KR20130052141A - 고분자 응집제의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 고분자 응집제 - Google Patents

고분자 응집제의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 고분자 응집제 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고분자 응집제의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 고분자 응집제에 관한 것으로서, 미호화 전분 및 (메타)아크릴아마이드를 중합시키는 단계를 포함하며, 상기 중합은 상기 미호화 전분의 호화가 가능한 온도인 60℃ 이상에서 이루어진다.
상기 고분자 응집제의 제조 방법은 천연물을 포함하여 친환경적이고, 전분을 첨가하는 경우 발생할 수 있는 점도 증가로 인한 중합 억제 문제가 발생하지 않아 전분을 다량 투입하는 것이 가능하다.

Description

고분자 응집제의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 고분자 응집제{METHOD FOR PREPARING A POLYMER FLOCCULANT AND A BIODEGRADABLE POLYMER FLOCCULANT}
본 발명은 고분자 응집제의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 고분자 응집제에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 수처리용 응집제로 사용될 수 있는 고분자 응집제의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 고분자 응집제에 관한 것이다.
수용성 고분자, 특히 고분자량의 수용성 고분자는 고분자 응집제, 보류 향상제 및 증점제 등의 여러 기술분야에서 사용된다.
상기 수용성 고분자는, 특히 제지폐수의 오니탈수처리에 있어서, 폐수 중에 포함되는 펄프와의 융화성이 양호하고, 우수한 오니탈수성능을 발휘하기 때문에, 전분을 수용성 고분자로 변성시킨 고분자(이하 전분변성고분자라고 함)를 사용하는 경우가 있다.
또한, 전분변성고분자는 오니탈수제 이외의 용도로서, 펄프와의 융화성이 양호하고 얻어지는 종이가 각종 성능이 우수하므로, 보류향상제 등의 제지용 첨가제의 용도로서도 검토되고 있다.
전분변성고분자 또는 그 제조방법으로서, 특정한 양이온 에테르화 전분을 줄기 폴리머로 하고, 4급 암모늄 변성된 양이온성기를 그래프트 측쇄에 지니고, 특정 점도를 갖는 고분자(특허문헌 1), 다당류의 줄기 폴리머에 측쇄로서 (메타)아크릴아마이드와 (메타)아크릴산 또는 그 염의 코폴리머를 그래프트시키는 경우(특허문헌 2) 등이 있다.
오니의 탈수처리에서는, 양이온성 고분자응집제가 단독으로 사용되는 경우가 많다. 그러나, 최근 오니발생량의 증가 및 오니성상의 악화에 비해, 종래의 양이온성 고분자응집제는 오니의 처리량에 한계가 있는 것이나, 탈수 케이크 함수율, SS회수율 등의 점에서 처리상태가 반드시 만족할 만한 것이 아니어서, 이들의 점을 개선하는 것이 요구되고 있기 때문에, 각종 양쪽성 고분자응집제 및 이들을 사용한 탈수방법이 검토되고 있다.
예컨대, 무기오니를 함유하지 않는 무기응집제를 첨가한 pH가 5 내지 8인 유기질오니에, 특정 이온당량의 양이온-리치 양쪽성 고분자응집제를 첨가하는 오니의 탈수방법(특허문헌 3), pH가 5 내지 8인 유기질오니에 아크릴레이트계 양이온성 고분자응집제와 양쪽성 고분자응집제를 병용하는 오니의 탈수방법(특허문헌 4), 오니에 무기응집제를 첨가하고, pH를 5 미만으로 설정하고, 특정 조성의 음이온-리치 양쪽성 고분자응집제를 첨가하는 탈수방법(특허문헌 5) 및 배수에 무기응집제, 음이온성 고분자 및 양이온-리치 양쪽성 고분자응집제를 순차적으로 첨가하는 유기성 배수의 처리방법(특허문헌 6) 등이 알려져 있다.
한편, 종래부터 초지공정에서는, 필러를 함유하는 종이 원료를 초지기에 공급하는 최종농도로 희석할 때, 또는 희석한 후에 보류향상제를 첨가하여, 초지기로부터 백수(白水)중으로의 펄프 및 필러유출을 억제하여 보류를 향상시키고 있다.
보류향상제로서는, 통상 수용성 고분자량 폴리에틸렌옥사이드나 양이온성 폴리아크릴아미드 등의 수용성 중합체가 사용되고 있다.
그러나, 이들 수용성 중합체를 함유하는 보류향상제는, 보류율을 보다 향상시킬 목적으로 보류향상제를 비교적 다량으로 사용할 필요가 있고, 그 결과 벌크 플록(bulk floc)이 생성되어 종이의 지합성(地合性)을 극도로 악화시켜 버린다는 문제가 발생한다.
이 문제를 해결하기 위해서, 최근에는 양이온성 중합체와 음이온성 화합물 또는 중합체를 병용하는 듀얼 시스템이라고 불리는 방법이 각광받고 있다. 그 대표예로서, 양이온성 중합체를 첨가한 후에 벤토나이트 등의 음이온성 무기화합물을 첨가하는 방법(특허문헌 7) 및 양이온성 중합체의 첨가 후에 음이온성 콜로이달 실리카를 첨가하는 방법(특허문헌 8) 등이 열거된다.
그러나, 특허문헌 3 내지 6에 기재된 양쪽성 고분자로 이루어지는 오니탈수제는 그 나름대로 특징을 가지는 것이지만, 최근 폐수의 탈수화가 어려워지는 경향에 대하여 반드시 효과적인 방법이라고는 말하기 곤란하다.
또한, 특허문헌 7 및 8에 기재된 보류향상제는, 보류율과 종이의 지합성의 발란스성이 비교적 우수하지만, 그 수준은 아직 불충분하고, 또한 이들 보류향상제는 2액을 병용해서 사용할 필요가 있기 때문에, 초지공정에 있어서 각각의 약품의 첨가장소, 첨가의 타이밍 및 첨가량의 발란스 등의 사용방법이 번잡하다고 하는 문제가 있다.
또한, 특허문헌 1 및 2에 기재된 전분변성고분자를 오니탈수제 및 보류향상제 등의 고분자응집제로서 사용하는 경우, 폐수의 종류나 종이 원료에 함유되는 원료펄프 종류 등에 따라서, 응집·탈수성능이 불충분하게 되는 경우가 있다. 특히, 적용하는 오니에 따라서 입자형성성이 불충분하다. 보다 구체적으로, 폐수 등에 고분자응집제를 첨가한 후, 플록을 빠르게 형성하고, 또한 교반을 계속해도 붕괴되기 어렵다고 하는 점에서 불충분하다.
일본특허공고 소62-21007호 공보(공고일 1987.01.29) 일본특허공개 평6-254306호 공보(공개일 1994.09.13) 일본특허공고 평5-56199호 공보(공고일 1993.03.05) 일본특허 제2933627호 공보(등록일 1999.05.28) 일본특허공고 평6-239호 공보(공고일 1994.01.11) 일본특허공개 평6-134213호 공보(공개일 1994.05.17) 일본특허공개 평4-281095호 공보(공개일 1992.10.06) 일본특허 제2945761호 공보(등록일 1999.06.25)
본 발명의 목적은 천연물을 포함하여 친환경적이고, 전분을 첨가하는 경우 발생할 수 있는 점도 증가로 인한 중합 억제 문제가 발생하지 않아 전분을 다량 투입하는 것이 가능한 고분자 응집제의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 하수/폐수의 고분자 응집시 벌크 플록(bulk floc)의 발생을 억제하여 작고 단단한 플록을 형성함에 따라 응집 강도 및 탈수성을 개선시킬 수 있는 고분자 응집제를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고분자 응집제의 제조 방법은 미호화 전분 및 (메타)아크릴아마이드를 중합시키는 단계를 포함하며, 상기 중합은 상기 미호화 전분의 호화가 가능한 온도인 60℃ 이상에서 이루어진다.
상기 중합은 상기 미호화 전분의 호화가 가능한 온도인 60 내지 100℃에서 이루어질 수 있다.
상기 고분자 응집제는 미호화 전분과 표면이 팽윤(swelling)된 미호화 전분, 및 (메타)아크릴아마이드를 단량체로 포함할 수 있다.
상기 고분자 응집제는 상기 미호화 전분과 상기 표면이 팽윤된 미호화 전분을 99.9:0.1 내지 0.1:99.9의 중량비로 포함할 수 있다.
상기 고분자 응집제는 중량평균분자량이 1,000,000 내지 20,000,000g/mol일 수 있다.
상기 미호화 전분 및 상기 (메타)아크릴아마이드를 중합시키는 단계에서 상기 (메타)아크릴아마이드 100 중량부에 대하여 상기 미호화 전분을 5 내지 95 중량부로 혼합할 수 있다.
상기 미호화 전분 및 상기 (메타)아크릴아마이드를 중합시키는 단계에서 상기 (메타)아크릴아마이드 100 중량부에 대하여 상기 미호화 전분을 50 내지 95 중량부로 혼합할 수 있다.
상기 미호화 전분 및 상기 (메타)아크릴아마이드를 중합시키는 단계에서 음이온 단량체, 양이온 단량체 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 단량체를 상기 (메타)아크릴아마이드 100 중량부에 대하여 0 내지 100 중량부 더 혼합할 수 있다.
상기 미호화 전분 및 상기 (메타)아크릴아마이드를 중합시키는 단계에서 유기산을 더 첨가하여 pH를 2 내지 5로 조절한 후 중합시킬 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 고분자 응집제는 (메타)아크릴아마이드 100 중량부, 및 미호화 전분과 표면이 팽윤된 미호화 전분 5 내지 95 중량부를 단량체로 포함한다.
상기 고분자 응집제는 상기 미호화 전분과 상기 표면이 팽윤된 미호화 전분을 99.9:0.1 내지 0.1:99.9의 중량비로 포함할 수 있다.
상기 고분자 응집제는 중량평균분자량이 1,000,000 내지 20,000,000g/mol일 수 있다.
상기 고분자 응집제는 상기 (메타)아크릴아마이드 100 중량부에 대하여 상기 미호화 전분과 표면이 팽윤된 미호화 전분을 10 내지 95 중량부로 포함할 수 있다.
상기 고분자 응집제는 음이온 단량체, 양이온 단량체 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 단량체를 상기 (메타)아크릴아마이드 100 중량부에 대하여 0 내지 100 중량부로 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
상기 고분자 응집제의 제조 방법은 미호화(未糊化) 전분 및 (메타)아크릴아마이드를 중합시키는 단계를 포함한다. 상기 고분자 응집제의 제조 방법은 미호화 전분을 사용함에 따라 전분을 첨가하는 경우 발생할 수 있는 점도 증가로 인한 중합 억제 문제가 발생하지 않아 전분을 다량 투입하는 것이 가능하다. 즉, 호화 전분을 사용하는 경우 호화 전분의 점도로 인하여 중합 억제 문제가 발생하기 때문에 실제적으로 전체 고분자 응집제에 대하여 전분을 10 중량% 이상 포함하기 어렵다.
이에, 상기 고분자 응집제의 제조 방법은 미호화 전분을 사용함에 따라 미호화 전분을 상기 (메타)아크릴아마이드 100 중량부에 대하여 10 내지 95 중량부로 혼합할 수 있고, 50 내지 95 중량부로 혼합하는 것도 가능하다.
상기 중합은 상기 미호화 전분의 호화가 가능한 온도인 60℃ 이상에서 이루어지고, 60 내지 100℃에서 이루어질 수 있다. 즉, 상기 고분자 응집제의 제조 방법은 상기 중합을 상기 미호화 전분의 호화가 가능한 온도 이상에서 진행함에 따라 중합과 동시에 중합 반응열을 이용하여 일분 미호화 전분을 호화시킨다.
이에 따라, 상기 제조된 고분자 응집제는 미호화 전분과 표면이 팽윤(swelling)된 미호화 전분, 및 (메타)아크릴아마이드를 단량체로 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 고분자 응집제는 상기 미호화 전분과 상기 표면이 팽윤된 미호화 전분을 99.9:0.1 내지 0.1:99.9의 중량비, 바람직하게는 90:10 내지 50:50의 중량비로 포함할 수 있다. 상기 표면이 팽윤된 미호화 전분은 미호화 전분으로서의 전분의 형태가 유지되면서 팽윤에 의해 반응성이 증가하여 상기 고분자 응집제가 상기 미호화 전분과 상기 표면이 팽윤된 미호화 전분을 상기 중량비의 범위 내로 포함하는 경우 하수/폐수의 고분자 응집시 벌크 플록(bulk floc)의 발생을 억제하여 작고 단단한 플록을 형성함에 따라 응집 강도 및 탈수성을 개선시킬 수 있다.
또한, 상기 고분자 응집제는 미호화 전분을 사용함에 따라 중량평균분자량이 1,000,000 내지 20,000,000g/mol, 바람직하게는 3,000,000 내지 10,000,000g/mol인 고분자 응집제를 제조하는 것이 가능하여 이를 통하여 제조된 고분자 응집제는 수처리용 응집제로 사용될 수 있다.
상기 미호화 전분으로는 감자전분, 점질감자(waxy potato)전분, 고구마전분, 사탕옥수수(sugarcorn)전분, 고아밀로스 옥수수전분, 소맥분전분, 쌀전분, 타피오카전분, 사고(sago)전분 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있으며, 본 발명에서 특별히 제한되지 않는다.
상기 미호화 전분은 통상적인 방법에 의하여 양이온화 또는 양쪽성화한 것을 사용할 수 있다. 상기 미호화 전분을 양이온화 또는 양쪽성화하는 경우 단량체와의 공중합성이 우수하고, 응집제로서의 성능도 향상될 수 있다.
상기 미호화 전분을 양이온화하는 방법으로는 원료 전분을 양이온화제로 처리하는 방법이 있다. 상기 양이온화제의 구체적인 예로는 디에틸아미노에틸 클로라이드 등의 3급 아민, 3-클로로-2-하이드록시프로필트리메틸암모늄 클로라이드 또는 글리시딜트리메틸암모늄 클로라이드 등의 4급 암모늄염 등을 들 수 있다.
상기 양이온화된 미호화 전분의 양이온 치환도는 질소 원자 환산으로 0.01 내지 3.0중량/중량%일 수 있고, 바람직하게는 0.02 내지 0.06중량/중량%일 수 있다.
상기 (메타)아크릴아마이드는 아크릴아마이드, 메타크릴아마이드, 디메틸 아크릴아마이드, 디메틸 메타크릴아마이드, 디에틸 아크릴아마이드, 디에틸 메타크릴아마이드 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 고분자 응집제의 제조 방법은 상기 미호화 전분 및 상기 (메타)아크릴아마이드를 중합시키는 단계에서 음이온 단량체, 양이온 단량체 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 단량체를 상기 (메타)아크릴아마이드 100 중량부에 대하여 0 내지 100 중량부로 더 혼합할 수 있다. 상기 단량체의 함량이 상기 (메타)아크릴아마이드 100 중량부에 대하여 100 중량부를 초과하는 경우 상기 (메타)아크릴아마이드 부분의 특성이 충분히 발휘되지 않을 수 있다.
상기 양이온 단량체로는 디메틸아미노에틸 (메타)아크릴레이트, 디에틸아미노에틸 (메타)아크릴레이트, 디메틸아미노에틸 (메타)아크릴레이트, 디에틸아미노-2-하이드록시프로필 (메타)아크릴레이트, 디메틸아미노프로필 (메타)아크릴레이트 등의 디알킬아미노알킬 (메타)아크릴레이트, 및 이들의 염산염 또는 황산염 등의 3급염; 디메틸아미노에틸 (메타)아크릴아미드 등의 디알킬아미노알킬 (메타)아크릴아미드, 및 이들의 염산염 또는 황산염 등의 3급염; 디알킬아미노알킬 (메타)아크릴레이트의 염화 메틸 부가물 등의 할로겐화 알킬 부가물, 및 이들의 4급염; 디알킬아미노알킬 (메타)아크릴레이트의 염화 벤질 부가물 등의 할로겐화 아릴 부가물, 및 이들의 4급염; 디알킬아미노알킬 (메타)아크릴아미드의 염화 메틸 부가물 등의 할로겐화 알킬 부가물, 및 이들의 4급염; 및 디알킬아미노알킬 (메타)아크릴아미드의 염화 벤질 부가물 등의 할로겐화 아릴 부가물, 및 이들의 4급염 등을 들 수 있다. 상기 양이온 단량체로는 디알킬아미노알킬 (메타)아크릴레이트의 4급염이 바람직하고, 디알킬아미노알킬 (메타)아크릴레이트의 할로겐화 알킬 부가물이 보다 바람직하다.
상기 음이온 단량체로는 (메타)아크릴산, 크로톤산, 이타콘산 또는 말레인산 등의 불포화 카르복실산 및 이들의 염 등을 들 수 있다. 상기 염으로는 암모늄염, 나트륨 또는 칼륨 등의 알칼리 금속염을 들 수 있다. 상기 음이온 단량체로는 (메타)아크릴산이 바람직하다.
그 밖의 공중합 가능한 단량체로는 비이온(nonionic)성 모노머나 가교 모노머 등을 들 수 있다. 상기 단량체는 상기 (메타)아크릴아마이드 100 중량부에 대하여 0 내지 45 중량부로 포함될 수 있다. 상기 단량체의 함량이 상기 (메타)아크릴아마이드 100 중량부에 대하여 45 중량부를 초과하는 경우 상기 미호화 전분 부분과 상기 (메타)아크릴아마이드 부분의 특성이 충분히 발휘되지 않을 수 있다.
상기 비이온성 모노머로는 아크릴로니트릴(acrylonitrile), 초산비닐, 스티렌 등이 들 수 있다.
상기 가교 모노머로는 메틸렌 비스(메타)아크릴아미드 등의 비스(메타)아크릴아미드류, 에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트 등의 이중 결합을 2개 가지는 모노머, 트리 아크릴 포르말(formal) 등 이중 결합을 3개 가지는 모노머, 글리시딜(메타)아크릴레이트 등 반응성 관능기를 가지는 비닐 모노머를 들 수 있다.
상기 고분자 응집제의 제조 방법은 상기 미호화 전분 및 상기 (메타)아크릴아마이드를 중합시키는 단계에서 유기산을 더 첨가하여 pH를 2 내지 5, 바람직하게는 3.0 내지 4.5로 조절한 후 중합시킬 수 있다.
상기 미호화 전분 및 상기 (메타)아크릴아마이드를 중합시키는 단계에서 유기산을 더 첨가하여 pH를 2 내지 5로 조절하는 경우 개시 시간이 단축될 수 있다.
상기 유기산으로는 술팜산, 아세트산, 뷰티르산, 팔미트산, 옥살산, 타타르산, 아디픽산 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나일 수 있으며, 바람직하게 아디픽산이나 술팜산일 수 있다.
상기 중합은 상기 미호화 전분의 분산액 중에서 가교제를 첨가하여 (메타)아크릴아마이드, 선택적으로 양이온 단량체 또는 음이온 단량체 등의 단량체를 중합시켜 이루어질 수 있다.
상기 중합 형식으로는 수용액중합, 분산중합, 역상현탁중합 또는 역상에멀젼중합 등일 수 있으며, 취급이 용이한 점에서 수용액중합 및 역상에멀젼중합이 바람직하다. 상기 수용액중합을 사용하는 경우에는, 수성매체 중에 미호화 전분 및 (메타)아크릴아마이드를 용해 또는 분산시킨 후, 개시제의 존재하에서 중합시킨다. 상기 역상에멀젼중합을 사용하는 경우에는 미호화 전분 및 (메타)아크릴아마이드를 포함하는 수용액과 HLB가 3 내지 6인 소수성 계면활성제를 포함하는 유기 분산매를 교반 및 혼합하여 유화시킨 후, 개시제의 존재하에서 중합시킨다.
상기 수성매체 또는 유기분산매 중의 미호화 전분 및 (메타)아크릴아마이드의 함량은 제조될 고분자 응집제의 특성에 따라 적절하게 조절될 수 있으며, 일 예로 20 내지 70 중량%일 수 있다.
상기 개시제로는 아조계 개시제를 사용할 수 있으며, 상기 아조계 개시제로는 4,4'-아조비스(4-시아노발레르산)(10시간 반감기온도 69℃, 이하 괄호안의 온도는 동일한 의미를 나타냄), 2,2'-아조비스이소부티로니트릴(65℃), 2,2'-아조비스(2-메틸부티로니트릴)(67℃), 2,2'-아조비스[2-메틸-N-(2-하이드록시에틸)프로피온아미드(86℃), 2,2'-아조비스(2-아미디노프로판) 염산염(56℃), 2,2'-아조비스[2-(2-이미다졸린-2-일)프로판] 염산염(44℃) 등을 사용할 수 있다. 상기 아조계 개시제는 단독으로 사용할 수 있고, 또는 2종 이상을 병용할 수도 있다.
상기 개시제는 상기 (메타)아크릴아마이드 100 중량부에 대하여 5O 내지 5000ppm, 바람직하게 100 내지 3000ppm, 더욱 바람직하게 300 내지 1000ppm으로 사용될 수 있다. 상기 개시제의 사용량이 50ppm 미만인 경우에는 중합이 불완전해서 잔존 단량체가 많아지고, 5000ppm을 초과하는 경우 얻어지는 고분자 응집제가 저분자량체가 될 수 있다.
상기 고분자 응집제의 제조 방법에 의하여 제조된 고분자 응집제는 (메타)아크릴아마이드 100 중량부, 및 미호화 전분과 표면이 팽윤된 미호화 전분 10 내지 95 중량부를 단량체로 포함한다. 이 경우, 상기 고분자 응집제는 상기 미호화 전분과 상기 표면이 팽윤된 미호화 전분을 99.9:0.1 내지 0.1:99.9의 중량비, 바람직하게는 90:10 내지 50:50의 중량비로 포함할 수 있다. 상기 표면이 팽윤된 미호화 전분은 미호화 전분으로서의 전분의 형태가 유지되면서 팽윤에 의해 반응성이 증가하여 상기 고분자 응집제가 상기 미호화 전분과 상기 표면이 팽윤된 미호화 전분을 상기 중량비의 범위 내로 포함하는 경우 하수/폐수의 고분자 응집시 벌크 플록(bulk floc)의 발생을 억제하여 작고 단단한 플록을 형성함에 따라 응집 강도 및 탈수성을 개선시킬 수 있다.
또한, 상기 고분자 응집제는 미호화 전분을 사용하여 제조됨에 따라 중량평균분자량이 1,000,000 내지 20,000,000g/mol, 바람직하게는 3,000,000 내지 10,000,000g/mol이 되도록 제조되는 것이 가능하다. 상기 고분자 응집제의 중량평균분자량이 상기 범위 내인 경우 수처리용 응집제로 사용될 수 있다.
상기 고분자 응집제는 음이온 단량체, 양이온 단량체 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 단량체를 상기 (메타)아크릴아마이드 100 중량부에 대하여 0 내지 100 중량부로 더 포함할 수 있다. 상기 단량체의 함량이 상기 (메타)아크릴아마이드 100 중량부에 대하여 100 중량부를 초과하는 경우 상기 (메타)아크릴아마이드 부분의 특성이 충분히 발휘되지 않을 수 있다. 상기 양이온 단량체 또는 음이온 단량체에 대한 설명은 상기 고분자 응집제의 제조 방법에서 설명한 것과 동일하므로 그 구체적인 설명은 생략한다.
본 발명의 고분자 응집제의 제조 방법은 천연물을 포함하여 친환경적이고, 전분을 첨가하는 경우 발생할 수 있는 점도 증가로 인한 중합 억제 문제가 발생하지 않아 전분을 다량 투입하는 것이 가능하다.
상기 고분자 응집제의 제조 방법에 따라 제조된 고분자 응집제는 하수/폐수의 고분자 응집시 벌크 플록(bulk floc)의 발생을 억제하여 작고 단단한 플록을 형성함에 따라 응집 강도 및 탈수성을 개선시킨다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
[제조예 1: 중합 온도를 변화시키면서 고분자 응집제의 제조]
(실시예 1-1)
2L 비이커에 아크릴아마이드 100 중량부와 디메틸아미노에틸 아크릴레이트 염화 메틸 4급염(dimethylaminoethyl acrylate methylchloride quaternary) 50 중량부를 투입하고, 펜타나트륨 펜텐산 200ppm을 투입하고, 아조비스이소부티로니트릴 1000ppm 및 미호화 전분 30 중량부를 투입하고, 술팜산 0.1 중량부를 투입하여 pH를 4로 조절하고, 1시간 동안 교반하고, 교반한 용액을 진공 반응기에 부은 후 질소 가스를 일정 시간 불어주고, 온도를 60℃로 유지하면서 중합시켜 고분자 응집제를 제조하였다.
상기 제조된 고분자 응집제는 미호화 전분과 표면이 팽윤된 미호화 전분을 70:30의 중량비로 포함하고, 중량평균분자량이 4500000g/mol이었고, 0.2 중량%를 용해한 점도가 250cps이었다.
(실시예 1-2)
상기 실시예 1-1에서 상기 중합 온도를 70℃로 유지하면서 중합시킨 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일하게 실시하여 고분자 응집제를 제조하였다.
상기 제조된 고분자 응집제는 미호화 전분과 표면이 팽윤된 미호화 전분을 50:50의 중량비로 포함하고, 중량평균분자량이 5500000g/mol이었고, 0.2 중량%를 용해한 점도가 280cps이었다.
(실시예 1-3)
상기 실시예 1-1에서 상기 중합 온도를 80℃로 유지하면서 중합시킨 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일하게 실시하여 고분자 응집제를 제조하였다.
상기 제조된 고분자 응집제는 미호화 전분과 표면이 팽윤된 미호화 전분을 30:70의 중량비로 포함하고, 중량평균분자량이 6700000g/mol이었고, 0.2 중량%를 용해한 점도가 320cps이었다.
(비교예 1-1)
상기 실시예 1-1에서 상기 중합 온도를 50℃로 유지하면서 중합시킨 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일하게 실시하여 고분자 응집제를 제조하였다.
상기 제조된 고분자 응집제는 표면이 팽윤된 미호화 전분을 포함하고 있지 않았으며, 중량평균분자량이 2500000g/mol이었고, 0.2 중량%를 용해한 점도가 180cps이었다.
[제조예 2: 미호화 전분의 함량을 변화시키면서 고분자 응집제의 제조]
(실시예 2-1)
상기 실시예 1-1에서 미호화 전분의 함량을 50 중량부로 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일하게 실시하여 고분자 응집제를 제조하였다.
상기 제조된 고분자 응집제는 미호화 전분과 표면이 팽윤된 미호화 전분을 70:30의 중량비로 포함하고, 중량평균분자량이 3800000g/mol이었고, 0.2 중량%를 용해한 점도가 190cps이었다.
(실시예 2-2)
상기 실시예 1-1에서 미호화 전분의 함량을 95 중량부로 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일하게 실시하여 고분자 응집제를 제조하였다.
상기 제조된 고분자 응집제는 미호화 전분과 표면이 팽윤된 미호화 전분을 70:30의 중량비로 포함하고, 중량평균분자량이 1200000g/mol이었고, 0.2 중량%를 용해한 점도가 50cps이었다.
(비교예 2-1)
상기 실시예 2-1에서 미호화 전분을 대신하여 호화 전분을 사용한 것을 제외하고는 실시예 2-1과 동일하게 실시하였다.
이 경우 호화 전분의 점성 증가 때문에 고분자 응집제가 생성되지 않는 것을 확인하였다.
[실험예 1: 고분자 응집제의 성능 실험]
경기도 용인시에 소재하며, 생활하수를 처리하는 하수처리장의 슬러지를 대상으로 상기 실시예 및 비교예에서 제조한 제품의 응집 성능 평가(Jar-test)를 실시하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실험 방법: 고속(800rpm) 5초, 저속(200rpm) 25초 교반 후 응집 상태 관찰
슬러지 성상: Total Solid(TS) 0.5%, pH 7.03
플록 강도: 우수(●), 보통(○), 나쁨(■)
실시예 1-1 실시예 1-2 실시예
1-3		 비교예 1-1 실시예 2-1 실시예 2-2 비교예 2-1
주입량(ppm) 100 100 100 100 100 100 -
플록 강도 ● ● ○ ■ ○ ○ -
20초 후
여액량(ml)		 185 179 175 144 187 175 -
함수율(%) 78.3 79.2 79.8 81.2 80.5 81.1 -
상기 표 1을 참조하면, 실시예 1-1 내지 1-3에서 제조한 고분자 응집제의 경우 미호화 전분과 표면이 팽윤된 미호화 전분이 함께 존재하여 미호화 전분만 존재하는 비교예 1-1에서 제조한 고분자 응집제에 비하여 응집 성능이 우수하게 나타나는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 2-1 및 2-2에서 제조한 고분자 응집제의 경우, 미호화 전분 및 표면이 팽윤된 미호화 전분이 공존함에 따라 전분의 비율이 증가함에도 양호한 응집 성능이 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 그러나, 비교예 2-1에서 제조된 고분자 응집제의 경우, 호화 전분의 투입에 의해 호화 전분 특유의 점성이 발생되어 중합이 억제되고 이를 통해 중합이 원만히 이뤄지지 않아 제품으로서의 응집 성능을 평가할 수 없었다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (14)

  1. 미호화 전분 및 (메타)아크릴아마이드를 중합시키는 단계를 포함하며,
    상기 중합은 상기 미호화 전분의 호화가 가능한 온도인 60℃ 이상에서 이루어지는 것인 고분자 응집제의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중합은 상기 미호화 전분의 호화가 가능한 온도인 60 내지 100℃에서 이루어지는 것인 고분자 응집제의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 응집제는 미호화 전분과 표면이 팽윤(swelling)된 미호화 전분, 및 (메타)아크릴아마이드를 단량체로 포함하는 것인 고분자 응집제의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 고분자 응집제는 상기 미호화 전분과 상기 표면이 팽윤된 미호화 전분을 99.9:0.1 내지 0.1:99.9의 중량비로 포함하는 것인 고분자 응집제의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 응집제는 중량평균분자량이 1,000,000 내지 20,000,000g/mol인 것인 고분자 응집제의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 미호화 전분 및 상기 (메타)아크릴아마이드를 중합시키는 단계에서 상기 (메타)아크릴아마이드 100 중량부에 대하여 상기 미호화 전분을 5 내지 95 중량부로 혼합하는 것인 응집제의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 미호화 전분 및 상기 (메타)아크릴아마이드를 중합시키는 단계에서 상기 (메타)아크릴아마이드 100 중량부에 대하여 상기 미호화 전분을 50 내지 95 중량부로 혼합하는 것인 응집제의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 미호화 전분 및 상기 (메타)아크릴아마이드를 중합시키는 단계에서 음이온 단량체, 양이온 단량체 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 단량체를 상기 (메타)아크릴아마이드 100 중량부에 대하여 0 내지 100 중량부 더 혼합하는 것인 응집제의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 미호화 전분 및 상기 (메타)아크릴아마이드를 중합시키는 단계에서 유기산을 더 첨가하여 pH를 2 내지 5로 조절한 후 중합시키는 것인 응집제의 제조 방법.
  10. (메타)아크릴아마이드 100 중량부, 및
    미호화 전분과 표면이 팽윤된 미호화 전분 5 내지 95 중량부
    를 단량체로 포함하는 고분자 응집제.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 고분자 응집제는 상기 미호화 전분과 상기 표면이 팽윤된 미호화 전분을 99.9:0.1 내지 0.1:99.9의 중량비로 포함하는 것인 고분자 응집제.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 고분자 응집제는 중량평균분자량이 1,000,000 내지 20,000,000g/mol인 것인 고분자 응집제.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 고분자 응집제는 상기 (메타)아크릴아마이드 100 중량부에 대하여 상기 미호화 전분과 표면이 팽윤된 미호화 전분을 10 내지 95 중량부로 포함하는 것인 고분자 응집제.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 고분자 응집제는 음이온 단량체, 양이온 단량체 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 단량체를 상기 (메타)아크릴아마이드 100 중량부에 대하여 0 내지 100 중량부로 더 포함하는 것인 고분자 응집제.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107311284A (zh) * 2017-08-31 2017-11-03 陕西科技大学 一种疏水接枝共聚阳离子絮凝剂的制备方法
WO2022233094A1 (zh) * 2021-05-07 2022-11-10 南京大学 一种疏水改性阳离子淀粉絮凝剂及其制备方法和应用
CN116854223A (zh) * 2023-09-04 2023-10-10 杭州尚善若水环保科技有限公司 组合药剂以及阻止阳离子高分子絮凝剂溶解后降解的工艺

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107311284A (zh) * 2017-08-31 2017-11-03 陕西科技大学 一种疏水接枝共聚阳离子絮凝剂的制备方法
WO2022233094A1 (zh) * 2021-05-07 2022-11-10 南京大学 一种疏水改性阳离子淀粉絮凝剂及其制备方法和应用
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CN116854223B (zh) * 2023-09-04 2023-12-15 杭州尚善若水环保科技有限公司 组合药剂以及阻止阳离子高分子絮凝剂溶解后降解的工艺

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