JPH0416203A

JPH0416203A - 高分子凝集剤

Info

Publication number: JPH0416203A
Application number: JP11721190A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Oi; 康裕大井; Katsuhisa Kubo; 勝寿久保; Shigeru Sato; 茂佐藤
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 1990-05-07
Filing date: 1990-05-07
Publication date: 1992-01-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は新規な高分子凝集剤、さらに詳しくは、安定性
に優れ、水溶液の経時劣化が抑制されたカチオン性ポリ
マーを有効成分とする高分子凝集剤に関するものである
。

［従来の技術］従来、下水処理、し尿処理、有機性産業廃水処理などで
生じる有機性汚泥の脱水処理には、通常、カチオン性高
分子電解質から成る高分子脱水剤が使用されている。し
かしながら、カチオン性高分子電解質を実際に使用する
場合、ポリマー水溶液の経時安定性が悪いため、特に市
水や工業用水に溶解した場合には短時間で粘性低下が起
こり、性能が著しく悪化するのを免れない上、粘性低下
とともに不溶解物（沈殿）が生成する場合もあり、配管
の詰まりなど、実際の使用現場において、大きなトラブ
ルの原因となることがある。

このような問題を解決するｔ；めに、これまでいくつか
の方法、例えば２−メルカプトベンゾイミダゾール類や
キノリツール類などの添加剤を加える方法などが試みら
れている。しかしながら、このような添加剤を加える方
法は、カチオン性高分子電解質の安定化にはある程度の
効果を有するものの、必ずしも十分に満足しうるもので
はなく、まｌ；、該添加剤をポリマー粉末に配合して製
品とする場合、常に均質に混合されているとはかぎらず
、製品ロット間やポリマー粉末の入った袋の上部と下部
とでは添加剤の量にバラツキが生じる場合があり、実際
の使用に当！こっては、その性能、品質が安定しないな
どの欠点を有している。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、このようなカチオン性高分子電解質を安定化
させる従来技術における欠点を克服し、安定性に優れ、
水溶液の経時劣化が少なく、かつ製品ロント間やポリマ
ー粉末の入っｔ；袋の上部と下部とで安定性のバラツキ
のないカチオン性ポリマーを有効成分とする高分子凝集
剤を提供することを目的としてなされｔ二ものである。

［課題を解決するための手段］本発明者らは、前記の好ましい性質を有する高分子凝集
剤を開発すべく鋭意研究を重ねた結果、特定の割合のカ
チオン性構成単位とノニオン性構成単位とを含むカチオ
ン性ポリマーに、カチオン性高分子電解質としての本来
の性能を損なわない範囲でアニオン性構成単位を含宵さ
せたものをを効成分とする高分子凝集剤により、その目
的を達成しうろことを見い出し、この知見に基づいて本
発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、（Ａ）一般式％式％（式中のＲ１は水素原子又はメチル基、Ｒ２は炭素数１
〜４のアルキレン基、Ｒ３は炭素数１〜４のアルキル基
、Ｒ１は水素原子、炭素数１〜４のアルキル基又はベン
ジル基、Ａは一〇−又はＮＨ−１Ｘ１３１は陰性イオン
である）で表されるカチオン性構成単位３０〜８０モル
％と、（Ｂ）ノニオン性構成単位１６〜６９モル％と、
（Ｃ）アニオン性構成単位１〜４モル％とから成るカチ
オン性ポリマーを有効成分とする高分子凝集剤を提供す
るものである。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明の高分子凝集剤に用いられるカチオン性ポリマー
における（Ａ）単位のカチオン性構成単位は、一般式％式％で表される構造を有している。前記一般式（Ｉ）におけ
るＲ１は水素原子又はメチル基であり、Ｒ２はメチレン
基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基などの炭素
数１〜４のアルキレン基であって、該プロピレン基及び
ブチレン基は直鎖状であってもよいし、分校を有するも
のであってもよい。Ｒ３はメチル基、エチル基、ｎ−プ
ロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル
基、５ｅｃ−ブチル基、ｔ−ブチル基などの炭素数１〜
４のアルキル基であり、Ｒ４は水素原子、前記の炭素数
１〜４のアルキル基又はベンジル基である。またＡは一
〇−又は−ＮＨ−１Ｘ（Ｅｌは塩素イオン、臭素イオン
、ヨウ素イオンなどのハロゲンイオン、Ｈ５Ｏ，−１ｓ
ｏ、”−１ＮＯ。

ＣＨ，ＳＯ，−１ＣＨ，ＣＯＯ−などの陰性イオンであ
る。

前記一般式（Ｉ）で表されるカチオン性構成単位を形成
するモノマーとしては、例えばジメチルアミン（メチル
、エチル、プロピル又はブチル）アクリレート又はメタ
クリレート、ジエチルアミノ（メチル、エチル、プロピ
ル又はブチル）アクリレート又はメタクリレート、ジ−
ｎ−プロピルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はグ
チル）アクリレート又はメタクリレート、ジイソグロピ
ルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）アク
リレート又はメタクリレート、ジ−ｎ−ブチルアミノ（
メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリレート又
はメタクリレート、ジ−ｎ−ブチルアミノ（メチル、エ
チル、プロピル又はブチル）アクリレート又はメタクリ
レート、ジイソブチルアミノ（メチル、エチル、プロピ
ル又はブチル）アクリレート又はメタクリレート、ジメ
チルアミノ（メチル、エチル、プロピル又はブチル）ア
クリルアミド又はメタクリルアミド、ジエチルアミノ（
メチル、エチル、プロピル又はブチル）アクリルアミド
又はメタクリルアミド、ジ−ｎ−プロピルアミノ（メチ
ル、エチル、プロピル又はブチル）アクリルアミド又は
メタクリルアミド、ジイソプロピルアミン（メチル、エ
チル、プロピル又はブチル）アクリルアミド又はメタク
リルアミド、ジ−ｎ−ブチルアミノ（メチル、エチル、
プロピル又はブチル）アクリルアミド又はメタクリルア
ミド、ジー５ｅｃ−ブチルアミノ（メチル、エチル、プ
ロピル又はブチル）アクリルアミド又はメタクリルアミ
ド、ジイソブチルアミノ（メチル、エチル、プロピル又
はブチル）アクリルアミド又はメタクリルアミドなどの
ハロゲン化水素、硫酸、硝酸、酢酸などによる中和塩、
ハロゲン化アルキル、ジメチル硫酸、ジエチル硫酸など
による四級化物などが挙げられるが、もちろんこれらに
限定されるものではない。該ハロゲン化アルキルとして
は、例えば塩化メチル、臭化メチル、ヨウ化メチル、塩
化エチル、臭化エチル、ヨウ化エチル、ベンジルクロリ
ドなどが挙げられる。これらの七ツマ−は１種用いても
よいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

該カチオン性ポリマーにおける（Ｂ）単位のノニオン性
構成単位を形成する七ツマ−については、ノニオン性で
あって、前記カチオン柱上ツマ−と共重合しうるもので
あればよく、特に制限はない。

このようなノニオン性モノマーとしては、例えばアクリ
ルアミド、メタクリルアミド、Ｎ、Ｎ−ジメチルアクリ
ルアミド、Ｎ、Ｎ−ジメチルメタクリルアミドなどのビ
ニル基含有アミド類、アクリロニトリルやメタクリレー
トリルなどのシアン化ビニル系化合物、アクリル酸メチ
ノ呟アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、メタクリ
ル酸エチルなどの（メタ）アクリル酸のアルキルエステ
ル類、酢酸ビニルなどのカルボン酸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
などの芳香族ビニル系化合物などが挙げられるが、もち
ろんこれらに限定されるものではない。これらのノニオ
ン性モノマーは１種用いてもよいし、２種以上を組み合
わせて用いてもよい。

また、（Ｃ）単位のアニオン性構成単位を形成するモノ
マーとしては、例えばアクリル酸、メタクリル酸、クロ
トン酸などのビニル基を有するカルボン酸及びその塩な
どが挙げられるが、もちろんこれらに限定されるもので
はない。これらのアニオン性七ツマ−は１種用いてもよ
いし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

該カチオン性ポリマーは、前記（Ａ）カチオン性構成単
位、（Ｂ）ノニオン性構成本位及び（Ｃ）アニオン性構
成単位を、これらの合計量に基づき、それぞれ３０〜８
０モル％、１６〜６９モル％及び１〜４モル％の割合で
含有することが必要である。該（Ａ）カチオン性構成単
位の含有量や（Ｂ）ノニオン性構成単位の含膏量が前記
範囲を逸脱すると高分子凝集剤としての好ましい性能が
十分に発揮されない。また（Ｃ）アニオン性構成単位の
含有量が１モル％未満では安定性向上の効果か十分に発
揮されないし、４モル％を超えると両性ポリマーとして
の性質が強くなり、本来のカチオン性ポリマーの性質が
失われるとともに、安定性が低下する傾向がみられる。

該カチオン性ポリマーが良好な安定性を有する理由につ
いては、現時点では必ずしも明確ではないが、アニオン
性基が導入されることにより、ポリマー分子のコンホメ
ー／ヨンが変化し、加水分解などの劣化が起きにくい構
造になっｔ；と考えられる。

該カチオン性ポリマーの製造方法については特に制限は
なく、通常の溶液重合、懸濁重合、エマルジョン重合な
ど、いずれの方法も用いることができる。例えば水溶液
重合においては、重合開始剤として、過硫酸アンモニウ
ム、過硫酸カリウム、２．２′−アゾビス（２−アミジ
ノプロパン）二塩酸塩などを用いて、通常の重合条件で
、所定の割合の前記各七ツマ−を重合させればよい。

このカチオン性ポリマーの分子量については、温度３０
℃のｌＮ−ＮａＮＯ３水溶液で測定した固有粘度［ｖ〕
が、通常２ｄｌ１９以上であればよいが、安定した凝集
性を発渾するには、５ｄＱ／ｇ以上であるのが望ましい
。

本発明の高分子凝集剤の使用に際しては、所望により、
他のカチオン性ポリマーやアニオン性ポリマーと併用し
てもよいし、硫酸水素ナトリウム、硫酸ナトリウム、ス
ル７７ミン酸なとのポリマー以外の成分を、凝集処理に
悪影響をもたらさないかぎり、混合して使用してもよく
、また、硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム、塩化第二
鉄、（ｉｉ！酸第−鉄、ポリ硫酸鉄などの無機凝集剤と
併用することもできる。

本発明の高分子凝集剤は、排水の凝集処理にはもちろん
のこと、例えば汚泥脱水剤として、下水、し尿、一般産
業排水処理で生じる有機性汚泥や、凝集汚泥を含む混合
汚泥などの脱水処理にも好適に用いることができる。

［実施例］次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、
本発明はこれらの例によってなんら限定されるものでは
ない。

実施例１（１）カチオン性ポリマーの製造ジメチルアミノエチルメタクリレート（ＤＡＭ）の塩化
メチルによる四級化物、アクリルアミド（ＡＡｍ）及び
アクリルａ　（ＡＡ）を、モル比３０　：　６８　：　
２の割合で用い、これらを水に溶解して全モノマー濃度
が２．０モル／ｌの水溶液を調製し、次いでこれを三つ
ロセパラブルフラスコに入れ、室温で２０分間窒素バブ
リングを行い脱気しｔ；のち、全モ／マー量に対して０
．０１モル％の過硫酸カリウムを加え、窒素雰囲気下で
４５℃にて１０時間重合を行い、透明ゴム状のカチオン
性ポリマーゲルを得た。

次に、このゲルを多量のアセトン中ではさみを使って細
断し、脱水を行ったのち、真空乾燥を行い粉末ポリマー
を得た。この粉末をＩＮ−Ｎ　ａ　ＮＯ３水溶液中にお
いて、３０℃で測定した固有粘度［７７１は７．６ｄＱ
／ｙであった。

（２）経時安定性テスト前記（１）で得られた粉末ポリマーを０．２ｗｔ％濃度
になるように市水に溶解し、このポリマー水溶液の入っ
たビーカーを３０°Ｃの恒温水槽につけて温度を一定と
し経時安定性テストを行った。溶解８時間後、２４時間
後、４８時間後、７２時間後の溶液粘度を、Ｂ型粘度計
を用いて測定を行い評価した。その結果を第２表に示す
。

（３）凝集・脱水テスト前記（１）で得られた粉末ポリマーを０．２ｗｔ％濃度
になるように市水に溶解し、３０℃で８時間放置したも
のと、３０°Ｃで７２時間放置したものを用いて、以下
に示す凝集・脱水テストを行った。

３００ｍ１ビーカーに下水混合生汚泥（ｐＨ５，６、電
導度１９６０ｐｓ／ｃｍ、５５１．９２％、ＶＳ　Ｓ／
Ｓ　Ｓ　６９．８％、繊維分／５Ｓ１９．２％）２００
ｍｌをとり、前記ポリマー水溶液を、汚泥に対するポリ
マー量が１５０ｐｐｍになるように加え、タービン羽根
付き撹拌機で７５Ｏｒｐｍで６０秒間撹拌して、汚泥を
凝集させた。この際の凝集フロックの大きさを測定した
のち、ろ布を敷いたブ７ナーロートに、この凝集汚泥を
注ぎ込み、１０秒後のる液量を測定した。次いで、ブ７
ナーロート上の汚泥の一定量を２枚のろ布ではさみ、０
．５ｋｇ／ｃｍ”の圧力で６０秒間プレスして、ケーキ
の含水率を求めた。

その結果を第３表に示す。

実施ｆｌ１２〜６、比較例１〜７（１）カチオン性ポリマーの製造第１表に示す組成のモノマーを用い、かつ過硫酸カリウ
ムを０．０１〜０．２０モル％の割合で用いた以外は、
実施例１（１）と同様にしてカチオン性ポリマーを作製
し、その固を粘度［ｖｌ　を求めｔ；。その結果を第１
表に示す。

（２）経時安定性テスト前記（１）で得られたカチオン性ポリマーを用い、実旅
例１（２）と同様にして経時安定性テストを行った。そ
の結果を第２表に示す。

（３）凝集・脱水テスト比較例１についてのみ、前記（１）で得られＩ；カチオ
ン性ポリマーを用い、実施例１（３）と同様にして凝集
・脱水テストを行った。その結果を第３表に示す。

（以下余白）第表１）白濁が認められる。

［発明の効果］本発明の高分子凝集剤はアニオン性構成単位を少量含む
凝集性に優れたカチオン性ポリマーを有効成分とするも
のであって、該カチオン性ポリマーは安定性が良好で、
水溶液の経時劣化が少なく、かつ添加剤の配合によって
安定性を向上させたものではなく、ポリマー自体が良好
な安定性を有するため、製品の安定性にバラツキがない
などの特徴を有している。

Claims

【特許請求の範囲】１（Ａ）一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中のＲ＾１は水素原子又はメチル基、Ｒ＾２は炭素
数１〜４のアルキレン基、Ｒ＾３は炭素数１〜４のアル
キル基、Ｒ＾４は水素原子、炭素数１〜４のアルキル基
又はベンジル基、Ａは−Ｏ−又は−ＮＨ−、Ｘ＾■は陰
性イオンである）で表されるカチオン性構成単位３０〜８０モル％と、（
Ｂ）ノニオン性構成単位１６〜６９モル％と、（Ｃ）ア
ニオン性構成単位１〜４モル％とから成るカチオン性ポ
リマーを有効成分とする高分子凝集剤。