JP2000279708A - 水処理用無機凝集剤及びその製造方法 - Google Patents
水処理用無機凝集剤及びその製造方法Info
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- JP2000279708A JP2000279708A JP11086461A JP8646199A JP2000279708A JP 2000279708 A JP2000279708 A JP 2000279708A JP 11086461 A JP11086461 A JP 11086461A JP 8646199 A JP8646199 A JP 8646199A JP 2000279708 A JP2000279708 A JP 2000279708A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 製造工程が単純で、作業の安全性にも優れ、
製造時間が短くて、製造コストも低く、しかも性能も優
れた浄水処理用の無機凝集剤及びその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 水処理用凝集剤は、4価チタンイオン、
3価鉄イオン及び鉱酸を共存せしめた珪酸の水溶液から
なる。この凝集剤は、珪酸アルカリ水溶液を、4価チタ
ンイオン、3価鉄イオン及び鉱酸を含有する酸性水溶液
に添加、混合することによって製造することができる。
製造時間が短くて、製造コストも低く、しかも性能も優
れた浄水処理用の無機凝集剤及びその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 水処理用凝集剤は、4価チタンイオン、
3価鉄イオン及び鉱酸を共存せしめた珪酸の水溶液から
なる。この凝集剤は、珪酸アルカリ水溶液を、4価チタ
ンイオン、3価鉄イオン及び鉱酸を含有する酸性水溶液
に添加、混合することによって製造することができる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、浄水場の浄水処理
における凝集処理工程に使用する、新規無機凝集剤及び
その製造方法に関するものである。
における凝集処理工程に使用する、新規無機凝集剤及び
その製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】浄水処理の凝集処理工程に使用する凝集
剤として、硫酸アルミニウム(以下、「硫酸バンド」と
いう)、ポリ塩化アルミニウム(以下、「PAC」とい
う)が利用されている。これら無機凝集剤は、単独使用
では十分大きなフロックが形成されない。そのために凝
集沈殿工程、砂ろ過工程の固液分離速度が小さく、ま
た、凝集分離工程から排出される汚泥の沈降濃縮脱水性
も悪い。特に、浄水処理の原水の富栄養化が進み、ミク
ロキスチスなどの藻類が多量に含まれる原水において
は、PAC又は硫酸バンドでは極めて沈降性の悪いフロ
ックしか形成されない。沈降性の悪いフロックは浮上し
てしまうこともあり、藻類の効果的除去ができない。
剤として、硫酸アルミニウム(以下、「硫酸バンド」と
いう)、ポリ塩化アルミニウム(以下、「PAC」とい
う)が利用されている。これら無機凝集剤は、単独使用
では十分大きなフロックが形成されない。そのために凝
集沈殿工程、砂ろ過工程の固液分離速度が小さく、ま
た、凝集分離工程から排出される汚泥の沈降濃縮脱水性
も悪い。特に、浄水処理の原水の富栄養化が進み、ミク
ロキスチスなどの藻類が多量に含まれる原水において
は、PAC又は硫酸バンドでは極めて沈降性の悪いフロ
ックしか形成されない。沈降性の悪いフロックは浮上し
てしまうこともあり、藻類の効果的除去ができない。
【0003】浄水処理以外の排水処理分野では、各種の
合成有機高分子凝集剤(例えば、ポリアクリルアミドな
ど)がフロック形成を促進するために多用されている。
しかし、浄水処理には合成有機高分子凝集剤(特にその
中に含まれるアクリルアミドモノマー)の人体への安全
性に心配があり、その使用が公的に認可されていない。
合成有機高分子凝集剤(例えば、ポリアクリルアミドな
ど)がフロック形成を促進するために多用されている。
しかし、浄水処理には合成有機高分子凝集剤(特にその
中に含まれるアクリルアミドモノマー)の人体への安全
性に心配があり、その使用が公的に認可されていない。
【0004】このように、浄水処理では安全性の高い凝
集剤として、従来、PACや硫酸バンドのみが使用され
てきた。しかし、最近、飲料水中のアルミニウムイオン
が、アルツハイマー症の一原因になる可能性が指摘さ
れ、今後の上水処理において、PACや硫酸バンドなど
のアルミ系凝集剤の使用を中止できないかとの要望も出
てきている。
集剤として、従来、PACや硫酸バンドのみが使用され
てきた。しかし、最近、飲料水中のアルミニウムイオン
が、アルツハイマー症の一原因になる可能性が指摘さ
れ、今後の上水処理において、PACや硫酸バンドなど
のアルミ系凝集剤の使用を中止できないかとの要望も出
てきている。
【0005】浄水処理の分野では、安全性の高い凝集助
剤として、日本では、昭和30年代に米国のBayli
s氏が見出した活性シリカの使用が検討された。しか
し、活性シリカ製造時のゲル化(液全体がゼリー状に固
まる現象)トラブルが頻発し、安定して活性シリカを製
造することが非常に難しかった。そのため、我が国では
実用化されなかった。Baylis法は、「水ガラスを
水で希釈してシリカ(SiO2)濃度1.5%の水溶液と
し、これに硫酸を加えてpH8.5に調整し、室温にお
いて2時間撹拌しシリカモノマーを重合させ、重合シリ
カすなわち活性シリカを得る」方法である。モノマーシ
リカは凝集促進効果がないが、重合シリカは顕著な凝集
促進効果を発揮する。そこで重合シリカは、「凝集活性
のあるシリカ」略して「活性シリカ」と呼ばれる。
剤として、日本では、昭和30年代に米国のBayli
s氏が見出した活性シリカの使用が検討された。しか
し、活性シリカ製造時のゲル化(液全体がゼリー状に固
まる現象)トラブルが頻発し、安定して活性シリカを製
造することが非常に難しかった。そのため、我が国では
実用化されなかった。Baylis法は、「水ガラスを
水で希釈してシリカ(SiO2)濃度1.5%の水溶液と
し、これに硫酸を加えてpH8.5に調整し、室温にお
いて2時間撹拌しシリカモノマーを重合させ、重合シリ
カすなわち活性シリカを得る」方法である。モノマーシ
リカは凝集促進効果がないが、重合シリカは顕著な凝集
促進効果を発揮する。そこで重合シリカは、「凝集活性
のあるシリカ」略して「活性シリカ」と呼ばれる。
【0006】しかしBaylis法の活性シリカは、製
造後短時間のうちにゲル化が進行し易く、ゲル化したも
のは、もはや凝集助剤として使用できない。つまり、長
時間に渡って凝集助剤として有効状態に保存できないと
いう問題点があった。すなわち、Baylis法の活性
シリカを凝集助剤として使用できるのは、通常、製造後
1日程度に過ぎないため、活性シリカは使用現場でオン
サイト製造し、直ちに使用しなければならないという使
用上の不便さがあった。しかも、この活性シリカのオン
サイト製造は、製造中にゲル化トラブルを頻発し易いた
め、熟練技術者がいないと製造できないという問題点が
あった。
造後短時間のうちにゲル化が進行し易く、ゲル化したも
のは、もはや凝集助剤として使用できない。つまり、長
時間に渡って凝集助剤として有効状態に保存できないと
いう問題点があった。すなわち、Baylis法の活性
シリカを凝集助剤として使用できるのは、通常、製造後
1日程度に過ぎないため、活性シリカは使用現場でオン
サイト製造し、直ちに使用しなければならないという使
用上の不便さがあった。しかも、この活性シリカのオン
サイト製造は、製造中にゲル化トラブルを頻発し易いた
め、熟練技術者がいないと製造できないという問題点が
あった。
【0007】最近、活性シリカのゲル化時間を長くする
技術が報告された。すなわち、日本特許第273206
7号の「水処理方法および水処理用凝集剤」には、「第
2鉄イオンを安定剤として含有し、かつpH値が1.5
以下である珪酸溶液からなる水処理用凝集剤」が開示さ
れている。この技術は、「希釈された水ガラス水溶液を
硫酸、塩酸などの強酸水溶液に添加・混合し、その後ア
ルカリ剤でpH4に上げてシリカモリマーを重合させ
る。そのあと塩化第2鉄などの第2鉄イオンを添加し、
Si濃度0.5〜2%、pH1.5以下の第2鉄イオン
含有珪酸水溶液を得る」という技術である。
技術が報告された。すなわち、日本特許第273206
7号の「水処理方法および水処理用凝集剤」には、「第
2鉄イオンを安定剤として含有し、かつpH値が1.5
以下である珪酸溶液からなる水処理用凝集剤」が開示さ
れている。この技術は、「希釈された水ガラス水溶液を
硫酸、塩酸などの強酸水溶液に添加・混合し、その後ア
ルカリ剤でpH4に上げてシリカモリマーを重合させ
る。そのあと塩化第2鉄などの第2鉄イオンを添加し、
Si濃度0.5〜2%、pH1.5以下の第2鉄イオン
含有珪酸水溶液を得る」という技術である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明者等が
本技術を詳細に検討したところ、次の様な大きな問題点
があり、さらに改良された技術を開発する必要があるこ
とがわかった。すなわち、前記特許公報の実施例1に
は、酸性液に水ガラスを添加したpH1、Si濃度1.
98%の酸性珪酸水溶液に、直ちに第2鉄塩を添加する
例が記載されている。しかし、本発明者等の追試によれ
ば、この方法ではモノマーシリカの重合が進まず、凝集
効果の劣る凝集剤しか得られないことがわかった。そし
て、前記特許公報の実施例2に記載されているように、
酸性シリカ水溶液をpH4に調整し、極限粘度を測定し
ながら数時間重合させ、所定極限粘度にまで重合させな
い限り、凝集効果の大きい凝集剤が得られない。しか
し、モノマーシリカの重合がある程度進んだ以後に、シ
リカ重合が急激に進みゲル化が起きるので、シリカ重合
時間の適正範囲の設定が極めて難しく、頻繁にゲル化ト
ラブルを招き、凝集剤製造が非常に難しいという問題が
あった。
本技術を詳細に検討したところ、次の様な大きな問題点
があり、さらに改良された技術を開発する必要があるこ
とがわかった。すなわち、前記特許公報の実施例1に
は、酸性液に水ガラスを添加したpH1、Si濃度1.
98%の酸性珪酸水溶液に、直ちに第2鉄塩を添加する
例が記載されている。しかし、本発明者等の追試によれ
ば、この方法ではモノマーシリカの重合が進まず、凝集
効果の劣る凝集剤しか得られないことがわかった。そし
て、前記特許公報の実施例2に記載されているように、
酸性シリカ水溶液をpH4に調整し、極限粘度を測定し
ながら数時間重合させ、所定極限粘度にまで重合させな
い限り、凝集効果の大きい凝集剤が得られない。しか
し、モノマーシリカの重合がある程度進んだ以後に、シ
リカ重合が急激に進みゲル化が起きるので、シリカ重合
時間の適正範囲の設定が極めて難しく、頻繁にゲル化ト
ラブルを招き、凝集剤製造が非常に難しいという問題が
あった。
【0009】このように、従来の水処理用凝集剤には、
既存のもの全てに性能又は製造工程等、何等かの問題が
あった。本発明は、このような従来の課題に鑑みてなさ
れたものであり、製造工程が単純で、作業の安全性も優
れていて、製造時間が短くて、製造コストも低く、しか
も性能も優れた水処理用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。
既存のもの全てに性能又は製造工程等、何等かの問題が
あった。本発明は、このような従来の課題に鑑みてなさ
れたものであり、製造工程が単純で、作業の安全性も優
れていて、製造時間が短くて、製造コストも低く、しか
も性能も優れた水処理用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。
【0010】
【課題を解決するための手段】そもそも、優れた無機凝
集剤の持つべき特性は、マイクロフロック形成速度が
大きいこと、最終到達フロック粒径が大きく沈降速度
が大きいこと、の2条件を満足することである。本発明
者等は、前記従来の技術の諸欠点を解決すべく、種々検
討を重ねた。その結果、4価チタンイオン、3価鉄イオ
ン及び鉱酸(例えば、硫酸など)を共存させた酸性水溶
液と、アルカリ性珪酸アルカリ水溶液とを混合する単純
な操作だけで、極めて凝集効果の高い凝集剤を製造でき
ることを見出し、本発明を完成するに到った。
集剤の持つべき特性は、マイクロフロック形成速度が
大きいこと、最終到達フロック粒径が大きく沈降速度
が大きいこと、の2条件を満足することである。本発明
者等は、前記従来の技術の諸欠点を解決すべく、種々検
討を重ねた。その結果、4価チタンイオン、3価鉄イオ
ン及び鉱酸(例えば、硫酸など)を共存させた酸性水溶
液と、アルカリ性珪酸アルカリ水溶液とを混合する単純
な操作だけで、極めて凝集効果の高い凝集剤を製造でき
ることを見出し、本発明を完成するに到った。
【0011】すなわち、本発明は、次の構成からなるも
のである。 1. 4価チタンイオン、3価鉄イオン及び鉱酸を共存
せしめた、珪酸の酸性水溶液からなることを特徴とする
水処理用無機凝集剤。 2. 4価チタンイオン、3価鉄イオン及び鉱酸を含有
する酸性水溶液に、珪酸アルカリ水溶液を添加・混合す
ることを特徴とする水処理用無機凝集剤の製造方法。
のである。 1. 4価チタンイオン、3価鉄イオン及び鉱酸を共存
せしめた、珪酸の酸性水溶液からなることを特徴とする
水処理用無機凝集剤。 2. 4価チタンイオン、3価鉄イオン及び鉱酸を含有
する酸性水溶液に、珪酸アルカリ水溶液を添加・混合す
ることを特徴とする水処理用無機凝集剤の製造方法。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の実施態様を図面に基づい
て説明する。本発明の凝集剤製造方法の一例を図1に示
す。図中、3は撹拌機である。本発明の凝集剤製造方法
では、4価チタンイオン(4塩化チタン又は硫酸チタニ
ルなど)、3価鉄イオン(塩化第2鉄、硫酸第2鉄、又
はポリ硫酸第2鉄など)、鉱酸〔硫酸又は塩酸が好まし
く、硝酸は凝集処理水の硝酸イオン濃度(藻類の栄養塩
類)を高めるので避けるべきである〕を共存して含有す
る強酸性水溶液1(pH:0以下)を撹拌しながら、p
Hが10以上の強アルカリ性の珪酸アルカリ水溶液2
(水ガラス水溶液が好適)を添加し混合する単純な操作
で、凝集効果の大きい凝集剤をゲル化トラブルなく、容
易かつ短時間(数分程度)で製造できる。
て説明する。本発明の凝集剤製造方法の一例を図1に示
す。図中、3は撹拌機である。本発明の凝集剤製造方法
では、4価チタンイオン(4塩化チタン又は硫酸チタニ
ルなど)、3価鉄イオン(塩化第2鉄、硫酸第2鉄、又
はポリ硫酸第2鉄など)、鉱酸〔硫酸又は塩酸が好まし
く、硝酸は凝集処理水の硝酸イオン濃度(藻類の栄養塩
類)を高めるので避けるべきである〕を共存して含有す
る強酸性水溶液1(pH:0以下)を撹拌しながら、p
Hが10以上の強アルカリ性の珪酸アルカリ水溶液2
(水ガラス水溶液が好適)を添加し混合する単純な操作
で、凝集効果の大きい凝集剤をゲル化トラブルなく、容
易かつ短時間(数分程度)で製造できる。
【0013】以下に、本発明者等の研究過程中に見出さ
れた重要知見を、箇条書きにまとめる。 (1) 4価チタン、3価鉄、鉱酸共存強酸性(pH:0以
下)水溶液を撹拌しながら、アルカリ性珪酸ソーダ(水
ガラスの希釈液を使用するのが好適)水溶液を添加混合
することによって、マイクロフロック形成速度及び生成
フロック径、フロック沈降速度が非常に大きい凝集剤
を、短時間(数分間程度)で容易に製造できる。本凝集
剤は、製造直後から顕著な凝集効果を発揮する。 (2) 珪酸アルカリ水溶液に対し、チタン、鉄、鉱酸共存
酸性水溶液を添加すると、添加中にシリカのゲル化が起
きやすいので避けるべきである。 (3) 鉱酸を共存させずに4価チタン、3価鉄共存水溶液
に水ガラス水溶液を混合すると、混合中にシリカの結晶
性沈殿が析出し易く、添加した珪酸イオンが凝集有効成
分として利用され難い。鉱酸の存在は、添加した珪酸イ
オンの析出を阻止する働きがある。
れた重要知見を、箇条書きにまとめる。 (1) 4価チタン、3価鉄、鉱酸共存強酸性(pH:0以
下)水溶液を撹拌しながら、アルカリ性珪酸ソーダ(水
ガラスの希釈液を使用するのが好適)水溶液を添加混合
することによって、マイクロフロック形成速度及び生成
フロック径、フロック沈降速度が非常に大きい凝集剤
を、短時間(数分間程度)で容易に製造できる。本凝集
剤は、製造直後から顕著な凝集効果を発揮する。 (2) 珪酸アルカリ水溶液に対し、チタン、鉄、鉱酸共存
酸性水溶液を添加すると、添加中にシリカのゲル化が起
きやすいので避けるべきである。 (3) 鉱酸を共存させずに4価チタン、3価鉄共存水溶液
に水ガラス水溶液を混合すると、混合中にシリカの結晶
性沈殿が析出し易く、添加した珪酸イオンが凝集有効成
分として利用され難い。鉱酸の存在は、添加した珪酸イ
オンの析出を阻止する働きがある。
【0014】(4) 4価チタン、3価鉄、鉱酸共存水溶液
に代えて、塩化第2鉄などの第2鉄イオンのみを含む水
溶液と水ガラス水溶液とを混合しても、シリカの活性化
はほとんど起きず、添加した珪酸ソーダからシリカ結晶
及び水酸化鉄微粒子が多量に析出し、凝集効果が劣る
(生成フロック径が小さい)凝集剤しか得られない。 (5) 4価チタンのみを含む酸性水溶液とガラス水溶液と
を混合すると、シリカの活性化はある程度起き、シリカ
結晶の析出も起きないが、マイクロフロック形成速度が
非常に遅い凝集剤しか得られない。 (6) 4価チタンイオン、3価鉄イオン、鉱酸共存酸性液
のチタン濃度が重要因子であり、チタン濃度が0.2%
(重量%)以上でないとシリカの活性化が不十分にな
り、凝集効果が劣化する。
に代えて、塩化第2鉄などの第2鉄イオンのみを含む水
溶液と水ガラス水溶液とを混合しても、シリカの活性化
はほとんど起きず、添加した珪酸ソーダからシリカ結晶
及び水酸化鉄微粒子が多量に析出し、凝集効果が劣る
(生成フロック径が小さい)凝集剤しか得られない。 (5) 4価チタンのみを含む酸性水溶液とガラス水溶液と
を混合すると、シリカの活性化はある程度起き、シリカ
結晶の析出も起きないが、マイクロフロック形成速度が
非常に遅い凝集剤しか得られない。 (6) 4価チタンイオン、3価鉄イオン、鉱酸共存酸性液
のチタン濃度が重要因子であり、チタン濃度が0.2%
(重量%)以上でないとシリカの活性化が不十分にな
り、凝集効果が劣化する。
【0015】(7) 強酸性チタン水溶液と水ガラス水溶液
を混合した時点でのSi/(Ti+Fe)モル比を0.
3以上にすることが、凝集効果が大きい活性シリカを製
造するために好適であり、凝集剤中のSi/Tiモル比
が0.3未満であると凝集効果が劣る。 (8) 水ガラス水溶液のシリカ濃度が10%以上の高濃度
の場合、チタン、鉄、鉱酸共存水溶液に対し、この濃厚
な水ガラス水溶液を添加すると、シリカ結晶が析出し易
いので避けるべきである。撹拌されているチタン、鉄、
鉱酸共存水溶液に対し、希釈水ガラス水溶液〔シリカ濃
度約30%のJIS3号水ガラス原液を水で希釈し、シ
リカ濃度を10%未満(好ましくは9%以下)とするの
がよい〕を徐々に添加すると、シリカ結晶性沈殿の析出
トラブルを確実に避けることができる。 (9) チタン、鉄、鉱酸共存酸性水溶液に対して、添加す
る水ガラス水溶液のシリカ濃度が3%未満と希薄すぎる
と、混合時のモノマーシリカの重合速度が著しく遅くな
るため、凝集効果の劣る凝集剤が製造されてしまう。
を混合した時点でのSi/(Ti+Fe)モル比を0.
3以上にすることが、凝集効果が大きい活性シリカを製
造するために好適であり、凝集剤中のSi/Tiモル比
が0.3未満であると凝集効果が劣る。 (8) 水ガラス水溶液のシリカ濃度が10%以上の高濃度
の場合、チタン、鉄、鉱酸共存水溶液に対し、この濃厚
な水ガラス水溶液を添加すると、シリカ結晶が析出し易
いので避けるべきである。撹拌されているチタン、鉄、
鉱酸共存水溶液に対し、希釈水ガラス水溶液〔シリカ濃
度約30%のJIS3号水ガラス原液を水で希釈し、シ
リカ濃度を10%未満(好ましくは9%以下)とするの
がよい〕を徐々に添加すると、シリカ結晶性沈殿の析出
トラブルを確実に避けることができる。 (9) チタン、鉄、鉱酸共存酸性水溶液に対して、添加す
る水ガラス水溶液のシリカ濃度が3%未満と希薄すぎる
と、混合時のモノマーシリカの重合速度が著しく遅くな
るため、凝集効果の劣る凝集剤が製造されてしまう。
【0016】以上の知見から完成された本発明の凝集剤
の製造方法によって、強力なフロック形成促進作用を持
った凝集剤を、容易かつ短時間に製造できる。本発明の
チタン、鉄、鉱酸、珪酸含有凝集剤は、製造中のゲル化
トラブル、シリカ沈殿析出トラブルが皆無である。しか
も、製造後の保存性も良く、製造後3日間程度ゲル化す
ることなく安定である。従って、浄水場においてオンサ
イトで本発明の凝集剤を製造し、2日以内に使い切るこ
とによって、凝集剤保存中のゲル化トラブルを回避でき
る。
の製造方法によって、強力なフロック形成促進作用を持
った凝集剤を、容易かつ短時間に製造できる。本発明の
チタン、鉄、鉱酸、珪酸含有凝集剤は、製造中のゲル化
トラブル、シリカ沈殿析出トラブルが皆無である。しか
も、製造後の保存性も良く、製造後3日間程度ゲル化す
ることなく安定である。従って、浄水場においてオンサ
イトで本発明の凝集剤を製造し、2日以内に使い切るこ
とによって、凝集剤保存中のゲル化トラブルを回避でき
る。
【0017】本発明の簡単な製造法によって、効果的な
凝集剤を製造できる理由は、次の様に考えられる。すな
わち、4塩化チタン(TiCl4)、硫酸チタニル(Ti
OSO4)などの4価チタンと、塩化第2鉄、硫酸第2鉄
などの第2鉄イオンと、硫酸、塩酸などの鉱酸が共存す
る強酸性水溶液に対し、アルカリ性の水ガラス水溶液を
添加混合すると、アルカリ性のシリカモノマー分子がチ
タン、鉄共存酸性水溶液内に混合拡散する過程で4価チ
タンイオン、3価鉄イオンの両者と接触しながらpH中
性領域を通過し、最終的に酸性になる。このpH中性領
域を通過する過程で、チタンイオンのシリカモノマー重
合促進効果によって、シリカモノマーの重合が速やかに
進行し、チタン水溶液に均一に混合された時点で、シリ
カが重合シリカ、すなわち活性シリカの状態で存在する
ようになるものと考えられる。
凝集剤を製造できる理由は、次の様に考えられる。すな
わち、4塩化チタン(TiCl4)、硫酸チタニル(Ti
OSO4)などの4価チタンと、塩化第2鉄、硫酸第2鉄
などの第2鉄イオンと、硫酸、塩酸などの鉱酸が共存す
る強酸性水溶液に対し、アルカリ性の水ガラス水溶液を
添加混合すると、アルカリ性のシリカモノマー分子がチ
タン、鉄共存酸性水溶液内に混合拡散する過程で4価チ
タンイオン、3価鉄イオンの両者と接触しながらpH中
性領域を通過し、最終的に酸性になる。このpH中性領
域を通過する過程で、チタンイオンのシリカモノマー重
合促進効果によって、シリカモノマーの重合が速やかに
進行し、チタン水溶液に均一に混合された時点で、シリ
カが重合シリカ、すなわち活性シリカの状態で存在する
ようになるものと考えられる。
【0018】4価チタンイオンだけの酸性水溶液に水ガ
ラス水溶液を添加した場合は、チタンイオンのシリカ重
合促進作用によってシリカモノマーの重合は進むが、チ
タンイオンの加水分解速度が小さいため、原水に薬注し
て凝集処理を行う場合、マイクロフロック形成速度が小
さい凝集剤しか得られないと考えられる。
ラス水溶液を添加した場合は、チタンイオンのシリカ重
合促進作用によってシリカモノマーの重合は進むが、チ
タンイオンの加水分解速度が小さいため、原水に薬注し
て凝集処理を行う場合、マイクロフロック形成速度が小
さい凝集剤しか得られないと考えられる。
【0019】第2鉄イオンだけの酸性水溶液に水ガラス
水溶液を添加した場合は、第2鉄イオンにシリカ重合促
進作用がないので、シリカモノマーの重合が進まず、凝
集効果が劣る凝集剤しか得られない。
水溶液を添加した場合は、第2鉄イオンにシリカ重合促
進作用がないので、シリカモノマーの重合が進まず、凝
集効果が劣る凝集剤しか得られない。
【0020】浄水場などにおいて、凝集処理を行う原水
に本発明の凝集剤を注入し、凝集撹拌槽で撹拌すると、
速やかに非常に大きなフロックが形成され、沈殿槽及び
炉過槽で高速度で固液分離できる。本発明の凝集剤が、
このような優れた凝集性能を示す理由は、次のように考
えられる。本発明の凝集剤には重合シリカとチタン、鉄
イオンが共存しているので、原水に添加すると4価チタ
ンイオン及び3価鉄イオンが原水中のマイナス荷電を強
力に中和し、チタンイオン、鉄イオンは加水分解して水
酸化チタン、水酸化鉄複合フロックになり、さらに重合
シリカが水酸化チタン、水酸化鉄複合フロック粒径を、
重合シリカの架橋作用によって著しく大きくする。従っ
て、本発明の凝集剤のみを原水に注入すれば、他の無機
凝集剤(ポリ塩化アルミニウム、硫酸バンド、塩化第2
鉄、ポリ硫酸鉄など)、有機高分子凝集剤を使用するこ
となく良好な凝集処理を行える。
に本発明の凝集剤を注入し、凝集撹拌槽で撹拌すると、
速やかに非常に大きなフロックが形成され、沈殿槽及び
炉過槽で高速度で固液分離できる。本発明の凝集剤が、
このような優れた凝集性能を示す理由は、次のように考
えられる。本発明の凝集剤には重合シリカとチタン、鉄
イオンが共存しているので、原水に添加すると4価チタ
ンイオン及び3価鉄イオンが原水中のマイナス荷電を強
力に中和し、チタンイオン、鉄イオンは加水分解して水
酸化チタン、水酸化鉄複合フロックになり、さらに重合
シリカが水酸化チタン、水酸化鉄複合フロック粒径を、
重合シリカの架橋作用によって著しく大きくする。従っ
て、本発明の凝集剤のみを原水に注入すれば、他の無機
凝集剤(ポリ塩化アルミニウム、硫酸バンド、塩化第2
鉄、ポリ硫酸鉄など)、有機高分子凝集剤を使用するこ
となく良好な凝集処理を行える。
【0021】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定される
ものではない。
る。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定される
ものではない。
【0022】実施例1 本発明凝集剤の製造例 JIS3号水ガラス原液(シリカ濃度30重量%)を水
道水で希釈し、シリカ濃度7重量%の珪酸ソーダ水溶液
を作成した。次に4塩化チタン水溶液(酸化チタン換算
濃度15重量%、pHはpH計で測定するとマイナス値
を示す強酸性である)9gと塩化第2鉄液(FeCl3
濃度38重量%)29g及び濃硫酸1gを混合した液を
作成した。この液を撹拌しながら、前記シリカ濃度7重
量%の珪酸ソーダ水溶液58gを5分かけて徐々に添加
混合し、そのあと水を添加し全量を100gとし、4価
チタン、3価鉄イオン、硫酸、珪酸共存の本発明の凝集
剤を得た。
道水で希釈し、シリカ濃度7重量%の珪酸ソーダ水溶液
を作成した。次に4塩化チタン水溶液(酸化チタン換算
濃度15重量%、pHはpH計で測定するとマイナス値
を示す強酸性である)9gと塩化第2鉄液(FeCl3
濃度38重量%)29g及び濃硫酸1gを混合した液を
作成した。この液を撹拌しながら、前記シリカ濃度7重
量%の珪酸ソーダ水溶液58gを5分かけて徐々に添加
混合し、そのあと水を添加し全量を100gとし、4価
チタン、3価鉄イオン、硫酸、珪酸共存の本発明の凝集
剤を得た。
【0023】比較例1 実施例1においてチタン・鉄混合液に硫酸を添加しない
以外は実施例1とまったく同様に凝集剤を製造した。こ
の結果、水ガラス水溶液を添加中に、シリカの結晶性沈
殿が多量に析出し、透明な凝集剤液を作れなかった。
以外は実施例1とまったく同様に凝集剤を製造した。こ
の結果、水ガラス水溶液を添加中に、シリカの結晶性沈
殿が多量に析出し、透明な凝集剤液を作れなかった。
【0024】比較例2 3号水ガラス原液(シリカ濃度30重量%)を水道水で
希釈し、シリカ濃度7重量%の珪酸ソーダ水溶液を作成
した。この珪酸ソーダ水溶液58gを4塩化チタン水溶
液(TiO2 濃度15重量%、pHマイナス値)42g
に対して添加混合し、4価チタン含有珪酸水溶液を得
た。
希釈し、シリカ濃度7重量%の珪酸ソーダ水溶液を作成
した。この珪酸ソーダ水溶液58gを4塩化チタン水溶
液(TiO2 濃度15重量%、pHマイナス値)42g
に対して添加混合し、4価チタン含有珪酸水溶液を得
た。
【0025】実施例2 凝集試験 カオリンを水道水に添加し、SS20mg/リットルの懸濁液
を作成し、実施例1と比較例1及び2で作成した凝集剤
を添加し、ジャーテストを行った。ジャーテストの条件
は、撹拌回転数150rpm 180秒、50rpm 600秒
である。水温は24℃であった。いずれの凝集剤も、凝
集剤注入率はTiとFeの合計量として4mg/リットルとし
た。マイクロフロック生成時間(撹拌開始後マイクロフ
ロックが肉眼で観察できたときの時間)、及びジャーテ
スト終了後フロックの沈降速度を測定した。この結果を
表1に示す。
を作成し、実施例1と比較例1及び2で作成した凝集剤
を添加し、ジャーテストを行った。ジャーテストの条件
は、撹拌回転数150rpm 180秒、50rpm 600秒
である。水温は24℃であった。いずれの凝集剤も、凝
集剤注入率はTiとFeの合計量として4mg/リットルとし
た。マイクロフロック生成時間(撹拌開始後マイクロフ
ロックが肉眼で観察できたときの時間)、及びジャーテ
スト終了後フロックの沈降速度を測定した。この結果を
表1に示す。
【0026】
【表1】
【0027】本発明のチタン・鉄・硫酸含有珪酸水溶液
からなる凝集剤では、極めて沈降性の良いフロックが形
成された。これに対し、硫酸を共存させない比較例1の
凝集剤は、フロック粒径が小さく沈降性が実施例1より
悪かった。比較例2の凝集剤は、マイクロフロック形成
速度が非常に遅く、浄水場の急速撹拌槽滞留時間(3分
程度)の範囲ではフロック形成ができず、実用困難であ
った。また、塩化第2鉄または4塩化チタンを単独注入
した場合に比較しても、本発明の凝集剤はフロック沈降
性が約4〜5倍優れていた。
からなる凝集剤では、極めて沈降性の良いフロックが形
成された。これに対し、硫酸を共存させない比較例1の
凝集剤は、フロック粒径が小さく沈降性が実施例1より
悪かった。比較例2の凝集剤は、マイクロフロック形成
速度が非常に遅く、浄水場の急速撹拌槽滞留時間(3分
程度)の範囲ではフロック形成ができず、実用困難であ
った。また、塩化第2鉄または4塩化チタンを単独注入
した場合に比較しても、本発明の凝集剤はフロック沈降
性が約4〜5倍優れていた。
【0028】
【発明の効果】以上詳細に説明したとおり、本発明は下
記の優れた効果を奏する。 (1) 本発明の凝集剤を原水に添加し撹拌すると、マイク
ロフロック形成速度、最終到達フロック粒径、フロック
沈降性が大きいので高速に固液分離できる。 (2) 凝集剤の製造に苛性ソーダを必要としないので製造
コストが削減され、作業の安全性も優れる。 (3) 特別なモノマーシリカ重合工程も不要になり、また
重合シリカの粘度の測定も不要である。従って、凝集剤
の製造工程が著しく単純化でき、浄水場において熟練技
術者がいなくても、凝集剤をオンサイトで容易に製造で
きる。 (4) 凝集剤の製造所要時間が数分と非常に短時間であ
る。 (5) 凝集剤製造中のシリカのゲル化トラブル、結晶性沈
殿析出トラブルが皆無である。
記の優れた効果を奏する。 (1) 本発明の凝集剤を原水に添加し撹拌すると、マイク
ロフロック形成速度、最終到達フロック粒径、フロック
沈降性が大きいので高速に固液分離できる。 (2) 凝集剤の製造に苛性ソーダを必要としないので製造
コストが削減され、作業の安全性も優れる。 (3) 特別なモノマーシリカ重合工程も不要になり、また
重合シリカの粘度の測定も不要である。従って、凝集剤
の製造工程が著しく単純化でき、浄水場において熟練技
術者がいなくても、凝集剤をオンサイトで容易に製造で
きる。 (4) 凝集剤の製造所要時間が数分と非常に短時間であ
る。 (5) 凝集剤製造中のシリカのゲル化トラブル、結晶性沈
殿析出トラブルが皆無である。
【図1】本発明に係る凝集剤の製造方法の一例を示す概
略説明図である。
略説明図である。
1 4価チタン、3価鉄、鉱酸共存酸性水溶液 2 水ガラス水溶液 3 撹拌機
フロントページの続き Fターム(参考) 4D015 BA10 BA11 BB16 CA14 DA12 DA30 DA35 DA39 EA02 EA06 EA32 EA35 4D062 BA10 BA11 BB16 CA14 DA12 DA30 DA35 DA39 EA02 EA06 EA32 EA35
Claims (2)
- 【請求項1】 4価チタンイオン、3価鉄イオン及び鉱
酸を共存せしめた、珪酸の酸性水溶液からなることを特
徴とする水処理用無機凝集剤。 - 【請求項2】 4価チタンイオン、3価鉄イオン及び鉱
酸を含有する酸性水溶液に、珪酸アルカリ水溶液を添加
・混合することを特徴とする水処理用無機凝集剤の製造
方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11086461A JP2000279708A (ja) | 1999-03-29 | 1999-03-29 | 水処理用無機凝集剤及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11086461A JP2000279708A (ja) | 1999-03-29 | 1999-03-29 | 水処理用無機凝集剤及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000279708A true JP2000279708A (ja) | 2000-10-10 |
Family
ID=13887602
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11086461A Withdrawn JP2000279708A (ja) | 1999-03-29 | 1999-03-29 | 水処理用無機凝集剤及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000279708A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2567943A1 (en) * | 2007-07-02 | 2013-03-13 | Sittec Closed Joint Stock Company (Sittec CJSC) | Titanium coagulant for natural and waste water purification and disinfection and method for utilizing thereof |
CN103043763A (zh) * | 2013-01-06 | 2013-04-17 | 国家***天津海水淡化与综合利用研究所 | 多效海水絮凝剂制备方法 |
CN108751371A (zh) * | 2018-06-20 | 2018-11-06 | 昆明理工大学 | 一种利用钛板酸洗废液和钢铁酸洗废液联合制备聚硅酸钛铁絮凝剂的方法及应用 |
CN113247998A (zh) * | 2021-05-25 | 2021-08-13 | 中国人民解放军陆军勤务学院 | 一种三氯化钛的应用及含铼废水的处理方法 |
CN113511712A (zh) * | 2021-05-25 | 2021-10-19 | 中国人民解放军陆军勤务学院 | 一种三氯化钛的应用及含铜绿微囊藻的高藻水的处理方法 |
-
1999
- 1999-03-29 JP JP11086461A patent/JP2000279708A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2567943A1 (en) * | 2007-07-02 | 2013-03-13 | Sittec Closed Joint Stock Company (Sittec CJSC) | Titanium coagulant for natural and waste water purification and disinfection and method for utilizing thereof |
CN103043763A (zh) * | 2013-01-06 | 2013-04-17 | 国家***天津海水淡化与综合利用研究所 | 多效海水絮凝剂制备方法 |
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CN113247998A (zh) * | 2021-05-25 | 2021-08-13 | 中国人民解放军陆军勤务学院 | 一种三氯化钛的应用及含铼废水的处理方法 |
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