JP2012213756A

JP2012213756A - 水処理薬剤およびその安定化方法

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Publication number: JP2012213756A
Application number: JP2012037561A
Authority: JP
Inventors: Keiko Tokimura; 景子時村; Reina Tagami; 玲奈田上
Original assignee: Katayama Chemical Inc; Nalco Japan GK
Current assignee: Katayama Chemical Inc; Nalco Japan GK
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2012-02-23
Publication date: 2012-11-08
Anticipated expiration: 2032-02-23
Also published as: JP5990726B2

Abstract

【課題】アゾール系化合物とマレイン酸系化合物とを含む水処理薬剤において、その水処理薬剤としての効果を損なうことなしに、アゾール系化合物の濃度低下が抑制された、長期貯蔵安定性を有する水処理薬剤を提供することを課題とする。
【解決手段】有効成分としてアゾール系化合物とマレイン酸系化合物とを含み、前記アゾール系化合物の濃度低下を抑制する安定化成分としてアルカリ剤およびスルファミン酸から選択される少なくとも１種をさらに含むことを特徴とする水処理薬剤により、上記の課題を解決する。
【選択図】なし

Description

本発明は、水処理薬剤およびその安定化方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、工業用冷却水系などで使用される、長期貯蔵安定性を有するアゾール系化合物とマレイン酸系化合物とを含む水処理薬剤およびその安定化方法に関する。

工業用冷却水系などを構成する熱交換器、配管、各種機器類の金属材料（鉄、軟鋼、鋳鉄など）は、常時水と接触しており、金属材料表面において腐食障害やスケール障害が発生し易い。このような腐食やスケールを防止するために、従来から種々の化合物を含む一液型の水処理薬剤が提案され、使用されている。

このような一液型の水処理薬剤として、例えば、金属防食剤としてアゾール系化合物およびスケール防止剤としてマレイン酸系化合物を含む水処理薬剤が知られている。
具体的には、（ａ）マレイン酸およびマレイン酸誘導体からなる群から選ばれる少なくとも１種の単量体を必須単量体としてなる重合体の少なくとも１種と、（ｂ）グルタルジアルデヒドおよび／またはその誘導体と、（ｃ）アゾール類とを有効成分として含んでなる多目的多機能水処理剤（特開昭６３−１９４７９９号公報：特許文献１参照）、（Ａ）１，２−ベンゾイソチアゾリン−３−オン、（Ｂ）ベンゾトリアゾール誘導体および（Ｃ）アクリル酸系ポリマーまたはマレイン酸系ポリマーを有効成分とし、グリコール類を含むｐＨが１０以上である一液型水処理剤（特開平９−５２０９０号公報：特許文献２参照）、およびヒドラジド化合物、カルボン酸系低分子量ポリマーおよびアゾール系化合物を有効成分として含有する多機能型水処理剤（特開２０１０−１７３９９４号公報：特許文献３参照）などが挙げられる。

また、特許第３６８５８００号公報（特許文献４）には、製紙工程の白水や開放式循環冷却水において殺菌剤やスライムコントロール剤として用いられる次亜臭素酸またはその水溶性塩の生成方法が開示され、その中で、スケール防止剤としてポリマレイン酸、銅用防錆剤としてベンゾトリアゾールおよび安定化剤として水酸化ナトリウムならびに臭化ナトリウム、ハイドロキサンを含む製剤が記載されている（実施例５参照）。また、次亜臭素酸塩の安定化成分としてスルファミン酸塩化合物を用いることが記載されている。

特開昭６３−１９４７９９号公報特開平９−５２０９０号公報特開２０１０−１７３９９４号公報特許第３６８５８００号公報

本発明者らは、一液型の水処理薬剤において、アゾール系化合物とマレイン酸系化合物とを含む水処理薬剤に限り、その薬剤中においてアゾール系化合物の濃度低下が著しいことを見出した。これは、アゾール系化合物の何らかの分解作用によるものと考えられる。
上記の先行技術文献には、アゾール系化合物とマレイン酸系化合物とを含む一液型の水処理薬剤におけるアゾール系化合物の濃度低下については全く記載されていない。
特許文献４には、スルファミン酸塩化合物が次亜臭素酸塩を安定化することが記載されているに過ぎない。また、その実施例５の製剤では安定化剤として水酸化ナトリウムが記載されているが、安定化の対象は記載されていない。

本発明は、アゾール系化合物とマレイン酸系化合物とを含む水処理薬剤において、その水処理薬剤としての効果を損なうことなしに、アゾール系化合物の濃度低下が抑制された、長期貯蔵安定性を有する水処理薬剤を提供することを課題とする。

本発明者らは、アゾール系化合物とマレイン酸系化合物とを含む一液型の水処理薬剤におけるアゾール系化合物の濃度低下について鋭意研究を行った結果、薬剤に安定化成分としてアルカリ剤および／またはスルファミン酸を添加することにより、２週間貯蔵後における薬剤中のアゾール系化合物の残存率が８０％以上になり、薬剤の貯蔵安定性を向上できることを見出し、本発明を完成するに到った。

かくして、本発明によれば、有効成分としてアゾール系化合物とマレイン酸系化合物とを含み、前記アゾール系化合物の濃度低下を抑制する安定化成分としてアルカリ剤およびスルファミン酸から選択される少なくとも１種をさらに含むことを特徴とする水処理薬剤が提供される。

また、本発明によれば、有効成分としてアゾール系化合物とマレイン酸系化合物とを含む水処理薬剤に、前記水処理薬剤中の前記アゾール系化合物の濃度低下を抑制するための安定化成分としてアルカリ剤およびスルファミン酸から選択される少なくとも１種を添加することを特徴とする水処理薬剤の安定化方法が提供される。

本発明によれば、アゾール系化合物とマレイン酸系化合物とを含む水処理薬剤において、その水処理薬剤としての効果を損なうことなしに、アゾール系化合物の濃度低下が抑制された、長期貯蔵安定性を有する水処理薬剤を提供することができる。
すなわち、本発明は、長期貯蔵安定性に優れた、アゾール系化合物とマレイン酸系化合物とを含む水処理薬剤を提供でき、工業用冷却水系などに設置されている水と接触する熱交換器、配管、各種機器類の金属材料の腐食障害やスケール障害の対策に適用できる。
通常、一液型の水処理薬剤は、薬剤の調製から流通や保管などの貯蔵期間を経て、用時に希釈なしで用いられることを考慮すると、貯蔵条件にも因るが、２週間でアゾール系化合物を８０％以上保持できる本発明の水処理薬剤は、産業上極めて有用である。

また、本発明によれば、安定化成分を含まない水処理薬剤が、アゾール系化合物がベンゾトリアゾールまたはトリルトリアゾールであり、マレイン酸系化合物がマレイン酸またはその誘導体をモノマー単位に有する重合体である場合に、水処理薬剤が、水処理薬剤１００重量部中に０．０１〜１０重量部のアゾール系化合物と２．０〜５０重量部のマレイン酸系化合物とを含む場合に、温度５０℃の条件下で２週間以内にアゾール系化合物の濃度が８０％未満に低下する水処理薬剤である場合に、本発明の効果がさらに発揮される。

また、本発明によれば、アルカリ剤が、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、モノエタノールアミンおよび２−ジエチルアミノエタノールから選択される少なくとも１種である場合に、安定化成分が、水処理薬剤１００重量部に対して１．０〜２０重量部のアルカリ剤のみであるか、水処理薬剤１００重量部に対して０．５〜１０重量部のスルファミン酸のみであるか、または水処理薬剤１００重量部に対して１．０〜１４重量部のアルカリ剤および０．５〜８．０重量部のスルファミン酸である場合に、本発明の効果がさらに発揮される。

本発明の水処理薬剤は、有効成分としてアゾール系化合物とマレイン酸系化合物とを含み、アゾール系化合物の濃度低下を抑制する安定化成分としてアルカリ剤およびスルファミン酸から選択される少なくとも１種をさらに含むことを特徴とする。

本発明の水処理薬剤は、安定化成分を含まない水処理薬剤が、温度５０℃の条件下で２週間以内にアゾール系化合物の濃度が８０％未満に低下する水処理薬剤である場合に優れた効果を発揮する。
また、本発明の水処理薬剤は、水処理薬剤が、水処理薬剤１００重量部中に０．０１〜１０重量部のアゾール系化合物と２．０〜５０重量部のマレイン酸系化合物とを含む水処理薬剤である場合に優れた効果を発揮する。

本発明の水処理薬剤に用いられるアゾール系化合物としては、水処理薬剤において金属防食剤として作用し得るアゾール系化合物であれば特に限定されず、例えば、トリアゾール、ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、５−ｎ−プロピルベンゾトリアゾール、５−ヒドロキシベンゾトリアゾール、４−カルボキシ−１，Ｈ−ベンゾトリアゾール、４−ニトロ−１，Ｈ−ベンゾトリアゾールなどのトリアゾール類；２−メルカプトベンゾチアゾール、５−クロロ−２−メルカプトベンゾチアゾール、２−（３’−アミノプロピル）ベンゾチアゾール、２−（２’−アミノ−２’−メチルプロピル）ベンゾチアゾールなどのチアゾール類；２−（５’−アミノペンチル）ベンゾイミダゾール、２−（２’−アミノ−２’−メチルプロピル）ベンゾイミダゾール、２−エチル−４−メチル−イミダゾール、２−エチルイミダゾール、２−メチルイミダゾールなどのイミダゾール類が挙げられる。これらの中でも、ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、５−ｎ−プロピルベンゾトリアゾールおよび５−ヒドロキシベンゾトリアゾールなどのトリアゾール類が好ましく、市販品として入手し易いベンゾトリアゾールおよびトリルトリアゾールが特に好ましい。

本発明の水処理薬剤に用いられるマレイン酸系化合物としては、水処理薬剤においてスケール防止剤として作用し得るマレイン酸系化合物であれば特に限定されず、例えば、マレイン酸またはその誘導体をモノマー単位に有する重合体が好ましい。マレイン酸の誘導体としては、例えば、無水マレイン酸、（Ｎ−ヒドロキシフェニル）マレイミドなどが挙げられる。重合体は、マレイン酸またはその誘導体の単独重合体であっても、それらと共重合し得るモノマーとの共重合体であってもよい。共重合し得るモノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イソブテン、アミレン、アクリルアミドメチルプロパノールスルホン酸、アリルスルホン酸などが挙げられる。これらの中でも、市販品として入手し易いマレイン酸重合物、ＢＷＡＷａｔｅｒＡｄｄｉｔｉｖｅｓ社（英国）製の商品名「Ｂｅｌｃｌｅｎｅ２００ＬＡ」および「Ｂｅｌｃｌｅｎｅ２８３」が特に好ましい。

本発明の水処理薬剤において安定化成分として用いられるアルカリ剤としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸ナトリウムおよび炭酸カリウムなどの無機系アルカリ剤、ならびにモノエタノールアミンおよび２−ジエチルアミノエタノール（「Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエタノール」ともいう）などの有機系アルカリ剤などが挙げられ、これらの中でも、安価で入手し易い水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、モノエタノールアミンおよび２−ジエチルアミノエタノールが特に好ましい。これらを単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。
また、同様に安定化成分としてのスルファミン酸（アミド硫酸）は、市販品を用いることができる。

本発明の水処理薬剤において、アルカリ剤の配合量は、水処理薬剤中のアゾール系化合物の重量１に対して０．１〜２０００（好ましくは１．０〜５０）であるのが好ましい。
また、スルファミン酸の配合量は、水処理薬剤中のアゾール系化合物の重量１に対して０．０５〜１０００（好ましくは１．０〜２０）であるのが好ましい。

したがって、本発明の水処理薬剤においては、安定化成分が、水処理薬剤１００重量部に対して１．０〜２０重量部（好ましくは１．０〜１７重量部）のアルカリ剤のみであるか、水処理薬剤１００重量部に対して０．５〜１０重量部（好ましくは２．０〜８．０重量部）のスルファミン酸のみであるか、または水処理薬剤１００重量部に対して１．０〜１４重量部（好ましくは１．０〜１２重量部）のアルカリ剤および０．５〜８．０重量部（好ましくは２．０〜８．０重量部）のスルファミン酸であるのが好ましい。

安定化成分としてアルカリ剤が単独で用いられる場合、その量が１．０重量部未満では、アゾール系化合物の濃度低下が十分に抑制されないことがあり、一方その量が２０重量部を超えると、ｐＨが高くなり過ぎてしまい安全性において問題となることがある。
安定化成分としてスルファミン酸が単独で用いられる場合、その量が０．５重量部未満では、アゾール系化合物の濃度低下が十分に抑制されないことがあり、一方その量が１０重量部を超えると、添加に見合う効果が期待できないことがあり、経済的にも好ましくない。
安定化成分としてアルカリ剤とスルファミン酸とが併用される場合、前者が１．０重量部未満および／または後者が０．５重量部未満では、アゾール系化合物の濃度低下が十分に抑制されないことがあり、前者が１４重量部を超えおよび／または後者が８．０重量部を超えると、添加に見合う効果が期待できないことがあり、経済的にも好ましくない。

本発明の水処理薬剤は、本発明の効果が阻害されない、すなわち製剤中のアゾール系化合物のさらなる濃度低下が起こらない範囲であれば、亜鉛塩、重合リン酸塩、リン酸、有機ホスホン酸、モリブデン酸塩などの腐食抑制剤、アクリル酸などを含む重合体を用いるスケール防止剤（抑制剤）、各種界面活性剤を用いる分散剤などの公知の水処理薬剤を含んでいてもよい。

以上のことから、本発明の水処理薬剤の安定化方法は、有効成分としてアゾール系化合物とマレイン酸系化合物とを含む水処理薬剤に、水処理薬剤中のアゾール系化合物の濃度低下を抑制するための安定化成分としてアルカリ剤およびスルファミン酸から選択される少なくとも１種を添加することを特徴とする。

本発明を試験例により具体的に説明するが、本発明はこれらの試験例により限定されるものではない。

（試験例１）アゾール系化合物の濃度低下確認試験
表１に示すアゾール系化合物とマレイン酸系化合物とを含む水処理薬剤（製剤Ｎｏ．１〜４）およびアゾール系化合物と公知のスケール防止剤とを含む水処理薬剤（製剤Ｎｏ．５〜１０）をそれぞれ１００ｇ調製した。
得られた各薬剤を容量１００ｍｌのガラススクリュー管もしくは容量１００ｍｌのポリ容器に分注し、温度５０℃に設定した恒温槽中に１４日間（２週間）静置した（貯蔵試験）。
貯蔵試験後、ＨＰＬＣ（高速液体クロマトグラフィ）を用いて、各薬剤中のアゾール系化合物の濃度Ｃ_a（重量％）を測定し、予め薬剤調製直後（貯蔵試験前）に測定しておいたアゾール系化合物の濃度Ｃ_b（重量％）とから次式によりアゾール系化合物の残存率（％）を求めた。
アゾール系化合物の残存率（％）＝（Ｃ_a／Ｃ_b）×１００
得られた結果を、薬剤の成分とその配合量と共に表１に示す。

表１の結果から、アゾール系化合物とマレイン酸系化合物と含む水処理薬剤（製剤Ｎｏ．１〜４）では、貯蔵試験でのアゾール系化合物の残存率が５０％以下になり、アゾール系化合物の濃度が低下することがわかる。一方、アゾール系化合物と公知のスケール防止剤とを含む水処理薬剤（製剤Ｎｏ．５〜１０）では、貯蔵試験でのアゾール系化合物の残存率が１００％であり、アゾール系化合物の濃度が低下しないことがわかる。

（試験例２）アゾール系化合物の濃度低下抑制確認試験
表２に示すアゾール系化合物とマレイン酸系化合物とアルカリ剤および／またはスルファミン酸（「安定化成分」という）とを含む水処理薬剤（製剤Ｎｏ．１１〜１７）ならびにアゾール系化合物とマレイン酸系化合物とを含む水処理薬剤（製剤Ｎｏ．１８〜２１）をそれぞれ１００ｇ調製した。
得られた各薬剤を試験例１と同様にして貯蔵試験を実施し、貯蔵試験後のアゾール系化合物の残存率（％）を求めた。
得られた結果を、薬剤の成分とその配合量と共に表２に示す。

表２の結果から、アゾール系化合物とマレイン酸系化合物と安定化成分としてアルカリ剤および／またはスルファミン酸とを含む水処理薬剤（製剤Ｎｏ．１１〜１７）では、貯蔵試験でのアゾール系化合物の残存率が８０％以上になり、アゾール系化合物の濃度低下が抑制されていることがわかる。一方、安定化成分を含まない水処理薬剤（製剤Ｎｏ．１８〜２１）では、貯蔵試験でのアゾール系化合物の残存率が８０％未満になることがわかる。

Claims

有効成分としてアゾール系化合物とマレイン酸系化合物とを含み、前記アゾール系化合物の濃度低下を抑制する安定化成分としてアルカリ剤およびスルファミン酸から選択される少なくとも１種をさらに含むことを特徴とする水処理薬剤。
前記アゾール系化合物がベンゾトリアゾールまたはトリルトリアゾールであり、前記マレイン酸系化合物がマレイン酸またはその誘導体をモノマー単位に有する重合体である請求項１に記載の水処理薬剤。
前記安定化成分を含まない水処理薬剤が、温度５０℃の条件下で２週間以内に前記アゾール系化合物の濃度が８０％未満に低下する水処理薬剤である請求項１または２に記載の水処理薬剤。
前記水処理薬剤が、前記水処理薬剤１００重量部中に０．０１〜１０重量部のアゾール系化合物と２．０〜５０重量部のマレイン酸系化合物とを含む請求項１〜３のいずれか１つに記載の水処理薬剤。
前記アルカリ剤が、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、モノエタノールアミンおよび２−ジエチルアミノエタノールから選択される少なくとも１種である請求項１〜４のいずれか１つに記載の水処理薬剤。
前記安定化成分が、前記水処理薬剤１００重量部に対して１．０〜２０重量部の前記アルカリ剤のみであるか、前記水処理薬剤１００重量部に対して０．５〜１０重量部の前記スルファミン酸のみであるか、または前記水処理薬剤１００重量部に対して１．０〜１４重量部の前記アルカリ剤および０．５〜８．０重量部の前記スルファミン酸である請求項１〜５のいずれか１つに記載の水処理薬剤。
有効成分としてアゾール系化合物とマレイン酸系化合物とを含む水処理薬剤に、前記水処理薬剤中の前記アゾール系化合物の濃度低下を抑制するための安定化成分としてアルカリ剤およびスルファミン酸から選択される少なくとも１種を添加することを特徴とする水処理薬剤の安定化方法。