JP2010195915A - 粉末状水溶性高分子 - Google Patents
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Abstract
下水処理場における下水余剰汚泥や下水消化汚泥のように繊維分の少ない所謂難脱水汚泥に対し、脱水ケーキ含水率低下の要求を満足し、同時に架橋あるいは分岐した水溶性高分子の難点とされる薬剤添加量の増加にも対応でき、コスト増加を抑制可能な汚泥脱水剤を提供する。
【解決手段】
定義1で表示される電荷内包率50%以上90%以下の水溶性カチオン性高分子(A)、水溶性両性高分子(B)および酸性物質(C)を組み合わせた粉末状水溶性高分子であって、前記水溶性カチオン性高分子(A)は、特定の単量体と高分子構造改質剤からなる共重合物であり、前記水溶性両性高分子(B)は、高分子構造改質剤の非存在下で重合した共重合物であり、これら水溶性高分子の配合物によって達成できる。
【選択図】 なし
Description
同時に架橋あるいは分岐した水溶性高分子の難点とされる薬剤添加量の増加にも対応でき、コスト増加を抑制可能な汚泥脱水剤を開発することである。
定義1)水溶性カチオン性高分子
電荷内包率[%]=(1−α/β)×100
αは酢酸にてpH4.0に調整した水溶性カチオン性高分子水溶液をポリビニルスルホン酸カリウム水溶液にて滴定した滴定量。βは酢酸にてpH4.0に調整した水溶性カチオン性高分子水溶液にポリビニルスルホン酸カリウム水溶液を前記水溶性カチオン性高分子の電荷の中和を行うに十分な量加え、その後ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液にて滴定した滴定量をブランク値から差し引いた滴定量。ここでブランク値とは、水溶性カチオン性高分子水溶液無添加時にポリビニルスルホン酸カリウム水溶液をポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液にて滴定した滴定量である。
R1は水素又はメチル基、R2、R3は炭素数1〜3のアルキル基、あるいはベンジル基、R4は水素、炭素数1〜3のアルキル基、あるいはベンジル基であり、同種でも異種でも良い。AはOまたはNH、Bは炭素数2〜4のアルキレン基、X1 −は陰イオンをそれぞれ表す。
R5、R6は水素又はメチル基、R7、R8は炭素数1〜3のアルキル基、あるいはベンジル基、X2 −は陰イオンをそれぞれ表す。
定義1)水溶性カチオン性高分子
電荷内包率[%]=(1−α/β)×100
αは酢酸にてpH4.0に調整した水溶性カチオン性高分子をポリビニルスルホン酸カリウム水溶液にて滴定した滴定量。βは酢酸にてpH4.0に調整した水溶性カチオン性高分子水溶液にポリビニルスルホン酸カリウム水溶液を前記水溶性カチオン性高分子の電荷の中和を行うに十分な量加え、その後ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液にて滴定した滴定量をブランク値から差し引いた滴定量。ここでブランク値とは、水溶性カチオン性高分子水溶液無添加時にポリビニルスルホン酸カリウム水溶液をポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液にて滴定した滴定量である。
前記一般式(1)及び/又は一般式(2)で表わされる単量体を必須として含有する単量体あるいは単量体混合物を重合したものである。カチオン性単量体の例は、第4級アンモニウム塩あるいは第3級アミンの塩を含有するカチオン性単量体である。具体例としては、(メタ)アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム塩化物、(メタ)アクリロイルアミノプロピルトリメチルアンモニウム塩化物、(メタ)アクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウム塩化物、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドの塩、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートの塩、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレートの塩などが挙げられる。前記一般式(2)で表される単量体は、ジアリルアンモニウム塩であり、具体的にはジアリルジメチルアンモニウム塩化物、ジアリルメチルベンジルアンモニウム塩化物などである。
アニオン性単量体の例は、アクリル酸、メタアクリル酸、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、マレイン酸、イタコン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、エチレングリコールメタクリレートホスフェートなどが挙げられる。
水溶性カチオン性高分子(A)および直鎖状水溶性両性高分子(B)、それに酸性物質(C)の配合物からなる。また本発明の粉末状水溶性高分子の処理対象として推奨される汚泥は、消化汚泥や余剰汚泥など繊維分の少ない汚泥である。
これら繊維分の少ない汚泥に対しては、いわゆる直鎖状水溶性高分子は汚泥脱水機に掛かるような強固なフロックを形成しにくい。すなわち直鎖状水溶性高分子は、水中に分子が広がった状態で存在する。重合系のような高分子量のカチオン性水溶性高分子の凝集作用は、いわゆる「架橋吸着作用」による多数懸濁粒子を水溶性高分子の分子鎖による結合作用で起きると考えられている。しかし直鎖状水溶性高分子は伸びた状態にあり、そこに懸濁粒子を吸着させ生成した凝集フロックは、大きいがふわふわして強固になりにくい。強度を増すため添加量を増加していってもフロックの改善はない。その原因は、伸びた状態にあるため生成した凝集フロックとの接触サイトが多く、その凝集フロックに
さらに直鎖状水溶性高分子が吸着して、その結果見かけ上の電荷的飽和になりやすい。攪拌強度を増加させ生成フロックを破壊し新しい吸着面を作ればよいが、破壊し小さくしたフロック表面にはまた直鎖状水溶性高分子が吸着して、小さいが強度の弱いことには変わりはない。この時繊維分の多い汚泥では繊維がフロックの補強剤となるが、繊維分の少ない汚泥では、結局強固なフロックは生成しない。
分子同士あるいは凝集粒子同士の仲立ちと、カチオン性基とアニオン性基によるカチオン性過多になるのを防ぎ、凝集性能低下の防止と考えられる。
油中水型エマルジョン試作−1〜試作−6に関し、噴霧乾燥機を用いてスプレードライ製粉末を作成した(試作−11〜試作−16)。また油中水型エマルジョン試作−1〜試作−6に関し、油中水型エマルジョンを分散液の状態で乾燥機に入れ、乾燥物にした後、粉砕し粉末製品を作成した(試作−17〜試作−22)。以上の結果をまとめて表1に示す。
DMQ:アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム塩化物
DMC:メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム塩化物
AAM:アクリルアミド、AC:アクリル酸、酸性物質(C):水溶性高分子全量に対する質量%、電荷内包率:%、
下記表1で示される物性を有する水溶性カチオン性高分子(A)水溶性両性高分子(B)および酸性物質としてスルファミン酸(C)を、表1で示される比率で配合した水溶性高分子組成物を調製した。なお酸性物質(C)の添加量は、水溶性高分子の合計量に対する質量%により表わされている。配合後の結果を表2に示す。
実施例2と同様な操作により、配合前の試料−11〜試料−13、試料−17〜試料−19に関して試験を実施した。結果を表3に示す。
ケーキ含水率:質量%、添加量:対ss質量%、50秒間濾液量:mL
フロック大きさ:mm
実施例3と同様な操作により、配合前の試料−11〜試料−13、試料−17〜試料−19に関して試験を実施した。結果を表4に示す。
ケーキ含水率:質量%、添加量:対ss質量%、50秒間濾液量:mL
フロック大きさ:mm
Claims (4)
- 下記一般式(1)および/又は下記一般式(2)で表わされる単量体、および架橋性単量体を必須として含有する単量体混合物を分散相とし、水に非混和性の有機液体を連続相となるように界面活性剤により乳化し重合した後、得られる油中水型エマルジョンを乾燥した水溶性カチオン性高分子の粉末であって、前記カチオン性水溶性高分子の下記定義1)で表示される電荷内包率が50%以上、90%以下である水溶性カチオン性高分子粉末(A)と、下記一般式(1)および/又は下記一般式(2)で表わされる単量体、下記一般式(3)で表わされる単量体を必須として含有し、架橋性単量体を含有しない単量体混合物を分散相とし、水に非混和性の有機液体を連続相となるように界面活性剤により乳化し重合した後、得られる油中水型エマルジョンを乾燥した水溶性両性高分子粉末(B)、および酸性物質(C)の混合物からなる粉末状水溶性高分子。
定義1)水溶性カチオン性高分子
電荷内包率[%]=(1−α/β)×100
αは酢酸にてpH4.0に調整した水溶性カチオン性高分子水溶液をポリビニルスルホン酸カリウム水溶液にて滴定した滴定量。βは酢酸にてpH4.0に調整した水溶性カチオン性高分子水溶液にポリビニルスルホン酸カリウム水溶液を前記水溶性カチオン性高分子の電荷の中和を行うに十分な量加え、その後ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液にて滴定した滴定量をブランク値から差し引いた滴定量。ここでブランク値とは、水溶性カチオン性高分子水溶液無添加時にポリビニルスルホン酸カリウム水溶液をポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液にて滴定した滴定量である。
R1は水素又はメチル基、R2、R3は炭素数1〜3のアルキル基、あるいはベンジル基、R4は水素、炭素数1〜3のアルキル基、あるいはベンジル基であり、同種でも異種でも良い。AはOまたはNH、Bは炭素数2〜4のアルキレン基、X1 −は陰イオンをそれぞれ表す。
R5、R6は水素又はメチル基、R7、R8は炭素数1〜3のアルキル基、あるいはベンジル基、X2 −は陰イオンをそれぞれ表す。
- 前記粉末状水溶性高分子中の酸性物質の含有量が、前記粉末状水溶性高分子を0.1質量%以上に溶解した場合の溶解液pHを4以下にする量であることを特徴とする請求項1に記載の粉末状水溶性高分子。
- 前記水溶性カチオン性高分子(A)と前記水溶性両性高分子(B)の質量混合比が、(A):(B)=60〜90:40〜10であることを特徴とする請求項1に記載の粉末状水溶性高分子。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の粉末状水溶性高分子を汚泥脱水剤として使用することを特徴とする粉末状水溶性高分子の使用方法。
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