JPS591400B2 - 水処理薬剤の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はコークス、ピッチまたはピッチコークスの如き
炭素材料の表面（こ水溶性ビニルモノマーをグラフト重
合させた新規な水処理薬剤の製造方法に関し、殊Ｏこ汚
泥の脱水剤として優れた効果を発揮する水処理薬剤の製
造方法に関する。

下水または有機性廃水を処理する際発生する汚泥は脱水
性が悪く、水分を多官しているために焼却するにしても
多大のエネルギーが必要となるため、汚泥の脱水工程で
できるだけ多くの水分を除去することが必要であり、各
種の有機系凝集剤が研究され、製造されている。

これから有機系凝集剤としてはポリアクリルアミド、ポ
リエチレンオキサイド、ポリアクリル酸ソーダ、ポリア
クリルアミド部分加水分解物、ポリアミノアルキル（メ
タ）アクリレート、ポリジアリルアンモニウムハライド
、キトサン等が挙げられ、廃水または汚泥の種類Ｑこ応
じて適宜用いられている。

しかしながら、これら有機凝集剤は汚泥の凝集性におい
て優れているが、その後の沖過処理において凝集フロッ
クがつぶれやすく、沖材の目づまりが生起し、実際有機
凝集剤のみでは充分な沢過が行えず、脱水率を向上させ
ることは容易ではない。

そこで、近年上記有機凝集剤のもつ欠点を改善する目的
で石炭にこれらの有機凝集剤をグラフト重合させる方法
が提案されている。

この石炭にグラフトさせた有機凝集剤は従来の有機凝集
剤に比較して石炭を核としてポリマーがグラフトしてい
るために、その凝集後の沈降速度が有機凝集剤単味に比
べて速く、且つ脱水性もかなり優れたものであり、汚泥
ケーキを焼却処理する場合においては、殊に優れたもの
があるということができる。

しかしながら、実際凝集性や脱水性に優れた石炭グラフ
ト重合体即ち、石炭にポリマーが完全にグラフトしたも
のを効率よく製造することは甚だ困難である。

即ち単に微粉炭を重合性モノマー水溶液中へ添加しても
、そのグラフト重合率、即ち仕込モノマー量に対する石
炭にグラフト化したポリマー量の比率は高くならない。

そこで、このグラフト重合率を高めんがために各種のグ
ラフト重合法が提案されている。

例えば■機械的処理方法、即ち石炭を粉砕しながらその
表面に重合性モノマーをグラフトさせる方法■触媒を用
いる方法■放射線方法、即ち微粉炭単味にあらかじめ放
射線を照射させる方法または微粉炭と重合性モノマーと
の共存下で放射線を照射する方法等がある。

しかしながら■の方法による場合、グラフト重合率は向
上するが、反面激しい摩砕エネルギーのため分子量の低
下が避けられず、凝集性、脱水性に優れた水処理薬剤を
製造することができない。

また■の方法によれば一般にホモポリマーの生成が多く
なりモノマーの重合率は向上するが、グラフト重合率は
それ程向上しない。

更に■の方法は放射線を取り扱うために危険性が大きく
、且つ工業的には設備費が高くなる。

そこで本発明者らは前述の石炭グラフト重合体の汚泥に
対する脱水剤としての利点をそこなうことなく、より凝
集性に優れ、脱水性の良好なグラフト重合体を工業的に
簡単で、且つ効率よく製造せんがため、種々のグラフト
基材について探索研究を続けた結果、コークス、ピッチ
またはピッチコークスをグラフト基材に用いた場合、上
述の如きグラフト重合率を高める方法を採用することな
く、単にこれらを重合性モノマー水溶液中へ添加するだ
けで、高比率でグラフト化でき、脱水性の優れた水処理
薬剤を得ることができることを見い出し本発明を完成し
たものである。

即ち、本発明は、５０メツシユ以下のコークス、ピッチ
、ピッチコークスから選ばれた一種またはそれ以上の粉
体に、水溶性ビニルモノマーをグラフト重合させること
からなる水処理薬剤の製造方法に関するものである。

本発明（こ用いるグラフト基材としてはコークスをはじ
め、石炭、木材などの乾留によって得られるタールを蒸
留するとき得られる各種のピッチ、例えばタールピッチ
、木クールピッチ等を用いることができ、更にはピッチ
、を乾留して得られるピッチコークスを挙げることがで
きる。

これらを一種またはそれ以上混合して用いても何ら差し
支えない。

これらは粉砕して用いることが望ましく、その粉砕度に
関しては大略５０メツシユ以下、好ましくは２００メツ
ンユ以下がよい。

上限以上ではグラフト重合率は向上しない。

本発明において殊に、重要なことは第１にこれらグラフ
ト基材を後述の水溶性ビニルモノマー水溶液に単に混合
するのみでグラフト重合率を大幅に高めることができる
ことである。

第２ｃこ本発明のグラフト基材は石炭と異なり、粉砕し
た後のグラフト性能はほとんど劣下しない第１点をもっ
ている。

本発明のグラフト重合体は工業的に安価に製造でき、得
られたグラフト重合体は水処理薬剤、殊に汚泥の脱水剤
として優れた効果を発揮する。

今、この発明の効果を具体的に説明すれば次の通りであ
る。

具体例 １ 内容量５００ｒｆＬｌの攪拌、窒素導入管、温度計を取
り付けた反応容器にアクリルアミド６０ｇ１イオン交換
水４０ｇを採り、窒素置換を行いつつ攪拌溶解させ、液
温を８０℃に設定した。

次いで粉砕直後及び粉砕して１４日間放置した３００メ
ツンユ以下のコークス、タールピッチ及びピッチコーク
スをそれぞれ１００ｇ加え、攪拌した後８時間重合を行
った。

この重合体を６０℃の水で充分洗浄し、減圧乾燥してそ
れぞれグラフト重合体を得た。

尚、比較例としてタールピッチに代え、３００メツンユ
以下の粉砕直後及び粉砕して１４日間放置した石炭を用
いた場合について上記と同様にグラフト重合体を製造し
た。

その結果を第１表に示す。

上表に示した如く、本発明のコークス、ピッチまたはピ
ッチコークスに比して、石炭のグラフト重合率にかなり
低いものであり、実際このような簡単な製造方法では石
炭グラフト重合体は工業的には製造不可能であり、仮り
に製造したとしても本発明の脱水性を付与させるには本
発明の水処理薬剤より多量に用いる必要がある。

しかも理由は定かではないが、石炭は粉砕後の表面活性
の低下が著しく、約２〜４週間でグラフト重合率はゼロ
になるのに比べて本発明の基材はこのような傾向は非常
に少なく、この点からも工業的利点は太きいと言える。

本発明に用いることのできる水溶性ビニル七ツマ−とし
てはアクリル酸、メタクリル酸またはこれらのエステル
化合物、アクリルアミド、メタクリルアミド、アミノカ
ルボン酸エステル等を挙げることができ、殊に本発明の
グラフト基材においてはアクリルアミドと下記の（Ｉ）
または（…）式で表わされるアミノカルボン酸エステル （式中Ｒ１はＨまたはＣＨ３，Ｒ２はＨまたは炭素数１
〜４のアルキル基、Ｒ３及びＲ４は炭素数１〜４のアル
キル基、ｎ二１〜４の整数、Ｘはアニオン基を示す。

）例えば、ジメチルアミンエチル（メタ）アクリレート
、ジエチルアミンエチル（メタ）アクリレート、これら
の塩酸塩、硫酸塩、酢酸塩等の第三級塩および塩化メチ
ル、ジメチル硫酸あるいはジエチル硫酸で四級化された
第四級塩等とを共用することによりグラフト重合率を一
段と高め、且つ水処理効果の卓越した薬剤を提供するこ
とができる。

今、この効果を示せば次の通りである。

具体例 ２ 内容量３００ｍ１の攪拌機、窒素導入管、温度計を取り
付けた反応容器に第２表に示す所定量のアクリルアミド
とジメチルアミンエチルメタクリレート塩化メチル塩と
を採り、更りこイオン交換水２７ｇを添加し窒素置換を
行いつつ攪拌溶解させ、液温を６０℃に設定した。

次いで２００メツシユ以下のコークス６７ｇを添加し、
攪拌した後１０時間重合を行った。

得られたグラフト重合体を６０℃の水で充分洗浄し、減
圧乾燥した後グラフト重合率を求めた。

次いで、これらのグラフト重合体を用いて活性余剰汚泥
（懸濁固形分１．８重量係、ｐＨ７、６）に対する脱水
性を試験した。

上記汚泥５００Ｔｎｌをビーカーに採り、この懸濁固形
分に対してグラフト重合体２重量係懸濁水をグラフト重
合体中のポリマー換算で１．５重量係となるようζこ添
加すると共に水を加えて全量を６００ｍ１とした後、２
０Ｏｒ−’ｐ０ｍで１０分間攪拌した後、下記に示す条
件下でヌツチェ試験を行った。

〔ヌツチェ試験条件〕

減圧度 ４００ｗｎＨｇ 沖過面積 ９５ｆｆｌ 沖 材 東洋Ｐ紙Ａ５Ａ この結果を第２表に示す。

上記から明らかな様に本発明においてはアクリルアミド
単味よりはアミノカルボン酸エステルの一種であるジメ
チルアミノエチルメタクリレート塩化メチル塩を共用す
る方がグラフト重合率を一段と高めることができる。

しかしながらアミノカルボン酸エステル単味の場合グラ
フト重合率を大略１００％にすることはできるが脱水性
、即ち汚泥の沢過速度は低下する傾向にあり、本発明に
おいてはアクリルアミドとアミノカルボン酸エステルと
を９：１〜１：９（重量比）の割合で用いた場合、更に
本発明の効果を高めることができる。

ところで、本発明水処理薬剤の製造条件に関して述べれ
ばモノマー濃度はモノマーの種類によって異なるが一般
に２０〜９０重量係の範囲が適当である。

また本発明に用いるグラフト基材の添加量に関しては制
約はないが、モノマー（こ対する添加割合が大きくなる
程一般に重合度は低下する。

反応温度としては２０〜８０℃が望ましい。

重合時間に関してはモノマ一種、グラフト基材の粉砕度
及び製造条件によって異なるが大略３〜１２時間で充分
である。

尚、本発明においてはコークス等を単に水溶性ビニルモ
ノマーと混合するのみでグラフト重合率の高い重合体を
得ることができるが更に重合速度を速めるため、あるい
は既存設備の利用を考慮して触媒、紫外線、放射線を重
合に際し、使用することを防げるものでない。

以下に本発明の実施例を挙げて更に設問する。

実施例 １ 内容量５００ｍ１の攪拌機、窒素導入管、温度計を取り
付けた反応容器にアクリルアミド２０．Ｆ１１ジエチル
アミンエチルメタクリレート５９．７ｇとイオン交換水
２０ｇを採り、１０％塩酸でｐＨ２，８に調整した後、
窒素置換を行いつつ攪拌溶解させ、液温を５０°Ｃに設
定した。

次いで１５０メツシユ以下のタールピッチ８０．２ｇを
加え、攪拌した後５時間重合を行った。

この重合体を６０℃の水で充分洗浄し、減圧乾燥してグ
ラフト重合体１６４．８Ｉを得た。

このグラフト重合体２重量係懸濁液１７ｒｎｌを具体例
２で用いた活性余剰汚泥５００１ｎｌに添加して脱水性
試験を行ったところ、その沢過送度は５．２ｋｌ／ ｔ
ｒｉ： ・ｈ ｒであった。

実施例 ２ 内容量３００ＷＬｌの攪拌機、窒素導入管、温度計を取
り付けた反応容器に８０係アクリル酸ソーダ水溶液３０
．０ｇとイオン交換水３０．０ｇを採り、窒素置換を行
いつつ液温を７０℃に設定した。

次いで１００メツシユ以下のピッチコークス９６、（Ｂ
ｉ’を加え、攪拌した後１０時間重合させた。

この重合体を６０℃の水で充分洗浄し、減圧乾燥してグ
ラフト重合体１１４．Ｈｉ’を得た。

このグラフト重合体とポリ塩化アルミニウム（Ａ１２０
３１０２％、塩基度５０．３％）とを用いて水産加工排
水（ｐＨ７、３、懸濁固形分５３ｐｐｍ）を処理する試
験を行った。

上記水産加工廃水５００ＷＬｌにポリ塩アルミニウム２
００ｐ−を添加し、２分間混合した後、更ζこ上記グラ
フト重合体２重世襲懸濁液５ｍｌを添加、混合した。

次いで生成したフロックを沈降分離して懸濁固形分５．
６卿の処理水を得た。

比較例として、グラフト重合体に代えてアクリル酸ソー
ダを用いて製造した高分子凝集剤（分子量３００万）と
ピッチコークスとを本発明水処理薬剤と四重量比即ち、
１：５の割合で使用し、同様に試験した結果、懸濁固形
分３４．２１’ｌ”の処理水を得た。

実施例 ３ 実施例２で用いた反応容器にアクリルアミド３５．６ｇ
、８０％アクリル酸ソーダ水溶液１９．２ｇ、イオン交
換水４７、１ ｇを採り、窒素置換を行いつつ攪拌溶解
させ、液温を６０℃に設定した。

次いで３００メツシユ以下のコークスを７２．０ｇ加え
、攪拌した後６時間重合を行った。

この重合体を６０°Ｃの水で充分洗浄し、減圧乾燥して
グラフト重合体１１１．：ｌを得た。

このグラフト重合体とポリ塩化アルミニウム（Ａ１２０
３１０．１％、塩基度５０．２％）とを用いて含油廃水
（油分１６４卿、懸濁固形分７８ｐｐ）を処理する試験
を行った。

上記廃水５００７７１１にポリ塩化アルミニウム３００
解を添加し２分間混合した後、更に上記グラフト重合体
１重世襲懸濁液３ｍｌを添加混合した。

次いで生成したスカムを除去して油分５ｐｐｍ、懸濁固
形分４．３１）Ｉｎの処理水を得た。

比較例としてグラフト重合体に代えてアクリルアミドと
アクリル酸ソーダとを用いて製造した高分子凝集剤（分
子量９６０万、アニオン化率２４．５％）とコークスと
を本発明水処理薬剤と四重量比即ち、１：２の割合で併
用し、同様に試験した結果、油分１８卿、懸濁固形分１
８．７ｐｐｍの処理水を得た。

実施例 ４ 実施例２で用いた反応容器にアクリルアミド２０、５
ｇ、ジメチルアミンエチルアクリレート塩化メチル塩５
９．７ｇ、イオン交換水２０ｇを採り、窒素置換を行い
つつ攪拌溶解させ、液温を７０℃に設定した。

次いで２００メツンユ以下のタールピッチ５２．７ｇを
加え、攪拌した後８時間重合を行った。

この重合体を６０℃の水で充分洗浄し、減圧乾燥してグ
ラフト重合体１２８．４ｇを得た。

このグラフト重合体１重世襲懸濁液２０１ｒＬｌを具体
例２で用いた活性余剰汚泥５００ｍ１に添加して脱水性
試験を行ったところ、その沖過速度は４．８ｋｌ／ ｍ
・ｈ ｒであった。

比較例としてグラフト連合体に代えてアクリルアミドと
ジメチルアミンエチルアクリレート塩化メチル塩とを用
いて製造した高分子凝集剤（カチオン化率５１７係）と
タールピッチを本発明水処理薬剤と四重量比即ち、３：
２の割合で併用した場合のそれは０．８ ｋｌ／ｌｒｉ
’・ｈｒであった。

実施例 ５ 実施例３で製造したグラフト重合体（本発明品）及びア
クリルアミドとアクリル酸ソーダとを用いて製造した高
分子凝集剤（比較例品）を用い、カオリン懸濁水による
凝集試験を行なった。

水道水に局方カオリナイトを加え懸濁させ、ｐＨ７１、
濁度３５３度の濁水を調製した。

これの５００ｍ１を採り前記の薬剤（本発明品、比較例
品）の１重世襲懸濁液の所定量を加え、ジャーテスター
を用い１５０ｒｌ）Ｉｎで１分間の急速攪拌、次いで５
Ｑｒｐｌで３分間の緩速攪拌を行なった後、フロックの
沈降速度及び５分間静置後の上澄水濁度を測定した。

この結果を第３表に示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １５０メツシュ以下のコークス、ピッチ、ピッチコーク
   スから選ばれた一種またはそれ以上の粉体に、水溶性ビ
   ニルモノマーをグラフト重合させることからなる水処理
   薬剤の製造方法。 ２ 水溶性ビニルモノマーとしてアクリルアミドと下記
   の（１）または（１）式で表わされるアミノカルボン酸
   エステルとを共用する特許請求の範囲第１項記載の水処
   理薬剤の製造方法。 （式中Ｒ１はＨまたはＣＨ３、Ｒ２は−Ｈまたは炭素数
   １〜４のアルキル基、Ｒ３及びＲ４は炭素数１〜４のア
   ルキル基、ｎは１〜４の整数、Ｘはアニオン基を示す。 ）