JPS6328420A - 粉末状荷電固体物質の電気泳動及び電気浸透による連続的分離法 - 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】 本発明は電荷分持つ粉末状固体物質を電気泳動及び電気
浸透によって連続的に分離する方法に係わる。本発明は
、水性媒質中に懸濁された状態で電界の作用を受けると
電気陰性イオンのような性状を示す固体物質に適用され
る。前記電気陰性はこれらの１勿質に元来備わっている
ものか、又は任息の手段で与えられたものである。

鉱業界で持にカオリンを処理すべく開発された多くの方
法では、コロイド状のものさえ含む極めて細かい粒子の
懸濁液を選鉱処理する必要がある。

一般的には、従来の濾過、沈降、遠心分離、サイクロン
処理、熱による乾燥等の操作を用いる脱水方法は効果が
余りにも小さすぎて十分に脱水された固体分骨ることが
できないか、又は経済上の観点から見てコストが高すぎ
る６直径１０ミクロン以下の粒子に関しては電気濾過が
効果的な選鉱手段として認められており、熱乾燥処理に
必要なエネルギの侮か１７１０のエネルギで同等の最終
的結果が得られる。

電気濾過の機能原理は良く知られている。この７３作は
、液体媒体からの分離が望まれる固（ホ）粒子の懸濁液
を、２つの電僅の間に発生する電界の作用下におくこと
からなる。それには先ず、処理すべき懸濁液が電流を伝
導する性質を持つことが１１ｎ提となる。前記固体粒子
は電気陰性を有していれば電界の作用で陽極方向に移動
し、陽極上に付着しようとする。この固体の移動によっ
て逆歪した液体は固体と逆の方向に動き、従って懸と７
ｖｉ、中に存在する電気陽性イオンと共に陰極方向へ移
動する。このように、固体粒子と液体とが互いに異なる
方向に移動するとこれら２つの相が互いに分離され、固
体が陽極上への堆積によって集められる。

勿論、この繰作の効率は幾つかのパラメータによって左
右される。これらパラメータのうち重要なものだけを下
に挙げる。

一粒子を包囲する液体中への粒子の分散状態。この分散
状態は、これら粒子の比重とゼータ電位とも称する電気
運動学的電位とに依存する。

一固体粒子の易動性。これはゼータ電位と、粒子に作用
する電界と、粒子が移動する液体の粘度とに依存する。

一媒質の電気抵抗率。電界が一定であればこの電気抵抗
率によって電流の強さが決定される。

電気陰性の取得及び、特に液相中での粒子の分散に作用
する該特性の大きさは、水溶性無機又は有機添加物の使
用に関連し得る。極めて少量導入されるこれらの添加物
は吸着によって固体粒子に固定され、これらの粒子に成
る程度大きな電気陰性をイ」与し、それによって液体中
での粒子の分散を促進する。これらの添加物は更に液体
のイオン性（ｉｏ＋１ｉｃｉｊ６）を変えることもあり
、従って媒質の抵抗率に作用し得る。

電気濾過セルの概念及び構成に関（系して、これらセル
の作動効率に作用する別のパラメータらある。この種の
パラメータとしては電極の形態、電極の配置、電極間の
距雛、電極構成材料の性質が挙げられる。

電気濾過操作で当業者が遭遇する主な問題は、回収する
ことが肝要な十分に脱水した固体を陽極上への堆積によ
って得ることと、固体物質の堆積による選鉱によって分
離された液体を除去することとにある。

前記固体の収率を向上させるべく、陽極の形状は次第に
変化してきた。ドラム形状を有し、固体ケーキの堆積と
除去とを同時に連続して行うことが可能な回転式陽極の
１吏用は、特に米国特許第１．１３３，９６７号によっ
て何年も前から知られている。

このドラム形陽極は水平軸線を有し、選鉱処理すべき懸
濁液の入った槽の中に半分浸漬される。固体の回収は、
回転によって懸濁液の外に現れた陽極表面から適切な手
段（ナイフ、糸、スクレーパ等）を用いて削り剥がすこ
とにより実施される。

同一の装置容量て′作用面を大幅に増大させることがで
きるように、ディスク形状の陽極を複数個使用すること
も知られている（米国特許第３，９７２゜７９９号及び
第４，１０７，０２６号、仏画特許第２，５５２，０９
６号）。これらの陽極は水平軸棒上に銘直に配置され、
処理すべき懸濁液の入った槽の中に半分浸漬した状態で
回転する。各陽極の間には一定の間隔をおいて間仕切り
が配置される。これらの間仕切りは槽に固定され、槽に
対して電気的に絶縁され、且つ電流発生器の負極に接続
される。

陽極では酸素の放出によって酸化現象が生じ、その結果
陽極が腐食によって劣化し得るという理由から、当業者
は下記のいずれかの処置をとるようになった。

−陽極のすぐ近膀に半浸透膜を配置して陽極をｃＡ護す
るにの膜は小さな陽極チャンバを構成し、この上に固体
ケーキが堆積するため、陽極の腐食生成物による固体堆
積物の汚染が回避される（米国特許第４．０４８，０３
８号及び仏画特許第２，３５４，８０２号の追加特許第
２，４２３，２５４号）。

−貴物質（例えばタンタル）か、電着によりこれら貴物
質で被覆した金属（例えばプラチナメッキしたチタン）
か、又は腐食し難い金属酸化物で構成した非腐食性陽極
の使用。

しかしながら、当業者が解決しなければならない問題に
は、固体の移動及び陽極への電着によって遊離された水
を連続的に除去すると同時に、電気分離セル内に存在す
る懸濁液を一定の濃度に維持するという問題もある。

最初のセルは陽極チャンバ及び陰極チャンバを規定する
半浸透膜を１えていなかった。

例えば米国特許第１，１３２，９６２号には、棒又は厚
板状の金凪部材からなる陰極を、液相を通すためのスペ
ース？設けて使用することが開示されている。陰極を構
成するドラムの上に巻き付けた金網を電極として使用す
る発明も開示された（米国特許第１，４３５，８８６号
）。この場合は、ローラ上に配置したエンドレスベルト
を用いて形成した陽極がこれと同じ曲率のドラムの上に
堆積した固体ケーキに接触する。ケーキに３まれる液体
の除去によって濃縮される固体の堆積物の取得は、ロー
ラ上に配置されたベルトとドラムとの間に接触圧力を加
えるか、又はドラムを真空下におくことによって促進さ
れる。そこでこの先行技術では、脱水効率を増加させる
べく、外圧を加えるが又は減圧の作用３利用して、電気
浸透による液体の抽出と濾過とを組合わせて行うように
した。

その後、更に高い効率を求めて、当業者は２っの明確に
分離されたチャンバ、即ち陽極チャンバ及び陰極チャン
バと構成すべく半浸透膜を使用するに至った。これらの
半浸透膜の役割は固体を通さずに液体だけと通過させる
ことにある。前記膜は、処理すべき懸濁液が陽極チャン
バに導入され、その結果電気陰性イオンが陽極方向に移
動する時に、陰極に対する濾過媒体の役割を果たす。陽
極方向に移動する固体の１と同じ旦の液体がＤｒａｇ力
の作用で逆に陰極方向へ移動し、前記ヂ過ｔＢ、木を通
過して陰極チャンバ内に流入する。この液体の媒体通過
状態は幾つかの要因によって左右される。

これらの要因の成るものは該媒体の固有の構造に関連し
く材料の性質、多孔度、浸透性等）、他は媒質に関連す
る（電解質の役割を果たし、水を主成分とする液体の粘
度）。

液体が媒体を通過して陰極チャンバ方向に流れる現象は
、前述のごとく陰極チャンバを部分的に真空化すること
によって促進できる（米国特許第４．００３，８４９号
）、これは媒体を通して浸透流を動かす圧力を増加させ
ることに匹敵する。陰極液の水位の調整による液体抽出
の調整は米国特許第４．１０７，０２６号に開示されて
いる。周知のように、媒体を通過して流れる水の流量は
、この水の流れの圧力降下に関連している０問題は固体
粒子を陽極方向に移動させることであるが、電界には臨
界値を称する値がある。この臨界値は、これを超えると
粒子に作用する電気の力がＤｒａｇ力と同等になるよう
な値である。従って、液体の移動に件って移動する最も
細かい粒子が陰極沢過媒体上に徐々に蓄積されるのを回
避するためには、この臨界値より大きい強さの電界を加
える必要がある。前記粒子の蓄積は媒体を通過する流れ
と妨害するため、水相の通過がより困雅になる。

水が前記媒体を通過して陰極チャンバに流入すると、こ
のチャンバ内に存在する電解質（陰極液とも称する）が
希釈される。電流が陰極から処理すべき懸濁液の方向＝
に流れるようにするためには陰極液の濃度を一定のレベ
ルに維持しなければならないため、希釈された電解質を
陰極チャンバから直接採取して電解質の再生（入れ換え
）を図ることが研究されるようになった。

陰極チャンバから抽出する液体の流Ｍ調節は例えば仏画
特許第２，３５４，８０２号及びその追加特許第２．４
２３，２５４号に開示されている。それによれば、陰極
チャンバからの水相の抽出は、２つのパラメータ即ち陰
極チャンバの液面の上方に存在する減圧及び電気分離セ
ルに流れる電流の密度を別個に又は同時に操作して、陰
極液の水位を連続的に測定することにより調節される。

実際、液体の陰極沢過媒体通過は陰極液の液面の上方に
ある程度の減圧を常時存在させることによって促進され
る。この陰極の上方の部分的真空は減圧測定に使用され
る真空ポンプによって調整する。また、濾過媒体上への
固体微粒子の軽度の堆積、又はその近傍におけるこれら
粒子の蓄積は電界の強さ、従って電流密度を調整するこ
とによって促進又は阻止し得る。電流密度を増加させる
と陽極方向への固体粒子の移動速度も増加する。電流密
度を低下させるとｒ通謀体上に粒子が堆積されて液体の
通過を阻止する。そこで当業者は、前記２つのパラメー
タ（陰極液の液面上方の減圧と電流密度）３同時に操作
することにより、一定流量で陰極チャンバからＰ液を抽
出する平衡化したセル機能を得るに至った。

しかしながら本出願人は、成る程度の時間数にわたる作
動の後では、前記２つのパラメータのみを考慮する調整
法は電気分離セルの効果的機能を維持する上で極めて不
十分であることを経験的に発見した。なぜなら、陽極上
での固体の堆積の漸減と、陰極媒体を通るＰ液の流量の
減少と、陰極液のｐＨが増加して強いアルカリ性を示す
ようになる現象とが同時に観察されるからである。

固体分離の効率を増加させるべく陰極チャンバに酸性添
加物を導入するという方法も提案された。

この効率増加のために塩酸、硫酸又はリン酸のごとき無
８１酸を使用することは前出の米国特許（第３．９８０
，５４７号、第４，００３，８１１号、第４，０４８，
０３８号）で知られている。これらの特許では、陰ｔｆ
ｚ液のｐＨを２〜７に維持し、導入する酸溶液の濃度を
０．１〜１０重景％（米国特許第３，９８０，５４７号
）又は０．１〜１％（米国特許第４，００３，８１１号
及び第４，０４８，０３８号）に維持する試みがなされ
ている。

陽極チャンバからの水相が電気浸透により膜を通過して
陰極チャンバ内に侵入すると陰極液の希釈が生じ、その
結果陰極液の電気特性（特に抵抗率）が変化する。電流
の伝導率を十分大きい値に維持しておくためには、陰極
液の性質、従ってその組成を特定範囲内に維持しなけれ
ばならない。

前述のごとく水相を抽出し且つ既知の強さの電流が常時
流れるようにするために、当業者は陰ｉ液が陰極チャン
バを通って開回路に従い連続的に流れるようにする方法
を開発した（米国特許第３．９８０，５４７号、第４，
００３，８１１号及び第４，０４８，０３８号）。

即ち、新しい陰極液を陰極チャンバに直接連続的に導入
し、使用後の陰極液を陰極チャンバから抽出するのであ
る。新しい陰極液には前述のごとく酸溶液を加えて、陰
極チャンバ内の陰極液のｐＨを２〜７の範囲に維持する
。

別の先行技術の具体例として、第２の半浸透膜も含む電
気分離装置が挙げられる。この第２半浸透膜は陽極の周
りに配置されて陽極チャンバと称する閉鎖スペースを規
定する。固体粒子は電気泳動によってこのＩＩＩ（やは
り濾過媒体を構成する）の上に堆積するため、この膜は
陽極の腐食生成物による前記堆積体の汚染を阻止する役
割を果たす（米国特許第４，０４８，０３８号）。

陽極チャンバ内に存在する電解質即ち陽極液は無機塩を
含み、これら無機塩のうちの成るものが陽極近傍の局所
的電気化学反応の作用で解離する。

その結果電気的特性が変化するため、陰極液の場合と同
様に、陽極液も組成をほぼ一定の値に維持すべく再生す
る必要がある。

この再生を行うための装置は前記仏画追加特許ＦＩｔ２
，４２３，２５４によって既に開示されている。この装
置は閉ループに従って陽極チャンバ上に配置された複数
の装置からなるアセンブリで構成される。

抽出された陽極液は先ず脱ガスチャンバに送られ、そこ
で陽極との接触による電解質の電気化学的分解反応によ
って生じたガスと液相とが分離される、前記液相は重力
によってｔｔｍスペース内に流れ、その後ポンプによっ
て陽極チャンバに戻される。

消耗した陽極液は前記緩衝スペースから直接抽出される
。また、中間貯蔵容器に収容された新しい陽極液は、前
記緩衝スペースの上流の回路地点で導入される。しかし
ながら前記仏画追加特許に記載のごとき装置は、消耗陽
極液の抽出か陽極チャンバ方向に再循環する陽極液流の
通る緩衝スペースに固定された排出口を介して直接行わ
れるため、回路への新しい陽極液の導入と消耗陽極液の
抽出とを別個にして非連続的に実施しない限り効果的に
機能し得ない。従って、陽極上を閉回路に従って流れる
電解質の組成を前記追加特許に記載のように一定に維持
することはできず、この組成が種々の値範囲の間で変化
する。これらの値は明確には示されていない。

更に、陽極；波はＮａＣＩ溶液であるため、電解反応に
よって塩素が発生し陽極から放出される。前記仏画追加
特許ＦＲＹ、４２３，２５４て指摘されているように、
この塩素は除去するか又は、場合によっては、陰極チャ
ンバに再導入しなければならない。しかしながら気体塩
素の処理及び陰極チャンバへの再導入は極めて大きな問
題を伴う。塩素の導入を、１包チャンバ内で放出される
水素の雰囲気内で行うと、ｔ３発性混合物が形成され得
る。塩素を直接陰極液中に導入すると解；定数の小さい
次亜塩素酸が形成される。この次亜塩素酸は陰極液のｐ
Ｈが漸増して強いアルカリ性になるのを阻止しない。

更に、陰極液中に発生した次亜塩素酸塩は攻撃的化合物
であるため腐食による陰極の破壊と陰極液の汚染とを生
起する。このように汚染された陰極液フラクションは自
然界に廃棄することはできない。

従って、前記先行技術で開示された陰極液処理方法、即
ち塩素の導入又は無機酸溶液（ＩＩＣＩ、１１２ｓＯ，
、Ｈ，ＰＯ４）の導入のいずれを使用するにしても、前
記陰極液は処理すべき懸濁液に最初含まれていなかった
硫黄、塩素、リンのごとき異元素を含むことになる。陰
極チャンバから取り出された陰極液フラクションは、汚
染防止法の基準を満たすべく廃棄前に適切な処理にかけ
られなければならないような廃棄物を構成する。

一方、除去される水相の量は、陽極上に堆積した固体粒
子のケーキを電気浸透により通過して移動する水相の量
に相当することが化学的にわかっている。従って、電気
分離を円滑に連続して実施させるためには、この水相の
濾過媒体通過を完全に規則的に生起せしめ且つその抽出
３極めて規則的に行うことがン・要である。

しかるに、本出願人は研究の過程で、電解反応により陰
極の近傍に発生するヒドロキシルイオン０１１−か果た
す役割の重要性を明らかにした。即ち、このイオンは陽
極方向に移動するが、移動の途中て陰陽濾過媒体からな
るｌｌｔ壁にぶつかり、水相がＡｊｉ記媒体とこれらイ
オンと逆の方向に通過するのを阻止する。

このように陰極チャンバ内でのヒドロキシルイオンの菩
績は、陰極方向への水相の通過を阻止し、その結果陽極
に堆積した固体の電気浸透によるイ儂縮を妨害するため
、セルの機能にとって不利である。この蓄積は１４ｉ　
％液のｐＨの変化となって現れ、そのままでは陰極液が
強いアルカリ性に変化する。

その結果、成る程度の時間数にわたる作動の後ではセル
の機能が大幅に減退し、電気分離に影響するその池のパ
ラメータ（電界、電流密度、媒質の電気抵抗率、陰極チ
ャンバ上方の減圧等）の値を調整しても停止する危険が
ある。

本発明は水性媒質中に懸濁された電気陰性荷電無機粒子
？電気泳動及び電気浸透によって連続的に分離する方法
に係わる。本発明の方法では陰極液の処理を次のような
物質、即ち、通常存在するイオン種の比を変化させなが
ら、陽極上への粒子の連続的且つ規則的堆積によって固
体の効果的な電気分能を生起せしめ、浸透による水相の
陰極濾過媒体通過の効率を増加させ、陰極液のｐＨをほ
ぼ中性の値範囲に維持し、処理すべき懸濁液には存在し
ていなかった陰極液組成を変えるような異元素を陰極液
内に導入することがなく、従って過剰水分を除去すべく
陰極チャンバから抽出される水相に非汚染特性を付与す
るような物質によって連続的に行う。

本発明によれば、水性媒質中に懸濁された無機粒子を電
気泳動及び電気浸透によって連続的に分離する方法は、 一陽極と陰極とを備え、これら電極の間に電界が存在す
るような電気分離セルの中に電気陰性固体物質の懸濁液
を連続的に導入し、前記陰極は陰極液を収容する陰極チ
ャンバを規定し液相のみを通過させるア過媒体５：（Ａ
え、この濾過媒体と陽極との間のスペースが前記懸濁液
の処理ゾーンを構成し、過剰懸濁液はこのゾーンから任
意の手段によって排出され、 一電界の作用で固体粒子を移動させて、これら粒子を陽
極表面にケーキ状に堆積させ、このケーキを懸濁液処理
ゾーンの外で除去し、 一液相を陰極チャンバに向けて逆方向に移動させ、減圧
の作用でア過媒体を介して沢過し、前記チャンバから排
出する ことからなり、陰ｒ！ｆ１沢通謀体３通通ずる水の単位
時間当たりの量ｑ１と電気浸透によって移動する水の単
位時間当たりの理論量ＱＴとの比によって決定される水
の収率が少なくとも１に等しくなるような条件で、陽極
上への固相の規則的堆積と液相の規則的排出とを同時に
連続して実施すべく、ａ）陰極チャンバから単位時間当
たりＱ３［Ｑ３はＱＴを大幅に上回るコに等しい量の陰
極液を採取し、ｂ）前記量Ｑ３を２つのフラクションＱ
１及びＱｌに分割してＱｌを除去し、 Ｃ）フラクションｑ２を電気分能セルの外側の処理装置
内で処理剤を用いて連続的に処理し、ｄ）陰１＃１液中
に存在するイオン種の比を変化させて陰極液を外部に廃
棄可能な状態にずべく、前記処理フラクションｑ２をＵ
Ｎ　ｔｌｉチャンバに連続的に再導入することを特徴と
する。

本出願人は実際に多数の実験で、濾過媒体を通過し且つ
そのまま最終的に除去される水の量Ｑ１と、陽極上への
固体粒子堆積物の形成に伴い電気浸透によって移動する
水の単位時間当たりの理論量ＱＴとの比であると定義さ
れる前記水抽出効率を重要視した。

実験によれば、電気分離セルの連続的且つ規則的機能に
必要な絶対条件の１つは、前記収率が少なくと６１に等
しく、望ましくは１を超え、好ましくは１．０１〜ｉ、
ｓｏの値範囲に含まれることである。

処理すべき懸濁液の乾燥物質含量がわがっており、陽極
上の回収すべきケーキの乾燥物質含量が一定であれば、
電気浸透によってケーキ内を移動する液体の編位時間当
たりの量ＱＴを求めることができ、従って！終的に除去
すべき単位時間当たり液体１１を決定することができる
。

フラクションＱ１が決まったら、ＱＴを大幅に上回る単
位時間当たりの量ｑ３を陰極チャンバがら採取する０次
いで二の量Ｑ３を２つのｉＱｌ及びＱｌに分割し、ｑｌ
はそのまま最終的に除去し、ｉＱ２は処理に回す。

処理後に陰極チャンバに再導入するフラクションｑ２は
、陰極チャンバ内の陰極液におけるＱｌの分散及び混合
を促進すべく　、Ｑ２／ＱＴの比が少なくとも１．５に
等しく、望ましくは２．５以上であり、好ましくは４〜
８になるように調整する。

これと同時に、フラクションＱ３の採取時にこのフラク
ションのｐＨを測定して、この測定値を目漂値を比較す
る。これら２つのｐＨ値３比較すれば。

陰極チャンバ内のｐＨがフラクションＱ１に関する望ま
しいｐＨに近く又は等しくなるように、フラクションｑ
２への処理剤の導入を調整できるからである。

−ｆｆｉ的には、除去すべきフラクションＱ１のｐＨは
使用者によって決定され、これに基づいてｐｉ（目凛値
が決定される。汚染防止基準を満たすためには、フラク
ションｑ１のｐＨを６．５〜８の範囲で選択するのが好
ましい。

フラクションＱ１の濾過媒体通過を促進するためには、
陰極チャンバ内に公知の方法で減圧を発生させる。この
減圧は通常６．５．１０３パスカル（水銀柱５０ｍｍに
相当）以上の値、好ましくは１３．１０コ〜ｕ、ｒｄｇ
パスカル（水銀柱１００〜３５０ｍｍに相当）の値に固
定される。

本発明で使用する処理剤は酸性物質であり、より好まし
くは無水炭酸（ＣＯ□）である。

本発明の方法の好ましい実施条件として、電気分解セル
の機能に関する電気的特性は下記のように決定するニ ー　２つの電極の間の電界の強さを、１〜２５ボルトｃ
ｍ−１、好ましくは５〜１５ボルトＣｍ−’の範囲で選
択する。

−電流密度を１〜２０ミリアンペア、ｃ〔２、好ましく
は５〜１６ミリアンペア、ｃ１２の範囲で調整する。

本発明では、処理すべき懸濁液は天然に又は人為的に取
得した電気陰性を有する無機微粒子を含み、通常は電気
エネルギの消費を制限しながら十分に強い電流を通すこ
とができるように、２５０〜２５００Ω、ｃｍ、好まし
くは５００〜１，８００Ω、ｃｍの電気抵抗を有する。

以下、添付図面に基づき非限定的実施例を挙げて本発明
をより詳細に説明する。

ル木１ 本発明で使用する装置は第１図に示したように、処理す
べき懸濁液を収容する貯蔵容器３に接続された供給管２
と、回収槽５に接続された排出口ｔ１とを備えるキャパ
シタ１を含む電気分離セルからなる。このセルは懸濁液
の水位を一定のレベルに維持した状態で機能し、過剰供
給分は自動的に槽５内に回収される。キャパシタ１内に
は１ｆｆｉ以上の陰極及び陽極列が相互間に一定の距離
をおいて、且つ平面が互いに平行になるように、交互に
配置される。外部電流源７の正極に接続された陽極６は
矩形、又は好ましくは水平軸を中心に回転駆動する円盤
の形状を有し得、 −矩形形状の場合には、鉛直平面上でこれら陽極自体と
平行に上下移動させることにより電解買槽から取り出し
て、電解の間に推量した固体ケーキを回収することがで
き、 −内皿形状の場合には、懸濁液の外に現れた円盤部分か
ら、当業者に公知の任意の手段（ナイフ、糸、スクレー
バ等）を用いて、固体ゲーキを連続的に除去することが
できる。

これらの；瘉はチタンのような貴金属を電着によりプラ
チナもしくは他の任意の金属で被覆したもの、又は陽極
に発生するガスもしくは電気化学的反応時のガス放出に
伴うＨ＋イオンによる腐食に耐える金属酸［ヒ物からな
る。

陰極８は固定部材で構成され、本発明の一具体例ではス
テンレス鋼の薄板からなる半円セクタの形状を有し、全
体が懸濁液中に浸漬され、且つ電流発生３７の負極に接
続される。各陰極は、陰極液を収容する陰極チャンバと
称する閉鎖スペース１０を規定する濾過媒体９を備える
。

陰極チャンバは、その上方部分に連通ずる管１１を介し
て真空ポンプ１２に接続される一方で、陰極液の液面の
下で該チャンバに連通ずる管１３，１４を介して装に１
５にも接続される。前記真空ポンプは陰極液の液面上方
の減圧を陰極チャンバ内での該減圧の測定値２１の関数
である目標値にほぼ等しくなるように調整する。また、
前記装置１５は前記２つの管１３．１４と、該装置１５
と、陰極チャンバ１０とで構成される閉ループに処理剤
（炭酸ガスＣＯ２）を連続的且つ規則的に注入するため
のものである。

陰極液はポンプ１６によって、前述のごとき閉ループ内
を連続的に循環する。処理剤の注入は、この処理剤と液
体とを効果的に接触させる当業者に公知の任意の手段で
実施する。この装置は使用する処理剤と循環する陰極液
の量Ｑ２とに応じて側面する必要がある。

処理剤が炭酸ガス（ＣＯ２）であり且つ装置の容量が小
さい場合には、ＣＯ２注入装置を焼結ガラス製のディス
クで構成し得る。液体及びガブスの流量がより大きい場
合には、化学工学分野で公知の装置、例えば供給カラム
（ｃｏｌｏｎｎｅｓ　Ａ　ｇａｒｎｉｓｓａｇｅ）又は
分散カラム（ｃｏｌｏｎｎｅｓ　Ａ　ｄｉｓｐｅｒｓｉ
ｏｎ）を使用すると有利であり得る。処理剤の流量は陰
極チャンバから抽出した陰極液に関して継続的に実施さ
れる陰極液のｐＨの測定２０の値に応じて調整される。

即ち、目標値を比較された前記ｐｉｔ測定値に基づいて
自動弁１９が作動し、陰極チャンバ内の９８を使用者に
よって選択されたｐｔｔ値に近い値に恒久的に維持すべ
く、ループに導入される処理剤の流量を調整する。

チャンバ１０からは単位時間当たりｑ３に等しい量のＶ
＊極液が管１３を介して連続的に抽出される。この量Ｑ
３はＱＴを大幅に上回るように決定される。−方、チャ
ンバ１０から排出された陰極液は総量ｑ３のうち量Ｑ１
が弁■７及び管１８を介して＠路の外に除去される。処
理剤がＣＯ□であり、除去フラクションＱ１が連続的に
調整されたｐＨを有し且つ汚染防止法の廃棄基準を満た
す化学的成分含量を有するような廃棄物を構成ずｇ°場
合には、流量Ｑ３−Ｑｌ、即ちＱ２のみを処理剤注入装
置１５で処理してポンプ１６及び管１４により陰極チャ
ンバ１０の下方部分に再導入する。処理剤がＣＯ□の場
合には、その注入に適した装置１５を使用すると、この
ガスが液体フラクションＱ２中に均等に分散する。フラ
クションＱ２を連続的に循環させて陰極チャンバの下方
部分に再導入し、且つフラクションＱ３を陰極チャンバ
の上方部分から抽出するため、処理された陰極液は陰極
チャンバの高さ全長にわたって収容された陰極液の中に
完全に拡散する。循環流量ｑ２の値は、ガスＣＯ２が＃
極チャンバ内に発生したヒドロキシルイオンを中和して
陰極チャンバ内のｐｌ＋を例えば８以下に維持するのに
十分な量だけ吸収されるように選択する。陰極チャンバ
から抽出される陰極液はアルカリ度が低く、従って００
２が陰極液に溶解し難いため、ガスＣＯフを必要なだけ
吸収させるためには循環液とガスＣＯ２との質量流量比
を著しく大きくしなければならない。

以上説明してきた本発明の方法は、電気陰性固体無機粒
子とこれを懸濁状に含む液体とを分離すべく、前記粒子
の任意の懸濁液を処理するのに使用できる。この種の懸
濁液としては、炭酸カルシウム、カオリン、ケイ酸塩、
酸化チタン、アルミナ、リン酸カルシウム、石膏等様々
な物質の懸濁ン夜が挙番デられる。

電気分離によって得られるケーキの固体濃度は例えば、
処理した懸濁液の固体濃度が２０〜５０重量％の場合に
は、７５％程にも達し得る。

本発明が提供する可能性をより明確にすべく、以下に実
施例を２つ挙げる。一つは炭酸カルシウム懸濁液の電気
分羅に係わり、もう１つはカオリン懸濁液の電気分離に
係わる。

え１１−Ｌ 固体物質濃度４９．６％の炭酸カルシウム（ＣａＣＯ）
　）懸濁液に有機ポリマー（ポリアクリル酸ナトリウム
）を０．３〜０．４重１％のオーダーの濃度で導入した
ものを使用した。ポリマーの濃度は炭酸カルシウムの乾
燥物質に対して示した値である。このポリマーは炭酸カ
ルシウム粒子の上に吸着されて、これら固体粒子に極め
て大きい負の電荷を与える。

水相の抵抗率はほぼ６００Ω、ｃｍである。

電極相互間に生じる電界の強さは１１．７ボルト。

ｃｍ−’である。これは、電極間の間隔を６ｃｍとして
、７０ボルトの総電界に相当する。電流密度は約１６ミ
リアンペア、ｃ「２である。陰極チャンバ内で液面の上
方に生じる減圧は２６．１０３パスカル（約２ｏｏ水銀
柱ｍｓ）である。

電気分離セルへの懸濁液供給流量が７６５ｋｇ、ｈ−’
に等しく、ケーキの回収Ｈｆｆｌが５０６ｋｇ、！＋−
１、その固体物質ＣａＣＬｉ８度か７５％であれは、セ
ルから抽出されて５Ａ　Ｍチャンバから排出される液体
の旦Ｑ１は２６３１．ｈ−’である。陽極上に固体物質
が堆積した時に電気浸透によって移動する水の理論ｉＱ
Ｔは２５９１、ｈ−’である。従って水の抽出率は約１
．０１５である。陰極チャンバから抽出される電流ｊｔ
Ｑ３は１．７６３１．ｈ−’である。陰極チャンバに再
導入される陰極液の流量Ｑ２は１．５００１．ｈ−’で
あり、５．７９に等しいＱ２／ＱＴの比に相当する。抽
出し７′、：陰極液Ｑ３のｐＨは７．９である。ＣＯ□
の注入は、再循環液体流量Ｑ２を１．５００１．ｈ−’
として、このフラクションＱ２のｐｉｌを７３に低下さ
せるように：ＪＦ：Ｉ−ａする。この条件下ではガスＣ
Ｏ２の流量は０．４ｋｇ、ｈ−’であり、ＣａＣＯ３１
ｋｇ当たり１ｇよりほんの僅か多いＣＯ２消費量に相当
するく常圧常温で’０．５１リットルに相当）。

セルから抽出された廃棄物Ｑ１は、前述の操作条件では
下記の（ヒ学的組成を有する： Ｎａ’　　　１．２ｇ、ｌ−’　　　　ＨＣＯ３−３，
６１ｇ、ｌ−’Ｃａ”　　３４．５ｍｇ、ｌリ　　ＤＣ
ｏ　　　８０　　ｍｇ、Ｉ−’Ｈｇ”　　　０．７ｍｇ
、１−’ Ｑｌのｐｉｔは（前述のごと＜　）　７．１である。陰
極チャンバ３規定する濾過媒体として孔半径の小さいポ
リ塩化ビニル製ダイヤフラムをｆ受用したため、前記廃
棄物中に存在する固体物質の陰門は５０ｍｇ、　ｌ　−
’より少ない。

１ヒ学的組成、ｐＨ及び固体物質含量は、この液体廃棄
物が非汚染性を示し、汚染防止法基準に適合するように
補足的処理にかけなくてもそのまま廃棄できるような範
囲である。

及１匠−辻 この実施例は固体物質濃度２４．６％の水性懸濁液中に
存在するカオリン粒子の分湯１に係わる。この懸濁液に
はアクリル酸ナトリウムとアクリルアミドとのコポリマ
ーからなる分散剤を０．６％の濃度で導入する。分散剤
の濃度の値はカオリンの乾燥物質に対する値である。

使用した装πは実施例Ｉと同じであるが、電極相互間の
開講は６ｃｒｒｌではなく５ｃｉにした。電流発生器の
端子の電圧は約５６ボルトにした。これは約１１．２ポ
ルｈ、ｃｍ−’の電界に相当する。電流密度は８ミリア
ンペア、ｃｍ−２に維持した。また、陰極チャンバ内の
陰極液の液面上方の減圧は１３．１０３パスカル（約１
００水銀１１１ｍ、）にした。このような操作条件でセ
ルへの懸濁液供給流量を約４８９ｋｇ、ｈ−’にした結
果、陽極上に堆積した湿潤カオリンの量は２６１に、、
ｈ−’に等しく、カオリンの固体物′質濃度は４６．９
％であった。＋＋２掻チャンバから抽出し、そのまま最
終的に除去した液体の、ＩＱｌは、電気浸透により移動
する水の論理量ＱＴを２２８１．ｈ−’として３００１
、ｈ−’てあった。従って水の抽出率は１．３１５に等
しかった。陰極チャンバ分道って再循環する陰極液フラ
クションＱ２に注入するＣＯ２の址は、陰極チャンバ内
のｐｉｌが６．７〜７．３になるようにＩｌｉした。陰
極チャンバ〃）ら抽出され、その一部分がｑｌか廃棄物
として除去される水性フラクションＱ３は極めて中性に
近いｐ）ｌを有していた。一方、前記廃棄物のカルシウ
ム及びすトリウム元素含量は下記の通りてあった： Ｎａ”　　７００ｍｇ、ｌ−’　　　　Ｃａ”　　２１
ｍｇ、ｌ−’ＤＣＯは２０〜４０惧８．ヒ１であった。

実施例Ｉの場合と同様に、廃棄物中に慇濁した固体物質
の量は５０ｍｇ　、ヒ１未満であった。

＋ｚ′５　　ｌｌｌ−“ この実施例ではＣＯ２の役割を明らかにする。ここでは
同じカオリン（英ｚ５でＣｂｉｎａ　Ｃ１ａｙ）懸濁液
を実験用セル内で、先ずカスＣＯ２の存在下、次いで非
存在下で、同一時間処理した。

セルの作動条件は下記の通りてあった：電界　　　　　
　　　　１１．５ポル１２．。ｍ　−ｌ電極間距＾ｉ　
　　　　　　５ｃｍ 電流密度　　　　　　　８ミリアンペア、ｃｍ”陰極チ
ャンバ内の陰極液の液面上方の 減圧：　１３．１０３パスカル（約１００１１ｇ、ｍｍ
）処理したカオリン懸濁液の固体↑均質初期濃度は２５
．９％であった。この懸濁７夜に、アクリル酸ナトリウ
ムとアクリルアミドとのコポリマーからなる分散剤を、
カオリンの乾燥物質に対して０．６重量％の濃度で導入
した。

前記２つのテスト、即ちＣＯ２を使用しないテストと、
本発明に従いＣＯ□を陰極チャンバのｐＨが約８に維持
されるように調整して導入するテストとを夫々１２時間
実施した。

ＣＯ２ガスの存在下及び非存在下のテストで、セルが作
動してから１時間目、３時間目、６時間目及び１２２時
間目得られた下記の値を表１に示す。

−陽極上に分離された固体物質の乾燥状態の量。

−陰極チャンバから抽出される水の１７時で示される量
。

−水の収率（Ｑｉ／ＱＴ）。

表Ｉからは、興味深いことに、ＣＯ２を導入しないとセ
ルからの水収率と陽極上に堆積する無感物質の量とが時
間と共に減少することが知見される。

生産性の損失は１２時間で約１３％であって１％／゛時
よりやや少ない。これに対しＣＯ□を導入した場合には
、水の収率と陽極上に堆積される無巴物買の量が経時的
に安定している。

表１

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法と実施するための装置を示す簡略
説明である。 １・・・・・・キャパシタ、３・・・・・・処理すべき
亡面液の貯蔵容器、５・・・・・・回収槽、６・・・・
・陽極、７・・・・・・電流発生器、８・・・　・・陰
極、９・・・　・ア通謀（・ト、１０・・・・・・陰極
チャンバ、１２・・　・−・真空ポンプ、１５・・・・
・・処理剤注入装置。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. （１）水性媒質中に懸濁した無機微粒子を電気泳動及び
   電気浸透によって連続的に分離する方法であって、 −陽極と陰極とを備え、これら電極の間に電界が発生す
   るような電気分離セルの中に電気陰性固体物質の懸濁液
   を連続的に導入し、前記陰極は陰極液を収容する陰極チ
   ャンバを規定し液相のみを通過させる濾過媒体を備え、
   この濾過媒体と陽極との間のスペースが前記懸濁液の処
   理ゾーンを構成し、過剰懸濁液はこのゾーンから任意の
   手段によって排出され、 −電界の作用で固体粒子を移動させて、これら粒子を陽
   極表面にケーキ状に堆積させ、このケーキを懸濁液処理
   ゾーンの外で除去し、 −液相を陰極チャンバに向けて逆方向に移動させ、減圧
   の作用で濾過媒体を介して濾過し、前記チャンバから排
   出する ことからなり、陰極濾過媒体を通過する水の単位時間当
   たりの量Ｑ１と電気浸透によって移動する水の単位時間
   当たりの理論的量ＱＴとの比によって決定される水の収
   率が少なくとも１に等しくなるような条件で、陽極上へ
   の固相の規則的堆積と液相の規則的排出とを同時に連続
   して実施すべく、ａ）陰極チャンバから単位時間当たり
   Ｑ３［Ｑ３はＱＴを大幅に上回る］に等しい量の陰極液
   を採取し、ｂ）前記量Ｑ３を２つのフラクションＱ１及
   びＱ２に分割してＱ１を除去し、 ｃ）フラクションＱ２を電気分離セルの外側の処理装置
   内で処理剤を用いて連続的に処理し、 ｄ）陰極液中に存在するイオン種の比を変えて陰極液を
   外部に廃棄可能な状態にすべく、前記処理フラクション
   Ｑ２を陰極チャンバに連続的に再導入することを特徴と
   する方法。
2. （２）Ｑ１／ＱＴの比が１より大きいことが望ましく、
   好ましくは１．０１〜１．５であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の方法。
3. （３）Ｑ２／ＱＴの比が１．５より大きく、好ましくは
   ４．０〜８．０であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項または第２項に記載の方法。
4. （４）処理剤が酸性であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項から第３項のいずれかに記載の方法。
5. （５）処理剤が好ましくはＣＯ＿２であることを特徴と
   する特許請求の範囲第４項に記載の方法。
6. （６）採取したフラクションＱ３のｐＨを連続的に測定
   し且つ測定した値を表示目標値と比較することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項から第５項のいずれかに記載
   の方法。
7. （７）目標ｐＨ値が６．５〜８．０であることを特徴と
   する特許請求の範囲第６項に記載の方法。
8. （８）処理剤の導入をｐＨ測定値及びｐＨ目標値に基づ
   いて調整することを特徴とする特許請求の範囲第１項か
   ら第７項のいずれかに記載の方法。
9. （９）陰極チャンバ内に少なくとも６．５．１０＾３パ
   スカルの部分的真空を発生させることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項から第８項のいずれかに記載の方法。
10. （１０）部分的真空が好ましくは１３．１０＾３〜４７
    ．１０＾３パスカルであることを特徴とする特許請求の
    範囲第９項に記載の方法。
11. （１１）導入懸濁液の抵抗率を陽イオン物質の導入によ
    って２５０〜２５００Ω．ｃｍ、好ましくは５００〜１
    ８００Ω．ｃｍに調整することを特徴とする特許請求の
    範囲第１項から第１０項のいずれかに記載の方法。
12. （１２）２つの電極の間の電界が１〜２５ボルトｃｍ＾
    −＾１、好ましくは５〜１５ボルトｃｍ＾−＾１の値を
    有することを特徴とする特許請求の範囲第１項から第１
    １項のいずれかに記載の方法。
13. （１３）電流密度が１〜２０ミリアンペア．ｃｍ＾−＾
    ２、好ましくは５〜１６ミリアンペア．ｃｍ＾−＾２で
    あることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第１２
    項のいずれかに記載の方法。