JP2018047471A - 水浄化剤、水浄化剤の製造方法、及び水浄化方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】植物粉末と高分子凝集剤との混合物を含む造粒物であることを特徴とする水浄化剤である。
【選択図】なし
Description
例えば、モロヘイヤ、この乾燥物、及びこの抽出物の少なくともいずれかと、高分子凝集剤とを含有する凝集剤を懸濁液に添加し、微粒子を凝集分離させる方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、無機系工業排水から、重金属イオンの除去を目的として、例えば、排水中の重金属イオンを、モロヘイヤなどの葉菜や高分子凝集剤を用い、固液分離させたり、陽イオン交換体に吸着させることにより、排水から分離除去する方法が提案されている(例えば、特許文献2、及び3参照)。
高速で安定した浄化処理を行ううえで、装置の自動化は重要な課題である。
一方で、装置の低コスト化の要求もある。
<1> 植物粉末と高分子凝集剤との混合物を含む造粒物であることを特徴とする水浄化剤である。
<2> 植物が、長朔黄麻、及びモロヘイヤの少なくともいずれかである前記<1>に記載の水浄化剤である。
<3> 高分子凝集剤が、ポリアクリルアミドである前記<1>から<2>のいずれかに記載の水浄化剤である。
<4> 水浄化剤の嵩比重が、0.4g/cm3以上である前記<1>から<3>のいずれかに記載の水浄化剤である。
<5> 水浄化剤の嵩比重のばらつき(嵩比重の最小値に対する、嵩比重の最大値と最小値との差の割合)が、4.5%以下である前記<4>に記載の水浄化剤である。
<6> 水浄化剤における植物粉末と高分子凝集剤との含有量比が、質量比(植物粉末/高分子凝集剤)で、1/1〜9/1である前記<1>から<5>のいずれかに記載の水浄化剤である。
<7> 水浄化剤が、乾燥植物を粉砕し、数平均粒径が250μm以下の植物粉末を得る植物粉末製造工程と、前記植物粉末と高分子凝集剤とを混合し、水分を加えて混練し、押出造粒により造粒物を得る造粒工程とを含む製造方法により製造される、前記<1>から<6>のいずれかに記載の水浄化剤である。
<8> 前記<1>から<7>のいずれかに記載の水浄化剤を水に溶かし、植物粉末及び高分子凝集剤の分散液を得、該分散液を排水に供することにより排水中の無機系不要物を除去することを特徴とする水浄化方法である。
本発明の水浄化剤は、植物粉末と高分子凝集剤との混合物を含む造粒物からなる。
本発明で「水の浄化」とは、工業排水、特に無機系工業排水を対象とし、その排水中のニッケル、銅、フッ素などの不要物を除去することをいう。
前記水浄化剤を前記排水に加えると、排水中の無機系不要物は該水浄化剤により凝集分離される。係る凝集物を排水中から取り除くと、排水は浄化される。
前記植物としては、排水中の不要物(ニッケル、銅、フッ素など)を凝集分離することができる植物であれば、特に制限はなく、例えば、長朔黄麻(チョウサクコウマ)、モロヘイヤ、小松菜、三つ葉、水菜、ほうれん草などを挙げることができる。これらの中でも、長朔黄麻(チョウサクコウマ)、及びモロヘイヤが好ましく、以下に記載する実施例で良好な結果を示した、長朔黄麻がより好ましく使用できる。
前記高分子凝集剤としては、上記植物と同様、排水中の不要物(ニッケル、銅、フッ素など)を除去する効果を示すものであれば、特に制限はなく、例えば、ポリアクリルアミド、ポリアクリルアミドの部分加水分解塩、アルギン酸ナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウム、CMC(カルボキシメチルセルロース)ナトリウム塩などを挙げることができる。これらの中でも、ポリアクリルアミドが好ましく使用できる。該ポリアクリルアミドとしては、例えば、市販されているFlopan AN 905、Flopan AN 926、Flopan AN 956(株式会社エス・エヌ・エフ製)などを用いることができる。
前記水浄化剤として、植物粉末と高分子凝集剤との混合物を含む造粒物を用いると、自動化浄化装置において、所望の性能の水浄化剤を安定して、かつ繰り返し精度よく供給することができる。
ところで、コスト面等の理由から、装置はできるだけコンパクトな方が好ましく、使用する自動供給機の数は少ない方が好ましい。
一方、水浄化性能を向上させるには、植物からなる水浄化剤と高分子凝集剤からなる水浄化剤の両方を使用することが好ましい。
また、2種類の水浄化剤が分離した中で、定量を繰り返し行っても、得られる水浄化剤は、毎回配合割合の異なった水浄化性能にムラのあるものとなり、所望の配合割合の水浄化剤を繰り返し精度よく量り取ることができない。
さらにまた、植物粉末は、特に嵩比重の値が小さいために、このような嵩比重の値が小さい植物粉末を含んだ水浄化剤を自動供給機において定量しようとすると、一定質量になるまで定量器に水浄化剤を投入する必要があることから、定量に時間及び電力がかかる。自動供給機で嵩比重の値が低い水浄化剤を量り取るには、デメリットが多い。
つまり、植物粉末と高分子凝集剤との混合物を含む造粒物からなる水浄化剤が、上記問題を解決できることを見出した。
また、本発明の水浄化剤は、植物粉末と高分子凝集剤とを所望の割合で造粒していることから、期待通りの水浄化効果が得られる。
さらにまた、植物粉末と高分子凝集剤との混合物を造粒したことにより、本発明の水浄化剤は、嵩比重の値がある程度高い値を示しており、嵩比重の値のバラツキが少ないものとなっている。
水浄化剤の嵩比重の値のバラツキが少ないことで、定量を繰り返し行っても、毎回配合割合のブレが少ない、水浄化性能にムラのない水浄化剤を得ることができる。
本発明の水浄化剤を、自動化浄化装置に使用すると、植物粉末と高分子凝集剤の比重差から生じる問題を解決することができ、植物粉末と高分子凝集剤とが所望の配合割合で含有された水浄化剤を、繰り返し精度よく量り取ることができる。
また、本発明の水浄化剤の嵩比重の値は、植物粉末と高分子凝集剤とを単純に混合しただけの水浄化剤の嵩比重の値と比べるとかなり高い値を示しており(後述する実施例において、比較例1〜3と比較した実施例1〜3の結果より、そのことが示されている)、これにより定量にかかる時間と電力が抑えることから、自動化浄化装置への適用が有効に図られる。
水浄化性能を満足するためには、前記水浄化剤における前記植物粉末の含有量比は、質量比(植物粉末/高分子凝集剤)で、1/1以上であることが好ましい。また、水浄化剤の嵩比重の値をある程度高くするためには、前記水浄化剤における前記高分子凝集剤の含有量比は、質量比(植物粉末/高分子凝集剤)で、9/1以上であることが好ましい。
前記水浄化剤における前記植物粉末と前記高分子凝集剤との含有量比が上記範囲にあると、水浄化性能もよく、嵩比重の値も高く、嵩比重の値のバラツキも少ない良好な結果を示す水浄化剤となる。
前記水浄化剤の嵩比重は、0.4g/cm3以上が好ましい。
本発明の対象とする自動化システムにおいては、水浄化剤の嵩比重が、0.4g/cm3以上であると、定量にかかる時間と電力を抑えることができ、自動化浄化装置への適用を有効に図ることができる。
ここで、嵩比重は以下のように求めることができる。
嵩比重は、パウダーテスターPT−N型(ホソカワミクロン社製)を用い測定することができる。
100ccのステンレスカップに100ccの試料を静かに入れ、その時の試料の比重を測定し、嵩比重とする。
本発明の対象とする自動化システムにおいては、水浄化剤の嵩比重のばらつきが、4.5%以下であると、配合割合のブレが少ない、水浄化性能にムラのない水浄化剤を、繰り返し精度よく供給することができ、自動化浄化装置への適用を有効に図ることができる。
ここで、嵩比重のばらつきは以下のように求めることができる。
測定試料である水浄化剤を、一定の大きさの袋(例えば、700mm×500mmのポリ袋)に入れ、袋の口を熱封止する。その際、次の振動操作において、該水浄化剤が自由に動ける程度の空間が確保されているように袋に入れる水浄化剤の量を考慮する。次に、造粒物が崩れない程度に、袋に入れた水浄化剤を上下に振動させ、その後、該袋の上下部分を含む5点から試料を取り出し、それぞれの嵩比重を測定する。
嵩比重の最大値と最小値を記録し、その最大値と最小値をもとに以下の計算によりばらつきを求める。
(嵩比重の最大値と最小値の差/嵩比重の最小値)×100
前記水浄化剤は、乾燥植物を粉砕し、数平均粒径が250μm以下の植物粉末を得る植物粉末製造工程と、前記植物粉末に高分子凝集剤を混合し、水分を加えて混練し、押出造粒により造粒物を得る造粒工程とを含む製造方法により製造される。
ここで、数平均粒径は、例えば、Morphologi G3(マルバーン社製)を用いて測定することができる。
混合物に対し水を加える目安としては、水を加えた混合物を手で握った時に簡単に混合物が解けずに形が残る程度であるとよい。
水の添加量の目安としては、高分子凝集剤が水を多く吸収するため、高分子凝集剤の混合割合が高いほど、加える水の量は多くなり、例えば、質量比(植物粉末/高分子凝集剤)が、9/1で混合されている混合物に対しては、混合物の合計質量に対し水15質量%を加え、3/1で混合されている混合物に対しては、水20質量%を加え、1/1で混合されている混合物に対しては、水82質量%加える。
混練後、該混練物を造粒機により押出し造粒物を得る。造粒物の直径は、3mm以下が好ましい。該造粒物は、流動層乾燥機で水分が5%以下になるまで乾燥させる。
その後、パワーミルP3型解砕機(昭和化学機械工作所製)により、所定の長さ(好ましくは、2mm以下の長さ)となるように切りそろえられる。こうして本発明の植物粉末と高分子凝集剤とを混合してなる造粒物からなる水浄化剤が得られる。
本発明の水浄化方法は、上述した本発明の水浄化剤を水に溶かし、植物粉末と高分子凝集剤との分散液を得、該分散液を排水に供することにより排水中の無機系不要物を除去する方法である。
前記水浄化剤は、定量器で定量され、その後溶解槽に供給される。
そこで、所定量の水に溶解されて、得られた水浄化剤の分散液は、反応槽に送られ、排水に供される。反応槽において、排水中の無機系不要物(例えば、ニッケル、銅、フッ素など)は、植物粉末と高分子凝集剤とにより凝集分離される。該凝集物を取り除くことにより、排水は浄化される。
実施例において、嵩比重、嵩比重のばらつきは、次のようにして求めた。
嵩比重は、パウダーテスターPT−N型(ホソカワミクロン社製)を用いて測定した。
100ccのステンレスカップに100ccの試料を静かに入れ、その時の試料の比重を測定し、嵩比重とした。
[嵩比重のばらつき]
測定試料である水浄化剤を、700mm×500mmのポリ袋に入れ、袋の口を熱封止した。次に、袋に入れた水浄化剤を上下に振動させ、その後、該袋の上下部分を含む5点から試料を取り出し、それぞれの嵩比重を測定した。
嵩比重の最大値と最小値を記録し、その最大値と最小値をもとに以下の計算によりばらつきを求めた。
(嵩比重の最大値と最小値の差/嵩比重の最小値)×100
中国産の長朔黄麻を天日乾燥により水分含有量が5%以下になるまで乾燥させた。
次に、その乾燥した植物をアトマイザー(ハンマーミル、ダルトン社製)で、数平均粒径が250μm以下になるまで粉砕し、植物粉末を得た。
植物粉末:高分子凝集剤の混合割合を質量比(植物粉末/高分子凝集剤)が1/1となるように、植物粉末と高分子凝集剤を混合し、該混合物の合計質量に対し水を82質量%加えて混練した。
該混練物を押出式の造粒機(ダルトン製ディスクペレッター)を用いて押出し造粒物を得た。造粒機のダイスサイズ(φ)を2mmとし、直径約2mmの造粒物を得た。この造粒物を、流動層乾燥機で、水分が5%以下まで乾燥した後、パワーミルP3型解砕機により長さ(L)を約2mmで切り落とし、造粒物1を得た。
嵩比重をある程度高い値とすることにより、定量にかかる時間と電力を抑えるという観点から、水浄化剤の嵩比重の値(最小値の方で評価する)を以下の基準で分類し、自動化浄化装置への適用の有効性(その1)を評価した。結果を表1に示す。
−評価基準−
○:嵩比重の値が0.4g/cm3以上である。
△:嵩比重の値が0.33g/cm3以上0.4g/cm3未満である。
×:嵩比重の値が0.33g/cm3未満である。
−評価基準−
◎:水浄化剤の嵩比重のばらつきが1%以下である。
○:水浄化剤の嵩比重のばらつきが1%より大きく4.5%以下である。
□:水浄化剤の嵩比重のばらつきが4.5%より大きく6%以下である。
△:水浄化剤の嵩比重のばらつきが6%より大きく10%以下である。
×:水浄化剤の嵩比重のばらつきが10%より大きい。
実施例1において、植物粉末:高分子凝集剤の混合割合を質量比(植物粉末/高分子凝集剤)が3/1となるように、植物粉末と高分子凝集剤を混合し、該混合物の合計質量に対し水を20質量%加えて混練した以外は、実施例1と同様にして水浄化剤を得た。
実施例1と同様にして、嵩比重値(最大値、最小値)、嵩比重のばらつきを求め、併せて自動供給機への適用の有効性も評価した。結果を表1に示す。
実施例1において、植物粉末:高分子凝集剤の混合割合を質量比(植物粉末/高分子凝集剤)が9/1となるように、植物粉末と高分子凝集剤を混合し、該混合物の合計質量に対し水を15質量%加えて混練した以外は、実施例1と同様にして水浄化剤を得た。
実施例1と同様にして、嵩比重値(最大値、最小値)、嵩比重のばらつきを求め、併せて自動供給機への適用の有効性も評価した。結果を表1に示す。
実施例1の植物粉末と高分子凝集剤を用い、植物粉末:高分子凝集剤の混合割合を質量比(植物粉末/高分子凝集剤)が1/1となるように、植物粉末と高分子凝集剤を混合した非造粒物の水浄化剤を比較例1とした。
実施例1と同様にして、嵩比重値(最大値、最小値)、嵩比重のばらつきを求め、併せて自動供給機への適用の有効性も評価した。結果を表1に示す。
比較例1において、植物粉末:高分子凝集剤の混合割合を質量比(植物粉末/高分子凝集剤)が3/1となるようにした以外は、比較例1と同様にして非造粒物の水浄化剤を得た。
実施例1と同様にして、嵩比重値(最大値、最小値)、嵩比重のばらつきを求め、併せて自動供給機への適用の有効性も評価した。結果を表1に示す。
比較例1において、植物粉末:高分子凝集剤の混合割合を質量比(植物粉末/高分子凝集剤)が9/1となるようにした以外は、比較例1と同様にして非造粒物の水浄化剤を得た。
実施例1と同様にして、嵩比重値(最大値、最小値)、嵩比重のばらつきを求め、併せて自動供給機への適用の有効性も評価した。結果を表1に示す。
本発明者らが確認したところ、長朔黄麻の粉末の嵩比重は、0.15g/cm3、高分子凝集剤の嵩比重は、0.75g/cm3である。これらの混合物の嵩比重は、比較例1〜3で示されるように、0.18g/cm3〜0.33g/cm3程度である。しかし、本発明の水浄化剤は、これらの混合物の造粒物としたことで、嵩比重の値を数段引き上げることができた。
ニッケルイオンが20ppm溶解している酸性溶液からニッケルイオンを凝集沈殿させる方法により、実施例の水浄化剤の水浄化性能について評価した。
先ず、ジャーテスターを用いて溶液を150rpmで攪拌しながら塩化第2鉄50ppmを添加し、続けて水酸化ナトリウムを添加してpH9〜10とすることで1次凝集を実施した。
次に、2次凝集として実施例1の水浄化剤、比較例1の水浄化剤、実施例1において使用した高分子凝集剤(Flopan AN 956 株式会社エス・エヌ・エフ製)のみからなる水浄化剤(比較例4とする)を用い、それぞれ10ppm添加し、回転数を50rpmにして2分間攪拌した。攪拌停止後1分経過した上澄み水を採取し、ラムダ(Λ)9000(共立理化学研究所製)により、ニッケル濃度を測定した。結果を表2に示す。
植物粉末と高分子凝集剤との混合物を含む造粒物からなる本発明の水浄化剤は、優れた水浄化性能を示すことが確認できた。
Claims (7)
- 長朔黄麻、及びモロヘイヤの少なくともいずれかの植物粉末と高分子凝集剤との混合物からなる造粒物である水浄化剤であって、
前記水浄化剤の嵩比重が、0.4g/cm3以上であり、
前記造粒物の直径が3mm以下、かつ長さが3mm以下であることを特徴とする水浄化剤。 - 長朔黄麻、及びモロヘイヤの少なくともいずれかの植物粉末と高分子凝集剤との混合物からなる造粒物である水浄化剤であって、
前記水浄化剤の嵩比重が、0.4g/cm3以上であり、
前記造粒物の水分が、5%以下であることを特徴とする水浄化剤。 - 長朔黄麻、及びモロヘイヤの少なくともいずれかの植物粉末と高分子凝集剤との混合物からなる造粒物である水浄化剤であって、
前記水浄化剤の嵩比重が、0.4g/cm3以上であり、
前記植物粉末の数量平均粒径が、250μm以下であることを特徴とする水浄化剤。 - 高分子凝集剤が、ポリアクリルアミドである請求項1から3のいずれかに記載の水浄化剤。
- 水浄化剤の嵩比重のばらつき(嵩比重の最小値に対する、嵩比重の最大値と最小値との差の割合)が、4.5%以下である請求項1から4のいずれかに記載の水浄化剤。
- 請求項1から5のいずれかに記載の水浄化剤の製造方法であって、
乾燥植物を粉砕し、植物粉末を得る植物粉末製造工程と、前記植物粉末と高分子凝集剤とを混合し、水分を加えて混練し、押出造粒により造粒物を得る造粒工程とを含むことを特徴とする水浄化剤の製造方法。 - 請求項1から5のいずれかに記載の水浄化剤を水に溶かし、植物粉末及び高分子凝集剤の分散液を得、該分散液を排水に供することにより排水中の無機系不要物を除去することを特徴とする水浄化方法。
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