JPS5825482B2 - レンゾクチユウシユツホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、攪拌槽と静置分液槽より成る抽出装置を用い
て、効果的に抽出操作を行う方法に関するものである。

攪拌槽と静置分液槽を用いた連続抽出は現在床〈実施さ
れており、２段以上の場合は、一般には向流抽出が採用
されている。

攪拌槽には抽剤と抽料が供給され、攪拌槽内の分散系は
、抽剤、抽料の物理的性質によって若干は異るが、一般
には多割合に供給したものの方が連続相を形成し、供給
量比の少い方が分散相を形成する。

例えば、抽剤が油であり抽料の主成分が水である場合を
例にとれば、水と油の供給割合を油に対し水を多くした
場合には、分散系は水中油型となり、逆に油の方が水よ
り成程度以上多くなると油中水型の分散系を形成する。

ところで、完全な液々抽出平衡に達した場合の抽出効果
を考えると、分散系が、水中油型であるか、油中水型で
あるかには、全く関係がないが、工業操作では通例、抽
出時の２液相の物質移動速度が問題となり、又分液操作
において分液速度の関係から分液中への非溶解異相の混
入が問題となる。

即ち、分液槽内に於ても、仮に無限大の時間、静置して
完全分液したとすると、油中の水、水中の油は、夫々の
溶解度に相当する分が溶解混入するだけであるが、一般
に行われる比較的短時間の分液では、油中水型の分散系
からの分液では油相が、水中油型分散系からの分液では
水相が非溶解異相を含んで濁り、その結果その中に含ま
れる抽質の分だけ抽出効果を減退させることになる。

そしてこの非溶解異相の混入の程度は油中水型か水中油
型かによって大きく影響をうけるのである。

更に、一般の抽出操作では、殆んどの場合若干の固体を
含有した中間層を生ずる。

この中間層の生成域は多くの場合油中水型分散系で生成
したものは水相側に、水中油型で生成したものは油相側
に蓄積し易い。

通常は、この中間層を連続的或いは間歇的に取り出して
処理するが、この処理に要する手間及び装置のむだ或は
有用物質の損失量等もまた油中水型か水中油型かによっ
て大きく影響を受ける。

しかして、攪拌槽、静置分液槽型式の抽出装置は、多孔
板塔あるいは充填塔形式のものに比べて装置が簡単な点
できわめて有用であるが、従来知られているものでは供
給液量比によって水中油型か油中水型かが決まり、上記
のような非溶解異相の混入および中間層の生成をコント
ロールすることが困難であった。

本発明者らはこの点に鑑み種々検討した結果本発明に到
達した。

即ち本発明は、攪拌槽と分液槽とからなる液−液抽出ユ
ニットを少なくとも２段直列に接続した抽出装置を用い
て連続的に抽出を行うにあたり、任意の分液槽で分離し
た抽剤又は抽料の一部をそのユニットの攪拌槽又はその
前段のユニットの攪拌槽に循環することによって該攪拌
槽に循環された液成分の連続相を形成させ、且つ少なく
とも２つの攪拌槽内の連続相−分散相関係が互いに逆転
している状態で抽出を行うことを特徴とする連続抽出法
に存する。

次に本発明を更に詳細に説明する。

以下、説明を容易にするために、抽料を水、抽剤を油と
仮称し、油と水は実質的に相互に溶解しないものとする
。

まず相の逆転方法につき１段抽出の例を挙げて説明する
。

抽料が抽剤より多い場合（以下水中油型と略記する。

）の分散系が形成されている場合、この相を逆転させよ
うとする時は第１図に示すような循環ポンプを付した抽
出装置を用いる。

配管１より水が供給され、配管２から油が供給される。

水と油は攪拌槽Ｍ−ｉで混合攪拌され静置分液槽Ｓ−１
に入り、上相に油が、下相に水が分液される。

水はＳの下部４より抜き出され、上相の油は配管５を経
てポンプＰに入り、配管６を経て一部はＴから排出され
、一部は配管８を経て攪拌槽Ｍ−１に循環される。

配管４より排出される水の量を３、配管Ｔより排出され
る油の量を１とした場合、配管８を経て循環される油の
量を適当に選べば攪拌槽内は油中水型の分散相で運転す
ることができる。

循環量は油及び水の物理的性質によって異るが、全油中
水型と水中油型の相転位が５０％で起るとすれば、配管
８を経由して循環する油の量は２より大きくとすればよ
い。

この場合は水中油型から油中水型への相転位であるがそ
の逆の相転位も同様の操作を行うことにより可能となる
。

水中の有用物質を油で抽出しようとする場合は、抽剤損
失と共に、これに同伴して抽質も損失し、抽出収率の低
下を招き、油中水型では、この問題はなくなるが、逆に
油中に水滴が混入して抽料中の他の不純物が同伴混入し
、抽出による精製効果を低下させることになる。

そこでこのような場合には、多段抽出を行ない、少なく
とも１つの抽出を前述の抽剤と抽料のみの場合と同様の
操作で運転し相転位を行い、少なくとも２つの攪拌槽内
が連続相−分散相の関係が逆転している状態とすれば良
い。

第２図はこれを実施するに当っての概略図である。

この図は向流２段抽出を示しているが、３段以上でも差
支えない。

３段以上の場合は中間段は抽出効率等を考慮して、油中
水型にするか水中油型にするかが決定される。

第２図の説明でも第１図の説明と同様に、便宜的に供給
液は油と水とし供給量は油の方が少く、且つ油と水は相
互に溶解しないとして説明する。

水は配管２１から、攪拌槽Ｍ−１に供給される。

水中油型で運転される油は配管２５から供給され、Ｍ−
１へは次の段から配管２２を経て油が供給され、水中油
型で運転される。

混合攪拌液は配管２３を経てＳ−１に入り分液される。

Ｓ−１で分離された油相は配管２９を経て回収されるが
、Ｍ−１の分散系が水中油型であるため濁りが少く、効
果的に水と分離することができる。

Ｓ−１の水相は配管２４を経て第２段の攪拌槽Ｍ−２に
入る。

ここで配管２５より供給される新しい油と混合されるが
、Ｍ−２へは次の分液槽Ｓ−２から循環油が供給され、
Ｍ−２の分散系は油中水型になる。

この混合攪拌液は配管３０を通って分液槽Ｓ−２に入り
２相に分離される。

油相は配管２Ｔから取り出され、大部分は配合２８を通
って攪拌槽Ｍ−２に循環され、残りは配管２２を経て攪
拌槽Ｍ−１に循環使用される。

Ｓ−２で分離された水相は配管２６を通って排出される
が、攪拌槽Ｍ−２での分散系が油中水型であるため、水
相の濁りは少く効果的に油と分離することが可能である
。

この方法は中間相が生成される場合にも有効である。

即ち、先に述べた様に中間相の生成域は、油中水型分散
系では水相側に、また水中油型分散系では油相側にある
のが一般的である。

中間相抜出しにもとすく油の損失量を減らすには、中間
相の抜出し槽を油中水型で運転し、抽出を水中油型で運
転すればよい。

この場合は攪拌槽と分液槽を第３図のような組合せで行
なうとよい。

第３図において、配管３１より水が、また配管３２より
油が夫々攪拌槽Ｍ−１に供給され、後続する分液槽より
配管３４及び３５を経て油の一部が循環されＭ〜１内の
分散相は油中水型となる。

Ｍ−１中の混合液は配管３３を経て分液槽Ｓ−１へ導か
れ１、ここで分液されるが、中間相は、攪拌槽Ｍ−１中
の分散系が油中水型であるために水相側に生じ、該中間
相は配管１１を通って定常的又は間歇的に排出される。

この際、中間相に同伴する油の量は中間相を水相側から
排出されるために油の損・失は非常に少くなる。

分液槽Ｓ−１から配管３４及び３７を経て油が、また配
管３６を経て水が夫々攪拌槽Ｍ−２に供給され、ここで
は水中油型の分散系となる。

この混合液は、攪拌槽Ｍ−２から配管３８を経てｓ−２
に入り、ここで分液されて油は３９から、水は４０から
それぞれ排出される。

この場合、分液槽ｓ−２から排出される水相は油滴を含
み易いので、変型として配管３６の途中から水を一部排
出し、場合によっては配管４０から出た水を攪拌槽Ｍ−
１へ再循環し、水は配管３６の途中から導入分の全量を
系外へ排出することも可能である。

本発明の方法によれば抽剤および抽料の量の如何に拘；
ｂらず、抽剤及び抽料の性質に応じて、分液相への非溶
解異相の混入および中間相の生成を最少にするような操
作をとることが可能であり、すぐれた抽出効率が得られ
るので、工業的意義はきわめて大きい。

本発明は陰イオン交換液を用いて、染料製紅場あるいは
染色工場から排出される着色廃水を処理する場合に適用
すると殊に効果的である。

この場合には、最終段において攪拌槽を水が分散相を形
成し、陰イオン交換液が連続相を形成するように操作し
、第１段においては攪拌槽中で水が連続相を形成し、陰
イオン交換液が分散相を形成するように操作するのが好
ましい。

また更に中間段を設ける場合には中間段の攪拌槽の分散
相一連続相は適宜設定することができる。

次に本発明を参考例及び実施例により更に詳細に説明す
るが、本発明は以下の実施例によって限定されるもので
はない。

参考例 １−Ａ 抽料として酢酸２０％、クロロホルム８０％の混合溶液
３５０ｍ１を０．７１／ｈｒの割合、また、抽剤として
は水１５０１ｒＬｌを０．３１ｊ／ｈｒの割合で攪拌槽
に導入し攪拌し、分液槽ｌこ導入した。

下相（クロロホルム）は抜き出し、上相（水）は０．７
１／ｈｒで循環使用した。

この様にして操作したところ、クロロホルム相は清澄液
となり、水相に若干の濁りが生じた。

攪拌槽の溢流管付近で観察した結果、明らかに水が連続
相となり、クロロホルムが分散相になっていて、前回と
相が逆転していることが認められた。

尚、上下相の組成は、上相が水７２．５％、クロロホル
ム２．５％、酢酸２５．０％であり、下相は水１．６％
、クロロホルム９１．８％、酢酸６．７％であった。

参考例 １−Ｂ １１の分液戸斗に２０％の酢酸を含有するクロロホルム
３５０１ｒＬｌを入れ、これに水１５０ｍ１を加えて振
盪機で１時間振盪した後２日間静置後分液した。

この時は上下両相共殆んど透明であった。上下相を分液
した後、ガスクロマトグラフィーで分析した結果、上相
の組成は水７３．７％、クロロホルム１．１％、酢酸２
５．２％、下相の組成は水１．５％、クロロホルム９１
．８％、酢酸６，７％であった。

参考例 ２−Ａ メタノール３０％を含有するメタクリル酸メチルエステ
ルより水を抽剤としてメタノールを抽出した。

第１図に示す装置を用いて攪拌槽及び分液槽を４１℃に
調整した恒温槽に入れ、４０℃±０．５℃で運転した。

メタクリル酸メチルエステルは４８０ＴＬｌ／ｈｒ、水
５２０ｍ１ｌ／ｈｒの割合で導入し、メタクリル酸エス
テル相は６００ ｒｕｌ／ ｈｒの割合で抜き出し、攪
拌槽に循環使用した。

分散系は油中水型となり、油相側に濁りが生じた。

上下相の分析値を表１に示す。

次に述べる参考例２−Ｂと比べると、水相中・＼のメタ
クリル酸エステルの損失は１／４以下に減少した。

参考例 ２−Ｂ メタクリル酸エステル相を循環使用しない他は参考例２
−Ａと同様の操作を行なった。

攪拌槽内は明らかに水相が連続相、メタクリル酸エステ
ル相が分散相となっており、分液相内では水相に濁りが
見られた。

尚、分析値を表１に示した。参考例 ３−Ａ 参考例１−Ａと同じ、第１図に示した装置を用いて、抽
料として分散染料、水溶性染料その他の染料及びこれら
の中間物等を製造する工場の混合廃水を水酸化カルシウ
ムで凝集沈澱処理したものを使用し、抽剤として炭素数
１６〜２４のアルキルアミンの混合物をジエチルベンゼ
ンを主体とする沸点１８７〜２１０°Ｃの溶媒に５重量
％溶解したイオン交換溶液を用いた。

攪拌槽内にはｐＨ測定用電極を設置し、７０％Ｈ２ＳＯ
４を導入してｐＨ＝４．５に調整しつつ、抽剤を２６０
ｍ１／ｈｒ、抽料を１．５６１１／ｈｒの割合で攪拌槽
に導入した。

上相となるイオン交換溶液は２１１／ｈｒの割合で循環
使用した。

上相のイオン交換層には若干の濁りが見られたが、水相
の濁りはなくなり、ガスクロマトグラフィーで測定した
ところ水相中のジエチルベンゼンは５６０ ｐＩ）ＩＴ
ｈ抽剤は３．１重量％であった。

この水相をウレタンフオームに通したところ脱色率７５
％、ＣＯＤ値１６０ ｐｐｍ 、 ＣＯＤ除去率６８％
となった。

又、中間相は水相上部に発生したが、その量は５時間運
転後７０ｍＪ！で、導入した水の０．９％にまで減少し
た。

この中間相を抜き出して処理したところ、下記で示す参
考例３−Ｂにおいては中間相の９９％がイオン交換液で
あるが、本参考例においては９９％が水であり、イオン
交換液の損失量を最小限におさえることができる。

参考例 ３−Ｂ イオン交換液を循環使用しない他は、参考例３−Ａと同
様の操作をおこない、分液槽で静置分液すると水相の濁
りが激し、＜、水相中のジエチルベンセン量は１．８％
を示した。

このものをウレタンフオームを通すと清澄液となり、脱
色率７２％。

ＣＯＤ値１７０ｐｐｍ、ＣＯＤ除去率６６％であった。

分液槽内でイオン交換液槽の下部に中間相が発生し、そ
の量は５時間運転後約３５０１１Ｌｌとなり、導入した
水量の約４．５％に相当した。

実施例 １ 第２図に示した２段向流抽出装置において攪拌槽は１１
．分液槽は１．５１のものを使用し、全系を４１℃の恒
温水槽中に入れた。

配管２１より抽剤として水３１／ｈｒ、配管２５より抽
料としてメタクリル酸メチルエステル６５％、メタノー
ル３５％の混合物を３１１ ／ ｈ ｒの速度で攪拌槽
Ｍ−１及びＭ−２へ導入し、メタクリル酸エステル中の
メタノールを水で抽出した。

攪拌槽Ｍ−１へは、Ｍ−２，Ｓ−２で１段抽出されたメ
タクリル酸エステルの抽残液が配管２２より入り、Ｍ−
１の槽内では水中油型で抽出される。

Ｍ−１から混合物は配管２３を通ってＳ−１で分液され
、油相は配管２９から抜き出す。

油相は透明で濁りがないが、水相側は白濁が見られた。

水相は配管２４を通って攪拌槽Ｍ−２に至り、ここで配
管２５より新しく導入される抽料（メタクリル酸エステ
ルとメタノールの混合物）と混合される。

Ｍ−２へは、分液槽Ｓ−２で分液された油相が配管２７
，２８を通って５１１／ｈｒで循、贋される。

Ｍ−２の槽内は明らかに油中水型になっている。

混合液は配管３０を経て分液槽Ｓ−２で分液されるが、
下相は清澄で全く濁りがない。

下相は配管２６から流出せしめた。

上相は可成り濁りが激しいが、そのまま配管２１を通っ
て一部は配管２８へ、循環残部は配管２２を経て攪拌槽
Ｍ−１へ導入する。

約５時間定常運転後、配管２９から流出する抽残液と配
管２６から留出する抽出液を分析した。

比較例 １ 配管２８の循環ポンプを停止して循環を中止させた以外
は実施例１と同様に操作すると、Ｍ−２の槽内は水中油
型の分散系に変り分液槽Ｓ−２では上相が清澄となり下
相に濁りが生じた。

同様に配管２６，２９より流出する下相と上相を分析し
た。

分析結果を比較対照して表２に示す。

実施例 ２ 第２図の装置を用い、トルエン中のプロピオン酸を水で
抽出した。

操作は実施例１と同様にした。温度は２５℃で行い、配
管２１から水を３．６ｔｌ／ｈｒで、配管２５からトル
エン５４％、プロピオン酸４６％の混合物を２．４１
／ ｈｒで導入した他は実施例１と同操作を行った。

配管２８を通るトルエン相の循環量を８１３／ｈｒとし
た。

流出する上下相の組成を表３に示した。

比較例 ２ 配管２８を通るトルエンを循環使用しない他は実施例２
と同じ操作をおこなった。

静置後の組成を表３に示した。

実施例 ３ 第４図に示す３段向流抽出装置を用いて染料製造工場の
廃水の脱色をおこなった。

Ｍ−１，Ｍ−２、Ｍ−３は１１の攪拌槽、Ｓ−１，Ｓ−
２，Ｓ−３は１．５１の分液槽を使用し、抽剤および抽
料は参考例３−Ａと同一のものを用いた。

抽料は配管４１より６Ａ／ｈｒの割合で攪拌槽Ｍ−１へ
導入され、分液槽Ｓ−１、配管４１、攪拌槽Ｍ−２、分
液槽Ｓ−２、配管４８、攪拌槽Ｍ−３、分液槽Ｓ−３を
通って、配管４９より放出された。

一方抽剤は配管４２からＭ−３、Ｓ−３、配管４３゜Ｍ
−２，Ｓ−２、配管４４．Ｍ−１，Ｓ−１の順で通過し
、配管４６から系外へ取り出される。

攪拌槽Ｍ−１，Ｍ〜２．Ｍ−３には各々ｐＨメーターを
設置し、Ｍ−１のｐＨ＝４．５となる様に配管５０から
、Ｍ−３のｐＨ＝４．５となる様に配管５１から各々７
０％の硫酸を加えた。

従ってＭ−２は必然的にｐＨ＝４．５で運転できる。

配管４５に設置されている循環ポンプＰを作動して、抽
剤を７１Ｊ／ｈｒの割合で循環したところ、Ｍ−１の分
散系は逆転して油中水型となり、中間相は水相上部に蓄
積し、その発生量は約５ｙｒｔｌ／ ｈ ｒ程度に過ぎ
なかった。

尚、この時のＣＯＤ除去率は８４．３％、脱色率は９４
．５％であった。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図本発明の方法の実施の態様を示す系統図
、Ｍ−１、Ｍ−２、Ｍ−３は攪拌槽：Ｓ−１、Ｓ −２
、Ｓ−３は分液槽を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 攪拌槽と分液槽とからなる液−液抽出ユニットを少
   なくとも２段直列に接続した抽出装置を用いて連続的に
   抽出を行うにあたり、任意の分液槽で分離した抽剤又は
   抽料の一部をそのユニットの攪拌槽又はその前段のユニ
   ットの攪拌槽に循環することによって該攪拌槽に循環さ
   れた液成分の連続相を形成させ、且つ、少なくとも２つ
   の攪拌槽内の連続相−分散相関係が互いに逆転している
   状態で抽出を行うことを特徴とする連続抽出法。