JPH09503697A - アルデヒド処理系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 アルデヒドを含む毒性組成物を実質的に非毒性の組成物に変換する方法。プロチック酸素もしくは窒素原子をもつポリマー、ポリイミンまたはポリイミン誘導体および活性芳香族とアルデヒドを反応させて、アルデヒド含有組成物とカップリングまたは反応させる。好ましくは、このアルデヒド変換工程は、実質的に不可逆な反応によって実質的に液状の反応生成物を生じる。

Description

【発明の詳細な説明】 アルデヒド処理系発明の技術分野 本発明は、ホルムアルデヒドまたはグルタルアルデヒド等のアルデヒド含有毒 性組成物を実質的に非毒性組成物に変換する方法に関する。この反応は、実質的 に不可逆的な反応によって、実質的に流動状の反応生成物を生じる。発明の背景 アルデヒド、具体的にはホルムアルデヒドおよびグルタルアルデヒドは、１８ 世紀から使用されてきた古典的消毒、殺菌および保存剤である。ホルムアルデヒ ドは、医療施設では組織の保存のために、工業用としては紙処理および布地処理 を含む種々の製造工程で用いられる。ホルムアルデヒドはまた、葬儀場業務で遺 体の防腐処置および作業場周囲の消毒のために用いられる。ホルムアルデヒド（ また「ホルマリン」とも呼ばれる）は、このような施設に濃縮形（３７から５０ ％ホルムアルデヒド、６から１５％アルコール安定剤および水）および希釈形（ 最も普通の濃度は３．７５％ホルムアルデヒドまたは１０％ホルマリン）の両方 の形態で販売されている。 グルタルアルデヒドは、病院や研究施設で低温消毒液として使用される。グル タルアルデヒドとホルムアルデヒドとの 主要な相違は、グルタルアルデヒドの各分子は５個の炭素と２個の反応性カルボ ニル基をもち、一方、ホルムアルデヒドはただ１個の炭素と１個のカルボニル基 を有し、分子量がより小さいということである。「ホルマリン」は、アルコール 水溶液中で、多分に「ヘミアセタル」として平衡状態で存在する。 は、外科器具、内視鏡装置、関節鏡器具、カメラおよび同様な医療装置を消毒す る低温消毒剤としてＥＰＡ（米国環境保護局）が承認した唯一の薬品である。グ ルタルアルデヒドはまた、他の消毒法（例えば蒸気オートクレーブおよびエチレ ンオキシド（ＥＴＯ））では損傷を受ける可能性がある外科器具および外科用必 需品を消毒するために用いられる。 医療用および工業用のアルデヒドの使用は広範囲に渡る。「アルデヒド」溶液 に汚染された排水が毎年数百万ガロン廃棄される。ＥＰＡは急性毒として多くの アルデヒドを分類している。これらの使用および廃棄は、米国食品医薬品局、米 国労働安全衛生庁（OSHA）、米国環境保護局（ＥＰＡ）並び に他の州、郡および市の保健および環境資源部、さらに公有処理所（Publicly O wned Treatment Works(POTWs)）により規制されている。アルデヒドは、ヘドロ 中の大腸菌に有害なレベルでも検出されず、０．２から１．０ｐｐｍ濃度でヘド ロを死滅させた後、いわゆる「通り抜け」をもたらすので、特にＰＯＴＷｓにと って潜在的な危険性をもつ。 アルデヒドは、全ての病原性有機体を迅速かつ効果的に死滅させるので、特に 病理学、生物学、微生物学および解剖研究室で有用である。しかしながら、その カルボニル基のためアルデヒドは哺乳類にとって発癌性を有する。作業者への影 響および環境に対する懸念の高まりは、作業者および公衆がそれに曝されること を制限する新規な取り扱い、貯蔵および廃棄規制の開発を開始させた。ＯＳＨＡ 規制ホルムアルデヒド曝露限界は、８時間曝露時間で０．７５ｐｐｍであり、こ のレベルを越えると防毒マスクを使用しなければならない。この低レベル濃度で は、一般にホルムアルデヒドの嗅覚による検出は不可能であろう。アルデヒド臭 があれば、その濃度はおそらくＯＳＨＡ曝露限界および安全基準を越えているで あろう。 アルデヒドを取り扱うことに付随する危険性は、購入者の施設にアルデヒド搬 入後、濃縮物を保存するところから始まる。危険性は、使用者が研究室、手術室 、救急処置室、遺体安置室やその他の場所でこの濃縮物を希釈するときも続き、 最終的には汚染された「廃水」が使用場所で集められるときまで継続する。使用 済み物質、代表的には１０％ホルマリン （３．７５％ホルムアルデヒド）が指定の貯蔵場所に送られるか、または廃水処 理システムに続く排水管に流される間、作業者の健康上の危険性は継続する。ア ルデヒドの廃棄は、地域の公有廃水処理システム（ＰＯＴＷ）によって規制され ている。 全ての汚染物質および農薬は、廃水処理工程で廃棄物質を分解するために必要 な微生物にとって脅威と考えられる。廃棄物を発生させた者がＰＯＴＷに毒性物 質を廃棄するのを防止するために、新しい規制が作成されている。地域のＰＯＴ Ｗは廃水をその発生場所でモニターする権限をもつ。今や、病院、研究室、葬儀 場および工場は、数年前と較べてはるかに厳しい制御と追従の基準を設定されて いる。責任が明らかにされることは、違反者にとって地域における評判と、各違 反についての実質的な罰金の可能性の両面で重要である。 低温消毒および組織保存のために販売される高レベルのホルマリンは、３７か ら５０％の範囲の活性ホルムアルデヒドである。この範囲の濃度のものは、認可 された危険な使用済み物質廃棄施設によって廃棄されねばならない。本当は、こ のような濃度のホルムアルデヒドは焼却するか、リサイクルしなければならない 。より低濃度のホルムアルデヒドも、同様な方法で取り扱う必要がある。危険で 有毒な廃棄物の請負業者の多くは、汚染廃水を吸収剤（例えばひる石）に注ぎ、 汚染廃水を「固形物」に変え、それによりこのような物質をはるかに多くの固形 有害廃棄物焼却炉で焼却することを可能にしている。しかしながら、この「吸収 工程」および「取り 扱い工程」は、これら毒性物質に施設従業員が曝される機会を高める。 作業者および環境の汚染の懸念が増大するにつれ、これら有害で発癌のおそれ のあるアルデヒドに曝される危険性を減少させるために、種々の方法、技術およ び製品が探し求められてきた。しかしながら、今日まで、ホルムアルデヒドやグ ルタルアルデヒドのようなアルデヒドを、その殺菌作用を利用した後、廃水から 除去するために使用できる適切でコスト的に有効な方法はなかった。 本発明の目的は、使用済みアルデヒドを液体から除去して残余の物質を実質的 に非毒性組成物とし、続いて安全かつ効果的に下水管に廃棄することができる方 法を提供することである。 本発明の別の目的は、ホルムアルデヒドまたはグルタルアルデヒドのようなア ルデヒドを含む毒性組成物を、実質的に不可逆的な反応によって非毒性組成物に 変換することである。 上記およびさらに付け加えられるべき目的は、以下の開示および添付の請求の 範囲を熟考したとき、いっそう容易に理解されよう。発明の要旨 本発明は、アルデヒド含有毒性組成物を、不可逆的に修飾されたアルデヒドを もつ実質的に非毒性組成物に変換する方法を含む。この方法は、オルトおよびパ ラ求電子置換を受けることができる例えばレゾルシノールのような別個の反応性 芳香族分子、およびポリイミンまたはポリイミン誘導体のようなプロチック窒素 原子をもつポリマーとアルデヒドを反応させて実質的にカップリングまたは反応 させ、実質的に不可逆的な反応によって好ましくは液状反応生成物を形成させる ことから成る。発明の詳細な説明 本発明は、例えばホルムアルデヒドおよびグルタルアルデヒドのようなアルデ ヒドを含む廃水流の毒性を、これらのアルデヒドを不可逆的に反応させ、実質的 に無毒な最終生成物を生成することによって低下させることを含む。本発明は、 アルデヒドを、反応性レゾルシノール分子およびプロチック窒素原子をもつポリ マー（例えばポリイミンまたはポリイミン誘導体（（ＢＡＳＦ ＰＯＬＹＭＩＮ （登録商標） Ｇ−２０、Ｇ−３５またはＰ）これは有害な廃棄物を生じないで あろう）と不可逆的に反応させることを意図する。本反応時に、液体は水に溶解 性または懸濁性のポリマー塊に変換されるであろう。液状のアルデヒド廃棄物は 、「カップリング」、化学的修飾または好しくは「捕捉」され、非毒性の液体と して廃棄できる。 特定のいずれの反応理論に拘泥するものではないが、このポリイミンは、レゾ ルシノールホルムアルデヒド重合反応の開始剤として働くと考えられる。塩基性 ポリイミンは、レゾルシノールのヒドロキシル基と反応することによって、その オルト位およびパラ位を活性化させる。ホルムアルデヒドの カルボニル基は活性化レゾルシノールと反応して、メチレンおよびオキシメチレ ン架橋をもつプレポリマーを形成する： 最終的には、レゾルシノールホルムアルデヒドプレポリマーは、レゾルシノール のアミノ基とヒドロキシル基との間のイオン反応を介してポリイミンによって安 定化されるであろう。 この不可逆的反応は、廃水流からアルデヒドを効果的に除去し、その結果、も はやアルデヒドは環境を汚染するおそれが無くなる。この反応の液状副生成物は 架橋付加ポリマーで、環境有害物質ではない。 代表的には、グルタルアルデヒド廃水流は、約２％またはそれ以下のグルタル アルデヒドを含む。好ましくは、これらの廃水流は、１〜１．５当量のポリイミ ンと反応させられる。イミンポリマーは、酢酸またはギ酸でプロトン付加される 。グルタルアルデヒドとポリイミンとの反応生成物は、イミンまたはシッフ塩基 型生成物である： この反応では、グルタルアルデヒド分子はポリイミンのアミノ基と反応し、イ ミン架橋（Ｃ＝Ｎ）および水分子を形成する。 通常、単純なイミン（Ｃ＝Ｎ）架橋は加水分解状態では特に安定であるという わけではない。しかしながら、グルタルアルデヒド−アミノ酸架橋に付加された 加水分解安定性は、 実質的に異なる型の架橋によるものである。２個のα水素の反応性と５炭素鎖の （この反応のための）完璧な長さのために、グルタルアルデヒドは、このポリイ ミンのアミノ基と安定な架橋を形成することができる。幾つかの事例では、グル タルアルデヒドは、アルドール縮合を介してそれ自身と反応し、架橋の安定化を 助ける。この型の架橋形成の１例は、その高い加水分解安定性をもたらす要因で あるが、下記の通りである： この反応模式図は、２個のカルボニル基と２個のα水素の反応の両方を取り込 んでいる。この経路で示されたように、２個のグルタルアルデヒド分子は、多段 反応でポリイミンの２個のアミノ基と反応しビピリジル架橋の構造物を生じる。 この架橋は、その高い加水分解安定性の根拠となる。 ポリイミン成分はプロチック窒素原子を有し、いずれかのアルキルまたはアリ ールアミン、並びに好ましくは一級、二 級および三級アミンの複雑な混合物の重合生成物となることができる。 レゾルシノールとの主要な反応物として一級アミンおよびホルムアルデヒドを 用いることによって生じる反応は、以下の通りであると考えられる： ＨＣＨＯ＋レゾルシノール＋ポリイミン−−−→ 水溶性ポリイミン安定化 レゾルシノールホルムアルデヒドプレポリマー グルタルアルデヒド＋ポリイミン−−−→ イミン、アミナールおよびピリジル架橋 をもつ水溶性ポリマー 実施例Ｉ ポリイミン（POLYMIN（登録商標）G-35、BASF）１ｇおよびレゾルシノール０ ．５ｇを水溶液（９８．５ｇ）中で混合した。１０％ホルマリン（３．７５％ホ ルムアルデヒド）６０グラムを上記混合溶液４ｇ中に加え攪拌した。ＭＢＴＨ法 （検出限界１ｍｇ／ｌ）を用いたホルムアルデヒド残留物試験では、ホルムアル デヒド残留物は検出されないことが分かった。９９．７５％以上のホルムアルデ ヒドが除去された。残存物は毒性が許容可能レベルをはるかに下まわっていた。 実施例II １ｇのポリイミン（POLYMIN（登録商標）G-35、BASF）、０．５ｇのレゾルシ ノールおよび０．２ｇのＮａＯＨを水溶液（９８．５ｇ）中で混合した。１０％ ホルマリン（３．７５％ホルムアルデヒド）６０グラムを上記混合溶液４ｇに加 え攪拌した。ＭＢＴＨ法（検出限界１ｍｇ／ｌ）を用いたホルムアルデヒド残留 物試験では、ホルムアルデヒド残留物は検出されないことが分かった。９９．７ ５％以上のホルムアルデヒドが除去された。残存物は毒性が許容可能レベルをは るかに下まわっていた。 実施例III １ｇのポリイミン（POLYMIN（登録商標）G-35、BASF）、０．５ｇのレゾルシ ノールおよび０．３ｇのｐ−トルエンスルホン酸（ＰＴＳＡ）を水溶液（９８． ５ｇ）中で混合した。１０％ホルマリン（３．７５％ホルムアルデヒド）６０グ ラムを上記混合溶液４ｇに加え攪拌した。ＭＢＴＨ法（検出限界１ｍｇ／ｌ）を 用いたホルムアルデヒド残留物試験では、ホルムアルデヒド残留物は検出されな いことが分かった。９９．７５％以上のホルムアルデヒドが除去された。残存物 は毒性が許容可能レベルをはるかに下まわっていた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．アルデヒドを含む毒性組成物を実質的に非毒性の組成物に変換する方法であ って、該方法が、オルトおよびパラ求電子置換を受けることができる芳香族分子 並びにポリイミンと前記アルデヒドとを反応させ、実質的に不可逆的な反応によ って液体生成物を形成することを含む、アルデヒドを含む毒性組成物を実質的に 非毒性の組成物に変換する方法。 ２．前記アルデヒドが、ホルムアルデヒドおよびグルタルアルデヒドから成る群 から選ばれる請求の範囲第１項の方法。 ３．前記芳香族分子がレゾルシノールを含む請求の範囲第１項の方法。 ４．アルデヒドを含む毒性組成物の廃水処理系への廃棄方法であって、該方法が 、オルトおよびパラ求電子置換を受けることができる芳香族分子並びにポリイミ ンと前記アルデヒドとを反応させ、実質的に不可逆的な反応によって液体生成物 を形成し、該液体生成物を前記廃水処理系に導入することを含む、アルデヒドを 含む毒性組成物の廃水処理系への廃棄方法。 ５．前記アルデヒドが、ホルムアルデヒドおよびグルタルアルデヒドから成る群 から選ばれる請求の範囲第４項の方法。 ６．前記芳香族分子がレゾルシノールを含む請求の範囲第４項の方法。 ７．前記反応が実質的に不可逆的である請求の範囲第４項の 方法。 ８．前記液体生成物が実質的に非毒性である請求の範囲第４項の方法。