JP2960261B2 - 汚泥脱水剤 - Google Patents

汚泥脱水剤

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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は両性ポリマーからなる汚
泥脱水剤に関する。さらに詳しくは、保存中の経時劣化
の少ない安定性に優れた両性ポリマーからなる汚泥脱水
剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、汚泥脱水剤としては、カチオンポ
リマーからなる脱水剤がよく知られているが、近年、汚
泥性状の悪化などにより、脱水性能が充分満足しうるも
のではなく、その改善が求められている。そこで、カチ
オンポリマーからなる汚泥脱水剤に比べ、凝集力が強い
特長をもち、ＳＳの回収率やケーキの含水率、ケーキの
ろ布剥離性などの点で優れる両性ポリマーからなる汚泥
脱水剤が提案されている。しかし、保存中の経時劣化の
ため、使用時に不溶化する問題がある。そこで、特定の
カチオンモノマーと、アニオンモノマーおよびノニオン
モノマーからなる両性ポリマーに、さらに、特定のカチ
オン性モノマーを所定量含有させることにより保存中の
安定性を改善した両性ポリマーからなる汚泥脱水剤が提
案されている（特願平２−９５３９８号公報）。しか
し、保存可能な期間がまだ充分でなく、市場の物流面で
制約がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の両性
ポリマーからなる汚泥脱水剤の保存中に不溶化する欠点
を克服し、保存安定性の良い両性ポリマーからなる汚泥
脱水剤を提供することを目的としてなされたものであ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者等は保存中の経
時劣化による使用時の不溶化が生じない両性ポリマーか
らなる汚泥脱水剤を得るべく、鋭意検討した結果、本発
明に到達した。
【０００５】すなわち本発明は、カチオン性モノマー、
アニオン性モノマーおよびノニオン性モノマーを共重合
してなる両性ポリマーからなる汚泥脱水剤においてＩＩ
ａ族金属塩を含有することを特徴とする汚泥脱水剤に関
してである。
【０００６】（ａ）としては、 （メタ）アクリロイルオキシ（ヒドロキシ）アルキル
４級または３級アンモニウム塩： アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロ
ライド、アクリロイルオキシエチルジメチルベンジルア
ンモニウムクロライド、メタクリロイルオキシトリメチ
ルアンモニウムクロライド、メタクリロイルオキシヒド
ロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロライド、メ
タクロイルオキシエチルジエチルメチルアンモニウムメ
トサルフェート、メタクリロイルエチルトリメチルアン
モニウムブロマイド、メタクリロイルエチルトリメチル
アンモニウムアイオダイド、メタクリロイルオキシエチ
ルジメチルアンモニウムクロライドなど（メタ）アク
リルアミド（ヒドロキシ）アルキル４級または３級アン
モニウム塩： アクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロラ
イド、アクリルアミドプロピルジメチルアンモニウムサ
ルフェート、メタクリルアミドプロピルトリメチルアン
モニウムサルフェートなどが挙げられる。
【０００７】（ｂ）としては、ビニル系カルボン酸、た
とえば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、ケイ
皮酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸などが挙げら
れる。好ましくは、アクリル酸、メタクリル酸、クロト
ン酸である。
【０００８】（ｃ）としては、水溶性のノニオン性モノ
マー、好ましくはアクリルアミド、メタクリルアミドな
どが挙げられる。両性ポリマー（Ａ）が水不溶性となら
ないかぎりにおいては若干量の疎水性のノニオン性モノ
マーを併用してもよい。
【０００９】両性ポリマー（Ａ）中、（ａ）の量は通常
１０〜６０モル％、好ましくは２０〜４５モル％であ
る。（ａ）が１０モル％未満では本発明の両性ポリマー
からなる汚泥脱水剤を使用するときケーキの含水率が充
分でなく、６０モル％を越えると両性ポリマーの特長で
ある強い凝集力が得られない。
【００１０】両性ポリマー（Ａ）中、（ｂ）の量は通常
１０〜４５モル％、好ましくは２０〜４０モル％であ
る。（ｂ）の量が１０モル％未満では本発明の汚泥脱水
剤を使用するとき両性ポリマーの特長である強い凝集力
が得られず、４５モル％を越えるとケーキ含水率が不充
分となる。
【００１１】両性ポリマー（Ａ）中の（ａ）と（ｂ）の
モル比は通常（ａ）／（ｂ）＝０．３〜３．０、好まし
くは（ａ）／（ｂ）＝０．５〜２．０である。（ａ）／
（ｂ）が０．３未満では、本発明の汚泥脱水剤を使用す
るとき、ケーキの含水率およびろ布剥離性が不充分とな
り、（ａ）／（ｂ）が３．０を越えると両性ポリマーの
特長である強い凝集力が得られない。
【００１２】両性ポリマー中（ｃ）の量は通常５〜８０
モル％、好ましくは１０〜６０モル％である。（ｃ）の
量が５モル％未満では本発明の両性ポリマーからなる汚
泥脱水剤を使用するとき、両性ポリマーの特長である強
い凝集力が得られず、８０モル％を越えるとケーキの含
水率が充分でない。
【００１３】（Ｂ）としては、IIａ族金属の鉱酸塩、例
えば塩化カルシウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシ
ウム、硝酸カルシウムおよび塩化ストロンチウムなどが
挙げられ、これらのうち好ましくは塩化カルシウム、塩
化マグネシウムおよび硫酸マグネシウムである。
【００１４】（Ｂ）の量は（ｂ）に対して０．２〜２．
０（モル比）、好ましくは０．３〜１．０（モル比）で
ある。（Ｂ）の（ｂ）に対するモル比が０．２未満では
経日安定性が充分でなく、２．０を越えると汚泥脱水剤
としての有効成分が低下するので好ましくない。
【００１５】両性ポリマーからなる汚泥脱水剤の固有粘
度は３０℃の１ＮＮａＮＯ3 水溶液で測定し、少なくと
も３．０ｄｌ／ｇ以上、好ましくは４．０ｄｌ／ｇ以上
である。固有粘度が３．０ｄｌ／ｇ未満の場合は、本発
明の汚泥脱水剤を使用する場合、凝集が充分でなく、脱
水に支障がでる懸念がある。
【００１６】本発明の両性ポリマーからなる汚泥脱水剤
の製造は公知の方法、たとえば水溶液重合、水と有機溶
剤を用いた乳化重合、懸濁重合などにより行える。水溶
液重合の場合、モノマー濃度が通常１０〜８０重量％と
なるようにモノマー水溶液として系内を不活性ガスで置
換した後、公知の重合触媒［過硫酸塩たとえば過硫酸ア
ンモニウムおよび過硫酸カリウム；有機過酸化物たとえ
ばベンゾイルパーオキシド；アゾ系化合物たとえば２，
２′−アゾビス−（アミジノプロパン）ハイドロクロラ
イドおよびアゾビスシアノバレリン酸；およびレドック
ス触媒｛過酸化物（Ｈ2 Ｏ2 、過硫酸カリウムなど）と
還元剤（重亜硫酸ソーダ、硫酸第一鉄など）との組合
せ｝］を加えて２０〜１００℃程度で数時間重合を行
う。本発明の両性ポリマーからなる汚泥脱水剤の製造法
としては、 （１）（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のモノマー水溶液に
（Ｂ）または（Ｂ）の水溶液を予め溶解しておき、通常
の重合を行い両性ポリマーを得る方法 （２）（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のモノマー水溶液の重合
反応中あるいは重合反応終了後に（Ｂ）または（Ｂ）の
水溶液を混合する方法 （３）（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のモノマー水溶液を通常
の重合反応を行い得られた両性ポリマー水溶液を、公知
の方法で乾燥、粉砕して粉末とした後、（Ｂ）の水溶液
を含浸させる方法のいずれの方法でもよい。
【００１７】本発明の両性ポリマーからなる汚泥脱水剤
は下水、し尿、各種工場廃水などの生汚泥、活性余剰汚
泥、消化汚泥、凝集沈澱汚泥またはそれらの組合せによ
る混合汚泥など如何なる有機性汚泥でも使用できる。
【００１８】本発明の両性ポリマーからなる汚泥脱水剤
は単独でも使用できるが、無機凝集剤の成分としてたと
えばポリ塩化アルミニウム、塩化第２鉄などを本発明の
両性ポリマーからなる汚泥脱水剤の添加前あるいは添加
後に使用してもよい。
【００１９】本発明の両性ポリマーからなる汚泥脱水剤
の汚泥への添加量は通常０．２〜５％／乾燥固形分、好
ましくは０．４〜１．５％／乾燥固形分である。添加量
が０．２％／乾燥固形分未満ではＳＳ回収率が充分でな
く、５％を越えると経済的に不利である。
【００２０】汚泥への添加法は、直接汚泥へ添加する方
法および一旦水と混合分散して水溶液状にしたのち汚泥
に添加する方法などが挙げられる。添加後、かくはん、
混合してフロックを形成させる。フロックを形成させた
後、公知の脱水機たとえばベルトプレス脱水機あるいは
遠心脱水機などにより脱水される。
【００２１】
【実施例】以下、実施例および比較例により本発明をさ
らに説明するが、本発明はこれに限定されるものではな
い。
【００２２】実施例１ アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロ
ライド ０．３０モル、メタクリロイルオキシエチルト
リメチルアンモニウムクロライド ０．０５モル、アク
リル酸 ０．３０モル、アクリルアミド ０．３５モ
ル、塩化カルシウム ０．０９モルと水１３０ｇを混合
して水溶液とし、窒素置換した後、内径３０ｃｍ、深さ
５ｃｍのガラスシャーレーに入れ、過硫酸アンモニウム
０．１ｇを加えて４０〜５０℃に保った。重合は直ちに
起こり約１時間で完結した。得られた重合物を取り出し
て細断し、１００℃の乾燥機で固形物濃度９０％まで乾
燥した後、粉砕して粉末状の汚泥脱水剤（Ｃ−１）を得
た。
【００２３】実施例２ アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロ
ライド ０．３０モル、メタクリロイルオキシエチルト
リメチルアンモニウムクロライド ０．０５モル、アク
リル酸 ０．３０モル、アクリルアミド ０．３５モ
ル、塩化カルシウム ０．３０モルと水１３０ｇを混合
して水溶液とし、以下実施例１と同様にして粉末状の汚
泥脱水剤（Ｃ−２）を得た。
【００２４】実施例３ アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロ
ライド ０．３５モル、アクリル酸 ０．３０モル、ア
クリルアミド ０．３５モル、塩化カルシウム０．１５
モルと水１３０ｇを混合して水溶液とし、以下実施例１
と同様にして粉末状の汚泥脱水剤（Ｃ−３）を得た。
【００２５】実施例４ アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロ
ライド ０．１０モル、アクリルアミドプロピルトリメ
チルアンモニウムクロライド０．２０モル、アクリル酸
０．３０モル、アクリルアミド ０．３５モル、塩化
カルシウム ０．１５モルと水１３０ｇを混合して水溶
液とし、以下実施例１と同様にして粉末状の汚泥脱水剤
（Ｃ−４）を得た。
【００２６】実施例５ アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロ
ライド ０．３０モル、メタクリロイルオキシエチルト
リメチルアンモニウムクロライド ０．０５モル、アク
リル酸 ０．３０モル、アクリルアミド ０．３５モ
ル、硫酸マグネシウム ０．３０モルと水１３０ｇを混
合して水溶液とし、以下実施例１と同様にして粉末状の
汚泥脱水剤（Ｃ−５）を得た。
【００２７】比較例１ アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロ
ライド ０．３０モル、メタクリロイルオキシエチルト
リメチルアンモニウムクロライド ０．０５モル、アク
リル酸 ０．３０モル、アクリルアミド ０．３５モ
ル、と水１３０ｇを混合して水溶液とし、以下実施例１
と同様にして粉末状の汚泥脱水剤（Ｃ−６）を得た。
【００２８】比較例２ アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロ
ライド ０．３５モル、アクリル酸 ０．３０モル、ア
クリルアミド ０．３５モル、と水１３０ｇを混合して
水溶液とし、以下実施例１と同様にして粉末状の汚泥脱
水剤（Ｃ−７）を得た。
【００２９】比較例３ アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロ
ライド ０．３０モル、メタクリロイルオキシエチルト
リメチルアンモニウムクロライド ０．０５モル、アク
リル酸 ０．３０モル、アクリルアミド ０．３５モ
ル、塩化ナトリウム ０．３０モルと水１３０ｇを混合
して水溶液とし、以下実施例１と同様にして粉末状の汚
泥脱水剤（Ｃ−８）を得た。
【００３０】実施例１〜５および比較例１〜３の組成を
表１に示す。
【００３１】
【表１】
【００３２】実施例１〜５、比較例１〜３の組成物を作
成後直ちに４０℃恒温槽に保管し、保管を始めてから３
ヶ月後、６ヶ月後、９ヶ月後の経時安定性を評価した結
果を表２に示す。この結果から本発明のＣ−１〜Ｃ−５
はいずれも保存中の経時劣化により不溶となる問題が解
消されていることがわかる。評価法：５００ｍｌビーカ
ーに蒸留水５００ｇを取り、ジャーテスターでかくはん
しながら組成物１ｇをままこが生じないように注意して
加え、２時間かくはんして溶解した水溶液の溶解性を評
価した。判定基準は以下の通りである。 ○：水溶液が均一液状 ×：水溶液に不溶ゲルあり
【００３３】
【表２】
【００３４】
【発明の効果】本発明の両性ポリマーからなる汚泥脱水
剤は下記の効果を奏する。 （１）保存中の経時劣化により不溶となる問題がない。 （２）上記以外にも両性ポリマーからなる汚泥脱水剤製
造時の加熱乾燥中の不溶化防止の効果を有する。 上記効果を奏することから、本発明は両性ポリマーから
なる汚泥脱水剤の保存中の不溶化防止に有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大清水 久夫 東京都新宿区西新宿３丁目４番７号 栗 田工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−78499（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−118798（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−49918（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−242309（ＪＰ，Ａ) 特公 平４−720（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C02F 11/00 - 11/20 B01D 21/01

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 カチオン性モノマー（ａ）、アニオン性
    モノマー（ｂ）およびノニオン性モノマー（ｃ）を共重
    合してなる両性ポリマー（Ａ）からなる汚泥脱水剤にお
    いてさらにIIａ族金属鉱酸塩（Ｂ）を含有することを特
    徴とする汚泥脱水剤。
  2. 【請求項２】（ａ）が、下記一般式（１）で示されるモ
    ノマー１種以上である請求項１記載の汚泥脱水剤。 Ｒ1 ｜ ＣＨ2 ＝Ｃ Ｒ2 ｜ ｜＋ − （１） ＣＯ−Ｘ−Ｙ−Ｎ−Ｒ2 ・Ｚ ｜ Ｒ2 （ただし、Ｒ1 はＨまたはＣＨ3 ；Ｒ2 はＨ、ＣＨ3 、
    Ｃ2 Ｈ5 またはベンジル基であり、それぞれ異なってい
    てもよい；ＸはＯまたはＮＨ；ＹはＣＨ2 ＣＨ2、ＣＨ
    2 ＣＨ2 ＣＨ2 またはＣＨ2 ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ2 ；Ｚは
    Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、硫酸根またはＣＨ3 ＳＯ4 である）
  3. 【請求項３】（ａ）がＮ，Ｎ−ジアルキルアミノエチル
    （メタ）アクリレートまたはＮ，Ｎ−ジアルキルアミノ
    プロピル（メタ）アクリルアミドの、メチルクロリド、
    ジメチル硫酸またはベンジルクロリドによる４級化物か
    らなる群から選ばれる１種以上のモノマーである請求項
    １または２記載の汚泥脱水剤。
  4. 【請求項４】（ｂ）がアクリル酸、メタクリル酸および
    クロトン酸からなる群から選ばれる１種以上のモノマー
    である請求項１〜３のいずれか記載の汚泥脱水剤。
  5. 【請求項５】（ａ）が（ｂ）に対して０．３〜３．０
    （モル比）である請求項１〜４いずれか記載の汚泥脱水
    剤。
  6. 【請求項６】（Ｂ）が（ｂ）に対して０．２〜２．０
    （モル比）である請求項１〜５いずれか記載の汚泥脱水
    剤。
  7. 【請求項７】（ｃ）がアクリルアミドおよびメタクリル
    アミドからなる群から選ばれる１種以上のモノマーであ
    る請求項１〜６いずれか記載の汚泥脱水剤。
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