JPS63209704A

JPS63209704A - 平膜型抽出装置

Info

Publication number: JPS63209704A
Application number: JP4467487A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Eto; 良弘恵藤; Norio Ohashi; 大橋　紀夫
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 1987-02-27
Filing date: 1987-02-27
Publication date: 1988-08-31

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】［産業上の利用分野］本発明は平膜型抽出装置に係り、特に流路長を大きくす
ることにより抽出効率を向上させた平服型抽出装置に関
する。

［従来の技術及び先行技術］膜を用いる抽出方法は、膜の片側に被抽出物質（抽質）
を含む抽料　（ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　　ｆｅｅｄ）　
、もう一方の側に抽剤（ｓｏｌｖｅｎｔ）を流入させて
抽出を行ない、その後同様にして片側に逆抽出剤（ｓｔ
ｒｉｐＳｏｌｕｔｉｏｎ）　、もう一方の側に被抽出物
質を抽出して含有する抽剤を流入させて逆抽出を行ない
、目的物質である被抽出物質を回収するものである。

このように、抽料、抽剤、逆抽出剤の３液層を用いる抽
出方法としては、従来、 ■　乳化型液体膜性、 ■　含浸型液体膜性、 ■　３液の内の２液を物質表面上に流通させる方法、などがｔ是案されている。

しかしながら、上記■〜■の従来法のうち、■は乳化及
び解乳化など複雑な操作が必要であり、■は抽剤が膜か
ら剥離して数時間〜数十時間で抽出が不可能になるため
、実用的ではない。また、■の場合も液の流動条件によ
り２液あるいは３液が混合されて排出される危険性があ
り、懸濁物などを含むようなエマルジョン化しやすい液
では抽剤損失が大きくなる可能性があり、いずれも工業
的に不利であった。

このような問題点を解決するものとして、本出願人は、
容器内を固体膜で少なくとも２室に仕切り、そのうちの
第１の室に３液のうちの他の２液に混和しない液を中間
相として供給し、他の２液のうち１液を第２の室内に、
残りの１液を液柱あるいは液滴などの形で中間相中を降
下あるいは上昇させるように構成した抽出装置を提案し
、先に特許出願した（特願昭６０−５７４５９号。以下
、「先願Ｉ」という。）。

先願工の抽出装置では、抽料又は逆抽出剤の一方を固体
膜を介して抽剤と接触させるため、該一方が抽剤と混和
されてエマルジョン化することがない、また、抽料又は
逆抽出剤のうちの残る他方を直接抽剤と接触させるため
、該他方と抽剤との抽出速度を大幅に向上させることが
できる。

しかしながら、先願Ｉの抽出装置において、固体膜とし
てチューブラ−型のものを用いた場合、単位容積当りの
充填率（ｒｒｌ”／ｒｒｌ’）を高くできるという利点
がある反面、強度的な制約から膜厚を薄くすることがで
きないため、抽出速度が遅く、またコスト高となるとい
う問題がある。

これに対し、平膜を内装することにより効率良く抽出で
きるようにし、また２、目詰りなどの不都合のある膜の
み洗浄や取り替えを行うことも可能にするものとして、
本出願人は、被抽出物質を通過させる材質より成る平膜によフて隔絶
された第１の室及び第２の室と、該第２の室の上方に設
置されており、該第２の室とは通液口を有する仕切部材
によって隔離されている第３の室と、該第１の室に接続された液の導入手段及び排出手段と、第２の室と第３の室との一方に設けられた液の導入手段
及び他方に設けられた液の排出手段と、を備えてなる平
膜型抽出装置、を提案し、先に特許出願した。（以下、「先願Ｉｆとい
う。）先願ＩＩの抽出装置は、固体膜として平膜を用いるもの
であるため、膜厚を薄くすることができ、膜コストを低
減すると共に、抽出速度を高めて抽出効率を向上させ、
処理コストを低減することができる。

また、先願ＩＩの抽出装置においては、１つの平膜とこ
の平膜及び仕切部材により区画形成される３つの室とを
１構成単位として、この構成単位を並列させるような構
成とすることにより、膜の目詰り等の不都合があった場
合に、その膜のみ容易に洗浄や取り替えを行なったり、
また、その構成単位部のみ補修することも可能である。

更に、この場合には、原水（抽料）の処理量等に応じて
、装置の処理容量を容易に増減することもできる。

［発明が解決しようとする問題点］先願ＩＩの抽出装置においては、膜のサポートについて
考慮がなされていないが、平膜は一般にその膜厚が薄い
ため、抽出速度は大であるが、液圧により膨張して水も
わがしやすいという欠点がある。このためこれを防止す
るべくサポートを設けた方がより確実な抽出ができる。

また、抽出装置には、常に抽出効率の向上が望まれてお
り、先願ＴＩの装置についても、より一層の改善がなさ
れることは、工業的に極めて有利である。

［問題点を解決するための手段］本発明の平膜型抽出装置は、被抽出物質を通過させる材
質より成る平膜によって隔絶された第１の室及び第２の
室と、該第１の室に接続された液の導入手段及び排出手
段と、第２の室に設けられた液の導入手段及び排出手段
と、を備えている。

そして、前記第１の室及び第２の室の少なくとも一方に
、液の流路を延長させる流路延長部材を設けである。

なお、この流路延長部材は平膜と接して設けることがで
きる。

［作用］本発明の抽出装置には、流路延長部材が設けられている
ため、単純な液降下方式に比し、液滞留時間が長くなる
ため、抽出剤又は逆抽出剤との接触時間を長くとること
ができ、抽出又は逆抽出効率が向上する。

また、この流路延長部材を平膜と接して設けることによ
り、平膜がサポートされ、膜圧の薄い平膜が液圧で膨張
することが防止され、液漏れ等も防止される。

［実施例］以下に本発明を本発明の実施例を示す図面を参照して詳
細に説明する。

第１図及び第２図は本発明の抽出装置の一実施例を示す
図であって、第１図は各構成部材の組合せ方法を説明す
る斜視図、第２図は抽出装置の内部構成を示す斜視図で
ある。

本実施例の抽出装置は、第１図に示すように構成部材Ａ
、平膜Ｍ１構成部材Ｃ１平膜Ｍ及び構成部材Ｂが１構成
部位となっており、これらを順に通常は複数単位重ねて
第２図のように組み立て、タイボルト等で締めつけて固
定したものである。

以下に各構成部材の詳細な構造について説明する。

第３図は構成部材への正面図であって、部材形状を明瞭
とするために部材面にはドツトを付しである。（これは
、構成部材Ｂの正面図である第８図及び構成部材Ｃの正
面図である第９図についても同様である。）第４図〜第
７図は、各々、第３図の■＝ｒｖ線、Ｖ＝Ｖ線、Ｖｌ−
Ｖｌ線、及び■−■線に沿う断面図である。

図示の如く、構成部材Ａは、複数のくり抜き部を有し、
それぞれのくり抜き部は抽残液（処理液）流路１１、逆
抽出副流路１２．１４、抽料（原水）流路１３とされ、
また中央部には抽剤室（第２の室）１５が形成され、流
路１２．１４を介して抽剤室１５内に逆抽出剤の供給及
び排出がなされるよう連通されている。

抽剤室１５には液の流路を延長させる流路延長部材２１
〜２４が水平方向に交互に張り出して設けられている。

この流路延長部材２１〜２４には、それぞれ液流通孔３
１〜３５が上下方向に設けられている（第６図及び第７
図参照）、４１．４２．４３は流路延長部材２１〜２４
のサポートを行なう支持部材である。これら支持部材４
１．４２．４３は、それぞれ流路延長部材２１〜２４と
共に平膜Ｍと接することにより該平膜Ｍのバックアップ
をもなしている。符号５８〜５ｆｔはボルト孔である。

第８図は構成部材Ｂの正面図である。構成部材Ｂは、構
成部材Ａと表裏対称の構造を有する。

従って、構成部材Ｂについては、第３図に示す構成部材
Ａと同一の作用を奏する部材に同一符号をもって示し、
その説明を省略する。なお、構成部材Ｂにおいても流路
延長部材２１〜２４には液流通孔３１〜３５が開設され
ている。

第９図は構成部材Ｃの正面図である。構成部材Ｃは、そ
の本体部分のくり抜き部に抽料室（第１の室）が形成さ
れており、構成部材Ａ及びＢと重ね合せた時に各々の流
路が一致するように、逆抽出副流路１２及び１４が設け
られまた同様にボルト孔５８〜５１が形成されている。

２枚の平膜Ｍは同一形状を有し、第１図に示す如く、そ
れぞれ構成部材Ａ又はＢの抽料流路１３及び抽残液流路
１１に対応する位置にくり抜き部が設けられ、抽料流路
１３及び抽残液流路１１が形成されている。同様にボル
ト孔５０〜５ｊ２が設けられ、構成部材Ａ〜Ｃ及び平膜
Ｍ、Ｍが一体的にボルト締めで固定できるように構成さ
れてぃる。

本実施例の装置１は、このような構成部材Ａ〜Ｃ及び平
膜Ｍを、第１図に示すように重ね合せて、第２図に示す
如く、構成部材Ａ−平膜Ｍ−構成部材Ｃ−平膜Ｍ−構成
部材Ｂを一構成単位とし、この構成単位を複数積層し、
また、装置１の両端壁に相当する部分には端板（図示せ
ず）を当接して一体化したものである。しかして、装置
の一端側の構成部材Ａの抽料流路１３には抽料導入管２
が接続され、逆抽出側流路１４には逆抽出剤排出管３が
接続されている。また、他端側の構成部材Ｂの抽残液流
路１１には抽残液排出管４が接続され、逆抽出側流路１
２には逆抽出副導入管６が接続されている。（なお、第
２図において、平膜Ｍは厚みを持って示されているが、
実際には平１１１Ｍの厚みは極めて小さいので、装置１
の各構成部材積層方向の側面は、構成部材Ａ−Ｃの厚さ
方向の面で構成されていることとなる。）このような構
成の装置において、抽料は、抽料導入管２から導入され
、その一部は構成部材Ａ及び平膜Ｍの抽料流路１３を経
て構成部材Ｃの抽料室１６内に供給され、残部は同様に
して後段の構成単位の抽料室に分配される如くして供給
される。この抽料は、抽料室１６の中を上向きに流れて
上昇し、平膜Ｍ及び構成部材Ｂの抽残液流路１１に至る
（第１図参照）。抽料は、抽料室１６内を流通する間に
、構成単位Ａ及びＢの抽剤室１５内の抽剤と平［Ｍを介
して接触する。そして、これにより抽出が行われ、抽料
中の目的物質（抽質）が抽剤中に８行する。

なお、一つの構成単位を通過して抽出の行われた抽料（
抽残液）は順次後段の構成単位の抽残液流路１１を経て
抽残液排出管４より装置１外へ排出される。

逆抽出剤は導入管６から逆抽出流路１２内に導入され、
それぞれの構成単位の構成部材Ａ及び構成部材Ｂの抽剤
室１５に分配供給される。本実施例において、逆抽出剤
は抽剤よりも大なる比重を有すると共に、抽剤と溶は合
わない性質を有している。そのため、逆抽出剤は抽剤中
に送り出されると、流路延長部材２１〜２４を矢印Ｘの
如く迂回して、あるいは流路延長部材の孔３１〜３５を
通過して、液滴或いは液柱の形となって抽剤室１５の抽
剤中を降下し、抽剤と直接接触して逆抽出を行う。この
直接接触により、抽剤中の抽質は逆抽出剤中に効率良く
８行する。

この逆抽出を行った逆抽出剤は、抽剤室１５の下部から
逆抽出側流路１４に流入し、更に順次後段の構成単位の
逆抽出側流路を経て、逆抽出剤排出管３から装置外に排
出され、処理される。なお、前述のように、逆抽出剤の
比重は抽剤よりも大きいので、抽剤室１５中の抽剤と排
出される逆抽出剤との間には界面Ｒ（第２図参照）が形
成され、抽剤が逆抽出剤排出管３から排出されることは
ない。

このような装置において、構成部材Ａ−Ｃの材質として
は特に制限はないが、例えば塩化ビニル樹脂等が好適で
ある。その厚さは薄いほど、単位処理容積量当りの膜面
積（ゴ／ゴ）が大になり好ましい。しかしながら、薄い
ほどＳＳが詰り易くなるため、原水（抽料）水質などに
より適宜厚さを選定する必要がある。また、膜面積は、
通常、対象抽質に対する抽出速度を測定することにより
決定される。

第２図に示す如く、構成単位を積層して抽出装置を作製
した場合には、各法の供給配管や排出配管の数を少なく
し、装置設備の簡素化を図ることができる。

なお、第１図〜第９図に示す実施例は、本発明の一実施
態様であって、本発明は何ら図示のものに限定されるも
のではなく、構成部材Ａ〜Ｃ５平膜の形状や積層数等は
、目的に応じて適宜決定される。

例えば、構成部材Ｂとして、構成部材Ａと表裏対称的な
部材を用いずに、これを構成部材Ａで兼用することも可
能であるが、膜の安定支持のためには、構成部材Ａとは
別に構成部材Ｂを用意するのが好ましい。

また、流路延長部材２１〜２４の、液流通孔３１〜３５
は必ずしも必要とされず、なくてもよいが、液流通孔３
１〜３５を設けることにより、液流通効率、抽出効率（
図示の例では逆抽出効率）を高めることができ、有利で
ある。

本発明において、流路延長部材は第１及び第２の室の少
なくとも一方に設けることができ、構成部材Ｃについて
も流路延長部材を設けることにより、抽出効率の向上を
図ることができる。ただし構成部材Ｃの抽料室１６に流
路延長部材を設けるとＳＳが詰り易くなることから、抽
料中にＳＳが含有される場合には、スペーサはない方が
良い。

上述の説明では、抽料と抽剤とを平膜を介して接触させ
、抽剤と逆抽出剤とを直接接触させる場合−について説
明したが、本発明の装置においては、逆抽出剤と抽料と
を入れ替えて、例えば第２図の装置において、導入管２
より逆抽出剤を導入すると共に、導入管６より抽料を導
入することにより、逆抽出剤と抽剤とを平膜を介して接
触させ、抽料と抽剤とを直接接触させるようにしても良
い。

即ち、本発明においては、抽料及び逆抽出剤のいずれか
一方を平膜型固体膜を介して抽剤と接触させ、他方を直
接に抽剤と接触させるのであるが、抽料及び逆抽出剤の
いずれを固体膜を介して抽剤と接触させるかは、これら
抽料、抽剤、逆抽出剤の３液の液質等により決定される
。抽料及び逆抽出剤のうち、抽剤とエマルジョン化し易
い方を固体膜を介して抽剤と接触させれば、エマルジョ
ン化が防止される。

また、一般に固体膜を介さずに接触させる方が抽出速度
が速く、固体膜への結晶付着の可能性がないという利点
がある。従って、抽剤との抽出速度の小さい方を抽剤と
直接接触させれば、抽出速度を上げることができる。し
かも、この抽剤と直接接触させる液の流量を適宜変更す
ることにより、抽出速度を制御することが可能となる。

このため、抽料等の水量変動、水量変動に極めて容易に
適応し得る。

第２図においては、逆抽出剤を抽剤中に液滴又は液柱の
形で下降させる例を示したが、逆抽出剤が抽剤よりも軽
い場合には逆抽出剤を上昇させるようにする。また、抽
剤についても各々導入口及び排出口を抽剤室に連設し、
これを循環させるようにしても良い。

本発明において、平膜の固体膜は多孔質のものであれば
良く、例えばポリテトラフルオロエチレン（以下ｒＰＴ
ＦＥＪという）、酢酸セルロース、ポリスルホン、ポリ
塩化ビニノシ、ポリプロピレン、ポリアミド等の半透膜
が挙げられるが、特にＰＴＦＥが好ましい。

本発明の装置においては、装置の運転条件、即ち、抽料
、抽剤、逆抽出剤の流動条件によっては、抽剤中を下降
又は上昇する液滴又は液柱が固体膜と接触することもあ
るが、抽料及び逆抽出剤が水溶液の場合には、固１体膜
゛として極めて疎水性の強いＰＴＦＥを・用いることに
より接触を防ぐことができる。抽料及び逆抽出剤が有機
溶剤で、抽剤が水溶液である場合には、固体膜としては
親水性の強いものを用いるのが好ましい。

逆抽出により被抽出物質を含有する逆抽出剤は、逆抽出
副排出口１４より排出された後、該排出管３に接続して
設けられた蒸発装置、電気透析装置、拡散透析装置、ｐ
Ｈ調整装置又は膜分離装置等により処理され、被抽出物
質が回収される。

［発明の効果］以上詳述した通り、本発明の抽出装置は、固体膜として
平膜を用いるため、膜厚を薄くすることができ、膜コス
トを低減すると共に抽出速度を高めて更に抽出効率を向
上させ、処理コストを低減することができる。そして、
流路延長部材が設けられているため、流路延長部材によ
り、単純な液滴又は液性通過方式に比し、液流通の滞留
時間が長くなるため、抽出効率が更に向上する。なお、
流路延長部材により平膜をバックアップするように構成
することもでき、膜の膨張を抑制し、液漏れを確実に防
止することも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ、本発明の一実施例に係る
抽出装置の構成を示す図であり、第１図は構成部材の斜
視図、第２図は装置の内部斜視図である。第３図〜第７
図は構成部材Ａを示す図であって、第３図は正面図、第
４図〜第７図は、各々、第３図ノＩＶ−ＩＶ線、Ｖ−Ｖ
、　Ｖｌ−Ｖｌ線、■−■線に沿う断面図である。第８
図は構成部材Ｂの正面図、第９図は構成部材Ｃの正面図
である。１・・・平膜型抽出装置、　２・・・抽料導入管、３・
・・逆抽出剤排出管、　４・・・抽残液排出管、５８〜
５店・・・ボルト孔、６・・・逆抽出副導入管、　　１１・・・抽残液流路、
１２・・・逆抽出副流路、　　１３・・・抽料流路、１
４・・・逆抽出副流路、　　１５・・・抽剤室、１６・
・・抽料室、　２１〜２４・・・流路延長部材、４２．
４３・・・支持部材。代理人　　弁理士　　重　野　　剛第２図第３図１３抽料（原水）流路第４図　　　第５図第８図第９図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被抽出物質を通過させる材質より成る平膜によっ
て隔絶された第１の室及び第２の室と、該第１の室に接
続された液の導入手段及び排出手段と、第２の室に設けられた液の導入手段及び排出手段と、を
備えてなる平膜型抽出装置であって、前記第１の室及び
第２の室の少なくとも一方に、液の流路を延長させる流
路延長部材を設けたことを特徴とする平膜型抽出装置。
（２）第１の室に抽料が流通され、第２の室に抽剤が充
填されると共に逆抽出剤が供給され、逆抽出剤は抽剤中
を降下又は上昇して排出されることを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載の平膜型抽出装置。
（３）前記第２の室に流路延長部材が設けられているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の平膜型抽
出装置。
（４）流路延長部材は平膜と接触して設けられているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のい
ずれか１項に記載の平膜型抽出装置。
（５）前記平膜型抽出装置を複数個積層して一体として
なる特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか１項
に記載の平膜型抽出装置。