CN114307266A - 水净化剂和水净化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种水净化剂，其特征在于，包含造粒物，所述造粒物包含植物粉末和高分子絮凝剂的混合物，在上述造粒物的表面存在如下部分：上述植物粉末被上述高分子絮凝剂覆盖的包覆部分和上述植物粉末没有被上述高分子絮凝剂覆盖的未包覆部分。

Description

水净化剂和水净化方法
本申请为2017年9月26日提交的申请号为201680018554.1且发明名称为“水净化剂和水净化方法”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种在工业废水等水的净化中使用的源于植物的水净化剂、以及使用了该水净化剂的水净化方法。
背景技术
近年来，在工厂制造各种产品的过程中会产生大量的废液，所述废液包含作为无机离子的金属离子及氟离子等环境负荷物质。
另一方面，关于这些无机离子的排放的管制逐渐变得严格起来。为了遵守该排放管制，人们在寻求一种能够从包含无机离子的废水中有效除去无机离子、而且能够尽可能简易地以低成本实施的无机离子的除去方法。
以往，作为从工厂废水等中除去杂质离子的方法，有人提出了凝聚沉淀法、离子交换法、吸附于活性炭等吸附剂的吸附法、电吸附法和磁吸附法等。
例如，作为凝聚沉淀法，有人提出了进行如下工序的方法：在溶解有重金属离子的废水中加入碱使废水呈碱性，使至少一部分重金属离子不溶而形成悬浮固体的工序；在废水中加入无机絮凝剂，使悬浮固体凝结沉淀的工序；在废水中加入高分子絮凝剂，使悬浮固体形成巨大块的工序；以及让废水通过吸附层的吸附工序，所述吸附层含有包含埃及国王菜(モロヘイヤ)、小松菜(Japanese mustard spinach)等叶菜的阳离子交换体(例如参照专利文献1)。
另外，还有人提出了如下的凝聚方法：将含有埃及国王菜或其干燥物或其提取物的至少任一种的絮凝剂和高分子絮凝剂混合或者并用，使悬浮液中的微粒凝聚分离(例如参照专利文献2)。
然而，欲净化的废水量越多、废水中所含的无用物质的量越多、或者废水中所含的无用物质的种类越多，则越希望构建一种自动投入这些废水的净化处理所需的净化剂的系统。
在进行快速且稳定的净化处理方面，装置的自动化成为重要课题，希望提供一种适合供应给自动化净化装置的水净化剂。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011－194385号公报
专利文献2：日本特开平11－114313号公报
发明内容
技术问题
然而，由于上述专利文献1中记载的方法分别是利用絮凝剂进行的凝聚工序和利用阳离子交换体进行的吸附工序，因此费事、费时。另外，上述专利文献2中记载的方法为了使无机离子减少至所期望的浓度以下而费时。这些方法均不满足水净化性能。
而且，这些文献中记载的方法完全没有意图是指对废水进行净化处理的自动化装置，文献中记载的净化剂并不适合供应给自动化系统装置。
因此，希望提供一种能够在规定的时间内使无机离子减少至所期望的浓度以下的水净化性能优异的水净化剂，该水净化剂还可适用于自动化系统装置。
本发明以解决上述现有的各种问题、达到以下目的为课题。即，本发明的目的在于：提供一种水净化性能优异的水净化剂，该水净化剂还可适用于废水的自动化净化装置。
解决问题的方案
用于解决上述课题的方法如下。即：
＜1＞一种水净化剂，其特征在于，包含造粒物，所述造粒物包含植物粉末和高分子絮凝剂的混合物，其中在上述造粒物的表面存在上述植物粉末被上述高分子絮凝剂覆盖的包覆部分和上述植物粉末没有被上述高分子絮凝剂覆盖的未包覆部分。
＜2＞上述＜1＞所述的水净化剂，其中，相对于上述包覆部分的面积和上述未包覆部分的面积的总和，上述包覆部分的面积的比例为10％～90％。
＜3＞上述＜1＞～＜2＞中任一项所述的水净化剂，其中，相对于上述包覆部分的面积和上述未包覆部分的面积的总和，上述包覆部分的面积的比例为30％～70％。
＜4＞上述＜1＞～＜3＞中任一项所述的水净化剂，其中，上述植物粉末为长朔黄麻、埃及国王菜、小松菜、鸭儿芹、雪里蕻和菠菜中的任一种。
＜5＞上述＜4＞所述的水净化剂，其中，上述植物粉末为长朔黄麻。
＜6＞上述＜4＞～＜5＞中任一项所述的水净化剂，其中，上述长朔黄麻是中国农业科学院麻类研究所的鉴定编号为2013的“中黄麻4号”。
＜7＞上述＜1＞～＜6＞中任一项所述的水净化剂，其中，上述水净化剂的中值粒径为150μm以上。
＜8＞上述＜1＞～＜7＞中任一项所述的水净化剂，其中，上述高分子絮凝剂为聚丙烯酰胺。
＜9＞上述＜1＞～＜8＞中任一项所述的水净化剂，其中，所述水净化剂通过包括如下工序的制造方法制造的：混炼工序，将所述植物粉末和所述高分子絮凝剂混合，加入水分进行混炼，得到混炼物；拉伸和片化工序，通过拉伸法将该混炼物成型成片状，得到片状的成型物；干燥工序，将该片状的成型物干燥，得到干燥的片；以及粉碎工序，粉碎该干燥的片。
＜10＞一种水净化方法，其特征在于，将上述＜1＞～＜9＞中任一项所述的水净化剂溶解于水中，得到植物粉末和高分子絮凝剂的分散液，再将该分散液供应给含无机系无用物的废水，从而除去废水中的无机系无用物。
＜11＞上述＜10＞所述的水净化方法，其中，上述废水是含有无机系无用物的废水，所述无机系无用物含有镍、氟、铁、铜、锌、铬、砷、镉、锡和铅中的至少任一种。
＜12＞上述＜11＞所述的水净化方法，其中，该水净化方法是对所述无机系无用物中的镍离子、氟离子、铁离子、铜离子、锌离子、铬离子、砷离子、镉离子、锡离子及铅离子中的至少任一种无机离子实施不溶化处理，之后将所述分散液供应给所述废水。
发明效果
根据本发明，能够解决上述现有的各种问题，达到上述目的，能够提供一种水净化性能优异的水净化剂，该水净化剂还可适用于废水的自动化净化装置。
附图说明
图1是显示造粒物表面之一例的扫描型电子显微镜图像(SEM图像)。
图2是显示造粒物表面之一例的扫描型电子显微镜图像(SEM图像)。
图3是显示造粒物表面之一例的扫描型电子显微镜图像(SEM图像)。
具体实施方式
(水净化剂)
本发明的水净化剂包含造粒物，所述造粒物包含植物粉末和高分子絮凝剂的混合物。
在上述造粒物的表面存在上述植物粉末被上述高分子絮凝剂覆盖的包覆部分和上述植物粉末没有被上述高分子絮凝剂覆盖的未包覆部分。
满足上述必要条件的本发明的水净化剂，其水净化性能优异，成为还可适用于废水的自动化净化装置的水净化剂。
为了提供水净化性能优异的水净化剂，本发明人对包含植物粉末的水净化剂进行了深入研究。其结果发现了在将植物粉末和高分子絮凝剂混炼而得到的造粒物中，通过在上述造粒物的表面存在：存在于造粒物表面的植物粉末被高分子絮凝剂覆盖的包覆部分和没有被高分子絮凝剂覆盖的未包覆部分，使得这样的造粒物的水净化性能优异。
虽然理由尚不明确，但考虑如下。
在本发明中，以工业废水、例如以含有镍、氟、铁、铜、锌、铬、砷、镉、锡、铅等无机系无用物的工业废水为对象，使无机系无用物中的镍离子、氟离子、铁离子等无机离子不溶，形成悬浮固体(在本发明中还称作微絮凝物)，使该微絮凝物凝聚沉降，进行固液分离，从而从该废水中除去无机系无用物(也称作水的净化)。在所述水的净化时使用包含植物粉末和高分子絮凝剂的造粒物是因为考虑如下：
(i)通过高分子絮凝剂来促进废水中的无机离子的微絮凝化；
(ii)通过植物粉末来提高废水中的无机离子的吸附效果；
(iii)通过植物粉末中存在的细孔来提高吸附微絮凝物的效果。
因此，认为若植物材料的纤维的空隙(多孔)部分完全没有被高分子絮凝剂覆盖(没有形成包覆部分)，则植物颗粒快速吸水而沉淀，无法发挥上述吸附效果，另一方面，若多孔部分被高分子絮凝剂完全覆盖(没有形成未包覆部分)，则上述具有阳离子交换功能的植物粉末颗粒与废水无法充分接触，因此无法发挥上述(ii)及(iii)的效果。
因此，认为表面具有上述包覆部分和上述未包覆部分两者的本发明中规定的造粒物就可以显示出优异的水净化性能了。
表面具有上述包覆部分和上述未包覆部分的本发明中规定的造粒物可以通过后述的制造方法来制作。
而且，通过后述的制造方法制作的、满足上述必要条件的本发明中规定的造粒物除了显示出优异的耐沉淀性以外，粘度及体积比重也显示出良好的值(参照下述实施例的结果)。认为其作为显示出这样的物理性质的造粒物也是其显示优异的水净化性能的要因之一。
另外，如下述实施例所示，本发明中规定的造粒物，其流动性指数显示出良好的值，流动性优异，还可适用于自动化净化装置。
下面，对水净化剂的具体构成进行说明。
＜植物＞
作为上述植物，只要是能够将废水中的无用物(镍、铜、氟等)凝聚分离的植物即可，没有特别限定，例如可以列举长朔黄麻(チョウサクコウマ)、埃及国王菜、小松菜、鸭儿芹、雪里蕻、菠菜等。这些植物粉末的阳离子交换功能高，还具有能够吸附包含上述无机离子的废水中的微絮凝物的细孔，因此可以优选使用。
作为植物的部位，即使是叶、茎、根中的任一部分也可使用。
上述植物中，优选长朔黄麻(チョウサクコウマ)和埃及国王菜，更优选在下述实施例中显示出良好结果的长朔黄麻。
另外，在长朔黄麻中，特别优选中国农业科学院麻类研究所的鉴定编号2013的“中黄麻4号”。
“中黄麻4号”具有以下特性。
农作物种类：黄麻
品种出处：用湘黄麻3号×0－4(l)杂交F1代和湘黄麻3号繁殖的品种
特征特性：中黄麻4号是长果种的普通品的黄麻，绿茎，茎呈圆筒状，叶子呈分散的针形，叶柄为绿色，其与主茎形成的角小，有侧芽、托叶。萼为绿色，长果圆筒形，五室，种为晩熟品种。
＜高分子絮凝剂＞
作为上述高分子絮凝剂，只要是与上述植物一样显示出除去废水中的上述无机系无用物的效果的物质即可，没有特别限定，例如可以列举聚丙烯酰胺(PAM)、聚丙烯酰胺的部分水解盐、多元胺、海藻酸钠、聚丙烯酸钠、CMC(羧甲基纤维素)钠盐等。其中，可以优选使用聚丙烯酰胺。作为该聚丙烯酰胺，例如可以使用市售的Flopan AN 905、Flopan AN 926、Flopan AN 956(株式会社SNF制造)等。
＜植物粉末与高分子絮凝剂的混合物的造粒物＞
上述植物粉末与上述高分子絮凝剂的混合比率以质量比计算在10：90～90：10的范围即可。
上述造粒物显示出以下的特性。
＜＜表面状态＞＞
在上述造粒物的表面存在上述植物粉末被上述高分子絮凝剂覆盖的包覆部分和上述植物粉末没有被上述高分子絮凝剂覆盖的未包覆部分。
造粒物的表面因植物粉末的纤维结构而形成开有许多孔并存在空隙(多孔)的多孔质形状。
上述包覆部分是通过高分子絮凝剂进入植物材料的纤维的空隙(多孔)部分、且位于造粒物表面的多孔部分被高分子絮凝剂覆盖而形成的。
根据图1～图3来说明上述包覆部分及上述未包覆部分的状态。
图2是多孔部分没有被高分子絮凝剂覆盖的造粒物表面的SEM图像。显示出如下状态：多孔部分没有被高分子絮凝剂覆盖，未形成包覆部分、即包覆部分的面积相对于造粒物的表面积为0％。
图3是多孔部分被高分子絮凝剂完全覆盖的造粒物表面的SEM图像。显示出如下状态：没有形成未包覆部分、即包覆部分的面积相对于造粒物的表面积为100％。
相对于此，图1是显示本发明中规定的造粒物之一例的SEM图像。图1显示在造粒物表面包覆部分和未包覆部分混在的状态，图1显示包覆部分的面积相对于造粒物的表面积为50％的状态。
上述造粒物为了充分发挥上述(i)～(iii)的效果，形成存在于造粒物表面的植物粉末的至少一部分没有被高分子絮凝剂覆盖的未包覆部分较为重要。在本发明中，上述包覆部分的面积不足上述造粒物表面积的100％，可以是90％以下。另一方面，为了充分发挥上述(i)～(iii)的效果，形成存在于造粒物表面的植物粉末的至少一部分被高分子絮凝剂覆盖的包覆部分也较为重要。在本发明中，上述包覆部分的面积大于上述造粒物表面积的0％，可以是10％以上。
在本发明中，包覆部分的面积如下测定，包覆部分的面积在表面积中的比例通过下述(1)式来计算。
包覆部分的面积/(包覆部分的面积+未包覆部分的面积) (1)
在本发明中，相对于上述包覆部分的面积与上述未包覆部分的面积的总和，上述包覆部分的面积的比例优选为10％～90％，更优选为30％～70％。
为了在造粒物表面形成包覆部分和未包覆部分，优选采用后述的制造方法制作造粒物。特别是，采用该制造方法时，还可以调整包覆部分与未包覆部分的比例。关于该制造方法见后述。
上述包覆部分及上述未包覆部分的面积可通过以下的方法由SEM像来计算。
[表面积中的包覆部分的比例的测定方法]
如图1所示，能够观察到沿着倾斜的纤维质结构的多孔结构的部分是没有被高分子絮凝剂覆盖的未包覆部分，而无法观察到沿着倾斜的纤维质结构的多孔结构的部分是被高分子絮凝剂覆盖的包覆部分。因此，观察SEM图像，分成各部分所对应的部位，测定各自的面积。然后，如上述(1)式所示，通过算出相对于包覆部分的面积与未包覆部分的面积的总和，包覆部分的面积的比例，将其作为表面积中的上述包覆部分的比例。
尚需说明的是，测定是针对画像明亮到能够判别上述植物的纤维质结构的程度的区域进行。例如，当造粒物表面因凹陷等原因表现昏暗而无法识别表面结构时、或者如图1～图3中随处可见画像昏暗而难以确认表面结构时，该区域不用测定。
＜＜中值粒径＞＞
本发明中规定的造粒物的中值粒径可以是150μm以上，更优选为200μm以上且900μm以下。
若中值粒径不足150μm，则由于造粒物的流动性下降，由此供给机中的定量性能降低。
另外，若中值粒径为900μm以下，则不必担心在粉碎机或自动供给机等的配管内发生堵塞，可适用于自动化净化装置。
这里，中值粒径((还称作d50))是指，按照粒径大小划分上述造粒物时，被划分为全体个数的50％的粒径(粒径大的一侧与粒径小的一侧达到等量的粒径)。在本发明中，粒径是指容积粒径。
另外，上述中值粒径可以使用MASTER SIZER 2000(Malvern Instruments制造)等市售的测定仪来测定。
＜＜流动性指数＞＞
通过测定本发明的水净化剂的休止角、压缩度及刮铲角这3项而得到的Carr的流动性指数优选为45以上，更优选为52.5以上。
这里，休止角、压缩度及刮铲角是指在Carr的流动性指数(R.L.Carr‘EvaluatingFlow Properties of Solids’Chemical Engineering January 18.1965)的测定项目中列举的休止角、压缩度及刮铲角。
上述休止角、压缩度及刮铲角例如可以利用市售的各种粉体物理性质测定器来测定。具体而言，例如可以使用POWDER TESTER PT－N型(Hosokawa Micron株式会社制造)，按照后述的方法进行测定。
在由所得的休止角、压缩度及刮铲角求出流动性指数时，可以采用通常作为Carr的流动性指数而已知的标准。
在本发明中，Hosokawa Micron株式会社得到R.L.Carr及McGraw－Hill公司的认可，使用根据上述Chemical Engineering January 18.(1965)的166页和167页作成的、Hosokawa Micron株式会社公表的Carr的流动性指数表。
在Carr的流动性指数的评价项目中，与本发明有关的休止角、压缩度及刮铲角这3项的流动性指数表见下述表1。根据该表1，求出休止角、压缩度及刮铲角的各自的测定结果所对应的休止角的指数、压缩度的指数、刮铲角的指数，再将它们的值合计即可。在本发明中，以该合计值作为上述水净化剂的流动性指数。
[表1]
Figure BDA0003510825450000081
上述休止角、上述压缩度及上述刮铲角可以如下操作而求得。
[休止角(°)的测定]
休止角(°)可以使用POWDER TESTER PT－N型(Hosokawa Micron公司制造)，利用下述的注入法进行测定。
经由漏斗使测定的样品落在圆形收纳台上，测定在层形成山型时的斜面与水平面所成的角。
[压缩度(°)的测定]
压缩度的Da(压缩表观比重)、Db(松散表观比重)可以使用POWDER TESTER PT－N型(Hosokawa Micron公司制造)来测定。
在100cc不锈钢杯的上部安上专用盖，装入150cc～200cc的样品，从2cm高处反复落下180次，测定施加振动后的样品的比重，作为Da。
将100cc的样品轻轻地装入100cc的不锈钢杯中，测定此时样品的比重，作为Db。
将Da和Db值代入下述(2)式中。
压缩度(％)＝{(Da－Db)/Da}×100 (2)
Da(振实表观比重)：将粉末和/或颗粒装入一定容积的容器中，从高2cm处反复落下180次，施加振动后测得的比重。
Db(松散表观比重)：将粉末和/或颗粒轻轻地装入一定容积的容器中时测得的比重。
[刮铲角(°)的测定]
刮铲角(°)可以使用POWDER TESTER PT－N型(Hosokawa Micron公司制造)来测定。
堆积样品使水平放置的矩形刮铲埋入其中，测定沿垂直方向慢慢上拉刮铲时形成的山的截面角度(A)和对其施加一定的冲击使粉体的山崩塌后形成的山的截面角度(B)，将这些值代入下述(3)式中，求出刮铲角(°)。
刮铲角(°)＝{(A+B)/2} (3)
如下述实施例所示，按照后述的制造方法制作的本发明的水净化剂的流动性指数显示出良好的结果。
＜＜体积比重＞＞
按照后述的制造方法制作的本发明的水净化剂的体积比重值显示出良好的值，体积比重值的偏差也少。
上述水净化剂的体积比重可以是0.3g/cm3以上且0.8g/cm3以下。
体积比重可以使用POWDER TESTER PT－N型(Hosokawa Micron公司制造)来测定。
将100cc的样品轻轻地装入100cc的不锈钢杯中，测定此时样品的比重，作为体积比重。
上述水净化剂的体积比重的偏差(体积比重的最大值与最小值之差相对于体积比重的最小值的比例)可以是4.5％以下。
体积比重的偏差可以如下求得。
将作为测定样品的水净化剂装入一定大小的袋(例如700mm×500mm的塑料袋)中，将袋口热封。此时，在接下来的振动操作中，考虑装入袋中的水净化剂的量，以确保该水净化剂可自由活动的程度的空间。接下来，以造粒物不破碎的程度上下振动装入袋中的水净化剂，之后，从包括该袋的上下部分在内的5处取出样品，测定各自的体积比重。
记录体积比重的最大值和最小值，根据该最大值和最小值，通过下述(4)式的计算求出偏差。
(体积比重的最大值与最小值之差/体积比重的最小值)×100 (4)
＜造粒物的制造方法＞
本发明中规定的造粒物通过包括如下工序的制造方法进行制造：混炼工序，将上述植物粉末和上述高分子絮凝剂混合，加入水分进行混炼，得到混炼物；拉伸和片化工序，通过拉伸法将该混炼物成型成片状，得到片状的成型物；干燥工序，将该片状的成型物干燥，得到干燥的片；粉碎工序，粉碎该已干燥的片。
而且，在上述粉碎工序后，可以包含利用筛将造粒物分级的分级工序。
本发明人通过实验确认到：在造粒时，若对混炼物过于强力地施加剪切力(剪切)，则高分子絮凝剂会进入到植物材料的纤维的多孔部分，表面的植物粉末被高分子絮凝剂覆盖。
因此发现：为了控制对混炼物施加的剪切力，在通过采用了拉伸和片化工序的造粒法制备造粒物时，可以制造存在包覆部分和未包覆部分的造粒物。而且，根据采用了拉伸和片化工序的造粒法，还可以控制包覆部分在表面积中的比例。
在上述拉伸和片化工序中，利用辊筒将混炼物慢慢拉伸，逐步形成规定厚度的片状成型物。根据该方法，可以良好地保持着混炼物的粘度来制造成型物，认为这对于制造本发明中规定的造粒物也有效地起到了作用。
在上述混炼工序中，将干燥植物进行粗粉碎，接下来进行微粉碎，得到所期望的大小的植物粉末，之后，将所得的植物粉末和高分子絮凝剂混合，加入水分，进行混炼。
这里，作为水的添加量，例如相对于植物粉末和高分子絮凝剂混合的总质量，优选加入例如3倍质量左右的水。
混炼是使用混合器、例如行星式混合器等立式混合器等，将转数及时间设定在规定范围内来进行。
在混合器中混炼时的转数及时间可以在考虑植物的种类、植物粉末与高分子絮凝剂的混合比等条件的同时适当设定，例如转数优选20rpm～150rpm，时间优选5分钟～25分钟。
在上述拉伸和片化工序中，使用辊筒通过拉伸法对所得的混炼物进行拉伸，直至厚度达到2mm～30mm、优选10mm左右，成型成片状即可。
尚需说明的是，通过控制对混炼物施加的剪切力，可以控制造粒物表面的植物粉末的包覆状态。例如，在上述混炼工序中，通过变更植物粉末与高分子的混合比率、加水量、混合速度(混炼时混合器的转数)、混合时间(在混合器中的混炼时间)等条件、或者在上述拉伸和片化工序中变更拉伸条件，即可控制造粒物表面的植物粉末的包覆状态。
在上述干燥工序中，对于所得的成型物，使用多阶段热风式干燥机，在80℃～150℃的温度下干燥2小时～12小时即可。
在上述粉碎工序中，使用粉碎机、例如气流式超微粉碎机进行粉碎，使中值粒径达到150μm～900μm的范围即可。
在上述分级工序中，使用分级机、例如振动筛机或者筒式筛机将已粉碎的粉末分级成粒径处于规定范围的造粒物，使中值粒径处于150μm～900μm的范围即可。
(水净化方法)
本发明的水净化方法如下：将上述本发明的水净化剂溶解于水中，得到植物粉末与高分子絮凝剂的分散液，将该分散液供应给废水，从而除去废水中的无机系无用物。
作为上述无机系无用物，例如可以列举具有镍、氟、铁、铜、锌、铬、砷、镉、锡及铅中的至少任一种的无机系无用物。
对本发明的水净化方法进行具体说明。
对废水中的无机系无用物中的镍离子、氟离子、铁离子等无机离子实施不溶化处理，形成微絮凝物。向该废水中供应形成了0.1％～0.2％的水溶液的上述分散液。然后，使微絮凝物凝聚沉降，除去已沉降分离的沉淀物，则废水得到净化。
在上述不溶化处理中，例如在废水中加入碱使废水呈碱性，使上述无机离子不溶。而且，在加入碱后，还可以单独添加高分子絮凝剂。这种情况下，在添加本发明的水净化剂之前，若先单独添加高分子絮凝剂，则可以使废水中的微絮凝物的絮凝尺寸变大。
实施例
下面，说明本发明的实施例，但本发明并不受这些实施例的任何限定。
(实施例1)
作为实验用废水，将硫酸镍六水合物溶解于纯水中，制备了800g含有50mg/L的镍离子的水溶液(假想废水)。
接下来，向上述废水中供应苛性钠使pH达到10，进行搅拌，使镍不溶。该废水的上清液的镍离子浓度为2mg/L。
＜水净化剂＞
接下来，使用“群马县前桥产的小菠菜”作为植物，使用聚丙烯酰胺(PAM)作为高分子絮凝剂。利用下述所示的制造方法，得到造粒物1，使用该造粒物1作为水净化剂1。
＜＜水净化剂的制造方法＞＞
相对于植物粉末与高分子絮凝剂合并的固体成分质量加入3倍质量的水，将所得混炼物(植物粉末+高分子絮凝剂+水＝30kg)装入行星式混合器(株式会社爱工舍制作所制造、混合机ACM－110、容量为110L)中，在转数为150rpm、混合20分钟的条件下施加剪切力，进行混炼。
使用冲压机(Komatsu产机株式会社制造45t冲压机)，对所得的混炼物施行辊筒拉伸，制备厚度为10mm左右的片状成型物。
使用多阶段热风式干燥机(株式会社七洋制作所制造、搁架式烘箱装置)，将该成型物在120℃下干燥3小时，再于150℃下干燥2小时。
接下来，使用气流式超微粉碎机(增幸产业株式会社制造、CEREN MILLER)将干燥的片粉碎，使中值粒径达到400μm。
尚需说明的是，中值粒径使用MASTERSIZER 2000(Malvern Instruments制造)来测定。
使用分级机(株式会社Dalton制造、振动筛机)，通过筛分从已粉碎的粉末中除去(削减)粒径不足200μm和大于900μm的粉末，仅使用粒径在200μm～900μm的范围的粉末。
如此操作，得到造粒物1，将其作为水净化剂1。
＜特性评价＞
通过上述的测定方法测定造粒物1的包覆部分的面积。其结果，造粒物的表面积的50％为包覆部分。
接下来，在上述废水中添加水净化剂1使其相对于固体成分达到7mg/L，进行搅拌。这里，“固体成分”的测定方法是指使用水分计测定废水中的泥浆浓度，进行反算即可求得。
将添加有水净化剂1的废水输送到沉淀槽中，之后静置，每隔1小时通过目视确认状态。
测定明确确认到分成上清液和沉淀物两层的时间点作为沉淀时间。
另外，采集上清液，使用LAMBDA(Λ)9000(共立理化学研究所制造)测定离子浓度。
其结果，按照下述标准评价水净化性能。
[水净化性能的评价标准]
◎：不足1.0mg/L(检测范围以下)
○：1.0mg/L以上且不足1.5mg/L
△：1.5mg/L以上且不足2.0mg/L
×：2.0mg/L以上
实施例1的评价结果见表2－1。尚需说明的是，在表2－1中，植物粉末1表示“群马县前桥产的小菠菜”，PAM表示聚丙烯酰胺(在表2－2～表2－4中亦同)。
(实施例2)
在实施例1中，除了使用长朔黄麻(中国、广州产)作为植物、并将混炼工序中的混合器的转数变更为80rpm、时间变更为15分钟以外，进行与实施例1相同的操作，制备了造粒物2。
使用包含造粒物2的水净化剂2，进行与实施例1相同的操作，评价水净化剂的特性。实施例2的评价结果见表2－1。尚需说明的是，在表2－1中，植物粉末2表示“长朔黄麻(中国、广州产)”。
(实施例3)
在实施例2中，使用长朔黄麻的中国农业科学院麻类研究所的鉴定编号2013的“中黄麻4号”作为植物。除此以外，进行与实施例2相同的操作，制备了造粒物3。
使用包含造粒物3的水净化剂3，进行与实施例1相同的操作，评价水净化剂的特性。实施例3的评价结果见表2－1。尚需说明的是，在表2－1中，植物粉末3表示“中黄麻4号”。
(实施例4)
在实施例3中，除了将混炼工序中的混合器的转数变更为150rpm、时间变更为5分钟以外，进行与实施例3相同的操作，制备了造粒物4。
使用包含造粒物4的水净化剂4，进行与实施例1相同的操作，评价水净化剂的特性。
实施例4的评价结果见表2－1。
(实施例5)
在实施例3中，除了将混炼工序中的混合器的转数变更为100rpm、时间变更为10分钟以外，进行与实施例3相同的操作，制备了造粒物5。
使用包含造粒物5的水净化剂5，进行与实施例1相同的操作，评价水净化剂的特性。
实施例5的评价结果见表2－1。
(实施例6)
在实施例3中，除了将混炼工序中的混合器的转数变更为50rpm、时间变更为20分钟以外，进行与实施例3相同的操作，制备了造粒物6。
使用包含造粒物6的水净化剂6，进行与实施例1相同的操作，评价水净化剂的特性。
实施例6的评价结果见表2－2。
(实施例7)
在实施例3中，除了将混炼工序中的混合器的转数变更为20rpm、时间变更为25分钟以外，进行与实施例3相同的操作，制备了造粒物7。
使用包含造粒物7的水净化剂7，进行与实施例1相同的操作，评价水净化剂的特性。
实施例7的评价结果见表2－2。
(实施例8)
在实施例3中，除了没有进行分级工序以外，进行与实施例3相同的操作，制备了造粒物8。
使用包含造粒物8的水净化剂8，进行与实施例1相同的操作，评价水净化剂的特性。
实施例8的评价结果见表2－2。
(实施例9)
在实施例3中，除了使用多元胺作为高分子絮凝剂以外，进行与实施例3相同的操作，制备了造粒物9。
使用包含造粒物9的水净化剂9，进行与实施例1相同的操作，评价水净化剂的特性。
实施例9的评价结果见表2－2。
(实施例10)
作为实验用废水，将氟化钾溶解于纯水中，制备800g含有2,500mg/L的氟离子的水溶液(假想废水)。
接下来，在上述废水中添加8.6mg/L的氯化钙，再添加氢氧化钠使pH达到7.5～9.0，同时进行搅拌，使氟不溶。通过该操作，氟水溶液分离成包含微絮凝物的上清液和沉淀物。
在该时间点，该废水的上清液的离子浓度为10mg/L。
除了使用上述废水以外，进行与实施例3相同的操作，使用包含造粒物3的水净化剂3，评价水净化剂的特性。实施例10的评价结果见表2－2。
(实施例11)
作为实验用废水，将氯化铁·六水合物溶解于纯水中，制备了800g含有200mg/L的铁离子的水溶液(假想废液)。
接下来，在上述废水中添加氢氧化钠使pH达到6.5～9.0，同时进行搅拌，使铁不溶。
在该时间点，该废水的上清液的离子浓度为2mg/L。
除了使用上述废水以外，进行与实施例3相同的操作，使用包含造粒物3的水净化剂3，评价水净化剂的特性。实施例11的评价结果见表2－3。
(实施例12)
作为实验用废水，将硫酸铜·五水合物溶解于纯水中，制备了800g含有100mg/L的铜离子的水溶液(假想废液)。
接下来，在上述废水中添加氢氧化钠使pH达到7.0～8.0，同时进行搅拌，使铜不溶。
在该时间点，该废水的上清液的离子浓度为2mg/L。
除了使用上述废水以外，进行与实施例3相同的操作，使用包含造粒物3的水净化剂3，评价水净化剂的特性。实施例12的评价结果见表2－3。
(实施例13)
作为实验用废水，将硝酸锌·六水合物溶解于纯水中，制备了800g含有100mg/L的锌离子的水溶液(假想废液)。
接下来，在上述废水中添加氢氧化钠使pH达到.9.0～9.5，同时进行搅拌，使锌不溶。
在该时间点，该废水的上清液的离子浓度为5mg/L。
除了使用上述废水以外，进行与实施例3相同的操作，使用包含造粒物3的水净化剂3，评价水净化剂的特性。实施例13的评价结果见表2－3。
(实施例14)
作为实验用废水，将二铬酸钾溶解于纯水中，制备了800g含有100mg/L的铬离子的水溶液(假想废液)。
接下来，在上述废水中添加氢氧化钠使pH达到6.0～7.5，同时进行搅拌，使铬不溶。
在该时间点，该废水的上清液的离子浓度为5mg/L。
除了使用上述废水以外，进行与实施例3相同的操作，使用包含造粒物3的水净化剂3，评价水净化剂的特性。实施例14的评价结果见表2－3。
(实施例15)
作为实验用废水，将三氧化二砷溶解于纯水中，制备了800g含有10mg/L的砷离子的水溶液(假想废液)。
接下来，在上述废水中添加65mg/L的氯化铁、354mg/L的氯化钙，接下来，添加氢氧化钠使pH达到8.0～9.5，同时进行搅拌，使砷不溶。
在该时间点，该废水的上清液的离子浓度为0.05mg/L。
除了使用上述废水以外，进行与实施例3相同的操作，使用包含造粒物3的水净化剂3，评价水净化剂的特性。
但是，在实施例15中，进行与实施例3相同的操作，测定沉淀时间，之后采集上清液，使用蒸发仪进行浓缩使体积达到1/100，之后测定离子浓度。关于砷离子，离子浓度为0.01mg/L以下时判断为优选的结果，评价为◎。实施例15的评价结果见表2－3。
(实施例16)
在实施例3中，除了将干燥片粉碎时的中值粒径变更为150μm以外，进行与实施例3相同的操作，制备了造粒物16。
使用包含造粒物16的水净化剂16，进行与实施例1相同的操作，评价水净化剂的特性。
实施例16的评价结果见表2－3。
(实施例17)
在实施例3中，除了将干燥片粉碎时的中值粒径变更为100μm以外，进行与实施例3相同的操作，制备了造粒物17。
使用包含造粒物17的水净化剂17，进行与实施例1相同的操作，评价水净化剂的特性。
实施例17的评价结果见表2－3。
(比较例1)
在实施例1中，除了没有使用造粒物、而只使用高分子絮凝剂以外，进行与实施例1相同的操作，进行了实验。
使用比较例1的比较用水净化剂1，进行与实施例1相同的操作，评价水净化剂的特性。比较例1的评价结果见表2－4。
(比较例2)
在实施例1中，除了没有使用造粒物、而是将植物粉末和高分子絮凝剂分别以单体形式进行使用以外，进行与实施例1相同的操作，进行了实验。
使用比较例2的比较用水净化剂2，进行与实施例1相同的操作，评价水净化剂的特性。比较例2的评价结果见表2－4。
(比较例3)
在实施例3中，除了将混炼工序中的混合器的转数变更为20rpm、时间变更为30分钟以外，进行与实施例3相同的操作，制备了比较例3的比较用造粒物3。
使用包含比较用造粒物3的比较用水净化剂3，进行与实施例1相同的操作，评价水净化剂的特性。比较例3的评价结果见表2－4。
[表2-1]
项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
植物粉末 1 2 3 3 3
高分子絮凝剂 PAM PAM PAM PAM PAM
包覆部分的面积(％) 50 50 50 10 30
对象离子 Ni Ni Ni Ni Ni
中值粒径(μm) 400 400 400 400 400
沉淀时间(小时) 96 96 96 4 78
水净化性能(96小时后) △ ○ ◎ △ ○
[表2-2]
Figure BDA0003510825450000161
Figure BDA0003510825450000171
[表2-3]
项目 实施例11 实施例12 实施例13 实施例14 实施例15 实施例16 实施例17
植物粉末 3 3 3 3 3 3 3
高分子絮凝剂 PAM PAM PAM PAM PAM PAM PAM
包覆部分的面积(％) 50 50 50 50 50 50 50
对象离子 Fe Cu Zn Cr As Ni Ni
中值粒径(μm) 400 400 400 400 400 150 100
沉淀时间(小时) 96 96 96 96 96 100 110
水净化性能(96小时后) ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ○ △
[表2-4]
项目 比较例1 比较例2 比较例3
植物粉末 - 3 3
高分子絮凝剂 PAM PAM PAM
包覆部分的面积(％) - 0 100
对象离子 Ni Ni Ni
中值粒径(μm) 400 400 400
沉淀时间(小时) - 1 100
水净化性能(96小时后) × × ×
(实施例18)
关于由实施例1～9得到的造粒物1～9，利用上述方法测定休止角、压缩度、刮铲角，根据上述表1算出流动性指数。
按照下述标准评价流动性时，实施例1～9得到的造粒物1～9均显示出○的良好结果。
○：52.5～75
△：45～52
×：0～44.5
(实施例19)
实施例3中得到的造粒物3显示出下述表3所示的物理性质。在用作水净化剂时，这些物理性质可以认为是与良好的结果有关的有效特性。认为在得到了显示出这样良好的物理性质的水净化剂方面，通过采用拉伸和片化工序的造粒法进行制造是对此产生了重大影响。
[表3]
Figure BDA0003510825450000172
Figure BDA0003510825450000181
尚需说明的是，表3中，耐沉淀性(小时)是指上述1中记载的沉淀时间。另外，体积比重采用上述方法来测定。溶解液粘度(mPa·S)使用B型粘度计进行测定。
以上，由实施例1～19的结果可以确认：本发明的水净化剂能够在短时间内使无机离子浓度减少至所期望的浓度以下，水净化性能优异。另外，本发明的水净化剂的流动性良好，在自动供给机及定量器等中没有发生堵塞。可以确认本发明的水净化剂可适用于自动化系统装置。

Claims (6)

1.一种水净化剂，其特征在于，
包含造粒物，所述造粒物包含植物粉末和高分子絮凝剂的混合物，在所述造粒物的表面存在如下部分：所述植物粉末被所述高分子絮凝剂覆盖的包覆部分和所述植物粉末没有被所述高分子絮凝剂覆盖的未包覆部分，
相对于所述包覆部分的面积和所述未包覆部分的面积的总和，所述包覆部分的面积的比例为30％～70％，
所述植物粉末为长朔黄麻，
所述水净化剂的中值粒径为150μm以上。
2.根据权利要求1所述的水净化剂，其中，
所述高分子絮凝剂为聚丙烯酰胺。
3.根据权利要求1或2所述的水净化剂，其中，
所述水净化剂是通过包括如下工序的制造方法制造的：
混炼工序，将所述植物粉末和所述高分子絮凝剂混合，加入水分进行混炼，得到混炼物；
拉伸和片化工序，通过拉伸法将所述混炼物成型成片状，得到片状的成型物；
干燥工序，将所述片状的成型物干燥，得到干燥的片；以及
粉碎工序，粉碎所述干燥的片。
4.一种水净化方法，其特征在于，
将权利要求1～3中任一项所述的水净化剂溶解于水中，得到植物粉末和高分子絮凝剂的分散液，再将该分散液供应给含无机系无用物的废水，从而除去废水中的无机系无用物。
5.根据权利要求4所述的水净化方法，其中，
所述废水是含有无机系无用物的废水，所述无机系无用物具有镍、氟、铁、铜、锌、铬、砷、镉、锡和铅中的至少任一种。
6.根据权利要求4所述的水净化方法，其中，
所述水净化方法是对所述无机系无用物中的镍离子、氟离子、铁离子、铜离子、锌离子、铬离子、砷离子、镉离子、锡离子及铅离子中的至少任一种无机离子实施不溶化处理，之后将所述分散液供应给所述废水。
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