(57)【要約】【課題】消泡剤を使用することなく、簡易な方法によって、液体処理過程において阻害要因となる気泡・泡沫を迅速に消滅させる。【解決手段】気液混合装置等により、微小気泡を処理対象の気泡・泡沫を含む液中に供給する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
消泡の対象となる気泡及び／又は泡沫を含有する液体中に直径略１０μｍ以下の微小気泡を供給することを特徴とする消泡方法。
【請求項２】
消泡の対象となる気泡及び／又は泡沫を含有する液体中で、直径略１０μｍ以下の微小気泡を形成し得る気液混合装置若しくは該装置と同等の機能を有する装置を稼動させることを特徴とする消泡方法。
【請求項３】
固定筒の内部にモータにより回転する回転筒を設置し、該固定筒の一端付近には吸液口と吸気口とを設け、該固定筒の他端には該固定筒の外部に連通する連通室を設け、該連通室内には該モータにより回転する送出手段を設け、該送出手段が連通室内の液体を外部に送出することにより連通室内と固定筒内が負圧となって吸液口と吸気口とよりそれぞれ液体と気体とが固定筒内に導入されるようにし、更に、固定筒の内周面と回転筒の外周面とにそれぞれ断面がほぼ台形状の突条を該固定筒ないし回転筒の長さ方向に複数本形成することによってこれら各突起間を断面がほぼ逆台形状の溝とし、各溝内部に永久磁石を配置した、液体中に直径略１０μｍ以下の安定した微小気泡を形成し得る気液混合装置若しくは該装置と同等の機能を有する装置を、消泡の対象となる気泡を含有する液中で稼動させることを特徴とする消泡方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、工業生産過程・環境処理過程・廃棄物処理過程等において生ずる有害な気泡を、減少或いは消滅させる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】化学工業、発酵工業はじめ種種の液体処理過程においては、発泡現象によってプロセスが阻害される場合が稀ではなく、何らかの方法で泡を消滅させることが出来れば，生産性・品質の向上、環境汚染防止等に大きな効果が期待できる。このため、従来から多くの消泡方法が提案されおり、おおむね次の２種に大別される。
（１）物理的・機械的消泡  ａ．圧力変化によるもの：減圧により泡膜を薄くして泡を破壊する。減圧〜常圧の圧力変化を繰り返し与える場合が多い。ポリマー等の高粘性物質の脱泡・消泡によく用いられる。  容器全体の圧力を変化させる他、オリフイスから泡を含む液体を噴出させ、これに伴う急激な圧力変動を利用する場合もある。  ｂ．熱的作用によるもの：加熱による泡膜の粘性低下〜膜の薄化〜破泡、冷却・凍結による泡の不安定化〜破泡の過程を生起させる。  ｃ．機械的衝撃によるもの：せん断、圧縮等の力を泡に与え、泡を破壊する。液を流動させて突起・濾過材等の障害物と衝突させるほか、超音波、空気ジエット等を利用する場合もある。  ｄ．泡の捕集：適宜の構造により、発生する泡を捕集・除去する。
（２）化学的消泡  泡の生成は起泡性物質の作用（気液界面への吸着による泡膜の安定化）によるところが大きいので、何らかの化学的手段によって起泡性物質を不活性化することで泡を破壊する事が出来る。  ａ．起泡性物質の除去：沈殿、吸着等によって、起泡性物質を対象液から除去する。  ｂ．酸又はアルカリの添加：ｐＨの変化により起泡性物質を不安定にする。  ｃ．電解質の添加：気液界面の電気２重層を弱体化させるような電解質を添加する。  ｄ．消泡剤の添加：起泡性物質に優先的に吸着する物質（消泡剤）を添加することにより、起泡性物質による安定な泡膜の形成を妨げる。消泡剤として用いられる界面活性剤は、表面張力が低く、溶解度はあまり高くなく、起泡性物質との界面張力が小さい等の特色を持つ。
【非特許文献】吉田時行他著  新版界面活性剤ハンドブック（平成８年）
【０００３】上記従来技術においては、（１）物理的・機械的消泡の場合、液全体に圧力・熱的作用または流動を与えるため、相当の設備及びエネルギーを必要とし、コストの上昇を免れない。また、泡を捕集する方法は、対象がある程度以上の上昇速度を持つ大きさの泡に限られる。（２）化学的消泡においては、添加剤を使用するため、これに対応したコストを必要とし、更に、添加剤の混入を嫌うプロセスに対してはこの方法を適用することが出来ない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】本発明においては、前項に述べた問題点を解決するため、何らの添加剤を使用することなく、小型且つ簡易な装置により、低いランニングコストで消泡を行うことの出来る手段を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】本発明においては、直径１０μｍ前後の微小気泡を対象とする気泡を含む液中に供給すること、最も簡単には、通常水処理等の目的に使用される、直径１０μｍ前後の微小気泡を得ることの出来る気液混合装置を使用し、これを対象とする気泡を含む液中において作動させることによって消泡を行う。【０００６】本発明者は、主として排水浄化の目的に使用する気液混合装置の開発とその応用について多くの実験を重ねる過程において、例えば高分子エマルジョンを含む液中に気泡群或いは泡沫が存在するような場合、該液中において、直径１０μｍ前後の微小気泡を得ることの出来る気液混合装置を作動させると、該気泡群或いは泡沫が速やかに消滅することを見出した。この理由については、処理対象となる気泡或いは泡沫（通常、直径数１０μｍ以上）の界面膜が、より安定な直径１０μｍ前後の気泡との接触によって不安定となり、その結果破壊して消滅するとの経験的な議論もあるが、未だ明らかな解明には至っておらず、如何なる理論にも拘束されることを好むものではない。【０００７】本発明において使用される気液混合装置は、直径１０μｍ前後の微小気泡を得ることの出来る性能を有すれば機種は限定されないが、特開２００３−０５３３７３に示される装置は、特に本発明の目的に適したものである。該装置の構造は固定筒２１の内部に、モータ２３により回転軸２４を介して駆動される回転筒２５を配置し、回転軸の他端は軸受２６によって支持される。固定筒２１の一方の端部には吸液口２７及び吸気口２９が設けられ、他方の端部には、固定筒２１と外部とを連通するための連通室３１が設置される。連通室は連結柱３４によって連結された上板３１ａ及び下板３１ｂで構成される。連通室３１内にはモータ２３により駆動される気液送出装置３３を設け、気液送出装置３３が作動して連通室３１内の気液を外部に送出することにより、連通室３１内及び固定筒２１内とが負圧となって、吸液口２７と吸気口２９からそれぞれ液体と気体とが固定筒２１内に導入される。気液送出装置は目的に応じて例えば回転翼のような種種の形式のものを用いることが出来る。【０００８】固定筒２１の内周面４１及び回転筒２５の外周面４３には、それぞれ長さ方向にほぼ台形の断面を持つ複数本の堤防上突起が設置され、この結果、突起４５−４５間又は突起４７−４７間にはほぼ逆台形状の溝４９または溝５１が形成される。負圧により導入された液体及び気体は、このような固定筒２１の内周面４１と回転筒２５の外周面４３とにより形成される空間５２を通路として連結室側に導かれる。突起４５、４７における傾斜面４５’、４７’の傾斜角ａ、ｂは必要に応じて定められるが、通常は２０〜６０度の範囲にある。【０００９】溝４９及び溝５１の底面には永久磁石３５、３７が設置される。
永久磁石３５、３７の設置個所は、必要に応じ突起４５の頂面と溝５１の底面、或いは溝４９の底面と突起４７の頂面のような組み合わせが選択される。いずれの場合においても、回転筒２５における溝の深さｄは、固定筒２１における溝の深さｃよりも大きく設定される。【００１０】永久磁石３５，３７の材質は必要に応じ選定されるが、例えばネオジム又はジルコニウムを主材料とするものは本発明の目的に適している。【００１１】固定筒２１における吸液口２７及び吸気口２９の下流側には、モータ２３により回転する攪拌装置を設置しこれに伴って逆止弁６０を設ける。攪拌装置は例えば回転軸２４に固定された２枚の円板６５，６７の相対する表面の各々に攪拌棒６１，６３を上下一対として配置した構造又は円板６５，６７のいずれか一方の攪拌棒を省略した構造とする。攪拌棒は必要に応じ複数個設置され、例えば６９，７１のような位置に配置される。攪拌棒の全個数又は一部の個数には好ましくは磁界発生手段又はイオン発生手段或いはその双方を備えるものとし、上記磁界発生手段としては例えば永久磁石の設置により、同じく上記イオン発生手段としては例えばトルマリンと誘電セラミックスとよりなる特殊セラミックスないしイオンセラミックス、或いは他の適宜なイオン発生装置の設置により目的を達することが出来る。【００１２】該装置によって安定な微小気泡含有液状物が得られる過程は、未だ学術的にも十分に解明されていない部分もあり、如何なる理論にも拘束されることを好むものではないが、例えば微小気泡が主として空気によって形成され、液体が水である場合には概ね次のような可能性があると考えらる。
（Ａ）吸液口２７および吸気口２９からそれぞれ固定筒２１内に導入された水及び空気は、攪拌装置により混和され、空気泡を含む液状物となって固定筒２１と回転筒２５の間に形成される通路に入る。攪拌装置に磁界発生手段が備えられている場合には、水は磁場を通過するすることによって気泡の微細化に有利な新しい性質を付与される。水に対する磁場の影響については、現象としては認められていても理論的には未だ解明されない部分が多いが、導電性物質としての水が磁場を通過することによって起電力が発生し、水分子が電解若しくはそれに至らぬまでも高いエネルギー状態に保持され、この結果水のクラスターの細分化若しくはクラスター内部構造の変化が生じ、水に新しい性質が与えられるとする見解が有力である。  該装置においては回転筒に設置された永久磁石の回転に伴い磁束が高速移動するため、通常の水の磁化処理装置のように水が磁場内を流動する場合に比べて水と磁場との相対速度は遥かに大きく、起電力の発生に有利である。また、攪拌装置にイオン発生手段が付加されている場合には、液の導電性の増大により起電力の発生を大きなものとする。
（Ｂ）固定筒２１と回転筒２５との間に形成された液体通路断面の半径方向の幅は、２１及び２５に設けられた突起の頂部が正対した時の頂部間を最狭、其の時の溝底部間を最広として、回転筒の回転に伴って規則的に変動する。この通路に導入された気泡を含む液体は、回転筒の回転による円周方向の激しい運動と、送出手段３３の齎す負圧による送出手段側へのやや緩徐な運動との合成により、スパイラル状の軌跡に沿って激しく回転しつつ徐々に連通室３１側へ移動する。その間、気泡を含む液体には通路の幅の変動に伴う速度変化によりベルヌイの定理に従う内部圧力の急激な変動が高い週波数で生起し、これによって気泡の著しい細分化を生ずる。
（Ｃ）また、気泡を含む液体は、上記通路を移動する間、絶えず固定筒及び回転筒に設けられた突起との衝突によって受ける剪断或いは固定筒及び回転筒に設けられた溝の深さが固定筒側がより深いために起きる内外液間の速度差による剪断の作用を受け、これによっても気泡の細分化を生ずる。
（Ｄ）更に、回転筒の回転に伴う液体圧力の高周波変動は、固定筒壁の高調波での共振を惹起し、壁・液界面に生ずるキャビテーションによって気泡はさらに微細化する。【００１３】上記（Ａ）乃至（Ｄ）の過程は個々には従来技術における微小気泡製造手段と原理的に一致するものもあるが、本装置にあってはこれらの過程が簡易な装置によって逐次又は同時に生起し、導入された気液混合物はスパイラルを描きつつ降下する長い行程中、絶えずそれらの作用を受ける。これにより、本装置より送出された微細気泡含有液状物中の気泡は直径略１０μｍ以下で、かつ極めて安定で液中で浮上・放散を起こさず、例えば微細気泡が主として空気によって形成され、液体が水である場合には、レーザー光散乱による測定の一例では全気泡中直径５〜１０μｍのものが約４０％、２〜３μｍのものが約２０％である。
【発明の効果】
【００１４】本発明により、消泡剤を使用することなく、小型・簡易な装置を対象とする液中に置いて作動させて該液中に微小気泡を発生させるか、または該装置によって作られる微小気泡を含む液を対象とする液中に供給するのみで、速やかな消泡を行うことが出来、広範囲な対象について、低コストで且つ消泡剤による汚染のない消泡を行うことが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】本発明の実施に際しては、使用する気液混合装置またはこれと同等の性能を有する装置を適宜な支持台によって対象液容器の底面上に置き、吸気口に接続したビニル等の軟質管を液面上方に導き、作動させればよく、他に特別な設備・薬品等は必要としない。必要に応じ、該気液混合装置またはこれと同等の性能を有する装置を適宜な液中で作動させ、これによって作られる微小気泡を含む液を対象液中に供給しても良い。
【実施例】
【００１６】水性エマルジョン塗料粕を含む廃液約４００ｔを貯留した粕池に特開２００３−０５３３７３に示される装置（１ＨＰモーターを備えたもの）１基を設置し、稼動させたところ、当初液表面に約２０ｃｍの厚さに堆積していた泡沫が１週間でほぼ完全に消滅し、臭気も減少した。更に稼動一ヵ月後には、粕池壁面に固着していた塗料粕が剥落し、漸次消滅することが認められた。
【産業上の利用可能性】
【００１７】本発明により、各種の液体処理過程において発生し処理過程の阻害要因となる気泡・泡沫を、消泡剤を使用することなく、容易且つ迅速に除去することが出来、発酵工業をはじめとする製造プロセス或いは環境処理プロセス等に対する応用により品質の向上とコストの削減が期待される。。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】気液混合装置の一例（特開２００３−０５３３７３）の縦断面図である。
【図２】気液混合装置の一例（特開２００３−０５３３７３）の回転筒と固定筒との構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００１９】  ２１  固定筒
２３  モータ
２４  回転軸
２５  回転筒
２６  軸受
２７  吸液口
２９  吸気口
３１  連通室
３１ａ  上板
３１ｂ  下板
３３  送出手段
３４  連結柱
３５  永久磁石
３７  永久磁石
４１  内周面
４３  外周面
４５  突起
４５’  傾斜面
４７  突起
４７’  傾斜面
４９  溝
５１  溝
５２  液体通路
６０  逆止弁
６１  攪拌棒
６３  攪拌棒
６５  円板
６７  円板
６９  攪拌棒
７１  攪拌棒
【図１】
2005052812.tif 000002
【図２】
2005052812.tif 000003