JPH11349322A - 活性シリカの製造方法 - Google Patents
活性シリカの製造方法Info
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- JPH11349322A JPH11349322A JP15939698A JP15939698A JPH11349322A JP H11349322 A JPH11349322 A JP H11349322A JP 15939698 A JP15939698 A JP 15939698A JP 15939698 A JP15939698 A JP 15939698A JP H11349322 A JPH11349322 A JP H11349322A
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- silica
- sodium silicate
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Abstract
(57)【要約】
【課題】水ガラス酸性化槽、モノマーシリカの重合槽
が不要、重合シリカの粘度測定が不要で、従来より著
しく簡単である製造工程、活性シリカの製造所要時間
が数分と非常に短時間である、ｐＨ調整工程が不要
で、アルカリ剤又は酸、アルカリ剤の両方が不要、凝
集剤製造中のシリカのゲル化トラブルが発生しない、
製造した活性シリカの保存中のゲル化トラブルが問題に
ならない、という各々の要件を持たす製造方法を提供す
ること。 【解決手段】 シリカ濃度３重量％以上のアルカリ性珪
酸ナトリウム水溶液と、ｐＨ１以下でＦｅ濃度１．５重
量％以上の第２鉄塩水溶液とを攪拌混合することによっ
て、Ｓｉ／Ｆｅモル比が０．５以上、ｐＨ２．０以下の
鉄含有シリカ酸性水溶液を調製することを特徴とする活
性シリカの製造方法。
が不要、重合シリカの粘度測定が不要で、従来より著
しく簡単である製造工程、活性シリカの製造所要時間
が数分と非常に短時間である、ｐＨ調整工程が不要
で、アルカリ剤又は酸、アルカリ剤の両方が不要、凝
集剤製造中のシリカのゲル化トラブルが発生しない、
製造した活性シリカの保存中のゲル化トラブルが問題に
ならない、という各々の要件を持たす製造方法を提供す
ること。 【解決手段】 シリカ濃度３重量％以上のアルカリ性珪
酸ナトリウム水溶液と、ｐＨ１以下でＦｅ濃度１．５重
量％以上の第２鉄塩水溶液とを攪拌混合することによっ
て、Ｓｉ／Ｆｅモル比が０．５以上、ｐＨ２．０以下の
鉄含有シリカ酸性水溶液を調製することを特徴とする活
性シリカの製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、浄水処理などの凝
集処理に使用する活性シリカの製造方法に関するもので
ある。
集処理に使用する活性シリカの製造方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】浄水処理の凝集処理に於いては、凝集剤
として、硫酸アルミミウム、ポリ塩化アルミニウム（Ｐ
ＡＣ）が利用されている。これらの無機凝集剤は、単独
使用では十分大きなフロックが形成されないため、凝集
沈殿工程、砂ろ過工程の固液分離速度が小さいという欠
点がある。また、凝集分離工程から排出される汚泥の沈
降濃縮脱水性が悪いという欠点もあった。
として、硫酸アルミミウム、ポリ塩化アルミニウム（Ｐ
ＡＣ）が利用されている。これらの無機凝集剤は、単独
使用では十分大きなフロックが形成されないため、凝集
沈殿工程、砂ろ過工程の固液分離速度が小さいという欠
点がある。また、凝集分離工程から排出される汚泥の沈
降濃縮脱水性が悪いという欠点もあった。
【０００３】特に、浄水処理の原水の富栄養化が進みミ
クロキスチスなどの藻類が多量に含まれる原水ではＰＡ
Ｃん又は硫酸バンドでは極めて沈降性の悪いフロックし
か形成されず、フロックが不浄してしまうこともあり、
藻類の効果的除去ができなくなるという問題もあった。
浄水処理以外の排水処理分野では各種の合成高分子凝集
剤がフロック形成を促進するために多用されているが、
浄水処理には合成有機高分子凝集剤の安全性に心配があ
るために使用が認可されていない。
クロキスチスなどの藻類が多量に含まれる原水ではＰＡ
Ｃん又は硫酸バンドでは極めて沈降性の悪いフロックし
か形成されず、フロックが不浄してしまうこともあり、
藻類の効果的除去ができなくなるという問題もあった。
浄水処理以外の排水処理分野では各種の合成高分子凝集
剤がフロック形成を促進するために多用されているが、
浄水処理には合成有機高分子凝集剤の安全性に心配があ
るために使用が認可されていない。
【０００４】従来、浄水処理ではＰＡＣ、硫酸バンドの
みが使用されてきたが、最近、飲料水中のアルミニウム
イオンがアルツハイマー症の一原因になる可能性が指摘
されたため、今後の浄水処理においてアルミ系凝集剤の
使用を止め、鉄系凝集剤に変更できないかとの要望も出
てきている。浄水処理分野では安全性の高い凝集助剤と
して、日本では昭和３０年代に米国のＢａｙｌｉｓ氏が
見出した活性シリカの使用が検討されたが、活性シリカ
製造時のゲル化（液全体がゼリー状に固まる現象）トラ
ブルが頻発し、安定して活性シリカを製造することが非
常に難しいことが判明したため我が国えは実用化されな
かった。
みが使用されてきたが、最近、飲料水中のアルミニウム
イオンがアルツハイマー症の一原因になる可能性が指摘
されたため、今後の浄水処理においてアルミ系凝集剤の
使用を止め、鉄系凝集剤に変更できないかとの要望も出
てきている。浄水処理分野では安全性の高い凝集助剤と
して、日本では昭和３０年代に米国のＢａｙｌｉｓ氏が
見出した活性シリカの使用が検討されたが、活性シリカ
製造時のゲル化（液全体がゼリー状に固まる現象）トラ
ブルが頻発し、安定して活性シリカを製造することが非
常に難しいことが判明したため我が国えは実用化されな
かった。
【０００５】Ｂａｙｌｉｓ法は「水ガラスを水で希釈し
てシリカ濃度１．５％の水溶液とし、これに硫酸を加え
てｐＨ８．５に調整し、室温において２時間攪拌しシリ
カモノマーを重合させ重合シリカすなわち活性シリカを
得る」という方法である。シリカモノマーは凝集促進効
果がないが、重合シリカは顕著な凝集促進効果を発揮す
るので「凝集活性のあるシリカ」略して「活性シリカ」
と呼ばれる。
てシリカ濃度１．５％の水溶液とし、これに硫酸を加え
てｐＨ８．５に調整し、室温において２時間攪拌しシリ
カモノマーを重合させ重合シリカすなわち活性シリカを
得る」という方法である。シリカモノマーは凝集促進効
果がないが、重合シリカは顕著な凝集促進効果を発揮す
るので「凝集活性のあるシリカ」略して「活性シリカ」
と呼ばれる。
【０００６】しかし最近、活性シリカを再評価しようと
する動きが出ており、例えば特公平４−７５７９６号公
報「水処理方法および水処理用凝集剤」には「シリカモ
ノマーの極限粘度の約２倍以上の極限粘度を有する重合
シリカと、水中で水酸化物を形成し得る金属の可溶性塩
を、該金属に対する珪素のモル比が２以上となる条件で
処理対象水中に注入攪拌する」という重合シリカ（活性
シリカの別称）を利用した凝集処理法が開示されてい
る。
する動きが出ており、例えば特公平４−７５７９６号公
報「水処理方法および水処理用凝集剤」には「シリカモ
ノマーの極限粘度の約２倍以上の極限粘度を有する重合
シリカと、水中で水酸化物を形成し得る金属の可溶性塩
を、該金属に対する珪素のモル比が２以上となる条件で
処理対象水中に注入攪拌する」という重合シリカ（活性
シリカの別称）を利用した凝集処理法が開示されてい
る。
【０００７】特公平４−７５７９６号公報の活性シリカ
製造方法を図示する（図２参照）。この従来法は、希釈
された強アルカリ性の珪酸ナトリウム水溶液と鉱酸を混
合し、ｐＨを２以下に調整する「水ガラス酸性化槽」、
そのあと苛性ソーダを添加してｐＨ4 に上げ、シリカモ
ノマーを２〜６時間重合させる「シリカ重合槽」および
ｐＨ調整用の酸、アルカリ剤が不可欠である。
製造方法を図示する（図２参照）。この従来法は、希釈
された強アルカリ性の珪酸ナトリウム水溶液と鉱酸を混
合し、ｐＨを２以下に調整する「水ガラス酸性化槽」、
そのあと苛性ソーダを添加してｐＨ4 に上げ、シリカモ
ノマーを２〜６時間重合させる「シリカ重合槽」および
ｐＨ調整用の酸、アルカリ剤が不可欠である。
【０００８】本発明者が本技術を詳細に検討したとこ
ろ、次の様な問題点があり、さらに優れた技術を開発す
る必要があることが認められた。 シリカモノマーを重合させて所要極限粘度の重合シリ
カを調整するのに必要な時間が２時間から６時間を要す
る。従って、活性シリカの作成に長時間を要するほか、
重合タンク容積が大きくなる。
ろ、次の様な問題点があり、さらに優れた技術を開発す
る必要があることが認められた。 シリカモノマーを重合させて所要極限粘度の重合シリ
カを調整するのに必要な時間が２時間から６時間を要す
る。従って、活性シリカの作成に長時間を要するほか、
重合タンク容積が大きくなる。
【０００９】シリカ濃度、水温、攪拌強度、ｐＨなど
の微妙なずれによって所要重合時間が大きく変化してし
まうため、重合時間の設定が非常に難しく、重合時間の
設定を誤ると重合中にシリカのゲル化トラブルを引き起
こし（シリカ濃度４％以上に高めるとゲル化トラブルが
極めて起き易くなる）、凝集剤として使用不能となる。
また、モノマーシリカの重合時間が不足すると凝集効果
が悪いものしか得られない。また極限粘度の測定には熟
練者でも１時間以上かかるので、現場において極限粘度
を測定しながら、重合時間を制御するという方法は実際
には不可能である。
の微妙なずれによって所要重合時間が大きく変化してし
まうため、重合時間の設定が非常に難しく、重合時間の
設定を誤ると重合中にシリカのゲル化トラブルを引き起
こし（シリカ濃度４％以上に高めるとゲル化トラブルが
極めて起き易くなる）、凝集剤として使用不能となる。
また、モノマーシリカの重合時間が不足すると凝集効果
が悪いものしか得られない。また極限粘度の測定には熟
練者でも１時間以上かかるので、現場において極限粘度
を測定しながら、重合時間を制御するという方法は実際
には不可能である。
【００１０】製造した活性シリカのシリカ含有濃度が
高くなるほどゲル化が短時間で起きる。従って、ゲル化
時間を長くし保存性を高めるため、重合シリカ（活性シ
リカ）濃度を２〜３％以下と希薄にしなければならな
い。従って、活性シリカ製造工場からユーザーまでの凝
集剤輸送コストおよび保管コストが高くなる。 酸、アルカリが必要なため、製造コストが高くなり、
ｐＨ調整が２段階で必要になるため煩雑である。
高くなるほどゲル化が短時間で起きる。従って、ゲル化
時間を長くし保存性を高めるため、重合シリカ（活性シ
リカ）濃度を２〜３％以下と希薄にしなければならな
い。従って、活性シリカ製造工場からユーザーまでの凝
集剤輸送コストおよび保管コストが高くなる。 酸、アルカリが必要なため、製造コストが高くなり、
ｐＨ調整が２段階で必要になるため煩雑である。
【００１１】また、１９５３年に米国のＡ．Ｐ．Ｂｌａ
ｃｋ氏は水ガラスと硫酸アルミニウムを混合する活性シ
リカの製造法を提案している。この方法は硫酸アルミニ
ウム１％液と珪酸ソーダ１％水溶液を４対１の比率で混
合し直ちに浄水原水に注入する方法である。この反応式
は、 ３〔Ｎａ2 Ｏ・３ＳｉＯ2 〕＋Ａｌ2 （ＳＯ4 ）3 ・１
８Ｈ2 Ｏ＝３Ｎａ2 ＳＯ4 ＋２Ａｌ（ＯＨ）3 ＋９Ｓｉ
Ｏ2 ＋１５Ｈ2 Ｏ で示され、硫酸アルミと珪酸ソーダを混合した時点で水
酸化アルミニウムフロックを生成してしない原水汚濁成
分の凝集に効果的なＡｌ3+イオンの原水への添加率が減
少してしまうこと、およびモノマーシリカ濃度が低く重
合速度が小さいためシリカの重合度が少なく凝集効果が
劣るという欠点があり、実用化されなかった。
ｃｋ氏は水ガラスと硫酸アルミニウムを混合する活性シ
リカの製造法を提案している。この方法は硫酸アルミニ
ウム１％液と珪酸ソーダ１％水溶液を４対１の比率で混
合し直ちに浄水原水に注入する方法である。この反応式
は、 ３〔Ｎａ2 Ｏ・３ＳｉＯ2 〕＋Ａｌ2 （ＳＯ4 ）3 ・１
８Ｈ2 Ｏ＝３Ｎａ2 ＳＯ4 ＋２Ａｌ（ＯＨ）3 ＋９Ｓｉ
Ｏ2 ＋１５Ｈ2 Ｏ で示され、硫酸アルミと珪酸ソーダを混合した時点で水
酸化アルミニウムフロックを生成してしない原水汚濁成
分の凝集に効果的なＡｌ3+イオンの原水への添加率が減
少してしまうこと、およびモノマーシリカ濃度が低く重
合速度が小さいためシリカの重合度が少なく凝集効果が
劣るという欠点があり、実用化されなかった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な従来技術の欠点を解決した活性シリカ製造方法を確立
し、次の課題を解決することを目的とする。 水ガラス酸性化槽、モノマーシリカの重合槽が不要な
製造方法を提供すること。
な従来技術の欠点を解決した活性シリカ製造方法を確立
し、次の課題を解決することを目的とする。 水ガラス酸性化槽、モノマーシリカの重合槽が不要な
製造方法を提供すること。
【００１３】重合シリカの粘度測定が不要で、従来よ
り著しく簡単である製造工程である製造方法を提供する
こと。 活性シリカの製造所要時間が数分と非常に短時間であ
る製造方法を提供すること。 ｐＨ調整工程が不要で、アルカリ剤又は酸、アルカリ
剤の両方が不要な製造方法を提供すること。
り著しく簡単である製造工程である製造方法を提供する
こと。 活性シリカの製造所要時間が数分と非常に短時間であ
る製造方法を提供すること。 ｐＨ調整工程が不要で、アルカリ剤又は酸、アルカリ
剤の両方が不要な製造方法を提供すること。
【００１４】凝集剤製造中のシリカのゲル化トラブル
が発生しない活性シリカの製造方法を提供すること。 製造した活性シリカの保存中のゲル化トラブルが問題
にならない製造方法を提供すること。
が発生しない活性シリカの製造方法を提供すること。 製造した活性シリカの保存中のゲル化トラブルが問題
にならない製造方法を提供すること。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、シリカ濃度３
重量％以上のアルカリ性珪酸ナトリウム水溶液と、ｐＨ
１以下でＦｅ濃度１．５重量％以上の第２鉄塩水溶液と
を攪拌混合することによって、Ｓｉ／Ｆｅモル比が０．
５以上、ｐＨ２．０以下の鉄含有シリカ酸性水溶液を調
製することを特徴とする活性シリカの製造方法である。
重量％以上のアルカリ性珪酸ナトリウム水溶液と、ｐＨ
１以下でＦｅ濃度１．５重量％以上の第２鉄塩水溶液と
を攪拌混合することによって、Ｓｉ／Ｆｅモル比が０．
５以上、ｐＨ２．０以下の鉄含有シリカ酸性水溶液を調
製することを特徴とする活性シリカの製造方法である。
【００１６】以下、特に断らない限り、「珪酸ナトリウ
ム水溶液」とは、本発明に使用する所定シリカ濃度、す
なわち所定ＳｉＯ2 濃度を有するアルカリ性珪酸ナトリ
ウム水溶液を指し、「第２鉄塩水溶液」とは、本発明に
使用する所定Ｆｅ濃度及び所定ｐＨを有する第２鉄塩水
溶液を指す。本発明の活性シリカの製造方法の一例を図
１を参照して説明する。
ム水溶液」とは、本発明に使用する所定シリカ濃度、す
なわち所定ＳｉＯ2 濃度を有するアルカリ性珪酸ナトリ
ウム水溶液を指し、「第２鉄塩水溶液」とは、本発明に
使用する所定Ｆｅ濃度及び所定ｐＨを有する第２鉄塩水
溶液を指す。本発明の活性シリカの製造方法の一例を図
１を参照して説明する。
【００１７】すなわち、槽１に入れた第２鉄塩水溶液２
を攪拌しながら、例えば、水ガラス水溶液等の珪酸ナト
リウム水溶液３を攪拌機４にて攪拌混合するという極め
て簡単な操作で、凝集効果の大きい褐色で透明の水酸化
鉄ＳＳを含有しない鉄を含む活性シリカがオンサイトで
容易に短時間（数分）に製造できることが見出された。
を攪拌しながら、例えば、水ガラス水溶液等の珪酸ナト
リウム水溶液３を攪拌機４にて攪拌混合するという極め
て簡単な操作で、凝集効果の大きい褐色で透明の水酸化
鉄ＳＳを含有しない鉄を含む活性シリカがオンサイトで
容易に短時間（数分）に製造できることが見出された。
【００１８】この結果、図２に示した従来技術における
水ガラス酸性化槽、シリカ重合槽、ｐＨ調整用の酸、ア
ルカリ剤が不要になった。以下に本発明の重要知見を箇
条書きにまとめる。 第２鉄塩水溶液と珪酸ナトリウム水溶液を混合攪拌す
ることによって、水酸化第２鉄ＳＳを含有しない透明で
褐色の凝集効果が大きい凝集剤を短時間（数分間）で容
易に製造できる。
水ガラス酸性化槽、シリカ重合槽、ｐＨ調整用の酸、ア
ルカリ剤が不要になった。以下に本発明の重要知見を箇
条書きにまとめる。 第２鉄塩水溶液と珪酸ナトリウム水溶液を混合攪拌す
ることによって、水酸化第２鉄ＳＳを含有しない透明で
褐色の凝集効果が大きい凝集剤を短時間（数分間）で容
易に製造できる。
【００１９】寒冷期に水温が１５度未満に低下する
と、第２鉄塩水溶液と珪酸ナトリウム水溶液の混合工程
でシリカモノマーの重合速度が低下するので、年間を通
じて水温１５℃以上、理想的には２０℃以上に維持する
ことが好ましい。 第２鉄塩水溶液と珪酸ナトリウム水溶液を混合した時
点でのＳｉ／Ｆｅモル比が０．５以上になるようにする
ことが凝集効果が大きい活性シリカを製造するために重
要であり、凝集剤中のＳｉ／Ｆｅモル比が０．５未満で
あると凝集効果が劣るものしか製造できない。
と、第２鉄塩水溶液と珪酸ナトリウム水溶液の混合工程
でシリカモノマーの重合速度が低下するので、年間を通
じて水温１５℃以上、理想的には２０℃以上に維持する
ことが好ましい。 第２鉄塩水溶液と珪酸ナトリウム水溶液を混合した時
点でのＳｉ／Ｆｅモル比が０．５以上になるようにする
ことが凝集効果が大きい活性シリカを製造するために重
要であり、凝集剤中のＳｉ／Ｆｅモル比が０．５未満で
あると凝集効果が劣るものしか製造できない。
【００２０】ｐＨが１を越える第２鉄塩水溶液に珪酸
ナトリウム水溶液を添加すると、添加後の液のｐＨが
２．０より高くなり、凝集剤製造中に水酸化鉄沈殿が析
出するトラブルを引き起こすので好ましくない。 珪酸ナトリウム水溶液のシリカ濃度が７％以上の高濃
度の場合、珪酸ナトリウム水溶液に対し第２鉄塩水溶液
を徐々に添加すると、シリカが瞬間的にゲル化するｐＨ
中性領域を通過するため、液全体がゲル化してしまうの
で好ましくなく、攪拌されている第２鉄塩水溶液に珪酸
ナトリウム水溶液を少量ずつ時間をかけて添加するよう
にすることが好ましい。一挙に添加すると珪酸ナトリウ
ムと第２鉄塩との中和反応が急速に進み過ぎるため、多
量のシリカ結晶もしくはシリカゲル粒子が析出してしま
い、効果的な活性シリカを製造することが難しくなる。
ナトリウム水溶液を添加すると、添加後の液のｐＨが
２．０より高くなり、凝集剤製造中に水酸化鉄沈殿が析
出するトラブルを引き起こすので好ましくない。 珪酸ナトリウム水溶液のシリカ濃度が７％以上の高濃
度の場合、珪酸ナトリウム水溶液に対し第２鉄塩水溶液
を徐々に添加すると、シリカが瞬間的にゲル化するｐＨ
中性領域を通過するため、液全体がゲル化してしまうの
で好ましくなく、攪拌されている第２鉄塩水溶液に珪酸
ナトリウム水溶液を少量ずつ時間をかけて添加するよう
にすることが好ましい。一挙に添加すると珪酸ナトリウ
ムと第２鉄塩との中和反応が急速に進み過ぎるため、多
量のシリカ結晶もしくはシリカゲル粒子が析出してしま
い、効果的な活性シリカを製造することが難しくなる。
【００２１】尚、シリカ濃度が７％未満の場合は、珪酸
ナトリウム水溶液と第２鉄塩水溶液を一挙に混合しても
結晶性又はシリカゲル微粒子の析出は認められない。こ
の場合の混合法は、特に制限されるべきものではない
が、第２鉄塩水溶液に珪酸ナトリウム水溶液を一挙に加
えても、その逆でも、両者同時でもよい。 使用する珪酸ナトリウム水溶液のシリカ濃度が３重量
％未満ではモノマーシリカの重合速度が遅くなるため、
凝集効果の劣る活性シリカしか製造できない。
ナトリウム水溶液と第２鉄塩水溶液を一挙に混合しても
結晶性又はシリカゲル微粒子の析出は認められない。こ
の場合の混合法は、特に制限されるべきものではない
が、第２鉄塩水溶液に珪酸ナトリウム水溶液を一挙に加
えても、その逆でも、両者同時でもよい。 使用する珪酸ナトリウム水溶液のシリカ濃度が３重量
％未満ではモノマーシリカの重合速度が遅くなるため、
凝集効果の劣る活性シリカしか製造できない。
【００２２】第２鉄塩水溶液のＦｅ濃度が１．５重量
％以下では、シリカの活性化反応が不十分なため得られ
る活性シリカの凝集効果が悪くなる。以上の知見から完
成された本発明方法によって、従来法のような水ガラス
酸性化槽、モノマーシリカの重合槽を設けずに、強力な
フロック形成促進作用を持った鉄含有活性シリカを容易
にかつ短時間に製造できる。
％以下では、シリカの活性化反応が不十分なため得られ
る活性シリカの凝集効果が悪くなる。以上の知見から完
成された本発明方法によって、従来法のような水ガラス
酸性化槽、モノマーシリカの重合槽を設けずに、強力な
フロック形成促進作用を持った鉄含有活性シリカを容易
にかつ短時間に製造できる。
【００２３】また硫酸アルミニウムと水ガラスを直接混
合するＡ．Ｐ．Ｂｌａｃｋ氏の従来法よりも著しく効果
的な活性シリカを製造できる。本発明によって、図１に
示したように水ガラス酸性化槽、シリカモノマーの重合
槽及びｐＨ調整用酸アルカリが不要になった理油は、次
のように考えられる。すなわち、第２鉄塩水溶液と、珪
酸ナトリウム水溶液を水温が低すぎない条件で攪拌混合
すると、アルカリ性のシリカモノマー分子が第２鉄塩水
溶液内に混合拡散する過程でｐＨ中性領域を通過してか
ら最終的に酸性になるので、ｐＨ中性領域を通過する過
程でシリカモノマーの重合が極めて速やかに進行し、第
２鉄塩水溶液に均一に混合された時点でシリカが重合シ
リカすなわち活性シリカの状態で存在するためと考えら
れる。
合するＡ．Ｐ．Ｂｌａｃｋ氏の従来法よりも著しく効果
的な活性シリカを製造できる。本発明によって、図１に
示したように水ガラス酸性化槽、シリカモノマーの重合
槽及びｐＨ調整用酸アルカリが不要になった理油は、次
のように考えられる。すなわち、第２鉄塩水溶液と、珪
酸ナトリウム水溶液を水温が低すぎない条件で攪拌混合
すると、アルカリ性のシリカモノマー分子が第２鉄塩水
溶液内に混合拡散する過程でｐＨ中性領域を通過してか
ら最終的に酸性になるので、ｐＨ中性領域を通過する過
程でシリカモノマーの重合が極めて速やかに進行し、第
２鉄塩水溶液に均一に混合された時点でシリカが重合シ
リカすなわち活性シリカの状態で存在するためと考えら
れる。
【００２４】つまり、第２鉄塩水溶液と珪酸ナトリウム
水溶液を混合する工程が、従来技術の水ガラス酸性化
槽、シリカモノマーの重合槽を兼ねている。浄水場など
において、凝集処理を行う原水に本発明により得られた
活性シリカ（以下、「本発明活性シリカ」という）を注
入し、凝集攪拌槽で攪拌すると速やかに非常に大きなフ
ロックが形成され、沈殿槽及びろ過層で高速度で固液分
離できる。凝集剤中にアルツハイマー症の一因の恐れが
あるアルミニウムを含まないので浄水処理に特に好適で
ある。
水溶液を混合する工程が、従来技術の水ガラス酸性化
槽、シリカモノマーの重合槽を兼ねている。浄水場など
において、凝集処理を行う原水に本発明により得られた
活性シリカ（以下、「本発明活性シリカ」という）を注
入し、凝集攪拌槽で攪拌すると速やかに非常に大きなフ
ロックが形成され、沈殿槽及びろ過層で高速度で固液分
離できる。凝集剤中にアルツハイマー症の一因の恐れが
あるアルミニウムを含まないので浄水処理に特に好適で
ある。
【００２５】浄水処理の場合、本発明活性シリカの適正
注入率はシリカとして３〜１０ｍｇ／ｌ程度になる場合
が多い。また活性シリカ液中に第２鉄イオンが共存して
いるので、本発明活性シリカのみを原水に注入すれば良
好な凝集が行える。本発明において、第２鉄塩水溶液に
使用する第２鉄塩としては、特に制限されるべきもので
はないが、塩化第２鉄、硫酸第２鉄、硝酸第２鉄、ポリ
硫酸第２鉄等が例示される。
注入率はシリカとして３〜１０ｍｇ／ｌ程度になる場合
が多い。また活性シリカ液中に第２鉄イオンが共存して
いるので、本発明活性シリカのみを原水に注入すれば良
好な凝集が行える。本発明において、第２鉄塩水溶液に
使用する第２鉄塩としては、特に制限されるべきもので
はないが、塩化第２鉄、硫酸第２鉄、硝酸第２鉄、ポリ
硫酸第２鉄等が例示される。
【００２６】また、本発明において、珪酸ナトリウム水
溶液に使用する珪酸ナトリウムとしては、特に制限され
るべきものではなく、公知のものが使用され、Ｎａ2 Ｓ
ｉＯ 3 及びその種々の割合の水化物、Ｎａ4 ＳｉＯ4 、
水ガラス（Ｎａ2 Ｏ・ｎＳｉＯ2 ：ｎ＝２〜４の実数）
等が例示される。尚、珪酸ナトリウム水溶液にはナトリ
ウム以外の他のアルカリ金属原子、例えば、Ｋ等を含ん
でいてもよい。
溶液に使用する珪酸ナトリウムとしては、特に制限され
るべきものではなく、公知のものが使用され、Ｎａ2 Ｓ
ｉＯ 3 及びその種々の割合の水化物、Ｎａ4 ＳｉＯ4 、
水ガラス（Ｎａ2 Ｏ・ｎＳｉＯ2 ：ｎ＝２〜４の実数）
等が例示される。尚、珪酸ナトリウム水溶液にはナトリ
ウム以外の他のアルカリ金属原子、例えば、Ｋ等を含ん
でいてもよい。
【００２７】また、珪酸ナトリウム水溶液はアルカリ性
を呈し、そのｐＨは通常、１１〜１１．５の範囲であ
る。
を呈し、そのｐＨは通常、１１〜１１．５の範囲であ
る。
【００２８】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例を説明するが、
本発明はこれに限定されるものではない。 実施例１ 本発明活性シリカの製造例 ３号水ガラス原液（シリカ濃度３０重量％）を水道水で
希釈し、シリカ濃度１、３、５、７、９、１１重量％の
珪酸ナトリウム水溶液（ｐＨ１１程度）を作成した。
本発明はこれに限定されるものではない。 実施例１ 本発明活性シリカの製造例 ３号水ガラス原液（シリカ濃度３０重量％）を水道水で
希釈し、シリカ濃度１、３、５、７、９、１１重量％の
珪酸ナトリウム水溶液（ｐＨ１１程度）を作成した。
【００２９】塩化第２鉄濃度２０重量％（Ｆｅ濃度６．
９重量％）、約ｐＨ０の水溶液１００ｇを攪拌しなが
ら、各シリカ濃度の珪酸ナトリウム水溶液１００ｇを徐
々に塩化第２鉄水溶液に添加混合した。混合槽の水温は
３０℃である。 実施例２ 凝集試験及び凝集剤保存性調査 カオリンを水道水に添加し、ＳＳ１００ｍｇ／ｌの懸濁
液を作成し、実施例１で作成した各種活性シリカ剤を添
加しジャーテストを行った。ジャーテストの条件は攪拌
回転数１５０ｒｐｍ９０秒、５０ｒｐｍ９０秒である。
凝集剤注入後のｐＨを６一定とした。水温は２４℃であ
った。凝集剤注入率は鉄として８ｍｇ／ｌである。
９重量％）、約ｐＨ０の水溶液１００ｇを攪拌しなが
ら、各シリカ濃度の珪酸ナトリウム水溶液１００ｇを徐
々に塩化第２鉄水溶液に添加混合した。混合槽の水温は
３０℃である。 実施例２ 凝集試験及び凝集剤保存性調査 カオリンを水道水に添加し、ＳＳ１００ｍｇ／ｌの懸濁
液を作成し、実施例１で作成した各種活性シリカ剤を添
加しジャーテストを行った。ジャーテストの条件は攪拌
回転数１５０ｒｐｍ９０秒、５０ｒｐｍ９０秒である。
凝集剤注入後のｐＨを６一定とした。水温は２４℃であ
った。凝集剤注入率は鉄として８ｍｇ／ｌである。
【００３０】ジャーテスト時のフロック生成時間と緩速
攪拌中６０秒後のフロック粒径を測定した。また各条件
で作成した凝集剤保存性を評価するため２０℃における
ゲル化日数（活性シリカ水溶液全体がゼリー状に固まる
現象をゲル化という）を測定した。この結果を表１に示
す。フロック粒径は次の基準によって表示した。
攪拌中６０秒後のフロック粒径を測定した。また各条件
で作成した凝集剤保存性を評価するため２０℃における
ゲル化日数（活性シリカ水溶液全体がゼリー状に固まる
現象をゲル化という）を測定した。この結果を表１に示
す。フロック粒径は次の基準によって表示した。
【００３１】Ｅ；０．２ｍｍ以下、Ｄ；０．２〜０．５
ｍｍ、Ｃ；０．５〜２ｍｍ、Ｂ；２〜５ｍｍ、Ａ；５ｍ
ｍ以上、特Ａ；ペレット化
ｍｍ、Ｃ；０．５〜２ｍｍ、Ｂ；２〜５ｍｍ、Ａ；５ｍ
ｍ以上、特Ａ；ペレット化
【００３２】
【表１】表１における凝集剤のＦｅ濃度は塩化第２鉄と
して、１０重量％（鉄として３．４５重量％）一定であ
る。また表１の製造凝集剤のシリカ濃度が０の欄は、塩
化第２鉄のみを原水に添加した場合を意味する。塩化第
２鉄のみを注入した場合に比較し添加珪酸ナトリウムの
シリカ濃度３％以上かつＳｉ／Ｆｅモル比が０．５以上
で明確に凝集促進効果が現れ、シリカ濃度２．５〜３．
５重量％では極めて大きなフロックが形成され、緩速攪
拌中もフロックが底に沈降しながらペレット状に変化す
ることが認められた。
して、１０重量％（鉄として３．４５重量％）一定であ
る。また表１の製造凝集剤のシリカ濃度が０の欄は、塩
化第２鉄のみを原水に添加した場合を意味する。塩化第
２鉄のみを注入した場合に比較し添加珪酸ナトリウムの
シリカ濃度３％以上かつＳｉ／Ｆｅモル比が０．５以上
で明確に凝集促進効果が現れ、シリカ濃度２．５〜３．
５重量％では極めて大きなフロックが形成され、緩速攪
拌中もフロックが底に沈降しながらペレット状に変化す
ることが認められた。
【００３３】凝集剤のゲル化時間すなわち凝集剤の保存
性に関しては凝集剤中のシリカ濃度が少ない程長い。凝
集剤中のシリカ濃度が２．５重量％を越えるとゲル化時
間が短くなり、長期保存できないが、本発明は浄水場な
どの現場でオンサイト製造した後、１日以内に使い切る
ことができるので、ゲル化現象はなんら問題にならな
い。
性に関しては凝集剤中のシリカ濃度が少ない程長い。凝
集剤中のシリカ濃度が２．５重量％を越えるとゲル化時
間が短くなり、長期保存できないが、本発明は浄水場な
どの現場でオンサイト製造した後、１日以内に使い切る
ことができるので、ゲル化現象はなんら問題にならな
い。
【００３４】
【発明の効果】本発明は下記の効果を奏する。 従来の活性シリカ製造法（図１）で不可欠であった水
ガラス酸化槽、シリカ重合槽が不要になり、また重合シ
リカの極限粘度の測定も不要になり、凝集剤製造工程が
著しく単純化でき、熟練技術者がいなくても浄水場にお
いてオンサイトで容易に製造できる。また活性シリカ製
造所要時間が数分と非常に短時間である。
ガラス酸化槽、シリカ重合槽が不要になり、また重合シ
リカの極限粘度の測定も不要になり、凝集剤製造工程が
著しく単純化でき、熟練技術者がいなくても浄水場にお
いてオンサイトで容易に製造できる。また活性シリカ製
造所要時間が数分と非常に短時間である。
【００３５】活性シリカ製造中のゲル化トラブルが無
い。オンサイトで製造使用すれば、活性シリカ製造工場
からの輸送、浄水場での長期保存が不要であり、製造し
た凝集剤を１日以内で使い切ることが容易なので、活性
シリカの長期保存性が悪くても何ら問題無い。 活性シリカ製造に、酸、アルカリ剤を必要としないの
で、活性シリカ製造コストが従来より削減される。
い。オンサイトで製造使用すれば、活性シリカ製造工場
からの輸送、浄水場での長期保存が不要であり、製造し
た凝集剤を１日以内で使い切ることが容易なので、活性
シリカの長期保存性が悪くても何ら問題無い。 活性シリカ製造に、酸、アルカリ剤を必要としないの
で、活性シリカ製造コストが従来より削減される。
【図１】本発明の活性シリカの製造方法の一例を説明す
る図。
る図。
【図２】従来技術の活性シリカの製造方法の一例を説明
する図。
する図。
１ 槽 ２ 第２鉄塩水溶液 ３ 珪酸ナトリウム水溶液 ４ 攪拌機
Claims (4)
- 【請求項１】 シリカ濃度３重量％以上のアルカリ性珪
酸ナトリウム水溶液と、ｐＨ１以下でＦｅ濃度１．５重
量％以上の第２鉄塩水溶液とを攪拌混合することによっ
て、Ｓｉ／Ｆｅモル比が０．５以上、ｐＨ２．０以下の
鉄含有シリカ酸性水溶液を調製することを特徴とする活
性シリカの製造方法。 - 【請求項２】 前記第２鉄塩水溶液に前記アルカリ性珪
酸ナトリウム水溶液を添加することを特徴とする請求項
１記載の活性シリカの製造方法。 - 【請求項３】 シリカ濃度７重量％以上のアルカリ性珪
酸ナトリウム水溶液を徐々に添加することを特徴とする
請求項２記載の活性シリカの製造方法。 - 【請求項４】 前記アルカリ性珪酸ナトリウム水溶液
が、シリカ濃度３重量％以上７％未満の場合には、前記
第２鉄塩水溶液と前記アルカリ性珪酸ナトリウム水溶液
とを一挙に混合することを特徴とする請求項１又は２記
載の活性シリカの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15939698A JPH11349322A (ja) | 1998-06-08 | 1998-06-08 | 活性シリカの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15939698A JPH11349322A (ja) | 1998-06-08 | 1998-06-08 | 活性シリカの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11349322A true JPH11349322A (ja) | 1999-12-21 |
Family
ID=15692874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15939698A Withdrawn JPH11349322A (ja) | 1998-06-08 | 1998-06-08 | 活性シリカの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11349322A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008139999A1 (ja) * | 2007-05-11 | 2008-11-20 | Tokuyama Corporation | 鉄－シリカ水処理凝集剤の製造方法 |
| JP2009022925A (ja) * | 2007-07-23 | 2009-02-05 | Tokuyama Corp | 鉄−シリカ水処理用凝集剤の製造方法 |
-
1998
- 1998-06-08 JP JP15939698A patent/JPH11349322A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008139999A1 (ja) * | 2007-05-11 | 2008-11-20 | Tokuyama Corporation | 鉄－シリカ水処理凝集剤の製造方法 |
| JP2009022925A (ja) * | 2007-07-23 | 2009-02-05 | Tokuyama Corp | 鉄−シリカ水処理用凝集剤の製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20051021 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
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|
| A761 | Written withdrawal of application |
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