CN104163936A - 吸水性树脂的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种对使用后的吸收性物品中所含的吸水性树脂粉末进行再利用的处理方法。本发明的吸水性树脂的处理方法的特征在于，在吸水性树脂粉末吸水凝聚而成的吸水性树脂粉末的凝聚物中加入弱酸的碱金属盐进行混合。
Description
技术领域
本发明涉及一种使用后的吸收性物品中所含的吸水性树脂的处理方法。
背景技术
由于老龄化，使用护理用的成人用一次性纸尿布的人正在增加。此外，从世界性的角度来看，使用小孩用一次性纸尿布的人口也正在增加。近年来，一次性纸尿布的用量正急速增加。由于使用后的纸尿布被污物弄脏，因此不进行再利用而是被废弃。废弃的纸尿布通常被焚烧处理。然而，随着纸尿布废弃量的增加，从环境保护的观点出发，正在探讨对构成纸尿布的材料进行再利用。
专利文献1中公开了一种用过的纸尿布的分离方法，该方法是将用过的纸尿布分离为聚乙烯和其以外的成分的方法，其特征在于，该方法具有如下工序：在剪切或破碎的用过的纸尿布中加入水和脱水剂进行混合，使用过的纸尿布中所含的吸水聚合物与脱水剂反应进行脱水的反应工序；将该脱水后的混合物投入到转筒中进行溶解，使聚乙烯以外的溶解物沉淀并排到转筒外，使聚乙烯残留在转筒内的分离工序；将该残留的聚乙烯吸到转筒外进行回收的回收工序。
专利文献2中公开了一种用过的纸尿布的处理装置，该处理装置具备：搅拌分离槽，其用于收纳搅拌剪切的用过的纸尿布和处理用液体，并分离含有所述纸尿布的主材成分和吸水性物质成分的再生用物质与塑料成分；第1回收槽，其用于收纳从所述搅拌分离槽排出的含所述再生用物质的所述处理用液体；第2回收槽，其用于收纳从所述搅拌分离槽排出的含所述再生用物质的所述处理用液体，并与所述第1回收槽不是同一个。
专利文献3中公开了一种纸尿布处理装置，其特征在于，该处理装置具备：转筒，其用于收纳用过的纸尿布；水槽部，其用于收纳该转筒的至少下端部分且在内部积存水；水供给方式，其用于向该水槽部内供给水；驱动方式，其用于旋转驱动转筒，使浸渍在水中的纸尿布形成为水溶物、不溶物和分离解体；排出方式，其用于将分离解体的水溶物与污水同时向下水处理设施一侧排出。
专利文献4中公开了一种从含有吸水变为凝胶状的吸水性树脂的弄脏的卫生用品中回收其材料的方法，其特征在于，对含有吸水变为凝胶状的吸水性树脂的弄脏的卫生用品进行粉碎，将该粉碎的卫生用品分散在含有消毒剂的水中，将卫生用品上附着的一部分污渍从所述卫生用品的粉碎物中分离。
专利文献5中公开了一种粒状的排泄物处理材料，其特征在于，该粒状的排泄物处理材料含有粉状塑料材料干燥物和从吸水的吸水性树脂中回收的吸水性树脂，并形成为粒度在1毫米以上的粒状物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-81433号公报
专利文献2：日本特开2012-170918号公报
专利文献3：日本特开2004-104929号公报
专利文献4：日本特开2009-73198号公报
专利文献5：日本特开2005-304506号公报
发明内容
吸水性树脂粉末吸水凝聚而成的吸水性树脂的凝聚物由于吸收大量的水分，而且表面积小，因而存在干燥困难的问题。特别是在吸水膨润的吸水性树脂中添加脱水剂(例如氯化钙)进行脱水处理的情形下，尽管含水率稍有下降，但含水率仍高，很难对吸水性树脂的凝聚物进行干燥。因此，对一次性纸尿布进行再利用时，要求有一种对吸水凝聚的吸水性树脂进行有效处理的方法。
本发明是鉴于上述问题而作的发明，其目的在于，提供一种对使用后的吸收性物品中所含的吸水性树脂粉末进行再利用的处理方法。
解决上述问题的本发明的吸水性树脂的处理方法的特征在于，在吸水性树脂粉末吸水凝聚而成的吸水性树脂粉末的凝聚物中加入弱酸的碱金属盐进行混合。
本发明人通过深入探讨，结果发现：用脱水剂(例如氯化钙)进行脱水处理的吸水性树脂，构成吸水性树脂的丙烯酸的羧基由脱水剂的2价金属离子形成交联结构，由于强的凝聚力而发生凝聚。然后，通过在由2价金属离子形成交联的吸水性树脂粉末的凝聚物中加入弱酸的碱金属盐进行混合，脱水剂的2价金属离子与碱金属离子进行离子交换。其结果，由2价金属离子形成的交联被切断。如果金属交联被切断，由于凝聚力下降，因此吸水性树脂粉末的凝聚物就变为原来的粒状。粒状的吸水性树脂表面积大，容易干燥。
通过本发明，可以将使用后的吸收性物品中所含的吸水性树脂粉末进行再资源化。得到的吸水性树脂粉末可以作为土壤改良剂、固态燃料等进行适宜利用。
附图说明
图1是表示吸收性物品处理工序的工序图。
图2是表示吸水性树脂粉末凝聚状态变化的图，图中的1表示吸水性树脂粉末。
图3是表示吸水性树脂粉末凝聚状态的图代用照片。
图4是表示吸水性树脂粉末凝聚状态的图代用照片。
图5是表示吸水性树脂粉末凝聚状态的图代用照片。
具体实施方式
本发明的吸水性树脂的处理方法的特征在于，在吸水性树脂粉末吸水凝聚而成的吸水性树脂粉末的凝聚物中加入弱酸的碱金属盐进行混合。
首先，参照图对吸收性物品的处理工序进行说明，但本发明不受图中所示处理工序的限定。图1中给出了吸收性物品处理工序的一个例子。第1工序是附着污物的吸收性物品的洗涤工序。首先，将剪切的使用后的吸收性物品投入到处理液体中。作为处理液体，适宜使用水。在处理液体中，可通过搅拌处理对附着于吸收性物品的污物进行洗涤。此外，可根据构成吸收性物品的材料比重进行分离。
第2工序是吸水性树脂的脱水处理。通过该脱水处理，吸水性树脂失掉吸水性。作为脱水剂，适宜使用2价金属盐，更适宜使用氯化钙。通过用2价金属盐进行处理，构成吸水性树脂粉末的丙烯酸的羧基被交联。其结果，吸水性树脂粉末的凝聚物体积缩小。由于凝聚物的体积变化，水从凝聚物中排出。通过该脱水处理，吸水性树脂粉末的含水率从约98质量％下降到约70质量％。
第3工序是塑料成分回收工序。吸收性物品中使用的无纺布、薄膜等塑料成分被回收。回收的塑料成分优选进一步洗涤，作为油化？碳化原料等进行再利用。第4工序是纸浆回收工序。通过第4工序回收构成吸收体的纸浆。回收的纸浆优选进一步洗涤，进行再利用。
第5工序是纸浆回收后的污水处理工序。该污水中含有较多的作为吸收性物品使用的吸水性树脂粉末，还含有纸浆的残渣、屎尿等。污水的沉降物和污水的浓缩物等作为污泥处理。污泥中，吸水性树脂粉末作为凝聚物而存在。然而，由于污泥中含有大量的吸水性树脂粉末的凝聚物，因此存在较难干燥污泥的问题。特别是，如果直接干燥，存在仅表面干燥了而凝聚物的内部没干燥的问题。本发明的处理方法中，对该污泥加入弱酸的碱金属盐。弱酸的碱金属盐作用于污泥中所含的吸水性树脂粉末的凝聚物。通过用弱酸的碱金属盐进行处理，2价金属离子与碱金属离子之间发生离子交换反应。其结果，通过切断金属交联，就可容易地对吸水性树脂粉末的凝聚物进行粒状化。粒状化的吸水性树脂由于表面积增加，因此容易被干燥。
图2是表示吸水性树脂粉末凝聚状态的变化的图。图2(a)给出了吸水性树脂粉末1的凝聚物。吸水性树脂粉末1通过脱水剂的2价金属离子进行金属交联(-COO-·M2+·-OOC-)而发生凝聚。2价金属离子M2+与碱金属离子M+通过发生离子交换，金属交联被切断(-COO-M+M+-OOC-)。其结果，吸收性树脂粉末的凝聚物变为粒状(图2(b))。
所述弱酸的碱金属盐的添加量，相对于用脱水剂处理的含水状态的吸水性树脂100质量份，优选为1质量份以上，更优选3质量份以上，优选100质量份以下，更优选30质量份以下。
吸水的吸水性树脂粉末的凝聚物与弱酸的碱金属盐的混合没有特别限定，例如可使用爱知电机株式会社制的摇滚式混合机BHR型等进行。所述混合没有特别限定，但优选在5℃以上、130℃以下的温度范围进行5分钟～6小时。也可在混合的同时进行脱水。混合脱水没有特别限定，但优选在80℃以上、130℃以下的温度范围进行5分钟～6小时。常压、减压、加压任意条件均可。
通过所述混合，吸收性树脂粉末的凝聚物变为粒状或粉末状的吸收性树脂。粒状或粉末状的吸收性树脂粉末由于表面积大，因而容易被干燥。
作为所述弱酸的碱金属盐的弱酸成分，优选与作为吸水性树脂粉末构成成分的丙烯酸同等程度的或弱的酸。即，作为弱酸成分，优选使用酸解离常数在丙烯酸的酸解离常数以上的酸。通过使用与丙烯酸同等程度的或弱的酸的金属盐，与作为脱水剂使用的2价金属盐之间的离子交换反应容易发生。丙烯酸在水·25℃中的酸解离常数为4.26。即，本发明中，作为弱酸成分，优选使用在水·25℃中的酸解离常数在4.26以上的酸，更优选使用在4.30以上的酸，进一步优选使用在4.50以上的酸。弱酸的酸解离常数的上限没有特别限定，但优选12，更优选10。例如，使用酸解离常数为9.95的苯酚可确认到效果，但使用酸解离常数为16的乙醇则确认不到効果。
酸(HｎＸｎ-)的酸解离常数pKa用下式表示。
pKa＝-log(1/Ka)，Ka＝[H+]ｎ·[Ｘｎ-]/[HｎＸｎ-]
在酸多级进行解离的情形下，优选至少1级的酸解离常数在4.26～12的范围，更优选在4.3～11的范围，进一步优选在4.5～10的范围。此外，优选各级的解离常数均在4.26～12的范围，更优选在4.3～11的范围，进一步优选在4.5～10的范围。
作为在水·25℃中的酸解离常数在4.26以上的酸的具体例子，例如可列举，己二酸(4.26)、壬二酸(4.39)、对茴香酸(4.48)、邻氨基安息香酸(第2级：4.95)、对氨基安息香酸(4.85)、异戊酸(4.58)、异烟酸(第2级：4.87)、异丁酸(4.63)、辛酸(4.89)、戊酸(4.64)、喹哪啶酸(第2级：4.75)、柠檬酸(第2级：4.35)、巴豆酸(4.69)、桂皮酸(反式)(4.44)、醋酸(4.56)、环己烷羧酸(4.70)、(R，R)-酒石酸(第2级：4.44)、对羟基安息香酸(4.58)、蒲桃酸(4.31)、2，6-吡啶二羧酸(第3级：4.68)、丙酸(4.67)、己酸(4.63)、庚酸(4.66)、邻苯二羧酸(第2级：4.93)、丙二酸(第2级：5.28)、丁酸(4.63)、苹果酸(3.24)、乙酰丙酸(4.44)、碳酸(6.35)等。
作为所述碱金属，可列举锂、钠、钾等。作为所述弱酸的碱金属盐的具体例子，例如可列举碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、柠檬酸乙酸钠和琥珀酸乙酸钠等。此外，所述弱酸的碱金属盐优选固体状。因为通过加入固体状的弱酸的碱金属盐进行混合，水可通过渗透压容易地从吸水性树脂粉末的凝聚物中排出。
通过对由所述处理方法得到的粒状的吸水性树脂进行干燥，可对粒状的吸水性树脂粉末进行再生。再生的吸水性树脂粉末的吸收性能也优异。例如再生吸水性树脂粉末的吸收倍率在15g/g以上。
再生的吸水性树脂粉末例如可作为土壤改良剂利用或者作为固态燃料利用。因此，本发明中还包括再生吸水性树脂粉末的制造方法、土壤改良剂的制造方法和固态燃料的制造方法，其特征在于，对所述处理方法得到的粒状的吸收性树脂粉末进行干燥。
作为本发明处理对象的吸水性树脂粉末没有特别限定，但优选以丙烯酸为构成成分的交联聚合物且其至少一部分羧基被中和的物质。构成交联聚合物的丙烯酸成分的含有率优选在90质量％以上，更优选在95质量％以上，优选在99质量％以下，更优选在97质量％以下。
作为中和交联聚合物的至少一部分羧基的阳离子没有特别限定，例如可列举锂、钠、钾等碱金属离子、镁、钙等碱土金属离子等。其中，优选交联聚合物的至少一部分羧基被钠离子中和。此外，交联聚合物羧基的中和，可对聚合得到的交联聚合物的羧基进行中和，也可使用预先中和的单体形成交联聚合物。
交联聚合物羧基的中和度优选在60摩尔％以上，更优选在65摩尔％以上。因为如果中和度过低，有时得到的吸水性树脂粉末的吸收性能下降。此外，中和度的上限没有特别限定，可以中和所有的羧基。中和度用下式求得。
中和度(摩尔％)＝100×[交联聚合物中被中和的羧基的摩尔数]/[交联聚合物具有的羧基的总摩尔数(包括中和、未中和的羧基)]
作为本发明处理对象的吸收性物品，只要是使用了吸水性树脂粉末的吸收性物品就没有特别限制，例如可列举一次性纸尿布、失禁垫、轻微失禁垫、卫生巾、母乳垫等。其中，适宜的是吸水性树脂粉末用量多的一次性纸尿布。
实施例
下面通过实施例详细说明本发明，但本发明不受下述实施例的限定，在不脱离本发明宗旨范围内的变化、实施的方式均包括在本发明的范围内。
[处理例1～10]
将对使用后的市售一次性纸尿布进行破碎得到的破碎物投入到含有氯化钙作为脱水剂的处理水中，进行吸水性树脂的脱水处理。从处理水中分离回收吸收性物品中使用的无纺布、薄膜等塑料成分，接着分离回收纸浆。用脱水机脱掉分离回收后的污水，回收污泥(吸水性树脂的凝聚物)。
[处理例11～13]
将绒毛浆100质量份和吸水性树脂粉末(三大雅高分子公司制的AquaPearl DS560：以丙烯酸为构成成分的交联聚合物)60质量份用气流型混合装置(株式会社奥泰克制的パッドフォーマー)混合，将得到的混合物以单位质量约500g/m2均匀地积层在亚克力板(厚4mm)上，用5Kg/cm2的压力压制30秒钟，得到吸收体。将该吸收体剪切成14cm×36cm的长方形，在其上下配置与吸收体同样大小的吸水纸(单位质量15.5g/m2，研华科技公司制，滤纸2号),再在背面配置聚乙烯片(タマポリ社制的聚乙烯薄膜UB-1)，在表面配置无纺布(单位质量20g/m2，旭化成公司制的Eltas Guard)，制备吸收性物品。
将所述吸收性物品在生理盐水中浸渍60分钟，之后放在金属网上控水60分钟。使用高速粉碎机RSC-500(株式会社リーイング)对控水后的吸收性物品进行粉碎。将所述粉碎物浸渍到5质量％的氯化钙液中进行脱水处理。脱水处理后，回收沉降物(吸水性树脂的凝聚物)。脱水处理前的吸水性树脂的含水率为98质量％，沉降物(吸水性树脂的凝聚物)的含水率为72质量％。
<吸水的吸水性树脂的凝聚物处理>
将得到的污泥或沉降物(吸水性树脂粉末的凝聚物)10g和一定量的处理剂加入到200mL烧杯中，用药匙混合60分钟。将得到的混合物均匀铺满铝制标准盘(アルミ標準バット)(宽：276mm、纵深：211mm、高：35mm)。将铝制标准盘在鼓风恒温器(雅马拓科学株式会社DKM600)中放置100℃×30分，对混合物进行干燥。得到的结果如表1所示。表中的干燥性中，“○”表示容易干燥，“×”表示仅表面干燥了而内部未干燥。吸收倍率是将干燥的吸收性树脂粉末取出，调整为250μm～500μm的粒度后进行测定的。吸收倍率通过如下方法测定。
(吸收倍率的测定方法)
吸收倍率的测定根据JIS K7223(1996)进行。将筛孔63μm的尼龙网(JIS Z8801-1：2000)剪切成宽10cm、长40cm的长方形，在长度方向中央处对折，两端热封，制成宽10cm(内部尺寸9cm)、长20cm的尼龙袋。精称测定样品1.00g，均匀放到制作的尼龙袋的底部。将放有样品的尼龙袋浸渍到生理盐水中。浸渍60分后，从生理盐水中取出尼龙袋，垂直状态悬吊1小时进行控水后，测定样品的质量(F1)。此外，不使用样品进行同样操作，测定此时的质量F0(g)。然后从这些质量F1、F0和样品的质量，根据下式计算所要求得的吸收倍率。
吸收倍率(g/g)＝(F1-F0)/样品的质量
表1
从表1的结果可知，在吸水性树脂粉末吸水凝聚而成的吸水性树脂粉末的凝聚物中加入弱酸的碱金属盐进行混合时，吸水性树脂粉末的凝聚物变为粒状，粒状的吸水性树脂粉末可将含水率干燥到约3质量％以下。另一方面，凝胶状的吸水性树脂仅表面干燥而内部却是未干燥的状态。
图3是表示脱水处理后的沉降物(吸水性树脂的凝聚物)的图代用照片。图4表示脱水处理后的沉降物(吸水性树脂的凝聚物)用作为弱酸的碱金属盐的碳酸氢钠进行处理的例子。图5表示脱水处理后的沉降物(吸水性树脂的凝聚物)用氯化钾进行处理的例子。从图4可知，使用弱酸的碱金属盐时，吸水性树脂的凝聚物变为粒状。而如图5那样使用氯化钾时，虽然水通过渗透压从吸水性树脂中排出，但仍是凝聚物的状态，干燥困难。
工业上利用的可能性
本发明的吸收体例如适宜利用于用于吸收从人体排出的体液的吸收性物品，特别适宜利用于失禁垫、一次性尿布、卫生巾、母乳垫等吸收性物品。
Claims (10)
1.一种吸水性树脂的处理方法，其特征在于，在吸水性树脂粉末吸水凝聚而成的吸水性树脂粉末的凝聚物中加入弱酸的碱金属盐进行混合。
2.如权利要求1所述的吸水性树脂的处理方法，其中，对得到的混合物进一步干燥。
3.如权利要求1或2所述的吸水性树脂的处理方法，其中，所述吸水性树脂粉末是以丙烯酸为主要构成成分的吸水性树脂粉末。
4.如权利要求1～3任意一项所述的吸水性树脂的处理方法，其中，所述吸水性树脂粉末的凝聚物是用2价金属盐进行脱水处理的凝聚物。
5.如权利要求4所述的吸水性树脂的处理方法，其中，所述2价金属盐是氯化钙。
6.如权利要求1～5任意一项所述的吸水性树脂的处理方法，其中，所述弱酸是在水？25℃中的酸解离常数在4.26以上的酸。
7.如权利要求1～6任意一项所述的吸水性树脂的处理方法，其中，所述弱酸的碱金属盐是选自碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、柠檬酸乙酸钠和琥珀酸乙酸钠中的至少1种。
8.一种再生吸水性树脂粉末的制造方法，其特征在于，对由权利要求1、3～7的处理方法得到的粒状的吸水性树脂进行干燥。
9.一种土壤改良材料的制造方法，其特征在于，对由权利要求1、3～7的处理方法得到的粒状的吸水性树脂进行干燥。
10.一种固态燃料的制造方法，其特征在于，对由权利要求1、3～7的处理方法得到的粒状的吸水性树脂进行干燥。
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