JP4375880B2

JP4375880B2 - Flocculant for water treatment

Info

Publication number: JP4375880B2
Application number: JP2000143419A
Authority: JP
Inventors: 健首藤; 光子小山
Original assignee: Asahi Organic Chemicals Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Yukizai Corp
Priority date: 2000-05-11
Filing date: 2000-05-11
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2020-05-11
Also published as: JP2001314704A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種用排水の凝集処理に使用される水処理用凝集剤に関するものであり、さらに詳しくは、保存安定性の向上した重合ケイ酸を含有する水処理用凝集剤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、各種用排水中の懸濁質、溶存有機物、リン酸イオンを除去するために広く水の凝集処理が行われている。これらの水の凝集処理においては、凝集剤として、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、硫酸第二鉄、ポリ硫酸第二鉄、塩化第二鉄などのアルミニウム系もしくは鉄系の無機金属塩凝集剤が利用されている。一方、これらの無機金属塩凝集剤を単独で使用すると十分な凝集力が得られないため、高分子凝集剤が用いられることも多く、特に上水処理の分野においては安全性の高い高分子凝集剤として重合ケイ酸溶液を使用することが検討されているが、重合ケイ酸溶液を用いた凝集剤は極めてゲル化しやすいという欠点があり実用化には至っていない。そこで、こうしたゲル化の問題を解消し、長時間の保存が可能な凝集剤とするための種々の試みがなされている。
【０００３】
例えば、特許第２７３２０６７号には、第二鉄イオンを安定剤として含有し、かつpH１．５以下であるケイ酸溶液からなる水処理用凝集剤が開示されている。この公報において開示されている凝集剤は、水ガラスを酸性溶液に溶解させて得られるケイ酸溶液を重合させた後、塩化第二鉄をはじめとする鉄塩を添加することによって安定化を図るものである。
【０００４】
また、特許第２７５９８５３号には、アルカリ金属ケイ酸塩の水溶液に脱アルカリ金属処理を施した後、これを意図的にゲル化させ、再び液状化させて得られる水処理用凝集剤が開示されている。ここで明らかにされている凝集剤は、アルカリ金属濃度を低減させたケイ酸溶液のpHをいったん中性付近にすることによりゲル化させ、再び液状化させることで長期間保存可能としたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者らがこれらの技術を詳細に検討したところ、以下のような問題点があることが判明した。
【０００６】
特許第２７３２０６７号に示される重合ケイ酸溶液は、Ｓｉ濃度が０．５〜２％という低濃度の重合ケイ酸溶液に第二鉄塩を大量に添加することによってゲル化時間を伸ばし、長期間の保存を可能にしたものであるが、この重合ケイ酸溶液はＳｉ濃度を低濃度に維持している間は安定であるものの、２％より高めると不安定な状態になりゲル化しやすくなる。また、第二鉄塩を大量に添加することによって５０００時間以上という長期の保存を可能とした実施例が示されているが、鉄濃度が下がると途端にゲル化するという非常に不安定な状態であることも判明した。また、使用時には用排水の組成に応じてシリカ及び鉄の濃度をそれぞれ調整する必要があるが、鉄の含有量が多すぎるとこうした調整が困難になるという問題点を有する。
【０００７】
また、特許第２７５９８５３号における重合ケイ酸溶液は、脱アルカリ金属処理を施した水ガラスのpHを中性付近まで上昇させることで重合させ、いったんゲル化させた後、加熱することによって再溶解させて安定状態の重合ケイ酸溶液を得るという、三段階にわたる製造工程が必要となる。またアルカリ金属ケイ酸溶液の脱アルカリ金属処理にイオン交換樹脂を用いるため、イオン交換樹脂の再生が必要となる。そのため操作が非常に煩雑であり製造コストも高くなる。
また、重合装置内でいったんゲル化させる工程を経るとなると、機器の取扱い上の問題があり工業的に生産することは困難である。
【０００８】
本発明は、以上のような問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、長時間にわたってゲル化しにくく保存安定性の向上した水処理用凝集剤を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以上のような従来技術の状況に鑑み、種々研究を重ねた結果、本発明者らは、脱アルカリ金属処理を施しアルカリ金属濃度を低減させた重合ケイ酸溶液に水溶性アルコールを含有させることによって、重合ケイ酸を含有する凝集剤がゲル化しにくい安定な状態になることを見出し、本発明を完成させた。
【００１０】
すなわち、本発明は、水処理用凝集剤が、脱アルカリ金属処理を施すことによってＳｉ／Ｘ（Ｘ：アルカリ金属）のモル比を１０〜４０とした重合ケイ酸溶液を主成分とし、水溶性アルコールを５〜３０ vol％含有し、ＳｉＯ₂濃度が１〜１０重量％、pHが１〜４であることを第一の特徴とするものであり、水溶性アルコールが、メタノール、エタノール、プロパノールおよびエチレングリコールからなる群から選ばれる少なくとも一種であることを第二の特徴とする。また、前記水処理用凝集剤中に、金属塩を０．１〜１０重量％含有することを第三の特徴とするものであり、金属塩が第二鉄塩であることを第四の特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における水処理用凝集剤を詳細に説明する。
【００１２】
本発明の水処理用凝集剤は、脱アルカリ金属処理を施すことによってＳｉ／Ｘ（Ｘ：アルカリ金属）のモル比が１０〜４０である重合ケイ酸溶液を主成分とし、水溶性アルコールを５〜３０ vol％含有することを特徴としている。
【００１３】
重合ケイ酸溶液としては特に限定されないが、例えば、酸性溶液（塩酸、硫酸等の強酸）中に、水ガラス原液を水で希釈したアルカリ金属ケイ酸水溶液を添加することにより得られたものを用いることができる。
【００１４】
重合ケイ酸溶液におけるＳｉ／Ｘ（Ｘ：アルカリ金属）のモル比は１０〜４０とすることが好ましい。１０より小さい領域では、アルカリ金属の含有量が多いため安定化の効果が得られにくい傾向にあり、４０を超える領域まで脱アルカリ金属処理を施すと、安定化には効果があるものの、脱アルカリ金属処理に要する時間が長くなりコストアップにつながるからである。通常、アルカリ金属ケイ酸水溶液中には、Ｎａ，Ｋ等のアルカリ金属がＳｉ／Ｘ（Ｘ：アルカリ金属）のモル比で２．５〜５含まれているが、このアルカリ金属濃度を低減させることによって、重合ケイ酸溶液のゲル化を遅らせることができ、凝集剤の保存安定性が向上する。
【００１５】
水溶性アルコールは、凝集剤中に５〜３０ vol％含有することが好ましい。５ vol％より小さいと、安定化の効果が見られにくい傾向にあり、３０ vol％を超えて添加すると、安定化には効果があるもののコストアップにつながるからである。
【００１６】
また、水溶性アルコールは特に限定はされないが、炭素数が１〜６の低級アルコールが好適であり、特に、メタノール、エタノール、プロパノールおよびエチレングリコールが好ましい。これらの水溶性アルコールは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００１７】
また、本発明の水処理用凝集剤はＳｉＯ₂濃度が１〜１０重量％、pHが１〜４の範囲内であることを特徴としている。
【００１８】
ＳｉＯ₂濃度が１％より小さくなると凝集力が小さすぎて実用に供さないし、１０％を超えるとゲル化しやすくなり、長期間保存することが困難となる。また、凝集剤のpHが１より小さいかもしくは４より大きい領域では、ケイ酸の反応性が非常に高くゲル化しやすくなるという理由から、pHを１〜４の範囲内に調整する必要がある。
【００１９】
本発明の水処理用凝集剤は、単独でも使用可能であるが、用排水処理に使用する場合には、金属塩と併用することで十分な凝集力が発揮される。
【００２０】
併用される金属塩は、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウムなどのアルミニウム塩、あるいは硫酸第二鉄、ポリ硫酸第二鉄、塩化第二鉄などの第二鉄塩が好適であるが、その中でも特に第二鉄塩が好ましい。
【００２１】
金属塩は凝集剤中に０．１〜１０重量％となるように含有させるのが好ましい。０．１重量％より少ないと凝集力が十分でなく実用に供さないし、１０重量％を越えて過剰に添加すると、用排水中における懸濁物質の荷電状態が変化し、凝集力を失ってしまうからである。
【００２２】
また、金属塩は上記方法で得られた凝集剤に使用時に添加してもよいが、あらかじめ凝集剤中に添加した状態で保存してもよい。特に、第二鉄塩は重合ケイ酸溶液を安定化する作用を有しており、脱アルカリ金属処理および水溶性アルコール類による安定化作用との相乗効果によって、より良好な保存安定性が得られる。
【００２３】
本発明における水処理用凝集剤の製造方法を以下に示す。
【００２４】
まず、重合ケイ酸を製造する。重合ケイ酸溶液は、酸性溶液中にアルカリ金属ケイ酸水溶液を添加し、室温〜６０℃において撹拌することによって得られる。
【００２５】
アルカリ金属ケイ酸水溶液は、水ガラス原液を水で希釈し、ＳｉＯ₂濃度２〜２０重量％となるように調整したものを用いるのがよい。ＳｉＯ₂濃度が２重量％より小さくなると重合に長時間必要となる傾向があり、２０重量％を越えると重合中にゲル化しやすくなる傾向があるからである。
【００２６】
酸性溶液の種類は特に限定されないが、塩酸、硫酸等の強酸を使用するのが好ましい。
【００２７】
ケイ酸の重合過程においては、酸性溶液にアルカリ性のアルカリ金属ケイ酸水溶液を添加するのに伴ってpHが上昇する。この際、アルカリ金属ケイ酸水溶液を急速に添加するとpHの局所的な上昇によって反応が進行しゲル化しやすくなるため、pHが緩やかに上昇するように適度な速度で滴下することが好ましい。
【００２８】
本発明においては、脱アルカリ金属処理を施すことによってアルカリ金属濃度を低減させることを特徴とするが、重合前のアルカリ金属ケイ酸水溶液に脱アルカリ金属処理を施しても良く、また、重合後の重合ケイ酸溶液に対して脱アルカリ金属処理を施しても良い。
【００２９】
この脱アルカリ金属処理の方法としては特に限定されないが、電気透析法が好適である。この電気透析法においては、陽極と陰極の間に陽イオン交換膜と陰イオン交換膜を交互にならべて構成される電気透析装置を用いる。例えば、重合ケイ酸溶液を脱アルカリ金属処理する場合には、脱塩室に重合ケイ酸溶液を、濃縮室に電解質水溶液をそれぞれ供給する。さらに、両極に直流電流を通電すると、脱塩室中のアルカリ金属イオンは陽イオン交換膜を介して隣接する濃縮室へ透過し、脱アルカリ金属処理された重合ケイ酸溶液が得られる。アルカリ金属ケイ酸水溶液を脱アルカリ金属処理する場合も同様である。
【００３０】
このようにして得られた脱アルカリ金属処理された重合ケイ酸溶液に水溶性アルコールを含有させることによって本発明の水処理用凝集剤が完成する。
【００３１】
水溶性アルコールは、ケイ酸溶液の重合後に添加してもよく、また、酸性溶液中に添加しておいてもよい。前者の場合は、重合ケイ酸溶液のゲル化を遅らせる作用によって凝集剤の保存安定化が図られ、また、後者の場合には、重合中にゲル化しにくくなるという効果がある。さらに、水溶性アルコールをケイ酸の重合前及び重合後のいずれにも添加すれば、重合中のゲル化トラブルを回避でき、かつ得られた凝集剤の保存安定化も図られ、いっそう効果的である。
【００３２】
【実施例】
以下に本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３３】
尚、本実施例における極限粘度の値は、ウベローデ粘度計を用いて測定した比粘度からＨｕｇｇｉｎｓ式を用いて算出した。
【００３４】
（実施例１）
水ガラス原液４号品（日本化学工業製）を水道水で希釈し、ＳｉＯ₂濃度７重量％、Ｓｉ／Ｎａのモル比４．７のケイ酸ソーダ水溶液２５００mlを作成した。これを溶液（Ａ）とする。
【００３５】
電気透析装置（旭化成工業製ＳＶ−３型）の脱塩室に溶液（Ａ）１０００mlを、濃縮室に２重量％の水酸化ナトリウム水溶液１０００mlを各々導入し、電流密度１．０Ａ／dm²で、１時間通電し、脱塩室から、ＳｉＯ₂濃度７重量％、Ｓｉ／Ｎａのモル比１１．３のケイ酸ソーダ水溶液１０００mlを得た。
【００３６】
このケイ酸ソーダ水溶液５００mlを、０．３Ｎ−ＨＣｌ５００ml中に滴下しながら室温中で撹拌混合し、pH１．５、ＳｉＯ₂濃度３．５重量％、Ｓｉ／Ｎａのモル比１１．３の重合ケイ酸溶液１０００mlを得た。これをビーカーに１６８ml分取し、水道水１２mlとエタノール２０mlを加え、ＳｉＯ₂濃度２．４重量％、Ｓｉ／Ｎａのモル比１１．３、エタノール１０ vol％、pH１．８、極限粘度０．１０の凝集剤２００mlを得た。
【００３７】
（実施例２）
実施例１の凝集剤を１００ml分取し、塩化第二鉄を４．８ｇ加え、ＳｉＯ₂濃度２．４重量％、Ｓｉ／Ｎａのモル比１１．３、エタノール１０ vol％、pH１．５、極限粘度０．２０、鉄濃度１重量％の凝集剤１００mlを得た。
【００３８】
（実施例３）
実施例１において、通電時間を３時間とした以外は同様の方法で溶液（Ａ）１０００mlに電気透析を施し、脱塩室から、ＳｉＯ₂濃度７重量％、Ｓｉ／Ｎａのモル比３５．３のケイ酸ソーダ水溶液１０００mlを得た。
【００３９】
このケイ酸ソーダ水溶液５００mlを０．１５Ｎ−ＨＣｌ５００ml中に滴下しながら室温中で撹拌混合し、pH１．５、ＳｉＯ₂濃度３．５重量％、Ｓｉ／Ｎａのモル比３５．３の重合ケイ酸溶液１０００mlを得た。これをビーカーに１６８ml分取し、水道水１２mlとエタノール２０mlを加え、ＳｉＯ₂濃度２．４重量％、Ｓｉ／Ｎａのモル比３５．３、エタノール１０ vol％、pH１．８、極限粘度０．１０の凝集剤２００mlを得た。
【００４０】
（実施例４）
実施例３の凝集剤を１００ml分取し、塩化第二鉄を４．８ｇ加え、ＳｉＯ₂濃度２．４重量％、Ｓｉ／Ｎａのモル比３５．３、エタノール１０ vol％、pH１．５、極限粘度０．２０、鉄濃度１重量％の凝集剤１００mlを得た。
【００４１】
（比較例１）
溶液（Ａ）を１００ml分取し、１．３ＮのＨＣｌ１００ml中に、３０分間かけて滴下しながら室温下で撹拌混合した後、水１３７mlを加え、ＳｉＯ₂濃度２．４重量％、Ｓｉ／Ｎａのモル比４．７、pH１．５、極限粘度０．１０の凝集剤３３７mlを得た。
【００４２】
（比較例２）
比較例１で得られた凝集剤１００mlを分取し、塩化第二鉄を４．８ｇ加え、ＳｉＯ₂濃度２．４重量％、Ｓｉ／Ｎａのモル比４．７、pH１．３、極限粘度０．３０、鉄濃度１重量％の凝集剤１００mlを得た。
【００４３】
以上のようにして得られた各凝集剤について、以下の方法で安定化試験、凝集力試験を行った。
【００４４】
（安定性試験）
凝集剤の保存安定性を評価するために、以下のような安定性試験を行なった。実施例１〜４および比較例１〜２の各凝集剤を２５℃の恒温槽中に保存し、ゲル化時間及び一定時間毎の極限粘度を測定した。尚、ゲル化時間は凝集剤がゼリー状に固まり流動性を失った時点までの時間とした。この結果を表１に示し、さらに図１にグラフ化した。
【００４５】

【００４６】
表１に示すように、比較例１のゲル化時間が７２０時間であったのに対して、実施例１〜４ではいずれも２０００時間を越える著しく長いゲル化時間を有していた。この結果から、脱アルカリ金属処理と水溶性アルコール類の添加が重合ケイ酸溶液の安定化に作用し、凝集剤を安定な状態で長時間保存できることが確認された。
【００４７】
（凝集力試験）
前記実施例２，４及び比較例２で得た水処理用凝集剤の凝集力をジャーテストにより評価した。水道水にカオリンを添加して原水濁度１００度としたものを処理対象原水とし、凝集剤添加率０．５ml／Ｌ、水温２１℃、１２０rpm ３分の条件で撹拌し、フロック出現時間、フロック粒径及び上澄み液濁度を測定した。これらの試験の結果を表２に示す。
【００４８】

【００４９】
表２より、本発明の凝集剤が、フロック出現時間、フロック粒径および上澄液濁度の各項目について従来の凝集剤と同じく十分な凝集力を有することも確認された。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によると、脱アルカリ金属処理によってアルカリ金属濃度を低減させ、さらに水溶性アルコールを含有させることによって、重合ケイ酸溶液のゲル化を遅らせることができ、長期間保存可能な水処理用凝集剤が得られる。したがって、重合ケイ酸を含有する凝集剤を容易に量産化することが可能となり、工業的にも非常に有益である。
【図面の簡単な説明】
【図１】凝集剤の経過時間と極限粘度の関係を示したグラフである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a water treatment flocculant used for agglomeration treatment of various types of waste water, and more particularly to a water treatment flocculant containing polymerized silicic acid having improved storage stability.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, water coagulation treatment has been widely performed to remove suspended solids, dissolved organic substances, and phosphate ions in various wastewaters. In these water coagulation treatments, aluminum or iron-based inorganic metal salt coagulants such as aluminum sulfate, polyaluminum chloride, ferric sulfate, polyferric sulfate, and ferric chloride are used as coagulants. Has been. On the other hand, when these inorganic metal salt flocculants are used alone, sufficient cohesive force cannot be obtained, and therefore polymer flocculants are often used, especially in the field of water treatment, which is highly safe. The use of a polymerized silicic acid solution as an agent has been studied. However, a flocculant using a polymerized silicic acid solution has a drawback that it is very easy to gel, and has not been put into practical use. Therefore, various attempts have been made to solve the gelation problem and to obtain a flocculant that can be stored for a long time.
[0003]
For example, Japanese Patent No. 2732067 discloses an aggregating agent for water treatment comprising a silicic acid solution containing ferric ions as a stabilizer and having a pH of 1.5 or lower. The flocculant disclosed in this publication is stabilized by adding a ferric chloride or other iron salt after polymerizing a silicic acid solution obtained by dissolving water glass in an acidic solution. Is.
[0004]
Japanese Patent No. 2775953 discloses an aggregating agent for water treatment obtained by subjecting an aqueous alkali metal silicate solution to dealkalizing metal treatment, intentionally gelling it, and liquefying it again. ing. The flocculant disclosed here is one that can be stored for a long period of time by gelling once the pH of the silicic acid solution with reduced alkali metal concentration is near neutral and then liquefying again. is there.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the present inventors examined these techniques in detail, it was found that there were the following problems.
[0006]
The polymerized silicic acid solution shown in Japanese Patent No. 2732067 extends the gelation time by adding a large amount of a ferric salt to the polymerized silicic acid solution having a low Si concentration of 0.5 to 2%. This polymerized silicic acid solution is stable while maintaining the Si concentration at a low concentration, but when it is increased above 2%, it becomes unstable and easily gels. Moreover, although the Example which enabled the long-term preservation | save of 5000 hours or more was shown by adding a large amount of ferric salt, it is very unstable that it gels as soon as the iron concentration falls. It also turned out to be a state. Moreover, although it is necessary to adjust the density | concentration of a silica and iron according to the composition of a waste water at the time of use, there exists a problem that such adjustment will become difficult when there is too much content of iron.
[0007]
In addition, the polymerized silicic acid solution in Japanese Patent No. 2775953 is polymerized by raising the pH of water glass subjected to dealkalizing metal treatment to near neutrality, gelled once, and then re-dissolved by heating. A three-stage production process is required to obtain a polymerized silicic acid solution in a stable state. Further, since the ion exchange resin is used for dealkalizing metal treatment of the alkali metal silicate solution, it is necessary to regenerate the ion exchange resin. Therefore, the operation is very complicated and the manufacturing cost is increased.
In addition, once the gelation step is performed in the polymerization apparatus, there is a problem in handling the equipment and it is difficult to produce it industrially.
[0008]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a water treatment flocculant that is difficult to gel for a long time and has improved storage stability.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
As a result of repeating various studies in view of the state of the prior art as described above, the present inventors have incorporated a water-soluble alcohol into a polymerized silicic acid solution that has been subjected to dealkalizing metal treatment and reduced the alkali metal concentration. The present inventors have found that the flocculant containing polymerized silicic acid is in a stable state in which it is difficult to gel, and thus completed the present invention.
[0010]
That is, the present invention is mainly composed of a polymerized silicic acid solution in which the water treatment flocculant has a molar ratio of Si / X (X: alkali metal) of 10 to 40 by performing a dealkalizing metal treatment. It contains 5 to 30 vol% of alcohol, has a SiO ₂ concentration of 1 to 10% by weight, and a pH of 1 to 4. The water-soluble alcohol contains methanol, ethanol, propanol and The second feature is that it is at least one selected from the group consisting of ethylene glycol. The water treatment flocculant has a third feature that the metal salt is contained in an amount of 0.1 to 10% by weight. The fourth feature is that the metal salt is a ferric salt. And
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the water treatment flocculant in the present invention will be described in detail.
[0012]
The water treatment flocculant of the present invention is mainly composed of a polymerized silicic acid solution having a Si / X (X: alkali metal) molar ratio of 10 to 40 by performing dealkalizing metal treatment, and containing 5 water-soluble alcohols. It is characterized by containing ~ 30 vol%.
[0013]
Although it does not specifically limit as a polymerization silicic acid solution, For example, what was obtained by adding the alkali metal silicic acid aqueous solution which diluted the water glass stock solution with water in acidic solution (strong acids, such as hydrochloric acid and sulfuric acid) is used. be able to.
[0014]
The molar ratio of Si / X (X: alkali metal) in the polymerized silicic acid solution is preferably 10-40. When the area is less than 10, the content of alkali metal is large, and thus the stabilization effect tends to be difficult to obtain. When dealkal metal treatment is performed up to an area exceeding 40, the stabilization is effective. This is because the time required for metal processing becomes longer, leading to an increase in cost. Usually, alkali metal such as Na and K is contained in the alkali metal silicate aqueous solution in a molar ratio of Si / X (X: alkali metal) of 2.5 to 5, but this alkali metal concentration is reduced. As a result, gelation of the polymerized silicic acid solution can be delayed, and the storage stability of the flocculant is improved.
[0015]
The water-soluble alcohol is preferably contained in the flocculant in an amount of 5 to 30 vol%. If the amount is less than 5 vol%, the stabilizing effect tends to be hardly observed. If the amount added exceeds 30 vol%, the stabilization is effective but the cost is increased.
[0016]
The water-soluble alcohol is not particularly limited, but a lower alcohol having 1 to 6 carbon atoms is preferable, and methanol, ethanol, propanol, and ethylene glycol are particularly preferable. These water-soluble alcohols may be used alone or in combination of two or more.
[0017]
The flocculant for water treatment of the present invention is characterized by having a SiO ₂ concentration of 1 to 10% by weight and a pH of 1 to 4.
[0018]
When the SiO ₂ concentration is less than 1%, the cohesive force is too small to be put to practical use, and when it exceeds 10%, gelation tends to occur and it is difficult to store for a long time. Further, in the region where the pH of the flocculant is smaller than 1 or larger than 4, it is necessary to adjust the pH within the range of 1 to 4 because the reactivity of silicic acid is very high and gelation is likely.
[0019]
The flocculant for water treatment of the present invention can be used alone, but when used for waste water treatment, sufficient cohesive force is exhibited by using it together with a metal salt.
[0020]
The metal salt used in combination is preferably an aluminum salt such as aluminum sulfate or polyaluminum chloride, or a ferric salt such as ferric sulfate, polyferric sulfate or ferric chloride. A ferric salt is preferred.
[0021]
The metal salt is preferably contained in the flocculant so as to be 0.1 to 10% by weight. If the amount is less than 0.1% by weight, the cohesive force is not sufficient and is not practically used. If the amount exceeds 10% by weight, the charged state of the suspended solids in the wastewater changes and the cohesive force is lost. Because it ends up.
[0022]
Further, the metal salt may be added to the flocculant obtained by the above method at the time of use, but may be stored in a state of being added in advance to the flocculant. In particular, the ferric salt has an action to stabilize the polymerized silicic acid solution, and a better storage stability can be obtained by a synergistic effect with the dealkalizing metal treatment and the stabilization action with water-soluble alcohols. .
[0023]
The method for producing the water treatment flocculant in the present invention will be described below.
[0024]
First, polymerized silicic acid is produced. The polymerized silicic acid solution is obtained by adding an alkali metal silicic acid aqueous solution to an acidic solution and stirring at room temperature to 60 ° C.
[0025]
As the alkali metal silicate aqueous solution, a water glass stock solution diluted with water and adjusted to have a SiO ₂ concentration of 2 to 20% by weight is preferably used. This is because when the SiO ₂ concentration is less than 2% by weight, polymerization tends to be required for a long time, and when it exceeds 20% by weight, gelation tends to occur during polymerization.
[0026]
The kind of the acidic solution is not particularly limited, but it is preferable to use a strong acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid.
[0027]
In the polymerization process of silicic acid, the pH increases as an alkaline aqueous solution of alkali metal silicate is added to the acidic solution. At this time, when an aqueous alkali metal silicate solution is rapidly added, the reaction proceeds and gels easily due to a local increase in pH. Therefore, it is preferably added dropwise at an appropriate rate so that the pH gradually increases.
[0028]
In the present invention, the alkali metal concentration is reduced by performing a dealkalizing metal treatment, but the dealkalizing metal treatment may be performed on the alkali metal silicate aqueous solution before the polymerization, and after the polymerization, A dealkalizing metal treatment may be applied to the polymerized silicic acid solution.
[0029]
The method for dealkalizing metal treatment is not particularly limited, but electrodialysis is preferred. In this electrodialysis method, an electrodialyzer configured by alternately arranging a cation exchange membrane and an anion exchange membrane between an anode and a cathode is used. For example, in the case where the polymerized silicic acid solution is subjected to dealkalizing metal treatment, the polymerized silicic acid solution is supplied to the desalting chamber, and the electrolyte aqueous solution is supplied to the concentration chamber. Further, when a direct current is applied to both electrodes, the alkali metal ions in the desalting chamber permeate through the cation exchange membrane to the adjacent concentration chamber, and a polymerized silicic acid solution treated with the dealkalizing metal is obtained. The same applies when the alkali metal silicate aqueous solution is treated with a dealkalizing metal.
[0030]
The water treatment flocculant of the present invention is completed by adding a water-soluble alcohol to the thus obtained dealkalized metal-treated polymerized silicic acid solution.
[0031]
The water-soluble alcohol may be added after the polymerization of the silicic acid solution, or may be added to the acidic solution. In the former case, the storage and stabilization of the flocculant is achieved by the action of delaying the gelation of the polymerized silicic acid solution, and in the latter case, there is an effect that it is difficult to gel during the polymerization. Furthermore, if water-soluble alcohol is added both before and after the polymerization of silicic acid, it is possible to avoid gelation troubles during the polymerization, and to stabilize the storage of the resulting flocculant, which is more effective. is there.
[0032]
【Example】
Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
[0033]
In addition, the value of the intrinsic viscosity in a present Example was computed using the Huggins formula from the specific viscosity measured using the Ubbelohde viscometer.
[0034]
Example 1
Water glass stock solution No. 4 (manufactured by Nippon Kagaku Kogyo Co., Ltd.) was diluted with tap water to prepare 2500 ml of aqueous sodium silicate solution having a SiO ₂ concentration of 7% by weight and a Si / Na molar ratio of 4.7. This is designated as solution (A).
[0035]
1000 ml of the solution (A) was introduced into the desalting chamber of the electrodialysis apparatus (SV-3 manufactured by Asahi Kasei Kogyo Co., Ltd.), and 1000 ml of a 2 wt% sodium hydroxide aqueous solution was introduced into the concentration chamber, respectively, at a current density of 1.0 A / dm ² . Electricity was supplied for 1 hour, and 1000 ml of an aqueous sodium silicate solution having a SiO ₂ concentration of 7% by weight and a molar ratio of Si / Na of 11.3 was obtained from the desalting chamber.
[0036]
500 ml of this aqueous sodium silicate solution was stirred and mixed at room temperature while dropping into 500 ml of 0.3N HCl, and polymerization was carried out at pH 1.5, SiO ₂ concentration of 3.5% by weight, and Si / Na molar ratio of 11.3. 1000 ml of silicic acid solution was obtained. 168 ml of this was taken in a beaker, 12 ml of tap water and 20 ml of ethanol were added, SiO ₂ concentration 2.4 wt%, Si / Na molar ratio 11.3, ethanol 10 vol%, pH 1.8, intrinsic viscosity 0. 200 ml of 10 flocculants were obtained.
[0037]
(Example 2)
100 ml of the flocculant of Example 1 was collected, 4.8 g of ferric chloride was added, the SiO ₂ concentration was 2.4 wt%, the Si / Na molar ratio was 11.3, ethanol 10 vol%, pH 1.5, 100 ml of a flocculant having an intrinsic viscosity of 0.20 and an iron concentration of 1% by weight was obtained.
[0038]
(Example 3)
In Example 1, 1000 ml of the solution (A) was subjected to electrodialysis in the same manner except that the energization time was 3 hours, and the SiO ₂ concentration was 7% by weight and the Si / Na molar ratio was 35.3 from the desalting chamber. 1000 ml of an aqueous sodium silicate solution was obtained.
[0039]
500 ml of this sodium silicate aqueous solution was added dropwise to 500 ml of 0.15N HCl and stirred and mixed at room temperature to obtain a polymerized silica having a pH of 1.5, a SiO ₂ concentration of 3.5% by weight, and a Si / Na molar ratio of 35.3. 1000 ml of acid solution was obtained. 168 ml of this was taken into a beaker, 12 ml of tap water and 20 ml of ethanol were added, SiO ₂ concentration 2.4 wt%, Si / Na molar ratio 35.3, ethanol 10 vol%, pH 1.8, intrinsic viscosity 0. 200 ml of 10 flocculants were obtained.
[0040]
(Example 4)
100 ml of the flocculant of Example 3 was collected, 4.8 g of ferric chloride was added, the SiO ₂ concentration was 2.4 wt%, the Si / Na molar ratio was 35.3, ethanol 10 vol%, pH 1.5, 100 ml of a flocculant having an intrinsic viscosity of 0.20 and an iron concentration of 1% by weight was obtained.
[0041]
(Comparative Example 1)
100 ml of the solution (A) was taken, and stirred and mixed at room temperature while dropping dropwise into 100 ml of 1.3N HCl over 30 minutes. Then, 137 ml of water was added, and the SiO ₂ concentration was 2.4 wt%, Si / There was obtained 337 ml of an aggregating agent having a Na molar ratio of 4.7, a pH of 1.5, and an intrinsic viscosity of 0.10.
[0042]
(Comparative Example 2)
100 ml of the flocculant obtained in Comparative Example 1 was collected, 4.8 g of ferric chloride was added, the SiO ₂ concentration was 2.4 wt%, the Si / Na molar ratio was 4.7, pH 1.3, and the intrinsic viscosity. 100 ml of a flocculant with 0.30 and iron concentration of 1% by weight was obtained.
[0043]
Each flocculant obtained as described above was subjected to a stabilization test and a cohesive strength test by the following methods.
[0044]
(Stability test)
In order to evaluate the storage stability of the flocculant, the following stability test was performed. Each flocculant of Examples 1-4 and Comparative Examples 1-2 was preserve | saved in a 25 degreeC thermostat, and the intrinsic viscosity for every gelatinization time and fixed time was measured. The gelation time was defined as the time until the flocculant solidified in a jelly shape and lost fluidity. The results are shown in Table 1 and further graphed in FIG.
[0045]

[0046]
As shown in Table 1, while the gelation time of Comparative Example 1 was 720 hours, Examples 1 to 4 all had remarkably long gelation times exceeding 2000 hours. From this result, it was confirmed that dealkalizing metal treatment and addition of water-soluble alcohols act on the stabilization of the polymerized silicic acid solution, and the flocculant can be stored in a stable state for a long time.
[0047]
(Cohesive strength test)
The cohesive strength of the water treatment flocculants obtained in Examples 2 and 4 and Comparative Example 2 was evaluated by jar test. The raw water turbidity of 100 degrees by adding kaolin to tap water is treated as raw water to be treated. The flocculant is added at a rate of 0.5 ml / L, the water temperature is 21 ° C., 120 rpm, 3 minutes, the floc appearance time, floc The particle size and supernatant liquid turbidity were measured. The results of these tests are shown in Table 2.
[0048]

[0049]
From Table 2, it was also confirmed that the flocculant of the present invention has sufficient cohesive strength as the conventional flocculants for each item of floc appearance time, floc particle size, and supernatant turbidity.
[0050]
【The invention's effect】
According to the present invention, the alkali metal concentration is reduced by dealkalizing metal treatment, and further, by containing a water-soluble alcohol, the gelation of the polymerized silicic acid solution can be delayed and can be stored for a long period of time. Is obtained. Therefore, it is possible to easily mass-produce the flocculant containing polymerized silicic acid, which is very useful industrially.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing the relationship between elapsed time of flocculant and intrinsic viscosity.

Claims

The main component is a polymerized silicic acid solution in which the molar ratio of Si / X (X: alkali metal) is 10 to 40 by performing dealkalizing metal treatment, 5 to 30 vol% of water-soluble alcohol, and SiO _2. A flocculant for water treatment having a concentration of 1 to 10% by weight and pH of 1 to 4.

The water-soluble flocculant according to claim 1, wherein the water-soluble alcohol is at least one selected from the group consisting of methanol, ethanol, propanol and ethylene glycol.

The flocculant for water treatment according to claim 1 or 2, comprising 0.1 to 10% by weight of a metal salt.

The water treatment flocculant according to claim 3, wherein the metal salt is a ferric salt.