JPS63267408A

JPS63267408A - カチオン性高分子凝集剤

Info

Publication number: JPS63267408A
Application number: JP10386987A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Kawamori; 河盛　吉宏; Akihiko Nakajima; 明彦中島; Kenichi Kurokawa; 健一黒川
Original assignee: Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd
Current assignee: DKS Co Ltd
Priority date: 1987-04-27
Filing date: 1987-04-27
Publication date: 1988-11-04
Anticipated expiration: 2011-09-18
Also published as: JP2535347B2

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】〔産業上の利用分野〕本発明は脱水性に優れたカチオン性高分子凝集剤に関す
る。

〔従来の技術・発明が解決しようとする問題点〕アクリ
ル系高分子量水溶性重合体は、紙力増強剤、増粘剤、凝
集沈降剤、石油回収用薬剤などとして広く用いられてい
る。とくにカチオン性を有する重合体は、下水処理や床
尾処理で発生する汚泥や各種産業廃水の凝集脱水処理剤
として使用されており、その使用態は近年増大の一途を
たどっている。

種々のカチオン性重合体が凝集脱水処理剤として市場に
出回っているが、現在、ジメチルアミノエチルメタクリ
レートをメチルクロライドで４級化した塩の（共）重合
体が最も多く使用されている。この適用範囲をさらに拡
げるため、メチルクロライドのかわりに鉱酸で塩にした
ジメチルアミノエチルメタクリレートを（共）重合させ
たものや、ベンジルクロライドで４級塩にしたものを（
共）重合させたものなども使用されている。さらにその
効果の向上を狙って、ジメチルアミノエチルアクリレー
ト系重合体、ジメチルアミノアルキル（メタ）アクリル
アミド系重合体なども使用されてきている。

下水処理や採尿処理で生ずる汚泥の凝集脱水処理では、
季節的要因、その他の外的条件などによって汚泥の性質
が大きく変動し、凝集剤の効果に影響を与えることが多
い。

下水処理や採尿処理で生ずる汚泥の凝集脱水処理では、
いかに効果的に脱水し、スラッジの水分を少なくするか
が重要なポイントであり、分離したスラッジの取扱い易
さや脱離液の透明度合なども重視される。

下水処理、床尾処理で生ずる汚泥の凝集脱水処理の効果
を高めるため、無機凝集剤の併用や木粉などを濾過脱水
助剤として使用することも試みられているが、処理コス
トの増大、スラッジの増加などを伴ううえ、期待したほ
どの効果をうろことができないばあいが多い。

また、脱水効果向」二のため、凝集剤として使用するカ
チオン性水溶性重合体に疎水性を付与させる方法も提案
され、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート塩（
３級塩または４級塩）またはこれとアクリルアミドとの
混合物とアクリル酸メチル、アクリロニトリルなどの疎
水性セグメントとして作用する単量体との共重合体も検
討されている。これらの疎水性単量体を用いた共重合体
の脱水性能は一部の汚泥には改良された性能を示すこと
もあるか、むしろ逆に脱水した汚泥・スラッジにべとつ
きが生じたり、濾過脱水に使用する濾過機の濾布との剥
離性がわるくなり、目詰まりを起こすなどの問題の生ず
ることが多い。

また、このような疎水性単量体を共重合させることによ
ってカチオン性重合体の水溶性が損われ、均一に溶解し
ない部分が存在することによるを効成分量の実質的な低
下がおこり、充分な性能を発揮しなくなることも少なく
ない。

本発明は、このような従来からあるカチオン性高分子凝
集剤の欠点を解消するためになされたものである。

〔問題点を解決するだめの手段〕

一般式（Ｉ）：（式中、Ｒ１は水素原子またはメチル基、Ｒ２およびＲ
３はそれぞれ炭素数１〜３のアルキル基で、Ｒ２とＲ３
とは同じである必要はない、Ｒ４は水素原子、炭素数１
〜３のアルキル基またはベンジル基、Ｙは−０−または
−ＮＨ−１ｍは１〜３の整数、Ｘｅはハロゲンアニオン
、モノアルキル硫酸アニオンまたは鉱酸に由来するアニ
オンを表わす）で表わされる単量体および一般式（■）
：（式中、Ｒ５は水素原子またはメチル基、Ｒ６およびＲ
７はそれぞれ炭素数１〜３のアルキル基で、Ｒ６とＲ７
とは同じである必要はない、Ａは一〇−または−１ｌ−
１ｎは１〜３の整数、ｚｅは炭素数８〜１８の直鎖また
は分岐鎖をａする飽和モノカルボン酸に由来するアニオ
ンを表わす）で表わされる単量体の混合物または該混合
物とその他の水溶性（メタ）アクリル系単量体との混合
物を共重合させてえられた重合体からなる脱水性に優れ
たカチオン性高分子凝集剤に関する。

〔実施例〕

本発明のカチオン性高分子凝集剤は、一般式（）：（式中、Ｒ１は水素原子またはメチル基、Ｒ２およびＲ
３はそれぞれれ炭素数１〜３のアルキル基で、Ｒ２とＲ
３とは同じである必要はない、Ｒ４は水素原子、炭素数
１〜３のアルキル基またはベンジル基、Ｙは一〇−また
は−Ｎ１１−１ｍは１〜３の整数、Ｘｅはハロゲンアニ
オン、好ましくはＣ２ｅまたはＢ　ｒ　ｅ　ｓモノアル
キル硫酸アニオンまたは鉱酸に由来するアニオンを表わ
す）で表わされる小口体および一般式（■）：（式中、
Ｒ５は水素原子またはメチル基、Ｒ６およびＲ７はそれ
ぞれ炭素数１〜３のアルキル基で、Ｒ６とＲ７とは同じ
である必要はない、Ａ　バー０−　マ、？：　バーＮｌ
＋−１ｎ　ハ１〜３　（７）　Ｎ　数、ｚｅは炭素数８
〜５８の直鎖または分岐鎖を有する飽和モノカルボン酸
に由来するアニオンを表わす）で表わされる単量体から
なる混合物が共重合せしめられたものである。

前記一般式（１）で表わされる単量体の具体例としては
、たとえばＮ−（メタ）アクリロイルオキシエチル−Ｎ
、Ｎ、Ｎ−トリメチルアンモニウム塩（クロライド、メ
チルサルフェート）、Ｎ−（メタ）アクリロイルオキシ
エチル−Ｎ、Ｎ−ジメチル−Ｎ−ベンジルアンモニウム
クロライド、Ｎ−（メタ）アクリロイルオキシエチル−
Ｎ、Ｎ−ジメチルアミン塩（塩酸塩、硫酸−塩）、Ｎ−
（メタ）アクリロイルオキシエチル−Ｎ、Ｎ−ジエチル
アミン塩、Ｎ−（メタ）アクリルアミドプロピル−Ｎ、
Ｎ、Ｎ−トリメチルアンモニウムクロライド、Ｎ、Ｎ−
ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド塩（塩
酸塩、硫酸塩）などがあげられ、これらは単独で用いて
もよく、２種以上併用してもよい。

また、前記一般式（ＩＩ）で表わされる単ｍ体の具体例
としては、たとえばＮ−（メタ）アクリロイルオキシエ
チル−Ｎ、Ｎ−ジメチルアミン、Ｎ−メタクリロイルオ
キシエチル−Ｎ、Ｎ−ジエチルアミン、Ｎ、Ｎ−ジメチ
ルアミノプロピル（メタ）アクリルアミドなどの第３級
アミノ基を有する化合物の少なくとも１種とカプリル酸
、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、バルミチン
酸、ステアリン酸などの飽和高級脂肪酸の少なくとも１
種とからなる高級脂肪酸塩があげられ、これらは単独で
用いてもよく、２種以［併用してもよい。

前記一般式（１）で表わされるれ単量体および一般式（
ＩＩ）で表わされる単量体の混合割合としては、モル比
で＋１）　／　（Ｉｔ）　−８５／　１５〜９９．５／
　０．５であるのが好ましく、また一般式（ＩＩ）で表
わされるｔｎ　ｍ体が全単量体中に少なくとも　０．２
モル２６存在するのが好ましく、１〜１０モル％である
のがさらに好ましい。

本発明において、前記一般式（Ｉ［）で表わされる単量
体の少なくとも１種を共重合の必須構成成分にすること
により、従来見られなかった特筆すべき効果、すなわち
、下水汚泥、深床汚泥などの凝集脱水処理に対して注目
に対する改良された性能をうろことが可能になったもの
である。

一般式（１）で表わされる単量体は本発明に不可欠の成
分であるが、無制限に多く使用できるものではなく、該
単量体を多量に含有する共重合体は水溶性において難点
が生じ、水に対する溶解が不充分となり、他方、該単量
体含有量が過少であるときは、本発明の効果が充分えら
れない。したがって、本発明における一般式（Ｉｔ）で
表わされる単量体の使用量にはおのずと適正な範囲があ
るが、上記単量体の種類により該単量体を含有する共重
合体の水溶性に及ぼす影響度合が異なり、凝集脱水性能
にも違いが生じるので、それぞれの特徴を活かした適正
使用口を選ばなければならない。

上記単量体は、第３級アミノ基をａするカチオン性アク
リル系Ｑｉ　ｍ体の高級脂肪酸塩であるが、使用される
高級脂肪酸は炭素数８〜１８のものである。高級脂肪酸
の炭素数が８未満のばあいには、えられる共重合体の凝
集脱水効果が改良されず、反対に炭素数が１８をこえる
ばあいには、該単量体と他の単量体との相溶性がわるく
、重合に適した均一な単量体水溶液をつるためにはごく
わずかの量しか使用できず、しかも水溶性のよくない共
重合体となり、所望する凝集脱水効果が期待しがたい。

本発明においては、前記一般式（１）および（ＩＩ）で
表わされる単量体の混合物のみを重合させてもよいが、
この混合物をその他の水溶性（メタ）アクリル系単量体
と混合して重合させてもよい。

前記その他のアクリル系単量体としては、たとえば（メ
タ）アクリルアミド、モノまたはジアルキル（メタ）ア
クリルアミド、（メタ）アクリロイルモルホリン、スル
ホアルキル（メタ）アクリルアミド、その塩（アルカリ
金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、アミン
塩）（メタ）アクリル酸、その塩（アルカリ金属塩、ア
ンモニウム塩、アミン塩）、（メタ）アクリル酸アルキ
ルエステル、（メタ）アクリル酸ヒドロキシアルキルエ
ステル、（メタ）アクリル酸アルコキシアルキルエステ
ルおよび（メタ）アクリロニトリルなどがあげられ、こ
れらは単独で併用してもよく、２種以上で併用してもよ
いが、前記一般式（Ｉ）で表わされる単量体および一般
式（Ｉｔ）で表わされる単量体の混合物と混合して均一
な混合水溶液を形成するものが好ましい。

その他のアク１）ル系単量体の全単量体中における割合
としては、通常９０モル％以下が採用される。

下水・床尾汚泥の凝集脱水処理などに卓越した性能を発
揮する本発明のカチオン性（メタ）アクリル系高分子凝
集剤は、通常の公知の方法で製造することが可能であり
、水溶液重合による方法が最も一般的である。

製法のちがいが本発明の凝集剤の優れた性能に影響を及
ぼすことは少ないが、一般にいわれている凝集性能と重
合体分子量とが概ね比例的関係を有するということから
して、高分子量重合体かえられ呂＜、かつ効率的な製造
が容易である光照射による水溶液重合方法が適している
。

このようにしてえられる本発明の凝集剤は下水・尿尿汚
泥に対する凝集脱水処理、とくに濾過脱水において明ら
かに改良された性能を示すとともに、濾過機の濾布とス
ラッジとの剥離性がきわめて良好である。

以下に実施例に基づき本発明の凝集剤を具体的に説明す
る。

実施例１〜６および比較例１〜８第１表に記載のカチオン性高分子凝集剤を用いて、関東
地区某下水処理場の廃水を活性汚泥処理してえられた固
形分濃度２１０００ｐｐｍの余剰汚泥について、以下の
凝集試験を行なった。

汚泥２００　ｍｌを３００　ｍｌビーカーに採り、０．
２％水溶液に調整した凝集剤を汚泥に対して１４０ｐｐ
ｍになるように添加し、ジャーテスターで５００ｒｐｍ
、３０秒間撹拌したのちフロックの形状を観察した。

そののち９６メツシユのナイロン濾布をしいた内径７０
　ｍｍのヌッチェに汚泥を一気に注ぎ込み、１５秒、３
０秒、４５秒、６０秒後の濾液量を測定するとともに、
濾液の濁りについても観察した。また、ナイロン濾布上
のケーキをスパーチルでヌツチェ内壁に押付けてスラッ
ジの脱水性を定性的に判定した。結果を第２表に示す。

なお第１表における水溶性の◎は重合体粉末の０．５％
水溶液を肉眼にて評価し、不溶解物がなく透明なこと、
０は不溶解物がごくわずかで、はとんど透明なこと、△
は不溶解物があり、濁りのあることを示す。

また水溶液粘度は重合体粉末の０．５％水溶液をブルッ
クフィールド粘度計、ローターＮ００３．１２ｒｐｍ　
、２５℃にて測定した値である。

さらに第２表のフロック径の◎は径４〜５　ｍ＋＋＋の
良好なフロック、Ｏは２〜３市の良好なフロック、Δは
１　ａｍ程度の弱いフロックを表わし、濾液の清澄性の
Ｏは濁りなし、△は少し濁るを表わし、スラッジの脱水
性の○はよくしぼれる、△はしぼれるが若干含水率が高
い、×はベタベタでしぼれないを表わす。

実施例２第１表に記載の凝集剤を用いて、関西地区基原尿処理場
の固形分濃度１８５００ｐｐａ＋の消化混合汚泥につい
て、実施例１と同様に凝集試験を行なった。ただし凝集
剤添加量は２５０ｐｐｍであった。

このばあいにも実施例１のばあいと同様に、ヌッチェに
よる濾液量を８１１定するとともに濾液の濁りを観察し
た。そののち、ヌッチェに残留したフロック約３０ｍ１
を採り、６０メツシュナイロン濾布２枚の間にはさみ、
油圧プレス機にかけて１ｋｇ／ｃｊｘＩ分、４ｋｇ／ｃ
ｊｘＩ分の順に加圧したのち、脱水ケーキの濾布からの
剥離性を観察した。またケーキ含水率を乾燥法により測
定した。結果を第３表に示す。

なお第３表におけるフロック径、濾液の清澄性の評価は
実施例１と同様にして行なった。また脱水ケーキの剥離
性の◎は濾布にケーキが全く残らない、Ｏは濾布にケー
キが少々付若する、×は濾布からケーキが剥れないこと
を表わす。

〔以下余白〕

［発明の効果］本発明の凝集剤を用いると、下水φ深床汚泥中の固形分
の凝集性およびｔ濾過性が良好であり、かつケーキのン
戸布からの剥離性も良好となる。

Claims

【特許請求の範囲】１　一般式（ I ）： ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ）（式中、Ｒ＾１は水素原子またはメチル基、Ｒ＾２およ
びＲ＾３はそれぞれ炭素数１〜３のアルキル基で、Ｒ＾
２とＲ＾３とは同じである必要はない、Ｒ＾４は水素原
子、炭素数１〜３のアルキル基またはベンジル基、Ｙは
−Ｏ−または−ＮＨ−、ｍは１〜３の整数、Ｘ＾■はハ
ロゲンアニオン、モノアルキル硫酸アニオンまたは鉱酸
に由来するアニオンを表わす）で表わされる単量体およ
び一般式（II）： ▲数式、化学式、表等があります▼（II）（式中、Ｒ＾５は水素原子またはメチル基、Ｒ＾６およ
びＲ＾７はそれぞれ炭素数１〜３のアルキル基で、Ｒ＾
６とＲ＾７とは同じである必要はない、Ａは−Ｏ−また
は−ＮＨ−、ｎは１〜３の整数、Ｚ＾■は炭素数８〜１
８の直鎖または分岐鎖を有する飽和モノカルボン酸に由
来するアニオンを表わす）で表わされる単量体の混合物
または該混合物とその他の水溶性（メタ）アクリル系単
量体との混合物を共重合させてえられた重合体からなる
脱水性に優れたカチオン性高分子凝集剤。２　前記一般式（ I ）で表わされる単量体と一般式（
II）で表わされる単量体との割合がモル比で（ I ）／
（II）＝８５／１５〜９９．５／０．５であり、かつ、
一般式（II）で表わされる単量体が全単量体中に少なく
とも０．２モル％含有されている特許請求の範囲第１項
記載の凝集剤。３　前記その他の水溶性（メタ）アクリル系単量体が、
（メタ）アクリルアミド、モノまたはジアルキル（メタ
）アクリルアミド、（メタ）アクリロイルモルホリン、
スルホアルキル（メタ）アクリルアミド、その塩（アル
カリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、ア
ミン塩）、（メタ）アクリル酸、その塩（アルカリ金属
塩、アンモニウム塩、アミン塩）、（メタ）アクリル酸
アルキルエステル、（メタ）アクリル酸ヒドロキシアル
キルエステル、（メタ）アクリル酸アルコキシアルキル
エステルおよび（メタ）アクリロニトリルよりなる群か
ら選ばれた少なくとも１種であり、前記一般式（ I ）
で表わされる単量体および一般式（II）で表わされる単
量体の混合物と混合して均一な水溶液を形成する単量体
である特許請求の範囲第１項記載の凝集剤。