JP6486006B2 - 高分子凝集剤並びにそれを用いる汚泥の脱水方法 - Google Patents
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- 0 CCC(COC)(COCC(CC)(COC(C)C)CO*(OC(C)=NC)=C)COC(C)(C)* Chemical compound CCC(COC)(COCC(CC)(COC(C)C)CO*(OC(C)=NC)=C)COC(C)(C)* 0.000 description 1
Description
本発明は、高分子凝集剤並びに汚泥の脱水方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、エマルションの安定性に優れ、難脱水性汚泥を効果的に脱水することができ、含水率の低い脱水ケーキを得ることができる高性能な高分子凝集剤並びにそれを用いる汚泥の脱水方法に関する。
従来、生活排水、産業排水等に含まれる懸濁物を凝集・沈降・分離させることを目的として、ノニオン性、アニオン性、カチオン性および両性の高分子凝集剤が使用されている。特に、下水汚泥の脱水処理にはカチオン性高分子凝集剤が多用されている。しかし、汚泥の発生量の増加や汚泥の性状の変化、特に有機性汚泥については有機物含有量の増加や腐敗等により、汚泥を十分に脱水することができなくなっている。
これらの問題を解決するため、汚泥の脱水方法に関する種々の提案がなされている。
これらの問題を解決するため、汚泥の脱水方法に関する種々の提案がなされている。
例えば、特許文献１や特許文献２には、有機性汚泥に無機凝集剤を添加し、さらに両性高分子凝集剤を添加した後、脱水する方法が提案されている。しかし、これらの方法では、汚泥の性状によっては十分な効果が得られない、薬品コストが高い、設備や作業が煩雑になる等の問題がある。
また、特許文献３や特許文献４には、有機性汚泥に特定の物性を示すカチオン性高分子凝集剤を添加し、脱水する方法が提案されている。特許文献３と特許文献４には、特定の物性を示すカチオン性高分子凝集剤の製造処方の具体例がないので、どのように製造すると当該高分子凝集剤が得られるのか詳細は不明である。分岐や架橋の指標とされる曳糸長をパラメータに使用していることや２官能のアクリル系架橋剤であるメチレンビスアクリルアミドが例示されていることから、メチレンビスアクリルアミド等の公知の架橋剤を用いた架橋型重合体である可能性が高い。このような公知の方法で製造される架橋型の高分子凝集剤を使用しても、難脱水性汚泥に対しては、十分に満足できる効果は得られない。
特許文献５には、重合体中のカルボキシル基と反応する２官能のジグリシジルエーテル系架橋剤を用いた架橋型の高分子凝集剤およびその製造方法が開示されている。しかし、このような架橋剤は熱によって架橋反応の進み方が大きく異なる。そのため、重合時や乾燥時のわずかな温度の違いの影響を受け易く、架橋反応が進みすぎると容易にゲル化してしまう等、架橋反応の調整が極めて困難である。
特許文献６には、重合時に過酸化水素等を使用し、重合体の主鎖中の水素を引き抜き、ラジカルを発生させてそこを起点に分岐反応や架橋反応させる分岐型または架橋型のカチオン性高分子エマルジョンの製造方法および高分子凝集剤としての使用例が開示されている。しかし、前記の特許文献５と同様に、架橋反応が進みすぎると容易にゲル化してしまう等、架橋反応の調整が困難である。
特許文献７には、架橋剤として２官能のアクリル系架橋剤であるメチレンビスアクリルアミドを用いた架橋型両性高分子エマルジョンからなる汚泥脱水剤およびその製造方法が開示されている。しかし、当該架橋型両性高分子エマルジョンは、非架橋型すなわち従来の直鎖状の両性高分子エマルジョンと比較すると一定の効果は見られるものの十分ではない。特に難脱水性汚泥に対しては、十分に満足できる効果は得られない。また、前記の特許文献１や特許文献２と同様に、薬品コストが高い、設備や作業が煩雑になる等の問題も解消されていない。
特許文献８には、架橋剤として２官能以上のビニル基または（メタ）アリル基を分子内に有する架橋性単量体を用いた架橋型水溶性重合体からなり、特定の固有粘度を示すことを特徴とする高分子凝集剤およびその製造例が開示されている。また、当該発明で使用可能な架橋剤の具体例として、非常に多くの架橋剤が例示されている。しかし、これら全ての架橋剤は、反応性の官能基が何れもビニル基または（メタ）アリル基であり、ラジカル重合の反応性が低すぎるために殆ど架橋反応が進まない。反応性が低いことを補うために、架橋剤の添加量を多くしているが、そのうち、実際に架橋反応に寄与するのはごく一部であり、架橋反応しないものの方が多い。高分子凝集剤としての性能も、非架橋型すなわち従来の直鎖状のカチオン性重合体と比較すると僅かに効果は見られるものの十分ではなく、特に難脱水性汚泥に対して十分に満足できる効果は得られない。
特許文献９には、２官能以上の（メタ）アクリレートを分子内に有する架橋性単量体を用いた逆相懸濁重合による高分子凝集剤とその製造例が開示されている。しかし、２官能以上の架橋性単量体を用いることが例示されているものの、２官能の架橋性単量体と３官能の架橋性単量体の効果の差は示されていない。
特許文献１０には、油中水型マイクロエマルションの製造において、界面活性剤として、非イオン性、アニオン性、カチオン性及び両性のものを、単独又は組み合わせて使用できると記載されているが、エマルションの安定性に関して、適切なＨＬＢの範囲については示されていない。
本発明が解決しようとする課題は、前記の問題点を解決し、難脱水性汚泥に対して凝集性に優れ、フロック径が大きく、ろ過速度やろ液の外観にも優れ、効果的に脱水することができ、含水率の低い脱水ケーキを得ることができる高性能な高分子凝集剤およびその製造方法並びに汚泥の脱水方法を提供することである。
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、少なくともカチオン性単量体と、特定の架橋性単量体と、を含む単量体混合物を親水性疎水性バランス（以下ＨＬＢと表記）の異なる２種類以上の界面活性剤の存在下、ＨＬＢをそれぞれの界面活性剤のＨＬＢの加重平均で５．０から９．０の範囲に調整し、油中水型エマルション重合して得られる架橋型重合体を、高分子凝集剤として使用すると、油中水型エマルションの安定性に優れ、難脱水性汚泥に対しても凝集性に優れ、フロック径が大きく、重力ろ過性やろ液の外観にも優れ、効果的に脱水することができ、含水率の低い脱水ケーキを得られることを見出し、それらの知見に基づいて本発明を完成した。
すなわち、本発明は、
（１）少なくともカチオン性単量体と、ラジカル重合性の多官能性の架橋性単量体と、を含む単量体混合物を、ＨＬＢの異なる２種以上の界面活性剤を混合して各界面活性剤のＨＬＢ値の加重平均が５．０〜９．０の範囲になるように調整した界面活性剤の存在下、油中水型エマルション重合して得られる架橋型重合体を含む高分子凝集剤。
（１）少なくともカチオン性単量体と、ラジカル重合性の多官能性の架橋性単量体と、を含む単量体混合物を、ＨＬＢの異なる２種以上の界面活性剤を混合して各界面活性剤のＨＬＢ値の加重平均が５．０〜９．０の範囲になるように調整した界面活性剤の存在下、油中水型エマルション重合して得られる架橋型重合体を含む高分子凝集剤。
（２）前記架橋型重合体が、少なくともＨＬＢが３〜７の範囲内の界面活性剤と、ＨＬＢが１０〜１７の範囲内の界面活性剤の存在下、油中水型エマルション重合して得られる（１）に記載の高分子凝集剤。
（３）前記架橋型重合体が、ＨＬＢの異なる３種以上の界面活性剤の存在下、油中水型エマルション重合して得られる（１）または（２）に記載の高分子凝集剤。
（４）前記単量体混合物が、アニオン性単量体およびノニオン性単量体を含む（１）〜（３）のいずれかに記載の高分子凝集剤。
（５）前記カチオン性単量体が、下記一般式（１）で表されるカチオン性単量体の１種または２種以上を含む（１）〜（４）に記載の高分子凝集剤。
ＣＨ２＝ＣＲ１−ＣＯ−Ｘ−Ｑ−Ｎ＋Ｒ２Ｒ３Ｒ４・Ｚ− （１）
（但し、Ｒ１は水素原子またはメチル基、Ｒ２およびＲ３はそれぞれ独立に炭素数１〜３のアルキル基またはベンジル基、Ｒ４は水素原子、炭素数１〜３のアルキル基またはベンジル基であり、同種でも異種でもよい。Ｘは酸素原子またはＮＨ、Ｑは炭素数１〜４のアルキレン基または炭素数２〜４のヒドロキシアルキレン基、Ｚ−は対アニオンをそれぞれ表す。）
ＣＨ２＝ＣＲ１−ＣＯ−Ｘ−Ｑ−Ｎ＋Ｒ２Ｒ３Ｒ４・Ｚ− （１）
（但し、Ｒ１は水素原子またはメチル基、Ｒ２およびＲ３はそれぞれ独立に炭素数１〜３のアルキル基またはベンジル基、Ｒ４は水素原子、炭素数１〜３のアルキル基またはベンジル基であり、同種でも異種でもよい。Ｘは酸素原子またはＮＨ、Ｑは炭素数１〜４のアルキレン基または炭素数２〜４のヒドロキシアルキレン基、Ｚ−は対アニオンをそれぞれ表す。）
（６）前記カチオン性単量体が、ジメチルアミノエチルアクリレートの塩化メチル第４級塩およびジメチルアミノエチルメタクリレートの塩化メチル第４級塩の少なくとも１種であり、全単量体混合物中のカチオン性単量体の共重合比が、３０〜９５モル％である（１）〜（５）のいずれかに記載の高分子凝集剤。
（７）前記ラジカル重合性の多官能性の架橋性単量体が、１分子中に（メタ）アクリロイル基を３個以上有する（メタ）アクリレート系架橋性単量体である（１）〜（６）のいずれかに記載の高分子凝集剤。
（８）１分子中に（メタ）アクリロイル基を３個以上有する（メタ）アクリレート系架橋性単量体が、下記一般式（２）〜（４）で表される化合物の１種または２種以上を含む（７）に記載の高分子凝集剤。
（但し、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７はそれぞれ独立に炭素数２〜４の直鎖状または分岐状のアルキレン基、ｌ、ｍ、ｎはそれぞれ独立に０〜５の整数、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０はそれぞれ独立にアクリロイル基またはメタクリロイル基、Ｒ１１はヒドロキシ基、メチル基、アクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基をそれぞれ表す。）
（但し、Ｒ１２〜Ｒ１７はそれぞれ独立に炭素数２〜４の直鎖状または分岐状のアルキレン基、ｐ１、ｐ２、ｑ１、ｑ２、ｒ１、ｒ２はそれぞれ独立に０〜５の整数、Ｒ１８〜Ｒ２２はそれぞれ独立にアクリロイル基またはメタクリロイル基、Ｒ２３は水素原子、アクリロイル基またはメタクリロイル基を表す。）
（但し、Ｒ２４〜Ｒ２７はそれぞれ独立に炭素数２〜４の直鎖状または分岐状のアルキレン基、ｓ１、ｓ２、ｔ１、ｔ２はそれぞれ独立に０〜５の整数、Ｒ２８〜Ｒ３１はそれぞれ独立にアクリロイル基またはメタクリロイル基を表す。）
（９）１分子中に（メタ）アクリロイル基を３個以上有する（メタ）アクリレート系架橋性単量体が、
ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ジトリメチロールプロパンから選択される１種または２種以上と、
（メタ）アクリル酸と、
の反応生成物である（７）または（８）に記載の高分子凝集剤。
ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ジトリメチロールプロパンから選択される１種または２種以上と、
（メタ）アクリル酸と、
の反応生成物である（７）または（８）に記載の高分子凝集剤。
（１０）ラジカル重合性の多官能性の架橋性単量体の他の単量体に対する添加量（ｐｐｍ）をＡ、架橋型重合体のポリマー純分０．５重量％水溶液をＢ型回転式粘度計でローターＮｏ．２を用いて、ローター回転数１２ｒｐｍで２５℃で測定した粘度（ｍＰａ・ｓ）をＢ、架橋型重合体のポリマー純分０．１重量％となるように１Ｎの塩化ナトリウム水溶液に溶解させ、Ｂ型回転式粘度計及びＢＬアダプターを使用して、ローター回転数６０ｒｐｍ、２５℃で測定した０．１％塩粘度（ｍＰａ・ｓ）をＣとした場合、下記式（５）で表される範囲内にある架橋型重合体である（１）〜（９）のいずれかに記載の高分子凝集剤。
４０≦（Ｂ／Ｃ／Ａ）≦１２０ （５）
４０≦（Ｂ／Ｃ／Ａ）≦１２０ （５）
（１１）汚泥に、（１）〜（１０）のいずれかに記載の高分子凝集剤を添加して脱水する汚泥の脱水方法。
本発明の高分子凝集剤は、エマルションの分離安定性にも優れ、かつ難脱水性汚泥に対しても凝集性に優れ、フロック径が大きく、ろ過速度やろ液の外観にも優れ、効果的に脱水することができ、含水率の低い脱水ケーキを得ることができる。すなわち、本発明により、上記のような高性能な高分子凝集剤およびその製造方法並びに汚泥の脱水方法が提供される。また、本発明の高分子凝集剤は、汚泥の濃縮に用いることもできる。
その他の用途としては、例えば、製紙用濾水歩留向上剤、濾水性向上剤、地合形成助剤および紙力増強剤等の製紙用薬剤、掘削・泥水処理用凝集剤、原油増産用添加剤、有機凝結剤、増粘剤、分散剤、スケール防止剤、帯電防止剤および繊維用処理剤等の幅広い用途に応用することが可能である。これらのうち、製紙用薬剤、掘削・泥水処理用凝集剤、原油増産用添加剤および有機凝結剤の用途において、特に優れた性能が発揮される。
その他の用途としては、例えば、製紙用濾水歩留向上剤、濾水性向上剤、地合形成助剤および紙力増強剤等の製紙用薬剤、掘削・泥水処理用凝集剤、原油増産用添加剤、有機凝結剤、増粘剤、分散剤、スケール防止剤、帯電防止剤および繊維用処理剤等の幅広い用途に応用することが可能である。これらのうち、製紙用薬剤、掘削・泥水処理用凝集剤、原油増産用添加剤および有機凝結剤の用途において、特に優れた性能が発揮される。
以下に本発明について詳細に説明する。
なお、本明細書においては、アクリレートおよび／またはメタクリレートを（メタ）アクリレートと表し、アクリロイル基および／またはメタクリロイル基を（メタ）アクリロイル基と表し、アクリルアミドおよび／またはメタクリルアミドを（メタ）アクリルアミドと表し、アクリル酸および／またはメタクリル酸を（メタ）アクリル酸と表す。
なお、本明細書においては、アクリレートおよび／またはメタクリレートを（メタ）アクリレートと表し、アクリロイル基および／またはメタクリロイル基を（メタ）アクリロイル基と表し、アクリルアミドおよび／またはメタクリルアミドを（メタ）アクリルアミドと表し、アクリル酸および／またはメタクリル酸を（メタ）アクリル酸と表す。
本発明で使用するカチオン性単量体は、ラジカル重合し得るラジカル重合性の二重結合およびカチオン基を有する単量体であれば何れでもよく、下記一般式（１）で表される化合物の他、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド等のジアリルジアルキルアンモニウムハロゲン化物等を挙げることができる。これらのカチオン性単量体の中でも、ラジカル重合反応性に優れて、高分子凝集剤として必要な高分子量化が容易であり、得られる架橋型重合体の高分子凝集剤としての性能が優れることから、下記一般式（１）で表される化合物が好ましい。
ＣＨ２＝ＣＲ１−ＣＯ−Ｘ−Ｑ−Ｎ＋Ｒ２Ｒ３Ｒ４・Ｚ− （１）
但し、上記一般式（１）中のＲ１は水素原子またはメチル基、Ｒ２およびＲ３はそれぞれ独立に炭素数１〜３のアルキル基またはベンジル基、Ｒ４は水素原子、炭素数１〜３のアルキル基またはベンジル基であり、同種でも異種でもよい。Ｘは酸素原子またはＮＨ、Ｑは炭素数１〜４のアルキレン基または炭素数２〜４のヒドロキシアルキレン基、Ｚ−は対アニオンをそれぞれ表す。Ｚ−としては、塩化物イオン等のハロゲン化物イオンや硫酸イオンが例示される。
ＣＨ２＝ＣＲ１−ＣＯ−Ｘ−Ｑ−Ｎ＋Ｒ２Ｒ３Ｒ４・Ｚ− （１）
但し、上記一般式（１）中のＲ１は水素原子またはメチル基、Ｒ２およびＲ３はそれぞれ独立に炭素数１〜３のアルキル基またはベンジル基、Ｒ４は水素原子、炭素数１〜３のアルキル基またはベンジル基であり、同種でも異種でもよい。Ｘは酸素原子またはＮＨ、Ｑは炭素数１〜４のアルキレン基または炭素数２〜４のヒドロキシアルキレン基、Ｚ−は対アニオンをそれぞれ表す。Ｚ−としては、塩化物イオン等のハロゲン化物イオンや硫酸イオンが例示される。
前記一般式（１）で表されるカチオン性単量体の具体例としては、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノ−２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート等のジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートや、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド等のジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミドの塩酸塩および硫酸塩が例示される。また、ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートやジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミドの塩化メチル等のハロゲン化アルキル付加物、塩化ベンジル等のハロゲン化ベンジル付加物、硫酸ジメチル等の硫酸ジアルキル付加物等である第４級塩が例示される。
これらの好ましいカチオン性単量体の中でも、特に高分子凝集剤としての性能に優れ、カチオン性単量体および架橋型重合体の品質および貯蔵安定性にも優れることから、ジメチルアミノエチルアクリレートの塩化メチル付加物である第４級塩およびジメチルアミノエチルメタクリレートの塩化メチル付加物である第４級塩が最も好ましい。
これらのカチオン性単量体は単独で使用しても、２種以上を併用してもよい。
これらのカチオン性単量体は単独で使用しても、２種以上を併用してもよい。
本発明の高分子凝集剤は、前記カチオン性単量体の他、必要に応じて共重合可能な単量体の１種または２種以上を併用してもよい。
共重合可能な単量体としては、以下に記載するアニオン性単量体およびノニオン性単量体が例示される。
アニオン性単量体としては、下記一般式（６）で表される（メタ）アクリル酸およびこれらの塩類の他、ビニルスルホン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、マレイン酸等およびこれらの塩類を挙げることができる。これらのアニオン性単量体の中でも、カチオン性単量体との共重合性に優れて、高分子凝集剤として必要な高分子量化が容易であり、高分子凝集剤としての性能が優れることから、下記一般式（６）で表される（メタ）アクリル酸およびそれらの塩類が好ましい。塩類としては、アンモニウム塩並びにナトリウム塩およびカリウム塩等のアルカリ金属塩が好ましい。
ＣＨ２＝ＣＲ３４−ＣＯ−ＯＭ （６）
但し、上記一般式（６）中のＲ３４は水素原子またはメチル基であり、Ｍは水素原子、アンモニウムイオンまたはアルカリ金属イオンを表す。
これらの（メタ）アクリル酸およびそれらの塩類の中でも、高分子凝集剤としての性能が特に優れることから、アクリル酸およびそのアンモニウム塩が最も好ましい。
これらのアニオン性単量体は単独で使用しても、２種以上を併用してもよい。
共重合可能な単量体としては、以下に記載するアニオン性単量体およびノニオン性単量体が例示される。
アニオン性単量体としては、下記一般式（６）で表される（メタ）アクリル酸およびこれらの塩類の他、ビニルスルホン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、マレイン酸等およびこれらの塩類を挙げることができる。これらのアニオン性単量体の中でも、カチオン性単量体との共重合性に優れて、高分子凝集剤として必要な高分子量化が容易であり、高分子凝集剤としての性能が優れることから、下記一般式（６）で表される（メタ）アクリル酸およびそれらの塩類が好ましい。塩類としては、アンモニウム塩並びにナトリウム塩およびカリウム塩等のアルカリ金属塩が好ましい。
ＣＨ２＝ＣＲ３４−ＣＯ−ＯＭ （６）
但し、上記一般式（６）中のＲ３４は水素原子またはメチル基であり、Ｍは水素原子、アンモニウムイオンまたはアルカリ金属イオンを表す。
これらの（メタ）アクリル酸およびそれらの塩類の中でも、高分子凝集剤としての性能が特に優れることから、アクリル酸およびそのアンモニウム塩が最も好ましい。
これらのアニオン性単量体は単独で使用しても、２種以上を併用してもよい。
ノニオン性単量体としては、下記一般式（７）で表される（メタ）アクリルアミド系化合物の他、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸ヒドロキシエチル等の（メタ）アクリル酸アルキル、スチレン、アクリロニトリル、酢酸ビニル等を挙げることができる。これらのノニオン性単量体の中でも、カチオン性単量体との共重合性に優れて、高分子凝集剤として必要な高分子量化が容易であり、高分子凝集剤としての性能が優れることから、下記一般式（７）で表される（メタ）アクリルアミド系化合物が好ましい。
ＣＨ２＝ＣＲ３５−ＣＯ−ＮＲ３６Ｒ３７ （７）
但し、上記一般式（７）中のＲ３５は水素原子またはメチル基であり、Ｒ３６およびＲ３７はそれぞれ独立に水素原子または炭素数１〜８のアルキル基を表す。
これらの（メタ）アクリルアミド系化合物の中でも、水溶性であり、高分子凝集剤としての性能が特に優れることから、アクリルアミドが最も好ましい。
これらのノニオン性単量体は単独で使用しても、２種以上を併用してもよい。
ＣＨ２＝ＣＲ３５−ＣＯ−ＮＲ３６Ｒ３７ （７）
但し、上記一般式（７）中のＲ３５は水素原子またはメチル基であり、Ｒ３６およびＲ３７はそれぞれ独立に水素原子または炭素数１〜８のアルキル基を表す。
これらの（メタ）アクリルアミド系化合物の中でも、水溶性であり、高分子凝集剤としての性能が特に優れることから、アクリルアミドが最も好ましい。
これらのノニオン性単量体は単独で使用しても、２種以上を併用してもよい。
本発明の単量体混合物中の各単量体の配合比（モル比）は、カチオン性単量体：アニオン性単量体：ノニオン性単量体＝１〜１００：０〜９９：０〜９９である。ノニオン性単量体を用いる場合、単量体混合物中におけるノニオン性単量体の含有量は、５〜９５モル％が好ましく、１０〜９０モル％が特に好ましい。
本発明で使用する１分子中に（メタ）アクリロイル基を３個以上有する（メタ）アクリレート系架橋性単量体（以下、単に「架橋性単量体」または「架橋剤」と略記することもある）は、ラジカル重合性の官能基である下記一般式（８）で表される（メタ）アクリロイル基を、当該架橋性単量体の１分子中に３個以上有する化合物であれば何れでもよく、下記一般式（８）で表される化合物の他、種々の化学構造の化合物が対象となる。
ＣＨ２＝ＣＲ３８−ＣＯ− （８）
但し、上記一般式（８）中のＲ３８は水素原子またはメチル基であり、−ＣＯ−はカルボニル基を表す。
本発明で使用する１分子中に（メタ）アクリロイル基を３個以上有する（メタ）アクリレート系架橋性単量体（以下、単に「架橋性単量体」または「架橋剤」と略記することもある）は、ラジカル重合性の官能基である下記一般式（８）で表される（メタ）アクリロイル基を、当該架橋性単量体の１分子中に３個以上有する化合物であれば何れでもよく、下記一般式（８）で表される化合物の他、種々の化学構造の化合物が対象となる。
ＣＨ２＝ＣＲ３８−ＣＯ− （８）
但し、上記一般式（８）中のＲ３８は水素原子またはメチル基であり、−ＣＯ−はカルボニル基を表す。
前記架橋性単量体の１分子中に有する（メタ）アクリロイル基の数は、３個以上である。３〜１０個であるものが好ましく、３〜６個であるものがさらに好ましく、３〜４個であるものが最も好ましい。１分子中に（メタ）アクリロイル基を２個有する架橋性単量体では、得られる架橋型重合体の高分子凝集剤としての性能が劣る。また、１分子中に有する（メタ）アクリロイル基の数が１０個を超えても、（メタ）アクリロイル基の数に相応の高分子凝集剤としての性能向上の効果が得られない場合がある。
これらの中でも、ラジカル重合反応性およびカチオン性単量体との共重合性に優れ、高分子凝集剤として必要な高分子量化が容易であり、得られる架橋型重合体の高分子凝集剤としての性能が優れることから、下記一般式（２）〜（４）で表される化合物が好ましい。
但し、上記一般式（２）中のＲ５、Ｒ６、Ｒ７はそれぞれ独立に炭素数２〜４の直鎖状または分岐状のアルキレン基、ｌ、ｍ、ｎはそれぞれ独立に０〜５の整数、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０はそれぞれ独立にアクリロイル基またはメタクリロイル基、Ｒ１１はヒドロキシ基、メチル基、アクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基をそれぞれ表す。
但し、上記一般式（３）中のＲ１２〜Ｒ１７はそれぞれ独立に炭素数２〜４の直鎖状または分岐状のアルキレン基、ｐ１、ｐ２、ｑ１、ｑ２、ｒ１、ｒ２はそれぞれ独立に０〜５の整数、Ｒ１８〜Ｒ２２はそれぞれ独立にアクリロイル基またはメタクリロイル基、Ｒ２３は水素原子、アクリロイル基またはメタクリロイル基を表す。
但し、上記一般式（４）中のＲ２４〜Ｒ２７はそれぞれ独立に炭素数２〜４の直鎖状または分岐状のアルキレン基、ｓ１、ｓ２、ｔ１、ｔ２はそれぞれ独立に０〜５の整数、Ｒ２８〜Ｒ３１はそれぞれ独立にアクリロイル基またはメタクリロイル基を表す。
前記一般式（２）で表される化合物の具体例としては、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンＥＯ変性トリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパンＰＯ変性トリ（メタ）アクリレート等が例示される。なお、ＥＯ変性およびＰＯ変性とは、エチレンオキサイド（以下、「ＥＯ」と略記する）およびプロピレンオキサイド（以下、「ＰＯ」と略記する）をそれぞれ付加して変性された化合物であることを表し、その具体例としては、ＥＯおよびＰＯの付加モル数が１〜５のものが例示される。
前記一般式（３）で表される化合物の具体例としては、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールＥＯ変性ペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールＰＯ変性ペンタ（メタ）アクリレート等が例示される。また、ＥＯ変性およびＰＯ変性の具体例としては、ＥＯおよびＰＯの付加モル数が１〜５のものが例示される。
前記一般式（４）で表される化合物の具体例としては、ジトリメチロールプロパンテトラ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンＥＯ変性テトラ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンＰＯ変性テトラ（メタ）アクリレート等が例示される。また、ＥＯ変性およびＰＯ変性の具体例としては、ＥＯおよびＰＯの付加モル数が１〜５のものが例示される。
また、前記一般式（２）〜（４）で表される以外の化合物の具体例としては、ジグリセリンＥＯ変性トリ（メタ）アクリレート、ジグリセリンＥＯ変性テトラ（メタ）アクリレート、イソシアヌル酸ＥＯ変性トリ（メタ）アクリレート、ポリエステルポリ（メタ）アクリレート等が例示される。
これらの前記一般式（２）〜（４）で表される化合物の中でも、高分子凝集剤としての性能が特に優れることから、本発明で使用する架橋性単量体は、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ジトリメチロールプロパンから選択される１種または２種以上と（メタ）アクリル酸との反応生成物であることが好ましい。当該化合物は、前記一般式（２）中のｌ、ｍ、ｎが０であり、前記一般式（３）中のｐ１、ｐ２、ｑ１、ｑ２、ｒ１、ｒ２が０であり、前記一般式（４）中のｓ１、ｓ２、ｔ１、ｔ２が０である。
これらの前記一般式（２）〜（４）で表される化合物の中でも、高分子凝集剤としての性能が特に優れることから、本発明で使用する架橋性単量体は、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン、ジトリメチロールプロパンから選択される１種または２種以上と（メタ）アクリル酸との反応生成物であることが好ましい。当該化合物は、前記一般式（２）中のｌ、ｍ、ｎが０であり、前記一般式（３）中のｐ１、ｐ２、ｑ１、ｑ２、ｒ１、ｒ２が０であり、前記一般式（４）中のｓ１、ｓ２、ｔ１、ｔ２が０である。
さらに好ましい架橋性単量体の具体例としては、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ（メタ）アクリレート等が例示される。これらの架橋性単量体は単独で使用しても、２種以上を併用してもよい。
これらの中でも、ジメチルアミノエチルアクリレート塩化メチル第４級塩をカチオン性単量体の主体として使用する場合には、当該カチオン性単量体との共重合性が特に優れて、高分子凝集剤としての性能のうち、難脱水性汚泥に対しても凝集性に優れ、フロック径が大きく、ろ過速度やろ液の外観にも優れ、効果的に脱水することができ、含水率の低い脱水ケーキを得られることから、ペンタエリスリトールトリアクリレートとペンタエリスリトールテトラアクリレートの混合物、ジペンタエリスリトールペンタアクリレートとジペンタエリスリトールヘキサアクリレートの混合物がさらに好ましく、ペンタエリスリトールトリアクリレートとペンタエリスリトールテトラアクリレートの混合物が最も好ましい。
本発明の１分子中に（メタ）アクリロイル基を３個以上有する（メタ）アクリレート系架橋性単量体を用いた架橋型重合体が特に高分子凝集剤としての性能に優れる理由に関して、本発明者らは以下のように考察している。すなわち、１分子中に（メタ）アクリロイル基を３個以上有する（メタ）アクリレート系架橋性単量体である本発明の架橋剤を用いた架橋型重合体の場合、従来の２官能の架橋剤を用いた架橋型重合体に比べて、一つの架橋剤分子により繋ぎ合わされる重合体主鎖の本数が多くなる。つまり、本発明の架橋型重合体では、一つの架橋点で繋ぎ合わされる重合体主鎖の本数が多く、このような高分子構造を有する本発明の架橋型重合体では、処理対象となる汚泥に添加された際、汚泥スラリー中で、汚泥中の懸濁物を凝集させるのに有利な凝集力の強いコンフォメーションを取り易いためではないかと考えられる。
本発明で使用する１分子中に（メタ）アクリロイル基を３個以上有する（メタ）アクリレート系架橋性単量体の添加量は、特に制限されないが、前記単量体混合物中の各単量体の合計質量に対して、質量基準で２〜１，０００ｐｐｍが好ましく、３〜５００ｐｐｍがさらに好ましく、５〜１００ｐｐｍが最も好ましい。架橋性単量体の添加量が２ｐｐｍ未満では、架橋反応が不十分となることがあり、その場合、高分子凝集剤としての汚泥フロックの形成能が不足して、フロック径が十分に大きくならなかったり、脱水ケーキの含水率が低くならなかったりすることがある。また、架橋性単量体の添加量が１，０００ｐｐｍを超えると、架橋反応が進みすぎ、凝集剤としての機能が著しく低下する。
本発明の油中水型エマルション重合は、所定の単量体を含有する水相と、非混和性の油と界面活性剤からなる油相とを混合して得られる油中水型エマルションに所定の連鎖移動剤やラジカル開始剤を添加し、窒素雰囲気下で重合することにより本発明のポリマーを有する油中水型エマルションを得ることができる。油としてはパラフィン類や各種鉱油およびそれらの混合物やη−ヘキサン、シクロヘキサン、η−ヘプタンのような炭化水素系化合物を挙げることができる。油の含有量は、油中水型エマルション全量に対して２０質量％〜５０質量％が好ましい。界面活性剤は、ＨＬＢの異なる２種以上の界面活性剤を混合して各界面活性剤のＨＬＢ値の加重平均が５．０〜９．０の範囲になるように調整して用いる。
特に、ＨＬＢが３〜７の界面活性剤とＨＬＢが１０〜１７の界面活性剤を組み合わせ、ＨＬＢを５．０〜９．０にすることが好ましい。この理由としては、２種類以上のＨＬＢ値が離れた界面活性剤を組み合わせることで、エマルション粒子の粒子界面に存在する界面活性剤層が厚くなり、エマルションとしての安定性が改善されると推測している。
特に、ＨＬＢが３〜７の界面活性剤とＨＬＢが１０〜１７の界面活性剤を組み合わせ、ＨＬＢを５．０〜９．０にすることが好ましい。この理由としては、２種類以上のＨＬＢ値が離れた界面活性剤を組み合わせることで、エマルション粒子の粒子界面に存在する界面活性剤層が厚くなり、エマルションとしての安定性が改善されると推測している。
ここで、ＨＬＢ値は、界面活性剤の全分子量に占める親水基部分の分子量を示すものであり、非イオン性界面活性剤については、下記（９）に示すグリフィン（Ｇｒｉｆｆｉｎ）の式により求められるものである。２種以上の非イオン性界面活性剤から構成される混合界面活性剤のＨＬＢは、次のようにして求められる。混合界面活性剤のＨＬＢは、各非イオン性界面活性剤のＨＬＢ値をその配合比率に基づいて荷重平均したものである。
混合ＨＬＢ＝Σ（ＨＬＢｘ×Ｗｘ）／ΣＷｘ （９）
ＨＬＢｘは、非イオン性界面活性剤ＸのＨＬＢ値を示す。
Ｗｘは、ＨＬＢｘの値を有する非イオン性界面活性剤Ｘの重量（ｇ）を示す。
ＨＬＢｘは、非イオン性界面活性剤ＸのＨＬＢ値を示す。
Ｗｘは、ＨＬＢｘの値を有する非イオン性界面活性剤Ｘの重量（ｇ）を示す。
使用する界面活性剤の例としては、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレアルキレンアルキルエーテル、ソルビタンモノオレート、ソルビタンセスキオレート、ソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレート、テトラオレイン酸ポリオキシエチレンソルビット、ポリエチレングリコールモノオレエート、オレイン酸ジエタノールアミド、ラウリン酸モノエタノールアミド、ステアリン酸モノエタノールアミド、ポリエチレングリコールオレイン酸モノエステル、ポリエチレングリコールオレイン酸ジエステル等のノニオン性界面活性剤を挙げることができる。これら界面活性剤の有効な添加量は、油中水型エマルション全量に対して０．５〜１５質量％が好ましく、１〜１０質量％がより好ましい。
重合条件は使用するモノマーや開始剤、重合体の物性に応じて適宜設定される。重合温度は０〜１００℃で行い、１０〜８０℃が好ましい。単量体濃度は２０〜５０質量％が好ましく、２５〜４０質量％がより好ましい。重合時間は１〜１０時間が好ましい。
重合開始剤としては、過硫酸ナトリウム及び過硫酸カリウム等の過硫酸塩、ベンゾイルパーオキシドやパーメンタハイドロオキシド等の有機過酸化物、２，２′−アゾビス−（アミジノプロパン）ハイドロクロライド、アゾビスシアノバレリン酸、２，２′−アゾビスイソブチロニトリル及び２，２′−アゾビス［２−メチル−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）−プロピオンアミド］などのアゾ系化合物、並びに過酸化水素、過硫酸塩と重亜硫酸ナトリウム、硫酸第一鉄などの組み合わせからなるレドックス触媒など公知のものが挙げられる。これらの重合開始剤は単独で使用しても、２種以上を併用してもよい。
分子量を調節する方法としては、公知の連鎖移動剤を使用することができる。公知の連鎖移動剤としては、メルカプトエタノール、メルカプトプロピオン酸等のチオール化合物や、亜硫酸ナトリウム、重亜硫酸水素ナトリウム及び次亜リン酸ナトリウム等の還元性無機塩類、エタノール、イソプロパノール等のアルコール類、メタリルスルホン酸ナトリウム等のアリル化合物が挙げられる。
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、エマルション粒子を水になじみ易くし、水へ溶解しやすくすることができる。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ＨＬＢが９〜１７のノニオン性界面活性剤が挙げられる。
この他、本発明の効果を阻害しない範囲で安定剤やｐＨ調整剤、酸化防止剤等の添加物を追加しても良い。
この他、本発明の効果を阻害しない範囲で安定剤やｐＨ調整剤、酸化防止剤等の添加物を追加しても良い。
油中水型エマルションは、噴霧乾燥、あるいはエマルションを直接乾燥器で乾燥し、その後粉砕し、造粒するなどの方法を用いて、粉末化して用いることもできる。
本発明の架橋型重合体では、（メタ）アクリロイル基を３個以上有する（メタ）アクリレート系架橋性単量体の単量体に対する添加量をＡ（ｐｐｍ）、０．５％水溶液粘度をＢ（ｍＰａ・ｓ）、０．１％塩粘度をＣ（ｍＰａ・ｓ）とした場合、Ｂ／Ｃ／Ａを指標にして、当該架橋型重合体の構造を表すことができる。本発明者らは、鋭意検討の結果、０．１％塩粘度（ｍＰａ・ｓ）が同じである架橋型重合体同士を比較すると、Ｂ／Ｃ／Ａがある一定の範囲の示す架橋型重合体が、適度な密度の架橋構造を有し、高分子凝集剤として優れた性能を発揮することを見出した。
本発明の架橋型重合体では、（メタ）アクリロイル基を３個以上有する（メタ）アクリレート系架橋性単量体の単量体に対する添加量をＡ（ｐｐｍ）、０．５％水溶液粘度をＢ（ｍＰａ・ｓ）、０．１％塩粘度をＣ（ｍＰａ・ｓ）とした場合、Ｂ／Ｃ／Ａを指標にして、当該架橋型重合体の構造を表すことができる。本発明者らは、鋭意検討の結果、０．１％塩粘度（ｍＰａ・ｓ）が同じである架橋型重合体同士を比較すると、Ｂ／Ｃ／Ａがある一定の範囲の示す架橋型重合体が、適度な密度の架橋構造を有し、高分子凝集剤として優れた性能を発揮することを見出した。
具体的には、式（５）の範囲内のＢ／Ｃ／Ａを示す架橋型重合体である。
４０≦（Ｂ／Ｃ／Ａ）≦ １２０ （５）
式（５）に示すＢ／Ｃ／Ａの下限値が、式（５）で表される値よりも小さいと、架橋の度合いが不足して、従来の直鎖状の重合体と同程度にしかフロック径が大きくならなかったり、重力ろ過性が向上しなかったり、脱水ケーキの含水率が低下しないことがある。一方、式（５）に示すＢ／Ｃ／Ａの好ましい範囲の上限値を超えると、架橋構造が適切な密度とならず、ろ水の清澄性や脱水ケーキの含水率が十分に低下しないことがある。
４０≦（Ｂ／Ｃ／Ａ）≦ １２０ （５）
式（５）に示すＢ／Ｃ／Ａの下限値が、式（５）で表される値よりも小さいと、架橋の度合いが不足して、従来の直鎖状の重合体と同程度にしかフロック径が大きくならなかったり、重力ろ過性が向上しなかったり、脱水ケーキの含水率が低下しないことがある。一方、式（５）に示すＢ／Ｃ／Ａの好ましい範囲の上限値を超えると、架橋構造が適切な密度とならず、ろ水の清澄性や脱水ケーキの含水率が十分に低下しないことがある。
本発明の高分子凝集剤を用いる汚泥の脱水方法では、処理対象の汚泥は特に制限されない。下水処理、し尿処理および生活廃水処理等で発生する汚泥の他、食品工場、食肉加工および化学工場等の各種産業廃水処理で発生する汚泥、養豚場等の畜産関係で発生する生し尿およびその廃水処理で発生する汚泥、パルプまたは製紙工業で発生する汚泥等の各種汚泥が処理対象になる。汚泥の種類にも制限はなく、初沈汚泥、余剰汚泥およびこれらの混合汚泥、濃縮汚泥および嫌気性微生物処理した消化汚泥等が何れも処理対象になる。
本発明の汚泥の脱水方法は、上記各種汚泥に、本発明の前記架橋型重合体を含む高分子凝集剤を添加して脱水することを特徴とする。
脱水方法の具体例としては、以下の方法が例示される。すなわち、汚泥に、必要に応じて無機凝集剤を添加し、好ましくはｐＨを４〜７に調節する。その後、この汚泥に本発明の高分子凝集剤を添加し、公知の方法で撹拌および／または混合することで汚泥中の懸濁物と高分子凝集剤を作用させて、汚泥フロックを形成させる。形成された汚泥フロックを、公知の手段により機械的に脱水処理することで、処理水と脱水ケーキに分離する。なお、本発明の高分子凝集剤として架橋型両性重合体を使用する場合は、前記無機凝集剤を併用することが好ましい。また、脱臭、脱リンおよび脱窒等を目的とする場合は、汚泥のｐＨを５未満にすることが好ましい。無機凝集剤としては、特に制限されないが、硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、ポリ硫酸第二鉄等が例示される。
脱水方法の具体例としては、以下の方法が例示される。すなわち、汚泥に、必要に応じて無機凝集剤を添加し、好ましくはｐＨを４〜７に調節する。その後、この汚泥に本発明の高分子凝集剤を添加し、公知の方法で撹拌および／または混合することで汚泥中の懸濁物と高分子凝集剤を作用させて、汚泥フロックを形成させる。形成された汚泥フロックを、公知の手段により機械的に脱水処理することで、処理水と脱水ケーキに分離する。なお、本発明の高分子凝集剤として架橋型両性重合体を使用する場合は、前記無機凝集剤を併用することが好ましい。また、脱臭、脱リンおよび脱窒等を目的とする場合は、汚泥のｐＨを５未満にすることが好ましい。無機凝集剤としては、特に制限されないが、硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、ポリ硫酸第二鉄等が例示される。
脱水装置としては、特に制限されないが、スクリュープレス型脱水機、ベルトプレス型脱水機、フィルタープレス型脱水機、スクリューデカンター、多重円盤等が例示される。
また、本発明の高分子凝集剤は、汚泥の脱水処理の前処理として、汚泥の濃縮にも用いることができる。濃縮装置としては、特に制限されないが、一般的な遠心式、重力式、浮上式などの装置が挙げられる。
また、本発明の高分子凝集剤は、汚泥の脱水処理の前処理として、汚泥の濃縮にも用いることができる。濃縮装置としては、特に制限されないが、一般的な遠心式、重力式、浮上式などの装置が挙げられる。
以下、実施例によりさらに具体的に本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。各種物性の測定方法は以下の通りである。各種物性の測定における温度条件は、特に断りのない限り２５℃である。
〔０．５％水溶液粘度〕
純水４００ｍＬに、０．５０質量％となる量の試料（重合体）を加えて十分に溶解し、試料溶液を調製した。Ｂ型回転式粘度計を用いて、この試料溶液の２５℃、ローター回転数１２ｒｐｍにおける粘度を測定した。
純水４００ｍＬに、０．５０質量％となる量の試料（重合体）を加えて十分に溶解し、試料溶液を調製した。Ｂ型回転式粘度計を用いて、この試料溶液の２５℃、ローター回転数１２ｒｐｍにおける粘度を測定した。
〔０．１％塩粘度〕
塩化ナトリウム５．８４ｇを純水に溶解して全容量を８０．０ｍＬに調製した塩化ナトリウム水溶液に、前記０．５％水溶液粘度を測定後の試料溶液２０．０ｍＬを加えて十分に溶解し試料溶液を調製した。ＢＬアダプタおよび専用のＢＬローターを装着したＢ型回転式粘度計を用いて、この試料溶液の２５℃、ローター回転数６０ｒｐｍにおける粘度を測定した。
塩化ナトリウム５．８４ｇを純水に溶解して全容量を８０．０ｍＬに調製した塩化ナトリウム水溶液に、前記０．５％水溶液粘度を測定後の試料溶液２０．０ｍＬを加えて十分に溶解し試料溶液を調製した。ＢＬアダプタおよび専用のＢＬローターを装着したＢ型回転式粘度計を用いて、この試料溶液の２５℃、ローター回転数６０ｒｐｍにおける粘度を測定した。
〔フロック径〕
凝集した汚泥中のフロックの大きさ（フロック径）を目視で測定した。
凝集した汚泥中のフロックの大きさ（フロック径）を目視で測定した。
〔重力ろ過性〕
内径７５ｍｍ、深さ１００ｍｍ、目開き２５０μｍ、線径１６０μｍのステンレス製篩に、凝集した汚泥を一気にそそぎ込み、重力ろ過した。このとき、ろ液が２００ｍＬのメスシリンダーに入るようにロートをセットしておき、汚泥投入後、５秒、１０秒、２０秒、３０秒経過後のろ液の容量を計測して、重力ろ過性を評価した。このうち、１０秒経過後のろ液の容量を１０秒後ろ液量（ｍＬ）とした。
内径７５ｍｍ、深さ１００ｍｍ、目開き２５０μｍ、線径１６０μｍのステンレス製篩に、凝集した汚泥を一気にそそぎ込み、重力ろ過した。このとき、ろ液が２００ｍＬのメスシリンダーに入るようにロートをセットしておき、汚泥投入後、５秒、１０秒、２０秒、３０秒経過後のろ液の容量を計測して、重力ろ過性を評価した。このうち、１０秒経過後のろ液の容量を１０秒後ろ液量（ｍＬ）とした。
〔ろ液の外観〕
前記の重力ろ過性の評価後のろ液の外観について、下記の基準で目視で評価した。
◎： ろ液に懸濁成分（ＳＳ）の流出が全く見られない
○： ろ液に懸濁成分（ＳＳ）の流出がほとんど見られない
△： ろ液に懸濁成分（ＳＳ）の流出が若干量見られる
×： ろ液に懸濁成分（ＳＳ）の流出が多量に見られる
前記の重力ろ過性の評価後のろ液の外観について、下記の基準で目視で評価した。
◎： ろ液に懸濁成分（ＳＳ）の流出が全く見られない
○： ろ液に懸濁成分（ＳＳ）の流出がほとんど見られない
△： ろ液に懸濁成分（ＳＳ）の流出が若干量見られる
×： ろ液に懸濁成分（ＳＳ）の流出が多量に見られる
〔脱水ケーキの含水率〕
前記の重力ろ過性を評価後のステンレス製篩上に残った重力ろ過後の汚泥の含水ケーキを全量取り出し、ベルトプレス用ろ布（ポリエステル製、杉綾織）に挟んで卓上試験用ベルトプレス機を使用して１７０ｋＰａで３分間圧搾することで脱水ケーキを得た。得られた脱水ケーキから中心の一部をサンプリングしてアルミパンに秤量し、１０５℃の熱風乾燥機で１６時間乾燥した後、乾燥後の質量を測定し、乾燥による減少量と乾燥前の質量の質量比から含水率を求めた。
前記の重力ろ過性を評価後のステンレス製篩上に残った重力ろ過後の汚泥の含水ケーキを全量取り出し、ベルトプレス用ろ布（ポリエステル製、杉綾織）に挟んで卓上試験用ベルトプレス機を使用して１７０ｋＰａで３分間圧搾することで脱水ケーキを得た。得られた脱水ケーキから中心の一部をサンプリングしてアルミパンに秤量し、１０５℃の熱風乾燥機で１６時間乾燥した後、乾燥後の質量を測定し、乾燥による減少量と乾燥前の質量の質量比から含水率を求めた。
〔油中水型エマルションの安定性〕
油中水型エマルションを高さ１２０ｍｍ、内径２０．３ｍｍのガラス製容器に、高さ１００ｍｍまで液をいれ、２５℃で２週間静置した。そして外観の評価及び注射器を用いて、液の上層部と下層部をそれぞれ約５ｍｌ採取し、１０５℃で３時間加熱して固形分を測定し、以下の指標で評価した。
◎： 上層部にオイル相の分離が２ｍｍ未満で、上層部と下層部の固形分差が０． ５％未満である。
○： 上層部にオイル相の分離が２ｍｍ未満で、上層部と下層部の固形分差が１％ 未満である。
Δ： 上層部にオイル相の分離が３ｍｍ以上みられるか、上層部と下層部の固形分 差が１％以上〜２％未満である。
×： 上層部にオイル相の分離が５ｍｍ以上みられるか、上層部と下層部の固形分 差が２％以上である。
油中水型エマルションを高さ１２０ｍｍ、内径２０．３ｍｍのガラス製容器に、高さ１００ｍｍまで液をいれ、２５℃で２週間静置した。そして外観の評価及び注射器を用いて、液の上層部と下層部をそれぞれ約５ｍｌ採取し、１０５℃で３時間加熱して固形分を測定し、以下の指標で評価した。
◎： 上層部にオイル相の分離が２ｍｍ未満で、上層部と下層部の固形分差が０． ５％未満である。
○： 上層部にオイル相の分離が２ｍｍ未満で、上層部と下層部の固形分差が１％ 未満である。
Δ： 上層部にオイル相の分離が３ｍｍ以上みられるか、上層部と下層部の固形分 差が１％以上〜２％未満である。
×： 上層部にオイル相の分離が５ｍｍ以上みられるか、上層部と下層部の固形分 差が２％以上である。
＜製造例１＞
油中水型エマルションＡ１は、以下に記載する工程により合成した。１０００ｍｌ四つ口セパラブルフラスコに５０％アクリルアミド水溶液６７．２ｇ、７９％ジメチルアミノエチルアクリレートの塩化メチル４級化物水溶液４６３．８ｇ、ペンタエリスリトールトリアクリレート（３官能）とペンタエリスリトールテトラアクリレート（４官能）の混合物である多官能性アクリレート系架橋剤（東亞合成株式会社製；商品名「アロニックスＭ−３０６」、以下、「Ｍ−３０６」と略記する）のアセトン溶液０．１％に調製したものを６．０ｇ添加し、さらに蒸留水を投入し、濃硫酸でｐＨを４に調整した後、開始剤として２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオンアミジン）２塩酸塩を０．４ｇ含む水溶液２０ｇを添加し全量７００ｇのモノマー水溶液になるように調製した。さらに、この単量体水溶液にノニオン系界面活性剤２種類をＨＬＢが６．０となるようにＨＬＢが３．７のソルビタンセスキオレート２１．２ｇとＨＬＢが１３．５のポリエチレングリコールオレイン酸モノエステルを６．５ｇを溶解したパラフィン油２４６．０ｇに加え、ホモジナイザーにて高速攪拌して乳化した。フラスコに窒素ガス吹き込み管、還流冷却器、温度計を取り付け、攪拌機を通常の化学反応用の攪拌機に代え、攪拌しながらこの乳化液中に３０分間窒素ガスを通し脱気した後、５０℃に昇温し、窒素雰囲気下で４時間重合を行った。重合終了後、親水性界面活性剤として、ポリエチレングリコールオレイン酸モノエステルを３１．６２ｇを加えて油中水型エマルションＡ１を得た。この油中水型エマルションは、単量体に対して架橋剤を重量濃度で１５ｐｐｍ（Ａ）含有しており、その物性は、前記の方法で分析した結果、０．５％水溶液粘度（Ｂ）は、３９５０ｍＰａ・ｓ、０．１％塩粘度（Ｃ）は、２．４５ｍＰａ・ｓであり、Ｂ／Ｃ／Ａは、１０７であった。
油中水型エマルションＡ１は、以下に記載する工程により合成した。１０００ｍｌ四つ口セパラブルフラスコに５０％アクリルアミド水溶液６７．２ｇ、７９％ジメチルアミノエチルアクリレートの塩化メチル４級化物水溶液４６３．８ｇ、ペンタエリスリトールトリアクリレート（３官能）とペンタエリスリトールテトラアクリレート（４官能）の混合物である多官能性アクリレート系架橋剤（東亞合成株式会社製；商品名「アロニックスＭ−３０６」、以下、「Ｍ−３０６」と略記する）のアセトン溶液０．１％に調製したものを６．０ｇ添加し、さらに蒸留水を投入し、濃硫酸でｐＨを４に調整した後、開始剤として２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオンアミジン）２塩酸塩を０．４ｇ含む水溶液２０ｇを添加し全量７００ｇのモノマー水溶液になるように調製した。さらに、この単量体水溶液にノニオン系界面活性剤２種類をＨＬＢが６．０となるようにＨＬＢが３．７のソルビタンセスキオレート２１．２ｇとＨＬＢが１３．５のポリエチレングリコールオレイン酸モノエステルを６．５ｇを溶解したパラフィン油２４６．０ｇに加え、ホモジナイザーにて高速攪拌して乳化した。フラスコに窒素ガス吹き込み管、還流冷却器、温度計を取り付け、攪拌機を通常の化学反応用の攪拌機に代え、攪拌しながらこの乳化液中に３０分間窒素ガスを通し脱気した後、５０℃に昇温し、窒素雰囲気下で４時間重合を行った。重合終了後、親水性界面活性剤として、ポリエチレングリコールオレイン酸モノエステルを３１．６２ｇを加えて油中水型エマルションＡ１を得た。この油中水型エマルションは、単量体に対して架橋剤を重量濃度で１５ｐｐｍ（Ａ）含有しており、その物性は、前記の方法で分析した結果、０．５％水溶液粘度（Ｂ）は、３９５０ｍＰａ・ｓ、０．１％塩粘度（Ｃ）は、２．４５ｍＰａ・ｓであり、Ｂ／Ｃ／Ａは、１０７であった。
＜製造例２＞
油中水型エマルションＡ２は、ペンタエリスリトールトリアクリレート（３官能）とペンタエリスリトールテトラアクリレート（４官能）の混合物である多官能性アクリレート系架橋剤（東亞合成株式会社製；商品名「アロニックスＭ−３０６」、以下、「Ｍ−３０６」と略記する）のアセトン溶液０．１％に調製したものを１２．０ｇ添加し、ノニオン系界面活性剤２種類をＨＬＢが８．０となるようにＨＬＢが５．０のオレイン酸ジエタノールアミド１８．０ｇとＨＬＢが１３．５のポリエチレングリコールオレイン酸モノエステル９．８ｇを溶解したパラフィン油２５３．０ｇに加え、重合終了後、親水性界面活性剤として、ポリエチレングリコールオレイン酸モノエステルを１６．１ｇ加えた以外は、製造例１と同様に実施した。
油中水型エマルションＡ２は、ペンタエリスリトールトリアクリレート（３官能）とペンタエリスリトールテトラアクリレート（４官能）の混合物である多官能性アクリレート系架橋剤（東亞合成株式会社製；商品名「アロニックスＭ−３０６」、以下、「Ｍ−３０６」と略記する）のアセトン溶液０．１％に調製したものを１２．０ｇ添加し、ノニオン系界面活性剤２種類をＨＬＢが８．０となるようにＨＬＢが５．０のオレイン酸ジエタノールアミド１８．０ｇとＨＬＢが１３．５のポリエチレングリコールオレイン酸モノエステル９．８ｇを溶解したパラフィン油２５３．０ｇに加え、重合終了後、親水性界面活性剤として、ポリエチレングリコールオレイン酸モノエステルを１６．１ｇ加えた以外は、製造例１と同様に実施した。
＜製造例３＞
油中水型エマルションＡ３は、ノニオン系界面活性剤３種類をＨＬＢが６．０となるようにＨＬＢが５．０のオレイン酸ジエタノールアミド５．５ｇとＨＬＢが１３．５のポリエチレングリコールオレイン酸モノエステルを５．８ｇ、ＨＬＢが３．７のソルビタンセスキオレート１６．５ｇを溶解したパラフィン油２４９．０ｇに加え、重合終了後、親水性界面活性剤として、ポリエチレングリコールオレイン酸モノエステルを３１．６ｇ加えた以外は、製造例２と同様に実施した。
油中水型エマルションＡ３は、ノニオン系界面活性剤３種類をＨＬＢが６．０となるようにＨＬＢが５．０のオレイン酸ジエタノールアミド５．５ｇとＨＬＢが１３．５のポリエチレングリコールオレイン酸モノエステルを５．８ｇ、ＨＬＢが３．７のソルビタンセスキオレート１６．５ｇを溶解したパラフィン油２４９．０ｇに加え、重合終了後、親水性界面活性剤として、ポリエチレングリコールオレイン酸モノエステルを３１．６ｇ加えた以外は、製造例２と同様に実施した。
＜製造例４＞
油中水型エマルションＡ４は、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート（５官能）とジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（６官能）の混合物である多官能性アクリレート系架橋剤（東亞合成株式会社製：商品名「アロニックスＭ−４００」、以下「Ｍ４００」と略記する）のアセトン溶液０．１％に調整したものを６．０ｇ用いた以外は、製造例２と同様に実施した。
油中水型エマルションＡ４は、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート（５官能）とジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（６官能）の混合物である多官能性アクリレート系架橋剤（東亞合成株式会社製：商品名「アロニックスＭ−４００」、以下「Ｍ４００」と略記する）のアセトン溶液０．１％に調整したものを６．０ｇ用いた以外は、製造例２と同様に実施した。
＜製造例５＞
油中水型エマルションＡ５は、ノニオン系界面活性剤３種類をＨＬＢが８．０となるようにＨＬＢが５．０のオレイン酸ジエタノールアミド４．１ｇとＨＬＢが１３．５のポリエチレングリコールオレイン酸モノエステル１１．８ｇ、ＨＬＢが３．５のソルビタンセスキオレート１２．２ｇを溶解したパラフィン油２５３．０ｇに加え、重合終了後、親水性界面活性剤として、ポリエチレングリコールオレイン酸モノエステルを１６．１ｇ加えた以外は製造例４と同様に実施した。
油中水型エマルションＡ５は、ノニオン系界面活性剤３種類をＨＬＢが８．０となるようにＨＬＢが５．０のオレイン酸ジエタノールアミド４．１ｇとＨＬＢが１３．５のポリエチレングリコールオレイン酸モノエステル１１．８ｇ、ＨＬＢが３．５のソルビタンセスキオレート１２．２ｇを溶解したパラフィン油２５３．０ｇに加え、重合終了後、親水性界面活性剤として、ポリエチレングリコールオレイン酸モノエステルを１６．１ｇ加えた以外は製造例４と同様に実施した。
＜製造例６＞
油中水型エマルションＡ６は、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート（５官能）とジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（６官能）の混合物である多官能性アクリレート系架橋剤（東亞合成株式会社製；商品名「アロニックスＭ−４００」、以下「Ｍ４００」と略記する）のアセトン溶液０．１％に調整したものを１２．０ｇ用い、ノニオン系界面活性剤３種類をＨＬＢが８．０となるようにＨＬＢが５．０のオレイン酸ジエタノールアミド４．９ｇとＨＬＢが１６．７のポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート９．０ｇとＨＬＢが３．７のソルビタンセスキオレート１４．８ｇを溶解したパラフィン油２５５．０ｇに加え、重合終了後、親水性界面活性剤として、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートを８．５ｇ加えた以外は、製造例５と同様に実施した。
油中水型エマルションＡ６は、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート（５官能）とジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（６官能）の混合物である多官能性アクリレート系架橋剤（東亞合成株式会社製；商品名「アロニックスＭ−４００」、以下「Ｍ４００」と略記する）のアセトン溶液０．１％に調整したものを１２．０ｇ用い、ノニオン系界面活性剤３種類をＨＬＢが８．０となるようにＨＬＢが５．０のオレイン酸ジエタノールアミド４．９ｇとＨＬＢが１６．７のポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート９．０ｇとＨＬＢが３．７のソルビタンセスキオレート１４．８ｇを溶解したパラフィン油２５５．０ｇに加え、重合終了後、親水性界面活性剤として、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートを８．５ｇ加えた以外は、製造例５と同様に実施した。
＜製造例７＞
油中水型エマルションＡ７は、５０％アクリルアミド水溶液１５７．３ｇ、７９％ジメチルアミノエチルアクリレートの塩化メチル４級化物水溶液４０６．８ｇ、多官能性アクリレート系架橋剤としてトリメチロールプロパントリアクリレート（３官能）（東亞合成株式会社製；商品名「アロニックスＭ−３０９」、以下、「Ｍ−３０９」と略記する）のアセトン溶液０．１％に調製したものを１２．０ｇ添加し、開始剤としてｔ−ブチルハイドロパーオキサイド０．０１ｇ含む水溶液５．０ｇを添加し、全量７００．０ｇのモノマー水溶液になるように調製した。さらに、この単量体水溶液に、ノニオン系界面活性剤３種類をＨＬＢが８．０となるように、ＨＬＢが３．７のソルビタンセスキオレート１２．２ｇとＨＬＢが５．０のオレイン酸ジエタノールアミド４．１ｇ、ＨＬＢが１３．５のポリエチレングリコールオレイン酸モノエステル１１．８ｇ溶解したパラフィン油２５３．０１ｇに加えて、ホモジナイザーにて高速攪拌して乳化した。フラスコに窒素ガス吹き込み管、還流冷却器、温度計を取り付け、攪拌機を通常の化学反応用の攪拌機に代え、攪拌しながらこの乳化液に、二酸化硫黄を５０ｐｐｍ含む窒素を１分あたり１３０ｍｌの量を乳化液中に吹き込みながら、５０℃に昇温して、４時間重合を行った。重合終了後、親水性界面活性剤として、ポリエチレングリコールオレイン酸モノエステルを１６．１ｇを加えた。
油中水型エマルションＡ７は、５０％アクリルアミド水溶液１５７．３ｇ、７９％ジメチルアミノエチルアクリレートの塩化メチル４級化物水溶液４０６．８ｇ、多官能性アクリレート系架橋剤としてトリメチロールプロパントリアクリレート（３官能）（東亞合成株式会社製；商品名「アロニックスＭ−３０９」、以下、「Ｍ−３０９」と略記する）のアセトン溶液０．１％に調製したものを１２．０ｇ添加し、開始剤としてｔ−ブチルハイドロパーオキサイド０．０１ｇ含む水溶液５．０ｇを添加し、全量７００．０ｇのモノマー水溶液になるように調製した。さらに、この単量体水溶液に、ノニオン系界面活性剤３種類をＨＬＢが８．０となるように、ＨＬＢが３．７のソルビタンセスキオレート１２．２ｇとＨＬＢが５．０のオレイン酸ジエタノールアミド４．１ｇ、ＨＬＢが１３．５のポリエチレングリコールオレイン酸モノエステル１１．８ｇ溶解したパラフィン油２５３．０１ｇに加えて、ホモジナイザーにて高速攪拌して乳化した。フラスコに窒素ガス吹き込み管、還流冷却器、温度計を取り付け、攪拌機を通常の化学反応用の攪拌機に代え、攪拌しながらこの乳化液に、二酸化硫黄を５０ｐｐｍ含む窒素を１分あたり１３０ｍｌの量を乳化液中に吹き込みながら、５０℃に昇温して、４時間重合を行った。重合終了後、親水性界面活性剤として、ポリエチレングリコールオレイン酸モノエステルを１６．１ｇを加えた。
＜製造例８＞
油中水型エマルションＡ８は、多官能性アクリレート系架橋剤トリメチロールプロパンＥＯ変性トリアクリレート（３官能、ＥＯ付加モル数は約１），（東亞合成株式会社製；商品名「アロニックスＭ−３５０」）のアセトン溶液０．１％に調整したものを１２．０ｇ用いノニオン系界面活性剤３種類をＨＬＢが９．０となるようにＨＬＢが６．３のポリオキシエチレンラウリルエーテル３．５ｇとＨＬＢが１３．５のポリエチレングリコールオレイン酸モノエステル１４．４ｇとＨＬＢが３．７のソルビタンセスキオレート１０．５ｇを溶解したパラフィン油２５５．１ｇに加え、重合終了後、親水性界面活性剤として、ポリエチレングリコールオレイン酸モノエステル８．１ｇ加えた以外は、製造例７と同様に実施した。
油中水型エマルションＡ８は、多官能性アクリレート系架橋剤トリメチロールプロパンＥＯ変性トリアクリレート（３官能、ＥＯ付加モル数は約１），（東亞合成株式会社製；商品名「アロニックスＭ−３５０」）のアセトン溶液０．１％に調整したものを１２．０ｇ用いノニオン系界面活性剤３種類をＨＬＢが９．０となるようにＨＬＢが６．３のポリオキシエチレンラウリルエーテル３．５ｇとＨＬＢが１３．５のポリエチレングリコールオレイン酸モノエステル１４．４ｇとＨＬＢが３．７のソルビタンセスキオレート１０．５ｇを溶解したパラフィン油２５５．１ｇに加え、重合終了後、親水性界面活性剤として、ポリエチレングリコールオレイン酸モノエステル８．１ｇ加えた以外は、製造例７と同様に実施した。
＜製造例９＞
油中水型エマルションＡ９は、５０％アクリルアミド水溶液１５．２ｇ、７９％ジメチルアミノエチルアクリレートの塩化メチル４級化物水溶液４９６．７ｇ、多官能性アクリレート系架橋剤トリメチロールプロパンＰＯ変性トリアクリレート（３官能、ＰＯ付加モル数は約１），（東亞合成株式会社製；商品名「アロニックスＭ−３１０」）のアセトン溶液０．１％に調整したものを１２．０ｇ用いた以外は、製造例８と同様に実施した。
油中水型エマルションＡ９は、５０％アクリルアミド水溶液１５．２ｇ、７９％ジメチルアミノエチルアクリレートの塩化メチル４級化物水溶液４９６．７ｇ、多官能性アクリレート系架橋剤トリメチロールプロパンＰＯ変性トリアクリレート（３官能、ＰＯ付加モル数は約１），（東亞合成株式会社製；商品名「アロニックスＭ−３１０」）のアセトン溶液０．１％に調整したものを１２．０ｇ用いた以外は、製造例８と同様に実施した。
＜製造例１０＞
油中水型エマルションＡ１０は、多官能性アクリレート系架橋剤ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート（４官能），（東亞合成株式会社製；商品名「アロニックスＭ−４０８」）のアセトン溶液０．１％に調整したものを１２．０ｇ用いた以外は、製造例９と同様に実施した。
油中水型エマルションＡ１０は、多官能性アクリレート系架橋剤ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート（４官能），（東亞合成株式会社製；商品名「アロニックスＭ−４０８」）のアセトン溶液０．１％に調整したものを１２．０ｇ用いた以外は、製造例９と同様に実施した。
＜比較製造例１＞
油中水型エマルションＢ１は、ＨＬＢが３．７のノニオン系界面活性としてソルビタンセスキオレート２７．２ｇをパラフィン油２４４．６ｇに加え、重合終了後、親水性界面活性剤として、ポリエチレングリコールオレイン酸モノエステル４８．９ｇ加えた以外は製造例４と同様に実施した。
油中水型エマルションＢ１は、ＨＬＢが３．７のノニオン系界面活性としてソルビタンセスキオレート２７．２ｇをパラフィン油２４４．６ｇに加え、重合終了後、親水性界面活性剤として、ポリエチレングリコールオレイン酸モノエステル４８．９ｇ加えた以外は製造例４と同様に実施した。
＜比較製造例２＞
油中水型エマルションＢ２は、ノニオン系界面活性剤２種類をＨＬＢが４．５となるようにＨＬＢが３．７のソルビタンセスキオレート１０．５ｇとＨＬＢが５．０のオレイン酸ジエタノールアミド１６．８ｇをパラフィン油２４６．１ｇに加え、重合終了後、親水性界面活性剤として、ポリエチレングリコールオレイン酸モノエステル４３．０ｇ加えた以外は製造例７と同様に実施した。
油中水型エマルションＢ２は、ノニオン系界面活性剤２種類をＨＬＢが４．５となるようにＨＬＢが３．７のソルビタンセスキオレート１０．５ｇとＨＬＢが５．０のオレイン酸ジエタノールアミド１６．８ｇをパラフィン油２４６．１ｇに加え、重合終了後、親水性界面活性剤として、ポリエチレングリコールオレイン酸モノエステル４３．０ｇ加えた以外は製造例７と同様に実施した。
＜比較製造例３＞
油中水型エマルションＢ３は、架橋剤を添加しないこと以外は、製造例５と同様に実施した。
油中水型エマルションＢ３は、架橋剤を添加しないこと以外は、製造例５と同様に実施した。
＜比較製造例４＞
油中水型エマルションＢ４は、多官能架橋剤Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド（２官能、以後「ＭＢＡＡｍ」と略記）のアセトン溶液０．１％に調整したものを１２．０ｇ用いた以外は、比較製造例１と同様に実施した。
油中水型エマルションＢ４は、多官能架橋剤Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド（２官能、以後「ＭＢＡＡｍ」と略記）のアセトン溶液０．１％に調整したものを１２．０ｇ用いた以外は、比較製造例１と同様に実施した。
＜比較製造例５＞
油中水型エマルションＢ５は、多官能性アクリレート系架橋剤ポリエチレングリコールジアクリレート（２官能、但し、ＥＯ付加モル数は約４）、東亞合成株式会社製；商品名「アロニックスＭ−２４０」のアセトン溶液０．１％に調整したものを６．０ｇ用い、ノニオン系界面活性剤２種類をＨＬＢが９．５となるようにＨＬＢが１３．５のポリエチレングリコールオレイン酸モノエステル１６．８ｇとＨＬＢが３．７のソルビタンセスキオレート１１．６ｇを溶解したパラフィン油２５６．１ｇに加え、重合終了後、親水性界面活性剤として、ポリエチレングリコールオレイン酸モノエステル４．１ｇ加えた以外は、製造例１と同様に実施した。
油中水型エマルションＢ５は、多官能性アクリレート系架橋剤ポリエチレングリコールジアクリレート（２官能、但し、ＥＯ付加モル数は約４）、東亞合成株式会社製；商品名「アロニックスＭ−２４０」のアセトン溶液０．１％に調整したものを６．０ｇ用い、ノニオン系界面活性剤２種類をＨＬＢが９．５となるようにＨＬＢが１３．５のポリエチレングリコールオレイン酸モノエステル１６．８ｇとＨＬＢが３．７のソルビタンセスキオレート１１．６ｇを溶解したパラフィン油２５６．１ｇに加え、重合終了後、親水性界面活性剤として、ポリエチレングリコールオレイン酸モノエステル４．１ｇ加えた以外は、製造例１と同様に実施した。
＜比較製造例６＞
油中水型エマルションＢ６は、多官能性架橋剤ペンタエリスリトールジアリルエーテル（２官能）、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル（３官能）、ペンタエリスリトールテトラアリルエーテル（４官能）の混合物Ｐ−３０Ｍ（ダイソー株式会社製；商品名「ネオアリルＰ−３０Ｍ」）のアセトン溶液０．１％に調整したものを６．０ｇ用いて、ＨＬＢが８．６のノニオン系界面活性剤ソルビタンモノラウレート２８．３ｇをパラフィン油２５４．２ｇに加え、重合終了後、親水性界面活性剤として、ポリエチレングリコールオレイン酸モノエステル１１．３ｇ加えた以外は製造例７と同様に実施した。
これらの分析結果を表１に示した。
油中水型エマルションＢ６は、多官能性架橋剤ペンタエリスリトールジアリルエーテル（２官能）、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル（３官能）、ペンタエリスリトールテトラアリルエーテル（４官能）の混合物Ｐ−３０Ｍ（ダイソー株式会社製；商品名「ネオアリルＰ−３０Ｍ」）のアセトン溶液０．１％に調整したものを６．０ｇ用いて、ＨＬＢが８．６のノニオン系界面活性剤ソルビタンモノラウレート２８．３ｇをパラフィン油２５４．２ｇに加え、重合終了後、親水性界面活性剤として、ポリエチレングリコールオレイン酸モノエステル１１．３ｇ加えた以外は製造例７と同様に実施した。
これらの分析結果を表１に示した。
但し、表１における架橋剤の種類については、下記のものを表す。
「Ｍ−３０６」： ペンタエリスリトールトリアクリレート（３官能）とペンタエリスリトールテトラアクリレート（４官能）の混合物
（東亞合成株式会社製；商品名「アロニックスＭ−３０６」）
「Ｍ−４００」： ジペンタエリスリトールペンタアクリレート（５官能）とジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（６官能）の混合物
（東亞合成株式会社製；商品名「アロニックスＭ−４００」）
「Ｍ−３０９」： トリメチロールプロパントリアクリレート（３官能）
（東亞合成株式会社製；商品名「アロニックスＭ−３０９」）
「Ｍ−３５０」： トリメチロールプロパンＥＯ変性トリアクリレート（３官能）
但し、ＥＯ付加モル数は約１である。
（東亞合成株式会社製；商品名「アロニックスＭ−３５０」）
「Ｍ−３１０」： トリメチロールプロパンＰＯ変性トリアクリレート（３官能）
但し、ＰＯ付加モル数は約１である。
（東亞合成株式会社製；商品名「アロニックスＭ−３１０」）
「Ｍ−４０８」： ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート（４官能）
（東亞合成株式会社製；商品名「アロニックスＭ−４０８」）
「ＭＢＡＡｍ」： Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド（２官能）
「Ｍ−２４０」： ポリエチレングリコールジアクリレート（２官能）
但し、ＥＯ付加モル数は約４である。
（東亞合成株式会社製；商品名「アロニックスＭ−２４０」）
「Ｐ−３０Ｍ」： ペンタエリスリトールジアリルエーテル（２官能）、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル（３官能）、ペンタエリスリトールテトラアリルエーテル（４官能）の混合物
（ダイソー株式会社製；商品名「ネオアリルＰ−３０Ｍ」）
「Ｍ−３０６」： ペンタエリスリトールトリアクリレート（３官能）とペンタエリスリトールテトラアクリレート（４官能）の混合物
（東亞合成株式会社製；商品名「アロニックスＭ−３０６」）
「Ｍ−４００」： ジペンタエリスリトールペンタアクリレート（５官能）とジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（６官能）の混合物
（東亞合成株式会社製；商品名「アロニックスＭ−４００」）
「Ｍ−３０９」： トリメチロールプロパントリアクリレート（３官能）
（東亞合成株式会社製；商品名「アロニックスＭ−３０９」）
「Ｍ−３５０」： トリメチロールプロパンＥＯ変性トリアクリレート（３官能）
但し、ＥＯ付加モル数は約１である。
（東亞合成株式会社製；商品名「アロニックスＭ−３５０」）
「Ｍ−３１０」： トリメチロールプロパンＰＯ変性トリアクリレート（３官能）
但し、ＰＯ付加モル数は約１である。
（東亞合成株式会社製；商品名「アロニックスＭ−３１０」）
「Ｍ−４０８」： ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート（４官能）
（東亞合成株式会社製；商品名「アロニックスＭ−４０８」）
「ＭＢＡＡｍ」： Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド（２官能）
「Ｍ−２４０」： ポリエチレングリコールジアクリレート（２官能）
但し、ＥＯ付加モル数は約４である。
（東亞合成株式会社製；商品名「アロニックスＭ−２４０」）
「Ｐ−３０Ｍ」： ペンタエリスリトールジアリルエーテル（２官能）、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル（３官能）、ペンタエリスリトールテトラアリルエーテル（４官能）の混合物
（ダイソー株式会社製；商品名「ネオアリルＰ−３０Ｍ」）
本発明の１分子中にアクリロイル基を３個以上有するアクリレート系架橋剤を用いた製造例１〜９の重合体（Ａ１〜Ａ９）は、比較製造例４と５の重合体（Ｂ４〜Ｂ５）と比較して、Ｂ／Ｃ／Ａの値が低く、また比較製造量６の重合体（Ｂ６）よりもＢ／Ｃ／Ａの値が高く、適度な密度の架橋構造を有した重合体の物性を示している。
＜実施例１〜１０、比較例１〜６＞
公共下水処理場１から採取した初沈汚泥と余剰汚泥が混合された混合汚泥について、凝集ろ過および脱水処理のテーブルテストを実施した。なお、この消化汚泥の性状は、ｐＨ＝４．７、ＴＳ（Ｔｏｔａｌ Ｓｏｌｉｄ）＝１１，２００ｍｇ／Ｌ、ＶＴＳ（Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｔｏｔａｌ Ｓｏｌｉｄｓ）／ＴＳ＝８９．０質量％、ＳＳ（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｏｌｉｄｓ）＝９，５００ｍｇ／Ｌ、ＶＳＳ（Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｏｌｉｄｓ）／ＳＳ＝８４．２質量％、繊維分／ＳＳ＝６．６質量％、電気伝導度＝５２４ｍＳ／ｍであった。
公共下水処理場１から採取した初沈汚泥と余剰汚泥が混合された混合汚泥について、凝集ろ過および脱水処理のテーブルテストを実施した。なお、この消化汚泥の性状は、ｐＨ＝４．７、ＴＳ（Ｔｏｔａｌ Ｓｏｌｉｄ）＝１１，２００ｍｇ／Ｌ、ＶＴＳ（Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｔｏｔａｌ Ｓｏｌｉｄｓ）／ＴＳ＝８９．０質量％、ＳＳ（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｏｌｉｄｓ）＝９，５００ｍｇ／Ｌ、ＶＳＳ（Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｏｌｉｄｓ）／ＳＳ＝８４．２質量％、繊維分／ＳＳ＝６．６質量％、電気伝導度＝５２４ｍＳ／ｍであった。
まず、この汚泥２００ｍＬを３００ｍＬのビーカーに入れた。これに、製造例１〜９および比較製造例１〜４で製造した重合体を、それぞれ汚泥質量に対して２４０ｐｐｍ添加した。ジャーテスターを用いて、この汚泥を３００ｒｐｍで１分間攪拌することにより、汚泥フロックを形成させ、フロック径を目視で測定した。次に、この凝集した汚泥全量を内径７５ｍｍ、深さ１００ｍｍ、目開き２５０μｍのステンレス製篩に一気にそそぎ込み、重力ろ過した。このとき、ろ液が２００ｍＬのメスシリンダーに入るようにロートをセットしておき、所定時間経過毎にろ液の容量を測定して、重力ろ過性を評価した。また、ろ液の外観を目視で評価した。
次いで、重力ろ過性を評価後のステンレス製篩上に残った重力ろ過後の汚泥の含水ケーキを全量取り出し、卓上試験用ベルトプレス機を使用して１７０ｋＰａで３分間圧搾することで脱水ケーキを得た。得られた脱水ケーキの含水率を測定した。これらの評価結果を表２に示した。また、前述の方法で評価したエマルションの安定性の評価結果も表２に合わせて示した。
実施例で用いた重合体（Ａ１〜Ａ１０）は、比較例で用いた重合体（Ｂ３〜Ｂ６）と比較して形成されるフロックの粒径が同等または大きく、１０秒後ろ液量が多くろ過性に優れる。また、ろ液の外観にも優れ、得られる脱水ケーキの含水率も低い。架橋剤を用いなかった比較例３の重合体（Ｂ３）は、フロック径、１０秒後ろ液量、ろ液の外観、脱水ケーキの含水率が最も悪い。２官能の架橋剤（ＭＢＡ）を用いた比較例４の重合体（Ｂ４）は、Ｂ３と比較するとフロック径、１０秒後ろ液量、脱水ケーキの含水率について改善が見られるものの、実施例で用いた重合体には及ばない。また、２官能の架橋剤（Ｍ−２４０）を用いた比較例５の重合体（Ｂ５）とアリルエーテル系架橋剤（Ｐ−３０Ｍ）を用いた比較例６の重合体（Ｂ６）についても、比較例４の重合体（Ｂ４）よりも劣り、実施例で用いた重合体には及ばない。このように実施例で用いた重合体は、比較例で用いた重合体よりも高分子凝集剤の性能が優れている。エマルションの安定性も実施例で用いた重合体（Ａ１〜Ａ１０）は、比較例で用いた重合体（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ４〜Ｂ６）よりも優れている。比較例の重合体（Ｂ３）は、凝集剤としての性能は劣るものの、界面活性剤を３種類組み合わせ適切なＨＬＢで製造したものであるため、エマルションの安定性は他の比較例よりも優れている。
＜実施例１１〜２０、比較例７〜１２＞
公共下水処理場２から採取した消化汚泥について、凝集ろ過および脱水処理のテーブルテストを実施した。なお、この混合汚泥の性状は、ｐＨ＝６．８、ＴＳ＝１５，８００ｍｇ／Ｌ、ＶＴＳ／ＴＳ＝７８．１質量％、ＳＳ＝２２，４００ｍｇ／Ｌ、ＶＳＳ／ＳＳ＝４９．７質量％、繊維分／ＳＳ＝２０．５質量％、電気伝導度＝４４６ｍＳ／ｍであった。
まず、この汚泥２００ｍＬを５００ｍＬのビーカーに入れた。これに、製造例１〜５および製造例１０並びに比較製造例２〜４で製造した重合体を、それぞれ汚泥質量に対して２８０ｐｐｍ添加した。ジャーテスターを用いて、この汚泥を１００ｒｐｍで３０秒間攪拌することにより、汚泥フロックを形成させ、フロック径を目視で測定した。次に、この凝集した汚泥全量を内径７５ｍｍ、深さ１００ｍｍ、目開き２５０μｍのステンレス製篩に一気にそそぎ込み、重力ろ過した。あとは実施例１と同様に操作して、１０秒後ろ液量、ろ液の外観、脱水ケーキの含水率を測定した。これらの評価結果を表３に示した。
公共下水処理場２から採取した消化汚泥について、凝集ろ過および脱水処理のテーブルテストを実施した。なお、この混合汚泥の性状は、ｐＨ＝６．８、ＴＳ＝１５，８００ｍｇ／Ｌ、ＶＴＳ／ＴＳ＝７８．１質量％、ＳＳ＝２２，４００ｍｇ／Ｌ、ＶＳＳ／ＳＳ＝４９．７質量％、繊維分／ＳＳ＝２０．５質量％、電気伝導度＝４４６ｍＳ／ｍであった。
まず、この汚泥２００ｍＬを５００ｍＬのビーカーに入れた。これに、製造例１〜５および製造例１０並びに比較製造例２〜４で製造した重合体を、それぞれ汚泥質量に対して２８０ｐｐｍ添加した。ジャーテスターを用いて、この汚泥を１００ｒｐｍで３０秒間攪拌することにより、汚泥フロックを形成させ、フロック径を目視で測定した。次に、この凝集した汚泥全量を内径７５ｍｍ、深さ１００ｍｍ、目開き２５０μｍのステンレス製篩に一気にそそぎ込み、重力ろ過した。あとは実施例１と同様に操作して、１０秒後ろ液量、ろ液の外観、脱水ケーキの含水率を測定した。これらの評価結果を表３に示した。
実施例で用いた重合体（Ａ１〜Ａ１０）は、比較例で用いた重合体（Ｂ３〜Ｂ６）と比較して形成されるフロックの粒径が同等または大きく、１０秒後ろ液量が多くろ過性に優れる。また、ろ液の外観にも優れ、得られる脱水ケーキの含水率も低い。
架橋剤を用いなかった比較例３の重合体（Ｂ３）は、フロック径、１０秒後ろ液量、ろ液の外観、脱水ケーキの含水率が最も悪い。２官能の架橋剤（ＭＢＡ）を用いた比較例４の重合体（Ｂ４）は、Ｂ３と比較するとフロック径、１０秒後ろ液量、脱水ケーキの含水率について改善が見られるものの、実施例で用いた重合体には及ばない。また、２官能の架橋剤（Ｍ−２４０）を用いた比較例５の重合体（Ｂ５）とアリルエーテル系架橋剤（Ｐ−３０Ｍ）を用いた比較例６の重合体（Ｂ６）についても、比較例４の重合体（Ｂ４）よりも劣り、実施例で用いた重合体には及ばない。比較例で用いた重合体（Ｂ１とＢ２）は、凝集性能は、実施例で用いた重合体と同等であるが、表２に記載した通り、エマルションの安定性が悪い。
架橋剤を用いなかった比較例３の重合体（Ｂ３）は、フロック径、１０秒後ろ液量、ろ液の外観、脱水ケーキの含水率が最も悪い。２官能の架橋剤（ＭＢＡ）を用いた比較例４の重合体（Ｂ４）は、Ｂ３と比較するとフロック径、１０秒後ろ液量、脱水ケーキの含水率について改善が見られるものの、実施例で用いた重合体には及ばない。また、２官能の架橋剤（Ｍ−２４０）を用いた比較例５の重合体（Ｂ５）とアリルエーテル系架橋剤（Ｐ−３０Ｍ）を用いた比較例６の重合体（Ｂ６）についても、比較例４の重合体（Ｂ４）よりも劣り、実施例で用いた重合体には及ばない。比較例で用いた重合体（Ｂ１とＢ２）は、凝集性能は、実施例で用いた重合体と同等であるが、表２に記載した通り、エマルションの安定性が悪い。
＜製造例１１＞
油中水型エマルションＡ１１は、以下に記載する工程により合成した。１０００ｍｌ四つ口セパラブルフラスコに５０％アクリルアミド水溶液２３６．２ｇ、７９％ジメチルアミノエチルアクリレートの塩化メチル４級化物水溶液２５１．０ｇ、７８％ジメチルアミノエチルメタクリレートの塩化メチル４級化物水溶液８．９ｇ、８０％アクリル酸水溶液２９．９ｇ，ペンタエリスリトールトリアクリレート（３官能）とペンタエリスリトールテトラアクリレート（４官能）の混合物である多官能性アクリレート系架橋剤（東亞合成株式会社製；商品名「アロニックスＭ−３０６」、以下、「Ｍ−３０６」と略記する）のアセトン溶液０．１％に調製したものを４．０ｇ添加し、さらに蒸留水を投入し、濃硫酸でｐＨを４に調整した後、開始剤として２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオンアミジン）２塩酸塩を０．４ｇ含む水溶液２０ｇを添加し全量７００．０ｇのモノマー水溶液になるように調製した。さらに、この単量体水溶液にノニオン系界面活性剤３種類をＨＬＢが８．０となるようにＨＬＢが３．７のソルビタンセスキオレート１２．２ｇとＨＬＢが１３．５のポリエチレングリコールオレイン酸モノエステルを１１．８ｇとＨＬＢが５０のオレイン酸ジエタノールアミドを４．１ｇを溶解したパラフィン油２５３．０ｇに加え、ホモジナイザーにて高速攪拌して乳化した。フラスコに窒素ガス吹き込み管、還流冷却器、温度計を取り付け、攪拌機を通常の化学反応用の攪拌機に代え、攪拌しながらこの乳化液中に３０分間窒素ガスを通し脱気した後、５０℃に昇温し、窒素雰囲気下で４時間重合を行った。重合終了後、親水性界面活性剤として、ポリエチレングリコールオレイン酸モノエステルを１６．１ｇを加えて油中水型エマルションＡ１１を得た。この油中水型エマルションは、単量体に対して架橋剤を重量濃度で１０ｐｐｍ（Ａ）含有しており、その物性は、前記期の方法で分析した結果、０．５％水溶液粘度（Ｂ）は、３０４０ｍＰａ・ｓ、０．１％塩粘度（Ｃ）は、３．１５ｍＰａ・ｓであり、Ｂ／Ｃ／Ａは、９７であった。これらの分析結果を表４に示した。
油中水型エマルションＡ１１は、以下に記載する工程により合成した。１０００ｍｌ四つ口セパラブルフラスコに５０％アクリルアミド水溶液２３６．２ｇ、７９％ジメチルアミノエチルアクリレートの塩化メチル４級化物水溶液２５１．０ｇ、７８％ジメチルアミノエチルメタクリレートの塩化メチル４級化物水溶液８．９ｇ、８０％アクリル酸水溶液２９．９ｇ，ペンタエリスリトールトリアクリレート（３官能）とペンタエリスリトールテトラアクリレート（４官能）の混合物である多官能性アクリレート系架橋剤（東亞合成株式会社製；商品名「アロニックスＭ−３０６」、以下、「Ｍ−３０６」と略記する）のアセトン溶液０．１％に調製したものを４．０ｇ添加し、さらに蒸留水を投入し、濃硫酸でｐＨを４に調整した後、開始剤として２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオンアミジン）２塩酸塩を０．４ｇ含む水溶液２０ｇを添加し全量７００．０ｇのモノマー水溶液になるように調製した。さらに、この単量体水溶液にノニオン系界面活性剤３種類をＨＬＢが８．０となるようにＨＬＢが３．７のソルビタンセスキオレート１２．２ｇとＨＬＢが１３．５のポリエチレングリコールオレイン酸モノエステルを１１．８ｇとＨＬＢが５０のオレイン酸ジエタノールアミドを４．１ｇを溶解したパラフィン油２５３．０ｇに加え、ホモジナイザーにて高速攪拌して乳化した。フラスコに窒素ガス吹き込み管、還流冷却器、温度計を取り付け、攪拌機を通常の化学反応用の攪拌機に代え、攪拌しながらこの乳化液中に３０分間窒素ガスを通し脱気した後、５０℃に昇温し、窒素雰囲気下で４時間重合を行った。重合終了後、親水性界面活性剤として、ポリエチレングリコールオレイン酸モノエステルを１６．１ｇを加えて油中水型エマルションＡ１１を得た。この油中水型エマルションは、単量体に対して架橋剤を重量濃度で１０ｐｐｍ（Ａ）含有しており、その物性は、前記期の方法で分析した結果、０．５％水溶液粘度（Ｂ）は、３０４０ｍＰａ・ｓ、０．１％塩粘度（Ｃ）は、３．１５ｍＰａ・ｓであり、Ｂ／Ｃ／Ａは、９７であった。これらの分析結果を表４に示した。
＜製造例１２＞
油中水型エマルションＡ１２は、多官能性アクリレート系架橋剤Ｍ−４００を用いた以外は、製造例１１と同様に実施した。
油中水型エマルションＡ１２は、多官能性アクリレート系架橋剤Ｍ−４００を用いた以外は、製造例１１と同様に実施した。
＜製造例１３＞
油中水型エマルションＡ１３は、多官能性アクリレート系架橋剤Ｍ−３０９を用い、ノニオン系界面活性剤３種類をＨＬＢが９．０となるようにＨＬＢが５．０のオレイン酸ジエタノールアミド４．３ｇとＨＬＢが１６．７のポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート１１．２ｇとＨＬＢが３．７のソルビタンセスキオレート１３．０ｇを溶解したパラフィン油２５６．１ｇに加え、重合終了後、親水性界面活性剤として、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートを４．３ｇ加えた以外は、製造例１１と同様に実施した。
油中水型エマルションＡ１３は、多官能性アクリレート系架橋剤Ｍ−３０９を用い、ノニオン系界面活性剤３種類をＨＬＢが９．０となるようにＨＬＢが５．０のオレイン酸ジエタノールアミド４．３ｇとＨＬＢが１６．７のポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート１１．２ｇとＨＬＢが３．７のソルビタンセスキオレート１３．０ｇを溶解したパラフィン油２５６．１ｇに加え、重合終了後、親水性界面活性剤として、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートを４．３ｇ加えた以外は、製造例１１と同様に実施した。
＜製造例１４＞
油中水型エマルションＡ１４は、ノニオン系界面活性剤３種類をＨＬＢが６．０となるようにＨＬＢが３．７のソルビタンセスキオレート１６．４ｇとＨＬＢが１３．５のポリエチレングリコールオレイン酸モノエステルを５．８ｇとＨＬＢが５．０のオレイン酸ジエタノールアミドを５．７ｇを溶解したパラフィン油２４９．０ｇに加えたこと以外は、製造例１１と同様に実施した。
油中水型エマルションＡ１４は、ノニオン系界面活性剤３種類をＨＬＢが６．０となるようにＨＬＢが３．７のソルビタンセスキオレート１６．４ｇとＨＬＢが１３．５のポリエチレングリコールオレイン酸モノエステルを５．８ｇとＨＬＢが５．０のオレイン酸ジエタノールアミドを５．７ｇを溶解したパラフィン油２４９．０ｇに加えたこと以外は、製造例１１と同様に実施した。
＜製造例１５＞
油中水型エマルションＡ１５は、ノニオン系界面活性剤２種類をＨＬＢが６．０となるようにＨＬＢが３．７のソルビタンセスキオレート２１．２ｇとＨＬＢが１３．５のポリエチレングリコールオレイン酸モノエステルを６．５ｇを溶解したパラフィン油２４９．０ｇに加えたこと以外は、製造例１４と同様に実施した。
油中水型エマルションＡ１５は、ノニオン系界面活性剤２種類をＨＬＢが６．０となるようにＨＬＢが３．７のソルビタンセスキオレート２１．２ｇとＨＬＢが１３．５のポリエチレングリコールオレイン酸モノエステルを６．５ｇを溶解したパラフィン油２４９．０ｇに加えたこと以外は、製造例１４と同様に実施した。
＜比較製造例７＞
油中水型エマルションＢ７は、ノニオン系界面活性剤をＨＬＢが３．７のソルビタンセスキオレート２７．２ｇ溶解したパラフィン油２４５．０ｇに加えたこと以外は、製造例１１と同様に実施した。
油中水型エマルションＢ７は、ノニオン系界面活性剤をＨＬＢが３．７のソルビタンセスキオレート２７．２ｇ溶解したパラフィン油２４５．０ｇに加えたこと以外は、製造例１１と同様に実施した。
＜比較製造例８＞
油中水型エマルションＢ８は、ノニオン系界面活性剤２種類をＨＬＢが４．５となるようにＨＬＢが３．７のソルビタンセスキオレート１０．５ｇとＨＬＢが５．０のオレイン酸ジエタノールアミドを１６．８ｇを溶解したパラフィン油２４６ｇに加えたこと以外は、製造例１３と同様に実施した。
油中水型エマルションＢ８は、ノニオン系界面活性剤２種類をＨＬＢが４．５となるようにＨＬＢが３．７のソルビタンセスキオレート１０．５ｇとＨＬＢが５．０のオレイン酸ジエタノールアミドを１６．８ｇを溶解したパラフィン油２４６ｇに加えたこと以外は、製造例１３と同様に実施した。
＜比較製造例９＞
油中水型エマルションＢ９は、架橋剤を添加しないこと以外は、製造例１１と同様に実施した。
油中水型エマルションＢ９は、架橋剤を添加しないこと以外は、製造例１１と同様に実施した。
＜比較製造例１０＞
油中水型エマルションＢ１０は、多官能架橋剤ＭＢＡＡｍを用いた以外は、比較製造例７と同様に実施した。
油中水型エマルションＢ１０は、多官能架橋剤ＭＢＡＡｍを用いた以外は、比較製造例７と同様に実施した。
＜比較製造例１１＞
油中水型エマルションＢ１１は、多官能架橋剤Ｐ−３０Ｍを用い、ＨＬＢが８．６のノニオン系界面活性剤ソルビタンモノラウレート２８．３ｇをパラフィン油２５４．２ｇに加え、重合終了後、親水性界面活性剤として、ポリエチレングリコールオレイン酸モノエステルを１１．３ｇ加えた以外は製造例１１と同様に実施した。
油中水型エマルションＢ１１は、多官能架橋剤Ｐ−３０Ｍを用い、ＨＬＢが８．６のノニオン系界面活性剤ソルビタンモノラウレート２８．３ｇをパラフィン油２５４．２ｇに加え、重合終了後、親水性界面活性剤として、ポリエチレングリコールオレイン酸モノエステルを１１．３ｇ加えた以外は製造例１１と同様に実施した。
＜実施例２１〜２５、比較例１３〜１７＞
化学工場から採取した初沈汚泥と余剰汚泥が混合された混合汚泥について、凝集ろ過および脱水処理のテーブルテストを実施した。なお、この混合汚泥の性状は、ｐＨ＝６．２、ＴＳ＝１２，５００ｍｇ／Ｌ、ＶＴＳ／ＴＳ＝８５．２質量％、ＳＳ＝１０，８００ｍｇ／Ｌ、ＶＳＳ／ＳＳ＝８２．０質量％、繊維分／ＳＳ＝２０．５質量％、電気伝導度＝１０４ｍＳ／ｍであった。
まず、この汚泥２００ｍＬを３００ｍＬのビーカーに入れた。この汚泥に、ｐＨが５．０となるまでポリ硫酸第二鉄２，５００ｐｐｍを添加した。これに、製造例１０〜１２および比較製造例５〜７で製造した重合体を、それぞれ汚泥質量に対して２００ｐｐｍ添加した。ジャーテスターを用いて、この汚泥を２００ｒｐｍで１分間攪拌することにより、汚泥フロックを形成させ、フロック径を目視で測定した。次に、この凝集した汚泥全量を内径７５ｍｍ、深さ１００ｍｍ、目開き２５０μｍのステンレス製篩に一気にそそぎ込み、重力ろ過した。あとは実施例１と同様に操作して、１０秒後ろ液量、ろ液の外観、脱水ケーキの含水率を測定した。これらの評価結果を表５に示した。また、前述の方法で評価したエマルションの安定性の評価結果も表５に合わせて示した。
化学工場から採取した初沈汚泥と余剰汚泥が混合された混合汚泥について、凝集ろ過および脱水処理のテーブルテストを実施した。なお、この混合汚泥の性状は、ｐＨ＝６．２、ＴＳ＝１２，５００ｍｇ／Ｌ、ＶＴＳ／ＴＳ＝８５．２質量％、ＳＳ＝１０，８００ｍｇ／Ｌ、ＶＳＳ／ＳＳ＝８２．０質量％、繊維分／ＳＳ＝２０．５質量％、電気伝導度＝１０４ｍＳ／ｍであった。
まず、この汚泥２００ｍＬを３００ｍＬのビーカーに入れた。この汚泥に、ｐＨが５．０となるまでポリ硫酸第二鉄２，５００ｐｐｍを添加した。これに、製造例１０〜１２および比較製造例５〜７で製造した重合体を、それぞれ汚泥質量に対して２００ｐｐｍ添加した。ジャーテスターを用いて、この汚泥を２００ｒｐｍで１分間攪拌することにより、汚泥フロックを形成させ、フロック径を目視で測定した。次に、この凝集した汚泥全量を内径７５ｍｍ、深さ１００ｍｍ、目開き２５０μｍのステンレス製篩に一気にそそぎ込み、重力ろ過した。あとは実施例１と同様に操作して、１０秒後ろ液量、ろ液の外観、脱水ケーキの含水率を測定した。これらの評価結果を表５に示した。また、前述の方法で評価したエマルションの安定性の評価結果も表５に合わせて示した。
実施例で用いた重合体（Ａ１１〜Ａ１５）は、比較例で用いた重合体（Ｂ９〜Ｂ１１）と比較して形成されるフロックの粒径が同等もしくはより大きく、１０秒後ろ液量が多いのでろ過性に優れる。また、ろ液の外観にも優れ、得られる脱水ケーキの含水率も低い。よって、実施例で用いた重合体は、比較例で用いた重合体よりも高分子凝集剤の性能が優れている。比較例で用いた重合体（Ｂ８）は、凝集性能は実施例で用いた重合体と同等レベルであるが、エマルションの安定性に劣る。
Claims (7)
- 少なくともカチオン性単量体と、ラジカル重合性の多官能性の架橋性単量体と、を含む単量体混合物を、ＨＬＢが３〜７の範囲内の界面活性剤を少なくとも２種類と、ＨＬＢが１０〜１７の範囲内の界面活性剤を少なくとも１種と、を含む３種類以上の界面活性剤を混合してＨＬＢ値の加重平均が５．０〜９．０の範囲になるように調整した界面活性剤の存在下、油中水型エマルション重合して架橋型重合体を得ることを特徴とする、高分子凝集剤の製造方法。
- 前記架橋型重合体が、
全単量体に対する前記架橋性単量体の添加量（ｐｐｍ）をＡとし、
前記架橋型重合体の０．５％粘度（ｍＰａ・ｓ）をＢとし、
前記架橋型重合体の０．１％塩粘度（ｍＰａ・ｓ）をＣとした場合、
下記式（５）
４０ ≦ （Ｂ／Ｃ／Ａ） ≦ １２０ 式（５）
を満たす請求項１に記載の高分子凝集剤の製造方法。 - 前記単量体混合物が、アニオン性単量体およびノニオン性単量体を含む請求項１又は２に記載の高分子凝集剤の製造方法。
- 前記カチオン性単量体が、下記一般式（１）で表されるカチオン性単量体の１種または２種以上を含む請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の高分子凝集剤の製造方法。
ＣＨ２＝ＣＲ１−ＣＯ−Ｘ−Ｑ−Ｎ＋Ｒ２Ｒ３Ｒ４・Ｚ− （１）
（但し、Ｒ１は水素原子またはメチル基、Ｒ２およびＲ３はそれぞれ独立に炭素数１〜３のアルキル基またはベンジル基、Ｒ４は水素原子、炭素数１〜３のアルキル基またはベンジル基であり、同種でも異種でもよい。Ｘは酸素原子またはＮＨ、Ｑは炭素数１〜４のアルキレン基または炭素数２〜４のヒドロキシアルキレン基、Ｚ−は対アニオンをそれぞれ表す。） - 前記架橋性単量体が、１分子中に（メタ）アクリロイル基を３個以上有する（メタ）アクリレート系架橋性単量体である請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の高分子凝集剤の製造方法。
- 前記（メタ）アクリレート系架橋性単量体が、下記一般式（２）〜（４）で表される１種または２種以上を含む請求項５に記載の高分子凝集剤の製造方法。
- 前記（メタ）アクリレート系架橋性単量体が、
ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ（メタ）アクリレートから選択される１種または２種以上である請求項５または請求項６に記載の高分子凝集剤の製造方法。
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