JPS58131156A - Dehydration due to vacuum filter accompanied by electric treatment - Google Patents

Dehydration due to vacuum filter accompanied by electric treatment

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JPS58131156A
JPS58131156A JP1079082A JP1079082A JPS58131156A JP S58131156 A JPS58131156 A JP S58131156A JP 1079082 A JP1079082 A JP 1079082A JP 1079082 A JP1079082 A JP 1079082A JP S58131156 A JPS58131156 A JP S58131156A
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JP
Japan
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filter
anode
cathode
anolyte
suspension
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Pending
Application number
JP1079082A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ウオルタ−・ア−ル・ウイルズ
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BASF Catalysts LLC
Original Assignee
Engelhard Corp
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Filing date
Publication date
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水性懸濁液の脱水に用いる公知の電気的処理を
伴なう真空フィルター(electrically  
augmentedvacuum  filter、以
下EAVFと記す)の操作における改良に関する。より
具体的には、本発明はEAVFを用いる脱水におけるあ
るイオン種及び粒状固体の移動を制限する膜の使用に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a vacuum filter using a known electrical process for dewatering aqueous suspensions.
This invention relates to improvements in the operation of augmented vacuum filters (hereinafter referred to as EAVFs). More specifically, the present invention relates to the use of membranes to limit the migration of certain ionic species and particulate solids in dewatering using EAVFs.

電気力学的方法(電気泳動、電気透析)によるスラリー
の瀝過には長い歴史がある。
Slurry filtration by electrodynamic methods (electrophoresis, electrodialysis) has a long history.

SchwerinのUSP1229203には微粒子状
固体懸濁液の脱水が開示されている。
US Pat. No. 1,229,203 to Schwerin discloses the dehydration of finely divided solid suspensions.

最近では、乾燥粉末ではなく高固体含量(たとえば70
%)のスラリーが未燃成カオリン粘上等で要求されるよ
うになってきている。乾燥粉末そして輸送する必要があ
る場合等により冒い固体含量物を乾燥機にかければよい
ことは好ましいことである。工業的に用いられている脱
水法はたとえばUSP4168222及び同41070
26に開示されている。これらUSPにはEAVFの操
作が開示されている。粘土等を濃縮するだめの電気−透
析/泳動フーロセ5− スはKunlcle等のUSP4110189に開示さ
れているO KunkleのUSP  4048038
にはエレクトロフロキュレーションセルが、捷たKun
kleのUSP3980547にはエレクトロカイネチ
ックセルが開示されている。
Nowadays, rather than dry powders, high solids contents (e.g. 70
%) slurry is increasingly required for unburned kaolin viscosity, etc. It is advantageous to be able to dry the dry powder and, if necessary, transport the solids content. Examples of industrially used dehydration methods include USP 4168222 and USP 41070.
26. These USPs disclose the operation of the EAVF. An electrodialysis/phoresis process for concentrating clays, etc. is disclosed in Kunkle et al., USP 4,110,189;
There is an electroflocculation cell in the kun.
Electrokinetic cells are disclosed in US Pat. No. 3,980,547 to Kle.

エレクトロフィルターを用いて比較的希薄、たとえは4
0%固体含量、の分散カオリンのスラリーを噴霧乾燥に
適するレベル、たとえば55〜60チ、に脱水する方法
はMiXOnのUS出願QQ1B9Bに述べられている
relatively dilute using an electrofilter, for example 4
A method for dewatering a slurry of dispersed kaolin, 0% solids content, to a level suitable for spray drying, such as 55-60%, is described in MiXOn US Application QQ1B9B.

粘土は通常、ケイ酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナト
リウム、トリポリリン酸ナトリウム及びビロリン酸ナト
リウム等の分散剤の助けをかりて粗粘土を水にスラリー
分散させるという湿式法で処理される。ある種の有機ポ
リマーも単独又は無機分散剤と共に用いられうる。粘土
スラリーは水と混ぜ、大粒子を分け、分散し、漂白し、
望1しくな6− い混入物を分離し色々の他の最終用途に必要な性質の向
上を図る。多くの場合、粘土は着色物等の不純物除去処
理を行なわれる。これらの処理をして後、脱水又は濾過
して50〜60%粘土の固体フィルターケーキとする。
Clays are typically processed by a wet process in which the crude clay is slurried in water with the aid of dispersants such as sodium silicate, sodium hexametaphosphate, sodium tripolyphosphate, and sodium birophosphate. Certain organic polymers may also be used alone or with inorganic dispersants. Clay slurry is mixed with water, separates large particles, disperses, bleaches,
Separate undesirable contaminants and improve properties needed for various other end uses. In many cases, clay is treated to remove impurities such as colored substances. After these treatments, it is dehydrated or filtered to give a solid filter cake of 50-60% clay.

このケーキはついで再分散して噴霧乾燥その他の乾燥手
段によって最終用途に応じた乾燥品とすることができる
This cake can then be redispersed and prepared by spray drying or other drying means into a dry product suitable for end use.

種々の理由か呟粘土業者は約70チ固体含量のスラリー
を輸送することを強く望むようになってきている。現在
、50〜60チ固体含験の再分散フィルターケーキスラ
リーに30〜50チの噴霧乾燥粘土を加えて70%固体
含債スラリーを使っているのが実情である。このフィル
ターケーキへの噴霧乾燥粘土の添加は噴霧乾燥粘土の製
造コストが高いため極めて不純済である。それ故、噴霧
乾燥粘土を加えることなく70%固体含量のスラリー粘
度造する技術の開発が望まれる。同様に、粘土を乾燥状
態で供給する必要がある場合に乾燥機にかけるf1過供
給物の固体含矩を高めておくことは極めて望筐しいこと
である。
For a variety of reasons, clay manufacturers are increasingly desiring to transport slurries having a solids content of about 70 grams. Currently, 70% solids content slurry is used by adding 30 to 50 inches of spray-dried clay to a redispersed filter cake slurry with a solids content of 50 to 60 inches. Addition of spray-dried clay to this filter cake is highly impure due to the high cost of producing spray-dried clay. Therefore, it would be desirable to develop a technique to create a 70% solids slurry consistency without the addition of spray-dried clay. Similarly, it is highly desirable to have a high solids content of the f1 overfeed to the dryer when the clay needs to be fed dry.

真空処理を伴なうエレクトロフィルターの使用は懸濁液
の脱水を経憐的に行なうに有効と思われる。エレクトロ
フィルターは、電場(直流)の作用に供したとき帯電t
〜た粒子が反対の極性方向に移動するという原理金利H
」[7たものである。この電場の適用に基づく固体粒子
の液体中の移動は電気泳動と呼ばれる。粘土粒子は通常
陰に帯電しており陽極(+)方向へ移動する。これを粘
土の水性懸濁液に通用すると懸濁粘土粒子が陽極の囲り
のフィルターメテイウムーヒに析出する。市販されてい
るEAVF装置は各陽極毎の陽極液室とその室にまたそ
こから陽極液を供給する手段とを有する。陽極における
真空は陽極液を残し、カス状反応生成物を除くのに用い
られる0陰極の真空は1液と陰極におけるガス状反応生
成物を除くのに用いられる0他のイオン種、特に分散剤
と陽極液から主に生ずるナトリウムカチオンやクロライ
ド及びヒドロキシルアニオンもまた電場内を移動する。
The use of an electrofilter with vacuum treatment appears to be effective for delicately dehydrating suspensions. When an electrofilter is subjected to the action of an electric field (direct current), it becomes charged t.
The principle interest rate H that ~ particles move in the opposite polarity direction
” [7]. This movement of solid particles through a liquid based on the application of an electric field is called electrophoresis. Clay particles are normally negatively charged and move toward the anode (+). When this is applied to an aqueous suspension of clay, suspended clay particles are deposited on the filter membrane surrounding the anode. Commercially available EAVF devices have an anolyte chamber for each anode and means for supplying anolyte to and from that chamber. Vacuum at the anode is used to remove the anolyte and gaseous reaction products leaving the anolyte 0 Vacuum at the cathode is used to remove the 1 solution and gaseous reaction products at the cathode 0 Other ionic species, especially the dispersant Sodium cations, chloride, and hydroxyl anions, which primarily originate from the anolyte and the anolyte, also move within the electric field.

電極での反応は用いた電解液に応じたイオン住棟とガス
状生成物を生ずる。たとえばEA’VFにおいて陽極室
Fi塩化ナトリウム溶液のような電解液で充たされる。
Reactions at the electrodes produce ionic compounds and gaseous products depending on the electrolyte used. For example in EA'VF the anode chamber is filled with an electrolyte such as a sodium chloride solution.

電場の作用で塩累ガスが陽極で生じ、ナトリウムイオン
が陽極から移動し陰極で(電子と)反応し水酸化ナトリ
ウムと水素ガスを生ずる。陰に帯電しているヒドロキシ
ルアニオンは陰極から電場の強さ及び陰極での真空によ
ってもたらされるP液の働きに応じた速さで移動する。
Under the action of an electric field, salt gas is generated at the anode, and sodium ions migrate from the anode and react (with electrons) at the cathode to produce sodium hydroxide and hydrogen gas. The negatively charged hydroxyl anions migrate from the cathode at a rate that depends on the strength of the electric field and the action of the P solution provided by the vacuum at the cathode.

一般にカオリンスラリー等を電気的な処理を伴なう濾過
に供することは他の手段に比しエネルギーコストが低い
ためより有効である。さらにこのフィルターのケーキ排
出物はさらに処理を施すことなく販売可能である点でも
好ましい〇 9− しかしEAVFの操作にはいくつかの問題がある。エレ
クトロカイネチツクセル中でのイオンの動きはフィルタ
ーケーキ中に好筐しくないアニオンを存在させるおそれ
がある。たとえばOH−イオンがフィルターケーキ中に
存在するとスラリーが過度に分散しスラリー粘度が異常
に高くなりケーキの最適分散が不可能となる。KAVF
におけるフィルターケーキのイオン汚染は粘土スラリー
製品の粘度を過度に高め比抵抗を過度に低くする。これ
はペーパーコーティングや塗料用の粘土のC過にEA’
VFを利用する上での大きな欠点となっている。また真
空(減圧を含む)という圧力条件が、実用されているf
布を通して微細粒子が洩れるおそれを助長し陽極におけ
る陽極液及び陰極におけるP液を汚染する。
Generally, it is more effective to subject kaolin slurry etc. to filtration accompanied by electrical treatment because the energy cost is lower than other methods. It is also desirable that the filter cake effluent can be sold without further processing. However, there are several problems with the operation of the EAVF. The movement of ions in the electrokinetic cell can result in the presence of unfavorable anions in the filter cake. For example, the presence of OH- ions in the filter cake will cause the slurry to become excessively dispersed, resulting in an abnormally high slurry viscosity, making optimal dispersion of the cake impossible. KAVF
Ionic contamination of the filter cake in can cause the viscosity of the clay slurry product to become too high and the resistivity to be too low. This is the EA' of clay for paper coatings and paints.
This is a major drawback when using VF. Furthermore, the pressure condition of vacuum (including reduced pressure) is practically used.
This increases the risk of fine particles leaking through the fabric and contaminating the anolyte at the anode and the P solution at the cathode.

本発明は、濾過に供される懸濁液を受は入れ筐だ排出す
ることのできるタンク、該タンク中の懸濁液に浸漬する
よ−1〇− うに該タンク内に設けた陽極及び陰極構造体を有し、該
陽極構造体はフィルターケーキを析出するものであり、
陽極エレメント、フィルターメディウムで囲まれたハウ
ジング及び該ハウジングに陽極液を供給する手段を有し
、該陰イタ構造体は陰極エレメントを有しフィルターエ
レメントで四重れているという構成を有する電気的処理
を伴なう真空フィルターを用いて粒状固体水性懸濁液を
脱水する方式において、該陽極構造体に選択透過膜をつ
けることにより、陽極液からフィルターケーキ及び濾過
される懸濁液へのカチオンの通過を可能とし且つ陽極液
から陽極構造体上に析出したフィルターケーキへのアニ
オン及びガス状の電気化学反応生成物の通過を実質上阻
止せんとするものである。
The present invention relates to a tank capable of receiving and discharging a suspension to be subjected to filtration, and an anode and a cathode provided in the tank so as to be immersed in the suspension in the tank. a structure, the anode structure deposits a filter cake;
An electrical process comprising an anode element, a housing surrounded by a filter medium, and means for supplying an anolyte to the housing, the cathode structure having a cathode element and quadrupled with filter elements. In the method of dewatering a particulate solid aqueous suspension using a vacuum filter with It is intended to permit and substantially prevent the passage of anions and gaseous electrochemical reaction products from the anolyte to the filter cake deposited on the anode structure.

本発明者等は陽極液をその中で循環する手段を府する陽
極構造体(USP4168222に開示されている)を
もつEAVFを用いて含水カオリン粘上等の粒状固体の
水性懸濁液を脱水する改良された方式と方法を見出した
We dehydrate aqueous suspensions of particulate solids, such as hydrous kaolin viscosity, using an EAVF with an anode structure (as disclosed in US Pat. No. 4,168,222) that provides a means for circulating anolyte therein. We have found an improved method and method.

本発明によれば選択透過膜が陽極構造体上に設けられる
According to the invention, a permselective membrane is provided on the anode structure.

このj摸はカチオンは自由にそこを通すが、アニオンと
ガス状反応生成物の陽極液からの通過をさまたげる。そ
の結果、陽極で生ずるクロライドイオン等のアニオンが
陽極上に析出したフィルターケーキを汚染することはな
い。また格子上に支持されたフィルム状の選択透過膜は
カオリンの微細粒子が陽極室中の電極液(陽極液)を汚
染−「ることを防ぎ同時に膜を通して陽極液からアニオ
ンが出てフィルターケーキな汚染することも防ぐ。好ま
しい態様において、込択透過膜は、循環する陽極液で操
作されるEAVFの陽極構造体と通常一体となっている
格子及びフィルターメディウムの間に設けられる。
This j-shape allows cations to pass freely through it, but prevents the passage of anions and gaseous reaction products from the anolyte. As a result, anions such as chloride ions generated at the anode do not contaminate the filter cake deposited on the anode. In addition, the film-like permselective membrane supported on the grid prevents fine kaolin particles from contaminating the electrode solution (anolyte) in the anode chamber, and at the same time prevents anions from coming out of the anolyte through the membrane and forming a filter cake. It also prevents contamination. In a preferred embodiment, a selectively permeable membrane is provided between a grid and filter medium that is typically integral with the anode structure of an EAVF operated with circulating anolyte.

好ましくは、EAVFの陰極構造体は、前記Freem
anのUSPに述べられた構造において陰極構造体」二
にカナオンのみを選択的に通す選択透過膜を設け、陰極
液用の室と陰極液を供給し捷だ排出する手段をイ」カロ
した構造とすることかできる。この選択透過膜は供給す
るスラリーとフィルターケーキが陰極での反応生成物(
主にヒドロキシルイオン)で汚染するのを防ぐ。この態
様においては、陰極支持構造体は伝導性であり且つ電極
でもある。陰極液はその場でつくることができ代表的に
はOR−とNa+を含む。この態様においては、上記F
、reemanのUSF’に記載の陰極室を、その内部
陰極支持構造体(陰極)上に選択透過膜を設け、第二の
非伝導性外部支持格子上に支持したフィルターメディウ
ムを設は且つ、陽極室と同様に、陰極支持構造体内に電
極液(陰極液)と再循環手段を設けることにエリ、変更
する必要がある。この構造により陰極で生ずるヒドロキ
シルイオンのようなアニオンが電場の影響で移動し供給
TM、濁液及びイ又はフィルターケーキを汚染すること
が防止13− される。
Preferably, the cathode structure of the EAVF is
In the structure described in the USP of AN, a selectively permeable membrane that selectively passes only the catholyte is provided in the cathode structure, and a chamber for the catholyte and a means for supplying and discharging the catholyte are incorporated. It is possible to do this. This selectively permeable membrane has a reaction product (
Prevent contamination with (mainly hydroxyl ions). In this embodiment, the cathode support structure is both conductive and an electrode. The catholyte can be made in situ and typically contains OR- and Na+. In this embodiment, the above F
, Reeman, USF', with a selectively permeable membrane on its internal cathode support structure (cathode), a filter medium supported on a second non-conducting external support grid, and an anode. Similar to the chamber, it is necessary to modify the electrolyte (catholyte) and recirculation means within the cathode support structure. This structure prevents anions such as hydroxyl ions generated at the cathode from migrating under the influence of the electric field and contaminating the feed TM, suspension and filter cake.

特に好捷しい態様において本発明のEAVF方式は複数
の交互に配置した陽極と陰極を有し選択透過膜は各陽極
及び各陰極支持構造体の周りに設けられる。本発明で用
いる選択透過膜(perm−selective me
mbrane)は前記のKunkle及びKunkle
等のUSP記載の半透膜とは異なる。公知例で用いられ
る膜は単なる1布であり、Kunkle及びKuncl
e等のUSI”に述べられている。
In a particularly preferred embodiment, the EAVF system of the present invention has a plurality of alternating anodes and cathodes with a selectively permeable membrane disposed around each anode and each cathode support structure. perm-selective membrane used in the present invention
mbrane) is the above-mentioned Kunkle and Kunkle.
This is different from the semipermeable membrane described in the USP. The membrane used in the known examples is just a piece of cloth, Kunkle and Kuncl.
USI such as e.

以下、図面により説明する。図はいずれも簡単なフロー
シート状のものであり、対応する公知の構造も比較のた
めに示しである。萱たEAVFの陽極及び陰極構造体の
みを示しである。本発明の理解に本質的でない部分は略
しである。たとえば、すべての図において陽極及び陰極
構造体はEAVFで脱水されるスラリーに浸漬されてい
ると理解されるべきである。析出したフィルターケーキ
を廟する陽極14− 構造体を引き上げる手段は公知であり、陽極の引き上げ
及びそこからフィルターケーキをかきとり再び陽極構造
体をスラリー中に入れることは図には示していない。
This will be explained below with reference to the drawings. The figures are all in the form of simple flow sheets, and corresponding known structures are also shown for comparison. Only the anode and cathode structures of the removed EAVF are shown. Portions that are not essential to understanding the present invention are omitted. For example, it should be understood that in all figures the anode and cathode structures are immersed in a slurry that is dehydrated in the EAVF. Means for lifting the anode 14 structure to remove the precipitated filter cake are known and the drawing does not show the lifting of the anode and the scraping of the filter cake therefrom and placing the anode structure back into the slurry.

同様にポンプ等の陽極及び陰極構造体に設ける真空手段
も示していない。
Similarly, vacuum means provided on the anode and cathode structures, such as pumps, are not shown.

第1[2は現在のEAVFの陰極構造体の平面図である
The first [2] is a plan view of the cathode structure of the current EAVF.

第2図 はf液を基本的な陰極液成分(H2、Na+及
び0H−)の流れを示す陰極室の部分側面図である。こ
の陰極構造体の正面図はUSP4168222の第7図
にある。
FIG. 2 is a partial side view of the cathode chamber showing the flow of the basic catholyte components (H2, Na+ and OH-) of the f-liquid. A front view of this cathode structure is shown in FIG. 7 of US Pat. No. 4,168,222.

第3図は陽極室を有する現在の陽極構造体の側面図であ
る。この構造の正面図はUSP4168222の第5図
にある。第3図は陽極液が塩化す) IJウム水溶液の
ときのスラリー、フィルターケーキの析出、ガス及びイ
オンの流れを示している。
FIG. 3 is a side view of a current anode structure with an anode chamber. A front view of this structure is shown in Figure 5 of US Pat. No. 4,168,222. Figure 3 shows the slurry, the precipitation of filter cake, and the flow of gas and ions when the anolyte is chlorinated.

第4図は本発明の好捷しいエレクトロフィルターの陰極
−陽極配置を示す平面図である。第1図と対比される。
FIG. 4 is a plan view showing the cathode-anode arrangement of the preferred electrofilter of the present invention. Contrast with Figure 1.

第5図は本発明の陽極室の一例を示す部分側面図であり
、陽極構造体上に選択透逼膜を設けたことにより生ずる
イオンの流れの変化を示す。第5図は陽極液が塩化ナト
リウム水溶液の例である(変形陽極構造体の正面図はU
SP4168222の第5図参照)。
FIG. 5 is a partial side view showing an example of the anode chamber of the present invention, showing changes in the flow of ions caused by providing a selectively permeable membrane on the anode structure. Figure 5 shows an example in which the anolyte is a sodium chloride aqueous solution (the front view of the modified anode structure is U
(See Figure 5 of SP4168222).

第6図は本発明の陰極構造体の部分正面図であり、陰極
室と陰極液の循環を示している。fPe、の流れも示1
7ている。第7図は第6図の構造体の正面図である。
FIG. 6 is a partial front view of the cathode structure of the present invention, showing the cathode chamber and catholyte circulation. The flow of fPe is also shown 1
There are 7. FIG. 7 is a front view of the structure of FIG. 6.

第8図は本発明の陰極構造体の部分側面図であり陰極液
室と辿択透逼膜の特徴を示している。第8図は陰極反応
とそれにより生ずる反応生成物()(2、Na+及び0
l−(−)の流れを示し、捷だ選択透過膜と陰極室が陰
極反応で生ずるOH−がいかにしてスラリーに移動する
のを防ぐかを示している。第2図と対比される。本発明
によって脱水される含水カオリン粘土は予備処理をして
最終用途に適するように処方されたものでもよいことは
勿論である。たとえば、脱水懸濁液(スラリー)をペー
パーコーティングや塗料成分として用いる場合は、カオ
リン粘土粒子は通常2ミクロンより小さい粒子が約80
〜100%の範囲にあり、平均粒径が03〜0.9ミク
ロンe、 s、 d、 (equivaleutsph
erical  diameter)の大きさに調節し
ておくことが好捷しい。本発明の処理を経た粘土製品は
焼成粘土顔料をつくるのに用いられつる。
FIG. 8 is a partial side view of the cathode structure of the present invention, showing the features of the catholyte chamber and the selectively permeable membrane. Figure 8 shows the cathodic reaction and the resulting reaction products () (2, Na+ and 0
The flow of 1-(-) is shown, showing how the shunted selectively permeable membrane and cathode chamber prevent the OH- produced in the cathodic reaction from migrating to the slurry. Contrast with Figure 2. Of course, the hydrated kaolin clay dehydrated according to the present invention may be pretreated and formulated to be suitable for the final use. For example, when the dehydrated suspension (slurry) is used as a paper coating or paint component, the kaolin clay particles typically contain approximately 80% of particles smaller than 2 microns.
~100%, with an average particle size of 03-0.9 microns e, s, d, (equivaleutsph
It is preferable to adjust the size to a certain size (erical diameter). Clay products that have undergone the treatment of the present invention can be used to make fired clay pigments.

これらスラリーの脱水は、TSPP(ビロリン酸テトラ
ナトリウム) 、Ca l gon■(ヘキサメタリン
酸ナトリウム)、及び/又はポリアクリル酸アンモニウ
ムもしくはナトリウム等のアニオン性無機及び/又は有
機分散剤によって解こうされた解こう(分散)状態で行
なうことは好ましい。
Dehydration of these slurries can be achieved using anionic inorganic and/or organic dispersants such as TSPP (tetrasodium birophosphate), Cal gon (sodium hexametaphosphate), and/or ammonium or sodium polyacrylates. It is preferable to carry out the process in this (dispersed) state.

分散剤は粘土粒子のまわりの陰帯電を促進しそれらの亀
17− 気泳動性を強める。USP4168222に記載された
EAVFの一態様では、一連の平行に交互の陰極及び陽
極がタンク内の液体に懸濁された粘土固体の循環スラリ
ー中に浸漬されている。電極に直流電流を与え陽極の支
持構造体の壁土にフィルターケーキとして固体を析出さ
せる。各陽極は平らな表面をもった中空構造体であり、
陽極(+)、電極液(陽極液)循環手段、支持格子、フ
ィルターメディウム及び保護ケージを有する。陽極液が
塩化ナトリウムの場合、電気化学反応により陽極に場素
ガスが生ずる。反応の程度は電流密度に依存するが、陽
極と循環する陽極液に適用される真空(減圧も意味する
)は陽極室からのガス成分の除去に有効である。
Dispersants promote negative charging around clay particles and enhance their aerophoretic properties. In one embodiment of the EAVF described in USP 4,168,222, a series of parallel alternating cathodes and anodes are immersed in a circulating slurry of clay solids suspended in a liquid in a tank. A direct current is applied to the electrode to deposit a solid as a filter cake on the wall soil of the anode support structure. Each anode is a hollow structure with a flat surface;
It has an anode (+), an electrolyte (anolyte) circulation means, a support grid, a filter medium and a protective cage. When the anolyte is sodium chloride, an electrochemical reaction produces field gas at the anode. Although the extent of the reaction depends on the current density, the vacuum (also referred to as reduced pressure) applied to the anode and circulating anolyte is effective in removing gaseous components from the anode chamber.

陰極は流体通過性の壁、特に支持格子又は格子状構造体
を覆っている流体通過性布帛(実質上粘土は通過しない
)を有することが好筐しい。陽極支持構造体上に用いた
と同18− 様の布帛をフィルターメディウムとしても用いることが
できる。中空、平坦な陰極に接続した真空源によってス
ラリー(1″lI液)の液相が電極と支持構造体間の各
陰極の中空内部を充たす。f液は制御された速さでP液
で充たされた中空陰極からポンプ操作される。f液に電
流を流すことにより陰極で反応が起こり主に水素ガス及
び水酸化ナトリウム溶液が生ずる。
Preferably, the cathode has a fluid-permeable wall, in particular a fluid-permeable fabric (substantially impermeable to clay) covering the support grid or grid-like structure. The same 18-like fabric used on the anode support structure can also be used as a filter medium. A vacuum source connected to the hollow, flat cathode causes the liquid phase of the slurry (1" I liquid) to fill the hollow interior of each cathode between the electrode and the support structure. The f liquid fills with the P liquid at a controlled rate. The pump is operated from a hollow cathode that has been heated up.By passing an electric current through the f-liquid, a reaction occurs at the cathode, producing mainly hydrogen gas and a sodium hydroxide solution.

本発明装置はスラリーから陽極を垂直に上げるための滑
車つき移動手段をMしうる。この移動手段にドクターブ
レードをつけ陽極がタンクにもどる間にその平坦表面に
ついた粘土フィルターケーキをかき取ることが好ましい
。かき取った粘土はコンベアベルト上に集める。またス
ラリーをタンクにまたタンクからポンプ操作で移動させ
脱水操作中電極が浸漬した状態を保つようにすることが
できるようにすることが好ましい。電流密度と真空度は
粘土の陽極への移動と陰極を通してのr液の除去とのバ
ランスをとるように調節される。
The apparatus of the present invention may include a moving means with a pulley for raising the anode vertically from the slurry. Preferably, the moving means is equipped with a doctor blade to scrape off clay filter cake from the flat surface of the anode while it is returning to the tank. The scraped clay is collected on a conveyor belt. It is also preferred to be able to pump the slurry into and out of the tank so that the electrode remains immersed during the dewatering operation. Current density and vacuum are adjusted to balance the movement of clay to the anode and the removal of r-liquid through the cathode.

スラリーは分散(Mこう)水性懸濁液としてEAVIi
’に供給される。代表的にIr:r、pHは6〜95で
ある。腑こう剤としては水酸化ナトリウム、縮合リン酸
ナトリウム、炭酸ナトリウム及びそれらの混合物等があ
るがこれらに限定されるものではない。有機分散剤も用
いうる。分散剤は通常の搦:が加えられる。たとえば、
スラリーは0■ブランドのような市販のケイ酸ナトリウ
ム溶液の3〜6ボンドを含有しうる。供給スラリー中の
代表的な粘土固体含量はUS出願00j、898、US
P4168222及び USP4107206に記載さ
れている。
The slurry is dispersed (M) as an aqueous suspension of EAVIi.
'Supplied to. Typically Ir:r, pH is 6-95. Poultices include, but are not limited to, sodium hydroxide, condensed sodium phosphate, sodium carbonate, and mixtures thereof. Organic dispersants may also be used. As a dispersing agent, the usual amount is added. for example,
The slurry may contain 3 to 6 bonds of commercially available sodium silicate solution, such as 0■ brand. Typical clay solids content in the feed slurry is as per US Application 00j, 898, US
P4168222 and USP4107206.

第5図において、陽極室に直結した支持体とフィルター
メディウム間に選択透過膜を設けることは選択透過膜上
に粘土固体がたまる可能性が少なく好捷しい。陰極構造
体に選択透過膜を設ける場合、膜は2つの内部支持格子
(これは陰極をも構成する)上に設けるべきであり、そ
れによって陰極液を含む中心室が形成される。操作開始
時には電極液を陰極室に入れることが必要かも知れない
。操作中は陰極で生ずる電極反応でその場で電極液が形
成される。
In FIG. 5, it is preferable to provide a selectively permeable membrane between the support directly connected to the anode chamber and the filter medium because there is less possibility of clay solids accumulating on the selectively permeable membrane. If the cathode structure is provided with a permselective membrane, the membrane should be provided on two internal support grids (which also constitute the cathode), thereby forming a central chamber containing the catholyte. It may be necessary to introduce electrolyte into the cathode chamber at the start of operation. During operation, the electrode reaction that occurs at the cathode forms an electrolyte in situ.

第8図に示すように、フィルターメチイウムで覆った外
部、非伝導性フィルターメディウム支持格子が陰極構造
体の2つの操作サイドの各々に設けら汰その非伝導性フ
ィルターメディウム支持格子と選択透過膜間に内部空間
がつくられそこにe液が集められる。陰極液の再循環機
構も設けられる。
As shown in FIG. 8, an external, non-conducting filter medium support grid covered with filter methium is provided on each of the two operative sides of the cathode structure. An internal space is created between the membranes in which the e-liquid is collected. A catholyte recirculation mechanism is also provided.

好ましい陽極液の例としては塩化ナトリウム、炭酸ナト
リウム及び水酸化ナトリウム溶液がある。他のものも勿
論用いうる。非クロライド陽極液の使用は陽極での塩素
の放出がなく金属部材に接触する腐蝕性クロライド及び
次亜塩−21= 素酸イオンの可能性をなくしてくれる。
Examples of preferred anolytes include sodium chloride, sodium carbonate and sodium hydroxide solutions. Of course, others can also be used. The use of a non-chloride anolyte eliminates the release of chlorine at the anode and eliminates the possibility of corrosive chloride and hypochlorite ions contacting metal components.

炭酸ナトリウムを用いると、陽極で酸素ガスと水酸化ナ
トリウム溶液が生ずる。陽極液としての水酸化ナトリウ
ムの使用は腐蝕性反応生成物を生じずしかも高電気伝導
性を与えるという効果を示す。
Using sodium carbonate produces oxygen gas and sodium hydroxide solution at the anode. The use of sodium hydroxide as the anolyte has the advantage of not producing corrosive reaction products yet providing high electrical conductivity.

ナトリウムカチオンは陰極に移動し、水を含む電気化学
反応をうける。この反応で水素ガスが生じ、水酸化ナト
リウムが生成する。それ故従来のカオリンスラリーの脱
水では沢液のpHは通常10〜13といった高い値とな
る。フィルターメディウムを有する外部、非伝導性支持
構造体をかこむように選択透過膜を用いると、ナトリウ
ムイオンが膜を通して移動し、陰極で反応を受け、水素
を放出しこれは陰極液中に溶解する。OH−イオンは陰
極室中に生じ、選択透過膜によって1液に移動し得す、
その結果より中性の1液が生ずる。これはスラリー分散
に悪影響を及ぼすヒ22− ドロキシルや他のアニオンによるフィルターケーキの汚
染を防止する。カオリンスラリーの場合、フィルターケ
ーキがアニオンで汚染されるとカオリン/水スラリーの
粘度が上がり、カオリンの使用上好ましくない結果を与
える。
The sodium cations move to the cathode and undergo an electrochemical reaction involving water. This reaction produces hydrogen gas and sodium hydroxide. Therefore, in conventional dehydration of kaolin slurry, the pH of the slough usually takes a high value of 10 to 13. Using a permselective membrane surrounding an external, non-conductive support structure with a filter medium, sodium ions migrate through the membrane and undergo a reaction at the cathode, releasing hydrogen which is dissolved in the catholyte. OH- ions are generated in the cathode chamber and can be transferred to the liquid by a selectively permeable membrane,
The result is a more neutral liquid. This prevents contamination of the filter cake with hydroxyl and other anions that would adversely affect slurry dispersion. In the case of kaolin slurry, contamination of the filter cake with anions increases the viscosity of the kaolin/water slurry, resulting in unfavorable uses of the kaolin.

本発明に好ましい膜はカチオンを通し、アニオン、ガス
、水及び他の液体を通さないものである。好ましい選択
透過膜としては、E、1.du Pont de  N
emoura、 Inc、がNafion■の商標で販
売しているパーフルオロスルホン酸ポリマーがある。選
択透過性を有する他の膜も勿論用いうる0 Nafton[の機能はポリマー中のスルホン酸基の数
によって変わる。この膜は他の選択透過膜、たとえばス
ルホン酸基をカルボキシル基で置きかえたもの、に比し
すぐれた化学的安定性及び強靭性を有する。Nafto
n膜は陽帯電イオン(カチオン)を通すが陰帯電イオン
(アニオン)は通さない。
Preferred membranes for the present invention are those that are permeable to cations and impermeable to anions, gases, water and other liquids. Preferred selectively permeable membranes include E, 1. du Pont de N
There is a perfluorosulfonic acid polymer sold by Emoura, Inc. under the trademark Nafion. Other membranes with permselectivity may of course be used.The functionality of Nafton depends on the number of sulfonic acid groups in the polymer. This membrane has superior chemical stability and toughness compared to other selectively permeable membranes, such as those in which sulfonic acid groups are replaced with carboxyl groups. Nafto
The n-membrane allows positively charged ions (cations) to pass through, but not negatively charged ions (anions).

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来のEAVFの陰極構造体の平面図、第2図
は陰極室の側面図、第3図は従来の陽極構造体の側面図
、第4図 は本発明のEAVFの陰極−陽極配置を示す
平面図、第5図は本発明の陽極構造体の側面図、第6図
は本発明の陰極構造体の正面図、第7図は第6図の構造
体の側面図、第8図は本発明陰極構造体の側面図である
。 1・・・スラリー、2・・・陽極液入口、5・・・Pg
出口、4・・・電気端子、5・・・P液もどし、6・・
・陽極液出口、7・・・p液、8・・・フィルターメデ
ィウム、9・・・支持格子、10・・・陽極、11・・
・陽極液、12・・・保護ケージ、16・・・フィルタ
ーケーキ、14・・・陰極液出口、15・・・陰極液入
口、16・・・陰極室、17・・・陽極室、18・・・
選択透過膜、19・・・陰極液、20・・・陰極液子H
20排出(真空)、21・・・P液排出(真空)。 特許用jff1人   エンゲルハード コーポレーシ
ョン71″ 25− 図面の浄書(内容に変更なし) FIG、 1 FIG、 5 FIG、 6 FIG、7 手続補正書(方式) 昭和57年7月2日 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 1、事件の表示 昭和57年特許願第10790号 2、発明の名称 電気的処理全件なう真空フィルターによる脱水3、補正
音する省 事件との関係  特許出願人 名称エンゲルハード コーポレーション−′1.1 氏名 弁理士 (6323)  用瀬良治、7....
′:+(。 5、補正指令曹発送の日付             
 ・・ジグ・・″昭和57年6月29日 6、補正の対象 願誓に添付の図面 7、補正の内容 手続補正書c方式) %式% 1、事件の表示 昭第1j57年特許願第10790号 2、発明の名称 電気的処理を伴なう真空フィルターによる脱水3、補正
をする堝− 事件との関係  特許出願人 名称  エンゲルハード コーポレーション氏名 弁理
士 (6323)  川 瀬 良 治β″゛−35、補
正の対象           (゛・ “\□−□ゞ (1)願誓の特許出願人の欄および代理権を証する曹面
(2)願誓に添付の手書き明細書お;ぴ図テロ、補正の
内容
Fig. 1 is a plan view of the cathode structure of a conventional EAVF, Fig. 2 is a side view of the cathode chamber, Fig. 3 is a side view of the conventional anode structure, and Fig. 4 is a cathode-anode of the EAVF of the present invention. 5 is a side view of the anode structure of the present invention; FIG. 6 is a front view of the cathode structure of the present invention; FIG. 7 is a side view of the structure of FIG. 6; The figure is a side view of the cathode structure of the present invention. 1...Slurry, 2...Anolyte inlet, 5...Pg
Outlet, 4... Electrical terminal, 5... P liquid return, 6...
- Anolyte outlet, 7... P liquid, 8... Filter medium, 9... Support grid, 10... Anode, 11...
・Anolyte, 12...Protection cage, 16...Filter cake, 14...Catholyte outlet, 15...Catholyte inlet, 16...Cathode chamber, 17...Anode chamber, 18.・・・
selectively permeable membrane, 19... catholyte, 20... catholyte H
20 discharge (vacuum), 21... P liquid discharge (vacuum). JFF for patent 1 person Engelhard Corporation 71″ 25- Engraving of drawings (no changes in content) FIG, 1 FIG, 5 FIG, 6 FIG, 7 Procedural amendment (method) July 2, 1980 Commissioner of the Patent Office Wakasugi Mr. Kazuo 1, Indication of the case Patent Application No. 10790 of 1982, 2, Title of the invention: Electrical processing All cases Dehydration using a vacuum filter 3, Corrected Sound Connection with the case Patent applicant name Engelhard Corporation - '1.1 Name Patent attorney (6323) Ryoji Yose, 7....
':+(. 5. Date of dispatch of amended order
...Jig..."June 29, 1980 6, Drawing 7 attached to the application to be amended, Contents of amendment Procedure amendment c method) % formula % 1, Indication of case Showa 1 J 57 Patent Application No. 10790 No. 2, Name of the invention Dehydration using a vacuum filter accompanied by electrical processing 3, Basis for correction - Relationship to the case Name of patent applicant Engelhard Corporation Name Patent attorney (6323) Ryoji Kawase β''゛-35 , the subject of the amendment (゛・ “\□−□ゞ (1) The column of the patent applicant in the petition and the proof of representation (2) The handwritten specification attached to the petition, the content of the amendment

Claims (1)

【特許請求の範囲】 t  p過に供される懸濁液を受は入れ捷だ排出するこ
とのできるタンク、該タンク中の売ミ@液に浸漬するよ
うに該タンク内に設けた陽極及び陰極構造体を肩し、該
[i極構造体はフィルターケーキを析出するものであり
、陽極エレメント、フィルターメディウムで囲まれたハ
ウジング及び該ハウジングに陽極液を供給する手段を有
し、該陰1eft造体は陰極ニレメントラ有しフィルタ
ーエレメントで囲まれている構成を有する電気的処理を
伴なう真空フィルターにおいて、該陽極構造体に選択透
過膜をつけることにより、陽極液からフィルターケーキ
及びρ過される@濁液へのカナオンの通過を可能とし且
つ陽極液から11i構造体上に析出したフィルターケー
キへのアニオン及びガス状の電気化学反応生成物の・重
過を実買上阻止することを%徴とする粒状固体水性懸濁
液の脱水のための真空フィルター。 2、該陽極構造体が該膜への粒状固体の析出を抑え及び
/又は該膜の保護をするだめのフィルターメチイウムを
有する第1墳記載のフィルター。 3、該陽極構造体がフィルターメチイウムを廟さす、該
膜が保趙のためのフィルターメチイウム全必要としない
十分な強度を有するフィルム状物である第1項記載のフ
ィルター。 4、該陰極エレメントと一体となった陰極室が、陰極液
を循環し陰極液と反応生成物を排出する手段、該陰極室
外にある1液室、Pg室からtコ液を排出する手段、カ
チオンは通すが実質上アニオンとガスは通さず、陰極液
室とP液室の間に設けた選択透過膜及び粒状固体がf液
室に入るのを防ぐために設けたP液室のまわりのフィル
ターメチイウムを有する第1項記載のフィルター。 5 該選択透過膜がパーフルオロスルホン酸ポリマーJ
Eテある第1.2.6又は4項記載のフィルター。 6、  濾過に供される懸濁液を受は入れまた排出する
ことの、 できるタンク、該タンク中の懸濁液に浸漬す
るように該タンク内に設けた陽極及び陰極構造体を有り
核陽極構造体はフィルターケーキを析出するものであり
、陽極エレメント、フィルターメディウムで四箇れたハ
ウジング及び該・・ウジングに陽極液を供給する手段を
有呟該陰極構造体は陰極エレメントを有しフィルターエ
レメントで四重れている構成をMする電気的処理を伴な
う真空フィルターにおいて、該陽極構造体に選択透過膜
をつけることにより、陽極液からフィルターケーキ及び
f遇される懸濁液へのカチオンの通過を可能とし且つ陽
極液から陽極構造体上に析出したフィルターケーキへの
アニオン及びガス状の電気化学反応生成物の通過を実質
上阻止する真空フィルターを用いて粒状固体の水性懸濁
液を脱水することを特徴とする脱水法。 7、該懸濁液が粘土の懸濁液である第6項記載の方法。 & 粘土が含水カオリン粘土である第7項記載の方法。 9 該陽極液がナトリウムイオンを會み該層がそれを通
すものである第6項記載の方法。 10該陽極液が塩化ナトリウム、水酸化ナトリウム又は
炭酸ナトリウムの水浴液である第7項記載の方法。
[Claims] A tank capable of receiving and discharging a suspension to be subjected to filtration, an anode provided in the tank so as to be immersed in the liquid in the tank, and the cathode structure is for depositing a filter cake and has an anode element, a housing surrounded by a filter medium, and means for supplying anolyte to the housing; In a vacuum filter involving electrical processing, the structure has a cathode surrounded by a filter element, and by attaching a selectively permeable membrane to the anode structure, filter cake and ρ are removed from the anolyte. % to allow the passage of canon into the turbid solution and actually prevent the overload of anions and gaseous electrochemical reaction products from the anolyte to the filter cake deposited on the 11i structure. Vacuum filter for dehydration of aqueous suspensions of granular solids. 2. The filter according to the first embodiment, wherein the anode structure contains filter methium for suppressing precipitation of particulate solids onto the membrane and/or protecting the membrane. 3. The filter according to item 1, wherein the anode structure contains filter methium, and the membrane is a film-like material having sufficient strength that no filter methium is required for protection. 4. A means for a cathode chamber integrated with the cathode element to circulate the catholyte and discharge the catholyte and reaction products; a means for discharging the tco-liquid from the 1-liquid chamber and the Pg chamber located outside the cathode chamber; A selectively permeable membrane is installed between the catholyte chamber and the P liquid chamber to allow cations to pass through, but virtually no anions or gases pass through, and a filter around the P liquid chamber is installed to prevent particulate solids from entering the f liquid chamber. 2. The filter according to claim 1, comprising methium. 5 The selectively permeable membrane is made of perfluorosulfonic acid polymer J
The filter according to paragraph 1.2.6 or 4. 6. A tank capable of receiving and discharging the suspension to be subjected to filtration, with an anode and a cathode structure provided in the tank so as to be immersed in the suspension in the tank, and a nuclear anode. The structure is for depositing a filter cake and has an anode element, a housing with four filter mediums, and a means for supplying anolyte to the housing.The cathode structure has a cathode element and a filter element. In a vacuum filter with electrical processing in a quadruple configuration, a selectively permeable membrane is attached to the anode structure to increase the transfer of cations from the anolyte to the filter cake and the suspended suspension. Dewatering the aqueous suspension of particulate solids using a vacuum filter that allows the passage and substantially prevents the passage of anions and gaseous electrochemical reaction products from the anolyte to the filter cake deposited on the anode structure. A dehydration method characterized by: 7. The method according to item 6, wherein the suspension is a clay suspension. & The method according to item 7, wherein the clay is hydrated kaolin clay. 9. The method of claim 6, wherein the anolyte meets sodium ions and the layer allows sodium ions to pass therethrough. 10. The method according to item 7, wherein the anolyte is a water bath solution of sodium chloride, sodium hydroxide, or sodium carbonate.
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