JPH07164000A - 凝集剤、凝集剤組成物及び凝集方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 早い濾過速度で懸濁液を濾別でき、濾布など
からの剥離性に優れ且つ含水率の低い脱水ケーキを得る
為の凝集剤及び凝集剤組成物を提供する。 【構成】 メタクリル酸２５重量％、アクリル酸２５重
量％、アクリルアミド２０重量％、ブタジエン２０重量
％及びスチレン１０重量％を重合してなる重合体ラテッ
クスからなる凝集剤を得る。この凝集剤に水溶性高分子
を配合して凝集剤組成物を得る。 【効果】 この凝集剤または凝集剤組成物を懸濁液に添
加することによって、懸濁液を容易に凝集することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、凝集剤及び凝集剤組成
物に関する。さらに詳しくは、懸濁粒子を効率良く凝集
でき、早い濾過速度で懸濁液を濾別でき、濾布からの剥
離性に優れ且つ含水率の低い脱水ケーキを得ることがで
きる凝集剤及び凝集剤組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】環境問題への関心の高まりに伴って、建
設、土木工事、下水処理などにおいて発生する泥土の脱
水処理又は湖沼、内湾、都市河川などの水浄化処理など
における効率化が要望されるようになってきた。汚泥な
どの泥漿状の懸濁液は、懸濁粒子の粒子径が非常に小さ
いため懸濁液を静置しても懸濁粒子が容易に沈降せず、
通常の濾過装置では懸濁粒子が流出するので、水と懸濁
粒子との分離が難しい。従来、このような懸濁液の脱水
処理あるいは水浄化処理には、ポリ塩化アルミニウムな
どの無機凝集剤又はポリアクリルアミドなどの有機凝集
剤を使用して圧搾脱水機、遠心脱水機、真空脱水フィル
タープレスなどを用いて、懸濁粒子と水とを分離してい
た。しかし、これらの方法では、懸濁粒子の濾布への付
着や目詰まりに依り濾過速度が遅くなるか、脱水ケーキ
の含水率が高く、その後処理が問題となるか、或いは流
逸する懸濁粒子が多くなるという問題があった。この問
題に対処する為に、懸濁液に、ラテックスと保護コロイ
ド形成物質とを凝集剤として添加して、懸濁粒子を凝集
させ、非粘着性の大きな凝集物を形成させて、これを濾
過分離する方法が提案されている（特開昭５７−１４７
５００号公報、特開平３−２３２６００号公報）。しか
し、この方法で使用する凝集剤では、濾過分離する際の
濾過速度が未だ低く、重力脱水時間が長く、且つ脱水ケ
ーキがベルトコンベアー等に付着し作業性が悪かった。
しかも、凝集剤等を多量に添加しなければならず運転経
費がかさみ不経済であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、懸濁
粒子を効率よく凝集でき、早い濾過速度で懸濁液を濾別
でき、濾布などからの剥離性に優れ且つ含水率の低い脱
水ケーキを得る為の凝集剤及び凝集剤組成物を提供する
ことにある。本発明者らは、前記目的を達成すべく鋭意
検討した結果、エチレン性不飽和親水性単量体を共重合
させて得られる共重合体のラテックスを凝集剤として用
いることによって、前記目的を達成できることを見出
し、この知見に基づいて本発明の凝集剤及び凝集剤組成
物を完成するに至った。

【０００４】

【課題を解決するための手段】かくして本発明によれ
ば、エチレン性不飽和親水性単量体５〜９０重量％及び
これと共重合可能な単量体１０〜９５重量％を共重合し
てなる共重合体のラテックスからなる凝集剤が提供され
る。また、本発明によれば、前記凝集剤と、水溶性高分
子とを必須成分とする凝集剤組成物が提供される。

【０００５】本発明の凝集剤は、エチレン性不飽和親水
性単量体５〜９０重量％及びこれと共重合可能な単量体
１０〜９５重量％を共重合してなる共重合体のラテック
スからなるものである。

【０００６】本発明の凝集剤としての共重合体のラテッ
クスに用いるエチレン性不飽和親水性単量体は、２０℃
における水に対する溶解度が１０重量％以上、好ましく
は２０重量％以上のものである。具体例として、アクリ
ル酸、メタクリル酸、クロトン酸などのエチレン性不飽
和モノカルボン酸及びその塩；フマル酸、マレイン酸、
イタコン酸、ブテントリカルボン酸などのエチレン性不
飽和多価カルボン酸、その無水物及び塩；マレイン酸モ
ノエチル、イタコン酸モノメチルなどのエチレン性不飽
和多価カルボン酸の部分エステル化物；ビニルスルホン
酸などのエチレン性不飽和スルホン酸及びその塩；アク
リルアミド、メタクリルアミドなどのエチレン性不飽和
カルボン酸アミド等を挙げる事ができる。これらのエチ
レン性不飽和親水性単量体のうち、アクリル酸、メタク
リル酸、アクリルアミド及びメタクリルアミドが好適で
ある。

【０００７】前記共重合体のラテックスにおいて、エチ
レン性不飽和親水性単量体の量は、全単量体の５〜９０
重量％、好ましくは１５〜８０重量％、さらに好適には
２０〜７５重量％である。５重量％未満では、凝集剤を
泥漿状の懸濁液に添加しても凝集物が生じず、濾過速度
が低い。逆に９０重量％を超えると、懸濁粒子が目詰ま
りを起こしやすくなり、得られる脱水ケーキは濾布など
からの剥離性が悪く、含水率が高くなる。

【０００８】エチレン性不飽和親水性単量体と共重合可
能な他の単量体としては、スチレン、α−メチルスチレ
ン、ビニルトルエン、クロロスチレンなどの芳香族ビニ
ル単量体；（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリ
ル酸エチル、（メタ）アクリル酸プロピル、（メタ）ア
クリル酸ｎ−アミル、（メタ）アクリル酸イソアミル、
（メタ）アクリル酸ヘキシル、（メタ）アクリル酸エチ
ルヘキシル、（メタ）アクリル酸オクチル、（メタ）ア
クリル酸ヒドロキシエチル、（メタ）アクリル酸ヒドロ
キシプロピル、（メタ）アクリル酸グリシジルなどのエ
チレン性不飽和カルボン酸エステル単量体；アリルグリ
シジルエーテルなどのエチレン性不飽和グリシジルエー
テル；１，３−ブタジエン、イソプレン、２、３−ジメ
チル−１，３−ブタジエン、１，３−ペンタジエンなど
の共役ジエン単量体；アクリロニトリル、メタクリロニ
トリルなどのエチレン性不飽和ニトリル単量体等が挙げ
られる。これらの単量体のうちスチレン、メタクリル酸
メチル及びアクリロニトリルからなる群の少なくとも一
種と、ブタジエン及びアクリル酸ブチルからなる群の少
なくとも一種とを組合せたもの、好ましくはスチレンと
ブタジエンとを組み合わせたものは、凝集剤の凝集性能
が高くなるので好適に用いられる。スチレン、メタクリ
ル酸メチル及びアクリロニトリルからなる群と、ブタジ
エン及びアクリル酸ブチルからなる群との重量比率は、
通常、８／２〜１／９、好ましくは７／３〜２／８であ
る。

【０００９】本発明の凝集剤としての共重合体のラテッ
クスは、通常、乳化重合法、懸濁重合法などによって得
られる。共重合体のラテックスの製法の具体例として
は、特公昭４９−４４９４８号公報、特開平６０−１６
２８９７号公報、特開昭６０−１６２８９８号公報、特
開平４−７３２９３号公報などに開示される重合法が挙
げられる。

【００１０】本発明の凝集剤組成物は前記凝集剤と、水
溶性高分子とを必須成分とするものである。本発明の凝
集剤組成物は、前記凝集剤と水溶性高分子と併用するこ
とにより、さらに凝集性能が高くなるので、濾過速度が
早くなり且つ剥離性が高くなる。

【００１１】水溶性高分子としては、アルギン酸ソー
ダ、ポリ（メタ）アクリル酸ソーダ、カルボキシメチル
セルロースのソーダ塩、アニオン性のポリ（メタ）アク
リルアミド、リグニンスルホン酸ナトリウム、カ性デン
プン、ノニオン性のポリ（メタ）アクリルアミド、ポリ
オキシエチレン、デンプン、セルロース等のアニオン性
又はノニオン性の水溶性高分子が挙げられる。これらの
水溶性高分子のうち、ポリ（メタ）アクリルアミドは、
凝集剤組成物の凝集性能が高くなるので好適である。

【００１２】水溶性高分子の量は、前記凝集剤の固形分
１００重量部に対して、通常、１０〜９００重量部、好
ましくは４０〜４００重量部である。１０重量部より少
なすぎると懸濁液の濾過速度が低下傾向になり、９００
重量部より多すぎると脱水ケーキの剥離性が悪化傾向に
なる。

【００１３】本発明の凝集剤組成物の調製方法として
は、前記凝集剤と水溶性高分子とを混合する方法、水溶
性高分子の存在下に前記凝集剤を構成する単量体を共重
合して得る方法などが挙げられる。

【００１４】本発明の凝集剤及び凝集剤組成物の性状は
水分散液である。凝集剤及び凝集剤組成物の固形分濃度
は、通常、０．０１〜３０重量％、好ましくは０．１〜
２０重量％である。

【００１５】本発明の凝集方法は、前記凝集剤または凝
集剤組成物を、懸濁液に添加するものである。凝集剤ま
たは凝集剤組成物の添加量は、懸濁液の固形分１００重
量部に対して、通常、０．１〜５重量部、好ましくは
０．３〜２重量部（固形分換算）である。５重量部より
多いと脱水ケーキの剥離性が低下傾向になり、０．１重
量部より少ないと濾過速度が低下傾向になる。

【００１６】凝集剤または凝集剤組成物を懸濁液に添加
した後、無機凝集剤又はカチオン系高分子凝集剤を添加
することによって、濾過速度がさらに速くなり、剥離性
がさらに良くなる。カチオン系高分子凝集剤の具体例と
しては、カチオン化デンプン、水溶性アニリン樹脂、ポ
リチオ尿素、ポリエチレンイミン、第４級アンモニウム
塩、ポリビニルピリジン類、キトサン等が挙げられる。
無機凝集剤の具体例としては硫酸アルミニウム、ポリ塩
化アルミニウム、塩化マグネシウム、塩化第二鉄、硫酸
第一鉄、硫酸第二鉄、消石灰、ケイ酸ソーダ、アルミン
酸ソーダ、アルミニウムミョウバン等が挙げられる。

【００１７】適用できる懸濁液としては、通常、建設、
土木工事あるいは下水処理などにおいて発生する汚泥；
湖沼、内湾、都市河川などの汚泥；工場などから排出さ
れる触媒残渣に代表される産業廃棄物等のスラッジある
いは汚泥等が挙げられる。また、乳製品等の食品などに
も適用することもできる。

【００１８】本発明の凝集剤の好適な態様を以下に示
す。 （１） エチレン性不飽和親水性単量体がアクリル酸、
メタクリル酸、アクリルアミド又はメタクリルアミドで
ある本発明の凝集剤。 （２） エチレン性不飽和親水性単量体と共重合可能な
単量体が、スチレン、メタクリル酸メチル又はアクリロ
ニトリルと、ブタジエン又はアクリル酸ブチルとを組み
合わせたものである本発明の凝集剤。 本発明の凝集剤組成物の好適な態様を以下に示す。 （１） 本発明の凝集剤の固形分１００重量部に対して
水溶性高分子１０〜９００重量部を配合してなる本発明
の凝集剤組成物。 （２） 固形分濃度が０．０１〜３０重量％である本発
明の凝集剤及び凝集剤組成物。

【００１９】本発明の凝集方法の好適な態様を以下に示
す。 （１） 本発明の凝集剤または凝集剤組成物を懸濁液に
添加した後、無機凝集剤又はカチオン系高分子凝集剤を
添加する本発明の凝集方法。

【００２０】

【発明の効果】本発明の凝集剤及び凝集剤組成物を用い
ることによって、懸濁粒子を効率く良く凝集でき、早い
濾過速度で懸濁液を濾別でき、分離機器での剥離性に優
れ且つ低い含水率の脱水ケーキを得ることができる。し
かも、本発明の凝集剤及び凝集剤組成物を用いて得られ
る脱水ケーキは流動性が低く、再泥漿化し難いので、セ
メント用、農業資材用として再利用が可能であり、資源
のリサイクル化に有用である。

【００２１】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に
説明する。なお、実施例中の部及び％は重量基準であ
る。

【００２２】本実施例で行った評価方法を以下に説明す
る。 凝集性能 浄水場から排出された固形分濃度４．２％、ｐＨ７．
１、Ｂ型粘度５９ｃｐ及び灰分７２．０％の汚泥１０５
部に、固形分濃度０．２５％の凝集剤又は凝集剤組成物
９部を添加し２分間攪拌した後、濃度４％のカチオン化
デンプンの水溶液３．５部を添加し２分間攪拌して、試
験用サンプルを得た。試験用サンプルにおける凝集物の
形成状態を肉眼で観察し評価した。 ○：凝集物の大きさが１〜５ｍｍである。 △：凝集物の大きさが１ｍｍ未満あるいは５ｍｍを超え
ている。 ×：凝集していない。

【００２３】濾過速度 ブフナー漏斗に、布厚０．７ｍｍ、通気度１２５０ｍｍ
／秒のポリプロピレン製濾布を取付け、さらに懸濁液の
濾過面積を一定にするために濾布の上に内径４９ｍｍφ
の円筒を載せた。上記凝集性能試験で得られた試験用サ
ンプル１３０ｍｌを上記円筒に注ぎ込み、濾過し、その
漏水をメスシリンダーで受け、漏水が４０ｍｌになるま
での時間を測定した。

【００２４】脱水ケーキの剥離性 上記の濾過速度試験において、濾過後、濾布に貯った脱
水ケーキを取り出し、そのケーキを別の濾布で包み、簡
易プレス機を用いて、脱水ケーキに０．１Ｋｇ／ｃｍ²
の圧力を２分間加えた。その後、濾布をケーキから剥
し、その剥がれ状態を以下の方法で評価した。 ◎：脱水ケーキが濾布に殆ど付着しない。 ○：濾布にやや付着する。スパチラで掻くと簡単に剥が
れる。 △：濾布にかなり付着する。スパチラで掻いてなんとか
剥がれる。 ×：濾布にべったり付着する。スパチラで掻いても剥が
れない。

【００２５】脱水ケーキの含水率 濾過速度試験において、濾過後、濾布に貯った脱水ケー
キを約５ｇを１０５℃で２ｈｒ乾燥し、乾燥前後の重量
変化から含水率を求めた。

【００２６】（凝集剤） 実施例１ 温度計、攪拌機、還流冷却器及び窒素導入管を備えた反
応器内を窒素ガスで置換した後、ドデシルベンゼンスル
ホン酸ソーダ３．５部、過硫酸アンモニウム０．５部、
軟水３００部及び表１に示す処方の単量体１００部を仕
込んだ。次いで、反応器を６０℃まで加熱し、８時間反
応を続け、最後に２０℃まで冷却して、凝集剤としての
共重合体のラテックスを得た。この凝集剤の性能評価結
果を表１に示した。

【００２７】実施例２〜３及び比較例１ 実施例１において、単量体処方を表１に示すものに変え
た他は実施例１と同様にして凝集剤としての共重合体ラ
テックスを得た。これら凝集剤の性能評価結果を表１に
示した。

【００２８】

【表１】

【００２９】比較例２ 凝集剤としての水溶性高分子（ポリアクリルアミド：重
合度約１６万）の性能評価結果を表２に示した。

【００３０】（凝集剤組成物） 実施例４〜６及び比較例３ 実施例１において、単量体処方を表２に示すものに変え
た他は実施例１と同様にして共重合体ラテックスを得、
これに水溶性高分子（ポリアクリルアミド：重合度約１
６万）を表２の処方に従って添加し攪拌して、凝集剤組
成物を得た。これらの凝集剤組成物の性能評価結果を表
２に示した。

【００３１】

【表２】

【００３２】以上より、エチレン性不飽和親水性単量体
５〜９０重量％を共重合して得られる共重合体のラテッ
クスからなる凝集剤を用いることによって、懸濁粒子を
効率よく凝集でき、懸濁液の濾過速度が高く、剥離性に
優れ且つ含水率が低い脱水ケーキが得られることがわか
る。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エチレン性不飽和親水性単量体５〜９０
   重量％及びこれと共重合可能な単量体１０〜９５重量％
   を共重合してなる共重合体のラテックスからなる凝集
   剤。
2. 【請求項２】 請求項１記載の凝集剤と、水溶性高分子
   とを必須成分とすることを特徴とする凝集剤組成物。
3. 【請求項３】 請求項１記載の凝集剤または請求項２記
   載の凝集剤組成物を、懸濁液に添加することを特徴とす
   る凝集方法。