パルプ漂白で生じる高分子有機塩素化合物の構造的特徴

• Project/Area Number: 09760154
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 林産学
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 新谷 博幸 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助手 (30282693)
• Project Period (FY): 1997 – 1998
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1998)
• Budget Amount: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000); Fiscal Year 1998: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000); Fiscal Year 1997: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
• Keywords: クラフトパルプ / 塩素漂白 / 高分子有機塩素化合物 / リグニン / 漂白排液

Research Abstract

3種類の製紙用クラフトパルプ(針葉樹未晒クラフトパルプ,広葉樹未晒クラフトパルプ,酸素前漂白した広葉樹未晒クラフトパルプ)を塩素漂白して塩素化パルプを調製した。充分に水洗した塩素化パルプから、50〜60%含水ジオキサンで高分子有機塩素化合物を抽出・単離した。本研究を行う以前の各種性状分析から、この高分子有機塩素化合物は、クラフトパルプ中に残存するリグニンの芳香核が塩素により酸化的な開裂を受けて生じるムコン酸型の構造、あるいは、その2重結合に塩素・塩酸・次亜塩素酸・水などが付加した構造を主体としているとの推測をしてきた。本研究では、この高分子有機塩素化合物をアルカリ処理(70℃)することにより生じる低分子化合物のうち量的に多いものを中心に、^1H-NMR,イオンクロマトグラフ(検出器:電気伝導度)等で同定・定量した。その結果、3種類の塩素化パルプから単離された高分子有機塩素化合物の全てから、アルカリ処理により酢酸・ギ酸・グリコール酸・二酸化炭素が生成することが認められた。これらの低分子化合物がパルプ・製紙工場の排液に含まれることは、既に多くの研究者から報告されているが、その起源物質については明礒ではなかった。今回の実験結果(アルカリ処理による上記4種の低分子化合物の生成)は、リグニンが塩素により冒頭で述べたようなポリカルボン酸型の構造に変化したと考えることで、合理的に説明できる。また、高分子有機塩素化合物のテトラヒドロフラン可溶区分について、高速液体クロマトグラフを用いたゲル浸透クロマトクラフィー分析(検出器:フォトダイオードアレイ紫外可視、及び、示唆屈折計)を行った結果、針葉樹由来のものに比べて広葉樹由来のものの方が低分子化合物が多く、樹種を問わず、低分子区分には、ムコン酸類・糖類・糖変性物(フルフラールなど)と考えられる化合物が高分子区分に比べて多かった。