JPH0252091A - 分散水溶液処理剤 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は分散水溶液の処理、とりわけ非常に安定した乳
濁液やコロイドａ′懸濁液などを含む分散水溶液を液層
と固層に分離する処理剤に関する。本発明で扱うことの
できる分散液は水と廃液からなる乳濁液である。具体的
には、切削油を含んだ分散水溶液、鉱物を含んだ分散層
、表面活性剤や乳化剤等で安定した合成オイル、染料、
顔料及び樹脂や炭化水素等を含む分散水溶液などである
。

（発明が解決しようとする問題点） 様々な分散水ｆｉＩ液を直ちに非混和層と固層に分離す
る方法上、この方法で用いる化学組成物を提供すること
が、本発明の目的の一つである。

また、直接中性域の水層を分散水溶液から得ることも、
前記方法及び前記化学組成物の目的の一つである。

本発明は、沈澱剤、粘土及び泥灰土ともしくは任意の添
加物を構成物とする前記目的を達成しうる化学組成物の
提供を基礎にしてなされたものである。

さらに、組成物の調製のために用いる装置、組成物と分
散液を効果的な方法で接触させるために用いる装置を提
供することも本発明の目的の一つである。

（問題点を解決するための手段） 本発明の一実施態様によれば、分散水ｆｉＩ液に、中性
域のｐｕを持つ水層と固層に分けるために、沈澱剤、粘
土及び泥灰土を加えることからなる分散水ＷＩｆｊ、の
分離方法が示されている。

沈澱剤は、好ましくは沈澱性コロイド、それも三価のイ
オンを持つものが好ましい。

たとえば、望ましい沈澱剤としては、下水処理や水浄化
において懸濁したコロイド粒子と共に沈澱・凝固するこ
とが知られている硫酸アルミニウムなどがある。また、
鉄の塩類もこの硫酸アルミニウムの代用として用いるこ
とができる。

粘土としては、好ましくは三層構造の極性型粘土が好ま
しい。たとえば自然界に産するモンモリロナイトを含ん
だ合成ベントナイトなどがよい。この場合、ナトリウム
型モンモリロナイト塩を使うのが好ましい。

泥灰土は、後期漸新生期層に産する鉱物である。化学用
語での泥灰土とは、不純粋で、柔軟で、ゆるく結合した
結晶構造内で砂と粘土の総量を変化させて混合して含む
海洋性炭酸基若である。泥灰土は炭酸カルシウムと地理
的位置により変化する他の随伴鉱物からなる。利用でき
る泥灰土としては粘土首記沃土、白曲笛泥灰土、シャモ
ッ＋−Ｗ泥灰土、苦灰岩首泥灰土、エトルリア質泥灰土
、石灰質泥灰土、石灰岩′ｅ泥灰土、泥灰土粘土、泥灰
岩、マグネシア′Ｃ泥灰土、石英管泥灰土等がある。泥
灰土は土也方により海水粘土、塩水粘土等の異なった呼
び名が使われている。約７０％の炭酸カルシウムと約２
０％の粘土、そして残りが炭酸マグネシウムという構成
が泥−沃土の望ましい構成である。粘土と泥灰土、双方
共に粉状を呈している時、その粉体表面には強い表面正
荷電が帯電している。

三つの構成要素は、好ましくは一つの構成要素が粉体状
もしくは分散溶液としたほうがよい。

構成要素はある場合において、最初に沈澱剤を続いて後
から他の粉体物を加えることが好都合であるので、一つ
の容器に存在するかもしれない 三つの構成要素の相対的割合は変化するかもしれない。

この割合は、分散液のｐＨと分離される水層の望ましい
ｐｔ＋に依存している。−船釣には、硫酸アルミニウム
沈澱剤よりも泥灰土の方が多く存在しているであろう。

さらに、他の構成要素も存在している場合もある。たと
えば、乳濁液を含むオイルの電気伝導性が増加するのは
、塩化ナトリウムやシリカゲルのような金属塩が存在し
ているのかもしれないし、また、組成物中の硫酸アルミ
ニウムと泥灰土が分離・区分されるのは、低分子量もし
くは、第一級あるいは第二級アルコール等の有機化合物
に対して作用する親和力を有する炭素質物質が存在する
からかもしれない。さらには特殊な凝集剤が存在してい
るかもしれない。

本発明による分離方法は様々な圧力の下、たとえば杓０
゛Ｃから７０°Ｃの温変下で実行され、反応は数分間に
わたって起こる。

以下に示す理論が本発明の実施を制＋＋Ｉ　Ｌないこと
は明らかである。

硫酸アルミニウムもしくは他の沈澱剤が乳濁液に加えら
れた時、低いｐＨ４１で水酸化アルミニウムを形成して
、吸着・沈降する粒子と沈澱・凝集が起こる。泥灰岩は
、加水分解後に生成物が形成され、例え、！！４ｇが陰
イオン系ないし非イオン系界面活性剤を含んでいても不
安定化効果が作用し、ｐｕが中性域にまで上昇するよう
に、比較的ゆっくりとした速度で溶ける。粘子は、たと
えば、水処理過程での再利用されたものや、河川水に加
えられるなど直接用いられていた同形物を水を十分除い
て沈澱させた固形物と粘固する。さらに詳しくは、本発
明の方法は組成物中に存在する莫大な数の粒子及びそね
、ら粒子間の化学的相互作用により形成されつる粒子と
処理しようとする分子ｈ？＆中に分散している粒子間の
相互作用に依存している６州成物の構成要素は、分散粒
子に囲まれた電気二車層の強い圧縮と除去される粒子と
は逆荷電に帯電したコロイドを形成するという二つの現
象を起こす物質からなる。このようにして、ブラウン】
“ダ動やファンデル・ワールスカによる作用力の方が、
分散液を安定化しようとする力より優勢であるため、分
散夜のさらなる非安定化を招き、結果として塊状体の形
成を促すこととなる。非安定化効果は同時に存在するこ
れら塊状生成物を形成する構成要素とその構成要素間の
相斤依存効果とに密接な関係にある。すなわち、もし硫
酸アルミニウム単独あるいは泥灰岩との併用の場合では
、陰イオン性分散水溶液のみ不安定化の影響を受けるで
あろうし、もし粘土ないし泥灰岩を用いれば不安定化効
果は生じないであろうし、さらに、もし硫酸アルミニウ
ムをベントナイト粘土と組み合わせて用いれば、ｐＨＯ
値が約２．５から３の場合の分散液でのみ、不安定化現
象が起こるであろうということである。本発明の効果で
最も驚くべきことは、分散液の安定化は広いｐ旧直域、
中性域あるいはそれ以上のｐＨでさえも起こることであ
る。かっての分離剤は、ある一定の非常に狭い範囲のｐ
Ｈをもつ流体の処理にしか使えず、またその分離剤の使
用においては、安定化効果が分散液もしくは乳濁液の等
電点（浦常は杓３）に依存しているため、常に分散液の
処理過程において中和作業が必要であった。ｐＨが等電
点の値である時、水酸化物は三価イオンもしくは未形成
のアルミニウムなどの金属塩より、形成され始める。本
発明は様々な分散水ｌ容器の分離処理や経済的にも効率
的にも不良であると考えられている現存の分離方法Ｑこ
も適用できる。この場合の分散液や乳′１＠液のｐＨ値
域は杓４から約１２である。分散７夜のある神は切削油
中にて用いられる。かような流体は水を基調として、陰
イオン性で、ベントナイト粘土、吸湿性の金属塩、酸化
物、ステアリン酸やパルミチン酸等のカルボン酸により
予め処理された水酸化カルシウム及び切削油と混合すれ
は粉体を形成することができる合成車合体電解宵からな
る粉体を含んでいる。酸化エチレン、トリエタノールア
ミン、ポリグリコール、フッ素系界面活性剤、変態シリ
コーン、運搬流体中で分散しやすい同体潤滑剤等を基調
とした乳化剤は、非イオン性物官あるいは分散水溶液中
の他の構成要素には非イオン的作用を与える物′σであ
る。

この乳化剤は鉱物オイルより優れたその摩擦学的特性、
冷却特性のため、乳／＠液や分散水溶液の調製において
徐々に使われるようになってきた。またその乳化ｉ３は
、例えば殺菌剤ないし防カビ剤、特に切削油として用い
られる第４アンモニウム塩のような陽イオン性化合物を
用いることを可能にした。

乳濁液には分散あるいは乳化した粒子に安定化効果をも
たらす無機や有機の過酸化物を形成するために生物分解
の作用を受ける有機物管が含まれている。未発明はこの
よつな有機物答を含んだ分散水ン容ン夜もしくは寧１．
濁’ｉＲ，もしくはコロイドの懸濁１夜についても使用
できる。

本発明の効果の一つとして、組成物中の塩化ナトリウム
やそれと同等の物首が、水酸化アルミニウムの素早い＃
集の形成を妨げるため、水酸化物の形成に多くの時間を
要するようになると考えられるうルイス酸のような水酸
化物の作用は、分散液において不安定化効果を促進する
。

先に示したように、組成物の構成要素の不安定化効果の
原因の一部がフラウン１＃動やファンデル・ワールスカ
によるものであり、それはファンデル・ワールスカが及
ぶ範囲において、組成物の粒子と処理される流体の粒子
とが衝突することに関連があることを意味している。組
成物の粒子と分散粒子との間に生しる相対的運動は形成
された凝集体の分解を起こすほどの高い力が作用しない
範囲内の粒子速度で起こらなければならない。研究の結
果ムこよると、この分野において本発明の条件を満たす
最良の方法は、流体力学の乱流の理論により得られる再
生成可能な多数の小さな乱流を、統計学的分配の法１１
１により反応媒体内に微乱流を作り出すことである。

本発明の組成物は、粉状あるいは分散水７容液の形態で
使用することが可能である。そして、これらは処理して
いる乳濁ｌ夜中に直接粉状あるいは分散水？８液を１人
するか、又は分散水溶液の逆流注入によってｉｌｌ用す
ることができる６＠者の方法はハツチ操作に最も通し、
後者の方法は連続操業に最も通している。

本発明の他の態様においては、処理すべき分散物を収容
する容器と、ｉ′ｆｌ記容器中に延設された下端に出口
を有する粉体引き込み用パイプと、そして前記引き込み
パイプ内での撹拌の際に、分散物と粉体が良（混合され
て、粉体が分散物を不安定化することができるように前
記粉体弓き込み用パイプの下端側壁に配置されているａ
数の通路からなる装置を提供する。

次に、添付した図面に沿って本発明を説明する。

第１図に示した装置は、板３によって開閉可能な流出口
２を有した円錐形容Ｈ１からなる。

アルキメデススクリュー４は圭直に流出口２の方へ伸び
ており、前記スクリューのほとんどが小直径管５によっ
て覆われている。水平動する孔付き円板６は容器ｌ内部
と小１ａ径管５の上端部外側との間にある。二つのスク
レーバー７はスクリュー４の軸上端に連結されており、
孔付き円板６の上面に接触して回転するように付設され
ている。運転が始まると、組成物の各構成要素はスクリ
ューで管を浦って下部番こ送り込まれ、管５の下端と流
出口２との間にできた隙間から放出される。粉体は円板
らのところまでヒ昇し、そこでスクレーバー７によって
すぐに降下させられる。粉体がほどよ（混合された時、
その組成物は流出口から排出される。

第２図には、粉体を乳濁液に直接汗人する時に用いる装
置をしめしてあり、これは流出口１；３と下部側面に貫
通孔１４を有す導管１２を装備した円形もしくは方形の
容器１０からなる。１管１２には運転中に反応体の凝固
を促すために、１０１転式撹拌機１５を内設しである。

溝穴１６は撹拌の行われているところへ反応体が７Ｍれ
るよう、導管１２の側壁に設けられている。処理する乳
／＠液で容器１０が満たされてから、撹拌機１５を回転
させる。

これにより、軸方向の一方から流出口１３の横断面を横
切る流体の流れと、導管１２の下部の目】Ｉ＋１孔１４
をｉ４ってできる放射状の流体の流れが生じる。放射状
噴射による流れは軸方向に上昇する流れに変わり、これ
により強い撹拌効果のある微乱流が多く生じる。同時に
、これら放射状噴射による流れは反応体の回７Ｍの動き
が衰えるとできる反応媒体中の反応困難箇所の発生を防
ぐことができる。導管１２内の撹拌８Ｑ１５の、ヒ流に
位置する溝穴１６を通るｌｌれができる。この発明の組
成物が分散水溶府中にある導管１２に送り込でれると撹
拌機１５に向かう勢いのある流れに従い、各構成要素は
直ちに、均一に粉砕され、分解される。組成物の粒子と
乳濁液中の粒子とではその出車が異なるため、結果とし
てずθ子間に異なった動きと共にｔ目′ｇ速遭が生じ、
これにより粒子同士の衝突が発生する。

第３図には、粉体の注入を連続的に逆流方間に行う装置
を示している。処理される乳濁Ｗゼが、予め調製された
組成物の分散水溶７夜が逆流の方向に注入される点２２
を有する管２１を浦る。巨２２で注入された組成物は側
面にｗｌｌｆｌ孔２４を有する回転ドラム２３に導かれ
る。遠心力の作用の下、反応体は責浦孔２４を通り、反
応室２５に送られる。

次に反応体は、流体の流れが安定した場所である容器下
部２６に導かれ、そこで取り除かれる物首である大きな
凝集体を形成する。Ｉ０１転ドラム２３はまた加速した
粒子の塊に関連して、異なった動きを（采りうる。

（実施例） 本発明の内容の理解のために、以下に実例に沿って記述
する。なお、実施例中に示されている構成比は特に断り
がない１；μす、車＠構成比である。

（実施例１） 以下に示す粉体は、中性域のｐＨを持つ分散水溶ｌｆ１
．の処理に用いる組成物を形成するために一緒に混合さ
れる構成物である。

極性型ナトリウム型モンモリロナイト　　７９９極性型
カルシウム型泥灰土　　　　　　１＋１（１塩化ナトリ
ウム　　　　　　　　　　　　　８０硫酸アルミニウム
　　　　　　　　　　　２０黒炭　　　　　　　　　　
　　　　　　　　ｌ（実施例２） 以下に示す粉体は、ｐ＋＋が約５から杓８の分散水溶液
の処理に用いる組成物を形成するために一緒に混合され
る構成物である。

極性型ナトリウム型モンモリロナイト　　７９９極性型
カルシウムカ泥灰十　　　　　　　１００中性シリカケ
ル　　　　　　　　　　　　ｌ（０硫酸アルミニウム　
　　　　　　　　　　　２０単炭　　　　　　　　　　
　　　　　　　　ｌ（実施例３） 以下に示す粉体は、ａＨが８以Ｆの分散水溶液の処理に
用いる組成物を形成するために一緒に混合される構成物
である。

極性型ナトリウム榎モンモリロナイト　　７９９極性型
カルシウム型泥灰十　　　　　　　１００中性シリカゲ
ル　　　　　　　　　　　　８０硫酸アルミニウム　　
　　　　　　　　　２０黒炭　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　ｌシリカゲルは珪酸ナトリウム
の水ン容器と分子式Ａｈ（ＳＯ，）ｉ・１８）１２０の
結晶′６硫酸アルミニウムとの反応により得られる。こ
の混合物はミキサーの中で、１８０’Ｃ１１５分間、ペ
ースト挟の均質化物が得られるまで撹拌された。この塊
状物′σは再結晶が起こると結晶へと転移する。さらに
、この結晶の粉砕はスピンドル粉砕機もしくはピン粉砕
機にて行われる。

（実施例４） 実施例１の組成物を水・オイル■濁イＣグ苓処理するた
めに用いた。世し、前記オイルは合成オイルであった。

すなわち、破処Ｅ１７′ｉ＃液とは、水・合成オイル乳
′Ｆｉ３液、生物分解生成物、有機物′σの分溜生成物
、及び非常に微細な塵埃を含んだ切削油である。この液
体は中性域のｐＨを有し、且つ処理前のＣＯＤ　（化学
的酸素要求量）が、８３．５００　ｍｇ／ｌであった。

このｌぢ水を、１ハツソで１ｍＪ当たり６ｋｇの生成物
で処理した９分離層が沈降した後の水層は清澄・無色で
、そのＣＯＤは９７．８４％の減少に相当する１８００
ｍｇ／ｌであった。

（実施例５） 第２級アルコールで安定化処理した鉱物オイル層を主体
としたミクロ乳濁液を含み、目つＣＯＤが２１００ｍｇ
／ｌである使用済み切削油を実施例４と同様な方法で処
理した。（００口は９７．８１％の減少に相当する６） （実施例４と実施例５に関して、これらの廃液を除去す
る公知の唯一の方法が、コストが高く、１つ煩雑な矢金
と灰化を必要とし、さらにこの方法により大気汚染の二
次的な間ＪＩが発生するものであることが＋１．調され
るべきである。

周知の物理化学的プロセスでは許容できる結果が得られ
るのではなく、さらに１１Ｒ外濾過でさえ水層の最終Ｃ
ＯＯ値が９，０００〜２５，０００ｍｇ／Ｉの範囲でし
かない６） （実施例６） 王として獣脂及び羊毛指を生産する化粧品卒業からのド
ラム洗浄水を、苛性ソータとフッ素表面活性剤で乳化し
た。処理前の洗浄水のＯＨばＩ２、ＣＯＯイ１■は４２
．０００ｍｇ／Ｉであった。実施例３の組成物で処理し
た後、ｐＨが７．８、ＣＯＤが１０５ｍｇ／ｌ、それぞ
れ減少しだ。処理済洗浄水は河川に排出することができ
た。

（実施例７） 乳化有機物官と５６ｍｇ／　ｌの＆１間イオンを含み、
ＩつｐＨが４である日なめし皮産業からの廃液を、実施
例２の組成物で処理した。分離した水のｐＨは７．７で
、水酸化鋼が汚泥層に沈澱した６

【図面の簡単な説明】

第１図は、構成要素を撹拌して拘置な粉体にする装置の
垂直（断面図。 第２図は、粉体構成要素を直接導入して乳濁液にする場
合に用いる装置の垂直断面図。 第３図は、逆流注入により粉体構成要素を導入する際に
用いられる装置の垂直断面図。 第４し１は、第３し１の棉ＩＶ　−ＩＶで切断して得ら
れた平面図。 ■・・円錐形容器、２・・流出１コ、３・・仮、４・・
アルキメデススクリュー、５・・小面１４管、６・・水
平＋ｈする孔付き円板、７・・スηし　−ノぐ− １Ｏ・・容器、１２・・導管、１３・・流出口、Ｉ４・
・貰浦孔、１５・・撹拌機、１６・・溝穴。 ２１・・管、２２・・ｆ清成！？幸１干人点、２３・・
ｌｉ；ｉ１転ドラム、２４・・貫挿孔、２５・・反応′
ｎ、２６・容器下部。 特許出ＩＰσ人代理人代名

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. （１）中性域のｐＨを持つ水層と固層にわけるために、
   沈澱剤、粘土及び泥灰土を分散水溶液に加える操作を有
   することを特徴とする、分散水溶液の液層と固層を分離
   する方法。
2. （２）前記粘土及び泥灰土が、粉状であることを特徴と
   する、請求項１に記載の方法。
3. （３）前記沈澱剤が、硫酸アルミニウムもしくは三価イ
   オンであることを特徴とする、請求項１もしくは請求項
   ２に記載の方法。
4. （４）前記粘土が、極性型モンモリロナイトであること
   を特徴とする、請求項１から請求項３に記載の方法。
5. （５）前記粘土が、ナトリウム型モンモリロナイトであ
   ることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. （６）前記方法において、塩化ナトリウムあるいはシリ
   カゲルのような塩類が存在していることを特徴とする、
   請求項１から請求項５に記載の方法。
7. （７）前記方法において、黒炭のような炭素物質を用い
   ることを特徴とする、請求項１から請求項６に記載の方
   法。
8. （８）前記方法において、分離した固層を沈澱させるた
   めに凝集剤を加える操作を有することを特徴とする、請
   求項１から請求項７に記載の方法。
9. （９）前記方法において、分散水溶液のｐＨが約４から
   約１２であることを特徴とする、請求項１から請求項８
   に記載の方法。
10. （１０）前記方法において、分散水溶液が陰イオン系も
    しくは非イオン系の表面活性剤を含んでいることを特徴
    とする、請求項９に記載の方法。
11. （１１）不安定化状態の分散水溶液に用いるための沈澱
    剤、粘土及び泥灰土からなる組成物。
12. （１２）前記組成物が、粉状であることを特徴とする、
    請求項１１に記載の組成物。
13. （１３）前記組成物が、分散水溶液の形態をとることを
    特徴とする、請求項１１に記載の組成物。
14. （１４）前記組成物が、沈澱剤が硫酸アルミニウム、粘
    土がナトリウム型モンモリロナイト、泥灰土が海水粘土
    であることを特徴とする、請求項１１から請求項１３に
    記載の組成物。
15. （１５）処理すべき分散液を収納する容器、粉体あるい
    は分散水溶液を容器まで導くための他端に出口を有した
    引き込みパイプ、及び分散液と粉体が引き込みパイプ内
    で分散液が不安定化状態になるまでよく撹拌できるよう
    近接した側壁に列をなして設けられた複数個の貫通孔か
    らなる、分散水溶液の液層と固層を分離するために用い
    られる装置。