KR102379007B1 - 유기산 및 배설물의 회수 방법, 및 리사이클 펄프 섬유의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 개시는, 배설물 및 유기산을 포함하는 불활화 수용액으로부터, 유기산 및 배설물의 각각을 회수할 수 있는, 유기산 및 배설물의 회수 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 개시의 회수 방법은, 이하의 구성을 갖는다. 유기산 및 배설물을 포함하는 고흡수성 폴리머용의 불활화 수용액으로부터, 유기산 및 배설물을 회수하는 방법으로서, 상기 불활화 수용액에, 금속염 또는 염기를 첨가함으로써, 유기산의 비수용성염을 석출시키는 석출 스텝(S1), 상기 불활화 수용액으로부터, 상기 유기산의 비수용성염과, 상기 배설물에서 유래하는 고형 배설물과의 혼합물을 수집하는 혼합물 수집 스텝(S2), 상기 혼합물에, 유리의 유기산과 비수용성염을 생성할 수 있는 산, 및 물을 첨가하여, 상기 유기산과, 상기 비수용성염 및 상기 고형 배설물을 포함하는 수용액을 형성하는 유기산 생성 스텝(S3), 상기 수용액으로부터, 상기 비수용성염 및 상기 고형 배설물을 제거하여, 상기 유기산을 포함하는 유기산 수용액을 얻는 유기산 수용액 취득 스텝(S4)을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
Description
본 개시는, 배설물 및 유기산을 포함하는 고흡수성 폴리머용의 불활화(不活化) 수용액으로부터 유기산 및 배설물을 회수하는 방법, 그리고 사용이 끝난 흡수성 물품으로부터, 고흡수성 폴리머를 불활화하는 유기산을 재이용하면서, 리사이클 펄프 섬유를 제조하는 방법에 관한 것이다.
사용이 끝난 흡수성 물품으로부터 리사이클 펄프 섬유를 회수하는 방법이 알려져 있다.
예를 들면, 특허문헌 1에는, 펄프 섬유 및 고흡수성 폴리머를 포함하는 사용이 끝난 위생 용품으로부터 펄프 섬유를 회수하여, 위생 용품으로서 재이용 가능한 리사이클 펄프를 제조하는 방법으로서, 해당 방법이, 사용이 끝난 위생 용품을, 다가 금속 이온을 포함하는 수용액 또는 pH가 2.5 이하인 산성 수용액 중에서, 사용이 끝난 위생 용품에 물리적인 힘을 작용시킴으로써, 사용이 끝난 위생 물품을 펄프 섬유와 그 외의 소재로 분해하는 공정, 분해 공정에 있어서 생성된 펄프 섬유와 그 외의 소재의 혼합물로부터 펄프 섬유를 분리하는 공정, 및 분리된 펄프 섬유를 pH가 2.5 이하인 오존 함유 수용액으로 처리하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법이 개시되어 있다.
또, 특허문헌 1에서는, pH가 2.5 이하인 산성 수용액이 유기산을 포함하는 것, 상기 유기산이, 주석(酒石)산, 글리콜산, 사과산, 구연산, 호박산 및 초산(酢酸)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 것이 기재되어 있다.
유기산은, 약산으로서 기능하는 것이 많고, 환경에의 부하가 작은 점에서, 유기산을 이용하여 고흡수성 폴리머를 불활화하는 것은 바람직한 것이다. 한편, 착용자의 배설물을 포함하는 고흡수성 폴리머를 불활화하면, 고흡수성 폴리머가 홀딩하는 배설물이, 불활화 수용액 중에 배출되기 때문에, 배설물을 포함하는 불활화 수용액을 폐기하기 위해서는 살균 등의 처리가 필요해진다. 또, 환경을 고려하면, 배설물 및 유기산을 포함하는 불활화 수용액 중으로부터, 유기산 및 배설물의 각각을 회수하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 개시는, 배설물 및 유기산을 포함하는 불활화 수용액으로부터, 유기산 및 배설물의 각각을 회수할 수 있는, 유기산 및 배설물의 회수 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또, 본 개시는, 유기산 및 배설물의 각각을 회수하는 동시에, 유기산을 재이용하면서, 사용이 끝난 흡수성 물품으로부터 리사이클 펄프 섬유를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시자들은, 유기산 및 배설물을 포함하는 고흡수성 폴리머용의 불활화 수용액으로부터, 유기산 및 배설물을 회수하는 방법으로서, 상기 불활화 수용액에, 2가 이상의 금속을 포함하는 금속염, 또는 2가 이상의 금속을 포함하는 염기를 첨가함으로써, 유기산의 비수용성염을 석출시키는 석출 스텝, 상기 석출 스텝을 거친 상기 불활화 수용액으로부터, 상기 유기산의 비수용성염과, 상기 배설물에서 유래하는 고형 배설물과의 혼합물을 수집하는 혼합물 수집 스텝, 상기 혼합물에, 유리(遊離)의 유기산과 비수용성염을 생성할 수 있는 산, 및 물을 첨가하여, 상기 유기산과, 상기 비수용성염 및 상기 고형 배설물을 포함하는 수용액을 형성하는 유기산 생성 스텝, 상기 수용액으로부터, 상기 비수용성염 및 상기 고형 배설물을 제거하여, 상기 유기산을 포함하는 유기산 수용액을 얻는 유기산 수용액 취득 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법을 찾아냈다.
본 개시의 유기산 및 배설물의 회수 방법은, 배설물 및 유기산을 포함하는 불활화 수용액으로부터, 유기산 및 배설물의 각각을 회수할 수 있다.
또, 본 개시의 사용이 끝난 흡수성 물품으로부터 리사이클 펄프 섬유를 제조하는 방법은, 유기산 및 배설물의 각각을 회수하는 동시에, 유기산을 재이용하면서, 리사이클 펄프 섬유를 제조할 수 있다.
도 1은, 본 개시의 회수 방법을 설명하기 위한 플로우 차트를 나타내는 도면이다.
도 2는, 본 개시의 회수 방법에서의 추가 스텝을 설명하기 위한 플로우 차트를 나타내는 도면이다.
도 3은, 본 개시의 리사이클 펄프 섬유의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우 차트를 나타내는 도면이다.
도 4는, 본 개시를 실시하기 위한 시스템(1)의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 5는, 도 4의 파대(破袋) 장치(11) 및 파쇄 장치(12)의 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 6은, 실시예 1 및 2의 결과를 나타내는 도면이다.
도 2는, 본 개시의 회수 방법에서의 추가 스텝을 설명하기 위한 플로우 차트를 나타내는 도면이다.
도 3은, 본 개시의 리사이클 펄프 섬유의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우 차트를 나타내는 도면이다.
도 4는, 본 개시를 실시하기 위한 시스템(1)의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 5는, 도 4의 파대(破袋) 장치(11) 및 파쇄 장치(12)의 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 6은, 실시예 1 및 2의 결과를 나타내는 도면이다.
[정의]
·「비수용성염」
본 명세서에서는, 「비수용성염」에 관한 「비수용성」은, 「제15개정 일본약국방」의 「통칙 29」에 있어서, 「녹기 어렵다」, 「극히 녹기 어렵다」 또는 「거의 녹지 않는다」로 분류되는 것이 바람직하고, 「극히 녹기 어렵다」 또는 「거의 녹지 않는다」로 분류되는 것이 보다 바람직하며, 그리고 「거의 녹지 않는다」로 분류되는 것이 더욱 바람직하다.
구체적으로는, 「비수용성염」은, 용질로서의 염 1g을, 용매로서의 물에 넣고, 20±5℃에서 5분마다 강하게 30초간 흔들어 섞은 경우에, 염 1g을 30분 이내에 녹이는 물의 양이 이하와 같은 것을 의미한다.
·녹기 어렵다 : 100mL 이상 또한 1,000mL 미만
·극히 녹기 어렵다 : 1,000mL 이상 또한 10,000mL 미만
·거의 녹지 않는다 : 10,000mL 이상
·「수용성염」
본 명세서에서는, 「수용성염」에 관한 「수용성」은, 「제15개정 일본약국방」의 「통칙 29」에 있어서, 「약간 녹기 쉽다」, 「녹기 쉽다」 또는 「극히 녹기 쉽다」로 분류되는 것이 바람직하고, 「녹기 쉽다」 또는 「극히 녹기 쉽다」로 분류되는 것이 보다 바람직하며, 그리고 「극히 녹기 쉽다」로 분류되는 것이 더욱 바람직하다.
구체적으로는, 「수용성염」은, 용질로서의 염 1g을 용매로서의 물에 넣고, 20±5℃에서 5분마다 강하게 30초간 흔들어 섞은 경우에, 염 1g을 30분 이내에 녹이는 물의 양이 이하와 같은 것을 의미한다.
·극히 녹기 쉽다 : 1mL 미만
·녹기 쉽다 : 1mL 이상 또한 10mL 미만
·약간 녹기 쉽다 : 10mL 이상 또한 30mL 미만
또한, 「제15개정 일본약국방」의 「통칙 29」에는, 이하의 분류가 추가로 존재한다.
·약간 녹기 어렵다 : 30mL 이상 또한 100mL 미만
·고흡수성 폴리머에 관한 「불활화」
본 명세서에 있어서, 고흡수성 폴리머(Super Absorbent Polymer, SAP)에 관한 「불활화」는, 배설물을 홀딩하고 있는 고흡수성 폴리머가, 바람직하게는 50배 이하, 보다 바람직하게는 30배 이하, 그리고 더욱 바람직하게는 25배 이하의 흡수 배율을 갖도록 조정하는 것, 예를 들면, 홀딩하고 있는 배설물을 방출시키는 것, 불활화 수용액의 흡수를 억제하는 것 등을 의미한다.
상기 흡수 배율은, 이하와 같이 측정된다.
(1) 불활화한 고흡수성 폴리머를, 메시에 넣고 5분간 매달아, 그들의 표면에 부착한 수분을 제거하고, 그 건조 전 질량: m1(g)을 측정한다.
(2) 불활화한 고흡수성 폴리머를, 120℃에서 10분간 건조하고, 그 건조 후 질량: m2(g)을 측정한다.
(3) 흡수 배율(g/g)을, 다음의 식:
흡수 배율(g/g)＝100×m1/m2
에 의해 산출한다.
또한, 불활화 수용액은, 고흡수성 폴리머를 불활화하기 위한 수용액을 의미한다.
구체적으로는, 본 개시는 이하의 양태에 관한 것이다.
[양태 1]
유기산 및 배설물을 포함하는 고흡수성 폴리머용의 불활화 수용액으로부터, 유기산 및 배설물을 회수하는 방법으로서,
상기 불활화 수용액에, 2가 이상의 금속을 포함하는 금속염, 또는 2가 이상의 금속을 포함하는 염기를 첨가함으로써, 유기산의 비수용성염을 석출시키는 석출 스텝,
상기 석출 스텝을 거친 상기 불활화 수용액으로부터, 상기 유기산의 비수용성염과, 상기 배설물에서 유래하는 고형 배설물과의 혼합물을 수집하는 혼합물 수집 스텝,
상기 혼합물에, 유리의 유기산과 비수용성염을 생성할 수 있는 산, 및 물을 첨가하여, 상기 유기산과, 상기 비수용성염 및 상기 고형 배설물을 포함하는 수용액을 형성하는 유기산 생성 스텝,
상기 수용액으로부터, 상기 비수용성염 및 상기 고형 배설물을 제거하여, 상기 유기산을 포함하는 유기산 수용액을 얻는 유기산 수용액 취득 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는, 상기 방법.
유기산을 포함하는 수용액으로부터, 유기산, 예를 들면, 구연산을 회수하기 위한 방법으로서, 전기 투석법을 이용하는 방법이 알려져 있다. 그러나, 사용이 끝난 흡수성 물품의 리사이클에 있어서, 고흡수성 폴리머를 불활화하기 위해 이용된 유기산을 포함하는 불활화 수용액에는, 유기산에 더하여, 착용자에게서 유래하는 배설물이 포함되어 있기 때문에, 전기 투석법에 의해 불활화 수용액으로부터 유기산을 정제하고, 재이용하려고 하면, 배설물에서 유래하는 고형 배설물이, 전기 투석법에 이용되는 이온 교환막을 눈막힘시킬 우려가 있다. 한편, 이온 교환막의 눈막힘을 방지하기 위해, 전기 투석법 전에, 유기산 및 배설물을 포함하는 불활화 수용액을 여과막 등으로 여과하려고 하면, 미세한 고체 배설물이 여과막을 눈막힘시키거나, 또는 여과에 매우 시간이 걸리는 경향이 있다.
상기 방법에서는, 유기산을, 유기산의 비수용성염으로 하여 석출시켜 수집할 때에, 미세한 고형 배설물을 응집시켜 수집할 수 있는 동시에, 유기산 수용액 취득 스텝에 있어서, 유기산과 고형 배설물을 분리할 수 있다. 또한, 상기 방법에서는, 배설물에서 유래하는 액상 배설물은, 혼합물 수집 스텝에 있어서 액상물로서 회수할 수 있다.
따라서, 상기 방법은, 배설물 및 유기산을 포함하는 불활화 수용액으로부터, 유기산과 배설물을 각각 회수할 수 있다.
[양태 2]
상기 유기산이, 카르복실기를 갖는 유기산인, 양태 1에 기재한 방법.
상기 방법에서는, 유기산이 카르복실기를 갖는 유기산이기 때문에, 유기산 생성 스텝에 있어서, 유리의 유기산과, 비수용성염을 생성할 수 있는 산의 선택지를 넓힐 수 있고, 더 나아가서는 유기산의 회수성을 향상시킬 수 있다.
[양태 3]
상기 석출 스텝에 있어서, 상기 불활화 수용액을 중화한 후에, 상기 불활화 수용액에 상기 금속염을 첨가함으로써, 상기 유기산의 비수용성염을 석출시키는, 양태 1 또는 2에 기재한 방법.
상기 방법에서는, 석출 스텝에 있어서, 불활화 수용액을 중화한 후에, 불활화 수용액에 금속염을 첨가하기 때문에, 유기산이, 금속염을 구성하는 금속과 킬레이트 착체(錯體)를 형성하기 어려워지므로, 유기산의 회수성이 향상한다.
상기 방법은, 유기산이, 금속과 킬레이트 착체를 형성할 수 있는 유기산인 경우에 특히 유용하다.
[양태 4]
상기 유기산이, 금속과 킬레이트 착체를 형성하지 않는 유기산이며, 상기 석출 스텝에 있어서, 상기 불활화 수용액에 상기 염기를 첨가함으로써, 상기 유기산의 비수용성염을 석출시키는, 양태 1 또는 2에 기재한 방법.
상기 방법에서는, 유기산이, 금속과 킬레이트 착체를 형성하지 않는 유기산이기 때문에, 석출 스텝에 있어서, 상기 불활화 수용액을 중화하는 일 없이, 상기 불활화 수용액에 상기 염기를 직접 첨가하여, 상기 유기산의 비수용성염을 석출시킬 수 있다. 따라서, 상기 방법은, 적은 공정으로, 배설물 및 유기산을 포함하는 불활화 수용액으로부터, 유기산과 배설물을 각각 회수할 수 있다.
[양태 5]
상기 2가 이상의 금속이, Mg, Ca, Ba, Fe, Ni, Cu, Zn 및 Al, 그리고 그들의 임의의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는, 양태 1∼4 중 어느 한 항에 기재한 방법.
상기 방법에서는, 2가 이상의 금속이, 소정의 것으로부터 선택되기 때문에, 형성되는 유기산의 비수용성염의 수용성이 낮아져, 계속되는 혼합물 수집 스텝에 있어서, 유기산의 비수용성염과 고형 배설물과의 혼합물을, 수용성염과 분리하기 쉬워진다.
[양태 6]
상기 유기산 생성 스텝에서의 상기 산이, 상기 유기산의 산해리정수(pKa, 수중(水中))보다도 작은 산해리정수(pKa, 수중)를 갖는 산인, 양태 1∼5 중 어느 한 항에 기재한 방법.
상기 방법에서는, 상기 산이, 유기산의 산해리정수(pKa, 수중)보다도 작은 산해리정수(pKa, 수중)를 갖는 산이기 때문에, 유기산 생성 스텝에 있어서, 유리의 유기산을 생성하기 쉬워진다.
[양태 7]
상기 유기산 생성 스텝에서의 상기 산이, 황산, 염산, 질산, 요오드산 및 브롬산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는, 양태 1∼6 중 어느 한 항에 기재한 방법.
상기 방법에서는, 유기산 생성 스텝에서의 산이, 황산, 염산, 질산, 요오드산 및 브롬산으로 이루어지는 군으로부터 선택되기 때문에, 유기산 생성 스텝에 있어서, 유리의 유기산을 생성하기 쉬워진다.
[양태 8]
상기 석출 스텝 전에, 상기 불활화 수용액에 상기 유기산을 첨가하여, 상기 불활화 수용액을 소정의 pH로 조정하는 pH 조정 서브 스텝과, 상기 pH 조정 서브 스텝을 거친 상기 불활화 수용액 중에서, 새로운 고흡수성 폴리머를 불활화시키는 불활화 서브 스텝을 교대로 반복함으로써, 상기 불활화 수용액 중의 상기 유기산 및 상기 배설물을 고농도화시키는 고농도화 스텝을 추가로 포함하는, 양태 1∼7 중 어느 한 항에 기재한 방법.
상기 방법에서는, 석출 스텝 전에, 불활화 수용액 중에서 고흡수성 폴리머를 불활화하면서, 불활화 수용액 중의 유기산 및 배설물을 고농도화하는 고농도화 스텝을 포함한다.
본 발명자들은, 불활화 수용액을 소정의 pH로 조절하면, 불활화 수용액 중의, 염기성 물질을 포함하는 배설물의 농도가 높아져도, 고흡수성 폴리머를 불활화할 수 있는 것을 찾아냈다.
따라서, 불활화 수용액 중의 유기산 및 배설물의 농도를 고농도화함으로써, 고흡수성 폴리머의 불활화성을 유지하면서, 유기산 및 배설물을 효율 좋게 회수할 수 있다.
[양태 9]
상기 고농도화 스텝이, 상기 불활화 수용액을 살균하는 살균 서브 스텝을 추가로 포함하는, 양태 8에 기재한 방법.
배설물을 포함하는 불활화 수용액은, 시간의 경과와 함께, 그리고 유기산 및 배설물의 고농도화와 함께, 배설물 중에 존재하고 있었던 균, 환경 중에 존재하고 있는 균 등이 번식하기 쉬워진다.
상기 방법에서는, 고농도화 스텝이, 살균 서브 스텝을 추가로 포함하기 때문에, 불활화 수용액 중의 균을 소정의 양으로 억제할 수 있다.
[양태 10]
상기 살균 서브 스텝에 있어서, 상기 불활화 수용액을, 오존, 이산화염소, 과산화수소, 자외선 또는 방사선, 또는 그들의 임의의 조합을 이용하여 살균하는, 양태 9에 기재한 방법.
상기 방법에서는, 살균 서브 스텝에 있어서, 불활화 수용액을, 소정의 살균 수단을 이용하여 살균하기 때문에, 불활화 수용액 중의 균을 소정의 양으로 억제할 수 있는 동시에, 불활화 수용액을 탈색 및 탈취할 수 있다. 또, 상기 방법에서는, 소정의 살균 수단이, 불활화 수용액에 실질적으로 잔존하지 않는 살균 수단이기 때문에, 회수되는 유기산 수용액 중에 살균 수단이 잔존하기 어려워, 살균 수단을 분리하는 공정이 불필요해진다.
[양태 11]
사용이 끝난 흡수성 물품으로부터, 고흡수성 폴리머를 불활화하는 유기산을 재이용하면서, 리사이클 펄프 섬유를 제조하는 방법으로서,
상기 사용이 끝난 흡수성 물품에서 유래하는 펄프 섬유 및 고흡수성 폴리머를 포함하는 자재를, 소정의 pH를 갖는, 유기산을 포함하는 불활화 수용액에 침지하여, 상기 고흡수성 폴리머를 불활화하는 불활화 스텝,
상기 불활화 스텝을 거친 상기 자재로부터, 상기 리사이클 펄프 섬유를 형성하는 리사이클 펄프 섬유 형성 스텝,
상기 불활화 스텝을 거친 상기 불활화 수용액으로부터 상기 자재를 취출(取出)하고, 상기 자재를 취출한 상기 불활화 수용액에, 2가 이상의 금속을 포함하는 금속염, 또는 2가 이상의 금속을 포함하는 염기를 첨가함으로써, 유기산의 비수용성염을 석출시키는 석출 스텝,
상기 석출 스텝을 거친 상기 불활화 수용액으로부터, 상기 유기산의 비수용성염과, 상기 사용이 끝난 흡수성 물품에 포함된 배설물에서 유래하는 고형 배설물과의 혼합물을 수집하는 혼합물 수집 스텝,
상기 혼합물에, 유리의 유기산과 비수용성염을 생성할 수 있는 산, 및 물을 첨가하여, 상기 유기산과, 상기 비수용성염 및 상기 고형 배설물을 포함하는 수용액을 형성하는 유기산 생성 스텝,
상기 수용액으로부터, 상기 비수용성염 및 상기 고형 배설물을 제거하여, 상기 유기산을 포함하는 유기산 수용액을 얻는 유기산 수용액 취득 스텝,
상기 불활화 수용액으로서, 상기 유기산 수용액을 이용한 상기 불활화 스텝을 행하는 재불활화 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는, 상기 방법.
상기 방법은, 사용이 끝난 흡수성 물품으로부터, 유기산 및 배설물의 각각을 회수하는 동시에, 유기산을 재이용하면서, 리사이클 펄프 섬유를 제조할 수 있다.
[양태 12]
상기 불활화 스텝 후, 또한 상기 석출 스텝 전에, 상기 불활화 수용액에 상기 유기산을 첨가하여, 상기 불활화 수용액을 소정의 pH로 조정하는 pH 조정 서브 스텝과, 상기 pH 조정 서브 스텝을 거친 상기 불활화 수용액 중에서, 새로운 고흡수성 폴리머를 불활화시키는 불활화 서브 스텝을 교대로 반복함으로써, 상기 불활화 수용액 중의 상기 유기산 및 상기 배설물을 고농도화시키는 고농도화 스텝을 추가로 포함하는, 양태 11에 기재한 방법.
상기 방법은, 불활화 스텝 후, 또한 석출 스텝 전에, 소정의 고농도화 스텝을 추가로 포함한다.
본 개시자들은, 불활화 수용액을 소정의 pH로 조절하면, 불활화 수용액 중의, 염기성 물질을 포함하는 배설물의 농도가 높아져도, 고흡수성 폴리머를 불활화할 수 있는 것을 찾아냈다.
따라서, 불활화 수용액 중의 유기산 및 배설물의 농도를 고농도화함으로써, 고흡수성 폴리머의 불활화성을 유지하면서, 유기산 및 배설물을 효율 좋게 회수할 수 있다.
[양태 13]
상기 고농도화 스텝이, 상기 불활화 수용액을 살균하는 살균 서브 스텝을 추가로 포함하는, 양태 12에 기재한 방법.
배설물을 포함하는 불활화 수용액은, 시간의 경과와 함께, 그리고 유기산 및 배설물의 고농도화와 함께, 배설물 중에 존재하고 있었던 균, 환경 중에 존재하고 있는 균 등이 번식하기 쉽다.
상기 방법에서는, 고농도화 스텝이, 살균 서브 스텝을 추가로 포함하기 때문에, 불활화 수용액 중의 균을 소정의 양으로 억제할 수 있다.
[양태 14]
상기 살균 서브 스텝에 있어서, 상기 불활화 수용액을, 오존, 이산화염소, 과산화수소, 자외선 또는 방사선, 또는 그들의 임의의 조합을 이용하여 살균하는, 양태 13에 기재한 방법.
상기 방법에서는, 살균 서브 스텝에 있어서, 불활화 수용액을, 소정의 살균 수단을 이용하여 살균하기 때문에, 리사이클 펄프 섬유에 포함되는 균의 양을 감소시킬 수 있어, 리사이클 펄프 섬유가 불활화 수용액에 의해 착색되고, 냄새가 나는 것이 억제되며, 더 나아가서는, 리사이클 펄프 섬유를 세정하는 공정수 등을 줄일 수 있다. 또, 상기 방법에서는, 소정의 살균 수단이, 불활화 수용액에 실질적으로 잔존하지 않는 살균 수단이기 때문에, 리사이클 펄프 섬유에 살균 수단이 잔존하기 어려워, 리사이클 펄프 섬유로부터 살균 수단을 분리하는 공정이 불필요해진다.
본 개시의 배설물 및 유기산을 포함하는 고흡수성 폴리머용의 불활화 수용액으로부터 유기산 및 배설물을 회수하는 방법(이하, 「유기산 및 배설물의 회수 방법」, 또는 단지 「회수 방법」이라고 칭하는 경우가 있다), 그리고 사용이 끝난 흡수성 물품으로부터, 고흡수성 폴리머를 불활화하는 유기산을 재이용하면서, 리사이클 펄프 섬유를 제조하는 방법(이하, 「리사이클 펄프 섬유의 제조 방법」이라고 칭하는 경우가 있다)에 대해서, 이하, 상세하게 설명한다.
＜＜유기산 및 배설물의 회수 방법＞＞
본 개시의 유기산 및 배설물의 회수 방법은, 이하의 스텝을 포함한다.
(A1) 불활화 수용액에, 2가 이상의 금속을 포함하는 금속염, 또는 2가 이상의 금속을 포함하는 염기를 첨가함으로써, 유기산의 비수용성염을 석출시키는 석출 스텝(이하, 「석출 스텝」이라고 칭하는 경우가 있다)
(A2) 석출 스텝을 거친 불활화 수용액으로부터, 유기산의 비수용성염과 배설물에서 유래하는 고형 배설물과의 혼합물을 수집하는 혼합물 수집 스텝(이하, 「혼합물 수집 스텝」이라고 칭하는 경우가 있다)
(A3) 혼합물에, 유리의 유기산과 비수용성염을 생성할 수 있는 산, 및 물을 첨가하여, 유기산과, 비수용성염 및 고형 배설물을 포함하는 수용액을 형성하는 유기산 생성 스텝(이하, 「유기산 생성 스텝」이라고 칭하는 경우가 있다)
(A4) 상기 수용액으로부터, 비수용성염 및 고형 배설물을 제거하여, 유기산을 포함하는 유기산 수용액을 얻는 유기산 수용액 취득 스텝(이하, 「유기산 수용액 취득 스텝」이라고 칭하는 경우가 있다).
또, 도 1에, 본 개시의 회수 방법을 설명하기 위한 플로우 차트를 나타낸다.
＜석출 스텝(S1)＞
석출 스텝(S1)에서는, 배설물 및 유기산을 포함하는 고흡수성 폴리머용의 불활화 수용액에, 2가 이상의 금속을 포함하는 금속염, 또는 2가 이상의 금속을 포함하는 염기(이하, 「비수용성염 생성용 염기」이라고 칭하는 경우가 있다)를 첨가함으로써, 유기산의 비수용성염을 석출시킨다. 구체적으로는, 석출 스텝(S1)에서는, 불활화 수용액에, 2가 이상의 금속을 포함하는 금속염, 또는 2가 이상의 금속을 포함하는 염기를 첨가함으로써, (i)유기산의 비수용성염과, 배설물[(ⅱ)고형 배설물 및 (ⅲ)액상 배설물]과, (ⅳ)수용성염을 포함하는 불활화 수용액을 얻는다.
배설물 및 유기산을 포함하는 고흡수성 폴리머용의 불활화 수용액은, 유기산을 포함하는 불활화 수용액 중에서, 배설물을 흡수한 고흡수성 폴리머를 불활화함으로써 얻을 수 있다.
배설물 및 유기산을 포함하는 고흡수성 폴리머용의 불활화 수용액에는, 유기산, 대변, 소변 등의 배설물 등이 존재하고 있다. 유기산은, 상기 불활화 수용액 중에 주로 용해되어 있고, 상기 배설물 중, 소변 등의 액상의 (ⅲ)액상 배설물은, 불활화 수용액 중에 주로 용해되고, 그리고 변 등의 고형의 (ⅱ)고형 배설물은, 불활화 수용액 중에 주로 분산되어 있다.
상기 유기산으로는, 불활화 수용액을, 고흡수성 폴리머를 불활화시킬 수 있는 소정의 pH로 조정할 수 있는 것이면, 특별히 제한되지 않지만, 상기 유기산으로는, 산기, 예를 들면, 카르복실기, 술포기 등을 갖는 것을 들 수 있다. 또한, 술포기를 갖는 유기산은, 술폰산이라고 칭해지고, 그리고 카르복실기를 갖고 또한 술포기를 갖지 않는 유기산은, 카르본산이라고 칭해진다. 상기 유기산으로는, 본 개시의 유기산 및 배설물의 회수 방법을 실시하는 관점에서, 특히 유기산 생성 스텝에 있어서, 유리의 유기산과 비수용성염을 생성할 수 있는 산의 선택지를 넓히는 관점에서, 카르복실기를 갖는 유기산, 특히 카르본산인 것이 바람직하다.
상기 유기산이 카르복실기를 갖는 경우에는, 상기 유기산은, 1 분자당, 1 또는 복수의 카르복실기를 가질 수 있고, 그리고 복수의 카르복실기를 갖는 것이 바람직하다. 그렇게 함으로써, 유기산이, 배설물 등에 포함되는 2가 이상의 금속, 예를 들면, 칼슘과 킬레이트 착체를 형성하기 쉬워져, 사용이 끝난 흡수성 물품으로부터 제조되는 리사이클 펄프 섬유의 회분을 낮추기 쉬워진다.
상기 유기산으로는, 예를 들면, 구연산, 주석산, 사과산, 호박산, 옥살산(이상, 복수의 카르복실기를 갖는 카르본산), 글루콘산(C6), 펜탄산(C5), 부탄산(C4), 프로피온산(C3), 글리콜산(C2), 초산(C2), 포름산(C1)(이상, 하나의 카르복실기를 갖는 카르본산), 메탄술폰산, 트리플루오로메탄술폰산, 벤젠술폰산, p-톨루엔술폰산(이상, 술폰산)을 들 수 있다.
석출 스텝(S1)에서는, 불활화 수용액에, 2가 이상의 금속을 포함하는 금속염(이하, 단지 「금속염」이라고 칭하는 경우가 있다)을 첨가함으로써, (i)유기산의 비수용성염을 석출시키는 경우에는, 금속염을 첨가하기 전에, 불활화 수용액을 중화하지 않아도, 또는 중화해도 되지만, 금속염을 첨가하기 전에, 불활화 수용액에 중화용의 염기(이하, 「중화용 염기」라고 칭하는 경우가 있다)를 첨가하여, 불활화 수용액을 중화하는 것이 바람직하다. 그렇게 함으로써, 유기산이, 금속과 킬레이트 착체를 형성하기 어려워지므로, 유기산의 회수성이 향상한다. 중화 후, 금속염을 첨가하는 수법은, 유기산이, 금속과 킬레이트 착체를 형성할 수 있는 유기산인 경우에, 특히 유용하다.
본 명세서에서는, 염기(중화용 염기 및 비수용성염 생성용 염기)는, 브뢴스테드-로우리의 정의에 의거하는 염기, 즉, 프로톤 H＋를 받아들일 수 있는 물질인 것이 바람직하다.
또한, 유기산이, 금속과 킬레이트 착체를 형성할 수 있는 유기산인 경우에는, 중화용 염기는, 1가의 금속을 포함하는 염기, 예를 들면, 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼륨인 것이 바람직하다. 유기산이 킬레이트 착체를 형성하는 것을 억제하기 위함이다.
배설물 및 유기산을 포함하는 고흡수성 폴리머용의 불활화 수용액은, 중화용 염기를 첨가함으로써, 바람직하게는 5.0∼10.0, 보다 바람직하게는 6.0∼9.0, 그리고 더욱 바람직하게는 6.5∼8.0의 pH까지 중화할 수 있다. 그렇게 함으로써, 유기산이, 금속과 킬레이트 착체를 형성할 수 있는 유기산인 경우에, 유기산이 킬레이트 착체를 형성하는 것을 억제할 수 있다.
상기 금속염으로는, 유기산과 반응함으로써, (i)유기산의 비수용성염과, (ⅳ)수용성염을 생성할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다.
상기 금속염은, 「제15개정 일본약국방」의 「통칙 29」에 있어서, 「극히 녹기 쉽다」, 「녹기 쉽다」, 「약간 녹기 쉽다」 또는 「약간 녹기 어렵다」로 분류되는 용해성을 갖는 것이 바람직하다. 유기산과의 반응 시간을 짧게 하는, 미반응의 금속염을, (i)유기산의 비수용성염 중에 잔존하기 어렵게 하는 등의 관점에서이다.
상기 금속염은, 산과, 2가 이상의 금속을 포함하는 염기와의 염인 것이 바람직하다.
불활화 수용액을 중화한 후, 금속염을 첨가하는 경우에는, 상기 금속염을 구성하는 2가 이상의 금속은, 중화용 염기를 구성하는 금속에 가까운 이온화 경향을 갖는 것이 바람직하다. 그렇게 함으로써, 불활화 수용액 중의 유기산을, 고수율로 (i)유기산의 비수용성염으로 변화시킬 수 있다.
금속염을 구성할 수 있는 산은, 수용성을 갖는 것이 바람직하며, 유기산 또는 무기산일 수 있고, 그리고 무기산인 것이 바람직하다. 유기산의 회수성의 관점에서이다. 상기 무기산으로는, 염산, 황산, 질산, 요오드산 및 브롬산 등을 들 수 있다.
금속염을 구성하는 2가 이상의 금속으로는, 예를 들면, Mg, Ca, Ba, Fe, Ni, Cu, Zn 및 Al, 그리고 그들의 임의의 조합으로 이루어지는 군을 들 수 있다. 상기 금속염이, 2가 이상의 금속으로 구성됨으로써, 유기산과, 2가 이상의 금속으로 구성되는, (i)유기산의 비수용성염(유기산 및 2가 이상의 금속으로 구성된다)이, 불활화 수용액 중에서 석출되기 쉬워지고, 계속되는 혼합물 수집 스텝에 있어서, (i)유기산의 비수용성염을 수집하기 쉬워진다.
상기 금속염은, 유기산에 대해, 바람직하게는 0.8배 당량 이상, 보다 바람직하게는 0.9배 당량 이상, 그리고 더욱 바람직하게는 1.0배 당량 이상이 되는 것과 같은 양으로 첨가된다. 또, 상기 금속염은, 유기산에 대해, 바람직하게는 3.0배 당량 이하, 보다 바람직하게는 2.5배 당량 이하, 그리고 더욱 바람직하게는 2.0배 당량 이하가 되는 것과 같은 양으로 첨가된다. (i)유기산의 비수용성염을 효율 좋게 형성하는 관점에서이다.
또한, 상기 당량은, 금속염을 구성하는 금속의 가수(價數)와, 유기산을 구성하는 산기의 수 사이의 당량을 의미한다.
상기 금속염의 첨가량을 결정하기 위해, 불활화 수용액 중의 유기산의 양을 파악하는 것이 바람직하다. 불활화 수용액 중의 유기산의 양을, 금속염이 첨가되는 불활화 수용액 중의 유기산의 농도를 직접 측정함으로써 파악할 수 있고, 그리고 불활화 수용액에 첨가된 유기산의 총량(이력)으로부터, 고흡수성 폴리머, 펄프 섬유 등과 함께 배출된 불활화 수용액의 양(배출된 유기산의 양)을 공제함으로써 파악할 수도 있다.
또, 불활화 수용액 중의 유기산의 양이 불분명한 경우 등에는, 유기산에 대해 과잉량으로 생각되는 금속염을 첨가하고, 잉여의 금속염을, 계속되는 혼합물 수집 스텝, 유기산 수용액 취득 스텝 등에 있어서, 유기산 수용액과 분리해도 된다.
상기 유기산이 카르복실기를 갖는 유기산인 경우에는, 상기 산은, 예를 들면, 염산, 황산, 질산 등일 수 있다.
또, 유기산이, 금속과 킬레이트 착체를 형성하지 않는 유기산인 경우에는, 석출 스텝(S1)은, 불활화 수용액을 중화하지 않고, 불활화 수용액에, 2가 이상의 금속을 포함하는 비수용성염 생성용 염기를 첨가함으로써, (i)유기산의 비수용성염을 석출시킬 수 있다. 그렇게 함으로써, 적은 공정으로, 배설물 및 유기산을 포함하는 불활화 수용액으로부터, 유기산과 배설물을 각각 회수할 수 있다.
상기 비수용성염 생성용 염기를 구성하는 2가 이상의 금속으로는, 예를 들면, Mg, Ca, Ba, Fe, Ni, Cu, Zn 및 Al, 그리고 그들의 임의의 조합으로 이루어지는 군을 들 수 있다.
상기 비수용성염 생성용 염기로는, 예를 들면, 수산화마그네슘, 수산화칼슘, 수산화구리, 수산화아연 등을 들 수 있다.
상기 비수용성염 생성용 염기는, 유기산에 대해, 바람직하게는 0.8배 당량 이상, 보다 바람직하게는 0.9배 당량 이상, 그리고 더욱 바람직하게는 1.0배 당량 이상이 되는 것과 같은 양으로 첨가된다. 또, 상기 비수용성염 생성용 염기는, 유기산에 대해, 바람직하게는 3.0배 당량 이하, 보다 바람직하게는 2.5배 당량 이하, 그리고 더욱 바람직하게는 2.0배 당량 이하가 되는 것과 같은 양으로 첨가된다. (i)유기산의 비수용성염을 형성하는 관점에서이다.
또한, 상기 당량은, 비수용성염 생성용 염기를 구성하는 2가 이상의 금속의 가수와, 유기산을 구성하는 산기의 수 사이의 당량을 의미한다.
금속과 킬레이트 착체를 형성하지 않는 유기산으로는, 예를 들면, 펜탄산(C5), 부탄산(C4), 프로피온산(C3), 초산(C2), 포름산(C1) 등을 들 수 있다.
금속과 킬레이트 착체를 형성할 수 있는 유기산으로는, 예를 들면, 구연산, 옥살산, 주석산, 글루콘산 등을 들 수 있다.
석출 스텝(S1)에서는, (i)유기산의 비수용성염을 형성하고, 당해 염이 결정화하며, 그리고 침강한다. 그때, 불활화 수용액 중에 분산된 (ⅱ)고형 배설물 중, 미세한 것이, (i)유기산의 비수용성염의 표면에 부착하고, (i)유기산의 비수용성염의 결정에 도입되어 응집한다. 따라서, 혼합물 수집 스텝(S2)에 있어서, 미세한 (ⅱ)고형 배설물이, 고형물[즉, (i)유기산의 비수용성염 및 (ⅱ)고형 배설물]로서 수집되어, 액상물[즉, (ⅲ)액상 배설물 및 (ⅳ)수용성염]에 포함되기 어려워진다. 그 결과, 액상물 중의 부유물질(SS)의 농도가 낮아져, 액상물과 고형물을 분리하는 고액(固液) 분리 시에 필터 등의 눈막힘이 되기 어려워지고, 그리고 액상물을 미생물 처리할 때에, 오니(汚泥)의 발생량이 저감된다.
석출 스텝(S1)을 거친 불활화 수용액에는, (i)유기산의 비수용성염과, (ⅱ)고형 배설물과, (ⅲ)액상 배설물과, (ⅳ)수용성염이 포함된다.
＜혼합물 수집 스텝(S2)＞
혼합물 수집 스텝(S2)에서는, 석출 스텝(S1)을 거친 불활화 수용액으로부터, 유기산의 비수용성염과 고형 배설물과의 혼합물을 수집한다.
구체적으로는, 혼합물 수집 스텝(S2)에서는, (i)유기산의 비수용성염과, (ⅱ)고형 배설물과, (ⅲ)액상 배설물과, (ⅳ)수용성염을 포함하는 불활화 수용액을, 고형물[즉, (i)유기산의 비수용성염 및 (ⅱ)고형 배설물]과, 액상물[즉, (ⅲ)액상 배설물 및 (ⅳ)수용성염]로 분리한다.
＜유기산 생성 스텝(S3)＞
유기산 생성 스텝(S3)에서는, 상기 혼합물에, 유리의 유기산과 비수용성염을 생성할 수 있는 산(이하, 「유리 유기산 생성산」이라고 칭하는 경우가 있다), 및 물을 첨가하여, 유기산과, 비수용성염 및 고형 배설물을 포함하는 수용액을 형성한다. 구체적으로는, 유기산 생성 스텝(S3)에서는, 고형물[즉, (i)유기산의 비수용성염 및 (ⅱ)고형 배설물]에, 유리 유기산 생성산 및 물을 첨가하여, (ⅴ)유기산과, (ⅵ)비수용성염과, (ⅱ)고형 배설물을 포함하는 수용액을 형성한다.
상기 유리 유기산 생성산으로는, (i)유기산의 비수용성염으로부터 유기산을 유리시키고 또한 비수용성염을 생성할 수 있는 것이면, 특별히 제한되지 않지만, 유기산의 산해리정수(pKa, 수중)보다도 작은 산해리정수(pKa, 수중)를 갖는 산인 것이 바람직하다. 그렇게 함으로써, 유기산 생성 스텝에 있어서, 유기산을 유리하기 쉬워진다.
또한, 유기산이 복수의 산기를 갖는 경우, 예를 들면, 유기산이 이염기산 또는 삼염기산인 경우에는, 상기 유리 유기산 생성산은, 유기산의 산해리정수(pKa, 수중) 중 가장 작은 산해리정수(pKa, 수중)보다도 작은 산해리정수(pKa, 수중)를 갖는 것이 바람직하다. 유리의 유기산을 형성하기 쉽게 하는 관점에서이다.
또한, 상기 유리 유기산 생성산이 복수의 산기를 갖는 경우, 예를 들면, 상기 유리 유기산 생성산이 이염기산 또는 삼염기산인 경우에는, 상기 유리 유기산 생성산의 산해리정수(pKa, 수중) 중 가장 큰 산해리정수(pKa, 수중)가, 유기산의 산해리정수(pKa, 수중) 중 가장 작은 산해리정수(pKa, 수중)보다도 작은 것이 바람직하다. 상기 유리 유기산 생성산의 효율의 관점에서이다.
유기산의 산해리정수(pKa, 수중)보다도 작은 산해리정수(pKa, 수중)를 갖는 산은, 유기산 또는 무기산일 수 있고, 그리고 무기산인 것이 바람직하다. 상기 무기산으로는, 염산, 황산, 질산, 요오드산 및 브롬산 등을 들 수 있다.
본 명세서에서는, 산해리정수(pKa, 수중)는, 전기화학회 편집의 전기화학편람에 기재된 값을 채용할 수 있다.
전기화학편람에 따르면, 주요한 화합물의 산해리정수(pKa, 수중, 25℃)는, 이하와 같다.
[유기산]
·주석산: 2.99(pKa1), 4.44(pKa2)
·사과산: 3.24(pKa1), 4.71(pKa2)
·구연산: 2.87(pKa1), 4.35(pKa2), 5.69(pKa3)
[무기산]
·황산: 1.99(pKa2)
전기화학편람에 기재되어 있지 않은 산의 산해리정수(pka, 수중)는, 측정에 의해 구할 수 있다. 산의 산해리정수(pka, 수중)를 측정할 수 있는 기기로는, 예를 들면, Sirius사 제조의 화합물 물성 평가 분석 시스템, T3를 들 수 있다.
유리 유기산 생성산은, 유기산에 대해, 바람직하게는 0.8배 당량 이상, 보다 바람직하게는 0.9배 당량 이상, 그리고 더욱 바람직하게는 1.0배 당량 이상이 되는 것과 같은 양으로 첨가된다. (i)유기산의 비수용성염을, 유리 상태에서의 (v)유기산으로 하는 관점에서이다.
또, 유리 유기산 생성산은, 유기산에 대해, 바람직하게는 2.0배 당량 이하, 보다 바람직하게는 1.5배 당량 이하, 그리고 더욱 바람직하게는 1.3배 당량 이하가 되는 것과 같은 양으로 첨가된다. 회수되는 (ⅶ)유기산 수용액 중에, 유리 유기산 생성산을 잔존하기 어렵게 하는 관점, 설비를 부식시키기 어렵게 하는 관점 등에서이다.
또한, 상기 당량은, 유리 유기산 생성산의 산기의 수와, 유기산을 구성하는 산기의 수 사이의 당량을 의미한다.
유리 유기산 생성산의 첨가량은, (i)유기산의 비수용성염의 조성, 그리고 그 건조 질량에 의거하여 결정할 수 있다.
또, 유기산 생성 스텝(S3)에서 첨가되는 유리 유기산 생성산 및 물은, 상기 혼합물에, 별개로 첨가되어도 되고, 그리고 유리 유기산 생성산의 수용액으로서, 상기 혼합물에 함께 첨가되어도 된다.
＜유기산 수용액 취득 스텝(S4)＞
유기산 수용액 취득 스텝(S4)에서는, 상기 수용액으로부터, 비수용성염 및 고형 배설물을 제거하여, 유기산을 포함하는 유기산 수용액을 얻는다. 구체적으로는, 유기산 수용액 취득 스텝(S4)에서는, (v)유기산과, (ⅵ)비수용성염과, (ⅱ)고형 배설물을 포함하는 수용액으로부터, 고형물, 즉, (ⅵ)비수용성염 및 (ⅱ)고형 배설물을 제거하여, 액상물, 즉, (v)유기산을 포함하는 (ⅶ)유기산 수용액을 얻는다.
본 개시의 유기산 및 배설물의 회수 방법은, 이하의 추가 스텝을 더 포함할 수 있다.
(A5) 석출 스텝 전의 불활화 수용액에 유기산을 첨가하여, 불활화 수용액을 소정의 pH로 조정하는 pH 조정 서브 스텝(이하, 「pH 조정 서브 스텝」이라고 칭하는 경우가 있다)과, pH 조정 서브 스텝을 거친 불활화 수용액 중에서, 새로운 고흡수성 폴리머를 불활화시키는 불활화 서브 스텝(이하, 「불활화 서브 스텝」이라고 칭하는 경우가 있다)을 교대로 반복함으로써, 불활화 수용액 중의 유기산 및 배설물을 고농도화시키는 고농도화 스텝(이하, 「고농도화 스텝」이라고 칭하는 경우가 있다).
상기 고농도화 스텝은, 불활화 수용액을 살균하는 살균 서브 스텝(이하, 「살균 서브 스텝」이라고 칭하는 경우가 있다)을 포함할 수 있다.
도 2에, 상기 추가 스텝을 설명하기 위한 플로우 차트를 나타낸다.
＜고농도화 스텝(S5)＞
고농도화 스텝(S5)에서는, pH 조정 서브 스텝(S5a)과, 불활화 서브 스텝(S5b)을 교대로 반복함으로써, 불활화 수용액 중의 유기산 및 배설물을 고농도화시킨다.
불활화 서브 스텝(S5b)을 반복함으로써, 고흡수성 폴리머가 홀딩하는 배설물을, 불활화 수용액 중에 반복해서 방출시켜, 불활화 수용액 중의 배설물을 고농도화시킨다. 또, 배설물의 고농도화에 맞추어, 불활화 수용액의 pH가 높아지기 때문에, pH 조정 서브 스텝(S5a)에 있어서, 불활화 수용액을 소정의 pH로 조정하기 위해 유기산을 첨가하게 되고, 불활화 수용액 중의 유기산이 고농도화되어 간다.
pH 조정 서브 스텝(S5a)에서는, 유기산 및 배설물을 포함하는 고흡수성 폴리머용의 불활화 수용액에 유기산을 첨가하여, 불활화 수용액을 소정의 pH로 조정한다. 일반적으로, 배설물에는, 암모니아 등의 염기성 성분이 포함되어 있기 때문에, 불활화 수용액 중에서 고흡수성 폴리머를 불활화하고, 불활화 수용액에 배설물을 방출시키면, 불활화 수용액의 pH가 높아지는 경향에 있다. 따라서, 유기산을 첨가하여, 불활화 수용액을 소정의 pH로 조정한다.
상술의 소정의 pH는, 바람직하게는 4.5 이하, 보다 바람직하게는 4.0 이하, 더욱 바람직하게는 3.5 이하, 그리고 더욱더 바람직하게는 3.0 이하이다. 상기 소정의 pH가 너무 높으면, 고흡수성 폴리머의 불활화가 불충분해질 우려가 있다.
또, 상기 소정의 pH는, 바람직하게는 0.5 이상, 그리고 보다 바람직하게는 1.0 이상이다. 상기 소정의 pH가 너무 낮으면, 예를 들면, 펄프 섬유 및 고흡수성 폴리머를 포함하는 자재로부터, 고흡수성 폴리머를 불활화하고, 제거하는 동시에, 펄프 섬유로부터 리사이클 펄프 섬유를 제조하는 경우에, 리사이클 펄프 섬유가 손상될 우려가 있다.
불활화 서브 스텝(S5b)에서는, 배설물을 홀딩하고 있는 고흡수성 폴리머를 불활화시킨다. 불활화 서브 스텝(S5b)은, 상술의 소정의 pH에서 실시되는 것이 바람직하다.
불활화 서브 스텝(S5b)에서는, 고흡수성 폴리머만을 불활화할 수 있고, 그리고 고흡수성 폴리머 및 펄프 섬유를 포함하는 자재 중의 고흡수성 폴리머를 불활화할 수 있다. 상기 자재로는, 고흡수성 폴리머 및 펄프 섬유로 이루어지는 자재, 예를 들면, 흡수 코어, 흡수성 물품(예를 들면, 파쇄된 흡수성 물품)을 들 수 있다.
고농도화 스텝(S5)은, 불활화 수용액을 살균하는 살균 서브 스텝(S5c)을 추가로 포함해도 된다. 배설물을 포함하는 불활화 수용액은, 시간의 경과와 함께, 그리고 유기산 및 배설물의 고농도화와 함께, 배설물 중에 존재하고 있었던 균, 환경 중에 존재하고 있는 균 등이 번식하기 쉽다. 살균 서브 스텝(S5c)은, 당 기술 분야에서 공지의 살균 수단을 이용하여 실시할 수 있고, 살균 수단으로서, 예를 들면, 살균제, 오존, 이산화염소, 과산화수소, 자외선 및 방사선, 그리고 그들의 임의의 조합을 들 수 있다.
상기 방사선으로는, 전자방사선(X선 및 γ선), 입자선(β선, 전자선, 양자선, 중양자선, α선 및 중성자선) 등을 들 수 있다.
살균 서브 스텝(S5c)은, 일반 세균의 개수가, 바람직하게는 100개/mL 이하, 보다 바람직하게는 50개/mL 이하, 그리고 더욱 바람직하게는 20개/mL 이하가 되도록 불활화 수용액을 살균할 수 있다.
또한, 일반 세균의 개수는, JIS K0350-10-10:2002 「용수·배수 중의 일반 세균 시험 방법」에 따라 측정된다.
상기 살균 수단은, 살균 서브 스텝(S5c) 후, 불활화 수용액에 실질적으로 잔존하지 않는 살균 수단인 것이 바람직하다. 유기산을 회수해야 하는 (ⅶ)유기산 수용액 중에 살균 수단을 잔존시키지 않기 위함이다. 또, 불활화 서브 스텝(S5b)에 있어서, 고흡수성 폴리머 및 펄프 섬유를 포함하는 자재 중의 고흡수성 폴리머를 불활화하고, 리사이클 펄프 섬유를 제조하는 경우에는, 리사이클 펄프 섬유에 살균 수단이 잔존할 가능성이 있어, 리사이클 펄프 섬유로부터 살균 수단을 제거할 필요성이 발생하는 경우가 있다.
불활화 수용액에 실질적으로 잔존하지 않는 살균 수단으로는, 살균제, 오존, 이산화염소, 과산화수소, 자외선 및 방사선, 그리고 그들의 임의의 조합을 들 수 있다.
고농도화 스텝(S5)은, 탈색 수단을 이용하여 불활화 수용액을 탈색하는 탈색 스텝, 탈취 수단을 이용하여 불활화 수용액을 탈취하는 탈취 스텝 등을 추가로 포함할 수 있다. 상기 불활화 수용액은, 배설물의 고농도화와 함께, 배설물에서 유래하는 착색, 악취 등이 발생하기 쉽기 때문이다.
상기 탈색 수단은, 탈색 스텝 후, 불활화 수용액에 실질적으로 잔존하지 않는 탈색 수단인 것이 바람직하다. 또, 상기 탈취 수단은, 탈취 스텝 후, 불활화 수용액에 실질적으로 잔존하지 않는 탈취 수단인 것이 바람직하다. 더 나아가서는, 상기 살균 수단이, 탈색 수단 및 탈취 수단을 겸하고 있는 것이 바람직하다.
탈색 수단 및 탈취 수단을 겸하는 살균 수단, 특히, 살균, 탈색 및 탈취가 가능하고, 살균 서브 스텝(S5c) 후, 불활화 수용액에 실질적으로 잔존하지 않는 살균 수단(탈색 수단 및 탈취 수단)으로는, 오존, 이산화염소, 과산화수소, 자외선 및 방사선, 그리고 그들의 임의의 조합을 들 수 있다.
또한, 살균 서브 스텝(S5c)은, 고농도화 스텝(S5)의 임의의 위치, 예를 들면, pH 조정 서브 스텝(S5a) 전 및/또는 pH 조정 서브 스텝(S5a) 후에 실시할 수 있다. 또, 살균 서브 스텝(S5c)은, pH 조정 서브 스텝(S5a) 및 불활화 서브 스텝(S5b)의 1사이클당 1회 실시할 수 있고, 그리고 예를 들면, 불활화 수용액의 균량, 착색도, 악취도 등에 따라 적절히, 예를 들면, pH 조정 서브 스텝(S5a) 및 불활화 서브 스텝(S5b)의 5사이클당 1회 실시할 수 있다.
고농도화 스텝(S5)에서는, 불활화 수용액 중의 유기산의 농도가, 최종적으로, 바람직하게는 1.5∼10.0 질량％, 보다 바람직하게는 2.0∼8.0 질량％, 그리고 더욱 바람직하게는 2.3∼6.0 질량％가 될 때까지, pH 조정 서브 스텝(S5a) 및 불활화 서브 스텝(S5b)의 사이클을 반복할 수 있다. 그렇게 함으로써, 불활화 서브 스텝(S5b)에 있어서, 고흡수성 폴리머의 불활화가 저해되는 것과, 불활화 수용액 중에 유기산이 석출하는 것을 억제하면서, 유기산 및 배설물을 효율 좋게 회수할 수 있다.
＜＜리사이클 펄프 섬유의 제조 방법＞＞
본 개시의 리사이클 펄프 섬유의 제조 방법은, 이하의 스텝을 포함한다.
(B1) 사용이 끝난 흡수성 물품에서 유래하는 펄프 섬유 및 고흡수성 폴리머를 포함하는 자재를, 소정의 pH를 갖는 유기산을 포함하는 불활화 수용액에 침지하여, 고흡수성 폴리머를 불활화하는 불활화 스텝(이하, 「불활화 스텝」이라고 칭하는 경우가 있다)
(B2) 불활화 스텝을 거친 자재로부터, 리사이클 펄프 섬유를 형성하는 리사이클 펄프 섬유 형성 스텝(이하, 「리사이클 펄프 섬유 형성 스텝」이라고 칭하는 경우가 있다)
(B3) 불활화 스텝을 거친 불활화 수용액으로부터 상기 자재를 취출하고, 상기 자재를 취출한 불활화 수용액에, 2가 이상의 금속을 포함하는 금속염, 또는 2가 이상의 금속을 포함하는 염기를 첨가함으로써, 유기산의 비수용성염을 석출시키는 석출 스텝(이하, 「석출 스텝」이라고 칭하는 경우가 있다)
(B4) 석출 스텝을 거친 불활화 수용액으로부터, 유기산의 비수용성염과 배설물에서 유래하는 고형 배설물과의 혼합물을 수집하는 혼합물 수집 스텝(이하, 「혼합물 수집 스텝」이라고 칭하는 경우가 있다)
(B5) 혼합물에, 유기산과 비수용성염을 형성할 수 있는 산, 및 물을 첨가하여, 유기산과, 비수용성염 및 고형 배설물을 포함하는 수용액을 형성하는 유기산 생성 스텝(이하, 「유기산 생성 스텝」이라고 칭하는 경우가 있다)
(B6) 상기 수용액으로부터, 비수용성염 및 고형 배설물을 제거하여, 유기산을 포함하는 유기산 수용액을 얻는 유기산 수용액 취득 스텝(이하, 「유기산 수용액 취득 스텝」이라고 칭하는 경우가 있다)
(B7) 상기 불활화 수용액으로서, 유기산 수용액을 이용한 불활화 스텝을 행하는 재불활화 스텝(이하, 「재불활화 스텝」이라고 칭하는 경우가 있다).
본 개시의 리사이클 펄프 섬유의 제조 방법은, 이하의 추가 스텝을 더 포함할 수 있다.
(B8) 불활화 스텝 후, 또한 석출 스텝 전에, 불활화 수용액에 유기산을 첨가하여, 불활화 수용액을 소정의 pH로 조정하는 pH 조정 서브 스텝(이하, 「pH 조정 서브 스텝」이라고 칭하는 경우가 있다)과, pH 조정 서브 스텝을 거친 불활화 수용액 중에서, 새로운 고흡수성 폴리머를 불활화시키는 불활화 서브 스텝(이하, 「불활화 서브 스텝」이라고 칭하는 경우가 있다)을 교대로 반복함으로써, 불활화 수용액 중의 유기산 및 배설물을 고농도화시키는 고농도화 스텝(이하, 「고농도화 스텝」이라고 칭하는 경우가 있다).
상기 고농도화 스텝은, 불활화 수용액을 살균하는 살균 서브 스텝(이하, 「살균 서브 스텝」이라고 칭하는 경우가 있다)을 포함할 수 있다.
도 3에, 본 개시의 리사이클 펄프 섬유의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우 차트를 나타낸다.
＜불활화 스텝(S101)＞
불활화 스텝(S101)에서는, 사용이 끝난 흡수성 물품에서 유래하는 펄프 섬유 및 고흡수성 폴리머를 포함하는 자재를, 소정의 pH를 갖는 유기산을 포함하는 불활화 수용액에 침지하여, 고흡수성 폴리머를 불활화한다.
상술한 바와 같이, 사용이 끝난 흡수성 물품에서 유래하는 펄프 섬유 및 고흡수성 폴리머를 포함하는 자재로는, 고흡수성 폴리머 및 펄프 섬유로 이루어지는 자재(예를 들면, 흡수 코어), 흡수성 물품(예를 들면, 파쇄된 흡수성 물품) 등을 들 수 있다.
상술의 소정의 pH는, 바람직하게는 4.5 이하, 보다 바람직하게는 4.0 이하, 더욱 바람직하게는 3.5 이하, 그리고 더욱더 바람직하게는 3.0 이하이다. 상기 소정의 pH가 너무 높으면, 고흡수성 폴리머의 불활화가 불충분해질 우려가 있다.
또, 상기 소정의 pH는, 바람직하게는 0.5 이상, 그리고 보다 바람직하게는 1.0 이상이다. 상기 소정의 pH가 너무 낮으면, 예를 들면, 펄프 섬유 및 고흡수성 폴리머를 포함하는 자재로부터, 고흡수성 폴리머를 불활화하고, 제거하는 동시에, 펄프 섬유로부터 리사이클 펄프 섬유를 제조하는 경우에, 리사이클 펄프 섬유가 손상될 우려가 있다.
불활화 스텝(S101)에서는, 예를 들면, 상기 불활화 수용액을 포함하는 불활화 조(槽) 중에서, 펄프 섬유 및 고흡수성 폴리머를 포함하는 자재를, 실온에서, 약 5∼60분 교반함으로써, 고흡수성 폴리머를 불활화할 수 있다.
상기 고흡수성 폴리머는, 당 기술 분야에서, 고흡수성 폴리머로서 이용되고 있는 것이면, 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 산기, 예를 들면, 카르복실기, 술포기 등을 포함하는 것을 들 수 있으며, 카르복실기를 포함하는 것이 바람직하다.
카르복실기를 포함하는 고흡수성 폴리머로는, 예를 들면, 폴리아크릴산염계, 폴리무수말레인산염계인 것을 들 수 있고, 술포기 등을 포함하는 고흡수성 폴리머로는, 폴리술폰산염계인 것을 들 수 있다.
＜리사이클 펄프 섬유 형성 스텝(S102)＞
리사이클 펄프 섬유 형성 스텝(S102)에서는, 불활화 스텝(S101)을 거친 자재로부터, 리사이클 펄프 섬유를 형성한다. 리사이클 펄프 섬유를 형성하는 구체적인 수단은 특별히 제한되지 않고, 당 기술 분야에서 공지의 방법으로 실시할 수 있다.
예를 들면, 특허문헌 1에 기재되는 바와 같이, 불활화 스텝(S101)을 거친 펄프 섬유와, 불활화한 고흡수성 폴리머를 포함하는 자재를 포함하는 수용액(예를 들면, 불활화 수용액) 중에, 오존 가스를 취입(吹入)함으로써, 불활화한 고흡수성 폴리머를 가용화시키는 동시에, 펄프 섬유를 살균, 표백, 탈취 등 하여, 리사이클 펄프 섬유를 형성할 수 있다.
고농도화 스텝(S103)(pH 조정 서브 스텝(S103a), 불활화 서브 스텝(S103b) 및 살균 서브 스텝(S103c)), 석출 스텝(S104), 혼합물 수집 스텝(S105), 유기산 생성 스텝(S106), 및 유기산 수용액 취득 스텝(S107)은, 각각, 본 개시의 유기산 및 배설물의 회수 방법에서의, 고농도화 스텝(S5)(pH 조정 서브 스텝(S5a), 불활화 서브 스텝(S5b) 및 살균 서브 스텝(S5c)), 석출 스텝(S1), 혼합물 수집 스텝(S2), 유기산 생성 스텝(S3), 및 유기산 수용액 취득 스텝(S4)과 마찬가지이므로, 설명을 생략한다.
＜재불활화 스텝(S108)＞
재불활화 스텝(S108)에서는, 유기산 수용액 취득 스텝(S107)에서 얻어진 유기산 수용액을, 불활화 수용액으로서 이용하여, 불활화 스텝(S101)과 마찬가지로, 불활화 처리를 행한다.
유기산 수용액 취득 스텝(S107)에서 얻어진 유기산 수용액이 상술의 소정의 pH를 갖지 않는 경우에는, 상술의 소정의 pH로 조정한 다음, 불활화 수용액으로서, 재불활화 스텝(S108)에 이용하는 것이 바람직하다.
또, 유기산 수용액 취득 스텝(S107)에서 얻어진 유기산 수용액은, 펄프 섬유 및 고흡수성 폴리머를 포함하는 자재와 함께, 그 일부가 제거되는 경우가 있고, 그 경우에는, 유기산 수용액 취득 스텝(S107)에서 얻어진 유기산 수용액에, 새로운 유기산 및 물을 보충하여, 불활화 수용액으로서, 재불활화 스텝(S108)에 이용할 수 있다.
재불활화 스텝(S108)에서는, 불활화 스텝(S101)과는 다른, 사용이 끝난 흡수성 물품에서 유래하는 펄프 섬유 및 고흡수성 폴리머를 포함하는 새로운 자재를, 소정의 pH를 갖는 유기산을 포함하는 불활화 수용액에 침지하여, 고흡수성 폴리머를 불활화한다.
도 4는, 본 개시를 실시하기 위한 시스템(1)의 일례를 나타내는 블록도이다.
시스템(1)은, 파대 장치(11)와, 파쇄 장치(12)와, 제 1 분리 장치(13)와, 제 1 제진 장치(14)와, 제 2 제진 장치(15)와, 제 3 제진 장치(16)와, 제 2 분리 장치(17)와, 제 3 분리 장치(18)와, 오존 처리 장치(19)와, 제 4 분리 장치(20)와, 제 5 분리 장치(21)와, 오존 처리 장치(22)와, pH 조정 장치(23)와, 저수조(24)를 구비한다.
파대 장치(11)는, 불활화 수용액 중에서, 사용이 끝난 흡수성 물품을 포함하는 수집 봉투에 구멍을 뚫는다. 파쇄 장치(12)는, 불활성 수용액의 수면 아래에 가라앉은 불활화 수용액 중의 사용이 끝난 흡수성 물품을 수집 봉투째로 파쇄한다. 도 5는, 도 4의 파대 장치(11) 및 파쇄 장치(12)의 구성예를 나타내는 모식도이다.
파대 장치(11)에는, 불활화 수용액(B)이 충전되어 있고, 불활화 수용액(B) 중에 침강한 수집 봉투(A)에 구멍을 뚫는다. 파대 장치(11)는, 용액조(V)와, 천공부(50)를 포함한다. 용액조(V)는, 불활화 수용액(B)을 모아두고 있다. 천공부(50)는, 용액조(V) 내에 설치되어 있고, 수집 봉투(A)가 용액조(V)에 넣어졌을 때에, 수집 봉투(A)의 불활화 수용액(B)에 접하는 표면에 구멍을 뚫는다.
천공부(50)는, 이송부(30)와, 파대부(40)를 포함한다. 이송부(30)는, 수집 봉투(A)를(물리적으로 강제적으로) 용액조(V) 내의 불활화 수용액(B) 중으로 이송한다(끌어넣는다). 이송부(30)는, 예를 들면, 교반기를 들 수 있고, 교반 블레이드(33)와, 교반 블레이드(33)를 지지하는 지지축(회전축)(32)과, 지지축(32)을 축을 따라 회전하는 구동 장치(31)를 구비한다. 교반 블레이드(33)가, 구동 장치(31)에 의해 회전축(지지축(32))의 주위를 회전함으로써, 불활화 수용액(B)에 선회류를 일으킨다. 이송부(30)는, 선회류에 의해, 수집 봉투(A)를 불활화 수용액(B)(용액조(V))의 저부(底部) 방향으로 끌어넣는다.
파대부(40)는, 용액조(V)의 하부(바람직하게는 저부)에 배치되어 있고, 파대날(41)과, 파대날(41)을 지지하는 지지축(회전축)(42)과, 지지축(42)을 축을 따라 회전하는 구동 장치(43)를 구비한다. 파대날(41)은, 구동 장치(43)에 의해 회전축(지지축(42))의 주위를 회전함으로써, 불활화 수용액(B)(용액조(V))의 하부로 이동한 수집 봉투(A)에 구멍을 뚫는다.
파쇄 장치(12)는, 불활화 수용액(B)의 수면 아래에 가라앉은 수집 봉투(A) 내의 사용이 끝난 흡수성 물품을 수집 봉투(A)째로 파쇄한다. 파쇄 장치(12)는, 파쇄부(60)와, 펌프(63)를 포함한다. 파쇄부(60)는, 용액조(V)와 배관(61)으로 연접(連接)되어 있고, 용액조(V)로부터 불활화 수용액(B)과 함께 송출된 수집 봉투(A) 내의 사용이 끝난 흡수성 물품(혼합액(91))을, 수집 봉투(A)째로 불활화 수용액(B) 중에서 파쇄한다.
파쇄부(60)로는, 2축 파쇄기(예시: 2축 회전식 파쇄기, 2축 차동식 파쇄기, 2축 전단식 파쇄기)를 들 수 있고, 예를 들면, 스미커터(스미토모 쥬키카이 인바이로먼트 가부시키가이샤 제조)를 들 수 있다. 펌프(63)는, 파쇄부(60)와 배관(62)으로 연접되어 있고, 파쇄부(60)에서 얻어진 파쇄물을 불활화 수용액(B)과 함께 파쇄부(60)로부터 인출하여(혼합액(92)), 다음 공정으로 송출한다. 단, 파쇄물은, 펄프 섬유, 고흡수성 폴리머, 수집 봉투(A)의 소재, 필름, 부직포, 탄성체 등을 포함하는 자재를 포함하고 있다.
제 1 분리 장치(13)는, 파쇄 장치(12)에서 얻어진 파쇄물과, 불활화 수용액을 포함하는 혼합액(92)을 교반하여, 파쇄물로부터 더러움(배설물 등)을 제거하는 세정을 행하면서, 혼합액(92)으로부터, 펄프 섬유 및 고흡수성 폴리머를 포함하는 불활화 수용액(93)을 분리하여, 제 1 제진 장치(14)로 송출한다.
제 1 분리 장치(13)로는, 예를 들면, 세탁조 겸 탈수조 및 그것을 둘러싸는 수조를 구비하는 세탁기를 들 수 있다. 단, 세탁조 겸 탈수조(회전 드럼)가 세정조 겸 체조(篩槽)(분리조)로서 이용된다. 상기 세탁기로는, 예를 들면, 가로형 세탁기 ECO-22B(가부시키가이샤 이나모토 세이사쿠쇼 제조)를 들 수 있다.
제 1 제진 장치(14)는, 복수의 개구를 갖는 스크린에 의해, 펄프 섬유 및 고흡수성 폴리머를 포함하는 불활화 수용액(93) 중에 존재하는 이물을 제거하여, 이물이 적은 펄프 섬유 및 고흡수성 폴리머를 포함하는 불활화 수용액(94)을 형성한다. 제 1 제진 장치(14)로는, 예를 들면, 스크린 분리기를 들 수 있고(굵은(粗) 스크린 분리기), 구체적으로는, 예를 들면, 팩 펄퍼(가부시키가이샤 사토미 세이사쿠쇼 제조)를 들 수 있다.
제 2 제진 장치(15)는, 복수의 개구를 갖는 스크린에 의해, 제 1 제진 장치(14)로부터 송출된, 이물이 적은 펄프 섬유 및 고흡수성 폴리머를 포함하는 불활화 수용액(94)으로부터, 더욱 미세한 이물을 제거하여, 더욱 이물이 적은 펄프 섬유 및 고흡수성 폴리머를 포함하는 불활화 수용액(95)을 형성한다. 제 2 제진 장치(15)로는, 예를 들면, 스크린 분리기, 구체적으로는, 예를 들면, 라모스크린(아이카와 뎃코 가부시키가이샤 제조)을 들 수 있다.
제 3 제진 장치(16)는, 원심분리에 의해, 제 2 제진 장치(15)로부터 송출된, 더욱 이물이 적은 펄프 섬유 및 고흡수성 폴리머를 포함하는 불활화 수용액(95)으로부터, 더욱더 이물이 적은 펄프 섬유 및 고흡수성 폴리머를 포함하는 불활화 수용액(96)을 형성한다. 제 3 제진 장치(16)로는, 예를 들면, 사이클론 분리기, 구체적으로는, ACT 저농도 클리너(아이카와 뎃코 가부시키가이샤 제조)를 들 수 있다.
제 2 분리 장치(17)는, 제 3 제진 장치(16)로부터 송출된, 더욱더 이물이 적은 펄프 섬유 및 고흡수성 폴리머를 포함하는 불활화 수용액(96)으로부터, 복수의 개구를 갖는 스크린에 의해, 잔존하는 불활화 수용액 및 고흡수성 폴리머를 포함하는 펄프 섬유(97)와, 고흡수성 폴리머를 포함하는 불활화 수용액(100)으로 분리한다. 제 2 분리 장치(17)로는, 예를 들면, 드럼 스크린 분리기, 구체적으로는, 예를 들면, 드럼 스크린 탈수기(도요 스크린 가부시키가이샤 제조)를 들 수 있다.
제 3 분리 장치(18)는, 제 2 분리 장치(17)로부터 송출된 펄프 섬유(97)를, 복수의 개구를 갖는 스크린에 의해, 펄프 섬유 및 고흡수성 폴리머를 포함하는 고체(98)와, 잔존하고 있던 고흡수성 폴리머 및 불활화 수용액을 포함하는 액체로 분리하면서, 고체에 압력을 인가하여, 고체 중의 고흡수성 폴리머를 눌러 찌부러뜨린다. 제 3 분리 장치(18)로는, 예를 들면, 스크류 프레스 탈수기, 구체적으로는, 예를 들면, 스크류 프레스 탈수기(가와구치 세이키 가부시키가이샤 제조)를 들 수 있다.
오존 처리 장치(19)는, 제 3 분리 장치(18)로부터 송출된 고체(98)를, 오존을 포함하는 오존 수용액으로 처리한다. 그것에 의해, 고흡수성 폴리머를 산화 분해하여, 펄프 섬유로부터 고흡수성 폴리머를 제거하고, 리사이클 펄프 섬유를 포함하는 오존 수용액(99)을 배출한다.
제 4 분리 장치(20)는, 복수의 개구를 갖는 스크린을 이용하여, 오존 처리 장치(19)에서 처리된 오존 수용액(99)으로부터, 리사이클 펄프 섬유를 분리한다. 제 4 분리 장치(20)로는, 예를 들면, 스크린 분리기를 들 수 있다.
제 5 분리 장치(21)와, 오존 처리 장치(22)와, pH 조정 장치(23)와, 저수조(24)는, 시스템(1)에서 사용되는 불활화 수용액을 재생하고, 재이용하기 위한 장치이다.
제 5 분리 장치(21)는, 고흡수성 폴리머를 포함하는 불활화 수용액(100)으로부터, 스크린 분리기 등을 이용하여, 고흡수성 폴리머가 제거된 불활화 수용액(101)을 형성한다.
오존 처리 장치(22)는, 고흡수성 폴리머가 제거된 불활화 수용액(101)을, 오존으로 살균 처리하여, 살균 처리된 불활화 수용액(102)을 형성한다. pH 조정 장치(23)는, 살균 처리된 불활화 수용액(102)을 소정의 pH로 조정하여, 재생된 불활화 수용액(103)을 형성한다. 저수조(24)는, 재생된 불활화 수용액(103) 중의 잉여분을 저류한다.
실시예
이하, 예를 들어 본 개시를 설명하지만, 본 개시는 이들 예에 한정되는 것은 아니다.
[제조예 1]
도 3에 기재된 플로우 차트에 따라, 합계 10회의 불활화 스텝(불활화 스텝(S101)×1회, 고농도화 스텝(S103)에서의 불활화 서브 스텝(S103b)×9회)을 실시한 불활화 수용액 No.1을 얻었다. 유기산은 구연산이고, 흡수성 물품은 사용이 끝난 일회용 기저귀이며, 고흡수성 폴리머는 폴리아크릴산나트륨계였다. 또, 불활화 수용액(1회째)의 초기 pH를 2.0로 조정하고, pH 조정 서브 스텝(S103a)에서는, 불활화 수용액(2회째∼10회째)의 pH를 약 3.0으로 조정했다.
불활화 수용액 No.1은, 불활화 스텝(S101) 후와, 고농도화 스텝(S103)의 각각에서의 불활화 서브 스텝(S103b) 후에, 불활화 수용액을, 오존으로, 일반 세균의 개수가 10개/mL 미만이 되도록 살균 스텝(살균 서브 스텝(S103c))을 실시하고, 1회째, 5회째 및 10회째의 살균 스텝을 끝낸 후에, 불활화 수용액 No.1의 경시(經時) 샘플(1회, 5회, 10회)을 샘플링했다. 또, 1회째∼10회째의 불활화 스텝의 각각에 있어서, 불활화한 고흡수성 폴리머를 샘플링했다.
분석을 행한바, 합계 10회의 불활화 스텝을 거친 불활화 수용액 No.1은, 구연산을 2.7 질량％ 포함하고 있었다.
[제조예 2]
살균 스텝(살균 서브 스텝(S103c))을 실시하지 않은 것 이외에는, 제조예 1과 마찬가지로 하여, 불활화 수용액 No.2를 준비했다.
또한, 불활화 수용액 No.2에서는, 1회째, 5회째 및 10회째의 불활화 스텝을 끝낸 후에, 불활화 수용액 No.2의 경시 샘플(1회, 5회, 10회)을 샘플링했다.
분석을 행한바, 불활화 수용액 No.2는, 구연산을 2.3 질량％ 포함하고 있었다.
[실시예 1 및 2]
불활화 수용액 No.1 및 불활화 수용액 No.2의 각각의 경시 샘플(1회, 5회, 10회) 중의 일반 세균의 개수를 측정했다. 결과를 도 6에 나타낸다.
또, 제조예 1에 있어서 샘플링된, 불활화한 고흡수성 폴리머의 흡수 배율(질량비)은 이하와 같았다.
·제 1 회째의 불활화 스텝(S101): 약 7.0배
·제 2 회째∼제 10 회째의 불활화 서브 스텝(S103b): 약 22.0배
도 6으로부터, 불활화 수용액 No.1은, 경시 샘플의 어느 것에 있어서도, 일반 세균의 개수가 0개/g이었다(미희석의 샘플 그 자체의 일반 세균의 개수가 0개/g이었다). 또, 불활화 수용액 No.1의 경시 샘플(1회, 5회, 10회)은, 불활화 수용액 No.2의 경시 샘플(1회, 5회, 10회)의 각각과 비교하여, 착색 및 악취가 적었다.
따라서, 고농도화 스텝의 수가 늘어나는 경우로서, 리사이클 펄프 섬유를 제조할 때에는, 고농도화 스텝이 살균 서브 스텝을 포함하는 것이 바람직한 것이 시사된다.
또, 제조예 1의 제 2 회째∼제 10 회째의 불활화 서브 스텝(S103b)의 각각에서의, 불활화한 고흡수성 폴리머의 흡수 배율은, 어느 것도 약 22.0배였다. 이것으로부터, 고흡수성 폴리머의 불활화성은, 불활화 수용액의 pH에 의해 정해지고, 고농도화 스텝(S103)에 의한 영향(배출된 배설물의 영향)을 받기 어려운 것을 알 수 있다.
[실시예 3]
＜석출 스텝(S104)＞
2,000g의 불활화 수용액 No.1에, 수산화나트륨(고체)을 첨가하여, pH를 7로 조정했다. 이어서, 불활화 수용액 No.1을 교반하면서, 불활화 수용액 No.1에, 금속염으로서의 염화 칼슘 32g을 용해시켜, (i)유기산의 비수용성염으로서의 구연산칼슘을 석출시키는 동시에, 미세한 (ⅱ)고형 배설물을 응집시켰다.
＜혼합물 수집 스텝(S105)＞
염화 칼슘의 첨가로부터 24시간 정치한 후, 메시상 필터를 이용하여, 불활화 수용액 No.1을 고액 분리함으로써, (i)유기산의 비수용성염으로서의 구연산칼슘(4수화물)과, (ⅱ)고형 배설물과의 혼합물(습윤 상태)을 얻어, 혼합물(습윤 상태)을 120℃에서 10분 건조함으로써, 혼합물(건조 상태) 120g을 얻었다.
＜유기산 생성 스텝(S106)＞
(i)유기산의 비수용성염으로서의 구연산칼슘과, (ⅱ)고형 배설물과의 혼합물에, 유리 유기산 생성산으로서의 30 질량％ 황산 수용액을, 구연산칼슘(4수화물) 120g과 1.0배 당량이 되도록 첨가했다. 구체적으로는, 혼합물(건조 상태) 120g이 모두 구연산칼슘(4수화물)(＝0.21mol)이라고 간주하고, 30 질량％ 황산 수용액을, 그 H＋의 총 몰수가, 구연산칼슘(4수화물) 0.21mol 중에 존재하는 카르복실기의 총 몰수인 1.26mol과 1.0배 당량의 1.26mol(황산의 몰수가 0.63mol)이 되도록, 상기 혼합물(건조 상태)에 첨가했다.
혼합물 수용액 중에서는, 30 질량％ 황산 수용액의 첨가와 함께, (ⅵ)비수용성염으로서의 황산칼슘의 침전이 형성되었다.
＜유기산 수용액 취득 스텝(S107)＞
혼합물 수용액을, 메시상 필터로 고액 분리함으로써, (ⅶ)유기산 수용액으로서의 구연산 수용액 약 65g을 얻었다. 구연산 수용액의 pH는 2.1이었다.
S1: 석출 스텝 S2: 혼합물 수집 스텝
S3: 유기산 생성 스텝 S4: 유기산 수용액 취득 스텝
S5: 고농도화 스텝 S5a: pH 조정 서브 스텝
S5b: 불활화 서브 스텝 S5c: 살균 서브 스텝
S101: 불활화 스텝 S102: 리사이클 펄프 섬유 형성 스텝
S103: 고농도화 스텝 S103a: pH 조정 서브 스텝
S103b: 불활화 서브 스텝 S103c: 살균 서브 스텝
S104: 석출 스텝 S105: 혼합물 수집 스텝
S106: 유기산 생성 스텝 S107: 유기산 수용액 취득 스텝
S108: 재불활화 스텝
11: 파대 장치 12: 파쇄 장치
13: 제 1 분리 장치 14: 제 1 제진 장치
15: 제 2 제진 장치 16: 제 3 제진 장치
17: 제 2 분리 장치 18: 제 3 분리 장치
19: 오존 처리 장치 20: 제 4 분리 장치
21: 제 5 분리 장치 22: 오존 처리 장치
23: pH 조정 장치 24: 저수조
S3: 유기산 생성 스텝 S4: 유기산 수용액 취득 스텝
S5: 고농도화 스텝 S5a: pH 조정 서브 스텝
S5b: 불활화 서브 스텝 S5c: 살균 서브 스텝
S101: 불활화 스텝 S102: 리사이클 펄프 섬유 형성 스텝
S103: 고농도화 스텝 S103a: pH 조정 서브 스텝
S103b: 불활화 서브 스텝 S103c: 살균 서브 스텝
S104: 석출 스텝 S105: 혼합물 수집 스텝
S106: 유기산 생성 스텝 S107: 유기산 수용액 취득 스텝
S108: 재불활화 스텝
11: 파대 장치 12: 파쇄 장치
13: 제 1 분리 장치 14: 제 1 제진 장치
15: 제 2 제진 장치 16: 제 3 제진 장치
17: 제 2 분리 장치 18: 제 3 분리 장치
19: 오존 처리 장치 20: 제 4 분리 장치
21: 제 5 분리 장치 22: 오존 처리 장치
23: pH 조정 장치 24: 저수조
Claims (14)
- 유기산 및 배설물을 포함하되, 배설물이 대변을 포함하는 고흡수성 폴리머용의 불활화 수용액으로부터, 유기산 및 배설물을 회수하는 방법으로서,
상기 불활화 수용액에, 2가 이상의 금속을 포함하는 금속염, 또는 2가 이상의 금속을 포함하는 염기를 첨가함으로써, 유기산의 비수용성염을 석출시키는 석출 스텝,
상기 석출 스텝을 거친 상기 불활화 수용액으로부터, 상기 유기산의 비수용성염과, 상기 배설물에서 유래하는 고형 배설물과의 혼합물을 수집하는 혼합물 수집 스텝,
상기 혼합물에, 유리(遊離)의 유기산과 비수용성염을 생성할 수 있는 산, 및 물을 첨가하여, 상기 유기산과, 상기 비수용성염 및 상기 고형 배설물을 포함하는 수용액을 형성하는 유기산 생성 스텝,
상기 수용액으로부터, 상기 비수용성염 및 상기 고형 배설물을 제거하여, 상기 유기산을 포함하는 유기산 수용액을 얻는 유기산 수용액 취득 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는, 상기 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 유기산이, 카르복실기를 갖는 유기산인, 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 석출 스텝에 있어서, 상기 불활화 수용액을 중화한 후에, 상기 불활화 수용액에 상기 금속염을 첨가함으로써, 상기 유기산의 비수용성염을 석출시키는, 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 유기산이, 금속과 킬레이트 착체를 형성하지 않는 유기산이며, 상기 석출 스텝에 있어서, 상기 불활화 수용액에 상기 염기를 첨가함으로써, 상기 유기산의 비수용성염을 석출시키는, 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 2가 이상의 금속이, Mg, Ca, Ba, Fe, Ni, Cu, Zn 및 Al, 그리고 그들의 임의의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는, 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 유기산 생성 스텝에서의 상기 산이, 상기 유기산의 산해리정수(pKa, 수중)보다도 작은 산해리정수(pKa, 수중)를 갖는 산인, 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 유기산 생성 스텝에서의 상기 산이, 황산, 염산, 질산, 요오드산 및 브롬산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는, 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 석출 스텝 전에, 상기 불활화 수용액에 상기 유기산을 첨가하여, 상기 불활화 수용액을 소정의 pH로 조정하는 pH 조정 서브 스텝과, 상기 pH 조정 서브 스텝을 거친 상기 불활화 수용액 중에서, 새로운 고흡수성 폴리머를 불활화시키는 불활화 서브 스텝을 교대로 반복함으로써, 상기 불활화 수용액 중의 상기 유기산 및 상기 배설물을 고농도화시키는 고농도화 스텝을 추가로 포함하는, 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 고농도화 스텝이, 상기 불활화 수용액을 살균하는 살균 서브 스텝을 추가로 포함하는, 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 살균 서브 스텝에 있어서, 상기 불활화 수용액을, 오존, 이산화염소, 과산화수소, 자외선 또는 방사선, 또는 그들의 임의의 조합을 이용하여 살균하는, 방법. - 사용이 끝난 흡수성 물품으로부터, 고흡수성 폴리머를 불활화하는 유기산을 재이용하면서, 리사이클 펄프 섬유를 제조하는 방법으로서,
상기 사용이 끝난 흡수성 물품에서 유래하는 펄프 섬유 및 고흡수성 폴리머를 포함하는 자재를, 소정의 pH를 갖는, 유기산을 포함하는 불활화 수용액에 침지하여, 상기 고흡수성 폴리머를 불활화하는 불활화 스텝,
상기 불활화 스텝을 거친 상기 자재로부터, 상기 리사이클 펄프 섬유를 형성하는 리사이클 펄프 섬유 형성 스텝,
상기 불활화 스텝을 거친 상기 불활화 수용액으로부터 상기 자재를 취출(取出)하고, 상기 자재를 취출한 상기 불활화 수용액에, 2가 이상의 금속을 포함하는 금속염, 또는 2가 이상의 금속을 포함하는 염기를 첨가함으로써, 유기산의 비수용성염을 석출시키는 석출 스텝,
상기 석출 스텝을 거친 상기 불활화 수용액으로부터, 상기 유기산의 비수용성염과, 상기 사용이 끝난 흡수성 물품에 포함된 배설물에서 유래하는 고형 배설물과의 혼합물을 수집하는 혼합물 수집 스텝,
상기 혼합물에, 유리의 유기산과 비수용성염을 생성할 수 있는 산, 및 물을 첨가하여, 상기 유기산과, 상기 비수용성염 및 상기 고형 배설물을 포함하는 수용액을 형성하는 유기산 생성 스텝,
상기 수용액으로부터, 상기 비수용성염 및 상기 고형 배설물을 제거하여, 상기 유기산을 포함하는 유기산 수용액을 얻는 유기산 수용액 취득 스텝,
상기 불활화 수용액으로서, 상기 유기산 수용액을 이용한 상기 불활화 스텝을 행하는 재불활화 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는, 상기 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 불활화 스텝 후, 또한 상기 석출 스텝 전에, 상기 불활화 수용액에 상기 유기산을 첨가하여, 상기 불활화 수용액을 소정의 pH로 조정하는 pH 조정 서브 스텝과, 상기 pH 조정 서브 스텝을 거친 상기 불활화 수용액 중에서, 새로운 고흡수성 폴리머를 불활화시키는 불활화 서브 스텝을 교대로 반복함으로써, 상기 불활화 수용액 중의 상기 유기산 및 상기 배설물을 고농도화시키는 고농도화 스텝을 추가로 포함하는, 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 고농도화 스텝이, 상기 불활화 수용액을 살균하는 살균 서브 스텝을 추가로 포함하는, 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 살균 서브 스텝에 있어서, 상기 불활화 수용액을, 오존, 이산화염소, 과산화수소, 자외선 또는 방사선, 또는 그들의 임의의 조합을 이용하여 살균하는, 방법.
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