JPH03119190A - 製紙工程水の処理方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は製紙工程水中の汚質物質を除去する方法に関す
るものである６さらに詳しくは本発明は、製紙工程水中
の汚質物質を、新規な吸着剤により吸着して分離する方
法に関するものである。

〔従来の技術〕

本発明において製紙工程水とは、紙の抄造工程において
使用される、またはその過程で排出される水をいう、こ
れらの製紙工程水の中には、繊維質物の外に鉱物、コー
ティング剤、サイズ剤、インキ、顔料、木材樹脂、粘着
物などの原料処理工程からくる汚質物質を含有している
。近年、水使用量の低下を目的として積極的に用水を循
環使用するクローズド系原料処理工程が一最的となって
いるが、この場合には汚質物質の工程水中への蓄積が最
も問題となる。これらの物質は、バルブの汚染、スケー
ル、スライム、ピッチ、粘着物の発生、装置の腐食など
とともに使用薬品、特にＰ水剤、歩留まり向上剤などの
効果を低下させるなどの問題を引起こすおそれがある。

従来、このような汚質物を除去する方法としては、硫酸
アルミニウム（アラム）、高分子電解質などの凝集剤や
、微細なタルク、ベントナイトのごとき吸着剤により処
理されて、パルプに均一に定着されて系外に除去される
か、あるいは循環水においては、積極的に凝集沈澱分離
もしくは浮上分離処理により除去されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

アラムはこれらの対策に汎用されるが、使用可能なｐＨ
範囲が狭く、中性以上では使用できないという難点があ
る。そのために高分子電解質が使用されるが、一般には
単独では効果が低いために複合して用いられる。しかし
、最適使用条件、特に使用量を厳格に制御する必要があ
り繁雑である。

タルク、ベントナイトなどの吸着剤の使用は、操作が簡
単で好ましいが、効果が低いのが欠点である。その一つ
の原因は製紙工程水の汚質物質は通常強く負に帯電して
おり、タルク、ベントナイトなどの吸着粒子も負に帯電
しているために、両者の静電的な反発力により吸着性が
落ちるためである。特に中性以上のｐＨでは負の帯電の
程度は強まるために、汚質物質の吸着はより困難となる
傾向にある。

したがって、広いｐＨ範囲で正に帯電する吸着剤であれ
ば、効率よくこれらの汚質物質を吸着できると思われる
。

本発明は以上のことに鑑み、これらの吸着剤を開発する
ことを主たる目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

すなわち本発明は、４級アンモニウム基を有する陽イオ
ン性界面活性剤とモンモリロナイトを主成分とする鉱物
との複合粒子を製紙工程水に添加し、汚質物を吸着分離
することを特徴とする、製紙工程水の処理方法を提供す
るものである。４級アンモニウム基を有する陽イオン性
界面活性剤とモンモリロナイトを主成分とする粘土鉱物
を複合化させた粒子を用いることによって、広範なｐＨ
で正に帯電し、製紙工程水中の汚質物質吸着に著しい効
果を発現することを見いだし、本発明を完成した。

本発明で使用される４級アンモニウム基を有する界面活
性剤としては、直頷または有枝の長鎖炭化水素基を１つ
または２つ有するアンモニウム塩で、一般に次の化学式
で表されるものをさす。

Ｒ″ Ｒ−Ｎ”−Ｒ”　　・　Ｘ− １１ または、 ＲＩ＋ Ｒ−Ｎ”−Ｒ’　　・　Ｘ− Ｒ″ ここでＲおよびＲｏは、同一または異なった長鎖の炭化
水素基を示し、炭素数８〜２０が好ましい。例えばオク
チル、デシル、ドデシル、セチル、ステアリル等が通常
使用される。Ｒ”で示す窒素に結合している長鎖炭化水
素基以外の基としては、低級炭化水素基、例えばメチル
、エチル、あるいはプロピル、ブチル等の基であっても
よい。Ｘは、４級アンモニウムの対イオンであり、例え
ばハロゲン（Ｆ−Ｃ１−、Ｂｒ−、Ｉ−）、ＮＯ。

ｃｔ（、ＣＯＯ−Ｈ３Ｏ，−などが挙げられる。

その他のアンモニウム塩としては、上記のＲまたはＲｏ
で示される長鎖の炭化水素を有するピリジニウム塩、ベ
ンジル基を有するベンザルコニウム塩等も挙げることが
できる。

代表的な粘土鉱物には、おもにモンモリロナイト系粘土
鉱物とカオリナイト系粘土鉱物、セビオライト、アロフ
ェンなどがあるが、本発明に用いる粘土鉱物はモンモリ
ロナイトを主成分とし、化学式Ａｌ２Ｏ＊・４ＳｉＯｚ
・Ｈ２（このＨ２はＮａ、　ＫＣａ、　Ｍｇと交換可能
である）で表される鉱物で、具体的にはモンモリロナイ
ト、ベントナイト（交換イオンが主にＮａ、Ｃａである
もの）、酸性白土（交換イオンの一部がＨ゛であるもの
）などが挙げられる。

本発明で使用する複合粒子を製造するには、これらの陽
イオン性界面活性剤をモンモリロナイトを主成分とする
粘土鉱物に複合させる。複合の方法としては、適当な粒
度の粘土鉱物の水懸濁液に、界面活性剤の水溶液を添加
し、撹拌したのち、濾過、乾燥後、適宜粉砕して得るこ
とができる。その他、陽イオン性界面活性剤の水溶液あ
るいは有機溶媒溶液を粘度鉱物に吸収乾燥させることに
よっても製造可能である。

陽イオン性界面活性剤と粘土鉱物との配合割合は、広い
範囲で許容されるが、一応の目安としては、重量部で１
／１００／〜１００／１００、好ましくは１０／１０ｏ
〜４０／１００である。

モンモリロナイト系の粘土鉱物は強い陽イオン交換能力
があり、古くから吸着剤として使用されている。そのイ
オン交換能力のために有機分子や金属錯体をモンモリロ
ナイト系粘土鉱物の層間に侵入させ、粘土・有機物もし
くは粘土・金属複合体を造る方法が種々検討されている
。これらの複合体を吸着剤として用いる試みは、水和ア
ルミニウム、ヒドロキシルアンモニウム、ラウリルアミ
ン塩酸塩などを複合化させたものについて一部行われて
いるが、極めて少ないのが現状である。（例えば、遣水
技術１９８９年１５巻２号４５〜５３頁参照）。

本発明は４級アンモニウム基を有する陽イオン性界面活
性剤を、モンモリロナイトを主成分とする粘土鉱物に複
合化させて製造した複合粒子を、製紙工程水中に添加し
て汚質物質を吸着させた後、パルプ上に吸着させて系外
に除去するか、生じた汚質物質吸着後の複合粒子を例え
ば凝集沈澱、遠心分離、浮上分離などの分離操作により
除去することによって製紙工程水中の汚質異物を除去し
ようとするものである。

本発明の方法による、汚質物質の除去は、広いｐＨ範囲
においてきわめて有効に行われる。

本発明の汚質物質の除去を、いかなる理論によっても特
定するものではないが、以下の実施例からしみられるよ
うに、複合体のゼータ電位（表面電位の代わりに測定さ
れる値で水中での粒子の電荷の指標となる。単位：ｍＶ
、詳細は紙バルブ技術タイムス昭和６１年５月号４９〜
５４ページを参照）が正の場合に除去率が非常に向上す
ることが認められ、この関係が除去率に寄与しているこ
とが窺える。

以下に、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。

〔実施例〕

視イ目（９３１１週−↓ ここで用いた４級アンモニウム系界面活性剤は、塩化テ
トラブチルアンモニウム（Ｔ１３ＡＣ）、臭化テトラブ
チルアンモニウム（ＴＢＡＢ）、臭化オクチルトリ、メ
チルアンモニウム（ＯＴＭ八Ｂへ、臭化ラウリル１〜リ
メチルアンモニウム（ＬＴＭ八Ｂへ、塩化セチルトリメ
チルアンモニウム（ＣＴＭ八〇へ、臭化セチルトリメチ
ルアンモニウム（ＣＴＭ八Ｂへ、臭化ステアリルトリメ
チルアンモニウム（ＳＴＭ八Ｂへ、臭化ジオクチルジメ
チルアンモニウム（ＤＯＤＭ八Ｂ）へ臭化ジラウリルジ
メチルアンモニウム（ＤＣＤＭＡＢ）、臭化ジセチルジ
メチルアンモニウム（ＤＣＤＭＡＢ）、臭化ジステアリ
ルジメチルアンモニウム（ＤＳＤＭ八Ｂ）へ臭化オクチ
ルステアリルジメチルアンモニウム（ＯＳＤＨ八Ｂ）へ
臭化ラウリルステアリルジメチルアンモニウム（ＬＳＤ
Ｍ八Ｂ）へ臭化セチルピリジニウム（ＣＰＢ）、臭化ス
テアリルピリジニウム（ＳＰＢ）、塩化ベンザルコニウ
ム（Ｂｚｃ）などである。

モンモリロナイトを主成分とする粘土鉱物としては代表
的なベントナイトを使用した。

４級アンモニウム塩の添加量はベントナイ１〜の陽イオ
ン交換容量０．９ミリ当量／ｇに相当する量を加えた。

例えば、ＳＴＭ八Ｂへ場合はベントナイト１００部に対
して２６部添加し、ＯＴＭ八Ｂへ場合はベントナイト１
００部に対して１９部を添加した。

これらの４級アンモニウム塩の水溶液を、ベントナイト
水懸濁液に激しく撹拌しながら添加してしばらく放置後
、生成物を沢過、乾燥（６０°Ｃで送風乾燥）した。

乾燥固体を粉砕機で粉砕し、所定の目の大きさの篩を通
過した粒子を試料とした。殆どの場合、１００メツシユ
の篩を用いた。

たえ１ユ 比較のために種々のアミンもしくはアミン塩酸塩を複合
化させた試料も、合成例１に従って合成した。

止戎ＩＬユ 後記する比較例に使用した、水相アルミニウムとベント
ナイ）・との複合体は、林らの方法（粘土科学第１９巻
１号２２〜３２，１９７９年）に準じて調製した。

この複合粒子は吸着剤としての性能が高いといわれてい
るものである。

ム　のゼータ　　） 臭化セチルトリメチルアンモニウム（ＣＴＭ八Ｂへの配
合量を変えたベントナイト複合体を調製し、それらのゼ
ータ電位を測定した。結果を表１に示す。

表１ 実」Ｌ区−ユ 参考例で調製した複合粒子を、製紙工程の循環水（古紙
処理工程水、浮遊懸濁固形物Ｊｉ　１００　ｐｐｍ）に
０．１％添加して、ｐＨ４，５に調節した後、遠心分離
して上澄みの２８０　ｎｍの紫外光の吸光度を測定した
。もとの循環水の吸光度を１００として吸光度の減少率
を吸着除去率（％）とした。結果を表２に示す。

ＣＴＭ八８へ合量２５％がベントナイトの陽イオン交換
容量とほぼ等量である。ＣＴＭ八Ｂへ配合量が１５％を
越えると、複合体粒子のゼータ電位は正に転じている。

ｐＨ１０のアルカリ状態でも正の電荷を維持している。

ゼータ電位が正になる１５％配合量以上で減少率も急激
に増加しており、吸着性が飛躍的に増加していることが
明らかである。

支１１ユ 合成例１で調製したすべての複合粒子を実施例１で用い
た循環水に０．５％添加し、ｐＨ４，５に調整して実施
例２と同様に遠心分離後の上澄みの吸光度を測定して減
少率を求めた６結果は；ＴＢＡＣ：３５．２、ＴＢＡＢ
　：　３Ｂ、７、ＯＴＭ＾Ｂ：５９．１、ＬＴＭ＾Ｂ＝
８２．７、　ＣＴＭ八Ｃへ９０．９、　ＣＴＭ＾Ｂ　：
　　９４．０、　ＳＴＭΔＢ　：　　９５．７、ＤＯＤ
Ｍ＾Ｂ：８８．２、ＤＬＤＮＡ［ｌ　：　９５．９、［
ｌＣＤＭ＾Ｂ　：　９６．０、ＤＳＤＭ＾Ｂニア８．１
．０ＳＤＨ八Ｂ：９６．２、ＬＳＤＭ＾Ｂ　：　９３．
４、ＣＩ’Ｂ　：　９３．０、ＳＰＢ　：　９３．１、
Ｂｚｃ　：　９０．６％であった。

ＴＢＡＣおよびＴＢＡＢと複合化したベントナイトでは
他のものに比べて効果が低く４つのブチル基をもつもの
は好ましくない、他の複合粒子ではいずれも除去効果は
高いが、ＯＴＭ＾Ｂ、ＬＴ１４ＡＢ、　ＣＴＭ＾Ｂ、Ｓ
ＴＭ＾Ｂを比較するとアルキル鎖の長いものほど効果は
高い傾向にある。

″Ｕ−医一ユ ＣＴＭ八Ｂへベントナイトに複合化させた粒子を実施例
１で用いた循環水に０．５％添加してｐＨ４，５，７，
０，１０，０に調節して実施例１と同様の実験を行った
。その結果、除去率はそれぞれ９４．０％、９６．０％
、９１．０％であった。極めて広いｐＨ範囲で高い除去
効果を示しな。

Ｌｌ」ユ 実施例１で用いた循環水に微粉タルク、ベントナイトも
しくは酸処理カオリンを０．５％添加してｐＨ４，５に
調節した後、実施例１と同様の実験を行った。その結果
、微粉タルクでは５８．４、ベントナイトでは４７．５
、酸処理カオリンでは２６．７％の除去率であった。上
記粒子は製紙工程水の汚買物除去に汎用されているもの
であるが、本発明の複合粒子の効果にははるかに及ばな
い。

【１１ニ ジエチレントリアミン、オクヂルアミン、Ｉ・リオクチ
ルアミン、ラウリルアミン、ステアリルアミンの塩酸塩
を合成例１に準じてベントナイ１〜に複合化させて調製
した試料を添加率０．５％で実施例１と同様の実験を行
った。

それぞれの減少率は５１．５，４１．５゜３４．６，４
４．５，２７．６％であった。アミンでは総じて４級ア
ンモニウム塩を複合化させた粒子はどの効果は得られな
い。

Ｌｌ」」 アルミニウム水和物をベントナイトに複合化させた試料
を０．５％の添加率で実施例１と同様の実験を行った結
果、ｐＨ４，５では９０．７％の高い除去率が得られた
ものの、中性以上のｐＨでは効果は低下し、ｐＨ１０，
０では１７．５％の効果して得られなかった。

〔発明の効果〕

以上説明したように４級アンモニウム基を有する界面活
性剤とモンモリロナイトを主成分とする粘土鉱物を複合
化させた複合粒子は広いｐＨ範囲で正の電荷を持ち、製
紙工程水中の汚質物質に対して著しい吸着能力を持つこ
とが判明し、これらの複合粒子で簡単に酒質物質処理が
可能となった。

加えて、従来困難であった中性以上のｐＨでの処理も可
能となった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、４級アンモニウム基を有する陽イオン性界面活性剤
   とモンモリロナイトを主成分とする鉱物との複合粒子を
   製紙工程水に添加し、汚質物を吸着分離することを特徴
   とする、製紙工程水の処理方法。 ２、陽イオン性界面活性剤が、炭素数８〜２０の脂肪鎖
   を少なくとも１つ以上有する４級アンモニウム系界面活
   性剤である、請求項第１項記載の方法。 ３、複合粒子が水中で正の電荷を有するものである、請
   求項第１項記載の方法。