JPWO2008105521A1 - 磁性体凝集剤、その製造方法、及び磁性体凝集剤を用いた水の浄化方法 - Google Patents

磁性体凝集剤、その製造方法、及び磁性体凝集剤を用いた水の浄化方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、主として上・下水道施設に於ける水の浄化処理や溜池、沼、河川及び湖等の水の浄化処理に好適に用いられる凝集剤、その製造方法、および当該凝集剤を用いた水の浄化方法を提供する。本発明は上記凝集剤として、ポリアミノ酸系凝集剤などのポリマー系の凝集剤を用い、これを磁性材製微粒体に化学的に結合させるか、または磁性材製微粒体とをあらかじめ混合することにより、両者を一体化させてなる磁性体凝集剤を用いることにより実施できる。

Description

本発明は、主として上・下水道施設に於ける水の浄化処理や溜池、沼、河川及び湖等の水の浄化処理に好適に用いられる磁性体凝集剤、およびその製造方法に関する。また本発明は、上記磁性体凝集剤を用いた水の浄化方法に関する。
近年、地球環境の汚染の防止や汚染された環境の回復が人類社会の緊急の課題となっており、なかでも大気の温暖化の防止や水環境の回復および改善は優先的に解決する必要がある問題となっている。
そのため、水環境保全の分野では、広域的な汚水浄化処理システムの運用によって生活排水や産業排水による河川や沼湖の汚染を防止したり、高能率な排水処理装置や処理薬剤の採用により汚染源そのものの減量を図る方策が、広く押し進められている。
例えば、汚染された環境を積極的に回復するため、アルミニウム系凝集剤やポリアクリルアミド等の合成高分子凝集剤を用いて、溜池や沼湖の水を浄化することも行われている。しかし、この種の凝集剤は環境への２次汚染を生じる危険があり、その大量使用には多くの問題が残されている。
かかるアルミニウム系凝集剤や合成高分子系凝集剤を用いた水処理に於ける諸問題を解決するため、環境汚染を引き起さない自然分解可能な凝集剤として、ポリグルタミン酸やポリグルタミン酸架橋物を主体とする凝集剤が開発され、これを用いた河川や沼湖等の水の浄化処理技術が提案されている（特許文献１〜４等参照）
これらの技術は、河川や沼湖などに凝集剤を添加して攪拌混合することにより、当該凝集剤を核に水内の汚濁物質を付着凝集させ、凝集物（フロック）を形成させる方法である。また形成された凝集物は、時間の経過とともに互いに付着して一層大型化する。斯くして形成された凝集物は、沈降して河川や沼湖などの底に到達するまでに回収具で吸着或いは掬い取り等して除去される。
しかし、水中に浮遊する凝集物を回収具により効率よく吸着または掬い取りして除去することは難しく、費用、労力およびエネルギー消費などの面で、凝集物の分離除去には多くの問題が残されている。除去しきれずに水中に残った凝集物は、最終的には川底や湖底に堆積することになる。川底や湖底に堆積した凝集物の一部は長時間かかって微生物により分解されるものの、大部分は川底や湖底でヘドロ化することになる。また除去しきれずに水中に残った凝集物は、川底や湖底に沈降する前に、風波などの影響を受けて再拡散することもあり、浄化効率が低下するという問題がある。
また、上記のような凝集物の分離回収の問題を解決する方法として、あらかじめ磁性体粒子を河川や湖沼などに添加して汚濁物質を磁性体化させ、次いでアルミニウム系凝集剤や合成高分子系凝集剤を添加混合し、上記磁性体化物を凝集させて、この凝集物を、その磁性体の磁力を利用して分離除去する方法が提案されている（特許文献６〜７参照）。
しかし、かかる方法は、使用する凝集剤の量が、磁性体粒子を混合しない場合に比して増加するため、凝集剤にかかるコストが上昇するという問題に加えて、磁性体粒子の混合工程が増えるため処理期間が長くかかり、またにそれに伴って費用も増加するという問題がある。
特開２００２−２１０３０７号公報 特開２００４−１７４３２６号公報 特開２００５−１４４３４０号公報 特開２００５−２０５２８１号公報 特開２００６−１４２１８３号公報 特開２００２−２７３２６１号公報 特開２００６−７１８号公報
本願発明は、磁性体凝集剤およびその製造方法を提供することを目的とする。より詳細には、凝集性及び回収性に優れ、河川や湖沼などの水浄化処理に用いたときに、被処理水中に含まれる濁りの原因となる藻類やプランクトンの他、アルミニウムイオンや重金属等の金属イオンを速やかに吸着して凝集物を形成するとともに、形成された凝集物は磁石などを用いて吸引または固着させることにより効率よく回収することができる、磁性体凝集剤とその製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、かかる磁性体凝集剤を用いた水の効率的な浄化処理方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、従前の凝集剤を用いた河川や湖沼などの水浄化処理における問題、具体的には、
（１）回収作業に多くの手数を要する割に、凝集物の回収率が低いこと、
（２）凝集物の回収率が低いため、回収しきれなかった多くの凝集物が河川や湖沼の底に堆積し、ヘドロ化してしまうこと、
（３）気象条件等により被処理溶液が動く場合には、凝集物の沈降に時間がかかるうえ、一旦形成した凝集物が再拡散され、水の浄化処理効率が著しく低下すること、
等の問題に鑑み、回収作業が簡便且つ効率的で、しかも一旦形成された凝集物が再拡散しないように凝集物を形成することによって、凝集物の回収率を向上させる方法を開発すべく、鋭意検討を行った。そうしたところ、凝集剤としてポリアミノ酸系凝集剤、多糖類系凝集剤、ポリアクリル酸系凝集剤、およびポリエチレングリコール系凝集剤などといったポリマー系の凝集剤を用い、これを磁性材製の微粒体に化学的に結合させるか、または上記凝集剤と磁性材製の微粒体（磁性体の微粉末）とをあらかじめ混合させることにより、両者を一体化させてなる磁性体凝集剤を用いることにより、上記問題が解消できることを見出した。すなわち、当該磁性体凝集剤によれば、河川や湖沼などの水に含まれる濁りの原因となる汚濁物や微細な粒子ならびにアルミニウムなどの金属等を速やかに吸着することができ、また当該吸着に伴い磁性体凝集剤を核にして形成された凝集物（フロック）は、それが有する磁性を利用して磁石を用いて強制的に吸引することにより、被処理水から分離することができる。このため、水中で形成された凝集物（目に見えるものと目に見えないものの両方を含む）は、それが再拡散することなく、短時間に且つ確実に回収除去することができ、高い浄化能でもって水の浄化を効率的に行うことが可能になる。
本発明は、かかる知見に基づいて完成したものであり、下記の実施形態を有することを特徴とする：
（１）磁性体凝集剤
（1-1）磁性材製の微粒体とポリマー系の凝集剤とを含有してなる磁性体凝集剤。
（1-2）磁性材製の微粒体に、当該微粒体に結合させたケイ素化合物を介して、ポリマー系の凝集剤が結合されてなる、（1-1）に記載する磁性体凝集剤。
（1-3）磁性材製の微粒体とポリマー系の凝集剤とが混合状態にある合剤である、（1-1）に記載する磁性体凝集剤。
（1-4）上記磁性材製の微粒体が、表面にケイ素化合物が結合してなるものである、（1-3）に記載する磁性体凝集剤。
（1-5）磁性材製の微粒体がフェライトである（1-1）〜（1-4）のいずれかに記載する磁性体凝集剤。
（1-6）磁性材製の微粒体がマグネタイトである（1-1）〜（1-4）のいずれかに記載する磁性体凝集剤。
（1-7）磁性材製の微粒体が、平均粒径０.１〜２０μｍを有するものである（1-1）〜（1-6）のいずれかに記載する磁性体凝集剤。
（1-8）ポリマー系の凝集剤が生分解性ポリマーである（1-1）〜（1-7）のいずれかに記載する磁性体凝集剤。
（1-9）ポリマー系の凝集剤が、ポリアミノ酸系凝集剤、多糖類系凝集剤、ポリアクリル酸系凝集剤、およびポリエチレングリコール系凝集剤からなる群から選択されるいずれかである、（1-1）〜（1-8）のいずれかに記載する磁性体凝集剤。
（1-10）ポリアミノ酸系凝集剤が、ポリグルタミン酸、その塩、またはポリグルタミン酸若しくはその塩の架橋物を有効成分とするものである、（1-1）〜（1-7）のいずれかに記載する磁性体凝集剤。
（２）磁性体凝集剤の製造方法
（2-1）磁性材製の微粒体の表面にケイ素化合物を結合させる工程、および磁性材製微粒体の表面に結合させたケイ素化合物にポリマー系の凝集剤を結合させる工程を有する、（1-2）に記載する磁性体凝集剤の製造方法。
（2-2）（i）粉末状のポリマー系凝集剤と磁性材製微粒体とを粉体混合して磁性体凝集剤を調製するか、または
（ii）ポリマー系凝集剤を溶解した水溶液に磁性材製微粒体を混合し、次いで当該混合液を乾燥して、当該乾燥物を破砕する工程を用いて磁性体凝集剤を調製する、
（1-3）に記載する磁性体凝集剤の製造方法。
（３）磁性体凝集剤を用いた水浄化方法
（3-1）被処理水中に（1-1）〜（1-10）のいずれかに記載する磁性体凝集剤を添加して分散させ、被処理水中の汚濁物質を吸着した磁性体凝集剤を、磁石に引き寄せる工程を有する、水浄化処理方法。
（3-2）被処理水中に（1-1）〜（1-10）のいずれかに記載する磁性体凝集剤を添加して分散させ、次いで被処理水内で磁力を作動させて、被処理水中の汚濁物質を吸着した磁性体凝集剤を当該磁力に引き寄せ吸着させる工程を有する、水浄化処理方法。
（3-3）被処理水中に（1-1）〜（1-10）のいずれかに記載する磁性体凝集剤を添加して分散させる工程、および当該磁性体凝集剤を混合した被処理水を、磁力を作動させた回収装置内に流通させて、被処理水中の汚濁物質を吸着した磁性体凝集剤を当該磁力に引き寄せ吸着させる工程を有する、水浄化処理方法。
（3-4）さらに、被処理水から汚濁物質を吸着した磁性体凝集剤を分離回収する工程を有する、（3-1）〜（3-3）のいずれかに記載する水浄化処理方法。
（3-5）（1-1）〜（1-10）のいずれかに記載する磁性体凝集剤を、被処理水１Ｌあたり５〜３０００ｍｇの割合で用いる（3-1）〜（3-4）のいずれかに記載する水浄化処理方法。
（3-6）被処理水がアルミニウムを含有する水であって、当該被処理水からアルミニウムを除去し浄化する方法である、（3-1）〜（3-5）のいずれかに記載する水浄化処理方法。当該方法は、「（3-1）〜（3-5）のいずれかに記載する水浄化処理方法を用いることを特徴とする、被処理水からアルミニウムを除去する方法。」と言い換えることができる。
本発明の磁性体凝集剤によれば、被処理水を処理することによって当該処理水中で形成された凝集物（目に見えない微小物を含む）、磁力を用いて簡便に且つ効率よく高収率で吸着回収することが可能となり、短時間で高い浄化効果をもって水を浄化することが可能となる。また、磁性体凝集剤によれば、被処理水が気象条件等の変動により動いても、凝集物が再拡散されるようなことがなくなり、安定した水の浄化処理が可能になる。
また本発明の磁性体凝集剤によれば、被処理水に磁性体粒子と凝集剤とを別個に投入して処理する従来の方法に比べて、凝集性能および凝集物の回収効率に優れており、その結果、少量の凝集剤を用いて短時間で、効率よく水浄化を行うことが可能である。このため、水浄化にかかる費用を大幅に削減することができる。本発明の磁性体凝集剤が高い凝集性能を有する理由は定かでないものの、磁性材製微粒体とポリマー系凝集剤とを結合または混合により一体化させることにより、ポリマー系凝集剤の凝集能が向上したものと考えられる。
（１）磁性体凝集剤およびその製造方法
本発明の磁性体凝集剤は、磁性材製の微粒体とポリマー系の凝集剤とを含有してなることを特徴とする。
ここで磁性材としては、フェライト、および酸化クロムやコバルト等のフェライト以外の磁性材料を挙げることができる。シラン化合物との結合性の点から、好ましくはフェライトである。フェライトとしては、スピネルフェライト、六方晶フェライトおよびガーネットフェライトが含まれるが、好ましくは「ＸIIＯ・Ｆｅ２Ｏ３」(式中、ＸはFe、Mn、Ni、Zn、Co、Cu、Mg、Sn、CaまたはCdである)で示されるスピネルフェライトであり、より好ましくは磁鉄鉱とも称されるマグネタイト（Fe3O4、上記式中、ＸII部位の元素がFeになったもの）である。なお、マグネタイト（Fe3O4）の表面に酸化を抑制する耐酸化性被膜を施すことは材料の安定性を向上させるうえで有効であり、本発明においても磁性材として同様に使用できる。耐酸化性被膜としては、例えば亜鉛フェライト（ZnFe2O4）等を挙げることができる。
磁性材は微粒体の形態を有することが好ましい。その粒径は特に制限されないが、平均粒径として通常０.０１〜２０μｍ、より好ましくは０.１〜２０μｍである。なお、ここでいう平均粒径は、レーザー回折法によって測定される値を意味する。
本発明において使用される、ポリマー系の凝集剤は、シラン化合物と共有結合することができると共に、被処理水中に含まれる汚濁物質を吸着して凝集する性質を備え、また親水性があり水に容易に溶解若しくは拡散する性質を有するポリマーであることが好ましい。
ここで対象とする「汚濁物質」には、本発明において浄化処理対象とする、例えば河川水、湖沼水、地下水、雨水などの飲料用原水；食品加工や発酵工業などにおいて使用される食品排水；池や堀や噴水などの観賞用水；プールなどの水泳用水；都市下水や家庭排水、産業廃水などの被処理水に含まれる、ＢＯＤ成分、ＣＯＤ成分、浮遊物質（以下、「SS（Suspended Solids）」ともいう）、およびアルミニウム、クロム、カドミウム、水銀、亜鉛、およびヒ素などの金属イオンが含まれる。なお、上記ＢＯＤ成分とは生物化学的酸素要求量（Biochemical Oxygen Demand）を生じる原因物質であり、ＣＯＤ成分とは化学的酸素要求量（Chemical Oxygen Demand）を生じる原因物質を意味する。
かかるポリマー系の凝集剤としては、ポリアミノ酸系凝集剤、多糖類系凝集剤、ポリアクリル酸系凝集剤、およびポリエチレングリコール系凝集剤を挙げることができる。中でもポリアミノ酸系凝集剤および多糖類系凝集剤は、生分解性を備えたポリマーとして好適な凝集剤である。特に好ましくは、磁性材製微粒体と組み合わせて使用した場合に、被処理水中に含まれる汚濁物質に対して優れた吸着性および凝集性を発揮するポリアミノ酸系凝集剤である。
ここでポリアミノ酸系凝集剤には、ポリアミノ酸、ポリアミノ酸の塩、ポリアミノ酸誘導体、またはポリアミノ酸、その塩もしくはその誘導体の架橋物を使用することができる。好ましくはポリアミノ酸、ポリアミノ酸の塩、およびポリアミノ酸もしくはその塩の架橋物である。
これらのポリアミノ酸等を構成するアミノ酸としては、具体的にはグリシン、アラニン、バリン、ノルバリン、ロイシン、ノルロイシン、イソロイシン、フェニルアラニン、チロシン、ジョードチロシン、スリナミン、トレオニン、セリン、プロリン、ヒドロキシプロリン、トリプトファン、チロキシン、メチオニン、シスチン、システイン、α−アミノ酪酸、アスパラギン酸、グルタミン酸、リジン、ヒドロキシリジン、アルギニン、およびヒスチジンを挙げることができる。好ましくはグルタミン酸およびアスパラギン酸であり、より好ましくはグルタミン酸である。
一般に、アミノ酸の構造式はＮＨ２（ＣＯＯＨ）−ＣＨ−Ｒで表される。本発明で使用されるポリアミノ酸またはその塩には、同一アミノ酸が鎖状に重合したホモポリマーと複数種のアミノ酸が鎖状に重合したヘテロポリマーの両方が含まれる。いずれのポリアミノ酸も、中にある水素原子Ｈや酸素原子Ｏが水と水素結合するため、ポリアミノ酸は表面に水を吸着する親水性を有している。尚、ポリアミノ酸は、種々の製造方法により生産することができ、特に制限されないが、微生物により生産されたポリアミノ酸は天然物質であり、安全性の観点からも好適なものである。
ポリアミノ酸の塩としては、ナトリウムやカリウムなどのアルカリ金属塩、カルシウムやマグネシウムなどのアルカリ土類金属塩、ならびにアンモニウム塩などを挙げることができる。好ましくはナトリウムやカリウムなどのアルカリ金属塩である。
ポリアミノ酸またはその塩の架橋物は、通常、ポリアミノ酸またはその塩を放射線照射することによって調製することができる。ポリアミノ酸を放射線照射すると、例えば、ポリアミノ酸の中にあるＣＨ２が脱水素反応によりＣＨ−となり、２本のポリアミノ酸のＣＨ−同士がＣＨ−ＨＣと結合して架橋体を形成する。多数のポリアミノ酸同士が放射線で架橋すると網目構造になり、この網目構造の内部に袋状の空間が多数形成される。この袋状の空間に水分子を吸収保存することができ、その結果ポリアミノ酸よりも大きな保水性を発揮する。そしてこの袋状の空間に基づく保水性能に基づいて、被処理水中の汚濁物質を吸着して凝集させることができるといわれている。また、放射線による架橋は、ポリアミノ酸を加熱することなく架橋することができるので、ポリアミノ酸を変性させることなく、ポリアミノ酸本来の性質を残したまま架橋物が得られるというメリットがある。
本発明において好適なポリアミノ酸としては、ポリアスパラギン酸、および実施例で示すγ−ポリグルタミン酸を挙げることができる。このγ−ポリグルタミン酸は（−ＯＯＣ−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ（ＣＯＯＨ）ＮＨ−）ｎで表される鎖状分子である（上記式中、ｎは重合度を示す）。その平均分子量は、特に制限されないが、通常数万〜数百万、好ましくは２０万〜１００万、より好ましくは８０万〜１００万を例示することができる。
γ―ポリグルタミン酸には、Ｌ−グルタミン酸のホモポリマー、Ｄ−グルタミン酸のホモポリマー、これら両ホモポリマーの混合物、およびＬ−グルタミン酸とＤ−グルタミン酸との共重合体（ヘテロポリマー）があり、本発明ではいずれも使用することができる。微生物（例えば、バチルス属に属するバチルス・スブチリス、バチルス・アントラシス、バチルス・メガテリウム、バチルス・ナットウなどの菌）が産生するγ―ポリグルタミン酸は、上記ヘテロポリマーであり、本発明において好適に使用することができる。なお、かかるγ―ポリグルタミン酸およびその塩基性塩の製造方法は、特開2002-210307号公報に記載されており、それを参照することができる。
なお、ポリアミノ酸系凝集剤として使用されるγ−ポリグルタミン酸またはその塩は、例えば日本ポリグル(株)（大阪、日本）などから商業的に入手することができる。
また本発明において好適なポリアミノ酸またはその塩の架橋物としては、上記γ−ポリグルタミン酸またはその塩の放射線架橋物を挙げることができる。当該架橋物は、上記γ−ポリグルタミン酸またはその塩に放射線を照射することによって調製することができる。具体的には、γ−ポリグルタミン酸またはその塩に放射線を照射すると、脱水素反応によりＣＨ２がＣＨ−となり、２本のγ−ポリグルタミン酸の直鎖がＣＨ−ＨＣを介して連結し、〔（−ＯＯＣ−ＣＨ２−ＣＨ（ＣＯＯＨ）ＮＨ−）ｎ〕２のように架橋する。この架橋度が更に大きくなると、〔（−ＯＯＣ−ＣＨ２−ＣＨ２−ＣＨ（ＣＯＯＨ）ＮＨ−）ｎ〕ｍのような分子量の大きな放射線架橋体が生成される。ここで、ｍは架橋度を示し、架橋連結されるγ−ポリグルタミン酸の直鎖の本数を与えるものである。
上記架橋度ｍを大きくすることにより、γ−ポリグルタミン酸の架橋物の分子量を１０００万以上とすることができる。γ−ポリグルタミン酸またはその塩の架橋物の分子量としては、通常１０万〜５０００万程度である。γ−ポリグルタミン酸はポリペプチド鎖であるから、−ＣＨ−ＨＣ−の連結により内部に多数の大きな空間が形成された網目構造となる。前述するように、この多数の内部空間に被処理水を吸収して、被処理水に含まれる汚濁物質を内部蓄積すると考えられている。なお、かかるγ―ポリグルタミン酸またはその塩の架橋物の製造方法は、特開2002-210307号公報に記載されており、それを参照することができる。
なお、ポリアミノ酸系凝集剤として使用されるγ−ポリグルタミン酸またはその塩の架橋物は、例えば日本ポリグル(株)（大阪、日本）などから商業的に入手することができる。
多糖類系凝集剤としては、例えば、アルギン酸、ペクチンおよびキトサンを使用することができる。好ましくは実施例に示すキトサンである。
またポリアクリル酸系凝集剤としては、アニオン性のポリアクリル酸若しくはその塩（具体的にはアクリルアミド・アクリル酸ソーダの共重合物、アクリルアミド・アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸ソーダの共重合物など）；ノニオン性のポリアクリルアミド；カチオン性のポリ（N,N,N-トリメチルアミノエチルメタクリレートクロリド）、アクリルアミノメタクリレート４級塩重合物(DAM)、アクリルアミノアクリレート４級塩・アクリルアミド共重合物(DAA)、ポリアミジン塩酸塩；両性のアクリルアミド・アクリル酸・アクリルアミノ（メタ）アクリレート４級塩共重合物等がある。
またポリエチレングリコール系凝集剤としては、ポリエチレングリコールやポリエチレングリコールの一方の末端にアルキル基やイオン性官能基などを結合させたポリエチレングリコール誘導体等を挙げることができる。
本発明の磁性体凝集剤は、上記する磁性材製微粒体とポリマー系凝集剤とを混合することによって一体化されてなるもの（混合形態）であってもよいし、また磁性材製微粒体とポリマー系凝集剤とが結合することによって一体化されてなるもの（結合形態）であってもよい。なお、磁性材製微粒体と併用するポリマー系凝集剤は、同一種のものであってもよいし、２種以上のものを任意に組み合わせて使用することもできる。
磁性材製微粒体とポリマー系凝集剤との混合は、両者を機械や撹拌具などの道具を用いて混合（混和）する方法によって行ってもよいし（機械的混和方法）、またポリマー系凝集剤を水に溶解した後、当該水溶液に磁性材製微粒体を添加混合して分散させ、これを乾燥させて得られた乾燥物を粉砕することによって調製することもできる（溶解分散混合方法）。なお、機械的混和方法には、磁性材製微粒体と粉末状のポリマー系凝集剤とを粉体混合する方法、および磁性材製微粒体とポリマー系凝集剤とを破砕しながら混合する方法が含まれる。
磁性材製微粒体とポリマー系凝集剤との混合比は、特に制限されず、磁性材製微粒体１重量部に対するポリマー系凝集剤の割合として通常０.０００１〜１００重量部、好ましくは０.００１〜１０重量部の範囲から適宜選択することができる。より具体的には、ポリマー系凝集剤としてポリグルタミン酸等のポリアミノ酸またはその塩を用いる場合、磁性材製微粒体１重量部に対して通常０.００１〜１０重量部、好ましくは０.００２〜０.５重量部の割合を；またポリマー系凝集剤としてポリグルタミン酸架橋物などのポリアミノ酸またはその塩の架橋物を用いる場合、磁性材製微粒体１重量部に対して通常０.０００１〜１００重量部、好ましくは０.００１〜１０重量部の割合を挙げることができる。
混合物の形態は、制限されないが、粒径が数μｍ〜数ｍｍの微粒子形態を有することが好ましい。かかる混合物を機械的混和方法で調製する場合は、ポリマー系凝集剤として微粒子形態物を使用することが好ましい。また上記混合物を溶解分散混合方法で調製する場合は、溶解乾燥後、粒径が数μｍ〜数ｍｍ、例えば平均粒径０.１〜１００μｍ程度になるように粉砕することが好ましい。
なお、上記混合形態の磁性体凝集剤を調製する場合、上記磁材製微粒体としてケイ素化合物で表面処理してなる磁性体微粒子を使用することもできる。かかるケイ素化合物としては後述するものを利用することができる。ケイ素化合物で表面処理された磁材製微粒体は、後述するように、当該ケイ素化合物に由来するかまたはそれに派生する有機官能性基を表面に有する。
磁性材製微粒体とポリマー系凝集剤との結合は、通常ケイ素化合物を介して行うことができる。具体的には、まず磁性材製微粒体の表面にケイ素化合物を結合させ、次いで当該磁性材製微粒体に結合させたケイ素化合物にポリマー系凝集剤を結合させることによって調製することができる。
磁性材製微粒体の表面に結合させるケイ素化合物は、磁性材製の微粒子と結合する官能基と、ポリマー系凝集剤と結合する官能基の両方を有するケイ素化合物であればよく、その種類は特に限定されない。このようなケイ素化合物としては、通常、シランカップリング剤と呼称されるケイ素化合物を使用することができる。シランカップリング剤は、一般に、分子の一端に加水分解してシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）を与える、メトキシやエトキシなどを有するアルコキシシリル基またはアセトキシシリル基などの加水分解性の基（Ｓｉ−ＯＲ）を有し、他端にアミノ基、エポキシ基、メタクリロキシ基、グリシジル基、チオール基、アルデヒド基、アルコキシ基などの有機官能性の基を有する化合物である。水存在下で加水分解性基は分解され、シラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）に変わるため、金属酸化物である磁性材製微粒体の表面（Ｍ−ＯＨ）とＳｉ−Ｏ−Ｍ結合することができる。このため、マグネタイトの表面はもちろん亜鉛フェライトが被覆したマグネタイトにも結合することができる。
上記有機官能性の基として、前述するように、アミノ基、エポキシ基、メタクリロキシ基、グリシジル基、チオール基、アルデヒド基、アルコキシ基、アルキル基等の種々の基を有するケイ素化合物（シランカップリング剤）があるため、これらの中から、結合させるポリマー系の凝集剤の種類に応じて適宜選択することができる。
例えば、ポリアミノ酸系凝集剤などのようにカルボキシル基を持つポリマー系凝集剤には、そのカルボキシル基とアミド結合を形成できるアミノ基を有機官能基として有するケイ素化合物が望ましい。アミノ基を官能基に持つケイ素化合物としては、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、式H2N(CH2)2NH(CH2)2NH(CH)2Si(OCH3)3で表されるアルコキシシラン等のアミノアルキルアルコキシシランが例示される。
また、多糖類系凝集剤であるペクチンは、脱エステル化することにより、カルボキシル基を有するペクチン酸となる。このため、ポリマー系凝集剤としてペクチンを使用する場合は、ケイ素化合物として上記アミノ基を有するケイ素化合物を用いることが好ましく、この場合、脱エステル化した後、当該化合物とアミド結合させることができる。
なお、当該アミノ基を官能基に持つケイ素化合物を結合させた磁性材製微粒体を、酸無水物（例えば、無水コハク酸、無水グルタル酸等）と反応させることにより、ケイ素化合物のアミノ基にカルボキシル基を付加することができる。斯くして調製されるカルボキシル基を官能基に持つ磁性材製微粒体は、水酸基とエステル結合を形成することができるので、水酸基を有するポリマー系凝集剤、例えばアルギン酸やポリエチレングリコール系凝集剤、ならびにポリアクリル酸系凝集剤を結合させるのに使用することができる。また、カルボキシル基を官能基に持つ磁性材製微粒体は、アミノ基とアミド結合を形成できるので、アミノ基を有するポリマー系凝集剤、例えばキトサン等の多糖類系凝集剤、ポリリジンなどのポリアミノ酸系凝集剤、ならびにポリアクリル酸系凝集剤を結合させるのに用いることができる。
なお、本発明で使用されるケイ素化合物、特にシランカップリング剤は、前述するように分子の一端に、磁性材製微粒体と結合する基、具体的には加水分解してシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）を与える加水分解性の基（Ｓｉ−ＯＲ）を有し、他端にポリマー系凝集剤と結合する有機官能性の基を有するものであればよい。このため、本発明で使用されるケイ素化合物には、上記の限りにおいて、通常使用されるシランカップリング剤の部分加水分解物や重合物、ならびにポリシラザン類も含まれる。
ここでケイ素化合物を介した磁性材製微粒体とポリマー系凝集剤との結合比は、特に制限されず、磁性材製微粒体１重量部に対するポリマー系凝集剤の割合として通常０.０００１〜１０重量部、好ましくは０.００１〜１重量部の範囲から適宜選択することができる。より具体的には、ポリマー系凝集剤としてポリグルタミン酸等のポリアミノ酸またはその塩を用いる場合、磁性材製微粒体１重量部に対して通常０.０００１〜１重量部、好ましくは０.００１〜０.１重量部の割合を；またポリマー系凝集剤としてポリグルタミン酸架橋物などのポリアミノ酸またはその塩の架橋物を用いる場合、磁性材製微粒体１重量部に対して通常０.０００１〜１０重量部、好ましくは０.００１〜１重量部の割合を挙げることができる。
本発明の磁性体凝集剤は、前述する磁性材製微粒体とポリマー系凝集剤とを混合形態または結合形態で有するものであればよく、磁性材製微粒体とポリマー系凝集剤からなるものであってもよいが、本発明の効果を妨げない限り、他の成分を含有していてもよい。制限されないが、他の成分としては、金属無機凝集剤や金属有機凝集剤などの金属系凝集剤を例示することができる。好ましくは金属無機凝集剤である。かかる無機凝集剤として、具体的には、従来から水処理剤として公知の、塩基性塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウムなどのアルミニウム化合物；塩基性硫酸第二鉄、塩化第二鉄、塩化第一鉄などの鉄化合物を挙げることができる。
（２）磁性体凝集剤を用いた水浄化方法
本発明の磁性体凝集剤は、水中に浮遊して存在する汚濁物質を吸着し、当該吸着させた汚濁物質を、当該凝集剤を核にして凝集させるという特性を有する。形成された凝集物は、磁性体凝集剤に基づく凝集物そのものの磁力（磁性）を利用して、磁石などに引き寄せることが可能である。このため、形成された凝集物の掬い上げや濾過による回収除去が容易でない、例えば溜池、堀、河川、湖沼、魚の養殖場、地下水、プールなどの水泳用水などの浄化に好適に使用することができる。またこれに限らず、本発明の磁性体凝集剤は、河川水、湖沼水、地下水、および雨水などの飲料用原水；食品加工や発酵工業などにおいて使用される食品排水；池や堀や噴水などの観賞用水；都市下水や家庭排水、産業廃水などの水一般の浄化処理に使用することができる。
また本発明の磁性体凝集剤は、実験例２に示すように、被処理水に含まれるアルミニウムなどの金属イオンの除去に有効である。欧米では、酸性雨により土中のアルミニウムが溶解し、このアルミニウムイオンが河川・湖沼・地下に流れ込み、河川水・湖沼水・地下水におけるアルミニウムイオン濃度が急激に上昇する事態となっている。かかるアルミニウムイオンは、生物の体内に蓄積され、食物連鎖を通して最終的に人体に蓄積される危険性がある。特に、アルミニウムイオンはアルツハイマー病の引き金になるとも言われているので除去が望まれる金属イオンである。
本発明の磁性体凝集剤を用いた水浄化は、前述する磁性体凝集剤を、処理対象とする被処理水に投入し分散させ、汚濁物質を吸着させた後、この汚濁物質を吸着させた磁性体凝集剤（凝集物）を磁力で引き寄せることによって行うことができ、斯くして被処理水中に存在する汚濁物質は容易に短時間で浄水と分離され（浄水と汚濁物質との分離）、その結果、被処理水を簡便かつ短時間で浄化することができる。
ここで被処理水に投入する磁性体凝集剤の量としては、被処理水の種類や汚濁の度合いによって異なるものの、通常、被処理水１Ｌあたり５〜３０００ｍｇの範囲から適宜選択することができる。好ましくは被処理水１Ｌあたり１０〜１０００ｍｇ、より好ましくは２０〜５００ｍｇである。
汚濁物質を吸着させた磁性体凝集剤（凝集物）の磁力による吸引は、磁性体凝集剤を被処理水に投入し分散させた後、例えば(1)当該被処理水中に磁石を挿入して磁力を作用する方法（例えば実験例４参照）、(2)被処理水の底部（容器内外を問わない）に磁石を配置して磁力を作用する方法（例えば実施例１１参照）、(3) 磁性体凝集剤を分散させた被処理水を、磁力を有する磁石を備えた回収装置に通液させる方法（例えば実施例１２参照）、などによって行うことができ、斯くして被処理水を浄水と汚濁物質とに分離することができる。なお、汚濁物質（凝集物）の回収は、例えば上記(1)、および(2)の容器内に磁石を配置した場合は、被処理水中に挿入または配置した磁石を回収することによって、(2)の容器外に磁石を配置した場合は、被処理水の上清を取り出すか、または磁石の磁性をOFFにした後、被処理水中の沈殿層を取り出すことによって行うことができる。また(3)の場合は、磁性体凝集剤を分散させた被処理水を上記分離装置に通液させることにより、同時に汚濁物質（凝集物）を回収することができる。
なお、磁石としては、永久磁石および電磁石のいずれを使用してもよいが、磁力をONとOFFに制御することができることから、好ましくは電磁石である。磁力をONにすることで、磁性体凝集剤に吸着凝集した汚濁物質（凝集物）を磁石に吸引することができ、磁力をOFFにすることで、吸引させた凝集物を脱離し、回収することができる。
水浄化処理に適した温度条件として、制限されないが、水温が通常５〜３０℃、好ましくは１０〜２５℃、より好ましくは２０℃付近を挙げることができる。また水浄化処理に適したｐＨ条件として、制限はされないが、通常ｐＨ５〜１１、好ましくはｐＨ５.５〜９を挙げることができる。なお、アルミニウム等の両性金属は、ｐＨ４〜７.５付近での溶解度が小さく析出しやすい傾向にある。このため、アルミニウム等の両性金属を除法する場合には、事前に被処理水のｐＨを、上記ｐＨ範囲、好ましくはｐＨ５.５〜７.５の範囲になるように調整することが好ましい。
以下、本発明を実施例および実験例を用いてより詳細に説明する。しかし、本発明はかかる実施例および実験例になんら制限されるものではない。
参考実施例１ アミノ基を有するケイ素化合物を結合させた磁性材製微粒体の調製
磁性材製微粒体としてマグネタイトの微粒子を用い、その外表面にケイ素化合物としてアミノ基を官能基とする３−アミノプロピルトリエトキシシラン（以下、「APTS」という）を結合させて、アミノ基を表面に有する磁性材製の微粒子を調製した。
具体的には、まず、マグネタイト（Fe3O44）の微粒体（平均粒径0.2μm）をエタノール中に加え、０.０１２８Ｍ溶液とした。その後、前記の溶液２５ｍｌに水１ｍｌとエタノール１２４ｍｌを加えて溶液を１５０ｍｌに調整し、これを３０分間超音波にかけて攪拌した。これに９９％のＡＰＴＳを３５μｌ加えて、先端にプロペラの着いた攪拌機を用いて７時間にわたって急速攪拌を加えた（300−500rpm）。次いで、得られた攪拌物をエバポレータに入れ、含まれているエタノールを除去することにより、ＡＰＴＳで表面がコーティングされたマグネタイト微粒体（以下、「ＡＰＴＳ−マグネタイト微粒体」ともいう）を得た。
斯くしてマグネタイト微粒体の外表面にＡＰＴＳを結合することにより、アミノ基を表面に有する磁性材製微粒体（ＡＰＴＳ−マグネタイト微粒体）を調製した。
参考実施例２ アミノ基を有するケイ素化合物を結合させた磁性材製微粒体の調製
マグネタイト（Fe3O4）の微粒体として、平均粒径０.２μｍのものに代えて、平均粒径２０μｍのものを使用する以外は、上記参考実施例１と同様にして、マグネタイト微粒子（平均粒径20μm）の外表面にケイ素化合物としてアミノ基を官能基とするＡＰＴＳを結合させて、アミノ基を表面に有する磁性材製の微粒子を調製した。
参考実施例３ カルボキシル基を有するケイ素化合物を結合させた磁性材製微粒体の調製
参考実施例２で調製したアミノ基を表面に有する磁性材製微粒体（ＡＰＴＳ−マグネタイト微粒体）を用いて、外表面にカルボキシル基を有するマグネタイト微粒体を調製した。
具体的には、まず参考実施例２で調製したＡＰＴＳ−マグネタイト微粒体１ｇを１−メチル−２−ピロリドン１００ｍｌ中に加え、攪拌しながら分散させた。これに無水コハク酸２．５ｇ（２５ｍｍｏｌ）を加え、1時間室温で反応させることにより、ＡＰＴＳのアミノ基を介してアミド結合を形成させた。反応終了後、反応物をアセトニトリルで３回洗浄した。斯くして、マグネタイト微粒体の外表面に、カルボキシル基を有するケイ素化合物が結合した微粒体、すなわちカルボキシル基を表面に有する磁性材製微粒体を調製した。
実施例１ 磁性体凝集剤の調製（γ−ポリグルタミン酸塩の使用）
磁性材製微粒体として前記参考実施例１および２のそれぞれで調製したＡＰＴＳ−マグネタイト微粒体（磁性材製微粒体）を用い、また凝集剤としてγ−ポリグルタミン酸のナトリウム塩を用い、両者を化学的に結合させた磁性体凝集剤を調製した。
具体的には、まず、分子量20万〜40万のγ−ポリグルタミン酸Na（γ−ポリグルタミン酸ＴＹＰＥ−L、日本ポリグル（株）製）または分子量80万〜100万のγ−ポリグルタミン酸Na（γ−ポリグルタミン酸ＴＹＰＥ−Ｈ、日本ポリグル（株）製）（1.2g）、参考実施例１または２で調製したＡＰＴＳ−マグネタイト微粒体（4.0g）および４−ジメチルアミノピリジン（0.1g：0.82mmol）を水８０ｍｌに室温下で攪拌しながら分散させた。
これに、さらに１−エチル−３−（３−ジメトルアミノプロビル）−カルボジイミド塩酸塩（2.0g：10.43mmol）を加え、０℃下で２時間攪拌した。その後、室温下で１夜攪拌した。得られた溶液中に、水酸化ナトリウム５.５ｇを３０ｍｌの水に溶解したＮａＯＨ水溶液を冷却下（０℃）で添加し、さらに、室温で一夜攪拌した。次いで、これに６Ｎの塩酸溶液を加えて当該溶液を酸性（約ｐＨ５）とし、更に、室温下で１時間攪拌した。斯くして得られた生成物を、反応液から磁石を利用して回収分離し、次いで回収した生成物を凍結乾燥することにより、本発明に係る磁性体凝集剤を調製した。
以下、分子量20万〜40万のγ−ポリグルタミン酸Naを用いて調製した磁性体凝集剤を「ＰＧＭ−Ｌ」と、また分子量80万〜100万のγ−ポリグルタミン酸Naを用いて調製した磁性体凝集剤を「ＰＧＭ−Ｈ」と称する。また、両者を区別しないで総称するときは「ＰＧＭ」と記載する。また、参考実施例１で調製したＡＰＴＳ−マグネタイト微粒体を用いて作成した磁性体凝集剤を「ＰＧＭ（マグネタイト粒径0．2μm）」、参考実施例２で調製したＡＰＴＳ−マグネタイト微粒体を用いて作成した磁性体凝集剤を「ＰＧＭ（マグネタイト粒径20μm）」という。
これらのＰＧＭは、マグネタイト微粒体の外表面にアミノ基を官能基とするケイ素化合物（ＡＰＴＳ）を結合した磁性材製微粒体に、アミド結合により、ポリマー性の凝集剤であるポリグルタミン酸塩を結合してなる磁性体凝集剤である。
実施例２ 磁性体凝集剤の調製（アルギン酸ナトリウム塩の使用）
磁性材製微粒体として前記参考実施例３で調製した、表面にカルボキシル基を有するマグネタイト微粒体（磁性材製微粒体）を用い、また凝集剤としてアルギン酸ナトリウム塩を用い、両者を共有結合により結合させた磁性体凝集剤を調製した。
具体的には、まず、アルギン酸ナトリウム（製品番号37094-01、（株）関東化学製）（０．６６ｇ）、参考実施例２で調製したカルボキシル基を有するマグネタイト微粒体（２．１８ｇ）および４−ジメチルアミノビリジン（０．１６５ｇ：１．３２ｍｍｏｌ）を水８０ｍｌに攪拌しながら分散させた。これに、さらに１−エチル−３−（３−ジメトルアミノプロビル）−カルボジイミド塩酸塩（０．９４５ｇ：４．９３ｍｍｏｌ）を加え、０℃下で２時間攪拌した。その後、室温下で１夜攪拌した。得られた溶液中に、水酸化ナトリウム５．５ｇを３０ｍｌの水に溶解したＮａＯＨ水溶液を冷却下（０℃）で添加し、さらに、室温で一夜攪拌した。次いで、これに６Ｎの塩酸溶液を加えて当該溶液を酸性（約ｐＨ５）とし、更に、室温下で１時間攪拌した。斯くして得られた生成物を、反応液から磁石を利用して回収分離し、次いで回収した生成物を凍結乾燥することにより、本発明に係る磁性体凝集剤を調製した。
実施例３ 磁性体凝集剤の調製（ポリアクリル酸の使用）
磁性材製微粒体として前記参考実施例１および２のそれぞれで調製したＡＰＴＳ−マグネタイト微粒体（磁性材製微粒体）を用い、また凝集剤としてポリアクリル酸を用い、両者を共有結合により結合させた磁性体凝集剤を調製した。
具体的には、まず、平均分子量約２万５千のポリアクリル酸（和光純薬工業(株)製）（0.62g）、参考実施例１または２で調製したＡＰＴＳ−マグネタイト微粒体（2.05g）および４−ジメチルアミノピリジン（0.169g：1.38mmol）を水８０ｍｌに室温下で攪拌しながら分散させた。これに、さらに１−エチル−３−（３−ジメトルアミノプロビル）−カルボジイミド塩酸塩（０．９５ｇ：４．９６ｍｍｏｌを加え、０℃下で２時間攪拌した。その後、室温下で１夜攪拌した。得られた溶液中に、水酸化ナトリウム５．５ｇを３０ｍｌの水に溶解したＮａＯＨ水溶液を冷却下（０℃）で添加し、さらに、室温で一夜攪拌した。次いで、これに６Ｎの塩酸溶液を加えて当該溶液を酸性（約ｐＨ５）とし、更に、室温下で１時間攪拌した。斯くして得られた生成物を、反応液から磁石を利用して回収分離し、次いで回収した生成物を凍結乾燥することにより、本発明に係る磁性体凝集剤を調製した。
実施例４ 磁性体凝集剤の調製（PGAとマグネタイトの混合物）
γ−ポリグルタミン酸Na〔分子量80万〜100万、γ−ポリグルタミン酸ＴＹＰＥ−Ｈ、日本ポリグル(株)製〕（以下「PGA」という）の粉体と、マグネタイト（Fe3O4）の微粒体（平均粒径20μm）（磁性材製微粒体）（以下、「MT」という）を、重量比が１:９となるように混合し、ＰＧＡとＭＴの混合物を調製した（以下、「PGA/MT（1/9）」ともいう）。なお、混合は、上記ＰＧＡの粉体とＭＴの粉体を密封容器に投入し、転倒撹拌することによって行った。
実施例５ 磁性体凝集剤の調製（PGAとマグネタイトの混合物）
実施例４と同様にして、ＰＧＡの粉体とＭＴ（平均粒径20μm）を、重量比が１:２４となるように混合し、ＰＧＡとＭＴの混合物を調製した（以下、「PGA/MT（1/24）」ともいう。
実施例６ 磁性体凝集剤の調製（PGAとマグネタイトの混合物）
実施例４と同様にして、ＰＧＡの粉体とＭＴ（平均粒径20μm）を、重量比が１:１９となるように混合し、ＰＧＡとＭＴの混合物を調製した（以下、「PGA/MT（1/19）」ともいう。
実施例７ 磁性体凝集剤の調製（PGAとマグネタイトの混合物）
実施例４と同様にして、ＰＧＡの粉体とＭＴ（平均粒径20μm）を、重量比が１:３９となるように混合し、ＰＧＡとＭＴの混合物を調製した（以下、「PGA/MT（1/39）」ともいう。
実施例８ 磁性体凝集剤の調製（PGM-Lとα21Caの混合物）
実施例１で調製した「ＰＧＭ−Ｈ（マグネタイト粒径0．2μm）」および「ＰＧＭ−Ｈ（マグネタイト粒径20μm）」のそれぞれと、商品名「α２１Ｃａ」（日本ポリグル(株)製）の微粒体（粒径20〜50μm）を１：３の重量比になるように、実施例４と同様に粉体混合し、ＰＧＭとα２１Ｃａとの混合物を調製した（以下、「PGM-H/α21Ca」ともいう）。なお上記「α２１Ｃａ」は、ポリグルタミン酸凝集剤（PGα21Cａ）からポリグルタミン酸成分が除去されてなり、硫酸カルシウム（CaSO4・1/2H2O）、炭酸ナトリウム（NaCO3・H2O）、硫酸マグネシウム（MgSO4・6H2O）、および硫酸アルミニウム（Al2(SO4)3・18H2O）を主成分とするものである。
実施例９ 磁性体凝集剤の調製（MTとPGAとα21Caの混合物）
マグネタイト（Fe3O4）の微粒体（平均粒径0.1〜20μm）（磁性材製微粒体）（以下、「MT」という）、分子量８０万〜１００万のγ−ポリグルタミン酸Na（γ−ポリグルタミン酸ＴＹＰＥ−Ｈ、日本ポリグル（株）製）の粉体（以下、「PGA」という）、および上記実施例８で使用したα２１Ｃａの微粒体（粒径20〜50μm）を１：０.０１：２の重量比になるように、実施例４と同様に粉体混合し、ＭＴとＰＧＡとα２１Ｃａの混合物（磁性体凝集物）を調製した（以下、「MT/PGA/α21Ca」ともいう）。
また別の態様として、上記全成分を下記の方法により溶解混合して磁性体凝集剤「MT/PGA/α21Ca」を調製した：
ＰＧＡとα２１Ｃａを水に溶解し、次いでこれに微粒子状のＭＴを添加し、均一になるように十分撹拌混合する。次いで、得られた混合物を加熱乾燥し、これを0.1〜100μm程度に破砕して微粒状物（磁性体凝集剤「MT/PGA/α21Ca」）を調製する。
実施例１０ 磁性体凝集剤の調製（MTとPGα21Caの混合物）
マグネタイト（Fe3O4）の微粒体（平均粒径0.1〜20μm）（MT）と、ポリグルタミン酸凝集剤（商品名「PGα21Cａ」、日本ポリグル（株）製）の粉体を１：２の重量比になるように、実施例４と同様に粉体混合し、ＭＴとＰＧα２１Ｃａの混合物（磁性体凝集物）を調製した（以下、「MT/PGα21Ca」ともいう）。
また別の態様として、上記全成分を下記の方法により溶解混合して磁性体凝集剤「MT/PGα21Ca」を調製した；
ＰＧα２１Ｃａを水に溶解し、次いでこれに微粒子状のＭＴを添加し、均一になるように十分撹拌混合する。次いで、得られた混合物を加熱乾燥し、これを0.1〜100μm程度に破砕して微粒状物（磁性体凝集剤「MT/PGα21Ca」）を調製した。
実験例１ 水浄化処理効果の評価（その１）
被験処理水として粉末活性炭の30重量％懸濁液を用い、また凝集剤として下記のものを使用して、各凝集剤の水浄化処理効果を評価した。
（１）被験試料の調製
（1-1）被験処理水（30重量％の粉末活性炭懸濁液）
イオン交換水500mLに活性炭の粉末（関東化学(株)製）を150mg入れ、マグネットスターラーを用いて10分間均一になるまで攪拌して、粉末活性炭の30重量％懸濁液を調製した。
（1-2）凝集剤
(a)γ−ポリグルタミン酸凝集剤（γ−ポリグルタミン酸Na、分子量80万〜100万、日本ポリグル(株)製）（以下「PGA」という）（比較例１）。
被験処理水への添加量として20〜60ppmを使用した。
(b)磁性体凝集剤（PGM-Ｈ[マグネタイト粒径20μm]）（実施例１）
被験処理水への添加量として10〜1000ppm（PGAの量に換算すると0.146〜14.6ppm）を使用した。
(c)上記ＰＧＡとＭＴ（平均粒径20μm）の1:9（重量比）混合物（実施例４）
被験処理水への添加量として500ppm（PGA量に換算すると50ppm）を使用した。
(d)上記ＰＧＡとＭＴ（平均粒径20μm）1:24（重量比）混合物（実施例５）。
被験処理水への添加量として500ppm（PGA量に換算すると20ppm）を使用した。
(e)上記ＰＧＡとＭＴ（平均粒径20μm）の1:19（重量比）混合物（実施例６）
被験処理水への添加量として200ppm（PGA量に換算すると10ppm）を使用した。
(f)上記ＰＧＡとＭＴ（平均粒径20μm）1:39（重量比）混合物（実施例７）。
被験処理水への添加量として200ppm（PGA量に換算すると5ppm）を使用した。
（２）実験方法
500mL容量のビーカーに入れたイオン交換水500mLに活性炭の粉末150mg入れて調製した被験処理水（粉末活性炭の30重量％懸濁液）に、各凝集剤(a)〜(f)をそれぞれ添加し、攪拌機（200rpm、ジャーテスター）を用いて10分間急速撹拌した。尚、処理時の被験処理水の水温は19℃、pHは5（METTLER-TOLEDO社製pHメーター、MP220（ガラス電極法）で測定）であった。撹拌後、これをマグネットプレート（KANETEC社製、PCMN1230、表面最大磁束密度0.45T）の上に置いて静置し、静置開始から経時的に（1、3、5、10、20、30および60分）、水底から7cmの位置の上澄み液を10mLずつ採取して濁度を測定し、被験処理水に対する各凝集剤(a)〜(f)の水浄化効果を評価した。なお、濁度は、濁度計（EUTECH社製、NTU濁度を採用した90°錯乱光方式Turbidimeter TN-100）を用いて測定した。
（３）実験結果
凝集剤(a)、凝集剤(b)、および凝集剤(c)〜(f)について、被験処理水の濁度の経時的変化を表１、表２、および表３にそれぞれ示す。
Figure 2008105521
上記表１の結果を折れ線グラフにしたものを図１に示す。
これらの結果からわかるように、被験処理水の濁度は凝集剤(a)（PGA）の添加により、それを添加する前よりも上がってしまった。この理由として、ＰＧＡを添加することで被験処理水にＰＧＡが溶解し、被験処理水の比重と粘性が上がり、懸濁物（粉末活性炭）の自然沈降が妨げられものと考えられる。
Figure 2008105521
上記表２の結果を折れ線グラフにしたものを図２に示す。
この結果からわかるように、凝集剤（b）（PGM-H）を添加することで、被験処理水中の活性炭素（粉末）が凝集剤（b）に速やかに吸着凝集し、被験処理水を浄化することができた。
Figure 2008105521
上記表３の結果を折れ線グラフにしたものを図３に示す。
この結果からわかるように、凝集剤（c）〜(f)（PGAとMTの混合物）を添加することで、被験処理水中の活性炭素（粉末）がこれらの凝集剤に速やかに吸着凝集し、被験処理水を浄化することができた。
各凝集剤（凝集剤(a)20ppm、凝集剤(b)500ppm、凝集剤(f)200ppm）について、被験処理水の濁度の経時的変化(水浄化効果)を対比した結果を、図４に示す。
以上の結果から、本発明の磁性体凝集剤（凝集剤(b)、(c)および(f)）を用いることで、ＰＧＡ単独（凝集剤(a)）では浄化しきれなかった被験処理水（活性炭素（粉末）懸濁液）を、速やかに浄化することができることが判明した。
実験例２ 水浄化処理効果の検討（その２）
被験処理水としてアルミニウムを含有する水溶液（1ppmアルミニウム水溶液）を用い、また凝集剤として下記のものを使用して、各凝集剤の水浄化処理効果を評価した。
（１）被験試料の調製
（1-1）被験処理水（1ppmアルミニウム水溶液）
化学分析用アルミニウム標準液（1000ppm、関東化学(株)製）をイオン交換水で1000倍に希釈して1ppmアルミニウム水溶液（pH3.5、水温19℃）を調製した。
（1-2）凝集剤
(a)γ−ポリグルタミン酸凝集剤（γ−ポリグルタミン酸Na、分子量80万〜100万、日本ポリグル(株)製）（PGA）。
なお、被験処理水への添加量として10〜1000ppmを使用した。
(b)実施例２で調製した磁性体凝集剤（PGM-H[マグネタイト粒径20μm]）
なお、被験処理水への添加量として100〜1000ppm（PGAの量に換算すると1.46〜14.6ppm）を使用した。
(c)マグネタイト微粒体（上記PGM-H[マグネタイト粒径20μm]の調製に使用したマグネタイトの微粒体）（平均粒径20μm）
なお、被験処理水への添加量として100〜1000ppmを使用した。
（２）実験方法
500mL容量のビーカーに被験処理水（1ppmアルミニウム水溶液）250mLをいれ、0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液でpH7に調整した（METTLER-TOLEDO社製pHメーター、MP220（ガラス電極法）で測定）。これに、各凝集剤(a)〜(c)を添加し、攪拌機（200rpm、ジャーテスター）を用いて10分間急速撹拌した。尚、処理時の被験処理水の水温は21.5℃であった。撹拌後、これをマグネットプレート（KANETEC社製、PCMN1230、表面最大磁束密度0.45T）の上に置いて５分間静置し、水底から7cmの位置の上澄み液を10mL採取し、ICP（高周波誘導結合プラズマ）分析装置を用いて定法に従って被験処理水中のアルミニウム濃度を測定し、被験処理水に対する各凝集剤(a)〜(c)の水浄化効果を評価した。
（３）実験結果
凝集剤(a)、凝集剤(b)および凝集剤(c)でそれぞれ処理した被験処理水の、アルミニウム濃度（アルミニウム残留濃度）を、各添加量毎に表４、表５および表６に示す。
Figure 2008105521
上記表４のうち、残留Ａｌ濃度の結果を折れ線グラフにしたものを図５に示す。
表４に示すように、被験処理水のｐＨを、ｐＨ３.５から７付近に調整するだけで、残留Ａｌ濃度は１ｐｐｍから０.６６７ｐｐｍと、０.３３ｐｐｍほど減少した。しかし、その後、凝集剤（a）を１０〜１０００ｐｐｍの範囲で添加して処理しても、上記表４および図５に示すように、被験処理水中の残留Ａｌ濃度は０.７５〜０.５ｐｐｍの間で推移し、ほとんど除去効果はみられなかった。
さらに凝集剤（a）１０００ｐｐｍで処理した被験処理水の上澄み液を孔径０.４５μｍのメンブランフィルターで濾過し、得られた処理液について残留Ａｌ濃度を測定した。しかし、０.６９２ｐｐｍ（Ａｌ除去率30.8％）であり、ほとんど除去効果はみられなかった。
Figure 2008105521
上記表５の結果を折れ線グラフにしたものを図６に示す。
被験処理水のpＨを、ｐＨ３.５からｐＨ７付近に調整するだけで、残留Ａｌ濃度は１ｐｐｍから０.６２８ｐｐｍと、０.３７ｐｐｍほど減少した。またその後、凝集剤（b）（PGM-H）を１００〜１０００ｐｐｍの範囲で添加して処理を行ったところ、上記表５および図６に示すように、凝集剤(b)の添加量に依存して被験処理水中の残留Ａｌ濃度を低減することができ（残留Ａｌ除去率の増加）、凝集剤(b)１０００ｐｐｍの添加で約０.０３ｐｐｍまで下げることができた（Ａｌ除去率96.9％）。
Figure 2008105521
上記表６の結果を折れ線グラフにしたものを図７に示す。
被験処理水のｐＨを、ｐＨ３.５から７付近に調整するだけで、残留Ａｌ濃度は１ｐｐｍから０.５４７ｐｐｍと、０.４５３ｐｐｍほど減少した。しかし、その後、上記表７および図７に示すように、凝集剤（c）（マグネタイト）を１００〜１０００ｐｐｍの範囲で添加して処理を行ったが、被験処理水中の残留Ａｌ濃度は０.４６４〜０.５５４ｐｐｍの間で推移し、ほとんど除去効果は見られなかった。
さらに凝集剤（c）１０００ｐｐｍで処理した被験処理水の上澄み液を孔径0.45μmのメンブランフィルターで濾過し、得られた処理液について残留Al濃度を測定した。その結果、０.１０４ｐｐｍ（Ａｌ除去率89.6％）まで低下したが、凝集剤(b)１０００ｐｐｍの添加による除去効果（Ａｌ除去率96.9％）には及ばなかった。
各凝集剤（凝集剤(a)1000ppm、凝集剤(b)1000ppm、凝集剤(c)1000ppm）について、アルミニウム除去率（％）を対比した結果を、図８に示す。なお、参考のため、ｐＨ調整（pH3.5→pH7）によるＡｌ除去（33.3％）（凝集剤(a)実験系の結果を利用）も合わせて示す。この結果から、本発明の磁性体凝集剤（凝集剤(b)：PGM-H）を用いることで、ＰＧＡ単独およびマグネタイト単独では浄化しきれなかったアルミニウム含有水を、速やかに浄化することができることが判明した。
実験例３ 水浄化処理効果の検討試験（その３）
被験処理水として20ppmのカオリン懸濁液を用い、また凝集剤として下記のものを使用して、各凝集剤の水浄化処理効果を評価した。
（１）被験試料の調製
（1-1）被験処理水（20ppmのカオリン懸濁液）
水道水にカオリンを20ppmとなるように添加し、均一になるまで攪拌して20ppmのカオリン懸濁液を調製した。
（1-2）凝集剤
(a) 実施例１で調製した磁性体凝集剤（PGM-L（マグネタイト粒径0.2μm））
(b)γ−ポリグルタミン酸架橋物凝集剤（日本ポリグル(株)製、以下「PGα21Ca」という）
（２）実験方法
被験処理水500mLを500mL容量のビーカーに入れて、これに上記各凝集剤を下記の操作に従って添加して凝集処理を行った。
(a)検体1：被験処理水に凝集剤(b)（PGα21Ca）を50ppm添加して凝集処理を行い、次いで当該処理水を入れたビーカーをマグネットプレート（KANETEC社製、PCMN1230、表面最大磁束密度0.45T）の上において20分間静置した。
(b)検体2：被験処理水に凝集剤(a)（PGM-L）を28ppm添加した後、さらに凝集剤(b)（PGα21Ca）を50ppm添加して凝集処理を行った。処理終了後、直ちにビーカーに磁石製のスターラーバーを3個投入し、マグネットプレート（KANETEC社製、PCMN1230、表面最大磁束密度0.45T）の上において20分間静置した。
(c)検体３（ブランク）：被験処理水にいずれの凝集剤も添加せずに凝集処理を行い、次いで当該被験処理水を入れたビーカーをマグネットプレート（KANETEC社製、PCMN1230、表面最大磁束密度0.45T）の上において20分間静置した。
なお、凝集処理は、凝集剤を添加した被験処理水を、攪拌機（ジャーテスター）を用いて10分間急速撹拌することによって行った。尚、処理時の各検体の水温は17.4℃、pHは７.６（METTLER-TOLEDO社製pHメーター、MP220（ガラス電極法）で測定）であった。
各検体１〜３について、凝集処理（検体２についてはスターラーバー投入）した後から経時的に水面から水深２.５cmの位置の上澄みを採取し、被験処理水の濁度を測定した。なお、濁度は、濁度計（笠原理化工業TR-55（ポリスチレン濁度）、測定範囲：0.00〜1100mg/L）を用いて測定した。
（３）実験結果
各検体について経時的に濁度を測定した結果を表７および図９に示す。
Figure 2008105521
表７および図９に示すように、凝集剤(a)（PGM-L）に、凝集剤(b)（PGα21Ca）を併用した検体２のほうが、凝集剤(b)（PGα21Ca）だけを使用する検体1に比べて、静置して2分後で濁度が大きく低下し、その後、経時的に低下が進行した。凝集処理2分後の時点で各検体の状態を目視観察したところ、凝集剤(b)（PGα21Ca）だけを使用した検体1は被験処理水中に大きなフロックが若干浮遊している状態であったのに対して、検体2は凝集処理直後に形成されたフロックが、投入したスターラーバーに速やかに吸着され、被験処理液中に大きなフロックはほとんど認められなかった。このことより、凝集剤(a)（PGM-L）を用いて処理した検体2では、形成されたフロックそのものが磁性を持ち、磁石に吸い付けられることによって、速やかに分離されて水浄化できることが確認できた。また、この試験結果から凝集剤(a)（PGM-L）の使用により凝集形成されたブロックは、磁力の印加によっても磁性材製微粒体（マグネタイト）から分離しないことも確認された。
実験例４ 水浄化処理効果の検討（その４）
被験処理水として大阪府内の農業用貯水池である「桃ヶ池」から採取した水を用い、また凝集剤として下記のものを使用して、各凝集剤の水浄化処理効果を評価した。
（１）被験試料の調製
（1-1）被験処理水
大阪府内の農業用貯水池である「桃ヶ池」から採取した。濁度は２０，色度は３１．１であった（表８参照）。
（1-2）凝集剤
(a)磁性体凝集剤「PGM-L/α21Ca」（実施例８）
(b)磁性体凝集剤「MT/PGA/α21Ca」（実施例９）
(c)磁性体凝集剤「MT/PGα21Ca」（実施例１０）
(d)マグネタイト微粒体（MT）およびアルミニウム系凝集剤（ポリ塩化アルミニウム、以下「PAC」と称する。一般式[Al2(OH)nCl6-n]m（1≦n≦5、m≦10）。JIS K1475-1996）を１：２（重量比）の割合で併用（比較例１）
(e) マグネタイト微粒体（MT）およびアクリル酸系凝集剤（ポリアクリル酸ナトリウム）を１：２（重量比）の割合で併用（比較例２）
なお、各凝集剤の被験処理水への添加量は、200ppm（PGAの量に換算すると2.92〜7.3ppm）とした。
（２）実験方法
図１０に示すように、透明容器（符号１）に入れた被験処理水（水温１９℃）(符号４)に、凝集剤(a)〜(c)（符号５）をそれぞれ200ppmとなるように添加し、攪拌器（符号２）を用いて30秒間撹拌混合した。またその間に汚濁物質の凝集の様子と凝集物の形成状態を目視にて観察した。凝集剤(d)と(e)については、まず最初にマグネタイト微粒体（MT）約67ppmを被験処理水（４）に添加して30秒間撹拌混合し、次いで凝集剤(d)についてはアルミニウム系凝集剤約133ppm、凝集剤(e)についてはアクリル酸系凝集剤約133ppmをそれぞれ添加し、約30秒間撹拌混合した。そして汚濁物質の凝集の様子と凝集物の形成状態を目視にて観察した。
その後、各被験処理水中に磁束密度約8000Gの棒磁石（符号６）を透明容器（１）の底近くまで挿入し、約30秒間静置して、形成された凝集物を棒磁石（６）に吸着させた。次いで、被験処理水（４）の濁度をデジタル濁度計（笠原理化工業TR-55（ポリスチレン濁度）、測定範囲：0.00〜1100mg/L）（透過散乱光方式）（符号３）を用いて、また色度を分光光度計（UV-mini1240、(株)島津製作所製）（吸光光度法）を用いて測定した。
なお、試験は各凝集剤毎に５回ずつ行い、その平均を求めた。
（３）実験結果
各凝集剤について、凝集物形成速度、凝集物の大きさと色、凝集物の磁石への吸着速度、凝集物の吸着回収率(%)、被験処理水の濁度（NTU）、および被験処理水の色度（度）を評価した結果を表８に示す。
Figure 2008105521
表８の結果から、磁性材製微粒体と凝集剤を混合一体化してなる本発明の磁性体凝集剤（凝集剤(a)〜(c)）はいずれも、被験処理水に含まれる汚濁物質を速やかに凝集し、また除去回収する効果（被験処理水の浄化効果）に優れていることが判明した。すなわち、これらの磁性体凝集剤によれば、被験処理水を短時間に且つ高度に浄化することができる。
実施例１１ 磁性体凝集剤を用いた水の浄化方法（１）
図１１は、本発明の磁性体凝集剤を用いた水の浄化方法の一態様を示すものである。図１１に於いて、符号Ｗは被処理溶液、符号Ｂは凝集剤、符号Ｍは電磁石、符号Ｅは直流電源、符号Ｓはスイッチ、符号７はタンク、符号８は処理溶液排出口、符号８ａはバルブ、符号９は凝集物排出口、符号９ａはバルブ、および符号２は攪拌器を意味する。
容量１５トンのタンク（７）内に貯留された約１０トンの被験処理溶液（Ｗ）内へ、凝集剤（Ｂ）として実施例１〜１０のいずれかで調製された磁性体凝集剤を、被験処理溶液（Ｗ）に対して２００ｍｇ／Ｌの割合で添加混合する。
約７分間、攪拌器（２）により被験処理溶液（Ｗ）を攪拌混合したあと、１５分間被験処理溶液（Ｗ）を静置させ、その後スイッチ（Ｓ）を入れて電磁石（Ｍ）を作動させる。尚、電磁石（Ｍ）の磁束密度は約０.１２〜０.１５Ｗｂ／ｍ２に設定されている。
電磁石（Ｍ）を作動させることにより、約３０〜６０秒後にはタンク（７）内に漂遊していた凝集物が電磁石（Ｍ）側へほぼ完全に吸着され、次いで排出口（８）のバルブ（８ａ）を開放することにより清浄な処理済み水がタンク（７）外へ排出される。また、スイッチ（Ｓ）を解除した後、抜出口（９）のバルブ（９ａ）を開放することにより、電磁石（Ｍ）に吸着された凝集物が電磁石（Ｍ）から脱離して、タンク（７）外へ排出される。
凝集剤（Ｂ）として、磁性体を結合させない従前のポリグルタミン酸塩を主体とする凝集剤（例えば、実験例で使用するγ−ポリグルタミン酸、キトサン、γ−ポリグルタミン酸架橋物）を用いた場合には、上記と同一条件下で攪拌混合した際に形成された凝集物がタンク底部に自然沈降するのに約６０〜１２０分間を必要とする。これに対して、本発明の磁性体凝集剤（実施例１〜１０）を使用した場合には、約２０分間でほぼ全ての凝集物を電磁石（Ｍ）側へ吸着することができる。このため、水の浄化処理時間を大幅に短縮できると共に、より確実に清浄な処理排水を得ることができ、被験処理溶液Ｗの高度な浄化が可能となる。
図１２の（ａ）は、上記被験処理溶液（処理前溶液中の浮遊物質量（SS）30mmg／Ｌ、化学的酸素要求量（COD）25mmg／Ｌ）をいれたタンク（７）中に、実施例１の磁性体結凝集剤を２００ｍｇ／Ｌの割合で添加し、撹拌混入した直後の溶液の状態を示す画像であり、（ｂ）は攪拌混合３０分後の溶液の状態、および（ｃ）は電磁石を作動させてから２分後の溶液の上澄みの状態（電磁石作動から２分後にタンク中の被験処理溶液の上澄みを採取したもの）を示す。
図１２の（ｂ）と（ｃ）との対比から明らかなように、電磁石を作動させることにより、磁性体凝集剤を用いて形成された凝集物は、迅速に電磁石側にほぼ完全に吸着される。また、電磁石への吸着に際して、磁性体凝集剤中の磁性材製微粒体と凝集物とが分離して、磁性材製微粒体のみが電磁石側へ吸着され凝集物は水中に再拡散するという現象は、全く認められなかった。
また、この実施例では、本発明の磁性体凝集剤のみを使用する態様を説明したが、上記実験例３（検体２）に示すように、本発明の磁性体凝集剤と公知の凝集剤とを併用することもできる。斯くして、本発明の磁性体凝集剤により形成されたフロックに公知の凝集剤により形成されたフロックを結合させることができ、形成された全てのフロックを一度に磁石を用いて吸引除去することが可能である。
実施例１２ 磁性体凝集剤を用いた水の浄化方法（２）
図１３は、本発明の磁性体凝集剤を用いた水の浄化方法の一態様を示すものである。図１３に於いて、符号１１は混合水排出口、符号１１ａはバルブ、符号１０は凝集物の回収装置、符号８は処理液排出口、および符号８ａはバルブを意味する。なお、符号Ｗ、Ｂ、Ｍ、Ｅ、Ｓ、３、９、９ａは図１１と同じである。
実施例９と同様に、容量１５トンのタンク（７）内に貯留された約１０トンの被験処理溶液（Ｗ）内へ、凝集剤（Ｂ）として実施例１〜１０で調製した各磁性体凝集剤を、被験処理溶液（Ｗ）に対して２００ｍｇ／Ｌの割合で添加混合する。所定の時間を置いてタンク（７）内の磁性体凝集剤混合水を排出口（１１）を通して、回収装置（１０）内へ導出する。なお、回収装置（１０）は、スイッチ（Ｓ）を入れ電磁石（Ｍ）を作動させ、励磁状態としている。電磁石（Ｍ）の磁束密度は約０．１２〜０．１５Ｗｂ／ｍ２に設定されている。タンク（７）内の磁性体凝集剤混合水が当該回収装置（１０）に導入されると、その混合水中に浮遊していた凝集物は、約３０〜６０秒後には電磁石（Ｍ）にほぼ完全に吸着される。
即ち、磁性体凝集剤（Ｂ）をタンク（７）の被験処理溶液（Ｗ）に添加し攪拌混合した後、短時間静置することにより、被験処理溶液（Ｗ）に含まれる浮遊物質はある程度の大きさに凝集される。その後、被験処理溶液（Ｗ）を、電磁石（Ｍ）を作動させた回収装置（１０）内に導出すると、当該回収装置内を流動する間に被験処理溶液（Ｗ）で形成された凝集物は電磁石（Ｍ）側に順次吸着される。その結果、排出口（８）のバルブ（８ａ）を開放すると、排出口（８）からは、凝集物が除去され高度に処理された清浄な処理溶液が排出される。
一方、電磁石（Ｍ）に吸着された凝集物は、スイッチ（Ｓ）を解除して電磁石（Ｍ）を非励磁状態にした後に、抜出口（９）のバルブ（９ａ）を開放することにより回収装置（１０）外へ排出される。
本発明は、河川水、湖沼水、地下水、雨水、池水および堀水などからなる原水；食品加工や発酵工業などにおいて使用される食品排水；池や堀や噴水などの観賞用水；都市下水や家庭排水、産業廃水などの水一般の浄化処理に有効に利用することができる。
実験例１において、被験処理水を凝集剤(a)（PGA）（20、40、60ppm）で処理した場合と処理しない場合（添加無し）の、被験処理水の濁度の経時的変化を調べた結果を示す図である。 実験例１において、被験処理水を凝集剤(b)（PGM-H[マグネタイト粒径20μm]）（10、200、500、1000ppm）で処理した場合と処理しない場合（添加無し）の、被験処理水の濁度の経時的変化を調べた結果を示す図である。 実験例１において、被験処理水を凝集剤(c)（PGA/MT(1/9）：PGAとMTの1:9混合物）、凝集剤(d)（PGA/MT(1/24）：PGAとMTの1:24混合物）（以上いずれも500ppm）、凝集剤(e)（PGA/MT(1/19）：PGAとMTの11:9混合物）、凝集剤(f)（PGA/MT(1/39）：PGAとMTの1:39混合物）（以上いずれも200ppm）で処理した場合と処理しない場合（添加無し）の、被験処理水の濁度の経時的変化を調べた結果を示す図である。 実験例１において、各凝集剤（凝集剤(a)20ppm、凝集剤(b)500ppm、凝集剤(f)200ppm）について、被験処理水の濁度の経時的変化を比較した結果を示す図である。 実験例２において、被験処理水を凝集剤(a)（PGA）（0−1000ppm）で処理した場合の、被験処理水中のアルミニウム残留濃度（ppm）を調べた結果を示す図である。 実験例２において、被験処理水を凝集剤(b)（PGM-H[マグネタイト粒径20μm]）（0−1000ppm）で処理した場合の、被験処理水中のアルミニウム残留濃度（ppm）を調べた結果を示す図である。 実験例２において、被験処理水を凝集剤(c)（マグネタイト）（0−1000ppm）で処理した場合の、被験処理水中のアルミニウム残留濃度（ppm）を調べた結果を示す図である。 各凝集剤（凝集剤(a)1000ppm、凝集剤(b)1000ppm、凝集剤(c)1000ppm）について、被験処理水中のアルミニウム除去率（％）を比較した結果を示す図である。 実験例３に於ける各検体１〜３の凝集処理後の濁度の推移を示す曲線である。 実験例４で採用した、本発明に係る磁性体凝集剤を用いた水の浄化処理方法を示す説明図である。 本発明に係る磁性体凝集剤を用いた水の浄化処理方法の一態様を示す説明図である（実施例１１）。図１１に於いて、符号Ｗは被処理溶液、符号Ｂは凝集剤、符号Ｍは電磁石、符号Ｅは直流電源、符号Ｓはスイッチ、符号７はタンク、符号８は処理溶液排出口、符号８ａはバルブ、符号９は凝集物排出口、符号９ａはバルブ、および符号２は攪拌器を意味する。 本発明に係る磁性体凝集剤を用いて被験処理水を処理し、被験処理水中に形成される凝集物の状態を示す図面（写真画像）である（実施例１１）。（ａ）は磁性体凝集剤を混合攪拌した直後、（ｂ）は攪拌混合３０分後、（ｃ）は電磁石作動から２分後、の水中の状態を夫々示すものである。 本発明に係る磁性体凝集剤を用いた水の浄化処理方法の一態様を示す説明図である（実施例１２）。図１３に於いて、符号１１は混合水排出口、符号１１ａはバルブ、符号１０は凝集物の回収装置、符号８は処理液排出口、および符号８ａはバルブを意味する。なお、符号Ｗ、Ｂ、Ｍ、Ｅ、Ｓ、３、９、９ａは図１１と同じである。

Claims (17)

  1. 磁性材製の微粒体とポリマー系の凝集剤とを含有してなる磁性体凝集剤。
  2. 磁性材製の微粒体に、当該微粒体に結合させたケイ素化合物を介して、ポリマー系の凝集剤が結合されてなる、請求項１に記載する磁性体凝集剤。
  3. 磁性材製の微粒体とポリマー系の凝集剤とが混合状態にある合剤である、請求項１に記載する磁性体凝集剤。
  4. 磁性材製の微粒体がフェライトである請求項１に記載する磁性体凝集剤。
  5. 磁性材製の微粒体がマグネタイトである請求項１に記載する磁性体凝集剤。
  6. 磁性材製の微粒体が、平均粒径０.１〜２０μｍを有するものである請求項１に記載する磁性体凝集剤。
  7. ポリマー系の凝集剤が生分解性ポリマーである請求項１に記載する磁性体凝集剤。
  8. ポリマー系の凝集剤が、ポリアミノ酸系凝集剤、多糖類系凝集剤、およびポリアクリル酸系凝集剤、およびポリエチレングリコール系凝集剤からなる群から選択されるいずれかである、請求項１に記載する磁性体凝集剤。
  9. ポリアミノ酸系凝集剤が、ポリグルタミン酸、その塩、またはポリグルタミン酸若しくはその塩の架橋物を有効成分とするものである、請求項８に記載する磁性体凝集剤。
  10. 磁性材製の微粒体の表面にケイ素化合物を結合させる工程、および磁性材製微粒体の表面に結合させたケイ素化合物にポリマー系の凝集剤を結合させる工程を有する、請求項２に記載する磁性体凝集剤の製造方法。
  11. （１）粉末状のポリマー系凝集剤と磁性材製微粒体とを粉体混合して磁性体凝集剤を調製するか、または
    （２）ポリマー系凝集剤を溶解した水溶液に磁性材製微粒体を混合し、次いで当該混合液を乾燥して、当該乾燥物を破砕する工程を用いて磁性体凝集剤を調製する、
    請求項３に記載する磁性体凝集剤の製造方法。
  12. 被処理水中に請求項１〜９のいずれかに記載する磁性体凝集剤を添加して分散させ、被処理水中の汚濁物質を吸着した磁性体凝集剤を、磁石に引き寄せる工程を有する、水浄化処理方法。
  13. 被処理水中に請求項１〜９のいずれかに記載する磁性体凝集剤を添加して分散させ、次いで被処理水内で磁力を作動させて、被処理水中の汚濁物質を吸着した磁性体凝集剤を当該磁力に引き寄せ吸着させる工程を有する、水浄化処理方法。
  14. 被処理水中に請求項１〜９のいずれかに記載する磁性体凝集剤を添加して分散させる工程、および当該磁性体凝集剤を混合した被処理水を、磁力を作動させた回収装置内に流通させて、被処理水中の汚濁物質を吸着した磁性体凝集剤を当該磁力に引き寄せ吸着させる工程を有する、水浄化処理方法。
  15. さらに、被処理水から汚濁物質を吸着した磁性体凝集剤を分離回収する工程を有する、請求項１２に記載する水浄化処理方法。
  16. 請求項１〜９のいずれかに記載する磁性体凝集剤を、被処理水１Ｌあたり５〜３０００ｍｇの割合で用いる、請求項１３に記載する水浄化処理方法。
  17. 被処理水がアルミニウムを含有する水であって、当該被処理水からアルミニウムを除去し浄化する方法である、請求項１２に記載する水浄化処理方法。
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