JP2901683B2 - 有機汚泥脱水剤 - Google Patents
有機汚泥脱水剤Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は新規な両性高分子電解質からなる有機汚泥脱
水剤に関するものである。
水剤に関するものである。
［従来の技術］ 従来より、各種産業廃水および下水し尿処理等におい
て、凝集沈澱汚泥や余剰汚泥が生じる。これらの汚泥の
脱水剤として近年、有機高分子凝集剤が使用されるより
になってきた。汚泥の凝集脱水方法としては、たとえば
カチオン性有機高分子凝集剤を単独添加する方法、カチ
オン性有機高分子凝集剤とアニオン性有機高分子凝集剤
とを同時に添加する方法等が知られている。
て、凝集沈澱汚泥や余剰汚泥が生じる。これらの汚泥の
脱水剤として近年、有機高分子凝集剤が使用されるより
になってきた。汚泥の凝集脱水方法としては、たとえば
カチオン性有機高分子凝集剤を単独添加する方法、カチ
オン性有機高分子凝集剤とアニオン性有機高分子凝集剤
とを同時に添加する方法等が知られている。
しかしながら、カチオン性有機高分子凝集剤を単独使
用する方法では処理効果が十分でなく、ケーキ含有率、
過速度などに満足する結果が得られていない。
用する方法では処理効果が十分でなく、ケーキ含有率、
過速度などに満足する結果が得られていない。
また、カチオン性有機高分子凝集剤およびアニオン性
有機高分子凝集剤を併用する場合には、ケーキ含有率、
過速度などに改善される場合があるものの、凝集剤の
溶解槽、凝集剤反応槽などを複数個必要とし、設備費用
が高価となったり、添加量が大量になり薬品費用が高価
になったりする。
有機高分子凝集剤を併用する場合には、ケーキ含有率、
過速度などに改善される場合があるものの、凝集剤の
溶解槽、凝集剤反応槽などを複数個必要とし、設備費用
が高価となったり、添加量が大量になり薬品費用が高価
になったりする。
近年、特公昭60−43800や特開昭58−216706等にみら
れるように、一液にてカチオン性有機高分子凝集剤とカ
チオン性有機高分子凝集剤を溶解溶液のpHを制御して使
用する方法の場合は、使用できるカチオン性有機高分子
凝集剤が限定される。また特開昭62−205112に開示され
ているように第三級アミンや第四級塩を含有する単量体
をカチオン成分とする両性有機高分子凝集剤の場合はそ
の組成のバランスに限界がある。
れるように、一液にてカチオン性有機高分子凝集剤とカ
チオン性有機高分子凝集剤を溶解溶液のpHを制御して使
用する方法の場合は、使用できるカチオン性有機高分子
凝集剤が限定される。また特開昭62−205112に開示され
ているように第三級アミンや第四級塩を含有する単量体
をカチオン成分とする両性有機高分子凝集剤の場合はそ
の組成のバランスに限界がある。
［発明が解決しようとする問題点］ カチオン性およびアニオン性の両性を含む有機高分子
凝集剤を有機汚泥脱水剤として使用する場合、カチオン
性またはアニオン性の凝集剤を単独で使用する場合に比
較して、脱水ケーキの含水率が低下することは特公昭60
−43800、特開昭58−216706および特開昭２−205112に
開示されているがその使用に限界がある。
凝集剤を有機汚泥脱水剤として使用する場合、カチオン
性またはアニオン性の凝集剤を単独で使用する場合に比
較して、脱水ケーキの含水率が低下することは特公昭60
−43800、特開昭58−216706および特開昭２−205112に
開示されているがその使用に限界がある。
また、第三級アミンを含有する単量体をカチオン性成
分とする両性有機高分子凝集剤の場合は、その組成のバ
ランスに限界があるため、カチオン当量体、アニオン当
量値およびカチオン／アニオン当量比に自ら限界があ
り、凝集性能および脱水性能を兼ね備えた両性有機汚泥
脱水剤は見いだされていない。
分とする両性有機高分子凝集剤の場合は、その組成のバ
ランスに限界があるため、カチオン当量体、アニオン当
量値およびカチオン／アニオン当量比に自ら限界があ
り、凝集性能および脱水性能を兼ね備えた両性有機汚泥
脱水剤は見いだされていない。
本発明者等はカチオン性成分としてアミノアルキル基
を用い、カチオン性成分、アニオン性成分および中性成
分の組成の組成の検討および製造された両性有機汚泥脱
水剤の諸特性を詳細に検討した結果、従来性能が不十分
であったり、高価なモノマーを用いずに両性有機汚泥脱
水剤が得られることを見い出し本発明を完成した。
を用い、カチオン性成分、アニオン性成分および中性成
分の組成の組成の検討および製造された両性有機汚泥脱
水剤の諸特性を詳細に検討した結果、従来性能が不十分
であったり、高価なモノマーを用いずに両性有機汚泥脱
水剤が得られることを見い出し本発明を完成した。
［問題点を解決するための手段］ 本発明は一般式（１） ［式中、ｎ＝１〜５の整数で、しかもｎの平均値は２以
上を示し、a,b,cの比率は、 ａ＋ｂ＋ｃ＝１またはａ＋ｂ＝１である。
上を示し、a,b,cの比率は、 ａ＋ｂ＋ｃ＝１またはａ＋ｂ＝１である。
R1，R2，R3およびR4はそれぞれ水素原子またはアルキル
基を示す。
基を示す。
R5は水素原子またはアルキル基またはω−ヒドロキシ基
で置換されたアルキル基を示す。
で置換されたアルキル基を示す。
HYは一塩基酸を示す。
Ｚは一般式（２） -CONR6R7 …（２） （式中、R6およびR7はそれぞれ水素原子またはアルキル
基を示す。） で示されるアミド基、または、 一般式（３） （式中、R8およびR9はそれぞれ水素原子またはアルキル
基を示す。） で示されるヒドロキシアルキル基、または、 −CN …（４） で示されるニトリル基を示す。］ の組成からなるカチオン当量値（Cv）が0.8〜7.0meq/
g、アニオン当量値（Av）が0.1〜4.0meq/g、Cv/Avの比
が1.0〜25.0の範囲にある両性高分子電解質を含むこと
を特徴とする有機汚泥脱水剤。または、 アクリル酸、メタクリル酸から選ばれる一種以上のア
ニオン性単量体（Ｉ）を水中にて重合し、又はノニオン
性単量体（II）と共重合し、得られたビニル系カルボン
酸重合体（III）に、アニオン性単量体（Ｉ）とのモル
比が1.2モル／モル以上になるようにアルキレンイミン
を反応させ、アミノアルキル化し、ついで一塩基酸で酸
性化して得られたアミノアルキル基及びカルボキル基を
有する両性高分子電解質を含むことを特徴とする有機汚
泥脱水剤に関するものである。
基を示す。） で示されるアミド基、または、 一般式（３） （式中、R8およびR9はそれぞれ水素原子またはアルキル
基を示す。） で示されるヒドロキシアルキル基、または、 −CN …（４） で示されるニトリル基を示す。］ の組成からなるカチオン当量値（Cv）が0.8〜7.0meq/
g、アニオン当量値（Av）が0.1〜4.0meq/g、Cv/Avの比
が1.0〜25.0の範囲にある両性高分子電解質を含むこと
を特徴とする有機汚泥脱水剤。または、 アクリル酸、メタクリル酸から選ばれる一種以上のア
ニオン性単量体（Ｉ）を水中にて重合し、又はノニオン
性単量体（II）と共重合し、得られたビニル系カルボン
酸重合体（III）に、アニオン性単量体（Ｉ）とのモル
比が1.2モル／モル以上になるようにアルキレンイミン
を反応させ、アミノアルキル化し、ついで一塩基酸で酸
性化して得られたアミノアルキル基及びカルボキル基を
有する両性高分子電解質を含むことを特徴とする有機汚
泥脱水剤に関するものである。
本発明のアニオン性単量体（Ｉ）としてはアクリル
酸、メタクリル酸が好ましい。ノニオン性単腸体（II）
は、酸解離特性を考慮して選ばれたものである。アクリ
ル酸及びメタクリル酸の25℃における酸解離指数はそれ
ぞれ4.3及び4.7であり、アクリル酸またはその塩はpH4.
3以下の水中にて、またメタクル酸またはその塩はpH4.7
以下の水中にてイオンとして存在するものの割合が急激
に減少し、pH3.5以下の水中においてはいずれの単量体
も実質的に非解離状態にある。
酸、メタクリル酸が好ましい。ノニオン性単腸体（II）
は、酸解離特性を考慮して選ばれたものである。アクリ
ル酸及びメタクリル酸の25℃における酸解離指数はそれ
ぞれ4.3及び4.7であり、アクリル酸またはその塩はpH4.
3以下の水中にて、またメタクル酸またはその塩はpH4.7
以下の水中にてイオンとして存在するものの割合が急激
に減少し、pH3.5以下の水中においてはいずれの単量体
も実質的に非解離状態にある。
一方、酸解離指数の小さいスルホン酸基等を有するア
ニオン性単量体においてはpH2〜３程度の低pH域におい
てもイオン種の存在量が多いので、これらの単量体を使
用しても本発明の優れた効果を得ることができない。
ニオン性単量体においてはpH2〜３程度の低pH域におい
てもイオン種の存在量が多いので、これらの単量体を使
用しても本発明の優れた効果を得ることができない。
ノニオン性単量体（II）としては、前記の単量体
（Ｉ）と共重合可能な任意のノニオン性単量体を用いる
ことができ、たとえば一般式（５）で示されるアミド基
を有するビニル型単量体を用いることができる。
（Ｉ）と共重合可能な任意のノニオン性単量体を用いる
ことができ、たとえば一般式（５）で示されるアミド基
を有するビニル型単量体を用いることができる。
一般式（５）においてR1，R2およびR3は水素またはアル
キル基であり、具体例としてアクリルアミド、メタクリ
ルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジメチ
ルメタクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、
N,N−ジエチルメタクリルアミド等を挙げることができ
る。
キル基であり、具体例としてアクリルアミド、メタクリ
ルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジメチ
ルメタクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、
N,N−ジエチルメタクリルアミド等を挙げることができ
る。
また、一般式（６）で示されるヒドロキシアルキル基
を有するビニル系単量体を用いることもできる。
を有するビニル系単量体を用いることもできる。
一般式（６）においてR1，R2およびR3は水素またはアル
キル基であり、具体例としてはヒドロキシエチルアルリ
レート、ヒドロキシエチルメタクリート、ヒドロキシプ
ロピルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレー
ト等を挙げることができる。その他にアクリロニトリル
等も挙げられる。
キル基であり、具体例としてはヒドロキシエチルアルリ
レート、ヒドロキシエチルメタクリート、ヒドロキシプ
ロピルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレー
ト等を挙げることができる。その他にアクリロニトリル
等も挙げられる。
なお、ノニオン性単量体（II）は両性高分子脱水剤の
分子量やイオン当量の調節等を目的として使用されるも
のである。通常ビニル系カルボン酸重合体（III）のう
ち50モル％以下が好ましい。
分子量やイオン当量の調節等を目的として使用されるも
のである。通常ビニル系カルボン酸重合体（III）のう
ち50モル％以下が好ましい。
本発明の方法によって製造される両性高分子脱水剤に
おいては、カチオン当量値Cvが0.8〜7.0meq/g、アニオ
ン等量値Avが0.1〜4.0meq/gの範囲にあり、Cv/Avの比が
1.0〜25.0の範囲となるように、ビニル系カルボン酸重
合体（III）の重合時においてアニオン性単量体
（Ｉ）、ノニオン性単量体（II）の使用量を決めること
が必要である。
おいては、カチオン当量値Cvが0.8〜7.0meq/g、アニオ
ン等量値Avが0.1〜4.0meq/gの範囲にあり、Cv/Avの比が
1.0〜25.0の範囲となるように、ビニル系カルボン酸重
合体（III）の重合時においてアニオン性単量体
（Ｉ）、ノニオン性単量体（II）の使用量を決めること
が必要である。
また、アミノアルキル化時においてはビニル系カルボ
ン酸重合体（III）とアルキレンイミンの使用量を決め
ることが必要である。
ン酸重合体（III）とアルキレンイミンの使用量を決め
ることが必要である。
カチオン当量値Cvが0.8meq/gより小さいと両性として
の特性が現われにくく、汚泥の凝集処理、脱水処理にお
いて脱水性が悪いので好ましくない。また、カチオン当
量値Cvが7.0meq/gより大きいものは両性としての特性が
現われにくい。さらに、アニオン当量値Avが0.1meq/gよ
り小さいと両性としての特性が現れにくく、アニオン当
量値Avが4.0meq/gを越えると水中での溶解性が低下する
傾向があるので好ましくない。
の特性が現われにくく、汚泥の凝集処理、脱水処理にお
いて脱水性が悪いので好ましくない。また、カチオン当
量値Cvが7.0meq/gより大きいものは両性としての特性が
現われにくい。さらに、アニオン当量値Avが0.1meq/gよ
り小さいと両性としての特性が現れにくく、アニオン当
量値Avが4.0meq/gを越えると水中での溶解性が低下する
傾向があるので好ましくない。
Cv/Av値が1.0より小さくて相対的にアニオン当該値が
大きすぎるとカチオン性基の効果が減殺されるので好ま
しくない。また、Cv/Av値が25を超えるとアニオン性基
の割合が少なすぎるので両性としての充分な作用が期待
できない。
大きすぎるとカチオン性基の効果が減殺されるので好ま
しくない。また、Cv/Av値が25を超えるとアニオン性基
の割合が少なすぎるので両性としての充分な作用が期待
できない。
本発明の重合開始時の水溶液中における単量体アニオ
ン性単量体（Ｉ）、ノニオン性単量体（II）及びビニル
系カルボン酸重合体（III）の合計量（以下「単量体合
計量」という）の濃度はおよそ10〜80重量％程度である
ことが好ましい。該濃度が10重量％未満であると生産性
が低いため好ましくなく、また、80重量％を越えると重
合熱が多量に発生し系の温度が上昇しすぎるので好まし
くない。
ン性単量体（Ｉ）、ノニオン性単量体（II）及びビニル
系カルボン酸重合体（III）の合計量（以下「単量体合
計量」という）の濃度はおよそ10〜80重量％程度である
ことが好ましい。該濃度が10重量％未満であると生産性
が低いため好ましくなく、また、80重量％を越えると重
合熱が多量に発生し系の温度が上昇しすぎるので好まし
くない。
アクリル酸、メタクリル酸から選ばれる一種以上のア
ニオン性単量体（Ｉ）を水中にて重合し、又はノニオン
性単量体（II）と共重合し、ビニル系カルボン酸重合体
（III）を製造する際に、必要に応じてレドックス系や
アゾ系等のラジカル重合開始剤を使用することができ
る。レドックス系重合開始剤としては、過硫酸アンモニ
ウム、過硫酸カリウム、過酸化水素、クメンハイドロパ
ーオキサイド等の酸化剤としてホルムアルデヒドナトリ
ウムスルホキシレート、チオグリコール酸、Ｌ−アスコ
ルビン酸、ジメチルアミノプロピオニトリル、亜硫酸水
素ナトリウム、β−メルカプトエタノール、２価の鉄塩
等の還元剤との組合せを挙げることができる。またアゾ
系重合開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル、
2,2′−アゾビス（２−アミジノプロパン）２塩酸塩、
2,2′−アゾビス（2,4−ジメチルバレロニトリル）、4,
4′−アゾビス（４−シアノペンタノイックアシッド）
等を挙げることができる。またレドックス系重合開始剤
アゾ系重合開始剤を併用することもできる。
ニオン性単量体（Ｉ）を水中にて重合し、又はノニオン
性単量体（II）と共重合し、ビニル系カルボン酸重合体
（III）を製造する際に、必要に応じてレドックス系や
アゾ系等のラジカル重合開始剤を使用することができ
る。レドックス系重合開始剤としては、過硫酸アンモニ
ウム、過硫酸カリウム、過酸化水素、クメンハイドロパ
ーオキサイド等の酸化剤としてホルムアルデヒドナトリ
ウムスルホキシレート、チオグリコール酸、Ｌ−アスコ
ルビン酸、ジメチルアミノプロピオニトリル、亜硫酸水
素ナトリウム、β−メルカプトエタノール、２価の鉄塩
等の還元剤との組合せを挙げることができる。またアゾ
系重合開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル、
2,2′−アゾビス（２−アミジノプロパン）２塩酸塩、
2,2′−アゾビス（2,4−ジメチルバレロニトリル）、4,
4′−アゾビス（４−シアノペンタノイックアシッド）
等を挙げることができる。またレドックス系重合開始剤
アゾ系重合開始剤を併用することもできる。
重合開始剤としては、初期温度を10〜40℃程度として
断熱系で重合することもでき、またシート状重合法を採
用し、系外から温度を制御しながら30〜100℃程度の一
定温度条件で重合することもできる。
断熱系で重合することもでき、またシート状重合法を採
用し、系外から温度を制御しながら30〜100℃程度の一
定温度条件で重合することもできる。
重合時間は、単量体の濃度や重合温度、あるいは目標
とする重合度等によって変化するおよそ10分間〜10時間
程度であり、より好ましくはおよそ１〜７時間程度であ
る。
とする重合度等によって変化するおよそ10分間〜10時間
程度であり、より好ましくはおよそ１〜７時間程度であ
る。
アミノアルキル化反応は、ビニル系カルボン酸共重合
体（III）にアルキレンイミンを反応させることによっ
て行なうことができる。
体（III）にアルキレンイミンを反応させることによっ
て行なうことができる。
アミノアルキル化反応の温度は約65℃以下で行なうこ
とが良く、好ましくは約35〜55℃である。
とが良く、好ましくは約35〜55℃である。
該ビニル系カルボン酸重合体（III）の酸基と、アル
キレンイミンとを次の一般反応によって反応させてアミ
ノアルキル化する。たとえば1,2−アルキレンイミンと
の反応は次の一般式によって表わされる。
キレンイミンとを次の一般反応によって反応させてアミ
ノアルキル化する。たとえば1,2−アルキレンイミンと
の反応は次の一般式によって表わされる。
［この式でR4は水素またはアルキル基であり、R5は水素
またはアルキル基またはω−ヒドロキシ基で置換された
アルキル基である。］ ビニル重合体の遊離のカルボン酸基をアミノエステル
基に変換するためのアルキレンイミンは1,2−アルキレ
ンイミン（アジリジン）でありそのうち1,2−プロピレ
ンイミンおよびエチレンイミンはそれらの入手可能性お
よび比較的安価であることのゆえに特に好ましい。所望
ならばｎ−アルキル置換または非置換の1,3−アルキレ
ンイミン（アゼチジン）もアミノエステル基をあたえる
のに、それらイミンがその化学的反応性および性質が1,
2−ミミンに類似しているから使用できる。これら化合
物の例には２−メチルアジリジン、２−エチルアジリジ
ン、２−ｎ−プロピルアジリジン、２−イソプロピルア
ジリジン、２−ｎ−ブチルアジリジン、２−イソブチル
アジリジン、２−第２ブチルアジリジン、２−（１−メ
チルブチル）アジリジン、２（２（２−メチルブチル）
アジリジン、２−（３−メチルブチル）アジリジン、２
−ｎ−ペンチルアジリジン、２−（１−メチルペンチ
ル）アジリジン、２−（メチルペンチル）アジリジン、
２−（メチルペンチル）アジリジン、２−（４−メチル
ペンチル）アジリジン、２（３−エチルペンチル）アジ
リジン、２−（２−イソプロピルペンチル）アジリジ
ン、２−ｎ−ヘキシルアジリジン、２−ｎ−（ペプチル
アジリジン）２−ｎ−オクチルアジリジン、2,3−ジメ
チルアジリジン、2,3−ジ（２−メチルブチル）アジリ
ジン、２−エチル−３−ｎ−ヘキシルアジリジン、３−
ｎ−オクチル−３−プロピルアジリジン、２−ヒドロキ
シエチルアジリジンおよびそれらの相応するアゼチジン
たとえば２−メチルアゼチジン、２−エチルアゼチジ
ン、２−ｎ−プロピルアゼチジン、2,4−ジメチルアゼ
チジン、2,4−ジオクチルアゼチジンおよび2,3−ジ（２
−メチルブチル）アゼチジンが含まれる。
またはアルキル基またはω−ヒドロキシ基で置換された
アルキル基である。］ ビニル重合体の遊離のカルボン酸基をアミノエステル
基に変換するためのアルキレンイミンは1,2−アルキレ
ンイミン（アジリジン）でありそのうち1,2−プロピレ
ンイミンおよびエチレンイミンはそれらの入手可能性お
よび比較的安価であることのゆえに特に好ましい。所望
ならばｎ−アルキル置換または非置換の1,3−アルキレ
ンイミン（アゼチジン）もアミノエステル基をあたえる
のに、それらイミンがその化学的反応性および性質が1,
2−ミミンに類似しているから使用できる。これら化合
物の例には２−メチルアジリジン、２−エチルアジリジ
ン、２−ｎ−プロピルアジリジン、２−イソプロピルア
ジリジン、２−ｎ−ブチルアジリジン、２−イソブチル
アジリジン、２−第２ブチルアジリジン、２−（１−メ
チルブチル）アジリジン、２（２（２−メチルブチル）
アジリジン、２−（３−メチルブチル）アジリジン、２
−ｎ−ペンチルアジリジン、２−（１−メチルペンチ
ル）アジリジン、２−（メチルペンチル）アジリジン、
２−（メチルペンチル）アジリジン、２−（４−メチル
ペンチル）アジリジン、２（３−エチルペンチル）アジ
リジン、２−（２−イソプロピルペンチル）アジリジ
ン、２−ｎ−ヘキシルアジリジン、２−ｎ−（ペプチル
アジリジン）２−ｎ−オクチルアジリジン、2,3−ジメ
チルアジリジン、2,3−ジ（２−メチルブチル）アジリ
ジン、２−エチル−３−ｎ−ヘキシルアジリジン、３−
ｎ−オクチル−３−プロピルアジリジン、２−ヒドロキ
シエチルアジリジンおよびそれらの相応するアゼチジン
たとえば２−メチルアゼチジン、２−エチルアゼチジ
ン、２−ｎ−プロピルアゼチジン、2,4−ジメチルアゼ
チジン、2,4−ジオクチルアゼチジンおよび2,3−ジ（２
−メチルブチル）アゼチジンが含まれる。
懸垂アミノアルキル基の酸性化は一塩基酸で行なわ
れ、付加アルキレンイミンに対し50〜100モル％量用い
られ（好ましくは60〜90モル％用いられる）アミノアル
キル化時に一括して又は分割して行なわれる。一塩基酸
としては塩酸、硝酸等の内から選ばれる。
れ、付加アルキレンイミンに対し50〜100モル％量用い
られ（好ましくは60〜90モル％用いられる）アミノアル
キル化時に一括して又は分割して行なわれる。一塩基酸
としては塩酸、硝酸等の内から選ばれる。
アミノアルキル化の方法は、該ビニル系カルボン酸重
合体（III）にその含有するアニオン性単量体（II）の
モル当量の50mol％のアルキレンイミンを添加し、５分
から60分攪拌する。その後添加したアルキレンイミン相
当分の中和酸を加え５〜60分攪拌を続ける。次に残りの
アルキレンイミンを徐々に添加し５〜60分攪拌し、その
後残りの中和酸を加え５〜60分攪拌し、反応温度は上記
反応中、常に30〜65℃好ましくは35〜55℃に保つことが
必要である。
合体（III）にその含有するアニオン性単量体（II）の
モル当量の50mol％のアルキレンイミンを添加し、５分
から60分攪拌する。その後添加したアルキレンイミン相
当分の中和酸を加え５〜60分攪拌を続ける。次に残りの
アルキレンイミンを徐々に添加し５〜60分攪拌し、その
後残りの中和酸を加え５〜60分攪拌し、反応温度は上記
反応中、常に30〜65℃好ましくは35〜55℃に保つことが
必要である。
反応温度が65℃を越えると反応途中にゲル化したり、
生成物が白濁し不溶物が生じる。逆に30℃未満だと反応
時間が無制限に長くなり意味がない。
生成物が白濁し不溶物が生じる。逆に30℃未満だと反応
時間が無制限に長くなり意味がない。
本発明の製法によって得られる両性高分子脱水剤にお
いては、前記のカチオン当量値、アニオン当量値の他に
分子量も適度にコントロールすることが望ましい。分子
量をビニル系カルボン酸重合体（III）の分子量で表示
すれば、１万〜100万の範囲、より好ましくは10〜80万
となるように各単量体の組成や重合時間等を適宜設定す
ることが望ましい。
いては、前記のカチオン当量値、アニオン当量値の他に
分子量も適度にコントロールすることが望ましい。分子
量をビニル系カルボン酸重合体（III）の分子量で表示
すれば、１万〜100万の範囲、より好ましくは10〜80万
となるように各単量体の組成や重合時間等を適宜設定す
ることが望ましい。
以上述べたような条件を採用して水中にて重合及び反
応させることにより、水溶液の両性高分子脱水剤を得る
ことができる。
応させることにより、水溶液の両性高分子脱水剤を得る
ことができる。
［作用］ 本発明の有機汚泥の脱水剤は有機汚泥に対して従来用
いられているジメチルアミノメタクリレートの四級化物
等のカチオン凝集剤と同様の方法で用いることができ
る。その効果は少量の添加で強固な凝集フロックを形成
し、プレス脱水により著しく汚泥の含水率を低減でき
る。またその効果はプレス脱水処理をすることにより特
に顕著に現われる。プレス脱水機の重力過工程におけ
る過速度が重合体中のカチオン基とアニオン基の相互
作用により著しく早い上に含水率が著しく低下し、布
からの剥離性が極めて良い。脱水された汚泥は粘着性が
少なく含水率が低いので取り扱いやすく、また焼却等の
燃料や費用が著しく低減できる。脱水処理の対象となる
有機汚泥としては下水処理における初沈生汚泥、活性汚
泥処理における余剰汚泥およびこれらの混合物、し尿活
性汚泥処理における余剰汚泥、消化汚泥、各種の有機物
含有排水の活性汚泥により発生する余剰汚泥などが挙げ
られる。
いられているジメチルアミノメタクリレートの四級化物
等のカチオン凝集剤と同様の方法で用いることができ
る。その効果は少量の添加で強固な凝集フロックを形成
し、プレス脱水により著しく汚泥の含水率を低減でき
る。またその効果はプレス脱水処理をすることにより特
に顕著に現われる。プレス脱水機の重力過工程におけ
る過速度が重合体中のカチオン基とアニオン基の相互
作用により著しく早い上に含水率が著しく低下し、布
からの剥離性が極めて良い。脱水された汚泥は粘着性が
少なく含水率が低いので取り扱いやすく、また焼却等の
燃料や費用が著しく低減できる。脱水処理の対象となる
有機汚泥としては下水処理における初沈生汚泥、活性汚
泥処理における余剰汚泥およびこれらの混合物、し尿活
性汚泥処理における余剰汚泥、消化汚泥、各種の有機物
含有排水の活性汚泥により発生する余剰汚泥などが挙げ
られる。
［実施例］ 以下実施例により更に具体的に説明するが、本発明は
これらにより何ら限定されるものではない。
これらにより何ら限定されるものではない。
（ビニル系カルボン酸重合体（III）の製造） 参考例１〜６ 表−１の単量体重量組成比で仕上がりが20重量％にな
るように仕込み、窒素置換後50℃に保ち、過硫酸アンモ
ニウム（APS）と亜硫酸水素ナトリウム（SB）を単量体
に対し各々0.2重量％添加することによって重合させ、
ビニル系カルボン酸重合体（III）を得た。
るように仕込み、窒素置換後50℃に保ち、過硫酸アンモ
ニウム（APS）と亜硫酸水素ナトリウム（SB）を単量体
に対し各々0.2重量％添加することによって重合させ、
ビニル系カルボン酸重合体（III）を得た。
参考例Ａ 参考例１で合成したビニル系カルボン酸重合体1000g
を仕込み、50℃に昇温し反応中50℃の温度に保持しなが
らエチレンイミンを59.7g滴下し、30分間攪拌した。こ
のとき滴下したエチレンイミンの量は仕込んだビニル系
カルボン酸重合体中のカルボン酸のモル当量の50モル％
相当量であった。ついで滴下したエチレンイミン相当の
61重量％硝酸水溶液143gを加え30分間攪拌した。つぎに
残りのエチレンイミン140.3gを加え30分間攪拌した。つ
いで61重量％硝酸水溶液193gを滴下し、30分間攪拌し両
性高分子電解質を得た。反応条件は表−２に示す通りで
あった。
を仕込み、50℃に昇温し反応中50℃の温度に保持しなが
らエチレンイミンを59.7g滴下し、30分間攪拌した。こ
のとき滴下したエチレンイミンの量は仕込んだビニル系
カルボン酸重合体中のカルボン酸のモル当量の50モル％
相当量であった。ついで滴下したエチレンイミン相当の
61重量％硝酸水溶液143gを加え30分間攪拌した。つぎに
残りのエチレンイミン140.3gを加え30分間攪拌した。つ
いで61重量％硝酸水溶液193gを滴下し、30分間攪拌し両
性高分子電解質を得た。反応条件は表−２に示す通りで
あった。
参考例Ｂ〜Ｊ 参考例Ａにおいて表−２に示す条件で行なう以外は同
様に行なった。反応条件は表−２に示す通りであった。
様に行なった。反応条件は表−２に示す通りであった。
実施例１〜９ 参考例Ａ〜Ｉで得られた両性高分子脱水剤を用いて、
下水処理場の混合生汚泥（固形分2.2重量％）について
の凝集試験を行ない、その結果を表−３に示した。
下水処理場の混合生汚泥（固形分2.2重量％）について
の凝集試験を行ない、その結果を表−３に示した。
比較例１〜３ 表−３に記載のDAM（N,N−ジメチルアミノエチルメタ
クリレート）系高分子脱水剤を用いて、下水処理場の混
合生汚泥（固形分2.2重量％）についての凝集試験を行
ない、その結果を表−３に示した。
クリレート）系高分子脱水剤を用いて、下水処理場の混
合生汚泥（固形分2.2重量％）についての凝集試験を行
ない、その結果を表−３に示した。
比較例４ 参考例Ｊで得られた両性高分子脱水剤を用いて、下水
処理場の混合生汚泥（固形分2.2重量％）についての凝
集試験を行ない、その結果を表−３に示した。
処理場の混合生汚泥（固形分2.2重量％）についての凝
集試験を行ない、その結果を表−３に示した。
比較例５ 表−３に記載の両性DAM（N,N−ジメチルアミノエチル
メタクリレート）系高分子脱水剤を用いて、下水処理場
の混合生汚泥（固形分2.2重量％）についての凝集試験
を行ない、その結果を表−３に示した。
メタクリレート）系高分子脱水剤を用いて、下水処理場
の混合生汚泥（固形分2.2重量％）についての凝集試験
を行ない、その結果を表−３に示した。
［凝集試験］ 汚泥150mlを300mlのビーカに入れ、表−３に示す高分
子脱水剤の0.2重量％水溶液を所定量添加した。添加
後、ジャーテスターを用い150rpmで２部間攪拌した。凝
集汚泥を真空過機（リーフテスター）を用い、100メ
ッシュナイロン布で400mmHgで過し、水性の指標
としてのしケーキ平均比抵抗を求めた。真空過後のケ
ーキを10cm角の布２枚に挟み、0.5Kg/cm2で10分間加
圧プレスし、プレス脱水後の含水率を求めた。
子脱水剤の0.2重量％水溶液を所定量添加した。添加
後、ジャーテスターを用い150rpmで２部間攪拌した。凝
集汚泥を真空過機（リーフテスター）を用い、100メ
ッシュナイロン布で400mmHgで過し、水性の指標
としてのしケーキ平均比抵抗を求めた。真空過後のケ
ーキを10cm角の布２枚に挟み、0.5Kg/cm2で10分間加
圧プレスし、プレス脱水後の含水率を求めた。
汚泥への両性高分子脱水剤の添加量は、有効成分とし
て汚泥スラリーの固形分に対する重量で1.5重量％であ
った。
て汚泥スラリーの固形分に対する重量で1.5重量％であ
った。
脱水ケーキの含水率は、プレス脱水後の重量と110℃
×2Hr乾燥後の汚泥固形分の重量から求めた。
×2Hr乾燥後の汚泥固形分の重量から求めた。
ケーキの平均比抵抗αは小さい程、水性が良いこと
を示す。
を示す。
ケーキの平均比抵抗αは、θ/VとＶの関係をプロット
してルースの過定数Ｋをおよび過定数Ｃを計算し求
めた。
してルースの過定数Ｋをおよび過定数Ｃを計算し求
めた。
θ/VとＶの関係を方眼紙にプロットし、ルースの過
定数Ｋをおよび過定数Ｃを計算し、ケーキの平均比抵
抗αおよび材の抵抗係数を計算した。
定数Ｋをおよび過定数Ｃを計算し、ケーキの平均比抵
抗αおよび材の抵抗係数を計算した。
定圧過におけるルースの理論式は、 V2＋2VC＝Ｋθ Ｋ＝２・ｐ・qc・A2・k/αμ Ｃ＝Ａ・km・k/α α＝２・ｐ・qc・A2・k/Kμ km＝Ｃ・α/A・ｋ V :液量 （m3） θ：過時間 （ｓ） K :ルースの過定数 （m3/s） C :ルースの過定数 （m3） p :圧力差 （Kgw/m3） A :過面積 （m2） μ：液粘度 （Kg/m・ｓ） （＝0.001Kg/m・ｓとする。） α：ケーキ比抵抗 （m/Kg） km：材の抵抗係数 （1/m） k :乾燥ケーキ単位質量当りの 液量 （m3/Kg） ＝0.001−ｍ・s/p・ｓ m :乾燥ケーキに対する湿潤ケーキの質量比 s :汚泥濃度（汚泥に対する固形分の質量比 p :液の密度 （Kg/m3） （＝0.001Kg/m3とする。） qc：重力換算係数 （Kg/m/Kgw・s2） なお、表−１に示したビニル系カルボン酸重合体（II
I）の分子量、表−３に示したカチオン当量値、アニオ
ン当量値およびｎの平均値は、つぎの方法によって求め
たものである。
I）の分子量、表−３に示したカチオン当量値、アニオ
ン当量値およびｎの平均値は、つぎの方法によって求め
たものである。
（１）カチオン当量値 ビーカに蒸溜水95mlをとり、試料1000ppm溶液を5mlを
加え、１％HClまたは、１％NaOHでpH7.0に調整し約１分
間攪拌し、ついでトルイジンブルー指示薬溶液を２〜３
滴加えN/400PVSK（ポリビニル硫酸カリウム溶液）で滴
加した。滴定速度2ml毎分とし、検水が青から赤紫に変
色し10秒間以上保持する時点を終点とした。
加え、１％HClまたは、１％NaOHでpH7.0に調整し約１分
間攪拌し、ついでトルイジンブルー指示薬溶液を２〜３
滴加えN/400PVSK（ポリビニル硫酸カリウム溶液）で滴
加した。滴定速度2ml毎分とし、検水が青から赤紫に変
色し10秒間以上保持する時点を終点とした。
カチオン当量値（Cv）［meq/g］＝ （サンプル適定量［ml］− ブランク滴定量［ml］）×F/2× （試料中の有効成分濃度［ppm］） なお、有効成分は試料の固形分から中和酸を除いた成
分である。
分である。
（２）アニオン当量値 ビーカに蒸溜水50mlをとり、試料0.3gを精秤し加え
た。攪拌しつつN/10NaOH溶液て滴定し電導度を読みと
る。いくつかある変曲点のうち最後の変曲点（全ての酸
が中和された点）に相当する滴定量を読む。
た。攪拌しつつN/10NaOH溶液て滴定し電導度を読みと
る。いくつかある変曲点のうち最後の変曲点（全ての酸
が中和された点）に相当する滴定量を読む。
アニオン当量値（Av）［meq/g］＝ 0.1×Ｆ× （N/10NaOHの滴定量［ml］）− （精秤試料中の仕込中和酸のミリモル数 ［meq］）／（試料中の有効成分量［ｇ］） （３）ｎの平均値 ｎの平均値＝Cr/Ar Cr:高分子電解質有効成分中のアルキレンイミンのミリ
モル数［meq/g］ Ar:高分子電解質有効成分中のアニオン性単量体（Ｉ）
のミリモル数［meq/g］ −アニオン当量値［meq/g］
モル数［meq/g］ Ar:高分子電解質有効成分中のアニオン性単量体（Ｉ）
のミリモル数［meq/g］ −アニオン当量値［meq/g］
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 中村 敬子 (56)参考文献 特開 昭64−4207（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C02F 11/00 - 11/20 B01D 21/01
Claims (3)
- 【請求項１】一般式（１） ［式中、ｎ＝１〜５の整数で、しかもｎの平均値は２以
上を示し、a,b,cの比率は、 ａ＋ｂ＋ｃ＝１またはａ＋ｂ＝１である。 R1，R2，R3およびR4はそれぞれ水素原子またはアルキル
基を示す。 R5は水素原子またはアルキル基またはω−ヒドロキシ基
で置換されたアルキル基を示す。 HYは一塩基酸を示す。 Ｚは一般式（２） -CONR6R7 …（２） （式中、R6およびR7はそれぞれ水素原子またはアルキル
基を示す。） で示されるアミド基、または、 一般式（３） （式中、R8およびR9はそれぞれ水素原子またはアルキル
基を示す。） で示されるヒドロキシアルキル基、または、 一般式（４） −CN …（４） で示されるニトリル基を示す。］ の組成からなる両性高分子電解質を含むことを特徴とす
る有機汚泥脱水剤。 - 【請求項２】両性高分子電解質のカチオン当量値（Cv）
が0.8〜7.0meq/g、アニオン当量値（Av）が0.1〜4.0meq
/g、Cv/Avの比が1.0〜25.0の範囲にある請求項１記載の
有機汚泥脱水剤。 - 【請求項３】アクリル酸、メタクリル酸から選ばれる一
種以上のアニオン性単量体（Ｉ）を水中にて重合し、又
はノニオン性単量体（II）と共重合し、得られたビニル
系カルボン酸重合体（III）に、アニオン性単量体
（Ｉ）とのモル比が1.2モル／モル以上になるようにア
ルキレンイミンを反応させ、アミノアルキル化し、つい
で一塩基酸で酸性化して得られたアミノアルキル基及び
カルボキシル基を有する両性高分子電解質を含むことを
特徴とする有機汚泥脱水剤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2037369A JP2901683B2 (ja) | 1989-03-02 | 1990-02-20 | 有機汚泥脱水剤 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1-48629 | 1989-03-02 | ||
| JP4862989 | 1989-03-02 | ||
| JP2037369A JP2901683B2 (ja) | 1989-03-02 | 1990-02-20 | 有機汚泥脱水剤 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH038500A JPH038500A (ja) | 1991-01-16 |
| JP2901683B2 true JP2901683B2 (ja) | 1999-06-07 |
Family
ID=26376503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2037369A Expired - Lifetime JP2901683B2 (ja) | 1989-03-02 | 1990-02-20 | 有機汚泥脱水剤 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2901683B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5305970A (en) * | 1993-01-12 | 1994-04-26 | General Dynamics Corporation, Space Systems Division | Centrifugal space propellant storage and transfer depot |
-
1990
- 1990-02-20 JP JP2037369A patent/JP2901683B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH038500A (ja) | 1991-01-16 |
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