JP3813366B2

JP3813366B2 - エマルジョン及びその用途

Info

Publication number: JP3813366B2
Application number: JP34930698A
Authority: JP
Inventors: 徹宮嶋
Original assignee: Hymo Corp
Current assignee: Hymo Corp
Priority date: 1998-11-25
Filing date: 1998-11-25
Publication date: 2006-08-23
Anticipated expiration: 2018-11-25
Also published as: JP2000159969A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高分子凝集剤エマルジョンに関するものであり、有機汚泥脱水剤として効果が高い。
【０００２】
【従来の技術】
これまでに各種の汚泥脱水剤ならびに汚泥脱水法が知られている。例えば、無機凝集剤添加後の汚泥ＰＨが５〜８である有機汚泥に対して両性高分子凝集剤を添加する汚泥脱水法（特開昭６３−１５８２００号公報、平２−７８４９９号公報、特開平３−１８９０００号公報）が知られている。また、ここに用いる両性高分子凝集剤としては特開昭５３−１４９２９２号公報、特開昭６２−２０５１１２号公報、特開平３−２９３１００号公報等が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来公知の両性高分子凝集剤は効果および安定性等において性能上不満足であり、これを解決することが本発明の課題である。
【０００４】
【課題を解決する為の手段】
本発明の請求項１の発明は、連鎖移動剤及び２ヒドロキシプロピリデン１，３ビス〔（Ｎアクリロイルアミノプロピル）Ｎ，Ｎジメチルアンモニウムクロリド〕存在下、〔Ａ〕アクリルアミド・〔Ｂ〕アクリル酸・〔Ｃ〕（２−メタクリロイルオキシエチル）トリメチルアンモニウムクロリド・〔Ｄ〕（２−アクリロイルオキシエチル）トリメチルアンモニウムクロリド共重合物と界面活性剤から本質的に成るポリマーの微細粒子の油中分散液であって、〔Ａ〕：〔Ｂ〕：〔Ｃ〕：〔Ｄ〕＝４０〜７５：１０〜２０：１０〜３０：５〜２０であり、共重合物の微細粒子の粒径が１０μｍ以下であることを特徴とするエマルジョンである。
【０００５】
本発明の請求項２の発明は、逆相乳化重合により製造されることを特徴とする請求項１に記載のエマルジョンである。
【０００６】
本発明の請求項３の発明は、請求項１あるいは請求項２に記載のエマルジョンを有機汚泥の脱水剤として使用することを特徴とするエマルジョンの使用方法である。
【０００７】
本発明の請求項４の発明は、無機凝集剤と併用することを特徴とする請求項３に記載のエマルジョンの使用方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の限定は、連鎖移動剤及び２ヒドロキシプロピリデン１，３ビス〔（Ｎアクリロイルアミノプロピル）Ｎ，Ｎジメチルアンモニウムクロリド〕存在下、〔Ａ〕アクリルアミド・〔Ｂ〕アクリル酸・〔Ｃ〕（２−メタクリロイルオキシエチル）トリメチルアンモニウムクロリド・〔Ｄ〕（２−アクリロイルオキシエチル）トリメチルアンモニウムクロリド共重合物と界面活性剤から本質的に成るポリマーの微細粒子の油中分散液であって、〔Ａ〕：〔Ｂ〕：〔Ｃ〕：〔Ｄ〕＝４０〜７５：１０〜２０：１０〜３０：５〜２０であり、共重合物の微細粒子の粒径が１０μｍ以下であることを特徴とするエマルジョンである。該組成のポリマーエマルジョンは経時安定性が良く、例えば４５°Ｃに加温して３ケ月放置しても汚泥脱水効果の劣化は見られない。また上記組成以外のモノマー成分は効果に悪影響を及ぼさない範囲で任意に共重合することが出来、例えばメチレンビスアクリルアミドの如きジビニル化合物を併用することは容易に行うことが出来、効果の向上に寄与する例がしばしば見受けられる。
【０００９】
本発明のエマルジョンは原液のまま用いることは少なく、水に分散・希釈・溶解して用いることを常とする。蒸留水を用いて調整した場合、該水性液のＰＨは、５．５以下、望ましくは４．５以下、さらに望ましくは４．０以下である。微細な油の液滴として水中に分散させるためには表面張力低下に効果的な界面活性剤を併用することが望ましく、該界面活性剤は予め水中に溶解しても良いが、本エマルジョン中に含有し一液と成すことにより、作業性は改善され商品価値が高まる。
【００１０】
本発明の第ニの限定は、逆相乳化重合により製造されることを特徴とする請求項１に記載のエマルジョンである。本質的に、本発明のエマルジョンは、例えば粉末を粉砕して用いることも可能ではあるが、モノマー水溶液を低ＨＬＢの界面活性剤共存下で油中に分散させた後に重合操作を行うことにより製造することが望ましい。得られたポリマーエマルジョンには転相剤と称する高ＨＬＢ（親水性）の界面活性剤を添加して請求項２の要件を満足させて商品とする。ポリマーエマルジョンは含水状態でも良く、水分を揮発させた無水状態でも良い。本発明に用いられる油の具体例としては、灯油、軽油、中油などの鉱油、あるいはこれらと実質的に同じ範囲の沸点や粘度などの特性を有する炭化水素系合成油あるいはこれらの混合物が挙げられる。本発明に用いられる低ＨＬＢの界面活性剤とは、ＨＬＢ３〜６のノニオン性界面活性剤であり、その具体例としてはソルビタンモノオレート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノパルミテートなどを挙げる事ができる。本発明において油中水型乳化重合重合により得られた重合物と混合される親水性界面活性剤としてはカチオン性界面活性剤あるいはＨＬＢ９〜１５のノニオン性界面活性剤が用いられ、好ましくはＨＬＢ１０〜１４のノニオン性界面活性剤が用いられ、例えばポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルあるいはその代替物を挙げる事ができる。本発明に係る高分子は本質的に公知の重合法により共重合する事ができる。例えば重合性ビニル単量体と連鎖移動剤を含む水溶液と、ＨＬＢが３〜６であるノニオン性界面活性剤を含む有機分散媒とを混合し乳化させた後、ラジカル重合開始剤の存在下、温度３０〜８０°Ｃで重合させ油中水型カチオン性重合体エマルジョンを製造する方法が特開昭６１−２３６２５０号公報に記載されているが、この方法を適用して単量体組成を代える事により本発明の油中水型エマルジョンを合成する事ができる。この油中水型エマルジョンに親水性界面活性剤を添加して水に混合し、水中油型エマルジョンに転相し、脱水剤として使用する。溶解後の汚泥への添加条件は、通常の高分子凝集剤と異なる点は無い。
【００１１】
本発明の第三の限定は、請求項１あるいは請求項２に記載のエマルジョンを有機汚泥の脱水剤として使用することを特徴とするエマルジョンの使用方法である。この様な目的に使用するエマルジョンを構成する上記共重合物としては、公知の如くある程度の高分子量であることを要し、２５°Ｃ１規定食塩水中での固有粘度が３ｄｌ／ｇ以上で有ることが望ましく、５ｄｌ／ｇ以上で有ることが特に望ましい。ここに言う有機汚泥とは、凝集処理汚泥の混合等による無機成分の混入を絶対的に忌避するものではなく、下水やし尿の処理場から発生する汚泥、あるいは食品工業廃水の生物処理汚泥、あるいは製紙会社の汚泥等、多量の炭素成分を含有する汚泥の総称である。脱水機としてはデカンター・ベルトプレス・スクリュープレス等に賞用され、フィルタープレスやベルトフィルターに使用する場合も有る。汚泥脱水を促進する効果の発現機構は凝集によるものであるが、凝集（造粒）操作の後に一部の水分を濾過等により濃縮して脱水機に供することもできる。また、他のカチオン性高分子凝集剤やアニオン性高分子凝集剤あるいは両性高分子凝集剤と併用あるいは混合して組み合わせて使用することもでき、活性炭や珪藻土やベントナイトの様な水不溶性粉末と共に用いることもできる。高吸水性樹脂と共に使用することが有効な場合も有る。香料や消臭剤を公知のごとく使用することも問題ない。
【００１２】
本発明の第四の限定は、無機凝集剤と併用することを特徴とする請求項３に記載のエマルジョンの使用方法である。請求項１あるいは請求項２に記載のエマルジョンにおいて、無機凝集剤と併用して有機汚泥の脱水剤として使用することを特徴とする。ここに言う無機凝集剤とは鉄塩やアルミニウム塩の総称であり、具体的には塩化第二鉄、ポリ鉄、ポリ塩化アルミニウム、硫酸バンド等を指し、要すればアルカリを併用することもできる。凝集後に上記の有機汚泥脱水の一般的な操作を行うことにより目的を達する。
【００１３】
本発明のエマルジョンは、請求項１あるいは請求項２に記載のエマルジョンを水に分散させて得た液を汚泥に添加した後に脱水することを特徴とする。エマルジョン原液を添加する方法に較べて水に分散・希釈・溶解することにより汚泥に対する凝集効果の発現が促進される。前述の如く、汚泥脱水を促進する効果の発現機構は凝集によるものであるが、凝集（造粒）操作の後に一部の水分を濾過等により濃縮して脱水機に供することもできる。また、他の各種高分子凝集剤等と組み合わせて用いられることは前述の通りである。
【００１４】
【実施例】
次に実施例によって、本発明を具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に制約されるものではない。
【００１５】
（調整例−１）攪拌機および温度制御装置を備えた反応槽に沸点１９０°Ｃないし２３０°Ｃのイソパラフィン１２０．０Ｋｇおよびソルビタンモノオレート７．５Ｋｇを仕込んだ。脱塩水１６５Ｋｇおよびメタクリロイロキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド（ＤＭＣ）１１．９９９７モル％（表１中に約１２と表す）、アクリロイロキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド（ＤＭＱ）１０モル％、アクリル酸（ＡＡＣ）１２モル％、２ヒドロキシプロピリデン１，３ビス〔（Ｎアクリロイルアミノプロピル）Ｎ，Ｎジメチルアンモニウムクロリド〕（ＨＰＡＤ）３×１０ ^-4 モル％、アクリルアミド（ＡＡＭ）６６モル％の組成のモノマー２００Ｋｇの混合物を添加し、ホモジナイザーにて攪拌乳化した。得られたエマルジョンにイソプロピルアルコール２００ｇを加え窒素置換の後、ジメチルアゾビスイソブチレート４０ｇを加え、温度５０°Ｃに制御しながら重合反応を完結させ、その後ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル７．５Ｋｇを添加混合して試験に供する試料（試料−１）（本発明の凝集剤）とした。得られたポリマー微細粒子の粒径は３μｍ以下であった。
【００１６】
（調整例−２）試料−１を４５°Ｃの恒温槽中に３ケ月間放置したものを試料−２（本発明の凝集剤）とした。調整後のポリマー微細粒子の粒径は３μｍ以下であった。
【００１７】
（比較調整例−１）ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルを添加しない以外は調整例−１と同様の操作を行い、比較試料−１を得た。
【００１８】
（比較調整例−２〜３）表−１記載の組成のモノマー混合物を用いて調整例−１と同様の操作を行い、比較試料−２〜３を得た。
【００１９】
【表１】

ＤＭＣ：メタクリロイロキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド
ＤＭＱ：アクリロイロキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド
ＡＡＣ：アクリル酸
ＡＡｍ：アクリルアミド
ＨＰＡＤ：２ヒドロキシプロピリデン１，３ビス［（Ｎアクリロイルアミノプロピル）ジメチルアンモニウムクロリド］
ＩＰ：イソプロピルアルコール
転相剤：ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル
【００２０】
（効果試験−１）ポリマー濃度０．２％に成る様に調製した水希釈液を用いて、下水処理場より発生する下水混合生汚泥をベルトプレスにより脱水した。試験に供した汚泥の性状はＰＨ；６．７，ＳＳ；１４３００ｍｇ／ｌ，強熱減量７２．５％，Ｍアルカリ度１５００ｍｇ／ｌである。この汚泥に、対ＳＳ３０％のポリ硫酸鉄を加え十分混合したのち、対ＳＳ１．２％のポリマーを添加攪拌しベルトプレスで脱水した結果を表２に示す。
【００２１】
【表２】
脱水処理結果表

【００２２】
（効果試験−２）ポリマー濃度０．２％に成る様に調製した水希釈液を用いて、下水処理場より発生する下水余剰汚泥（ＰＨ；７．０，ＳＳ；２３００ｍｇ／ｌ，強熱減量７２．０％）に対ＳＳ３０％のポリ硫酸鉄を加え、十分に混合した後に対ＳＳ１．２％のポリマー添加し造粒濃縮槽にて攪拌し、汚泥をペレット状に成形するとともに余分の水分を濾液として除去し、濃縮された凝集（造粒）汚泥をベルトプレスにより脱水した。結果を表３に示す。
【００２３】
【表３】
脱水処理結果表

【００２４】
【発明の効果】
本願発明のモノマー組成以外においては、本願発明品よりも脱水効果が劣ることは上記効果試験より明白であり、逆相乳化重合物に転相剤を加えない場合は、凝集剤の現場溶解が不能であるため実用に耐えない。本願発明の優位性は明らかである。

Claims

連鎖移動剤及び２ヒドロキシプロピリデン１，３ビス〔（Ｎアクリロイルアミノプロピル）Ｎ，Ｎジメチルアンモニウムクロリド〕存在下、〔Ａ〕アクリルアミド・〔Ｂ〕アクリル酸・〔Ｃ〕（２−メタクリロイルオキシエチル）トリメチルアンモニウムクロリド・〔Ｄ〕（２−アクリロイルオキシエチル）トリメチルアンモニウムクロリド共重合物と界面活性剤から本質的に成るポリマーの微細粒子の油中分散液であって、〔Ａ〕：〔Ｂ〕：〔Ｃ〕：〔Ｄ〕＝４０〜７５：１０〜２０：１０〜３０：５〜２０であり、共重合物の微細粒子の粒径が１０μｍ以下であることを特徴とするエマルジョン。
逆相乳化重合により製造されることを特徴とする請求項１に記載のエマルジョン。
請求項１あるいは請求項２に記載のエマルジョンを有機汚泥の脱水剤として使用することを特徴とするエマルジョンの使用方法。
無機凝集剤と併用することを特徴とする請求項３に記載のエマルジョンの使用方法。