JP5305443B2 - Water-soluble polymer composition - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sludge dehydrating agent that satisfies demand of reduction in water content of dewatered cake to so-called hard-to-dehydrate sludge having a lower fiber content such as sewage excess sludge in a sewage-treatment plant or sewage digestion sludge, simultaneously deals with increase in an amount of chemical added regarded as a drawback of a crosslinked or branched water-soluble polymer and suppresses an increase in cost. <P>SOLUTION: The water-soluble polymer composition is obtained by combining a water-soluble cationic polymer (A) having a charge inclusion ratio of &ge;50% and &le;90% shown by definition 1 with a water-soluble amphoteric polymer (B) having a charge inclusion ratio of &ge;50% and &le;90% and an acidic substance (C). The water-soluble cationic polymer (A) and the water-soluble amphoteric polymer (B) are copolymers of specific monomers and polymer structure modifiers. The water-soluble polymer composition comprises the mixture of the water-soluble polymers. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、水溶性高分子組成物に関するものであり、詳しくは高分子の構造改質剤により構造変性した電荷内包率50%以上90%以下の水溶性カチオン性高分子(A)、電荷内包率50以上、90%以下の水溶性両性高分子(B)および酸性物質(C)を組み合わせた水溶性高分子組成物であって、前記水溶性カチオン性高分子(A)および前記水溶性両性高分子(B)が、特定の単量体を必須として含有する単量体あるいは単量体混合物を重合したものであることを特徴とする水溶性高分子組成物に関する。 The present invention relates to a water-soluble polymer composition, and more specifically, a water-soluble cationic polymer (A) having a charge encapsulation rate of 50% or more and 90% or less, which is structurally modified by a polymer structure modifier, and charge encapsulation. A water-soluble polymer composition combining a water-soluble amphoteric polymer (B) and an acidic substance (C) having a rate of 50 or more and 90% or less, wherein the water-soluble cationic polymer (A) and the water-soluble amphoteric The present invention relates to a water-soluble polymer composition, wherein the polymer (B) is obtained by polymerizing a monomer or monomer mixture containing a specific monomer as an essential component.

従来、下水、し尿等で生じる有機性汚泥の脱水に対しては、カチオン性高分子凝集剤が広く使用され、その後両性高分子凝集剤が提案されている(特許文献1)。近年では下水処理場が脱水ケーキの含水率低下を要求する傾向が強く、上記の単なるカチオン性あるいは両性高分子では対応ができない状況である。また下水余剰汚泥や下水消化汚泥のように繊維分の少ない所謂難脱水汚泥では、特別の性能を要する凝集剤が必要になり、二種以上配合凝集剤が提案される所以である。例えば特許文献2は、メタアクリル系カチオンポリマー(A)と(メタ)アクリル系両性ポリマーが、特許文献3ではカチオン性高分子(A)と、酸基の3〜30モル%がアルカリにより中和されてなるアニオン性単量体単位を含む両性高分子(B)の配合が、さらに特許文献4では、カチオン化度を規定し、カチオン性基とアニオン性基の比率を規定した両性高分子との配合をそれぞれ提案している。これらは上記謂難脱水汚泥の処理を意図したものであるが、下水処理場の脱水ケーキ含水率低下の要求には到底満足されるものではない。また上記謂難脱水汚泥には、架橋あるいは分岐した水溶性高分子が有効とされているが(特許文献5など)、薬剤添加量が増加し処理コストを押し上げるのが問題となっている。
特開昭63−260928号公報 特開平8−112504号公報 特開2000−218297号公報 特開平9−57299号公報 特許3218578号公報
Conventionally, a cationic polymer flocculant has been widely used for dehydration of organic sludge generated in sewage, human waste, etc., and an amphoteric polymer flocculant has been proposed (Patent Document 1). In recent years, there is a strong tendency for sewage treatment plants to require a reduction in the moisture content of the dehydrated cake, which is not possible with the simple cationic or amphoteric polymers described above. Moreover, in the so-called hardly dewatered sludge with a small amount of fiber such as sewage surplus sludge and sewage digested sludge, a flocculant requiring special performance is required, and two or more kinds of flocculants are proposed. For example, in Patent Document 2, methacrylic cationic polymer (A) and (meth) acrylic amphoteric polymer are neutralized, and in Patent Document 3, cationic polymer (A) and 3 to 30 mol% of acid groups are neutralized by alkali. The formulation of the amphoteric polymer (B) containing an anionic monomer unit is further disclosed in Patent Document 4 in which the degree of cationization is defined and the ratio of the cationic group to the anionic group is defined. Each formulation is proposed. These are intended for the treatment of the so-called hardly dewatered sludge, but are not completely satisfied with the demand for reducing the moisture content of the dewatered cake at the sewage treatment plant. In addition, a crosslinked or branched water-soluble polymer is effective for the so-called hardly dehydrated sludge (Patent Document 5, etc.), but the problem is that the amount of chemicals added increases and processing costs are increased.
JP-A 63-260928 JP-A-8-112504 JP 2000-218297 A JP-A-9-57299 Japanese Patent No. 3218578

本発明の課題は、下水処理場における下水余剰汚泥や下水消化汚泥のように繊維分の少ない所謂難脱水汚泥に対し、脱水ケーキ含水率低下の要求を満足し、
同時に架橋あるいは分岐した水溶性高分子の難点とされる薬剤添加量の増加にも対応でき、コスト増加を抑制可能な汚泥脱水剤を開発することである。
The problem of the present invention is to satisfy the requirement of dewatering cake moisture content reduction for so-called hardly dewatered sludge with low fiber content such as sewage surplus sludge and sewage digested sludge in a sewage treatment plant,
At the same time, it is to develop a sludge dehydrating agent that can cope with an increase in the amount of chemicals added, which is a difficulty of water-soluble polymers that are crosslinked or branched, and that can suppress an increase in cost.

上記課題を解決するため鋭意検討をした結果、以下に述べる発明に到達した。すなわち請求項1の発明は、下記定義1あるいは定義2で表示される電荷内包率50%以上90%以下の水溶性カチオン性高分子(A)、電荷内包率50以上、90%以下の水溶性両性高分子(B)および酸性物質(C)を組み合わせた水溶性高分子組成物であって、前記水溶性カチオン性高分子(A)が、下記一般式(1)で表わされる単量体及び架橋性単量体を必須として含有する単量体あるいは単量体混合物を重合したものであり、前記水溶性両性高分子(B)が、下記一般式(1)で表わされる単量体と下記一般式(2)で表わされる単量体及び架橋性単量体を必須として含有する単量体混合物を重合したものであることを特徴とする水溶性高分子組成物。
定義1)水溶性カチオン性高分子および両性でかつカチオン性単量体とアニオン性単量体共重合率の差が正である水溶性高分子の場合
電荷内包率[%]=(1−α/β)×100
αは酢酸にてpH4.0に調整した水溶性カチオン性高分子あるいは両性水溶性高分子水溶液をポリビニルスルホン酸カリウム水溶液にて滴定した滴定量。βは酢酸にてpH4.0に調整した水溶性カチオン性高分子あるいは両性水溶性高分子水溶液にポリビニルスルホン酸カリウム水溶液を前記水溶性カチオン性高分子あるいは両性水溶性高分子の電荷の中和を行うに十分な量加え、その後ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液にて滴定した滴定量をブランク値から差し引いた滴定量。ここでブランク値とは、水溶性カチオン性高分子あるいは両性水溶性高分子水溶液無添加時にポリビニルスルホン酸カリウム水溶液をポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液にて滴定した滴定量である。
定義2)両性でかつカチオン性単量体とアニオン性単量体の共重合率の差が負である水溶性高分子の場合
電荷内包率[%]=(1−α/β)×100
αはアンモニアにてpH10.0に調整した水溶性両性高分子水溶液をポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液にて滴定した滴定量。βはアンモニアにてpH10.0に調整した水溶性両性高分子水溶液にポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液を前記水溶性両性高分子の電荷の中和を行うに十分な量加え、その後ポリビニルスルホン酸カリウム水溶液にて滴定した滴定量をブランク値から差し引いた滴定量。ここでブランク値とは、水溶性両性高分子水溶液無添加時にジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液をポリビニルスルホン酸カリウム水溶液にて滴定した滴定量である。


一般式(1)
は水素又はメチル基、RおよびRは炭素数1〜3のアルキル基、アルコキシ基あるいはベンジル基、Rは水素、炭素数1〜3のアルキル基、アルコキシル基あるいはベンジル基であり、同種でも異種でも良い。Aは酸素またはNH、Bは炭素数2〜4のアルキレン基またはアルコキシレン基、Xは陰イオンをそれぞれ表わす。
一般式(2)
は水素またはCHCOOY、QはSO、CSO
CONHC(CHCHSO、CCOOあるいはCOO、Rは水素、メチル基またはCOOYであり、Y、Yは水素または陽イオンをそれぞれ表わす。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the inventors have reached the invention described below. That is, the invention of claim 1 is a water-soluble cationic polymer (A) represented by the following definition 1 or definition 2 having a charge encapsulation rate of 50% to 90%, and a water solubility of 50% to 90%. amphoteric polymer (B) and water-soluble polymer composition in combination an acidic substance (C), the water-soluble cationic polymer (a) is, and the monomer represented by the following general formula (1) A monomer or monomer mixture containing a crosslinkable monomer as an essential component is polymerized, and the water-soluble amphoteric polymer (B) is a monomer represented by the following general formula (1) and the following: A water-soluble polymer composition obtained by polymerizing a monomer mixture containing the monomer represented by formula (2) and a crosslinkable monomer as essential components.
Definition 1) Charge inclusion rate [%] = (1-α) for water-soluble cationic polymers and water-soluble polymers that are amphoteric and have a positive difference in copolymerization rate between cationic monomers and anionic monomers / Β) × 100
α is a titration amount obtained by titrating a water-soluble cationic polymer or an amphoteric water-soluble polymer aqueous solution adjusted to pH 4.0 with acetic acid with a potassium polyvinyl sulfonate aqueous solution. β is a water-soluble cationic polymer or an amphoteric water-soluble polymer aqueous solution adjusted to pH 4.0 with acetic acid, and an aqueous polyvinyl sulfonate potassium solution is used to neutralize the charge of the water-soluble cationic polymer or amphoteric water-soluble polymer. A titration amount obtained by adding a sufficient amount to perform, and then subtracting the titration amount titrated with an aqueous polydiallyldimethylammonium chloride solution from the blank value. Here, the blank value is a titration amount obtained by titrating a potassium polyvinylsulfonate aqueous solution with a polydiallyldimethylammonium chloride aqueous solution when no water-soluble cationic polymer or amphoteric water-soluble polymer aqueous solution was added.
Definition 2) Charge inclusion ratio [%] = (1−α / β) × 100 in the case of a water-soluble polymer that is amphoteric and has a negative difference in copolymerization rate between a cationic monomer and an anionic monomer
α is a titration amount obtained by titrating a water-soluble amphoteric polymer aqueous solution adjusted to pH 10.0 with ammonia with a polydiallyldimethylammonium chloride aqueous solution. β is a water-soluble amphoteric polymer aqueous solution adjusted to pH 10.0 with ammonia, and a polydiallyldimethylammonium chloride aqueous solution is added in an amount sufficient to neutralize the charge of the water-soluble amphoteric polymer, and then a potassium polyvinyl sulfonate aqueous solution Titration volume obtained by subtracting the titration volume titrated with the blank value. Here, the blank value is a titration amount obtained by titrating a diallyldimethylammonium chloride aqueous solution with a potassium polyvinyl sulfonate aqueous solution when no water-soluble amphoteric polymer aqueous solution was added.


General formula (1)
R 1 is hydrogen or a methyl group, R 2 and R 3 are an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxy group or a benzyl group, and R 4 is hydrogen, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxyl group or a benzyl group. , Same or different. A represents oxygen or NH, B represents an alkylene group or alkoxylene group having 2 to 4 carbon atoms, and X 1 represents an anion.
General formula (2)
R 5 is hydrogen or CH 2 COOY 2 , Q is SO 3 , C 6 H 5 SO 3 ,
CONHC (CH 2 ) 2 CH 2 SO 3 , C 6 H 5 COO or COO, R 6 is hydrogen, a methyl group or COOY 2 , and Y 1 and Y 2 each represent hydrogen or a cation.

請求項2の発明は、前記水溶性高分子組成物中の酸性物質の含有量が、前記水溶性高分子組成物を0.1質量%以上に溶解した場合の溶解液pHを4以下にする量であることを特徴とする請求項1に記載の水溶性高分子組成物である。 In the invention of claim 2, the content of the acidic substance in the water-soluble polymer composition is such that the solution pH when the water-soluble polymer composition is dissolved in 0.1% by mass or more is 4 or less. The water-soluble polymer composition according to claim 1, wherein the water-soluble polymer composition is an amount.

請求項3の発明は、前記水溶性カチオン性高分子(A)と前記水溶性両性高分子(B)の質量混合比が、(A):(B)=40〜80:60〜20であることを特徴とする請求項1あるいは2に記載の水溶性高分子組成物である。 In the invention of claim 3, the mass mixing ratio of the water-soluble cationic polymer (A) and the water-soluble amphoteric polymer (B) is (A) :( B) = 40-80: 60-20. The water-soluble polymer composition according to claim 1 or 2, wherein

請求項1〜3のいずれかに記載の水溶性高分子組成物を汚泥脱水剤として使用することを特徴とする水溶性高分子組成物の使用方法である。 It is a usage method of the water-soluble polymer composition characterized by using the water-soluble polymer composition in any one of Claims 1-3 as a sludge dehydrating agent.

本発明は、高分子を構造改質剤によって構造変性した定義で表示される電荷内包率50%以上90%以下の水溶性カチオン性高分子(A)、電荷内包率50以上、90%以下の水溶性両性高分子(B)および酸性物質(C)を組み合わせた水溶性高分子組成物であって、前記水溶性カチオン性高分子(A)が、下記一般式(1)で表わされる単量体を必須として含有する単量体あるいは単量体混合物を重合したものであり、前記水溶性両性高分子(B)が、下記一般式(1)で表わされる単量体と下記一般式(2)で表わされる単量体を必須として含有する単量体混合物を重合したものであることを特徴とする。この水溶性高分子組成物は、下水処理場における下水余剰汚泥や下水消化汚泥のように繊維分の少ない所謂難脱水汚泥に対し、脱水ケーキ含水率低下の要求を満足し、同時に架橋あるいは分岐した水溶性高分子の難点とされる薬剤添加量の増加にも対応でき、コスト増加を抑制可能である。
一般式(1)
は水素又はメチル基、RおよびRは炭素数1〜3のアルキル基、アルコキシ基あるいはベンジル基、Rは水素、炭素数1〜3のアルキル基、アルコキシル基あるいはベンジル基であり、同種でも異種でも良い。Aは酸素またはNH、Bは炭素数2〜4のアルキレン基またはアルコキシレン基、Xは陰イオンをそれぞれ表わす。
一般式(2)
は水素またはCHCOOY、QはSO、CSO
CONHC(CHCHSO、CCOOあるいはCOO、Rは水素、メチル基またはCOOYであり、Y、Yは水素または陽イオンをそれぞれ表わす。
The present invention relates to a water-soluble cationic polymer (A) having a charge inclusion rate of 50% or more and 90% or less represented by a definition in which the polymer is structurally modified with a structural modifier, and a charge inclusion rate of 50% or more and 90% or less. A water-soluble polymer composition comprising a combination of a water-soluble amphoteric polymer (B) and an acidic substance (C), wherein the water-soluble cationic polymer (A) is represented by the following general formula (1) A monomer or a monomer mixture containing the product as an essential component is polymerized, and the water-soluble amphoteric polymer (B) is a monomer represented by the following general formula (1) and the following general formula (2 It is characterized by polymerizing a monomer mixture containing the monomer represented by This water-soluble polymer composition satisfies the requirement of reducing the moisture content of the dehydrated cake for so-called hardly dewatered sludge with low fiber content, such as sewage surplus sludge and sewage digested sludge in a sewage treatment plant, and simultaneously crosslinked or branched. It is possible to cope with an increase in the amount of drug added, which is a difficulty of water-soluble polymers, and it is possible to suppress an increase in cost.
General formula (1)
R 1 is hydrogen or a methyl group, R 2 and R 3 are an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxy group or a benzyl group, and R 4 is hydrogen, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxyl group or a benzyl group. , Same or different. A represents oxygen or NH, B represents an alkylene group or alkoxylene group having 2 to 4 carbon atoms, and X 1 represents an anion.
General formula (2)
R 5 is hydrogen or CH 2 COOY 2 , Q is SO 3 , C 6 H 5 SO 3 ,
CONHC (CH 2 ) 2 CH 2 SO 3 , C 6 H 5 COO or COO, R 6 is hydrogen, a methyl group or COOY 2 , and Y 1 and Y 2 each represent hydrogen or a cation.

ここで直鎖状水溶性高分子と架橋した水溶性高分子の凝集・吸着挙動に関して説明すると、直鎖状水溶性高分子は伸びた状態にあり、そこに懸濁粒子を吸着させ生成した凝集フロックは、大きいがふわふわして強固になりにくい。強度を増すため添加量を増加していってもフロックの改善はない。その原因は、伸びた状態にあるため懸濁粒子との接触サイトが多く、その結果見かけ上の電荷的飽和になりやすい。攪拌強度を増加させ生成フロックを破壊し新しい吸着面を作ればよいが、上記のような現象がまた起こり、結局小さく強固なフロックは生成しない。 Here, the aggregation / adsorption behavior of the water-soluble polymer cross-linked with the linear water-soluble polymer will be explained. The linear water-soluble polymer is in an extended state, and the aggregate formed by adsorbing suspended particles there. Flock is large but fluffy and hard to be strong. Even if the amount added is increased to increase the strength, there is no improvement in floc. The cause of this is an extended state, so there are many contact sites with the suspended particles, and as a result, apparent charge saturation is likely to occur. It is only necessary to increase the agitation strength and destroy the generated floc to create a new adsorption surface. However, the above phenomenon occurs again, and eventually a small and strong floc is not generated.

これに対し架橋性水溶性高分子が汚泥中に添加されると懸濁粒子に吸着し、粒子同士の接着剤として作用し結果として粒子の凝集が起こる。この時「密度の詰まった」分子形態であるため粒子表面と多点で結合し、より締った強度の高いフロックを形成すると推定される。多点で結合することは、懸濁粒子への吸着性能が優れ、そのため未吸着の水溶性高分子が少なく、汚泥中に遊離せず汚泥粘性の増加が発生しない。また電荷内包率のところで説明したようにまるまった形態をした分子の内側に存在するカチオン性基は、懸濁粒子の電荷中和には寄与せず、見かけ上カチオン化度の低い分子として作用し、カチオン性飽和による再分散作用は少なくなる。結果として小さなサイズで絞まった強固なフロックが形成され機械脱水時、水切れが良くケーキ含水率が低下すると考えられる。 In contrast, when a crosslinkable water-soluble polymer is added to the sludge, it adsorbs to the suspended particles and acts as an adhesive between the particles, resulting in aggregation of the particles. At this time, it is presumed that since it is in a “dense packed” molecular form, it binds to the particle surface at multiple points to form a tighter and stronger floc. Bonding at multiple points is excellent in adsorption performance to suspended particles, so that there are few unadsorbed water-soluble polymers, they are not released into sludge, and sludge viscosity does not increase. In addition, as explained in the charge inclusion ratio, the cationic group existing inside the molecule having a round shape does not contribute to the charge neutralization of the suspended particle, and acts as a molecule having an apparently low degree of cationization. However, the redispersion effect due to cationic saturation is reduced. As a result, it is considered that a strong floc that has been squeezed with a small size is formed, and when the machine is dehydrated, the water drainage is good and the moisture content of the cake is reduced.

配合した両性水溶性高分子は、分子内にカチオン性基とアニオン性基を有するためにこの分子を吸着し凝集した凝集粒子同士の結合もあり、さらにカチオン性水溶性高分子によって生成した凝集粒子同士の結合役もあり、その分カチオン性水溶性高分子単独の場合よりも添加量が節約できると考えられる。両性水溶性高分子の主な役割は、分子同士あるいは凝集粒子同士の仲立ちと、カチオン性基とアニオン性基によるカチオン性過多になるのを防ぎ、凝集性能低下の防止と考えられる。 The blended amphoteric water-soluble polymer has a cationic group and an anionic group in the molecule, so there is also a bond between the aggregated particles that have adsorbed and agglomerated this molecule, and also aggregated particles generated by the cationic water-soluble polymer It is considered that the amount added can be saved as compared with the case of the cationic water-soluble polymer alone. It is considered that the main role of the amphoteric water-soluble polymer is to prevent intermediation between molecules or aggregated particles, and to prevent a cationic excess due to a cationic group and an anionic group, and to prevent a decrease in aggregation performance.

はじめに電荷内包率50%以上90%以下であるカチオン性水溶性高分子(A)に関して説明する。電荷内包率は、以下のように定義される。すなわち
定義1)水溶性カチオン性高分子および両性でかつカチオン性単量体とアニオン性単量体共重合率の差が正である水溶性高分子の場合
電荷内包率[%]=(1−α/β)×100
αは酢酸にてpH4.0に調整した水溶性カチオン性高分子あるいは両性水溶性高分子水溶液をポリビニルスルホン酸カリウム水溶液にて滴定した滴定量。βは酢酸にてpH4.0に調整した水溶性カチオン性高分子あるいは両性水溶性高分子水溶液にポリビニルスルホン酸カリウム水溶液を前記水溶性カチオン性高分子あるいは両性水溶性高分子の電荷の中和を行うに十分な量加え、その後ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液にて滴定した滴定量をブランク値から差し引いた滴定量。ここでブランク値とは、水溶性カチオン性高分子あるいは両性水溶性高分子水溶液無添加時にポリビニルスルホン酸カリウム水溶液をポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液にて滴定した滴定量である。
定義2)両性でかつカチオン性単量体とアニオン性単量体の共重合率の差が負である水溶性高分子の場合
電荷内包率[%]=(1−α/β)×100
αはアンモニアにてpH10.0に調整した水溶性両性高分子水溶液をポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液にて滴定した滴定量。βはアンモニアにてpH10.0に調整した水溶性両性高分子水溶液にポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液を前記水溶性両性高分子の電荷の中和を行うに十分な量加え、その後ポリビニルスルホン酸カリウム水溶液にて滴定した滴定量をブランク値から差し引いた滴定量。ここでブランク値とは、水溶性両性高分子水溶液無添加時にジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液をポリビニルスルホン酸カリウム水溶液にて滴定した滴定量である。
First, the cationic water-soluble polymer (A) having a charge inclusion rate of 50% to 90% will be described. The charge inclusion rate is defined as follows. That is, definition 1) In the case of a water-soluble cationic polymer and an amphoteric and water-soluble polymer having a positive difference in the copolymerization rate between a cationic monomer and an anionic monomer, the charge inclusion rate [%] = (1− α / β) × 100
α is a titration amount obtained by titrating a water-soluble cationic polymer or an amphoteric water-soluble polymer aqueous solution adjusted to pH 4.0 with acetic acid with a potassium polyvinyl sulfonate aqueous solution. β is a water-soluble cationic polymer or an amphoteric water-soluble polymer aqueous solution adjusted to pH 4.0 with acetic acid, and an aqueous polyvinyl sulfonate potassium solution is used to neutralize the charge of the water-soluble cationic polymer or amphoteric water-soluble polymer. A titration amount obtained by adding a sufficient amount to perform, and then subtracting the titration amount titrated with an aqueous polydiallyldimethylammonium chloride solution from the blank value. Here, the blank value is a titration amount obtained by titrating a potassium polyvinylsulfonate aqueous solution with a polydiallyldimethylammonium chloride aqueous solution when no water-soluble cationic polymer or amphoteric water-soluble polymer aqueous solution was added.
Definition 2) Charge inclusion ratio [%] = (1−α / β) × 100 in the case of a water-soluble polymer that is amphoteric and has a negative difference in copolymerization rate between a cationic monomer and an anionic monomer
α is a titration amount obtained by titrating a water-soluble amphoteric polymer aqueous solution adjusted to pH 10.0 with ammonia with a polydiallyldimethylammonium chloride aqueous solution. β is a water-soluble amphoteric polymer aqueous solution adjusted to pH 10.0 with ammonia, and a polydiallyldimethylammonium chloride aqueous solution is added in an amount sufficient to neutralize the charge of the water-soluble amphoteric polymer, and then a potassium polyvinyl sulfonate aqueous solution Titration volume obtained by subtracting the titration volume titrated with the blank value. Here, the blank value is a titration amount obtained by titrating a diallyldimethylammonium chloride aqueous solution with a potassium polyvinyl sulfonate aqueous solution when no water-soluble amphoteric polymer aqueous solution was added.

すなわち電荷内包率の高い水溶性高分子は、架橋度が高まった水溶性高分子であり、電荷内包率の低い水溶性高分子は、架橋度が低い水溶性高分子であると言える。この理由は、以下の通りに説明される。直鎖状水溶性高分子は、希薄溶液中では、分子はほぼ「伸びきった」形状をしている。一方、架橋性水溶性高分子は、溶液中において粒子状の丸まった形状をしていて、粒子状の内部に存在するイオン性基は、外側には現われにくく、反対電荷との反応も緩慢に起こると考えられる。 That is, it can be said that a water-soluble polymer having a high charge encapsulation rate is a water-soluble polymer having a high degree of crosslinking, and a water-soluble polymer having a low charge encapsulation rate is a water-soluble polymer having a low crosslinking rate. The reason for this is explained as follows. A linear water-soluble polymer has a substantially “stretched” shape in a dilute solution. On the other hand, the crosslinkable water-soluble polymer has a rounded particle shape in the solution, and the ionic group present inside the particle is unlikely to appear on the outside and reacts slowly with the opposite charge. It is thought to happen.

ここで架橋性水溶性カチオン性高分子および、両性でかつカチオン性単量体とアニオン性単量体の共重合率の差が正である架橋性水溶性両性高分子に関しては、電荷内包率は以下のようになる。
電荷内包率[%]=(1−α/β)×100
滴定量αは、試料である架橋性カチオン性(両性)水溶性高分子に反対電荷を有するポリビニルスルホン酸カリウム水溶液を滴下して行き、水溶性カチオン性(両性)高分子の「表面」(粒子状の表面部)に存在するイオン性基にイオン的静電反応を行わせる操作を意味する。
For crosslinkable water-soluble cationic polymers and crosslinkable water-soluble amphoteric polymers that are amphoteric and have a positive difference in the copolymerization rate between the cationic monomer and the anionic monomer, the charge inclusion rate is It becomes as follows.
Charge inclusion rate [%] = (1−α / β) × 100
The titration amount α is obtained by dropping an aqueous solution of potassium polyvinyl sulfonate having an opposite charge onto a crosslinkable cationic (amphoteric) water-soluble polymer as a sample, and then “surface” (particles) of the water-soluble cationic (amphoteric) polymer. Meaning an ionic electrostatic reaction on an ionic group present on the surface portion.

次に架橋性カチオン性(両性)水溶性高分子の理論的な電荷量を中和するに十分な量以上の反対電荷を有するポリビニルスルホン酸カリウムを添加し、反応時間を十分取ったその後、余剰のポリビニルスルホン酸カリウムをジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液により滴定する。また別に架橋性カチオン性(両性)水溶性高分子を添加しないでポリビニルスルホン酸カリウム溶液をジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液により滴定し、ブランク値を出しておき、ブランク値より架橋性カチオン性(両性)水溶性高分子を添加した場合の滴定量を差し引き、この値がβとなる。β値は、架橋性カチオン性(両性)水溶性高分子の化学組成から計算される理論的な電荷量に相当すると考えられる。すなわち架橋性カチオン性(両性)水溶性高分子に対し、反対電荷が多量に存在するので、表面のカチオン性電荷だけでなく、内部の電荷まで静電的な中和反応が行われると考えられる。架橋度が高ければ、αはβに対し小さくなり、(1−α/β)値は、1に比べ大きくなり電荷内包率は大きい(すなわち架橋の度合いは高くなる)。 Next, potassium polyvinyl sulfonate having an opposite charge more than the amount sufficient to neutralize the theoretical charge amount of the crosslinkable cationic (amphoteric) water-soluble polymer was added, the reaction time was sufficient, and then the surplus Of polyvinyl sulfonate is titrated with an aqueous diallyldimethylammonium chloride solution. Separately, titrate the potassium polyvinyl sulfonate solution with diallyldimethylammonium chloride aqueous solution without adding a crosslinkable cationic (amphoteric) water-soluble polymer, and give a blank value. This value is β after subtracting the titration amount when the functional polymer is added. The β value is considered to correspond to the theoretical charge calculated from the chemical composition of the crosslinkable cationic (amphoteric) water-soluble polymer. In other words, the cross-linkable cationic (amphoteric) water-soluble polymer has a large amount of opposite charge, so it is considered that not only the surface cationic charge but also the internal charge is electrostatically neutralized. . If the degree of crosslinking is high, α is smaller than β, and the (1-α / β) value is larger than 1 and the charge inclusion rate is large (that is, the degree of crosslinking is high).

両性でかつカチオン性単量体とアニオン性単量体の共重合率の差が負である架橋性水溶性両性高分子の電荷内包率に関しても、上記とほぼ同じ内容で説明することができるが、アニオン性基を解離させるためアンモニアでpHをアルカリ性にするという違いだけがある。 The charge inclusion rate of the crosslinkable water-soluble amphoteric polymer that is amphoteric and has a negative difference in the copolymerization rate between the cationic monomer and the anionic monomer can be explained in the same manner as described above. The only difference is that the pH is made alkaline with ammonia to dissociate the anionic group.

本発明では上記のような電荷内包率を有する水溶性カチオン性高分子(A)を製造するため重合時あるいは重合後に構造改質剤、すなわち高分子を構造変性する架橋性単量体を使用する。この架橋性単量体は、単量体総量に対し0.0005〜0.0050モル%、また好ましくは0.0008〜0.002モル%存在させる。架橋性単量体の例としては、N,N−メチレンビス(メタ)アクリルアミド、トリアリルアミン、ジメタクリル酸エチレングリコール、ジメタクリル酸ジエチレングリコール、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―1,3−ブチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸ポリエチレングリコール、N−ビニル(メタ)アクリルアミド、N−メチルアリルアクリルアミド、アクリル酸グリシジル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、アクロレイン、グリオキザール、ビニルトリメトキシシランなどがあるが、この場合の架橋剤としては、水溶性ポリビニル化合物がより好ましく、最も好ましいのはN,N−メチレンビス(メタ)アクリルアミドである。またギ酸ナトリウム、イソプロピルアルコール等の連鎖移動剤を併用して使用することも架橋性を調節する手法として効果的である。 In the present invention, in order to produce the water-soluble cationic polymer (A) having the above-described charge inclusion rate, a structural modifier, that is, a crosslinkable monomer that modifies the polymer is used during or after polymerization. . This crosslinkable monomer is present in an amount of 0.0005 to 0.0050 mol%, preferably 0.0008 to 0.002 mol%, based on the total amount of monomers. Examples of the crosslinkable monomer include N, N-methylenebis (meth) acrylamide, triallylamine, ethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, tetraethylene glycol dimethacrylate, and dimethacrylic acid. Acid-1,3-butylene glycol, polyethylene glycol di (meth) acrylate, N-vinyl (meth) acrylamide, N-methylallylacrylamide, glycidyl acrylate, polyethylene glycol diglycidyl ether, acrolein, glyoxal, vinyltrimethoxysilane In this case, the crosslinking agent is more preferably a water-soluble polyvinyl compound, and most preferably N, N-methylenebis (meth) acrylamide. Use of a chain transfer agent such as sodium formate or isopropyl alcohol in combination is also effective as a method for adjusting the crosslinkability.

同様に該当する電荷内包率を有する水溶性両性高分子(B)を製造するため重合時あるいは重合後、前述のような架橋性単量体を存在させる。使用する架橋性単量体は、前述と同様であり、最も好ましいのはN,N−メチレンビス(メタ)アクリルアミドである。連鎖移動剤も併用して使用すると効果的である。 Similarly, in order to produce a water-soluble amphoteric polymer (B) having a corresponding charge inclusion rate, a crosslinkable monomer as described above is present during or after polymerization. The crosslinkable monomer used is the same as described above, and most preferred is N, N-methylenebis (meth) acrylamide. It is effective to use a chain transfer agent in combination.

水溶性カチオン性高分子(A)を製造するため使用するカチオン性単量体は、
前記一般式(1)で表わされる単量体を必須として含有する単量体あるいは単量体混合物を重合したものである。水溶性両性高分子(B)は、前記一般式(1)で表わされる単量体と前記一般式(2)で表わされる単量体を必須として含有する単量体混合物を重合したものである。カチオン性単量体の例は、(メタ)アクリロイルオキシアルキル4級アンモニウム塩:(メタ)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ライド、(メタ)アクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、(メタ)アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムブロマイドなど(メタ)アクリロイルオキシアルキル3級アミン塩:(メタ)アクリロイルオキシエチルジメチルアミン硫酸塩、(メタ)アクリロイルオキシプロピルジメチルアミン塩酸塩など。(メタ)アクリロイルアミノアルキル4級アンモニウム塩:(メタ)アクリロイルアミノプロピルトリメチルアンモニウムクロライド、(メタ)アクリロイルアミノプロピルトリメチルアンモニウムメチルサルフェートなど。(メタ)アクリロイルアミノ(ヒドロキシ)アルキル3級アミン塩:(メタ)アクリロイルアミノエチルジメチルアミン塩酸塩などである。
The cationic monomer used to produce the water-soluble cationic polymer (A) is
A monomer or a monomer mixture containing the monomer represented by the general formula (1) as an essential component is polymerized. The water-soluble amphoteric polymer (B) is obtained by polymerizing a monomer mixture containing the monomer represented by the general formula (1) and the monomer represented by the general formula (2) as essential components. . Examples of cationic monomers are (meth) acryloyloxyalkyl quaternary ammonium salts: (meth) acryloyloxyethyltrimethylammonium chloride, (meth) acryloyloxyethyldimethylbenzylammonium chloride, (meth) acryloyloxy-2-hydroxy (Meth) acryloyloxyalkyl tertiary amine salts such as propyltrimethylammonium bromide: (meth) acryloyloxyethyldimethylamine sulfate, (meth) acryloyloxypropyldimethylamine hydrochloride and the like. (Meth) acryloylaminoalkyl quaternary ammonium salts: (meth) acryloylaminopropyltrimethylammonium chloride, (meth) acryloylaminopropyltrimethylammonium methyl sulfate, and the like. (Meth) acryloylamino (hydroxy) alkyl tertiary amine salt: (meth) acryloylaminoethyldimethylamine hydrochloride and the like.

水溶性両性高分子(B)を製造するため使用するアニオン性単量体の例は、ビニルスルホン酸、ビニルベンゼンスルホン酸あるいは2−アクリルアミド2−メチルプロパンスルホン酸、メタクリル酸、アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸あるいはp−カルボキシスチレンなどである。 Examples of the anionic monomer used to produce the water-soluble amphoteric polymer (B) are vinyl sulfonic acid, vinyl benzene sulfonic acid or 2-acrylamido 2-methylpropane sulfonic acid, methacrylic acid, acrylic acid, itaconic acid. , Maleic acid or p-carboxystyrene.

水溶性カチオン性高分子(A)あるいは水溶性両性高分子(B)を製造する場合、非イオン性単量体を共重合してもよくその例としては以下のようなものがある。すなわちアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、酢酸ビニル、アクリロニトリル、アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、ジアセトンアクリルアミド、N−ビニルピロリドン、N−ビニルホルムアミド、N−ビニルアセトアミド、アクリロイルモルホリンなどがあげられる。 When producing the water-soluble cationic polymer (A) or the water-soluble amphoteric polymer (B), a nonionic monomer may be copolymerized, and examples thereof include the following. That is, acrylamide, N, N-dimethylacrylamide, vinyl acetate, acrylonitrile, methyl acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, diacetone acrylamide, N-vinylpyrrolidone, N-vinylformamide, N-vinylacetamide, acryloylmorpholine Etc.

これら水溶性カチオン性高分子(A)あるいは水溶性両性高分子(B)におけるカチオン性単量体のモル%は、20〜100モル%であり、好ましくは40〜100モル%、最も好ましくは50〜100モル%である。またアニオン性単量体のモル%は、5〜40モル%であり、好ましくは10〜40モル%、最も好ましくは10〜30モル%である。また分子量は重量平均分子量で500万〜1500万であり、好ましくは500万〜1200万であり、最も好ましくは700〜1000モル%である。 The mol% of the cationic monomer in these water-soluble cationic polymer (A) or water-soluble amphoteric polymer (B) is 20 to 100 mol%, preferably 40 to 100 mol%, most preferably 50. ˜100 mol%. Moreover, mol% of anionic monomer is 5-40 mol%, Preferably it is 10-40 mol%, Most preferably, it is 10-30 mol%. The molecular weight is 5 to 15 million in terms of weight average molecular weight, preferably 5 to 12 million, and most preferably 700 to 1000 mol%.

本発明における水溶性カチオン性高分子(A)あるいは水溶性両性高分子(B)
の製品形態としては、粉末、油中水型エマルジョン、塩水溶液中分散液などどのような形態でも実施可能である。混合を考慮した場合は、やはり油中水型エマルジョンあるいは塩水溶液中分散液であることが好ましい。
Water-soluble cationic polymer (A) or water-soluble amphoteric polymer (B) in the present invention
As the product form, any form such as a powder, a water-in-oil emulsion, or a dispersion in an aqueous salt solution can be used. When mixing is taken into consideration, it is preferably a water-in-oil emulsion or a dispersion in an aqueous salt solution.

粉末状の製品は、以下のようにして製造することができる。例えば塩水溶液中あるいは水に非混和性有機液体中にて分散重合した分散液、水溶液重合による粘性液体、あるいは単量体水溶液を高濃度で重合し流動性のない水性ゲル状物を得て、その後乾燥し造粒した粉末状とする。すなわち塩水中にて分散重合した分散液の場合は、直接乾燥機に入れ、一定時間乾燥し、塊状物を粉砕する方法がある。また水に非混和性有機液体中にて分散重合した分散液の場合は、非混和性有機液体を分離し、湿潤な重合粒子を乾燥機にて乾燥し粉末状とする。水溶液重合により生成した粘性液体は、水混和性有機液体により重合物を析出させ、それを乾燥し粉砕する。単量体を高濃度で水溶液重合した流動性のない水性ゲル状物の場合は、ミートチョッパーなどでゲル状物をミンチ化し、それを乾燥後、粉砕し粉末とする方法を採る。以上のようにしてカチオン性水溶性高分子(A)と水溶性両性高分子(B)を混合し、本発明の粉末からなるイオン性水溶性高分子を製造する。 The powdered product can be manufactured as follows. For example, a dispersion obtained by dispersion polymerization in a salt aqueous solution or water immiscible organic liquid, a viscous liquid obtained by aqueous solution polymerization, or a monomer aqueous solution is polymerized at a high concentration to obtain a non-flowable aqueous gel. Then, the powder is dried and granulated. That is, in the case of a dispersion polymerized by dispersion in salt water, there is a method in which the dispersion is directly put into a drier and dried for a certain time to crush the lump. In the case of a dispersion obtained by dispersion polymerization in water in an immiscible organic liquid, the immiscible organic liquid is separated, and wet polymer particles are dried in a dryer to form a powder. The viscous liquid produced by the aqueous solution polymerization precipitates a polymer with a water-miscible organic liquid, which is dried and pulverized. In the case of a non-flowable aqueous gel-like product obtained by polymerizing a monomer at a high concentration in water, the gel-like product is minced with a meat chopper, dried, pulverized and powdered. As described above, the cationic water-soluble polymer (A) and the water-soluble amphoteric polymer (B) are mixed to produce an ionic water-soluble polymer comprising the powder of the present invention.

油中水型エマルジョンの場合は、イオン性単量体、あるいはイオン性単量体、共重合可能な単量体及びこれら単量体に対し生成した重合体が水溶性を保つモル比で添加した架橋性単量体を含有する単量体混合物を水、少なくとも水と非混和性の炭化水素からなる油状物質、油中水型エマルジョンを形成するに有効な量とHLBを有する少なくとも一種類の界面活性剤を混合し、強攪拌し油中水型エマルジョンを形成させ重合することにより合成する。 In the case of a water-in-oil emulsion, an ionic monomer, or an ionic monomer, a monomer that can be copolymerized, and a molar ratio that maintains a water-soluble polymer formed with these monomers are added. A monomer mixture containing a crosslinkable monomer is water, an oily substance comprising at least water-immiscible hydrocarbons, an amount effective to form a water-in-oil emulsion and at least one interface having an HLB It is synthesized by mixing the activator, stirring vigorously to form a water-in-oil emulsion and polymerizing.

また分散媒として使用する炭化水素からなる油状物質の例としては、パラフィン類あるいは灯油、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あげられる。含有量としては、油中水型エマルジョン全量に対して20質量%〜50質量%の範囲であり、好ましくは20質量%〜35質量%の範囲である。 Examples of oily substances composed of hydrocarbons used as dispersion media include paraffins, mineral oils such as kerosene, light oil, and middle oil, or hydrocarbon-based synthetics having characteristics such as boiling point and viscosity substantially in the same range as these. An oil or a mixture thereof may be mentioned. As content, it is the range of 20 mass%-50 mass% with respect to the water-in-oil type emulsion whole quantity, Preferably it is the range of 20 mass%-35 mass%.

油中水型エマルジョンを形成するに有効な量とHLBを有する少なくとも一種類の界面活性剤の例としては、HLB1〜8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−ト、ソルビタンモノステアレ−ト、ソルビタンモノパルミテ−トなどがあげられる。これら界面活性剤の添加量としては、油中水型エマルジョン全量に対して0.5〜10質量%であり、好ましくは1〜5質量%の範囲である。 Examples of at least one surfactant having an amount effective to form a water-in-oil emulsion and HLB are HLB 1-8 nonionic surfactants, specific examples of which include sorbitan monooleate Sorbitan monostearate, sorbitan monopalmitate and the like. The addition amount of these surfactants is 0.5 to 10% by mass, preferably 1 to 5% by mass, based on the total amount of the water-in-oil emulsion.

この場合、高HLB界面活性剤により乳化させ油中水型エマルジョンを形成
させ重合したエマルジョンは、このままで水となじむので転相剤を添加する必
用がない。これら界面活性剤のHLBは、9〜20のもの、好ましくは11〜
20のものを使用する。そのような界面活性剤の例としては、カチオン性界面
活性剤やHLB9〜15のノニオン性界面活性剤であり、ポリオキシエチレン
ポリオキシプロピレンアルキルエ−テル系、ポリオキシエチレンアルコールエ
−テル系などである。
In this case, the emulsion emulsified with a high HLB surfactant to form a water-in-oil emulsion and polymerized is compatible with water as it is, so there is no need to add a phase inversion agent. These surfactants have an HLB of 9-20, preferably 11-11.
20 things are used. Examples of such surfactants are cationic surfactants and HLB 9-15 nonionic surfactants, such as polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether systems, polyoxyethylene alcohol ether systems, and the like It is.

低HLBの界面活性剤により乳化、重合した場合は重合後転相剤と呼ばれる親水性界面化成剤を添加して油の膜で被われたエマルジョン粒子が水になじみ易くし、中の水溶性高分子が溶解しやすくする処理を行い、水で希釈しそれぞれの用途に用いる。親水性界面活性剤の例としては、カチオン性界面活性剤やHLB9〜15のノニオン性界面活性剤であり、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエ−テル系、ポリオキシエチレンアルコールエ−テル系などである。 When emulsified and polymerized with a low-HLB surfactant, a hydrophilic interfacial modifier called a phase inversion agent is added after the polymerization to make the emulsion particles covered with the oil film easy to adapt to water, The molecule is treated so that it is easily dissolved, diluted with water and used for each application. Examples of hydrophilic surfactants are cationic surfactants and nonionic surfactants of HLB 9-15, such as polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether systems and polyoxyethylene alcohol ether systems. is there.

塩水溶液中分散液の場合は、硫酸アンモニウムのような多価アニオン塩の水溶液を調製し、この中にカチオン性単量体、あるいは非イオン性単量体からなる混合物を仕込み、また、両性水溶性重合体の場合はアニオン性単量体をしこみ、分散剤として該塩水溶液に可溶な高分子分散剤を共存させ攪拌下、分散重合し合成することができる。 In the case of a dispersion in an aqueous salt solution, an aqueous solution of a polyvalent anion salt such as ammonium sulfate is prepared and charged with a mixture of a cationic monomer or a nonionic monomer. In the case of a polymer, an anionic monomer can be squeezed, and a polymer dispersant soluble in the aqueous salt solution can be used as a dispersant in the presence of stirring to carry out dispersion polymerization and synthesis.

高分子分散剤としては、非イオン性あるいはカチオン性高分子のいずれでも使用可能であるが、カチオン性高分子のほうがより好ましい。カチオン性高分子としては、アクリル系カチオン性単量体、たとえば、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチルやジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドなどの無機酸や有機酸の塩、あるいは塩化メチルや塩化ベンジルによる四級アンモニウム塩とアクリルアミドとの共重合体である。例えば(メタ)アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム塩化物、(メタ)アクリロイルオキシ2−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウム塩化物、(メタ)アクリロイルアミノプロピルトリメチルアンモニウム塩化物、(メタ)アクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウム塩化物、(メタ)アクリロイルオキシ2−ヒドロキシプロピルジメチルベンジルアンモニウム塩化物、(メタ)アクリロイルアミノプロピルジメチルベンジルアンモニウム塩化物などがあげられ、これら単量体と非イオン性単量体との共重合体でも良い。またジメチルジアリルアンモニウム塩化物重合体などジアリルアミン系重合体でも使用できる。 As the polymer dispersant, either a nonionic or cationic polymer can be used, but a cationic polymer is more preferable. Cationic polymers include acrylic cationic monomers such as inorganic acid and organic acid salts such as dimethylaminoethyl (meth) acrylate and dimethylaminopropyl (meth) acrylamide, or methyl chloride and benzyl chloride. It is a copolymer of quaternary ammonium salt and acrylamide. For example, (meth) acryloyloxyethyltrimethylammonium chloride, (meth) acryloyloxy 2-hydroxypropyltrimethylammonium chloride, (meth) acryloylaminopropyltrimethylammonium chloride, (meth) acryloyloxyethyldimethylbenzylammonium chloride, ( Examples thereof include (meth) acryloyloxy 2-hydroxypropyldimethylbenzylammonium chloride, (meth) acryloylaminopropyldimethylbenzylammonium chloride, and a copolymer of these monomers and nonionic monomers may be used. Also, diallylamine polymers such as dimethyldiallylammonium chloride polymer can be used.

非イオン性高分子の例としては、上記非イオン性単量体の(共)重合体、ポリビニルアルコ−ル、スチレン/無水マレイン酸共重合物あるいはブテン/無水マレイン酸共重合物の完全アミド化物などである。 Examples of nonionic polymers include (co) polymers of the above nonionic monomers, polyvinyl alcohol, styrene / maleic anhydride copolymers or fully amidated products of butene / maleic anhydride copolymers. Etc.

上記イオン性高分子の分子量としては、5、000から300万、好ましくは5万から150万である。また、非イオン性高分子分の分子量としては、1,000〜100万であり、好ましくは1,000〜50万である。これら高分子分散剤の単量体に対する添加量は、1/100〜1/10であり、好ましくは2/100〜5/100である。 The molecular weight of the ionic polymer is 5,000 to 3 million, preferably 50,000 to 1.5 million. The molecular weight of the nonionic polymer is 1,000 to 1,000,000, preferably 1,000 to 500,000. The amount of these polymer dispersants added to the monomer is 1/100 to 1/10, preferably 2/100 to 5/100.

これら上記の種々重合は、重合は窒素雰囲気下にて、重合開始剤、例えば2、
2’−アゾビス(アミジノプロパン)二塩化水素化物または2、2’−アゾビ
ス〔2−(5−メチル−2−イミダゾリン−2−イル)プロパン〕二塩化水素
化物のような水溶性アゾ系重合開始剤、あるいは過硫酸アンモニウムおよび亜
硫酸水素ナトリウム併用のような水溶性レドックス系重合開始剤を添加し、撹
拌下あるいは無攪拌下ラジカル重合を行う。
These various polymerizations are carried out under a nitrogen atmosphere, with a polymerization initiator such as 2,
Initiation of water-soluble azo polymerization such as 2'-azobis (amidinopropane) dihydrochloride or 2,2'-azobis [2- (5-methyl-2-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride A water-soluble redox polymerization initiator such as an agent or a combination of ammonium persulfate and sodium hydrogen sulfite is added, and radical polymerization is performed with or without stirring.

本発明の水溶性高分子組成物は、0.1質量%濃度の水溶液とした時の水溶液pHが通常4.0以下、好ましくは3.0以下である。水溶液pHが4.0を上回ると十分な性能が得られない。そのため酸性物質を配合する。この理由は二つある。すなわち両性水溶性高分子を配合するため溶液pHが約5〜約9の範囲でイオンコンプレックスを形成し溶液が白濁する。このイオンコンプレックスが生成した状態で汚泥など処理対照に添加すると、性能が低下するためである。またpHが5付近より高い範囲では本発明で使用する(メタ)アクリル系水溶性高分子が加水分解を受け、劣化しやすくなる。0.1質量%濃度というのは、処理対照に添加する場合の下限に近い溶液濃度である。これら現象を防止するため水溶液のpHは4以下にすることが好ましい。 The water-soluble polymer composition of the present invention has an aqueous solution pH of usually 4.0 or less, preferably 3.0 or less when an aqueous solution having a concentration of 0.1% by mass is used. If the aqueous solution pH exceeds 4.0, sufficient performance cannot be obtained. Therefore, an acidic substance is blended. There are two reasons for this. That is, since an amphoteric water-soluble polymer is blended, an ion complex is formed in a solution pH range of about 5 to about 9, and the solution becomes cloudy. This is because when the ion complex is generated and added to a treatment control such as sludge, the performance decreases. In the range where the pH is higher than about 5, the (meth) acrylic water-soluble polymer used in the present invention is easily hydrolyzed and deteriorates. The 0.1 mass% concentration is a solution concentration close to the lower limit when added to a treated control. In order to prevent these phenomena, the pH of the aqueous solution is preferably 4 or less.

このような酸性物質の例として、無機あるいは有機の酸として塩酸、硫酸、酢酸、スルファミン酸、クエン酸、フマル酸、コハク酸、アジピン酸などである。これら酸性物質の添加量として水溶性高分子の固形分換算として、5〜20質量%であり、好ましくは7〜15質量%であり、0.1質量%濃度に溶解してもpHが4以下を確保できる。 Examples of such acidic substances include hydrochloric acid, sulfuric acid, acetic acid, sulfamic acid, citric acid, fumaric acid, succinic acid, adipic acid and the like as inorganic or organic acids. The addition amount of these acidic substances is 5 to 20% by mass, preferably 7 to 15% by mass in terms of solid content of the water-soluble polymer, and the pH is 4 or less even when dissolved in a concentration of 0.1% by mass. Can be secured.

本発明の水溶性高分子組成物は、上記で定義したように比較的高度に架橋した
水溶性カチオン性高分子(A)および同様な水溶性両性高分子(B)、それに酸性物質(C)の配合物からなる。また本発明の水溶性高分子組成物の処理対象として推奨される汚泥は、消化汚泥や余剰汚泥など繊維分の少ない汚泥である。
これら繊維分の少ない汚泥に対しては、いわゆる直鎖状水溶性高分子は汚泥脱水機に掛かるような強固なフロックを形成し難い。すなわち直鎖状水溶性高分子は、水中に分子が広がった状態で存在する。重合系のような高分子量のカチオン性水溶性高分子の凝集作用は、いわゆる「架橋吸着作用」による多数懸濁粒子を水溶性高分子の分子鎖による結合作用で起きると考えられている。しかし直鎖状水溶性高分子は伸びた状態にあり、そこに懸濁粒子を吸着させ生成した凝集フロックは、大きいがふわふわして強固になりにくい。強度を増すため添加量を増加していってもフロックの改善はない。その原因は、伸びた状態にあるため懸濁粒子との接触サイトが多く、その結果見かけ上の電荷的飽和になりやすい。攪拌強度を増加させ生成フロックを破壊し新しい吸着面を作ればよいが、上記のような現象がまた起こり、結局小さく強固なフロックは生成しない。
The water-soluble polymer composition of the present invention comprises a relatively highly crosslinked water-soluble cationic polymer (A) and a similar water-soluble amphoteric polymer (B) as defined above, and an acidic substance (C). It consists of a blend of Moreover, the sludge recommended as a treatment target of the water-soluble polymer composition of the present invention is sludge having a low fiber content such as digested sludge and excess sludge.
For these sludges with low fiber content, so-called linear water-soluble polymers are difficult to form a strong floc that can be applied to a sludge dewatering machine. That is, the linear water-soluble polymer exists in a state where the molecules are spread in water. It is considered that the aggregating action of a high-molecular weight cationic water-soluble polymer such as a polymerization system is caused by a binding action of a large number of suspended particles by a so-called “cross-linking adsorption action” by a molecular chain of the water-soluble polymer. However, the linear water-soluble polymer is in an extended state, and the aggregated floc formed by adsorbing the suspended particles therein is large but fluffy and difficult to become strong. Even if the amount added is increased to increase the strength, there is no improvement in floc. The cause of this is an extended state, so there are many contact sites with the suspended particles, and as a result, apparent charge saturation is likely to occur. It is only necessary to increase the agitation strength and destroy the generated floc to create a new adsorption surface. However, the above phenomenon occurs again, and eventually a small and strong floc is not generated.

これに対し架橋性水溶性高分子は、架橋することによって水中における分子の広がりが抑制される。そのためにより「密度の詰まった」分子形態として存在し、さらに架橋が進めば水膨潤性の微粒子となる。通常高分子凝集剤として使用されるのは、前記の「密度の詰まった」分子形態である場合が効率的とされる。架橋性水溶性高分子が汚泥中に添加されると懸濁粒子に吸着し、粒子同士の接着剤として作用し結果として粒子の凝集が起こる。この時「密度の詰まった」分子形態であるため粒子表面と多点で結合し、より締った強度の高いフロックを形成すると推定される。多点で結合することは、懸濁粒子への吸着性能が優れ、そのため未吸着の水溶性高分子が少なく、汚泥中に遊離せず汚泥粘性の増加が発生しない。また電荷内包率のところで説明したようにまるまった形態をした分子の内側に存在するカチオン性基は、懸濁粒子の電荷中和には寄与せず、見かけ上カチオン化度の低い分子として作用し、カチオン性飽和による再分散作用は少なくなる。結果として小さなサイズで絞まった強固なフロックが形成され機械脱水時、水切れが良くケーキ含水率が低下すると考えられる。 On the other hand, the crosslinkable water-soluble polymer suppresses the spread of molecules in water by crosslinking. For this reason, it exists as a “density packed” molecular form, and when the crosslinking proceeds further, it becomes a water-swellable fine particle. It is considered efficient that the above-mentioned “density-packed” molecular form is usually used as a polymer flocculant. When the crosslinkable water-soluble polymer is added to the sludge, it adsorbs to the suspended particles and acts as an adhesive between the particles, resulting in aggregation of the particles. At this time, it is presumed that since it is in a “dense packed” molecular form, it binds to the particle surface at multiple points to form a tighter and stronger floc. Bonding at multiple points is excellent in adsorption performance to suspended particles, so that there are few unadsorbed water-soluble polymers, they are not released into sludge, and sludge viscosity does not increase. In addition, as explained in the charge inclusion ratio, the cationic group existing inside the molecule having a round shape does not contribute to the charge neutralization of the suspended particle, and acts as a molecule having an apparently low degree of cationization. However, the redispersion effect due to cationic saturation is reduced. As a result, it is considered that a strong floc that has been squeezed with a small size is formed, and when the machine is dehydrated, the water drainage is good and the moisture content of the cake is reduced.

上記現象は、水溶性カチオン性高分子を単独で使用した場合の基本的な作用でありで、添加量的には直鎖高分子より添加量が増加しコスト的には不利である。そこで本発明においては、両性水溶性高分子を配合している。水溶性両性高分子は、分子内にカチオン性基とアニオン性基を有するためにこの分子を吸着し凝集した凝集粒子同士の結合もあり、さらに水溶性カチオン性高分子によって生成した凝集粒子同士の結合役もあり、その分水溶性カチオン性高分子単独の場合よりも添加量が節約できると考えられる。水溶性両性高分子の主な役割は、
分子同士あるいは凝集粒子同士の仲立ちと、カチオン性基とアニオン性基によるカチオン性過多になるのを防ぎ、凝集性能低下の防止と考えられる。
The above phenomenon is a basic action when a water-soluble cationic polymer is used alone, and the amount of addition is higher than that of a linear polymer, which is disadvantageous in terms of cost. Therefore, in the present invention, an amphoteric water-soluble polymer is blended. Since the water-soluble amphoteric polymer has a cationic group and an anionic group in the molecule, there is also a bond between the aggregated particles that are adsorbed and aggregated, and the aggregated particles produced by the water-soluble cationic polymer There is also a binding role, and it is considered that the amount added can be saved compared to the case of the water-soluble cationic polymer alone. The main role of water-soluble amphoteric polymers is
It is considered that the intermediary between molecules or aggregated particles and the cationic excess due to the cationic group and anionic group are prevented, and the degradation of the aggregation performance is prevented.

本発明の水溶性高分子組成物を使用した場合の推奨の脱水機は、スクリュープレスや回転式圧縮濾過機など初期の濾過工程において圧搾、せん断などの作用をフロックが受けるため被処理原水の濾過性も処理状態を決める重要な因子と考えられる。従って架橋性水溶性高分子を添加してより締った強度の高いフロックを形成することは、初期の濾過工程において迅速な濾過性を有し、以後の圧搾、せん断への作用を効率よく行なうことが可能である。フロックが締った強度の高いものが形成されていると言うことは、圧搾、せん断によってフロックが破壊せず脱水されるべき「水の通り道」が確保され脱水作用が効率よく行なわれることを意味する。その結果従来の水溶性高分子にくらべ脱水ケーキ含水率も低下すると推定される。 When the water-soluble polymer composition of the present invention is used, the recommended dehydrator is filtration of raw water to be treated because the floc is subjected to actions such as squeezing and shearing in the initial filtration process such as screw press and rotary compression filter. Sex is also considered an important factor in determining the treatment state. Therefore, the addition of a crosslinkable water-soluble polymer to form a tighter and stronger floc has a rapid filterability in the initial filtration step, and efficiently performs subsequent pressing and shearing operations. It is possible. The fact that a high-strength floc is formed means that the water block that should be dewatered without squeezing or shearing is secured and the dewatering action is performed efficiently. To do. As a result, the water content of the dehydrated cake is estimated to be lower than that of conventional water-soluble polymers.

本発明の水溶性高分子組成物は、下水、し尿、産業排水の処理で生じる有機性汚泥(いわゆる生汚泥、余剰汚泥、混合生汚泥、消化汚泥、凝沈・浮上汚泥およびこれらの混合物)に通常0.1〜0.2%水溶液として添加される。本発明の水溶性高分子組成物が対象とする汚泥にはとくに限定ないが、繊維分の少ない汚泥、有機分含有量(VSS/SS)の高い汚泥、腐敗度の高い汚泥に対し特に有効であり好ましい。 The water-soluble polymer composition of the present invention is used for organic sludge (so-called raw sludge, surplus sludge, mixed raw sludge, digested sludge, sedimentation / floating sludge, and mixtures thereof) generated by treatment of sewage, human waste, and industrial wastewater. Usually, it is added as a 0.1-0.2% aqueous solution. The sludge targeted by the water-soluble polymer composition of the present invention is not particularly limited, but is particularly effective for sludge with a low fiber content, sludge with a high organic content (VSS / SS), and sludge with a high degree of spoilage. It is preferable.

本発明における水溶性カチオン性高分子(A)と水溶性両性高分子(B)の質量混合比は、(A):(B)=40〜80:60〜20であり、好ましくは(A):(B)=50〜80:50〜20である。この理由は、水溶性両性高分子(B)は、水溶性カチオン性高分子(A)の改良剤として働き、架橋性水溶性高分子の添加量増加を抑制するなど作用が期待されるからである。 The mass mixing ratio of the water-soluble cationic polymer (A) and the water-soluble amphoteric polymer (B) in the present invention is (A) :( B) = 40-80: 60-20, preferably (A) : (B) = 50-80: 50-20. This is because the water-soluble amphoteric polymer (B) is expected to act as an improver for the water-soluble cationic polymer (A) and suppress the increase in the amount of the cross-linkable water-soluble polymer added. is there.

また、本発明の水溶性高分子組成物は、単独で汚泥脱水に使用しても良いが、脱水効果面からより好ましいのは、鉄塩、アルミ塩等の無機多価金属塩と併用する方法である。該無機多価金属塩としては、塩鉄、硫鉄、ポリ鉄、PAC、硫酸バンド、石灰などが挙げられる。汚泥に対する本発明の水溶性高分子組成物の添加量は、通常汚泥固形分に対し0.3〜2質量%、好ましくは0.7〜1.5質量%である。また、併用される無機多価金属塩の添加量は、通常汚泥固形分に対し0.2〜0.6質量%である。 In addition, the water-soluble polymer composition of the present invention may be used alone for sludge dehydration, but more preferable from the viewpoint of dewatering effect is a method of using in combination with an inorganic polyvalent metal salt such as iron salt or aluminum salt. It is. Examples of the inorganic polyvalent metal salt include iron salt, iron sulfate, polyiron, PAC, sulfate band, and lime. The amount of the water-soluble polymer composition of the present invention to be added to the sludge is usually 0.3-2% by mass, preferably 0.7-1.5% by mass, based on the sludge solid content. Moreover, the addition amount of the inorganic polyvalent metal salt used in combination is usually 0.2 to 0.6 mass% with respect to the sludge solid content.

使用する脱水機の種類は、デカンター、スクリュープレス、ベルトプレス、ロータリープレスなど通常の脱水機が可能である。 The type of dehydrator used can be a normal dehydrator such as a decanter, a screw press, a belt press, or a rotary press.

(実施例)以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited thereto.

下記表1で示される物性を有する水溶性カチオン性高分子(A)水溶性両性高分子(B)および酸性物質(C)を、表1で示される比率で配合した水溶性高分子組成物を調製した。なお酸性物質(C)の添加量は、水溶性高分子の合計量に対する質量%により表わされている。 A water-soluble polymer composition comprising a water-soluble cationic polymer (A) having a physical property shown in Table 1 below and a water-soluble amphoteric polymer (B) and an acidic substance (C) in a ratio shown in Table 1. Prepared. In addition, the addition amount of acidic substance (C) is represented by the mass% with respect to the total amount of water-soluble polymer.

(表1)
DMQ:アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム塩化物
DMC:メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム塩化物
AM:アクリルアミド、AC:アクリル酸、DMM:メタクリル酸ジメチルアミノエチル、酸性物質(C):水溶性高分子全量に対する質量%、電荷内包率:%
EM:油中水型エマルジョン、PW:粉末、DI塩水中デイスパージョン
(Table 1)
DMQ: acryloyloxyethyltrimethylammonium chloride DMC: methacryloyloxyethyltrimethylammonium chloride AM: acrylamide, AC: acrylic acid, DMM: dimethylaminoethyl methacrylate, acidic substance (C): mass% based on the total amount of water-soluble polymer, Charge inclusion rate:%
EM: Water-in-oil emulsion, PW: Powder, DI salt water dispersion

下水消化汚泥(pH7.75、ss分16,800mg/L)を用い、本発明の水溶性高分子組成物を用い汚泥脱水試験を実施した。200mLをポリビ−カ−に採取し、表1の試料−1〜試料−4をそれぞれ対汚泥SS分1.10%(懸濁粒子質量%)加え、ビ−カ−移し替え攪拌20回行った後、T−1179Lの濾布(ナイロン製)により濾過し、10秒後の濾液量の測定、及びフロック強度(大きさ)を目視により測定した。その後50秒間濾過した汚泥をプレス圧3Kg/m2で1分間脱水する。その後、濾布剥離性を目視によりチェックし、ケ−キ含水率(105℃で20hr乾燥)を測定した。結果を表2に示す。 A sludge dewatering test was performed using the water-soluble polymer composition of the present invention using sewage digested sludge (pH 7.75, ss content 16,800 mg / L). 200 mL was collected in a poly beaker, sample-1 to sample-4 in Table 1 were added to each sludge SS content 1.10% (suspension particle mass%), and the beaker was transferred and stirred 20 times. Then, it filtered with the T-1179L filter cloth (product made from nylon), measured the amount of filtrates 10 seconds later, and measured the floc intensity | strength (size) visually. Thereafter, the sludge filtered for 50 seconds is dehydrated at a press pressure of 3 kg / m 2 for 1 minute. Thereafter, the filter cloth peelability was visually checked, and the cake water content (dried at 105 ° C. for 20 hours) was measured. The results are shown in Table 2.

(比較試験1)実施例2と同様な操作により、比較試料−1および比較試料−2に関して試験を実施した。結果を表2に示す。 (Comparative Test 1) By the same operation as in Example 2, the test was performed on Comparative Sample-1 and Comparative Sample-2. The results are shown in Table 2.

比較試料−1は、電荷内包率が50%未満同士、比較試料−2は、電荷内包率が50%未満のカチオン性水溶性高分子と電荷内包率が50%より高い両性水溶性高分子をそれぞれ配合したものであるが、試料−1〜試料−4に較べ効果が低下していることが分かる。 Comparative Sample-1 has a charge inclusion ratio of less than 50%, and Comparative Sample-2 has a cationic water-soluble polymer having a charge inclusion ratio of less than 50% and an amphoteric water-soluble polymer having a charge inclusion ratio of more than 50%. Although it mix | blends each, it turns out that the effect is falling compared with the sample-1-the sample-4.

(表2)
ケーキ含水率:質量%、添加量:対ss質量%、10秒後濾液量:mL
フロック強度:mm
(Table 2)
Moisture content of cake: mass%, added amount: ss mass%, 10 seconds later, filtrate amount: mL
Flock strength: mm

食品余剰汚泥(pH6.71、ss分22,700mg/L)を用い、本発明の水溶性高分子組成物を用い汚泥脱水試験を実施した。200mLをポリビ−カ−に採取し、表1の試料−1〜試料−4をそれぞれ対汚泥SS分1.10%(懸濁粒子質量%)加え、ビ−カ−移し替え攪拌20回行った後、T−1179Lの濾布(ナイロン製)により濾過し、10秒後の濾液量の測定、及びフロック強度(大きさ)を目視により測定した。その後50秒間濾過した汚泥をプレス圧3Kg/m2で1分間脱水する。その後、濾布剥離性を目視によりチェックし、ケ−キ含水率(105℃で20hr乾燥)を測定した。結果を表3に示す。 A sludge dewatering test was carried out using food surplus sludge (pH 6.71, ss content 22,700 mg / L) using the water-soluble polymer composition of the present invention. 200 mL was collected in a poly beaker, sample-1 to sample-4 in Table 1 were added to each sludge SS content 1.10% (suspension particle mass%), and the beaker was transferred and stirred 20 times. Then, it filtered with the T-1179L filter cloth (product made from nylon), measured the amount of filtrates 10 seconds later, and measured the floc intensity | strength (size) visually. Thereafter, the sludge filtered for 50 seconds is dehydrated at a press pressure of 3 kg / m 2 for 1 minute. Thereafter, the filter cloth peelability was visually checked, and the cake water content (dried at 105 ° C. for 20 hours) was measured. The results are shown in Table 3.

(比較試験2)実施例3と同様な操作により、比較試料−1および比較試料−2に関して試験を実施した。結果を表3に示す。 (Comparative Test 2) By the same operation as in Example 3, the test was performed on Comparative Sample-1 and Comparative Sample-2. The results are shown in Table 3.

実施例2と同様に、試料−1〜試料−4に較べ比較試料−1あるいは比較試料−2は、効果が低下していることが分かる。
(表3)
ケーキ含水率:質量%、添加量:対ss質量%、10秒後濾液量:mL
フロック強度:mm
Similar to Example 2, it can be seen that the effect of Comparative Sample-1 or Comparative Sample-2 is reduced compared to Sample-1 to Sample-4.
(Table 3)
Moisture content of cake: mass%, added amount: ss mass%, 10 seconds later, filtrate amount: mL
Flock strength: mm

Claims (4)

下記定義1あるいは定義2で表示される電荷内包率50%以上90%以下の水溶性カチオン性高分子(A)、電荷内包率50以上、90%以下の水溶性両性高分子(B)および酸性物質(C)を組み合わせた水溶性高分子組成物であって、前記水溶性カチオン性高分子(A)が、下記一般式(1)で表わされる単量体及び架橋性単量体を必須として含有する単量体あるいは単量体混合物を重合したものであり、前記水溶性両性高分子(B)が、下記一般式(1)で表わされる単量体と下記一般式(2)で表わされる単量体及び架橋性単量体を必須として含有する単量体混合物を重合した
ものであることを特徴とする水溶性高分子組成物。
定義1)水溶性カチオン性高分子および両性でかつカチオン性単量体とアニオン性単量体共重合率の差が正である水溶性両性高分子の場合
電荷内包率[%]=(1−α/β)×100
αは酢酸にてpH4.0に調整した水溶性カチオン性高分子あるいは両性水溶性高分子水溶液をポリビニルスルホン酸カリウム水溶液にて滴定した滴定量。βは酢酸にてpH4.0に調整した水溶性カチオン性高分子あるいは両性水溶性高分子水溶液にポリビニルスルホン酸カリウム水溶液を前記水溶性カチオン性高分子あるいは両性水溶性高分子の電荷の中和を行うに十分な量加え、その後ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液にて滴定した滴定量をブランク値から差し引いた滴定量。ここでブランク値とは、水溶性カチオン性高分子あるいは両性水溶性高分子水溶液無添加時にポリビニルスルホン酸カリウム水溶液をポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液にて滴定した滴定量である。
定義2)両性でかつカチオン性単量体とアニオン性単量体の共重合率の差が負である水溶性高分子の場合
電荷内包率[%]=(1−α/β)×100
αはアンモニアにてpH10.0に調整した水溶性両性高分子水溶液をポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液にて滴定した滴定量。βはアンモニアにてpH10.0に調整した水溶性両性高分子水溶液にポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液を前記水溶性両性高分子の電荷の中和を行うに十分な量加え、その後ポリビニルスルホン酸カリウム水溶液にて滴定した滴定量をブランク値から差し引いた滴定量。ここでブランク値とは、水溶性両性高分子水溶液無添加時にジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液をポリビニルスルホン酸カリウム水溶液にて滴定した滴定量である。
一般式(1)
は水素又はメチル基、RおよびRは炭素数1〜3のアルキル基、アルコキシ基あるいはベンジル基、Rは水素、炭素数1〜3のアルキル基、アルコキシル基あるいはベンジル基であり、同種でも異種でも良い。Aは酸素またはNH、Bは炭素数2〜4のアルキレン基またはアルコキシレン基、Xは陰イオンをそれぞれ表わす。
一般式(2)
は水素またはCHCOOY、QはSO、CSO
CONHC(CHCHSO、CCOOあるいはCOO、Rは水素、メチル基またはCOOYであり、Y、Yは水素または陽イオンをそれぞれ表わす。
A water-soluble cationic polymer (A) having a charge inclusion rate of 50% to 90%, a water-soluble amphoteric polymer (B) having a charge inclusion rate of 50% to 90% and an acidity represented by definition 1 or definition 2 below. A water-soluble polymer composition comprising a combination of substances (C), wherein the water-soluble cationic polymer (A) comprises a monomer represented by the following general formula (1) and a crosslinkable monomer as essential components The water-soluble amphoteric polymer (B) is represented by the following general formula (1) and the following general formula (2). A water-soluble polymer composition obtained by polymerizing a monomer mixture containing a monomer and a crosslinkable monomer as essential components.
Definition 1) In the case of a water-soluble cationic polymer and a water-soluble amphoteric polymer that is amphoteric and has a positive difference in the copolymerization rate between a cationic monomer and an anionic monomer, the charge inclusion rate [%] = (1− α / β) × 100
α is a titration amount obtained by titrating a water-soluble cationic polymer or an amphoteric water-soluble polymer aqueous solution adjusted to pH 4.0 with acetic acid with a potassium polyvinyl sulfonate aqueous solution. β is a water-soluble cationic polymer or an amphoteric water-soluble polymer aqueous solution adjusted to pH 4.0 with acetic acid, and an aqueous polyvinyl sulfonate potassium solution is used to neutralize the charge of the water-soluble cationic polymer or amphoteric water-soluble polymer. A titration amount obtained by adding a sufficient amount to perform, and then subtracting the titration amount titrated with an aqueous polydiallyldimethylammonium chloride solution from the blank value. Here, the blank value is a titration amount obtained by titrating a potassium polyvinylsulfonate aqueous solution with a polydiallyldimethylammonium chloride aqueous solution when no water-soluble cationic polymer or amphoteric water-soluble polymer aqueous solution was added.
Definition 2) Charge inclusion ratio [%] = (1−α / β) × 100 in the case of a water-soluble polymer that is amphoteric and has a negative difference in copolymerization rate between a cationic monomer and an anionic monomer
α is a titration amount obtained by titrating a water-soluble amphoteric polymer aqueous solution adjusted to pH 10.0 with ammonia with a polydiallyldimethylammonium chloride aqueous solution. β is a water-soluble amphoteric polymer aqueous solution adjusted to pH 10.0 with ammonia, and a polydiallyldimethylammonium chloride aqueous solution is added in an amount sufficient to neutralize the charge of the water-soluble amphoteric polymer, and then a potassium polyvinyl sulfonate aqueous solution Titration volume obtained by subtracting the titration volume titrated with the blank value. Here, the blank value is a titration amount obtained by titrating a diallyldimethylammonium chloride aqueous solution with a potassium polyvinyl sulfonate aqueous solution when no water-soluble amphoteric polymer aqueous solution was added.
General formula (1)
R 1 is hydrogen or a methyl group, R 2 and R 3 are an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxy group or a benzyl group, and R 4 is hydrogen, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxyl group or a benzyl group. , Same or different. A represents oxygen or NH, B represents an alkylene group or alkoxylene group having 2 to 4 carbon atoms, and X 1 represents an anion.
General formula (2)
R 5 is hydrogen or CH 2 COOY 2 , Q is SO 3 , C 6 H 5 SO 3 ,
CONHC (CH 2 ) 2 CH 2 SO 3 , C 6 H 5 COO or COO, R 6 is hydrogen, a methyl group or COOY 2 , and Y 1 and Y 2 each represent hydrogen or a cation.
前記水溶性重合体組成物中の酸性物質の含有量が、前記水溶性重合体組成物を0.1質量%以上に溶解した場合の溶解液pHを4以下にする量であることを特徴とする請求項1に記載の水溶性高分子組成物。 The content of the acidic substance in the water-soluble polymer composition is such that the solution pH when the water-soluble polymer composition is dissolved in 0.1% by mass or more is 4 or less. The water-soluble polymer composition according to claim 1. 前記水溶性カチオン性高分子(A)と前記水溶性両性高分子(B)の質量混合比が、(A):(B)=40〜80:60〜20であることを特徴とする請求項1に記載の水溶性高分子組成物。 The mass mixing ratio of the water-soluble cationic polymer (A) and the water-soluble amphoteric polymer (B) is (A) :( B) = 40-80: 60-20. 2. The water-soluble polymer composition according to 1. 請求項1〜3のいずれかに記載の水溶性高分子組成物を汚泥脱水剤として使用することを特徴とする水溶性高分子組成物の使用方法。 A method for using a water-soluble polymer composition, wherein the water-soluble polymer composition according to any one of claims 1 to 3 is used as a sludge dehydrating agent.
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