JPS59181237A - テレフタル酸の回収方法 - 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】 発明の分野 本発明は、テレフタル酸のアルカリ金属塩水溶液からテ
レフタル酸を回収する方法に関する。

発明の背景 テレフタル酸のアルカリ金属塩水溶液よシテレフタル酸
を酸析反応によシ回収する方法においては、中和反応で
あるだめ極めて反応速度が速く、かつ生成するテレフタ
ル酸の溶解度が室温で約１５ｐｐｍ程度と非常に小さい
ため、生成するテレフタル酸の結晶は極めて微細で、通
常２〜５μ程度の粒子径しか得られない。このような微
細なテレフタル酸の結晶は反応液中に懸濁して容易に沈
降せず、かつ固液分離に際しても容易に脱水されず、１
５０％程度の含水率しか得られない。このため洗浄も困
難であシ、さらに乾楳工程の負荷が増大するので、テレ
フタル酸の回収を行なうにあたシ大きな障害となってい
た。

発明の概要 本発明者等は、近年急速な発展をとげたポリエステル繊
維のアルカリ加水分解による風合改善処理方法（以下ポ
リエステル繊維の減量加工と称す）の排液よシテレフタ
ル酸を回収する方法を検討する中で、上記障害を改良す
べく鋭意研究の結果、本発明をなすに到ったものである
。

本発明によれば、即ち、テレフタル酸のアルカリ金属塩
水溶液よシテレフタル酸を回収するにあたシ、酸解離定
数（ｐＫａ　）が１．５〜５．０の弱酸を使用して酸析
処理を行うことを特徴とするテレフタル酸の回収方法が
提供される。

ポリエステル繊維の減量加工とは、アルカリ金属水酸化
物の水溶液を使用して、ポリエステル分子鎖を加水分解
して適度に脆化させることによシ、ポリエステル繊維の
硬直なる風合を改善するもので、その排液中には高純度
のテレフタル酸がアルカリ金嬌塩の形で多量に含まれて
いる。ここではポリエステル繊維の減量加工排液よシテ
レフタル酸を回収する方法について述べたが、本発明は
あらゆるテレフタル酸のアルカリ金属塩水溶液に適用す
ることができ、何らポリエステル繊維の減量加工排液に
限定されるものではない。

本発明によれば、テレフタル酸の結晶の大きさは２５μ
以上になシ、その結果回収したテレフタル酸は、沈降分
離が可能で、脱水工程でも５０％以下の含水率が容易に
得られ、したがって乾燥工程のエネルギーも大いに軽減
される。テレフタル酸の粒子が大きくなった結果は純度
面にもあられれ、微細な結晶ではどうしても除去できな
かった塩の混入が解決し、本発明によシ回収されたテレ
フタル酸は特に精製することなく、勇利用に供すること
が可能となる。

テレフタル酸のアルカリ金属塩水溶液よシテレフタル酸
を回収するには、酸によジアルカリ金属イオンと水素イ
オンとを置換することにより達成される。その過程を滴
定曲線としてあられすと第１図のようになり、ＰＨ５，
８よシテレフタル酸の白色沈殿が生成しはじめ、ｐｉ−
１４，０に達しだ段階で終了する。テレフタル酸は二塩
基酸であるが、滴定曲線には唯一の肩が観察されるだけ
である。さらにテレフタル酸の酸解離定数はｐＫａｌ　
”　３．５４　ｒｐＫａ２＝　４．４６であるので、ｐ
Ｈ４，０で反応が終結しているかどうか疑問に思われる
かも知れない。

しかしながら、ｐｉ−１４，０において沈殿を濾過乾燥
してみると、９８％の回収率でテレフタル酸が得られ、
反応が完結していることは疑う余地がない。

このような現象は、テレフタル酸の溶解度が微小である
ということにより説明される。すなわち平衡理論によれ
ば、 ここで、テレフタル酸の溶解度を１５　ｐｐｍ（９Ｘ１
０’ｍｏｌ／Ｌ　）とすれば、２，０チ（９，５Ｘ　１
０−２ｍｏｔ／ｌ）のテレフタル酸ナトリウム溶液を酸
析する場合、ｐＨ５，５で沈殿ができはじめることがわ
かる。ここでテレフタル酸水素イオンの濃度は、 で与えられ、微小な値に規制されるため、滴定曲線には
二塩基酸を特徴づける２つの肩があられれず、唯１つの
肩のみが観察されるわけである。ちなみにｐＨ４，Ｏに
おいては、テレフタル酸イオンの濃度は９　Ｘ　１０−
５ｍｏＬ／Ｌ　、テレフタル酸水素イオンの濃度は２．
６　Ｘ　１０−’　ｍｏｂ／Ｌとなシ、酸析反応が完了
していることがわかる。

酸析反応に使用する酸としては、あらゆる種類の有機酸
および無機酸が使用できるが、Ｐ）Ｉ４．０以下に調整
する能力をもつことが必要である。

本発明者笹は種々の酸を使用してテレフタル酸の酸析反
応を行なった結果、ｐＫｔＬの大きいすなわチ比較的弱
い酸が７レフタル酸の沈殿を大きくする効果を持つこと
を見出し、本発明を完成するにいたったものである。す
なわち、本発明は、ｐＫａが１．５〜５．０の弱い酸を
使用してテレフタル酸を酸析することを骨子としている
。テレフタル酸の酸析反応に対して弱い酸が有効である
理由は、これらの酸が低い一領域では解離度が小さいた
め、酸自体の濃度と比較して、水素イオン濃度が低いか
らであると考えられる。特に、テレフタル酸原液と酸と
が初めて接触する混合の初期において、強酸を使用−す
る場合には局部的に高濃度の水素イオンと接触するのに
対して、弱い酸を使用する場合には局部的に見ても水素
−イオン濃度は小さく、その結果種晶の発生が抑制され
る効果が生まれてくると考えられる。この効果はｐＫａ
が大きいほど優れているが、ｐＫａの大きな酸を使用し
てｐｉ（４，０以下を実現するためには、分子状の酸を
過剰に投入する必要があＦ）、ｐＫａ＝５．０程度が上
限となろう。ちなみに酢酸を使用する場合には、テレフ
タル酸に対して酢酸を６．８自量使用しなくてはならず
、工業的に実施することは不利である。逆ＫｐＫａが小
さくなると強酸として挙動するようになるだめ、結晶が
細かくなることを防止できなくなる。テレフタル酸の酸
析を行なうに適した酸の範囲としては、ｐＫａ＝１．５
〜５．０の範囲の酸が適当であシ、これに該当する酸と
しては種々の酸がおるが、酢酸（ｐＫａ＝４．７６）、
シュウ酸水素塩（シュウ酸の第二段ｐＫａ２；４．２７
　）、蟻酸（ｐＫａ＝３．７５）、リン酸（第一段ｐＫ
ａ、＝＝　２．１５　）、硫酸水素塩（硫酸の第二段ｐ
Ｋａ　２　＝１．９２　）および亜硫酸（第一段ｐＫａ
　、　＝　１．７８）等が使用できる酸として代表的な
ものである。

本発明においては、酸析剤として弱い酸を使用するため
、特にｐＫａ　＝　３．０以上の酸においては相当過剰
に酸を使用しないとｐＨ＝４．０を実現できない欠点を
有する。しかしながら、このことを逆に考えると極端に
過剰の酸を添加しても−（＝３．０以下にはなり難いと
いうことを意味しており、本発明の運転条件としては必
然的にＰｔｔ　＝＝　３．０〜４．０が選ばれることに
なシ、−コントロールは比較的容易である。ｐＫａ＝１
．５〜３．０の酸においては、若干条件が厳しくなるが
、同様の傾向があシ、運転条件とじて−＝２．０〜４，
０が好ましく選ばれる。

本発明によシ生成するテレフタル酸の結晶の性状を調査
するにあだシ、厳密には顕微鏡写真等によシ評価する必
要があるが、本発明者等は生成する沈殿の沈降性指標Ｃ
以下ＳＶ１．ｌ！：記す）で粒子径を代表して評価した
。沈殿のＳＶＩは活性汚泥法で用いられる管理パラメー
ターとしてよく知られているが、ここでは次のように定
義するものとする。

すなわちＳＶＩとはテレフタル酸濃度が１．０％のとき
の沈殿の体積を示すものであって、結晶が細かくて軽い
ときはＳＶＩが大きくなシ、反対に結晶が太きいときは
ＳＶＩが小さくなる。あらかじめ種々の条件で生成する
テレフタル酸のＳＶＩと粒子径（顕微鏡写真よシ求めた
平均直径）を測定したところ第２図を得た。第２図よル
明らかなように１ＳＶＩと粒子径には高い相関関係が認
められ、ｓｖＩをもって粒子径を代表することが可能で
ある。そこで後述する実施例ではＳＶＩを評価すること
によシ本発明を説明する。

本発明に使用する反応装置は、連続式の反応装置でなけ
ればならない。なぜならば、テレフタル酸の溶解度が微
小であるため、回分式の反応装置を使用する場合には反
応の初期において爆発的に種晶が発生することを抑制で
きないからである。

その点連続式の反応装置では、テレフタル酸イオンどテ
レフタル酸水素イオンの濃度が小さく、かつほぼ一定に
コントロールされるため、結晶が成長しやすい状況にな
る。ちなみにＰｌ’ｌ　＝　４．０で運転する場合、テ
レフタル酸イオンとテレフタル酸水素イオンの合計濃度
は３．５　Ｘ　１０−’　ｍｏｔ／Ｌ　（約５０ｐｐｍ
）であり、水素イオン濃度（１０−’　ｍｏｔ／ｌ　）
とのバランスがとれておシ、結晶が成長しゃすい状況に
なっていることがわかる。

次に連続式の反応装置を使用する場合、結晶が充分大き
く成長するだけの滞留時間を確保することが重要である
。テレフタル酸原液の流量を変化させることによシ滞留
時間をかえ、ＳＶｌに対する影響を調査したところ、滞
留時間を２０分以上とすればよいことが判明した。

以下、実施例によシ本発明を更に説明する。

実施例１ 第４図に示す実験装置を使用して、１％のテレフタル酸
ナトリウム溶液の酸析を行なった。酸析剤としてｐＫａ
＝　１．５〜５．０の範囲の弱い酸を用い、生成する沈
殿のＳＶＩを調査した。結果を表１に示すが、これらの
酸の解離定数とＳＶＩとの関係をプロットしたところ第
３図が得られた。第３図によれば、酸の解離定数とＳＶ
Ｉとの間には高い相関関係が認められ、酸のｐＫａが大
きいほどＳＶＩが小さくなる。すなわち大きい結晶が得
られることがわかる。経験的には、ＳｖＩが１８以下（
粒子径２５μ以上）であるのが工業的にみて有利な領域
であると思われ、対応するｐＫａ範囲は１．５以上であ
ることがわかる。

表１ テレフタル酸ナトリウム溶液を使用し、反応の滞留時間
は２０分（一定）であった。

比較例１ ｐＫａ　＝　１．５以下の強い酸として硫酸と塩酸を選
び、実施例１と同じ方法及び条件で酸析反応を行なった
。結果を表２に示すが、塩酸を使用した場合の結晶が細
かく、ＳＶＩが高いことがわかる。硫酸を使用した場合
のＳＶＩは小さくなっているが、これは中間段階におい
て硫酸水素イオンが生成するので、硫酸水素イオンの反
応に寄与するウェイトによシ強酸としては例外的な挙動
をとることによるものと思われる。

表２ 実施例２ 連続式の反応装置における結晶の成長を促すだめ、滞留
時間の長短によるＳＶＩへの影響を調査した。実施例１
と同じ方法で硫酸水素ナトリウムを使用して酸析を行な
った。結果を表３に示す。表３から明らかなように、滞
留時間が短かい場合は結晶の成長が不充分であり、沈殿
が微細なだめＳｖＩが大きくなるが、２０分以上の滞留
時間を確保するときＳｖＩは１６±０．５となυ、はぼ
一定である。このとき対応する粒子径は３５μであった
。

以下余日 表３ テレフタル酸ナトリウム濃度は１．０％であシ、酸析剤
として硫酸水素ナトリウムを使用した。

【図面の簡単な説明】

第１図はテレフタル酸の滴定曲線、第２図はＳＶＩと結
晶粒子径と関係、そして第３図は酸解離定数とＳＶＩと
の関係を示すグラフである。第４図は本発明方法の実施
に有用な反応装置の一例を示す模式図である。 ｌ：反応槽、２：沈殿槽、３：攪拌機、４：ＰＨ計、５
：酸析剤タンク、６：テレフタル酸アルカリ金属塩水溶
液供給タンク、７：酸析剤ポンプ、８：テレフタル酸ア
ルカリ金属塩水溶液供給ポンプ、９：排水。 第１図 滴定値（ｍｊ−Ｈ２ＳＯ４） 第２図 粒子径＜１’） 第３図 ＶＩ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、テレフタル酸のアルカリ金属塩水溶液よシテレフタ
   ル酸を回収するにあたり、酸解離定数（ｐＫａ　）が１
   ．５〜５．０の弱酸を使用して酸析処理を行なうことを
   特徴とするテレフタル酸の回収方法０ ２、酸析処理を行なうにあたり、酸析反応槽として滞留
   時間２０分以上となるような連続式反応槽を使用し、テ
   レフタル酸結晶の熟成を行なうことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の方法。