JP2003251364A - 乳化重合系ポリマーを含有する廃液の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 乳化重合系ポリマーの凝集体の粒径を大き
くし、凝集体の回収効率を向上させ、放流される排水中
の有機物含有量を減らすことができる乳化重合系ポリマ
ーを含有する廃液の処理方法を提供する。 【解決手段】 乳化重合系ポリマーを含有する廃液から
乳化重合系ポリマーを凝集、分離する処理方法におい
て、乳化重合系ポリマーを含有する廃液に硫酸アルミニ
ウムを添加し、ついで、硫酸アルミニウムが添加された
廃液に第一の高分子凝集剤を添加し、さらに、第一の高
分子凝集剤が添加された廃液に、第一の高分子凝集剤と
は異なる電荷を有する第二の高分子凝集剤を添加するこ
とを特徴とする乳化重合系ポリマーを含有する廃液の処
理方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、乳化重合系ポリマ
ーの製造の際に排出される、乳化重合系ポリマー、乳化
剤等を含む廃液の処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、乳化重合系ポリマーは、乳化
重合法によってポリマーを含むポリマーラテックスを製
造する重合工程、ポリマーラテックス中のポリマーを凝
集させてポリマースラリーとする凝固工程、洗浄と脱水
を繰り返しながらポリマースラリーから水、凝集剤等を
取り除き、最終的に水分率の低い脱水物を得る洗浄・脱
水工程、脱水物を乾燥させて粉粒体にする乾燥工程を経
て製造されている。

【０００３】乳化重合系ポリマーの製造の際には、洗浄
・脱水工程からは乳化重合系ポリマー、乳化剤等が含ま
れた廃液が排出され、また、乳化重合ポリマーの製造後
には、各工程の装置の洗浄によって、乳化重合系ポリマ
ーのエマルジョン、ラテックス等を含む洗浄廃液が排出
される。これら廃液中にはポリマーが多く含まれてお
り、このポリマーはＣＯＤ等の水質悪化要因となるた
め、そのまま一般排水として外部に放流することができ
ず、凝集沈澱処理などの廃液処理によってポリマーを回
収する必要がある。

【０００４】従来より、乳化重合系ポリマーを含有する
廃液の凝集沈澱処理は、廃液中の乳化重合系ポリマーを
凝集させ、凝集体（フロック）を沈澱させ、上澄み液と
凝集体を分離したのち、上澄み液を一般排水として外部
に放流し、一方、凝集体を脱水して廃棄物として処分す
ることにより行われてきた。また、廃液中の乳化重合系
ポリマーを凝集させる方法としては、廃液に、アルミニ
ウム塩、マグネシウム塩、鉄塩等の無機凝集剤を添加す
る方法、または廃液に無機凝集剤を添加し、これにアニ
オン型、カチオン型等の高分子凝集剤から選ばれる１種
の高分子凝集剤をさらに添加する方法がとられてきた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、無機凝
集剤のみ、もしくは無機凝集剤および１種の高分子凝集
剤を廃液に添加して乳化重合系ポリマーを沈澱が可能な
程度の粒径まで凝集させても、凝集体の凝集が不十分で
あり、分裂して小さな粒径の凝集体となりやすかった。
この小粒径の凝集体は、沈澱、分離しにくく、上澄み液
に残留するおそれがあり、上澄み液を再度、凝集し、廃
液処理する必要が生じる場合があった。

【０００６】また、乳化重合系ポリマーを製造する工場
などにおいては、乳化重合系ポリマーの製造ラインは複
数あることが多く、これらラインから排出される廃液
は、含まれる乳化剤の種類がそれぞれ異なっていること
が多い。通常、廃液に添加される高分子凝集剤のイオン
性は、乳化重合系ポリマーを大粒径の凝集体とするため
に、乳化剤のイオン性に応じて適宜、選択されるが、廃
液にイオン性の異なる乳化剤が複数含まれている場合に
は、１種の高分子凝集剤では対応しきれず、大粒径の凝
集体を得にくく、小粒径の凝集体が上澄み液に残留する
おそれがあった。

【０００７】よって、本発明の目的は、乳化重合系ポリ
マーの凝集体の粒径を大きくし、凝集体の回収効率を向
上させ、放流される排水中の有機物含有量を減らすこと
ができる乳化重合系ポリマーを含有する廃液の処理方法
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の乳化
重合系ポリマーを含有する廃液の処理方法は、乳化重合
系ポリマーを含有する廃液から乳化重合系ポリマーを凝
集、分離する処理方法において、乳化重合系ポリマーを
含有する廃液に硫酸アルミニウムを添加し、ついで、硫
酸アルミニウムが添加された廃液に第一の高分子凝集剤
を添加し、さらに、第一の高分子凝集剤が添加された廃
液に、第一の高分子凝集剤とは異なる電荷を有する第二
の高分子凝集剤を添加することを特徴とする。

【０００９】また、本発明の乳化重合系ポリマーを含有
する廃液の処理方法においては、硫酸アルミニウムが添
加された廃液のｐＨを７〜１０の範囲に調整することが
望ましい。また、前記２種類の高分子凝集剤は、質量平
均分子量１０００万〜１５００万であるポリアクリルア
ミド系のアニオン型高分子凝集剤、および質量平均分子
量３５０万〜５００万であるポリアクリル酸エステル系
のカチオン型高分子凝集剤であることが望ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳しく説明
する。本発明の乳化重合系ポリマーを含有する廃液の処
理方法は、硫酸アルミニウムが添加された廃液に、それ
ぞれ電荷の異なる第一の高分子凝集剤および第二の高分
子凝集剤（以下、これらを２種類の高分子凝集剤と記
す）を、それぞれ個別に添加することに特徴がある。

【００１１】本発明においては、乳化重合系ポリマーの
凝集能力に優れることから、無機凝集剤として硫酸アル
ミニウムが使用される。硫酸アルミニウムの添加量は、
特に限定はされないが、乳化重合系ポリマーが凝集し、
凝集体となる程度が好ましく、通常、廃液中の乳化重合
系ポリマー（固形分）１００質量部に対して０．３〜１
０質量部の範囲である。

【００１２】硫酸アルミニウムが添加された廃液は、乳
化重合系ポリマーの凝集を促進し、大粒径の凝集体を生
成しやすくするために、そのｐＨが７〜１０の範囲に調
整されることが好ましい。廃液のｐＨが７未満では、乳
化重合系ポリマーの凝集が弱く、大粒径の凝集体を生成
し難くなるおそれがあり、一方、廃液のｐＨが１０を超
えると、同じく大粒径の凝集体を生成し難くなるおそれ
がある。 硫酸アルミニウムが添加された廃液のｐＨ
は、より好ましくは７．５〜９．５の範囲であり、さら
に好ましくは８．０〜９．０の範囲である。硫酸アルミ
ニウムが添加された廃液は酸性となっているので、この
廃液のｐＨを７〜１０の範囲に調整するためには、水酸
化ナトリウム水溶液等のアルカリ性水溶液が使用され
る。

【００１３】２種類の高分子凝集剤としては、それぞれ
電荷が異なる高分子凝集剤、すなわちアニオン型高分子
凝集剤およびカチオン型高分子凝集剤が使用される。ア
ニオン型高分子凝集剤としては、例えば、アクリルアミ
ドと、（メタ）アクリル酸、２−アクリルアミド−２−
メチルプロパンスルホン酸、ビニルスルホン酸またはこ
れらの塩との共重合体、ポリアクリルアミドの部分加水
分解物等のアクリルアミド系高分子凝集剤；アクリル酸
と水酸化ナトリウムからつくられるポリアクリル酸ソー
ダ系高分子凝集剤などが挙げられる。

【００１４】中でも、ポリアクリルアミド系のアニオン
型高分子凝集剤が、乳化重合系ポリマーの凝集能力に優
れることから好適に用いられる。また、ポリアクリルア
ミド系のアニオン型高分子凝集剤の質量平均分子量は、
１０００万〜１５００万の範囲であることが好ましい。
質量平均分子量が１０００万未満では、凝集力が不十分
となり、小さな粒径の凝集体となりやすい。一方、質量
平均分子量が１５００万を超えると、同様に凝集力が不
十分となり、小さな粒径の凝集体となりやすい。アニオ
ン型高分子凝集剤の添加量は、特に限定はされないが、
通常、廃液に対して０．２〜１００００ｐｐｍの範囲で
ある。

【００１５】カチオン型高分子凝集剤としては、解離し
てカチオン性となるアクリル酸エステル化合物を単量体
単位として含有するポリアクリル酸エステル系高分子凝
集剤、ポリアミン系高分子凝集剤、ジシアンジアミド系
高分子凝集剤などが挙げられる。

【００１６】中でも、ポリアクリル酸エステル系のカチ
オン型高分子凝集剤が、乳化重合系ポリマーの凝集能力
に優れることから好適に用いられる。また、ポリアクリ
ル酸エステル系のカチオン型高分子凝集剤の質量平均分
子量は、３５０万〜５００万の範囲であることが好まし
い。質量平均分子量が３５０万未満では、凝集力が不十
分となり、小さな粒径の凝集体となりやすい。一方、質
量平均分子量が５００万を超えると、同様に凝集力が不
十分となり、小さな粒径の凝集体となりやすい。 カチ
オン型高分子凝集剤の添加量は、特に限定はされない
が、通常、廃液に対して０．２〜１００００ｐｐｍの範
囲である。

【００１７】アニオン型高分子凝集剤およびカチオン型
高分子凝集剤は、個別に廃液に添加され、同時に添加さ
れることはない。添加の順序、すなわちアニオン型とカ
チオン型のどちらを第一の高分子凝集剤とし、どちらを
第二の高分子凝集剤とするかは、特に限定はされない
が、廃液に含まれる乳化剤のイオン性に応じて決定され
ることが好ましい。すなわち、廃液に含まれている乳化
剤がアニオン性である、もしくは廃液に含まれている乳
化剤が複数種類であって、アニオン性の乳化剤が多く含
まれている場合は、まず、カチオン型高分子凝集剤を廃
液に添加し、続いてアニオン型高分子凝集剤を添加する
ことが、凝集効率の点から好ましい。また、廃液に含ま
れている乳化剤がカチオン性である、もしくは廃液に含
まれている乳化剤が複数種類であって、カチオン性の乳
化剤が多く含まれている場合は、まず、アニオン型高分
子凝集剤を廃液に添加し、続いてカチオン型高分子凝集
剤を添加することが、凝集効率の点から好ましい。

【００１８】廃液に含まれる乳化剤としては、アニオン
性、カチオン性、両性、非イオン性の界面活性剤が挙げ
られる。アニオン性の界面活性剤としては、例えば、脂
肪酸塩タイプ、硫酸エステル塩タイプ、スルホン酸塩タ
イプ、リン酸エステル塩タイプなどが挙げられる。カチ
オン性の界面活性剤としては、アルキルアミン塩タイ
プ、第４級アンモニウム塩タイプなどが挙げられる。両
性の界面活性剤としては、例えば、アルキルベタインタ
イプ、アミンオキサイドタイプなどが挙げられる。非イ
オン性の界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチ
レンタイプ、ソルビタンエステルタイプ、リン酸エステ
ル塩タイプなどが挙げられる。

【００１９】硫酸アルミニウム、および電荷の異なる２
種類の高分子凝集剤を、それぞれ個別に添加することに
よって、乳化重合系ポリマーを主成分とする凝集体が生
成した廃液は、公知の分離方法によって上澄み液と凝集
体とに分離される。分離方法としては、例えば、重力沈
降による重力沈降法、遠心濃縮法、膜分離法等が挙げら
れる。

【００２０】このようにして分離された凝集体は、脱水
されて、最終的に廃棄物として処分される。凝集体の脱
水方法としては、例えば、ベルトプレス脱水法、遠心脱
水法、スクリュープレス脱水法、フィルタープレス脱水
法等の公知の方法を適用できる。

【００２１】以上説明したような乳化重合系ポリマーを
含有する廃液の処理方法においては、まず、乳化重合系
ポリマーを含有する廃液に硫酸アルミニウムを添加する
ことにより、乳化重合系ポリマーが凝集して比較的小粒
径の凝集体が生成する。ついで、硫酸アルミニウムが添
加された廃液に第一の高分子凝集剤を添加することによ
り、小粒径の凝集体がさらに集合して比較的大粒径の凝
集体が生成する。さらに、第一の高分子凝集剤が添加さ
れた廃液に、第一の高分子凝集剤とは異なる電荷を有す
る第二の高分子凝集剤を添加することにより、第二の高
分子凝集剤が、凝集体中に取り込まれた第一の高分子凝
集剤とイオン的に結合し、凝集体間の架橋剤としての役
割を果たし、巨大な凝集体の集合体が形成される。

【００２２】この凝集体の集合体は、沈降速度が速いの
で、廃液処理の効率が格段に良くなる。また、この凝集
体の集合体は、電荷の異なる２種類の高分子凝集剤のイ
オン結合によって強固に集合しているので、分裂しにく
い。したがって、沈澱、分離しにくい小粒径の凝集体の
発生を抑えることができ、凝集体の回収効率を向上さ
せ、放流される排水中の有機物含有量を減らすことがで
きる。

【００２３】また、廃液に電荷の異なる２種類の高分子
凝集剤を添加しているので、廃液中にイオン性の異なる
複数種類の乳化剤が含まれていたとしても、高分子凝集
剤による凝集能力を低下させることはなく、これによ
り、凝集体の回収効率を向上させ、放流される排水中の
有機物含有量を減らすことができる。

【００２４】

【実施例】以下に実施例を示して、本発明をさらに説明
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。また、本実施例では、「部」および「％」は、特
に断りがない限り、「質量部」および「質量％」を意味
する。また、本実施例においては、凝集体（フロック）
の大きさは、下記の方法で測定される凝集体の沈降速度
で表した。

【００２５】（沈降速度）フロックが形成された排水を
５００ｍｌのメスシリンダーに採取した後静置し、フロ
ックと水が完全に分離するまでの時間を沈降速度とし
た。

【００２６】また、本実施例においては、乳化重合系ポ
リマーを含有する廃液として、以下の廃液を使用した。 （廃液Ａ）乳化重合系ポリマーとしてメタクリル酸メチ
ル／ブタジエン／スチレン共重合体を製造した際に排出
された廃液（排水）であり、浮遊懸濁物質（以下ＳＳと
略す）を１．２％、乳化剤として脂肪酸塩タイプのアニ
オン性界面活性剤（花王（株）製、ＫＳソープＭＲ）を
１５０ｐｐｍ含有するものである。

【００２７】（廃液Ｂ）乳化重合系ポリマーとしてメタ
クリル酸メチル／ブタジエン／スチレン共重合体および
シリコーンゴムを製造した際に排出された廃液（排水）
であり、ＳＳを１．８％、乳化剤として脂肪酸塩タイプ
のアニオン性界面活性剤（花王（株）製、ＫＳソープＭ
Ｒ）を１３０ｐｐｍ、スルホン酸塩タイプのアニオン性
界面活性剤（花王（株）製、ＫＳソープＭＲ）を３５０
ｐｐｍ含有するものである。

【００２８】（廃液Ｃ）乳化重合系ポリマーとしてメタ
クリル酸メチル／ブタジエン／スチレン共重合体、シリ
コーンゴムおよびアクリルゴムを製造した際に排出され
た廃液（排水）であり、ＳＳを２．８％、乳化剤として
脂肪酸塩タイプのアニオン性界面活性剤（花王（株）
製、ＫＳソープＭＲ）を１１０ｐｐｍ、スルホン酸塩タ
イプのアニオン性界面活性剤（花王（株）製、ＫＳソー
プＭＲ）を３８０ｐｐｍ、リン酸エステル塩タイプの非
イオン性アニオン界面活性剤（東邦化学製、フォスファ
ノールＬＯ−５２９）を２００ｐｐｍ含有するものであ
る。

【００２９】［実施例１］まず、廃液Ａ１００部に硫酸
アルミニウム２部を添加し、これに２％水酸化ナトリウ
ム水溶液を加えてｐＨ７．５に調整し、５分間攪拌し
た。ついで、硫酸アルミニウムが添加された廃液に、ポ
リアクリル酸エステル系のカチオン型高分子凝集剤（ダ
イヤフロック（株）製、ＫＰ−２０４Ｂ、質量平均分子
量４００万）５００ｐｐｍを添加し、１分間攪拌した。
さらに、この廃液に、ポリアクリルアミド系のアニオン
型高分子凝集剤（ダイヤフロック（株）製、ＡＰ−１２
０、質量平均分子量１１００万）５００ｐｐｍを添加、
１分間攪拌した。廃液中の凝集体の沈降速度を測定し
た。結果を表１に示す。

【００３０】［実施例２］廃液Ａを廃液Ｂに変更した以
外は、実施例１と同様にして廃液処理を行い、廃液中の
凝集体の沈降速度を測定した。結果を表１に示す。

【００３１】［実施例３］廃液Ａを廃液Ｃに変更した以
外は、実施例１と同様にして廃液処理を行い、廃液中の
凝集体の沈降速度を測定した。結果を表１に示す。

【００３２】［比較例１］カチオン型およびアニオン型
高分子凝集剤を添加せず、硫酸アルミニウムの添加量を
２部に変更した以外は、実施例３と同様にして廃液処理
を行い、廃液中の凝集体の沈降速度を測定した。結果を
表１に示す。

【００３３】［比較例２］カチオン型高分子凝集剤を添
加せず、硫酸アルミニウムの添加量を２部に、アニオン
型高分子凝集剤の添加量を１０００ｐｐｍに変更した以
外は、実施例３と同様にして廃液処理を行い、廃液中の
凝集体の沈降速度を測定した。結果を表１に示す。

【００３４】［比較例３］アニオン型高分子凝集剤を添
加せず、硫酸アルミニウムの添加量を２部に、カチオン
型高分子凝集剤の添加量を１０００ｐｐｍに変更した以
外は、実施例３と同様にして廃液処理を行い、廃液中の
凝集体の沈降速度を測定した。結果を表１に示す。

【００３５】［比較例４］硫酸アルミニウムを添加せ
ず、カチオン型高分子凝集剤の添加量を１０００ｐｐｍ
に、アニオン型高分子凝集剤の添加量を１０００ｐｐｍ
に変更した以外は、実施例３と同様にして廃液処理を行
い、廃液中の凝集体の沈降速度を測定した。結果を表１
に示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の乳化重合
系ポリマーを含有する廃液の処理方法は、乳化重合系ポ
リマーを含有する廃液に硫酸アルミニウムを添加し、つ
いで、硫酸アルミニウムが添加された廃液に第一の高分
子凝集剤を添加し、さらに、第一の高分子凝集剤が添加
された廃液に、第一の高分子凝集剤とは異なる電荷を有
する第二の高分子凝集剤を添加する方法であるので、乳
化重合系ポリマーの凝集体の粒径を大きくし、凝集体の
回収効率を向上させ、放流される排水中の有機物含有量
を減らすことができる。

【００３８】また、硫酸アルミニウムが添加された廃液
のｐＨを７〜１０の範囲に調整すれば、乳化重合系ポリ
マーの凝集が促進され、大粒径の凝集体が生成しやすく
なり、廃液処理の効率がさらに向上する。また、前記２
種類の高分子凝集剤が、質量平均分子量１０００万〜１
５００万であるポリアクリルアミド系のアニオン型高分
子凝集剤、および質量平均分子量３５０万〜５００万で
あるポリアクリル酸エステル系のカチオン型高分子凝集
剤であれば、乳化系ポリマーの製造で排出されるポリマ
ーを主成分とする浮遊懸濁物質を効率よく凝集させ、大
粒径の凝集体を形成させることにより廃水処理の効率が
大幅に向上する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D015 BA12 BA19 BB09 BB14 CA08 DA05 DB07 DB08 DB14 DB23 DC07 EA14 EA15 EA32 EA37 EA39 FA03 FA19

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 乳化重合系ポリマーを含有する廃液から
   乳化重合系ポリマーを凝集、分離する処理方法におい
   て、 乳化重合系ポリマーを含有する廃液に硫酸アルミニウム
   を添加し、ついで、硫酸アルミニウムが添加された廃液
   に第一の高分子凝集剤を添加し、さらに、第一の高分子
   凝集剤が添加された廃液に、第一の高分子凝集剤とは異
   なる電荷を有する第二の高分子凝集剤を添加することを
   特徴とする乳化重合系ポリマーを含有する廃液の処理方
   法。
2. 【請求項２】 硫酸アルミニウムが添加された廃液のｐ
   Ｈを７〜１０の範囲に調整することを特徴とする請求項
   １記載の乳化重合系ポリマーを含有する廃液の処理方
   法。
3. 【請求項３】 前記２種類の高分子凝集剤が、質量平均
   分子量１０００万〜１５００万であるポリアクリルアミ
   ド系のアニオン型高分子凝集剤、および質量平均分子量
   ３５０万〜５００万であるポリアクリル酸エステル系の
   カチオン型高分子凝集剤であることを特徴とする請求項
   １または請求項２記載の乳化重合系ポリマーを含有する
   廃液の処理方法。