JPS6048207B2 - エマルジヨンの併合分離方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、分散相によつて優先的に湿潤される固定併
合層を使用する型の併台（ＣＯａｌｅｓｃｅｎｃｅ）に
よるエマルジョン分離工程に関するものである。

またこの発明はこの方法を実施する為の装置に関するも
のてある。連続相の中に分散したマイクロ滴状エマルジ
ョンの併合分離法は、一般に分散相によつて優先的に湿
潤される繊維状または粒状の物質から成る固定層の中を
前記エマルジョンを通過させる事によつて実施される。

この併合層の出口において、分散相は併合された滴の形
を成し、これらの滴が一連続相を通して傾瀉され、この
連続相から分離される。例えば、水性連続相の中にエマ
ルジョンとιして分散した有機分散相の分離の場合、併
合層は親油性及ひ疎水性の繊維または粒状物質て構成す
る事ができる。これよりも普及していない他の型の方法
は、分散相によつて優先的に湿潤される固定相の代わり
ｌに、他の相、即ち連続相によつて優先的に湿潤される
固定相を用いる方法である。

若干の用途においては、この型の併合層は、より優れた
性能をなす。しかし、いずれかの併合層の性能がそれぞ
れの場合に優れているメカニズムは現在では知られてい
ない。この様な固定相併合法は、他の分離法（遠心分離
法、電気併合法、傾瀉など）よりもはるかにすぐれてい
る。

何故かならば、固定相併合法は一般に、エマルジョンの
いわゆる二次分解をきわめて−安定的に行なわせる事が
でき、その滴は数ミクロンのオーダの径を有するからで
ある。更に、この型の方法を実施する為に必要とされる
装置は構造簡単てあつて、その作動費用及ひ投資額は他
の方法に比べてきわめて低い。しかし、この種の方法の
実施に際して、一定の操作限度を超えると操作不能とな
る事が明らかとなつた。

まず第１に、分散相によつて優先的に湿潤される併合層
の場合てあれ、或は連続相によつて優先的に湿潤される
併合層の場合であれ、この固定層を通してのエマルジョ
ンの臨界通過速度が存在する事である。

もしエマルジョンがこの臨界速度以上の速度で併合層を
通過させられると、エマルジョンの分離はもはや正確に
実施される事なく、傾 【瀉によつて連続相から分離し
やすい大型の併合滴が併台層の出口において捕集される
代わりに、分散相によつて優先的に湿潤される併合層の
場合には一種の泡体が形成され、連続相によつて優先的
に湿潤される併合層の場合には１ｉ’１０’−ニ）．下
の径の非 （常に細かな滴が得られる。いずれの場合に
おいても、この泡体または細かな滴が連続相の中に分散
されたままに残る。

例えば水相中の炭化水素エマルジョンの場令、この臥界
速度（最良操作条件における）は親油性樹脂を使用して
０．３ｃｗｔ／ｓのオーダである。更にまた、両相間の
界面張力が過度に小さい場合（１０ダイン／Ｃｍのオー
ダ以下）、分離は実施される事ができず、併合層の出口
において、泡体または、細かな滴を捕集する事になる。
例えば、インブチルアルコールの水性エマルジョン（界
面張力ニ２５℃において２．５ダイン／Ｃ７７Ｚ）を併
合法によつて分離する事は現在不可能である。最後にま
た、もしエマルジョン中において他の条件を同一として
連続相に対する分散相の割合を増大すると、分散相が泡
体若しくは細かな滴状を成して併合層から脱出するに至
る閾値が存在する。

更に、米国特許第３６１７５４８号、米国特許第３８４
４７４３号、米国特許第３８９３９２５号の如き二、三
の文献は、分散相によつて優先的に湿潤される物質から
成る併合層を備えた併合装置の特殊の構造について記述
している。

しかしこの装置は上述の如き限界を禁止する為のあらゆ
る条件を結合する事ができず、上記の様な欠点が存在す
る。例えば、米国特許第３６１７５４８号の装置におい
ては、エマルジョンの通過速度が臨界速度を超えた場合
、若しくはエマルジョンが細かに細分された２次エマル
’ジヨンである場合に、傾瀉された炭化水素層が不可避
的に連続水相と混合する。これは、この装置の構造に併
合層の望ましくない構造とによるものである。この発明
は、併合現象の効果を増大しその応用フ範囲を増大する
様に上記の限界を廃止し、または少なくとも大幅に減少
させようとするものである。

この度、本発明に至つた経過をたどると次の３時期から
成る。

即ち、ます実際に見られた現象と５その原因とを理解す
る時期、次に上述の欠点を禁止もしくは減少する為にこ
の様な原因に働きかける為の指導的考え方を立てる時期
、最後にこの様な考え方を実施する方法を実際面におい
て作り出す時期であつて、この発明による方法はこの様
なθ考え方の実施法にほかならない。下記においてまず
、この発明の方法を明らかにし、次にこの方法のメカニ
ズムを明らかにする為、この発明に至つた上記の３時期
について詳細に述べる。この発明による方法は、相異な
る密度の少なくとも一種の連続相Ｂの中に乳濁した少な
くとも一種の分散相Ａから成るエマルジョンを分離する
事を目的としている。

この方法は、分散相Ａによつて優先的に湿潤される、細
分状態もしくは多孔状態の物質から成る固定併合層の中
にエマルジョンを通過させる様にした型のものである。
この発明の方法は下記の段階から成る：エマルジヨン全
部を併合層の中を垂直に通過させる様に、この併合層に
対して垂直方向にエマルジョンを送る段階、次に、併合
された分散相Ａをこの同じ垂直方向に、併合層の中の循
還と共流方向に、この併合層の出口から、既に分離され
た分散相から成る末端層まで、その傾瀉に際して案内し
、この案内は、併合層と直列にまた循還方向において併
合層の下流においてこの併合層に接触配置された案内手
段によつて実施され、この案内手段は分散相Ａによつて
優先的に湿潤される細分状態もしくは多孔状態の物質の
バッキングから成り、このバッキングの末端部は上記の
既に分離．された分散相Ａの末端層の中に浸漬される段
階と、案内部材を通つてきた分散相Ａを捕集して、既に
形成された上記の分散相の末端層を補給し、この末端層
の適当な厚さを保持する事によ；つて、案内部材の末端
部を常にごの末端層の中に浸漬させる段階、案内部材か
ら横方向に、また案内部材中の分散相Ａの流出方向に対
して逆方向に、脱出する連続相Ｂを、案内部材の外周ま
たは併合層の外？周て補集する段階、及ひ相互に分離さ
れた相の間の界面が上記の案内部材の高さの中間水準に
常にある様にこれら分離した相を保持する段階。

既に分離された分散相Ａの末端層に浸漬され、３この相
Ａが流出する界面とは異なる周辺の界面を経て案内部材
から横方向に連続相Ｂが出ていく段階上記の案内部材を
成すバッキングが、既に分離された分散相Ａの末端層を
横断してもしなくても４（良い。

重要な事は、この案内部材がこの末端層の中に浸漬され
る事であつて、末端層の向う側に出るか出ないかは問題
ではない。好ましくはこのバッキングは高い間隙率をも
つて通気された構造とし、これによつて案内部材内部の
適当な案内を保証すると共に、水頭損失を低下させる事
ができる。

併合層については、公知の密な構造とする。以下におい
て、この発明の方法に導いた経過、並びにそのメカニズ
ムについて説明する。

第１時期として、従来の固定層併合工程を実験する事に
よつて、この併合層内部並びにその出口において生じる
現象を分析する事がてき、この実フ験結果を解釈した結
果、これらの現象は次の４段階で生じるものとして考え
られた：ー第一段階、即ち遮断段階・この場合、併合層
の粒子による分散相のマイクロ滴の遮断現象が生じる、
一第二段階、即ち接着段階・この場合遮断されたマイク
ロ滴は併合層の粒子の周囲に連続フィルムを形成する、
一第Ξ段階、即ち移動段階・この場合、粒子の周囲に形
成されたフィルムは連続液状線流を成して、併合層の中
の液体流束によつて作られる流体力学的力の作用で、こ
の併合層の中を１つの粒子から他の粒子へと同伴される
。

一最後に第四段階として排出段階かある。

この場合、上記の分散層の液状連続線流が併合層からこ
れを取囲む連続相の中へ排出される現象か併合層の境界
において生じる。分散相と連続相との充分な分離が生じ
る為には、上述の如き４段階が極めて順調に生じる必要
がある。

即ち、分散相の各マイクロ滴を併合層の粒子が確実に遮
断する事、これらのマイクロ滴が併合層粒子に接着して
これを取囲む連続フィルムを形成する事、これらのフィ
ルムが併合層を通して連続液状線流として同伴される事
、最後にこれらの線流が、連続相内部において傾瀉され
やすい大きな滴の形で、併合層から排出される事が必要
てある。従来実施されていた併合工程においては、上記
の第一段階は満足に生じる。これは、良好な遮断を生じ
る様に併合層の粒度、高さ及び間隙率を経倹的に適合さ
せる事ができたからである。また出頼人の研究によれば
、上記のパラメータ、即ち通過速度、相間の界面張力及
びエマルジョンの構成比が大きく変動した場合でもこの
第一段階の正確な展開が妨げられない事を確認できた。
従つて、上述の様な制限をもたらすのはこの第一段階で
はない。また出願人の観察の結果、第二段階と第三段階
の展開は、この併合層を構成する材料の性質によつて非
常に大きく左右される事が示された。このｔ物質が連続
相によつて優先的に湿潤される場合には、これらの段階
は極めて悪い条件で展関し、併合層粒子の周囲に形成さ
れるのは連続フィルムではなく、不連続塊である。通過
速度が増加するに従つて、ジェット現象が生じ、これら
の塊は、細ｌかな滴状に破裂し、これらの小滴が併合層
の中を連続相によつて同伴される。これに対して、この
固定層の為に選ばれた材料が分散相によつて優先的に湿
潤される場合には、この第二段階と第Ξ段階は順調に展
関する。

この性質の材料を用いた併合層の場合、この条件だけで
、併合層粒子の周囲に連続フィルムを形成する事ができ
、またこのフィルムを、併合層を通して進行中に連続相
の流束から分離された連続液状線流の形で同伴する事が
できる。通過速度を増大する場合、これらのフィルムは
併合層粒子の周囲において薄くなるが、この移動現象は
存続し、上記の臨界速度よりも遥かに高い速度でも、こ
れらのフィルムは併合層を通して連続線流として正確に
移動しつづける。従つて、この通過速度はこれらの段階
に対して影響力をもつてはいるが、併合層の物質が適当
に選はれさえすれば、通過速度は決定的なものでなく、
従つてこの場合、通過速度の限界としての臨界速度を生
じるのはこれらの第二段階及び第三段階ではない。同様
にして、分散相と連続相の間の界面張力はこれらの段階
の展開において１つの役割をもつてはいるけれども、エ
マルジョンの両相に対してできるだけ大きな親和力非対
称性を示す併合物質を選びさえすれば、これらの段階の
展開を大きく妨ける根本的な障害とはなり得ない。最後
に、連続相に対する分散相の相対割合の増大は、これら
２段階の展開に対してなんら悪い影響を与えない。この
様な現象の観察とその解釈の結果、この発明の方法にお
いては、分散相によつて優先的に湿 ’（潤される固体
層を選ぶに至つた。

この種の固体層は上記の第二段階と第三段階を満足に展
開させるものである。これに反して、出願人は、一方に
おいては、住合の最後の段階、即ち排出段階は、分散相
によつて優先的に湿潤される固定層を使用する従来工程
においては極めて望ましくない状態て実施される事、ま
た他方において、この排出段階は、併合層の最後の層の
性質、各相間の界面張力及ひこれら分散相と連続相の相
対割合によつて大きく影響される事を明らかにした。

上記においてまとめたこの様な観察事項は、従来の有す
る上述の如き限界を説明するものである。事実、これら
の従来法において見られる様に併合層の最後の層が併台
層の他の部分と同一性質であつて分散層によつて優先的
に湿潤される場合には、上記の液状線流の排出は非常に
悪い条件で実施され、通過速度が［界速度に達するや否
や、併合層の出口に、併合された大きな滴ではなく、泡
体が発生する。

その場合には、もはや傾瀉による分離は部分的にしか実
施されない。この現象は次の様に説明される。即ち、分
散相によつて優先的に湿潤される併合層の最後の層はこ
の分散層の液状線流を保持する傾向を有し、また排出作
用が生じるのは連続相の液体力学的圧のもとに行なわれ
る。しかしながら、通過速度が臨界速度を超えるや否や
、この連続相が分散相の線流を破壊し、これを液状に変
形してしまう。この様な分散相の再・分割現象は、両相
間の界面張力が小さい程、また分散層が連続相に対して
多量に存在する程、それだけ大きくなる。この事が、実
際上において、非常に小さい界面張力を有するエマルジ
ョンの分解が不可能な事、或いは分散相の割台の大きい
エマフルジヨンの分解が困難な事の理由である。上記の
様な欠陥を除去する為、併合層の最後の層の代わりに、
別の性質、または中立の性質、または優先的に連続相に
よつて湿潤される性質の層を使用する事が考えられる。
この様な最後の層５は、その場合分散相によつて湿潤さ
れる事なく、低速の場合には、分散相の液状流線は併合
された大きな滴の形で排出される。しかしながら、通過
速度が増大するに従つて、この型の材料について上述さ
れたジェット現象が生じる事が見られる。ｏ即ち、滴は
その出口において長くなり、多数の小滴状に破裂する。
その上、更に、これらの小滴の径が非常に均一であつて
（初期エマルジョンにおいてその様でなくても）、また
この小滴の径は、通過速度が増大するに従つて、或いは
両相間の界面張力が小さくなるに従つて、或いは分散相
の割合が増大するに従つて減少する事が観察される。こ
の発明に至つた経過の第２時期は、上述の如き観察結果
を利用して、これらの欠点を除く為の考え方を立てるに
あつた。即ち一方では、上述の様に、上記の併合層内部
の第２段階と第３段階を適当に実施する為に分散相によ
つて優先的に湿潤される固定層を用いる方法を使用する
事てあり、また他方においては、この型の方法において
は併合現象の性能またはその実施を制限する唯一の段階
、即ち第４段階を改良する事は不可能てあると思われる
から、この第４段階を単に廃止して、併合層の境界にお
ける分散相の液状線流の排出を生じない様にする事であ
つた。その為、上記の条件においては、この発明による
方法はこれらの液状線流を併合層から、既に傾瀉された
末端層に至るまで案内するにある。

これらの線流の破断を防止しながら、この様な案内を適
当に実施する為に使用されるバッキングは、分散相によ
つて優先的に湿潤される細分状態または多孔性の物質か
ら成る。このバッキングは、その上部において、既に傾
瀉された末端層の中に浸漬され、このバッキングに沿つ
て移動する分散相の連続線流は、この末端層の中に、排
出段階なしで融合される。密度の差違効果の故に、連続
相は案．内部材に対して横方向に脱出し、もしくはこの
案内部材の分散相Ａの流方向の逆方向に流出する。案内
部材の末端部分が既に分離された末端層の中に浸漬され
ている限り、即ち案内部材がその案内機能を継続して、
排出作用を禁止している限Ｊり、臨界速度を超えて通過
速度が増大しても分離作用に対して影響する事なく、分
離作用は能率的に継続される事が確認された。同様に実
験結果によれば、この発明の方法は、小さい界面張力の
エマルジョンまたは分散相の割合の大きいエマルジ３ヨ
ンをも分離する事が示された。更に、テスト結果によれ
ば、この発明の方法は、案内部材に沿つて流れる分散相
の毛細管現象の故に、非常に小さい密度差を有する両相
をも分離できる事が明らかになつた。

４ｒ 更に、排出段階を禁止する事により、同時に、連続相の
中心部において併合された大滴の傾瀉の実施を禁止でき
る事を注意しよう。

この様にして、従来法において生じ た付随的現象、即
ち界面の近くに併合滴が集合する現象を防止する事がで
きる。事実、従来法においては、各滴が分離された相の
中に融合するには若干の時間を必要とし、また滴の到達
頻度が特に分散相と連続相との・大きな比率の故に一定
限度を超えると、界面の水準において滴の蓄積が生じ、
両相が混合する中間区域を生じ、この区域が徐々に傾瀉
装置全体に拡大する可能性がある。而して既に分離され
た分散相Ａの末端層に浸漬フされている界面とは異なる
周辺の界面を経て連続相Ｂが出ていくようにすること、
即ち相Ａ（５Ｂとを互に異なる案内部材の界面からとり
出すことによつて、相が互に分断、同伴する現象を全く
回避して相ＡとＢとを正しく分離することができる。分
離工程の実施例について述べる前に、実際上考えられる
４つの主たる分離工程にこの発明の方法を実施する装置
の４実施態様を付図を参照しながら説明する。第１図に
例示した装置は、特に、水性連続相（高密度の相Ｂ，）
の中に有機分散相（低密度の相Ａ，）を分散させた直接
エマルジョンの分離を可能にするものである。

この装置のハウジング１は脚２によつて保持され、また
その底部にエマルジョン導入ダクト３を備えている。こ
のグクトの拡大部は、ハウジングの底部に配置された併
合層４の中に通じている。この併合層４は、ハウジング
１の断面の一部に軸方向に配置され、円筒形スカート５
の中に収容され、このスカート５はダクト３の拡大部の
延長を成している。この併合層４は、エマルジョンの分
散相Ａ，によつて優先的に湿潤される細分状物質から成
る。

有機分散相の場合には、この併合層は適当な処理によつ
て疎水性に成されたガラス繊維から成る。スカート５の
上部は併合層から突出して、この併合層の上にハウジン
グの上部まで載置された案内部材６を保持している。こ
の実施例においては、この案内部材６は併合層４と同様
に、ハウジングの断面の一部を占め、ハウジングの中に
外周チャンバを残している。またこの室内部材６の側面
は開放されていて、外周チャンバと連通している。案内
部材６の保持状態を改良する為、ダツシユ線で示された
如き開放型のバスケット７を備える事ができる。この案
内部材６は、エマルジョンの分散相Ａ，にもつて優先的
に湿潤される分散状物質のバッキングから成る。

案内部材６が併合層４と同一物質から成り、その延長部
を成す事も差支えてない。しかし、好ましくは、水頭損
失を低下させる為、Ｌ案内部材６は併合層４よりも大き
い間隙率を有するものとする。例えは炭化水素の水性エ
マルジョンの場合、このバッキング６は疎水性物質、特
に疎水化処理された’’Ｍｕｌｔｉｋｎｉｔ’’型の、
高い間隙率を有するバッキングとする。１ ハウジング１は、その上部に開く分散相抽出手段８と、
ハウジング下部において外周チャンバに開く連続相抽出
手段９とを備えている。

これらの抽出手段８と９は、分散相と連続相の界面Ｉが
案内部材６の高さの中間水準となる様に、傾瀉後分離さ
れた相５を採取する。従つて、案内部材６の上部は、常
に、傾瀉された分散相Ａ，から成る上部層の中に浸漬さ
れている。この実施例においては、抽出手段８は簡単に
導管から成り、この導管の中を分散相Ａ，がオーバフロ
ーによつて流出し、またこの導管は案内部材６の上端の
水準以上の水準においてハウジングの中に開いている。

抽出手段９はハウジングの下部に開いた導管９ａから成
り、この導管から上昇導管９ｂが延長され、この上昇導
管の上端にオーバフローエルボ管９ｃが接続される。こ
のエルボ９ｄＡｃは、界面Ｉの理想位置の上方、ＨＢ＝
囲−ＨＡの高さに配置されている。

ここに、ＨＡは相Ａ，の層の理想高さ（界面Ｉと導管８
との間の高さ）、ＤＡは分散相Ａ，の密度、肥は連続相
均の密度である。

この様な抽出方法は自己制御方式である事に注意しなけ
ればならない。

即ち、界面Ｉが上昇する傾向を示す時、（密な連続相琢
が過剰の場合）この密な連続相艮はオーバフローによつ
て、より多量に抽出され、これが界面の位置を復元し、
これと逆の場合には逆になる。従つて、両相の界面は案
内部材６の上端の水準より下方の理想水準Ｉにおいて安
定する。のぞき窓１？からこの界面の ’．位置を確認
する事ができる。そのほか、導管９ｂとハウジングとの
排出をユ施する為、この導管９ｂの下部にドレンストツ
ノー１１が備えられている。

上記の装置において、エマルジョンは併合層］を上昇方
向に横断する様に導かれ、この併合層は分散相Ａ，によ
つて優先的に湿潤される。

この併合層４の中で、遮断段階、接着段階及ひ移動段階
が満足に展関し、この併合層の上端に、連続相玖の中を
上昇する分散相Ａ，の複数の連続的液状細流が到着する
。これらの分散相の細流は、連続的に、案内部材６のバ
ッキングを湿潤しながら、このバッキングに沿つて密度
差効果のもとに上昇方向に進行する。この案内部材６に
よつて絶えす案内されながら、各分散相細流は界面Ｉの
水準に達し、そこて排出作用も滴の形成作用もなく、分
散相Ａ，から成る上部層の中に融合する。分散相より密
な連続相Ｂ，は案内部材６の側面から排出される。また
第２図に図示の装置は、分散相へが連続相Ｂ。

よりも密なエマルジョン、例えば有機連続相の中にマイ
クロ滴状に分散した水相から成る逆エマルジョンを分離
する為のものである。この装置は上記と類似の手段を備
えているが、これらの手段が逆位置に配置されている。

その手段は主として下記のものてある。一 エマルジョ
ン導入導管１３を上部に備えたハウジング１２、一 上
記ハウジングの上部に配置され、また上記の導管１３が
その中に開いた併合層１４。

この併合層は、エマルジョンの分散相Ａ。によつて優先
的に湿潤される細分状態の物質、例えば親水性ファイバ
ーガラス型の親水性物質から成る。− 案内部材１５。

上記の併合層１４の下方に、ハウジングの下部まで配置
され、分散相んによつて優先的に湿潤される細分状態の
物質のバッキングから成る。例えば金属ファイババッキ
ング型の高い間隙率を有する親水性物質から成る。この
案内部材１５は、この実施例においてはハウジング１２
の断面の一部を占めて、ハウジングの中に外周チャンバ
を残し、また場合によつては、間隙のあるバスケット１
６の中に配置する事ができる。− ハウジング下部に開
いた分散相Ａ。

の抽出手段１７と、ハウジングの上部の外周チャンバの
中に開いた連続相■の抽出手段１８、上記の抽出手段１
７と１８は、分散相Ａ２と連続相Ｂ。

の界面Ｉが案内部材の高さの中間水準に位置する様に、
これらの相が傾瀉によつて分離されたように、これら各
相を採取する。前例の場合と同様に、低密度の連続相の
抽出手段は、単に、ハウジングの上部に開いた導管から
う成り、この導管を通してオーバフローによつてこの
相が流出する事ができる様にするが、高密度の分散相の
抽出手段１７は、案内部材１５の下端水準より下方水準
においてハウジングの下部に開いた導管１７ａと、この
導管１７ａから延長された （上昇導管１７ｂと、この
上昇管の上端に備えられたオーバフローエルボ管１７ｃ
とから成り、このエルポ管１７ｃは、界面Ｉ’が案内部
材１５の下端の水準より上方水準において安定する如き
高さに配置されている。

このエマルジョン装置の中に、併合層１４を横断して下
向きにエマルジョンが導入される。

密度の高い分散相んは、案内部材１５によつて、ハウジ
ング下部に位置する下端層に向かつて下向きに案内され
る。案内部材１５は、その下端部が常に、この分散相の
下端層の中に浸漬される。低密度の連続相Ｂ。は案内部
材１５の側面から脱出する。第３図の変形実施例による
装置は第２図のものと類似であるが、高さの少なくとも
一部において；ハウジングの断面全体を占める案内部材
１５′を備えている。

この構造においては、小断面の案内部材を備えた場合に
大速度の操作て生じる付随的現象、即ち分散相の小部分
が案内部材の側面まで同伴されて泡を形成する現象、を
禁止する事を除３いて、上記の第２図の構造における現
象と同一である。この様な付随現象は、いかに限られた
ものであっても、特に低界面張力を有する逆エマルジョ
ンの分離の二，三の場合においては、有害なものである
。３． また、第４図に図示の装置は、水性連続相Ｂ。

の中に有機分散相Ａ３を直接乳濁させたエマルジョンと
、他方において有機連続相Ｂ。の中に水性分散相を逆乳
濁させたエマルジョンとから成るエマルジョンを分離す
る為のものである。４Ｃこの様な装置について説明する
のは、この装置が金属抽出技術において湿式や金工程に
際して見られる実際上のエマルジョン分解の問題を解決
する事ができるからである。

特に後述の第５例において取扱われたウラニウムの抽出
の場合の問題を解決する為に使用される。第４図に示す
装置は、併合層が細分状態の物質から成る上下二層１９
と２０から成り、下層は親丁水性、上層は疎水性である
事を除いて、上記の第１図の装置と同様である。

エマルジョンはこの複合併合層の中を上昇方向に動かさ
れる。

下層１９は水相鳥とＡ。によつて優先的に湿潤化され、
上記のプロセスによつて水ｏ性連続細流が形成するので
、水のマイクロ滴が水性連続相と合併し、エマルジョン
流が上層２０に達した時には逆エマルジョンは分解して
いる。そこで、次の分離メカニズムは第１図の装置につ
いて述べたものと同一となる。丁 下記において若干の
分離工程の比較例を示す。

これらの例において、ハウジングの中へのエマルジョン
の噴射は、０〜２５１？ ／時の間において調節可能の
流量のモータ／ポンプユニットによつて実施され、この
流速は、断面を考慮すれば、併合層を通しての０〜２．
７２ｃｍ／ｓの範囲の通過比速度に対応している。処理
されるエマルジョンは二次型のエマルジョンであつて、
小滴の径は０．５〜２０ミクロンである。

これらのエマルジョンは、各テストにっいて、エマルジ
ョン発生機の中に噴射される対応の物体の流量を操作し
て分散相の割合を変動させる事によつて作られた。特記
なき限り、これらの実施例において使用される併合層は
２５ｍｍの高さと１８Ｔｗｔの直径を有し、またハウジ
ング全体は５Ｑ−ＮＴｍの直径をもつ。

直接エマルジョンの場合、供給される炭化水素含有量は
Ｔ．Ｏ．Ｄ（全酸素供給量）測定法によつて測定され、
使用された装置はＴ．Ｏ．Ｄ．ＩＯＮＩＣＳモデル２２
５であつた。超音波発生器ＳＯＮＩＭＡＳＳＥ５Ｏ旧゛
を用いて超音波均質化を実施したのちに定量を実施した
。逆エマルジョンの場合、超音波均質化ののち、カール
フイツシヤ法によつてＢＥＣＫＭＡＮＫＦ４型ｒクアメ
ータを使用して水分量を測定した。

七較例１処理されるエマルジョンは水の中にケロシンを
・）散させた直接エマルジョンであつて２ダイン／−ｍ
の非常に小さい界面張力を有するものであつこ。

導入部におけるエマルジョンの濃度は、ｌ当りケロシン
１６００ｍｇであつた。ａ テストの第１シリーズは、
従来装置（分散相案内部材を有しないもの）によつてエ
マルジョンを処理し、この装置の併合層は、フッ炭化処
理された焼結プレートを、粒度０．１〜０．２７ＴＩｍ
のフッ炭化処理軽石の粒状層の上に載置して成る。

この併合層組立体は疎水性であつて、有機層によつて優
先的に湿潤される。ｂ テストの第２シリーズは、上記
の併合層と同様の併合層を備え、また疎水性と成される
為に予めフッ炭化ワニスをもつて被覆された金属バッキ
ングから成る有機相案内部材を備えた第１図の型の装置
の中でエマルジョン処理を実施する。

このバッキングは５２５ｑ／Ｄｍ３の比重を有する不銹
鋼１８／１０ＭＭ（７）６４ＭＵＬＴＩＫＮＩＴ０型の
ものであつてその間隙率は９３．３％であつて、バッキ
ングの処理に使用されたフッ炭化ワニスはＦＯＲＡＰＥ
ＲＬＥ（２０３（Ｐ．Ｃ．Ｕ．Ｋ．）型のものであつた
。この案内部材の径は併合層の径に等しく、また案内部
材の全高は１５０７ｒ０ｎであつた。

この案内部材は分離されたケロシン上層の中に常に浸漬
される（初期に、この上層は案内部材に沿つて上昇する
ケロ・゛ −，涜細流から徐々に形成される）。？１
・６ＬＤ表は、リットル当りケロシン１６００ｍｇの初
期濃度に対する、２シリーズのテスト（ａ）と（ｂ）の
比較結果を示す。ケロシンの溶解度は２０ｍｇ／Ｉ？の
オーダであるから、この発明による方法のテスト（ｂ）
は、総ての実験速度においてケロシンエマルジョンを完
全に分解する事ができ、水中に溶解したフラクシヨンし
か残さない事がわかる。

これに反して、従来法は、低速においてさえもエマルジ
ョンを極めて不完全にしか分解する事ができない。

実際に、低界面張力のこの種のエマルジョンの場合、従
来法は、水の中に過大量の有機汚染部分を残すので、実
際上使いものにならない。この汚染物は、この実施例に
おいては、泡の形を成している。比較例２ 上記と類似のテストシリーズ（ａ）と（ｂ）を実施する
が、この場合には、従来装置のテスト（ａ）の場合、併
合層の上層（即ち焼結プレート）は親水性のものが選ば
れる。

案内部材を備えたテスト（ｂ）の場合には、この発明の
方法による疎水性焼結プレートを使用する。

これらのテストは、４０ダイン／Ｃｍの、比較的高い界
面張力を有する水中ケロシンエマルジョンを用いて実施
された。その結果を下表に示す。

この発明による方法は、上記の例の場合と同様の能率を
もつている。

従来法はこれに対して低速ではエマルジョン分解を生じ
るが、流速が増大するに従つて残留濃度は著しく増大す
る。

その場合にはジェット現象を生じ、形成したマイクロ滴
が連続相の中に同伴される。比較例３ テストされたエマルジョンはケロシン中に水の乳濁した
逆エマルジョンであつて、その界面張力は４０ダイン／
Ｃｍである。

ケロシン中の水分散相の濃度はリットル当り水１５００
ｍ９である。このエマルジョンを、テストシリーズ（ａ
）においては、分散相案内部材１５を取はずした第２図
の構造の装置て処理し、またテストシリーズ（ｂ）にお
いては、この案内部材を備えて実施した。（ａ）併合層
は、親水性焼結プレートの上に堆積された親水性ファイ
バガラスから成る親水性層である。（ｂ）テストシソー
ズ（ｂ）において使用した併合層は上記の層と同様であ
つて、バスケットの中に収容された親水性鋼ウールのバ
ッキングから成る案内部材がその下方に延長されている
。

この案内部材の間隙率は９６％である。下表はテスト結
果を示す（導入部における水の濃度：リツトル当り水１
５００ｍ９）。

テスト（ｂ）においては、ケロシンは出口において透明
であつた。

ケロシン中の水溶解度は５０ｍｇ／リットルのオーダで
あつて、エマルジョン中の水の全量が分離された。これ
に反して、テストシリーズ（ａ）においては、水は併合
層から液状で出て、これがマイクロ滴に分裂して連続相
によつて同伴された。この場合の残留濃度は非常に高く
、分離は不充分である。比較例４ この例においては、処理されたエマルジョンはケロシン
中の水の逆エマルジョンであつて、その界面張力は２ダ
イン／Ｃｍである。

このエマルジョンを、併合層がハウジングの断面全体を
占める第３図の壁の装置の中で実施した。流速と比速度
は、それぞれ１０ｆ／ｈ及び併合層中の１．６９ｃｍ／
ｓであつて、案内部材を使用しないテストシリーズ（ａ
）と、案内部材を使用するテストシリーズ（ｂ）につい
て、ケロシン中の水の初期濃度をそれぞれ下記の様に変
動させた。

併合層と案内部材は上記の例と同じものである。結果を
下表に示す。

この発明の方法によるケロシン中の水の溶解度は１５０
ｍ９／′のオーダである。

テストシリーズ（ａ）において水が泡の形で噴出される
現象は、前記の例の場合よりも更に顕著である。

結論は同様である。比較例５ この例の場合、ウラニウム抽出の際に見られる条件をシ
ミユレートした。

この抽出法はウラニウム塩を溶解した水相と、有機溶媒
とを含むエマルノジヨンを作り、このエマルジョンを分
離するにある。実際上、このエマルジョンは、水相の中
に有機溶媒を分散させた直接エマルジョンと、有機相の
中に水相を分散させた逆エマルジョンとの混合物である
。この比較例の為、ＳＩＭＯ社から入手された試料を用
いてこの型のエマルジョンを作つた。

この試料は下記の特性を有していた：ー０．５ダ／ｌの
ウラニウム塩を含有し、０．９７の密度を有するＰＨｌ
．５３の酸性相、゛ −０．７５の密度の有機溶媒相、
水相に対する界面張力は１５．５ダイン／ＣｍＯ作られ
たエマルジョンは、１．２５に等しい全体重量比有機溶
媒を有していた。

水相 このエマルジョンを第４図に図示の装置の中で処理する
。

この装置の併合層は２４７Ｔ０ｎの直径を有する。また
この併合層は、親水性ファイバガラス（非処理）の５ｃ
ｍの下層の上に、疎水性とする為フッ炭化処理されたフ
ァイバガラスの５ｃｍの層を載置して成る。これらのフ
ァイバガラスは、５〜７ミクロンの範囲の６′ソビレル
′１型であつて、チ密な層状に堆積される。テストシリ
ーズ（ａ）の場合、この併合層を単独で使用し、テスト
シリーズ（ｂ）の場合、第１比較例に述べた如きＭｕｌ
ｔｉｋｎｉｔバッキングから成る案内部材をその上に載
置した。

併合層の直径の増大を考慮して、エマルジョン噴射用モ
ータ／ポンプユニットは、３１．３ｅ／時に達する流量
をうる為の高い出力を持つ物が選ばれた。

下表はテスト結果を示す。

この結果から下記の様に説明する事ができる。

この方法によつて実施されたテスト（ｂ）の場合、１．
３ｃｍ／ｓのオーダの高い通過速度に至るまで、分離は
完全てあつて、水中有機溶媒の１０ｍ９／′のオーダの
残留濃度、または溶媒中の水３８００ｍ９／ｅのオーダ
の濃度は、これらの物質の溶解フラクシヨンに対応して
いる。案内部材なしで実施されたテストシリーズ（ａ）
の楊合、非常に低速（イ）．１５ｃｍ／ｓ）から、有機
層の泡が出現し、この泡が水相の中に同伴されたので分
離は行なわれなかつた。

流量を増大した場合、泡の量が増大し、泡はだんだんに
細かくなつたので、尚さら同伴され易くなつた。併合層
の親水層と疎水層の位置を逆転し、親水層を疎水層の上
に配置して、従来法の補足的テストシリーズを実施した
。

この場合にも、分離は行なわれない。非常に低速におい
て、０．１５ＣＴＬ／Ｓから）、併合層の表面に多数の
“ドリツプポイント゛が現われた。即ち有機相が併合層
から水滴の形で噴射される多数の点状区域が現われた。
これらの滴は１〜２Ｔｍ１ｎのオーダの相当に小さい直
径を有し、水相中の有機相の高い割合の故に非常に多数
であつた。これらの滴は余りに多数であるので、傾瀉器
の中の界面で合併される事なく、数時間ののちに、これ
らの滴が傾瀉器全体に満ちて、分離されないで水相によ
つて同伴された。通過速度を０．３２ｃ７ｎ／ｓまて増
大した場合、併合層の出口においてジェット現象が出現
し、これに伴なつて有機相が直径１００ミクロン以下の
多数の滴に分裂し、これらの滴が水相の中に同伴された
。

従つてこの型の方法では、相間の比率が過大であるから
、併合層の構造がどの様であつても、分離は不可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法により連続相より低い密度の有
機相から成るエマルジョンを併合分離す）る装置の断面
図、第２図はこの発明の方法により連続相より高い密度
を有する分散層から成るエマルジョンの併合分離装置の
断面図、第３図は第２図の装置の変形構造の断面図、ま
た第４図はＯ／ＷエマルジョンとＷ／０エマルジョンの
複合エマ５ルジヨンの併合分離装置の断面図である。 １，１２・・・・・・ハウジング、３，１３・・・・・
・導入管、４，１４，１９，２０・・・・・・併合層、
６，１５・・・・案内部材、８，９，１８，１７・・・
・・・抽出管、Ａｌ９Ａ２９Ａ３９Ａ４ｌＯＯ分散相）
Ｂｌ９八９Ｂ３９Ｂ４・ｏ・・・連続相。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 異なる密度の少なくとも１種の連続相Ｂの中に乳濁
   された少なくとも１種の分散相Ａから成るエマルジョン
   を、上記分散相Ａによつて優先的に湿潤される細分状態
   または多孔性の物質から成る併合固定層の中を通過させ
   る様にした上記エマルジョンの分離法において、上記の
   エマルジョン全部を上記併合層の中を垂直に横断させる
   様にこの併用層に対してほぼ垂直方向にエマルジョンを
   供給する段階と、次に分散相Ａの傾瀉に際して、この併
   合された分散相Ａを、上記と同一の垂直方向に、また併
   合層内部の循環方向と共流方向に、この併合層の出口か
   ら、既に分離された分散相Ａから成る末端層まで案内し
   、この案内は併合層に対して直列にまた循環方向に対し
   て併合層の下流に、この併合層と接触する様に配置され
   た案内部材を用いて実施され、この案内部材は、分散相
   Ａによつて優先的に湿潤される細分状態、若しくは多孔
   性の物質のパッキングを含み、このパッキング末端部は
   上記の既に分離された分散相の末端部の中に浸漬される
   様にする段階と、案内部材の末端部を上記の分散相Ａの
   末端層の中心に常に浸漬させて置く為、案内部材を通過
   してきた分散相Ａを捕集してこの末端層に絶えず供給す
   る段階と、案内部材に対して横方向に、または案内部材
   内部の分散相Ａの流出方向に対して逆方向に脱出する連
   続相Ｂを案内部材の外周または併合層の外周に捕集する
   段階と、分離された分散相と連続相の間の界面が上記案
   内部材の高さの中間水準に位置する様に、これらの分離
   された両相を保持する段階と、既に分離された分散相Ａ
   の末端層に浸漬され、この相Ａが流出する界面とは異な
   る周辺の界面を経て案内部材から横方向に連続相Ｂが出
   ていく段階とから成る事を特徴とするエマルジョンの併
   合分離法。 ２ 分散相Ａ＿１が連続相Ｂ＿１の密度より低い密度を
   有する様にしたエマルジョン、例えば水性連続相の中に
   有機分散相を乳濁させた直接エマルジョンを上昇方向に
   、上記併合層の中を通過させる様にした特許請求の範囲
   第１項に記載の方法において、上記の分散相Ａ＿１は上
   記の案内部材によつて、上昇方向に、上記の上部にある
   末端層まで案内され、案内部材は併合層の上に配置され
   てその上端部が上記の末端層の中に浸漬される様にし、
   また分散相Ａ＿１はこの末端層の頂部において捕集され
   、連続相Ｂ＿１は下部において、案内部材または上記併
   合層の外周に捕集される事を特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の方法。３ 分散相Ａ＿２が連続相Ｂ＿２
   より高い密度を有するエマルジョン、例えば、有機連続
   相の中に分散された水性相から成る逆エマルジョンを下
   降方向に上記併合層の中を通過させる事によつて分離す
   る特許請求の範囲第１項に記載の方法において、分散相
   Ａ＿２は上記の案内部材によつて下降方向に、下部に位
   置する既に分離された分散相の末端部まで案内され案内
   部材は併合層の下に載置されて、案内部材の下部は上記
   の分散相の既に分離された末端層の中に浸漬し、分散相
   Ａ＿２はこの末端層の下部に捕集され、また連続相Ｂ＿
   ２は上部において、案内部材または併合層の外周で捕集
   される事を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方
   法。 ４ 水性連続相Ｂ＿３の中に直接乳濁した有機分散相Ａ
   ＿３と、有機連続相Ｂ＿４の中に逆乳濁した水性分散相
   Ａ＿４とから成るエマルジョンを分離する為の特許請求
   の範囲第１項に記載の方法において、このエマルジョン
   は、重ね合わされた二層から成る併合層の中を上昇方向
   に通過させられ、併合層の一方の層は上記の逆エマルジ
   ョンを分解する為の細分状もしくは多孔性の親水性物質
   から成り、併合層の他方の層は上記の直接エマルジョン
   を分解する為の細分状もしくは多孔性の疎水性物質から
   成り、この併合層から出る有機層は、特許請求の範囲第
   ２項に記載の疎水性物質のパツキングによりつて案内さ
   れる事を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法
   。 ５ 下部にエマルジョンの導入管を備えたハウジングと
   、ハウジングの下部に配置された併合層であつて、その
   中に上記のエマルジョン導入管が開き、エマルジョンの
   分散相によつて優先的に湿潤される細分状態または多孔
   性の物質から成る併合層と、上記併合層の上に、上記ハ
   ウジングの上部に関する様に載置された案内部材であつ
   て、エマルジョンの分散相によつて優先的に湿潤される
   細分状態または多孔性の物質から成るパッキングを含む
   案内部材と、ハウジング上部に開く分散相の抽出手段と
   、案内部材の外周またはハウジング下部に開く連続相の
   抽出手段であつて、これらの抽出手段は、傾瀉後に分離
   された分散相と連続相の間の界面が案内部材の高さの中
   間水準に位置する様に、これらの相をそれぞれ採取する
   事を特徴とするエマルジョンの併合分離装置。 ６ エマルジョン導入管を上部に備えたハウジングと、
   ハウジングの上部に配置された併合層であつて、その中
   にエマルジョン導入管が開き、またエマルジョンの分散
   相によつて優先的に湿潤される細分状態または多孔性の
   物質から成る併合層と、この併合層の下に、ハウジング
   の下部に達する様に載置された案内部材であつて、エマ
   ルジョンの分散相によつて優先的に湿潤される細分状ま
   たは多孔性の物質から成るパッキングを備える案内部材
   と、ハウジングの下部に開く分散相抽出手段と、案内部
   材の外周またはハウジングの上部に開く連続相抽出手段
   であつて、これらの抽出手段は、傾瀉後に分離された両
   相の間の界面が案内部材の高さの中間水準に位置する様
   にそれぞれの相を採取する抽出手段とを有する事を特徴
   とするエマルジョンの併合分離装置。