JP2019118873A - コロイド溶液の浄化方法とその装置。 - Google Patents

Abstract

【課題】揚げ物用食物油や機械油等を使用する過程で生成する濁り成分を始め、メッキ液等の金属加工水に生成するコロイド（１０ミクロン以下の超微粒子状固形物を主体とする有害成分）を除去するコロイド溶液の浄化方法とその装置を提供する。【解決手段】微小繊維状セルローズを展着し、好ましくは粉末イオン交換樹脂を均一に包含した多孔性吸着体、と例えば劣化した天ぷら油などのコロイド溶液とを接触反応させて不純物を吸蔵させた後、遠心分離機や深層濾過法で前記多孔性吸着体を分別する。【選択図】なし

Description

本発明は、天ぷら油を始めとする食用油、機械油、金属加工工程等の使用水に発生するコロ
イドと瞬間的に凝集して一体化する卓越した機能を持った微小繊維状セルローズ（セルローズナノファイバー）を多孔性支持体表層に展着した吸着剤の新しい利用方法とその装置である。

１００℃以上の高温度で使用する油中に発生する微粒子状コロイド及び１０ミクロン以下の超微粒子成分からなるコロイド前駆物質をも吸着する機能を持った本願多孔性吸着体を利用することで、油の劣化を防ぐことを知見した。このことで油の使用期間を延ばすことに成功し、難点の多かった仕上げ操作に及び作業性を改善したことで、産業廃棄物量を減させることで環境問題に貢献する油を始めとする溶液中のコロイド除去方法とその装置である。

食用油脂は調理や保存過程において、前記超微粒子成分を生成して風味劣化、栄養価の低下、有害成分の生成を伴う。油が劣化したかどうかを判断する場合、油の色を見て使用開始時に比べて、透明感がなくなっていれば劣化しており、熱を加えた状態で臭が発生し、加熱後さめた時にドロつと粘りを発生し、健康被害をもたらす過酸化物が発生する。エンジンオイルを始めとする機械油では、摩耗による超微粒子状金属微粉が発
生し、使用を続けると機械を損傷し機能障害の原因となる。定期的に新しい油に交換することが義務付けられている。

微小セルローズを主成分とするエマルジオン、好ましくは微小繊維状セルローズ（セルローズナノファイバー）及び又は平均粒径５０ミクロン以下の粉末イオン交換樹脂を主成分とするエマルジオン液からなる吸着体、又は微小繊維状セルローズ及び又は平均粒径５０ミクロン以下の粉末イオン交換樹脂を多孔性支持体に展着した吸着体を、前記コロイドと接触させることで、コロイドを始めとする有害成分は前記吸着体に完全に吸着内蔵される。微小繊維状セルローズ（セルローズナノファイバー）を展着した支持体を濾過エレメントとする濾過装置（特願２０１５−１２３５１１）を本発明者らが既に開示しているが、本願は前記先願特許の適用範囲と使用効果を著しく向上させた進歩性のある新しい精製システムとその装置である。

フライ食品や家庭調理の揚げ物に使用して劣化した食物油やメッキ液に前記本発明の吸着体をエレメントとする濾過装置を用いて、前述コロイド成分、特に１０ミクロン以下の超微粒子状固形不純物を吸着させること、要に応じて陽イオン及び又は陰イオンを負荷した粉末イオン交換樹脂や粉末活性炭等の吸着質を展着した多孔性吸着体をエレメントとする濾過装置を用いる。一般家庭では、前記吸着体を小型メッシュ容器に入れ、天ぷら鍋の油中に浸漬させた後仕上げ操作（１８０℃）に昇温させ、前記吸着体と油を接触させることで、繰り返し油を使用しても、飛沫や悪臭の発生などの操作性の難点は解消した。

コロイド溶液、例えば劣化した天ぷら油と前記多孔性吸着体とを接触反応させて、支持母体表層部内部まで強固に不純物を保持した多孔性吸着体を調製した後、遠心分離機や深層濾過法で前記多孔性吸着体を分別することで精製油を調製することが可能になった新しい劣化油の浄化システムである。前記浄化システムを採用することで、食物油の使用効率が著しく向上した。その結果、天ぷら等製品の風味が維持され、機械油に於いては使用期間の延長、金属処理工程排水に於いては製品不良の原因となるコロイド状固形不純物や有害成分を吸着除去することで、廃水に移行するＣＯＤや重金属等の含量を排出基準以下の濃度にする。

特願２０１５−１２３５１１ 特願２０１０−１６１９４２ 特願２０１０−１１１１９４

生産活動の過程で発生する工程溶液中の１０ミクロン以下の超微粒子状成分を主体とするコロイドを効率的に除去する溶液の浄化システムとその装置である。本願を使用して効果的な溶液は、常用の濾過装置では浄化処理が難しかった機械油や食用油である。油を浄化する課題は廃棄油の減少であり、リサイクル利用する技術と共に工場総合排水や一般家庭排水の減少策、即ち排出基準に対応する技術手段を確立し、廃棄溶液に存在する各種微粒子状固形物を、経済的に除去する技術手段を確立することである。

溶液中のコロイドと接触することで、瞬時に前記コロイドを主体とする不純物と卓越した凝集機能を持った微小繊維状セルローズが強固に結合して、一体化した凝集体を形成することを特徴とする多孔性吸着体であって、支持体表層に微小繊維状セルローズ（セルローズナノファイバー）、好ましくは粉末イオン交換樹脂等の吸着質を包含した前記微小繊維状セルローズを均一に展着した多孔性吸着体。
コロイド成分と吸着体が一体化した凝集体（前記多孔性吸着体）を、分別して精製液を調製すること及び前記精製液を、前工程に戻してリサイクル使用することで仕上げ操作を容易にすること、更に製品歩留まり、品質を向上させた難濾過性溶液の浄化システムとその装置。
前記多孔性吸着体に負荷した有価物を脱着・回収すること及び又は使用済み前記多孔性吸着体を再生して再利用することを特徴とする前記多孔性吸着体とその装置。
前記コロイド溶液が油又は金属加工業の工程水であって、稼働中の前記工程水を本願濾過装置に循環させ浄化した溶液を、前工程に戻しリサイクル使用することを特徴とする前記多孔性吸着体とその装置。
油の浄化に適用する濾過装置のエレメントであって、使用に際し前記エレメントを乾燥して微小繊維状セルローズの水分含量を少なくする前処理を実施することを特徴とする多孔性吸着体をエレメントする重力式濾過装置。

食物油、機械油等を高温下で使用する際、超微粒子状固形物を主体とする不純物が生成して製品の品質、歩留まり低下、更に生産工程機能低下の原因となる。前記超微粒子成分は、大多数が粒径１０ミクロン以下のコロイドであって、機械油では金属摩耗で生じた超微粒子成分、天ぷら油では野菜や肉などの滓が、水分を媒体とする化学反応により生成したＷ／Ｏゲル、過酸化物などを含むコロイド状不純物である。現状の技術では、前記難濾過性溶液から前記不純物を除去する実効性のある技術手段は無く、一定期間使用後、品質の低下した油を廃棄していた。本願の技術は油などの難濾過性溶液中のコロイド状超微粒子状成分を除去することを特徴とする浄化システムであって、前記不純物を多孔性吸着体に内蔵させた後、前記多孔性吸着体（支持母体）を分離することで、効率的に不純物を除去した精製液を取得する。

前述した様に「セルローズナノファイバー（微小繊維状セルローズ）の持つ固有の卓越した凝集力」と「難濾過性溶液中に分散するコロイド状超微粒子成分固有の優れた凝集機能」が相乗的に作用して、前記コロイド状不純物を支持体表層に展着した前記セルローズナノファイバーと瞬間的に反応して、強固に接合して凝集することで形体の大きい支持体（本願多孔性吸着体）と一体化する。即ち、凝集体を瞬間的に生成（化学的吸着作用）させること、及び形体の大きい支持母体（多孔性吸着体）を濾別することを特徴とする新しい技術手段を利用して、溶液中のコロイド状不純物を効率的に除去する技術であって、油を始めとする難濾過性溶液の浄化方法とその装置である。

本発明の浄化システムを採用することで、溶液中に浮遊する超微粒子成分を始めとする有害成分の除去操作が容易となった。食用油や機械油を継続使用することで微粒子状固形物が発生し、製品の品質を低下させるだけでなく、正常に作動出来なくなり、新しい油と交換する。交換回数が減少することによる経済効果は甚大である。

劣化した油の浄化試験。
高粘度な油中に分散した微粒子成分を除去する有効な技術手段はなく、劣化した天ぷら油などに発生した微粒子成分を経済的に分離した先行例は見当らない。劣化して廃棄予定の天ぷら油及び交換予定の劣化エンジンオイル等を被検液として浄化試験を実施する過程で、テストカラム底に位置する仕切り用ろ紙を除き、目皿のみで仕切った円筒状カラムにセルローズナノファイバーを展着した本発明の吸着体を使用した時、重力濾過が可能となり、カラムから落下する油は、懸濁物が除去された透明な浄化油であることを知見した。

油の重力濾過が可能な、目開きの大きい金網を用いて、不織布やシャモット支持体（吸着体）の流失を防ぐこと、即ち微小繊維状セルローズ（セルローズナノファイバー）を表層に展着した多孔性支持体からなるエレメントを、円筒状カラム試験用濾過装置（仕切り部分を改良した装置）に充填して、劣化油の落下速度と前記金網の目開きの関係を調べた。多孔性支持体を阻止して、油が自然落下するに十分な通路空間を持った金網を使用した試験装置を使用することで、高粘度を持った油の濾過操作が容易となり、透明な処理液が効率的に調製出来た。

劣化油には無数の微粒子状固形物を始め有害な過酸化物が存在し、これら不純物を除去しようとする試みは多いが、実効性のある技術手段は無く現在に至っている。微小セルローズは、古くからセリッシュが公知であり、商品業界を始めとして幅広く適用されている。
前記微小セルローズを更にミクロ化したセルローズナノファイバーの開発研究が産官学で競って実施中であるが、本願で言う油中のコロイドに関連した技術文献はない。
予備実験を通じて、汚染油を昇温する時発生する悪臭や飛沫が、セルローズナノファイバー（中越パルプ試作品サンプル）を極少量を加えるだけで、瞬時に和らぐことを知った。
前記予備実験を基に次の実験を実施した。

実験方法：
吸着質として粉末陰イオン交換樹脂を包含したセルローズナノファイバー（中越パルプ株式会社）で被覆処理した粒状の珪藻土焼成品（商品名；ラジオライト＃３０００）を支持体とする多孔性吸着体４００ｍｌを、円筒状濾過床に充填して、油の重力濾過が可能な試験
阻止することのない即ち空隙率大、非圧縮性の支持体に微小繊維状セルローズを展着した多孔性吸着体を濾過器エレメントとして適用すること、使用工程の温度（例えば天ぷら油では１８０℃）に対し耐熱性を持った素材を適用することで、稼働中の工程液に直接添加してもポンプ循環して使用出来ることを確認した。この様な浄化システムを採用する経済的効果は大きい。

試験結果
市販の粒状活性炭吸着体と本願多孔性吸着体との浄化能力を調べたが、処理液の７２０ｎｍの吸光度に著しい差（活性炭処理液の吸光度は本願吸着体の吸光度の倍以上と高い値）があり、本願吸着体のコロイド除去効果は卓越していた。動粘度の低下も認められ、外観で透明度の差は明白で、コロイドを始め粘質成分除去効果に於いて活性炭の機能を大きく上回ることを知った。
黄褐色系の色素を除去する機能は活性炭をやや上回っていたが、白濁コロイドを除去機能は、活性炭を大きく上回っていた。
新品油、天ぷらを繰り返し使用して劣化した油、左記劣化油に本願吸着体を用いて浄化した油の外観を示す写真を図１に示した。図１添付

珪藻土融剤焼成品を支持体とする本願吸着体を濾過エレメントとする小型浄化装置の概要を図２に示した。１回あたりの仕上げ油の量に応じて本願多孔性吸着体の使用量は決まるが、新油を使用する最初の時点から浄化することが望ましく、その場合は、図２に示す円筒状濾過槽に少量の本願多孔性吸着体投入して、天ぷら鍋に入れた油に接触する位置に固定すれば良い。この場合は、油の使用量１リットルに対し１グラム前後の本願多孔性吸着体を投入するだけで良く、前記円筒状濾過槽の下部を油に浸漬メッシュ状の耐熱素材を使用した反応容器（円筒状濾過槽）を、天ぷら鍋の油に浸漬し、本願多孔性吸着体と油中のコロイド前駆物質と反応すれば良い。

１０リットル前後の劣化油を浄化する場合、汚染の程度により装置の仕様は異なるが、例えば、５００ｍｌ前後の前記多孔性吸着体を前記濾過槽に充填する。
１０リットル以上の油を使用する場合は、重力濾過方式よりもポンプを用いて、使用中の油を本装置に循環して使用することで、コロイドを始めコロイド前駆物質を発生直後に除去出来るので、油の使用効率は向上する。
１０リットル前後の浄化油を調製する場合の標準的な小型濾過装置の概要を示す模式図を図２に示した。図２添付

其の１：エンジンオイル
エンジンオイルは真っ黒に着色した高粘度を持った機械油の一種であり、ろ紙や常用のフィルターでは、濾過出来ない液体油である。処理液と原料油との透明度を目視で見分けることは難しかったが、被検油に比べて処理油の透明度は僅かに向上する。交換時期（走行距離５，０００ｋｍ）に達し廃棄処分する自動車用エンジンオイルを入手して、前述其の２の試験を実施した。

清浄効果を目視で判断することは難しく、エンジンオイルには添加剤が混入されている酒に効果を簡単に見極めることは出来ない。使用効果を調べる為に、劣化油と処理油の微粒子状固形物の存在量を、実体顕微鏡（２００倍）で観察した。その結果、劣化油には無数の黒色の１０ミクロン前後の微粒子が多数存在していたが、処理液中には前記微粒子状固形物は完全に除去されており、明らかな粘度の増減は認められなかったが、使用現場での係員の見解として、継続使用も可能との評価を得た。

其の２：天ぷら油
白濁物を全体に分散した、汚染した天ぷら油を供給液として、カラム（内径２ｃｍ）試験装置に、７０℃で１時間真空乾燥して水分含量を低くした微小繊維状セルローズと粉末イオン交換樹脂を、珪藻土焼成品に展着した多孔性吸着体を調製した。前記多孔性吸着体４０ｍｌを、前記カラム充填した濾過床を適用し、重力落下する油を回収して処理液の性状を調べた。
目の細かいろ紙で仕切ったカラムに前記供給液を通流することは難しかったが、ろ紙を外すことで、長時間にわたって自然濾過が可能で、透明な処理液を容易に調製出来ることが判った。流速を１時間当たり２００ｍｌ、常温で通流して総通液量４００ｍｌの処理油を調製した。（本試験結果を基に、ハンディタイプの浄化装置（図２）を考案した。）

供給油と処理油の透明度の差は歴然とし、供給油の底部に集積したオリを始めとして、油全体に分散していたコロイド状白濁物は前述した仕様の試験用濾過装置で処理すること無くなり、処理油は透明になった。処理液の粘度は低下し、Ｗ／Ｏゲル（水分）が消失することを顕微鏡観察で確認した。油中の水分を除去したい場合は、前記吸着体を乾燥して前記微小セルローズの含水量をゼロ近くに調製した吸着体をエレメントとした濾過装置を適用することが重要で、油中のＷ／Ｏゲル（水分）を効率的に除去出来ること、繰り返し再利用する時、悪臭も消え、最も忌避される泡立ちと飛沫も少なくなり、操作が容易となることを知った。

使用済みの吸着体の再生、苛性ソーダ及び又はは塩酸及び各種溶剤を再生剤として選び繰り返し再生効果を調べた。要に応じて再生することで、処理液の品質低下のない透明な油を得た。

其の３、プレス工程処理液
実験方法
金属加工工場のプレス工程から排出する難濾過性の洗浄廃液を被検液として、実施例４と同様にして、次の実験を実施した。
実験方法：セルローズナノファイバーで被覆処理したフエルト断片（１０×１０ｍｍ：清水フエルト工業）からなる不織布塊４０ｍｌ（濾過エレメント）を、円筒状ガラスカラムに充填した濾過システムを構成する。定量ポンプを用いて常温、流速ＳＶ１２、下降流で前記洗浄廃液を通流して処理液の性状変化を調べた。
被処理液の前処理：約１ｐｐｍの粉末イオン交換樹脂エマルジオンを添加して溶液全般に分散させる。
試験結果：

プレス工程洗浄廃液は濾過操作の難しい溶液である。前記濾過エレメント（多孔性吸着体）とする浄化システムを適用することで、プレス工程に損傷をもたらすＯ／Ｗゲルを主体とするコロイド状成分を効率的に除去し、界面活性剤などの有価物質の大部分を残した処理液を調製した。前記処理液を元のプレス液に戻し、リサイクル使用することで排液の発生量は著しく減少した。能力の低下したエレメントは容易に再生出来るが、産業廃棄物（可燃物）として焼却処分しても良い。

本発明は、天ぷら油を始めとする食用油、機械油、金属加工工程等の使用水に発生するコロイドと瞬間的に凝集して一体化する卓越した機能を持った微小繊維状セルローズ（セルローズナノファイバー）を多孔性支持体表層に展着した吸着剤の新しい利用方法とその装置である。

１００℃以上の高温度で使用する油中に発生する微粒子状コロイド及び１０ミクロン以下の超微粒子成分からなるコロイド前駆物質をも吸着する機能を持った本願多孔性吸着体を利用することで、油の劣化を防ぐことを知見した。このことで油の使用期間を延ばすことに成功し、難点の多かった仕上げ操作に及び作業性を改善したことで、産業廃棄物量を減させることで環境問題に貢献する油を始めとする溶液中のコロイド除去方法とその装置である。

食用油脂は調理や保存過程において、前記超微粒子成分を生成して風味劣化、栄養価の低下、有害成分の生成を伴う。油が劣化したかどうかを判断する場合、油の色を見て使用開始時に比べて、透明感がなくなっていれば劣化しており、熱を加えた状態で臭いが発生し、加熱後さめた時にドロッと粘りを発生し、健康被害をもたらす過酸化物が発生する。エンジンオイルを始めとする機械油では、摩耗による超微粒子状金属微粉が発生し、使用を続けると機械を損傷し機能障害の原因となる。定期的に新しい油に交換することが義務付けられている。

微小セルローズを主成分とするエマルジオン、好ましくは微小繊維状セルローズ（セルローズナノファイバー）及び又は平均粒径５０ミクロン以下の粉末イオン交換樹脂を主成分とするエマルジオン液からなる吸着体、又は微小繊維状セルローズ及び又は平均粒径５０ミクロン以下の粉末イオン交換樹脂を多孔性支持体に添着した吸着体を、前記コロイドと接触させることで、コロイドを始めとする有害成分は前記吸着体に完全に吸着内蔵される。微小繊維状セルローズ（セルローズナノファイバー）を添着した支持体を濾過エレメントとする濾過装置（特願２０１５−１２３５１１）を本発明者らが既に開示しているが、本願は前記先願特許の適用範囲と使用効果を著しく向上させた進歩性のある新しい精製システムとその装置である。

フライ食品や家庭調理の揚げ物に使用して劣化した食物油やメッキ液に前記本発明の吸着体をエレメントとする濾過装置を用いて、前述コロイド成分、特に１０ミクロン以下の超微粒子状固形不純物を吸着させること、要に応じて陽イオン及び又は陰イオンを負荷した粉末イオン交換樹脂や粉末活性炭等の吸着質を添着した多孔性吸着体をエレメントとする濾過装置を用いる。一般家庭では、前記吸着体を小型メッシュ容器に入れ、天ぷら鍋の油中に浸漬させた後仕上げ操作（１８０℃）に昇温させ、前記吸着体と油を接触させることで、繰り返し油を使用しても、飛沫や悪臭の発生などの操作性の難点は解消した。

コロイド溶液、例えば劣化した天ぷら油と前記多孔性吸着体とを接触反応させて、支持母体表層部内部まで強固に不純物を保持した多孔性吸着体を調製した後、遠心分離機や深層濾過法で前記多孔性吸着体を分別することで精製油を調製することが可能になった新しい劣化油の浄化システムである。前記浄化システムを採用することで、食物油の使用効率が著しく向上した。その結果、天ぷら等製品の風味が維持され、機械油に於いては使用期間の延長、金属処理工程排水に於いては製品不良の原因となるコロイド状固形不純物や有害成分を吸着除去することで、廃水に移行するＣＯＤや重金属等の含量を排出基準以下の濃度にする。

特願２０１５−１２３５１１ 特願２０１０−１６１９４２ 特願２０１０−１１１１９４

生産活動の過程で発生する工程溶液中の１０ミクロン以下の超微粒子状成分を主体とするコロイドを効率的に除去する溶液の浄化システムとその装置である。本願を使用して効果的な溶液は、常用の濾過装置では浄化処理が難しかった機械油や食用油である。油を浄化する課題は廃棄油の減少であり、リサイクル利用する技術と共に工場総合排水や一般家庭排水の減少策、即ち排出基準に対応する技術手段を確立し、廃棄溶液に存在する各種微粒子状固形物を、経済的に除去する技術手段を確立することである。

溶液中のコロイドと接触することで、瞬時に前記コロイドを主体とする不純物と卓越した凝集機能を持った微小繊維状セルローズが強固に結合して、一体化した凝集体を形成することを特徴とする多孔性吸着体であって、支持体表層に微小繊維状セルローズ（セルローズナノファイバー）、好ましくは粉末イオン交換樹脂等の吸着質を包含した前記微小繊維状セルローズを均一に添着した多孔性吸着体。
コロイド成分と吸着体が一体化した凝集体（前記多孔性吸着体）を、分別して精製液を調製すること及び前記精製液を、前工程に戻してリサイクル使用することで仕上げ操作を容易にすること、更に製品歩留まり、品質を向上させた難濾過性溶液の浄化システムとその装置。
前記多孔性吸着体に負荷した有価物を脱着・回収すること及び又は使用済み前記多孔性吸着体を再生して再利用することを特徴とする前記多孔性吸着体とその装置。
前記コロイド溶液が油又は金属加工業の工程水であって、稼働中の前記工程水を本願濾過装置に循環させ浄化した溶液を、前工程に戻しリサイクル使用することを特徴とする前記多孔性吸着体とその装置。
油の浄化に適用する濾過装置のエレメントであって、使用に際し前記エレメントを乾燥して微小繊維状セルローズの水分含量を少なくする前処理を実施することを特徴とする多孔性吸着体をエレメントする重力式濾過装置。

食物油、機械油等を高温下で使用する際、超微粒子状固形物を主体とする不純物が生成して製品の品質、歩留まり低下、更に生産工程機能低下の原因となる。前記超微粒子成分は、大多数が粒径１０ミクロン以下のコロイドであって、機械油では金属摩耗で生じた超微粒子成分、天ぷら油では野菜や肉などの滓が、水分を媒体とする化学反応により生成したＷ／Ｏゲル、過酸化物などを含むコロイド状不純物である。現状の技術では、前記難濾過性溶液から前記不純物を除去する実効性のある技術手段は無く、一定期間使用後、品質の低下した油を廃棄していた。本願の技術は油などの難濾過性溶液中のコロイド状超微粒子状成分を除去することを特徴とする浄化システムであって、前記不純物を多孔性吸着体に内蔵させた後、前記多孔性吸着体（支持母体）を分離することで、効率的に不純物を除去した精製液を取得する。

前述した様に「セルローズナノファイバー（微小繊維状セルローズ）の持つ固有の卓越した凝集力」と「難濾過性溶液中に分散するコロイド状超微粒子成分固有の優れた凝集機能」が相乗的に作用して、前記コロイド状不純物を支持体表層に添着した前記セルローズナノファイバーと瞬間的に反応して、強固に接合して凝集することで形体の大きい支持体（本願多孔性吸着体）と一体化する。即ち、凝集体を瞬間的に生成（化学的吸着作用）させること、及び形体の大きい支持母体（多孔性吸着体）を濾別することを特徴とする新しい技術手段を利用して、溶液中のコロイド状不純物を効率的に除去する技術であって、油を始めとする難濾過性溶液の浄化方法とその装置である。

本発明の浄化システムを採用することで、溶液中に浮遊する超微粒子成分を始めとする有害成分の除去操作が容易となった。食用油や機械油を継続使用することで微粒子状固形物が発生し、製品の品質を低下させるだけでなく、正常に作動出来なくなり、新しい油と交換する。交換回数が減少することによる経済効果は甚大である。

左から、新品油・５回使用した油・浄化した油 小型浄化装置の模式図

〔劣化した油の浄化試験〕
高粘度な油中に分散した微粒子成分を除去する有効な技術手段はなく、劣化した天ぷら油などに発生した微粒子成分を経済的に分離した先行例は見当らない。劣化して廃棄予定の天ぷら油及び交換予定の劣化エンジンオイル等を被検液として浄化試験を実施する過程で、テストカラム底に位置する仕切り用ろ紙を除き、目皿のみで仕切った円筒状カラムにセルローズナノファイバーを添着した本発明の吸着体を使用した時、重力濾過が可能となり、カラムから落下する油は、懸濁物が除去された透明な浄化油であることを知見した。

油の重力濾過が可能な、目開きの大きい金網を用いて、不織布やシャモット支持体（吸着体）の流失を防ぐこと、即ち微小繊維状セルローズ（セルローズナノファイバー）を表層に展着した多孔性支持体からなるエレメントを、円筒状カラム試験用濾過装置（仕切り部分を改良した装置）に充填して、劣化油の落下速度と前記金網の目開きの関係を調べた。多孔性支持体を阻止して、油が自然落下するに十分な通路空間を持った金網を使用した試験装置を使用することで、高粘度を持った油の濾過操作が容易となり、透明な処理液が効率的に調製出来た。

劣化油には無数の微粒子状固形物を始め有害な過酸化物が存在し、これら不純物を除去しようとする試みは多いが、実効性のある技術手段は無く現在に至っている。微小セルローズは、古くからセリッシュが公知であり、食品業界を始めとして幅広く適用されている。
前記微小セルローズを更にミクロ化したセルローズナノファイバーの開発研究が産官学で競って実施中であるが、本願で言う油中のコロイドに関連した技術文献はない。
予備実験を通じて、汚染油を昇温する時発生する悪臭や飛沫が、セルローズナノファイバー（中越パルプ試作品サンプル）を極少量を加えるだけで、瞬時に和らぐことを知った。
前記予備実験を基に次の実験を実施した。

〔実験方法〕
吸着質として粉末陰イオン交換樹脂を包含したセルローズナノファイバー（中越パルプ株式会社）で被覆処理した粒状の珪藻土焼成品（商品名；ラジオライト＃３０００）を支持体とする多孔性吸着体４００ｍｌを、円筒状濾過床に充填して、油の重力濾過が可能な試験濾過システムを構成する。この試験装置を用いて、油の浄化試験を実施した。油の通流を阻止することのない即ち空隙率大、非圧縮性の支持体に微小繊維状セルローズを添着した多孔性吸着体を濾過器エレメントとして適用すること、使用工程の温度（例えば天ぷら油では１８０℃）に対し耐熱性を持った素材を適用することで、稼働中の工程液に直接添加してもポンプ循環して使用出来ることを確認した。この様な浄化システムを採用する経済的効果は大きい。

〔試験結果〕
市販の粒状活性炭吸着体と本願多孔性吸着体との浄化能力を調べたが、処理液の７２０ｎｍの吸光度に著しい差（活性炭処理液の吸光度は本願吸着体の吸光度の倍以上と高い値）があり、本願吸着体のコロイド除去効果は卓越していた。動粘度の低下も認められ、外観で透明度の差は明白で、コロイドを始め粘質成分除去効果に於いて活性炭の機能を大きく上回ることを知った。
黄褐色系の色素を除去する機能は活性炭をやや上回っていたが、白濁コロイドを除去機能は、活性炭を大きく上回っていた。
新品油、天ぷらを繰り返し使用して劣化した油、左記劣化油に本願吸着体を用いて浄化した油の外観を示す写真を図１に示した。図１添付

珪藻土融剤焼成品を支持体とする本願吸着体を濾過エレメントとする小型浄化装置の概要を図２に示した。１回あたりの仕上げ油の量に応じて本願多孔性吸着体の使用量は決まるが、新油を使用する最初の時点から浄化することが望ましく、その場合は、図２に示す円筒状濾過槽に少量の本願多孔性吸着体投入して、天ぷら鍋に入れた油に接触する位置に固定すれば良い。この場合は、油の使用量１リットルに対し１グラム前後の本願多孔性吸着体を投入するだけで良く、前記円筒状濾過槽の下部を油に浸漬メッシュ状の耐熱素材を使用した反応容器（円筒状濾過槽）を、天ぷら鍋の油に浸漬し、本願多孔性吸着体と油中のコロイド前駆物質と反応すれば良い。

１０リットル前後の劣化油を浄化する場合、汚染の程度により装置の仕様は異なるが、例えば、５００ｍｌ前後の前記多孔性吸着体を前記濾過槽に充填する。
１０リットル以上の油を使用する場合は、重力濾過方式よりもポンプを用いて、使用中の油を本装置に循環して使用することで、コロイドを始めコロイド前駆物質を発生直後に除去出来るので、油の使用効率は向上する。
１０リットル前後の浄化油を調製する場合の標準的な小型濾過装置の概要を示す模式図を図２に示した。図２添付

其の１：エンジンオイル
エンジンオイルは真っ黒に着色した高粘度を持った機械油の一種であり、ろ紙や常用のフイルターでは、濾過出来ない液体油である。処理液と原料油との透明度を目視で見分けることは難しかったが、被検油に比べて処理油の透明度は僅かに向上する。交換時期（走行距離５，０００ｋｍ）に達し廃棄処分する自動車用エンジンオイルを入手して、前述其の２の試験を実施した。

清浄効果を目視で判断することは難しく、エンジンオイルには添加剤が混入されているだけに効果を簡単に見極めることは出来ない。使用効果を調べる為に、劣化油と処理油の微粒子状固形物の存在量を、実体顕微鏡（２００倍）で観察した。その結果、劣化油には無数の黒色の１０ミクロン前後の微粒子が多数存在していたが、処理液中には前記微粒子状固形物は完全に除去されており、明らかな粘度の増減は認められなかったが、使用現場での係員の見解として、継続使用も可能との評価を得た。

其の２：天ぷら油
白濁物を全体に分散した、汚染した天ぷら油を供給液として、カラム（内径２ｃｍ）試験装置に、７０℃で１時間真空乾燥して水分含量を低くした微小繊維状セルローズと粉末イオン交換樹脂を、珪藻土焼成品に展着した多孔性吸着体を調製した。前記多孔性吸着体４０ｍｌを、前記カラム充填した濾過床を適用し、重力落下する油を回収して処理液の性状を調べた。
目の細かいろ紙で仕切ったカラムに前記供給液を通流することは難しかったが、ろ紙を外すことで、長時間にわたって自然濾過が可能で、透明な処理液を容易に調製出来ることが判った。流速を１時間当たり２００ｍｌ、常温で通流して総通液量４００ｍｌの処理油を調製した。（本試験結果を基に、ハンディタイプの浄化装置（図２）を考案した。）

供給油と処理油の透明度の差は歴然とし、供給油の底部に集積したオリを始めとして、油全体に分散していたコロイド状白濁物は前述した仕様の試験用濾過装置で処理すること無くなり、処理油は透明になった。処理液の粘度は低下し、Ｗ／Ｏゲル（水分）が消失することを顕微鏡観察で確認した。油中の水分を除去したい場合は、前記吸着体を乾燥して前記微小セルローズの含水量をゼロ近くに調製した吸着体をエレメントとした濾過装置を適用することが重要で、油中のＷ／Ｏゲル（水分）を効率的に除去出来ること、繰り返し再利用する時、悪臭も消え、最も忌避される泡立ちと飛沫も少なくなり、操作が容易となることを知った。

使用済みの吸着体の再生、苛性ソーダ及び又は塩酸及び各種溶剤を再生剤として選び繰り返し再生効果を調べた。要に応じて再生することで、処理液の品質低下のない透明な油を得た。

其の３：プレス工程処理液
実験方法
金属加工工場のプレス工程から排出する難濾過性の洗浄廃液を被検液として、実施例４と同様にして、次の実験を実施した。
実験方法：セルローズナノファイバーで被覆処理したフエルト断片（１０×１０ｍｍ：清水フエルト工業）からなる不織布塊４０ｍｌ（濾過エレメント）を、円筒状ガラスカラムに充填した濾過システムを構成する。定量ポンプを用いて常温、流速ＳＶ１２、下降流で前記洗浄廃液を通流して処理液の性状変化を調べた。
被処理液の前処理：約１ｐｐｍの粉末イオン交換樹脂エマルジオンを添加して溶液全般に分散させる。
試験結果：

プレス工程洗浄廃液は濾過操作の難しい溶液である。前記濾過エレメント（多孔性吸着体）とする浄化システムを適用することで、プレス工程に損傷をもたらすＯ／Ｗゲルを主体とするコロイド状成分を効率的に除去し、界面活性剤などの有価物質の大部分を残した処理液を調製した。前記処理液を元のプレス液に戻し、リサイクル使用することで排液の発生量は著しく減少した。能力の低下したエレメントは容易に再生出来るが、産業廃棄物（可燃物）として焼却処分しても良い。

１ 供給槽
２ 受け槽
３ 濾過槽
４ 止め金具
５ 不織布
７ 取手

Claims (4)

1. 溶液中のコロイドに接触することで、瞬時に前記コロイドを主体とする不純物と強固に結合して、一体化した凝集体を形成することを特徴とする微小セルローズ（セルローズナノファイバー）吸着体の使用方法、及び前記吸着体であって、支持体表層に微小繊維状セルローズ（セルローズナノファイバー）、好ましくは粉末イオン交換樹脂等の吸着質を包含した前記微小繊維状セルローズを均一に展着した多孔性吸着体とその装置。
2. 請求項１で記すコロイドが油中の水分ゲル及び又は増粘性ゲルであって、前記請求項１で記す凝集体を油から分離することで浄化油を調製すること及び又は前記浄化油を、稼働中の処理工程に戻してリサイクル使用することを特徴とする多孔性吸着体とその装置。
3. 前記請求項１に記す多孔性吸着体に蓄積した有価物を回収すること及び又は使用済み多孔性吸着体を再生して、繰り返し使用することを特徴とする前記請求項１と２で記す多孔性吸着体とその装置。
4. 請求項１で記す微小繊維状セルローズ（セルローズナノファイバー）吸着体であって、油の揚げ物操作時に発生する飛沫や悪臭を伴った煙状気化物質の発生を和らげることを特徴とする請求項１で記す多孔性吸着体。