JP5780632B2 - Coagulation treatment agent and sludge dewatering method using the same - Google Patents

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本発明は、凝集処理剤およびそれを用いた汚泥脱水方法に関するものであり、詳しくは架橋性単量体の存在下で特定の単量体を重合して得たカチオン性あるいは両性水溶性高分子(A)とビニルアミン系水性高分子(B)を含有する凝集処理剤、およびそれを使用した汚泥脱水方法に関する。 The present invention relates to a coagulation treatment agent and a sludge dewatering method using the same, and more specifically, a cationic or amphoteric water-soluble polymer obtained by polymerizing a specific monomer in the presence of a crosslinkable monomer. The present invention relates to an aggregating agent containing (A) and a vinylamine-based aqueous polymer (B), and a sludge dewatering method using the same.

汚泥の脱水性を改良するため架橋性単量体を重合時共存させ、架橋性あるいは分岐を有する水溶液高分子は、多数開示されている。特許文献1および特許文献2は、共に(メタ)アクリル系カチオン性単量体、アクリルアミドおよび架橋性単量体の重合物を汚泥脱水剤として使用することが開示されている。これら特許文献の実施例を見ると形態として油中水型エマルジョンを用い、(メタ)アクリル系カチオン性単量体の共重合率は50〜60モル%であり、(メタ)アクリル系カチオン性単量体の共重合率80〜100モル%など高カチオン性重合物に関しては、記載されていない。更に機能向上を目的として二種以上の高分子の配合物も提案されている。特許文献3は、(メタ)アクリル系カチオン性単量体を使用し、高架橋度高分子と低架橋度高分子の配合物を開示しているが、実施例ではカチオン単量体共重合率80モル%のみが記載され、特許文献4は、
カチオン性が40〜80モル%架橋性高分子、カチオン性が30〜60モル%架橋性両性高分子および酸性物質からなる配合物が開示されている。従って架橋性の(メタ)アクリル系カチオン性単量体の共重合率80〜100モル%重合体を凝集処理剤として用いた例は、ないことがわかる。
In order to improve the dewaterability of sludge, a large number of aqueous solution polymers having a crosslinkable or branched coexisting crosslinkable monomer are disclosed. Patent Document 1 and Patent Document 2 both disclose the use of a polymer of (meth) acrylic cationic monomer, acrylamide and a crosslinkable monomer as a sludge dehydrating agent. In the examples of these patent documents, a water-in-oil emulsion is used as the form, the copolymerization ratio of the (meth) acrylic cationic monomer is 50 to 60 mol%, and the (meth) acrylic cationic monomer is used. There is no description regarding highly cationic polymers such as a copolymerization rate of 80 to 100 mol% of the monomer. Furthermore, a blend of two or more kinds of polymers has been proposed for the purpose of improving the function. Patent Document 3 discloses a blend of a high cross-linking degree polymer and a low cross-linking degree polymer using a (meth) acrylic cationic monomer. Only mol% is described, and Patent Document 4
A formulation comprising a cationic polymer of 40-80 mol% crosslinkable polymer, a cationic polymer of 30-60 mol% crosslinkable amphoteric polymer and an acidic substance is disclosed. Therefore, it can be seen that there is no example of using a polymer having a copolymerization rate of 80 to 100 mol% of a crosslinkable (meth) acrylic cationic monomer as an aggregating agent.

一方、汚泥脱水剤としてビニルアミン系共重合物が開示されている(特許文献4)。N―ビニルホルムアミド重合物を酸性あるいはアルカリ性中で加水分解することにより製造することができるが、価格が高いため配合し増量によるコスト低減あるいは高pH側における効果向上のため架橋性水性高分子と混合したものがある(特許文献5あるいは特許文献6)。特許文献5あるいは特許文献6は、(メタ)アクリル系架橋性水性高分子との配合物であるが、実施例にはそのカチオン性単量体の共重合率はそれぞれ20から80モル%、60〜80モル%が記載され、80モル%〜100モル%の重合体は記載がないことが分かる。 On the other hand, a vinylamine copolymer is disclosed as a sludge dehydrating agent (Patent Document 4). It can be produced by hydrolyzing N-vinylformamide polymer in acidity or alkalinity, but because of its high price, it is blended with a crosslinkable aqueous polymer to reduce the cost by increasing the amount or to improve the effect on the high pH side. (Patent Document 5 or Patent Document 6). Patent Document 5 or Patent Document 6 is a blend with a (meth) acrylic crosslinkable aqueous polymer. In Examples, the copolymerization ratio of the cationic monomer is 20 to 80 mol%, 60%, respectively. It can be seen that -80 mol% is described, and 80 mol% to 100 mol% of the polymer is not described.

特開平2−219887号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2-219887 特開昭61−293510号公報JP-A 61-293510 特開2005−144346号公報JP 2005-144346 A 特開平6−39208号公報JP-A-6-39208 特開2010−159387号公報JP 2010-159387 A 特開2004−25097号公報JP 2004-25097 A

本発明の課題は、下水処理場における下水混合生汚泥や下水余剰汚泥、下水消化汚泥、各種余剰汚泥に対して良好な凝集とケーキ含水率低下能の高い汚泥脱水剤を開発することである。具体的にはビニルアミン系水性高分子は、種々の余剰汚泥には優れた効果を発揮するが、価格は高く処理pH域も非常に限られている。そのためビニルアミン系水性高分子の一部そのまま使用し、市販品として汎用されている(メタ)アクリル系水性高分子により置き換える処方を検討する。 An object of the present invention is to develop a sludge dewatering agent having a high flocculation and cake moisture content reducing ability for sewage mixed raw sludge, sewage surplus sludge, sewage digested sludge, and various surplus sludge in a sewage treatment plant. Specifically, the vinylamine-based aqueous polymer exhibits excellent effects on various surplus sludges, but is expensive and has a very limited treatment pH range. Therefore, a part of the vinylamine-based aqueous polymer is used as it is, and a prescription for replacement with a commercially available (meth) acrylic aqueous polymer is examined.

上記課題を解決するため本発明者は、鋭意検討した結果、以下に述べる発明に到達した。すなわち、下記(A)と下記(B)を含有することを特徴とする凝集処理剤によって、課題を解決できることが分かり本発明に達した。
(A);下記一般式(1)あるいは(2)で表される単量体を80〜100モル、下記一般式(3)で表される単量体を0〜20モル、非イオン性単量体を0〜20モルからなる該単量体あるいは該単量体混合物を、該単量体あるいは該単量体混合物に対して質量で20〜300ppmの架橋性単量体を添加して重合したカチオン性あるいは両性水性高分子。
(B);下記一般式(4)で表されるビニルアミン構造単位を有する水性高分子。

一般式(1)
(Rは水素又はメチル基、R、Rは水素、炭素数1〜3のアルキルあるいはアルコキシル基であり、同種でも異種でも良い、Rは炭素数1〜3のアルキルあるいはアルコキシル基、炭素数1〜3のアルキル基、7〜20のアルキル基あるいはアリール基、Aは酸素原子または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を表わす、X は陰イオンをそれぞれ表わす)
一般式(2)
(Rは水素又はメチル基、R、Rは炭素数1〜3のアルキル基、アルコキシ基、X は陰イオンをそれぞれ表わす)
一般式(3)
(Rは水素、メチル基またはカルボキシメチル基、QはSO 、CSO 、CONHC(CHCHSO 、CCOOあるいはCOO
は水素またはCOO、Y は水素イオンまたは陽イオンをそれぞれ表す)
一般式(4)
は水素またはメチル基、Hは無機酸および/または有機酸を表し、未中和時H=0である。
As a result of intensive investigations to solve the above problems, the present inventors have reached the invention described below. That is, it has been found that the problem can be solved by an aggregating treatment agent characterized by containing the following (A) and (B).
(A): 80 to 100 mol of the monomer represented by the following general formula (1) or (2), 0 to 20 mol of the monomer represented by the following general formula (3), a nonionic monomer Polymerization of the monomer or monomer mixture consisting of 0 to 20 mol of a monomer with addition of 20 to 300 ppm of a crosslinkable monomer by mass with respect to the monomer or monomer mixture. Cationic or amphoteric aqueous polymer.
(B): An aqueous polymer having a vinylamine structural unit represented by the following general formula (4).

General formula (1)
(R 1 is hydrogen or a methyl group, R 2 and R 3 are hydrogen, an alkyl or alkoxyl group having 1 to 3 carbon atoms, which may be the same or different, and R 4 is an alkyl or alkoxyl group having 1 to 3 carbon atoms, An alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkyl group or aryl group having 7 to 20 carbon atoms, A represents an oxygen atom or NH, B represents an alkylene group or an alkoxylene group having 2 to 4 carbon atoms, X 1 represents an anion. Represent each)
General formula (2)
(R 5 represents hydrogen or a methyl group, R 6 and R 7 each represent an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxy group, and X 2 represents an anion)
General formula (3)
(R 8 is hydrogen, methyl or carboxymethyl group, Q represents SO 3 -, C 6 H 4 SO 3 -, CONHC (CH 3) 2 CH 2 SO 3 -, C 6 H 4 COO - or COO -,
R 9 represents hydrogen or COO , and Y 1 + represents a hydrogen ion or a cation, respectively)
General formula (4)
R 9 represents hydrogen or a methyl group, H + Z represents an inorganic acid and / or an organic acid, and H + Z = 0 when not neutralized.

前記カチオン性または両性水性高分子あるいはビニルアミン構造単位を有する水性高分子は、前記油中水型エマルジョン同士で配合することもできる。また
これら油中水型エマルジョンを製造後、エマルジョンブレイクすることにより塊状化させ、乾燥後細粒化した粉末状とすることができる。また前記カチオン性または両性水溶性高分子の油中水型エマルジョンをエマルジョンブレイクし塊状化させ、乾燥後粉末化し配合することもできる。
The cationic or amphoteric aqueous polymer or the aqueous polymer having a vinylamine structural unit can be blended with the water-in-oil emulsion. Moreover, after manufacturing these water-in-oil emulsions, they can be agglomerated by emulsion breaking, and then dried to be finely divided into powders. Further, the water-in-oil emulsion of the cationic or amphoteric water-soluble polymer can be emulsion-breaked and agglomerated, dried and then powdered and blended.

前記油中水型エマルジョンのエマルジョンブレイクは、イオン性界面活性剤、HLB価11〜20の非イオン性界面活性剤および親水性基と疎水性基を有する油溶性高分子化合物から選択される一種以上のエマルジョンブレイカーを使用する。油溶性高分子化合物は、疎水基を有する単量体と親水性基を有する単量体の共重合物である。疎水基を有する単量体としては、スチレンやα−メチルスチレンなど芳香環やアルキル基の付加した芳香環を有する単量体やα−オレフィンなど炭素数6〜20の芳香環あるいは脂肪族ビニル化合物である。また炭素数4〜18のアルキル基を持つアルキル(メタ)アクリレートも使用することができる。親水基を有する単量体としては、ジアルキルアミノアルキルアクリルアミドであるジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、あるいはジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートであるジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートなどがある。 The emulsion break of the water-in-oil emulsion is one or more selected from an ionic surfactant, a nonionic surfactant having an HLB value of 11 to 20, and an oil-soluble polymer compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group. Use an emulsion breaker. The oil-soluble polymer compound is a copolymer of a monomer having a hydrophobic group and a monomer having a hydrophilic group. Examples of the monomer having a hydrophobic group include a monomer having an aromatic ring such as styrene or α-methylstyrene or an aromatic ring to which an alkyl group is added, an aromatic ring having 6 to 20 carbon atoms such as an α-olefin, or an aliphatic vinyl compound. It is. Moreover, the alkyl (meth) acrylate which has a C4-C18 alkyl group can also be used. Examples of the monomer having a hydrophilic group include dimethylaminopropyl (meth) acrylamide that is dialkylaminoalkylacrylamide, dimethylaminoethyl (meth) acrylate that is dialkylaminoalkyl (meth) acrylate, and the like.

本発明の凝集処理剤は、特定の(メタ)アクリル系カチオン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に対し、単量体の総量に対し質量で20〜300ppm共存させ重合した、(メタ)アクリル系カチオン性単量体の共重合率が80〜100モル%であるカチオン性あるいは両性水性高分子(A)と、ビニルアミン構造単位を有する水性高分子(B)の配合物からなる。また本発明で言うカチオン性あるいは両性水性高分子(A)とは、重合時共存させる架橋性単量体の添加量、あるいは共重合させる単量体組成によって、水溶性になる場合も水膨潤性になり場合もある。これらをまとめて水性高分子と呼んでいる。カチオン性あるいは両性水性高分子(A)のみでは、汚泥脱水時のケーキ含水率を低下させることはできるが、添加量が増加し処理コスト高になる。またビニルアミン系水性高分子(B)のみでは、下水混合生汚泥や余剰汚泥脱水時のケーキ含水率を低下させることはできるが、ビニルアミン系水性高分子(B)自体の価格が高く処理コストが嵩む。また汚泥pHが8前後と高い消化汚泥などでは、凝集性能が著しく低下し対応できない。そのため(A)と(B)を配合することにより、ケーキ含水率の低下だけでなく処理コストの増加と対応可能な汚泥種類を広げることができる。 The aggregation treatment agent of the present invention allows 20 to 300 ppm by mass relative to the total amount of monomers with respect to a monomer or monomer mixture containing a specific (meth) acrylic cationic monomer as an essential component. Formulation of polymerized cationic or amphoteric aqueous polymer (A) having a copolymerization rate of (meth) acrylic cationic monomer of 80 to 100 mol% and aqueous polymer (B) having a vinylamine structural unit It consists of things. The cationic or amphoteric aqueous polymer (A) referred to in the present invention is water-swellable even when it becomes water-soluble depending on the addition amount of the crosslinkable monomer that coexists during polymerization or the monomer composition to be copolymerized. It may become. These are collectively called aqueous polymer. Only the cationic or amphoteric aqueous polymer (A) can reduce the moisture content of the cake at the time of sludge dehydration, but the amount added increases and the processing cost increases. In addition, the vinylamine-based aqueous polymer (B) alone can reduce the moisture content of the cake when dewatering mixed raw sludge and excess sludge, but the vinylamine-based aqueous polymer (B) itself is expensive and increases the processing cost. . In addition, digested sludge having a sludge pH as high as about 8 cannot significantly cope with the aggregation performance. Therefore, by blending (A) and (B), it is possible to expand the types of sludge that can cope with an increase in processing cost as well as a decrease in the moisture content of the cake.

前記カチオン性または両性水性高分子あるいはビニルアミン構造単位を有する水性高分子は、同様な形態であると配合が容易である。例えば水と非混和性の炭化水素を連続相、前記カチオン性または両性水溶性高分子あるいはビニルアミン構造単位を有する水性高分子が、どちらも水性高分子水溶液を分散相とする油中水型エマルジョンである場合である。また前記油中水型エマルジョンを製造後、エマルジョンブレイクすることにより塊状化させ、乾燥後細粒化した粉末状とすることができる。また前記カチオン性または両性水溶性高分子の油中水型エマルジョンをエマルジョンブレイクし塊状化させ、乾燥後粉末化したものと、ビニルアミン構造単位を有する水性高分子は、別の方法により粉末化したものを配合するなどが考えられる。現在粉末化で最も一般的に行われている方法は、高濃度水溶液をシート重合法により薄いシート状にし、ミートチョ
ッパーなどにより造粒し乾燥し粉末化したものを配合するなど種々の場合が考えられる。
The cationic or amphoteric aqueous polymer or the aqueous polymer having a vinylamine structural unit can be easily blended in the same form. For example, a water-in-oil emulsion in which a water-immiscible hydrocarbon is a continuous phase and the cationic or amphoteric water-soluble polymer or an aqueous polymer having a vinylamine structural unit is an aqueous polymer aqueous solution as a dispersed phase. This is the case. Further, after the water-in-oil emulsion is produced, it can be agglomerated by emulsion breaking, and then dried to obtain a finely divided powder. The water-in-oil emulsion of the cationic or amphoteric water-soluble polymer is emulsion-breaked and agglomerated and then powdered after drying, and the aqueous polymer having vinylamine structural units is powdered by another method. It is conceivable to blend The most commonly used method of pulverization at present is considered to be various cases, such as mixing a high-concentration aqueous solution into a thin sheet by a sheet polymerization method, granulating with a meat chopper, etc., drying and pulverizing. It is done.

ビニルアミン系水溶性高分子は、下水の混合生汚泥、同余剰汚泥、あるいは食品加工・水産加工排水の余剰汚泥など微生物処理の過程で発生した低分子化された有機物を不溶化・凝集する性能に特徴があると考えられるが、従来この作用を(メタ)アクリル系カチオン性あるいは両性高分子によって処理することは、なかなか困難であった。この理由の一つに(メタ)アクリル系カチオン性あるいは両性高分子は、分子量が非常に高く、架橋吸着作用による大きく強度の高いフロックを生成するには適していたが、微生物処理の過程で発生する汚泥は、親水性が高くしかも繊維分が少ない。このような汚泥を凝集させるには
表面電荷の中和を必ずしも伴わない不溶化機能が必用と推定される。この機能に必用な要素は分子量、カチオン当量、親水性・疎水性のバランスなど関係していると考えられるが、本発明においては、分子量の調節、高カチオン性、架橋剤を加え重合し高架橋性高分子にすることにより達成できたと考えられる。
Vinylamine water-soluble polymers are characterized by their ability to insolubilize and agglomerate low-molecular-weight organic substances generated in the process of microorganisms, such as mixed raw sludge, sewage sludge, or excess sludge from food processing / fishery processing wastewater. However, it has been difficult to treat this action with (meth) acrylic cationic or amphoteric polymers. One reason for this is that (meth) acrylic cationic or amphoteric polymers have a very high molecular weight and are suitable for producing large, high-strength flocs due to cross-linking and adsorption, but they are generated during microbial treatment. The sludge is highly hydrophilic and has a low fiber content. In order to agglomerate such sludge, it is presumed that an insolubilizing function not necessarily accompanied by neutralization of surface charge is necessary. The elements necessary for this function are thought to be related to molecular weight, cation equivalent, balance between hydrophilicity and hydrophobicity, but in the present invention, molecular weight adjustment, high cationicity, polymerization with addition of a crosslinking agent, and high crosslinkability. It is thought that this was achieved by using a polymer.

カチオン性あるいは両性水性高分子(A)のみでは、ビニルアミン系水溶性高分子に較べ良好な脱水状態に要する薬剤添加量は、2倍〜3倍要する。また一方、カチオン性あるいは両性水性高分子(B)のみでは、ビニルアミン系水溶性高分子の脱水ケーキ含水率まで達することはできない。しかし驚くべきことに一定の比率に両水性高分子を配合すると、ビニルアミン系水溶性高分子と同等、あるいはそれ以上の脱水性を有することができる。この原因として以下の理由が考えられる。カチオン性あるいは両性水性高分子(A)が、汚泥中の親水性のコロイド成分に吸着して疎水化し微細なフロックを形成させ、その後ビニルアミン(B)がより大きくしかも緻密で強固なフロックに成長させるという構図が考えられる。 With only the cationic or amphoteric aqueous polymer (A), the amount of drug required for a good dehydrated state is 2 to 3 times that of the vinylamine water-soluble polymer. On the other hand, only the cationic or amphoteric aqueous polymer (B) cannot reach the water content of the dehydrated cake of the vinylamine water-soluble polymer. Surprisingly, however, when both aqueous polymers are blended in a certain ratio, the dehydrating property can be equal to or higher than that of the vinylamine water-soluble polymer. The following reasons can be considered as this cause. Cationic or amphoteric aqueous polymer (A) is adsorbed on the hydrophilic colloid component in the sludge to be hydrophobized to form fine flocs, and then vinylamine (B) is grown to be larger, denser and stronger flocs The composition can be considered.

本発明のカチオン性あるいは両性水性高分子(A)とビニルアミン構造単位含有水性高分子(B)の配合物からなる凝集処理剤のうち水性高分子(A)は、
カチオン性単量体及び架橋性単量体、必要により非イオン性単量体あるいは両性の場合はアニオン性単量体を含有させ、これら単量体混合物を重合し製造することができる。製品形態は、油中水型エマルジョン、粉末、塩水中分散液など特に限定はないが、特に好ましい形態は、油中水型エマルジョンあるいは油中水型エマルジョンをエマルジョンブレイク後、細粒化し乾燥した粉末タイプである。この形態にすることにより架橋性水性高分子の性能が十分に発揮でき、この油中水型エマルジョンを上記の方法で乾燥することにより、油中水型エマルジョンの性能がそのまま保持できる。
Of the flocculating agents comprising a blend of the cationic or amphoteric aqueous polymer (A) and vinylamine structural unit-containing aqueous polymer (B) of the present invention, the aqueous polymer (A) is:
A cationic monomer and a crosslinkable monomer, and, if necessary, a nonionic monomer or an amphoteric monomer in the case of amphoteric, can be produced by polymerizing a mixture of these monomers. The product form is not particularly limited, such as a water-in-oil emulsion, powder, or a dispersion in salt water, but a particularly preferred form is a powder obtained by finely granulating and drying a water-in-oil emulsion or a water-in-oil emulsion after emulsion breakage. Type. By adopting this form, the performance of the crosslinkable aqueous polymer can be sufficiently exhibited, and the performance of the water-in-oil emulsion can be maintained as it is by drying the water-in-oil emulsion by the above method.

本発明の水性高分子(A)を製造するために、重合時に構造改質剤、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、単量体総量に対し質量で20〜300ppm、また好ましくは50〜300ppm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、メタリルスルホン酸ナトリウム等の連鎖移動剤を併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。添加量としては、単量体総量に対し質量で0.001〜1.0%、好ましくは0.01〜0.1%存在させる。 In order to produce the aqueous polymer (A) of the present invention, a structural modifier, that is, a crosslinkable monomer that structurally modifies the polymer is used during polymerization. This crosslinkable monomer is present in a mass of 20 to 300 ppm, preferably 50 to 300 ppm, 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. Also, using a chain transfer agent such as sodium formate, isopropyl alcohol, sodium methallyl sulfonate, etc. is also effective as a method for adjusting the cross-linking property. The amount added is 0.001 to 1.0% by mass, preferably 0.01 to 0.1% by mass relative to the total amount of monomers.

本発明で使用するカチオン性単量体は、以下の様なものがある。すなわち、カチオン性あるいは両性水性高分子(A)の重合時使用する単量体は、(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)アクリルアミドを炭素数1〜3のアルキル基、塩化ベンジルあるいは炭素数7〜20のアルキル基あるいはアリール基を有するハロゲン化物による四級化物である。その例として一般式(1)であらわされる単量体は、(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ベンジルジ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ベンジルジ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ベンジルジメチルアンモニウム塩化物、などである。また一般式(2)であらわされる単量体は、ジアリルメチルアンモニウム塩化物、ジアリルジメチルアンモニウム塩化物などがある。 The cationic monomers used in the present invention include the following. That is, monomers used for the polymerization of the cationic or amphoteric aqueous polymer (A) are dimethylaminoethyl (meth) acrylate and dimethylaminopropyl (meth) acrylamide, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and benzyl chloride. Alternatively, it is a quaternized product of a halide having an alkyl group or aryl group having 7 to 20 carbon atoms. Examples of the monomer represented by the general formula (1) include (meth) acryloyloxyethyltrimethylammonium chloride, (meth) acryloyloxy-2-hydroxypropyltrimethylammonium chloride, (meth) acryloylaminopropyltrimethylammonium. Chloride, (meth) acryloyloxyethylbenzyldimethylammonium chloride, (meth) acryloyloxy-2-hydroxypropylbenzyldimethylammonium chloride, (meth) acryloylaminopropylbenzyldimethylammonium chloride, and the like. Examples of the monomer represented by the general formula (2) include diallylmethylammonium chloride and diallyldimethylammonium chloride.

両性の油中水型エマルジョンからなる水溶性高分子を製造する場合は、上記ビニル系カチオン性単量体の他、ビニル系アニオン性単量体を併用する。その例として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、フタル酸あるいはp−カルボキシスチレン酸等が挙げられる。 In the case of producing a water-soluble polymer comprising an amphoteric water-in-oil emulsion, a vinyl anionic monomer is used in combination with the vinyl cationic monomer. Examples thereof include vinyl sulfonic acid, vinyl benzene sulfonic acid or 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid, methacrylic acid, acrylic acid, itaconic acid, maleic acid, phthalic acid, and p-carboxystyrene acid.

また非イオン性単量体を共重合する場合は、(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、アクリロニトリル、(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等が挙げられる。 When copolymerizing nonionic monomers, (meth) acrylamide, N, N-dimethylacrylamide, acrylonitrile, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, diacetone acrylamide, N-vinylpyrrolidone, N- Vinylformamide, N-vinylacetamide, acryloylmorpholine and the like can be mentioned.

これら単量体の共重合比率は、以下のようである。カチオン性単量体80〜100モル%、アニオン性単量体0〜20モル%、非イオン性単量体0〜20モル%である。しかし本発明では懸濁粒子の表面電荷の中和作用を第一の機能とするため、カチオン性は高いことが好ましく、カチオン性単量体90〜100モル%、アニオン性単量体0〜10モル%、非イオン性単量体0〜10モル%であることが更に好ましい。 The copolymerization ratio of these monomers is as follows. The cationic monomer is 80 to 100 mol%, the anionic monomer is 0 to 20 mol%, and the nonionic monomer is 0 to 20 mol%. However, in the present invention, since the neutralizing action of the surface charge of the suspended particles is the first function, the cationic property is preferably high, and the cationic monomer is 90 to 100 mol%, the anionic monomer is 0 to 10 More preferably, it is a mol% and a nonionic monomer 0-10 mol%.

本発明のカチオン性あるいは両性水性高分子(A)は、光散乱法による重量平均分子量で100万〜1000万が好ましく、より好ましくは100万〜800万、さらに好ましくは300万〜600万である。汚泥脱水剤は、親水性コロイドの表面電荷の中和が大きな役割としてあり、この作用には必ずしも超巨大な高分子量の水性高分子は必要なく、カチオン当量値が重要な役割を示す。しかし同時に架橋吸着による凝集作用によって締まった強固なフロックを形成させることも必要であり、一定以上の分子量が必要である。そのため重量平均分子量は、上記の範囲となる。これは現在市販されているポリアミジン系高分子からなる凝集剤の分子量が300万〜500万であることと関連していると考えられる。 The cationic or amphoteric aqueous polymer (A) of the present invention preferably has a weight average molecular weight of 1,000,000 to 10,000,000, more preferably 1,000,000 to 8,000,000, still more preferably 3,000,000 to 6,000,000 by light scattering. . The sludge dehydrating agent plays a major role in neutralizing the surface charge of the hydrophilic colloid, and this action does not necessarily require an ultra-high molecular weight aqueous polymer, and the cation equivalent value plays an important role. However, at the same time, it is necessary to form a strong floc that is tightened by aggregating action due to cross-linking adsorption, and a molecular weight higher than a certain level is required. Therefore, a weight average molecular weight becomes said range. This is considered to be related to the fact that the molecular weight of a flocculant composed of a polyamidine polymer currently on the market is 3 million to 5 million.

ビニルアミン構造単位含有水性高分子(B)の製造法に関しては、特開平6−65329号公報に開示されている。本発明で使用するポリビニルアミンおよびポリビニルアミン繰り返し単位を有する水溶性共重合物は、N−ビニルホルムアミド重合物あるいは共重合物を重合体中のホルミル基を変性することにより容易に得ることができる。すなわちN−ビニルホルムアミドと他の共重合可能な単量体とのモル比が、通常20:80〜100:0の混合物、好ましくは、40:60〜100:0の混合物をラジカル重合開始剤の存在下、重合することにより製造される。 A method for producing the vinylamine structural unit-containing aqueous polymer (B) is disclosed in JP-A-6-65329. The water-soluble copolymer having a polyvinylamine and a polyvinylamine repeating unit used in the present invention can be easily obtained by modifying a formyl group in the polymer with an N-vinylformamide polymer or copolymer. That is, the molar ratio of N-vinylformamide to other copolymerizable monomer is usually a mixture of 20:80 to 100: 0, preferably 40:60 to 100: 0. It is produced by polymerizing in the presence.

酸あるいはアルカリによりホルミル基を加水分解するため、共重合する単量体の一部も加水分解され、カルボキシル基が生成する場合が多い。そのため共重合する場合は、アクリロニトリルなどが共重合する場合便利である。その他アクリルアミド、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸nプロピル、クリル酸−2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸nプロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸nブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸−secブチル、メタクリル酸−2−ヒドロキシエチルなどがあげられる。これら単量体は、アニオン性基が生成するので、共重合体中のモル比は、20モル%未満であることが好ましい。 Since the formyl group is hydrolyzed with an acid or alkali, a part of the copolymerized monomer is also hydrolyzed to generate a carboxyl group in many cases. Therefore, when copolymerizing, it is convenient when acrylonitrile or the like is copolymerized. Other acrylamide, methyl acrylate, ethyl acrylate, npropyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, ethyl methacrylate, npropyl methacrylate, isopropyl methacrylate, nbutyl methacrylate, isobutyl methacrylate, methacrylic acid-sec Examples thereof include butyl and 2-hydroxyethyl methacrylate. Since these monomers generate anionic groups, the molar ratio in the copolymer is preferably less than 20 mol%.

上記のN−ビニルホルムアミド共重合物を製造する重合方法としては、塊状重合、水および種々の有機溶媒を用いる溶液重合、沈殿重合のいずれも用いる事が出来る。好ましい重合溶媒としては、水、沸点60〜110℃の有機溶媒および、水と沸点60〜110℃の親水性有機溶媒の混合物が使用される。単量体を溶液状で重合する場合には、目的とする重合体の分子量、重合発熱を考慮して単量体の濃度、重合方法、および重合反応器の形状が適宜選択され、例えば以下の方法によって重合が行われる。すなわち、単量体濃度5〜20重量%の条件で溶液状で重合を開始し、重合体を溶液状または、沈殿物として得る方法、単量体濃度20〜60重量%の条件下重合を開始し、重合物と溶媒を含むゲル状物または析出物として得る方法、単量体濃度20〜60重量%の溶液を、単量体が溶解しない溶媒中で乳化または分散状態で重合する方法等が例示される。 As a polymerization method for producing the above N-vinylformamide copolymer, any of bulk polymerization, solution polymerization using water and various organic solvents, and precipitation polymerization can be used. As a preferable polymerization solvent, water, an organic solvent having a boiling point of 60 to 110 ° C., and a mixture of water and a hydrophilic organic solvent having a boiling point of 60 to 110 ° C. are used. When the monomer is polymerized in the form of a solution, the monomer concentration, polymerization method, and shape of the polymerization reactor are appropriately selected in consideration of the molecular weight of the target polymer and polymerization heat generation. Polymerization is carried out by the method. That is, polymerization is started in a solution state under a monomer concentration of 5 to 20% by weight, and the polymerization is started under a method of obtaining a polymer as a solution or a precipitate, under a monomer concentration of 20 to 60% by weight. And a method of obtaining a gel or precipitate containing a polymer and a solvent, a method of polymerizing a solution having a monomer concentration of 20 to 60% by weight in an emulsified or dispersed state in a solvent in which the monomer is not dissolved, and the like. Illustrated.

ラジカル重合開始剤としては、通常水溶性または親水性の単量体の重合に用いられる一般的な開始剤のいずれもが使用されるが、重合体を収率良く得る為には、アゾ化合物が好ましい。重合溶媒に水を使用する場合、水溶性のアゾ化合物が好ましく、その例としては、2,2′−アゾビス−2−アミジノプロパンの塩酸塩および酢酸塩、4,4′−アゾビス−4−シアノ吉草酸のナトリウム塩、アゾビス−N,N′−ジメチレンイソブチルアミジンの塩酸塩および硫酸塩が挙げられる。これら重合開始剤の使用量は、通常単量体の重量に対して0.01〜1重量%の範囲である。また、重合反応は、一般に、不活性ガス気流下、30〜100℃の温度で実施される。 As the radical polymerization initiator, any of general initiators usually used for the polymerization of water-soluble or hydrophilic monomers is used. In order to obtain a polymer in good yield, an azo compound is used. preferable. When water is used as the polymerization solvent, a water-soluble azo compound is preferable, and examples thereof include 2,2'-azobis-2-amidinopropane hydrochloride and acetate, 4,4'-azobis-4-cyano. Examples include sodium salt of valeric acid, hydrochloride and sulfate of azobis-N, N'-dimethyleneisobutylamidine. The amount of these polymerization initiators used is usually in the range of 0.01 to 1% by weight based on the weight of the monomer. The polymerization reaction is generally performed at a temperature of 30 to 100 ° C. under an inert gas stream.

得られたN−ビニルホルムアミド共重合体は、そのままの溶液状もしくは分散状で、あるいは希釈、もしくは、公知の方法で脱水または乾燥して粉末状としたのち変性することにより、新規なるビニルアミン共重合体とすることができる。この際に用いられる変性方法としては、N−ビニルホルムアミド共重合体を塩基性および酸性条件下変性するいずれの方法も用いることができる。水中で塩基性加水分解すると重合体中のエステル基がカルボキシル基に変わり、アニオン性基を多く含有する両性共重合体を生ずる傾向があり、水溶性の良い両性重合体の勝れた製造法となる。しかし、疎水性を付与したポリビニルアミンを製造するためには、酸性条件下で変性することが好ましい。N−ビニルホルムアミド共重合体の好ましい変性方法としては、水中で酸性加水分解する方法、水を含有するアルコールなどの親水性溶媒中で酸性加水分解する方法、酸性条件下、加アルコール分解し、ホルミル基をギ酸エステルとして分離しつつ変性する方法などが例示されるが、特に好ましいのは、酸性条件下の加アルコール分解である。この方法により、カルボキシル基を実質的に含有しないビニルアミン共重合体を得ることができる。 The obtained N-vinylformamide copolymer can be used in the form of a new vinylamine copolymer by modification in the form of a solution or dispersion as it is, or by dilution or dehydration or drying by a known method to form a powder. Can be combined. As the modification method used in this case, any method of modifying the N-vinylformamide copolymer under basic and acidic conditions can be used. When basic hydrolysis is carried out in water, the ester group in the polymer tends to be converted to a carboxyl group, which tends to yield an amphoteric copolymer containing a large amount of anionic groups. Become. However, in order to produce a polyvinylamine imparted with hydrophobicity, it is preferably modified under acidic conditions. As a preferable modification method of the N-vinylformamide copolymer, there are a method of acid hydrolysis in water, a method of acid hydrolysis in a hydrophilic solvent such as alcohol containing water, alcoholysis under acidic conditions, and formyl. Examples thereof include a method of modifying the group while separating it as a formate ester, and particularly preferred is alcoholysis under acidic conditions. By this method, a vinylamine copolymer substantially free of carboxyl groups can be obtained.

また、酸性変性に使用される変性剤としては、強酸性に作用する化合物ならばいずれも使用することが可能であり、例えば、塩酸、臭素酸、フッ化水素酸、硫酸、硝酸、燐酸、スルファミン酸、アルカンスルホン酸等が挙げられる。変性剤の使用量は、重合体中のホルミル基に対して、通常0.1〜2倍モルの範囲から目的の変性率に応じて適宜選択される。また、変性反応は通常40〜100℃の条件で実施される。 As the modifier used for acid modification, any compound that acts on strong acid can be used, for example, hydrochloric acid, bromic acid, hydrofluoric acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, sulfamine. Examples include acids and alkane sulfonic acids. The usage-amount of modifier | denaturant is suitably selected according to the target modification | denaturation rate from the range of 0.1-2 times mole normally with respect to the formyl group in a polymer. Further, the denaturation reaction is usually carried out at 40 to 100 ° C.

上記ビニルアミン構造単位含有水性高分子(B)中のビニルアミン構造単位の全構成に対する比率は、10〜90モル%であることが好ましく、30〜90モル%であることが更に好ましい。また光散乱法による重量平均分子量は、100万〜1000万が好ましく、より好ましくは300万〜700万である。 The ratio of the vinylamine structural unit in the vinylamine structural unit-containing aqueous polymer (B) to the total constitution is preferably 10 to 90 mol%, and more preferably 30 to 90 mol%. The weight average molecular weight by the light scattering method is preferably 1 million to 10 million, more preferably 3 million to 7 million.

カチオン性あるいは両性水性高分子(A)とビニルアミン構造単位含有水性高分子(B)とも油中水型エマルジョンを製造する場合の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、中油等の鉱油、あるいはこれらと実質的に同じ範囲の沸点や粘度等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 in the production of water-in-oil emulsions for both cationic or amphoteric aqueous polymers (A) and vinylamine structural unit-containing aqueous polymers (B) include paraffins. Or mineral oils such as kerosene, light oil, and middle oil, or hydrocarbon synthetic oils having characteristics such as boiling point and viscosity in substantially the same range as these, or a mixture thereof. 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、HLB3〜11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、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等が挙げられる。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重量%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 3-11 nonionic surfactants, specific examples of which include sorbitan monooleate, Examples include sorbitan monostearate, sorbitan monopalmitate, and polyoxyethylene nonylphenyl ether. The amount of these surfactants to be added is 0.5 to 10% by weight, preferably 1 to 5% by weight, based on the total amount of the water-in-oil emulsion.

重合後は、転相剤と呼ばれる親水性界面活性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ない、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のノ二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ーテル系、ポリオキシエチレンアルコールエーテル系等である。 After the polymerization, a hydrophilic surfactant called a phase inversion agent is added to make the emulsion particles covered with the oil film easy to adjust to water, and the water-soluble polymer therein is easily dissolved. Dilute with and use for each application. Examples of hydrophilic surfactants are cationic surfactants and HLB 9-15 nonionic surfactants, such as polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ethers and polyoxyethylene alcohol ethers.

重合条件は通常、使用する単量体や共重合モル%によって適宜決めていき、温度としては0〜100℃の範囲で行なう。特に油中水型エマルジョン重合法を適用する場合は、20〜80℃、好ましくは20〜60℃の範囲で行なう。重合開始はラジカル重合開始剤を使用する。これら開始剤は油溶性あるいは水溶性のどちらでも良く、アゾ系、過酸化物系、レドックス系何れでも重合することが可能である。油溶性アゾ系開始剤の例としては、2、2’−アゾビスイソブチロニトリル、1、1−アゾビスシクロヘキサンカルボニトリル、2、2’−アゾビス−2−メチルブチロニトリル、2、2’−アゾビス−2−メチルプロピオネート、4、4’−アゾビス−(4−メトキシ−2、4−ジメチル)バレロニトリル等が挙げられる。 The polymerization conditions are usually appropriately determined depending on the monomer used and the copolymerization mol%, and the temperature is in the range of 0 to 100 ° C. In particular, when the water-in-oil emulsion polymerization method is applied, it is carried out in the range of 20 to 80 ° C, preferably 20 to 60 ° C. For the initiation of polymerization, a radical polymerization initiator is used. These initiators may be either oil-soluble or water-soluble, and can be polymerized by any of azo, peroxide, and redox systems. Examples of oil-soluble azo initiators are 2,2′-azobisisobutyronitrile, 1,1-azobiscyclohexanecarbonitrile, 2,2′-azobis-2-methylbutyronitrile, 2,2 Examples include '-azobis-2-methylpropionate, 4,4'-azobis- (4-methoxy-2,4-dimethyl) valeronitrile.

水溶性アゾ開始剤の例としては、2、2’−アゾビス(アミジノプロパン)二塩化水素化物、2、2’−アゾビス[2−(5−メチル−イミダゾリン−2−イル)プロパン]二塩化水素化物、4、4’−アゾビス(4−シアノ吉草酸)等が挙げられる。またレドックス系の例としては、ペルオキソ二硫酸アンモニウムと亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、トリメチルアミン、テトラメチルエチレンジアミン等との組み合わせが挙げられる。更に過酸化物の例としては、ペルオキソ二硫酸アンモニウムあるいはカリウム、過酸化水素、ベンゾイルペルオキサイド、ラウロイルペルオキサイド、オクタノイルペルオキサイド、サクシニックペルオキサイド、t−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサノエート等を挙げることができる。 Examples of water soluble azo initiators are 2,2'-azobis (amidinopropane) dichloride, 2,2'-azobis [2- (5-methyl-imidazolin-2-yl) propane] hydrogen dichloride And 4,4′-azobis (4-cyanovaleric acid). Examples of redox systems include a combination of ammonium peroxodisulfate and sodium sulfite, sodium hydrogen sulfite, trimethylamine, tetramethylethylenediamine and the like. Examples of peroxides include ammonium or potassium peroxodisulfate, hydrogen peroxide, benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, octanoyl peroxide, succinic peroxide, t-butylperoxy-2-ethylhexanoate, and the like. Can be mentioned.

油中水型エマルジョンを乾燥し、粉末化したタイプの製造方法は、以下のようにして行う。油中水型エマルジョンを製造後、エマルジョンブレイクさせ固化し、固化物を粗砕あるいは細粒化し、乾燥する。更に粉砕が必要な場合は、粉砕し、粒度調整を行い製品とする。 A production method of a type in which a water-in-oil emulsion is dried and pulverized is performed as follows. After the water-in-oil emulsion is produced, the emulsion is broken and solidified, and the solidified product is crushed or finely divided and dried. If further pulverization is required, pulverize and adjust the particle size to obtain a product.

エマルジョンブレイクを引き起こす方法としては既知の方法を用いることができる。特に有効であるのは、エマルジョンブレイカーを添加する、機械的なシェアを掛けてエマルジョンを破壊する方法である。さらに加熱をすることでエマルジョンブレイクを効率よく行うことができる。 A known method can be used as a method for causing an emulsion break. Particularly effective is a method of adding an emulsion breaker and breaking the emulsion by applying mechanical shear. Furthermore, an emulsion break can be efficiently performed by heating.

前記エマルジョンブレイクの方法の一つに界面活性剤を添加して乳化バランスを変えることでエマルジョンブレイクさせることができる。界面活性剤としてはイオン性界面活性剤又はHLB価11〜20の非イオン性界面活性剤を用いる。非イオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレン、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンポリプロピレンアルキルエーテル、アルキルアミンなどが挙げられる。イオン性界面活性剤としては、アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンゼンスルホン酸塩、アルキルエーテルカルボン酸塩等のアニオン性界面活性剤やアルキルアンモニウム塩、アルキルトリメチルアンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩等のカチオン界面活性剤が挙げられる。 An emulsion break can be achieved by adding a surfactant to one of the emulsion break methods to change the emulsification balance. As the surfactant, an ionic surfactant or a nonionic surfactant having an HLB value of 11 to 20 is used. Examples of the nonionic surfactant include polyoxyethylene, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkylphenyl ether, polyoxyethylene polypropylene alkyl ether, and alkylamine. Examples of ionic surfactants include anionic surfactants such as alkyl sulfonates, alkyl benzene sulfonates, and alkyl ether carboxylates, and cationic surfactants such as alkyl ammonium salts, alkyl trimethyl ammonium salts, and alkyl pyridinium salts. Is mentioned.

次に親水性基と疎水性基を有する高分子化合物によりエマルジョンブレイクさせる方法に関して説明する。親水性基と疎水性基を有する高分子化合物は、W/Oエマルジョンの連続相であるオイル相に実質的に溶解するものが好ましい。親水性基と疎水性基を有する高分子化合物は、W/Oエマルジョンに添加した際に、親水性基が水相粒子表面に吸着して、界面の乳化剤を排除し、乳化状態を不安定化させることで乳化状態を破壊することができる。親水性基と疎水性基を有する高分子化合物は、親水性基を有する単量体と疎水性基を有する単量体を共重合することにより得ることができる。 Next, a method for emulsion breaking with a polymer compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group will be described. The polymer compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group is preferably one that substantially dissolves in the oil phase that is the continuous phase of the W / O emulsion. When a polymer compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group is added to a W / O emulsion, the hydrophilic group is adsorbed on the surface of the aqueous phase particles, eliminating the emulsifier at the interface and destabilizing the emulsified state. By doing so, the emulsified state can be destroyed. The polymer compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group can be obtained by copolymerizing a monomer having a hydrophilic group and a monomer having a hydrophobic group.

親水性基を有する単量体としては、メトキシ又はフェノキシポリエチレングリコール(ポリオキシエチレンの重合度、以下n=と記載4、9又は23)(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(n=4、9又は23)モノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アリルエーテル、メトキシポリエチレングリコールモノアリルエーテルなどがあげられる。またイオン性単量体が更に好ましく、例えばジアルキルアミノアルキルアクリルアミドであるジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、あるいはジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレートであるジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、フマル酸、マレイン酸、
ビニルスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸、スルホエチル(メタ)アクリレート、スチレンスルホン酸、アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸等が例示できる。
Examples of the monomer having a hydrophilic group include methoxy or phenoxy polyethylene glycol (polymerization degree of polyoxyethylene, hereinafter referred to as n =, 4, 9 or 23) (meth) acrylate, polyethylene glycol (n = 4, 9 or 23). ) Mono (meth) acrylate, polyethylene glycol mono (meth) allyl ether, methoxypolyethylene glycol monoallyl ether and the like. Further, ionic monomers are more preferable. For example, dimethylaminopropyl (meth) acrylamide which is dialkylaminoalkylacrylamide, dimethylaminoethyl (meth) acrylate which is dialkylaminoalkyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid, itacon Acid, fumaric acid, maleic acid,
Examples thereof include vinyl sulfonic acid, (meth) allyl sulfonic acid, sulfoethyl (meth) acrylate, styrene sulfonic acid, and acrylamide-2-methylpropane sulfonic acid.

疎水基を有する単量体としては、スチレンやα−メチルスチレンなど芳香環やアルキル基の付加した芳香環を有する単量体やα−オレフィンなど炭素数6〜20の芳香環あるいは脂肪族ビニル化合物である。また炭素数4〜18のアルキル基を持つアルキル(メタ)アクリレートも使用することができる。すなわちアクリル酸ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸ステアリル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸ステアリルなどである。 Examples of the monomer having a hydrophobic group include a monomer having an aromatic ring such as styrene or α-methylstyrene or an aromatic ring to which an alkyl group is added, an aromatic ring having 6 to 20 carbon atoms such as an α-olefin, or an aliphatic vinyl compound. It is. Moreover, the alkyl (meth) acrylate which has a C4-C18 alkyl group can also be used. That is, butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, lauryl acrylate, stearyl acrylate, butyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, lauryl methacrylate, stearyl methacrylate, and the like.

親水性単量体の割合が多すぎるとオイル相に溶解できなくなってしまうため、疎水性単量体の割合が多すぎるとエマルジョンブレイカーとしての作用が弱くなる。疎水性単量体と親水性単量体の割合は、モル比で疎水性単量体:親水性単量体が90:10〜30:70であり、好ましくは70:30〜40:60である。また、GPC測定による親水基と疎水基を有する高分子の平均分子量は5000〜100,000、好ましくは10,000〜50,000である。 If the ratio of the hydrophilic monomer is too large, it cannot be dissolved in the oil phase. Therefore, if the ratio of the hydrophobic monomer is too large, the action as an emulsion breaker is weakened. The ratio of the hydrophobic monomer to the hydrophilic monomer is 90:10 to 30:70, preferably 70:30 to 40:60, as a molar ratio of hydrophobic monomer: hydrophilic monomer. is there. The average molecular weight of the polymer having a hydrophilic group and a hydrophobic group as measured by GPC is 5,000 to 100,000, preferably 10,000 to 50,000.

親水性基と疎水性基を有する高分子化合物は、後述の油中水型エマルジョンに用いる炭化水素系溶媒と同種の炭化水素系溶媒中で溶液重合にて製造することが好ましい。油中水型高分子エマルジョンに用いる炭化水素系溶媒と同種の炭化水素系溶媒を用いる事により油中水型高分子エマルジョン製造時の乳化剤としての使用に際し、作業性が良好である。単量体濃度は20〜80%、好ましくは40〜60%で重合する。重合温度は30〜180℃、好ましくは40〜150℃の範囲で行う。重合開始は油溶性ラジカル重合開始剤を使用する。アゾ系、過酸化物系、レドックス系いずれでも重合することが可能であるが好ましくはアゾ系である。油溶性アゾ系開始剤の例としては、2、2’−アゾビスイソブチロニトリル、1、1’−アゾビス(シクロヘキサンカルボニトリル)、2、2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2、2’−アゾビス(2−メチルプロピオネ−ト)、4、4−アゾビス(4−メトキシ−2、4ジメチル)バレロニトリルなどがあげられる。 The polymer compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group is preferably produced by solution polymerization in a hydrocarbon solvent of the same type as the hydrocarbon solvent used in the water-in-oil emulsion described later. By using a hydrocarbon solvent of the same type as the hydrocarbon solvent used in the water-in-oil polymer emulsion, workability is good when used as an emulsifier in the production of a water-in-oil polymer emulsion. Polymerization is performed at a monomer concentration of 20 to 80%, preferably 40 to 60%. The polymerization temperature is 30 to 180 ° C, preferably 40 to 150 ° C. For initiation of polymerization, an oil-soluble radical polymerization initiator is used. Polymerization can be carried out by any of azo, peroxide and redox systems, but azo is preferred. Examples of oil-soluble azo initiators are 2,2′-azobisisobutyronitrile, 1,1′-azobis (cyclohexanecarbonitrile), 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile), 2,2′-azobis (2-methylpropionate), 4,4-azobis (4-methoxy-2,4dimethyl) valeronitrile and the like.

エマルジョンブレイカーの添加量については特に指定はないが、添加量が少ないとエマルジョンブレイクに要する時間が長くなりすぎる。エマルジョンブレイカーは乾燥後に不純物として残存するため添加量が多すぎることも好ましくない。よってエマルジョンブレイカーの添加量は油中水型エマルジョンの液量に対して0.1〜10%質量であり、好ましくは0.5〜3%質量である。 The amount of emulsion breaker added is not particularly specified, but if the amount added is too small, the time required for emulsion break becomes too long. Since the emulsion breaker remains as an impurity after drying, it is not preferable that the amount added is too large. Therefore, the addition amount of the emulsion breaker is 0.1 to 10% by mass, preferably 0.5 to 3% by mass with respect to the amount of the water-in-oil emulsion.

乳化状態が不安定な系では機械的なシェアを掛けるだけでエマルジョンブレイクを引き起こすことができる。機械的なシェアを掛ける手段としてはホモジナイザーやミキサーを使用する方法が挙げられる。さらにエマルジョンブレイカーを添加して機械的シェアを掛けることにより、短時間でエマルジョンブレイクを引き起こすことができる。 In a system in which the emulsified state is unstable, an emulsion break can be caused only by applying a mechanical share. As a means for multiplying mechanical share, a method using a homogenizer or a mixer can be mentioned. Furthermore, an emulsion breaker can be caused in a short time by adding an emulsion breaker and multiplying the mechanical share.

さらには加熱をすることでエマルジョンブレイクを効率よく引き起こすことができる。加熱温度が高いほどエマルジョンブレイクするまでの時間は短くてすむが、加熱温度が高すぎると、含有する親水性高分子が劣化するなどの問題も生じる。よって加熱温度は、50〜150℃であり、好ましくは70℃〜120である。 Furthermore, an emulsion break can be efficiently caused by heating. The higher the heating temperature is, the shorter the time until the emulsion breaks is. However, when the heating temperature is too high, there is a problem that the hydrophilic polymer contained is deteriorated. Therefore, heating temperature is 50-150 degreeC, Preferably it is 70 degreeC-120.

粒子径のコントロールは乾燥前と後のどちらでも行うことができる。乾燥前に粒子径をコントロールする場合、方法は特に制限しないが、カッター、ミートチョッパー、押出成型機等の含水ゲルを造粒する機具が採用される。乾燥方法に応じて適当な大きさに油中水型エマルジョンからなる親水性高分子の塊状化物を解砕、造粒する。 The particle size can be controlled either before or after drying. In the case of controlling the particle size before drying, the method is not particularly limited, but a device for granulating a hydrogel such as a cutter, a meat chopper, and an extrusion molding machine is employed. Depending on the drying method, the agglomerate of hydrophilic polymer composed of a water-in-oil emulsion is pulverized and granulated to an appropriate size.

造粒後の乾燥方法に特に制限は無く、熱風乾燥、伝導伝熱乾燥、輻射熱乾燥等の方法を用いることができる。特に流動乾燥、通気乾燥のような乾燥効率の良い熱風乾燥が好ましい。乾燥後に乾燥された固体物を解砕機等で処理することで、比較的大きい粒子のほかにマイクロメートルオーダーの平均粒子径を有する微細粒子を得ることができる。 There is no restriction | limiting in particular in the drying method after granulation, Methods, such as hot air drying, conductive heat transfer drying, and radiant heat drying, can be used. In particular, hot air drying with good drying efficiency such as fluidized drying and aeration drying is preferable. By treating the solid matter dried after drying with a pulverizer or the like, fine particles having an average particle size on the order of micrometers can be obtained in addition to relatively large particles.

本発明のビニルアミン系水性高分子を配合した凝集処理剤のうち、一方の水性高分子は、特定の単量体を架橋性単量体存在下で重合したカチオン性あるいは両性の架橋性水性高分子である。また本発明の水性高分子の処理対象として推奨される汚泥は、消化汚泥や各産業排水の微生物処理より発生する余剰汚泥など繊維分の少ない汚泥である。あるいは余剰汚泥と生汚泥の混合物など親水性コロイドなど親水性の高い成分を多く含む汚泥である。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にくい。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。 Among the aggregating agents containing the vinylamine aqueous polymer of the present invention, one aqueous polymer is a cationic or amphoteric crosslinkable aqueous polymer obtained by polymerizing a specific monomer in the presence of a crosslinkable monomer. It is. Moreover, the sludge recommended as a treatment target of the aqueous polymer of the present invention is sludge having a low fiber content such as digested sludge and surplus sludge generated by microbial treatment of each industrial wastewater. Or it is a sludge which contains many highly hydrophilic components, such as hydrophilic colloids, such as a mixture of surplus sludge and raw sludge. For these sludges with low fiber content, so-called linear water-soluble polymers are unlikely to form a strong floc that is 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」分子形態であり、水溶性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. The polymer flocculant usually used in the above-mentioned “density packed” molecular form is efficient when it is water-soluble. 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, the cationic group present inside the molecule in a round shape does not contribute to charge neutralization of the suspended particles, but acts as a molecule with an apparently low degree of cationization, and is redispersed by cationic saturation. Will be less. 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.

ビニルアミン系水性高分子は、下水の混合生汚泥、同余剰汚泥、あるいは食品加工・水産加工排水の余剰汚泥など微生物処理の過程で発生した低分子化された有機物を不溶化・凝集する性能に特徴があると考えられるが、従来この作用を(メタ)アクリル系カチオン性あるいは両性高分子によって処理することは、なかなか困難であった。この理由の一つに(メタ)アクリル系カチオン性あるいは両性高分子は、分子量が非常に高く、架橋吸着作用による大きく強度の高いフロックを生成するには適していたが、微生物処理の過程で発生する親水性の高い汚泥を、表面電荷の中和や必ずしも表面電荷の中和を伴わない不溶化機能は低かった。これには分子量、カチオン当量、親水性・疎水性のバランスなど影響していると考えられるが、本発明においては、これらの因子を分子量の調節、高カチオン性、架橋剤を加え重合し架橋性高分子にすることにより
疎水化し調節することができたと考えられる。
Vinylamine water-based polymers are characterized by their ability to insolubilize and agglomerate low-molecular-weight organic substances generated in the process of microorganisms such as mixed raw sludge, sewage surplus sludge, or surplus sludge from food processing / fishery processing wastewater. It is thought that there is, but it has been difficult to treat this action with a (meth) acrylic cationic or amphoteric polymer. One reason for this is that (meth) acrylic cationic or amphoteric polymers have a very high molecular weight and are suitable for producing large, high-strength flocs due to cross-linking and adsorption, but they are generated during microbial treatment. The insolubilizing function of the highly hydrophilic sludge that does not involve neutralization of the surface charge or necessarily neutralization of the surface charge was low. This is thought to be influenced by molecular weight, cation equivalent, balance between hydrophilicity and hydrophobicity. In the present invention, these factors are polymerized by adjusting molecular weight, adding high cationicity, and adding a crosslinking agent. It is thought that the polymer could be hydrophobized and controlled by using a polymer.

架橋性高分子の架橋の度合いを表示する方法は、現在のところまだ一般的な表示はない。前述した特許文献3では「イオン性回復率」によって定義され、また特開2005−144346号公報では、「電荷内包率」を定義しているが、いずれも架橋によって高分子のイオン性基が分子の外側に現れにくくなることを応用してそれらの電荷を測定している。ここでは初めに粘性の測定によって架橋度を表すことを説明する。本発明の水性高分子は、その0.2質量%水溶液粘度をAQV、前記両性水溶性高分子の0.5質量%1N食塩水溶液中粘度をSLVとすると、両方の比が
30≦AQV/SLV≦300(25℃において)
であることが好ましい。この数値は架橋の度合いを表すのに使用することができる。架橋性のイオン性水溶性高分子は、分子内で架橋しているために、水中においても分子が広がりにくい性質を有し、直鎖状高分子に較べれば水中での広がりは小さいはずであるが、架橋度が増加するに従い、B型粘度計(回転粘度計の一種)により測定した場合の粘度は大きくなる。この原因はB型粘度計のローター(測定時の回転子)と溶液との摩擦かあるいは絡み合いによるものと推定されるが正確には不明である。一方、架橋性のイオン性水溶性高分子の塩水中の粘度は、架橋度が増加するに従い低下していく。架橋によって分子が収縮しているので、塩水中の多量のイオンによってその影響をより大きく受けるものと考えられる。従ってこれらの理由によって二つの粘度測定値の比、AQV/SLVは、架橋度が高くなるに従い大きくなる(架橋がさらに進み水不溶性になった場合は、この関係は成り立たない)。本発明の架橋性カチオン性あるいは両性水性高分子では、この値は約30〜300程度になる。直鎖状の水溶性高分子、あるいは弱く架橋した水性高分子では、この値が10から30未満程度であることを考慮すると、本発明の架橋性カチオン性あるいは両性水性高分子は、高度に架橋した水溶性高分子であることが分かる。
At present, there is no general method for displaying the degree of crosslinking of the crosslinkable polymer. In the above-mentioned Patent Document 3, it is defined by “ionic recovery rate”, and in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-144346, “charge inclusion rate” is defined. These charges are measured by applying the fact that they are less likely to appear outside. Here, it will be explained first that the degree of crosslinking is expressed by measuring viscosity. The aqueous polymer of the present invention has an AQV as its 0.2% by weight aqueous solution viscosity, and SLV as its viscosity in a 0.5% by weight 1N saline solution of the amphoteric water-soluble polymer.
30 ≦ AQV / SLV ≦ 300 (at 25 ° C.)
It is preferable that This number can be used to represent the degree of crosslinking. Crosslinkable ionic water-soluble polymers are cross-linked in the molecule, and therefore have the property that molecules are difficult to spread in water, and should be less spread in water than linear polymers. However, as the degree of crosslinking increases, the viscosity when measured with a B-type viscometer (a type of rotational viscometer) increases. The cause is presumed to be due to friction or entanglement between the rotor of the B-type viscometer (rotor at the time of measurement) and the solution, but it is not exactly known. On the other hand, the viscosity of the crosslinkable ionic water-soluble polymer in salt water decreases as the degree of crosslinking increases. Since the molecule is contracted by the cross-linking, it is considered that the influence is greatly influenced by a large amount of ions in the salt water. Therefore, for these reasons, the ratio of the two viscosity measurements, AQV / SLV, increases as the degree of cross-linking increases (if the cross-linking progresses further and becomes water-insoluble, this relationship does not hold). In the crosslinkable cationic or amphoteric aqueous polymer of the present invention, this value is about 30 to 300. In view of the fact that this value is about 10 to less than 30 for a linear water-soluble polymer or a weakly crosslinked aqueous polymer, the crosslinkable cationic or amphoteric aqueous polymer of the present invention is highly crosslinked. It can be seen that this is a water-soluble polymer.

また前述の電荷内包率に関しても説明する。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。
Further, the above-described charge inclusion rate 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.

電荷内包率に関しては、20%から30%が弱く架橋した水性高分子であり、30%から50%は中程度に架橋した水性高分子、50%以上は高度に架橋した水性高分子ということができる。本発明の水性高分子は30%以上の電荷内包率の中程度以上の架橋度を有する水性高分子である。ここでAQV/SLVと電荷内包率の数値の比較をする。段落0063の表1に記載する試料−1は、AQV/SLV値は45、電荷内包率は47であり、高度に架橋した水性高分子である。これに対し比較−1は、架橋単量体の添加量を本発明の範囲外で共存させ重合したものでありAQV/SLV値は11、電荷内包率は20%であり、弱く架橋した水性高分子であり、比較―2は架橋単量体無添加で重合したものであり、それらの値は7および13であり、ほぼ直鎖高分子である。また比較−3は、単量体組成が本発明の範囲外であるが架橋剤は本発明の範囲内でありAQV/SLV値は35、電荷内包率は40%であり、架橋した水性高分子である。 Regarding charge inclusion, 20% to 30% are weakly crosslinked aqueous polymers, 30% to 50% are moderately crosslinked aqueous polymers, and more than 50% are highly crosslinked aqueous polymers. it can. The aqueous polymer of the present invention is an aqueous polymer having a moderate degree of crosslinking of charge inclusion ratio of 30% or more. Here, AQV / SLV and the charge inclusion rate are compared. Sample-1 described in Table 1 of Paragraph 0063 is a highly crosslinked aqueous polymer having an AQV / SLV value of 45 and a charge inclusion rate of 47. On the other hand, Comparative-1 was polymerized with the addition amount of the crosslinking monomer coexisting outside the scope of the present invention, the AQV / SLV value was 11, the charge inclusion rate was 20%, and the weakly crosslinked aqueous high Comparative-2 is polymerized without addition of a crosslinking monomer, and their values are 7 and 13, which are almost linear polymers. In Comparative-3, the monomer composition is outside the scope of the present invention, but the crosslinking agent is within the scope of the present invention, the AQV / SLV value is 35, the charge inclusion rate is 40%, and the crosslinked aqueous polymer It is.

本発明の水性高分子からなる凝集処理剤は、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質量%水溶液として添加される。添加量は、対汚泥固形分として0.2〜2質量%であり、好ましくは0.3〜1.0質量%である。対象とする汚泥に特に限定されないが、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 agglomeration treatment agent comprising the aqueous polymer of the present invention is an organic sludge (so-called raw sludge, excess sludge, mixed raw sludge, digested sludge, coagulation / floating sludge, and mixtures thereof) produced in the treatment of sewage, human waste, and industrial wastewater. ) Is usually added as a 0.1 to 0.2 mass% aqueous solution. The addition amount is 0.2 to 2% by mass, preferably 0.3 to 1.0% by mass, as solid content with respect to sludge. Although not particularly limited to the target sludge, it is particularly effective and preferable for sludge having a low fiber content, sludge having a high organic content (VSS / SS), and sludge having a high degree of spoilage.

カチオン性あるいは両性水性高分子(A)とビニルアミン系水性高分子(B)の配合比は質量で、(A):(B)=60:40〜10:90が好ましく、より好ましくは(A):(B)=40:60〜10:90である(いずれも質量%表示)。カチオン性あるいは両性水性高分子(A)が全体に対し60質量%より高くなると汚泥脱水時の添加量が増加し、また10質量%未満では脱水ケーキ含水率が低下することができない。 The blending ratio of the cationic or amphoteric aqueous polymer (A) and the vinylamine-based aqueous polymer (B) is by mass, and preferably (A) :( B) = 60: 40 to 10:90, more preferably (A). : (B) = 40: 60 to 10:90 (all are expressed in mass%). If the cationic or amphoteric aqueous polymer (A) is higher than 60% by mass relative to the whole, the amount added during sludge dehydration will increase, and if it is less than 10% by mass, the water content of the dehydrated cake cannot be reduced.

また本発明の両性水溶性高分子を含有するからなる汚泥脱水剤は、単独で汚泥脱水に使用しても良いが、脱水効果がより向上する場合があるが、そのような無機凝集剤と併用することもできる。該無機凝集剤としては、塩鉄、硫鉄、ポリ鉄、PAC、硫酸バンドなどが挙げられる。汚泥に対する添加量は、通常汚泥固形分に対し0.1〜2質量%、好ましくは0.3〜1.0質量%である。 Further, the sludge dewatering agent comprising the amphoteric water-soluble polymer of the present invention may be used alone for sludge dewatering, but the dewatering effect may be further improved, but it is used in combination with such an inorganic flocculant. You can also Examples of the inorganic flocculant include salt iron, iron sulfate, polyiron, PAC, and sulfuric acid band. The addition amount with respect to sludge is 0.1-2 mass% normally with respect to sludge solid content, Preferably it is 0.3-1.0 mass%.

使用する脱水機の種類は、ベルトプレス、遠心脱水機、スクリュープレス、多重円板脱水機、ロータリープレスなどに対応できる。 The type of dehydrator used can correspond to a belt press, a centrifugal dehydrator, a screw press, a multi-disc dehydrator, a rotary press, and the like.

(実施例)以下に実施例をあげて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。 (Examples) The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

(製造例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126.0gにポリオキシエチレントリデシルエ−テル12.5g(対エマルジョン2.5質量%)を仕込み溶解させた。別に脱イオン水103.1gと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(以下DMQと略記)80%水溶液250.0g、及びメチレンビスアクリルアミド1質量%水溶液3.0g(質量で対単量体150ppm)を各々採取し、各々を混合し完全に溶解させた。その後pHを3.95に調節し、油相と水溶液を混合し、ホモジナイザーにて1000rpmで15分間攪拌乳化した。
(Production Example 1)
A reaction vessel equipped with a stirrer and a temperature controller was charged with 12.5 g of polyoxyethylene tridecyl ether (2.5% by mass of emulsion) and dissolved in 126.0 g of isoparaffin having a boiling point of 190 ° C. to 230 ° C. Separately, 103.1 g of deionized water, 250.0 g of an 80% aqueous solution of acryloyloxyethyltrimethylammonium chloride (hereinafter abbreviated as DMQ), and 3.0 g of a 1% by mass aqueous solution of methylenebisacrylamide (150 ppm by weight monomer) Collected and mixed to dissolve completely. Thereafter, the pH was adjusted to 3.95, the oil phase and the aqueous solution were mixed, and stirred and emulsified with a homogenizer at 1000 rpm for 15 minutes.

得られたエマルジョンにイソプロピルアルコール10質量%水溶液1.0g(対単量体0.05質量%)を加え、単量体溶液の温度を30〜33℃に保ち、窒素置換を30分行った後、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1質量%水溶液2.0g(対単量体0.01質量%)を加え、重合反応を開始させた。反応温度を32±2℃で12時間重合させ反応を完結させた。この試料名を試料−1とする。試験に供する試料を、水性高分子濃度0.1質量%とした場合の粘度(AQV)、0.5質量%で1N食塩水中の粘度(SLV)を25℃においてB型粘度計(回転粘度計の一種)により測定し、ミューテック社製PCD滴定装置により電荷内包率および光散乱法による重量平均分子量を測定した。 After adding 1.0 g of isopropyl alcohol 10 mass% aqueous solution (0.05 mass% monomer) to the obtained emulsion, maintaining the temperature of the monomer solution at 30 to 33 ° C. and performing nitrogen substitution for 30 minutes 2,2'-azobis [2- (5-methyl-2-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride 2.0 g (0.01% by weight monomer) was added. The polymerization reaction was started. The reaction was completed at a reaction temperature of 32 ± 2 ° C. for 12 hours to complete the reaction. This sample name is designated as Sample-1. Viscosity (AQV) when the aqueous polymer concentration is 0.1% by mass for the sample used for the test, B type viscometer (rotary viscometer) at 25% at a viscosity (SLV) in 1N saline at 25% by mass And a weight-average molecular weight measured by a light scattering method using a PCD titration apparatus manufactured by Mutech.

同様な操作により表1のような組成の水性高分子、DMC=100(試料−2)、DD=100(試料−3)、DMPQ=100(試料−4)をそれぞれ合成した。 By the same operation, an aqueous polymer having a composition as shown in Table 1, DMC = 100 (sample-2), DD = 100 (sample-3), and DMPQ = 100 (sample-4) were synthesized.

(製造例2)
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126.0gにポリオキシエチレントリデシルエ−テル12.5g(対エマルジョン2.5質量%)を仕込み溶解させた。別に脱イオン水103.1gとアクリロイルオキシエチルベンジルジメチルアンモニウム塩化物(以下DMBZと略記)80%水溶液250.0g、及びメチレンビスアクリルアミド1質量%水溶液3.0g(質量で対単量体150ppm)を各々採取し、各々を混合し完全に溶解させた。その後pHを4.03に調節し、油相と水溶液を混合し、ホモジナイザーにて1000rpmで15分間攪拌乳化した。
(Production Example 2)
A reaction vessel equipped with a stirrer and a temperature controller was charged with 12.5 g of polyoxyethylene tridecyl ether (2.5% by mass of emulsion) and dissolved in 126.0 g of isoparaffin having a boiling point of 190 ° C. to 230 ° C. Separately, 103.1 g of deionized water, 250.0 g of an 80% aqueous solution of acryloyloxyethylbenzyldimethylammonium chloride (hereinafter abbreviated as DMBZ), and 3.0 g of a 1% by mass aqueous solution of methylenebisacrylamide (150 ppm relative to the monomer). Each was taken and each was mixed and completely dissolved. Thereafter, the pH was adjusted to 4.03, the oil phase and the aqueous solution were mixed, and stirred and emulsified with a homogenizer at 1000 rpm for 15 minutes.

得られたエマルジョンにイソプロピルアルコール10質量%水溶液1.0g(対単量体0.05質量%)を加え、単量体溶液の温度を30〜33℃に保ち、窒素置換を30分行った後、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1質量%水溶液2.0g(対単量体0.01質量%)を加え、重合反応を開始させた。反応温度を32±2℃で12時間重合させ反応を完結させた。この試料名を試料−5とする。試験に供する試料を、水性高分子濃度0.1質量%とした場合の粘度(AQV)、0.5質量%で1N食塩水中の粘度(SLV)を25℃においてB型粘度計(回転粘度計の一種)により測定し、ミューテック社製PCD滴定装置により電荷内包率および光散乱法による重量平均分子量を測定した。 After adding 1.0 g of isopropyl alcohol 10 mass% aqueous solution (0.05 mass% monomer) to the obtained emulsion, maintaining the temperature of the monomer solution at 30 to 33 ° C. and performing nitrogen substitution for 30 minutes 2,2'-azobis [2- (5-methyl-2-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride 2.0 g (0.01% by weight monomer) was added. The polymerization reaction was started. The reaction was completed at a reaction temperature of 32 ± 2 ° C. for 12 hours to complete the reaction. This sample name is designated as Sample-5. Viscosity (AQV) when the aqueous polymer concentration is 0.1% by mass for the sample used for the test, B type viscometer (rotary viscometer) at 25% at a viscosity (SLV) in 1N saline at 25% by mass And a weight-average molecular weight measured by a light scattering method using a PCD titration apparatus manufactured by Mutech.

(製造例3)
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126.0gにポリオキシエチレントリデシルエ−テル12.5g(対エマルジョン2.5質量%)を仕込み溶解させた。別に脱イオン水101.0gとアクリロイルオキシエチルベンジルジメチルアンモニウム塩化物(以下DMQと略記)80%水溶液246.1g、アクリルアミド50質量%水溶液4.4g(以下AAMと略記)及びメチレンビスアクリルアミド1質量%水溶液3.0g(質量で対単量体150ppm)を各々採取し、各々を混合し完全に溶解させた。その後pHを3.95に調節し、油相と水溶液を混合し、ホモジナイザーにて1000rpmで15分間攪拌乳化した。
(Production Example 3)
A reaction vessel equipped with a stirrer and a temperature controller was charged with 12.5 g of polyoxyethylene tridecyl ether (2.5% by mass of emulsion) and dissolved in 126.0 g of isoparaffin having a boiling point of 190 ° C. to 230 ° C. Separately, 101.0 g of deionized water, 246.1 g of 80% aqueous solution of acryloyloxyethylbenzyldimethylammonium chloride (hereinafter abbreviated as DMQ), 4.4 g of 50% by mass of acrylamide (hereinafter abbreviated as AAM), and 1% by mass of methylenebisacrylamide 3.0 g of aqueous solution (with respect to the monomer of 150 ppm by mass) was sampled, and each was mixed and completely dissolved. Thereafter, the pH was adjusted to 3.95, the oil phase and the aqueous solution were mixed, and stirred and emulsified with a homogenizer at 1000 rpm for 15 minutes.

得られたエマルジョンにイソプロピルアルコール10質量%水溶液1.0g(対単量体0.05質量%)を加え、単量体溶液の温度を30〜33℃に保ち、窒素置換を30分行った後、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1質量%水溶液2.0g(対単量体0.01質量%)を加え、重合反応を開始させた。反応温度を32±2℃で12時間重合させ反応を完結させた。この試料名を試料−6とする。試験に供する試料を、水性高分子濃度0.1質量%とした場合の粘度(AQV)、0.5質量%で1N食塩水中の粘度(SLV)を25℃においてB型粘度計(回転粘度計の一種)により測定し、ミューテック社製PCD滴定装置により電荷内包率および光散乱法による重量平均分子量を測定した。 After adding 1.0 g of isopropyl alcohol 10 mass% aqueous solution (0.05 mass% monomer) to the obtained emulsion, maintaining the temperature of the monomer solution at 30 to 33 ° C. and performing nitrogen substitution for 30 minutes 2,2'-azobis [2- (5-methyl-2-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride 2.0 g (0.01% by weight monomer) was added. The polymerization reaction was started. The reaction was completed at a reaction temperature of 32 ± 2 ° C. for 12 hours to complete the reaction. This sample name is designated as Sample-6. Viscosity (AQV) when the aqueous polymer concentration is 0.1% by mass for the sample used for the test, B type viscometer (rotary viscometer) at 25% at a viscosity (SLV) in 1N saline at 25% by mass And a weight-average molecular weight measured by a light scattering method using a PCD titration apparatus manufactured by Mutech.

同様な操作により表1のような組成の水性高分子、DMBZ/AAM=80/20(試料−7)をそれぞれ合成した。 An aqueous polymer having a composition as shown in Table 1, DMBZ / AAM = 80/20 (Sample-7) was synthesized in the same manner.

(製造例4)
(N−ビニルカルボン酸アミド重合物油中水型エマルジョンの製造) 攪拌機、還流冷却管、温度計および窒素導入管を備えた4つ口500mLセパラブルフラスコに沸点190℃ないし230℃のイソパラフィン185.6gにノニオン系活性剤HypermerH1084(クローダ社製)13.0gを仕込み溶解させた。別にN−ビニルホルムアミド(純分99.8質量%)166.4g、ギ酸ナトリウム0.16g、イオン交換水134.9gを各々採取し添加した。油と水溶液を混合し、ホモミキサーにて8000rpmで2分間攪拌乳化した。得られたエマルジョンを攪拌しつつ単量体溶液の温度を20〜25℃の範囲に保ち、窒素置換を30分行なった後、重合開始剤2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)(和光純薬製V−70)0.83g(対単量体0.5質量%)を加え、重合反応を開始させた。20〜25℃の範囲に保ちつつ12時間重合させ反応を完結させた。これをPNVF−1とする。
(Production Example 4)
(Production of water-in-oil emulsion of N-vinylcarboxylic acid amide polymer oil) Isoparaffin having a boiling point of 190 ° C to 230 ° C in a four-necked 500 mL separable flask equipped with a stirrer, a reflux condenser, a thermometer and a nitrogen inlet tube. In 6 g, 13.0 g of a nonionic active agent HyperH1084 (manufactured by Croda) was charged and dissolved. Separately, 166.4 g of N-vinylformamide (pure 99.8% by mass), 0.16 g of sodium formate, and 134.9 g of ion-exchanged water were collected and added. The oil and the aqueous solution were mixed, and stirred and emulsified with a homomixer at 8000 rpm for 2 minutes. While stirring the obtained emulsion, the temperature of the monomer solution was kept in the range of 20 to 25 ° C., and after nitrogen substitution for 30 minutes, the polymerization initiator 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4 -Dimethylvaleronitrile) (V-70 manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 0.83 g (0.5% by mass of monomer) was added to initiate the polymerization reaction. The reaction was completed by polymerization for 12 hours while maintaining the temperature in the range of 20 to 25 ° C. This is designated as PNVF-1.

攪拌機、還流冷却管、温度計および滴下漏斗を備えた4つ口500mLセパラブルフラスコにPNVF−1を252.6gおよびポリオキシエチレンステアリルエーテル(花王株式会社製エマルゲン306P(HLB9.4))12.6gを採取し50℃で攪拌し十分溶解混合した。溶解を確認後80℃まで加温し、20質量%塩酸ヒドロキシルアミン水溶液12.6gを添加し、滴下漏斗にて塩酸(純分35質量%)123.5gを1分間かけて滴下し、80℃で4時間加水分解反応を行った。反応後、ポリオキシエチレンアルキルエーテル(HLB13.3)を20g添加し、ポリビニルアミンの油中水型エマルジョンを得た。これを試料−8とし、アミノ化率、水性高分子濃度0.1質量%とした場合の粘度(AQV)、0.5質量%で1N食塩水中の粘度(SLV)を25℃においてB型粘度計(回転粘度計の一種)により測定し、光散乱法による重量平均分子量を測定した。 12. Four-necked 500 mL separable flask equipped with stirrer, reflux condenser, thermometer and dropping funnel, 252.6 g of PNVF-1 and polyoxyethylene stearyl ether (Emulgen 306P (HLB 9.4) manufactured by Kao Corporation) 6 g was sampled and stirred at 50 ° C. and sufficiently dissolved and mixed. After confirming dissolution, the mixture was heated to 80 ° C., 12.6 g of a 20% by mass hydroxylamine hydrochloride aqueous solution was added, and 123.5 g of hydrochloric acid (pure content 35% by mass) was added dropwise over 1 minute using a dropping funnel. The hydrolysis reaction was carried out for 4 hours. After the reaction, 20 g of polyoxyethylene alkyl ether (HLB13.3) was added to obtain a water-in-oil emulsion of polyvinylamine. This was designated as Sample-8, the viscosity (AQV) when the amination ratio and aqueous polymer concentration were 0.1% by mass, and the B-type viscosity at 25 ° C. with the viscosity (SLV) in 1N saline at 25 ° C. The weight average molecular weight was measured by a light scattering method.

(製造例5)
製造例1と同様な操作により試料−9〜試料−10を合成した。結果を表1に示す。
(Production Example 5)
Samples 9 to 10 were synthesized in the same manner as in Production Example 1. The results are shown in Table 1.

(比較製造例1)
製造例1と同様な操作により架橋性単量体の添加量を本発明の範囲外で共存させ重合したもの、共存せず重合したもの、比較−1〜比較−3を合成した。結果を表1に示す。
(Comparative Production Example 1)
By the same operation as in Production Example 1, those obtained by polymerizing the addition amount of the crosslinkable monomer outside the scope of the present invention, those polymerized without coexistence, and Comparative-1 to Comparative-3 were synthesized. The results are shown in Table 1.

(表1)
DMC;メタクロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド
DMQ;アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロリド
DMBZ;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リド
DMPQ;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リド
DD;ジアリルジメチルアンモニウムクロリド、MBA;メチレンビスアクリルアミド、AAM;アクリルアミド、EM;油中水型エマルジョン
VAM;ビニルアミン構造単位含有量(モル%)
(Table 1)
DMC; methacryloyloxyethyltrimethylammonium chloride DMQ; acryloyloxyethyltrimethylammonium chloride DMBZ; acryloyloxyethyldimethylbenzylammonium chloride DMPQ; acryloylaminopropyltrimethylammonium chloride DD; diallyldimethylammonium chloride, MBA; methylenebisacrylamide, AAM; acrylamide , EM; Water-in-oil emulsion VAM; Vinylamine structural unit content (mol%)

(水性高分子(A)と水性高分子(B)の配合)
水性高分子(A)試料−1〜試料−7と水性高分子(B)試料−8〜試料−10を配合し本発明の凝集処理剤を調製した。結果を表2に示す。
(Combination of aqueous polymer (A) and aqueous polymer (B))
The aqueous polymer (A) Sample-1 to Sample-7 and the aqueous polymer (B) Sample-8 to Sample-10 were blended to prepare the aggregation treatment agent of the present invention. The results are shown in Table 2.

(比較例1)
(比較と水性高分子(B)の配合)
比較−1〜比較−3と水性高分子(B)試作−8〜試作−10を配合し比較の凝集処理剤を調製した。結果を表2に示す。
(Comparative Example 1)
(Comparison and formulation of aqueous polymer (B))
Comparison-1 to Comparison-3 and aqueous polymer (B) trial production-8 to trial production-10 were blended to prepare a comparative aggregation treatment agent. The results are shown in Table 2.

(表2)
配合比;質量比
(Table 2)
Mixing ratio; mass ratio

上記表1に記載した油中水型エマルジョンからなる水性高分子(A)試料−1、試料−2、試料−5〜試料−7、および比較−1〜比較−3、水性高分子(B)
試料−8〜試料−9を用いてエマルジョンブレイクによる塊状化、その後の造粒、さらに乾燥操作を実施し粉末タイプ製品を作成した。
Aqueous polymer (A) Sample-1, Sample-2, Sample-5 to Sample-7, and Comparative-1 to Comparative-3 consisting of water-in-oil emulsion described in Table 1 above, Aqueous polymer (B)
Using Sample-8 to Sample-9, agglomeration by emulsion break, subsequent granulation and further drying operation were carried out to prepare a powder type product.

(製造例5)
試料−1を100gにジメチルアミノエチルメタクリレート、アクリル酸2−エチルヘキシル共重合物(共重合比50モル%:50モル%)(重量平均分子量12000)を1.0g添加し、マグネチックスターラーにて攪拌して塊状化させた。エマルジョンブレイクさせた塊状物をダイス径4.8mmのミートチョッパーに供給して4〜6mmの粒子径を有する粒状物にした。その後、粒状物を棚式通風乾燥機にて105℃、1時間で乾燥粉末化させた。得られた乾燥粉末を孔径2mmのスクリーンで解砕した。また得られた粉末の平均粒子径を測定した。この粉末を試料−41とする。
(Production Example 5)
To 100 g of Sample-1, 1.0 g of dimethylaminoethyl methacrylate and 2-ethylhexyl acrylate copolymer (copolymerization ratio 50 mol%: 50 mol%) (weight average molecular weight 12000) was added and stirred with a magnetic stirrer. And agglomerated. The emulsion-breaked lump was supplied to a meat chopper having a die diameter of 4.8 mm to form a granule having a particle diameter of 4 to 6 mm. Thereafter, the granular material was dried and powdered at 105 ° C. for 1 hour using a shelf-type ventilation dryer. The obtained dry powder was crushed with a screen having a pore diameter of 2 mm. Moreover, the average particle diameter of the obtained powder was measured. This powder is designated as Sample-41.

同様な操作を試料−2、試料−5〜試料−7、比較−1〜比較−3、試料−8〜試料−9に関して実施し、粉末タイプ水性高分子、試料−41〜試料−47および比較−30〜比較−32を作成した。以上の結果を表3に示す。 The same operation was performed for Sample-2, Sample-5 to Sample-7, Comparative-1 to Comparative-3, Sample-8 to Sample-9, and the powder type aqueous polymer, Sample-41 to Sample-47 and the comparison were performed. -30 to Comparison -32 were created. The above results are shown in Table 3.

(表3)
油溶性高分子;ジメチルアミノエチルメタクリレート50モル%:アクリル酸2−エチルヘキシル50モル%共重合物、重量平均分子量12,000
(Table 3)
Oil-soluble polymer; dimethylaminoethyl methacrylate 50 mol%: 2-ethylhexyl acrylate 50 mol% copolymer, weight average molecular weight 12,000

(水性高分子(A)と水性高分子(B)の配合)
粉末化した水性高分子(A)試料−41〜試料−45と水性高分子(B)試料−46〜試料−47を配合し本発明の凝集処理剤、試料−50〜試料−59、また比較−30〜比較−32と水性高分子(B)試料−46を配合した比較品、比較−40〜比較−42を調製した。結果を表4に示す。
(Combination of aqueous polymer (A) and aqueous polymer (B))
The powdered aqueous polymer (A) Sample 41 to Sample-45 and the aqueous polymer (B) Sample -46 to Sample-47 were blended, and the aggregation treatment agent of the present invention, Sample-50 to Sample-59, and comparison The comparative product which mix | blended -30-comparative-32 and the aqueous | water-based polymer (B) sample-46, and comparative -40-comparative-42 were prepared. The results are shown in Table 4.

(表4)
配合比;質量
(Table 4)
Mixing ratio; mass

下水消化汚泥(pH7.75、ss分28,100mg/L)を用い、本発明の両性水溶性高分子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2の試料−21〜試料−34をそれぞれ対汚泥SS分0.80%(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5に示す。 A sludge dewatering test was conducted using sewage digested sludge (pH 7.75, ss content 28, 100 mg / L) using the amphoteric water-soluble polymer of the present invention. 200 mL was collected in a poly beaker, samples 21 to 34 in Table 2 were added to each sludge SS content 0.80% (suspension particle mass%), 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 5.

(比較例1)実施例3と同様な操作により、配合しない試料である試料−1〜試料−3および試料−8〜試料−10および市販ポリアミジン系凝集剤比較−A(アミジン化率86モル%、重量平均分子量300万)および比較−3に関して試験を実施した。結果を表5に示す。






(Comparative Example 1) Samples 1 to 3 and Samples 8 to 10 which are not blended by the same operation as in Example 3 and commercially available polyamidine flocculant comparison -A (amidine conversion rate 86 mol%) , Weight average molecular weight 3 million) and Comparative-3. The results are shown in Table 5.






(表5)

ケーキ含水率:質量%、10秒後濾液量:mL、フロック強度:mm
(Table 5)

Moisture content of cake: mass%, 10 seconds later, filtrate amount: mL, floc strength: mm

試作−21〜試作−36の配合物2較べ、配合前の試料、試作−1〜試作−3および試作−4〜試作−6は、添加量を2.5倍添加しているにもかかわらず濾水量(凝集機能に関係)、ケーキ含水率とも効果が低下していることが分かる。 Compared to the trial product 21 to the trial product 36, the pre-composition sample, the trial product 1 to the trial product 3, and the trial product 4 to the trial product 6 were added 2.5 times as much. It can be seen that the effects of both the drainage amount (related to the coagulation function) and the cake water content are reduced.

下水混合生汚泥(pH6.61、ss分21,300mg/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4の粉末化した試料−50〜試料−59をそれぞれ対汚泥SS分0.75%(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6に示す。 Using sludge mixed raw sludge (pH 6.61, ss content 21,300 mg / L), a sludge dewatering test was carried out using the water-soluble polymer composition of the present invention. 200 mL was collected in a poly-bicker, and pulverized sample 50 to sample-59 in Table 4 were added to each sludge SS content 0.75% (mass% of suspended particles), and the beaker was transferred and stirred 20 After the first time, the solution was filtered through a T-1179L filter cloth (made of nylon), and the amount of filtrate after 10 seconds and the floc strength (size) were measured 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 6.

(比較例2)
実施例4と同様な操作により、配合しない粉末化した試料である試料−43〜試料−47および市販ポリアミジン系凝集剤比較−A(アミジン化率86モル%、重量平均分子量300万)および比較−40に関して試験を実施した。結果を表6に示す。
(Comparative Example 2)
Sample-43 to Sample-47 which are powdered samples not blended by the same operation as in Example 4, and commercially available polyamidine-based flocculant comparison-A (amidine conversion rate 86 mol%, weight average molecular weight 3 million) and comparison- Tests were performed on 40. The results are shown in Table 6.

(表6)

ケーキ含水率:質量%、10秒後濾液量:mL、フロック強度:mm
(Table 6)

Moisture content of cake: mass%, 10 seconds later, filtrate amount: mL, floc strength: mm

本発明の範囲である試作−50〜試作−58の配合物は、比較−Aのポリアミジンと同様に良好な効果を発揮しているが、配合前の試料、試作−43〜試作−47は、添加量を2.5倍添加しているにもかかわらず濾水量(凝集機能に関係)、ケーキ含水率とも効果が低下していることが分かる。 The blends of trial production-50 to trial production-58, which are within the scope of the present invention, are exhibiting good effects in the same manner as the polyamidine of comparative-A. It can be seen that the effects of both the amount of filtrate (related to the coagulation function) and the moisture content of the cake are reduced despite the addition of 2.5 times.

Claims (3)

下記(A)と下記(B)が、水と非混和性の炭化水素を連続相、前記カチオン性または両性水性高分子あるいはビニルアミン系水性高分子の水溶液を分散相とする油中水型エマルジョンを製造後、重量平均分子量が5000〜100000である、親水性基と疎水性基を有する油溶性高分子化合物のエマルジョンブレイカーを前記油中水型エマルジョンに添加し、エマルジョンブレイクすることにより塊状化させ、乾燥後細粒化した粉末状であり、下記(A)と下記(B)質量配合比で、60:40〜10:90含有することを特徴とする凝集処理剤。
(A);下記一般式(1)あるいは(2)で表される単量体を80〜100モル、下記一般式(3)で表される単量体を0〜20モル、非イオン性単量体を0〜20モルからなる該単量体あるいは該単量体混合物を、該単量体あるいは該単量体混合物に対して質量で20〜300ppmの架橋性単量体を添加して重合した重量平均分子量が100万〜1000万のカチオン性あるいは両性水性高分子。
(B)下記一般式(4)で表されるビニルアミン構造単位を10〜90モル%有する、重量平均分子量が100万〜1000万の水性高分子。
一般式(1)
(Rは水素又はメチル基、R、Rは水素、炭素数1〜3のアルキルあるいはアルコキシル基であり、同種でも異種でも良い、Rは炭素数1〜3のアルキルあるいはアルコキシル基、7〜20のアルキル基あるいはアリール基、Aは酸素原子または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を表わす、X は陰イオンをそれぞれ表わす)
一般式(2)
(Rは水素又はメチル基、R、Rは炭素数1〜3のアルキル基、アルコキシ基、X は陰イオンをそれぞれ表わす)
一般式(3)
(Rは水素、メチル基またはカルボキシメチル基、QはSO 、CSO 、CONHC(CHCHSO 、CCOOあるいはCOO
は水素またはCOO、Y は水素イオンまたは陽イオンをそれぞれ表す)
一般式(4)
10は水素またはメチル基、Hは無機酸および/または有機酸を表し、未中和時H=0である。
The following (A) and (B) are water-in-oil emulsions having a water-immiscible hydrocarbon as a continuous phase and a cationic or amphoteric aqueous polymer or an aqueous solution of a vinylamine aqueous polymer as a dispersed phase. After production, an emulsion breaker of an oil-soluble polymer compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group having a weight average molecular weight of 5,000 to 100,000 is added to the water-in-oil emulsion and agglomerated by emulsion breaking. An agglomeration treatment agent characterized by being powdered after drying and containing 60:40 to 10:90 of the following (A) and the following (B) in a mass blending ratio .
(A): 80 to 100 mol of the monomer represented by the following general formula (1) or (2), 0 to 20 mol of the monomer represented by the following general formula (3), a nonionic monomer Polymerization of the monomer or monomer mixture consisting of 0 to 20 mol of a monomer with addition of 20 to 300 ppm of a crosslinkable monomer by mass with respect to the monomer or monomer mixture. A cationic or amphoteric aqueous polymer having a weight average molecular weight of 1,000,000 to 10,000,000 .
(B) An aqueous polymer having 10 to 90 mol% of vinylamine structural units represented by the following general formula (4) and having a weight average molecular weight of 1,000,000 to 10,000,000 .
General formula (1)
(R 1 is hydrogen or a methyl group, R 2 and R 3 are hydrogen, an alkyl or alkoxyl group having 1 to 3 carbon atoms, which may be the same or different, and R 4 is an alkyl or alkoxyl group having 1 to 3 carbon atoms, alkyl group or an aryl group of 7 to 20, a represents an oxygen atom or NH, B represents an alkylene group or an alkoxylene group having 2 to 4 carbon atoms, X 1 - represents respectively an anion)
General formula (2)
(R 5 represents hydrogen or a methyl group, R 6 and R 7 each represent an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxy group, and X 2 represents an anion)
General formula (3)
(R 8 is hydrogen, methyl or carboxymethyl group, Q represents SO 3 -, C 6 H 4 SO 3 -, CONHC (CH 3) 2 CH 2 SO 3 -, C 6 H 4 COO - or COO -,
R 9 represents hydrogen or COO , and Y 1 + represents a hydrogen ion or a cation, respectively)
General formula (4)
R 10 represents hydrogen or a methyl group, H + Z represents an inorganic acid and / or an organic acid, and H + Z = 0 when not neutralized.
前記油溶性高分子化合物が、下記一般式(5)で表される1種以上の単量体50〜95モル%と下記一般式(6)で表される1種以上の単量体5〜50モル%を共重合して得られるカチオン性共重合体であることを特徴とする請求項に記載の凝集処理剤。
一般式(5)
ここでR14は水素またはメチル基、Zはフェニル基、炭素数7〜18のアリール基、アルキル基、COOR15である。ここでR15は炭素数4〜18のアルキル基を表す。
一般式(6)
16は水素又はメチル基、R17、R18は炭素数1〜3のアルキル基であり、
19は水素あるいは炭素数1〜3のアルキル基あるいはアルコキシル基あるいはベンジル基であり、R17とR18は異種でも同種でも良い。Pは酸素またはNH、Qは炭素数2〜4のアルキレン基またはアルコキシレン基を表わす。Xは陰イオンを表わす。
The oil-soluble polymer compound is composed of 50 to 95 mol% of one or more monomers represented by the following general formula (5) and one or more monomers 5 to 95 represented by the following general formula (6). The aggregation treatment agent according to claim 1 , which is a cationic copolymer obtained by copolymerization of 50 mol%.
General formula (5)
Here, R 14 is hydrogen or a methyl group, Z is a phenyl group, an aryl group having 7 to 18 carbon atoms, an alkyl group, or COOR 15 . Here, R 15 represents an alkyl group having 4 to 18 carbon atoms.
General formula (6)
R 16 is hydrogen or a methyl group, R 17 and R 18 are alkyl groups having 1 to 3 carbon atoms,
R 19 is hydrogen, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxyl group, or a benzyl group, and R 17 and R 18 may be different or the same. P represents oxygen or NH, and Q represents an alkylene group or alkoxylene group having 2 to 4 carbon atoms. X 4 represents an anion.
下記(A)と下記(B)が、水と非混和性の炭化水素を連続相、前記カチオン性または両性水性高分子あるいはビニルアミン系水性高分子の水溶液を分散相とする油中水型エマルジョンを製造後、重量平均分子量が5000〜100000である、親水性基と疎水性基を有する油溶性高分子化合物のエマルジョンブレイカーを前記油中水型エマルジョンに添加し、エマルジョンブレイクすることにより塊状化させ、乾燥後細粒化した粉末状であり、下記(A)と下記(B)質量配合比で、60:40〜10:90含有する凝集処理剤を、汚泥に添加し、混合攪拌し凝集させた後、脱水することを特徴とする汚泥の脱水方法。
(A);下記一般式(1)あるいは(2)で表される単量体を80〜100モル、下記一般式(3)で表される単量体を0〜20モル、非イオン性単量体を0〜20モルからなる該単量体あるいは該単量体混合物を、該単量体あるいは該単量体混合物に対して質量で20〜300ppmの架橋性単量体を添加して重合した重量平均分子量が100万〜1000万のカチオン性あるいは両性水性高分子。
(B)下記一般式(4)で表されるビニルアミン構造単位を10〜90モル%有する、重量平均分子量が100万〜1000万の水性高分子。
一般式(1)
(Rは水素又はメチル基、R、Rは水素、炭素数1〜3のアルキルあるいはアルコキシル基であり、同種でも異種でも良い、Rは炭素数1〜3のアルキルあるいはアルコキシル基、炭素数1〜3のアルキル基、7〜20のアルキル基あるいはアリール基、Aは酸素原子または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を表わす、X は陰イオンをそれぞれ表わす)
一般式(2)
(Rは水素又はメチル基、R、Rは炭素数1〜3のアルキル基、アルコキシ基、X は陰イオンをそれぞれ表わす)
一般式(3)
(Rは水素、メチル基またはカルボキシメチル基、QはSO 、CSO 、CONHC(CHCHSO 、CCOOあるいはCOO
は水素またはCOO、Y は水素イオンまたは陽イオンをそれぞれ表す)
一般式(4)
10は水素またはメチル基、Hは無機酸および/または有機酸を表し、未中和時H=0である。
The following (A) and (B) are water-in-oil emulsions having a water-immiscible hydrocarbon as a continuous phase and a cationic or amphoteric aqueous polymer or an aqueous solution of a vinylamine aqueous polymer as a dispersed phase. After production, an emulsion breaker of an oil-soluble polymer compound having a hydrophilic group and a hydrophobic group having a weight average molecular weight of 5,000 to 100,000 is added to the water-in-oil emulsion and agglomerated by emulsion breaking. After drying, it is in the form of a finely divided powder, and the aggregating agent containing 60:40 to 10:90 in the following mass ratio (A) and (B) is added to sludge, mixed and stirred for aggregation. And then dewatering the sludge.
(A): 80 to 100 mol of the monomer represented by the following general formula (1) or (2), 0 to 20 mol of the monomer represented by the following general formula (3), a nonionic monomer Polymerization of the monomer or monomer mixture consisting of 0 to 20 mol of a monomer with addition of 20 to 300 ppm of a crosslinkable monomer by mass with respect to the monomer or monomer mixture. A cationic or amphoteric aqueous polymer having a weight average molecular weight of 1,000,000 to 10,000,000 .
(B) An aqueous polymer having 10 to 90 mol% of vinylamine structural units represented by the following general formula (4) and having a weight average molecular weight of 1,000,000 to 10,000,000 .
General formula (1)
(R 1 is hydrogen or a methyl group, R 2 and R 3 are hydrogen, an alkyl or alkoxyl group having 1 to 3 carbon atoms, which may be the same or different, and R 4 is an alkyl or alkoxyl group having 1 to 3 carbon atoms, An alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkyl group or aryl group having 7 to 20 carbon atoms, A represents an oxygen atom or NH, B represents an alkylene group or an alkoxylene group having 2 to 4 carbon atoms, X 1 represents an anion. Represent each)
General formula (2)
(R 5 represents hydrogen or a methyl group, R 6 and R 7 each represent an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, an alkoxy group, and X 2 represents an anion)
General formula (3)
(R 8 is hydrogen, methyl or carboxymethyl group, Q represents SO 3 -, C 6 H 4 SO 3 -, CONHC (CH 3) 2 CH 2 SO 3 -, C 6 H 4 COO - or COO -,
R 9 represents hydrogen or COO , and Y 1 + represents a hydrogen ion or a cation, respectively)
General formula (4)
R 10 represents hydrogen or a methyl group, H + Z represents an inorganic acid and / or an organic acid, and H + Z = 0 when not neutralized.
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