JPH06198287A - メラミンアルデヒド系ポリマー使用による脱インキ廃棄物を処理する方法 - Google Patents

メラミンアルデヒド系ポリマー使用による脱インキ廃棄物を処理する方法

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JPH06198287A
JPH06198287A JP5261840A JP26184093A JPH06198287A JP H06198287 A JPH06198287 A JP H06198287A JP 5261840 A JP5261840 A JP 5261840A JP 26184093 A JP26184093 A JP 26184093A JP H06198287 A JPH06198287 A JP H06198287A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 含インキ廃水ストリームを処理する方法を提
供する。 【構成】 有効量のメラミンホルムアルデヒドポリマー
を処理すべき含インキストリームに加え、得られた含イ
ンキ凝集固形分の少なくとも一部を処理水から凝離する
ことからなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、二次繊維脱インキ処理
から生成された含インキ廃水を処理する方法に係わる。
【0002】
【従来の技術】資源再利用によって、故紙を再パルプ化
して繊維を相互に且つインキから分離し、次いで再パル
プ化ストックからインク及び他の異質材料を除去するこ
とが行われている。洗浄ステップ、フローテーションス
テップ、及びクリーニングステップを種々に組合せて上
記分離処理が行われている。例えばG.A.Smoo
k,“Handbook for Pulp and
Paper Technologists”,第7版
(1989)pp196〜201参照。更に脱インキ処
理では、インキ粒子を繊維から分離し、更にインキ粒子
を洗浄浴中に分散させるため、苛性ソーダ、シリケート
及びホウ砂といった薬剤と一緒に種々の界面活性剤が使
用される。インキを紙繊維から分離するとき、インキと
界面活性剤とを含む廃水が生成される。排出前にこの廃
水からインキ固形分(ink solids)を捕獲し
得るようにすることは重要である。
【0003】廃水問題はまだ十分には解決されていな
い。例えば水処理、紙繊維回収、脱色、及び塗料吹付け
ブースの循環水の処理においてトリアジン/アルデヒド
ポリマーは多数の工業用途を有するが、脱インキ処理に
よって生成される廃水流の処理にかかるポリマーを使用
することは、当分野では知られておらず、提案もされて
いない。
【0004】カナダ特許第1,114,079号は、天
然水(raw water)、原下水(raw sew
age)、並びに、石炭採掘、鉱石処理及び化学的製造
工業において生成されるような工業処理廃水を含む、微
粉砕固形分の水懸濁液の清澄化にメラミンアルデヒド酸
性コロイドを使用することを開示している。二次繊維脱
インキ処理から出た含インキ廃水を処理するために上記
コロイドを使用することは、上記文献では開示も提案も
されていない。
【0005】同時係属出願U.S.S.N.858,8
17号は、脱インキ処理から出た廃水を処理するための
無機及び有機凝集剤と組み合わせたpH調整ステップの
使用に係わる。
【0006】Mizunoらの米国特許第4,656,
059号は、吹付けブース内で捕獲された過剰噴出塗料
を処理するためメラミン−アルデヒド酸性コロイド溶液
を使用することに係わり、Leitzらの米国特許第
4,629,572号は、塗料吹付けブース水を処理す
るために水膨潤性クレーと組み合わせて、尿素またはア
ミノトリアジン−アルデヒド縮合反応物を使用すること
に係わる。
【0007】更に欧州特許公開第293129号は、塗
料吹付けブース系内で捕獲された溶剤ベースの塗料の粘
着性を低下させるために、アルカリ源及び凝集剤ポリマ
ーと一緒にメラミンアルデヒド系ポリマーを使用する方
法を開示している。同時係属中の本出願人による米国特
許出願第475,670号は、メラミン−アルデヒドポ
リマーを使用して水ベースの塗料系から固形分を除去す
る別の方法を開示しており、同時係属中の本出願人によ
る米国特許出願第588,997号は、過剰噴出水及び
溶剤ベースの塗料を処理するためにかかるポリマーを使
用することを開示している。米国特許第5,068,2
79号は、ホルムアルデヒド捕獲メラミンホルムアルデ
ヒドポリマーを使用する、塗料吹付け系の粘着性低下の
更に別の方法を開示している。上記文献のいずれも、二
次繊維脱インク処理から生成された廃水を処理するため
にメラミンアルデヒドを使用することは開示も提案もし
ていない。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、脱インキ処理
から生成される含インキ廃水を処理する方法であって、
有効量のメラミンアルデヒド系ポリマーを、分散インク
と、界面活性剤及び/または苛性ソーダのごとき脱イン
キ用化学物質と、紙繊維とを含む含インキ廃水流に加
え、それによってインキ及び/または繊維粒子の凝集を
惹起することからなる方法に係わる。次いで含インキ固
形分を分離すると、高度に透明な水が得られる。
【0009】最近再生紙が重要視されていることで、新
聞紙及び他のリサイクル素材の脱インキ処理が進歩して
いる。苛性ソーダ及び界面活性剤といった化学物質を使
用する慣用の脱インキ処理は、パルプ固形分、充填剤、
インキ、界面活性剤及び他の化学物質を含む廃水スラリ
ーを生成する。本明細書において、このような廃水を含
インク廃水スラリーまたはストリームと称する。かかる
含インク廃水スラリーを処理し、含インク固形分を廃水
から分離しようという試みはなされているが、この分野
において広範に好結果をもたらす処理方法は知られてい
ない。
【0010】本明細書において“インキ”なる用語は、
二次繊維脱インク処理において再生紙から除去される非
水溶性印刷インクを指す。また“凝固剤”なる用語は、
脱インク廃水ストリームから通常は電荷中和によって含
インク固形分のアグロメレーションまたは沈澱を惹起す
る薬剤を指し、“凝集剤”なる用語は、かかる固形分を
結合し、水性系から凝離するのがより容易である凝集塊
または“フロック(floc)”を形成する薬剤を指
す。
【0011】本発明者は、一般に固体/液体にうまく分
離し、清澄化及び脱色された水と、取り扱いが容易な高
度に凝集した固形分とを与える、脱インキ処理の副産物
として生成される含インク廃水スラリーまたはストリー
ムの処理方法を見い出した。この凝集固形分は、自然沈
降及びベルトプレス濾過による除水処理によって分離す
るのに理想的である。この方法は、二次繊維脱インキ処
理から生成される含インキ廃水ストリームにメラミンア
ルデヒド系ポリマーを加え、得られたフロックを被処理
水から分離することを含む。含インキ廃水ストリームを
処理するために種々のポリマーが使用されているが、か
かる処理におけるメラミンアルデヒドポリマーの使用は
新規であると考えられる。
【0012】本発明は、水と含インキ不用固形分とを含
む含インキ廃水スラリーまたはストリーム、特に非水溶
性印刷インキをセルロース繊維から除去する二次繊維脱
インキ処理において生成される廃水ストリームを処理す
る方法であって、有効量のメラミンアルデヒド系ポリマ
ーを前記スラリーまたはストリームに加え、得られた含
インキ凝集固形分の一部を前記含インキ廃水スラリーま
たはストリームの前記水から分離または凝離することか
らなる。好ましくは、有効量の凝集剤ポリマーを使用し
て固形分分離ステップを助成する。
【0013】本発明は更に、a)含インキ廃水ストリー
ム及びb)前記含インキ廃水ストリームの全重量を基準
にして約0.1ppm以上のメラミンアルデヒド系ポリ
マーを含む組成にも係わる。
【0014】本明細書における“メラミンアルデヒド系
ポリマー”及び“メラミンポリマー”なる用語は同義語
であって、(a)メラミンまたは置換メラミン;及び
(b)一般式:
【0015】
【化1】 〔式中、R1及びR2は同じでも異なってもよく、H、並
びに、直鎖または分枝鎖C1-4アルキル基からなる群か
ら選択される〕で表される化合物から製造される任意の
ポリマーを指す。好ましい(b)の化合物はアルデヒド
からなり、メタナール(ホルムアルデヒド)、エタナー
ル及びプロパナールが特に好ましく、最も好ましいアル
デヒドはホルムアルデヒドである。更に、尿素及び/ま
たはジシアンジアミドのごとき他のトリアジンを使用
し、メラミンと組み合わせて本発明のポリマーを製造す
ることもできる。
【0016】化合物(a)対化合物(b)のモル比は約
1:1〜約1:6とし得るが、好ましい比は約1:1〜
約1:3である。最も好ましいモル比は約1モルのメラ
ミンまたはその誘導体に対して約2〜2.5モルのアル
デヒドである。最も好ましいポリマーは、モル比が約
1:2〜約1:2.5のメラミン及びホルムアルデヒド
から製造される。
【0017】本発明のメラミンポリマーは水に不溶性で
ある。従って該ポリマーは、使用するまでの間、メラミ
ンポリマーが微細コロイド懸濁状態で安定化される酸性
溶液中に最も有利に維持される。pHが約1.6〜約
2.1のCalgonの製品CA−289は好ましい形
態の一例である。この製品は、酸性水溶液中に8%有効
成分のメラミン−ホルムアルデヒドポリマーを含む。メ
ラミンアルデヒド酸懸濁液を調製するには任意の酸を使
用することができるが、好ましいのは塩酸である。更
に、他の安定剤、例えばアルコールを使用することもで
きる。
【0018】安定化(酸性)懸濁液または溶液中の有効メ
ラミンポリマーの重量%は、コスト及び製品の安定性を
考慮し、約0.1%〜約20%、好ましくは1%〜約1
5%、最も好ましくは約4%〜約12%とし得る。pH
は、メラミンアルデヒド系ポリマーを微細コロイド懸濁
液に維持するよう、十分低くすべきである。
【0019】メラミンアルデヒド系ポリマーの分子量は
重要でない。しかしながら、好ましい分子量は約500
〜約50,000であり、最も好ましい分子量は約50
0〜約5,000である。上述したように、適当なメラ
ミンアルデヒド系ポリマーがCalgon社から商品名
CA−289及びPK−9511で市販されている。こ
れらの製品は分子量約2,200を有する。
【0020】有効量のメラミンポリマーが、被処理水に
加えられるかまたは被処理水中に維持される必要があ
る。メラミンポリマーは、含インキ廃水ストリーム中の
含インキ不純物と反応して含インク凝集固形分を形成
し、次いでこれが凝離して清澄水を形成する。
【0021】メラミンポリマーの用量は、処理される含
インキ廃水ストリームの重量を基準にして有効成分が約
0.1ppm以上であるべきである。用量は約10〜約
100mg/Lであるのがより好ましいが、固形分及び
インキの負荷に従ってより多くすることもできる。
【0022】本発明のメラミンポリマーは、任意の慣用
方法によって被処理含インク水に加えることができる。
しかしながら、高速撹拌を有する高速混合タンク内にお
いてメラミンポリマーを被処理含インク水に加えるのが
好ましい。有効量のメラミンポリマーを使用した場合、
それを含インキ水に加えると、含インキ廃水ストリーム
中に存在する固形分にポリマーが凝固作用を及ぼすこと
から、通常は顕著なフロックが形成される。本明細書に
おいて“有効量”なる用語は、所望の水透明度及びイン
キ固形分捕獲を達成し得るメラミンポリマーの量を指
す。
【0023】メラミンポリマーを加えた後、任意の慣用
方法によって被処理水ストリームから凝集固形分を分離
する。例えば、レーキ清澄化装置(rake clar
ifier)を使用することができる。この分離を助成
するため、有効量の凝集剤ポリマーを加えることもでき
る。凝集剤に関して“有効量”なる用語は、処理された
含インキ粒子を結合すると共にフロック構造中に空気を
取込むことにより、浮揚性フロック構造体の形成を促進
するのに必要な凝集剤の量を指す。こうして出来たフロ
ックにより、被処理水からの含インキ固形分の除去は容
易になる。ポリマー凝集剤と酸性コロイドとを同時添加
して生成されるインキ固形分は、取扱い及び除水の点で
望ましい特性を有する。
【0024】使用するポリマー凝集剤の種類及びその分
子量は本発明方法に重要ではないと考えられる。適当な
凝集剤としては、カチオン性ポリマー、非イオン性ポリ
マー、アニオン性ポリマー、両性ポリマー、またはこれ
らの混合物を挙げることができる。
【0025】容認可能な凝集剤の例としては長鎖ポリア
クリルアミド及び長鎖ポリメタクリルアミドを挙げるこ
とができるが、好ましい凝集剤は、重量平均分子量が約
6×106〜約20×106の非イオン性または弱アニオ
ン性ポリアクリルアミドである。
【0026】本発明において凝集剤として使用し得る典
型的なカチオン性高分子電解質としては、限定的ではな
いが、ポリアミン、ポリホスホニウム化合物、ポリスル
ホニウム化合物、第四級アンモニウム化合物、メタクリ
ロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムメチルスル
フェート(METAMS)のポリマー、メタクリルアミ
ドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド(MAPT
AC)のポリマー、アクリロイルオキシエチルトリメチ
ルアンモニウムクロリド(AETAC)のポリマー、メ
タクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロ
リド(METAC)のポリマー、及びMETAMS、M
APTAC、AETAC及び/またはMETACとアク
リルアミド及び/またはメタクリルアミドの組合せから
製造されるポリマーを挙げることができる。第四級アン
モニウム化合物の代表例としては、ジエチルジアリルア
ンモニウム及びジメチルジアリルアンモニウムポリマー
並びにこれらの塩を挙げることができる。
【0027】好ましいカチオン性凝集剤は、例えばポリ
ジメチルジアリルアンモニウムクロリド(polyDM
DAAC)、ポリジメチルジアリルアンモニウムブロミ
ド(polyDMDAAB)、ポリジエチルジアリルア
ンモニウムクロリド(polyDEDAAC)、または
これらとアクリルアミドもしくはメタクリルアミドの共
重合物といった第四級アンモニウムポリマーである。第
四級アンモニウムポリマーの好ましい分子量は約2,0
00,000より大きい。
【0028】最も好ましいカチオン性凝集剤は、重量平
均分子量が約4,000,000より大きいジメチルジ
アリルアンモニウムクロリド及びアクリルアミドを含む
ポリマーまたはその類縁体である。非イオン性部分(例
えばアクリルアミドまたはメタクリルアミド)対カチオ
ン性部分の比は、有効重量ベースで約1:1より大きい
必要がある。
【0029】他の好ましいポリマーは、a)アクリルア
ミドまたはメタクリルアミド及びb)METAMS、M
ETAC、MAPTACまたはAETACを、a):
b)モノマー比が有効重量ベースで約1:1より大きい
量で含む。
【0030】好ましいアニオン性高分子電解質は電荷が
低い(即ち10%以下)ものであり、分子量が約2×1
6〜約20×106のポリアクリル酸及びその塩、特に
ナトリウム塩と、a)アクリル酸またはメタクリル酸、
並びにb)2−アクリルアミド−2−メチルプロピルス
ルホン酸及び/または2−メタアクリルアミド−2−メ
チルプロピルスルホン酸を、比a):b)が約1:99
〜約99:1、好ましくは10:90〜90:10、最
も好ましくは75:25の量で含み、且つ分子量が約2
×106〜約20×106であるポリマーとからなる群か
ら選択される。
【0031】高分子量の両性高分子電解質を本発明方法
に使用することもできる。適当な両性高分子電解質の代
表例としては、a)単独または組合せて使用される、ア
クリル酸、メタクリル酸、2−アクリルアミド−2−メ
チルプロピルスルホン酸または2−メタクリルアミド−
2−メチル−プロピルスルホン酸と、b)単独または組
合せて使用される、ジメチルジアリルアンモニウムクロ
リド、ジメチルジアリルアンモニウムブロミド、ジエチ
ルジアリルアンモニウムクロリドまたはジエチルジアリ
ルアンモニウムブロミドとを、化合物a):化合物b)
の重量比が約90:10〜約10:90の量で含み、且
つ分子量が約2×106より大きいポリマーを挙げるこ
とができる。両性高分子電解質は更に、アクリルアミド
またはメタクリルアミドのごとき非イオン性部分を含む
こともできる。
【0032】上記非イオン性、カチオン性、アニオン性
及び両性高分子電解質凝集剤の混合物を、それだけで、
または両性金属塩と組み合わせて使用することもでき
る。
【0033】有効量のポリマー凝集剤を加える必要があ
る。所与の系に対する有効量は通常、被処理系中に存在
するメラミンアルデヒド系ポリマーの量に依存する。有
効な凝集剤用量は、メラミンアルデヒド系ポリマー(有
効成分ベース)1部当たりポリマー凝集剤約0.01〜
約150部(有効成分ベース)であるのが好ましい。こ
の範囲内で適当なポリマー凝集剤を使用すると、十分に
調整され捕獲が容易なフロックが形成される。
【0034】酸性コロイドポリマー処理したインク固形
分を少なくとも1種のポリマー凝集剤と接触させると、
含インキスラッジが水から除去される。この除去は、限
定的ではないが、気泡浮選法及び濾過を含む当分野にお
いて周知の任意手段によって促進され得る。
【0035】本発明者らが知るところの最良態様の方法
例においては、界面活性剤ベースの脱インキ処理の副産
物として生成される約10%までの固形分(乾燥重量ベ
ース)を含む含インキ排水スラリーを、有効量のCA−
289(8%有効メラミンホルムアルデヒド酸性コロイ
ド懸濁液,Calgon Corporation,P
ittsburgh,PAから市販)で処理する。メラ
ミンポリマーの有効用量は、被処理廃水中で顕著な含イ
ンクフロックが形成されるのに十分な量である。フロッ
クが形成されたら、得られたフロックを凝離し、慣用手
段、好ましくはポリマー凝集剤を使用して除水する。
【0036】
【実施例】以下、実施例(1〜18)によって本発明を
更に説明する。但し、これらの実施例は本発明をいかよ
うにも制限するものではない。
【0037】試験方法 稼働中の製紙工場から出る含インキ排水の処理における
メラミンホルムアルデヒド酸性コロイド(Calgon
CorporationからCA−289で市販)の
効能を測定するため、以下の方法を実施した。
【0038】1.100gのONP(古新聞紙)及び1
00gのOMG(古雑誌)を、4000mlの水及び2
0mlの市販非イオン性界面活性剤の混合物と130°
Fで10分間パルプ化した。タンク内でコンシステンシ
ー1.8%まで希釈した。40メッシュスクリーンで濾
過し、固形分が0.04質量%になるまで希釈した。
【0039】2.4つの角形ガラス容器の各々に100
0mlずつ加え、ガング撹拌機上に置いた。
【0040】3.1つのビーカーを対照(無処理)とし
て残し、他のビーカーに有効量の各ポリマー試料を、1
0ppm有効処理レベルまで加えた。
【0041】4.ガング撹拌機を始動し、100rpm
で90秒間混合し、次いでブレード速度を30rpmに
減速して30秒間混合し、停止した。
【0042】5.30秒間沈澱させ、濁度評価のために
上清100mlを取り出した。
【0043】フロック形成速度、沈澱速度及び上清濁度
について、処理をランク付けした。
【0044】結果は表I及びIIに示す。
【0045】表中の記号は下記に示す通りである:ポリ
マーAは、25%有効成分、85/15 w/w アク
リルアミド(AM)/アクリロイルオキシエチルトリメ
チルアンモニウムクロリド(AETAC)カチオン性エ
マルジョンポリマー(平均分子量約10×106)であ
る;ポリマーBは、25%有効成分、77/23 w/
w AM/AETACカチオン性エマルジョンポリマー
(平均分子量約〜10×106)である;ポリマーC
は、24.8%有効成分、90/10 w/w AM/
AETACカチオン性エマルジョンポリマー(平均分子
量〜約10×106)である;ポリマーDは、25.4
%有効成分、50/50 w/w AM/AETACカ
チオン性エマルジョンポリマー(平均分子量約〜10×
106)である;ポリマーEは、19.8%有効成分、
高分子量ジメチルジアリルアンモニウムクロリド(DM
DAAC)ホモポリマー(平均分子量約〜1,000,
000)である;ポリマーFは、39.6%有効成分、
中間分子量polyDMDAAC(平均分子量約〜60
0,000)である;ポリマーGは、50%有効成分、
高分子量ポリ第四級アミンカチオン性ポリ(平均分子量
〜約400,000)である;CA−289は、Cal
gon Corporation,Pittsburg
h,Pennsylvaniaから市販されている8%
有効成分のメラミンホルムアルデヒド酸性コロイドであ
る。
【0046】
【表1】 実施例11〜18 これらの実施例は先の実施例の方法を使用しているが、
スラリーを40メッシュスクリーンで濾過せず、最終固
形分濃度を0.4質量%とした。
【0047】下記の処理を実施した。
【0048】11−無処理; 12−100ppmのメラミンホルムアルデヒド酸性コ
ロイド(MFAC); 13−まず100ppm MFAC、次いで30秒後に
1ppmのポリマーDを添加; 14−1ppm ポリマーD; 15−なし; 16−10ppm MFAC; 17−50ppm MFAC; 18−100ppm MFAC。
【0049】結果を表IIに示す。
【0050】
【表2】

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 二次ファイバー脱インキ処理から出た、
    水と含インキ不用固形分とを含む含インキ廃水流を処理
    する方法であって、 (a)有効量のメラミンポリマーを前記廃水に加え、前
    記含インキ不用固形分の一部を前記水から凝離すること
    からなる方法。
  2. 【請求項2】 前記メラミンポリマーがメラミンホルム
    アルデヒド酸性コロイドである請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 更に、前記含インキ固形分を前記水から
    除去するのを助長するため、有効量の凝集剤ポリマーを
    加えることを含む請求項2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 (a)含インキ廃水と、(b)(a)の
    重量を基準にして約0.1ppm以上のメラミンポリマ
    ーとを含む組成。
JP5261840A 1992-09-30 1993-09-24 メラミンアルデヒド系ポリマー使用による脱インキ廃棄物を処理する方法 Expired - Fee Related JP2561216B2 (ja)

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US07/954,637 US5286390A (en) 1992-09-30 1992-09-30 Method for treating deink wastes using melamine aldehyde-type polymers

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