(57)【要約】【課題】エマルションフローの高さを自動で制御することのできる溶液処理装置を提供する。【解決手段】制御装置８は、第１電極５１と、第２電極５２と、第３電極５３とのそれぞれの間に電流が流れるようになったら、第２ポンプ２２の出力を下げ、第１電極５１と、第２電極５２との間に流れなくなったら、第２ポンプ２２の出力を上げる。これにより、カラム部１１内のエマルションフローのレベルが、第１電極５１の下端５１ａ及び第２電極５２の下端５２ａ（下限）と第３電極５３の下端５３ａ（上限）との間の範囲に維持される。【選択図】図２
2015139718.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラム部と、
回収対象の成分を含む水溶液を前記カラム部内に供給する第１供給手段と、
前記水溶液と混じり合わない溶媒を前記カラム部内に供給する第２供給手段と
を備え、前記カラム部内で、前記水溶液と前記溶媒とが向流接触することによりエマルションフローが発現する溶液処理装置であって、
前記カラム部には、前記エマルションフローの高さを検出するレベル検出手段が設けられ、
該レベル検出手段の検出値に基づいて、前記第２供給手段による前記溶媒の供給量を調節する溶液処理装置。
【請求項２】
前記エマルションフローは電気を通す特性を有し、
前記レベル検出手段は少なくとも２つの電極を備え、
前記カラム部内の前記エマルションフローを介して前記電極間に電流が流れることにより、前記エマルションフローの高さを検出する、請求項１に記載の溶液処理装置。
【請求項３】
前記レベル検出手段は、第１電極と、第２電極と、第３電極とを備え、
前記第１電極の下端は前記第２電極の下端と同じ位置かあるいは前記第２電極の下端よりも低く、かつ、前記第２電極の下端は前記第３電極の下端よりも低く、
前記第１電極と前記第２電極との間に電流は流れるが、前記第２電極と前記第３電極との間に電流は流れないように、前記第２供給手段による前記抽出溶媒の供給量を調節する、請求項２に記載の溶液処理装置。
【請求項４】
前記溶液処理装置は、前記回収対象の成分が溶解する前記水溶液から前記溶媒へ前記回収対象の成分を抽出する液液抽出装置であり、
前記カラム部内で、前記水溶液中の前記回収対象の成分を前記溶媒へ抽出した後、前記回収対象の成分を含有した前記溶媒と逆抽出液とを接触させて、該逆抽出液に前記回収対象の成分を逆抽出する逆抽出塔と、
該逆抽出塔内の前記逆抽出液中の前記回収対象の成分の濃度を推定する濃度推定手段と
をさらに備え、
該濃度推定手段によって推定された前記回収対象の成分の濃度が、予め設定された上限値に達したら、前記液液抽出装置の運転を停止し、前記逆抽出塔内の前記逆抽出液を交換する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の溶液処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、溶液処理装置に係り、特に、エマルションフローによる２液相接触を利用して溶液中の回収対象の成分を回収する溶液処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水溶液に含まれる目的成分を、水と混じり合わない抽出溶媒に抽出する従来の液液抽出装置では、攪拌や振動などの機械的外力を加えることで２液相混合を行う必要がある。２液相混合を行う際にこのような機械的外力を用いる必要のない液液抽出装置が特許文献１に記載されている。この液液抽出装置は、カラム部内で上記水溶液と上記抽出溶媒とを向流接触させることによりエマルションフローを発現させることで、２液相混合を行うのに機械的外力を不要としている。ここで、エマルションフローとは、混じり合わない液体同士が接触することにより乳濁混合相を形成し、その乳濁混合相の流れのことである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５３０５３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の液液抽出装置では、カラム部内のエマルションフローの高さを高く安定させることで、安定かつ高い抽出率を得ることができる。エマルションフローの高さの制御は、カラム部内に供給される抽出溶媒の供給量を調節することにより行われる。しかしながら、特許文献１に記載の液液抽出装置では、エマルションフローの高さを制御する機構が存在せず、手動で抽出溶媒の供給量を調節する必要がある。このため、抽出溶媒の供給量の調節を厳密に行うのが困難であり、抽出溶媒の供給量が小さければエマルションフローの高さが低下し、抽出溶媒の供給量が大きければエマルションフローがカラム部から流出してしまうおそれがあった。
【０００５】
この発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、エマルションフローの高さを自動で制御することのできる溶液処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る溶液処理装置は、カラム部と、回収対象の成分を含む水溶液をカラム部内に供給する第１供給手段と、水溶液と混じり合わない溶媒をカラム部内に供給する第２供給手段とを備え、カラム部内で、水溶液と溶媒とが向流接触することによりエマルションフローが発現する溶液処理装置であって、カラム部には、エマルションフローの高さを検出するレベル検出手段が設けられ、レベル検出手段の検出値に基づいて、第２供給手段による溶媒の供給量を調節する。
エマルションフローは電気を通す特性を有し、レベル検出手段は少なくとも２つの電極を備え、カラム部内のエマルションフローを介して電極間に電流が流れることにより、エマルションフローの高さを検出してもよい。
レベル検出手段は、第１電極と、第２電極と、第３電極とを備え、第１電極の下端は第２電極の下端と同じ位置かあるいは第２電極の下端よりも低く、かつ、第２電極の下端は第３電極の下端よりも低く、第１電極と第２電極との間に電流は流れるが、第２電極と第３電極との間に電流は流れないように、第２供給手段による前記抽出溶媒の供給量を調節してもよい。
溶液処理装置は、回収対象の成分が溶解する水溶液から溶媒へ回収対象の成分を抽出する液液抽出装置であり、カラム部内で、水溶液中の回収対象の成分を溶媒へ抽出した後、回収対象の成分を含有した溶媒と逆抽出液とを接触させて、逆抽出液に回収対象の成分を逆抽出する逆抽出塔と、逆抽出塔内の逆抽出液中の回収対象の成分の濃度を推定する濃度推定手段とをさらに備え、濃度推定手段によって推定された回収対象の成分の濃度が、予め設定された上限値に達したら、液液抽出装置の運転を停止し、逆抽出塔内の逆抽出液を交換してもよい。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、カラム部内のエマルションフローの高さを検出するレベル検出手段の検出値に基づいて、第２供給手段による溶媒の供給量を調節するので、エマルションフローの高さを自動で制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態に係る溶液処理装置の構成模式図である。
【図２】この実施の形態に係る溶液処理のカラム部内に発現するエマルションフローの高さを検出するためのレベル計の構成模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示されるように、溶液処理装置である液液抽出装置１は、鉛直方向に延びる正抽出塔２と、鉛直方向に延びる逆抽出塔３と、回収対象すなわち抽出対象の成分であるニッケルが溶解した水溶液を貯留する水溶液タンク４と、当該水溶液と混じり合わない抽出溶媒を貯留する抽出溶媒タンク５と、逆抽出液である硫酸を貯留する逆抽出液タンク６と、抽残液を貯留する抽残液タンク７と、液液抽出装置１の運転を制御する制御装置８とを備えている。この実施の形態で使用する抽出溶媒は、β−ヒドロキシオキシム系抽出剤である２−ヒドロキシ−５−ノニルアセトフェノンオキシム（ＢＡＳＦ社製ＬＩＸ８４Ｉ）２０体積％と、酸性有機リン化合物であるビス（２−エチルヘキシル）リン酸（大八化学社製ＤＰ８Ｒ）２体積％と、有機溶媒であるシェルゾールＤ７０（シェル化学社製、パラフィン５５質量％、ナフテン４５質量％）７８体積％とを混合したものである。
【００１０】
正抽出塔２は、カラム部１１と、カラム部１１の下端に設けられた相分離部１２とを備えている。カラム部１１の上端には、カラム部１１の内部に下端に向かって延びるノズル部１３が設けられている。カラム部１１の内部において、下端付近には、第１ヘッド部１４が設けられ、上端付近には、後述するエマルションフローの高さを検出するレベル検出手段であるレベル計１５が設けられている。尚、レベル計１５の詳細な構成については後述する。
【００１１】
ノズル部１３には、一端が水溶液タンク４内に連通した水溶液管１６の他端が接続されている。水溶液管１６には、水溶液タンク４内の水溶液を水溶液管１６及びノズル部１３を介してカラム部１１内に供給する第１供給手段である第１ポンプ１７と、水溶液管１６内を流れる水溶液の流量を検出する流量計１８とが設けられている。また、第１ヘッド部１４には、一端が抽出溶媒タンク５内に連通した抽出溶媒管２１の他端が接続されている。抽出溶媒管２１には、抽出溶媒タンク５内の抽出溶媒を抽出溶媒管２１及び第１ヘッド部１４を介してカラム部１１内に供給する第２供給手段である第２ポンプ２２と、抽出溶媒管２１内を流れる抽出溶媒の流量を検出する流量計２３とが設けられている。さらに、相分離部１２と抽残液タンク７とは、抽残液管１９を介して連通している。抽残液管１９には、抽残液中のニッケル濃度を検出するためのＵＶセンサー２０が設けられている。
【００１２】
逆抽出塔３の内部において、下端付近には、第２ヘッド部３１が設けられている。第２ヘッド部３１には、一端がカラム部１１の上端からカラム部１１内に連通した正抽出移送管３２の他端が接続されている。また、逆抽出塔３の下端には、一端が逆抽出液タンク６に接続された逆抽出液管３３の他端が接続されて、逆抽出塔３と逆抽出液タンク６とが連通している。逆抽出液管３３には、逆抽出液タンク６内の硫酸を逆抽出液管３３を介して逆抽出塔３内に供給する第３ポンプ３４と、逆抽出液管３３内を流れる硫酸の流量を検出する流量計３５とが設けられている。逆抽出液管３３にはさらに、逆抽出塔３の下端と流量計３５との間から分岐するドレイン管３６が設けられている。ドレイン管３６には、第４ポンプ３７と、ドレイン管３６内を流れる液体の流量を検出する流量計３８とが設けられている。逆抽出塔３の上端から逆抽出塔３の内部に、逆抽出移送管３９の一端が挿入されており、逆抽出移送管３９の他端は、抽出溶媒タンク５と第２ポンプ２２との間で抽出溶媒管２１に接続されている。
【００１３】
抽出溶媒管２１には、抽出溶媒タンク５と逆抽出移送管３９が接続する部分との間と、流量計２３と第１ヘッド部１４との間とのそれぞれに、電動弁４１及び４２が設けられている。正抽出移送管３２には、電動弁４３が設けられている。逆抽出移送管３９には、電動弁４４が設けられている。水溶液管１６には、流量計１８とノズル部１３との間に、電動弁４５が設けられている。抽残液管１９には、電動弁４６が設けられている。逆抽出液管３３には、流量計３５とドレイン管３６が接続する部分との間に、電動弁４７が設けられている。ドレイン管３６には、第４ポンプ３７と逆抽出液管３３に接続する部分との間に、電動弁４８が設けられている。正抽出塔２及び逆抽出塔３のそれぞれの上端には、ベント用の電動弁４９及び５０がそれぞれ設けられている。
【００１４】
レベル計１５と、第１ポンプ１７と、第２ポンプ２２と、第３ポンプ３４と、第４ポンプ３７と、流量計１８，２３，３５，３８と、ＵＶセンサー２０とはそれぞれ、制御装置８に電気的に接続されている。図１を複雑にしないために図示していないが、電動弁４１〜５０もそれぞれ、制御装置８に電気的に接続されている。
【００１５】
図２に示されるように、レベル計１５は、第１電極５１と、第２電極５２と、第３電極５３との３本の電極を有しており、それぞれは制御装置８に電気的に接続されている。第１電極５１と、第２電極５２と、第３電極５３とはそれぞれ、第１電極５１の下端５１ａの位置と第２電極５２の下端５２ａの位置とが同じであり、第１電極５１の下端５１ａ及び第２電極５２の下端５２ａが第３電極５３の下端５３ａよりも低く、ノズル部１３の下端１３ａが第１電極５１の下端５１ａ及び第２電極５２の下端５２ａよりも低くなるように設けられている。
【００１６】
後述するエマルションフローは電気を通すので、エマルションフローの上面が第１電極５１の下端５１ａ及び第２電極５２の下端５２ａと第３電極５３の下端５３ａとの間に位置している場合には、第１電極５１と第２電極５２との間には電流が流れるが、第１電極５１及び第２電極５２と第３電極５３との間には電流が流れない。エマルションフローの上面が第３電極５３の下端５３ａよりも高い位置にある場合には、第１電極５１と、第２電極５２と、第３電極５３とのそれぞれの間に電流が流れるようになる。このため、第１電極５１と第２電極５２との間には電流が流れるが、第２電極５２と第３電極５３との間には電流が流れない状態では、エマルションフローの上面が第１電極５１の下端５１ａ及び第２電極５２の下端５２ａと第３電極５３の下端５３ａとの間に位置していることとなる。すなわち、エマルションフローの高さの下限を第１電極５１の下端５１ａ及び第２電極５２の下端５２ａの高さとし、上限を第３電極５３の下端５３ａの高さとしていることとなる。
【００１７】
次に、この発明の実施の形態に係る溶液処理装置の動作について説明する。尚、以下の説明において明記しないが、各ポンプの起動及び停止や各電動弁の開閉は、制御装置８が行う。
図１に示されるように、電動弁４１〜５０のすべてが閉じた状態から、電動弁４５及び４９を空けた後、第１ポンプ１７を起動させて、水溶液タンク４内の水溶液を水溶液管１６及びノズル部１３を介してカラム部１１内に供給する。カラム部１１内の水溶液のレベルが、カラム部１１の高さの半分程度の高さになったら、第１ポンプ１７を停止し、電動弁４５を閉める。尚、カラム部１１内の水溶液のレベルは、レベル計１５とは異なる水溶液用の図示しないレベル計によって検出してもよいし、流量計１８の検出値を積算することによって求めたカラム部１１内の水溶液の容量から算出してもよい。
【００１８】
また、電動弁４７及び５０を空けた後、第３ポンプ３４を起動させて、逆抽出液タンク６内の硫酸を逆抽出液管３３を介して逆抽出塔３内に供給する。逆抽出塔３内の硫酸のレベルが、逆抽出塔３の高さの半分程度の高さになったら、第３ポンプ３４を停止し、電動弁４７を閉める。尚、逆抽出塔３内の硫酸のレベルも、図示しないレベル計によって検出してもよいし、流量計３５の検出値を積算することによって求めた逆抽出塔３内の硫酸の容量から算出してもよい。
【００１９】
次に、電動弁４１及び４２を空けた後、第２ポンプ２２を起動させて、抽出溶媒タンク５内の抽出溶媒を抽出溶媒管２１及び第１ヘッド部１４を介してカラム部１１内に供給する。カラム部１１内では、水溶液と抽出溶媒とは混じり合わず、下方に水溶液の相が形成され、上方に抽出溶媒の相が形成される。抽出溶媒のレベルが、レベル計１５の第３電極５３の下端５３ａ（図２参照）を超えて、予め決められた上限レベルに達したら、電動弁４９を閉めると共に電動弁４３を開ける。尚、カラム部１１内の抽出溶媒のレベルも、図示しないレベル計や流量計２３の検出値を積算することから算出してもよい。
【００２０】
電動弁４９を閉じることにより正抽出塔２が密閉状態になるので、カラム部１１内の抽出溶媒は、正抽出移送管３２及び第２ヘッド部３１を介して逆抽出塔３内に供給される。逆抽出塔３内では、抽出溶媒と硫酸とは混じり合わず、下方に硫酸の相が形成され、上方に抽出溶媒の相が形成される。抽出溶媒のレベルが、逆抽出塔３の予め決められた上限レベルに達したら、電動弁４１及び５０を閉じると共に電動弁４４を開ける。尚、逆抽出塔３内の抽出溶媒のレベルも、図示しないレベル計や流量計２３の検出値を積算することから算出してもよい。
【００２１】
電動弁５０を閉じることにより逆抽出塔３が密閉状態になるので、逆抽出塔３内の抽出溶媒は、逆抽出移送管３９を介して逆抽出塔３から流出する。逆抽出移送管３９を流れる抽出溶媒は、抽出溶媒管２１に流入するが、電動弁４１が閉じているため、第２ポンプ２２に流入した後、第２ポンプ２２によって昇圧されて、カラム部１１内に供給される。これにより、第２ポンプ２２によって抽出溶媒が正抽出塔２と逆抽出塔３との間を循環するようになり、液液抽出装置１の運転準備が完了する。その後、第２ポンプ２２を停止する。
【００２２】
液液抽出装置１の運転を開始するためには、第２ポンプ２２を再び起動させる。すると、抽出溶媒が正抽出塔２と逆抽出塔３との間を循環する。第２ポンプ２２から吐出された抽出溶媒は、第１ヘッド部１４から微細な液滴の形態で水溶液の相中に噴出されることにより、カラム部１１内で抽出溶媒と水溶液とが向流接触して乳濁混合相が生じる。制御装置８が第２ポンプ２２の出力を徐々に上げて、抽出溶媒の循環量、すなわち、第１ヘッド部１４から噴出される抽出溶媒の供給量を徐々に上げていくと、カラム部１１内での乳濁混合相のレベルが上昇する。この乳濁混合相は電流を通すので、レベル計１５によって、カラム部１１内の乳濁混合相のレベルが検出される。図２に示されるように、乳濁混合相のレベルが第３電極５３の下端５３ａ以上の高さになったことを、第１電極５１と、第２電極５２と、第３電極５３とのそれぞれの間に電流が流れるようになることで検出する。
【００２３】
乳濁混合相のレベルが第３電極５３の下端５３ａ以上の高さになったら、図１に示されるように、制御装置８が第２ポンプ２２の出力を制御して、第２ポンプ２２による抽出溶媒の吐出量を低下する。すなわち、正抽出塔２と逆抽出塔３との間の抽出溶媒の循環流量を低下させる。続いて、電動弁４５及び４６を開けると共に第１ポンプ１７を起動させて、カラム部１１内への水溶液の供給を開始する。これにより、カラム部１１内で水溶液と抽出溶媒とが向流接触することになり、乳濁混合相からなる流れ、すなわちエマルションフローが発現する。エマルションフローが発現した後、制御装置８が第２ポンプ２２の出力を徐々に上げることで、エマルションフローのレベルが徐々に高くなる。
【００２４】
これ以後、制御装置８は、第１電極５１と第２電極５２との間には電流が流れるが、第２電極５２と第３電極５３との間には電流が流れない状態となるように、第２ポンプ２２の出力を制御する。具体的には、第１電極５１と、第２電極５２と、第３電極５３とのそれぞれの間に電流が流れるようになったら、第２ポンプ２２の出力を下げ、第１電極５１と、第２電極５２との間に電流が流れなくなったら、第２ポンプ２２の出力を上げる。これにより、カラム部１１内のエマルションフローのレベルが、第１電極５１の下端５１ａ及び第２電極５２の下端５２ａ（下限）と第３電極５３の下端５３ａ（上限）との間の範囲に維持される。
【００２５】
エマルションフロー内では、水中のニッケルが抽出溶媒中に移動する。ニッケルを溶解した抽出溶媒は、カラム部１１内を上昇し、エマルションフローの上に、ニッケルを溶解した抽出溶媒の相を形成する。一方、エマルションフロー内でニッケルが抽出溶媒中に移動することにより、ニッケル濃度が低下した水溶液が相分離部１２に貯留される。電動弁４５を開ける際に電動弁４６も開けることにより、正抽出塔２の相分離部１２から水溶液が流出し、抽残液管１９を介して抽残液タンク７に流入する。抽残液タンク７に流入する水溶液は、抽残液として抽残液タンク７内に貯留され、抽残液中のニッケル濃度がＵＶセンサー２０によって検出され、ニッケル濃度の変化がモニタリングされる。
【００２６】
カラム部１１からは、正抽出移送管３２を介して、エマルションフローの上に形成された抽出溶媒の相内の抽出溶媒が流出する。この抽出溶媒は、正抽出移送管３２を流れた後、第２ヘッド部３１から微細な液滴の形態で、逆抽出塔３内の硫酸の相中に噴出されることにより、逆抽出塔３内で抽出溶媒と硫酸とが向流接触する。この抽出溶媒にはニッケルが溶解しているので、抽出溶媒と硫酸とが向流接触することで、ニッケルが抽出溶媒から硫酸中に移動する。抽出溶媒は逆抽出塔３内を上昇し、逆抽出塔３内で硫酸の相の上に抽出溶媒の相が形成される。この結果、この抽出溶媒の相中のニッケル濃度は、カラム部１１から流出した抽出溶媒中のニッケル濃度よりも低くなる。
【００２７】
逆抽出塔３からは、逆抽出移送管３９を介して、抽出溶媒の相内の抽出溶媒が流出する。この抽出溶媒は、逆抽出移送管３９を流れた後、抽出溶媒管２１に流入し、再び第２ポンプ２２によって昇圧されてカラム部１１に供給される。
【００２８】
以上の動作を継続することで、水溶液タンク４内に貯留された水溶液中のニッケルは、逆抽出塔３内の硫酸中に溶解した状態で回収され、ニッケルが除去ないしニッケル濃度が低下した水溶液が抽残液タンク７内に回収されることになる。
【００２９】
以上の動作を継続していき、逆抽出塔３内の硫酸中のニッケル濃度が飽和すると、逆抽出塔３内の抽出溶媒の相中のニッケル濃度が上昇していき、ニッケル濃度の高い抽出溶媒がカラム部１１内に供給されることになる。すると、カラム部１１内のエマルションフロー内で、水溶液から抽出溶媒へのニッケルの移動量が低下し、相分離部１２内の水溶液中のニッケル濃度が上昇する。その結果、抽残液タンク７内の抽残液中のニッケル濃度が上昇する。制御装置８に、抽残液中のニッケル濃度の上限値を予め設定しておくことにより、ＵＶセンサー２０の検出値が当該上限値に達したら、硫酸中のニッケル濃度が飽和したと判断することができる。この場合、制御装置８及びＵＶセンサー２０は、硫酸中のニッケル濃度を推定する濃度推定手段を構成する。
【００３０】
硫酸中のニッケル濃度が飽和したと判断したら、制御装置８は、第１ポンプ１７及び第２ポンプ２２を停止することで、液液抽出装置１の運転を停止する。続いて、電動弁４８及び５０を空けた後、第４ポンプ３７を起動させて、逆抽出塔３から硫酸をドレイン管３６を介して排出する。逆抽出塔３から硫酸を排出したか否かは、逆抽出塔３に硫酸を供給するときと同じように図示しないレベル計を用いて判断してもよいし、流量計３８の検出値を積算することから判断してもよい。
【００３１】
逆抽出塔３から硫酸を排出したら、第４ポンプ３７を停止すると共に電動弁４８を閉じ、続いて電動弁４７を空けて第３ポンプ３４を起動させることで、逆抽出液タンク６内の硫酸を逆抽出塔３に供給する。その後は、上述した方法で液液抽出装置１の運転を再開する。
【００３２】
このように、カラム部１１内のエマルションフローの高さを検出するレベル計１５の検出値に基づいて、第２ポンプ２２による抽出溶媒の供給量を調節するので、エマルションフローの高さを自動で制御することができる。
【００３３】
この実施の形態では、ＵＶセンサー２０の検出値に基づいて、逆抽出塔３内の硫酸中のニッケル濃度が飽和したか否かを判断していたが、この形態に限定するものではない。逆抽出塔３内の硫酸の量が決まっていれば、硫酸がニッケルで飽和するのに必要なニッケル量は算出できる。正抽出塔２に供給した水溶液中のニッケルが全て抽出されて硫酸中に移動すると仮定すると、水溶液タンク４内の水溶液中のニッケル濃度が分かっていれば、硫酸がニッケルで飽和するのに必要なニッケル量を正抽出塔２に供給するための水溶液の量も算出できる。この量の水溶液が正抽出塔２に供給されたか否かは、流量計１８の検出値を積算することで判定できるので、これにより、硫酸がニッケルで飽和したか否かを判断することができる。この場合、制御装置８及び流量計１８が、硫酸中のニッケル濃度を推定する濃度推定手段を構成する。尚、正抽出塔２に供給した水溶液中のニッケルが全て抽出されて硫酸中に移動すると仮定したが、１００％未満の任意の抽出率を仮定して、必要な水溶液の量を算出してもよい。
【００３４】
この実施の形態では、カラム部１１内のエマルションフローの高さを制御するために、制御装置８が第２ポンプ２２の出力を制御しているが、第２ポンプ２２の形態に応じて様々な制御方法が存在する。例えば、ダイヤフラム式ポンプを用いる場合には、駆動電圧を制御すればよい。インバータ駆動式のポンプを用いる場合には、回転数を制御すればよい。定格駆動を行いバルブにより流量を制御するポンプを用いる場合には、バルブの開度を制御すればよい。
【００３５】
この実施の形態では、水溶液中のニッケルを抽出していたが、ニッケルに限定するものではない。この液液抽出装置１は、金属の精製、核燃料の再処理、廃水中の有害成分の除去、有価物質の分離・回収によるリサイクルなど、様々な産業において利用することができ、各産業における目的に基づいて、有機物や無機物等の様々な物質の抽出が可能である。また、抽出溶媒及び逆抽出液についても、この実施の形態で用いたものに限定するものではなく、各産業で様々な物質を抽出するのに適した抽出溶媒及び逆抽出液を適宜選択することができる。
【００３６】
この実施の形態では、レベル計１５は、第１電極５１の下端５１ａの位置と第２電極５２の下端５２ａの位置とが同じであったが、この形態に限定するものではない。第２電極５２の下端５２ａは、第１電極５１の下端５１ａよりも高く、かつ、第３電極５３の下端５３ａよりも低い位置であってもよい。この場合は、第２電極５２の下端５２ａの位置がエマルションフローの高さの下限となる。また、この実施の形態では、レベル計１５は、第１電極５１と第２電極５２と第３電極５３との３つの電極から構成されていたが、３本に限定するものではない。例えば、２本の電極からレベル計を構成し、２本の電極間に電流が流れたら、第２ポンプ２２の出力を低下させるといった、エマルションフローの高さの上限のみを検出する形態でもよく、４本以上の電極からレベル計を構成し、エマルションフローの高さの変化を細かくモニタリングするようにしてもよい。
【００３７】
この実施の形態では、レベル計１５は、エマルションフローが電流を流す特性を利用したものであったが、これに限定するものではない。例えば、超純水からの微量成分の抽出を行う場合にこの発明を適用する場合には、発現するエマルションフローに電流が流れないので、この実施の形態におけるレベル計１５は使用できない。この場合には、エマルションフローは乳濁したものであることから光の透過率が低下するので、この光の透過率の低下を利用した光式のレベル計や、エマルションフローと抽出溶媒との誘電率の違いにより検出する静電容量式のレベル計、エマルションフローでレーザーや超音波を反射させてその距離を検出することによるレーザー・超音波式のレベル計、さらに、ガイドパルス式のレベル計等を用いることができる。
【００３８】
この実施の形態では、溶液処理装置は、水溶液に溶解している成分を、当該水溶液と混じり合わない溶媒に抽出して回収する液液抽出装置であったが、これに限定するものではない。例えば、有機物または無機物の粒子成分が水に溶解しないで混じり合った水溶液から当該粒子成分を回収する固液分離装置であってもよい。このような固液分離装置の例として、特開２０１０−８２５３０号公報に開示された装置を挙げることができる。この装置は、水相中の粒子成分が液液界面に凝集する現象を利用して、当該粒子成分を回収する装置である。具体的には、粒子成分を含む水溶液と溶媒とをカラム部内で向流接触させてエマルションフローを発現させると、水溶液中の粒子成分がカラム部の内壁に付着するので、カラム部の内壁に付着した粒子成分を回収することができる。このような装置でも、エマルションフローの高さを制御することで回収率の向上に結びつけることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１  液液抽出装置（溶液処理装置）、３  逆抽出塔、８  制御装置（濃度推定手段）、１１  カラム部、１５  レベル計（レベル検出手段）、１７  第１ポンプ（第１供給手段）、１８  流量計（濃度推定手段）、２０  ＵＶセンサー（濃度推定手段）、２２  第２ポンプ（第２供給手段）、５１  第１電極、５１ａ  （第１電極の）下端、５２  第２電極、５２ａ  （第２電極の）下端、５３  第３電極、５３ａ  （第３電極の）下端。
【図１】
2015139718.tif 000003
【図２】
2015139718.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成26年9月29日(2014.9.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
この発明に係る溶液処理装置は、鉛直方向に延びるカラム部と、回収対象の成分を含む水溶液をカラム部内に供給する第１供給手段と、水溶液と混じり合わない溶媒をカラム部内に供給する第２供給手段とを備え、カラム部内で、水溶液と溶媒とが向流接触することによりエマルションフローが発現する溶液処理装置であって、カラム部には、エマルションフローの上面の界面位置を検出するレベル検出手段が設けられ、レベル検出手段の検出値に基づいて、第２供給手段による溶媒の供給量を調節し、エマルションフローは電気を通す特性を有し、レベル検出手段は少なくとも２つの電極を備え、カラム部内のエマルションフローを介して電極間に電流が流れることにより、エマルションフローの上面の界面位置を検出する。
レベル検出手段は、第１電極と、第２電極と、第３電極とを備え、第１電極の下端は第２電極の下端と同じ位置かあるいは第２電極の下端よりも低く、かつ、第２電極の下端は第３電極の下端よりも低く、第１電極と第２電極との間に電流は流れるが、第２電極と第３電極との間に電流は流れないように、第２供給手段による前記抽出溶媒の供給量を調節してもよい。
溶液処理装置は、回収対象の成分が溶解する水溶液から溶媒へ回収対象の成分を抽出する液液抽出装置であり、カラム部内で、水溶液中の回収対象の成分を溶媒へ抽出した後、回収対象の成分を含有した溶媒と逆抽出液とを接触させて、逆抽出液に回収対象の成分を逆抽出する逆抽出塔と、逆抽出塔内の逆抽出液中の回収対象の成分の濃度を推定する濃度推定手段とをさらに備え、濃度推定手段によって推定された回収対象の成分の濃度が、予め設定された上限値に達したら、液液抽出装置の運転を停止し、逆抽出塔内の逆抽出液を交換してもよい。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
この発明によれば、鉛直方向に延びるカラム部内のエマルションフローの上面の界面位置を検出するレベル検出手段の検出値に基づいて、第２供給手段による溶媒の供給量を調節するので、エマルションフローの高さを自動で制御することができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向に延びるカラム部と、
回収対象の成分を含む水溶液を前記カラム部内に供給する第１供給手段と、
前記水溶液と混じり合わない溶媒を前記カラム部内に供給する第２供給手段と
を備え、前記カラム部内で、前記水溶液と前記溶媒とが向流接触することによりエマルションフローが発現する溶液処理装置であって、
前記カラム部には、前記エマルションフローの上面の界面位置を検出するレベル検出手段が設けられ、
該レベル検出手段の検出値に基づいて、前記第２供給手段による前記溶媒の供給量を調節し、
前記エマルションフローは電気を通す特性を有し、
前記レベル検出手段は少なくとも２つの電極を備え、
前記カラム部内の前記エマルションフローを介して前記電極間に電流が流れることにより、前記エマルションフローの上面の界面位置を検出する溶液処理装置。
【請求項２】
前記レベル検出手段は、第１電極と、第２電極と、第３電極とを備え、
前記第１電極の下端は前記第２電極の下端と同じ位置かあるいは前記第２電極の下端よりも低く、かつ、前記第２電極の下端は前記第３電極の下端よりも低く、
前記第１電極と前記第２電極との間に電流は流れるが、前記第２電極と前記第３電極との間に電流は流れないように、前記第２供給手段による前記抽出溶媒の供給量を調節する、請求項１に記載の溶液処理装置。
【請求項３】
前記溶液処理装置は、前記回収対象の成分が溶解する前記水溶液から前記溶媒へ前記回収対象の成分を抽出する液液抽出装置であり、
前記カラム部内で、前記水溶液中の前記回収対象の成分を前記溶媒へ抽出した後、前記回収対象の成分を含有した前記溶媒と逆抽出液とを接触させて、該逆抽出液に前記回収対象の成分を逆抽出する逆抽出塔と、
該逆抽出塔内の前記逆抽出液中の前記回収対象の成分の濃度を推定する濃度推定手段と
をさらに備え、
該濃度推定手段によって推定された前記回収対象の成分の濃度が、予め設定された上限値に達したら、前記液液抽出装置の運転を停止し、前記逆抽出塔内の前記逆抽出液を交換する、請求項１または２に記載の溶液処理装置。