JP2004358357A

JP2004358357A - Method for flocculating high hardness liquid containing solid in suspended state

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Publication number: JP2004358357A
Application number: JP2003159987A
Authority: JP
Inventors: Naotake Shioji; 尚武塩路
Original assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Current assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date: 2003-06-04
Filing date: 2003-06-04
Publication date: 2004-12-24
Anticipated expiration: 2023-06-04
Also published as: JP4030469B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a flocculation treatment method which can sufficiently flocculate solid particles suspended in liquid having high total hardness, and can be suitably applied to various treatment methods because its safety is high. <P>SOLUTION: In this method for flocculating liquid containing the solid particles in a suspended state, a hydroxy group-containing water-soluble polymer having a weight average molecular weight of ≥1,000,000 and a salt tolerance index of ≥50 is added to the liquid having a total hardness of ≥100 ppm, which flocculates the solid particles suspended in the liquid as flocs. Preferably the hydroxy group-containing water-soluble polymer is a polymer derived from a carboxyl group-containing monomer, a (meta) acrylate-based monomer, and/or 2-acrylamide-2-methyl propane sulfonic acid (salt) as essential components. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、凝集処理方法に関する。より詳しくは、固体を懸濁状態で含む高硬度液において、液中に懸濁している固体粒子を凝集させて処理する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
凝集処理方法は、固体粒子が懸濁している液において、固体粒子を凝集させてフロックと呼ばれる固まりに凝集させて処理する技術であり、例えば、下水や一般産業廃水等の廃水処理、土木現場での泥水処理、浚渫埋め立て時の泥水の沈降分離等の処理技術で広く利用されている。このような凝集処理においては、溶解している硬度成分が高くて水質が悪い液を処理する場合がある。例えば、通常の工業用水のカルシウム（Ｃａ）硬度とマグネシウム（Ｍｇ）硬度とを合わせた全硬度は、３０〜６０ｐｐｍ程度（Ｃａ硬度は約７掛）であるが、これよりも全硬度がはるかに高い水、例えば、セメントを含む結果カルシウムイオンを異常に高く含む廃液や炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸カルシウム等の硬度成分を含有する無機物を土中から掘削するときや製造するときの廃水処理や硬度成分が多量溶解している泥水の処理や沈降分離等に適用することができるような処理方法が求められている。
【０００３】
従来の凝集処理方法に関し、下記の先行技術文献が開示されている。
すなわちアクリルアミド系化合物を単量体成分とする重合体を用いる凝集剤について、アクリルアミドとアクリル酸ソーダ（ナトリウム）の共重合体である凝集剤（例えば、特許文献１〜４参照。）や、（メタ）アクリルアミドと（メタ）アクリル酸とを必須構成単位とする重合体を含有する凝集剤（例えば、特許文献５〜６参照。）が開示されている。また、アクリロイロキシエチルトリメチルアンモニウムクロリドとアクリルアミドを含有するビニル単量体の重合物の混合物から成る凝集剤（例えば、特許文献７参照。）が開示されている。
しかしながら、このような技術においては、アクリルアミド系化合物を主成分として形成される重合体が用いられることから、残留するアクリルアミド系化合物による毒性を解消したり、コストを低減したりするための工夫の余地があった。また、処理しようとする液の全硬度については特定されていないことから、液の全硬度が高い場合に充分な凝集性能が発揮されるようにする工夫の余地があった。
また、上記のようなアクリルアミド系水溶性重合体を用いてｐＨが高い液を凝集処理する場合、当該重合体が加水分解する場合もあり有害なアンモニアガスが発生することになり問題であった。
【０００４】
また塩の形態の重合体を用いるものについて、ポリアクリル酸のアルカリ金属塩を含む汚泥の凝集剤が開示されている（例えば、特許文献８参照。）。
更にＮ−ビニルアミドや、Ｎ−ビニルカルボン酸アミド、ジアルキルアミノプロピルアクリルアミド等のアミド系共重合体からなる凝集剤（例えば、特許文献９〜１２参照。）や、特定の固有粘度やイオン交換水に対する不溶解分を特徴とし、活性炭処理したアクリル酸ナトリウムを用いた部分中和（メタ）アクリル酸系重合体を使用した凝集剤（例えば、特許文献１３参照。）が開示されている。
【０００５】
しかしながら、これらの技術においても、処理しようとする液の全硬度については特定されていない。また、ポリアクリル酸のアルカリ金属塩の形態の重合体を含む凝集剤を用いる場合、処理しようとする液の全硬度が高いと、例えば、カルシウムイオン（Ｃａ^２＋）を介して重合体が３次元化して不溶化すると共に液の濁度が高くなってしまうことから、この点において、全硬度が高い水に懸濁している固体粒子を充分に凝集させることができるようにする工夫の余地があった。したがって、これらの技術においても、全硬度が高い液に対して、懸濁している固体粒子を充分に凝集させ、廃水や泥水処理、沈降分離等に更に好適に用いられるようにするための工夫の余地があった。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−１７０４３３号公報（第２、５〜６頁）
【特許文献２】
特開平６−３３５６０５号公報（第２、５〜６頁）
【特許文献３】
特開平１０−０７６１０９号公報（第２、４頁）
【特許文献４】
特開平４−２８４８９２号公報（第３頁）
【特許文献５】
特開平６−２５４３０５号公報（第２頁）
【特許文献６】
特開平１０−０９９８６７号公報（第２、４〜５頁）
【特許文献７】
特開平１１−３１９４１２号公報（第２、４〜５頁）
【特許文献８】
特開平７−３０８７００号公報（第２頁）
【特許文献９】
特開平８−２４３６００号公報（第２頁）
【特許文献１０】
特許２７７９７３２号公報（第１頁）
【特許文献１１】
特開２００２−１４５９６３号公報（第２、３〜７頁）
【特許文献１２】
特開平８−７１５９９号公報（第２頁）
【特許文献１３】
特開２０００−２１２２２２号公報（第２、３頁）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、全硬度が高い液に懸濁している固体粒子を充分に凝集させ、しかも安全性が高いことから、各種の処理方法に好適に適用することができる凝集処理方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、固体粒子が懸濁している液の凝集処理方法について種々検討したところ、カルボキシル基含有水溶性重合体が凝集性能を発揮し、しかも安全性が高いことに着目し、全硬度が高い水に懸濁している固体粒子を凝集させるのに特定の耐塩指数を有するカルボキシル基含有水溶性重合体を添加すると、全硬度が高い液中の固体粒子を凝集させるのに充分な凝集性能が発揮されることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到した。すなわち特定の耐塩指数を有するカルボキシル基含有水溶性重合体を用いると、液中の全硬度濃度が高くなればなるほど、その作用効果が顕著になることを見いだした。例えば、全硬度濃度が低い場合、耐塩指数が低い重合体でも高い凝集効果を発揮するが、全硬度濃度が１００ｐｐｍ以上の場合、耐塩指数が高いカルボキシル基含有水溶性重合体を用いると、耐塩指数が低いものに比較して顕著に固体粒子の凝集性能が改善されることになる。耐塩指数が低いものを用いる場合には、全硬度濃度が高くなると凝集性能が低下し、これにより多くの凝集剤を添加することが必要となる。
またカルボキシル基含有水溶性重合体の重量平均分子量を１００万以上に特定すると、凝集剤としての作用が効率的に発揮され、本発明の作用効果がより充分に発揮されることを見いだし、本発明に到達したものである。
【０００９】
すなわち本発明は、固体粒子を懸濁状態で含む液を凝集処理する方法であって、全硬度が１００ｐｐｍ以上である当該液に対して、重量平均分子量が１００万以上且つ耐塩指数が５０以上のカルボキシル基含有水溶性重合体を添加して、当該液中に懸濁している固体粒子をフロックとして凝集させ処理する凝集処理方法である。
以下に本発明を詳述する。
【００１０】
本発明の凝集処理方法は、固体粒子を懸濁状態で含む液を凝集処理する方法であり、全硬度が１００ｐｐｍ以上である液、すなわち硬度成分を１００ｐｐｍ以上含む液に対して、カルボキシル基含有水溶性重合体を添加することにより行うことになる。液中に懸濁している固体粒子の種類、形状、大きさ等は特に限定されるものではなく、カルボキシル基含有水溶性重合体により凝集させることができるものであればよい。
上記硬度成分は、ＪＩＳＫ０１０１に記載の全硬度分析法に従って分析されるものであり、具体的には、液中に存在するカルシウムイオン（Ｃａ^２＋）及びマグネシウムイオン（Ｍｇ^２＋）を含むものである。本発明においては、カルシウム硬度とマグネシウム硬度とを合わせた全硬度が１００ｐｐｍ以上である液に対して凝集処理を行うことになる。好ましくは、５００ｐｐｍ以上であり、より好ましくは、１０００ｐｐｍ以上である。これにより、本発明の作用効果をより顕著に発揮することができる。なお、本発明の凝集処理方法は、上記硬度成分には含まれないアルミニウムイオン等の多価金属イオンが液中に存在している場合においても用いることができる。
【００１１】
上記全硬度を測定する方法としては、日本工業規格（ＪＩＳＫ０１０１）に記載されている全硬度分析法に従って測定する。具体的には孔径１μｍのフィルターを用いて、液をろ過した後のろ液について、下記式（１）で表すように、ろ液中に含まれるカルシウムイオン及びマグネシウムイオンの量を、これに対応する炭酸カルシウムの量に換算することにより、ろ液１Ｌにおけるｍｇ数（＝ｐｐｍ）で表すことができる。
Ｈ＝ｂ×（１０００／Ｖ）×１．００１（１）
上記式中、Ｈは、ろ液の全硬度を表す（単位はｍｇ／Ｌ＝ｐｐｍ）。ｂは、ろ液について、１０ｍｍｏｌ（ミリモル）／ＬのＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸）溶液を加えて滴定した際に、ろ液の赤みが消えて青色へ変化したときの該ＥＤＴＡ溶液の添加量である（単位はｍｌ）。Ｖは、ろ液の量である（単位はｍｌ）。１．００１は、１０ｍｍｏｌ（ミリモル）／ＬのＥＤＴＡ溶液１ｍｌの炭酸カルシウム相当量である（単位はｍｇ／ｍｌ）。
【００１２】
本発明の凝集処理方法において用いるカルボキシル基含有水溶性重合体の添加量としては、処理対象である全硬度が１００ｐｐｍ以上である液に対して、０．１〜１０００ｐｐｍとすることが好ましい。０．１ｐｐｍ未満であると、本発明の作用効果を充分に発揮することができないおそれがあり、また、１０００ｐｐｍを超えても、上記添加量の範囲内で使用した場合と比較して、凝集性能等が更に向上しないおそれがある。より好ましくは、１〜５００ｐｐｍであり、更に好ましくは、５〜２００ｐｐｍである。
【００１３】
本発明の凝集処理方法においては、重量平均分子量が１００万以上且つ耐塩指数が５０以上のカルボキシル基含有水溶性重合体を用いることになる。
上記カルボキシル基含有水溶性重合体の重量平均分子量が１００万未満であると、充分な凝集性能を発揮することができない。また、耐塩指数が５０未満であると、全硬度が高い水に懸濁している固体粒子を充分に凝集させるという本発明の作用効果を発揮することができない。
本発明における重量平均分子量の好ましい形態としては、２００万〜１０００万である。より好ましくは、３００万〜８００万である。また、耐塩指数の好ましい形態としては、６０以上である。より好ましくは、７０以上である。なお、耐塩指数の上限としては、１００である。
【００１４】
上記カルボキシル基含有水溶性重合体の重量平均分子量は、ダイナミック光散乱光度計を使用して、次のようにして求めたものである。
（重量平均分子量の測定方法）
ＮａＣｌ０．１６ｍ／ｌに下記濃度のカルボキシル基含有重合体を含む溶液を作成した。即ち、０．０５ｍｇ／ｍｌ溶液（Ａ）、０．１ｍｇ／ｍｌ溶液（Ｂ）、０．２ｍｇ／ｍｌ溶液（Ｃ）、０．４ｍｇ／ｍｌ溶液（Ｄ）、０．５ｍｇ／ｍｌ溶液（Ｅ）、１ｍｇ／ｍｌ溶液（Ｆ）、２ｍｇ／ｍｌ溶液（Ｇ）をそれぞれ調製した。
次に、溶液（Ａ）〜（Ｇ）を０．４５μｍのメンブランフィルターでそれぞれろ過し、測定サンプル（Ａ）〜（Ｇ）とした。次いで、ダイナミック光散乱光度計（大塚電子社製、ＤＳＬ−７００）を使用して、測定サンプル（Ａ）〜（Ｇ）の光散乱強度を測定することにより重合体の重量平均分子量を求めた。なお、測定はいずれも２５℃の恒温にて行った。
【００１５】
本発明においては、耐塩指数を次のようにして求める。
容量１００ｃｃのビーカーに、耐塩指数を求めようとする重合体を０．２質量％含んだ水溶液９０ｇを入れ、マグネチックスターラーで撹拌下、３％塩化カルシウム・２水和物（和光純薬社製、特級）水溶液１０ｇを添加したものを、吸光光度計を用いて、４００ｎｍでの光透過率％（石英１０ｍｍセル、レファレンスはイオン交換水とする。）を測定する。このときの光透過率％を耐塩指数とする。なお、本件の各種実施例、重量平均分子量や耐塩指数等の物性を測定するときにはイオン交換水を使用した。
【００１６】
本発明における凝集処理方法においては、油や有機溶剤等の液状有機物を含有する液にも用いることができる。液状有機物を含有する液としては、例えば、塗料の洗浄や処理工程から発生するシンナーや有機溶剤を含有する塗料工業廃水、ガソリンや重油を含有する石油工業廃水、単量体や有機溶剤等の有機工業原料を有する化学工業廃水等が挙げられ、これらの液中に存在する液状有機物の含有量は、通常数パーセント（質量％）以下である。
【００１７】
本発明で用いられるカルボキシル基含有水溶性重合体としては、カルボキシル基を有する原料単量体（カルボキシル基含有単量体）を重合して得られるものであることが好ましい。
上記カルボキシル基含有単量体としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、α−ヒドロキシアクリル酸、クロトン酸等の不飽和モノカルボン酸系単量体及びこれらの１価金属塩、２価金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩；マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸等の不飽和ジカルボン酸系単量体及びこれらの１価金属塩、２価金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩等を挙げることができる。これらは単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。これらの中でも、不飽和モノカルボン酸系単量体が好ましい。特に好ましい不飽和モノカルボン酸系単量体は、アクリル酸（塩）である。
【００１８】
本発明においては、上記カルボキシル基含有単量体と、必要に応じて該カルボキシル基含有単量体以外の他の単量体とを必須成分として導かれる、特定の耐塩指数且つ特定の重量平均分子量を有する重合体とすることが好ましい。
このような単量体としては、例えば、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、３−アリロキシ−２−ヒドロキシプロパンスルホン酸、スルホエチル（メタ）アクリレート、スルホプロピル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシスルホプロピル（メタ）アクリレート、スルホエチルマレイミド等の不飽和スルホン酸系単量体及びこれらの１価金属塩、２価金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩；（メタ）アクリルアミドメタンホスホン酸、２−（メタ）アクリルアミド−２−メチルプロパンホスホン酸等の不飽和ホスホン酸系単量体及びこれらの１価金属塩、２価金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩；（メタ）アクリルアミド、ｔ−ブチル（メタ）アクリルアミド等のアミド系単量体；（メタ）アクリル酸エステル、スチレン、２−メチルスチレン、酢酸ビニル等の疎水性単量体；３−メチル−２−ブテン−１−オール（プレノール）、３−メチル−３−ブテン−１−オール（イソプレノール）、２−メチル−３−ブテン−２−オール（イソプレンアルコール）、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールモノイソプレノールエーテル、ポリプロピレングリコールモノイソプレノールエーテル、ポリエチレングリコールモノアリルエーテル、ポリプロピレングリコールモノアリルエーテル、グリセロールモノアリルエーテル、Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミド、グリセロールモノ（メタ）アクリレート、ビニルアルコール等の水酸基を有する不飽和単量体；メトキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート等のアルコキシポリアルキレングリコールモノ（メタ）アクリレート；ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリレート等のカチオン性単量体；（メタ）アクリロニトリル等のニトリル系単量体が好適である。これらは単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
【００１９】
上記カルボキシル基含有単量体以外の他の単量体の中でも、不飽和スルホン酸系単量体及びこれらの１価金属塩、２価金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩、疎水性単量体、並びに、アルコキシポリアルキレングリコールモノ（メタ）アクリレートからなる群より選択される少なくとも一種の単量体であることが好ましい。不飽和スルホン酸系単量体の中でも２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸及びこれらの１価金属塩、２価金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩としての２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（塩）が特に好ましい。また、疎水性単量体の中でも、（メタ）アクリル酸エステル系単量体が好ましく、中でも、アクリル酸エチル（エチルアクリレート）や、アクリル酸メトキシエチル等のアルコキシアルキルアクリレートが特に好ましい。また、アルコキシポリアルキレングリコールモノ（メタ）アクリレートでも好ましく、その中でも、メトキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレートが特に好ましい。
【００２０】
上記カルボキシル基含有水溶性重合体としてはまた、（メタ）アクリル酸系（塩）を含む単量体群から導かれる重合体であることが好ましい。
上記（メタ）アクリル酸系（塩）を含む単量体群から導かれる重合体としては、使用する単量体成分を１００モル％として、（メタ）アクリル酸系単量体、好ましくはアクリル酸（塩）を５０モル％以上、９９モル％以下使用して重合してなる（メタ）アクリル酸系水溶性重合体とすることが好ましい。
【００２１】
上記カルボキシル基含有水溶性重合体において、カルボキシル基含有単量体以外の他の単量体の使用量としては、単量体成分すべてを１００モル％とすると、１モル％以上、５０モル％以下とすることが好ましい。上記の範囲を外れると、凝集性能が低下すると共に、例えば、エチルアクリレートを用いる場合には、エチルアクリレートが単量体水溶液にほとんど溶解しなくなり、共重合反応が充分に進行しないおそれがある。また、アクリル酸メトキシエチル等のアルコキシ（メタ）アクリレートや２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（塩）を多量に用いる場合には、経済的に不利になるおそれがある。
上記カルボキシル基含有単量体以外の他の単量体の使用量としては、より好ましくは、３モル％以上、４０モル％未満であり、更に好ましくは、５モル％以上、３５モル％未満である。
上記アミド系単量体を用いる場合には、安全性の観点から、より好ましくは、３０モル％未満であり、更に好ましくは、２０モル％未満である。特に好ましくは、１０モル％未満である。
【００２２】
上記カルボキシル基含有水溶性重合体における中和度としては、５モル％以上、１００モル％以下であることが好ましい。中和度とは、カルボキシル基含有水溶性重合体が有する酸基と、中和された形態の基との総和を１００モル％として示したときの、中和された形態の基の含有量（モル％）を意味しており、単量体成分中の酸型単量体と塩型単量体との合計量に対する塩型単量体の割合から求めることができる。上記中和度が５モル％未満の場合、本発明の作用効果を充分に発揮することができないおそれがある。
【００２３】
上記中和された形態の基の含有割合は、以下のようにして求める。例えば、当該重合体を製造するために使用したカルボキシル基含有水溶性重合体を形成する単量体成分がアクリル酸をｘモル、アクリル酸の塩としてアクリル酸ナトリウムをｙモル、アクリル酸エステルとしてエチルアクリレート及び／又はアクリル酸メトキシエチルをｚモル含むとし、これらがすべて重合したとすると、アクリル酸エステルがイオン性ではなく、また、中和された形態ではないために、下記式（２）により求められることになる。
分母には、本件の重合方法に使用した酸基を有する原料単量体成分と中和された形態の基（ここでは酸基がアルカリ金属等で中和された塩の形態）を有する原料単量体成分のモル数の和をとる。分子には、中和された形態の基（ここでは酸基がアルカリ金属等で中和された塩の形態）を有する原料単量体成分のモル数をとる。これを以下の式に当てはめることで中和された形態の基の含有割合をパーセントで出し、単位はモル％とする。本発明では、下記式（２）で示す中和された形態の基の含有割合を中和度と記載することがある。
（中和された状態の基の含有割合）＝｛ｙ／（ｘ＋ｙ）｝×１００（２）
ｘモル：ＡＡ（アクリル酸）
ｙモル：ＳＡ（アクリル酸ナトリウム）
ｚモル：ＡＭ（アクリル酸エチル）及び／又はＡＭＥ（アクリル酸メトキシエチル）
【００２４】
また、例えば、カルボキシル基含有水溶性重合体を形成する単量体成分がアクリル酸をαモル、アクリル酸の塩としてアクリル酸ナトリウムをβモル、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸をγモル含むとし、これらがすべて重合したとすると、下記式（３）により求められることになる。
下記式（３）においては、分母及び分子に、上記式（２）におけるのと同様に原料単量体成分のモル数をとる。これを以下の式に当てはめることで中和された形態の基の含有割合をパーセントで出し、単位はモル％とする。
（中和された状態の基の含有割合）＝｛β／（α＋β＋γ）｝×１００（３）
αモル：ＡＡ（アクリル酸）
βモル：ＳＡ（アクリル酸ナトリウム）
γモル：ＡＭＰＳ（２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸）
【００２５】
更に、例えば、カルボキシル基含有水溶性重合体を形成する単量体成分がアクリル酸をａモル、アクリル酸の塩としてアクリル酸ナトリウムをｂモル、メタクリル酸をｃモル含むとし、これらがすべて重合したとすると、下記式（４）により求められることになる。
下記式（４）においては、分母及び分子に、上記式（２）におけるのと同様に原料単量体成分のモル数をとる。これを以下の式に当てはめることで中和された形態の基の含有割合をパーセントで出し、単位はモル％とする。
（中和された状態の基の含有割合）＝｛ｂ／（ａ＋ｂ＋ｃ）｝×１００（４）
ａモル：ＡＡ（アクリル酸）
ｂモル：ＳＡ（アクリル酸ナトリウム）
ｃモル：ＭＡＡ（メタクリル酸）
【００２６】
本発明におけるカルボキシル基含有水溶性重合体の製造方法としては、例えば、水溶液重合、乳化重合、逆層懸濁重合等の方法を用いることが可能であり、また、静置重合でも撹拌重合でも製造することができる。更に、熱重合でも光重合でも製造可能である。本発明においては、耐塩指数が高い高分子量物が効率的に得られるため、光照射による静置水溶液重合法が特に好ましい製造方法である。
以下に重合方法について説明する。
上記重合方法においては、単量体成分、光重合開始剤、重合溶媒及び必要に応じ連鎖移動剤を含有する反応液に近紫外線を照射することによって単量体成分を重合する光重合工程を含んでなることが好ましい。また、光重合が開始すると発熱するので、その熱を利用して重合を促進させるために光重合開始剤に熱重合開始剤が併用されていてもよい。
【００２７】
上記重合方法において、光重合開始剤としては、以下のものが好適である。
２，２′−アゾビス（２−アミジノプロパン）、２，２′−アゾビス（Ｎ，Ｎ′−ジメチレンイソブチルアミジン）、２，２′−アゾビス［２−（５−メチル−２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］、１，１′−アゾビス（１−アミジノ−１−シクロプロピルエタン）、２，２′−アゾビス（２−アミジノ−４−メチルペンタン）、２，２′−アゾビス（２−Ｎ−フェニルアミノアミジノプロパン）、２，２′−アゾビス（１−イミノ−１−エチルアミノ−２−メチルプロパン）、２，２′−アゾビス（１−アリルアミノ−１−イミノ−２−メチルブタン）、２，２′−アゾビス（２−Ｎ−シクロへキシルアミジノプロパン）、２，２′−アゾビス（２−Ｎ−ベンジルアミジノプロパン）及びその塩酸、硫酸、酢酸塩等、４，４′−アゾビス（４−シアノ吉草酸）及びそのアルカリ金属塩、アンモニウム塩、アミン塩、２−（カルバモイルアゾ）イソブチロニトリル、２，２′−アゾビス（イソブチルアミド）、２，２′−アゾビス［２−メチル−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）プロピオンアミド］、２，２′−アゾビス［２−メチル−Ｎ−（１，１′−ビス（ヒドロキシメチル）エチル）プロピオンアミド］、２，２′−アゾビス［２−メチル−Ｎ−１，１′−ビス（ヒドロキシエチル）プロピオンアミド］等のアゾ系光重合開始剤、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン（イルガキュア１８４）とベンゾフェノンとの共融混合物、１−［４−（２−ヒドロキシエトキシ）−フェニル］−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパン−１−オン、２−メチル−１［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノプロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン−１，２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン−１（イルガキュア３６９）と２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン（イルガキュア６５１）との３：７の混合物、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルフォスフィンオキサイド、ビス（２，６−ジメトキシベンゾイル）−２，４，４−トリメチル−ペンチルフォスフィンオキサイド（ＣＧＩ４０３）と２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン（ダロキュア１１７３）との１：３の混合物、ビス（２，６−ジメトキシベンゾイル）−２，４，４−トリメチル−ペンチルフォスフィンオキサイド（ＣＧＩ４０３）と１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン（イルガキュア１８４）との１：３の混合物、ビス（２，６−ジメトキシベンゾイル）−２，４，４−トリメチル−ペンチルフォスフィンオキサイド（ＣＧＩ４０３）と１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン（イルガキュア１８４）との１：１の混合物、２，４，６−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイドと２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン（ダロキュア１１７３）との１：１の液状混合物、ビス（η^５−２，４−シクロペンタジエン−１−イル）−ビス（２，６−ジフルオロ−３−（１Ｈ−ピロール−１−イル）−フェニル）チタニウム、オリゴ［２−ヒドロキシ−２−メチル−１−［４−（１−メチルビニル）フェニル］プロパノン］、２，４，６−トリメチルベンゾフェノンと４−メチルベンゾフェノンとの共融混合物、４−メチルベンゾフェノンとベンゾフェノンとの液状混合物、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキシドとオリゴ［２−ヒドロキシ−２−メチル−１−［４−（１−メチルビニル）フェニル］プロパノン］とメチルベンゾフェノン誘導体との液状混合物、１−［４−（４−ベンゾイルフェニルスルファニル）フェニル］−２−メチル−２−（４−メチルフェニルスルファニル）プロパン−１−オン、ベンジルジメチルケタール、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−１−プロパノン、α−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン、エチル４−ジメチルアミノベンゾエート、アクリル化アミンシナジスト、ベンゾイン（ｉｓｏ−及びｎ−）ブチルエステル、アクリルスルホニウム（モノ、ジ）ヘキサフルオロリン酸塩、２−イソプロピルチオキサントン、４−ベンゾイル−４′−メチルジフェニルスルフィド、２−ブトキシエチル４−（ジメチルアミノ）ベンゾエート、エチル４−（ジメチルアミノ）ベンゾエート、ベンゾイン、ベンゾインアルキルエーテル、ベンゾインヒドロキシアルキルエーテル、ジアセチル及びその誘導体、アントラキノン及びその誘導体、ジフェニルジスルフィド及びその誘導体、ベンゾフェノン及びその誘導体、ベンジル及びその誘導体。
【００２８】
上記光重合開始剤の使用量としては、重合に使用される単量体成分１モルに対して、０．０００１ｇ以上が好ましく、また、１ｇ以下が好ましい。これにより、カルボキシル基含有水溶性重合体の分子量や重合率を充分に高いものとすることができる。より好ましくは、０．００１ｇ以上であり、また、０．５ｇ以下である。
【００２９】
上記連鎖移動剤としては、チオグリコール酸、チオ酢酸、メルカプトエタノール等の含硫黄化合物；亜リン酸、亜リン酸ナトリウム等の亜リン酸系化合物；次亜リン酸、次亜リン酸ナトリウム等の次亜リン酸系化合物；メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール等のアルコール類が好適である。これらの中でも、次亜リン酸系化合物が好ましい。より好ましくは、次亜リン酸ナトリウムである。
上記連鎖移動剤の使用量としては、重合濃度や光重合開始剤との組み合わせ等により適宜設定すればよいが、重合に使用される単量体成分１モルに対して、０．０００１ｇ以上が好ましく、また、０．２ｇ以下が好ましい。また、更に好ましくは、０．００１ｇ以上であり、また、０．１ｇ以下であり、特に好ましくは、０．００５ｇ以上であり、また、０．０５ｇ以下である。
【００３０】
上記重合溶媒としては、水が好適に用いられる。また、水以外にも有機溶媒等を適宜併用してもよい。有機溶媒としては、メタノール、エタノール等のアルコール類；トルエン、キシレン等の炭化水素類；メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン等のケトン類；酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類；（ジ）エチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類が好適である。
光重合開始剤、連鎖移動剤及び重合溶媒は、それぞれ単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００３１】
上記光重合工程においては、上記反応液に近紫外線を照射することが好ましいが、光重合工程において近紫外線を照射する装置としては、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、蛍光ケミカルランプ、蛍光青色ランプが好適である。また、近紫外線の波長領域としては、３００ｎｍ以上であることが好ましく、また、５００ｎｍ以下であることが好ましい。この範囲の波長を有する紫外線を反応液に照射することにより、光重合が開始し、適切な速度で重合反応が進行することになる。
【００３２】
上記光重合工程においてはまた、近紫外線を０．１〜１００Ｗ／ｍ^２の強度で照射して重合させることが好ましい。なお、近紫外線の光照射強度は、近紫外線が照射される反応液の上面部、すなわち反応液表面において測定される光照射強度である。光照射強度は、下記の光量計で測定することができる。
装置：紫外線積算光量計
メーカー：ウシオ電機社
型式：本体ＵＩＴ−１５０
センサーＵＶＤ−Ｃ３６５（感度波長域３１０〜３９０ｎｍ）
【００３３】
上記光重合工程における重合条件としては、カルボキシル基含有単量体を含む単量体成分の組成、光重合開始剤や連鎖移動剤の種類や使用量等に応じて適宜設定すればよい。例えば、上記光重合工程における、近紫外線の照射開始から重合の終了までの時間としては、１分以上であることが好ましく、また、９０分以下であることが好ましい。より好ましくは、６０分以下であり、更に好ましくは、３０分以下である。
上記光重合工程における重合温度としては、−５℃以上であり、また、１５０℃以下であることが好ましい。より好ましくは、１２０℃以下である。重合を開始する温度としては、５０℃以下であることが好ましい。より好ましくは、３０℃以下であり、更に好ましくは、２０℃以下である。重合温度が低い方が突沸や重合の暴走等の異常反応の危険がなくなり、生産性の面で有利である。また上記の重合温度は、得られる当該水溶性重合体の物性をより良好にするためにも有効な重合条件である。
【００３４】
上記製造方法においては、光重合工程で得られる重合物を５０℃〜２００℃で乾燥させることにより、乾燥物であるカルボキシル基含有水溶性重合体を得ることが好ましい。重合物を乾燥させる方法としては、乾燥しやすいように、重合物を切断する等の方法により重合物の表面積を大きくしたり、減圧乾燥したりすることが好ましい。乾燥温度が５０℃よりも低いと、重合物を充分に乾燥させることができないおそれがあり、また、２００℃よりも高い場合には、重合物の主鎖や架橋点の切断が起こり、品質が低下するおそれがある。なお、乾燥時間としては、重合物に含まれる水分量や乾燥温度等に応じて適宜設定すればよい。
【００３５】
【実施例】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「％」は「質量％」を意味するものとする。
【００３６】
実施例１
容量５００ｍｌのビーカーにアクリル酸３２．２ｇ、イオン交換水５６．２ｇ、アクリル酸ナトリウム３７％水溶液５１．０ｇ及びアクリル酸エチル（エチルアクリレート）７．４３ｇを入れ混合した。ビーカーをサランラップで覆った後、窒素ガスをバブリングすることにより溶存酸素を除去した。次いで、該液を７℃に冷却した後、光重合開始剤であるダロキュア（ＤＣ）１１７３（チバ・スベシヤリティケミカルズ社製、化学名：２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン）の１％アクリル酸溶液１．４８ｇ及び連鎖移動剤である０．７５％次亜リン酸ナトリウム水溶液１．６８ｇを添加し均一に混合して反応液を得た。この反応液中には、単量体としてアクリル酸、アクリル酸ナトリウム及びアクリル酸エチルが含まれ、反応液中の単量体濃度は４０質量％であった。酸型単量体と塩型単量体との合計量に対する塩型単量体（アクリル酸ナトリウム）の割合、つまり中和度は３０モル％であった。ＤＣ１１７３の添加量は全単量体１モルに対して０．０２ｇであった。また、次亜リン酸ナトリウムの添加量は全単量体１モルに対して０．０１７ｇであった。
【００３７】
次いで、波長範囲３００〜４５０ｎｍの近紫外線をブラックライト水銀ランプ（東芝社製、形名「Ｈ４００ＢＬ−Ｌ」）を用いて該反応液の上部より光強度２２Ｗ／ｍ^２で１５分間照射した。
照射開始後、直ちに重合が開始し、１５分後重合が完結した。残留単量体は殆ど存在しな且つた。このようにして得られたゲル状重合体をハサミで裁断した後、１２０℃で５時間減圧乾燥した。次いで、該乾燥物を卓上型粉砕機を使用して粉砕し、中和度が３０モル％であるアクリル酸／アクリル酸エチル＝９０／１０（モル比）共重合体（１）を得た。該共重合体（１）の１５０℃での蒸発残分は９３．６％、２５℃での０．２％水溶液粘度は３７０ｍＰａ・ｓ、０．１％水溶液のｐＨは５．６であった。また、重量平均分子量（Ｍｗ）は５３０万であった。該共重合体（１）の耐塩性指数を次のようにして測定した。
容量１００ｃｃのビーカーに共重合体（１）０．２％水溶液９０ｇを入れ、マグネチックスターラーで撹拌下、３％塩化カルシウム・２水和物（和光純薬社製、特級）水溶液１０ｇを添加する。
この液の４００ｎｍでの光透過率（石英１０ｍｍセル、レファレンスはイオン交換水とする。）を吸光光度計で測定した結果、９７．３％であった。
【００３８】
該共重合体（１）の凝集性能を次のようにして評価した。
容量１００ｍｌのメスシリンダーに炭酸カルシウム（関東化学社製、特級）１ｇを入れ、そこに３％塩化カルシウム・２水和物（和光純薬社製、特級）水溶液１００ｇを入れメスシリンダーを５回反転して均一に混合した。該混合液の一部を孔径１μのフィルターでろ過し、ろ液の全硬度をＪＩＳＫ０１０１に記載の全硬度分析法に従って分析した結果、２０５００ｐｐｍであった。次いで、所定量の共重合体（１）０．２％水溶液を添加した後、メスシリンダーを５回反転したのち静置した。そのときのフロックの沈降速度と３０秒経過後の上澄み液の透明性を観察した。その結果を表１に示す。
【００３９】
実施例２
容量５００ｍｌのビーカーにアクリル酸３１．１ｇ、イオン交換水５７．６ｇ、アクリル酸ナトリウム３７％水溶液４９．１ｇ及びアクリル酸メトキシエチル９．３１ｇを入れ混合した。ビーカーをサランラップで覆った後、窒素ガスをバブリングすることにより溶存酸素を除去した。次いで、該液を７℃に冷却した後、光重合開始剤であるＤＣ１１７３の１％アクリル酸溶液１．４３ｇ及び連鎖移動剤である０．７５％次亜リン酸ナトリウム水溶液１．４３ｇを添加し均一に混合して反応液を得た。この反応液中には、単量体としてアクリル酸、アクリル酸ナトリウム及びアクリル酸メトキシエチルが含まれ、反応液中の単量体濃度は４０質量％であった。酸型単量体と塩型単量体との合計量に対する塩型単量体（アクリル酸ナトリウム）の割合、つまり中和度は３０モル％であった。ＤＣ１１７３の添加量は全単量体１モルに対して０．０２ｇであった。また、次亜リン酸ナトリウムの添加量は全単量体１モルに対して０．０１５ｇであった。
以下、実施例１と全く同様にして、重合・乾燥・粉砕して中和度が３０モル％であるアクリル酸／アクリル酸メトキシエチル＝９０／１０（モル比）共重合体（２）を得た。該共重合体（２）の１５０℃での蒸発残分は９２．８％、２５℃での０．２％水溶液粘度は５６０ｍＰａ・ｓ、０．１％水溶液のｐＨは５．４であった。また、重量平均分子量は４８０万であった。該共重合体（２）の耐塩性指数を実施例１と同様にして測定した結果、９９．３％であった。また、該共重合体（２）の凝集性能を実施例１と同様にして評価した。その結果を表１に示す。
【００４０】
実施例３
容量５００ｍｌのビーカーにアクリル酸２５．０７ｇ、イオン交換水５２．９４ｇ、アクリル酸ナトリウム３７％水溶液５６．１７ｇ及びメタクリル酸１２．６８ｇを入れ混合した。ビーカーをサランラップで覆った後、窒素ガスをバブリングすることにより溶存酸素を除去した。次いで、該液を７℃に冷却した後、光重合開始剤であるＤＣ１１７３の１％アクリル酸溶液１．４７ｇ及び連鎖移動剤である０．７５％次亜リン酸ナトリウム水溶液１．６７ｇを添加し均一に混合して反応液を得た。この反応液中には、単量体としてアクリル酸、アクリル酸ナトリウム及びメタクリル酸が含まれ、反応液中の単量体濃度は４０質量％であった。酸型単量体と塩型単量体との合計量に対する塩型単量体（アクリル酸ナトリウム）の割合、つまり中和度は３０モル％であった。ＤＣ１１７３の添加量は全単量体１モルに対して０．０２ｇであった。また、次亜リン酸ナトリウムの添加量は全単量体１モルに対して０．０１７ｇであった。
【００４１】
重合時間を６０分とした他は実施例１と全く同様にして、重合・乾燥・粉砕して中和度が３０モル％であるアクリル酸／メタクリル酸＝８０／２０（モル比）共重合体（３）を得た。該共重合体（３）の１５０℃での蒸発残分は９２．４％、２５℃での０．２％水溶液粘度は１８５ｍＰａ・ｓ、０．１％水溶液のｐＨは５．８であった。また、重量平均分子量は２４０万であった。該共重合体（３）の耐塩性指数を実施例１と同様にして測定した結果、５３．３％であった。また、該共重合体（３）の凝集性能を実施例１と同様にして評価した。その結果を表１に示す。
【００４２】
実施例４
容量５００ｍｌのビーカーにアクリル酸１６．６６ｇ、イオン交換水３８．８５ｇ、アクリル酸ナトリウム３７％水溶液７８．９７ｇ及び２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸１２．８７ｇを入れ混合した。ビーカーをサランラップで覆った後、窒素ガスをバブリングすることにより溶存酸素を除去した。次いで、該液を７℃に冷却した後、光重合開始剤であるＤＣ１１７３の１％アクリル酸溶液１．２４ｇ及び連鎖移動剤である０．７５％次亜リン酸ナトリウム水溶液１．４１ｇを添加し均一に混合して反応液を得た。この反応液中には、単量体としてアクリル酸、アクリル酸ナトリウム及び２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸が含まれ、反応液中の単量体濃度は４０質量％であった。酸型単量体と塩型単量体との合計量に対する塩型単量体（アクリル酸ナトリウム）の割合、つまり中和度は５０モル％であった。ＤＣ１１７３の添加量は全単量体１モルに対して０．０２ｇであった。また、次亜リン酸ナトリウムの添加量は全単量体１モルに対して０．０１７ｇであった。
【００４３】
以下、実施例１と全く同様にして、重合・乾燥・粉砕して中和度が５０モル％であるアクリル酸／２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸＝９０／１０（モル比）共重合体（４）を得た。該共重合体（４）の１５０℃での蒸発残分は９２．８％、２５℃での０．２％水溶液粘度は４４０ｍＰａ・ｓ、０．１％水溶液のｐＨは５．４であった。また、重量平均分子量は５１０万であった。該共重合体（４）の耐塩性指数を実施例１と同様にして測定した結果、９８．８％であった。また、該共重合体（４）の凝集性能を実施例１と同様にして評価した。その結果を表１に示す。
【００４４】
実施例５
容量５００ｍｌのビーカーにアクリル酸３２．２ｇ、イオン交換水５６．２ｇ、アクリル酸ナトリウム３７％水溶液５１．０ｇ及びアクリル酸エチル７．４３ｇを入れ混合した。ビーカーをサランラップで覆った後、窒素ガスをバブリングすることにより溶存酸素を除去した。次いで、該液を７℃に冷却した後、光重合開始剤であるＤＣ１１７３の１％アクリル酸溶液１．４８ｇ及び連鎖移動剤である２．２５％次亜リン酸ナトリウム水溶液１．６８ｇを添加し均一に混合して反応液を得た。この反応液中には、単量体としてアクリル酸、アクリル酸ナトリウム及びアクリル酸エチルが含まれ、反応液中の単量体濃度は４０質量％であった。酸型単量体と塩型単量体との合計量に対する塩型単量体（アクリル酸ナトリウム）の割合、つまり中和度は３０モル％であった。ＤＣ１１７３の添加量は全単量体１モルに対して０．０２ｇであった。また、次亜リン酸ナトリウムの添加量は全単量体１モルに対して０．０５１ｇであった。
【００４５】
以下、実施例１と全く同様にして、重合・乾燥・粉砕して中和度が３０モル％であるアクリル酸／アクリル酸エチル＝９０／１０（モル比）共重合体（５）を得た。該共重合体（５）の１５０℃での蒸発残分は９３．３％、２５℃での０．２％水溶液粘度は１３０ｍＰａ・ｓ、０．１％水溶液のｐＨは５．４であった。また、重量平均分子量は１３０万であった。該共重合体（５）の耐塩性指数を実施例１と同様にして測定した結果、９９．７％であった。また、該共重合体（６）の凝集性能を実施例１と同様にして評価した。その結果を表１に示す。
【００４６】
実施例６
凝集性能の評価方法として、容量１００ｍｌのメスシリンダーに炭酸カルシウム（関東化学社製、特級）１ｇを入れ、そこに０．０２％塩化カルシウム・２水和物（和光純薬社製、特級）水溶液１００ｇを入れメスシリンダーを５回反転して均一に混合した。該混合液の一部を孔径１μのフィルターでろ過し、ろ液の全硬度をＪＩＳＫ０１０１に記載の全硬度分析法に従って分析した結果、１５５ｐｐｍであった。他の操作は実施例１と全く同様にして共重合体（１）の凝集性能を評価した。その結果を表１に示す。
【００４７】
実施例７
凝集性能の評価方法として、容量１００ｍｌのメスシリンダーに炭酸カルシウム（関東化学社製、特級）１ｇを入れ、そこに塩化カルシウム・２水和物（和光純薬社製、特級）及び塩化マグネシウム・６水和物（和光純薬社製、特級）をそれぞれ１％含有する水溶液１００ｇを入れメスシリンダーを５回反転して均一に混合した。該混合液の一部を孔径１μのフィルターでろ過し、ろ液の全硬度をＪＩＳＫ０１０１に記載の全硬度分析法に従って分析した結果、１２０００ｐｐｍであった。
他の操作は実施例１と全く同様にして共重合体（１）の凝集性能を評価した。その結果を表１に示す。
【００４８】
【表１】

【００４９】
上記表１中の記載は、以下の通りである。
ＡＡとはアクリル酸であり、ＥＡとはアクリル酸エチルであり、ＡＭＥとはアクリル酸メトキシエチルであり、ＭＡＡとはメタクリル酸であり、ＡＭＰＳとは２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸である。
上澄み液透明性としては、以下のように評価した。
１点：高濁度、２点：高〜中濁度、３点：中濁度、４点：中〜小濁度、５点：小濁度。
【００５０】
比較例１
実施例１と同様に、重量平均分子量が４００万であるポリアクリル酸ナトリウム（日本触媒社製、商品名「ＩＨ−Ｇ」、比較用重合体（１）とする。）の耐塩性指数を測定した結果、５．６％であった。該ポリアクリル酸ナトリウムの凝集性能を実施例１と同様にして評価した。その結果を表２に示す。
【００５１】
比較例２
実施例１と同様に、部分中和ポリアクリル酸ナトリウム（昭和電工社製、商品名「ＮＰ７００」、比較用重合体（２）とする。）の耐塩性指数を測定した結果、１６．５％であった。該部分中和ポリアクリル酸ナトリウムの凝集性能を実施例１と同様にして評価した。その結果を表２に示す。
【００５２】
比較例３
容量５００ｍｌのビーカーにアクリル酸３０．９０ｇ、イオン交換水５２．２９ｇ、アクリル酸ナトリウム３７％水溶液５７．１６ｇ及びメタクリル酸６．４５ｇを入れ混合した。ビーカーをサランラップで覆った後、窒素ガスをバブリングすることにより溶存酸素を除去した。次いで、該液を７℃に冷却した後、光重合開始剤であるＤＣ１１７３の１％アクリル酸溶液１．５０ｇ及び連鎖移動剤である０．７５％次亜リン酸ナトリウム水溶液１．７０ｇを添加し均一に混合して反応液を得た。この反応液中には、単量体としてアクリル酸、アクリル酸ナトリウム及びメタクリル酸が含まれ、反応液中の単量体濃度は４０質量％であった。酸型単量体と塩型単量体との合計量に対する塩型単量体（アクリル酸ナトリウム）の割合、つまり中和度は３０モル％であった。ＤＣ１１７３の添加量は全単量体１モルに対して０．０２ｇであった。また、次亜リン酸ナトリウムの添加量は全単量体１モルに対して０．０１７ｇであった。
【００５３】
重合時間を６０分とした他は実施例１と全く同様にして、重合・乾燥・粉砕して中和度が３０モル％である比較用アクリル酸／メタクリル酸＝９０／１０（モル比）共重合体（３）を得た。該比較用共重合体（３）の１５０℃での蒸発残分は９４．４％、２５℃での０．２％水溶液粘度は２６５ｍＰａ・ｓ、０．１％水溶液のｐＨは５．８であった。また、重量平均分子量は２７０万であった。該比較用共重合体（３）の耐塩性指数を実施例１と同様にして測定した結果、４５．６％であった。また、該比較用共重合体（３）の凝集性能を実施例１と同様にして評価した。その結果を表２に示す。
【００５４】
比較例４
容量５００ｍｌのビーカーにアクリル酸３２．２ｇ、イオン交換水５６．２ｇ、アクリル酸ナトリウム３７％水溶液５１．０ｇ及びアクリル酸エチル７．４３ｇを入れ混合した。ビーカーをサランラップで覆った後、窒素ガスをバブリングすることにより溶存酸素を除去した。次いで、該液を７℃に冷却した後、光重合開始剤であるＤＣ１１７３の１％アクリル酸溶液１．４８ｇ及び連鎖移動剤である３．７５％次亜リン酸ナトリウム水溶液１．６８ｇを添加し均一に混合して反応液を得た。この反応液中には、単量体としてアクリル酸、アクリル酸ナトリウム及びアクリル酸エチルが含まれ、反応液中の単量体濃度は４０質量％であった。酸型単量体と塩型単量体との合計量に対する塩型単量体（アクリル酸ナトリウム）の割合、つまり中和度は３０モル％であった。ＤＣ１１７３の添加量は全単量体１モルに対して０．０２ｇであった。また、次亜リン酸ナトリウムの添加量は全単量体１モルに対して０．０８５ｇであった。
【００５５】
以下、実施例１と全く同様にして、重合・乾燥・粉砕して中和度が３０モル％である比較用アクリル酸／アクリル酸エチル＝９０／１０（モル比）共重合体（４）を得た。該比較用共重合体（４）の１５０℃での蒸発残分は９３．７％、２５℃での０．２％水溶液粘度は８５ｍＰａ・ｓ、０．１％水溶液のｐＨは５であった。また、重量平均分子量は９５万であった。該比較用共重合体（４）の耐塩性指数を実施例１と同様にして測定した結果、９９．１％であった。また、該比較用共重合体（４）の凝集性能を実施例１と同様にして評価した。その結果を表２に示す。
【００５６】
比較例５
凝集性能の評価方法として、容量１００ｍｌのメスシリンダーに炭酸カルシウム（関東化学社製、特級）１ｇを入れ、そこに０．０２％塩化カルシウム・２水和物（和光純薬社製、特級）水溶液１００ｇを入れメスシリンダーを５回反転して均一に混合した。該混合液の一部を孔径１μのフィルターでろ過し、ろ液の全硬度をＪＩＳＫ０１０１に記載の全硬度分析法に従って分析した結果、１５５ｐｐｍであった。他の操作は実施例１と全く同様にして比較用共重合体（１）の凝集性能を評価した。その結果を表２に示す。
【００５７】
【表２】

【００５８】
上記表２中の記載は、上述した表１のものと同様である。
【００５９】
【発明の効果】
本発明の凝集処理方法は、上述のような構成であるので、全硬度が高い液に懸濁している固体粒子を充分に凝集させ、しかも安全性が高いことから、下水や一般産業廃水等の水の処理、土木現場での泥水処理、浚渫埋め立て時の泥水の沈降分離等に好適に適用することができる処理方法である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a coagulation treatment method. More specifically, the present invention relates to a method for treating solid particles suspended in a high-hardness liquid containing a solid in a suspended state by aggregating the particles.
[0002]
[Prior art]
The agglomeration treatment method is a technology for aggregating solid particles in a liquid in which solid particles are suspended and aggregating them into a mass called floc, for example, in treating wastewater such as sewage or general industrial wastewater, and in civil engineering sites. It is widely used in treatment technology such as muddy water treatment and sedimentation and separation of muddy water when reclaiming land for dredging. In such a coagulation treatment, a liquid having a high dissolved hardness component and poor water quality may be treated. For example, the total hardness of calcium (Ca) hardness and magnesium (Mg) hardness of normal industrial water is about 30 to 60 ppm (Ca hardness is about 7), but the total hardness is much higher than this. High water, for example, wastewater treatment and hardness when excavating from the soil or manufacturing inorganic materials containing hardness components such as calcium carbonate, magnesium carbonate, calcium sulfate etc. There is a need for a treatment method that can be applied to treatment of muddy water in which a large amount of components are dissolved, sedimentation separation, and the like.
[0003]
The following prior art documents are disclosed with respect to the conventional aggregation treatment method.
That is, with respect to a flocculant using a polymer containing an acrylamide-based compound as a monomer component, a flocculant which is a copolymer of acrylamide and sodium acrylate (sodium) (for example, see Patent Documents 1 to 4), and (Meta) ) A coagulant containing a polymer containing acrylamide and (meth) acrylic acid as essential constituent units (for example, see Patent Documents 5 and 6) is disclosed. Further, a coagulant comprising a mixture of a polymer of a vinyl monomer containing acryloyloxyethyltrimethylammonium chloride and acrylamide (for example, see Patent Document 7) is disclosed.
However, in such a technique, since a polymer formed using an acrylamide-based compound as a main component is used, there is room for contriving to eliminate toxicity due to the remaining acrylamide-based compound and to reduce costs. was there. Further, since the total hardness of the liquid to be treated is not specified, there is room for devising such that when the total hardness of the liquid is high, sufficient coagulation performance is exhibited.
In addition, when a liquid having a high pH is subjected to a coagulation treatment using the above-mentioned acrylamide-based water-soluble polymer, the polymer may be hydrolyzed and harmful ammonia gas is generated, which is a problem.
[0004]
In addition, as for those using a polymer in the form of a salt, a flocculant for sludge containing an alkali metal salt of polyacrylic acid is disclosed (for example, see Patent Document 8).
Further, N-vinylamide, N-vinylcarboxylic acid amide, dialkylaminopropylacrylamide and other amide-based copolymers (for example, see Patent Documents 9 to 12) and specific intrinsic viscosity and ion exchange water A coagulant using a partially neutralized (meth) acrylic acid-based polymer using sodium acrylate treated with activated carbon, which is characterized by an insoluble content, is disclosed (for example, see Patent Document 13).
[0005]
However, even in these techniques, the total hardness of the liquid to be treated is not specified. When a coagulant containing a polymer in the form of an alkali metal salt of polyacrylic acid is used, if the total hardness of the liquid to be treated is high, for example, calcium ions (Ca ²⁺ ), The polymer becomes three-dimensional and insolubilized, and the turbidity of the liquid increases. In this respect, the solid particles suspended in water having a high total hardness can be sufficiently aggregated. There was room for ingenuity. Therefore, even in these techniques, a device for sufficiently aggregating suspended solid particles with respect to a liquid having a high total hardness so as to be more suitably used for wastewater and muddy water treatment, sedimentation separation, and the like. There was room.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-5-170433 (pages 2, 5 and 6)
[Patent Document 2]
JP-A-6-335605 (pages 2, 5 and 6)
[Patent Document 3]
JP-A-10-076109 (pages 2, 4)
[Patent Document 4]
JP-A-4-284892 (page 3)
[Patent Document 5]
JP-A-6-254305 (page 2)
[Patent Document 6]
JP-A-10-098677 (pages 2, 4 to 5)
[Patent Document 7]
JP-A-11-319412 (pages 2, 4 to 5)
[Patent Document 8]
JP-A-7-308700 (page 2)
[Patent Document 9]
JP-A-8-243600 (page 2)
[Patent Document 10]
Japanese Patent No. 2779732 (page 1)
[Patent Document 11]
JP-A-2002-145963 (pages 2, 3 to 7)
[Patent Document 12]
JP-A-8-71599 (page 2)
[Patent Document 13]
JP-A-2000-212222 (pages 2 and 3)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above situation, and sufficiently agglomerates solid particles suspended in a liquid having a high total hardness, and is highly safe. Therefore, the present invention is suitably applied to various treatment methods. It is an object of the present invention to provide a coagulation treatment method capable of performing the above-mentioned coagulation.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted various studies on a method for aggregating a liquid in which solid particles are suspended, and focused on the fact that a carboxyl group-containing water-soluble polymer exhibits aggregating performance and is highly safe, and has a high total hardness. When a carboxyl group-containing water-soluble polymer having a specific salt resistance index is added to agglomerate solid particles suspended in high water, the aggregate performance is sufficient to agglomerate solid particles in a liquid with a high total hardness. And found that the above problems could be solved brilliantly. That is, when a carboxyl group-containing water-soluble polymer having a specific salt resistance index is used, it has been found that the higher the total hardness concentration in the liquid, the more remarkable its effect becomes. For example, when the total hardness concentration is low, a polymer having a low salt resistance index exhibits a high coagulation effect, but when the total hardness concentration is 100 ppm or more, when a carboxyl group-containing water-soluble polymer having a high salt resistance index is used, a salt resistance index is high. The agglomeration performance of the solid particles is remarkably improved as compared with those having a low value. When a material having a low salt resistance index is used, when the total hardness concentration is high, the coagulation performance is reduced, so that it is necessary to add a large amount of coagulant.
Also, when the weight average molecular weight of the carboxyl group-containing water-soluble polymer is specified to be 1,000,000 or more, it is found that the action as a flocculant is efficiently exhibited, and the action and effect of the present invention are more fully exhibited. Is reached.
[0009]
That is, the present invention is a method for performing a coagulation treatment of a liquid containing solid particles in a suspended state, wherein the liquid having a total hardness of 100 ppm or more has a weight average molecular weight of 1,000,000 or more and a salt resistance index of 50 or more. This is an aggregation treatment method in which a carboxyl group-containing water-soluble polymer is added, and solid particles suspended in the liquid are aggregated as flocs for treatment.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[0010]
The agglomeration treatment method of the present invention is a method for agglomerating a liquid containing solid particles in a suspension state, wherein a liquid having a total hardness of 100 ppm or more, that is, a liquid containing a hardness component of 100 ppm or more, has a carboxyl group-containing aqueous solution. This is done by adding a hydrophilic polymer. The type, shape, size, and the like of the solid particles suspended in the liquid are not particularly limited, as long as they can be aggregated by the carboxyl group-containing water-soluble polymer.
The hardness component is analyzed according to the total hardness analysis method described in JIS K0101. Specifically, calcium ions (Ca ²⁺ ) And magnesium ions (Mg ²⁺ ). In the present invention, the aggregation treatment is performed on a liquid having a total hardness of 100 ppm or more including the calcium hardness and the magnesium hardness. Preferably, it is 500 ppm or more, more preferably, 1000 ppm or more. Thereby, the operation and effect of the present invention can be more remarkably exhibited. Note that the aggregation treatment method of the present invention can be used even when polyvalent metal ions such as aluminum ions, which are not included in the hardness component, are present in the liquid.
[0011]
The total hardness is measured according to a total hardness analysis method described in Japanese Industrial Standards (JIS K0101). Specifically, the amount of calcium ions and magnesium ions contained in the filtrate, as represented by the following equation (1), is determined for the filtrate obtained by filtering the liquid using a filter having a pore size of 1 μm. By converting to the amount of calcium carbonate, the amount can be expressed in mg (= ppm) in 1 L of the filtrate.
H = b × (1000 / V) × 1.001 (1)
In the above formula, H represents the total hardness of the filtrate (unit: mg / L = ppm). b is the amount of the EDTA solution when the reddish color of the filtrate was changed to blue when the filtrate was titrated by adding a 10 mmol (mmol) / L EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid) solution. (Unit is ml). V is the amount of filtrate (unit is ml). 1.001 is the equivalent amount of calcium carbonate in 1 ml of a 10 mmol (mmol) / L EDTA solution (unit: mg / ml).
[0012]
The addition amount of the carboxyl group-containing water-soluble polymer used in the aggregation treatment method of the present invention is preferably 0.1 to 1000 ppm with respect to the liquid whose total hardness to be treated is 100 ppm or more. If the amount is less than 0.1 ppm, the function and effect of the present invention may not be sufficiently exhibited. Etc. may not be further improved. More preferably, it is 1 to 500 ppm, and still more preferably, it is 5 to 200 ppm.
[0013]
In the aggregation treatment method of the present invention, a carboxyl group-containing water-soluble polymer having a weight average molecular weight of 1,000,000 or more and a salt resistance index of 50 or more is used.
If the weight average molecular weight of the carboxyl group-containing water-soluble polymer is less than 1,000,000, sufficient coagulation performance cannot be exhibited. If the salt resistance index is less than 50, the effect of the present invention of sufficiently aggregating solid particles suspended in water having a high total hardness cannot be exhibited.
The preferred form of the weight average molecular weight in the present invention is 2,000,000 to 10,000,000. More preferably, it is 3,000,000 to 8,000,000. The preferred form of the salt resistance index is 60 or more. More preferably, it is 70 or more. Note that the upper limit of the salt resistance index is 100.
[0014]
The weight average molecular weight of the carboxyl group-containing water-soluble polymer was determined using a dynamic light scattering photometer as follows.
(Method of measuring weight average molecular weight)
A solution containing a carboxyl group-containing polymer having the following concentration in 0.16 m / l of NaCl was prepared. That is, a 0.05 mg / ml solution (A), a 0.1 mg / ml solution (B), a 0.2 mg / ml solution (C), a 0.4 mg / ml solution (D), and a 0.5 mg / ml solution (E ), 1 mg / ml solution (F) and 2 mg / ml solution (G) were prepared.
Next, the solutions (A) to (G) were respectively filtered with a 0.45 μm membrane filter to obtain measurement samples (A) to (G). Next, the weight average molecular weight of the polymer was determined by measuring the light scattering intensity of the measurement samples (A) to (G) using a dynamic light scattering photometer (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd., DSL-700). In addition, all the measurements were performed at a constant temperature of 25 ° C.
[0015]
In the present invention, the salt tolerance index is determined as follows.
In a beaker having a capacity of 100 cc, 90 g of an aqueous solution containing 0.2% by mass of the polymer whose salt resistance index is to be obtained is put, and stirred with a magnetic stirrer, and 3% calcium chloride dihydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) Then, 10 g of an aqueous solution (special grade) was added, and the light transmittance% at 400 nm (quartz 10 mm cell, reference was ion-exchanged water) was measured at 400 nm using an absorptiometer. The light transmittance% at this time is defined as a salt resistance index. In the various examples of the present invention, ion-exchanged water was used when measuring physical properties such as weight average molecular weight and salt resistance index.
[0016]
In the coagulation treatment method of the present invention, it can be used for a liquid containing a liquid organic substance such as an oil or an organic solvent. Examples of the liquid containing a liquid organic substance include, for example, paint industrial wastewater containing a thinner and an organic solvent generated from a paint washing and processing step, petroleum industrial wastewater containing gasoline and heavy oil, and monomers such as monomers and organic solvents. Chemical industrial wastewater containing industrial raw materials and the like are mentioned, and the content of liquid organic matter present in these liquids is usually several percent (% by mass) or less.
[0017]
The carboxyl group-containing water-soluble polymer used in the present invention is preferably obtained by polymerizing a raw material monomer having a carboxyl group (carboxyl group-containing monomer).
Examples of the carboxyl group-containing monomer include, for example, unsaturated monocarboxylic acid monomers such as acrylic acid, methacrylic acid, α-hydroxyacrylic acid, crotonic acid, and monovalent metal salts and divalent metal salts thereof. Ammonium salts, organic amine salts; unsaturated dicarboxylic acid monomers such as maleic acid, fumaric acid, itaconic acid and citraconic acid, and monovalent metal salts, divalent metal salts, ammonium salts and organic amine salts thereof. be able to. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, unsaturated monocarboxylic acid monomers are preferred. A particularly preferred unsaturated monocarboxylic acid-based monomer is acrylic acid (salt).
[0018]
In the present invention, the above-mentioned carboxyl group-containing monomer and, if necessary, a monomer other than the carboxyl group-containing monomer are derived as essential components, having a specific salt resistance index and a specific weight average molecular weight. Is preferable.
Examples of such a monomer include vinyl sulfonic acid, allyl sulfonic acid, methallyl sulfonic acid, styrene sulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid, 3-allyloxy-2-hydroxypropane sulfonic acid, Unsaturated sulfonic acid monomers such as sulfoethyl (meth) acrylate, sulfopropyl (meth) acrylate, 2-hydroxysulfopropyl (meth) acrylate, and sulfoethylmaleimide, and their monovalent metal salts, divalent metal salts, and ammonium Salts, organic amine salts; unsaturated phosphonic acid-based monomers such as (meth) acrylamide methanephosphonic acid, 2- (meth) acrylamido-2-methylpropanephosphonic acid, and monovalent metal salts and divalent metal salts thereof; Ammonium salt, organic amine salt; (meth) acrylamide, t-butyl Amide-based monomers such as (meth) acrylamide; hydrophobic monomers such as (meth) acrylate, styrene, 2-methylstyrene and vinyl acetate; 3-methyl-2-buten-1-ol (prenol) ), 3-methyl-3-buten-1-ol (isoprenol), 2-methyl-3-buten-2-ol (isoprene alcohol), 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, polyethylene glycol mono (meth) acrylate, Polypropylene glycol mono (meth) acrylate, polyethylene glycol monoisoprenol ether, polypropylene glycol monoisoprenol ether, polyethylene glycol monoallyl ether, polypropylene glycol monoallyl ether, glycerol monoallyl ether, N-methylo (Meth) acrylamide, glycerol mono (meth) acrylate, unsaturated monomer having a hydroxyl group such as vinyl alcohol; alkoxypolyalkylene glycol mono (meth) acrylate such as methoxypolyethylene glycol mono (meth) acrylate; dimethylaminoethyl ( Preferred are cationic monomers such as (meth) acrylate and dimethylaminopropyl (meth) acrylate; and nitrile monomers such as (meth) acrylonitrile. These may be used alone or in combination of two or more.
[0019]
Among other monomers other than the above-mentioned carboxyl group-containing monomer, unsaturated sulfonic acid monomers and their monovalent metal salts, divalent metal salts, ammonium salts, organic amine salts, hydrophobic monomers And at least one monomer selected from the group consisting of alkoxypolyalkylene glycol mono (meth) acrylates. Among the unsaturated sulfonic acid monomers, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid and their monovalent metal salts, divalent metal salts, ammonium salts, and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfone as organic amine salts Acids (salts) are particularly preferred. Among the hydrophobic monomers, (meth) acrylate monomers are preferable, and among them, alkoxyalkyl acrylates such as ethyl acrylate (ethyl acrylate) and methoxyethyl acrylate are particularly preferable. Also, alkoxypolyalkylene glycol mono (meth) acrylate is preferable, and among them, methoxypolyethylene glycol mono (meth) acrylate is particularly preferable.
[0020]
The carboxyl group-containing water-soluble polymer is preferably a polymer derived from a monomer group containing (meth) acrylic acid (salt).
As the polymer derived from the monomer group containing the (meth) acrylic acid (salt), a (meth) acrylic acid monomer, preferably acrylic acid (Salt) is preferably used as a (meth) acrylic acid-based water-soluble polymer obtained by polymerization using 50 mol% or more and 99 mol% or less.
[0021]
In the above-mentioned carboxyl group-containing water-soluble polymer, the amount of the monomer other than the carboxyl group-containing monomer is 1 mol% or more and 50 mol% or less, assuming that all the monomer components are 100 mol%. It is preferable that When the ratio is outside the above range, the coagulation performance is reduced and, for example, when ethyl acrylate is used, ethyl acrylate hardly dissolves in the aqueous monomer solution, and the copolymerization reaction may not proceed sufficiently. In addition, when an alkoxy (meth) acrylate such as methoxyethyl acrylate or 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (salt) is used in a large amount, it may be disadvantageous economically.
The amount of the other monomer other than the carboxyl group-containing monomer is more preferably 3 mol% or more and less than 40 mol%, and still more preferably 5 mol% or more and less than 35 mol%. is there.
When the amide-based monomer is used, the content is more preferably less than 30 mol%, more preferably less than 20 mol%, from the viewpoint of safety. Particularly preferably, it is less than 10 mol%.
[0022]
The degree of neutralization in the carboxyl group-containing water-soluble polymer is preferably 5 mol% or more and 100 mol% or less. The degree of neutralization is defined as the content of the group in the neutralized form when the sum of the acid groups of the carboxyl group-containing water-soluble polymer and the group in the neutralized form is 100 mol% ( Mol%), and can be determined from the ratio of the salt type monomer to the total amount of the acid type monomer and the salt type monomer in the monomer component. When the degree of neutralization is less than 5 mol%, the effects of the present invention may not be sufficiently exhibited.
[0023]
The content ratio of the neutralized form group is determined as follows. For example, the monomer components forming the carboxyl group-containing water-soluble polymer used to produce the polymer are x mol of acrylic acid, y mol of sodium acrylate as a salt of acrylic acid, and ethyl as an acrylate ester. If acrylate and / or methoxyethyl acrylate are contained in z moles and all of them are polymerized, the acrylate is not ionic and is not in a neutralized form. Will be done.
The denominator includes a raw material monomer component having an acid group used in the polymerization method of the present invention and a raw material unit having a neutralized form group (here, a salt form in which the acid group is neutralized with an alkali metal or the like). Take the sum of the number of moles of the monomer component. The number of moles of the raw material monomer component having a group in a neutralized form (here, a salt in which an acid group is neutralized with an alkali metal or the like) is taken as the molecule. By applying this to the following formula, the content ratio of the group in the neutralized form is calculated as a percentage, and the unit is mol%. In the present invention, the content ratio of the group in the neutralized form represented by the following formula (2) may be described as the degree of neutralization.
(Content ratio of group in neutralized state) = {y / (x + y)} × 100 (2)
x mol: AA (acrylic acid)
ymol: SA (sodium acrylate)
z mol: AM (ethyl acrylate) and / or AME (methoxyethyl acrylate)
[0024]
Further, for example, the monomer components forming the carboxyl group-containing water-soluble polymer are α-mol acrylic acid, β-mol sodium acrylate as a salt of acrylic acid, and γ-mol 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid. If they are included and all of them are polymerized, they are determined by the following formula (3).
In the following formula (3), the denominator and the numerator are the number of moles of the raw material monomer component as in the above formula (2). By applying this to the following formula, the content ratio of the group in the neutralized form is calculated as a percentage, and the unit is mol%.
(Content ratio of neutralized group) = {β / (α + β + γ)} × 100 (3)
α mol: AA (acrylic acid)
β mol: SA (sodium acrylate)
γ mol: AMPS (2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid)
[0025]
Further, for example, it is assumed that the monomer components forming the carboxyl group-containing water-soluble polymer include a mole of acrylic acid, b mole of sodium acrylate as a salt of acrylic acid, and c mole of methacrylic acid, all of which are polymerized. Then, it is obtained by the following equation (4).
In the following formula (4), the denominator and the numerator are the number of moles of the raw material monomer component as in the above formula (2). By applying this to the following formula, the content ratio of the group in the neutralized form is calculated as a percentage, and the unit is mol%.
(Content ratio of group in neutralized state) = {b / (a + b + c)} × 100 (4)
amol: AA (acrylic acid)
bmol: SA (sodium acrylate)
cmol: MAA (methacrylic acid)
[0026]
As a method for producing the carboxyl group-containing water-soluble polymer in the present invention, for example, a method such as aqueous solution polymerization, emulsion polymerization, reverse layer suspension polymerization and the like can be used. can do. Further, it can be produced by thermal polymerization or photopolymerization. In the present invention, since a high molecular weight substance having a high salt resistance index can be efficiently obtained, a standing aqueous solution polymerization method by light irradiation is a particularly preferred production method.
Hereinafter, the polymerization method will be described.
The polymerization method includes a photopolymerization step of polymerizing the monomer component by irradiating near ultraviolet rays to a reaction solution containing a monomer component, a photopolymerization initiator, a polymerization solvent, and a chain transfer agent as needed. Preferably, In addition, since heat is generated when photopolymerization starts, a thermal polymerization initiator may be used in combination with the photopolymerization initiator in order to use the heat to promote polymerization.
[0027]
In the above polymerization method, the following are preferable as the photopolymerization initiator.
2,2'-azobis (2-amidinopropane), 2,2'-azobis (N, N'-dimethyleneisobutylamidine), 2,2'-azobis [2- (5-methyl-2-imidazoline-2) -Yl) propane], 1,1'-azobis (1-amidino-1-cyclopropylethane), 2,2'-azobis (2-amidino-4-methylpentane), 2,2'-azobis (2- N-phenylaminoamidinopropane), 2,2'-azobis (1-imino-1-ethylamino-2-methylpropane), 2,2'-azobis (1-allylamino-1-imino-2-methylbutane), 2,4'-azobis (2-N-cyclohexylamidinopropane), 2,2'-azobis (2-N-benzylamidinopropane) and its hydrochloric acid, sulfuric acid, acetate, etc. (4-cyanovaleric acid) and its alkali metal salts, ammonium salts, amine salts, 2- (carbamoylazo) isobutyronitrile, 2,2'-azobis (isobutylamide), 2,2'-azobis [2 -Methyl-N- (2-hydroxyethyl) propionamide], 2,2'-azobis [2-methyl-N- (1,1'-bis (hydroxymethyl) ethyl) propionamide], 2,2'- Azo-based photopolymerization initiators such as azobis [2-methyl-N-1,1'-bis (hydroxyethyl) propionamide], 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethan-1-one, 1-hydroxy -Cyclohexyl-phenyl-ketone, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one, 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone Irgacure 184) and a eutectic mixture of benzophenone, 1- [4- (2-hydroxyethoxy) -phenyl] -2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-one, 2-methyl-1 [4- (Methylthio) phenyl] -2-morpholinopropan-1-one, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone-1,2-benzyl-2-dimethylamino-1- A mixture of (4-morpholinophenyl) -butanone-1 (Irgacure 369) and 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethan-1-one (Irgacure 651) in a ratio of 3: 7, bis (2,4, 6-trimethylbenzoyl) -phenylphosphine oxide, bis (2,6-dimethoxybenzoyl) -2,4,4-trimethyl-pentylpho 1: 3 mixture of sphine oxide (CGI403) and 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one (Darocur 1173), bis (2,6-dimethoxybenzoyl) -2,4,4 1: 3 mixture of -trimethyl-pentylphosphine oxide (CGI403) and 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone (Irgacure 184), bis (2,6-dimethoxybenzoyl) -2,4,4-trimethyl- 1: 1 mixture of pentylphosphine oxide (CGI403) and 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone (Irgacure 184), 2,4,6-trimethylbenzoyl-diphenyl-phosphine oxide and 2-hydroxy-2- Methyl-1-phenyl-propan-1-o 1 with (Darocure 1173): 1 liquid mixture, bis (eta ⁵ -2,4-cyclopentadien-1-yl) -bis (2,6-difluoro-3- (1H-pyrrol-1-yl) -phenyl) titanium, oligo [2-hydroxy-2-methyl-1- [ 4- (1-methylvinyl) phenyl] propanone], eutectic mixture of 2,4,6-trimethylbenzophenone and 4-methylbenzophenone, liquid mixture of 4-methylbenzophenone and benzophenone, 2,4,6-trimethyl Liquid mixture of benzoyldiphenylphosphine oxide, oligo [2-hydroxy-2-methyl-1- [4- (1-methylvinyl) phenyl] propanone] and a methylbenzophenone derivative, 1- [4- (4-benzoylphenyl) Sulfanyl) phenyl] -2-methyl-2- (4-methylphenylsulfanyl) propane-1 ON, benzyl dimethyl ketal, 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-1-propanone, α-hydroxycyclohexyl-phenyl ketone, ethyl 4-dimethylaminobenzoate, acrylated amine synergist, benzoin (iso- and n- ) Butyl ester, acrylsulfonium (mono, di) hexafluorophosphate, 2-isopropylthioxanthone, 4-benzoyl-4'-methyldiphenyl sulfide, 2-butoxyethyl 4- (dimethylamino) benzoate, ethyl 4- (dimethyl Amino) benzoate, benzoin, benzoin alkyl ether, benzoin hydroxyalkyl ether, diacetyl and its derivatives, anthraquinone and its derivatives, diphenyl disulfide and its derivatives, benzopheno And its derivatives, benzyl and its derivatives.
[0028]
The amount of the photopolymerization initiator to be used is preferably 0.0001 g or more, more preferably 1 g or less, per 1 mol of the monomer component used for the polymerization. Thereby, the molecular weight and the conversion of the carboxyl group-containing water-soluble polymer can be made sufficiently high. More preferably, it is 0.001 g or more and 0.5 g or less.
[0029]
Examples of the chain transfer agent include sulfur-containing compounds such as thioglycolic acid, thioacetic acid, and mercaptoethanol; phosphorous compounds such as phosphorous acid and sodium phosphite; hypophosphorous acid and sodium hypophosphite. Hypophosphorous compounds; alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, and n-butyl alcohol are preferred. Of these, hypophosphorous compounds are preferred. More preferably, it is sodium hypophosphite.
The amount of the chain transfer agent to be used may be appropriately set depending on the polymerization concentration, the combination with the photopolymerization initiator, and the like, and is preferably 0.0001 g or more based on 1 mol of the monomer component used for the polymerization. And 0.2 g or less is preferable. Further, the amount is more preferably 0.001 g or more, and 0.1 g or less, and particularly preferably 0.005 g or more, and 0.05 g or less.
[0030]
Water is suitably used as the polymerization solvent. Further, an organic solvent or the like may be appropriately used in addition to water. Examples of the organic solvent include alcohols such as methanol and ethanol; hydrocarbons such as toluene and xylene; ketones such as methyl isobutyl ketone and methyl ethyl ketone; esters such as methyl acetate, ethyl acetate and butyl acetate; (di) ethylene glycol Ethers such as dimethyl ether are preferred.
The photopolymerization initiator, the chain transfer agent, and the polymerization solvent may be used alone or in combination of two or more.
[0031]
In the photopolymerization step, it is preferable to irradiate the reaction liquid with near-ultraviolet rays. Examples of devices for irradiating near-ultraviolet rays in the photopolymerization step include a high-pressure mercury lamp, a low-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a fluorescent chemical lamp, and a fluorescent lamp. Blue lamps are preferred. Further, the wavelength region of near-ultraviolet light is preferably 300 nm or more, and more preferably 500 nm or less. By irradiating the reaction solution with ultraviolet light having a wavelength in this range, photopolymerization starts and the polymerization reaction proceeds at an appropriate rate.
[0032]
In the above-mentioned photopolymerization step, near-ultraviolet light may be applied at 0.1 to 100 W / m. ² It is preferable to polymerize by irradiating at an intensity of. The near-ultraviolet light irradiation intensity is the light irradiation intensity measured on the upper surface of the reaction solution to which the near-ultraviolet light is irradiated, that is, on the surface of the reaction solution. The light irradiation intensity can be measured by the following light meter.
Equipment: UV integrated light meter
Manufacturer: USHIO Inc.
Model: Body UIT-150
Sensor UVD-C365 (sensitivity wavelength range 310-390nm)
[0033]
The polymerization conditions in the photopolymerization step may be appropriately set according to the composition of the monomer component containing the carboxyl group-containing monomer, the type and amount of the photopolymerization initiator and the chain transfer agent, and the like. For example, the time from the start of near-ultraviolet irradiation to the end of the polymerization in the photopolymerization step is preferably 1 minute or more, and more preferably 90 minutes or less. More preferably, it is 60 minutes or less, and still more preferably, it is 30 minutes or less.
The polymerization temperature in the photopolymerization step is −5 ° C. or higher, and preferably 150 ° C. or lower. More preferably, it is 120 ° C. or lower. The temperature at which the polymerization is started is preferably 50 ° C. or less. The temperature is more preferably 30 ° C or lower, and further preferably 20 ° C or lower. A lower polymerization temperature eliminates the risk of abnormal reactions such as bumping and runaway of polymerization, and is advantageous in terms of productivity. The above polymerization temperature is an effective polymerization condition for further improving the physical properties of the obtained water-soluble polymer.
[0034]
In the above production method, it is preferable to obtain a dried carboxyl group-containing water-soluble polymer by drying the polymer obtained in the photopolymerization step at 50 ° C to 200 ° C. As a method for drying the polymer, it is preferable to increase the surface area of the polymer by a method such as cutting the polymer or to dry the polymer under reduced pressure so that the polymer is easily dried. If the drying temperature is lower than 50 ° C., the polymer may not be sufficiently dried. If the drying temperature is higher than 200 ° C., the main chain or the cross-linking point of the polymer may be cut, and the quality may deteriorate. It may decrease. The drying time may be set as appropriate according to the amount of water contained in the polymer, the drying temperature, and the like.
[0035]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to only these Examples. Note that “%” means “% by mass” unless otherwise specified.
[0036]
Example 1
32.2 g of acrylic acid, 56.2 g of ion-exchanged water, 51.0 g of a 37% aqueous solution of sodium acrylate, and 7.43 g of ethyl acrylate (ethyl acrylate) were placed in a 500 ml beaker and mixed. After covering the beaker with Saran wrap, dissolved oxygen was removed by bubbling nitrogen gas. Next, the solution was cooled to 7 ° C., and then Darocur (DC) 1173, a photopolymerization initiator (manufactured by Ciba Subestiality Chemicals, chemical name: 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propane-). 1.48 g of a 1% acrylic acid solution of 1-one) and 1.68 g of a 0.75% aqueous solution of sodium hypophosphite as a chain transfer agent were added and uniformly mixed to obtain a reaction solution. This reaction solution contained acrylic acid, sodium acrylate and ethyl acrylate as monomers, and the monomer concentration in the reaction solution was 40% by mass. The ratio of the salt type monomer (sodium acrylate) to the total amount of the acid type monomer and the salt type monomer, that is, the degree of neutralization was 30 mol%. The amount of DC1173 added was 0.02 g per mole of all monomers. The amount of sodium hypophosphite added was 0.017 g per 1 mol of all monomers.
[0037]
Then, near-ultraviolet light having a wavelength range of 300 to 450 nm was irradiated from the upper portion of the reaction solution with a black light mercury lamp (manufactured by Toshiba Corp., model name "H400BL-L") at a light intensity of 22 W / m. ² For 15 minutes.
Polymerization started immediately after the start of irradiation, and was completed 15 minutes later. Little residual monomer was present. The gel polymer thus obtained was cut with scissors, and dried under reduced pressure at 120 ° C. for 5 hours. Next, the dried product was pulverized using a tabletop pulverizer to obtain an acrylic acid / ethyl acrylate = 90/10 (molar ratio) copolymer (1) having a degree of neutralization of 30 mol%. The evaporation residue of the copolymer (1) at 150 ° C. was 93.6%, the viscosity of a 0.2% aqueous solution at 25 ° C. was 370 mPa · s, and the pH of a 0.1% aqueous solution was 5.6. . The weight average molecular weight (Mw) was 5.3 million. The salt resistance index of the copolymer (1) was measured as follows.
90 g of a 0.2% aqueous solution of the copolymer (1) is placed in a beaker having a capacity of 100 cc, and 10 g of a 3% calcium chloride dihydrate (special grade, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) aqueous solution is added with stirring with a magnetic stirrer. .
The light transmittance of this solution at 400 nm (quartz 10 mm cell, reference was ion-exchanged water) was measured with an absorptiometer, and as a result, it was 97.3%.
[0038]
The coagulation performance of the copolymer (1) was evaluated as follows.
1 g of calcium carbonate (Kanto Chemical Co., special grade) is placed in a 100 ml measuring cylinder, 100 g of a 3% calcium chloride dihydrate (Wako Pure Chemical Co., Ltd., special grade) aqueous solution is put therein, and the measuring cylinder is inverted five times. And mixed uniformly. A part of the mixture was filtered with a filter having a pore size of 1 μm, and the total hardness of the filtrate was analyzed according to the total hardness analysis method described in JIS K0101. As a result, it was 20500 ppm. Next, after a predetermined amount of a 0.2% aqueous solution of the copolymer (1) was added, the measuring cylinder was inverted five times and allowed to stand. At that time, the sedimentation speed of the floc and the transparency of the supernatant after 30 seconds were observed. Table 1 shows the results.
[0039]
Example 2
31.1 g of acrylic acid, 57.6 g of ion-exchanged water, 49.1 g of a 37% aqueous solution of sodium acrylate and 9.31 g of methoxyethyl acrylate were mixed in a 500 ml beaker. After covering the beaker with Saran wrap, dissolved oxygen was removed by bubbling nitrogen gas. Next, the solution was cooled to 7 ° C., and 1.43 g of a 1% acrylic acid solution of DC1173 as a photopolymerization initiator and 1.43 g of a 0.75% aqueous sodium hypophosphite solution as a chain transfer agent were added. The reaction solution was obtained by uniformly mixing. This reaction solution contained acrylic acid, sodium acrylate and methoxyethyl acrylate as monomers, and the monomer concentration in the reaction solution was 40% by mass. The ratio of the salt type monomer (sodium acrylate) to the total amount of the acid type monomer and the salt type monomer, that is, the degree of neutralization was 30 mol%. The amount of DC1173 added was 0.02 g per mole of all monomers. The amount of sodium hypophosphite added was 0.015 g per 1 mol of all monomers.
Thereafter, polymerization, drying and pulverization were carried out in exactly the same manner as in Example 1 to obtain an acrylic acid / methoxyethyl acrylate = 90/10 (molar ratio) copolymer (2) having a degree of neutralization of 30 mol%. Was. The evaporation residue of the copolymer (2) at 150 ° C. was 92.8%, the viscosity of a 0.2% aqueous solution at 25 ° C. was 560 mPa · s, and the pH of a 0.1% aqueous solution was 5.4. . The weight average molecular weight was 4.8 million. The salt resistance index of the copolymer (2) was measured in the same manner as in Example 1, and as a result, it was 99.3%. In addition, the aggregation performance of the copolymer (2) was evaluated in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results.
[0040]
Example 3
In a 500 ml beaker, 25.07 g of acrylic acid, 52.94 g of ion-exchanged water, 56.17 g of a 37% aqueous solution of sodium acrylate, and 12.68 g of methacrylic acid were mixed. After covering the beaker with Saran wrap, dissolved oxygen was removed by bubbling nitrogen gas. Next, the solution was cooled to 7 ° C., and 1.47 g of a 1% acrylic acid solution of DC1173 as a photopolymerization initiator and 1.67 g of a 0.75% aqueous sodium hypophosphite solution as a chain transfer agent were added. The reaction solution was obtained by uniformly mixing. This reaction solution contained acrylic acid, sodium acrylate and methacrylic acid as monomers, and the monomer concentration in the reaction solution was 40% by mass. The ratio of the salt type monomer (sodium acrylate) to the total amount of the acid type monomer and the salt type monomer, that is, the degree of neutralization was 30 mol%. The amount of DC1173 added was 0.02 g per mole of all monomers. The amount of sodium hypophosphite added was 0.017 g per 1 mol of all monomers.
[0041]
Acrylic / methacrylic acid = 80/20 (molar ratio) copolymer having a degree of neutralization of 30 mol% by polymerization, drying and pulverization in exactly the same manner as in Example 1 except that the polymerization time was 60 minutes. (3) was obtained. The evaporation residue of the copolymer (3) at 150 ° C. was 92.4%, the viscosity of a 0.2% aqueous solution at 25 ° C. was 185 mPa · s, and the pH of a 0.1% aqueous solution was 5.8. . The weight average molecular weight was 2.4 million. As a result of measuring the salt resistance index of the copolymer (3) in the same manner as in Example 1, it was 53.3%. The aggregation performance of the copolymer (3) was evaluated in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results.
[0042]
Example 4
16.66 g of acrylic acid, 38.85 g of ion-exchanged water, 78.97 g of a 37% aqueous solution of sodium acrylate, and 12.87 g of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid were placed in a 500 ml beaker and mixed. After covering the beaker with Saran wrap, dissolved oxygen was removed by bubbling nitrogen gas. Next, after cooling the liquid to 7 ° C., 1.24 g of a 1% acrylic acid solution of DC1173 as a photopolymerization initiator and 1.41 g of a 0.75% aqueous sodium hypophosphite solution as a chain transfer agent were added. The reaction solution was obtained by uniformly mixing. The reaction solution contained acrylic acid, sodium acrylate and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid as monomers, and the monomer concentration in the reaction solution was 40% by mass. The ratio of the salt type monomer (sodium acrylate) to the total amount of the acid type monomer and the salt type monomer, that is, the degree of neutralization was 50 mol%. The amount of DC1173 added was 0.02 g per mole of all monomers. The amount of sodium hypophosphite added was 0.017 g per 1 mol of all monomers.
[0043]
Thereafter, polymerization, drying and pulverization were carried out in exactly the same manner as in Example 1 to obtain acrylic acid / 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid having a degree of neutralization of 50 mol% = 90/10 (molar ratio). A combination (4) was obtained. The evaporation residue of the copolymer (4) at 150 ° C. was 92.8%, the viscosity of a 0.2% aqueous solution at 25 ° C. was 440 mPa · s, and the pH of a 0.1% aqueous solution was 5.4. . The weight average molecular weight was 5.1 million. The salt resistance index of the copolymer (4) measured in the same manner as in Example 1 was 98.8%. The aggregation performance of the copolymer (4) was evaluated in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results.
[0044]
Example 5
32.2 g of acrylic acid, 56.2 g of ion-exchanged water, 51.0 g of a 37% aqueous solution of sodium acrylate and 7.43 g of ethyl acrylate were mixed in a beaker having a capacity of 500 ml. After covering the beaker with Saran wrap, dissolved oxygen was removed by bubbling nitrogen gas. Next, the solution was cooled to 7 ° C., and 1.48 g of a 1% acrylic acid solution of DC1173 as a photopolymerization initiator and 1.68 g of a 2.25% aqueous sodium hypophosphite solution as a chain transfer agent were added. The reaction solution was obtained by uniformly mixing. This reaction solution contained acrylic acid, sodium acrylate and ethyl acrylate as monomers, and the monomer concentration in the reaction solution was 40% by mass. The ratio of the salt type monomer (sodium acrylate) to the total amount of the acid type monomer and the salt type monomer, that is, the degree of neutralization was 30 mol%. The amount of DC1173 added was 0.02 g per mole of all monomers. The amount of sodium hypophosphite added was 0.051 g per 1 mol of all monomers.
[0045]
Thereafter, in exactly the same manner as in Example 1, polymerization, drying and pulverization were performed to obtain an acrylic acid / ethyl acrylate = 90/10 (molar ratio) copolymer (5) having a degree of neutralization of 30 mol%. . The evaporation residue of the copolymer (5) at 150 ° C. was 93.3%, the viscosity of a 0.2% aqueous solution at 25 ° C. was 130 mPa · s, and the pH of a 0.1% aqueous solution was 5.4. . The weight average molecular weight was 1.3 million. The salt resistance index of the copolymer (5) measured in the same manner as in Example 1 was 99.7%. In addition, the aggregation performance of the copolymer (6) was evaluated in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results.
[0046]
Example 6
As a method for evaluating the coagulation performance, 1 g of calcium carbonate (Kanto Chemical Co., special grade) was placed in a 100 ml measuring cylinder, and 0.02% calcium chloride dihydrate (Wako Pure Chemical Co., special grade) aqueous solution was added thereto. 100 g was charged and the graduated cylinder was inverted five times to mix uniformly. A part of the mixture was filtered with a filter having a pore size of 1 μm, and the total hardness of the filtrate was analyzed according to the total hardness analysis method described in JIS K0101. As a result, it was 155 ppm. Other operations were performed in the same manner as in Example 1 to evaluate the coagulation performance of the copolymer (1). Table 1 shows the results.
[0047]
Example 7
As a method for evaluating the coagulation performance, 1 g of calcium carbonate (Kanto Chemical Co., Ltd., special grade) was placed in a 100 ml measuring cylinder, and calcium chloride dihydrate (Wako Pure Chemical Co., Ltd., special grade) and magnesium chloride / 6 100 g of an aqueous solution containing 1% of each hydrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added, and the graduated cylinder was inverted five times to mix uniformly. A part of the mixture was filtered with a filter having a pore size of 1 μm, and the total hardness of the filtrate was analyzed according to the total hardness analysis method described in JIS K0101. As a result, it was 12000 ppm.
Other operations were performed in the same manner as in Example 1 to evaluate the coagulation performance of the copolymer (1). Table 1 shows the results.
[0048]
[Table 1]

[0049]
The description in Table 1 above is as follows.
AA is acrylic acid, EA is ethyl acrylate, AME is methoxyethyl acrylate, MAA is methacrylic acid, and AMPS is 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid. .
The transparency of the supernatant was evaluated as follows.
1 point: high turbidity, 2 points: high to medium turbidity, 3 points: medium turbidity, 4 points: medium to small turbidity, 5 points: small turbidity.
[0050]
Comparative Example 1
Similar to Example 1, the salt resistance index of sodium polyacrylate having a weight average molecular weight of 4,000,000 (manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd., trade name "IH-G", comparative polymer (1)) was measured. As a result, it was 5.6%. The aggregation performance of the sodium polyacrylate was evaluated in the same manner as in Example 1. Table 2 shows the results.
[0051]
Comparative Example 2
In the same manner as in Example 1, as a result of measuring the salt resistance index of partially neutralized sodium polyacrylate (manufactured by Showa Denko KK, trade name "NP700", comparative polymer (2)), 16.5% Met. The aggregation performance of the partially neutralized sodium polyacrylate was evaluated in the same manner as in Example 1. Table 2 shows the results.
[0052]
Comparative Example 3
In a 500 ml beaker, 30.90 g of acrylic acid, 52.29 g of ion-exchanged water, 57.16 g of a 37% aqueous solution of sodium acrylate, and 6.45 g of methacrylic acid were mixed. After covering the beaker with Saran wrap, dissolved oxygen was removed by bubbling nitrogen gas. Then, after cooling the solution to 7 ° C., 1.50 g of a 1% acrylic acid solution of DC1173 as a photopolymerization initiator and 1.70 g of an aqueous solution of 0.75% sodium hypophosphite as a chain transfer agent were added. The reaction solution was obtained by uniformly mixing. This reaction solution contained acrylic acid, sodium acrylate and methacrylic acid as monomers, and the monomer concentration in the reaction solution was 40% by mass. The ratio of the salt type monomer (sodium acrylate) to the total amount of the acid type monomer and the salt type monomer, that is, the degree of neutralization was 30 mol%. The amount of DC1173 added was 0.02 g per mole of all monomers. The amount of sodium hypophosphite added was 0.017 g per 1 mol of all monomers.
[0053]
Acrylic acid / methacrylic acid (90/10 (molar ratio)) having a degree of neutralization of 30 mol% was obtained in the same manner as in Example 1 except that the polymerization time was changed to 60 minutes. Polymer (3) was obtained. The evaporation residue of the comparative copolymer (3) at 150 ° C. was 94.4%, the viscosity of a 0.2% aqueous solution at 25 ° C. was 265 mPa · s, and the pH of a 0.1% aqueous solution was 5.8. there were. The weight average molecular weight was 2.7 million. As a result of measuring the salt resistance index of the comparative copolymer (3) in the same manner as in Example 1, it was 45.6%. The aggregation performance of the comparative copolymer (3) was evaluated in the same manner as in Example 1. Table 2 shows the results.
[0054]
Comparative Example 4
32.2 g of acrylic acid, 56.2 g of ion-exchanged water, 51.0 g of a 37% aqueous solution of sodium acrylate and 7.43 g of ethyl acrylate were mixed in a beaker having a capacity of 500 ml. After covering the beaker with Saran wrap, dissolved oxygen was removed by bubbling nitrogen gas. Next, after cooling the liquid to 7 ° C., 1.48 g of a 1% acrylic acid solution of DC1173 as a photopolymerization initiator and 1.68 g of a 3.75% aqueous sodium hypophosphite solution as a chain transfer agent were added. The reaction solution was obtained by uniformly mixing. This reaction solution contained acrylic acid, sodium acrylate and ethyl acrylate as monomers, and the monomer concentration in the reaction solution was 40% by mass. The ratio of the salt type monomer (sodium acrylate) to the total amount of the acid type monomer and the salt type monomer, that is, the degree of neutralization was 30 mol%. The amount of DC1173 added was 0.02 g per mole of all monomers. The amount of sodium hypophosphite added was 0.085 g based on 1 mol of all monomers.
[0055]
Hereinafter, in the same manner as in Example 1, polymerization, drying and pulverization were carried out to obtain a comparative acrylic acid / ethyl acrylate = 90/10 (molar ratio) copolymer (4) having a degree of neutralization of 30 mol%. Obtained. The evaporation residue of the comparative copolymer (4) at 150 ° C. was 93.7%, the viscosity of a 0.2% aqueous solution at 25 ° C. was 85 mPa · s, and the pH of a 0.1% aqueous solution was 5. . The weight average molecular weight was 950,000. As a result of measuring the salt resistance index of the comparative copolymer (4) in the same manner as in Example 1, it was 99.1%. The aggregation performance of the comparative copolymer (4) was evaluated in the same manner as in Example 1. Table 2 shows the results.
[0056]
Comparative Example 5
As a method for evaluating the coagulation performance, 1 g of calcium carbonate (Kanto Chemical Co., Ltd., special grade) was placed in a 100 ml measuring cylinder, and 0.02% calcium chloride dihydrate (Wako Pure Chemical Co., Ltd., special grade) aqueous solution was added thereto. 100 g was charged and the graduated cylinder was inverted five times to mix uniformly. A part of the mixture was filtered with a filter having a pore size of 1 μm, and the total hardness of the filtrate was analyzed according to the total hardness analysis method described in JIS K0101. As a result, it was 155 ppm. Other operations were performed in exactly the same manner as in Example 1 to evaluate the coagulation performance of the comparative copolymer (1). Table 2 shows the results.
[0057]
[Table 2]

[0058]
The description in Table 2 is the same as that in Table 1 described above.
[0059]
【The invention's effect】
The agglomeration treatment method of the present invention is configured as described above, so that the solid particles suspended in the liquid having a high total hardness are sufficiently agglomerated, and since the safety is high, sewage or general industrial wastewater is used. This is a treatment method that can be suitably applied to water treatment, muddy water treatment at a civil engineering site, sedimentation and separation of muddy water at the time of dredging landfill, and the like.

Claims

A method for aggregating a liquid containing solid particles in a suspended state, wherein the total hardness of the liquid is 100 ppm or more,
A coagulation treatment characterized by adding a carboxyl group-containing water-soluble polymer having a weight average molecular weight of 1,000,000 or more and a salt resistance index of 50 or more to coagulate and treat solid particles suspended in the liquid as flocs. Method.

The carboxyl group-containing water-soluble polymer is derived from a carboxyl group-containing monomer and a (meth) acrylate monomer and / or 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (salt) as essential components. The method according to claim 1, wherein the method is a polymer.

The aggregation treatment method according to claim 2, wherein the (meth) acrylate-based monomer is ethyl acrylate and / or alkoxyalkyl acrylate.

The aggregation treatment method according to claim 1, 2 or 3, wherein the carboxyl group-containing water-soluble polymer is a polymer derived from a monomer group containing a (meth) acrylic acid (salt).