JP2000070610A - 浄水用凝集剤及びその製造方法 - Google Patents

浄水用凝集剤及びその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のＰＡＣと同等の凝集性能及び２００日
以上の保存安定性を有し、処理後の浄水中の残存Ａｌ濃
度を低減し得る塩基性塩化アルミニウムよりなる浄水用
凝集剤及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 水酸化アルミニウムと塩酸とを加圧下で
反応させて塩基度４０〜６０％の塩基性塩化アルミニウ
ムとした後、該塩基性塩化アルミニウムに水及び／また
はアルミナゲルを添加することを特徴とするナトリウム
含有量（Ｎａ換算）がアルミナ含有量（Ａｌ2Ｏ3換算）
に対する重量比で０．０１以下であり、かつ塩基度が４
０〜８０％である塩基性塩化アルミニウムよりなる浄水
用凝集剤。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、浄水用凝集剤及び
その製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、飲料水中のアルミニウム（Ａｌ）
に関して濃度規制が行われるようになり、世界保健機構
（ＷＨＯ）の飲料水水質ガイドラインでは０．２ｍｇ／
Ｌ、米国環境保護庁（ＵＳ．ＥＰＡ）の安全飲料水法第
二種飲料水規制では０．０５〜０．２ｍｇ／Ｌ（暫
定）、欧州共同体（ＥＣ）の飲料水水質基準ではガイド
レベルを０．０５ｍｇ／Ｌ、最大許容濃度を０．２ｍｇ
／Ｌと定めている。
【0003】一方、日本においても厚生省が定めた水道水質
に関する基準の快適水質項目（平成４年１２月２１日）
にＡｌが示され、その目標値を０．２ｍｇ／Ｌ以下と定
めている。
【0004】現在、多くの浄水施設では、通常０．数ｍｇ／
ＬのＡｌを含有する河川水等を急速ろ過方式によって処
理しており、凝集剤としてはポリ塩化アルミニウム、硫
酸アルミニウム等のアルミニウム系の凝集剤が主に使用
されている。しかしながら、水処理技術１９９５年、第
３６巻、Ｎｏ．４、第１３〜１９頁には、凝集剤を注入
していた２０施設、計５７件の浄水について調査した結
果、浄水のＡｌ濃度の最高値は０．１８ｍｇ／Ｌであ
り、快適水質項目等で示されている０．２ｍｇ／Ｌを超
えるものは存在しないものの、ＥＣの飲料水水質基準
（ガイドレベル）等で示される０．０５ｍｇ／Ｌを超え
るものが報告されている。
【0005】これらの観点より、凝集処理後の水に残存する
Ａｌ濃度（以下、残存Ａｌ濃度と称する）の低い浄水用
凝集剤の開発が要望されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】かかる状況下に鑑み、
本発明者等は浄水施設等においてろ過処理後の浄水中に
残存するＡｌ濃度を低減し得る凝集剤を開発すべく鋭意
検討を重ねた結果、特定の成分の含有量を特定量以下に
した塩基性塩化アルミニウムよりなる浄水用凝集剤を用
いる場合には、従来のＰＡＣと同等の凝集性能と保存安
定性を維持しながら、処理後の浄水中の残存Ａｌ濃度を
低減し得ることを見出し本発明を完成するに至った。
【0007】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明の第１は、
ナトリウム含有量（Ｎａ換算）がアルミナ含有量（Ａｌ
２Ｏ３換算）に対する重量比で０．０１以下であり、か
つ塩基度が４０〜８０％である塩基性塩化アルミニウム
よりなる浄水用凝集剤を提供するにある。
【0008】本発明の第２は、水酸化アルミニウムと塩酸と
を加圧下で反応させて塩基度４０〜６０％の塩基性塩化
アルミニウムとした後、該塩基性塩化アルミニウムに水
及び／またはアルミナゲルを添加することを特徴とす
る、ナトリウム含有量（Ｎａ換算）がアルミナ含有量
（Ａｌ2Ｏ3換算）に対して０．０１以下であり、かつ塩
基度が４０〜８０％である塩基性塩化アルミニウムより
なる浄水用凝集剤の製造方法を提供するにある。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明を更に詳細に説明す
る。本発明の第１の浄水用凝集剤は塩基性塩化アルミニ
ウムよりなり、かつ塩基度が４０〜８０％、好ましくは
５５〜７５％、さらに好ましくは６５〜７５％であるこ
とを特徴とする。塩基度が上記範囲を外れると十分な凝
集性能が得られない。また、塩基度が８０％より高いと
保存安定性が低下する。
【0010】本発明の第１の浄水用凝集剤のナトリウム含有
量（Ｎａ換算）は、浄水用凝集剤のアルミナ含有量（Ａ
ｌ2Ｏ3換算）に対する重量比で０．０１以下、好ましく
は０．００５以下であることを特徴とする。ナトリウム
含有量が０．０１より多いと残存Ａｌ濃度が高くなる。
【0011】本発明の第１の浄水用凝集剤のアルミナ含有量
（Ａｌ2Ｏ3換算）は、使用条件、その製造方法、ナトリ
ウム含有量、塩基度等により異なり一義的ではないが、
通常、約８〜２５重量％、好ましくは約１６〜２５重量
％である。アルミナ含有量が約２５重量％より高い場
合、保存安定性が低下する場合がある。
【0012】本発明の第２の浄水用凝集剤の製造方法は、ま
ず、水酸化アルミニウムと塩酸とを加圧下で反応させて
塩基度４０〜６０％の塩基性塩化アルミニウムを得るこ
とを特徴とする。
【0013】本発明の第２の製造方法において用いる水酸化
アルミニウムは、従来公知のものであればよく特に制限
はない。安価で入手しやすいことからバイヤー法により
得られる水酸化アルミニウム、特に塩酸等との反応性に
も優れる酸易溶性水酸化アルミニウムの適用が推奨され
る。
【0014】本発明の第２の製造方法において用いる塩酸
は、特に制限はなく市販のものを用いればよく、通常約
３０％以上の濃塩酸の適用が推奨される。
【0015】反応温度は通常約１２０〜１８０℃、好ましく
は約１５０〜１６５℃である。また、反応時間は反応温
度により異なり一義的ではないが通常約１〜１０時間で
ある。反応圧力は反応温度等により異なり一義的ではな
いが通常約２〜１０気圧である。
【0016】本発明の第２の浄水用凝集剤の製造方法は、次
いで、塩基性塩化アルミニウムに水及び／またはアルミ
ナゲルを添加することを特徴とする。
【0017】本発明の第２の製造方法にて用いるアルミナゲ
ルは、従来公知のものであればよく特に制限はないが、
得られる浄水用凝集剤のナトリウム含有量を下げられる
ことから、ナトリウム含有量の低いもの、好ましくはア
ルミナ含有量に対する重量比で約０．０１以下のものの
適用が推奨される。アルミナゲルの調製方法としては、
例えば、硫酸アルミニウムとアルミン酸アルカリを反応
させる方法、塩化アルミニウムとアルミン酸アルカリを
反応させる方法、アルミン酸アルカリと炭酸アルカリと
の混合液に硫酸アルミニウムを反応させる方法、塩基性
塩化アルミニウムとアルミン酸アルカリ、アルミン酸ア
ルカリと炭酸アルカリとの混合液に塩基性塩化アルミニ
ウムを反応させる方法等があり、好ましくは塩基性塩化
アルミニウムとアルミン酸アルカリ、アルミン酸アルカ
リと炭酸アルカリとの混合液に塩基性塩化アルミニウム
を反応させる方法が挙げられる。また、凝集剤のナトリ
ウム含有量を低減する目的で、次いでろ過、洗浄等によ
る脱塩（脱ナトリウム）処理を行ってもよい。
【0018】アルミナゲルの調製に際しては、例えば、攪拌
機付きの反応容器に水を入れ、次いで、アルミン酸ナト
リウム、炭酸ナトリウム及び水を混合したアルカリ溶液
と塩基性塩化アルミニウムと水を混合した酸性溶液とを
攪拌しながら常温下同時に添加すればよい。さらに得ら
れたアルミナゲルを水で希釈しリパルプ洗浄後、ろ過等
固液分離して脱塩処理することも勿論可能である。
【0019】本発明の第２の浄水用凝集剤の製造方法におい
て、水及び／またはアルミナゲルを添加するに際して
は、塩基性塩化アルミニウムのアルミナ含有量、塩基
度、アルミナゲルのアルミナ含有量及び浄水用凝集剤の
目標アルミナ含有量、目標塩基度等により、水添加量、
アルミナゲル添加量、添加順序等を適宜決めればよい。
【0020】本発明の第２の浄水用凝集剤の製造方法を行う
に際しては、例えば、密閉可能な反応容器に塩酸を入
れ、次いで攪拌しながら水酸化アルミニウムを入れた
後、反応容器を密閉し、必要に応じて加温し、加圧下で
塩酸に水酸化アルミニウムを溶解させて塩基度４０〜６
０％の塩基性塩化アルミニウムを得、次いで約４０〜約
６０℃で該塩基性塩化アルミニウムに水及び／またはア
ルミナゲルを攪拌しながら添加すればよい。
【0021】本発明の第２の製造方法により得られる浄水用
凝集剤は、ナトリウム含有量がアルミナ含有量に対する
重量比で０．０１以下、好ましくは０．００５以下であ
り、かつ塩基度が４０〜８０％、好ましくは５５〜７５
％、さらに好ましくは６５〜７５％である塩基性塩化ア
ルミニウムよりなる。該浄水用凝集剤は、通常、アルミ
ナ含有量が約８〜約２５重量％、好ましくは約１６〜約
２５重量％である。
【0022】本発明の浄水用凝集剤を浄水施設等で使用する
場合、その添加量（Ａｌ2Ｏ3換算）は通常、河川水等の
水に対して約１〜約１００ｐｐｍである。添加量が約１
ｐｐｍより少ないと、十分な凝集効果が得られない場合
がある。また、添加量が約１００ｐｐｍより多いと、添
加量に見合う効果が得られないばかりか、残存Ａｌ濃度
が増加する場合がある。
【発明の効果】以上詳述した如く、本発明の浄水用凝集
剤は従来のＰＡＣと同等の凝集性能及び２００日以上の
保存安定性を有し、かつ河川水等を処理する浄水施設に
適用する場合には残存Ａｌ濃度を低減できることから、
その産業上の利用価値は大である。
【0023】
【実施例】以下、実施例によりさらに詳細に説明する
が、本発明はかかる実施例によりその範囲を制限される
ものではない。塩基性塩化アルミニウム及び浄水用凝集
剤の分析、凝集性能、保存安定性、水中の残存Ａｌ濃度
の測定は以下の方法で行った。
【0024】塩基性塩化アルミニウム、浄水用凝集剤の分
析：アルミナ含有量(Ａｌ2Ｏ3換算)〔重量％〕： ＪＩ
Ｓ Ｋ１４７５（１９９６年）による。 塩基度〔％〕： ＪＩＳ Ｋ１４７５（１９９６年）に
よる。 ナトリウム含有量（Ｎａ換算）〔ｍｇ／Ｌ〕： 無炎原
子吸光法による。
【0025】凝集性能： （１）供試水 淀川表流水（濁度１２．８、アルカリ度２８度、ＰＨ
７．２／２５℃、Ａｌ濃度０．２９ｍｇ／Ｌ）を用い
た。尚、Ａｌ濃度は、採取した水をそのまま無炎原子吸
光度計（ＡＡ−６７０、株式会社島津製作所製）により
測定した。 （２）ジャーテスト 供試水各１Ｌを１Ｌビーカー４ヶに分取し、各ビーカー
に浄水用凝集剤をＡｌ 2Ｏ3換算で１．５、２．０、２．
５、３．０ｍｇ／Ｌを添加し、１００ｒｐｍで１分間、
５０ｒｐｍで１０分間攪拌後、１０分間静置した。次
に、上澄み液を採取して濁度を測定した。各ビーカー４
ポイントの平均除濁率により凝集性能（除濁性能）を評
価した。尚、除濁率は以下の計算式より導出した。 除濁率（％）＝｛１−（上澄み液の濁度／供試水の濁
度）｝×１００ （３）判定基準 凝集性能は平均除濁率９５％以上が合格（○）、９５％
未満が不合格（×）である。
【0026】保存安定性〔日〕：浄水用凝集剤１５０ｍｌを
広口瓶に採集密栓し、２０℃の恒温槽に放置し溶液の径
時変化を観察した。
【0027】残存Ａｌ濃度〔ｍｇ／Ｌ〕：ジャーテスターで
得た上澄液を０．４５μメンブランフィルターで濾過
し、濾液中のＡｌ濃度を無炎原子吸光度計（ＡＡ−６７
０、株式会社島津製作所製）により測定した。
【0028】実施例１ 塩基性塩化アルミニウムの調製 水酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3含有量６０．６％）４３
１．１重量部と塩酸（３５．８％）７６８．９重量部を
反応容器に添加し、撹拌しながら１５８℃に昇温し、
２．５時間保持した。このときの圧力は４．５気圧であ
った。放冷後、反応液をろ過して未反応の水酸化アルミ
ニウムを除去し塩基性塩化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3含有
量２０．１％、塩基度５０．１％）を得た。尚、未反応
の水酸化アルミニウムは８．３％であった。
【0029】アルミナゲルの調製 予め２００．０重量部の水を投入した撹拌機付き反応容
器中に、アルミン酸ナトリウム（Ａｌ2Ｏ3含有量２５．
９％、Ｎａ2Ｏ／Ａｌ2Ｏ3モル比＝１．２）３３２．５
重量部と炭酸ナトリウム（９６％）７８．０重量部およ
び水６００．８重量部を混合したアルカリ溶液と、塩基
性塩化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3濃度１９．８％、塩基度
４９．０％）５７５．２重量部と水４３６．２重量部を
混合した酸性溶液とを、撹拌しながら常温下同時に添加
した後、脱塩処理の為、水にてＡｌ2Ｏ3濃度約３％に希
釈後、ろ過、洗浄しアルミナゲルを得た。
【0030】５０℃に保持した状態で塩基性塩化アルミニウ
ム１１６４重量部にアルミナゲル９６０重量部を攪拌し
ながら１時間で添加し、２時間保持した後、ろ過して浄
水用凝集剤を得た。この浄水用凝集剤の物性及び凝集性
能、保存安定性、水中の残存Ａｌ濃度を表１に示す。
【0031】実施例２ ５０℃に保持した状態で実施例１に用いたと同じ塩基性
塩化アルミニウム１１６４重量部に水１２００重量部を
攪拌しながら１時間で添加し、２時間保持した後、ろ過
して浄水用凝集剤を得た。この浄水用凝集剤の物性及び
凝集性能、保存安定性、水中の残存Ａｌ濃度を表１に示
す。
【0032】比較例１ 市販のポリ塩化アルミニウム（ＪＩＳ規格品）の物性及
び凝集性能、保存安定性、水中の残存Ａｌ濃度を表１に
示す。
【0033】比較例２ 実施例１で得られた浄水用凝集剤に硫酸ナトリウムを常
温で添加し、ナトリウム含有量の高い浄水用凝集剤を得
た。この浄水用凝集剤の物性及び凝集性能、保存安定
性、水中の残存Ａｌ濃度を表１に示す。
【0034】
【表1】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 依藤 昌行 大阪市城東区鴫野西四丁目１番24号 朝日 化学工業株式会社内 (72)発明者 末長 和久 大阪市城東区鴫野西四丁目１番24号 朝日 化学工業株式会社内 (72)発明者 蘆谷 俊夫 愛媛県新居浜市惣開町５番１号 住友化学 工業株式会社内 Ｆターム(参考） 4D015 BA03 BA10 BB06 CA14 DA04 DA39 EA32 4D062 BA03 BA10 BB06 CA14 DA04 DA39 EA32 4G076 AA06 AB06 BA13 BA15 BC07 BC08 BD02 BD04 CA36 DA28

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ナトリウム含有量（Ｎａ換算）がアルミ
    ナ含有量（Ａｌ２Ｏ ３換算）に対する重量比で０．０１
    以下であり、かつ塩基度が４０〜８０％である塩基性塩
    化アルミニウムよりなる浄水用凝集剤。
  2. 【請求項2】 塩基度が５５〜７５％であることを特徴
    とする請求項１記載の浄水用凝集剤。
  3. 【請求項3】 水酸化アルミニウムと塩酸とを加圧下で
    反応させて塩基度４０〜６０％の塩基性塩化アルミニウ
    ムとした後、該塩基性塩化アルミニウムに水及び／また
    はアルミナゲルを添加することを特徴とする請求項１〜
    ２いずれかに記載の浄水用凝集剤の製造方法。
  4. 【請求項4】 水酸化アルミニウムと塩酸とを２〜１０
    気圧下で反応させることを特徴とする請求項３記載の浄
    水用凝集剤の製造方法。
  5. 【請求項5】 水酸化アルミニウムと塩酸とを加圧下、
    １２０℃〜１８０℃で反応させることを特徴とする請求
    項３〜４いずれかに記載の浄水用凝集剤の製造方法。
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