JP4553519B2 - 古紙排水の処理方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は古紙排水の処理方法に関するものであり、詳しく古紙排水に、重縮合系カチオン性物質を添加、混合した後、特定な高分子微粒子からなる分散液の溶解液を添加、混合し効率よく古紙排水を処理する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
資源節約が叫ばれ、リサイクル化が重視される今日、古紙利用の促進が推奨されている。そのため古紙処理設備からの排水が増加することにより、排水処理の負荷は一層増加している。パルプ製造または抄紙工程から排出される繊維分や填料等の固形分を分離または除去する方法としては、凝集法、吸着法、活性汚泥法などの方法があり、これらを単独または適宜組み合わせて処理されている。最も代表的なものは凝集法で、凝集剤により固形分を凝集させ、凝集物を浮上または沈降させて水から分離する方法である。活性汚泥法による場合も、その前または後に凝集法を使用することが一般的である。凝集剤を用いて分離された固形分の高いスラリーは、更に脱水工程で固形分濃度を高めて、焼却または廃棄されるか、もしくは、他の用途への利用に供される。
【0003】
製紙工場では再生紙の製造にあたり、故紙を回収してパルプ繊維を解離する。
解離したパルプ繊維からは、繊維中に多量に含有されているインキを除去する。
脱インキ処理を行い、得られたパルプを洗浄精製した後、再び製紙する。脱インキ処理は、通常、機械的処理と化学的処理を組み合わせてその処理効率を高めている。脱インキ剤としては、苛性ソーダ、炭酸ソーダ、消石灰などのアルカリ、重炭酸ソーダ、ケイ酸ソーダなどの無機塩類、過酸化水素、過酸化ソーダなどの酸化漂白剤、界面活性剤などが使用される。機械的摩擦処理と化学的処理が施された故紙パルプの排水中には、故紙中に含まれていたクレー、二酸化チタン、タルクなどの添加料、でんぷん、ポリビニールアルコールなどの紙力増強剤などが混入し、これが沈殿しにくい状態で懸濁している。
【0004】
古紙排水は、従来、一般に硫酸アルミニウムなどの無機凝集剤、ポリアクリルアミドなどの有機高分子凝集剤を加えて凝集させ、その後、沈殿槽などの分離機構を使用して懸濁物質と水とに固液分離している。しかし、上記懸濁物質や溶解物質が存在するため、従来の処理方法では懸濁物質の凝集効率が低く、凝集に長時間を要し、かつ微細な懸濁物質がなお排水中に浮遊するといった欠点を有していた。特開平5−52477号公報には、無機凝集剤と高分子凝集剤を組み合わせた故紙排水の処理方法が開示されている。また、特開平11−33563号公報には、縮合系ポリアミンとノニオン性またはカチオン性高分子凝集剤を組み合わせた処理方法が記載されている。一般に高分子凝集剤は、水溶液、粉末、油中水型エマルジョンで販売されていたが、水溶液、粉末は溶解に時間がかかり、油中水型エマルジョンは溶剤と乳化剤が配合されているので環境への影響が懸念される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、溶解が短時間で完了する高分子凝集剤を使用し、溶解成分や懸濁成分が高濃度に存在しても、効率よく古紙排水の固液分離を行うことが可能である古紙排水の処理方法を開発することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討を行った結果、以下のような発明に到達した。すなわち本発明の請求項1の発明は、古紙排水に、重縮合系カチオン性物質を添加、混合した後、塩水溶液中で該塩水溶液に可溶な高分子分散剤共存下で分散重合法により製造された粒径100μm以下の分散液からなるカチオン性、両性、アニオン性あるいは非イオン性水溶性高分子のうち少なくとも一種を添加して処理することを特徴とする古紙排水の処理方法である。
【0007】
請求項2の発明は、前記分散液からなるカチオン性あるいは両性水溶性高分子が、下記一般式(1)で表わされるアニオン性単量体0〜20モル%、下記一般式(2)及び/又は(3)で表わされるカチオン性ビニル単量体5〜80モル%およびアクリルアミド0〜95モル%からなることを特徴とする請求項1に記載の古紙排水の処理方法である。
【化1】
R 1 は水素、メチル基またはカルボキシメチル基、R 2 は水素またはカルボキシル基、AはSO 3 、C 6 H 4 SO 3 、CONHC(CH 3 ) 2 CH 2 SO 3 、CONHC 2 H 4 SO 3 、COOC 2 H 4 SO 3 あるいはCOO、Yは陽イオン
【化2】
R 3 は水素又はメチル基、R 4 、R 5 は炭素数1〜3のアルキルまたアルコキシ基あるいはベンジル基、R 6 は水素、炭素数1〜3のアルキルまたアルコキシ基あるいはベンジル基であり、同種でも異種でも良い。Aは酸素原子あるいはNH、Bは炭素数2〜3のアルキレン基あるいはアルコキシレン基、X 1 は陰イオンをそれぞれ表わす
【化3】
R 7 は水素又はメチル基、R 8 、R 9 は炭素数1〜3のアルキルまたアルコキシ基あるいはベンジル基、X 2 は陰イオンをそれぞれ表わす
【0008】
請求項3の発明は、前記分散液からなるアニオン性水溶性高分子が、前記一般式(1)で表わされるアニオン性単量体5〜70モル%とアクリルアミド30〜95モル%からなることを特徴とする請求項1に記載の古紙排水の処理方法である。
【0009】
請求項4の発明は、前記分散液からなる非イオン性水溶性高分子が、ポリアクリルアミドであることを特徴とする請求項1に記載の古紙排水の処理方法である。
【0010】
請求項5の発明は、前記高分子分散剤が1.5〜15meq/gのイオン当量値を有する高分子電解質であることを特徴とする請求項1に記載の古紙排水の処理方法である。
【0011】
請求項6の発明は、前記塩水溶液を構成する塩が、少なくとも一種の多価アニオン性塩を含有することを特徴とする請求項1に記載の古紙排水の処理方法である。
【0012】
請求項7の発明は、前記重縮合系カチオン性物質が、アンモニア、脂肪族一価アミン及び脂肪族ポリアミンから選択された少なくとも一種以上の化合物とエピハロヒドリンとの重縮合物であることを特徴とする請求項1に記載の古紙排水の処理方法である。
【0013】
請求項8の発明は、前記脂肪族一価アミンが、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミンから選択された一種以上であることを特徴とする請求項7に記載の古紙排水の処理方法である。
【0014】
請求項9の発明は、前記脂肪族ポリアミンが下記一般式(4)で表わされるポリエチレンポリアミンであることを特徴とする請求項7に記載の古紙排水の処理方法である。
【化4】
mは1〜5の整数
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明で使用する重縮合系カチオン性物質は、アンモニア、脂肪族一価アミン及び脂肪族ポリアミンから選択された少なくとも一種以上の化合物とエピハロヒドリンとの重縮合物である。脂肪族一価アミンとしては、モノメチルアミン、モノエチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルアミノエタノ−ル、ジエチルアミノエタノ−ルなどである。脂肪族ポリアミンはエチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ペンタエチレンヘキサミン、ヘキサメチレンジアミン、ジメチルアミノプロピルアミンなどである。これらアミン類のなかで特に好ましいものは、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチレンジアミンあるいはペンタエチレンヘキサミンである。
【0016】
重縮合物は、これらアンモニア、脂肪族一価アミンあるいは脂肪族ポリアミンは、単独でもあるいは二種以上を混合し、エピハロヒドリンと反応させたせた生成物でも良いし、また反応第一段階でまず脂肪族一価アミンとエピハロヒドリンとを反応し縮合物を生成させ、反応第ニ段階でアンモニアあるいは脂肪族ポリアミンと反応させ、分子量を増大した生成物でも良い。重縮合物の分子量としては、数百〜約200万である。
【0017】
本発明で使用する塩水溶液中で、該塩水溶液に可溶な高分子分散剤共存下で分散重合法により製造された粒径100μm以下の分散液からなるカチオン性、両性、アニオン性あるいは非イオン性水溶性高分子は、塩水溶液に単量体を溶解し、高分子分散剤共存下で、攪拌下しながら、分散重合法により製造することができる。使用する水溶性高分子のイオン性としては、カチオン性、両性、アニオン性あるいは非イオン性いずれでも良い。
【0018】
まずカチオン性あるいは両性水溶性高分子について説明する。塩水溶液を形成する無機塩は、アルカリ金属イオンあるいはアンモニウムイオンとハロゲン化物イオン、硫酸イオン、燐酸イオン、硝酸イオンなどとの塩であるが、好ましくは多価アニオン塩である。すなわち、硫酸アンモニウム、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、燐酸水素アンモニウム、燐酸水素ナトリウム、燐酸水素カリウム等を例示することができ、これらの塩を濃度15%以上の水溶液として用いると好ましい。
【0019】
重合条件は通常、使用する単量体や共重合モル%によって適宜決めていき、温度としては0〜100℃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。これら開始剤は油溶性あるいは水溶性のどちらでも良く、アゾ系、過酸化物系、レドックス系いずれでも重合することが可能である。
【0020】
重合時使用するカチオン性ビニル単量体の例として、三級アミノ含有単量体は、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ジエチルアミノエチル、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、ジアリルメチルアミンあるいはジアリルベンジルアミンなどが上げられる。
【0021】
また、四級アンモニウム基含有単量体の例として、前記三級アミノ含有単量体の塩化メチルや塩化ベンジルによる四級化物である(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、(メタ)アクリロイルオキシ2−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウム塩化物、(メタ)アクリロイルアミノプロピルトリメチルアンモニウム塩化物、(メタ)アクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウム塩化物、(メタ)アクリロイルオキシ2−ヒドロキシプロピルジメチルベンジルアンモニウム塩化物、(メタ)アクリロイルアミノプロピルジメチルベンジ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あるいはジアリルメチルベンジルアンモニウム塩化物などである。
【0022】
また、両性水溶性高分子を製造する場合は、アニオン性単量体を共重合する。
使用するアニオン性単量体としては、メタクリル酸、アクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、スチレンスルフォン酸、ビニルスルフォン酸あるいは2−アクリルアミド2−メチルプロパンスルフォン酸などである。
【0023】
また、他の共重合し得る非イオン性単量体も共重合することができ、その例としては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である。
【0024】
カチオン性あるいは両性水溶性高分子のカチオン化度としては、分子中のカチオン性基として5モル%〜100モル%であり、好ましくは10モル%〜100モル%である。カチオン当量で表わすと約1.0〜約10meq/gであり、好ましくは約2.4〜約10meq/gである。古紙排水によっては、両性が有効な場合があり、その場合のアニオン化度としては、分子中のアニオン性基として1〜30モル%であり、好ましくは5モル%〜20モル%である。アニオン当量で表わすと約0〜約4meq/gであり、好ましくは0〜約3.0meq/gである。カチオン化度が5モル%未満では、無機物表面電荷の中和には十分ではなく、処理液中に浮遊粒子を多く残し、透明なうわ澄み液が得られない。
【0025】
使用する高分子分散剤としては、イオン性あるいは非イオン性とも使用可能であるが、好ましくはイオン性であり、さらに好ましくはカチオン性である。まずカチオン性高分子としては、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であるが、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。
【0026】
また、非イオン性高分子としては、ポリビニルピロリドン、アクリルアミド/ポリビニルカプロラクタム共重合体、アクリルアミド/スチレン共重合体、無水マレイン酸/ブテン共重物の完全アミド化物などアミド基と若干の疎水性基を有する水溶性高分子が有効である。
【0027】
これらカチオン性高分子分散剤の分子量としては、5、000から200万、好ましくは5万から100万である。また、非イオン性高分子分散剤の分子量としては、1,000〜10万であり、好ましくは1,000〜5万である。これら非イオン性あるいはイオン性高分子分散剤の単量体に対する添加量は、単量体に対して1/100〜1/10であり、好ましくは2/100〜8/100である。
【0028】
カチオン性あるいは両性水溶性高分子の重量平均分子量としては、300万〜2000万であり、好ましくは500万〜1500万である。排水処理第一段階では、主として表面電荷の中和であるが、本発明の重縮合系カチオン性物質を使用することによって粒子同志の架橋吸着作用も同時に起き、粒子の凝集を助け、フロック成長を促進する。したがって薬品添加量もそれだけ減少できる。カチオン性あるいは両性水溶性高分子の作用は、架橋吸着作用が主反応となり、分子りょうが高いほうが有効である。したがって上記範囲となる。
【0029】
次ぎにアニオン性水溶性高分子について説明する。本発明で使用する高分子微粒子からなる分散液は、アニオン性単量体と非イオン性単量体からなる単量体混合物を、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、アクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、スチレンスルフォン酸、ビニルスルフォン酸あるいは2−アクリルアミド2−メチルプロパンスルフォン酸などである。
【0030】
共重合する非イオン性単量体は、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る。
【0031】
アニオン性水溶性分散液の具体的製造法は、原料として使用するアニオン性単量体の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)重合体などを共存させ、攪拌しながら重合することにより製造できる。分散剤は、塩水溶液に溶解する非イオン性あるいはイオン性高分子であり、好ましくはイオン性高分子である。イオン性高分子の例としては、アニオン性高分子が好ましく、メタクリル酸、アクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、スチレンスルフォン酸、ビニルスルフォン酸あるいは2−アクリルアミド2−メチルプロパンスルフォン酸などの単独あるいは共重合体である。また、非イオン性単量体のアクリルアミド、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−トのなどの共重合体も使用可能である。さらに無水マレイン酸/ブテン共重合体の部分アミド化物なども使用可能である。
【0032】
非イオン性高分子としては、ポリビニルピロリドン、アクリルアミド/ポリビニルカプロラクタム共重合体、アクリルアミド/スチレン共重合体、無水マレイン酸/ブテン共重物の完全アミド化物などアミド基と若干の疎水性基を有する水溶性高分子が有効である。
【0033】
これらカチオン性あるいはアニオン性高分子分散剤の分子量としては、5、000から200万、好ましくは5万から100万である。また、非イオン性高分子分散剤の分子量としては、1,000〜10万であり、好ましくは1,000〜5万である。これら非イオン性あるいはイオン性高分子分散剤の単量体に対する添加量は、単量体に対して1/100〜1/10であり、好ましくは2/100〜8/100である
【0034】
使用する塩類としては、カチオン性あるいは両性水溶性高分子と同様に、ナトリウムやカリ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。
【0035】
重合条件は通常、カチオン性あるいは両性水溶性高分子と同様である。使用する単量体や共重合モル%によって適宜決めていき、温度としては0〜100℃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。これら開始剤は油溶性あるいは水溶性のどちらでも良く、アゾ系、過酸化物系、レドックス系いずれでも重合することが可能であるが、レドックス系が特に好ましく用いられる。
【0036】
これらアニオン性水溶性高分子の分子量としては、300万〜2000万であり、好ましくは500万〜1500万である。アニオン性水溶性高分子は、第一段階の重縮合系カチオン性物質を添加することによって生成した比較的小さなフロックを大きく成長させるため添加するので、分子量は高いほうが効果的である。
したがって上記の範囲が好ましい。
【0037】
更にノニオン性水溶性高分子について説明する。これは前記カチオン性あるいは両性、またはアニオン性水溶性高分子と同様な操作によって製造することができる。すなわち、前記塩水溶液中に、イオン性あるいは非イオン性高分子分散剤を共存させ、ノニオン性単量体、特にアクリルアミドを溶解させ重合することにより製造する。分子量は、同様に300万〜2000万、好ましくは500万〜1500万である。作用としては、アニオン性水溶性高分子と同様である。
【0038】
本発明で使用する分散重合法により製造された分散液からなるアニオン性水溶性高分子は、水溶液重合法、油中水型エマルジョン重合法、油中水型分散重合法により製造されたアニオン性高分子に較べ、水に溶解した場合の見かけ粘度が非常に低い。たとえば、アクリル酸ナトリウムとアクリルアミドを30/70のモル比で含有する共重合体の場合、分子量約1300万で0.2重量%の水溶液の粘度は、水溶液重合法、油中水型エマルジョン重合法、油中水型分散重合法による重合物では、400〜800mPa・sであるのに対し、本発明で使用する分散重合法により製造された分散液からなるアニオン性水溶性高分子は、20〜100mPa・sである。これは重合時共存させる無機塩類の影響もある。また、重合時使用する単量体の酸のうち10〜20モル%を中和するのみであることも一因である。しかしこれらの影響を差し引いても、これだけでは説明できない。
この現象は、塩水溶液中で生成した高分子を析出させながら重合していることも原因していると推定されるが、詳細な機構は未解明である。そのため、見かけ粘度が低いということは、それだけ排水中における分散性が良く、その結果凝集性能が向上し、効率良く排水処理が行える。
【0039】
上記重縮合系カチオン性物質の添加量としては、古紙排水の液量に対して0.1〜100ppm、好ましくは0.1〜10ppmである。また、上記高分子分散液からなる水溶性高分子の添加量としては、古紙排水の液量に対して高分子純分で0.05〜5ppmであり、好ましくは0.1〜3ppmである。
【0040】
【実施例】
以下、実施例および比較例によって本発明を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。
【0041】
(合成例1)
攪拌機、還流冷却管、温度計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30℃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。この試作品を試作−1とする。この試作−1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380mPa・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、静的光散乱法による分子量測定器(大塚電子製DLS−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。
【0042】
(合成例2)
合成例1と同様にアクリル酸とアクリルアミドのモル比10:90の試作−2を合成した。この試作品の粘度は550mPa・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。
【0043】
(合成例3)
攪拌機、還流冷却管、温度計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:181.8g、硫酸アンモニウム64.0g、50%アクリルアミド:120.0gを加え、高分子分散剤としてジメチルジアリルアンモニウム塩化物重合体15.0(20重量%溶液、2250mPa・s)g、及び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重合体15.0(20重量%溶液、9750mPa・s)gを添加した(それぞれ対単量体5重量%)。また、重合度調節剤として、フッ化ナトリウム0.3g(対単量体50ppm)を加えた。その後、ウオ−タ−バスで外部から加熱し、反応容器内の温度を35℃に調節し、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。30分の後、2、2−アゾビスアミジノプロパンニ塩化水素化物の1重量%溶液0.9g(対単量体150ppm)を添加し重合を開始させた。反応を35℃で継続させ7時間後前記開始剤溶液を0.6g追加し、15時間で反応を終了した。この試作品を試作−3とする。この試作−3の分散液粘度は183mPa・sであった。なお、顕微鏡観察の結果、5〜35μmの粒子であることが判明した。結果を表1に示す。
【0044】
(合成例4)
温度計、攪拌機、窒素導入管、ペリスタポンプ(SMP−21型、東京理化器械製)に接続した単量体供給管およびコンデンサ−を備えた500mLの4ツ口フラスコ内にジメチルジアリルアンモニウム塩化物(以下DDと略記)(商品名DADMAC、65重量%品,ダイソ−製)31.1g、アクリルアミド17.8g(商品名:アクリルアマイド、日東化学製、50%品)、イオン交換水107.2g、硫酸アンモニウム64.0g、硫酸ナトリウム5.8g、分散剤として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単独重合体7.3g(20重量%液、粘度8530mPa・s)をそれぞれしこみ反応器内の温度を42℃に保ち、30分間窒素置換をした後、開始剤として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〕ニ塩化水素化物の10%水溶液0.35g(対単量体0.116%)を添加し重合を開始させた。
別に前記アクリルアミド142.1g、イオン交換水27.5g、硫酸アンモニウム73.3g、硫酸ナトリウム6.7g、分散剤17.8gを混合した溶液267.2gを調製した。開始後、1.5時間この溶液53.4gを添加した。その後1.5時間間隔でそれぞれ106.8g、80.1gおよび26.7gを添加していった。全単量体供給後のDDとアクリルアミドとのモル比は10:90である。また開始後4.5時間で開始剤溶液0.35gを追加した。開始後20時間で反応を停止させた。重合後、コロイド滴定法によりカチオン当量を、分散液の粘度と重量平均分子量を測定した。この重合体を試作−4とする。結果を表1に示す。
【0045】
(合成例5)
合成例1と同様な合成方法によって、アクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウムクロライド:DMQ:AAM=10:20:70(モル%)を合成した(試作−5)。結果を表1に示す。
【0046】
(合成例6)
合成例1と同様な合成方法によって、DMQ:AAC:AAM=30:10:60(モル%)を合成した(試作−6)。結果を表1に示す。
【0047】
(合成例7)
温度計、攪拌機、窒素導入管、ペリスタポンプ(SMP−21型、東京理化器械製)に接続した単量体供給管およびコンデンサ−を備えた500mLの4ツ口フラスコ内に50%水溶液のジメチルアミン90.0g、イオン交換水97.8gをし込んだ。そして反応器を氷水で冷却しながら温度を50℃以下に保ち、エピクロロヒドリン101.8gを1時間かけ供給した。モル比は1:1.1である。その後、5時間反応を行い終了した。
【0048】
上記合成例の重縮合物200gを採取し、し込みエピクロロヒドリンのモル数に対し5モル%のペンタエチレンヘキサミン13.3gを添加した。40℃で反応を行い粘性の上昇が認められた時点で塩酸を加え反応を終了させた。他の合成例と同様にカチオン当量と分子量を測定した。これを試作−7とする。
【0049】
【実施例1〜6】
製紙工場の古紙製造時に排出される古紙排水(pH9.85、TS4120ppm、SS3270ppm、電気伝導度1.88mS/cm)を用い、ジャ−テスタ−によって重縮合系カチオン性物質と高分子微粒子分散液からなる水溶性高分子との組合せにより排水処理の試験を行った。ビ−カ−に200mlの排水を採取し、表1、試作−7の重縮合系カチオン性物質を対液量、100ppm添加し、100rpmで1分間攪拌しその後、高分子分散液からなる試作1〜試作−6の水溶性高分子を対液0.5ppm添加し、150rpmで0.5分間攪拌、100rpmで0.5分間攪拌、50rpmで0.5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、DR2000P型濁度計により測定した。
【0050】
さらに上記排水を200mLのメスシリンダ−に200mL採取し、試作−7の重縮合系カチオン性物質を対液量、100ppm添加し、メスシリンダ−を10回転倒することにより攪拌した後、試作1〜試作−6の水溶性高分子を対液0.5ppm添加し、同様に5回転攪拌することにより沈降速度を測定した。測定は、凝集スラッジと上澄みからなる境界面が10cm沈降する時間を測定し、シリンダ−内を境界面が下降する速度に換算した。以上の結果を表2に示す。
【0051】
【比較例1〜5】
重縮合系カチオン性物質のみ添加した場合、アニオン性水溶性高分子として粉末品のアクリル酸ナトリウム/アクリルアミド共重合物(分子量1200万、アニオン化度約30モル%)(比較−1)、ノニオン性水溶性高分子として粉末品のアクリルアミド重合物(分子量900万)(比較−2)、カチオン性水溶性高分子として粉末品の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/アクリルアミド共重合物(分子量650万、カチオン化度約30モル%)(比較−3)、
両性水溶性高分子として粉末品の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/メタ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/アクリル酸/アクリルアミド共重合物(分子量650万、カチオン化度約30モル%、アニオン化度約10モル%)(比較−4)を重縮合系カチオン性物質と組合せて試験した場合につき行った。結果を表2に示す。
【0052】
【表1】
各単量体はモル%で表わす
AAM:アクリルアミド、AAC:アクリル酸、
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
DD:ジアリルジメチアンモニウム塩化物
ABC:アクリロイルオキシエチルベンジルジメチルアンモニウム塩化物
DA:ジメチルアミン(エピクロロヒドリン110モル%、ペンタエチレンヘキサミン5モル%を使用)
イオン当量値:meq/g、液粘度:mPa・s
【0053】
【表2】
フロック径:mm
濁度:FAU
沈降速度:cm/sec
Claims (9)
- 古紙排水に、重縮合系カチオン性物質を添加、混合した後、塩水溶液中で該塩水溶液に可溶な高分子分散剤共存下で分散重合法により製造された粒径100μm以下の分散液からなるカチオン性、両性、アニオン性あるいは非イオン性水溶性高分子のうち少なくとも一種を添加して処理することを特徴とする古紙排水の処理方法。
- 前記分散液からなるカチオン性あるいは両性水溶性高分子が、下記一般式(1)で表わされるアニオン性単量体0〜20モル%、下記一般式(2)及び/又は(3)で表わされるカチオン性ビニル単量体5〜80モル%およびアクリルアミド0〜95モル%からなることを特徴とする請求項1に記載の古紙排水の処理方法。
- 前記分散液からなるアニオン性水溶性高分子が、前記一般式(1)で表わされるアニオン性単量体5〜70モル%とアクリルアミド30〜95モル%からなることを特徴とする請求項1に記載の古紙排水の処理方法。
- 前記分散液からなる非イオン性水溶性高分子が、ポリアクリルアミドであることを特徴とする請求項1に記載の古紙排水の処理方法。
- 前記高分子分散剤が1.5〜15meq/gのイオン当量値を有する高分子電解質であることを特徴とする請求項1に記載の古紙排水の処理方法。
- 前記塩水溶液を構成する塩が、少なくとも一種の多価アニオン性塩を含有することを特徴とする請求項1に記載の古紙排水の処理方法。
- 前記重縮合系カチオン性物質が、アンモニア、脂肪族一価アミン及び脂肪族ポリアミンから選択された少なくとも一種以上の化合物とエピハロヒドリンとの重縮合物であることを特徴とする請求項1に記載の古紙排水の処理方法。
- 前記脂肪族一価アミンが、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミンから選択された一種以上であることを特徴とする請求項7に記載の古紙排水の処理方法。
- 前記脂肪族ポリアミンが下記一般式(4)で表わされるポリエチレンポリアミンであることを特徴とする請求項7に記載の古紙排水の処理方法。
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