JPS614512A - 懸濁液からの脱水方法およびバイオ−ド電気濾過装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （１）発明の技術分野 本発明は、電気的に強化された真空源適用バイオード電
気濾過装置、および固体懸濁液を脱水するのに前記装ｆ
を利用する懸濁液からの脱水方法に関するものである。

（２）発明の背景 懸濁の脱水を行なう電気的強化真空方法および装置は、
１９７８年８月１５日発行の米国特許第４．１０７．０
２６号、１９７９年９月１８日発行の米国特許第４，１
６８，２２２号、１９７９年１０月９日発行の米国特許
第４，１７０，５２９号、１９８０年６月１０日発行の
米国特許第４２０ス１５８号に開示されている０ここで
は、参考までに、これらの特許を総体的に開示すること
にする〇 これらの初期の開示では、通常は懸濁液に浸されている
が検査、または他の目的のためにそれ自体でそこから移
動できる自蔵中空電極アセンブリが提供されている。こ
れらの中空電極アセンブリは二つの壁面様式、すなわち
一方の電極を有する電極アセンブリ用イオン透過壁とも
う一方の電極を有する電極アセンブリ用液体透過壁とか
ら構成されている。電極アセンブリの壁面は、支持グリ
ッドによって背当てされたイーオン交換膜、すなわち透
過多孔膜から成る化学的および電気的に中性の濾過媒体
から構成されており、従って、平らな電極面を提供する
。

作動に際し、両様式の電極アセンブリが懸濁液に浸され
、真空源が液体透過壁を有する電極Ｊ　　　　　７″″
７７’　ＩＪ　Ｏ内部′接続さ１・制御９能７１力差を
生じ、それによって濾過面を通って搬送液が流れるよう
にすると共に、電界の影響を受けて固体が反対方向に移
動し、イオン透過壁を有する電極アセンブリ上にケーキ
として付着する。

濾過液、すなわち透過液、つまシ固体性のない搬送液は
、制御可能な率で液体の充填された中空電極構造体の内
部から排出される。

既述の如く、ケーキの付着は、イオン透過面を有する中
空電極アセンブリ上に発生する０すなわち、これらの電
極アセンブリには、電解液が充填されておシ、その中で
電極素子が前記電解液に浸されている◇従って、これら
の電極素子は、懸濁液との直接的接触から隔絶されてい
る。電解液はよシ高い導電性および電極素子との両立性
に対して特に選択される０両立性とは、普通ならば中空
電極アセンブリに存在する条件の下に電極素子に対して
電解液が比較的に非腐食性であることを意味する０分解
または発生生成物および熱が中空イオン透過アセンブリ
内の電極素子で発生されるので、電極チャンバーに入る
、および電極チャンバーを通る電解液は流れるようにな
っておシ、その結果、気体を含む異物および熱が前記チ
ャンバーから排出され、比較的に一定した所定の電解液
組成が維持される。

これら先行技術による構造体における電極アセンブリの
イオン透過壁は、化学的および電気的に中性の濾過媒体
であるイオン交換膜、すなわち透過多孔膜から構成され
ているが、前記膜が実際には薄い膜状になっている場合
、さもなければ支持体を必要とする場合、化学的および
電気的に中性のグリッドで背当てをし、それによって、
処理しようとするスラリーに対して平らな電極壁面を与
えることができる。電気濾過中、ケーキがこの電極に形
成され、ドクター・ブレードと接触することＫよって除
去されなければならないので、比較的破損しやすい壁面
をドクター・ブレードとの直接的接触から守るため、フ
リクション・ケージ、またはスペース手段が設けられて
もよい。フリクション・ケージは、ドクター・ブレード
と接触する電極アセンブリの壁面をカバーする比較的堅
い物質からできた薄くて開いた遮壁体から構成されてい
ると共に、スペース手段は、フレーム状に構成されたデ
ルリン（Ｄｅｌｒｉｎ）アセタール樹脂のようなプラス
チック材から成シ、ドクター・ブレードおよび壁面間の
接触を防ぐのに十分な厚さを有したストリップから構成
されていてもよい。ケーキ回収のために、電極アセンブ
リは、収集された固体の層、すなわちそこに付着してい
るケーキ層により、懸濁液から出現位置に引き上げられ
る。電解液は引き上げられた位置で電極アセンブリ内に
残存しているので、電極の内部は真空となって圧力を低
減し、よってアセンブリ壁の破裂、すなわち破損を防ぐ
。作動に際し、電極アセンブリが浸されると、内部に加
えられた真空は、電極素子で発生された塩素、酸素、ま
たは二酸化炭素のような気体生成物の除去を助ける働き
をする。

上記の如く、一方の極性を有する電極アセンブリがもう
一方の極性を有する電極アセンブリと交番するよう、す
なわち同じ極性を有する電極アセンブリは電気的に並λ
りで接続されるよう構成された複数の電極アセンブリが
電解槽に浸されている。この構成によって、電気的接続
部を有する複数の陽極および陰極が設けられ、電極素子
ならびに電解液を循環させる装置のような特別の、しか
も高価な、構造体がそのような陽極または陰極の夫々に
対して与えられなければならない。

従って、現在の民生用装置の多重、複合構造体を必要と
しない電気的濾過装置が求められている。

（３）　　発明の概要 本発明によって、電極アセンブリおよび中間電極状素子
（バイオード）が直列に作動して固体懸濁液を脱水する
電気濾過装置が提供される。

バイオードは、外部の電気回路に直接接続されていない
。各バイオードの一方の壁すなわち面は、イオン透過膜
であシ、もう一方の壁すなわち面は、液体透過濾過媒体
である０ バイオードの壁は、それらが面している電極の極性と反
対の極性をとる。従って、作動時、バイオードは、一つ
の陽性面と一つの負性面とを有する。懸濁液からの固体
はイオン透過壁土に付着すると共に、懸濁液からの搬送
液は液体透過フィルター媒体を通ってバイオード・チャ
ンバーへとゆく。このバイオード電解液は、懸濁液の排
出が進行している時バイオードから引き出され、処理す
ることができる０バイオード上に付着した固体ケーキは
、バイオードから（ドクター・ブレード、または他のも
のＫよって）除去し、口取することができる。

よシ詳細に述べれば、本発明による電気的に強化された
真空濾過装置は、懸濁液に侵された固体の槽を保持する
タンクと、前記懸濁液に浸され、外部の電気回路に接続
されて、電極構造体間に電位を形成する間隔を置いて並
べられた一対の前記電極構造体と、前記電極構造体に対
して中間の懸濁液に浸された少くとも−りのバイオード
とから構成されており、前記バイオ−２，１ ドは、更に、その第１の壁がイオン透過材すなわち膜か
ら成シ、前記電極構造体の一方に面していると共に、そ
の第２の壁が液体透過濾過媒体から成り、もう一方の前
記電極構造体に面しているバイオード・チャンバーから
構成されている。電極構造体によって電解槽に電位が形
成される際、バイオード・チャンバーの壁すなわちバイ
オードの面を形成するイオン透過物質および濾過媒体は
、それらが面している電極構造体の極性と反対の極性を
とる０前記バイオードは、外部の電気回路と接続されて
いない０真空源はバイオード・チャンバーに接続されて
、搬送液が液体透過濾過媒体を介して電解槽からバイオ
ード・チャンバーへと透過されるのを容易にする◇バイ
オード・チャンバーのイオン透過物質すなわち膜は、該
装置を通るある種のイオンの移送を容易にし、電解槽か
らの固体が引き寄せられる面を提供する。少くとも若干
の固体はケーキとしてイオン透過壁物質上に置かれる。

ある場合には、バイオード上に付着したケーキはプロセ
スの生成物であったり、また他の場合には、ケーキ付着
物が制限され、プロセスによる生成物が供給スラリーよ
シはぼ高い固体濃度を有するスラリーであったシする。

（４）　　発明の実施例 図面にはバイオード電気濾過装置１０が示されているが
、該装置は、水分を取除くべき固体を含む懸濁液の入っ
たタンク１１、および外部電源との適切な接続１６．１
７を有して、タンク１１の相対する両端で懸濁液に浸さ
れた陽極アセンブリ１２と陰極アセンブリ１３を備えて
いる。複数のバイオード２１，２２．２３は懸濁液に浸
されており、陽極アセンブリ１２と陰極アセンブリ１３
の中間に位置している。該バイオード２１，２２．２３
はそれ自体が直接に外部電源に接続されてはおらず、相
互におよび陽極１２と陰極１６とは電解槽２６，２７．
２８ならびに２９で間隔を開けられている◎供給管３２
は、粘土　　　′スラリーのような供給物を複数の供給
物取入れ管５６，３７．５８および５９に供給し、該取
入れ管によって該供給物は電解槽２６，２７．２８およ
び２９にそれぞれ取入れられる。脱水されたスラリ−は
、主スラリー管４８で連絡している複数のスラリー管４
２．４’５．４６および４７によって電解槽２６，２７
．２８および２９から取除かれる。しかし、該供給スラ
リーが陽極表面すなわち陽極ならびにバイオードの面に
ケーキとして付着し、かつそれから回収するようなプロ
セスになる場合、スラリー管４２，４３．４６および４
７はオーバーフロラ管として作用し、固体内容の減少し
た電解槽懸濁液を排出する。バイオード２１．２２およ
び２６からバイオード電解液が引出され、かつ、陰極１
６から濾過液が主排出管５８を有する複数の多岐排出管
５１．５３．５６および５７を介して引出される０ 真空装置６５は主排出管５８に接続しているので、陰極
１３およびバイオードの陰極面１４において真空濾過が
生じる０ 該陽極１２は上述の米国特許第４，１６８，２２２号−
７□、ヵ、いうわ、い６２．ヶヶよ、カヨ。、。

であってよく、従って、新鮮な陽極電解液を陽極１２の
チャンバー１９に与える陽極電解液管６１．６２で示さ
れるような、陽極電解液循環装置を必要とする。

動作中、供給スラリーは供給管３２および取入れ管５６
，５７．５８および６９を介して、タンク１１の電解槽
２６，２７．２８および２９に取入れられる０陽極電解
液循環装置は始動され（陽極がそのようになっている場
合）そして、陽極電解液は陽極１２および管６１と６２
を通って循環する０電源が付勢され、タンク１１の電解
槽にかかつて電位を構成する◇真空装置６５もまた付勢
され、よってバイオード２１．２２および２３を真空に
し、その結果電解槽２６．２７゜２８および２９からの
液体が陰極およびバイオードの陰極面１４を介して流れ
始める０説明のために、電解槽２６，２７．２８および
２９におけるスラリー固体は負の電荷を有するものとし
く例えば粘土スラリーのように）、従って　　　　　精
陽極アセンブリ１２へ（電解槽２６から）およびバイオ
ード２１，２２および２５の陽極面１５に吸引されるも
のとする。バイオードの陽極面および陰極面の両方は固
体粒子にとって不浸透性であり、これら粒子はバイオー
ドの陽極面に付着するか、あるいは陽極面上の電解槽交
差流が十分な速度を有する場合には、該電解槽から濃い
生成物の流れとなって流出する。固体ケーキが陽極アセ
ンブリおよびバイオードの陽極面に付着する場合、該陽
極アセンブリおよびバイオードを電解槽から引揚げる手
段が設けられているので、該ケーキはドクターブレード
によって除去され、かつ回収される。このケーキ回収動
作を達成する手段は前述の米国特許第４．１０ス０２６
号に明らかにされている〇バイオードの１面は（例えば
陽極面１５）イオン交換素子（例えば、ナフィオン膜−
デュポン製品−すなわち、固体重合電解液）で構成され
ているものであってよく、該例の素子の場合では、それ
は陽イオン輸送を促進しかつ陰イオン輸送を拒んでいる
。

バイオードの陰極面１４はダイネル繊維（塩化ビニール
とアクリロニトリルの共重合体に対するユニオンカーバ
イド社の商標）から作られる織地製の濾過物質から成る
ものでよい。

注目すべきことは、電解槽の懸濁液粒子が正の表面電荷
を有する場付には、該プロセスは逆転し、陽極およびバ
イオードの陽極面には濾過物質が与えられるが、一方陰
極およびバイオードの陰極面にはイオン透過物質が与え
られる。

粘土スラリーが処理されている場合、バイオード電解液
には水と若干のイオンが含まれることは理解されるであ
ろう〇 しかし、バイオード電気濾過経過によるバイオード電解
液は、従来の電気的濾過による濾過液よシ清澄である〇 代表的な値は下記の通シである。

ｐ）ｌ　　　　　１１＋　　　　　７ 従って、環境的に許容できる大量の濾過液の処理物は実
質的な問題となっておシ、一方、基本釣に中性のバイオ
ード電解液は最小の汚濁結果をもたらす排出物となって
いる〇 若干の環境の下では、例えばＮ　ａ　Ｃｔのような別の
イオンをバイオード電解液に投入することによって、該
電解液の導電性を増加する必要があるかも知れない〇一
般には、バイオード電解液の低導電率効果を最低にする
ためにバイオードの厚さは比較的薄くあるべきである〇
また、バイオードの両面は微小孔のある、すなわち限外
濾過膜でできていてもよいということも考えられる。用
意される特定濾過物質は供給物ならびに所望の生成物の
特性に依存するものである。

ここですでに明らかにされたバイオード装置は非常に実
際的な利点を備えている。すなわち、先行技術による構
成で必要とされた多重電極素子はバイオードでは必要で
はない０これらの電極素子は一般に非常に高価であり、
これらの電極を陽極化から保護するために特殊な手段が
とられることもよくある。例えば、若干の電極素子はチ
タニウムから製造され、さらに白金属の１つで被覆され
ている。

本発明は以上述べられた実施例に限定されるものではな
いことを明確に理解されたい０本発明の精神ならびに範
囲から逸脱せずにさまざまな変更が設計および構成部分
においてなされ得ることは当業者にとって明らかであろ
う０４、簡単な図面の説明 喘は、本発明によるバイオード電気濾過装置が負性面電
荷を有する懸濁物質に適用された場合の図である。

図中、１０はバイオード電気濾過装置、１１はタンク、
１２は陽極アセンブリ、１３は陰極アセンブリ、１４は
陰極面、１５は陽極面、１６および１７は接続部、２１
−２３はバイオード、２６−２９は電解槽、３２は供給
管、５６−５９は供給取入管、４２−４７はスラリー管
、４８は主、− スラリー管、５１−５７は放出管、５８は主放出　　　
　１管、６１および６２は陽極電解液管、６５は真空手
段、を夫々示す。

図面の浄店（内￥ｉに変更なし） 手　　続　　補　　正　　書 昭和　５９年ＩＤ月１６日 特許庁長官　志　Ｙ’ｆ　　　学　殿　　　　　　。

■事件の表示 特願昭５９−１２２８６３号 ２発明の名称 懸濁液からの脱水方法およびバイオード電気濾過装置３
　補正をする者 事件との関係特許出願人 名　称　トルーオリバー　インコーボレイテンド４代理
人 郵便番号　１００ ６補正の対象

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、直列電気回路に構成された電極およびバイオードの
   アレー内に固体を含む懸濁液を通すことによつて該懸濁
   液から水分を取除く方法であつて、 該電極を付勢して前記懸濁液にかかつて電位を構成し、
   よつて各バイオードの対向面に陽極と陰極の属性を与え
   る段階と、 前記バイオードからバイオード電解液を引出し、処理す
   る段階と、および 前記バイオード面に付着した固体を回収する段階、とか
   ら成ることを特徴とする懸濁液からの脱水方法。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の方法において前記固
   体は前記バイオードの陽極面に付着し、かつ陽極面から
   回収されることを特徴とする懸濁液からの脱水方法。 ３、特許請求の範囲第１項に記載の方法において該固体
   は前記バイオードの陰極面に付着し、かつ陰極面から回
   収されることを特徴とする懸濁液からの脱水方法。 ４、直列電気回路に構成された電極およびバイオードの
   アレーを介して前記懸濁液を通すことによつて固体を含
   む懸濁液の水分を取除く方法であつて、 該電極を付勢して前記懸濁液にかかつて電位を構成し、
   よつて各バイオードの対向面に陽極と陰極の属性を与え
   る段階と、 前記バイオードからバイオード電解液を引出す段階と、 電極とバイオードの前記アレーを通過する前記懸濁液の
   十分な速度を維持して、陽極あるいは前記バイオードの
   陽極側のいずれにおける固体の付着を制限する段階と、
   および 電極とバイオードのアレーを通過した後の懸濁液を濃い
   生成スラリーとして回収する段階、とから成ることを特
   徴とする懸濁液からの脱水方法。 ５、バイオード電気濾過装置において、該電気的に強化
   された真空濾過装置は、 固体を含む懸濁液を有する電解槽および取入れ手段と排
   出手段を備えるタンクと、 前記懸濁液に浸されかつ外部の電気回路に接続されて相
   互間に電位を構成する１組の間隔を開けられた電極構成
   と、 前記電極構成の中間で前記懸濁液に浸された最低１つの
   バイオードを備えており、該バイオードは、前記電極構
   成の一方に面しているイオン透過物質から成る１つの壁
   と前記電極構成の他方に面している液体透過性濾過物質
   から成る第２の壁を有するチャンバーを備え、バイオー
   ドの該チャンバーの壁を形成するイオン透過物質と濾過
   物質は、電極構成によつて電位が課される場合にそれら
   が面している電極構成の極性とは反対の極性であること
   を特徴としており、かつ、前記バイオードは外部電気回
   路と直接に接続しておらず、 さらに前記濾過装置は、バイオードチャンバーと連絡し
   て液体透過濾過物質を介する電解槽からバイオードチャ
   ンバーへの搬送液の透過を容易にする真空装置および 前記バイオードチャンバーからのそのようなバイオード
   電解液を引出す装置を備えており、前記イオン透過物質
   は該装置を介する若干のイオンの輸送を容易にし、かつ
   、電解槽からの固体が付着できる表面を与えている、 ことを特徴とする前記バイオード電気濾過装置。 ６、特許請求の範囲第５項に記載のバイオード電気濾過
   装置において前記電極構成の中の陽極構成はイオン透過
   性の壁および、循環する保護電解液に浸された前記陽極
   構成内に位置する電極素子を備えていることを特徴とす
   るバイオード電気濾過装置。 ７、特許請求の範囲第６項に記載のバイオード電気濾過
   装置において前記バイオードのイオン透過性の壁は前記
   陰極に面し、従つて陽極面となつていることを特徴とす
   るバイオード電気濾過装置。 ８、特許請求の範囲第７項に記載のバイオード電気濾過
   装置において前記バイオードの液体透過性の壁は前記陽
   極に面し、従つて陰極面となつていることを特徴とする
   バイオード電気濾過装置。 ９、特許請求の範囲第８項に記載のバイオード電気濾過
   装置において複数のバイオードが設けられ、さらに前記
   陽極とバイオードの前記イオン透過性の壁に付着したケ
   ーキを処理しかつ回収する装置を備えていることを特徴
   とするバイオード電気濾過装置。 １０、特許請求の範囲第８項に記載のバイオード電気濾
   過装置において前記イオン透過性の壁はイオン交換膜で
   あることを特徴とするバイオード電気濾過装置。 １１、特許請求の範囲第８項に記載のバイオード電気濾
   過装置において前記液体透過性濾過物質は塩化ビニール
   とアクリロニトリルの共重合体から成る織地であること
   を特徴とするバイオード電気濾過装置。 １２、特許請求の範囲第８項に記載のバイオード電気濾
   過装置において前記液体透過性濾過物質は微孔性膜すな
   わち限外濾過膜となつていることを特徴とする前記電気
   的バイオード電気濾過装置。