JPS58501579A - エマルジョンを破壊する方法 - 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】 エマルス−５ｏ９（農事する方法 ｌ孤ｔ）匿１ この出願は１９８１年９月３０日に出願された、名称が″オルガノクレー（ｏｒ ｇａｎｏｃｌａｙ）廃棄物処理方法″である私の共同未決出願第３０７，３００ 号の一部継続出願である。この親出願が本明細書中に川魚して組み入れである。

発明の背景 技術分野 この発明は、有機組成物及び水又は極性液体からなるエマルジョンを破壊するた めの方法に関し、特に廃液の処理において有用である。

ｉ及抜権 都市、化学工場、及び種々の薬剤を使用する産業が直面する大きな問題の１つは 、廃棄物処く理である。更に詳しくは、都市及び産業は、しばしば有機汚染物質 のエマルジョンを処理することに直面する。代表的なものとしては、これらは水 性エマルジョンであるが、有機汚染物質と極性液体のエマルジョンである廃液も 存在する。これらの操作では、多くの場合、汚染物質を含有する水の処理が問題 である。このような廃水を流水中に単純に放流することは、たとえその処理方法 が望ましいものであっ、ても、法規により不可能である。このような汚染物質を 廃水から除去するために、種々の方法が提示されできたが、そＪｔらは比較的に 高価であったり不効率であったりした。それ故に、少量の汚染物質を含有する水 溶液、特に廃水から汚染物質を除去することは、完全には解決されていなかった 問題である。

液体の体積を減少させることにより、このような廃液を処理することはしばしば ′スましい。エマルジョンの場合には、このことはしばしば実施することが困難 である。何故ならば、廃液の体積を減少させる前に、エマルジョンを破壊するこ とが必要であるためである。実際、廃液の処理のためにはエマルジョンを焼却す ることがしばしば望ましいが、この方法は、エマルジョン中に存在する水のため に普通は非常に高価である。この問題は、エマルジョンを破壊して、水を除去す ることにより排除される。廃液の体積が減少された後には、残留した廃棄物を処 理するために、焼却又は例えば同一出願人による１９８２年９月７日の米国出願 （発明の名称二　「有機汚染物質の固定化法及びそれから得られる非流動性マト リックス」）に記載のもののような種々な手段が利用されろ。この出願は、処理 を容易にするために有機汚染物質を含有する廃液を処理し固化させるための方法 に関する。しかしながらこの同化の前に、エマルジョンが存在する場合には、エ マルジョン９破壊し、その中に含まれる水（又は極性液体）の一部分を除去する ことにより、この廃液の体積を減少させることが望ましい。

エマルジ」ン、代表的には油と水のエマルジョンを破壊するためには、多数の方 法が存在する。例えば、次の米国特許を参照されたい。

米国特許第２，３６７．３８４号タイムストラ（Ｔｙｍｓｔｒａ）同　第２，９ ３７，１４２号リオす（Ｒｉｏｓ）同　第３，１９６，６１９号ショック（Ｓｈ ｏｃｋ）同　第３，４８７，９２８号カネバリ（Ｃａｎｅｖａｒｉ）同　第３， ５２８，２８４号スコーグランド（Ｓｋｏｇｌｕｎｄ）地回　第３，９８６，９ ５３号ビューカイレ（Ｂｃａｕｃａｉｒｅ）同　第４，２３１，８６６号モーサ ー（Ｍｏｓｅｒ）地回　第２，７９７，７５６号ヴアイス（Ｗｅｉｓｓ）他更に 詳しくは、タイムストラは小量の水不混和性有機油状不純物を水から除去する方 法を記載している。この方法は上記油状組成物を、陽イオン表面活性結合剤で被 覆した不活性固体と接触させることからなる。

使用固体は浜砂、泥の平らな堆積物、沈積上、粘土、石灰石、シリカ、もみ殻１ 等であり得る。陽イオン表面活性結合剤は第四級アンモニウム、ホスホニウム、 アルソニウム、又は第一級、第二級又は第三級有機アミン又はそれらの塩類であ り得る。本願でエマルジョンを破壊するために用いられる特殊なオルガノクレー の利用についても、またエマルジョンを破壊する際にこれらの粘土が示す予想外 の効果についても、何等教示していないしまた示唆もしていない。

リオス（Ｒｉｏｓ）はフェノール物質を水溶液から、この水溶液をクレー吸着剤 と接着さすることにより分離するものである。クレーは、予めこの上に炭素質物 質を沈着させ、ついでこのものを燃焼再生に付して炭素質物質を焼却している。

カネバリ（Ｃａｎｅｖａｒｉ）は、ナトリウムモンモリロン石クレー及び有機陽 イオン剤又はグリコールからなる混合物を用いて、油の液滴を水和から分離する ものである。有機陽イオン剤は好ましくはアミンである。混合物は、水に対し１ ないし５％のクレー及び有効量の有機陽イオン剤又はグリコールを含有する凝集 清澄溶液として適用される。

ビューカイレ（Ｂｅａｕｃａｉｒｅ）は、油−水エマルジョンを酸洗い酸溶液で 破壊し、その後、酸洗い液中に存在する鉄イオンを、油を吸収する磁鉄鉱粒子に 変えることを記載している。磁鉄鉱粒子とその上に吸収された油は上記液から分 離されて清澄液を残す。

モーサー（Ｍｏｓｅｒ）他は、エマルジョンを昇温下にケイソウ土で処理して有 機相と水層を分離している。

ヴアフイス（Ｗｅｉｓｓ）他は、微粒Ｉ・鉱物又はクレー物質の使用、及びこれ らの個々の粒子が吸着ｐＨで正のゼータ電位を持つ、薄い、ヒドロキシル化表面 層を生成するように処理されているものであることを記載している。

」二記文献のいず才しもが有機組成物及び水又は極性液体からなるエマルジョン を破壊するためにオルガノクレーを用いることについて何？教示していないしま た示唆もしていない。

附記すると、オルガノクレー自体は当該技術において周知であり、例えば下記の 米国特許を参照されたい：米国特許第２，５３１，４２７号ハウザー（Ｈａｕｓ ｅｒ）同　第２，９６６．５０６号ジョーダン（Ｊｏｒｄａｎ）同　第３，４２ ２，１８５号クリりツケフ（にｕｒｉｔ、ｚｋｅｆ）同　第３，９７４，１２５ 号方ズワルド（Ｏｓｗａｌｄ）同　第４，０８１，４９６号フィンライソン（Ｆ ｉｎｌａｙｓｏｎ）同　第４，１０５，５７８号フィンライソン（Ｆｉｎｌａｙ ｓｏｎ）他これらのＬ記文献のいずれもが有機組成物及び水又は極性液体からな るエマルジョンを破壊するためにこれらのオルガノクレーを用いることについて は何隻教示していないしまた示唆もしていない。

しの）旬考−■旬− 有機組成物及び水又は極性液体からなるエマルジョンを破壊するための方法が提 供されている。この方法°は、大部分の有機組成物を吸着させるために、エマル ジョンをエマルジョンを破壊するに足る量のオルガノクレーと接触させることか らなる。その結果、一部分のオルガノクレー又は水は除去される。

すなわちこの発明の目的は、処理を容易にするために、廃液（例えば水たまり、 流水等）中に含まれるエマルジョンを破壊するように廃液を処理する方法ト提供 することである。

更にこの発明の目的は、処理を容易にするために、有機る方法を提供することで ある。

更にこの発明の目的は、体積を減少させるために水を除去できるように、その中 に乳化された有機汚染物質を含有する廃液に対して、エマルジョンを゛破壊″す るために処理する方法を提供することである。

更にこの発明の［」的は、有毒有機物を焼却又は同化できるように、その中に乳 化された有毒有機汚染物質を含有する廃液に対して、エマルジョンを破壊するた めに処理する方法を提供することである。

乳血久１浬力１里 第１図は、ある有機汚染物質の分配係数の対数とその水中における溶解度の対数 との関係を示す。

充用−０圧」μＬ註朋□ オルガノクレーは、先述のハウザー（Ｈａ　ｕ　ｓ、ｅ　ｒ　）、ジョーダン（ Ｊｏｒｄａｎ）、クリノッケフ（Ｋｕｒｉｔｚｋｅｆ）、オズワルド（Ｏｓｖａ ｌ、ｄ）イ１す１、フィンライソン（ＦＪｎｌａｙｓｏｎ）及びフィンライソン （ＦｉｎＬａｙｓｏｎ）　池の諸特許が例示しているように、当該技術において 周知であり、それらの全開示が本明細書中に川魚して加入しである。本発明にお いては、″オルガノクレー′・という用語は、粘土層間に陽イオンに替るオルガ ノアンモニウムイオンを有する各種粘土型１６例えばスメクタイトを指している 。″オルガノアンてニウムイオン置換″という用語は、１個以ヒの水素原子が有 機基で置換されている置換アンモニウムイオンを指している。上記オルガノクレ ーは、無機及び有機相を持つ実質上固体の化合物である。

本発明における使用にとって好ましい粘土基質はスメクタイト型粘土、とりわけ 、粘土１００ｇ当り少くとも７５ミリ当量の陽イオン交換能を持つスメクタイト 型粘土である。かトる目的にとって有用な粘土には、天然産ワイオミングの種々 の膨潤ベントナイト及び同様な粘土、及び膨潤マグネシウム−リチウムシリケー ト粘土であるヘクトライトが含まれる。上記粘土は、これらが既にナトリウム形 になっているのでなければ、この型に変えることが好ましい。

これは、可溶性ナトリウム化合物との陽イオン交換反応により達成できる。これ らの方法は当該技術においご周知である。合成的に作られるスメクタイト型粘土 、例えばモンモリロン石、ベントナイト、バイデライト、ヘクトライト、サポー 石、及びスチーブンサイＩ−も使用できる。

本発明において有用なオルガノクレーには、ハウザー（ＩＩ　８１１　：；　ｔ 、□、ｒ　）の米国特許第２，５３１，４２７号中に示されたものし３まれる。

これらのオルガノクレーは、有機液体中で、未処理粘土が水中で示す特性のいく つかを示す改質粘土である。

例えば、それらは多くの有機液体中で膨潤し、安定なゲル及びコロイド分散液を 生成することになろう。

概しＣ１上記粘土」−―に置換した第四級アンモニウム塩Ｊ土、Ｉないり２４個 の炭素原子の脂肪族炭化水素ないし芳香挨有ツ分子の範囲内の有機基、例えば、 ベンジル環」−に多数の基が置換できるベンジル基を粘土に附属させる。アンモ ニウムイオン上で置換されるベンジル対直鎖炭化水素の数は、３ないし０（即ち 、ジメチルジオクトドデシルＯ：２、メチルジンジルオクトデシル１：２、ジベ ンジルジオクトベンジル１：１、トリベンジルオクタデシル３：ｌ、メチルジベ ンジルオクトデシル２：１）の範囲内で変化できる。粘土上で置換されるアルキ ルアンモニウム塩の量は０．５％ないし５０％の間で変化できる。

とりわけ、本発明において使用するのに好ましいオルガノクレーは、下記の第四 級アンモニウム陽イオンで改良されたモンモリロン石粘」二の一つ又はそれ以上 からなっている： たゾし、Ｒ１は少くとも１０個の炭素原子、かつ例えば２４個までの炭素原子を 持ち、かつ好ましくは、１２ないし１８個の炭素原子の鎖長をもつアルキ、ル基 であり；Ｒ２は水素、ベンジル又は少くとも１０個の炭素原子、かつ例えば２４ 個までの炭素原子、かつ好ましくは１２ないし１８個の炭素原子を持つアルキル 基であり；かっＲ３とＲ４は各々、水素又ぽ低級アルキル基であり、即ちこのア ルキル基は１ないし４個の原子の炭素鎖をもち、好ましくはメチル基である。

本発明において使用できる、他のオルガノクレーには、ベンジルオルガノクレー 、例えばジメチルベンジル（水添牛脂）アンモニウムベントナイト；メチルベン ジルジ（水添牛脂）アンモニウムベントナイト；及びより一般的には下式により 表わされる第四級アンモニウム陽イオンにより改質されたモンモリロン石粘土が 含まれる：たゾし、Ｒ１はＣｔ１３又はＣｅ　Ｈ６ＣＨ２であり；Ｒ２はＣｅ　 ｌ５ＣＨ２であり；かっＲ３とＲ４は１４ないし２２個の炭素原子をもつ長鎖ア ルキルラジカルをもつアルキル基であり、かつ最も好ましくは、その長鎖アルキ ルラジカルの２０％ないし３５％は１６個の炭素原子を持ち、かつその長鎖アル キルラジカルの６０％ないし７５％は１８個の炭素原子を持つ。

上記にように改質できるモンモリロ、ン石粘土はベントナイト岩の主成分であり 、例えばべり一及びメイソンの゛′鉱物学”、１９５９年、５０’８−５０９頁 に記載された化学組成と特性を持っている。この型に改質モンモリロン石粘土（ 即ちオルガノクレー）はサザーン・クレー・プロダクツ・Ｉｎｃ、、ゴンザレス 、テキサス州からＣＬ７ＹＴＯＮＥ　３４及び４０の如き商品名で市販されてお り、又、ＮＬインダストリーズ、Ｉｎｃ、、ニューヨーク、ニューヨーク州から ＢＥＮＴＯＮＥ２７．３４及び３８の如き商品名で入手できる。本発明において 使用するのに好ましいオルガノクレーは、高級ジアルキルジメチルアンモニウム オルガノクレー、例えばジメチルジ（水添牛脂）、ジメチルベンジル（水添牛脂 ）アンモニウムベン１〜ナイト；及びベンジルアンモニウムオルガノクレー、エ チルヒドロキシアンモニウムオルガノクレー、例えばメチル　ビス（２−ヒドロ キシエチル）オクダトデシルアンモニウムベントナイｌ〜である。

廃液は、水性廃液又（よその担体液体が極性組成物（例えば脂肪族アルコール） である廃液でよく、その中に乳化された一定量の有機汚染物質を含有する。典型 的な有機汚染物質は、ＤＤＴ、ＢＤＤ、ＤＤＥ、２．４−ジクロロ−フェノール 、テトラクロロエチレンのような塩素化有機化合物、及びベンゼン、トルエン、 塩化メチ火ン、クロロホルム、１，２−ジクロロエタン、１，１．１−トリクロ ロエタン、トリクロロエチレン、デトラクロロエチレン、２−ニトロフェノール 、ペンタクロロフェノール、ジメチルフタレート、リンデン（ＬｉｒＩｄａｎｅ ）、アロクラ−１２５４（Ａｒｏｃｈｌｏｒ　−１２５４）、エチルベンゼン、 ＨＣＰ、パラチオン。

ジクロロベンゼン、ヘキサクロロシクロペンタジェン、エチルパラチオン、２． ４−ジニトロトルエン、ナツタ１ノン、ピレン等のような他の有機化合物である 。

この発明の方法においては、七分な量のオルガノクレーがエマルジョンを破壊し 、かつオルガノクレーの上に実質的に全ての有機汚染物質を吸収するために、十 分な量のオルガツクし・−を水性又は極性液体組成物に加え儲る。好ましくは、 オルガノクレーの呈は、有機汚染物質の重量に対して少なくとも約１％、またよ り好ましくは少なくとも約５％である。あまりにも少基のオルガノクレーを用い た場合には、１マルジヨンは十分に破壊されない。オルガノクレーの上限は、主 に費用により決定される。しかしながら一般的な基準としては、自機汚染物質の 重量に対して約ｌＯ％がり了ましい」−眼である３、 オルガノクレーは、廃液と完全に混合される。オルガノクレーが廃液と混合され る温度は、重要な要素ではないが、明らかなように費用の点からみて室温が好ま しい。

オルガノクレーは、廃液中で混合されると直ちに、有機汚染物質分子がオルガノ クレーの巾にま、ｆ−、その−ヒに吸収されるため膨潤する。その上、オルガノ クレーは、汚染物質の有機分子がオルガノクレー中に分配することを含む吸着を 通じて、有機汚染物質化合物を固定する。

汚染物質の有機分子は、好ましくは廃液の水相又は極性液体相に対してオルガノ クレーの有機相中に分配する。例えば、ある有機分子が水相からオルガノクレー 中に有機的に分配する大きさは、水相における有機分子の溶解度により定性的に 予測されうる。すなわち、水相において非常に非溶解性である有機分子（例えば 油）は、より溶解性の有機分子に較べてオルガノクレー中で非常に強く分配する 。

またこの分配現象は、有機分子がオルガノクレーの床を通してどのように移行す るかについて正確に予測することのできるクロマ１−グラフ理論にも従っている 。第１図は、３つのタイプの有機粘土に関するいくつかの主要な有機物について の分配係数の直線的関係を示す。分配係数は、粘土中に吸着された有機物の量を 溶液中に残された有機物の量で割った数に、溶液の体積を粘土の１体積で割った 数を掛けたものに等しい。水溶液は、第１図に挙げられた有機物を含有する。一 般的に、溶液中の量は溶解度に依存する。

オルガノクレーは、廃液組成物に加えられた時に、有機汚染物質／水エマルジョ ンを破壊する傾向をもつ。オルガノクレーは、極めて低い投与量でエマルジョン を破壊するのに非常に効果的である。オルガノクレーを添加する工程ののち、水 又は極性液体の一部は、例えば、デカンテーション又は液体を組成物から分離す る他の方法により取り除かれる。この操作は、実質的に廃液の体積を減少させる 。

廃棄物が固化されなければならない場合には、エマルジョンを破壊することは特 に有用である。何故ならば水が除去された時にはより少量のみを固化すればよい ためであり、そのためこれは輸送や処理における費用の減少をもたらす。

水は、また別の用途のために回収されうる。その上、この水の除去又はデカンテ ーション工程は、廃液のＢＴＵ値が水の除去により実質的に増加したため、廃液 がかなりの節約の下に焼却されることをもたらす。更にその上、廃棄物中に残さ れた有機物は再利用のために回収され、また有機粘土は再生される。

すなわち、この発明の方法は、廃液の体積と容積を実質的に減少させることを含 むいくつかの利点を与える。このことは、輸送や処理現場における費用の実質的 な節減をもたらす。その上、オルガノクレーを用いて有機汚染物質／水エマルジ ョンを破壊することにより、水を更に別の用途のためにプラントに戻すことがで きるようになる。また有機、゛；染物質が高いＢ　ＴＵ値を（）つため、水・７ ．）除去は焼却をより実行Ｏｆ能なものにする。

ｕＬ１□− 次の表には、オルガノクレーがどのように有機物／水エマルジョンを破壊するこ とができるかについて示した具体例が含まれている。

表　１ １７３水 この実施例において用いられたオルガノクレーは５ｏｕｔｈｅｒｎ　Ｃ１ａｙ　 Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　Ｉｎｃ、　（Ｇｏｎｚａｌｅｓ　Ｔｅｘａｓ）から市販され ているジメチルジ（水添牛脂）アンモニウムベントナイト製品であった。

この発明はその特定の具体例に関して特に規定さ］λたが、この明細書の開示か らみて、この発明に対する多数の変形が当業者にとって可能であるということが わかる。そしてその変形は、この教示の範囲内になる。したがってこの発明は幅 広く解釈されるべきであり、次に添付の特許請求の範囲に記載の範囲と精神によ ってのｉ限シヒさ九るべきである。

刀　存 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■、　有機組成物の大部分を吸着）°るために、エマルジョンをエマルジョン破 壊に必要な量のオルガノクレーと接触させることからなる、有機組成物及び水か らなるエマルジョンを破壊するための方法。 ２、　有機組成物の大部分を吸着するために、エマルジョンをエマルジョン破壊 に必要な量の有機粘土と接触させることからなる、有機組成物及び極性組成物か らなるエマルジョンを破壊するための方法。 ３、　更に極性液体又は水の一部分を除去することを含むことを特徴とする特許 請求の範囲第１項又は第２項に記載の方法。 ４、　オルガノクレーが高級のジアルキルジメチルアンモニウムオルガノクレー であることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項、に記載の方法。 ５、　オルガノクレーがベンジルアンモニウムオルガノクレーであることを特徴 とする特許請−１ぐの範囲第１項又は第２項に記載の方法。 ６、　オルガノクレーがエチルヒドロキシアンモニウムオルガノクレーであるこ とを特徴とする特許請求の範囲第１項又は９５２項に記載の方法。 ７、　オルガノクレーの量が有機組成物の量に対して少なくとも約１１￥釆％で あることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の方法。 、１６ ８、　オルガノクレーの量が有機組成物の量ニ対して少なくとも約５重量％゛で あることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の方法。 ９、　オルガノクレーの量が有機組成物の量に対して最大約１０重量％であるこ とを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の方法。 １０、オルガノクレーの量が有機組成物の量に対して最大約１０重量％であるこ とを特徴とする特許請求の範囲第８項に記載の方法。