JP2021050131A - Basic aqueous aluminum silicate solution - Google Patents

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Abstract

To provide an inorganic flocculant which is more superior in turbidity removal power than the most general waterworks PAC (Poly Aluminum Chloride) of 50% basicity in a water treatment method using an inorganic flocculant and an anionic or nonionic polymer flocculant.SOLUTION: A basic aqueous aluminum silicate solution which is characterized in that the concentration of Al2O3 is 0.05 mass% or higher and lower than 8 mass%; the molar ratio of SiO2/Al2O3 and the basicity (%) of the basic aqueous aluminum silicate solution are within the region bounded by the equations 1 to 6 (Equation 1: X≥0.01, Equation 2: X≤1.50, Equation 3: Y≥3, Equation 4: Y≤83, Equation 5: Y≥44X-5.8 in the range of 0.2≤X≤1.2, Equation 6: Y≥76.667X-45 in the range of 1.2≤X≤1.5, where X is SiO2/Al2O3 (molar ratio) and Y is basicity (%)); the haze rate of the solution is 25% or lower; and the difference in turbidity when subjected to the floc strength test is 50 degrees or less.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、水処理用途に好適な塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液に関する。 The present invention relates to a basic aluminum silicate aqueous solution suitable for water treatment applications.

生活排水、工場排水、し尿排水等の排水を被処理水とした水処理において、無機凝集剤とアニオン性又はノニオン性の高分子凝集剤を併用した水処理方法が広く採用されている。これは、一般に、無機凝集剤単独による水処理方法に比較して、無機凝集剤とアニオン性又はノニオン性の高分子凝集剤の併用による水処理方法は、フロックを粗大化させ、速やかに沈降させることが可能であり、これによって処理時間を短縮できるからである。また、河川水・湖沼水・地下水等の上水用原水を被処理水とする水処理において、気象変動や環境変化等の影響により被処理水が高濁質化することがあり、そのような被処理水に対して、従来からの無機凝集剤単独による水処理方法では対処が困難となることを想定して、無機凝集剤と高分子凝集剤の併用による水処理方法の実用化研究がなされている。 In water treatment using wastewater such as domestic wastewater, factory wastewater, and human waste wastewater as water to be treated, a water treatment method in which an inorganic flocculant and an anionic or nonionic polymer flocculant are used in combination is widely adopted. This is because, in general, the water treatment method using the inorganic flocculant in combination with the anionic or nonionic polymer flocculant coarsens the flocs and causes them to settle quickly, as compared with the water treatment method using the inorganic flocculant alone. This is because the processing time can be shortened. In addition, in water treatment using raw water for tap water such as river water, lake water, groundwater, etc. as the treated water, the treated water may become highly turbid due to the influence of weather changes and environmental changes. Assuming that it will be difficult to deal with water to be treated by the conventional water treatment method using only an inorganic coagulant, a practical study of a water treatment method using a combination of an inorganic coagulant and a polymer coagulant has been conducted. ing.

無機凝集剤に期待される役割は、濁質を凝集させ、微細なフロックを形成させることである。この基本的メカニズムは、マイナスに帯電しているために互いに反発して凝集しない濁質を、加水分解等によりプラス荷電した無機凝集剤によって荷電中和することにより凝集させ、微細なフロックを形成させるものである。また、上記高分子凝集剤に期待される役割は、当該微細なフロックから粗大フロックを形成させることである。形成された粗大フロックを自然沈降や加圧浮上によって分離することで清澄化できる。 The expected role of inorganic flocculants is to aggregate turbidity and form fine flocs. This basic mechanism is to agglomerate turbid substances that do not repel each other and aggregate because they are negatively charged by charging and neutralizing them with a positively charged inorganic flocculant by hydrolysis or the like to form fine flocs. It is a thing. Further, the expected role of the polymer flocculant is to form coarse flocs from the fine flocs. The formed coarse flocs can be clarified by separating them by natural sedimentation or pressure flotation.

水処理に用いられる無機凝集剤と高分子凝集剤の種類は、いずれも多種多様であり、よって無機凝集剤と高分子凝集剤の組合せも多種多様に存在することになる。 There are various types of inorganic flocculants and polymer flocculants used in water treatment, and therefore there are various combinations of inorganic flocculants and polymer flocculants.

無機凝集剤の代表例は、アルミニウム系凝集剤では硫酸アルミニウム、塩基性塩化アルミニウム、塩化アルミニウム等であり、鉄系凝集剤では塩化第二鉄、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、ポリ硫酸第二鉄等である。 Typical examples of inorganic flocculants are aluminum sulfate, basic aluminum chloride, aluminum chloride, etc. for aluminum-based flocculants, and ferric chloride, ferric sulfate, ferric sulfate, polysulfate for iron-based flocculants. Ferric etc.

アニオン性又はノニオン性の高分子凝集剤の代表例は、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物、ポリアクリル酸ナトリウム、アクリルアミドとアクリル酸ナトリウムの共重合物等である。なお、構成モノマーの種類や分子量等の違いにより、高分子凝集剤には非常に多くの銘柄が存在している。また、アニオン性の高分子凝集剤は、弱アニオン性、中アニオン性、強アニオン性に分類することができる。 Typical examples of anionic or nonionic polymer flocculants are polyacrylamide, a partial hydrolyzate of polyacrylamide, sodium polyacrylate, and a copolymer of acrylamide and sodium acrylate. There are numerous brands of polymer flocculants due to differences in the types of constituent monomers, molecular weight, and the like. Further, the anionic polymer flocculant can be classified into weak anionic, medium anionic and strong anionic.

ここで、塩基性塩化アルミニウムは、ポリ塩化アルミニウム(PAC)とも称されるものであり、塩基度の範囲、硫酸根の含有の有無等により種々のものが知られている。日本工業規格には、「水道用ポリ塩化アルミニウム(水道用塩基性塩化アルミニウム)」に関する規格がK1475(1996)において定められており、酸化アルミニウム(Al2O3)濃度は10.0〜11.0質量%の範囲に規定されている。同様に、公益社団法人日本水道協会(JWWA)の「水道用ポリ塩化アルミニウム」に関する規格K154:2016においても、酸化アルミニウム(Al2O3)濃度は10.0〜11.0質量%の範囲に規定されている。以下、上記「水道用ポリ塩化アルミニウム」を「水道用PAC」と称する。上述の無機凝集剤に関する凝集の基本的メカニズムの説明から理解されるように、無機凝集剤においては金属成分が凝集における有効成分として作用するものであるため、酸化アルミニウム(Al2O3)濃度の規定は重要な位置づけとなっている。 Here, the basic aluminum chloride is also referred to as polyaluminum chloride (PAC), and various types are known depending on the range of basicity, the presence or absence of sulfate root, and the like. The Japanese Industrial Standards stipulate the standard for "polyaluminum chloride for water supply (basic aluminum chloride for water supply)" in K1475 (1996), and the concentration of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is 10.0 to 11.0% by mass. It is specified in the range. Similarly, the Japan Water Works Association (JWWA) standard K154: 2016 regarding "polyaluminum chloride for water supply" also stipulates the concentration of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) in the range of 10.0 to 11.0% by mass. .. Hereinafter, the above-mentioned "polyaluminum chloride for water supply" will be referred to as "PAC for water supply". As can be understood from the above description of the basic mechanism of aggregation of the inorganic flocculant, since the metal component of the inorganic flocculant acts as an active ingredient in the aggregation, the concentration of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is high. The regulations have an important position.

特許文献1には、塩基性塩化アルミニウムの1種として、ケイ酸をSiO2/Al2O3のモル比として0.001〜0.1の範囲で含有した高塩基性塩化アルミニウムが開示されている。特許文献1の高塩基性塩化アルミニウムは、上水処理にも適用できることを企図したものであり、よって実施例1におけるAl2O3濃度は、水道用PACの規格内である10.3%となっている。 Patent Document 1 discloses highly basic aluminum chloride containing silicic acid in the range of 0.001 to 0.1 as a molar ratio of SiO 2 / Al 2 O 3 as one kind of basic aluminum chloride. The highly basic aluminum chloride of Patent Document 1 is intended to be applicable to water treatment, so that the Al 2 O 3 concentration in Example 1 is 10.3%, which is within the standard of PAC for water supply. There is.

非特許文献1には、polyaluminum silicate chloride (PASC)に関する技術が記載されている。PASCの製造方法は、塩化アルミニウム溶液にポリケイ酸(polysilicic acid)と水を添加した後、NaOHを滴下するものである。 Non-Patent Document 1 describes a technique relating to polyaluminum silicate chloride (PASC). The method for producing PASC is that after adding polysilic acid and water to an aluminum chloride solution, NaOH is added dropwise.

特許第6186545号公報Japanese Patent No. 6186545

Baoyu Gao et al., Chemosphere 46 (2002) p.809-813, “The chemical species distribution and transformation of polyaluminum silicate chloride coagulant”Baoyu Gao et al., Chemosphere 46 (2002) p.809-813, “The chemical species distribution and transformation of polyaluminum silicate chloride coagulant”

非特許文献1に記載のPASCは、SiO2/Al2O3(モル比)が低いと重合ケイ酸が溶解し易いために高い透明性が得られるが、ケイ酸濃度が低いために凝集性能が不十分となる傾向がある。一方、SiO2/Al2O3(モル比)が高いとケイ酸濃度が高いために凝集性能が得られ易い傾向にあるとしても、製造時にはハンドリング性の悪いケイ酸のゲル状物が生成し易く、また、重合ケイ酸の不溶解物、ケイ酸アルミニウムの析出物等と思われる沈殿が生じ易いため、工業的製造には不向きである。 PASC described in Non-Patent Document 1 has high transparency because polymerized silicic acid is easily dissolved when SiO 2 / Al 2 O 3 (molar ratio) is low, but aggregation performance is obtained due to low silicic acid concentration. Tends to be inadequate. On the other hand, if SiO 2 / Al 2 O 3 (molar ratio) is high, a gel-like substance of silicic acid with poor handleability is formed even if the aggregation performance tends to be obtained due to the high concentration of silicic acid. It is not suitable for industrial production because it is easy to form and precipitates such as insoluble matter of polymerized silicic acid and precipitate of aluminum silicate are likely to occur.

本発明は、無機凝集剤とアニオン性又はノニオン性の高分子凝集剤を併用した水処理方法において、最も汎用的な塩基度50%の水道用PAC(以下「B50水道用PAC」という)を用いた場合よりも除濁力に優れる無機凝集剤の開発を課題とする。ここで、除濁力に優れるとは、無機凝集剤を被処理水に添加して次にアニオン性又はノニオン性の高分子凝集剤を添加した後における濁質の除去度合いが高く、且つ、形成される粗大フロックが崩壊し難いことをいう。 The present invention uses the most general water supply PAC with a basicity of 50% (hereinafter referred to as "B50 water supply PAC") in a water treatment method in which an inorganic flocculant and an anionic or nonionic polymer flocculant are used in combination. The challenge is to develop an inorganic flocculant that has better turbidity than if it had been present. Here, excellent turbidity means that the degree of removal of turbidity is high and the formation is high after the inorganic flocculant is added to the water to be treated and then the anionic or nonionic polymer flocculant is added. It means that the oversized flocs that are made are hard to collapse.

本発明者らは上記課題を解決するため、新規な無機凝集剤の開発について鋭意検討を行った結果、驚くべきことに、アルミニウム、ケイ酸及び塩素を構成成分とする塩基性塩のうち、有効成分であるAl2O3濃度を水道用PACの規格よりも低くした上で、SiO2/Al2O3(モル比)及び塩基度を適切な範囲に設定したものであって所定の透明性を有するものが、工業的製造に適し且つB50水道用PACよりも優れた除濁力を有することを見出し、かかる知見に基づき本発明を完成させたものである。さらに特筆すべきは、B50水道用PACよりも少ないAl2O3注入量にて優れた除濁力が得られることである。 As a result of diligent studies on the development of a new inorganic flocculant in order to solve the above problems, the present inventors surprisingly found that among the basic salts containing aluminum, silicate and chlorine as constituents, they were effective. The concentration of Al 2 O 3 which is a component is lower than the standard of PAC for water supply, and the SiO 2 / Al 2 O 3 (molar ratio) and basicity are set in an appropriate range, and the specified transparency. It was found that those having the above are suitable for industrial production and have superior turbidity than the B50 water supply PAC, and the present invention was completed based on such findings. Furthermore, it should be noted that excellent turbidity can be obtained with a smaller amount of Al 2 O 3 injection than the B50 water supply PAC.

本発明は以下のとおりである。
[1]以下(組成1)と(組成2)で規定される組成を有し、且つ、以下(特性1)と(特性2)で規定される特性を有する、塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液。
(組成1)当該塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液のAl2O3濃度が、0.05質量%以上8質量%未満である。
(組成2)当該塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液のSiO2/Al2O3(モル比)と塩基度(%)が、SiO2/Al2O3(モル比)をX、塩基度(%)をYとしたときに、以下の式1〜式6に囲まれた領域内におけるいずれかの値である。
式1:X≧0.01
式2:X≦1.5
式3:Y≧3
式4:Y≦83
式5:Y≧44X-5.8(0.2≦X≦1.2の範囲)
式6:Y≧76.667X-45(1.2≦X≦1.5の範囲)
(特性1)当該塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液のHaze率が25%以下である。
(特性2)当該塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液を下記フロック強度試験に供試したときの濁度差が50度以下である。
〔フロック強度試験〕
1Lの平底ガラスビーカー(内径10.5±0.5cm)に収容した1000mLの模擬被処理水(模擬被処理水は蒸留水に多木化学(株)製のペースト肥料「タキペースト14号」を5.0g/Lの濃度となるように添加して調製したもの)に対し、Al2O3として10mgの注入量となるように塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液を有姿で注入し、フラットパドル(2枚型。1枚のパドルの大きさは縦25mm×横24mm。パドルの下端は上記平底ガラスビーカーの内側底面から鉛直上方向に5mmの位置に設定)を用いて115rpmで1分間撹拌後、弱アニオン性ポリアクリルアミド系高分子凝集剤である「タキフロックA-122A」(多木化学(株)の商品名)の1.0mg/mL水溶液を1.0mL注入し、更に115rpmで1分間撹拌し、次いで45rpmで5分間撹拌する。次に、10分間の静置後、デカンテーションにて上澄み100mLを採取し、その濁度を測定し、濁度Aとする。
上記上澄み採取後の残液に対して、フラットパドル(2枚型。1枚のパドルの大きさは縦25mm×横24mm。パドルの下端は上記平底ガラスビーカーの内側底面から鉛直上方向に5mmの位置に設定)を用いて200rpmで5分間撹拌してから10分間の静置を行い、デカンテーションにて上澄み100mLを採取し、その濁度を測定し、濁度Bとする。
濁度差を、濁度差=濁度B−濁度Aの式により算出する。
[2]上記[1]記載の塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液と、アニオン性又はノニオン性の高分子凝集剤とを被処理水に添加し、凝集処理する水処理方法。
[3]上記[1]記載の塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液と、当該塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液以外の無機凝集剤と、アニオン性又はノニオン性の高分子凝集剤とを被処理水に添加し、凝集処理する水処理方法。
[4]以下の(i)又は(ii)の工程を含む、上記[1]記載の塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液の製造方法。
(i)塩化アルミニウム及び/又は塩基性塩化アルミニウムと、アルミノケイ酸ナトリウムと、を水存在下で混合する工程。
(ii)塩化アルミニウム及び/又は塩基性塩化アルミニウムと、アルミノケイ酸ナトリウムと、塩基度調整剤と、を水存在下で混合する工程。
[5]上記[1]記載の塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液を乾燥して得られる粉体。
The present invention is as follows.
[1] A basic aqueous aluminum silicate solution having the compositions specified in (composition 1) and (composition 2) below and having the properties specified in (characteristic 1) and (characteristic 2) below.
(Composition 1) The Al 2 O 3 concentration of the basic aqueous aluminum silicate solution is 0.05% by mass or more and less than 8% by mass.
(Composition 2) SiO 2 / Al 2 O 3 (molar ratio) and basicity (%) of the basic aqueous aluminum silicate solution are X, SiO 2 / Al 2 O 3 (molar ratio) is X, and basicity (%). ) Is Y, and it is one of the values in the area surrounded by the following equations 1 to 6.
Equation 1: X ≧ 0.01
Equation 2: X ≤ 1.5
Equation 3: Y ≧ 3
Equation 4: Y ≤ 83
Equation 5: Y ≧ 44 X-5.8 (range of 0.2 ≦ X ≦ 1.2)
Equation 6: Y ≧ 76.667 X-45 (range of 1.2 ≦ X ≦ 1.5)
(Characteristic 1) The Haze rate of the basic aqueous aluminum silicate solution is 25% or less.
(Characteristic 2) The difference in turbidity when the basic aqueous aluminum silicate solution was subjected to the following floc strength test was 50 degrees or less.
[Flock strength test]
1000 mL of simulated water to be treated (simulated water to be treated is distilled water with 5.0 g of paste fertilizer "Takipaste No. 14" manufactured by Taki Chemical Co., Ltd.) contained in a 1 L flat-bottomed glass beaker (inner diameter 10.5 ± 0.5 cm). A flat paddle (two-sheet type) was injected as a basic aluminum silicate aqueous solution so that the injection amount was 10 mg as Al 2 O 3 ( prepared by adding so as to have a concentration of L). The size of one paddle is 25 mm in length x 24 mm in width. The lower end of the paddle is set at a position 5 mm vertically upward from the inner bottom surface of the flat-bottomed glass beaker), and after stirring at 115 rpm for 1 minute, it is weakly anionic. Inject 1.0 mL of a 1.0 mg / mL aqueous solution of "Takiflock A-122A" (trade name of Taki Chemical Co., Ltd.), which is a polyacrylamide-based polymer flocculant, and further stir at 115 rpm for 1 minute, and then at 45 rpm 5 Stir for minutes. Next, after standing for 10 minutes, 100 mL of the supernatant is collected by decantation, and the turbidity is measured and used as turbidity A.
Flat paddle (2 sheets type. The size of one paddle is 25 mm in length x 24 mm in width. The lower end of the paddle is 5 mm vertically upward from the inner bottom surface of the flat bottom glass beaker. After stirring at 200 rpm for 5 minutes using (set to position), let stand for 10 minutes, collect 100 mL of the supernatant by decantation, measure the turbidity, and use it as turbidity B.
The turbidity difference is calculated by the formula: turbidity difference = turbidity B-turbidity A.
[2] A water treatment method in which an aqueous solution of basic aluminum silicate according to the above [1] and an anionic or nonionic polymer flocculant are added to water to be treated to perform agglomeration treatment.
[3] An aqueous solution of basic aluminum silicate according to the above [1], an inorganic flocculant other than the basic aqueous solution of aluminum silicate, and an anionic or nonionic polymer flocculant are added to the water to be treated. A water treatment method for coagulation treatment.
[4] The method for producing a basic aluminum silicate aqueous solution according to [1] above, which comprises the following steps (i) or (ii).
(i) A step of mixing aluminum chloride and / or basic aluminum chloride and sodium aluminosilicate in the presence of water.
(ii) A step of mixing aluminum chloride and / or basic aluminum chloride, sodium aluminosilicate, and a basicity regulator in the presence of water.
[5] A powder obtained by drying the basic aluminum silicate aqueous solution according to the above [1].

本発明の塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液は、特にアニオン性又はノニオン性の高分子凝集剤と併用したときにその優れた除濁力が発揮されるため、水処理用凝集剤としての用途に適したものである。 The basic aluminum silicate aqueous solution of the present invention exhibits excellent turbidity, especially when used in combination with an anionic or nonionic polymer flocculant, and is therefore suitable for use as a coagulant for water treatment. It is a thing.

本発明の塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液の組成において、SiO2/Al2O3(モル比)をX(横軸)、塩基度(%)をY(縦軸)としたときに、式1:X≧0.01、式2:X≦1.5、式3:Y≧3、式4:Y≦83、式5:Y≧44X-5.8(0.2≦X≦1.2の範囲)、及び式6:Y≧76.667X-45(1.2≦X≦1.5の範囲)によって囲まれた領域を示した図である。In the composition of the basic aqueous aluminum silicate solution of the present invention, when SiO 2 / Al 2 O 3 (molar ratio) is X (horizontal axis) and basicity (%) is Y (vertical axis), Equation 1 : X ≧ 0.01, formula 2: X ≦ 1.5, formula 3: Y ≧ 3, formula 4: Y ≦ 83, formula 5: Y ≧ 44 X-5.8 (range of 0.2 ≦ X ≦ 1.2), and formula 6: Y ≧ It is the figure which showed the area surrounded by 76.667X-45 (the range of 1.2 ≤ X ≤ 1.5). フロック強度試験に用いるフラットパドル(撹拌軸つき)の模式図である。It is a schematic diagram of a flat paddle (with a stirring shaft) used for a flock strength test.

以下、好ましい実施形態に基づいて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。
なお、本発明において、数値範囲に関する「数値1〜数値2」という表記は、数値1を下限値とし数値2を上限値とする、両端の数値1及び数値2を含む数値範囲を意味し、「数値1以上数値2以下」と同義である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on preferred embodiments, but the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims.
In the present invention, the notation "numerical value 1 to numerical value 2" regarding the numerical value range means a numerical value range including the numerical values 1 and 2 at both ends, with the numerical value 1 as the lower limit value and the numerical value 2 as the upper limit value. It is synonymous with "numerical value 1 or more and numerical value 2 or less".

本発明の塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液(以下「本発明の水溶液」という)は、以下(組成1)と(組成2)で規定される組成を有し、且つ、以下(特性1)と(特性2)で規定される特性を有するものである。
(組成1)本発明の水溶液のAl2O3濃度が、0.05質量%以上8質量%未満である。
(組成2)本発明の水溶液のSiO2/Al2O3(モル比)と塩基度(%)が、SiO2/Al2O3(モル比)をX、塩基度(%)をYとしたときに、以下の式1〜式6に囲まれた領域内におけるいずれかの値である。
式1:X≧0.01
式2:X≦1.5
式3:Y≧3
式4:Y≦83
式5:Y≧44X-5.8(0.2≦X≦1.2の範囲)
式6:Y≧76.667X-45(1.2≦X≦1.5の範囲)
(特性1)本発明の水溶液のHaze率が25%以下である。
(特性2)本発明の水溶液を後掲のフロック強度試験に供試したときの濁度差が50度以下である。
The basic aluminum silicate aqueous solution of the present invention (hereinafter referred to as "the aqueous solution of the present invention") has the composition defined by the following (composition 1) and (composition 2), and has the following (characteristic 1) and (characteristic 1). It has the characteristics specified in the characteristic 2).
(Composition 1) The Al 2 O 3 concentration of the aqueous solution of the present invention is 0.05% by mass or more and less than 8% by mass.
(Composition 2) SiO 2 / Al 2 O 3 (molar ratio) and basicity (%) of the aqueous solution of the present invention are set to X for SiO 2 / Al 2 O 3 (molar ratio) and Y for basicity (%). Then, it is one of the values in the area surrounded by the following equations 1 to 6.
Equation 1: X ≧ 0.01
Equation 2: X ≤ 1.5
Equation 3: Y ≧ 3
Equation 4: Y ≤ 83
Equation 5: Y ≧ 44 X-5.8 (range of 0.2 ≦ X ≦ 1.2)
Equation 6: Y ≧ 76.667 X-45 (range of 1.2 ≦ X ≦ 1.5)
(Characteristic 1) The Haze rate of the aqueous solution of the present invention is 25% or less.
(Characteristic 2) The difference in turbidity when the aqueous solution of the present invention is subjected to the floc strength test described later is 50 degrees or less.

図1は、SiO2/Al2O3(モル比)をX軸にとり、塩基度(%)をY軸にとったときのグラフであり、グラフ中の斜線部分は式1〜式6に囲まれた領域を示したものである。 FIG. 1 is a graph when SiO 2 / Al 2 O 3 (molar ratio) is taken on the X-axis and basicity (%) is taken on the Y-axis. It shows the area that has been removed.

本発明の水溶液中のAl2O3濃度の上限は、上記のように8質量%未満である。良好なハンドリング性や除濁力の向上効果は、Al2O3濃度が低くなる程、より発揮される傾向にある。Al2O3濃度の上限は、好ましくは7.5質量%以下であり、より好ましくは7質量%以下であり、更に好ましくは6.5質量%以下であり、更により好ましくは6質量%以下であり、特に好ましくは5.5質量%以下であり、特により好ましくは5質量%以下である。Al2O3濃度の下限については、注入量を増加させることによって所定の除濁力を得ることが可能なため低値であっても構わないが、経済的な観点から0.05質量%である。Al2O3濃度の下限は、好ましくは0.1質量%であり、より好ましくは0.5質量%であり、更により好ましくは1質量%であり、特に好ましくは1.2質量%であり、特により好ましくは1.5質量%である。Al2O3濃度の好ましい範囲として、0.05〜7.5質量%、0.05〜7質量%、0.05〜6.5質量%、0.05〜6質量%、0.05〜5.5質量%、0.05〜5質量%、0.1質量%以上且つ8質量%未満、0.1〜7.5質量%、0.1〜7質量%、0.1〜6.5質量%、0.1〜6質量%、0.1〜5.5質量%、0.1〜5質量%、0.5質量%以上且つ8質量%未満、0.5〜7.5質量%、0.5〜7質量%、0.5〜6.5質量%、0.5〜6質量%、0.5〜5.5質量%、0.5〜5質量%、1質量%以上且つ8質量%未満、1〜7.5質量%、1〜7質量%、1〜6.5質量%、1〜6質量%、1〜5.5質量%、1〜5質量%、1.2質量%以上且つ8質量%未満、1.2〜7.5質量%、1.2〜7質量%、1.2〜6.5質量%、1.2〜6質量%、1.2〜5.5質量%、1.2〜5質量%、1.5質量%以上且つ8質量%未満、1.5〜7.5質量%、1.5〜7質量%、1.5〜6.5質量%、1.5〜6質量%、1.5〜5.5質量%、1.5〜5質量%等を例示することができる。 The upper limit of the Al 2 O 3 concentration in the aqueous solution of the present invention is less than 8% by mass as described above. Good handleability and turbidity improving effect tend to be exhibited more as the Al 2 O 3 concentration decreases. The upper limit of the Al 2 O 3 concentration is preferably 7.5% by mass or less, more preferably 7% by mass or less, still more preferably 6.5% by mass or less, still more preferably 6% by mass or less, and particularly. It is preferably 5.5% by mass or less, and more preferably 5% by mass or less. The lower limit of the Al 2 O 3 concentration may be a low value because a predetermined turbidity can be obtained by increasing the injection amount, but it is 0.05% by mass from an economical point of view. The lower limit of the Al 2 O 3 concentration is preferably 0.1% by mass, more preferably 0.5% by mass, still more preferably 1% by mass, particularly preferably 1.2% by mass, and particularly more preferably 1.5% by mass. It is mass%. The preferred range of Al 2 O 3 concentration is 0.05 to 7.5% by mass, 0.05 to 7% by mass, 0.05 to 6.5% by mass, 0.05 to 6% by mass, 0.05 to 5.5% by mass, 0.05 to 5% by mass, 0.1% by mass or more. And less than 8% by mass, 0.1 to 7.5% by mass, 0.1 to 7% by mass, 0.1 to 6.5% by mass, 0.1 to 6% by mass, 0.1 to 5.5% by mass, 0.1 to 5% by mass, 0.5% by mass or more and 8% by mass Less than, 0.5 to 7.5% by mass, 0.5 to 7% by mass, 0.5 to 6.5% by mass, 0.5 to 6% by mass, 0.5 to 5.5% by mass, 0.5 to 5% by mass, 1% by mass or more and less than 8% by mass, 1 to 7.5% by mass, 1 to 7% by mass, 1 to 6.5% by mass, 1 to 6% by mass, 1 to 5.5% by mass, 1 to 5% by mass, 1.2% by mass or more and less than 8% by mass, 1.2 to 7.5% by mass, 1.2 to 7% by mass, 1.2 to 6.5% by mass, 1.2 to 6% by mass, 1.2 to 5.5% by mass, 1.2 to 5% by mass, 1.5% by mass or more and less than 8% by mass, 1.5 to 7.5% by mass, 1.5 to 7% by mass %, 1.5 to 6.5% by mass, 1.5 to 6% by mass, 1.5 to 5.5% by mass, 1.5 to 5% by mass and the like can be exemplified.

ところで、凝集における有効成分として作用するAl2O3濃度について、本発明の水溶液の0.05質量%以上8質量%未満の範囲は、水道用PACのAl2O3濃度規格10.0〜11.0質量%の範囲に比べると低い濃度範囲である。本発明の水溶液が優れた除濁力を発揮することができるのは、この低い濃度範囲に起因して、アルミニウムの存在形態が水道用PACと異なっていることがその理由として考えられる。アルミニウムの存在形態の解析法として、例えば、フェロン法が知られている。フェロン法は、フェロンとアルミニウムとのキレート反応を利用したアルミニウム化学種の分画方法である。フェロン法で分析したところ、本発明の水溶液は、B50水道用PACに比べると、コロイド形態のアルミニウムが多く存在するものであった。これは、ケイ酸の作用によってアルミニウムが多核化したためと考えられる。このコロイド形態のアルミニウムが、本発明の水溶液の除濁力の発揮に貢献していると推測される。 By the way, regarding the Al 2 O 3 concentration acting as an active ingredient in aggregation, the range of 0.05% by mass or more and less than 8% by mass of the aqueous solution of the present invention is the range of the Al 2 O 3 concentration standard 10.0 to 11.0% by mass of the water supply PAC. It is a low concentration range compared to. It is considered that the reason why the aqueous solution of the present invention can exhibit excellent turbidity is that the existence form of aluminum is different from that of PAC for water supply due to this low concentration range. As a method for analyzing the existence form of aluminum, for example, the ferron method is known. The ferron method is a method for fractionating aluminum species using a chelate reaction between ferron and aluminum. Analysis by the ferron method revealed that the aqueous solution of the present invention contained more colloidal aluminum than the B50 water supply PAC. It is considered that this is because aluminum was polynuclearized by the action of silicic acid. It is presumed that this colloidal form of aluminum contributes to the exertion of the turbidity of the aqueous solution of the present invention.

本発明の水溶液は、排水、上水用原水等の各種被処理水に対して使用できるものである。被処理水の種類によっては、リン酸イオンやタンパク質等の凝集阻害物質を多量に含有することがある。B50水道用PACに限らず、一般に水道用PACは、上記凝集阻害物質を含む被処理水に使用した場合、凝集阻害物質によって凝集能力が低下させられることがある。このとき、通常の添加量よりも余分に添加する必要がある。
一方、本発明の水溶液は、コロイド形態のアルミニウムの存在によるものかは不明であるが、本発明の水溶液を使用した水処理試験から得た知見では、凝集阻害物質の影響を受け難いと考えられるものであった。したがって、本発明の水溶液は、B50水道用PACよりも有効成分であるAl2O3注入量が少なくても、上記凝集阻害物質を含む被処理水に対して優れた除濁力を発揮することができるものである。
The aqueous solution of the present invention can be used for various types of water to be treated such as wastewater and raw water for tap water. Depending on the type of water to be treated, it may contain a large amount of aggregation-inhibiting substances such as phosphate ions and proteins. Not limited to the B50 water supply PAC, in general, when the water supply PAC is used in water to be treated containing the above-mentioned aggregation inhibitor, the aggregation ability may be reduced by the aggregation inhibitor. At this time, it is necessary to add more than the usual amount.
On the other hand, it is unclear whether the aqueous solution of the present invention is due to the presence of colloidal aluminum, but the findings obtained from the water treatment test using the aqueous solution of the present invention suggest that it is not easily affected by the aggregation inhibitor. It was a thing. Therefore, the aqueous solution of the present invention exhibits excellent turbidity with respect to the water to be treated containing the above-mentioned aggregation inhibitor, even if the injection amount of Al 2 O 3 which is an active ingredient is smaller than that of the B50 water supply PAC. Can be done.

また、無機凝集剤の使用量が増加するとスラッジ容量が大きくなるが、より少ないAl2O3注入量にて優れた除濁力が得られる本発明の水溶液は、スラッジの減容化にも役立つことができるものである。 In addition, the sludge volume increases as the amount of the inorganic flocculant used increases, but the aqueous solution of the present invention, which can obtain excellent turbidity with a smaller Al 2 O 3 injection amount, also helps to reduce the volume of sludge. It is something that can be done.

本発明において、塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液の塩基度は、下記数式1によって求める。 In the present invention, the basicity of the basic aqueous aluminum silicate solution is calculated by the following formula 1.

Figure 2021050131
ここで、Xiはi番目のアニオンの濃度、Yiはi番目のアニオンの価数、Ziはi番目のアニオンの分子量であり、アニオンの種類iは1〜m個である。また、xjはj番目のカチオン(ただしアルミニウムを除く。以下同じ)の濃度、yjはj番目のカチオンの価数、zjはj番目のカチオンの分子量であり、カチオンの種類jは1〜n個である。なお、数式1において、SiO2は塩基度計算の対象外とする。
Figure 2021050131
Here, X i is the concentration of the i-th anion, Y i is the valence of the i-th anion, Z i is the molecular weight of the i-th anion, and the types of anions i are 1 to m. In addition, x j is the concentration of the j-th cation (excluding aluminum; the same applies hereinafter), y j is the valence of the j-th cation, z j is the molecular weight of the j-th cation, and the cation type j is 1. ~ N pieces. In Equation 1, SiO 2 is excluded from the basicity calculation.

本発明の水溶液に含有されるケイ酸の量は、式1と式2より、SiO2/Al2O3(モル比)として0.01〜1.5の範囲となる量である。SiO2/Al2O3(モル比)が0.01未満である場合、ケイ酸を含有させたことによる除濁力の向上効果を得ることが困難となる。一方、上記SiO2/Al2O3(モル比)が1.5超である場合、良好なハンドリング性が得られないことがある。式1は、好ましくはX≧0.05であり、より好ましくはX≧0.1であり、更に好ましくはX≧0.15であり、更により好ましくはX≧0.2である。式2は、好ましくはX≦1.4であり、より好ましくはX≦1.3であり、更に好ましくはX≦1.2である。 From Equations 1 and 2, the amount of silicic acid contained in the aqueous solution of the present invention is in the range of 0.01 to 1.5 as SiO 2 / Al 2 O 3 (molar ratio). When SiO 2 / Al 2 O 3 (molar ratio) is less than 0.01, it becomes difficult to obtain the effect of improving the turbidity due to the inclusion of silicic acid. On the other hand, when the above SiO 2 / Al 2 O 3 (molar ratio) exceeds 1.5, good handleability may not be obtained. Equation 1 preferably has X ≧ 0.05, more preferably X ≧ 0.1, even more preferably X ≧ 0.15, and even more preferably X ≧ 0.2. Equation 2 preferably has X ≦ 1.4, more preferably X ≦ 1.3, and even more preferably X ≦ 1.2.

本発明の水溶液の塩基度の範囲は、式3と式4より、3〜83%である。塩基度が3%未満又は83%超である場合、良好なハンドリング性や凝集剤としての性能が得られ難くなる。式3は、好ましくはY≧5であり、より好ましくはY≧10であり、更に好ましくはY≧15であり、更により好ましくはY≧20であり、特に好ましくはY≧25であり、特により好ましくはY≧30である。式4は、好ましくはY≦80であり、より好ましくはY≦75であり、更に好ましくはY≦70であり、更により好ましくはY≦65であり、特に好ましくはY≦60である。 The range of basicity of the aqueous solution of the present invention is 3 to 83% from Formulas 3 and 4. When the basicity is less than 3% or more than 83%, it becomes difficult to obtain good handleability and performance as a flocculant. Equation 3 preferably has Y ≧ 5, more preferably Y ≧ 10, even more preferably Y ≧ 15, even more preferably Y ≧ 20, and particularly preferably Y ≧ 25. More preferably, Y ≧ 30. Equation 4 is preferably Y ≦ 80, more preferably Y ≦ 75, even more preferably Y ≦ 70, even more preferably Y ≦ 65, and particularly preferably Y ≦ 60.

式5(Y≧44X-5.8)は、0.2≦X≦1.2の範囲で有効であり、当該Xの範囲の両端における(X、Y)の値は、(0.20、3.00)と(1.20、47.00)である。0.2≦X≦1.2の範囲において、Y<44X-5.8の部分は、良好なハンドリング性を得ることが困難である。 Equation 5 (Y ≧ 44X-5.8) is valid in the range 0.2 ≦ X ≦ 1.2, and the values of (X, Y) at both ends of the range of X are (0.20, 3.00) and (1.20, 47.00). Is. In the range of 0.2 ≦ X ≦ 1.2, it is difficult to obtain good handleability in the portion of Y <44X-5.8.

式6(Y≧76.667X-45)は、1.2≦X≦1.5の範囲で有効であり、当該Xの範囲の両端における(X、Y)の値は、(1.20、47.00)と(1.50、70.00)である。1.2≦X≦1.5の範囲において、Y<76.667X-45の部分は、良好なハンドリング性を得ることが困難である。なお、式1〜6に囲まれた領域が閉じた領域となるように、特に式5と6から算出される値を適宜四捨五入、切り捨て又は切り上げにより処理することが好ましい。例えば、小数点以下3桁目を処理することが好ましいが、それ以外の桁数であっても構わない。 Equation 6 (Y ≧ 76.667X-45) is valid in the range 1.2 ≦ X ≦ 1.5, and the values of (X, Y) at both ends of the range of X are (1.20, 47.00) and (1.50, 70.00). ). In the range of 1.2 ≤ X ≤ 1.5, it is difficult to obtain good handleability in the portion of Y <76.667X-45. In particular, it is preferable to appropriately round, round off, or round up the values calculated from formulas 5 and 6 so that the region surrounded by formulas 1 to 6 becomes a closed region. For example, it is preferable to process the third digit after the decimal point, but the number of digits other than that may be used.

本発明の水溶液に含有される塩素の量は、Cl/Al2O3(モル比)として1〜12の範囲であることが好ましい。Cl/Al2O3(モル比)の範囲の下限は2であることが好ましく、更に好ましくは3である。また、Cl/Al2O3(モル比)の範囲の上限は11であることが好ましく、更に好ましくは10である。 The amount of chlorine contained in the aqueous solution of the present invention is preferably in the range of 1 to 12 as Cl / Al 2 O 3 (molar ratio). The lower limit of the range of Cl / Al 2 O 3 (molar ratio) is preferably 2, and more preferably 3. The upper limit of the range of Cl / Al 2 O 3 (molar ratio) is preferably 11 and more preferably 10.

本発明の水溶液は、一般にチンダル現象が観察されるものであるため、分散液と称することもできるが、水を溶媒とするものであるため便宜上「水溶液」と称するものである。なお、チンダル現象が観察されることは、本発明の構成要件を満たすことの必要条件ではない。 The aqueous solution of the present invention can be referred to as a dispersion because the Tyndall phenomenon is generally observed, but it is referred to as an "aqueous solution" for convenience because it uses water as a solvent. It should be noted that the observation of the Tyndall phenomenon is not a necessary condition for satisfying the constituent requirements of the present invention.

本発明の水溶液の好適な一形態は、良好なハンドリング性を有するものであり、好例は、低粘性のものである。このためには、製造直後において沈殿やゲル化が発生せず、また、20℃で一週間保存後もそれらが発生しないものであることが好ましい。本発明の水溶液は、Al2O3濃度が低いほどハンドリング性が向上する傾向を示すので、ハンドリング性の観点からはAl2O3濃度の上限を5質量%以下とすることが好ましい。より高度なハンドリング性の観点から、特にAl2O3濃度が4〜5質量%の範囲においては、SiO2/Al2O3(モル比)と塩基度を特定の範囲に設定することが好ましく、そのような特定の範囲として、式1〜式6に囲まれた領域内であって、SiO2/Al2O3(モル比)が0.05〜1且つ塩基度が30〜80%の範囲を例示することができる。 A preferred form of the aqueous solution of the present invention has good handleability, and a good example is one with low viscosity. For this purpose, it is preferable that precipitation and gelation do not occur immediately after production, and that they do not occur even after storage at 20 ° C. for one week. Aqueous solution of the present invention exhibits a tendency of concentration of Al 2 O 3 is increased as the handling property is low, it is preferably 5 wt% or less the upper limit of the concentration of Al 2 O 3 from the viewpoint of handling properties. From the viewpoint of higher handling, it is preferable to set SiO 2 / Al 2 O 3 (molar ratio) and basicity in a specific range , especially when the Al 2 O 3 concentration is in the range of 4 to 5% by mass. As such a specific range, within the region surrounded by equations 1 to 6, the range of SiO 2 / Al 2 O 3 (molar ratio) of 0.05 to 1 and the basicity of 30 to 80%. It can be exemplified.

本発明の水溶液は、アルミニウム、ケイ酸及び塩素を必須構成要素とするものであるが、本発明の水溶液の構成要件を満たす限りにおいて、他の構成要素を任意成分として含有しても構わない。他の構成要素として、アルカリ金属、アルカリ土類金属、硫酸イオン等を例示することができる。他の構成要素の含有割合について、例えば、アルカリ金属とアルカリ土類金属については、アルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属をMとしたときに、M/Al2O3(モル比)=0〜5の範囲であることが好ましい。ここで、Mのモル数は、アルカリ金属のモル数+(アルカリ土類金属のモル数×2)によって求めたものである。M/Al2O3(モル比)の範囲の上限は、4であることがより好ましく、更に好ましくは3である。アルカリ金属及び/又はアルカリ土類金属を含有するときは、例えば、M/Al2O3(モル比)=0.13〜4の範囲であることが好ましい。また、硫酸イオンについては、SO4/Al2O3(モル比)=0〜0.35の範囲であることが好ましい。SO4/Al2O3(モル比)の範囲の上限は、0.32であることがより好ましく、更に好ましくは0.25である。硫酸イオンを含有するときは、例えば、SO4/Al2O3(モル比)=0.01〜0.35の範囲であることが好ましい。
好ましい一形態においては、Mがアルカリ金属のみ(アルカリ土類金属を含有しない)のものである。また、別の好ましい一形態においては、硫酸イオンを含有しないものである。更に別の好ましい一形態においては、Mがアルカリ金属のみ(アルカリ土類金属を含有しない)、且つ、硫酸イオンを含有しないものである。
The aqueous solution of the present invention contains aluminum, silicate and chlorine as essential components, but other components may be contained as optional components as long as the constituent requirements of the aqueous solution of the present invention are satisfied. As other components, alkali metals, alkaline earth metals, sulfate ions and the like can be exemplified. Regarding the content ratio of other components, for example, for alkali metals and alkaline earth metals, when the alkali metal and / or alkaline earth metal is M, M / Al 2 O 3 (molar ratio) = 0 to It is preferably in the range of 5. Here, the number of moles of M is obtained by the number of moles of alkali metal + (number of moles of alkaline earth metal × 2). The upper limit of the range of M / Al 2 O 3 (molar ratio) is more preferably 4 and even more preferably 3. When it contains an alkali metal and / or an alkaline earth metal, it is preferably in the range of M / Al 2 O 3 (molar ratio) = 0.13 to 4, for example. The sulfate ion is preferably in the range of SO 4 / Al 2 O 3 (molar ratio) = 0 to 0.35. The upper limit of the SO 4 / Al 2 O 3 (molar ratio) range is more preferably 0.32 and even more preferably 0.25. When sulfate ions are contained, for example, it is preferable that SO 4 / Al 2 O 3 (molar ratio) = 0.01 to 0.35.
In a preferred embodiment, M is only an alkali metal (does not contain alkaline earth metals). Moreover, in another preferable form, it does not contain sulfate ion. In yet another preferred embodiment, M is only an alkali metal (does not contain alkaline earth metals) and does not contain sulfate ions.

本発明の水溶液は、透明性の高いものである。透明性の評価法として、濁り度合いの指標であるHaze率を用いたときに、本発明の水溶液はHaze率が25%以下を示すものである。Haze率が25%を超えるようなものは、既にゲル化していたり、沈殿が生じていたりとハンドリング性が悪化したものである。ここで、Haze率測定における本発明の水溶液のAl2O3濃度は0.5質量%である。Al2O3濃度の調整には、水で希釈したり、限外ろ過、エバポレーター等を用いて濃縮したりすればよい。これを光路長10mmのガラスセルに入れ、日本電色工業(株)製 色度・濁度測定器 COH400でHaze率を測定する。なお、測定器として、上記と同等の性能を有するものを用いてもよい。Haze率は、好ましくは20%以下であり、15%以下がより好ましく、10%以下が特に好ましい。Haze率の下限は特に限定されないが、好ましくは0%である。 The aqueous solution of the present invention is highly transparent. When the Haze rate, which is an index of the degree of turbidity, is used as a method for evaluating transparency, the aqueous solution of the present invention shows a Haze rate of 25% or less. If the Haze rate exceeds 25%, the handleability has deteriorated due to gelation or precipitation. Here, the Al 2 O 3 concentration of the aqueous solution of the present invention in the Haze rate measurement is 0.5% by mass. The Al 2 O 3 concentration can be adjusted by diluting with water, ultrafiltration, or concentrating using an evaporator. Put this in a glass cell with an optical path length of 10 mm, and measure the Haze rate with the chromaticity / turbidity measuring device COH400 manufactured by Nippon Denshoku Kogyo Co., Ltd. As the measuring instrument, an instrument having the same performance as the above may be used. The Haze rate is preferably 20% or less, more preferably 15% or less, and particularly preferably 10% or less. The lower limit of the Haze rate is not particularly limited, but is preferably 0%.

本発明の水溶液の除濁力は、以下に示すフロック強度試験で評価することができる。フロック強度試験は、本発明の水溶液と弱アニオン性ポリアクリルアミド系高分子凝集剤を添加した後における濁質の除去度合い、及びこれによって形成される凝集沈殿した粗大フロックに対して、フロック破壊操作を行ったとき、すなわち、フラットパドルによる撹拌という力学的負荷(せん断力)を与えたときの粗大フロックの崩壊性の難易を評価するものである。 The turbidity of the aqueous solution of the present invention can be evaluated by the floc strength test shown below. In the flock strength test, the flock breaking operation was performed on the degree of removal of turbidity after the addition of the aqueous solution of the present invention and the weak anionic polyacrylamide polymer flocculant, and the coagulation-precipitated coarse flocs formed thereby. This is to evaluate the difficulty of disintegration of coarse flocs when a mechanical load (shearing force) of stirring with a flat paddle is applied.

〔フロック強度試験〕
模擬被処理水は、蒸留水に多木化学(株)製のペースト肥料「タキペースト14号」を5.0g/Lの濃度となるように調製したものである。模擬被処理水のpHは、およそ8.2程度である。また、模擬被処理水の濁度は、およそ480度程度である。
1Lの平底ガラスビーカー(内径10.5±0.5cm)に収容した1000mLの模擬被処理水に対し、Al2O3として10mgの注入量となるように塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液を有姿で注入し、フラットパドル(2枚型。1枚のパドルの大きさは縦25mm×横24mm。パドルの下端は上記平底ガラスビーカーの内側底面から鉛直上方向に5mmの位置に設定)を用いて115rpmで1分間撹拌後、弱アニオン性ポリアクリルアミド系高分子凝集剤である「タキフロックA-122A」(多木化学(株)の商品名)の1.0mg/mL水溶液を1.0mL注入し、更に115rpmで1分間撹拌し、次いで45rpmで5分間撹拌する(フロック成長操作)。次に、10分間の静置後、デカンテーションにて上澄み100mLを採取し、その濁度を測定し、濁度Aとする。
上記上澄み採取後の残液に対して、フラットパドル(2枚型。1枚のパドルの大きさは縦25mm×横24mm。パドルの下端は上記平底ガラスビーカーの内側底面から鉛直上方向に5mmの位置に設定)を用いて200rpmで5分間撹拌(フロック破壊操作)してから10分間の静置を行い、デカンテーションにて上澄み100mLを採取し、その濁度を測定し、濁度Bとする。
濁度差を、濁度差=濁度B−濁度Aの式により算出する。
[Flock strength test]
The simulated water to be treated is prepared by adding a paste fertilizer "Takipaste No. 14" manufactured by Taki Chemical Co., Ltd. to distilled water so as to have a concentration of 5.0 g / L. The pH of the simulated water to be treated is about 8.2. The turbidity of the simulated water to be treated is about 480 degrees.
A basic aluminum silicate aqueous solution was injected as Al 2 O 3 into 1000 mL of simulated water to be treated contained in a 1 L flat-bottomed glass beaker (inner diameter 10.5 ± 0.5 cm) so that the injection volume was 10 mg. , Flat paddle (2 sheets type. The size of one paddle is 25 mm in length × 24 mm in width. The lower end of the paddle is set at a position 5 mm vertically upward from the inner bottom surface of the flat bottom glass beaker) 1 at 115 rpm After stirring for 1 minute, 1.0 mL of 1.0 mg / mL aqueous solution of "Takiflock A-122A" (trade name of Taki Chemical Co., Ltd.), which is a weak anionic polyacrylamide-based polymer flocculant, is injected, and then at 115 rpm for 1 minute. Stir, then stir at 45 rpm for 5 minutes (flock growth operation). Next, after standing for 10 minutes, 100 mL of the supernatant is collected by decantation, and the turbidity is measured and used as turbidity A.
Flat paddle (2 sheets type. The size of one paddle is 25 mm in length x 24 mm in width. The lower end of the paddle is 5 mm vertically upward from the inner bottom surface of the flat bottom glass beaker. Stir at 200 rpm for 5 minutes (flock destruction operation) using (set to position), leave for 10 minutes, collect 100 mL of supernatant by decantation, measure the turbidity, and use it as turbidity B. ..
The turbidity difference is calculated by the formula: turbidity difference = turbidity B-turbidity A.

上記フロック強度試験における補足及びその他注意点は以下のとおりである。
・「タキペースト14号」は、その製品外装に表示が義務付けられている生産業者保証票の記載事項より、登録番号「生第102719号」、肥料の種類「液状複合肥料」、肥料の名称「多木尿素有機入り液状複合肥料新14号改」、保証成分量:窒素全量14.0%(内アンモニア性窒素1.2%)、可溶性りん酸10.0%(内水溶性りん酸7.2%)、水溶性加里10.0%、く溶性苦土1.0%、窒素全量を保証又は含有する原料(含有量の大きい順):尿素、ホルムアルデヒド加工尿素肥料、乾燥菌体肥料である。このように「タキペースト14号」は、凝集阻害物質としてリン酸イオンとタンパク質(乾燥菌体肥料に由来)を含んだものである。なお、フロック強度試験に「タキペースト14号」を供試するにあたっては、事前によく撹拌することが好ましい。
・塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液を有姿で注入するとは、供試する塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液を事前に希釈したり濃縮したりすることなく、そのまま原液で注入することを意味する。
・模擬被処理水、並びに上記注入に用いる塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液及び弱アニオン性ポリアクリルアミド系高分子凝集剤は、液温15±5℃に設定したものを用いることが好ましい。また、試験の実施中も模擬被処理水の液温が15±5℃に保たれるようにすることが好ましい。
・フラットパドルの形状は、図2に示した模式図のものであり、撹拌軸12にフラットパドル15が2枚接合したものである。フラットパドルの厚みは特に限定されない。また、材質も特に限定されない。例えば、材質としてポリ塩化ビニルを用いたときの厚みの一例は、2mmである。
・1Lの平底ガラスビーカーとして、内径10.5±0.5cmのものを用いる。例えば、AGCテクノグラス社製IWAKI 1Lの平底ガラスビーカーが好ましく、その6個の平底ガラスビーカーの内径を測定したところ、10.3〜10.5cmであり、平均値は10.43cmであった。平底ガラスビーカーの底面のおおよそ中心の位置に、フラットパドルの撹拌軸が位置するように設定することが好ましい。
・濁度の測定には、日本電色(株)製の水質計 WA1(セル:2cmセル)を用いることが好ましい。
・比較試験として、塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液に代えて、それ以外のアルミニウム系凝集剤を試験対象とするときは、上記試験において「塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液」を該当するアルミニウム系凝集剤に代えればよい。
The supplements and other precautions in the above flock strength test are as follows.
・ "Takipaste No. 14" has the registration number "Raw No. 102719", the type of fertilizer "Liquid compound fertilizer", and the name of the fertilizer " Taki Urea Organic Liquid Complex Fertilizer No. 14 Kai ”, Guaranteed Ingredients: Total Nitrogen 14.0% (Ammonia Nitrogen 1.2%), Soluble Phosphorus 10.0% (Water Soluble Phosphorus 7.2%), Water Soluble Kari 10.0 %, Soluble soil 1.0%, Raw materials that guarantee or contain the total amount of nitrogen (in descending order of content): urea, formaldehyde-processed urea fertilizer, and dried bacterial cell fertilizer. As described above, "Takipaste No. 14" contains phosphate ion and protein (derived from dry cell fertilizer) as aggregation inhibitors. When "Takipaste No. 14" is used for the floc strength test, it is preferable to stir well in advance.
-Injecting a basic aluminum silicate aqueous solution as it is means injecting the basic aluminum silicate aqueous solution to be tested as a stock solution without diluting or concentrating it in advance.
-It is preferable to use the simulated water to be treated, the basic aluminum silicate aqueous solution and the weak anionic polyacrylamide polymer flocculant used for the above injection at a liquid temperature of 15 ± 5 ° C. In addition, it is preferable that the temperature of the simulated water to be treated is maintained at 15 ± 5 ° C. even during the test.
-The shape of the flat paddle is the schematic diagram shown in FIG. 2, and two flat paddles 15 are joined to the stirring shaft 12. The thickness of the flat paddle is not particularly limited. Further, the material is not particularly limited. For example, an example of the thickness when polyvinyl chloride is used as the material is 2 mm.
・ Use a 1L flat-bottomed glass beaker with an inner diameter of 10.5 ± 0.5cm. For example, AGC Techno Glass IWAKI 1L flat-bottomed glass beakers were preferable, and the inner diameters of the six flat-bottomed glass beakers were measured to be 10.3 to 10.5 cm, with an average value of 10.43 cm. It is preferable to set the stirring shaft of the flat paddle to be located approximately at the center of the bottom surface of the flat-bottomed glass beaker.
-For the measurement of turbidity, it is preferable to use the water quality meter WA1 (cell: 2 cm cell) manufactured by Nippon Denshoku Co., Ltd.
-As a comparative test, when an aluminum-based flocculant other than the basic aluminum silicate aqueous solution is used as the test target, the "basic aluminum silicate aqueous solution" is the applicable aluminum-based flocculant in the above test. Should be replaced with.

ここで、フロック強度試験における濁度A、濁度B及び濁度差について説明する。 Here, the turbidity A, the turbidity B, and the turbidity difference in the flock strength test will be described.

濁度Aは、模擬被処理水に対する凝集沈殿度合いを見るための指標である。塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液の注入から弱アニオン性ポリアクリルアミド系高分子凝集剤の注入とそれに引続いての撹拌に至るまでの一連の操作はフロック成長操作であり、これにより粗大フロックが生成していれば次の静置により沈殿し、濁度Aは低値を示す。 Turbidity A is an index for observing the degree of coagulation and precipitation with respect to the simulated water to be treated. The series of operations from the injection of the basic aqueous aluminum silicate solution to the injection of the weak anionic polyacrylamide polymer flocculant and the subsequent stirring is a floc growth operation, which produces coarse flocs. If so, it precipitates by the next standing, and the turbidity A shows a low value.

濁質の除去度合いは、濁度Aを用いて、除濁率=(模擬被処理水の濁度−濁度A)÷模擬被処理水の濁度×100の式で算出される除濁率によって評価することができる。本発明の水溶液を供試したときの除濁率は、75%以上であることが好ましい。除濁率が75%以上であれば、優れた濁質除去力を有すると評価することができる。除濁率は、80%以上であることがより好ましく、更により好ましくは85%以上である。 The degree of turbidity removal is calculated by the formula: turbidity = (turbidity of simulated water to be treated-turbidity A) ÷ turbidity of simulated water to be treated x 100 using turbidity A. Can be evaluated by. The turbidity when the aqueous solution of the present invention is tested is preferably 75% or more. If the turbidity is 75% or more, it can be evaluated as having an excellent turbidity removing ability. The turbidity is more preferably 80% or more, and even more preferably 85% or more.

濁度Bは、凝集沈殿した粗大フロックに対して、フラットパドルによる撹拌という力学的負荷(せん断力)を与えたときの粗大フロックの崩壊度合いを見るための指標である。 Turbidity B is an index for observing the degree of collapse of coarse flocs when a mechanical load (shearing force) of stirring with a flat paddle is applied to the coarse flocs that have coagulated and settled.

濁度差は、粗大フロックの崩壊し難さを評価するものである。粗大フロックが崩壊し難ければ、濁度差は低値を示す。濁度差が50度以下であれば、崩壊し難い強度を有する強固な粗大フロックが得られたと判断することができる。濁度差は、より好ましくは30度以下であり、更により好ましくは20度以下であり、特に好ましくは10度以下であり、特により好ましくは5度以下である。特に好適な形態においては、濁度差は負の値となる。 The turbidity difference evaluates the difficulty of disintegration of coarse flocs. If the coarse flocs are hard to collapse, the turbidity difference is low. If the turbidity difference is 50 degrees or less, it can be judged that a strong coarse floc having a strength that does not easily collapse is obtained. The turbidity difference is more preferably 30 degrees or less, even more preferably 20 degrees or less, particularly preferably 10 degrees or less, and particularly more preferably 5 degrees or less. In a particularly preferred embodiment, the turbidity difference is a negative value.

このように、本発明の水溶液を用いることによって、強固な粗大フロックを得ることができる。つまり、本発明の水溶液がいわゆるフロック強固化剤として作用すると言える。粗大フロックが強固なものになれば、せん断力に対する耐久力が高くなるため、フロックが壊れ難くなり、濁質の漏出防止効果が期待できる。 As described above, by using the aqueous solution of the present invention, strong coarse flocs can be obtained. That is, it can be said that the aqueous solution of the present invention acts as a so-called floc strengthening agent. If the coarse flocs become strong, the durability against shearing force becomes high, so that the flocs are hard to break, and the effect of preventing leakage of turbidity can be expected.

本発明の水溶液が、フロック強固化剤として、どのように作用するかについてのメカニズムは定かではないが、以下のことが推測される。
水道用PACについては、被処理水に添加されることによって濁質を荷電中和し、更にアルミニウムの加水分解物が濁質同士を主に吸着作用によって結合して微細なフロックの形成に関与していると考えられている。
これに対し、本発明の水溶液については、上記吸着作用による結合がケイ酸によって強化されており、この強化された吸着作用がアニオン性又はノニオン性の高分子凝集剤によって粗大フロックが形成されたときに、粗大フロックの強固化に寄与しているものと推測される。
The mechanism of how the aqueous solution of the present invention acts as a floc strengthening agent is not clear, but the following is presumed.
For water supply PAC, the turbidity is charged and neutralized by being added to the water to be treated, and the aluminum hydrolyzate binds the turbidity to each other mainly by adsorption action and is involved in the formation of fine flocs. Is believed to be.
On the other hand, in the aqueous solution of the present invention, when the bond due to the above-mentioned adsorption action is strengthened by silicic acid and coarse flocs are formed by this strengthened adsorption action by an anionic or nonionic polymer flocculant. In addition, it is presumed that it contributes to the strengthening of coarse flocs.

本発明の水溶液をフロック強固化剤として作用させるという観点においては、本発明の水溶液のAl2O3濃度の上限は5質量%以下とすることが好ましい。より強力なフロック強固化剤として作用させる観点から、特にAl2O3濃度が4〜5質量%の範囲においては、SiO2/Al2O3(モル比)と塩基度を特定の範囲に設定することが好ましく、そのような特定の範囲として、式1〜式6に囲まれた領域内であって、SiO2/Al2O3(モル比)が0.1〜0.6且つ塩基度が30〜70%の範囲を例示することができる。 From the viewpoint of allowing the aqueous solution of the present invention to act as a floc strengthening agent, the upper limit of the Al 2 O 3 concentration of the aqueous solution of the present invention is preferably 5% by mass or less. From the viewpoint of acting as a stronger floc strengthening agent , SiO 2 / Al 2 O 3 (molar ratio) and basicity are set in a specific range , especially when the Al 2 O 3 concentration is in the range of 4 to 5% by mass. In such a specific range, the SiO 2 / Al 2 O 3 (molar ratio) is 0.1 to 0.6 and the basicity is 30 to 70 within the region surrounded by the formulas 1 to 6. The range of% can be exemplified.

本発明の水溶液を用いた水処理方法の好適な形態(第一形態)は、本発明の水溶液と、アニオン性又はノニオン性の高分子凝集剤とを被処理水に添加し、凝集処理するものである。なお、凝集処理においては、撹拌等の操作を適宜行うことが好ましい。好適な添加順序は、最初に本発明の水溶液、次にアニオン性又はノニオン性の高分子凝集剤である。この添加順序は、本発明の水溶液によって濁質を凝集させて微細なフロックを形成させた後、上記高分子凝集剤によって当該微細なフロックから粗大フロックを形成させることに好都合である。 A preferred form (first form) of the water treatment method using the aqueous solution of the present invention is that the aqueous solution of the present invention and an anionic or nonionic polymer flocculant are added to the water to be treated for coagulation treatment. Is. In the coagulation treatment, it is preferable to perform operations such as stirring as appropriate. A preferred order of addition is first the aqueous solution of the invention, then the anionic or nonionic polymeric flocculant. This order of addition is convenient for agglomerating turbid substances with the aqueous solution of the present invention to form fine flocs and then forming coarse flocs from the fine flocs with the polymer flocculant.

アニオン性又はノニオン性の高分子凝集剤として、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物、ポリアクリル酸ナトリウム、アクリルアミドとアクリル酸ナトリウムの共重合物等を例示することができるが、これらに限定されるものではない。また、上記高分子凝集剤の重量平均分子量の範囲は、200万〜2000万程度であることが好ましい。なお、アニオン性の高分子凝集剤の範囲には、弱アニオン性、中アニオン性、強アニオン性が含まれる。 Examples of anionic or nonionic polymer flocculants include polyacrylamide, a partial hydrolyzate of polyacrylamide, sodium polyacrylate, and a copolymer of acrylamide and sodium acrylate, but are limited thereto. It's not something. The weight average molecular weight range of the polymer flocculant is preferably about 2 million to 20 million. The range of anionic polymer flocculants includes weak anionic, medium anionic, and strong anionic.

アニオン性又はノニオン性の高分子凝集剤は、市販の各種製品を使用することができる。ここで、多木化学(株)の商品名で例示すると、「タキフロックN-100T」、「タキフロックN-131」(以上、ノニオン性ポリアクリルアミド系高分子凝集剤)、「タキフロックA-102」、「タキフロックA-102T」、「タキフロックA-112T」、「タキフロックA-122A」、「タキフロックA-132」(以上、弱アニオン性ポリアクリルアミド系高分子凝集剤)、「タキフロックA-103」、「タキフロックA-103E」、「タキフロックA-103T」、「タキフロックA-103TE」、「タキフロックA-113T」、「タキフロックA-133」、「タキフロックA-104」、「タキフロックA-104T」、「タキフロックA-105T」、「タキフロックA-106T」、「タキフロックAL-50」、「タキフロックAL-65」(以上、中アニオン性ポリアクリルアミド系高分子凝集剤)、「タキフロックA-177T」(強アニオン性ポリアクリルアミド系高分子凝集剤)、「タキフロックA-108T」(強アニオン性ポリアクリル酸ソーダ系高分子凝集剤)、「タキフロックA-122T」(ノニオン性変性ポリアクリルアミド系高分子凝集剤)、「タキフロックA-142」、「タキフロックA-162」(以上、中アニオン性変性ポリアクリルアミド系高分子凝集剤)等が挙げられる。また、上水用の高分子凝集剤としては、MTアクアポリマー(株)の「A-95PWG-S」(弱アニオン性ポリアクリルアミド系高分子凝集剤)、「A-110PWG-S」、「A-125PWG-S」(以上、中アニオン性ポリアクリルアミド系高分子凝集剤)等が挙げられる。 As the anionic or nonionic polymer flocculant, various commercially available products can be used. Here, for example, by the trade name of Taki Chemical Co., Ltd., "Takiflock N-100T", "Takiflock N-131" (above, nonionic polyacrylamide polymer flocculant), "Takiflock A-102", "Takiflock A-102T", "Takiflock A-112T", "Takiflock A-122A", "Takiflock A-132" (above, weak anionic polyacrylamide polymer flocculant), "Takiflock A-103", "Takiflock A-103" Takiflock A-103E, Takiflock A-103T, Takiflock A-103TE, Takiflock A-113T, Takiflock A-133, Takiflock A-104, Takiflock A-104T, Takiflock "A-105T", "Takiflock A-106T", "Takiflock AL-50", "Takiflock AL-65" (above, medium anionic polyacrylamide polymer flocculant), "Takiflock A-177T" (strong anionic) Polyacrylamide-based polymer flocculant), "Takiflock A-108T" (strong anionic polyacrylate-based polymer flocculant), "Takiflock A-122T" (nonionic modified polyacrylamide-based polymer flocculant), " Examples thereof include "Takiflock A-142" and "Takiflock A-162" (above, medium anionic modified polyacrylamide-based polymer flocculants). As polymer flocculants for tap water, MT Aqua Polymer Co., Ltd.'s "A-95PWG-S" (weak anionic polyacrylamide polymer flocculant), "A-110PWG-S", "A" -125PWG-S ”(above, medium anionic polyacrylamide polymer flocculant) and the like can be mentioned.

本発明の水溶液と、アニオン性又はノニオン性の高分子凝集剤の添加量は、被処理水により適宜設定することが好ましいが、例えば、本発明の水溶液は被処理水に対しAl2O3として1〜1,000ppmであり、アニオン性又はノニオン性の高分子凝集剤は被処理水に対し0.5〜100ppmである。 The amount of the aqueous solution of the present invention and the anionic or nonionic polymer flocculant added is preferably set appropriately depending on the water to be treated. For example, the aqueous solution of the present invention is set as Al 2 O 3 with respect to the water to be treated. It is 1 to 1,000 ppm, and the anionic or nonionic polymer flocculant is 0.5 to 100 ppm with respect to the water to be treated.

また、本発明の水溶液を用いた水処理方法の別の好適な形態(第二形態)は、上記第一形態のうち、無機凝集剤として、本発明の水溶液の他に、本発明の水溶液以外の無機凝集剤(以下「無機凝集剤A」という)を用いるものである。すなわち、本発明の水溶液と、無機凝集剤Aと、アニオン性又はノニオン性の高分子凝集剤とを被処理水に添加し、凝集処理するものである。無機凝集剤Aの例として、アルミニウム系凝集剤では硫酸アルミニウム、塩基性塩化アルミニウム、塩化アルミニウム等が挙げられ、鉄系凝集剤では塩化第二鉄、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、ポリ硫酸第二鉄等が挙げられる。好適な添加順序は、最初に本発明の水溶液と無機凝集剤A、次にアニオン性又はノニオン性の高分子凝集剤である。また、本発明の水溶液と無機凝集剤Aの添加順序については、いずれを先に添加してもよいし、両者を同時に添加してもよい。第二形態は、無機凝集剤として無機凝集剤Aのみを添加する場合と比べて、無機凝集剤の添加量を削減することが可能であり、また、スラッジを減容化させることも可能である。 Further, another suitable form (second form) of the water treatment method using the aqueous solution of the present invention is, in the above first form, as an inorganic flocculant, in addition to the aqueous solution of the present invention, other than the aqueous solution of the present invention. Inorganic coagulant (hereinafter referred to as "inorganic coagulant A") is used. That is, the aqueous solution of the present invention, the inorganic flocculant A, and the anionic or nonionic polymer flocculant are added to the water to be treated for coagulation treatment. Examples of the inorganic flocculant A include aluminum sulfate, basic aluminum chloride, aluminum chloride and the like for aluminum-based flocculants, and ferric chloride, ferric sulfate, ferric sulfate, polysulfate for iron-based flocculants. Ferric iron and the like can be mentioned. The preferred order of addition is first the aqueous solution of the present invention and the inorganic flocculant A, then the anionic or nonionic polymeric flocculant. Further, regarding the order of addition of the aqueous solution of the present invention and the inorganic flocculant A, either of them may be added first, or both may be added at the same time. In the second form, it is possible to reduce the amount of the inorganic coagulant added as compared with the case where only the inorganic coagulant A is added as the inorganic coagulant, and it is also possible to reduce the volume of sludge. ..

本発明の水溶液と無機凝集剤Aの添加割合は、被処理水の種類や処理条件に応じて適宜設定することが好ましい。設定例として、本発明の水溶液のAl2O3に対する無機凝集剤Aの金属酸化物換算のモル比として、0.1〜1000倍の範囲を挙げることができる。例えば、無機凝集剤Aがアルミニウム系凝集剤であり、本発明の水溶液の添加量がAl2O3で1mg/Lの場合、上記モル比の範囲に対応するアルミニウム系凝集剤の添加量の範囲は、Al2O3として0.1〜1000mg/Lである。また、同様に、無機凝集剤Aが第二鉄系凝集剤の場合、第二鉄系凝集剤の添加量の範囲は、Fe2O3として0.16〜1566mg/Lである。上記モル比の範囲は、好ましくは、1〜1000倍であり、より好ましくは1〜100倍である。 The addition ratio of the aqueous solution of the present invention and the inorganic flocculant A is preferably set appropriately according to the type of water to be treated and the treatment conditions. As a setting example, the molar ratio of the inorganic flocculant A to Al 2 O 3 in terms of metal oxide of the aqueous solution of the present invention can be in the range of 0.1 to 1000 times. For example, when the inorganic flocculant A is an aluminum-based flocculant and the amount of the aqueous solution of the present invention added is 1 mg / L for Al 2 O 3 , the range of the amount of the aluminum-based flocculant added corresponds to the above-mentioned molar ratio range. Is 0.1 to 1000 mg / L as Al 2 O 3. Similarly, when the inorganic flocculant A is a ferric flocculant, the range of the amount of the ferric flocculant added is 0.16 to 1566 mg / L as Fe 2 O 3. The molar ratio range is preferably 1 to 1000 times, more preferably 1 to 100 times.

(製造方法)
本発明の水溶液の製造方法は、(i)塩化アルミニウム及び/又は塩基性塩化アルミニウムとアルミノケイ酸ナトリウムとを水存在下で混合する工程を含むもの、又は、(ii)塩化アルミニウム及び/又は塩基性塩化アルミニウムとアルミノケイ酸ナトリウムと塩基度調整剤とを水存在下で混合する工程を含むもの、である。なお、(i)と(ii)はいずれも水存在下で実施する工程であるため、原料のすべてが固体であるときは、適当量の水を添加する。また、前記(組成1)と(組成2)で規定される本発明の水溶液の組成を満たすように、原料の混合割合を適宜設計する。
(Production method)
The method for producing an aqueous solution of the present invention includes (i) mixing aluminum chloride and / or basic aluminum chloride and sodium aluminosilicate in the presence of water, or (ii) aluminum chloride and / or basic. It includes a step of mixing aluminum chloride, sodium aluminosilicate, and a basicity adjusting agent in the presence of water. Since both (i) and (ii) are steps performed in the presence of water, when all the raw materials are solid, an appropriate amount of water is added. Further, the mixing ratio of the raw materials is appropriately designed so as to satisfy the composition of the aqueous solution of the present invention defined in the above (composition 1) and (composition 2).

塩化アルミニウム(AlCl3)は、固体と液体のいずれを用いてもよい。固体の塩化アルミニウムは、例えば、塩化アルミニウム・6水和物である。また、液体の塩化アルミニウムの製造方法の一例は、水酸化アルミニウム等のアルミニウム化合物を塩酸で溶解するものである。上記溶解においては、加熱によって溶解させることが好ましい。加熱時の圧力条件は、常圧及び高圧のいずれであってもよい。 Aluminum chloride (AlCl 3 ) may be either solid or liquid. The solid aluminum chloride is, for example, aluminum chloride hexahydrate. An example of a method for producing liquid aluminum chloride is to dissolve an aluminum compound such as aluminum hydroxide with hydrochloric acid. In the above melting, it is preferable to melt by heating. The pressure condition at the time of heating may be either normal pressure or high pressure.

塩基性塩化アルミニウムも固体と液体のいずれを用いてもよい。液体の塩基性塩化アルミニウムは常法によって製造することができ、製造方法の一例は、水酸化アルミニウム等のアルミニウム化合物と塩酸をオートクレーブに入れ水熱処理するものである。これを乾燥することによって、固体の塩基性塩化アルミニウムを得ることができる。乾燥方法は、噴霧乾燥、通気乾燥、真空乾燥、凍結乾燥等を例示できる。塩基性塩化アルミニウムの組成の好例は、塩基度が40〜50%の範囲、即ち、Cl/Al2O3(モル比)=3.0〜3.6の範囲のものである。 Basic aluminum chloride may be either solid or liquid. Liquid basic aluminum chloride can be produced by a conventional method, and an example of the production method is that an aluminum compound such as aluminum hydroxide and hydrochloric acid are placed in an autoclave and hydrothermally treated. By drying this, solid basic aluminum chloride can be obtained. Examples of the drying method include spray drying, aeration drying, vacuum drying, freeze drying and the like. A good example of the composition of basic aluminum chloride is that of basicity in the range of 40-50%, ie Cl / Al 2 O 3 (molar ratio) = 3.0-3.6.

アルミノケイ酸ナトリウムは、例えば、ケイ酸含有水溶液とアルミニウム含有水溶液とをアルカリ条件下で混合し、必要に応じて加熱して得られる固形状物である。アルカリ条件下とするために、アルカリ剤、例えば水酸化ナトリウム等を使用してもよい。ケイ酸含有水溶液としては、例えば、3号水ガラス、メタケイ酸ナトリウム水溶液、オルトケイ酸ナトリウム水溶液等が挙げられる。アルミニウム含有水溶液としては、例えば、アルミン酸ナトリウム水溶液、塩化アルミニウム水溶液、硫酸アルミニウム水溶液等が挙げられる。また、容易に入手できるアルミノケイ酸ナトリウムとして、A型ゼオライトを例示できる。アルミノケイ酸ナトリウムの組成は、40℃で乾燥した乾燥粉において、例えば、Al2O3は10〜40質量%、SiO2は15〜45質量%、Naは10〜20質量%の範囲のものである。
アルミノケイ酸ナトリウムの組成を分析する好適な一方法は、アルミノケイ酸ナトリウムを希硝酸等の鉱酸に溶解して得られた水溶液を適宜希釈し、Al2O3はキレート滴定法によって、SiO2とNaはICP-AESによって分析する方法である。
Sodium aluminosilicate is, for example, a solid substance obtained by mixing a silicic acid-containing aqueous solution and an aluminum-containing aqueous solution under alkaline conditions and heating them as necessary. Alkaline agents such as sodium hydroxide may be used to create alkaline conditions. Examples of the silicic acid-containing aqueous solution include water glass No. 3, an aqueous solution of sodium metasilicate, and an aqueous solution of sodium orthosilicate. Examples of the aluminum-containing aqueous solution include an aqueous solution of sodium aluminate, an aqueous solution of aluminum chloride, and an aqueous solution of aluminum sulfate. Further, as an easily available sodium aluminosilicate, type A zeolite can be exemplified. The composition of sodium aluminosilicate is in the dry powder dried at 40 ° C., for example, in the range of 10 to 40% by mass for Al 2 O 3, 15 to 45% by mass for SiO 2 , and 10 to 20% by mass for Na. is there.
A suitable method for analyzing the composition of sodium aluminosilicate is to appropriately dilute the aqueous solution obtained by dissolving sodium aluminosilicate in a mineral acid such as dilute nitric acid, and Al 2 O 3 is converted to SiO 2 by chelate titration. Na is a method of analysis by ICP-AES.

塩基度調整剤としては、例えば、アルカリ金属の水酸化物、アルカリ土類金属の水酸化物、アルカリ金属の炭酸塩、アルカリ土類金属の炭酸塩、アルカリ金属の炭酸水素塩、アルカリ土類金属の炭酸水素塩、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、塩酸、硫酸、硫酸アルミニウム、アルミナゲルスラリー等が挙げられる。アルカリ金属とアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩の具体例は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸水素カルシウム、炭酸水素マグネシウム等である。アルミナゲルスラリーは、必須成分としてAl、Cl、Naを含有し、任意成分としてSO4を含有するものであって、Al2O3濃度が3〜15質量%、Cl/Al2O3(モル比)が1〜4、Na/Al2O3(モル比)が0.5〜3、SO4/Al2O3(モル比)が0〜2、塩基度が70〜100%の範囲のものが好例であり、更に好ましくはAl2O3濃度が8〜12質量%、Cl/Al2O3(モル比)が1.5〜3.5、Na/Al2O3(モル比)が1〜3、SO4/Al2O3(モル比)が0〜1.5、塩基度が80〜100%の範囲のものである。アルミナゲルスラリーは酸性のアルミニウム水溶液に易溶解性のものが好ましい。当該易溶解性の評価は、例えば、塩基性塩化アルミニウム水溶液(Al2O3=14.2質量%、Cl=16.8質量%、塩基度=43%)、蒸留水及び当該アルミナゲルスラリーを、Al2O3=10.2質量%、塩基度50%になるように混合し、50℃で1時間の加熱を行った後の未溶解残渣の湿重量を仕込総量で除して算出される残渣率が0.2重量%を下回るものであれば、易溶解性と評価することができる。なお、アルミナゲルスラリーは、例えば、特許第5986448号公報に記載の方法によって製造することができる。 Examples of the basicity adjusting agent include alkali metal hydroxides, alkaline earth metal hydroxides, alkali metal carbonates, alkaline earth metal carbonates, alkali metal hydrogen carbonates, and alkaline earth metals. Hydrogen carbonate, sodium aluminate, potassium aluminate, hydrochloric acid, sulfuric acid, aluminum sulfate, alumina gel slurry and the like. Specific examples of alkali metal and alkaline earth metal hydroxides, carbonates, and bicarbonates include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, sodium hydrogencarbonate, potassium hydrogencarbonate, calcium hydroxide, and water. Magnesium oxide, calcium carbonate, magnesium carbonate, calcium hydrogen carbonate, magnesium hydrogen carbonate and the like. The alumina gel slurry contains Al, Cl, and Na as essential components and SO 4 as an optional component, and has an Al 2 O 3 concentration of 3 to 15% by mass and Cl / Al 2 O 3 (mol). Ratio) is 1 to 4, Na / Al 2 O 3 (molar ratio) is 0.5 to 3, SO 4 / Al 2 O 3 (molar ratio) is 0 to 2, and basicity is in the range of 70 to 100%. It is a good example, and more preferably Al 2 O 3 concentration is 8 to 12% by mass, Cl / Al 2 O 3 (molar ratio) is 1.5 to 3.5, Na / Al 2 O 3 (molar ratio) is 1 to 3, SO. 4 / Al 2 O 3 (molar ratio) is in the range of 0 to 1.5 and basicity is in the range of 80 to 100%. The alumina gel slurry is preferably easily soluble in an acidic aqueous aluminum solution. For the evaluation of the solubility, for example, a basic aluminum chloride aqueous solution (Al 2 O 3 = 14.2% by mass, Cl = 16.8% by mass, basicity = 43%), distilled water and the alumina gel slurry are used as Al 2 O. The residue ratio calculated by dividing the wet weight of the undissolved residue after mixing to 3 = 10.2% by mass and 50% basicity and heating at 50 ° C for 1 hour by the total amount charged is 0.2 weight. If it is less than%, it can be evaluated as easily soluble. The alumina gel slurry can be produced, for example, by the method described in Japanese Patent No. 5986448.

(i)又は(ii)の工程において、各原料の混合順は特に限定されることはなく、例えば、全原料を同時に添加して混合してもよい。また、例えば、順番に添加して混合してもよく、これにあたり予混合しておいてもよい。また、濃度調整等のために、水を適宜添加してもよい。混合だけでは溶解(ただし、ここでの溶解は、肉眼観察で原料が溶解したと認められる状態であって、チンダル現象が観察されてもよい)が不十分なときは、(i)又は(ii)の工程の後に加熱工程を設けてもよい。加熱は溶解させるのに適した条件で行えばよく、例えば30〜100℃で5分〜6時間である。また、本発明の水溶液の製造方法には、上記(i)又は(ii)の工程により製造した塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液を所定のAl2O3濃度となるように水で希釈する方法が含まれる。 In the step (i) or (ii), the mixing order of each raw material is not particularly limited, and for example, all the raw materials may be added and mixed at the same time. Further, for example, they may be added in order and mixed, or premixed at this time. In addition, water may be added as appropriate for adjusting the concentration and the like. When the dissolution by mixing alone (however, the dissolution here is a state in which the raw material is recognized as dissolved by the naked eye and the Tyndall phenomenon may be observed) is insufficient, (i) or (ii). ) May be followed by a heating step. The heating may be carried out under conditions suitable for melting, for example, at 30 to 100 ° C. for 5 minutes to 6 hours. Further, as a method for producing an aqueous solution of the present invention, there is a method of diluting a basic aluminum silicate aqueous solution produced by the above steps (i) or (ii) with water so as to have a predetermined Al 2 O 3 concentration. included.

本発明の水溶液は、これを乾燥することによって粉体(以下「粉体A」という)とすることができる。乾燥方法は、噴霧乾燥、通気乾燥、真空乾燥、凍結乾燥等を例示でき、これらのうち工業的製造の観点からは噴霧乾燥が好ましい。粉体Aを所定量の水と混合することにより、水処理用途に好適な塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液を得ることができる。なお、粉体Aから作製した塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液におけるAl2O3濃度は8質量%未満とすることが好ましく、より好ましくは7.5質量%以下であり、更に好ましくは7質量%以下であり、更により好ましくは6.5質量%以下であり、特に好ましくは6質量%以下であり、特により好ましくは5.5質量%以下であり、特により一層好ましくは5質量%以下である。 The aqueous solution of the present invention can be made into a powder (hereinafter referred to as "powder A") by drying it. Examples of the drying method include spray drying, aeration drying, vacuum drying, freeze drying and the like, and among these, spray drying is preferable from the viewpoint of industrial production. By mixing the powder A with a predetermined amount of water, a basic aluminum silicate aqueous solution suitable for water treatment can be obtained. The Al 2 O 3 concentration in the basic aluminum silicate aqueous solution prepared from powder A is preferably less than 8% by mass, more preferably 7.5% by mass or less, still more preferably 7% by mass or less. Yes, more preferably 6.5% by mass or less, particularly preferably 6% by mass or less, particularly more preferably 5.5% by mass or less, and particularly even more preferably 5% by mass or less.

以下に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.

各実施例及び比較例は、表1〜表5に示した仕込み組成において、次の手順により塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液を作製した。 In each Example and Comparative Example, in the charged composition shown in Tables 1 to 5, a basic aluminum silicate aqueous solution was prepared by the following procedure.

(手順)
塩化アルミニウム水溶液に蒸留水を添加し、次いで21質量%の炭酸ナトリウム水溶液又は35%塩酸を添加した後、液が透明になるまで撹拌し、次にA型ゼオライト(富士フイルム和光純薬(株)「合成ゼオライトA-4、粉末、75μm(200mesh)通過」)の20質量%スラリーを添加し充分に撹拌して、塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液を作製した。
ここで一例として、実施例59における各原料の配合割合を紹介すると、塩化アルミニウム水溶液(Al2O3=11.17質量%、Cl=23.65質量%):30.39g、蒸留水:43.80g、21質量%の炭酸ナトリウム水溶液:18.40g、A型ゼオライトの20質量%スラリー:9.01gである。
なお、塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液の設計Al2O3濃度が1質量%以下であって、A型ゼオライトが溶解しにくかったもの(実施例1、2、7、13、14、18、19、20、25、26、27、31、36、40及び44)については、高めのAl2O3濃度(例えば、Al2O3=4〜6質量%)で作製した塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液を水で希釈することにより作製した。
実施例1〜103の塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液は、製造直後において沈殿やゲル化は発生せず、また、20℃で1週間保存後もそれらは発生しなかった。
比較例7〜62の塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液のうち、塩基度が90%のものは特にA型ゼオライトが溶解し切らない傾向を示し、それ以外のものはA型ゼオライトが一旦溶解してもゲル化が起きたため、ハンドリング性に劣るものであった。
(procedure)
Distilled water is added to the aluminum chloride aqueous solution, then 21% by mass of sodium carbonate aqueous solution or 35% hydrochloric acid is added, and then the mixture is stirred until the liquid becomes transparent, and then type A zeolite (Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) A 20% by mass slurry of "synthetic zeolite A-4, powder, passing through 75 μm (200 mesh)") was added and sufficiently stirred to prepare a basic aqueous aluminum silicate solution.
Here, as an example, when the compounding ratio of each raw material in Example 59 is introduced, an aqueous solution of aluminum chloride (Al 2 O 3 = 11.17% by mass, Cl = 23.65% by mass): 30.39 g, distilled water: 43.80 g, 21% by mass. Aqueous solution of sodium carbonate: 18.40 g, 20% by mass slurry of A-type zeolite: 9.01 g.
The design Al 2 O 3 concentration of the basic aluminum silicate aqueous solution was 1% by mass or less, and the type A zeolite was difficult to dissolve (Examples 1, 2, 7, 13, 14, 18, 19). , 20, 25, 26, 27, 31, 36, 40 and 44), basic aluminum silicate prepared at higher Al 2 O 3 concentrations (eg Al 2 O 3 = 4-6% by weight). It was prepared by diluting the aqueous solution with water.
The basic aluminum silicate aqueous solutions of Examples 1 to 103 did not cause precipitation or gelation immediately after production, and did not occur even after storage at 20 ° C. for 1 week.
Among the basic aluminum silicate aqueous solutions of Comparative Examples 7 to 62, those having a basicity of 90% tended to be incompletely dissolved in the A-type zeolite, and the other ones were once dissolved in the A-type zeolite. However, it was inferior in handleability due to gelation.

(Haze率の測定)
Haze率は、塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液のAl2O3濃度を0.5質量%に調整したものを光路長10mmのガラスセルに入れ、日本電色工業(株)製 色度・濁度測定器 COH400で測定した。なお、Al2O3の濃度調整において、希釈には蒸留水を用いた。また、Al2O3濃度が0.5質量%未満である実施例1〜7のうち、実施例1、2及び7は高めのAl2O3濃度で作製した塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液を蒸留水で希釈することにより濃度調整し、それ以外についてはエバポレーターを用いて濃縮し濃度調整した。
(Measurement of Haze rate)
The Haze rate is determined by placing a basic aluminum silicate aqueous solution with an Al 2 O 3 concentration adjusted to 0.5% by mass in a glass cell with an optical path length of 10 mm, and using a chromaticity / turbidity measuring instrument manufactured by Nippon Denshoku Kogyo Co., Ltd. Measured with COH400. Distilled water was used for dilution in adjusting the concentration of Al 2 O 3. In addition, among Examples 1 to 7 in which the Al 2 O 3 concentration is less than 0.5% by mass, Examples 1, 2 and 7 are distilled water of a basic aluminum silicate aqueous solution prepared at a higher Al 2 O 3 concentration. The concentration was adjusted by diluting with, and the other concentrations were adjusted by concentrating using an evaporator.

実施例1〜103の塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液のHaze率は、いずれも5%以下であった。また、比較例1〜6の塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液のHaze率も5%以下であった。 The Haze rate of the basic aqueous aluminum silicate solutions of Examples 1 to 103 was 5% or less. The Haze rate of the basic aqueous aluminum silicate solutions of Comparative Examples 1 to 6 was also 5% or less.

以下のフロック強度試験には、実施例1〜103及び比較例1〜6で得られた各塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液を供試した。 In the following floc strength test, each basic aluminum silicate aqueous solution obtained in Examples 1 to 103 and Comparative Examples 1 to 6 was used.

(フロック強度試験)
模擬被処理水として、蒸留水に多木化学(株)製のペースト肥料「タキペースト14号」を5.0g/Lの濃度となるように添加し、混合したものを用いた。
AGCテクノグラス社製IWAKI 1Lの平底ガラスビーカー(内径:10.5cm)に収容した1000mLの模擬被処理水に対し、Al2O3として10mgの注入量となるように塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液を有姿で注入し、フラットパドル(2枚型。1枚のパドルの大きさは縦25mm×横24mm。パドルの下端は上記平底ガラスビーカーの内側底面から鉛直上方向に5mmの位置に設定)を用いて115rpmで1分間撹拌後、弱アニオン性ポリアクリルアミド系高分子凝集剤である「タキフロックA-122A」(多木化学(株)の商品名)の1.0mg/mL水溶液を1.0mL注入し、更に115rpmで1分間撹拌し、次いで45rpmで5分間撹拌した(フロック成長操作)。次に、10分間の静置後、デカンテーションにて上澄み100mLを採取し、pH(表1〜5において「処理水pH」と表記)と濁度を測定した。濁度は、日本電色(株)製の水質計 WA1(セル:2cmセル)にて測定し、濁度Aとした。
上記上澄み採取後の残液に対して、上記フラットパドル(パドル位置も上記と同じ)を用いて200rpmで5分間撹拌(フロック破壊操作)してから10分間の静置を行い、デカンテーションにて上澄み100mLを採取し、その濁度を上記同様に測定し、濁度Bとした。
除濁率は、除濁率=(模擬被処理水の濁度−濁度A)÷模擬被処理水の濁度×100の式から算出した。
濁度差は、濁度差=濁度B−濁度Aの式から算出した。
なお、上記試験において、模擬被処理水、並びに上記注入に用いた塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液及び弱アニオン性ポリアクリルアミド系高分子凝集剤の液温は、15℃前後であった。
(Flock strength test)
As the simulated water to be treated, a paste fertilizer "Takipaste No. 14" manufactured by Taki Chemical Co., Ltd. was added to distilled water to a concentration of 5.0 g / L and mixed.
A basic aluminum silicate aqueous solution was added to 1000 mL of simulated water to be treated contained in a flat-bottomed glass beaker (inner diameter: 10.5 cm) of IWAKI 1L manufactured by AGC Techno Glass Co., Ltd. so that the injection amount was 10 mg as Al 2 O 3. Inject it as it is, and insert a flat paddle (2 sheets type. The size of one paddle is 25 mm in length × 24 mm in width. The lower end of the paddle is set at a position 5 mm vertically upward from the inner bottom surface of the above flat bottom glass beaker). After stirring at 115 rpm for 1 minute, 1.0 mL of 1.0 mg / mL aqueous solution of "Takiflock A-122A" (trade name of Taki Chemical Co., Ltd.), which is a weak anionic polyacrylamide-based polymer flocculant, was injected. The mixture was further stirred at 115 rpm for 1 minute and then at 45 rpm for 5 minutes (flock growth operation). Next, after standing for 10 minutes, 100 mL of the supernatant was collected by decantation, and the pH (denoted as "treated water pH" in Tables 1 to 5) and turbidity were measured. The turbidity was measured with a water quality meter WA1 (cell: 2 cm cell) manufactured by Nippon Denshoku Co., Ltd., and was designated as turbidity A.
The residual liquid after collecting the supernatant is stirred at 200 rpm for 5 minutes (flock destruction operation) using the flat paddle (the paddle position is the same as above), and then allowed to stand for 10 minutes, and then decanted. 100 mL of the supernatant was collected, and the turbidity was measured in the same manner as above to give turbidity B.
The turbidity rate was calculated from the formula: turbidity rate = (turbidity of simulated water to be treated-turbidity A) ÷ turbidity of simulated water to be treated x 100.
The turbidity difference was calculated from the formula of turbidity difference = turbidity B-turbidity A.
In the above test, the liquid temperatures of the simulated water to be treated, the basic aluminum silicate aqueous solution and the weak anionic polyacrylamide polymer flocculant used for the injection were around 15 ° C.

フロック強度試験の結果を表1〜5の「フロック強度試験」欄に示した。実施例1〜103において、除濁率は80%以上であり、また、濁度差は10度以下でありしかも大半が0度未満であった。このことから、実施例1〜103で得られた塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液は、優れた除濁力を有したもの、すなわち、濁質除去力が高く且つフロック強固化剤として有効に機能したものであったと判断できる。 The results of the flock strength test are shown in the "Flock strength test" column of Tables 1-5. In Examples 1 to 103, the turbidity rate was 80% or more, the turbidity difference was 10 degrees or less, and most of them were less than 0 degrees. From this, the basic aluminum silicate aqueous solutions obtained in Examples 1 to 103 had excellent turbidity, that is, they had high turbidity removing power and effectively functioned as a floc strengthening agent. It can be judged that it was a thing.

一方、比較例1〜6は、除濁率は70〜85%程度であったため、濁質除去力を有すると評価することができたが、濁度差が200度以上であったため、形成された粗大フロックは軟弱なものであったと判断できる。 On the other hand, Comparative Examples 1 to 6 could be evaluated as having turbidity removing ability because the turbidity rate was about 70 to 85%, but were formed because the turbidity difference was 200 degrees or more. It can be judged that the coarse flocs were soft.

以上より、実施例1〜103で得られた塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液は、水処理用凝集剤としての用途に適したものであることが分かった。 From the above, it was found that the basic aluminum silicate aqueous solutions obtained in Examples 1 to 103 are suitable for use as a coagulant for water treatment.

Figure 2021050131
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〔乾燥粉溶解液によるフロック強度試験〕
実施例54及び実施例63で得られた各塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液を凍結乾燥し、乾燥粉を得た。乾燥粉のAl2O3濃度について、実施例54は20.9質量%であり、実施例63は22.3質量%であった。
乾燥粉0.5gを水4.5gに溶解し、この溶解液をフロック強度試験に供した。結果を表6に示した。
[Flock strength test with dry powder solution]
Each basic aluminum silicate aqueous solution obtained in Example 54 and Example 63 was freeze-dried to obtain a dry powder. Regarding the Al 2 O 3 concentration of the dry powder, Example 54 was 20.9% by mass, and Example 63 was 22.3% by mass.
0.5 g of dry powder was dissolved in 4.5 g of water, and this solution was subjected to a floc strength test. The results are shown in Table 6.

Figure 2021050131
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表6より、いずれも除濁率が90%以上であり、濁度差は0度未満であった。また、除濁率と濁度差は、乾燥前の値(表2参照)と同等であった。このことから、乾燥粉溶解液であっても優れた除濁力を有し、水処理用凝集剤としての用途に適したものであることが分かった。 From Table 6, the turbidity rate was 90% or more, and the turbidity difference was less than 0 degrees. The turbidity difference and the turbidity difference were the same as the values before drying (see Table 2). From this, it was found that even a dry powder solution has excellent turbidity and is suitable for use as a coagulant for water treatment.

〔比較例63(B50水道用PAC相当品)〕
B50水道用PAC相当品は、B50水道用PACに該当するものである。以下、「B50PAC」と称する。
B50PACは、Al2O3濃度:10.2質量%、SO4濃度:2.8質量%、塩基度50%を目標組成として、以下により製造した。
(原料:塩基性塩化アルミニウムAの調製)
水酸化アルミニウムと塩酸を、オートクレーブを用いて水熱処理条件下で反応させることにより、Al2O3濃度:14.2質量%、Cl濃度:16.8質量%、塩基度43%の塩基性塩化アルミニウムAを得た。
(原料:アルミナゲルスラリーAの調製)
蒸留水1055gを5Lビーカー中で撹拌しながら、塩基性塩化アルミニウムA 1243gとアルミン酸ナトリウム水溶液(Al2O3濃度:17.6質量%、Na濃度:13.5質量%)702gをそれぞれ同時にペリスタポンプで30分かけて添加し、Al2O3濃度:10.0質量%、Cl濃度:7.0質量%、Na濃度:3.2質量%のアルミナゲルスラリーAを3000g得た。
(製造)
塩基性塩化アルミニウムA 96gを撹拌装置、温度計を備えた500mLの四つ口フラスコに入れた後、撹拌しながら、硫酸アルミニウム水溶液(Al2O3濃度:8.0質量%、SO4濃度:23.0質量%)24g、アルミナゲルスラリーA 48g及び蒸留水32gを順番に添加し混合した。次いで、この混合液に対して50℃で1.0時間の加熱を行った後、No.5Cろ紙にて吸引ろ過することによってB50PACを製造した。
[Comparative Example 63 (B50 water supply PAC equivalent product)]
B50 water supply PAC equivalent products correspond to B50 water supply PAC. Hereinafter referred to as "B50PAC".
B50PAC was produced as follows, with Al 2 O 3 concentration: 10.2% by mass, SO 4 concentration: 2.8% by mass, and basicity of 50% as target compositions.
(Raw material: Preparation of basic aluminum chloride A)
By reacting aluminum hydroxide and hydrochloric acid under hydrothermal treatment conditions using an autoclave , basic aluminum chloride A having an Al 2 O 3 concentration: 14.2% by mass, a Cl concentration: 16.8% by mass, and a basicity of 43% was obtained. It was.
(Raw material: Preparation of alumina gel slurry A)
While stirring 1055 g of distilled water in a 5 L beaker, 1243 g of basic aluminum chloride A and 702 g of an aqueous sodium aluminate solution (Al 2 O 3 concentration: 17.6% by mass, Na concentration: 13.5% by mass) were simultaneously applied for 30 minutes with a perista pump. Alumina gel slurry A having an Al 2 O 3 concentration of 10.0% by mass, a Cl concentration of 7.0% by mass, and a Na concentration of 3.2% by mass was obtained in an amount of 3000 g.
(Manufacturing)
After putting 96 g of basic aluminum chloride A in a 500 mL four-necked flask equipped with a stirrer and a thermometer, an aqueous aluminum sulfate aqueous solution (Al 2 O 3 concentration: 8.0% by mass, SO 4 concentration: 23.0 mass) is stirred. %) 24 g, Alumina Gel Slurry A 48 g and Distilled Water 32 g were added in this order and mixed. Next, the mixed solution was heated at 50 ° C. for 1.0 hour, and then suction-filtered with No. 5C filter paper to produce B50PAC.

B50PACを上記同様にフロック強度試験に供試した。
なお、フロック強度試験においては、B50PACの注入量として、以下の2段階を設定した。
・設定1:Al2O3として10mg(上記フロック強度試験と同じ注入量)
・設定2:Al2O3として50mg(上記フロック強度試験の5倍注入量)
結果を表8に示した。
B50PAC was subjected to the flock strength test in the same manner as above.
In the floc strength test, the following two steps were set as the injection amount of B50PAC.
・ Setting 1: 10 mg as Al 2 O 3 (same injection amount as the above floc strength test)
・ Setting 2: 50 mg as Al 2 O 3 (5 times the injection amount of the above floc strength test)
The results are shown in Table 8.

Figure 2021050131
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表1〜2と表7を比較すれば明らかなように、Al2O3注入量が同じ10mgでは、除濁率は実施例1〜103の方が設定1よりも優位に高く、しかも濁度差に至っては歴然の差があった。また、B50PACのAl2O3注入量を50mgとしたとき(設定2)は、除濁率において実施例1〜103とほぼ同等レベルであったが、それでも濁度差においてはまだ歴然の差があった。 As is clear from a comparison between Tables 1 and 2, when the injection amount of Al 2 O 3 is 10 mg, the turbidity rate is significantly higher in Examples 1 to 103 than in Setting 1, and the turbidity is high. There was a clear difference when it came to the difference. When the Al 2 O 3 injection amount of B50PAC was 50 mg (setting 2), the turbidity rate was almost the same level as in Examples 1 to 103, but there was still a clear difference in the turbidity difference. there were.

以上より、本発明の水溶液は、B50水道用PACよりも少ないAl2O3注入量にて優れた除濁力が得られるものであり、特にその強固なフロック形成能力により水処理用途に適したものであることが確認された。 From the above, the aqueous solution of the present invention can obtain excellent turbidity with a smaller injection amount of Al 2 O 3 than the B50 water supply PAC, and is particularly suitable for water treatment applications due to its strong floc forming ability. It was confirmed that it was a thing.

〔B50PACとの併用によるフロック強度試験〕
塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液として、実施例33の塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液を使用した。また、無機凝集剤Aとして、B50PACを使用した。
フロック強度試験は、実施例中の前記フロック強度試験と同様に実施したが、「Al2O3として10mgの注入量となるように塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液を有姿で注入」する代わりに、「表8の試験区1-1〜3-4に示したAl2O3注入量となるように無機凝集剤を有姿で注入」した。また、「弱アニオン性ポリアクリルアミド系高分子凝集剤である「タキフロックA-122A」(多木化学(株)の商品名)の1.0mg/mL水溶液を1.0mL注入」する代わりに、「弱アニオン性ポリアクリルアミド系高分子凝集剤である「タキフロックA-132」(多木化学(株)の商品名)の1.0mg/mL水溶液を1.0mL注入」した。なお、試験区2-1〜3-4では、B50PACと実施例33の塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液を同時に注入した。
[Flock strength test in combination with B50PAC]
As the basic aluminum silicate aqueous solution, the basic aluminum silicate aqueous solution of Example 33 was used. In addition, B50PAC was used as the inorganic flocculant A.
The flock strength test was carried out in the same manner as the flock strength test in the examples, but instead of "injecting a basic aluminum silicate aqueous solution as a form so that the injection amount was 10 mg as Al 2 O 3". , "Injected the inorganic flocculant as it was so that the injection amount of Al 2 O 3 shown in Test Groups 1-1 to 3-4 in Table 8 was obtained." In addition, instead of "injecting 1.0 mL of 1.0 mg / mL aqueous solution of" Takiflock A-122A "(trade name of Taki Chemical Co., Ltd.), which is a weak anionic polyacrylamide polymer flocculant," weak anion A 1.0 mg / mL aqueous solution of "Takiflock A-132" (trade name of Taki Chemical Co., Ltd.), which is a sex polyacrylamide-based polymer flocculant, was injected in 1.0 mL. In Test Groups 2-1 to 3-4, B50PAC and the basic aluminum silicate aqueous solution of Example 33 were injected at the same time.

Figure 2021050131
Figure 2021050131

表8のフロック強度試験の結果より、B50PAC単独の試験区1-1〜1-4に比べると、試験区2-1〜3-4のようにB50PACと実施例33の塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液を併用することによって、除濁率が向上したことが分かった。例えば、試験区2-1は試験区1-2を上回る高い除濁率を示し、試験区3-1は試験区1-4と同程度の高い除濁率を示した。また、試験区2-3、2-4、3-2〜3-4は、B50PAC単独の試験区1-1〜1-4よりも高い除濁率を示した。濁度差についても、試験区2-1〜3-4は、5度以下であり、しかも大半が0度未満であったことから、崩壊し難い強固な粗大フロックが得られたことが分かった。 From the results of the floc strength test in Table 8, as compared with Test Groups 1-1 to 1-4 of B50PAC alone, B50PAC and Basic Aluminum Chloride Chloride of Example 33 as shown in Test Groups 2-1 to 3-4. It was found that the turbidity rate was improved by using the aqueous solution together. For example, Test Group 2-1 showed a higher turbidity rate than Test Group 1-2, and Test Group 3-1 showed a high turbidity rate comparable to Test Group 1-4. In addition, test groups 2-3, 2-4, 3-2 to 3-4 showed higher turbidity rates than test groups 1-1 to 1-4 of B50PAC alone. Regarding the turbidity difference, the test plots 2-1 to 3-4 were 5 degrees or less, and most of them were less than 0 degrees, indicating that strong coarse flocs that were hard to collapse were obtained. ..

〔ポリ硫酸第二鉄との併用によるフロック強度試験〕
模擬被処理水として飲料工場排水(pH8.4、濁度88.2度)を用い、また、B50PACの代わりに市販のポリ硫酸第二鉄(Fe2O3:16.7質量%)を用いて、前記「B50PACとの併用によるフロック強度試験」を踏襲してフロック強度試験を実施した。表9に無機凝集剤の注入量を示した。なお、試験区5-1と5-2では、ポリ硫酸第二鉄と実施例33の塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液を同時に注入した。
[Flock strength test in combination with ferric polysulfate]
Beverage factory wastewater (pH 8.4, turbidity 88.2 degrees) was used as the simulated water to be treated, and commercially available ferric sulfate (Fe 2 O 3 : 16.7% by mass) was used instead of B50PAC. The flock strength test was carried out in accordance with the "flock strength test in combination with B50PAC". Table 9 shows the injection amount of the inorganic flocculant. In Test Groups 5-1 and 5-2, ferric polysulfate and the basic aqueous aluminum silicate solution of Example 33 were injected at the same time.

Figure 2021050131
Figure 2021050131

除濁率と濁度差について、同じFe2O3注入量で対比すると、すなわち、試験区4-1と試験区5-1、試験区4-2と試験区5-2を対比すると、除濁率については試験区4-2と試験区5-2は同程度であったが、それ以外では試験区5-1と5-2の方が良好な結果が得られたことが分かった。 When comparing the turbidity rate and turbidity difference with the same Fe 2 O 3 injection amount, that is, when comparing test plot 4-1 and test plot 5-1 and test plot 4-2 and test plot 5-2, Regarding the turbidity, it was found that the test plots 4-2 and 5-2 were similar in turbidity, but other than that, the test plots 5-1 and 5-2 gave better results.

〔比較例64〜66(非特許文献1のPASC)〕
非特許文献1に記載のPASCとして、比較例64〜66のPASCを製造した。製造手順は、表10の原料欄に記載の原料を用いて、塩化アルミニウム溶液にポリケイ酸と水を添加した後、NaOHを滴下により添加し、最後にAl2O3濃度が0.5質量%となるように水で希釈した。
[Comparative Examples 64-66 (PASC of Non-Patent Document 1)]
As the PASC described in Non-Patent Document 1, PASCs of Comparative Examples 64 to 66 were produced. The manufacturing procedure is as follows: using the raw materials listed in the raw material column of Table 10, polysilicic acid and water are added to the aluminum chloride solution, then NaOH is added dropwise, and finally the Al 2 O 3 concentration becomes 0.5% by mass. Diluted with water.

Figure 2021050131
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比較例64〜66のPASCのフロック強度試験は、実施例1〜103及び比較例1〜6と同じ方法により実施した。表10より、比較例64と65のPASCは、Haze率が低値を示したが、濁度差が50度をはるかに上回るものであったため、形成された粗大フロックは軟弱なものであったと判断できる。また、比較例66のPASCは、濁度差は0度未満であったが、Haze率が25%を上回るものであった。比較例66のPASCは、製造途中では不溶解物の生成、製造直後には沈殿の発生が認められた。ちなみに、比較例66のPASCは、その製造時において、塩化アルミニウム溶液とポリケイ酸を極めて迅速に要領よく混合しなければゲル化してしまうものであった。仮にゲル化を防ぐことができても、上記のように沈殿が生じるものであるため、実用化には適さないものであった。 The flock strength test of PASCs of Comparative Examples 64 to 66 was carried out by the same method as in Examples 1 to 103 and Comparative Examples 1 to 6. From Table 10, the PASCs of Comparative Examples 64 and 65 showed a low Haze rate, but the difference in turbidity was far greater than 50 degrees, so the formed coarse flocs were soft. I can judge. The PASC of Comparative Example 66 had a turbidity difference of less than 0 degrees, but a Haze rate of more than 25%. In the PASC of Comparative Example 66, insoluble matter was formed during the production, and precipitation was observed immediately after the production. By the way, the PASC of Comparative Example 66 gelled unless the aluminum chloride solution and the polysilicic acid were mixed very quickly and in a proper manner at the time of its production. Even if gelation could be prevented, precipitation would occur as described above, so it was not suitable for practical use.

〔比較例67、68(ケイ酸源:シリカゾル)〕
ケイ酸源としてシリカゾルを用いた比較例67と68の塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液を製造した。仕込み組成を表11に示した。
製造手順は、塩基性塩化アルミニウムAを撹拌装置、温度計を備えた500mLの四つ口フラスコに入れた後、撹拌しながら、塩酸及び蒸留水を順番に添加し混合することでAl2O3=10.9〜11.1質量%、Cl=15.8〜16.1質量%、塩基度31%の塩基性塩化アルミニウムを得た。次いで、この塩基度31%の塩基性塩化アルミニウムにシリカゾルを添加し、室温で0.5時間反応させ、水で希釈した後、No.5Cろ紙にて吸引ろ過することによって、透明な塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液を作製した。なお、シリカゾルは、比較例67では(株)ADEKA製「アデライトAT-20Q」(SiO2=20.0質量%)を用い、比較例68では日産化学工業(株)製「スノーテックスOUP」(SiO2=15.3質量%)を用いた。
[Comparative Examples 67 and 68 (silicic acid source: silica sol)]
Aqueous solutions of basic aluminum silicate of Comparative Examples 67 and 68 using silica sol as a silicic acid source were produced. The charged composition is shown in Table 11.
The manufacturing procedure is to put basic aluminum chloride A in a 500 mL four-necked flask equipped with a stirrer and a thermometer, and then add hydrochloric acid and distilled water in order while stirring to mix Al 2 O 3 Basic aluminum chloride having = 10.9 to 11.1% by mass, Cl = 15.8 to 16.1% by mass, and basicity of 31% was obtained. Next, silica sol is added to this basic aluminum chloride having a basicity of 31%, reacted at room temperature for 0.5 hours, diluted with water, and then suction-filtered with No. 5C filter paper to obtain transparent basic silicic chloride. An aqueous aluminum solution was prepared. As the silica sol, "Adelite AT-20Q" (SiO 2 = 20.0% by mass) manufactured by ADEKA Corporation was used in Comparative Example 67, and "Snowtex OUP" (SiO 2) manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. in Comparative Example 68. = 15.3% by mass) was used.

Figure 2021050131
Figure 2021050131

比較例67と68の塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液のフロック強度試験は、実施例1〜103及び比較例1〜6と同じ方法により実施した。表11より、比較例67と68の塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液は、濁度差が50度をはるかに上回るものであったため、形成された粗大フロックは軟弱なものであったと判断できる。 The floc strength test of the basic aluminum silicate aqueous solutions of Comparative Examples 67 and 68 was carried out by the same method as in Examples 1 to 103 and Comparative Examples 1 to 6. From Table 11, since the turbidity difference between the basic aluminum silicate aqueous solutions of Comparative Examples 67 and 68 was much larger than 50 degrees, it can be judged that the formed coarse flocs were soft.

12 撹拌軸、15 フラットパドル 12 stirring shaft, 15 flat paddle

Claims (5)

以下(組成1)と(組成2)で規定される組成を有し、
且つ、以下(特性1)と(特性2)で規定される特性を有する、
塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液。
(組成1)当該塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液のAl2O3濃度が、0.05質量%以上8質量%未満である。
(組成2)当該塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液のSiO2/Al2O3(モル比)と塩基度(%)が、SiO2/Al2O3(モル比)をX、塩基度(%)をYとしたときに、以下の式1〜式6に囲まれた領域内におけるいずれかの値である。
式1:X≧0.01
式2:X≦1.5
式3:Y≧3
式4:Y≦83
式5:Y≧44X-5.8(0.2≦X≦1.2の範囲)
式6:Y≧76.667X-45(1.2≦X≦1.5の範囲)
(特性1)当該塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液のHaze率が25%以下である。
(特性2)当該塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液を下記フロック強度試験に供試したときの濁度差が50度以下である。
〔フロック強度試験〕
1Lの平底ガラスビーカー(内径10.5±0.5cm)に収容した1000mLの模擬被処理水(模擬被処理水は蒸留水に多木化学(株)製のペースト肥料「タキペースト14号」を5.0g/Lの濃度となるように添加して調製したもの)に対し、Al2O3として10mgの注入量となるように塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液を有姿で注入し、フラットパドル(2枚型。1枚のパドルの大きさは縦25mm×横24mm。パドルの下端は上記平底ガラスビーカーの内側底面から鉛直上方向に5mmの位置に設定)を用いて115rpmで1分間撹拌後、弱アニオン性ポリアクリルアミド系高分子凝集剤である「タキフロックA-122A」(多木化学(株)の商品名)の1.0mg/mL水溶液を1.0mL注入し、更に115rpmで1分間撹拌し、次いで45rpmで5分間撹拌する。次に、10分間の静置後、デカンテーションにて上澄み100mLを採取し、その濁度を測定し、濁度Aとする。
上記上澄み採取後の残液に対して、フラットパドル(2枚型。1枚のパドルの大きさは縦25mm×横24mm。パドルの下端は上記平底ガラスビーカーの内側底面から鉛直上方向に5mmの位置に設定)を用いて200rpmで5分間撹拌してから10分間の静置を行い、デカンテーションにて上澄み100mLを採取し、その濁度を測定し、濁度Bとする。
濁度差を、濁度差=濁度B−濁度Aの式により算出する。
It has the composition specified in (Composition 1) and (Composition 2) below.
Moreover, it has the characteristics specified in (Characteristic 1) and (Characteristic 2) below.
Aqueous solution of basic aluminum silicate.
(Composition 1) The Al 2 O 3 concentration of the basic aqueous aluminum silicate solution is 0.05% by mass or more and less than 8% by mass.
(Composition 2) SiO 2 / Al 2 O 3 (molar ratio) and basicity (%) of the basic aqueous aluminum silicate solution are X, SiO 2 / Al 2 O 3 (molar ratio) is X, and basicity (%). ) Is Y, and it is one of the values in the area surrounded by the following equations 1 to 6.
Equation 1: X ≧ 0.01
Equation 2: X ≤ 1.5
Equation 3: Y ≧ 3
Equation 4: Y ≤ 83
Equation 5: Y ≧ 44 X-5.8 (range of 0.2 ≦ X ≦ 1.2)
Equation 6: Y ≧ 76.667 X-45 (range of 1.2 ≦ X ≦ 1.5)
(Characteristic 1) The Haze rate of the basic aqueous aluminum silicate solution is 25% or less.
(Characteristic 2) The difference in turbidity when the basic aqueous aluminum silicate solution was subjected to the following floc strength test was 50 degrees or less.
[Flock strength test]
1000 mL of simulated water to be treated (simulated water to be treated is distilled water with 5.0 g of paste fertilizer "Takipaste No. 14" manufactured by Taki Chemical Co., Ltd.) contained in a 1 L flat-bottomed glass beaker (inner diameter 10.5 ± 0.5 cm). A flat paddle (two-sheet type) was injected as a basic aluminum silicate aqueous solution so that the injection amount was 10 mg as Al 2 O 3 ( prepared by adding so as to have a concentration of L). The size of one paddle is 25 mm in length x 24 mm in width. The lower end of the paddle is set at a position 5 mm vertically upward from the inner bottom surface of the flat-bottomed glass beaker), and after stirring at 115 rpm for 1 minute, it is weakly anionic. Inject 1.0 mL of a 1.0 mg / mL aqueous solution of "Takiflock A-122A" (trade name of Taki Chemical Co., Ltd.), which is a polyacrylamide-based polymer flocculant, and further stir at 115 rpm for 1 minute, and then at 45 rpm 5 Stir for minutes. Next, after standing for 10 minutes, 100 mL of the supernatant is collected by decantation, and the turbidity is measured and used as turbidity A.
Flat paddle (2 sheets type. The size of one paddle is 25 mm in length x 24 mm in width. The lower end of the paddle is 5 mm vertically upward from the inner bottom surface of the flat bottom glass beaker. After stirring at 200 rpm for 5 minutes using (set to position), let stand for 10 minutes, collect 100 mL of the supernatant by decantation, measure the turbidity, and use it as turbidity B.
The turbidity difference is calculated by the formula: turbidity difference = turbidity B-turbidity A.
請求項1記載の塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液と、アニオン性又はノニオン性の高分子凝集剤とを被処理水に添加し、凝集処理する水処理方法。 A water treatment method in which an aqueous solution of basic aluminum silicate according to claim 1 and an anionic or nonionic polymer flocculant are added to water to be treated to perform agglomeration treatment. 請求項1記載の塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液と、当該塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液以外の無機凝集剤と、アニオン性又はノニオン性の高分子凝集剤とを被処理水に添加し、凝集処理する水処理方法。 The basic aluminum silicate aqueous solution according to claim 1, an inorganic flocculant other than the basic aluminum silicate aqueous solution, and an anionic or nonionic polymer flocculant are added to the water to be treated for coagulation treatment. Water treatment method. 以下の(i)又は(ii)の工程を含む、請求項1記載の塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液の製造方法。
(i)塩化アルミニウム及び/又は塩基性塩化アルミニウムと、アルミノケイ酸ナトリウムと、を水存在下で混合する工程。
(ii)塩化アルミニウム及び/又は塩基性塩化アルミニウムと、アルミノケイ酸ナトリウムと、塩基度調整剤と、を水存在下で混合する工程。
The method for producing a basic aluminum silicate aqueous solution according to claim 1, which comprises the following steps (i) or (ii).
(i) A step of mixing aluminum chloride and / or basic aluminum chloride and sodium aluminosilicate in the presence of water.
(ii) A step of mixing aluminum chloride and / or basic aluminum chloride, sodium aluminosilicate, and a basicity regulator in the presence of water.
請求項1記載の塩基性塩化ケイ酸アルミニウム水溶液を乾燥して得られる粉体。 A powder obtained by drying the basic aluminum silicate aqueous solution according to claim 1.
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