知技術は、ベースタンクから洗浄槽に送り込まれて衣類をドライクリーニングする有機溶剤を濾過し、蒸留するための濾過蒸留装置であって、中空部が形成された筒状の壁を有し、該筒状の壁をその表面から前記中空部に向けて、付着物を含む有機溶剤を通過させることにより、その壁の濾過作用によって、前記中空部から清浄な有機溶剤を取り出すフィルタと、前記フィルタを軸回転させ、該フィルタの表面に付着した付着物を、前記フィルタの外側に滞留している有機溶剤中に払い落とすフィルタ回転手段と、前記フィルタの下部に設けられ、自然落下してくる、払い落とされた前記付着物を含む有機溶剤を受け止め、一時的に貯留する貯留容器と、該貯留容器に設けられ、前記貯留容器内の上方部の有機溶剤と下方部の有機溶剤を分離して排出する分離手段と、分離された下方部の有機溶剤を蒸留する蒸留器とを備えた濾過蒸留装置である。
一般的に、活性炭の再生法は、活性炭に吸着している物質の脱着あるいは分解を行う。その際、例えば脱着操作は、圧力や温度・濃度などで活性炭の環境を変えることで実施するし、分解は高温分解や微生物分解、電気分解などの方法がある。
こうした従来の方法は、例えば温度環境では数百度など、いずれも大規模な処理装置や動力源を必要とするし、また、薬液による再生方法では、使用した薬液の排水処理等の問題も出てくる。
こうした従来の方法は、例えば温度環境では数百度など、いずれも大規模な処理装置や動力源を必要とするし、また、薬液による再生方法では、使用した薬液の排水処理等の問題も出てくる。
そのほかに、マイクロバブル発生方法及びその装置については、特許文献３により公知技術となっている。
上記公知技術は、液体中に配置した本体パイプ（９）内に気体供給管（２）を配置し、本体パイプ（９）内を流れる液体の流速によって本体パイプ（９）に発生する負圧を利用し、気体供給管（２）から気体を本体パイプ（９）内に導入し、本体パイプ（９）内で気体と液体を混合し、その後本体パイプ（９）内で下流側に配置したプレート（１１）に衝突させてマイクロバブルを発生させるものである。
登録実用新案第３０１５４６０号
特開２００７−２０３１７９号公報
特開２００５−３３４８６９号公報
上記公知技術は、液体中に配置した本体パイプ（９）内に気体供給管（２）を配置し、本体パイプ（９）内を流れる液体の流速によって本体パイプ（９）に発生する負圧を利用し、気体供給管（２）から気体を本体パイプ（９）内に導入し、本体パイプ（９）内で気体と液体を混合し、その後本体パイプ（９）内で下流側に配置したプレート（１１）に衝突させてマイクロバブルを発生させるものである。
本発明は、マイクロバブルの特性を利用して使用済み活性炭、主にドライクリーニング溶剤のフィルタに使用される活性炭の吸着能力の回復を図るためのマイクロバブルによる活性炭の再生方法及びその装置を提供することを目的とする。
マイクロバブルを含んだ水に活性炭を浸漬して洗浄することにより、発生したマイクロバブルが活性炭の微細な孔に浸透し脂肪の粒子や色素を除去することができ、活性炭を再生することができる。
マイクロバブルによる活性炭再生では、活性炭に極力均一にマイクロバブルをあてる必要がある。マイクロバブル発生装置の数を増やして再生する方法もあるが、本発明のように装置の数を増やさなくても旋回流を使用することで効果的にマイクロバブルをあてることができる。
マイクロバブルによる活性炭再生では、活性炭に極力均一にマイクロバブルをあてる必要がある。マイクロバブル発生装置の数を増やして再生する方法もあるが、本発明のように装置の数を増やさなくても旋回流を使用することで効果的にマイクロバブルをあてることができる。
本発明のマイクロバブルによる活性炭の再生方法は、マイクロバブルを含んだ水に旋回流を与え、活性炭を洗浄処理するものである。
本発明のマイクロバブルによる活性炭の再生方法は、マイクロバブルを含んだ水に旋回流を与え、活性炭をフィルタ容器に入れたままの状態で洗浄処理するものである。
本発明のマイクロバブルによる活性炭の再生方法は、マイクロバブルを含んだ水に旋回流を与え、活性炭をフィルタ容器に入れたままの状態で洗浄処理するものである。
本発明のマイクロバブルによる活性炭の再生装置は、活性炭を入れたフィルタ容器を収容する垂直円筒状の洗浄処理槽と、該洗浄処理槽中にフィルタ容器を中空状に支持する支持部材と、前記洗浄処理槽中の貯留水を循環させるポンプと、該ポンプからの循環水とエアーとを混合して微細気泡を発生させるマイクロバブル発生装置を備えるものである。
前記マイクロバブル発生装置は、円筒体の本体パイプと、該本体パイプの円周側壁に連通した気体供給管と、該気体供給管よりも下流側で前記本体パイプの円周側壁に形成したスリット状の開口部と、前記開口部よりもさらに下流側に配置した衝突壁と、前記衝突壁の反対側の前記本体パイプ端面に連通した本体パイプ内に液体を吐出する液体吐出口とを備えているものである。
さらに、前記マイクロバブル発生装置は、前記洗浄処理槽の貯留水に旋回流を与えるように微細気泡の吹き出し方向を前記洗浄処理槽の円周方向に設定するものである。
前記マイクロバブル発生装置は、円筒体の本体パイプと、該本体パイプの円周側壁に連通した気体供給管と、該気体供給管よりも下流側で前記本体パイプの円周側壁に形成したスリット状の開口部と、前記開口部よりもさらに下流側に配置した衝突壁と、前記衝突壁の反対側の前記本体パイプ端面に連通した本体パイプ内に液体を吐出する液体吐出口とを備えているものである。
さらに、前記マイクロバブル発生装置は、前記洗浄処理槽の貯留水に旋回流を与えるように微細気泡の吹き出し方向を前記洗浄処理槽の円周方向に設定するものである。
本発明のマイクロバブルによる活性炭の再生方法は、活性炭をハードケースに入れたままの状態で、活性炭の再生を可能にできる効果がある。
本発明のマイクロバブルによる活性炭の再生装置は、マイクロバブルを含んだ水流に旋回を与えるため、ハードケース内の活性炭にマイクロバブルを効率よく当てることができる効果がある。
本発明のマイクロバブルによる活性炭の再生装置は、マイクロバブル発生装置に空気を自吸させるだけで、発生したマイクロバブルによる活性炭に吸着している物質の分離・除去を可能にする効果がある。
本発明のマイクロバブルによる活性炭の再生装置は、マイクロバブルを含んだ水流に旋回を与えるため、ハードケース内の活性炭にマイクロバブルを効率よく当てることができる効果がある。
本発明のマイクロバブルによる活性炭の再生装置は、マイクロバブル発生装置に空気を自吸させるだけで、発生したマイクロバブルによる活性炭に吸着している物質の分離・除去を可能にする効果がある。
本発明のマイクロバブルによる活性炭の再生装置の一実施例を添付図面に基づいて、以下に説明する。
図１に、本発明のマイクロバブルによる活性炭の再生装置の概念図を示す。
本発明のマイクロバブルによる活性炭の再生装置は、水６を充填して活性炭入りフィルタ容器１を収容する円筒状の洗浄処理槽２と、該洗浄処理槽２中にフィルタ容器１を中空状に支持する支持部材３と、前記洗浄処理槽２中の貯留水６を循環させる循環ポンプ４と、該循環ポンプ４からの循環水とエアーとを混合して微細気泡を発生させるマイクロバブル発生装置５を備える。
図１に、本発明のマイクロバブルによる活性炭の再生装置の概念図を示す。
本発明のマイクロバブルによる活性炭の再生装置は、水６を充填して活性炭入りフィルタ容器１を収容する円筒状の洗浄処理槽２と、該洗浄処理槽２中にフィルタ容器１を中空状に支持する支持部材３と、前記洗浄処理槽２中の貯留水６を循環させる循環ポンプ４と、該循環ポンプ４からの循環水とエアーとを混合して微細気泡を発生させるマイクロバブル発生装置５を備える。
図２に示すように、前記マイクロバブル発生装置５は、円筒体の本体パイプ７と、該本体パイプ７の円周側壁に連通した気体供給管８と、該気体供給管８よりも下流側で前記本体パイプ７の円周側壁に形成したスリット状の開口部９と、前記開口部９よりもさらに下流側に配置した衝突壁１０と、前記衝突壁１０の反対側の前記本体パイプ端面に連通した本体パイプ７内に液体を吐出する液体吐出口１１とを備えているものである。
前記マイクロバブル発生装置５は、本体パイプ７内を流れる液体の流速によって本体パイプ７に発生する負圧を利用し、気体供給管８から気体を本体パイプ７内に導入し、本体パイプ７内で気体と液体を混合し、その後本体パイプ７内で下流側に配置した衝突壁１０に衝突させてマイクロバブルを発生させるものである。
前記マイクロバブル発生装置５は、前記洗浄処理槽２の貯留水６に旋回流を与えるように微細気泡の吹き出し方向を前記洗浄処理槽２の円周方向に設定する。
前記マイクロバブル発生装置５は、本体パイプ７内を流れる液体の流速によって本体パイプ７に発生する負圧を利用し、気体供給管８から気体を本体パイプ７内に導入し、本体パイプ７内で気体と液体を混合し、その後本体パイプ７内で下流側に配置した衝突壁１０に衝突させてマイクロバブルを発生させるものである。
前記マイクロバブル発生装置５は、前記洗浄処理槽２の貯留水６に旋回流を与えるように微細気泡の吹き出し方向を前記洗浄処理槽２の円周方向に設定する。
図３に、従来のドライクリーニング装置の概念図を示す。
従来のドライクリーニング装置は、衣類を有機溶剤で洗浄する洗浄槽１２と、該洗浄槽１２からの有機溶剤を蓄えるベースタンク１３と、前記洗浄槽１２に前記ベースタンク１３から有機溶剤を濾過するフィルタ装置１４を備える。
有機溶剤は、ポンプ１５により前記ベースタンク１３から前記フィルタ装置１４に送られ、前記フィルタ装置１４で濾過されて前記洗浄槽１２へ送られる。
前記フィルタ装置１４は、図示しないが円筒状のフィルタ容器の中心に多孔管壁の出液管を挿通し、この出液管とフィルタ容器と間に活性炭を充填した構造で、前記フィルタ容器の外周はろ紙や金網などの濾過シートで構成されており、ドライクリーニング溶剤はフィルタ容器の濾過シートから入り出液管より出て、濾過シートにより有機溶剤中のスラッジ(塵埃その他の汚れ成分)を除去し、活性炭により脂肪の粒子や色素が除去される。
従来のドライクリーニング装置は、衣類を有機溶剤で洗浄する洗浄槽１２と、該洗浄槽１２からの有機溶剤を蓄えるベースタンク１３と、前記洗浄槽１２に前記ベースタンク１３から有機溶剤を濾過するフィルタ装置１４を備える。
有機溶剤は、ポンプ１５により前記ベースタンク１３から前記フィルタ装置１４に送られ、前記フィルタ装置１４で濾過されて前記洗浄槽１２へ送られる。
前記フィルタ装置１４は、図示しないが円筒状のフィルタ容器の中心に多孔管壁の出液管を挿通し、この出液管とフィルタ容器と間に活性炭を充填した構造で、前記フィルタ容器の外周はろ紙や金網などの濾過シートで構成されており、ドライクリーニング溶剤はフィルタ容器の濾過シートから入り出液管より出て、濾過シートにより有機溶剤中のスラッジ(塵埃その他の汚れ成分)を除去し、活性炭により脂肪の粒子や色素が除去される。
次に、本発明のマイクロバブルによる活性炭の再生装置の操作動作を図面に基づいて説明する。
ドライクリーニング装置の使用済みフィルタ装置１４からフィルタ容器１を取り出し、図１に示すように、該フィルタ容器１を洗浄処理槽２中に中空状に保持させた状態に保ち、循環ポンプ４を作動させて水６を循環させると共に、マイクロバブル発生装置５を作動させて微細気泡を発生させる。
発生した微細気泡は、フィルタ容器１の外周(濾過シート)から内部(活性炭)へ浸透し内周(出液管側)へ出て、循環しながら濾過シートからスラッジ(塵埃その他の汚れ成分)や活性炭から脂肪の粒子や色素を除去する。
活性炭を再生する場合、一旦取り除かれたカスが活性炭に再付着することを防ぐ必要があり、そのために、カスをマイクロバブル発生装置への循環ポンプが吸わないようにする必要がある。
カスを分離するためには、ポンプ上流側でフィルタの取り付けが一番単純であるが、フィルタの目詰まり・交換等の必要が出てくる可能性がある。
ドライクリーニング装置の使用済みフィルタ装置１４からフィルタ容器１を取り出し、図１に示すように、該フィルタ容器１を洗浄処理槽２中に中空状に保持させた状態に保ち、循環ポンプ４を作動させて水６を循環させると共に、マイクロバブル発生装置５を作動させて微細気泡を発生させる。
発生した微細気泡は、フィルタ容器１の外周(濾過シート)から内部(活性炭)へ浸透し内周(出液管側)へ出て、循環しながら濾過シートからスラッジ(塵埃その他の汚れ成分)や活性炭から脂肪の粒子や色素を除去する。
活性炭を再生する場合、一旦取り除かれたカスが活性炭に再付着することを防ぐ必要があり、そのために、カスをマイクロバブル発生装置への循環ポンプが吸わないようにする必要がある。
カスを分離するためには、ポンプ上流側でフィルタの取り付けが一番単純であるが、フィルタの目詰まり・交換等の必要が出てくる可能性がある。
本発明では、図１に示すように、（１）カスは比重の関係で再生槽の底に沈むので、上部からポンプで循環させているが、（２）旋回流により遠心力でのカスを外側に集める効果を与えているので、中央付近からポンプで循環することも可能である。
この場合の吸い込みは上部からでも下部からでも良い。もちろん（１）（２）のことは、単独でも効果はあるが、より効果的な方法としては上部の中央付近で循環ポンプの吸い込みを行うのが好ましい、このような配慮をすることにより、カスを吸い込むことはないので、フィルタレスでも問題ない。
この場合の吸い込みは上部からでも下部からでも良い。もちろん（１）（２）のことは、単独でも効果はあるが、より効果的な方法としては上部の中央付近で循環ポンプの吸い込みを行うのが好ましい、このような配慮をすることにより、カスを吸い込むことはないので、フィルタレスでも問題ない。
(実験例１)
図１のマイクロバブルによる活性炭の再生装置を使用して、マイクロバブル発生装置をＳＦ６０型、マイクロバブルで処理する時間を６０分で行った。
その後、再生後の活性炭を使用し、図４に示す濾過装置を使用して使用済み有機溶剤を濾過させたところ、図５に示すように濾過後の有機溶剤の透明度が増した。
図１のマイクロバブルによる活性炭の再生装置を使用して、マイクロバブル発生装置をＳＦ６０型、マイクロバブルで処理する時間を６０分で行った。
その後、再生後の活性炭を使用し、図４に示す濾過装置を使用して使用済み有機溶剤を濾過させたところ、図５に示すように濾過後の有機溶剤の透明度が増した。
(実験例２)
同様に、水のｐＨを変化させて、マイクロバブル発生装置をＳＦ６０型、マイクロバブルで処理する時間を６０分で行った。
図６に示すように、ゼータ電位がｐＨ３の場合、ζ＝-11.76ｍＶ、ｐＨ７の場合、ζ＝-77.19ｍＶ、ｐＨ１１の場合、ζ＝-95.48ｍＶとなる。
また、図７に示す照度測定装置により、無次元照度Ｉ＝ＩＡ／ＩＯ（ＩＡ：濾過後の溶剤の照度、ＩＯ：新品溶剤の照度）がｐＨ３の場合、Ｉ＝0.123、ｐＨ７の場合、Ｉ＝0.361、ｐＨ１１の場合、Ｉ＝0.421となる。なお、活性炭自体のススがろ過後の液には残り、照度を測定する際、ボトルを振り混ぜて測定しているので、照度が低くなっている（新品の活性炭を用いてろ過しても、同様に活性炭自体のススが混ざるので、振り混ぜて測定するとその値Ｉは約0.5くらいである。）上澄み液のみで測定すれば、Ｉは0.8くらいまで回復している。
なお、図７における１６は溶剤、１７はLEDライト、１８は照度計である。
同様に、水のｐＨを変化させて、マイクロバブル発生装置をＳＦ６０型、マイクロバブルで処理する時間を６０分で行った。
図６に示すように、ゼータ電位がｐＨ３の場合、ζ＝-11.76ｍＶ、ｐＨ７の場合、ζ＝-77.19ｍＶ、ｐＨ１１の場合、ζ＝-95.48ｍＶとなる。
また、図７に示す照度測定装置により、無次元照度Ｉ＝ＩＡ／ＩＯ（ＩＡ：濾過後の溶剤の照度、ＩＯ：新品溶剤の照度）がｐＨ３の場合、Ｉ＝0.123、ｐＨ７の場合、Ｉ＝0.361、ｐＨ１１の場合、Ｉ＝0.421となる。なお、活性炭自体のススがろ過後の液には残り、照度を測定する際、ボトルを振り混ぜて測定しているので、照度が低くなっている（新品の活性炭を用いてろ過しても、同様に活性炭自体のススが混ざるので、振り混ぜて測定するとその値Ｉは約0.5くらいである。）上澄み液のみで測定すれば、Ｉは0.8くらいまで回復している。
なお、図７における１６は溶剤、１７はLEDライト、１８は照度計である。
（実験例３）
次に、マイクロバブル発生装置を変えて、マイクロバブル発生装置をＳＦ３０型、ＳＦ６０型、マイクロバブルで処理する時間を６０分で行った。
図８に示すように、ＳＦ３０型よりＳＦ６０型の方が、３０、６０、９０、１２０分後の透明度が増す。この理由は必ずしも定かではないが、ＳＦ３０型に比べＳＦ６０型の方が電位が高く、平均気泡径も小さいので、このことが再生効果に影響するものと考えられる。
次に、マイクロバブル発生装置を変えて、マイクロバブル発生装置をＳＦ３０型、ＳＦ６０型、マイクロバブルで処理する時間を６０分で行った。
図８に示すように、ＳＦ３０型よりＳＦ６０型の方が、３０、６０、９０、１２０分後の透明度が増す。この理由は必ずしも定かではないが、ＳＦ３０型に比べＳＦ６０型の方が電位が高く、平均気泡径も小さいので、このことが再生効果に影響するものと考えられる。
（実験例４）
さらに、水道水を新品活性炭、再生活性炭で濾過し、濾過後のｐＨを測定した。
活性炭でろ過した後の水のｐＨが変化するのは好ましくない。一方本発生装置でのマイクロバブルには水のｐＨを中性に近づける効果があることが確認されている。
図９に示すように、新品活性炭でろ過した場合はろ過回数が多くなるにつれて急速にｐＨが低下するのに対し、このマイクロバブルを使用して再生した再生活性炭でろ過した水のｐＨはろ過回数が多くなるにつれても変化割合を抑えることが可能となった。
さらに、水道水を新品活性炭、再生活性炭で濾過し、濾過後のｐＨを測定した。
活性炭でろ過した後の水のｐＨが変化するのは好ましくない。一方本発生装置でのマイクロバブルには水のｐＨを中性に近づける効果があることが確認されている。
図９に示すように、新品活性炭でろ過した場合はろ過回数が多くなるにつれて急速にｐＨが低下するのに対し、このマイクロバブルを使用して再生した再生活性炭でろ過した水のｐＨはろ過回数が多くなるにつれても変化割合を抑えることが可能となった。
１ フィルタ容器
２ 洗浄処理槽
３ 支持部材
４ 循環ポンプ
５ マイクロバブル発生装置
６ 水
７ 本体パイプ
８ 気体供給管
９ 開口部
１０ 衝突壁
１１ 液体吐出口
１２ 洗浄槽
１３ ベースタンク
１４ フィルタ装置
１５ ポンプ
１６ 溶剤
１７ LEDライト
１８ 照度計
２ 洗浄処理槽
３ 支持部材
４ 循環ポンプ
５ マイクロバブル発生装置
６ 水
７ 本体パイプ
８ 気体供給管
９ 開口部
１０ 衝突壁
１１ 液体吐出口
１２ 洗浄槽
１３ ベースタンク
１４ フィルタ装置
１５ ポンプ
１６ 溶剤
１７ LEDライト
１８ 照度計
Claims (3)
- マイクロバブルを含んだ水に活性炭を浸漬して洗浄処理する活性炭の再生方法において、ｐＨ７以上の条件下に洗浄処理を行い、かつ、マイクロバブルの発生装置として、円筒体の本体パイプと、該本体パイプの円周側壁に連通した気体供給管と、該気体供給管よりも下流側で前記本体パイプの円周側壁に形成したスリット状の開口部と、前記開口部よりもさらに下流側に配置した衝突壁と、前記衝突壁の反対側の前記本体パイプ端面に連通した本体パイプ内に液体を吐出する液体吐出口とを備えたマイクロバブル発生装置を使用することを特徴とする、マイクロバブルによる活性炭の再生方法。
- マイクロバブルを含んだ水に旋回流を与え、活性炭を洗浄処理することを特徴とする、請求項１に記載のマイクロバブルによる活性炭の再生方法。
- 活性炭を洗浄処理することによって活性炭の電位を回復させることを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロバブルによる活性炭の再生方法。
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