JPH03254886A - 溶液中の微粒子の凝集または壁面への付着防止方法 - 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】 （イ）　産業上の利用分野 本発明は、分散系溶液の保存方法や流路などの移送系に
おける廃液、原料スラリーなどの微粒子の凝集や流路壁
面への付着を防止する方法に関する。

（ロ）　従来の技術 従来、溶液を磁気処理すると浮遊微粒子の分散性が良く
なり管壁へスケールとして付着することを軽減すること
が知られている。

この原理を利用して、水道配管等において、スケール付
着防止を目的とした磁気処理装置が開発されている。

（ハ）　発明が解決しようとする課題。

しかしながら、水質が少しても変わると効果が無くなる
場合か多く、またその理由も不明であった。

また、スケール付着防止を目的とした従来の磁気処理装
置は、磁気処理するさいの磁束密度が様々なものか既に
市販されてはいるが、／ＬＰ遊微精微粒子散媒体である
水質に含まれる電解質の最適処理濃度や、充分な効果を
得るために必要な磁束密度や、磁束作用時間などの定量
的な研究がなされておらず、これらの数値は未だ知られ
ていない。

また、一方、スケールが付着することが好ましくない流
路の一例として発電所の復水器冷却のための海水取水管
等があるが、同海水取水配管には、流速を１．げろ、殺
菌剤を投入する等の貝類等の付着防止等の対策はとられ
ているものの、海水中の浮遊微粒子の付着によるスケー
ル形成を防止する為の処理はとられていない。

そこで、本発明は、溶液中の微粒子の凝集や壁面への付
着を、高水準かつ安定的に防止する方法を提供すること
を目的とする。

（ニ）　課題を解決する為の手段 本発明は、微粒子が分散した臨界凝集濃度以上の溶存塩
を含有する溶液に磁場を作用させることにより、微粒子
の分散性を高め保存系や移送系における溶液中の微粒子
の凝集または壁面への付着を防止する方法であり、上記
溶液に含まれる少なくとも一種の陽イオン濃度か、Ｋイ
オンては１．２ｍｏｌ／１１．　Ｎ　ａイオンては１．
７ｍｏｌ／、Ｑ　ＳＢ　ａイオンては０．０：’ｌ　ｍ
ｏｌ／１！　、　　Ｃａイオンては０．０５　ｓｏｌ／
Ｒ。

Ｍｇイオンては０．０５蒙ｏｆ／１！、Ａｊｌｌイオン
では０．０００３　ｍｏｌ／ｆｆ　、　　Ｌ　ａイオン
では０．０００３　ｓｏｌ／Ｎ以上であり、上記溶存塩
の陽イオンが、１価のときは３ｋＧ以上または、２価の
ときは２ｋＧ以上、３価のときは４．５ｋ　Ｇ以上の磁
場を溶液に印加するものである。

（ホ）　実施例 本発明では、前述した水質が少しても変わると期待した
効果を得ることができない原因を追及した結果、溶液中
の浮遊微粒子の凝集速度は、溶液中に含まれる陽イオン
の原子価及び濃度と、同溶液に作用する磁束密度と、磁
束の作用時間に依存することを発見し、この発見に基づ
き、各種溶液に対する最適の磁束密度と作用時間とを測
定し、この測定の結果を用いて本願の溶液中の微粒子の
凝集または壁面への付着防止方法を発明した。

すなわち、かかる溶液に磁場を作用させると、前述の海
水においては微生物の死骸等の浮遊微粒子の分散性か良
くなり、また、原料スラリーやその他化粧品等の分散性
溶液に磁場を作用させると同溶液中の微粒子の分散性が
良くなり、スラ・ソジやフロックとして凝集したり、壁
面へスケールとして付着することを軽減するという現象
は、微粒子の凝集速度定数を１ｌｌｌ定すれば、凝集速
度定数の低下として定量的に観測することができる。

そこで、種々の溶存塩として各種電解質を水に溶かし、
同溶液中に浮遊微粒子としてラテックス微粒子を分散さ
せ、電解質の濃度を変化させた場合のラテックス微粒子
の凝集速度定数の変化を、磁気処理をした場合と、磁気
処理をしない場合とてＭ１定し、これらを比較した。

電解質として、ＫＣ，Ｑ、ＮａＣ，Ｑ、ＣａＣｊ）２Ｍ
ｇＣ１）２　　、ＢａＣＪｌ１２　　、ＡＮ’　Ｃ，Ｑ
３　、ＬａＣΩ３を選んだ場合の結果を第１図ａ　−ｇ
に示す。

なお、浮遊微粒子として、粒径３８ｎｍのう、テックス
微粒子を４．６３ｘｌＯ′／個／ｖ、ｆｌの濃度で上記
溶液に分散させている。

上記ラテックス微粒子は、通常水中では負に帯電してお
り、この電荷反発力により容易に凝集することがてきな
いが、水中に正の電荷を持つイオン、すなわち、陽イオ
ンを加えていくと、陽イオンのＷ電６：ｆによってラテ
ックス微粒子の表面型６：Ｉが中和されて凝集するよう
になる。

この場合、凝集速度定数が上記陽イオンの濃度に依存し
て変化する領域を緩速凝集領域と称し、凝集速度定数か
陽イオンの濃度に依存せず一定の値を示す領域を急速凝
集領域と称し、緩速凝集領域と急速凝集領域との境界の
陽イオンの濃度を臨界凝集濃度と称する。

第１図ａ　−ｇから、緩速凝集領域では、磁場の効果か
凝集速度定数に対して正に動いたり負に動いたりする場
合かあり、効果にばらつきかあるが、急速凝集領域では
、広い濃度領域にわたって、磁気処理の効果が凝集速度
定数を低減させる方向に働くことかわかる。

このように、凝集速度定数が低減するということは、溶
液中の微粒子の分散性が良くなり、スラッジやフロック
として凝集したり、流路壁ヘスケールとして付着する可
能性が軽減することを意味する。

従って、臨界凝集濃度以上の溶存塩を含むｆａ液を磁気
処理すると、広い濃度範囲にわたって（多少の水質の変
動に関係なく）安定したスケール、スラッジまたはフロ
ックの発生防止効果が得られることが期待てきる。

上記臨界凝集濃度は溶存塩の種類によって異なり、第１
図ａ　−ｇで示す測定結果から、Ｋイオンでは１．２ｍ
ｏｌ／、＆　、　Ｎ　ａイオンではＬ７ｍｏｌ／Ｎ　。

Ｃａイオンではり、０５ｍｏｌ、／Ｆ　、　　Ｂ　ａイ
オンては［）、（１３ｗｏｌ／１．　Ｍ　ｇイオンでは
０．０５ｍｏｌ／Ｉ。

Ａｇイオンては［１，０［１［１３ｍｏｌ／Ｆ　、　　
Ｌ　ａイオンては０．０００３ｗ＋ｏｌ／　０である事
が判明した。

次に、最適な磁束密度を選定する為に、磁気処理による
凝集速度定数の低下の割合いを、磁気処理する際の磁束
密度を種々変えてΔＦＪ定した結果を第２図ａ　−ｃに
示す。

この結果から、磁束密度による依存性は、陽イオンの価
数によって異なり、ＫイオンやＮａイオンのように１ｉ
ＩＩ１１のイオンは磁束密度３ｋＧ以上で凝集速度定数
の低下率は一定となる傾向を示し、Ｃａ、Ｍｇ、Ｂａイ
オンのように２価のイオンは２ｋＧ以上で、Ｌａ、Ａ、
Ｑイオンのように３価のイオンは４．５ｋ　Ｇ以上で一
定となる傾向を示した。

従って、スケール、スラッジまたはフロックの発生防止
効果を高めるための最適な磁束密度は、１価のイオンか
臨界凝集濃度以上含まれる場合は、３ｋＧ以上、２価の
イオンが臨界凝集濃度以上含まれる場合は２ｋＧ以上、
３価のイオンが臨界凝集濃度以上含まれる場合は４．５
ｋ　Ｇ以上に設定することか好ましい。

また、磁気処理装置の磁気処理源として、永久磁石を使
用するのが実用的であることを考慮して、磁束密度を６
ｋＧ以下に設定するのが望ましい。

次に、最適の磁気処理時間を選定する為に、磁気処理に
よる凝集速度定数の低下の割合を、磁気処理時間をいろ
いろと変えて測定した結果を第３図ａ　−ｃに示す。

この結果から、スケール、フロックの発生防止効果は、
磁気処理時間約２分から効果を発揮し始め、時期処理時
間を長くするにしたがって効果が大きくなることがわか
る。

したかって、スケール付着等の防止効果を高める為には
、溶存イオンの種類に限らず磁気処理時間を、少なくと
も２分以上に設定することが必要である。

また、磁気処理時間を長くしても、それ以上効果が増大
しない飽和点があり、この飽和点は溶存イオンの種類に
よって異なり、ＫイオンとＮａイオンでは約１０分間、
Ｍｇイオンでは約２分間、Ｃａイオンでは約５分間、Ｂ
ａイオンでは約７分間、Ａｇイオンでは約８分間、Ｌａ
イオンでは約５分間で飽和点に達することがわかる。

また、飽和点に達する以上の磁気処理時間の設定が不可
能な場合は、なるべく長い処理時間を確保することが望
ましい。

また、第４図に、電解質がＣａＣ１）２　　の場合、４
．４５ｋ　Ｇの磁束密度で１０分間で磁気処理し、同処
理による凝集速度定数の低下が時期処理後の放置時間に
より変化する程度を示す。

この結果から、この条件で処理した場合は、磁気処理の
効果が、磁気処理後１５０時間まで継続していることが
わかった。

したがって、流路の人口で磁気処理を施すことにより、
かなり遠方までスケール、スラッジまたはフロックの発
生を防止することができる。

第５図は、上記磁気処理を実施するための磁気処理装置
（Ａ）を示しており、同装置（Ａ）は、非磁性素キイて
構成された流路（１）の外側に、流路（１）を挾んで一
対の電磁石（２）（２）を配設している。

なお、（３）　（３）は磁束の作用範囲を広げるための
誘磁体である。

したがって、流路（＋）中を流れる処理液に、電磁石（
２）　（２）からの磁束によって磁気処理が行われ、同
装置（＾）よりも下流側において、流路壁へのスケール
の付着や、スラッジの発生を防止することができる。

また、誘磁体（３）（３）を設けて磁束の作用範囲を広
げたことて、処理液に磁束を十分な時間作用させること
かできる。

なお、磁気処理装置には各種構成のものが考えられ、ｔ
は処理液に十分な磁束を作用させることができるもので
あればよい。

次に、本発明を原子力発電所の復水器冷却系の海水吸入
管に適用したものを第６図を参照して説明する。

まず、海水について説明すると、海水は特殊な地域を除
き、はぼ一定の組成であるといわれており、溶存物質の
濃度を表Ｉで示す。

また、海水中には炭酸カルシュラムや珪酸（またはシリ
カ）等の海洋中に生息する微生物に起因する浮ａ微粒子
が多量に含まれており、これらの微粒子の表面は海水中
で負に帯電しているため、ラテックス微粒子と同様、海
水中の陽イオンの濃度に凝集速度が依存している。

表Ｉて示すように、海水中には、Ｍｇイオンが１３００
ｍｇ／ｉｆ含まれており、これをモル濃度に換算すると
　０．０５３５ｗｏｌ／　１１となり、本発明の適用範
囲内にある。

したがって、溶存塩濃度の調整を要せず、添加物による
環境の汚染が発生しない。

第６図において、（Ｂ）は沸騰水型原子力発電所を示し
ており、（１１）は炉心、（１２）は圧力容器、（１３
）は制御棒、（１４）は冷却水ポンプ、（１５）は格納
容器、（Ｉ６）は蒸気配管、（Ｉ７）はタービン、（Ｉ
８）は復水器、（１９）は給水配管、（２０）は発電機
、（２１）は復水器（１８）に冷却水としての海水を送
給するだめの取水管であり、中途に取水ポンプ（２２）
を介設している。

上記取水管（２１）の取水口（２３）は海水（Ｓ）中に
開口しており、取水口（２３）と取水ポンプ（２２）と
の間に、本発明に係る磁気処理装置（＾）を介設し、取
水口（２３）から取込まれた海水を磁気処理装置（Ａ）
を通して磁気処理するようにしている。

このように、取水直後の海水を磁気処理して、同海水中
に含まれた微粒子の凝集速度を低減させることによって
、これより下流側の取水管（２１）、取水ポンプ（２２
）、復水器（１８）、排水管（２４）等の流路壁にスケ
ールが付着したり、冷却用の海水中にスラッジが発生す
るのが防止され、上記冷却水系における海水流通の抵抗
増加を防止すると共に、維持管理か容易になるという効
果がある。

特に、復水器（１８）中の海水流路（１８ａ）の壁面へ
のスケール付着が防止されるので、復水器（１８）の熱
交換率の低下を防止することができる。

以上、沸騰水型の原子力発電所の冷却水系を適用例とし
て説明したが、他型式の原子力発電所または火力発電所
の冷却水系にも適用することができる。

次に、塩田に海水を送給する海水取水装置に適用したも
のを、第７図を参照して説明する。

図中、（Ｃ）は塩田、（３１）は取水管、（３２）は取
水ポンプ、（３３）は取水口であり、本発明の磁気処理
装置（＾）を、取水ポンプ（３２）と取水口（３３）と
の間に介設して、取水管（３Ｉ）でのスケールの付着及
びスラッジの発生を防止して、スケール付着による抵抗
の増加を防１にして、取水管（３１）の維持管理を容易
にすると共に、取水ポンプ（３２）に要する動力が増加
するのを防止することができる。

また、前記したように海水は本発明の適用範囲内にある
ことから、溶存塩濃度の調整を要せず、海水をそのまま
濃縮して製塩することができ、自然塩を製造することが
できる。

また、上記の他に海水を取水して利用する設備または装
置に広く適用して、海水流路のスケール付着及びスラッ
ジ発生を防止することができる。

特に、海水は特殊な地域を除き、はぼ一定の組成であり
、しかも、Ｍｇイオンが０．０５３５ｍｏｌ／ｉｆ含ま
れているので、本発明の適用範囲内にあるから、溶存塩
濃度の調整を要しないので、多くの地域で本発明を適用
することができ、また、溶存塩濃度調整を要しないこと
から、この為の添加物等による環境の汚染が発生しない
。

また、化粧品等の分散性溶液の保存についても、その容
器や保存用のタンクに永久磁石を設置するなどして、磁
気処理を施すようにすることにより微粒子の凝集、沈澱
等の不具合を防止する効果がある。

（へ）　発明の効果 したがって、微粒子が分散した臨界凝集濃度以上の溶存
塩を含有する溶液に磁場を作用させることによって、処
理水質の変動に関係なく、高水準でかつ安定した磁気処
理によるスケール、スラッジまたはフロックの発生防止
効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ〜第１図ｇは電解質濃度と凝集速度定数との関
係を示すグラフ、第２図ａ−第２図Ｃは各種イオンにお
ける磁束密度と凝集速度定数との関係を示すグラフ、第
３図ａ〜第３図Ｃは磁束作用時間と凝集速度定数との関
係を示すグラフ、第４図は凝集速度定数低減効果の持続
時間を示すグラフ、第５図は本発明に係る磁気処理装置
の−例を示す説明図、 第６図、 第７図は本発明の適用例 を示す説明図。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）浮遊微粒子が分散した臨界凝集濃度以上の溶存塩を
   含有する溶液を輸送する流路で溶液に磁場を作用させる
   ことにより、溶液中の浮遊微粒子の凝集または壁面への
   付着を防止することを特徴とする溶液中の微粒子の凝集
   または壁面への付着防止方法。