JP2022110546A - 水処理剤 - Google Patents
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Abstract
Description
このような目的で使用される水処理剤が添加された冷却水系では、高い薬剤効果を発揮し、かつ当該効果を維持するために、冷却水の流通経路の要所において、継続的に水処理剤由来の効能成分の濃度管理が行われている。
例えば、特許文献1では、濃度管理を安定に実施できる水処理剤として、薬剤効果を有するカルボン酸やカルボン酸塩を単量体単位として有する水溶性重合体と、トレーサー物質としてスルホン化ピレン系化合物を含み、pHが2以下に調整された水処理剤が提案されている。また、特許文献2では、濃度管理を安定に実施できる水処理剤として、薬剤効果を有するカルボン酸やカルボン酸塩を単量体単位として有する水溶性重合体と、トレーサー物質としてスルホン化ピレン系化合物を含み、pHが12以上に調整された水処理剤が提案されている。
[1](メタ)アクリル酸に由来する構造単位を含む(メタ)アクリル酸系ポリマーと、
スルホン化ピレン系化合物とを含み、
pHが2超12未満である、水処理剤。
[2]前記スルホン化ピレン系化合物が、ピレンテトラスルホン酸及びピレンテトラスルホン酸塩から選ばれる少なくとも1種である、上記[1]に記載の水処理剤。
[3]前記スルホン化ピレン系化合物が、1,3,6,8-ピレンテトラスルホン酸四ナトリウム塩である、上記[1]又は[2]に記載の水処理剤。
[4]前記(メタ)アクリル酸系ポリマーが、(メタ)アクリル酸に由来する構造単位と、スルホン酸基含有化合物に由来する構造単位とを含むポリマー及びその塩である、上記[1]~[3]のいずれかに記載の水処理剤。
[5]前記(メタ)アクリル酸系ポリマーが、アクリル酸及びその塩から選ばれる少なくとも1種に由来する構造単位と、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸及びその塩から選ばれる少なくとも1種に由来する構造単位とを含むポリマー及びその塩である、上記[1]~[4]のいずれかに記載の水処理剤。
[6]前記(メタ)アクリル酸系ポリマーが、(メタ)アクリル酸に由来する構造単位と、アリルエーテル化合物に由来する構造単位とを含むポリマー及びその塩である、上記[1]~[5]のいずれかに記載の水処理剤。
[7]前記(メタ)アクリル酸系ポリマーが、アクリル酸及びその塩から選ばれる少なくとも1種に由来する構造単位と、3-アリルオキシ-2-ヒドロキシ-1-プロパンスルホン酸及びその塩から選ばれる少なくとも1種に由来する構造単位とを含むポリマー及びその塩である、上記[1]~[6]のいずれかに記載の水処理剤。
なお、本明細書において、「(メタ)アクリル」とは、アクリル及び/又はメタクリルを意味するものであり、「(メタ)アクリレート」及び「(メタ)アクリロイル」との表記についても同様である。
本発明の水処理剤は、(メタ)アクリル酸に由来する構造単位を含む(メタ)アクリル酸系ポリマーと、スルホン化ピレン系化合物とを含む。また、本発明の水処理剤は、pHが2超12未満であり、pHの自由度が高いことを特徴とする。
また、本発明の水処理剤は、冷却水系において、該水処理剤由来の効能成分の濃度管理を目的として、また、冷却水系で用いられている金属部材の腐食防止及びスケール防止、冷却水系内での細菌や藻類等の微生物の発生防止から選ばれる少なくとも1種を目的として、冷却水として用いられる工業用水や水道水またはこれらを脱気処理、軟水化処理もしくはろ過処理等した処理水に、添加されるものである。本発明の水処理剤は、本発明の水処理剤とは異なる水処理剤と併用して用いてもよい。
本発明において、(メタ)アクリル酸系ポリマーは、(メタ)アクリル酸に由来する構造単位を含むポリマーである。
前記(メタ)アクリル酸系ポリマーを水処理剤に含むことで、水処理剤のpHが2超12未満と広い範囲で、スルホン化ピレン系化合物の分解を抑制することが可能となる。すなわち、水処理剤のpHの自由度を高めることができる。
前記(メタ)アクリル酸系ポリマーは、スルホン化ピレン系化合物の分解を抑制し、かつ冷却水系で用いられている金属部材の腐食防止及びスケール防止等の効果を有する効能成分であれば、特に限定されるものではないが、よりスルホン化ピレン系化合物の分解を抑制する観点から、下記(A)~(C)から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
(A)(メタ)アクリル酸に由来する構造単位のみからなるポリマー及びその塩
(B)(メタ)アクリル酸に由来する構造単位と、スルホン酸基含有化合物に由来する構造単位とを含むポリマー及びその塩
(C)(メタ)アクリル酸に由来する構造単位と、アリルエーテル化合物に由来する構造単位とを含むポリマー及びその塩
(D)(メタ)アクリル酸に由来する構造単位と、スルホン酸基含有化合物に由来する構造単位と、置換アクリルアミド化合物に由来する構造単位とを含むポリマー及びその塩
前記その他のモノマーとしては、カルボン酸化合物、モノエチレン性不飽和炭化水素化合物、モノエチレン性不飽和酸のアルキルエステル、モノエチレン性不飽和酸のビニルエステル、置換アクリルアミド化合物、N-ビニル単量体化合物、水酸基含有不飽和単量体化合物、(メタ)アクリル酸エステル、芳香族不飽和単量体化合物、及びスルホン酸化合物の1種または2種以上が挙げられる。
前記(A)~(D)におけるポリマーの塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩、アンモニウム塩、アミン塩等が挙げられる。これらの塩は、希望する薬剤効果や、冷却水系に応じて、適したものを適宜選択して使用することができる。
なお、前記重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)において求めた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量である。
水処理剤の有効成分中における(メタ)アクリル酸系ポリマーの含有量は、スルホン化ピレン系化合物の分解を抑制する観点から、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上であり、よりさらに好ましくは99質量%以上である。
なお、本発明において、有効成分とは水処理剤から水等の溶媒を除いた成分を意味する
スルホン化ピレン系化合物は、蛍光物質であり、本発明の水処理剤を添加した冷却水に含まれる、当該水処理剤に由来の(メタ)アクリル酸系ポリマーや、その他効能成分の濃度を蛍光光度法により間接的に測定するためのトレーサー物質である。
スルホン化ピレン系化合物としては、水処理剤に含まれる(メタ)アクリル酸系ポリマー及びその他効能成分のトレーサー物質として機能し得るものであれば各種のものを用いることができ、例えば、ピレンスルホン酸またはその塩を用いるのが好ましい。ピレンスルホン酸塩は、通常、ナトリウム塩などのアルカリ金属塩である。ピレンスルホン酸とその塩とは適宜併用することもできる。
水処理剤の有効成分中におけるスルホン化ピレン系化合物の含有量は、濃度管理を安定に実施する観点から、好ましくは0.005質量%以上、より好ましくは0.025質量%以上、さらに好ましくは0.04質量%以上であり、コスト抑制の観点から、好ましくは5質量%以下、より好ましくは2.5質量%以下、さらに好ましくは0.5質量%以下である。
下記実施例において、(メタ)アクリル酸系ポリマーとして用いたポリマーの詳細を下記に示す。
なお、下記におけるポリマーの構成単位は、由来の成分名(モノマー)で表している。AAはアクリル酸、AMPSは2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、HAPSは3-アリルオキシ-2-ヒドロキシ-1-プロパンスルホン酸ナトリウムを表す。
・(メタ)アクリル酸系ポリマー(i):「アキュゾール587」(AA/AMPS共重合体、ダウケミカル社製、モノマー比AA:AMPS=79:21、重量平均分子量:11,000)
・(メタ)アクリル酸系ポリマー(ii):「GL386」(AA/HAPS共重合体、株式会社日本触媒製、モノマー比AA:HAPS=80:20、重量平均分子量:9,310)
下記実施例及び比較例において、スルホン化ピレン系化合物として用いた化合物を下記に示す。
・1,3,6,8-ピレンテトラスルホン酸四ナトリウム塩(Spectra Colors Corporation製)
純水に、(メタ)アクリル酸系ポリマー(i)を濃度が20質量%となるように、また1,3,6,8-ピレンテトラスルホン酸四ナトリウム塩の濃度が0.01質量%となるように、(メタ)アクリル酸系ポリマー(i)と1,3,6,8-ピレンテトラスルホン酸四ナトリウム塩を添加、混合し、水溶液を調製した。その水溶液に、硫酸または水酸化ナトリウムを添加して、pHが4.0、6.4、及び11.1である水処理剤を得た。
製造直後のそれぞれのpHを有する水処理剤について、分光蛍光光度計「opti-check」(TURNER DESIGN社製)を用いて、365nmの光でスルホン化ピレン系化合物を励起させた後、400nmの蛍光波長の蛍光強度(以下、「基準蛍光強度」と言う。)を測定した。
上記と同様に、それぞれのpHを有する水処理剤を、それぞれ別々のポリエチレン容器に100mL入れ、水処理剤が入ったポリエチレン容器を、晴天時の屋外に3時間放置することで直射日光に曝露させた水処理剤についても、基準蛍光強度に対する蛍光強度の残存率(3時間曝露後の水処理剤の蛍光強度/基準蛍光強度×100:単位%)を求めた。
その結果を表1に、また蛍光強度残存率(%)の経時変化を図1に示す。
実施例1において、(メタ)アクリル酸系ポリマー(i)の代わりに(メタ)アクリル酸系ポリマー(ii)を用い、水処理剤のpHを4.1及び10.8にしたこと以外は同様にして、それぞれのpHを有する水処理剤の基準蛍光強度、1時間曝露後の水処理剤の蛍光強度、及び3時間曝露後の水処理剤の蛍光強度を測定し、蛍光強度残存率を求めた。
その結果を表1に、また蛍光強度残存率(%)の経時変化を図2に示す。
実施例1において、(メタ)アクリル酸系ポリマー(i)の代わりにポリマレイン酸「Belclene272」(BWA社製、重量平均分子量:1,304)を用い、水処理剤のpHを6.2及び11.1としたこと以外は同様にして、それぞれのpHを有する水処理剤の基準蛍光強度、1時間曝露後の水処理剤の蛍光強度、及び3時間曝露後の水処理剤の蛍光強度を測定し、蛍光強度残存率を求めた。
その結果を表1に、また蛍光強度残存率(%)の経時変化を図3に示す。
Claims (7)
- (メタ)アクリル酸に由来する構造単位を含む(メタ)アクリル酸系ポリマーと、
スルホン化ピレン系化合物とを含み、
pHが2超12未満である、水処理剤。 - 前記スルホン化ピレン系化合物が、ピレンテトラスルホン酸及びピレンテトラスルホン酸塩から選ばれる少なくとも1種である、請求項1に記載の水処理剤。
- 前記スルホン化ピレン系化合物が、1,3,6,8-ピレンテトラスルホン酸四ナトリウム塩である、請求項1又は2に記載の水処理剤。
- 前記(メタ)アクリル酸系ポリマーが、(メタ)アクリル酸に由来する構造単位と、スルホン酸基含有化合物に由来する構造単位とを含むポリマー及びその塩である、請求項1~3のいずれかに記載の水処理剤。
- 前記(メタ)アクリル酸系ポリマーが、アクリル酸及びその塩から選ばれる少なくとも1種に由来する構造単位と、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸及びその塩から選ばれる少なくとも1種に由来する構造単位とを含むポリマー及びその塩である、請求項1~4のいずれかに記載の水処理剤。
- 前記(メタ)アクリル酸系ポリマーが、(メタ)アクリル酸に由来する構造単位と、アリルエーテル化合物に由来する構造単位とを含むポリマー及びその塩である、請求項1~5のいずれかに記載の水処理剤。
- 前記(メタ)アクリル酸系ポリマーが、アクリル酸及びその塩から選ばれる少なくとも1種に由来する構造単位と、3-アリルオキシ-2-ヒドロキシ-1-プロパンスルホン酸及びその塩から選ばれる少なくとも1種に由来する構造単位とを含むポリマー及びその塩である、請求項1~6のいずれかに記載の水処理剤。
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