JP2001259652A - 次亜塩素酸塩を含有する安定な水処理剤組成物 - Google Patents
次亜塩素酸塩を含有する安定な水処理剤組成物Info
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Abstract
い次亜塩素酸塩を含み、かつ水系における腐食、スケー
ルなどの障害も同時に防止できる組成物で、次亜塩素酸
塩の分解が少なく安定な水処理剤組成物を提供すること
にある。 【解決手段】 次亜塩素酸塩と、末端にスルホン酸基を
有するモノエチレン性不飽和カルボン酸重合体を有効成
分として含み、かつpHが12以上である次亜塩素酸塩
を含有する安定な水処理剤組成物。
Description
集塵水系、紙パルプ工程水系、製鉄工程水系、金属加工
工程水系等の各種用排水系、各種工程水系等における微
生物に起因する諸障害を抑制し、併せて水と接触する熱
交換器、配管、各種機器類の金属材料の腐食、スケール
付着を同時に抑制することができる次亜塩素酸塩を含有
する安定な水処理剤組成物に関する。
工程水系、製鉄工程水系、金属加工工程水系等の各種工
程水中に生育する微生物は、系内で繁殖してスライムを
形成し、熱交換器の伝熱効率低下、流路の閉塞及び嫌気
性菌による微生物腐食などの微生物障害を引き起こす原
因となる。
炭酸塩、硫酸塩、珪酸塩等の塩類が含まれており、水系
内で濃縮されたり、pHが高くなったり、温度が高くな
ったときに析出し、装置表面に付着し、熱交換器の伝熱
障害・配管類の閉塞等のスケール障害を引き起こす原因
となる。また水に混入してくる土砂、粘土質、有機質等
の懸濁粒子は、系内の流速の遅い部分に堆積する。金属
表面にスケールが形成したり、堆積物があると、部分的
に溶存酸素に濃度差が生じ腐食を引き起こす原因とな
る。
害、スケール障害、腐食障害は普遍的な問題であり、各
種の殺菌剤、スケール防止剤、腐食防止剤、分散剤など
を用いて対処している。
剤、臭素系殺菌剤、過酸化水素類などの酸化作用を有す
る酸化性殺菌剤や、第4級アンモニウム塩類、グルタル
アルデヒド、3−イソチアゾロン類、有機臭素化合物
類、ヒドラジン類等の非酸化性殺菌剤が使用されてい
る。このうち次亜塩素酸や次亜塩素酸イオンを生成する
塩素系殺菌剤は、殺菌効果が優れ、かつ環境中で速やか
に分解して無害な塩素イオンとなることから、安全性が
高く、飲料水やプールの殺菌などに広く使用されてい
る。
ホン酸、カルボン酸基やスルホン酸基を含む不飽和単量
体の使用が知られており、さらに末端にスルホン酸基を
有するモノエチレン性不飽和カルボン酸重合体を用いる
提案(特開昭63−236600号公報)もある。
リル酸重合体ならびに共重合体、マレイン酸重合体なら
びに共重合体以外に各種のアゾール化合物、重合リン酸
塩、オルトリン酸塩、モリブデン酸塩等が使用されてき
た。
食障害などを抑制するために、水処理剤として複数の薬
品の投入が必要であり、注入装置も複数必要となり、ま
た薬品の注入量をそれぞれ別個に管理する必要があるな
ど、管理・取り扱いが煩雑であった。このため一液の組
成物とする試みが行われてきた。特に、第4級アンモニ
ウム塩類、グルタルアルデヒド、3−イソチアゾロン
類、有機臭素化合物類、ヒドラジン類等の非酸化性殺菌
剤と、スケール防止剤、分散剤等とは相溶性が比較的良
好で、かつ安定であることからこれらの化合物を配合し
た複合剤が提案されている。例えば、ヒドラジンとホス
ホン酸及び/又はカルボン酸系低分子量ポリマーとアゾ
ール化合物を有効成分として配合した開放用水系障害防
止剤(特公平1−60553号公報)、アクリル酸及び
/又はマレイン酸を含む重合体とグルタルアルデヒドを
有効成分として含む多目的多機能水処理剤(特開昭63
−194799号公報)などがある。しかしながら、非
酸化性殺菌剤は、酸化性殺菌剤と比較して殺菌効果が劣
っており、また自然界においての分解性が低いことから
環境への影響が問題となっていた。
散剤と混合すると、スケール防止剤や分散剤を酸化分解
し、有効塩素が減少するので、特に高濃度の次亜塩素酸
塩を含有する一液性組成物は安定に保つことができなか
った。
は、殺菌力が強く、かつ環境への影響も少ない次亜塩素
酸塩を含み、かつ水系における腐食、スケールなどの障
害も同時に防止できる複合系の組成物で、次亜塩素酸塩
の分解が少なく、安定な水処理剤組成物を提供すること
にある。
酸塩の酸化反応性について鋭意実験研究を重ねた結果、
次亜塩素酸塩はある特定の重合体に対して酸化分解し難
く、むしろその重合体が共存することにより次亜塩素酸
塩の安定性が高まり、有効塩素量の失活を少なくするこ
とを見出し本発明に到達した。
にスルホン酸基を有するモノエチレン性不飽和カルボン
酸重合体を有効成分として含み、かつpHが12以上で
ある次亜塩素酸塩を含有する安定な水処理剤組成物であ
る。
する。本発明の次亜塩素酸塩を含有する安定な水処理剤
組成物は、次亜塩素酸塩と末端にスルホン酸基を有する
モノエチレン性不飽和カルボン酸重合体(以下「末端に
スルホン酸基を有する重合体」と記す)を含む水溶液か
らなっている。
して次亜塩素酸ないし次亜塩素酸イオンを生成する化合
物であればよいが、具体的には次亜塩素酸ナトリウム、
次亜塩素酸カリウム、次亜塩素酸リチウム、次亜塩素酸
カルシウム等が挙げられる。
えば亜硫酸塩や重亜硫酸塩の存在下でモノエチレン性不
飽和カルボン酸単量体および/あるいはその水溶性塩を
重合させることにより製造することができる。すなわち
適当な重合開始剤、酸素、紫外線等のもとで亜硫酸塩お
よび/あるいは重亜硫酸塩とモノエチレン性不飽和カル
ボン酸単量体類を反応させると、次式で示されるように
これら硫酸塩が連鎖移動剤として作用して、重合を停止
させて重合度を調整するとともに、これら硫酸塩が重合
体に取り込まれ、末端にスルホン酸基を有するテロマー
を生成する。このとき、モノエチレン性不飽和カルボン
酸単量体類に対して亜硫酸塩および/あるいは重亜硫酸
塩の反応比率を変えることにより重合体の重合度を変え
ることができ、例えば亜硫酸塩および/あるいは重亜硫
酸塩の比率を増加させれば重合体の分子量が低くなる。
は、例えばアクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、
イタコン酸、メタクリル酸、クロトン酸、フマル酸等で
あり、また一部をこれらモノエチレン性不飽和カルボン
酸と共重合可能なモノエチレン性不飽和単量体と置き換
えてもよい。共重合可能なモノエチレン性不飽和単量体
の例として2−(メタ)アクリルアミド−メチルプロパ
ンスルホン酸、スチレンスルホン酸、スルホアルキル
(メタ)アクリレートエステル類、スルホアルキル(メ
タ)アリルエーテル類、(メタ)アリルスルホン酸、ビ
ニルスルホン酸等のモノエチレン性不飽和スルホン酸類
ならびにその水溶性塩、ビニルホスホン酸、アリルホス
ホン酸等のモノエチレン性不飽和ホスホン酸類ならびに
それらの水溶性塩、(メタ)アクリルアミド、アルキル
(メタ)アクリレートエステル類、アルキル(メタ)ア
リルエーテル類、ヒドロキシ置換アルキル(メタ)アク
リレートエステル類、ヒドロキシ置換アルキル(メタ)
アリルエーテル類、(メタ)アリルアルコール等が挙げ
られる。またモノエチレン性不飽和カルボン酸の水溶性
塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩が一般的であ
る。
硫酸塩はナトリウム塩、カリウム塩が好ましい。アンモ
ニウム塩やアミン塩を使用すると、水処理剤組成物中に
アンモニウムやアミンが残り、これが次亜塩素酸塩の分
解を促進することがある。
方法は、本発明で限定するものではないが、例えば亜硫
酸水素ナトリウムとアクリル酸を含む水溶液に窒素ガス
通気下に過硫酸ナトリウム水溶液を滴下して重合を進め
る方法(特公昭47−11487号公報参照)、無水マ
レイン酸の水溶液をpH2.5〜6.5に調整してから
重亜硫酸塩を加えて、空気を吹き込んで重合を進める方
法(特開昭63−236600号公報参照)、沸騰下の
水中にアクリル酸と過硫酸塩水溶液と重亜硫酸塩水溶液
をそれぞれ別個に滴下して重合を進める方法(特開平1
1−315115号公報参照)などがある。
平均分子量は、好ましくは300〜5000の範囲であ
る。重量平均分子量が5000を超えると次亜塩素酸塩
の安定性を向上する効果が低下し、また重量平均分子量
が300未満ではスケール防止効果が小さくなりいずれ
も好ましくないことがある。ここで重量平均分子量の測
定は、例えばゲル・パーミエーション・クロマトグラフ
ィーの手法により分子量既知のポリエチレングリコール
を標準物質として測定され、市販の分子量計算用コンピ
ュータソフトウェアを用いて重量平均分子量を計算する
ことができる。
塩素酸塩の混合比率は、次亜塩素酸塩に基づく有効塩素
に対して末端にスルホン酸基を有する重合体を、好まし
くは1/20〜10倍量(重量)、より好ましくは1/
10〜5倍量(重量)である。1/20倍量(重量)よ
り少ないと次亜塩素酸塩の安定化には不充分なことがあ
り、10倍量(重量)より多いと安定性には悪い影響は
ないが、それ以上の安定化に寄与しないので経済的に不
利になることがある。
塩素酸塩の安定化剤として働くと同時に、水系に適用し
たときスケール抑制剤、スケール除去剤、腐食抑制剤と
しても働く。従って、対象とする水系の殺菌、スライム
除去、スケール抑制、スケール除去、腐食抑制を達成さ
せるには、末端にスルホン酸基を有する重合体と次亜塩
素酸塩のそれぞれについてその目的を達成するために必
要な添加量を設定しておき、両方の必要量が満たされる
ように組成物の構成比を予め調整しておくのが好まし
い。
と末端にスルホン酸基を有する重合体を溶解させる。組
成物中におけるこれらの含有量は任意に選ばれるが、通
常次亜塩素酸塩は有効塩素量として0.1〜20重量%
となるようにし、これに見合う量の末端にスルホン酸基
を有する重合体を溶解させる。また、組成物のpHは1
2以上とする。pH12未満では本発明の安定化効果が
充分に発揮されず好ましくない。
素酸塩と末端にスルホン酸基を有する重合体以外に、種
々の薬品が使用されることがある。本発明では、本発明
の効果が損なわれない範囲において他の種類の薬品を組
成物中に混合することはなんら妨げるものではない。例
えば、水系においては銅や銅合金の腐食抑制を目的とし
てベンゾトリアゾール類を配合させてもよい。この他、
正リン酸塩、重合リン酸塩、モリブデン酸塩、タングス
テン酸塩、亜鉛酸塩、アルミン酸塩等のpH12以上で
次亜塩素酸塩と相溶可能な無機系腐食抑制剤、各種の界
面活性剤を用いた洗浄剤等を配合することができる。
合、被処理水のpHは特に限定されないが、通常はpH
5〜10の範囲内である。本発明組成物の添加量や添加
方法などは本発明で限定するものではないが、通常有効
塩素として0.1〜100ppm、末端にスルホン酸基
を有する重合体を0.1〜100ppmであり、連続的
ないし断続的に添加する。また本発明の組成物を高濃度
で一括添加することにより系内に存在するバイオフィル
ムや無機デポジットを剥離分散することもできる。また
本発明の組成物の添加により菌類や藻類の繁殖を抑制
し、バイオフィルムの形成を抑制すると共に無機デポジ
ットの付着を抑制することができる。
水中の残留塩素濃度はジエチル―p―フェニレンジアン
モニウム(DPD)−硫酸アンモニウム鉄(II)滴定法
やヨード滴定法等公知の方法(JIS K0101−1
991 参照)により測定できる。
水系、冷温水系、集塵水系、パルプ工場、製紙工場、製
鉄工場、金属加工工場等における各種工程水、その他の
各種用排水系である。また連続鋳造プロセスのスプレー
ノズルの詰まり防止、逆浸透膜の汚れ防止や洗浄、脱臭
用洗浄水にも適用可能である。
はこれらの実施例に限定されるものではない。
攪拌装置、還流冷却器、温度計及び窒素ガス吹き込み孔
を付した500mL4つ口フラスコに水50gを入れ、
窒素ガス通気下で100℃に加熱し、攪拌しながらこれ
に過硫酸ナトリウム3gを水15gに溶解した水溶液、
アクリル酸20g、35%重亜硫酸ナトリウム12gの
それぞれを2時間かけて添加した。添加終了後、同温度
でさらに2時間加熱し重合体20重量%含む水溶液とし
た。重合体の重量平均分子量は約2000であった。
重合体水溶液35gと48重量%水酸化ナトリウム水溶
液12g、水3gを混合し、40℃以下になってから次
亜塩素酸ナトリウム水溶液(有効塩素12%)50gを
加えて攪拌混合した。組成物のpHは13.9、重合体
含有量は7.0重量%、有効塩素濃度は6.0重量%で
あった。
ン酸共重合体の製造:製剤例−1の重合体製造において
アクリル酸の一部をアリルスルホン酸で置き換えて、ア
クリル酸とアリルスルホン酸の比が95:5(重量比)
になるようにした以外は製剤例−1と同様な操作を繰り
返してアクリル酸/アリルスルホン酸共重合体20重量
%含む水溶液とした。重合体の重量平均分子量は約20
00であった。
ル酸/アリルスルホン酸共水溶液35gと48重量%水
酸化ナトリウム水溶液12g、水3gを混合し、40℃
以下になってから次亜塩素酸ナトリウム水溶液(有効塩
素12%)50gを加えて攪拌混合した。組成物のpH
は13.9、重合体含有量は7.0重量%、有効塩素濃
度は6.0重量%であった。
リル酸重合体水溶液35gと48重量%水酸化ナトリウ
ム水溶液12g、1,2,3−ベンゾトリアゾール2g
を溶解し、40℃以下になってから次亜塩素酸ナトリウ
ム水溶液(有効塩素12%)30gを加えて攪拌混合し
た。組成物のpHは13.9、重合体含有量は7.0重
量%、有効塩素濃度は3.6重量%であった。
ル酸/アリルスルホン酸共重合体水溶液35gと48重
量%水酸化ナトリウム水溶液12g、1,2,3−ベン
ゾトリアゾール2gを溶解し、40℃以下になってから
次亜塩素酸ナトリウム水溶液(有効塩素12%)50g
を加えて攪拌混合した。組成物のpHは13.9、重合
体含有量は7.0重量%、有効塩素濃度は6.0重量%
であった。
水溶液7gと48重量%水酸化ナトリウム水溶液2.4
g、水0.6gを混合し、40℃以下になってから次亜
塩素酸ナトリウム水溶液(有効塩素12%)90gを加
えて攪拌混合した。組成物のpHは13.9、重合体含
有量は1.4重量%、有効塩素濃度は10.8重量%で
あった。
ルスルホン酸共重合体水溶液7gと48重量%水酸化ナ
トリウム水溶液2.4g、水0.6gを混合し、40℃
以下になってから次亜塩素酸ナトリウム水溶液(有効塩
素12%)90gを加えて攪拌混合した。組成物のpH
は13.9、重合体含有量は1.4重量%、有効塩素濃
度は10.8重量%であった。
イン酸〔FMC社製、「Belclene200」(商
品名)、重量平均分子量:800〕14.0gと48重
量%水酸化ナトリウム水溶液12.0g加えて、40℃
以下に冷却後、次亜塩素酸ナトリウム水溶液(有効塩
素:12重量%)50gを加えて攪拌した。組成物のp
Hは13.9、重合体含量は7.0重量%、初期の有効
塩素濃度は6.0重量%であった。
リル酸ナトリウム〔BASF社製、「SokalanP
A−20」(商品名)、重量平均分子量:2000〕1
7.5gと48重量%水酸化ナトリウム水溶液6.0g
加えて、40℃以下に冷却後、次亜塩素酸ナトリウム水
溶液(有効塩素12%)50gを加えて攪拌した。組成
物のpHは13.9、重合体含量は7.0重量%、初期
の有効塩素濃度は6.0重量%であった。
造:製剤例−1の重合体製造において、重亜硫酸ナトリ
ウムの代わりにイソプロピルアルコール3gを用い重合
体20重量%含む水溶液とした。重合体の重量平均分子
量は約2700であった。
重合体水溶液35gと48重量%水酸化ナトリウム水溶
液12g、水3gを混合し、40℃以下になってから次
亜塩素酸ナトリウム水溶液(有効塩素12%)50gを
加えて攪拌混合した。組成物のpHは13.9、重合体
含有量は7.0重量%、有効塩素濃度は6.0重量%で
あった。
造:製剤例−1の重合体製造において、重亜硫酸ナトリ
ウムの代わりにβ−メルカプトプロピオン酸3gを用い
重合体20重量%含む水溶液とした。重合体の重量平均
分子量は約2500であった。
重合体水溶液35gと48重量%水酸化ナトリウム水溶
液12g、水3gを混合し、40℃以下になってから次
亜塩素酸ナトリウム水溶液(有効塩素12%)50gを
加えて攪拌混合した。組成物のpHは13.9、重合体
含有量は7.0重量%、有効塩素濃度は6.0重量%で
あった。
1の組成物を、希塩酸にてpH11.0とした。
2の組成物を、希塩酸にてpH11.0とした。
月間静置後、目視による製剤中の沈殿・分離の有無、異
臭の有無、有効塩素含量を測定した。結果を表1に示
す。
素の残留含量)/(有効塩素の初期含量)}×100
る重合体を組み合せ、pHが12以上である組成物は、
有効塩素が安定に維持されており沈殿が認められなかっ
た。一方、次亜塩素酸塩と末端にスルホン酸基を有しな
い重合体との組成物は、いずれも有効塩素濃度が低下
し、沈殿が認められた。また次亜塩素酸塩と末端にスル
ホン酸基を有する重合体重合体を含有していても、pH
を12未満にしておくと、有効塩素の濃度が低下してい
た。
(10.8重量%)の製剤(製剤例−5,6)、および
比較として有効塩素12重量%の次亜塩素酸ナトリウム
をそれぞれ40℃で7日間、ないし20℃で1ヶ月間静
置後、目視による製剤中の沈殿・分離の有無と有効塩素
残留率(%)を測定した。結果を表2に示した。
る重合体とを組合せて含有し、pHが12以上である本
発明の組成物は、長期間静置した後では次亜塩素酸ナト
リウム単独品よりも有効塩素残留率が高くなっており、
有効塩素の安定性が高いことが確認された。
こでは各製剤を製造直後、および前記の安定性評価−1
に述べた30℃で1箇月間静置後のそれぞれを評価に使
用した。
ルシウム、炭酸水素ナトリウムを溶解してカルシウム硬
度400mg/L、Mアルカリ度320mg/Lとなる
ようにし、次亜塩素酸ナトリウムを含む製剤を添加し
た。試験水のpHは8.8であった。
取り、50℃恒温槽中に7日間放置した後、No.6定
量用濾紙で濾過し、濾液中のカルシウム硬度をEDTA
滴定法(JIS K0101)により測定した。下記式
によりスケール抑止率を計算した。
に取り、室温で30分静置後の試験水中の生菌数を測定
した。結果を表3に示した。
基を有する重合体を含有する本発明の組成物は、組成物
が安定に維持されているため調整直後と30℃で1箇月
間静置後の製剤とがほぼ同等の殺菌効果とスケール抑制
効果を示した。一方、次亜塩素酸塩と末端にスルホン酸
基を有しない重合体を含有する組成物は安定性が充分で
なく、30℃で1箇月間静置後では殺菌効果とスケール
抑制効果が著しく劣っていた。
製剤を安定性評価−1に述べたのと同じ30℃で1箇月
間静置した後、テスト冷水塔試験装置を用いて評価し
た。
全長50cmのテスト熱交換器を直列に連結し、循環ポ
ンプにより0.5m/秒の水流速で循環した。試験用伝
熱管としてアルミニウム黄銅鋼管(JIS C6871
T、外径12.0mm)を使用し、該伝熱管を電気ヒー
ターにより加熱して40000kcal/m2・hの熱
流束を加え、循環水を加熱するとともにテスト熱交換器
の出口温度を40℃に調節した。冷却塔の蒸発水量は
3.3L/hであり、循環水の濃縮度が一定になるよう
に定量ポンプによりブローダウンを行うと共に、処理剤
をケミカルフィーダにより補給して、循環水中の濃度が
100mg/リットルになるように維持した。
570μS/cm、Ca硬度300mg/L、Mg硬度
125mg/L、Mアルカリ度250mg/L、塩素イ
オン150mg/L、シリカ150mg/Lであった。
テスト期間は30日間とし、テスト終了後、付着物を取
り除いて試験用伝熱管の付着物量を測定した。また、試
験前後の試験用伝熱管の重量減より腐食速度を計算し
た。結果を表4に示した。
基を有する重合体を含む組成物は、調整後30℃で1箇
月間静置しても微生物による汚れ付着抑制、スケール付
着抑制、腐食抑制に対する効果は持続し、良好な結果を
示した。
ン酸基を有する重合体は、重合体自身が次亜塩素酸塩に
より分解し難いだけでなく、次亜塩素酸塩の分解を抑制
し長時間安定に維持することができ、有効成分の失活に
よる殺菌効果の低下を防止することができる。この組成
物は、微生物障害、スケールや汚れ障害、腐食障害を同
時に効果的に防止でき、注入装置が1台でよく、また薬
品の注入量をそれぞれ別個に管理する必要がないなど濃
度管理や取り扱いが容易であり、実用上極めて有用であ
る。
Claims (1)
- 【請求項1】 次亜塩素酸塩と、末端にスルホン酸基を
有するモノエチレン性不飽和カルボン酸重合体を有効成
分として含み、かつpHが12以上である次亜塩素酸塩
を含有する安定な水処理剤組成物。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2000082056A JP4321733B2 (ja) | 2000-03-23 | 2000-03-23 | 次亜塩素酸塩を含有する安定な水処理剤組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000082056A JP4321733B2 (ja) | 2000-03-23 | 2000-03-23 | 次亜塩素酸塩を含有する安定な水処理剤組成物 |
Publications (2)
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ID=18598905
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JP (1) | JP4321733B2 (ja) |
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