JP6705112B2 - Demulsification apparatus and demulsification method - Google Patents

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Description

本発明は、解乳化装置及び解乳化方法に関する。 The present invention relates to a demulsifying apparatus and a demulsifying method.

近年、連続相となる液体の中に微小液滴(分散相)が分散しているエマルションが様々な分野で利用されている。例えば、工業用化学薬品、化粧品、食品添加物、医薬材料などとしてエマルションは利用されている。エマルションの基本成分は水・油・界面活性剤であるが、実際に利用されているエマルションは複雑な多成分系である。また、エマルションは、通常、分散相が油相である水中油型エマルション(O/Wエマルション)と、分散相が水相である油中水型エマルション(W/Oエマルション)とに分類される。
一方、食品、農薬、薬剤、塗料、インク、接着剤などの製造工程で排出される廃水、製造装置の洗浄で排出される洗浄廃水、切削油などを用いて金属加工することにより生じる廃水などがエマルションとなっている場合がある。エマルションは安定であるため、廃水を水分と油分とに自然分離することは難しく、その多くが産業廃棄物として焼却処理されている。そこでエマルションを解乳化し水と油に分離することにより、廃液処理費用の削減すること、廃液を再利用することなどが望まれている。なお、解乳化とは、エマルションとして安定している系を積極的に破壊して相分離系へ移行させるプロセスをいう。
解乳化方法としては、遠心力・せん断力をエマルションに付与する方法、エマルションに電場を印加する方法(例えば、特許文献1参照)、酸性物質又は塩基性物質をエマルションに添加する方法、凝集剤をエマルションに添加する方法などが挙げられる。
エマルションに電場を印加する方法は、エマルションを連続的に解乳化することができること、凝集剤を必要としないこと、分離した液の品質が落ちにくいことなどの利点がある。
In recent years, emulsions in which fine droplets (dispersed phase) are dispersed in a liquid serving as a continuous phase have been used in various fields. For example, emulsions are used as industrial chemicals, cosmetics, food additives, pharmaceutical materials and the like. The basic components of the emulsion are water, oil and surfactant, but the emulsion actually used is a complex multi-component system. Emulsions are generally classified into oil-in-water emulsions (O/W emulsions) whose dispersed phase is an oil phase, and water-in-oil emulsions (W/O emulsions) whose dispersed phase is an aqueous phase.
On the other hand, waste water discharged in the manufacturing process of foods, agricultural chemicals, chemicals, paints, inks, adhesives, etc., cleaning waste water discharged in the cleaning of manufacturing equipment, waste water generated by metal processing using cutting oil, etc. It may be an emulsion. Since emulsions are stable, it is difficult to naturally separate waste water into water and oil, and most of them are incinerated as industrial waste. Therefore, it is desired to reduce the waste liquid treatment cost and reuse the waste liquid by demulsifying the emulsion and separating it into water and oil. In addition, demulsification refers to a process in which a system that is stable as an emulsion is actively destroyed and transferred to a phase separation system.
As the demulsification method, a method of applying centrifugal force/shearing force to the emulsion, a method of applying an electric field to the emulsion (see, for example, Patent Document 1), a method of adding an acidic substance or a basic substance to the emulsion, and a coagulant are used. The method of adding to an emulsion is mentioned.
The method of applying an electric field to the emulsion has the advantages that the emulsion can be continuously demulsified, that no coagulant is required, and that the quality of the separated liquid does not easily deteriorate.

特開2014−147913号公報JP, 2014-147913, A

上記のようなエマルションに電場を印加する解乳化方法について、本発明者はさらに詳しく検討した結果、油の含有量が多いW/Oエマルションの解乳化には有効であるが、油の含有量が少ないO/Wエマルションの解乳化にはあまり有効でないことを見出した。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、油の含有量が少ないO/Wエマルションを解乳化するのに適した解乳化装置及び解乳化方法を提供する。
Regarding the demulsification method of applying an electric field to the emulsion as described above, the present inventor has studied in more detail, and is effective for demulsification of a W/O emulsion having a large content of oil, but the content of oil is It was found that it was not very effective in demulsifying small O/W emulsions.
The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a demulsifying apparatus and a demulsifying method suitable for demulsifying an O/W emulsion having a low oil content.

本発明は、エマルションの流れと有機溶剤の流れとを合流させスラグ流、平行二相流又はこれらの流れの混合流を形成する合流部と、第1電極と第2電極とを有する電極対と、前記電極対に挟まれかつ前記スラグ流、前記平行二相流又は前記混合流が流れる細長い流路と、前記電極対に電圧を印加する電源回路とを備えることを特徴とする解乳化装置を提供する。
また、本発明は、エマルション相と有機溶剤相からなるスラグ流、平行二相流又はこれらの流れの混合流に交流電場を印加する工程を含む解乳化方法を提供する。
なお、スラグ流とは細長い流路をエマルション相と有機溶剤相とが交互に流れる流れであり、平行二相流とは細長い流路をエマルション相と有機溶剤相とが平行に流れる流れである。混合流とは、スラグ流と平行二相流とが混ざり合った流れである。
The present invention provides a slug flow, a parallel two-phase flow or a merging portion that forms a mixed flow of these flows by merging a flow of an emulsion and a flow of an organic solvent, and an electrode pair having a first electrode and a second electrode. A slender flow path sandwiched between the electrode pair and in which the parallel two-phase flow or the mixed flow flows, and a power supply circuit for applying a voltage to the electrode pair, provide.
The present invention also provides a demulsification method including a step of applying an alternating electric field to a slag flow consisting of an emulsion phase and an organic solvent phase, a parallel two-phase flow or a mixed flow of these flows.
The slag flow is a flow in which the emulsion phase and the organic solvent phase alternately flow in the elongated flow path, and the parallel two-phase flow is a flow in which the emulsion phase and the organic solvent phase flow in the elongated flow path in parallel. The mixed flow is a flow in which the slag flow and the parallel two-phase flow are mixed.

本発明の解乳化装置は、エマルションの流れと有機溶剤の流れとを合流させスラグ流、平行二相流又はこれらの流れの混合流を形成する合流部と、前記スラグ流、前記平行二相流又は前記混合流が流れる細長い流路とを備えるため、被処理液体であるエマルションを有機溶剤と共にスラグ流、平行二相流又は混合流として細長い流路に流すことができる。
本発明の解乳化装置は、第1電極と第2電極とを有する電極対と、前記電極対に電圧を印加する電源回路とを備えるため、電源回路により電極対間に交流電圧を印加することができ、第1電極と第2電極との間に交流電場を発生させることができる。
前記細長い流路は前記電極対に挟まれるため、細長い流路を流れるエマルション相と有機溶剤相とからなるスラグ流、平行二相流又は混合流に電極対により交流電場を長時間印加することができる。このことにより、エマルションを解乳化することができる。このことは、本発明者が行った実験により実証された。
解乳化のメカニズムは明らかではないが、次のように考えられる。交流電場により微小空間のエマルション相に循環流が生じ、この循環流によりエマルション相に含まれる油相が有機溶剤相に合一化されると考えられる。このため、エマルション相に含まれる水相と油相とが分離し、エマルションが解乳化されると考えられる。
The demulsifier of the present invention is a slug flow that joins a flow of an emulsion and a flow of an organic solvent, a parallel two-phase flow or a merging portion that forms a mixed flow of these flows, the slag flow, and the parallel two-phase flow. Alternatively, since the slender flow path through which the mixed flow flows is provided, the emulsion as the liquid to be treated can be flown together with the organic solvent in the slender flow path as a slag flow, a parallel two-phase flow or a mixed flow.
Since the demulsification apparatus of the present invention includes an electrode pair having a first electrode and a second electrode and a power supply circuit that applies a voltage to the electrode pair, the AC voltage is applied between the electrode pair by the power supply circuit. Therefore, an AC electric field can be generated between the first electrode and the second electrode.
Since the elongated channel is sandwiched by the electrode pair, it is possible to apply an AC electric field to the slug flow, the parallel two-phase flow or the mixed flow consisting of the emulsion phase and the organic solvent phase flowing through the elongated channel by the electrode pair for a long time. it can. This allows the emulsion to be demulsified. This was proved by the experiment conducted by the present inventor.
The mechanism of demulsification is not clear, but it is considered as follows. It is considered that a circulating flow is generated in the emulsion phase in the minute space by the alternating electric field and the oil phase contained in the emulsion phase is united with the organic solvent phase by this circulating flow. Therefore, it is considered that the water phase and the oil phase contained in the emulsion phase are separated and the emulsion is demulsified.

本発明の一実施形態の解乳化装置の概略構成図である。It is a schematic structure figure of the demulsification device of one embodiment of the present invention. 図1の破線A−Aにおける電場形成部の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the electric field formation part in dashed line AA of FIG. 図2の破線B−Bにおける電場形成部の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the electric field formation part in dashed line BB of FIG. 本発明の一実施形態の解乳化装置の概念図である。It is a conceptual diagram of the demulsification apparatus of one Embodiment of this invention. (a)はスラグ流におけるエマルション相の解乳化の概念図であり、(b)は平行二相流におけるエマルションの解乳化の概念図である。(A) is a conceptual diagram of demulsification of an emulsion phase in a slag flow, and (b) is a conceptual diagram of demulsification of an emulsion in a parallel two-phase flow. (a)は、解乳化に成功した試料のメスシリンダーに回収した液体の写真であり、(b)は解乳化に失敗した試料のメスシリンダーに回収した液体の写真である。(A) is a photograph of the liquid collected in the graduated cylinder of the sample that was successfully demulsified, and (b) is a photograph of the liquid collected in the graduated cylinder of the sample that was not successfully demulsified. 解乳化実験2の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the demulsification experiment 2.

本発明の解乳化装置は、エマルションの流れと有機溶剤の流れとを合流させスラグ流、平行二相流又はこれらの流れの混合流を形成する合流部と、第1電極と第2電極とを有する電極対と、前記電極対に挟まれかつ前記スラグ流、前記平行二相流又は前記混合流が流れる細長い流路と、前記電極対に電圧を印加する電源回路とを備えることを特徴とする。
本発明の解乳化方法は、エマルション相と有機溶剤相からなるスラグ流、平行二相流又はこれらの流れの混合流に交流電場を印加する工程を含むことを特徴とする。
The demulsifier of the present invention includes a slug flow, a two-phase parallel flow or a merging portion that forms a mixed flow of these flows by combining the flow of the emulsion and the flow of the organic solvent, and the first electrode and the second electrode. An electrode pair having the same, an elongated channel sandwiched between the electrode pair and through which the slug flow, the parallel two-phase flow or the mixed flow flows, and a power supply circuit for applying a voltage to the electrode pair. ..
The demulsification method of the present invention is characterized by including a step of applying an AC electric field to a slag flow consisting of an emulsion phase and an organic solvent phase, a parallel two-phase flow or a mixed flow of these flows.

本発明の解乳化装置に含まれる合流部は、水中油型エマルションの流れと有機溶剤の流れとを合流させスラグ流、平行二相流又は混合流を形成するように設けられたことが好ましい。このことにより、本発明の解乳化装置により水中油型エマルションを解乳化することができる。
本発明の解乳化装置に含まれる細長い流路は、絶縁性の流路部材により形成されたことが好ましい。このことにより、細長い流路を流れるスラグ流、平行二相流又は混合流に大きな電場を印加することができ、エマルションを効率よく解乳化することができる。
It is preferable that the merging section included in the demulsifier of the present invention is provided so as to merge the flow of the oil-in-water emulsion and the flow of the organic solvent to form a slag flow, a parallel two-phase flow or a mixed flow. As a result, the oil-in-water emulsion can be demulsified by the demulsifying apparatus of the present invention.
The elongated flow path included in the demulsifier of the present invention is preferably formed by an insulating flow path member. As a result, a large electric field can be applied to the slag flow, the parallel two-phase flow, or the mixed flow flowing in the elongated channel, and the emulsion can be efficiently demulsified.

本発明の解乳化装置は、前記細長い流路を流れた液体が流入する貯留槽を備えることが好ましい。このことにより、電場処理により解乳化された液体を貯留槽において水層と油層とに分離することができ、エマルションを水と油に分離して処理することが可能になる。
本発明の解乳化装置は、エマルションに添加剤を加える添加部を備えることが好ましい。エマルションに添加剤を加えることにより、解乳化することが難しいエマルションを解乳化しやすいエマルションに改質することが可能になる。
The demulsifier of the present invention preferably comprises a storage tank into which the liquid flowing through the elongated channel flows. As a result, the liquid demulsified by the electric field treatment can be separated into the water layer and the oil layer in the storage tank, and the emulsion can be separated into water and oil for processing.
The demulsifying apparatus of the present invention preferably includes an addition unit that adds an additive to the emulsion. By adding an additive to the emulsion, it becomes possible to modify an emulsion that is difficult to demulsify into an emulsion that is easy to demulsify.

本発明の解乳化方法は、エマルションの流れと有機溶剤の流れとを合流させ前記スラグ流、前記平行二相流又は前記混合流を形成する工程を含むことが好ましい。このことにより、電場処理の対象となるスラグ流、平行二相流又は混合流を形成することができる。
本発明の解乳化方法は、水中油型エマルション相と有機溶剤相からなるスラグ流、平行二相流又は混合流に交流電場を印加する工程を含むことが好ましい。このことにより、水中油型エマルションを解乳化することができる。
本発明の解乳化方法は、交流電場印加後の前記スラグ流、前記平行二相流又は前記混合流を貯留槽に流入させる工程をさらに含むことが好ましい。このことにより、電場処理により解乳化された液体を水層と油層とに分離することができ、エマルションを水と油に分離して処理することが可能になる。
The demulsification method of the present invention preferably includes a step of combining the emulsion flow and the organic solvent flow to form the slag flow, the parallel two-phase flow, or the mixed flow. As a result, a slug flow, a parallel two-phase flow or a mixed flow that is the target of the electric field treatment can be formed.
The demulsification method of the present invention preferably includes a step of applying an alternating electric field to a slag flow, a parallel two-phase flow or a mixed flow composed of an oil-in-water emulsion phase and an organic solvent phase. This allows the oil-in-water emulsion to be demulsified.
The demulsification method of the present invention preferably further comprises a step of causing the slag flow, the parallel two-phase flow or the mixed flow after application of an alternating electric field to flow into a storage tank. As a result, the liquid demulsified by the electric field treatment can be separated into a water layer and an oil layer, and the emulsion can be separated into water and oil for processing.

以下、図面を用いて本発明の一実施形態を説明する。図面や以下の記述中で示す構成は、例示であって、本発明の範囲は、図面や以下の記述中で示すものに限定されない。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The configurations shown in the drawings and the following description are examples, and the scope of the present invention is not limited to those shown in the drawings and the following description.

図1は本実施形態の解乳化装置の概略構成図であり、図2は図1の破線A−Aにおける電場形成部の概略断面図であり、図3は図2の破線B−Bにおける電場形成部の概略断面図である。図4は、本実施形態の解乳化装置の概念図であり、図5(a)はスラグ流におけるエマルション相の解乳化の概念図であり、図5(b)は平行二相流におけるエマルションの解乳化の概念図である。 1 is a schematic configuration diagram of the demulsifier of the present embodiment, FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an electric field forming portion taken along the broken line AA in FIG. 1, and FIG. It is a schematic sectional drawing of a formation part. FIG. 4 is a conceptual diagram of the demulsifier of the present embodiment, FIG. 5(a) is a conceptual diagram of demulsifying an emulsion phase in a slag flow, and FIG. 5(b) is a conceptual diagram of emulsion in a parallel two-phase flow. It is a conceptual diagram of demulsification.

本実施形態の解乳化装置30は、エマルション12の流れと有機溶剤22の流れとを合流させスラグ流33、平行二相流34又はこれらの流れの混合流を形成する合流部7と、第1電極1と第2電極2とを有する電極対4と、電極対4に挟まれかつスラグ流33、平行二相流34又は混合流が流れる細長い流路6と、電極対4に電圧を印加する電源回路10とを備えることを特徴とする。
本実施形態の解乳化方法は、エマルション相13と有機溶剤相23からなるスラグ流33、平行二相流34又はこれらの流れの混合流に交流電場を印加する工程を含むことを特徴とする。
以下、本実施形態の解乳化装置及び解乳化方法について説明する。
The demulsifier 30 of the present embodiment includes a merging unit 7 that merges the flow of the emulsion 12 and the flow of the organic solvent 22 to form a slag flow 33, a parallel two-phase flow 34, or a mixed flow of these flows; An electrode pair 4 having an electrode 1 and a second electrode 2, an elongated channel 6 sandwiched between the electrode pair 4 and in which a slug flow 33, a parallel two-phase flow 34 or a mixed flow flows, and a voltage is applied to the electrode pair 4. And a power supply circuit 10.
The demulsification method of the present embodiment is characterized by including a step of applying an AC electric field to the slag flow 33 composed of the emulsion phase 13 and the organic solvent phase 23, the parallel two-phase flow 34, or a mixed flow of these flows.
Hereinafter, the demulsifying apparatus and the demulsifying method of this embodiment will be described.

1.スラグ流又は平行二相流の形成
本実施形態の解乳化装置30及び解乳化方法による解乳化の被処理液は、エマルション12である。被処理液は、水中油型エマルションであってもよく、油中水型エマルションであってもよい。水中油型エマルションは、連続相である水相31中に分散相である油相32が分散したエマルションである。油中水型エマルションは、連続相である油相32中に分散相である水相31が分散したエマルションである。
エマルション12は、例えば、食品、農薬、薬剤、塗料、インク、接着剤などの製造工程で排出される廃水、製造装置の洗浄で排出される洗浄廃水、切削油などを用いて金属加工することにより生じる廃水などである。また、エマルション12は、水に可溶な塩化物を含んでもよい。
1. Formation of Slag Flow or Parallel Two-Phase Flow The liquid to be treated for demulsification by the demulsification device 30 and the demulsification method of this embodiment is an emulsion 12. The liquid to be treated may be an oil-in-water emulsion or a water-in-oil emulsion. The oil-in-water emulsion is an emulsion in which an oil phase 32 which is a dispersed phase is dispersed in an aqueous phase 31 which is a continuous phase. The water-in-oil emulsion is an emulsion in which an aqueous phase 31 which is a dispersed phase is dispersed in an oil phase 32 which is a continuous phase.
The emulsion 12 is metal-processed using, for example, waste water discharged in the manufacturing process of foods, agricultural chemicals, chemicals, paints, inks, adhesives, etc., cleaning waste water discharged in the cleaning of manufacturing equipment, cutting oil, etc. For example, generated wastewater. Further, the emulsion 12 may include a water-soluble chloride.

エマルション12は、実質的に一定流量で合流部7に供給される。このことにより、合流部7でスラグ流33、平行二相流34又は混合流を形成することができる。例えば、図1に示した解乳化装置30のように、エマルション槽14にエマルション12を貯留し、ポンプ16aによりエマルション12を合流部7に供給することができる。また、図4に示した解乳化装置30のように、シリンジポンプ17aによりエマルション12を合流部7に供給してもよい。 The emulsion 12 is supplied to the merging section 7 at a substantially constant flow rate. As a result, the slug flow 33, the parallel two-phase flow 34, or the mixed flow can be formed at the confluence portion 7. For example, like the demulsifier 30 shown in FIG. 1, the emulsion 12 can be stored in the emulsion tank 14, and the emulsion 12 can be supplied to the merging part 7 by the pump 16a. Moreover, you may supply the emulsion 12 to the confluence|merging part 7 with the syringe pump 17a like the demulsification apparatus 30 shown in FIG.

エマルション12を合流部7に供給する前にエマルション12を通過させるろ過部15を設けてもよい。このことにより、エマルション12に含まれる固形物を除去することができる。
本実施形態の解乳化装置30は、エマルション12に添加剤を加える添加部25を備えてもよい。添加剤を加えることによりエマルション12が解乳化されやすくなる。添加剤は、例えば、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化ランタンなどの水に可溶な塩化物である。
A filtering unit 15 that allows the emulsion 12 to pass therethrough may be provided before the emulsion 12 is supplied to the merging unit 7. As a result, the solid matter contained in the emulsion 12 can be removed.
The demulsifier 30 of the present embodiment may include an addition unit 25 that adds an additive to the emulsion 12. The emulsion 12 is easily demulsified by adding the additive. The additive is, for example, a water-soluble chloride such as sodium chloride, calcium chloride or lanthanum chloride.

有機溶剤22は、エマルション12に含まれる油相を吸収する溶剤である。有機溶剤22は、エマルション12に含まれる油相を溶解可能であり水に不溶な有機溶剤であれば特に限定されないが、例えば、p−キシレン、トルエン、ケロシンなどである。
有機溶剤22は、実質的に一定流量で合流部7に供給される。このことにより、合流部7でスラグ流33、平行二相流34又は混合流を形成することができる。例えば、図1に示した解乳化装置30のように、有機溶剤槽24に有機溶剤22を貯留し、ポンプ16bにより有機溶剤22を合流部7に供給することができる。また、図4に示した解乳化装置30のように、シリンジポンプ17bにより有機溶剤22を合流部7に供給してもよい。
The organic solvent 22 is a solvent that absorbs the oil phase contained in the emulsion 12. The organic solvent 22 is not particularly limited as long as it can dissolve the oil phase contained in the emulsion 12 and is insoluble in water, and examples thereof include p-xylene, toluene and kerosene.
The organic solvent 22 is supplied to the merging section 7 at a substantially constant flow rate. As a result, the slug flow 33, the parallel two-phase flow 34, or the mixed flow can be formed at the confluence portion 7. For example, like the demulsifier 30 shown in FIG. 1, the organic solvent 22 can be stored in the organic solvent tank 24, and the organic solvent 22 can be supplied to the merging part 7 by the pump 16b. Further, as in the demulsifier 30 shown in FIG. 4, the organic solvent 22 may be supplied to the joining section 7 by the syringe pump 17b.

合流部7は、エマルション12の流れと有機溶剤22の流れとを合流させスラグ流33、平行二相流34又は混合流を形成する部分である。合流部7は、細長い流路6の少なくとも一部にスラグ流33が流れるように設けることができる。
合流部7には、エマルション12が合流部7に流入するエマルション流路36と、有機溶剤22が合流部7に流入する有機溶剤流路37と、合流部7で形成したスラグ流33、平行二相流34又は混合流が流れる細長い流路6とが接続される。
この細長い流路6は、第1電極1と第2電極2とに挟まれ、スラグ流33、平行二相流34又は混合流に交流電場が印加されるが、このことは後述する。
The merging portion 7 is a portion that joins the flow of the emulsion 12 and the flow of the organic solvent 22 to form a slag flow 33, a parallel two-phase flow 34, or a mixed flow. The confluence part 7 can be provided so that the slag flow 33 flows through at least a part of the elongated flow path 6.
In the confluence part 7, an emulsion flow path 36 in which the emulsion 12 flows into the confluence part 7, an organic solvent flow path 37 in which the organic solvent 22 flows into the confluence part 7, a slag flow 33 formed in the confluence part 7, and a parallel two-way structure. The elongated flow path 6 through which the phase flow 34 or the mixed flow flows is connected.
This elongated channel 6 is sandwiched between the first electrode 1 and the second electrode 2 and an AC electric field is applied to the slug flow 33, the parallel two-phase flow 34 or the mixed flow, which will be described later.

スラグ流33とは、細長い流路6をエマルション相13と有機溶剤相23とが交互に流れる流れである。合流部7によりスラグ流33を形成すると、細長い流路6中において、エマルション相13を隣接する2つの有機溶剤相23の間に閉じ込めることができる。また、エマルション相13と有機溶剤相23との界面を多く形成することができる。例えば、図4、図5(a)のように、流路部材8中の流路6にスラグ流を流すことができる。また、細長い流路6では、流動形態がスラグ流から平行二相流に変化してもよい。この場合、流動形態はスラグ流33と平行二相流34とが混ざり合った混合流となる。 The slag flow 33 is a flow in which the emulsion phase 13 and the organic solvent phase 23 flow alternately in the elongated flow path 6. When the slag flow 33 is formed by the confluence portion 7, the emulsion phase 13 can be confined between the two adjacent organic solvent phases 23 in the elongated channel 6. Further, many interfaces between the emulsion phase 13 and the organic solvent phase 23 can be formed. For example, as shown in FIG. 4 and FIG. 5A, the slag flow can be passed through the flow path 6 in the flow path member 8. In the elongated channel 6, the flow form may change from the slug flow to the parallel two-phase flow. In this case, the flow form is a mixed flow in which the slag flow 33 and the parallel two-phase flow 34 are mixed.

平行二相流34とは細長い流路6中をエマルション相13と有機溶剤相23とが平行に流れる流れである。合流部7により平行二相流34を形成することにより、エマルション相13と有機溶剤相23との界面を広くすることができる。例えば、図5(b)のように、流路部材8中の流路6に平行二相流34を流すことができる。また、細長い流路6では、流動形態が平行二相流からスラグ流に変化してもよい。この場合、流動形態はスラグ流33と平行二相流34とが混ざり合った混合流となる。 The parallel two-phase flow 34 is a flow in which the emulsion phase 13 and the organic solvent phase 23 flow in parallel in the elongated channel 6. By forming the parallel two-phase flow 34 by the merging portion 7, the interface between the emulsion phase 13 and the organic solvent phase 23 can be widened. For example, as shown in FIG. 5B, the parallel two-phase flow 34 can be passed through the flow path 6 in the flow path member 8. In the elongated channel 6, the flow form may change from parallel two-phase flow to slug flow. In this case, the flow form is a mixed flow in which the slag flow 33 and the parallel two-phase flow 34 are mixed.

合流部7は、2つの流入流路と1つの流出流路からなるT字流路又はY字流路を有することができる。また、合流部7は、流出流路に内挿されたビーズを有することができる。それによってスラグ流を容易に形成できる。
合流部7は、例えばT字管であってもよく、Y字管であってもよい。この場合、細長い流路6にスラグ流33、平行二相流34又は混合流を流すことができる。また、細長い流路6の流動形態が混合流の場合、流動形態がスラグ流33から平行二相流34に変化する場合や流動形態が平行二相流34からスラグ流33に変化する場合がある。
また、合流部7は、ビーズ内挿型マイクロリアクタであってもよい。この場合、細長い流路6の流動形態は、約1mmのスラグ流33とすることができる。
The confluence part 7 can have a T-shaped channel or a Y-shaped channel consisting of two inflow channels and one outflow channel. Moreover, the confluence|merging part 7 can have a bead inserted in the outflow channel. Thereby, the slag flow can be easily formed.
The confluence part 7 may be, for example, a T-shaped tube or a Y-shaped tube. In this case, the slug flow 33, the parallel two-phase flow 34, or the mixed flow can be made to flow in the elongated flow path 6. In addition, when the flow form of the elongated channel 6 is a mixed flow, the flow form may change from the slag flow 33 to the parallel two-phase flow 34, or the flow form may change from the parallel two-phase flow 34 to the slag flow 33. ..
Further, the confluence part 7 may be a bead-insertion type microreactor. In this case, the flow form of the elongated channel 6 can be a slug flow 33 of about 1 mm.

2.電場の形成
本実施形態の解乳化装置30は、第1電極1と第2電極2とを有する電極対4と、電極対4に電圧を印加する電源回路10とを備える。第1電極1と第2電極2は、その間に交流電場が発生するように設けられる。例えば、板状の第1電極1と板状の第2電極2とを流路部材8を挟んで重ねて配置することができる。また、第1電極1と第2電極2とは平行に配置することができる。また、第1電極1または第2電極2は、平板状とすることができる。このような構成において、電源回路10により第1電極1と第2電極2との間に交流電圧を印加すると、第1電極1と第2電極2との間に交流電場を生じさせることができる。
また、第1電極1または第2電極2は、方形の金属板であってもよく、正方形の金属板であってもよい。第1電極1の材料または第2電極2の材料は、導電性材料であれば特に限定されないが、例えば金属銅、金属銀、金属アルミニウムなどである。
また、第1電極1または第2電極2は、電極端子を有してもよい。このことにより、電極端子を介して電源回路10と接続することができる。
2. Formation of Electric Field The demulsifier 30 of this embodiment includes an electrode pair 4 having a first electrode 1 and a second electrode 2, and a power supply circuit 10 for applying a voltage to the electrode pair 4. The first electrode 1 and the second electrode 2 are provided so that an alternating electric field is generated therebetween. For example, the plate-shaped first electrode 1 and the plate-shaped second electrode 2 can be arranged so as to overlap with each other with the flow path member 8 interposed therebetween. Further, the first electrode 1 and the second electrode 2 can be arranged in parallel. Moreover, the first electrode 1 or the second electrode 2 can be formed in a flat plate shape. In such a configuration, when an AC voltage is applied between the first electrode 1 and the second electrode 2 by the power supply circuit 10, an AC electric field can be generated between the first electrode 1 and the second electrode 2. ..
Further, the first electrode 1 or the second electrode 2 may be a rectangular metal plate or a square metal plate. The material of the first electrode 1 or the material of the second electrode 2 is not particularly limited as long as it is a conductive material, and examples thereof include metallic copper, metallic silver, metallic aluminum and the like.
Further, the first electrode 1 or the second electrode 2 may have an electrode terminal. As a result, the power supply circuit 10 can be connected via the electrode terminals.

電源回路10は、第1電極1と第2電極2との間に交流電圧を印加することができれば特に限定されないが、例えば、高電圧発生装置18を備えることができる。このことにより、第1電極1と第2電極2との間に強い電場を発生させることができる。また、電源回路10は、高電圧発生装置18とファンクションジェネレータ19の両方を備えることもできる。このことにより、第1電極1と第2電極2との間に、任意の周波数と波形を持った交流電圧を印加することができる。
また、電源回路10は、第1電極1と第2電極2との間に10×104V/m以上500×104V/m以下の電場が生じるように電極対4に電圧を印加することができる。さらに、電源回路10は、第1電極1と第2電極2との間に10Hz以上500Hz以下の交流電圧を印加することができる。電源回路10により、第1電極1と第2電極2との間に交流電圧を印加する場合、交流電圧の波形は、正弦波であってもよく、矩形波であってもよく、三角波であってもよい。
The power supply circuit 10 is not particularly limited as long as it can apply an AC voltage between the first electrode 1 and the second electrode 2, but can include, for example, a high voltage generator 18. Thereby, a strong electric field can be generated between the first electrode 1 and the second electrode 2. Further, the power supply circuit 10 may include both the high voltage generator 18 and the function generator 19. As a result, an AC voltage having an arbitrary frequency and waveform can be applied between the first electrode 1 and the second electrode 2.
Further, the power supply circuit 10 applies a voltage to the electrode pair 4 so that an electric field of 10×10 4 V/m or more and 500×10 4 V/m or less is generated between the first electrode 1 and the second electrode 2. be able to. Further, the power supply circuit 10 can apply an alternating voltage of 10 Hz or more and 500 Hz or less between the first electrode 1 and the second electrode 2. When an AC voltage is applied between the first electrode 1 and the second electrode 2 by the power supply circuit 10, the waveform of the AC voltage may be a sine wave, a rectangular wave, or a triangular wave. May be.

第1電極1と第2電極2との間に生じさせる電場の電界強度(V/m)は、第1電極1と第2電極2との間に印加する電圧を第1電極1と第2電極2との間隔Dで割った値で表すことができる。第1電極1と第2電極2との間隔Dは、例えば、0.2mm以上40mm以下とすることができる。このことにより、比較的低い印加電圧で第1電極1と第2電極2との間に高い電界強度の電場を発生させることができる。
第1電極1と第2電極2との間隔Dは、第1電極1と第2電極2との間に一定の厚みを有するスペーサ26を設けることにより、一定の間隔とすることができる。また、第1電極1と第2電極2との間隔Dは、流路部材8の厚さを一定にすることにより、一定の間隔とすることもできる。
なお、スペーサ26の材料は、絶縁性材料とすることができ、例えば、良好な電気絶縁性を有するプラスチックとすることができる。また、スペーサ26の材料は、例えば、アセタール樹脂とすることができる。
The electric field strength (V/m) of the electric field generated between the first electrode 1 and the second electrode 2 is the same as the voltage applied between the first electrode 1 and the second electrode 2 when the voltage applied between the first electrode 1 and the second electrode 2 is the same. It can be represented by a value divided by the distance D from the electrode 2. The distance D between the first electrode 1 and the second electrode 2 can be, for example, 0.2 mm or more and 40 mm or less. As a result, an electric field having a high electric field strength can be generated between the first electrode 1 and the second electrode 2 with a relatively low applied voltage.
The distance D between the first electrode 1 and the second electrode 2 can be made constant by providing a spacer 26 having a constant thickness between the first electrode 1 and the second electrode 2. Further, the distance D between the first electrode 1 and the second electrode 2 can be made constant by making the thickness of the flow path member 8 constant.
The material of the spacer 26 may be an insulating material, for example, plastic having good electrical insulation. The material of the spacer 26 can be, for example, acetal resin.

3.電場による解乳化
合流部7で形成したスラグ流33、平行二相流34又は混合流が流れる細長い流路6は、第1電極1と第2電極2とに挟まれる。このため、細長い流路6を流れるエマルション相13と有機溶剤相23とからなるスラグ流33、平行二相流34又は混合流に電極対4により交流電場を長時間印加することができる。このことにより、エマルション12を解乳化することができる。このことは、本発明者が行った実験により実証された。
解乳化のメカニズムは明らかではないが、次のように考えられる。交流電場により微小空間のエマルション相13に循環流が生じ、この循環流によりエマルション相13に含まれる油相が有機溶剤相に合一化されると考えられる。このため、エマルション相13に含まれる水相31と油相32とが分離し、エマルションが解乳化されると考えられる。
例えば、図5(a)(b)のように、交流電場下では、エマルション相13に含まれる油相32は、有機溶剤相23に吸収されていくと考えられる。
3. The elongated channel 6 in which the slag flow 33, the parallel two-phase flow 34, or the mixed flow formed in the demulsification merging section 7 by the electric field flows is sandwiched between the first electrode 1 and the second electrode 2. Therefore, an alternating electric field can be applied to the slug flow 33, the parallel two-phase flow 34, or the mixed flow composed of the emulsion phase 13 and the organic solvent phase 23 flowing in the elongated channel 6 by the electrode pair 4 for a long time. As a result, the emulsion 12 can be demulsified. This was proved by the experiment conducted by the present inventor.
The mechanism of demulsification is not clear, but it is considered as follows. It is considered that a circulating flow is generated in the emulsion phase 13 in the minute space by the alternating electric field, and the oil phase contained in the emulsion phase 13 is united with the organic solvent phase by this circulating flow. Therefore, it is considered that the water phase 31 and the oil phase 32 contained in the emulsion phase 13 are separated and the emulsion is demulsified.
For example, as shown in FIGS. 5A and 5B, the oil phase 32 contained in the emulsion phase 13 is considered to be absorbed by the organic solvent phase 23 under an AC electric field.

細長い流路6を形成する流路部材8は、内部に流路6を有するチューブ状であってもよく、内部に細長い流路6を有する板状であってもよい。また、流路部材8は、少なくとも一部が第1電極1と第2電極2とに挟まれる。このことにより、細長い流路6のスラグ流33、平行二相流34又は混合流に電極対4間の交流電場を印加することができ、スラグ流33、平行二相流34又は混合流を電場処理することができる。また、このことにより、流路6のスラグ流33、平行二相流34又は混合流を連続して電場処理することが可能になる。また、第1電極1と第2電極2と流路部材8とは、電場形成部11を構成してもよい。 The flow path member 8 forming the elongated flow path 6 may be in the form of a tube having the flow path 6 inside, or may be in the form of a plate having the elongated flow path 6 inside. Further, at least a part of the flow path member 8 is sandwiched between the first electrode 1 and the second electrode 2. As a result, an AC electric field between the electrode pair 4 can be applied to the slug flow 33, the parallel two-phase flow 34 or the mixed flow in the elongated channel 6, and the slug flow 33, the parallel two-phase flow 34 or the mixed flow can be applied to the electric field. Can be processed. Further, this makes it possible to continuously subject the slag flow 33, the parallel two-phase flow 34 or the mixed flow in the flow path 6 to electric field treatment. Further, the first electrode 1, the second electrode 2, and the flow path member 8 may form an electric field forming portion 11.

細長い流路6は、直線状に設けられてもよく、屈曲部を有するように設けられてもよく、蛇行するように設けられてもよい。例えば、図1〜3に示したように、流路部材8は、チューブ状であり、流路6が蛇行するように設けることができる。このように流路6を蛇行するように設けることにより、流路6の距離を長くしても解乳化装置30が大型化することを抑制することができる。
流路部材8(細長い流路6)の一方の端は合流部7に接続することができ、他方の端は貯留槽21に接続することができる。このことにより、合流部7で形成したスラグ流33、平行二相流34又は混合流を細長い流路6に流し電場処理することができ、電場処理後の液体を貯留槽21に流入させることができる。
電極対4の間において、細長い流路6の長さは、例えば10cm以上50m以下とすることができ、好ましくは10cm以上10m以下とすることができる。なお、細長い流路6の一部が電極対4からはみ出している場合には、細長い流路6の電極対4に挟まれた部分の長さの合計が10cm以上50m以下とすることができ、好ましくは10cm以上10m以下とすることができる。また、細長い流路6の長さ、スラグ流などの流量、又はその両方を変更することにより、スラグ流33又は平行二相流34を電場処理する時間を変更することができる。
また、流路部材8が柔軟性を有するチューブである場合、図1〜3に示したように、流路部材8を配置する位置が定まるようにスペーサ26を設けてもよい。このことにより、流路部材8を第1電極1と第2電極2との間に安定して配置することができる。なお、図1〜3に示した電場形成部11では、第1電極1と第2電極2との間に流路部材8が蛇行して配置されるスペースを空けて配置されたスペーサ26が設けられている。
The elongated channel 6 may be provided in a linear shape, may be provided with a bent portion, or may be provided so as to meander. For example, as shown in FIGS. 1 to 3, the flow path member 8 has a tubular shape, and the flow path 6 can be provided so as to meander. By providing the flow path 6 in a meandering manner, it is possible to prevent the demulsification device 30 from increasing in size even if the distance of the flow path 6 is increased.
One end of the flow path member 8 (elongate flow path 6) can be connected to the merging portion 7, and the other end can be connected to the storage tank 21. As a result, the slag flow 33, the parallel two-phase flow 34, or the mixed flow formed at the confluence portion 7 can be flowed through the elongated channel 6 to be subjected to the electric field treatment, and the liquid after the electric field treatment can be caused to flow into the storage tank 21. it can.
The length of the elongated channel 6 between the electrode pair 4 can be, for example, 10 cm or more and 50 m or less, and preferably 10 cm or more and 10 m or less. In addition, when a part of the elongated channel 6 protrudes from the electrode pair 4, the total length of the portion sandwiched by the electrode pair 4 of the elongated channel 6 can be 10 cm or more and 50 m or less, It is preferably 10 cm or more and 10 m or less. Further, by changing the length of the elongated channel 6, the flow rate such as the slag flow, or both, the time for electric field treatment of the slug flow 33 or the parallel two-phase flow 34 can be changed.
When the flow path member 8 is a flexible tube, the spacer 26 may be provided so that the position where the flow path member 8 is arranged is determined, as shown in FIGS. Thereby, the flow path member 8 can be stably arranged between the first electrode 1 and the second electrode 2. In the electric field forming unit 11 shown in FIGS. 1 to 3, a spacer 26 is provided between the first electrode 1 and the second electrode 2 with a space in which the flow path member 8 is arranged in a meandering manner. Has been.

細長い流路6は、電極対4間において同一平面上に設けられてもよい。このことにより、流路6の長さが長い場合でも、第1電極1と第2電極2との間隔を狭くすることができ、第1電極1と第2電極2との間に強い電場を発生させることができる。細長い流路6は、例えば、図2、3に示した電場形成部11のように破線B−Bを含む平面上に設けることができる。
また、流路部材8は、第1電極1及び第2電極2の両方に接触するように設けることができる。このことにより、第1電極1と第2電極2との間隔を狭くすることができ、流路6に流れるスラグ流33、平行二相流34又は混合流に大きい電場をかけることができる。
The elongated channel 6 may be provided on the same plane between the electrode pairs 4. As a result, even when the flow path 6 is long, the distance between the first electrode 1 and the second electrode 2 can be narrowed, and a strong electric field can be generated between the first electrode 1 and the second electrode 2. Can be generated. The elongated channel 6 can be provided on a plane including the broken line B-B like the electric field forming unit 11 shown in FIGS.
Further, the flow path member 8 can be provided so as to contact both the first electrode 1 and the second electrode 2. As a result, the distance between the first electrode 1 and the second electrode 2 can be narrowed, and a large electric field can be applied to the slag flow 33, the parallel two-phase flow 34 or the mixed flow flowing in the flow path 6.

流路部材8が有する細長い流路6の断面の形状は、特に限定されないが、例えば、円形、方形とすることができる。また、細長い流路6は、対向する内壁間の最短距離dが0.1mm以上30mm以下となるように設けることができる。また、細長い流路6の断面が円形の場合、細長い流路6の直径dは、0.1mm以上30mm以下とすることができる。また、流路6が電極対4間において同一平面上に設けられた場合、この平面に垂直な方向の流路6の対向する内壁間の距離dが0.1mm以上30mm以下となるように流路6を設けることができる。例えば、流路部材8には、内径1mm、外径3mmのフッ素ゴムチューブを用いることができる。
このような構成にすることにより、微小空間を流れるスラグ流33、平行二相流34又は混合流に強い交流電場を印加することができる。
The shape of the cross section of the elongated flow path 6 included in the flow path member 8 is not particularly limited, but may be, for example, a circular shape or a square shape. Further, the elongated channel 6 can be provided so that the shortest distance d between the facing inner walls is 0.1 mm or more and 30 mm or less. When the cross section of the elongated channel 6 is circular, the diameter d of the elongated channel 6 can be 0.1 mm or more and 30 mm or less. Further, when the flow paths 6 are provided on the same plane between the electrode pairs 4, the flow is made so that the distance d between the facing inner walls of the flow paths 6 in the direction perpendicular to this plane is 0.1 mm or more and 30 mm or less. A channel 6 can be provided. For example, the flow path member 8 may be a fluororubber tube having an inner diameter of 1 mm and an outer diameter of 3 mm.
With such a configuration, a strong AC electric field can be applied to the slag flow 33, the parallel two-phase flow 34, or the mixed flow flowing in the minute space.

流路部材8の材料は、絶縁性材料とすることができる。このことにより、電極対4の間隔を狭くしても電極対4間にリーク電流が流れることを抑制することができる。また、第1電極1と第2電極2との間隔を狭くすることができ、流路6のスラグ流33、平行二相流34又は混合流に大きい交流電場を印加することができる。
また、流路部材8の材料は、エマルション12及び有機溶剤22に対する耐食性を有する材料とすることができる。流路部材8の材料は、例えば、ガラス、シリコン樹脂、フッ素樹脂などである。
The material of the flow path member 8 can be an insulating material. As a result, even if the distance between the electrode pairs 4 is narrowed, it is possible to prevent the leak current from flowing between the electrode pairs 4. Further, the distance between the first electrode 1 and the second electrode 2 can be narrowed, and a large AC electric field can be applied to the slug flow 33, the parallel two-phase flow 34 or the mixed flow of the flow path 6.
Further, the material of the flow path member 8 can be a material having corrosion resistance to the emulsion 12 and the organic solvent 22. The material of the flow path member 8 is, for example, glass, silicon resin, fluororesin or the like.

4.油水分離
本実施形態の解乳化装置30は、細長い流路6を流れた液体が流入する貯留槽21を備えることができる。電極対4により電場処理されたスラグ流33、平行二相流34又は混合流は、貯留槽21に流入する。
スラグ流33、平行二相流34又は混合流に含まれるエマルション相13は電場処理により解乳化されているため、貯留槽21には、エマルションの油相が溶解した有機溶剤相と実質的に油相を含まない水相とのスラグ流33、平行二相流34又は混合流が流入する。この流入した液体を貯留槽21に貯留することにより、水と有機溶剤の比重の差により、水が下層となり、有機溶剤が上層となるように分離する。このため、水と有機溶剤とを分離して処理することが可能になる。また、分離された有機溶剤は、エマルション22を解乳化する有機溶剤22として再利用することができる。なお、エマルション22に含まれる界面活性剤は、上層の有機溶剤層と下層の水層との間の界面活性剤含有物29として分離される。
4. Oil-Water Separation The demulsification device 30 of the present embodiment can include a storage tank 21 into which the liquid flowing through the elongated channel 6 flows. The slag flow 33, the parallel two-phase flow 34, or the mixed flow subjected to the electric field treatment by the electrode pair 4 flows into the storage tank 21.
Since the emulsion phase 13 contained in the slag flow 33, the parallel two-phase flow 34 or the mixed flow has been demulsified by the electric field treatment, the storage tank 21 is substantially oil-soluble with the organic solvent phase in which the oil phase of the emulsion is dissolved. A slug flow 33, a parallel two-phase flow 34 or a mixed flow with a phase-free aqueous phase flows in. By storing the inflowing liquid in the storage tank 21, the water is separated into the lower layer and the organic solvent into the upper layer due to the difference in specific gravity between the water and the organic solvent. Therefore, it becomes possible to treat water and the organic solvent separately. Further, the separated organic solvent can be reused as the organic solvent 22 for demulsifying the emulsion 22. The surfactant contained in the emulsion 22 is separated as the surfactant-containing substance 29 between the upper organic solvent layer and the lower aqueous layer.

解乳化実験1
図1〜3に示したような解乳化装置30を用いて解乳化実験を行った。ただし、合流部7へのエマルション12及び有機溶剤22の供給は、図4に示したようなシリンジポンプ17a、17bを用いた。
合流部7には、ビーズ内挿型マイクロリアクタ又はY字管とした。合流部7にビーズ内挿型マイクロリアクタを用いると細長い流路6の流動形態は約1mmのスラグ流となる。
合流部7にY字管を用いると細長い流路6の流動形態は、スラグ流、平行二相流又は混合流となる。流動形態が混合流の場合、流動形態がスラグ流から平行二相流に変化する場合や平行二相流からスラグ流に変化する場合がある。流動形態がスラグ流の場合、ビーズ内挿型マイクロリアクタを用いる場合に比べ、スラグ流の各相の長さは長くなる。
Demulsification experiment 1
A demulsification experiment was conducted using the demulsifier 30 shown in FIGS. However, to supply the emulsion 12 and the organic solvent 22 to the merging portion 7, syringe pumps 17a and 17b as shown in FIG. 4 were used.
The confluence section 7 was a bead-inserted microreactor or a Y-tube. When a bead-insertion type microreactor is used for the confluence part 7, the slender flow path 6 has a flow form of about 1 mm.
When a Y-shaped tube is used for the confluence part 7, the flow form of the elongated channel 6 becomes a slug flow, a parallel two-phase flow or a mixed flow. When the flow form is a mixed flow, the flow form may change from a slug flow to a parallel two-phase flow or a parallel two-phase flow to a slug flow. When the flow form is a slag flow, the length of each phase of the slag flow is longer than when a bead-insertion type microreactor is used.

電場形成部11では、第1電極1及び第2電極2にそれぞれ100mm×100mmの銅板を用い、アセタール樹脂製のスペーサ26を第1電極1と第2電極2との間に設け、流路部材8が蛇行して配置されるように第1電極1と第2電極2との間に空間を設けた。また、第1電極1と第2電極2との間隔は3mmとした。また、リーク電流の抑制および安全性の向上のために、第1電極1と第2電極2とを挟むようにアセタール樹脂製のカバーを設けた。流路部材8には、フッ素樹脂製のチューブ(外径3mm、内径1mm)を用い、スペーサ26により形成された空間に流路部材8を配置した。なお、第1電極1と第2電極2との間に位置するチューブの長さは、約760mmである。また、流路部材8の一方の端は、合流部7に接続し、流路部材8の他方の端は、貯留槽21であるメスシリンダー内に配置した。 In the electric field forming unit 11, a copper plate of 100 mm×100 mm is used for each of the first electrode 1 and the second electrode 2, a spacer 26 made of acetal resin is provided between the first electrode 1 and the second electrode 2, and a flow path member is provided. A space was provided between the first electrode 1 and the second electrode 2 so that 8 were arranged in a meandering manner. The distance between the first electrode 1 and the second electrode 2 was 3 mm. In addition, a cover made of acetal resin is provided so as to sandwich the first electrode 1 and the second electrode 2 in order to suppress a leak current and improve safety. A tube made of fluororesin (outer diameter 3 mm, inner diameter 1 mm) was used as the flow path member 8, and the flow path member 8 was placed in the space formed by the spacer 26. The length of the tube located between the first electrode 1 and the second electrode 2 is about 760 mm. Further, one end of the flow path member 8 was connected to the merging portion 7, and the other end of the flow path member 8 was arranged in the graduated cylinder which is the storage tank 21.

水相と油相とを10:1の体積比で混合し、界面活性剤を所定量添加し、ホモジナイザを用いて24000rpmで60秒攪拌して表1に示した試料1〜24のエマルションを調製した(エマルションの油含有量:約9%)。水相には、純水、NaCl水溶液、CaCl2水溶液又はLaCl3水溶液を用いた。各水溶液のイオン強度は0.27mol・L-1とした。油相には、p−キシレン又はトルエンを用いた。界面活性剤には、ソルビタンモノオレエート(Span80)、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウラート(Tween20)又は直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム(LAS)を用いた。調製したエマルションは、水中油型エマルションになっていると考えられる。 An aqueous phase and an oil phase were mixed at a volume ratio of 10:1, a predetermined amount of a surfactant was added, and the mixture was stirred at 24000 rpm for 60 seconds using a homogenizer to prepare emulsions of Samples 1 to 24 shown in Table 1. (Oil content of emulsion: about 9%). Pure water, an aqueous solution of NaCl, an aqueous solution of CaCl 2 or an aqueous solution of LaCl 3 was used for the aqueous phase. The ionic strength of each aqueous solution was 0.27 mol·L −1 . For the oil phase, p-xylene or toluene was used. As the surfactant, sorbitan monooleate (Span80), polyoxyethylene sorbitan monolaurate (Tween20) or sodium linear alkylbenzene sulfonate (LAS) was used. The prepared emulsion is considered to be an oil-in-water emulsion.

図4に示したようなシリンジポンプ17aに調製したエマルションを入れ、シリンジポンプ17bに表1に示した有機溶剤を入れた。なお、有機溶剤には、エマルションの油相と同じ溶剤を用いた。
第1及び第2電極間の電界強度が1000kV・m-1となるように周波数100Hzの交流電圧を第1及び第2電極間に印加した状態で、シリンジポンプ17a、17bによりエマルション及び有機溶剤を50:50で合流部7に供給し、合流部7で形成されたスラグ流、平行二相流又は混合流を第1及び第2電極間の細長い流路6に流した。そして、細長い流路6を流れるスラグ流、平行二相流又は混合流に交流電場を印加した後、スラグ流、平行二相流又は混合流をメスシリンダーに流し込んだ。メスシリンダーに回収した液体は、自然分離させ、解乳化の成否を目視で判断した。なお、合流部7へのエマルション及び有機溶剤の供給流量は、スラグ流、平行二相流又は混合流が細長い流路を流れる間に約215秒間交流電場が印加されるように調節した。
The prepared emulsion was put in the syringe pump 17a as shown in FIG. 4, and the organic solvent shown in Table 1 was put in the syringe pump 17b. The same solvent as the oil phase of the emulsion was used as the organic solvent.
The emulsion pump and the organic solvent were mixed with the syringe pumps 17a and 17b in a state where an AC voltage having a frequency of 100 Hz was applied between the first and second electrodes so that the electric field strength between the first and second electrodes was 1000 kV·m −1. The slag flow, the parallel two-phase flow, or the mixed flow formed in the merging part 7 was supplied to the merging part 7 at a ratio of 50:50, and was made to flow in the elongated channel 6 between the first and second electrodes. Then, after applying an AC electric field to the slag flow, the parallel two-phase flow or the mixed flow flowing through the elongated channel 6, the slug flow, the parallel two-phase flow or the mixed flow was poured into the graduated cylinder. The liquid collected in the graduated cylinder was naturally separated, and the success or failure of demulsification was visually judged. In addition, the supply flow rates of the emulsion and the organic solvent to the merging section 7 were adjusted so that an AC electric field was applied for about 215 seconds while the slag flow, the parallel two-phase flow or the mixed flow flowed through the elongated channel.

表1に解乳化実験における解乳化の成否を示した。解乳化実験において、表1において○を記したものは解乳化成功、一方、表1において×を記したものは解乳化不成功と判定されたものである。なお、横線で示した実験は行っていない。また、図6(a)は、解乳化に成功した試料3のメスシリンダーに回収した液体の写真であり(合流部7にビーズ内挿型マイクロリアクタを使用)、図6(b)は解乳化に失敗した試料10のメスシリンダーに回収した液体の写真である(合流部7にビーズ内挿型マイクロリアクタを使用)。
解乳化に成功した試料では、図6(a)に示した写真のように、下層の透明な水と、上層の透明なp−キシレンとが界面活性剤含有物を挟んで分離した。解乳化に失敗した試料では、図6(b)に示した写真のように、下層の白濁したエマルションと上層の透明なp−キシレンとに分離した。
Table 1 shows the success or failure of the demulsification in the demulsification experiment. In the demulsification experiment, those marked with ◯ in Table 1 were judged to be successful in demulsification, while those marked with x in Table 1 were judged to be unsuccessful in demulsification. The experiment indicated by the horizontal line was not performed. Further, FIG. 6(a) is a photograph of the liquid collected in the graduated cylinder of the sample 3 that was successfully demulsified (using a bead-insertion type microreactor for the confluence part 7), and FIG. 6(b) is for demulsification. It is a photograph of the liquid collected in the graduated cylinder of the sample 10 that failed (using a bead-insertion type microreactor in the confluence part 7).
In the sample successfully demulsified, as shown in the photograph of FIG. 6A, the lower layer of transparent water and the upper layer of transparent p-xylene were separated with the surfactant-containing substance sandwiched therebetween. In the sample in which the demulsification failed, as shown in the photograph shown in FIG. 6( b ), the emulsion became cloudy in the lower layer and transparent p-xylene in the upper layer.

有機溶剤及びエマルションの油相にp−キシレンを用いた試料では、試料3、7、11で解乳化に成功した。これらの試料では水相にCaCl2水溶液を用いている。
これらの解乳化に成功した試料3、7、11では、合流部7にビーズ内挿型マイクロリアクタを用いた場合でも、Y字管を用いた場合でも解乳化に成功した。一方、解乳化に失敗した試料1、2、4〜6、8〜10、12では、合流部7にビーズ内挿型マイクロリアクタを用いた場合でも、Y字管を用いた場合でも解乳化に失敗した。従って、解乳化の成否は、その流動形態に依存しないと考えられる。
有機溶剤及びエマルションの油相にトルエンを用いた試料では、試料14、15、16、20、24で解乳化に成功した。試料14、15、16では界面活性剤にSpan80を用いており、試料20、24では水相にLaCl3水溶液を用いている。
従って、表1の結果からすると、エマルションの種類、有機溶剤の種類により、解乳化できる場合とできない場合があるけれども、エマルションを有機溶剤とともにスラグ流、平行二相流又は混合流を細長い流路に流しながら交流電場を印加することは、エマルションの解乳化に有効であることがわかる。
また表1に示す結果から、エマルションに添加剤を添加することや適切な有機溶剤を選択することにより、エマルションを解乳化できるとも考えられる。
In the samples using p-xylene for the organic solvent and the oil phase of the emulsion, Samples 3, 7, and 11 succeeded in demulsification. In these samples, an aqueous solution of CaCl 2 is used for the water phase.
In Samples 3, 7, and 11 that succeeded in demulsification, the demulsification was successful in both cases where the bead-inserted microreactor was used in the confluence part 7 and the case where a Y-shaped tube was used. On the other hand, in Samples 1, 2, 4 to 6, 8 to 10 and 12 in which the demulsification failed, the demulsification failed even when the bead insertion type microreactor was used in the confluence part 7 or the Y-shaped tube was used. did. Therefore, it is considered that the success or failure of demulsification does not depend on the flow form.
Samples using toluene as the oil phase of the organic solvent and emulsion succeeded in demulsification in Samples 14, 15, 16, 20, and 24. In Samples 14, 15 and 16, Span 80 is used as a surfactant, and in Samples 20 and 24, an aqueous LaCl 3 solution is used as an aqueous phase.
Therefore, according to the results of Table 1, depending on the type of emulsion and the type of organic solvent, it may or may not be able to be demulsified. It can be seen that applying an alternating electric field while flowing is effective for demulsification of the emulsion.
Further, from the results shown in Table 1, it is considered that the emulsion can be demulsified by adding an additive to the emulsion and selecting an appropriate organic solvent.

解乳化実験2(比較例)
スラグ流、平行二相流又は混合流を形成せずに、エマルションを細長い流路に流し交流電場を印加する解乳化実験を行った。この実験では、合流部7は使わずにシリンジポンプからエマルションを直接細長い流路6に供給して、エマルションに交流電場を印加した。エマルションの水相には純水を用い油相にはp−キシレンを用い界面活性剤にはSpan80を用いた。また、4種類の油含有量の異なるエマルションについて解乳化実験を行った。他の条件は解乳化実験1と同じにした。
図7に実験結果を示す。図7は、実験に用いたエマルションの油含有量と、解乳化率との関係を示すグラフである。解乳化率(%)は、式(電場印加処理により解乳化した油相の体積(ml))÷(実験に用いたエマルション中の油相の全体積(ml))×100を用いて計算した。
油含有量が20vol%を超えると高い解乳化率でエマルションを解乳化することができたが、油含有量が17vol%以下であるとエマルションを解乳化できないことがわかった。
Demulsification experiment 2 (comparative example)
A demulsification experiment was conducted in which an emulsion was flowed through a narrow channel and an alternating electric field was applied without forming a slag flow, a parallel two-phase flow or a mixed flow. In this experiment, the emulsion was directly supplied from the syringe pump to the elongated channel 6 without using the merging portion 7, and an AC electric field was applied to the emulsion. Pure water was used as the water phase of the emulsion, p-xylene was used as the oil phase, and Span 80 was used as the surfactant. Further, demulsification experiments were carried out on four types of emulsions having different oil contents. Other conditions were the same as those in Demulsification Experiment 1.
The experimental results are shown in FIG. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the oil content of the emulsion used in the experiment and the demulsification rate. The demulsification rate (%) was calculated using the formula (volume of oil phase demulsified by electric field application (ml))÷(total volume of oil phase in emulsion used in experiment (ml))×100. ..
It was found that when the oil content was more than 20 vol%, the emulsion could be demulsified with a high demulsification rate, but when the oil content was 17 vol% or less, the emulsion could not be demulsified.

一方、スラグ流、平行二相流又は混合流に交流電場を印加した解乳化実験1では、油含有量が約9%のエマルションを解乳化することができた。従って、スラグ流、平行二相流又は混合流に交流電場を印加する解乳化方法は、油含有量の低いエマルションの解乳化に有効であることがわかった。 On the other hand, in the demulsification experiment 1 in which an alternating electric field was applied to the slag flow, the parallel two-phase flow or the mixed flow, the emulsion having an oil content of about 9% could be demulsified. Therefore, it was found that the demulsification method in which an alternating electric field is applied to a slag flow, a parallel two-phase flow or a mixed flow is effective for demulsification of an emulsion having a low oil content.

1:第1電極 2:第2電極 4:電極対 6:細長い流路 7:合流部 8:流路部材 10:電源回路 11:電場形成部 12:エマルション 13:エマルション相 14:エマルション槽 15:ろ過部 16a、16b:ポンプ 17a、17b:シリンジポンプ 18:高電圧発生装置 19:ファンクションジェネレータ 20:電線 21:貯留槽 22:有機溶剤 23:有機溶剤相 24:有機溶剤槽 25:添加部 26:スペーサ 27:水相 28:有機溶剤相 29:界面活性剤含有物 30:解乳化装置 31:水相 32:油相 33:スラグ流 34:平行二相流 36:エマルション流路 37:有機溶剤流路 1: 1st electrode 2: 2nd electrode 4: Electrode pair 6: Elongate flow path 7: Confluence part 8: Flow path member 10: Power supply circuit 11: Electric field formation part 12: Emulsion 13: Emulsion phase 14: Emulsion tank 15: Filtration part 16a, 16b: Pump 17a, 17b: Syringe pump 18: High voltage generator 19: Function generator 20: Electric wire 21: Storage tank 22: Organic solvent 23: Organic solvent phase 24: Organic solvent tank 25: Addition part 26: Spacer 27: Water phase 28: Organic solvent phase 29: Surfactant-containing material 30: Demulsifier 31: Water phase 32: Oil phase 33: Slag flow 34: Parallel two-phase flow 36: Emulsion flow path 37: Organic solvent flow Road

Claims (8)

エマルションの流れと有機溶剤の流れとを合流させスラグ流、平行二相流又はこれらの流れの混合流を形成する合流部と、第1電極と第2電極とを有する電極対と、前記電極対に挟まれかつ前記スラグ流、前記平行二相流又は前記混合流が流れる細長い流路と、前記電極対に電圧を印加する電源回路とを備え
前記細長い流路の前記電極対に挟まれた部分の長さ又はその合計は、10cm以上50m以下であり、
前記細長い流路は、対向する内壁間の最短距離dが0.1mm以上30mm以下となるように設けられ、
前記エマルションと前記有機溶剤との組み合わせは、前記エマルションの水相がCaCl 2 水溶液であり前記エマルションの油相がp−キシレンであり前記有機溶剤がp−キシレンである、又は前記エマルションの水相がLaCl 3 水溶液であり油相がトルエンであり前記有機溶剤がトルエンであることを特徴とする解乳化装置。
A slug flow, a parallel two-phase flow or a merging portion that forms a mixed flow of these flows by combining the flow of the emulsion and the flow of the organic solvent, an electrode pair having a first electrode and a second electrode, and the electrode pair. An elongated flow path sandwiched between the slug flow, the parallel two-phase flow or the mixed flow, and a power supply circuit for applying a voltage to the electrode pair ,
The length of the portion of the elongated channel sandwiched by the electrode pair or the total thereof is 10 cm or more and 50 m or less,
The elongated channel is provided such that the shortest distance d between the opposing inner walls is 0.1 mm or more and 30 mm or less,
The combination of the emulsion and the organic solvent, the aqueous phase of the emulsion is a CaCl 2 aqueous solution, the oil phase of the emulsion is p-xylene and the organic solvent is p-xylene, or the aqueous phase of the emulsion is LaCl 3 is an aqueous solution and is the oil phase is toluene demulsification apparatus wherein the organic solvent is characterized in toluene der Rukoto.
前記エマルションは、水中油型エマルションである請求項1に記載の解乳化装置。 The demulsifier according to claim 1, wherein the emulsion is an oil-in-water emulsion. 前記細長い流路は、絶縁性の流路部材により形成された請求項1又は2に記載の解乳化装置。 The demulsifier according to claim 1 or 2, wherein the elongated channel is formed of an insulating channel member. 前記細長い流路を流れた液体が流入する貯留槽をさらに備える請求項1〜3のいずれか1つに記載の解乳化装置。 The demulsification device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a storage tank into which the liquid flowing through the elongated channel flows. 前記エマルションに添加剤を加える添加部をさらに備える請求項1〜4のいずれか1つに記載の解乳化装置。 The demulsifier according to any one of claims 1 to 4, further comprising an addition unit that adds an additive to the emulsion. 請求項1〜5のいずれか1つに記載の解乳化装置を用いてエマルションを解乳化する解乳化方法であって、
エマルション相と有機溶剤相からなるスラグ流、平行二相流又はこれらの流れの混合流に交流電場を印加する工程を含む解乳化方法。
A demulsification method for demulsifying an emulsion using the demulsification device according to claim 1.
A demulsification method comprising a step of applying an alternating electric field to a slag flow consisting of an emulsion phase and an organic solvent phase, a parallel two-phase flow or a mixed flow of these flows.
エマルションの流れと有機溶剤の流れとを合流させ前記スラグ流、前記平行二相流又は前記混合流を形成する工程をさらに含み、
前記エマルションは、水中油型エマルションである請求項6に記載の解乳化方法。
Further comprising the step of combining the flow of emulsion and the flow of organic solvent to form the slag flow, the parallel two-phase flow or the mixed flow,
The demulsification method according to claim 6, wherein the emulsion is an oil-in-water emulsion.
交流電場印加後の前記スラグ流、前記平行二相流又は前記混合流を貯留槽に流入させる工程をさらに含む請求項6又は7に記載の解乳化方法。 The demulsification method according to claim 6 or 7, further comprising the step of causing the slag flow, the parallel two-phase flow, or the mixed flow after application of an alternating electric field to flow into a storage tank.
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