JPH07112102A - 気液分離装置 - Google Patents
気液分離装置Info
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- JPH07112102A JPH07112102A JP28204793A JP28204793A JPH07112102A JP H07112102 A JPH07112102 A JP H07112102A JP 28204793 A JP28204793 A JP 28204793A JP 28204793 A JP28204793 A JP 28204793A JP H07112102 A JPH07112102 A JP H07112102A
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- liquid
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 溶質の沸点に左右されることなく気液分離を
行うことができ、気液分離精度の高い気液分離を可能と
し、また高いエネルギーコストが不要で、騒音、振動が
発生せず、省スペース性に優れる気液分離装置を提供す
ること。 【構成】 各多孔質管体12の管壁には、管体全域に亘
って複数の気孔17が形成されると共に、その内壁12
aには、全域に亘って二酸化マンガンが担持された層1
8が形成されており、多孔質管体12内部には、直径1
mm程度に粉砕され顆粒状となった二酸化マンガン担持
体19が内部空間の50%程度を占めるように充填され
ている。
行うことができ、気液分離精度の高い気液分離を可能と
し、また高いエネルギーコストが不要で、騒音、振動が
発生せず、省スペース性に優れる気液分離装置を提供す
ること。 【構成】 各多孔質管体12の管壁には、管体全域に亘
って複数の気孔17が形成されると共に、その内壁12
aには、全域に亘って二酸化マンガンが担持された層1
8が形成されており、多孔質管体12内部には、直径1
mm程度に粉砕され顆粒状となった二酸化マンガン担持
体19が内部空間の50%程度を占めるように充填され
ている。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、被処理液又はその溶質
から化学的反応により気体を発生させ、その気体を除去
した後の液体を回収する気液分離装置に関するものであ
る。
から化学的反応により気体を発生させ、その気体を除去
した後の液体を回収する気液分離装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来より、被処理液に含まれる溶存物質
を物理的あるいは化学的に分離除去する装置が数多く提
案されている。例えば、物理的に被処理液から溶存物質
を分離除去する装置としては、水道水中に含有される塩
素やその他の不純物を取り除くために活性炭、中空糸等
を用いた濾過、分離装置が良く知られている。このよう
な濾過、分離装置は、塩素が水溶液中に溶解した状態で
濾過、分離するところに特徴があり、被処理液を濾過、
分離装置に送り込めば、処理液としての水が得られるも
のである。
を物理的あるいは化学的に分離除去する装置が数多く提
案されている。例えば、物理的に被処理液から溶存物質
を分離除去する装置としては、水道水中に含有される塩
素やその他の不純物を取り除くために活性炭、中空糸等
を用いた濾過、分離装置が良く知られている。このよう
な濾過、分離装置は、塩素が水溶液中に溶解した状態で
濾過、分離するところに特徴があり、被処理液を濾過、
分離装置に送り込めば、処理液としての水が得られるも
のである。
【0003】しかし、この種の濾過、分離装置において
は定期的に活性炭、中空綿糸を取り替える必要があり、
長期的にはコストがかさむ問題点があった。また被濾
過、被分離成分を取り出して利用することができないと
いう問題点があった。そこで、濾材を用いることなく、
被処理液から気体成分を発生させることによって被処理
液を特定気体成分と残存溶液成分とに分離する気液分離
装置が数多く提案されている。
は定期的に活性炭、中空綿糸を取り替える必要があり、
長期的にはコストがかさむ問題点があった。また被濾
過、被分離成分を取り出して利用することができないと
いう問題点があった。そこで、濾材を用いることなく、
被処理液から気体成分を発生させることによって被処理
液を特定気体成分と残存溶液成分とに分離する気液分離
装置が数多く提案されている。
【0004】例えば、被処理液から気体成分を発生させ
る第1の手段として、被処理液の入った容器を真空ポン
プにより減圧し気体成分の有する飽和蒸気圧よりも低い
圧力条件下に置くことにより、被処理液中の気体成分が
蒸発され易い状態を実現して気体成分と液体成分を分離
する気液分離装置が知られている。また第2の手段とし
て、被処理液を半透膜を介して溶媒と接触させることに
より、被処理液中の溶質(気体成分)を溶媒中に拡散溶
解させて被処理液中の溶質(気体成分)を取り除いて溶
媒のみを残存させるようにした気液分離装置が知られて
いる。
る第1の手段として、被処理液の入った容器を真空ポン
プにより減圧し気体成分の有する飽和蒸気圧よりも低い
圧力条件下に置くことにより、被処理液中の気体成分が
蒸発され易い状態を実現して気体成分と液体成分を分離
する気液分離装置が知られている。また第2の手段とし
て、被処理液を半透膜を介して溶媒と接触させることに
より、被処理液中の溶質(気体成分)を溶媒中に拡散溶
解させて被処理液中の溶質(気体成分)を取り除いて溶
媒のみを残存させるようにした気液分離装置が知られて
いる。
【0005】更に第3の手段として、被処理液を加熱す
ることにより被処理液中に含まれる溶質(気体成分)の
溶解度を低下させて、気体成分を気化分離させてる気液
分離装置が知られている。また第4の手段として、被処
理液中の溶質(気体成分)の沸点と溶媒(液体成分)の
沸点の相違を利用して、被処理液を蒸留することにより
揮発分離して溶媒と溶質とに気化分離する気液分離装置
が知られている。
ることにより被処理液中に含まれる溶質(気体成分)の
溶解度を低下させて、気体成分を気化分離させてる気液
分離装置が知られている。また第4の手段として、被処
理液中の溶質(気体成分)の沸点と溶媒(液体成分)の
沸点の相違を利用して、被処理液を蒸留することにより
揮発分離して溶媒と溶質とに気化分離する気液分離装置
が知られている。
【0006】また第5の手段として、被処理液を大気開
放下にある触媒槽に満たし撹拌して気液分離を促進させ
た後、静置して下方から溶媒のみを取り出すような気液
分離装置が知られている。
放下にある触媒槽に満たし撹拌して気液分離を促進させ
た後、静置して下方から溶媒のみを取り出すような気液
分離装置が知られている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
気液分離装置においては、以下の問題が存在した。すな
わち、被処理液を減圧下に置くことにより気液を分離す
る気液分離装置は、沸点が高い溶質を含有する被処理液
に対して用いても常温下においては、溶質(気体成分)
の蒸発を促進することができず、沸点の低い溶質を含有
する被処理液に対する使用に限定されるという問題があ
った。また、真空ポンプ等を装置の一部として具備する
必要があることから装置が大型化すると共に、被処理液
中の溶質が腐食性気体の場合には、真空ポンプ等が腐食
され気液分離装置の製品寿命を著しく縮める虞があり、
更に真空ポンプ等の稼動に伴い騒音、振動が発生すると
いう問題があった。
気液分離装置においては、以下の問題が存在した。すな
わち、被処理液を減圧下に置くことにより気液を分離す
る気液分離装置は、沸点が高い溶質を含有する被処理液
に対して用いても常温下においては、溶質(気体成分)
の蒸発を促進することができず、沸点の低い溶質を含有
する被処理液に対する使用に限定されるという問題があ
った。また、真空ポンプ等を装置の一部として具備する
必要があることから装置が大型化すると共に、被処理液
中の溶質が腐食性気体の場合には、真空ポンプ等が腐食
され気液分離装置の製品寿命を著しく縮める虞があり、
更に真空ポンプ等の稼動に伴い騒音、振動が発生すると
いう問題があった。
【0008】また、半透膜等の膜を用いて被処理液中の
溶質を取り除く気液分離装置においては、気液分離処理
時間は溶媒中における溶質の拡散時間(拡散速度)に依
存するので、気液分離を完了するまでには長い時間が必
要であるという問題があった。この問題は、通常溶質の
溶媒中への拡散速度が遅いことに起因するものである
が、拡散速度は溶媒と溶質の相互関係から生じる物性値
であることからこれを飛躍的に促進させることは困難で
あり、溶媒と溶質の接触面積を大きくする等して絶対的
な拡散量を増大させることが必要となり装置が大型化し
てしまうという問題があった。
溶質を取り除く気液分離装置においては、気液分離処理
時間は溶媒中における溶質の拡散時間(拡散速度)に依
存するので、気液分離を完了するまでには長い時間が必
要であるという問題があった。この問題は、通常溶質の
溶媒中への拡散速度が遅いことに起因するものである
が、拡散速度は溶媒と溶質の相互関係から生じる物性値
であることからこれを飛躍的に促進させることは困難で
あり、溶媒と溶質の接触面積を大きくする等して絶対的
な拡散量を増大させることが必要となり装置が大型化し
てしまうという問題があった。
【0009】更に、被処理液を単に加熱して気体成分と
液体成分とを分離させる気液分離装置においては、加熱
により被処理液中に現れる微細な気泡は液体成分との分
離回収が極めて困難なことから別に何らかの分離回収手
段を設けなければ分離精度が極めて悪いという問題があ
る。また、被処理液を蒸留によって溶質と溶液に分離す
る気液分離装置にあっては、被処理液中の所望の気体成
分を蒸発させるために加熱装置が必要となり、エネルギ
ーコストが極めて高くなると共に、蒸留塔等の蒸留装置
を配設しなければならず装置全体が著しく大型化され、
また設備費用がかさむという問題があった。
液体成分とを分離させる気液分離装置においては、加熱
により被処理液中に現れる微細な気泡は液体成分との分
離回収が極めて困難なことから別に何らかの分離回収手
段を設けなければ分離精度が極めて悪いという問題があ
る。また、被処理液を蒸留によって溶質と溶液に分離す
る気液分離装置にあっては、被処理液中の所望の気体成
分を蒸発させるために加熱装置が必要となり、エネルギ
ーコストが極めて高くなると共に、蒸留塔等の蒸留装置
を配設しなければならず装置全体が著しく大型化され、
また設備費用がかさむという問題があった。
【0010】また、触媒槽を用いた気液分離装置にあっ
ては、気液分離操作は被処理液中の気体成分が大気中に
放出されるのを待機するバッチ処理に留まることから連
続操作を行うことは困難であり、処理能力に劣るという
問題点がある。また、分解生成した微細な気泡は、溶液
からなかなか脱気せず触媒槽の下層から溶媒を取り出す
ようにしても、溶媒との分離が困難であり、気液分離精
度が悪いという問題があった。
ては、気液分離操作は被処理液中の気体成分が大気中に
放出されるのを待機するバッチ処理に留まることから連
続操作を行うことは困難であり、処理能力に劣るという
問題点がある。また、分解生成した微細な気泡は、溶液
からなかなか脱気せず触媒槽の下層から溶媒を取り出す
ようにしても、溶媒との分離が困難であり、気液分離精
度が悪いという問題があった。
【0011】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、溶質の沸点に左右されることなく気液
分離を行うことができ、気液分離精製能の高い気液分離
を可能とすることを目的とし、また高いエネルギーコス
トが不用で、騒音、振動が発生せず、省スペース性に優
れる気液分離装置を提供することを目的とする。
れたものであり、溶質の沸点に左右されることなく気液
分離を行うことができ、気液分離精製能の高い気液分離
を可能とすることを目的とし、また高いエネルギーコス
トが不用で、騒音、振動が発生せず、省スペース性に優
れる気液分離装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明に係る気液分離装置は、液体が透過可能な多
孔質壁で仕切られた空間に、該空間に給送される被処理
液と化学的に反応して気体を発生させる化学反応媒体を
設け、該化学反応媒体により発生した気体を除いた後の
分離液を前記多孔質壁を介して抽出分離するようにした
ことを発明の要旨するものである。このとき用いられる
前記化学反応媒体の例としては、触媒、酵素等が挙げら
れる。
に、本発明に係る気液分離装置は、液体が透過可能な多
孔質壁で仕切られた空間に、該空間に給送される被処理
液と化学的に反応して気体を発生させる化学反応媒体を
設け、該化学反応媒体により発生した気体を除いた後の
分離液を前記多孔質壁を介して抽出分離するようにした
ことを発明の要旨するものである。このとき用いられる
前記化学反応媒体の例としては、触媒、酵素等が挙げら
れる。
【0013】その場合に前記空間を仕切る多孔質壁が多
孔質管体により構成されこの多孔質管体内に化学反応媒
体が設けられ、この多孔質管体内を給送される被処理液
から化学反応媒体により発生した気体を除いた分離液
が、前記多孔質管体の多孔質壁を通して多孔質管体外へ
抽出されるように構成するか、あるいは、その多孔質壁
を有する多孔質管体の周囲に前記化学反応媒体が設けら
れ、多孔質管体の周囲を貫流してきた被処理液から化学
反応媒体により発生した気体を除いた分離液が、多孔質
管体の多孔質壁を通して多孔質管体内に抽出されるよう
に構成するとよい。そして、前記空間を仕切る多孔質壁
のバブルポイント圧力よりも低い圧力で前記空間が保持
されていることが望ましい。
孔質管体により構成されこの多孔質管体内に化学反応媒
体が設けられ、この多孔質管体内を給送される被処理液
から化学反応媒体により発生した気体を除いた分離液
が、前記多孔質管体の多孔質壁を通して多孔質管体外へ
抽出されるように構成するか、あるいは、その多孔質壁
を有する多孔質管体の周囲に前記化学反応媒体が設けら
れ、多孔質管体の周囲を貫流してきた被処理液から化学
反応媒体により発生した気体を除いた分離液が、多孔質
管体の多孔質壁を通して多孔質管体内に抽出されるよう
に構成するとよい。そして、前記空間を仕切る多孔質壁
のバブルポイント圧力よりも低い圧力で前記空間が保持
されていることが望ましい。
【0014】
【作用】上記構成を備える本発明に係る気液分離装置に
よれば、液体を透過可能な空隙を有する多孔質壁で仕切
られた空間に給送されてきた被処理液は、その空間に設
けられている化学反応媒体と接触し、その化学反応媒体
との化学的反応によって気体が発生する。
よれば、液体を透過可能な空隙を有する多孔質壁で仕切
られた空間に給送されてきた被処理液は、その空間に設
けられている化学反応媒体と接触し、その化学反応媒体
との化学的反応によって気体が発生する。
【0015】そして、発生した気体はこの多孔質壁で仕
切られた空間がバブルポイント圧力以下に加圧されてい
ることにより、その多孔質壁の空隙より壁外へ漏出する
ことはなく、被処理液から気体が除かれた分離液がその
多孔質壁の空隙から多孔質壁外へ抽出される。空間内に
残された気体は、別途分離回収される。また、多孔質管
体内に化学反応媒体を設けたものでは、その多孔質管体
内部に被処理液が給送されると、その被処理液が化学反
応媒体と接触して気体を発生する。そして、その発生し
た気体を除いた分離液が、多孔質管体の空隙を通して多
孔質管体の外部へ抽出される。
切られた空間がバブルポイント圧力以下に加圧されてい
ることにより、その多孔質壁の空隙より壁外へ漏出する
ことはなく、被処理液から気体が除かれた分離液がその
多孔質壁の空隙から多孔質壁外へ抽出される。空間内に
残された気体は、別途分離回収される。また、多孔質管
体内に化学反応媒体を設けたものでは、その多孔質管体
内部に被処理液が給送されると、その被処理液が化学反
応媒体と接触して気体を発生する。そして、その発生し
た気体を除いた分離液が、多孔質管体の空隙を通して多
孔質管体の外部へ抽出される。
【0016】一方、多孔質管体の周囲に化学反応媒体を
設けたものでは、その多孔質管体の周囲を被処理液が貫
流するようにすると、その被処理液より気体が発生し、
気体を除いた後の分離液が多孔質壁の空隙を通して多孔
質管体の内部に抽出され、その多孔質管体内を通って回
収されることとなる。
設けたものでは、その多孔質管体の周囲を被処理液が貫
流するようにすると、その被処理液より気体が発生し、
気体を除いた後の分離液が多孔質壁の空隙を通して多孔
質管体の内部に抽出され、その多孔質管体内を通って回
収されることとなる。
【0017】多孔質壁のバブルポイント圧力は、多孔質
壁を液体(例えば水)の中に浸漬し、多孔質壁の一方側
からガス圧をかけて気孔中の液体を押しだし、他方側か
ら気泡が出始めるときのガス圧から求めることができる
(バブルポイント法)。また、このバブルポイント圧力
Pは、多孔質壁の最大気孔径r、液体の表面張力γ、液
体と多孔質壁面との接触角θ、気孔の形状係数Kを用い
て、 P=K・4πγ・cosθ・1/r なる関係式を近似的に満たすことが知られており、この
式から処理圧力に応じた気孔径の範囲を推測することも
可能である。
壁を液体(例えば水)の中に浸漬し、多孔質壁の一方側
からガス圧をかけて気孔中の液体を押しだし、他方側か
ら気泡が出始めるときのガス圧から求めることができる
(バブルポイント法)。また、このバブルポイント圧力
Pは、多孔質壁の最大気孔径r、液体の表面張力γ、液
体と多孔質壁面との接触角θ、気孔の形状係数Kを用い
て、 P=K・4πγ・cosθ・1/r なる関係式を近似的に満たすことが知られており、この
式から処理圧力に応じた気孔径の範囲を推測することも
可能である。
【0018】たとえば、使用圧力を2kg/cm2 と設
定すると用いる多孔質壁のバブルポイント圧力Pは、少
なくとも2kg/cm2 より高い値のものでなければな
らない。ここで、多孔質壁がアルミナセラミック多孔
体、被処理液が水である場合、水の表面張力を73dy
ne/cm、水とアルミナセラミックとの接触角を1
0、アルミナセラミック多孔体の気孔の形状係数を0.
2とすると、前記関係式より最大気孔径rは、0.9μ
m以下と算出される。一般に気孔径の分布には幅がある
のでそれを考慮した気孔径を持つ多孔体を選択して用い
るようにすると良い。
定すると用いる多孔質壁のバブルポイント圧力Pは、少
なくとも2kg/cm2 より高い値のものでなければな
らない。ここで、多孔質壁がアルミナセラミック多孔
体、被処理液が水である場合、水の表面張力を73dy
ne/cm、水とアルミナセラミックとの接触角を1
0、アルミナセラミック多孔体の気孔の形状係数を0.
2とすると、前記関係式より最大気孔径rは、0.9μ
m以下と算出される。一般に気孔径の分布には幅がある
のでそれを考慮した気孔径を持つ多孔体を選択して用い
るようにすると良い。
【0019】
【実施例】以下、本発明を具体化した気液分離装置の実
施例を図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明
に係る気液分離装置の全体概略構成を示す説明図であ
り、図2は、その気液分離装置における触媒または酵素
が内包された多孔質管体の断面を模式的に示す図であ
る。
施例を図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明
に係る気液分離装置の全体概略構成を示す説明図であ
り、図2は、その気液分離装置における触媒または酵素
が内包された多孔質管体の断面を模式的に示す図であ
る。
【0020】本発明に係る気液分離装置Dは、被処理液
を貯蔵する被処理液貯蔵タンクTと、被処理液を気体成
分と液体成分とに分離する気液分離部Sとからなり、本
実施例においては、被処理液貯蔵タンクTに1%過酸化
水素水(H2O2溶液)が被処理液として貯蔵されてい
る。その被処理液貯蔵タンクTには、被処理液貯蔵タン
クTと気液分離部Sとを接続する被処理液供給管10
と、被処理液貯蔵タンクTから被処理液を気液分離部S
に強制的にある一定の圧力で供給するためのポンプ11
が設置されている。
を貯蔵する被処理液貯蔵タンクTと、被処理液を気体成
分と液体成分とに分離する気液分離部Sとからなり、本
実施例においては、被処理液貯蔵タンクTに1%過酸化
水素水(H2O2溶液)が被処理液として貯蔵されてい
る。その被処理液貯蔵タンクTには、被処理液貯蔵タン
クTと気液分離部Sとを接続する被処理液供給管10
と、被処理液貯蔵タンクTから被処理液を気液分離部S
に強制的にある一定の圧力で供給するためのポンプ11
が設置されている。
【0021】気液分離部Sは、液体回収ケーシング20
に複数本(この実施例では4本)の多孔質管体12(1
2a、12b、12c、12d)が平行に貫挿され、各
多孔質管体12が1本の連続した流路を形成するように
ジョイント管Jを介して接続されている。そして、始端
側多孔質管体12aは、前述のように貯蔵タンクTに被
処理液供給管10を介して接続されており、この被処理
液供給管10には前述のポンプ11のほか開閉バルブV
が設けられている。
に複数本(この実施例では4本)の多孔質管体12(1
2a、12b、12c、12d)が平行に貫挿され、各
多孔質管体12が1本の連続した流路を形成するように
ジョイント管Jを介して接続されている。そして、始端
側多孔質管体12aは、前述のように貯蔵タンクTに被
処理液供給管10を介して接続されており、この被処理
液供給管10には前述のポンプ11のほか開閉バルブV
が設けられている。
【0022】一方、終端側多孔質管体12dには、この
気液分離部Sで気化分離された気体を排出するための出
口部14が形成されており、出口部14の先端には処理
ガス配管16が接続され、この処理ガス配管16には、
多孔質管体12内部の圧力を調整する調圧バルブ15が
設けられている。
気液分離部Sで気化分離された気体を排出するための出
口部14が形成されており、出口部14の先端には処理
ガス配管16が接続され、この処理ガス配管16には、
多孔質管体12内部の圧力を調整する調圧バルブ15が
設けられている。
【0023】また、前記液体回収ケーシング20の底部
には、各多孔質管体12の外部管壁から抽出される溶媒
(水)を受けるための受皿部20aが形成されており、
受皿部20aには集められた水を処理液として排出する
ための排出口22が設けられ、その排出口22には処理
液を他の装置へ送り出すための排出配管23が接続され
ている。
には、各多孔質管体12の外部管壁から抽出される溶媒
(水)を受けるための受皿部20aが形成されており、
受皿部20aには集められた水を処理液として排出する
ための排出口22が設けられ、その排出口22には処理
液を他の装置へ送り出すための排出配管23が接続され
ている。
【0024】ここで、図2を参考にして多孔質管体12
の構成を詳細に説明する。気液分離部Sを構成する各多
孔質管体12は、外径7mm、内径5mmの中空管体の
管壁全域に亘って複数の気孔17が形成されている。そ
して、この多孔質管体12の内壁面13には、全域に亘
って二酸化マンガンが担持された二酸化マンガン粉体層
18が薄く形成されており、また多孔質管体12内部に
直径1mm程度に粉砕され顆粒状となった二酸化マンガ
ン担持体19を内部空間の50%程度を占めるように充
填されている。尚、図2は気孔17が形成された多孔質
管体12と二酸化マンガン粉体層18をモデル的に示し
た図であって、気孔17の現実の状態を例示するもので
はない。
の構成を詳細に説明する。気液分離部Sを構成する各多
孔質管体12は、外径7mm、内径5mmの中空管体の
管壁全域に亘って複数の気孔17が形成されている。そ
して、この多孔質管体12の内壁面13には、全域に亘
って二酸化マンガンが担持された二酸化マンガン粉体層
18が薄く形成されており、また多孔質管体12内部に
直径1mm程度に粉砕され顆粒状となった二酸化マンガ
ン担持体19を内部空間の50%程度を占めるように充
填されている。尚、図2は気孔17が形成された多孔質
管体12と二酸化マンガン粉体層18をモデル的に示し
た図であって、気孔17の現実の状態を例示するもので
はない。
【0025】この多孔質管体12は、次のように製造さ
れている。すなわち、平均粒径5μmのアルミナ粉末1
kgに対して硅灰石20g、滑石30g、メチルセルロ
ース20g、水100gの配合量となるようにそれぞれ
の原料をミキサーに投入して良く混練し、混練されたも
のを押出成形機によって外径7.7mm、内径5.5m
mの中空状の生管体を製作する。そして、この生管体を
自然乾燥した後、1600℃の下で約3時間焼成するこ
とにより生管体中に含有されているメチルセルロースが
分解焼失し、硅灰石、滑石が焼結助剤として作用してア
ルミナ粒子同士が焼結する。そのときに、このアルミナ
粒子間に通気空隙(連通気孔)17が三次元的に形成さ
れた多くの連通気孔17を有する多孔質管体12が得ら
れる。
れている。すなわち、平均粒径5μmのアルミナ粉末1
kgに対して硅灰石20g、滑石30g、メチルセルロ
ース20g、水100gの配合量となるようにそれぞれ
の原料をミキサーに投入して良く混練し、混練されたも
のを押出成形機によって外径7.7mm、内径5.5m
mの中空状の生管体を製作する。そして、この生管体を
自然乾燥した後、1600℃の下で約3時間焼成するこ
とにより生管体中に含有されているメチルセルロースが
分解焼失し、硅灰石、滑石が焼結助剤として作用してア
ルミナ粒子同士が焼結する。そのときに、このアルミナ
粒子間に通気空隙(連通気孔)17が三次元的に形成さ
れた多くの連通気孔17を有する多孔質管体12が得ら
れる。
【0026】この多孔質管体12に形成された気孔17
の平均気孔径は、0.8μmであり、単位面積当りの気
孔17の量を示す気孔率は、41%である。そして、被
処理液(液体)のみが透過され、酸素ガス(気体)は透
過されない境界圧力を示すバブルポイント圧力は、前述
のバブルポイント法により測定したところ1.7Kg/
cm2の特性を備えるものである。これにより求められ
たバブルポイント圧力以下の操作圧力で気液分離操作が
行われる限り、酸素ガス(気体成分)が多孔質管体の外
部に抽出されることはない。
の平均気孔径は、0.8μmであり、単位面積当りの気
孔17の量を示す気孔率は、41%である。そして、被
処理液(液体)のみが透過され、酸素ガス(気体)は透
過されない境界圧力を示すバブルポイント圧力は、前述
のバブルポイント法により測定したところ1.7Kg/
cm2の特性を備えるものである。これにより求められ
たバブルポイント圧力以下の操作圧力で気液分離操作が
行われる限り、酸素ガス(気体成分)が多孔質管体の外
部に抽出されることはない。
【0027】続いて、多孔質管体12に触媒を固定する
方法について説明する。二酸化マンガン粉末(試薬)1
00g、水60g、ポリビニルアルコール1gの配合量
となるようにそれぞれの原料をボールミルで18時間混
合して泥漿とし、この泥漿に蝋剤を外面に塗布した多孔
質管体12を浸して内面に二酸化マンガン粉体層18を
被覆形成する。そして、この多孔質管体12を自然乾燥
させた後、1300℃の下で約1時間焼成することによ
りポリビニルアルコール及び蝋剤が分解焼失して多数の
気孔18aを有する厚さ約100μmの多孔質な二酸化
マンガン粉体層18が多孔質管体12の内壁12a面に
形成される。
方法について説明する。二酸化マンガン粉末(試薬)1
00g、水60g、ポリビニルアルコール1gの配合量
となるようにそれぞれの原料をボールミルで18時間混
合して泥漿とし、この泥漿に蝋剤を外面に塗布した多孔
質管体12を浸して内面に二酸化マンガン粉体層18を
被覆形成する。そして、この多孔質管体12を自然乾燥
させた後、1300℃の下で約1時間焼成することによ
りポリビニルアルコール及び蝋剤が分解焼失して多数の
気孔18aを有する厚さ約100μmの多孔質な二酸化
マンガン粉体層18が多孔質管体12の内壁12a面に
形成される。
【0028】次に、このようにして製造された多孔質管
体12を備えた気液分離装置Dの動作について説明す
る。ポンプ11が駆動されると、被処理液貯蔵タンクT
に貯蔵されている過酸化水素水が被処理液供給管内10
を流れ始め、開閉バルブVが開成されると始端側多孔質
管体12aを介して気液分離部Sに給送され、多孔質管
体12内部を流動開始する。この過酸化水素水は、複数
の多孔質管体12a、12b、12c、12dを通過す
る際に、多孔質管体12の内壁面13に形成されると共
に多孔質管体12内部に充填され、過酸化水素水を分解
する触媒として機能する二酸化マンガン粉体層18及び
二酸化マンガン担持体19と接触する。
体12を備えた気液分離装置Dの動作について説明す
る。ポンプ11が駆動されると、被処理液貯蔵タンクT
に貯蔵されている過酸化水素水が被処理液供給管内10
を流れ始め、開閉バルブVが開成されると始端側多孔質
管体12aを介して気液分離部Sに給送され、多孔質管
体12内部を流動開始する。この過酸化水素水は、複数
の多孔質管体12a、12b、12c、12dを通過す
る際に、多孔質管体12の内壁面13に形成されると共
に多孔質管体12内部に充填され、過酸化水素水を分解
する触媒として機能する二酸化マンガン粉体層18及び
二酸化マンガン担持体19と接触する。
【0029】ここで、二酸化マンガンは、過酸化水素
(H2O2)を水(H2O)と酸素(O2)とに分解する触
媒として良く知られており、 2H2O2→2H2O+O2 で表される触媒化学反応によって過酸化水素が水と酸素
ガスとに分解する。従って、この化学的分解反応に際し
ては、なんら動力、エネルギーを用いる必要はなく、ま
た振動、騒音も発生しない。この分解手段と併せて、過
酸化水素の化学的分解反応によって生成された酸素と水
を分離回収することが多孔質管体12によって行われ
る。
(H2O2)を水(H2O)と酸素(O2)とに分解する触
媒として良く知られており、 2H2O2→2H2O+O2 で表される触媒化学反応によって過酸化水素が水と酸素
ガスとに分解する。従って、この化学的分解反応に際し
ては、なんら動力、エネルギーを用いる必要はなく、ま
た振動、騒音も発生しない。この分解手段と併せて、過
酸化水素の化学的分解反応によって生成された酸素と水
を分離回収することが多孔質管体12によって行われ
る。
【0030】ここで用いられる多孔質管体12は、使用
圧力をバブルポイント圧力以下とする気液分離操作の場
合には、液体成分(水)のみを透過し、気体成分(酸
素)は透過しない気孔17を有する。従って、気体成分
である酸素は多孔質管体12の外部に抽出されることな
く多孔質管体12の内部に残留し、4本目の多孔質管体
12に形成される処理ガス出口部14まで流動して調圧
バルブ15から処理ガス配管16を介して処理ガス容器
等に貯蔵される。
圧力をバブルポイント圧力以下とする気液分離操作の場
合には、液体成分(水)のみを透過し、気体成分(酸
素)は透過しない気孔17を有する。従って、気体成分
である酸素は多孔質管体12の外部に抽出されることな
く多孔質管体12の内部に残留し、4本目の多孔質管体
12に形成される処理ガス出口部14まで流動して調圧
バルブ15から処理ガス配管16を介して処理ガス容器
等に貯蔵される。
【0031】この調圧バルブ15は、多孔質管体12内
部の圧力を一定に維持して気液分離作業が滞ることを防
止すると同時に、バブルポイント圧力を調節するために
用いられるものである。このようにして多孔質管体12
内の圧力を一定に保つのは、酸素ガスが発生した後の過
酸化水素水の液体成分である水を外部に抽出するために
多孔質管体12内部の圧力を多孔質管体12外部の圧力
よりも高く維持しておかなければならず、また気体成分
である酸素が外部に抽出されるのを防止するために多孔
質管体12内の圧力がバブルポイント圧力を超えること
がないように調整する必要があるからである。
部の圧力を一定に維持して気液分離作業が滞ることを防
止すると同時に、バブルポイント圧力を調節するために
用いられるものである。このようにして多孔質管体12
内の圧力を一定に保つのは、酸素ガスが発生した後の過
酸化水素水の液体成分である水を外部に抽出するために
多孔質管体12内部の圧力を多孔質管体12外部の圧力
よりも高く維持しておかなければならず、また気体成分
である酸素が外部に抽出されるのを防止するために多孔
質管体12内の圧力がバブルポイント圧力を超えること
がないように調整する必要があるからである。
【0032】一方、気体成分の消失した液体成分(水)
は、多孔質管体12内部と多孔質管体12外部との間に
差圧が生じていれば、気孔17から多孔質管体12外部
へ自由に抽出可能であり、多孔質管体12外部とその内
部の間に生じる圧力差によって、多孔質管体12に形成
された気孔17から外部へ抽出されていく。このとき気
孔径rが約0.8μmと微小であり、気孔経路が複雑に
形成されていることから、液体成分(水)に含有される
不純物も透過に際して除去されるため、透過された水は
除菌水として用いることができる。
は、多孔質管体12内部と多孔質管体12外部との間に
差圧が生じていれば、気孔17から多孔質管体12外部
へ自由に抽出可能であり、多孔質管体12外部とその内
部の間に生じる圧力差によって、多孔質管体12に形成
された気孔17から外部へ抽出されていく。このとき気
孔径rが約0.8μmと微小であり、気孔経路が複雑に
形成されていることから、液体成分(水)に含有される
不純物も透過に際して除去されるため、透過された水は
除菌水として用いることができる。
【0033】このように、各多孔質管体12の外表面に
抽出された水は、液体回収ケーシング20の底部に形成
された受皿部20aに向かって落ちていき集められる。
このようにして受皿部20aに集められた水は処理水と
して排出口22を介して排出配管23を通じて次の装置
へと送られる。
抽出された水は、液体回収ケーシング20の底部に形成
された受皿部20aに向かって落ちていき集められる。
このようにして受皿部20aに集められた水は処理水と
して排出口22を介して排出配管23を通じて次の装置
へと送られる。
【0034】本実施例において、気液分離部Sは4本の
多孔質管体12(12a、12b、12c、12d)か
ら構成されているので、各多孔質管体12において酸素
分離操作、気液分離操作がなされている。従って、過酸
化水素水中の過酸化水素は1本目、2本目と流動するに
つれて減少していき、終端部多孔質管体12dにおいて
は過酸化水素は、ほとんど残留しておらず、所望の気体
成分である酸素と、多孔質管体12を湿潤させるに足り
る程度の水のみが残留している。また、このように複数
の多孔質管体12を備えることにより分離精度が向上
し、極めて高い分離率をもって気体成分と液体成分とを
分離することができる。
多孔質管体12(12a、12b、12c、12d)か
ら構成されているので、各多孔質管体12において酸素
分離操作、気液分離操作がなされている。従って、過酸
化水素水中の過酸化水素は1本目、2本目と流動するに
つれて減少していき、終端部多孔質管体12dにおいて
は過酸化水素は、ほとんど残留しておらず、所望の気体
成分である酸素と、多孔質管体12を湿潤させるに足り
る程度の水のみが残留している。また、このように複数
の多孔質管体12を備えることにより分離精度が向上
し、極めて高い分離率をもって気体成分と液体成分とを
分離することができる。
【0035】次に、本発明に係る気液分離装置Dを用い
た気液分離性能について実験結果を参考にして説明す
る。本実験は、図1に示す気液分離装置Dを用いて行っ
たものであり、被処理液として1%過酸化水素水を用
い、これを圧力1kg/cm2 の条件下、ポンプ15に
よる流量を12ml/min.として実験を行った。実
験により得られた処理液における過酸化水素水の濃度
は、0.01%まで低下しており、本発明に係る気液分
離装置Dを用いれば、過酸化水素水濃度は1/100程
度にまで低下させることを意味している。
た気液分離性能について実験結果を参考にして説明す
る。本実験は、図1に示す気液分離装置Dを用いて行っ
たものであり、被処理液として1%過酸化水素水を用
い、これを圧力1kg/cm2 の条件下、ポンプ15に
よる流量を12ml/min.として実験を行った。実
験により得られた処理液における過酸化水素水の濃度
は、0.01%まで低下しており、本発明に係る気液分
離装置Dを用いれば、過酸化水素水濃度は1/100程
度にまで低下させることを意味している。
【0036】なお、本実施例では過酸化水素水から酸素
を気化する手段として、二酸化マンガンを触媒として用
いているが、この他に酵素(カタラーゼ)を用いても同
様に過酸化水素水から酸素を気化することができる。
を気化する手段として、二酸化マンガンを触媒として用
いているが、この他に酵素(カタラーゼ)を用いても同
様に過酸化水素水から酸素を気化することができる。
【0037】以上、実施例に基づいて本発明を説明した
が、本発明は上記実施例に何ら限定されるものでなく、
本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形改良が可能
であることは容易に推察できるものである。すなわち、
本実施例においては、過酸化水素水から触媒(二酸化マ
ンガン)をガス発生手段として用いて酸素ガスを発生さ
せる場合について説明しているが、この他にもオゾン水
から触媒(二酸化マンガン)をガス発生手段として用い
てオゾン(O3) を除去する場合に用いても良く、被処
理液から所望の気体成分をガス化して除去することがで
きる触媒若しくは酵素をガス発生する手段として用いれ
ば良いことである。
が、本発明は上記実施例に何ら限定されるものでなく、
本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形改良が可能
であることは容易に推察できるものである。すなわち、
本実施例においては、過酸化水素水から触媒(二酸化マ
ンガン)をガス発生手段として用いて酸素ガスを発生さ
せる場合について説明しているが、この他にもオゾン水
から触媒(二酸化マンガン)をガス発生手段として用い
てオゾン(O3) を除去する場合に用いても良く、被処
理液から所望の気体成分をガス化して除去することがで
きる触媒若しくは酵素をガス発生する手段として用いれ
ば良いことである。
【0038】また、本実施例においては、気液分離回収
に際し多孔質管体を用いているが、多孔質壁を有する空
間構造を備えていればこれに限られず、例えば一壁面に
多孔質壁を備える矩形管であってもよい。更に、多孔質
管体の原材料は、所望の気孔径を得られるように調整さ
れればアルミナの他に多孔質シリカ、ゼオライトを用い
ても良く、本実施例において用いている原材料に限られ
ることはない。また、その成形方法も、原材料に応じた
成形方法が採択されれば良く、実施例において用いられ
ている成形方法に限られない。
に際し多孔質管体を用いているが、多孔質壁を有する空
間構造を備えていればこれに限られず、例えば一壁面に
多孔質壁を備える矩形管であってもよい。更に、多孔質
管体の原材料は、所望の気孔径を得られるように調整さ
れればアルミナの他に多孔質シリカ、ゼオライトを用い
ても良く、本実施例において用いている原材料に限られ
ることはない。また、その成形方法も、原材料に応じた
成形方法が採択されれば良く、実施例において用いられ
ている成形方法に限られない。
【0039】また、多孔質管体への触媒、酵素の担持方
法は、用いる触媒、酵素によって異なるものであり、各
々の触媒、酵素に最適な担持方法を採択すれば良く、本
実施例における担持方法に限定されない。また、本実施
例においては、多孔質管体の内部にガス発生のための触
媒等を置いてその管体内部を被処理液が流動する場合に
ついて説明しているが、多孔質管体の周囲にその触媒等
を置いて被処理液が多孔質管体の周囲を流動するように
し、ガス分離後の抽出液を管体内部に回収するようにし
ても同様の結果が得られるものである。
法は、用いる触媒、酵素によって異なるものであり、各
々の触媒、酵素に最適な担持方法を採択すれば良く、本
実施例における担持方法に限定されない。また、本実施
例においては、多孔質管体の内部にガス発生のための触
媒等を置いてその管体内部を被処理液が流動する場合に
ついて説明しているが、多孔質管体の周囲にその触媒等
を置いて被処理液が多孔質管体の周囲を流動するように
し、ガス分離後の抽出液を管体内部に回収するようにし
ても同様の結果が得られるものである。
【0040】
【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明に係る気液分離装置によれば、液体が透過可能な多
孔質壁で仕切られた空間に給送される被処理液が化学反
応媒体との反応により気体を発生し、その発生した気体
を除いた液体部分のみがその多孔質壁を介して分離回収
されるようにしたので、被処理液あるいはその溶質の沸
点に左右されることなく気液分離を行うことができ、ま
た気液分離精度の高い気液分離を行うことができる。ま
た、ガス発生のための動力装置を用いる必要がないの
で、そのような動力装置を稼動させるためのエネルギー
が不要であり、動力装置をによる騒音、振動の発生も皆
無であり、さらに省スペースにより連続した気液分離操
作が可能である等多くの利点を有する。
発明に係る気液分離装置によれば、液体が透過可能な多
孔質壁で仕切られた空間に給送される被処理液が化学反
応媒体との反応により気体を発生し、その発生した気体
を除いた液体部分のみがその多孔質壁を介して分離回収
されるようにしたので、被処理液あるいはその溶質の沸
点に左右されることなく気液分離を行うことができ、ま
た気液分離精度の高い気液分離を行うことができる。ま
た、ガス発生のための動力装置を用いる必要がないの
で、そのような動力装置を稼動させるためのエネルギー
が不要であり、動力装置をによる騒音、振動の発生も皆
無であり、さらに省スペースにより連続した気液分離操
作が可能である等多くの利点を有する。
【図1】本発明に係る気液分離装置の概略構成を示す全
体図である。
体図である。
【図2】図1に示した気液分離装置における触媒または
酵素が内包された多孔質管体の断面を模式的に示す図で
ある。
酵素が内包された多孔質管体の断面を模式的に示す図で
ある。
12 多孔質管体 17 気孔 18 二酸化マンガン粉体層 19 二酸化マンガン担持体 D 気液分離装置
Claims (6)
- 【請求項1】 液体が透過可能な多孔質壁で仕切られた
空間に、該空間に給送される被処理液と化学的に反応し
て気体を発生させる化学反応媒体を設け、該化学反応媒
体により発生した気体を除いた後の分離液が前記多孔質
壁を介して抽出分離されるように構成したことを特徴と
する気液分離装置。 - 【請求項2】 前記化学反応媒体が、触媒であることを
特徴とする請求項1に記載された気液分離装置。 - 【請求項3】 前記化学反応媒体が、酵素であることを
特徴とする請求項1に記載された気液分離装置。 - 【請求項4】 前記空間を仕切る多孔質壁が多孔質管体
により形成されると共に、該多孔質管体内に前記化学反
応媒体が設けられ、該多孔質管体内を給送される被処理
液から前記化学反応媒体により発生した気体を除いた分
離液が、前記多孔質管体の多孔質壁を通して多孔質管体
外へ抽出されるように構成したことを特徴とする請求項
1に記載された気液分離装置。 - 【請求項5】 前記空間を仕切る多孔質壁が多孔質管体
により形成されると共に、前記多孔質管体の周囲に前記
化学反応媒体が設けられ、該多孔質管体の周囲を貫流し
てきた被処理溶液から前記化学反応媒体により発生した
気体を除いた分離液が、多孔質管体の多孔質壁を通して
多孔質管体内に抽出されるように構成したことを特徴と
する請求項1に記載された気液分離装置。 - 【請求項6】 被処理液を給送する圧力が、前記多孔質
壁のバブルポイント圧力よりも低いことを特徴とする請
求項1乃至請求項5に記載された気液分離装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28204793A JP3258469B2 (ja) | 1993-10-15 | 1993-10-15 | 気液分離装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28204793A JP3258469B2 (ja) | 1993-10-15 | 1993-10-15 | 気液分離装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07112102A true JPH07112102A (ja) | 1995-05-02 |
| JP3258469B2 JP3258469B2 (ja) | 2002-02-18 |
Family
ID=17647479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28204793A Expired - Fee Related JP3258469B2 (ja) | 1993-10-15 | 1993-10-15 | 気液分離装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3258469B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014003330A (ja) * | 2003-09-03 | 2014-01-09 | Nikon Corp | 液浸リソグラフィのための流体の供給装置及び方法 |
-
1993
- 1993-10-15 JP JP28204793A patent/JP3258469B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014003330A (ja) * | 2003-09-03 | 2014-01-09 | Nikon Corp | 液浸リソグラフィのための流体の供給装置及び方法 |
| JP2014197716A (ja) * | 2003-09-03 | 2014-10-16 | 株式会社ニコン | 液浸リソグラフィのための流体の供給装置及び方法 |
| JP2016026309A (ja) * | 2003-09-03 | 2016-02-12 | 株式会社ニコン | 液浸リソグラフィのための流体の供給装置及び方法 |
| JP2017016158A (ja) * | 2003-09-03 | 2017-01-19 | 株式会社ニコン | 液浸リソグラフィのための流体の供給装置及び方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3258469B2 (ja) | 2002-02-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |