JP3338448B2 - 溶液精製法 - Google Patents
溶液精製法Info
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- D01F13/00—Recovery of starting material, waste material or solvents during the manufacture of artificial filaments or the like
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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- B01J41/00—Anion exchange; Use of material as anion exchangers; Treatment of material for improving the anion exchange properties
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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- B01J49/00—Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor
- B01J49/05—Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor of fixed beds
- B01J49/07—Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor of fixed beds containing anionic exchangers
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
- Y02P70/62—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product related technologies for production or treatment of textile or flexible materials or products thereof, including footwear
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、第三アミンＮ−オキシドの水溶液、とりわ
け再生セルロース繊維及びフィルムの製造に用いられる
紡糸浴を精製する方法の改善に関する。
け再生セルロース繊維及びフィルムの製造に用いられる
紡糸浴を精製する方法の改善に関する。
ある種の第三アミンＮ−オキシド（以降、アミンオキ
シドとも称する）にセルロースを溶解させて溶液にする
ことができる。このようなアミンオキシドの例には、ジ
メチルベンジルアミンＮ−オキシド、ジメチルエタノー
ルアミンＮ−オキシド、ジメチルシクロヘキシルアミン
Ｎ−オキシド及び特にＮ−メチルモルフォリンＮ−オキ
シド（NMMO）が含まれる。このように形成された溶液を
ダイを通して水性紡糸浴中へ押出し、そのダイの形状に
よって繊維状またはフィルム状の再生セルロース製品を
作ることができる。このようなプロセスについては、米
国特許出願第3,447,939号、同第3,508,941号及び同第4,
246,221号明細書に記載されており、本明細書ではそれ
らを参照することによってその内容を取り入れる。
シドとも称する）にセルロースを溶解させて溶液にする
ことができる。このようなアミンオキシドの例には、ジ
メチルベンジルアミンＮ−オキシド、ジメチルエタノー
ルアミンＮ−オキシド、ジメチルシクロヘキシルアミン
Ｎ−オキシド及び特にＮ−メチルモルフォリンＮ−オキ
シド（NMMO）が含まれる。このように形成された溶液を
ダイを通して水性紡糸浴中へ押出し、そのダイの形状に
よって繊維状またはフィルム状の再生セルロース製品を
作ることができる。このようなプロセスについては、米
国特許出願第3,447,939号、同第3,508,941号及び同第4,
246,221号明細書に記載されており、本明細書ではそれ
らを参照することによってその内容を取り入れる。
使用済の、或いは疲労した紡糸浴は、それに含まれる
アミンオキシドを回収して再利用するために、精製し濃
縮されなければならない。精製を行わないと、回収され
たアミンオキシド及びそれを用いて調製されたセルロー
ス溶液は、可溶性の着色不純物が系に蓄積するために次
第に変色が進んでいく。その結果、変色したために品質
の劣悪な再生セルロース製品ができてしまう。市販のセ
ルロース源として用いられる木材パルプは、少量の非セ
ルロース系着色不純物を含有する。着色不純物は、セル
ロースのアミンオキシド溶液を高温で取扱う際に有機化
合物が分解することによっても形成する。
アミンオキシドを回収して再利用するために、精製し濃
縮されなければならない。精製を行わないと、回収され
たアミンオキシド及びそれを用いて調製されたセルロー
ス溶液は、可溶性の着色不純物が系に蓄積するために次
第に変色が進んでいく。その結果、変色したために品質
の劣悪な再生セルロース製品ができてしまう。市販のセ
ルロース源として用いられる木材パルプは、少量の非セ
ルロース系着色不純物を含有する。着色不純物は、セル
ロースのアミンオキシド溶液を高温で取扱う際に有機化
合物が分解することによっても形成する。
水性シュガージュースの脱色用にイオン交換樹脂を使
用することが知られており、例えばUllmannのEncyclopa
edia of Industrial Chemistry、第５版、Vol.A14、第3
93頁（VCH Publishers,1989）の中の「Ion Exchanger
s」と題する論文に記載されている。好ましい樹脂は、
第四アンモニウム基−CH2N（CH3）3 +Cl-を含有する塩化
物型で用いられる強塩基性樹脂であって、好ましくはマ
クロポーラス樹脂と呼ばれる多孔質型の樹脂である。
用することが知られており、例えばUllmannのEncyclopa
edia of Industrial Chemistry、第５版、Vol.A14、第3
93頁（VCH Publishers,1989）の中の「Ion Exchanger
s」と題する論文に記載されている。好ましい樹脂は、
第四アンモニウム基−CH2N（CH3）3 +Cl-を含有する塩化
物型で用いられる強塩基性樹脂であって、好ましくはマ
クロポーラス樹脂と呼ばれる多孔質型の樹脂である。
米国特許出願第4,193,817号明細書は、塩化物型の強
塩基性アニオン交換樹脂に再融解した褐色の糖を通過さ
せる工程を含む、ボトラーの液状褐色糖を製造する方法
について記載している。この樹脂は、例えば3.5％w/wの
HClを含有する塩化水素水溶液で処理し、次いで例えば1
0％NaCl及び１％NaOHを含有する塩化ナトリウムと水酸
化ナトリウムの水溶液で処理することによって再生する
ことができる。
塩基性アニオン交換樹脂に再融解した褐色の糖を通過さ
せる工程を含む、ボトラーの液状褐色糖を製造する方法
について記載している。この樹脂は、例えば3.5％w/wの
HClを含有する塩化水素水溶液で処理し、次いで例えば1
0％NaCl及び１％NaOHを含有する塩化ナトリウムと水酸
化ナトリウムの水溶液で処理することによって再生する
ことができる。
DD−Ａ−254199は、Ｎ−メチルモルフォリンＮ−オキ
シドの水溶液、とりわけ合成繊維及びプラスチック工業
でポリマーを再生する際に生じる水溶液の精製について
記載している。これらの溶液は、連続した段階で別々の
２種のスチレン−ジベニルベンゼン系コポリマーアニオ
ン交換樹脂ヲ含むカラムを通過させる。第一段階で用い
られる樹脂は、アミノ基−CH2N（CH3）３を有する弱ア
ニオン交換樹脂であり、また第二段階で用いられる樹脂
は、第四アンモニウム基−CH2［Ｎ（CH3）３］+OH-を有
する強アニオン交換樹脂である。精製される最初は濃褐
色の溶液は、第一段階処理後には淡褐色または黄色にな
り、そして第二段階処理後には淡黄色または無色になる
と報告されている。樹脂は、３％w/w水酸化ナトリウム
水溶液で処理することによって活性化され、そして３％
w/w水酸化ナトリウム及び10％w/w塩化ナトリウムを含有
する水溶液で処理することによって再生される。
シドの水溶液、とりわけ合成繊維及びプラスチック工業
でポリマーを再生する際に生じる水溶液の精製について
記載している。これらの溶液は、連続した段階で別々の
２種のスチレン−ジベニルベンゼン系コポリマーアニオ
ン交換樹脂ヲ含むカラムを通過させる。第一段階で用い
られる樹脂は、アミノ基−CH2N（CH3）３を有する弱ア
ニオン交換樹脂であり、また第二段階で用いられる樹脂
は、第四アンモニウム基−CH2［Ｎ（CH3）３］+OH-を有
する強アニオン交換樹脂である。精製される最初は濃褐
色の溶液は、第一段階処理後には淡褐色または黄色にな
り、そして第二段階処理後には淡黄色または無色になる
と報告されている。樹脂は、３％w/w水酸化ナトリウム
水溶液で処理することによって活性化され、そして３％
w/w水酸化ナトリウム及び10％w/w塩化ナトリウムを含有
する水溶液で処理することによって再生される。
欧州特許出願第427,701号明細書は、Ｎ−メチルモル
フォリンＮ−オキシドの水溶液、特にセルロース系製品
の製造中に得られる紡糸浴溶液を、アニオン交換樹脂に
通過させることにより精製することについて記載してい
る。この樹脂は、−CH2N+（CH3）3X-基または−CH2N
+［（CH3）２（CH2OH）］X-基（ここで、X-は無機酸ま
たは有機酸のアニオンである）をもっぱら含有する。精
製すべき溶液は、多価フェノールの着色分解生成物及び
それらの鉄との錯体を含有する。精製後の溶液が示す鉄
濃度は非常に減少されている。この樹脂は酸性水溶液で
処理することによって再生される。酸は、揮発性の有機
酸、特にカルボン酸、ギ酸または酢酸であることが好ま
しい。これによって、蒸留による過剰な酸の回収及び焼
却による廃棄物処理が可能となる。しかしながら、上記
のような有機酸は、アニオン交換樹脂を再生するために
通常用いられているブラインやカ性ソーダといった無機
物に比べて高価である。
フォリンＮ−オキシドの水溶液、特にセルロース系製品
の製造中に得られる紡糸浴溶液を、アニオン交換樹脂に
通過させることにより精製することについて記載してい
る。この樹脂は、−CH2N+（CH3）3X-基または−CH2N
+［（CH3）２（CH2OH）］X-基（ここで、X-は無機酸ま
たは有機酸のアニオンである）をもっぱら含有する。精
製すべき溶液は、多価フェノールの着色分解生成物及び
それらの鉄との錯体を含有する。精製後の溶液が示す鉄
濃度は非常に減少されている。この樹脂は酸性水溶液で
処理することによって再生される。酸は、揮発性の有機
酸、特にカルボン酸、ギ酸または酢酸であることが好ま
しい。これによって、蒸留による過剰な酸の回収及び焼
却による廃棄物処理が可能となる。しかしながら、上記
のような有機酸は、アニオン交換樹脂を再生するために
通常用いられているブラインやカ性ソーダといった無機
物に比べて高価である。
以下の工程： （ａ）セルロースを第三アミンＮ−オキシドに溶解させ
て溶液を形成する工程と、 （ｂ）その溶液を水性浴と接触させて再生セルロースを
析出させ且つ使用剤浴を形成する工程と、 （ｃ）水酸化物型の強塩基性アニオン交換樹脂で処理す
ることによってその使用剤浴を精製する工程とを含む、
再生セルロース製品を製造するための本発明による方法
は、 （１）強無機酸水溶液、及び （２）水酸化ナトリウム水溶液 で連続処理することによって樹脂を再生することを特徴
とする。
て溶液を形成する工程と、 （ｂ）その溶液を水性浴と接触させて再生セルロースを
析出させ且つ使用剤浴を形成する工程と、 （ｃ）水酸化物型の強塩基性アニオン交換樹脂で処理す
ることによってその使用剤浴を精製する工程とを含む、
再生セルロース製品を製造するための本発明による方法
は、 （１）強無機酸水溶液、及び （２）水酸化ナトリウム水溶液 で連続処理することによって樹脂を再生することを特徴
とする。
再生セルロース製品は、例えば、繊維、フィルムまた
はチューブの形態をとることができる。こうした製品
は、セルロースの第三アミンＮ−オキシド溶液を、繊維
の製造では紡糸浴と、またフィルムやチューブの製造で
は流延浴と通常呼ばれる水性浴中に適当なダイを通して
押出すことによって製造することができる。
はチューブの形態をとることができる。こうした製品
は、セルロースの第三アミンＮ−オキシド溶液を、繊維
の製造では紡糸浴と、またフィルムやチューブの製造で
は流延浴と通常呼ばれる水性浴中に適当なダイを通して
押出すことによって製造することができる。
強塩基性アニオン交換樹脂は、−CH2N+（CH3）3X+基
を含有する第四アンモニウム樹脂、すなわちＩ型として
知られているタイプであることが好ましい。−CH2N
+［（CH3）２（CH2CH2OH）］X-基を含有するII型樹脂を
使用してもよい。樹脂は、X-が塩化物イオンCl-である
塩化物形にあるといわれている。本発明の方法による再
生後、X-はヒドロキシルイオンOH-を表し、そして樹脂
は水酸化物形にあるといわれる。樹脂はマクロポーラス
樹脂であることが好ましい。適当な樹脂の例は、Ullman
nのEncyclopaediaに引用されている論文の第451頁の表
の「強塩基性アニオン樹脂−マクロポーラス型」の見出
しの下に記載されており、例として、Amberlite IRA−9
00（AmberliteはRohm and Haas社の商品名）またはLewa
tit MP−500（LewatitはBayer AGの商品名）が挙げられ
る。
を含有する第四アンモニウム樹脂、すなわちＩ型として
知られているタイプであることが好ましい。−CH2N
+［（CH3）２（CH2CH2OH）］X-基を含有するII型樹脂を
使用してもよい。樹脂は、X-が塩化物イオンCl-である
塩化物形にあるといわれている。本発明の方法による再
生後、X-はヒドロキシルイオンOH-を表し、そして樹脂
は水酸化物形にあるといわれる。樹脂はマクロポーラス
樹脂であることが好ましい。適当な樹脂の例は、Ullman
nのEncyclopaediaに引用されている論文の第451頁の表
の「強塩基性アニオン樹脂−マクロポーラス型」の見出
しの下に記載されており、例として、Amberlite IRA−9
00（AmberliteはRohm and Haas社の商品名）またはLewa
tit MP−500（LewatitはBayer AGの商品名）が挙げられ
る。
塩酸のような強無機酸だけで処理した樹脂の再生は不
十分である。そのように製造された塩化物形のアニオン
交換樹脂は使用済浴を脱色することはできるが、使用済
浴が樹脂中を通過するときに塩化水素及び塩化物塩が遊
離する。このため、プラントの別の部分を建造するため
に用いられているステンレススチールをはじめとする金
属が腐食する恐れがでてくる。酸の存在と塩化物イオン
の存在の両方がこの危険性を増大する。水酸化ナトリウ
ムだけで処理した樹脂の再生は、使用済紡糸浴を脱色す
ることができる水酸化物形へ樹脂を転換させる。しかし
ながら、この処理では、樹脂が保持した着色物質のほん
の一部しか樹脂から除去されない。それゆえ、２〜３回
の再生サイクル後には使用済浴から着色物質を除去する
樹脂の容量が望ましくないほど低いレベルにまで低下し
てしまう。本発明の２段階再生法は、意外にも、どちら
の１段階法よりも非常に効果的である。塩酸処理の際に
相当量の着色物質が除去され、そして水酸化ナトリウム
処理後に再生された樹脂はさらなる量の使用済浴の脱色
に非常に効果的である。
十分である。そのように製造された塩化物形のアニオン
交換樹脂は使用済浴を脱色することはできるが、使用済
浴が樹脂中を通過するときに塩化水素及び塩化物塩が遊
離する。このため、プラントの別の部分を建造するため
に用いられているステンレススチールをはじめとする金
属が腐食する恐れがでてくる。酸の存在と塩化物イオン
の存在の両方がこの危険性を増大する。水酸化ナトリウ
ムだけで処理した樹脂の再生は、使用済紡糸浴を脱色す
ることができる水酸化物形へ樹脂を転換させる。しかし
ながら、この処理では、樹脂が保持した着色物質のほん
の一部しか樹脂から除去されない。それゆえ、２〜３回
の再生サイクル後には使用済浴から着色物質を除去する
樹脂の容量が望ましくないほど低いレベルにまで低下し
てしまう。本発明の２段階再生法は、意外にも、どちら
の１段階法よりも非常に効果的である。塩酸処理の際に
相当量の着色物質が除去され、そして水酸化ナトリウム
処理後に再生された樹脂はさらなる量の使用済浴の脱色
に非常に効果的である。
溶液による再生の第一段階で用いられる強無機酸は塩
酸が好ましいが、硫酸を使用することもできる。強無機
酸は鉱酸と呼ぶこともできる。塩酸及び硫酸は、25℃の
水中で０未満の唯一または第一のpKaを示す強無機酸で
ある。酸の溶液は、１〜10重量％、好ましくは２〜７重
量％の酸を含有することができる。この溶液は、必要に
応じて、強酸の塩、例えば塩化ナトリウムをさらに含有
することができる。この溶液で処理すると、樹脂は塩化
物形へ転換される。
酸が好ましいが、硫酸を使用することもできる。強無機
酸は鉱酸と呼ぶこともできる。塩酸及び硫酸は、25℃の
水中で０未満の唯一または第一のpKaを示す強無機酸で
ある。酸の溶液は、１〜10重量％、好ましくは２〜７重
量％の酸を含有することができる。この溶液は、必要に
応じて、強酸の塩、例えば塩化ナトリウムをさらに含有
することができる。この溶液で処理すると、樹脂は塩化
物形へ転換される。
本発明による再生の第二段階で用いられる溶液は、１
〜10重量％、好ましくは２〜６重量％の水酸化ナトリウ
ムを含有することができる。この溶液で処理すると、樹
脂は水酸化物形へ転換される。
〜10重量％、好ましくは２〜６重量％の水酸化ナトリウ
ムを含有することができる。この溶液で処理すると、樹
脂は水酸化物形へ転換される。
二つの処理段階では、強無機酸と水酸化ナトリウムと
を化学量論的にほぼ等しい量で使用するか、或いは強無
機酸よりも水酸化ナトリウムを少量過剰に使用すること
が好ましい場合がある。１当量の強酸当り1.0〜1.1モル
の水酸化ナトリウムを使用することが好ましい。という
のは、使用済浴からの酸性不純物が精製工程中に樹脂上
に蓄積し、そして処理工程中に樹脂から除去されるから
である。処理段階から出てくる混合流出液は、塩化ナト
リウムや硫酸ナトリウムといったナトリウム塩のほぼ中
性溶液であるため、廃棄時の環境問題は最小限に抑えら
れる。
を化学量論的にほぼ等しい量で使用するか、或いは強無
機酸よりも水酸化ナトリウムを少量過剰に使用すること
が好ましい場合がある。１当量の強酸当り1.0〜1.1モル
の水酸化ナトリウムを使用することが好ましい。という
のは、使用済浴からの酸性不純物が精製工程中に樹脂上
に蓄積し、そして処理工程中に樹脂から除去されるから
である。処理段階から出てくる混合流出液は、塩化ナト
リウムや硫酸ナトリウムといったナトリウム塩のほぼ中
性溶液であるため、廃棄時の環境問題は最小限に抑えら
れる。
精製すべき使用済浴を通過させるカラムの中にアニオ
ン交換樹脂をベッドとして含めることが典型的である。
樹脂の再生は、精製浴の品質が高いうちに、すなわち樹
脂が疲労しきる前に、また不純物で飽和される前に行う
ことが好ましい。再生が遅れると、精製浴の品質は劣化
し、そして樹脂の再生は不完全または不十分となりう
る。樹脂の状態は、精製浴の電気伝導度を測定すること
によって監視することができ、樹脂が疲労してくると伝
導度が上昇する。別法として、樹脂の状態を精製浴の比
色測定によって測定することもできる。このような測定
は自動制御法の基本となることができ、伝導度または色
の度合いがそれぞれ所定の値まで上昇した時点でカラム
をラインから外して再生する。
ン交換樹脂をベッドとして含めることが典型的である。
樹脂の再生は、精製浴の品質が高いうちに、すなわち樹
脂が疲労しきる前に、また不純物で飽和される前に行う
ことが好ましい。再生が遅れると、精製浴の品質は劣化
し、そして樹脂の再生は不完全または不十分となりう
る。樹脂の状態は、精製浴の電気伝導度を測定すること
によって監視することができ、樹脂が疲労してくると伝
導度が上昇する。別法として、樹脂の状態を精製浴の比
色測定によって測定することもできる。このような測定
は自動制御法の基本となることができ、伝導度または色
の度合いがそれぞれ所定の値まで上昇した時点でカラム
をラインから外して再生する。
典型的には、２本以上のカラムを並列に設置し、その
うちの１本以上を通過させることによって使用済浴を精
製しながら、残りのカラムを再生処理するかまたは再生
済のものを必要な時にラインに取り付けられるようにし
ておく。
うちの１本以上を通過させることによって使用済浴を精
製しながら、残りのカラムを再生処理するかまたは再生
済のものを必要な時にラインに取り付けられるようにし
ておく。
完全な再生サイクルは各種段階に水洗を含む。これら
の洗浄に用いられる水は鉱物含有量が低い軟水であるこ
とが好ましく、また脱イオン水であってもよい。強無機
酸溶液及び水酸化ナトリウム溶液による処理は並流洗浄
で、すなわち、使用済浴と同じ流れの方向で行うことが
普通である。水流は、通常は並流洗浄であるが、ベッド
をスラリー化して作り直し、またその表面もしくは内部
に捕捉されている固定屑を除去するために、逆方向の水
洗を１回以上行ってもよい。典型的なサイクルは以下の
とおりである。
の洗浄に用いられる水は鉱物含有量が低い軟水であるこ
とが好ましく、また脱イオン水であってもよい。強無機
酸溶液及び水酸化ナトリウム溶液による処理は並流洗浄
で、すなわち、使用済浴と同じ流れの方向で行うことが
普通である。水流は、通常は並流洗浄であるが、ベッド
をスラリー化して作り直し、またその表面もしくは内部
に捕捉されている固定屑を除去するために、逆方向の水
洗を１回以上行ってもよい。典型的なサイクルは以下の
とおりである。
1.カラムをラインから取り外す。
2.残留する浴液をカラムから排出させる。
3.カラムを水洗する。
4.強無機酸の水溶液で処理する。
5.カラムを水洗する。
6.水酸化ナトリウムの水溶液で処理する。
7.カラムを水洗する。
8.カラムをラインに取り付けるかまたはその準備をす
る。
る。
典型的には、水洗には２〜10ベッド体積の水を使用す
ることができる。ベッド体積は、排出した（乾燥ではな
い）ベッドの樹脂を完全に浸潤させるのに必要な液体の
体積である。一般に、１ベッド体積以上の各処理液を使
用し、1.0〜5.0または1.5〜3.0ベッド体積が好ましい。
別法として、より少量の処理液を樹脂を通して排水させ
るか、または続く水洗によって樹脂中に押し込むことが
できる。各水洗及び各溶液の最適量は、再生セルロース
製品の製造プラントに設置したカラムで実験的に最良に
決められ、十分な再生が得られる最小体積の各溶液を使
用することができる。第一部の水洗（第３工程）は一般
にアミンオキシド含有量が多く、第２工程からの排水と
一緒に再循環させることができる。第３工程と第４工程
の間で逆方向（向流）水洗を行ってもよい。
ることができる。ベッド体積は、排出した（乾燥ではな
い）ベッドの樹脂を完全に浸潤させるのに必要な液体の
体積である。一般に、１ベッド体積以上の各処理液を使
用し、1.0〜5.0または1.5〜3.0ベッド体積が好ましい。
別法として、より少量の処理液を樹脂を通して排水させ
るか、または続く水洗によって樹脂中に押し込むことが
できる。各水洗及び各溶液の最適量は、再生セルロース
製品の製造プラントに設置したカラムで実験的に最良に
決められ、十分な再生が得られる最小体積の各溶液を使
用することができる。第一部の水洗（第３工程）は一般
にアミンオキシド含有量が多く、第２工程からの排水と
一緒に再循環させることができる。第３工程と第４工程
の間で逆方向（向流）水洗を行ってもよい。
本発明の方法は、各再生サイクルにおいて使用して樹
脂を再生することが好ましい。しかしながら、本発明の
方法の使用頻度を少なくしても、例えば２回または４回
の再生サイクルに１回にしても十分であることがわかっ
てた。水酸化ナトリウム水溶液で処理することによる常
用の方法で、すなわち前記再生サイクルの第４工程及び
第５工程を省いて、中間再生を実施してもよい。
脂を再生することが好ましい。しかしながら、本発明の
方法の使用頻度を少なくしても、例えば２回または４回
の再生サイクルに１回にしても十分であることがわかっ
てた。水酸化ナトリウム水溶液で処理することによる常
用の方法で、すなわち前記再生サイクルの第４工程及び
第５工程を省いて、中間再生を実施してもよい。
一般に、数回の精製サイクル及び再生サイクルを受け
た樹脂よりも新しい樹脂の方が着色不純物の除去容量が
高いことが知られている。本発明の方法により樹脂を再
生すると、その容量は、２〜３回のサイクル後に新しい
樹脂の容量よりもいくらか低いレベルで安定化する。そ
の後は、数百回以上のサイクルを施しても、容量は有意
には低下しないかまたはゆっくりとしか低下しない。樹
脂は２年以上の有効寿命を示すこともできる。
た樹脂よりも新しい樹脂の方が着色不純物の除去容量が
高いことが知られている。本発明の方法により樹脂を再
生すると、その容量は、２〜３回のサイクル後に新しい
樹脂の容量よりもいくらか低いレベルで安定化する。そ
の後は、数百回以上のサイクルを施しても、容量は有意
には低下しないかまたはゆっくりとしか低下しない。樹
脂は２年以上の有効寿命を示すこともできる。
精製は、使用済浴を再使用のために濃縮する前に実施
することが好ましい。使用済浴は、一般には５〜40重量
％の、さらに通常は15〜35重量％のアミンオキシドを含
有する。アミンオキシドはＮ−メチルモルフォリン−Ｎ
−オキシドであることが好ましい。
することが好ましい。使用済浴は、一般には５〜40重量
％の、さらに通常は15〜35重量％のアミンオキシドを含
有する。アミンオキシドはＮ−メチルモルフォリン−Ｎ
−オキシドであることが好ましい。
一般に、アミンオキシドを回収する前に使用済浴から
金属カチオンを除去しておくことも望ましい。これは、
スルホン化樹脂のようなカチオン交換樹脂のベッドに使
用済浴を通過させることによって都合よく実施すること
ができる。さらに、或いは別法として、イミノ−ジアセ
テート樹脂のようなキレート化カチオン交換樹脂に浴を
通過させることが有利な場合もある。一般に、使用済浴
は、ナトリウムのような１価カチオンとカルシウム、
鉄、マンガン及び銅のような２価カチオンとを含有す
る。これらは、再生セルロース製品の製造に用いられる
原料、特に木材パルプから派生する場合や、プラントの
建造材料から派生する場合がある。使用済浴は、アニオ
ン交換樹脂ベッドに通過させる前に、或いは好ましくは
通過させた後に、このようなカチオン交換樹脂ベッドに
通過させることができる。アニオン交換樹脂は、カチオ
ン交換樹脂よりも多量の不純物を使用済浴から除去す
る。それゆえ、好ましい配置は過剰なファウリングから
カチオン交換樹脂を保護する。従来の水処理系では、ま
ずカチオン交換樹脂に水を通過させてから次にアニオン
交換樹脂に通過させることが普通である。
金属カチオンを除去しておくことも望ましい。これは、
スルホン化樹脂のようなカチオン交換樹脂のベッドに使
用済浴を通過させることによって都合よく実施すること
ができる。さらに、或いは別法として、イミノ−ジアセ
テート樹脂のようなキレート化カチオン交換樹脂に浴を
通過させることが有利な場合もある。一般に、使用済浴
は、ナトリウムのような１価カチオンとカルシウム、
鉄、マンガン及び銅のような２価カチオンとを含有す
る。これらは、再生セルロース製品の製造に用いられる
原料、特に木材パルプから派生する場合や、プラントの
建造材料から派生する場合がある。使用済浴は、アニオ
ン交換樹脂ベッドに通過させる前に、或いは好ましくは
通過させた後に、このようなカチオン交換樹脂ベッドに
通過させることができる。アニオン交換樹脂は、カチオ
ン交換樹脂よりも多量の不純物を使用済浴から除去す
る。それゆえ、好ましい配置は過剰なファウリングから
カチオン交換樹脂を保護する。従来の水処理系では、ま
ずカチオン交換樹脂に水を通過させてから次にアニオン
交換樹脂に通過させることが普通である。
一般に、イオン交換樹脂に通過させる前に使用済浴か
ら懸濁固体物質を、例えば濾過（粗濾過で十分である）
によって、除去することも望ましい。
ら懸濁固体物質を、例えば濾過（粗濾過で十分である）
によって、除去することも望ましい。
本発明を以下の実施例によって説明する。
米国特許出願第4,261,943号明細書に記載されている
方法で、セルロースをNMMOに溶解し、そして水性紡糸浴
中へ押出して再生セルロースのフィラメントを製造し
た。これらの実施例では、このようにして発生した使用
済紡糸浴を使用した。
方法で、セルロースをNMMOに溶解し、そして水性紡糸浴
中へ押出して再生セルロースのフィラメントを製造し
た。これらの実施例では、このようにして発生した使用
済紡糸浴を使用した。
水性アミンオキシド溶液中の着色不純物の濃度は、蒸
留水を対照として径路10mmを採用して450nmで分光光度
的に測定した。結果は、１重量％のアミンオキシドを含
有する溶液の光学濃度（AOOD）の形で表した。
留水を対照として径路10mmを採用して450nmで分光光度
的に測定した。結果は、１重量％のアミンオキシドを含
有する溶液の光学濃度（AOOD）の形で表した。
実施例１ 20重量％のNMMOを水中に含有しAOODが0.06の使用済紡
糸浴100mLに、1.0gの風乾したイオン交換樹脂を配置し
た。これは、樹脂の交換部位を飽和させるに十分な量を
越えた。１時間後にアミンオキシド中に残った色を測定
し、以下の結果を得た。
糸浴100mLに、1.0gの風乾したイオン交換樹脂を配置し
た。これは、樹脂の交換部位を飽和させるに十分な量を
越えた。１時間後にアミンオキシド中に残った色を測定
し、以下の結果を得た。
使用した樹脂はすべてRohm and Haas社製のAmberlite
樹脂とした。
樹脂とした。
実施例２ 5gのAmberlite IRA−900を25mLのビュレットに入れ、
そしてそれに実施例１で使用した使用済紡糸浴を通過さ
せ、着色不純物によって飽和させた。次いで、樹脂ベッ
ドを10％NaOH水溶液または10％HCl水溶液のいずれかに3
0分間浸漬し、その後その液体を排水除去してその色を
評価した。この浸漬及び排水処理を５回繰り返した。Na
OH溶液ではほとんど色が除去されなかった。樹脂を水酸
化物形へ再生しても、大部分の着色不純物が保持され
た。反対に、最初のHCl液は非常に着色したが、最後の
液はほどんど色を含まなかった。大部分の着色不純物が
除去され、そして塩化物形にある樹脂をNaOH水溶液で処
理することによって水酸化物形へ再生することができ
た。
そしてそれに実施例１で使用した使用済紡糸浴を通過さ
せ、着色不純物によって飽和させた。次いで、樹脂ベッ
ドを10％NaOH水溶液または10％HCl水溶液のいずれかに3
0分間浸漬し、その後その液体を排水除去してその色を
評価した。この浸漬及び排水処理を５回繰り返した。Na
OH溶液ではほとんど色が除去されなかった。樹脂を水酸
化物形へ再生しても、大部分の着色不純物が保持され
た。反対に、最初のHCl液は非常に着色したが、最後の
液はほどんど色を含まなかった。大部分の着色不純物が
除去され、そして塩化物形にある樹脂をNaOH水溶液で処
理することによって水酸化物形へ再生することができ
た。
実施例３ 実施例２に記載したように、Amberlite IRA−900樹脂
を着色不純物で飽和させた。次いで、樹脂ベッドを各種
強度のHCl水溶液に10分間浸漬し、その後、液体を排水
してその光学濃度を測定し、以下の結果を得た。
を着色不純物で飽和させた。次いで、樹脂ベッドを各種
強度のHCl水溶液に10分間浸漬し、その後、液体を排水
してその光学濃度を測定し、以下の結果を得た。
HCl％ O.D. 0 ０ 1 0.40 2 0.45 5 0.46 10 0.65 実施例４ 実施例２に記載したように、Amberlite IRA−900樹脂
を着色不純物で飽和させた。次いで、樹脂を単ベッド体
積の3.6％HClによって１回につき30分間で10回浸漬した
後、液体を排水した。その後、10個の排液試料の各々に
ついて光学濃度を測定した。結果は、全10回の浸漬で除
去された色の総量のパーセントで表した。
を着色不純物で飽和させた。次いで、樹脂を単ベッド体
積の3.6％HClによって１回につき30分間で10回浸漬した
後、液体を排水した。その後、10個の排液試料の各々に
ついて光学濃度を測定した。結果は、全10回の浸漬で除
去された色の総量のパーセントで表した。
実施例５ Amberlite IRA−900樹脂を25mLのビュレットに入れて
10mLのベッドを形成させ、30重量％のNMMOを水中に含有
しAOODが0.06である使用済紡糸浴を用いて樹脂1g当り3g
のNMMOが通過するまで10ベッド体積／時間の速度で溶離
させた。溶出液の光学濃度を測定し、そして溶出液のAO
ODが初期値の20％まで上昇した点を計算した。樹脂は、
（１）３ベッド体積の3.6％HCl水溶液及び（２）２ベッ
ド体積の５％NaOH水溶液を通過させて再生した。樹脂を
厳しく試験するために高い流速及び高い疲労度を使用し
た。連続実験の結果は以下のとおりであった。
10mLのベッドを形成させ、30重量％のNMMOを水中に含有
しAOODが0.06である使用済紡糸浴を用いて樹脂1g当り3g
のNMMOが通過するまで10ベッド体積／時間の速度で溶離
させた。溶出液の光学濃度を測定し、そして溶出液のAO
ODが初期値の20％まで上昇した点を計算した。樹脂は、
（１）３ベッド体積の3.6％HCl水溶液及び（２）２ベッ
ド体積の５％NaOH水溶液を通過させて再生した。樹脂を
厳しく試験するために高い流速及び高い疲労度を使用し
た。連続実験の結果は以下のとおりであった。
新しい樹脂は再生樹脂よりも効果的であることがわか
った。しかしながら、HCl洗浄を省略した場合には、上
記表中の結果の意味におけるカラム容量は急速に０に向
かって低下した。
った。しかしながら、HCl洗浄を省略した場合には、上
記表中の結果の意味におけるカラム容量は急速に０に向
かって低下した。
実施例６ 再生セルロース繊維の製造用パイロットプラントに、
使用済紡糸浴の精製用イオン交換カラムを具備した。カ
ラムには、100lの強アニオン交換樹脂Amberlite IRA−9
00を充填し、その樹脂ベッドの深さは約750mmとした。
プラントは２年間以上にわたり間欠的に運転され、そし
て200kg/日の再生セルロース繊維を製造することができ
た。使用済紡糸浴は、約800kg/日のNMMOを20〜25％水溶
液として含有した。使用済紡糸浴のAOODは、カラムの通
過前は0.015〜0.035の範囲にあり、そして通過後は0.00
4〜0.005の範囲にあった。精製浴のAOODは約1500kgのNM
MOがカラムを通過するまでは一定のままであったが、そ
の後上昇し始めて、樹脂の再生が必要であることを示し
た。以下の表に示した一連の処理によって樹脂を再生し
た。
使用済紡糸浴の精製用イオン交換カラムを具備した。カ
ラムには、100lの強アニオン交換樹脂Amberlite IRA−9
00を充填し、その樹脂ベッドの深さは約750mmとした。
プラントは２年間以上にわたり間欠的に運転され、そし
て200kg/日の再生セルロース繊維を製造することができ
た。使用済紡糸浴は、約800kg/日のNMMOを20〜25％水溶
液として含有した。使用済紡糸浴のAOODは、カラムの通
過前は0.015〜0.035の範囲にあり、そして通過後は0.00
4〜0.005の範囲にあった。精製浴のAOODは約1500kgのNM
MOがカラムを通過するまでは一定のままであったが、そ
の後上昇し始めて、樹脂の再生が必要であることを示し
た。以下の表に示した一連の処理によって樹脂を再生し
た。
液体 ベッド体積 洗浄方向 無し（排水） … … 水 ２ 前方 水 ３ 後方 ５％HCl 1.5 前方 水 4.5 前方 ４％NaOH ３ 前方 水 ９ 前方 最初の所定期間後、カラムの容量及び精製浴の品質
（AOODで示される）は一定のままであった。全期間を通
して最初の樹脂充填を使用した。
（AOODで示される）は一定のままであった。全期間を通
して最初の樹脂充填を使用した。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−82948（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−27888（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−7263（ＪＰ，Ａ) 旧東独国特許第254199号明細書 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01J 49/00 B01J 41/04 D01F 2/00
Claims (14)
- 【請求項１】以下の工程： （ａ）セルロースを第三アミンＮ−オキシドに溶解させ
て溶液を形成する工程と、 （ｂ）その溶液を水性浴と接触させて再生セルロースを
析出させ且つ使用剤浴を形成する工程と、 （ｃ）水酸化物型の強塩基性アニオン交換樹脂で処理す
ることによってその使用剤浴を精製する工程と、 （ｄ）該樹脂を時々再生して水酸化物型にする工程とを
含む、再生セルロース製品を製造するための方法におい
て、 （１）強無機酸水溶液、 （２）水、 （３）水酸化ナトリウム水溶液、及び （４）水 の順序で連続処理することによって前記樹脂を再生する
ことを特徴とする方法。 - 【請求項２】前記再生セルロース製品が繊維、フィルム
またはチューブであることを特徴とする、請求の範囲１
に記載の方法。 - 【請求項３】前記アミンＮ−オキシドがＮ−メチルモル
フォリンＮ−オキシドであることを特徴とする、請求の
範囲１または２に記載の方法。 - 【請求項４】前記使用剤浴が５〜40重量％のアミンオキ
シドを含有することを特徴とする、請求の範囲１〜３の
いずれか一項に記載の方法。 - 【請求項５】前記アニオン交換樹脂が、−CH2N（CH3）3
+基を含有する第四アンモニウム樹脂であることを特徴
とする、請求の範囲１〜４のいずれか一項に記載の方
法。 - 【請求項６】前記アニオン交換樹脂がマクロポーラス樹
脂であることを特徴とする、請求の範囲１〜５のいずれ
か一項に記載の方法。 - 【請求項７】前記強無機酸が塩酸及び硫酸から成る群よ
り選ばれたことを特徴とする、請求の範囲１〜６のいず
れか一項に記載の方法。 - 【請求項８】処理工程（１）で用いられる溶液が１〜10
重量％の酸を含有することを特徴とする、請求の範囲１
〜７のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項９】処理工程（３）で用いられる溶液が１〜10
重量％の水酸化ナトリウムを含有することを特徴とす
る、請求の範囲１〜８のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項１０】処理工程（１）に用いられる酸１当量当
たり1.0〜1.1モルの水酸化ナトリウムを処理工程（３）
に使用することを特徴とする、請求の範囲１〜９のいず
れか一項に記載の方法。 - 【請求項１１】処理工程（１）及び（３）の各々におい
て1.0〜5.0ベッド体積の水溶液を使用することを特徴と
する、請求の範囲１〜10のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項１２】前記使用剤浴をさらにカチオン交換樹脂
に通過させることを特徴とする、請求の範囲１〜11のい
ずれか一項に記載の方法。 - 【請求項１３】前記使用剤浴を、まず前記アニオン交換
樹脂に通過させ、次いで前記カチオン交換樹脂に通過さ
せることを特徴とする、請求の範囲12に記載の方法。 - 【請求項１４】前記使用剤浴を、前記アニオン交換樹脂
に通過させる前に濾過することを特徴とする、請求の範
囲１〜11のいずれか一項に記載の方法。
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| PCT/GB1992/002233 WO1993011287A1 (en) | 1991-12-02 | 1992-12-01 | Purifying aqueous solutions of amine-n-oxides |
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| AT399519B (de) * | 1993-09-14 | 1995-05-26 | Chemiefaser Lenzing Ag | Form- bzw. spinnmasse enthaltend cellulose und verfahren zur herstellung cellulosischer formkörper |
| ATA43094A (de) * | 1994-03-01 | 1995-04-15 | Chemiefaser Lenzing Ag | Verfahren zur herstellung cellulosischer formkörper, lösung eines tert. aminoxids und ihre aufarbeitung |
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