JP2814093B2

JP2814093B2 - 土壌処理方法

Info

Publication number: JP2814093B2
Application number: JP63330480A
Authority: JP
Inventors: 武史斉藤; 弘史中村
Original assignee: Lion Corp
Current assignee: Lion Corp
Priority date: 1988-12-27
Filing date: 1988-12-27
Publication date: 1998-10-22
Anticipated expiration: 2013-10-22
Also published as: JPH02173185A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、塩害防止などを目的として、地中に不透水
層を形成させるための土壌処理方法に関する。

従来の技術従来、地中に不透水層を設ける土壌処理方法は、例え
ば、砂質土壌において潅漑用水の地下への浸透を防止す
る為に、或いは乾燥地や半乾燥地土壌において植物の成
長に有害な塩が地中に浸透した水に溶解し日中の水分蒸
発とともに地表付近に上昇し集積して害を与える、いわ
ゆる塩害を防止する為に、さらには貯水地などの漏水防
止などの為に広く行なわれている。

このような土壌処理方法としては、これまで例えば所
定の区域全体にわたって地中にプラスチックシートを敷
きつめる方法、プラスチックシートの代りにアスファル
ト層を設ける方法、或いはセメント、水ガラス、ウレタ
ン、アクリルアミド、アクリル酸塩などの処理剤を注入
ノズルにより地中に加圧注入し、地中で反応させて止水
層を形成させる方法などが知られている。

しかしながら、前者の方法においては、処理を施す土
地を全面にわたって掘り起こし、再度埋めなけれななら
ないので多大な労力と時間を要し広い土地に適用するに
は不適である。

また、後者の方法は処理剤の調製や注入条件の制約が
厄介な上に、効果を十分発揮するには注入点をできるだ
け多く取らなければならないなど操作が煩雑で実用上必
ずしも満足しうるものとはいえない。

このような方法における欠点を改良する為に本発明者
等は先に、塩含有土壌に対し、該塩により不溶化しうる
水溶性ポリマー、例えばポリアクリル酸とポリアクリル
アミドとの混合物、アクリル酸／アクリルアミド共重合
体、ポリアクリル酸とポリビニルピロリドンとの混合
物、アクリル酸/N−ビニル−２−ピロリドン重合体、ポ
リアクリル酸とポリアクリルアミドとポリビニルピロリ
ドンとの混合物、アクリル酸／アクリルアミド/N−ビニ
ル−２−ピロリドン重合体、またはこれらのポリマーと
ポリビニルアルコールとの混合物等を施して地中におい
て不透水層を形成させる方法（特開昭59−202287号公
報）、さらには、そのポリマー水溶液のpHを変えること
により不透水層の形成深度を調節する方法（特開昭61−
250085号公報）も提案している。

発明が解決しようとする課題しかしながら、これらの方法によって不透水層を実用
的な深さに形成させる為にはポリマーを相当量必要と
し、実用上、特に経済性において必ずしも好適とは言い
難い。

従って、本発明の目的は、地中に不透水層を形成させ
る為の高性能な土壌処理剤を用い、即ち従来法に比較し
て極めて少ないポリマー使用量で高い性質を保持する土
壌処理剤を提供するものである。

発明の構成本発明の土壌処理方法は、（ａ）ポリ（メタ）アクリ
ル酸またはそのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、
アンモニウム塩あるいは有機塩基との塩に、一般式（Ｉ）〔但し、 R₁:水素またはメチル基 R₂:−COOR₃,−CN, R₃:アルキル基、アリール基またはアルキルアリール基 R₄:アルキル基〕で表わされる単独重合体が水に不溶性である疎水性モノ
マー単量体を導入したポリマーの１種以上と、（ｂ）水溶性多価金属塩素の１種以上とが共存する水溶液からなる土壌処理剤を地表面に散布して地中に浸透せしめ、地中に不透水層
を形成することを特徴とする。

本発明の土壌処理方法によると、従来法に比べて極め
て少ないポリマー使用量で地中に不透水層を形成させる
ことが可能である。即ち、本発明の目的であるポリマー
使用量の低減は、従来の方法では不透水層を全く形成し
ないような低濃度領域において層形成能を保持する重合
体構造と多価金属イオンの添加がそのポリマー水溶液の
土中への浸透速度を適宜調節し、かつより強固な不透水
層の形成を可能とする技術の組合わせにより達成され
た。

以下、本発明について更に詳細に説明する。

（ａ）成分のポリマーは、特定の疎水性モノマー単位
を導入したポリ（メタ）アクリル酸またはその塩であ
る。

ポリ（メタ）アクリル酸の塩としては、リチウム、カ
リウム、ナトリウム等のアルカリ金属塩、カルシウム、
マグネシウム、アルミニウム等のアルカリ土類金属塩、
アンモニウム塩、更にトリメチルアミン、トリエチルア
ミン等のアルキルアミン類、トリエタノールアミン、ト
リイソプロパノールアミン等のアルカノールアミン類及
び芳香族アミン類等の有機塩基が用いられる。

疎水性モノマー単位とは、それ自体で単独重合した場
合に水不溶性であるものを示し、一般式（Ｉ）の特定構
造のものが単独でまたは２種以上組合せて用いられる。
これら疎水性モノマーの具体例としては、以下のものが
挙げられる。

アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブ
チル、アクリル酸アミル、アクリル酸ヘキシル、アクリ
ル酸ペプチル、アクリル酸オクチル、アクリル酸ノニ
ル、アクリル酸デシル、アクリル酸ドデシル、アクリル
酸テトラデシル、アクリル酸ヘキサデシル、アクリル酸
ステアリル等のアクリル酸ｎ−アルキルエステルおよび
アクリル酸イソプロピル、アクリル酸イソブチル、アク
リル酸ｔ−ブチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリ
ル酸ジエチレングリコール、アクリル酸ポリエチレング
リコール、アクリル酸２−シアノエチル、アクリル酸ア
リール、アクリル酸ベンゾイルオキシエチル、アクリル
酸ベンジル、アクリル酸テトラヒドロフルフリル、ジア
クリル酸エチレングリコール、ジアクリル酸ポリエチレ
ングリコールおよびメタクリル酸メチル、メタクリル酸
エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、
メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｔ−ブチル、メ
タクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸オクチ
ル、メタクリル酸イソデシル、メタクリル酸ラウリル、
メタクリル酸ラウリル−トリデシル、メタクリル酸トリ
デシル、メタクリル酸セチル−ステアリル、メタクリル
酸ステアリル等の非官能性モノマー、メタクリル酸２−
ヒドロキシエチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチ
ル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸
グリシジル、メタクリル酸ｔ−ブチルアミノエチル、メ
タクリル酸テトラヒドロフルフリル等の一官能性モノマ
ー、ジメタクリル酸エチレン、ジメタクリル酸ジエチレ
ングリコール、ジメタクリル酸ペンタコンタヘクタエチ
レングリコール、ジメタクリル酸1,3ブチレン、ジメタ
クリル酸トリエチレングリコール、ジメタクリル酸テト
ラエチレングリコール、ジメタクリル酸デカエチレング
リコール、メタクリル酸アリル、トリメタクリル酸トリ
メチロールプロパン等の１分子中に２個以上の重合性二
重結合を有する多官能性モノマー、更にビニルメチルエ
ーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソプロピルエ
ーテル、ビニル−ｎ−プロピルエーテル、ビニルイソブ
チルエーテル、ビニル−ｎ−アミルエーテル、ビニルイ
ソアミルエーテル、ビニル２−エチルヘキシルエーテ
ル、ビニルオクタデシルエーテル、またアクリロニトリ
ル、メタクリロニトリル、スチレンモノマーが挙げられ
る。

これらの中でも好ましくは、アクリル酸メチル、アク
リル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸イソプロ
ピル、アクリル酸イソブチル、メタクリル酸メチル、メ
タクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル
酸ブチル、メタクリル酸イソブチル、ビニルメチルエー
テル、ビニルエチルエーテル、ビニルイソプロピルエー
テル、ビニルイソブチルエーテル、アクリロニトリル、
メタクリロニトリル、スチレンモノマー等であり、特に
アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メ
チル、メタクリル酸エチル、ビニルメチルエーテル、ビ
ニルエチルエーテル、アクリロニトリル、スチレンモノ
マー等の１種または２種以上の混合物が好適に用いられ
る。

単独重合体が水に不溶性であるような疎水性モノマー
単位の濃度は、ポリ（メタ）アクリル酸およびその塩に
対し0.01〜50重量％が好ましく、0.1〜35重量％が最も
適している。

本発明の土壌処理剤に用いるポリマーの製造方法は、
特に制限はなく、共重合法、部分加水分解法および部分
エステル化法等の公知の方法により製造することができ
る。

例えば、共重合法としては、媒体として水または有機
溶媒いずれも使用可能であるが、高分子量の重合体を得
る為には水を用いる方がより好ましく、その際、過硫酸
塩を単独で開始剤に用いるか、水に可溶なアゾ系の開始
剤や或いはこれらと還元性物質からなるレドックス開始
剤を用い０〜100℃で酸素の不在下に重合反応を行なう
方法が用いられる。また、使用する共重合モノマーが水
と（メタ）アクリル酸等の混合物またはそれらの塩の混
合物に対して低い溶解度を有する場合は、適当な有機溶
媒またはそれと水の混合物を用いることもできる。

部分加水分解法としては、ポリ（メタ）アクリル酸エ
ステル（例えばポリアクリル酸メチルエステル）の懸濁
液、ラテックスまたは溶媒溶液を水酸化ナトリウムと数
時間加熱することにより行われ、必要により溶媒または
副生したアルコールがストリッピングによって除去され
る。

部分エステル化法としては、ジアゾメタンまたはジア
ゾエタンを用いてポリ（メタ）アクリル酸を部分エステ
ル化する方法、アルキルハライドによる方法、アルコー
ルによる方法、アルキレンオキサイドによる方法等が挙
げられる。

（ｂ）成分の多価金属の水溶性塩としては、Mg²⁺,Ca
²⁺,Sr²⁺,Ba²⁺,Cu²⁺,Mn²⁺,Co²⁺,Zn²⁺,Ni²⁺,Fe²⁺およびFe
³⁺,Co³⁺,Al³⁺,Ga³⁺,In³⁺,La³⁺からなる群から選ばれた
多価金属イオンの塩化物、臭化物、ヨウ化物、塩素酸
塩、次亜塩素酸塩、亜塩素酸塩、過塩素酸塩、酢酸塩、硫酸塩、亜硫酸塩、チオ硫酸塩、硝酸塩、亜硫酸塩また
は硫酸アンモニウム塩、硫酸ナトリウム塩、硫酸カリウ
ム塩或いはこれ等の水和物が好ましい。

多価金属イオンは、上記の中でもMg²⁺,Ca²⁺,Cu²⁺,Zn
²⁺,Fe²⁺,Fe³⁺,Al³⁺が特に好適である。

多価金属イオンの塩化物具体例としては、（ポリ）塩
化アルミニウム、塩化バリウム、塩化カリシウム、塩化
銅、塩化鉄、塩化マグネシウム、塩化ストロンチウム、
塩化亜鉛、塩化マンガン、塩化ニッケル、塩化コバル
ト、塩化ガリウム、塩化インジウム、塩化ランタンまた
はそれらの水和物が挙げられ、特に（ポリ）塩化アルミ
ニウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化鉄、
塩化亜鉛、塩化銅またはそれらの水和物が好ましい。

臭化物としては、臭化アルミニウム、臭化バリウム、
臭化カルシウム、臭化銅、臭化鉄、臭化マグネシウム、
臭化ストロンチウム、臭化亜鉛、臭化マンガン、臭化ニ
ッケル、臭化コバルト、臭化ガリウム、臭化インジウ
ム、臭化ランタンまたはそれらの水和物が例示される。

ヨウ化物としては、ヨウ化アルミニウム、ヨウ化バリ
ウム、ヨウ化カルシウム、ヨウ化鉄、ヨウ化マグネシウ
ム、ヨウ化ストロンチウム、ヨウ化亜鉛、ヨウ化マンガ
ン、ヨウ化ニッケル、ヨウ化コバルト、ヨウ化インジウ
ム、ヨウ化ランタンまたはその水和物が例示される。

塩素酸塩、次亜鉛素酸塩、亜鉛素酸塩、過塩素酸塩の
具体例としては、塩素酸バリウム、過塩素酸バリウム、
次亜塩素酸カルシウム、塩素酸カルシウム、過塩素酸カ
ルシウム、塩素酸銅、過塩素酸銅、過酸素酸鉄、過塩素
酸マグネシウム、過塩素酸ニッケル、過塩素酸ガリウ
ム、過塩素酸インジウムまたはその水和物が挙げられ
る。

酢酸塩としては、二酢酸水酸化アルミニウム、酢酸バ
リウム、酢酸銅、酢酸鉄、酢酸マグネシウム、酢酸スト
ロンチウム、酢酸亜鉛、酢酸マンガン、酢酸ニッケル、
酢酸コバルト、酢酸ランタン等の水和物が例示される。

硫化物、硫酸塩、亜硫酸塩、チオ硫酸塩の具体例とし
ては、硫酸アルミニウム、ペルオキソニ硫酸バリウム、
硫化水素カルシウム、チオ硫酸カルシウム、硫酸銅、硫
酸鉄、硫酸マグネシウム、硫酸亜鉛、硫酸マンガン、硫
酸ニッケル、硫酸コバルト、硫酸ガリウム、硫酸インジ
ウム、硫酸ランタンまたはその水和物が挙げられる。

硝酸塩、亜硝酸塩としては、硝酸アルミニウム、亜硝
酸バリウム、硝酸バリウム、亜硝酸カルシウム、硝酸カ
ルシウム、硝酸銅、硝酸鉄、硝酸マグネシウム、硝酸ス
トロンチウム、硝酸亜鉛、硝酸マンガン、硝酸ニッケ
ル、硝酸コバルト、硝酸ガリウム、硝酸インジウム、硝
酸ランタンまたはそれらの水和物などが用いられる。

硫酸アンモニウム塩、硫酸ナトリウム塩、硫酸カリウ
ム塩の具体例としては、硫酸ナトリウムアルミニウム、
硫酸カリウムアルミニウム、硫酸アンモニウムアルミニ
ウム、硫酸アンモニウム鉄、硫酸カリウム鉄、硫酸アン
モニウム鉄、硫酸ナトリウムマグネシウム、硫酸アンモ
ニウムマグネシウム、硫酸アンモニウムマンガン、硫酸
カリウムコバルト、硫酸カリウムガリウム、硫酸アンモ
ニウムガリウム、硫酸アンモニウムインジウムまたはそ
れらの水和物が挙げられる。

（ｂ）水溶性多価金属塩の添加量は、金属イオンの種類
および重合体の製造さらにポリマー水溶液の濃度、pH等
によっても異なるが、通常ポリマー水溶液がゲル化しな
いイオン濃度に調節することが好ましく、例えばアクリ
ル酸−アクリル酸メチルエステル共重合体の0.1％水溶
液1,000gに対し、塩化マグネシウムを添加する場合は0.
001〜1.4g、塩化カルシウムの場合は、0.001〜1.1g、
（ポリ）塩化アルミニウムの場合は、0.001〜0.25gが共
存する土壌処理剤が好適に用いられる。

本発明の土壌処理剤を使用するに当っては、特開昭59
−202287、特開昭61−250085号記載の方法も用いる事が
できるが、単に地表の表面に散布するだけで、地中に不
透水層を容易に形成することができる。散布された土壌
処理剤は土壌中に浸透して下降し、所定深さの地中に不
透水層を形成する。

発明の効果本発明の方法によると従来法に比べて極めて少ないポ
リマー使用量で不透水層を形成させることができるの
で、実用上、特に経済性において優れた土壌処理を行な
うことができる。

従って、本発明の土壌処理剤は砂質土壌における潅漑
水量節減の為の工事、乾燥地や半乾燥地土壌における塩
害防止の為の工事、或いは貯水池などの漏水地などの漏
水防止の為の工事等に好適に利用することができる。

実施例１撹拌機、還流冷却器および窒素ガス導入管を付した10
00mlの４つ口セパラブルフラスコに、アクリル酸44g、
アクリルメチル6g、イオン交換水448gを仕込み窒素ガス
を吹き込む溶存酸素を除去した。別に2,2′−アゾビス
−（２−アミジノプロパン）二塩素酸0.25gをイオン交
換水1.75gに溶解した開始剤水溶液を、上記４つ口セパ
ラブルフラスコに添加し撹拌しながら、50℃で４時間保
持し重合を完結させた。得られたポリマー水溶液の一部
を取り、ポリマー濃度0.1％、pH7になるようにイオン交
換水および30％水酸化ナトリウム水溶液を用いて調節し
た。このときの粘度は180cp（20℃、Ｂ型粘度計）であ
った。

実施例２実施例１においてアクリル酸メチルの代りにメタクリ
ル酸メチルを用いた以外全く同様に行ないポリマー水溶
液を得た。そのときの粘度は130cp（於ポリマー濃度0.1
％,pH7,20℃）であった。

実施例３実施例１と同じ装置にアクリル酸メチル40g、ラウリ
ルアルコール硫酸エステルナトリウム塩1.5g、イオン交
換水58.3gを仕込み充分窒素置換した後、50℃で過硫酸
アンモニウム0.2gを加え撹拌下で６時間乳化重合を行な
い、ポリアクリル酸メチルラテックス100gを得た。

上記ラテックス50g（内ポリアクリル酸メチル20g）を
予め水酸化ナトリウム10.5gを溶解したイオン交換水950
gで希釈し、70℃で４時間加水分解を行なった。中和滴
定により求めたポリアクリル酸メチルの加水分解率は86
％であり、14％のアクリル酸メチル部分を含むことが判
った。

このポリマー水溶液をイオン交換水で希釈して0.1％
水溶液とした。そのときの粘度はpH7のとき195cp（20
℃）であった。

実施例４〜７実施例１で得られた重合体を水に溶かしてポリマー濃
度0.1％の水溶液を調製した。次に上記ポリマー水溶液4
00gに所定の金属塩（10％水溶液）1mlを添加した後、さ
らに30％水酸化ナトリウム水溶液を添加して部分中和す
ることによりpH9.5の土壌処理剤を調製した。一方、内
径20mm、長さ1000mmの透明アクリル管に粒径0.05〜1mm
の砂を充填して高さ900mmの砂層を形成させ、次いで前
記土壌処理剤を砂層表面上に常に10cmの高さになるよう
補給しながら50時間滴下して砂層中に不透水層を形成さ
せた。これらの結果を第１表に示す。

実施例８〜10 実施例４の塩化カルシウムの代り、に塩化アルミニウ
ムの10％水溶液を第２表に示した所定量で添加した以外
全く同様にして、砂層中に不透水層を形成させた。これ
らの結果を第２表に示す。

実施例11〜12 実施例１で得られた重合体を用いこれを水に溶かして
ポリマー濃度0.05％の水溶液を調製した。

次に、上記ポリマー水溶液400gに10％塩化カルシウム
水溶液を所定量添加し、30％水酸化ナトリウム水溶液を
用いて部分中和することによりpH7.5に調製して土壌処
理剤を得た。この土壌処理剤を用いて実施例４と全く同
様にして砂層中に不透水層を形成させたこれらの結果を
第３表に示す。

実施例13〜14 実施例11において10％塩化カルシウム水溶液の代り
に、10％塩化アルミニウム水溶液を所定量添加した以外
全く同様にして、砂層中に不透水層を形成させた。これ
らの結果を第４表に示す。

実施例15〜16 実施例２および３で得られた重合体を用いこれを水に
溶かしてポリマー濃度0.1％の水溶液を各々400g調製し
た。

次に各ポリマー水溶液に10％塩化カルシウム水溶液1m
lを添加し、実施例４と同様にpH9.5に調製して土壌処理
剤を得た。この土壌処理剤を用いて砂層中に不透水層を
形成させた。これらの結果を第５表に示す。

比較例１〜３ポリアクリル酸（平均分子量110,000）とポリアクリ
ルアミド（平均分子量700,000）とを重量比3:1で混合
し、これを水に溶かしてポリマー濃度0.1,0.3,0.6％の
水溶液を各々400g調製した。

次にこれらのポリマー水溶液に実施例４と同様に部分
中和することにより、pH9.5の土壌処理剤を調製し、砂
層中に不透水層を形成させた。これらの結果を第６表に
示す。

比較例４〜６比較例１で用いた重合体を水に溶かして0.1％の水溶
液を調製した。次にポリマー水溶液400gに所定の金属塩
（10％水溶液）1mlを添加し、実施例４と同様にしてpH
9.5の土壌処理剤を調製し、砂層中に不透水層を形成さ
せた。

これらの結果を第７表に示す。

比較例７〜８比較例１においてポリアクリルアミドの代りにポリビ
ニルピロリドン（平均分子量360,000）を用いた以外全
く同様に行ない、砂層中に不透水層を形成させた。これ
らの結果を第８表に示す。

実施例17 実施例１においてアクリル酸メチルの代りにアクリル
酸エチル6gを用いた以外全く同様にして重合を完結させ
た。そのときの粘度は200cp（0.1％,pH7,20℃）であっ
た。

実施例18 実施例１においてアクリル酸の代りにメタクリル酸44
gを用いた以外全く同様にして重合を完結させた。その
ときの粘度は85cp（0.1％,pH7,20℃）であった。

実施例19 実施例３においてアクリル酸メチル38g、ビニルエチ
ルエーテル2gにした以外全く同様にしてポリマー水溶液
を得た。そのときの粘度は160cp（0.1％,pH7,20℃）で
あった。

実施例20〜22 実施例17,18および19で得られた重合体を用いた以外
実施例15と同様にして砂層中に不透水層を形成させた。

これらの結果を第９表に示す。

実施例23 実施例８の塩化アルミニウムの代りにポリ塩化アルミ
ニウムの１％水溶液2.5mlを添加した以外全く同様にし
て砂層中に不透水層を形成させた。そのときの不透水層
深度は46cm、ポリマー使用量は0.23gであった。

実施例24 実施例17においてアクリル酸エチルの代りにアクリロ
ニトリル6gを用いた以外は全く同様にして重合を完結さ
せた。そのときの粘度は130cp（0.1％,pH7,20℃）であ
った。

実施例25 実施例１と同じ装置にスチレン25g、アクリル酸メチ
ル25g、酢酸エチル150g及びBPO（過酸化ベンゾイル）0.
3gを仕込み、窒素ガスを吹き込み溶存酸素を除き、撹拌
下60℃で６時間保持し重合を完結させ、常法によりアル
カリ加水分解させた。得られた加水分解物を減圧乾燥に
より溶媒を留去し、重合体を得た。このときの粘度は15
0cp（0.1％,pH7,20℃）であった。

実施例26〜27 実施例24,25で得られた重合体を用いた以外、実施例1
5と同様にして砂層中に不透水層を形成させた。

これらの結果を第10表に示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩ // Ｃ０９Ｋ 103:00 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C09K 17/42,17/48,17/06,17/08 E02D 3/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）ポリ（メタ）アクリル酸またはその
アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩
あるいは有機塩基との塩に、一般式（Ｉ）〔但し、 R₁:水素またはメチル基 R₂:−COOR₃,−CN, R₃:アルキル基、アリール基またはアルキルアリール基 R₄:アルキル基〕で表わされる単独重合体が水に不溶性である疎水性モノ
マー単量体を導入したポリマーの１種以上と、（ｂ）水溶性多価金属塩の１種以上とが共存する水溶液からなる土壌処理剤を地表面に散布して地中に浸透せしめ、地中に不透水層
を形成することを特徴とする土壌処理方法。