JPS5851401B2 - 磁性流体の再生方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、水ベース磁性流体の凝集および再分散の方法
に関するものである。

現在様々の溶媒をベースとした磁性流体が可能となり、
また、このような磁性流体を用いた応用についても、数
多くの提案、検討がなされてきている。

たとえば、磁場勾配下におかれた磁性流体中の非磁性物
質に働く磁気的浮揚力を利用した比重選別、あるいは磁
性を利用した廃油ならびに廃水処理、シーリング材など
実用的にも極めて重要なものが少なくない。

これらの応用例にあっては、しばしば磁性流体が希釈さ
れる。

これを繰り返し磁性流体として用いる場合には、所望の
濃度にまで濃縮する必要があると考えられる。

たとえば前述の比重選別では、多量の磁性流体が使用さ
れるため、溶媒が安価であり、さらには選別された非磁
性物質の洗浄が容易であることから、水ベース磁性流体
を用いるのが有利であると考えられるが、この場合、水
洗することにより極めて希薄な水ベース磁性流体が流出
される。

この流出した磁性流体は、高い分散性は保持しているも
のの磁性流体としての顕著な性質を有するには濃度が不
十分であり、再使用のためには、所望の濃度になるまで
濃縮せねばならない。

また、油中水滴型のエマルジョンの油水分離に磁性流体
を利用する場合、あらかじめ高濃度の水ベース磁性流体
をエマルジョン中に投入し、油中の水滴を磁性流体化す
ることによって磁気的に分離されるが、水相側には希薄
な水ベース磁性流体が得られ、再使用には濃縮の必要を
ともなう。

磁性流体自体が比較的高価な液体であることを勘案すれ
ば、磁性流体の回収、再利用にともなう濃縮は極めて重
要な操作である。

このため加熱により溶媒のみを蒸発させ、濃縮する方法
も考えられるが、非能率的であるうえに、多量処理には
適さない。

無極性溶媒をベースとした磁性流体に対しては、その溶
媒の種類に応じて、ある種の極性溶媒を添加することに
より磁性流体を凝集させ得ることが、報告されているが
、水をベースとした磁性流体について、凝集を行なった
という例は見当らない。

発明者等は、強磁性酸化物微粉末を、その周囲を不飽和
脂肪酸あるいはその塩類を主成分とする第１の界面活性
剤の単分子吸着層で被覆し更にその周囲を陰イオン型の
第２の界面活性剤で被覆して、水中に分散させてなる水
ベース磁性流体の再生を検討したところ極めて希薄な水
ベース磁性流体から分散質を効果的に凝集せしめ、再び
安定な水ベース磁性流体として再分散させる方法を研究
し、これを可能とする方法を見出した。

即ち、本発明は水ベース磁性流体を得るために用いた第
２層目の界面活性剤の解離状態を制御することにより分
散粒子の凝集、再分散をはかるものである。

以下その内容を説明する。

水ベース磁性流体の作成法については昭和５０年特願第
３７１２０号「水を分散媒とした磁性流体の製造法」に
詳細に述べであるが、その概要は次の通りである。

湿式法により得られるフェライト微粒子を原料としてオ
レイン酸ナトリウムなどの不飽和脂肪酸塩の水溶液中で
吸着処理し、不飽和脂肪酸イオンの完全な単分子吸着層
を作ってあらかじめ表面疎水性とし、これに水溶液中で
長い炭化水素鎖をもつ陰イオン型の界面活性剤を作用さ
せ、親水基を水相側に向けた２分子層目の吸着層を作り
、水をベースとした磁性流体を得ている。

第２層目の界面活性剤には陰イオン型界面活性剤として
はアルキルベンゼンスルホン酸、アルキルスルホン酸な
どの塩が有効である。

これらの酸は溶液のｐＨにより解離の状態を異にするか
ら、使用にあたってｐＨに対する考慮は重要である。

第１図には第２層目の界面活性剤としてドデシルベンゼ
ンスルホン酸ナトリウムを用いて得た水ベース磁性流体
の分散安定性におよぼすｐＨの影響を示した。

ｐＨ調節はＨＣＩおよびＮａＯＨにより行なった。第１
図にはドデシルベンゼンスルホン酸１ｍｏｌ／Ａ水溶液
の場合の解離度とｐＨとの関係をも付記した。

これより用いた界面活性剤の解離が十分なところでのみ
良好な分散率を示すことがわかる。

ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの使用でｐＨ５
以下での分散率の減少は遊離酸の生成が分散粒子の凝集
に少なからず影響していると考えられる。

発明者等はこの点に着目し、第２層目の被覆に用いたイ
オン性界面活性剤の解離度を酸添加により制御し、分散
粒子を凝集せしめ、これを済過後、界面活性剤の解離が
十分となるまでアルカリを加えて再分散させることを試
みた。

表１には３種の界面活性剤を用いたものについての凝集
、再分散の検討例を示した。

分散質濃度が数■／−程度の極めて希薄な水ベース磁性
流体に対して、例えば第２層目の界面活性剤がドデシル
ベンゼンスルホン酸ナトリウムではｐＨ２〜３になるま
で酸を加えると、第２層目の界面活性剤は遊離酸となる
ため粒子表面は疎水性化し凝集する。

これを辞退脱水後ｐＨ５〜１０になるまでアルカリを添
加すれば良好な水ベース磁性流体が得られる。

ｐＨ調整のために用いられる酸としては、塩酸、硫酸、
硝酸などがアルカリとしては水酸化すｈ ＩＪウム、水
酸化カリウムなどが使用可能である。

第２層目の界面活性剤がドデシルスルホン酸ナトリウム
の場合も、表１に示す如くのｐＨ調整により凝集・再分
散を行なうことができる。

なお、アルカリ添加によっても十分な分散性を示さない
場合は、第２層目の被覆に用いたと同様の界面活性剤を
少量ずつ添加することにより、完全な分散系を得ること
が可能である。

本発明の方法によれば、初期の希薄な状態での分散質含
量の９９％以上を回収し、良好な水ベース磁性流体を再
生させ得ることがわかった。

以下、本発明の実施を例証するものとして、いくつかの
例を示す。

実施例 １ 湿式法で得られたマグネタイトコロイドに第１層目をオ
レイン酸イオンにより単分子状被覆し、これにドデシル
ベンゼンスルホン酸ナトリウムを作用させて水ベース磁
性流体（分散質含量０．３５７９／１ｎｌ）を得、比重
選別用として使用した。

選別はガラスとセトモノの混合物１０００ＫＰについて
行なったが浮上物（セトモノ）および沈下物（ガラス）
には総量で約７−の磁性流体が付着した。

これを５０００−の水で洗浄し、残りの水洗液に対して
硫酸にてｐＨを２，５まで低下せしめ、３０分放置後、
凝集物を水に投入し、これをバリウムフェライト磁石で
回収した。

この凝集物にＮａＯＨをｐＨが７になるまで添加した結
果、良好な高濃度水ベース磁性流体が得られた。

この場合、マグネツ、トで回収し得なかった凝集物は選
別産物に付着した磁性流体の約０．５％であり、磁性流
体回収率９９．５％の好成績を得た。

実施例 ２ ケロシンおよび水をそれぞれ９０ｍ１．１０−の比率で
混合し分液ロートに入れて後、５分間激しく攪拌して両
者を混合し、乳状の液体（油中水滴型エマルジョン）を
得た。

これに実施例１で用イたと同様の水ベース磁性流体を１
−加えてさらに５分間攪拌し、磁性流体を完全に水相側
に置換せしめてのち、５０００ガウスの電磁石ポールピ
ース間隙に１０分間静置した。

分液ロート内は黒色の水相と、透明の油相とに分離する
が、これより水相のみを取り出し、塩酸を添加してｐＨ
を２．５にまで下げ６０分間放置後、定量ｐ紙Ａ５Ａを
用いて辞退し、得られた濾過ケーキを水に投入し、これ
にＮａＯＨを加えながらｐＨ７になるまで攪拌すると良
好な水ベース磁性流体の高濃度液が得られた。

実施例 ３ 実施例１で再生された水ベース磁性液は約１週間後に固
液分離が見られたので、この磁性液５７にドデシルベン
ゼンスルフオン酸ナトリウム０．２ｇ加えて攪拌した。

こうして得られた磁性液は、１００００Ｇの遠心分離に
対しても固液分離せず、１週間後においても全く分離は
見られなかった。

実施例 ４ 実施例１と同様に湿式法で得られたマグネタイトコロイ
ドに第一層目をオレイン酸イオンにより単分子被覆しこ
れにドデシルベンゼンスルフオン酸ナトリウムを作用さ
せて水ベース磁性流体を得た。

この磁性流体のｐＨは８．２で分散質含量は０．３ｇ／
ｒＩｌｌであった。

この磁性流体は１００−を分取してこれに水を加えてＩ
ＯＡ？とじ、これに０５ＩＮＨＣ７をｐＨが２，５にな
るまで添加した。

この時ＨＣｌを約１００ｒｒｌｌ要した。

６０分間放置後、凝集物を定量ロシＡ５Ａを用いて辞退
し、含水状のｐ過ケーキ９５βを得た。

この濾過ケーキを２０−の水でビーカーに移し、ホモミ
キサーで攪拌しなから０．、ｌＮ−ＮａＯＨをｐＨ９と
なるまで添加したところ、分散液を得た。

こうしてｏ、３１／−の水ベース磁性液が再生できた。

再生された磁性流体は１００ｏｏａ ｔ ２時間の遠心
力に対しても安定であった。

更に、この再生磁性流体を静置し、２４時間後に観察し
たところ下層部に沈降物が見られた。

そこで、さらにドデシルベンゼンスルフオン酸ナトリウ
ム０．３．！ｉ’を添加攪拌したところ、得られた再生
磁性流体は１００ＯＯＧ 、１２時間の遠心分離後２４
０時間静置後も安定であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２層目の界面活性剤としてドデシルベンゼン
スルホン酸すＩ−ＩＪウムを用いて得た水ベース磁性流
体のｐＨと分散率との関係を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 強磁性酸化物微粉末を、その周囲を不飽和脂肪酸あ
   るいはその塩類を主成分とする第１の界面活性剤の単分
   子吸着層で被覆し更にその周囲を上記第１の界面活性剤
   とは異なる陰イオン型の第２の界面活性剤で被覆して、
   水中に分散させてなる水ベース磁性流体をその希釈液か
   ら再生する方法に於て、 （４）上記希釈された水ベース磁性流体に酸を添加して
   、該水ベース磁性流体の州値を上記第２の界面活性剤の
   酸が遊離するに必要な値に迄低下させて、分散質を凝集
   させる段階と、 （Ｂ） 上記（Ａ）における分散質が凝集した液体を
   濾過によって固液分離する段階と、 （Ｃ） 上記（ハ）に於て分離された濾過ケーキを水
   に投入後、上記第２の界面活性剤が解離するに必要なｐ
   Ｈ値以上になる迄、アルカリを加えて再分散を行わせる
   段階 とを含む磁性流体の再生方法。 ２ 強磁性酸化物微粉末をその周囲を不飽和脂肪酸ある
   いはその塩類を主成分とする第１の界面活性剤の単分子
   吸着層で被覆し更にその周囲を上記第１の界面活性剤と
   は異なる陰イオン型の第２の界面活性剤で被覆して水中
   に分散させてなる水ベース磁性流体はその希釈液から再
   生する方法に於て （４）上記希釈された水ベース磁性流体に酸を添加して
   、該水ベース磁性流体のｐＨを上記第２の界面活性剤の
   酸が遊離するに必要な値に迄低下させて、分散質を凝集
   させる段階と、 （Ｂ） 上記（Ａ）における分散質が凝集した液体を濾
   過によって固液分離する段階と、 （Ｃ） 上記（Ｂ）に於て分離された濾過ケーキを水に
   投入後に、上記第２の界面活性剤が解離するに必要なｐ
   Ｈ値以上になる迄、アルカリを加える段階と、 υ）上記（Ｑにて得られた溶液に、上記第２の界面活性
   剤を添加して、充分な再分散を行わせる段階 とを含む磁性流体の再生方法。