JPS643525B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、キヤリヤ液の中に懸濁した微粒固形
物またはコロイド固形物の懸濁液、例えば水に懸
濁したクレーの懸濁液を真空作用と、電界の助成
とによつて除水する技術に関する。そのような電
界は、懸濁液内に互いに間隔を置いて浸漬させた
１対の活電極、即ち陰極と陽極を介して該懸濁液
内に電流を通すことによつて創生する。 本発明によれば、従来の除水技法によつては達
成できなかつたような能率および経済性をもつ
て、かつ、簡便に微粒固形物の懸濁液から直接脱
水することができる。このようにして得られる生
成物は、それぞれの産業上の必要に応じて、ケー
ク物質（塊）の形にしてもよく、あるいは所望
の、または特定の固形物濃度のスラリーの形とす
ることができる。 本発明の基本をなす原理によれば、２つの電極
間の懸濁液内の固形物（その物質特性に応じて負
または正の固有電荷を帯びている）は、電界の作
用を受けて、それぞれの対応する電極の方に向つ
てキヤリヤ液に対して相対的に移動する。この現
象は、電気泳動と称されている。このような泳動
固形物は、電極表面に到達すると、次々に重なつ
て層状に堆積する。このような堆積は、いわゆる
電気浸透による固形物層の稠密化現象に伴つて物
質隙間内の液体または水が更に物質隙間から押出
されつつあるときでも起る。その結果、最終的に
は、例えば電極を懸濁液から引揚げて該電極から
剥取ることができるほどに十分に圧縮され、脱水
された物質の層が電極の表面に形成される。ま
た、この電気除水装置によれば、脱水された固形
物を懸濁液として、即ち、流体のままの状態で、
しかも、サイクロンや、遠心分離機や、フイルタ
等の在来の除水装置によつては得られない高い固
形物濃度で直接経済的に取出すこともできる。こ
のようにして得られる特定の固形物濃度の生成物
は、特殊な産業上の需要を充足することができ
る。また、回収されたケーク物質を供給スラリ
ー、または電気除水装置の処理タンクからの溢流
懸濁液とブレンドすることによつて所望の固形物
濃度のスラリー生成物を得ることもできる。 懸濁液内を流れる電流は、上述した電気泳動効
果をもたらすと同時に、キヤリヤ水を陰極におけ
る水素およびアルカリと、陽極における酸化反応
生成物、例えば酸素および酸とに分解する。この
分解される量は、制御自在の電流の密度に比例す
る。 本発明の目的は、改良された陰極構造体を提供
することであり、陰極を腐蝕性の環境および作動
条件から防護する働きをするケークを該陰極に堆
積させるようにした陰極の作動モードを提供する
ことである。 本発明によつて制御された条件のもとで経済的
に、連続的に、かつ、均一に得られたケーク生成
物は、在来の除水装置によつては得られない比較
的高い固形物濃度ではあるが、流動性またはポン
プ送り可能な状態にするように再パルプ化するこ
とができる。産業上必要とされる懸濁液の１例と
して、袋詰めやばら荷の形で運ぶ、噴霧乾燥され
た生成物とは対照的な、タンク車に積載して輸送
するための、約70％の固形物濃度の十分に分散さ
れたコロイド状クレー懸濁液があるが、本発明に
よれば、そのような懸濁液を経済的に得ることが
できる。また、本発明の電気除水装置は、所望の
固形物濃度を有するスラリーが処理タンクからの
越流の形で直接的に得られるような態様で操作す
ることができる。 本発明の方法を実施するためには、複数の自蔵
中空電極構造体を懸濁液内に浸漬し、点検または
その他の目的のために１つのユニツトとして全体
的に引出すことができるようにする。これらの中
空電極構造体には、液体透過性またはイオン透過
性の壁表面を設ける。該壁表面は、支持グリツド
によつて裏当てした化学的電気的に中性の材ま
たは透過性多孔膜によつて構成し、平坦な電極表
面を呈するようにすることが好ましい。この壁表
面によつて画定された囲包体の中に電極部材を配
設し、該電極部材を懸濁液との直接接触から防護
する。 液体透過性壁を有する電極の場合、中空構造体
の内部に連通された真空源が制御自在の一定の圧
力差を創生して過表面を透過してキヤリヤ液を
電極の内部に流入させ、一方それと併行して固形
物は電界の作用を受けて対向電極の方に向つてキ
ヤリヤ液とは反対の方向に泳動する。液、即
ち、固形物を除去されたキヤリヤ液は、中空電極
構造体の内部から制御しうる一定の割合でポンプ
作用等によつて抽出することができる。 自蔵対向電極構造体は、懸濁固形物を該電極の
イオン透過性表面の上に層またはケークの形で堆
積させる。このイオン透過性表面は、それと対置
する電極構造体の液体透過性表面に対応するもの
である。イオン透過性表面を有する反対電極構造
体も、中空構造体であり、イオン透過壁を有する
室の中に電極素子を内蔵している。この反対電極
構造体の室は電解質で満たされており、電極素子
はその電解質の中に浸漬されている。この電解質
は、その伝導性並びに電極素子との適合性の面か
ら特別に選定する。ここで「適合性」とは、中空
の対向電極構造体内に通常に存在する条件下にお
いて電解質が電極に対して腐蝕性をもたないこと
をいう。電気過中電解質の一成分が電極素子の
ところにおいて排出または放出されるので、電解
質を所定の組成に維持するために電解質を該反対
電極の室内へ流入させるための手段を講じる。 対向電極のイオン透過性壁は、化学的電気的に
中性の材または多孔質の膜によつて構成する。
そのような材または膜がフイルム状であるか、
あるいは何らかの支持を必要とするものである場
合は、材または膜を化学的電気的に中性のグリ
ツドによつて裏当てし、被処理スラリーに対して
平坦な電極フイルタ表面が呈示されるようにす
る。電気過操作中反対電極上にケーク物質が付
着するので、ケークをドクタブレード（掻取ブレ
ード）に接触させることによつて除去しなければ
ならない。材をドクタブレードとの直接接触か
ら防護するために摩擦ケージを設ける。摩擦ケー
ジは、ドクタブレードに接触させるための比較的
硬質の材料で形成した簿い開放スクリーン構造の
ものである。ケークを回収するために、対向電極
構造体をその表面に堆積した固形物の層または付
着したケーク層と共に懸濁液から抜出る位置にま
で持上げることができる。電解質は、持上げられ
た対向電極の内部に残留しているので、電極の内
部に真空を作用させて材にかかる圧力を減少さ
せ、それによつて電解質の損失および／または
材の破裂を防止する。対向電極が浸漬されて作動
中であるときは、電極の内部にかけられる真空
は、電極素子のところに発生するガス生成物、例
えば塩素を除去する働きをする。 本発明によれば、電極を懸濁液から持上げる
際、あるいは懸濁液内へ再浸漬させる下降運動中
電極表面から剥離または掻取られたケーク物質を
受止めるためのケーク除去装置を設ける。このケ
ーク除去装置は、ケーク剥取り、または掻取り手
段と協同してケーク物質を処理タンクから迅速に
搬出することができるコンベヤから成るものであ
ることが好ましい。 また、前記中空の液体透過性電極構造体を通る
液の流量が反対方向への固形物の泳動の割合に
対して適正に維持されるように手動または自動制
御を行うための手段を設ける。 この目的のための１実施例として、液体透過性
電極構造体に及ぼされる真空を、その真空によつ
て保持される液の中間または正常な液面を基準
として一定の値に維持する自動制御装置が提供さ
れる。即ち、液の液面の変化をマスター制御ま
たは表示因子として利用して、制御系内の幾つか
の個々の制御因子の１つまたは２つ以上をリレー
作用を介して調節修正し、液レベルを基準の高
さに回復させる。そのような因子としては、電流
密度、液のポンプ抽出流量、または真空等があ
る。ただし、真空因子は、驚くべきことにそれほ
ど大きな影響を及ぼさない。 このように、真空作用によつて保持されている
液の液面の高さを復元させるように、電極の電
流密度、又はポンプによる液の抽出流量、又は
真空吸引力の大きさを調節し、それによつて電極
間におけるキヤリヤ液の向流に対する固形物の泳
動の速度を所望の値に維持することができる。 電界の調節を制御目的のために使用する場合、
電流密度を増大させると、ケーク形成のための固
形物の泳動速度を加速させ、電流密度を低下させ
れば、それだけ反対方向へのキヤリヤ液の流れに
対する固形粒子の泳動速度を減速させる。 実用上においては、このことは、懸濁粒子の一
部の泳動がキヤリヤ液の材透過速度に比べて遅
すぎるとすると、そのような停滞粒子は材に被
膜として沈着することになることを意味する。そ
の結果、材の透過抵抗を増大させ、真空作用に
よつて保持されている液液面をそれだけ低下さ
せることになる。この液面の変位を検知して、上
述のリレー作用を介して電流密度を増大させ、そ
れによつて材の被膜を減少させ、液液面の高
さを正常に戻す。同様にして、液の液面が過度
に低下した場合、その液面低下が、電流密度の低
下として伝達され、それと併行して被膜の厚さが
増大するようにし、そのような状態は、液の液
面が正常な高さに復帰されるまで続けられるよう
にする制御態様を設定することもできる。実用に
供する場合、被膜の厚さは、1.8mm〜6.4mmの間で
変化させることができる。 極端な状態のもとでは、例えば固形物の泳動速
度が大きく、それに対応して液の透過流量が過
度になるような場合は、固形粒子が極く簿い層状
に材の表面に沈着するように固形粒子の泳動を
遅くさせ、それによつて材の過抵抗を僅かに
増大させ、それに対応して液の透過流量を低下
させるように、制御装置を作動させることができ
る。 用途によつては手動制御だけで十分である場合
も多く、その場合は、生成物の形成状況を目視に
よつて観察し、それに応じて供給材料の送給量ま
たは電流密度を調節することによつて固形物の堆
積速度を制御すればよい。例えば、再パルプ化さ
れた生成物が稀簿過ぎて水分が多過ぎる場合は、
供給速度を減少させ（あるいは電流密度を増大さ
せ）、生成物が濃厚過ぎる場合は、供給速度を増
大（あるいは電流密度を減少）させる。 例えば、１つの実用向きの実施形態において
は、処理タンクに連続的に供給液を供給し、それ
を溢流させることによつてタンク内の懸濁液の液
面の正常な高さを維持するようにすることができ
る。この実施例においては、懸濁液中に一連の自
蔵陰極構造体と自蔵陽極構造体とを交互に間隔を
置いて、かつ、それらの平面状の電極表面が互い
に平行をなすようにして配置する。液体透過性壁
を備えた中空電極構造体は、上述のようにして
液を送出し、一方、イオン透過性壁を備えた中空
電極構造体は、ケーク物質を堆積させる。タンク
の上方に頭上走行キヤリツジを設ける。このキヤ
リツジは、電極を懸濁液から引揚げるための巻上
機構を備えており、ケーク物質の層が所定の厚さ
までに堆積した電極の上方に順次停止することが
できるように構成する。このキヤリツジは、電極
が懸濁液から露出されている間に、例えば持上げ
た電極を再び懸濁液中へ下降させる際に、例えば
ドクタブレードによつて電極からケーク物質を剥
取り、それを受けとめるための一連の機構と一体
的に構成することが好ましい。剥取られたケーク
物質は、コンベヤ上に落下させ、処理タンクから
直接運び去るようにする。巻上機構、剥取機構及
びコンベヤを一体的に備えたキヤリツジは、１つ
の電極のケーク物質除去作業を終えると、次にケ
ークを除去すべく待機している電極の真上へ移動
させる。ここで、「自蔵電極構造体」とは電極を
内蔵した構造体のことをいう。 本発明のその他の特徴及び利点は、以下の実施
例の説明から一層明らかになるであろう。 第１〜４図の例では、概略的に図示された液
流れ制御装置を含む、本発明の１実施例による電
力補助式真空除水操作の順次動作の概略図が示さ
れている。この例においては、負の電荷を帯びた
固形粒子がイオン透過性中空陽電極構造体に向つ
て泳動し、その結果形成されたケーク層を陽電極
構造体から回収する。一方、キヤリヤ液は、液
流れ制御装置に作動的に接続された中空の液体透
過性陰電極構造体を通して透過する。 電気除水装置によつて処理すべき懸濁液のうち
には、負又は正のどちらかの電荷が優勢な固形物
を有する懸濁液がある。本発明の原理についての
以下の説明は、例えばクレー懸濁液の固形物のよ
うに、負の電荷が優勢である場合を前提として記
述する。 本発明の電気除水装置の１実施態様は、第１〜
４図に図解的に示されている。 この実施例においては、除水装置は、除水ユニ
ツト自体及びそれに付随した構造的及び機械的付
属物（両者を総合的に符号「Ｄ」で表わす）と、
液流れ制御装置Ｓ−１（この目的及び機能につ
いては後に詳述する）とから成つている。 除水ユニツトＤの基本構造は、タンク１０と、
それに懸濁液を供給するための供給管１１を有す
る。この実施例においては、処理すべき懸濁液
は、クレー懸濁液即ちコロイド粒子大の、負の電
荷を帯びた微粉固形物が均一に分散している懸濁
液であるとして説明する。タンク１０内の懸濁液
の所要の深さは、電極構造体を懸濁液内に完全に
浸漬させることができるように、溢流縁１２によ
つて画定し確保する。溢流縁１２に関連づけて溢
流受け入れ槽１３を設ける。供給懸濁液は、その
過剰分が常時タンク１０から溢流せしめられ、タ
ンク内の懸濁液が常にいれかえられるような流量
で供給する。更に、タンク１０に接続部１４ａ及
び１４ｂにおいて接続した循還ポンプ１４によつ
て、タンク内の内容物を常に流動状態に維持し、
懸濁液内に固形物を好適に分散させ、タンク内の
懸濁液に露呈されている陰電極及び陽電極表面が
適正かつ均一に機能するようにする。 この実施例では、陰電極表面及び陽電極表面
は、互いに平行な、平面状形態の自蔵電極構造体
の形で設けてあり、各電極構造体は、それ自体の
平面内において懸濁液から引出された位置へ垂直
に上昇させることができ、又、元の懸濁液内の位
置へ下降させることができるように構成してあ
る。 上述の前提にたてば、即ち懸濁固形物（例えば
クレー）が負の電荷を帯びているものであるとす
れば、中空構造の自蔵陽電極構造体１５が、タン
クの中央を占めるように配置する。この陽極構造
体１５は、別に符号Ａによつても示してある。 この電極構造体をそれ自体の平面内において垂
直方向に懸濁液から引出される位置へ上昇させ、
再びそれを懸濁液内へ戻すことができるように上
下方向案内装置を設ける。又、懸濁液から離れて
陽電極の表面上に付着したケーク物質を、該電極
構造体が懸濁液から引上げられて再び元の懸濁液
内へ下降される際、剥取つて別の場所へ運び去る
ための処理装置も設ける。１実施形態として、こ
れらの処理装置は、中立位置とケーク剥取り位置
との間で水平軸線を中心として揺動しうるように
対称的に配置した１対のドクターブレード１７，
１８から成るものとして例示されている。このよ
うにして剥取られたケーク物質は、それぞれベル
トコンベヤ１９，２０として示された搬送手段に
よつて搬送することができる。あるいは又、逆
に、第４ａ図に例示するように、電極構造体を懸
濁液から上方へ持上げる際にケークの剥取り及び
除去が行われるように剥取り装置を構成すること
もできる。 陽極構造体１５は、第５及び６図に詳細に示さ
れているように、長方形のフレーム部材２１と、
その両側に固着させた１対のイオン透過性壁２
２，２２とから成る。フレーム部材２１は、イオ
ン透過性壁２２を取付けることができるようにし
た、外方に開放したＵ字形の断面形状を有してい
る。各イオン透過性壁２２は、材２２ａ、支持
グリツド２２ｂおよび防護ケージ２２ｃから成
り、懸濁液からの負の電荷を帯びた固形物を層ま
たはケークとして堆積させるように構成した多層
組立体である。 フレーム部材２１の上端に１対の支持ブラケツ
ト１５ａを固定し、それらのブラケツトをタンク
１０の壁に取付けることによつて電極構造体１５
をタンク１０内に位置づけし支持する。 垂直ロツド２６の形をした正の極性の端子を電
極構造体１５の内部へ突入させ、その電極２７に
接続させる。端子ロツド２６の露出上端は、接続
ケーブル２６ａに連結させる。 電極構造体１５のフレーム部材２１および壁部
材２２は、電気的に中立であり、従つて、例えば
プラスチツクのような不導電性材料で構成する
か、あるいは、電極２７および電線２６，２６ａ
との接触から隔絶される。 更に、この電極構造体１５の内部に適当な電解
質（陽極液）を満たすための手段を講じる。電極
構造体１５のイオン透過性壁２２によつて画定さ
れる中空内部即ち陽極画室内に電解質を満たすの
は、イオン透過性壁２２から離隔して電極構造体
の中空内部に位置する電極素子（陽極）２７がイ
オン透過性壁２２の外表面の周りに処理タンク１
０内に存在する被処理懸濁液中の負の電荷を帯び
た固形物に作用して固形物をイオン透過性壁２２
の外表面に吸着させることができるようにするた
めである。電気補助式真空過装置の作動中比較
的一定の電解質組成を維持するために、そして陽
極画室内へ進入してきた固形物を洗い落すため
に、この電極構造体を通して常に新鮮な電解質が
流されるようにする。このような電解質流を維持
するための装置は、最も簡単な形態として重力式
送り系統であつてよく、高架電解質供給タンクを
供給導管によつて陽電極構造体１５に接続し、該
電極構造体からの廃棄用導管を廃棄タンクに接続
する。陽極において発生したガスは、使い古され
た電解質と共に搬出される。このような電解質の
循環は、もつと高度な系統によつて行うこともで
きる。その場合（第１１図参照）、電解質を導入
管２８と排出管２９によつて電極構造体内を通し
て循環させ、電気補助式真空過装置の作動中比
較的一定の電解質組成を維持するようにする。排
出管２９は、受取器６１に接続する。電極構造体
１５内で発生したガスは、弁６３を備えた真空導
管６２を通して系内から抽出し、電解質は、導管
６４を通して供給タンク６６へ送給される。工程
において消費された電解質を補充するために供給
タンク６６内へ補給タンク７３から追加の電解質
を導入することができる。補給タンク７３は、制
御弁７９を備えた導管７４を介して導管６４に接
続する。導入管２８に接続したポンプ７１によつ
て電解質を供給タンク６６から抽出し、電極構造
体１５へ送給する。過剰な使用ずみ電解質は、溢
流排出口２９を通して系内から排出させることが
できる。 この循環系においては、電解質を循環させるた
めのポンプ７１のほかに、ガスを抽出するために
導管６２に作用する真空ポンプ（図示せず）が必
要とされる。導管６４は、大気脚であり、電極１
５内で生じたガスを抽出するのに必要な真空をバ
ランスさせる。 陽電極構造体１５内に使用するのに好ましい電
解質は、１規定濃度の塩化ナトリウム溶液であ
る。塩化ナトリウムを電解質として使用した場
合、陽極２７において塩素ガスが発生し、そのガ
スは最終的に真空導管６２を通して排出される。
塩素ガスを発生するこの環境は、チタンで形成し
ルテニウムのような市販の材料を被覆した電極に
よく適合することが判明した。そのような電極
は、酸素が発生するような環境下では激しい侵蝕
作用を受ける。炭素電極を使用してもよい。 陽極において発生するガスは、真空導管を通し
て系内から抽出し、処分するか、あるいは何らか
の形で利用しなければならない。この塩素は陰極
のところへ再導入させることができる。その場合
陰極においてこの塩素は、NaClを生成すること
により水素の発生を抑制する働きをし、その結
果、水素または苛性アルカリ副生物を処分する必
要性を減少または回避し、しかも、塩素ガスを処
分する問題を軽減することができる。また、別法
として、塩素ガスを陰極液と混合させて、漂白ま
たはその他の目的に使用することのできる中性次
亜塩素酸塩を生成させるようにしてもよい。 更に別の方法としては、特別の真空ポンプを使
用して他の場所での使用または販売に供するため
の純粋塩素ガスを濃縮するようにする方法があ
る。 電解質（陽極液）としては塩化ナトリウム溶液
が好ましいが、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、
H₂SO₄等の鉱酸または中性塩を電解質として使
用してもよく、その場合でもかなりの結果が得ら
れる。酸性ケークが望ましい場合もあるが、その
場合には電解質としてHClを使用すべきである。
また、中性ケークが望ましい場合は、例えば重炭
酸ナトリウムと塩化ナトリウム（いずれも１規定
濃度のもの）の混合液のような中性またはアルカ
リ性の電解質を使用すべきである。 先に述べたように、陽電極構造体は、それに堆
積したケークを除去するためにタンクから引上げ
られる。そのような持上げられた位置においては
電極構造体内の電解質は、該構造体内壁に対して
外向きの相当大きな圧力を及ぼす。この圧力下で
電解質は、材を通して外方へ押し出されるか、
あるいは材が破断するおそれがある。しかしな
がら、受取器６１内に真空が維持されている場
合、その負圧が電極構造体の内壁に作用する圧力
を軽減し、電解質の流出あるいは材の破断を防
止する。 叙上のように、電極構造体の囲い壁を従来のよ
うに電極を構成するむくの金属壁ではなく、イオ
ン透過性壁２２で形成したこと、電極素子２７を
イオン透過性壁によつて囲われた中空本体内にイ
オン透過性壁から離隔させて配置したこと、そし
て中空本体内にイオン透過性壁２２と電極素子２
７との間の空間を埋める導電性電解質を充填する
ことを特徴とする本発明の電極構造体１５又はＡ
によれば、中空本体内の電極素子２７は、タンク
１０内の被処理懸濁液から隔離され、懸濁液によ
る浸食作用を受けない。更に、電極素子２７は、
イオン透過性壁に付着堆積されるケークから離れ
ており、後にケークを除去するためのドクターブ
レード１７，１８の機械的作業からも隔絶されて
いるいので、従来のこの種の電極構造体の電極に
不可避であつた、ケーク除去作業による摩耗や、
偶発的な損傷を受けることもない。 このように、本発明の電極構造体１５は、その
電極素子２７を腐食性及び浸食性の被処理懸濁液
又はスラリーから離隔され、かつ、イオン透過性
壁２２の外表面からケークを剥取るためのドクタ
ーブレード１７，１８の機械的作用からも隔絶さ
れた、防護された環境下で作動することを可能に
し、高価な電極素子２７の寿命を延長させる。 更に、この実施例では、中央陽極構造体１５の
両側に、それから距離ｄだけ離隔させて負の極性
の自蔵陰極構造体３１，３２を配置する。 これらの陰極構造体は、別に符号Ｃによつても
示されており、特殊な中空構造である。この中空
構造は、周囲の懸濁液からそのキヤリヤ液を、液
体透過性の電極壁を通して該中空電極構造体の内
部へ吸引し、そこから外部へ抽出又はポンプ送り
して処分することができるように構成してある。
これらの陰極構造体は、先に述べた液流れ制御
装置Ｓ−１に連通している。制御装置Ｓ−１の目
的、機能及び作動については後述する。 陰極構造体は、第７及び８図に詳細に示される
ように、中央陽極構造体１５のフレーム２１と同
様な寸法の長方形のフレーム３３から成るが、フ
レーム部材３３に連結された液体透過性壁３４，
３５を有している点で陽極構造体とは異る。液体
透過性壁３４，３５は、スラリー即ち懸濁液から
のキヤリヤ液を透過させるための過部を構成す
る。フレーム部材３３は、それに液体透過性壁３
４，３５を取付けることができるようにした、外
方に開放したＵ字溝形である。液体透過性壁の
各々は、それ自体、材４１又は布から成る組
立体であり、材４１の周縁は、例えば保持帯片
４２によつてフレーム部材３３に締着させる。 各材４１は、周囲フレーム部材３３に周縁部
を固着又は溶接した支持グリツド４２ａによつて
外圧に耐えることができるように支持する。これ
らの裏当てグリツド４２ａは、電極構造体の一部
を構成し、それぞれ電極面を構成する。上記グリ
ツド及び材をこのようにフレーム部材に固定す
ることにより、電極構造体は、障害のない平面状
の面Ｐ−１，Ｐ−２を呈示する。 更に、各陰極構造体３１，３２は、上述した陰
極構造体の端子ロツド２６と同様の端子ロツド４
５を有し、該ロツドには、所要の極性を与えるた
めに接続電気ケーブル４６を取付けてある。 第１〜４図に示されるように、これらの陰極構
造体は、いずれも、上述の液流れ制御装置Ｓ−
１に連通させ、ポンプ４５ａによつて接続管４６
ａを介して陰極構造体に真空作用を与え、周囲の
懸濁液又はスラリーから材４１を通してキヤリ
ヤ液を吸引し、それによつて陰極構造体の内部が
常時キヤリヤ液で満たされているようにする。
過されたキヤリヤ液は、ポンプ４６ｂによつて電
極構造体の内部から導管４６ｃを通して抽出す
る。このキヤリヤ液の抽出は、電極構造体内部へ
のキヤリヤ液の吸引量に対応して均衡した割合で
行われるので、キヤリヤ液が抽出されているとき
でも、電極構造体の内部にはキヤリヤ液で満たさ
れている。 今、液（過されたキヤリヤ液）流れ制御装
置Ｓ−１が陰極構造体を通してのキヤリヤ液の均
一な過流量を維持する働きをし、除水操作が均
衡状態にあると仮定すれば、第１〜４図の除水ユ
ニツトの作動サイクルは、下記の通りである。 例えば、クレー懸濁液のようなスラリー又は懸
濁液を、常時溢流受入れ槽１３内へ溢れ出るよう
に十分な流量で入口接続管１１を通して連続的に
処理タンク１０内へ供給する。これによつて、各
電極構造体の有効電極表面は、装置の作動中、こ
の懸濁液内に完全に浸漬されているようにする。 被処理懸濁液がクレー懸濁液である場合、各電
極の間に創生された電界が、負の電荷を帯びてい
るクレーのコロイド粒子をキヤリヤ液に対して相
対的に陽極構造体Ａの方に向けて泳動させる。そ
れと併行してキヤリヤ液は、コロイド粒子とは反
対の方向に移動して、中空の陰極構造体を通して
過され、処理装置即ち除水装置から排出され
る。 第１図に示された除水工程の始動状態は、電界
の影響を受けてイオン透過性陽極表面に到達し、
それに付着しつつあるクレー粒子から成るケーク
層の初期形成状態を示す。 この時点では、スクレーパ即ちドクターブレー
ド１７，１８は、中立位置即ち互いに引離された
位置に回動されており、後にケークを排出するた
めに陽極構造体をブレード１７と１８の間を通し
て持上げることができるようにしてある。 第２図は、ケーク質層Ｏの形成が完成した状態
を示し、ドクターブレード１７，１８は、ケーク
を担持した陽極構造体を第３図に示されるように
完全引出し位置へ持上げることができるように、
まだ中立位置に置かれている。 陽極構造体が最上方の引出し位置にまで持上げ
られたとき、ドクターブレード１７，１８をケー
ク剥取り位置へと互いに接近する方向に回動さ
せ、第４図に示されるように陽極構造体を下降さ
せるための準備態勢を整える。かくして、陽極構
造体をタンク１０内へ下降させることによりケー
ク層が剥取られ、ベルトコンベヤ１９，２０上へ
直接落される。この陽極構造体の下降運動の終了
により除水装置は、初期作動状態に戻され、ドク
ターブレードが中立位置へ戻されて、次の作動サ
イクルが開始される。 第９図には、上述したケーク剥取り操作に関連
して陽極構造体を昇降させるための昇降装置Ｈが
概略的に示されている。 先に述べたように、このようにして除水すべき
スラリー又は懸濁液が、正電荷が優勢な懸濁固形
物を含有している種類の懸濁液である場合があ
る。その場合、固形物は、電界の影響を受けて陰
極構造体の負の極性の方に向つて泳動する。それ
と併行して、キヤリヤ液は、上述した液体透過性
壁を有する中空の陽極構造体を通して過され、
抽出される。この場合の陽極構造体は、液の透
過流量を調節する上述の液流量制御装置Ｓ−１
に連通させてある。 このような変型作動態様を実施するためには、
第１０図に示されるように、単にそれぞれの電極
の極性を変えるだけでよく、中央の電極構造体
が、陰極Ｃ−１となり、その両側の電極構造体が
陽極Ａ−１になるようにすればよい。 それ以外の点では、作動サイクルは第１〜４図
に関連して説明したのと同様であり、中央の陰極
構造体Ｃ−１は、ケーク剥取り操作のために昇降
させることができ、両側の陽極構造体の内部から
は過されたキヤリヤ液を制御装置Ｓ−１により
制御された割合で抽出することができる。ただ
し、この場合は陽極液は、陽極において酸素を発
生させるような成分から成るものでなければなら
ない。 第４ａ図は、第１〜４図に示された構成のよう
に引上げた電極構造体を再びタンク内へ浸漬させ
る下降運動中にではなく、電極構造体をタンクか
ら引出す上昇運動の際にケークの剥取りを行うよ
うにした変型構成を示す。 この構成は、第４ａ図から自明であるが、電極
構造体を上昇させる際、スクレーパブレードを、
その尖端を上向きにではなく下向きにして、電極
構造体に弾性的に摺動接触させることによつてケ
ーク物質を剥取る。構造を簡略にするために、ケ
ーク層を剥取られた電極構造体が下降されるとき
にもスクレーパブレードを電極構造体に摺動接触
させたままにしておいてもよい。あるいは、第１
〜４図に関連して説明したのと同様なブレード作
動機構を使用してもよい。 次に、第１図の自動液流量制御装置Ｓ−１
（破線で囲まれた部分）について説明する。説明
の便宜上、ここで除水すべき懸濁液は、クレー懸
濁液のように、負の電荷を帯びた粒子を含有して
いる種類の懸濁液であると仮定する。 この液流量制御装置においては、本発明は、
電界を創生する制御自在の印加電流密度と、陰極
に向つて流れ陰極を貫通して流れるキヤリヤ液の
移動速度に対する、陽極に向つて反対方向に移動
する懸濁固形物の相対的泳動速度との間に存在す
る相互関係を利用する。即ち、電流密度を増大さ
せれば、それだけ、陽極に向つて移動する懸濁固
形物の相対速度が増大し、電流密度を減少させれ
ば、該相対速度が低下する。かくして、電流密度
を変化させることにより、陰極構造体の材の遮
蔽度（透過度）を減少又は増大させることができ
る。従つて、電界密度が低下されると、若干の懸
濁粒子を材に沈着させることになる。 材から離れる粒子の泳動速度の増大により
材上に固形粒子の沈着（被覆）が生じないように
電流密度を増大させた場合には、その状態を補償
するように真空吸引力を増大させる。 他方、所望の液流量制御作用を得るために、
液ポンプ抽出流量と、懸濁液の供給流量とを相
対的に変更させることができる。 この実施例に概略的に示された基本的な形態に
おいては、この制御装置Ｓ−１の原理は、以下の
通りである。 １作動態様によれば、中空の陰極構造体の内部
に真空ポンプ４５ａによつて定常的な真空作用が
与えられる。真空度を所望の一定値に維持するた
めに、真空計７５により、リレー装置７６を介し
て真空ポンプ４５ａの作動を制御することができ
る。 真空作用により懸濁液からのキヤリヤ液を陰極
構造体の液体透過性壁を通して過させるのと併
行して、ポンプ４６ｂは、該真空作用の反対方向
の力に抗して、陰極構造体から液を吸引する。
その制御要素として、管４６ａを介して電極構造
体に連通している分離室７８内に真空作用により
一定の液液面Ｌが維持されるようにする。この
管４６ａは、分離室７８から下方に延びて電極構
造体の上方端に終端しているので、該陰極のとこ
ろに電気分解によつて生じた水素ガスと液体の混
合物を、可視液面Ｌを維持すべき真空分離室７８
内へ吸引する。ここから水素ガスは、第２分離室
８１を通つて上方へ抽出され、一方、ガス抜きさ
れた液は、例えば管８２を通つて重力によつて
陰極構造体内へ戻される。２つの分離室７８と８
１の間にバイパス接続管８３を設けることによ
り、両分離室間に並列連通を設定する。このバイ
パス接続管内においては、分離室７８内に起るこ
とのある泡立ち又は沸騰によつて液液面Ｌが乱
されることがない。 液液面Ｌの過度の変化に応答して作動するリ
レー装置８４は、液のポンプ抽出流量即ちポン
プ４６ｂの出力を調節し、液液面を比較的小さ
な許容しうる通常の変動範囲内に戻すようにす
る。 陰極構造体の材に全く被膜が形成されない稀
なケースにおいては、材の透過抵抗が増大した
場合には、この制御装置は、真空度を増大させ
る。 均衡した作動を得るためには、陰極構造体を透
過する液流量は、十分でなければならないが、
液とは反対方向に陽極の方に向つて泳動する負
の電荷を帯びた懸濁固形物の移動を妨害するほど
大きくてはならない。 しかも、先に述べた制御目的のために、液液
面応答主制御装置８４は、一定の真空作用力と共
に所定の適正な一定のポンプ抽出流量を維持した
ままで、電流密度即ち各電極に印加される電位を
変化させるために制御インパルスを中継すること
ができる。 先に述べたように、多くの応用例において、ス
ラリー生成物（メークダウン後）の状態を目で観
察し、それに対応して電流密度を調節する手動制
御でも十分である。（「メークダウン」とは、セラ
ミツクの製造において所望の含水量を有するクレ
イ生成物を得るためにクレイスラリーに乾燥クレ
イを添加することである。） やはり、被処理懸濁液が負の電荷を帯びたクレ
ー粒子を含有するクレー懸濁液であるとした場
合、準備段階の始動手順として、中空陰極構造体
を所定位置に固定し、処理タンクにクレー懸濁液
を充満させ、陰極構造体を満すのに十分な液ま
たは水の供給源、および陽極構造体を満すのに十
分な陽極液の供給源が得られるようにする。 系内に上記各液を満すには、各電極構造体に真
空作用を及ぼし、各電極構造体へそれぞれの供給
タンクから液体を吸引させる。各電極構造体にそ
れぞれの液体が満たされたならば、除水操作を始
めることができる。 次いで、除水操作を始動させるために、電極構
造体に通電し、液体を真空作用によつて陰極構造
体を通して流動させる。液抽出ポンプを始動さ
せ、その排出量を、比較的一定の所定量の液抽
出を維持するように調節する。また、この始動時
に、電解質ポンプ７１も作動させ、電解質を陽極
構造体内を通して循環させる。 除水装置の操作は、電極への電力供給を遮断
し、各電極構造体内の液体をポンプによつて排出
することによつて停止される。ポンプからの排出
液がなくなつたことにより各電極構造体内が空に
なつたことが確認されたならば、真空ポンプを消
勢し、次いで各液体ポンプを停止する。 以下に、本発明の装置の操作実施例を説明す
る。 実施例 第１〜８図に概略的に示された形式の電気補助
式真空過装置を、59重量％の固形物を含有した
No.１被覆用クレーの供給スラリーを用いて作動さ
せた。ケーク堆積のための総有効面積は、2.23m²
（各々２つの動作表面を備えた２つの陽極）であ
つた。使用した陽極液はNaClの１規定濃度溶液
であり、それを陽極面積１m²当り毎分10.19の
割合で陽極を通して循環させた。液（陰極）系
に対しては水銀柱約508mmの真空を維持し、陽極
系には水銀柱ほぼ406〜432mmの真空を維持した。
これらの実験を行うに当つて電流を所望のレベル
に設定し、スラリー浴の温度および塩の添加量を
所定の値に設定した。次いで、平衡が得られるよ
うに供給スラリーの装入量を調節した。塩の添加
は、供給材料の塩含有量の予想される変動を擬制
するために行つた。従来の処理工程においては、
塩は凝集剤または分散剤としてあるいはその他の
目的のために添加されている。以上の実験の平衡
状態のもとでの操作結果は下表の通りである。

【表】 上記表において「負荷エネルギー」とは、供給
スラリーから固形物1tonを取出すのに必要とされ
るエネルギー（KWH／ton）のことである。上
記表において「液のためのエネルギー」とは、
供給スラリーから1Kgal（3785）の液を抽出
するのに消費されるエネルギーのことである。上
記のどの実験からもメークダウン後70％の固形分
を有する満足な生成物スラリーが得られた。 表から分るように、80％の固形物ケーク（それ
自体極めて望ましい物質である）も、十分にこの
工程の能力の範囲内である。本発明の方法は、供
給割合の相当大幅な変動を含む広範囲なプロセス
条件に亘つて有効であるという点で融通性がある
ことが実証された。また、本発明の方法は、スラ
リーの電導性が低い場合（塩の添加量が少いか、
ゼロであり、浴の温度が低い場合）の方が、電導
性の高いスラリーの場合よりも、多少効率が良い
ことが認められる。本発明のエネルギ消費量は、
従来一般に使用されている熱除水法に比べて相当
に少い。 以上の説明から分るように、本発明の電気補助
式過装置（固形物と液体とを分離するための電
気過装置と称することもできる）の作動におい
ては、電着された固形物を供給コロイド懸濁液か
ら直接非常に含水量の低い、比較的硬いケーク物
質（それ自体が求める製品である場合もある）の
形で回収することができる。 あるいは、回収したケーク物質を処理タンクか
らの供給スラリー又は溢流懸濁液と所定の割合で
混合し、所定の比較的高い固形粒子濃度のスラリ
ーを所望の製品として得ることができる。 更に別の実施態様として、処理タンクからの溢
流懸濁液自体を所望の固形物濃度のスラリーの形
で、求める製品として得るようにこの電気除水装
置を作動させることもできる。その場合、電極に
付着する固形物の堆積層又はケーク層は付随的な
もので、最少限にされる。 良好な作動結果を得るためには、この電気分離
装置にかけるための供給懸濁液を分散助剤で予備
調整し、適正な懸濁液にすることが好ましい。こ
のようにすれば、この電気過装置は、そうでな
ければ過することが困難なコロイド懸濁液でも
高速度で過することができる。これは、在来の
過装置では、分離又は濃縮すべき供給懸濁液に
予め粒子凝結処理を施しておかねばならないのと
は対照的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、除水操作の始動状態を示し、各自蔵
電極構造体の電極表面に初期ケーク形成が現れた
ところを示す。第２図は、ケーク形成が完了した
ところを示す。第３図は、ケーク層を除去するた
めに、電極構造体を引揚げ位置へ持上げるところ
を示す。この時点ではドクタブレードは不作動位
置に保持されている。第４図は、陽極構造体を懸
濁液内へ再び下降させているところを示す。この
際、ドクタブレードはケーク層を剥取り、それぞ
れのコンベヤ上へ落下させる。第４ａ図は、ケー
ク剥取り操作を行うための別の実施形態を示す。
第５図は、第１図の線５−５に沿つてみた拡大詳
細図であり、冷却水接続管を備えた中空の陽極構
造体を示す。第６図は、第５図の線６−６に沿つ
てみた陽極構造体の垂直断面図、第７図は、第１
図の線７−７に沿つてみた拡大詳細図であり、支
持グリツドによつて支持した材を含む陰極構造
体を示す。第８図は、第７図の線８−８に沿つて
みた陰極構造体の垂直断面図、第９図は、第５図
と同様の、中空陽極構造体の図であり、ケーク除
去のために陽極構造体を昇降させる巻上げ機構を
示す。第１０図は、制御装置を含む第１〜４図の
実施例のものと同様な図であるが、正の電荷を帯
びている懸濁液の固形物を処理するのに適合する
ように構成した実施例を示す。第１１図は、電解
質循環系の概略図である。 図中、１０はタンク、１１は供給管、１３は溢
流受入れ槽、１４は循環ポンプ、１５は陽極構造
体、１７，１８はドクタブレード、１９，２０は
ベルトコンベヤ、２１はフレーム部材、２２はイ
オン透過性壁、２２ａは材、２２ｂは支持グリ
ツド、２７は陽極、２８は電解質導入管、２９は
排出管、３１，３２は陰極構造体、３３はフレー
ム、３４，３５は液体透過性壁、４１は材、４
５ａは真空ポンプ、４６ａは真空ポンプ、４６ｂ
はキヤリヤ液抽出ポンプ、７１は電解質ポンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ キヤリア液中に懸濁した固形物の懸濁液を電
   界の作用下において除水するための装置におい
   て、 処理タンクと、該タンクへ前記懸濁液の流れを
   供給するための供給手段と、該タンク内に懸濁液
   を所定の最大限の深さにまで収容させるための手
   段を設け、該処理タンク内に各々中空本体から成
   る１対の自蔵電極構造体を互いに対向させて懸濁
   液内に浸漬中両者の間に制御自在の電界を設定す
   る陰極及び陽極として配置し、それらの電極構造
   体のうちの第１の電極構造体は、前記電界に対し
   て過区域を提供する液体透過性壁を有し、該
   過区域は、前記キヤリア液の流れを、該電界の作
   用を受けて第１電極構造体から離れる方向に泳動
   する固形物から分離された液として透過させる
   ことができるように構成し、該キヤリア液を前記
   過区域を透過させて通すための圧力差を設定す
   る第１真空源を第１電極構造体の中空本体に接続
   し、第１電極構造体の中空本体から液を制御さ
   れた流量で抽出するための液抽出手段を設け、
   前記１対の電極構造体のうちの第２の電極構造体
   は、イオン透過性壁と、該電極構造体の中空本体
   内に該イオン透過性壁から離隔させて配置した電
   極素子によつて構成し、該中空本体内に該イオン
   透過性壁と電極素子との間の空間を埋める電解質
   を充填し、該第２電極構造体は、前記電界の作用
   を受けてそのイオン透過性壁上に懸濁固形物のケ
   ーク層を形成させるように構成し、第２電極構造
   体を前記タンクから持上げて、第２電極構造体に
   付着しているケークを除去し、運び去るための装
   置を含むケーク回収手段を設け、第２電極構造体
   の前記電極素子のところに発生するガス生成物を
   抽出し、かつ、前記イオン透過性壁を通しての外
   方への電解質の流出を最少限にするための第２真
   空源を第２電極構造体の中空本体に接続し、前記
   電極素子のところにおいて電解質の分解が生じる
   にも拘らず、第２電極構造体内に比較的一定の電
   解質組成を維持するために第２電極構造体を通し
   て新鮮な電解質を循環させることができるよう
   に、第２電極構造体から電解質を抽出するための
   電解質抽出手段を設けて成る懸濁液除水装置。 ２ 前記電解質抽出手段は、大気脚であり、前記
   第２電極構造体を通しての新鮮な電解質の循環を
   ポンプによつて行うように構成したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の懸濁液除水装
   置。 ３ 前記第２電極構造体のイオン透過性壁は、
   材と、それを支持する内側支持グリツドを含む複
   数の不電導性素子から成ることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の懸濁液除水装置。 ４ 前記ケーク回収手段は、ケーク層に接触し、
   前記第２電極構造体から該ケーク層に剥取るため
   の剥取装置を含むものであり、前記イオン透過性
   壁は、該剥取装置と前記材との直接の接触を防
   止するための外側防護ケージを含むものであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の懸濁
   液除水装置。 ５ 前記第２電極構造体は、その両側にケーク層
   を形成させるように構成し、前記剥取装置は、第
   ２電極構造体の両側に配置されてケーク剥取位置
   と非剥取位置の間で移動自在のドクタブレード
   と、第２電極構造体の上昇運動中は該ドクタブレ
   ードを非剥取位置に保持し、第２電極構造体の戻
   り下降中は前記防護ケージに接触させて前記ケー
   ク層を剥取る作用をするように該ドクタブレード
   を剥取位置に保持するための作動手段とから成る
   ことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の懸
   濁液除水装置。 ６ 前記第２電極構造体は、その両側にケーク層
   を形成させるように構成し、前記剥取装置は、第
   ２電極構造体の両側に配置されてケーク剥取位置
   と非剥取位置の間で移動自在のドクタブレード
   と、第２電極構造体の上昇運動中は該ドクタブレ
   ードを前記防護ケージに接触させて前記ケーク層
   を剥取る剥取位置に保持し、第２電極構造体の戻
   り下降中は該ドクタブレードを非剥取位置に保持
   するための作動手段とから成ることを特徴とする
   特許請求の範囲第４項記載の懸濁液除水装置。 ７ 前記電解質は、塩化ナトリウムの溶液である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の懸
   濁液除水装置。 ８ 前記第１電極構造体は、陰極を有する陰極構
   造体であり、前記第２電極構造体は、陽極を有す
   る陽極構造体であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の懸濁液除水装置。 ９ 懸濁液を所定の深さに維持するための前記手
   段は、前記タンクに設けた溢流手段から成るもの
   であることを特徴とする特許請求の範囲第８項記
   載の懸濁液除水装置。 １０ 前記電解質は、塩化ナトリウムの溶液であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第９項記載の
   懸濁液除水装置。 １１ 前記陰極における水素ガスの発生を抑制す
   るために、前記陽極のところに発生する塩素ガス
   を陰極構造体の中空本体へ導くための導管を設け
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１０項記載
   の懸濁液除水装置。 １２ キヤリア液中に懸濁した固形物の懸濁液を
   除水するための方法において、 懸濁液を供給して所定の少なくとも最少限の深
   さの懸濁液を維持し、かつ、その懸濁液が常に部
   分的に新しい供給懸濁液と入れ替わるようにし、 前記懸濁液中に１対の対向する電極を配置して
   それらの電極の間に制御自在の強度の電界を設定
   し、該電界のエネルギーによつて、懸濁液中の固
   形物をイオン透過性の陽極構造体の方に向けて泳
   動させて該構造体上に堆積させ、キヤリア液を液
   体透過性の陰極構造体の方に向けて流動させて該
   構造体内へ流入させるようにし、 前記透過したキヤリア液を、該キヤリア液に対
   する固形物の相対的泳動速度に対して均衡させた
   流量で前記陰極構造体の内部からポンプ作用によ
   つて抽出し、該キヤリア液を真空作用に露呈さ
   せ、 前記陽極構造体への泳動を促進するために陽極
   構造体内の陽極素子を新鮮な電解質内に浸漬させ
   るようにするとともに、該陽極素子のところに発
   生したガスを抽出するために該電解質を真空場に
   露呈させるように新鮮な電解質を該陽極構造体内
   へ連続的にポンプ送りし、 電解質の流失を防止するように前記陽極構造体
   内の電解質に対して真空作用を維持したまま、該
   陽極構造体を前記懸濁液から引き上げ、 前記陽極構造体に堆積しているケーク物質を剥
   取り、 前記剥取られたケーク物質を回収することから
   成る懸濁液除水方法。 １３ 前記陽極素子のところに発生するガスは、
   塩素であり、前記陰極構造体内の陰極素子のとこ
   ろにおける水素の発生を抑制するために前記塩素
   ガスを該陰極素子のところへ導くようにしたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１２項記載の懸濁
   液除水方法。