JPS5849416A - 金属水酸化物水スラリ−ろ過脱水性向上剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水不溶性金属水酸化物（以下水難溶性金属水酸
化物も含む）の水スラリーの濾過脱水性向上剤に関し、
詳しくは水不溶性金属水酸化１物粒子の水スラリーから
効率良くかつ経済的に水分を除去するために使用される
成極のアニオン性界面活性剤又はこれと特定の非イオン
性界面活性剤を必須成分とする濾過脱水性向上剤に°関
するものである。

一般に湿潤した水不溶性金属水酸化物粒子はその金属の
種類、生成条２件、粒子の大きさ、形状、表面状態及び
濾過条件等により異なるが、瀘過脱水された後も相当多
量の水分を含有している。特に金属塩溶液をアルカリ性
にして沈殿させて得た金属水酸化物では組成式の一定し
ない多量の水を含んだ水酸化物が得られることが多い。

このようなものの脱゛水（とは真空（減圧）濾過脱水法
がしばしば採用されているがそれでもかなりの水分が残
る。例えば水酸化ナルミニラム水スラリーを、真空濾過
脱水法により脱水した場合には、一般に８〜１６重量％
程度の水分を含む水酸化アルミニウムケークが得られる
。

瀘運般水された後の湿潤金属水酸化物はそのまま水酸化
物として製品化されるほか、さらに焼多い。ところがこ
の湿潤金属水酸化物中に含まれる水分は、水酸化物とし
ての製品の場合には貯蔵中の水分の不均一化等による一
部製品の商品価値の低価あるいは輸送コストの増加等の
不利益を生じ、また焼成による金属酸化物としての製品
の場合には、湿潤金属水酸化物中の含有水分の蒸発熱の
ために焼成工程に必要な燃料費の増大という不利益等が
生じる。ことに昨今の燃料価格の高騰により著しくその
製造コストが上昇しているため、エネルギーコストの低
減化は重要な課題となっている。

従って金属水酸化物の水スラリーの濾過脱水工程におい
て効率良くかつ経済的に金属水酸化物中の水分含有量を
現状以下に低下せしめる方策が必要とされ、例えば濾過
装置やフィルターの種類等の物理的条件を改良すること
等が試みられているが、何らかの添加剤を加えることに
よってさらに脱水効率を高めることが望ましいことはＢ
うまでもない。

本発明者等はかかる現状において鋭意研究を重ねた結果
、水不溶性又は水難溶性金属水酸化物の水スラリーを瀘
過脱水する（＝際して、下記め一般式（１）で表わされ
るアニオン性界面活性剤を添加使用すれば、極めて効率
良くかつ経済的にその水分含有量を低減することができ
ることを見出し本発明を完成するに至った。

（式中Ｒは炭素数２〜２４のアルキル基又はアルケニル
基であり、ＡはＭ又はＲを表わし、Ｍはに、Ｎａ、Ｃａ
、Ｍｇ−を表わす）一般式（１）で表わされる界面活性
剤は例えば以下の方法によって製造することができる。

先ず、Ｒ−ＯＨ（Ｒは上記に同じ）で表わされるアルコ
ールとマレイン酸をアルカリ等の触媒下にエステル化し
、モノアルキルエステルある。す、はジアルキルエステ
ルを合成する。このとき用いられるアルコールとしては
、炭素数２〜２４のものが使用できるが、炭素数４−１
８のものが好ましく、特に炭素数６〜１６のものの効果
が大きい。アルコールは直鎖、分１１［のいずれも使用
でき、またその由来が天然のものでも合成のものでもよ
い。

次に、このモノアルキルエステルあるいはジアルキルエ
ステルに酸性亜硫酸ソーダを加え加熱する事により、式
（１）で表わされるアニオン性界面活性剤を得る。必要
ならば、ナトリウム塩を他のカリウム、カルシウム、マ
グネシウム塩と置きかえる事も出来る。

本発明者等はさらに検討を進めたところ、上述のアニオ
ン性界面活性剤の一部を、下記の式（ＩＩ）で表わされ
る非イオン界面活性剤で置き換えれば、さらにその効果
が増強することを見出したＯ Ｒ’　−０−（Ａ’Ｏ）ｍＨ（Ｉｆ） （式中Ｒ′は炭素数６〜２４のアルキル基、アルケニル
基又は炭素数２〜１４のアルキル基を持つアルキルフェ
ニル基であり、には炭素数２〜４のアルキレン基であり
、ｍは０〜４０を表わす） このような非イオン性界面活性剤はほとんど水゛に溶け
ないため、単独で使用することはほとんど不可能である
が、上記のアニオン性界面活性剤と組み合わせればそ、
の効力を増強するということは驚くべきことであった。

一般式（ＩＩ）で表わされる界面活性剤は例えば以下の
方法によって製造する事が出来る。

先ず、Ｒ’−ＯＨ（Ｒ’は上記に同じ）で表わされるア
ルコールを出発物質とし、この化合物にアルカリ等の触
媒の存在下書：炭素数２〜４のアルキレ／オキサイドを
付加して、一般式（ＩＩ）で表わされる化合物を得る。

付加するアルキレ／オキサイドとしては、エチレ、ンオ
キサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド
が使用でき、単独で用いても併用してもよい。このとき
揃いられるアルコールとしては、Ｒ′がアルキル基、ア
ルケニル基の場合ζ二は炭素数６〜２４のものが使用で
きるが、炭素数６〜１８′のものが好ましく、特に８〜
１６のものの効巣が大きい。Ｒ′がアルキルフェニル基
の場合にはこのアルキル基は炭素数２〜１４、特に４〜
１２のものの効果が大きい。

付加すべきアルキレンオキサイドの付加モル数は、アル
キレンオキサイドの種類、併用されるアニオン性界面活
性剤の種類にも依存されるが、０〜４０の付加モル数の
ものが使用できる。

好ましくは０〜２０のものがよい。これ以上の付加モル
数である場合、アニオン性界面活性剤と併用しても、ア
ニオン性界面活性剤単独の性能と同じであり、相乗効果
は認められない。

本発明において、使用するアニオン性界面活性剤（５）
と非イオン性界面活性剤（ロ）との比率は、脱水すべき
水不溶性又は水難溶性金属水酸化物の粒度や脱水条件に
より、最大の脱水効果をあげる比率にすべきであるが、
通常アニオン性界面活性剤（４）と非イオン性界面活性
剤（ロ）との使用割合は９５〜１０：５〜９０重量％で
あり、さらに好ましくは９０〜２０：’１０〜８０重量
％である。

”非イオン性界面活性剤が固形分中５１未満となると、
添加してもその効果は認められず、逆に９０俤より以上
になると、水への溶解性が悪ぐなり、添加効果が認めら
れない０ 本発明の濾過脱水性向上剤が使用される水不溶性又は水
難溶性金属水酸化物の例としては、水酸化マグネシウム
、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バ
リウム等のｌ　−Ａ族゛金属水酸化物類；水酸化アルミ
ニウム、水酸化ガリウム、水酸化インジウム等の［１−
Ａ族金属水酸化物類ｉ水酸化ゲルマニウム、水酸化スズ
、水酸化鉛等の１％ｌ−Ａ族金属水族金属水酸化酸類；
水酸化鉄コバルト、水酸化ニッケル等の■族金属水酸化
物類；水酸化亜鉛等の１７−Ｂ族金属水酸化分類多水酸
化チタン等の■−Ｂ族金属水酸化物類等が挙げられる。

これらの金属水酸化物はその粒子直径が１〜１０００μ
ｍ程度の粒子−もしくはそれらが凝結した多孔質状の粒
子であっても良い。

本発明の濾過脱水性向上剤は、金属水酸化物の水スラリ
ーの濾過脱水工程において、最終的に瀘過脱水する工程
の以前の水スラリー中に所定濃度添加するか、洗浄水中
に添加して使用され得る。例えば金属水酸化物の製造工
程液（乎はりスラリー化されたものをそのまま瀘過脱水
ケークを製造する場合には、その工程液中に濾過脱水性
向上剤を添加しておけばよく、あるいは一旦工程液を脱
水した湿潤ケークを蒸留水等で洗浄した後、再び瀘過脱
水を行う場合には、その洗浄水中に濾過脱水性向上剤を
添加することができる。一般的に金属水酸化物製造工程
液は高いイオン強度を持ち、アルカリ水溶液であったり
塩濃度が高かったりする場合が多いため、精製水等を用
いる洗浄水中に濾過脱水性向上剤を添加するのが有利で
ある。

本発明の濾過脱水性向上剤の金属水酸化物水スラリーに
対する添加量は、金属水酸化物の種類、粒度分布、粒子
表面の状態あるいは瀘過脱水条件等；＝応じて変わり得
るが、乾燥金属水酸化輸の単位重量当たり、約ｔ　ｏ　
ｐｐｍ〜約ｉｏｏ。

ｐｐｍ程度、効果上及び経済１約ｉ　ｓ　ｐｐｍ〜約３
００ｐｐｍ程度が好ましい添加量である。本発明者らの
研究の結果によれば、初め添加量を増すに従って脱水促
進効果も向上するが、ある一定濃度において飽和状態に
達し、これ以上に添加量を増せばわずかながら今度、は
逆に脱水促進効果は低下するという現象が見られる。こ
れは、飽和濃度以下においてはろ逸脱水性向上剤分子の
大部分が金属水酸化物の粒子表面に単分子吸着すること
により表面が疎水化されて脱水が容易になるが、飽和濃
度以上においては余分な分子が濾液中に溶出され、さら
に′高濃度領域においては２分子吸着が部分的に進行し
再び親水化されるため脱水促進効果が低下するものと考
えられる。従って、適量、即ち飽和、吸着量よりやや少
い量の濾過脱水性向上剤を使用すれば、濾液中に濾過脱
水性向上剤がほとんど溶出されることがなく、起泡性も
抑えることができるため、クローズドシステム化された
生産工程における濾液の循環使用に際しても長期使用に
よる濾過脱水性向上剤の工程液中への蓄積が少いという
利点がある。

金属水酸化物水スラリーの濾過脱水にあたっては、濾液
側から吸引して減圧（真空）として脱水を促進する方式
や、逆に上から加圧して脱水を促進する方式等があるが
、本発明の濾過脱水性向上剤はいずれの方式においても
使用され得る。金属水酸化物の粒子が微粒子である場合
には、ポリアクリルアマイド又はその部分加水分解物等
の通常の高分子凝集剤等を併用することもできる。

次に例を挙げて説明するが、本発明はこれらの例に限定
されるものではない。

実施例１ 水酸化ナトリウムの１モル水溶液１００ｇ／と水酸化ア
ルミニウム粉体６０ｇとを混合し、６０秒間所定回転数
で攪拌した後、直径７ｃＩＲの濾紙（東洋濾紙＃隘２）
を置いたプフナーロート上に注ぐ。３０秒間静置した後
、減圧度５００ＨＨｇで２分間吸引濾過及び通気を行う
０続いて濾過後のケークに対して所定量の濾過脱水性向
上剤を含む洗浄水（蒸留水）１００ｓＩ／をさらに注い
で減圧度５００ｗＨｇにて３分間吸引濾過及び通気を行
う。以上の濾過脱水操作により得られた湿潤水酸化アル
ミニクムケーク５０ｇ秤量し、１１０℃にて乾燥してそ
の恒量（乾燥ケーク重量）を測定する。濾過脱水後の水
酸化アルミニウムの含水率を次式により算出する。

表１には、９０″Ｃの洗浄水中に各種の脱水性向上剤を
水酸化アルミニウム粉体に対して３０ｐｐｍ　（重量基
準）添加し、同時に脱水性向上剤を添加しないブランク
試験を行なった結果を示した。

実施例２ 水酸化ナトリウムの１モル水溶液１１００ａ／と水酸化
アルミニウム粉体６０９とを混合し、６０秒間所定回転
数で攪拌した後、直径７１の濾紙。

（東洋瀘紙製隘２）を置いたプラナ−ロート上に注ぐ。

３０秒間静置した後、減圧度４５０ｍＨｇで１分間吸引
濾過及び通気を行う。続いて濾過後のケークに対して所
定量の濾過脱水性向上剤を含む洗浄水（蒸留水）１００
ａｇ／なさらに注いで減圧度４５０朋Ｈｇにて２分間吸
引濾過及び通気を行う。以上の濾過脱水操作により得ら
れた湿潤水酸化アルミニウムケーク５０ｇ秤量し、１】
０°Ｃにて乾燥してその恒量（乾燥ケーク重量）を測定
する。濾過脱水後の水酸化アルミニウムの含水率及び含
水量低減率を次式により算出する。

表１にはアニオン性界面活性剤（８）を、表２には非イ
オン性界面活性剤（ロ）を、表３には８０℃の準浄水中
に各種の脱水性向上剤を水産化アルミニウム粉体に対し
て５０　ｐｐｍ　（重量基準）添加し、同時に脱水性向
上剤を添加しないブランク試験を行なった結果を示した
。

表１　（５）アニオン性界面活性剤 表２．＠非イオン性界面活性剤 表３ 上記の結果より次のことが言える。先づ非イオン性界面
活性剤は水不溶性であるので試験を行なわなかったが、
本発明のアニオン性界面活性剤を単独で使用した場合（
実験番号８．９）は相当の効果が見られる。これに本発
明の非イオン性界面活性剤を併用した場合（実験番号１
０．１１）にはさらに効果が増強される。一方、Ｂ−３
のようなアルキレンオキシド付加モル数の多すぎる非イ
オン性界面活性剤を使用した場合（実験番号１２）や、
非イオン性界面活性剤の使用量が少なすぎる場合（実験
番号１３）には効果が増強されることはない。

特許出願人　花王石鹸株式会社 代理人　望月孜部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　下記の一般式（１）で表わされるアニオン性界面活
   性剤からなる水不溶性又は水難溶性金属水酸化物水スラ
   リーの濾過脱水性向上剤。 ＲＯＣＯ−ＣＨ−８０ｓＭ　　　　　（１）ＡＯＣＯ−
   ＣＨ２ （式中Ｒは炭素数２〜２°４のアルキル基又はアルケニ
   ル基であり、ＡはＭ又はＲを表わし、Ｍはに、Ｎａ、Ｃ
   ａ、Ｍｇを表わす）２、　（５）下記の一般式（１）で
   表、わされているアニオン性界面活性剤と、倶下記の一
   般式（１）で表わされる非イオン性界面活性剤とを ９５〜１０　：　５〜９０（重量比）の割合で含有する
   水不溶性又は水難溶性金属水酸化物水スラリーの濾過脱
   水性向上剤。 ＲＯＣＯＣＨ−８０３Ｍ　　　　（１）ＡＯＣＯ−ＣＨ
   ２ （式中Ｒは炭素数２〜２４のアルキル基又はアルケニル
   基であり、ＡはＭ又は Ｒを表わし、Ｍはに、Ｎａ、Ｃａ、Ｍｇを表わす） Ｒ’０　（Ａ’Ｏ）ｍ　Ｈ（ＩＩ） （式中Ｒ′は炭素数６〜２４のアルキル基、アルケニル
   基又は炭素数２〜１４のア ルキル基を持つアルキルフェニル基で あり、Ａ′は炭素数２〜４のアルキレン基であり、ｍは
   ０〜４０を表わす）