JPH07503264A - 染料の除去方法 - 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】 染料の除去方法 発明の分野 本発明は染料及び塩を含んで成る染色溶液から染料を除去して、清浄化された塩 溶液が再利用又は廃棄されうるようにする方法；及びこの方法を実施するための 装置に関する。

従来技術 常用の染色技術に従うと、布地は活性染料溶液で処理する。染料が溶液から去っ て布地の繊維の中へと侵入するために、染色溶液の中に塩をかなりの濃度（例え ば硫酸ナトリウム又は塩化ナトリウム）で、典型的には染料及び必要とされる色 合いの深さに応じて２０〜１００ｇ　／　Ｌの量において含ませることが通常と なっている。塩の存在は溶液中の染料の溶解度を有効に低め、そして溶解した染 料と布地上の染料との間での平衡を乱すことにより布地上への染料の吸着を助長 する。典型的には、染色溶液中の染料の８０％が布地上に転写される。この８０ ％のうち、典型的には７０％が布地と反応し、そして染料の残りの１０％は未反 応のままである。現状、残留染料及び塩を含んで成る使用済の染色溶液は廃棄す る。しかしながら、環境的に許される方法での使用済染色溶液の使い捨ては重大 な問題を強いる。

塩に加えて、染色槽は常用の添加剤、例えば封鎖剤、潤滑剤及びアルカリを含み つる。

次いで、反応及び未反応の染料を含む染色布地を清浄な水で何回も洗う。典型的 には、最初のすすぎは冷水を用い、それに、３０〜６０分の６０℃での第二すす ぎが続き；９５℃での第３すすぎが続き１６０℃での更に２回のすすぎが続く。

使用される洗浄工程の正確な順序は使用した染料の種類及び濃度に依存して変わ るものであり、高めの濃度は一般により多くの洗浄工程を必要とする。

２５０ｋｇの布地を染色可能な典型的な染色槽は約３．５００す・ツタ−の液体 を保持するであろう。従って、上記の容量の使用済の染料及び塩の溶液を安全に 廃棄することが必要となる。５工程の洗浄過程においては、その５倍容量の希薄 な染色溶液が安全に廃棄されることをも必要とする。このことは重大な問題を強 いる。

本発明の目的はこれらの問題を緩和すること、そして特に染料及び塩を含む染色 溶液から染料を除去するための方法を提供することにある。

発明の概要 本発明は染料及び塩を含んで成る染色溶液から染料を除去する方法を提供し、こ の方法はニ ー染色溶液を活性炭素の粒子と接触させて、染料をこの粒子上に吸着させる；そ して −その上に染料の吸着したこの粒子をその染色溶液から除去して、染料濃度の下 がった清浄化塩溶液を作り出すこと；を含んで成る。

本発明は対応の装置にも及ぶ。

活性炭素は脱色用水性液体にとって有用であることが知られている。しかしなが ら、本発明は驚くべきことに、染色溶液中での塩の存在が活性炭素粒子上への染 料の吸着を向上せしめる発見に基づ０ている。染料の吸着は塩濃度がＩｇ／Ｌの 低さで向上されるが、３゜５及びｌｏｇ／Ｌの高めの濃度は特別な増強を示す。

典型的には染色槽は３０〜９０ｇ／Ｌの塩を含む（通常はＮａＣｌ又はＮａｐｓ ｏ＋）　ａ他方、塩の存在は別の固相基体上への染料の吸着に有害な影響を及ぼ すことが見い出された。染料除去は例えばＮａＯＨ又はＮａ　２　ＣＯｓの存在 に基づき高いｐＨで向上されることも見い出された。

この方法は特に反応性染料、即ち、染色すべき材料と反応する染料に適用できる 。

この活性炭素は一般に任意の添加物質抜きの粗製チャーコール材料である。適当 なグレードは商標名Ｃｅ１ｉｔｅで入手できる。使用する活性炭素の重量は一般 に溶液中の染料の量の０．１〜２０倍（好ましくは１〜２０倍、特に２〜ｌｏ倍 ）とする。活性炭素粒子の粒径は通常は０．１〜２００ミクロン（好ましくは１ 〜４０ミクロン）の範囲である。

染色溶液中の塩は活性炭素により有意な程度で吸着されないことが見い出された 。

その上に染料の吸着された炭素粒子は次にその染色溶液から除去する。これは、 活性炭素粒子を固定層として形成せしめ、これに染色溶液を通過させることによ って達成されうる。しがしながら、好適な態様において、この炭素粒子は染色溶 液の中に自由に分散されており、そしてそれより例えば濾過、沈降及び遠心によ り除去する。

使用するフィルターのタイプは活性炭素の粒径に応じ、それ故様々な濾過過程が 適当であろう。しかしながら、連続工程を供するため、クロス−フロー濾過技術 又はバックパルス濾過技術が有利に採用される。

クロス−フローフィルターにおいては、中に分散活性炭素粒子を有する染色溶液 を孔質壁を有する繊維の束の内腔（例えば多孔質発泡（ｅｘｐａｎｄｅｄ）ポリ テトラフルオロエチレン）に通す。（染料濃度の低められた）清浄化塩溶液は繊 維壁を通り、一方、炭素粒子は活性炭素粒子の濃縮流の中で保持される。その上 に吸着染料を有する活性炭素粒子は次いでその濃縮溶液から濾過されて実質的に 固形状の残渣を残すことができ、これは常用の手段、例えば灰化又は埋立として 安全に廃棄されうる。その清浄化塩溶液は再利用されうる。

バックパルス濾過は典型的には、染色溶液及び分散型炭素粒子をキャンドルフィ ルターに通すことを包括しており、その溶液はフィルターの外側から内側へと通 過する。キャンドルフィルターは当業界において知られ、そしてこれは下端にお いて閉じられ、且つ上端（出口）において開放となっており、そしてフレームに 固定されているフィルター布帛の中空スリーブを含んで成る。その開放端は濾液 を受容するためのプレナムチャンバーへと通じている。特に有用なフィルター布 帛は、ファイバーガラス又はポリエステル支持材料に積層された多孔質ＰＴＦＥ 膜を含んで成る（商標名Ｇｏｒｅ−ｔｅＸで入手可能）。炭素は濾過され、そし てキャンドルフィルターの外側上に堆積する。定期的に、液流をバックフローパ ルスで反転させ、蓄積したフィルターケーキを剥す。これはフィルター槽の底に 沈降する。

この固形状フィルターケーキを次いで例えばスクリューコンベアーにより除去す る。

清浄化塩溶液中の染料の残留濃度に応じて、この溶液は布地から未反応染料を除 去するためのその後の洗浄工程の一部又は全てにおいて利用できうる。例えば、 清浄な塩溶液を染色布地をすすぐのに用いることができつる。使用した塩すすぎ 溶液は染料を吸着するための活性炭素の添加、それに続く活性炭素粒子の除去に より清浄にし、そして清浄済のすすぎ塩溶液をすすぎ槽へとリサイクルさせる。

これにより、すすぎ及び染料の除去は実質的に連続的な状況で実施゛でき、使用 するすすぎ溶液の量の実質的な減少及びすすぎ操作のスピードアップが図れる。

布地を乾かす前の最終すすぎは純粋な無塩水を用いて実施できうる。これは、吸 着剤を加え、次いて清浄化水をリサイクルに付す前に水から除去する類似の清浄 水すすぎサイクルにおいて炭素又はその他の固形状吸着剤を用いることによって 達せられうる。

この方法は時間及び熱エネルギーの節約を図ること、それと−緒に使用する水及 び塩の節約を可能する。活性炭素上への染料の吸着は大量の流出液の廃棄問題を 実質的に緩和する。

好適な態様の詳細な説明 本発明の態様を図面を参考としながら例示のみて説明するが、ここで 図１は本発明にかかわる方法の大要流れ図であり；図２は塩濃度の関数としての 染料除去の変動を示し；図３は例７に関するクロスフロー濾過装置を示す。

図１は染色すべき布地２のロールを含む染色槽Ｂを示す。この槽は反応性染料及 び塩の溶液を含む。染色は典型的には９５℃で実施される。染色が完了した後、 使用済の染料／塩溶液をタンクからライン４に沿って除去し、そしてタンクＴに 集める。このタンクの中で、活性炭素Ｃが使用済の染料／塩溶液の中へと導入さ れ、そしてその混合物はその染料が活性炭素粒子上に吸着されるまで撹拌に付さ れる。次いてその液体をタンクＴから循環ポンプＰによりライン６に沿ってクロ ス−フローフィルターＦへとポンプする。このクロス−フローフィルターＦは多 孔質材料、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）　、ポリプロピレン 又はポリスルホンより成る中空繊維の束を含んで成る。その孔径は通常は０．１ 〜２ミクロンの範囲にある。吸着染料をその上に有している炭素粒子を含む染料 ／塩溶液の流れはこの繊維の内腔を通過する。染料濃度の低められた（又は好ま しくは０）清浄済塩溶液流はこの繊維の壁を通過し、そしてライン８に沿ってク ロス−フローフィルターから出、そして染色槽Ｂの中で使用されるために戻され る（又は将来の染色操作のために貯蔵される）。戻された清浄済塩溶液は染色布 地に対する更なるすすぎ操作のために槽Ｂの中で使用される。

染料をその上に有している炭素粒子を含む濃縮流はフィルターＦからライン１０ に沿って出て、タンクＴに戻される。このリサイクルの一部をライン１２伝いに ラインＩＯからそらしてＤに到らしめ、ここで吸着染料を有する使用済活性炭素 を除去し、且つ廃棄する。他方、染色操作の終りにて、この流れは、排出する前 にフィルターに繰り返し通して更に濃縮してよい。

所望するなら、この布地は清浄な無塩水を用いる、任意的に炭素又は無塩すすぎ 水において活性な別の固形状吸着剤を用いる類似のすすぎサイクルにかけてよい 。塩溶液は清浄水に置き代わられ、そして所望するならば炭素は新鮮な吸着剤と 交換してよい。他方、第二の専心的な清浄水すすぎ回路（更なるタンクＴ、ポン プＰ及びフィルターＦを含む）を図示の塩溶液回路に加えて供してよい。

染料溶液中の塩の存在は活性炭素上への染料の吸着を高める。こは下記の実施例 において実証する。

例　ｌ（比較） タイプＰｒｏｃｉｏｎイエロー１（Ｅ４Ｒの反応性染料溶液を８０℃の湯の中で 染料１ｇ／水リツリツタ一度に調整した。

この溶液１５０ｍ１　（染料０．１５ｇ）をビーカーに秤り取り、そして２ｇの 活性化炭素タイプＣｅ１ｉｔｅ　２８５０　（ＮＷ）を加えた。これは約６５重 量％が４５ミクロン未満である粒径を有し、残りは４０ミクロンより大であった 。この混合物を５分間機械撹拌し、次いでナンバ−５濾紙を介してブフナーろう 斗の上に濾過した。既知濃度のＰｒｏｃｉｏｎイエローＨＥ４Ｒのサンプルとの 比色により、溶液中の染料濃度は約０．５ｇ／リッターと判定された。

例　２ 例１の手順を繰り返したが、ただしこの染料溶液は常用の塩／染料含有溶液に似 せるために５ｇ／Ｌの塩化ナトリウム（分析グレード）を追加的に含んだ。前と 同じように２ｇの活性炭素を加え、そしてその混合物を濾過する前に５分間撹拌 しておいた。その濾液は目視評価によりわかる染料を含んでいなかった。

従って、反応性染料溶液中の塩の存在は、粒状活性粒子の、染色溶液から染料を 吸着する能力を高めるものと考えられうる。これは特に綿及び綿含有布地の染色 において用途を有する。

例　３ 例１及び例２と同じタイプの活性炭素吸着剤及び塩を用いて更なる試験を行った 。同一の実験手順を行ったが、ただし染料の組合せ、染料濃度、塩濃度、ｐｔ＋ 及び染料：吸着剤の重量比を変えて試験した。

ゼロの塩濃度を比較のために含ませた。

各組合せに由来する各濾液の色調を例１及び２の通りに目視評価した。試験の詳 細及び得られる濾液の色調を表１に示す。

儲１４（也濡唯の１１ Ｄ６１１１つり＾１　１）　、、１．”ＤＤｌ＋つｌ箋プＩ→主ζ　ｌ−壬１ト 　宜暑鳳。■プハ白　１　Ｓ　す、ガー會ｊＴ７’ｌ−一一−ゴー　（懺１１１ １１ｊＬ　Ｖ）久メ二ノ例１の手順を利用し、様々な塩濃度で更なる実験を実施 した。染料はＰｒｏｃｉｏｎネービー）ＩＥＲ１５０とした。

その結果を表２と３に示し、そして図２においてグラフ化し、これは０．３及び ０．１５の染料：炭素吸着剤の比における塩濃度の関数としての残留染料濃度の 変動を示す。

１　１　０．３　７　０．９３ Ｉ〆　２０　”　０．４５ ／／４０／／ｌ１Ｏ９３９ ＋　１　０．１５　７　０．４０ ２種類の染料に関して、様々なｐＨ（ＮａＯ）１又はＮａ　２　ＣＯ３の添加に よる）において更なる試験を実施した。

ＰｒｏｃｉｏｎネービーＨＥＲ１５０についての結果は表４に、そして除去が実 証された。

Ｐｒｏｃｉｏｎ　Ｒｅｄ　ＨＥＧＸＬ　１．０９２ｋｇ”　Ｒｅｄ　ＨＥＸＬ　 ０．７２ｋｇ 全液容量　＝　１７５０Ｌ 布地の重量　＝　２０７．８ｋｇ （ａ）低塩レベルをシュミレートするため、２７０ｎ＋１の水を上記の流出液３ ０ｍ１に加えた。活性炭素粉末Ｃｅ１ｉｔｅ　Ｚ８５０（０，０，１６ｇ）をこ の３００ｍ１の溶液に加え、そして５分撹拌した。

この３００ｍ１を先の例の通りに濾過した。

（ｂ）この手順を繰り返したが、ただしもとの塩濃度をほぼ維持するためにこの 溶液３００ｍ１に塩を４５　ｇ　／　Ｌとなるように加えた。

その結果は、塩添加試験由来の濾液が塩添加なしのそれの色調濃度のほぼ半分で あることを示した。従って、ケース（ｂ）におけるベルを２倍にした。

例　７　（クロスフロー濾過） 炭素吸着、それに続くクロスフロー濾過を用いる染色槽流出液からの反応性染料 除去を実施するために下記の試験を行った。

染色槽内容物のサンプルを染色の終了時に染色槽から取出した。

その染色槽内容物は下記の通りである：Ｄｙｅｌｕｂｅ　ＮＦ　１．７５Ｌ Ｄｒｉｍａｇｅｎ　ＥＲ１，７５Ｌ 塩（ＮａＣＩ）　４５　ｇ　／　Ｌ ソーダ灰　１５ｇ／Ｌ Ｐｒｏｃｉｏｎ　Ｙｅｌｌｏｗ　ＩＩＥ４Ｒ２８ｇＩ／Ｒｅｄ　ＩＩＥＧＸＬ　 １．０９２ｋｇノ’ＲｅｄＨＥＸＬ０．７２ｋｇ 水の容量　＝　１７５０Ｌ 布地重量　＝　２０７．８ｋｇ ８リツターの染色槽液サンプルを図３に示すパイロットプラントのタンクに入れ た。

この８リツトルの液体をタンクの中に注ぎ入れる前にバルブＶ□を閉じておいた 。３７ｇの活性化炭素粉末タイプＣｅ１ｉｔｅ　ｚ８５０（ＣｅｌｉｔｅＮＷ） をタンクに加えた。このタンクの内容物を低剪断手持ちスターシーを用いて５分 撹拌した。

次いでバルブＶ１を開き、バルブＶ＋’、Ｖ＋及びＶ。は閉じておいた。

ポンプＰをオンにし、モしてＶｌ及びＶｏを開いてＰ、＝２バール、ｐｏ　＝　 １．５バール、Ｐ、＝　１．５バールとした。

次にバルブ■、を開き、そして濾液を集めた（ＰＰ　＝ｏ）。濾液の流速は０． ５リツタ一／分と測定された。

温度は約２０℃とした。チューブの束は、それぞれが外径６ｍｍ、内径４ｍｍそ して長さ０．５メーターの１０本の膜チューブを含んで成り、０、０６２ｍ　２ の濾過面積が供される。

チューブはＧｏｒｅ−Ｔｅｘ　（商標名）発泡多孔質ＰＴＦＥ管状膜とした。使 用した管状膜のイソプロパツール泡立ち点は３ｐｓｉであった（ＥＰ０１０６４ ９４号を参照のこと）。

濾液は無色であり、実質的に全ての染料が除去されたことを示す。

濾液の線速は４８４（リッター／　ｍ　２時間）であった。

染料濃度は染色開始時では１．０５　ｇ　／　Ｌとした。染色中での染料の排除 に基づき、染料の約３０％が液体の中に残り、残りの７０％は錦上に保持された であろう。従って、染色の終了時には約０１３１５ｇ／Ｌの染料が溶液の中に残 っていた。従って、染料：吸着剤の比は約０、０６８であった。

一

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. １．染料及び塩を含んで成る染色溶液から染料を除去する方法であって： −染色溶液を活性炭素の粒子と接触させて、染料をこの粒子上に吸着させる；そ して −その上に染料の吸着したこの粒子をその染色溶液から除去して、染料濃度の下 がった清浄化塩溶液を作り出すこと；を含んで成る方法。
2. ２．前記染色溶液中の塩濃度が少なくとも１ｇ／リッターである、請求項１記載 の方法。
3. ３．前記染色溶液中の塩濃度が少なくとも３ｇ／リッターである、請求項１記載 の方法。
4. ４．前記染色溶液中の塩濃度が少なくとも５ｇ／リッターである、請求項１記載 の方法。
5. ５．前記染色溶液中の塩濃度が少なくとも１０ｇ／リッターである、請求項１記 載の方法。
6. ６．前記の染色溶液がアルカリ性のｐＨを有している、先の請求項のいづれか１ 項に記載の方法。
7. ７．前記の塩が塩化ナトリウム及び硫酸ナトリウムより選ばれる、先の請求項の いづれか１項に記載の方法。
8. ８．使用する活性炭素の重量を前記溶液中の染料の重量の１〜２０倍にする、先 の請求項のいづれか１項に記載の方法。
9. ９．使用する活性炭素の重量を染料の重量の２〜１０倍にする、請求項８記載の 方法。
10. １０．前記活性炭素の粒径が１〜４０ミクロンである、先の請求項のいづれか１ 項に記載の方法。
11. １１．前記粒子を濾過によって前記染色溶液から除去する、先の請求項のいづれ か１項に記載の方法。
12. １２．前記濾過を、染色溶液及び炭素粒子を多孔質中空繊維の束の内腔に通し、 そして清浄済溶液をその繊維壁に通過させるクロスーフロー濾過により実施する 、請求項１１記載の方法。
13. １３．前記多孔質中空ファイバーが発泡ポリテトラフルオロエチレンより成る、 請求項１２記載の方法。
14. １４．前記濾過を、液濾過膜を含んで成るバッターパルス液濾過装置において実 施する、請求項１１記載の方法。
15. １５．前記液濾過膜が、支持布帛に積層されている多孔質ポリテトラフルオロエ チレン膜を含んで成る、請求項１４記載の方法。
16. １６．塩含有染色溶液からの染料の除去のための活性炭素粒子の利用。