JP7299407B2 - 高吸水性樹脂の回収方法 - Google Patents

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Description

本発明は、高吸水性樹脂の回収方法に関する。詳細には、本発明は、使用済みの吸収性物品から高吸水性樹脂を回収する回収方法に関する。より詳細には、高吸水性樹脂を一旦分解し可溶化させた後、その高吸水性樹脂分解物を回収する回収方法に関する。
高吸水性樹脂(SAP/Super Absorbent polymer)は、水膨潤性水不溶性の高分子ゲル化剤である。SAPは、紙おむつ、生理用ナプキン、成人向け失禁用製品(失禁パッド)、ペット用シート等の衛生材料(衛生用品)、農園芸用の土壌保水剤、工業用の止水剤等、様々な用途に利用されている。
高吸水性樹脂の主用途である紙おむつ等の衛生材料の原料としては、前述の高吸水性樹脂の他に、パルプ、不織布および接着剤等が挙げられる。この衛生材料は、使用後に種々の用途にリサイクルされることが知られている。リサイクルの例として、原料を分別して再利用するマテリアルリサイクル、炭化して固形燃料とする燃料化、発酵させて堆肥として使用する堆肥化、洗浄・殺菌して建築資材向け素材として再利用等のリサイクルがある。
例えば、特許文献1には、吸水性ポリマーと、水、還元剤、および、遷移金属イオンを生成する化合物と、が存在する条件下で吸水性ポリマーを低分子量ポリマーに分解し、水に可溶化させる方法が記載されている。そして、当該分解方法により得られた吸水性ポリマー分解物を含む混合物からリサイクルパルプを製造する方法が記載されている。
日本国公開特許公報「特開2019-131789号公報」
一方、特許文献1には、パルプ等の繊維状物質が回収された後の高吸水性樹脂分解物を含む水溶液から高吸水性樹脂分解物を効率よく回収するための検討がされていない。回収された高吸水性樹脂分解物は固形燃料および土壌改質材等に利用することができる。したがって、パルプ等の繊維状物質が回収された後の高吸水性樹脂分解物を含む水溶液から高吸水性樹脂分解物を効率よく回収する方法の開発が望まれている。
本発明の一態様は、使用済みの吸収性物品から、パルプ、不織布、接着剤等の部材を分離回収した後の高吸水性樹脂分解物を含む水溶液から高吸水性樹脂分解物を効率よく回収することができる高吸水性樹脂の回収方法を実現することを目的とする。
本発明者らは、特定の凝集剤を一定の条件下において、パルプ、不織布、接着剤等の部材を回収した後の高吸水性樹脂分解物を含む水溶液に添加することにより高吸水性樹脂分解物を効率よく回収できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の一実施形態に係る回収方法は、使用済みの吸収性物品から高吸水性樹脂を回収する回収方法であって、前記使用済みの吸収性物品中の前記高吸水性樹脂を分解し、水に可溶化させた高吸水性樹脂分解物を得る可溶化工程と、前記可溶化工程後の分解した高吸水性樹脂を含む水溶液から、前記高吸水性樹脂分解物を含む水溶液とそれ以外の部材とを分離する分離工程と、前記分離工程後に、前記高吸水性樹脂分解物を含む水溶液に無機系凝集剤を添加して、前記高吸水性樹脂分解物を沈殿および回収する沈殿回収工程と、を含み、前記高吸水性樹脂が、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂を主成分として含み、前記沈殿回収工程において、前記高吸水性樹脂分解物を含む水溶液に前記無機系凝集剤を添加した後の水溶液のpHが2.5~9の範囲であり、前記無機系凝集剤の添加量が、前記高吸水性樹脂分解物を含む水溶液の固形分に対して、30~400質量%である、回収方法である。
本発明の一態様によれば、使用済みの吸収性物品から、パルプ、不織布、接着剤等の部材を回収した後の高吸水性樹脂分解物を含む水溶液から高吸水性樹脂分解物を効率よく回収できるという効果を奏する。
以下、本発明の実施の形態に関して詳細に説明する。但し、本発明はこれに限定されるものではなく、記述した範囲内で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態に関しても本発明の技術的範囲に含まれる。なお、本明細書においては特記しない限り、数値範囲を表す「A~B」は、「A以上、B以下」を意味する。また、「~酸(塩)」は「~酸および/またはその塩」、「(メタ)アクリル」は「アクリルおよび/またはメタクリル」をそれぞれ意味する。
また、高吸水性樹脂の質量は、特に記載のない限り、固形分に換算した数値を表す。
本発明の一実施形態に係る回収方法は、使用済みの吸収性物品から高吸水性樹脂を回収する方法である。
本明細書において、高吸水性樹脂とは、水膨潤性水不溶性の高分子ゲル化剤であって、特に限定されないものの、10~1000倍の吸水倍率を有する慣用の高吸水性樹脂を指す。高吸水性樹脂は、例えば、水溶液を吸収するための吸収性物品に使用された高吸水性樹脂であってもよい。また、高吸水性樹脂の製造装置内に付着した高吸水性樹脂等の、廃棄処理を行う必要がある高吸水性樹脂であってもよい。また、高吸水性樹脂には、水溶液を吸収した後の膨潤ゲルも含まれる。本発明の一実施形態において、実際に人尿を吸収して膨潤した高吸水性樹脂は、後述する可溶化工程において、分解・可溶化され易い傾向がある。
本発明の一実施形態において、「使用済みの吸収性物品」は、使用後の吸収性物品に含まれる、被吸収液を吸収した吸水性樹脂およびパルプ、不織布、接着剤等であり得る。
本発明の一実施形態において、「吸収性物品」は、吸水用途に用いられる物品である。より具体的には、「吸収性物品」とは、例えば、高吸水性樹脂および繊維状物質を含む吸収体を含む吸収性物品である。「吸収性物品」は、さらに、通液性を有する表面シート、および液不透過性を有する背面シートを備える吸収性物品であってもよい。前記吸収体は、高吸水性樹脂と繊維状物質とをブレンドするか、または、高吸水性樹脂を繊維状物質でサンドイッチし、フィルム状、筒状、シート状等に成型することにより好適に製造される。前記繊維状物質としては、親水性繊維(例えば、パルプ、コットンリンター、架橋セルロース繊維、レーヨン、綿、羊毛、アセテート、ビニロン等)が挙げられる。
本発明の一実施形態において、「使用後の吸収性物品」としては、これに限定されるものではないが、特に、尿および血液等の体液を吸収した使用後の衛生材料(例えば、紙おむつ、生理用ナプキン、成人向け失禁用製品(失禁パッド)、ペット用シート等の衛生材料(衛生用品))等が挙げられる。
本発明の一実施形態において、「高吸水性樹脂」は、ポリアクリル酸(塩)系樹脂を主成分として含む。ここで、本明細書において、「主成分として」とは、高吸水性樹脂の全量に対して、好ましくは50質量%以上、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは90質量以上、特に好ましくは95質量%以上であることをいう。
本発明の一実施形態において、「ポリアクリル酸(塩)」とは、ポリアクリル酸および/またはその塩を指す。「ポリアクリル酸(塩)系樹脂」とは、主成分としてアクリル酸および/またはその塩(以下、「アクリル酸(塩)」と称することがある)を繰り返し単位として含み、任意成分としてグラフト成分を含む架橋重合体を意味する。前記「主成分」とは、アクリル酸(塩)の使用量(含有量)が、重合に用いられる単量体(内部架橋剤を除く)全体に対して、好ましくは50質量%以上、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは90質量以上、特に好ましくは95質量%以上であることをいう。アクリル酸(塩)と併用され得る単量体としては、これに限定されるものではないが、例えば、(無水)マレイン酸、イタコン酸、ケイ皮酸、ビニルスルホン酸、アリルトルエンスルホン酸、ビニルトルエンスルホン酸、スチレンスルホン酸、2-(メタ)アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、2-(メタ)アクリロイルエタンスルホン酸、2-(メタ)アクリロイルプロパンスルホン酸、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリロイルフォスフェート等のアニオン性不飽和単量体および/またはその塩;メルカプタン基含有不飽和単量体;フェノール性水酸基含有不飽和単量体;(メタ)アクリルアミド、N-エチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド等のアミド基含有不飽和単量体;N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N,N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド等のアミノ基含有不飽和単量体;が挙げられる。
前記ポリアクリル酸(塩)系樹脂は、内部架橋されていることが好ましい。内部架橋に用いられる内部架橋剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、N,N’-メチレンビス(メタ)アクリルアミド、(ポリ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(メタ)アクリレート、グリセリンアクリレートメタクリレート、エチレンオキシド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルホスフェート、トリアリルアミン、ポリ(メタ)アリロキシアルカン、(ポリ)エチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセロールジグリシジルエーテル、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール、エチレンジアミン、ポリエチレンイミン、グリシジル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらの内部架橋剤は1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。前記内部架橋剤の使用量は、これに限定されるものではないが、内部架橋剤を除く単量体に対して、好ましくは0.0001~5モル%である。当該範囲内の使用量とすることで、所望する吸水性能を有する吸水性樹脂が得られる。
前記ポリアクリル酸(塩)系樹脂にはポリアクリル酸の水溶性塩が含まれる。当該水溶性塩(中和塩)の主成分としては、好ましくは一価の塩、より好ましくはアルカリ金属塩またはアンモニウム塩、更に好ましくはアルカリ金属塩、特に好ましくはナトリウム塩が含まれる。前記ポリアクリル酸(塩)系樹脂の中和率は、特に限定されるものではないが、好ましくは50mol%以上95mol%以下である。
本発明の一実施形態において、前記高吸水性樹脂は、ポリアクリル酸(塩)系樹脂以外の樹脂を含んでいてもよい。ポリアクリル酸(塩)系樹脂以外の樹脂の例としては、ポリスルホン酸(塩)系樹脂、無水マレイン酸(塩)系樹脂、ポリアクリルアミド系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリエチレンオキシド系樹脂、ポリアスパラギン酸(塩)系樹脂、ポリグルタミン酸(塩)系樹脂、ポリアルギン酸(塩)系樹脂、デンプン系樹脂、セルロース系樹脂、(メタ)アクリル酸塩架橋重合体、(メタ)アクリル酸エステル-酢酸ビニル共重合体のケン化物架橋体、デンプン-アクリル酸塩グラフト重合体およびその架橋物等が挙げられる。
また、本発明の一実施形態において、前記高吸水性樹脂は、表面架橋されていてもよい。
本実施形態に係る回収方法は、可溶化工程と、分離工程と、沈殿回収工程とを含む。以下、各工程について説明する。
<可溶化工程>
可溶化工程では、使用済みの吸収性物品中の高吸水性樹脂を分解し、水に可溶化させた高吸水性樹脂分解物を得る。高吸水性樹脂の可溶化方法は、特に限定されるものではなく、どのような方法であってもよい。例えば、特開2019-131789号公報(特許文献1)、特許第3146053号、特許第3091251号、特開2017-128840号公報、特開2019-108639号公報、および特開2019-108640号公報等に記載されている。
特許文献1には、還元剤および遷移金属イオンを使用した高吸水性樹脂を分解して可溶化する方法が記載されている。特許第3146053号には、還元剤であるアスコルビン酸を使用した、pH4~7.5における高吸水性樹脂の分解および可溶化方法が記載されている。特許第3091251号には、酸化剤存在下で加熱処理することによる高吸水性樹脂の分解可溶化方法が記載されている。特開2017-128840号公報には、オゾン水に浸漬させることによる高吸水性樹脂の分解可溶化方法が記載されている。特開2019-108639号公報には、二酸化塩素を使用した、酸性下における高吸水性樹脂の分解および可溶化方法が記載されている。特開2019-108640号公報には、過酸を使用した高吸水性樹脂の分解および可溶化方法が記載されている。
使用済の吸収性物品に含まれる高吸水性樹脂の質量が不明な場合は、未使用の吸収性物品に含まれる高吸水性樹脂の質量および使用済の吸収性物品に含まれる高吸水性樹脂の吸水倍率の一般値を考慮すればよい。使用済の吸収性物品の総質量に対する高吸水性樹脂の含有量(固形分換算値)を3~9質量%と仮定して、可溶化工程を実施することができる。使用済の吸収性物品の使用状態により、実際の高吸水性樹脂含有量は大きく異なる可能性もあるが、実際の分解状況を確認しながら、当業者が適宜に分解条件を調整することができる。
<分離工程>
分離工程では、可溶化工程後の分解した高吸水性樹脂を含む水溶液から、高吸水性樹脂分解物を含む水溶液とそれ以外の部材(高吸水性樹脂分解物以外の部材)とを分離する。分離した、高吸水性樹脂分解物を含む水溶液およびそれ以外の部材は回収して再利用することができる。高吸水性樹脂分解物を含む水溶液とそれ以外の部材とを分離する方法としては、特に限定されず、可溶性物質(高吸水性樹脂分解物)と不溶性物質(パルプ、不織布、接着剤、可溶化されなかった高吸水性樹脂)とを分離する慣用の固液分離手段、例えば、メッシュフィルター等によるろ過、遠心分離等が挙げられる。
分離回収したそれ以外の部材は、必要に応じて洗浄、脱水、乾燥等を行った後に、例えばリサイクルパルプまたはリサイクルプラスチックとして、所望の形態に加工し、再利用することができる。
<沈殿回収工程>
沈殿回収工程では、前記分離工程後に、高吸水性樹脂分解物を含む水溶液に無機系凝集剤を添加して、高吸水性樹脂分解物を沈殿および回収する。無機系添加剤を添加することによって、高吸水性樹脂分解物を低コストで沈殿および回収することができる。
本工程において、前記高吸水性樹脂分解物を含む水溶液に前記無機系凝集剤を添加した後の水溶液のpHは2.5~9の範囲である。添加後の水溶液のpHの範囲が前記範囲内であると、無機系凝集剤を添加したときに高吸水性樹脂分解物が凝集し易くなり、高吸水性樹脂分解物の回収率も向上する。高吸水性樹脂分解物の回収率の向上等の点で、高吸水性樹脂分解物に前記無機系凝集剤を添加した後の水溶液のpHは、好ましくは3~9であり、より好ましくは3~7であり、さらに好ましくは3~5である。また、さらに後述する高分子凝集剤を添加する場合は、さらに高分子凝集剤を添加した後のpHを前記pHの範囲に制御することが好ましい。
前記水溶液のpHは、酸または塩基を添加することにより、調製することができる。使用できる酸としては、これに限定されるものではないが、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸等の無機酸、酢酸、クエン酸等の有機酸を挙げることができる。使用できる塩基としては、これに限定されるものではないが、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム等の無機塩基を挙げることができる。
本沈殿回収工程で使用する無機系凝集剤の例としては、これに限定されるものではないが、鉄系またはアルミニウム系無機凝集剤等を好適に用いることができる。前記鉄系またはアルミニウム系無機凝集剤のより具体的な一例としては、硫酸バンド(硫酸アルミニウム)、ポリ塩化アルミニウム(PAC)、塩化アルミニウム、ポリ硫酸第二鉄(ポリ鉄)、塩化第二鉄およびこれらの2種類以上の混合物が挙げられる。なかでも、前記無機系凝集剤のより好ましい例は、硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム、またはこれらの組合せである。
沈殿回収工程における無機系凝集剤の添加量は、高吸水性樹脂分解物を含む水溶液の固形分に対して、30~400質量%である。無機系凝集剤の量が高吸水性樹脂分解物を含む水溶液の固形分に対して30質量%以上であると、高吸水性樹脂分解物が十分に沈殿し、高吸水性樹脂分解物の回収率も向上する。無機系凝集剤の量が400質量%以下であると、高吸水性樹脂分解物の凝集沈殿に関与しない無機系凝集剤が水溶液中に多く存在することが比較的少ないため、高吸水性樹脂分解物の回収率が高く、経済的にも好ましい。高吸水性樹脂分解物の回収率の向上等の点で、無機系凝集剤の添加量は、高吸水性樹脂分解物を含む水溶液の固形分に対して、好ましくは35~350質量%であり、より好ましくは40~300質量%であり、さらに好ましくは50~200質量%であり、特に好ましくは50~150質量%である。本発明の実施形態として、高吸水性樹脂分解物を含む水溶液の固形分に対して、50~200質量%の無機系凝集剤を添加した後の水溶液pHが2.5~7(より好ましくは、3~5)であることが好ましい。
高吸水性樹脂分解物を含む水溶液に含まれる高吸水性樹脂分解物(前記の水溶液の固形分)の質量が不明な場合は、例えば、未使用吸収性物品に含まれる高吸水性樹脂の質量および使用吸収性物品中の高吸水性樹脂の吸水倍率の一般値を考慮すればよい。使用済吸収性物品の総質量に対する高吸水性樹脂の含有量(固形分換算値)を3~9質量%と仮定して、使用する無機系凝集剤の量を決定することができる。
本発明の一実施形態においては、本沈殿回収工程にて、前記無機系凝集剤に加えて、高分子凝集剤を添加することがより好ましい。高分子凝集剤を添加することにより、高吸水性樹脂分解物がより短時間で凝集し易くなる。前記高分子凝集剤の例としては、ノニオン性、アニオン性、カチオン性、および両性の高分子凝集剤が用いられる。これらの高分子凝集剤は単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。本実施形態においては、高吸水性樹脂がポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂を主成分として含んでいるため、前記高分子凝集剤は、カチオン性高分子凝集剤、両性高分子凝集剤、またはこれらの組合せであることがより好ましい。カチオン性高分子凝集剤または両性高分子凝集剤の好ましい重量平均分子量は、好ましくは50万~2000万であり、より好ましくは100万~1000万である。
前記カチオン性高分子凝集剤としては、カチオン性モノマーを必須成分として有するものであり、これに限定されるものではないが、カチオン性モノマーの共重合体またはカチオン性モノマーと(メタ)アクリルアミド等のノニオン性モノマーとの共重合体であり得る。前記カチオン性モノマーとしては、例えば、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルアクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレートまたはこれらの中和塩、4級塩などが挙げられる。前記カチオン性モノマーは、1種類を単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。
その他のカチオン性高分子凝集剤としては、例えば、ポリアミン縮合物、ジシアンジアミド・ホルマリン縮合物、ポリエチレンイミン、ポリビニルイミダリン、ポリビニルピリジン、ジアリルアミン塩・二酸化硫黄共重合体、ポリジメチルジアリルアンモニウム塩、ポリジメチルジアリルアンモニウム塩・二酸化硫黄共重合体、ポリジメチルジアリルアンモニウム塩・アクリルアミド共重合体、ポリジメチルジアリルアンモニウム塩・ジアリルアミン塩酸塩誘導体共重合体、アリルアミン塩重合体などが挙げられる。前記カチオン性高分子凝集剤は、1種類を単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。
前記両性高分子凝集剤は、1つの分子中にカチオン性基およびアニオン性基を有する高分子凝集剤である。前記カチオン性基としては、第3級アミン、その中和塩、4級塩等、アニオン性基としては、カルボキシル基、スルホン基またはこれらの塩等が挙げられる。特にカルボキシル基を有する両性高分子凝集剤が好ましい。また、これらのイオン性成分の他にノニオン性成分が含まれていてもよい。
より具体的には、アニオン性のモノマー単位として、例えば、アクリル酸、メタクリル酸若しくはこれらのアルカリ金属塩等が挙げられる。カチオン性のモノマー単位としては、例えば、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、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、アリルジメチルアミン若しくはこれらの中和塩、4級塩などが挙げられる。ノニオン性のモノマー単位としては、(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジエチル(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。
本発明の一実施形態においては、前記高分子凝集剤として、アニオン性高分子凝集剤を用いてもよい。前記アニオン性高分子凝集剤としては、これに限定されるものではないが、例えば、アクリルアミドとアクリル酸ナトリウムの共重合物、アクリルアミドと2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸の共重合物、アクリルアミドとアクリル酸ナトリウムと2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸の共重合物、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミドの部分加水分解物等を挙げることができる。前記アニオン性高分子凝集剤は、1種類を単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。
或いは、本発明の一実施形態においては、前記高分子凝集剤として、ノニオン性高分子凝集剤を用いてもよい。前記ノニオン性高分子凝集剤としてはポリアクリルアミド、アクリルアミドと他のノニオン性モノマーの共重合物等を挙げることができる。前記ノニオン性高分子凝集剤は、1種類を単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。前記アニオン性高分子凝集剤またはノニオン性高分子凝集剤の好ましい重量平均分子量は200万~2000万である。
高吸水性樹脂分解物の凝集し易さの点で、沈殿回収工程における前記高分子凝集剤の添加量は、高吸水性樹脂分解物を含む水溶液の固形分に対して、好ましくは0.01~200質量%であり、より好ましくは0.05~150質量%であり、さらに好ましくは0.1~100質量%である。前記高分子凝集剤の量が0.01質量%以上であると、高吸水性樹脂分解物が短時間で沈殿し、高吸水性樹脂分解物の回収率が向上するため好ましい。前記高分子凝集剤の量が200質量%以下であると、高吸水性樹脂分解物の凝集沈殿に関与しない前記高分子凝集剤が水溶液中に多く存在することがないため、高吸水性樹脂分解物の回収率が向上する。
本発明の一実施形態において、高吸水性樹脂分解物を含む水溶液中の、高吸水性樹脂分解物の濃度、即ち高吸水性樹脂分解物を含む水溶液の固形分濃度は、好ましくは0.01~10質量%であり、より好ましくは0.05~5質量%である。高吸水性樹脂分解物を含む水溶液の固形分濃度が0.01質量%以上であれば、前記無機系凝集剤により高吸水性樹脂分解物を好適に凝集させることができるため好ましく、10質量%以下であれば高吸水性樹脂分解物の凝集を短時間化できるため好ましい。前記水溶液中の高吸水性樹脂分解物の固形分濃度(質量%)は、全水溶液を130℃のオーブンで2時間乾燥させることで決定できる。
本発明の一実施形態において、前記無機系添加剤を添加後撹拌することがより好ましい。これにより、高吸水性樹脂分解物をより短時間で沈殿および回収することができる。撹拌の速度(回転数)および撹拌時間は特に限定されるものではないが、高吸水性樹脂分解物の回収率の向上の点で、撹拌速度(回転数)を段階的に下げることがより好ましい。例えば、無機系添加剤を、高吸水性樹脂分解物を含む水溶液に添加後、一定回転数で撹拌後(第1段階)、第1段階の回転数よりも回転数を下げて撹拌し(第2段階)、第2段階後に無撹拌で静置する(第3段階)ことが好ましい。
回収した高吸水性樹脂分解物は、脱水および乾燥等を行うことにより、例えば固形燃料または土壌改質材として、所望の形態に加工し、再利用することができる。
〔まとめ〕
本発明の一実施形態は、以下の〔1〕~〔3〕の態様が含まれる。
〔1〕使用済みの吸収性物品から高吸水性樹脂を回収する回収方法であって、前記使用済みの吸収性物品中の前記高吸水性樹脂を分解し、水に可溶化させた高吸水性樹脂分解物を得る可溶化工程と、前記可溶化工程後の分解した高吸水性樹脂を含む水溶液から、前記高吸水性樹脂分解物を含む水溶液とそれ以外の部材とを分離する分離工程と、前記分離工程後に、前記高吸水性樹脂分解物を含む水溶液に無機系凝集剤を添加して、前記高吸水性樹脂分解物を沈殿および回収する沈殿回収工程と、を含み、前記高吸水性樹脂が、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂を主成分として含み、前記沈殿回収工程において、前記高吸水性樹脂分解物を含む水溶液に前記無機系凝集剤を添加した後の水溶液のpHが2.5~9の範囲であり、前記無機系凝集剤の添加量が、前記高吸水性樹脂分解物を含む水溶液の固形分に対して、30~400質量%である、回収方法。
〔2〕前記沈殿回収工程において、高分子凝集剤をさらに前記水溶液に添加する、〔1〕に記載の回収方法。
〔3〕前記高分子凝集剤がカチオン性凝集剤または両性凝集剤である、〔2〕に記載の回収方法。
以下に示す実施例および比較例に従って本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定解釈されるものではなく、各実施例に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施例も、本発明の範囲に含まれることとする。
(参考例1)高吸水性樹脂(1)の製造方法
アクリル酸ナトリウム(中和率71モル%)の38重量%水溶液5500部に、ポリエチレングリコールジアクリレート(n=9)8.1部を溶解させて反応液とした。次に、この反応液を窒素ガス雰囲気下で30分間脱気した。次いで、開閉可能な蓋付きのシグマ型羽根を2本有するジャケット付きステンレス製双腕型ニーダーに、前記反応液を供給し、反応液を30℃に保ちながら系を窒素ガス置換した。続いて、反応液を撹拌しながら、過硫酸アンモニウム2.4部およびL-アスコルビン酸0.12部を添加したところ、凡そ1分後に重合が開始した。そして、20~95℃で重合を行い、重合を開始して60分後に含水ゲル状重合体を取り出した。
得られた含水ゲル状重合体は、その径が約5mmに細分化されていた。この細分化された含水ゲル状重合体を50メッシュの金網上に広げ、150℃で100分間熱風乾燥した。次いで乾燥物を、振動ミルを用いて粉砕し、さらに目開き850μmの篩を通過し106μmの篩上に残る、平均粒径が400μmの不定形破砕状の吸水性ポリマー前駆体を得た。
得られた吸水性ポリマー前駆体100重量部に、エチレングリコールジグリシジルエーテル0.04重量部と、プロピレングリコール0.9重量部、水3.0重量部とからなる表面架橋剤組成液を混合した。前記の混合物を210℃で40分間加熱処理することにより、高吸水性樹脂(1)を得た。高吸水性樹脂(1)の平均粒径は400μm、水可溶成分量は9%であった。
(参考例2)高吸水性樹脂(1)の分解
使用済みの吸収性物品中に含まれる高吸水性樹脂を分解させるモデルとして、以下の操作を行った。
ビーカーに、高吸水性樹脂(1)2.0g、および0.9質量%塩化ナトリウム水溶液40gを入れ、1時間以上放置した(吸水倍率20倍)。次に脱イオン水360g(塩化ナトリウム水溶液と合わせて、吸水性樹脂に対して200倍)を加え、スターラーで撹拌しながら50℃に加熱した。
続いて、30質量%過酸化水素水溶液0.29g、硫酸鉄(II)7水和物0.010g、L-アスコルビン酸0.20gを添加し分解を開始した。90分後、水溶液を100メッシュの金網でろ過し、高吸水性樹脂分解物(1)を含む水溶液(以下、「高吸水性樹脂分解物(1)水溶液」と略記する場合がある)を得た。高吸水性樹脂分解物(1)を含む水溶液の固形分濃度は0.50質量%、重量平均分子量は105,000であった。ろ過した金網の上に残った不溶物を脱イオン水で十分に洗浄した。次に、金網と共に前記不溶物を180℃のオーブンで2時間乾燥させ、下記式に従って高吸水性樹脂の分解率を求めたところ99.2%であった。
高吸水性樹脂の分解率(%)=[1-{(金網+乾燥後の不溶物の質量)-(金網の質量)}/(分解前の高吸水性樹脂の質量)]×100。
なお、実際には、使用済みの吸収性物品中に含まれる高吸水性樹脂を分解した後、高吸水性樹脂分解物を含む水溶液とそれ以外の部材とを分離する分離工程が含まれる。その場合、下記の式に従って高吸水性樹脂の分解率を求める。
高吸水性樹脂の分解率(%)=((高吸水性樹脂分解物を含む水溶液の質量)×(該水溶液中に含まれる高吸水性樹脂分解物の固形分濃度〔質量%〕/100))/(分解前の使用済みの吸収性物品に含まれる高吸水性樹脂(固形分)の質量)×100。
なお、分解前の使用済みの吸収性物品中に含まれる高吸水性樹脂(固形分)の質量は、下記の式で計算できる。
分解前の使用済みの吸収性物品に含まれる高吸水性樹脂(固形分)の質量=(分解前の使用済みの吸収性物品の総質量)/(1枚当たりの分解前の使用済みの吸収性物品の質量)×(1枚当たりの未使用の吸収性物品に含まれる高吸水性樹脂の質量)
もしくは、使用済みの吸収性物品の総質量に対する高吸水性樹脂の含有量(固形分換算値)を3~9質量%と仮定して、分解前の使用済みの吸収性物品に含まれる高吸水性樹脂(固形分)の質量を決定することができる。
[評価項目]
<ポリマー凝集物の凝集状態>
250mLガラスビーカー(内径70mm)に、高吸水性樹脂分解物を含む水溶液100mLを加え、室温(25℃)で長さ40mmの攪拌子を用いてマグネチックススターラーにて300rpmで撹拌しながら、各種凝集剤を添加し300rpmで2分間攪拌を継続する。異なる凝集剤を併用する場合は、添加後さらに300rpmで2分間撹拌を継続する。続いて、回転数を30rpmに落として10分間撹拌し、最後に撹拌を停止して10分間静置する。この状態におけるポリマー(高吸水性樹脂分解物)の凝集状態を調べた。
◎ 凝集物が、水溶液体積の50体積%以下まで凝集沈降しており、上澄み液も透明度が高い。
○ 凝集物の凝集沈降が認められる。
△ 凝集物の生成は認められるが、凝集沈降はほとんどない。
× 凝集物の生成が認められない。
<ポリマー凝集物の回収率>
ポリマー凝集物の凝集状態を確認後、水溶液を遠沈管に移し、遠心分離機(300G)で室温(25℃)において30分処理することで、凝集物を沈降させた。遠沈管から回収した上澄み液を130℃のオーブンで2時間乾燥させて固形分濃度を測定し、下記式からポリマー凝集物(高吸水性樹脂分解物と凝集剤との凝集物)の回収率を求めた。
ポリマー凝集物の回収率(%)=[1-遠心分離後の上澄み液の固形分濃度(質量%)/全水溶液中の高吸水性樹脂分解物および凝集剤の固形分濃度(質量%)]×100。
全水溶液中の高吸水性樹脂分解物および凝集剤の固形分濃度(質量%)は、全水溶液を130℃のオーブンで2時間乾燥させることで決定できる。
<水溶液のpH>
回収率測定用に上澄み液の極一部を採取した後、水溶液を30rpmで撹拌しながら室温(25℃)で、HORIBA社製ポータブル型pHメーターD-71を用いて水溶液のpHを測定した。
(実施例1)
250mLガラスビーカーに、高吸水性樹脂分解物(1)水溶液(固形分濃度0.50質量%)を100g入れた。無機系凝集剤として硫酸バンド(浅田化学工業社製、「工業用17%品」:硫酸アルミニウム水和物)の10質量%水溶液1.8gを添加し、マグネチックスターラーを用いて300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。引き続き、回転数を30rpmに落として10分間撹拌し、最後に無撹拌で10分間静置した結果、ポリマー凝集物が形成された。
(実施例2)
250mLガラスビーカーに、高吸水性樹脂分解物(1)水溶液(固形分濃度0.50質量%)を100g入れた。無機系凝集剤として硫酸バンド(浅田化学工業社製、「工業用17%品」:硫酸アルミニウム水和物)の10質量%水溶液2.5gを添加し、マグネチックスターラーを用いて300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。引き続き、回転数を30rpmに落として10分間撹拌し、最後に無撹拌で10分間静置した結果、ポリマー凝集物が形成された。
(実施例3)
250mLガラスビーカーに、高吸水性樹脂分解物(1)水溶液(固形分濃度0.50質量%)を100g入れた。無機系凝集剤として硫酸バンド(浅田化学工業社製、「工業用17%品」:硫酸アルミニウム水和物)の10質量%水溶液5.0gを添加し、マグネチックスターラーを用いて300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。引き続き、回転数を30rpmに落として10分間撹拌し、最後に無撹拌で10分間静置した結果、ポリマー凝集物が形成された。
(実施例4)
250mLガラスビーカーに、高吸水性樹脂分解物(1)水溶液(固形分濃度0.50質量%)を100g入れた。無機系凝集剤として硫酸バンド(浅田化学工業社製、「工業用17%品」:硫酸アルミニウム水和物)の10質量%水溶液10.0gを添加し、マグネチックスターラーを用いて300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。引き続き、回転数を30rpmに落として10分間撹拌し、最後に無撹拌で10分間静置した結果、ポリマー凝集物が形成された。
(実施例5)
250mLガラスビーカーに、高吸水性樹脂分解物(1)水溶液(固形分濃度0.50質量%)を100g入れた。無機系凝集剤として硫酸バンド(浅田化学工業社製、「工業用17%品」:硫酸アルミニウム水和物)の10質量%水溶液15.0gを添加し、マグネチックスターラーを用いて300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。引き続き、回転数を30rpmに落として10分間撹拌し、最後に無撹拌で10分間静置した結果、ポリマー凝集物が形成された。
(実施例6)
250mLガラスビーカーに、高吸水性樹脂分解物(1)水溶液(固形分濃度0.50質量%)を100g入れた。無機系凝集剤としてポリ塩化アルミニウム(浅田化学工業社製、PAC100W)の10質量%水溶液2.5gを添加し、マグネチックスターラーを用いて300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。引き続き、回転数を30rpmに落として10分間撹拌し、最後に無撹拌で10分間静置した結果、ポリマー凝集物が形成された。
(実施例7)
250mLガラスビーカーに、高吸水性樹脂分解物(1)水溶液(固形分濃度0.50質量%)を100g入れた。無機系凝集剤としてポリ塩化アルミニウム(浅田化学工業社製、PAC100W)の10質量%水溶液5.0gを添加し、マグネチックスターラーを用いて300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。引き続き、回転数を30rpmに落として10分間撹拌し、最後に無撹拌で10分間静置した結果、ポリマー凝集物が形成された。
(実施例8)
250mLガラスビーカーに、高吸水性樹脂分解物(1)の代替品として、ポリアクリル酸ナトリウム(重量平均分子量430,000、中和率71モル%)の0.50質量%水溶液を100g入れた。無機系凝集剤として硫酸バンド(浅田化学工業社製、「工業用17%品」:硫酸アルミニウム水和物)の10質量%水溶液5.0gを添加し、マグネチックスターラーを用いて300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。引き続き、回転数を30rpmに落として10分間撹拌し、最後に無撹拌で10分間静置した結果、ポリマー凝集物が形成された。
(実施例9)
250mLガラスビーカーに、高吸水性樹脂分解物(1)水溶液(固形分濃度0.50質量%)を100g入れた。無機系凝集剤として硫酸バンド(浅田化学工業社製、「工業用17%品」:硫酸アルミニウム水和物)の10質量%水溶液2.5gを添加し、マグネチックスターラーを用いて300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。続いて、カチオン性高分子凝集剤であるDIAFLOC KM1200S(三菱ケミカル社製)の0.10質量%水溶液5.0gを添加し、300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。引き続き、回転数を30rpmに落として10分間撹拌し、最後に無撹拌で10分間静置した結果、ポリマー凝集物が形成された。
(実施例10)
250mLガラスビーカーに、高吸水性樹脂分解物(1)水溶液(固形分濃度0.50質量%)を100g入れた。無機系凝集剤として硫酸バンド(浅田化学工業社製、「工業用17%品」:硫酸アルミニウム水和物)の10質量%水溶液2.5gを添加し、マグネチックスターラーを用いて300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。続いて、両性高分子凝集剤であるDIAFLOC KA606A(三菱ケミカル社製)の0.10質量%水溶液5.0gを添加し、300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。引き続き、回転数を30rpmに落として10分間撹拌し、最後に無撹拌で10分間静置した結果、ポリマー凝集物が形成された。
(実施例11)
250mLガラスビーカーに、高吸水性樹脂分解物(1)水溶液(固形分濃度0.50質量%)を100g入れた。無機系凝集剤として硫酸バンド(浅田化学工業社製、「工業用17%品」:硫酸アルミニウム水和物)の10質量%水溶液5.0gを添加し、マグネチックスターラーを用いて300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。続いて、カチオン性高分子凝集剤であるDIAFLOC KM1200S(三菱ケミカル社製)の0.10質量%水溶液5.0gを添加し、300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。引き続き、回転数を30rpmに落として10分間撹拌し、最後に無撹拌で10分間静置した結果、ポリマー凝集物が形成された。
(実施例12)
250mLガラスビーカーに、高吸水性樹脂分解物(1)水溶液(固形分濃度0.50質量%)を100g入れた。無機系凝集剤として硫酸バンド(浅田化学工業社製、「工業用17%品」:硫酸アルミニウム水和物)の10質量%水溶液5.0gを添加し、マグネチックスターラーを用いて300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。続いて、両性高分子凝集剤であるDIAFLOC KA606A(三菱ケミカル社製)の0.10質量%水溶液5.0gを添加し、300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。引き続き、回転数を30rpmに落として10分間撹拌し、最後に無撹拌で10分間静置した結果、ポリマー凝集物が形成された。
(実施例13)
250mLガラスビーカーに、高吸水性樹脂分解物(1)水溶液(固形分濃度0.50質量%)を100g入れた。無機系凝集剤として硫酸バンド(浅田化学工業社製、「工業用17%品」:硫酸アルミニウム水和物)の10質量%水溶液5.0gを添加し、マグネチックスターラーを用いて300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。続いて、カチオン性高分子凝集剤であるDIAFLOC KM1200S(三菱ケミカル社製)の0.10質量%水溶液1.0gを添加し、300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。引き続き、回転数を30rpmに落として10分間撹拌し、最後に無撹拌で10分間静置した結果、ポリマー凝集物が形成された。
(実施例14)
250mLガラスビーカーに、高吸水性樹脂分解物(1)水溶液(固形分濃度0.50質量%)を20g、および脱イオン水80gを添加して十分に撹拌した。引き続き、無機系凝集剤として硫酸バンド(浅田化学工業社製、「工業用17%品」:硫酸アルミニウム水和物)の10質量%水溶液1.0gを添加し、マグネチックスターラーを用いて300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。引き続き、回転数を30rpmに落として10分間撹拌し、最後に無撹拌で10分間静置した結果、ポリマー凝集物が形成された。
(実施例15)
250mLガラスビーカーに、高吸水性樹脂分解物(1)水溶液(固形分濃度0.50質量%)10g、および脱イオン水90gを添加して十分に撹拌した。引き続き、無機系凝集剤として硫酸バンド(浅田化学工業社製、「工業用17%品」:硫酸アルミニウム水和物)の10質量%水溶液0.50gを添加し、マグネチックスターラーを用いて300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。引き続き、回転数を30rpmに落として10分間撹拌し、最後に無撹拌で10分間静置した結果、ポリマー凝集物が形成された。
(実施例16)
250mLガラスビーカーに、高吸水性樹脂分解物(1)水溶液(固形分濃度0.50質量%)を100g入れた。無機系凝集剤として硫酸バンド(浅田化学工業社製、「工業用17%品」:硫酸アルミニウム水和物)の10質量%水溶液2.5gを添加し、マグネチックスターラーを用いて300rpmの回転数で2分間攪拌、混合した。続いて、1モル/L塩酸(関東化学社製)を加えてpH3.0に調整し、300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。引き続き、回転数を30rpmに落として10分間撹拌し、最後に無撹拌で10分間静置した結果、ポリマー凝集物が形成された。
(実施例17)
250mLガラスビーカーに、高吸水性樹脂分解物(1)水溶液(固形分濃度0.50質量%)を100g入れた。無機系凝集剤として硫酸バンド(浅田化学工業社製、「工業用17%品」:硫酸アルミニウム水和物)の10質量%水溶液2.5gを添加し、マグネチックスターラーを用いて300rpmの回転数で2分間攪拌、混合した。続いて、1モル/L水酸化ナトリウム液(関東化学社製)を加えてpH8.1とし、300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。引き続き、回転数を30rpmに落として10分間撹拌し、最後に無撹拌で10分間静置した結果、ポリマー凝集物が形成された。
(実施例18)
250mLガラスビーカーに、高吸水性樹脂分解物(1)水溶液(固形分濃度0.50質量%)を100g入れた。無機系凝集剤として硫酸バンド(浅田化学工業社製、「工業用17%品」:硫酸アルミニウム水和物)の10質量%水溶液2.5gを添加し、マグネチックスターラーを用いて300rpmの回転数で2分間攪拌、混合した。続いて、1モル/L水酸化ナトリウム液(関東化学社製)を加えてpH9.0とし、300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。引き続き、回転数を30rpmに落として10分間撹拌し、最後に無撹拌で10分間静置した結果、ポリマー凝集物が形成された。
(実施例19)
250mLガラスビーカーに、高吸水性樹脂分解物(1)水溶液(固形分濃度0.50質量%)を100g入れた。無機系凝集剤として硫酸バンド(浅田化学工業社製、「工業用17%品」:硫酸アルミニウム水和物)の10質量%水溶液2.5gを添加し、マグネチックスターラーを用いて300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。続いて、1モル/L塩酸(関東化学社製)を加えてpH3.8に調整し、300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。引き続き、回転数を30rpmに落として10分間撹拌し、最後に無撹拌で10分間静置した結果、ポリマー凝集物が形成された。
(実施例20)
250mLガラスビーカーに、高吸水性樹脂分解物(1)水溶液(固形分濃度0.50質量%)を100g入れた。無機系凝集剤として硫酸バンド(浅田化学工業社製、「工業用17%品」:硫酸アルミニウム水和物)の10質量%水溶液2.5gを添加し、マグネチックスターラーを用いて300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。続いて、1モル/L塩酸(関東化学社製)を加えてpH5.0に調整し、300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。引き続き、回転数を30rpmに落として10分間撹拌し、最後に無撹拌で10分間静置した結果、ポリマー凝集物が形成された。
(実施例21)
250mLガラスビーカーに、高吸水性樹脂分解物(1)水溶液(固形分濃度0.50質量%)を100g入れた。無機系凝集剤として硫酸バンド(浅田化学工業社製、「工業用17%品」:硫酸アルミニウム水和物)の10質量%水溶液5.0gを添加し、マグネチックスターラーを用いて300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。続いて、1モル/L塩酸(関東化学社製)を加えてpH3.0に調整し、300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。引き続き、回転数を30rpmに落として10分間撹拌し、最後に無撹拌で10分間静置した結果、ポリマー凝集物が形成された。
(実施例22)
250mLガラスビーカーに、高吸水性樹脂分解物(1)水溶液(固形分濃度0.50質量%)を100g入れた。無機系凝集剤として硫酸バンド(浅田化学工業社製、「工業用17%品」:硫酸アルミニウム水和物)の10質量%水溶液5.0gを添加し、マグネチックスターラーを用いて300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。続いて、1モル/L水酸化ナトリウム液(関東化学社製)を加えてpH5.0に調整し、300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。引き続き、回転数を30rpmに落として10分間撹拌し、最後に無撹拌で10分間静置した結果、ポリマー凝集物が形成された。
(実施例23)
250mLガラスビーカーに、高吸水性樹脂分解物(1)水溶液(固形分濃度0.50質量%)を100g入れた。無機系凝集剤として硫酸バンド(浅田化学工業社製、「工業用17%品」:硫酸アルミニウム水和物)の10質量%水溶液5.0gを添加し、マグネチックスターラーを用いて300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。続いて、1モル/L水酸化ナトリウム液(関東化学社製)を加えてpH7.0に調整し、300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。引き続き、回転数を30rpmに落として10分間撹拌し、最後に無撹拌で10分間静置した結果、ポリマー凝集物が形成された。
(実施例24)
250mLガラスビーカーに、高吸水性樹脂分解物(1)水溶液(固形分濃度0.50質量%)を100g入れた。無機系凝集剤として硫酸バンド(浅田化学工業社製、「工業用17%品」:硫酸アルミニウム水和物)の10質量%水溶液5.0gを添加し、マグネチックスターラーを用いて300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。続いて、1モル/L水酸化ナトリウム液(関東化学社製)を加えてpH9.0に調整し、300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。引き続き、回転数を30rpmに落として10分間撹拌し、最後に無撹拌で10分間静置した結果、ポリマー凝集物が形成された。
(実施例25)
250mLガラスビーカーに、高吸水性樹脂分解物(1)水溶液(固形分濃度0.50質量%)を100g入れた。無機系凝集剤として硫酸バンド(浅田化学工業社製、「工業用17%品」:硫酸アルミニウム水和物)の10質量%水溶液1.8gを添加し、マグネチックスターラーを用いて300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。続いて、続いて、1モル/L塩酸(関東化学社製)を加えてpH3.8に調整し、回転数を30rpmに落として10分間撹拌し、最後に無撹拌で10分間静置した結果、ポリマー凝集物が形成された。
(実施例26)
250mLガラスビーカーに、高吸水性樹脂分解物(1)水溶液(固形分濃度0.50質量%)を100g入れた。無機系凝集剤として硫酸バンド(浅田化学工業社製、「工業用17%品」:硫酸アルミニウム水和物)の10質量%水溶液2.5gを添加し、マグネチックスターラーを用いて300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。続いて、1モル/L塩酸(関東化学社製)を加えてpH3.8に調整し、300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。引き続き、回転数を30rpmに落として10分間撹拌し、最後に無撹拌で10分間静置した結果、ポリマー凝集物が形成された。
(比較例1)
250mLガラスビーカーに、高吸水性樹脂分解物(1)水溶液(固形分濃度0.50質量%)を100g入れた。無機系凝集剤を加えずにマグネチックスターラーを用いて300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。引き続き、回転数を30rpmに落として10分間撹拌し、最後に無撹拌で10分間静置したが、ポリマー凝集物は全く形成されなかった。
(比較例2)
250mLガラスビーカーに、高吸水性樹脂分解物(1)水溶液(固形分濃度0.50質量%)を100g入れた。無機系凝集剤として硫酸バンド(浅田化学工業社製、「工業用17%品」:硫酸アルミニウム水和物)の10質量%水溶液1.0gを添加し、マグネチックスターラーを用いて300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。引き続き、回転数を30rpmに落として10分間撹拌し、最後に無撹拌で10分間静置した結果、ポリマー凝集物は形成されたが、凝集沈降はほとんど見られなかった。
(比較例3)
250mLガラスビーカーに、高吸水性樹脂分解物(1)水溶液(固形分濃度0.50質量%)を100g入れた。無機系凝集剤として硫酸バンド(浅田化学工業社製、「工業用17%品」:硫酸アルミニウム水和物)の10質量%水溶液2.5gを添加し、マグネチックスターラーを用いて300rpmの回転数で2分間攪拌、混合した。続いて、1モル/L水酸化ナトリウム液(関東化学社製)を加えてpH10.0に調整し、300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。引き続き、回転数を30rpmに落として10分間撹拌し、最後に無撹拌で10分間静置したが、ポリマー凝集物は全く形成されなかった。
(比較例4)
250mLガラスビーカーに、高吸水性樹脂分解物(1)水溶液(固形分濃度0.50質量%)を100g入れた。無機系凝集剤として硫酸バンド(浅田化学工業社製、「工業用17%品」:硫酸アルミニウム水和物)の10質量%水溶液2.5gを添加し、マグネチックスターラーを用いて300rpmの回転数で2分間攪拌、混合した。続いて、1モル/L塩酸(関東化学社製)を加えてpH1.6に調整し、300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。引き続き、回転数を30rpmに落として10分間撹拌し、最後に無撹拌で10分間静置したが、ポリマー凝集物は全く形成されなかった。
(比較例5)
250mLガラスビーカーに、高吸水性樹脂分解物(1)水溶液(固形分濃度0.50質量%)を100g入れた。無機系凝集剤として硫酸バンド(浅田化学工業社製、「工業用17%品」:硫酸アルミニウム水和物)の10質量%水溶液5.0gを添加し、マグネチックスターラーを用いて300rpmの回転数で2分間攪拌、混合した。続いて、1モル/L塩酸(関東化学社製)を加えてpH2.0に調整し、300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。引き続き、回転数を30rpmに落として10分間撹拌し、最後に無撹拌で10分間静置したが、ポリマー凝集物は全く形成されなかった。
(比較例6)
250mLガラスビーカーに、高吸水性樹脂分解物(1)水溶液(固形分濃度0.50質量%)を100g入れた。無機系凝集剤として硫酸バンド(浅田化学工業社製、「工業用17%品」:硫酸アルミニウム水和物)の10質量%水溶液5.0gを添加し、マグネチックスターラーを用いて300rpmの回転数で2分間攪拌、混合した。続いて、1モル/L水酸化ナトリウム液(関東化学社製)を加えてpH10.3に調整し、300rpmの回転数で2分間撹拌、混合した。引き続き、回転数を30rpmに落として10分間撹拌し、最後に無撹拌で10分間静置したが、ポリマー凝集物は全く形成されなかった。
実施例1~26および比較例1~6について、高吸水性樹脂分解物の種類、重量平均分子量(Mw)および濃度、無機系凝集剤の種類(品名)および添加量、高分子凝集剤の種類(品名)および添加量、溶液のpH、ポリマー凝集物の凝集状態、ならびに、ポリマー凝集物の回収率を表1~3に示す。
表1~3中、「PSA1」は、参考例2で得られた高吸水性樹脂分解物(1)を示す。「PSA2」は、ポリアクリル酸ナトリウム(Mw:430,000、中和率71モル%)である。重量平均分子量(Mw)は、高吸水性樹脂分解物の重量平均分子量である。高吸水性樹脂分解物の濃度は、高吸水性樹脂分解物水溶液中に含まれる高吸水性樹脂分解物の固形分濃度(質量%)を示す。無機系凝集剤および高分子凝集剤の添加量(質量%)は、高吸水性樹脂分解物水溶液中に含まれる高吸水性樹脂分解物の固形分に対する割合を示す。pHは、無機系凝集剤を添加した後の高吸水性樹脂分解物水溶液のpHを示す。実施例9~13のpHは、高分子凝集剤を添加した後の高吸水性樹脂分解物水溶液のpHを示す。
Figure 0007299407000001
Figure 0007299407000002
Figure 0007299407000003
実施例1~8、14~26および比較例1~6の評価結果から、高吸水性樹脂分解物を含む適正なpH範囲である水溶液に対し、適正な量の無機系凝集剤を添加することにより、高吸水性樹脂分解物を効率よく沈殿回収できることが分かった。また実施例9~13の評価結果から、カチオン性高分子凝集剤または両性高分子凝集剤を無機系凝集剤と併用することにより、高吸水性樹脂分解物の沈殿凝集性が向上し、高吸水性樹脂分解物が取り扱いやすくなることも分かった。
本発明に係る高吸水性樹脂を回収する回収方法は、使用済み吸収性物品から、パルプ、不織布、接着剤等の部材を回収した後の高吸水性樹脂分解物を含む水溶液から高吸水性樹脂分解物を効率よく回収することができるため、紙おむつ、生理用ナプキン、成人向け失禁用製品(失禁パッド)、ペット用シート等の衛生材料(衛生用品)をはじめとする吸収性物品およびその中間分解物を再利用するリサイクル分野等において好適に利用することができる。

Claims (3)

  1. 使用済みの吸収性物品から高吸水性樹脂を回収する回収方法であって、
    前記使用済みの吸収性物品中の前記高吸水性樹脂を分解し、水に可溶化させた高吸水性樹脂分解物を得る可溶化工程と、
    前記可溶化工程後の分解した高吸水性樹脂を含む水溶液から、前記高吸水性樹脂分解物を含む水溶液とそれ以外の部材とを分離する分離工程と、
    前記分離工程後に、前記高吸水性樹脂分解物を含む水溶液に無機系凝集剤を添加して、前記高吸水性樹脂分解物を沈殿および回収する沈殿回収工程と、を含み、
    前記高吸水性樹脂が、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂を主成分として含み、
    前記沈殿回収工程において、前記高吸水性樹脂分解物を含む水溶液に前記無機系凝集剤を添加した後の水溶液のpHがの範囲であり、前記無機系凝集剤の添加量が、前記高吸水性樹脂分解物を含む水溶液の固形分に対して、30~400質量%である、回収方法。
  2. 前記沈殿回収工程において、高分子凝集剤をさらに前記水溶液に添加する、請求項1に記載の回収方法。
  3. 前記高分子凝集剤がカチオン性凝集剤または両性凝集剤である、請求項2に記載の回収方法。
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