JP2003154207A - 工業用組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課 題】 優れた凝集性能を有し、排水処理剤とし
て有用な工業用組成物を提供する。 【解決手段】 硝酸と硫酸アルミニウムとを含有するこ
とを特徴とする工業用組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は排水処理剤、紙用サ
イズ剤、皮革のなめし剤、油脂の清澄剤または工業用触
媒等として有用な工業用組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】硫酸アルミニウムは、通常、耐熱、耐酸
性材よりなる反応槽に硫酸を仕込み、これに水酸化アル
ミニウムを投入して加熱させ、得られた濃厚硫酸アルミ
ニウム溶液を反応槽で水希釈して貯蔵し、冷却後濃度調
整して製品としている。

【０００３】その用途としては、下水や工場排水、上水
等の排水処理剤（無機凝集剤）として使用されたり、紙
用サイズ剤、皮革のなめしや油脂の清澄剤、各種触媒等
として広く使用されている工業用薬品である。

【０００４】ところで、前述の排水処理剤として利用す
る場合、他の処理剤、例えば、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミ
ニウム）と比べると、薬剤を多く加えないと満足すべき
凝集速度が得られないと言う問題点を有しているため、
近年、硫酸アルミニウムがＰＡＣに置き換えらケースが
増加してきているが、硫酸アルミニウムは原料として硫
酸廃液を使用出来ることから、資源の有効利用（省資
源）の観点より、ＰＡＣと同等以上の凝集性能を有する
ものが渇望される状況になってきている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の硫酸
アルミニウムより優れかつＰＡＣと同等以上の凝集性能
を有する硫酸アルミニウム含有組成物を提供することを
目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の目的
を達成するために鋭意研究を重ねた結果、予想外にも硫
酸アルミニウムに硝酸を共存させることで凝集性能が向
上されることを見出し、さらに検討を重ねて、本発明を
完成させるに至った。

【０００７】すなわち本発明は、 〔１〕 硝酸と硫酸アルミニウムを含有することを特徴
とする工業用組成物、〔２〕 ２６．８重量％のＡｌ_２
（ＳＯ_４）_３含む液状硫酸アルミニウムに換算した液状
硫酸アルミニウムに対して、硝酸が１０〜２０００ｐｐ
ｍ含有されていることを特徴とする前記〔１〕記載の工
業用組成物、〔３〕 硝酸がすでにある目的で使用され
た硝酸であることを特徴とする前記〔１〕記載の工業用
組成物、〔４〕 硫酸アルミニウムがすでにある目的で
使用された硫酸と硝酸から製造された粗硫酸アルミニウ
ムであることを特徴とする前記〔１〕記載の工業用組成
物、〔５〕 排水処理剤である前記〔１〕記載の工業用
組成物、〔６〕 紙用サイズ剤、皮革のなめし剤、油脂
の清澄剤または工業用触媒である前記〔１〕記載の工業
用組成物、〔７〕 硝酸と硫酸アルミニウムを含有する
組成物を使用することを特徴とする排水の処理方法、
〔８〕 硝酸と硫酸アルミニウムとを含有する工業用組
成物を搭載した排水処理装置、に関する。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明で使用される硫酸アルミニ
ウムは、公知の硫酸アルミニウムの製造に準じて行なわ
れた液状物や粉末物のどちらであってもよいし、その品
質は工業グレード（工業用規格：ＪＩＳ Ｋ１４２３−
１９７０、水道用規格：ＪＩＳ Ｋ１４５０−１９７
７）や試薬グレードのいずれのレベルであってもよい
し、もしくは、使用済みの廃硫酸や廃水酸化アルミニウ
ムを用いて製造された粗硫酸アルミニウムであってもよ
い。

【０００９】本発明で使用される硝酸としては、濃度や
品質は試薬グレードおよび工業グレードのいずれのもの
であって良いし、一度ある目的、例えば有機合成、半導
体生産時のレジスト剥離、各種洗浄等に使用された廃液
であってもよい。また、発煙硝酸や同廃液を硝酸として
使用してもよい。資源の有効利用、コストダウンの観点
から、一度ある目的に使用された廃硝酸を用いることが
望ましい。あるいは、上記硫酸中に含まれている硝酸で
あってもよい。例えば、特開平１１-１５７８１２や特
開平１１-３１９８４９で提案されているように、硫酸
廃液中の過酸化水素水を分解するために添加された硝
酸、つまり、硫酸廃液中に含まれる硝酸分を利用するこ
とも可能である。

【００１０】上記のすでにある目的に使用された硝酸と
は、硝酸を含有する廃液、廃硝酸等を含む。

【００１１】本発明の工業用組成物は硝酸と硫酸アルミ
ニウムとを配合することにより容易に製造できる。本発
明の組成物には、通常水がさらに含まれている。なお、
本発明の組成物において硫酸アルミニウムは液状硫酸ア
ルミニウムとして存在する。従って、液状硫酸アルミニ
ウムとは、組成物中に存在する水と硫酸アルミニウムか
ら構成されている。

【００１２】本発明では、硫酸アルミニウムに硝酸を存
在させることで凝集特性の向上を図るが、その添加量と
しては、液状硫酸アルミニウム［Ａｌ_２Ｏ_３の含有量８
重量％、Ａｌ_２（ＳＯ_４）_３の含有量２６.８重量％］
の重量に換算した液状硫酸アルミニウムに対して約１０
〜２０００ｐｐｍが望ましい。硝酸の濃度がこれより低
いと凝集効果の向上が期待できず、また、これより高く
なると経済的ではない。この硝酸は、液状の硫酸アルミ
ニウムにそのまま所定量添加されてもよいし、もしくは
前述のように硫酸アルミニウムを製造する際や同製造原
料（硫酸等）中の含まれていたものであってもよい。

【００１３】また、本発明の組成物は硫酸と水酸化アル
ミニウムとを硝酸の存在下に反応させる方法によっても
容易に製造することができる。

【００１４】本方法で使用される硫酸は、濃度に関して
は得に限定は無く、約９０重量％以下の濃度においても
十分使用可能であり、通常は約５０重量％以上が好まし
い。なお、従来法では、硫酸の濃度は９０重量％以上が
標準的であった。また、本発明に使用される硫酸の品質
としては、工業用や試薬グレードのもの、または、半導
体工業等で利用される高純度品であってもよいし、各種
部品や製品の洗浄液として使用されたもの、特に、半導
体の製造工程でレジスト剥離や洗浄液として利用された
ものであってもよい。また、発煙硫酸や無水硫酸もしく
はこれらの廃液であってもよい。なお、資源の有効利
用、コストダウンの観点から、一度ある目的に使用され
た廃硫酸を用いることが望ましい。硫酸は、硫酸を含有
する廃液、廃硫酸等を含む。

【００１５】本方法で使用される水酸化アルミニウムと
しては、アルミニウム塩、陶磁器、ガラス、耐火物、触
媒もしくは触媒担体、樹脂、ゴム、紙の難燃剤、人工大
理石等の原料として工業用に用いられているものであっ
てもよいし、ＩＣや光学用ガラス原料、高純度アルミニ
ウム化合物原料、触媒用、医薬用に用いられている高純
度水酸化アルミニウムであってもよいし、水酸化アルミ
ニウムを含有するこれらの廃材（使用済みのもの）であ
ってもよい。なお、コスト面と資源の有効利用面の観点
から、工業用水酸化アルミニウムや一度他の目的に使用
された水酸化アルミニウムを原料として用いることがよ
り好ましい。水酸化アルミニウムは、水酸化アルミニウ
ムを含有する廃材等を含む

【００１６】本方法で使用される硝酸としては、濃度や
品質は試薬グレードや工業グレードのいずれのものであ
ってもよいし、一度ある目的、例えば有機合成、半導体
生産時のレジスト剥離、各種洗浄等に使用された硝酸を
含有する廃液であってもよい。また、発煙硝酸や同廃液
であってもよい。資源の有効利用、コストダウンの観点
から、一度ある目的に使用された廃硝酸を用いることが
望ましい。あるいは、上記硫酸中に含まれている硝酸分
であってもよい。例えば、特開平１１-１５７８１２や
特開平１１-３１９８４９で提案されているように、硫
酸廃液中の過酸化水素水を分解するために添加された硝
酸、つまり、硫酸廃液中に含まれる硝酸分を利用するこ
とも可能である。硝酸は、硝酸を含有する廃液、廃硝酸
等を含む。

【００１７】以上に示した原料である硫酸、水酸化アル
ミニウムおよび硝酸以外に、所望により他の添加物、例
えば水を反応系に存在させて硫酸アルミニウムの製造を
行うこともできる。反応方法としては、硝酸を反応系に
存在させる以外は公知の硫酸アルミニウムの製造に従っ
て行われてよく、硫酸に水酸化アルミニウムを粉末状で
添加してもよいし、水酸化アルミニウムを水とでスラリ
ー化したものを硫酸に添加してもよい。または、水酸化
アルミニウムと水のスラリーに硫酸を加えてもよい。ま
た、硝酸は、反応前や反応途中のどちらで添加してもよ
いし、硫酸や水、水酸化アルミニウムと水のスラリー中
に予め添加した状態で使用してもよい。前述で述べた特
開平１１-１５７８１２や特開平１１-３１９８４９の記
載に従う再生硫酸中にはすでに硝酸が含有されている。
このような硫酸を原料と使用することで硝酸を反応系に
存在させることもできる。本発明の反応は好ましくは水
酸化アルミニウムと硝酸の混合物に硫酸を滴下すること
により行われる。

【００１８】同反応系への硝酸の添加量としては、反応
系のトータル重量に対して約１〜３０００ｐｐｍで、好
ましくは、約１０〜１０００ｐｐｍである。硝酸の添加
量がこれより少ないと反応の促進効果が得られにくくな
り、これより多くなると経済的に不利となる。

【００１９】また、硝酸入りの硫酸を原料として用いる
場合は、硫酸中の硝酸濃度は約１０〜５０００ｐｐｍが
好ましい。この場合も、硝酸の添加量がこれより少ない
と反応の促進効果が充分に得られにくくなり、これより
多くなると経済的に不利となる。なお、硝酸入りの硫酸
を用いて、さらに反応系に硝酸を添加してもよい。

【００２０】硝酸を添加することで硫酸の反応性を向上
させることができるため、従来方法に比べて、低濃度の
硫酸を用い低温かつ短時間で、効率良く反応が促進され
ることになる。そのメカニズムは明らかでないが、下記
反応H₂SO₄＋HNO₃→ NO²⁺＋HSO₄ ^-が硫酸アルミニウムの
反応に関与しているものと予想される。

【００２１】反応系の加熱については、前述の硝酸によ
り反応促進効果があることや、硫酸と水との水和熱やア
ルミニウムとの反応熱を利用することができるため、特
に加熱源を設けることは必ずしも必要ない。そのため反
応温度は、仕込み時は室温からスタートし、水和熱や反
応熱を利用することで約６０〜１１０℃にまで到達し、
あとはこの温度で熟成することで求める硫酸アルミニウ
ムを効率よく製造することができる。なお、所望に応じ
て例えばスチーム等を利用した強制加熱を行ってもよ
い。

【００２２】反応時間は通常は約１分〜１時間で終了す
る。滴下時間は約１〜２０分（通常：約５分）、熟成時
間は約１〜２０分（通常：約５分）であるが、反応温度
等の条件によってこれ以外でもよい。

【００２３】硫酸に対する水酸化アルミニウムの添加量
は、約１.０〜１.２倍モルが好ましい。

【００２４】また、同反応のさらなる効率アップを図る
ため、さらに過酸化水素水を添加してもよい。

【００２５】なお、反応終了後は、水による希釈で所定
の濃度に調整した液状物としてもよいし、固化床に流し
完全に固化するまで冷却した後、これを粉砕して本方法
の組成物としてもよい。

【００２６】以上のようにして得られた硝酸と硫酸アル
ミニウムを包含することを特徴とする工業用組成物は、
従来の硫酸アルミニウムやＰＡＣと同様にして排水処理
剤として利用できる。

【００２７】なお、硝酸を硫酸アルミニウムに存在させ
ることにより、硫酸イオンは硝酸イオンと会合し易くな
るため、硫酸イオンとアルミニウムイオンとの会合が弱
くなり、アルミニウムのイオン強度が高められて排水中
の懸濁粒子を吸着する効果が向上されると考えられ、硫
酸アルミニウムを含む工業用組成物をＰＡＣと同等以上
の凝集性能を有する排水処理剤等の処理剤に転換するこ
とが可能となる。

【００２８】また、本発明の工業用組成物は、従来の硫
酸アルミニウム含有組成物と同様にして排水処理剤以外
の紙用サイズ剤、皮革のなめし剤、油脂の清澄剤、各種
触媒等の工業分野で使用することが可能である。

【００２９】さらに、本発明の工業用組成物は、従来の
排水処理等の装置に搭載することが可能である。

【００３０】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない。なお、硫
酸アルミニウム中の酸化アルミニウムの定量分析は、Ｊ
ＩＳ Ｋ１４５０-1996法に従って行った。

【００３１】実施例１ 下記比較例１に記載した水道用
硫酸アルミニウムに工業用硝酸（７０重量％）を５００
ｐｐｍ添加したもの。

【００３２】実施例２ 保温材により反応釜外壁を覆っ
た撹拌機付きの反応釜に水：１８gと粉末状水酸化アル
ミニウム（試薬）：９.８gと７０重量％硝酸（工業
品）：０.０５gを加えて撹拌を行ったものに、８０重量
％の硫酸：２２.５gを撹拌下に室温下で５分かけて滴下
した。滴下終了後５分間熟成を行った後、反応液に水：
２８gを加えて希釈を行った。得られた反応液をフィル
ターでろ過して、未反応の水酸化アルミニウムの分離を
行ったものについてｐＨとＡｌ_２Ｏ_３（重量％）を測定
した。この液のｐＨは３.３３で、Ａｌ_２Ｏ_３（重量
％）は８.１０であった。

【００３３】実施例３ 硝酸そのものを添加するのでは
無く、硝酸を３００ｐｐｍ含有した半導体工場からの廃
硫酸（８０重量％）を用いて実施例１と同じ方法で反応
を行った。最終的に得られた反応液のｐＨは３.１２
で、Ａｌ_２Ｏ_３（重量％）は８.１４であった。

【００３４】比較例１ 水道用硫酸アルミニウム（Ａｌ
_２Ｏ_３：８重量％）、ｐＨは３.１０で、Ａｌ_２Ｏ
_３（重量％）は８.１０。

【００３５】比較例２ 排水処理用ＰＡＣ（ポリ塩化ア
ルミニウム：工業品；アルミナ１０重量％）。

【００３６】以上のサンプル５種類を用いて、半導体工
場排水にて凝集効果を比較評価した。なお、同排水原水
中にはＦイオンが３０ｐｐｍ含まれていたが（他にも、
硫酸、硝酸、塩酸等が同排水中に含まれる）、これに消
石灰を添加してｐＨ＝８.７とした懸濁液を用いて、各
サンプルを添加した場合や、引き続き高分子凝集剤（ポ
リアクリルアミド系凝集剤）を添加した場合について、
凝集速度、濁度、Ｆイオン濃度の項目で比較検討を行っ
た。なお、凝集速度については、沈降管を用いて所定の
距離を通過する時間の測定を目視で行った。排水の濁度
は京都電子工業（株）ポータブル濁度計ＰＣ−０６を、
Ｆイオン濃度はＤＫＫコーポレーションＩＬＯ−３０を
用いて測定を行った。

【００３７】実施例１〜３、比較例１，２について凝集
速度、濁度、Ｆイオン濃度を評価した結果を図１〜３に
示す。

【００３８】図１の結果から分かるように、硝酸が存在
する実施例１〜３の方が比較例１，２より優れた凝集速
度を示している。また、サンプルの添加量が多いほどよ
り優れた凝集速度を示している。

【００３９】図２の結果から分かるように、硝酸が存在
する実施例１〜３の方が比較例１、２より濁度が低下す
ることを示している。また、さらに他の高分子凝集剤を
添加するとより濁度が低下することを示している。

【００４０】図３の結果から分かるように、硝酸が存在
する実施例１〜３の方が比較例１，２よりＦイオン濃度
が低下することを示している。また、他の高分子凝集剤
をさらに添加するとよりＦイオン濃度が低下することを
示している。

【００４１】

【発明の効果】本発明の硝酸を含有する硫酸アルミニウ
ム組成物は、ＰＡＣより優れた凝集性能を示す。凝集性
能は処理能力である凝集速度と処理水の水質を示す濁度
とＦイオン濃度で評価する。

【００４２】また、廃硫酸、廃硝酸を使用することがで
きるので資源の有効利用を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１〜３の組成物と比較例１、２の組成
物との凝集速度に関する比較を示す。

【図２】 実施例１〜３の組成物と比較例１、２の組成
物との濁度に関する比較を示す。

【図３】 実施例１〜３の組成物と比較例１、２の組成
物とのＦイオン濃度に関する比較を示す。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 硝酸と硫酸アルミニウムを含有すること
   を特徴とする工業用組成物。
2. 【請求項２】 ２６．８重量％のＡｌ_２（ＳＯ_４）_３を
   含む液状硫酸アルミニウムに換算した液状硫酸アルミニ
   ウムに対して、硝酸が１０〜２０００ｐｐｍ含有されて
   いることを特徴とする請求項１記載の工業用組成物。
3. 【請求項３】 硝酸がすでにある目的で使用された硝酸
   であることを特徴とする請求項１記載の工業用組成物。
4. 【請求項４】 硫酸アルミニウムがすでにある目的で使
   用された硫酸と硝酸から製造された粗硫酸アルミニウム
   であることを特徴とする請求項１記載の工業用組成物。
5. 【請求項５】 排水処理剤である請求項１記載の工業用
   組成物。
6. 【請求項６】 紙用サイズ剤、皮革のなめし剤、油脂の
   清澄剤または工業用触媒である請求項１記載の工業用組
   成物。
7. 【請求項７】 硝酸と硫酸アルミニウムを含有する組成
   物を使用することを特徴とする排水の処理方法。
8. 【請求項８】 硝酸と硫酸アルミニウムとを含有する工
   業用組成物を搭載した排水処理装置。