JPS58501662A - 磁気選別のための装置と方法 - 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】 磁気選別のための装置と方法 本発明扛磁気選別用の改良装置と改良方法とに関する。

本発明は特に磁性体を用いることによる非磁性体の選択的回収を助長するために 吸着作用と拡散作用とを使用することに関する。

過去に於ては、通常磁気選別機は２つの原理のうちの１つの原理に基づいて構成 されていた。最も一般的に用いられた第一の構成は単一面形の磁気選別機である 。即ちこの磁気選別機に於ては磁界発生エレメントもまた磁界勾配を直接作シ出 す。これらの単一面磁気選別機の例として扛段懸垂式磁石形、プーリ形及びドラ ム形がある。ドラム形磁気選別機社ドラムの捕捉面上に磁界と磁界勾配の双方を 作り出すために永久磁石又は電磁石を備え得る。

最も一般的な第二の構成はマ）　ＩＪソックス形気選別機であって、この磁気選 別機に於ては開放作動容積内に比較的一様な磁界を作り出すために電磁コイル又 はコイル−鉄心の組み合せが用いられる０作動容積は強磁性構造体を含んでおり 、この構造体はこれの鋭角なｌ１ｋｌｉＩＳ又は小さな曲率半径のエレメント上 に強い磁界勾配を作９出すように磁化される。これらの両方タイプの磁気選別機 に関する祥細は文献、例えばＪｏｈｎ　Ｗｉｌｅｙ＆　５ｏｎｓ社発行のＫｉｒ ｋ−Ｏｔｈｍｅｒによる′″Ｅｎｃｙｃｌｏｐａｅｄｉａ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃ ａｌＴｅｅｈｎｏｌｏｇ７”第３版に見出され得る。

この文献中に記載されるように、一般に非磁性粒子から磁性粒子を分離する方法 が用いられる。しかしながら、例えば粒子表面が他の物質に何らかの引力作用を 及ぼし得る場合には、非磁性体用の吸着剤として磁性粒子を使用することも公知 である。

例としては磁鉄鉱の疎水性表面上への油の吸着がある。

先行技術に於ては更に磁性粒子又は磁性繊維の混合物中に非磁性粒子を伴出させ ることＫよって濾過作用を生起させるために磁性粒子又は磁性繊維が用いられた 。この磁性粒子又は磁性繊維は溶媒又は支持液体を収縮させるか又は排出させる ことができる。

本発明は普通の磁気選別法及び磁気ｐ適法に関するものではない。むしろ、本発 明は磁性体、特に疎水性表面特性を有する磁性体を用いて疎水性の非磁性物質の 取り扱いと処理とを容易にすることに関する。

本発明の一態様によれば、疎水性の磁性体微粒子表面上の吸着作用によって懸濁 液又は溶液から非磁性の疎水性物質を選択的に除去する方法が提供される。この 方法は磁性体からなる充填層に溶液又は懸濁液を通すことから成っておｐ、粘性 抗力と重力の双方に対抗して磁性粒子を維持し且つ溶液又は懸濁液が流れる方向 を横切って磁性粒子の一様な充填を生じさせるべく構成された磁界によって前記 充填部が形成され且つ維持される。

一般に、磁性体と懸濁液又は溶液とを混合することによって充填部を形成するの が便利である。故に、本発明のも−う一つの態様に従って、微粒子状の疎水性物 質表面上の吸着作用によって溶液又は懸濁液から非磁性の疎水性物質を選択的に 除去する方法が提供される。この方法は磁性体と懸濁液又線溶液とを混合し、上 述のようにこの混合物を磁界に通すことから成る。

このように使用された場合には、磁界が多孔性の充填部中に磁性粒子を連続的に 蓄積させる。このようＫして、溶液Ｘ線懸濁液が充填部の至る所に曲りくねった 流路をとるように強制され、それによって懸濁液又は溶液中の非磁性体と磁性粒 子間の緊密な接触が保証される。このよう処して、表面吸着作用の効果を完全に 実現することができ、それによって磁性体上での非磁性物質の最高の吸着が保証 される。

磁界の構成は本発明の重畳な部分であって、溶液又は懸濁液が流れる方向に広け られる磁界から成っておシ、また磁界の長さの少くとも可成シの部分に亘って磁 界強度と磁界勾配の積が一定になるように配置される。実際問題として、これは 少くとも２対の磁極を設けることによって達成され得る。それぞれの対の磁極は 懸濁液又は溶液の流路の両側にあって、これらの対は反対の極性をもっている。

即ち第１の対についてはＮ−８であシ、第２の対についてはＳ−Ｎである。これ らの極は永久磁石の極によって構成され得るけれども、一般に電磁石を用いるの が比較的便利であろう。

一般に、本発明方法を利用する場合には充填部の底部からいくらかの磁性粒子ｔ −取り出し、上部から充填部を連続的に再構成することが必要であろう。これは 頂部からの粒子の添加量に等しい割合で充填部の底部から磁性粒子を連続的に排 出させるべく磁界強度を調節することによって行うことができる。

代案として、吸着が起るに十分な深さの充填部が作られ且つ十分な時間が与えら れた後に、例えば磁界を発生させる電磁石の巻線中の励磁電流のスイッチを一時 的に切るか又はこの電流を一時的に減少させることによって磁界を取り除き得る 。この方法は充填部が下方に短い距離移動するのを可能にし、その結果として磁 界がぜ）ひ適用され、また新しい充填部が初めの充填部の頂部上に作シ出される 。一方伴出非磁性物質又は吸着非磁性＠５Ｉ！を伴った磁性粒子が充填部から流 出液の流れの中に失われる。

次Ｋ、任意の適切な手段、一般的にしかも最も望ましくは従来形又は任意の別の 形の磁気選別機によって流出液の流れから磁性粒子を除去することができる。

本発明は前述の方法を行うための装置をも提供する。前記装置は液体を通すため の管路と、この管路の両側に沿った磁界発生手段とを含んでおり、前記磁界発生 手段は少くとも２対の対向磁極から成る。前記対に反対の極性のものであって、 管路の長手方向に行きわたる磁界を生ずるように離間して配置される。

この場合、管路の長さのうち少くとも可ｇｖの部分に亘って磁界強度と磁界勾配 との積が一定である。

所望とあれば２対以上の磁極を用いることができ、それによってなお一層広がっ た磁界が得られる。

！極は電磁石の磁極であるのが好ましい。妊らにまた、磁極は２個の円が交わる ことによって生じた尖頭体に属する一般的な形状又は尖頭体の頂点が管路に隣接 している類似の湾曲形状をもつのが好ましい。しかしながら、その他の磁極の形 状が考えられ、唯一の制限は磁界が特定の特性をもたねばならないことである。

本発明の方法と装置は、疎水性作用によって磁鉄鉱又軟その他の磁性体上に吸着 可能であり且つ水性懸濁液中に低濃度で存在するバクテリアの細胞又扛藻の細胞 を吸着によって回収するのに特に重要である。特に重要な用途の一つは、例えば オーストラリア特許出願第ＰＦ　１０９３／８１号に記載されるように次にβ− カロチン及びグリセロールを含む有用な物質を藻から回収すべく塩含有水からデ ユナリエラ（Ｄｕｎａｌｉｅｌｌｍ　）属の藻を採集することにある。磁鉄鉱μ この目的に特に適する物質であるが、赤鉄鉱等の他の磁性体も使用し得る。

いま言及した特殊な用途のほかに、本発明方法は広範囲に亘る別の用途にも応用 できる０例えば、本発８Ａｑ）教示による磁性基体上に吸着された疎水性物質が 、基体から脱着される以前に丈」工各種の物理的処理及び化学的処理にかけられ 得る。これらの変形及びその他の多くの考えられる変形は当業者にとって自明で あろう。

本弁明は添付図面を参照することによって更に説明され且つ例示される。図面に 装置の断面を示す、管路１ｉ１を細長い直交断面（図面に示されるよう罠、管路 の最も広い面は紙の平面を通って垂直に伸びる）から成る。管路の両側には低炭 素鉄の成型ブロック３が存在する。ブロック３は電磁石から成る電機子を構成し ており、ま九電磁石の巻線５を収容する長手方向に伸長する溝を規定する。これ らの溝は電磁石の磁極片を部分的に規定しており、これらの１極片は図面に示さ れるように通常は尖頭体であって、この尖頭体の端部はその頂点が管路に隣接す るように形成される。図面に示されるように、磁石に電圧が加えられる時にはい つも２組の磁極片が反対の極性をもつような方法で巻線が接続される。

磁気回路を完全なものにすべくバンド４によってブロックの長さが延長され、こ れらのバンドがブロック表ＷＪを横断して連結される。

このよう処して生じた磁界は、磁極の対称軸上に特異Ｓがあるけれども、磁界強 度と磁界勾配との＆（即ち、磁界強度の差）が、２組の磁極によって規定される 管路のその部分に沿って一定になるような磁界である。

磁界が励磁され、磁性粒子を含む液体の流れが管路に下向きに通さｎると、磁性 粒子が特異部２０間に伸長する細い流れを形成し、またそれによって管路中に磁 性粒子から成る円柱部又は充填部を形成する。このようにして形成された充填部 はその幅と長さの全体に亘って著しく一様な密度をもっている。

夾験用磁石（下記実施例に於て用いられた）ｒＩ′ｉ、次の寸法を有していた： 幅（各ブロック）　約１．５’（３８■）高　さ　約３’（７６■） 厚み　約１’　（２５１１１ｍ） コイル用＃Ｉ（直径）　約０．５’（ＩＬ５ｍｍ）磁極面の半径　約０．７５’ （１９−）磁極の間隔（垂直方向に）　約１’（２５■）励磁コイルにそれぞれ １０００巻数を含んでいた。

次の実施例によって本発明を説明する。

実施＠　１ 用いられた装置には上述の実験用電磁石アセンブリが含まれてい喪、カラふとし て用ｉられた管路は約７／８１　Ｘ　１／４’（２２，２Ｘ６．４−）の外側断 面と約ｓ／ｓ’　Ｘ　１／１６’　（９，ｓ　Ｘ　１．６−）の内側測定値とを 有する長方形のチューブであった。カラムの長さは約９’（２３０ｍ）であった 。

カラムを磁石アセンブリの磁極間に配置し、頂部を攪拌機付コンテナに接続して 、このコンテナ中にはテスト懸濁液を置いえ。

使用した磁性体は本願と同時出願のオーストラリア特許出願部ＰＦ　１０９３／ ８１号に記載されるようにして製造され九シラン化磁鉄鉱であった。ジクロロジ メチルシラン１嘩を含む石油エーテル溶液を用いて１２０メツシユ（ＢＳＳ）の 乾燥磁鉄鉱を肩口温度で３時間処理した。処理された磁鉄鉱をデカンテーション と磁石を用いる排液とによって溶媒から分離し、１時間半乾燥して、磁力を勃め た。

デユナリエラ　’ｒ　見ｆ　（Ｄｕｎａｌｉｅｌｌａ　５ａｌｉｎａ　）　（塩 水湖からの）を含む塩水１ノ中のシラン化磁鉄鉱（ＩＩ）の混合物をコンテナ中 で一様になるように攪拌し、次に１５１／分の割合でカラムを流下させた。

１アンペアの励磁電流を用いて電圧を加えられた磁石によって、磁鉄鉱は磁石ア センブリの近傍で充填部になり、また塩含有水が浸透する閣はそのような充填部 としてカラム中に保持された。流量は頂部からの磁鉄鉱の流入量に等しい割合で いくらかの磁鉄鉱を充填部の下方端部から失わせるのに十分な量であった。流出 液と共にカラムから現れる磁鉄鉱を固定磁石を用いて連続的に回収した。細胞砕 片とその他の不必要な物質が流出液体中に残留した。

回収された磁鉄鉱をβ−カロチンについて分析し１分析結果は藻に含まれる全β −カロチン含有量について８２％の回収率を示した。

実施例２ 磁石コイルｔ−通る電流が２アン滅アであシ且っ１／１０秒ごとに１／１００秒 関電流を止めることＫよって磁界に／（ルスを発生させる以外は前述の実験を繰 返した。回収され大磁鉄鉱を分析して、β−カロチンに対する回収率が８０１ｉ ″Ｃあることが判った。

国際調査報告

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．疎水性磁性体の微粒子表面上での吸着作用によって懸濁液又は溶液から非磁 性の疎水性物質を選択的に除去する方法であって、溶液又は懸濁液が磁性体から 成る充填部に通されており、粘性抗力と重力の双方に対抗して磁性粒子を保持し 且つ溶液又Ｆｉ懸濁液の流れる方向を横切って磁性粒子を一様に充填するように 構成された磁界によって前記充填部が形成され且つ維持されることを特徴とする 方法。 ２、磁性体が懸濁液又は溶液と混合されてお夛、この混合物が磁界に通されそれ によって前記充填部が形成されることを特徴とする請求の範囲ＩＫ記載の方法。 ３、磁界が溶液又は懸濁液の流れる方向に広けられ、また磁界の長さの少くとも 可成シの部分に亘って磁界強度と８界勾配との積が一定になるように配置される ことを特徴とする請求の範囲１又は請求の範囲２に記載の方法。 ４、磁界が少くとも２対の磁極によって作り出され、それぞれの対の磁極が懸濁 液又は溶液の流路の両側に沿って存在しており、これらの対が反対の極性を有す ることを特徴とする請求の１．＠Ａ３に記載の方法。 ５、充填層の底部からの磁性粒子の連続的排出と充填部の頂部に対する粒子の添 加とを可能にするべく磁界強度を変化させることを特徴とする請求の範囲１乃至 ４のいずれかに記載の方法。 ６、充填層を短い距離下方に移動させるべく磁界が周期的に弱められるか又は除 去され、その結果として磁界が再び適用され且つ新しい充填部が初めて充填部の 頂部上に作シ出され、一方伴出非磁性物質又は吸着非磁性物質を伴った磁性粒子 が充填部の底部から流出液の流れの中に失われることを特徴とする請求の範囲１ 乃至４のいずれかに記載の方法。 ７、　１性粒子が任意の適切な手段によって流出液の流れから除去されることを 特徴とする請求の範囲１乃至６のいずれかに記載の方法。 ８、塩含有水からデユナリエラ種を月収するための請求の範囲１乃至７のいずれ かに記載の方法。 ９、液体を通すための管路とこの管路の両９４にある磁界発生手段とを含む装置 であシ且つ請求の範囲ｌ乃至８のいずれかに記載の方法を行うための装置であっ て、前記磁界発生手段が少くとも２対の対向磁極を含んでおり、前記対が反対の 極性を有しておシ且つ管路の長手方向に伸長する磁界を生ずるべく離間して配置 され、またこの磁界に於ては管路の長さの少くとも可成りの部分に亘って磁界強 度と磁界勾配との横が一定であることを％像とする装置。 ｉｎ、ｓ極が２１！ｌ！の円の交叉によって生じた尖頭体に属する一般的形状又 は尖頭体のｙ１部が管路に＠接する類似の湾曲形状を有することｔ−特徴とする 饋求の範＠１９に記載の装置。