JPS5953081B2 - 水ガラスを主材とする凝集剤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アルカリ土金属に属する元素を含有し、水に
難溶性で、水中においてはアルカリ性を示す化合物並び
にアルカリ土金属を含有する物質の懸濁物を凝集させる
ための凝集剤に係る。

本発明による凝集剤は、中性又は酸性の水ガラス液から
成ることを特徴とする。

水中に懸濁した微細な懸濁物を沈澱・分離させ易くする
凝集剤としては、無機剤及び有機剤が実用化されている
が、本発明による凝集剤は、従来から知られている凝集
剤とは異なり、アルカリ土類金属に属する元素を有し、
水に難溶性で、水中でアルカリ性を示す化合物並びに１
種又は２種以上のアルカリ土金属元素を含有する物質で
難溶性で水中でアルカリ性を示す物質の懸濁物中の微粒
子を凝集させる凝集剤であって、中性又は酸性にした水
ガラス液を主材とする全く新規な凝集剤である。

従来から種々の用途に用いられてきた強アルカリ性の水
ガラス液に酸性液材を加えて、中性又は酸性にして水ガ
ラス中の珪酸成分を重合珪酸粒子とする（重合珪酸溶液
として用いる）と、極めて優れた凝集力が得られるとい
う新たな知見が本発明の基礎となっている。

水ガラスの中和に用いる酸性液材としては、強アルカリ
性である水ガラス原液の声を低下させて中性付近又は酸
性に低下させるものであれば何を用いてもよい。

水ガラスの中和に用いる中和剤としては、硫酸、塩酸、
燐酸等の鉱酸及びこれらの酸性塩類並びに酢酸等の有機
酸及びこれらの酸の酸性塩類を挙げることができるが、
その他、炭酸ガス、塩素ガス等のガスを水ガラス液に吹
き込んで沖和することもできる。

上記の中性又は酸性の水ガラス液によって凝集させるこ
とができる懸濁物質は、水中でアルカリ性を示す生石灰
（Ｃａｂ）、消石灰（Ｃａ （ＯＨ）２）、酸化マグネ
シウム（ＭｇＯ）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ （ＯＨ
） ２炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯａ ）、酸化バリウ
ム（Ｂａｄ）、水酸化バリウム（Ｂａ （ＯＨ） ２）
等である。

上記の各化合物を含む物質の代表例としてはセメントが
あり、天然物、合成物及び二次製品を含めてアルカリ土
類金属化合物を１種又は２種以上合有する物質の懸濁粒
子は全て本発明による凝集剤によって凝集させることが
できる。

一方、アルカリ土金属元素を有し、水に難溶性の化合物
であっても、水中でアルカリ性を示さない例えば硫酸バ
リウム（ＢａＳ０４）、硫酸カルシウム（ＣａＳ０４）
等の懸濁物は、中性又は酸性のガラス液のみを添加して
も凝集しない。

本発明凝集剤の凝集原理については、理論的には解明さ
れていないけれども、本発明による中性又は酸性の水ガ
ラスから成る凝集剤を添加すると、懸濁物粒子が相互に
集合してフロックを形成するとともに、丁度硫酸ばん土
がアルカリの存在のもとで加水分解して水酸化カルシウ
ムのゲル状沈澱を生じると同様の機構によって、懸濁物
粒子と水ガラスとが反応して巨大なフロックを形成する
ものと考えられる。

以下に実施例を挙げて、本発明につき更に詳細に説明す
る。

以下の各実施例及び比較例においては、ＪＩ５３号品の
水ガラス（ＳｉＯ２を２８〜３０％、ＮａＯを９〜１０
％含有）から、次のような手順に従って調整した中性水
ガラス液及び酸性水ガラス液を用いた。

まず、試薬１級品に該当する品質の硫酸１容量部と水３
容量部とを混合した稀釈硫酸３容量部を準備した。

別にＪＩ８３号品の水ガラス原液２５容量部を水９６３
容量部とよく混合した。

上記の稀釈硫酸を激しく攪拌し乍ら、これに上記の割合
で稀釈した水ガラス液を徐々に添加してゆき、ｐＨ＝６
．６の中性水ガラス液を得た。

以下の実施例及び比較例においては、これを中性水ガラ
ス試料と称する。

次に、試薬１級品に該当する塩酸１容量部と水１容量部
とを混合した稀釈塩酸８容量部を準備した。

別にＪＩ８３号品の水ガラス原液２５容量部を水９６７
容量部とよく混合した。

上記の稀釈塩酸を激しく攪拌し乍ら、これに上記の稀釈
水ガラス液を徐々に添加してゆき、ｐＨ＝１．６の酸性
水ガラス液を得た。

以下の記載においては、これを酸性水ガラス試料と称す
る。

実施例 １ 水１０００１に消石灰１． Ｏｋｇを懸濁させて得たア
ルカリ性の懸濁液に、中性水ガラス試料４．０１を混合
し、混合物を攪拌したところ、懸濁物と水ガラスとによ
りフロックが形成されて沈降し、上澄み液は透明になっ
た。

実施例 ２ 水１０００１に消石灰５． Ｏｋｇを懸濁させて得たア
ルカリ性の懸濁液に、酸性水ガラス試料２５．０１を混
合し、混合物を攪拌したところ、懸濁物と水ガラスとに
よりフロックが形成されて沈降し、上澄み液は透明にな
った。

実施例 ３ 酸化マグネシウム１． Ｏｋｇが水１０００１に懸濁し
ているアルカリ性の懸濁液に中性水ガラス試料４．Ｏｌ
を混合し、混合物を攪拌したところ、フロックが形成さ
れて沈降し、上澄み液は透明になった。

実施例 ４ 実施例３に記載したと同じ懸濁液に酸性水ガラス試料２
０．０１を混合し、混合物を攪拌したところ、実施例３
と同様の結果が得られた。

実施例 ５ 生石灰１． Ｏｋｇが水１０００１に懸濁しているアル
カリ性の懸濁液に中性水ガラス試料１０．０１を混合し
攪拌したところ、フロックが形成されて沈降し、上澄み
液は透明になった。

実施例 ６ 炭酸マグネシウム５． Ｏｋｇが水１０００１に懸濁し
ているアルカリ性の懸濁液に中性水ガラス試料１０１を
混合し攪拌したところ、フロックが形成されて沈降し、
上澄み液は透明になった。

実施例 ７ 水酸化マグネシウム５． Ｏｋｇが水１０００１に懸濁
しているアルカリ性の懸濁液に酸性水ガラス試料１０．
０１を混合し攪拌したところ、上記の諸実施例と同様の
結果が得られた。

実施例 ８ 酸化バリウム５． Ｏｋｇが水１０００１に懸濁しいる
アルカリ性の懸濁液に中性水ガラス試料１０．０１を混
合し攪拌したところ、上記の諸実施例と同様の結果が得
られた。

実施例 ９ 水酸化バリウム５．Ｏｋｇが水１０００１に懸濁してい
るアルカリ性の懸濁液に酸性水ガラス試料１０．０１を
混合し攪拌したところ、上記の諸実施例と同様の結果が
得られた。

実施例 １０ 市販されているポルトランド・セメント１０．０ｋｇを
水１０００１に懸濁させたアルカリ性を示す懸濁液に酸
性水ガラス試料１０．０１を混合し攪拌したところ、上
記の諸実施例と同様の結果が得られた。

実施例 １１ ドロマイト石灰（ＭｇＯとＣａＯ主成分とするもの）５
．０ｋｇを水１０００１に懸濁させたアルカリ性を示す
懸濁液に中性水ガラス試料１０．０１を混合し攪拌した
ところ、上記の諸実施例と同様の結果が得られた。

中性又は酸性の水ガラス液はアルカリ性を示す懸濁液と
なる懸濁物以外を凝集させる効果を持たないが、アルカ
リ性を示す懸濁液中に浮遊する懸濁物を迅速・確実に且
つ単に混合攪拌するという極めて簡単な方法で凝集させ
沈降させ得るという事実は本発明者により初めて明らか
にされた知見である。

この知見を確証するために、以下に比較例を掲げる。

比較例 アルカリ性を示さない以下の懸濁液を準備した。

（Ａ） 硫酸バリウム１ｋｇが水１０００１に懸濁（
Ｂ） 硫酸カルシウム１ｋｇが水１０００１に懸濁（
Ｃ） 炭酸カルシウム１ｋｇが水１０００１に懸濁（
Ｄ） 高炉スラグを微粉砕して得た鉱砕スラグであっ
て、ＳｉＯ２を３１〜３５％、Ａ１□０３を１４〜２０
％、ＣａＯを３８〜４２％、Ｍｇｏを３〜８％含有スル
鉱滓スラグ５． Ｏｋｇを水１０００１に懸濁（Ｅ）
５１０２を５９．７％、Ａｌ２Ｏ３を２５．８％、Ｆ
ｅ２Ｏ３を５．８％、ＣａＯを３．３％含有するフライ
アッシュ５． Ｏｋｇを水１０００１に懸濁 （Ｆ） カオリナイト系の粘土５． Ｏｋｇを水１０
００１に懸濁 上記の各比較試料に、夫々以下の水ガラス液を混合し、
混合物を攪拌した。

（３）・・・・・・・・・中性水ガラス試料
１０１（Ｂ）・・・・・・・・・酸性水ガラス試料
１０１（Ｃ）・・・・・・・・・酸性水
ガラス試料 ２０１（Ｄ）−・・・・・・
・・酸性水ガラス試料 ２０１（Ｅ）・・
・・・・・・・中性水ガラス試料 １０１
（Ｆ）・・・・・・・・・酸性水ガラス試料
２０１然し乍ら、これらアルカリ性を示さない懸濁
液に添加・混合した場合には、中性又は酸性の水ガラス
から成る凝集剤の凝集効果は発揮されず、フロックは形
成されず懸濁物も分離沈澱しなかった。

中性又は酸性の水ガラス液は、上記の実施例及び比較例
かられかるように、アルカリ土類金属元素を有しており
水に懸濁させるとアルカリ性を示す物質を水に懸濁させ
たものに対しては極めて優れた凝集効果を示し、アルカ
リ性を早さない懸濁物には全く効果がないという特異な
性質がある。

本発明による凝集剤は、上述の如く巨大なフロックを形
成しつつ凝集・沈降するという特徴を持つものである。

本発明凝集剤の作用機構は、理論的には判明していない
ところもあるけれども、従来から使用されてきた硫酸ば
ん土、明ばん、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄及
びポリ塩化アルミニウム等がアルカリの存在の下で加水
分解して水酸化物となってミクロフロック状態の正コロ
イドを形成し、負コロイドの形で懸濁し浮遊している懸
濁物との間でジータ電位の低下による相互凝集に類似し
た現象が認められる。

又、ミクロフロック状の水酸化物粒子の表面に無機イオ
ンや無機微粒子の外にセミコロイド次元の大きさの色素
等の有機物、細菌及び微生物が吸着されて、これらを包
含したフロックが形成され、その結果として顕著な浄水
効果を示すという上記の公知の凝集剤と同様の効果を奏
する。

上記の比較例に示したように、たとえアルカリ土類金属
元素を含有する物質の懸濁液といえども、アルカリ性を
示さない懸濁液に対しては特許請求の範囲第１項に記載
の凝集剤の凝集効果は発揮されない。

ところが、本発明による中性又は酸性領域に調整した水
ガラス液から成る凝集剤とアルカリ性の懸濁液とを組み
合わせたものを凝集剤として使用すればアルカリ性を示
さない物質の懸濁物を凝集させ得ることが見い出された
。

以下に実施例を挙げて説明する。

実施例 １２ 硫酸カルシウム５．０ｋｇが水１０００１に懸濁してい
る懸濁液に、生石灰２． Ｏｋｇと上述の中性水ガラス
試料１０１とを混入し、混合物を攪拌したところ、フロ
ックが形成されて形成されたフロックは全量沈降し、上
澄み液は透明になった。

実施例 １３ 比較例の（Ｄ）項に記載したものと同じ鉱滓スラグ１０
、 Ｏｋｇが水１０００１に懸濁している懸濁液に上述
の中性水ガラス１０１と水酸化マグネシウム５．Ｏｋｇ
とを混入し攪拌したところ、フロックが形成され形成さ
れたフロックは全量沈降し、上澄み液は透明になった。

実施例 １４ 比較例の（Ｅ）項に記載したものと同じフライアッシュ
１０．０１が水１０００１に懸濁している懸濁液に中性
水ガラス試料１０１と酸化バリウム５． Ｏｋｇとを混
入し攪拌したところ、実施例１２及び１３と同様の結果
が得られた。

実施例 １５ 比較例（Ｆ）項に記載したものと同じ粘土１０． Ｏｋ
ｇが水１０００１に懸濁している懸濁液に酸性水ガラス
試料１０１と消石灰５．Ｏｋｇとを混入し攪拌したとこ
ろ、同様の結果が得られた。

実施例 １６ ＭＥ−２の規格に合致するアスファルト乳剤１、 Ｏｋ
ｇを水１０００１に懸濁させて得た懸濁液にポルトラン
ド・セメント２０． Ｏｋｇと酸性水ガラス試料２０１
とを混入し攪拌したところ、同様の結果を得ることがで
きた。

実施例 １７ 採石場の現場から排出される泥土を含む洗滌水（含有面
結分は、砂分２２．０％、シルト分４９．７％、粘土２
７．３％から成る） ２０．Ｏｋｇが水１０００１に懸
濁している懸濁液に酸性水ガラス試料２０１と消石化１
０、 Ｏｋｇとを混入し攪拌したところ、同様の結果が
得られた。

実施例 １８ アクリルエマルジョンペイント（アトム化学塗料株式会
社製の空色のコリーナ）１．Ｏｋｇを水１０００１に懸
濁させた懸濁液に、ポルトランド・セメン） ２０．
Ｏｋｇと中性水ガラス試料４０１とを混入したところ、
同様の結果が得られた。

都市下水を曝気処理した活性汚泥が懸濁している液（活
性汚泥固結物を０．２％含有）１０００１に炭酸マグネ
シウム１． Ｏｋｇと中性水ガラス試料５．Ｏｌとを混
入したところ、活性汚泥は生成するフロックに包含され
て沈降し上澄み液は臭気は残留するが透明で浮遊微粒子
のない液になった。

実施例 １９ 部内のある河底に堆積しているヘドロを採取した。

このヘドロは含水比１８７％、砂分０．５％、細粒分９
７％であった。

このヘドロ３．３ｋｇに水１００■を加えて攪拌し懸濁
させた。

このヘドロ懸濁液のＣＯＤは１０００ｐ罰以上であった
。

上記のヘドロ懸濁液にポルトランド・セメント２ｋｇと
中性水ガラス試料７Ｉとを混合し攪拌したところ、巨大
なフロックが生成し沈降した。

フロック形成後数時間経過すると液中の無水珪酸が析出
し沈澱し、上澄み液は清浄な水になった。

この上澄み液のωＤを測定したところ約５ｐ罰であり、
上澄み液中に残留するＳｉＯ２は０．７ｐ罰であった。

本発明による凝集剤を用いてヘドロの処理を行なえば、
ヘドロが生成するフロック内に包含されて沈降し、処理
後の上澄み液のＣＯＤを大幅に下げ得ることがわかる。

実施例 ２０ この実施例は、パルプ工場から排出される廃液を本発明
による凝集剤で処理した例である。

処理対象の廃液の世は８．３、ＢＯＤは２５０ｐ￥ｒｒ
ＬＣＯＤは５６０ｐｐｍ、ＳＳは６２０ｐｎであった。

このパルプ廃液１．０ｍ３に消石灰５０ｋｇと中性水ガ
ラス試料５０１とを添加して凝集させた後の処理水のＢ
ＯＤは１００ｐｎ以下、ＣＯＤは１６０ｐｐ［Ｔ１以下
、ＳＳは８０斑ｍ以下であった。

又、処理前の廃液は黒褐色であったが、処理後の上澄み
液は脱色されて薄い黄色になった。

以上に述べたように、本発明による凝集剤を懸濁物の種
類に応じて使い分ければ、はとんど全ての懸濁物を凝集
させることができる。

又、本発明による凝集剤は懸濁物を包含して沈降し、内
部に包含した有害物質を封鎖するから、本発明による凝
集剤を用いて処理すればＣＯＤ、ＢＯＤ及びＳＳも低下
する効果があり、脱色効果もある。

しかも、アルカリ土金属を含有する化合物のなかから安
価なものを選択して組み合わせて使用することができ、
従来使用されてきた凝集剤よりも経済的である。

又、処理後の上澄み液に凝集剤がほとんど残留しないか
ら、例えば従来技術による高分子系凝集剤の場合のよう
な公害或いは環境汚染を惹き起こすことのないという優
れた特長を持つものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 難溶性で水中においてアルカリ性を示す化合物の懸
   濁液中の微粒子を凝集させる凝集剤であって、酸性液剤
   を添加して中性又は酸性にした水ガラス液から成ること
   を特徴とする凝集剤。 ２ 難溶性で水中においてアルカリ性を示す化合物の懸
   濁液と、酸性液材を添加して中性又は酸性にした水ガラ
   ス液とを組み合わせたことを特徴とする凝集剤。