(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エマルションの流れと有機溶剤の流れとを合流させスラグ流、平行二相流又はこれらの流れの混合流を形成する合流部と、第１電極と第２電極とを有する電極対と、前記電極対に挟まれかつ前記スラグ流、前記平行二相流又は前記混合流が流れる細長い流路と、前記電極対に電圧を印加する電源回路とを備え、
前記細長い流路の前記電極対に挟まれた部分の長さ又はその合計は、１０ｃｍ以上５０ｍ以下であり、
前記細長い流路は、対向する内壁間の最短距離ｄが０．１ｍｍ以上３０ｍｍ以下となるように設けられ、
前記エマルションと前記有機溶剤との組み合わせは、前記エマルションの水相がＣａＣｌ2水溶液であり前記エマルションの油相がｐ−キシレンであり前記有機溶剤がｐ−キシレンである、又は前記エマルションの水相がＬａＣｌ3水溶液であり油相がトルエンであり前記有機溶剤がトルエンであることを特徴とする解乳化装置。
【請求項２】
前記エマルションは、水中油型エマルションである請求項１に記載の解乳化装置。
【請求項３】
前記細長い流路は、絶縁性の流路部材により形成された請求項１又は２に記載の解乳化装置。
【請求項４】
前記細長い流路を流れた液体が流入する貯留槽をさらに備える請求項１〜３のいずれか１つに記載の解乳化装置。
【請求項５】
前記エマルションに添加剤を加える添加部をさらに備える請求項１〜４のいずれか１つに記載の解乳化装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の解乳化装置を用いてエマルションを解乳化する解乳化方法であって、
エマルション相と有機溶剤相からなるスラグ流、平行二相流又はこれらの流れの混合流に交流電場を印加する工程を含む解乳化方法。
【請求項７】
エマルションの流れと有機溶剤の流れとを合流させ前記スラグ流、前記平行二相流又は前記混合流を形成する工程をさらに含み、
前記エマルションは、水中油型エマルションである請求項６に記載の解乳化方法。
【請求項８】
交流電場印加後の前記スラグ流、前記平行二相流又は前記混合流を貯留槽に流入させる工程をさらに含む請求項６又は７に記載の解乳化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、解乳化装置及び解乳化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、連続相となる液体の中に微小液滴（分散相）が分散しているエマルションが様々な分野で利用されている。例えば、工業用化学薬品、化粧品、食品添加物、医薬材料などとしてエマルションは利用されている。エマルションの基本成分は水・油・界面活性剤であるが、実際に利用されているエマルションは複雑な多成分系である。また、エマルションは、通常、分散相が油相である水中油型エマルション（Ｏ／Ｗエマルション）と、分散相が水相である油中水型エマルション（Ｗ／Ｏエマルション）とに分類される。
一方、食品、農薬、薬剤、塗料、インク、接着剤などの製造工程で排出される廃水、製造装置の洗浄で排出される洗浄廃水、切削油などを用いて金属加工することにより生じる廃水などがエマルションとなっている場合がある。エマルションは安定であるため、廃水を水分と油分とに自然分離することは難しく、その多くが産業廃棄物として焼却処理されている。そこでエマルションを解乳化し水と油に分離することにより、廃液処理費用の削減すること、廃液を再利用することなどが望まれている。なお、解乳化とは、エマルションとして安定している系を積極的に破壊して相分離系へ移行させるプロセスをいう。
解乳化方法としては、遠心力・せん断力をエマルションに付与する方法、エマルションに電場を印加する方法（例えば、特許文献１参照）、酸性物質又は塩基性物質をエマルションに添加する方法、凝集剤をエマルションに添加する方法などが挙げられる。
エマルションに電場を印加する方法は、エマルションを連続的に解乳化することができること、凝集剤を必要としないこと、分離した液の品質が落ちにくいことなどの利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１４７９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようなエマルションに電場を印加する解乳化方法について、本発明者はさらに詳しく検討した結果、油の含有量が多いW/Oエマルションの解乳化には有効であるが、油の含有量が少ないO/Wエマルションの解乳化にはあまり有効でないことを見出した。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、油の含有量が少ないO/Wエマルションを解乳化するのに適した解乳化装置及び解乳化方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、エマルションの流れと有機溶剤の流れとを合流させスラグ流、平行二相流又はこれらの流れの混合流を形成する合流部と、第１電極と第２電極とを有する電極対と、前記電極対に挟まれかつ前記スラグ流、前記平行二相流又は前記混合流が流れる細長い流路と、前記電極対に電圧を印加する電源回路とを備えることを特徴とする解乳化装置を提供する。
また、本発明は、エマルション相と有機溶剤相からなるスラグ流、平行二相流又はこれらの流れの混合流に交流電場を印加する工程を含む解乳化方法を提供する。
なお、スラグ流とは細長い流路をエマルション相と有機溶剤相とが交互に流れる流れであり、平行二相流とは細長い流路をエマルション相と有機溶剤相とが平行に流れる流れである。混合流とは、スラグ流と平行二相流とが混ざり合った流れである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の解乳化装置は、エマルションの流れと有機溶剤の流れとを合流させスラグ流、平行二相流又はこれらの流れの混合流を形成する合流部と、前記スラグ流、前記平行二相流又は前記混合流が流れる細長い流路とを備えるため、被処理液体であるエマルションを有機溶剤と共にスラグ流、平行二相流又は混合流として細長い流路に流すことができる。
本発明の解乳化装置は、第１電極と第２電極とを有する電極対と、前記電極対に電圧を印加する電源回路とを備えるため、電源回路により電極対間に交流電圧を印加することができ、第１電極と第２電極との間に交流電場を発生させることができる。
前記細長い流路は前記電極対に挟まれるため、細長い流路を流れるエマルション相と有機溶剤相とからなるスラグ流、平行二相流又は混合流に電極対により交流電場を長時間印加することができる。このことにより、エマルションを解乳化することができる。このことは、本発明者が行った実験により実証された。
解乳化のメカニズムは明らかではないが、次のように考えられる。交流電場により微小空間のエマルション相に循環流が生じ、この循環流によりエマルション相に含まれる油相が有機溶剤相に合一化されると考えられる。このため、エマルション相に含まれる水相と油相とが分離し、エマルションが解乳化されると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態の解乳化装置の概略構成図である。
【図２】図１の破線Ａ−Ａにおける電場形成部の概略断面図である。
【図３】図２の破線Ｂ−Ｂにおける電場形成部の概略断面図である。
【図４】本発明の一実施形態の解乳化装置の概念図である。
【図５】（ａ）はスラグ流におけるエマルション相の解乳化の概念図であり、（ｂ）は平行二相流におけるエマルションの解乳化の概念図である。
【図６】（ａ）は、解乳化に成功した試料のメスシリンダーに回収した液体の写真であり、（ｂ）は解乳化に失敗した試料のメスシリンダーに回収した液体の写真である。
【図７】解乳化実験２の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の解乳化装置は、エマルションの流れと有機溶剤の流れとを合流させスラグ流、平行二相流又はこれらの流れの混合流を形成する合流部と、第１電極と第２電極とを有する電極対と、前記電極対に挟まれかつ前記スラグ流、前記平行二相流又は前記混合流が流れる細長い流路と、前記電極対に電圧を印加する電源回路とを備えることを特徴とする。
本発明の解乳化方法は、エマルション相と有機溶剤相からなるスラグ流、平行二相流又はこれらの流れの混合流に交流電場を印加する工程を含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明の解乳化装置に含まれる合流部は、水中油型エマルションの流れと有機溶剤の流れとを合流させスラグ流、平行二相流又は混合流を形成するように設けられたことが好ましい。このことにより、本発明の解乳化装置により水中油型エマルションを解乳化することができる。
本発明の解乳化装置に含まれる細長い流路は、絶縁性の流路部材により形成されたことが好ましい。このことにより、細長い流路を流れるスラグ流、平行二相流又は混合流に大きな電場を印加することができ、エマルションを効率よく解乳化することができる。
【００１０】
本発明の解乳化装置は、前記細長い流路を流れた液体が流入する貯留槽を備えることが好ましい。このことにより、電場処理により解乳化された液体を貯留槽において水層と油層とに分離することができ、エマルションを水と油に分離して処理することが可能になる。
本発明の解乳化装置は、エマルションに添加剤を加える添加部を備えることが好ましい。エマルションに添加剤を加えることにより、解乳化することが難しいエマルションを解乳化しやすいエマルションに改質することが可能になる。
【００１１】
本発明の解乳化方法は、エマルションの流れと有機溶剤の流れとを合流させ前記スラグ流、前記平行二相流又は前記混合流を形成する工程を含むことが好ましい。このことにより、電場処理の対象となるスラグ流、平行二相流又は混合流を形成することができる。
本発明の解乳化方法は、水中油型エマルション相と有機溶剤相からなるスラグ流、平行二相流又は混合流に交流電場を印加する工程を含むことが好ましい。このことにより、水中油型エマルションを解乳化することができる。
本発明の解乳化方法は、交流電場印加後の前記スラグ流、前記平行二相流又は前記混合流を貯留槽に流入させる工程をさらに含むことが好ましい。このことにより、電場処理により解乳化された液体を水層と油層とに分離することができ、エマルションを水と油に分離して処理することが可能になる。
【００１２】
以下、図面を用いて本発明の一実施形態を説明する。図面や以下の記述中で示す構成は、例示であって、本発明の範囲は、図面や以下の記述中で示すものに限定されない。
【００１３】
図１は本実施形態の解乳化装置の概略構成図であり、図２は図１の破線Ａ−Ａにおける電場形成部の概略断面図であり、図３は図２の破線Ｂ−Ｂにおける電場形成部の概略断面図である。図４は、本実施形態の解乳化装置の概念図であり、図５（ａ）はスラグ流におけるエマルション相の解乳化の概念図であり、図５（ｂ）は平行二相流におけるエマルションの解乳化の概念図である。
【００１４】
本実施形態の解乳化装置３０は、エマルション１２の流れと有機溶剤２２の流れとを合流させスラグ流３３、平行二相流３４又はこれらの流れの混合流を形成する合流部７と、第１電極１と第２電極２とを有する電極対４と、電極対４に挟まれかつスラグ流３３、平行二相流３４又は混合流が流れる細長い流路６と、電極対４に電圧を印加する電源回路１０とを備えることを特徴とする。
本実施形態の解乳化方法は、エマルション相１３と有機溶剤相２３からなるスラグ流３３、平行二相流３４又はこれらの流れの混合流に交流電場を印加する工程を含むことを特徴とする。
以下、本実施形態の解乳化装置及び解乳化方法について説明する。
【００１５】
１．スラグ流又は平行二相流の形成
本実施形態の解乳化装置３０及び解乳化方法による解乳化の被処理液は、エマルション１２である。被処理液は、水中油型エマルションであってもよく、油中水型エマルションであってもよい。水中油型エマルションは、連続相である水相３１中に分散相である油相３２が分散したエマルションである。油中水型エマルションは、連続相である油相３２中に分散相である水相３１が分散したエマルションである。
エマルション１２は、例えば、食品、農薬、薬剤、塗料、インク、接着剤などの製造工程で排出される廃水、製造装置の洗浄で排出される洗浄廃水、切削油などを用いて金属加工することにより生じる廃水などである。また、エマルション１２は、水に可溶な塩化物を含んでもよい。
【００１６】
エマルション１２は、実質的に一定流量で合流部７に供給される。このことにより、合流部７でスラグ流３３、平行二相流３４又は混合流を形成することができる。例えば、図１に示した解乳化装置３０のように、エマルション槽１４にエマルション１２を貯留し、ポンプ１６ａによりエマルション１２を合流部７に供給することができる。また、図４に示した解乳化装置３０のように、シリンジポンプ１７ａによりエマルション１２を合流部７に供給してもよい。
【００１７】
エマルション１２を合流部７に供給する前にエマルション１２を通過させるろ過部１５を設けてもよい。このことにより、エマルション１２に含まれる固形物を除去することができる。
本実施形態の解乳化装置３０は、エマルション１２に添加剤を加える添加部２５を備えてもよい。添加剤を加えることによりエマルション１２が解乳化されやすくなる。添加剤は、例えば、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化ランタンなどの水に可溶な塩化物である。
【００１８】
有機溶剤２２は、エマルション１２に含まれる油相を吸収する溶剤である。有機溶剤２２は、エマルション１２に含まれる油相を溶解可能であり水に不溶な有機溶剤であれば特に限定されないが、例えば、ｐ−キシレン、トルエン、ケロシンなどである。
有機溶剤２２は、実質的に一定流量で合流部７に供給される。このことにより、合流部７でスラグ流３３、平行二相流３４又は混合流を形成することができる。例えば、図１に示した解乳化装置３０のように、有機溶剤槽２４に有機溶剤２２を貯留し、ポンプ１６ｂにより有機溶剤２２を合流部７に供給することができる。また、図４に示した解乳化装置３０のように、シリンジポンプ１７ｂにより有機溶剤２２を合流部７に供給してもよい。
【００１９】
合流部７は、エマルション１２の流れと有機溶剤２２の流れとを合流させスラグ流３３、平行二相流３４又は混合流を形成する部分である。合流部７は、細長い流路６の少なくとも一部にスラグ流３３が流れるように設けることができる。
合流部７には、エマルション１２が合流部７に流入するエマルション流路３６と、有機溶剤２２が合流部７に流入する有機溶剤流路３７と、合流部７で形成したスラグ流３３、平行二相流３４又は混合流が流れる細長い流路６とが接続される。
この細長い流路６は、第１電極１と第２電極２とに挟まれ、スラグ流３３、平行二相流３４又は混合流に交流電場が印加されるが、このことは後述する。
【００２０】
スラグ流３３とは、細長い流路６をエマルション相１３と有機溶剤相２３とが交互に流れる流れである。合流部７によりスラグ流３３を形成すると、細長い流路６中において、エマルション相１３を隣接する２つの有機溶剤相２３の間に閉じ込めることができる。また、エマルション相１３と有機溶剤相２３との界面を多く形成することができる。例えば、図４、図５（ａ）のように、流路部材８中の流路６にスラグ流を流すことができる。また、細長い流路６では、流動形態がスラグ流から平行二相流に変化してもよい。この場合、流動形態はスラグ流３３と平行二相流３４とが混ざり合った混合流となる。
【００２１】
平行二相流３４とは細長い流路６中をエマルション相１３と有機溶剤相２３とが平行に流れる流れである。合流部７により平行二相流３４を形成することにより、エマルション相１３と有機溶剤相２３との界面を広くすることができる。例えば、図５（ｂ）のように、流路部材８中の流路６に平行二相流３４を流すことができる。また、細長い流路６では、流動形態が平行二相流からスラグ流に変化してもよい。この場合、流動形態はスラグ流３３と平行二相流３４とが混ざり合った混合流となる。
【００２２】
合流部７は、２つの流入流路と１つの流出流路からなるＴ字流路又はＹ字流路を有することができる。また、合流部７は、流出流路に内挿されたビーズを有することができる。それによってスラグ流を容易に形成できる。
合流部７は、例えばＴ字管であってもよく、Ｙ字管であってもよい。この場合、細長い流路６にスラグ流３３、平行二相流３４又は混合流を流すことができる。また、細長い流路６の流動形態が混合流の場合、流動形態がスラグ流３３から平行二相流３４に変化する場合や流動形態が平行二相流３４からスラグ流３３に変化する場合がある。
また、合流部７は、ビーズ内挿型マイクロリアクタであってもよい。この場合、細長い流路６の流動形態は、約１ｍｍのスラグ流３３とすることができる。
【００２３】
２．電場の形成
本実施形態の解乳化装置３０は、第１電極１と第２電極２とを有する電極対４と、電極対４に電圧を印加する電源回路１０とを備える。第１電極１と第２電極２は、その間に交流電場が発生するように設けられる。例えば、板状の第１電極１と板状の第２電極２とを流路部材８を挟んで重ねて配置することができる。また、第１電極１と第２電極２とは平行に配置することができる。また、第１電極１または第２電極２は、平板状とすることができる。このような構成において、電源回路１０により第１電極１と第２電極２との間に交流電圧を印加すると、第１電極１と第２電極２との間に交流電場を生じさせることができる。
また、第１電極１または第２電極２は、方形の金属板であってもよく、正方形の金属板であってもよい。第１電極１の材料または第２電極２の材料は、導電性材料であれば特に限定されないが、例えば金属銅、金属銀、金属アルミニウムなどである。
また、第１電極１または第２電極２は、電極端子を有してもよい。このことにより、電極端子を介して電源回路１０と接続することができる。
【００２４】
電源回路１０は、第１電極１と第２電極２との間に交流電圧を印加することができれば特に限定されないが、例えば、高電圧発生装置１８を備えることができる。このことにより、第１電極１と第２電極２との間に強い電場を発生させることができる。また、電源回路１０は、高電圧発生装置１８とファンクションジェネレータ１９の両方を備えることもできる。このことにより、第１電極１と第２電極２との間に、任意の周波数と波形を持った交流電圧を印加することができる。
また、電源回路１０は、第１電極１と第２電極２との間に１０×１０4Ｖ／ｍ以上５００×１０4Ｖ／ｍ以下の電場が生じるように電極対４に電圧を印加することができる。さらに、電源回路１０は、第１電極１と第２電極２との間に１０Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下の交流電圧を印加することができる。電源回路１０により、第１電極１と第２電極２との間に交流電圧を印加する場合、交流電圧の波形は、正弦波であってもよく、矩形波であってもよく、三角波であってもよい。
【００２５】
第１電極１と第２電極２との間に生じさせる電場の電界強度（Ｖ／ｍ）は、第１電極１と第２電極２との間に印加する電圧を第１電極１と第２電極２との間隔Ｄで割った値で表すことができる。第１電極１と第２電極２との間隔Ｄは、例えば、０．２ｍｍ以上４０ｍｍ以下とすることができる。このことにより、比較的低い印加電圧で第１電極１と第２電極２との間に高い電界強度の電場を発生させることができる。
第１電極１と第２電極２との間隔Ｄは、第１電極１と第２電極２との間に一定の厚みを有するスペーサ２６を設けることにより、一定の間隔とすることができる。また、第１電極１と第２電極２との間隔Ｄは、流路部材８の厚さを一定にすることにより、一定の間隔とすることもできる。
なお、スペーサ２６の材料は、絶縁性材料とすることができ、例えば、良好な電気絶縁性を有するプラスチックとすることができる。また、スペーサ２６の材料は、例えば、アセタール樹脂とすることができる。
【００２６】
３．電場による解乳化
合流部７で形成したスラグ流３３、平行二相流３４又は混合流が流れる細長い流路６は、第１電極１と第２電極２とに挟まれる。このため、細長い流路６を流れるエマルション相１３と有機溶剤相２３とからなるスラグ流３３、平行二相流３４又は混合流に電極対４により交流電場を長時間印加することができる。このことにより、エマルション１２を解乳化することができる。このことは、本発明者が行った実験により実証された。
解乳化のメカニズムは明らかではないが、次のように考えられる。交流電場により微小空間のエマルション相１３に循環流が生じ、この循環流によりエマルション相１３に含まれる油相が有機溶剤相に合一化されると考えられる。このため、エマルション相１３に含まれる水相３１と油相３２とが分離し、エマルションが解乳化されると考えられる。
例えば、図５（ａ）（ｂ）のように、交流電場下では、エマルション相１３に含まれる油相３２は、有機溶剤相２３に吸収されていくと考えられる。
【００２７】
細長い流路６を形成する流路部材８は、内部に流路６を有するチューブ状であってもよく、内部に細長い流路６を有する板状であってもよい。また、流路部材８は、少なくとも一部が第１電極１と第２電極２とに挟まれる。このことにより、細長い流路６のスラグ流３３、平行二相流３４又は混合流に電極対４間の交流電場を印加することができ、スラグ流３３、平行二相流３４又は混合流を電場処理することができる。また、このことにより、流路６のスラグ流３３、平行二相流３４又は混合流を連続して電場処理することが可能になる。また、第１電極１と第２電極２と流路部材８とは、電場形成部１１を構成してもよい。
【００２８】
細長い流路６は、直線状に設けられてもよく、屈曲部を有するように設けられてもよく、蛇行するように設けられてもよい。例えば、図１〜３に示したように、流路部材８は、チューブ状であり、流路６が蛇行するように設けることができる。このように流路６を蛇行するように設けることにより、流路６の距離を長くしても解乳化装置３０が大型化することを抑制することができる。
流路部材８（細長い流路６）の一方の端は合流部７に接続することができ、他方の端は貯留槽２１に接続することができる。このことにより、合流部７で形成したスラグ流３３、平行二相流３４又は混合流を細長い流路６に流し電場処理することができ、電場処理後の液体を貯留槽２１に流入させることができる。
電極対４の間において、細長い流路６の長さは、例えば１０ｃｍ以上５０ｍ以下とすることができ、好ましくは１０ｃｍ以上１０ｍ以下とすることができる。なお、細長い流路６の一部が電極対４からはみ出している場合には、細長い流路６の電極対４に挟まれた部分の長さの合計が１０ｃｍ以上５０ｍ以下とすることができ、好ましくは１０ｃｍ以上１０ｍ以下とすることができる。また、細長い流路６の長さ、スラグ流などの流量、又はその両方を変更することにより、スラグ流３３又は平行二相流３４を電場処理する時間を変更することができる。
また、流路部材８が柔軟性を有するチューブである場合、図１〜３に示したように、流路部材８を配置する位置が定まるようにスペーサ２６を設けてもよい。このことにより、流路部材８を第１電極１と第２電極２との間に安定して配置することができる。なお、図１〜３に示した電場形成部１１では、第１電極１と第２電極２との間に流路部材８が蛇行して配置されるスペースを空けて配置されたスペーサ２６が設けられている。
【００２９】
細長い流路６は、電極対４間において同一平面上に設けられてもよい。このことにより、流路６の長さが長い場合でも、第１電極１と第２電極２との間隔を狭くすることができ、第１電極１と第２電極２との間に強い電場を発生させることができる。細長い流路６は、例えば、図２、３に示した電場形成部１１のように破線Ｂ−Ｂを含む平面上に設けることができる。
また、流路部材８は、第１電極１及び第２電極２の両方に接触するように設けることができる。このことにより、第１電極１と第２電極２との間隔を狭くすることができ、流路６に流れるスラグ流３３、平行二相流３４又は混合流に大きい電場をかけることができる。
【００３０】
流路部材８が有する細長い流路６の断面の形状は、特に限定されないが、例えば、円形、方形とすることができる。また、細長い流路６は、対向する内壁間の最短距離ｄが０．１ｍｍ以上３０ｍｍ以下となるように設けることができる。また、細長い流路６の断面が円形の場合、細長い流路６の直径ｄは、０．１ｍｍ以上３０ｍｍ以下とすることができる。また、流路６が電極対４間において同一平面上に設けられた場合、この平面に垂直な方向の流路６の対向する内壁間の距離ｄが０．１ｍｍ以上３０ｍｍ以下となるように流路６を設けることができる。例えば、流路部材８には、内径１ｍｍ、外径３ｍｍのフッ素ゴムチューブを用いることができる。
このような構成にすることにより、微小空間を流れるスラグ流３３、平行二相流３４又は混合流に強い交流電場を印加することができる。
【００３１】
流路部材８の材料は、絶縁性材料とすることができる。このことにより、電極対４の間隔を狭くしても電極対４間にリーク電流が流れることを抑制することができる。また、第１電極１と第２電極２との間隔を狭くすることができ、流路６のスラグ流３３、平行二相流３４又は混合流に大きい交流電場を印加することができる。
また、流路部材８の材料は、エマルション１２及び有機溶剤２２に対する耐食性を有する材料とすることができる。流路部材８の材料は、例えば、ガラス、シリコン樹脂、フッ素樹脂などである。
【００３２】
４．油水分離
本実施形態の解乳化装置３０は、細長い流路６を流れた液体が流入する貯留槽２１を備えることができる。電極対４により電場処理されたスラグ流３３、平行二相流３４又は混合流は、貯留槽２１に流入する。
スラグ流３３、平行二相流３４又は混合流に含まれるエマルション相１３は電場処理により解乳化されているため、貯留槽２１には、エマルションの油相が溶解した有機溶剤相と実質的に油相を含まない水相とのスラグ流３３、平行二相流３４又は混合流が流入する。この流入した液体を貯留槽２１に貯留することにより、水と有機溶剤の比重の差により、水が下層となり、有機溶剤が上層となるように分離する。このため、水と有機溶剤とを分離して処理することが可能になる。また、分離された有機溶剤は、エマルション２２を解乳化する有機溶剤２２として再利用することができる。なお、エマルション２２に含まれる界面活性剤は、上層の有機溶剤層と下層の水層との間の界面活性剤含有物２９として分離される。
【００３３】
解乳化実験１
図１〜３に示したような解乳化装置３０を用いて解乳化実験を行った。ただし、合流部７へのエマルション１２及び有機溶剤２２の供給は、図４に示したようなシリンジポンプ１７ａ、１７ｂを用いた。
合流部７には、ビーズ内挿型マイクロリアクタ又はＹ字管とした。合流部７にビーズ内挿型マイクロリアクタを用いると細長い流路６の流動形態は約１ｍｍのスラグ流となる。
合流部７にＹ字管を用いると細長い流路６の流動形態は、スラグ流、平行二相流又は混合流となる。流動形態が混合流の場合、流動形態がスラグ流から平行二相流に変化する場合や平行二相流からスラグ流に変化する場合がある。流動形態がスラグ流の場合、ビーズ内挿型マイクロリアクタを用いる場合に比べ、スラグ流の各相の長さは長くなる。
【００３４】
電場形成部１１では、第１電極１及び第２電極２にそれぞれ１００ｍｍ×１００ｍｍの銅板を用い、アセタール樹脂製のスペーサ２６を第１電極１と第２電極２との間に設け、流路部材８が蛇行して配置されるように第１電極１と第２電極２との間に空間を設けた。また、第１電極１と第２電極２との間隔は３ｍｍとした。また、リーク電流の抑制および安全性の向上のために、第１電極１と第２電極２とを挟むようにアセタール樹脂製のカバーを設けた。流路部材８には、フッ素樹脂製のチューブ（外径３ｍｍ、内径１ｍｍ）を用い、スペーサ２６により形成された空間に流路部材８を配置した。なお、第１電極１と第２電極２との間に位置するチューブの長さは、約７６０ｍｍである。また、流路部材８の一方の端は、合流部７に接続し、流路部材８の他方の端は、貯留槽２１であるメスシリンダー内に配置した。
【００３５】
水相と油相とを１０：１の体積比で混合し、界面活性剤を所定量添加し、ホモジナイザを用いて24000rpmで６０秒攪拌して表１に示した試料１〜２４のエマルションを調製した（エマルションの油含有量：約９％）。水相には、純水、ＮａＣｌ水溶液、ＣａＣｌ2水溶液又はＬａＣｌ3水溶液を用いた。各水溶液のイオン強度は０．２７mol・L-1とした。油相には、ｐ−キシレン又はトルエンを用いた。界面活性剤には、ソルビタンモノオレエート（Span80）、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウラート（Tween20）又は直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム（LAS）を用いた。調製したエマルションは、水中油型エマルションになっていると考えられる。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
図４に示したようなシリンジポンプ１７ａに調製したエマルションを入れ、シリンジポンプ１７ｂに表１に示した有機溶剤を入れた。なお、有機溶剤には、エマルションの油相と同じ溶剤を用いた。
第１及び第２電極間の電界強度が１０００ｋＶ・ｍ-1となるように周波数１００Ｈｚの交流電圧を第１及び第２電極間に印加した状態で、シリンジポンプ１７ａ、１７ｂによりエマルション及び有機溶剤を５０：５０で合流部７に供給し、合流部７で形成されたスラグ流、平行二相流又は混合流を第１及び第２電極間の細長い流路６に流した。そして、細長い流路６を流れるスラグ流、平行二相流又は混合流に交流電場を印加した後、スラグ流、平行二相流又は混合流をメスシリンダーに流し込んだ。メスシリンダーに回収した液体は、自然分離させ、解乳化の成否を目視で判断した。なお、合流部７へのエマルション及び有機溶剤の供給流量は、スラグ流、平行二相流又は混合流が細長い流路を流れる間に約２１５秒間交流電場が印加されるように調節した。
【００３８】
表１に解乳化実験における解乳化の成否を示した。解乳化実験において、表１において○を記したものは解乳化成功、一方、表１において×を記したものは解乳化不成功と判定されたものである。なお、横線で示した実験は行っていない。また、図６（ａ）は、解乳化に成功した試料３のメスシリンダーに回収した液体の写真であり（合流部７にビーズ内挿型マイクロリアクタを使用）、図６（ｂ）は解乳化に失敗した試料１０のメスシリンダーに回収した液体の写真である（合流部７にビーズ内挿型マイクロリアクタを使用）。
解乳化に成功した試料では、図６（ａ）に示した写真のように、下層の透明な水と、上層の透明なｐ−キシレンとが界面活性剤含有物を挟んで分離した。解乳化に失敗した試料では、図６（ｂ）に示した写真のように、下層の白濁したエマルションと上層の透明なｐ−キシレンとに分離した。
【００３９】
有機溶剤及びエマルションの油相にｐ−キシレンを用いた試料では、試料３、７、１１で解乳化に成功した。これらの試料では水相にCaCl2水溶液を用いている。
これらの解乳化に成功した試料３、７、１１では、合流部７にビーズ内挿型マイクロリアクタを用いた場合でも、Ｙ字管を用いた場合でも解乳化に成功した。一方、解乳化に失敗した試料１、２、４〜６、８〜１０、１２では、合流部７にビーズ内挿型マイクロリアクタを用いた場合でも、Ｙ字管を用いた場合でも解乳化に失敗した。従って、解乳化の成否は、その流動形態に依存しないと考えられる。
有機溶剤及びエマルションの油相にトルエンを用いた試料では、試料１４、１５、１６、２０、２４で解乳化に成功した。試料１４、１５、１６では界面活性剤にSpan80を用いており、試料２０、２４では水相にLaCl3水溶液を用いている。
従って、表１の結果からすると、エマルションの種類、有機溶剤の種類により、解乳化できる場合とできない場合があるけれども、エマルションを有機溶剤とともにスラグ流、平行二相流又は混合流を細長い流路に流しながら交流電場を印加することは、エマルションの解乳化に有効であることがわかる。
また表１に示す結果から、エマルションに添加剤を添加することや適切な有機溶剤を選択することにより、エマルションを解乳化できるとも考えられる。
【００４０】
解乳化実験２（比較例）
スラグ流、平行二相流又は混合流を形成せずに、エマルションを細長い流路に流し交流電場を印加する解乳化実験を行った。この実験では、合流部７は使わずにシリンジポンプからエマルションを直接細長い流路６に供給して、エマルションに交流電場を印加した。エマルションの水相には純水を用い油相にはｐ−キシレンを用い界面活性剤にはSpan80を用いた。また、４種類の油含有量の異なるエマルションについて解乳化実験を行った。他の条件は解乳化実験１と同じにした。
図７に実験結果を示す。図７は、実験に用いたエマルションの油含有量と、解乳化率との関係を示すグラフである。解乳化率（％）は、式（電場印加処理により解乳化した油相の体積（ｍｌ））÷（実験に用いたエマルション中の油相の全体積（ｍｌ））×１００を用いて計算した。
油含有量が２０vol％を超えると高い解乳化率でエマルションを解乳化することができたが、油含有量が１７vol％以下であるとエマルションを解乳化できないことがわかった。
【００４１】
一方、スラグ流、平行二相流又は混合流に交流電場を印加した解乳化実験１では、油含有量が約９％のエマルションを解乳化することができた。従って、スラグ流、平行二相流又は混合流に交流電場を印加する解乳化方法は、油含有量の低いエマルションの解乳化に有効であることがわかった。
【符号の説明】
【００４２】
１：第１電極    ２：第２電極    ４：電極対    ６：細長い流路    ７：合流部    ８：流路部材    １０：電源回路    １１：電場形成部    １２：エマルション    １３：エマルション相    １４：エマルション槽  １５：ろ過部    １６ａ、１６ｂ：ポンプ    １７ａ、１７ｂ：シリンジポンプ    １８：高電圧発生装置    １９：ファンクションジェネレータ    ２０：電線    ２１：貯留槽    ２２：有機溶剤    ２３：有機溶剤相    ２４：有機溶剤槽    ２５：添加部    ２６：スペーサ    ２７：水相    ２８：有機溶剤相    ２９：界面活性剤含有物    ３０：解乳化装置    ３１：水相    ３２：油相    ３３：スラグ流    ３４：平行二相流    ３６：エマルション流路    ３７：有機溶剤流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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