JPH04298203A - 感温性凝集剤 - Google Patents

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】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、温度によって凝集性能
をコントロールする事のできる新規な感温性高分子凝集
剤に関する。 【０００２】 【従来の技術】高分子凝集剤は廃水処理、廃水処理汚泥
の脱水助剤、又、紙、セラミックス等の製造プロセスに
於けるプロセス凝集剤として広く利用されている。従来
、高分子凝集剤には、高分子量のポリマーが得られ、か
つ、強い水素結合能力を有する事から主にポリアクリル
アミドが用いられており、用途に応じて、アニオン基又
はカチオン基をポリマー鎖中に導入している。高分子凝
集剤は、少量の添加で有効な事、分子量、イオン性等を
任意にコントロールでき、目的に応じた特性を有する凝
集剤を容易に合成できる事から、今後、益々、その重要
は増加して行くものと考えられる。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
高分子凝集剤は、水溶性ポリマーであると云う基本特性
から、凝集汚泥の脱水率には限界があった。廃水処理に
おける凝集フロックは焼却等の後処理コストの面から、
含水率は低い程よく、より低含水率のフロックを形成す
る高分子凝集剤の開発が望まれている。又、従来の高分
子凝集剤は、凝集剤を添加した時点で凝集作用を発揮す
る為、添加のタイミングが難かしかったり、凝集剤を均
一に分布させにくい等の問題があり、特にプロセス凝集
剤に於いて凝集のタイミングをコントロールできる凝集
剤の開発が望まれている。本発明は、前記の従来技術の
問題点を解決し、加温する事により凝集フロックの含水
率を低下させる事ができる感温性高分子凝集剤、又、温
度によって凝集のタイミングをコントロールできる感温
性高分子凝集剤を提供する事を目的とする。 【０００４】 【課題を解決するための手段】本発明はＮ−イソプロピ
ルアクリルアミド５０〜１００重量％とこれと共重合可
能な他のビニルモノマー０〜５０重量％とを共重合する
事によって得られる重合体から成る事を特徴とする感温
性高分子凝集剤を要旨とするものである。本発明に用い
られるＮ−イソプロピルアクリルアミドはその単独重合
体が３２℃以上では水に溶けず、３２℃未満では水に溶
ける感温性ポリマーとなる。（以下、水溶性／水不溶性
の変化を転移を示す温度を感温点と称する。）Ｎ−イソ
プロピルアクリルアミドと共重合可能なビニルモノマー
は特に限定しないがアクリルアミド、メタクリルアミド
、Ｎ−ｔ−ブチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルア
クリルアミド、Ｎ−メチロールアクリルアミド、ダイア
セトンアクリルアミド等の（メタ）アクリルアミド類、
（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル
、（メタ）アクリル酸ヒドロキシエチル等の（メタ）ア
クリル酸アルキルエステル類、アクリル酸、メタクリル
酸、マレイン酸等の不飽和カルボン酸類、ジメチルアミ
ノエチル（メタ）アクリレート及びその４級化物、ジメ
チルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド類及びその
４級化物等の水溶性カチオンモノマー、アクリロニトリ
ル等を挙げる事ができる。Ｎ−イソプロピルアクリルア
ミドの単独重合体、他のビニルモノマーとの共重合体は
、水等を溶媒とする通常の溶液重合、逆相懸濁重合によ
り容易に合成できる。Ｎ−イソプロピルアクリルアミド
に親水性の他のビニルモノマーを共重合すると感温点は
上がり、疎水性の他のビニルモノマーを共重合すると感
温点は下がる。又、他のビニルモノマーのＮ−イソプロ
ピルアクリルアミドに対する組成比が増す程、感温点の
移動は大きくなり、かつ感温点は幅広くブロードになる
。この様に共重合により感温点は任意に設計できるが、
他のビニルモノマーを５０重量％を超えて共重合すると
感温点がブロードになる過ぎ得られた凝集剤が目的とす
る感温性を示さなくなる。この為、他のビニルモノマー
の許容される組成比は、他のビニルモノマーの種類にも
よるが、最大５０重量％である。この様にして得られた
重合体は、その感温点の前後で著しい凝集性能の差を示
す。分子量が大きい場合は、感温点未満でも一般の高分
子凝集剤と同様の十分な凝集性を示すが、感温点以上に
温度を上げると、フロックの含水率が著しく低下する。 又、感温点以上ではフロックの親水性が減少する為、濾
布等からの剥離性が極めて良好であるという特徴も有す
る。分子量の小さい重合体の場合、感温点未満ではほと
んど凝集性を示さず、ケースによってはむしろ分散剤と
して作用する。これを感温点以上に温度を上げると極め
て優れた凝集性を示す様になる。この為、温度によって
凝集のタイミングをコントロールする事ができる。従っ
て、凝集性能を向上させるとともに含水率を低下させる
場合には分子量の大きなものを用い、凝集のタイミング
をコントロールすることが主たる目的の場合には分子量
の小さなものを用いれば良く、目的に応じて分子量を適
宜選定すれば良い。 【０００５】 【実施例】以下、実施例によって本発明を具体的に説明
する。 合成例１ 撹拌機、窒素導入管を備えた３００ｍｌフラスコにＮ−
イソプロピルアクリルアミド２０ｇ、水１８０ｇを仕込
み、窒素ガスを通じて、反応系内の酸素を除去した。次
いで攪拌しつつ重合開始剤として過硫酸アンモン０．０
０４ｇ、亜硫酸水素ナトリウム０．００４ｇを加え、冷
却しつつ３０℃以下で６時間重合反応を行なった。反応
終了後、反応液を２０００ｍｌの５０℃の温水にそそぎ
、ポリマーを析出させた。得られたポリマーを乾燥粉砕
し、粉末ポリマー１９．５ｇを得た。得られたポリマー
の２０℃水溶媒で測定した固有粘度は〔η〕＝３．５８
であった。ポリマーの感温点は３２℃であった。この様
にして得られたポリマーをポリマーＡとする。 合成例２ 撹拌機、還流冷却器、窒素導入管を備えた３００ｍｌフ
ラスコにＮ−イソプロピルアクリルアミド２０ｇ、メタ
ノール５０ｇを仕込み、窒素ガスを通じて、反応系内の
酸素を除去した。次いで攪拌しつつ重合開始剤としてア
ゾビスイソブチロニトリル０．１ｇを加え、６０℃に昇
温し、６０℃にて６時間重合反応を行なった。反応液を
２０００ｍｌの５０℃温水に注ぎポリマーを析出させた
。得られたポリマーを乾燥、粉砕し粉末ポリマー１９．
３ｇを得た。得られたポリマーの２０℃水溶媒中での固
有粘度は〔η〕＝０．６５であった。ポリマーの感温点
は３２℃であった。この様にして得られたポリマーをポ
リマーＢとする。 合成例３ モノマー組成をＮ−イソプロピルアクリルアミド１６ｇ
、アクリロイルオキシエチルアンモニウムクロライド４
ｇとした以外は、合成例１と同様にして粉末ポリマーを
得た。得られたポリマーの２０℃１Ｎ塩化ナトリウム水
溶液中での固有粘度は〔η〕＝１９．２であった。この
ポリマーの感温点は、２５〜３５℃であった。このポリ
マーをポリマーＣとする。 合成例４ モノマー組成をＮ−イソプロピルアクリルアミド１８ｇ
、アクリルアミド２ｇに代えた以外は、合成例１と同様
にして粉末ポリマーを得た。得られたポリマーの２０℃
水溶媒中で測定した固有粘度は〔η〕＝１０．１であっ
た。ポリマーの感温点は、４０℃前後であった。このポ
リマーをポリマーＤとする。 合成例５ モノマー組成をＮ−イソプロピルアクリルアミド１２ｇ
、Ｎ−ｔ−ブチルアクリルアミド８ｇに代えた以外は合
成例２と同様にして粉末ポリマーを得た。ポリマーの感
温点は１０℃前後であった。このポリマーをポリマーＥ
とする。 【０００６】実施例１〜３ カオリン４ｇを水７６ｍｌに分散させたコロイド液に実
施例１〜３として前記ポリマーＡ、Ｂ、Ｃの各２０ｍｇ
を１％水溶液のかたちで添加し、２０℃で１分間攪拌後
５分間静置し２０℃上澄液の５００ｎｍに於ける吸光度
を測定した。次いで、系の温度を４５℃に上げ１分間攪
拌後、５分間静置し４５℃上澄液の吸光度を測定した。 結果を表１に示す。 比較例１、２ ポリマーＡ、Ｂ、Ｃに代え、ポリマーを加えない場合（
比較例１）と、ポリアクリルアミド（分子量５００万）
を用いた（比較例２）以外は、実施例１〜３と同様にし
て上澄液の吸光度を測定した。結果を表１に示す。 表１の結果より実施例１及び３の本発明のポリマーは２
０℃でも充分な凝集性を示し、感温点以上の４５℃に昇
温すると更に凝集性能が向上することが明らかである。 また、実施例２の分子量の低い本発明のポリマーも感温
点以上の４５℃においては充分な凝集性能を示すことが
明らかである。 【０００７】 【表１】 　　　　　　【０００８】実施例４〜６カオリンに代え
、炭酸カル（実施例４）、セメント（実施例５）、活性
炭微粉（実施例６）を用い、ポリマーＢを用いて実施例
１〜３と同様にして上澄液の吸光度を測定した。結果を
表２に示す。表２の結果より、分子量の低い本発明のポ
リマーＢは２０℃における凝集性能はほとんどないが、
感温点以上の４５℃に昇温すると顔料の種類によらず優
れた凝集性能を示すことが明らかである。 【０００９】 【表２】 【００１０】実施例７ 粉末パルプ４ｇを水７６ｍｌに分散した液に、ポリマー
Ｄ１０ｍｇを１％水溶液のかたちで添加し、３０℃で３
分間撹拌した。攪拌後３０℃で濾布（協和フィルター（
株）社品“パイレンＡＢ５０１”）９．６ｃｍ２　を通
して常圧濾過し、濾液の流出速度を求めた。次いで、温
度を５０℃に上げ、同様にして濾過速度を求めた。結果
を表３に示す。 比較例３、４ ポリマー無添加の場合（比較例３）と、ポリマーＤに代
えポリアクリルアミドを用い（比較例４）、実施例７と
同様にして濾過速度を求めた。結果を表３に示す。表３
の結果より、本発明のポリマーＤは感温点未満の温度で
ある３０℃では濾水性を向上させるが、感温点以上の５
０℃では濾水性は無添加のものと変わらないことが明ら
かである。即ち、温度により濾水性を調整できることが
解る。 【００１１】 【表３】 【００１２】実施例８ セメント４ｇ、水７６ｍｌから成るスラリーにポリマー
Ｅ０．０８ｇを１％水溶液のかたちで添加し５℃で３分
間撹拌した。攪拌を止めた後、系を３０℃に昇温した所
、系は流動性のない固まりとなった。このものを再度５
℃に冷却した所、再び流動性のあるスラリーに戻った。 比較例５ ポリマーＥに代えポリアクリルアミドを用い実施例８と
同様にした所、系は部分凝集を起こし均一なスラリーと
ならなかった。又、これを昇温しても系の変化は観察さ
れなかった。実施例８及び比較例５の結果より、本発明
のポリマーを感温点未満で添加し、感温点以上に昇温さ
せれば、部分凝集を起こすことなく、凝集させることが
できることが解る。 実施例９ 固形分濃度２重量％の下水処理汚泥５００ｇにポリマー
Ｃ５０ｍｇを１％水溶液の形で添加し、２０℃で２０秒
間攪拌後、簡易ベルトプレス機で脱水し、脱水汚泥フロ
ックの含水率を測定した。次に、同様の処理を４０℃で
行ない含水率を求めた。結果を表４に示す。 比較例６ ポリマーＣに代えアクリルアミド８０重量％とアクリロ
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
０重量％から合成した共重合体（〔η〕＝１０）を用い
た以外は、実施例９と同様にして含水率を測定した。結
果を表４に示す。表４の結果より、本発明のポリマーＣ
は感温点以上の温度である４０℃で含水率が低下するこ
とが明らかである。 【００１３】 【表４】 【００１４】 【発明の効果】本発明の感温性凝集剤は、分子量に応じ
て上記の特性を有する為、廃水処理の分野に於いて、低
含水率の凝集フロックを得る事ができ、燃焼コスト等の
低減に寄与できる。又、温度によって凝集のタイミング
をコントロールする事ができる為、紙、セラミックス等
の製造プロセスの凝集剤として極めて有効であり、さら
に従来にない凝集剤の利用展開が期待できる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　Ｎ−イソプロピルアクリルアミド５０
   〜１００重量％とこれと共重合可能な他のビニルモノマ
   ー０〜５０重量％を重合する事によって得られる重合体
   から成る事を特徴とする感温性高分子凝集剤。