JPS6059016B2 - 非磁性物質粒子の磁気的分離方法 - Google Patents

非磁性物質粒子の磁気的分離方法

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JPS6059016B2
JPS6059016B2 JP53008781A JP878178A JPS6059016B2 JP S6059016 B2 JPS6059016 B2 JP S6059016B2 JP 53008781 A JP53008781 A JP 53008781A JP 878178 A JP878178 A JP 878178A JP S6059016 B2 JPS6059016 B2 JP S6059016B2
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    • G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B03C—MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C1/00—Magnetic separation
    • B03C1/005—Pretreatment specially adapted for magnetic separation
    • B03C1/01—Pretreatment specially adapted for magnetic separation by addition of magnetic adjuvants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は磁気的技術による物質粒子の分離に係る。
特に、本発明は非常に低い正又は負の磁化率をもつ物質
の分離又は沈澱に係る。その１つの重要な特徴として、
本発明は、例えば生物学的物質、人骨粉等のことき反磁
性物質の磁気的沈澱に係る。強磁性物質を、それを含有
している物質から分離するため磁気的技術を使用するこ
とは屡々聞く所である。
かかる技術の最近の改良は、ヂーゼル機関の如き機械か
ら採取された潤滑油サンプルからの超微粒強磁性摩耗粒
子を沈澱させ、そしてかかる粒子の光学的分析により該
機械の摩耗状態を決定することを可能とした。かかる沈
澱及び分析−を実施する装置及ひ方法の詳細な記載は本
発明の発明者バーモン・シー・ウエストコツトに１９７
７年９月１３日に発行された米国特許第４０４７８１４
号に記載されている。該先行開示によれば、潤滑油のサ
ンプルは、磁石の上に置かれた殆んど水平なガラス基台
に設けた浅いチャンネルに沿つて流される。
該磁石の空隙は該基台の長軸の方向に一致する。この磁
石は基台の近くに、潤滑油の流路に沿つて、基台の軸に
直交して水平な非常に高い傾斜をもつた磁界を発生する
。摩耗粒子は基台の表面の上に沈澱するように潤滑油液
体から磁力によつて引張られる。強磁性摩耗粒子につい
てこの方法を実行する場合、より大きい粒子は早く沈澱
し、そしてより小さい粒子は流路に沿つて遠方に沈澱す
る。大小の摩耗粒子の相対比の分析は、潤滑油のサンプ
ルを取つた機械の摩耗状態に関する重要な情報を提供す
る。類似の技術は鋼の如き鉄金属を相手に摩耗する非磁
性粒子を沈澱するのにも用いることができる。何故なら
ば、鉄金属は非磁性物質ににじみ又は埋め込まれ、この
物質は効果的に磁化されるからである。鉄金属以外に対
して摩耗した本来非磁性物質の摩耗粒子を分離すること
が望ましい場合が多い。
若干のこれらの物質は反磁性（一般には非磁性と考えら
れる）であり、そして磁界によつて弱く反撥される。こ
れらの問題物質の中には人間の関接からの摩耗粒子、顕
微鏡的微生物、プラスチック、セラミック等を相手にし
たプラスチックからの粒子が含まれる。また同様に例え
ばアルミニウムの如き、弱い常磁性物質を沈澱するのが
望ましい。これらは増大する磁界の方向へ引かれるが、
その力は非常に小さいのてこれらは通常非磁性と考えら
れる。従つて、本発明の目的は本来非磁性の物質を磁気
的手段によつて分離又は沈澱させる改良された技術を提
供するにある。
本発明のもつと特別の目的は、反磁性物質を各種のそれ
を含有する物質から分離する技術を提供するにある。本
発明のその他の目的、特徴及び利点は以下実施例につい
て詳細に説明する。以下の説明において磁化率なる用語
は、ここでは通常の意味に用い、磁化力即ち物質が受け
る磁界の強さに対するその物質中に生じた磁化の強さの
比として用いられる。
物質は広範囲の磁化率を示すものとする。また技術とは
物質に比較的高い正の磁化率を与えるものを記載する。
高い磁化率を発生することにより応動する物質は磁化的
物質と規定する。本発明によれは、本来非磁性てある物
質を、以下に述べる如き、ある磁性塩を含有する溶液中
に浸漬又は懸濁させることによつて選択的に磁界に応動
する如くてきる。かかる塩溶液中の懸濁は沈澱されるべ
き物質に対する溶液成分の関係によつて実施例の第１及
び第２のグループに分れる。第１グループの実施例にお
いては、該懸濁する非磁性物質か比較的高い磁化率を発
揮するので、そのサンプル物質をもつた溶液が磁石の空
隙上に置かれた基台に沿つて流されるときは（上述の米
国特許第４０４７８１４号に記載した如く）、該懸濁物
質は基台の方へと引降ろされるということである。第２
グループの実施例においては、非磁化的物質（特に反磁
性物質）は、基台の中心線の縦軸から遠い、基台チャン
ネルの側壁を決定する障壁層に沿つて沈澱するように磁
石の空隙から横方向に押しやられる。あとの結果は塩溶
液の成分が非磁性物質よソー層強く間隙の方へと磁気的
に牽引されることにより発生する力の差の結果によるも
のであつて、丁度コルクが水の表面へ浮力的に上昇する
のに似た、非磁性物質を反撥しようとする力によるもの
である。上記の目的に特に有効であると判つた磁性塩溶
液は水又はアルコール中に溶けた塩化第２鉄（ＦｅＣｅ
３）及び塩化マンガン（ＭｎＣｅ２）である。
本発明の第１グループの実施例においては、本来非磁性
の物質を磁性元素の溶融塩を含む溶液中に懸濁させるこ
とによつて、それに正の磁化率を与えることができると
いう概念に基づいている。
特に、かかる非磁性物質は或場合には、上述の米国特許
第４０４７８１４号に詳細に述べた技術の使用によつて
沈澱される程十分に磁性化され得ることが発見された。
即ち、磁化的粒子は流動しているキャリヤ溶液から長軸
に沿つて伸張する水平磁界中に置かれた基台の表面上へ
引かれる。特殊な１例として、塩化第２鉄の塩は、水に
溶かされて海草又は動物の滑、又は軟骨の粒子の如き有
機物質を懸濁させた水溶液に加えるときは、その懸濁物
質を充分に磁化するのでそれを沈澱させることができる
ということが判つた。
効果的なかかる溶液はＨ２Ｏ，ｌＯＯｃｃにＦｅｃｅ３
，３ｙを加えることによりつくられた、次にこの溶液は
非磁性粒子を体積て２対１の比で含んだ水溶液のサンプ
ルと混合して複合サンプル溶液をつくる。これを該粒子
の磁気的分離のため基台に沿つて流す。非磁性粒子を磁
性的とするもう１つの溶液はＨ２Ｏ，ｌＯＯＣＣ！（，
ＭｎＣ′２，３ｙを加え、再びこの溶液を２対１の比で
水溶液サンプルと混合してつくつた。更に別の例として
、優れた結果が次の４つの希土類塩溶液のそれぞれにつ
いても得られた：塩化エルビウム（Ｅｒｃｅ３）；塩化
ジスプロシウム（Ｄｙｃｅ３）；塩化テルビウム（Ｔｂ
Ｃｅ３）；及び塩化ホルミウム（ＨＯＣｅ３）．それぞ
れの場合、結晶を含まない、５Ｃ．Ｃ．の室温の塩の飽
和溶液が２Ｃ．Ｃ．の骨粉スラリーサンプルに加えられ
た。
この混合液が基台上に骨粉粒子の磁気的沈澱を行わせる
ように基台に沿つて流された。磁化的物質は上記米国特
許第４０４７８１４号に記載した強磁性粒子の場合と幾
分か同様に磁気的空隙を決める磁極の間で、基台の中心
線に沿つて沈澱する。
しかし沈澱物の型には若干の相異がある。例えば、その
粒子は強磁性粒子で通常みられる線状パターンを形成し
ない。このプロセスを遂行する際は、磁性原子又はかか
る原子を含有する複合体は非磁性粒子の分子の利用出来
る場所に付着するようである。
実験によれば、この付着現象は懸濁している溶液より高
い正の磁化率をその物質に持たせるのに充分である。異
なる磁性原子又は複合体は、沈澱されるべき物質によつ
て異なる分量で取りあげられる。塩の濃度を調節するこ
とによつて、即ち、所望する物質に正の磁化率を選択的
に付与することによつて、各種含有する物質から沈澱せ
られるべき特定種類の物質を選択することが可能となる
。実験は、ある物質は他のものよソー層磁化され・るこ
とを示した。
例えば、人間の骨は容易に磁性イオンを接収するものと
見え、稀薄な溶液によつてさえ容易に磁性を帯びる。他
の例えばポリエチレンの如き物質は磁性イオンが容易に
付着することに抵抗し、粒子が沈澱するのに適当な高い
磁化・率を生ずるためには高濃度のイオンが必要である
。或る場合には、磁性イオンは問題粒子の中へ拡散する
。微細に分離した粒子として存在しない物もまたかかる
溶液により磁性化される。
例えば、人間のｊ関係の骨液から得た糖タンパク質はそ
の液が上記した溶液と混合されるときは磁性化され得る
ことが判つた。同一の原理がバクテリアとかビールスの
如き小さい生物組織にも適用できる。多くの物質はこれ
らの技術によつて非水溶液においても水溶液におけると
同様に磁性化された。
これは磁性塩が無極性のサンプルの中に導入されるため
に磁性塩の溶液を許容する移転流体の使用によつて達成
された。例えば、移転液は無極性溶媒を極性溶媒と小量
の水の混合よつて形成された。使用された液体は体積で
トルエン５０％、アセトン２５％、イソプロピレンアル
コール２０％及び水５％より成る。磁性塩は最初飽和溶
液をつくるために充分な量だけ移転液中に溶解する。分
析すべき油のサンプル１Ｃ．Ｃ．が別個に移転液１０Ｃ
．Ｃ．と混合され、その混合液が該飽和塩溶液に体積比
で塩溶液５に対し１の割て加えられ、分析に適した複合
サンプル溶液をつくる。磁化溶液をつくるのに用いた塩
の磁気作用は、それが付着する分子族に関して選択的で
ある。
一般に、磁性原子の形状、寸度及び電子的構造は、それ
が沈澱されるべき物質の分子上の利用し得る場所へ如何
に容易に付着するかを決定するように思われる。特殊な
原子又はその原子を含む複合体を選択することによつて
、サンプルの個々の成分は多くの又は少ない磁化率を持
つようにすることができ、かくして或物質は沈澱させ他
の物質は沈澱させないとか、又は或成分をサンプル流路
の早い部分に沈澱させ、他の成分をおそい部分に沈澱さ
せることく、異なる沈澱効果を可能とする。複合溶液の
ＰＨが、問題物質に付着されるべき磁性原子又はイオン
の数を決定するのに一役買つていることがまた示された
。上記した技術を用いて、本来非磁性物質の多数のもの
が沈澱された。
それには骨及び軟骨の粒．子、人間の滑液の粒子、高分
子弾性物質のガスケット材料、ポリエチレン、ポリメチ
ルメタクリレート及びデンプンを含む。直ぐ前に記載し
た、第１グループの実施例方法ては、処理前は実効的に
非磁性てある物質を磁化．してこれらの物質が磁界によ
り引張られそしてそれを含有する物質から分離されるよ
うにする技術を提供する。
然しながら、第２グループの実施例におけるごく、物質
の中にはその独自の物理的又は化学的特性のために磁性
原子又は複合体と容易一に付着しない（又は全然付着し
ない）ものがある。例えば、上記した型の水溶液中に置
かれたデンプン粒子は依然として反磁性である。しかし
負の磁化率は単に数Ｐ．ｐ．ｍ．であるので、磁界によ
る直接反撥力は極めて小さい。然しながら、流体それ自
身は正の磁化率をもつているので、それは磁界の方向に
引かれる。
流体中の合成圧力勾配が粒子を磁石から押し放そうとす
る浮力を発生する。磁石は流体を引きつけ、そして非磁
性粒子は増加する磁界から押放される。粒子に加わる正
味の力は流体と粒子の磁化率の差に比例する。その結果
、弱い、正、又は負の磁化率をもつた粒子は磁界から追
い出される。この結果は非磁性粒子を磁性元素の溶融塩
を含有した溶液中に懸濁させることによつて達成するこ
とがてきる。
塩化第２鉄を水に溶かした溶液及び塩化マンガンを水に
溶かした溶液が用いられた。もし磁性元素と沈澱される
べきある非磁性粒子とを含有する溶液が強い磁界の存在
のものとに基台上を流されるならば（上記の米国特許第
４０４７８１４号に記載されたごとく）その粒子は基台
チャンネルの側壁を決定する障壁層の所に積ることが判
つた。即ち、該粒子は基台の縦中央線から横方向へと、
即ち磁界の最も強く高い勾配領域から出来るだけ遠ざか
るように押しやられる。反撥力の強さは該溶液と粒子の
磁化率の差、磁界の勾配、及び磁界の強さに比例する。
この関係を式で表すと、この力の方向は磁界の勾配に平
行でもしｂ′がＢｍより大きい場合は磁界から遠ざかる
方向である。
事実上すべての磁性力は磁性塩溶液の牽引により発生す
るので、この力はもし溶液が洗い去られると消失する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 物質粒子と液体の混合懸濁液を磁界に曝すことによ
    つて該懸濁液から該粒子を分離する方法であつて、上記
    粒子が本質的に非磁性であるため上記懸濁液から分離を
    行うにはそれ自身では該磁界に充分に応動し得ないのに
    おいて、上記粒子を含む上記懸濁液と磁性原子を溶液状
    で含む液体との混合物として複合サンプル液をつくる工
    程と、上記複合サンプル液を磁界を通して移行させ、上
    記溶液の原子に及ぼす磁気感応により上記粒子に上記粒
    子を上記懸濁液より回収し得る領域まで上記粒子を移動
    させる力を発生させる工程とから成ることを特徴とする
    非磁性物質粒子の磁気的分離方法。 ２ 上記物質粒子を磁性元素の塩の水性溶液中に懸濁さ
    せることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の非磁
    性物質粒子の磁気的分離方法。 ３ 上記塩溶液が塩化第２鉄であることを特徴とする特
    許請求の範囲第２項記載の非磁性物質粒子の磁気的分離
    方法。 ４ 上記塩溶液が塩化マンガンであることを特徴とする
    特許請求の範囲第２項記載の非磁性物質粒子の磁気的分
    離方法。 ５ 上記塩溶液が塩化エルビウムであることを特徴とす
    る特許請求の範囲第２項記載の非磁性物質粒子の磁気的
    分離方法。 ６ 上記塩溶液が塩化ジスプロシウムであることを特徴
    とする特許請求の範囲第２項記載の非磁性物質粒子の磁
    気的分離方法。 ７ 上記塩溶液が塩化テルビウムであることを特徴とす
    る特許請求の範囲第２項記載の非磁性物質粒子の磁気的
    分離方法。 ８ 上記塩溶液が塩化ホルミウムであることを特徴とす
    る特許請求の範囲第２項記載の非磁性物質粒子の磁気的
    分離方法。 ９ 上記塩溶液が上記物質より一層強く上記磁界により
    牽引され、よつて上記物質を最も強い磁界力の領域から
    遠くへ押しやろうとする差力が発生することを特徴とす
    る特許請求の範囲第２項記載の非磁性物質粒子の磁気的
    分離方法。 １０ 上記物質が反磁性であることを特徴とする特許請
    求の範囲第９項記載の非磁性物質粒子の磁気的分離方法
    。 １１ 上記塩溶液が塩化第２鉄であることを特徴とする
    特許請求の範囲第９項記載の非磁性物質粒子の磁気的分
    離方法。 １２ 上記塩溶液が塩化マンガンであることを特徴とす
    る特許請求の範囲第９項記載の非磁性物質粒子の磁気的
    分離方法。 １３ 上記塩溶液に該塩の結晶作用を抑圧しようとする
    剤を加える段階を含むことを特徴とする特許請求の範囲
    第９項記載の非磁性物質粒子の磁気的分離方法。 １４ 上記剤が写真材料用ゼラチンであることを特徴と
    する特許請求の範囲第１３項記載の非磁性物質粒子の磁
    気的分離方法。 １５ 上記溶液が最初は非磁性の物質を磁性的にならし
    めよつて上記物質が増大する磁界の方へ牽引されること
    を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の非磁性物質粒
    子の磁気的分離方法。 １６ 上記物質が該溶液より大きい正の磁化率を与えら
    れることを特徴とする特許請求の範囲第１５項記載の非
    磁性物質粒子の磁気的分離方法。
JP53008781A 1977-01-27 1978-01-27 非磁性物質粒子の磁気的分離方法 Expired JPS6059016B2 (ja)

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JPS53111575A JPS53111575A (en) 1978-09-29
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