KR20010040662A

KR20010040662A - 탈수용 개량 중합체 블렌드

Info

Publication number: KR20010040662A
Application number: KR1020007008535A
Authority: KR
Inventors: 파리나토레이몬드살바토레; 장나이지; 모티머데이비드알렉산더
Original assignee: 마이클 제이. 켈리; 사이텍 테크놀러지 코포레이션
Priority date: 1998-02-06
Filing date: 1999-01-12
Publication date: 2001-05-15
Also published as: MX213155B; DE69935499T2; GB9902229D0; GB2334524A; EP1053276A1; ES2281166T3; CO4790106A1; CA2319419A1; CA2319419C; AU746499B2; US6117938A; DK1053276T3; BR9907643A; AU2317799A; AR014542A1; ATE356846T1; CN1124306C; CN1290279A; ZA99891B; DE69935499D1

Abstract

본 발명은 직쇄이거나 더 낮은 구조도를 가지는 고분자량이고, 수용성 양이온 구조화된 중합체와 고분자량인, 수용성 양이온 중합체의 블렌드를 제공한다. 블렌드는 현탁 고체의 분산액을 탈수하는 데 유용하고, 비교적 저용량으로 우수한 탈수속도를 달성한다.

Description

탈수용 개량 중합체 블렌드{IMPROVED POLYMER BLENDS FOR DEWATERING}

합성 중합체 응집제는 1950년대 이래로 현탁 고체의 처리에 응집제로서 사용되어 왔다. 그러나, 환경보호, 슬러지 회화, 수송 및 폐기 비용에 대한 최근의 관심 때문에, 통상적인 중합체 응집제와 비교하여, 비교적 저용량 수준으로 만족스러운 수준의 탈수를 달성할 수 있는 중합체 응집제의 제공이 매우 바람직하다.

본 발명은 고분자량, 수용성, 양이온 중합체 응집제를 사용하는, 폐수 처리, 광업 및 제지 산업에서 흔히 직면하게 되는 것들을 포함하여, 현탁 고체의 탈수를 위한 조성물과 방법, 및 이러한 조성물의 제조방법을 제공한다.

직쇄 중합체 응집제는 측쇄화제 또는 가교결합제의 사용을 통하여 당분야에서 구조화되어 왔다. 중합체 구조화는 J.E. Morgan 등에 의해 Adv. Chem. Ser., Vol. 187, pp. 235-52(1980)에 설명되어 있다. U.S. 특허 제4720346호 및 제4943378호는 10 마이크로미터(㎛) 이하의 건조 입자 크기를 갖는 가교결합된 양이온 중합체 입자의 사용을 설명하고 있다.

U.S. 특허 제5152903호 및 제5340865호는 가교-결합된 양이온 중합체 미세입자를 사용하는 응집방법을 설명하고 있다. U.S. 특허 제3235490호는 가교결합된 폴리아크릴아마이드를 이용하는 응집방법을 설명하고 있다. U.S. 특허 제3968037호는 가교결합된 양이온 에멀션 중합체를 이용하는 활성 하수 슬러지로부터 물의 방출방법을 교시하고 있다. 수성 매질을 농축하는 데 유용한 방법과 조성물이 U.S. 특허 제4059552호 및 제4172066호에 설명되어 있다. 본 발명의 양수인에게 양도되고 모두 본원에 참조로 인용된 계류중인 U.S. 출원 제08/028916호, 제08/028,001호, 제07/437258호, 제08/454974호 및 제08/455419호는 양이온, 고분자량, 수용성, 측쇄 중합체를 이용하는 현탁 고체의 응집방법을 설명하고 있다.

"침강가"는 중합체에 존재하는 구조도의 함수로서 다양하므로, 중합체의 구조도의 척도로서 이용될 수 있다. "침강가"는 염 용액 중 수용성 또는 수팽윤성 중합체의 원심분리계에서 침강 속도의 민감한 표시이다. 10% 이하의 침강가는 염 용액 중 중합체가 원심분리될 때 침강하는 경향이 거의 없거나 전혀 없음을 의미한다. 침강가는 정해진 강도의 NaCl 중 특정 중합체의 용액을 제조하여, 주어진 시간 동안 용액 부분을 원심분리한 다음, 예를 들면, 원심분리되지 않은 부분 및 원심분리된 부분의 상등액의 자외선(UV) 흡광도로부터 중합체 농도를 측정함으로써 결정된다. 아크릴아마이드 함유 중합체의 경우 215 nm의 파장이 이러한 목적을 위해 유용한 것으로 밝혀졌다. 침강가 ΔUV는 원심분리되지 않은 부분의 흡광도와 비교하여 원심분리된 부분의 흡광도를 나타내고 ΔUV=[ΔA(원심분리되지 않은 부분)-ΔA(원심분리된 부분)]/ΔA(원심분리되지 않은 부분)으로 계산되고, 여기에서 ΔA=A(중합체 용액)-A(염 용액) 및 A는 측정된 UV 흡광도이다. 이렇게 계산된 값에 100을 곱하여 %로 표현되는, 침강가를 얻는다.

향상된 특징의 응집제를 제공하기 위한 상이한 특징의 중합체의 블렌딩이 당분야에 공지되어 있다. 예를 들면, 다수의 당업자가 향상된 안정성(예를 들면 U.S. 특허 제5100951호 및 제5169540호) 또는 향상된 탈수성(예를 들면 U.S. 특허 제5405554호 및 제5643461호)의 응집제를 제공하기 위해, 고분자량(통상적으로 1백만 이상) 양이온 중합체의 역 에멀션과 저분자량(1백만 이하) 양이온 중합체의 역 에멀션의 블렌딩을 제안해 왔다.

U.S. 특허 제4943378호는 10 이상(탈이온수 중 0.5% 용액상 34℃에서 모세관 점도계로 측정)의 비점도를 가지고, 10 ㎛ 이하의 건조 크기를 가지는 가교결합된 수-불용성, 수-팽윤성 중합체 입자를 포함하는 중합체 응집제를 기재하고 있다. 한 양태에서 이러한 입자 응집제는 용해된 중합체와, 동일한 단량체로부터 다만 가교결합도만이 상이하게 제조될 수 있는 입상의 일반적으로 불용성 중합체의 블렌딩으로 제조될 수 있다.

U.S. 특허 제4950725호는 수용성 에틸렌계 불포화 단량체 또는 단량체 블렌드로부터 형성된 가교결합되고, 입자이며, 수-불용성이지만 수-팽윤성인 중합체의 특성을 일정한 반응 조건하에서, 특히 가교결합제가 첨가되는 방법의 조절 및/또는 가교결합제(들)의 선택에 의해 중합반응을 실행함으로써 중합체 입자의 목적한 용도에 최적화시켜야 함을 제안하고 있다. 이러한 방법으로, 최종 중합체 입자의 구조도는 원하는 방향으로 영향을 받을 수 있다.

향상된 특성을 갖는 중합체 응집제를 제공하기 위한 다른 접근은 필요한 각각의 특징을 가지는 2가지의 중합체 에멀션을 블렌딩함으로써 2가지 이상의 상이한 수적 크기 분포 또는 모드를 가지는 다중모드 중합체 에멀션 시스템을 형성하는 것이다. 예를 들면, WO95/14728과 거기에서 설명된 배경기술을 참조하라.

최종적으로, 약 300-500의 벌크 점도 대 표준 점도 비(BV/SV)와 약 10% 이하의 침강가를 갖는 양이온 수용성 또는 수-팽윤성 중합체의 응집제로서의 사용을 기재하고 있는 WO97/18167을 참조한다. 침강가와 같이, BV/SV 비는 양이온 중합체에 존재하는 구조도의 함수이다.

일부 출원에서, 허용되는 응집제 성능은 직쇄 중합체 응집제로는 달성될 수 없고 구조화된 중합체의 사용이 명시된 성능을 달성하기 위해 필요하다. 그러나, 구조화된 중합체는 종종 직쇄 중합체보다 고용량으로 사용될 필요가 있으므로, 비용이 더 들뿐만 아니라 이러한 다량의 사용은 증가된 환경적 우려를 야기한다.

발명의 요약

구조화된, 고분자량 이온 중합체와 직쇄이거나 적어도 덜 구조화된, 고분자량 이온 중합체의 블렌드를 형성함으로써, 특정 경우에는 감소된 용량 수준으로 고도로 구조화된 중합체의 것과 유사한 탈수 성능 수준의 달성이 가능함이 예상치않게도 본 발명에 이르러 밝혀졌다.

더 구조화된 중합체와 직쇄이거나 덜 구조화된 중합체의 블렌드 형성의 다른 장점은 사용자가 해당 환경에 가장 적당한 정도로 응집제의 탈수 성능을 맞춤을 허용하는 것이다.

물론, 선행기술의 블렌드는 사실, 실제로 구조화된 중합체가 직쇄 부분을 함유할 수 있고 반면 반대로 직쇄 중합체는 약간의 고유한 비직쇄성을 가질 수 있기 때문에 직쇄 중합체와 구조화된 중합체의 블렌드를 구성할 수 있음이 가능하다. 그러나, 본 발명자가 알고 있는 바로는 본원에서 제안된 조절된 방법으로 구조화된 중합체와 직쇄 또는 덜 구조화된 중합체를 신중하게 블렌딩하는 기술은 당업계에 아직 제안된 바 없고, 선행기술의 블렌드가 본질적으로 본 발명의 침강가 필요조건을 충족시킬 것이라고 기대되지도 않는다.

본 발명의 다른 특징 및 장점은 하기의 상세한 설명으로 확실해질 것이다.

본 발명의 일면에 따라 수성상이

(ⅰ)적어도 1×10⁶의 분자량을 갖는 수용성, 양이온, 구조화된 제 1 중합체와,

(ⅱ)적어도 1×10⁶의 분자량을 갖는 수용성, 양이온 제 2 중합체(여기에서 제 2 중합체는 직쇄이거나 제 1 중합체보다 낮은 구조도를 가진다)의 블렌드를 포함하고, 중합체 블렌드는 0.001 M NaCl에서 측정시 10% 이하의 침강가와 1 M NaCl에서 측정시 10% 이상의 침강가를 갖는 유중수 중합체 에멀션이 제공된다.

다른 일면에서 본 발명은 :

(ⅱ)적어도 1×10⁶의 분자량을 갖는 수용성, 양이온 제 2 중합체(여기에서 제 2 중합체는 직쇄이거나 제 1 중합체보다 낮은 구조도를 갖는다)를 포함하고, 중합체 블렌드는 0.001 M NaCl에서 측정시 10% 이하의 침강가와 1 M NaCl에서 측정시 10% 이상의 침강가를 갖는 수용액 중 중합체 블렌드를 제공한다.

추가로, 본 발명은:

(ⅰ)적어도 1×10⁶의 분자량을 가지는 수용성, 양이온, 구조화된 제 1 중합체와,

(ⅱ)적어도 1×10⁶의 분자량을 가지는 수용성, 양이온 제 2 중합체(여기에서 제 2 중합체는 직쇄이거나 제 1 중합체보다 더 낮은 구조도를 가진다)를 포함하고, 중합체 블렌드는 0.001 M NaCl에서 측정시 10% 이하의 침강가와 1 M NaCl에서 측정시 10% 이상의 침강가를 갖는 중합체 블렌드를 제공한다.

추가로, 본 발명은:

(a)본 발명의 중합체 에멀션 또는 중합체 블렌드인 응집제의 유효량을 분산액에 첨가하고,

(b)탈수를 실행하는 단계를 포함하는, 현탁 고체의 분산액의 탈수방법을 제공한다.

상세한 일면에서, 본 발명은:

(ⅰ)1×10⁶이상의 분자량을 가지는 수용성, 양이온 구조화된 제 1 중합체와,

(ⅱ)적어도 1×10⁶의 분자량을 가지는 수용성, 양이온 제 2 중합체(여기에서 제 2 중합체는 직쇄이거나 제 1 중합체보다 더 낮은 구조도를 가진다)를 슬러지에서 중합체 블렌드(여기에서 중합체 블렌드는 0.001 M NaCl에서 측정시 10% 이하의 침강가와 1 M NaCl에서 측정시 10% 이상의 침강가를 가진다)가 형성되도록 하는 양으로 슬러지에 동시에 또는 순차적으로 첨가한 다음 슬러지의 탈수를 실행하는 단계를 포함하는, 중합체 응집제를 사용하는 응집에 의한 폐기 활성 슬러지의 탈수방법을 제공한다.

응집은 고체를 집성시킴으로써 현탁 고체를 탈수하는 방법이다. 응집은 광물, 제지, 폐수 처리 및 유전 적용에 사용되는 것들을 포함하여, 다수 형태의 현탁 고체의 탈수속도를 실질적으로 향상시킨다.

도 1-5는 본 발명에 따른 중합체 블렌드의 용량 성능 곡선을 보여주는 그래프이다.

본 발명에 따라 사용되는 양이온, 수용성 중합체는 고분자량, 즉 1×10⁶이상, 바람직하게는 3×10⁶및 통상적으로 5×10⁶이상의 분자량이다.

익히 공지되어 있는 바와 같이, 구조화된 중합체의 분자량은 초-고분자량의 거대분자 및 종종 비-직쇄 형태 부분이 있기 때문에 결정하기가 상당히 어렵다. 이러한 부분의 분자량은 100×10⁶을 쉽게 초과할 수 있고 현재 기술로는 정량하기가 어렵다. 이러한 조건에서, 본 발명자는 즉 구조를 형성하게 하는 측쇄화제 또는 가교결합제가 부재하는 것을 제외하고는 유사한 중합반응 조건하에서 중합체를 형성함으로써 샘플이 오직 직쇄 분자만을 함유한다고 알고 있고 전환계수(고유 점도 대 분자량)를 알고 있다면 Schroder 및 Arnat, Hansen Publishers의 "Polymer Characterization"(1989) pp 53-62에서 설명된 바와 같은 강력한 광산란과 같은 통상적인 방법 또는 고유 점도를 사용하여 주쇄의 분자량을 결정하였다. 그러므로, 본 명세서에서 구조화된 중합체의 분자량값은 동등한 직쇄 중합체의 주쇄의 분자량을 언급한다.

본윈에서 사용하기 위한 고분자량, 양이온, 수용성 중합체는 양이온 에틸렌계 불포화 단량체, 단독으로 또는 공단량체와의 중합반응에 의해 형성된다. 고분자량, 양이온, 수용성 또는 수-팽윤성 중합체는 또한 비이온 단량체, 예를 들면 아크릴아마이드를 중합하거나 공중합하여 비이온 중합체, 예를 들면 폴리아크릴아마이드를 형성한 다음, 비이온 중합체를 작용화하여 양이온 그룹, 바람직하게는 4급화 될 수 있는 3급 아미노메틸 그룹을 중합체에 부여함으로써 형성된다.

본 발명의 실행에서 유용한 양이온 단량체는 디알릴디메틸암모늄 클로라이드; 아크릴로일옥시에틸트리메틸암모늄 클로라이드; 메트아크릴로일옥시에틸트리메틸암모늄 클로라이드; 디알킬아미노알킬(알크)아크릴레이트 화합물; 및 N,N-디메틸아미노에틸메트아크릴레이트 메틸클로라이드 염과 같은 이들의 4급물 및 염; N,N-디알킬아미노알킬(메트)아크릴아마이드의 단량체; 및 N,N-디알킬아미노에틸아크릴아마이드와 같은 이들의 염 및 4급물; 메트아크릴아미도프로필트리메틸암모늄 클로라이드; 1-메틸아크릴로일-4-메틸 피페라진 등을 포함한다. 4급 디알킬아미노알킬(알크)아크릴레이트 단량체가 바람직하고, 아크릴로일옥시에틸트리메틸암모늄 클로라이드와 메트아크릴로일옥시에틸트리메틸암모늄 클로라이드가 가장 바람직하다. 양이온 단량체는 일반적으로 하기의 화학식을 가진다.

화학식

상기식에서,

R₁은 수소 또는 메틸이고;

R₂는 C₁내지 C₄의 저급 알킬이며;

R₃은 C₁내지 C₄의 저급 알킬이며;

R₄는 수소, C₁내지 C₁₂의 알킬, 아릴 또는 하이드록시에틸이며;

R₂와 R₃또는 R₂와 R₄는 결합하여 하나 이상의 헤테로 원자를 함유하는 사이클릭 환을 형성할 수 있으며;

X는 산의 공액 염기이며;

A는 산소 또는 R₁이 전술한 바와 같은 -NR₁-이며;

B는 C₁내지 C₁₂의 알킬렌 그룹 또는

(여기에서, R₅와 R₈은 수소 또는 메틸이고, R₇은 수소, C₁내지 C₁₂의 알킬, 벤질 또는 하이드록시에틸이며, X는 전술한 바와 같다)이다.

본 발명의 실행에서 적당한 비이온 단량체는 일반적으로 아크릴아마이드; 메트아크릴아마이드; 및 N-메틸아크릴아마이드와 같은 N-알킬아크릴아마이드; 및 N,N-디메틸아크릴아마이드와 같은 N,N-디알킬아크릴아마이드를 포함한다. 아크릴아마이드와 메트아크릴아마이드가 바람직하다. 중합체내 반복단위의 총 몰수를 기준으로, 소량, 예를 들면 10 몰% 이하의, 메틸 아크릴레이트, 메틸 메트아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 아크릴로니트릴 등과 같은 난용성 비이온 단량체 또한 적당할 수 있다.

하나 이상의 양이온 단량체의 반복단위를 갖는 양이온 단독중합체가 본 발명에서 사용될 수 있다. 바람직하게는, 하나 이상의 비이온 단량체, 예를 들면 아크릴아마이드는 하나 이상의 양이온 단량체, 예를 들면 아크릴로일옥시에틸트리메틸암모늄 클로라이드와 공중합되어 양이온 공중합체를 생산할 수 있다. 바람직하게는, 양이온 공중합체는 중합체내 반복단위의 총 몰수를 기준으로, 적어도 약 20 몰%의 양이온 단량체 반복단위로 이루어진다. 본원에서, 중합체내 반복단위의 몰%를 언급할 경우에, 모든 몰%는 공중합체내 반복단위의 총 몰수를 기준으로 한다. 더 바람직하게는, 공중합체는 적어도 25 몰%의 양이온 단량체 반복단위로 이루어지고; 가장 바람직하게는 공중합체가 적어도 30 몰%의 양이온 단량체 반복단위로 이루어진다.

양이온 전하는 또한 중합체의 비이온 반복단위를 작용화함으로써 중합체에 부여될 수 있다. 예를 들면, 중합체 백본 중 아크릴아마이드 단위는 포름알데하이드 및 2급 아민 또는 이들의 복합체의 유효량과 공지된 방법으로 반응하여 낮은 pH에서 양이온인 부속 3급 아미노메틸 그룹을 가지는 만니히 아크릴아마이드를 형성하거나, 예를 들면 본원에 참조로 인용된 U.S. 특허 제5037881호, 제4956399호 및 제4956400호를 참조로 당업자에게 공지된 방법에 따라 3급 아미노메틸 그룹이 4급화되어 양이온 부속 그룹을 형성한다. 본 발명의 실행에서 유용한 포름알데하이드는 포름알데하이드, 파라포름알데하이드, 트리옥산 또는 수성 포르말린 등으로부터 선택된다. 유용한 2급 아민은 디메틸아민, 메틸에틸아민, 디에틸아민, 아밀메틸아민, 디부틸아민, 디벤질아민, 피페리딘, 모폴린, 에탄올메틸아민, 디에탄올아민 또는 이들의 혼합물로부터 선택된다. 포름알데하이드가 포르말린을 포함하고 2급 아민이 디메틸아민을 포함하는 방법이 특히 바람직하다. N,N-디메틸아미노메탄올과 같은 포름알데하이드-2급 아민 복합체의 사용 또한 실행된다.

비이온 그룹을 함유하는 백본 중합체는 양이온 그룹을 부여하는 작용화 반응 전에 완전히 비이온 그룹으로 이루어질 수 있거나, 부분적으로 비이온 그룹과 부분적으로 이온 그룹으로 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 폴리아크릴아마이드 에멀션 또는 마이크로에멀션 중합체가 본원에 참조로 인용된 U.S. 특허 제5037881호, 제4956399호 및 제4956400호처럼, 공지된 방법으로 중합되어 만니히 반응 조건 처리되고, 임의로 4급화되는 전구체 중합체를 형성한다. 바람직하게는, 반복단위의 적어도 약 20 몰%가 양이온으로 하전된다. 더 바람직하게는, 반복단위의 적어도 약 30 몰%가 양이온으로 하전된다. 양이온 전하는 또한 바람직하게 약 80 몰% 이상의 반복 양이온 단위일 수 있다.

본 발명에 사용하기 위한 특히 바람직한 양이온 중합체는 반복 (메트)아크릴아마이드 단위 및 중합체내 반복단위의 총 몰수를 기준으로 적어도 약 30 몰%의 4급 디알킬아미노(알크)아크릴레이트 단위를 함유한다.

가장 바람직하게는, 아크릴아마이드와 아크릴로일옥시에틸트리메틸암모늄 클로라이드의 공중합체, 특히 아크릴아마이드를 5-65 몰%로 함유하는 것들이 사용된다.

반드시 필수는 아니지만 중합체가 동일한 화학 조성으로 이루어진다면 편리한데, 이는 예를 들면 불안정성을 야기할 수 있는 블렌딩된 중합체 간의 원하지 않는 상호작용을 회피하도록 돕기 때문이다. 이러한 이유 때문에 또한, 블렌딩 시 우수한 상용성을 보장하기 위해 중합체를 유사한 제형, 예를 들면 유사한 오일, 계면활성제, 소적 크기 등으로 제조하는 것이 바람직하다.

블렌드를 구성하는 중합체가, 통상적으로 20 몰% 내지 완전히 하전된 정도로 약간의 양이온성을 가져야 하는 것이 필요하다. 블렌드는 상이한 양이온성의 중합체로 이루어져서, 적용하기 위해 최적인 평균 이온성을 수득할 수 있다.

구조화된 중합체를 형성하기 위해, 단량체의 중합반응은 일반적으로 측쇄화제 또는 가교결합제의 존재하에 실행되어 측쇄화되거나 가교결합한 단독중합체 또는 공중합체를 형성한다. 측쇄화제는 일반적으로 적어도 2개의 이중결합, 또는 적어도 하나의 이중결합과 하나의 반응성 그룹, 또는 적어도 2개의 반응성 그룹을 가지는 화합물을 포함한다. 다작용성 측쇄화제는 적어도 약간의 수용성을 가져야 한다. 바람직한 다작용성 측쇄화제는 적어도 2개의 이중결합을 함유하는 화합물, 예를 들면 메틸렌비스아크릴아마이드; 메틸렌비스메트아크릴아마이드; 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트; 폴리에틸렌글리콜 디메트아크릴레이트; N-비닐 아크릴아마이드; 디비닐벤젠; 트리알릴암모늄 염; N-메틸알릴아크릴아마이드 등을 포함한다. 글리시딜 아크릴레이트; 아크롤레인; 메틸올아크릴아마이드 등을 포함하는, 적어도 하나의 이중결합과 적어도 하나의 반응성 그룹을 함유하는 다작용성 측쇄화제 또한 바람직하다. 적어도 2개의 반응성 그룹을 함유하는 다작용성 측쇄화제는 글리옥살과 같은 알데하이드; 디에폭시 화합물 및 에피클로로하이드린 등을 포함한다. 메틸렌비스아크릴아마이드("MBA")는 종종 바람직한 측쇄화제이다. 사용될 수 있는 다른 측쇄화제는 테트라(에틸렌글리콜) 디아크릴레이트, 디메틸 알릴아미노에틸아크릴레이트 암모늄 클로라이드, 디알릴옥시아세트산 나트륨 염, 디알릴옥시아마이드, 트리메틸올 프로판 에톡실레이트 트리아크릴레이트, N-알릴아크릴아마이드 및 U.S. 특허 제4950725호에 기재되어 있는 측쇄화제이다.

측쇄화제의 농도는 관련된 제제와, 물론 부여하기를 원하는 구조도에 따라 좌우될 것이다. 설명의 방법으로, 바람직한 가교결합제 MBA의 농도는 통상적으로 단량체의 중량을 기준으로, 100 ppm 이상, 바람직하게는 50 ppm 이상일 것이지만, 디메틸알릴아미노에틸아크릴레이트 암모늄 클로라이드 농도는 단량체 중량을 기준으로, 1000 ppm 이상일 수 있지만, 통상적으로는 300 ppm 이하이다.

본원에서 사용된 중합체는 순수한 물에서 완전히 수화되고 비-침강하는 능력을 가질 필요가 있고, 따라서 사용되는 측쇄화제의 양은 그렇게 많지 않아서 중합체가 불용성이 될 정도로 구조가 발달하게 될 것이다. 그러므로 본원에서 사용되는 중합체는 "수용성"이지만 순수한 물에서 완전히 수화되고 비-침강하면 수-팽윤성 중합체도 본 발명의 범위내에 포함된다.

본원에서 사용되는 중합체에 구조를 도입하는 바람직한 정도는 후에 더 상세히 설명될 것이다.

원한다면, 중합반응은 또한 연쇄전달제의 존재하에 실행될 수 있다. 이들은 중합체에 필요한 정도의 구조 도입의 조절을 돕는다. 락트산 및 이소프로필 알콜과 같은 알콜, 2-머캅토에탄올과 같은 머캅탄, 티오산, 나트륨 하이프로포스파이트와 같은 포스파이트 및 설파이드를 포함하는, 다수의 이러한 연쇄전달제는 당업자에게 공지되어 있다. 바람직한 연쇄전달제는 이소프로필 알콜과 락트산이다.

사용된다면, 사용될 연쇄전달제의 양은 이들이 연쇄전달 과정에서 상이한 성능을 가지기 때문에, 부분적으로는 선택된 특정 연쇄전달제에 따라 좌우될 것이다. 이소프로필 알콜의 경우에, 농도는 통상적으로 총 단량체 함량의 2 중량% 이상이고, 반면 1 중량% 이상의 락트산 함량이 더 통상적이고, 종종 0.4 중량% 이하, 예를 들면 0.2-0.3 중량%가 통상적이다.

중합반응은 통상적인 역 에멀션 중합반응 기술을 사용하여 실행될 수 있다.이러한 기술은 당업자에게 익히 공지되어 있다. 예를 들면, 에멀션 중합반응 과정은 일반적으로 본원에 참조로 인용된, U.S. 특허 제3284393호에서 설명한 바와 같이 2가지 상의 제조를 포함한다. 수성상은 단량체(들), 존재한다면, 측쇄화제 및 존재한다면, 탈이온수에 용해된 연쇄전달제, 및 필요하다면 안정제와 pH 조절제와 같은 당업자에게 익히 공지된 다른 첨가제로 이루어진다. 오일상은 통상적으로 계면활성제(들)의 수-불용성 탄화수소 용액을 포함한다. 수성상과 오일상이 통상적인 장치에서 혼합되고 균질화되어 에멀션을 형성하고, 불활성 기체를 살포하거나 그렇지 않으면 탈산소화한 다음, 통상적인 방법으로 중합반응이 개시된다.

통상적인 첨가제는 안정화를 목적으로 사용될 수 있다. 적당한 첨가제는 암모늄 설파이트, 에틸렌 디아민테트라아세트산(디나트륨 염) 및 디에틸렌 트리아민펜타아세테이트(펜타나트륨 염)을 포함한다. 문헌[참조: Modern Plastics Encyclopedia/88, McGraw Hill, October 1987, pp. 147-8]을 참조하라.

열처리, 산화환원 반응 및 자외선 조사를 포함하는, 통상적인 개시제가 중합반응을 개시하기 위해 사용될 수 있다. 아조비스이소부티로니트릴; 나트륨 설파이트; 나트륨 메타비설파이트; 2,2`-아조비스(2-메틸-2-아미디노프로판) 디하이드로클로라이드; 암모늄 퍼설페이트, 제 1 철 암모늄 설페이트 헥사하이드레이트 및 유기 과산화물 등이 본 발명에 사용하기에 적당하다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 향상된 탈수 성능의 중합체 응집제는 구조화되고, 양이온이며, 고분자량인, 수용성 중합체와 덜 구조화되고, 때때로 바람직하게는 직쇄이며, 양이온 고분자량인 수용성 중합체를 블렌딩함으로써 수득될 수 있다는 발견에 근거한다.

더 자세히 설명하면, 향상된 탈수 성능은 침강가가 0.001 M NaCl에서 측정시에는 10% 이하이고 1 M NaCl에서 측정시에는 10% 이상인 중합체 블렌드가 형성될 경우에 수득됨이 밝혀졌다.

본 발명에서, 침강가는 우선 중합체 에멀션 또는 중합체 용액을 자외선(UV) 흡수 물질, 예를 들면 계면활성제를 또한 제거하는, 유기 용매, 예를 들면 아세톤에 침전시킴으로써 중합체 샘플을 분리한 다음 중합체를 수집하고 건조시킴으로써 측정된다. 이어서 중합체 용액을 탈이온수 중 분리된 중합체를 이들이 용해되거나 균질 조성물을 형성할 때까지 교반하고 NaCl 용액을 첨가하여 0.05%의 중합체 농도와 (a)0.001 M 및 (b)1 M의 NaCl 농도를 갖는 중합체 용액을 수득함으로써 제조한다. 아크릴아마이드와 양이온 에스테르의 공중합체일 경우에, pH 7-8 하에서 침강상을 유도할 수 있고, 이의 존재가 침강가의 측정에 오류를 야기할 수 있는, 이웃하는 아크릴아마이드와 양이온 에스테르 그룹 간의 화학반응[참조: Draney 등, "Polymer Preprints", 31(2), 500 (1990)]을 회피하기 위해 염산과 같은 무기산을 사용하여 용액의 pH를 pH 3-4 범위로 조절해야 한다. 이어서 중합체 용액 일부를 약 60분 동안 약 18,000×G(중력) 및 22℃에서 원심분리하고, 원심분리되지 않은 부분과 원심분리된 부분의 상등액의 215 나노미터(nm)에서의 UV 흡광도를 측정한다. 침강가는 [ΔA(원심분리되지 않은 부분)-ΔA(원심분리된 부분)]/ΔA(원심분리되지 않은 부분){여기에서, ΔA=A(중합체 용액)-A(염 용액) 및 A는 215 nm에서 측정된 UV 흡광도이다}와 상응하는, ΔΔA/ΔA에 상응한다. 편리한 원심분리는 22℃의 일정한 온도에서 13,000 rpm으로 회전하는 일정한 회전각을 갖는 라브넷(Labnet) ZK380 원심분리이다. UV 흡광도 측정은 유동을 통한 UV 검출기(ABI 모델 875A)를 사용하여, 하바드(Harvard) 수동 펌프를 사용하는 검출기를 통해 1분당 약 0.5 ㎖의 배출속도로 용액을 배출하여 실행될 수 있다. 다른 형태의 장치는 당업자에게 익히 공지된 본원에서 사용된 장치와 실질적으로 동등하다.

이미 언급된 바와 같이, 침강가는 중합체에 존재하는 "구조화" 정도의 척도이다. 본원에 사용된 "구조화"라는 용어는 거대분자 쇄의 기본 형태 결합 패턴을 언급한다. 본원에서 사용된, 구조화된 중합체는 분지점, 가교결합 또는 미세네트워크와 같은 적어도 일부는 비직쇄 형태 특징을 가지는 거대분자 쇄를 적어도 통계적 유의량으로 함유한다. 또한, 본원에서 사용된 의미에서, 구조화된 중합체는 어떤 감지되는 거시적 겔상도 함유하지 않는다.

이제, 염 용액에서, 다중전해질(즉, 이온 중합체)에 의해 차지되는 용적은 염도가 증가함에 따라 감소하는 경향이 있다. 거대분자의 구조화된 부분(주로 고분자량의 미세네트워크 및 측쇄상)은 원심분리계에서 더 이상 침강에 저항할 수 없다. 그러므로, 이 시험에서, 매우 고분자량, 예를 들면 5×10⁶내지 20×10⁶조차의 직쇄 중합체는 전 염도 범위에 걸쳐서 UV 흡광도 손실을 보이지 않을 것이고(침강가=0%), 반면 구조화된 중합체는 거대분자에 존재하는 구조도와 용액 중 염의 농도 모두에 따라 어느 정도로 침강할 것이므로, 어느 염도에서도 양의 침강가를 보일 것이다.

본 발명에 따라 본 발명자는 가장 우수한 탈수 성능을 제공하는 중합체 블렌드는 낮은 염도, 즉 0.001 M NaCl에서 전혀 또는 다만 낮은(10% 이하) 침강가를 보이지만, 1 M NaCl에서는 상당한 침강가, 즉 10% 이상의 침강가를 보이는 것들이다. 따라서, 본 발명은 우수한 탈수 성능이 직쇄 성분 대 측쇄 성분의 선택된 비를 가지고 반면 고도로 가교결합된 성분, 즉 낮은 염도에서도 침강하는 성분의 존재를 회피하는 중합체 블렌드를 공정처리함으로써 획득될 수 있다는 발견에 따라 계획될 수 있다.

본 발명의 바람직한 양태는 블렌딩 파트너로서 최고 구조도를 갖는 적당히 구조화된 중합체를 사용하는데, 이는 높은 구조도는 중합체 샘플에서 무력한 분획, 즉 어떤 부가되는 이점도 없이 단지 용량만을 증가시키는, 0.001 M NaCl에서 침강하는 분획을 초래하기 때문이다.

다른 블렌딩 파트너로서 직쇄 또는 약간 구조화된 중합체의 사용이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 바람직한 중합체 블렌드는 0.001 M NaCl에서 측정시 5% 이하의 침강가와 1 M NaCl에서 측정시 20% 이상의 침강가를 가지고, 더 바람직하게는 0.001 M NaCl에서 측정시 실질적으로 0의 침강가와 1 M NaCl에서 측정시 40% 이상의 침강가를 가진다.

본 발명의 중합체 블렌드는 다양한 상이한 방법으로 형성되고 사용될 수 있다. 특히, 이들은 각각 제조된 더 많이 구조화된 중합체의 유중수 에멀션과 덜 구조화되거나 직쇄인 중합체의 물리적 블렌딩에 의해 형성될 수 있고, 중합체 블렌드를 함유하는 생성된 혼합 에멀션은 탈수 적용과 같은 데 사용될 수 있거나 블렌드는 통상적인 기술로 건조되어 고체 형태로 중합체 블렌드를 회수할 수 있다. 에멀션이 완전히 혼합되어야함이 중요하다. 블렌딩된 에멀션의 우수한 상용성을 보장하기 위해 블렌딩된 에멀션이 유사한 제형, 예를 들면 오일, 계면활성제 등으로부터 제조된다면 유리하다. 그러나, 필요하다면 부가의 계면활성제, 연속상을 농축하기 위한 오일 가용성 중합체, pH 조절제(산, 염기, 완충액) 및 유리 라디칼 스캐빈저와 같은 안정제가, 상 분리와 화학적 분해를 피하는 블렌드의 안정성을 향상시키기 위해 에멀션을 블렌딩할 때 첨가될 수 있다.

이 방법의 수정에서 더 구조화된 중합체와 직쇄이거나 덜 구조화된 중합체 각각의 형성이 끝나기 전에 중합체 에멀션의 블렌딩이 실행된다. 더 자세히 설명하면, 중합체 에멀션의 블렌딩은 중합반응이 실질적으로 서로 독립적으로 생성된 블렌드에서 완결쪽으로 진행될 수 있을 때, 즉 가교결합제의 내부-소적 이동이 더이상 불가능할 때 실행된다. 블렌딩 단계 후에 중합반응이 완결되도록 허용하여, 최종 중합체 블렌드는 그 위치에서 형성된다.

수용액에서 중합체 블렌드를 형성하기 위해 적어도 하나의 중합체-함유 에멀션에 분해 조건을 가한 후에 블렌딩을 실행함으로써 본 발명 중합체 블렌드의 형성 또한 가능하다. 중합체 블렌드의 수용액은 또한, 혼합된 에멀션으로부터 건조에 의해 회수된, 고체 중합체 블렌드를 물에 용해하고, 분산시키거나 현탁시키거나, 미리-용해된 건조 중합체의 용액을 블렌딩함으로써 형성될 수 있다. 유사하게, 이 과정은 중합체 블렌드가 사용될 총 탈수과정에 불리하지 않을 비-수성 액체, 예를 들면 알콜, 글리콜, 케톤, 알데하이드, 에테르, 에스테르 등과 같은 극성유기 액체 중 중합체 블렌드의 용액 또는 현탁액을 형성하는 데 사용될 수 있다.

고체 중합체 블렌드는 또한 훨씬 고도로 구조화된 중합체와 덜 구조화되거나 직쇄인 중합체 각각의 예비-건조된 에멀션을 블렌딩함으로써 형성될 수 있다.

에멀션, 용액, 분산액 또는 고체 형태로 중합체 블렌드를 형성하기 위해 어떤 방법이 사용되든지, 희석 염 용액 및 농축 염 용액 각각에서 전술한 침강가를 갖는 블렌드를 형성하도록 하는 블렌딩 성분의 양이 중요하다. 그러나, 일반적인 실행 파라미터 내에서, 최고 배수속도가 항상 필요하지는 않고 일부 경우에 최적 탈수 성능은 달성된 배수 속도와 그 배수 속도를 달성하는 데 필요한 용량 간의 절충안일 수 있음을 염두에 두고, 각 적용에서 주어진 수준의 탈수 성능을 달성하기 위한 중합체 블렌드의 조절이 본 발명의 방법으로 가능하다. 본 발명에서 이러한 절충안의 달성은 간단한데, 이는 목적한 용량-탈수 성능 관계를 달성하기 위해 필요한 모든 것은 더 구조화된 중합체와 덜 구조화되거나 직쇄인 중합체를 사용하여 성능 데이타를 만든 다음, 이 데이타와 상이한 블렌드 비의 실험 중합체 블렌드로부터 또한 가능한 데이타를 근거로 적당한 블렌드 비로 블렌드를 조절하는 것이기 때문이다.

예를 들면, 본 발명자는 에멀션 형태의 중합체 블렌드에 의한 예를 들면 폐기-활성 슬러지와 같은 슬러지의 처리를 위해, 이어서 탈수되어야 하는 슬러지를 위한 최적 블렌드 비를 측정하는 데 사용될 수 있는 배수 실험 속도-용량 곡선을 얻기 위한 하기의 실험 과정을 발견했다.

슬러지는 폐기물 처리 공장으로부터 수득하고 밤새 중력침강하여 농축시킨다. 이어서 상등액을 따라내고, 시험할 준비가 될 때까지 샘플을 냉각하에 저장한다. 시험하기 전에 샘플을 실온으로 따뜻하게 한다. 4일 이상의 슬러지 샘플은 버린다. 시험되는 중합체 에멀션을 수도꼭지 물에 약 15초 동안 손으로 작동하는 브라운(Braun) 혼합기를 사용하여 0.2 wt%의 중합체 농도로 침투시킨다. 이어서 중합체 공급 용액을 사용하기 전에 약 30분 동안 에이징한다.

슬러지의 샘플(200 g)을 네모난 용기로 중량을 측정한다. 다음에, 상이한 용적의 중합체 공급 용액의 분획을 슬러지 샘플을 함유하고 있는 네모난 용기 각각에 주입한 다음 내용물을 속도가 1000 rpm으로 조절되고 교반기의 날이 거의 용기의 너비에 상당하는 납작한 날 교반기가 장치된 오버헤드 혼합기를 사용하여 5초 동안 혼합한다. 충분한 양, 통상적으로 4-6의 중합체 용량이 성능-용량 곡선의 모든 특징을 찾기 위해 선택된다. 슬러지가 이러한 방법으로 중합체와 함께 준비되면, 이어서 준비된 슬러지를 즉시 와이어 스크린이 장치된 깔때기에 붓는다. 데이타를 컴퓨터-연결된 스프레드시트에 전송하는 저울에 위치한 비이커로 스크린을 통해 여액을 배수한다. 기록되는 데이타는 10초 후에 수집된 여액의 용적이다.

최적 블렌딩 비를 결정하는 시험을 실행하는 데 있어서, 중합체 블렌드는 "고 엔드(end)"과 "저 엔드" 대조군으로 시험되는데, 이는 폐기 활성 슬러지의 특징은 같은 공장의 것이라도, 날마다 다양하기 때문이다. 저 엔드 대조군은 통상적으로 약간 구조화된 AMD-Q9 공중합체이고, 반면 고 엔드 대조군은 통상적으로 보통으로 구조화된 AMD-Q9 공중합체이다. 저 및/또는 고 엔드 대조군은, 그럴 필요는 없지만, 목적한 중합체가 함께 블렌딩될 수 있다.

물론, 실험이 본 발명의 중합체 블렌드를 사용하여 달성되기 때문에, 기술자가 매일 성능-용량 곡선을 만들 필요 없이 적절한 블렌드 비를 충분한 정확성으로 결정하는 것이 종종 가능할 것이다.

통상적으로 두 중합체, 즉 더 구조화된 중합체와 직쇄 또는 덜 구조화된 중합체를 블렌딩함으로써 탈수 성능의 원하는 수준을 수득하는 것이 가능하지만, 전술한 목적한 특징을 갖는 응집제를 수득하기 위해, 각각이 상이한 구조도를 갖는 2가지 이상의 중합체, 예를 들면, 3가지, 4가지 또는 더 많은 중합체를 블렌딩하는 것은 본 발명의 범위 내에 있다.

전술한 바와 같이, 중합체 성분 간의 블렌드 비는 미리 결정된 중량비보다는 블렌드의 특징에 의해 결정된다. 그럼에도 불구하고, 실제 문제로 본 발명자는 구조화된 중합체와 직쇄이거나 덜 구조화된 중합체의 블렌드의 중량비 범위가 90:10 내지 10:90이고 일부 경우에는 더 구조화된 중합체가 블렌드의 50 중량% 이상을 형성함을 통상적으로 발견한다.

물을 현탁 고체의 분산액으로부터 방출하기 위한, 본 발명의 응집 및 탈수 방법은 일반적으로 중합체 블렌드를 용액에 또는 직접 에멀션으로서, 현탁 고체에 첨가하고, 현탁 고체와 중합체를 혼합하여 고체를 응집시킨 다음, 바람직하게는 통상적인 탈수 장치, 예를 들면, 원심분리, 벨트 압력, 피스톤 압력, 여과기 등을 사용하여 탈수하여 현탁액으로부터 물을 제거함으로써 실행된다.

그러나, 또한 더 고도로 구조화된 중합체와 직쇄이거나 덜 구조화된 중합체를 분리하여 탈수되어야 하는 현탁 고체의 분산액에 첨가함으로써 탈수를 실행하여 현탁 고체 자체에 목적한 중합체 블렌드의 형성이 가능하다. 이 양태에서, 중합체는 바람직하게는 실질적으로 동시에 첨가되어 중합체가 상당한 정도로 현탁 고체에 흡착하기 전에 그 자리에서 중합체 블렌드가 형성되도록 한다.

본 발명의 중합체 블렌드는 제지산업에서 발견되는 것들과 같은 셀룰로오즈 현탁액의 배수 및 다양한 무기 현탁액, 예를 들면 세라믹 공정의 침강을 위한, 산업 슬러지를 포함하는 다양한 고체/액체 분리를 용이하게 하고, 폐수 처리 적용에서 현탁 고체를 탈수하는 데 유용하다.

그러나, 본 발명의 블렌드는 탈수 슬러지, 특히 생물학적으로 처리된 현탁액을 포함하는 슬러지를 위해 특히 적당하다. 일반적으로, 슬러지는 농축되고, 점성 물질인, 통상적으로 침강되거나 여과되는 폐기물이다. 폐기 활성 슬러지는 많은 산소를 요구하는 물질을 전환하고 제거함으로써 고급 폐수를 생산하기 위해 호기성, 현탁 성장 및 미생물의 대사반응을 사용하는 생물학적 처리를 실행하는 슬러지를 언급한다. 폐기 활성 슬러지를 생산하는 이러한 방법은 폐수에 용해된, 입자성 및 콜로이드 유기 오염물의 농도를 감소시킨다. 부가적으로, 이 방법은 또한 폐수 중 암모니아의 농도를 감소시킨다(질화). 암모니아는 고농도로 수생물에 독성인 무기 오염물이고 물의 산소 요구량을 쓴다.

과도한 탄산가스 포화는 탄산가수 포화 탱크에 18시간 이상 동안 폐수를 보유하고 모든 미생물의 이들 모두를 부양하는 충분한 먹이를 제거한 배지에서 실행하는 활성 슬러지 공정이다. 그러므로, 미생물은 제한된 먹이 공급 때문에 활발하게 경쟁하고 먹이로 심지어 그들 자신의 세포 물질을 이용한다. 이러한 고도의 경쟁 상황은 낮은 슬러지 생산으로 고도로 처리된 폐수를 초래한다. 본원에 참조로 인용된 Operation of Municipal Wastewater Treatment Plants, Manual of Practice MOP 11, Vol. 11, 1990, pp. 418-419 및 501-516을 참조하라. 본원에서 사용한 바와 같이, 과도한 탄산가스 포화 슬러지는 과도한 탄산가스 포화 조건에 처한 폐기 활성 슬러지를 언급한다. 대체적으로, 본 발명의 목적 상, 과도한 탄산가스 포화 슬러지는 통상적으로 과도한 탄산가스 포화 활성 슬러지와 관련된 유사한 화학적 및/또는 물리적 특징을 갖는 슬러지를 언급한다.

그러므로 본 발명의 중요한 일면은 슬러지, 더 바람직하게는 폐기 활성 슬러지, 가장 바람직하게는 과도한 탄산가스 포화 슬러지의 탈수방법에 관한 것이다.

중합체 블렌드의 최적 함량은 당업자에게 공지된, 일상적인 실험으로 결정될 수 있다. 이미 지적된 바와 같이, 본 발명의 중합체 블렌드는, 주어진 용량 수준으로 블렌드 각 성분의 그 용량으로 성취할 수 있는 것보다 우수한 탈수 능력을 제공한다는 것이 발견되었다. 이는 본 발명의 중요한 기술 장점이다.

게다가, 본 발명의 중합체 블렌드는 구조화된 중합체의 통상적인 다양한 용량에 걸쳐서 실행될 수 있다. 이 특성은 더 강력한 탈수 처리 공정을 가능하게 할 수 있다.

또한 각 중합체를 본 발명에서 교시한 대로 블렌딩함으로써 중합체 응집제의 생산에서 중요한 제조상의 장점이 있다. 예를 들면, 가교결합제 농도의 작은 편차, 또는 출발 시약(예를 들면, 오일, 계면활성제, 단량체)의 변화, 또는 반응조건(예를 들면, 혼합, 온도 프로파일, 개시율)은 중합반응에서 수득되는 구조도에 꽤 상당히 영향을 줄 수 있다. 따라서, 일정한 품질의 구조화된 중합체의 생산은 어려울 수 있다. 이러한 문제점은 본 발명에서 회피될 수 있는데, 이는 중요한, 각각의 중합체 성분 자체의 구조도가 아닌, 이들의 침강가에 의해 결정된 최종 중합체 블렌드의 구조화 특징이기 때문이다. 따라서, 중합반응으로부터 초래된 목적한 구조도와의 편차는 블렌딩 과정으로 보상될 수 있다.

하기 실시예는 본 발명을 설명한다. 이들은 어떤 식으로든 청구범위를 제한하지 않는다.

각 실시예 1-6에서 제조된 양이온 공중합체는 고분자량인데, 즉 이들은 1 M NaCl 용액 중 구조화되지 않은 모중합체의 0.1% 용액의 점도로부터 측정된 5×10⁶이상의 분자량을 갖는다(용액 점도와 강력한 광산란 측정기로부터 미리 측정된 분자량의 상관관계).

실시예 1

구조화된 AMD-AETAC 공중합체 에멀션의 제조

이 실시예는 역 에멀션으로서 메틸 클로라이드 4급염(AETAC) (40 몰%), 가교결합제로서 N,N'-메틸렌비스아크릴아마이드 및 연쇄전달제로서 이소프로판올을 이용하는 아크릴아마이드(AMD) (60 몰%)와 디메틸아미노에틸 아크릴레이트의 구조화된 양이온 공중합체의 제조를 설명하고 있다.

수성상은 하기의 성분을 함께 혼합함으로써 제조된다:

아크릴아마이드(50% 수용액) 210.00 g

디메틸아미노에틸 아크릴레이트, 메틸

클로라이드 4급물(80% 용액) 238.74

탈이온수 120.00

시트르산(무수물) 17.76

디에틸렌트리아민 펜타아세트산,

펜타나트륨 염(40%) 0.74

이소프로판올 2.16^*

N,N'-메틸렌비스아크릴아마이드 0.0030^**

나트륨 브로메이트 0.015

^*단량체를 기준으로 0.73 wt%에 상당

^**단량체를 기준으로 10 ppm에 상당

pH를 29% 수성 암모니아 2.30 g을 사용하여 3.5로 조절한 다음, 탈이온수를 첨가하여 총 중량이 612.00 g이 되도록 한다.

오일상은 제 2 계면활성제로서 솔비탄 모노올리에이트 11.13 g, 에톡실화된 직쇄 알콜 혼합물(Alfonic 1412-7 - Vista Chemical) 10.29 g을 파라핀 용매(Escaid 110, Exxon) 148.58 g에 첨가함으로써 제조된다. 수성상을 혼합하면서 오일상에 첨가한다; 조 에멀션을 가늘고 긴 헤드가 장치된 Ross 100L 혼합기-유화기를 사용하여 20초 동안 4800 rpm에서 균질화시킨다. 단량체 에멀션을 조절장치, Teflon 패들 교반기, 기체 딥 튜브, 벤트 라인 및 온도계가 장치된 1 ℓ 재킷 반응 플라스크에 옮기고; 에멀션을 형성하는 데 사용되는 비이커를 오일 10 g으로 세정하며, 이는 또한 수지 플라스크에 첨가된다. 반응 혼합물에 30-40분 동안 질소를 살포한다.

중합반응은 6-10 cc/분 유속의 이산화황 기체(질소 중 4000 ppm)를 사용하여 24℃에서 개시되고 35분에 걸쳐서 40℃까지 발열반응한다. 이산화황 유속은 점진적으로 20분에 걸쳐 16 cc/분으로 증가하고 그 동안 반응기 온도는 반응기 재킷을 통한 순환수에 의해 40-42℃ 사이로 유지된다. 40-42℃ 사이의 온도는 이어서 부가의 3.5시간에 걸쳐서 실행될 나머지 반응 동안 유지된다.

중합반응이 끝난 후에, 질소와 이산화황을 제거한다. Alfonic 1412-7(분해 계면활성제) 8.0 g을 15분에 걸쳐서 첨가하고; 에멀션을 40-90분 동안 혼합하며, 실온으로 냉각시킨다.

생성된 공중합체의 성질을 하기 표 1에 나타내었다.

실시예 2-6

실시예 1에서 설명된 일반적인 과정을 따라서, 추가의 AMD와 AETAC의 공중합체가 상이한 상대량의 공단량체와 상이한 양의 MBA 가교결합제, 또는 가교결합제 없이 제조된다. 생성된 직쇄(실시예 5와 6) 또는 구조화된(실시예 2-4) 양이온 공중합체의 조성과 성질을 하기 표 1에 나타내었다.

실시예 번호	공중합체내 AETAC의 몰%	연쇄전달제 (wt%)	가교결합제	SV(cps)	SED % 0.001 M NaCl	SED %1.0 MNaCl
1 2 3 4 5 6	40 35 55 55 40 55	IPA 0.73%LA 0.3%IPA 0.52%LA 0.2%IPA 0.64%IPA 0.5%	MBA 10 ppmMBA 20 ppmMBA 8 ppmMBA 30 ppm없음없음	3.0 1.9 3.0 1.7 3.5 3.2	2 0 0 7 0 0	18 40 24 63 0 1

표 1에 사용된 축약어는 하기와 같다:

AETAC = 디메틸아미노에틸 아크릴레이트, 메틸 클로라이드 4급물

IPA = 이소프로판올

LA = 락트산

MBA = N,N'-메틸렌비스아크릴아마이드

SV = 표준 점도

SED = 침강가

표준 점도(SV) 값은 UL 어댑터와 60 rpm의 스핀들 #00를 갖는 Brookfield 점도계를 사용하여 25℃에서 1 M NaCl 중 0.1 wt% 중합체 용액에서 측정된다.

침강가는 전술한 방법으로, 0.001 M NaCl 및 1.0 M NaCl 모두에서 측정된다.

실시예 7-12

직쇄이거나 덜 구조화된 중합체와 더 구조화된 중합체 블렌드의 제조

실시예 1-6의 중합체 에멀션을 사용하여, 6가지 중합체 블렌드가 에멀션을 기계적으로 혼합함으로써 제조된다.

혼합은 적당량의 블렌딩될 중합체 에멀션을 적당한 혼합이 가능하도록 병의 약 1/4-1/3을 빈 공간으로 두면서, 유리병에 담아 중량을 측정하면서 동반된다. 이어서 뚜껑을 닫은 병을 약 1시간 동안 굴려서 눈으로 확인되는 완전한 혼합을 보장한다.

생성된 블렌드의 조성과 SED 값을 하기 표 2에 나타내었다.

실시예 번호	블렌드 형태성분 1/성분 2	중합체 성분 1	중합체 성분 2	SED0.001 M NaCl	SED1.0 M NaCl
7 8 9 10 11 12	구조화된/구조화된구조화된/구조화된구조화된/직쇄구조화된/구조화된구조화된/구조화된구조화된/직쇄	실시예 450 wt%실시예 470 wt%실시예 490 wt%실시예 250 wt%실시예 290 wt%실시예 250 wt%	실시예 350 wt%실시예 330 wt%실시예 610 wt%실시예 350 wt%실시예 310 wt%실시예 550 wt%	4 5 6 0 0 0	44 51 57 32 38 22
SED = 침강가

중합체와 중합체 블렌드의 탈수특징의 평가

실시예 1-6의 중합체와 실시예 7-12의 중합체 블렌드의 용량-성능 특징을 폐기 활성 슬러지상에서 평가한다. 시험 프로토콜은 하기와 같다.

시험 프로토콜:

폐기 활성 슬러지 200 g(~ 1.5-2 wt% 고체함량)을 네모난 용기에서 중량을 측정한다. 필요하다면, 슬러지를 밤새 중력침강함으로써 농축한 다음 상등액을 따른다. 고체함량을 CEM 극초단파 오븐을 사용하여 중력 측정한다. 슬러지를 냉각하에 저장하고, 시험하기 전에 실온으로 따뜻하게 한다. 4일 이상의 폐기 활성 슬러지 샘플은 버린다.

중합체 에멀션을 약 15초 동안 손으로 작동하는 Braun 혼합기를 사용하여 0.2 wt%의 중합체 농도로 수도꼭지 물에 침투시킨다. 이어서 중합체 공급 용액을 사용하기 전에 약 30분 동안 에이징한다. 상이한 용적의 이 중합체 공급 용액의 분획을 슬러지를 함유하고 있는 각 네모난 용기에 주입한 다음, 내용물을 1000 rpm으로 속도가 조절된 오버헤드 혼합기를 사용하여 5초 동안 혼합한다. 혼합기는 거의 용기 너비와 맞먹는 납작한 날 교반기가 장치되어 있다. 성능-용량 곡선의 모든 특징을 찾기 위한 충분한 중합체 함량이 선택된다: 통상적으로 4-6 포인트.

슬러지가 이 방법으로 중합체와 함께 준비되면, 준비된 슬러지를 이어서 즉시 와이어 스크린이 장치된 깔때기에 붓는다. 데이타를 컴퓨터에 연결된 스트레드시트로 전송하는 저울에 위치한 비이커로 스크린을 통해 여액을 배수한다. 10초 후에 수집된 여액의 용적이 기록된다.

매일 시험으로, 고엔드 및 저엔드 대조군이 슬러지의 매일의 변화를 표준화하기 위한 데이타에 포함된다.

수득된 용량-성능 곡선은 첨부된 도면의 도 1-5에 도시하였다.

폐기 활성 슬러지의 다양한 용량으로 탈수속도를 측정한, 용량 성능 곡선을 본원의 실시예 대부분에 대해 만들었다. 시험된 각 실시예의 데이타는 하기와 같다.

함량: #/DT real = 실제 중합체의 파운드/슬러지의 건조 톤

DR: 배수속도(10초 후에 수집된 여액 ㎖)

실시예 1

#DT Real	DR, ㎖/10초
7.8 9.8 11.8 12.7 14.7	66 84 80 77 71

실시예 2

#DT Real	DR, ㎖/10초
11.1 13.8 14.7 15.7 22.1	59 113 118 140 123

실시예 3

#DT Real	DR, ㎖/10초
4.7 7.1 9.5 11.8 16.6	52 79 93 93 77

실시예 4

#DT Real	DR, ㎖/10초
9.5 13.0 14.2 16.6 23.7	87 129 150 150 140

실시예 6

#DT Real	DR, ㎖/10초
4.7 5.9 7.1 8.3 11.8	64 74 80 74 67

실시예 7

#DT Real	DR, ㎖/10초
7.1 9.5 11.8 13.0 16.6	84 121 126 119 117

실시예 8

#DT Real	DR, ㎖/10초
7.8 10.0 12.2 14.4 16.7	78 115 118 122 121

실시예 9

#DT Real	DR, ㎖/10초
9.5 11.8 14.2 16.6 23.7 28.4	99 146 150 154 158 159

실시예 10

#DT Real	DR, ㎖/10초
8.3 10.1 11.1 12.9 13.8 14.7	76 111 108 103 91 91

실시예 11

#DT Real	DR, ㎖/10초
11.1 12.9 13.8 18.4 22.1	81 119 129 118 113

실시예 12

#DT Real	DR, ㎖/10초
8.8 9.8 12.7 15.7 19.6	90 99 102 103 89

도 1

이 도면은 두가지 중합체와 한가지 블렌드의 용량 성능 곡선을 도시한다:

(ⅰ)실시예 3의 약간 구조화된 중합체;

(ⅱ)실시예 4의 더 고도로 구조화된 중합체; 및

(ⅲ)실시예 7에서 제조된, 실시예 3과 4 중합체의 50/50 블렌드

모든 이러한 중합체는 동일한 양이온 전하를 갖는데, 즉 이들 모두는 55 몰% AETAC를 함유한다.

예상한 바와 같이, 실시예 3의 약간 구조화된 중합체는 실시예 4의 더 고도로 구조화된 중합체보다 더 느린 배수속도를 갖는다.

그러나, 놀랍게도, 두가지 구조화된 중합체의 블렌드는 최적 응집제 용량, 즉 실질적으로 최고의 배수속도가 달성되는 최소 용량을 가지고, 이는 실시예 4의 더 고도로 구조화된 중합체의 그것보다 실질적으로 낮다. 따라서, 블렌드는 슬러지의 건조 톤당 단지 9 lbs 중합체(실제)의 용량 이상(본원에서 기록된 모든 용량 기준)으로 약 120 ㎖/10초의 배수속도를 달성하고, 반면 실시예 4의 더 구조화된 중합체로 이 배수속도를 달성하기 위해서는 12 lbs/톤 이상의 용량을 필요로 한다. 이는 중합체 블렌드 대 사용된 단일 중합체 자체의 응집제 함량이 실질적으로 감소한 것이다.

도 1(및 또한 실제로 도 2-5)은 본 발명의 중합체 블렌드가 명시된 성능 특징을 달성하기 위해 어떻게 "조절"되는 지를 도시한다. 이 관계에서, 고속 배수속도가 일반적으로 바람직하지만, 다수의 산업분야에서 특정 배수속도 한계만 초과할 필요가 있다. 따라서, 가장 가치있는 상품은 종종 최소용량으로 한계수준을 달성하는 것일 것이다. 도 1은 탈수되어야 하는 주어진 현탁 고체의 현탁액 상에서, "저엔드" 대조군으로서, 직쇄이거나 덜 구조화된 중합체의 용량-성능 시험 및 "고엔드" 대조군으로서 더 고도로 구조화된 중합체로 유사한 시험을 실행함으로써, 더 고도로 구조화된 중합체로 동일한 성능을 위해 필요한 것보다도 더 낮은 용량으로 필요한 성능 수준을 달성할 수 있는 상이한 구조도의 중합체의 적당한 블렌드의 발견이 비교적 간단한 문제임을 도시한다. 실제로, 실험에서, 당업자는 종종 블렌드 자체로 함량-성능 시험을 실행할 필요 없이 관련된 현탁 고체 형태 상에서의 단일 중합체의 용량-성능 특징 지식을 이용함으로써 간단히 상업상의 목적에 충분히 가까운 명시된 성능 기준을 달성하는 블렌드를 제형할 수 있을 것이다.

도 2

이 도면은:

(ⅰ)실시예 6의 직쇄 중합체,

(ⅱ)실시예 4의 보통으로 구조화된 중합체, 및

(ⅲ)실시예 9에서 구조화된, 이러한 두가지 중합체의 90/10 wt% 블렌드의 용량 성능 곡선을 도시한다.

도 1의 경우와 마찬가지로, 블렌드를 형성하는 중합체는 동일한 양이온 전하(55 몰% AETAC)를 가진다.

반복하여, 비교적 저용량으로 고속 배수속도를 달성하는, 블렌드 대부분이 확실히 설명된다.

따라서, 블렌드는 실시예 4의 보통으로 구조화된 중합체와 유사하거나, 약간 높은 최고 배수속도를 달성하지만, 이 블렌드는 단일 중합체보다 약 2 lbs/톤 작은 용량으로 이 수준을 달성한다.

도 3

이 도면은 두가지 중합체와 두가지 블렌드의 용량 성능 곡선을 도시한다:

(ⅰ)실시예 3의 약간 구조화된 양이온 중합체,

(ⅱ)실시예 2의 더 고도로 구조화된 양이온 중합체,

(ⅲ)실시예 10에서 제조된, 실시예 2와 3 중합체의 50:50 블렌드, 및

(ⅳ)실시예 11에서 제조된, 실시예 2의 더 고도로 구조화된 중합체를 90 wt%로 함유하는, 실시예 2와 3의 중합체의 추가 블렌드.

이 경우에, 블렌드를 형성하는 두가지 중합체는 상이한 양이온 전하를 가지는데, 실시예 2의 중합체는 35 몰% AETAC 및 실시예 3의 중합체는 55 몰% AETAC를 갖는다.

두가지 블렌드의 용량-성능 곡선의 블렌드의 단일 중합체 성분의 그것과의 비교에서, 두 블렌드 모두 실시예 2의 더 고도로 구조화된 중합체로 동일한 수준의 탈수성능을 달성하는 데 필요한 것보다 더 저용량으로 주어진 정도의 탈수성능을 달성하는 최적 응집제를 가짐을 주지할 것이다. 실시예 10의 50/50 블렌드는 실시예 11의 90/10 블렌드의 그것보다 낮은 최적 배수속도를 가지고, 대부분의 상업 적용에서, 전자가 선택된 응집제일 것인데, 이는 50/50 블렌드 또는 실시예 2의 중합체의 필요한 용량보다 훨씬 저용량인, 다만 10 lbs/건조 톤 용량으로 약 110 ㎖/10초의 비교적 빠른 배수속도에 이르기 때문이다.

도 4

이 그래프는:

(ⅰ)실시예 1의 약간 구조화된 중합체,

(ⅱ)실시예 2의 보통으로 구조화된 중합체, 및

(ⅲ)실시예 12에서 제조된, 직쇄/보통으로 구조화된 중합체의 50/50 블렌드의 용량 성능 곡선을 도시한다.

이 실험에서, 사용된 모든 중합체는 대략 동일한 양이온 전하를, 즉 35-40 몰%의 범위로 가진다.

반복하여, 본 발명의 블렌드의 장점은 확실하다. 특히, 블렌드의 우수한 성능이 약간 구조화된 중합체가 지속되는 것보다 고용량으로 지속되어, 과용량은 덜 잠재적인 문제임이 보여진다.

도 5

이 그래프에서:

(ⅰ)실시예 3의 약간 구조화된 중합체,

(ⅱ)실시예 4의 보통으로 구조화된 중합체,

(ⅲ)실시예 8에서 제조된, 실시예 4/실시예 2 중합체의 70/30 블렌드의 용량-성능 곡선을 도시한다.

이 실험에서, 블렌드를 형성하는 중합체 모두는 동일한 양이온 전하(55 몰% AETAC)를 가진다.

70/30 블렌드의 용량-성능 곡선과 도 1에서 보여진 동일한 중합체의 50/50 블렌드의 용량-성능 곡선 비교에서, 50/50 블렌드와 마찬가지로, 70/30 블렌드는 실시예 4의 보통으로 구조화된 양이온 중합체로부터 동일한 성능을 수득하기 위해 필요한 것보다 상당히 낮은 용량으로 고속의 배수속도를 부여함이 나타난다.

Claims

수성상이:

(ⅰ)적어도 1×10⁶의 분자량을 갖는 수용성, 양이온, 구조화된 제 1 중합체와,

(ⅱ)적어도 1×10⁶의 분자량을 갖는 수용성, 양이온 제 2 중합체(여기에서, 제 2 중합체는 직쇄이거나 제 1 중합체보다 더 낮은 구조도를 갖는다)의 블렌드를 포함하고, 중합체 블렌드는 0.001 M NaCl에서 측정시 10% 이하의 침강가와 1 M NaCl에서 측정시 10% 이상의 침강가를 갖는 유중수 중합체 에멀션.
제 1 항에 있어서, 중합체 블렌드가 0.001 M NaCl에서 측정시 5% 이하의 침강가와 1 M NaCl에서 측정시 20% 이상의 침강가를 가지는 중합체 에멀션.
제 1 항에 있어서, 제 1 중합체와 제 2 중합체 중 적어도 하나가 중합체내 반복단위의 총 몰수를 기준으로 적어도 약 20 몰%의 양이온 단위를 함유하는 중합체 에멀션.
(ⅰ)적어도 1×10⁶의 분자량을 가지는 수용성, 양이온, 구조화된 제 1 중합체의 제 1 유중수 에멀션을 제공하고,

(ⅱ)적어도 1×10⁶의 분자량을 가지는 수용성, 양이온 제 2 중합체(여기에서 제 2 중합체는 직쇄이거나 제 1 중합체보다 더 낮은 구조도를 가진다)의 제 2 유중수 에멀션을 제공한 다음,

(ⅲ)0.001 M NaCl에서 측정시 10% 이하의 침강가와 1 M NaCl에서 측정시 10% 이상의 침강가를 가지는 중합체 블렌드를 제공하기 위한 상대량으로 제 1 유중수 에멀션과 제 2 유중수 에멀션을 물리적으로 블렌딩하는 단계를 포함하는, 유중수 중합체 에멀션의 제조방법.
제 4 항에 있어서, 제 1 및 2 유중수 에멀션이 0.001 M NaCl에서 측정시 5% 이하의 침강가와 1 M NaCl에서 측정시 20% 이상의 침강가를 가지는 중합체 블렌드를 제공하기 위해 단계 (ⅲ)에서 블렌딩되는 방법.
제 4 항에 있어서, 제 1 및 2 유중수 에멀션이 0.001 M NaCl에서 측정시 5% 이하의 침강가와 1 M NaCl에서 측정시 40% 이상의 침강가를 갖는 중합체 블렌드를 제공하기 위해 단계(ⅲ)에서 블렌딩되는 방법.
(ⅰ)에멀션에 중합반응 조건을 가할 때 1×10⁶이상의 분자량을 가지는 구조화된 제 1 중합체를 형성하기 위한 양으로 적어도 하나의 제 1 수용성, 양이온 단량체와 가교결합제를 함유하는 제 1 유중수 에멀션을 제공하고,

(ⅱa)에멀션에 중합반응 조건을 가할 때 5×10⁶이상의 분자량과 제 1 중합체보다 더 낮은 구조도를 가지는 제 2 직쇄 중합체를 형성하는 적어도 하나의 제 2 수용성, 양이온 단량체를 함유하는 제 2 유중수 에멀션을 제공하거나,

(ⅱb)에멀션에 중합반응 조건을 가할 때 5×10⁶이상의 분자량을 갖는 제 2 구조화된 중합체를 형성하는 양으로 적어도 하나의 제 2 수용성, 이온 단량체와 가교결합제를 함유하는 제 2 유중수 에멀션을 제공하며,

(ⅲ)제 1 유중수 에멀션에 중합반응 조건을 가하여 5×10⁶이상의 분자량을 가지는 구조화된 제 1 중합체를 함유하는 유중수 에멀션을 형성하며,

(ⅳ)제 2 유중수 에멀션에 중합반응 조건을 가하여 5×10⁶이상의 분자량을 가지는 제 2 중합체(여기에서 제 2 중합체는 직쇄이거나 제 1 중합체보다 더 낮은 구조도를 가진다)를 함유하는 유중수 에멀션을 형성한 다음,

(ⅴ)0.001 M NaCl에서 측정시 5% 이하의 침강가와 1 M NaCl에서 측정시 20% 이상의 침강가를 가지는 중합체 블렌드를 제공하기 위한 상대량으로 제 1 및 2 유중수 중합체 함유 에멀션을 블렌딩하는 단계를 포함하는, 유중수 중합체 에멀션의 제조방법.
(ⅰ)에멀션에 중합반응 조건을 가할 때 1×10⁶이상의 분자량을 가지는 구조화된 제 1 중합체를 형성하기 위한 양으로 적어도 하나의 제 1 수용성, 양이온 단량체와 가교결합제를 함유하는 제 1 유중수 에멀션을 제공하고,

(ⅱa)에멀션에 중합반응 조건을 가할 때 1×10⁶이상의 분자량을 가지는 제 2 직쇄 중합체를 형성하는 적어도 하나의 제 2 수용성, 양이온 단량체를 함유하는 제 2 유중수 에멀션을 제공하거나,

(ⅱb)에멀션에 중합반응 조건을 가할 때 1×10⁶이상의 분자량을 가지는 제 2 구조화된 중합체(여기에서 제 2 중합체는 제 1 중합체보다 더 낮은 구조도를 가진다)를 형성하는 양으로 적어도 하나의 제 2 수용성, 양이온, 단량체와 가교결합제를 함유하는 제 2 유중수 에멀션을 제공하며,

(ⅲ)제 1 및 2 유중수 에멀션에 중합반응 조건을 가하며,

(ⅳ)중합반응 완결 전에, 부분적으로 중합된 단량체를 함유하는 제 1 및 2 유중수 에멀션을 물리적으로 블렌딩하며(여기에서 블렌딩은 실질적으로 서로 독립적으로 생성된 블렌드에서 중합반응이 완결쪽으로 진행될 수 있는 단계에서 실행된다),

(ⅴ)중합반응이 완결되도록 허용하는 단계를 포함하며, 단계(ⅴ)에서 형성된 완전히 중합된 중합체의 블렌드가 0.001 M NaCl에서 측정시 10% 이하의 침강가와 1 M NaCl에서 측정시 10% 이상의 침강가를 가지는 상대량으로 제 1 및 2 유중수 에멀션이 단계(ⅳ)에서 블렌딩되는 유중수 중합체 에멀션의 제조방법.
(ⅰ)적어도 1×10⁶의 분자량을 가지는 수용성, 양이온, 구조화된 제 1 중합체 및,

(ⅱ)적어도 1×10⁶의 분자량을 가지는 수용성, 양이온 제 2 중합체(여기에서 제 2 중합체는 직쇄이거나 제 1 중합체보다 더 낮은 구조도를 가진다)를 포함하고, 0.001 M NaCl에서 측정시 10% 이하의 침강가와 1 M NaCl에서 측정시 10% 이상의 침강가를 갖는 중합체 블렌드.
제 9 항에 있어서, 제 1 및 2 중합체 각각이 고체, 유중수 에멀션, 수용액 또는 비-수성 액체 중 현탁액 또는 분산액으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 형태인 중합체 블렌드.
제 9 항에 있어서, 제 1 및 2 중합체 각각이 수용액 형태인 중합체 블렌드.
(ⅰ)적어도 1×10⁶의 분자량을 가지는 수용성, 양이온, 구조화된 제 1 중합체의 제 1 유중수 에멀션을 제공하고,

(ⅱ)적어도 1×10⁶의 분자량을 가지는 수용성, 양이온 제 2 중합체(여기에서 제 2 중합체는 직쇄이거나 제 1 중합체보다 낮은 구조도를 가진다)의 제 2 유중수 에멀션을 제공하며,

(ⅲ)제 1 및 2 유중수 에멀션 중 적어도 하나를 파괴 조건에 둔 다음,

(ⅳ)0.001 M NaCl에서 측정시 10% 이하의 침강가와 1 M NaCl에서 측정시 10% 이상의 침강가를 가지는 용액 중 중합체 블렌드를 제공하기 위한 상대량으로 제 1 및 2 에멀션을 물리적으로 블렌딩하는 단계를 포함하는, 제 11 항의 중합체 블렌드의 제조방법.
제 9 항에 있어서, 중합체 블렌드가 0.001 M NaCl에서 측정시 5% 이하의 침강가와 1 M NaCl에서 측정시 20% 이상의 침강가를 가지는 중합체 블렌드.
제 9 항에 있어서, 제 1 중합체와 제 2 중합체 중 적어도 하나가 중합체내 반복단위의 총 몰수를 기준으로 적어도 약 20 몰%의 양이온 단위를 함유하는 중합체 블렌드.
(a)제 1 항의 중합체 에멀션 또는 제 9 항의 중합체 블렌드의 유효량을 분산액에 첨가하고,

(b)탈수를 실행하는 단계를 포함하는, 현탁 고체의 분산액의 탈수방법.
제 15 항에 있어서, 현탁 고체가 폐기 활성 슬러지인 방법.
(ⅰ)1×10⁶이상의 분자량을 가지는 수용성, 양이온 구조화된 제 1 중합체와,

(ⅱ)적어도 1×10⁶의 분자량을 가지는 수용성, 양이온 제 2 중합체(여기에서, 제 2 중합체는 직쇄이거나 제 1 중합체보다 더 낮은 구조도를 가진다)를 슬러지에 동시에 또는 순차적으로 첨가한 다음 슬러지의 탈수를 실행하는 단계를 포함하고, 제 1 및 2 중합체의 양은 슬러지에서 중합체 블렌드가 형성되도록 하는 양으로 첨가되며, 중합체 블렌드는 0.001 M NaCl에서 측정시 10% 이하의 침강가와 1 M NaCl에서 측정시 10% 이상의 침강가를 가지는, 중합체 응집제를 사용하는 응집에 의한 폐기 활성 슬러지의 탈수방법.
(a)적어도 1×10⁶의 분자량을 가지는 수용성, 양이온 구조화된 중합체인 제 1 중합체의 용량-응집 성능값을 탈수시킬 슬러지의 제 1 샘플에 대해 측정하고,

(b)적어도 1×10⁶의 분자량을 가지는 수용성, 양이온 중합체이고 직쇄이거나 제 1 중합체보다 더 낮은 구조도를 가지는 적어도 하나의 제 2 중합체의 용량-응집 성능값을 슬러지의 적어도 하나의 제 2 샘플에 대해 측정한 다음,

(c)단계 (a)와 (b)에서 측정된 용량-응집 성능값을 근거로 제 9 항의 중합체 블렌드인 최적 중합체 응집제를 결정하는 단계를 포함하는, 중합체 응집제를 사용하는 응집에 의한 슬러지의 탈수방법.