JPH0638882B2

JPH0638882B2 - 懸濁液の凝集方法

Info

Publication number: JPH0638882B2
Application number: JP60091279A
Authority: JP
Inventors: ウイツタカートニー
Original assignee: アライドコロイズリミテイド
Priority date: 1984-04-30
Filing date: 1985-04-30
Publication date: 1994-05-25
Anticipated expiration: 2009-05-25
Also published as: JPS6118408A; EP0160527A2; US4705640A; EP0160527A3; EP0160527B1; GB8410971D0; DE3578930D1; CA1255016A

Description

【発明の詳細な説明】粒状物質の懸濁液に有機重合凝集剤の溶液を加えること
により上記懸濁液を凝集することは、一般的に実施され
ている。凝集処置は、過（例えば高圧または低圧
過）、ドレン（例えば紙懸濁液のドレン）、清澄（例え
ば種々の無機懸濁液の清澄）または他の脱水、例えば下
水スラッジの脱水のようなさまざまな固体−液体分離方
法を容易にするために使用することができる。

凝集剤重合体が粒状物質と接触する以前には安定な溶液
（ここでは凝集剤溶液と言う）の形をとるべきであり、
このことは不可欠であると考えられている。従って凝集
剤溶液を懸濁液と混合する前に、重合体は水和および溶
解の定常状態に達しなければならない。溶液中の重合体
が例えば固体状態から溶液状態にまだ変化している最中
に、凝集剤溶液を懸濁液に加えることは全く納得のいか
ないことである。それ故、凝集剤溶液中に存在する殆ん
どの、またはすべての水と重合体とを混合し、次に充分
な時間、例えば３０分〜２時間又はそれ以上にわたって
上記溶液を熟成させて完全に溶解し、平衡状態とするこ
とが一般的な方法である。得られた凝集剤溶液は次に凝
集すべき懸濁液と混合する。従って、全般的な方法は凝
集剤溶液の生成および別個に懸濁液への上記溶液の添加
から成り、凝集剤溶液を生成する段階には、混合段階お
よびこれに続く熟成段階がしばしば含まれる。

有機重合凝集剤は、１９５０年代において初めて工業的
に重要なものとなってきた。当初、この凝集剤は比較的
低い分子量を有していた。なぜならば当時の単量体の品
質では、今日入手できる水溶性高分子量重合体の生成が
不可能であったからである。当時入手できたものは低分
子量（商業的には最初通常５００，０００未満）にもか
かわらず、できる限り分子量の大きな重合体を凝集剤と
して商業的に使用し、結果は充分満足なものであった。
文献においては、できるだけ高い分子量を有する有機重
合体、通常６dl/gを超える固有粘度（ここで、固有粘度
は常法により25℃の１Ｎ塩化ナトリウム水溶液を用いて
測定されるものであり、以下においてこれをIVと記す）
を有する有機重合体についてしばしば述べていた。単量
体の精製および重合の現代技術は、処理および使用条件
が充分に制御されるならば、例えば30dl／ｇ（又はカチ
オン型のものに対しては15dl／ｇまで）のＩＶを有する
重合体を生成することができる。

高いＩＶ値に関するこの漸進的な開発を通して明らかに
なったように、化学的または物理的な力で重合体溶液を
減成処理する場合、特に重合体を機械的に剪断する場
合、上記のような高いＩＶ値を得ることができない。そ
のような力により重合体を減成することができるという
事実は、例えば米国特許第３，０２１，２６９号から公
知であった。これによると、水に不溶な架橋重合ゲルは
超音波エネルギーで処理されると、化学的に減成して水
溶性となる。得られた重合体は６３０，０００までの分
子量、即ち2.54dl／ｇまでのＩＶを有すると言われてい
る。

従って、できるだけ高い分子量を得るように大変注意深
く重合体を合成し、かつその減成および困難な状況の下
で得られた高分子量の喪失を回避するように注意深く重
合体を扱うことが、従来の方法として実施されていた。

重合体は最初重合され、濃縮水溶液、分散液または粉末
として使用者に供給され、そして懸濁液に添加する前に
希釈凝集溶液に変換しなければならない。溶液状重合体
は単に水と混合すればよく、通常実際に使用するまでタ
ンク内で熟成される。

粉末状重合体は溶液に変換しなければならず、また粉末
粒子が凝集しないように注意すべきである。粉末を水中
で激しく撹拌することにより、または例えば最初粉末粒
子を空気にさらして湿潤化し、次にこの湿潤化した粒子
を水中で撹拌することにより、簡単に溶液を生成するこ
とができる。どのような方法にしても、粒子を水和し
て、水性分散液を生成し、任意の穏やかな振盪または撹
拌の下で上記分散液を放置して、水和を完了させ溶液と
する。

非水液、即ち水不混合性液中における電解質の分散体
は、時々かなりの振盪の下で水中で撹拌して、粒子の水
和を開始させ、粒子を水和し、水性懸濁液を生成し、所
望の溶液を生成するまで上記懸濁液を任意の穏やかな振
盪の下で放置する。

従って、溶液の生成には必ず振盪を伴い、このことは溶
液を得るために、特に粉末または分散液から開始する
時、やむを得ないと考えられていた。しかし重合体の損
傷防止は常に最小限に押えられていた。例えば、米国特
許第３，４６８，３２２号において、懸濁液は乱流誘導
器中で水と混合し、この乱流誘導器は苛酷な振盪または
剪断振盪を使用せずとも良好な結果を与えると言われて
いる。欧州特許（ＥＰ）第０１０２７５９号において、
溶液はオリフィスミキサーにおいて剪断の下で分散液と
水と混合することによって生成されるが、最適条件は非
常に短かい時間剪断を利用することであると述べてい
る。実際、剪断は１秒よりずっと短かい時間だけ利用さ
れている。重合体の減成はこの非常に短かい時間に生ず
るわけであるが、その程度は極めて低い。

凝集剤溶液の生成工程に熟成段階がある場合、熟成中に
溶液を静的条件またはほんのわずかな移動条件にさらす
ことは、一般的なことである。

凝集剤溶液を生成した後、この溶液を凝集すべき懸濁液
と完全に結合させることが必要である。溶液を懸濁液と
迅速にかつ緊密に混合して、懸濁液全体にわたって重合
体の濃度を均一にすると共に凝集塊を均一に生成するこ
とが不可欠である。懸濁液中への溶液の混合が不充分で
あると、重合凝集剤の濃度は変わりやすくなり、このた
め非常に不満足な結果をもたらすことになる。従って、
激しい振盪を利用することが必要であり、このことは剪
断を伴うと良く言われているが、この段階における剪断
は必要悪であり、それ自体最終結果に害を与えるもので
ある。例えば英国特許第１，３４６，５９６号におい
て、この段階における剪断は凝集を低減させる、という
ことが警告されている。かくて実際、加えられる剪断は
どのようなものでも通常非常に低い値を有しており、か
つ緊密な混合を達成するための要件に応じてできる限り
短かい時間だけ印加される。

この背景に対して、本発明はできるだけ分子量を高め、
しかも分子量を減少させる工程条件に重合体をさらすこ
とのない高分子量有機重合凝集剤の製造方法を意図して
いる。

今や驚くべきことに、重合体を安定な水溶液の形にした
後に減成処理することにより高分子量の有機重合凝集剤
の凝集性能を改良することができる、ということがわか
った。例えば、最終重合体のＩＶが依然として高く、通
常４dl／ｇを超える場合、重合体を減成してＩＶを下げ
ることにより凝集性能を改良することができる、という
ことを知った。この発見は現代の高分子量重合凝集剤に
関するすべての商業的方法と全く逆である。

本発明においては、４dl／ｇを超える固有粘度を有する
高分子量有機重合凝集剤の溶液を粒状物質の懸濁液に添
加することにより懸濁液を凝集する方法において、前記
凝集剤の溶液が高分子量有機重合凝集剤を水と混合して
３重量％未満の重合体濃度を有する初期溶液を形成し、
次に溶解した重合体を機械的減成に付すことにより溶解
重合体を凝集性能を改良することによって生成されたも
のであることを特徴とする懸濁液の凝集方法が改良され
る。凝集剤溶液、即ち懸濁液に加えられる溶液中におけ
る重合体は４dl／ｇを超えるＩＶを有するので、減成は
ＩＶが４dl／ｇを超える程度に行なわれる。

各高分子量重合体は当然一定範囲の鎖長を有する各分子
を配合することにより生成され、本発明の減成はこの範
囲を縮小することが好ましい。鎖長の範囲は種々の方法
で定めることができる。例えば、数平均分子量によって
分けられた重量平均分子量に従って鎖量範囲を定める
時、その範囲は多分散度と呼ばれる。単一の鎖長を有す
る各分子から成る理論上の重合体は１の多分散度の値を
有するが、実際、市販の重合体はこれよりも高い値を有
する。以前、高い多分散値は容認されており、実際満足
な凝集を行う際に伴う種々の作用の点から凝集に大変望
ましいと考えられていた。しかしながら、本発明の場
合、減成は多分散度を少なくとも５％、好ましくは少な
くとも１５％だけ減少させることが良い。

多分散度の測定に関しては、例えばInterscience刊、En
cyclopedia of Polymer Science & Tech-nology の第９
巻、１８２および１８３頁で定義しているように、M_W/M
_VまたはM_Z/M_W（Ｍ_Wは重量平均分子量、Ｍ_Vは粘度平均分
子量およびＭ_ZはＺ平均分子量）によって分子量の広が
りを定義することは好都合である、ということを知っ
た。M_W/M_VおよびM_Z/M_Wの値は動的準弾性光散乱方法から
誘導することができる。この方法は主に低分子重合体の
分析用に考えられたものであるが、減成処理の前後にお
ける重合体中における各分子の分子量分布間の関係を示
す値を付与することができる。好ましくは減成処理によ
って、M_W/M_Vは少なくとも５％、通常１０〜３０％以上
減少される。また好ましくは減成処理によって、M_Z/M_W
は少なくとも１０％、通常１５〜５０％以上減少され
る。

重合生成物内の分子量の広がりを減少させることは本発
明において特に重要であるが、ＩＶの減少（従って分子
量の減少）は一般的に認められており、かつ多くの場
合、特にＩＶの減少が重合体の鎖長の広がりを減少する
ことにより行なわれるならば、それは有益である、とい
う意外なことがわかった。従って、ＩＶを少なくとも５
％、しばしば１０〜３０％以上、例えば５０または６０
％まで減少させる条件の下で、上記減成処理がしばしば
行なわれる。

重合体のイオン性は、コフーライト・ラボルトリーズ・
リミテッド(Koch-Light Laboratories Ltd.)の刊行物4/
77 KLCD-1に述べられているコロイド滴定（または英国
特許第１，５７９，００７号における方法が使用可能で
ある）により０．１％の熟成溶液について測定すること
ができる。

英国特許第１，５７９，００７号に述べられているよう
に、イオン重合体は理論上のイオン性度の値の１００％
より低い値を有する。英国特許第１，５７９，００７号
では劣等なイオン性を重合体の鎖における単量体単位の
整然とした分布状態と関連づけているが、特に重合体が
ある程度の鎖の枝分れまたは架橋を含む時、減成段階に
より理論上の最大値に向けてイオン性度の値を改良する
ことができる、という意外な事実を見出した。この改良
事項をここではイオン性回復率（ＩＲ）と呼ぶ。

（IAD は本発明の減成段階後に上記方法によって測定さ
れたイオン性度であり、IBD は減成段階前のイオン性度
である）。特に重合体が鎖の枝分れまたは架橋を含む
時、減成段階はＩＲが５％を超えるように、通常２０〜
３０％までとなるように行われるのが好ましい。このＩ
Ｒは重合体内の鎖長の広がりの減少を伴って変化するこ
とが好ましい。

減成の程度は、溶解した重合体の凝集性能を減成処理前
のその性能より悪くする程高くてはならない。減成が非
常に低いと、凝集性能の効果は測定できず、また例えば
ＩＶを４dl／ｇ未満に低下させる程多すぎると、凝集性
能は頂点を通過するが、結局以前より悪くなってしま
う。従って、減成時間を変えながら、かつ凝集性能を観
察しながら、選ばれた減成方法で溶液を処理することに
より、種々の減成レベルに対して性能をプロットして最
適減成レベルを選定することが必要である。

減成処理は超音波減成または化学的減成によって行なう
ことができる。しかしながら、これらの方法は時々重合
体内の分子量の広がりを所望通りに縮小せずに、分子量
をかなり減少させる傾向がある。減成処理を機械的減成
により行なうことが好ましい。なぜならば機械的減成は
分子量の広がりを減少させると共にしばしばＩＶを低下
させ、および／または枝分れ若しくは架橋重合体のイオ
ン性を増加させるからである。

機械的減成を付与するためには、高速で移動している
刃、例えば少なくとも５００メートル／分、通常７５０
〜５，０００メートル／分の速度を有する刃で初期溶液
を処理する。これらの刃が回転するようになっている場
合、上記の速度は刃の周速のことである。通常２，００
０ rpm以上、好ましくは３，０００〜２０，０００ rpm
の高速で回転する刃を使用することが特に好ましい。こ
のための望ましい装置はウオーリング(Waring)の配合機
またはモウリノイックス(Moulineux)、ケンウッド(Kenw
ood)、ハミルトン(Hamilton)、ビーチ(Beach)、イオナ
(Iona)またはオステライザー(Osterizer) の配合機のよ
うな、台所用配合機を大規模に変形したものである。

上記において述べたように、決まりきった実験操作によ
り、所定の速度における最適時間、所定の時間に対する
最適速度、または速度および時間の最適な組合わせは容
易に決定することができる。

機械的減成を付与する他の望ましい方法は、例えば、ホ
モジナイザー即ちシルバーソンミキサー又は類似の操作
方法を有する他のミキサーにおけるような篩に溶液を羽
根車で強制的に通過させることである。例えば、高せん
断下に溶液をスクリーンに通過させる直径４〜１０cm、
１５００〜６０００ rpmで回転する羽根車であってよ
い。正方形の孔の高せん断スクリーン及び３０００ rpm
で回転する直径６．８cmの羽根車を有するシルバーソン
１２０Ｌミキサーを用いるのが好ましい。高い切断機能
を持たない機械的振盪方法は、あまり満足いくものでは
ないが、もし採用するならば、長時間使用してある程度
の機械的減成効果を上げるものでなければならない。例
えば、オリフィスミキサーを通して溶液を押出す方法ま
たはうず巻ポンプに溶液を強制的に通過させる方法は、
このミキサーまたはポンプに溶液を繰返し通過させない
ならば、満足のいく方法とは言えない。

便利な方法で凝集特性を最大限に改良させるためには、
重合体が３重量％未満の重合体濃度を有する溶液として
存在している間に、即ち上記初期溶液として存在してい
る間に、重合体を減成することが不可欠である。濃度の
高い重合体濃度を減成することは、溶液の粘性のために
難かしく、またあまり満足のいく結果が得られない。ま
た充分に溶解していない重合体に対する減成処理も効果
は低い。初期溶液の形成の間に剪断を加えることができ
るとしても（例えば水柱への重合体粒子の分散を容易に
するために）、この段階で加えられる剪断は凝集性能を
改良するには不充分なものであることが好ましく、いか
なる場合にも、本発明に従って、得られた初期溶液を規
定した如き減成に付することにより、さらなる改良を達
成することができる。上記初期溶液は次のように作られ
ることが好ましい。即ち、まず固体状（例えばビーズ又
は粉末状）の、分散状の、または溶解状の重合体を水と
混合して３重量％以下の重合体を含む混合物を生成し、
次にこの溶液を貯蔵タンク中で充分な時間にわたって平
衡に達するまで熟成させ（凝集特性が経時的にもはや変
化しなくなるように）、その後上記熟成した溶液を減成
する。減成時間は通常少なくとも３０分間、多くの場合
１〜５時間、しばしば約２時間である。熟成中、溶液は
静止状態でも、または穏やかな撹拌または別な状態の撹
拌を行なうこともできる。

本発明の凝集処理は減成を加える手段を含む新規な装置
で行われる。特に、懸濁液に凝集剤溶液を添加する新規
な装置は、凝集すべき水性懸濁液を保有すると共に懸濁
液に凝集剤の水溶液を添加する添加口を有する容器と、
上記添加口に凝集剤溶液を供給する供給手段とから成
り、この供給手段は、溶液生成後に、かつ溶液が添加口
に達する前に機械的に、または別な方法で溶液を減成す
る手段を含んでいる。通常、溶液は減成前には望ましい
含有量で固体を含んでいるが、減成後で容器導入前に溶
液を希釈する手段を設けることもできる。

上記溶液供給手段は、一般的に溶液を熟成するタンクか
ら延びているパイプから成っている。溶液を減成する手
段はインラインである。溶液を機械的に減成するインラ
イン手段は、剪断を付与すると共に凝集剤溶液を添加地
点まで送込むポンプから成り、特にインライン手段は溶
液を減成すると共に溶液を添加地点まで送込むシルバー
ソンミキサーから成る。他の態様の場合、減成処理は熟
成タンクと添加地点との間のタンクまたは他の容器内で
行うことができる。

添加地点における凝集剤溶液は通常０．０１〜１％、し
ばしば０．０５〜０．３％の濃度を有し、減成処理を受
ける初期溶液が高い濃度を有するならば、減成段階後に
水で希釈することが必要である。

重合体は減成後のIVが依然として４dl／ｇを超える値と
なるようなIVを最初に持っていなければならず、実際こ
のことは重合体が通常100 万以上、多くの場合300 万ま
での分子量を有することを意味している。減成前には、
重合体は通常少なくとも５dl／ｇ、好ましくは少なくと
も９dl／ｇ、例えば15dl／ｇまで又はそれ以上、例えば
アニオン型のものに対しては25dl／ｇまでのIVを有す
る。減成後の凝集剤液のIVは、好ましくは少なくとも５
dl／ｇ、通常６〜12dl／ｇの範囲内、しばしば６〜９dl
／ｇである。

重合体は水溶性でなければならず、好ましくは本質的に
直鎖状である。重合体を生成する単量体は本質的に架橋
剤を含まないものが好ましい。重合体は天然重合体また
は変性天然重合体を基材とするものである。例えば、重
合体はセルロースの陽イオン誘導体または他のイオン誘
導体若しくはグアーガムのイオン誘導体のようなセルロ
ース重合体またはガム重合体である。

しかしながら、好ましい重合体は１つ以上のエチレン系
の、好ましくはビニル系の水溶性単量体の重合によって
生成された本質的に直鎖の合成重合体である。広くは、
水溶性凝集剤ポリマーを生成することのできるモノマー
又はモノマーブレンドを使用することがきでる。単量体
は一般的にアクリル（メタクリルを含む）単量体であ
る。重合体は全部非イオン性単量体から生成した非イオ
ン性のものでも良いが、イオン性のものが好ましい。な
ぜならば一般に非イオン性単量体でもいくらかのイオン
性の基を含んでいるからであり、例えばアクリル酸基は
アクリルアミド中にしばしば存在する。単量体のイオン
電荷の量および種類は、重合体が凝集すべき粒状分散体
に適合するイオン電荷を有するように選ばれる。

望ましい非イオン重合体はアクリルアミド、メタクリル
アミド、Ｎ−ビニルメチルアセトアミドもしくはホルム
アミド、酢酸ビニル、又はビニルピロリドンである。

適当なアニオン性単量体は、ナトリウムアクリレート、
メタクリレート、イタコネート、２−アクリルアミドメ
チルプロピルスルホネート、スルホプロピルアクリレー
ト又はメタクリレートであり、水溶性の形の、これらの
又は他の重合性のカルボン酸又はスルホン酸スルホメチ
ル化アクリルアミドを用いることができる。

適当なカチオン性単量体はアクリル酸ジアルキルアミノ
アルキルおよびメタクリル酸ジアルキルアミノアルキ
ル、特にアクリル酸ジアルキルアミノエチルおよびそれ
らの第四塩または酸塩並びにジアルキルアミノアルキル
アクリルアミドおよびメタクリルアミドおよびそれらの
第四塩または酸塩、例えばメタクリルアミドプロピルト
リメチルアンモニウムクロリドおよびマンニッヒ生成
物、例えば第四ジアルキルアミノメチルアクリルアミド
である。他の適当な単量体としては、特にアクリルアミ
ドと共重合する場合、ジアリルジメチルアンモニウムク
ロリがあり、またビニルピロリドン（酸付加塩又は第四
級塩として）及びポリニルアミンの如きホフマン分解性
生物がある。

懸濁液は無機水性懸濁液でも良いが、有機水性懸濁液が
好ましく、有機粒子は下水汚物が最も好ましいが、紙の
ような他の物質も処理することができる。本発明は下水
フラッジの処理に特に有益なものである。

本発明は通常懸濁液を脱水する工程の一部として利用さ
れ、従って凝集した懸濁液はその後普通脱水処理され
る。この処理は種々の方法によって行なうことができる
けれども、本発明は加圧過を利用する際に有用であ
る。この加圧過は、フィルタープレス上において５〜
１５バールで通常３０分〜６時間の高圧過によって行
なうこともできるが、ベルトプレス上において０．５〜
３バールの圧力で、典型的には１〜１５分間の低圧過
が好ましい。

このような過技術の凝集性能は、フィルターケーク中
の固体含有量の増加によって明らかになる。しかしなが
ら、凝集した懸濁液の毛管吸引時間（CST ）と低圧また
は高圧過に対するその最適状態との間には緊密な相互
関係があることを見出し、従って本発明においてはCST
を用いて凝集性能を測定することが便利であり、最良の
凝集剤製品は最小の値を有することになる。

CST は、Journal of Institute of Water Pollution Co
ntrol.６７巻、１９６８年、２号、２３３頁に記載の方
法に従って測定される。この方法は所定量の凝集剤溶液
を懸濁液に加え、かつ一定量の剪断を所定時間付与する
ことから成る。結果は種々の添加量と剪断量との組合わ
せから求められ、添加量の単位はg/m³であり、剪断量は
凝集剤溶液の添加後に剪断を加えた時間であり秒で表わ
される。この明細書におけるＩＶは、Water research C
enter Technical Report.６号、１３頁、“The Examina
tion of Organic Flocculants and Coagulated Acids”
に従い、pHの調整のための酸又はアルカリの代りに１Ｍ
のNaCl及びNa₂HPO₄／クエン酸緩衝剤を用いて測定され
る。

本発明によれば、凝集性能および多くの種類の懸濁液に
対する脱水能力を改善することができるけれども、言う
までもなく脱水すべき粒状懸濁液に対しては望ましい重
合体を選ぶことが必要である。使用中の重合体がその懸
濁液に対して本来的に不適当であると、本発明の減成処
理は殆んど価値がないか、全く価値がない。

本発明の特別な利点は次の通りである。即ち、直接的な
合成によって所定のＩＶを獲得するのではなくて、ＩＶ
の高い重合体を減成することによりそのＩＶを獲得する
ならば、所定のＩＶにおいて凝集性能を改良することが
できる。従って、例えば７dl／ｇのＩＶを有する必要が
ある重合体を含む分散液または装置においては、同様の
単量体からこのＩＶ値を有する重合体を合成することに
よってではなくて、ＩＶの高い重合体を機械的に剪断し
てＩＶを７dl／ｇに低下することにより、良好な結果が
一般的に得られるのである。

次に本発明の各実施例について述べる。これら実施例に
おいて、DMAEA はジメチルアミノエチルアクリレートで
あり、ｑはDMAEA が塩化メチルで第四級化されているこ
とを表わし、ＡＭはアクリルアミドであり、マンニッヒ
(Mannich)生成物はアクリルアミド、ホルムアルデヒド
およびジメチルアミンから生成されたジメチルアミノメ
チルアクリルアミドである。ＩＶおよびCST は上記に定
義された通りである。

低圧ピストンプレスケーク固体は、ベルト加圧過を再
現させるために作動するピストンプレス上に記録され、
この場合０．７バールは１分間印加され、１．４バール
は１分間、２．１バールは１分間および２．８バールは
６分間それぞれ印加される。この方法によって測定され
る増加ケーク固体は、ベルトプレス上に得られる。高圧
ピストンプレスケーク固体は、同じピストンプレスを用
いて圧力を３０分間にわたって７バールまで増加し、次
にさらに３０分間バールに保持することにより得られ
る。この試験における増加ケーク固体はフィルタープレ
ス上に得られる。

ここで述べるモウリネックスのホモジナイザーによる溶
液の剪断は、ほぼ円筒形のポットに400mlの重合体溶液
を供給することにより行なわれる。なお上記ポットは約
８cmの直径を有し、かつポットの底部で１６，５００rp
m で回転する直径約６cmおよび厚さ約１mmの刃を備えて
いる。この刃の一方の腕は約４５゜上向きに傾斜し、他
方の腕は同じ角度だけ下向きに傾斜している。

実施例１分散体状のDMAEAq／ＡＭ共重合体を脱イオン水に溶解
し、かつ熟成して１w／w％の活性高分子電解質溶液を生
成した。次にこの溶液をモウリネックスのホモジナイザ
ー内で剪断し、この場合６，８，１０，１５および６０
秒後に試料を取出した。これらの溶液を用いて下水スラ
ッジの凝集を行った。結果を第１表に示す。

実施例２７．３，６．８，１２．０および１１．４dl/gの固有粘
度をそれぞれ有し、すべて公知の同一組成のDMAEA／AM
共重合体の４つの生成物Ａ，Ｂ，ＣおよびＤを１w／v％
溶液として生成し、熟成した。生成物ＣおよびＤの一部
を取出してモウリネックスの配合機中で１００秒間剪断
することにより、生成物ＣおよびＤからさらに２つの溶
液を生成し、これらにＥおよびＦのラベルを付した。そ
の後、これら２つの溶液はそれぞれ６．６および７．０
dl/gをＩＶを有することがわかった。３つのスラッジに
対する CSTおよびピストンプレスケークの固体含有量に
ついて、上記６つの溶液を比較した。スラッジ１はロザ
ラム（Rotherham）の消化した一次活性スラッジであ
り、スラッジ２は生と一次活性スラッジであり、スラッ
ジ３は消化した一次腐植質スラッジであった。結果を第
２表に示す。

これらの結果によれば、合成によるよりむしろ剪断によ
りＩＶを得る時、性能が改善され（重合体ＥおよびＦを
重合体ＢおよびＡと比較せよ）、かつ重合体を剪断して
各ＩＶを減少させる時、性能が改善される（重合体Ｃお
よびＤを重合体ＥおよびＦと比較せよ）。

光散乱技術によって重合体ＡおよびＥのＭ_W、Ｍ_Vおよび
Ｍ_Zの値を測定した時、M_W/M_Vの約１５％が減少し、M_Z/M
_Wの約３０％が減少していた。この試験用の装置に使用
された目盛上において、重合体ＤおよびＦのM_W/M_Vはそ
れぞれ１．５７４および１．３２４であるが、重合体Ｄ
およびＦのM_Z/M_Wはそれぞれ３．２９６および２．２９
６であった。計算に要求される理論上の仮定によるけれ
ども、上記値には係数Ｘを掛ける必要があるが、Ｘは１
であっても良く、この、上記値は絶対値である。これら
値が絶対値であるならば、本発明の新規な重合体は１．
５未満、好ましくは１．４未満のM_W/M_Vを有するべきで
あり、および／または３未満、好ましくは２．５未満の
M_Z/M_Wを有するべきである。

実施例３（比較例）溶液Ｃの試料を２ ppmの第二鉄イオン（FeCl₃ として）
の存在の下で３０分間紫外線に照射することにより、上
記試料を減成した。得られた溶液にＧのラベルの貼附し
た。この溶液Ｇは７．０dl/gの固有粘度を有していた。

CST 技術を用いて、消化した一次活性スラッジに対して
溶液Ａ、Ｂ、Ｃ、ＥおよびＧを評価した。結果を第３表
に示す。

結果によれば、化学的に減成した試料Ｇは剪断した生成
物Ｅほど改良効果が大きくないが出発重合体より良くな
っている。

実施例４分散体状の DMAEA／AM共重合体を脱イオン水に溶解して
１w／w％の溶液を生成した。この溶液の一部をモウリネ
ックスの配合機内で８秒間剪断した。

ジャー試験に従って２％の白土懸濁液に対する添加範囲
について、両者の溶液を比較した。結果を第４表に示
す。

上記２％白土懸濁液に対して、実施例２からの生成物Ｂ
およびＦを比較した。結果を第５表に示す。

これらの結果によれば、カチオン高分子電解質を剪断す
ることにより無機懸濁液の凝集を改良するが、その改良
は有機懸濁液の場合程大きなものではない。

実施例５それぞれ１２．１および１０．１dl/gの固有粘度を有す
る２つの固体状のNaAc／ＡＭ共重合体を０．５w／w％溶
液として生成し、ＨおよびＩのラベルを貼附した。

２５．０dl/gの固有粘度を有する上記と同じ組成の生成
物を、０．５w／w％溶液としてさらに生成した。この溶
液の２つの部分をモウリネックスの配合機内でそれぞれ
４０秒および７０秒間剪断した。これにＪおよびＫのラ
ベルを貼附した。これら試料はそれぞれ１２．１および
１０．５の固有粘度を有していた。

ジャー試験に従って２％の白土懸濁液に対する添加範囲
について、生成物Ｈ、Ｉ、ＪおよびＫを比較した。結果
を第６表に示す。

この表は無機懸濁液におけるアニオン重合体の凝集性能
に及ぼす剪断効果を明示している。

実施例６溶液Ｃの一部を脱イオン水で希釈して０．１w／w％溶液
を生成した。

次に源溶液および希釈溶液をモウリノイックス配合機中
で減成し、適宜時間を置いて試料を取出し、消化した一
次活性スラッジについて試験した。結果を第７表に示
す。

１．５％溶液は、同じＩＶおよび CST値を得るのに２４
０秒間の剪断が必要であった。

このことは、希釈溶液を剪断した時には大変すみやかに
望ましい結果を得ることができる、ということを証明し
ている。

実施例７安定剤及び界面活性剤を含む５０％オイル中における５
０％ｑDEAEA／AM共重合体の分散体の２重量部を、モウ
リネックスのホモジナイザーで９８部の水に分散した。
この水性系が均一な組成となった時に剪断を中止して、
溶液を２時間混転しながら熟成した。次に本発明に従っ
て種々の時間にわたって溶液を剪断し、第８表に示され
ているような CST値を得た。

このことは、製造の初期に剪断を用いた時でも、熟成し
た凝集溶液に対して良好な剪断効果があることを明示し
ている。

実施例８０．１％まで希釈した溶液Ｃの試料を１リットル／分の
流量でインラインのシルバーソンミキサーに一度通過さ
せた。この流量はポンプの最大処理量の１０％である。
消化した一次活性スラッジについて、得られた剪断溶液
を源試料および試料Ｂ（IV６．８dl／ｇ）と比較した。

この結果は上記剪断技術もまた有効であることを示して
いる。

実施例９４１：５９wt％のDMAEAq／ＡＭ重合体の溶液をモウリネ
ックスの配合機内で剪断し、適宜間隔を置いて試料を取
出して有効性を試験した。

この結果によれば、一定時間の剪断後に有効性は最大に
達し、また剪断をさらに続けると(ＩＶを連続的に減少
させると)、有効性が減少する。

実施例１０同じ組成の２つの液状マンニッヒ生成物（硫酸ジメチル
で第四級化したジメチルアミノメチルアクリルアミド重
合体）ＡおよびＢを脱イオン水で希釈して、１w／v％溶
液を生成した。これら溶液ＡおよびＢはそれぞれ７１ c
psおよび５５ cpsの１％溶液粘度を有していた。

次に、溶液Ａの一部をモウリネックスの配合機内で剪断
し、６秒後、１６秒後および２２秒後に各試料を取出し
た。

次に、各試料に関して、消化した一次活性スラッジに対
する CSTによる有効性を評価した。第２号のスピンドル
を１００rpm で使用して、１％溶液の粘度を測定した。
結果を第１１表に示す。

この結果によれば、溶液を剪断した時は所定粘度で優れ
た効果を得ることができる。

実施例１１４０ｇのざら紙、１０ｇのマニラ紙および５ｇの段ボー
ルを２リットルの水の中でばらばらにして、２．５％の
稠度を有する標準的な廃棄物原料を生成する。この原料
を０．５％の固体濃度まで希釈し、１リットルのアリコ
ートを１トン当り２００ｇの凝集剤で処理した。化学的
に異なった３つの共重合体を使用した。各共重合体の１
つは剪断せず、他の１つは低いＩＶまで剪断し、残りの
１つは剪断しなかったが同様に低いＩＶを有していた。
各々の場合、剪断はモウリノイックスのホモジナイザー
で行なわれた。

後方の孔が閉鎖してあるショッパー−リーグラー（Scho
pper-Riegler）叩解度テスターに、凝集した原料を移し
た。５００cm³の水を集めるのに要した時間を計って、
ドレン速度を測定した。結果を第１２表に示す。

この結果によれば、同様のＩＶを有する非剪断生成物と
比較して、剪断した生成物はより大きく改良された。

実施例１２ 11.8dl／ｇのＩＶを有する固体状の DMAEA／ACM 共重合
体を、１w／v％溶液Ａとして生成した。この溶液の一部
をモウリノイックスの配合機中で100 秒間剪断して溶液
Ｂを生成した。１２５ｇ／m³の重合体を一次活性スラッ
ジに加えて、高圧過について各溶液を比較し、その後
ピストンプレス上において高圧で脱水した。溶液Ａの場
合固体含有量は２１．８であり、溶液Ｂの場合固体含有
量は２５．６％であった。このことは、剪断した溶液を
用いた方が高圧において優れた脱水効果が得られること
を証明している。

実施例１３架橋剤で汚染された単量体を共重合することにより、 q
DMAEA／ＡＭ共重合体を生成した。この重合体は10dl／
ｇのＩＶを有していた。重合体の０．１％水溶液をモウ
リネックスのミキサー内で５分間剪断した。重合体の陽
イオン化性を剪断の前後において測定し、陽イオン化回
復率は全く上記において述べられたように算出された。
１分間の剪断後の回復率は５％であり、５分間の剪断後
の回復率は９％であった。剪断した溶液は非常に効果的
な凝集剤であった。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】25℃の１Ｎ塩化ナトリウム水溶液により測
定して４dl／ｇを超える固有粘度を有する高分子量有機
重合凝集剤の溶液を粒状物質の懸濁液に添加することに
より懸濁液を凝集する方法において、前記凝集剤の溶液
が高分子量有機重合凝集剤を水と混合して３重量％未満
の重合体濃度を有する初期溶液を形成し、次に溶解した
重合体を機械的減成に付すことにより溶解重合体の凝集
性能を改良することによって生成されたものであること
を特徴とする懸濁液の凝集方法。
【請求項２】凝集性能を改良するのに充分な時間にわた
って初期溶液を機械的に剪断することにより、減成処理
を行なうことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
方法。
【請求項３】初期溶液をホモジナイザーに強制的に通過
させることにより、または500 ｍ／分を超える周速で回
転している刃で初期溶液を切断することにより、減成処
理を行なうことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の方法。
【請求項４】粉末状、分散状または溶液状の重合凝集剤
を水と混合し、次に得られた溶液を少なくとも30分間熟
成することにより、重合体の初期溶液を形成することを
特徴とする特許請求の範囲第１〜３項のいずれかに記載
の方法。
【請求項５】重合凝集剤の分子量が100 万を超えている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１〜４項のいずれか
に記載の方法。
【請求項６】減成により重合凝集剤の固有粘度を少なく
とも５％、好ましくは10〜50％だけ減少させることを特
徴とする特許請求の範囲第１〜５項のいずれかに記載の
方法。
【請求項７】減成によりM_W/M_V（ここで、Ｍ_Ｗは重量平
均分子量であり、Ｍ_Ｖは粘度平均分子量である）を少な
くとも５％、好ましくは10〜30％だけ減少させることを
特徴とする特許請求の範囲第１〜６項のいずれかに記載
の方法。
【請求項８】25℃の１Ｎ塩化ナトリウム水溶液により測
定して４dl／ｇを超える固有粘度を有する高分子量有機
重合凝集剤の溶液が、固体状、分散状または溶解状の高
分子量有機重合凝集剤を水と混合して２重量％未満の重
合体を含む溶液を形成し、この溶液を熟成させ、その後
少なくとも５％だけM_W/M_V（ここで、Ｍ_Ｗは重量平均分
子量であり、Ｍ_Ｖは粘度平均分子量である）を減少させ
るのに充分な時間にわたって溶液を機械的に剪断するこ
とにより生成されたものであることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の方法。
【請求項９】25℃の１Ｎ塩化ナトリウム水溶液により測
定して４dl／ｇを超える固有粘度を有する高分子量有機
重合凝集剤の溶液を粒状物質の懸濁液に添加することに
より懸濁液を凝集させ、凝集懸濁液を加圧濾過により脱
水する方法において、前記凝集剤の溶液が高分子量有機
重合凝集剤を水と混合して３重量％未満の重合体濃度を
有する初期溶液を形成し、次に溶解した重合体を機械的
減成に付することにより溶解重合体の凝集性能を改良す
ることによって生成されたものであることを特徴とする
懸濁液の凝集方法。
【請求項１０】ベルトプレスによって凝集懸濁液を脱水
することを特徴とする特許請求の範囲第９項記載の方
法。