JP7025688B2 - 界面測定器および界面測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、界面測定器および界面測定方法に関する。さらに詳しくは、容器内の液体の界面を測定する界面測定器および界面測定方法に関する。

ミキサーセトラー型溶媒抽出装置は、撹拌機を備えたミキサー部と、水相と有機相に重力分離するセトラー部とを備えている。この抽出装置で処理される被処理水溶液と有機溶媒は、ミキサー部で十分に混合された後、セトラー部に移され、重力分離により水相と有機相に分離される。このようなミキサーセトラー型抽出装置は、例えば不純物を含む粗硫酸ニッケル水溶液から不純物を除去して高純度硫酸ニッケル水溶液を得るために用いることができる。

ミキサーセトラー型抽出装置では、セトラー部の水相と有機相との界面の管理は重要である。特許文献１では、セトラー部に電極を挿入し、電極の有効面積が減少すると電圧が低下するという性質を利用して界面の高さを測定する方法が開示されている。

特開平５－３０２９９６号公報

特許文献１に記載の測定方法では、電極を挿入し、その電圧を測定する必要があるため、界面測定のために、特定の装置を設ける必要がある。そのため機械要素が増えることで故障個所が増えたり、コストが増えたりするという問題がある。
上記を考慮すると、セトラー部の外面にのぞき窓などの直視式液面計などを設けて管理を行うことも考えられる。しかし、長期連続使用を前提としたミキサーセトラー型抽出装置の場合、ガラス等の透明板の内部に汚れや曇りが発生し、これらの汚れ等を取り除くために装置の運転を停止してメンテナンスを行う必要があるという問題がある。また、水相と有機相との界面測定は、濃色系の色の違いによる識別となるため、外部からの反射光による視認では、界面が見づらい場合が多い。

本発明は上記事情に鑑み、ミキサーセトラーなどの装置に新たな機械要素を付属することなく、界面の測定をすることができる測定器、または測定方法を提供することを目的とする。

第１発明の界面測定器は、ミキサーセトラー型溶媒抽出装置のセトラー部における水相と有機相との界面の測定を行う界面測定器であって、透明な塩化ビニル管である管状体と、該管状体の端部に設けられているバルブと、から構成されており、前記管状体には、前記管状体の長さ方向の距離を測定するための目盛が設けられており、前記目盛の材質が、前記管状体に対して溶接可能な材質であることを特徴とする。
第２発明の界面測定器は、第１発明において、前記バルブは、ボールバルブであることを特徴とする。
第３発明の界面測定器は、第１発明または第２発明の界面測定器を用いた界面測定方法であって、透明部を有する管状体の上端部を開放した状態で、前記管状体の下部を液体に浸漬する浸漬工程と、前記下部が液体に浸漬した状態で、前記上端部を閉塞する閉塞工程と、前記上端部を閉塞した状態で、前記管状体を前記液体から引き上げる引上工程と、引き上げられた前記管状体から液体の界面を計測する測定工程と、を上記順序で行うことを特徴とする。

第１発明によれば、界面測定器が、透明部を有する管状体と、管状体の端部に設けられているバルブとから構成されていることにより、バルブが設けられていない端部を液体に浸漬し、その後開放されていた端部を、バルブを用いて閉塞して、浸漬した部分を取り出すことができる。これにより、界面測定器を使用する容器の中の２つの液体の界面をそのまま容器の外で測定できる。よって、特定の装置を付加したり、液面計を設けたりすることなく容器内部の界面を測定できる。
また、管状体に、長さ方向の距離を測定するための目盛が設けられていることにより、管状体を引き上げたときに、すぐに界面の高さを確認することができる。
また、目盛の材質が、管状体に対して溶接可能な材質であることにより、目盛が有機溶媒等により消えたり剥がれたりすることがない。
第２発明によれば、バルブがボールバルブであることにより、ハンドルのひねり量を少なくでき、容易に管状体の端部を閉塞することができる。
第３発明によれば、浸漬工程と閉塞工程と引上工程とを経た後、管状体から液体の界面を計測することにより、容器の中の２つの液体の界面をそのまま容器の外で測定できる。よって、特定の装置を付加したり、液面計を設けたりすることなく容器内部の界面を測定できる。

本発明の第１実施形態に係る界面測定器の正面図である。 本発明の第２実施形態に係る界面測定器の正面図である。 本発明に係る界面測定器を使用する溶媒抽出装置の正面方向からの断面図である。

つぎに、本発明の界面測定器が用いられるミキサーセトラー型溶媒抽出装置について説明した後、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための界面測定器およびその使用方法を例示するものであって、本発明は界面測定器およびその使用方法を以下のものに特定しない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。

（ミキサーセトラー型溶媒抽出装置）
図３には、本発明に係る界面測定器１０が用いられる溶媒抽出装置３０の正面方向からの断面図を示す。図３に示す溶媒抽出装置３０は、ミキサーセトラー型である。

溶媒抽出装置３０は気密性を有する槽３１を備えている。槽３１は隔壁によりミキサー部３２とセトラー部３３とに分けられている。ミキサー部３２には撹拌機３４が設けられている。なお、図３において実線矢印は有機溶媒（有機相３６）の流れを示し、破線矢印は工程液（水相３７）の流れを示す。

ミキサー部３２には有機溶媒と工程液とが供給される。ミキサー部３２において、有機溶媒と工程液とが撹拌機３４により撹拌され混合液３５となる。混合液３５はセトラー部３３に移送され、静置される。そうすると、有機相３６と水相３７とが上下に分離する。その後、セトラー部３３から有機相３６の有機溶媒と水相３７の工程液とが別々に排出される。

以上の過程で、工程液中の目的成分を有機溶媒に移行させたり、その逆の操作が行われたりする。例えば、工程液として粗硫酸ニッケル水溶液を用いれば、粗硫酸ニッケル水溶液に含まれる不純物を有機溶媒に抽出して、高純度硫酸ニッケル水溶液を得ることができる。一般に工業的な溶媒抽出は複数段の溶媒抽出装置３０を用いて、有機溶媒と工程液とを向流させながら、混合、静置の操作を繰り返す。これにより、抽出率や逆抽出率を上げている。

（第１実施形態）
図１には、本発明の第１実施形態に係る界面測定器１０の正面図を示す。本実施形態の界面測定器１０は、透明部を有する管状体と、この管状体の端部に設けられているバルブと、から構成されている。

本実施形態で、管状体は透明な塩化ビニル管１５である。塩化ビニル管１５は、いわゆる２０Ａと呼ばれるサイズであり、内径が約２０ｍｍ程度である。塩化ビニル管１５であることで、入手が容易であり、かつ加工が容易となる。また管全体が透明であるので、透過する太陽光などを利用した界面の観察がより容易に行なえる。有機相３６と水相３７とは別々の色彩を有しており、管全体が透明である場合、これらの界面がよりはっきりと判別できる。

管状体は、透明であれば材料は特に限定されない。例えばアクリルを用いることもできるし、ガラスを用いることもできる。ただし、ガラスを用いる場合は、強化ガラスにするなどして、管状体が破損しないようにする必要がある。

管状体には、目盛１６が一定の間隔で設けられている。この目盛１６は、塩化ビニル管１５のいずれかの端部からの距離を測定するためである。例えば、図１の紙面において、下端からの所定の距離の部分に、もっとも下側に位置する目盛１６を設け、１００ｍｍの間隔を置いて次の目盛１６を設ける。

管状体に、いずれかの端部からの距離を測定するための目盛１６が設けられていることにより、管状体を引き上げたときに、すぐに界面の高さ確認することができる。

この目盛１６は、塩化ビニル管１５に溶接できる材質が好ましい。例えば塩ビ材料を互いに溶接する際に用いる溶接棒などを好適に用いることができる。またこの目盛は茶色や灰色など、透明である塩化ビニル管１５と一目で区別できる色であることが好ましい。なお目盛１６は、塩化ビニル管１５上に溝を設けることでも可能である。

目盛の材質が、管状体に対して溶接可能な材質であることにより、マジック等による表面塗布やシール等による接着を行うことに比べると、目盛が有機溶剤等により消えたり剥がれたりすることがない。

本実施形態で、管状体の端部に設けられているバルブは、ボールバルブ１１である。ボールバルブ１１は、バルブ本体１１ｂと、ボールバルブ１１の閉塞開放を行うハンドル１１ａとを含んで構成されている。ボールバルブ１１の材質は塩化ビニルであり、塩化ビニル管１５と溶接で結合されている。

バルブがボールバルブ１１であることにより、ハンドル１１ａのひねり量を９０度程度に少なくでき、片手で容易に管状体の端部を閉塞することができる。

（使用方法）
本実施形態の界面測定器１０の使用方法について説明する。
界面測定器１０の使用者は、ミキサーセトラー型溶媒抽出装置３０の槽３１の底面まで届くのに十分な長さを有する界面測定器１０を準備する。そして、界面測定器１０のボールバルブ１１を開放した状態にして、ミキサーセトラー型溶媒抽出装置３０の上面にある点検用開閉蓋部などから塩化ビニル管１５の下部をミキサーセトラー型抽出装置３０内のセトラー部３３の液体に浸漬する（浸漬工程）。

次に界面測定器１０の使用者は、塩化ビニル管１５の下部が浸漬した状態で、ボールバルブ１１のハンドル１１ａを操作し、界面測定器１０の上端部を閉塞する（閉塞工程）。

次に界面測定器１０の使用者は、界面測定器１０の上端部を閉塞した状態で、界面測定器１０の塩化ビニル管１５を液体から引き上げる（引上工程）。この引上工程により引き上げられた塩化ビニル管１５の内部には、槽３１の中と同じように上側に有機溶媒３６があり、下側に工程液３７が存在している。

最後に、界面測定器１０の使用者は、引き上げられた管状体から液体の界面を計測する（測定工程）。本実施形態の界面測定器１０では、目盛１６があるので、界面測定器１０の使用者は、その目盛１６により、界面の位置を読みとることが可能である。

界面測定器１０が、透明部を有する管状体と、管状体の端部に設けられているバルブとから構成されていることにより、バルブが設けられていない端部を浸漬し、その後開放されていたバルブ側の端部を、バルブを用いて閉塞して、浸漬した部分を取り出すことができる。これにより、界面測定器１０を使用する容器の中の２つの液体の界面をそのまま容器の外で測定できる。よって、特定の装置を付加したり、液面計を設けたりすることなく容器内部の界面を測定できる。

（第２実施形態）
図２には、本発明の第２実施形態に係る界面測定器１０の正面図を示す。第１実施形態の界面測定器１０との相違点は、管状体である塩化ビニル管１５に目盛１６がない点である。目盛１６がないことで、製造がより容易になる。

この相違点があることで、第２実施形態の界面測定器１０の使用方法が、第１実施形態の使用方法と異なる。すなわち、第２実施形態の界面測定器１０を使用した場合、界面測定器１０の使用者は、測定工程において、界面測定器１０の塩化ビニル管１５を引き上げた後、別途用意したメジャーにより界面の位置を読みとる。

なお、第１および第２実施形態では、管状体は透明な塩化ビニル管１５を使用したが、例えば管状体の一部を透明にすることも可能である。

また、第１および第２実施形態では、バルブとしてボールバルブ１１を用いたが、ボールバルブ１１以外のバルブ、例えばダイヤフラムバルブ、ゲートバルブなどを用いることも可能である。

本発明に係る界面測定器１０を、ミキサーセトラー型溶媒抽出装置に対して使用する場合を説明したが、例えば、一般的な分離槽、静置槽に対して使用する場合も同様である。シックナー等の沈降分離装置に対して使用して、清澄液と懸濁液の界面や、濃縮スラリーの厚みを測定することも可能である。

１０ 界面測定器
１１ ボールバルブ
１５ 塩化ビニル管
１６ 目盛

Claims (3)

1. ミキサーセトラー型溶媒抽出装置のセトラー部における水相と有機相との界面の測定を行う界面測定器であって、
   透明な塩化ビニル管である管状体と、
   該管状体の端部に設けられているバルブと、から構成されており、
   前記管状体には、前記管状体の長さ方向の距離を測定するための目盛が設けられており、
   前記目盛の材質が、前記管状体に対して溶接可能な材質である、
   ことを特徴とする界面測定器。
2. 前記バルブは、ボールバルブである、
   ことを特徴とする請求項１記載の界面測定器。
3. 請求項１または２に記載の界面測定器を用いた界面測定方法であって、
   透明部を有する管状体の上端部を開放した状態で、前記管状体の下部を液体に浸漬する
   浸漬工程と、
   前記下部が液体に浸漬した状態で、前記上端部を閉塞する閉塞工程と、
   前記上端部を閉塞した状態で、前記管状体を前記液体から引き上げる引上工程と、
   引き上げられた前記管状体から液体の界面を計測する測定工程と、
   を上記順序で行う、
   ことを特徴とする界面測定方法。

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