JPH02164403A

JPH02164403A - 強化した溶剤抽出方法とその装置

Info

Publication number: JPH02164403A
Application number: JP1209996A
Authority: JP
Inventors: John D Thornton; ジョン　デズモンド　ソーントン
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1988-08-15
Filing date: 1989-08-14
Publication date: 1990-06-25
Also published as: EP0356030B1; DE68909864T2; CN1040511A; DE68909864D1; US5022973A; EP0356030A2; EP0356030A3; GB8819378D0

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、強化した溶剤抽出、特に静電的に強化した溶
剤抽出の方法および装置に関する。

公知の静電的溶剤抽出室において、帯電したノズルを通
して分散相を帯電させ、次に帯電した分散相の液滴を電
場で加速するならば、比較的高い抽出速度が得られる。

この手順によって非常に小さい液滴（従って物質移動に
対して大きな界面面積）が生ずるだけではなく、液滴の
速度が大きいために接触時間は非常に短かくなる。それ
故に、この方法は、しばしば生物学的に生じた反応活性
で不安定な材料の抽出に理想的に好適である。

英国特許第１　、２０５　、５６２号は、分散相の人口
と連絡している複数の重なった多孔板とノズル列とを包
含するカラムを提案している。ノズルはカラムに沿って
縦方向に放出するように配列されているので、電位がノ
ズルに印加されると、分散相の帯電した液滴は多孔板に
向って縦方向に放出される。

この配置は、小さな規模では十分に作用するけれども、
規模が大きくなるにつれて次第に効果が小さくなる。こ
れは列の内側のノズルは外側のノズルによって静電的に
遮蔽されるので、比較的小さな電荷を帯びるようになる
ためである。結果として、外側のノズルだけが、必要と
される非常に小さな液滴を生ずる一方、内側のノズルは
物質移動に対して比較的小さな比面積を有する比較的大
きな液滴を生ずる。さらに、比較的大きなこの液滴は、
それ程大きな電荷を帯びないので、加速して高速度にす
ることができな（て、接触時間が短いという利点が失な
われる。

本発明の１つの態様によれば、分散相が連Ｖｔ液相と相
互作用する静電的に強化された溶剤抽出方法において、
分散相は帯電した液滴の形で、分散相の通常の流れの方
向を横切る方向に加速されるように配列された少なくと
も１つの電場を、通過する。

別の１つの態様によれば、本発明は静電的に強化された
溶剤抽出装置を提供するもので、その装置は、連続相用
の室、室の中に分散相を導入するための１つまたは複数
の入口、分散相を受けるために室の中の中間の位置にあ
る少なくとも１つの容器、該容器は分散相の通常の流れ
の方向を横切る方向に分散相を放出するように配置され
た複数の放出口を有するものとし、および容器に電位を
印加して放出口を通して分散相の帯電した液滴を放出さ
せる手段を包含する。

好適には、室゛は液滴を側面に向けて放出するように配
置されている放出口を伴なったカラムより成る。

好適には、連続相の流れはカラムの中心から偏寄らせて
、連続相と帯電した液滴との相互作用が強められるよう
になっている。

好適には、容器に印加される電場の強さは少なくとも１
．５　Ｋ　Ｖ／ｃｍである。好適にはコレクターが容器
の下方に配置されており、コレクターには連続相を上方
に流すための放射状に配置された立上り管口と、分散相
を下方に流すための中央口とがある。好適には、コレク
ターは、室の中の放出口と少なくとも同じ高さに伸びて
いる側壁を有していて、電位は放出口とこの側壁との間
に印加される。

好適には、コレクターの底は切頭円錐形をしていて、分
散相の流れを中央口に向けて偏寄らせ、また連続相の流
れを立上り管口に向けて偏寄らせる。

好適には、複数の容器とコレクターとが室の中に直列に
配置されていて、容器は交互に反対に帯電される。好適
にはコレクターは大地電位にある。

本発明を使用することによって、上記の問題点を克服す
ることができるが、それは、如何に多数のノズルを使用
しても、静電遮蔽が避けられ、またノズルはすべて同じ
電荷を帯びることができるようにノズルが配置されてい
ることによるものである。この配置によっ゛て大きな直
径の静電溶剤抽出カラムを考えることができるので、静
電的に強化した溶剤抽出を工業的な規模で開発する道が
開かれる。

添付の図面を引用した単なる実施例によって、こ〜に本
発明をさらに詳細に説明する。

第１および第２図を引用すると、中空円筒形の溶剤抽出
カラム１０の部分が示されており、重液相（通常は水性
）は分散されてカラム１０を下方に移動すると仮定する
。カラム１０の中で浅い容器１２は、濾斗形のコレクタ
ー１４によって取囲まれている。通常の運転では、容器
１２は直流発電機（図示してない）によって高電位に帯
電され、またコレクター１４は大地電位にある。

容器１２の寸法は臨界的ではないけれども、容器１２は
できるだけ小さくして、分散相がカラム１０の中に停留
するのを減らすようにする。このために、容器１２の下
側は図示しであるように内側に中くぼみになっていて、
停留をさらに減らすようにする。容器１２には外壁１３
があり、容器１２の底にできるだけ接近して取付けられ
ているノズル１８の形をした、６個の対称的に配置され
た放出口が設けられている。

容器１２は１本またはそれ以上の非導電材料の棒（図示
されていない）によってカラムの中に支持されていて、
カラム１０のすべての他の構成部分から電気的に絶縁さ
れている。カラム１０が大地電位にあるコレクター１４
をともなって操作されない場合は、コレクター１４も同
様にして支持される。

こ＼で第１および第３図を引用すると、コレクター１４
は垂直の円筒形の壁２０と、分散相を下方の次の容器１
２に通過させる中央口２４を備えた円錐形の底２２とを
有する。底２２には４つの対称的に配置されて放射状に
置かれた立上り管口２６があり、それを通って（より軽
い）連続相がカラム１０を上方に通過し、また立上り管
口２６には間隙２９を定める円錐形のキャップ２８があ
って、分散相が立上り管口２６を下方に通過して下方の
容器１２をよけて通るのを妨げるようになっている。コ
レクター壁２０の直径は、カラム１０の中にきちんと合
うように作られている。

第４図に示されているように、カラム１０は容器１２と
コレクター１４との一連の配置を積重ねることによって
構成することができる。

１つの運転方法においては、■、■および■として識別
しである容器１２は大地電位に対して陽に帯電される一
方、容器１２■、■および■は負に帯電される。■−■
とじて識別しであるコレクター１４は、すべて接地され
る。この配置は、コレクター１４がすべて接地されてい
るので、カラムｌＯからコレクターを電気的に絶縁する
必要がないという利点がある。さらに、カラム１０の底
から出て行く重液相は、電気的に中性である。しかしな
がら、別の回路で運転することも可能であって、例えば
、容器１２をすべて陽に帯電させる一方コレクター１４
をすべて負に帯電させることもできる。

第４図において、導電性の重液相（通常実際には水性）
をカラム１０の頂部に供給し、容器１２■に入れる。重
液相は帯電したノズル１８を通過し、重液相の非常に小
さい液滴より成る帯電したスプレーとして流出する。こ
れらの液滴は接地されているコレクター１４に引寄せら
れ、そこで液滴は壁２０の上で合体し、次いで重力によ
って出口２４を通って下方の次の容器１２に流れ下り、
そしてすべての過程が繰り返えされる。最後に、合体し
た重液相はコレクター１４■から出てカラム１０の底に
界面３２を形成し、引出される。実際には、合体した重
液相はコレクター１４■から直接引出すことができるけ
れども、それをカラム１０の底まで流すことによって、
軽液の連続相の導入と分配とに対して、カラム１０の容
積を小さくすることができる。次に軽液の連続相はカラ
ムｌＯを上昇し、途中の各コレクター１４の立上り管口
２６を通過し、カラム１０の頂部で引出される。

２相間の接触は２つの異なった方法で行なわれる。即ち
、上昇する連続相は各ノズル１８から出る分散相の液滴
より成る微細なスプレーと出会い、同時に各コレクター
１゛４の壁の上で分散相の下降するフィルムと接触する
。それ故に物質移動の全体の機構は、十字流と向流移動
との組合せである。

断熱重要な移動方式は液滴のスプレーに関係するもので
あるが、それはこの場合には液滴が帯びている電荷のた
めに液滴が振動しているばかりでなく、液滴の界面面積
もまた非常に大きいからである。平均の大きさを含めた
液滴の特徴は、ノズル１８の直径によってではなく、ノ
ズル１８に印加される電圧によって制御される。重要な
パラメーターは、各ノズル１８の先端とコレクター１４
の壁２０との間の電場の強さである。

第１図を再び引用すると、各ノズル１８の先端と壁２０
との間の距離は、して表わされる。もしノズル１８にＶ
ボルトが印加されると、電場の強さＥは、Ｖ／Ｌによっ
て与えられる。ＥがＩＫＶ／ｃｍ以下であると、電場が
印加されなかった場合よりも小さいけれども、液滴はノ
ズル１８で分離して形成される。Ｅが１．５　Ｋ　Ｖ　
／　ａｍに等しいかまたはそれより大きい場合には、非
常に小さな無数の液滴がノズル１８から発生するが、カ
ラム１０を運転すべきは、正にこの「スプレー」の状況
においてである。

比較的高い直流電圧が要求されることになるけれども、
必要な電流は非常に小さく、各容器１２で僅かに数Ｗが
消費されるだけである。それ故に、本発明はエネルギー
使用の面で非常に経済的である。液滴の大きさは、スプ
レーの状況ではノズル１８の直径にはよらないこともま
た注目すべきである。このことは、細胞の破片あるいは
他の溶解生成物を含有していることもある生物学的溶体
培養基のように、懸濁した固体を含有する液体の抽出を
考える場合に重要な１つの特長である。そのような状態
では、ノズル１８の直径を十分大きくして閉塞するのを
避けることができ、しかも接触の界面面積を大きく保つ
に必要な非常に小さな液滴寸法をそこなうこともない。

大体において本発明は、溶剤抽出カラムを通して並流で
でも、向流ででも使用することができる。

ノズル１８の数は、壁２０に向って帯電した液滴が必要
なだけ放出されるように選ぶことができる。第２図に示
されている６個よりも少なくても多くてもよい。ノズル
１８は、カラム１０の縦軸に直角に整列するものとして
図示されているが、もし希望すればノズル１８は別の角
度で整列することもできる。立上り管口２６の数は、連
続相の必要な流れが与えられるように選ぶことができ、
第３図に示した４個よりも少なくても多くてもよい。

コレクター１４に対して比較的高い壁２０を使用するこ
とは好適であるけれども、必要があれば電場をノズル１
８とカラム１０との間に印加することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、静電的に強化した溶剤抽出カラムの部分中央
断面線図を示し、第２図は、第１図の矢印Ａの方向の拡大図を示し、第３図は、第１図の矢印Ｂの方向の図を示し、さらに第４図は、静電的に強化した溶剤抽出カラムの縮小線図
を示す。１０・・・カラム１２・・・容器１４・・・コレクター１８・・・ノズル２４・・・中央口２６・・・立上り管口２８・・・キャップ２９・・・間隙

Claims

【特許請求の範囲】１、分散相が帯電した液滴の形で、分散相の通常の流れ
の方向を横切る方向に加速されるように配置された、少
なくとも１つの電場を分散相が通過することを特徴とす
る、分散相が連続液相と相互作用する静電的に強化され
た溶剤抽出方法。２、連続相と帯電した液滴との相互作用が強化されるよ
うな方向に連続相の流れが偏寄らされる、請求項１によ
る方法。３、分散相と連続相とが向流関係にある、請求項１また
は２による方法。４、分散相が複数の該電場を通過する、上記請求項のい
ずれかによる方法。５、該電場が交互に反対極性にある、請求項４による方
法。６、該電場がすべて同じ極性にある、請求項４による方
法。７、液滴が分散相の通常の流れの方向に実質的に直角な
方向に放出される、上記請求項のいずれかによる方法。８、電場が少なくとも１．５ＫＶ／ｃｍである、上記請
求項のいずれかによる方法。９、連続相用の室（１０）、室（１０）の中に分散相を
導入するための１つまたは複数の入口、分散相を受ける
ために室（１０）の中の中間の位置にある少なくとも１
つの容器（１２）、該容器（１２）は分散相の通常の流
れの方向を横切る方向に分散相を放出するように配置さ
れた複数の放出口（１８）を有するものとし、および容
器（１２）に電位を印加して放出口（１８）を通して分
散相の帯電した液滴を放出させる手段を特徴とする、静
電的に強化された溶剤抽出装置。１０、室（１０）が、液滴をカラムの側壁に向けて放出
するように配置された放出口（１８）を伴なったカラム
より成る、請求項９による装置。１１、容器（１２）が内側に中くぼみになっている、請
求項９または１０による装置。１２、コレクター（１４）が容器（１２）の下に配置さ
れており、該コレクター（１４）は、連続相を上方に流
すための放射状に配置された立上り管口（２６）と、分
散相を下方に流すための中央口（２４）とを有する、請
求項９ないし１１のいずれかによる装置。１３、コレクター（１４）は、室の中の放出口（１８）
と少なくとも同じ高さにまで伸びている側壁（２０）を
有し、電位は放出口（１８）と側壁（２０）との間に印
加される、請求項１２による装置。１４、コレクター（１４）の底（２２）に切頭円錐形を
していて分散相の流れを中央口（２４）に向けて偏寄ら
せ、また連続相の流れを立上り管口（２６）に向けて偏
寄らせる、請求項１２または１３による装置。１５、複数の容器（１２）とコレクター（１４）とが室
（１０）の中で直列に位置している、請求項１２ないし
１４のいずれかによる装置。１６、電位手段が、容器（１２）に交互に反対の極性の
電位を印加するように配置されている、請求項１５によ
る装置。１７、電位手段が、すべての容器（１２）に同じ極性の
電位を印加するように配置されている、請求項９ないし
１６のいずれかによる装置。１８、印加される電位が少なくとも１．５ＫＶ／ｃｍで
ある、請求項９ないし１７のいずれかによる装置。