JPH10128002A - 高密集繊維束体、その製造方法、静的二相接触方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】液滴現象がない静的な液−液接触により液−液
接触面積を極大化し、装置の低廉極小化を行う。 【構成】多数の繊維から形成され管の中に圧着的に挿入
された繊維束体１３内に３次元方向に連続する気孔形成
面がその繊維の外表面として形成され、気孔形成面の間
に形成される連続気孔内で繊維束体１３の一端側から他
端側に少なくと２種の液が通される。一定な空間に非常
に高い密度で密集された安定的な繊維束体１３により作
られた極細毛細管集合体内に十分な圧力で一液層を注入
して繊維束体毛細管内でその液層が毛細管現象により広
く広がる。有効接触面積は、理論値まで極大化される。
気液接触による気体吸着、気体分析、気体分離にも利用
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、毛細管現象を利用
して２液を接触させ抽出したい物質を抽出するための液
−液接触装置及びその方法、その方法のために使用する
毛細管束に関する。更に詳しくは、ウラニウムを含む分
子の溶液に抽出液を接触させ接触後の２液を分離するこ
とによりその分子を抽出するための液−液接触装置、そ
の方法及びその方法のために使用する毛細管束に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ある物質の分離や精製のためには、その
物質が中に溶けて存在する液層から、その精製対象物質
に対する化学的または物理的性質が異なる相に移して二
液層に対する対象物質の分配差を利用する液−液抽出、
即ち、溶媒抽出法が使用される。このために普通は、物
理的攪拌により一液層を他の液層に液滴形態に分散させ
て、液−液間の物質伝達面積を最大化する過程が必要で
ある。

【０００３】このような攪拌方法として、単純なインペ
ラーを持つ攪拌機、混合機、回転板接触器、オールドシ
ュー・ラッシュトン攪拌機、クーニー抽出器、遠心分離
法を使用するＡＫＵＦＶＥ抽出器及び脈動ろ過抽出器等
の機械的駆動により液滴を分散させる分散方法が知られ
ている。

【０００４】これらは、構造が複雑でサイズが大きく装
置費用が高く、小容量の規模の処理には不適当である。
機械的駆動部分を使用しないで比較的に構造が単純な攪
拌装置としては、液滴分散塔と充填塔等が知られてい
る。一つの相に単に他の相を分散させる液滴分散塔は、
単位容積当たりに高い液−液接触面積を持つことが難し
い。液滴分散塔を補完するように固形充填物を内蔵させ
た充填塔は、物質伝達速度を増進させるが、その充填物
により流れ空間が減少し処理速度の点で大いに劣り容易
に溢流現象が起きる。

【０００５】機械的駆動部分を持たない更に他の攪拌装
置としては、空間が空いているパイプ形態、パイプ内に
９０゜角度で交番に接続された螺旋形の構造物を持つケ
ニクス攪拌機が知られている。これらはどれも、二液層
が並流で流れ、向流接触器で発生する溢流現象がなく、
構造が簡単で製作費が低廉であるが、下記する点で更に
問題がある。

【０００６】このような液−液接触装置の液−液接触の
過程は、外部から加えられた機械的エネルギーによって
一液層が他の液層に球形に分散されるものであるから、
液滴の合体と破壊の現象が反復的に起こる。この際、そ
の液滴の大きさは等は、液層間の密度差と界面張力の条
件に従って影響を受けるようになる。従って、このよう
な装置内の物質伝達特性を研究するためには、液滴に関
する複雑な流体力学的研究が必須である。また、攪拌自
体が重力の下の密度差に関係するこれらの装置は、垂直
に立てて使用しなければならないという制約を受ける。

【０００７】機械的エネルギーのみによって液−液接触
を行う既述の装置又は方法と異なる液−液接触装置が、
米国特許３，７５４，３７７により知られている。繊維
体の毛細管力により液−液接触を行わせるこの公知装置
は、液−液物質伝達装置又は液−液物質交換装置であ
る。この装置は、一定な管内に一連の太い繊維筋が圧着
されない状態で挿入しこの繊維体末端部分を一液体に浸
漬した状態で放置すると、この繊維体を通して液体があ
たかも石油ランプの芯のように繊維体個々内の小さい気
孔を通して形成される毛管現象により一液体が繊維束体
を浸しながら他の末端に移り、この際、非混合性の他の
液体をその繊維体周囲に流れるようにし、繊維体表面で
繊維体内に含まれた液体と接触するようにする装置であ
る。

【０００８】この公知装置では、繊維体周囲を流れる液
体の流量はポンプにより調節されるが、繊維体を浸しな
がら繊維体内だけを流れる液体の流速は、外部の力によ
り物理的に調節されるのではなく、ただ繊維体内の毛細
管現象によってだけ決定される。

【０００９】従って、大容量の液体を処理するために
は、この公知装置では、繊維体内を流れる液体の流量を
増加させるために非常に大きな管に繊維体を挿入させる
ことが必要になり、サイズの点で大型化されるという問
題点がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような技
術的背景に基づいてなされたものであり、下記のような
目的を達成する。

【００１１】本発明の目的は、液滴現象がない静的な液
−液接触により液−液接触面積を極大化し装置が小型低
廉化する高密集繊維束体、その製造方法、静的液−液接
触方法及びその装置を提供することにある。

【００１２】本発明の他の目的は、液−液接触面積の積
分値が飛躍的に増大する高密集繊維束体、その製造方
法、静的液−液接触方法及びその装置を提供することに
ある。

【００１３】本発明の他の目的は、液−液接触面積が飛
躍的に増大し装置費用が低廉な高密集繊維束体、その製
造方法、静的液−液接触方法及びその装置を提供するこ
とにある。

【００１４】本発明の更に他の目的は、液−液接触面積
が飛躍的に増大し装置サイズが小さい高密集繊維束体、
その製造方法、静的液−液接触方法及びその装置を提供
することにある。

【００１５】本発明の更に他の目的は、液−液接触面積
が飛躍的に増大し外部からのエネルギー供給量が少なく
てすむ高密集繊維束体、その製造方法、静的液−液接触
方法及びその装置を提供することにある。

【００１６】本発明の更に他の目的は、静的液−液接触
面積が飛躍的に増大し外部からのエネルギー供給量が少
なくてすむ高密集繊維束体、その製造方法、静的液−液
接触方法及びその装置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために次のような手段が採られている。本発明に
よる高密集繊維束体、その製造方法、静的液−液接触方
法及びその装置は、多数の繊維から形成される繊維束か
らなる。その繊維束の中には、３次元方向に連続する気
孔形成面がその繊維の外表面として形成されている。そ
の気孔表面の間に形成される連続気孔内で前記繊維束の
一端側から他端側に少なくと２種の液が通される。その
気孔形成面は、繊維の長さ方向の１次元と繊維の中心線
を一周する方向の２次元とからなる３次元の方向に連続
している。その繊維束は１体の管の中に収納されてい
る。即ち、その繊維束はその管の中に押し込まれ詰め込
まれて、隣り合う繊維は押し合って互いに圧力を及ぼし
合っている。即ち、繊維束は、管の中に圧着的に充填さ
れている。

【００１８】従って、繊維束の末端に供給される液特に
二液の混合液は、圧着され隣り合う繊維のそれぞれにの
気孔形成面間に微小な隙間を形成するように押し広げて
進入する。即ち、繊維束体は、毛細管現象を発揮させや
すい圧着空間形成体として機能している。この狭い隙間
では、二相流の接触面積はその体積に比べて非常に大き
い。即ち、接触面積密度（体積分の面積）が非常に高
い。理論的には、その比は、無限大に近付く。現実的に
は、理論上可能な値までこの比を極大化することができ
る。言い換えると、相間接触する二液間には液的攪拌が
行われず、一定の長さの接触器内で層流として乱流流動
なしに安定的に形成される二相の液が接触する接触面積
は極端に大きくなる。層流は、３次元的に曲がり捻られ
ながらも、その各自の粘性抵抗、表面張力により層流性
を維持し又はそれを回復しながら進行する。このため、
二相間の相対速度の相違は、物質伝達に有効な二相間接
触面積を増大させ、繊維束体の一端から他端まで通り抜
ける間の有効接触面積の積分値は膨大な値になる。

【００１９】液は、ポンプで繊維体の末端部分に供給さ
れる。言い換えると、繊維体を集合させている管の一端
部から注入される。その注入のためには、ポンプを使用
することができる。その一端部には、二液がそれぞれに
注入される。二液の注入のために独立したポンプを二基
用いることができるが、一基を両用のために兼用するこ
ともできる。

【００２０】流量は、二層面間の表面張力、各液と繊維
面の間の表面張力の合成力である毛管力及びポンプの吐
出圧力により定まる。ポンプ圧力が毛管力を上回っても
問題はない。気孔形成面間の総気孔断面積及び液と気孔
形成面との間の総抵抗は、ポンプの吐出圧力に関係せず
初めからほとんど一定であるからである。

【００２１】繊維体は、例えば、酸及びアルカリ溶液に
対して安定的なポリエステル繊維の集合体であり、この
集合体を収納する管は例えば強化ガラス（商品名・パイ
レックスがらす）の管である。

【００２２】繊維束体により作られた極細毛細管集合体
内に十分な圧力で注入された一液層は、繊維束体毛細管
内で毛細管現象により広く広がる。この広がりは、３次
元的である。全体の流れ方向は繊維の中心線の方向であ
るが、繊維の外表面上で一周する向きの流れも生じる。
この流れによる拡大は、２次元的である。

【００２３】二相薄膜層は、二層面間の表面張力、各液
と繊維面の間の表面張力の合成である牽引力により発生
する流体中の振動により層の境界領域で互いに交流し、
層面に直交する方向の流れを含む。流れ力が混合を局所
的に起こす３次元的な層間交流が生じて、一方の層を形
成する搬送液の物質が他方の層の抽出液に抽出されるか
ら、物質伝達率は極めて高い。巨視的な液滴現象が生じ
ないで連続的な接触が繰り返され、バッチ式液滴接触装
置の抽出収率に対して比が１である抽出収率が達成され
る。広い流速範囲で、この比即ち後記する定義の抽出率
は不変であり１に維持される。

【００２４】繊維束を通過した液は、混合液となって液
−液分離器に送られ、抽出層と抽残層とに分離される。
この分離は、例えば、比重選別により容易に可能であ
る。抽出される物質は、例えば、ウラニウム含有物質で
ある。液−液分離器の水位調節器は、液−液接触のため
の高密集繊維束管と連結されている。

【００２５】本発明の二相接触の原理は、液−液接触に
限られず、気液二相接触にもに適用することが可能であ
る。また、二相接触は、「少なくとも二相接触」の意義
であり当然に三相以上の相間接触の意義を含む。

【００２６】本発明の繊維束体は、前記米国特許にみら
れる繊維体の機能、即ち石油ランプの芯のように毛細管
現象により液体を吸い上げる機能とは異なり、 一定の
長さの管に繊維体が高い密度で圧着充填され、液体が繊
維体の管に注入される時、繊維体間の圧着された空間内
に毛細管現象が起こるように繊維束体が圧着空間形成体
として作用する。更に本発明の繊維体の管に流れる流体
は、圧着空間に液体を注入するポンプの力と圧着空間内
で発生される液体の毛細管現象により流れるようにな
る。従って、単位空間内での液−液接触面積は公知の前
記米国特許に表れた繊維体液−液接触装置より遥かに広
くなり、処理流量も大いに増加される。

【００２７】

【発明の効果】この発明による高密集繊維束体、その製
造方法、静的液−液接触方法及びその装置は、処理能力
が単位時間当たりの量の点でも絶大であり、物質交換率
の点でも抜群によい。言い換えると、従来のどのような
方法・装置とも原理が異なる本発明方法・装置は、単位
空間内で液−液間の接触面積の極大化を達成することが
できる。裏から言えば、装置サイズを極小化し、装置の
低廉化、生産効率の最大化を達成できる。１台の装置を
大容量用にも小容量用にも兼用できる。

【００２８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て説明する。図１は、本発明による高密集繊維束体１１
の実施の形態を示す斜軸投影図である。高密集繊維束体
１１は、コラム即ち円柱体に形成されている。この円柱
体は、外側筒１２の中の繊維要素集合体１３により形成
されている。繊維要素集合体１３は、多数の繊維要素の
集合である。各繊維要素の中心線は、外側筒１２の軸方
向に平行である。繊維要素集合体１３は、外側筒１２の
中に押し込められ詰められていて、外側筒１２に圧着的
に挿入されている。各繊維要素は、ソリッドであってよ
い。

【００２９】外側筒１２は、ガラス管である。そのガラ
スは、強化ガラスであり商品名ではパイレックスガラス
といわれている。即ち、このガラスは耐薬品性にすぐ
れ、酸にもアルカリにもほとんど反応しない。ガラスに
代えて、各種セラミックスを用いることができる。外側
筒１２の両端側は、解放されている。一方の解放端側か
ら二液が注入される。他方の開放端側から、反応済み混
合液が排出される。

【００３０】高密集繊維束体１１は、図１に見られるよ
うに、一定の長さの外側筒１２内に高い密度で繊維要素
が密集され繊維要素間に毛細管が形成された極細繊維毛
細管形成体である。この極細繊維毛細管形成体の中に、
有機液相と水溶液相をともに各液相の表面張力とその液
相が繊維束体１３を通過する時に発生する牽引力（ｄｒ
ａｇ ｆｏｒｃｅ）を凌ぐ十分な圧力で注入する場合、
各液相は繊維要素集合体１３内に長さ方向に形成され軸
直角断面上で無数に多い極細の細孔内で圧着されて流
れ、毛管現象が起こり繊維要素集合体１３内で連続性を
維持しながら非常に薄い薄膜中に広く広がるようにな
り、有機相と水液相は物質伝達（物質交換）に必要な接
触面積を広く形成し混合された状態で繊維要素集合体１
３を抜け出るようになる。

【００３１】繊維要素集合体１３内の二液相は、極端に
小さい厚さで接触していて、物質伝達過程時に生成され
る液−液界面における濃度勾配層は殆ど無視するほど薄
く、形成された界面は液−液接触器の全体において長さ
方向の繊維固形体で一定に維持され、繊維要素集合体１
３内には液滴現象がないので、装置内の流れは逆混合現
象（ｂａｃｋ ｍｉｘｉｎｇ）が殆どない完璧なピスト
ン形態のプラグ流れを形成すると考えられる。このよう
な装置は、液−液界面が一定であるので、溶媒抽出用と
してばかりでなく物質伝達速度論の解析にも有用に使用
できるものと考えられる。

【００３２】また、本発明の利点の一つは、装置内の液
−液攪拌が二液相間の重力場下の密度差とは無関係な繊
維体毛細管現象により導かれるので、この装置自体は必
ず垂直方向に限られずいかなる方向にでも位置づけられ
動作することができる。

【００３３】繊維要素集合体１３を製造するために使用
される繊維は、有機相と水溶液の化学系に対して安定で
あり、一定な管内で極細毛細管を形成するように充分に
細くなければならないし、管内で二液相が毛細管形によ
く発達するようにするために、管内の単位面積当たり一
定数以上の繊維本数を維持することが必要である。

【００３４】図２は、本発明による前述の高密集繊維集
合体を液−液接触器として使用するために構成された毛
細管型連続式液−液接触装置及びこれを含む静的液−液
接触型抽出器２１の流れ系を示している。静的液−液接
触型抽出器２１は、液−液分離器２２を含む。液−液分
離器２２は、その下端の排出口を介して抽残相貯蔵槽２
３に接続されている。液−液分離器２２の中からオーバ
ーフローする液は、抽出相貯蔵槽２４に接続されてい
る。液−液分離器２２と抽残相貯蔵槽２３との間には、
流量制御弁２５が設けられている。

【００３５】化学反応塔２６が、鉛直方向に設けられて
いる。化学反応塔２６は、恒温槽２７と液−液接触器３
０とを含む。液−液接触器３０は、図１に示した高密集
繊維束体１１又はその集合を備えている。高密集繊維束
体１１の外側筒１２は、中の外側筒１２の繊維要素が互
いに圧力を及ぼしあうように、既述の通り、内圧が外側
筒１２により印加され繊維要素集合体１３の各繊維要素
が密集している。外側筒１２は、そのような印加圧力に
耐えられるように一定の強度を持つチューブとして形成
されている。

【００３６】高密集繊維束体１１の上端側開放口及び下
端側開放口は、底２８及び蓋２９によりそれぞれに閉じ
られている。液−液接触器３０には、下方側に恒温液注
入口３１が上方側には恒温液排出口３２が設けられてい
る。液−液接触器３０の中は、一定温度に維持されてい
る。

【００３７】高密集繊維束体１１の底２８に開けられて
いる第１注入口３３は、第１液槽３４に接続されてい
る。高密集繊維束体１１の底２８に開けられている第２
注入口３５は、第２液槽３６に接続されている。第１液
槽３４と第１注入口３３との間の第１流路には、第１ポ
ンプ３７が介設されている。第２液槽３６と第２注入口
３５との間の第２流路には、第２ポンプ３８が介設され
ている。第１ポンプ３７及び第２ポンプ３８は、二液相
が高密集繊維束体１１の中を通過できるために充分な吐
出圧を持つ定量微量給液ポンプがそれぞれに用いられて
いる。

【００３８】第１ポンプ３７と第１注入口３３との間に
は、第１流路調整器３９が介設されている。第２ポンプ
３８と第２注入口３５との間には、第２流路調整器４１
が介設されている。高密集繊維束体１１の蓋２９に開け
られている１つの排出口４２と液−液分離器２２の上端
開口との間は、排出管４３により接続されている。

【００３９】液−液分離器２２には、水位調節器４４が
付随している。水位調節器４４は、液−液分離器２２内
の液面高さを調節するために流量制御弁２５の開度を調
節する機能を有し、結果として、液−液分離器２２内の
二液の境界面の高さを調節する機能を有している。ま
た、水位調節器４４は、第１流路調整器３９及び第２流
路調整器４１を制御している。

【００４０】第１ポンプ３７及び第２ポンプ３８が駆動
され、第１液槽３４の中の第１液及び第２液槽３６の中
の第２液が液−液接触器３０の中に注入される。この注
入は、適正な圧力により行われる。また、第１流路調整
器３９及び第２流路調整器４１の制御により、液−液接
触器３０に注入される第１液と第２液の流量比が制御さ
れる。即ち、第１液及び第２液の注入量及び注入圧力が
制御されている。

【００４１】高密集繊維束体１１を通り上昇する第１液
及び第２液は、微量ずつ適切な圧力で高密集繊維束体１
１の中に注入される。このように注入された二液は、高
密集繊維束体１１の繊維集合体により形成される毛細管
中で混合するが二液層流を形成して面接触する。この面
接触によりその面を通して、搬送液である第１液中の化
学物質がより溶けやすい抽出液である第２液の方に移動
する仕方で、物質伝達が行われる。

【００４２】このような物質伝達が行われた後の二液即
ち第３液と第４液は混合状態で排出口４２から排出され
て、液−液分離器２２に流入する。液−液分離器２２の
中では、二液が比重選別される。即ち、比重がより高い
第３液は下方相を形成し、比重が低い第４液は上方相を
形成する。下方相の第３液は流量制御弁２５を介して抽
残相貯蔵槽２３に貯留され、上方相の第４液はオーバー
フローして抽出相貯蔵槽２４に貯留される。第１液と第
２液の流量及び圧力は、抽出収率が最大になるように実
験的に容易に定めることができる。

【００４３】接触器として使用される高密集繊維束管で
ある液−液接触器３０内は注入される非混合性二液相が
高密集繊維体により惹起される毛細管現象により非常に
広く層流として３次元的に広がり、各々一つの連続体と
して液−液接触を形成し、その液−液界面を通して一方
の一相に含まれている分離しようとする物質が各液相の
間の化学的または物理的分配差により他の相に物質移動
が起こるようになる。繊維要素集合体１３を通り液−液
接触器３０から出てくる混合された二液相（第３相と第
４相）は、液−液分離器２２により抽出相と抽残相に分
離される。

【００４４】この際、二液相（第１相と第２相）の流量
比は、抽出系の相比に該当するので、物質伝達結果に大
きい影響を及ぼすから、精密な第１，２流量調節器３
７，３８により調節されている。液−液物質伝達過程は
温度の影響を受けるので、その物質伝達過程が起こる高
密集繊維集合体部分は、恒温槽２７により一定の温度に
維持されている。

【００４５】図３は、本発明による液−液接触方法及び
その装置を用いた抽出反応の評価試験結果を示してい
る。希釈剤であるドデカンに抽出剤であるＴＢＴ（トリ
・ブチール・フォスフェイト）を３０容積％で混合した
有機相（第１液）と窒酸に５ｇ／リットルのウラニルイ
オンを含有した水溶相抽出系溶液（第２液）の二液に関
して連続式抽出実験を行って、その性能を評価した。

【００４６】ウラニルイオンとＴＢＴの抽出反応は、よ
く知られているように、次式で表現される。

【００４７】

【数１】 使用された高密集繊維体（図３中に記載のコラム）は、
内径８．８ｍｍ、長さ１２．８ｃｍのパイレックス・ガ
ラス管にポリエステル繊維（４０ｓ／２）約１５００筋
（本）を密集させて製作した。実験温度は、２５゜Ｃ
（正負０．５゜Ｃ）である。

【００４８】図３で、横軸は相比（＝有機相／水溶相）
を示し、縦軸は収率比を示す。ここで、収率比は、（液
−液接触式の本発明試験装置の抽出収率）／従来装置の
回分式攪拌による抽出収率）で表される比である。図３
中に示す水溶液流速は、４段階に変化させて試験が行わ
れている。また、抽出収率は、｛（初期水溶相ウラニル
濃度−抽残相ウラニル濃度）／初期水溶相ウラニル濃
度｝・１００で定義されている。パラメータの相比は、
両試験装置で共通である。

【００４９】以下、本発明装置の抽出方式を連続式とい
い、従来のバッチ方式を回分式という。連続式抽出系で
は、二液相が並流接触するから、その抽出収率は最大回
分式の抽出収率の実験値を越えることはない。二抽出収
率の比即ち前記定義の収率比は、相比に関係せず一定で
あり、殆ど正確に値１を示している。また、この値１
は、水溶液流速が変更されても変わらない。このような
結果は、本発明の液−液接触器が回分式液滴攪拌に次い
で充分な液−液接触面積が得られているということ、更
に、長さ１２．８ｃｍの接触器を使用すれば、図３に示
す流速の範囲では、充分に理想的抽出を連続的に可能に
するということを示している。

【００５０】このことは、言い換えると、図３中に示す
流速範囲即ち試験範囲内では、収率比が１になる平衡状
態に至るだけの充分な滞留時間があるということを示し
ている。回分式溶媒抽出の抽出系にも充分な滞留時間が
あるということを示している。回分式抽出系が化学平衡
に到達するための最小限の攪拌時間が必要であるよう
に、連続式抽出系でも二液相が抽出器内で互いに化学平
衡に到達するための最小限の接触時間、即ち、一定のあ
る滞留時間が必要である。

【００５１】図３に示される１２．８ｃｍの長さの接触
器で有機相の変化に従う抽出収率が回分式実験結果と同
一であるということは、本発明による接触器で充分な接
触面積が形成されており、１２．８ｃｍの短いコラムで
あっても水溶液流速が充分に低ければ、水溶相が接触器
を通過するまでに抽出平衡に到達できる装置内滞留時間
が得られるということを示している。

【００５２】図４は、一定の有機相流速１．２ｍｌ／ｍ
ｉｎで、各接触器（図中塔長と記載）における水溶相流
速を変化させた場合の収率比、即ち、本発明装置の抽出
収率と回分式抽出収率の比を前記相比条件下で示してい
る。接触器長さが短くなれば、抽出比は１より小さくな
る傾向が明瞭に現れている。抽出比を１にするために
は、ある水溶相流速を維持しなければならないことを示
している。収率比が１になり始める水溶相流速は、接触
器長さが長くなるに従って増加する傾向が顕著に見られ
る。このことは、言い換えると、抽出器長さが長い場合
は、高い水溶相流速においても抽出平衡に到達するため
の充分な滞留時間が得られるということを意味してい
る。

【００５３】図５は、収率比を１に維持するための水溶
液空塔長さ、接触器長さ（塔長）、滞留時間の関係を示
している。左側の縦軸は、連続式抽出収率と回分式抽出
収率の比を１に維持するために必要な水溶液空塔速度
（最大水溶相速度を抽出器断面積で除した値）を示し、
右側の縦軸は水溶液空塔速度に対応する滞留時間（接触
器長さ／空塔速度）を示し、横軸は塔長を示している。

【００５４】図５は、回分式抽出性能を実現する連続式
抽出の水溶液流速は、接触器長さに従って一定に増加す
ることを示し、その際、接触器内の滞留時間は殆ど正確
に一定であり、約１．９分であることを示している。こ
の値は、ウラニウム−ＴＢＰ抽出反応が約１．９分以内
に平衡に到達するということを示している。

【００５５】このような一連の実験結果から、本発明に
よる高密集繊維束体は鉛直直方向に限られずいいかなる
方向にでも高めながら小さい空間内で機械的駆動部分な
しに連続的に回分式攪拌過程で得られる液−液接触面積
以上を得ることができ、反応塔の中の液−液界面は乱流
の流動なしに安定な状態に維持されていて、抽出速度論
の解析にも適用しうることがわかる。対象抽出系が化学
平衡に到達するためには、水溶液が反応塔内に一定時間
滞留しなければならない。この滞留時間は、一定の長さ
の接触器では溶液の流速により、または、一定の流速で
は接触器の長さにより調節することができる。

【００５６】本発明の作用原理である相間接触は、液体
どうしに限られず、気液接触による含有物質の分離、気
体吸着、気体分析、気体分離にも適用することができ
る。この場合、第２液槽３６にに替えて気体タンクに、
第２ポンプ３８に替えて給気ポンプを用いる。また、本
発明による二層接触式装置は、抽出速度論の解析のため
の学術的な分析装置としても利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明による高密集繊維束体の実施の
形態を示す斜軸投影図である。

【図２】図２は、本発明による高密集繊維束体を用いた
液−液式抽出方法の装置系統図である。

【図３】図３は、収率比と相比の関係を示すグラフであ
る。

【図４】図４は、収率比と水溶相流速との関係を示すグ
ラフである。

【図５】図５は、水溶液空塔速度、滞留時間と塔長との
関係を示すグラフである。

【符号の説明】 １１…高密集繊維束体 １２…外側筒（チューブ） １３…繊維要素集合体 ２７…恒温槽 ３７…第１ポンプ ３８…第２ポンプ ４４…水位調節器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リュ チェ ヒョン 大韓民国，デェチョンシ，ユソンク，トリ ェンドン431−１ ヒョンデアパート103− 304 (72)発明者 パク ヒョン ス 大韓民国，デェチョンシ，ユソンク，トリ ェンドン431−１ ヒョンデアパート103− 1002

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】多数の繊維から形成される繊維束からな
   り、 前記繊維束内に３次元方向に連続する気孔形成面が前記
   繊維の外表面として形成され、 前記気孔形成面の間に形成される連続気孔内で前記繊維
   束の一端側から他端側に少なくと２相が通され、その二
   相間で物質伝達が行うように用いられる高密集積繊維束
   体。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記気孔形成面は、繊維の長さ方向の１次元と繊維の中
   心線を一周する方向の２次元とからる３次元の方向に連
   続している高密集繊維束体。
3. 【請求項３】前記繊維束は１体の管の中に収納されてい
   る高密集繊維束体。
4. 【請求項４】一定な空間に非常に高い密度で密集された
   酸／アルカリ溶液に対して安定的な繊維束体により作ら
   れた極細毛細管集合体内に十分な圧力で一液層を注入し
   て繊維束体毛細管内でその液層が毛細管現象により広く
   広がるようにした高密集繊維束体の製造方法。
5. 【請求項５】高密集繊維束体に非混合性二液層を注入し
   前記二液層が前記高密集繊維束体内で毛細管現象により
   液滴現象なしに広く広がりながら安定的に互いに液−液
   接触して物質伝達過程を遂行し、前記繊維束体を抜け出
   る抽出層と抽残層を液−液分離器により分離できる静的
   二相接触方法。
6. 【請求項６】水位調節器が設置された液−液分離器が抽
   残相貯蔵槽と抽出相貯蔵槽に連結され、前記水位調節器
   が液−液接触のための高密集繊維束管と連結され、前記
   高密集繊維束管からなる液−液接触器の一端部がポンプ
   を経由して水溶相貯蔵槽に、またポンプを経由して有機
   相貯蔵槽に連結配管され、液−液接触が連続的に行われ
   ることを特徴とする静的二相接触装置。
7. 【請求項７】二相接触器と、 前記二相接触器に第１相を適正な圧力で注入するための
   第１ポンプと、 前記二相接触器に第２相を適正な圧力で注入するための
   第２ポンプとからなり、 前記二相接触器は、 前記第１相と前記第２相が流れる同じ方向に長さ方向を
   持ち高密度に集合する繊維の束と、 前記束を収容する管とを備える静的二相接触装置。