JP7226418B2 - Sludge dewatering agent and sludge dewatering method - Google Patents

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    • C08F20/34Esters containing nitrogen, e.g. N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate

Description

本発明は、汚泥、特に難脱水性の汚泥の脱水処理に適した汚泥脱水剤、及びこれを用いた汚泥脱水方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a sludge dehydrating agent suitable for dewatering sludge, particularly difficult-to-dewater sludge, and a sludge dehydrating method using the same.

食品工場や化学工場、し尿処理場等で発生する余剰汚泥等を主体とした汚泥の脱水処理に用いられる汚泥脱水剤としては、一般的に、カチオン性高分子凝集剤が使用されている。しかしながら、近年、汚泥の発生量の増加や性状の変化等、汚泥の多様化に伴い、難脱水性の汚泥も増加しており、様々な汚泥に対して脱水性能がより優れた汚泥脱水剤が求められている。 Cationic polymer flocculants are generally used as sludge dehydrating agents for dehydration of sludge, mainly excess sludge generated in food factories, chemical factories, human waste treatment plants, and the like. However, in recent years, with the diversification of sludge, such as an increase in the amount of sludge generated and changes in its properties, sludge that is difficult to dewater is increasing, and sludge dewatering agents with better dewatering performance for various sludge are needed. It has been demanded.

従来、カチオン性高分子凝集剤による汚泥脱水剤としては、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート又はその塩化メチル四級化物等が主として用いられていたが、さらなる脱水性能の向上のため、近年、このようなカチオン性高分子凝集剤以外の汚泥脱水剤も種々提案されている。 Conventionally, dimethylaminoethyl (meth)acrylate or its methyl chloride quaternary product was mainly used as a sludge dewatering agent using a cationic polymer flocculant. Various sludge dewatering agents other than cationic polymer flocculants have also been proposed.

例えば、特許文献1には、カチオン性単量体及び複数の不飽和二重結合を有する多官能性単量体を必須として含む単量体混合物水溶液を分散相となるよう乳化重合して油中水滴エマルション(W/Oエマルション)状液体を得、それを乾燥させて造粒した電荷内包率35~90%のイオン性水溶性高分子を、汚泥の脱水に用いることが記載されている。
特許文献2及び3には、カチオン性単量体に由来する構成単位を含む、電荷内包率が高い水溶性イオン性高分子と、電荷内包率が低い水溶性イオン性高分子とを組み合せた凝集処理剤を、汚泥の脱水に用いることが記載されている。
For example, in Patent Document 1, an aqueous solution of a monomer mixture essentially containing a cationic monomer and a polyfunctional monomer having a plurality of unsaturated double bonds is emulsion-polymerized to form a dispersed phase in oil. It describes the use of an ionic water-soluble polymer having a charge encapsulation rate of 35 to 90% obtained by obtaining a water droplet emulsion (W/O emulsion) liquid, drying it, and granulating it for dehydration of sludge.
In Patent Documents 2 and 3, aggregates obtained by combining a water-soluble ionic polymer with a high charge inclusion rate and a water-soluble ionic polymer with a low charge inclusion rate, which contain structural units derived from cationic monomers Treatment agents are described for use in dewatering sludge.

特開2009-280649号公報JP 2009-280649 A 特開2005-144346号公報JP 2005-144346 A 国際公開第2008/015769号WO2008/015769

従来、汚泥の脱水性能を左右するのは、汚泥脱水剤のポリマーのカチオン度であり、カチオン度が高いほど荷電中和力が高く、脱水性能に優れていると考えられていた。
しかしながら、上述したような近年の汚泥の多様化に伴い、汚泥の電気伝導率や有機物質の含有濃度等の性状の違いにより、脱水効果に大きなバラつきが生じる場合があり、カチオン度を高めた汚泥脱水剤が、必ずしも良好な脱水性能を有するとは言えないことがあった。
Conventionally, it was believed that the cationic degree of the polymer of the sludge dehydrating agent affects the dewatering performance of sludge, and that the higher the cationic degree, the higher the charge neutralization power and the better the dewatering performance.
However, with the recent diversification of sludge as described above, the dehydration effect may vary greatly due to differences in properties such as the electrical conductivity of the sludge and the concentration of organic substances contained in the sludge. Dehydrating agents do not necessarily have good dehydrating performance.

本発明は、このような状況下でなされたものであり、種々の汚泥に対して安定的な脱水効果を発揮し、効率的な脱水処理が可能となる汚泥脱水剤、及びこれを用いた汚泥脱水方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made under such circumstances, and a sludge dehydrating agent that exhibits a stable dewatering effect on various sludges and enables efficient dehydration treatment, and sludge using the same It is an object of the present invention to provide a dehydration method.

本発明は、所定のカチオン性単量体に由来する構成単位と、架橋性単量体に由来する構成単位とを所定量有し、かつコロイド当量値が所定の値であるポリマーを含む汚泥脱水剤が、種々の汚泥に対して安定的な脱水効果を発揮し、効率的な脱水処理が可能となることを見出したことに基づくものである。 The present invention provides a sludge dehydration comprising a polymer having a predetermined amount of structural units derived from a predetermined cationic monomer and a structural unit derived from a crosslinkable monomer, and having a predetermined colloid equivalent value. This is based on the discovery that the agent exerts a stable dehydration effect on various sludges and enables efficient dehydration treatment.

すなわち、本発明は、以下の[1]~[9]を提供する。
[1]カチオン性単量体に由来する構成単位と、架橋性単量体に由来する構成単位とを有するポリマーを含む汚泥脱水剤であって、
前記カチオン性単量体は、下記式(A)で表されるカチオン性単量体(a)、又は、下記式(A)で表されるカチオン性単量体(a)及び下記式(B)で表されるカチオン性単量体(b)を含み、
前記ポリマーの構成単位となる単量体(ただし、架橋性単量体を除く)の合計100モル%に対して、前記カチオン性単量体が60モル%以上であり、前記カチオン性単量体(b)が35モル%以下であり、前記架橋性単量体が0.001モル%以上0.025モル%以下であり、
前記ポリマーのコロイド当量値が下記式(1)を満たす、汚泥脱水剤。
That is, the present invention provides the following [1] to [9].
[1] A sludge dewatering agent containing a polymer having a structural unit derived from a cationic monomer and a structural unit derived from a crosslinkable monomer,
The cationic monomer is a cationic monomer (a) represented by the following formula (A), or a cationic monomer (a) represented by the following formula (A) and the following formula (B ) containing a cationic monomer (b) represented by
The cationic monomer is 60 mol% or more with respect to a total of 100 mol% of the monomers that are the constituent units of the polymer (excluding the crosslinkable monomer), and the cationic monomer (b) is 35 mol% or less, and the crosslinkable monomer is 0.001 mol% or more and 0.025 mol% or less,
A sludge dewatering agent in which the colloid equivalent value of the polymer satisfies the following formula (1).

Figure 0007226418000001

(式(A)中、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~3のアルキル基であり、Rは、水素原子、炭素数1~3のアルキル基又はベンジル基である。Aは、酸素原子又はイミノ基であり、Bは炭素数2~4のアルキレン基である。Xは陰イオンである。)
Figure 0007226418000001

(In formula (A), R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and R 3 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, or a benzyl group. A 1 is an oxygen atom or an imino group, B 1 is an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and X - is an anion.)

Figure 0007226418000002

(式(B)中、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~3のアルキル基であり、Rは、水素原子、炭素数1~3のアルキル基又はベンジル基である。Aは、酸素原子又はイミノ基であり、Bは炭素数2~4のアルキレン基である。Yは陰イオンである。)
pH7におけるコロイド当量値(I)/pH5におけるコロイド当量値(II)×100≧92(%) (1)
[2]前記ポリマーの構成単位となる単量体(ただし、架橋性単量体を除く)の合計100モル%に対して、前記カチオン性単量体(b)が25モル%以下である、上記[1]に記載の汚泥脱水剤。
[3]前記ポリマーが、非イオン性単量体に由来する構成単位を含む、上記[1]又は[2]に記載の汚泥脱水剤。
[4]前記カチオン性単量体が、前記カチオン性単量体(a)及び前記カチオン性単量体(b)を含む、上記[1]~[3]のいずれかに記載の汚泥脱水剤。
[5]前記ポリマーが、アニオン性単量体に由来する構成単位を含む上記[4]に記載の汚泥脱水剤。
[6]前記カチオン性単量体(a)と、前記カチオン性単量体(b)とのモル比率[カチオン性単量体(a)/カチオン性単量体(b)]が、50/50以上85/15以下である、上記[4]又は[5]に記載の汚泥脱水剤。
[7]前記式(A)で表されるカチオン性単量体が、2-(アクリロイルオキシ)エチルトリメチルアンモニウムクロライドである、上記[1]~[6]のいずれかに記載の汚泥脱水剤。
[8]前記ポリマーが、油中水滴エマルション型、又は粉末状である、上記[1]~[7]のいずれかに記載の汚泥脱水剤。
[9]上記[1]~[8]のいずれか1項に記載の汚泥脱水剤を汚泥に添加して、前記汚泥を脱水する、汚泥脱水方法。
Figure 0007226418000002

(In formula (B), R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and R 6 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, or a benzyl group. A 2 is an oxygen atom or an imino group, B 2 is an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and Y is an anion.)
Colloid equivalent value at pH 7 (I) / Colloid equivalent value at pH 5 (II) × 100 ≥ 92 (%) (1)
[2] The cationic monomer (b) is 25 mol% or less with respect to a total of 100 mol% of the monomers (excluding crosslinkable monomers) that constitute the constituent units of the polymer. The sludge dewatering agent according to [1] above.
[3] The sludge dewatering agent according to [1] or [2] above, wherein the polymer contains a structural unit derived from a nonionic monomer.
[4] The sludge dewatering agent according to any one of [1] to [3] above, wherein the cationic monomer comprises the cationic monomer (a) and the cationic monomer (b). .
[5] The sludge dewatering agent according to [4] above, wherein the polymer contains a structural unit derived from an anionic monomer.
[6] The molar ratio of the cationic monomer (a) and the cationic monomer (b) [cationic monomer (a)/cationic monomer (b)] is 50/ The sludge dewatering agent according to the above [4] or [5], which is 50 or more and 85/15 or less.
[7] The sludge dewatering agent according to any one of [1] to [6] above, wherein the cationic monomer represented by formula (A) is 2-(acryloyloxy)ethyltrimethylammonium chloride.
[8] The sludge dewatering agent according to any one of [1] to [7] above, wherein the polymer is a water-in-oil emulsion type or a powder.
[9] A sludge dewatering method, wherein the sludge dehydrating agent according to any one of the above [1] to [8] is added to sludge to dewater the sludge.

本発明の汚泥脱水剤は、種々の汚泥に対して安定的な脱水効果を発揮し、効率的な脱水処理が可能となる。したがって、前記汚泥脱水剤を用いる本発明の汚泥脱水方法によれば、種々の汚泥の脱水処理を安定的かつ効率的に行うことができる。 The sludge dehydrating agent of the present invention exerts a stable dewatering effect on various types of sludge, enabling efficient dehydration. Therefore, according to the sludge dewatering method of the present invention using the sludge dehydrating agent, it is possible to stably and efficiently dewater various types of sludge.

以下、本発明の汚泥脱水剤、及び該汚泥脱水剤を用いた汚泥脱水方法を詳細に説明する。
なお、本明細書において、「(メタ)アクリル」とは、アクリル及び/又はメタクリルを意味するものであり、「(メタ)アクリレート」及び「(メタ)アクリロイル」との表記についても同様である。
The sludge dehydrating agent of the present invention and the sludge dewatering method using the sludge dehydrating agent will be described in detail below.
In this specification, "(meth)acryl" means acryl and/or methacryl, and the same applies to notations of "(meth)acrylate" and "(meth)acryloyl".

[汚泥脱水剤]
本発明の汚泥脱水剤は、カチオン性単量体に由来する構成単位と、架橋性単量体に由来する構成単位とを有するポリマーを含むものである。
前記カチオン性単量体は、下記式(A)で表されるカチオン性単量体(a)、又は、下記式(A)で表されるカチオン性単量体(a)及び下記式(B)で表されるカチオン性単量体(b)を含む。
[Sludge dewatering agent]
The sludge dewatering agent of the present invention contains a polymer having a structural unit derived from a cationic monomer and a structural unit derived from a crosslinkable monomer.
The cationic monomer is a cationic monomer (a) represented by the following formula (A), or a cationic monomer (a) represented by the following formula (A) and the following formula (B ) contains a cationic monomer (b) represented by

Figure 0007226418000003
Figure 0007226418000003

前記式(A)中、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~3のアルキル基であり、Rは、水素原子、炭素数1~3のアルキル基又はベンジル基である。Aは、酸素原子又はイミノ基であり、Bは炭素数2~4のアルキレン基である。Xは陰イオンである。 In the above formula (A), R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and R 3 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a benzyl group. is. A 1 is an oxygen atom or an imino group, and B 1 is an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms. X is an anion.

Figure 0007226418000004
Figure 0007226418000004

前記式(B)中、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~3のアルキル基であり、Rは、水素原子、炭素数1~3のアルキル基又はベンジル基である。Aは、酸素原子又はイミノ基であり、Bは炭素数2~4のアルキレン基である。Yは陰イオンである。 In the above formula (B), R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and R 6 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a benzyl group. is. A 2 is an oxygen atom or an imino group, and B 2 is an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms. Y is an anion.

前記ポリマーの構成単位となる単量体(ただし、架橋性単量体を除く)の合計100モル%に対して、前記カチオン性単量体が60モル%以上であり、前記カチオン性単量体(b)が35モル%以下であり、前記架橋性単量体が0.001モル%以上0.025モル%以下である。 The cationic monomer is 60 mol% or more with respect to a total of 100 mol% of the monomers that are the constituent units of the polymer (excluding the crosslinkable monomer), and the cationic monomer (b) is 35 mol % or less, and the crosslinkable monomer is 0.001 mol % or more and 0.025 mol % or less.

そして、前記ポリマーのコロイド当量値が下記式(1)を満たす。
pH7におけるコロイド当量値(I)/pH5におけるコロイド当量値(II)×100≧92(%) (1)
And the colloid equivalent value of the polymer satisfies the following formula (1).
Colloid equivalent value at pH 7 (I) / Colloid equivalent value at pH 5 (II) × 100 ≥ 92 (%) (1)

<ポリマー>
本発明の汚泥脱水剤は、カチオン性単量体に由来する構成単位と、架橋性単量体に由来する構成単位とを有するポリマーを含むものである。
前記ポリマーの構成単位となる単量体は、カチオン性単量体と架橋性単量体を必須とし、さらに、非イオン性単量体及び/又はアニオン性単量体を含んでいてもよい。粗大な凝集フロックを形成することで脱水性能を向上させる観点から、前記ポリマーの構成単位となる単量体は、カチオン性単量体と、架橋性単量体と、非イオン性単量体を含むことが好ましく、カチオン性単量体と、架橋性単量体と、非イオン性単量体と、アニオン性単量体を含むことが好ましい。
<Polymer>
The sludge dewatering agent of the present invention contains a polymer having a structural unit derived from a cationic monomer and a structural unit derived from a crosslinkable monomer.
The monomers that constitute the constituent units of the polymer essentially include a cationic monomer and a crosslinkable monomer, and may further contain a nonionic monomer and/or an anionic monomer. From the viewpoint of improving the dehydration performance by forming coarse aggregated flocs, the monomers that are the constituent units of the polymer include a cationic monomer, a crosslinkable monomer, and a nonionic monomer. It preferably contains a cationic monomer, a crosslinkable monomer, a nonionic monomer and an anionic monomer.

(カチオン性単量体)
前記カチオン性単量体は、下記式(A)で表されるカチオン性単量体(a)、又は、下記式(A)で表されるカチオン性単量体(a)及び下記式(B)で表されるカチオン性単量体(b)を含む。
(Cationic monomer)
The cationic monomer is a cationic monomer (a) represented by the following formula (A), or a cationic monomer (a) represented by the following formula (A) and the following formula (B ) contains a cationic monomer (b) represented by

Figure 0007226418000005
Figure 0007226418000005

前記式(A)中、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~3のアルキル基であり、好ましくはメチル基である。
は、水素原子、炭素数1~3のアルキル基又はベンジル基であり、好ましくはメチル基である。
は、酸素原子又はイミノ基であり、好ましくは酸素原子である。
は炭素数2~4のアルキレン基であり、好ましくはエチル基である。
は陰イオンであり、好ましくは、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオン、1/2・SO4 -、HSO4 -又はCHSO4 -である。
前記カチオン性単量体が、前記式(A)で表されるカチオン性単量体(a)を含むことで、汚泥脱水剤は粗大な凝集フロックを形成することが可能となり、また、重力ろ過性が良好となり、より効率的な脱水処理が行い易くなる。
In formula (A), R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, preferably a methyl group.
R 3 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a benzyl group, preferably a methyl group.
A 1 is an oxygen atom or an imino group, preferably an oxygen atom.
B 1 is an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, preferably an ethyl group.
X- is an anion, preferably chloride, bromide, iodide, 1/2.SO 4 - , HSO 4 - or CH 3 SO 4 - .
The cationic monomer contains the cationic monomer (a) represented by the formula (A), so that the sludge dehydrating agent can form coarse flocculated flocs. It becomes easy to perform more efficient dehydration treatment.

Figure 0007226418000006
Figure 0007226418000006

前記式(B)中、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数1~3のアルキル基であり、好ましくはメチル基である。
は、水素原子、炭素数1~3のアルキル基又はベンジル基であり、好ましくはメチル基である。
は、酸素原子又はイミノ基であり、好ましくは酸素原子である。
は炭素数2~4のアルキレン基であり、好ましくはエチル基である。
は陰イオンであり、好ましくは、塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオン、1/2・SO4 -、HSO4 -又はCHSO4 -である。
前記カチオン性単量体が、前記式(B)で表されるカチオン性単量体(b)を含むことで、汚泥脱水剤に含まれるポリマーの汚泥脱水時の加水分解が抑制され、ポリマーのカチオン度の低下を抑制し、汚泥脱水剤は種々の汚泥に対して安定的な脱水効果を発揮することが可能となる。また、汚泥脱水処理後の脱水汚泥の含水率(ケーキ含水率)を低減することも可能となる。
In formula (B), R 4 and R 5 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, preferably a methyl group.
R 6 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a benzyl group, preferably a methyl group.
A2 is an oxygen atom or an imino group, preferably an oxygen atom.
B2 is an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, preferably an ethyl group.
Y- is an anion, preferably chloride, bromide, iodide, 1/2.SO 4 - , HSO 4 - or CH 3 SO 4 - .
When the cationic monomer contains the cationic monomer (b) represented by the formula (B), the hydrolysis of the polymer contained in the sludge dewatering agent during sludge dehydration is suppressed, and the polymer is It is possible to suppress the decrease in cationic degree, and the sludge dehydrating agent can exert a stable dewatering effect on various sludges. It is also possible to reduce the water content (cake water content) of the dewatered sludge after the sludge dehydration treatment.

本発明においては、カチオン性単量体はカチオン性単量体(a)を必須成分として含む。汚泥脱水剤に含まれるポリマーが、カチオン性単量体(a)を含むカチオン性単量体に由来する構成単位と、後述の架橋性単量体に由来する構成単位とを有し、前記ポリマーの構成単位となる単量体(ただし、架橋性単量体を除く)の合計100モル%に対して、前記カチオン性単量体が60モル%以上であり、前記架橋性単量体が0.001モル%以上0.025モル%以下であり、かつ、前記式(1)を満たすポリマーであれば、種々の汚泥に対して安定的な脱水効果を発揮し、効率的な脱水処理が可能となることから、カチオン性単量体(b)は含まれていなくてもよい。
本発明において、種々の汚泥に対してより安定的な脱水効果を発揮し、より効率的な脱水処理を実施する観点から、前記カチオン性単量体は、前記式(A)で表されるカチオン性単量体及び前記式(B)で表されるカチオン性単量体を含むことが好ましい。
In the present invention, the cationic monomer contains cationic monomer (a) as an essential component. The polymer contained in the sludge dewatering agent has a structural unit derived from a cationic monomer containing a cationic monomer (a) and a structural unit derived from a crosslinkable monomer described later, and the polymer The cationic monomer is 60 mol% or more with respect to a total of 100 mol% of the monomers that are the constituent units of (excluding the crosslinkable monomer), and the crosslinkable monomer is 0 001 mol % or more and 0.025 mol % or less, and a polymer that satisfies the above formula (1) exhibits a stable dehydration effect on various sludges, enabling efficient dehydration treatment. Therefore, the cationic monomer (b) may not be contained.
In the present invention, from the viewpoint of exhibiting a more stable dehydration effect on various sludges and performing more efficient dehydration treatment, the cationic monomer is a cation represented by the formula (A) It preferably contains a cationic monomer and a cationic monomer represented by the formula (B).

前記式(A)で表されるカチオン性単量体及び下記式(B)で表されるカチオン性単量体としては、例えば、2-((メタ)アクリロイルオキシ)エチルトリメチルアンモニウムクロライド、2-((メタ)アクリロイルオキシ)エチルジメチルベンジルアンモニウムクロライド等の(メタ)アクリロイルオキシアルキル第四級アンモニウム塩;2-((メタ)アクリロイルオキシ)エチルジメチルアミン硫酸塩又は塩酸塩、3-((メタ)アクリロイルオキシ)プロピルジメチルアミン塩酸塩等の(メタ)アクリロイルオキシアルキル第3級アミン塩;3-((メタ)アクリロイルアミノ)プロピルトリメチルアンモニウムクロライド、3-((メタ)アクリロイルアミノ)プロピルトリメチルアンモニウムメチルサルフェート等の(メタ)アクリロイルアミノアルキル第四級アンモニウム塩等が挙げられる。これらは、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
前記カチオン性単量体の中でも、前記式(A)で表されるカチオン性単量体は、重合性や粗大な凝集フロックを形成する等の観点から、アクリロイルオキシアルキル第四級アンモニウム塩が好ましく、2-(アクリロイルオキシ)エチルトリメチルアンモニウムクロライドがより好ましい。前記式(B)で表されるカチオン性単量体は、ポリマーの加水分解を抑制し、種々の汚泥に対して安定的な脱水効果を発揮する観点、及びケーキ含水率低減の観点から、メタクリロイルオキシアルキル第四級アンモニウム塩、メタクリロイルオキシアルキル第3級アミン塩が好ましく、2-(メタクリロイルオキシ)エチルトリメチルアンモニウムクロライド、2-(メタクリロイルオキシ)エチルジメチルアミン塩酸塩がより好ましい。
Examples of the cationic monomer represented by the formula (A) and the cationic monomer represented by the following formula (B) include 2-((meth)acryloyloxy)ethyltrimethylammonium chloride, 2- ((meth)acryloyloxy)ethyldimethylbenzylammonium chloride and other (meth)acryloyloxyalkyl quaternary ammonium salts; 2-((meth)acryloyloxy)ethyldimethylamine sulfate or hydrochloride; 3-((meth) (Meth)acryloyloxyalkyl tertiary amine salts such as acryloyloxy)propyldimethylamine hydrochloride; 3-((meth)acryloylamino)propyltrimethylammonium chloride, 3-((meth)acryloylamino)propyltrimethylammonium methylsulfate (meth)acryloylaminoalkyl quaternary ammonium salts such as These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.
Among the cationic monomers, the cationic monomer represented by the formula (A) is preferably an acryloyloxyalkyl quaternary ammonium salt from the viewpoint of polymerizability and formation of coarse aggregated flocs. , 2-(acryloyloxy)ethyltrimethylammonium chloride are more preferred. The cationic monomer represented by the formula (B) suppresses the hydrolysis of the polymer, exhibits a stable dehydration effect on various sludges, and from the viewpoint of reducing the moisture content of the cake, methacryloyl Oxyalkyl quaternary ammonium salts and methacryloyloxyalkyl tertiary amine salts are preferred, and 2-(methacryloyloxy)ethyltrimethylammonium chloride and 2-(methacryloyloxy)ethyldimethylamine hydrochloride are more preferred.

(架橋性単量体)
前記ポリマーは、架橋性単量体に由来する構成単位を有する。ポリマーが前記カチオン性単量体に由来する構成単位と、架橋性単量体に由来する構成単位を有すると、ポリマーは三次元的に構造化され、入り組んだ複雑な構造となる。その結果、ポリマー中に含まれるカチオン基をポリマー内部にとどめ、カチオン基と汚泥中の水酸化物イオンとの接触を抑制し、カチオン基の加水分解反応を抑制することが可能となる。その結果、該反応に伴うカチオン度の低下を抑制することが可能となる。以上の理由により、種々の汚泥に対して安定的な脱水効果を発揮することができる。
架橋性単量体としては、例えば、N,N’-メチレンビス(メタ)アクリルアミド、トリアリルアミン、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3-ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、エトキシ化イソシアヌル酸トリ(メタ)アクリレート、1,3,5-トリアクリロイルヘキサヒドロ-1,3,5-トリアジン、トリアリルアンモニウムクロリド等が挙げられる。これらは、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
前記架橋性単量体の中でも、種々の汚泥に対して安定的な脱水効果を発揮する観点から、N,N’-メチレンビス(メタ)アクリルアミド、エトキシ化イソシアヌル酸トリ(メタ)アクリレート、1,3,5-トリアクリロイルヘキサヒドロ-1,3,5-トリアジン、トリアリルアンモニウムクロリドが好ましく、N,N’-メチレンビス(メタ)アクリルアミド、1,3,5-トリアクリロイルヘキサヒドロ-1,3,5-トリアジンがより好ましく、N,N’-メチレンビス(メタ)アクリルアミドがさらに好ましい。
(Crosslinkable monomer)
The polymer has structural units derived from crosslinkable monomers. When the polymer has a structural unit derived from the cationic monomer and a structural unit derived from the crosslinkable monomer, the polymer is three-dimensionally structured and has an intricate and complicated structure. As a result, the cationic groups contained in the polymer can be retained inside the polymer, the contact between the cationic groups and hydroxide ions in the sludge can be suppressed, and the hydrolysis reaction of the cationic groups can be suppressed. As a result, it becomes possible to suppress the decrease in cationicity accompanying the reaction. For the above reasons, a stable dehydration effect can be exhibited for various types of sludge.
Examples of crosslinkable monomers include N,N'-methylenebis(meth)acrylamide, triallylamine, ethylene glycol di(meth)acrylate, polyethylene glycol di(meth)acrylate, 1,3-butylene glycol di(meth) acrylate, ethoxylated isocyanuric acid tri(meth)acrylate, 1,3,5-triacryloylhexahydro-1,3,5-triazine, triallylammonium chloride and the like. These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.
Among the crosslinkable monomers, N,N'-methylenebis(meth)acrylamide, ethoxylated isocyanuric acid tri(meth)acrylate, 1,3 from the viewpoint of exerting a stable dewatering effect on various sludges. ,5-triacryloylhexahydro-1,3,5-triazine, triallylammonium chloride are preferred, N,N′-methylenebis(meth)acrylamide, 1,3,5-triacryloylhexahydro-1,3,5 -triazine is more preferred, and N,N'-methylenebis(meth)acrylamide is even more preferred.

(非イオン性単量体)
非イオン性単量体としては、例えば、(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド等のアミド類;(メタ)アクリロニトリル等のシアン化ビニル系化合物;(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル等の(メタ)アクリル酸アルキルエステル類;酢酸ビニル等のビニルエステル類;スチレン、α-メチルスチレン、p-メチルスチレン等の芳香族ビニル系化合物等が挙げられる。これらは、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
前記非イオン性単量体の中でも、水溶性に優れ、前記ポリマー中の単量体組成比の調整が容易であり、良好な汚泥脱水性能が得られやすいこと等から、アミド類が好ましく、(メタ)アクリルアミドがより好ましく、アクリルアミドがさらに好ましい。
本発明において、前記ポリマーは非イオン性単量体に由来する構成単位を含むことが好ましい。前記ポリマーが非イオン性単量体に由来する構成単位を含むことで、カチオン性単量体単位が密にならず、ポリマーの均一性が向上し、カチオンが有効に作用できるため、粗大な凝集フロックが得られ易くなる。
(nonionic monomer)
Examples of nonionic monomers include amides such as (meth)acrylamide and N,N-dimethyl(meth)acrylamide; vinyl cyanide compounds such as (meth)acrylonitrile; methyl (meth)acrylate; (Meth)acrylic acid alkyl esters such as ethyl methacrylate; vinyl esters such as vinyl acetate; and aromatic vinyl compounds such as styrene, α-methylstyrene and p-methylstyrene. These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.
Among the nonionic monomers, amides are preferable because they are excellent in water solubility, easy to adjust the monomer composition ratio in the polymer, and easy to obtain good sludge dewatering performance. Meta)acrylamide is more preferred, and acrylamide is even more preferred.
In the present invention, the polymer preferably contains structural units derived from nonionic monomers. Since the polymer contains structural units derived from nonionic monomers, the cationic monomer units are not densely packed, the uniformity of the polymer is improved, and cations can act effectively, resulting in coarse aggregation. Flocs are easily obtained.

(アニオン性単量体)
アニオン性単量体としては、例えば、ビニルスルホン酸、ビニルベンゼンスルホン酸、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、及びこれらのアルカリ金属塩等が挙げられる。これらは、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
本発明において、前記ポリマーはアニオン性単量体に由来する構成単位を含むことが好ましい。前記ポリマーがアニオン性単量体に由来する構成単位を含むことで、ポリマーが水に溶解すると、ポリマー中のカチオンとアニオンとの反応も起こるため、ポリマーの構造が複雑化し、汚泥同士が凝集して凝集フロックを形成する際に粗大な凝集フロックを得られ易くなる。
(anionic monomer)
Examples of anionic monomers include vinylsulfonic acid, vinylbenzenesulfonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, (meth)acrylic acid, itaconic acid, maleic acid, and alkali metal salts thereof. mentioned. These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.
In the present invention, the polymer preferably contains structural units derived from anionic monomers. When the polymer contains a structural unit derived from an anionic monomer, when the polymer dissolves in water, a reaction between cations and anions in the polymer also occurs, which complicates the structure of the polymer and causes the sludge to aggregate. Coarse flocs are easily obtained when flocculated flocs are formed.

本発明において、前記ポリマーの構成単位となる単量体の合計100モル%に対して、前記カチオン性単量体は60モル%以上である。このようなカチオン性単量体に由来する構成単位を有するポリマーであることにより、汚泥のアニオンとの反応が密で強固になるため、重力ろ過性に優れた凝集フロックを形成することが可能となる。
なお、本発明においては、ポリマー中の単量体組成において、「ポリマーの構成単位となる単量体」の配合量を示す場合には、「ポリマーの構成単位となる単量体」には、前記架橋性単量体は含まないものとする。また、本発明においては、前記ポリマーの重合時の単量体の配合組成比を、前記ポリマーの構成単位となる単量体の組成比とみなす。
前記ポリマーの構成単位となる単量体の合計100モル%に対して、前記カチオン性単量体は、重力ろ過性に優れた凝集フロックを形成する等の観点から、好ましくは60モル%以上、より好ましくは65モル%以上、さらに好ましくは70モル%以上である。
In the present invention, the content of the cationic monomer is 60 mol % or more with respect to the total 100 mol % of the monomers constituting the constituent units of the polymer. By using a polymer having structural units derived from such cationic monomers, the reaction with the sludge anion becomes dense and strong, so it is possible to form flocculated flocs with excellent gravity filtration properties. Become.
In the present invention, in the monomer composition in the polymer, when the amount of the "monomer that becomes the structural unit of the polymer" is indicated, the "monomer that becomes the structural unit of the polymer" includes: The crosslinkable monomer is not included. Further, in the present invention, the blending composition ratio of the monomers at the time of polymerization of the polymer is regarded as the composition ratio of the monomers forming the constituent units of the polymer.
With respect to a total of 100 mol% of the monomers constituting the polymer, the cationic monomer is preferably 60 mol% or more from the viewpoint of forming aggregated flocs with excellent gravity filterability. More preferably 65 mol % or more, still more preferably 70 mol % or more.

本発明において、前記ポリマーの構成単位となる単量体の合計100モル%に対して、前記カチオン性単量体(b)は35モル%以下である。このようなカチオン性単量体に由来する構成単位を有するポリマーであることにより、得られる汚泥脱水剤は、脱水性能を低下することなく、重力ろ過性に優れた凝集フロックを形成することが可能となる。
前記カチオン性単量体が、前記カチオン性単量体(a)及びカチオン性単量体(b)を含む場合、前記ポリマーの構成単位となる単量体の合計100モル%に対して、前記カチオン性単量体(b)は、ポリマーの加水分解を抑制し、種々の汚泥に対して安定的な脱水効果を発揮する観点、及びケーキ含水率低減等の観点から、好ましくは10モル%以上、より好ましくは15モル%以上、さらに好ましくは18モル%以上であり、重力ろ過性に優れた凝集フロックを形成する観点から、好ましくは35モル%以下、より好ましくは30モル%以下、さらに好ましくは25モル%以下である。
In the present invention, the content of the cationic monomer (b) is 35 mol% or less with respect to the total 100 mol% of the monomers constituting the constituent units of the polymer. By using a polymer having structural units derived from such cationic monomers, the resulting sludge dewatering agent can form flocculated flocs with excellent gravity filterability without deteriorating dehydration performance. becomes.
When the cationic monomer contains the cationic monomer (a) and the cationic monomer (b), the above The cationic monomer (b) is preferably 10 mol% or more from the viewpoint of suppressing hydrolysis of the polymer and exerting a stable dehydration effect on various sludges, and from the viewpoint of reducing the moisture content of the cake. , More preferably 15 mol% or more, more preferably 18 mol% or more, and from the viewpoint of forming aggregated flocs with excellent gravity filterability, preferably 35 mol% or less, more preferably 30 mol% or less, and still more preferably is 25 mol % or less.

本発明において、前記カチオン性単量体が、前記カチオン性単量体(a)及び前記カチオン性単量体(b)を含む場合、前記カチオン性単量体(a)と、前記カチオン性単量体(b)とのモル比率[カチオン性単量体(a)/カチオン性単量体(b)]は、ポリマーの加水分解を抑制し、種々の汚泥に対して安定的な脱水効果を発揮する観点、及びケーキ含水率低減等の観点から、50/50以上85/15以下であることが好ましく、より好ましくは60/40以上82/18以下、さらに好ましくは70/30以上80/20以下である。 In the present invention, when the cationic monomer contains the cationic monomer (a) and the cationic monomer (b), the cationic monomer (a) and the cationic monomer The molar ratio [cationic monomer (a) / cationic monomer (b)] with the monomer (b) suppresses the hydrolysis of the polymer and provides a stable dehydration effect for various sludges. From the viewpoint of performance and the reduction of cake moisture content, etc., it is preferably 50/50 or more and 85/15 or less, more preferably 60/40 or more and 82/18 or less, further preferably 70/30 or more and 80/20 It is below.

本発明において、前記ポリマーの構成単位となる単量体の合計100モル%に対して、前記架橋性単量体は0.001モル%以上0.025モル%以下である。このような範囲で架橋性単量体に由来する構成単位を有することにより、効率よく汚泥中の水酸化物イオンとの接触を低減してポリマーの加水分解を抑制することができる。また、ポリマーが有するカチオンと汚泥中の水酸化物イオンとの反応をより効率よく抑制することも可能となる。その結果、種々の汚泥に対して安定的な脱水効果を発揮することができる。
前記ポリマーの構成単位となる単量体の合計100モル%に対して、前記架橋性単量体は、前記カチオン性単量体の種類や、架橋性単量体の種類や重合条件等にもよるが、より種々の汚泥に対して安定的な脱水効果を発揮する等の観点から、好ましくは0.0013モル%以上、より好ましくは0.0015モル%以上、0.0017モル%以上であり、重力ろ過性に優れた凝集フロックを形成する等の観点から、好ましくは0.020モル%以下、より好ましくは0.010モル%以下、さらに好ましくは0.005モル%以下である。
In the present invention, the content of the crosslinkable monomer is 0.001 mol % or more and 0.025 mol % or less with respect to a total of 100 mol % of the monomers constituting the constituent units of the polymer. By having a structural unit derived from a crosslinkable monomer in such a range, it is possible to efficiently reduce contact with hydroxide ions in sludge and suppress hydrolysis of the polymer. It is also possible to more efficiently suppress the reaction between the cations of the polymer and the hydroxide ions in the sludge. As a result, a stable dehydration effect can be exhibited for various types of sludge.
With respect to a total of 100 mol% of the monomers constituting the polymer unit, the crosslinkable monomer is selected according to the type of the cationic monomer, the type of the crosslinkable monomer, polymerization conditions, etc. However, from the viewpoint of exhibiting a stable dehydration effect for more various sludges, it is preferably 0.0013 mol% or more, more preferably 0.0015 mol% or more, and 0.0017 mol% or more. From the viewpoint of forming aggregated flocs with excellent gravity filterability, the content is preferably 0.020 mol% or less, more preferably 0.010 mol% or less, and still more preferably 0.005 mol% or less.

本発明において、前記ポリマーは、前記ポリマーの構成単位となる単量体の合計100モル%に対して、非イオン性単量体を、粗大な凝集フロックを形成する等の観点から、1モル%以上含むことが好ましく、より好ましくは3モル%以上、さらに好ましくは4モル%以上である。また、脱水性能の観点から、前記ポリマーのカチオン度の低下を抑制するために、好ましくは30モル%以下含むことが好ましく、より好ましくは25モル%以下、さらに好ましくは23モル%以下である。 In the present invention, the polymer contains 1 mol% of a nonionic monomer with respect to a total of 100 mol% of the monomers constituting the polymer, from the viewpoint of forming coarse aggregated flocs. It is preferably contained in an amount of at least 3 mol %, more preferably 4 mol % or more. From the viewpoint of dehydration performance, the content is preferably 30 mol% or less, more preferably 25 mol% or less, and still more preferably 23 mol% or less, in order to suppress a decrease in the cationic degree of the polymer.

本発明において、前記ポリマーは、前記ポリマーの構成単位となる単量体の合計100モル%に対して、アニオン性単量体を、粗大な凝集フロックを形成する等の観点から、8モル%以下含むことが好ましく、より好ましくは5モル%以下、さらに好ましくは3モル%以下である。 In the present invention, the polymer contains 8 mol% or less of the anionic monomer with respect to the total 100 mol% of the monomers constituting the polymer, from the viewpoint of forming coarse aggregated flocs. It is preferably contained, more preferably 5 mol % or less, still more preferably 3 mol % or less.

前記汚泥脱水剤に含まれる前記ポリマーは、油中水滴エマルション型(W/Oエマルション)であってもよく、粉末状であってもよい。前記ポリマーは、油中水滴エマルション型であっても、粉末状であっても、同等の効果を得ることが可能である。 The polymer contained in the sludge dehydrating agent may be of the water-in-oil emulsion type (W/O emulsion) or powdery. Whether the polymer is in the form of a water-in-oil emulsion or in the form of a powder, the same effect can be obtained.

また、前記汚泥脱水剤に含まれる前記ポリマーは、1種単独であっても、2種以上を併用してもよい。例えば、2種のポリマーである場合は、各ポリマーを混合した1剤型としてもよく、あるいはまた、各ポリマーを別個の液剤等とし、使用時に併用する2剤型としてもよい。 Moreover, the said polymer contained in the said sludge dehydrating agent may be used individually by 1 type, or 2 or more types may be used together. For example, when two types of polymers are used, each polymer may be mixed to form a single dosage form, or each polymer may be a separate liquid formulation or the like to be used together to form a two dosage form.

<コロイド当量値>
一般に、フロックは、汚泥脱水剤としてのポリマーが有する電荷(例えば正電荷)が、汚泥成分が有する電荷(例えば負電荷)と静電的に相互作用し、ポリマーが有する電荷で汚泥成分が有する電荷を中和することで形成される。ポリマーが有する電荷は、コロイド当量値を測定することで求められる。ここで「コロイド当量値」とは、コロイド滴定で定量されるポリマーが有する電荷密度(meq/g)のことを指し、例えば、ポリマーがカチオン性ポリマーの場合は、カチオン密度のことを指す。本発明においては、ポリマーのコロイド当量値はカチオン密度を指し、「カチオン度」の指標である。
コロイド当量値が高いポリマーは、高い電荷中和能を有するといえる。しかしながら、上述のとおり、近年の汚泥の多様化に伴い、コロイド当量値が高いポリマーを含む汚泥脱水剤を用いても、汚泥によっては脱水効果に大きなバラつきが生じる場合があり、コロイド当量値が高いポリマーを含む汚泥脱水剤が、どのような汚泥に対しても、必ずしも汚泥脱水剤として、良好な脱水性能を有するとはいえない場合があった。その原因について詳細に検討した結果、次のような理由により、従来のポリマーでは、良好な脱水性能を発揮することができない場合があることを見出した。
従来の汚泥脱水剤に含まれるポリマーには、上述のとおり、一般的にエステル系のカチオン性ポリマーが含まれている。このポリマーを含む水溶液においては、pH3~5の範囲でコロイド当量値が最大となり、該水溶液のpHが5を超過するとコロイド当量値が低下する傾向がみられる。これは、pHの値が大きくなると共に前記水溶液中の水酸化物イオンが増加し、増加した水酸化物イオンにより、エステルであるポリマーの加水分解が進行し、ポリマーのカチオン度が低下するため、また、ポリマーが有するカチオンと水酸化物イオンが反応することで、ポリマーのカチオン度が低下するためであると考えられる。このようなコロイド当量値の低下は、電荷中和能の低下となり、脱水性能の低下につながる。
一方、多くの汚泥のpHは5~7程度である。したがって、従来の汚泥脱水剤では、pHが高い汚泥ほど、汚泥脱水剤に含まれるポリマーのコロイド当量値が低下し、良好な脱水性能を発揮することができず、汚泥によって脱水効果に大きなバラつきが生じていたものと考えられる。
<Colloid equivalent value>
In general, floc is generated by electrostatically interacting the charge (e.g., positive charge) of the polymer as a sludge dewatering agent with the charge (e.g., negative charge) of the sludge component, and the charge of the polymer and the charge of the sludge component. formed by neutralizing the The charge possessed by the polymer is obtained by measuring the colloidal equivalent value. Here, "colloid equivalent value" refers to the charge density (meq/g) possessed by the polymer determined by colloid titration, and for example, when the polymer is a cationic polymer, it refers to the cation density. In the present invention, the colloidal equivalent value of a polymer refers to cation density and is an indicator of "cationicity."
A polymer with a high colloidal equivalent value can be said to have a high charge-neutralizing ability. However, as described above, with the recent diversification of sludge, even if a sludge dehydrating agent containing a polymer with a high colloid equivalent value is used, the dehydration effect may vary greatly depending on the sludge, and the colloid equivalent value is high. A sludge dehydrating agent containing a polymer does not necessarily have good dewatering performance as a sludge dehydrating agent for any kind of sludge. As a result of detailed examination of the cause, it was found that conventional polymers sometimes cannot exhibit good dehydration performance for the following reasons.
As described above, polymers contained in conventional sludge dewatering agents generally contain ester-based cationic polymers. In the aqueous solution containing this polymer, the colloid equivalent value is maximized in the pH range of 3 to 5, and when the pH of the aqueous solution exceeds 5, the colloid equivalent value tends to decrease. This is because the hydroxide ions in the aqueous solution increase as the pH value increases, and the increased hydroxide ions promote hydrolysis of the polymer, which is an ester, and lower the cationic degree of the polymer. In addition, it is considered that the cation degree of the polymer is lowered due to the reaction between the cations of the polymer and the hydroxide ions. Such a decrease in colloid equivalent value results in a decrease in charge neutralization ability, leading to a decrease in dehydration performance.
On the other hand, the pH of most sludge is around 5-7. Therefore, with conventional sludge dehydrating agents, the higher the pH of the sludge, the lower the colloid equivalent value of the polymer contained in the sludge dehydrating agent. presumably occurred.

そこで、本発明者らは、汚泥脱水剤に含まれるポリマーを含む水溶液のpHが、脱水性能に影響を与えることに着目し、鋭意検討したところ、pH7の水溶液中とpH5の水溶液中におけるコロイド当量値が大きく変化しないポリマー、すなわち下記式(1)を満たすポリマー含む汚泥脱水剤が、従来よりも種々の汚泥に対して安定的な脱水効果を発揮し、効率的な脱水処理が可能となることを見出し、本発明を完成させるに至った。
pH7におけるコロイド当量値(I)/pH5におけるコロイド当量値(II)×100≧92(%) (1)
上記式(1)において、pH7におけるコロイド当量値(I)とは、pHが7である前記ポリマーを含む水溶液を用意し、コロイド滴定法にて滴定量を求め、当該滴定量から算出した値である。
また、上記式(1)において、pH5におけるコロイド当量値(I)とは、pHが5である前記ポリマーを含む水溶液を用意し、コロイド滴定法にて滴定量を求め、当該滴定量から算出した値である。
コロイド滴定に用いる指示薬は、特に限定されないが、トルイジンブルーが好ましく用いられる。また、コロイド滴定に用いる滴定液は、特に限定されないが、ポリビニル硫酸カリウム標準液が好ましく用いられる。
Therefore, the present inventors focused on the fact that the pH of the aqueous solution containing the polymer contained in the sludge dehydrating agent affects the dehydration performance, and conducted extensive studies. A sludge dehydrating agent containing a polymer whose value does not change greatly, that is, a polymer satisfying the following formula (1), exerts a more stable dewatering effect on various sludges than before, and enables efficient dehydration treatment. and completed the present invention.
Colloid equivalent value at pH 7 (I) / Colloid equivalent value at pH 5 (II) × 100 ≥ 92 (%) (1)
In the above formula (1), the colloid equivalent value (I) at pH 7 is a value calculated from the titration amount obtained by preparing an aqueous solution containing the polymer having a pH of 7 and determining the titration amount by colloid titration. be.
In the above formula (1), the colloid equivalent value (I) at pH 5 is obtained by preparing an aqueous solution containing the polymer having a pH of 5, determining the titration amount by colloid titration, and calculating from the titration amount. value.
Although the indicator used for colloidal titration is not particularly limited, toluidine blue is preferably used. The titrant used for colloidal titration is not particularly limited, but a polyvinyl potassium sulfate standard solution is preferably used.

本発明において、前記式(1)を満たすポリマーとしては、上述のカチオン性単量体に由来する構成単位と、上述の架橋性単量体に由来する構成単位とを有し、前記ポリマーの構成単位となる単量体(ただし、架橋性単量体を除く)の合計100モル%に対して、前記カチオン性単量体が60モル%以上であり、前記式(B)で表されるカチオン性単量体が35モル%以下であり、前記架橋性単量体が0.001モル%以上0.025モル%以下であれば、特に限定されないが、例えば、ポリマーの合成に用いる架橋性単量体や重合開始剤の種類や量、ポリマーを構成する単量体の組成比、ポリマー合成時の反応熱、及びポリマーの合成法や合成条件等を考慮することで、適宜調製することができる。 In the present invention, the polymer that satisfies the formula (1) has a structural unit derived from the cationic monomer described above and a structural unit derived from the crosslinkable monomer described above. The cationic monomer is 60 mol% or more with respect to a total of 100 mol% of the unit monomers (excluding the crosslinkable monomer), and the cation represented by the formula (B) is 35 mol% or less, and the crosslinkable monomer is not particularly limited as long as it is 0.001 mol% or more and 0.025 mol% or less. It can be appropriately prepared by considering the type and amount of the monomer and polymerization initiator, the composition ratio of the monomers constituting the polymer, the reaction heat during polymer synthesis, the polymer synthesis method and synthesis conditions, etc. .

本発明において、pH7におけるコロイド当量値(I)をpH5におけるコロイド当量値(II)で除して100を乗じた値は、種々の汚泥に対してより安定的な脱水効果を発揮する観点から、92.5(%)以上であることが好ましく、92.8(%)以上であることがより好ましい。 In the present invention, the value obtained by dividing the colloid equivalent value (I) at pH 7 by the colloid equivalent value (II) at pH 5 and multiplying it by 100 is a more stable dehydration effect for various sludges. It is preferably 92.5(%) or more, more preferably 92.8(%) or more.

<固有粘度>
固有粘度[η]は、ポリマー鎖の広がりや収縮の程度の指標となるポリマー物性である。
なお、固有粘度[η]は、ポリマーの分子量が大きいほど、大きくなる傾向にあり、分子量の一応の目安にもなり得る。ただし、固有粘度[η]は、ポリマーの構成単位となる単量体の構造や重合条件等にも左右され、必ずしも分子量の大小に対応するとは限らない。
本発明において、前記ポリマーは、1mol/L硝酸ナトリウム水溶液の30℃での固有粘度[η]が、0.5~5.0dL/gであることが好ましく、より好ましくは1.0~4.5dL/g、さらに好ましくは1.5~4.0dL/gである。
固有粘度[η]が上記数値範囲内のポリマーであれば、種々の汚泥中で、ポリマー鎖が適度に広がることができ、粗大な凝集フロックが形成され易くなる。
<Intrinsic viscosity>
Intrinsic viscosity [η] is a polymer physical property that is an index of the extent of polymer chain expansion and contraction.
In addition, the intrinsic viscosity [η] tends to increase as the molecular weight of the polymer increases, and can be used as a tentative measure of the molecular weight. However, the intrinsic viscosity [η] is influenced by the structure of the monomers that are the constituent units of the polymer, the polymerization conditions, etc., and does not necessarily correspond to the size of the molecular weight.
In the present invention, the polymer preferably has an intrinsic viscosity [η] of 0.5 to 5.0 dL/g, more preferably 1.0 to 4.0 dL/g in a 1 mol/L sodium nitrate aqueous solution at 30°C. 5 dL/g, more preferably 1.5 to 4.0 dL/g.
If the polymer has an intrinsic viscosity [η] within the above numerical range, the polymer chains can spread appropriately in various sludges, and coarse aggregated flocs are easily formed.

本発明においては、固有粘度[η]は、下記式(2)に示すハギンス(Huggins)の式を用いて算出された値とする。
ηSP/C=[η]+k’[η]2C (2)
式(2)中、ηSP:比粘度(=ηrel-1)、k’:ハギンス定数、C:ポリマー濃度、ηrel:相対粘度を表す。
なお、ハギンス定数k’は、ポリマーの種類や溶媒の種類によって定まる定数であるが、式(2)から分かるように、縦軸をηSP/C、横軸をCとしたグラフにプロットした際の傾きとして求めることができる。具体的には、ポリマー濃度が異なる複数のポリマー溶液試料を調製し、各濃度のポリマー溶液試料の比粘度ηSPを求め、縦軸をηSP/C、横軸をCとしたグラフにプロットし、Cを0に外挿した切片の値が固有粘度[η]である。
比粘度ηSPは、後述する実施例に示すような方法により求めることができる。
In the present invention, the intrinsic viscosity [η] is a value calculated using the Huggins formula shown in formula (2) below.
η SP /C=[η]+k′[η] 2 C (2)
In formula (2), η SP : specific viscosity (=η rel −1), k′: Huggins constant, C: polymer concentration, η rel : relative viscosity.
The Huggins constant k' is a constant determined by the type of polymer and the type of solvent. can be obtained as the slope of Specifically, a plurality of polymer solution samples with different polymer concentrations are prepared, the specific viscosity η SP of the polymer solution samples at each concentration is determined, and plotted on a graph with η SP /C as the vertical axis and C as the horizontal axis. , C is extrapolated to 0 and the value of the intercept is the intrinsic viscosity [η].
The specific viscosity η SP can be obtained by a method as shown in Examples described later.

前記汚泥脱水剤は、本発明の効果を損なわない範囲内において、前記ポリマー以外に、例えば、スルファミン酸、硫酸ナトリウム、硫酸水素ナトリウム等のその他の成分や、溶媒等を含んでいてもよい。ただし、前記その他の成分の含有量は、該汚泥脱水剤100質量%中、10質量%以下であることが好ましく、より好ましくは5質量%以下、さらに好ましくは0質量%である。
前記溶媒は、前記汚泥脱水剤中に前記ポリマーを適度な濃度で存在させるために用いられ、前記ポリマーを安定的に、均一な状態で維持するため、また、該汚泥脱水剤の取り扱い容易性等の観点から、含まれ得る。前記溶媒としては、通常、水であるが、後述する前記ポリマーの製造方法に起因する油性溶媒等の有機溶媒等も挙げられる。
The sludge dehydrating agent may contain, in addition to the polymer, other components such as sulfamic acid, sodium sulfate, sodium hydrogensulfate, a solvent, etc., within a range that does not impair the effects of the present invention. However, the content of the other components is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, still more preferably 0% by mass, based on 100% by mass of the sludge dehydrating agent.
The solvent is used to allow the polymer to exist in the sludge dewatering agent at an appropriate concentration, to maintain the polymer in a stable and uniform state, and to facilitate handling of the sludge dewatering agent. can be included in terms of The solvent is usually water, but also includes organic solvents such as oily solvents resulting from the production method of the polymer described later.

前記汚泥脱水剤が、後述するようなW/Oエマルション型ポリマーを含む場合、該汚泥脱水剤中のポリマー濃度は、30~60質量%であることが好ましく、より好ましくは32~55質量%、さらに好ましくは35~50質量%である。該汚泥脱水剤は、使用時に、添加する汚泥の性状等に応じて、前記ポリマーが所定の濃度となるように、水等の溶媒で適宜希釈した添加液を調製すればよい。 When the sludge dehydrating agent contains a W/O emulsion type polymer as described later, the polymer concentration in the sludge dehydrating agent is preferably 30 to 60% by mass, more preferably 32 to 55% by mass, More preferably, it is 35 to 50% by mass. The sludge dehydrating agent may be prepared as an additive solution by appropriately diluting it with a solvent such as water so that the polymer has a predetermined concentration depending on the properties of the sludge to be added at the time of use.

<ポリマーの製造方法>
前記ポリマーは、該ポリマーの構成単位となる単量体及び架橋性単量体を、重合開始剤等を用いて重合することにより製造することができる。
<Method for producing polymer>
The polymer can be produced by polymerizing a monomer and a crosslinkable monomer, which are constituent units of the polymer, using a polymerization initiator or the like.

(重合開始剤)
前記ポリマーの重合に用いる重合開始剤としては、例えば、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム等の過硫酸塩;過酸化ベンゾイル等の有機化酸化物;アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスシアノバレリン酸、2,2’-アゾビス(2-アミジノプロパン)二塩酸塩、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(2-メチルアミジノプロパン)二塩酸塩、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオンアミジン)二塩酸塩、2,2’-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]二塩酸塩等のアゾ系化合物等が挙げられる。これらは、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、2,2’-アゾビス(2-アミジノプロパン)二塩酸塩が好ましい。
前記重合開始剤の添加量は、ポリマーの構成単位となる単量体の組成等に応じて、適宜設定することができるが、前記単量体の合計質量100質量部に対して、通常0.001~0.5質量部程度である。
(Polymerization initiator)
Polymerization initiators used for polymerization of the polymer include, for example, persulfates such as ammonium persulfate and potassium persulfate; organic oxides such as benzoyl peroxide; azobisisobutyronitrile, azobiscyanovaleric acid; , 2'-azobis(2-amidinopropane) dihydrochloride, 2,2'-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2'-azobis(4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile) , 2,2′-azobis(2-methylamidinopropane) dihydrochloride, 2,2′-azobis(2-methylpropionamidine) dihydrochloride, 2,2′-azobis[2-(2-imidazoline-2 -yl) propane] dihydrochloride and other azo compounds. These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together. Among these, 2,2'-azobis(2-amidinopropane) dihydrochloride is preferred.
The amount of the polymerization initiator to be added can be appropriately set according to the composition of the monomers that form the constituent units of the polymer. 001 to 0.5 parts by mass.

(重合方法)
重合方法の態様としては、例えば、乳化重合法、水溶液重合法、懸濁重合法等が挙げられる。これらの重合方法のうち、製造容易性や、製造したポリマーの汚泥脱水剤として取り扱い容易性や汚泥への溶解性等の観点から、ポリマーがW/Oエマルション型で得られる乳化重合法が好ましい。
乳化重合法は、公知の方法を用いることができ、例えば、油性溶媒と界面活性剤とを含む油相を調製し、該油相中に、前記ポリマーの構成単位となる単量体の水溶液を添加して撹拌混合し、乳化させて重合を行う。前記重合開始剤は、水溶性の場合は前記単量体の水溶液に混合しておけばよく、また、油溶性の場合は乳化後に添加すればよい。
前記油性溶媒としては、例えば、灯油、軽油等の鉱物油及びこれらの精製品であるノルマルパラフィン、イソパラフィン、ナフテン油等を使用することができ、また、これらと同等の性状を有する合成油、植物油、動物油又はこれらの混合物を使用することもできる。
前記界面活性剤としては、例えば、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ソルビタン脂肪酸エステル;ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ペンタオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル等の非イオン性界面活性剤が好適に用いられる。
(Polymerization method)
Examples of the polymerization method include an emulsion polymerization method, an aqueous solution polymerization method, a suspension polymerization method, and the like. Among these polymerization methods, the emulsion polymerization method, in which the polymer is obtained in the form of a W/O emulsion, is preferable from the viewpoints of ease of production, ease of handling of the produced polymer as a sludge dehydrating agent, solubility in sludge, and the like.
A known emulsion polymerization method can be used. For example, an oil phase containing an oily solvent and a surfactant is prepared, and an aqueous solution of a monomer to be a constituent unit of the polymer is added to the oil phase. It is added, stirred and mixed, emulsified, and polymerized. When the polymerization initiator is water-soluble, it may be mixed with the aqueous solution of the monomer. When it is oil-soluble, it may be added after emulsification.
Examples of the oil-based solvent include mineral oils such as kerosene and light oil, and their refined products such as normal paraffin, isoparaffin, and naphthenic oil. , animal oils or mixtures thereof can also be used.
Examples of the surfactant include sorbitan fatty acid esters such as sorbitan monooleate and sorbitan monostearate; nonionic surfactants such as polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene lauryl ether and pentaoxyethylene oleyl ether. It is preferably used.

本発明において、乳化重合時の温度は、種々の汚泥に対してより安定的な脱水効果を発揮する観点から、0~70℃であることが好ましく、より好ましくは5~60℃、さらに好ましくは10~58℃、よりさらに好ましくは15~55℃である。
乳化重合時間は、種々の汚泥に対してより安定的な脱水効果を発揮する観点から、2~24時間であることが好ましく、より好ましくは4~12時間、さらに好ましくは6~10時間である。
In the present invention, the temperature during emulsion polymerization is preferably 0 to 70° C., more preferably 5 to 60° C., even more preferably, from the viewpoint of exhibiting a more stable dehydration effect on various sludges. 10 to 58°C, more preferably 15 to 55°C.
The emulsion polymerization time is preferably 2 to 24 hours, more preferably 4 to 12 hours, still more preferably 6 to 10 hours, from the viewpoint of exhibiting a more stable dehydration effect on various sludges. .

[汚泥脱水方法]
本発明の汚泥脱水方法は、汚泥に、前記汚泥脱水剤を添加して、前記汚泥を脱水する方法である。
前記汚泥脱水方法の適用対象である汚泥としては、例えば、下水の余剰汚泥、混合生汚泥、消化汚泥、食品工場や化学工場等の余剰汚泥や凝沈混合汚泥、し尿処理場等の混合汚泥等が挙げられる。
本発明の汚泥脱水剤を用いた汚泥脱水方法によれば、種々の汚泥について、脱水処理を安定的かつ効率的に行うことができる。
[Sludge dehydration method]
The sludge dewatering method of the present invention is a method of adding the sludge dewatering agent to sludge to dewater the sludge.
Sludge to which the sludge dehydration method is applied includes, for example, surplus sludge of sewage, raw mixed sludge, digested sludge, surplus sludge and coagulated mixed sludge from food factories and chemical factories, mixed sludge from human waste treatment plants, and the like. is mentioned.
According to the sludge dehydration method using the sludge dehydrating agent of the present invention, various sludges can be dewatered stably and efficiently.

例えば、汚泥中の浮遊物質(SS:Suspended Solids)の含有量が0.5~4.0質量%程度である場合、前記汚泥脱水剤の添加量は20~500mg/Lであることが好ましく、より好ましくは30~300mg/L、さらに好ましくは40~200mg/Lである。
なお、ここで言うSSの含有量は、下記実施例に記載の分析方法により求められた値である。
For example, when the content of suspended solids (SS) in the sludge is about 0.5 to 4.0% by mass, the amount of the sludge dehydrating agent added is preferably 20 to 500 mg / L, More preferably 30 to 300 mg/L, still more preferably 40 to 200 mg/L.
The content of SS referred to here is a value determined by the analysis method described in the Examples below.

汚泥への前記汚泥脱水剤の添加方法は、特に限定されるものではなく、公知の方法を適用することができる。例えば、前記汚泥脱水剤を、該汚泥脱水剤中の前記ポリマーが所定の濃度となるように水等の溶媒で希釈した後、汚泥に添加することができる。
前記汚泥脱水剤を添加する際の添加液における前記ポリマーの濃度は、汚泥に対して該ポリマーを均一に分散させる等の観点から、0.01~1.0質量%であることが好ましく、より好ましくは0.03~0.6質量%、さらに好ましくは0.05~0.4質量%である。
A method for adding the sludge dehydrating agent to the sludge is not particularly limited, and a known method can be applied. For example, the sludge dehydrating agent can be added to sludge after being diluted with a solvent such as water so that the polymer in the sludge dehydrating agent has a predetermined concentration.
The concentration of the polymer in the additive liquid when adding the sludge dehydrating agent is preferably 0.01 to 1.0% by mass from the viewpoint of uniformly dispersing the polymer in the sludge, and more It is preferably 0.03 to 0.6% by mass, more preferably 0.05 to 0.4% by mass.

前記汚泥脱水剤を添加した汚泥は、例えば、凝集反応槽にて撹拌羽根により、所定の撹拌条件(例えば、180rpmで30秒間等)で撹拌することにより、凝集フロックを形成させることができる。
そして、前記凝集フロックを脱水機で脱水処理し、固液分離することにより、脱水ケーキが得られる。
前記脱水機としては、特に限定されないが、例えば、ベルトプレスろ過機、スクリュープレス脱水機、多重円板型脱水機、遠心脱水機等が挙げられる。
The sludge to which the sludge dehydrating agent has been added can be stirred in a coagulation reaction tank with a stirring blade under predetermined stirring conditions (eg, 180 rpm for 30 seconds) to form coagulated flocs.
Then, a dewatered cake is obtained by dehydrating the flocculated flocs with a dehydrator and separating solid and liquid.
Examples of the dehydrator include, but are not particularly limited to, a belt press filter, a screw press dehydrator, a multi-disc dehydrator, a centrifugal dehydrator, and the like.

前記脱水ケーキは、埋め立て廃棄処分、あるいはまた、園芸用土やセメント原料として再利用される。
前記脱水ケーキは、運搬や処分、再利用加工等において取り扱いやすいものとする観点から、塊状のケーキ形状が崩壊せず、かつ、含水分ができる限り少ないことが好ましい。本発明の汚泥脱水方法によれば、このような取り扱い性が良好な脱水ケーキを得ることができる。
The dehydrated cake is disposed of in landfills or reused as horticultural soil or raw material for cement.
From the viewpoint of making the dehydrated cake easy to handle in transportation, disposal, reuse processing, etc., it is preferable that the lumpy cake shape does not collapse and the water content is as low as possible. According to the sludge dewatering method of the present invention, such a dehydrated cake with good handleability can be obtained.

なお、本発明の汚泥脱水方法においては、本発明の汚泥脱水剤を用いることにより、種々の汚泥に対して、安定的かつ効率的に脱水処理を行うことができるが、本発明の汚泥脱水剤以外に、該汚泥脱水剤における前記ポリマーと異なるポリマーを含む他の汚泥脱水剤を併用してもよい。併用する他の汚泥脱水剤におけるポリマーとしては、例えば、カチオン性官能基を有するポリマー又はアニオン性ポリマーが挙げられる。前記カチオン性官能基を有するポリマーには、カチオン性ポリマーのみならず、両性ポリマーも含まれる。また、これらのポリマーは、架橋型であっても、直鎖状等の非架橋型であってもよい。
前記他の汚泥脱水剤も、本発明の汚泥脱水剤の添加と同様の添加方法で添加されることが好ましい。
In addition, in the sludge dehydration method of the present invention, by using the sludge dehydrating agent of the present invention, various sludges can be stably and efficiently dewatered. In addition, other sludge dehydrating agent containing a polymer different from the polymer in the sludge dehydrating agent may be used in combination. Polymers in other sludge dewatering agents used in combination include, for example, polymers having cationic functional groups or anionic polymers. The polymer having a cationic functional group includes not only cationic polymers but also amphoteric polymers. In addition, these polymers may be crosslinked or non-crosslinked such as linear.
The other sludge dehydrating agent is also preferably added by the same addition method as the addition of the sludge dehydrating agent of the present invention.

以下、実施例に基づいて本発明を説明するが、本発明は下記実施例により限定されるものではない。
各種ポリマーを準備し、該ポリマーを用いた汚泥脱水剤試料の評価試験を行った。
EXAMPLES The present invention will be described below based on examples, but the present invention is not limited to the following examples.
Various polymers were prepared, and evaluation tests of sludge dehydrating agent samples using the polymers were conducted.

[ポリマーの準備]
下記実施例及び比較例の汚泥脱水剤試料に用いる各種ポリマーを、以下に示す各合成例により準備した。
各ポリマーにおける各種構成単量体は、以下のように略称する。
<カチオン性単量体(a)>
・DAA:2-(アクリロイルオキシ)エチルトリメチルアンモニウムクロライド;分子量193.7
<カチオン性単量体(b)>
・DAM-1:2-(メタクリロイルオキシ)エチルトリメチルアンモニウムクロライド;分子量207.7
・DAM-2:2-(メタクリロイルオキシ)エチルジメチルアミン塩酸塩;分子量193.67
<非イオン性単量体>
・AAM:アクリルアミド;分子量71.1
<アニオン性単量体>
・AA:アクリル酸;72.1
<架橋性単量体>
・(i):N,N’-メチレンビスアクリルアミド;分子量154.17
・(ii):1,3,5-トリアクリロイルヘキサヒドロ-1,3,5-トリアジン;分子量249.27
・(iii):エトキシ化イソシアヌル酸トリアクリレート;分子量423.37
・(iv):トリアリルアンモニウムクロリド;分子量173.686
[Preparation of polymer]
Various polymers used for the sludge dehydrating agent samples of the following examples and comparative examples were prepared according to the synthesis examples shown below.
Various constituent monomers in each polymer are abbreviated as follows.
<Cationic monomer (a)>
-DAA: 2-(acryloyloxy)ethyltrimethylammonium chloride; molecular weight 193.7
<Cationic monomer (b)>
- DAM-1: 2-(methacryloyloxy)ethyltrimethylammonium chloride; molecular weight 207.7
- DAM-2: 2-(methacryloyloxy)ethyldimethylamine hydrochloride; molecular weight 193.67
<Nonionic monomer>
- AAM: acrylamide; molecular weight 71.1
<Anionic monomer>
- AA: acrylic acid; 72.1
<Crosslinkable monomer>
(i): N,N'-methylenebisacrylamide; molecular weight 154.17
(ii): 1,3,5-triacryloyl hexahydro-1,3,5-triazine; molecular weight 249.27
(iii): ethoxylated isocyanuric acid triacrylate; molecular weight 423.37
(iv): triallyl ammonium chloride; molecular weight 173.686

(合成例1)
撹拌機、冷却管、窒素導入管及び温度計を付した1L4ツ口セパラブルフラスコに、ノルマルパラフィン301g、ペンタオキシエチレンオレイルエーテル40g、及びソルビタンモノオレート12gを仕込み、撹拌混合し、油層混合物を調製した。
次いで、DAAの80質量%水溶液384g、DAM-1の80質量%水溶液110g、AAM7.5g、AA0.5g、N,N’-メチレンビスアクリルアミド0.0065g、及び水150gの混合水溶液を前記油層混合物に添加して、ホモジナイザー撹拌により乳化させた。これを、撹拌下、50℃に調整し、窒素ガスを30分間バブリングした。窒素ガス気流下、重合開始剤として2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオンアミジン)二塩酸塩の4質量%トルエン溶液1.0gを加え、45~55℃で8時間重合させ、W/Oエマルション型ポリマー(ポリマー1)を得た。
(Synthesis example 1)
301 g of normal paraffin, 40 g of pentaoxyethylene oleyl ether, and 12 g of sorbitan monooleate were charged into a 1 L four-neck separable flask equipped with a stirrer, condenser, nitrogen inlet tube, and thermometer, and stirred and mixed to prepare an oil layer mixture. bottom.
Next, a mixed aqueous solution of 384 g of an 80% by mass aqueous solution of DAA, 110 g of an 80% by mass aqueous solution of DAM-1, 7.5 g of AAM, 0.5 g of AA, 0.0065 g of N,N'-methylenebisacrylamide, and 150 g of water was added to the oil layer mixture. and emulsified by stirring with a homogenizer. This was adjusted to 50° C. under stirring, and nitrogen gas was bubbled for 30 minutes. Under a nitrogen gas stream, 1.0 g of a 4% by mass toluene solution of 2,2′-azobis(2-methylpropionamidine) dihydrochloride was added as a polymerization initiator, polymerized at 45 to 55° C. for 8 hours, and W/O An emulsion type polymer (Polymer 1) was obtained.

なお、前記ポリマー濃度は、以下のようにして求めた。
約10gのW/Oエマルション型ポリマー(ポリマー1)をビーカーに入れて精秤した後、該W/Oエマルション型ポリマーの10質量倍以上のアセトンを加えてポリマーを析出させ、上澄み液を除去した。再びアセトンを加えて上澄み液を除去し、この操作を計3回繰り返して、ポリマーを精製した後、真空乾燥機にて、室温(25℃)で48時間乾燥させて、粉末状のポリマーを得た。
得られた粉末状のポリマーを精秤し、最初に測定したW/Oエマルション型ポリマーの質量に対する該粉末状ポリマーの質量の比率を算出し、この値をポリマー濃度[質量%]とした。
The polymer concentration was determined as follows.
About 10 g of the W/O emulsion polymer (Polymer 1) was placed in a beaker and weighed accurately, then acetone was added in an amount of 10 times or more by weight of the W/O emulsion polymer to precipitate the polymer, and the supernatant was removed. . Acetone was added again to remove the supernatant, and this operation was repeated a total of three times to purify the polymer, which was then dried in a vacuum dryer at room temperature (25°C) for 48 hours to obtain a powdery polymer. rice field.
The obtained powdery polymer was accurately weighed, and the ratio of the mass of the powdery polymer to the mass of the W/O emulsion type polymer measured first was calculated, and this value was defined as the polymer concentration [% by mass].

(合成例2~10、比較合成例1~5)
合成例1において、合成原料として用いる構成単量体及び重合開始剤を下記表1の各合成例に示すものに変更し、それ以外は合成例1と同様にして、各W/Oエマルション型ポリマー(ポリマー2~10、比較ポリマー1~5)を得た。
(Synthesis Examples 2-10, Comparative Synthesis Examples 1-5)
In Synthesis Example 1, the constituent monomers and polymerization initiator used as synthetic raw materials were changed to those shown in each synthesis example in Table 1 below, and in the same manner as in Synthesis Example 1, each W / O emulsion type polymer (Polymers 2-10, Comparative Polymers 1-5) were obtained.

<コロイド当量値>
前記の合成例1~10及び比較合成例1~5で得られたW/Oエマルション型ポリマー(ポリマー1~10、比較ポリマー1~5)について、以下の(1)~(9)の手順に従って、pH5及びpH7におけるコロイド当量値を求め、pH7におけるコロイド当量値(I)をpH5におけるコロイド当量値(II)で除して100を乗じた値を算出した。
(1)室温25℃で、マグネティックスターラーを用いて、脱イオン水を1500rpmで攪拌下、ポリマー濃度が0.2質量%となるように、W/Oエマルション型ポリマーをうず内面に沿って速やかに投入し、1時間撹拌した。なお、溶解不十分の場合は、さらに1時間攪拌した。その後、室温で一晩静置し溶解させた。
(2)(1)で調製したポリマー濃度0.2質量%の水溶液25mLをホールピペットで計り取り、200mLメスシリンダーに入れ、脱イオン水を用いてメスアップして、転倒攪拌を行い、ポリマー濃度250mg/Lの水溶液(測定試料)を調製した。
(3)コニカルビーカーを4つ用意し、それぞれのコニカルビーカーに脱イオン水80mLを入れ、さらに(2)で調製した測定試料20mLを添加し、マグネティックスターラーで十分に撹拌して、それぞれ滴定対象試料とした。
(4)滴定対象資料をpH3、5、7、9となるように、pH計で確認しながら塩酸水溶液又は水酸化ナトリウム水溶液を添加し、それぞれの滴定対象試料のpHを調整した。
(5)pH3、5、7、9に調整したそれぞれの滴定対象試料に対して、予め指示薬としてトルイジンブルー1~2滴をただちに添加し、10秒撹拌した。
(6)次いで、ただちに、滴定液として0.0025mol/L(1/400N)のポリビニル硫酸カリウム標準液を用い2mL/分の速度で撹拌しながら滴定し、青色からピンク色に変化してピンク色を10秒以上保持する点を終点とし、滴定量AmLを求めた。
(7)その一方で、脱イオン水についても、前記の滴定対象試料に対して行った方法と同様に滴定を行い、ブランク滴定量BmLを求めた。pH3、5、7、9に調整した滴定対象試料のコロイド当量値は、滴定量AmL、及びブランク滴定量BmLの結果から下記の式(3)よりそれぞれ算出した。
<Colloid equivalent value>
For the W/O emulsion type polymers (polymers 1 to 10, comparative polymers 1 to 5) obtained in Synthesis Examples 1 to 10 and Comparative Synthesis Examples 1 to 5, according to the following procedures (1) to (9). , pH 5 and pH 7, and the colloid equivalent value (I) at pH 7 was divided by the colloid equivalent value (II) at pH 5 and multiplied by 100 to calculate a value.
(1) At room temperature of 25° C., deionized water is stirred at 1500 rpm using a magnetic stirrer, and the W/O emulsion type polymer is rapidly spread along the inner surface of the vortex so that the polymer concentration becomes 0.2% by mass. Charged and stirred for 1 hour. If the solution was not sufficiently dissolved, the mixture was stirred for an additional hour. Then, it was allowed to stand overnight at room temperature to dissolve.
(2) Measure 25 mL of the aqueous solution having a polymer concentration of 0.2% by mass prepared in (1) with a whole pipette, place it in a 200 mL graduated cylinder, fill it up with deionized water, and invert and stir to obtain a polymer concentration. A 250 mg/L aqueous solution (measurement sample) was prepared.
(3) Prepare four conical beakers, put 80 mL of deionized water in each conical beaker, add 20 mL of the measurement sample prepared in (2), stir thoroughly with a magnetic stirrer, and titrate each sample and
(4) The pH of each sample to be titrated was adjusted by adding an aqueous solution of hydrochloric acid or an aqueous solution of sodium hydroxide while checking with a pH meter so that the sample to be titrated had a pH of 3, 5, 7, or 9.
(5) To each sample to be titrated adjusted to pH 3, 5, 7 and 9, 1 to 2 drops of toluidine blue was immediately added in advance as an indicator and stirred for 10 seconds.
(6) Then, immediately titrate with stirring at a rate of 2 mL / min using 0.0025 mol / L (1 / 400 N) polyvinyl potassium sulfate standard solution as a titrant, changing from blue to pink to pink was defined as the end point and the titer AmL was determined.
(7) On the other hand, deionized water was also titrated in the same manner as the sample to be titrated to determine the blank titer BmL. The colloid equivalent values of the samples to be titrated adjusted to pH 3, 5, 7 and 9 were calculated from the results of the titration amount AmL and the blank titration amount BmL using the following formula (3).

Figure 0007226418000007

なお、上記の式(3)における滴定剤とはポリビニル硫酸カリウムを指す。
(8)pH3、5、7、9に調整した滴定対象試料のそれぞれは、滴定終了後にpH値を計測し、計測したpH値をグラフのX軸に、上記の式(3)より算出したコロイド当量値をグラフのY軸にそれぞれプロットした。
グラフにプロットした4点を結んだ曲線からpH5及びpH7に相当する値におけるコロイド当量値を読み取り、pH5及びpH7におけるコロイド当量値(meq/g)とした。
(9)(8)で得られたpH7におけるコロイド当量値(I)とpH5におけるコロイド当量値(II)から、pH7におけるコロイド当量値(I)をpH5におけるコロイド当量値(II)で除して100を乗じた値を算出した。その値を表1に示す。
Figure 0007226418000007

The titrant in the above formula (3) refers to potassium polyvinyl sulfate.
(8) For each of the samples to be titrated adjusted to pH 3, 5, 7, and 9, the pH value was measured after the titration was completed, and the measured pH value was plotted on the X axis of the graph, and the colloid calculated from the above formula (3) Equivalence values were plotted respectively on the Y-axis of the graph.
The colloid equivalent values at the values corresponding to pH 5 and pH 7 were read from the curve connecting the four points plotted on the graph and used as the colloid equivalent values (meq/g) at pH 5 and pH 7.
(9) From the colloid equivalent value (I) at pH 7 and the colloid equivalent value (II) at pH 5 obtained in (8), divide the colloid equivalent value (I) at pH 7 by the colloid equivalent value (II) at pH 5. A value multiplied by 100 was calculated. The values are shown in Table 1.

また、ポリマー1~10及び比較ポリマー1~5について、下記式(4)から、コロイド当量値の理論値を算出した。その値を表1に示す。
コロイド当量値の理論値[meq/g]=[ポリマーの構成単位となる単量体(架橋性単量体を除く)の合計100モル%に対するカチオン性単量体の割合[モル%]×1000]/[X(a)×Mw(a)+X(b)×Mw(b)+X(c)×Mw(c)+X(d)×Mw(d)](4)
(a):ポリマーの構成単位となる単量体(架橋性単量体を除く)の合計100モル%に対するカチオン性単量体(a)の割合[モル%]
Mw(a):カチオン性単量体(a)の分子量
(b):ポリマーの構成単位となる単量体(架橋性単量体を除く)の合計100モル%に対するカチオン性単量体(b)の割合[モル%]
Mw(b):カチオン性単量体(b)の分子量
(c):ポリマーの構成単位となる単量体(架橋性単量体を除く)の合計100モル%に対する非イオン性単量体(c)の割合[モル%]
Mw(c):非イオン性単量体(c)の分子量
(d):ポリマーの構成単位となる単量体(架橋性単量体を除く)の合計100モル%に対するアニオン性単量体(d)の割合[モル%]
Mw(d):アニオン性単量体(d)の分子量
In addition, for Polymers 1 to 10 and Comparative Polymers 1 to 5, the theoretical value of the colloid equivalent was calculated from the following formula (4). The values are shown in Table 1.
Theoretical value of colloidal equivalent value [meq/g] = [ratio of cationic monomer to total 100 mol% of monomers (excluding crosslinkable monomers) constituting units of polymer [mol%] x 1000 ]/[X (a) ×Mw (a) +X (b) ×Mw (b) +X (c) ×Mw (c) +X (d) ×Mw (d) ](4)
X (a) : Ratio of cationic monomer (a) to total 100 mol% of monomers (excluding crosslinkable monomers) constituting units of polymer [mol%]
Mw (a) : molecular weight of cationic monomer (a) X (b) : cationic monomer ( Ratio of b) [mol%]
Mw (b) : Molecular weight of cationic monomer (b) X (c) : Nonionic monomer relative to total 100 mol% of monomers (excluding crosslinkable monomers) constituting units of polymer Proportion of (c) [mol%]
Mw (c) : Molecular weight of nonionic monomer (c) X (d) : Anionic monomer with respect to total 100 mol% of monomers (excluding crosslinkable monomers) constituting the constituent units of the polymer Proportion of (d) [mol%]
Mw (d) : molecular weight of anionic monomer (d)

<固有粘度>
前記の合成例1~10及び比較合成例1~5で得られたW/Oエマルション型ポリマー(ポリマー1~10、比較ポリマー1~5)について、以下の(I)~(VI)の手順に従って、固有粘度を求めた。
(I)キャノンフェンスケ粘度計(株式会社草野化学製No.75)5本をガラス器具用中性洗剤に1日以上浸漬後、水で十分洗浄し、乾燥させた。
(II)前述したコロイド当量値の測定操作と同じ手順で、W/Oエマルション型ポリマーを水で希釈し、ポリマー濃度0.2質量%の水溶液を調製した。
(III)(II)で調製したポリマー濃度0.2質量%の水溶液50mLに2モル/L硝酸ナトリウム水溶液50mLを加え、マグネティックスターラーにて500rpmで20分間撹拌し、ポリマー濃度0.1質量%の1モル/L硝酸ナトリウム水溶液を得た。これを1モル/L硝酸ナトリウム水溶液で希釈して、0.02、0.04、0.06、0.08、0.1質量%の5段階のポリマー濃度のポリマー溶液試料を調製した。なお、ポリマー未添加の1モル/L硝酸ナトリウム水溶液をブランク液とした。
(IV)温度30℃(±0.02℃内)に調整した恒温水槽内に、(I)で準備した粘度計5本を垂直に取り付けた。各粘度計にホールピペットにてブランク液10mLを入れた後、温度を一定にするために約30分間静置した。その後、スポイト栓を用いて液を吸い上げ、自然落下させて、標線を通過する時間をストップウォッチで1/100秒単位まで測定した。この測定を、各粘度計について5回繰り返し、平均値をブランク値(t0)とした。
(V)(III)で調製した5段階のポリマー濃度のポリマー溶液試料各10mLを、ブランク液の測定を行った粘度計5本に入れ、温度を一定にするために約30分間静置した。その後、ブランク液の測定と同様の操作を3回繰り返し、濃度ごとの通過時間の平均値を測定値(t)とした。
ブランク値t0、測定値t、及びポリマー溶液試料の濃度[質量/体積%](=C[g/dL])から、下記式(5)及び(6)に示す関係式より、相対粘度ηrel、比粘度ηSP及び還元粘度ηSP/C[dL/g]を求めた。
ηrel=t/t0 (5)
ηSP=(t-t0)/t0=ηrel-1 (6)
これらの値から、上述したハギンスの式に基づく固有粘度の求め方に従って、各ポリマーの固有粘度[η]を求めた。
(VI)(III)において、硝酸ナトリウム水溶液の濃度を変更し、ポリマー濃度0.1質量%の0.01モル/L硝酸ナトリウム水溶液を調製した。これを0.01モル/L硝酸ナトリウム水溶液で希釈して、前記(III)と同様にして、5段階のポリマー濃度のポリマー溶液試料を調製し、(III)~(V)の手順に従って、各ポリマーの固有粘度[η]を求めた。
<Intrinsic viscosity>
The W/O emulsion type polymers (polymers 1 to 10, comparative polymers 1 to 5) obtained in Synthesis Examples 1 to 10 and Comparative Synthesis Examples 1 to 5 were prepared according to the following procedures (I) to (VI). , the intrinsic viscosity was determined.
(I) Five Canon Fenske viscometers (manufactured by Kusano Kagaku Co., Ltd. No. 75) were immersed in a neutral detergent for glassware for 1 day or longer, then sufficiently washed with water and dried.
(II) The W/O emulsion type polymer was diluted with water to prepare an aqueous solution having a polymer concentration of 0.2% by mass in the same procedure as the operation for measuring the colloid equivalent value described above.
(III) Add 50 mL of a 2 mol/L sodium nitrate aqueous solution to 50 mL of the aqueous solution having a polymer concentration of 0.2% by mass prepared in (II), stir with a magnetic stirrer at 500 rpm for 20 minutes, and obtain a polymer concentration of 0.1% by mass. A 1 mol/L sodium nitrate aqueous solution was obtained. This was diluted with a 1 mol/L sodium nitrate aqueous solution to prepare polymer solution samples with five levels of polymer concentrations of 0.02, 0.04, 0.06, 0.08 and 0.1% by mass. A 1 mol/L sodium nitrate aqueous solution to which no polymer was added was used as a blank solution.
(IV) Five viscometers prepared in (I) were vertically installed in a constant temperature water bath adjusted to a temperature of 30°C (within ±0.02°C). After 10 mL of the blank liquid was put into each viscometer with a whole pipette, it was allowed to stand still for about 30 minutes in order to keep the temperature constant. After that, the liquid was sucked up using a dropper plug, allowed to drop naturally, and the time taken to pass the marked line was measured with a stopwatch to the nearest 1/100th of a second. This measurement was repeated 5 times for each viscometer, and the average value was taken as the blank value (t 0 ).
(V) 10 mL each of polymer solution samples having five levels of polymer concentrations prepared in (III) were placed in five viscometers used for blank solution measurement, and allowed to stand for about 30 minutes to keep the temperature constant. After that, the same operation as the measurement of the blank solution was repeated three times, and the average value of the transit time for each concentration was taken as the measured value (t).
The relative viscosity η rel , specific viscosity η SP and reduced viscosity η SP /C [dL/g] were determined.
η rel =t/t 0 (5)
η SP =(t−t 0 )/t 0rel −1 (6)
From these values, the intrinsic viscosity [η] of each polymer was determined according to the method of determining the intrinsic viscosity based on the above-mentioned Huggins equation.
(VI) In (III), the concentration of the sodium nitrate aqueous solution was changed to prepare a 0.01 mol/L sodium nitrate aqueous solution with a polymer concentration of 0.1% by mass. This was diluted with a 0.01 mol/L sodium nitrate aqueous solution to prepare polymer solution samples with five levels of polymer concentration in the same manner as in (III) above, and follow the procedures of (III) to (V) for each The intrinsic viscosity [η] of the polymer was obtained.

Figure 0007226418000008
Figure 0007226418000008

[汚泥]
汚泥脱水剤試料の評価試験で用いた汚泥の詳細を下記表2に示す。表2に示す汚泥の性状を表す各項目の略称及び分析方法(下水道試験法に準拠)は、以下のとおりである。
[Sludge]
Details of the sludge used in the evaluation test of the sludge dehydrating agent sample are shown in Table 2 below. The abbreviations and analysis methods (according to the sewage test method) of the items representing the properties of the sludge shown in Table 2 are as follows.

(1)SS
汚泥100mLを秤量した後、3000rpmで10分間遠心分離して上澄み液を除去した。沈殿物を水洗しながら秤量済みのルツボに流し込み、105~110℃の範囲内の温度で15時間乾燥させた後、秤量し、乾燥後の前記ルツボ内の残留物の質量を求めた。
乾燥前の汚泥100mLの質量に対する前記残留物の質量の割合を、汚泥100mL中の浮遊物質(SS:Suspended Solids)の含有量[質量%]とした。
(1) SS
After weighing 100 mL of sludge, it was centrifuged at 3000 rpm for 10 minutes to remove the supernatant. The precipitate was washed with water and poured into a weighed crucible, dried at a temperature in the range of 105 to 110° C. for 15 hours, weighed, and the mass of the residue in the crucible after drying was determined.
The ratio of the mass of the residue to the mass of 100 mL of sludge before drying was defined as the content [% by mass] of suspended solids (SS) in 100 mL of sludge.

(2)VSS
前記(1)において前記ルツボ内の残留物(SS)の質量を求めた後、該残留物(SS)がルツボに入った状態で、600±25℃の範囲内の温度で2時間強熱し、放冷後に秤量し、強熱後の前記ルツボ内の残留物の質量を求めた。
強熱前の前記ルツボ内の残留物(SS)と強熱後の該ルツボ内の残留物との質量の差分は、汚泥100mL中の揮発性浮遊物質(VSS:Volatile Suspended Solids)の質量である。SSの質量に対する強熱後の前記残留物(VSS)の質量の割合を、VSSの含有率[質量%/SS]として求めた。
(2) VSS
After determining the mass of the residue (SS) in the crucible in (1) above, ignite for 2 hours at a temperature within the range of 600 ± 25 ° C. with the residue (SS) in the crucible, After standing to cool, it was weighed to determine the mass of the residue in the crucible after ignition.
The difference in mass between the residue (SS) in the crucible before ignition and the residue in the crucible after ignition is the mass of volatile suspended solids (VSS) in 100 mL of sludge. . The ratio of the mass of the residue (VSS) after ignition to the mass of SS was determined as the content of VSS [mass %/SS].

(3)TS
汚泥100mLを秤量して、秤量済みのルツボに入れ、105~110℃の範囲内の温度で15時間乾燥させた後、秤量し、乾燥後の前記ルツボ内の残留物の質量を求めた。
乾燥前の汚泥100mLの質量に対する前記残留物の質量の割合を、汚泥100mL中の蒸発残留物(TS:Total Solids;全固形分)の含有率[質量%]として求めた。
(3) TS
100 mL of sludge was weighed, placed in a weighed crucible, dried at a temperature within the range of 105 to 110° C. for 15 hours, weighed, and the mass of the residue in the crucible after drying was determined.
The ratio of the mass of the residue to the mass of 100 mL of sludge before drying was determined as the content [% by mass] of evaporation residue (TS: Total Solids) in 100 mL of sludge.

(4)VTS
前記(3)において前記ルツボ内の残留物(TS)の質量を求めた後、該残留物(TS)がルツボに入った状態で、600±25℃の範囲内の温度で2時間強熱し、放冷後に秤量し、強熱後の前記ルツボ内の残留物の質量を求めた。
強熱前の前記ルツボ内の残留物(TS)と強熱後の該ルツボ内の残留物との質量の差分は、汚泥100mL中の揮発性浮遊物質(VTS:Volatile Total Solids)の質量である。TSの質量に対する強熱後の前記残留物(VTS)の質量の割合を、VTSの含有率[質量%/TS]として求めた。
(4) VTS
After determining the mass of the residue (TS) in the crucible in (3) above, ignite the residue (TS) in the crucible at a temperature within the range of 600 ± 25 ° C. for 2 hours, After standing to cool, it was weighed to determine the mass of the residue in the crucible after ignition.
The difference in mass between the residue (TS) in the crucible before ignition and the residue in the crucible after ignition is the mass of volatile suspended solids (VTS: Volatile Total Solids) in 100 mL of sludge. . The ratio of the mass of the residue (VTS) after ignition to the mass of TS was determined as the content of VTS [% by mass/TS].

(5)繊維分
汚泥100mLを100メッシュ(目開き149μm)のふるいでろ過し、ふるい上の残留物を水洗しながら秤量済みのルツボに流し込み、105~110℃の範囲内の温度で15時間乾燥させた後に秤量し、乾燥後の前記ルツボ内の残留物の質量を求めた。
その後、前記残留物がルツボに入った状態で、600±25℃の範囲内の温度で2時間強熱し、放冷後に秤量し、強熱後の前記ルツボ内の残留物の質量を求めた。
強熱前の前記ルツボ内の残留物と強熱後の該ルツボ内の残留物との質量の差分は、汚泥100mL中の粒径約149μm以上の揮発性浮遊物質の質量であり、主に揮発性の繊維分の質量である。SSの質量に対する強熱後の前記残留物(粒径約149μm以上の揮発性浮遊物質)の質量の割合を、繊維分の含有率[質量%/SS]として求めた。
(5) Fiber content 100 mL of sludge is filtered through a 100-mesh (149 μm opening) sieve, washed with water, poured into a weighed crucible, and dried at a temperature within the range of 105 to 110 ° C. for 15 hours. After drying, it was weighed to determine the mass of the residue in the crucible after drying.
Thereafter, the residue in the crucible was ignited at a temperature within the range of 600±25° C. for 2 hours, allowed to cool, and then weighed to determine the mass of the residue in the crucible after ignition.
The difference in mass between the residue in the crucible before ignition and the residue in the crucible after ignition is the mass of volatile suspended matter with a particle size of about 149 μm or more in 100 mL of sludge, mainly volatilizing It is the mass of the natural fiber content. The ratio of the mass of the residue after ignition (volatile suspended solids having a particle size of about 149 μm or more) to the mass of SS was determined as the fiber content [mass %/SS].

(6)pH
JIS Z 8802:2011に準拠して、ガラス電極法の操作に基づいて、pHを測定した。なお、pHの校正には、市販のフタル酸塩、中性リン酸塩及び炭酸塩の各pH標準液を用いた。
(6) pH
Based on JIS Z 8802:2011, pH was measured based on operation of the glass electrode method. For pH calibration, commercially available pH standard solutions of phthalate, neutral phosphate and carbonate were used.

(7)電気伝導率
JIS K 0102:2016に準拠して、電気伝導率を測定した。
(7) Electrical conductivity Electrical conductivity was measured according to JIS K 0102:2016.

Figure 0007226418000009
Figure 0007226418000009

[汚泥脱水剤試料の評価試験]
上記において準備したポリマー(ポリマー1~10、比較ポリマー1~5)を用いた汚泥脱水剤試料を用いて、汚泥処理の机上試験を行い、下記の評価方法により、汚泥脱水剤試料の汚泥脱水性能の評価を行った。
[Evaluation test of sludge dehydrating agent sample]
Using the sludge dehydrating agent samples prepared above (polymers 1 to 10, comparative polymers 1 to 5), a desktop test of sludge treatment was performed, and the sludge dewatering performance of the sludge dehydrating agent samples was evaluated by the following evaluation method. was evaluated.

(実施例1)
合成例1で得られたW/Oエマルション型ポリマー(ポリマー1)を水で希釈し、ポリマー濃度0.2質量%の水溶液を調製し、これを汚泥脱水剤試料1とした。
汚泥A 200mLを300mLビーカーに採取し、汚泥脱水剤試料1を添加濃度80mg/Lとなるように添加し、180rpmで30秒間撹拌して、凝集フロックを形成させ、処理汚泥を得た。
(Example 1)
The W/O emulsion type polymer (Polymer 1) obtained in Synthesis Example 1 was diluted with water to prepare an aqueous solution having a polymer concentration of 0.2% by mass.
200 mL of sludge A was collected in a 300 mL beaker, sludge dehydrating agent sample 1 was added to an additive concentration of 80 mg/L, and stirred at 180 rpm for 30 seconds to form flocculated flocs to obtain treated sludge.

(実施例2~30及び比較例1~5)
実施例1において、汚泥、汚泥脱水剤試料及びその添加濃度を下記表3に示すように変更し、それ以外は実施例1と同様にして、汚泥に汚泥脱水剤試料を添加し、凝集フロックを形成させ、処理汚泥を得た。
(Examples 2 to 30 and Comparative Examples 1 to 5)
In Example 1, the sludge, the sludge dehydrating agent sample, and the addition concentration thereof were changed as shown in Table 3 below, and the sludge dehydrating agent sample was added to the sludge in the same manner as in Example 1, except for the above, to form flocculated flocs. formed to obtain treated sludge.

<評価方法>
上記実施例及び比較例における処理汚泥について、以下に示す各項目の評価を行った。これらの評価結果を下記表3にまとめて示す。
<Evaluation method>
The treated sludge in the above examples and comparative examples was evaluated for each item shown below. These evaluation results are summarized in Table 3 below.

(1)フロック径
ビーカー内の凝集フロックのうち、該ビーカーの上方から観察できる任意の約100個を対象として、各凝集フロックの最大径をメジャーで測定し、これらの平均値をフロック径とした。
フロック径は、汚泥脱水剤のフロック形成力の指標である。フロック径が大きいほど、粗大な凝集フロックが形成されたと評価することができ、汚泥脱水剤試料のフロック形成力が高いと言える。ただし、フロック径が大きすぎる場合、後述するケーキ含水率が高くなる傾向にある。フロック径は4.5mm以上であることが好ましい。
(1) Floc diameter Of the aggregated flocs in the beaker, about 100 arbitrary aggregated flocs that can be observed from above the beaker were measured with a tape measure for the maximum diameter of each aggregated floc, and the average value was taken as the floc diameter. .
The floc diameter is an index of floc forming ability of the sludge dewatering agent. As the floc diameter is larger, it can be evaluated that coarse aggregated flocs are formed, and it can be said that the sludge dehydrating agent sample has a high floc forming ability. However, when the floc diameter is too large, the moisture content of the cake, which will be described later, tends to increase. The floc diameter is preferably 4.5 mm or more.

(2)20秒ろ過量
200mLメスシリンダー上に、ブフナーロート(内径80mm、孔径約1mm)を設置し、次いで、該ブフナーロートのろ過面の上側に、直径50mmのポリ塩化ビニル製の筒を設置した。処理汚泥を前記筒内に一気に注ぎ、注ぎ始めてから20秒後までのろ液をメスシリンダーで採取し、該メスシリンダーの目盛から読み取ったろ液の量を、20秒ろ過量とした。
20秒ろ過量は、重力ろ過性の指標である。20秒ろ過量が多いほど、重力ろ過性に優れた凝集フロックが形成されたと評価することができる。ただし、20秒ろ過量が多くても、後述するSSリーク量が多ければ、処理汚泥が良好な状態で脱水処理されているとは言えず、汚泥脱水剤試料の汚泥脱水性能の評価においては、20秒ろ過量及びSSリーク量を併せて判断する必要がある。
(2) Filtration volume for 20 seconds A Buchner funnel (inner diameter 80 mm, pore diameter about 1 mm) is placed on a 200 mL graduated cylinder, and then a polyvinyl chloride cylinder with a diameter of 50 mm is placed above the filtration surface of the Buchner funnel. bottom. The treated sludge was poured into the cylinder all at once, and the filtrate was sampled with a measuring cylinder until 20 seconds after the start of pouring.
The 20-second filtration rate is an index of gravity filterability. It can be evaluated that the larger the 20-second filtration amount, the more excellent the gravity filterability of the flocculated flocs formed. However, even if the 20-second filtration amount is large, if the SS leak amount described later is large, it cannot be said that the treated sludge is dehydrated in a good state. It is necessary to determine both the 20-second filtration amount and the SS leak amount.

(3)SSリーク量
前記(2)で20秒ろ過量を測定後、さらに、40秒後に、前記メスシリンダーを別のメスシリンダーに替えて、処理汚泥を注ぎ始めてから60秒後以降に該ブフナーロートの孔を通過して採取された液の量を、該メスシリンダーの目盛から読み取った。この読み取った液量をSSリーク量とした。
ここで言うSSリーク量とは、処理汚泥中で、粗大な凝集フロックが形成されていない、又は、崩壊した微小なフロック等の浮遊物質(SS)の量の目安となる数値である。
SSリーク量が少ないほど、粗大な凝集フロックが形成されたと評価することができる。
(3) SS leak amount After measuring the 20-second filtration amount in (2), 40 seconds later, the graduated cylinder is replaced with another graduated cylinder, and after 60 seconds from the start of pouring the treated sludge, the Buchner The amount of liquid collected through the holes in the funnel was read from the scale on the graduated cylinder. The read liquid amount was taken as the SS leak amount.
The SS leak amount referred to here is a numerical value that serves as a guideline for the amount of suspended solids (SS) such as fine flocs that have not formed coarse flocs or collapsed fine flocs in the treated sludge.
It can be evaluated that the smaller the SS leak amount, the more coarse aggregated flocs were formed.

(4)ケーキ含水率
前記(3)でSSリーク量を測定後、該ブフナーロート上に残った凝集フロックを、ポリ塩化ビニル製カラム(内径30mm、高さ17.5mm)に詰めた。前記カラムを外し、底面が約30mmの略円形の塊状の凝集フロックを、上面から0.1MPaで60秒間圧搾し、脱水ケーキを得た。
前記脱水ケーキの質量、及び、該脱水ケーキを105℃で15時間乾燥させた後の脱水ケーキの質量を測定した。前記脱水ケーキの乾燥前と乾燥後の質量の差分を、脱水ケーキの含水量とみなした。乾燥前の前記脱水ケーキの質量に対する前記含水量の割合を、ケーキ含水率[質量%]として求めた。脱水ケーキの廃棄処理等における取り扱い性等の観点から、ケーキ含水率は低い方が好ましい。
(4) Moisture Content of Cake After measuring the SS leak amount in (3) above, the aggregated flocs remaining on the Buchner funnel were packed in a polyvinyl chloride column (inner diameter: 30 mm, height: 17.5 mm). The column was removed, and the aggregated flocs with a bottom surface of approximately 30 mm were pressed from the top surface at 0.1 MPa for 60 seconds to obtain a dehydrated cake.
The mass of the dehydrated cake and the mass of the dehydrated cake after drying the dehydrated cake at 105°C for 15 hours were measured. The difference between the mass of the dehydrated cake before drying and after drying was regarded as the moisture content of the dehydrated cake. The ratio of the water content to the weight of the dehydrated cake before drying was obtained as cake water content [% by mass]. From the viewpoint of handleability in disposal of the dehydrated cake, etc., it is preferable that the moisture content of the cake is low.

Figure 0007226418000010
Figure 0007226418000010

表3に示した結果から、コロイド当量値の理論値が高い汚泥脱水剤であっても、必ずしも種々の汚泥に対して安定的な脱水効果を発揮するものではないことが分かる。
また、表3に示した結果から分かるように、本発明の汚泥脱水剤によれば、処理汚泥におけるフロック径、20秒ろ過量、SSリーク量及びケーキ含水率がいずれも良好であった。すなわち、本発明の汚泥脱水剤は、種々の汚泥に対して安定的な脱水効果を発揮することが確認された。
From the results shown in Table 3, it can be seen that even a sludge dehydrating agent with a high theoretical colloid equivalent value does not necessarily exhibit a stable dehydrating effect on various types of sludge.
In addition, as can be seen from the results shown in Table 3, according to the sludge dehydrating agent of the present invention, the floc diameter, 20-second filtration amount, SS leak amount, and cake moisture content in the treated sludge were all favorable. That is, it was confirmed that the sludge dehydrating agent of the present invention exerts a stable dewatering effect on various types of sludge.

Claims (6)

カチオン性単量体に由来する構成単位と、架橋性単量体に由来する構成単位と、非イオン性単量体に由来する構成単位とを有するポリマーを含む汚泥脱水剤であって、
前記カチオン性単量体は、カチオン性単量体(a)及びカチオン性単量体(b)を含み、
前記架橋性単量体が、N,N’-メチレンビスアクリルアミド、1,3,5-トリアクリロイルヘキサヒドロ-1,3,5-トリアジン、エトキシ化イソシアヌル酸トリアクリレート、及びトリアリルアンモニウムクロリドから選択される少なくとも1種であり、
前記非イオン性単量体が、アクリルアミドであり、
前記カチオン性単量体(a)が、2-(アクリロイルオキシ)エチルトリメチルアンモニウムクロライドであり、
前記カチオン性単量体(b)が、2-(メタクリロイルオキシ)エチルトリメチルアンモニウムクロライド、及び2-(メタクリロイルオキシ)エチルジメチルアミン塩酸塩から選択される少なくとも1種であり、
前記ポリマーの構成単位となる単量体(ただし、架橋性単量体を除く)の合計100モル%に対して、前記カチオン性単量体が60モル%以上であり、前記カチオン性単量体(b)が35モル%以下であり、前記架橋性単量体が0.001モル%以上0.025モル%以下であり、前記非イオン性単量体が1モル%以上30モル%以下であり、
前記ポリマーのコロイド当量値が下記式(1)を満たす、汚泥脱水剤。
pH7におけるコロイド当量値(I)/pH5におけるコロイド当量値(II)×100≧92(%) (1)
A sludge dewatering agent comprising a polymer having a structural unit derived from a cationic monomer, a structural unit derived from a crosslinkable monomer, and a structural unit derived from a nonionic monomer,
The cationic monomer includes a cationic monomer (a) and a cationic monomer (b),
the cross-linking monomer is selected from N,N'-methylenebisacrylamide, 1,3,5-triacryloylhexahydro-1,3,5-triazine, ethoxylated isocyanuric acid triacrylate, and triallylammonium chloride; is at least one
the nonionic monomer is acrylamide,
the cationic monomer (a) is 2-(acryloyloxy)ethyltrimethylammonium chloride,
The cationic monomer (b) is at least one selected from 2-(methacryloyloxy)ethyltrimethylammonium chloride and 2-(methacryloyloxy)ethyldimethylamine hydrochloride,
The cationic monomer is 60 mol% or more with respect to a total of 100 mol% of the monomers that are the constituent units of the polymer (excluding the crosslinkable monomer), and the cationic monomer (b) is 35 mol% or less, the crosslinkable monomer is 0.001 mol% or more and 0.025 mol% or less, and the nonionic monomer is 1 mol% or more and 30 mol% or less can be,
A sludge dewatering agent in which the colloid equivalent value of the polymer satisfies the following formula (1).
Colloid equivalent value at pH 7 (I) / Colloid equivalent value at pH 5 (II) × 100 ≥ 92 (%) (1)
前記ポリマーの構成単位となる単量体(ただし、架橋性単量体を除く)の合計100モル%に対して、前記カチオン性単量体(b)が25モル%以下である、請求項1に記載の汚泥脱水剤。 Claim 1, wherein the cationic monomer (b) is 25 mol% or less with respect to a total of 100 mol% of the monomers (excluding crosslinkable monomers) that constitute the constituent units of the polymer. The sludge dewatering agent described in . 前記ポリマーが、アニオン性単量体に由来する構成単位を含む請求項に記載の汚泥脱水剤。 The sludge dewatering agent according to claim 2 , wherein the polymer contains structural units derived from anionic monomers. 前記カチオン性単量体(a)と、前記カチオン性単量体(b)とのモル比率[カチオン性単量体(a)/カチオン性単量体(b)]が、50/50以上85/15以下である、請求項1~3のいずれかに記載の汚泥脱水剤。 The molar ratio of the cationic monomer (a) and the cationic monomer (b) [cationic monomer (a)/cationic monomer (b)] is 50/50 or more 85 /15 or less, the sludge dewatering agent according to any one of claims 1 to 3 . 前記ポリマーが、油中水滴エマルション型、又は粉末状である、請求項1~4のいずれかに記載の汚泥脱水剤。 The sludge dewatering agent according to any one of claims 1 to 4 , wherein the polymer is a water-in-oil emulsion type or a powder. 請求項1~5のいずれか1項に記載の汚泥脱水剤を汚泥に添加して、前記汚泥を脱水する、汚泥脱水方法。 A sludge dewatering method, comprising adding the sludge dehydrating agent according to any one of claims 1 to 5 to sludge and dehydrating the sludge.
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