TWI685469B - 水淨化劑及水淨化方法 - Google Patents

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Abstract

一種水淨化劑，其係由包含植物粉末與高分子凝集劑的混合物之顆粒 而成，其特徵在於，該顆粒的表面存在使用該高分子凝集劑披覆該植物粉末的披覆部分，及未使用該高分子凝集劑披覆該植物粉末的非披覆部分。

Description

水淨化劑及水淨化方法
本發明係關於一種使用於工業排放水等之水淨化的植物來源水淨化劑，及使用該水淨化劑的水淨化方法。
近年來，於工廠製造各種產品的過程中，大量產生了包含金屬離子或氟離子等無機離子之環境有害物質的廢液。
另一方面，關於此等無機離子的排放規定亦漸漸變得嚴苛。為了遵守此等排放規定，本發明人們尋求一種能將無機離子自包含無機離子的排放水中有效率地去除，且儘可能地以簡單、低成本的方式實施之無機離子的去除方法。
一直以來，就去除來自工廠排放水等不純物粒子的方法而言，有人提出了凝集沉澱法、離子交換法、使用活性碳等吸附劑之吸附法、電吸附法、及磁吸附法等。
例如，就凝集沉澱法而言，有人提出了一種方法，該方法包含：將鹼加入溶解有重金屬離子的排放水，並使排放水呈鹼性，接著使至少一部份的重金屬離子不溶解化，進而形成懸濁固狀物的製程；將無機凝集劑加入排放水，使懸濁固狀物凝結沉降的製程；及讓排放水通過含有埃及國王菜、小松菜等葉菜的陽離子交換體之吸附層的吸附製程(例如，參照專利文獻1)。
同時，也有人提出一種凝集方法，其係將含有埃及國王菜(molokheiya)、或其乾燥物、或其抽出物中至少任一者的凝集劑與高分子凝集劑混合或併用，進而使懸濁液中微粒子凝集分離(例如，參照專利文獻2)。
此外，當欲淨化之排放水的量越多、包含於排放水之不必要物質的量越多、或包含於排放水之不必要物質的種類越多時，則期望建構一種於此等排放水的淨化處理中自動地置入必要的淨化劑之系統。
在進行高速且安定的淨化處理方面，裝置的自動化是重要課題，且本發明人們期望提供一種適用於供給至自動化淨化裝置的水淨化劑。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2011-194385號公報
[專利文獻2]日本特開平11-114313號公報
然而，因為上述專利文獻1的方法係分別 具有凝集劑的凝集製程與陽離子交換體的吸附製程，故耗時耗力。同時，根據上述專利文獻2的方法，將無機離子減少至所欲的濃度以下相當費時。因此，上述任一方法皆非滿足水淨化性能的方法。
再者，此等文獻中記載的方法並未思及淨化處理排放水的自動化裝置，且文獻中記載的淨化劑並非適用於供給至自動化系統裝置的淨化劑。
因此，本發明人們期望提供一種能夠在所定時間內將無機離子減少至所欲濃度以下之具有優異水淨化性能的水淨化劑，且該水淨化劑亦適用於自動化系統裝置。
本發明解決過去的多個問題，並將達成以下的目的作為課題。意即，本發明之目的係提供一種水淨化劑，該水淨化劑在具有優異水淨化性能的同時，亦能夠適用於排放水的自動化淨化裝置。
就解決該課題的手段而言，如下所述。意即：
<1>一種水淨化劑，其係由包含植物粉末與高分子凝集劑的混合物之顆粒而成，其特徵在於，該顆粒的表面存在使用該高分子凝集劑披覆該植物粉末的披覆部分，及未使用該高分子凝集劑披覆該植物粉末的非披覆部分。
<2>如該<1>所述之水淨化劑，其中，相對於該披覆部分的面積與該非披覆部分的面積之合計面積，該披覆部分的面積比例占該合計面積的10%~90%。
<3>如該<1>~<2>中任一者所述之水淨化劑，其中，相對於該披覆部分的面積與該非披覆部分的面積之合計面積，該披覆部分的面積比例占該合計面積的30%~70%。
<4>如該<1>~<3>中任一者所述之水淨化劑，其中，該植物粉末係選自長朔黃麻(changshuohuangma)、埃及國王菜、小松菜、鴨兒芹、日本蕪菁及波菜所組成之群中任一者。
<5>如該<4>所述之水淨化劑，其中，該植物粉末係長朔黃麻。
<6>如該<4>~<5>中任一者所述之水淨化劑，其中，該長朔黃麻係中國農業科學院麻類研究所之鑑定編號2013的「中黃麻4號」。
<7>如該<1>~<6>中任一者所述之水淨化劑，其中，該水淨化劑的中位徑為150μm以上。
<8>如該<1>~<7>中任一者所述之水淨化劑，其中，該高分子凝集劑係聚丙烯醯胺。
<9>如該<1>~<8>中任一者所述之水淨化劑，其中，該水淨化劑係透過以下製造方法製得：混練製程，將該植物粉末與該高分子凝集劑混合並加水混練，進而得到混練物；拉伸及薄片化製程，藉由拉伸法將該混練物成形為薄片狀，進而得到薄片狀的成形物；乾燥製程，將該薄片狀的成形物乾燥，進而得到乾燥後的薄片；及粉碎製程，將該乾燥後的薄片粉碎。
<10>一種水淨化方法，其係將<1>~<9>中任一者所述之水淨化劑溶解於水，進而得到包含植物粉末與高分子凝集劑的分散液，接著藉由將該分散液供給至含有無機系廢棄物的排放水，以去除排放水中的無機系廢棄物。
<11>如該<10>所述之水淨化方法，其中，該排放水係具有選自鎳、氟、鐵、銅、鋅、鉻、砷、鎘、錫及鉛所組成之群中至少一種的無機系廢棄物。
<12>如該<11>所述之水淨化方法，其中，預先針對無機系廢棄物中選自鎳離子、氟離子、鐵離子、銅離子、鋅離子、鉻離子、砷離子、鎘離子、錫離子及鉛離子所組成之群中至少一種的無機離子施以不溶化處理後，再將該分散液供給至該排放水。
本發明解決過去的多個問題，並能達成前述目的，且能提供提供一種水淨化劑，該水淨化劑在具有優異水淨化性能的同時，亦能夠適用於排放水的自動化淨化裝置。
[圖1]圖1係顯示顆粒表面的一例之掃描式電子顯微鏡(SEM,scanning electron microscope)圖像。
[圖2]圖2係顯示顆粒表面的一例之SEM圖像。
[圖3]圖3係顯示顆粒表面的一例之SEM圖像。
(水淨化劑)
本發明的水淨化劑係由包含植物粉末與高分子凝集劑的混合物之顆粒而成。
該顆粒的表面存在使用該高分子凝集劑披覆該植物粉末的披覆部分，及未使用該高分子凝集劑披覆該植物粉末的非披覆部分。
滿足上述要件的本發明水淨化劑係，在具有優異水淨化性能的同時，亦能夠適用於排放水的自動化淨化裝置之水淨化劑。
本發明人們為了提供具有優異水淨化性能的水淨化劑而針對包含植物粉末的水淨化劑進行潛心研究。結果，本發明人們發現，在由植物粉末與高分子凝集劑混練而得之顆粒中，藉由使該顆粒的表面存在使用該高 分子凝集劑披覆該植物粉末的披覆部分，及具有未使用該高分子凝集劑披覆該植物粉末的非披覆部分，如此一來，該顆粒具有優異的水淨化性能。
雖然該顆粒具有優異水淨化性能的理由尚未明瞭，但認為如下所述般。
本發明中，例如係以含有鎳、氟、鐵、銅、鋅、鉻、砷、鎘、錫及鉛等無機系廢棄物之工業排放水作為對象，自該排放水將無機系廢棄物去除(亦稱為水的淨化)，其中，該去除係藉由使無機系廢棄物中鎳離子、氟離子、鐵離子等無機離子不溶解化，進而形成懸濁固狀物(本發明亦將其稱為微絮凝物(flock))，接著使該微絮凝物沉降且固液分離而進行。於這種水的淨化時，一旦使用由植物粉末與高分子凝集劑而成的顆粒：
(i)藉由高分子凝集劑來促進排放水中無機離子的微絮凝物化
(ii)藉由植物粉末來提高排放水中無機離子的吸附效果
(iii)藉由存在於植物粉末的細孔來提高微絮凝物的吸附效果
因此，一旦植物材料纖維的空隙(Porous)部分完全未使用高分子凝集劑披覆(未形成披覆部分)，植物材料急速吸水並沉降，即無法發揮上述的吸附效果，另一方面，一旦空隙部分完全使用高分子凝集劑披覆(未形成非披覆部分)，因為具有陽離子交換功能的植物粉末粒子無法與排放水充分接觸，故無法充分發揮上述(ii)及(iii)的效果。
因此，表面存在該披覆部分與該非披覆部分兩者之本發明的界定顆粒能夠顯示優異的水淨化性能。
表面存在該披覆部分與該非披覆部分之本發明的界定顆粒能夠使用後述製造方法製作。
再者，使用後述製造方法製作之滿足上述要件之本發明的界定顆粒除了顯示優異的耐沉降性以外，亦顯示有良好的黏度值與容積比重值(Bulk specific gravity)(參照下述實施例的結果)。本發明人們認為顯示有如此物性之顆粒亦為顯示有優異水淨化性能的要因之一。
同時，如下述實施例所示，本發明的界定顆粒顯示有良好的流動性指數值，因此本發明的界定顆粒流動性優異，能夠適用於自動化淨化裝置。
以下，針對水淨化劑的具體構成做說明。
<植物>
就該植物而言，只要是能將排放水中的廢棄物(鎳、銅、氟等)凝集分離的植物，並未特別限制，舉例來說，長朔黃麻、埃及國王菜(molokheiya)、小松菜、鴨兒芹、日本蕪菁及波菜等。因為此等植物的粉末之陽離子交換功能優異，同時此等植物的粉末具有能夠吸附無機離子排放水中的微絮凝物之細孔，故較佳可使用此等植物的粉末。
就植物的部位而言，可使用葉、莖、根任一者的一部分。
該植物中較佳為長朔黃麻、埃及國王菜，且更佳為在下述實施例顯示有良好結果的長朔黃麻。
同時，長朔黃麻中特佳為中國農業科學院麻類研究所之鑑定編號2013的「中黃麻4號」。
「中黃麻4號」具有以下特性。
農作物種類：黃麻
品種出處：湘黃麻3號x 0-4(1)雜交F1世代與湘黃麻3號的繁殖物
特徵與特性：中黃麻4號是長果種的普通黃麻，其具有綠色且圓筒狀的莖、分散針狀的葉子、綠色的葉柄、及相對於主莖呈小角度的側芽與托葉。中黃麻4號具有綠色的花萼、長果圓筒形、五室子房及晚熟的品種。
<高分子凝集劑>
就該高分子凝集劑而言，與上述植物的部分相同，只要是具有去除排水中該無機系廢棄物的效果之高分子凝集劑，並未特別限制，舉例來說，例如聚丙烯醯胺(PAM)、聚丙烯醯胺的部份水解鹽、聚胺、海藻酸鈉、聚丙烯酸鈉、羧甲基纖維素(CMC,Carboxymethyl Cellulose)鈉鹽等。此等當中，較佳係使用聚丙烯醯胺。就該聚丙烯醯胺而言，例如可使用市售品Flopan AN 905、Flopan AN 926、Flopan AN 956(SNF股份有限公司製)等。
<植物粉末與高分子凝集劑的混合物之顆粒>
以質量比計，該植物粉末與該高分子凝集劑的混合比率較佳為10：90~90：10的範圍。
該顆粒係顯示以下的特性。
<<表面狀態>>
該顆粒的表面存在使用該高分子凝集劑披覆該植物粉末的披覆部分，及未使用該高分子凝集劑披覆該植物粉末的非披覆部分。
因為植物粉末的纖維構造，使得該顆粒的表面存在很多空孔，故顆粒的表面形成存在空隙(多孔)的多孔質形狀。
高分子凝集劑進入植物材料纖維的空隙(多孔)部分，接著使用高分子凝集劑覆蓋顆粒表面的多孔部分以形成該披覆部分。
以圖1~圖3作為基礎來說明該披覆部分與該非披覆部分的狀態。
圖2係多孔部並未使用高分子凝集劑披覆之顆粒表面的SEM圖像。多孔部並未使用高分子凝集劑披覆，因此沒有形成披覆部分，意即顯示了相對於顆粒的表面積，披覆部分的面積是0%的狀態。
圖3係多孔部完全使用高分子凝集劑披覆之顆粒表面的SEM圖像。因為沒有形成非披覆部分，意即顯示了相對於顆粒的表面積，披覆部分的面積是100%的狀態。
相對地，圖1係顯示本發明的界定顆粒的一例之SEM圖像。因為圖1顯示了顆粒的表面混合了披覆部分與非披覆部分，故圖1顯示了相對於顆粒的表面積，披覆部分的面積是50%的狀態。
為了使該顆粒充分發揮上述(i)~(iii)之效果，存在於顆粒表面的植物粉末的至少一部分係未使用高分子凝集劑披覆，進而形成非披覆部分係重要的。
本發明中該披覆部分的面積係未滿該顆粒表面積的100%，較佳為90%以下。另一方面，為了使該顆粒充分發揮上述(i)~(iii)之效果，存在於顆粒表面的植物粉末的至少一部分係使用高分子凝集劑披覆，進而形成披覆部分亦係重要的。本發明中該披覆部分的面積係大於該顆粒表面積的0%，較佳為10%以上。
本發明中，披覆部分的面積係以下述方式做測定，且表面積中披覆部分的面積比例係透過下述(1)式來求出。
披覆部分的面積/(披覆部分的面積+非披覆部分的面積)...(1)
本發明中，相對於該披覆部分的面積與該非披覆部分的面積之合計面積，該披覆部分的面積比例較佳為占該合計面積的10%~90%，更佳為占該合計面積的30%~70%。
較佳係使用後述的製造方法製作顆粒，並於顆粒表面形成披覆部分與非披覆部分。特別的是，一旦使用該製造方法，亦可以調整披覆部分與非披覆部分的比例。該製造方法係如後所述。
該披覆部分與非披覆部分的面積係透過以下方法自SEM圖像求出。
[表面積中披覆部分比例的測定方法]
如圖1所示，沿著傾斜纖維質構造之可觀察到的多孔構造部分，係指未使用高分子凝集劑披覆的該非披覆部分，沿著傾斜纖維質構造之不可觀察到的多孔構造部分，係指使用高分子凝集劑披覆的該披覆部分。因此，觀察SEM圖像且將屬於各部分的位置做分類，並計測各自的面積。再者，如上述(1)式所示，藉由算出該披覆部分的面積，並求出相對於該披覆部分的面積與該非披覆部分的面積之合計面積的比例，作為表面積中該披覆部分的比例。
再者，針對上述植物的纖維質構造之可辨別程度而對圖像的明亮區域進行測定。例如，於顆粒表面存在凹陷等理由而呈現黑暗因此無法識別表面構造時，或者，雖然在圖1~圖3中到處都能看到表面構造，但圖像黑暗以至於不易確認表面構造時，將該區域排除於測定之外。
<<中位徑>>
本發明的界定顆粒之中位徑較佳為150μm以上，更佳為200μm以上且為900μm以下。
一旦中位徑未滿150μm，因為顆粒的流動性下降故造成供給機的定量性能下降。
同時，一旦中位徑在900μm以下，因為不會產生使粉碎機或自動供給機等的配管內阻塞的疑慮，故能適用於自動化淨化裝置。
此處，中位徑(亦稱為d50)係指，以該顆粒的粒徑大小作圖時，粒徑為圖中全體個數50%位置時的粒徑(將粒徑較大側與粒徑較小側分成等量時的粒徑)。本發明的粒徑係容積粒徑。
同時，該中位徑係可藉由mastersizer2000(Malvern Instrument製)等市售的測定機來計測。
<<流動性指數>>
藉由測定本發明水淨化劑的安息角、壓縮度及刮鏟角的三項目所得的Carr之流動性指數較佳為45以上，更佳為52.5以上。
此處，所謂的安息角、壓縮度及刮鏟角係指，例舉於Carr的流動性指數(R.L.Carr’Evaluating Flow Properties of Solids’ Chemical Engineering January18.1965)的測定項目之安息角、壓縮度及刮鏟角。
舉例來說，這些安息角、壓縮度及刮鏟角能使用市售的各種粉體物性測定器來測定。具體而言，舉例來說，能使用Powertester PT-N型(Hosokawamicron股份有限公司製)藉由後述的方法來測定。
從所得之安息角、壓縮度及刮鏟角而求得的流動性指數係能使用作為Carr的流動性指數之眾所皆知的基準。
本發明中，Hosokawamicron股份有限公司得到R.L.Carr及McGraw-Hill公司的承認，基於上述Chemical Engineering January 18.(1965)的166頁及167頁來作成，Hosokawamicron股份有限公司使用公開的Carr之流動性指數表。
Carr之流動性指數的評價項目中，關於本發明的安息角、壓縮度及刮鏟角之三項目中之流動性指數表顯示於下述表1。基於該表1，求得對應安息角、壓縮度及刮鏟角的各個測定結果之安息角的指數、壓縮度的指數、刮鏟角的指數，較佳係合計這些值。本發明將此合計值作為該水淨化劑的流動性指數。
Figure 105108800-A0305-02-0013-1
該安息角、該壓縮度及該刮鏟角能如下述來求得。
[安息角(°)的測定]
安息角(°)係能使用Powertester PT-N型(Hosokawamicron公司製)，藉由下述的注入法來測定。
透過漏斗將測定的試料落下至圓形狀的台座，測定形成山型的層時之斜面與水平面的夾角。
[壓縮度(°)的測定]
壓縮度的Da(密實表觀比重)、Db(鬆散表觀比重)係能使用Powertester PT-N型(Hosokawamicron公司製)來測定。
移除100cc的不鏽鋼杯上部之專用的蓋子，將150cc至200cc的試料置入，測定從2cm的高度反復落下180次來賦予振動後的試料之比重，作為Da。
將100cc的試料安靜地置入100cc的不鏽鋼杯，測定此時的試料之比重，作為Db。
將Da與Db值代入下述式(2)。
壓縮度(%)={(Da-Db)/Da}*100...(2)
Da(密實表觀比重)：將粉末及/或顆粒置入一定容積的容器，從高度2cm反復落下180次來賦予振動後，計算測量出的比重。
Db(鬆散表觀比重)：將粉末及/或顆粒安靜地置入一定容積的容器時，計算測量出的比重。
[刮鏟角(°)的測定]
刮鏟角(°)係能使用Powertester PT-N型(Hosokawamicron公司製)來測定。
水平置入的矩形刮鏟將試料如進行掩埋般地堆積，然後測定僅將刮鏟慢慢地往垂直方向拿起時形成的山之剖面角度(A)及、對此賦予一定的衝撃 使粉體的山崩解而形成的山之剖面角度(B)，接著將此等值代入下述式(3)，求得刮鏟角(°)。
刮鏟角(°)={(A+B)/2}...(3)
使用後述製造方法製作之本發明水淨化劑係如於下述實施例所示般，在流動性指數顯示有良好的結果。
<<容積比重>>
使用後述製造方法製作之本發明水淨化劑係顯示良好的容積比重值，且容積比重值的變動量少。
該水淨化劑的容積比重較佳係0.3g/cm3以上且0.8g/cm3以下。
容積比重係能使用Powertester PT-N型(Hosokawamicron公司製)來測定。
將100cc的試料安靜地置入100cc的不鏽鋼杯，測定此時的試料之比重，作為容積比重。
該水淨化劑的容積比重的變動量(容積比重的最大值與最小值的差值相對於容積比重的最小值之比例)較佳為4.5%以下。
容積比重的變動量可如下述求得。
將作為測定試料的水淨化劑置入一定大小的袋中(例如700mm x 500mm的塑膠袋)並將袋口熱封。此時，於接下來的振動操作中，以確保該水淨化劑在袋中具有可以自由活動的空間來考量置入袋中的水淨化劑之量。再者，在顆粒不會崩解的前提下，將置入袋中的水淨化劑上下振動，其後，從袋的上下部分5個位置處取出試料，並測定各自的容積比重。
記錄容積比重的最大值與最小值，並以該最大值與最小值為基礎且藉由下述(4)式的計算來求得變動量。
(容積比重的最大值與最小值之差值/容積比重的最小值)x100...(4)
<顆粒的製造方法>
本發明的顆粒係透過以下製造方法製得：混練製程，將該植物粉末與該高分子凝集劑混合並加水混練，進而得到混練物；拉伸及薄片化製程，藉由拉伸法將該混練物成形為薄片狀，進而得到薄片狀的成形物；乾燥製程，將該薄片狀的成形物乾燥，進而得到乾燥後的薄片；及粉碎製程，將該乾燥後的薄片粉碎。
再者，於該粉碎製程後亦可包含：分級製程，藉由篩子將顆粒分級。
本發明人們藉由實驗確認到，於造粒時，一旦施以混練物的剪應力(Shear)過強，則高分子凝集劑進入植物材料纖維的多孔部分，且表面的植物粉末被高分子凝集劑披覆。
因此，因為能夠控制這種施以混練物的剪應力，於使用拉伸及薄片化製程的造粒法製造顆粒時，本發明人們發現能夠製造存在披覆部分與非披覆部分的顆粒。再者，拉伸及薄片化製程的造粒法亦能控制披覆部分的表面積之比例。
於該拉伸及薄片化製程，混練物係藉由滾筒慢慢地拉伸，循序漸進地形成給定厚度的薄片狀成形物。根據該製程，能夠良好地保持混練物的黏度並製造成形物，本發明人們認為此係，製造本發明的界定顆粒且該顆粒有效果地發揮其作用的一個方法。
於該混練製程，先將乾燥植物粗粉碎，接著再將其微粉碎而得到所欲大小之植物粉末，其後，將得到之植物粉末與高分子凝集劑混合，並添加水分進行混練。
此處，就水的添加量而言，舉例來說，相對於植物粉末與高分子凝集劑混合之合計質量，例如，較佳係以該合計質量3倍左右的量來添加水。
混練係使用混合器，例如使用行星式混合器等之立式混合器，且將轉速與時間設定在給定的範圍並進行混練。
混合器中混練時的轉速與時間雖可考量植物種類或植物粉末與高分子凝集劑的混合比例等之條件來進行適宜地設定，但轉速例如較佳為20rpm~150rpm、時間例如較佳為5分鐘~25分鐘。
於該拉伸及薄片化製程，藉由使用滾筒的拉伸法將得到之混練物拉伸至厚度2mm~30mm，較佳為拉伸至10mm左右進而成形為薄片狀。
再者，藉由控制這種施以混練物的剪應力，能夠控制顆粒表面植物粉末的披覆狀態。例如，於該混練製程中，藉由變更植物粉末與高分子凝集劑的混合比率、加水量、混合速度(混練時混合器的轉速)、混合時間(混合器的混練時間)等條件，或者，藉由變更該拉伸及薄片化製程的拉伸條件，來控制顆粒表面植物粉末的披覆狀態。
於該乾燥製程中，使用多階段熱風式乾燥機，以80℃~150℃的溫度與2小時~12小時的條件，對得到之成形物進行乾燥。
於該粉碎製程中使用粉碎機，例如使用氣流式超微粉碎機將顆粒粉碎至顆粒的中位徑在150μm~900μm的範圍。
於該分級製程使用分級機，例如使用振動篩分機或匣(Cartridge)式篩分機將粉碎後之粉末分級，使顆粒的中位徑在150μm~900μm的範圍且顆粒的粒徑在給定的範圍。
(水淨化方法)
本發明的水淨化方法係為將上述的本發明之水淨化劑溶解於水，進而得到包含植物粉末與高分子凝集劑的分散液，接著藉由將該分散液供給至含有無機系廢棄物的排放水，以去除排放水中的無機系廢棄物。
就該無機系廢棄物而言，舉例來說，例如具有選自鎳、氟、鐵、銅、鋅、鉻、砷、鎘、錫及鉛所組成之群中至少一種的無機系廢棄物。
針對本發明的水淨化方法進行具體的說明。
針對排放水中無機系廢棄物之鎳離子、氟離子、鐵離子等無機離子施以不溶解化處理，並形成微絮凝物。將含有0.1%~0.2%的該分散液之水溶液供給至該排放水。接著，將微絮凝物凝集沉降，且將沉降後之微絮凝物取出並除去後，使排放水被淨化。
於該不溶解化處理中，例如將鹼加入排放水中並使排放水呈鹼性，接著使該無機離子不溶解化。再者，亦可於加入鹼後，再單獨添加高分子凝集劑。於此情況，在添加本發明水淨化劑前，一旦單獨添加高分子凝集劑，則能夠使排放水中的微絮凝物之絮凝尺寸變大。
[實施例]
以下，例舉實施例及比較例，雖然更具體地說明本發明，但本發明並不限定於此。
(實施例1)
將硫酸鎳六水合物溶解於純水，並製作800g之含50mg/L鎳離子的水溶液，以作為實驗使用的排放水(假想排放水)。
再者，將氫氧化鈉供給至排放水使其pH值為10，並攪拌使鎳不溶解化。該排放水的上層澄清液的鎳離子濃度為2mg/L。
<水淨化劑>
再者，使用「群馬縣前橋產 濃縮菠菜」作為植物，且使用聚丙烯醯胺(PAM)作為高分子凝集劑。藉由如下所示的製造方法得到顆粒1，且將這種顆粒1作為水淨化劑1使用。
<<水淨化劑的製造方法>>
以植物粉末與高分子凝集劑的固體成分質量之總量來計算，加入該總量3倍質量的水而得到混練物(植物粉末+高分子凝集劑+水=30kg)，並將該混練物置入行星式混合器(愛工社製作所股份有限公司製，混合機ACM-110，容量110L)，以轉速150rpm、20分鐘的混合條件施加剪應力進行混練。
使用壓力機(小松產機股份有限公司製45t壓力機)將得到之混練物藉由滾筒來拉伸，並製作厚度10mm左右的薄片狀成形物。
使用多階段熱風式乾燥機(七洋製作所股份有限公司製機架式烘爐裝置)將該成形物，先以120℃、3小時的條件乾燥，再以150℃、2小時的條件乾燥。
接著使用氣流式超微粉碎機(增幸產業股份有限公司製Ceren Miller)將乾燥後之薄片粉碎，使其中位徑為400μm。
再者，藉由mastersizer2000(Malvern Instrument製)測定中位徑。
使用分級機(DALTON股份有限公司製振動篩分機)，並將其設定成僅讓粒徑在200μm~900μm範圍內之粉碎後的粉末過篩，粒徑未滿200μm或粒徑大於900μm的顆粒自篩子取出並去除(篩除)。
如此一來，得到顆粒1並作為水淨化劑1。
<特性評價>
藉由上述測定方法測定顆粒1披覆部分的面積。此結果顯示50%的顆粒表面積為披覆部分。
再者，對上述排放水添加固體成分為7mg/L的水淨化劑1，並攪拌。此處，「固體成分」的測定方法係可藉由使用水分計來計測排放水的泥漿濃度並反推出固體成分來求得的。
將添加了水淨化劑1的排放水移送至沉澱槽，之後將其靜置，且每1小時以目視確認狀態。
將確認到明顯分成上層澄清液與沉澱物的兩層之時點測定為沉降時間。
同時，取出上層澄清液並藉由Lambda(Λ)9000(共立理化學研究所製)測定離子濃度。
使用下述的基準來評價該結果的水淨化性能。
[水淨化性能的評價基準]
◎：未滿1.0mg/L(檢測極限以下)
○：1.0mg/L以上且未滿1.5mg/L
△：1.5mg/L以上且未滿2.0mg/L
×：2.0mg/L以上
將實施例1的評價結果顯示於表2-1。再者，於表2-1中，植物粉末1係指「群馬縣前橋產 濃縮菠菜」、PAM係指聚丙烯醯胺(表2-2~表2-4亦同)。
(實施例2)
除了將實施例1使用的植物變更為長朔黃麻(中國‧廣州產)、混練製程中混合器的轉速變更為80rpm、時間變更為15分鐘以外，與實施例1相同地製作顆粒2。
使用由顆粒2而成的水淨化劑2，並與實施例1相同，對水淨化劑的特性進行評價。再者，表2-1中植物粉末2係指「長朔黃麻(中國‧廣州產)」。
(實施例3)
除了將實施例2使用的植物變更為中國農業科學院麻類研究所之鑑定編號2013的「中黃麻4號」以外，與實施例2相同地製作顆粒3。
使用由顆粒3而成的水淨化劑3，並與實施例1相同，對水淨化劑的特性進行評價。再者，表2-1中植物粉末3係指「中黃麻4號」。
(實施例4)
除了將實施例3中混練製程的混合器轉速變更為150rpm、時間變更為5分鐘以外，與實施例3相同地製作顆粒4。
使用由顆粒4而成的水淨化劑4，並與實施例1相同，對水淨化劑的特性進行評價。將實施例4的評價結果顯示於表2-1。
(實施例5)
除了將實施例3中混練製程的混合器轉速變更為100rpm、時間變更為10分鐘以外，與實施例3相同地製作顆粒5。
使用由顆粒5而成的水淨化劑5，並與實施例1相同，對水淨化劑的特性進行評價。將實施例5的評價結果顯示於表2-1。
(實施例6)
除了將實施例3中混練製程的混合器轉速變更為50rpm、時間變更為20分鐘以外，與實施例3相同地製作顆粒6。
使用由顆粒6而成的水淨化劑6，並與實施例1相同，對水淨化劑的特性進行評價。將實施例6的評價結果顯示於表2-2。
(實施例7)
除了將實施例3中混練製程的混合器轉速變更為20rpm、時間變更為25分鐘以外，與實施例3相同地製作顆粒7。
使用由顆粒7而成的水淨化劑7，並與實施例1相同，對水淨化劑的特性進行評價。將實施例7的評價結果顯示於表2-2。
(實施例8)
除了不進行實施例3的分級製程以外，與實施例3相同地製作顆粒8。
使用由顆粒8而成的水淨化劑8，並與實施例1相同，對水淨化劑的特性進行評價。將實施例8的評價結果顯示於表2-2。
(實施例9)
除了將實施例3使用的高分子凝集劑變更為聚胺以外，與實施例3相同地製作顆粒9。
使用由顆粒9而成的水淨化劑9，並與實施例1相同，對水淨化劑的特性進行評價。將實施例9的評價結果顯示於表2-2。
(實施例10)
將氟化鉀溶解於純水，並製作800g之含2,500mg/L氟離子的水溶液，以作為實驗使用的排放水(假想排放水)。
再者，添加氯化鈣8.6mg/L至排放水，且一邊添加氫氧化鈉使其pH值為7.5~9.0，並一邊攪拌使氟不溶解化。藉由此操作，使氟水溶液中包含微絮凝物的上層澄清液與沉澱物分離。
於此時點，該排放水中上層澄清液的離子濃度為10mg/L。
除了使用上述排放水以外，與實施例3相同地，使用由顆粒3而成的水淨化劑3，並對水淨化劑的特性進行評價。將實施例10的評價結果顯示於表2-2。
(實施例11)
將氯化鐵六水合物溶解於純水，並製作800g之含200mg/L鐵離子的水溶液，以作為實驗使用的排放水(假想廢液)。
再者，一邊添加氫氧化鈉至排放水使其pH值為6.5~9.0，並一邊攪拌使鐵不溶解化。
於此時點，該排放水中上層澄清液的離子濃度為2mg/L。
除了使用上述排放水以外，與實施例3相同地，使用由顆粒3而成的水淨化劑3，並對水淨化劑的特性進行評價。將實施例11的評價結果顯示於表2-3。
(實施例12)
將硫酸銅五水合物溶解於純水，並製作800g之含100mg/L銅離子的水溶液，以作為實驗使用的排放水(假想廢液)。
再者，一邊添加氫氧化鈉至排放水使其pH值為7.0~8.0，並一邊攪拌使鐵不溶解化。
於此時點，該排放水中上層澄清液的離子濃度為2mg/L。
除了使用上述排放水以外，與實施例3相同地，使用由顆粒3而成的水淨化劑3，並對水淨化劑的特性進行評價。將實施例12的評價結果顯示於表2-3。
(實施例13)
將硝酸鋅六水合物溶解於純水，並製作800g之含100mg/L鋅離子的水溶液，以作為實驗使用的排放水(假想廢液)。
再者，一邊添加氫氧化鈉至排放水使其pH值為9.0~9.5，並一邊攪拌使鋅不溶解化。
於此時點，該排放水中上層澄清液的離子濃度為5mg/L。
除了使用上述排放水以外，與實施例3相同地，使用由顆粒3而成的水淨化劑3，並對水淨化劑的特性進行評價。將實施例13的評價結果顯示於表2-3。
(實施例14)
將重鉻酸鉀溶解於純水，並製作800g之含100mg/L鉻離子的水溶液，以作為實驗使用的排放水(假想廢液)。
再者，一邊添加氫氧化鈉至排放水使其pH值為6.0~7.5，並一邊攪拌使鉻不溶解化。
於此時點，該排放水中上層澄清液的離子濃度為5mg/L。
除了使用上述排放水以外，與實施例3相同地，使用由顆粒3而成的水淨化劑3，並對水淨化劑的特性進行評價。將實施例14的評價結果顯示於表2-3。
(實施例15)
將三氧化二砷溶解於純水，並製作800g之含10mg/L砷離子的水溶液，以作為實驗使用的排放水(假想廢液)。
再者，添加氯化鐵65mg/L、氯化鈣354mg/L至排放水，接著，一邊添加氫氧化鈉使其pH值為8.0~9.5，並一邊攪拌使砷不溶解化。
於此時點，該排放水中上層澄清液的離子濃度為0.05mg/L。
除了使用上述排放水以外，與實施例3相同地，使用由顆粒3而成的水淨化劑3，並對水淨化劑的特性進行評價。
然而，實施例15係在與實施例3相同地測定沉降時間後，更包含取出上層澄清液且藉由蒸發器將其體積濃縮至1/100，並測定離子濃度。就砷離子而言，一旦判斷離子濃度為0.01mg/L以下之較佳結果，將該結果評價為◎。將實施例15的評價結果顯示於表2-3。
(實施例16)
除了將實施例3中乾燥薄片粉碎時的中位徑變更為150μm以外，與實施例3相同地製作顆粒16。
使用由顆粒16而成的水淨化劑16，並與實施例1相同，對水淨化劑的特性進行評價。將實施例16的評價結果顯示於表2-3。
(實施例17)
除了將實施例3中乾燥薄片粉碎時的中位徑變更為100μm以外，與實施例3相同地製作顆粒17。
使用由顆粒17而成的水淨化劑17，並與實施例1相同，對水淨化劑的特性進行評價。將實施例17的評價結果顯示於表2-3。
(比較例1)
除了不使用顆粒且僅使用實施例1的高分子凝集劑以外，與實施例1相同地進行實驗。
使用比較例1的比較用水淨化劑1，並與實施例1相同，對水淨化劑的特性進行評價。將比較例1的評價結果顯示於表2-4。
(比較例2)
除了不使用顆粒且分別將實施例1的高分子凝集劑與植物粉末單獨使用以外，與實施例1相同地進行實驗。
使用比較例2的比較用水淨化劑2，並與實施例1相同，對水淨化劑的特性進行評價。將比較例2的評價結果顯示於表2-4。
(比較例3)
除了將實施例3中混練製程的混合器轉速變更為20rpm、時間變更為30分鐘以外，與實施例3相同地製作比較例3的比較用顆粒3。
使用由比較用顆粒3而成的比較用水淨化劑3，並與實施例1相同，對水淨化劑的特性進行評價。將比較例3的評價結果顯示於表2-4。
Figure 105108800-A0305-02-0026-2
Figure 105108800-A0305-02-0026-3
Figure 105108800-A0305-02-0026-4
[表2-4]
Figure 105108800-A0305-02-0027-5
(實施例18)
藉由上述方法測定實施例1~9得到之顆粒1~9的安息角、壓縮度及刮鏟角，並基於上述表1算出流動性指數。
以下述的基準進行流動性的評價時，實施例1~9得到之顆粒1~9皆顯示○的良好結果。
○：52.5~75
△：45~52
×：0~44.5
(實施例19)
實施例3得到之顆粒3顯示如下述表3所示之物性。此等物性被認為是作為水淨化劑使用時，與水淨化中所得到之良好結果相關的有用特性。對於獲得此種顯示有良好物性之水淨化劑而言，本發明人們認為，使用拉伸及薄膜化製程的造粒法的製造方法對此有很大的影響。
Figure 105108800-A0305-02-0027-6
再者，表3中耐沉降性(時間)係上述實施例1所記載的沉降時間。同時，容積比重係藉由上述方法測定。溶解液黏度(mPa‧S)係藉由B型黏度劑測定。
綜上，從實施例1~19的結果來看，本發明人們確認到本發明的水淨化劑係，能在短時間內將無機離子的濃度減少至所欲濃度以下之具有水淨化性能優異的水淨化劑。同時，本發明的水淨化劑具有良好的流動性，使用於自動供給機或定量器等時不會產生阻塞。本發明人們確認到其係適用於供給至自動化系統裝置的水淨化劑。

Claims (7)

  1. 一種水淨化劑，其係由包含植物粉末與高分子凝集劑的混合物之顆粒而成，其特徵在於，該顆粒的表面存在使用該高分子凝集劑披覆該植物粉末的披覆部分，及未使用該高分子凝集劑披覆該植物粉末的非披覆部分；該植物粉末係選自長朔黃麻、埃及國王菜、小松菜、鴨兒芹、日本蕪菁及波菜所組成之群中任一者；該高分子凝集劑係聚丙烯醯胺；該植物粉末與該高分子凝集劑的混合比例係以質量比計為10：90~90：10的範圍；且相對於該披覆部分的面積與該非披覆部分的面積之合計面積，該披覆部分的面積比例占該合計面積的30%~70%。
  2. 如請求項1所述之水淨化劑，其中，該植物粉末係長朔黃麻。
  3. 如請求項1所述之水淨化劑，其中，該水淨化劑的中位徑為150μm以上。
  4. 如請求項1所述之水淨化劑，其中，該水淨化劑係透過以下製造方法製得：混練製程，將該植物粉末與該高分子凝集劑混合並加水混練，進而得到混練物；拉伸及薄片化製程，藉由拉伸法將該混練物成形為薄片狀，進而得到薄片狀的成形物； 乾燥製程，將該薄片狀的成形物乾燥，進而得到乾燥後的薄片；及粉碎製程，將該乾燥後的薄片粉碎。
  5. 一種水淨化方法，其係將請求項1所載之水淨化劑溶解於水，進而得到包含植物粉末與高分子凝集劑的分散液，接著藉由將該分散液供給至含有無機系廢棄物的排放水，以去除排放水中的無機系廢棄物。
  6. 如請求項5所述之水淨化方法，其中，該排放水係具有選自鎳、氟、鐵、銅、鋅、鉻、砷、鎘、錫及鉛所組成之群中至少一種的無機系廢棄物。
  7. 如請求項6所述之水淨化方法，其中，預先針對無機系廢棄物中選自鎳離子、氟離子、鐵離子、銅離子、鋅離子、鉻離子、砷離子、鎘離子、錫離子及鉛離子所組成之群中至少一種的無機離子施以不溶解化處理後，再將該分散液供給至該排放水。
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