(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
油性磁性流体の調製方法において、主なステップは、下述の方法を含み、  ジアミノ化合物に油性物質を加えて油性ジアミノ化合物を生成し、
カルボキシル化合物に油性ジアミノ化合物を加えて、カルボキシル基ジアミノ含有油を生成し、
鉄イオン溶液にカルボキシル化合物を混合し、カルボキシル基含有磁性酸化鉄を生成し、
カルボキシル基アミノ基含有油にカルボキシル基含有磁性酸化鉄を加え、油性磁性流体を得ることを特徴とする油性磁性流体の調製方法。
【請求項２】
請求項１記載の油性磁性流体の調製方法において、前記ジアミノ化合物は、尿素であることを特徴とする油性磁性流体の調製方法。
【請求項３】
請求項１記載の油性磁性流体の調製方法において、前記油性物質は、食用植物油であることを特徴とする油性磁性流体の調製方法。
【請求項４】
請求項１記載の油性磁性流体の調製方法において、前記カルボキシル化合物は、ウンデカン酸(undecanoic acid) 、オレイン酸(oleic acid)、ラウリン酸(lauric acid) もしくはカプロン酸(caproic acid)の中から一つを選ぶことを特徴とする油性磁性流体の調製方法。
【請求項５】
請求項１記載の油性磁性流体の調製方法において、前記ジアミノ化合物を加えた油性物質は、油性ジアミノ化合物を得るステップで、ジアミノ化合物は尿素であり、油性物質は食用植物油であり、その製造ステップは、下述を含み、
尿素を水中で溶かして、尿素と同容量のアルコールを加え、蒸発・凝縮サイクルに於いて７０〜９０℃で加熱し、
食用植物油５０ミリリットルを取り出して５０ミリリットルの酢酸アセテートで希釈後、尿素溶液を垂らし入れ、３０分加熱し、
室温まで冷却後、水洗いし、遠心分離で油性ジアミノ化合物、即ち尿素含有油を得ることを特徴とする油性磁性流体の調製方法。
【請求項６】
請求項５記載の油性磁性流体の調製方法において、前記尿素は、その含量が重量体積比２４〜３０％であることを特徴とする油性磁性流体の調製方法。
【請求項７】
請求項５記載の油性磁性流体の調製方法において、前記食用植物油溶液は、容積比が食用植物油/ 尿素＝２であることを特徴とする油性磁性流体の調製方法。
【請求項８】
請求項５記載の油性磁性流体の調製方法において、前記蒸発・凝縮サイクルは、その最適温度が７５℃であることを特徴とする油性磁性流体の調製方法。
【請求項９】
請求項１記載の油性磁性流体の調製方法において、前記カルボキシル化合物は、ジアミノ油性物質を加え、カルボキシル基ジアミノ含有油を生成するステップにおいて、この油性ジアミノ化合物は、尿素含有油で、カルボキシル化合物は、ウンデカン酸であり、その製造ステップは下述を含み、
尿素含有油を蒸発・凝縮サイクルに於いて８５℃まで過熱し、
ウンデカン酸(undecenoic acid) を加えて３０分間加熱し、
室温まで冷却後、アルコールを加えて水洗浄し、遠心分離でカルボキシル基ジアミノ含有油、即ちウンデカン酸尿素油を得ることを特徴とする油性磁性流体の調製方法。
【請求項１０】
請求項９記載の油性磁性流体の調製方法において、前記ウンデカン酸と尿素含有油は、その二者の容積比が１/ ５であることを特徴とする油性磁性流体の調製方法。
【請求項１１】
請求項９記載の油性磁性流体の調製方法において、前記ウンデカン酸尿素油の合成は、ウンデカン酸のカルボキシル基端と尿素のアミノ基端で縮合反応させることを特徴とする油性磁性流体の調製方法。
【請求項１２】
請求項１記載の油性磁性流体の調製方法において、前記鉄イオン溶液は、カルボキシル化合物を混合してカルボキシル基含有磁性酸化鉄を得るステップに於いて、カルボキシル化合物をウンデカン酸とし、それを更に進めたステップは、
塩化第一鉄及び塩化鉄を酸素水中に溶かし、塩化第一鉄と塩化鉄のモル濃度比は二分の一〜三分の一で、蒸発・凝縮サイクルに於いて８０℃まで加熱し、ウンデカン酸を加えて加熱を続け、
アンモニア水を取り出し、アルコール及び酢酸アセテートで希釈し、６５〜８０℃で蒸発・凝縮サイクルに戻して３０分加熱し、
６５℃まで冷却してウンデカン酸磁気沈殿物を生成し、
上層上澄み液、即ちウンデカン酸磁性鉄粉を取り、これがカルボキシル基含有磁性酸化鉄であることを特徴とする油性磁性流体の調製方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の油性磁性流体の調製方法において、前記アンモニア水は、それを加えた後の反応時間を４〜６時間とすることを特徴とする油性磁性流体の調製方法。
【請求項１４】
請求項１２記載の油性磁性流体の調製方法において、前記蒸発・凝縮サイクルは、その反応最適温度を８０℃とすることを特徴とする油性磁性流体の調製方法。
【請求項１５】
請求項１記載の油性磁性流体の調製方法において、前記カルボキシル基ジアミノ含有油は、カルボキシル基含有磁性酸化鉄を加えて油性磁性流体を得るステップで、カルボキシル基ジアミノ含有油はウンデカン酸尿素含有油であり、カルボキシル基含有磁性酸化鉄はウンデカン酸磁性鉄粉であり、それを更に進めたステップは、下述を含み、
ウンデカン酸磁性鉄粉を取り出してウンデカン酸尿素含有油を加え、
アルコール及び水洗浄で分離後、油性磁性流体を得ることを特徴とする油性磁性流体の調製方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の油性磁性流体の調製方法において、前記ウンデカン酸磁性鉄粉は、ウンデカン酸尿素含有油を加え、それを８０℃で３０分蒸発・凝縮サイクルにして加熱することを特徴とする油性磁性流体の調製方法。
【請求項１７】
請求項１５記載の油性磁性流体の調製方法において、前記油性磁性流体は、四酸化トリフェラス(Tetroxide Triferrous)を含むことを特徴とする油性磁性流体の調製方法。
【請求項１８】
請求項１５記載の油性磁性流体の調製方法において、前記油性磁性流体は、その粒直径の範囲が６０〜１００ナノであることを特徴とする油性磁性流体の調製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油性磁性流体の調製方法に関するもので、特に流体内の有機物質、油性物質及び金属イオンを吸い付け、外からの磁場を加えることにより、流体中から分離して流体を処理もしくは浄化する方法に用いる、油性磁性流体の調整方法である。
【背景技術】
【０００２】
磁性物質は過去に録音テープ、ディスク、録画テープ等の磁気記憶材の調製、及び印刷インクやペンキ、塗料等の建材、磁気スイッチ、回転軸等の機械用途に広く使用されている。最近では調製方法が留まることなく研究され、多くの新しい応用領域で発展している。例として、薬品、タンパク質、ＤＮＡの純化等の生物医学応用及び環境廃棄物の処理等がある。例として、特許文献１である極性の炭水化物溶液内に磁性顆粒を混合し、１０００ｎｍより小さい粒径の磁性物質を精製し、細胞の分離、純化に応用している。この種の磁性分離の技術は、処理したい物質の特性を二種に分けている。（１）外から加えた磁場によって、本体が具える磁性物質を分離する。（２）磁性を具えない物質を先ず磁性材料を結合して一つにして、その後外から磁場を加えて分離する。そのうち、非磁性物質を有効に磁性材と結合させる為には、異なる磁性材の種類と調製方法が大切な鍵となる。
【０００３】
磁性物質に関して、対象及び必要が異なれば、異なる調製方法となる。調製方法でよく見かけるのが、（１）機械研磨方式で、特許文献２は有機担体を利用している。例としてグリコール(glycol)、エステル(ester) 、磁性粒子及びプラスイオン界面活性剤等の物質を機械で研磨して磁性流体を精製し、計算機磁気盤設計の電導性及び密封効果を改善している。（２）酸化反応方式で、特許文献３は、第一鉄溶液(ferrous solution)とリン酸塩化合物、例としてオルトリン酸ナトリウム(sodium orthophosphate) 及びアルカリ性水酸化合物を使用して水酸化鉄IIを反応生成し、続いて酸素を通して酸化反応させ、鉄酸化磁性粉体を生成する。（３）化学共沈法で、特許文献４は、磁性粉末、例としてマンガン亜鉛及びニッケル亜鉛、鉄を含む金属酸化物と、金、銀、銅、アルミニウム、石墨等導電性粒子を混合し、磁性流体を生成して電磁バルブスイッチに応用する。磁性粒子自身は相互に引き合い集まる性質があり、そのため調製過程で顆粒表面処理を行わなければならない。顆粒間を有効に離し、直径の小さい粉体にすると、溶剤内で分散しやすく流体状態になる。同時に調製が完了した油性磁性流体は、親油性もしくは親水性を具えているため、表面処理の方法はそれぞれ異なる。
【０００４】
油性磁性流体の調製方法は、特許文献５に示すとおり、低沸点の有機溶剤を使用して親水基の有機分散剤内に加える。磁性顆粒をその中に分散させ、続いて蒸発方式で低沸点有機溶剤を除去する。このようにして油性磁性流体を生成し、真空儀器の密封設計に応用する。また、特許文献６は、αーＦｅ2 Ｏ3 粉体、油(Ampro Type II oil) と界面活性剤(po lyolefin anhydride) を混合して泥状にし、続いて研磨方式で油性磁性流体を生成する。
磁性顆粒を直接機械で研磨することにより、油と界面活性剤が磁性顆粒表面に付着し、相互に結合力が小さくなり、表面の結合物質が落ちやすくなり、使用効果に影響を及ぼす。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第４，６８７，７４８号（１９７８）明細書
【特許文献２】米国特許第４，６０４，２２２号（１９８６）明細書
【特許文献３】米国特許第６，１４０，００１号（２０００）明細書
【特許文献４】米国特許第６，７４３，３７１号（２００４）明細書
【特許文献５】米国特許第５，１２４，０６０号（１９９２）明細書
【特許文献６】米国特許第６，０６８，７８５号（２０００）明細書
【０００６】
磁性流体は一般に、磁性記憶材、機械回転軸設計などによく使用される。しかし、水中に浮かぶ油もしくは微量の有機成分の除去及び無機廃水中の金属イオンの処理に関しては余り応用されておらず、有機成分を含む廃水は通常、熱処理もしくは化学酸化破壊方式を採用する。しかし、コストがかかり、化学試薬を添加しなければならないので、二次廃水の問題がある。金属イオンを含む廃水は、従来薬を加えて沈殿させる方式の他に、薄膜分離等物理処理方式があり、化学試薬を加えなくてもよいのだが、設備コストが高く、技術性も高い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、油性磁性流体の調製方法を提供し、それは化合物の作用基の架橋作用によって化学反応し、磁性物質がより有効に油性物質と結合し、安定した油性磁性流体を形成できるものとする。本発明により調製された油性磁性流体に、更に外から磁場作用を加え、油性磁性流体に流体中の有機物質もしくは金属イオンを吸い付けさせた後、流体から分離することで、廃水を処理もしくは浄化することができる。
【０００８】
本発明の次の目的は、油性磁性流体の調製方法を提供し、その油性磁性流体は磁性及び流体の流動性を具え、流体（例として廃水）と混合すると、流体の有機物及び金属イオンを吸いつけて結合し、水に溶けない。廃水処理の過程で、促進剤、酸化剤及びその他如何なる化学薬品を添加する必要がなく、処理費用を節約するだけでなく、促進剤の回収の必要もなく、磁力作用を利用して有機物と金属イオンを吸いつけた油性磁性流体と水を相互に分離し、如何なる油性物質が残留することなく、且つ操作も非常に簡単である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ジアミノ化合物もしくは有機除去剤の架橋剤を含む。一端に油性物質を有し、別一端にはカルボキシル基の界面活性剤を有する。この端は別に界面活性剤のナノ磁気金属酸化合物と結合し、油性物質は磁性を具えた油性磁性流体である。この他、本発明は、水中に浮遊する油及び有機成分に対して無機金属イオン廃水処理に応用でき、この油性磁性流体は、簡単に磁場を制御して、水中の有機及び金属成分を分離、回収処理することを最も主要な特徴とする。
【００１０】
油性磁性流体に親油性を具えた界面と磁性酸化粉体の間に非常に強い結合力を持たせるため、鉄酸化金属酸化物を調製する過程に於いて、カルボキシル基作用基を含む界面活性剤を加え、その二者を同時に反応させて表面にカルボキシル基作用基を含む鉄酸化磁性物質を生成し、架橋反応と別の調製完了の油性物質で油性磁性流体を生成する。磁性物質とその化合物間に化学反応が発生するため、強い結合力が発生し、安定性も高い。
【００１１】
請求項１の発明は、油性磁性流体の調製方法において、主なステップは、下述の方法を含み、
ジアミノ化合物に油性物質を加えて油性ジアミノ化合物を生成し、
カルボキシル化合物に油性ジアミノ化合物を加えて、カルボキシル基ジアミノ含有油を生成し、
鉄イオン溶液にカルボキシル化合物を混合し、カルボキシル基含有磁性酸化鉄を生成し、
カルボキシル基アミノ基含有油にカルボキシル基含有磁性酸化鉄を加え、油性磁性流体を得ることを特徴とする油性磁性流体の調製方法としている。
請求項２の発明は、請求項１記載の油性磁性流体の調製方法において、前記ジアミノ化合物は、尿素であることを特徴とする油性磁性流体の調製方法としている。
請求項３の発明は、請求項１記載の油性磁性流体の調製方法において、前記油性物質は、食用植物油であることを特徴とする油性磁性流体の調製方法としている。
請求項４の発明は、請求項１記載の油性磁性流体の調製方法において、前記カルボキシル化合物は、ウンデカン酸(undecenoic acid) 、オレイン酸(oleic acid)、ラウリン酸(lauric acid) もしくはカプロン酸(caproic acid)の中から一つを選ぶことを特徴とする油性磁性流体の調製方法としている。
請求項５の発明は、請求項１記載の油性磁性流体の調製方法において、前記ジアミノ化合物を加えた油性物質は、油性ジアミノ化合物を得るステップで、ジアミノ化合物は尿素であり、油性物質は食用植物油であり、その製造ステップは、下述を含み、
尿素を水中で溶かして、尿素と同容量のアルコールを加え、蒸発・凝縮サイクルに於いて７０〜９０℃で加熱し、
食用植物油５０ミリリットルを取り出して５０ミリリットルの酢酸アセテートで希釈後、尿素溶液を垂らし入れ、３０分加熱し、
室温まで冷却後、水洗いし、遠心分離で油性ジアミノ化合物、即ち尿素含有油を得ることを特徴とする油性磁性流体の調製方法としている。
請求項６の発明は、請求項５記載の油性磁性流体の調製方法において、前記尿素は、その含量が重量体積比２４〜３０％であることを特徴とする油性磁性流体の調製方法としている。
請求項７の発明は、請求項５記載の油性磁性流体の調製方法において、前記食用植物油溶液は、容積比が食用植物油/ 尿素＝２であることを特徴とする油性磁性流体の調製方法としている。
請求項８の発明は、請求項５記載の油性磁性流体の調製方法において、前記蒸発・凝縮サイクルは、その最適温度が７５℃であることを特徴とする油性磁性流体の調製方法としている。
請求項９の発明は、請求項１記載の油性磁性流体の調製方法において、前記カルボキシル化合物は、ジアミノ油性物質を加え、カルボキシル基ジアミノ含有油を生成するステップにおいて、この油性ジアミノ化合物は、尿素含有油で、カルボキシル化合物は、ウンデカン酸であり、その製造ステップは下述を含み、
尿素含有油を蒸発・凝縮サイクルに於いて８５℃まで過熱し、
ウンデカン酸(undecenoic acid) を加えて３０分間加熱し、
室温まで冷却後、アルコールを加えて水洗浄し、遠心分離でカルボキシル基ジアミノ含有油、即ちウンデカン酸尿素油を得ることを特徴とする油性磁性流体の調製方法としている。
請求項１０の発明は、請求項９記載の油性磁性流体の調製方法において、前記ウンデカン酸と尿素含有油は、その二者の容積比が１/ ５であることを特徴とする油性磁性流体の調製方法としている。
請求項１１の発明は、請求項９記載の油性磁性流体の調製方法において、前記ウンデカン酸尿素油の合成は、ウンデカン酸のカルボキシル基端と尿素のアミノ基端で縮合反応させることを特徴とする油性磁性流体の調製方法としている。
請求項１２の発明は、請求項１記載の油性磁性流体の調製方法において、前記鉄イオン溶液は、カルボキシル化合物を混合してカルボキシル基含有磁性酸化鉄を得るステップに於いて、カルボキシル化合物をウンデカン酸とし、それを更に進めたステップは、
塩化第一鉄及び塩化鉄を酸素水中に溶かし、塩化第一鉄と塩化鉄のモル濃度比は二分の一〜三分の一で、蒸発・凝縮サイクルに於いて８０℃まで加熱し、ウンデカン酸を加えて加熱を続け、
アンモニア水を取り出し、アルコール及び酢酸アセテートで希釈し、６５〜８０℃で蒸発・凝縮サイクルに戻して３０分加熱し、
６５℃まで冷却してウンデカン酸磁気沈殿物を生成し、
上層上澄み液、即ちウンデカン酸磁性鉄粉を取り、これがカルボキシル基含有磁性酸化鉄であることを特徴とする油性磁性流体の調製方法としている。
請求項１３の発明は、請求項１２記載の油性磁性流体の調製方法において、前記アンモニア水は、それを加えた後の反応時間を４〜６時間とすることを特徴とする油性磁性流体の調製方法としている。
請求項１４の発明は、請求項１２記載の油性磁性流体の調製方法において、前記蒸発・凝縮サイクルは、その反応最適温度を８０℃とすることを特徴とする油性磁性流体の調製方法としている。
請求項１５の発明は、請求項１記載の油性磁性流体の調製方法において、前記カルボキシル基ジアミノ含有油は、カルボキシル基含有磁性酸化鉄を加えて油性磁性流体を得るステップで、カルボキシル基ジアミノ含有油はウンデカン酸尿素含有油であり、カルボキシル基含有磁性酸化鉄はウンデカン酸磁性鉄粉であり、それを更に進めたステップは、下述を含み、
ウンデカン酸磁性鉄粉を取り出してウンデカン酸尿素含有油を加え、
アルコール及び水洗浄で分離後、油性磁性流体を得ることを特徴とする油性磁性流体の調製方法としている。
請求項１６の発明は、請求項１５記載の油性磁性流体の調製方法において、前記ウンデカン酸磁性鉄粉は、ウンデカン酸尿素含有油を加え、それを８０℃で３０分蒸発・凝縮サイクルにして加熱することを特徴とする油性磁性流体の調製方法としている。
請求項１７の発明は、請求項１５記載の油性磁性流体の調製方法において、前記油性磁性流体は、四酸化トリフェラス(Tetroxide Triferrous)を含むことを特徴とする油性磁性流体の調製方法としている。
請求項１８の発明は、請求項１５記載の油性磁性流体の調製方法において、前記油性磁性流体は、その粒直径の範囲が６０〜１００ナノであることを特徴とする油性磁性流体の調製方法としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の油性磁性流体の調製方法は、調製完了の油性磁性流体を水中に浮遊する油、有機物及び金属イオンと反応させ、外から磁場作用を加えて分離し、如何なる化学試薬を加える必要がなく、設備も簡単で、容易に操作できるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明実施例の油性磁性流体の調製方法フローチャートである。図に示すとおり、油性磁性流体の調製方法は、ステップＳ１０に於いて、ジアミノ化合物を油性物質に加えて沿うアミノ基油性化合物にする。ステップＳ１２では、カルボキシル化合物をその油性ジアミノ化合物に加えてカルボキシル基ジアミノの含有油にする。ステップＳ１４では鉄イオン溶液にカルボキシル化合物を混合してカルボキシル基含有磁性酸化鉄にする。
ステップＳ１６では、カルボキシル基ジアミノ含有油にカルボキシル基含有磁性酸化鉄を加えて油性磁性流体にする。その粒子直径範囲は60〜100 ナノである。
【００１４】
ステップＳ１０を実施例で説明すると、ジアミノ化合物（例、尿素）を水中に溶かし、同量（ミリリットル）のアルコールを加え、尿素含量を重量体積比２４〜３０％にする。蒸発・凝縮サイクルに於いて、７０〜９０℃、最適７５℃で加熱する。別に油（例として食用植物油もしくはその他の有機溶剤）を該油と同容積の酢酸アセテートで希釈後、熱した尿素溶液内に入れ、油溶液/ 尿素溶液＝２（容積比）にして約３０分加熱する。
室温まで冷却後、水洗いし、粗製尿素含有油に遠心分離する。水洗い、遠心のステップを繰り返した後、尿素含有油、即ち油性ジアミノ化合物を取り出す。
【００１５】
ステップＳ１２を実施例で説明すると、尿素含有油を蒸留中攪拌しながら、蒸発・凝縮サイクルに於いて８５℃まで加熱する。カルボキシル化合物溶液（例、ウンデカン酸undecenoic acid ）を尿素含有油内にゆっくりと注ぎ入れ、カルボキシル化合物溶液/ 尿素含有油の二者容積比が約五分の一になるようにする。３０分間加熱し室温まで冷却した後、アルコールを加え、水で洗浄する。そして遠心分離でカルボキシル基尿素含有油、即ちカルボキシル基ジアミノ含有油を得る。そのうち、カルボキシル基尿素含有油の合成は、ウンデカン酸と尿素アミノ基端が縮合反応する。
【００１６】
ステップＳ１４を実施例で説明すると、塩化第一鉄及び塩化鉄を酸素水中に溶かし、この二者のモル比で二分の一〜三分の一にし、蒸発・凝縮サイクルに於いて８０℃まで加熱する。続いてカルボキシル化合物溶液（例、ウンデカン酸、約２．４％、総体積比）をゆっくりと加え、続けて加熱する。別に少量のアンモニア水（２５％）を等容積のアルコール及び酢酸アセテートで希釈し、それを蒸発・凝縮サイクルした溶液内に入れる。そのうち、アンモニア希釈液は全体容積の２０％を占める。これを８０℃で３０分加熱し、６５℃まで下げて５時間３０分この状態を保つと、カルボキシル基含有磁性鉄沈殿物になる。
磁気吸引傾倒法で上層部の綺麗な溶液を移し、アルコールで数回洗浄後、少量のアルコール溶液内で保存するか、上層の綺麗な液を移した後、室内で乾燥させてカルボキシル基時期鉄粉、即ちカルボキシル基含有磁性酸化鉄になる。
【００１７】
ステップＳ１６を実施例で説明すると、カルボキシル基含有磁性酸化鉄を取り出してカルボキシル基尿素含有油を加え、６５〜８０℃で蒸発・凝縮サイクルを行い、約３０分加熱した後、最も適した温度である８０℃にしてアルコール及び水洗浄で分離後、性質の安定した油性磁性流体になる。この組成には四酸化トリフェラス(Tetroxide Triferrous)が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例で、油性磁性流体の調製フローチャートである。
【図１】
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