JPH10505383A - Dadmac/ビニルトリアルコキシシラン・コポリマーと廃水処理におけるその使用 - Google Patents

Dadmac/ビニルトリアルコキシシラン・コポリマーと廃水処理におけるその使用

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、水溶性の界面活性を有するシリコン(珪素)含有高分子電解質ポリマーと、パルプおよび紙製造工場におけるピッチの処理;再生紙生産におけるインキ含有排出水の清澄化;製紙工場の有色物質含有廃水からの有色物質の除去;混濁生起成分を含有する廃水の清澄化;脂肪、血液、生体組織その他の固形分を食品加工廃水から効果的に除去する化学処理法;含油産業廃水からの廃油除去、等に使用される凝集剤(coagulant)としての使用に関する。これらの高分子電解質は、特定の親水性または疎水性モノマー、好ましくは、ジアリルジメチルアンモニウム・ハロゲン化物、特に、ジアリルジメチルアンモニウム・クロリドとビニルアルコキシシラン好ましくはビニルトリメトキシシランとのシリコン含有コポリマーである。

Description

【発明の詳細な説明】 DADMAC/ビニルトリアルコキシシラン・コポリマーと 廃水処理におけるその使用発明の分野 本発明は、水溶性の界面活性を有するシリコン(珪素)含有高分子電解質ポリ マー(複数)と、パルプおよび紙製造工場におけるピッチの処理;再生紙生産に おけるインキ含有排出水の清澄化;製紙工場の有色物質含有廃排出水からの有色 物質の除去;混濁生起成分を含有する廃水の清澄化;脂肪、血液、生体組織その 他の固形分を食品加工廃水から効果的に除去する化学処理法;含油産業廃水から の廃油除去、等に使用される凝集剤(coagulant)としての使用に関する。これ らの高分子電解質は、特定の親水性または疎水性モノマー、好ましくは、ジアリ ルジメチルアンモニウム・ハロゲン化物、特に、ジアリルジメチルアンモニウム ・クロリドとビニルアルコキシシラン好ましくはビニルトリメトキシシランとの シリコン含有コポリマーである。発明の背景 本発明は、新規なポリマーに関するもので、それは廃水処理を必要とする数種 の異なった産業において利用可能である。従って、各産業において克服されるべ き問題が、この項目下に、順に検討される。 ピッチ堆積物の処理 製紙系においてはピッチは、単純に、パルプ製造過程で木材から遊離する粘稠 な樹脂性の物質と定義される。製紙工場の処理水では、ピッチは不安定なコロイ ド状の疎水性粒子の分散物として存在する。製紙系においてしばしば遭遇する条 件、例えば、流体力学的および機械的剪断力、突然のpHおよび温度の変化、硬 水イオンの影響、および無機鱗片の析出、のもとでは、コロイド状ピッチの粒子 は凝集し(agglomera-te)し、製紙機械表面に堆積する傾向を有する。 ピッチの堆積は、しばしば最終紙製品における品質上の欠陥、装置寿命の短縮 、設備操業の阻害、製紙機械の運転休止、そして究極的には工場の利益低下の原 因となる。これらの問題は、多くの工場ですでに設備保全および環境問題の理由 により実施されているように、その水処理系がクローズド(閉鎖系)化されたこ とにより、処理系における多数の潜在的ピッチ排出点がなくなったことによって 倍増した。閉鎖再循環製 紙水処理系は、ピッチのような疎水性物質の保持容量が限定されているからであ る。これらのピッチ粒子が、連続的に製紙系から制御された態様で除去されなけ れば、自然の析出が起こってピッチの堆積と操業上の困難を惹起するであろう。 かくして、製紙系におけるピッチ堆積は多くの製紙業者にとって最優先の問題と なっている。 多数のピッチ堆積防止法が製紙業界で採用されている。例えば、パルプ洗浄段 階(例えば、褐色クラフト材料の洗浄段階や漂白工場の抽出段階)における、ピ ッチ分散剤や消泡剤またはこれらの段階用の洗浄助剤の利用による操業の最適化 は、多くの工場において選択される一つの防止法である。これらの除去可能の箇 所におけるピッチの除去は閉鎖製紙系では特に重要である。タルク(滑石)のよ うなピッチ吸着剤の使用がしばしば採用される。しかしながら、タルク/ピッチ 粒子が有効に紙シート中に保留されなければ、タルクはピッチ析出(堆積)の問 題の解決よりはむしろ助長に終るであろう。 明礬は酸性製紙系において広く使用されるピッチ処理剤である。それは、ロジ ンサイズ剤の沈着と類似の態様でピッチ粒子を繊維に付着させることによって作 用する。カチオン性凝集剤(coagulants)はアニオン性帯電コロイド状ピッチ粒 子の繊維と微細繊維とへの付着を、電荷中和機作によって促進する。ピッチの処 理のためにカチオン性凝集剤や明礬を使用することの利点は、ピッチが最終紙製 品における繊維中に分散した顕微鏡的サイズの粒子の形で系から除去されること である。明礬と異なって、ポリマーのカチオン性帯電は必ずしも系のpHに依存 しないから、カチオン性ポリマーは中性およびアルカリ性製紙(機械)において 有効に使用できる。さらに、カチオン性ポリマーは、正常のアルカリ性製紙条件 下で、水溶性を保つが、明礬は不溶性の水酸化アルミニウムを生成する可能性が ある。 カチオン性ポリマー歩留まり向上剤は、純粋に電荷中和剤として作用し、アニ オン性ピッチを、ヘッドボックスや他の製紙機械部分の疎水性プラスチックの表 面ではなく、アニオン性木材繊維の表面に堆積させると、一般に考えられている 。ピッチは、典型的には、脂肪酸、ステロール、脂肪アルコール、アルキルエス テル、および脂肪トリグリセリドから形成されている。ピッチは木材から、化学 的ならびに機械的処理の両方によって、遊離する。コロイド状ピッチは、化学的 パルプ形成、リファイニングおよび叩解中に発生し、少量はパルプ漂白の種々の 段階で発生する。 ピッチは、希薄な水中油型エマルジョンで、部分的に製紙工程中で生成される 界面活性物質(例えば、イオン化された形の脂肪酸、樹脂酸)によって安定化さ れていると考えられている。処理中に添加される化学物質もこのエマルジョンの 安定化に寄与する可能性がある。未漂白の、クラフトパルプ、サルファイトパル プ、砕木パルプ中のコロイド状ピッチの代表的粒径分布は、0.2から2μmで ある。懸濁液中のコロイド状ピッチの総量は、1%繊維濃度のパルプに対して5 − 70ppm(容量)の範囲内にあると報告されている。 ピッチは、もしピッチを洗浄して下水管に流すか、顕微鏡的粒径の粒子として 紙シート中に取り込むことによって適切に除去されるなら、無害である。しかし ながら、ピッチが製紙系中で濃度上昇することがあれば、凝集(agglomeration )が始まり、紙に置ける欠陥、装置上への堆積が起こり、生産上の損失または低 下が、パルプとともに製紙系に混入するピッチのそのような不適切な管理の帰結 であろう。 製紙業者の一つの関心事は堆積性のピッチの除去である。ピッチ堆積防止に関 する数種の機作が過去において提案された。ピッチ堆積防止の現象を説明するた めに一般に提案されている三つの機作を以下に説明する。 (1)ピッチの処理に使用されるカチオン性ポリマーは、アニオン性ピッチ粒 子に吸着し、そのような「安定化された」ピッチ粒子が繊維上に「固定され」、 かくして処理水中の「遊離」ピッチ粒子の濃度を減少する。 (2)カチオンポリマーまたはタルクは、ピッチ粒子上に吸着し、それを非粘 着性にすることによって分散ピッチの安定化剤として作用する。 (3)カチオン性およびノニオン性ポリマーによる機械部分の逐次処理が、フ ァンデルワールス引力を克服する立体障害を形成して、その部分を親水性にする 。 上記の第三の機作は単にピッチの堆積を禁ずるのみならず、洗い流されやすい 析出物を形成させる。 製紙処理水の懸濁物中のコロイド状ピッチの表面電荷中和は、ある程度の疎水 性を導入すべく変性されたポリジアリルジメチルアンモニウム・クロリド(DA DMAC)凝集剤(coagulant)の使用によって向上させることができる。 ポリ(DADMAC)はピッチ/水界面において界面活性であるが、空気/水 界面では活性でないことが、本発明者らによって見出された。これらのポリマー は、ピッ チ粒子を凝集(coalescence)させ、パルプ繊維の地組織中への取り込みを可能 にする大きさにする。増大した粒径は、製紙工程中で、濾過工程のように、ピッ チ粒子がパルプに付着して搬送されることを容易ならしめる。接触角の測定は、 これらのポリマーが固体の表面に吸着してそれを親水性にする傾向を有すること を示す。表面の親水性は、その上へのピッチ粒子の堆積を阻害する。 本発明者らのポリ(DADMAC)の研究に基づいて、一つのカチオン性ポリ マーが、ピッチ/水界面に移行し、同時に(テフロン(登録商標)のような)疎 水性表面に吸着する能力を有し、ピッチの堆積を阻害することに有効であろうと いうことが発見された。接触角の測定は、ポリ(DADMAC)は疎水性表面へ の吸着においてはそれほど有効でないことを示した。 本発明者らは、ポリ(DADMAC)のような高分子電解質の主鎖に、シリコ ン部分を導入した新規な高分子電解質を合成した。この特異なカチオン性界面活 性ポリマーは、既知の同様のポリマーよりも有利である。表面張力の低下によっ て立証されるような、増大した界面活性と疎水性表面への吸着との両方の能力を 有するからである。この新規なポリマーの上記の両性質は、製紙工程において、 ピッチ粒子の表面に吸着し、紙とともに搬送され得る粒径を達成することによっ て、ピッチの堆積を抑制することを容易にした。 アメリカ合衆国特許第5,246,547号(Finkら、1993年9月2 1日発行)はピッチの処理に使用されてきた疎水性高分子電解質を開示している 。この疎水性高分子電解質は、DADMACと、ジメチルアミノエチル(メタ) アクリレート・ベンジルクロリド第四級塩、ジメチルアミノエチル(メタ)アク リレート・セチルクロリド第四級塩、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレー ト・メチルクロリド第四級塩のような疎水性モノマー、とを共重合させて得られ る。 脱墨処理水の清澄化 再生繊維の生産が、パルプ紙製造業の重要問題となって来た。印刷技術の進歩 ならびに再生されるべき印刷物の範囲の拡大が、再生業者に新規な挑戦を提供し ている。かくして脱墨(脱インキ)方法における新機軸が、新規なインキと印刷 媒体によってつくりだされた諸問題に対応しなければならぬ。例えば、フレクソ グラフ新聞印刷法に使用されるために出現した水ベースインキは、回収再生にお いて困難をもたらす。 この種のインキは、脱墨工程をくぐり抜けて、再生紙の白色度を低減するからで ある。 従来の脱インキ方法(新聞紙の脱インキに使用されているような)は、三つの 異なる段階からなる。まずインキを紙の繊維から除去、すなわち、分離する。こ の除去ないし分離は、通常古紙が水中で再生パルプ化されているときに起こり、 通常、苛性アルカリまたは界面活性剤によって促進される。次に、分離されたイ ンキを小さな粒径に分散させる。この分散は通常前記分離段階と同時に起こる。 三番目に、分散したインキを通常洗浄または浮選によって再パルプ化された繊維 スラリーから分離する。 効率的な脱墨法は、繊維からのインキの有効な脱離と、繊維スラリーからのイ ンキ分散物の有効な分離の両方を達成しなければならぬ。インキを繊維から有効 に分離し、インキを小粒子としてスラリーの水相中に分散するだけの脱墨法は、 もしその後で、インキの繊維スラリーからの有効な除去が得られなければ、不充 分であろう。分散されたインキ粒子は、スラリー中の繊維とともに連行され、あ る程度は紙形成中に繊維中に保留されて、灰色の色合い、または明瞭な斑点など を生じ、一般に白色度を低下させる。 インキ除去工程では、大量の水が必要である。インキ含有処理水の清浄化は、 典型的に、起泡分離(Dissolved Air Flotation(DAF))のような固/液分離単位 操作によって達成される。再生工場はしばしば大都市圏内に位置するので、工場 においては、閉鎖水再循環系の維持に重点が置かれている。DAF流入物の有効 な清澄化は重要である。なぜならば水中に残留するインキは紙に再導入され、最 終紙製品シートに白色度の低下を招来するからである。 清浄化剤は、典型的にはDAF装置と組み合わせて脱墨処理水から懸濁固形分 を除去するのに使用される。しばしば脱墨処理水は著しいアニオン性を有し、有 効な清澄化のためには、二元的なポリマーによる処理計画を必要とする。二元的 ポリマー処理剤は、一般に、低分子量カチオン凝集剤(coagulant)と高分子量 凝集剤(flocculant)の組み合わせからなる。典型的なカチオン性コアギュラン トは、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウム・クロリド)、ジアリルジメチルア ンモニウム・クロリド含有両性コポリマー、およびエチレンジクロリド/アンモ ニアまたはジメチルアミン/エピクロロヒドリンの縮合ポリマーである。アクリ ルアミドベースのフロキュラントは固液分離において助剤として使用されて来た 。アニオン性およびカチオン性のフロ キュラントの両者が使用できる。 脱墨処理水に含まれる懸濁固形分を、水溶性カチオンポリマーをコアギュラン トとして使用して凝集させることは、一般に行われている。ある程度成功したポ リマーの一つはポリジアリルジメチルアンモニウム・クロリドであり、以下ポリ (DADMAC)と記す。このコアギュラントを使用することの欠点の一つは、 このコアギュラントは比較的高価で、良好な凝集を引き起こすに必要な使用量は しばしば過剰量であることである。ポリ(DADMAC)以外のより有効なコア ギュラントを提供することが可能であるとすれば、脱墨処理廃水の改良された清 澄化処理が可能となろう。 ジアリルジメチルアンモニウム・クロリドの脱墨剤としての効率を改良した注 目に値する試みが、アメリカ合衆国特許第4,715,962号;5,013, 456号;5,207,924号に開示されている。これらの特許は、ジアリル ジメチルアンモニウム・クロリドとアクリル酸のようなアニオン性モノマーとの 両性コポリマーがポリ(DADMAC)の脱墨水コアギュラントとしての効率を 改良することを示す。 濁度低減 多くの工業上の方法は多量の水の使用を必要とする。これらの廃水を再循環使 用するためには、再使用の前に処理しなければならない。有効な再循環は廃水か ら混濁生起成分を除去することを含む。 混濁生起成分は、有機または無機のなんらかの化学種の、混濁を生起するに充 分な大きさの粒子または小液滴で、廃水、工業用水、自然水中に光分散として現 れる。これらの混濁生起成分は、各種の水のなかの無機物質、有機物質、顔料分 散物、コロイド状腐植物質の懸濁物、下水の成分、および前記のもののいずれか の任意比の混合物であり、それによって混濁不透明化の効果を生ずる。 濁水は、そのなかに上記のいずれかのタイプの混濁生起成分が分散して含まれ るか、水に分散させられるときに、効果において同様である他のタイプの混濁生 起成分が、分散して含まれる、なんらかのタイプの水である。例えば、有機また は無機の、あるいは有機無機混合した性質を有するコロイド状物質は混濁生起物 質である。そのような成分は、性質および濃度において大きな変異があるが、一 般に高度のアニオン性表面電荷を有し、それがコロイド状粒子をたがいに反撥さ せ、かくして、妥当な時間枠内で沈殿することなく水中に分散して滞留するので ある。 濁水の例は、炭化水素処理工場からの排出水、種々のタイプのゴムラテックス を製造する化学処理工場からの排出水、炭化水素性の乳化成分を含む物質を使用 する種々の処理工場からの廃排出水、等の廃水である。さらに、廃水は自動車工 場、機械工場の操業からも排出される。 種々のタイプの濁水からの懸濁固形分の除去の一般的な方法は、よく知られた 清澄化化学処理法である。清澄化における第一の単位操作は、凝集(flocculati on)と組み合わされるか、それに先立つ凝集(coagulation)である。コアギュ レーションは、水中に分散している粒子または小液滴の表面電荷の中和による固 形分の脱安定化と定義される。フロキュレーションは、通常、小さい粒子または 小液滴の、一般にフロック(floc)化と呼ばれる橋かけによる、より大きな粒子 または液滴への凝集(agglomerationまたはcoalescence)と定義される。 清澄化の一方法は、普通、処理されるべき水溶液に、コアギュラントとして知 られるある種の化学添加物を加え、該添加物を水性液体と混合し、それによって フロック形成を起こし、種々の方法によってフロックを除去することからなる。 ある場合には、第二の、一般にフロキュラント(フロック化剤)と呼ばれるより 高分子量の水溶性ポリマーが添加されて、フロックの形成を助けることもある。 フロックの除去は機械的分離手段によって、または単に重力を凝集(agglomerat ed)固形分に作用させて、それにより除去可能の泥滓(沈殿物)層を形成させる ことによって実施できる。 この目的に使用できる有効なコアギュラントのなかには、水溶性カチオンポリ マーがある。これらの物質は分散粒子または小液滴の表面電荷を中和して混濁水 中に存在する混濁生起物質を凝集(agglomerateまたはcoalesce)させ、沈殿さ せるか水性媒体の表面に浮揚させ、沈殿または浮揚物は当業者に周知の技術で捕 集除去される。 有効なコアギュラント(凝集剤)の一例として、混濁生起成分を含む水を清澄 化するための多核アルミニウム化学種と組み合わせた水溶性のカチオンポリマー が、アメリカ合衆国特許第4,655,934号に開示されている。もう一つの 例は、低混濁度産業廃水から混濁物を除去するに有用な、フェノールとホルムア ルデヒドと低分子量ポリアミンとの反応生成物の例がアメリカ合衆国特許第4, 308,149号に開示されている。しかしながら、従来技術に対する改良を示 すより効率的な混濁物除去方法が望まれる。 廃水からの混濁生起物質の除去に加えて、多くの産業上の方法が、水の再循環 使用に先立って有色物質の除去を必要とする。特に、製紙工場からの排出水から の有色物質の除去はパルプおよび紙産業内に、問題を提起している。このような 廃水は排出の前に、脱色処理することが必要である。 アメリカ合衆国の木材パルプ生産能力は、およそ年間6千万トンである。木材 の平均セルロース含有量は約40%であるから、6千万トンのパルプを生産する ためには1億5千万トンの木材が必要である。この二つの数字の差は、パルプ製 造工程において、セルロース繊維を遊離するために除去ないし分離されなければ ならないリグニンとヘミセルロースを意味する。 しかしながら、パルプ製造方法は木材中に存在するリグニンの100%は除去 せず、クラフトパルプ製造、サルファイトパルプ製造では約5%が残留する。( 機械パルプ製造では、この数字はかなり高い。)もし高品質の最終紙製品が所望 ならば、この5%の残留リグニンは、パルプの漂白によって除去されなければな らない。 アメリカ合衆国で生産されるパルプの35%以上は漂白されるから、年間約1 00万トンのリグニンが漂白工場で除去されており、その大部分は苛性アルカリ 抽出段階でなされている。この数字は重要である。なぜならば、除去処理(すな わち漂白処理)において残留リグニンの大部分が可溶化されるからである。この 可溶化されたリグニンは、漂白工場における酸化段階中に形成される不飽和とキ ノン部分の共役の故に、強力な可視光線の吸収体である。したがって、漂白工場 の排出物は高度に着色している。製紙工場の排出水のなかには、他の色素源もあ るが、漂白が遂行される段階ではすでに、この流出物が廃水着色の主要な原因で あることは容易に理解できよう。たしかに、クラフトパルプ漂白工場では、その 最初の苛性アルカリ抽出段階の流出物が廃水の着色の少なくとも70%を占める 。 パルプ製造と漂白の最終目標は、木材のセルロース繊維からリグニンとヘミセ ルロースを除去することである。パルプ製造によって除去される95%は、黒液 中に存在する無機化学物質を回収する工程で、燃料として燃やされる。漂白工程 で、5%の残留リグニンは、繊維から分解と可溶化によって分離されて廃水に移 行する。化学的除去は、それゆえ、この溶解度の低下によってのみ達成されるが 、それは困難な仕事であることがわかった。 したがって、パルプ中の有色物質の第一の要因はリグニンである。クラフト色 は製紙工程におけるクラフト蒸解段階で炭水化物から生成するケト−エノール類 に基づくことも示唆されている。漂白処理中のパルプの塩素化は有色物質の生成 を起こすが、それは苛性アルカリ溶液によってパルプから溶出される。かくして 、苛性アルカリ抽出排出水は、有色物質の大部分と、他の有機物質を含むが、こ れらは廃水処理中に処理されなければならない。 排出流から有色物質を除く方法は、石灰、パルプのような固体粒状物質、製紙 法の諸段階で使用される粘土、分散剤ないし界面活性剤、ポリマーの存在によっ てさらに複雑なものとなる。固体粒状物質は通常 anionlc trash(アニオンかす )とよばれる。 製紙工程の排出水からの色の除去に関する国の大抵の規制は、真の色、すなわ ち、プラチナコバルト(Pt−Co)色(DR−2000分光器を使用)を対象 としている。それにもかかわらず、パルプおよび紙の製造工場に対して、排出水 中の見かけの色をも低下させよという圧力が増大している。裸眼で色がわかるか らである。処理を受ける系の真の色の程度は低いが、対応する見かけの色の程度 は高い場合がある。この問題は通常、該系の濁度を増加する懸濁固体粒子の存在 によって起こされる。それゆえ、有色物質除去の新しい方法は、排出水の真の色 を除去するのみならず、見かけの色をも低下させなければならない。 有色物質の除去の圧力は、第一に州の環境管理官庁に由来する。以前には、着 色廃水は、廃物受容水の審美的価値を害するのみと考えられていたが、しかしな がら、生物学者たちは次第に、あり得る毒性効果、水の光透過性を減少して光合 成活動を低下させる効果、そして勿論、この活動の低下による溶存酸素濃度の低 下の問題に関心をもち始めた。さらに、これらの着色廃排出物は生物学的酸化に 対してかなり頑強であるけれども、水系環境で分解するがゆえに、酸化生成物は 潜在的に有害である可能性がある。 このような副産物は水溶性であり、かつ、相当量が生成していることが明らか になった。これは、有色物質除去に使用される化学薬品に対して厳しい要求を課 す。勿論、すでに利用できる有色物質除去技術があって、それによれば製紙工場 の全排出物からも、または、漂白工場の苛性アルカリ抽出段階からのような個別 の廃水からも有色物質の90%を以上を除くことができる。これらの技術は、化 学的方法(例えば、 明礬、三価の鉄、石灰、高分子電解質による)、生物学的方法(例えば、白色腐 敗菌による)、または物理的方法(例えば、限外濾過、イオン交換、炭素による 吸収)である。しかしながら、それらの技術のどれもあまりにも高コストのゆえ に、広く採用されてはいない。 有色物質除去の化学的方法には、アメリカ特許第5,200,089号に開示 されている、硫酸第一鉄と、エピクロルヒドリンとメチルアミンとの水溶性カチ オン性コポリマーとからなる脱色組成物による方法がある。化学的脱色処理の他 の例は、アメリカ合衆国特許第5,338,816;5,283,306;5, 292,793;および5,314,627号に開示されているような、ジアリ ルジメチルアンモニウム・クロリドと、第四級化ジメチルアミノエチル・アクリ レートおよび第四級化ジメチルアミノエチル・メタクリレートからなる群から選 ばれる疎水性モノマーとからなるコポリマーである。 脱色に利用される製品へ要求は非常に厳しい。すなわち、製品は有色物質と不 溶性生成物を形成するように反応する能力があり、生成物の量が著しく大量であ るから、脱色用製品は除去されるべき有機物に対してきわめて少い量比で有効で なければならない。そうでなければ、高コストのゆえに、使い物にはならない。 食品加工廃水の処理 食品加工産業は毎日何トンもの食品加工廃棄物を排出している。そのような食 品加工廃棄物は食品加工系を流れる水を汚染する。例えば、家禽産業の廃水は、 鳥体の処理から出る脂肪、油、血液および他の固体物で富化されている。これら の副産物、例えば、脂肪、血液、生体組織は典型的に、排出水中に数百から数万 ppmの範囲で存在する。 経済的ならびに法規制の理由で、食品加工業界は廃棄物処理と食品加工廃水の 循環再利用に関してつきることのない配慮の必要に直面している。そのような副 産物の処理は環境的見地からは決定的に重要である。実際、アメリカ合衆国環境 保護庁は、公共飲用水供給源または自然水系へ排出される水のなかの油質と固形 物の総量に厳しい規制を課した。 そのような固形文の除去はまた、確立されている全溶解固形分量(TDS)、 化学的酸素要求量(COD)、生物学的酸素要求量(BOD)、および地方の下 水および 河川へ流入する全有機炭素量(TOC)に対して決定的に重要である。さらに、 食品加工産業は環境保護庁の厳しい排出規制に加えて、地方自治体の規制にも配 慮しなければならぬ。 処理した水を水系に放出するかわりに、廃水を加工系に再循環することは、コ スト的に有効なシステムを提供する。しかしながら、そのような廃水を再循環す るには、きれいな水を作業系に戻すために、含有固形分を有効に除去しなければ ならぬ。したがって、環境保護庁の標準に合うための固形分の除去に関して存在 するのと同じ配慮が必要である。 廃水中の脂肪、血液、生体組織および他の固形物の最も有効な除去法の一つは 、化学的助剤を使用するものである。歴史的に、乾燥ポリマーと逆相ラテックス エマルジョンが食品加工廃水の処理に使用されて来た。各物質は、おのおの利点 と欠点を有する。乾燥ポリマーは、極度に濃縮でき、それによって、輸送コスト を減少できるが、それを溶解する装置は高価であり、すべての最終使用者が現場 で利用できるわけではない。乾燥ポリマーはまたかなり高度に架橋していて、不 溶性のゲルが含まれている。 ラテックスポリマーは、種々の問題を有するが、かなり頻繁に使用されている 。ラテックスポリマー製品は、油中に分散した30−35%の固形分を含む。ラ テックスポリマーは、使用に先立って転相させねばならない。この使用法に関す る多くの問題が、多くの顧客にその使用を避けさせることになった。さらに、ラ テックスには、一般に、狭い使用濃度範囲があって、しばしば高濃度使用によっ て、過剰処理が起こる。 ポリエチレン・オキシド、ポリエチレン・アミン、ポリジアリルジメチルアン モニウム・クロリド、およびアクリルアミドと第四級化アクリレートとのコポリ マーのような化学薬剤が食品加工産業で使用されて来た化学処理剤の具体的なタ イプである。水の清澄化に使用されるポリ(DADMAC)はアメリカ合衆国特 許第3,409,547号に開示されている。水の澄明化に使用される(DAD MAC)/アクリルアミド・コポリマーはアメリカ合衆国特許4,869,82 9;4,396,513;4,734,205および4,835,234号に開 示されている。食品加工廃水の調整に使用される疎水化変性されたDADMAC がアメリカ合衆国特許第5,429,749号に開示されている。 これらの化学処理剤は、食物、血液、油、およびその他の固形分を廃水から除 去す る手段を提供したとはいえ、そのような化学処理剤の使用には種々の不利益が存 在する。例えば、上記のポリマーは伝統的に油性溶媒中で合成され、そのために 、環境的に好ましくない処理計画を必要とし、潜在的な火災の危険性を有してい た。さらに、上記のポリマーを含む化学処理剤は界面活性剤を含む。またさらに 、これらの既知の処理剤は、高度に毒性で、それゆえに、処理済み廃水を再循環 の目的で、または公共飲料水源として使用することはできない。 それゆえ、食品加工廃棄物によって惹起される環境的配慮に対応し、かつ環境 に対して好ましい処理系への要求がある。 含油廃水のエマルジョン破壊 産業界では含油廃水が、鉄鋼およびアルミニウム工業、化学処理工業(CPI )、自動車産業、洗濯業、石油精製、等の種々の工程から産出される。これらの 産業では、高度に精製された石油、潤滑油やグリーズが、それぞれの産業にした がって、種々の目的で水と接触する。このことは、高度に分散した難しいエマル ジョンを廃排出水流中に排出することになる。 例えば、鉄鋼およびアルミニウム工業では、熱間圧延機を使用する工場からの 廃水は潤滑油や油圧装置用炭化水素油を含む。冷間圧延工場の廃水は、圧延板を 潤滑し錆を滅ずる油を含んでいる。特に冷間圧延工場では、水中油型エマルジョ ンが圧延中に冷却剤として板に噴霧される。また、金属加工工場は潤滑油、切削 油、ラッピング液、曇り取り液、研磨液、その他の業者特製の液剤を含む廃水を 生ずる。これらの油は一般に高度に精製された炭化水素油である。 石油精製の廃油は、二つの源から来る。すなわち(1)水清澄化装置、すなわ ちDAFやAPI分離器の表面捕集物で、主として原油からなる。(2)工場を 通じてトラップとドレインで集められる処理の漏洩物。この油は通常廃水処理工 場に送られる。 一つのタイプの廃油は、排出水処理工場で、排出水から分散した油を除去する 処理中に形成される。この油("float"(浮き滓)または"Skimmings"(上皮滓) などと呼ばれる)はDAF装置やIGF(induced gas floatation)や波形鉄板 インターセプター(CPI)や保持槽のような清澄容器に集められる。廃油はこ れらの装置内で表面に浮かび、機械的手段で分取され貯蔵される。この廃油は、 燃焼し、油回収施設に送られ、またはその場で処理することもできる。このよう な廃油は最低で50〜95 %の油分を有し、乳化された水や固形分を含むが、これらは廃水から油を除去す るのに用いられている化学薬剤によって安定化されている。 綿および羊毛製造工場からの廃水は、洗浄、精練剤除去および仕上げ工程から 来る油やグリーズを含んでいる。綿および羊毛製造工場で紡績機械上での繊維の 摩擦や絡みを防止するために使用される仕上げ油は、廃水中に移行する。他の産 業、ペンキ、表面塗装、接着剤;石鹸および洗剤;染料およびインキ;ならびに 皮革産業の諸工程もまた含油廃水を生ずる。上記の産業のおのおのにおいて、諸 工程で使用される油は究極的には、高度に分散した、すなわち、水中油型エマル ジョンとして廃水を汚染する。 廃水中の乳化された油は典型的には、数百ないし数万ppmの範囲で存在する 。環境的見地からこの油を除去することは重要である。アメリカ合衆国環境保護 庁は、公共飲用水水源や自然水系に放出されるべき水のための、厳しい油および グリーズ総量(TOG)の規制を課した。この油の除去は、すでに確立されてい る地方の下水および河川へ流入する総溶解固形分量(TTS)、化学的酸素要求 量(COD)、生物学的酸素要求量(BOD)および総有機炭素量(TOC)の 排出制限にとって決定的に重要である。アメリカ合衆国環境保護庁が油およびグ リーズの厳しい排出量制限を課したことのみならず、これらの産業は地方自治体 の政令によっても影響されている。 エマルジョンは油と水のような二つの液相の緊密な混合物であって、二つの液 体は互いに溶解せず、どちらかの相が他の相中に分散している。油が水中に分散 しているどの含油廃エマルジョンも、広範囲の油のいずれかを広い濃度範囲で含 んでいる。これらの油は、ヘキサン、四塩化炭素、クロロホルムないしフッ素化 炭化水素によって水から抽出できる物質と定義される。さらに油に加えて、これ らのエマルジョンは典型的に、固形分、泥土、金属粒子、乳化剤、洗浄剤、石鹸 、溶剤、その他の残渣によって汚染されている可能性がある。これらのエマルジ ョン中に存在する油のタイプは、産業別に異なる。それらは、潤滑油、切削油や 、タール、グリーズ、原油、ディーゼル油のような重炭化水素のこともあり、ガ ソリン、ケロシン、ジェット燃料のような軽炭化水素のこともある。排出水中の その濃度は、容量で、ほんの数ppmから5〜10%に及ぶこともある。 安定な水中油型エマルジョンは、帯電した小油滴がイオン性環境に取り囲まれ たコ ロイド系である。エマルジョンの安定性は、物理的および化学的機作の組み合わ せによって維持される。 エマルジョンは、化学薬剤、電解質、または物理的方法で破壊することができ る。エマルジョンの破壊はresolutionとも呼ばれる。その目的が、原混合物を構 成部分に分けることであるからである。普通に化学薬剤が含油廃水の処理のため に使用され、化学薬剤は機械的の処理の効果を高めるためにも使用される。エマ ルジョンの破壊において、安定化要素が中和されて、乳化された小液滴の凝集を 起こさなければならない。乳化された小液滴上に畜積された電荷は小液滴のそれ とは反対の電荷の導入によって中和される。化学的エマルジョン破壊剤は、この 反対電荷を提供するもので、それゆえに、通常イオン性である。 含油廃水の処理は、普通、二つの段階、すなわち、界面活性剤の乳化特性の破 壊ないし帯電小油商の電荷中和による凝集(coagulation)と、中和された小液 滴の分離可能のより大きな球状粒子への凝集(agglomeration)によるフロック 化(flocculation)との二段階にわけられる。含油廃水という語は、油と分散固 形分と水を含む水中油型エマルジョンのことである。 伝統的に、硫酸が含油廃水処理工場で、エマルジョン破壊の第一段階として使 用されて来た。酸は界面活性剤のカルボキシル基をカルボン酸に転化し、小油の 凝集(agglomeration)を可能にする。鉄塩、アルミニウム塩のような化学凝集 剤(coagulation gaents)が酸の代わりに使用され、小油滴の凝集(agglomera tion)を助ける付加的利益を有する。水中油型エマルジョンの破壊に使用される 無機エマルジョン破壊剤の若干の例は、明礬、AlCl3、FeCl3およびFe2 (SO43のような多価金属塩、H2SO4、HClおよびHNO3のような鉱酸、 粉末状の粘土や石灰のような吸着剤である。しかしながら、アルミニウムや鉄は 水酸化物泥滓を生じ、脱水が困難である。酸はエマルジョン破壊剤として一般に 塩凝集剤よりも有効であるが、油・水分離後に残留酸性廃水を中和しなければな らぬ。 上述のように、Fe2+、Zn2+、Al3+等のような金属イオンは、エマルジョ ン破壊に長く使用されて来たが、最近の政府の規制は廃排出水中のその濃度を制 限した。それらは水中油型エマルジョン破壊に有効ではあるが、また油をフロッ ク化するために他の化学薬剤を必要とする。 有機エマルジョン破壊剤は、エマルジョン破壊剤として非常に有効であり、無 機的方法によるよりも恒常的な結果を与え、より質のよい排出水を生ずる。全く この理由により、多くの処理場において、有機エマルジョン破壊剤は、伝統的な 明礬による処理に取って代わった。より質のよい排出水を生ずることに加えて、 有機エマルジョン破壊剤は、しばしば相当する無機的処理剤よりも少ない使用量 ですむ。有機エマルジョン破壊剤は処理で発生する泥滓の量を50〜75%も減 少させる。含油廃水に有用な有機エマルジョン破壊剤の若干の例は、ポリアミン 、ポリアクリレート、およびその置換コポリマーである。 歴史的に、乾燥ポリマー、溶液ポリマーおよび逆相エマルジョンラテックスが 廃水の処理に使用されて来た。各材料は、利点と欠点を有する。乾燥ポリマーは 高度に濃縮でき、それゆえに輸送コストを低減できるが、ポリマーを溶解する装 置は高価であり、すべての最終利用者が現場で使用できるわけではない。 ここにラテックスポリマーとして言及して来た水溶性ビニル付加ポリマーの油 中水型エマルジョンは、全く頻繁に使用されるが、数種の欠点がある。第一の欠 点は、ラテックスポリマーは使用に先だって転相されなければならず、そのこと は、それを処理系に導入する操作を複雑にする。この導入に関連する種々の問題 が多くの顧客にラテックスポリマーの使用を避けさせることになった。さらに、 このラテックスは一般に、狭い処理濃度範囲を有し、しばしば高濃度の使用では 過剰処理となる。さらに、ラテックスポリマーは処理されるべき排出水流にさら に油分を加えることにすらなる。なぜならば、ラテックスポリマー製品には30 〜35%の油中に分散された固形分を含むからである。勿論、廃水処理において 、処理系にさらに油を加えることは好ましくない。 溶液ポリマーは使用前の調製を必要としないが、これらのポリマーの固形分含 有量と分子量特性とは材料の性質上厳しく限定されている。これらの材料は、し ばしば水中油型エマルジョンを破壊するために用いられるが、分散された油をフ ロック化することはできない。それゆえ、処理を完了するにはさらに添加剤を必 要とする。 本発明の水溶性ポリマーは、上記の種々の問題を解決し、産業廃水のエマルジ ョン破壊の新規な方法を提供する。ポリマーの形状はその活性にとって決定的に 重要ではないが、取り扱いの容易さのゆえに、コポリマーの溶液の形が好ましい 。 本発明者らは、含油廃水のエマルジョン破壊剤として使用できる種々の新規な 疎水性に変性された高分子電解質コポリマーを開発した。これらのカチオン帯電 性疎水化変性ポリマーは、ポリマーの主鎖にビニルアルコキシシランを導入した もので、エマルジョン破壊においても、従来の無機または有機処理剤よりも改良 された性能ないし活性を有する。本発明の特異なカチオン性界面活性ポリマーは 従来のポリマーよりも有利である。表面張力の低下によって立証されるような増 加した界面活性と、疎水性表面への吸着性の両方を有するからである。 このジアリルジメチルアンモニウム・クロリド/ビニルトリアルコキシシラン コポリマーの利点は、それが次の特性を有するという事実に基づいている。すな わち、 1)シリコン成分が他のシリコン部分と架橋と同様の編み目構造を形成できるこ と; 2)導入されたシリコン官能基が疎水性表面に付着または吸着することができる こと、 である。本発明の、疎水的に会合しているコポリマーは、今日市販されているポ リ(DADMAC)処理剤より0.35〜0.5のオーダーの置換比を有し、高 められた性能を示す。発明の総括的記載 本発明は、水溶性で界面活性を有するシリコン含有高分子電解質ポリマーと、 パルプおよび紙製造工場におけるピッチの堆積防止、再生紙生産のインキ含有排 出水の清澄化、有色物質を含む製紙工場廃排出水からの有色物質の除去、混濁生 起成分を含む廃水の清澄化、食品加工廃水から脂肪、血液、生体組織、その他の 固形分を有効に除去する化学処理法、含油産業廃水から廃油の除去における凝固 剤(coagulant)としての使用に関する。該高分子電解質ポリマーは特定の親水 性または疎水性のモノマー、好ましくは、ジアリルジメチルアンモニウム・ハロ ゲン化物、特にジアリルジメチルアンモニウム・クロリドと、ビニルアルコキシ シラン、特にビニルトリメトキシシランとのコポリマーである。図面の簡単な説明 図1は、試験表面上での接触角測定の図解である。 図2は、500ppmピッチ含有試料についての、pH6.5におけるポリ( DADMAC)の表面張力の経時変化のグラフである。 図3は、1,000ppmピッチ含有試料についての、pH6.5におけるポ リ (DADMAC)の表面張力の経時変化のグラフである。 図4は、1,500ppmピッチ含有試料についての、pH6.5におけるポ リ(DADMAC)の表面張力の計時変化のグアフである。 図5は、ピッチ堆積量とポリ(DADMAC)とポリ(DADMAC/VTM S(99.5/0.5)の使用量との関係を示すグラフである。 図6は、ポリ(DADMAC)/VTMS(99.5/0.5)とポリ(DADMAC )/VTMS(99/1)の両者についての表面張力の経時変化を示すグラフである。発明の記載 本発明は、 界面活性シリコン含有高分子電解質であって、 (イ) 0.01〜20モル%の、少なくとも一つのビニルアルコキシシラン モノマー、好ましくは、1−置換または2−置換で、好ましくは、1〜3個のC1 −C4アルキル基を有するビニルアルコキシシランモノマー繰り返し単位;と (ロ) 99.99〜80モル%の、少なくとも1種の、(メタ)アクリルア ミド、・(メタ)アクリル酸およびそのアルカリ金属塩、ジメチルアミノエチル またはプロピル(メタ)アクリレート第四級塩、ジアリルジメチルアンモニウム ・ハロゲン化物、マレインイミド、ビニルホルムアミド、酢酸ビニル、イタコン 酸、無水マレイン酸、フマル酸、アコン酸、(メタ)アクリルアミドメチルプロ パンスルホン酸およびそのアルカリ金属塩、(メタ)アクリル酸のC6−C20ア ルキルエステル、(メタ)アクリル酸のフェネチルエステル、(メタ)アクリル 酸のノニル−α−ベンジルエステル、ジメチル(メタ)アクリルアミド、ジエチ ル(メタ)アクリルアミド、t−ブチル(メタ)アクリルアミド、ジメチルアミ ノエチル(メタ)アクリレート第四級塩、3−メチル(メタ)アクリルアミドプ ロピルトリメチルアンモニウム・ハロゲン化物、(メタ)アクリルアミドメチル ブタン酸、およびこれらの組み合わせからなる群から選ばれる少なくとも一つの 繰り返し単位 からなるものである。 本願において使用されている「(メタ)アクリルアミド」、「(メタ)アクリ ル酸」および「(メタ)アクリレート」という表現は、それぞれ、「メタクリル アミドとアクリルアミド」、「メタクリル酸とアクリル酸」、「メタクリレート とアクリレート」 を意味する。 本発明は、 上記のコポリマーであって、ビニルアルコキシシランモノマーがビニルトリメ トキシシランとビニルトリエトキシシランとからなる群から選ばれるものである もの; 上記のコポリマーであって、成分(ロ)の第四級塩がアルキル、アリールおよ びアルキルアリールからなる群から選ばれるC1ーC20部分(基)であるもの; 上記のコポリマーであって、第四級塩がハロゲン化メチル第四級塩、好ましく はメチル・クロリド第四級塩、またはハロゲン化ベンジル第四級塩、好ましくは 、ベンジル・クロリド第四級塩であるもの; 上記のコポリマーであって、成分(ロ)のアンモニウム・ハロゲン化物塩が塩 化アンモニウム、アンモニウム・ブロミド、アンモニウム・ヨージド、好ましく は、塩化アンモニウム塩であるもの; 上記のコポリマーであって、成分(イ)と成分(ロ)のモル比が(0.1〜1 5):(99.9〜85)、好ましくは、(0.1〜5.0):(99.9〜9 5)、より好ましくは、(0.5〜4):(99.5〜96)、最も好ましくは (0.5〜2):(99.5〜98)であるもの; 上記のコポリマーであって、ポリマー活性分1%を含む1Mの硝酸ナトリウム 溶液中での還元比粘度が0.1〜8dl/g、好ましくは0.5〜5dl/g、最も好ま しくは0.7〜3.0dl/gであるもの: 上記のコポリマーであって、成分(イ)の繰り返し単位がハロゲン化ジアリル ジメチルアンモニウム、好ましくは、ジアリルジメチルアンモニウム・クロリド であり、成分(ロ)の繰り返し単位が、ビニルアルコキシシラン、好ましくは、 ビニルトリメトキシシランまたはビニルトリエトキシシランであるもの; 上記のコポリマーであって、遊離基重合で製造されるもの: 上記のコポリマーであって、該第二モノマーが親水性モノマーと疎水性モノマ ーからなる群から選ばれるものであるもの、 上記の上記のコポリマーであって、前記親水性モノマーがアクリルアミド、ア クリル酸およびそのアルカリ金属塩、第四級アクリレート、ジアリルジメチルア ンモニウム・クロリド、マレインイミド、ビニルホルムアミド、イタコン酸、無 水マレイン酸、 フマル酸、アコン酸、アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸およびそのアル カリ金属塩からなる群から選ばれるものであるもの; 上記のコポリマーであって、前記疎水性モノマーが、疎水性水不溶性モノマー または疎水性水溶性モノマーであるもの; 上記のコポリマーであって、前記疎水性水不溶性モノマーがアクリル酸の高級 アルキルエスエル、アクリル酸のアルキルアリールエステルからなる群から選ば れるものであるもの; 上記のコポリマーであって、該疎水性水溶性モノマーがアクリルエステル、ア ルキルアクリルアミド、ジメチルアミノエチルアクリレート・ベンジルクロリド 第四級塩、3ーメチルアクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウム・クロリ ドおよびアクリルアミドメチルブタン酸からなる群から選ばれるもの; を含む。 本発明はまた、 0.01〜10モル%のビニルアルコキシシランモノマーと、90〜99.9 9モル%の、ジメチルアミノエチルまたはプロピルアクリレート・メチルクロリ ド第四級塩、ジアリルジメチルアンモニウム・クロリド、ジメチルアミノエチル アクリレート・ベンジルクロリド第四級塩、3−メチルアクリルアミドプロピル トリメチルアンモニム・クロリド、およびこれらの組み合わせからなる群から選 ばれるモノマーから遊離基重合によって造られる界面活性水溶性高分子電解質ポ リマーでもある。 本発明は、 上記の界面活性水溶性高分予電解質ポリマーであって、ビニルアルコキシシラ ンモノマーがビニルトリメトキシシランとビニルトリエトキシシランとからなる 群から選ばれるものであるもの; 上記界面活性水溶性高分子電解質ポリマーであって、ビニルアルコキシシラン モノマーがトリメトキシシランであり、第二のモノマーがジアリルジメチルアン モニウム・クロリドであるもの; 上記の界面活性水溶性高分子電解質ポリマーであって、ジアリルジメチルアン モニウム・クロリドとビニルトリメトキシシランのモル比が99.9:0.1〜 90:10であるもの、および 上記の界面活性水溶性高分子電解質ポリマーであって、ジアリルジメチルアン モニウム・クロリドとビニルトリメトキシシランのモル比が99.9:0.01 〜95.0:5.0の範囲にあるもの を含む。 本発明はまた、 再生紙生産のインキ含有排出水の清澄化方法であって、該インキ含有排出水に 、凝集剤(coagulant)として、脱インキ有効量の上述のコポリマー、好ましく は、遊離基重合によって合成され、 (イ) 0.01〜10モル%のビニルアルコキシシランモノマー;と (ロ) 99.99〜90モル%の、アクリルアミド、アクリル酸およびその アルカリ金属塩、ジメチルアミノエチルまたはプロピルアクリレート・メチルク ロリド第四級塩、ジアリルジメチルアンモニウム・クロリド、マレインイミド、 ビニルホルムアミド、酢酸ビニル、イタコン酸、無水マレイン酸、フマル酸、ア コン酸、アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸およびそのアルカリ金属塩、 アクリル酸のC6−C20アルキルエステル、アクリル酸のフェネチルエステル、 アクリル酸のノニル−α−ベンジルエステル、ジメチルアクリルアミド、ジエチ ルアクリルアミド、t−ブチルアクリルアミド、ジメチルアミノエチルアクリレ ートベンジル・クロリド第四級塩、3−メチルアクリルアミドプロピルトリメチ ルアンモニウム・クロリド、アクリルアミドメチルブタン酸、およびこれらの組 み合わせからなる群から選ばれる第二のモノマー とからなる水溶性界面活性シリコン含有高分子電解質コポリマーを加えること からなる方法である。 本発明は、 上記の方法であって、ビニルアルコキシシランモノマーがビニルトリメトキシ シランとビニルトリエトキシシランとかなる群から選ばれるものであり、第二の モノマーがジアリルジメチルアンモニウム・クロリドである方法; 上記の方法であって、該コポリマーが約0.25〜約100ppm、好ましく は、約0.5〜約75ppm、最も好ましくは、約1〜約50ppmの量でイン キ含有排出水に加えられる方法; 上記の方法であって、コポリマーの還元比粘度が、ポリマー活性分1%につい ての1Mの硝酸ナトリウム溶液中で測定して、0.1〜4dl/g、好ましくは 0.5 〜3dl/g、最も好ましくは0.8〜.2.5dl/gである方法: 上記の方法であって、ジアリルメチルアンモニウム・クロリドとビニルトリメ トキシシランのモル比が99.99:0.01〜95.0:5.0である方法; 上記の方法であって、さらにフロック化剤(flocculant)を該排出水に加える ことを含む方法;および 上記の方法であって、該フロック化剤がアクリルアミドとアクリル酸のコポリ マーである方法; を含む。 さらに本発明は、 油、分散固形分、乳化された水を含む含油産業廃水から廃油を除去する方法で あって、 (イ)含油廃水を、エマルジョン破壊剤としての、有効量の上記のコポリマー 、好ましくは、ジアリルジメチルアンモニウム・ハロゲン化物とビニルアルコキ シシランとのコポリマーで処理し、 (ロ)該油、乳化された水および分散固形分をフロック化させて、別層に分離 し、そして (ハ)処理された廃水から水層を除去する ことからなる方法である。 本発明は、 上記の方法であって、該ジアリルジメチルアンモニウム・ハロゲン化物がジア リルジメチルアンモニウム・クロリドであり、ビニルアルコキシシランがビニル トリメトキシシランである方法; 上記の方法であって、エマルジョン破壊剤の還元比粘度が、1%ポリマー活性 分について1M硝酸ナトリウム溶液中で側定して、0.2〜5.0dl/g、好まし くは、0.5〜4.0dl/g、最も好ましくは0.7〜3.0dl/gである方法; 上記の方法であって、ジアリルジメチルアンモニウム・クロリドとビニルトリ メトキシシランのモル比が99.9:0.01〜80:20、好ましくは、99 .9:0. 1〜85:15、最も好ましくは、99.9:0.1〜95.0:5.0である 方法;および 上記の方法であって、含油廃水に加えられるエマルジョン破壊剤の有効量が少 なくとも0.005重量%、好ましくは、少なくとも0.05重量%、最も好ま しくは、少なくとも0.1重量%である方法; を含む。 さらに本発明はまた、 油、分散固形分、乳化された水を含む含油産業廃水から廃油を除去する方法で あって、 (イ)該含油廃水を、エマルジョン破壊剤としての、有効量の上記のコポリマ ー、好ましくは、ビニルアルコキシシランと、ジメチルアミノエチルアクリレー ト第四級塩とジメチルアミノエチルメタクリラート第四級塩からなる群から選ば れるカチオン性モノマーのコポリマーで処理し、 (ロ)該油、乳化された水および分散固形分をフロック化させて、別層に分離 し、そして (ハ)処理された廃水から水層を除去する ことからなる方法である。 本発明は、 上記の方法であって、前記第四級塩が、アルキル、アリールおよびアルカリー ルからなる群から選ばれるC1ーC20部分(基)である方法; 上記の方法であって、第四級塩がメチルクロリド第四級塩であり、ビニルアル コキシシランがビニルトリメトキシシランである方法; 上記の方法であって、エマルジョン破壊剤がポリマー活性分1%についての1 Mの硝酸ナトリウム溶液中で測定するとき、0.2〜5.0dl/g、好ましくは0 .8〜3.5dl/g、最も好ましくは1.5〜.3.0dl/gの還元比粘度を有する 方法: 上記の方法であって、ジアリルジメチルアミノエチルアクリレート・メチルク ロリド塩とビニルトリメトキシシランのモル比が99.5:0.5〜98:2、 好ましくは、99.5:0.5〜96:4、最も好ましくは、99.9:0.1 〜95.0:5.0である方法;および 上記の方法であって、含油廃水に加えられるエマルジョン破壊剤の有効量が、 該流体の少なくとも0.005重量%、好ましくは、少なくとも0.05重量% 、好ましくは少なくとも0.1重量%である方法; を含む。 本発明はまた、 食品加工廃水を、化学的水除去に先だって、調整する方法であって、 食品加工廃水を、凝集剤としての、有効量の上記のコポリマー、好ましくは、 ジアリルジメチルアンモニウム・ハロゲン化物とビニルアルコキシシランから合 成されるシリコン含有コポリマーで処理する段階を含む方法である。 本発明は、 上記方法であって、該ジアリルジメチルアンモニウム・ハロゲン化物がジアリ ルジメチルアンモニウム・クロリドであり、該ビニルアルコキシシランがビニル トリメトキシシランである方法; 上記の方法であって、凝集剤が、1%ポリマー活性分につき1M硝酸ナトリウ ム溶液中で側定するとき、0.2〜8.0dl/g、好ましくは0.5〜5.0dl/g 、最も好ましくは0.7〜.3.0dl/gの還元比粘度を有する方法: 上記の方法であって、ジアリルジメチルアンモニウム・クロリドとビニルトリ メトキシシランのモル比が99.99:0.01〜80:20、好ましくは、9 9.9:0.1〜85:15である方法; 上記の方法であって、さらに処理される食品加工廃水にフロック化剤を加える 段階を含む方法;および 上記の方法であって、食品加工廃水が約1〜約500ppm、好ましくは、 約10〜約300ppm、最も好ましくは、約20〜約100ppmの凝集剤で 処理される方法; を含む。 本発明はまた、 有色物質を含む製紙工場からの廃排出水から有色物質を除去する方法であって 、 (イ)有色物質を含む該廃排出水を、凝集剤(coagulant)としての、有色物 質除去有効量の上記のコポリマー、好ましくは、ジアリルジメチルアンモニウム ・ハロゲ ン化物とビニルトリアルコキシシランとから合成される水溶性シリコン含有コポ リマーで処理し、 (ロ)廃排出水中に存在する有色物質を凝集させ、そして、 (ハ)凝集した有色物質を該廃排出水から除去する ことからなる方法である。 本発明は、 上記の方法であって、ジアリルジメチルアンモニウム・ハロゲン化物がジアリ ルジメチルアンモニウム・クロリドであり、ビニルトリアルコキシシランがトリ メトキシシランである方法; 上記方法であって、凝集剤が、1%ポリマー活性分につき1M硝酸ナトリウム 溶液中で測定して0.2〜5dl/g、好ましくは0.5〜4.0dl/g、最も好まし くは0.7〜.3.0dl/g還元比粘度を有する方法; 上記の方法であって、ジアリルジメチルアンモニウム・クロリドとビニルトリ メトキシシランのモル比が99.99:0.01〜80:20、好ましくは、9 9.9:0.1〜85:15、最も好ましくは、99.9:0.10〜95.0 :5.0である方法; 上記の方法であって、製紙工場の廃排出水が約1〜約500ppm、好ましく は、約30〜約200ppm、最も好ましくは、約50〜約120ppmの凝集 剤で処理される方法; 上記方法であって、該廃排出水にフロック化剤を加えることを含む方法;およ び 上記方法であって、該フロック化剤がアクリルアミドとアクリル酸のコポリマ ーである方法; を含む。 本発明はまた、 混濁生起成分を含む廃水を清澄化する方法であって、 (イ)該廃水に、凝集剤として、濁度低減有効量の上記のコポリマー、好まし くは、ジアリルジメチルアンモニウム・ハロゲン化物とビニルトリアルコキシシ ランとから合成される水溶性シリコン含有コポリマーを加え、 (ロ)該コポリマーと該廃水を機械的攪拌手段によって充分な時間混合して、 混濁 生起成分をフロック化させ、そして、 (ハ)フロック化した混濁生起成分を該廃水から除去して、清澄な水を得る ことからなる方法である。 本発明は、 上記の方法であって、ジアリルジメチルアンモニウム・ハロゲン化物がジアリ ルジメチル・クロリドであり、ビニルトリアルコキシシランがトリメトキシシラ ンである方法; 上記方法であって、凝集剤が、1%ポリマー活性分につき1M硝酸ナトリウム 溶液中で測定して、0.2〜5dl/g、好ましくは0.5〜4.0dl/g、最も好ま しくは0.7〜.3.0dl/gの還元比粘度を有する方法; 上記の方法であって、ジアリルジメチルアンモニウム・クロリドとビニルトリ メトキシシランのモル比が99.99:0.01〜80:20、好ましくは、9 9.9:0.1〜85:15、最も好ましくは、99.9:0.10〜95.0 :5.0である方法; 上記の方法であって、廃水がが約0.1〜約500ppm、好ましくは、約0 .5〜約100ppm、最も好ましくは約2〜約30ppmの凝集剤で処理され る方法; 上記方法であって、該廃水にフロック化剤を加えることを含む方法;および 上記方法であって、該フロック化剤がアクリルアミノとアクリル酸のコポリマ ーである方法 を含む。 本発明はまた、 製紙系中のピッチの堆積を防止する方法であって、パルプおよび紙製造の処理 水に、凝集剤として、乾燥パルプ1トンにつき4ポンドの上記のコポリマー、好 ましくは、遊離基重合によって合成される、 (イ) 0.01〜20モル%のビニルアルコキシシランモノマー;と (ロ) 99.99〜80モル%の、アクリルアミド、アクリル酸およびその アルカリ金属塩、ジメチルアミノエチルまたはプロピルアクリレート・メチルク ロリド第四級塩、ジアリルジメチルアンモニウム・クロリド、マレインイミド、 ビニルホルム アミド、酢酸ビニル、イタコン酸、無水マレイン酸、フマル酸、アコン酸、アク リルアミドメチルプロパンスルホン酸およびそのアルカリ金属塩、アクリル酸の C6−C20アルキルエステル、アクリル酸のフェネチルエステル、アクリル酸の ノニル−α−ベンジルエステル、ジメチルアクリルアミド、ジエチルアクリルア ミド、t−ブチルアクリルアミド、ジメチルアミノエチルアクリレート・ベンジ ルクロリド第四級塩、3−メチルアクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウ ム・クロリド、アクリルアミドメチルブタン酸、およびこれらの組み合わせから なる群から選択される疎水性または親水性の第二のモノマー とからなる水溶性界面活性シリコン含有高分子電解質コポリマー を加えることからる方法である。 本発明は、 上記の方法であって、該第二モノマーと該ビニルシロキサンが約99.99: 0.01〜約90:10のモル比で存在する方法; 上記の方法であって、該親水性モノマーがアクリルアミド、アクリル酸および そのアルカリ金属塩、第四級アクリレート、ジアリルジメチルアンモニウム・ク ロリド、マレインイミド、ビニルホルムアミド、イタコン酸、無水マレイン酸、 フマル酸、アコン酸、アクリルアミドメチルプロパンスホン酸およびそのアルキ ル金属塩からなる群から選ばれるものである方法; 上記の方法であって、該疎水性モノマーが、疎水性水不溶性モノマーまたは疎 水性水溶性モノマーである方法; 上記方法であって、該疎水性水不溶性モノマーが、アクリル酸の高級アルキル エステルとアクリル酸のアルキルアリールエステルからなる群から選ばれるもの である方法; 上記の方法であって、該疎水性水溶性モノマーが、アクリルエステル、アルキ ルアクリルアミド、ジメチルアミノエチルアクリレート・ベンジルクロリド第四 級塩、3−メチルアクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウム・クロリドお よびアクリルアミドメチルブタン酸からなる群から選ばれるものである方法; 上記方法であって、ビニルアルコシシランが遊離基重合可能であり、ビニルト リメトキシシランとビニルトリエトキシシランからなる群から選ばれるものであ る方法; および 上記の方法であって、該疎水性高分子電解質コポリマーが、パルプおよび紙製 造処理水に、乾燥パルプ1トンにつき約0.4〜約4ポンドの量で加えられる方 法; を含む。 本発明は、親水性モノマーと疎水性モノマーからなる群から選ばれるモノマー とビニルシロキサンモノマーからなる新規な疎水性高分子電解質コポリマーに関 する。二つのモノマーは、好ましくは約99.99:0.01〜約90:10の モル比で存在する。 そのビニルシロキサンモノマーは下記の反応によって疎水性モノマーまたは親 水性モノマーと反応する。例えば、ジアリルジメチルアンモニウム・クロリド( DADMAC)モノマーはビニルトリメトキシシラン(VTMS)と、開始剤と 水の存在下で、約45〜約82℃の温度で反応する。 この親水性モノマーは、次の、アクリルアミド、アクリル酸およびそのアルカ リ金属塩;ジメチルアミノエチルまたはプロピルアクリレート・メチルクロリド 第四級塩 のような第四級アクリレート、ジアリルジメチルアンモニウム・クロリド;マレ インイミド、ビニルホルムアミド、イタコン酸、無水マレイン酸、フマル酸、ア コン酸、アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸およびそのアルカリ金属塩の いずれかと反応することができる。 疎水性モノマーは、好ましくは、任意の疎水性水不溶性または水溶性モノマー である。 疎水性水不溶性モノマーは、好ましくは、次の、アクリル酸の高級アルキルエ ステル、アクリル酸のアルキルアリールエステル、例えはノニル−α−フェニル アクリレート、のいずれかである。 疎水性水溶性モノマーは、好ましくは、次の、アルキルアクリルアミド、ジメ チルアミノエチルアクリレート・ベンジルクロリド第四級塩、酢酸ビニル、3− メチルアクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウム・クロリド、アクリルア ミドメチルブタン酸およびアクリルエステル、例えば、メチルアクリアート、エ チルアクリレート、エチルヘキシルアクリレートの何れかである。 ビニルシロキサンモノマーは、好ましくは、ビニルアルコキシシラン、例えば ビニルトリメトキシシランまたはビニルトリエトキシシランである。 本発明の、コポリマー組成物に有用なビニルアルコキシシランは、炭素原子数 1−4個のアルキル基を含む。そのようなビニルトリメトキシ、トリエトキシ、 トリプロポキシおよびトリブトキシシラン、ならびにそれらの組み合わせは本発 明において有用であろう。ビニルトリアルコキシシランが好ましいとは言え、モ ノマーはまた1置換または2置換でもよく、また1置換、2置換、3置換のシラ ンの混合物もまた使用できる。本発明において使用するに好ましいビニルトリア ルコキシシランはトリメトキシシランで、New Jersey州PiscatawayのHuls Ameri ca およびMichigan 州 MidlandのDOW COrning Corporationから市販品として入 手できる。 有用なビニルアルコキシシランは、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエ トキシシラン、ビニル−トリス−(β−メトキシエトキシ)シラン、ビニルトリ アセトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、アリルトリアセトキシシラン、 ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルジメトキシエトキシシラン、ビニルメチ ルジアセトキシシラン、ビニルジメチルアセトキシシラン、ビニルイソブチルジ メトキシシラン、ビニ ルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリ−n−ブトキシシアラン、ビニル−ト リーsec−ブトキシシラン、ビニルトリヘキシルオキシシラン、ビニルメトキシ ジヘキシルオキシシラン、ビニルジメトキシオクチルオキシシラン、ビニルメト キシジオクチルオキシシラン、ビニルトリオクチルオキシシラン、ビニルメトキ シジラウリルオキシシラン、ビニルジメトキシラウリルオキシシラン、ビニルメ トキシジオレイルオキシシラン、ビニルジメトキシオレイルオキシシランおよび 次式によって示されるポリエチレングリコール変性ビニルシラン誘導体である。 (式中、R1とmは先に定義した通りであり、xは1〜20である。) ジアリルジメチルアンモニウム・ハロゲン化物、特にジアリルジメチルアンモ ニウム・クロリド(DADMAC)はよく知られており、多数の供給元から市販 品として入手できる。DADMACの一つの合成法がアメリカ合衆国特許4,1 51,202号に詳細に記載されており、その開示は引用によって本明細書の一 部とする。 DADMACのビニルアルコキシシランに対するモル比は、99.99:0. 01から90:10にわたる。最も好ましくは、DADMACとビニルトリアル コキシシランのモル比に対して99.99:0.01〜95:5.0である。 ポリマーは既知のビニル重合技術によって合成できる。それらの技術は、既知 の水中における溶液重合法、油中水型エマルジョンの形での重合法を含む。後者 はアメリカ合衆国特許第3,624,019号に記載され、その開示は引用によ って本明細書の一部とする。本発明のポリマーは、またいわゆる分散型(懸濁重 合)で合成できる。これはアメリカ合衆国特許第4,929,655号および5 ,006,590号に記載され、その開示は引用によって本明細書の一部とする 。 既知の遊離基触媒が使用でき、遊離基開始剤とレドックス系の両者が含まれる 。そのような重合法は、当業者の知識内にあり、それらについて本明細書のなか で詳細に説明する必要はないであろう。 以下に合成されるコポリマーの分子量は、広範囲に変異が可能である。一般に 、以 下に合成されるジアリルジメチルアンモニウム・クロリドとビニルトリメトキシ シランのコポリマーは50,000から5,000,000、好ましくは、75 ,000から2,500,000、最も好ましくは、100,000から1,0 00,000の分子量を有する。本発明のポリマーは、したがって、1重量%の ポリマー溶液について、1M硝酸ナトリウム溶液中で測定されるとき、0.1〜 4dl/g、好ましくは、0.5〜3.0dl/gの還元比粘度を有するであろう。最も 好ましい還元比粘度は、0.8〜2.5dl/gである。ここでは、ジアリルジメチ ルアンモニウム・ハロゲン化物とビニルアルコキシシランのコポリマーとして論 じたが、他のモノマーも、本発明の精神と意図から逸脱しない限り、ポリマーに 導入することができる。導入可能なモノマーは、ノニオン性およびカチオン性ビ ニルモノマーを含むが、これらに限定されるものではない。これらの物質の例は 、アクリルアミドと、ジメチルアミノエチルメタクリラート、ジメチルアミノエ チルアクリレート、およびそれらのそれぞれの水溶性第四級アミン塩のようなカ チオン性モノマーである。 重合開始剤は、好ましくは、2,2'-アゾビス(2-アミジノプロパン)ヒドロク ロリド(V50)、2,2'- アゾビス(N,N'-ジメチレンイソブチルアミジン)ジ ヒドロクロリド(VA−044)、過硫酸アンモニウム、および過硫酸アンモニ ウム/メタ重亜硫酸ナトリウムである。 親水性モノマーは、アクリルアミド、アクリル酸およびそのアルキル金属塩、 アクリルエステル、アクリル酸エチル、第四級アクリレート、ジアリルジメチル アンモニウム・クロリド、マレインイミド、ビニルホルムアミド、イタコン酸、 無水マレイン酸、フマル酸、アコン酸、アクリルアミドメチルプロパンスルホン 酸およびそのアルカリ金属塩である。 ビニルシロキサンモノマーは、遊離基重合可能なものである。好ましいビニル シロキサンモノマーはビニルトリアルコキシシラン、例えば、ビニルトリメトキ シシランおよびビニルトリエトキシシランである。 この特異な疎水性高分子電解質コポリマーは、下記の実施例において、製紙系 においてピッチの堆積を防止するに有効な凝集剤として作用することが示された 。この疎水性高分子電解質コポリマー凝集剤は、好ましくは、乾燥パルプ1トン につき約0.4〜約4ポンド、より好ましくは約0.4〜2.0ポンドの量で加 えられる。 本発明者らは、再生紙生産におけるインキ含有排出水の清澄化に向上した性能 を示す1群の新規な凝集剤を開発した。この凝集剤は、DADMACとトリアル コキシシランのコポリマーである。 本発明は、再生紙生産のインキ含有排出水に、脱墨(脱インキ)に有効な量の 水溶性界面活性シリコン含有高分子電解質凝集剤を加えることからなる再生紙生 産のインキを含む排出水を清澄化する方法であって、該ポリマーが遊離基重合に よって合成され、 (イ)0.01〜10モル%のビニルアルコキシシランモノマーと (ロ)90〜99.99モルの、アクリルアミド、アクリル酸およびそのアル カリ金属塩、ジメチルアミノエチル(プロピル)アクリレート・メチルクロリド 第四級塩、ジアリルジメチルアンモニウム・クロリド、マレインイミド、ビニル ホルムアミド、酢酸ビニル、イタコン酸、無水マレイン酸、フマル酸、アコン酸 、アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸およびそのアルカリ金属塩、アクリ ル酸のC6−C20アルキルエステル、アクリル酸のフェネチルエステル、アクリ ル酸のノニル−α−ベンジルエステル、ジメチルアクリルアミド、ジエチルアク リルアミド、t−ブチルアクリルアミド、ジメチルアミノエチルアミノエチルア クリレート・ベンジルクロリド第四級塩、3−メチルアクリルアミドプロピルト リメチルアンモニウム・クロリド、アクリルアミドメチルブタン酸、およびこれ らの組み合わせからなる群から選ばれる第二のモノマー とからなるものである方法である。 排出水は好ましくは凝集剤と、所望ならば、フロック化剤とによって処理され る。再循環されるべき物質(処理水)中のインキ粒子の表面電荷中和は、ある程 度の疎水性を導入すべく変性されたコポリマーの使用によって向上させることが できることが見出された。そのような変性は、ジアリルジメチルアンモニウム・ ハロゲン化物、特に、ジメチルジメチルアンモニウム・クロリド(DADMAC )をビニルアルコキシシラン、好ましくはビニルトリメトキシシランと共重合さ せることによって達成される。 本発明のコポリマーは、単独で、または高分子量のアニオン性、カチオン性、 またはノニオン性の水溶性または水分散性のフロック化剤と組み合わせて使用す ることが できる。そのようなポリマーは、ポリアクリルアミド、アクリルアミドとアクリ ル酸のコポリマーおよびその水溶性アルカリ金属塩またはアンモニム塩を含む。 ここに使用されるアクリル酸という用語は、そのような水溶性塩を包含するもの である。また、スルホメチル化アクリルアミドのようなポリマーも使用できる。 その例はアメリカ合衆国特許第5,120,797号、4,801,388号に 記載されており、その開示は以下引用により本明細書の一部とする。他の市販で 入手できるアニオン性フロック化剤もまた使用できる。 本発明で使用できる好ましい1群のフロック化剤は、アクリルアミドとアクリ ル酸のコポリマーであって、二者のモル比が99:1〜1:99、好ましくは、 99:1〜50:50のものを含む。最も好ましくは、アクリルアミドとアクリ ル酸のモル比が95:5〜60:40のものであろう。本発明で使用するに特に 好ましいフロック化剤は、約70:30のアクリルアミド/アクリル酸比を有す る。 本発明で使用されるフロック化剤は、溶液の形で、また油中水型エマルジョン の形で合成できる。そのようなフロック化剤の合成は当業者には知られている。 フロック化剤は一般に、1,000,000の低きから40,000,000以 上の高きに到るまでの分子量を有する。好ましいフロック化剤は、分子量が約1 0,000,000のものである。分子量の上限は、それが水溶性または水分散 性である限り問題ではない。 フロック化剤は、排出水中に懸濁している中和されたコロイド粒子の集合(ag gregation)を起こすと信じられている。集合は、捕集剤(entrappong agents)( すなわち無機フロック化剤)または結合材(すなわち有機フロック化剤)の、中 和された粒子を集める作用の結果である。 ジアリルジメチルアンモニウム・クロリドとビニルトリアルコキシシランのコ ポリマーは一般に、排出水に、脱墨処理水の重量に基づいて、活性成分ベースで 0.25〜100ppmの割合で加えられる。好ましい使用量は0.5〜75p pmで、最も好ましくは、1〜50ppmである。凝集剤の使用量は、それぞれ の排出水によって変化する。どの特定の場合でも、最適使用量を確かめるには、 どの凝集剤についても、日常的試験が必要であることは理解できよう。フロック 化剤もまたその有効量、一般に、約0.5〜10ppm、を添加できる。本発明 のポリマーは、好ましくは、DA F処理に先立って溶液の形で処理系に加えられるが、フロック化剤は空気注入( 起泡)後にDAF装置に加えられる。 本発明の有効性に必要とされる種々の成分の最適量は、処理水中に存在するイ ンキのタイプに依存する。大抵の場合に、再生されるべき紙は疎水性油性凸版印 刷インキまたはオフセット印刷インキによって印刷されている。これらの印刷イ ンキは、高粘度鉱油、カーボンブラック、業者特製添加物、結合剤としてのロジ ン誘導体および/またはアルキル化樹脂を含む。しかし水性インキによる印刷( フレクソグラフ)の割合が増加している。フレクソグラフのインキはその結合材 としてアクリル樹脂を使用する。かくして、これらの樹脂は、典型的脱墨操作に おいては可溶化され、紙再生工程で従来の油性インキとは全く異なった挙動をす る。これは水清澄化処理に重要な問題を課すことになる。さらに、諸成分の総濃 度は大きく変動し、温度、pHおよび懸濁固形分の量のような条件に依存するこ ともある。 本発明は製紙工場廃排出水から有色物質を除去する方法であって、イ)有色物 質を含む廃排出水を、ジアリルジメチルアンモニウム・ハロゲン化物とビニルト リアルコキシシランとから合成される水溶性シリコン含有コポリマー凝集剤の有 色物質の除去に有効な量で処理し、ロ)廃排出水中に存在する有色物を凝集させ 、そしてハ)凝集した有色物質を廃排出水から除去することからなる方法である 。本発明の実施のためには、製紙工場廃排出水は、約1〜約500ppmの凝集 剤で処理される。好ましくは、製紙工場廃排出水は約30〜約200ppmの凝 集剤で処理される。最も好ましくは、製紙工場の廃排出水は約50〜約120p pmの凝集剤で処理される。本発明はまた、混濁生起成分を含有する含む廃水を 清澄化する方法であって、(イ)該廃水に、ジアリルジメチルアンモニウム・ハ ロゲン化物とビニルトリアルコキシシランとから合成される水溶性シリコン含有 コポリマー凝固剤の混濁低下に有効な量を加え、(ロ)該コポリマーと該廃水を 機械的攪拌手段によって充分な時間混合して混濁生起成分をフロック化させ、そ して(ハ)フロック化した混濁生起成分を該廃水から分離して清水を得ることか らなる方法である。本発明の実施のためには、廃水は約0.1〜約500ppm の水溶性シリコン含有コポリマー凝集剤によって処理される。好ましくは、廃水 は約0.5〜約100ppmの水溶性シリコン含有コポリマー凝集剤によって処 理される。最も好ましくは、廃水は約2〜約30ppmの水溶性シリコン含 有コポリマー凝集剤によって処理される。 本発明はまた、食品加工廃水を、その化学的水除去に先立って調整する方法で あって、食品加工廃水を、少なくとも一つのジアリルジメチルアンモニウム・ハ ロゲン化物とビニルアルコキシシランとからなるシリコン含有ポリマー凝集剤の 有効量で処理する段階を含む方法である。 食品加工廃水は、好ましくは、凝集剤と、所望ならば、フロック化剤とで処理 される。無機スラリー中のコロイド状粒子の表面電荷中和は、シリコン部分を導 入するように変性されたコポリマーの使用によって向上することが見出された。 そのような変性は、ジアリルジメチルアンモニウム・ハロゲン化物、特に、ジア リルジメチルアンモニウム・クロリド(DADMAC)をビニルアルコキシシラ ン、好ましくは、ビニルトリメトキシシランと共重合させることによって達成さ れる。 一つの実施態様において、本発明の方法は、食品加工廃水に、さらに有効量の 沈殿剤を加える段階を含む。本発明において、沈殿剤は、最終排出水中の望まし くない化学物質の除去を容易にする。勿論、選択される特定タイプの沈殿剤は、 食品加工廃水から除去されるべきそれぞれの成分に依存する。 本発明によって、食品加工廃水は浄化されて、同時に環境にやさしい水が得ら れる。一つの実施態様において、本発明は、食品加工廃水に、少なくとも一つの 疎水性に変性されたポリマーフロック化剤を加えることを含む。疎水変性ポリマ ーフロック化剤の単独の添加でも、食品加工廃水の機械的水除去に先立つ調整に 有効であるが、凝集剤と沈殿剤の組み合わせ使用は完全な化学的処理法である。 本発明の有効性に必要な種々の成分の最適量は、処理されるべき食品加工廃水 のタイプに依存する。さらに、諸成分の総量は大きく変化し、食品加工廃水の温 度やpHのような条件にも依存することがある。 この方法にしたがって、本発明のシリコン含有ポリマーは、食品加工廃排出水 に加えられる。一つの実施態様において、該ポリマーは1〜500ppmの有効 量で加えられる。より好ましい実施態様では、ポリマーは5〜200ppmの有 効量で加えられる。最も好ましい実施態様では、ポリマーは20〜100ppm の有効量で加えられる。 本発明のシリコン含有凝集剤は、食品加工廃スラリー、貯蔵され、もしくは篩 別さ れた固形分、または脱水によって生じた濾液にも適用できる。一つの実施態様に おいて、凝集剤とそれに続くフロック化剤は食品加工廃水に直接注入される。凝 集剤は希釈し、または希釈することなく添加してよい。本発明のポリマーは、好 ましくは、そのままで処理系に添加される。しかしながら、ある場合には、ポリ マーは水溶液として加えてもよい。活性なポリマーは懸濁粒子を橋かけして、固 形分の最適脱水ならびに濾液の最適清澄化を起こす。 ひとたび本発明のポリマーが廃排出水中に加えられると、処理された水は当然 食品加工工場の処理水の流れに乗って移動するにつれて攪拌される。本発明のポ リマーは脂肪、血液、生体組織、その他を水から分離させ、水面にフロックとし て浮揚させる。このフロックは、次いで水面から除去されて、さらに処理される 。処理された水は河川、湖沼に放出されるか、工業工程に再循環される。 完全な化学的処理系では、食品加工廃水に、第二の凝集剤と沈殿剤とを加えて もよい。一つに実施態様において、本発明において第二の凝集剤成分が、0.0 1〜2ppmの有効量で加えられる。一方、本発明において一つの実施態様では 、沈殿剤成分は5〜100ppmの有効量で加えられる。本発明において、第二 の凝集剤は好ましくは食品加工廃スラリーの脱水によって生ずる濾液または食品 加工廃水に適用される。本発明において、沈殿剤は、好ましくは濾液または食品 加工廃水に、そのままで直接加えられる。沈殿剤は単に望ましくない化学物質の 除去を容易にするのみならず、固形分の最適凝集と沈降を可能にする。 本発明で使用できる適当な第二凝集剤の例は、硫酸第二鉄、硫酸第一鉄、硫酸 アル二ウム、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、塩化第一鉄、塩化第二 鉄、アルミニウム・クロロヒドラート、コロイドシリカ、液状のエチレンジクロ リド/アンモニア・ポリマー、メラニン/ホルムアルデヒド・ポリマー、および エピクロルヒド リン−ジメチルアミン縮合ポリマー、液状または固体状のポリ ジアリルジメチルアンモニウム・クロリドおよびこれらの混合物である。 例えば、油、分散固形分および乳化された水を含む含油産業廃水の除去法は、 イ)含油廃水を、ビニルアルコキシシランと、ジメチルアミノエチルアクリレー ト第四級塩、ジメチルアミノエチルメタクリラート第四級塩、およびジアリルジ メチルアンモニウム・ハロゲン化物からなる群から選ばれるカチオン性モノマー とのコポリマーか らなるエマルジョン破壊剤の有効量で処理し、ロ)油、乳化された水および分散 固形分をフロック化させて別層に分離し、そしてハ)処理された廃水から水層を 除去することからなる。第四級塩は、アルキル、アリールおよびアルキルアリー ルからなる群から選ばれるC1−C20部分であってもよい。第四級塩は、塩化メ チル第四級塩でもよく、ビニルアルコキシシランはビニルメトキシシランである 。エマルジョン破壊剤は1M硝酸ナトリウム溶液中で1%ポリマー活性分につき 、0.2〜5.0dl/gの還元比粘度を示す。より好ましくは、エマルジョン破壊 剤は、1M硝酸ナトリウム溶液中で、1%ポリマー活性分につき、0.8〜3. 5dl/gの還元比粘度を示す。最も好ましくは、エマルジョン破壊剤は1M硝酸ナ トリウム溶液中で、1%ポリマー活性分につき、1.5−3.0dl/gの還元粘度 を示す。ジメチルアミノエチルアクリレート・メチルクロリド第四級塩とビニル トリメトキシシランのモル比は99.5:0.5〜98:2である。好ましくは 、ジメチルアミノエチルアクリレートメチル・クロリド第四級塩とビニルトリメ トキシシランのモル比は、99.5:0.5〜96:4である。最も好ましくは 、ジメチルアミノエチルアクリレートメチル・クロリド第四級塩とビニルトリメ トキシシランのモル比は99.9:0.1〜95.0:5.0である。含油廃水 中に加えられるエマルジョン破壊剤の有効量は、該液の少なくとも0.005重 量%である。好ましくは、含油廃水に加えられるエマルジョン破壊剤の有効量は 、該液の少なくとも0.05重量%である。最も好ましくは、含油排出水中に加 えられるエマルジョン破壊剤の有効量は、該液の少なくとも0.1重量%である 。 水中油型エマルジョンからの廃油の除去が、以下に合成されるコポリマーのよ うな化学的エマルジョン破壊剤によって実施される場合、エマルジョン破壊剤は 、供給ポンプの吸引側、あるいは、DAF装置の流入側に加えられる。有効量は 、適用方法や存在する油のタイプによって異なる。ここに記載されるような廃油 は、上述のように、なかんずく潤滑油、グリーズ、分散固形分のような油分を包 含する。それぞれの処理系に従って、有効使用量はある点で最大値に達するよう にみえる。その使用量レベルを超えると、ポリマーは過剰処理し始め、それは廃 水の清澄度低下を起こす。本発明のポリマーは含油廃水に、該液の少なくとも0 .005重量%、好ましくは0.05重量%の有効量で加えることができる。最 も好ましい処理量範囲は含油廃水の少なくとも0.1%である。 本発明は、下記の実施例および比較例の閲読によって最もよく理解することが できよう。 実施例1 ジアリルジメチルアンモニウム・クロリド(DADMAC)とビニルトリメト キシシラン(VTMS)のモル比90:10のコポリマーが、20%濃度で凝集 剤として製造された。下記の反応剤を使用して、この疎水化変性高分子電解質コ ポリマー凝集剤が形成された。 312.91g ジアリルジメチルアンモニウム・クロリド(DADMAC) (58%溶液) 18.89g ビニルトリメトキシシラン(98%溶液) 200.0g 脱イオン水 1.8g [2,2'−アゾビス(2−アミジノプロパン)]・ジヒドロク ロリド開始剤 20.0g 塩化ナトリウム 446.20g 最終希釈水 0.1g ヴェルセン(Versene) 半回分式方法でDADMAC/VTMSコポリマーが合成された。 1.5リットルの、機械的攪拌機、熱電対、窒素導出入管、コンデンサーおよ び2個のシリンジポンプを備えた反応容器を組み立てた。4.5cc/hr の流出速 度に設定した第一のポンプにビニルトリメトキシシランを入れた。第二のポンプ に、2,2'−アゾビス(2−アミジノプロパン)・ジヒドロクロリドの水溶液(4 8.8gの脱イオン水中に1.2g)を入れ、12.5cc/hr に設定した。 DADMAC、塩化ナトリウムおよびヴェルセン(Versene)を重合反応容器 に入れ、52℃に加熱した。反応容器内部を窒素で置換した。VTMSと開始剤 のポンプを始動して、重合を進行させた。 約2時間後に、濃厚なポリマーが生成し始めた。2時間半の後に、粘度が連続 攪拌が不可能になるまで上昇した。そこで200mlの脱イオン水を加えた。反応 はさらをさらに5時間続き、82℃で5時間、後処理した。 生成物相は2日後に分離し、次に示すように広範囲に架橋していることを示し た。 この相分離した生成物は水中で膨潤したが、なおも水不溶性であった。 実施例2 99.5/0.5モル比の、ジアリルジメチルアンモニウム・クロリド(DA DMAC)とビニルトリメトキシシラン(VTMS)のコポリマー(20%濃度 )が凝集剤としての使用のために合成された。次の反応剤がこの高分予電解質凝 集剤の生成のために使用された。 321.13g DADMAC(62%溶液) 1.00g VTMS(98%溶液) 0.2g ヴェルセン 258.8g 脱イオン水 1.20g 2.2'−アゾビス[2(2−イミダゾリン−2イル]プ ロパン・ジヒドロクロリド開始剤 61.00g 塩化ナトリウム 356.87g 希釈水 回分法で、DADMAC/VTMSコポリマーが合成された。実施例1に記載 されたと同様の反応容器が使用された。 DADMAC、VTMS、ヴェルセン、塩化ナトリウムおよび脱イオン水を、 58℃で重合反応容器に入れた。その後開始剤(49.4gの脱イオン水中0. 6g)を12.5cc/hr に設定したシリンジポンプによって反応容器に滴下して 導入した。 約1時間後に、濃厚なポリマーが生成し始めた。1.5時間後に、反応混合物 は攪拌することが困難になった。この時点で、70ml/hr に設定したシリンジポ ンプで脱イオン水の追加を始めた。反応は5.5時間続いた。その後、開始剤( 19.4gの脱イオン水中に0.6g)を加えた。反応容器を82℃に加熱し、 その温度に3時間 保った。反応生成物は356.87gの水で希釈し、貯蔵した。還元比粘度(R SV)と固有粘度(IV)が1%ポリマー溶液について、硝酸中で測定され、そ れぞれ2.02および1.3dl/gであった。 実施例3 99.0/1.0モル比のDADMAC/VTMSコポリマーが実施例2の方 法によって合成された。ただし実施例2に示される量のかわりに2.0gのVT MSと355.07gの脱イオン水が使用された。その他のすべての量は実施例 2と同じであった。1重量%ポリマー溶液について硝酸ナトリウム溶液中で測定 されたRSVとIVはそれぞれ、2.2および1.2dl/gであった。 実施例4 99.0/1.0モル比のジアリルジメチルアンモニウム・クロリド(DAD MAC)/ビニルトリメトキシシラン(VTMS)コポリマーが凝集剤としての 使用のために20%濃度で合成された。次の反応剤がこのシリコン含有高分子電 解質生成のために使用された。 DADMAC(モノマー)(39.8溶液) 497.20 g VTMS(ビニルトリメトキシシラン) 2.00 g ヴェルセン 0.20 g 過硫酸アンモニウム(APS) 3.90 g 脱イオン水 20.0 g 過硫酸アンモニウム(APS) 1.90 g 脱イオン水 20.0 g 希釈水 195.00 g 最終添加水 262.90 g 重亜硫酸ナトリウム 1.00 g 合計 1,000.00 g 1.ヴェルセンとDADMACモノマーを実施例1に記したような慣用の重合反 応容器に入れた。 2.反応容器は、常に窒素で置換しながら、57℃に加熱し、400rpmで攪 拌し た。 3.VTMSを加えた直後にAPS溶液(20gの水に2.0g)を加えた。 4.反応容器は57℃に3時間保持し、その間、希釈水を65g/hrの速度で 加えた。 5.次いで反応容器を82℃に加熱し、APS溶液(10gの水に0.97g) を加えた。 6.82℃に2時間保持した後、反応容器は室温に冷却し、分解防止のために、 重亜硫酸ナトリウムを反応容器に加えて15分間混合した。 7.生成物を貯槽に移した。 1%ポリマー溶液について、硝酸中で還元比粘度と固有粘度を測定し、それぞ れ1.6と0.9dl/gであった。この材料は以下実施例4と呼ぶ。 実施例5 北アメリカの一製紙工場の再循環排出水の試料について実験が行われた。ジャ ー試験による分析のために、200mlの試料がDAF装置から取られた。 この200mlの排出水の試料は、1000mlのジャーに入れられた。次いで、 試料は200rpm で撹拌され、試験されるべき凝集剤ポリマーが添加された。2 分半攪拌後、高分子量フロック化剤がジャーに加えられ、攪拌がさらに30秒続 けられた。続いて、攪拌速度を20rpm に落とし、なおも2分攪拌した。全部で 5分の攪拌後に、攪拌を中止し、混合物は5分間沈降に委せられた。ジャーの上 澄み液の3ml分が取られ、濁度がHach P2100濁度計で計測された。結 果はNTU単位で報告されている。数が小さい程、系の濁度は小さく、従って、 ポリマーによる該脱墨処理はより有効である。 上記の方法が実施されて、表1に示す結果が得られた。凝集剤と組み合わせて フロック化剤は使用されなかった。このデータは、本発明のポリマーは、従来の 処理剤と同様に有効であるが、本発明のポリマーは、匹敵する結果を得るのに、 ずっと少量の使用ですむことを示す。それゆえ、本発明のポリ(DADMAC/ VTMS)は清澄化においてより有効である。 実施例6 実施例5の方法が繰り返されて、表IIの結果が得られた。凝集剤と組み合わせ てフロック化剤は使用されなかった。結果はまた脱墨水の清澄化に対するポリ( DADMAC/VTMS)の効率をも示す。ポリマーAと実施例4を比較すると 、匹敵する濁度減少(それは大きな濁度減少であるが)は、ポリマーAでは、よ り大量に使用して始めて達成されることがわかる。実施例4は、同等の濁度減少 を起こすのに、ずっと少ない使用量で済む。ポリマーBは、0.8〜1.2の固 有粘度(IV)を有するポリ(DADMAC)であるが、比較の目的で、ポリマ ーBと実施例4は同等の粘度を有する。同じ使用量でポリマーBと実施例4を比 較すると、本発明のポリマーの使用により、より良好な結果が得られることはあ きらかである。 実施例7 実施例5に記載された実験方法を使用して表IIIの結果を得た。匹敵する使用 量で、ポリ(DADMAC/VTMS)は、より大きな濁度減少を提供する。な んらの処理をしないとき、脱墨処理水の濁度は1000を超えていた。 実施例8 試験されるべきコポリマーを水に溶解した。この水溶液を30分間攪拌した。 フロック化剤(アクリルアミド/アクリル酸ナトリウム・コポリマー)の1%溶 液が調製された。 800mlのビーカー中で、500mlの鶏処理工場の食品加工廃水が上記のよう に合成されたコポリマー溶液で処理され、60秒間混合された。次いでフロック 化剤(アクリルアミド/アクリル酸ナトリウム・コポリマー)を加え、さらに6 0秒間混合を続けた。攪拌をやめ、溶液は60秒間静置した。上澄み液を分離し 、その濁度をHACH(登録商標)DR2000濁度計で測定した。 結果は表IVに示されている。ポリマーの使用量は、その活性分ベースで示され ている。本発明の処理剤は、ポリマーA、E、Fで代表される既知の処理剤より も、NTU値の減少で濁度低下が示されているように、より良好に作用する。 実施例9 実施例8に記載の方法を使用して表Vの結果を得た。このデータは本発明のポ リマーが食品加工廃水の濁度低下に有効であることを示す。 実施例10 実施例8に記された方法によって表VIの結果を得た。本発明のコポリマーは従 来のポリ(DADMAC)処理剤に対して高い活性を示す。 実施例11 実施例2の方法によって合成されたジアリルジメチルアンモニウム・クロリド とビニルトリメトキシシランのコポリマーの、アメリカ中西部の一精油所からの 含油廃水(API流入物)に対するエマルジョン破壊剤としての評価のために、 ジャー試験を行った。エマルジョン破壊剤は、100mlの廃水に、所望の濃度で 加えられ、Phipps and Birdギャング攪拌機で330rpm で2分間混合し、さら に30rpm で3分間混合した。下澄みの一部を吸引して取り、その濁度をHac h ratio/xR 濁度計で測定した。結果は表VIIに表解されている。比較の目的で 、未処理含油廃水の濁度が測定されたが400NTU であった。 3.75ppmの使用量で、本発明のエマルジョン破壊剤は、水の濁度を40 0NTUから16NTUに低下させる。また、この新規なコポリマーは、試験さ れたすべての使用量レベルで、市販のポリ(DADMAC)よりもより効率的で 有効であった。 このことは、ポリ(DADMAC/VTMS)のNTU測定値がポリ(DADM AC)のそれよりも低いことによって示されるように、濁度の低下によって例証 されている。7.5ppmを超える使用量では、NTUの増大によって示される ように、このポリマーは系を過剰処理することになる。この現象は実際、廃水の 澄明度の減少を起こすが、これはエマルジョン破壊剤について普通に起きること である。 実施例12 実施例2の方法で合成されたジアリルジメチルアンモニウム・クロリドとビニ ルトリメトキシシランのコポリマーを、アメリカ南部の一精油所の含油廃水を処 理するエマルジョン破壊剤として評価するために、実施例11に記載された方法 によってジャー試験を行った。試験結果は表VIIIに表解してある。比較の目的で 、未処理含油廃水の濁度が測定され、152NTUであった。 ポリ(DADMAC)と無機エマルジョン破壊剤が、この種の応用において、 通常の使用量で評価された。ポリ(DADMAC/VTMS)は、より低レベル の濁度の廃排出水を達成するのに、これらの既存の処理剤よりもずっと少ない量 で済む。すなわち、この新規なコポリマーは、ポリ(DADMAC)や普通に用 いられている無機 エマルジョン破壊剤にに勝る性能とを有する。 実施例13 実施例2の方法で合成されたジアリルジメチルアンモニウム・クロリドとビニ ルトリメトキシシランのコポリマーを、アメリカ南部の一化学工場の含油排出水 について、エマルジョン破壊剤として評価するために、実施例11の方法によっ てジャー試験を行った。試験結果は表IXに表解されている。比較のために、未処 理含油排出水の濁度を測定すると365NTUであった。 表IXは、低使用量で、ポリ(DADMAC/VTMS)はポリ(DADMAC )よりエマルジョン破壊においてより効率的であることを例示する。6.25p pmで、このポリマーは過剰処理となる。すでに述べたように、すべてのエマル ジョン破壊剤は、ある使用量レベルを超えると、廃水の澄明度の減少を起こす。 実施例14 実施例2の方法で合成したジアリルジメチルアンモニウム・クロリドとビニル トリメトキシシランのコポリマーを、アメリカ西海岸の一精油所の脱塩装置から の含油廃水のエマルジョン破壊剤として評価するために、瓶試験を行った。廃水 は最初湯煎中で165°Fに15分間加熱した。エマルジョン破壊剤を所望の濃 度で、100mlの 廃水中に加えた。充分に震盪して湯煎註で160°Fで20分間加熱した。下澄 みを吸引して濁度をHach濁度計で側定した。結果は表Xに表解されている。 比較の目的で、未処理含油廃水の濁度を測定すると、2000NTUを超えてい た。 この新規なコポリマーは廃水の濁度を、20ppmの使用量で2000NTU 以上から90NTUまで低下させた。、また、このコポリマーの性能は、ポリ( DADMAC)のそれよりわずかに優れていた。先の実施例と同様、あるレベル (この場合25ppm)で過剰処理となり、廃水の澄明度は低下する。 実施例15 実施例11の方法によってジャー試験を行い、実施例4の方法によって合成さ れたジメチルアミノエチルアクリレート・メチルクロリド第四級塩(DMAEA .MCQ)とビニルトリメトキシシランとのコポリマーを評価した。結果は、表 XIに示されている。ポリ(DMAEA.MCQ/VTMS)はポリ(DADM AC/VTMS)と同様にエマルジョン破壊能があり、従来のポリ(DADMA C)処理剤より良好な結果を与える。 実施例16 ポリマーが所望の濃度で、廃水に加えられ、330rpmで混合され、さらに 80rpmで5分間混合された。粒子は10分間沈降に委せられた。上澄み液を 見かけの色(AC)と真の色(TC)の測定のために集めた。見かけの色は、H ach DR−2000装置を使用して465nmでの吸光度を測定して決定し た。真の色は、上澄み液のpHを7.6に調整し、0.8ミクロンのフィルター で濾過し、465nmでの吸光度を測定して決定した。両者の条件に対する測定 単位はPt−Coである。両方の測定は、ポリマーの性能を評価するために、工 場施設で行われた。表XIIのデータは、アメリカ南西部の一製紙工場の廃水につ いての実験によって得られた。 ポリ(DADMAC)を使用する従来の処理剤が、本発明のコポリマーと比較 され た。試験されたポリ(DADMAC)とポリ(DADMAC/VTMS)の両者 が同様の分子量を有していた。低い数値は有色汚染物の少ないことを示す。いず れの場合も、あるレベル以上で過剰使用となり、色の数値は実際増加した。見か けの色と真の色の両方にとって、ポリ(DADMAC/VTMS)は少ない使用 量レベルで、より高度の脱色をもたらした。 実施例17 ポリマーを所望の濃度で、廃水に加え、330rpmで1分間、次いで50r pmで2.5分間混合し、2.5分間沈降させた。上澄み液をHach濁度計を 用いて分析し、NTUで濁度を表した。 アメリカ北西部の一工業施設からの廃水について実験して表XIIIに示すデー タを得た。従来の溶液ポリ(DADMAC)処理剤と本発明のコポリマーとの比 較がなされた。ポリ(DADMAC/VTMS)は、匹敵する使用量で、より低 いNTU値によって示されるように、混濁除去においてはるかに効率的であった 。 実施例18 乾燥ラップ広葉樹クラフト紙を使用してパルプスラリーを調製した。すなわち 、複数の紙片を30分間水中に浸漬し、続いて、35分間離解機で処理した。全 バッチを充分な水とともにValley叩解機に入れて、2.5重量%パルプス ラリーを調製した。 この実施例のために、次の人工ピッチ組成物を調製した。 物質 組成% アビエチン酸 50 オレイン酸 10 パルミチン酸 10 オレイン酸トリグリセリド(トウモロコシ油) 10 ステアリン酸メチル 5 β−シトステロール 5 カプロン酸コレステロール 5 オレイルアルコール 5 KRUSS K10T表面張力計を用いて、Wilhelmyプレート法で表 面および界面張力を測定した。この装置は、気/液または液/液界面からプラチ ナ板を引っ張る力を測定する。この技術はまた、表面張力の経時変化をも測定で きる。プラチナ板は、プロパンバーナーで加熱する前に、アセトン、メチルアル コール、脱イオン水で洗浄した。表面張力測定に使用するガラス槽(セル)は、 最初希石鹸液、アセトン、メチルアルコールで洗浄し、次いで一晩王水に浸した 。それから脱イオン水で完全に濯いだ。槽は、定温維持に便利なウォータージャ ケット中に入れた。界面、表面の張力は連続して経時的に監視された。 1gの人工ピッチを250mlのビーカーに取り、ピッチの融点に達するまで加 熱した。49gの0.5%NaOH溶液をビーカーに注ぎ、全系を攪拌した。こ の溶液の既知量を100mlの水に加え、希塩酸溶液を用いてpHを6.5に調整 した。ピッチを含む水は25mmの攪拌バーを用いて2分間攪拌した。この系の2 5mlを表面張力測定器の槽に入れた。1%のポリマー水溶液を調製した。Ham iltonのマイクロ シリンジを用いて、ポリマーをこの系に導入した。ポリマーをピッチを含む溶液 に加える場合、15mmの攪拌バーを用いて2分間攪拌した。 表面張力の測定は、普通に、界面活性剤ないしポリマーの界面への吸着の過程 を監視するために利用される。界面活性剤が界面で配向するにつれて、それは系 の表面張力を低下させる。界面に位置させられるウィルヘルミのプレートは、張 力(または圧力)の変化を感知し、かくして、吸着過程の連続監視を可能にする 。表面張力測定はポリマーと個々のピッチ粒子の間の相互作用を決定するために なされる。水の表面張力は典型的には72mN/mであるが、ポリ(ダドマック )の添加によっては変化しなかった。このことは空気/水界面では活性でないこ とを示す。 図2、3および4は、人工ピッチが水に、ポリ(DADMAC)とともに、ま たはポリ(DADMAC)なしに加えられるときの、表面張力の変化を示す。ピ ッチは、界面活性剤によって安定化された希薄な水中油型エマルジョンであると 考えらることがでkるどで、界面活性剤によって安定化されたエマルジョンの表 面張力減少と系の表面張力の減少は、空気/水(a/w)界面における遊離界面 活性剤の吸着に帰せられよう。表面張力の値は、ピッチの量、従って、系の界面 活性剤の量に依存する。系にポリマーを加えると、図2、3および4に見られる ように、ピッチだけの場合の基本曲線と比較して、表面張力はさらに低下する。 表面張力の低下は、a/w界面に吸着されるべくさらに界面活性剤が使用できる ことを意味する。所与のピッチ濃度に対して、界面活性剤の量は決まっていると 考えることができる。したがって、界面活性剤は、それが安定化しつつある小油 的の表面から遊離したであろう。このことは、界面活性剤の吸着に利用できる表 面積が減少し、より多くの遊離界面活性剤がa/w界面に集まり、そしてピッチ 粒子の表面で、界面活性剤がポリマーによって置き換えられ場合にのみ起きる。 同様の傾向が、ピッチとポリマーの種々の濃度において見られる。したがって、 ポリマーは、希薄水中油型エマルジョンにおいて、小油的の凝集をもたらす、と 結論することができよう。 界面張力の測定は、ポリマーが油/水界面で活性であるか否かを決定するため になされた。より良好な代用品がないので、ピッチ含有水中油型エマルジョンの 油相を代表するものとして、トウモロコシ油が使用された。トウモトコシ油と脱 イオン水の間の平衡界面張力は23℃で25.2mN/mであった。5ppmの ポリ(DADMA C)を水に加えると、界面張力は21mN/mに低下し、50ppmでは20m N/mとなり、かくしてこのポリマーは油/水界面で活性であることがわかった 。 本願発明者らによってなされた界面張力の測定と顕微鏡写真による研究に基づ いて、ポリ(DADMAC)はピッチ粒子の凝集をもたらし、それはピッチ粒子 を、パルプ繊維の母地中に捕らえられて、濾過の機作と同じように、紙とともに 連行される程の大きさにすると結論された。 接触角の測定が、ポリ(DADMAC)が問題になっている表面に吸着する傾 向をもっているか否かを決定するために、行われた。この測定の間に、乾燥の工 程は、どのような種類にせよ、再現性ある測定のためには、必須であった。 KRUSS G−123接触角測定器が、テフロン(登録商標)、ステンレス 鋼316、ステンレス鋼304のような表面でピッチを含む水によって形成され る接触角の経時変化を測定するために使用された(図1参照)。実験のために使 用された表面はアセトンとメチルアルコールで洗浄し、脱イオン水でさっと濯い だ。試験表面は既知量のポリマーを含む水を入れたビーカーに5分間浸した。ビ ーカーの内容物は連続して攪拌した。次いで試験表面は乾燥し、ピッチ粒子を含 む水1滴の接触角の変化が測定された。一定サイズの滴が、プレシジョンシリン ジによって駆動されるマイクロメーターで形成された。 下記表XIVは、テフロン(登録商標)表面上でのピッチ含有水の1滴の3相 接触角の変化を示す。 未処理表面は110°と大きな接触角からわかるように、疎水性である。接触 角は10分間で約85°に変化した。一方、ポリマーで処理された表面上の同じ 水滴の接触角は、10分間で80°から46°に変化した。この変化は、表面が ポリマーと接触していた5分間にテフロン(登録商標)表面へのポリマーの吸着 によって表面が親水性化したことを意味する。このことは、テフロン(登録商標 )表面の種々の場所における接触角測定上のばらつきを説明する。ポリ(DAD MAC)はピッチ粒子/水界面において活性であることがわかった。ポリ(DA DMAC)は空気/水界面では活性でない。接触角の測定はまた、固体表面に吸 着してそれを親水性にする傾向を有することを示した。表面の親水性は、ピッチ 粒子のその上への堆積を阻止する。 実施例19 1組の316ステンレス鋼板片を種々の使用量(濃度)のポリ(DADMAC )溶液に浸漬した。第2の組の同様の鋼片を種々の使用量(濃度)のポリ(DA DMAC/VTMS)(99.5:0.5モル比)溶液に浸漬した。各鋼片はそ れぞれの溶液中に約18時間放置した。ピッチの堆積を阻止する効率の比較は表 XVと添付の図5に示されている。 ポリ(DADMAC/VTMS)コポリマーは、DADMACコポリマーより もはるかに大きな疎水性表面への吸着能力を示した。ポリ(DADMAC/VT MS)コポリマーはまた、粒子サイズを繊維へ捕捉されることができる程度に増 大させる能力を有する。 実施例20 表面張力は、水または他の溶媒に溶解した分子が空気/水(a/w)界面で話 性であるか否かを決定する簡単な指標として利用されている。脱イオン水、蒸留 水の表面張力は典型的には23℃で72mN/mである。分子は、もしa/w界 面に拡散しして、表面張力を72mN/mから低下させるならば、表面活性であ るとみなされる。界面活性剤の所与の濃度変化に対して、表面張力の低下が大で あるほど、分子の表面活性は大である。 界面活性剤が水に加えられるとき、典型的に水の表面張力を低下させる(Surf ac-tant Science and Technology,D.Meyers,1988,p.194)。水に溶解した 界面活性剤の濃度が増加するにつれて、それ以上界面活性剤濃度を増やしても当 該系の表面張力に影響しなくなる点まで、表面張力を低下させる。この現象が起 きる濃度を臨海ミセル濃度(CMC)と呼ばれる。CMCで、界面活性剤はミセ ルと呼ばれる集合体を形成する。ミセルは界面活性剤分子の会合によって生成し 、球状、楕球状、円筒状の集合体を形成する。ミセルは力学的平衡状態にある。 乳化、エマルジョン破壊、吸着、発泡、可溶化および洗浄性のような界面活性剤 の種々の好ましい性質に対して第一義的責任を有するミセルを形成することは界 面活性剤の能力である。 ポリ(DADMAC)は、水に溶解されるときに、表面張力を低下させない。 それゆえ、このものはa/w界面で活性ではないと結論される。しかしながら、 ポリ(DADMAC/VTMS)分子は、100ppmの低濃度で、水の表面張 力を低下させる(図6参照)。水中におけるポリマーの濃度が高いほど、表面張 力は低くなる。界面活性剤と異なって、このポリマーはミセル形成のいかなる証 拠も示さない。表面張力対濃度の曲線は、界面活性剤が示すような、いかなる急 激な屈曲も示さない。 この変性ポリ(DADMAC)分子の界面活性的性質は、その種々の表面と界 面への吸着能を助長し、ピッチの除去、水の清澄化、有色物質の除去等の種々の 応用をより効果的(すなわち効率的)にする。 換言すれば、高分子電解質に、例えば、アミンとハロゲン化シランとを反応さ せることにより、シリコン部分を導入することができる。 本発明の幾つかの実施態様を例示し記載したが、それらは当業者にとってはあ きらかな多数の変更を加え得るものであることはあきらかに理解できよう。した がって、本発明が例示され記載された詳細に限定されることを欲するものではな く、特許請求の範囲内に属するすべての改変を示そうと意図するものである。 変更は、請求項に定義される本発明の概念と範囲から逸脱することなく、ここ に記載した本発明の組成、操作、方法の配列においてなし得るものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C08F 220/16 C08F 220/16 220/34 220/34 220/54 220/54 222/02 222/02 222/04 222/04 222/40 222/40 226/02 226/02 D21C 5/02 D21C 5/02 9/08 9/08 D21H 17/59 D21H 3/62 (31)優先権主張番号 08/521,938 (32)優先日 1995年8月31日 (33)優先権主張国 米国(US) (31)優先権主張番号 08/565,479 (32)優先日 1995年11月30日 (33)優先権主張国 米国(US) (31)優先権主張番号 08/589,095 (32)優先日 1996年1月23日 (33)優先権主張国 米国(US) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(KE,LS,MW,SD,S Z,UG),UA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD ,RU,TJ,TM),AL,AM,AT,AU,AZ ,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CZ, DE,DK,EE,ES,FI,GB,GE,HU,I S,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LK,LR ,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,MN, MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,S D,SE,SG,SI,SK,TJ,TM,TR,TT ,UA,UG,US,UZ,VN (72)発明者 ラメシュ,マニアン アメリカ合衆国 イリノイ州 60532,リ ースル,カスケイド ドライヴ 5589 (72)発明者 シェティ,チャンドラシェカル エス. アメリカ合衆国 イリノイ州 60532,リ ースル・ホレストヴュー ロード 6015 (72)発明者 シヴァクマール,アナンザスブラマニアン アメリカ合衆国 イリノイ州 60563,ナ パーヴィレ,1577 レイモンド ドライヴ #101 (72)発明者 トゥバーゲン,カレン アール. アメリカ合衆国 イリノイ州 60056,エ ムティー.プロスペクト,イースト タノ レーン 1805

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. 界面活性シリコン含有高分子電解質であって、 (イ) 0.01〜20モル%の、少なくとも一つのビニルアルコキシシラン モノマー、好ましくは、1−置換または2−置換で、好ましくは、1〜3個のC1 −C4アルキル基を有するビニルアルコキシシランモノマーの繰り返し単位;と (ロ) 99.99〜80モル%の、少なくとも1種の、(メタ)アクリルア ミド、(メタ)アクリル酸およびそのアルカリ金属塩、ジメチルアミノエチルま たはプロピル(メタ)アクリレート第四級塩、ジアリルジメチルアンモニウム・ ハロゲン化物、マレインイミド、ビニルホルムアミド、酢酸ビニル、イタコン酸 、無水マレイン酸、フマル酸、アコン酸、(メタ)アクリルアミドメチルプロパ ンスルホン酸およびそのアルカリ金属塩、(メタ)アクリル酸のC6−C20アル キルエステル、(メタ)アクリル酸のフェネチルエステル、(メタ)アクリル酸 のノニル−α−ベンジルエステル、ジメチル(メタ)アクリルアミド、ジメチル (メタ)アクリルアミド、ジエチル(メタ)アクリルアミド、t−ブチル(メタ )アクリルアミド、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート第四級塩、3− メチル(メタ)アクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウム・ハロゲン化物 、(メタ)アクリルアミドメチルブタン酸、およびこれらの組み合わせからなる 群から選択される少なくとも一つの第二モノマーの繰り返し単位 からなるシリコン含有高分子電解質コポリマー。 2. 請求項1のコポリマーであって、ビニルアルコキシシランモノマーがビニ ルトリメトキシシランとビニルトリエトキシシランとかなる群から選ばれるもの であるもの。 3. 請求項1または2のコポリマーであって、成分(ロ)の第四級塩がアルキ ル、アリールおよびアルカリールからなる群から選ばれるC1−C20部分(基) であるもの。 4. 請求項3のコポリマーであって、第四級塩がハロゲン化メチル第四級塩、 好ましくはメチル・クロリド第四級塩、またはハロゲン化ベンジル第四級塩、好 ましくは、ベンジル・クロリド第四級塩であるもの。 5. 請求項1ないし4のいずれかの項のコポリマーであって、成分(ロ)のア ンモ ニウム・ハロゲン化物塩が塩化アンモニウム、アンモニウム・ブロミド、アンモ ニウム・ヨージド、好ましくは、塩化アンモニウム塩であるもの。 6. 請求項1ないし5のいずれかの項のコポリマーであって、成分(イ)と成 分(ロ)のモル比が(0.1〜15):(99.9〜85)、好ましくは、(0 .1〜5.0):(99.9〜95)、より好ましくは、(0.5〜4):(9 9.5〜96)、最も好ましくは(0.5〜2):(99.5〜98)であるも の。 7. 請求項1ないし6の何れかの項のコポリマーであって、ポリマー活性分1 %を含む1Mの硝酸ナトリウム溶液中での還元比粘度が0.1〜8dl/g、好まし くは0.5〜5dl/g、最も好ましくは0.7〜.3.0dl/gであるもの。 8. 請求項1ないし7のいずれかの項のコポリマーであって、成分(イ)の繰 り返し単位がハロゲン化ジアリルジメチルアンモニウム、好ましくは、ヂアリル ジメチルアンモニウム・クロリドであり、成分(ロ)の繰り返し単位が、ビニル アルコキシシラン、好ましくは、ビニルトリメトキシシランまたはビニルトリエ トキシシランであるもの。 9. 請求項1ないし8のいずれかの項のコポリマーであって、遊離基重合で製 造されるもの。 10.請求項1ないし9のいずれかの項のコポリマーであって、該第二モノマー が親水性モノマーと疎水性モノマーからなる群から選ばれるものであるもの。 11.請求項10コポリマーであって、前記親水性モノマーがアクリルアミド、 アクリル酸およびそのアルカリ金属塩、第四級アクリレート、ジアリルジメチル アンモニウム・クロリド、マレインイミド、ビニルホルムアミド、イタコン酸、 無水マレイン酸、フマル酸、アコン酸、アクリルアミドメチルプロパンスルホン 酸およびそのアルカリ金属塩からなる群から選ばれるものであるもの。 12.請求項10または11のコポリマーであって、前記疎水性モノマーが、疎 水性水不溶性モノマーまたは疎水性水溶性モノマーであるもの。 13.請求項12のコポリマーであって、前記疎水性水不溶性モノマーがアクリ ル酸の高級アルキルエスエル、アクリル酸のアルキルアリールエステルからなる 群から選ばれるものであるもの。 14.請求項12のコポリマーであって、該疎水性水溶性モノマーがアクリルエ ステ ル、アルキルアクリルアミド、ジメチルアミノエチルアクリレート・ベンジルク ロリド第四級塩、3−メチルアクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウム・ クロリドおよびアクリルアミドメチルブタン酸からなる群から選ばれるものであ るもの。 15.再生紙生産のインキ含有排出水の清澄化方法であって、再生紙生産のイン キ含有排出水に、凝集剤(coagulant)として、請求項1ないし9のいずれかの 項のコポリマー、好ましくは、遊離基重合によって合成され、 (イ) 0.01〜10モル%のビニルアルコキシシランモノマー;と (ロ) 99.99〜90モル%の、アクリルアミド、アクリル酸およびその アルカリ金属塩、ジメチルアミノエチルまたはプロピルアクリレート・メチルク ロリド第四級塩、ジアリルジメチルアンモニウム・クロリド、マレインイミド、 ビニルホルムアミド、酢酸ビニル、イタコン酸、無水マレイン酸、フマル酸、ア コン酸、アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸およびそのアルカリ金属塩、 アクリル酸のC6−C20アルキルエステル、アクリル酸のフェネチルエステル、 アクリル酸のノニル−α−ベンジルエステル、ジメチルアクリルアミド、ジエチ ルアクリルアミド、t−ブチルアクリルアミド、ジメチルアミノエチルアクリレ ートベンジル・クロリド第四級塩、3−メチルアクリルアミドプロピルトリメチ ルアンモニウム・クロリド、アクリルアミドメチルブタン酸、およびこれらの組 み合わせからなる群から選ばれる第二のモノマー とからなるシリコン含有水溶性シリコン含有高分子電解質コポリマーの脱イン キに有効な量を加えることからなる方法。 16.請求項15の方法であって、ビニルアルコキシシランモノマーがビニルト リメトキシシランとビニルトリエトキシシランとかなる群から選ばれるものであ り、第二のモノマーがジアリルジメチルアンモニウム・クロリドである方法。 17.請求項15または16の方法であって、該コポリマーが約0.25〜約1 00ppm、好ましくは、約0.5〜約75ppm、最も好ましくは、約1〜約 50ppmの量でインキ含有排出水に加えられる方法。 18.請求項15ないし17のいずれかの項の方法であって、コポリマーの還元 比粘度が、ポリマー活性分1%についての1Mの硝酸ナトリウム溶液中で測定し て、0.1〜4dl/g、好ましくは0.5〜3dl/g、最も好ましくは0.8〜.2.5 dl/gである方 法。 19.請求項15ないし18のいずれかの項の方法であって、ジアリルメチルア ンモニウム・クロリドとビニルトリメトキシシランのモル比が99.99:0. 01〜95.0:5.0である方法。 20.請求項15ないし19のいずれかの項の方法であって、さらにフロック化 剤(flocculant)を該排出水に加えることを含む方法。 21.請求項20の方法であって、該フロック化剤がアクリルアミドとアクリル 酸のコポリマーである方法。 22.油、分散固形分、乳化された水を含む含油産業廃水から廃油を除去する方 法であって、 (イ)含油廃水を、エマルジョン破壊剤としての、請求項1ないし9のいずれ かの項のコポリマー、好ましくは、ジアリルジメチルアンモニウム・ハロゲン化 物とビニルアルコキシシランとのコポリマーの有効量で処理し、 (ロ)該油、乳化された水および分散固形分をフロック化させて、別層に分離 し、そして (ハ)処理された廃水から水層を除去する ことからなる方法。 23.請求項22の方法であって、該ジアリルジメチルアンモニウム・ハロゲン 化物がジアリルジメチルアンモニウム・クロリドであり、ビニルアルコキシシラ ンがビニルトリメトキシシランである方法。 24.請求項22または23の方法であって、エマルジョン破壊剤の還元比粘度 が、1%ポリマー活性分について1M硝酸ナトリウム溶液中で測定して、0.2 〜5.0dl/g、好ましくは、0.5〜4.0dl/g、最も好ましくは0.7〜3. 0dl/gである方法。 25.請求項22ないし24のいずれかの項の方法であって、ジアリルジメチル アンモニウム・クロリドとビニルトリメトキシシランのモル比が99.9:0. 01〜80:20、好ましくは、99.9:0.1〜85:15、最も好ましく は、99.9:0.1〜95.0:5.0である方法。 26.請求項22ないし25のいずれかの項の方法であって、含油廃水に加えら れる エマルジョン破壊剤の有効量が少なくとも0.005重量%、好ましくは、少な くとも0.05重量%、最も好ましくは、少なくとも0.1重量%である方法。 27.油、分散固形分、乳化された水を含む含油産業廃水から廃油を除去する方 法であって、 (イ)該含油廃水を有効量の請求項1ないし9のいずれかの項のコポリマー、 好ましくは、ビニルアルコキシシランと、ジメチルアミノエチルアクリレート第 四級塩とジメチルアミノエチルメタクリラート第四級塩からなる群から選ばれる カチオン性モノマーのコポリマー有効量で処理し、 (ロ)該油、乳化された水および分散固形分をフロック化させて、別層に分離 し、そして (ハ)処理された廃水から水層を除去する ことからなる方法。 28.請求項27の方法であって、前記第四級塩が、アルキル、アリールおよび アルカリールからなる群から選ばれるC1ーC20部分(基)である方法。 29.請求項28の方法であって、第四級塩がメチル・クロリド第四級塩であり 、ビニルアルコキシシランがビニルトリメトキシシランである方法。 30.請求項27ないし29のいずれかの項の方法であって、エマルジョン破壊 剤がポリマー活性分1%についての1Mの硝酸ナトリウム溶液中で測定するとき 、0.2〜5.0dl/g、好ましくは0.8〜3.5dl/g、最も好ましくは1.5 〜.3.0dl/gの還元比粘度を有する方法。 31.請求項27ないし30のいずれかの項の方法であって、ジアリルジメチル アミノエチルアクリレート・メチルクロリドとビニルトリメトキシシランのモル 比が99.5:0.5〜98:2、好ましくは、99.5:0.5〜96:4、 最も好ましくは、99.9:0.1〜95.0:5.0である方法。 32.請求項27ないし31のいずれかの項の方法であって、含油廃水に加えら れるエマルジョン破壊剤の有効量が、該流体の少なくとも0.005重量%、好 ましくは、少なくとも0.05重量%、最も好ましくは少なくとも0.1重量% である方法。 33.食品加工廃水を、化学的水除去に先だって、調整する方法であって、食品 加工廃水を、凝集剤としての、請求項1ないし9のいずれかの項のコポリマー、 好ましく は、ジアリルジメチルアンモニウム・ハロゲン化物とビニルアルコキシシランか ら合成されるシリコン含有コポリマーの有効量で処理する段階を含む方法。 34.請求項33の方法であって、該ジアリルジメチルアンモニウム・ハロゲン 化物がジアリルジメチルアンモニウム・クロリドであり、該ビニルアルコキシシ ランがビニルトリメトキシシランである方法。 35.請求項33または34の方法であって、凝集剤が、1%ポリマー活性分に つき1M硝酸ナトリウム溶液中で測定するとき、0.2〜8.0dl/g、好ましく は0.5〜5.0dl/g、最も好ましくは0.7〜.3.0dl/gの還元比粘度を有 する方法。 36.請求項33ないし35のいずれかの項の方法であって、ジアリルジメチル アンモニウム・クロリドとビニルトリメトキシシランのモル比が99.99:0 .01〜80:20、好ましくは、99.9:0.1〜85:15である方法。 37.請求項33ないし36のいずれかの項の方法であって、さらに処理される 食品加工廃水にフロック化剤を加える段階を含む方法。 38.請求項33ないし37のいずれかの項の方法であって、食品加工廃水が約 1〜約500ppm、好ましくは、約10〜約300ppm、最も好ましくは、 約20〜約100ppmの凝集剤で処理される方法。 39.有色物質を含む製紙工場からの廃排出水から有色物質を除去する方法であ って、 (イ)有色物質を含む該廃排出水を、有色物質除去有効量の、凝集剤(coagul ant)としての請求項1ないし9のコポリマー、好ましくは、ジアリルジメチル アンモニウム・ハロゲン化物とビニルトリアルコキシシランとから合成される水 溶性シリコン含有コポリマーで処理し、 (ロ)廃排出水中に存在する有色物質を凝集させ、そして、 (ハ)凝集した有色物質を該廃排出水から除去する ことからなる方法である。 40.請求項39の方法であって、ジアリルジメチルアンモニウム・ハロゲン化 物がジアリルジメチルアンモニウム・クロリドであり、ビニルトリアルコキシシ ランがトリメトキシシランである方法。 41.請求項39または40の方法であって、凝集剤が、1%ポリマー活性分に つき1M硝酸ナトリウム溶液中で測定して、0.2〜5dl/g、好ましくは0.5 〜4.0 dl/g、最も好ましくは0.7〜.3.0dl/g還元比粘度を有する方法。 42.請求項39ないし41のいずれかの項方法であって、ジアリルジメチルア ンモニウム・クロリドとビニルトリメトキシシランのモル比が99.99:0. 01〜80:20、好ましくは、99.9:0.1〜85:15、最も好ましく は、99.9:0.10〜95.0:5.0である方法。 43.請求項39ないし42のいずれかの項の方法であって、製紙工場の廃排出 水が約1〜約500ppm、好ましくは、約30〜約200ppm、最も好まし くは、約50〜約120ppmの凝集剤で処理される方法。 44.請求項39ないし43のいずれかの項の方法であって、該廃排出水にフロ ック化剤を加えることを含む方法。 45.請求項44の方法であって、該フロック化剤がアクリルアミドとアクリル 酸のコポリマーである方法。 46.混濁生起成分を含む廃水を清澄化する方法であって、 (イ)該廃水に、凝集剤として、濁度低減有効量の、請求項1ないし9のいず れかの項のコポリマー、好ましくは、ジアリルジメチルアンモニウム・ハロゲン 化物とビニルトリアルコキシシランとから合成される水溶性シリコン含有コポリ マーを加え、 (ロ)該コポリマーと該廃水を機械的攪拌手段によって充分な時間混合して、 混濁生起成分をフロック化させ、そして、 (ハ)フロック化した混濁生起成分を該廃水から除去して、清澄な水を得るこ とからなる方法。 47.請求項46の方法であって、ジアリルジメチルアンモニウム・ハロゲン化 物ジアリルジメチル・クロリドであり、ビニルトリアルコキシシランがトリメト キシシランである方法。 48.請求項46または47の方法であって、凝集剤が、1%ポリマー活性分に つき1M硝酸ナトリウム溶液中で測定して、0.2〜5dl/g、好ましくは0.5 〜4.0dl/g、最も好ましくは0.7〜.3.0dl/gの還元比粘度を有する方法 。 49.請求項46ないし48のいずれかの項の方法であって、ジアリルジメチル アンモニウム・クロリドとビニルトリメトキシシランのモル比が99.99:0 .01〜80:20、好ましくは、99.9:0.1〜85:15、最も好まし くは、99. 9:0.10〜95.0:5.0である方法。 50.請求項46ないし49のいずれかの項の方法であって、廃水がが約0.1 〜約500ppm、好ましくは、約0.5〜約100ppm、最も好ましくは、 約2〜約30ppmの凝集剤で処理される方法。 51.請求項46ないし50のいずれかの項の方法であって、該廃水にフロック 化剤を加えることを含む方法。 52.請求項51の方法であって、該フロック化剤がアクリルアミノとアクリル 酸のコポリマーである方法。 53.製紙系中のピッチの堆積を防止する方法であって、パルプおよび紙製造の 処理水に、凝集剤として、乾燥パルプ1トンにつき4ポンドの請求項1ないし9 のいずれかの項のコポリマー、好ましくは、遊離基重合によって合成される、 (イ) 0.01〜20モル%のビニルアルコキシシランモノマー;と (ロ) 99.99〜80モル%の、アクリルアミド、アクリル酸およびその アルカリ金属塩、ジメチルアミノエチルまたはプロピルアクリレート・メチルク ロリド第四級塩、ジアリルジメチルアンモニウム・クロリド、マレインイミド、 ビニルホルムアミド、酢酸ビニル、イタコン酸、無水マレイン酸、フマル酸、ア コン酸、アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸およびそのアルカリ金属塩、 アクリル酸のC6−C20アルキルエステル、アクリル酸のフェネチルエステル、 アクリル酸のノニル−α−ベンジルエステル、ジメチルアクリルアミド、ジエチ ルアクリルアミド、t−ブチルアクリルアミド、ジメチルアミノエチルアクリレ ート・ベンジルクロリド第四級塩、3−メチルアクリルアミドプロピルトリメチ ルアンモニウム・クロリド、アクリルアミドメチルブタン酸、およびこれらの組 み合わせからなる群から選択される疎水性または親水性の第二のモノマー とからなる水溶性界面活性シリコン含有高分子電解質コポリマー を加えることからる方法。 54.請求項53の方法であって、該第二モノマーと該ビニルシロキサンが約9 9.99:0.01〜約90:10のモル比で存在する方法。 55.請求項53または54の方法であって、該親水性モノマーがアクリルアミ ド、アクリル酸およびそのアルカリ金属塩、第四級アクリレート、ジアリルジメ チルアン モニウム・クロリド、マレインイミド、ビニルホルムアミド、イタコン酸、無水 マレイン酸、フマル酸、アコン酸、アクリルアミドメチルプロパンスホン酸およ びそのアルキル金属塩からなる群から選ばれるものである方法。 56.請求項53ないし55のいずれかの項の方法であって、該疎水性モノマー が、疎水性水不溶性モノマーまたは疎水性水溶性モノマーである方法。 57.請求項56の方法であって、該疎水性水不溶性モノマーが、アクリル酸の 高級アルキルエステルとアクリル酸のアルキルアリールエステルからなる群から 選ばれるものである方法。 58.請求項56の方法であって、該疎水性水溶性モノマーが、アクリルエステ ル、アルキルアクリルアミド、ジメチルアミノエチルアクリレート・ベンジルク ロリド第四級塩、3−メチルアクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウム・ クロリドおよびアクリルアミドメチルブタン酸からなる群から選ばれるものであ る方法。 59.請求項53ないし58のいずれかの項の方法であって、ビニルアルコシシ ランが遊離基重合可能であり、ビニルトリメトキシシランとビニルトリエトキシ シランからなる群から選ばれるものである方法。 60.請求項53ないし59のいずれかの項の方法であって、該疎水性高分子電 解質コポリマーが、パルプおよび紙製造処理水に、乾燥パルプ1トンにつき約0 .4〜約4ポンドの量で加えられる方法。
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