エマルジョン系クーラント廃液の分離促進剤および分離方法
【課題】エマルジョン系水溶性クーラント廃液から油分を分離する場合、従来の処理方法では油分と水分とを充分に分離することができなかった。
【解決手段】エマルジョン系クーラント廃液から油分を分離するための分離促進剤は、水１００重量部に対して、水酸化ナトリウムを１〜１０重量部、水酸化カリウムを１〜１０重量部、および高分子水溶性カチオンポリマーを１〜５重量部含有し、前記高分子水溶性カチオンポリマーは、ポリエチレンイミン系重合物、ジシアンジアミド、ポリアリルアミン系重合物、ジアリルアミン系重合物、ジアリルアミン−マレイン酸共重合物、および４級アンモニウム塩の何れか一つにて構成される。
【解決手段】エマルジョン系クーラント廃液から油分を分離するための分離促進剤は、水１００重量部に対して、水酸化ナトリウムを１〜１０重量部、水酸化カリウムを１〜１０重量部、および高分子水溶性カチオンポリマーを１〜５重量部含有し、前記高分子水溶性カチオンポリマーは、ポリエチレンイミン系重合物、ジシアンジアミド、ポリアリルアミン系重合物、ジアリルアミン系重合物、ジアリルアミン−マレイン酸共重合物、および４級アンモニウム塩の何れか一つにて構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エマルジョン系クーラント廃液から油分を分離するための分離促進剤および分離方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般的に、エマルジョン系の水溶性クーラント廃液は、水溶性クーラントに不水溶性油および水が混合して構成されている。
このようなエマルジョン系水溶性クーラント廃液は、静置することによりその一部が油分と水分に自然分離するが、その他の部分は、水溶性クーラントに含まれる界面活性剤により、一般にＷ／Ｏ型エマルジョンと呼ばれる水分が油分中に安定的に分散してエマルジョンとなった状態、またはＯ／Ｗ型エマルジョンと呼ばれる油分が水分中に安定的に分散してエマルジョンとなった状態の泥油として存在している。
【０００３】
現状では、前述のエマルジョン系水溶性クーラント廃液から分離した油分は有価物として回収されて再度利用され、分離した水分は排水処理されており、残りの泥油として存在している部分はそのまま処分されている。
しかし、泥油として存在している部分から油分をさらに分離して回収することができれば資源の有効利用という観点からも好ましい。
【０００４】
そこで、従来においては、次のような方法により泥油から油分を分離することが行われている。
例えば、遠心力により泥油の油分と水分とを分離したり、泥油を加温することにより油分と水分とに分離したりすることが行われている。
【０００５】
しかし、遠心力により油分と水分とを分離した場合、油分と水溶性クーラント（水分）との比重差が小さいため、完全に分離することができず、泥油の多くの部分が残存することとなっていた。
また、遠心分離機の構造が複雑であるため機器のメンテナンスが煩雑であったり、遠心分離機の運転時の騒音が大きかったり、遠心分離機などの設備が高価であるという問題があった。
また、泥油を加温して油分と水分とを分離する場合には、泥油を加温することにより設備の周辺に臭気が発生したり、泥油の加温は蒸気を用いて行われるため加温のための費用が高価になったりという問題があった。
【０００６】
また、エマルジョン系水溶性クーラント廃液における前記泥油の処理方法としては、特許文献１に示すように、エマルジョン系水溶性クーラント廃液に電解質を添加して、乳化安定化している油分を浮上分離しやすくした後に、酸を添加してｐＨを調整することによりエマルジョンを破壊し、その後そのＰＨを維持しながら無機凝集剤を添加することにより処理する方法が開示されている。
このように特許文献１に示される処理方法では、処理装置の小型化などを図ることが可能となっているが、泥油の油分と水分とへの分離を充分に行うことは困難であった。
【特許文献１】特開平１１−１９７４０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明においては、上述の問題を解決すべく、泥油の油分と水分とへの分離を効率よく充分に行うことができるエマルジョン系クーラント廃液の分離促進剤および分離方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するエマルジョン系クーラント廃液の分離促進剤および分離方法は、以下の特徴を有する。
即ち、請求項１記載の如く、エマルジョン系クーラント廃液から油分を分離するための分離促進剤であって、水１００重量部に対して、水酸化ナトリウムを１〜１０重量部、水酸化カリウムを１〜１０重量部、および高分子水溶性カチオンポリマーを１〜５重量部含有する。
【０００９】
また、請求項２記載の如く、前記高分子水溶性カチオンポリマーは、ポリエチレンイミン系重合物、ジシアンジアミド、ポリアリルアミン系重合物、ジアリルアミン系重合物、ジアリルアミン−マレイン酸共重合物、および４級アンモニウム塩の何れか一つにて構成される。
【００１０】
また、請求項３記載の如く、請求項１または請求項２に記載のエマルジョン系クーラント廃液の分離促進剤を用いて、エマルジョン系クーラント廃液から油分を分離する分離方法であって、前記エマルジョン系クーラント廃液と、前記分離促進剤と、塩化ナトリウム水溶液とを混合する
【００１１】
また、請求項４記載の如く、前記エマルジョン系クーラント廃液に混合される前記分離促進剤は、水１００重量部に対して２〜５０重量部に希釈され、前記塩化ナトリウム水溶液は、水１００重量部に対して塩化ナトリウム５〜３５重量部を含有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、例えばＷ／Ｏ型エマルジョンの場合、油中に安定的に分散している水滴の表面の電荷を中和するとともに、界面活性剤の親水基を疎水化させ、エマルジョン化している泥油中の水滴同士を効率良く合一化させて、泥油を水と油とに充分に分離させることが可能となる。
また、Ｏ／Ｗ型エマルジョンの場合も同様の効果により、泥油を水と油とに充分に分離させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。
【００１４】
本例における分離促進剤２は、エマルジョン系クーラント廃液１と混合することにより、エマルジョン系クーラント廃液１の油分と水分との分離を促進して、効率良く充分な分離を可能とするものである。
【００１５】
本分離促進剤２は、例えば水、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、および高分子水溶性カチオンポリマーを含有しており、これらの各成分の含有割合は、水１００重量部に対して、水酸化ナトリウムが１〜１０重量部、水酸化カリウムが１〜１０重量部、および高分子水溶性カチオンポリマーが１〜５重量部となっている。
また、前記各成分の含有割合を、水１００重量部に対して、水酸化ナトリウムを１〜５重量部、水酸化カリウムを１〜５重量部、および高分子水溶性カチオンポリマーを１〜３重量部とすることがさらに好ましい。
【００１６】
分離促進剤２の前記高分子水溶性カチオンポリマーとしては、例えばポリエチレンイミン系重合物、ジシアンジアミド、ポリアリルアミン系重合物、ジアリルアミン系重合物、ジアリルアミン−マレイン酸共重合物、および４級アンモニウム塩の何れか一つが用いられる。
【００１７】
一方、前記分離促進剤２による油分と水分への分離対象となるエマルジョン系クーラント廃液１（以下、単に「廃液１」と記載する）は、例えば水溶性クーラントと不水溶性油と水との混合物であり、その混合比は、水溶性クーラント：不水溶性油：水＝５〜３０重量部：５０〜８０重量部：１０〜５０重量部程度となっている。
【００１８】
図１に示すように、前記廃液１は、静置することによりその一部が油分１０と水分３０とに自然分離するが、その他の部分として泥油２０が残存することとなる。
この泥油２０は、Ｗ／Ｏ型エマルジョンの場合、図２に示すように、水溶性クーラントに含まれる界面活性剤２５により水２３が油２１中に安定的に分散しており、エマルジョンを構成した状態にある。
また、泥油２０がＯ／Ｗ型エマルジョンの場合は、図３に示すように、前記界面活性剤２５により油２１が水２３中に安定的に分散してエマルジョンを構成した状態となる。
【００１９】
界面活性剤２５は親油基２５ａと親水基２５ｂとを有した両親媒性物質であり、本例の前記泥油２０内においては、前記親水基２５ｂが水２３側に配向し、前記親油基２５ａは油２１側に配向して、油中水滴型（Ｗ／Ｏ型）エマルジョン、または水中油滴型（Ｏ／Ｗ型）エマルジョンを形成している。
前記親油基２５ａは炭化水素鎖により構成されており、前記親水基２５ｂはカルボキシル基、アミノ基、アミド基、および水酸基などにより構成されている。
【００２０】
水溶性クーラントの界面活性剤２５は、一般的に陰イオン性界面活性剤および非イオン性界面活性剤を含有している。
陰イオン性界面活性剤としては、ラウリル硫酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルフォン酸塩、アルカンスルホン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルスルホン酸ナトリウム、アルキル硫酸エステルナトリウム塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステルナトリウム塩、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウムなどが用いられている。
【００２１】
また、非イオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレン・ブロックポリマー、ポリオキシエチレンポリペンジルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンミリスチルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油などが用いられている。
【００２２】
また、前記陰イオン性界面活性剤および非イオン性界面活性剤としては、その分子量が例えば１００〜１００００００程度のもの、さらに好ましくは１０００〜３００００程度のものが用いられる。
さらに、前記各界面活性剤２５は、例えばｐＨ５〜１０の範囲で安定して存在しており、ＨＬＢ（Hydrophile-Lipophile Balance）＝３〜２０程度、さらに好ましくはＨＬＢ＝６〜１５程度に設定されている。
【００２３】
また、前記廃液１に含まれる不水溶性油は、不水溶性の作動油、潤滑油、プレス油、摺動面油、ギア油、タービン油、加工油などの流動性を有する油である。
【００２４】
次に、前記分離促進剤２を用いて前記廃液１の泥油２０を油分と水分とに分離する方法について説明する。
まず、泥油２０においては、前記界面活性剤２５の親水基２５ｂが分極した水２３と結合（水和）しており、水２３の表面は正の電荷を帯びている。従って、電気的反発により界面活性剤の親油基２５ａは、負の電荷を帯びることとなる。
つまり、図４に示すように、Ｗ／Ｏ型エマルジョンの場合、油２１内に分散している各水滴（水２３）に結合している界面活性剤の油接触部位には負の電荷が存在しているため水滴（水２３）同士は電気的に反発することとなり、これによりエマルジョンが安定して形成されている。
一方、Ｏ／Ｗ型エマルジョンの場合は、図５に示すように、水２３内に分散している各油滴（油２１）に結合している界面活性剤の水接触部位には正の電荷が存在しているため油滴（油２１）同士は電気的に反発し、エマルジョンが安定して形成されている。
【００２５】
このように、Ｗ／Ｏ型エマルジョンまたはＯ／Ｗ型エマルジョンとして安定的に分散して構成されている泥油２０を油分と水分とに分離させるために、図６および図７に示すように、本例では泥油２０に前記分離促進剤２および電解質である塩化ナトリウム水溶液３を添加して、泥油２０と分離促進剤２と塩化ナトリウム水溶液３とを混合している（図６にはＷ／Ｏ型エマルジョンの場合を、図７にはＯ／Ｗ型エマルジョンの場合を示している）。
【００２６】
泥油２０に混合する分離促進剤２は水にて希釈した状態で泥油２０に添加される。
この場合、分離促進剤２の水による希釈割合は、例えば水１００重量部に対して分離促進剤２を２〜５０重量部としており、さらに好ましくは、水１００重量部に対して分離促進剤２を５〜２０重量部としている。
【００２７】
また、泥油２０に混合する塩化ナトリウム水溶液３は、例えば水１００重量部に対して５〜３５重量部の塩化ナトリウムを溶解させたものを用いており、さらに好ましくは水１００重量部に対して２０〜３０重量部の塩化ナトリウムを溶解させたものを用いている。
【００２８】
このような濃度に調製された塩化ナトリウム水溶液３を泥油２０に混合することにより、前記界面活性剤２５、特に陰イオン性界面活性剤が結合している水２３の表面が電気的に中和される（つまり、水２３の表面における正の電荷が小さくなる）。
これにより、水２３に結合している界面活性剤２５の親油基２５ａに帯電している負の電荷も、同様に小さくなる。
【００２９】
また、前記界面活性剤２５、特に非イオン性界面活性剤においては、混合された分離促進剤２に含まれる水酸化ナトリウムや水酸化カリウムによって周囲が塩基性雰囲気となるため、親油基２５ａと親水基２５ｂとのバランスが崩れて親水基２５ｂが作用しなくなり、親水基２５ｂが水２３から離れることとなる。
なお、分離促進剤２の水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムは、前記水２３の表面を電気的に中和する作用も有している。
【００３０】
このように、水滴（水２３）または油滴（油２１）の表面が電気的に中和されるとともに、界面活性剤２５の親水基２５ｂの水２３に対する水和状態が阻害されることにより、水滴（水２３）同士または油滴（油２１）同士の反発力が弱くなるため、図８および図９に示すように、分散している水滴（水２３）同士または油滴（油２１）同士がその分子間引力により互いに接近して、図１０および図１１に示すように、ついには合一化して水滴（水２３)または油滴（油２１）が大きくなっていく。
【００３１】
そして、水滴（水２３)または油滴（油２１）がある適度以上の大きさになると、水２３と油２１との比重差により水２３が降下し、または油２１が浮上して、図１２に示すように、水２３と油２１とが分離することとなる。
【００３２】
このように、泥油２０に塩化ナトリウム水溶液３および分離促進剤２を混合することで、塩化ナトリウム水溶液３、ならびに分離促進剤２内の水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの作用により、安定して存在していたエマルジョンを破壊し、また塩析反応が進行して泥油２０が水２３と油２１とに分離する。
つまり、泥油２０に塩化ナトリウム水溶液３および分離促進剤２を混合することにより、油２１中に分散している水２３の表面の電荷を中和するとともに、界面活性剤２５の親水基２５ｂの機能を阻害して疎水化させ、エマルジョンを構成している水滴（水２３）同士または油滴（油２１）同士を効率良く合一化させて、泥油２０を水２３と油２１とに充分に分離させることが可能となっている。
【００３３】
また、この場合、分離処理は、泥油２０に塩化ナトリウム水溶液３および分離促進剤２を添加して攪拌するだけであるので、処理設備を簡単な構成にすることができ、安価にかつ容易な作業で分離することができる。
なお、泥油２０から分離した水２３は排水処理場などに排水することができ、分離した油２１は回収して燃料などとして再利用することが可能である。
【００３４】
また、泥油２０中に含まれている界面活性剤２５やその他の不純物などは、分離促進剤２に含有される高分子水溶性カチオンポリマーにより凝集され、水２３内における沈殿物となるため、分離した水２３の澄度を向上させることができる。
なお、分離した水２３内には、泥油２０に添加した塩化ナトリウム水溶液３や分離促進剤２に起因するナトリウム分やカリウム分が含まれているため、分離した水２３を分離処理を行う前の泥油２０に添加することで、分離処理を行う際に泥油２０に添加する塩化ナトリウム水溶液３や分離促進剤２の量を削減することが可能となる。
【００３５】
次に、前記泥油２０に塩化ナトリウム水溶液３および分離促進剤２を混合しての油２１と水２３との分離処理を実際に行った場合の、油２１と水２３との分離状況の結果について、以下の実施例１および実施例２により説明する。
【実施例１】
【００３６】
本実施例の分離処理は、前記泥油２０に所定量の塩化ナトリウム水溶液３および所定量の分離促進剤２を添加した後に所定時間攪拌し、さらに所定時間静置することにより行い、油２１と水２３との分離状況は、油２１と水２３との分離率を確認することで行った。
泥油２０に混合する前記塩化ナトリウム水溶液３および前記分離促進剤２としては、２５重量％濃度の塩化ナトリウム水溶液３および希釈率１０％の分離促進剤２を用いた。
【００３７】
また、本実施例では（表１）に示す各試料ａ〜ｄのように、泥油２０に混合する塩化ナトリウム水溶液３および分離促進剤２の量をそれぞれ変化させて、油２１と水２３との分離率を確認した。
【００３８】
【表１】
【００３９】
各試料ａ〜ｄにおける塩化ナトリウム水溶液３および分離促進剤２の混合量は、試料ａが１００重量部の泥油２０に対して塩化ナトリウム水溶液３が３３重量部、および分離促進剤２が２３重量部混合されており、試料ｂが１００重量部の泥油２０に対して塩化ナトリウム水溶液３が２７重量部、および分離促進剤２が２７重量部混合されており、試料ａが１００重量部の泥油２０に対して塩化ナトリウム水溶液３が３３重量部、および分離促進剤２が１７重量部混合されており、試料ａが１００重量部の泥油２０に対して塩化ナトリウム水溶液３が２３重量部、および分離促進剤２が２３重量部混合されている。
【００４０】
表１によると、試料ａの分離率が９４％で最も高く、試料ｂ〜ｄはともに８８％であった。
このことから、本実施例における泥油２０に対しては、試料ａ〜ｄのなかでは試料ａにおける塩化ナトリウム水溶液３および分離促進剤２の混合割合が油水分離に最も適した割合であるということが言え、試料ａにより泥油２０を略完全に油２１と水２３とに分離することが可能となっている。
【実施例２】
【００４１】
本実施例の分離処理は、前記泥油２０に所定量の塩化ナトリウム水溶液３および所定量の分離促進剤２を添加した後に所定時間攪拌し、さらに所定時間静置することにより行い、油２１と水２３との分離状況の確認は、「分離」、「若干分離」、「分離せず」の３段階の評価により行った。
泥油２０に混合する前記塩化ナトリウム水溶液３および前記分離促進剤２としては、２５重量％濃度の塩化ナトリウム水溶液３および希釈率１０％の分離促進剤２を用いた。
【００４２】
また、本実施例では（表２）に示す各試料Ａ〜Ｈのように、泥油２０に混合する塩化ナトリウム水溶液３および分離促進剤２の量をそれぞれ変化させて、油２１と水２３との分離状態を確認した。
【００４３】
【表２】
【００４４】
各試料Ａ〜Ｈにおける塩化ナトリウム水溶液３および分離促進剤２の混合量は、試料Ａが１００重量部の泥油２０に対して塩化ナトリウム水溶液３が３０重量部、および分離促進剤２が１０重量部混合されており、試料Ｂが１００重量部の泥油２０に対して塩化ナトリウム水溶液３が３０重量部、および分離促進剤２が０重量部混合されており、試料Ｃが１００重量部の泥油２０に対して塩化ナトリウム水溶液３が５０重量部、および分離促進剤２が０重量部混合されており、試料Ｄが１００重量部の泥油２０に対して塩化ナトリウム水溶液３が０重量部、および分離促進剤２が１０重量部混合されており、試料Ｅが１００重量部の泥油２０に対して塩化ナトリウム水溶液３が０重量部、および分離促進剤２が２０重量部混合されており、試料Ｆが１００重量部の泥油２０に対して塩化ナトリウム水溶液３が１５重量部、および分離促進剤２が５重量部混合されており、試料Ｇが１００重量部の泥油２０に対して塩化ナトリウム水溶液３が５０重量部、および分離促進剤２が２０重量部混合されており、試料Ｈが１００重量部の泥油２０に対して塩化ナトリウム水溶液３が１０重量部、および分離促進剤２が３重量部混合されている。
【００４５】
表１によると、試料Ａの分離状態が「分離」となっており、試料Ｆおよび試料Ｇの分離状態が「一部分離」となっており、その他の資料Ｂ〜Ｅ・Ｈの分離状態が「分離せず」となっている。
このことから、本実施例における泥油２０に対しては試料Ａにおける塩化ナトリウム水溶液３および分離促進剤２の混合割合が油水分離に最も適した割合であると言え、試料Ａにより泥油２０を略完全に油２１と水２３とに分離することが可能となっている。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】静置することにより油と泥油と水とに分離した状態のエマルジョン系クーラント廃液を示す図である。
【図２】油中に水が分散してエマルジョンを構成している状態の泥油を示す図である。
【図３】水中に油が分散してエマルジョンを構成している状態の泥油を示す図である。
【図４】油中に分散している水滴同士が互いの表面の電荷により反発する様子を示す図である。
【図５】水中に分散している油滴同士が互いの表面の電荷により反発する様子を示す図である。
【図６】Ｗ／Ｏ型エマルジョンに構成されているエマルジョン系クーラント廃液に塩化ナトリウム水溶液および分離促進剤を添加する様子を示す図である。
【図７】Ｏ／Ｗ型エマルジョンに構成されているエマルジョン系クーラント廃液に塩化ナトリウム水溶液および分離促進剤を添加する様子を示す図である。
【図８】油中に分散している水滴同士が互いに接近する様子を示す図である。
【図９】水中に分散している油滴同士が互いに接近する様子を示す図である。
【図１０】油中に分散していた水滴同士が合一化する様子を示す図である。
【図１１】水中に分散していた油滴同士が合一化する様子を示す図である。
【図１２】油と水とに分離した泥油を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１ エマルジョン系クーラント廃液
２ 分離促進剤
３ 塩化ナトリウム
１０ 油分
２０ 泥油
２１ 油
２３ 水
２５ 界面活性剤
２５ａ 親油基
２５ｂ 親水基
３０ 水分
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エマルジョン系クーラント廃液から油分を分離するための分離促進剤および分離方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般的に、エマルジョン系の水溶性クーラント廃液は、水溶性クーラントに不水溶性油および水が混合して構成されている。
このようなエマルジョン系水溶性クーラント廃液は、静置することによりその一部が油分と水分に自然分離するが、その他の部分は、水溶性クーラントに含まれる界面活性剤により、一般にＷ／Ｏ型エマルジョンと呼ばれる水分が油分中に安定的に分散してエマルジョンとなった状態、またはＯ／Ｗ型エマルジョンと呼ばれる油分が水分中に安定的に分散してエマルジョンとなった状態の泥油として存在している。
【０００３】
現状では、前述のエマルジョン系水溶性クーラント廃液から分離した油分は有価物として回収されて再度利用され、分離した水分は排水処理されており、残りの泥油として存在している部分はそのまま処分されている。
しかし、泥油として存在している部分から油分をさらに分離して回収することができれば資源の有効利用という観点からも好ましい。
【０００４】
そこで、従来においては、次のような方法により泥油から油分を分離することが行われている。
例えば、遠心力により泥油の油分と水分とを分離したり、泥油を加温することにより油分と水分とに分離したりすることが行われている。
【０００５】
しかし、遠心力により油分と水分とを分離した場合、油分と水溶性クーラント（水分）との比重差が小さいため、完全に分離することができず、泥油の多くの部分が残存することとなっていた。
また、遠心分離機の構造が複雑であるため機器のメンテナンスが煩雑であったり、遠心分離機の運転時の騒音が大きかったり、遠心分離機などの設備が高価であるという問題があった。
また、泥油を加温して油分と水分とを分離する場合には、泥油を加温することにより設備の周辺に臭気が発生したり、泥油の加温は蒸気を用いて行われるため加温のための費用が高価になったりという問題があった。
【０００６】
また、エマルジョン系水溶性クーラント廃液における前記泥油の処理方法としては、特許文献１に示すように、エマルジョン系水溶性クーラント廃液に電解質を添加して、乳化安定化している油分を浮上分離しやすくした後に、酸を添加してｐＨを調整することによりエマルジョンを破壊し、その後そのＰＨを維持しながら無機凝集剤を添加することにより処理する方法が開示されている。
このように特許文献１に示される処理方法では、処理装置の小型化などを図ることが可能となっているが、泥油の油分と水分とへの分離を充分に行うことは困難であった。
【特許文献１】特開平１１−１９７４０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明においては、上述の問題を解決すべく、泥油の油分と水分とへの分離を効率よく充分に行うことができるエマルジョン系クーラント廃液の分離促進剤および分離方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するエマルジョン系クーラント廃液の分離促進剤および分離方法は、以下の特徴を有する。
即ち、請求項１記載の如く、エマルジョン系クーラント廃液から油分を分離するための分離促進剤であって、水１００重量部に対して、水酸化ナトリウムを１〜１０重量部、水酸化カリウムを１〜１０重量部、および高分子水溶性カチオンポリマーを１〜５重量部含有する。
【０００９】
また、請求項２記載の如く、前記高分子水溶性カチオンポリマーは、ポリエチレンイミン系重合物、ジシアンジアミド、ポリアリルアミン系重合物、ジアリルアミン系重合物、ジアリルアミン−マレイン酸共重合物、および４級アンモニウム塩の何れか一つにて構成される。
【００１０】
また、請求項３記載の如く、請求項１または請求項２に記載のエマルジョン系クーラント廃液の分離促進剤を用いて、エマルジョン系クーラント廃液から油分を分離する分離方法であって、前記エマルジョン系クーラント廃液と、前記分離促進剤と、塩化ナトリウム水溶液とを混合する
【００１１】
また、請求項４記載の如く、前記エマルジョン系クーラント廃液に混合される前記分離促進剤は、水１００重量部に対して２〜５０重量部に希釈され、前記塩化ナトリウム水溶液は、水１００重量部に対して塩化ナトリウム５〜３５重量部を含有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、例えばＷ／Ｏ型エマルジョンの場合、油中に安定的に分散している水滴の表面の電荷を中和するとともに、界面活性剤の親水基を疎水化させ、エマルジョン化している泥油中の水滴同士を効率良く合一化させて、泥油を水と油とに充分に分離させることが可能となる。
また、Ｏ／Ｗ型エマルジョンの場合も同様の効果により、泥油を水と油とに充分に分離させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。
【００１４】
本例における分離促進剤２は、エマルジョン系クーラント廃液１と混合することにより、エマルジョン系クーラント廃液１の油分と水分との分離を促進して、効率良く充分な分離を可能とするものである。
【００１５】
本分離促進剤２は、例えば水、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、および高分子水溶性カチオンポリマーを含有しており、これらの各成分の含有割合は、水１００重量部に対して、水酸化ナトリウムが１〜１０重量部、水酸化カリウムが１〜１０重量部、および高分子水溶性カチオンポリマーが１〜５重量部となっている。
また、前記各成分の含有割合を、水１００重量部に対して、水酸化ナトリウムを１〜５重量部、水酸化カリウムを１〜５重量部、および高分子水溶性カチオンポリマーを１〜３重量部とすることがさらに好ましい。
【００１６】
分離促進剤２の前記高分子水溶性カチオンポリマーとしては、例えばポリエチレンイミン系重合物、ジシアンジアミド、ポリアリルアミン系重合物、ジアリルアミン系重合物、ジアリルアミン−マレイン酸共重合物、および４級アンモニウム塩の何れか一つが用いられる。
【００１７】
一方、前記分離促進剤２による油分と水分への分離対象となるエマルジョン系クーラント廃液１（以下、単に「廃液１」と記載する）は、例えば水溶性クーラントと不水溶性油と水との混合物であり、その混合比は、水溶性クーラント：不水溶性油：水＝５〜３０重量部：５０〜８０重量部：１０〜５０重量部程度となっている。
【００１８】
図１に示すように、前記廃液１は、静置することによりその一部が油分１０と水分３０とに自然分離するが、その他の部分として泥油２０が残存することとなる。
この泥油２０は、Ｗ／Ｏ型エマルジョンの場合、図２に示すように、水溶性クーラントに含まれる界面活性剤２５により水２３が油２１中に安定的に分散しており、エマルジョンを構成した状態にある。
また、泥油２０がＯ／Ｗ型エマルジョンの場合は、図３に示すように、前記界面活性剤２５により油２１が水２３中に安定的に分散してエマルジョンを構成した状態となる。
【００１９】
界面活性剤２５は親油基２５ａと親水基２５ｂとを有した両親媒性物質であり、本例の前記泥油２０内においては、前記親水基２５ｂが水２３側に配向し、前記親油基２５ａは油２１側に配向して、油中水滴型（Ｗ／Ｏ型）エマルジョン、または水中油滴型（Ｏ／Ｗ型）エマルジョンを形成している。
前記親油基２５ａは炭化水素鎖により構成されており、前記親水基２５ｂはカルボキシル基、アミノ基、アミド基、および水酸基などにより構成されている。
【００２０】
水溶性クーラントの界面活性剤２５は、一般的に陰イオン性界面活性剤および非イオン性界面活性剤を含有している。
陰イオン性界面活性剤としては、ラウリル硫酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルフォン酸塩、アルカンスルホン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルスルホン酸ナトリウム、アルキル硫酸エステルナトリウム塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステルナトリウム塩、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウムなどが用いられている。
【００２１】
また、非イオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレン・ブロックポリマー、ポリオキシエチレンポリペンジルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンミリスチルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油などが用いられている。
【００２２】
また、前記陰イオン性界面活性剤および非イオン性界面活性剤としては、その分子量が例えば１００〜１００００００程度のもの、さらに好ましくは１０００〜３００００程度のものが用いられる。
さらに、前記各界面活性剤２５は、例えばｐＨ５〜１０の範囲で安定して存在しており、ＨＬＢ（Hydrophile-Lipophile Balance）＝３〜２０程度、さらに好ましくはＨＬＢ＝６〜１５程度に設定されている。
【００２３】
また、前記廃液１に含まれる不水溶性油は、不水溶性の作動油、潤滑油、プレス油、摺動面油、ギア油、タービン油、加工油などの流動性を有する油である。
【００２４】
次に、前記分離促進剤２を用いて前記廃液１の泥油２０を油分と水分とに分離する方法について説明する。
まず、泥油２０においては、前記界面活性剤２５の親水基２５ｂが分極した水２３と結合（水和）しており、水２３の表面は正の電荷を帯びている。従って、電気的反発により界面活性剤の親油基２５ａは、負の電荷を帯びることとなる。
つまり、図４に示すように、Ｗ／Ｏ型エマルジョンの場合、油２１内に分散している各水滴（水２３）に結合している界面活性剤の油接触部位には負の電荷が存在しているため水滴（水２３）同士は電気的に反発することとなり、これによりエマルジョンが安定して形成されている。
一方、Ｏ／Ｗ型エマルジョンの場合は、図５に示すように、水２３内に分散している各油滴（油２１）に結合している界面活性剤の水接触部位には正の電荷が存在しているため油滴（油２１）同士は電気的に反発し、エマルジョンが安定して形成されている。
【００２５】
このように、Ｗ／Ｏ型エマルジョンまたはＯ／Ｗ型エマルジョンとして安定的に分散して構成されている泥油２０を油分と水分とに分離させるために、図６および図７に示すように、本例では泥油２０に前記分離促進剤２および電解質である塩化ナトリウム水溶液３を添加して、泥油２０と分離促進剤２と塩化ナトリウム水溶液３とを混合している（図６にはＷ／Ｏ型エマルジョンの場合を、図７にはＯ／Ｗ型エマルジョンの場合を示している）。
【００２６】
泥油２０に混合する分離促進剤２は水にて希釈した状態で泥油２０に添加される。
この場合、分離促進剤２の水による希釈割合は、例えば水１００重量部に対して分離促進剤２を２〜５０重量部としており、さらに好ましくは、水１００重量部に対して分離促進剤２を５〜２０重量部としている。
【００２７】
また、泥油２０に混合する塩化ナトリウム水溶液３は、例えば水１００重量部に対して５〜３５重量部の塩化ナトリウムを溶解させたものを用いており、さらに好ましくは水１００重量部に対して２０〜３０重量部の塩化ナトリウムを溶解させたものを用いている。
【００２８】
このような濃度に調製された塩化ナトリウム水溶液３を泥油２０に混合することにより、前記界面活性剤２５、特に陰イオン性界面活性剤が結合している水２３の表面が電気的に中和される（つまり、水２３の表面における正の電荷が小さくなる）。
これにより、水２３に結合している界面活性剤２５の親油基２５ａに帯電している負の電荷も、同様に小さくなる。
【００２９】
また、前記界面活性剤２５、特に非イオン性界面活性剤においては、混合された分離促進剤２に含まれる水酸化ナトリウムや水酸化カリウムによって周囲が塩基性雰囲気となるため、親油基２５ａと親水基２５ｂとのバランスが崩れて親水基２５ｂが作用しなくなり、親水基２５ｂが水２３から離れることとなる。
なお、分離促進剤２の水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムは、前記水２３の表面を電気的に中和する作用も有している。
【００３０】
このように、水滴（水２３）または油滴（油２１）の表面が電気的に中和されるとともに、界面活性剤２５の親水基２５ｂの水２３に対する水和状態が阻害されることにより、水滴（水２３）同士または油滴（油２１）同士の反発力が弱くなるため、図８および図９に示すように、分散している水滴（水２３）同士または油滴（油２１）同士がその分子間引力により互いに接近して、図１０および図１１に示すように、ついには合一化して水滴（水２３)または油滴（油２１）が大きくなっていく。
【００３１】
そして、水滴（水２３)または油滴（油２１）がある適度以上の大きさになると、水２３と油２１との比重差により水２３が降下し、または油２１が浮上して、図１２に示すように、水２３と油２１とが分離することとなる。
【００３２】
このように、泥油２０に塩化ナトリウム水溶液３および分離促進剤２を混合することで、塩化ナトリウム水溶液３、ならびに分離促進剤２内の水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムの作用により、安定して存在していたエマルジョンを破壊し、また塩析反応が進行して泥油２０が水２３と油２１とに分離する。
つまり、泥油２０に塩化ナトリウム水溶液３および分離促進剤２を混合することにより、油２１中に分散している水２３の表面の電荷を中和するとともに、界面活性剤２５の親水基２５ｂの機能を阻害して疎水化させ、エマルジョンを構成している水滴（水２３）同士または油滴（油２１）同士を効率良く合一化させて、泥油２０を水２３と油２１とに充分に分離させることが可能となっている。
【００３３】
また、この場合、分離処理は、泥油２０に塩化ナトリウム水溶液３および分離促進剤２を添加して攪拌するだけであるので、処理設備を簡単な構成にすることができ、安価にかつ容易な作業で分離することができる。
なお、泥油２０から分離した水２３は排水処理場などに排水することができ、分離した油２１は回収して燃料などとして再利用することが可能である。
【００３４】
また、泥油２０中に含まれている界面活性剤２５やその他の不純物などは、分離促進剤２に含有される高分子水溶性カチオンポリマーにより凝集され、水２３内における沈殿物となるため、分離した水２３の澄度を向上させることができる。
なお、分離した水２３内には、泥油２０に添加した塩化ナトリウム水溶液３や分離促進剤２に起因するナトリウム分やカリウム分が含まれているため、分離した水２３を分離処理を行う前の泥油２０に添加することで、分離処理を行う際に泥油２０に添加する塩化ナトリウム水溶液３や分離促進剤２の量を削減することが可能となる。
【００３５】
次に、前記泥油２０に塩化ナトリウム水溶液３および分離促進剤２を混合しての油２１と水２３との分離処理を実際に行った場合の、油２１と水２３との分離状況の結果について、以下の実施例１および実施例２により説明する。
【実施例１】
【００３６】
本実施例の分離処理は、前記泥油２０に所定量の塩化ナトリウム水溶液３および所定量の分離促進剤２を添加した後に所定時間攪拌し、さらに所定時間静置することにより行い、油２１と水２３との分離状況は、油２１と水２３との分離率を確認することで行った。
泥油２０に混合する前記塩化ナトリウム水溶液３および前記分離促進剤２としては、２５重量％濃度の塩化ナトリウム水溶液３および希釈率１０％の分離促進剤２を用いた。
【００３７】
また、本実施例では（表１）に示す各試料ａ〜ｄのように、泥油２０に混合する塩化ナトリウム水溶液３および分離促進剤２の量をそれぞれ変化させて、油２１と水２３との分離率を確認した。
【００３８】
【表１】
【００３９】
各試料ａ〜ｄにおける塩化ナトリウム水溶液３および分離促進剤２の混合量は、試料ａが１００重量部の泥油２０に対して塩化ナトリウム水溶液３が３３重量部、および分離促進剤２が２３重量部混合されており、試料ｂが１００重量部の泥油２０に対して塩化ナトリウム水溶液３が２７重量部、および分離促進剤２が２７重量部混合されており、試料ａが１００重量部の泥油２０に対して塩化ナトリウム水溶液３が３３重量部、および分離促進剤２が１７重量部混合されており、試料ａが１００重量部の泥油２０に対して塩化ナトリウム水溶液３が２３重量部、および分離促進剤２が２３重量部混合されている。
【００４０】
表１によると、試料ａの分離率が９４％で最も高く、試料ｂ〜ｄはともに８８％であった。
このことから、本実施例における泥油２０に対しては、試料ａ〜ｄのなかでは試料ａにおける塩化ナトリウム水溶液３および分離促進剤２の混合割合が油水分離に最も適した割合であるということが言え、試料ａにより泥油２０を略完全に油２１と水２３とに分離することが可能となっている。
【実施例２】
【００４１】
本実施例の分離処理は、前記泥油２０に所定量の塩化ナトリウム水溶液３および所定量の分離促進剤２を添加した後に所定時間攪拌し、さらに所定時間静置することにより行い、油２１と水２３との分離状況の確認は、「分離」、「若干分離」、「分離せず」の３段階の評価により行った。
泥油２０に混合する前記塩化ナトリウム水溶液３および前記分離促進剤２としては、２５重量％濃度の塩化ナトリウム水溶液３および希釈率１０％の分離促進剤２を用いた。
【００４２】
また、本実施例では（表２）に示す各試料Ａ〜Ｈのように、泥油２０に混合する塩化ナトリウム水溶液３および分離促進剤２の量をそれぞれ変化させて、油２１と水２３との分離状態を確認した。
【００４３】
【表２】
【００４４】
各試料Ａ〜Ｈにおける塩化ナトリウム水溶液３および分離促進剤２の混合量は、試料Ａが１００重量部の泥油２０に対して塩化ナトリウム水溶液３が３０重量部、および分離促進剤２が１０重量部混合されており、試料Ｂが１００重量部の泥油２０に対して塩化ナトリウム水溶液３が３０重量部、および分離促進剤２が０重量部混合されており、試料Ｃが１００重量部の泥油２０に対して塩化ナトリウム水溶液３が５０重量部、および分離促進剤２が０重量部混合されており、試料Ｄが１００重量部の泥油２０に対して塩化ナトリウム水溶液３が０重量部、および分離促進剤２が１０重量部混合されており、試料Ｅが１００重量部の泥油２０に対して塩化ナトリウム水溶液３が０重量部、および分離促進剤２が２０重量部混合されており、試料Ｆが１００重量部の泥油２０に対して塩化ナトリウム水溶液３が１５重量部、および分離促進剤２が５重量部混合されており、試料Ｇが１００重量部の泥油２０に対して塩化ナトリウム水溶液３が５０重量部、および分離促進剤２が２０重量部混合されており、試料Ｈが１００重量部の泥油２０に対して塩化ナトリウム水溶液３が１０重量部、および分離促進剤２が３重量部混合されている。
【００４５】
表１によると、試料Ａの分離状態が「分離」となっており、試料Ｆおよび試料Ｇの分離状態が「一部分離」となっており、その他の資料Ｂ〜Ｅ・Ｈの分離状態が「分離せず」となっている。
このことから、本実施例における泥油２０に対しては試料Ａにおける塩化ナトリウム水溶液３および分離促進剤２の混合割合が油水分離に最も適した割合であると言え、試料Ａにより泥油２０を略完全に油２１と水２３とに分離することが可能となっている。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】静置することにより油と泥油と水とに分離した状態のエマルジョン系クーラント廃液を示す図である。
【図２】油中に水が分散してエマルジョンを構成している状態の泥油を示す図である。
【図３】水中に油が分散してエマルジョンを構成している状態の泥油を示す図である。
【図４】油中に分散している水滴同士が互いの表面の電荷により反発する様子を示す図である。
【図５】水中に分散している油滴同士が互いの表面の電荷により反発する様子を示す図である。
【図６】Ｗ／Ｏ型エマルジョンに構成されているエマルジョン系クーラント廃液に塩化ナトリウム水溶液および分離促進剤を添加する様子を示す図である。
【図７】Ｏ／Ｗ型エマルジョンに構成されているエマルジョン系クーラント廃液に塩化ナトリウム水溶液および分離促進剤を添加する様子を示す図である。
【図８】油中に分散している水滴同士が互いに接近する様子を示す図である。
【図９】水中に分散している油滴同士が互いに接近する様子を示す図である。
【図１０】油中に分散していた水滴同士が合一化する様子を示す図である。
【図１１】水中に分散していた油滴同士が合一化する様子を示す図である。
【図１２】油と水とに分離した泥油を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１ エマルジョン系クーラント廃液
２ 分離促進剤
３ 塩化ナトリウム
１０ 油分
２０ 泥油
２１ 油
２３ 水
２５ 界面活性剤
２５ａ 親油基
２５ｂ 親水基
３０ 水分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エマルジョン系クーラント廃液から油分を分離するための分離促進剤であって、
水１００重量部に対して、水酸化ナトリウムを１〜１０重量部、水酸化カリウムを１〜１０重量部、および高分子水溶性カチオンポリマーを１〜５重量部含有する、
ことを特徴とするエマルジョン系クーラント廃液の分離促進剤。
【請求項２】
前記高分子水溶性カチオンポリマーは、ポリエチレンイミン系重合物、ジシアンジアミド、ポリアリルアミン系重合物、ジアリルアミン系重合物、ジアリルアミン−マレイン酸共重合物、および４級アンモニウム塩の何れか一つにて構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載のエマルジョン系クーラント廃液の分離促進剤。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のエマルジョン系クーラント廃液の分離促進剤を用いて、エマルジョン系クーラント廃液から油分を分離する分離方法であって、
前記エマルジョン系クーラント廃液と、前記分離促進剤と、塩化ナトリウム水溶液とを混合する、
ことを特徴とするエマルジョン系クーラント廃液の分離方法。
【請求項４】
前記エマルジョン系クーラント廃液に混合される前記分離促進剤は、水１００重量部に対して２〜５０重量部に希釈され、
前記塩化ナトリウム水溶液は、水１００重量部に対して塩化ナトリウム５〜３５重量部を含有する、
ことを特徴とする請求項３に記載のエマルジョン系クーラント廃液の分離方法。
【請求項１】
エマルジョン系クーラント廃液から油分を分離するための分離促進剤であって、
水１００重量部に対して、水酸化ナトリウムを１〜１０重量部、水酸化カリウムを１〜１０重量部、および高分子水溶性カチオンポリマーを１〜５重量部含有する、
ことを特徴とするエマルジョン系クーラント廃液の分離促進剤。
【請求項２】
前記高分子水溶性カチオンポリマーは、ポリエチレンイミン系重合物、ジシアンジアミド、ポリアリルアミン系重合物、ジアリルアミン系重合物、ジアリルアミン−マレイン酸共重合物、および４級アンモニウム塩の何れか一つにて構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載のエマルジョン系クーラント廃液の分離促進剤。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のエマルジョン系クーラント廃液の分離促進剤を用いて、エマルジョン系クーラント廃液から油分を分離する分離方法であって、
前記エマルジョン系クーラント廃液と、前記分離促進剤と、塩化ナトリウム水溶液とを混合する、
ことを特徴とするエマルジョン系クーラント廃液の分離方法。
【請求項４】
前記エマルジョン系クーラント廃液に混合される前記分離促進剤は、水１００重量部に対して２〜５０重量部に希釈され、
前記塩化ナトリウム水溶液は、水１００重量部に対して塩化ナトリウム５〜３５重量部を含有する、
ことを特徴とする請求項３に記載のエマルジョン系クーラント廃液の分離方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−２４７９４３（Ｐ２００９−２４７９４３Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９６５２７（Ｐ２００８−９６５２７）
【出願日】平成２０年４月２日（２００８．４．２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（５９１０５０７９６）豊田化学工業株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月２日（２００８．４．２）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（５９１０５０７９６）豊田化学工業株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
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