JP2012157816A - Polymer flocculant - Google Patents

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Kazutaka Murata
和隆 村田
Shigekuni Nakada
繁邦 中田
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  • Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)
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  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polymer flocculant excellent in dehydrating effects, such as drastically improving efficiency in dehydrating sludge by forming strong and coarse flock, in treatment of sludge or waste water.SOLUTION: The polymer flocculant includes water-soluble polymer (A) containing vinyl group-containing monomer (a) represented by the following general formula (1) or containing (a) and (meth)acryloyl group-containing monomer (b) represented by the following general formula (2), as structural units, provided that the general formula (1) is CH=CH-(NRR) and the general formula (2) is CH=CR-CO-X-(Q-NRRR* Z)(H).

Description

本発明は下水もしくはし尿(以下、下水等と略記)または工場廃水等の有機性または無機性の汚泥または廃水の処理に用いる高分子凝集剤、並びに該高分子凝集剤を用いた汚泥または廃水の処理方法に関する。   The present invention relates to a polymer flocculant used for treatment of organic or inorganic sludge or wastewater such as sewage or human waste (hereinafter abbreviated as sewage) or factory wastewater, and sludge or wastewater using the polymer flocculant. It relates to the processing method.

従来、下水等の処理で生じた有機性汚泥や工場廃水等の処理で生じた無機性汚泥の処理に用いられる高分子凝集剤としては、ジアルキルアミノエチル(メタ)アクリレートの3級塩または4級化塩の重合体およびアクリルアミドとの共重合体が広く用いられ、また、ジアリルアミンの3級化塩または4級化塩の重合体(例えば、特許文献1参照)、ジアリルアミンの3級化塩または4級化塩とジアルキルアミノエチル(メタ)アクリレートの3級塩または4級化塩との共重合体(例えば、特許文献2、3参照)、アミジン構造を有する重合体(例えば、特許文献4参照)等も知られている。   Conventionally, as a polymer flocculant used for the treatment of organic sludge generated by the treatment of sewage or the like, or the inorganic sludge produced by the treatment of factory wastewater or the like, a tertiary salt or quaternary of dialkylaminoethyl (meth) acrylate is used. Polymers of chlorinated salts and copolymers with acrylamide are widely used. Also, diallylamine quaternized salts or quaternized salt polymers (see, for example, Patent Document 1), diallylamine quaternized salts or 4 A copolymer of a quaternized salt and a tertiary or quaternized salt of dialkylaminoethyl (meth) acrylate (for example, see Patent Documents 2 and 3), a polymer having an amidine structure (for example, see Patent Document 4) Etc. are also known.

特開昭56− 18611号公報JP-A-56-18611 特開昭51− 37986号公報JP-A 51-37986 特開昭63−242309号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-242309 特開平 5−192513号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-192513

しかしながら、ジアルキルアミノエチル(メタ)アクリレートの3級塩または4級化塩の重合体およびこれらのモノマーとアクリルアミドとの共重合体は、単独で汚泥処理に用いることができ取り扱い性に優れているが、カチオン密度を高めることができないことから、通常の添加量では形成されるフロックの強度が小さく、また、過剰量を加えると一旦凝集したフロックが再分散したり、固液分離後の分離液に粘性が生じる等、固液分離されたケーキの脱水性が悪くなる。
また、特許文献1〜4の高分子凝集剤では高分子量化が困難なため、単独で使用すると形成されるフロック粒径が小さく濾水性が悪くなる等の問題があるため、通常は上記ジアルキルアミノエチル(メタ)アクリレートの3級塩等の(共)重合体と併用されるものの、汚泥または廃水の処理が二段階になる等、処理効率にも問題があった。
すなわち、従来の高分子凝集剤では、汚泥または廃水の処理の際に、処理効率に優れしかも充分な脱水効果を得ることは困難であった。
本発明の目的は、汚泥または廃水の処理において、強固な粗大フロックを形成させて汚泥の脱水処理効率を大幅に向上する等、脱水効果に優れた高分子凝集剤を提供することにある。
However, a polymer of a tertiary or quaternized salt of dialkylaminoethyl (meth) acrylate and a copolymer of these monomers and acrylamide can be used alone for sludge treatment and have excellent handleability. Because the cation density cannot be increased, the strength of the floc formed is small with the usual addition amount, and when the excessive amount is added, the flocs once aggregated are redispersed, or the separated flocs are separated into the separated liquid. The dehydrating property of the cake separated into solid and liquid deteriorates, such as viscosity.
In addition, since it is difficult to increase the molecular weight of the polymer flocculants of Patent Documents 1 to 4, there is a problem that, when used alone, the floc particle size formed is small and the drainage is deteriorated. Although it is used in combination with a (co) polymer such as a tertiary salt of ethyl (meth) acrylate, there is a problem in treatment efficiency, such as treatment of sludge or wastewater in two stages.
That is, with the conventional polymer flocculant, it is difficult to obtain a sufficient dehydration effect with excellent treatment efficiency when treating sludge or wastewater.
An object of the present invention is to provide a polymer flocculant having an excellent dewatering effect, for example, by forming a strong coarse floc in the treatment of sludge or wastewater to greatly improve the dewatering efficiency of sludge.

本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、本発明に到達した。すなわち、本発明は、下記一般式(1)で表されるビニル基含有モノマー(a)、または(a)および下記一般式(2)で表される(メタ)アクリロイル基含有モノマー(b)を構成単位とする水溶性重合体(A)を含有してなる高分子凝集剤

CH2=CH−(NR12 (1)
CH2=CR3−CO−X−(Q−N+456・Z-) m(H)1-m (2)

[式(1)中、R1およびR2は、それぞれ独立にH、またはヘテロ原子を含有してもよい炭素数1〜6の炭化水素基を表し、R1およびR2は互いに結合して環を形成してもよく、(NR12)はNもしくはR1、R2のいずれかでビニル基と結合している1価の基を表す。
式(2)中、XはOまたはNH;Qは炭素数1〜4のアルキレン基または炭素数2〜4のヒドロキシアルキレン基;R3はHまたはメチル基;R4、R5、R6はそれぞれ独立にH、炭素数1〜16のアルキル、アラルキルまたはアルキルアリール基;Z-は対アニオン;mは0または1の数を表す。]
;並びに、該高分子凝集剤を汚泥または廃水に添加、混合してフロックを形成させ固液分離することを特徴とする汚泥または廃水の処理方法である。
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have reached the present invention. That is, the present invention provides a vinyl group-containing monomer (a) represented by the following general formula (1), or (a) and a (meth) acryloyl group-containing monomer (b) represented by the following general formula (2). Polymer flocculant containing water-soluble polymer (A) as structural unit

CH 2 = CH- (NR 1 R 2) (1)
CH 2 = CR 3 -CO-X- (Q-N + R 4 R 5 R 6 · Z -) m (H) 1-m (2)

[In Formula (1), R 1 and R 2 each independently represent H or a C 1-6 hydrocarbon group that may contain a hetero atom, and R 1 and R 2 are bonded to each other; A ring may be formed, and (NR 1 R 2 ) represents a monovalent group bonded to a vinyl group at N or any of R 1 and R 2 .
In the formula (2), X is O or NH; Q is an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms or a hydroxyalkylene group having 2 to 4 carbon atoms; R 3 is H or a methyl group; R 4 , R 5 , R 6 are Each independently H, an alkyl, aralkyl or alkylaryl group having 1 to 16 carbon atoms; Z represents a counter anion; m represents a number of 0 or 1; ]
And a method for treating sludge or wastewater, characterized in that the polymer flocculant is added to and mixed with sludge or wastewater to form a floc for solid-liquid separation.

本発明の高分子凝集剤は下記の効果を奏する。
(1)汚泥や廃水の処理において強固な粗大フロックを形成する。
(2)形成されたフロックは破壊、再分散されにくいため凝集処理の安定性や処理速度を著しく高めることができる。
(3)脱水工程後のケーキ含水率が低く廃棄物量および焼却処理コストを低減できる。
(4)凝結剤の併用なしでも脱水効果に優れる。
The polymer flocculant of the present invention has the following effects.
(1) Form strong coarse flocs in sludge and wastewater treatment.
(2) Since the formed floc is not easily broken or redispersed, the stability and processing speed of the aggregation treatment can be remarkably increased.
(3) The moisture content of the cake after the dehydration step is low, and the amount of waste and incineration costs can be reduced.
(4) Excellent dehydration effect without using a coagulant.

[水溶性重合体(A)]
本発明における水溶性重合体(A)は、下記一般式(1)で表されるビニル基含有モノマー(a)、または(a)および下記一般式(2)で表される(メタ)アクリロイル基含有モノマー(b)を構成単位としてなる水溶性重合体である。

CH2=CH−(NR12 (1)
CH2=CR3−CO−X−(Q−N+456・Z-)m (H)1-m (2)
[Water-soluble polymer (A)]
The water-soluble polymer (A) in the present invention is a vinyl group-containing monomer (a) represented by the following general formula (1), or a (meth) acryloyl group represented by (a) and the following general formula (2). It is a water-soluble polymer comprising the containing monomer (b) as a structural unit.

CH 2 = CH- (NR 1 R 2) (1)
CH 2 = CR 3 -CO-X- (Q-N + R 4 R 5 R 6 · Z -) m (H) 1-m (2)

一般式(1)中、R1およびR2は、それぞれ独立にH、またはヘテロ原子を含有してもよい炭素数(以下Cと略記)1〜6(好ましくは1〜4)の炭化水素基を表す。R1およびR2は互いに結合して環を形成してもよく、(NR12)はNもしくはR1、R2のいずれかでビニル基と結合している1価の基である。 In general formula (1), R 1 and R 2 are each independently H or a hydrocarbon group having 1 to 6 (preferably 1 to 4) carbon atoms (hereinafter abbreviated as C) that may contain a hetero atom. Represents. R 1 and R 2 may be bonded to each other to form a ring, and (NR 1 R 2 ) is a monovalent group bonded to a vinyl group at either N or R 1 or R 2 .

該ヘテロ原子としてはN、O、およびSが挙げられる。R1およびR2のCが6を超えると(A)の水に対する溶解性が悪くなる。
該炭化水素基としては、例えばメチル、エチル、n−およびi−プロピル、n−、i−、sec−およびt−ブチル、n−、i−、sec−およびt−アミル、n−ヘキシル、エテニルおよびブテニル基;R1およびR2が互いに結合した環としては、例えばピペリジン、ピペラジン、ピリジン、ピロリジン、モルホリンおよびチオモルホリン環が挙げられる。これらのうち凝集性能の観点から好ましいのはピペリジン、ピペラジンおよびピリジン環である。
The heteroatoms include N, O, and S. When C of R 1 and R 2 exceeds 6, the solubility of (A) in water becomes poor.
Examples of the hydrocarbon group include methyl, ethyl, n- and i-propyl, n-, i-, sec- and t-butyl, n-, i-, sec- and t-amyl, n-hexyl and ethenyl. Examples of the ring in which R 1 and R 2 are bonded to each other include piperidine, piperazine, pyridine, pyrrolidine, morpholine and thiomorpholine rings. Of these, piperidine, piperazine and pyridine ring are preferred from the viewpoint of aggregation performance.

一般式(2)中、XはOまたはNH、QはC1〜4のアルキレン基またはC2〜4のヒドロキシアルキレン基、R3はHまたはメチル基;R4、R5、R6はそれぞれ独立にH、C1〜16のアルキル、アラルキルまたはアルキルアリール基;Z-は対アニオン、mは0または1の数を表す。mが0のとき、一般式(2)は(メタ)アクリル酸または(メタ)アクリルアミドを表す。
QのCが4を超えると(A)の水に対する溶解性が悪くなる。また、R4、R5、R6のCが16を超えると(A)の水に対する溶解性が悪くなる。
In formula (2), X is O or NH, Q is an alkylene or hydroxyalkylene group of C2~4 of C1 -4, R 3 is H or methyl; R 4, R 5, R 6 are each independently H, a C1-16 alkyl, aralkyl or alkylaryl group; Z represents a counter anion, and m represents a number of 0 or 1. When m is 0, the general formula (2) represents (meth) acrylic acid or (meth) acrylamide.
When C of Q exceeds 4, the solubility of (A) in water is deteriorated. Also, solubility in water of R 4, R 5, when C in R 6 is greater than 16 (A) is deteriorated.

C1〜4のアルキレン基には、メチレン、エチレン並びにn−およびi−プロピレン基等が含まれ、C2〜4のヒドロキシアルキレン基には、ヒドロキシエチレン、1−および2−ヒドロキシプロピレン基等が含まれる。 The C1-4 alkylene group includes methylene, ethylene, and n- and i-propylene groups, and the C2-4 hydroxyalkylene group includes hydroxyethylene, 1- and 2-hydroxypropylene groups, and the like. .

一般式(2)におけるZ-としては、ハロゲン(Cl-、Br-等)、無機酸(ハロゲン化水素酸、硫酸、硝酸、リン酸等)、硫酸エステル(C1〜30、例えばアルキル硫酸エステル、アルケニル硫酸エステル)、スルホン酸(C1〜30、例えばアルカンスルホン酸)、リン酸エステル(C1〜30、例えばモノ−およびジアルキルリン酸エステル)、ホスホン酸(C1〜30、例えばアルキルスルホン酸)、有機酸(C1〜30、例えばギ酸、酢酸、マレイン酸)等のアニオンが挙げられる。 As Z in the general formula (2), halogen (Cl , Br etc.), inorganic acid (hydrohalic acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid etc.), sulfuric ester (C1-30, for example, alkyl sulfate, Alkenyl sulfates), sulfonic acids (C1-30, such as alkane sulfonic acids), phosphate esters (C1-30, such as mono- and dialkyl phosphate esters), phosphonic acids (C1-30, such as alkyl sulfonic acids), organic Anions such as acids (C1-30, such as formic acid, acetic acid, maleic acid) can be mentioned.

これらのZ-のうち、後述する高分子凝集剤の脱水性能の観点から好ましいのはハロゲン、硫酸、硫酸エステルおよびスルホン酸のアニオン、さらに好ましいのはハロゲン、硫酸および硫酸エステルのアニオン、とくに好ましいのはCl-、硫酸、メチル硫酸およびエチル硫酸のアニオン、最も好ましいのはCl-である。 Among these Z , from the viewpoint of dehydrating performance of the polymer flocculant described later, preferred are anions of halogen, sulfuric acid, sulfate and sulfonic acid, and more preferred are anions of halogen, sulfuric acid and sulfate, particularly preferred. is Cl -, sulfates, anionic methyl sulfate and ethyl sulfate, most preferably Cl - it is.

ビニル基含有モノマー(a)の具体例としては、N−ビニルピペリジン、N−ビニルピペラジン、2−および4−ビニルピリジン、N−ビニルアミン、N−メチルビニルアミン、N,N−ジメチルビニルアミン、N−エチルビニルアミン、N−ビニルピロリジン、N−ビニルモルホリン等が挙げられる。
これらのうち凝集性能の観点から好ましいのはN−ビニルピペリジン、N−ビニルピペラジン、ビニルピリジンである。
Specific examples of the vinyl group-containing monomer (a) include N-vinylpiperidine, N-vinylpiperazine, 2- and 4-vinylpyridine, N-vinylamine, N-methylvinylamine, N, N-dimethylvinylamine, N -Ethyl vinylamine, N-vinyl pyrrolidine, N-vinyl morpholine, etc. are mentioned.
Among these, N-vinyl piperidine, N-vinyl piperazine, and vinyl pyridine are preferable from the viewpoint of aggregation performance.

(メタ)アクリロイル基含有モノマー(b)の具体例としては、(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリル酸、(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、これらの塩酸塩もしくは硫酸塩、これらのアミン塩をメチルクロライドもしくはベンジルクロライドで4級化したアンモニウム塩等]等が挙げられる。
これらのうち凝集性能の観点から好ましいのはアクリルアミド、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート塩酸塩をメチルクロライドで4級化したアンモニウム塩である。
Specific examples of the (meth) acryloyl group-containing monomer (b) include (meth) acrylamide, (meth) acrylic acid, (meth) acrylate [dimethylaminoethyl (meth) acrylate, dimethylaminopropyl (meth) acrylate, these Hydrochloride or sulfate, ammonium salts obtained by quaternizing these amine salts with methyl chloride or benzyl chloride, and the like.
Among these, ammonium salt obtained by quaternizing acrylamide or dimethylaminoethyl (meth) acrylate hydrochloride with methyl chloride is preferable from the viewpoint of aggregation performance.

(A)を構成する(a)と(b)のモル比は、凝結性能および凝集性能の観点から好ましくは5/95〜100/0、さらに好ましくは20/80〜95/5、40/60〜90/10である。 The molar ratio of (a) and (b) constituting (A) is preferably 5/95 to 100/0, more preferably 20/80 to 95/5, and 40/60 from the viewpoints of coagulation performance and aggregation performance. ~ 90/10.

本発明における(A)の分子量は、1N−NaNO3 水溶液中30℃で測定した固有粘度(dl/g)で表した場合、下限は通常0.1、凝集性能(とくにフロックの粗大化)の観点から好ましくは1、さらに好ましくは2、最も好ましくは4、上限は凝結性能(とくにフロック強度の向上)の観点から好ましくは20、さらに好ましくは18、最も好ましくは16である。後述する実施例における固有粘度は上記条件で測定した値である。 In the present invention, the molecular weight of (A) is usually 0.1 when the intrinsic viscosity (dl / g) measured at 30 ° C. in a 1N—NaNO 3 aqueous solution, and the lower limit of the aggregation performance (particularly floc coarsening). From the viewpoint, it is preferably 1, more preferably 2, most preferably 4, and the upper limit is preferably 20, more preferably 18, and most preferably 16 from the viewpoint of setting performance (particularly improvement of floc strength). Intrinsic viscosity in Examples described later is a value measured under the above conditions.

(A)の製造法としては特に限定はなく、例えば水溶液重合、逆相懸濁重合、沈澱重合および逆相乳化重合等のラジカル重合法を用いることができる。これらのうち工業的観点から好ましいのは、水溶液重合、逆相懸濁重合および逆相乳化重合、さらに好ましいのは水溶液重合および逆相懸濁重合である。
水溶液重合としては、例えばモノマー水溶液を外部からの熱の出入りがない断熱容器中に入れ、断熱重合させる方法(例えば特公昭59−40843号公報)およびモノマー水溶液を外部から温度調整可能な容器中で定温重合させる方法(例えば特開平3−189000号公報)を用いることができる。
The production method of (A) is not particularly limited, and radical polymerization methods such as aqueous solution polymerization, reverse phase suspension polymerization, precipitation polymerization and reverse phase emulsion polymerization can be used. Among these, aqueous solution polymerization, reverse phase suspension polymerization and reverse phase emulsion polymerization are preferable from an industrial viewpoint, and aqueous solution polymerization and reverse phase suspension polymerization are more preferable.
As aqueous solution polymerization, for example, an aqueous monomer solution is placed in a heat-insulated container where heat does not enter and exit from the outside, and a method of performing adiabatic polymerization (eg, Japanese Patent Publication No. 59-40843) and a monomer aqueous solution in a container whose temperature can be adjusted from the outside A method of performing constant temperature polymerization (for example, JP-A-3-189000) can be used.

逆相懸濁重合としては、例えば水溶性モノマーの水溶液を油溶性高分子物質またはノニオン性界面活性剤を分散安定剤として、油中水型に分散して重合させる方法(例えば特開昭56−53111号公報)を用いることができる。 The reverse phase suspension polymerization is, for example, a method in which an aqueous solution of a water-soluble monomer is dispersed in a water-in-oil type and polymerized using an oil-soluble polymer substance or a nonionic surfactant as a dispersion stabilizer (for example, JP-A-56-56). 53111).

油溶性高分子物質としては、例えばセルロースエーテル〔分子量100以上かつ数平均分子量[以下Mnと略記。測定はゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)法による。]100,000以下、例えばエチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース〕、アルケンとα,β−不飽和多価カルボン酸(無水物)との共重合体またはその誘導体[分子量100以上かつMn100,000以下、例えばC20〜40の1−オレフィンと(無水)マレイン酸の共重合体]が挙げられる。 Examples of the oil-soluble polymer substance include cellulose ether [molecular weight of 100 or more and number average molecular weight [hereinafter abbreviated as Mn. The measurement is based on a gel permeation chromatography (GPC) method. 100,000 or less, such as ethyl cellulose, ethyl hydroxyethyl cellulose], a copolymer of an alkene and an α, β-unsaturated polycarboxylic acid (anhydride) or a derivative thereof [molecular weight of 100 or more and Mn of 100,000 or less, such as C20 Copolymers of 1 to 40 1-olefins and (anhydrous) maleic acid].

ノニオン性界面活性剤としては、例えばショ糖脂肪酸エステル(C13〜100、例えばショ糖ジステアレート、ショ糖トリステアレート)、ソルビタン脂肪酸エステル(C7〜100、例えばソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレート)およびポリグリセリン脂肪酸エステル(C6〜100、例えばモノステアリン酸グリセリン)が挙げられる。   Nonionic surfactants include, for example, sucrose fatty acid esters (C13-100, such as sucrose distearate, sucrose tristearate), sorbitan fatty acid esters (C7-100, such as sorbitan monostearate, sorbitan monooleate) and poly Glycerin fatty acid ester (C6-100, for example, glyceryl monostearate) is mentioned.

油溶性高分子物質および/またはノニオン性界面活性剤の使用量は、後述する分散媒(有機溶媒)の重量に基づいて、下限は通常0.1%、好ましくは0.2%、さらに好ましくは0.5%、上限は通常10%、好ましくは5%、さらに好ましくは3%である。
また、使用する分散媒(有機溶媒)としては、例えば脂肪族炭化水素(C6〜30、例えばヘキサン、ヘプタン、n−デカン)、脂環式炭化水素(C6〜30、例えばシクロヘキサン、デカリン)、芳香族炭化水素(C6〜12、例えばベンゼン、トルエン、キシレン等)等が挙げられる。
The lower limit of the amount of the oil-soluble polymer substance and / or nonionic surfactant used is usually 0.1%, preferably 0.2%, more preferably based on the weight of the dispersion medium (organic solvent) described later. 0.5%, the upper limit is usually 10%, preferably 5%, more preferably 3%.
Examples of the dispersion medium (organic solvent) used include aliphatic hydrocarbons (C6-30, such as hexane, heptane, n-decane), alicyclic hydrocarbons (C6-30, such as cyclohexane, decalin), aromatics, and the like. Group hydrocarbons (C6-12, such as benzene, toluene, xylene and the like).

また、逆相乳化重合としては、例えば水溶性モノマーの水溶液を界面活性剤を用いて油中水型エマルションを形成して重合させる方法(例えば特許第2676483号公報、特開平9−208802号公報)を用いることができる。 Further, as the reverse phase emulsion polymerization, for example, a method of polymerizing an aqueous solution of a water-soluble monomer by using a surfactant to form a water-in-oil emulsion (for example, Japanese Patent No. 2676483, Japanese Patent Laid-Open No. 9-208802). Can be used.

使用する分散媒としては、例えば炭化水素[C6〜30、例えばパラフィン(例えばn−パラフィン、イソパラフィン)、鉱油(例えば灯油、軽油、中油)、合成油]およびこれらの混合物が挙げられる。
乳化する際に用いられる界面活性剤としては、例えば特許第2676483号公報および特開平9−208802号公報に記載の公知のものが使用でき、これらのうちでは、エマルションの安定性の観点から好ましいのは、ノニオン性界面活性剤およびノニオン性界面活性剤と他のイオン性界面活性剤との併用である。
Examples of the dispersion medium to be used include hydrocarbons [C6-30, such as paraffin (eg, n-paraffin, isoparaffin), mineral oil (eg, kerosene, light oil, medium oil), synthetic oil] and mixtures thereof.
As the surfactant used for emulsification, known ones described in, for example, Japanese Patent No. 2676483 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-208802 can be used, and among these, preferred from the viewpoint of emulsion stability. Are nonionic surfactants and combinations of nonionic surfactants with other ionic surfactants.

ノニオン性界面活性剤としては、例えば高級脂肪酸エステル(例えば、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンジステアレート、ソルビタンモノオレートおよびオレイン酸ソルビタンエステルEO付加物)、ポリオキシエチレン長鎖アルキルエーテル(例えばラウリルアルコールポリオキシエチレンエーテルおよびポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル)および長鎖アルキルアルカノールアミド(例えばN,N−ジヒドロキシエチルラウリルアミド)が挙げられる。 Nonionic surfactants include, for example, higher fatty acid esters (for example, sorbitan monostearate, sorbitan distearate, sorbitan monooleate and oleic acid sorbitan ester EO adduct), polyoxyethylene long chain alkyl ether (for example, lauryl alcohol polyester). Oxyethylene ethers and polyoxyethylene nonylphenyl ethers) and long chain alkyl alkanolamides such as N, N-dihydroxyethyllaurylamide.

これらの界面活性剤の使用量は、分散媒の重量に基づいて、下限は通常0.05%、好ましくは0.1%、さらに好ましくは0.12%、上限は通常1%、好ましくは0.5%、さらに好ましくは0.25%である。
また、油中水型エマルションを水に希釈して使用する際に、水に投入して素早く転相するように、予め油中水型エマルションに転相剤を添加しておいてもよい。転相剤としては、親水性の高い界面活性剤[例えば、HLB(Hydrophile−Lipophile Balance、親水性と親油性のつり合いを示す指標で、グリフィンのHLB理論に基づくもの)が9〜20のもの]、例えば特許第2676483号公報および特開平9−208802号公報に記載のカチオン性界面活性剤および/またはノニオン性界面活性剤が使用できる。
The amount of these surfactants used is usually 0.05%, preferably 0.1%, more preferably 0.12%, and the upper limit is usually 1%, preferably 0, based on the weight of the dispersion medium. 0.5%, more preferably 0.25%.
In addition, when the water-in-oil emulsion is diluted with water and used, a phase inversion agent may be added to the water-in-oil emulsion in advance so that the water-in-oil emulsion is poured into water and phase inversion is performed quickly. As the phase inversion agent, a highly hydrophilic surfactant [for example, HLB (Hydrophile-Lipophile Balance, an index indicating a balance between hydrophilicity and lipophilicity, based on the Griffin's HLB theory) of 9 to 20] For example, cationic surfactants and / or nonionic surfactants described in Japanese Patent No. 2676483 and JP-A-9-208802 can be used.

上記ラジカル重合法におけるラジカル重合開始剤としては、種々のもの、例えば水溶性アゾ化合物〔例えばアゾビスアミジノプロパン(塩)[例えば、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)ジハイドロクロライド]、アゾビスシアノバレリン酸(塩)および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](塩)〕、油溶性アゾ化合物(例えばアゾビスシアノバレロニトリル、アゾビスイソブチロニトリルおよびアゾビスシクロヘキサンカルボニトリル)、水溶性過酸化物(例えば過酸化水素、過酢酸およびt−ブチルパーオキサイド)、油溶性過酸化物(例えばベンゾイルパーオキシドおよびクメンヒドロキシパーオキシド)および無機過酸化物(例えば過硫酸アンモニウムおよび過硫酸ナトリウム)が挙げられる。 Various radical polymerization initiators in the radical polymerization method, such as water-soluble azo compounds [for example, azobisamidinopropane (salt) [for example, 2,2′-azobis (2-methylpropionamidine) dihydrochloride] Azobiscyanovaleric acid (salt) and 2,2′-azobis [2- (5-methyl-2-imidazolin-2-yl) propane] (salt)], oil-soluble azo compounds (for example, azobiscyanovaleronitrile) Azobisisobutyronitrile and azobiscyclohexanecarbonitrile), water-soluble peroxides (eg hydrogen peroxide, peracetic acid and t-butyl peroxide), oil-soluble peroxides (eg benzoyl peroxide and cumene hydroxyperoxide) Oxides) and inorganic peroxides (eg ammonium persulfate and persulfate) Sodium), and the like.

上記の過酸化物は還元剤と組み合わせてレドックス開始剤として用いてもよく、還元剤としては重亜硫酸塩(例えば重亜硫酸ナトリウム、重亜硫酸カリウムおよび重亜硫酸アンモニウム)、還元性金属塩[例えば硫酸鉄(II)]、3級アミン[例えばジメチルアミノ安息香酸(塩)およびジメチルアミノエタノール]、遷移金属塩のアミン錯体[例えば塩化コバルト(III)のペンタメチレンヘキサミン錯体および塩化銅(II)のジエチレントリアミン錯体]および有機性還元剤(例えばアスコルビン酸)が挙げられる。また、アゾ化合物、過酸化物およびレドックス開始剤はそれぞれ単独で用いてもよいし、2種以上の開始剤を併用してもよい。 The above peroxides may be used as a redox initiator in combination with a reducing agent, such as bisulfite (eg, sodium bisulfite, potassium bisulfite and ammonium bisulfite), reducing metal salts [eg, iron sulfate] (II)], tertiary amines [eg dimethylaminobenzoic acid (salt) and dimethylaminoethanol], amine complexes of transition metal salts [eg pentamethylenehexamine complex of cobalt (III) chloride and diethylenetriamine complex of copper (II) chloride And an organic reducing agent (for example, ascorbic acid). In addition, the azo compound, peroxide and redox initiator may be used alone or in combination of two or more initiators.

ラジカル重合開始剤の使用量は、(a)、または(a)および(b)を含むモノマーの合計重量に基づいて、(A)として最適な分子量を得る観から好ましい下限は0.001%、さらに好ましくは0.005%、とくに好ましくは0.01%、最も好ましくは0.02%、好ましい上限は1%、さらに好ましくは0.5%、とくに好ましくは0.1%、最も好ましくは0.05%である。 The use amount of the radical polymerization initiator is preferably 0.001% from the viewpoint of obtaining the optimum molecular weight as (A) based on the total weight of the monomers including (a) or (a) and (b). More preferably 0.005%, particularly preferably 0.01%, most preferably 0.02%, the preferred upper limit is 1%, more preferably 0.5%, particularly preferably 0.1%, most preferably 0. .05%.

また、必要によりラジカル重合用連鎖移動剤を使用してもよい。ラジカル重合用連鎖移動剤としては特に限定はなく、例えば分子内に1つまたは2つ以上の水酸基を有する化合物[分子量32以上かつMn50,000以下、例えばメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール(分子量100以上かつMn50,000以下)およびポリエチレンポリプロピレングリコール(分子量100以上かつMn50,000以下)]、分子内に1つまたは2つ以上のアミノ基を有する化合物[例えばアンモニアおよびアミン(C1〜30、例えばメチルアミン、ジメチルアミン、トリエチルアミンおよびプロパノールアミン)]および分子内に1つまたは2つ以上のチオール基を有する化合物(後述)が挙げられる。
これらのうちで分子量制御の観点から好ましいのは、分子内に1つまたは2つ以上のチオール基を有する化合物である。
Moreover, you may use the chain transfer agent for radical polymerization as needed. The chain transfer agent for radical polymerization is not particularly limited. For example, a compound having one or more hydroxyl groups in the molecule [molecular weight of 32 or more and Mn of 50,000 or less, such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, propylene Glycol, polyethylene glycol (molecular weight 100 or more and Mn 50,000 or less) and polyethylene polypropylene glycol (molecular weight 100 or more and Mn 50,000 or less)], compounds having one or more amino groups in the molecule [for example, ammonia and amines (C1-30, such as methylamine, dimethylamine, triethylamine and propanolamine)] and compounds having one or more thiol groups in the molecule (described later).
Among these, a compound having one or more thiol groups in the molecule is preferable from the viewpoint of molecular weight control.

分子内にチオール基を有する化合物には、以下のもの、これらの混合物およびこれらの塩[アルカリ金属(例えばリチウム、ナトリウムおよびカリウム)塩、アルカリ土類金属(例えばマグネシウムおよびカルシウム)塩、アンモニウム塩、アミン(C1〜20)塩および無機酸(例えば塩酸、硫酸、硝酸およびリン酸)塩]が含まれる。 Compounds having a thiol group in the molecule include the following, mixtures thereof and salts thereof [alkali metal (for example, lithium, sodium and potassium) salts, alkaline earth metal (for example, magnesium and calcium) salts, ammonium salts, Amine (C1-20) salts and inorganic acids (eg hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid and phosphoric acid) salts].

(1)1価チオール
脂肪族チオール[C1〜20、例えばメタンチオール、エタンチオール、プロパンチオール、n−オクタンチオール、n−ドデカンチオール、ヘキサデカンチオール、n−オクタデカンチオール、2−メルカプトエタノール、メルカプト酢酸、3−メルカプトプロピオン酸、1−チオグリセロール、チオグリコール酸モノエタノールアミン)、1−チオグリセロール、チオグリコール酸モノエタノールアミン、チオマレイン酸、システインおよび2−メルカプトエチルアミン]、脂環式チオール(C5〜20、例えばシクロペンタンチオールおよびシクロヘキサンチオール)および芳香(脂肪)族チオール(C6〜12、例えばベンゼンチオールおよびベンジルメルカプタンおよびチオサリチル酸)が挙げられる。
(1) Monovalent thiol aliphatic thiol [C1-20, such as methanethiol, ethanethiol, propanethiol, n-octanethiol, n-dodecanethiol, hexadecanethiol, n-octadecanethiol, 2-mercaptoethanol, mercaptoacetic acid, 3-mercaptopropionic acid, 1-thioglycerol, thioglycolic acid monoethanolamine), 1-thioglycerol, thioglycolic acid monoethanolamine, thiomaleic acid, cysteine and 2-mercaptoethylamine], alicyclic thiols (C5-20) For example, cyclopentanethiol and cyclohexanethiol) and aromatic (aliphatic) thiols (C6-12, such as benzenethiol and benzyl mercaptan and thiosalicylic acid).

(2)多価チオール
ジチオール[脂肪族(C2〜40)ジチオール(例えばエタンジチオール、ジエチレンジチオール、トリエチレンジチオール、プロパンジチオール、1,3−および1,4−ブタンジチオール、1,6−ヘキサンジチオール、ネオペンタンジチオール等)、脂環式(C5〜20)ジチオール(例えばシクロペンタンジチオールおよびシクロヘキサンジチオール)および芳香族(C6〜16)ジチオール(例えばベンゼンジチオール、ビフェニルジチオール)、トリチオール(C3〜20、例えばチオグリセリン)が挙げられる。
(2) Polyvalent thiol dithiol [aliphatic (C2-40) dithiol (for example, ethanedithiol, diethylenedithiol, triethylenedithiol, propanedithiol, 1,3- and 1,4-butanedithiol, 1,6-hexanedithiol, Neopentanedithiol, etc.), alicyclic (C5-20) dithiols (eg cyclopentanedithiol and cyclohexanedithiol) and aromatic (C6-16) dithiols (eg benzenedithiol, biphenyldithiol), trithiols (C3-20, eg thio) Glycerin).

ラジカル重合用連鎖移動剤を使用する場合の使用量は、(a)、または(a)と(b)を含むモノマーの合計重量に基づいて、(A)として最適な分子量を得る観点から好ましい下限は0.0001%、さらに好ましくは0.0005%、とくに好ましくは0.001%、最も好ましくは0.005%、好ましい上限は10%、さらに好ましくは5%、とくに好ましくは3%、最も好ましくは1%である。 The amount used in the case of using the chain transfer agent for radical polymerization is preferably the lower limit from the viewpoint of obtaining the optimum molecular weight as (A) based on the total weight of the monomers including (a) or (a) and (b). Is 0.0001%, more preferably 0.0005%, particularly preferably 0.001%, most preferably 0.005%, the preferred upper limit is 10%, more preferably 5%, particularly preferably 3%, most preferably Is 1%.

ラジカル重合におけるモノマー水溶液中のモノマー濃度は、水溶液重合ではモノマー水溶液の全重量に基づいて、下限は通常20%、高分子量化の観点から好ましくは25%、さらに好ましくは30%、特に好ましくは40%、最も好ましくは50%、上限は通常80%、重合温度制御の観点から好ましくは75%、さらに好ましくは70%、特に好ましくは65%、最も好ましくは60%; The monomer concentration in the aqueous monomer solution in radical polymerization is usually 20% based on the total weight of the aqueous monomer solution in aqueous polymerization, preferably 25%, more preferably 30%, and particularly preferably 40% from the viewpoint of increasing the molecular weight. %, Most preferably 50%, the upper limit is usually 80%, preferably 75%, more preferably 70%, particularly preferably 65%, most preferably 60% from the viewpoint of polymerization temperature control;

逆相懸濁重合では、下限は通常30%、高分子量化の観点から好ましくは40%、さらに好ましくは45%、とくに好ましくは50%、最も好ましくは55%、上限は通常90%、重合温度制御の観点から好ましくは85%、さらに好ましくは80%、とくに好ましくは78%、最も好ましくは75%; In the reverse phase suspension polymerization, the lower limit is usually 30%, preferably 40%, more preferably 45%, particularly preferably 50%, most preferably 55%, and the upper limit is usually 90%. From the viewpoint of control, it is preferably 85%, more preferably 80%, particularly preferably 78%, most preferably 75%;

逆相乳化重合では、下限は通常10%、高分子量化の観点から好ましくは20%、さらに好ましくは30%、とくに好ましくは40%、最も好ましくは55%、上限は通常90%、重合温度制御の観点から好ましくは80%、より好ましくは75%、とくに好ましくは70%、最も好ましくは65%である。 In the inverse emulsion polymerization, the lower limit is usually 10%, preferably 20%, more preferably 30%, particularly preferably 40%, most preferably 55%, and the upper limit is usually 90%. From this viewpoint, it is preferably 80%, more preferably 75%, particularly preferably 70%, and most preferably 65%.

逆相懸濁重合における分散媒の使用量は、モノマー水溶液の全重量に基づいて、分散系の安定性の観点から好ましい下限は25%、さらに好ましくは40%、とくに好ましくは65%、原料コストおよび得量の観点から好ましい上限は1,000%、さらに好ましくは400%、とくに好ましくは200%である。 The amount of the dispersion medium used in the reverse phase suspension polymerization is preferably 25%, more preferably 40%, particularly preferably 65%, and the raw material cost from the viewpoint of dispersion stability based on the total weight of the monomer aqueous solution. From the viewpoint of yield, the upper limit is preferably 1,000%, more preferably 400%, and particularly preferably 200%.

逆相乳化重合における分散媒の使用量は、モノマー水溶液の全重量に基づいて、エマルションの粘度の観点から好ましい下限は20%、さらに好ましくは30%、とくに好ましくは40%、有効成分含量の観点から好ましい上限は80%、さらに好ましくは70%、とくに好ましくは60%である。 The amount of the dispersion medium used in the inverse emulsion polymerization is preferably 20%, more preferably 30%, particularly preferably 40% from the viewpoint of the viscosity of the emulsion, based on the total weight of the monomer aqueous solution, and the viewpoint of the active ingredient content. Therefore, the preferable upper limit is 80%, more preferably 70%, and particularly preferably 60%.

重合温度は、水溶液重合では、下限は通常−10℃、重合速度の観点から好ましくは0℃、さらに好ましくは5℃、とくに好ましくは10℃、最も好ましくは15℃、上限は通常50℃、ポリマーの熱劣化防止の観点から好ましくは40℃、さらに好ましくは30℃、とくに好ましくは25℃、最も好ましくは20℃である。また、重合中は所定温度を一定(例えば所定重合温度±5℃)に保つように、適宜加熱、冷却して調節してもよいし、ガラス製の断熱容器等内で断熱重合してもよい。断熱重合の際、重合熱により水の沸点(100℃)以上にならないように開始温度を調節することが好ましい。 In aqueous solution polymerization, the lower limit is usually −10 ° C., and preferably 0 ° C., more preferably 5 ° C., particularly preferably 10 ° C., most preferably 15 ° C., and the upper limit is usually 50 ° C. From the viewpoint of preventing thermal degradation, the temperature is preferably 40 ° C, more preferably 30 ° C, particularly preferably 25 ° C, and most preferably 20 ° C. Further, during polymerization, the temperature may be adjusted by appropriately heating and cooling so as to keep a predetermined temperature constant (for example, a predetermined polymerization temperature ± 5 ° C.), or adiabatic polymerization may be performed in a glass heat insulating container or the like. . In the adiabatic polymerization, it is preferable to adjust the starting temperature so that the boiling point of water (100 ° C.) or higher is not exceeded due to the heat of polymerization.

逆相懸濁重合における重合温度は、下限は通常10℃、重合速度の観点から好ましくは20℃、より好ましくは30℃、とくに好ましくは40℃、最も好ましくは50℃、上限は通常95℃、ポリマーの熱劣化防止の観点から好ましくは90℃、さらに好ましくは80℃、とくに好ましくは70℃、最も好ましくは60℃である。
また、重合中は所定重合温度を一定(例えば所定重合温度±5℃)に保つよう、適宜加熱、冷却して調節することが好ましい。重合温度を一定に保つために、予め所定重合温度に温調した分散媒に撹拌下でモノマーを随時滴下してもよい。その際の滴下時間は、モノマー濃度、および重合反応発熱量により異なるが、通常0.5〜20時間、生産性と温度制御の観点から好ましくは1〜10時間である。
The polymerization temperature in the reverse phase suspension polymerization is usually 10 ° C. at the lower limit, preferably 20 ° C. from the viewpoint of the polymerization rate, more preferably 30 ° C., particularly preferably 40 ° C., most preferably 50 ° C., and the upper limit is usually 95 ° C. From the viewpoint of preventing thermal degradation of the polymer, it is preferably 90 ° C., more preferably 80 ° C., particularly preferably 70 ° C., and most preferably 60 ° C.
Further, during polymerization, it is preferable to adjust by appropriately heating and cooling so that the predetermined polymerization temperature is kept constant (for example, predetermined polymerization temperature ± 5 ° C.). In order to keep the polymerization temperature constant, the monomer may be added dropwise to the dispersion medium that has been previously adjusted to a predetermined polymerization temperature under stirring. The dropping time at that time varies depending on the monomer concentration and the amount of heat generated by the polymerization reaction, but is usually 0.5 to 20 hours, and preferably 1 to 10 hours from the viewpoint of productivity and temperature control.

逆相乳化重合における重合温度は、下限は通常0℃、重合速度の観点から好ましくは5℃、さらに好ましくは10℃、とくに好ましくは15℃、最も好ましくは20℃、上限は通常95℃、ポリマーの熱劣化防止の観点から好ましくは90℃、さらに好ましくは80℃、とくに好ましくは70℃、最も好ましくは55℃である。
また、重合中は所定重合温度を一定(例えば所定重合温度±5℃)に保つように、適宜加熱、冷却して調節してもよいし、比較的低温(例えば15〜35℃)で重合を開始させ、一定時間(例えば1〜3時間)重合後に昇温(例えば55〜80℃)してもよい。
In the reverse emulsion polymerization, the lower limit of the polymerization temperature is usually 0 ° C., preferably 5 ° C. from the viewpoint of polymerization rate, more preferably 10 ° C., particularly preferably 15 ° C., most preferably 20 ° C., and the upper limit is usually 95 ° C. From the viewpoint of preventing thermal deterioration, the temperature is preferably 90 ° C, more preferably 80 ° C, particularly preferably 70 ° C, and most preferably 55 ° C.
Further, during the polymerization, the temperature may be adjusted by appropriately heating and cooling so as to keep the predetermined polymerization temperature constant (for example, the predetermined polymerization temperature ± 5 ° C), or the polymerization may be performed at a relatively low temperature (for example, 15 to 35 ° C). It may be started and heated (for example, 55 to 80 ° C.) after polymerization for a certain time (for example, 1 to 3 hours).

重合時間は重合による発熱がなくなった時点で終了が確認できるが、通常発熱により重合開始を確認した時点から1〜24時間、重合の完結、残存モノマーの抑制および工業上の観点から、好ましくは2〜12時間である。
逆相懸濁重合の場合のように、モノマーを随時滴下する場合は滴下終了後から上記時間重合することが好ましい。
上記のモノマー濃度、重合温度および重合時間は、モノマー組成、重合法および開始剤種類等によって適宜調整することができる。
The polymerization time can be confirmed to end when the heat generation due to the polymerization disappears, but usually 1 to 24 hours from the time when the polymerization start is confirmed by the heat generation, preferably 2 from the viewpoint of completion of the polymerization, suppression of residual monomers, and industrial viewpoint. ~ 12 hours.
As in the case of reverse phase suspension polymerization, when the monomer is dropped at any time, it is preferable to carry out the polymerization for the above time after completion of the dropping.
The monomer concentration, polymerization temperature, and polymerization time can be appropriately adjusted depending on the monomer composition, polymerization method, initiator type, and the like.

重合時の圧力(単位はkPa、以下絶対圧力を示す。)は、特に限定されないが、通常常圧下で行う。また、逆相懸濁重合の場合は、重合時の温度調節が容易である点から、好ましくは重合温度において、分散媒が沸騰する圧力または疎水性分散媒と水とが共沸する圧力が好ましい。具体的には、好ましい下限は5kPa、さらに好ましくは12kPa、とくに好ましくは25kPa、好ましい上限は95kPa、さらに好ましくは80kPa、とくに好ましくは65kPaである。 The pressure at the time of polymerization (unit: kPa, hereinafter indicates absolute pressure) is not particularly limited, but is usually carried out under normal pressure. In the case of reverse phase suspension polymerization, the pressure at which the dispersion medium boils or the pressure at which the hydrophobic dispersion medium and water azeotrope is preferably used at the polymerization temperature because the temperature can be easily adjusted during the polymerization. . Specifically, the preferred lower limit is 5 kPa, more preferably 12 kPa, particularly preferably 25 kPa, and the preferred upper limit is 95 kPa, more preferably 80 kPa, and particularly preferably 65 kPa.

重合時のモノマー水溶液のpHは、特に限定されないが、重合速度、得られる水溶性重合体の溶解性の観点から、好ましくは1〜8、さらに好ましくは2〜7、とくに好ましくは3〜6.5である。
上記pHに調整するために用いられるpH調整剤としては特に限定されることはなく、モノマー水溶液がアルカリ性の場合には無機酸(例えば塩酸、硫酸、硝酸およびリン酸)、無機固体酸性物質(例えば酸性リン酸ソーダ、酸性ぼう硝、塩化アンモン、硫安、重硫安およびスルファミン酸)および有機酸(例えばシュウ酸、こはく酸およびリンゴ酸)が挙げられ、モノマー水溶液が酸性の場合には無機アルカリ性物質(例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウムおよびアンモニア)および有機アルカリ性物質(例えばグアニジン)が挙げられる。なお、上記pHは、重合で用いるモノマー水溶液の原液についての室温(20℃)での測定値である。
The pH of the aqueous monomer solution during polymerization is not particularly limited, but is preferably 1 to 8, more preferably 2 to 7, particularly preferably 3 to 6. from the viewpoint of the polymerization rate and the solubility of the resulting water-soluble polymer. 5.
The pH adjuster used for adjusting the pH is not particularly limited. When the monomer aqueous solution is alkaline, an inorganic acid (for example, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid and phosphoric acid), an inorganic solid acidic substance (for example, Acid sodium phosphate, acid sodium nitrate, ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium bisulfate and sulfamic acid) and organic acids (eg oxalic acid, succinic acid and malic acid), and inorganic alkaline substances (if the aqueous monomer solution is acidic) Examples include sodium hydroxide, potassium hydroxide and ammonia) and organic alkaline substances (eg guanidine). The pH is a value measured at room temperature (20 ° C.) for a stock solution of the monomer aqueous solution used in polymerization.

本発明の高分子凝集剤中のカチオンコロイド当量値(meq/g)は、凝集性能の観点から好ましい下限は0.5、さらに好ましくは1.0、とくに好ましくは2.0、凝集性能の観点から好ましい上限は25、さらに好ましくは20、とくに好ましくは15である。 The lower limit of the cation colloid equivalent value (meq / g) in the polymer flocculant of the present invention is preferably 0.5 from the viewpoint of aggregation performance, more preferably 1.0, particularly preferably 2.0, and viewpoint of aggregation performance. Therefore, the preferable upper limit is 25, more preferably 20, and particularly preferably 15.

コロイド当量値は以下に示すコロイド滴定法により求めることができる。なお、以降の測定は室温(約20℃)下で行う。
(1)測定試料(高分子凝集剤の50ppm水溶液)の調製
試料0.2g(固形分含量換算したもの)を精秤し、200mLの三角フラスコにとり、全体の重量(試料とイオン交換水の合計重量)が100gとなるようにイオン交換水を加えた後、マグネチックスターラー(長さ40mm、直径5mmの円筒状マグネット、回転数1,000rpm)で、3時間撹拌して完全に溶解させ、0.2重量%の高分子凝集剤溶液を調製する。500mLのビーカーに該調製溶液10mLをとり、全体の重量(溶液10mLとイオン交換水の合計重量)が400gとなるようにイオン交換水を加え、再度マグネチックスターラー(1,000〜1,200rpm)で、30分間撹拌して、均一な測定試料とする。
なお、高分子凝集剤の固形分含量は、試料約1.0gをシャーレ(直径100mm、深さ10mm)に秤量(W1)して、循風乾燥機中、105±5℃で90分間乾燥させた後の残存重量を(W2)として、次式から算出した値である。

固形分含量(重量%)=(W2)×100/(W1)
The colloid equivalent value can be determined by the colloid titration method shown below. The subsequent measurement is performed at room temperature (about 20 ° C.).
(1) Preparation of measurement sample (50 ppm aqueous solution of polymer flocculant) Weigh accurately 0.2 g (converted to solid content) of sample, put it in a 200 mL Erlenmeyer flask, and add the total weight (total of sample and ion-exchanged water) After adding ion-exchanged water so that the weight becomes 100 g, the mixture is stirred for 3 hours with a magnetic stirrer (a cylindrical magnet having a length of 40 mm and a diameter of 5 mm, a rotational speed of 1,000 rpm) to completely dissolve it. Prepare a 2% by weight polymer flocculant solution. Take 10 mL of the prepared solution in a 500 mL beaker, add ion-exchanged water so that the total weight (total 10 mL of the solution and ion-exchanged water) is 400 g, and again magnetic stirrer (1,000 to 1,200 rpm). Then, stir for 30 minutes to obtain a uniform measurement sample.
The solid content of the polymer flocculant was weighed (W1) in a petri dish (diameter: 100 mm, depth: 10 mm) and dried at 105 ± 5 ° C. for 90 minutes in a circulating drier. This is a value calculated from the following equation, assuming that the remaining weight after (W2).

Solid content (% by weight) = (W2) × 100 / (W1)

(2)カチオンコロイド当量値の測定
測定試料100gを200mLのコニカルビーカーにとり、マグネチックスターラー(500rpm)で撹拌しながら徐々に0.5重量%硫酸水溶液を加え、pH3に調整する。次にトルイジンブルー指示薬(TB指示薬)を2〜3滴加え、N/400ポリビニル硫酸カリウム(N/400PVSK)試薬で滴定する。滴定速度は2mL/分とし、測定試料が青から赤紫色に変色し、赤紫色が30秒間保持される時点を終点とする。
(3)空試験
測定試料の代わりにイオン交換水100gを用いる以外は(2)と同様の操作を行う。
(4)計算方法
カチオンコロイド当量値(meq/g)=(1/2)×
(試料の滴定量−空試験の滴定量)×(N/400PVSKの力価)
(2) Measurement of cation colloid equivalent value 100 g of a measurement sample is placed in a 200 mL conical beaker, and a 0.5 wt% aqueous sulfuric acid solution is gradually added while stirring with a magnetic stirrer (500 rpm) to adjust to pH 3. Next, add 2-3 drops of toluidine blue indicator (TB indicator) and titrate with N / 400 potassium potassium sulfate (N / 400 PVSK) reagent. The titration rate is 2 mL / min, and the end point is the time when the measurement sample changes from blue to reddish purple and the reddish purple color is maintained for 30 seconds.
(3) Blank test The same operation as (2) is performed except that 100 g of ion-exchanged water is used instead of the measurement sample.
(4) Calculation method Cationic colloid equivalent value (meq / g) = (1/2) ×
(Titration of sample-titration of blank test) x (N / 400 PVSK titer)

本発明の高分子凝集剤は必要に応じ、本発明の効果を阻害しない範囲で、消泡剤、キレート化剤、pH調整剤、界面活性剤、ブロッキング防止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤および防腐剤からなる群から選ばれる添加剤(B)を併用することができる。 The polymer flocculant of the present invention is an antifoaming agent, a chelating agent, a pH adjuster, a surfactant, an antiblocking agent, an antioxidant, an ultraviolet absorber, and an antifoaming agent, as long as it does not inhibit the effects of the present invention. An additive (B) selected from the group consisting of preservatives can be used in combination.

上記(B)は、重合前のモノマー水溶液中に予め添加しても、製造後のポリマー中に添加してもよい。(B)全体の使用量は、モノマーまたはポリマーの全重量に基づいて、通常30%以下、各添加剤の添加効果および凝集性能の観点から好ましくは1〜10%である。
各添加剤の使用量は、上記と同様の重量に基づいて、消泡剤は通常5%以下、好ましくは1〜3%、キレート化剤は通常20%以下、好ましくは2〜10%、pH調整剤は通常10%以下、好ましくは1〜5%、界面活性剤およびブロッキング防止剤はそれぞれ通常5%以下、好ましくは1〜3%、酸化防止剤、紫外線吸収剤および防腐剤はそれぞれ通常5%以下、好ましくは0.1〜2%である。
The above (B) may be added in advance to the monomer aqueous solution before polymerization or may be added to the polymer after production. The total amount of (B) used is usually 30% or less based on the total weight of the monomer or polymer, and preferably 1 to 10% from the viewpoint of the effect of adding each additive and the aggregation performance.
The amount of each additive used is usually 5% or less, preferably 1 to 3%, and the chelating agent is usually 20% or less, preferably 2 to 10%, based on the same weight as above. The regulator is usually 10% or less, preferably 1 to 5%, the surfactant and the anti-blocking agent are each usually 5% or less, preferably 1 to 3%, and the antioxidant, the ultraviolet absorber and the preservative are each usually 5%. % Or less, preferably 0.1 to 2%.

本発明の高分子凝集剤を汚泥、廃水等(以下、汚泥等と略記)に添加する方法としては、特に限定はなく、例えば特許第1311340号公報または特許第2038341号公報等に記載の方法が挙げられる。
本発明の高分子凝集剤の使用量は、汚泥等の種類、懸濁粒子の含有量、高分子凝集剤の分子量等により異なるが、特に限定はなく、汚泥等中の蒸発残留物重量(以下、TSと略記)に基づいて、通常0.01〜10%、凝集性能の観点から好ましい下限は0.1%、さらに好ましくは0.5%、とくに好ましくは1%、処理コストの観点から好ましい上限は5%、さらに好ましくは3%、とくに好ましくは2%である。
The method for adding the polymer flocculant of the present invention to sludge, waste water or the like (hereinafter abbreviated as sludge etc.) is not particularly limited. For example, the method described in Japanese Patent No. 1311340 or Japanese Patent No. 2038341 is used. Can be mentioned.
The amount of the polymer flocculant used in the present invention varies depending on the type of sludge, the content of suspended particles, the molecular weight of the polymer flocculant, etc., but is not particularly limited, , Abbreviated as TS), usually 0.01 to 10%, preferably lower limit from the viewpoint of aggregation performance is 0.1%, more preferably 0.5%, particularly preferably 1%, preferable from the viewpoint of processing cost The upper limit is 5%, more preferably 3%, particularly preferably 2%.

本発明の高分子凝集剤の使用方法としては、十分な凝集性能の観点から水溶液にした後に汚泥等に添加するのが好ましいが、高分子凝集剤を固体の状態で直接汚泥等に添加することもできる。高分子凝集剤を水溶液として用いる場合の濃度は、取り扱い上および溶解速度の観点から好ましくは0.05〜1重量%である。
高分子凝集剤の溶解方法としては、特に限定されることはなく、例えば予め秤り取った水をジャーテスター等の撹拌装置を用いて撹拌しながら所定量の高分子凝集剤を徐々に加え、数時間(約2〜4時間程度)かけて溶解させる方法等が採用できる。粉末状の高分子凝集剤を水に溶解させる際に、所定量の高分子凝集剤を一気に加える方法はままこを生じ、完全に水に溶解させることが困難となることから好ましくない。
As a method of using the polymer flocculant of the present invention, it is preferable to add it to sludge after making it into an aqueous solution from the viewpoint of sufficient flocculation performance, but the polymer flocculant should be added directly to sludge etc. in a solid state. You can also. The concentration when the polymer flocculant is used as an aqueous solution is preferably 0.05 to 1% by weight from the viewpoint of handling and dissolution rate.
The method for dissolving the polymer flocculant is not particularly limited. For example, a predetermined amount of the polymer flocculant is gradually added while stirring the water weighed in advance using a stirring device such as a jar tester, A method of dissolving for several hours (about 2 to 4 hours) can be employed. When the powdery polymer flocculant is dissolved in water, a method of adding a predetermined amount of the polymer flocculant at a stretch is undesirably caused by the fact that it becomes difficult to completely dissolve in water.

本発明の高分子凝集剤の添加の際には、汚泥等のpHを予め調整しておいてもよい。pHの調整範囲は通常3〜8、加水分解防止の観点から好ましい下限は3.5、さらに好ましくは4、とくに好ましくは4.5、溶解性の観点から好ましい上限は7、さらに好ましくは6、とくに好ましくは5.5である。
pHの調整方法としては、特に限定されることはなく、無機酸(硫酸、塩酸、リン酸、硝酸等)等の酸性物質や苛性アルカリ(水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等)等のアルカリ性物質を用いる方法が挙げられる。
When adding the polymer flocculant of the present invention, the pH of sludge or the like may be adjusted in advance. The pH adjustment range is usually from 3 to 8, the lower limit preferable from the viewpoint of hydrolysis prevention is 3.5, more preferably 4, particularly preferably 4.5, and the upper limit preferable from the viewpoint of solubility is 7, more preferably 6. Particularly preferred is 5.5.
The pH adjustment method is not particularly limited, and an acidic substance such as inorganic acid (sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, nitric acid, etc.) or an alkaline substance such as caustic alkali (sodium hydroxide, potassium hydroxide, etc.) is used. The method to use is mentioned.

また、本発明の高分子凝集剤を汚泥等に添加して形成されたフロックの脱水方法(固液分離法)としては、遠心脱水、フィルタープレス脱水、ベルトプレス脱水、スクリュープレス脱水およびキャピラリー脱水等の種々の脱水法が適用できる。これらのうち、本発明の高分子凝集剤の特異的な凝集性能である高フロック強度の観点から好ましいのは、スクリュープレス脱水およびベルトプレス脱水である。   Further, as a dehydration method (solid-liquid separation method) for floc formed by adding the polymer flocculant of the present invention to sludge, centrifugal dehydration, filter press dehydration, belt press dehydration, screw press dehydration, capillary dehydration, etc. Various dehydration methods can be applied. Among these, screw press dewatering and belt press dewatering are preferable from the viewpoint of high floc strength, which is the specific aggregation performance of the polymer flocculant of the present invention.

以下実施例をもって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例中の部は重量部、%は重量%を表す。
実施例1
ビーカーにN−ビニルピペリジン(a−1)21.5部、アクリルアミド(b−1)の50%水溶液7部および水21.5部を入れて撹拌し、均一水溶液とした。その後スルファミン酸の10%水溶液を用いて該水溶液のpHを3.0に調整した。該水溶液を反応容器に全量移し入れ、液中に窒素を5分間通気して窒素置換した後、2,2’−アゾビス−(アミジノプロパン)ジハイドロクロライドの0.25%水溶液1部およびチオグリセロールの0.05%水溶液1部を添加し、密閉下50℃で20時間重合させた。その後反応容器内のゲルを取り出し細断後、循風乾燥機で50℃×10時間乾燥させ、さらにジューサーミキサーで粉砕して粉末状(体積平均粒径0.1〜1.7mm、以下同じ。)の水溶性重合体(A1)を得た。(A1)の固有粘度は10.1dl/g(以下数値のみで表す。)、カチオンコロイド当量値は6.0meq/g(以下数値のみで表す。)であった。以下においては(A1)を高分子凝集剤(X1)とした。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. In addition, the part in an Example represents a weight part and% represents weight%.
Example 1
In a beaker, 21.5 parts of N-vinylpiperidine (a-1), 7 parts of a 50% aqueous solution of acrylamide (b-1) and 21.5 parts of water were stirred to obtain a uniform aqueous solution. Thereafter, the pH of the aqueous solution was adjusted to 3.0 using a 10% aqueous solution of sulfamic acid. The whole amount of the aqueous solution was transferred to a reaction vessel, and after nitrogen substitution was performed by bubbling nitrogen through the solution for 5 minutes, 1 part of a 0.25% aqueous solution of 2,2′-azobis- (amidinopropane) dihydrochloride and thioglycerol 1 part of a 0.05% aqueous solution was added and polymerized at 50 ° C. for 20 hours in a sealed state. Thereafter, the gel in the reaction vessel is taken out and shredded, dried with a circulating dryer at 50 ° C. for 10 hours, and further pulverized with a juicer mixer to obtain a powder (volume average particle size of 0.1 to 1.7 mm, the same applies hereinafter). Water-soluble polymer (A1) was obtained. The intrinsic viscosity of (A1) was 10.1 dl / g (hereinafter represented only by numerical values), and the cation colloid equivalent value was 6.0 meq / g (hereinafter represented only by numerical values). In the following, (A1) was used as the polymer flocculant (X1).

実施例2
実施例1において(a−1)21.5部、(b−1)の50%水溶液7部および水21.5部に代えて、N−ビニルピペラジン(a−2)8.5部、N,N−ジメチルアミノエチルアクリレートのメチルクロライド4級アンモニウム塩(b−2)の80%水溶液20.7部および水20.8部を用い、チオグリセロールの0.05%水溶液1部に代えてチオグリセロールの0.04%水溶液1部を用いたこと以外は実施例1と同様にして水溶性重合体(A2)を得た。(A2)の固有粘度は10.5、カチオンコロイド当量値は7.8であった。以下においては(A2)を高分子凝集剤(X2)とした。
Example 2
In Example 1, instead of 21.5 parts of (a-1), 7 parts of 50% aqueous solution of (b-1) and 21.5 parts of water, 8.5 parts of N-vinylpiperazine (a-2), N , N-dimethylaminoethyl acrylate methyl chloride quaternary ammonium salt (b-2) 80% aqueous solution 20.7 parts and water 20.8 parts, thioglycerol 0.05% aqueous solution instead of 1 part thio A water-soluble polymer (A2) was obtained in the same manner as in Example 1 except that 1 part of a 0.04% aqueous solution of glycerol was used. The intrinsic viscosity of (A2) was 10.5, and the cation colloid equivalent value was 7.8. In the following, (A2) was used as the polymer flocculant (X2).

実施例3
実施例1においてチオグリセロールの0.05%水溶液1部に代えてチオグリセロール0.01%水溶液1部を用いたこと以外は実施例1と同様にして水溶性重合体(A3)を得た。(A3)の固有粘度は18.1、カチオンコロイド当量値は6.0であった。以下においては(A3)を高分子凝集剤(X3)とした。
Example 3
A water-soluble polymer (A3) was obtained in the same manner as in Example 1 except that 1 part of a thioglycerol 0.01% aqueous solution was used instead of 1 part of a 0.05% aqueous solution of thioglycerol in Example 1. The intrinsic viscosity of (A3) was 18.1, and the cation colloid equivalent value was 6.0. In the following, (A3) was used as the polymer flocculant (X3).

実施例4
実施例1において(a−1)21.5部に代えて(a−2)21.5部を用いたこと以外は実施例1と同様にして水溶性重合体(A4)を得た。(A4)の固有粘度は9.8、カチオンコロイド当量値は10.9であった。以下においては(A4)を高分子凝集剤(X4)とした。
Example 4
A water-soluble polymer (A4) was obtained in the same manner as in Example 1 except that 21.5 parts of (a-2) was used instead of 21.5 parts of (a-1) in Example 1. The intrinsic viscosity of (A4) was 9.8, and the cation colloid equivalent value was 10.9. In the following, (A4) was used as the polymer flocculant (X4).

実施例5
実施例1において(a−1)21.5部、(b−1)の50%水溶液7部および水21.5部に代えて、(a−1)25部および水25部を用い、チオグリセロールの0.05%水溶液1部に代えてチオグリセロール0.1%水溶液1部を用いたこと以外は実施例1と同様にして水溶性重合体(A5)を得た。(A5)の固有粘度は5.6、カチオンコロイド当量値は6.7であった。
以下においては(A5)を高分子凝集剤(X5)とした。
Example 5
In Example 1, in place of 21.5 parts of (a-1), 7 parts of 50% aqueous solution of (b-1) and 21.5 parts of water, 25 parts of (a-1) and 25 parts of water were used. A water-soluble polymer (A5) was obtained in the same manner as in Example 1 except that 1 part of a 0.1% aqueous solution of thioglycerol was used instead of 1 part of a 0.05% aqueous solution of glycerol. The intrinsic viscosity of (A5) was 5.6, and the cation colloid equivalent value was 6.7.
In the following, (A5) was used as the polymer flocculant (X5).

実施例6
実施例1において(a−1)21.5部、(b−1)の50%水溶液7部および水21.5部に代えて4−ビニルピリジン(a−3)10.5部、(b−2)の80%水溶液18.1部および水21.4部を用いたこと以外は実施例1と同様にして水溶性重合体(A6)を得た。(A6)の固有粘度は7.8、カチオンコロイド当量値は5.9であった。以下においては(A6)を高分子凝集剤(X6)とした。
Example 6
In Example 1, instead of 21.5 parts of (a-1), 7 parts of 50% aqueous solution of (b-1) and 21.5 parts of water, 10.5 parts of 4-vinylpyridine (a-3), (b -2) A water-soluble polymer (A6) was obtained in the same manner as in Example 1 except that 18.1 parts of 80% aqueous solution and 21.4 parts of water were used. The intrinsic viscosity of (A6) was 7.8, and the cation colloid equivalent value was 5.9. In the following, (A6) was used as the polymer flocculant (X6).

実施例7
実施例1において(a−1)21.5部、(b−1)の50%水溶液7部および水21.5部に代えてN−ビニルモルホリン(a−4)22.3部、(b−1)の50%水溶液5.3部および水22.4部を用いたこと以外は実施例1と同様にして水溶性重合体(A7)を得た。(A7)の固有粘度は7.2、カチオンコロイド当量値は6.0であった。以下においては(A7)を高分子凝集剤(X7)とした。
Example 7
In Example 1, instead of 21.5 parts of (a-1), 7 parts of 50% aqueous solution of (b-1) and 21.5 parts of water, 22.3 parts of N-vinylmorpholine (a-4), (b A water-soluble polymer (A7) was obtained in the same manner as in Example 1 except that 5.3 parts of a 50% aqueous solution of -1) and 22.4 parts of water were used. The intrinsic viscosity of (A7) was 7.2, and the cation colloid equivalent value was 6.0. In the following, (A7) was used as the polymer flocculant (X7).

実施例8
実施例1において(a−1)21.5部、(b−1)の50%水溶液7部および水21.5部に代えて、(a−2)4部、(b−2)の80%水溶液26.3部および水19.7部を用い、チオグリセロールの0.05%水溶液1部に代えてチオグリセロールの0.04%水溶液1部を用いたこと以外は実施例1と同様にして水溶性重合体(A8)を得た。(A8)の固有粘度は10.8、カチオンコロイド当量値は6.5であった。以下においては(A8)を高分子凝集剤(X8)とした。
Example 8
In Example 1, instead of 21.5 parts of (a-1), 7 parts of 50% aqueous solution of (b-1) and 21.5 parts of water, 4 parts of (a-2), 80 of (b-2) Example 1 except that 26.3 parts of a 1% aqueous solution and 19.7 parts of water were used and 1 part of a 0.04% aqueous solution of thioglycerol was used instead of 1 part of a 0.05% aqueous solution of thioglycerol. Thus, a water-soluble polymer (A8) was obtained. The intrinsic viscosity of (A8) was 10.8, and the cation colloid equivalent value was 6.5. In the following, (A8) was used as the polymer flocculant (X8).

比較例1
実施例1において(a−1)21.5部、(b−1)の50%水溶液7部および水21.5部に代えて、(b−1)の50%水溶液4.2部、(b−2)の80%水溶液28.6部および水17.2部を用いたこと以外は実施例1と同様にして水溶性重合体(比A1)を得た。(比A1)の固有粘度は10.4、カチオンコロイド当量値は4.7であった。以下においては(比A1)を高分子凝集剤(比X1)とした。
Comparative Example 1
In Example 1, instead of 21.5 parts of (a-1), 7 parts of 50% aqueous solution of (b-1) and 21.5 parts of water, 4.2 parts of 50% aqueous solution of (b-1), ( A water-soluble polymer (ratio A1) was obtained in the same manner as in Example 1 except that 28.6 parts of an 80% aqueous solution of b-2) and 17.2 parts of water were used. The (ratio A1) had an intrinsic viscosity of 10.4 and a cation colloid equivalent value of 4.7. In the following, (Ratio A1) was defined as a polymer flocculant (Ratio X1).

比較例2
製造例1において(a−1)21.5部、(b−1)の50%水溶液7部および水21.5部に代えて塩化ジアリルジメチルアンモニウムの70%水溶液50部を用い、pHを6.8に調整し、2,2’−アゾビス−(アミジノプロパン)ジハイドロクロライドの0.25%水溶液1部およびチオグリセロールの0.05%水溶液1部に代えて2,2’−アゾビス−(アミジノプロパン)ジハイドロクロライドの2%水溶液5部を用いたこと以外は実施例1と同様にして水溶性重合体(比A2)を得た。(比A2)の固有粘度は3.8、カチオンコロイド当量値は5.7であった。以下においては(比A2)を高分子凝集剤(比X2)とした。
Comparative Example 2
In Production Example 1, 21.5 parts of (a-1), 7 parts of 50% aqueous solution of (b-1) and 50 parts of 70% aqueous solution of diallyldimethylammonium chloride were used instead of 21.5 parts of water, and the pH was 6 , And in place of 1 part of a 0.25% aqueous solution of 2,2′-azobis- (amidinopropane) dihydrochloride and 1 part of a 0.05% aqueous solution of thioglycerol, A water-soluble polymer (ratio A2) was obtained in the same manner as in Example 1 except that 5 parts of a 2% aqueous solution of amidinopropane) dihydrochloride was used. (Ratio A2) had an intrinsic viscosity of 3.8 and a cation colloid equivalent value of 5.7. In the following, (Ratio A2) was defined as a polymer flocculant (Ratio X2).

比較例3
反応容器にアクリロニトリル1.5部、N−ビニルホルムアミド4.5部および水34部を仕込んだ。窒素ガス雰囲気中で、撹拌下60℃に昇温したのち、2,2’−アゾビス−(アミジノプロパン)ジハイドロクロライドの1.2%水溶液1部を添加し、60℃で5時間、撹拌を継続し、水中に重合体が析出した懸濁液を得た。該懸濁液より重合体を濾別し、アセトン洗浄後、これを真空乾燥して重合体を得た。該重合体に水20部を添加し、次いで、塩酸(濃度35%)13.2部を添加して撹拌しつつ100℃に4時間保持し、重合体をアミジン化させた。得られた重合体の水溶液をアセトン中に添加して析出せしめ、これを真空乾燥して水溶性重合体(比A3)を得た。(比A3)の固有粘度は4.0、カチオンコロイド当量値は6.1であった。以下においては(比A3)を高分子凝集剤(比X3)とした。
Comparative Example 3
A reaction vessel was charged with 1.5 parts of acrylonitrile, 4.5 parts of N-vinylformamide, and 34 parts of water. In a nitrogen gas atmosphere, the temperature was raised to 60 ° C. with stirring, 1 part of a 1.2% aqueous solution of 2,2′-azobis- (amidinopropane) dihydrochloride was added, and the mixture was stirred at 60 ° C. for 5 hours. Continuing, a suspension with the polymer precipitated in water was obtained. The polymer was filtered off from the suspension, washed with acetone, and then vacuum dried to obtain a polymer. 20 parts of water was added to the polymer, and then 13.2 parts of hydrochloric acid (concentration 35%) was added and kept at 100 ° C. for 4 hours with stirring to amidine the polymer. An aqueous solution of the obtained polymer was added to acetone to cause precipitation, and this was vacuum dried to obtain a water-soluble polymer (ratio A3). (Ratio A3) had an intrinsic viscosity of 4.0 and a cation colloid equivalent value of 6.1. In the following, (Ratio A3) was defined as a polymer flocculant (Ratio X3).

比較例4
実施例1において(a−1)21.5部、(b−1)の50%水溶液7部および水21.5部に代えて、(b−1)の50%水溶液13.9部、(b−2)の80%水溶液15.8部、N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレートのメチルクロライド4級アンモニウム塩(b−3)の80%水溶液5.6部、アクリル酸(b−4)の80%水溶液2.9部および水11.8部を用いたこと以外は実施例1と同様にして水溶性重合体(比A4)を得た。(比A4)の固有粘度は8.8、カチオンコロイド当量値は3.2であった。以下においては(比A4)を高分子凝集剤(比X4)とした。
Comparative Example 4
In Example 1, instead of 21.5 parts of (a-1), 7 parts of 50% aqueous solution of (b-1) and 21.5 parts of water, 13.9 parts of 50% aqueous solution of (b-1), ( 15.8 parts of an 80% aqueous solution of b-2), 5.6 parts of an 80% aqueous solution of methyl chloride quaternary ammonium salt (b-3) of N, N-dimethylaminoethyl methacrylate, acrylic acid (b-4) A water-soluble polymer (ratio A4) was obtained in the same manner as in Example 1 except that 2.9 parts of an 80% aqueous solution and 11.8 parts of water were used. (Ratio A4) had an intrinsic viscosity of 8.8 and a cation colloid equivalent value of 3.2. In the following, (Ratio A4) was used as the polymer flocculant (Ratio X4).

比較例5
反応容器に、水100部および35%塩酸16.8部を仕込み、冷却しながらジアリルアミンにベンジルクロライドを反応させたベンジルジアリルアミン15部およびジアリルアミンにメチルクロライドを反応させたメチルジアリルアミン8.9部を徐々に滴下し、ベンジルジアリルアンモニウムクロライドおよびメチルジアリルアンモニウムクロライド水溶液を得た。次いで系内を窒素(純度99.999%以上)で充分に置換した後、開始剤として2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)ジハイドロクロライドの10%水溶液14.5部を撹拌しながら加えた。系内を外部から徐々に加熱し、50℃で重合反応が開始して発熱が認められた後、外部から冷却して系内温度50〜60℃で10時間重合させた。その後外部から加熱して、80℃で1時間熟成させ重合を完結させた。その後、内容物を取り出し、これにアセトン200部を加えて市販のジューサーミキサーで30分間撹拌して沈殿物を得た。この沈殿物を減圧ろ過(JIS規格2種のろ紙を使用)により取り出した後、沈殿物を減圧乾燥機中(減圧度1.3kPa、40℃×2時間)で溶媒を留去し、粉末状の水溶性共重合体(比A5)(有機凝結剤)を得た。(比A5)の固有粘度は0.6、カチオンコロイド当量値は6.6であった。
(比A4)80部と(比A5)20部を密栓可能なガラス瓶に採り、均一になるまでよく振り混ぜて得られたものを高分子凝集剤(比X5)とした。
Comparative Example 5
Into a reaction vessel, 100 parts of water and 16.8 parts of 35% hydrochloric acid were charged. While cooling, 15 parts of benzyldiallylamine obtained by reacting benzyl chloride with diallylamine and 8.9 parts of methyldiallylamine obtained by reacting diallylamine with methyl chloride were gradually added. To obtain benzyl diallyl ammonium chloride and methyl diallyl ammonium chloride aqueous solution. Next, after sufficiently replacing the system with nitrogen (purity 99.999% or more), 14.5 parts of a 10% aqueous solution of 2,2′-azobis (2-methylpropionamidine) dihydrochloride as an initiator was stirred. Added while. The inside of the system was gradually heated from the outside, and after the polymerization reaction started at 50 ° C. and heat generation was observed, the system was cooled from the outside and polymerized at a system temperature of 50 to 60 ° C. for 10 hours. Thereafter, the mixture was heated from the outside and aged at 80 ° C. for 1 hour to complete the polymerization. Thereafter, the contents were taken out, 200 parts of acetone was added thereto, and the mixture was stirred for 30 minutes with a commercially available juicer mixer to obtain a precipitate. After the precipitate was taken out by vacuum filtration (using JIS standard 2 types of filter paper), the solvent was distilled off in a vacuum dryer (vacuum degree 1.3 kPa, 40 ° C. × 2 hours) to form a powder. Water-soluble copolymer (ratio A5) (organic coagulant) was obtained. (Ratio A5) had an intrinsic viscosity of 0.6 and a cation colloid equivalent value of 6.6.
80 parts of (Ratio A4) and 20 parts of (Ratio A5) were put in a glass bottle capable of being sealed and shaken and mixed until uniform to obtain a polymer flocculant (Ratio X5).

実施例1〜8、比較例1〜5[凝集性能評価]
高分子凝集剤(X1〜X8、比X1〜比X5)をそれぞれイオン交換水に溶解して固形分含量0.2%の水溶液とした。消化処理したA市処理場から採取した消化汚泥[pH7.4、TS2.9%、SS(浮遊物質含量)2.7%、有機分65%、アルカリ度4,543mg−CaCO3/L]200部を500mLのビーカーに採り、上記高分子凝集剤の各水溶液16、19、22部を添加(この時の固形分添加量はそれぞれ0.6、0.7、0.8%/TS)し、性能を評価した。結果を表1に示す。
Examples 1 to 8, Comparative Examples 1 to 5 [Aggregation performance evaluation]
Polymer flocculants (X1 to X8, ratio X1 to ratio X5) were each dissolved in ion-exchanged water to obtain an aqueous solution having a solid content of 0.2%. Digested sludge collected from digested A City treatment plant [pH 7.4, TS 2.9%, SS (floating matter content) 2.7%, organic content 65%, alkalinity 4,543 mg-CaCO 3 / L] 200 Part was taken in a 500 mL beaker, and 16, 19 and 22 parts of each aqueous solution of the polymer flocculant was added (the amount of solid content added was 0.6, 0.7 and 0.8% / TS, respectively). The performance was evaluated. The results are shown in Table 1.

比較例6[凝集性能評価]
水溶性重合体(比A4)および有機凝結剤(比A5)をそれぞれイオン交換水に溶解して固形分含量0.2%の水溶液とした。前記消化汚泥200部を500mLのビーカーにとり、(比A5)の該水溶液3.2、3.8、4.4部を添加し、ガラス棒を用い2rpmで30秒間撹拌処理した後、(比A4)の該水溶液12.8、15.7、17.6部を添加し[この時の固形分添加量はそれぞれ(比A5)と(比A4)の和が0.6、0.7、0.8%/TS]、凝集性能を評価した。結果を表1に示す。
Comparative Example 6 [Aggregation Performance Evaluation]
The water-soluble polymer (ratio A4) and the organic coagulant (ratio A5) were each dissolved in ion exchange water to obtain an aqueous solution having a solid content of 0.2%. After taking 200 parts of the digested sludge into a 500 mL beaker, adding 3.2 parts, 3.8, and 4.4 parts of the aqueous solution of (Ratio A5), and stirring for 30 seconds at 2 rpm using a glass rod, (Ratio A4 12.8, 15.7, and 17.6 parts of the aqueous solution (the amount of solid added at this time is the sum of (Ratio A5) and (Ratio A4) is 0.6, 0.7, 0) .8% / TS], the aggregation performance was evaluated. The results are shown in Table 1.

<性能評価方法>
(1)フロック粒径(mm)
ジャーテスター[宮本理研工業(株)製、形式JMD−6HS−A]に板状の塩ビ製撹拌羽根(直径5cm、高さ2cm、厚さ0.2cm)2枚を十字になるように上下に連続して撹拌棒に取り付け、汚泥または廃水200mLを500mLのビーカーに取り、ジャーテスターにセットした。ジャーテスターの回転数を120rpmにし、ゆっくり汚泥または廃水を撹拌しながら、所定量の0.2%の高分子凝集剤水溶液を一度に添加し、30秒間撹拌した後、撹拌を止め形成されたフロックの粒径(mm)を目視にて観察した。続いて回転数を300rpmにセットし、さらに30秒間撹拌した後、撹拌を止め該フロックの大きさを再度目視にて観察した。
<Performance evaluation method>
(1) Flock particle size (mm)
Jar tester [Miyamoto Riken Kogyo Co., Ltd., Model JMD-6HS-A] with two plate-shaped PVC stirring blades (diameter 5 cm, height 2 cm, thickness 0.2 cm) up and down to form a cross It was continuously attached to a stirring bar, and 200 mL of sludge or waste water was taken in a 500 mL beaker and set in a jar tester. Rotating the jar tester at 120 rpm, slowly stirring the sludge or waste water, adding a predetermined amount of 0.2% polymer flocculant aqueous solution at a time, stirring for 30 seconds, and then stopping the stirring, floc formed The particle size (mm) of was observed visually. Subsequently, the number of revolutions was set at 300 rpm, and after stirring for 30 seconds, stirring was stopped and the size of the floc was again visually observed.

(2)ろ液量(mL)
T−1189のナイロン製ろ布[敷島カンバス(株)製、円形状、直径9cm]、ヌッチェ漏斗、300mLが測れるメスシリンダーをセットし、上記フロック粒径の評価後の汚泥を一度に投入して濾過し、ストップウォッチを用いて投入直後から60秒後までのろ液量を測定し処理速度を評価した。
(2) Filtrate volume (mL)
Set T-1189 nylon filter cloth [Shikishima Kanbusu Co., Ltd., circular shape, diameter 9 cm], Nutsche funnel, graduated cylinder measuring 300 mL, and put sludge after evaluation of the above floc particle size at once. Filtration was performed, and the processing rate was evaluated by measuring the amount of filtrate from immediately after charging to 60 seconds after using a stopwatch.

(3)ケーキ含水率(%)
濾過した汚泥の一部をスパーテルで取り出し、プレスフィルター試験機を用いて脱水試験(2kg/cm2、60秒)を行い、試験後の脱水ケーキ約3.0gをシャーレに秤量(W1)して、循風乾燥機中で完全に水分が蒸発するまで(105±5℃×8時間)乾燥させた後、シャーレ上に残った乾燥ケーキの重量を(W2)として、次式からケーキ含水率を算出した。

ケーキ含水率(%)={(W1)−(W2)}×100/(W1)
(3) Moisture content of cake (%)
A part of the filtered sludge is taken out with a spatula, subjected to a dehydration test (2 kg / cm 2 , 60 seconds) using a press filter tester, and about 3.0 g of the dehydrated cake after the test is weighed (W1) in a petri dish. After drying in a circulating drier until water completely evaporates (105 ± 5 ° C x 8 hours), the weight of the cake left on the petri dish is (W2), and the moisture content of the cake is calculated from the following equation: Calculated.

Cake moisture content (%) = {(W1) − (W2)} × 100 / (W1)

Figure 2012157816
Figure 2012157816

表1から、実施例1〜8の本発明の高分子凝集剤では、比較例1〜4に比べて、粗大で強固なフロックが形成されること、ろ液量が多いことから処理速度が大であること、およびケーキ含水率が低いこと等から、脱水効果に極めて優れることがわかる。また、本発明の該高分子凝集剤は、凝結剤を併用しない一段処理で、凝結剤を併用した一段処理(比較例5)および二段処理(比較例6)より優れた脱水効果を示すことがわかる。   From Table 1, in the polymer flocculant of the present invention of Examples 1 to 8, compared with Comparative Examples 1 to 4, a coarse and strong floc is formed, and the amount of filtrate is large, so the processing speed is large. And the low moisture content of the cake, etc. show that the dehydration effect is extremely excellent. In addition, the polymer flocculant of the present invention is a one-step treatment that does not use a coagulant, and exhibits a dehydration effect superior to a one-step treatment (Comparative Example 5) and a two-step treatment (Comparative Example 6) that use a coagulant. I understand.

本発明の高分子凝集剤は、汚泥や廃水の処理において強固な粗大フロックを形成する、形成されたフロックは破壊、再分散されにくいため凝集処理の安定性や処理速度を著しく高めることができる、脱水工程後のケーキ含水率が低く廃棄物量および焼却処理コストを低減できる、また、凝結剤の併用なしでも脱水効果に優れることから、汚泥または廃水の脱水処理用高分子凝集剤、とくに有機性汚泥の脱水処理用として好適に用いることができ、極めて有用である。   The polymer flocculant of the present invention forms a strong coarse floc in the treatment of sludge and wastewater, and since the formed floc is not easily broken or redispersed, the stability and processing speed of the flocculant can be remarkably increased. Since the moisture content of the cake after the dehydration process is low, the amount of waste and incineration costs can be reduced, and the dehydration effect is excellent even without the use of a coagulant. It can be suitably used for the dehydration treatment of and is extremely useful.

Claims (5)

下記一般式(1)で表されるビニル基含有モノマー(a)、または(a)および下記一般式(2)で表される(メタ)アクリロイル基含有モノマー(b)を構成単位とする水溶性重合体(A)を含有してなる高分子凝集剤。

CH2=CH−(NR12 (1)
CH2=CR3−CO−X−(Q−N+456・Z-) m(H)1-m (2)

[式(1)中、R1およびR2は、それぞれ独立にH、またはヘテロ原子を含有してもよい炭素数1〜6の炭化水素基を表し、R1およびR2は互いに結合して環を形成してもよく、(NR12)はNもしくはR1、R2のいずれかでビニル基と結合している1価の基を表す。
式(2)中、XはOまたはNH;Qは炭素数1〜4のアルキレン基または炭素数2〜4のヒドロキシアルキレン基;R3はHまたはメチル基;R4、R5、R6はそれぞれ独立にH、炭素数1〜16のアルキル、アラルキルまたはアルキルアリール基;Z-は対アニオン;mは0または1の数を表す。]
A water-soluble monomer comprising a vinyl group-containing monomer (a) represented by the following general formula (1) or (a) and a (meth) acryloyl group-containing monomer (b) represented by the following general formula (2). A polymer flocculant comprising the polymer (A).

CH 2 = CH- (NR 1 R 2) (1)
CH 2 = CR 3 -CO-X- (Q-N + R 4 R 5 R 6 · Z -) m (H) 1-m (2)

[In Formula (1), R 1 and R 2 each independently represent H or a C 1-6 hydrocarbon group that may contain a hetero atom, and R 1 and R 2 are bonded to each other; A ring may be formed, and (NR 1 R 2 ) represents a monovalent group bonded to a vinyl group at N or any of R 1 and R 2 .
In the formula (2), X is O or NH; Q is an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms or a hydroxyalkylene group having 2 to 4 carbon atoms; R 3 is H or a methyl group; R 4 , R 5 , R 6 are Each independently H, an alkyl, aralkyl or alkylaryl group having 1 to 16 carbon atoms; Z represents a counter anion; m represents a number of 0 or 1; ]
(a)が、N−ビニルピペリジン、N−ビニルピペラジンおよびビニルピリジンからなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項1記載の高分子凝集剤。 The polymer flocculant according to claim 1, wherein (a) is at least one selected from the group consisting of N-vinylpiperidine, N-vinylpiperazine and vinylpyridine. (a)と(b)のモル比が100/0〜5/95である請求項1または2記載の高分子凝集剤。 The polymer flocculant according to claim 1 or 2, wherein the molar ratio of (a) to (b) is 100/0 to 5/95. 1N−NaNO3中30℃で測定した固有粘度が0.1〜20dl/gである請求項1〜3のいずれか記載の高分子凝集剤。 The polymer flocculant according to any one of claims 1 to 3, which has an intrinsic viscosity of 0.1 to 20 dl / g measured at 30 ° C in 1N-NaNO 3 . 請求項1〜4のいずれか記載の高分子凝集剤を汚泥または廃水に添加、混合してフロックを形成させ固液分離することを特徴とする汚泥または廃水の処理方法。 A method for treating sludge or wastewater, comprising adding and mixing the polymer flocculant according to any one of claims 1 to 4 to sludge or wastewater to form a floc for solid-liquid separation.
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