JPH0321201B2 - - Google Patents
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- JPH0321201B2 JPH0321201B2 JP59175561A JP17556184A JPH0321201B2 JP H0321201 B2 JPH0321201 B2 JP H0321201B2 JP 59175561 A JP59175561 A JP 59175561A JP 17556184 A JP17556184 A JP 17556184A JP H0321201 B2 JPH0321201 B2 JP H0321201B2
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Landscapes
- External Artificial Organs (AREA)
Description
〔発明の目的〕
本発明はＷ／Ｏ型乳化液の連続解乳化方法およ
び装置に関する。 〔産業上の利用分野〕 本発明はＷ／Ｏ型乳化液を用いる種々の工業的
処理に利用しうる。近年、Ｗ／Ｏ乳化型液体膜を
利用した分離操作が注目されはじめ、資源の有効
利用および省エネルギーの社会的要請に応える高
度分離技術として脚光を浴びようとしている。 例えばウランをはじめ、高価な金属の湿式精錬
のための液膜による金属イオンの分離濃縮プロセ
ス、炭化水素の分離、廃水中のフエノール除去、
都市下水処理の脱窒、さらには血液中の有害物質
の分解に利用する試みもある。既に実用化されて
いる分野としては原油の脱塩、潤滑油の精製、マ
イクロカプセルの製造工程など多くの分野にＷ／
Ｏ型乳化液が利用される。いずれの場合でも、こ
のＷ／Ｏ型乳化液を解乳化する工程が重要であ
り、これらのプロセス全体の成否はこの解乳化工
程の成否にかかつているといつても過言ではな
い。 又、水相と油相が接する一般的な製造工程で、
品質および収率低下をきたすエマルジヨンが発生
した場合、それらの問題を解決するために、解乳
化の工程を利用することが出来る。 （従来の技術） （発明が解決しようとする問題点） 従来の解乳化方法としては加熱する方法、塩を
加える方法、超音波照射法、遠心分離法、高電圧
印加法などが考えられ、試みられているがG.A.
Davies（Hydrometallurgy2（1976／1977）315）
らによつて提案された高電圧印加による解乳化法
が知られている。又電気力を利用した解乳化法は
コツトレルの電気集塵機類似の方法として早くか
ら原油の脱塩処理等に生ずるＷ／Ｏ型乳化液の破
壊に応用されて来た。しかし近年注目され始めた
乳化型液体膜による抽出プロセスでは、抽出時、
液体膜を強固に安定化させることが必要で、これ
は逆に、解乳化を阻害することとなり、従来の方
法ではむづかしく、より有効な解乳化の方法の出
現が望まれていた。 例えばP.J.Bailes（Trans.I.Chem.E59、229
（1981））は電極を上、下部に置き、この間を左右
に乳化液を送入するよう提示しているが、送入液
の上流側はエマルジンヨ中の水分が多い為に、
又、下流側は、油相と水相に分離しているが水相
が増加する為に油相の厚さが入口側に比べ相対的
に減少するために、そのいづれかの理由により電
極に高電圧をかけるとシヨートしやすく、電界が
不安定で再分散する危険がある。 又、L.C.Waterman.Chem.Eng.Prog.61、51
（1965））は上下平行板電極の下部電極中心より乳
化液を送入する際、分離した水が下部電極板上に
溜らないよう強制的にジエツト流で早く流し、下
部電極の下方にジエツト流で吹き流された荷電乳
化液が滞留するゾーンを設け、そこで微粒液滴が
滞留している間に互いに合一するよう提案してい
る。この方法では電場を外れたゾーンで液滴の合
一を計つているために液滴の合一速度がおそく、
又、界面活性剤の凝集層や泡沫層を生じやすく、
そのため油水分離が不安定である。さらに、ジエ
ツト流を生成させる為には撹拌が必要であり、別
に滞留ゾーンを必要とする分だけ容量が大きくな
り経済的でない。 本発明者等は、以上の状況を考慮し、高電圧印
加による解乳化に際し、電極の構造、位置、乳化
液の流通方向などにつき鋭意検討した結果、これ
らの欠点を全て解決しうる新しい解乳化方法を見
出して、本発明に到達した。 〔発明の構成〕 本発明の要旨は、装置の上、下部に電極を設置
し電極間に高電圧を印加して電場を作り、もつて
連続的に供給される高含水率（30vol％以上）の
Ｗ／Ｏ型乳化液中の微粒液滴を破壊して二液相に
分離する解乳化方法において、電極に開孔率25％
以下の多孔板電力を用い乳化液の送入を水相側か
ら垂直方向に行うことを特徴とするＷ／Ｏ型乳化
液の連続解乳化方法、および、高含水率（30vol
％以上）のＷ／Ｏ型乳化液を連続的に解乳化する
ための装置が、電極間に高電圧を印加して電場を
作りうる電極を、装置の上、下に配置し、これが
開孔率25％以下の多孔板電極であり、Ｗ／Ｏ型乳
化液を水相側から垂直方向に流すごとく構成した
連続解乳化装置である。 乳化液の構成油分がケロシン、ノルマルヘキサ
ン、キシレンなど、あるいはこれらの混合物のよ
うに水より軽い場合は乳化液を下方より上方に送
り、水相は下部に沈降するので少くとも下部電極
を多孔板電極とするが、逆に、油分がトリクロー
ルエチレン、四塩化炭素など、あるいはこれらの
混合物のように水より重い場合には、乳化液を上
部より下方に送り、解乳化後の水相は上部に集る
ので少くとも上部電極を多孔板電極にする必要が
ある。 本発明でいう電極とは導電性のあるもので対象
となる液相と実質的に作用しないもの全べてを含
み金属、黒鉛、導電性ポリマー、導電性セラミツ
クなどを用いるこが出来液相の性質に応じて適宜
選択する。 又、多孔板とは導電性材料であつて、その穴の
形状は水滴が自由に通りうるものであればどのよ
うな形でも良いが、開孔率が25％以下のごとく小
さいものを用い、多孔質体のものも使用出来る。
多孔板でない電極としては板状、棒状などを使用
し液粘度、水相と油相との密度差などを考慮して
選択する。上下とも多孔板電極を使用する場合は
同一形状のものが望ましい。 （問題点を解決するための手段） 本発明装置の特徴を第１図に基いてその実施態
様を説明すると次のとおりである。 装置の本体１は、アクリル樹脂製（内寸28×36
×220mm）の直方体である。本体中央には銅製の
多孔板電極を上下に50mm間隔で平行に設置してあ
り、上部電極２（28×36mm、直径３mmの孔８個）
は、高電圧発生器８の正極に、下部電極２′（28
×36mm、直径３mmの孔16個）は、電流計９を経て
アース線に接続されている。所定の粒径をもつ
Ｗ／Ｏ型乳化液は液面計７を付した貯槽６よりマ
イクロチユーブポンプ５を経て注入口３より本体
内に送入され電極間を通過する間に電気力により
解乳化され、油相は上部出口１０から、水相は下
部出口４から連続的に排出される。この際、上部
出口１０の途中に接地された導電性充てん物１１
を用いて、残留荷電水滴を電気的に渦分離する
ことにより、さらに完全に水分を除去することが
出来る。この理由は、上部電極をスルーした微量
の水滴は荷電しているので、接地された導電性充
てん物に付着し、凝集合一して重力分離が行われ
るためであると推定される。 第２図は第１図の要部を示す説明図であつて、
乳化液中の水滴の生長する状況が時間経過ととも
に、どのように変化していくかを模式図で表わし
たものである。上部電極２、下部電極２′の間に、
２′の下方から送入された乳化液は、電気力によ
つて水相と油相に分離することを表わしている。
即ち、その機構は充分あきらかでないが、下記の
ごとく推定される。 電極間でランダム運動をしているＷ／Ｏ型乳化
液中の水の微粒滴(a)は電圧印加後、誘導分極され
た微粒水滴が電気力線方向に配列されるさいの滴
同志の衝突、合一によつて主滴群に生長し、配列
される(b)。そのさい、電極から供給される自由電
荷が主滴間を移動し、主滴群は分極電荷に加えて
表面電荷を持つ(c)。しかし、主滴表面の電荷分布
は不均一であり、それに作用する電界とのクーロ
ン力が主滴表面に不安定流動（界面撹乱）を派生
させる。さらには、電流によるわずかな温度分布
の不均一さもこの不安定流動の生成に相乗効果と
して働いているものと思われる(c)。 また、電気力による連続相の対流運動に加え、
主滴表面の撹乱運動及び、乳化液の供給による連
続相のみだれが、微粒滴、小滴と主滴との衝突合
一を促進させ、解乳化速度を早めるに役立つ(c)。
以上のように、解乳化は電気流体力学現象と密接
な関係がある。このようにして液水柱に近いもの
が電界方向に形成される(c)。 それと同時に、電極からの電荷注入による液柱
の帯電荷化、それに伴つて電場作用による電気応
力のために、液水柱は瞬時に崩壊し、大きな水滴
群になる(d)。このように主滴から生成、成長した
水滴群は、比重差、クーロン力により速やかに下
方に沈降し多孔板電極を通過し、清澄な水相４を
形成する。この際多孔板上に水相が残らないよう
にすることにより相は下方に油相は上方に効率よ
く連続的に分離され定常状態に達する(e)。 第３図は定常状態に達した後の乳化液の流れ方
向に対する乳化液中の水分含有率Ｗの分布を示し
たものであり、上方へ行くほど水分含有量が減少
し、乳化液が解乳化されることを示している。 実施例 １ 第１図に示す装置を用いて、油相は4Wt％
Span80（和光純薬社製界面活性剤）ケロシン溶液
を、水相は2Wt％NaCl水溶液よりなる乳化液を
供給して実施した試験結果を第１表並びに第２表
に示した。 第１表においては、実験番号１、５に示すよう
に、最小水滴径が1.43μｍであつても解乳化百分
率が98％を示している。 又、第２表においては、実験番号14に示すよう
に、印加電圧500V最少帯留時間が1.6分の場合、
解乳化百分率が75.3％であるが、印加電圧を実験
番号20に示すように1000Vに上げることにより
94.7％にまで向上することを表わしている。これ
らの結果はこれまでにない優れた効果である。ま
た、本実験結果より装置のスケールアツプは十分
可能なことが確認された。
び装置に関する。 〔産業上の利用分野〕 本発明はＷ／Ｏ型乳化液を用いる種々の工業的
処理に利用しうる。近年、Ｗ／Ｏ乳化型液体膜を
利用した分離操作が注目されはじめ、資源の有効
利用および省エネルギーの社会的要請に応える高
度分離技術として脚光を浴びようとしている。 例えばウランをはじめ、高価な金属の湿式精錬
のための液膜による金属イオンの分離濃縮プロセ
ス、炭化水素の分離、廃水中のフエノール除去、
都市下水処理の脱窒、さらには血液中の有害物質
の分解に利用する試みもある。既に実用化されて
いる分野としては原油の脱塩、潤滑油の精製、マ
イクロカプセルの製造工程など多くの分野にＷ／
Ｏ型乳化液が利用される。いずれの場合でも、こ
のＷ／Ｏ型乳化液を解乳化する工程が重要であ
り、これらのプロセス全体の成否はこの解乳化工
程の成否にかかつているといつても過言ではな
い。 又、水相と油相が接する一般的な製造工程で、
品質および収率低下をきたすエマルジヨンが発生
した場合、それらの問題を解決するために、解乳
化の工程を利用することが出来る。 （従来の技術） （発明が解決しようとする問題点） 従来の解乳化方法としては加熱する方法、塩を
加える方法、超音波照射法、遠心分離法、高電圧
印加法などが考えられ、試みられているがG.A.
Davies（Hydrometallurgy2（1976／1977）315）
らによつて提案された高電圧印加による解乳化法
が知られている。又電気力を利用した解乳化法は
コツトレルの電気集塵機類似の方法として早くか
ら原油の脱塩処理等に生ずるＷ／Ｏ型乳化液の破
壊に応用されて来た。しかし近年注目され始めた
乳化型液体膜による抽出プロセスでは、抽出時、
液体膜を強固に安定化させることが必要で、これ
は逆に、解乳化を阻害することとなり、従来の方
法ではむづかしく、より有効な解乳化の方法の出
現が望まれていた。 例えばP.J.Bailes（Trans.I.Chem.E59、229
（1981））は電極を上、下部に置き、この間を左右
に乳化液を送入するよう提示しているが、送入液
の上流側はエマルジンヨ中の水分が多い為に、
又、下流側は、油相と水相に分離しているが水相
が増加する為に油相の厚さが入口側に比べ相対的
に減少するために、そのいづれかの理由により電
極に高電圧をかけるとシヨートしやすく、電界が
不安定で再分散する危険がある。 又、L.C.Waterman.Chem.Eng.Prog.61、51
（1965））は上下平行板電極の下部電極中心より乳
化液を送入する際、分離した水が下部電極板上に
溜らないよう強制的にジエツト流で早く流し、下
部電極の下方にジエツト流で吹き流された荷電乳
化液が滞留するゾーンを設け、そこで微粒液滴が
滞留している間に互いに合一するよう提案してい
る。この方法では電場を外れたゾーンで液滴の合
一を計つているために液滴の合一速度がおそく、
又、界面活性剤の凝集層や泡沫層を生じやすく、
そのため油水分離が不安定である。さらに、ジエ
ツト流を生成させる為には撹拌が必要であり、別
に滞留ゾーンを必要とする分だけ容量が大きくな
り経済的でない。 本発明者等は、以上の状況を考慮し、高電圧印
加による解乳化に際し、電極の構造、位置、乳化
液の流通方向などにつき鋭意検討した結果、これ
らの欠点を全て解決しうる新しい解乳化方法を見
出して、本発明に到達した。 〔発明の構成〕 本発明の要旨は、装置の上、下部に電極を設置
し電極間に高電圧を印加して電場を作り、もつて
連続的に供給される高含水率（30vol％以上）の
Ｗ／Ｏ型乳化液中の微粒液滴を破壊して二液相に
分離する解乳化方法において、電極に開孔率25％
以下の多孔板電力を用い乳化液の送入を水相側か
ら垂直方向に行うことを特徴とするＷ／Ｏ型乳化
液の連続解乳化方法、および、高含水率（30vol
％以上）のＷ／Ｏ型乳化液を連続的に解乳化する
ための装置が、電極間に高電圧を印加して電場を
作りうる電極を、装置の上、下に配置し、これが
開孔率25％以下の多孔板電極であり、Ｗ／Ｏ型乳
化液を水相側から垂直方向に流すごとく構成した
連続解乳化装置である。 乳化液の構成油分がケロシン、ノルマルヘキサ
ン、キシレンなど、あるいはこれらの混合物のよ
うに水より軽い場合は乳化液を下方より上方に送
り、水相は下部に沈降するので少くとも下部電極
を多孔板電極とするが、逆に、油分がトリクロー
ルエチレン、四塩化炭素など、あるいはこれらの
混合物のように水より重い場合には、乳化液を上
部より下方に送り、解乳化後の水相は上部に集る
ので少くとも上部電極を多孔板電極にする必要が
ある。 本発明でいう電極とは導電性のあるもので対象
となる液相と実質的に作用しないもの全べてを含
み金属、黒鉛、導電性ポリマー、導電性セラミツ
クなどを用いるこが出来液相の性質に応じて適宜
選択する。 又、多孔板とは導電性材料であつて、その穴の
形状は水滴が自由に通りうるものであればどのよ
うな形でも良いが、開孔率が25％以下のごとく小
さいものを用い、多孔質体のものも使用出来る。
多孔板でない電極としては板状、棒状などを使用
し液粘度、水相と油相との密度差などを考慮して
選択する。上下とも多孔板電極を使用する場合は
同一形状のものが望ましい。 （問題点を解決するための手段） 本発明装置の特徴を第１図に基いてその実施態
様を説明すると次のとおりである。 装置の本体１は、アクリル樹脂製（内寸28×36
×220mm）の直方体である。本体中央には銅製の
多孔板電極を上下に50mm間隔で平行に設置してあ
り、上部電極２（28×36mm、直径３mmの孔８個）
は、高電圧発生器８の正極に、下部電極２′（28
×36mm、直径３mmの孔16個）は、電流計９を経て
アース線に接続されている。所定の粒径をもつ
Ｗ／Ｏ型乳化液は液面計７を付した貯槽６よりマ
イクロチユーブポンプ５を経て注入口３より本体
内に送入され電極間を通過する間に電気力により
解乳化され、油相は上部出口１０から、水相は下
部出口４から連続的に排出される。この際、上部
出口１０の途中に接地された導電性充てん物１１
を用いて、残留荷電水滴を電気的に渦分離する
ことにより、さらに完全に水分を除去することが
出来る。この理由は、上部電極をスルーした微量
の水滴は荷電しているので、接地された導電性充
てん物に付着し、凝集合一して重力分離が行われ
るためであると推定される。 第２図は第１図の要部を示す説明図であつて、
乳化液中の水滴の生長する状況が時間経過ととも
に、どのように変化していくかを模式図で表わし
たものである。上部電極２、下部電極２′の間に、
２′の下方から送入された乳化液は、電気力によ
つて水相と油相に分離することを表わしている。
即ち、その機構は充分あきらかでないが、下記の
ごとく推定される。 電極間でランダム運動をしているＷ／Ｏ型乳化
液中の水の微粒滴(a)は電圧印加後、誘導分極され
た微粒水滴が電気力線方向に配列されるさいの滴
同志の衝突、合一によつて主滴群に生長し、配列
される(b)。そのさい、電極から供給される自由電
荷が主滴間を移動し、主滴群は分極電荷に加えて
表面電荷を持つ(c)。しかし、主滴表面の電荷分布
は不均一であり、それに作用する電界とのクーロ
ン力が主滴表面に不安定流動（界面撹乱）を派生
させる。さらには、電流によるわずかな温度分布
の不均一さもこの不安定流動の生成に相乗効果と
して働いているものと思われる(c)。 また、電気力による連続相の対流運動に加え、
主滴表面の撹乱運動及び、乳化液の供給による連
続相のみだれが、微粒滴、小滴と主滴との衝突合
一を促進させ、解乳化速度を早めるに役立つ(c)。
以上のように、解乳化は電気流体力学現象と密接
な関係がある。このようにして液水柱に近いもの
が電界方向に形成される(c)。 それと同時に、電極からの電荷注入による液柱
の帯電荷化、それに伴つて電場作用による電気応
力のために、液水柱は瞬時に崩壊し、大きな水滴
群になる(d)。このように主滴から生成、成長した
水滴群は、比重差、クーロン力により速やかに下
方に沈降し多孔板電極を通過し、清澄な水相４を
形成する。この際多孔板上に水相が残らないよう
にすることにより相は下方に油相は上方に効率よ
く連続的に分離され定常状態に達する(e)。 第３図は定常状態に達した後の乳化液の流れ方
向に対する乳化液中の水分含有率Ｗの分布を示し
たものであり、上方へ行くほど水分含有量が減少
し、乳化液が解乳化されることを示している。 実施例 １ 第１図に示す装置を用いて、油相は4Wt％
Span80（和光純薬社製界面活性剤）ケロシン溶液
を、水相は2Wt％NaCl水溶液よりなる乳化液を
供給して実施した試験結果を第１表並びに第２表
に示した。 第１表においては、実験番号１、５に示すよう
に、最小水滴径が1.43μｍであつても解乳化百分
率が98％を示している。 又、第２表においては、実験番号14に示すよう
に、印加電圧500V最少帯留時間が1.6分の場合、
解乳化百分率が75.3％であるが、印加電圧を実験
番号20に示すように1000Vに上げることにより
94.7％にまで向上することを表わしている。これ
らの結果はこれまでにない優れた効果である。ま
た、本実験結果より装置のスケールアツプは十分
可能なことが確認された。
【表】
【表】
【表】
実施例 ２
第１図に示す装置を用いて、油相は4Wt％
Span80（和光純薬製界面活性剤）ケロシン〜四塩
化炭素溶液（ρ0＝1.218ｇ／c.c.）を水相は2Wt％
NaCl水溶液（ρw＝1.015ｇ／c.c.）よりなる乳化液
を供給した。この場合下部多孔板電極２′は電圧
を印加し、上部電極２は電流計９を経て接地し
た。解乳油相は下方４より排出され、清澄水相は
上方１０より排出された。装置を操作するにあた
つて下部多孔板電極と解乳液との間に数mm程度の
油相を設け解乳油相と解乳液相との界面が必ず下
部電極の上方に存在するようにした。このように
して油相の密度が水相より大きい場合も連続電気
解乳化の性能は変らなかつた。結果を第３表に示
した。
Span80（和光純薬製界面活性剤）ケロシン〜四塩
化炭素溶液（ρ0＝1.218ｇ／c.c.）を水相は2Wt％
NaCl水溶液（ρw＝1.015ｇ／c.c.）よりなる乳化液
を供給した。この場合下部多孔板電極２′は電圧
を印加し、上部電極２は電流計９を経て接地し
た。解乳油相は下方４より排出され、清澄水相は
上方１０より排出された。装置を操作するにあた
つて下部多孔板電極と解乳液との間に数mm程度の
油相を設け解乳油相と解乳液相との界面が必ず下
部電極の上方に存在するようにした。このように
して油相の密度が水相より大きい場合も連続電気
解乳化の性能は変らなかつた。結果を第３表に示
した。
【表】
φｗｉ−φｗ
ψ＝
ψ＝
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 装置の上下部に電極を設置し、電極間に高電
圧を印加して電場を作り、もつて連続的に供給さ
れる高含水率（30vol％以上）のＷ／Ｏ型乳化液
中の微粒液滴を破壊して二液相に分離する解乳化
方法に於て、電極に開孔率25％以下の多孔板電極
を用いることを特徴とするＷ／Ｏ型乳化液の連続
解乳化方法。 ２ 高含水率（30vol％以上）のＷ／Ｏ型乳化液
を連続的に解乳化するための装置が電極間に高電
圧を印加して電場を作りうる電極を装置の上下部
に配置し、開孔率25％以下の多孔板電極であるこ
とを特徴とするＷ／Ｏ型乳化液の連続解乳化装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17556184A JPS61283310A (ja) | 1984-08-22 | 1984-08-22 | 連続解乳化方法ならびに装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17556184A JPS61283310A (ja) | 1984-08-22 | 1984-08-22 | 連続解乳化方法ならびに装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61283310A JPS61283310A (ja) | 1986-12-13 |
| JPH0321201B2 true JPH0321201B2 (ja) | 1991-03-22 |
Family
ID=15998230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17556184A Granted JPS61283310A (ja) | 1984-08-22 | 1984-08-22 | 連続解乳化方法ならびに装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61283310A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104016452B (zh) * | 2014-06-10 | 2015-08-12 | 中国矿业大学 | 一种油田采出水处理工艺 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5597208A (en) * | 1979-01-17 | 1980-07-24 | Hitachi Ltd | Liquid-liquid separator |
-
1984
- 1984-08-22 JP JP17556184A patent/JPS61283310A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5597208A (en) * | 1979-01-17 | 1980-07-24 | Hitachi Ltd | Liquid-liquid separator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61283310A (ja) | 1986-12-13 |
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