磁性体を含んだ粒子を洗浄する洗浄装置
【課題】磁性体を含んだ粒子を高収率で回収することのできる洗浄装置を提供する。
【解決手段】磁性体を含んだ粒子と親水性溶媒と疎水性溶媒とが供給される容器１と、第１磁極ＭＰ１及び第２磁極ＭＰ２を含んだ磁界発生器とを含んでいる。容器１には、親水性溶媒を排出する第１排出口１７と、疎水性溶媒を排出する第２排出口１８とが設けられ、第１排出口１７は、第２排出口１８と比較して下端の位置が低い。第１磁極ＭＰ１及び第２磁極ＭＰ２は、容器１の下方で、互いに離間して配列し、ｙ方向寸法が、容器１内の空間のｙ方向の寸法比較して小さい。磁極間の領域の中心を通り且つ鉛直方向に平行な直線と第１排出口１７の中心とを結ぶ最短の線分がｘ方向に対して成す角度は６０°乃至９０°の範囲内にあり、当該平行な直線と第２排出口１８の中心と結ぶ最短の線分がｘ方向に対して成す角度は６０°乃至９０°の範囲内にある。
【解決手段】磁性体を含んだ粒子と親水性溶媒と疎水性溶媒とが供給される容器１と、第１磁極ＭＰ１及び第２磁極ＭＰ２を含んだ磁界発生器とを含んでいる。容器１には、親水性溶媒を排出する第１排出口１７と、疎水性溶媒を排出する第２排出口１８とが設けられ、第１排出口１７は、第２排出口１８と比較して下端の位置が低い。第１磁極ＭＰ１及び第２磁極ＭＰ２は、容器１の下方で、互いに離間して配列し、ｙ方向寸法が、容器１内の空間のｙ方向の寸法比較して小さい。磁極間の領域の中心を通り且つ鉛直方向に平行な直線と第１排出口１７の中心とを結ぶ最短の線分がｘ方向に対して成す角度は６０°乃至９０°の範囲内にあり、当該平行な直線と第２排出口１８の中心と結ぶ最短の線分がｘ方向に対して成す角度は６０°乃至９０°の範囲内にある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、磁性体を含んだ粒子を洗浄する洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、水資源の有効利用のために、廃水を浄化して再利用することがある。廃水の浄化においては、廃水からの不純物の分離を行う。
【０００３】
廃水から不純物を分離する方法としては、膜分離、遠心分離、吸着剤を用いた吸着、オゾン処理、凝集など様々な方法が知られている。
【０００４】
油分を分離する場合には、例えば、磁性体を含んだ粒子を吸着剤として用いる方法が使用されている（例えば、特許文献１）。廃液中に分散した油分を当該粒子に吸着させた後、磁場を利用した固液分離を行うことにより、油分を廃液から除去することができる。
【０００５】
油分を吸着した粒子は、疎水性溶媒と親水性溶媒との混合液で洗浄することにより、再使用することができる（例えば、特許文献２）。しかしながら、実際には、この洗浄には、当該粒子の収率の点で改善の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−５６４２６号公報
【特許文献２】特開２０１０−９９５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、磁性体を含んだ粒子を洗浄する洗浄装置であって、当該粒子を高収率で回収することのできる洗浄装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態に係る洗浄装置は、磁性体を含んだ粒子を親水性溶媒と疎水性溶媒との混合液で洗浄する洗浄装置である。この洗浄装置は、粒子と親水性溶媒と疎水性溶媒とが供給される容器と、逆極性の第１及び第２磁極を含んだ磁界発生器とを含んでいる。容器には、親水性溶媒を排出する第１排出口と、疎水性溶媒を排出する第２排出口とが設けられ、第１排出口は、第２排出口と比較して下端の位置がより低い。第１及び第２磁極は、容器の下方で、鉛直方向に対して垂直な第１方向に互いから離間して配列し、第１及び第２磁極の各々は、鉛直方向及び第１方向に対して垂直な第２方向の寸法が、容器内の空間の第２方向の寸法と比較してより小さい。第１及び第２磁極間の領域の中心を通り且つ鉛直方向に平行な直線と第１排出口の中心とを結ぶ最短の線分が第１方向に対して成す角度は６０°乃至９０°の範囲内にあり、当該平行な直線と第２排出口の中心と結ぶ最短の線分が第１方向に対して成す角度は６０°乃至９０°の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係る洗浄装置の一例を示す概略図。
【図２】実施形態に係る洗浄装置に含まれる容器、攪拌装置及び磁界発生器の一例を示す斜視図。
【図３】図２に示す容器及び磁界発生器を、磁界発生器の下方から見た図。
【図４】図３に示す容器及び磁界発生器のＶＩ−ＶＩ線での断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
図１は、実施形態に係る洗浄装置の一例を示す概略図である。
【００１２】
実施形態に係る洗浄装置は、磁性体を含んだ粒子を親水性溶媒と疎水性溶媒との混合液で洗浄するための装置である。
【００１３】
磁性体を含んだ粒子は、例えば、マグネタイト等の磁性体の粉末の表面を多孔質ポリマーによって被覆し、その後、凝集させて得た凝集体である。磁性体を含んだ粒子は、これに限られないが、以下の説明では、一例として、磁性体を含んだ粒子は、先の凝集体であるとする。
【００１４】
図１に示す実施形態の洗浄装置は、容器１と、攪拌装置２と、磁界発生器３とを含んでいる。
【００１５】
図２に示すように、容器１は、胴部１ａと底部１ｂとを含んでいる。胴部１ａは、上下で開口した中空体である。底部１ｂは、胴部１ａの下側の開口を塞いでいる。容器１は、胴部１ａの上側の開口を塞ぐ頂部を更に含んでいてもよい。図２に示す例では、容器１の胴部１ｂの形状は、円柱状であるが、これに限定されず、例えば、角柱状であってもよい。容器１の材質としては、磁性を持たないものであれば特に限定されず、好ましくは、ステンレスが使用される。
【００１６】
容器１の内面は、好ましくは、磁界発生器３が含んだ第１及び第２磁極間の領域に対応した位置で下方に向けて先細りした底面を含んでいる。容器１の内面がこのような形状の底面を含んでいることにより、凝集体を回収しやすくなる。
【００１７】
図２及び４に示すように、容器１には、第１排出口１７及び第２排出口１８が設けられている。第１排出口１７は、容器１から主に親水性溶媒を排出するのに使用する。他方、第２排出口１８は、容器１から主に疎水性溶媒を排出するのに使用する。
【００１８】
第１排出口１７の下端は、第２排出口１８の下端と比較してより低い位置にある。なお、排出口の上端及び下端とは、それぞれ、排出口の開口のうち最も高い位置及び低い位置を指す。ここでは、胴部１ａに、第１排出口１７と第２排出口１８とが設けられているが、第２排出口１８が容器１の胴部に設けられ、第１排出口１７が容器１の底部に設けられていてもよい。
【００１９】
親水性溶媒と疎水性溶媒との混合液による凝集体の洗浄において、洗浄に使用した溶媒を容器から排出する際、相分離した液の界面には、一部の凝集体が集まる。この界面に集まった凝集体が容器１から流出すると、高い収率を達成することはできない。
【００２０】
主に親水性溶媒を排出する第１排出口１７と、主に疎水性溶媒を排出する第２排出口１８とを、第１排出口１７の下端が第２排出口１８の下端よりも低く位置するように設けると、後で行う説明から明らかなように、凝集体の流出量を低減することができる。即ち、収率を向上させることができる。
【００２１】
図４に示すように、第２排出口１８の開口の鉛直方向Ｚの寸法をＤとし、第２排出口１８の下端の高さと第１排出口１７の下端の高さとの差をＧとしたときに、Ｇ≧Ｄ／２であることが好ましく、Ｇ≧Ｄであることがより好ましい。このように高さの差を設けることにより、界面に存在する凝集体が容器１から流出することをより確実に防止することができる。
【００２２】
攪拌装置２は、回転軸２１と、回転軸２１に取り付けられた攪拌羽根２２とを含んでいる。攪拌装置２は、攪拌羽根２２が容器１内に位置するように設置されている。攪拌装置２は、例えば、攪拌羽根２２が上下に移動できるように構成される。攪拌装置２は、省略することができる。
【００２３】
磁界発生器３は、図１乃至４に示すように、容器１の下方に設置されている。磁界発生器３は、逆極性の第１磁極ＭＰ１及び第２磁極ＭＰ２を含んでいる。第１磁極ＭＰ１及び第２磁極ＭＰ２は、容器１の下方で、鉛直方向Ｚに対して垂直な第１方向Ｘに互いから離間して配列している。
【００２４】
磁界発生器３は、マグネットユニットを含んでいる。マグネットユニットは、図２に示す例では、両端を斜めに折り曲げた金属板３１と、一対の永久磁石３２ａ及び３２ｂとを含んでいる。金属板３１は、例えば、常磁性体である。永久磁石３２ａは、そのＳ極が金属板３１の斜めに折り曲げた端の一方と接するように金属板３１に支持されている。永久磁石３２ｂは、そのＮ極が金属板３１の斜めに折り曲げた端の他方と接するように金属板３１に支持されている。永久磁石３２ａのＮ極及び永久磁石３２ｂのＳ極は、それぞれ、第１磁極ＭＰ１及び第２磁極ＭＰ２である。
【００２５】
ここでは、金属板３１の両端をハ字型に折り曲げているが、金属板３１の両端は、直角に折り曲げてもよく、折り曲げなくてもよい。また、磁界発生器３は、マグネットユニットとして、電磁石などの一時磁石を含んでいてもよい。
【００２６】
磁界発生器３は、マグネットユニットを上下動させる駆動機構を更に含んでいる。なお、図１における白抜きの矢印は、マグネットユニットの移動方向を表している。マグネットユニットが電磁石である場合、この駆動機構は省略することができる。
【００２７】
磁界発生器３は、図１に示すコントローラ２８と接続されている。磁界発生器３が永久磁石を含んでいる場合、コントローラ２８は、駆動機構の動作を制御する。磁界発生器３が電磁石を含んでいる場合、コントローラ２８は、電磁石に供給する電流の大きさを制御する。このようなコントローラ２８による制御のもと、磁界発生器３は、容器１内の空間のうち磁界発生器３の近傍の領域における磁界の強さを変化させる。具体的には、この洗浄装置では、磁性体を含んだ粒子を親水性溶媒と疎水性溶媒との混合液で洗浄している間は、先の領域における磁界をゼロにするか又は弱めて、粒子を混合液中に分散させる。そして、容器１から親水性溶媒又は疎水性溶媒を排出する際には、先の領域に磁界を発生させるか又は先の領域における磁界を強めて、粒子を先の領域に集める。
【００２８】
第１磁極ＭＰ１及び第２磁極ＭＰ２の各々は、図２及び３に示すように、鉛直方向Ｚ及び第１方向Ｘに対して垂直な第２方向Ｙの寸法が、容器１内の空間の第２方向Ｙの寸法と比較してより小さい。好ましくは、第１磁極ＭＰ１及び第２磁極ＭＰ２の各々は、第２方向Ｙの寸法が、容器１内の空間の第２方向Ｙの寸法の８割以下である。なお、底部１ｂの形状及び凝集体の量に依存するが、好ましくは、第１磁極ＭＰ１及び第２磁極ＭＰ２の各々は、第２方向Ｙの寸法が、容器１内の空間の第２方向Ｙの寸法の３割以上である。
【００２９】
図２に示すように、第１磁極ＭＰ１及び第２磁極ＭＰ２間の領域の中心を通り且つ鉛直方向Ｚに平行な直線Ｌ１と第１排出口１７の中心とを結ぶ最短の線分ＬＳ１が第１方向Ｘに対して成す角度は６０°乃至９０°の範囲内にある。そして、直線Ｌ１と第２排出口１８の中心とを結ぶ最短の線分ＬＳ２が第１方向Ｘに対して成す角度は６０°乃至９０°の範囲内にある。好ましくは、線分ＬＳ１及び線分ＬＳ２が第１方向Ｘに対して成す角度は、それぞれ、９０°である。
【００３０】
上記の構成を採用すると、容器１から親水性溶媒又は疎水性溶媒を排出する際に、強い磁界が排出口１７及び１８の近傍にまで広がるのを防止できる。従って、親水性溶媒又は疎水性溶媒を容器１から排出する際に、容器１から流出する凝集体の量を最小化することができる。
【００３１】
容器１には、図１に示すように、センサ２９が設けられている。センサ２９は、コントローラ２８と接続されている。センサ２９は、容器１内の液面の高さを検出し、検出信号をコントローラ２８に出力する。なお、図１には、センサを１つのみ描いているが、容器１にはセンサを複数設けてもよい。或いは、センサ２９は省略してもよい。
【００３２】
容器１には、第１供給装置及び第２供給装置が接続されている。
【００３３】
第１供給装置は、図１に示すタンク４と第１流路とを含んでいる。タンク４は、親水性溶媒に凝集体を分散させてなる分散液を収容している。第１流路は、タンク４を容器１に接続している。
【００３４】
第１流路は、ポンプ２３とバルブ１２と第１供給ライン７とを含んでいる。ポンプ２３及びバルブ１２には、コントローラ２８が接続されている。ポンプ２３及びバルブ１２は、コントローラ２８による制御のもと、タンク４内の分散液を、第１供給ライン７を介して容器１へと供給する。この供給は、例えば、センサ２９によって検出された液面の高さが第１設定値に達した時点で終了する。ここで、第１設定値は、第１排出口１７の下端よりも高い液面の高さに相当している。
【００３５】
なお、第１供給装置は、親水性溶媒のみ容器１へ供給するための構造を更に含んでいてもよい。
【００３６】
第２供給装置は、タンク５と第２流路とを含んでいる。タンク５は、疎水性溶媒を収容している。第２流路は、タンク５を容器１に接続している。
【００３７】
第２流路は、ポンプ２４とバルブ１３と第２供給ライン８とを含んでいる。ポンプ２４及びバルブ１３には、コントローラ２８が接続されている。ポンプ２４及びバルブ１３は、コントローラ２８による制御のもと、タンク５内の疎水性溶媒を、第２供給ライン８を介して容器１へと供給する。この供給は、例えば、センサ２９によって検出された液面の高さが第２設定値に達した時点で終了する。ここで、第２設定値は、第２排出口１８の下端よりも高い液面の高さに相当している。
【００３８】
容器１には、更に、第１排出装置及び第２排出装置が接続されている。
【００３９】
第１排出装置は、第３流路を含んでいる。第３流路は、一端が容器１の第１排出口１７に接続されている。
【００４０】
第３流路は、ポンプ２７とバルブ１６と第１排出ライン１１とを含んでいる。ポンプ２７及びバルブ１６には、コントローラ２８が接続されている。ポンプ２７及びバルブ１６は、コントローラ２８による制御のもと、主に親水性溶媒を、タンク１から第１排出ライン１１を介して容器１の外部へと排出させる。この排出は、例えば、センサ２９によって検出された液面の高さが第３設定値に達した時点で終了する。ここで、第３設定値は、第１排出口１７の下端と等しい液面の高さに相当しているか、又は、第１設定値よりも低い高さであって、第１排出口１７の下端より高く且つ第２排出口１８の下端よりも低い液面の高さに相当している。なお、ポンプ２７は省略することができる。
【００４１】
第２排出装置は、第４流路を含んでいる。第４流路は、一端が容器１の第２排出口１８に接続されている。
【００４２】
第４流路は、ポンプ２６とバルブ１５と第２排出ライン１０とを含んでいる。ポンプ２６及びバルブ１５は、コントローラ２８による制御のもと、主に疎水性溶媒を、タンク１から第２排出ライン１０を介して容器１の外部へと排出させる。この排出は、例えば、センサ２９によって検出された液面の高さが第４設定値に達した時点で終了する。ここで、第４設定値は、第２排出口１８の下端と等しい液面の高さに相当しているか、又は、第２設定値よりも低い高さであって、第２排出口１８の下端より高い液面の高さに相当している。なお、ポンプ２６は省略することができる。
【００４３】
ここでは、供給及び排出動作の制御にセンサ２９の出力を利用する構成について説明したが、そのような制御は、センサ２９の出力を利用せずに行うことができる。例えば、それら動作を開始してから終了するまでの時間をコントローラ２８に予め記憶させておき、動作開始からの経過時間が予め記憶している時間に達した時点で、その動作を停止してもよい。
【００４４】
容器１には、第４流路を介して疎水性溶媒再生装置６が接続されている。疎水性溶媒再生装置６は、容器１から第４流路を介して供給される流体を、疎水性溶媒と不純物とに分離する。
【００４５】
疎水性溶媒再生装置６は、第５流路を介してタンク５に接続されている。第５流路は、ポンプ２５とバルブ１４とライン９とを含んでいる。ポンプ２５及びバルブ１４は、コントローラ２８による制御のもと、疎水性溶媒を、疎水性溶媒再生装置６からライン９を介してタンク５へと供給する。疎水性溶媒再生装置６及び第５流路は、省略することができる。
【００４６】
この洗浄装置を使用した凝集体の洗浄は、例えば、以下の手順で行われる。
【００４７】
まず、コントローラ２８による制御のもと、第１供給装置を作動させて、容器１内に凝集体と親水性溶媒とを供給する。この供給は、容器１内における液面が、第１排出口１７の下端よりも上方に位置するように、例えば、第１排出口１７の上端よりも上方に位置するように行う。
【００４８】
凝集体は、例えば、廃水の浄化に用いられたものであって、表面の多孔質ポリマーは、油分などの不純物を吸着している。親水性溶媒は、例えば、水、水に可溶な１つ以上の溶媒、又は、水と水に可溶な１つ以上の溶媒との混合物である。水に可溶な溶媒は、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、アセトン、又はテトラヒドロフランである。好ましくは、親水性溶媒は水である。
【００４９】
続いて、コントローラ２８により磁界発生器３を作動させて、容器１内の空間のうち磁界発生器３の近傍の領域に磁界を発生させるか又はこの領域における磁界を強める。これにより、先の領域に凝集体を集めるとともに、集めた凝集体の移動を制限する。
【００５０】
その後、コントローラ２８による制御のもと、第１排出装置を作動させて、親水性溶媒の一部を、第１排出口１７を介して容器１から排出し、親水性溶媒の液面を第１排出口１７の下端の高さに位置させる。上記の通り、磁界によって凝集体の移動が制限されているのに加え、第１排出口１７の近傍に凝集体は殆ど存在していない。従って、凝集体の殆どは、容器１内に残留する。
【００５１】
このように親水性溶媒の液面の高さを調節した後、コントローラ２８により磁界発生器３の動作を制御して、先の領域における磁界を弱める。
【００５２】
その後、磁界を弱めたまま、コントローラ２８による制御のもと、第２供給装置を作動させて、容器１に疎水性溶媒を供給する。この供給は、親水性溶媒と疎水性溶媒との混合液の液面が、第２排出口１８の下端よりも上方に位置するように、例えば、第２排出口１８の上端よりも上方に位置するように行う。疎水性溶媒は、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、トルエン、キシレン、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、又は灯油である。好ましくは、疎水性溶媒は、洗浄能力に優れたヘキサンである。
【００５３】
容器１内に存在する親水性溶媒と疎水性溶媒との体積比は、好ましくは、親水性溶媒：疎水性溶媒＝１：９乃至９：１であり、且つ、より少ない方の溶媒の体積が、凝集体の体積の少なくとも２分の１である。この条件を満たす場合、親水性の不純物及び疎水性の不純物をそれぞれ親水性溶媒と疎水性溶媒とに十分に溶解させることができ、洗浄効率が向上する。
【００５４】
続いて、攪拌装置２を作動させて、容器１内の混合液を攪拌する。攪拌時間は、例えば、１０分乃至１時間である。
【００５５】
その後、攪拌装置２を停止させるとともに、コントローラ２８により、磁力発生器３の動作を制御して、先の領域における磁界を強める。これにより、混合液を、主に親水性溶媒からなる第１相と、主に疎水性溶媒からなる第２相とに分離するとともに、容器１内の空間のうち磁界発生器３の近傍の領域に凝集体を集め、集めた凝集体の移動を制限する。なお、これら動作により、凝集体の多くは先の領域に集まるが、一部の凝集体は第１相と第２相との界面に集まる。
【００５６】
攪拌装置２の停止は、例えば、磁力発生器３が磁界を強める動作と同時に行う。攪拌装置２の停止は、磁力発生器３が磁界を強める動作に先立って行ってもよく、磁力発生器３が磁界を強める動作の後に行ってもよい。
【００５７】
次に、磁界を強めたまま、コントローラ２８による制御のもと、第２排出装置を作動させて、疎水性溶媒の一部を、第２排出口１８を介して容器１から排出する。この排出は、例えば、混合液の液面の高さが第２排出口１８の下端の高さと等しくなるように行う。
【００５８】
このとき、第１相と第２相との界面は第２排出口１８の下端よりも下方に位置するため、この界面に存在する凝集体の殆どは第２排出口１８から流出することはない。また、磁界によって凝集体の移動が制限されているのに加え、第２排出口１８の近傍に凝集体は殆ど存在していない。従って、上記の領域に集められた凝集体も、殆ど第２排出口１８から流出することなしに、容器１内に残留する。
【００５９】
その後、必要に応じて、疎水性溶媒の供給から排出までの一連の工程を、更に例えば１〜５回行う。以上のようにして、洗浄を終了する。
【００６０】
最後に、凝集体中に含まれる水以外の溶媒を除去する。例えば、容器１内に湯を加えるか、又は蒸気を送り込み、溶媒を揮発させて除去する。また、例えば、磁石などを用いて、凝集体を容器１から別の容器に移動し、温風を凝集体に吹き付け、溶媒を揮発させて除去してもよい。このようにして再生された凝集体は、例えば、廃水の浄化において再使用することができる。
【００６１】
なお、第２排出口１８から排出した流体は、疎水性溶媒再生装置６へと導き、例えば、蒸留によって疎水性溶媒と不純物とに分離する。そして、分離した疎水性溶媒は、タンク５へと導いて、上記の洗浄に再利用する。
【００６２】
以下、より具体的な例を、前述した洗浄装置を参照して説明する。
【００６３】
（実施例１）
ポリメチルメタクリレート１３８０重量部を、２４０００重量部のアセトンに溶解させ、さらに、平均粒子径２μｍのマグネタイト粒子１５０００重量部を分散させて溶液を得た。次に、この溶液をスプレードライヤーにより噴霧乾燥し、平均粒子径４５μｍの球状の凝集体を得た。続いて、この凝集体５ｋｇに、水２０Ｌを添加して混合しながら、ギアオイル３．５ｋｇを徐々に加え、１０分間混合した。このとき、水中のギアオイルの全量が凝集体に吸着されたことを確認した。この凝集体を被洗浄物として以下の洗浄試験において使用した。
【００６４】
水と凝集体とを容器１に入れ、凝集体を磁界発生器３で固定した後、第１排出口１７を介して容器１から水を排出し、水の液面の高さを、第２排出口１８の下端よりも下になるように調整した。このとき、容器１内に残った水は約４Ｌであった。続いて、容器１内に、タンク１６からヘキサン１５Ｌを供給し、攪拌装置２により２０分間撹拌した。混合後、磁界発生器３により凝集体を固定し、第２排出装置によってヘキサンを排出した。この時、凝集体は容器１からほとんど流出しなかった。その後、第２供給装置によりへキサン１５Ｌを添加して２０分間撹拌し、第２排出装置によりヘキサンの一部を排出する操作を３回繰り返し、凝集体の洗浄を完了した。凝集体に含まれる油分は、初期投入量の９７％が除去されていた。
【００６５】
容器１からの凝集体の流出量は、初期投入量５ｋｇの０．１６％に相当する８ｇであった。
【００６６】
なお、容器１から排出された油を含んだヘキサンは、疎水性溶媒再生装置６へと導かれ、ヘキサンと油とに分離された。分離されたヘキサンは、タンク５に収容され、第２供給装置から、再び、容器１に供給された。
【００６７】
（比較例１）
容器１の代わりに、親水性溶媒排出口１７及び疎水性溶媒排出口１８が、下端の位置が同じ高さになるように設けられた容器を使用したこと以外は、実施例１と同様の試験を行った。
【００６８】
凝集体の流出量は、初期投入量の１０％に相当する５００ｇであった。
【００６９】
（実施例２）
ヘキサンの代わりにデカンを疎水性溶媒として使用したこと以外は実施例１と同様の試験を行った。
【００７０】
凝集体の流出量は、初期投入量５ｋｇの０．１６％に相当する１０ｇであった。
【００７１】
また、凝集体に吸着された油分は、初期投入量の９７％が除去されていた。
【００７２】
（実施例３）
ｎ−オクチルトリエトキシシラン１０００重量部を３００００重量部の水と１００重量部の酢酸とに溶解させ、更に、平均粒子径２μｍのマグネタイト粒子３０００重量部を分散させて溶液を得た。この溶液をスプレードライヤーにより噴霧し、平均粒子径３５μｍの球状の凝集体を得た。
【００７３】
この凝集体を使用したこと以外は実施例１と同様の試験を行った。
【００７４】
凝集体の流出量は、初期投入量の０．１％以下に相当する４ｇであった。
【００７５】
（比較例２）
容器１の代わりに、親水性溶媒排出口１７及び疎水性溶媒排出口１８が、下端の位置が同じ高さになるように設けられた容器を使用したこと、実施例３で得られた凝集体を使用したこと以外は、実施例１と同様の試験を行った。
【００７６】
凝集体の流出量は、初期投入量の４％に相当する約２００ｇであった。
【００７７】
上記実施例及び比較例から、実施形態に係る洗浄装置を用いることにより、磁性体の種類に関わらず、凝集体の流出が低減され、凝集体を高い収率で回収することができたことを確認した。
【００７８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７９】
１…容器、２…攪拌装置、３…磁界発生器、４…タンク、５…タンク、６…疎水性溶媒再生装置、７…第１供給ライン、８…第２供給ライン、９…ライン、１０…第２排出ライン、１１…第１排出ライン、１２…バルブ、１３…バルブ、１４…バルブ、１５…バルブ、１６…バルブ、１７…第１排出口、１８…第２排出口、２１…回転軸、２２…攪拌羽根、２３…ポンプ、２４…ポンプ、２５…ポンプ、２６…ポンプ、２７…ポンプ、２８…コントローラ、２９…センサ、３１…金属板、３２…永久磁石、ＭＰ１…第１磁極、ＭＰ２…第２磁極
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、磁性体を含んだ粒子を洗浄する洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、水資源の有効利用のために、廃水を浄化して再利用することがある。廃水の浄化においては、廃水からの不純物の分離を行う。
【０００３】
廃水から不純物を分離する方法としては、膜分離、遠心分離、吸着剤を用いた吸着、オゾン処理、凝集など様々な方法が知られている。
【０００４】
油分を分離する場合には、例えば、磁性体を含んだ粒子を吸着剤として用いる方法が使用されている（例えば、特許文献１）。廃液中に分散した油分を当該粒子に吸着させた後、磁場を利用した固液分離を行うことにより、油分を廃液から除去することができる。
【０００５】
油分を吸着した粒子は、疎水性溶媒と親水性溶媒との混合液で洗浄することにより、再使用することができる（例えば、特許文献２）。しかしながら、実際には、この洗浄には、当該粒子の収率の点で改善の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−５６４２６号公報
【特許文献２】特開２０１０−９９５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、磁性体を含んだ粒子を洗浄する洗浄装置であって、当該粒子を高収率で回収することのできる洗浄装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態に係る洗浄装置は、磁性体を含んだ粒子を親水性溶媒と疎水性溶媒との混合液で洗浄する洗浄装置である。この洗浄装置は、粒子と親水性溶媒と疎水性溶媒とが供給される容器と、逆極性の第１及び第２磁極を含んだ磁界発生器とを含んでいる。容器には、親水性溶媒を排出する第１排出口と、疎水性溶媒を排出する第２排出口とが設けられ、第１排出口は、第２排出口と比較して下端の位置がより低い。第１及び第２磁極は、容器の下方で、鉛直方向に対して垂直な第１方向に互いから離間して配列し、第１及び第２磁極の各々は、鉛直方向及び第１方向に対して垂直な第２方向の寸法が、容器内の空間の第２方向の寸法と比較してより小さい。第１及び第２磁極間の領域の中心を通り且つ鉛直方向に平行な直線と第１排出口の中心とを結ぶ最短の線分が第１方向に対して成す角度は６０°乃至９０°の範囲内にあり、当該平行な直線と第２排出口の中心と結ぶ最短の線分が第１方向に対して成す角度は６０°乃至９０°の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係る洗浄装置の一例を示す概略図。
【図２】実施形態に係る洗浄装置に含まれる容器、攪拌装置及び磁界発生器の一例を示す斜視図。
【図３】図２に示す容器及び磁界発生器を、磁界発生器の下方から見た図。
【図４】図３に示す容器及び磁界発生器のＶＩ−ＶＩ線での断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
図１は、実施形態に係る洗浄装置の一例を示す概略図である。
【００１２】
実施形態に係る洗浄装置は、磁性体を含んだ粒子を親水性溶媒と疎水性溶媒との混合液で洗浄するための装置である。
【００１３】
磁性体を含んだ粒子は、例えば、マグネタイト等の磁性体の粉末の表面を多孔質ポリマーによって被覆し、その後、凝集させて得た凝集体である。磁性体を含んだ粒子は、これに限られないが、以下の説明では、一例として、磁性体を含んだ粒子は、先の凝集体であるとする。
【００１４】
図１に示す実施形態の洗浄装置は、容器１と、攪拌装置２と、磁界発生器３とを含んでいる。
【００１５】
図２に示すように、容器１は、胴部１ａと底部１ｂとを含んでいる。胴部１ａは、上下で開口した中空体である。底部１ｂは、胴部１ａの下側の開口を塞いでいる。容器１は、胴部１ａの上側の開口を塞ぐ頂部を更に含んでいてもよい。図２に示す例では、容器１の胴部１ｂの形状は、円柱状であるが、これに限定されず、例えば、角柱状であってもよい。容器１の材質としては、磁性を持たないものであれば特に限定されず、好ましくは、ステンレスが使用される。
【００１６】
容器１の内面は、好ましくは、磁界発生器３が含んだ第１及び第２磁極間の領域に対応した位置で下方に向けて先細りした底面を含んでいる。容器１の内面がこのような形状の底面を含んでいることにより、凝集体を回収しやすくなる。
【００１７】
図２及び４に示すように、容器１には、第１排出口１７及び第２排出口１８が設けられている。第１排出口１７は、容器１から主に親水性溶媒を排出するのに使用する。他方、第２排出口１８は、容器１から主に疎水性溶媒を排出するのに使用する。
【００１８】
第１排出口１７の下端は、第２排出口１８の下端と比較してより低い位置にある。なお、排出口の上端及び下端とは、それぞれ、排出口の開口のうち最も高い位置及び低い位置を指す。ここでは、胴部１ａに、第１排出口１７と第２排出口１８とが設けられているが、第２排出口１８が容器１の胴部に設けられ、第１排出口１７が容器１の底部に設けられていてもよい。
【００１９】
親水性溶媒と疎水性溶媒との混合液による凝集体の洗浄において、洗浄に使用した溶媒を容器から排出する際、相分離した液の界面には、一部の凝集体が集まる。この界面に集まった凝集体が容器１から流出すると、高い収率を達成することはできない。
【００２０】
主に親水性溶媒を排出する第１排出口１７と、主に疎水性溶媒を排出する第２排出口１８とを、第１排出口１７の下端が第２排出口１８の下端よりも低く位置するように設けると、後で行う説明から明らかなように、凝集体の流出量を低減することができる。即ち、収率を向上させることができる。
【００２１】
図４に示すように、第２排出口１８の開口の鉛直方向Ｚの寸法をＤとし、第２排出口１８の下端の高さと第１排出口１７の下端の高さとの差をＧとしたときに、Ｇ≧Ｄ／２であることが好ましく、Ｇ≧Ｄであることがより好ましい。このように高さの差を設けることにより、界面に存在する凝集体が容器１から流出することをより確実に防止することができる。
【００２２】
攪拌装置２は、回転軸２１と、回転軸２１に取り付けられた攪拌羽根２２とを含んでいる。攪拌装置２は、攪拌羽根２２が容器１内に位置するように設置されている。攪拌装置２は、例えば、攪拌羽根２２が上下に移動できるように構成される。攪拌装置２は、省略することができる。
【００２３】
磁界発生器３は、図１乃至４に示すように、容器１の下方に設置されている。磁界発生器３は、逆極性の第１磁極ＭＰ１及び第２磁極ＭＰ２を含んでいる。第１磁極ＭＰ１及び第２磁極ＭＰ２は、容器１の下方で、鉛直方向Ｚに対して垂直な第１方向Ｘに互いから離間して配列している。
【００２４】
磁界発生器３は、マグネットユニットを含んでいる。マグネットユニットは、図２に示す例では、両端を斜めに折り曲げた金属板３１と、一対の永久磁石３２ａ及び３２ｂとを含んでいる。金属板３１は、例えば、常磁性体である。永久磁石３２ａは、そのＳ極が金属板３１の斜めに折り曲げた端の一方と接するように金属板３１に支持されている。永久磁石３２ｂは、そのＮ極が金属板３１の斜めに折り曲げた端の他方と接するように金属板３１に支持されている。永久磁石３２ａのＮ極及び永久磁石３２ｂのＳ極は、それぞれ、第１磁極ＭＰ１及び第２磁極ＭＰ２である。
【００２５】
ここでは、金属板３１の両端をハ字型に折り曲げているが、金属板３１の両端は、直角に折り曲げてもよく、折り曲げなくてもよい。また、磁界発生器３は、マグネットユニットとして、電磁石などの一時磁石を含んでいてもよい。
【００２６】
磁界発生器３は、マグネットユニットを上下動させる駆動機構を更に含んでいる。なお、図１における白抜きの矢印は、マグネットユニットの移動方向を表している。マグネットユニットが電磁石である場合、この駆動機構は省略することができる。
【００２７】
磁界発生器３は、図１に示すコントローラ２８と接続されている。磁界発生器３が永久磁石を含んでいる場合、コントローラ２８は、駆動機構の動作を制御する。磁界発生器３が電磁石を含んでいる場合、コントローラ２８は、電磁石に供給する電流の大きさを制御する。このようなコントローラ２８による制御のもと、磁界発生器３は、容器１内の空間のうち磁界発生器３の近傍の領域における磁界の強さを変化させる。具体的には、この洗浄装置では、磁性体を含んだ粒子を親水性溶媒と疎水性溶媒との混合液で洗浄している間は、先の領域における磁界をゼロにするか又は弱めて、粒子を混合液中に分散させる。そして、容器１から親水性溶媒又は疎水性溶媒を排出する際には、先の領域に磁界を発生させるか又は先の領域における磁界を強めて、粒子を先の領域に集める。
【００２８】
第１磁極ＭＰ１及び第２磁極ＭＰ２の各々は、図２及び３に示すように、鉛直方向Ｚ及び第１方向Ｘに対して垂直な第２方向Ｙの寸法が、容器１内の空間の第２方向Ｙの寸法と比較してより小さい。好ましくは、第１磁極ＭＰ１及び第２磁極ＭＰ２の各々は、第２方向Ｙの寸法が、容器１内の空間の第２方向Ｙの寸法の８割以下である。なお、底部１ｂの形状及び凝集体の量に依存するが、好ましくは、第１磁極ＭＰ１及び第２磁極ＭＰ２の各々は、第２方向Ｙの寸法が、容器１内の空間の第２方向Ｙの寸法の３割以上である。
【００２９】
図２に示すように、第１磁極ＭＰ１及び第２磁極ＭＰ２間の領域の中心を通り且つ鉛直方向Ｚに平行な直線Ｌ１と第１排出口１７の中心とを結ぶ最短の線分ＬＳ１が第１方向Ｘに対して成す角度は６０°乃至９０°の範囲内にある。そして、直線Ｌ１と第２排出口１８の中心とを結ぶ最短の線分ＬＳ２が第１方向Ｘに対して成す角度は６０°乃至９０°の範囲内にある。好ましくは、線分ＬＳ１及び線分ＬＳ２が第１方向Ｘに対して成す角度は、それぞれ、９０°である。
【００３０】
上記の構成を採用すると、容器１から親水性溶媒又は疎水性溶媒を排出する際に、強い磁界が排出口１７及び１８の近傍にまで広がるのを防止できる。従って、親水性溶媒又は疎水性溶媒を容器１から排出する際に、容器１から流出する凝集体の量を最小化することができる。
【００３１】
容器１には、図１に示すように、センサ２９が設けられている。センサ２９は、コントローラ２８と接続されている。センサ２９は、容器１内の液面の高さを検出し、検出信号をコントローラ２８に出力する。なお、図１には、センサを１つのみ描いているが、容器１にはセンサを複数設けてもよい。或いは、センサ２９は省略してもよい。
【００３２】
容器１には、第１供給装置及び第２供給装置が接続されている。
【００３３】
第１供給装置は、図１に示すタンク４と第１流路とを含んでいる。タンク４は、親水性溶媒に凝集体を分散させてなる分散液を収容している。第１流路は、タンク４を容器１に接続している。
【００３４】
第１流路は、ポンプ２３とバルブ１２と第１供給ライン７とを含んでいる。ポンプ２３及びバルブ１２には、コントローラ２８が接続されている。ポンプ２３及びバルブ１２は、コントローラ２８による制御のもと、タンク４内の分散液を、第１供給ライン７を介して容器１へと供給する。この供給は、例えば、センサ２９によって検出された液面の高さが第１設定値に達した時点で終了する。ここで、第１設定値は、第１排出口１７の下端よりも高い液面の高さに相当している。
【００３５】
なお、第１供給装置は、親水性溶媒のみ容器１へ供給するための構造を更に含んでいてもよい。
【００３６】
第２供給装置は、タンク５と第２流路とを含んでいる。タンク５は、疎水性溶媒を収容している。第２流路は、タンク５を容器１に接続している。
【００３７】
第２流路は、ポンプ２４とバルブ１３と第２供給ライン８とを含んでいる。ポンプ２４及びバルブ１３には、コントローラ２８が接続されている。ポンプ２４及びバルブ１３は、コントローラ２８による制御のもと、タンク５内の疎水性溶媒を、第２供給ライン８を介して容器１へと供給する。この供給は、例えば、センサ２９によって検出された液面の高さが第２設定値に達した時点で終了する。ここで、第２設定値は、第２排出口１８の下端よりも高い液面の高さに相当している。
【００３８】
容器１には、更に、第１排出装置及び第２排出装置が接続されている。
【００３９】
第１排出装置は、第３流路を含んでいる。第３流路は、一端が容器１の第１排出口１７に接続されている。
【００４０】
第３流路は、ポンプ２７とバルブ１６と第１排出ライン１１とを含んでいる。ポンプ２７及びバルブ１６には、コントローラ２８が接続されている。ポンプ２７及びバルブ１６は、コントローラ２８による制御のもと、主に親水性溶媒を、タンク１から第１排出ライン１１を介して容器１の外部へと排出させる。この排出は、例えば、センサ２９によって検出された液面の高さが第３設定値に達した時点で終了する。ここで、第３設定値は、第１排出口１７の下端と等しい液面の高さに相当しているか、又は、第１設定値よりも低い高さであって、第１排出口１７の下端より高く且つ第２排出口１８の下端よりも低い液面の高さに相当している。なお、ポンプ２７は省略することができる。
【００４１】
第２排出装置は、第４流路を含んでいる。第４流路は、一端が容器１の第２排出口１８に接続されている。
【００４２】
第４流路は、ポンプ２６とバルブ１５と第２排出ライン１０とを含んでいる。ポンプ２６及びバルブ１５は、コントローラ２８による制御のもと、主に疎水性溶媒を、タンク１から第２排出ライン１０を介して容器１の外部へと排出させる。この排出は、例えば、センサ２９によって検出された液面の高さが第４設定値に達した時点で終了する。ここで、第４設定値は、第２排出口１８の下端と等しい液面の高さに相当しているか、又は、第２設定値よりも低い高さであって、第２排出口１８の下端より高い液面の高さに相当している。なお、ポンプ２６は省略することができる。
【００４３】
ここでは、供給及び排出動作の制御にセンサ２９の出力を利用する構成について説明したが、そのような制御は、センサ２９の出力を利用せずに行うことができる。例えば、それら動作を開始してから終了するまでの時間をコントローラ２８に予め記憶させておき、動作開始からの経過時間が予め記憶している時間に達した時点で、その動作を停止してもよい。
【００４４】
容器１には、第４流路を介して疎水性溶媒再生装置６が接続されている。疎水性溶媒再生装置６は、容器１から第４流路を介して供給される流体を、疎水性溶媒と不純物とに分離する。
【００４５】
疎水性溶媒再生装置６は、第５流路を介してタンク５に接続されている。第５流路は、ポンプ２５とバルブ１４とライン９とを含んでいる。ポンプ２５及びバルブ１４は、コントローラ２８による制御のもと、疎水性溶媒を、疎水性溶媒再生装置６からライン９を介してタンク５へと供給する。疎水性溶媒再生装置６及び第５流路は、省略することができる。
【００４６】
この洗浄装置を使用した凝集体の洗浄は、例えば、以下の手順で行われる。
【００４７】
まず、コントローラ２８による制御のもと、第１供給装置を作動させて、容器１内に凝集体と親水性溶媒とを供給する。この供給は、容器１内における液面が、第１排出口１７の下端よりも上方に位置するように、例えば、第１排出口１７の上端よりも上方に位置するように行う。
【００４８】
凝集体は、例えば、廃水の浄化に用いられたものであって、表面の多孔質ポリマーは、油分などの不純物を吸着している。親水性溶媒は、例えば、水、水に可溶な１つ以上の溶媒、又は、水と水に可溶な１つ以上の溶媒との混合物である。水に可溶な溶媒は、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、アセトン、又はテトラヒドロフランである。好ましくは、親水性溶媒は水である。
【００４９】
続いて、コントローラ２８により磁界発生器３を作動させて、容器１内の空間のうち磁界発生器３の近傍の領域に磁界を発生させるか又はこの領域における磁界を強める。これにより、先の領域に凝集体を集めるとともに、集めた凝集体の移動を制限する。
【００５０】
その後、コントローラ２８による制御のもと、第１排出装置を作動させて、親水性溶媒の一部を、第１排出口１７を介して容器１から排出し、親水性溶媒の液面を第１排出口１７の下端の高さに位置させる。上記の通り、磁界によって凝集体の移動が制限されているのに加え、第１排出口１７の近傍に凝集体は殆ど存在していない。従って、凝集体の殆どは、容器１内に残留する。
【００５１】
このように親水性溶媒の液面の高さを調節した後、コントローラ２８により磁界発生器３の動作を制御して、先の領域における磁界を弱める。
【００５２】
その後、磁界を弱めたまま、コントローラ２８による制御のもと、第２供給装置を作動させて、容器１に疎水性溶媒を供給する。この供給は、親水性溶媒と疎水性溶媒との混合液の液面が、第２排出口１８の下端よりも上方に位置するように、例えば、第２排出口１８の上端よりも上方に位置するように行う。疎水性溶媒は、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、トルエン、キシレン、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、又は灯油である。好ましくは、疎水性溶媒は、洗浄能力に優れたヘキサンである。
【００５３】
容器１内に存在する親水性溶媒と疎水性溶媒との体積比は、好ましくは、親水性溶媒：疎水性溶媒＝１：９乃至９：１であり、且つ、より少ない方の溶媒の体積が、凝集体の体積の少なくとも２分の１である。この条件を満たす場合、親水性の不純物及び疎水性の不純物をそれぞれ親水性溶媒と疎水性溶媒とに十分に溶解させることができ、洗浄効率が向上する。
【００５４】
続いて、攪拌装置２を作動させて、容器１内の混合液を攪拌する。攪拌時間は、例えば、１０分乃至１時間である。
【００５５】
その後、攪拌装置２を停止させるとともに、コントローラ２８により、磁力発生器３の動作を制御して、先の領域における磁界を強める。これにより、混合液を、主に親水性溶媒からなる第１相と、主に疎水性溶媒からなる第２相とに分離するとともに、容器１内の空間のうち磁界発生器３の近傍の領域に凝集体を集め、集めた凝集体の移動を制限する。なお、これら動作により、凝集体の多くは先の領域に集まるが、一部の凝集体は第１相と第２相との界面に集まる。
【００５６】
攪拌装置２の停止は、例えば、磁力発生器３が磁界を強める動作と同時に行う。攪拌装置２の停止は、磁力発生器３が磁界を強める動作に先立って行ってもよく、磁力発生器３が磁界を強める動作の後に行ってもよい。
【００５７】
次に、磁界を強めたまま、コントローラ２８による制御のもと、第２排出装置を作動させて、疎水性溶媒の一部を、第２排出口１８を介して容器１から排出する。この排出は、例えば、混合液の液面の高さが第２排出口１８の下端の高さと等しくなるように行う。
【００５８】
このとき、第１相と第２相との界面は第２排出口１８の下端よりも下方に位置するため、この界面に存在する凝集体の殆どは第２排出口１８から流出することはない。また、磁界によって凝集体の移動が制限されているのに加え、第２排出口１８の近傍に凝集体は殆ど存在していない。従って、上記の領域に集められた凝集体も、殆ど第２排出口１８から流出することなしに、容器１内に残留する。
【００５９】
その後、必要に応じて、疎水性溶媒の供給から排出までの一連の工程を、更に例えば１〜５回行う。以上のようにして、洗浄を終了する。
【００６０】
最後に、凝集体中に含まれる水以外の溶媒を除去する。例えば、容器１内に湯を加えるか、又は蒸気を送り込み、溶媒を揮発させて除去する。また、例えば、磁石などを用いて、凝集体を容器１から別の容器に移動し、温風を凝集体に吹き付け、溶媒を揮発させて除去してもよい。このようにして再生された凝集体は、例えば、廃水の浄化において再使用することができる。
【００６１】
なお、第２排出口１８から排出した流体は、疎水性溶媒再生装置６へと導き、例えば、蒸留によって疎水性溶媒と不純物とに分離する。そして、分離した疎水性溶媒は、タンク５へと導いて、上記の洗浄に再利用する。
【００６２】
以下、より具体的な例を、前述した洗浄装置を参照して説明する。
【００６３】
（実施例１）
ポリメチルメタクリレート１３８０重量部を、２４０００重量部のアセトンに溶解させ、さらに、平均粒子径２μｍのマグネタイト粒子１５０００重量部を分散させて溶液を得た。次に、この溶液をスプレードライヤーにより噴霧乾燥し、平均粒子径４５μｍの球状の凝集体を得た。続いて、この凝集体５ｋｇに、水２０Ｌを添加して混合しながら、ギアオイル３．５ｋｇを徐々に加え、１０分間混合した。このとき、水中のギアオイルの全量が凝集体に吸着されたことを確認した。この凝集体を被洗浄物として以下の洗浄試験において使用した。
【００６４】
水と凝集体とを容器１に入れ、凝集体を磁界発生器３で固定した後、第１排出口１７を介して容器１から水を排出し、水の液面の高さを、第２排出口１８の下端よりも下になるように調整した。このとき、容器１内に残った水は約４Ｌであった。続いて、容器１内に、タンク１６からヘキサン１５Ｌを供給し、攪拌装置２により２０分間撹拌した。混合後、磁界発生器３により凝集体を固定し、第２排出装置によってヘキサンを排出した。この時、凝集体は容器１からほとんど流出しなかった。その後、第２供給装置によりへキサン１５Ｌを添加して２０分間撹拌し、第２排出装置によりヘキサンの一部を排出する操作を３回繰り返し、凝集体の洗浄を完了した。凝集体に含まれる油分は、初期投入量の９７％が除去されていた。
【００６５】
容器１からの凝集体の流出量は、初期投入量５ｋｇの０．１６％に相当する８ｇであった。
【００６６】
なお、容器１から排出された油を含んだヘキサンは、疎水性溶媒再生装置６へと導かれ、ヘキサンと油とに分離された。分離されたヘキサンは、タンク５に収容され、第２供給装置から、再び、容器１に供給された。
【００６７】
（比較例１）
容器１の代わりに、親水性溶媒排出口１７及び疎水性溶媒排出口１８が、下端の位置が同じ高さになるように設けられた容器を使用したこと以外は、実施例１と同様の試験を行った。
【００６８】
凝集体の流出量は、初期投入量の１０％に相当する５００ｇであった。
【００６９】
（実施例２）
ヘキサンの代わりにデカンを疎水性溶媒として使用したこと以外は実施例１と同様の試験を行った。
【００７０】
凝集体の流出量は、初期投入量５ｋｇの０．１６％に相当する１０ｇであった。
【００７１】
また、凝集体に吸着された油分は、初期投入量の９７％が除去されていた。
【００７２】
（実施例３）
ｎ−オクチルトリエトキシシラン１０００重量部を３００００重量部の水と１００重量部の酢酸とに溶解させ、更に、平均粒子径２μｍのマグネタイト粒子３０００重量部を分散させて溶液を得た。この溶液をスプレードライヤーにより噴霧し、平均粒子径３５μｍの球状の凝集体を得た。
【００７３】
この凝集体を使用したこと以外は実施例１と同様の試験を行った。
【００７４】
凝集体の流出量は、初期投入量の０．１％以下に相当する４ｇであった。
【００７５】
（比較例２）
容器１の代わりに、親水性溶媒排出口１７及び疎水性溶媒排出口１８が、下端の位置が同じ高さになるように設けられた容器を使用したこと、実施例３で得られた凝集体を使用したこと以外は、実施例１と同様の試験を行った。
【００７６】
凝集体の流出量は、初期投入量の４％に相当する約２００ｇであった。
【００７７】
上記実施例及び比較例から、実施形態に係る洗浄装置を用いることにより、磁性体の種類に関わらず、凝集体の流出が低減され、凝集体を高い収率で回収することができたことを確認した。
【００７８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７９】
１…容器、２…攪拌装置、３…磁界発生器、４…タンク、５…タンク、６…疎水性溶媒再生装置、７…第１供給ライン、８…第２供給ライン、９…ライン、１０…第２排出ライン、１１…第１排出ライン、１２…バルブ、１３…バルブ、１４…バルブ、１５…バルブ、１６…バルブ、１７…第１排出口、１８…第２排出口、２１…回転軸、２２…攪拌羽根、２３…ポンプ、２４…ポンプ、２５…ポンプ、２６…ポンプ、２７…ポンプ、２８…コントローラ、２９…センサ、３１…金属板、３２…永久磁石、ＭＰ１…第１磁極、ＭＰ２…第２磁極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体を含んだ粒子を親水性溶媒と疎水性溶媒との混合液で洗浄する洗浄装置であって、
前記粒子と前記親水性溶媒と前記疎水性溶媒とが供給され、前記親水性溶媒を排出する第１排出口と、前記疎水性溶媒を排出する第２排出口とが設けられ、前記第１排出口は前記第２排出口と比較して下端の位置がより低い容器と、
逆極性の第１及び第２磁極を含み、前記第１及び第２磁極は、前記容器の下方で、鉛直方向に対して垂直な第１方向に互いから離間して配列し、前記第１及び第２磁極の各々は、前記鉛直方向及び前記第１方向に対して垂直な第２方向の寸法が、前記容器内の空間の前記第２方向の寸法と比較してより小さく、前記第１及び第２磁極間の領域の中心を通り且つ前記鉛直方向に平行な直線と前記第１排出口の中心とを結ぶ最短の線分が前記第１方向に対して成す角度は６０°乃至９０°の範囲内にあり、前記直線と前記第２排出口の中心と結ぶ最短の線分が前記第１方向に対して成す角度は６０°乃至９０°の範囲内にある磁界発生器と
を具備した洗浄装置。
【請求項２】
前記容器の内面は、前記第１及び第２磁極間の領域に対応した位置で下方に向けて先細りした底面を含んでいる請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項３】
前記磁界発生器は、前記第１及び第２磁極が前記容器内に発生させる磁界の強度を変化させることが可能である請求項１又は２に記載の洗浄装置。
【請求項４】
前記容器に前記粒子と前記親水性溶媒とを供給する第１供給装置と、
前記容器に前記疎水性溶媒を供給する第２供給装置と、
前記第１排出口に接続され、前記容器から前記親水性溶媒の一部を除去する第１排出装置と、
前記第２排出口に接続され、前記容器から前記疎水性溶媒の一部を除去する第２排出装置と、
前記磁界発生器、前記第１及び第２供給装置、並びに前記第１及び第２排出装置の動作を制御するコントローラと
を更に具備した請求項３に記載の洗浄装置。
【請求項５】
前記コントローラは、
前記第１供給装置を動作させて、前記親水性溶媒の液面を前記第１排出口の下端よりも上方に位置させる第１ステップと、
前記磁界が強まるように前記磁界発生器の動作を制御する第２ステップと、
前記磁界を強めたまま、前記第１排出装置を動作させて、前記親水性溶媒の液面を前記第１排出口の下端の高さに位置させる第３ステップと、
前記磁界が弱まるように前記磁界発生器の動作を制御する第４ステップと、
前記磁界を弱めたまま、前記第２供給装置を動作させて、前記混合液の液面を前記第２排出口の下端よりも上方に位置させる第５ステップと、
前記磁界が強まるように前記磁界発生器の動作を制御する第６ステップと、
前記磁界を強めたまま、前記第２排出装置を動作させて、前記混合液の液面を前記第２排出口の下端の高さに位置させる第７ステップと
がこの順に行われるように前記磁界発生器、前記第１及び第２供給装置、並びに前記第１及び第２排出装置の動作を制御する請求項４に記載の洗浄装置。
【請求項１】
磁性体を含んだ粒子を親水性溶媒と疎水性溶媒との混合液で洗浄する洗浄装置であって、
前記粒子と前記親水性溶媒と前記疎水性溶媒とが供給され、前記親水性溶媒を排出する第１排出口と、前記疎水性溶媒を排出する第２排出口とが設けられ、前記第１排出口は前記第２排出口と比較して下端の位置がより低い容器と、
逆極性の第１及び第２磁極を含み、前記第１及び第２磁極は、前記容器の下方で、鉛直方向に対して垂直な第１方向に互いから離間して配列し、前記第１及び第２磁極の各々は、前記鉛直方向及び前記第１方向に対して垂直な第２方向の寸法が、前記容器内の空間の前記第２方向の寸法と比較してより小さく、前記第１及び第２磁極間の領域の中心を通り且つ前記鉛直方向に平行な直線と前記第１排出口の中心とを結ぶ最短の線分が前記第１方向に対して成す角度は６０°乃至９０°の範囲内にあり、前記直線と前記第２排出口の中心と結ぶ最短の線分が前記第１方向に対して成す角度は６０°乃至９０°の範囲内にある磁界発生器と
を具備した洗浄装置。
【請求項２】
前記容器の内面は、前記第１及び第２磁極間の領域に対応した位置で下方に向けて先細りした底面を含んでいる請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項３】
前記磁界発生器は、前記第１及び第２磁極が前記容器内に発生させる磁界の強度を変化させることが可能である請求項１又は２に記載の洗浄装置。
【請求項４】
前記容器に前記粒子と前記親水性溶媒とを供給する第１供給装置と、
前記容器に前記疎水性溶媒を供給する第２供給装置と、
前記第１排出口に接続され、前記容器から前記親水性溶媒の一部を除去する第１排出装置と、
前記第２排出口に接続され、前記容器から前記疎水性溶媒の一部を除去する第２排出装置と、
前記磁界発生器、前記第１及び第２供給装置、並びに前記第１及び第２排出装置の動作を制御するコントローラと
を更に具備した請求項３に記載の洗浄装置。
【請求項５】
前記コントローラは、
前記第１供給装置を動作させて、前記親水性溶媒の液面を前記第１排出口の下端よりも上方に位置させる第１ステップと、
前記磁界が強まるように前記磁界発生器の動作を制御する第２ステップと、
前記磁界を強めたまま、前記第１排出装置を動作させて、前記親水性溶媒の液面を前記第１排出口の下端の高さに位置させる第３ステップと、
前記磁界が弱まるように前記磁界発生器の動作を制御する第４ステップと、
前記磁界を弱めたまま、前記第２供給装置を動作させて、前記混合液の液面を前記第２排出口の下端よりも上方に位置させる第５ステップと、
前記磁界が強まるように前記磁界発生器の動作を制御する第６ステップと、
前記磁界を強めたまま、前記第２排出装置を動作させて、前記混合液の液面を前記第２排出口の下端の高さに位置させる第７ステップと
がこの順に行われるように前記磁界発生器、前記第１及び第２供給装置、並びに前記第１及び第２排出装置の動作を制御する請求項４に記載の洗浄装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−６３３９４（Ｐ２０１３−６３３９４Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０３７２０（Ｐ２０１１−２０３７２０）
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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