Ruth の濾過方程式による凝集状態の評価

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Fig.4-9にCaCl2を300 ppm、 PDMAを100 ppmになるよう に添加し、50ºC で pH を変化 させた場合のRuthプロットを 示す。pHが低くなるに伴い、

濾 過 速 度 が 速 く な り 、 特 に pH7 以下では、濾過速度が非 常 に 速 く な っ た 。 こ れ は

3.3.3.1 でも述べたようにベン

トナイト表面へPDMAの静電 吸着が促進され、粗大な凝集 物を形成したためであると考 えられる。pH11では、ベント ナイト表面にPDMAが吸着せ ず、粗大な凝集物を形成でき なかったため、フィルターの 孔が閉塞され、pH8 以下の場 合よりも濾過速度が遅くなっ たと考えられる。

Fig.4-10 に pH6 で CaCl2を 300 ppm、PDMAを100 ppmに なるように添加し、濾過温度 を変化させた場合のRuthプロ ットを示す。濾過温度を上昇 させると濾過速度は速くなる 傾向があった。これは、 Fig.3-11とFig.3-12に示した25ºCと 50ºC におけるベントナイト凝 集物の顕微鏡観察結果にも示 したが、温度が高いほどより 大きな凝集物が形成され、通 水 が 促 進 さ れ た と 考 え ら れ る。

さらに、Ruthプロットから、

傾きを求めてRuthの定圧濾過 係数 K を算出し、（4-8）式か

Fig.4-8 Ruth plot with various PDMA concentration at pH6 and 50ºC.

Fig.4-9 Ruth plot changing in pH at 50ºC with 100 ppm of PDMA and 300 ppm of CaCl2.

Fig.4-10 Ruth plot changing in temperature at pH6 with 100 ppm of PDMA and 300 ppm of CaCl2.

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ら平均濾過比抵抗 α を求め、各条件で濾過を行った場合のケーク比抵抗を比較

した（Fig.4-11）。αの値を算出するために、濾液粘度μおよび濾液密度ρには水

の物性値を用いた。なお、濾液量が4 cm付近で傾きが変化した場合は、初期段 階の傾きを用いて濾過比抵抗を算出した。

ベントナイトのみの場合のα は、3.9×10¹² m/kgであり、1.0×10¹¹ m/kg 以上 であることから、難濾過性であることが分かった。CaCl2濃度を変化させた場合

（Fig.4-11 (a)）、PDMA無添加ではCaCl2の濃度を1000 ppmまで高くしてもα=1.1

×10¹² m/kgまでしか減少しなかった。一方、PDMAの濃度が100 ppmの場合、

CaCl2の濃度を100 ppm加えるだけでα=9.2×10¹⁰ m/kgまで抵抗が小さくなった。

この結果からも、CaCl2の使用だけでは、形成される凝集物が小さくケークの抵 抗を十分に減少させることが出来ないことが分かった。Fig.4-11 (b)から PDMA 濃度の増加に伴いα は減少傾向を示し、PDMA が100 ppm で α=2.0×10¹⁰ m/kg まで小さくなった。また、Fig.4-11 (c)から50 ppmのPDMAと500 ppmのCaCl2

が共存している場合、pHが低くなるに伴い、α が小さくなったが、pH7 以下で はα=6.0×10¹⁰ m/kgと変化しなかった。Fig.4-11 (d)から温度の上昇に伴いαが小 さくなり、60ºC、pH6、300 ppmのCaCl2の条件でα=3.5×10¹⁰ m/kgまで減少し た。この時、PDMA濃度を50または100 ppmにしてもαの値はほとんど変化し なかった。Fig.4-11 から、ベントナイトの湿潤ケークの抵抗は、50ºC、pH6での ベントナイトのみの場合と比較して、pH7以下、PDMAは75 ppm以上、濾過温 度は50ºC以上の条件で十分に減少することが分かった。

Akita University

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Fig.4-11 Comparison of average specific cake resistance under various conditions.

(a) With various CaCl2 concentration at pH6 and 50ºC, (b)with various PDMA concentration at pH6 and 50ºC, (c) changing in pH at 50ºC with 50 ppm of PDMA

and 500 ppm of CaCl2, (d) changing in temperature at pH6 with 50 or 100 ppm of PDMA and 300 ppm of CaCl2.

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