JP2001164488A - 製紙白水中の有価物回収方法 - Google Patents
製紙白水中の有価物回収方法Info
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Abstract
よく、しかも完全に回収する処理法を提供する。 【解決手段】 (メタ)アクリル酸を含有する水溶性単
量体を、塩水溶液中で該塩水溶液に可溶な高分子からな
る分散剤共存下で重合することにより製造された高分子
微粒子からなる分散液とカチオン性及び/または両性高
分子とを組み合わせて白水中に添加することにより達成
できる。
Description
水中の有価物回収方法に関するものであり、詳しくはカ
チオン性および/または両性高分子と特定な高分子微粒
子からなる分散液を組み合わせることにより白水中の有
価物を効率よく回収する白水処理方法に関する。
処理方法としては、アクリル系単量体の重合によるカチ
オン性あるいは両性の高分子物質などを添加し,凝集、
分離する方法(特開平9−78482、特開平8−22
5621)、あるいは塩基性染料や呈色剤を含む古紙を
使用した製紙原料より発生する白水を処理する目的で、
メラミンや尿素/ホルムアルデヒド初期縮合物を添加
し、重縮合反応により粒子を発生させることによる方法
(特開平5−272084)、またモンモリロナイト系
粘)土鉱物とカチオン性高分子を組み合わせた白水処理
方法(特開平10−76277)などが開示されてい
る。しかし、これらの方法は操作が煩雑であったり、粘
土鉱物と高分子を混合する操作があり、カチオン性高分
子単独では、特に中性抄紙の白水に効果が十分ではない
などまだまだ技術改善の余地は残されている。
物の回収が難しくなる、特に中性抄紙系の白水処理を効
率よく行う処理法を開発することにある。
鋭意研究を重ねた結果、カチオン性およびまたは/両性
高分子とアニオン性の高分子微粒子からなる分散液とを
組み合わせることにより、白水処理を効率よく行うこと
がわかり本発明に達した。すなわち本発明の請求項1の
発明は、製紙白水にカチオン性及び/または両性高分子
と(メタ)アクリル酸を含有する水溶性単量体を、塩水
溶液中で該塩水溶液に可溶な高分子からなる分散剤共存
下で分散重合法により製造された高分子分散液とを組み
合わせて凝集、分離することを特徴とする製紙白水中の
有価物回収方法である。
タ)アクリル酸を5〜100モル%、アクリルアミドを
0〜95モル%含有する単量体混合物を、塩水溶液中で
該塩水溶液に可溶な高分子からなる分散剤共存下で分散
重合法により製造された粒径100μm以下の高分子微
粒子からなることを特徴とする請求項1に記載の製紙白
水中の有価物回収方法である。
ド−2−メチルプロパンスルホン酸及び/またはその塩
の(共)重合体であることを特徴とする請求項1あるい
は2に記載の製紙白水中の有価物回収方法である。
リルアンモニウム塩化物(共)重合体および/または
(メタ)アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニ
ウム塩化物(共)重合体であることを特徴とする請求項
1〜3のいずれかに記載の製紙白水中の有価物回収方法
である。
は両性高分子の分子量が、50万以上、2000万以下
であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載
の製紙白水中の有価物回収方法である。
る高分子の分子量が、100万以上、2000万以下で
あることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の
製紙白水中の有価物回収方法である。
が、多価アニオン性塩であることを特徴とする請求項1
〜6のいずれかに記載の製紙白水中の有価物回収方法で
ある。
0〜8.5であることを特徴とする請求項1〜7のいず
れかに記載の製紙白水中の有価物回収方法である。
らなる分散液は、(メタ)アクリル酸を含有する水溶性
単量体を、塩水溶液中で該塩水溶液に可溶な高分子から
なる分散剤共存下で分散重合法により製造された高分子
分散液である。使用する酸の単量体としては、メタクリ
ル酸とアクリル酸である。さらにこの高分子微粒子から
なる分散液は、他の非イオン性の単量体との共重合体で
も良い。例えば(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメ
チルアクリルアミド、酢酸ビニル、アクリロニトリル、
アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシ
エチル、ジアセトンアクリルアミド、N−ビニルピロリ
ドン、N−ビニルホルムアミド、N−ビニルアセトアミ
ドなどがあげられ、これら一種または二種以上との共重
合が可能である。最も好ましい組み合わせとしては、ア
クリル酸とアクリルアミドである。
散液は、製造法によって水に可溶な分散液と、水と混合
しても希釈されるだけで分散液の状態を保ち、アルカリ
によって中和しpHを7以上にすると溶解する性状のも
のとの二種類がある。前者の溶解性のある分散液は、原
料として使用する(メタ)アクリル酸の10〜20モル
%を中和し、アクリルアミド2−メチルプロパンスルホ
ン酸及び/またはその塩の(共)重合体共存下で攪拌し
ながら重合することにより製造できる。分散剤として
は、カチオン性単量体である(メタ)アクリロイルオキ
シエチルトリメチルアンモニウム塩化物、ジメチルジア
リルアンモニウム塩化物などが使用可能だが、これらカ
チオン性単量体と非イオン性単量体との共重合体も使用
可能である。非イオン性単量体の例としては、アクリル
アミド、N−ビニルホルムアミド、、N−ビニルアセト
アミド、N−ビニルピロリドン、N、N−ジメチルアク
リルアミド、アクリロニトリル、ジアセトンアクリルア
ミド、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレ−トのな
どであるが、アクリルアミドとの共重合体が好ましい。
又、アクリルアミド2−メチルプロパンスルホン酸
(塩)やスチレンスルホン酸(塩)などのアニオン性単
量対の(共)重合体も使用可能である。これらアニオン
性単量体とカルボキシル基含有単量体、例えばアクリル
酸、メタクリル酸、イタコン酸などとの共重合体も使用
可能である。さらに非イオン性の単量体であるアクリル
アミド、N−ビニルホルムアミド、、N−ビニルアセト
アミド、N−ビニルピロリドン、N、N−ジメチルアク
リルアミド、アクリロニトリル、ジアセトンアクリルア
ミド、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレ−トのな
どとの共重合体も使用可能であるが、アクリルアミドと
の共重合体が好ましい。
ウムのようなアルカリ金属イオンやアンモニウムイオン
とハロゲン化物イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、リン
酸イオンなどとの塩であるが、多価陰イオンとの塩がよ
り好ましい。高分子分散液を構成する高分子中の(メ
タ)アクリル酸のモル比としては、5〜100モル%で
あるが、10〜100モル%がより好ましい。
つタイプは、原料(メタ)アクリル酸は、未中和で使用
し、分散剤としては前記の水可溶性タイプ分散液と同様
にアクリルアミド2−メチルプロパンスルホン酸、ジメ
チルジアリルアンモニウム塩化物(共)重合体、(メ
タ)アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム
塩化物(共)重合体などを使用し、前記と同様な塩類溶
液中で攪拌下重合し製造できる。高分子分散液を構成す
る高分子中の(メタ)アクリル酸のモル比としては、1
5〜100モル%であるが、より好ましいくは20〜1
00モル%である。
モル%によって適宜決めていき、温度としては0〜10
0℃の範囲で行う。重合開始はラジカル重合開始剤を使
用する。たとえば、アンモニウムやカリウムのペルオキ
ソニ硫酸塩と亜硫酸水素ナトリウムのようなレドックス
系、あるいは水溶性のアゾ開始剤、たとえば2、2−ア
ゾビスアミジノプロパンニ塩化水素化物、2、2−アゾ
ビス[2−(5−メチル−2−イミダゾリン−2−イ
ル)プロパン]ニ塩化水素化物、油溶性のアゾビスイソ
ブチロニトリル、過酸化物では、ラウリルパ−オキサイ
ドなどがある。油溶性の開始剤を使用する場合は、水混
和性の溶剤に一度溶解して重合溶液に添加する。
径として、可溶性タイプのものは、数十ミクロン以下で
あり、白水処理として使用時、溶解して添加するので問
題ないが、水不溶で分散タイプのものは、粒径としては
100μm以下が好ましい。100μmを超えると添加
量が増え効率が悪くなるばかりではなく、カチオン性高
分子との相互作用による凝集効果も低下する。
子の分子量としては、100万以上、2000万以下で
あるが、より好ましくは200万以上、1500万以下
である。100万以下では、凝集力が不足し、2000
万以上では凝集フロックが巨大化し過ぎ微細な繊維や填
料を取りこぼしてしまからである。
オン性高分子は、アクリル系カチオン性単量体、たとえ
ば、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチルやジメチ
ルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドなどの無機酸
や有機酸の塩、あるいは塩化メチルや塩化ベンジルによ
る四級アンモニウム塩の(共)重合体などである。共重
合する単量体としてはアクリルアミドが好ましい。また
(メタ)アクリル酸などアニオン性単量体を共重合する
ことにより両性高分子を合成し使用することもできる。
これらカチオン性高分子中のカチオン性基を構成するカ
チオン性単量体のモル%は5〜70モル%である。また
両性高分子の場合、カチオン性単量体の構成モル%は、
20〜70モル%である。アニオン性単量体の構成モル
%は、5〜30モル%であり、好ましくは、10〜20
モル%である。
子の分子量は、50万〜2000万であるが、好ましく
は100万〜1500万である。50万以下では凝集力
が不足し、2000万以上ではフロックが大きくなり過
ぎ、沈降あるいは浮上分離操作がうまく行えないばかり
でなく、微細なパルプ繊維や填料などを凝集できず回収
率が低下する。
の液量に対して0.05〜5ppmであり、好ましくは
0.1〜5ppmである。またカチオン性および/また
は両性高分子の添加量としては、0.05〜5ppmで
あり、好ましくは0.1〜2ppmである。
分子微粒子からなる分散液の添加順序としては、どちら
を先に添加してもよく、また同時添加する方法も可能で
ある。しかし両物質を混合して添加することは避けるべ
きである。
用可能な白水としては、酸性抄紙にも適用可能だが、中
性抄紙において他の処理法に比較して優れた効果を発揮
する。従って、白水pHとして6〜9の範囲においてメ
リットがある。対象となる紙製品として、上質、中質、
あるいは中芯原紙などである。また有価物の回収法とし
ては、凝集沈殿法あるいは浮上分離法いずれでも行うこ
とができる。
さらに詳しく説明するが、本発明はその要旨を超えない
限り、以下の実施例に制約されるものではない。
および窒素導入管を備えた4つ口500mlセパラブル
フラスコに脱イオン水:182g、硫酸ナトリウム:1
2g、80%アクリル酸:11.25g、50%アクリ
ルアミド:102g、40%ジメチルジアリルアンモニ
ウムクロリドポリマ−(固有粘度:0.8)7.5gを
仕込み攪拌しながら窒素導入管より窒素を導入し溶存酸
素の除去を行う。この間恒温水槽により45℃に内部温
度を調整する。窒素導入30分後、2%の2、2’−ア
ゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパ
ン]ニ塩化水素化物水溶液:1gを添加して重合反応を
開始させる。45℃で10時間重合反応を続け試作−1
Aを得た。試作−1Aは、分散剤を除いたポリマ−濃度
が20%で,アクリル酸:15モル%、アクリルアミ
ド:85モル%のコポリマ−であり、この試作−1Aの
粘度は1480mPa・sであった。なお、顕微鏡観察
の結果、5〜100μmの粒子であることが判明した。
また、静的光散乱法による分子量測定機(大塚電子製D
LS−7000)によって重量平均分子量を測定した。
結果を表1に示す。
ン性高分子分散液を製造した。各単量体の組成は,アク
リル酸:30モル%、アクリルアミド:70モル%のコ
ポリマ−であり、この試作−2Aの粘度は2300mP
a・sであった。なお、顕微鏡観察の結果、5〜50μ
mの粒子であることが判明した。また、合成例−1と同
様に分子量を測定した。結果を表1に示す。
ン性高分子分散液を製造した。各単量体の組成は,アク
リル酸:60モル%、アクリルアミド:40モル%のコ
ポリマ−であり、この試作−3Aの粘度は950mPa
・sであった。なお、顕微鏡観察の結果、5〜50μm
の粒子であることが判明した。また、合成例−1と同様
に分子量を測定した。結果を表1に示す。
ン性高分子分散液を製造した。各単量体の組成は,アク
リル酸:30モル%、アクリロニトリル:15モル%、
アクリルアミド:55モル%のコポリマ−であり、この
試作−4Aの粘度は950mPa・sであった。なお、
顕微鏡観察の結果、5〜70μmの粒子であることが判
明した。また、合成例−1と同様に分子量を測定した。
結果を表1に示す。
および窒素導入管を備えた4つ口500mlセパラブル
フラスコに脱イオン水:107.7g、硫酸アンモニウ
ム26.8g、硫酸ナトリウム17.9g、60アクリ
ル酸:32.7g、50%アクリルアミド:90.3g
を加え、30重量%の水酸化ナトリウム5.8gにより
アクリル酸の16モル%を中和した。また15重量%の
メタクリル酸/アクリルアミド2-メチルプロパンスル
ホン酸=3/7(モル比、酸の90モル%を中和)共重
合体(溶液粘度42、600mPa・s)18.9gを
添加した。その後、攪拌しながら窒素導入管より窒素を
導入し溶存酸素の除去を行う。この間恒温水槽により3
0℃に内部温度を調整する。窒素導入30分後、0.1
重量%のペルオキソニ硫酸アンモニウム及び亜硫酸水素
アンモニウムの0.1重量%水溶液をそれぞれこの順で
0.6g添加し重合を開始させた。重合開始後3時間た
ったところで前記開始剤をそれぞれ同量追加し、さらに
6時間後にそれぞれ3.0g追加し15時間で反応を終
了した。この試作品をB−1とする。この試作−1Bの
アクリル酸とアクリルアミドのモル比は30:70であ
り、粘度は180mPa・sであった。なお、顕微鏡観
察の結果、5〜20μmの粒子であることが判明した。
また、合成例−1と同様に分子量を測定した。結果を表
1に示す。
とアクリルアミドのモル比10:90の試作−2Bを合
成した。この試作品の粘度は250mPa・sであっ
た。なお、顕微鏡観察の結果、5〜20μmの粒子であ
ることが判明した。また、合成例−1と同様に分子量を
測定した。結果を表1に示す。
とアクリルアミドのモル比10:90の試作−3Bを合
成した。この試作品の粘度は130mPa・sであっ
た。なお、顕微鏡観察の結果、5〜20μmの粒子であ
ることが判明した。また、合成例−1と同様に分子量を
測定した。結果を表1に示す。
白水(pH6.6、全ss2450ppm、無機分12
10ppm)を用い、ジャ−テスタ−によってアニオン
性高分子微粒子からなる分散液とカチオン性高分子との
組み合わせによる処理法の試験を行った。カチオン性高
分子として表2のNO.1とNO.2を用い、アニオン
性高分子微粒子として表1の試作1A〜4A及び試作1
B〜3Bを用いた。ビ−カ−に200mlの白水を採取
し、カチオン性高分子を対液0.5ppm添加し、10
0rpmで1分間攪拌しその後、アニオン性高分子微粒
子分散液を対液0.2ppm添加し、150rpmで1
分間攪拌、100rpmで1分間攪拌、50rpmで1
分間攪拌した後、攪拌を継続しながらフロックの大きさ
を記録し、その後2分後の上澄み濁度をHACH、DR
2000P型濁度計により測定した。結果を表3に示
す。
表2のNO.1を用い、アニオン性高分子として表1の
比較アニオン性高分子(比較1〜3)を用い実施例1〜
14と同様に行った。またカチオン性高分子NO.1単
独の場合も行った。結果を表4に示す。
のNO.3を用い、カチオン性高分子として表2のN
O.4を用い、またアニオン性高分子微粒子として表1
の試作1A〜4Aおよび1B〜3Bを用いた。試験用水
として中質紙抄紙を中性で行った時に排出される製紙白
水(pH7.1、ss、2480ppm、無機分5.5
%)を使用し、その他は実施例1〜14と同様に実施し
た。
高分子として表2のNO.1〜NO.4を用い、アニオ
ン性高分子として表1の比較アニオン性高分子(比較
1)を用い、その他は実施例1〜14と同様に行った。
また、カチオン性高分子単独処方も行った。
性高分子微粒子とカチオン性または両性高分子の添加順
序を逆にしておこなった。アニオン性高分子微粒子とし
て表1の試作−1A、試作−4A、試作−1B及び試作
−3Bを用い、カチオン性または両性高分子として表2
のNO.1〜NO.4を用い、試験用水として中芯原紙
抄紙時排出の製紙白水(pH7.3、全ss、1975
ppm、無機分4.2%)を使用し、その他は実施例1
〜14と同様に実施した。
性高分子として表2のNO.1〜NO.4を用い、アニ
オン性高分子として表1の比較アニオン性高分子(比較
1)を用い、その他は実施例1〜14と同様に行った。
また、カチオン性高分子単独処方も行った。
Claims (8)
- 【請求項1】 製紙白水にカチオン性及び/または両性
高分子と(メタ)アクリル酸を含有する水溶性単量体
を、塩水溶液中で該塩水溶液に可溶な高分子からなる分
散剤共存下で分散重合法により製造された高分子分散液
とを組み合わせて凝集、分離することを特徴とする製紙
白水中の有価物回収方法。 - 【請求項2】 高分子分散液が、(メタ)アクリル酸を
5〜100モル%、アクリルアミドを0〜95モル%含
有する単量体組成物を塩水溶液中で該塩水溶液に可溶な
高分子からなる分散剤共存下で分散重合法により製造さ
れた粒径100μm以下の高分子微粒子からなることを
特徴とする請求項1に記載の製紙白水中の有価物回収方
法。 - 【請求項3】 分散剤がアクリルアミド−2−メチルプ
ロパンスルホン酸および/又はその塩の(共)重合体で
あることを特徴とする請求項1あるいは請求項2に記載
の製紙白水中の有価物回収方法。 - 【請求項4】 分散剤がジメチルジアリルアンモニウム
塩化物(共)重合体および/または(メタ)アクリロイ
ルオキシエチルトリメチルアンモニウム塩化物(共)重
合体であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに
記載の製紙白水中の有価物回収方法。 - 【請求項5】 カチオン性及び/または両性高分子の分
子量が、50万以上、2000万以下であることを特徴
とする請求項1〜4のいずれかに記載の製紙白水中の有
価物回収方法。 - 【請求項6】 高分子分散液を構成する高分子の分子量
が、100万以上、2000万以下であることを特徴と
する請求項1〜5のいずれかに記載の製紙白水中の有価
物回収方法。 - 【請求項7】 塩水溶液を構成する塩が、多価アニオン
性塩であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに
記載の製紙白水中の有価物回収方法。 - 【請求項8】 製紙白水のpHが6.0〜8.5である
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の製紙
白水中の有価物回収方法。
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1999
- 1999-12-09 JP JP34976199A patent/JP4213320B2/ja not_active Expired - Fee Related
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