JPS6130603B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水からの油分離方法および装置に関す
る。

本発明は、好ましくは重量基準で1000ppm以
下の油を含む水流を油−吸収床にとおすことより
成り、該吸収床は水を通過させる有孔体を少なく
とも有し、該有孔体はその表面に油−吸収性塗膜
を有し、該油吸収性塗膜は油−吸収性ラテツクス
粒子の一般に付着物からなり、該ラテツクス粒子
は油に膨潤性で且つ油に不溶性であり、該ラテツ
クス粒子は油中で未膨潤容積の２乃至50倍膨潤
し、該油−膨潤性ラテツクス粒子塗膜の量は、油
で膨潤するとその容積が該有孔体内の内部間隙を
ふさぎ水流通過を防ぐに十分な容積となる量であ
ることに特徴を有するものである。

本発明はまた水流をとおす導水路および水路中
に横にあり水に対し透過性であるが導水路と密閉
接続状態にあるので水路内を流れる水はそれを通
らざるをえない様な最初有孔の吸収床より成る水
流重量基準で1000ppmを超えない油含有水流か
ら油を除去する装置において、有孔体表面上に油
吸収性重合体のラテツクス塗膜をもち該塗膜は油
と接触した時未膨潤膜容積の２乃至50倍に膨潤し
かつ該塗膜の量が膨潤すると有孔体をふさぎ水流
をとおさなくするに十分であることより成る改良
装置を提供するものである。“油”とは一般に水
と混和せず又は25℃大気圧において水に２重量％
以上溶解しない油又は有機液体をいう。この様な
油には例えば灯油、潤滑油、ガソリン、ジエツト
燃料、および燃料油の様な石油類がある。他の油
にはベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベン
ゼン；脂肪族炭化水素、例えばヘキサン、オクタ
ン、ドデカン、エイコサン、それらの位置異性体
類；環状炭化水素、例えばシクロヘキサン、エチ
ルシクロヘキサン；ケトン類、例えば２−オクテ
ノン、４−ドデセノン；および塩素化溶媒、例え
ば１，１，１−トリクロロエタンおよびｏ−ジク
ロロベンゼンがある。

本発明の特徴と利点は次の付図と関連する明細
書から更に明瞭となるであろう。

図１は本発明による過装置の概略図である。

図２は図１の装置に使われる有孔体の部分断面
図である。

図１に本発明による装置１０が示されている。
装置１０は一体となつた導水路又は水路を区切る
手段１１をもつ。導水路１１は大気に開いている
圧力低下を示す垂直に伸びた枝管又は手段１２お
よび太くなつた過床保持部１３をもつ。導水路
１１は矢印方向に流れる水流１４がとおる。水流
１４は水の100万容量部当り1000重量部以下の油
又は有機化合物を含んでいるとよい。導水路１１
は枝管１２から遠く拡大部分１３に隣り位置に出
口１５をもつ。多数の有孔過要素１７が導水路
１１の拡大部分１３内にあり一般に導水路１１の
拡大部１３の隣部と共に密封関係にある。枝管１
２の隣りに金網の様な有孔過床保持網１８があ
る。第２支持網１９は一般に出口部１５の隣りに
ある。図１に示すとおり有孔過要素１７は一般
に円盤状でありそれをとおつて水を流れさせる。
各有孔要素１７は油吸収性ラテツクスの表面塗膜
（図示されていない）をもつており、油吸収性ラ
テツクスは油−膨潤性、油−不溶性でありまた塗
膜は未膨潤塗膜容積の２乃至50倍に膨潤するので
ある。

図２は過要素２５の部分断面を図示してい
る。過要素２５は多数の細胞壁２７と多数の内
部間隙２８をもつ有孔体２６より成る。要素２５
は一般に水に不溶の有孔基質２９より成る。基質
２９はその表面上に油吸収性塗膜３１をもつ。油
吸収性塗膜３１は前述した油膨潤性をもつ油膨潤
性ラテツクス塗膜である。装置稼動と本発明の方
法の実施において、図１で矢印で示すとおり少量
の油を含む水流が導水路１１中にとおる。水流は
過要素１７をとおり導水路の出口１５から排出
される。水流中の少量の油は塗膜３１のようなラ
テツクス塗膜に吸収される。塗膜３１は油がそれ
に加わると膨潤して多数の膨潤ラテツクス粒子と
なり粒子は粘性をもつた小滴に凝集して過要素
１７の下流に送られ未膨潤塗膜と接触する。未膨
潤塗膜は非常に膨潤した粒子と接触するとそれか
ら油の一部をとつて粘い油膨潤したラテツクス粒
子の凝集小滴又は小球となり過要素をつめるに
十分な大きさとなる、即ち内部間隙は十分につま
つて水流のとおることを防ぐ。過要素１７がつ
まり枝管１２内の水流水頭が上昇し一定の高さに
達すれば水流頭を閉じ又は他の同様過機に向け
て過要素１７を未膨潤ラテツクス塗膜をもつ要
素と交換する。本発明の実施には油吸収性ラテツ
クス塗膜支持用基質として広範な材料が使用でき
る。特に好ましい材料は柔軟性合成樹脂質フオー
ムス、例えば連続気ほうポリウレタンフオーム
ス；ポリエチレンフオームス、ポリプロピレンフ
オームス、ポリブテンフオームス、ポリビニルク
ロライドフオームス、ポリブタジエンフオーム
ス、ポリイソプレンフオームスの様な連続気ほう
ポリオレフインフオームスおよび他のゴムフオー
ムスである。他の油吸収性ラテツクスで被覆する
基質として便利な材料には例えば砂、バーミキユ
ライト、バガス、わら、鋸屑、粒状石油および木
炭、コークス、自動車やトラツクの破砕タイヤ、
金属粒、ガラス粒およびガラスフオームスがあ
る。基質として天然又は合成繊維の織物又は不織
形の生地も適当である。多くの用途には水流内に
含まれる油又は有機液体の影響をうけない基質が
望ましい。このことはこの吸収床が比較的長時間
汚染水流にさらされる場合特に真実である。しか
し多くの場合、水流内の有機物質によつて徐々に
おかされる基質も使用できる。この用途の代表的
なものは過材で、過材をとおしての圧力低下
を絶えず検べ過材がつまつた場合迅速に交換す
る。一般にラテツクス重合体塗膜の膨潤速度が基
質の膨潤又は溶解速度よりも実質的に大きいこと
が重要である。有機液体に敏感な基質が使われる
用途には一般に膨潤性ラテツクス重合体が基質の
膨潤又は溶解速度の少なくも２倍膨潤することが
望ましい。

本発明の実施に便利なラテツクス重合体は油と
接触すると膨潤するどんな重合体のラテツクスで
もよい。便利なラテツクス重合体は水と接触する
と膨潤する。しかし除去すべき油又は有機物質と
接触した場合更に膨潤する必要がある。油又は有
機液体に使用する重合体の選択はラテツクス重合
体粒子の浸漬される又は吸収する特定液体中の膨
潤指数を較べて容易にきめることができる。この
膨潤指数はラテツクス重合体を望む油又は有機液
体に浸漬し水と油による30分後のラテツクス重合
体の単位重合当りの容積を測定して便利に測定で
きる。有機液体のある場合と油又は有機液体のな
い場合の単位重量当りの容積比が膨潤指数であ
る。重合体が溶解すれば膨潤指数は無限大とな
る。膨潤指数が1.2より大きいならば重合体粒子
は本発明の実用に適する。殆んどの用途には膨潤
指数少なくとも1.5、好ましくは３以上のものが
望ましい。本発明の実施には膨潤するが溶解しな
い交又結合重合体を使用することが重要である。
重合体が有機液体および水の存在で膨潤するなら
ば本発明の使用に適する。しかし殆んどの場合膨
潤指数1.5乃至50、好ましくは３乃至50を示す様
に十分に交差結合した重合体を使用することが望
ましい。種々の重合体材料が便利に使われる。こ
れら重合体にはスチレンおよび置換スチレン重合
体類；60重量％塩化ビニルと40重量％酢酸ビニル
の共重合体の様な塩化ビニルのポリ塩化ビニル共
重合体類；75％塩化ビニリデンと25％アクリロニ
トリルの共重合体を含む塩化ビニリデンの重合体
類および共重合体類；メチルメタクリレイト、エ
チルアクリレイト等の重合体類の様なアクリル系
重合体類がある。一般に重合体の化学組成は重要
ではない。重合体類は著しい膨潤性を示す必要が
ある、即ち望む使用温度圧力条件のもとで重合体
が適応しなければならない有機液体中で少なくも
10分間に少なくも20％容積が増加する必要があ
る。広範な有機液体に適応する特によい材料はポ
リスチレンおよびスチレンと10重量％迄のジビニ
ルベンゼンとの重合体類の様なスチレン重合体で
ある。脂肪族と芳香族炭化水素類の一般用途には
アルキルスチレン重合体類および共重合体類が特
に有利である。このアルキルスチレン重合体類は
脂肪族および（又は）芳香族炭化水素類と接触す
ると非常に迅速に膨潤する。一般に重合体膨潤が
迅速であればある程有機液体と接触した場合のシ
ヤツトオフも速い。普通アルキルスチレン重合体
類および共重合体類はいわゆるNo.２デイーゼル油
と接触した場合１分以内に実質的膨潤を示す。

本発明の方法に吸収性ラテツクス重合体類とし
てスチレン類、特に第３−アルキルスチレン類の
交差結合重合体類および共重合体類が好ましく使
われる。これらの重合体類製造に使用できるアル
キルスチレン類は炭素原子４乃至20、好ましくは
４乃至12をもつアルキル基をもつもので、例えば
第３−アルキルスチレン類、ｎ−アルキルスチレ
ン類、第２−アルキルスチレン類、イソアルキル
スチレン類およびそれらの共重合体類がある。

本発明の実施に使うに特に好ましいものは上記
した様なアルキルスチレン類およびC₁−C₂₄アル
コールおよびアクリル酸又はメタクリル酸又はそ
れらの混合物から生成されたアルキルエステルと
の交差結合した共重合体類である。

アルキルスチレンとの共単量体として使用でき
る適当な単量体類には例えばビニルナフタレン
類、スチレン、ビニルトルエン類、α−メチルス
チレン、環置換α−メチルスチレン類、ハロスチ
レン類、アリール−スチレン類およびアルカリー
ルスチレン類；メタクリリツクエステル類、アク
リリツクエステル類、フマレイトエステル類およ
び半エステル類、マレエイトエステル類および半
エステル類、イタコネイトエステル類および半エ
ステル類、ビニルビフエニル類、脂肪族カルボン
酸類のビニルエステル類、アルキルビニルエステ
ル類、アルキルビニルケトン類、α−オレフイン
類、イソオレフイン類、ブタジエン、イソプレ
ン、ジメチルブタジエン、アクリロニトリルおよ
びメタアクリロニトリルがある。

本発明の方法に使われるラテツクス重合体類は
少量の、好ましくは0.01乃至２重量％の交差結合
剤を含んでいることが望ましい。交差結合剤が１
％以内であると重合体を容易に膨潤させ有機物質
の実雌的容量を吸収させるので１％以内の場合油
および有機液体不純物の最も有効な吸収がおこ
る。有機液体含有水を25容量％ラテツクス重合体
塗膜をもつ吸収床にとおす場合はこの様な操作で
は重合体は吸収される有機物質の低容量が黙認で
きるので２％迄の交差結合剤も適当である。

本発明の使用するに適する吸収性ラテツクス重
合体製造に使用できる交差結合剤には例えばジビ
ニルベンゼン、ジエチレングリコールジメタクリ
レイト、ジイソプロペニルベンゼン、ジイソプロ
ペニルジフエニル、ジアリルマレエイト、ジアリ
ルフタレイト、アリルアクリレイト類、アリルメ
タクリレイト類、アリルフマレイト類、アリルイ
タコネイト類、アルキド樹脂形類、ブタジエン又
はイソプレン重合体類、シクロオクタジエン、メ
チレンノルボルニレン類、ジビニルフタレイト
類、ビニルイソプロペニルベンゼン、ジビニルビ
フエニルの様なポリエチレン性不飽和化合物類並
びにこれら重合体のビニル付加組成物中に交差結
合剤として使われることが知られている他のジ−
又はポリ−反性応化合物類がある。通常交差結合
剤含有ラテツクス重合体は吸収した有機物質によ
つて膨潤する。交差結合剤が過剰であると吸収に
不合理な長時間がかかりまたラテツクス重合体は
吸収床の内部間隙をつめるに十分な量の有機液体
を吸収できない。吸収する重合体が交差結合剤を
含まぬか又は含んでも余りに少量であれば重合体
は有機物質に結局溶解し例えば重合体−濃厚有機
液体の連続した非−粒状物となり、それは水流を
効果的に停止しないであろう。

本発明実施用重合体は乳濁重合法により製造さ
れ、好ましくは遊離基触媒により重合される。殆
んどの用途に対し本発明の実施に使われるラテツ
クスは粒子大きさ500乃至2000Åをもつものがよ
いが、粒子大きさが上記よりも小さいものおよび
大きいラテツクスも使用される。

実施例 第３ブチルスチレン70重量％、２−エチルヘキ
シルアクリレイト20重量％、セチルからエイコシ
ルまでのアルコール類の混合メタクリレイトエス
テル類10重量％の混合物30重量部および上記３単
量体重量を基準としてジビニルベンゼンとジエチ
ルベンゼンの重量１対１混合物0.075重量％（活
性）を単量体類（ROM）重量を基準として過硫
酸カリウム0.5重量部、同じROM重量基準で重炭
酸ナトリウム１重量％、同じROM重量基準で混
合長鎖アルキル硫酸ナトリウムである表面活性剤
２重量％を含む水70重量部の存在のもとで重合さ
せて油吸収性ラテツクスを製造した。重合反応は
次の様に行なわせた：過硫酸カリウムと重炭酸ナ
トリウムを含む水20％と全単量体混合物２重量％
を反応機に加えた。反応機を撹拌し80℃に30分加
熱した。この時点で残りの単量体と過硫酸カリウ
ムと重炭酸ナトリウム水溶液を５時間にわたり一
定速度で加えた。添加終了後反応混合物を80℃で
更に１時間撹拌した。次いで容器と内容物を35℃
に冷却した。反応混合物を過し凝塊を除去し
た。粒子大きさ約1000Åをもち固体28.2％のラテ
ツクスをえた。このラテツクスを直径３1/2イン
チ（8.9cm）、厚さ1/4インチ（0.635cm）の連続気
ほうポリウレタン板多数の被覆に用いた。板をラ
テツクスに浸しそれから過剰のラテツクスをしぼ
りとり80℃で16時間乾燥して板に塗膜をつけた。
浸漬、圧さくおよび乾燥方法と反復してポリウレ
タンフオーム上に種々の塗膜重量をつけた。ポリ
ウレタンフオームは1.7ポンド／立方フート
（27.23Kg／cm³）の密度と１インチ（2.54cm）当り
41±５の孔をもちまた水圧1/2インチ（1.27cm）
のもとで４インチ平方（25.8cm²）、1/4インチ
（0.635cm）厚さの試料をとおし８立方フート／分
（226.53／分）の空気流通速度をもつていた。
種々のラテツクス被覆重量をつけたウレタン板お
よび塗膜のない板を使つて多数の実験を行なつ
た。使用装置は一般に図１に示す様なもので過
される廃水はNo.２燃料油含有水であつた。試験装
置に水毎時25ガロン（94.64）およびNo.２燃流
油25ml／時を供給した。水−油混合液を有孔過
板中に入れる前油を水中に微分散させる様にプロ
ペラ型撹拌機で水と油を混合した。水が枝管１２
に相当する枝管中に48インチ（121.9cm）の高さ
上昇した場合又は油が過板を明らかに通過した
場合実験を中止した。ウレタン塗膜をもたないウ
レタンフオーム板を先づ用いた。枝管１２中の１
時間後の水頭、即ち高さが約３インチ（76.2cm）
となり、この時点で排水中に表面油が現われた。
上記ラテツクス23.8％の塗膜重量をもつ板を用い
初めの水頭約５インチ（12.7cm）であつたが、
2.5時間後に水頭約６インチ（15.24cm）において
表面油が現れた。次いでラテツクス固体59.7重量
％、33.5重量％および55.5重量％の膜重量をもつ
３種の板を使用した。第３時間10分後ラテツクス
固体59.7および55.5重量％被覆板において燃料油
の通過なく水頭48インチ（121.9cm）となつた。
ラテツクス固体33.5重量％の被覆ウレタンフオー
ムは３時間少し前に水頭48インチ（121.9cm）と
なつた。すべての場合少量であるが測定できない
量のデユポンオイルレツドＡ（油可溶染料）を燃
料油に加えて被覆フオーム柄内の油分布測定の助
けとした。水がラテツクス被覆フオーム試料をと
おつたいづれの場合も油が認められなかつた、即
ち赤色は過床全体にひろがらなかつたし、臭気
および味のいづれによつて排水中に油は認められ
なかつた。

本発明を用いて水から分離できる有機物質、油
吸収性ラテツクスおよび基質はいづれも多種多様
であるので、有機物質、ラテツクスと基質、およ
びラテツクス塗膜重量の組合せの適否を検べたい
ならば、組合せ適否決定の便法は厚さ６インチ
（15.25cm）の被覆床をつくり水流から除去したい
有機液体を24℃で滴下法で加えるのである。この
様な実験に床中の有機液体の存在を容易に示す染
料を加えれば便利である。６インチ（15.24cm）
の過床がつまり６インチ（15.24cm）水頭のも
とで有機液体を流さないならば、その組合せは本
発明の実施に適当するものである。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明による過装置の概略図である。 １１……導水路、１２……枝管、１３……過
床保持部、１４……水流、１７……過要素、 図２は本発明の装置に用いる有孔体の部分断面
図を示している。 ２５……過要素、２６……有孔体、２８……
内部間隙、２９……有孔基質、３１……油吸収塗
膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 重量基準で1000ppm以下の有機液体又は油
   を含む水流を油−吸収床にとおすことから、該吸
   収床は水を通過させる基礎有孔体を少なくとも有
   し、該有孔体はその表面に有機液体又は油−吸収
   性塗膜を有し、該塗膜はラテツクス粒子の主に付
   着物からなり、該ラテツクス粒子は有機液体又は
   油−膨潤性で且つ有機液体又は油−不溶性の交差
   結合した重合体からなり、該ラテツクス粒子は有
   機液体又は油中で未膨潤容積の２〜50倍に膨潤し
   うるものであり、該有機液体又は油−膨潤性ラテ
   ツクス塗膜の量は、有機液体又は油で膨潤すると
   その容積が該有孔体内の内部間隙をふさぎ且つ水
   流通過を防ぐに十分な容積となる量であることを
   特徴とする水流からの有機液体又は油の除去方
   法。 ２ 該有孔体が非粒状体である特許請求の範囲第
   １項記載の方法。 ３ 該有孔体が粒状体である特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 ４ 該有孔体をとおしての圧力低下を監視する工
   程を含む特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５ 該有孔体が連続気ほうプラスチツクフオーム
   である特許請求の範囲第２項記載の方法。 ６ 水流をとおす導水路および該水路内に横方向
   に位置し水に対し透過性であり導水路と密閉接続
   状態にありその結果水路内を流れる水がそれをと
   おらざるを得ない基礎有孔吸収床とを有し、該吸
   収床を構成する有孔体はその表面に有機液体又は
   油−吸収性塗膜を有し、該塗膜は有機液体又は油
   と接触した時未膨潤塗膜容積の２〜50倍に膨潤す
   る有機液体又は油−吸収性重合体のラテツクス塗
   膜からなり、該塗膜の量は膨潤すると有孔体をふ
   さぎ且つ水流をとおさなくするに十分な量である
   ことを特徴とする水流、好ましくは重量基準で
   1000ppm以下の有機液体又は油を含む水流、か
   ら有機液体又は油を除去する装置。 ７ 該有孔体が非粒状体である特許請求の範囲第
   ６項記載の装置。 ８ 該有孔体が粒状体である特許請求の範囲第６
   項記載の装置。 ９ 該有孔体をとおしての圧力低下を表示する手
   段を有する特許請求の範囲第６項記載の装置。 １０ 該有孔体がプラスチツクフオームである特
   許請求の範囲第６項記載の装置。