JP3143113B2 - 有機溶剤吸収用ポリマーおよび有機溶剤と水または気体との混合物の相互分離方法 - Google Patents

有機溶剤吸収用ポリマーおよび有機溶剤と水または気体との混合物の相互分離方法

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は有機溶剤を吸収するポリマーおよび有機溶剤
と水の混合物または有機溶剤と気体の混合物を相互に分
離する方法に関し、水または気体の精製浄化や有機溶剤
の吸収に有用である。
(従来の技術) 有機溶剤と水または気体の混合物から有機溶剤と水ま
たは気体を相互に分離する手段として蒸留、抽出、吸収
(着)などが知られている。
特公昭45−27081号公報には水と油の混合物にアルキ
ルスチレン重合体を接触させて炭化水素を主体とする油
を重合体に吸着させる方法が記載されており、特開昭49
−87577号公報には同重合体に油を吸着させたのちフッ
素原子を含むハロゲン化炭化水素で再生し反復使用する
ことが記されている。
また、特開平1−80041号公報には塩素系溶剤をそれ
に可溶な鎖状高分子架橋物に吸着させる排水処理が記載
されている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、工場排水などの希薄水溶液から有機溶
剤を蒸留によって回収するには膨大なエネルギーが必要
である。また共沸混合物、近沸点混合物や熱に不安定な
材料は蒸留では分離困難である。
抽出法においても、水−有機溶剤混合物に対して液体
抽剤を用いると抽剤と有機溶剤の分離回収の問題を生ず
るのみならず、水中に未回収の溶剤や抽剤が残留して回
収率が低下し、排水の汚染源となる。また、排ガス中の
有機溶剤を抽剤で捕集しようとすると抽剤がガス化して
排ガスを汚染する。
したがって、吸収(着)法が有望であるが、特公昭45
−27081号公報の方法においては昨今問題となっている
ハロゲン化炭化水素系溶剤の吸着については記載がな
く、また吸着後の水中における溶剤の残存量も満足でき
るものではないばかりか、気相中の有機溶剤の回収につ
いては全く意図していない。特開昭49−87577号の方法
においては吸着剤の再生に使用する分子内にフッ素原子
を含むハロゲン化炭化水素は高価であるし、それの回収
および排出による汚染等の問題がある。吸着法で用いら
れるポリプロピレンなどの繊維状吸油マット等は水上に
浮いた多量の油の回収には利用できるが、微量の油分や
水中に溶解した有機溶剤の分離には適していない。特開
平1−80441号の方法ではクロル化炭化水素系溶剤のみ
を対象にして他の有機溶剤に対しては全く考慮していな
いのみならず、吸収効果が充分でない。
近年、クリーニングや電子部品洗浄に使用されるハロ
ゲン化炭化水素、芳香族炭化水素、ケトン、エステル等
の有機溶剤による排水あるいは環境汚染が問題となって
おり、さらに井戸水等からパークロルエチレン、トリク
ロルエタンやトリハロメタンが検出されるという重大な
社会問題が発生している。これらの汚染を除去する努力
が行われているが、その除去は未だ充分にできない現状
である。有機溶剤については、排水中のCOD,BOD,n−ヘ
キサン抽出物等の規正がなされており、なかでもトリク
ロルエチレン,テトラクロルエチレンは遠からず第二種
特定化合物に指定される見込であり、また、公共用水域
にこれらの化合物が排出されるのを抑制するために、環
境庁によるそれらの地下水への浸透防止の管理目標値は
トリクロルエチレン0.03mg/以下、テトラクロルエチ
レン0.01mg/以下、1,1,1−トリクロルエタン0.3mg/
以下、公共用水への排出抑制の目標値はトリクロルエチ
レン0.3mg/以下、テトラクロルエチレン0.1mg/以
下、1,1,1−トリクロルエタン3mg/以下に設定されて
いる。
このように厳しく規制された現状では吸収(着)剤の
能力として単に吸収(着)量だけでなくできるだけ完全
に吸収(着)することが要求される。
ハロゲン化炭化水素系溶剤を洗浄液として使用する工
場の排水や排気に対して活性炭吸着式溶剤過回収装置
を設置することが指導されている。しかしながら、各種
溶剤が排水中に含まれる場合、活性炭はたとえば、アル
コールや石油系炭化水素を先に吸着し、テトラクロルエ
チレン等を余り吸着しないという性質があるので、排水
の処理速度、排水中の溶剤濃度などを厳密に管理する必
要があり、所定の排水基準を達成するのが難しい。ま
た、工場の環境衛生の面から工場内の空気または製品包
装内に含有される溶剤の除去も要望されている。
したがって、上記の諸問題を克服して有機溶剤と水ま
たは気体をそれらの混合物から簡単に分離できる能力を
有する吸収(着)剤ならびにそれを用いる混合物の処理
と各成分の回収法が現在特に待望される。
(課題を解決するための手段) 本発明者らはターシャリブチル基とエステル基を持つ
ビニルエステル化合物の重合体が水−有機溶剤混合物に
おいて有機溶剤に対して優れた吸収能を示すこと、さら
にパラターシャリブチル安息香酸ビニルエステルの単独
または他のビニル化合物との共重合体が水−有機溶剤混
合物から有機溶剤を選択的に吸収分離しうることを見出
し、これらの知見に基いてさらに研究を進めて本発明を
確立するに至った。
本発明は (1)次の式 〔式中、Xは または−O−,R1はHまたはメチル基、nは1〜3の整
数、R2は直鎖または分技したアルキル基を表わし、1個
または複数のR2におけるアルキル基の炭素数合計は3〜
20であり、複数のR2において各アルキル基は同一でも異
ってもよい〕 で示されるビニル化合物を単独にまたは他のビニルモノ
マーと共に重合または共重合し、かつ架橋して得られ
る、実質的に有機溶剤に溶解せず、かつ比表面積が少く
とも0.1m2/gであることを特徴とする有機溶剤吸収用ポ
リマー、(2)有機溶剤と水または気体の混合物を前項
(1)記載のポリマーと接触させて有機溶剤を該ポリマ
ーに吸収させることを特徴とする有機溶剤を水または気
体から分離する方法、(3)同様にポリマーに吸収させ
ることによって分離された有機溶剤、水または気体を回
収することを特徴とする有機溶剤、水または気体の回収
方法、および(4)同様に有機溶剤をポリマーに吸収さ
せて除去することを特徴とする水または気体の浄化方法
である。
前記の式で示されるビニル化合物(I)において、R2
で表わされるアルキル基は、たとえば、メチル、エチ
ル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチ
ル、ヘキシル等のアルキル基を包含し、それは直鎖状で
も分技していてもよい。好ましいアルキル基の例はtert
−ブチル、イソプロピルである。
本発明のポリマーの原料となるビニル化合物(I)と
しては、たとえば、p−t−ブチル安息香酸ビニルエス
テル、3,5−ジ−t−ブチル安息香酸ビニルエステル、
p−イソプロピル安息香酸ビニルエステル、p−t−ブ
チルフェニルアクリレート、p−t−ブチルフェニルビ
ニルエーテル、3,5−ジ−t−ブチルフェニルビニルエ
ーテル、p−イソプロピルフェニルビニルエーテル、p
−t−ブチルビニルケトン、p−イソプロピルフェニル
ビニルケトンなどが挙げられる。
本発明のポリマーは分子内に親油性のアルキル基を有
するのみならず、スチレンとは異なって、極性基として
水と相互作用を有するエステル基を有しており、水に溶
解した微量の有機溶剤に対しても高い吸収能を示す。
本発明で吸収の対象とする有機溶剤は、たとえば、パ
ークロロエチレン(テトラクロルエチレン)、トリクロ
ルエタン(1,1,1−トリクロルエタン,1,1,2−トリクロ
ルエタン)、トリクロルエチレン、トリハロメタン(ク
ロロホルム、ブロモジクロロメタン、クロロジブロモメ
タン、ブロモホルム)等のハロゲン化炭化水素型溶剤;
たとえば、ベンゼン、トルエン、キシレン、フェノー
ル、メチルナフタレン等の芳香族炭化水素類;たとえ
ば、酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル類、たとえ
ば、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、たと
えばテトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類、
ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミ
ド類、ならびにアセトリトリル等を包含する。有機溶剤
は本発明のポリマーを膨潤させうるものであればよく、
水溶性でも水不溶性でもよい。有機溶剤は単一物でも混
合していてもよい。
本発明のポリマーは前記のビニル化合物(I)を単独
に、または他のビニル化合物と共に、溶液重合、塊状重
合、懸濁重合等の通常の方法で得ることができる。
他のビニル化合物としては、たとえば、酢酸ビニル、
クロトン酸、マレイン酸、スチレン、メタクリル酸エス
テル、アクリル酸エステル、アクリロニトリル、ピバー
ル酸ビニル、安息香酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酢
酸アリル、ブタジエン、ビニルピロリドン等が挙げら
れ、これらの一種または二種以上をパラターシャリブチ
ル安息香酸ビニルエステルと共重合させてもよい。
懸濁重合においては希釈剤を用いる等の手段により比
表面積の大きい多孔性ポリマーを得ることもできる。
ビニル化合物(I)は架橋剤を用いなくても重合条件
を選べばベンゼン環やメチレン基のようなラジカルが発
生し、架橋ポリマーを生成させることができる〔J.Poly
mer Science,;91−99(1952),A−2 ,1133−1145
(1971)〕が、架橋剤を用いて架橋ポリマーを生成させ
るのがよい。架橋剤としては、ジチェニルパーオキサイ
ドなどの過酸化物、ジビニルアジペート、トリアジン化
合物類、ジビニルベンゼン、ジアリルフタレート、ジア
リルマレート、その他の架橋剤として用いられるジまた
はポリ官能化合物が挙げられる。また、放射線や電子線
の照射によりポリマーを架橋してもよい。
ポリマーは1/1000以下程度の架橋度で溶剤を吸収し高
い膨潤度を示すが、架橋度はポリマーによる有機溶剤の
吸収速度、吸収量、ポリマーの物理的強度などを考慮し
て決めることができる。
架橋剤の使用量は使用モノマーに対して0.01〜30重量
%であり、好ましくは、0.1〜10重量%である。
架橋されていないポリマーは有機溶剤に溶けて粘性の
油滴を生じるので好ましくない。
本発明のポリマーをそのまゝまたはペレット、顆粒等
に成形して有機溶剤と水または気体との混合物と接触さ
せることにより有機溶剤を選択的に吸収させ、水または
気体を精製、浄化することができる。接触はポリマーを
上記の混合物と単に混合することによって行ってもよ
く、またポリマーを塔または適宜の形状の容器に充填し
て、混合物を通過させることにより行ってもよい。
ポリマーに吸収された溶剤はそのポリマーを膨潤させ
ない溶剤、たとえばメタノール、n−ヘキサン等による
抽出、水蒸気蒸留を包含する蒸留により回収することが
でき、残留するポリマーは反復使用することができる。
以下実施例の形で本発明をさらに説明する。
本発明を実施例により説明する。
実施例1 撹拌棒、温度計、冷却管および窒素導入管を備えた1
フラスコを窒素置換し、p−t−ブチル安息香酸ビニ
ル100gとジビニルアジペート2.0g、アゾビスジメチルバ
レロニトリル2.5g、1.5%ポリビニルアルコール水溶液6
00g、イソアミルアルコール100gを仕込み窒素気流下80
℃で24時間500rpmの撹拌下に重合を行った。反応液を冷
却後別し充分水洗してビーズ状のポリマーを得た。ポ
リマーはメタノールで洗浄後乾燥して99gの架橋ポリp
−ターシャリブチル安息香酸ビニルを得た。得られたポ
リマーの比表面積は8.2m2/gであった。パークロロエチ
レンに浸すと溶解せずに膨潤した。
実施例2 撹拌棒、温度計、冷却管および窒素導入管を備えた1
フラスコを窒素置換し、p−t−ブチル安息香酸ビニ
ル100gとジビニル−アジペート0.1g、アゾビスイソブチ
ロニトリル1.0g、2.0gポリビニルアルコール水溶液600g
を仕込み窒素気流下80℃で24時間450rpmの撹拌下懸温重
合を行なった。反応液を冷却後別し充分水洗してビー
ズ状のポリマーを得た。ポリマーはメタノールで洗浄後
乾燥して99gの架橋ポリp−ターシャルブチル安息香酸
ビニルを得た。得られたポリマーの比表面積は0.3m2/g
であった。パークロロエチレンに浸すと溶解せずに膨潤
した。
実施例3 p−t−ブチル安息香酸ビニル100gの代りにp−t−
ブチル安息香酸ビニル70.3gと酢酸ビニル29.7gを用いた
意外は実施例2と同様に処理してポリp−ターシャリー
ブチル安息香酸ビニル−酢酸ビニル共重合体91gを得
た。
得られた共重合体の比表面積は0.3m2/gであった。パ
ークロロエチレンに浸すと溶解せずに膨潤した。
実施例4 実施例1〜3で得られたポリマー各1gを各種有機溶剤
100ml中に浸して一夜放置し、ポリマーの膨潤量を測定
した。結果を第1表に示す。(膨潤量は膨潤ポリマー重
量/乾燥ポリマー重量で表わす) 第1表から本発明のポリマーは各種有機溶剤に対して
吸収能の高いことが明らかである。
実施例5 パークロロエチレン100ppmを含む水溶液200mlに実施
例1で得られたポリマー1gを加えて1時間撹拌した後、
水中のパークロルエチレン濃度を測定した。測定はJISK
0125の5に従った。
比較として塩素系溶剤吸着用として市販されている活
性炭(武田薬品工業(株)活性炭白鵞WH2C)を同様にし
て測定した。結果を第2表に示す。
実施例6 実施例1で得られたポリマーを内径2cmのカラムに6.0
gを充填しパークロロエチレン45ppmを含む水溶液を4−
6ml/分で上から通過させ流出液のパークロロエチレン濃
度を測定した。通過液量が5.0を越えても流出液中の
パークロロエチレン濃度は0.02ppm以下であった。活性
炭(武田薬品(株)白鵞WH2C)を用いて同様に測定した
ところ通過液量が2.0でパークロロエチレン濃度は0.1
ppmであった。
実施例5,6の結果から活性炭はパークロロエチレンの
吸着能はあるものの処理速度、処理寿命等に問題があ
り、厳密な処理管理を必要とするが、本発明のポリマー
は活性炭に比して少量、少スペースで充分な能力を発揮
し簡便に使用できることは明らかである。
実施例7 有機溶剤を含む空気を500mlのガラスビンにとり実施
例1で得られたポリマー1.0gを加え3〜24時間放置した
後の有機溶剤濃度を測定した。同時にブランクテストも
行なった。結果を第3表に示す。
実施例8 実施例1で得られたポリマー10gをパークロロエチレ
ンに30分間浸したのちとり出し340gの膨潤樹脂を得た。
これをメタノール500mlに加えて5時間撹拌するとポリ
マーは収縮し白い樹脂となった。ポリマーを別し、少
量のメタノールで洗浄し洗液と液を合わせてメタノー
ル液を精留した。主留分として98.4%のパークロロエチ
レンが268g得られた。取したポリマーは再度パークロ
ルエチレン中に浸すと同様に膨潤した。
(発明の効果) 本発明によれば有機溶剤と水または気体の混合物から
極めて効率良く有機溶剤を吸収し分離できるポリマーが
提供され、該ポリマーを用いて該混合物から有機溶剤、
水また気体を分離、回収する方法ができる。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B01D 53/81 C08F 16/16 C02F 1/28 CDV 16/36 C08F 16/16 18/10 16/36 20/30 18/10 B01D 53/34 117A 20/30 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01J 20/26 C08F 16/16 C08F 16/36 C08F 18/10 C08F 20/30

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】次の式 〔式中、Xは または−O−、R1はHまたはメチル基、nは1〜3の整
    数、R2は直鎖または分技したアルキル基を表し、1個ま
    たは複数のR2におけるアルキル基の炭素数合計は3〜20
    であり、複数のR2において各アルキル基は同一でも異な
    ってもよい〕 で示されるビニル化合物を単独にまたは他のビニルモノ
    マーと共に重合または共重合し、かつ架橋して得られ
    る、実質的に有機溶剤に溶解せず、かつ比表面積が少な
    くとも0.1m2/gであることを特徴とする有機溶剤吸収用
    ポリマー。
  2. 【請求項2】有機溶剤と水または気体の混合物を請求項
    1記載のポリマーと接触させて有機溶剤と該ポリマーに
    吸収させることを特徴とする有機溶剤を水または気体か
    ら分離する方法。
  3. 【請求項3】有機溶剤と水または気体の混合物を請求項
    1記載のポリマーと接触させて有機溶剤を該ポリマーに
    吸収させ、それによって分離された有機溶剤、水または
    気体を回収することを特徴とする有機溶剤、水または気
    体の回収方法。
  4. 【請求項4】有機溶剤と水または気体の混合物を請求項
    1記載のポリマーと接触させて有機溶剤を該ポリマーに
    吸収させ除去することを特徴とする水または気体の浄化
    方法。
  5. 【請求項5】ビニル化合物がパラターシャリブチル安息
    香酸ビニルエステルである請求項1記載の有機溶剤吸収
    用ポリマー。
  6. 【請求項6】請求項1記載のポリマーにおけるビニル化
    合物がパラターシャリブチル安息香酸ビニルエステルで
    ある請求項2,3または4記載の方法。
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