JPS6150643B2 - - Google Patents

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Publication number: JPS6150643B2
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Prior art date: 1982-09-24
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Kurisuchiinu An Beketsuto

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Kenesu Buradoroo Mashuuzu

Debitsudo Aanesuto Sumisu

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BURUU SAAKURU IND PLC

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BURUU SAAKURU IND PLC

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1982-09-24

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1983-09-23

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1986-11-05

1983-09-23 Application filed by BURUU SAAKURU IND PLC filed Critical BURUU SAAKURU IND PLC

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1986-11-05 Publication of JPS6150643B2 publication Critical patent/JPS6150643B2/ja

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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description

請求の範囲１少なくとも40％m/m鉱物固形分濃度の、ア
ルカリ土金属酸化物、アルカリ土金属水酸化物、
アルカリ土金属炭酸塩、アルカリ土金属炭酸水素
塩、クレー、タルク、酸化チタン、酸化亜鉛、リ
トポン、硫酸バリウム及びこれらのものの何れか
の混合物から選ばれた鉱物粒子の水性スラリー(a)
を含んで成る、水性系を処理するための組成物に
おいて、該組成物はスラリー(a)の移動度を少なくとも実
質的に保持し且つ少なくとも20：１（m/m）の
希釈比における水性系に対する該組成物の添加の
際凝集作用を及ぼす剤(b)を含有することを特徴と
する上記組成物。２該鉱物粒子が炭酸カルシウム、水酸化カルシ
ウム及びその混合物から選ばれることを特徴とす
る請求の範囲第１項記載の組成物。３該鉱物粒子が19：１乃至１：19の重量比にお
ける炭酸カルシウム及び水酸化カルシウムの混合
物を含んで成ることを特徴とする請求の範囲第２
項記載の組成物。４成分(b)が窒素含有基を有するカチオン性及び
両性多価電解質から選ばれることを特徴とする請
求の範囲第１項記載の組成物。５成分(b)はポリアミン類、ジメチルジアリル
アンモニウムクロライド単独重合体、ジメチ
ルジアリルアンモニウムクロライド／アク
リルアミド共重合体及びこれらの何れかの混合物
から選ばれることを特徴とする請求の範囲第４項
記載の組成物。６該鉱物粒子が水酸化カルシウム粒子を含んで
成りそして成分(b)がアニオン性重合体を含んで成
ることを特徴とする請求の範囲２又は３項記載の
組成物。７成分(b)が乾燥重量基準で0.0075％乃至２％の
量で存在することを特徴とする請求の範囲第１項
記載の組成物。８該組成物が(c)構造変性剤及び(d)分散剤から選
ばれた１種又はそれより多くの成分を含んで成る
ことを特徴とする請求の範囲第１項記載の組成
物。発明の分野本発明は高い固形分含有率の鉱物粒子の水性懸
濁液より成る組成物に関する。本発明はかかる組成物を場合により希釈した
後、かかる組成物により水性系を処理する方法に
も関する。故に、たとえば、該方法は下水又は他
の廃水の凝集（flocculation）／凝固
（coagulation）に適用することができ又は製紙ス
トツク（papermaking stock）への凝集した
（flocculated）充填剤（filler）の導入に関する。発明の背景粒状鉱物は、たとえば慣用の沈降プロセス、特
に一次沈降段階（primary sedimentation
processes）において廃水の清澄化を助長するの
で下水の処理に有用である。かくして石灰は下水
沈降及び過に先立つスラツジ状態調節における
凝固剤（coagulant）として良く知られている。
石灰は他の凝集剤（flocculants）／凝固剤
（coagulants）たとえば高分子量カチオン性ポリ
アクリルアミド類、塩化第二鉄、硫酸第一鉄又は
ミヨウバンの別の添加と共にしばしば使用され
る。この石灰は粉末又は、たとえば現場での消化
（slaking）により製造された薄い（約10％固形
分）スラリとして普通使用される。しかしなが
ら、これは粉末状石灰を取扱うプラント又は生石
灰を消化するプラントを必要とし、更に粉末状石
灰は処理するのに不快な物質である。更に、石灰
及び他の添加剤の水性系への別々の添加は取扱
い、配分及び計算に関して現場で問題を生じる。炭酸カルシウムの如き他の粒状鉱物は下水処理
において重量付加剤（weighting agents）として
有用である。水和石灰及び炭酸カルシウムの混合
物は、英国特許明細書第2095226号に記載された
通り特に有用であり得る。製紙においては、炭酸カルシウムの如き鉱物粒
子は充填剤及び顔料として使用される。凝集した
鉱物粒子の使用は紙強度の損失を伴なうことなく
普通より高い充填剤負荷水準（filler−loading
levels）が達成されることを可能とする点で有利
である（たとえば英国特許明細書第2016498号参
照）。凝集剤は填料がスラリとして加えられる前
又は後に製紙ストツクに別々に加えることができ
る。下水又は他の廃水処理及び製紙において別々の
添加に替るものとして、凝集剤は使用直前に鉱物
粒子のスラリに加えることができる。これは成分
の良好な混合を確実にしそして得られる懸濁液が
使用の点にただちに運搬されることを確実にする
ために特定のプラントを必要とする。しかしなが
ら、慣用の凝集剤をより高い固形分含有率スラリ
に導入することにおいてはいくつかの困難があ
る。何故ならば得られるスラリが容易に流動しな
いような及び特定の装置を使用する場合以外には
容易にポンプ輸送できないようなグロス凝集
（grose flocculation）及び増粘（thickening）を
生じるからである。容易に且つ経済的に輸送可能である高い固形分
含有率を有する鉱物粒子の懸濁液特に所望の凝
固／凝集プロセス（coagulation／flocculation
process）を行なうのに必要な他の成分を含有す
るような懸濁液を提供することは明らかに望まし
い。かかる懸濁液は一貫した品質で製造すること
ができそしてそれはワンパツク製品（one−pack
product）であるので現場での投薬及び適用を簡
単にするであろう。かくして、それは粉末、液体
又はスラリを取扱うため、別々に加えられる成分
を配分したり計量したりするため又は粒子懸濁液
及び凝集剤を高速で混合するための現場での費用
のかかるプラントの必要を不要にし又は減じるこ
とができる。更に、固形分含有率が高ければ高い
程、水を輸送するのにかかるコストの減少はより
大きい。しかしながら、実用的であるためには、高い固
形分含有率のかかる懸濁液は取扱い及び適用が簡
単でなければならずそして制御された速度で容易
にポンプ送り／計量されなければならないであろ
う。この場合に２つの問題を克服しなければなら
ない。第一に、高い固形分スラリの粘度特性はそ
の固形分含有率が増加するにつれて迅速に悪化す
る。たとえば、添加剤を伴なわずそして50重量％
の固形分含有率を有する石灰スラリに対して、下
記の目安が作られた：1335ダイン／cm²の降伏
（yield）及び600s^-1剪断速度における264cPの見
かけの粘度（カツプMV ｓ＋及びボブMVIを使
用するHaake Roto visco RV₂粘度計でなされた
測定）。粘度のいくらかの減少はポリフオスフエート、
ポリアクリル酸の塩又はポリメタクリル酸の塩の
如き少量の分散剤又は表面活性剤の導入によつて
達成することができる。後の２つは水／下水処理
において好ましいのである。しかしながら、これ
らの物質単独の使用は沈降における強固な
（stubborn）沈降物の生成をもたらす。第二に、鉱物懸濁液への凝集剤の添加は、普
通、粒子のひどい凝集を引起こし、そして処理プ
ラント、スラリタンカー等において取扱うのが困
難である濃厚なペースト（thick paste）を生じ
る。本発明の要約本発明は、水性系を処理するための組成物であ
つて、 (a) 少なくとも40％m/m鉱物固形分濃度の鉱物
粒子の水性スラリ及び (b) スラリ(a)の移動度（mobility）を少くとも保
持し且つ少くとも20：１（m/m）の希釈比に
おける水性系に対する該組成物の添加の際凝集
作用（flocculating action）を及ぼす剤を含有
してなる組成物を提供する。本発明は、自己凝集性の（self−
flocculating）、非沈降性の（non−settling）、ポ
ンプで送ることができる（pumpable）、輸送可能
な（transportable）“完全な”スラリ（total
slurries）、即ち、必要とされる凝集プロセスを
行なうのに必要な成分をすべて含有するスラリの
形成を可能とする。スラリ中の成分(b)は、該スラ
リを適用の時点で、水もしくは処理されるべき系
の水性液体で又は水もしくは処理されるべき系の
水性液体中へと単に希釈することにより活性化す
ることができ、そうすることにより、それは鉱物
粒状物質により及ぼされる凝集作用を高めるであ
ろう。他の点から見ると、成分(b)は低固形分含有
率への希釈により鉱物粒子の凝集の増加を引起こ
すであろう。従つて、本発明は、水性系を処理する方法であ
つて、本発明の組成物を該系に加え、該組成物は
そのままで加えるか又は希釈後加えることにより
成る方法も提供する。スラリの見かけの粘度（600s^-1の剪断速度で
Haake Roto visco RV₂粘度計で測定して）が
500cPより大きくないならば、スラリの移動度は
保持されるように思われる。石灰含有スラリの場
合には、見かけの粘度は望ましくは300cPを越え
るべきではない。本発明のすべての組成物に対し
て、見かけの粘度は200cPより少ないことが好ま
しい。許容し得るポンプ輸送性を得るために、ス
ラリは好ましくは、150cPより大きくない、特に
100cPより大きくない塑性粘度を有し、そして
600ダイン／cm²より大きくない降伏応力を有す
る。普通は、降伏応力は50ダイン／cm²より小さく
なく、好ましくは50−300ダイン／cm²である。自己凝集性（self−flocculating）とは、組成物
が水で又は水中に（少なくとも20：１（m/m）
希釈率で）希釈されると粒状物質のフロツクを形
成することを意味する。上記水は軟水、硬水又は
多価カチオン（たとえばCa²⁺、Mg²⁺又はAl³⁺）の
１種又はそれより多くの塩の添加により硬化され
た水であることができるが、効果は硬水又は硬化
された水においてより良好である。一般に、上記
水は少なくとも50ppm、典型的には500ppmまで
のカルシウム硬度と当量の溶解した塩を含有する
であろう。上記水は、下水又は製紙ストツクの如
き処理されるべき系、これら２つの系は普通はア
ニオン性の懸濁した粒状物質を含有する、の水性
成分であつてもよい。かかる場合に、スラリから
の鉱物粒子及び処理される水性系からの粒状物質
の共フロツク（co−flocs）の形成は本発明の方
法の範囲内に包含される。 “非沈降性”（non−settling）スラリは許容し
得る安定性を有し、従つて合理的な保存寿命を有
するスラリである。実際の使用のためには、スラ
リはこれらのスラリに関しては、放置した際に硬
質の沈降物の形成に対する抵抗であるところの許
容し得る保存寿命を持たなければならない。許容
し得るスラリはゆつくりと沈降して上澄液及び沈
降物を形成することができるが、沈降物は、少な
くとも３日の沈降の後、好ましくは少なくとも７
日の沈降の後撹拌（たとえばゆつくりした速度の
掃撹拌（sweep agitation）により容易に再分散
されなければならない。好ましい態様の説明鉱物粒子は単一物質又は物質の混合物であるこ
とができる。好ましい物質はアルカリ土金属の酸
化物、水酸化物、硫酸塩、炭酸塩及び炭酸水素塩
であり、特に好ましくは、炭酸カルシウム（任意
の形態の、たとえば、石灰石、ホワイチング
（whiting）、又は沈降CaCO₃の形態の）、水酸化カ
ルシウム及びこれら２つの混合物（好ましくは
19：１乃至１：19、特に５：２乃至２：５の重量
比を有する混合物）である。他の鉱物充填剤、た
とえば、硫酸カルシウム（たとえば石膏）、タル
ク、クレー、二酸化チタン、酸化亜鉛、リトポ
ン、硫酸バリウム、カオリン又は硫化亜鉛も可能
である。炭酸カルシウム含有粒状鉱物
（calcareous particulate minerals）の有用なソ
ースには、セメント工場からの廃き物、たとえば
煙道ダスト（flue dust）及び石灰工場、石灰軟
化プロセス又は脱硫プロセスからの廃き物が包含
される。好ましい組成物は炭酸カルシウムを含有するけ
れども、炭酸塩に対する部分代替としてバリウム
化合物を使用することが可能である。バリウム化
合物は、それらの重量により、下水又は処理され
るべき他の粒状廃き物の沈降を改良することがで
きる。アルミノケイ酸塩性の（alumi−no−
ciliceous）表面層をもつて天然に存在するいくら
かの炭酸カルシウム又はそのように変性された炭
酸カルシウムは本発明においては特に有利である
ことがある。スラリの移動度を少なくとも保持する成分(b)は
組成物を処理されるべき水性系に加えるとき必要
とされる凝固／凝集プロセスに寄与するであろ
う。１つの種類の好ましい剤は、窒素含有基（た
とえば、４級窒素含有基）を有するカチオン性多
価電解質（polyelectro lytes）、たとえばポリア
ミン類（４級ポリアミン類を包含する）、ポリイ
ミン類及びジメチルジアリルアンモニウムクロラ
イド重合体である。特に下水の処理に好適であるかかる多価電解質
の１つの群は低分子量（特に10⁶又はそれより小
さい）及び高い電荷密度を有する多価電解質であ
り、製紙においては高分子量のかかる多価電解質
も好適であり得る。両性多価電解質、たとえば窒素含有基（たとえ
ば４級窒素含有基）を有するそれらも又本発明に
おいて有用である。下水処理に対する特に好ましいものは、４級ポ
リアミン類、たとえば商品名、Magnafloc1597
（Allied Colloids社から）及びAccurac41、
Superfloc C573及びAccostrength711
（American Cyanamid社から）下に入手可能な四
級ポリアミン；ジメチルジアリルアンモニウムク
ロライド（DMDA−AC）単独重合体、たとえ
ば、30000乃至10⁶の分子量を有するそれら、たと
えば、商品名、Catfloc、Catfloc Ｔ及びCatfloc
Ｔ−１（Chemviron社からの）；下に入手可能な
それらであり、そして製紙にとつて特に好ましい
ものは、DMDAAC／アクリルアミド共重合体、
たとえば、商品名、WT2860、WT2640、
WT2575、WT2635及びWT5504（Chemviron社
からの）下に溶液又はエマルジヨン形態で入手し
得るそれらである。ポリエチレンイミン類、たとえば商品名
Polymin（BASF社からの）の下に入手可能なポ
リエチレンイミンを使用することもできる。一般に、成分(b)に対して前記したカチオン性及
び両性の剤は単にスラリの移動度を保持するのみ
ならず鉱物粒子の与えられた濃度でそれを実際に
増加させることが見出された。組成物が水酸化カルシウムを含有するとの条件
下に、成分(b)はアニオン性重合体、特にアニオン
性ポリアクリルアミド類、更に特定的には、高分
子量のかかるポリアクリルアミド類、たとえば、
商品名Magna−floc155及びMagnafloc156、下に
入手可能なポリアクリルアミドから選ぶこともで
きる。成分(b)は一般に、乾燥重量基準で、0.0075〜２
％、好ましくは、0.01〜1.0％の量で組成物中に
存在することができる。成分(b)として好適である前記した物質は、一般
に凝集剤と見なされ、それ故に、それらを本発明
に従つて使用して高固形分含有率の移動性スラリ
又は懸濁液を製造することができることは驚くべ
きことである。本発明の組成物は、もちろん、他の成分を含有
することができる。たとえば(c)構造変性剤
（structure−modifying agents）（構造助剤）を
もし適当ならば含むことができる。合成ヘクター
石（hecto−rite）はこの目的に好適であること
が証明された。構造変性剤(c)は一般に乾燥重量基準で、0.005
−0.5％、好ましくは0.01％〜0.1％の量で組成物
中に存在することができる。本発明の組成物は、先ず(d)分散剤の存在下に鉱
物粒子の水性スラリを形成し、次いで成分(b)を加
えることにより製造することができる。もちろん
他の製造方法を使用することができ、たとえば、
分散剤を粒状鉱物出発物質に含ませることがで
き、そして成分(b)はスラリの形成期間中段階的に
加えることができる。適当な分散剤は、ポリリン酸、ポリアクリル
酸、ポリメタクリル酸、及びそれらの塩並びに、
リグノスルホネート等である。分散剤(d)は一般に
乾燥重量基準で0.005〜２％、好ましくは0.01〜
0.5％の量で本発明の組成物中に存在することが
できる。もちろん、各成分(b)、(c)及び(d)は適当な物質の
混合物であることができる。本発明の組成物による、特に鉱物成分として石
灰及び炭酸カルシウムの混合物を含有する好まし
い組成物による処理の効率を改善するために、公
知の凝集剤たとえば、アルミン酸ナトリウム、硫
酸第二鉄、硫酸第一鉄、アルミニウムクロロハイ
ドレート（aluminium chlorohydrate）、多価電
解質又は、好ましくは、硫酸アルミニウム（製紙
業者のミヨウバン）から選ばれた１種又はそれよ
り多くの助剤を使用することが可能である。本発
明の組成物中に補助凝集剤（auxiliary
flocculant）を全部含ませることは可能であるけ
れども、補助凝集剤の一部又は好ましくはすべて
を、本発明の組成物の添加後別の添加段階で下水
に加えることが好ましい。かかる別の添加は、主
フロツクから時には破断して離れる（break
away）軽い、ゆるいフロツクを沈降させること
ができ又は、それは沈降を改良するために始めか
ら形成されていたフロツクの特性を改良すること
ができる。しかしながら、本発明の組成物（又は
完全なスラリ）を段階的に加えることも可能であ
る。混合方式（mixing regime）、特に剪断の水準
及び添加物が処理される系と接触して残つている
期間は本発明の方法の効率に影響を与えることが
できる。しかしながら、好適な条件は与えられた
状況において決定され得る。英国特許出願第2095266号（１頁、49行乃至２
頁９行）に述べられた如く、静的沈降タンク（凝
集ユニツトに結合されていてもよい）、スラツジ
ブランケツトクラリフアイヤ（sludge−blanket
clarifiers）及び一次下式の急速沈降のためのP.
Stead及びB.Winfieldにより開発された“一過
式”プラント（“once−through”plant）を包含
する種々のタイプの装置が沈降及び清澄化プロセ
スに対して使用される。本発明の組成物はこれら
の装置及び他の装置に関して、及び流体圧式分離
装置、たとえば、ハイドロ−ダイナミツクセパレ
ータ（Hydro−Dynamic Separator）（英国特許
出願第2082941号）に関して使用することができ
る。本発明の組成物は、下水の処理及び製紙（石灰
含有組成物は通常後者に対しては不適当であるけ
れども）において特に使用される。これらのスラ
リに対する他の用途は水処理（たとえば水の軟
化）での使用、養豚、屠殺場、及び重金属工業か
らのような廃き流出液（waste effluents）の処
理における使用及び湿式スクラバにおけるような
ガスの脱硫に対する使用を包含する。本発明の方法において使用されるべき“完全ス
ラリ”の最適量は処理されるべき水性系の性質及
び添加がなされるべき条件に依存するであろう。
普通は処理されるべき全水性系に対して乾燥鉱物
基準で100〜1000ppm、典型的には200〜500ppm
の投与比を使用するのが適当であろう。特定的例下記実施例においては、成分は下記物質から選
ばれた。粒状鉱物：粉末、高固形分スラリ又はフイルタケ
ーキ形態にある北部又は南部（英国）チヨーク
ホワイチング（chalk whitings）。ヒドラライ
ム（Hydralime）（Blue Circle Industries社か
らの水和石灰）。分散剤：テトロン（Tetron）（Albright＆Wilson
社からのピロリン酸四ナトリウム
（tetrasodium pyrophosphate）。構造変性剤：ラポナイトRD（Laponite RD）
（Laporte社からの合成ヘクター石）。凝集剤（flocculants）：WT2575（溶液形態の、
高分子量、カチオン性のDMDAAC／アクリル
アミド共重合体）。 WT5504（エマルジヨン形態、両性の
DMDAAC／アクリルアミド共重合体）。マグナフロツク（Magnafloc）1597（４級ポリ
アミン、分子量約５×10⁵；市販されているもの
として約50％活性）。マグナフロツク（Magnafloc）155又は156（高
分子量（約５×10⁶）アニオン性ポリアクリルアミ
ド；アニオン性20％）。カタフロツク（Catafloc）Ｔ−１（DMDAAC
単独重合体）。アキユラツク（Accurac）41（四級ポリアミ
ン）。スーパーフロツク（Superfloc）C573（四級ポ
リアミン）。着色改良剤（colour improvement agent）：次
亜塩素酸ナトリウム溶液（15％有効塩素）粘度測定はすべて600s^-1の剪断速度でHaake
Rotovisco RV₂粘度計を使用して行なわれた。特
記しない限り、実施例に記載された本発明のスラ
リは前記した如く非沈降性であつた。実施例１−４は紙充填剤（paper−fillers）の
製造に使用するのに好適な組成物を説明する。実施例１下記配合物を調製した： 52.6Kg 水 256.8Kg 73.6％m/m南部ホワイチングフイルタ
ーケーク 519.7ｇ Tetron 75.6ｇ Laponite RD 945ml 次亜塩素酸ナトリウム溶液 4.7Kg WT2575 分散剤及び構造変性剤は水中の前記ホワイチン
グのスラリに高剪断下に同時に加えた。次亜塩素
酸ナトリウム溶液を高剪断下に加え、続いて60％
m/m固形分含有率の均質な完全スラリを生成す
るのに丁度十分な剪断下に凝集剤を加えた。見か
けの粘度259cP、降伏応力557ダイン／cm²。この完全スラリを実験室ペーパーハンドシート
（paper hand−sheets）の製造に使用され、未希
釈完全スラリは製紙パルプの薄いストツク
（paper making pulp thin stock）中へポンプで
送られ、それにより充填剤負荷の水準に依存して
120：１〜270：１の係数によりスラリを希釈し、
その結果としてスラリ固形分は凝集した。完全ス
ラリの性能の比較を与えるため同一条件下に実験
室ハンドシート製造に高固形分ホワイチングスラ
リを使用した。充填剤保持及び紙強度の点で完全
スラリの使用の利点は下記結果により証明され
た。

【表】実施例２配合： 1042.5ｇ 70％m/m固形分、着色改良されたホ
ワイチングスラリ 1.569ｇ Tetron 157.8ｇ水 18.25ｇ WT2575 分散剤を高剪断下にホワイチングスラリ（少量
のLaponite RDを含有した）に加え、続いて低剪
断下に水及び凝集剤を加えて60％m/m完全スラ
リを得た。この程度の添加は最大固形分含有率ホ
ワイチングスラリ中の溶解により分散剤の最大効
率を確保した。見かけの粘度350cP；降伏応力
440ダイン／cm²。ポンプで送ることが可能な完全スラリは実施例
１に説明した如く製紙用の薄いストツク中への希
釈により凝集した充填剤を製造するのに使用する
ことができる。実施例３配合： 500ｇ 73.6％ホワイチングフイルタケーク 64.2ml 水 0.29ｇ Tetron 0.15ｇ LaponiteRD 1.84ml 次亜塩素酸ナトリウム溶液 0.92ｇ WT5504 実施例１の製造方法と同様な製造方法を使用し
て65％完全スラリを得、これは硬質沈降物
（hard−sediment）形成に対して11日及びそれよ
り長く安定であつた。見かけの粘度129.6cP、降
伏応力176ダイン／cm²。上記ポンプで送ることが可能な完全スラリは実
施例１に記載された如く製紙用の薄いストツク中
への希釈により凝集した充填剤を製造するのに使
用することができる。実施例４下記配合物を調製した。脱イオン水 100ｇスノウカル（Snowcal）6ML、天然チヨークホ
ワイチング（Blue Circle Industries社からの）
194ｇ実験室用プロペラ撹拌器で撹拌しながらホワイ
チングを分量に分けて加えた。混合物は濃厚で
（thick）、“可塑性がなく”（short）、撹拌器によ
つて循環されずそして脱イオン水で希釈すると剪
断可逆性フロツク（shear−reversible flocs）を
形成した。次いでアキユラツク41 0.67ｇを加え
た。混合物を一度薄めそして撹拌器により循環され
て粒子の少なくとも部分的解膠
（deflocculation）を示した。スノウカル6ML40.0
ｇを加えることはここで可能であつた。いくらか
の増粘（thickening）があり、更にアキユラツク
41 0.5ｇを加えた。合計335.17ｇ。得られる懸濁液は69.8％w/wのホワイチングの
含有率を有していた。それはポンプで送ることが
できる粘度を有していた。凝集はアニオン性紙ス
トツクに添加すると起こるであろう。懸濁液は１
ケ月の貯蔵後きびしい沈降（hard
sedimentation）を示さなかつた。この期間中、
僅かな増粘と最初存在していたゲル構造の脱加が
あつた；この構造はきびい沈降に対する抵抗に多
分寄与することができたであろう。ついでに言えば、薄い粒子懸濁液の凝集の程度
はビーカ中での沈降速度及び上澄液の透明度を観
測することによつて半定量的に評価することがで
きると言える。黒色表面に穏かな運動状態に保持
された白色粒子の懸濁液のプールを観測すること
も価値がある。フロツク形成はこのようにして眼
で観測することができる。フロツクは指でこする
ことによつて或る程度破壊することができそして
再凝集はもし存在するならば観測される。下記実施例５−12は下処理において凝固剤／凝
集剤添加物として好適である組成物を説明する。実施例５石灰／炭酸塩スラリをスラリ形態にある炭酸カ
ルシウムを使用して下記の如くして構成した： 42.5％m/m固形分ホワイトスラリ（Blue Circle
Industries社からのSnowcal 20SW） 300 ｇ Hydralime 127.5ｇ水（本管の） 82.5ｇこのスラリは下記の粘性数字を有していた：降伏応力484ダイン／cm²；見かけの粘度
120cP。 (b) 次いでMagnafloc1597（乾燥重量基準で0.05
％）を上記スラリに加えそして高速デスパーサ
中で混合した。得られるスラリは下記粘性数字
を有していた：降伏応力161ダイン／cm²、見か
けの粘度54cP。沈降による下水の清澄化は上記スラリを使用し
て、全体及びコロイド状懸濁物質の凝集により改
良することができる。下水処理における上記スラ
リの効率は下記撹拌範囲で慣用のジヤーテスト
（参照J.Bratby、“Coagulation and
Flocculation”、1980、Uplands Press Limited、
Chapter8、pp265−266及び271−272）を使用し
て実験室で先ず示された：30秒の速い混合、５分
間のゆつくりした撹拌及び濁度、PH及び懸濁固形
分含有率に対する試験のため試料を抜き取る前の
15分間の沈降時間。下記の結果が得られた。

【表】予備希釈の効果も調査した。たとえば、実施例
５(b)の完全スラリ437mg/投薬量を使用して下水
処理において下記結果が得られた：表３濁度（NTU）粗下水 200 予備希釈なし 57 ５：１スラリの予備希釈 54 10：１スラリの予備希釈 53 20：１スラリの予備希釈 38 50：１スラリの予備希釈 24 100：１スラリの予備希釈 14 20：１又はそれより大きい水による予備希釈は
有利である。しかしながら、投薬される水性下
水、製紙系又は他の系中の水は凝集を行なうのに
好適な水準の希釈を与えることができる。種々の剪断範囲の効果も又、実施例５(b)の完全
スラリを予備希釈し次いで急速混合の期間中慣用
のジヤーテストにおいて下水に上記希釈した組成
物を加えることによつて調査された。次いで処理
された下水を緩速混合の期間に付し、それに続い
て濁度を測定た。結果を下記表に要約する。

【表】

【表】注：
TS＝完全スラリ
NTU＝濁度＝比濁法濁度単位
慣用の下水道施設において、一次段階で下記結
果が達成された。実施例５(b)に従つて製造された
50％m/m完全スラリは、流入水スクリーンされ
た下水（influent screened sewage）の半分に添
加する直前に水（加圧された戻し流出液を使用す
ることができた）で少なくとも20：１に予備希釈
された。下水が２つの一次沈降タンクの１つへの
通過時に第一分配室へのせきを越えて通過するに
つれて良好な混合が起こつた。流入水スクリーン
された下水の残りの半分は対照として第二の一次
沈降タンクへ未処理で通過した。

【表】実施例６ (a) 50％m/m石灰／炭酸塩スラリを実施例５(a)
における如くして調製した。降伏応力425ダイ
ン／cm²；見かけの粘度104cP。 (b) 0.05％Catfloc Ｔ−１の添加後、高速デイス
パーサにおいて、下記の数字を有するスラリが
得られた；降伏応力161ダイン／cm²、見かけの
粘度59cP。この試料は好適な凝集特性を示し
た。このスラリを慣用のジヤー試験において、
英国、ダートフオード（Dartford）、ロングリ
ーチ（Longreach）からの下水に加えた。下記
の結果が得られた：

【表】実施例７多数のジヤー試験を行なつたが、そこでは下水
が本発明に従い実施例５(b)記載のように調製した
完全スラリーの添加により処理された。次いで処
理した下水を下水の処理に使用される慣用の凝集
剤の代表的なものである硫酸第二鉄又は硫酸アル
ミニウム（ミヨウバン）の何れかの添加によつて
更に処理した。前記した方法において処理した下
水の濁度は完全スラリのみで処理した下水の濁度
と比較した。結果は下表に与えられる。

【表】 (b) 下水を実施例５(b)に記載の如くして製造した
完全スラリ及びミユウバンで処理して２つの更
に一連のジヤー試験を行なつた。１つのシリー
ズにおいては、ミヨウバンの全投薬量は、完全
スラリの添加の後に添加された。他のシリーズ
においては、ミヨウバンの一部は完全スラリ自
体に含まれ、ミヨウバンの残りはミヨウバン含
有完全スラリを添加した後下水に加えられる。対照試験はミユウバン不含有完全スラリのみを
下水に加えることにより行なつた。処理された下
水の濁度（NTUにおいて）及びPHは各テストに
おいて測定されそして結果を下記に示す：

【表】これらの試験及び他の試験は、完全スラリを添
加した後下水への慣用の凝集剤の別々の添加によ
つて、石灰／炭酸塩完全スラリ処理プロセスの精
澄化効率の改良が得られ得ることが示された。ミ
ヨウバンは最も大きい効率の増加を与えた。凝集助剤の添加の最適水準は下水の性質に明ら
かに依存しそして与えられた現場で決定されなけ
ればならないであろう。しかしながら、ミヨウバ
ンの別々の添加のコストは完全スラリの投薬水準
を減じる可能性により相殺することができる。た
とえば表８に示された如く、500ppm完全スラリ
単独の追加の水準は28NTUの濁度を与え、これ
に対し、200ppm完全スラリのみを添加しその後
に40ppmミヨウバンを添加することによつて同
じ濁度が達成され得る。前記した如く、凝集助剤を全部又は部分的に完
全スラリ中へ導入することは実行可能であるけれ
ども、清澄化効率の改良は費用効果性でない
（not cost effective）ことが見出された。実施例８実施例５(b)のスラリは家庭下水を処理する上向
き流スラツジブランケツトユニツト（upward
flow sludge lanket unit）において凝集剤とし
て使用された。凝集剤スラリは下水流に対して
400ppm（乾燥基準）の比で供給タンクから計量
されそして40：１水準で本管の水で連続的に希釈
された。予め凝集された（preflocculated）スラ
リを次いで流入液粗下水（influent crude
sewage）に加えた。懸濁した物質の良好な凝集
が達成され、スラツジ又はフロツクブランケツト
が上記ユニツトにおいて容易に形成された。ユニ
ツトの頂部から排出された流出液の品質を流入液
下水と比較したが、上向き流スラツジブランケツ
トを通る下水流が１/s/m²表面負荷水準である
とき良好な清澄化が証明された。

【表】実施例９スラリを下記の通り調製した： Snowcal 4ML（チヨークホワイチング；Blue
Circle Industries社からのもの） 50 ｇ脱イオン水 50 ｇ水和石灰 50 ｇ脱イオン水 20 ｇ（得られる混合物は59％固形分含有率のスリツプ
ペースト（slip−past）であつた）Accurac41
0.5ｇ（いくらかの解膠を示す流れの増加があつた）
Superfloc C573 flocculant 1.0ｇ 171.5ｇ許容し得る流れ及び安定性の組成物が得られ
た。比較実施例Ａ下水処理において典型的に使用される高分子
量、カチオン性ポリアクリルアミド（たとえばゼ
タツグ（Zetag）92、Zetag51；アライドコロイド
社（Allied Colloids）からのもの）を石灰／炭酸
塩スラリに添加されるとき、スラリがポンプ送り
するのに余りにも濃厚（thick）になるようなひ
どい凝集が起こる。下記配合物を調製した： Snowcal 20SW（42.5％m/m） 300 ｇ Hydralime 127.5ｇ水 82.5ｇ Zetag92（0.04％乾燥固形分で） 0.1ｇ得られるスラリは下記の粘性特性を有してい
た：降伏値そのものとしてはなし（擬可塑性
（pseudo plastic））：見かけの粘度（600秒^-1
で）386cP。実施例 10 配合： Snowcal 20SW 300 ｇ Hydralime 127.5ｇ水（本管の） 82.5ｇ次いでMagnafloc156（乾燥重量基準で0.012
％）を加えた。得られるスラリは14cPの見かけ
の粘度及び393ダイン／cm²の降伏値を有し、そし
て希釈すると非常に粗いフロツクを生じた。実施例 11 下記配合物を調製した。水和石灰 50.0ｇ脱イオン水 60.0ｇ 10％水酸化ナトリウム溶液 2.0ｇ Snowcal 3ML（炭酸カルシウム） 50.0ｇ 50％Dispex N40、50％Accurac41 1.5ｇ 2.0％の水酸化ナトリウムを含有する0.28％
Zetag92 溶液 10.0ｇ 173.5ｇこの試料は手による撹拌によつて調製され、そ
して沈降しないこと及び放置するとより薄くなる
（become thinner）傾向を示した。硬水における
凝集は非常に良好であつた。実施例 12 下記配合物を調製した：水和石灰 100 ｇ脱イオン水 90 ｇ２％苛性ソーダ溶液４ｇ５％Dispex N40／Accurac41 4.7ｇ 0.28％Zetag92、0.28％苛性ソーダ溶液 10.0ｇ 208.7ｇこれは50％固形分含有率で丁度ポンプ送り可能
であつたが、放置すると相当薄くなつた。見かけ
の粘度は95cPであり、降伏応力は88ダイン／cm²
であつた。水道水中の凝集ははなはだしかつた。２つの前記実施例からわかる通り、ポリアクリ
ルアミド（普通は鉱物粒子に対する橋かけ凝集剤
（bridging flocculant））の如きカチオン性の高分
子量多価電解質を本発明の組成物、特に成分(b)と
してカチオン性低分子量多価電解質を含有する本
発明の組成物中に導入することが可能である。

JP58503173A 1982-09-24 1983-09-23 懸濁液における鉱物粒子を含有して成る組成物及びそれにより水性系を処理する方法 Granted JPS59501658A (ja)

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