(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱水を使用することによる、リグニンを含むスラリーの脱硫のための方法であって、
ａ）リグニンを含むスラリーを供給するステップ、
ｂ）該スラリーを電場に供し、該スラリーの液体、及びその極性のある分子、化学種、または成分が流れるように誘導するステップであって、加圧力及び／または吸引力と組み合わされるステップ、
ｃ）該リグニンから該液体を分離し、これによって、スラリー形態において、液体枯渇リグニンを得るステップ、
を含む、上記方法。
【請求項２】
ｄ）洗浄液、及び／あるいはｐＨ調整剤を前記液体枯渇スラリーに、または脱水中に添加するステップと、
ｅ）ステップｄ）の前記スラリーを電場に供し、前記スラリーの前記洗浄液が流れるように誘導するステップと、
ｆ）前記スラリーから前記洗浄液を分離し、これによって、精製リグニンを得るステップと、
ｇ）好ましくは少なくとも３回、ステップｄ）〜ｆ）を任意に繰り返すステップとをさらに含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記脱水が電気浸透によって行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
１０〜２００Ｖの電圧の電場が使用され、前記電圧が交流若しくは直流、または両方の組み合わせであり得ることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記スラリーを脱水するために、圧力、吸引、超音波、及び磁気誘導分離の１つ又は２つ以上も適用されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記電場が適用されて脱水が始まった後に前記圧力が適用されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記圧力は、機械的な圧力であることを特徴とする、請求項５または６に記載の方法。
【請求項８】
脱水前における、リグニンを含む前記スラリーの乾燥含有量は、１〜５０重量％であることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記脱水中の前記スラリーの温度は、３０℃より高く１４０℃未満であることを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記洗浄液は、水及び／若しくは有機溶媒、またはそれらの組み合わせである、請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
対イオン交換、１つ以上の洗浄ステップ、濾過ステップ、及び分画ステップの１つ又は２つ以上が、後工程または前工程にある、請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、好ましくは脱水を使用することによる、リグニン若しくはリグニン誘導体、またはそれらの組み合わせを含むスラリーの塩／イオン枯渇、及び／または灰の減少、及び／または脱硫、及び／または遊離糖枯渇、及び／または揮発性有機化合物枯渇等の精製、あるいは分画のためのプロセスに関する。また該プロセスから得られるリグニンまたはリグニン誘導体及びその使用方法を開示する。
【背景技術】
【０００２】
森林生物群若しくはリグノセルロース材料由来のリグニンは、さらなる転化、改質用の価値ある原料として再生及び利用可能であり、または天然型において得られたものとして使用可能である。第１の課題は、リグノセルロース材料からリグニンを取り出すことである。パルプクラフトプロセスにおいて、リグニンは、黒液から取り出し可能である。工業用リグノブーストプロセスは、効率的な精製リグニンの生産を示してきた。しかしながら、それでもこの生産物は、中間体または最終生産物に対して有害となり得る灰（無機化合物）、イオン、及び有機材料を含有する。例えば、炭素繊維生産用のリグニン内の灰含有量及びヘミセルロース含有量は、好ましくは、可能な限り少なくあるべきである。
【０００３】
リグノブースト法としても知られる、クラフトパルププロセスから精製リグニンを除去及び生産する商業的解決策は、ＵＳ２００８０４７６７４Ａ（Ｌｉｇｎｉｎ  ｆｒｏｍ  Ｂｌａｃｋ  Ｌｉｑｕｏｒ）において開示されている。該出願公開は、灰を含む沈殿ステップ、脱水ステップ、懸濁ステップ、ｐＨ調整ステップ、ならびに置換洗浄ステップ及び最終脱水ステップを含む、黒液からリグニンを分離する方法を開示している。
【０００４】
ＵＳ２００８０５１５６６Ａ（Ｌｉｇｎｉｎ  ｆｒｏｍ  ａ  ｌｉｇｎｉｎ  ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  ｌｉｑｕｉｄ／ｓｌｕｒｒｙ  ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｌｉｇｎｉｎ  ｕｓｉｎｇ  ｓｍａｌｌ  ａｍｏｕｎｔｓ  ｏｆ  ａｃｉｄ）では、改良版が開示されており、この出願は、硫酸塩化合物または硫酸イオンを添加するステップを追加的に含む。例えば、ＷＯ１０１４３９９７Ａ１（ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＰＲＥＣＩＰＩＴＡＴＩＮＧ  ＬＩＧＮＩＮ  ＦＲＯＭ  ＢＬＡＣＫ  ＬＩＱＵＯＲ  ＢＹ  ＵＴＩＬＩＺＩＮＧ  ＷＡＳＴＥ  ＧＡＳＥＳ）、ＷＯ１２１７７１９８Ａ１（ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＬＩＧＮＩＮ  ＳＥＰＡＲＡＴＩＯＮ  ＦＲＯＭ  ＢＬＡＣＫ  ＬＩＱＵＯＲ  ＣＯＭＰＲＩＳＩＮＧ  ＭＵＬＴＩＰＬＥ  ＡＣＩＤＩＦＩＣＡＴＩＯＮ  ＳＴＥＰＳ）及びＵＳ２０１００４１８７９Ａ（ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＲＥＣＯＶＥＲＩＮＧ  Ａ  ＬＯＷ  ＳＯＤＩＵＭ  ＣＯＮＴＥＮＴ  ＬＩＧＮＩＮ  ＦＵＥＬ  ＦＲＯＭ  ＢＬＡＣＫ  ＬＩＱＵＯＲ）などのさらなる出願公開が、リグニンを沈殿させる異なる変形例を提示している。
【０００５】
黒液からのリグニンの取り出しは、種々の方法によって実施可能であり、最も一般的な方法は、洗浄及び脱水ステップの組み合わせにおいてリグニンを中和及び沈殿させるものである。該ステップを繰り返すことで灰、イオン、及びヘミセルロースの量を低減可能であるが、少量が残り、リグニン基質に科学的に結合しようとする。また洗浄の繰り返しは、歩留まりを低下させ、これによりコストが上昇する。特に、低硫黄含有リグニンは、貴重であるが、クラフトパルププロセスで生産された黒液から得ることが難しい。
【０００６】
さらにＣＮ１０３７０９４１４Ａは、アルカリ可溶性リグニン、シェンシリコンダイオード、酸化カルシウム不純物、ナノ濾過精製、逆浸透濃縮、接触分解技術を使用して液体の液体アルカリリグニン分子を生産する単分散液体アルカリリグニン分子の調製方法及びその応用を開示している。
【０００７】
さらに、ＷＯ２０１２１５６８８０は、好ましくは脱水を使用することによって、ミクロフィブリル化セルロース等のセルロースを含むスラリーを電場に供することによる、塩／イオン枯渇、及び／または遊離糖枯渇等の精製プロセスに関する。
【０００８】
灰及びイオン、ならびに特に硫黄を、黒液プロセス、または類似プロセス、またはサイドストリームから得られたリグニンから除去することに対する技術的な課題が残っている。酸性化、ならびにこれに続く洗浄及び脱水ステップ、または１回若しくは複数回の手順の繰り返しは、高品質な精製リグニンを生産するために必要な灰及びイオンの残部の除去に対し十分に効果的ではない。高品質なリグニンを得るためには、灰含有量は、５２５℃において１．０％未満、より好ましくは０．５％未満とすべきである。
【０００９】
別の要求として、プロセスは無溶媒であるべきであるが、本発明はこれに限定されるものではない。拡張可能かつ集約可能で低コストであると共に、バッチまたは連続方式において低コストで運転可能な解決策もまた求められている。
【００１０】
このように、好ましくは脱水を使用することによる、リグニン若しくはリグニン誘導体、またはそれらの組み合わせを含むスラリーの塩／イオン枯渇、及び／または灰の減少、及び／または脱硫、及び／または遊離糖枯渇、及び／または揮発性有機化合物枯渇等の精製、あるいは分画のための改善された精製プロセスに対するニーズがある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、第１の態様において、好ましくは脱水を使用することによる、リグニン若しくはリグニン誘導体、またはそれらの組み合わせを含むスラリーの塩／イオン枯渇、及び／または灰の減少、及び／または脱硫、及び／または遊離糖枯渇、及び／または揮発性有機化合物枯渇等の精製、あるいは分画のための精製プロセスを提供することによって、上記の課題のうちの１つ以上を解決し、本プロセスは、以下のステップを含む。
ａ）リグニン若しくはリグニン誘導体、またはそれらの組み合わせを含むスラリーを供給するステップ、
ｂ）スラリーを電場に供し、スラリーの液体、及びイオン等のその極性のある分子、化学種、または成分が流れるように誘導するステップであって、加圧力及び／または吸引力と任意に組み合わされるステップ、
ｃ）リグニン若しくはリグニン誘導体、または両方の前記リグニン化学種から発する画分から液体を分離し、これによって、任意にスラリー形態において、液体枯渇精製または分画リグニン若しくはリグニン誘導体、または中間体リグニン生産物を得るステップ。
【００１２】
また本発明は、第２の態様において、第１の態様のプロセスによって脱水された、リグニン若しくはリグニン誘導体、または中間体リグニン生産物を提供する。
【００１３】
また本発明は、第３の態様において、第１の態様のプロセスによって得られる、リグニン若しくはリグニン誘導体、または中間体リグニン生産物を提供する。
【００１４】
また本発明は、第４の態様において、熱、バニリン、エチルバニリン、ジフェノールの生産のための、炭素繊維、活性炭における、導電繊維若しくは膜における、医薬、複合体、電子機器、食品、炭化リグニン、接着剤、泡沫若しくは複合剤における化学工業原料としての、或いは化学合成における材料としての第２あるいは第３の態様のリグニン若しくはリグニン誘導体、または中間体リグニン生産物の使用を提供する。
【００１５】
電圧１０〜２００Ｖ、好ましくは１０〜２００の電圧を有する電場を使用することが好ましい。電圧の上昇は、基本的に水除去率を向上させる。最適値は、発生した電場の電流強度及び電圧勾配が最大許容レベルであるときの値である。
【００１６】
好ましくは脱水を使用するときに、スラリーの塩／イオン枯渇、及び／または灰の減少、及び／または脱硫、及び／または遊離糖枯渇、及び／または揮発性有機化合物枯渇等の精製のさらなる改善のために、圧力、超音波、溶媒、撹拌、及び／または加熱をスラリーに適用してもよい。圧力は、電場が適用されたスラリーの脱水が始まった後に適用されてもよい。これは、圧力適用前におけるスラリーの乾燥含有量を向上させる上で好ましい。別の方法は、Ｅフィールド（電場）における弱い脱水と同時に機械的な圧力を適用する。ただし、処理されるスラリーの乾燥含有量に当然、依存する。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本明細書を通して、「リグニン」という表現は、第１の態様のプロセスにおいて使用される任意のリグニンを包含する。リグニンは、種々のリグノセルロース材料由来の磨砕リグニン、オルガノソルブリグニン、サルファイトリグニン、アルカリリグニン、水蒸気爆砕リグニン、酸加水分解リグニンであってもよい。好ましくは、リグニンは、アルカリリグニンである。例えば、クラフトリグニンである。クラフトリグニンに加え、天然リグニン、ジオキサンリグニンまたは酵素性遊離リグニン等の他の種類のリグニンも上記の方法で精製可能である。リグニンは、好ましくはＥＰ１７９４３６３において開示されたプロセスを使用して得られる。クラフトリグニン、またはリグニンを含む溶剤懸濁液に限定されるものではなく、リグノスルホネート（クラフトリグニン、ソーダアントラキノン及びサルファイトパルプ由来）、イオン溶液若しくは溶剤基盤プロセスによって得られるリグニン画分、化学修飾リグニン画分、化学活性リグニン、酵素処理リグニン等を含み得る。
【００１８】
本明細書を通して、「遊離糖」という表現は、モノマー形における糖のみならず、高分子糖モノマー等の小さなポリマーも包含する。また遊離炭水化物も包含する。またナノサイズのセルロース粒子も含有する。
【００１９】
いかなる理論にも束縛されるものではないが、本精製は、リグニンの反応性を向上すると考えられる。
【００２０】
また電気浸透処理中に酸化するリグニンの一部についても同様である。
【００２１】
本発明の第１の態様の好ましい実施形態は、独立請求項に表され、その要旨は、以下の通りである。
【００２２】
本発明のさらに好ましい実施形態によれば、本発明の第１の態様におけるプロセスは、さらに以下のステップを含む。
ｄ）有機溶媒若しくは水、またはそれらの組み合わせ等の洗浄液、及び／あるいはＣＯ２等のｐＨ調整剤を前記液体枯渇スラリーに、または脱水中に添加するステップ、
ｅ）ステップｄ）のスラリーを電場に供し、スラリーの洗浄液が好ましくは相対的に速い電流の増加を伴って流れるように誘導するステップ、
ｆ）スラリーから洗浄液を分離し、これによって、精製リグニン若しくはリグニン誘導体、あるいは両方の精製リグニン若しくはリグニン誘導体、または中間体リグニン生産物から発する画分を得るステップ、及び
ｇ）好ましくは少なくとも３回、ステップｄ）〜ｆ）を任意に繰り返すステップ。
【００２３】
本発明のさらに好ましい実施形態によれば、本発明の第１の態様におけるプロセスにおいて、脱水は、電気浸透、好ましくは圧力で補助された電気浸透（ＥＯ）によって行われる。
【００２４】
さらに好ましい実施形態によれば、本発明の第１の態様におけるプロセスにおいて、１０〜２００Ｖ、好ましくは１０〜１００Ｖの電圧を有する電場が使用され、電圧は、交流若しくは直流、または両方の（交互の）組み合わせでもよい。
【００２５】
本発明の第１の態様におけるプロセスのさらに好ましい実施形態において、スラリーを脱水するために、圧力、及び／または吸引、及び／または超音波、及び／または磁気誘導分離も適用される。
【００２６】
本発明の第１の態様におけるプロセスのさらに好ましい実施形態において、圧力は、電場が適用され脱水が始まった後に適用される。
【００２７】
本発明の第１の態様におけるプロセスのさらに好ましい実施形態において、圧力は、機械的な圧力である。
【００２８】
本発明の第１の態様におけるプロセスのさらに好ましい実施形態において、脱水、及び／または塩／イオン枯渇、及び／または遊離糖枯渇前における、リグニン若しくはリグニン誘導体、または組み合わせを含むスラリーの乾燥含有量は、約１〜５０重量％である。
【００２９】
本発明の第１の態様におけるプロセスのさらに好ましい実施形態において、脱水中のスラリーの温度は、３０℃より高く１４０℃未満、好ましくは３０℃より高く１００℃未満である。
【００３０】
本発明の第１の態様におけるプロセスのさらに好ましい実施形態において、スラリーは、電場によって活性化される、ナノ粒子、吸収剤、塩、遊離糖、及び／または界面活性剤を含む。
【００３１】
本発明の第１の態様におけるプロセスのさらに好ましい実施形態において、洗浄液は、水及び／若しくは有機溶媒、またはそれらの組み合わせである。
【００３２】
本発明のさらに好ましい実施形態において、本発明の第１の態様におけるプロセスは、対イオン交換、及び／または酸若しくはアルカリ洗浄ステップ等の１つ以上の洗浄ステップ、ならびに／あるいは限外濾過ステップ等の濾過ステップ、ならびに／あるいは分画ステップが、後工程または前工程にある。
【００３３】
脱水は、電気浸透の使用によって行われてもよい。電気浸透流は、しばしばＥＯＦと略され、エレクトロオスモウシスまたはエレクトロエンドスモウシスと同義である。またＦＦＦ（流動場分離）は、電場が利用可能な分画または精製プロセスの１つの高度な方式である。電気浸透は、多孔体、毛細管、膜、ワイヤ、マイクロ流路、または任意の他の流体経路に亘って電位若しくは電場が印加されることによって誘導された、分極性化学種若しくは分子、及び水等の液体の動きである。電場によって生じる電圧は、好ましくは１０〜２００Ｖの間、最も好ましくは１０〜１００Ｖの間である。
【００３４】
上記の圧力は、任意の考えられる方法において適用された機械的な圧力であってもよい。また脱水性の向上、及び、例えば、精製若しくは分画の最適化、または、例えば、目詰まり若しくは汚損率の制御のために、他の種類の処理と共に電場処理と組み合わせることが可能である。圧力を増大させることを除く他の処理の例としては、音波及び真空基盤システムがある。
【００３５】
本発明の第１の態様に記載した電場を使用することで、付随的に細菌の細胞を破裂させ細菌の数の減少を見込むことができる。またイオンを除去する第１の態様のプロセスは、微生物からもイオン及び水を除去する。これは、イオン除去及び水除去が殺菌／抗菌作用を及ぼすであろうことを意味している。
【００３６】
本発明のさらに好ましい実施形態において、本発明の第１の態様のプロセスは、以下に記載する対イオン交換等の１つ以上の改質ステップを後工程に有してもよい。
【００３７】
本出願に記載する第１の態様における上記の方法は、ＷＯ２０１２１５６８８０Ａ１（ＰＲＯＣＥＳＳ  ＦＯＲ  ＴＲＥＡＴＩＮＧ  ＭＩＣＲＯＦＩＢＲＩＬＬＡＴＥＤ  ＣＥＬＬＵＬＯＳＥ  ＡＮＤ  ＭＩＣＲＯＦＩＢＲＩＬＬＡＴＥＤ  ＣＥＬＬＵＬＯＳＥ  ＴＲＥＡＴＥＤ  ＡＣＣＯＲＤＩＮＧ  ＴＯ  ＴＨＥ  ＰＲＯＣＥＳＳ）の刊行物において開示された類似のプロセスに従って、分散したリグニンからイオンを除去する上記の電気浸透または電気泳動を含んでもよい。開示されたプロセス条件による組み合わせにおける電場の使用は、リグニンの精製を強く改善するであろうことが示されている。またこの脱水は、機械的な圧力、または光学若しくは磁場等の他の外部要因の刺激を付加的に含んでもよい。一例としては、超音波処理がある。また本精製は、材料をさらに乾燥するために以下の方法の任意の１つ、またはそれらの組み合わせを後工程に有してもよい。
【００３８】
従って本発明の第１の態様において記載するプロセスは、以下のステップを含んでいる。
リグニン分散体の調製。リグニンは、未処理の状態、つまり、湿潤、またはエタノール、水等の任意のリグニン溶媒若しくは混合物において分散して使用される。好ましくは水溶性溶媒が使用される。またリグニンの分散体は、界面活性剤または他の分散剤等の添加剤を含んでもよい。またリグニンは、脱水及び精製前に電気的手段によってアルカリ化、酵素処理、または酸化されてもよい。
【００３９】
プロセスをより効果的に実施するためにｐＨを調整してもよいが、目標ｐＨ値は、初期物質に依存する。ｐＨは、塩基類（ＮａＯＨ、ＫＯＨ等）、または酸（Ｈ２ＳＯ４、ＨＣｌ等）、または気体によって調整されてもよい。
【００４０】
懸濁液の溶解性及び粘性を調節するために、プロセス、ならびに生産物の性質に従って温度を調節してもよい。また温度は、脱水及び精製ステップ内で変化させてもよい。
【００４１】
リグニン懸濁液（スラリー）は、２つの電極間に電圧が印加された後に電極間に配置してもよい。好ましくは１０〜２００Ｖの電圧を有する電場が使用される（最も好ましくは１０〜１００Ｖ）。電圧の上昇は、基本的に水または液体除去率を向上させる。
【００４２】
また精製をさらに改善するためにリグニンスラリーに圧力、及び／または熱を適用してもよい。圧力は、電場が適用されスラリーの脱水が始まった後に適用してもよい。これは、圧力の適用前にスラリーの乾燥含有量を上げておくことが好ましいためである。別の方法として、機械的な圧力の適用と同時にＥフィールドにおける弱い脱水を行ってもよい。ただし処理されるスラリーの乾燥含有量に当然依存する。
【００４３】
脱水及び精製ステップ中に脱水された懸濁液に対し新鮮（きれいな）水、または液体（例えば、水、及び／または溶媒）を添加することによって懸濁液の同時洗浄を行ってもよい。脱水及び精製ステップは、１つまたはそれぞれのステップによって実行されてもよい。
【００４４】
リグニンの品質を改善する１つの付加的な解決策は、限界濾過を使用する濾過である。これは上記のリグノブースト（商標）プロセスにおいて使用される。
【００４５】
本発明の第２及び第３の態様において記載した、このような精製生産物の適用分野は、最終生産物または中間体生産物としてであってもよく、後者はさらに転換される。高純度リグニンまたは高品質リグニンからの生産物の例としては、炭素繊維、活性炭、接着剤、食品または製薬における機能性添加物、錯化剤、燃料がある。またリグニンは、バニリン、エチルバニリン、及びジフェノールの生産に利用され使用可能である。さらにポリウレタンの生産に使用してもよく、ポリマー構築ブロックとして使用してもよい。またモノマーリグニンは、燃料成分として、または適切な条件における触媒に対する反応時のフェノールとしての両方で幅広い種々の用途を有している。転換されたモノマーリグニンの他の例としては、例えば、合成ガスで生産時のベンゼン、トルエン、及びキシレンがある［Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｆｏｒｅｓｔ  Ｂｉｏｒｅｆｉｎｅｒｉｅｓ．Ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ  ａｎｄ  ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｉｅｓ，Ｌｅｗ  Ｐ．Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒ，ＲＳＣ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ，２０１３］。
【００４６】
硫黄の存在は、塩化物のカリウムとの結合によって引き起こされる腐食の危険性を低減するので、いくつかの用途、例えば、燃料において有利となり得るが、リグニンから硫黄を減少させ得る方法の発見も重要であり、本方法は、この課題を解決する。
【００４７】
また第２及び第３の態様のリグニンまたはリグニン誘導体は、バイオ燃料を生成するために精製され、それから脱水、加圧、及び造粒される。クラフトリグニンも、ペレットとして使用可能である。
【００４８】
炭素繊維において使用されるリグニンにとって、分画及び溶媒交換プロセス、広範囲な酸洗浄、または沈殿前の膜濾過の使用によって維持され得る、高純度を有していることが重要である。
【００４９】
またリグニンは、精製されている場合、フェノールホルムアルデヒド樹脂、ならびにポリウレタン、ポリエステル、及びエポキシ樹脂のような材料における共反応体としての使用時に利点を有する。ポリウレタンにおけるポリオール成分としてのリグニンは、昔から知られているが、該用途における反応性が重要であることもまた認識されている。刊行物は、さらにこのような用途に対する精製が非常に重要であることを示している。またポリマー化リグニンの使用も重要である。
【００５０】
本発明の第１の態様におけるプロセス（方法）は、バッチ式に、または連続的に行われてもよい。
【００５１】
本発明の第１の態様における方法は、クラフトパルププロセスから採取された黒液から得られたリグニンに対して使用することが好ましい。本願の第１の態様における方法で使用されるリグニンは、リグノブースト（商標）等の精製プロセスから得られた、そのままの、または中間体若しくは最終生産物として使用可能である。クラフトリグニンは、当業者に自明の異なる原材料で生産されてもよい。
【００５２】
このように本発明は、リグニンを精製する、及びその生産物を生成する方法を提供する。クラフトパルプ及びまたはバイオ精製所から得られたリグニンは、通常、普通の酸洗浄では除去することが難しい、灰、塩、及び有機物質を含有している。
【００５３】
本発明の各態様の好ましい特徴は、他の態様のそれぞれにおいて必要な変更を加えたものである。ここに記載した従来技術の文書は、法律によって許容される最大限度において統合される。本発明は、添付図と共に以下の実施例において詳述されるが、その目的は本発明を説明することのみであり、多少なりとも本発明の要旨を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】実験１の結果を示す図である。
【図２】実験１におけるアノードフィルタ（左）及びアノード側の濾滓（右）を示す図である。
【図３】実験１におけるカソードフィルタ（左）及びカソード側の濾滓（右）を示す図である。
【図４】実験２の結果を示す図である。
【図５】実験２におけるアノードフィルタ（左）及びアノード側の濾滓（右）を示す図である。
【図６】実験２におけるカソード側の濾滓を示す図である。
【図７】実験３の結果を示す図である。
【図８】実験３におけるアノードフィルタ（左）及びアノード側の濾滓（右）を示す図である。
【図９】実験３におけるカソードフィルタ（左）及びカソード側の濾滓（右）を示す図である。
【図１０】例１のセルを示す図である。
【図１１】装置機構（左）及び穴を有するカソードプレートを示す図である。例１では、ＭＦＣ分散体に代えてリグニン分散体を使用した。
【実施例】
【００５５】
リグニンは、リグノブースト（商標）タイプのプロセスから取得され、５５０℃において約１．０４％の灰を含有していた。
【００５６】
実験１
乾燥リグニン粉末を乳鉢で挽き、３０ｇの粉末を３０ｍｌの蒸留水に混合した。軽く振ると、液体状となった。２０ｇの本混合物を脱水セルに配置し、圧力を６５０Ｐａとした。底部に濾紙を使用した。最初の５分間、そのままの状態で脱水を監視したが、水は出てこなかった。５分が経過した瞬間、９７Ｖの電圧を印加すると、非常にゆっくりとした水の排出のみがあった。電流は、初期において強かったが、約３分後に急激に弱くなった。１２．５分の時点において、２０ｍｌの水をアノードに加えると、その後、電流が大幅に増え、非常に速く水が排出された。水を３回以上加えると、その度、排出が非常に速くなった。結果を図１に示す。２０分の時点において、水蒸気がカソードを介して発生した。実験が２２．５分後に終了し、水の試料を収集した。濾滓の重量は、１６．２ｇであり、濾滓は、大きなクラックを有し（図２、３）、カソード側において硬かった。濾滓におけるクラックの存在は、水を加えた後の非常に速い水の排出によって引き起こされた。
【００５７】
実験２
リグニン粉末と水との３：５の混合物を実験１と同様に調製した。クラック形成を避けるために、本実験は、電流が低い値に下がった後すぐに終了した。水は、加えなかった。少量の水のみが収集された。濾滓は、アノード側において柔らかかったが、カソード側において硬く、クラックを有していた。濾滓の重量は、約１９ｇであった。
【００５８】
実験３
実験２と同じ混合物を使用した。本実験は、前の実験と同様であるが、電圧を早く印加し、実験をより長く行った。図７は、約６分後に水の排出が終了したことを示し、今回も収集された水の量は、少なかった。本実験及び実験２で収集された水は、１つの試料を作成するために共に混合した。濾滓の重量は、約１７ｇであった。濾滓のアノード側は、液体であったが、カソード側では固形外皮が形成された。実験３ではクラックを有していたにも関わらず、本濾滓はなぜかクラックを有していなかった。
【表１】
0006679583.tif 000002
【００５９】
例１
セルは、本発明の第１の態様におけるプロセスで使用するために設計され、図１０において説明される（文献［１、２］参照）。
【００６０】
実験前にチャンバ（カメラ）１は、調査される物質で満たされ、チャンバ（カメラ）４及び５は、水で満たされた。実験中、水は、チャンバ（カメラ）４または５のうちの１つに流れ込み、分析用に収集された。消失した水は、実験計画及び結果に従って、カメラのいずれかに加えて再充填可能とした。
【００６１】
実験中、遊離イオンが電場によってカソードまたはアノードカメラ内に抽出され、水の流れによって除去された。また電極において生産される可能性のある反応物もまた水によって流され、調査物質を汚染しなかった。
【００６２】
リグニン粉末のケースにおける外皮形成は、電極カメラにおいて十分に水を流すことで温度を十分に低く維持することによって回避可能である。
【００６３】
図１０に示したセルと図１１に示した装置との比較試験を行った。
【００６４】
図１０のセルは、以下の結果を示した。
ａ．一価、二価、多価カチオン、及びアニオンが除去された。
ｂ．Ｓ−含量において大きな変化があった。
【００６５】
図１１の装置は、以下の結果を示した。
ｃ．片側のみ脱水された（通常、一価、二価及び／または多価カチオンが除去された）。
ｄ．Ｓ−含量において大きな変化はなかった。
【００６６】
硫黄（Ｓ）低減に関して行った評価を以下に要約する。
−基準リグニン−約０．２４％Ｓ
−洗浄リグニン−約０．０１２％Ｓ
⇒約９５％の低減（図１１の方法では、低減は、ほぼ０％であった）。
【００６７】
表２及び３における結果は、それぞれ、図１０の装置及び図１１の装置からのものを示している。
【表２】
0006679583.tif 000003
【表３】
0006679583.tif 000004
【００６８】
表４において特定成分を示す。
【表４】
0006679583.tif 000005
0006679583.tif 000006
【００６９】
本発明の上記の詳細な説明を考慮し、他の修正及び変更を行うことは、当業者にとって自明であろう。しかしながら、このような他の修正及び変更が本発明の思想及び要点から逸脱せずに行われてもよいことは明らかとなるはずである。
【図１】
0006679583.tif 000007
【図２】
0006679583.tif 000008
【図３】
0006679583.tif 000009
【図４】
0006679583.tif 000010
【図５】
0006679583.tif 000011
【図６】
0006679583.tif 000012
【図７】
0006679583.tif 000013
【図８】
0006679583.tif 000014
【図９】
0006679583.tif 000015
【図１０】
0006679583.tif 000016
【図１１】
0006679583.tif 000017