JP6752206B2 - 酸に富む溶液からの酸の回収 - Google Patents
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[2]米国特許第8,052,953号
[3]米国特許第3,856,673号
[4]Huling S.G. and Pivetz B.E. In Situ Chemical Oxidation. Engineering Issue. Ground Water and Ecosystem Restoration Information Center, UAEPA, EPA/600/R-06/072 (2006)
少なくとも1の酸化剤又は酸化剤の少なくとも1の前駆体で溶液を処理するステップであって、酸化剤が、少なくとも1の不溶性又はガス状の種に溶液に含まれる有機物質を酸化し得る、ステップと、
酸性溶液から不溶性又はガス状の種を除去し又は分離し得るステップと、
を具えており、
実質的に有機物を含まない(ここで開示されているように、前記有機不純物を含まない)実質的に濃縮された酸性溶液を生成する。
カロ酸で又は溶液においてカロ酸のその場(in situ)形成をし得るために当該カロ酸の少なくとも1の前駆体で溶液を処理するステップであって、溶液に含まれる有機物質が、少なくとも1の不溶性又はガス状の種に変換される、ステップと、
酸性溶液から不溶性又はガス状の種を除去し又は分離し得るステップと、
を具えており、
実質的に有機物を含まない実質的に濃縮された酸性溶液を生成する。
少なくとも1の不溶性又はガス状の種に、溶液に含まれる有機物質を変換するために、カロ酸で又は過酸化水素で溶液を処理するステップと、
酸性溶液から前記不溶性又はガス状の種を除去し又は分離し得るステップと、
を具えており、
実質的に有機物を含まない実質的に濃縮された酸性溶液を生成する。
7.54kgの30%H2O2(最終溶液当たり5重量%のH2O2)が、2.2%(溶液の重量当たりの重量)の炭水化物を含む38kgの60%の硫酸懸濁液に室温で投入された。懸濁液の組成は、約2/3の不溶性複合炭水化物(例えば、セルロース、ヘミセルロース)及び1/3の可溶性炭水化物(単量体+重合体)及びその誘導体であった。このような酸の調合物は、グルコース(9.8g/L乃至30g/L)、ガラクトース(0.2g/L未満)、アラビノース(0.2g/L未満)、マンノース(0.2g/L未満)、キシロース(0.6g/L乃至1.8g/L)、ギ酸(1g/L未満)、酢酸(1g/L未満)、レブリン酸(1g/L未満)、ヒドロキシメチルフルフラール(HMF)(0.2g/L未満)及びフルフラール(0.2g/L未満)を含んでいた。
上記のプロセスはまた、紙製品、紙パルプ又は概してセルロース材料を利用するための工業的処理で使用される酸調合物の酸の回収に使用された。
ステップ1.加水分解されたNCC懸濁液からの濃硫酸の分離
ステップ2.過酸化水素の添加によるによる硫酸溶液に含まれる炭水化物の分解
その後、酸化した生成物を多数の追加的ステップ又は方法によって除去する。
ステップ1.加水分解されたNCC懸濁液から濃硫酸の分離
ステップ2.過酸化水素の添加によるによる硫酸溶液に含まれる炭水化物の分解
ステップ3.UV、活性炭等といった異なる方法による残りの酸化剤の分離
ステップ4.任意に、活性炭といった吸着剤を使用した、溶液における残りの微量の有機物の吸着
ステップ1:濃酸の分離
加水分解されたNCC懸濁液からの濃硫酸の分離に続いて、反応混合物の重量の大部分は、第1の分離で、懸濁液に得られた。この「使用済み溶液」は、可溶性炭水化物とともに、NCCを生成するための反応で元々使用されたほとんど全ての酸を含んでいた。
「使用済み溶液」は、様々な炭水化物を含んでいた。「使用済み溶液」の組成は、セルロースの原料及び加水分解の条件に依存した。図1Aは、セルロースの加水分解から生成される炭水化物を示す。キシロース、マンノースといった他の単糖類及び他のヘミセルロース誘導体も含んだ溶液については、同じような生成物が示された。図1Bは、炭水化物の概略的な分解プロセスを示す。
回収プロセスにおけるこの任意のステップは、2つの目的を有する。
A:ステップ2の後に残っている微量有機物の回収
B:酸化剤の回収
0.76kgの活性炭(最初の60%の酸の重量当たり2重量%の活性炭)が、室温で、微量の炭水化物及び5%以下のH2O2を含む44kgの50%以下の硫酸溶液の「透明な溶液」に投入された。この溶液を混合し、且つ分光光度計でモニタリングし、KMnO4との滴定によってTOCレベルが測定された。8時間後、400nm乃至1100nmの領域での吸収及び滴定量が最小値に達し(図5)、反応が収まり、ろ過された。その後、「透明な溶液」は、さらに酸に基づく反応に使用された。
Claims (6)
- 40%乃至63%(重量%)の硫酸を含む硫酸が豊富な水溶液からの硫酸の回収のためのプロセスであって、前記水溶液が、有機物の可溶性及び不溶性材料を含んでおり、前記プロセスが、
前記水溶液においてカロ酸のその場(in situ)形成をし得るために、80乃至130℃の温度で2乃至10重量%のH2O2で前記水溶液を処理するステップであって、前記水溶液に含まれる前記有機物の可溶性及び不溶性材料が、少なくとも1の不溶性又はガス状の種に変換され、前記有機物の可溶性及び不溶性材料が、ガラクトース、ラムノース、キシロース、マンノース、セルロース、グルコース、ヒドロキシメチルフルフラール、ガラクツロン酸、リグニン、レブリン酸、セルロースエーテル及びセルロースエステルから選択される、ステップと、
前記水溶液から前記不溶性又はガス状の種を除去し又は分離し得るステップと、
を具えており、
最大で1,000ppmの有機物を含む濃縮された酸性溶液を生成することを特徴とするプロセス。 - 請求項1に記載のプロセスにおいて、前記硫酸が豊富な水溶液が、59%乃至63%(重量%)の硫酸を含むことを特徴とするプロセス。
- 請求項1に記載のプロセスにおいて、硫酸の回収が、ナノ結晶セルロースの生成のプロセスからであることを特徴とするプロセス。
- 請求項1に記載のプロセスにおいて、前記有機物の50%が、不溶性材料であることを特徴とするプロセス。
- 請求項1に記載のプロセスにおいて、前記硫酸が豊富な水溶液が、5重量%のH2O2で処理されることを特徴とするプロセス。
- 請求項1に記載のプロセスにおいて、前記濃縮された酸性溶液が、0.05乃至900ppmの有機物を含むことを特徴とするプロセス。
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