JP2021112709A - 無機化合物含有凝集処理剤組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
これら凝集処理剤として、一般的にポリアクリルアミド(PAM)系水溶性高分子が汎用されている。これらPAM系水溶性高分子の凝集処理性能の向上のために様々な提案がなされているが、特にPAM系水溶性高分子に無機塩を含有させることで凝集処理性能を向上させる試みがなされている。
例えば、特許文献1では、油中水型エマルジョンからなるPAM系水溶性高分子に無機塩を添加した製紙用薬剤、特許文献2では、油中水型エマルジョンからなるPAM系水溶性高分子に無機塩を添加した汚泥脱水剤がそれぞれ記載されている。これらは油中水型エマルジョン液量に対して0.5〜15質量%を重合時に添加したものであり、凝集処理剤の添加対象物の性状の変動によっては効果が得られない場合があり、ポリマーの組成や物性によっても効果は限定的である。
特許文献3には、無機塩を含有する凝集処理剤について記載されているが、これは25℃における溶液粘度が10万センチポイズ以下にし、溶解液粘度を低くすることでハンドリング性を高めることが目的である。
特許文献4には、油中水型ポリマーエマルジョンに無機塩を含有する高分子エマルジョン組成物が記載、組成物全体に対し無機塩を0.1〜20重量%含有させているが、これは組成物の保存安定性を高めることが目的である。
そこで、添加対象物の性状の変動やポリマーの組成、物性により影響を受け難い凝集処理剤や比較的簡便な操作で凝集処理剤の効果を向上させる方法が要望される。
カチオン性あるいは両性水溶性高分子の場合、一般式(1)で表されるカチオン性単量体1〜50モル%、一般式(2)で表されるアニオン性単量体0〜50モル%、非イオン性単量体0〜99モル%であることが好ましい。アニオン性水溶性高分子の場合、一般式(2)で表されるアニオン性単量体1〜50モル%、非イオン性単量体50〜99モル%であることが好ましい。これはイオン性単量体の割合が大きいと高分子量が得られ難いためである。更に好ましくは、イオン性単量体が1〜40モル%である。
一般式(1)
R1は水素又はメチル基、R2、R3は炭素数1〜3のアルキルあるいはアルコキシ基、R4は炭素数1〜3のアルキルあるいはアルコキシ基、7〜20のアルキル基あるいはアリール基、Aは酸素またはNH、Bは炭素数2〜4のアルキレン基を表わす、X1 −は陰イオンをそれぞれ表わす。
一般式(2)
R5は水素、メチル基またはカルボキシメチル基、QはSO3 −、C6H4SO3 −、CONHC(CH3)2CH2SO3 −、C6H4COO−あるいはCOO−、R6は水素またはCOO−Y2 +、Y1あるいはY2は水素または陽イオンをそれぞれ表わす。
尚、水溶性高分子の溶解液に硫酸化合物あるいはスルホン酸化合物が含有していれば本発明における凝集処理剤組成物の効果は発揮されるので重合時に無機化合物が使用されていても差し支えない。
*試料3は分岐構造
製品形態;E:油中水型エマルジョン、D:塩水液中分散重合液
単量体;DMQ: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、AAM:アクリルアミド、AAC:アクリル酸
重合時添加無機化合物の添加率:質量%対高分子純分
表1の水溶性高分子試料1を純水で溶解し0.1質量%溶解液とした。溶解液に硫酸アンモニウムを水溶性高分子純分に対し、12質量%添加、混合し凝集処理剤組成物試料Aとした。同様に表1の水溶性高分子試料を用いて凝集処理剤組成物試料B〜Eを調製した。これらを表2に示す。
新聞用紙抄造インレット原料を用いて、ブリット式ダイナミックジャーテスターによる歩留率の測定試験を行なった(30メッシュワイヤー使用)。紙料原料の物性値は、pH7.8、電気伝導度121.2mS/m、固形分濃度7343ppm、軽質炭酸カルシウム等Ash分として30.2質量%対紙料固形分濃度、Whatman No.41濾紙濾過液のミューテック社PCD−03型を使用したカチオン要求量0.0327meq/L、濁度67NTU(HACH社製2100P型で測定)であった。
表2の凝集処理剤組成物試料Aを製紙用歩留向上剤として使用した。
ブリット式ダイナミックジャーテスターに紙料原料を所定量採取し、試料Aを対紙料固形分に対して300ppm添加(高分子純分)し、攪拌回転数1200rpmで30秒間攪拌後(抄紙工程のスクリーン入口添加想定)、濾液を採取しWhatman No.41濾紙にて濾過後、SSを測定、総歩留率を測定後、濾紙を525℃で2時間灰化し、灰分歩留率を測定した。これらの結果を表3に示す。
新聞用紙抄造インレット原料を用いて、ブリット式ダイナミックジャーテスターによる歩留率の測定試験を行なった(30メッシュワイヤー使用)。紙料原料の物性値は、pH7.4、電気伝導度87mS/m、固形分濃度7743ppm、軽質炭酸カルシウム等Ash分として29.4質量%対紙料固形分濃度、Whatman No.41濾紙濾過液のミューテック社PCD−03型を使用したカチオン要求量0.0121meq/L、濁度19NTU(HACH社製2100P型で測定)であった。
表2の凝集処理剤組成物試料Dを製紙用歩留向上剤として使用した。
ブリット式ダイナミックジャーテスターに紙料原料を所定量採取し、試料Dを対紙料固形分に対して200ppm添加(高分子純分)し、攪拌回転数900rpmで10秒間攪拌後(抄紙工程のスクリーン出口添加想定)、濾液を採取しWhatman No.41濾紙にて濾過後、SSを測定、総歩留率を測定後、濾紙を525℃で2時間灰化し、灰分歩留率を測定した。これらの結果を表4に示す。
新聞用紙抄造原料を用いて、ブリット式ダイナミックジャーテスターによる歩留率の測定試験を行なった(30メッシュワイヤー使用)。紙料原料の物性値は、pH7.7、電気伝導度92mS/m、固形分濃度13098ppm、軽質炭酸カルシウム等Ash分として24.9質量%対紙料固形分濃度、Whatman No.41濾紙濾過液のミューテック社PCD−03型を使用したカチオン要求量0.132meq/L、濁度60NTU(HACH社製2100P型で測定)であった。
表2の凝集処理剤組成物試料BあるいはCを製紙用歩留向上剤として使用した。ブリット式ダイナミックジャーテスターに紙料原料を所定量採取し、試料BあるいはCを対紙料固形分に対して200ppm添加(高分子純分)し、攪拌回転数500rpmで30秒間攪拌後(抄紙工程のスクリーン入口添加想定)、濾液を採取しWhatman No.41濾紙にて濾過後、SSを測定、総歩留率を測定後、濾紙を525℃で2時間灰化し、灰分歩留率を測定した。これらの結果を表5に示す。
段ボール古紙原料(叩解量300mL)を用いて、動的濾水性試験機DDA(Dynamic Drainage Analyzer、マツボー社)による濾水性試験を実施した。紙料原料の物性値は、pH7.3、電気伝導度24mS/m、固形分濃度5140ppm、軽質炭酸カルシウム等Ash分として11.1質量%対紙料固形分濃度、Whatman No.41濾紙濾過液のミューテック社PCD−03型を使用したカチオン要求量0.028meq/L、濁度52NTU(HACH社製2100P型で測定)であった。
表2の凝集処理剤組成物試料Eを製紙用濾水性向上剤として使用した。
原料の所定量を、底部に62メッシュワイヤーの付いたDDA攪拌槽に投入した。攪拌回転数600rpmで30秒間攪拌後、試料Eを対製紙原料固形分に対して250ppm添加(高分子純分)、攪拌回転数600rpmで30秒間攪拌後(スクリーン入口添加想定)、300mBarの減圧下で、紙料を吸引し、ワイヤー上にシートを形成した時点の濾水時間及び15秒間吸引した後のシート含水率を測定した。その結果を表6に示す。
実施試験例3と同様な紙料原料を用い、表1の試料を用いて同様な試験を実施した。それらの結果を表6に示す。
製紙工場より発生した製紙スラッジ(pH6.6、電気伝導度157mS/m、SS分76000mg/L、VSS53.9質量%、VTS52.7質量%、M−アルカリ度760mg/L、アニオン量6.34meq/L)についてスクリュープレス型脱水機を想定した脱水試験を実施した。
表2の凝集処理時組成物試料Eを汚泥脱水剤として使用した。
製紙スラッジ200mLをポリビーカーに採取し、試料Eを対汚泥液量25ppm添加、CST測定装置において500rpmで60秒間撹拌後、40メッシュにて濾過し濾水量を測定した。その後、ナイロン製濾布(#202)を用いて汚泥をプレス圧4Kg/cm2で60秒間脱水し、ケーキ含水率(105℃で20時間乾燥)を測定した。結果を表7に示す。
炭酸カルシウムスラリー用いて本発明における凝集処理剤組成物の凝集処理試験を実施した。各種無機化合物を準備した。表1の水溶性高分子試料0.1質量%水溶液に、硫酸化合物あるいはスルホン酸化合物を水溶性高分子純分に対して規定量添加、混合し、凝集処理剤組成物試料を調製した。又、軽質炭酸カルシウム(TP−121、奥多摩工業社製)を清水で希釈し2.5質量%炭酸カルシウムスラリーを調製した(pH7.0)。
調製スラリー200mLをシリンダーに採取し、調製した凝集処理剤組成物試料0.25gを添加(水溶性高分子添加率50ppm対炭酸カルシウム固形分)、上下転倒撹拌5回実施後、スラリーの界面沈降速度を測定した。結果を表8に示す。
カオリンスラリーを用いて本発明におけるアニオン性水溶性高分子試料6を使用する凝集処理剤組成物の凝集効果試験を実施した。カオリン(富士フィルム和光純薬社製)を清水で希釈し5質量%カオリンスラリーを調製した(pH8.2)。
表1の水溶性高分子試料0.1質量%水溶液に、硫酸アルミニウムを水溶性高分子純分に対して6あるいは12質量%添加、混合し、凝集処理剤組成物試料を調製した。
調製スラリー200mLをシリンダーに採取し、調製した凝集処理剤組成物試料0.5gを添加(水溶性高分子添加率50ppm対カオリン固形分)、上下転倒撹拌5回実施後、スラリーの界面沈降速度を測定した。結果を表9に示す。
Claims (5)
- 下記一般式(1)で表されるカチオン性単量体0〜99モル%、下記一般式(2)で表されるアニオン性単量体0〜99モル%及び非イオン性単量体1〜100モル%を構成単位とする水溶性高分子の溶解液と、硫酸化合物あるいはスルホン酸化合物から選択される一種以上を前記水溶性高分子純分に対して1〜600質量%含有することを特徴とする凝集処理剤組成物。
一般式(1)
R1は水素又はメチル基、R2、R3は炭素数1〜3のアルキルあるいはアルコキシ基、R4は炭素数1〜3のアルキルあるいはアルコキシ基、7〜20のアルキル基あるいはアリール基、Aは酸素またはNH、Bは炭素数2〜4のアルキレン基を表わす、X1 −は陰イオンをそれぞれ表わす。
一般式(2)
R5は水素、メチル基またはカルボキシメチル基、QはSO3 −、C6H4SO3 −、CONHC(CH3)2CH2SO3 −、C6H4COO−あるいはCOO−、R6は水素またはCOO−Y2 +、Y1あるいはY2は水素または陽イオンをそれぞれ表わす。 - 前記水溶性高分子の重量平均分子量が500万〜3000万であることを特徴とする請求項1に記載の凝集処理剤組成物。
- 前記水溶性高分子の形態が油中水型エマルジョンであることを特徴とする請求項1あるいは2に記載の凝集処理剤組成物。
- 前記請求項1〜3に記載の凝集処理剤組成物からなる製紙用歩留向上剤または濾水性向上剤。
- 前記請求項1〜3に記載の凝集処理剤組成物からなる汚泥脱水剤。
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