JPH05302287A

JPH05302287A - パルプ漂白方法

Info

Publication number: JPH05302287A
Application number: JP4129597A
Authority: JP
Inventors: Hiroichi Shioda; 博一塩田
Original assignee: O D S KK
Current assignee: O D S KK
Priority date: 1992-04-22
Filing date: 1992-04-22
Publication date: 1993-11-16

Abstract

(57)【要約】【目的】セルロースの損傷と、有害物質の生成を抑え
てパルプを経済的に漂白する。【構成】フルオロカーボン製イオン交換膜を挟んで陰
極と陽極とを設け、この陽極とイオン交換膜との間にオ
ゾン発生促進用触媒を介装してなる電解装置に、電解用
原料として水１０〜９０％の酢酸液を、該陽極の電解界
面に連続流動接触するようにして流過させて過酢酸とオ
ゾン溶解酢酸との混合液を作り、この混合液をパルプと
混合反応させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、製紙用のパルプを漂白
するパルプ漂白方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のパルプ漂白方法としては、漂白効
果が高くセルロース繊維の損傷が少ないと言う理由で塩
素漂白法が主流となっているが、古くよりオゾン漂白法
も種々提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のパ
ルプ漂白方法は、前者の塩素漂白法は未晒パルプ（ＵＫ
Ｐ）中に残存している数パーセントのリグニンが塩素と
反応し猛毒のダイオキシン等を生成して排水中に混入す
ることが社会問題化しているという課題を有している。

【０００４】また、オゾンはフッ素に次ぐ強力な酸化剤
で、しかも有害な生成物を出さないので、最近では上水
道のトリハロメタン（ＴＨＭ）対策として塩素に代わる
クリーンで強力な殺菌方法として注目されている。そし
て、後者のパルプのオゾン漂白法も、オゾンがパルプに
強力に働き高い漂白力を発揮し、しかも有害な生成物を
出さないことが確認されているが、この漂白方法はオゾ
ンがパルプの主成分であるセルロース、ヘミセルロース
をも攻撃しその強度を減少させるのと、オゾンの製造価
格が高価であるという課題を有し、現在いまだ実用化が
始まってはいない。

【０００５】そこで、本発明は上記課題を解決すべくな
されたもので、有害物質を生成せず、セルロース類の損
傷を少なくし、かつ経済的にパルプを漂白するパルプ漂
白方法を提供することを目的としたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的に沿い、先述
特許請求の範囲を要旨とする本発明の構成は前述課題を
解決するために、フルオロカーボン製イオン交換膜を挟
んで陰極と陽極とを設け、この陽極とイオン交換膜との
間にオゾン発生促進用触媒を介装してなる電解装置に、
電解用原料として水１０〜９０％の酢酸液を、該陽極の
電解界面に連続流動接触するようにして流過させて過酢
酸とオゾン溶解酢酸との混合液を作り、この混合液をパ
ルプと混合反応させることを特徴とした技術的手段を講
じたものである。

【０００７】

【作用】それ故、本発明パルプ漂白方法は、電解装置に
よって酢酸溶液が電解され陰極側には水素が、陽極側に
はオゾンと酸素とが発生する。

【０００８】そして、発生した酸素は、発生期において
酢酸（ＣＨ₃ＣＯＯＨ）と接触し過酢酸（ＣＨ₃ＣＯＯＯ
Ｈ）を生成する。また、発生したオゾンは酢酸中には、
水に比較して良く溶け、かつ安定的に溶存する。

【０００９】そして、過酢酸とオゾンを溶存した酢酸溶
液はパルプに混合され、オゾン及び過酢酸はリグニンを
選択的に酸化漂白する作用を呈する。

【００１０】なお、上記酸化漂白の作用を詳しく説明す
ると、セルロース類は元来白色で、パルプの灰色の着色
は主として残留リグニンによっている。そこで、オゾン
を未晒パルプに混合すると、シリンゲル型のリグニンは
シリンガアルデヒドとなり、グアヤキシル型のリグニン
の場合はバニリンとなって共に水溶性となる。

【００１１】また、過酢酸を未晒パルプに混合させる
と、リグニンはそのベンゼン核が開裂し二塩基性有機酸
（ＤｉｖａｓｉｃＡｃｉｄ）となる。そして、この二
塩基性有機酸も水溶性であるので、次段でウオッシャで
洗浄すればパルプ類のみが残って元来の白色に漂白され
るものである。

【００１２】また、溶存オゾンは、通常はオゾン
（Ｏ₃）と水酸イオン（ＯＨ^-）とが反応して水酸基（Ｏ
Ｈ）を生成し、この水酸基がセルロース分子を分断する
が、酢酸が存在すると、この酢酸が遊離基アクセプター
として働き、水酸イオンと反応して、セルロース分子を
分断することを妨げる作用を呈する。

【００１３】

【実施例】次に本発明を図示実施例に基づいて詳細に説
明する。図中、１が本発明に使用される電解装置であ
る。該電解装置１はフルオロカーボン製イオン交換膜２
を挟んで陰極３と陽極４とを設け、この陽極４とイオン
交換膜２との間にオゾン発生促進用触媒５を介装してな
る。

【００１４】上記陰極３と陽極４とは多数の通孔６，
６，６・・・を有し、陰極３はイオン交換膜２に全面的
には接触せず、通孔６．６，６・・・部位では非接触状
態となる様に接触している。また、陽極４は直接イオン
交換膜２に接触せず、後述にオゾン発生促進用触媒５を
介して該イオン交換膜２に電気的に接触する様になして
ある。

【００１５】そして、上記オゾン発生促進用触媒５とし
ては、二酸化鉛、白金合金等が使用され、このオゾン発
生促進用触媒５はイオン交換膜２の全面を覆わない様に
接触部と非接触部とを有して該イオン交換膜２と陽極４
との間に介在させ、かつオゾン発生促進用触媒５が接触
しないイオン交換膜２の面と陽極４の通孔部６とが連通
する様になしてある。

【００１６】そして、上記陰極３は空気中に露出するか
水没させ、陽極４は酢酸溶液中に露出している。すなわ
ち、図示例では１０が電解槽で、この電解槽１０を前記
イオン交換膜２で陰極室１１と陽極室１２とに仕切り、
陰極室１１には水流入口１３と水流出口１４を、陽極室
１２には酢酸溶液流入口１５と酢酸溶液流出口１６とが
設けられている。

【００１７】上記水流入口１３と水流出口１４とは、注
水管等をなんら連結することなく解放すると陰極１１が
空気中に露出することになるが、本実施例では水流入口
１３より水を陰極室１１内に供送し、この水は陰極室１
１内に満たされ、水流出口１４より順次流出する様にな
してある。このように陰極室１１に水を流過させるのは
陰極３ないし陽極４を水冷するためで、陰極３と陽極４
とに発熱が問題とならない場合はこの水の供送は不要
で、この場合水流出口１４も省略しても良い。ただし、
陰極３側よりは水素が発生し、何等かの事情で発火する
危険もあるので、陰極室１１と水流出口１４とは省略せ
ず、該水流出口１４を水素収集口として利用することが
望ましい。

【００１８】そして、電解用原料として水１０〜９０％
の酢酸溶液を、該陽極４の電解界面に連続流動接触する
ようにして流過させて過酢酸とオゾン溶解酢酸との混合
液を作る様になしている。

【００１９】すなわち、上記酢酸溶液流入口１５よりは
陽極室１２内に酢酸溶液を供送し、該酢酸溶液は陽極室
１２内に満たされた後順次酢酸溶液流出口１６より流出
する様になしてある。したがって、酢酸溶液は陽極室１
２内を流過することになるが、陽極４には通孔６，６，
６・・・が設けられ、オゾン発生促進用触媒５にはこの
通孔６に連通する開口部を有しているためイオン交換膜
２の表面でオゾン発生促進用触媒５の接触周縁部付近の
電解界面に酢酸溶液が接触しながら連続的に流動するこ
とになる。

【００２０】なお、上記陰極３と陽極４との間には直流
電圧または直流パルス電圧が印加されるのは無論で、該
陰極３と陽極４とに電圧を印加すると、イオン交換膜２
は電解質であるので、陽極４側では水の電子を失い酸素
を発生するが、この酸素の一部はオゾン発生促進用触媒
５の触媒作用によってオゾンとなり、陽極室１２内には
酸素とオゾンとが発生する。そして、発生した酸素は発
生直後のごく短い時間は大きな反応性を有するので酢酸
と反応し過酢酸を生成し、オゾンは酢酸溶液中に安定し
た状態で溶存し、酢酸溶液流出口１６よりは、過酢酸と
オゾン溶解酢酸との混合液（一部気相の未溶解酸素を含
む）が流出することになる。

【００２１】そして、上記混合液をパルプと混合反応さ
せる。この混合は従来装置を使用して行えば良いが、図
示例ではパルプ搬送路２０の途中にスタテックミキサー
２１を介装し、混合液はこのスタテックミキサー２１の
上流部位に注入される様になしてある。すなわち、電解
装置１の酢酸溶液流出口１６に連結した注入管２２の先
端をパルプ搬送路２０内に挿入開口し、混合液はこの注
入管２２より搬送中のパルプ流内に注入され、スタテッ
クミキサー２１で攪拌されるようになしてある。

【００２２】そして、混合液が注入されたパルプは反応
槽２３に送られ、この反応槽２３内で一定時間滞留して
反応を終了してから次工程に送られるが、図示例では本
発明を最終的なパルプ漂白でなく、前処理的パルプ漂白
に使用しており、次工程では従来の塩素漂白を行ってい
る。

【００２３】上記塩素漂白は、パルプ搬送路２０の途中
にスタテックミキサー３１を介装し、塩素はこのスタテ
ックミキサー３１の上流部位に塩素注入装置１ａより注
入され、次いでパルプは反応槽３３に送られる様になし
てある。なお、本願では、リグニン分解までを「漂白」
としたがリグニン分解後は、図示しない従来公知なウオ
ッシャで洗浄し水溶性リグニン分解物質を水洗除去する
もので、このウオッシャは反応槽３３の下流側に設けら
れるが、塩素注入装置１ａより上流部位にも該ウオッシ
ャを設けても良いことは無論である。

【００２４】本発明の目的の一つは前記したごとく、有
害物質を生成する塩素を使用せずにパルプを漂白するこ
とで、この目的からすると「図１」実施例は矛盾を有す
ることになる。したがって、「図１」例とは異なり、塩
素注入装置１ａを省略するか、この「図１」例の塩素注
入装置１ａを電解装置１に変更（多段的にオゾンを注入
することで、一度に多量のオゾンを注入してセルロース
類の分子結合を分断することを防ぐ）して、塩素をまっ
たく使用せずに漂白する様になしても、無論その漂白効
果は満足されるが、本発明法は塩素漂白に比較してはな
おコスト高となることは回避できない。そこで、コスト
の上昇を最小にとどめるべく、本発明を前処理用に限っ
て試行したところ塩素使用量は激減でき、有害物質の生
成もなく、この有害物質の処理経費を含めると、本発明
法の導入が経済的であることが判明した。

【００２５】すなわち、過酢酸と酢酸中でのオゾンはリ
グニンを選択して、これを分断するので、化学的に安定
なリグニン物質が除去された後の漂白はさほど困難でな
いと推考した。そこで、本発明法では、目視によって脱
色が判別できるか否かの程度の漂白に抑え、以後は従来
の塩素漂白を行ったところ、塩素使用量は半減でき、塩
素使用量が少なくなるので有害物質の生成量はその低減
するばかりか、塩素と反応して有害物質を生成するリグ
ニン類があらかじめ分解されているので有害物質の生成
はほとんど認められなかった。

【００２６】

【発明の効果】本発明は上記のごときであるので、水か
ら手軽にオゾンを得ることができ、従来の酸素ボンベの
酸素をオゾン原料とした方法に比較してオゾンを経済的
に得ることができる。

【００２７】そして、本発明は、上記オゾンを直接未晒
パルプと接触させるのではなく、酢酸溶液に溶解させて
反応させるため、作用の項で説明したごとく、セルロー
ス類を損傷する割合を少なくリグニンを分解するパルプ
漂白方法を提供するものである。

【００２８】また、本発明は上記オゾンのみによる漂白
ではなく、発生期の酸素を利用して過酢酸を生成し、過
酢酸と水溶オゾンとの双方で酸化する結果、相乗効果が
生じリグニン分解に要する動力が低減できるものである
ことが認められた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明法に使用される電解装置の縦断面図であ
る。

【図２】本発明を実施する装置例正面図である。

【符号の説明】

１電解装置２イオン交換膜３陰極４陽極５オゾン発生促進用触媒

Claims

【特許請求の範囲】膜

【請求項１】フルオロカーボン製イオン交換膜を挟ん
で陰極と陽極とを設け、この陽極とイオン交換膜との間
にオゾン発生促進用触媒を介装してなる電解装置に、電
解用原料として水１０〜９０％の酢酸液を、該陽極の電
解界面に連続流動接触するようにして流過させて過酢酸
とオゾン溶解酢酸との混合液を作り、この混合液をパル
プと混合反応させることを特徴としたパルプ漂白方法。