KR20050122979A - 폐수 처리용 분지형 아크릴아미드 공중합체 분산액의제조방법 - Google Patents

폐수 처리용 분지형 아크릴아미드 공중합체 분산액의제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20050122979A
KR20050122979A KR1020040048675A KR20040048675A KR20050122979A KR 20050122979 A KR20050122979 A KR 20050122979A KR 1020040048675 A KR1020040048675 A KR 1020040048675A KR 20040048675 A KR20040048675 A KR 20040048675A KR 20050122979 A KR20050122979 A KR 20050122979A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
weight
acrylamide copolymer
monomer
wastewater treatment
salt
Prior art date
Application number
KR1020040048675A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100606434B1 (ko
Inventor
박세병
이흥섭
손동진
Original Assignee
이양화학주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이양화학주식회사 filed Critical 이양화학주식회사
Priority to KR1020040048675A priority Critical patent/KR100606434B1/ko
Publication of KR20050122979A publication Critical patent/KR20050122979A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100606434B1 publication Critical patent/KR100606434B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/52—Amides or imides
    • C08F220/54—Amides, e.g. N,N-dimethylacrylamide or N-isopropylacrylamide
    • C08F220/56—Acrylamide; Methacrylamide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/54—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using organic material
    • C02F1/56—Macromolecular compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00—Processes of polymerisation
    • C08F2/44—Polymerisation in the presence of compounding ingredients, e.g. plasticisers, dyestuffs, fillers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/04—Acids; Metal salts or ammonium salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10—Esters
    • C08F220/20—Esters of polyhydric alcohols or phenols, e.g. 2-hydroxyethyl (meth)acrylate or glycerol mono-(meth)acrylate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/02—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
    • C08J3/03—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in aqueous media

Abstract

본 발명은 폐수 처리용 분지형 아크릴아미드 공중합체 분산액의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단량체 혼합물 중에 가교 단량체를 사용하여 공중합체의 분자구조가 분지형이 되게 하고, 분산 안정제로서 에피클로로히드린 디메틸아민 축합체를 사용하여 양이온성 작용기가 상기 분지형 아크릴아미드 공중합체의 주가지에 위치하게 함으로써, 기존의 선형 공중합체보다 전단력에 강한 특성을 나타내며, 수중에서의 분산성을 향상시켜 제품의 안정성이 증대되고, 이를 폐수처리 공정중 응집제로 사용시 분산 안정제로 첨가된 에피클로로히드린 디메틸아민 축합체가 유기 응결제로도 작용하여 약품비 절감과 성능향상의 효과를 나타내는 폐수 처리용 분지형 아크릴아미드 공중합체 분산액의 제조방법에 관한 것이다.

Description

폐수 처리용 분지형 아크릴아미드 공중합체 분산액의 제조방법{Manufacturing method of Waste water treatment water dispersant which containing branched acrylamide copolymer}
본 발명은 폐수 처리용 분지형 아크릴아미드 공중합체 분산액의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단량체 혼합물 중에 가교 단량체를 사용하여 공중합체의 분자구조가 분지형이 되게 하고, 분산 안정제로서 에피클로로히드린 디메틸아민 축합체를 사용하여 양이온성 작용기가 상기 분지형 아크릴아미드 공중합체의 주가지에 위치하게 함으로써, 기존의 선형 공중합체보다 전단력에 강한 특성을 나타내며, 수중에서의 분산성을 향상시켜 제품의 안정성이 증대되고, 이를 폐수처리 공정중 응집제로 사용시 분산 안정제로 첨가된 에피클로로히드린 디메틸아민 축합체가 유기 응결제로도 작용하여 약품비 절감과 성능향상의 효과를 나타내는 폐수 처리용 분지형 아크릴아미드 공중합체 분산액의 제조방법에 관한 것이다.
기존의 폐수 처리 시 탈수용 고분자 및 폐수 처리용 응집제로 사용하기 위한 고분자를 제조하는 기술로서, 분말 상 제조 기술, 유중수 에멀젼 상 제조 기술 및 수분산 상 고분자 제조 기술이 있다.
분말 상 제조 기술의 경우 필수적인 건조 공정으로 인한 불용해분이 발생할 가능성이 높고, 제품의 용해에 시간이 많이 들며 분자 구조 변화에 어려운 점이 많다. 유중수 에멀젼 상 제조 기술의 경우 분자 구조 변화에 용이한 점 등 많은 이점에도 불구하고, 유분과 계면활성제를 많이 사용하므로, 수처리 시 제품에 의한 오염이 필연적 이었다. 그러나, 수 분산 상 고분자의 경우 유분 및 계면 활성제에 대한 부가적인 오염없이 분자구조를 자유롭게 할 수 있는 장점이 있다.
기존의 폐수처리 시 탈수용 및 폐수처리용 응집제로 사용하기 위한 수 분산 상 고분자를 제조하는 기술로서, 미국특허 제 5,938,937호는 디메틸아미노 에틸아크릴레이트 메틸클로라이드 4급염, 아크릴아미드, 디알릴디메틸 암모늄클로라이드 등의 단량체들을 공중합 혹은 단일 중합시킨 고분자를 분산 안정제로 사용하고, 아크릴아미드 및 양이온성 단량체를 음이온성 염, 체인트렌스퍼와 함께 라디칼 중합하여 제조한 수 분산성 고분자를 폐수처리 시 탈수용 고분자로 사용한 방법을 개시하고 있다.
상기 방법에서 분산 안정제는 본 발명에서 사용하고자 하는 에피클로로히드린디메틸아민 축합체와 비교하여 고분자의 양이온성 밀도가 낮고, 양 이온성 작용기가 고분자의 주가지의 곁가지에 존재함으로 인해 양 이온 간의 반발력이 약하며, 분산안정성이 우수하지 못하다. 또한, 상기 방법으로 제조된 수 분산성 고분자는 체인트렌스퍼의 사용으로 인하여 선형의 형태를 가지기 때문에 폐수처리 시 응집체에 가해지는 전단력 등에 의해 응집체가 해체되는 경향이 있다.
한편, 미국특허 제6,531,531호의 경우 분산고분자로 디메틸아미노 에틸아크릴레이트 벤질클로라이드 4급염과 디메틸아미노 에틸아크릴레이트 메틸클로라이드 4급염의 공중합체 혹은 단일 중합체를 이용하여, 아크릴아미드, 음이온성 단량체, 양이온성 단량체를 무기응집제와 함께 라디칼 공중합하여 제조된 고분자를 폐수 처리용 응집제로 응용하는 기술을 개시하고 있다.
상기한 방법 역시 분산안정제의 양이온성의 밀도가 낮고, 양이온성 작용기가 주가지의 곁가지에 존재함에 따라 양이온 간의 반발력이 낮아서 분산 안정성이 좋지 못하며, 제조된 고분자는 가교 결합력이 약하여 폐수처리 시 응집체에 가해지는 전단력 등에 의해 응집체가 쉽게 해체되는 경향이 있다.
또한, 무기 응집제를 첨가함에 따라, 폐수처리시 슬러지 성분의 응결작용을 다소 상승시킬 수 있으나, 에피클로로히드린 디메틸아민 축합체와 비교하여 투입량이 증가하는 문제점이 있다.
이에 본 발명의 발명자들은 상기와 같이 아크릴아미드 공중합체가 선형의 분자 구조를 가짐으로 인해 전단력에 약한 문제점과, 기존의 아크릴아미드 공중합체 제조시 분산 안정제로 사용된 단일중합체, 공중합체 또는 삼원 공중합체 등의 낮은 양이온 밀도에 따른 분산능 저하의 문제점 및 상기 분산 안정제를 사용하여 제조된 아크릴아미드 공중합체의 양이온성 작용기가 공중합체 분자의 곁가지에 형성됨에 따른 각종 문제점을 해결하기 위하여 연구 노력하였다.
그 결과, 아크릴아미드 단량체의 혼합물에 가교용 단량체를 첨가하여 공중합시킬 경우, 얻어진 공중합체의 분자가 분지형으로 형성되어 기존의 폐수처리용으로 사용되던 아크릴아미드 공중합체 수중 분산액에 함유된 아크릴아미드 공중합체가 선형 구조를 가짐으로 야기되던 문제점들을 해결할 수 있음을 알게 되었다.
또한, 에피클로로히드린 디메틸아민 축합체를 분산 안정제로 사용함으로써 아크릴아미드 공중합체의 양이온성 작용기를 공중합체 분자의 주가지에 형성되고, 높은 양이온 작용기의 반발력에 의하여 분산 안정성을 향상시킬 수 있음을 알게되었다.
따라서, 본 발명은 가교용 단량체를 사용하여 아크릴아미드 공중합체가 분지형이 되게하고, 에피클로로히드린 디메틸아민 축합체를 분산 안정제로 사용함으로써, 폐수 처리공정에서 응집제로 사용시 강한 전단력에 대하여 안정적이며, 분산 안정제로 첨가 된 에피클로로히드린 디메틸아민 축합체가 유기 응결제로도 작용되어 각종 물성이 더욱 향상되며, 약품비 절감 효과를 부여하는 폐수처리용 분지형 아크릴아미드 공중합체 분산액의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 단량체의 농도가 8 ~ 20 중량%인 단량체 혼합물 수용액에, 단량체 총량 100 중량부에 대하여 음이온성 염 150 ~ 250 중량부와 에피클로로히드린 디메틸아민 축합체 5 ~ 20 중량부를 혼합한 후 용존산소를 제거하고, 여기에 아조계 중합 개시제 0.01 ~ 1 중량부를 가한 다음 20 ~ 45 ℃에서 공중합시키는 과정, 상기 공중합이 끝난 후 55 ~ 65 ℃로 승온한 다음 음이온성 염 20 ~ 50 중량부를 가하여 용액의 점도를 떨어뜨리고, 이를 3 ~ 10 시간동안 교반한 후 상온으로 온도를 강하시키는 과정을 포함하는 폐수처리용 분지형 아크릴아미드 공중합체 분산액의 제조방법을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 단량체 혼합물 중에 가교 단량체를 첨가하여 공중합체의 분자구조가 분지형이 되게 하고, 분산 안정제로서 에피클로로히드린 디메틸아민 축합체를 사용하여 양이온성 작용기가 상기 분지형 아크릴아미드 공중합체의 주가지에 위치하게 함으로써, 기존의 선형 공중합체보다 전단력에 강한 특성을 나타내며, 수중에서의 분산성을 향상시켜 제품의 안정성이 증대되고, 이를 폐수처리 공정중 응집제로 사용시 분산 안정제로 첨가된 에피클로로히드린 디메틸아민 축합체가 유기 응결제로도 작용하여 약품비 절감과 성능향상의 효과를 나타내는 폐수 처리용 분지형 아크릴아미드 공중합체 분산액의 제조방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명을 제조과정별로 구체적으로 설명한다.
먼저, 단량체의 농도가 8 ~ 20 중량%인 단량체 혼합물 수용액에, 단량체 총량 100 중량부에 대하여 음이온성 염 150 ~ 250 중량부와 에피클로로히드린 디메틸아민 축합체 5 ~ 20 중량부를 혼합한 후 용존산소를 제거하고, 여기에 아조계 중합 개시제 0.01 ~ 1 중량부를 가한 다음 20 ~ 45 ℃에서 공중합시키는 과정이다.
본 발명에서 단량체는 중성 단량체, 양이온성 단량체와 가교용 단량체를 사용한다.
상기 중성 단량체로는 (메타)아크릴아미드 단량체를 사용할 수 있으며, 다음 화학식 1은 이러한 중성 단량체 중에서 아크릴아미드를 나타낸 것이다. 이러한 중성 단량체는 5 ~ 94.9999 중량% 사용하는데, 이때 사용량이 5 중량% 미만이면 공중합체의 양이온성 작용기의 반발로 인한 응집체의 크기가 작아지고, 94.9999 중량%를 초과하면 양이온성 감소로 인한 응집 성능이 저하 하는 문제가 생길 수 있으므로 가급적이면 상기 범위를 준수하도록 하는 것이 좋다.
본 발명의 단량체 중에서 양이온성 단량체로는 4급 아민염을 사용하는데, 구체적으로 예를 들면, 디메틸아미노에틸 아크릴레이트 메틸클로라이드 4급염, 디메틸아미노에틸 아크릴레이트 벤질클로라이드 4급염, 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트 메틸클로라이드 4급염, 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트 벤질클로라이드 4급염 및 디알릴메틸암모늄클로라이드 4급염 등을 선택 사용할 수 있으며, 이러한 양이온성 단량체 중에서 다음 화학식 2는 디메틸아미노에틸 아크릴레이트 메틸클로라이드 4급염을 나타낸 것이고, 다음 화학식 3은 디메틸아미노에틸 아크릴레이트 벤질클로라이드 4급염을 나타낸 것이다. 이러한 양이온성 단량체는 5 ~ 94.9999 중량% 사용하는데, 이때 사용량이 5 중량% 미만이면 양이온성 감소로 인한 응집 성능이 저하 하는 문제가 발생 하고, 94.9999 중량%를 초과하면 공중합체의 양이온성 작용기의 반발로 인한 응집체의 크기가 작아지므로, 가급적이면 상기 범위를 준수하는 것이 좋다.
본 발명의 단량체 중에서 가교용 단량체로는 N,N'메틸렌비스아크릴아미드 또는 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 등 중에서 선택사용 할 수 있으며, 다음 화학식 4와 화학식 5은 각각 N,N'메틸렌비스아크릴아미드와 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트를 나타낸 것이다. 기존의 폐수처리용 아크릴아미드 공중합체와는 달리 본 발명의 아크릴아미드 공중합체가 분지형으로 형성된 것을 특징으로 하는데, 이는 단량체 혼합물 중에 가교용 단량체를 첨가하여 사용됨에 기인한 것이다. 이러한 가교용 단량체는 0.0001 ~ 0.01 중량%가 사용되며, 이때 사용량이 0.0001 중량% 미만이면 고분자의 주가지에 가교결합이 충분히 일어나지 않아 전단력에 대한 저항력이 잘 발현되지 않으며, 사용량이 0.01 중량%를 초과하면 가교도 과다로 인한 그물형의 고분자 형성으로 응집제로 사용시 사용량이 증가하는 문제점이 일어날 수 있다.
종래의 폐수처리용 공중합체 수중 분산액은 선형 고분자의 형태이므로, 고분자의 폐수 응집제로 투입시 초기 응집에는 유리하나, 강한 교반 및 전단력에 응집체가 파괴되는 현상이 발생하고 있다. 따라서, 본 발명은 가교 단량체를 도입하여 분지형의 아크릴아미드 공중합체 분산액을 제조함으로써 강한 전단력에서도 견딜 수 있게 된 것이다.
상기와 같은 단량체 수용액에 함유되는 단량체의 총농도는 8 ~ 20 중량%가 되도록 하며, 농도가 8 중량% 미만이면 수중 분산액 중 공중합체의 농도가 낮아 응집 성능이 저하 하고, 20 중량%를 초과하면 공중합 시 반응 조절에 어려움이 있고, 제조된 공중합체 분산액이 쉽게 침전할 수 있으므로, 상기 범위를 유지하도록 한다.
본 발명에서 분산 안정제로 사용하는 에피클로로히드린 디메틸아민 축합체는 다음 화학식 6로 나타낼 수 있으며, 상기 에피클로로히드린 디메틸아민 축합체는 분자량 100,000 ~ 1,000,000 범위인 것을 사용할 경우 보다 바람직하며, 이때 상기 에피클로로히드린 디메틸아민 축합체의 분자량이 100,000 미만이면 수중 분산력이 저하하고, 1,000,000을 초과하면 제조된 수중 분산액이 침전한다. 이와 같은 에피클로로히드린 디메틸아민 축합체는 단량체 총량 100 중량부에 대하여 5 ~ 20 중량부 사용하는데, 사용량이 5 중량부 미만이면 충분한 분산 효과를 얻을 수 없으며, 20 중량%를 초과하면 제조된 공중합체의 분자량이 낮아지는 문제점이 있을 수 있다.
상기한 에피클로로히드린 디메틸아민 축합체는 양이온성 작용기를 공중합체의 주가지에 위치하게 하고, 상기 양이온성 작용기가 조밀하게 형성되어 양이온간의 반발력이 뛰어나 분산 안정성을 향상시켜 제품의 안정성을 증대시킨다. 또한, 에피클로로히드린 디메틸아민 축합체가 폐수 처리 공정 중 유기 응결제로 사용되어 왔으므로 본 발명에 따라 제조된 분지형 아크릴아미드 공중합체를 폐수처리 공정에 적용할 경우 보다 큰 약품 비 절감과 성능향상을 이룰 수 있다.
본 발명에서 라디칼 개시제로서 아조계 개시제를 사용하는데, 상기한 아조계 개시제의 사용량은 0.01 ~ 1 중량부이며, 이때 사용량이 0.01 중량부 미만이면 중합 개시 반응이 늦어지는 경향이 있고, 1 중량부를 초과하면 분자량이 낮아지는 문제점이 있다. 다음 화학식 7과 화학식 8는 각각 본 발명의 실시예에서 사용한 V-50(일본 와코사)와 VA-044 (일본 와코사)를 나타낸 것이다.
상기 음이온성 염은 황산암모늄 염 또는 황산나트륨 염 등을 사용할 수 있으며, 사용량은 단량체 총량 100 중량부에 대하여 150 ~ 250 중량부이다. 이때, 사용량이 150 중량부 미만이면 반응 중 공중합체가 석출되고, 250 중량부를 초과하면 음이온성 염이 석출되며 분자량이 낮아지는 문제점이 있을 수 있다. 상기 음이온성 염은 2회로 분리하여 첨가하는 경우 보다 바람직한 결과를 얻을 수 있으며, 먼저 120 ~ 200 중량부를 반응중 첨가하여 공중합시키고, 나머지의 음이온성 염은 공중합이 끝난 후 첨가할 경우 보다 안정적인 공중합체 분산액을 제조할 수 있다.
상기와 같이 구성된 단량체와 음이온성 염 및 에피클로로히드린 디메틸아민 축합체 혼합 수용액에 질소를 퍼지하여 용존산소를 제거하고, 여기에 아조계 중합 개시제를 가한 다음 20 ~ 45 ℃에서 공중합시킨다. 이때 공중합 온도가 20 ℃ 미만일 경우 반응 중 점도 상승으로 인한 중합 조절에 어려움이 있고, 45 ℃ 초과 할 경우 공중합체의 분자량이 낮아지는 문제점이 있다.
상기 공중합이 끝난 후 혼합 수용액의 온도를 55 ~ 65 ℃로 승온한 다음 나머지 음이온성 염을 가하여 용액의 점도를 떨어뜨리는데, 이때 점도가 10 ~ 200 cps(60 ℃)가 될 때까지 감소시킨다. 승온한 온도가 상기 범위를 벗어나면 분산액의 안정이 저하 될 수 있으므로 가급적이면 상기 범위를 유지하도록 하며, 용액의 점도가 상기 범위를 벗어나면 보관 안정성이 저하 되므로 주의한다.
상기 혼합용액을 3 ~ 10 시간동안 교반한 후 상온으로 온도를 강하시키면 본 발명에서 목적하는 분지형 아크릴아미드 공중합체 분산액을 얻을 수 있다. 상기와 같이 제조된 분지형 아크릴아미드 공중합체는 분자량이 1,000,000 ~ 10,000,000 범위인 것이 바람직한 효과를 발현한다.
본 발명의 분지형 아크릴아미드 공중합체 분산액은 각종 산업폐수에 적용시 아크릴아미드 공중합체 농도로서 약 5 ~ 1,000 ppm을 폐수에 투입하여 응집제로 적용할 수 있다.
이하 본 발명을 실시예에 의거하여 구체적으로 설명하겠는바. 본 발명이 다음 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 ~ 5 및 비교예 1 ~ 3 : 공중합체 분산액의 제조
교반기, 온도계 및 역류 콘덴서를 갖춘 1000 ml 의 5구 둥근 바닥 프라스크에 에피클로로히드린 디메틸아민 축합체, 중성 단량체, 양이온성 단량체, 가교용 단량체 및 음이온성 염(160 g)을 혼합하고, 여기에 증류수를 투입하여 전체 혼합용액의 양이 850 g이 되도록 하였다. 상기 혼합용액에 사용된 구성성분의 종류 및 사용량은 다음 표 1에 나타내었다.
상기 혼합용액의 온도를 40 ℃로 승온하고, 질소를 30 분간 퍼지하여 용존 산소를 제거한 후 아조계 개시제를 투입하고, 45 ℃로 승온하여 5 ~ 10 시간동안 라디칼 공중합시켰다.
상기 공중합이 끝난 후 반응물의 온도를 55 ~ 65 ??로 승온하고, 음이온성 염의 일부(40 g)를 더욱 가하여 반응물의 점도를 10 ~ 200(60 ??) 범위로 강하시킨 후, 3 시간 이상 교반한 다음 상온으로 냉각시켜서 목적물을 수득하였다.
비고 실시예(g) 비교예(g)
1 2 3 4 5 1 2 3
단량체 중성1) 53.999 73.999 47.999 32 24 54 74 48
양이온성 A2) 19 11 18 25 24.1 19 11 18
B3) 27 15 34 40 33.3 27 15 34
가교용 A4) 0.001 - - 0.001 0.001 - - -
B5) - 0.001 0.001 - - - - -
분산안정제 A6) 8 8 16 24 24 - - -
B7) - - - - - 8 16 24
음이온성염 A8) - - 75 75 35 - - 75
B9) 200 200 125 125 165 200 200 125
아조계개시제 A10) 0.1 0.1 - - - 0.1 0.1 -
B11) - - 0.1 0.1 0.1 - - 0.1
증류수12) 잔량 잔량 잔량 잔량 잔량 잔량 잔량 잔량
1) 아크릴아미드2) 디메틸아미노 에틸아크릴레이트 메틸클로라이드 4급염3) 디메틸아미노 에틸아크릴레이트 벤질클로라이드 4급염4) N,N'메틸렌비스아크릴아미드5) 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트6) 에피클로로히드린 디메틸아민 축합체,(50 %, 점도 1,540 CPS)7) 디메틸아미노 에틸아크릴레이트 메틸클로라이드 4급염 단일 중합체 (50%, 점도 1,580 CPS)8) 황산나트륨9) 황산암모늄10) Waco-V-50, 일본 와코사11) Waco-VA-044, 일본 와코사12) 전체 수용액이 850 g이 되도록 증류수를 첨가하였다.
실험예 1: 공중합체 분산액의 물성 분석
상기 실시예 1 ~ 5 및 비교예 1 ~ 3 에 따라 제조된 공중합체 분산액의 물성을 다음과 같은 방법으로 분석하였으며, 그 결과는 다음 표 2에 나타내었다.
1) 고형분
송풍 건조기 온도 105 ℃, 2 시간 건조 후 잔량을 측정하였다.
2) 점도
브룩필드 점도계(Brookfield viscometer)를 이용하여 스핀들 로터 No. 62, 회전수 60 으로 25 ℃에서 측정하였다
3) 수평균분자량(MWv)
Guidance Manual for Polymer Selection in Waste water Treatment Plants(1993년, Water environment research foundation 발행, Module N : 항목 Viscosity and Molecular weight by rotational viscometer)에 전술된 분석법에 의하여 분석하였다.
4) 양이온 밀도(Charge density CD ), IR(Ionic regain)
Guidance Manual for Polymer Selection in Waste water Treatment Plants(1993년, Water environment research foundation 발행, Module M : 항목 Charge density and ionic regain for cationic organic polyelectrolytes by titration) 에 전술된 분석법에 의하여 분석하였다. 여기서, 상기 CD는 이온성의 척도를 나타내며, IR은 가교도의 척도를 나타내는데, 일반적으로 IR이 15 % 미만일 경우 선형에 가깝고, 15 ~ 30 %일 경우 분지형이며, 30 ~ 60 % 일 경우 그물의 형태를 나타낸다.
5) 원심 분리 시험
시료 50 g를 채취 후 원심 분리기를 이용하여 회전 속도 3,000 RPM으로 5분 동안 원심 분리 후 침전된 고형분의 두께의 mm 높이로 분산성 및 보관 안정성을 판단하였다. 일반적으로 분산성이 높으면 보관 안정성이 뛰어나고 침전되는 고형분량이 적다. 따라서, 수치가 낮으면 보관 안정성이 우수함을 나타낸다.
비고 고형분(%) 점도(cps, 60℃) MWv (g/Mole) C.D.(Meq/g) I.R.(%) pH 원심분리(mm)
실시예 1 44.5 20 5,720,000 3.5 25 3.8~4.2 2.4
실시예 2 44.2 16 3,900,000 2.45 22 3.8~4.2 2.4
실시예 3 44.7 23 4,680,000 4.2 23 3.8~4.2 2.2
실시예 4 44.4 15 5,200,000 5.1 26 3.8~4.2 1.9
실시예 5 44.5 25 4,940,000 5.4 24 3.8~4.2 2.0
비교예 1 44.2 31 6,240,000 3.6 3 3.8~4.2 4.1
비교예 2 44.7 41 7,020,000 2.5 4 3.8~4.2 3.8
비교예 3 44.7 109 5,980,000 4.2 6 3.8~4.2 3.2
실험예 2: 폐수에 적용
상기 실시예 1 ~ 5 및 비교예 1 ~ 3 에 따라 제조된 공중합체 분산액을 폐수에 적용한 후 다음과 같은 방법으로 물성을 분석하였으며, 그 결과는 다음 표 3에 나타내었다.
1) 초기 CST, 재응집 CST :
Guidance Manual for Polymer Selection in Waste water Treatment Plants( 1993 년, Water environment research foundation 발행, Module G : 항목 The capillary suction time test) 에 전술된 분석법에 의하여 분석하였다. 재응집CST의 경우 폐수를 10초간 강하게 교반하여 응집체를 해체한 후, 응집제를 추가 투입하여 상기 절차에 의하여 재응집을 시험하였다. 재응집 CST는 강한 전단력에서의 응집 거동을 시험 척도로 하였다. 수치가 낮을수록 응집성능이 우수하다.
2) 여액탁도 측정
탁도계(LaMotte 사제 2020 Turbidimeter, Instrument type : Nephelometic turbidity, calibrated in NTU, Measure range : 0.00 ~ 1000 NTU, Accuracy : < 100 NTU : ± 2% > 100 NTU : ± 3%)를 이용하여 응집반응 후 10분간 정치한 후 측정하였다. 측정된 수치가 낮을수록 현탁 입자 제거 효율이 우수하다.
3) 여액 COD
응집반응이 끝난 다음 10 분간 정치시키고, 수질오염공정시험방법 제4장 6항 화학적 산소요구량의 측정방법에 의하여 100 ℃에서 과망간산칼륨에 의한 방법으로 측정하였다. 응집제에 의한 유기 오염물 제거 효율의 척도이며 수치가 낮을수록 성능이 우수하다.
구분 응집제 초기 투입량(ppm) 초기CST (sec.) 응집제 추가투입량(ppm) 재응집성CST(sec.) 여액탁도NTU1) 여액COD(ppm)
실시예1 20 31.3 10 35.2 5.5 42
실시예2 20 29.7 10 32.1 4.6 34
실시예3 20 35.1 10 41.2 6.2 65
실시예4 20 37.8 10 43.6 7.5 92
실시예5 20 42.1 10 48.1 8.2 98
비교예1 20 55.8 10 63.9 9.6 118
비교예2 20 48.2 10 57.6 9.1 102
비교예3 20 62.3 10 69.1 12.0 125
1) NTU ( Nephelometry Turbidity Unit)
상기 표 3에 따르면, C.D. 2.45 meq/g 이온성의 고분자 조건(실시예 2)에서 응집성이 가장 양호하며, 가교 단량체를 적용하여 가교화 한 고분자가 가교화 하지 않은 비교예의 고분자와 비교할 때, 동일 이온성에서 재 응집성 및 폐수 처리 능력이 우수하게 나타남을 확인할 수 있었다.
상술한 바와 같이, 에피클로로히드린 디메틸아민 축합체를 분산 안정제로 사용함으로써 양이온성 작용기를 공중합체 분자의 주가지에 형성시키고, 높은 양이온 작용기의 반발력에 의하여 분산 안정성을 향상시킬 수 있으며 이로 인해 제품의 보관 안정성을 증가 시킬 수 있다.
또한, 폐수 처리공정에서 응집제로 사용 시, 분산 안정제로 첨가된 에피클로로 히드린 디메틸아민 축합체의 강한 양이온성으로 슬러지의 응결능력이 무기계 응집제 보다 우수하여 무기계 응집제를 첨가하지 않고도 원하는 슬러지의 응결작용을 수행할 수 있고, 공중합체의 가교화로 인해 전단력에 대하여 안정적인 등 각종 기계적 물성이 향상되고, 약품비 절감 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 단량체의 농도가 8 ~ 20 중량%인 단량체 혼합물 수용액에, 단량체 총량 100 중량부에 대하여 음이온성 염 150 ~ 250 중량부와 에피클로로히드린 디메틸아민 축합체 5 ~ 20 중량부를 혼합한 후 용존산소를 제거하고, 여기에 아조계 중합 개시제 0.01 ~ 1 중량부를 가한 다음 20 ~ 45 ℃에서 공중합시키는 과정,
    상기 공중합이 끝난 후 55 ~ 65 ℃로 승온한 다음 음이온성 염 50 ~ 150 중량부를 가하여 용액의 점도를 떨어뜨리고, 이를 3 ~ 10 시간동안 교반한 후 상온으로 온도를 강하시키는 과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수처리용 분지형 아크릴아미드 공중합체 분산액의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 단량체 혼합물은 (메타)아크릴아미드 단량체 5 ~ 94.9999 중량%, 4급 아민염 단량체 5 ~ 94.9999 중량% 및 N,N-메틸렌비스아크릴아미드 또는 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트 중에서 선택된 가교용 단량체 0.0001 ~ 0.01 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 폐수처리용 분지형 아크릴아미드 공중합체 분산액의 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 4급 아민염은 디메틸아미노에틸 아크릴레이트 메틸클로라이드 4급염, 디메틸아미노에틸 아크릴레이트 벤질클로라이드 4급염, 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트 메틸클로라이드 4급염, 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트 벤질클로라이드 4급염 및 디알릴메틸 암모늄클로라이드 4급염 중에서 선택된 것을 특징으로 하는 폐수처리용 분지형 아크릴아미드 공중합체 분산액의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 음이온성 염은 황산암모늄염 또는 황산나트륨염 인 것을 특징으로 하는 폐수처리용 분지형 아크릴아미드 공중합체 분산액의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 에피클로로히드린 디메틸아민 축합체는 분자량 100,000 ~ 1,000,000 범위인 것을 특징으로 하는 폐수처리용 분지형 아크릴아미드 공중합체 분산액의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 아크릴아미드 공중합체는 분자량이 1,000,000 ~ 10,000,000 범위인 것을 특징으로 하는 폐수처리용 분지형 아크릴아미드 공중합체 분산액의 제조방법.
KR1020040048675A 2004-06-26 2004-06-26 폐수 처리용 분지형 아크릴아미드 공중합체 분산액의제조방법 KR100606434B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040048675A KR100606434B1 (ko) 2004-06-26 2004-06-26 폐수 처리용 분지형 아크릴아미드 공중합체 분산액의제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040048675A KR100606434B1 (ko) 2004-06-26 2004-06-26 폐수 처리용 분지형 아크릴아미드 공중합체 분산액의제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050122979A true KR20050122979A (ko) 2005-12-29
KR100606434B1 KR100606434B1 (ko) 2006-08-01

Family

ID=37294724

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040048675A KR100606434B1 (ko) 2004-06-26 2004-06-26 폐수 처리용 분지형 아크릴아미드 공중합체 분산액의제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100606434B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101154359B1 (ko) * 2010-04-14 2012-06-15 주식회사 화성산업 유기응결제를 함유한 ｗ/ｏ형 에멀젼 중합체 및 그 제조방법
KR101319539B1 (ko) * 2012-06-08 2013-10-17 (주) 위드에코 수처리 고분자 응집제용 단일상의 유중수 에멀젼 고분자 조성물
US8867449B2 (en) 2006-01-05 2014-10-21 Lg Electronics Inc. Transmitting data in a mobile communication system

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8867449B2 (en) 2006-01-05 2014-10-21 Lg Electronics Inc. Transmitting data in a mobile communication system
US9036596B2 (en) 2006-01-05 2015-05-19 Lg Electronics Inc. Transmitting data in a mobile communication system
US9397791B2 (en) 2006-01-05 2016-07-19 Lg Electronics Inc. Transmitting data in a mobile communication system
KR101154359B1 (ko) * 2010-04-14 2012-06-15 주식회사 화성산업 유기응결제를 함유한 ｗ/ｏ형 에멀젼 중합체 및 그 제조방법
KR101319539B1 (ko) * 2012-06-08 2013-10-17 (주) 위드에코 수처리 고분자 응집제용 단일상의 유중수 에멀젼 고분자 조성물

Also Published As

Publication number Publication date
KR100606434B1 (ko) 2006-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0910594B1 (en) Process for the preparation of aqueous dispersion polymers
JP4660193B2 (ja) 性能特性の向上した改質ポリマー凝集剤
CN101500677B (zh) 凝集剂组合物及其制造方法
CZ282143B6 (cs) Vodorozpustný rozvětvený kationtový polymerní flokulant, způsob jeho výroby a jeho použití
EP1335940A1 (en) Polymer flocculants with improved dewatering characteristics
JPS6351911A (ja) 水の清澄化方法
US6124396A (en) Branched water-soluble acrylamide copolymers of high molecular weight and process for manufacturing them
WO2001081252A1 (en) Method of clarifying water using low molecular weight cationic dispersion polymers
KR102493838B1 (ko) 오니 탈수제, 및 오니 탈수 방법
US4997878A (en) Hydrophobically associating polymers containing dimethyl acrylamide functionality
EP0637599B1 (en) Method for treating oily wastewater
KR100606434B1 (ko) 폐수 처리용 분지형 아크릴아미드 공중합체 분산액의제조방법
WO2018168447A1 (ja) 汚泥脱水剤及び汚泥脱水方法
US6369182B1 (en) Cationic latex terpolymers for wasterwater treatment
JP5952593B2 (ja) 廃水処理方法
JP2002540941A (ja) 浄化、脱水および保持かつ排水を補助する、より高活性な分散ポリマー
JP5866096B2 (ja) 廃水処理方法
JP3651669B2 (ja) 両性水溶性高分子分散液
JPH1053617A (ja) 高分子凝集剤
JP3352835B2 (ja) 両性高分子凝集剤
JP3608094B2 (ja) 有機汚泥の脱水剤およびその製造方法
US4713178A (en) Dewatering agents
KR20050093731A (ko) 키토산계 양이온성 아크릴아미드 공중합체 분산액의제조방법 및 그 사용 방법
JP6550782B2 (ja) 廃水の凝集処理剤および廃水の凝集処理方法
JP5878409B2 (ja) 有機凝結剤を用いる廃水処理方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120723

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130719

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140721

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150804

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160706

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170710

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180711

Year of fee payment: 13