(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
染料が水に溶解もしくは分散された染料含有水に、糖類を加えた後、５５℃以上の加熱条件下で処理し糖類をカラメル化させることにより染料を脱色させることを特徴とする染料の脱色処理方法。
【請求項２】
染料が水に溶解もしくは分散された染料含有水に、糖類加熱により生成したカラメルを添加し染料と接触させることにより染料を脱色させることを特徴とする染料の脱色処理方法。
【請求項３】
糖類が、アラビノース、キシロース、ガラクトース、グルコース、フルクトース、マンノース、トレハロース、サッカロース、マルトース、ラクトース、マンニット、ソルビトール、イノシトール及び可溶性澱粉の少なくとも一種類以上であることを特徴とする請求項１または２記載の染料の脱色処理方法。
【請求項４】
染料の脱色処理が更に金属化合物の存在下で行われることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の染料の脱色処理方法。
【請求項５】
金属化合物がII価の金属イオンを生ずる化合物であることを特徴とする請求項４記載の染料の脱色処理方法。
【請求項６】
金属イオンが鉄イオン、マンガンイオン、コバルトイオン、銅イオンの少なくとも一種類以上であることを特徴とする請求項４又は５に記載の染料の脱色処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は染料の脱色処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
色素成分の脱色が重要な役割を果たす技術分野の代表として、繊維染色工程から排出される染色排水の脱色処理が挙げられる。従来より用いられている染色排水処理における代表的な脱色処理方法は、排水に含有される着色成分そのものを分離除去し脱色する方法と、着色成分分子中の発色団を酸化反応等の化学反応により分解し脱色する方法の２種類に大別される。前者の例として凝集剤による凝集沈殿法、吸着分離法（凝集吸着法、活性炭吸着法、イオン交換法等）、ろ過分離法（砂ろ過法、膜ろ過法等）があり、後者の例として酸化処理法（塩素酸化、フェントン酸化、オゾン酸化、電解酸化等）、生物分解法（活性汚泥法等）などがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、凝集沈殿法の場合は、発生する汚泥量が多いことや、薬品コストの高さが問題となり、一方活性炭吸着法の場合は、汚濁の大きな排水にいきなり使用したのでは活性炭の消費量が莫大になり、更に使用後の活性炭を再生することもコスト的に見合わない等のことから、経済性の観点で問題となる場合が多い。
【０００４】
一方、フェントン酸化法、オゾン酸化法、次亜塩素酸酸化法、電解酸化法等の酸化処理法を用いる場合にも、薬品コスト、電力といった経済性の問題や、トリハロメタン等の有害な副生成物が生産されるなど、安全性の面での問題も懸念される。また、酸化処理工程の後、活性汚泥処理等の生物処理工程を行なう場合が多いが、上述の有害な副生成物のみならず、酸化処理工程で用いた酸化剤自身の影響により微生物類が死滅したり、生育が阻害されてしまうことから、酸化剤を失活させる工程を設置せねばならず、処理コストの上昇を招く原因にもなっている。
【０００５】
そこで本発明は、以上のような従来技術の問題点にかんがみ、染色排水処理に代表される染料の脱色処理において、微生物活性を阻害せず活性汚泥処理等の生物処理方法との併用が可能であり、経済性、安全性に優れ、簡便かつ適用範囲の広い染料脱色処理方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は以下の構成を有する。
１．「染料が水に溶解もしくは分散された染料含有水に、糖類を加えた後、５５℃以上の加熱条件下で処理し糖類をカラメル化させることにより染料を脱色させることを特徴とする染料の脱色処理方法。」、
２．「染料が水に溶解もしくは分散された染料含有水に、糖類加熱により生成したカラメルを添加し染料と接触させることにより染料を脱色させることを特徴とする染料の脱色処理方法。」
３．「糖類が、アラビノース、キシロース、ガラクトース、グルコース、フルクトース、マンノース、トレハロース、サッカロース、マルトース、ラクトース、マンニット、ソルビトール、イノシトール及び可溶性澱粉の少なくとも一種類以上であることを特徴とする前記いずれかに記載の染料の脱色処理方法。」
４．「染料の脱色処理が更に金属化合物の存在下であることを特徴とする前記いずれかに記載の染料の脱色処理方法。」
５．「金属化合物がII価の金属イオンを生ずる化合物であることを特徴とする前記いずれかに記載の染料の脱色処理方法。」
６．「金属イオンが鉄イオン、マンガンイオン、コバルトイオン、銅イオンの少なくとも一種類以上であることを特徴とする前記いずれかに記載の染料の脱色処理方法。」
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の詳細について具体的に説明していく。
【０００８】
本発明の脱色処理方法によると、糖類のカラメル化反応及びカラメルを利用し染料を脱色することができる。カラメル化反応とは、糖または糖の濃厚溶液を加熱すると糖が分解し褐色に変化する反応を総称するものであり、この時に得られる褐色の生成物をカラメルという。糖としてアラビノース、キシロース、ガラクトース、グルコース、フルクトース、マンノース、トレハロース、サッカロース、マルトース、ラクトース、マンニット、ソルビトール、イノシトールおよび可溶性澱粉の少なくとも一種類が好ましく使用され、さらにグルコースやサッカロースがより好ましく使用される。
カラメル化反応への触媒として酸、アルカリ、塩類あるいはアンモニアなどを加えて加熱することが多く、反応条件により性質の異なるカラメルが得られる。カラメル化反応は糖のアノマー化、アルドース−ケトースの異性化、分子内あるいは分子間脱水反応、分子間グルコシド転移による新たなグルコシド結合の生成、さらに糖の炭素鎖の開裂など雑多な反応が同時に起こり、結果として多種多様な化学的性質を有する複数の生成物が得られる。本発明では、このカラメル化反応を構成する素反応の多様性及び、生成物の化学的性質の多様性を利用することで染料の脱色処理が可能であることを見出した。
【０００９】
まず、本発明の脱色処理方法の概要について述べる。脱色処理方法としては、次の二つの方法がある。本発明は、染料が水に溶解または分散している染料含有液について脱色処理する場合に適用される。
【００１０】
１．染料を含む水に糖類を加えた後、糖類がカラメル化する５５℃以上の加熱条件下で溶液を処理する方法（以下、方法１と略す）。
２．染料を含む水に、糖類加熱により生成したカラメルを添加し染料と接触させる処理方法（以下、方法２と略す）。
方法１はカラメル化反応の素反応の多様性を利用することにより染料の脱色反応を行なうものであり、方法２は、糖類のカラメル化によって得られる生成物が有する化学的性質の多様性（例えば、酸化性、還元性、加水分解性など）を利用することにより染料の脱色反応を行なうものである。更に、溶液中に金属化合物を存在させることによって上記脱色処理の効率を向上することができる。
【００１１】
本発明において用いられる糖類は、カラメルを生成できる糖類であれば全て使用可能であり特に限定されるものではない。好ましい糖類を例示するとアラビノース、キシロース、ガラクトース、グルコース、フルクトース、マンノース、サッカロース、トレハロース、マルトース、ラクトース、マンニット、ソルビトール、イノシトール、可溶性澱粉である。より好ましくは、例示すると、アラビノース、キシロース、ガラクトース、グルコース、フルクトース、マンノース、ラクトース、マルトース、可溶性澱粉である。
【００１２】
次に、脱色処理条件について述べる。
【００１３】
方法１における染料を含む水に加える糖濃度、及び方法２における染料を含む水に加えるカラメルを作製する際の糖濃度は、カラメル化反応が起こる濃度であればよく、特に限定されるものではない。好ましくは、いかなる糖類においても０．５ ｇ／ｌ以上であればよい。０．５ ｇ／ｌ未満の濃度の場合は脱色効率が悪くなるため、好ましくない。
【００１４】
脱色処理温度に関しては、方法１の場合、カラメル化反応が生じる温度の、５５℃以上の加熱条件下で処理する。方法２の場合において糖類加熱により生成したカラメルを添加して処理する温度は、例えば７５℃のような加熱条件下であることが好ましい。
【００１５】
脱色処理のｐＨ条件に関しては、まず方法１の場合、カラメル化するｐＨであればいかなるｐＨにおいても処理可能であるが、好ましくは、カラメル化反応が生じやすい酸性条件下もしくはアルカリ性条件下であればよい。
【００１６】
次に方法２の場合、いかなるｐＨにおいても脱色するが、より好ましくは、ｐＨ４以下、またはｐＨ９以上であればよい。酸性、またはアルカリ性条件下で処理するためには、塩酸、硫酸、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等を、処理対象となる染料を含んだ溶液に加えればよい。
【００１７】
更に、本発明において上記脱色処理方法とともに用いられる金属化合物について述べる。用いられる金属化合物としては、脱色反応促進効果を示す金属イオンを含む物質であれば全て使用可能であり特に限定されるものではないが、好ましくはII価の金属イオンであり、より好ましくは、例示すると、鉄イオン、マンガンイオン、コバルトイオン、銅イオンである。金属化合物添加濃度は、被処理水質によって異なり、特に限定されるものではないが、好ましくは、いかなる金属化合物においても染料１モルに対して金属化合物０．２５モル以上であればよい。０．２５モル未満の濃度の場合は処理効率が悪くなるため、好ましくない。
【００１８】
【実施例】
以下に本発明の具体的実施例を示す。なお、本発明は何らこれに限定されるものではない。
【００１９】
[実施例１]
０．２５ ｇ／ｌ染料水溶液に、グルコースを濃度が５ ｇ／ｌ、炭酸ナトリウムを濃度が１０ ｇ／ｌとなるように添加する方法１によって７５℃で４時間処理を行なった。染料として反応性染料Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｂｌａｃｋ５（ジアゾ系）を用いて最大吸収波長６００ｎｍにおける吸光度を測定した結果、初期値５．６８であったものが０．２７まで減少した。
[実施例２〜８]
表１に示した様々な染料を用い、実施例１と同様の手法で行なった結果を表１に示す。
【００２０】
[実施例９〜１６]
グルコースの代わりに表１に示した様々な糖類を用い、実施例１と同様の手法で行なった結果を表１に示す。
【００２１】
[実施例１７]
グルコース１０ ｇ／ｌと炭酸ナトリウム１０ ｇ／ｌの水溶液を１２１℃、１５分で処理してカラメルを得た。そのカラメルを染料水溶液量と等量添加する方法２によって７５℃で４時間処理を行った。染料として反応性染料Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｂｌａｃｋ ５（ジアゾ系）を用いて最大吸収波長６００ｎｍにおける吸光度を測定した結果、初期値６．４７であったものが０．９６まで減少した。
【００２２】
[実施例１８〜２３]
表１に示した様々な染料を用い、実施例１７と同様の手法で脱色処理を行なった。また、グルコースの代わりにサッカロースを用い、サッカロース濃度６５０ ｇ／ｌで実施例１７と同様の手法で脱色処理を行なった。結果を表１に示す。
【００２３】
[実施例２４〜２７]
脱色処理をする際のｐＨを４、７、１１にし、実施例１７と同様の手法で行なった。結果を表１に示す。
【００２４】
[実施例２８]
０．２５ ｇ／ｌ染料水溶液に、グルコースを濃度が１ ｇ／ｌ、炭酸ナトリウムを濃度が１ ｇ／ｌとなるように添加する方法１において、更に硫酸鉄（II）を５０ μｍｏｌ／ｌ添加して、５５℃で６時間処理を行なった。染料として反応性染料Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｏｒａｎｇｅ １６（モノアゾ系）を用いて最大吸収波長４９４ ｎｍにおける吸光度を測定した結果を表２に示す。
【００２５】
[実施例２９〜３１]
硫酸鉄（II）の代わりに、表２に示した様々な金属イオンを用い、実施例２８と同様の手法で脱色処理を行った。
【００２６】
[請求項４の比較例１]
０．２５ｇ／ｌ染料水溶液に、グルコースを濃度が１ｇ／ｌ、炭酸ナトリウムを濃度が１ｇ／ｌとなるように添加する方法１によって、５５℃で６時間処理を行なった。染料として反応性染料Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｏｒａｎｇｅ １６（モノアゾ系）を用いて最大吸収波長４９４ｎｍにおける吸光度を測定した結果を表２に示す。
【００２７】
【表１】
0003997635.tif 000002
【００２８】
【表２】
0003997635.tif 000003
【００２９】
これら実施例から明らかなように、カラメル化反応及びカラメルによって処理することで各種染料の退色が起き、更に、溶液中に金属化合物を存在させることによって上記脱色処理の効率を向上できることがわかる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、糖類のカラメル化反応及びカラメルを利用することによって、染料の脱色処理を提供するものであり、微生物活性を阻害せず活性汚泥処理等の生物処理方法との併用が可能である。あわせて経済性、安全性に優れ、簡便かつ適用範囲の広い染料の脱色処理方法を提供することができる。