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JP3478871B2 - 高分子凝集剤 - Google Patents

高分子凝集剤

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Publication number
JP3478871B2
JP3478871B2 JP15682394A JP15682394A JP3478871B2 JP 3478871 B2 JP3478871 B2 JP 3478871B2 JP 15682394 A JP15682394 A JP 15682394A JP 15682394 A JP15682394 A JP 15682394A JP 3478871 B2 JP3478871 B2 JP 3478871B2
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JP
Japan
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sludge
polymer
polymer flocculant
vinylformamide
benzylated
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Application number
JP15682394A
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English (en)
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JPH07328323A (ja
Inventor
茂 佐藤
正幸 村野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kurita Water Industries Ltd
Dia Nitrix Co Ltd
Original Assignee
Kurita Water Industries Ltd
Dia Nitrix Co Ltd
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Publication date
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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Separation Of Suspended Particles By Flocculating Agents (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、新規な高分子凝集剤、
さらに詳しくは、汚泥の脱水処理に用いた場合、凝集力
に優れ、強度の高い凝集フロックを与え、機械脱水によ
り含水率が低く、かつ剥離性の良い脱水ケーキを得るこ
とができ、安定した汚泥の脱水処理が可能な高分子凝集
剤に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、都市下水し尿処理や工場排水など
の活性汚泥処理が広く行われているが、発生する有機汚
泥は含水率が高いので、廃棄、焼却及び肥料化するため
に、効率よく脱水処理することが必要である。従来、汚
泥の脱水処理には、脱水剤として主に高分子量のカチオ
ン性ポリマー、例えばジメチルアミノエチル(メタ)ア
クリレートの塩酸塩や硫酸塩などの三級塩又は塩化メチ
ル四級化物などの四級アンモニウム塩の単独重合体やア
クリルアミドなどとの共重合体が用いられている。しか
しながら、近年、下水道の整備などにより、汚泥の発生
量が増加していることや、汚泥中の有機物量の増加、腐
敗などによる汚泥性状の悪化が進んでいることから、汚
泥の脱水処理に上記のような従来のカチオン性ポリマー
を用いた場合、(1)凝集フロックは大きいものの、強
度が弱いために、(イ)ろ布からのケーキの剥離が悪
く、脱水機の運転トラブルを起こしやすい、(ロ)ろ過
性が悪いために、汚泥の処理量が上がらない、(ハ)汚
泥中のSS分が分離液中に漏出する、(2)脱水ケーキ
の含水率が高いために、(イ)ケーキの埋め立て処分の
場合、その運搬費用が高くつく、(ロ)焼却処分の場
合、燃料費が高くつくとともに、焼却炉のトラブルが発
生しやすい、(3)汚泥の脱水処理が安定しない、など
の問題が生じ、処理方法の改善が求められていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来のカチオン性ポリマーが有する欠点を克服し、汚泥
の脱水処理に用いた場合、凝集力に優れ、強度の高い凝
集フロックを与え、機械脱水により含水率が低く、かつ
剥離性の良い脱水ケーキを得ることができ、安定した汚
泥の脱水処理が可能な高分子凝集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】本発明者らは、前記の好
ましい性質を有する高分子凝集剤を開発すべく鋭意研究
を重ねた結果、構成単位として、ベンジル化ビニルアミ
ン単位を特定の割合で含有するポリマーから成る高分子
凝集剤が、その目的に適合しうることを見い出し、この
知見に基づいて本発明を完成するに至った。すなわち、
本発明は、 (1)構成単量体単位として、式
【化2】 で表されるベンジル化ビニルアミン単位2〜30モル%
を含有するポリマーから成る高分子凝集剤、及び、 (2)ポリマーが、N−ビニルホルムアミドの単独重合
体又はN−ビニルホルムアミドと他のビニル系単量体と
の共重合体の加水分解物をベンジル化したものである第
(1)項記載の高分子凝集剤を提供するものである。
【0005】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
高分子凝集剤は、構成単量体単位として、式
【化3】 で表されるベンジル化ビニルアミン単位2〜30モル%
を含有するポリマーから成るものであって、前記式
[1]で表されるベンジル化ビニルアミン単位以外の構
成単量体単位としては、ビニルアミン単位及び/又は共
重合可能な他のビニル系単量体単位などを挙げることが
できる。該ポリマーにおいて、ベンジル化ビニルアミン
単位の含有量が2モル%未満ではベンジル化の効果が発
揮されにくく、本発明の目的が十分に達せられないし、
30モル%を超えると疎水性が強くなりすぎて、汚泥脱
水剤としての効果がむしろ低下する傾向がみられる。本
発明の高分子凝集剤の製造方法については特に制限はな
いが、例えば以下に示す方法によって、該高分子凝集剤
を好ましく製造することができる。まず、N−ビニルホ
ルムアミド若しくはN−ビニルアセトアミドの単独重合
体、N−ビニルホルムアミドとN−ビニルアセトアミド
の共重合体、又はN−ビニルホルムアミド若しくはN−
ビニルアセトアミドと他のビニル系単量体との共重合体
を製造する。この際用いられる共重合可能なビニル系単
量体としては、例えばアクリルアミド、メタクリルアミ
ド、スチレン、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチ
ル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、酢酸ビニ
ル、アクリロニトリル、N−ビニルピロリドンなどのノ
ニオン性単量体;アクリル酸、メタクリル酸又はこれら
のアルカリ金属塩、ビニルスルホン酸、2−アクリルア
ミド−2−メチルプロパンスルホン酸、スチレンスルホ
ン酸などのスルホン基を有する化合物又はそのアルカリ
金属塩などのアニオン性単量体;ジメチルアミノエチル
アクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、
ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、ジメチルアミ
ノプロピルメタクリルアミドなどの三級塩若しくは四級
アンモニウム塩などのカチオン性単量体を挙げることが
できるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
これらの共重合可能なビニル系単量体は1種用いてもよ
いし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0006】また、重合方法については特に制限はな
く、例えば溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法など、
一般に用いられる方法を採用することができる。次い
で、このようにして得られたベースポリマーに、加水分
解率に応じた量の塩酸などの酸性物質又は水酸化ナトリ
ウムなどのアルカリ性物質を加え、通常40〜100℃
程度の温度において反応させることにより、加水分解し
てカチオン化、すなわち一級アミノ基を有するポリマー
を得る。この際、加水分解率(カチオン化率)は、N−
ビニルホルムアミド単位若しくはN−ビニルアセトアミ
ド単位に対し、20〜95モル%の範囲が好ましい。次
に、前記一級アミノ基を有するポリマーに、アルカリ性
条件下で塩化ベンジルや臭化ベンジルなどのハロゲン化
ベンジルを、通常40〜100℃程度の温度において反
応させることにより、一級アミノ基をベンジル化して、
ベンジル化ビニルアミン単位2〜30モル%を含有する
ポリマーを製造する。このようにして得られた反応液
は、そのまま高分子凝集剤として用いてもよいし、塩酸
などの酸を加えてアミン部分を塩酸塩などにし、高分子
凝集剤として用いてもよく、あるいはこれらをアセトン
やメタノールなどの適当な溶媒中に投入し、粉末状のポ
リマーを取り出して、高分子凝集剤として用いてもよ
い。本発明の高分子凝集剤として用いられる前記ポリマ
ーの分子量は、処理対象(汚泥)の性状や汚泥脱水の機
械条件などにより適宜選ばれるが、その指標となる0.
1N−塩化ナトリウム水溶液中において温度30℃で測
定した固有粘度で8dl/g以上が好ましい。なお、該ポ
リマーの構造決定は、定性的には赤外分光分析法(IR
法)でもよいが、ベンジル化率を正確に知るには核磁気
共鳴吸収法(NMR法)を用いるのがよい。本発明の高
分子凝集剤は、特に汚泥脱水剤として好適に用いられ、
この際、必要に応じて塩化第二鉄、ポリ硫酸鉄、ポリ塩
化アルミニウム、硫酸バンドなどの無機系凝集剤や、そ
の他の有機系高分子凝集剤と併用することができる。ま
た、本発明の高分子凝集剤を汚泥脱水剤として用いる場
合、対象となる汚泥としては、有機性汚泥であればよ
く、汚泥種や汚泥性状については特に制限されず、例え
ば下水の混合生汚泥、下水の消化汚泥、し尿処理汚泥、
一般産業排水処理で生じる余剰汚泥などが挙げられる。
また、汚泥の脱水に用いられる脱水機としては、例えば
ベルトプレス脱水機、遠心脱水機、フィルタープレス脱
水機、スクリュープレス脱水機、真空脱水機などが挙げ
られる。
【0007】
【実施例】次に、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定され
るものではない。 製造例1 (1)ベースポリマーの製造 N−ビニルホルムアミド204.8gを蒸留水に溶解し
て1000mlとし、pHを約7に調整した。窒素ガス導入
管、ジムロート冷却管を備えた1000mlセパラブルフ
ラスコに、前記モノマー水溶液を移し、30分間窒素バ
ブリングを行ったのち、2,2'−アゾビスシアノアミジ
ノプロパン・塩酸塩0.54gを加え、50℃にて10
時間重合を行った。次いで、生成した含水ゲル状ポリマ
ーを多量のアセトン中に投入し、脱水、粉砕後、白色粉
末のポリ(N−ビニルホルムアミド)を得た。収率は1
00.1%であった。 (2)ポリ(N−ビニルホルムアミド)の加水分解 前記(1)で得たポリ(N−ビニルホルムアミド)4
0.0gを、撹拌機、冷却管を備えたセパラブルフラス
コに入れ、さらに蒸留水800mlを加え撹拌して、溶解
させた。次いで、35wt%濃塩酸117.2gを加え、
60℃に昇温して撹拌下24時間加水分解を行った。反
応物を多量のアセトンに投入し、脱水、粉砕後、白色粉
末のポリ(N−ビニルホルムアミド)の部分加水分解物の
塩酸塩を得た。収率は100.2%で、コロイド滴定よ
り求めた加水分解率は84モル%であった。 (3)ベンジル化 前記(2)で得られたポリ(N−ビニルホルムアミド)の
部分加水分解物の塩酸塩5.0gを、撹拌機、冷却管を
備えたセパラブルフラスコに入れ、水200mlを加えて
均一溶液とし、15wt%水酸化ナトリウム水溶液25ml
を加えたのち、50℃に昇温し、所定量の塩化ベンジル
を加え、ポリマーA、B、C及びDの4種を得た。 ポリマーの種類 塩化ベンジルの量 A 0.41g B 0.81g C 2.0g D 3.0g 反応終了後は、前記(1)、(2)と同様にアセトンで
精製し、粉末化した。得られたポリマーA〜Dのベンジ
ル化率を、プロトンNMR測定を行って、8ppm付近の
ベンゼン環のプロトンのシグナルと2ppm付近の主鎖メ
チレンのプロトンのシグナルの面積比より測定した。第
1表に、製造例1で得られたポリマーA〜D及び他の供
試ポリマーE、F、Gの物性を示す。
【0008】
【表1】
【0009】1)pH3でのコロイド当量値。 2)0.1N−NaCl水溶液を溶媒とする30℃での
固有粘度、ただし( )内は1N−NaCl水溶液を溶
媒とする30℃での固有粘度。 3)ジメチルアミノエチルメタクリレートの塩化メチル
四級化物ホモポリマー。 4)ジメチルアミノエチルアクリレートの塩化メチル四
級化物/アクリルアミドコポリマー。 実施例1〜3、比較例1〜4 汚泥として、下水混合生汚泥(pH6.1、SS1.36
%、VSS/SS78.7%、繊維分/SS18.6%、
電導度1420μs/cm)を用い、以下に示す方法によ
り評価した。汚泥200mlを300mlポリビーカーに採
り、0.2重量%濃度に調製したポリマー溶液を、シリ
ンジを用いて所定量汚泥に加え、タービン羽根を備えた
撹拌機で250rpm、30秒間撹拌を行った。その際の
フロック径を測定したのち、ナイロンろ布を敷いたヌッ
チェロートに、内径50mmのポリ塩化ビニルの円筒をお
き、その中へ凝集した汚泥を注ぎ込み、メスシリンダー
を用いて10秒後のろ液量を測定した。次に、ろ布上に
残った凝集汚泥をベルトプレス用のポリエステルろ布に
一定量とり、1.0kg/cm2で1分間圧搾したのち、ろ布
上のケーキをヘラでかき取り、含水率を測定した。ろ布
に付着した汚泥は高圧水で洗い落とし、固形物量を測定
することにより、ろ布剥離性を評価した。これらの結果
を第2表に示す。
【0010】
【表2】
【0011】実施例4〜6、比較例5〜8 汚泥として、し尿余剰汚泥と三次処理汚泥との混合汚泥
(pH7.0、SS2.3%、VSS/SS72.7%、繊
維分/SS3.4%、電導度2160μs/cm)を用
い、前記下水混合生汚泥の場合と同様にして評価した。
その結果を第3表に示す。
【0012】
【表3】
【0013】
【発明の効果】本発明の高分子凝集剤は、汚泥脱水処理
に用いた場合、凝集力に優れ、強度の高い凝集フロック
を与え、機械脱水により含水率が低く、かつ剥離性の良
い脱水ケーキが得られ、安定した汚泥の脱水処理が可能
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−300700(JP,A) 特開 平4−298300(JP,A) 特開 平4−293600(JP,A) 特開 昭58−137500(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 1/52 - 1/56 C02F 11/00 - 11/20 B01D 21/01

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】構成単量体単位として、式 【化1】 で表されるベンジル化ビニルアミン単位2〜30モル%
    を含有するポリマーから成る高分子凝集剤。
  2. 【請求項2】ポリマーが、N−ビニルホルムアミドの単
    独重合体又はN−ビニルホルムアミドと他のビニル系単
    量体との共重合体の加水分解物をベンジル化したもので
    ある請求項1記載の高分子凝集剤。
JP15682394A 1994-06-15 1994-06-15 高分子凝集剤 Expired - Lifetime JP3478871B2 (ja)

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DE102005011708B3 (de) * 2005-03-11 2007-03-01 Atotech Deutschland Gmbh Polyvinylammoniumverbindung und Verfahren zu deren Herstellung sowie diese Verbindung enthaltende saure Lösung und Verfahren zum elektrolytischen Abscheiden eines Kupferniederschlages
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