JP6612630B2 - Polymer flocculant composition, method for producing the same, and sludge dewatering method using the polymer flocculant composition - Google Patents
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Description
本発明は、高分子凝集剤組成物及びその製造方法並びに該高分子凝集剤組成物を用いる汚泥の脱水方法に関する。詳しくは、所定の単量体単位を有する複数の高分子化合物を混合して成る高分子凝集剤組成物及びその製造方法並びに該高分子凝集剤組成物を用いる汚泥の脱水方法に関する。 The present invention relates to a polymer flocculant composition, a method for producing the same, and a method for dewatering sludge using the polymer flocculant composition. Specifically, the present invention relates to a polymer flocculant composition obtained by mixing a plurality of polymer compounds having a predetermined monomer unit, a method for producing the same, and a sludge dewatering method using the polymer flocculant composition.
生活排水、産業廃水等に含まれる汚泥を凝集・沈降・分離させることを目的として、高分子凝集剤が使用されている。高分子凝集剤としては、カチオン性高分子や両性高分子が多用されている。汚泥の処理において、脱水ケーキの含水率は高分子凝集剤の添加率に密接に関連する。高分子凝集剤の添加率が低い場合は、脱水ケーキの含水率を十分に低下させることができない。また、高分子凝集剤の添加率が高い場合も、脱水ケーキの含水率を十分に低下させることができない。即ち、従来の高分子凝集剤は、その添加率が低過ぎても高過ぎても良好な性能を発揮することができない。従来の高分子凝集剤の最適な添加率は、廃水の性状によって変動する。また、従来の高分子凝集剤は、廃水の処理に適する添加率の幅が狭い。 Polymer flocculants are used for the purpose of coagulating, settling and separating sludge contained in domestic wastewater and industrial wastewater. As polymer flocculants, cationic polymers and amphoteric polymers are frequently used. In the treatment of sludge, the moisture content of the dewatered cake is closely related to the addition rate of the polymer flocculant. When the addition rate of the polymer flocculant is low, the water content of the dehydrated cake cannot be lowered sufficiently. In addition, even when the addition rate of the polymer flocculant is high, the water content of the dehydrated cake cannot be sufficiently reduced. That is, the conventional polymer flocculant cannot exhibit good performance even if its addition rate is too low or too high. The optimum addition rate of the conventional polymer flocculant varies depending on the properties of the wastewater. In addition, conventional polymer flocculants have a narrow range of addition rates suitable for wastewater treatment.
特許文献1には、無機凝集剤を添加後、pHを5〜8に調節し、次いで両性高分子凝集剤を添加する汚泥の脱水方法が開示されている。しかし、この方法は、処理の対象とする汚泥の性状によっては、十分な効果が得られない場合がある。汚泥の性状はその発生場所に応じて様々であり、1種類の高分子凝集剤を用いて様々な性状の汚泥を処理することは難しいのが現状である。そのため、様々な性状の汚泥に用いることができる高分子凝集剤が求められている。 Patent Document 1 discloses a sludge dewatering method in which an inorganic flocculant is added, the pH is adjusted to 5 to 8, and then an amphoteric polymer flocculant is added. However, this method may not provide a sufficient effect depending on the properties of the sludge to be treated. Sludge properties vary depending on the location of the sludge, and it is difficult to treat sludge with various properties using one type of polymer flocculant. Therefore, there is a demand for a polymer flocculant that can be used for sludge having various properties.
これらの問題を解決するため、種々の高分子凝集剤を用いる汚泥の脱水方法が提案されている(特許文献2−4)。しかし、従来の高分子凝集剤は、処理する汚泥の種類によっては、汚泥に対して多量に添加する必要がある。また、従来の高分子凝集剤を用いると、形成されるフロックの粒径が小さくなり、ろ過速度が低下するため、単位時間当りの汚泥処理量を大きくすることができない。そのため、従来の高分子凝集剤を用いる汚泥の脱水方法では、得られる脱水ケーキの含水率を十分に低下させることが困難である。 In order to solve these problems, sludge dewatering methods using various polymer flocculants have been proposed (Patent Documents 2-4). However, depending on the type of sludge to be treated, a conventional polymer flocculant needs to be added in a large amount to the sludge. In addition, when a conventional polymer flocculant is used, the particle size of flocs formed is reduced and the filtration rate is lowered, so that the amount of sludge treatment per unit time cannot be increased. Therefore, in the sludge dewatering method using the conventional polymer flocculant, it is difficult to sufficiently reduce the water content of the obtained dewatered cake.
本発明が解決しようとする課題は、上記問題を解決する優れた高分子凝集剤組成物及びその製造方法を提供することである。また、この高分子凝集剤組成物を用いる汚泥の脱水方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide an excellent polymer flocculant composition that solves the above problems and a method for producing the same. Another object of the present invention is to provide a method for dewatering sludge using the polymer flocculant composition.
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、アクリレート単量体単位及びメタクリレート単量体単位の構成割合が異なる2種以上の高分子化合物を混合することにより、優れた性能を有する高分子凝集剤組成物を得ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has achieved excellent performance by mixing two or more polymer compounds having different constitutional ratios of acrylate monomer units and methacrylate monomer units. The present inventors have found that a polymer flocculant composition having can be obtained, and have completed the present invention.
上記課題を解決する本発明は以下に記載するものである。 The present invention for solving the above problems is described below.
〔1〕 少なくとも以下の高分子化合物A及び高分子化合物Bを含む組成物であって、
前記高分子化合物Aが以下の化学式(1)
[1] A composition comprising at least the following polymer compound A and polymer compound B,
The polymer compound A has the following chemical formula (1)
(但し、化学式(1)においてR1は炭素数1〜3のアルキル基又はベンジル基、R2及びR3はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基、Xは酸素原子又はNH、Qは炭素数1〜4のアルキレン基又は炭素数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。)
に由来する単量体単位を4mol%以上含むとともに、以下の化学式(2)
(In the chemical formula (1), R 1 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a benzyl group, R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and X is an oxygen atom or NH. Q represents an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms or a hydroxyalkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and Z − represents a counter anion.)
4 mol% or more of monomer units derived from the following chemical formula (2)
(但し、化学式(2)においてR1は炭素数1〜3のアルキル基又はベンジル基、R2及びR3はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基、Xは酸素原子又はNH、Qは炭素数1〜4のアルキレン基又は炭素数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。)
に由来する単量体単位を6mol%以上含む高分子化合物であり、
前記高分子化合物Bが前記化学式(1)に由来する単量体単位を含んで成り、該単量体単位を15mol%以上含む、又は該単量体単位及び前記化学式(2)に由来する単量体単位を合計で20mol%以上含む高分子化合物であり、
前記高分子化合物A及び前記高分子化合物Bの合計質量に対する前記高分子化合物Aの含有割合が5質量%以上95質量%以下であり、
前記高分子化合物Aにおける前記化学式(1)及び前記化学式(2)に由来する単量体単位に対する前記化学式(1)に由来する単量体単位のモル分率aと、
前記高分子化合物Bにおける前記化学式(1)及び前記化学式(2)に由来する単量体単位に対する前記化学式(1)に由来する単量体単位のモル分率bと、
が下記数式(1)
|b−a|≧0.25 ・・・数(1)
を満たすことを特徴とする高分子凝集剤組成物。
(In the chemical formula (2), R 1 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a benzyl group, R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and X is an oxygen atom or NH. Q represents an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms or a hydroxyalkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and Z − represents a counter anion.)
A polymer compound containing 6 mol% or more of monomer units derived from
The polymer compound B comprises a monomer unit derived from the chemical formula (1) and contains 15 mol% or more of the monomer unit, or a single unit derived from the monomer unit and the chemical formula (2). A polymer compound containing a total of 20 mol% or more of monomer units,
The content ratio of the polymer compound A with respect to the total mass of the polymer compound A and the polymer compound B is 5% by mass or more and 95% by mass or less,
The molar fraction a of the monomer unit derived from the chemical formula (1) with respect to the monomer unit derived from the chemical formula (1) and the chemical formula (2) in the polymer compound A;
A molar fraction b of the monomer unit derived from the chemical formula (1) with respect to the monomer unit derived from the chemical formula (1) and the chemical formula (2) in the polymer compound B;
Is the following formula (1)
| B−a | ≧ 0.25 (1)
A polymer flocculant composition characterized by satisfying:
上記〔1〕の高分子凝集剤組成物は、高分子化合物A及び高分子化合物Bを少なくとも含んで成る。高分子化合物Aの含有量は、高分子化合物A及び高分子化合物Bの合計量100質量部に対して5質量%以上95質量%以下である。また、高分子化合物Aと高分子化合物Bとは、高分子化合物を構成する単量体単位が相違している。具体的には、高分子化合物Aは、前記化学式(1)に由来するアクリレート単量体単位を4mol%以上含み、且つ前記化学式(2)に由来するメタクリレート単量体単位を6mol%以上含む。高分子化合物Bは、前記化学式(1)に由来するアクリレート単量体単位を含むことを必須とし、該アクリレート単量体単位を15mol%以上含むか、或いは前記化学式(1)に由来するアクリレート単量体単位及び前記化学式(2)に由来するメタクリレート単量体単位を合計で20mol%以上含む。
且つ、高分子化合物Aと高分子化合物Bとは、前記化学式(1)及び前記化学式(2)に由来する単量体単位に対する前記化学式(1)に由来するアクリレート単量体単位のモル分率が0.25(25%)以上相違することを特徴とする。
The polymer flocculant composition of the above [1] comprises at least polymer compound A and polymer compound B. Content of the high molecular compound A is 5 mass% or more and 95 mass% or less with respect to 100 mass parts of total amounts of the high molecular compound A and the high molecular compound B. The polymer compound A and the polymer compound B are different from each other in monomer units constituting the polymer compound. Specifically, the polymer compound A contains 4 mol% or more of acrylate monomer units derived from the chemical formula (1) and 6 mol% or more of methacrylate monomer units derived from the chemical formula (2). The polymer compound B is required to contain an acrylate monomer unit derived from the chemical formula (1) and contains 15 mol% or more of the acrylate monomer unit, or an acrylate monomer unit derived from the chemical formula (1). A total of 20 mol% or more of the monomer unit derived from the monomer unit and the chemical formula (2) is included.
And the high molecular compound A and the high molecular compound B are the mole fraction of the acrylate monomer unit derived from the chemical formula (1) to the monomer unit derived from the chemical formula (1) and the chemical formula (2). Is different by 0.25 (25%) or more.
これら高分子化合物Aと高分子化合物Bとの組合せが高い効果を示す理由は明確ではないが、本発明者は以下のように推定している。モノマー反応性比の値の異なる2種類のカチオン性単量体を必須とし、その他の単量体を共重合させた高分子化合物は、特殊な連鎖分布を有し、1種類のカチオン性単量体とその他の単量体を共重合させたものとは連鎖分布の形態が異なる。この特定の連鎖分布を有する高分子化合物Aと、その構成比又は連鎖分布の異なる高分子化合物Bと、を配合することにより、相補的な相乗作用を示す。そのため、同一の単量体組成からなる単一の高分子化合物や、カチオン性単量体が1種類のみからなる高分子化合物を配合したものと比較してより優れた凝集・脱水性能を示すことができる。 The reason why the combination of the polymer compound A and the polymer compound B shows a high effect is not clear, but the inventor presumes as follows. Two types of cationic monomers with different monomer reactivity ratio values are essential, and polymer compounds copolymerized with other monomers have a special chain distribution and one type of cationic monomer. The form of the chain distribution is different from that obtained by copolymerizing the product with other monomers. By blending the polymer compound A having this specific chain distribution and the polymer compound B having a different composition ratio or chain distribution, a complementary synergistic effect is exhibited. Therefore, it exhibits better agglomeration / dehydration performance compared to a single polymer compound composed of the same monomer composition or a polymer compound composed of only one kind of cationic monomer. Can do.
〔2〕 前記モル分率aが0.60以下である〔1〕に記載の高分子凝集剤組成物。 [2] The polymer flocculant composition according to [1], wherein the molar fraction a is 0.60 or less.
〔3〕 前記高分子凝集剤組成物の剤型がエマルションである〔1〕又は〔2〕に記載の高分子凝集剤組成物。 [3] The polymer flocculant composition according to [1] or [2], wherein the polymer flocculant composition is an emulsion.
〔4〕 前記高分子凝集剤組成物の剤型が粉末である〔1〕又は〔2〕に記載の高分子凝集剤組成物。 [4] The polymer flocculant composition according to [1] or [2], wherein the polymer flocculant composition has a powder form.
〔5〕 前記化学式(1)で示される単量体を4mol%以上と、
前記化学式(2)で示される単量体を6mol%以上と、
を含んで成る単量体混合物を重合して高分子化合物Aを得、
前記化学式(1)で示される単量体を15mol%以上、又は、前記化学式(1)で示される単量体及び前記化学式(2)で示される単量体を合計で20mol%以上含んで成る単量体混合物を重合して高分子化合物Bを得、
前記高分子化合物A及び前記高分子化合物Bを混合することを特徴とする〔1〕乃至〔4〕のいずれかに記載の高分子凝集剤組成物の製造方法。
[5] The monomer represented by the chemical formula (1) is 4 mol% or more,
6 mol% or more of the monomer represented by the chemical formula (2),
Polymerizing a monomer mixture comprising a polymer compound A,
15 mol% or more of the monomer represented by the chemical formula (1) or a total of 20 mol% or more of the monomer represented by the chemical formula (1) and the monomer represented by the chemical formula (2). Polymerizing the monomer mixture to obtain polymer compound B,
The method for producing a polymer flocculant composition according to any one of [1] to [4], wherein the polymer compound A and the polymer compound B are mixed.
〔6〕 〔1〕乃至〔4〕のいずれかに記載の高分子凝集剤組成物を汚泥に添加して脱水する脱水方法。 [6] A dehydration method in which the polymer flocculant composition according to any one of [1] to [4] is added to sludge and dehydrated.
本発明の高分子凝集剤組成物は、広い範囲の汚泥と強固に結合できるので、従来脱水が困難であった難処理汚泥に対しても極めて高い凝集作用を発揮する。これを汚泥の処理脱水に用いる場合、形成されるフロックは粒子径が大きく、高強度であるため、ろ過速度が高い。よって、得られる脱水ケーキの含水率も低い。 Since the polymer flocculant composition of the present invention can be firmly bonded to a wide range of sludge, it exhibits an extremely high aggregating action even on difficult-to-treat sludge that has been difficult to dewater. When this is used for sludge treatment and dehydration, the formed floc has a large particle size and high strength, and therefore has a high filtration rate. Therefore, the moisture content of the dehydrated cake obtained is also low.
以下、本発明について詳細に説明する。
(1)高分子凝集剤組成物
本発明の高分子凝集剤組成物は、後述する高分子化合物A及び高分子化合物Bを含む組成物である。高分子化合物A及び高分子化合物Bの合計質量に対する高分子化合物Aの含有割合は5質量%以上95質量%以下である。高分子化合物Aの含有割合の下限値は10質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であることがより好ましい。また、高分子化合物Aの含有割合の上限値は、90質量%以下であることが好ましく、80質量%以下であることがより好ましい。同様に、高分子化合物A及び高分子化合物Bの合計質量に対する高分子化合物Bの含有割合は5質量%以上95質量%以下である。高分子化合物Bの含有割合の下限値は10質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であることがより好ましい。また、高分子化合物Bの含有割合の上限値は、90質量%以下であることが好ましく、80質量%以下であることがより好ましい。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
(1) Polymer flocculant composition The polymer flocculant composition of the present invention is a composition comprising polymer compound A and polymer compound B described later. The content rate of the high molecular compound A with respect to the total mass of the high molecular compound A and the high molecular compound B is 5 mass% or more and 95 mass% or less. The lower limit of the content ratio of the polymer compound A is preferably 10% by mass or more, and more preferably 20% by mass or more. Moreover, it is preferable that the upper limit of the content rate of the high molecular compound A is 90 mass% or less, and it is more preferable that it is 80 mass% or less. Similarly, the content rate of the high molecular compound B with respect to the total mass of the high molecular compound A and the high molecular compound B is 5 mass% or more and 95 mass% or less. The lower limit of the content ratio of the polymer compound B is preferably 10% by mass or more, and more preferably 20% by mass or more. Further, the upper limit value of the content ratio of the polymer compound B is preferably 90% by mass or less, and more preferably 80% by mass or less.
本発明の高分子凝集剤組成物の0.5%塩粘度は、5〜200mPa・sであり、10〜150mPa・sであることがさらに好ましく、20〜100mPa・sであることが特に好ましい。0.5%塩粘度が5mPa・s未満の場合、高分子凝集剤としての凝集性能が不足して、フロック径が十分に大きくならなかったり、重力ろ過性が低下することがある。0.5%塩粘度が200mPa・sを超えると、脱水ケーキの含水率が十分に低下しないことがある。 The 0.5% salt viscosity of the polymer flocculant composition of the present invention is 5 to 200 mPa · s, more preferably 10 to 150 mPa · s, and particularly preferably 20 to 100 mPa · s. When the 0.5% salt viscosity is less than 5 mPa · s, the aggregation performance as a polymer flocculant may be insufficient, and the floc diameter may not be sufficiently increased, or the gravity filterability may be reduced. If the 0.5% salt viscosity exceeds 200 mPa · s, the moisture content of the dehydrated cake may not be sufficiently reduced.
(2)高分子化合物A
本発明において、高分子化合物Aは以下の化学式(1)に由来するアクリレート単量体単位を4mol%以上含むとともに、以下の化学式(2)に由来するメタクリレート単量体単位を6mol%以上含む。即ち、高分子化合物Aは以下に説明するアクリレート単量体を4mol%以上と、以下に説明するメタクリレート単量体を6mol%以上と、を必須成分として含み、アニオン性単量体及びノニオン性単量体を任意成分とする単量体混合物を重合することにより製造される。
(2) Polymer compound A
In the present invention, the polymer compound A contains 4 mol% or more of acrylate monomer units derived from the following chemical formula (1) and 6 mol% or more of methacrylate monomer units derived from the following chemical formula (2). That is, the polymer compound A contains 4 mol% or more of an acrylate monomer described below and 6 mol% or more of a methacrylate monomer described below as essential components, and includes an anionic monomer and a nonionic monomer. It is produced by polymerizing a monomer mixture having a monomer as an optional component.
上記化学式(1)においてR1は炭素数1〜3のアルキル基又はベンジル基、R2及びR3はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基、Xは酸素原子又はNH、Qは炭素数1〜4のアルキレン基又は炭素数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。 In the chemical formula (1), R 1 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a benzyl group, R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, X is an oxygen atom or NH, Q Represents an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms or a hydroxyalkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and Z − represents a counter anion.
前記化学式(1)で表されるアクリレート単量体の具体例としては、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジエチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノ−2−ヒドロキシプロピルアクリレート等のジアルキルアミノアルキルアクリレートやジメチルアミノプロピルアクリルアミド等のジアルキルアミノアルキルアクリルアミドの塩酸塩及び硫酸塩が例示される。また、ジアルキルアミノアルキルアクリレートやジアルキルアミノアルキル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。 Specific examples of the acrylate monomer represented by the chemical formula (1) include dialkylaminoalkyl acrylates such as dimethylaminoethyl acrylate, diethylaminoethyl acrylate and dimethylamino-2-hydroxypropyl acrylate, and dialkyls such as dimethylaminopropyl acrylamide. Aminoalkylacrylamide hydrochlorides and sulfates are exemplified. Examples of the quaternary salt include dialkylaminoalkyl acrylate and dialkylaminoalkyl acrylamide alkyl halides such as methyl chloride, benzyl halide adducts such as benzyl chloride, and dialkyl sulfate adducts such as dimethyl sulfate. The
これらの好ましいアクリレート単量体の中でも、特に高分子凝集剤としての性能に優れ、アクリレート単量体の品質及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(DAC)が最も好ましい。
これらのアクリレート単量体は単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
Among these preferred acrylate monomers, the performance as a polymer flocculant is excellent, and the quality and storage stability of the acrylate monomer are excellent. Most preferred is a grade salt (DAC).
These acrylate monomers may be used alone or in combination of two or more.
本発明において、高分子化合物Aは以下の化学式(2)に由来するメタクリレート単量体単位を6mol%以上含む。 In the present invention, the polymer compound A contains 6 mol% or more of a methacrylate monomer unit derived from the following chemical formula (2).
上記化学式(2)においてR1は炭素数1〜3のアルキル基又はベンジル基、R2及びR3はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基、Xは酸素原子又はNH、Qは炭素数1〜4のアルキレン基又は炭素数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。 In the chemical formula (2), R 1 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a benzyl group, R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, X is an oxygen atom or NH, Q Represents an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms or a hydroxyalkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and Z − represents a counter anion.
前記化学式(2)で表されるメタクリレート単量体の具体例としては、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノ−2−ヒドロキシプロピルメタクリレート等のジアルキルアミノアルキルメタクリレートや、ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド等のジアルキルアミノアルキルメタクリルアミドの塩酸塩及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クリレートやジアルキルアミノアルキルメタ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。 Specific examples of the methacrylate monomer represented by the chemical formula (2) include dialkylaminoalkyl methacrylates such as dimethylaminoethyl methacrylate, diethylaminoethyl methacrylate, and dimethylamino-2-hydroxypropyl methacrylate, dimethylaminopropyl methacrylamide, and the like. Examples of dialkylaminoalkylmethacrylamide hydrochlorides and sulfates. Also, quaternary salts such as dialkylaminoalkyl methacrylate and dialkylaminoalkylmethacrylamide haloalkyl adducts such as methyl chloride, benzyl halide adducts such as benzyl chloride, dialkyl sulfate adducts such as dimethyl sulfate, etc. are exemplified. Is done.
これらの好ましいメタクリレート単量体の中でも、特に高分子凝集剤としての性能に優れ、アクリレート単量体の品質及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メタクリレートの塩化メチル付加物である第4級塩(DMC)が最も好ましい。
これらのメタクリレート単量体は単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
Among these preferable methacrylate monomers, the performance as a polymer flocculant is particularly excellent, and since the acrylate monomer is excellent in quality and storage stability, it is a methyl chloride adduct of dimethylaminoethyl methacrylate. Most preferred is a grade salt (DMC).
These methacrylate monomers may be used alone or in combination of two or more.
高分子化合物Aの0.5%塩粘度は、1〜200mPa・sであり、10〜150mPa・sであることがさらに好ましく、25〜100mPa・sであることが特に好ましい。25〜100mPa・sの範囲は、重量平均分子量Mwが概ね100万〜1000万の範囲に相当する。 The 0.5% salt viscosity of the polymer compound A is 1 to 200 mPa · s, more preferably 10 to 150 mPa · s, and particularly preferably 25 to 100 mPa · s. The range of 25 to 100 mPa · s corresponds to the range where the weight average molecular weight Mw is about 1 million to 10 million.
(3)高分子化合物B
本発明において、高分子化合物Bは前述の化学式(1)に由来するアクリレート単量体単位を含むことを必須とする。即ち、本発明において、高分子化合物Bは以下に説明するアクリレート単量体を必須成分とし、メタクリレート単量体、アニオン性単量体及びノニオン性単量体を任意成分とする単量体混合物を重合することにより製造される。
(3) Polymer compound B
In the present invention, it is essential that the polymer compound B contains an acrylate monomer unit derived from the above chemical formula (1). That is, in the present invention, the polymer compound B comprises a monomer mixture having an acrylate monomer described below as an essential component and a methacrylate monomer, an anionic monomer, and a nonionic monomer as optional components. Manufactured by polymerization.
高分子化合物Bは、前述の化学式(1)に由来するアクリレート単量体単位を15mol%以上含むか、又は前述の化学式(1)に由来するアクリレート単量体単位及び前述の化学式(2)に由来するメタクリレート単量体単位を合計で20mol%以上含む高分子化合物である。高分子化合物Bは前述の化学式(1)に由来するアクリレート単量体単位を15mol%以上含み、かつ前述の化学式(2)に由来するメタクリレート単量体単位を含まない高分子化合物であることがより好ましい。 The polymer compound B contains 15 mol% or more of the acrylate monomer unit derived from the above chemical formula (1), or the acrylate monomer unit derived from the above chemical formula (1) and the above chemical formula (2). It is a polymer compound containing a total of 20 mol% or more of derived methacrylate monomer units. The polymer compound B is a polymer compound containing 15 mol% or more of an acrylate monomer unit derived from the above chemical formula (1) and not including a methacrylate monomer unit derived from the above chemical formula (2). More preferred.
高分子化合物Bの0.5%塩粘度は、1〜200mPa・sであり、10〜150mPa・sであることがさらに好ましく、20〜100mPa・sであることが特に好ましい。 The 0.5% salt viscosity of the polymer compound B is 1 to 200 mPa · s, more preferably 10 to 150 mPa · s, and particularly preferably 20 to 100 mPa · s.
本発明の高分子凝集剤組成物は、
高分子化合物Aにおける前述の化学式(1)に由来するアクリレート単量体単位及び前述の化学式(2)に由来するメタクリレート単量体単位の合計量に対する前述の化学式(1)に由来するアクリレート単量体単位のモル分率aと、
高分子化合物Bにおける前述の化学式(1)に由来するアクリレート単量体単位及び前述の化学式(2)に由来するメタクリレート単量体単位の合計量に対する前述の化学式(1)に由来するアクリレート単量体単位のモル分率bと、
が下記数式(1)
|b−a|≧0.25 ・・・数(1)
を満たすことを特徴とする。
|b−a|は0.35以上であることが好ましく、0.50以上であることがより好ましい。
|b−a|が0.25以上であることにより、高分子化合物Aと高分子化合物Bとにおける単量体組成の相違が大きく、幅広い汚泥に対して効果を発揮できる。
|b−a|の上限値は、0.96以下であり、0.90以下であることが好ましく、0.80以下であることがより好ましい。
The polymer flocculant composition of the present invention comprises:
In the polymer compound A, the acrylate monomer unit derived from the aforementioned chemical formula (1) with respect to the total amount of the acrylate monomer unit derived from the aforementioned chemical formula (1) and the methacrylate monomer unit derived from the aforementioned chemical formula (2). Mole fraction a of body units,
In the polymer compound B, the acrylate monomer unit derived from the aforementioned chemical formula (1) relative to the total amount of the acrylate monomer unit derived from the aforementioned chemical formula (1) and the methacrylate monomer unit derived from the aforementioned chemical formula (2). Mole fraction b of body units;
Is the following formula (1)
| B−a | ≧ 0.25 (1)
It is characterized by satisfying.
| B−a | is preferably 0.35 or more, and more preferably 0.50 or more.
When | b−a | is 0.25 or more, the difference in the monomer composition between the polymer compound A and the polymer compound B is large, and the effect can be exerted on a wide range of sludge.
The upper limit value of | b−a | is 0.96 or less, preferably 0.90 or less, and more preferably 0.80 or less.
さらに、モル分率aは0.60以下であることが好ましく、0.50以下であることがより好ましい。モル分率bは0.60以上であることが好ましく、0.80以上であることがより好ましく、1.0であることが特に好ましい。 Furthermore, the molar fraction a is preferably 0.60 or less, and more preferably 0.50 or less. The molar fraction b is preferably 0.60 or more, more preferably 0.80 or more, and particularly preferably 1.0.
(4)高分子化合物Aの製造方法
本発明において、高分子化合物Aは前述の化学式(1)で示されるアクリレート単量体と、前述の化学式(2)で示されるメタクリレート単量体とを必須成分とし、アニオン性単量体及びノニオン性単量体を任意成分とする単量体混合物を重合することにより製造される。
(4) Production method of polymer compound A In the present invention, polymer compound A essentially comprises an acrylate monomer represented by the aforementioned chemical formula (1) and a methacrylate monomer represented by the aforementioned chemical formula (2). It is produced by polymerizing a monomer mixture containing an anionic monomer and a nonionic monomer as optional components.
単量体混合物中における前述の化学式(1)で示されるアクリレート単量体の含有量は、4〜94mol%であり、6〜80mol%であることが好ましく、10〜60mol%であることがより好ましく、12〜50mol%であることが特に好ましい。
化学式(1)で示されるアクリレート単量体の含有量が4mol%未満である場合、アクリレート単量体の添加効果が小さく、幅広い性状の汚泥に対して効果を発揮し難い。化学式(1)で示されるアクリレート単量体の含有量が94mol%超である場合、メタクリレート単量体の添加効果が小さく、幅広い性状の汚泥に対して効果を発揮し難い。
The content of the acrylate monomer represented by the chemical formula (1) in the monomer mixture is 4 to 94 mol%, preferably 6 to 80 mol%, and more preferably 10 to 60 mol%. Preferably, it is 12-50 mol%, and it is especially preferable.
When the content of the acrylate monomer represented by the chemical formula (1) is less than 4 mol%, the effect of adding the acrylate monomer is small and it is difficult to exert an effect on a wide range of sludge. When the content of the acrylate monomer represented by the chemical formula (1) is more than 94 mol%, the effect of adding the methacrylate monomer is small, and it is difficult to exert an effect on sludge having a wide range of properties.
単量体混合物中における前述の化学式(2)で示されるメタクリレート単量体の含有量は、6〜96mol%であり、8〜93mol%であることが好ましく、10〜90mol%であることが特に好ましい。
化学式(2)で示されるメタクリレート単量体の含有量が6mol%未満である場合、メタクリレート単量体の添加効果が小さく、幅広い性状の汚泥に対して効果を発揮し難い。化学式(2)で示されるメタクリレート単量体の含有量が96mol%超である場合、アクリレート単量体の添加効果が小さく、幅広い性状の汚泥に対して効果を発揮し難い。
The content of the methacrylate monomer represented by the above chemical formula (2) in the monomer mixture is 6 to 96 mol%, preferably 8 to 93 mol%, and particularly preferably 10 to 90 mol%. preferable.
When the content of the methacrylate monomer represented by the chemical formula (2) is less than 6 mol%, the effect of adding the methacrylate monomer is small, and it is difficult to exert an effect on a wide range of sludge. When the content of the methacrylate monomer represented by the chemical formula (2) is more than 96 mol%, the effect of adding the acrylate monomer is small and it is difficult to exert the effect on a wide range of sludge.
アニオン性単量体としては、下記化学式(3)で表される(メタ)アクリル酸及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、マレイン酸等及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、下記化学式(3)で表される(メタ)アクリル酸及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及びカリウム塩等のアルカリ金属塩が好ましい。 Examples of the anionic monomer include (meth) acrylic acid represented by the following chemical formula (3) and salts thereof, vinyl sulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid, maleic acid, and the like. Mention may be made of salts. Among these anionic monomers, it is excellent in copolymerizability with cationic monomers, easily increases the molecular weight required as a polymer flocculant, and has excellent performance as a polymer flocculant. (Meth) acrylic acid represented by the following chemical formula (3) and salts thereof are preferred. As the salts, ammonium salts and alkali metal salts such as sodium salts and potassium salts are preferable.
CH2=CR1−CO−OM ・・・化(3) CH 2 = CR 1 -CO-OM (3)
但し、上記化学式(3)中のR1は水素原子又はメチル基であり、Mは水素原子、アンモニウム基又はアルカリ金属原子を表す。 However, R < 1 > in the said Chemical formula (3) is a hydrogen atom or a methyl group, M represents a hydrogen atom, an ammonium group, or an alkali metal atom.
これらの(メタ)アクリル酸及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(AA)及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。
Among these (meth) acrylic acids and their salts, acrylic acid (AA) and its ammonium salt are most preferred because of their particularly excellent performance as a polymer flocculant.
These anionic monomers may be used alone or in combination of two or more.
単量体混合物中におけるアニオン性単量体の配合量は、0〜50mol%であることが好ましく、1〜40mol%であることがより好ましく、1〜30mol%であることがより好ましい。即ち、高分子化合物Aは、アニオン性単量体単位を0〜50mol%で含むことが好ましく、1〜40mol%で含むことがより好ましく、1〜30mol%で含むことが特に好ましい。 The amount of the anionic monomer in the monomer mixture is preferably 0 to 50 mol%, more preferably 1 to 40 mol%, and more preferably 1 to 30 mol%. That is, the polymer compound A preferably contains an anionic monomer unit at 0 to 50 mol%, more preferably 1 to 40 mol%, and particularly preferably 1 to 30 mol%.
ノニオン性単量体としては、下記化学式(4)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、下記化学式(4)で表される(メタ)アクリルアミド系化合物が好ましい。 Nonionic monomers include (meth) acrylamide compounds represented by the following chemical formula (4), methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, (meth) Examples include alkyl (meth) acrylates such as hydroxyethyl acrylate, styrene, acrylonitrile, and vinyl acetate. Among these nonionic monomers, it is excellent in copolymerizability with cationic monomers, easily increases in molecular weight required as a polymer flocculant, and has excellent performance as a polymer flocculant. A (meth) acrylamide compound represented by the following chemical formula (4) is preferred.
CH2=CR1−CO−NR2R3 ・・・化(4) CH 2 = CR 1 —CO—NR 2 R 3 (4)
但し、上記化学式(4)中のR1は水素原子又はメチル基であり、R2及びR3はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜8のアルキル基を表す。 However, R < 1 > in the said Chemical formula (4) is a hydrogen atom or a methyl group, R < 2 > and R < 3 > represents a hydrogen atom or a C1-C8 alkyl group each independently.
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(AM)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。
Among these (meth) acrylamide compounds, acrylamide (AM) is most preferable because it is water-soluble and has particularly excellent performance as a polymer flocculant.
These nonionic monomers may be used alone or in combination of two or more.
単量体混合物中におけるノニオン性単量体の配合量は、0〜90mol%であることが好ましく、5〜90mol%であることがより好ましく、10〜90mol%であることがより好ましい。即ち、高分子化合物Aは、ノニオン性単量体単位を0〜90mol%で含むことが好ましく、5〜90mol%で含むことがより好ましく、10〜90mol%で含むことが特に好ましい。 The blending amount of the nonionic monomer in the monomer mixture is preferably 0 to 90 mol%, more preferably 5 to 90 mol%, and more preferably 10 to 90 mol%. That is, the polymer compound A preferably contains nonionic monomer units at 0 to 90 mol%, more preferably 5 to 90 mol%, and particularly preferably 10 to 90 mol%.
単量体混合物中には、得られる高分子化合物の水溶性を損なわない範囲で架橋性単量体を含んでいても良い。
架橋性単量体としては、下記化学式(5)で表される(メタ)アクリロイル基を、1分子中に2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」又は「架橋剤」と略記することもある)を挙げることができる。
The monomer mixture may contain a crosslinkable monomer as long as the water solubility of the resulting polymer compound is not impaired.
As the crosslinkable monomer, a (meth) acrylate-based crosslinkable monomer having two or more (meth) acryloyl groups represented by the following chemical formula (5) in one molecule (hereinafter simply referred to as “crosslinkable monomer”). May be abbreviated as “mer” or “crosslinking agent”).
CH2=CR1−CO− ・・・化(5) CH 2 = CR 1 —CO— (5)
但し、上記化学式(5)中のR1は水素原子又はメチル基であり、−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、2個以上である。2〜5個であるものが好ましく、2〜3個であるものがさらに好ましい。1分子中に有する(メタ)アクリロイル基の数が5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。
However, R < 1 > in the said Chemical formula (5) is a hydrogen atom or a methyl group, and -CO- represents a carbonyl group.
The number of (meth) acryloyl groups in one molecule of the crosslinkable monomer is 2 or more. Those having 2 to 5 are preferred, and those having 2 to 3 are more preferred. Even if the number of (meth) acryloyl groups in one molecule exceeds 5, the effect of improving the performance as a polymer flocculant corresponding to the number of (meth) acryloyl groups may not be obtained.
このような架橋性単量体としては、メチレンビスアクリルアミド(MBA)、エチレン又はポリエチレンジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレンジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(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、テトラメチロールメタントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等の、アルキレンビス(メタ)アクリルアミド、モノ及びポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリメチロールアルカンポリ(メタ)アクリレートが例示される。これらは単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いても良い。 Such crosslinkable monomers include methylene bisacrylamide (MBA), ethylene or polyethylene di (meth) acrylate, polypropylene di (meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth). Examples include acrylate, tetramethylol methane tri (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, alkylene bis (meth) acrylamide, mono and polyalkylene glycol di (meth) acrylate, and polymethylolalkane poly (meth) acrylate. Is done. These may be used alone or in combination of two or more.
単量体混合物中に架橋性単量体を含む場合、その配合量は0.0001〜0.01モル%であることが好ましく、0.0002〜0.008モル%であることがより好ましく、0.0005〜0.007モル%であることが特に好ましい。架橋性単量体の添加量が0.0001〜0.01モル%である場合、架橋型水溶性高分子同士の相互作用が弱いため粘性が低く、ハンドリングが優れる。また、粘性が低いことから、汚泥との反応が速やかに進行し、強固なフロックを形成することができる。また、架橋性単量体の添加量が0.01モル%を超えると、架橋反応が進み過ぎることがあり、これは、特に水溶液重合の場合では不溶解量が増加し、高分子凝集剤として有効に作用する有効成分の量が減るため、凝集効果を十分に発揮できない。また、エマルションの場合は、処理に必要な添加量が増え、処理コストが増大する。 When a crosslinkable monomer is included in the monomer mixture, the blending amount is preferably 0.0001 to 0.01 mol%, more preferably 0.0002 to 0.008 mol%, It is particularly preferably 0.0005 to 0.007 mol%. When the addition amount of the crosslinkable monomer is 0.0001 to 0.01 mol%, since the interaction between the crosslinkable water-soluble polymers is weak, the viscosity is low and the handling is excellent. Moreover, since the viscosity is low, the reaction with the sludge proceeds promptly and a strong floc can be formed. Moreover, when the addition amount of the crosslinkable monomer exceeds 0.01 mol%, the crosslinking reaction may proceed excessively. This increases the insoluble amount particularly in the case of aqueous solution polymerization, and as a polymer flocculant. Since the amount of the active ingredient that acts effectively is reduced, the aggregation effect cannot be sufficiently exhibited. Moreover, in the case of an emulsion, the addition amount required for a process increases and process cost increases.
単量体混合物中には、得られる高分子化合物の性能を損なわない範囲でその他の共重合可能な他の成分を含んでいても良い。 The monomer mixture may contain other copolymerizable components as long as the performance of the resulting polymer compound is not impaired.
(5)高分子化合物Bの製造方法
本発明において、高分子化合物Bは前述の化学式(1)で示されるアクリレート単量体を必須成分とし、前述の化学式(2)で示されるメタクリレート単量体、アニオン性単量体及びノニオン性単量体を任意成分とする単量体混合物を重合することにより製造される。
(5) Method for Producing Polymer Compound B In the present invention, polymer compound B comprises an acrylate monomer represented by the aforementioned chemical formula (1) as an essential component, and a methacrylate monomer represented by the aforementioned chemical formula (2). It is produced by polymerizing a monomer mixture containing an anionic monomer and a nonionic monomer as optional components.
単量体混合物中における前述の化学式(1)で示されるアクリレート単量体の含有量は、15〜100mol%であり、20〜100mol%であることが好ましい。
化学式(1)で示されるアクリレート単量体の含有量が15mol%未満である場合、アクリレート単量体の添加効果が小さく、幅広い性状の汚泥に対して効果を発揮し難い。
The content of the acrylate monomer represented by the chemical formula (1) in the monomer mixture is 15 to 100 mol%, and preferably 20 to 100 mol%.
When the content of the acrylate monomer represented by the chemical formula (1) is less than 15 mol%, the effect of adding the acrylate monomer is small, and it is difficult to exert an effect on a wide range of sludge.
単量体混合物中における前述の化学式(2)で示されるメタクリレート単量体の含有量は、0〜85mol%であり、メタクリレート単量体を含まないことは特に好ましい。
化学式(2)で示されるメタクリレート単量体の含有量が85mol%超である場合、アクリレート単量体の添加効果が小さく、幅広い性状の汚泥に対して効果を発揮し難い。
The content of the methacrylate monomer represented by the above chemical formula (2) in the monomer mixture is 0 to 85 mol%, and it is particularly preferable that no methacrylate monomer is contained.
When the content of the methacrylate monomer represented by the chemical formula (2) is more than 85 mol%, the effect of adding the acrylate monomer is small and it is difficult to exert the effect on a wide range of sludge.
アニオン性単量体の種類は前述の通りである。 The kind of anionic monomer is as described above.
単量体混合物中におけるアニオン性単量体の配合量は、0〜50mol%であり、アニオン性単量体を含まないことが好ましい。即ち、高分子化合物Bは、アニオン性単量体単位を0〜50mol%で含み、アニオン性単量体単位を含まないことが好ましい。 The compounding quantity of the anionic monomer in a monomer mixture is 0-50 mol%, and it is preferable that an anionic monomer is not included. That is, it is preferable that the high molecular compound B contains an anionic monomer unit by 0-50 mol%, and does not contain an anionic monomer unit.
ノニオン性単量体の種類は前述の通りである。 The kind of nonionic monomer is as above-mentioned.
単量体混合物中におけるノニオン性単量体の配合量は、0〜85mol%であり、ノニオン性単量体を含まないことが好ましい。即ち、高分子化合物Bは、ノニオン性単量体単位を0〜85mol%で含み、ノニオン性単量体単位を含まないことが好ましい。 The compounding quantity of the nonionic monomer in a monomer mixture is 0-85 mol%, and it is preferable not to contain a nonionic monomer. That is, it is preferable that the high molecular compound B contains a nonionic monomer unit in 0-85 mol%, and does not contain a nonionic monomer unit.
単量体混合物中には、高分子化合物Aと同様に架橋性単量体や共重合可能な他の成分を含んでいても良い。 In the monomer mixture, like the polymer compound A, a crosslinkable monomer and other copolymerizable components may be contained.
(6)高分子化合物A及び高分子化合物Bの重合方法
高分子化合物A及び高分子化合物Bを得るための重合の方法は、ラジカル重合であること以外には特に制限されないが、本発明に適用可能なラジカル重合の具体的な形態として、水溶液重合や懸濁重合、エマルション重合等が例示される。これらの中でも操作方法が簡便且つ原料及び製品の取扱いが容易であり、工業的な生産における生産コストの面でも有利な水溶液重合やエマルション重合が好ましい。また、エマルション重合で水層や油層を揮発させて粉末化させても良い。
(6) Polymerization method of polymer compound A and polymer compound B The polymerization method for obtaining polymer compound A and polymer compound B is not particularly limited except that it is radical polymerization, but is applied to the present invention. Specific examples of possible radical polymerization include aqueous solution polymerization, suspension polymerization, and emulsion polymerization. Among these, aqueous solution polymerization and emulsion polymerization are preferable because they are simple in operation and easy to handle raw materials and products, and are advantageous in terms of production cost in industrial production. Moreover, you may volatilize a water layer and an oil layer by emulsion polymerization, and you may make it powder.
(6−1)水溶液重合
水溶液重合は、上記単量体混合物の水溶液をラジカル重合開始剤の存在下で重合する方法である。水溶液重合の場合、前記単量体混合物の濃度は、25〜85質量%とすることが好ましく、30〜65質量%とすることが特に好ましい。単量体混合物の水溶液のpHは2〜5に調整することが好ましい。
(6-1) Aqueous Polymerization Aqueous polymerization is a method in which an aqueous solution of the monomer mixture is polymerized in the presence of a radical polymerization initiator. In the case of aqueous solution polymerization, the concentration of the monomer mixture is preferably 25 to 85 mass%, particularly preferably 30 to 65 mass%. It is preferable to adjust the pH of the aqueous solution of the monomer mixture to 2-5.
重合反応の際に用いられるラジカル重合開始剤は特に制限されない。水溶液重合の場合は、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩、t−ブチルハイドロパーオキサイド等の有機過酸化物、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ系開始剤、レドックス系開始剤及び光重合開始剤等を適宜利用できる。これらのラジカル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。 The radical polymerization initiator used in the polymerization reaction is not particularly limited. In the case of aqueous solution polymerization, persulfates such as potassium persulfate and ammonium persulfate, organic peroxides such as t-butyl hydroperoxide, azo initiators such as azobisisobutyronitrile, redox initiators and light A polymerization initiator or the like can be used as appropriate. These radical polymerization initiators may be used alone or in combination of two or more.
重合開始温度は、通常0〜35℃が好ましい。重合時間は、通常0.1〜3時間が好ましい。また、重合反応は酸素の存在しない不活性雰囲気で行うことが好ましい。これらの重合条件は公知である。重合反応終了後には、必要に応じて適宜熱処理や乾燥、粉砕等の後処理を行う。これらの後処理も公知の方法を適用できる。 The polymerization initiation temperature is usually preferably 0 to 35 ° C. The polymerization time is usually preferably from 0.1 to 3 hours. In addition, the polymerization reaction is preferably performed in an inert atmosphere in which oxygen is not present. These polymerization conditions are known. After completion of the polymerization reaction, post-treatment such as heat treatment, drying, and pulverization is appropriately performed as necessary. A known method can be applied to these post-treatments.
前記水溶液重合による製造方法の中でも、得られる高分子化合物の物性や品質のバラツキが少なく、安定した生産が可能であり、物性の調整が容易である等の理由から、光照射重合が特に好ましい。光照射重合の具体例としては、光重合開始剤及び連鎖移動剤の存在下、前記単量体混合物の水溶液に光を照射して重合を行う方法が例示される。 Among the production methods based on the aqueous solution polymerization, light irradiation polymerization is particularly preferable because the obtained polymer compound has few variations in physical properties and quality, can be stably produced, and can be easily adjusted. As a specific example of the light irradiation polymerization, there is exemplified a method in which polymerization is carried out by irradiating an aqueous solution of the monomer mixture with light in the presence of a photopolymerization initiator and a chain transfer agent.
光照射重合に用いられる光重合開始剤は特に制限されない。好ましい光重合開始剤として、アセトフェノン系光重合開始剤やアゾ系開始剤等が例示される。その中でも単量体混合物の水溶液への溶解度が高く、高分子凝集剤として必要な高分子量化が容易である等の理由から、水溶性のアゾ系開始剤が特に好ましい。
水溶性アゾ系開始剤の具体例としては、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)2塩酸塩、4,4’−アゾビス(4−シアノ吉草酸)等が例示される。
これらの光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。
The photopolymerization initiator used for light irradiation polymerization is not particularly limited. Examples of preferred photopolymerization initiators include acetophenone photopolymerization initiators and azo initiators. Among them, a water-soluble azo initiator is particularly preferable because the solubility of the monomer mixture in an aqueous solution is high and the high molecular weight necessary as a polymer flocculant is easy.
Specific examples of the water-soluble azo initiator include 2,2′-azobis (2-methylpropionamidine) dihydrochloride, 4,4′-azobis (4-cyanovaleric acid) and the like.
These photopolymerization initiators may be used alone or in combination of two or more.
光重合開始剤の添加量は特に制限されない。光重合開始剤の種類、単量体組成及び残存単量体の含有量に応じて、適宜調整すればよい。水溶性アゾ系開始剤の場合、通常、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100〜3000ppmが好ましい。 The addition amount of the photopolymerization initiator is not particularly limited. What is necessary is just to adjust suitably according to the kind of photoinitiator, monomer composition, and content of a residual monomer. In the case of a water-soluble azo initiator, usually, 100 to 3000 ppm is preferable on a mass basis with respect to the total mass of each monomer in the monomer mixture.
分子量を調節する目的で連鎖移動剤を使用しても良い。その種類は特に制限されない。本発明で使用可能な連鎖移動剤としては、メタノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール等のアルコール類、メチルアミン、ジメチルアミン等のアミン類、メタンチオール、エタンチオール等のチオール類、メタリルスルホン酸メルカプトエタノール及び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等や、メタリルスルホン酸等の有機系スルホン酸化合物等が挙げられる。これらの中でも単量体混合物の水溶液への溶解度が高く、少量の添加量でも効果が高く、架橋型水溶性高分子の分子量を容易に調整できる等の理由から、亜硫酸水素ナトリウムが好ましい。
これらの連鎖移動剤は単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
A chain transfer agent may be used for the purpose of adjusting the molecular weight. The type is not particularly limited. Chain transfer agents that can be used in the present invention include alcohols such as methanol, isopropyl alcohol, ethylene glycol and propylene glycol, amines such as methylamine and dimethylamine, thiols such as methanethiol and ethanethiol, and methallylsulfone. Examples include thiol compounds such as acid mercaptoethanol and mercaptopropionic acid, reducing inorganic salts such as sodium sulfite, sodium bisulfite and sodium hypophosphite, and organic sulfonic acid compounds such as methallylsulfonic acid. . Among these, sodium bisulfite is preferable because the solubility of the monomer mixture in the aqueous solution is high, the effect is high even with a small addition amount, and the molecular weight of the crosslinked water-soluble polymer can be easily adjusted.
These chain transfer agents may be used alone or in combination of two or more.
連鎖移動剤の添加量は特に制限されない。亜硫酸水素ナトリウムの場合、通常、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5〜500ppmが好ましく、10〜300ppmがさらに好ましく、15〜200ppmが最も好ましい。亜硫酸水素ナトリウムの添加量が5ppm未満では、不溶解物の発生を抑制できない場合がある。その場合、高分子凝集剤として有効に作用する有効成分の量が減る。また、高分子凝集剤を水に溶解した溶解液を送液するポンプを閉塞させるトラブルの原因になることがある。亜硫酸水素ナトリウムの添加量が500ppmを超えると、重合体の分子量が低くなり過ぎることがある。その場合、高分子凝集剤としての汚泥に対する凝集力が低下し、フロック径が大きくならない。また、ろ過速度が低下したり、汚泥中の微細な固形物がろ液に抜けて、ろ液の透明性が悪化する場合がある。 The addition amount of the chain transfer agent is not particularly limited. In the case of sodium hydrogen sulfite, usually 5 to 500 ppm is preferable, 10 to 300 ppm is more preferable, and 15 to 200 ppm is most preferable with respect to the total mass of each monomer in the monomer mixture. If the amount of sodium bisulfite added is less than 5 ppm, the generation of insoluble matter may not be suppressed. In that case, the amount of the active ingredient that effectively acts as a polymer flocculant is reduced. Moreover, it may cause a trouble that blocks a pump that feeds a solution obtained by dissolving a polymer flocculant in water. If the amount of sodium bisulfite added exceeds 500 ppm, the molecular weight of the polymer may be too low. In that case, the cohesive force with respect to the sludge as a polymer flocculant falls, and a floc diameter does not become large. Moreover, the filtration rate may fall, or the fine solid substance in sludge may fall out into a filtrate, and the transparency of a filtrate may deteriorate.
光照射重合に用いられる光の波長、照射強度、照射時間等の光照射条件は特に制限されない。使用する光重合開始剤の種類及び添加量並びに重合体の物性及び性能に応じて、適宜調整すればよい。光重合開始剤として、前記水溶性アゾ系開始剤を使用する場合、波長365nm付近の光が好ましく、照射強度は365nm用のUV照度計による0.1〜10.0mW/cm2が好ましい。照射時間は、通常0.1〜3時間が好ましい。 Light irradiation conditions such as the wavelength of light used for light irradiation polymerization, irradiation intensity, and irradiation time are not particularly limited. What is necessary is just to adjust suitably according to the kind and addition amount of a photoinitiator to be used, and the physical property and performance of a polymer. When the water-soluble azo initiator is used as the photopolymerization initiator, light having a wavelength of around 365 nm is preferable, and the irradiation intensity is preferably 0.1 to 10.0 mW / cm 2 measured by a UV illuminometer for 365 nm. The irradiation time is usually preferably from 0.1 to 3 hours.
(6−2)エマルション重合
エマルション重合は、所定の単量体、ラジカル開始剤及び連鎖移動剤等を含有する水相と、非混和性の炭化水素からなる油状物質と、油中水滴型エマルションを形成させる有効量の界面活性剤と、を用いて油中水滴型エマルションを形成させ、このエマルションの液滴内で単量体を重合させる方法である。
(6-2) Emulsion polymerization Emulsion polymerization consists of an aqueous phase containing a predetermined monomer, radical initiator, chain transfer agent, etc., an oily substance composed of immiscible hydrocarbons, and a water-in-oil emulsion. In this method, a water-in-oil emulsion is formed using an effective amount of a surfactant to be formed, and the monomer is polymerized in the droplets of the emulsion.
油状物質としては、パラフィン類、各種鉱油、パラフィン類や各種鉱油と同等の特性を有する炭化水素系油、及びこれらの混合物を挙げることができる。油状物質の含有量は、油中水滴型エマルション全量に対して15〜50質量%の範囲であり、20〜40質量%であることが好ましい。 Examples of oily substances include paraffins, various mineral oils, hydrocarbon oils having characteristics equivalent to paraffins and various mineral oils, and mixtures thereof. The content of the oily substance is in the range of 15 to 50% by mass, preferably 20 to 40% by mass, based on the total amount of the water-in-oil emulsion.
界面活性剤は、HLBが3〜11であることが好ましい。そのような界面活性剤の例としては、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。これらの界面活性剤の添加量は、油中水滴型エマルション全量に対して0.3〜10質量%が好ましく、0.5〜5質量%がより好ましい。 The surfactant preferably has an HLB of 3-11. Examples of such surfactants include nonionic surfactants such as sorbitan monooleate and sorbitan monostearate. The addition amount of these surfactants is preferably 0.3 to 10% by mass, and more preferably 0.5 to 5% by mass with respect to the total amount of the water-in-oil emulsion.
エマルション重合を行う場合の重合条件は、使用する単量体や開始剤、重合体の物性に応じて適宜設定される。重合温度は5〜90℃が好ましい。単量体の重合濃度は20〜60質量%が好ましく、20〜50質量%がより好ましい。重合時間は1〜10時間が好ましく、2〜6時間がより好ましい。重合反応は酸素のない不活性雰囲気で行うことが好ましい。 The polymerization conditions for carrying out the emulsion polymerization are appropriately set according to the monomers and initiators used and the physical properties of the polymer. The polymerization temperature is preferably 5 to 90 ° C. The polymerization concentration of the monomer is preferably 20 to 60% by mass, and more preferably 20 to 50% by mass. The polymerization time is preferably 1 to 10 hours, more preferably 2 to 6 hours. The polymerization reaction is preferably performed in an inert atmosphere without oxygen.
エマルション重合を行う場合の平均粒子径は、0.03〜10μmが好ましく、0.1〜5μmがより好ましく、0.5〜3μmがさらに好ましい。平均粒子径は、レーザー回折法により測定される体積平均値をいう。 The average particle diameter when emulsion polymerization is performed is preferably 0.03 to 10 μm, more preferably 0.1 to 5 μm, and still more preferably 0.5 to 3 μm. The average particle diameter refers to a volume average value measured by a laser diffraction method.
重合反応終了後には、必要に応じて適宜熱処理や乾燥、粉砕等の後処理を行う。これらの後処理も公知の方法を適用できる。 After completion of the polymerization reaction, post-treatment such as heat treatment, drying, and pulverization is appropriately performed as necessary. A known method can be applied to these post-treatments.
本発明の高分子凝集剤組成物は、高分子化合物A及び高分子化合物Bを粉末の状態で混合しても良いし、水溶液とした後に混合しても良い。 In the polymer flocculant composition of the present invention, the polymer compound A and the polymer compound B may be mixed in a powder state, or may be mixed after forming an aqueous solution.
本発明の高分子凝集剤組成物は、高分子化合物A及び高分子化合物B以外の他の高分子成分を含んでいても良い。また、必要に応じて、スルファミン酸、リンゴ酸、アジピン酸、クエン酸などのようなpH調整剤;食塩、硫酸ナトリウム、硫酸アンモニウム、硝酸ナトリウム、塩化カルシウムなどのような溶解助剤を含んでも良い。 The polymer flocculant composition of the present invention may contain a polymer component other than the polymer compound A and the polymer compound B. Further, if necessary, a pH adjusting agent such as sulfamic acid, malic acid, adipic acid, citric acid and the like; a dissolution aid such as sodium chloride, sodium sulfate, ammonium sulfate, sodium nitrate, calcium chloride and the like may be included.
(7)汚泥の脱水方法
本発明の高分子凝集剤組成物を用いる汚泥の脱水方法では、下水処理、し尿処理及び生活廃水処理等で発生する汚泥の他、食品工場、食肉加工及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及びその廃水処理で発生する汚泥、パルプ又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、余剰汚泥及びこれらの混合汚泥、濃縮汚泥及び嫌気性微生物処理した消化汚泥等がいずれも処理対象になる。
(7) Sludge dewatering method In the sludge dewatering method using the polymer flocculant composition of the present invention, in addition to sludge generated in sewage treatment, human waste treatment and domestic wastewater treatment, food factories, meat processing and chemical factories, etc. Various types of sludge such as sludge generated in various industrial wastewater treatments, live urine generated in relation to livestock such as pig farms, sludge generated in the wastewater treatment, sludge generated in pulp or paper industry, etc. are targeted for treatment. There is no restriction | limiting also in the kind of sludge, and all are sludge sludge, excess sludge, and these mixed sludge, concentrated sludge, digested sludge processed by anaerobic microorganisms, etc.
本発明の汚泥の脱水方法は、上記各種廃水に、本発明の高分子凝集剤組成物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、各種廃水に本発明の高分子凝集剤組成物を添加し、公知の方法で撹拌及び/又は混合することで汚泥中の懸濁物と高分子凝集剤組成物を作用させて、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。 The sludge dewatering method of the present invention is characterized in that the polymer flocculant composition of the present invention is added to the above various wastewaters for dehydration. As a specific example of the dehydration method, the polymer flocculant composition of the present invention is added to various wastewaters, and the suspension in sludge and the polymer flocculant composition are mixed by stirring and / or mixing by a known method. Acts to form a sludge floc. The formed sludge floc is mechanically dehydrated by a known means to separate into treated water and dehydrated cake.
脱臭、脱リン及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。 For the purpose of deodorization, dephosphorization, denitrification, etc., it is preferable that the sludge has a pH of less than 5.
本発明の廃水処理方法は、無機凝集剤を添加しなくても十分に汚泥の脱水を行うことができる。 The wastewater treatment method of the present invention can sufficiently dewater sludge without adding an inorganic flocculant.
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、多重円盤脱水機、ロータリープレスフィルター等が例示される。 Although it does not restrict | limit especially as a dehydration apparatus, A screw press type dehydrator, a belt press type dehydrator, a filter press type dehydrator, a screw decanter, a multiple disk dehydrator, a rotary press filter etc. are illustrated.
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。以下に記載のない項目は、「JIS K0102 工場排水試験法」に準じて測定した。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。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. The measuring method of various physical properties is as follows. Items not described below were measured according to “JIS K0102 Factory Wastewater Test Method”. The temperature condition for measuring various physical properties is 25 ° C. unless otherwise specified.
〔0.5%塩粘度〕
純水500mLに塩化ナトリウム20.8g、及び試料(重合体)の0.50質量%となる量を加えて十分に溶解し、試料溶液を調製した。液温を25±1℃に調整し、M1ローターを付けた東機産業社製TV−10M型B型粘度計を用いて30rpm、3分間回転後の値を読み取り、これを0.5%溶液粘度とした。粘度がM1ローターの測定上限を超えた場合は、M2ローターを使用した。
[0.5% salt viscosity]
A sample solution was prepared by adding 20.8 g of sodium chloride and 0.50% by mass of the sample (polymer) to 500 mL of pure water and dissolving sufficiently. The liquid temperature was adjusted to 25 ± 1 ° C, and the value after rotating at 30 rpm for 3 minutes was read using a TV-10M type B type viscometer manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd. with an M1 rotor. Viscosity. When the viscosity exceeded the measurement upper limit of the M1 rotor, the M2 rotor was used.
〔フロック径〕
目視により測定した。
[Flock diameter]
It was measured visually.
〔ろ過速度〕
内径75mm、深さ100mm、目開き80mesh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。
[Filtration speed]
Aggregated sludge was poured into a stainless steel sieve having an inner diameter of 75 mm, a depth of 100 mm, and an opening of 80 mesh, and gravity filtered. At this time, set the funnel so that the filtrate enters the 200 mL measuring cylinder, measure the volume of the filtrate after elapse of 5 seconds, 10 seconds, 20 seconds, and 30 seconds after the sludge is charged. Gravity filtration Sex was evaluated. Among these, the volume of the filtrate after 10 seconds was defined as the amount of liquid after 10 seconds (mL).
〔ケーキ含水率〕
前記のろ過速度測定後にステンレス製篩上に残った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。
[Cake moisture content]
Take out all the sludge hydrate cake remaining on the stainless steel sieve after measuring the filtration speed, sandwich it between the belt press filter cloth (made of polyester, Saya Aya), and use a desktop test belt press machine at 170 kPa for 3 minutes. The dehydrated cake was obtained by pressing. A portion of the center is sampled from the dehydrated cake obtained, weighed in an aluminum pan, dried for 16 hours in a hot air dryer at 105 ° C., and then measured for the weight after drying. The water content was determined from the mass ratio of
<製造例1>
ステンレス製反応容器に、78質量%ジメチルアミノエチルメタクリレート塩化メチル水溶液(以下、「DMC」と略記する)及び50質量%アクリルアミド水溶液(以下、「AM」と略記する)を加え、さらに蒸留水を加えて全質量を1.0kgにして均一に混合した。各単量体は、表1に示した配合比とし、全単量体の合計濃度は40質量%とした。この溶液をpH=4に調整し、窒素ガスを60分間溶液に吹き込みながら、溶液温度を5℃に調節した。その後、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)2塩酸塩(以下、「V−50」と略記する)及びNaHSO3を、各単量体の合計質量に対して固形分換算で、それぞれ1500ppm、20ppmとなるように加えた。次いで、反応容器の上方からこの溶液に光照射して重合を行い、含水ゲル状の重合体を得た。光照射には13Wブラックライトを用いた。照射強度は0.4mW/cm2で、照射時間は60分間である。得られた含水ゲル状の重合体を、容器から取り出して細断した。これを温度80℃で5時間乾燥後、粉砕して粉末状の重合体を得た。この重合体の0.5%塩粘度を測定した。その結果を表1に示した。
<Production Example 1>
To a stainless steel reaction vessel, 78% by mass dimethylaminoethyl methacrylate methyl chloride aqueous solution (hereinafter abbreviated as “DMC”) and 50% by mass acrylamide aqueous solution (hereinafter abbreviated as “AM”) are added, and distilled water is further added. The total mass was 1.0 kg and mixed uniformly. Each monomer had the blending ratio shown in Table 1, and the total concentration of all monomers was 40% by mass. The solution was adjusted to pH = 4, and the solution temperature was adjusted to 5 ° C. while nitrogen gas was blown into the solution for 60 minutes. Then, 2,2′-azobis (2-methylpropionamidine) dihydrochloride (hereinafter abbreviated as “V-50”) and NaHSO 3 in terms of solid content with respect to the total mass of each monomer, They were added to 1500 ppm and 20 ppm, respectively. Next, polymerization was performed by irradiating the solution with light from above the reaction vessel to obtain a hydrogel polymer. A 13 W black light was used for light irradiation. The irradiation intensity is 0.4 mW / cm 2 and the irradiation time is 60 minutes. The obtained hydrogel polymer was taken out of the container and chopped. This was dried at a temperature of 80 ° C. for 5 hours and then pulverized to obtain a powdery polymer. The 0.5% salt viscosity of this polymer was measured. The results are shown in Table 1.
<製造例2〜16>
単量体組成を表1又は表2に記載のように変更した以外は、製造例1と同様に操作して重合体を得た。これらの重合体の0.5%塩粘度を測定した。その結果を表1又は表2に示した。
<Production Examples 2 to 16>
A polymer was obtained in the same manner as in Production Example 1 except that the monomer composition was changed as shown in Table 1 or Table 2. The 0.5% salt viscosity of these polymers was measured. The results are shown in Table 1 or Table 2.
〔廃水処理試験1〕
(実施例1〜2、比較例1〜4)
表3に記載の割合で高分子化合物A及び高分子化合物Bを混合した。
製紙工場から採取した製紙汚泥を用い、凝集及び脱水性能を評価した。使用した汚泥は、pH=6.60、全蒸発残留物(TS)=30,200(mg/L)、強熱減量(VTS)=51.0(%TS)、浮遊物質(SS)=14,800(mg/L)である。この汚泥200mLを300mLのビーカーに入れ、各高分子凝集剤組成物を添加した。添加率(凝集剤の固形分として)は表3に記載した。この汚泥を、ジャーテスターを用いて200rpmで30秒間攪拌し、フロックを形成させ、10秒ろ過速度を測定した。ろ布上の汚泥を採取し、試験用ベルトプレス機を使用して170kPaで3.0分間圧搾して脱水ケーキを得、ケーキ含水率を測定した。これらの結果を表3に示した。
[Wastewater treatment test 1]
(Examples 1-2, Comparative Examples 1-4)
Polymer compound A and polymer compound B were mixed in the proportions shown in Table 3.
Agglomeration and dewatering performance was evaluated using paper sludge collected from a paper mill. The sludge used was pH = 6.60, total evaporation residue (TS) = 30,200 (mg / L), loss on ignition (VTS) = 51.0 (% TS), suspended matter (SS) = 14 800 (mg / L). 200 mL of this sludge was put into a 300 mL beaker, and each polymer flocculant composition was added. The addition rate (as the solid content of the flocculant) is shown in Table 3. The sludge was stirred at 200 rpm for 30 seconds using a jar tester to form a floc, and the filtration rate for 10 seconds was measured. Sludge on the filter cloth was collected and squeezed at 170 kPa for 3.0 minutes using a test belt press to obtain a dehydrated cake, and the moisture content of the cake was measured. These results are shown in Table 3.
実施例1及び2の高分子凝集剤組成物は所定の単量体単位を有しているため、良好な性能を示した。これに対して、比較例1及び3は高分子化合物Bを含んでいない。特に、比較例3で用いた高分子凝集剤は、実施例1で用いた高分子凝集剤と同一の単量体組成を有しているものの、高分子化合物Aと高分子化合物Bとをブレンドして得られた高分子凝集剤ではない。比較例2は高分子化合物AがDACに由来する単量体単位を含んでいない。比較例4は高分子化合物Aが本発明で規定する範囲外である。いずれの比較例も、ろ過速度が不十分であり、ケーキ含水率が高かった。 Since the polymer flocculant composition of Examples 1 and 2 had a predetermined monomer unit, it showed good performance. On the other hand, Comparative Examples 1 and 3 do not contain the polymer compound B. In particular, although the polymer flocculant used in Comparative Example 3 has the same monomer composition as the polymer flocculant used in Example 1, the polymer compound A and the polymer compound B are blended. It is not a polymer flocculant obtained in this way. In Comparative Example 2, the polymer compound A does not contain a monomer unit derived from DAC. In Comparative Example 4, the polymer compound A is outside the range specified in the present invention. In any of the comparative examples, the filtration rate was insufficient and the moisture content of the cake was high.
〔廃水処理試験2〕
(実施例3〜4、比較例5〜9)
表4に記載の割合で高分子化合物A及び高分子化合物Bを混合した。
下水処理場から採取した消化汚泥を用い、凝集及び脱水性能を評価した。使用した汚泥は、pH=7.46、全蒸発残留物(TS)=16,800(mg/L)、強熱減量(VTS)=73.8(%TS)、浮遊物質(SS)=14,600(mg/L)、m−アルカリ度=2,250(CaCO3 mg/L)である。この汚泥200mLを300mLのビーカーに入れ、各高分子凝集剤組成物を添加した。添加率(凝集剤の固形分として)は表4に記載した。この汚泥を、ジャーテスターを用いて200rpmで30秒間攪拌し、フロックを形成させ、10秒ろ過速度を測定した。ろ布上の汚泥を採取し、試験用ベルトプレス機を使用して170kPaで3.0分間圧搾して脱水ケーキを得、ケーキ含水率を測定した。これらの結果を表4に示した。
[Wastewater treatment test 2]
(Examples 3-4, Comparative Examples 5-9)
Polymer compound A and polymer compound B were mixed at the ratio shown in Table 4.
Aggregation and dewatering performance were evaluated using digested sludge collected from a sewage treatment plant. The sludge used was pH = 7.46, total evaporation residue (TS) = 16,800 (mg / L), loss on ignition (VTS) = 73.8 (% TS), suspended matter (SS) = 14 , 600 (mg / L), m-alkalinity = 2,250 (CaCO 3 mg / L). 200 mL of this sludge was put into a 300 mL beaker, and each polymer flocculant composition was added. The addition rate (as the solid content of the flocculant) is shown in Table 4. The sludge was stirred at 200 rpm for 30 seconds using a jar tester to form a floc, and the filtration rate for 10 seconds was measured. The sludge on the filter cloth was collected and squeezed at 170 kPa for 3.0 minutes using a test belt press to obtain a dehydrated cake, and the moisture content of the cake was measured. These results are shown in Table 4.
実施例3及び4の高分子凝集剤組成物は所定の単量体単位を有しているため、良好な性能を示した。これに対して、比較例5及び9は高分子化合物Bを含んでいない。特に、比較例9で用いた高分子凝集剤は、実施例3で用いた高分子凝集剤と同一の単量体組成を有しているものの、高分子化合物Aと高分子化合物Bとをブレンドして得られた高分子凝集剤ではない。比較例6及び8はモル分率bとモル分率aとの差が0.25未満である。比較例7は高分子化合物AがDMCに由来する単量体単位を含んでおらず、且つ高分子化合物BがDACに由来する単量体単位を含んでいない。いずれの比較例も、ろ過速度が不十分であるか、ケーキ含水率が高かった。 Since the polymer flocculant compositions of Examples 3 and 4 have predetermined monomer units, they showed good performance. On the other hand, Comparative Examples 5 and 9 do not contain the polymer compound B. In particular, although the polymer flocculant used in Comparative Example 9 has the same monomer composition as the polymer flocculant used in Example 3, the polymer compound A and polymer compound B are blended. It is not a polymer flocculant obtained in this way. In Comparative Examples 6 and 8, the difference between the molar fraction b and the molar fraction a is less than 0.25. In Comparative Example 7, the polymer compound A does not contain a monomer unit derived from DMC, and the polymer compound B does not contain a monomer unit derived from DAC. In any of the comparative examples, the filtration rate was insufficient or the moisture content of the cake was high.
<製造例17>
1000ml四つ口セパラブルフラスコにDMCを203.6g、連鎖移動剤としてイソプロピルアルコール(単量体に対して2.0質量%)、及び蒸留水を投入し、濃硫酸でpHを4に調整した。その後、V−50を0.04g含む20gの水溶液を添加し、全量が400gとなるように蒸留水を加えて単量体水溶液を調製した。さらに、この単量体水溶液を、HLB 8.0のノニオン性界面活性剤10.0gを溶解したパラフィン油 155gに加え、ホモジナイザーを用いて約1分間高速攪拌し乳化した。その後、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て脱気した。その後、50℃に昇温して、窒素ガス雰囲気下で重合を行った。重合終了後、HLBが13.0のノニオン性界面活性剤17.2gを加えてエマルション型高分子化合物を得た。この重合体の0.5%塩粘度を測定した。その結果を表5に示した。
<Production Example 17>
Into a 1000 ml four-necked separable flask was added 203.6 g of DMC, isopropyl alcohol (2.0% by mass with respect to the monomer) as a chain transfer agent, and distilled water, and the pH was adjusted to 4 with concentrated sulfuric acid. . Thereafter, 20 g of an aqueous solution containing 0.04 g of V-50 was added, and distilled water was added so that the total amount was 400 g to prepare a monomer aqueous solution. Furthermore, this monomer aqueous solution was added to 155 g of paraffin oil in which 10.0 g of nonionic surfactant of HLB 8.0 was dissolved, and emulsified by stirring at high speed for about 1 minute using a homogenizer. Thereafter, a nitrogen gas blowing tube, a reflux condenser, and a thermometer were attached to the flask, and the stirrer was replaced with a normal stirrer for chemical reaction, and nitrogen gas was deaerated through the emulsion for 30 minutes while stirring. Then, it heated up to 50 degreeC and superposition | polymerization was performed in nitrogen gas atmosphere. After completion of the polymerization, 17.2 g of a nonionic surfactant having an HLB of 13.0 was added to obtain an emulsion type polymer compound. The 0.5% salt viscosity of this polymer was measured. The results are shown in Table 5.
<製造例18〜23>
単量体組成を表5に記載のように変更した以外は、製造例17と同様に操作して重合体を得た。これらの重合体の0.5%塩粘度を測定した。その結果を表5に示した。
<Production Examples 18-23>
A polymer was obtained in the same manner as in Production Example 17 except that the monomer composition was changed as shown in Table 5. The 0.5% salt viscosity of these polymers was measured. The results are shown in Table 5.
〔廃水処理試験3〕
(実施例5〜8、比較例10〜14)
表6に記載の割合で高分子化合物A及び高分子化合物Bを混合した。
養豚場から採取した畜産汚泥を用い、凝集及び脱水性能を評価した。使用した汚泥は、pH=7.59、全蒸発残留物(TS)=13,200(mg/L)、強熱減量(VTS)=52.7(%TS)、浮遊物質(SS)=10,800(mg/L)である。この汚泥200mLを300mLのビーカーに入れ、各高分子凝集剤組成物を添加した。添加率(凝集剤の固形分として)は表6に記載した。この汚泥を、ジャーテスターを用いて200rpmで30秒間攪拌し、フロックを形成させ、10秒ろ過速度を測定した。ろ布上の汚泥を採取し、試験用ベルトプレス機を使用して170kPaで3.0分間圧搾して脱水ケーキを得、ケーキ含水率を測定した。これらの結果を表6に示した。
[Wastewater treatment test 3]
(Examples 5-8, Comparative Examples 10-14)
Polymer compound A and polymer compound B were mixed in the proportions shown in Table 6.
Aggregation and dehydration performance were evaluated using livestock sludge collected from pig farms. The sludge used was pH = 7.59, total evaporation residue (TS) = 13,200 (mg / L), loss on ignition (VTS) = 52.7 (% TS), suspended matter (SS) = 10 800 (mg / L). 200 mL of this sludge was put into a 300 mL beaker, and each polymer flocculant composition was added. The addition rate (as the solid content of the flocculant) is shown in Table 6. The sludge was stirred at 200 rpm for 30 seconds using a jar tester to form a floc, and the filtration rate for 10 seconds was measured. Sludge on the filter cloth was collected and squeezed at 170 kPa for 3.0 minutes using a test belt press to obtain a dehydrated cake, and the moisture content of the cake was measured. These results are shown in Table 6.
実施例5〜8の高分子凝集剤組成物は所定の単量体単位を有しているため、良好な性能を示した。これに対して、比較例10及び14は高分子化合物Bを含んでいない。特に、比較例14で用いた高分子凝集剤は、実施例5で用いた高分子凝集剤とほぼ同一の単量体組成を有しているものの、高分子化合物Aと高分子化合物Bとをブレンドして得られた高分子凝集剤ではない。比較例11はモル分率bとモル分率aとの差が0.25未満である。比較例12は高分子化合物BがDACに由来する単量体単位を含んでいない。比較例13は高分子化合物AがDMCに由来する単量体単位を含んでいない。いずれの比較例も、ろ過速度が不十分であり、ケーキ含水率が高かった。
Since the polymer flocculant compositions of Examples 5 to 8 had predetermined monomer units, they showed good performance. On the other hand, Comparative Examples 10 and 14 do not contain the polymer compound B. In particular, although the polymer flocculant used in Comparative Example 14 has almost the same monomer composition as the polymer flocculant used in Example 5, the polymer compound A and polymer compound B It is not a polymer flocculant obtained by blending. In Comparative Example 11, the difference between the molar fraction b and the molar fraction a is less than 0.25. In Comparative Example 12, the polymer compound B does not contain a monomer unit derived from DAC. In Comparative Example 13, the polymer compound A does not contain a monomer unit derived from DMC. In any of the comparative examples, the filtration rate was insufficient and the moisture content of the cake was high.
Claims (6)
前記高分子化合物Aが以下の化学式(1)
に由来する単量体単位を4mol%以上含むとともに、以下の化学式(2)
に由来する単量体単位を6mol%以上含み、
且つ残部が、
下記化学式(3)
CH 2 =CR 1 −CO−OM ・・・化(3)
(但し、化学式(3)中のR 1 は水素原子又はメチル基であり、Mは水素原子、アンモニウム基又はアルカリ金属原子を表す。)
で表される(メタ)アクリル酸及びこれらの塩類、及び/又は
下記化学式(4)
CH 2 =CR 1 −CO−NR 2 R 3 ・・・化(4)
(但し、化学式(4)中のR 1 は水素原子又はメチル基であり、R 2 及びR 3 はそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜8のアルキル基を表す。)
で表される(メタ)アクリルアミド系化合物から成る高分子化合物であり、
前記高分子化合物Bが前記化学式(1)に由来する単量体単位を含んで成り、該単量体単位を15mol%以上含む、又は該単量体単位及び前記化学式(2)に由来する単量体単位を合計で20mol%以上含み、
且つ残部が、
前記化学式(3)で表される(メタ)アクリル酸及びこれらの塩類、及び/又は前記化学式(4)で表される(メタ)アクリルアミド系化合物から成る高分子化合物であり、
前記高分子化合物A及び前記高分子化合物Bの合計質量に対する前記高分子化合物Aの含有割合が5質量%以上95質量%以下であり、
前記高分子化合物Aにおける前記化学式(1)及び前記化学式(2)に由来する単量体単位に対する前記化学式(1)に由来する単量体単位のモル分率aと、
前記高分子化合物Bにおける前記化学式(1)及び前記化学式(2)に由来する単量体単位に対する前記化学式(1)に由来する単量体単位のモル分率bと、
が下記数式(1)
|b−a|≧0.50 ・・・数(1)
を満たすことを特徴とする高分子凝集剤組成物。 A composition comprising at least the following polymer compound A and polymer compound B,
The polymer compound A has the following chemical formula (1)
4 mol% or more of monomer units derived from the following chemical formula (2)
6mol% more viewing contains a monomer unit derived from,
And the rest
The following chemical formula (3)
CH 2 = CR 1 -CO-OM (3)
(However, R 1 in chemical formula (3) is a hydrogen atom or a methyl group, and M represents a hydrogen atom, an ammonium group, or an alkali metal atom.)
(Meth) acrylic acid represented by and salts thereof, and / or
The following chemical formula (4)
CH 2 = CR 1 —CO—NR 2 R 3 (4)
(However, R 1 in chemical formula (4) is a hydrogen atom or a methyl group, and R 2 and R 3 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms.)
Is a polymer compound composed of a (meth) acrylamide compound represented by :
The polymer compound B comprises a monomer unit derived from the chemical formula (1) and contains 15 mol% or more of the monomer unit, or a single unit derived from the monomer unit and the chemical formula (2). 20mol% or more viewing including the mer units in total,
And the rest
(Meth) acrylic acid represented by the chemical formula (3) and salts thereof, and / or a polymer compound composed of a (meth) acrylamide compound represented by the chemical formula (4) ,
The content ratio of the polymer compound A with respect to the total mass of the polymer compound A and the polymer compound B is 5% by mass or more and 95% by mass or less,
The molar fraction a of the monomer unit derived from the chemical formula (1) with respect to the monomer unit derived from the chemical formula (1) and the chemical formula (2) in the polymer compound A;
A molar fraction b of the monomer unit derived from the chemical formula (1) with respect to the monomer unit derived from the chemical formula (1) and the chemical formula (2) in the polymer compound B;
Is the following formula (1)
| B−a | ≧ 0.50 ... Number (1)
A polymer flocculant composition characterized by satisfying:
前記化学式(2)で示される単量体を6mol%以上と、
前記化学式(3)で表される(メタ)アクリル酸及びこれらの塩類、及び/又は前記化学式(4)で表される(メタ)アクリルアミド系化合物と、
を含んで成る単量体混合物を重合して高分子化合物Aを得、
前記化学式(1)で示される単量体を15mol%以上、又は、前記化学式(1)で示される単量体及び前記化学式(2)で示される単量体を合計で20mol%以上と、
前記化学式(3)で表される(メタ)アクリル酸及びこれらの塩類、及び/又は前記化学式(4)で表される(メタ)アクリルアミド系化合物と、
を含んで成る単量体混合物を重合して高分子化合物Bを得、
前記高分子化合物A及び前記高分子化合物Bを混合することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の高分子凝集剤組成物の製造方法。 4 mol% or more of the monomer represented by the chemical formula (1),
6 mol% or more of the monomer represented by the chemical formula (2),
(Meth) acrylic acid represented by the chemical formula (3) and salts thereof, and / or a (meth) acrylamide compound represented by the chemical formula (4),
Polymerizing a monomer mixture comprising a polymer compound A,
Formula (1) with a monomer represented 15 mol% or more, or, said formula (1) 20 mol% or more in total of a monomer represented by the monomer and the chemical formula (2) indicated by a,
(Meth) acrylic acid represented by the chemical formula (3) and salts thereof, and / or a (meth) acrylamide compound represented by the chemical formula (4),
Polymerizing comprising at monomer mixture to obtain a polymer compound B with,
The method for producing a polymer flocculant composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the polymer compound A and the polymer compound B are mixed.
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