JPS5926106A - カチオン性高分子凝集剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は特に有機質の懸濁物質を含むＢ＆水から懸濁物
質を容易に脱水可能な状態に凝′集分離させるに適した
カチオン性高分子凝集剤に関するものである。

すなわち２本発明は四級化又は造塩化されたジアルキル
アミノアルキル（メタ）アクリルアミドとコピニルモノ
マーを共重合してなる水溶性カチオン性高分子凝集剤に
関するものである。なお本発明では［・・・・・・（メ
タ）アクリル・・・・・・」とあるのは「・・・・・・
　メタアクリル・・・・・・」［・・・・・・　アクリ
ル・・・・・・」の両者又はいずれか一方を示す。

されている有機質懸濁物質等を含む汚泥廃水の排出量が
年々増加しておる。

しかしながら、これらの有機質懸濁物質の除去のため、
カチオン性高分子凝集剤が使用されてはいるが未だ満足
すべきものではなく、懸濁物質が凝集しても脱水、濾過
性が悪かったりし、イラ機質懸濁物質を含む廃水を経済
的に、しかも効率よく処理するために、より高性能のカ
チオン性高分子凝集剤の開発が望まれている。

カチオン性高分子凝集剤としてはポリアクリルアミドの
マンニッヒ反応及びホフマン分解によるポリアクリルア
ミドのカチオン化変性物が古くから用いられた凝集剤で
あるが、このものは高分子反応により、製造するもので
あり、マンニッヒ反応等を十分に進行させ製品のカチオ
ン化度を高めるためには、原料のポリアクリルアミドの
車台度を犠牲にしたりすることが必要であり、満足すべ
き凝集能を潜ることが困難であった。又、　％公昭５１
−１７１４２や特公昭５８−２２９８８に記載されてい
る如く、アクリルアミドとジアルキルアミノエチル（メ
タ）アクリレート又は四級化されたジアルキルアミノエ
チル（メタ）アクリレートの共重合体からなるカチオン
性高分子凝集剤が近年使用されてはいるが、こルらの凝
集剤は性能的には非常に良いものを持っているが、十分
に満足すべきものではない。特に、エステル基が非常に
加水分解を受けやすく、水溶液として放置すると加水分
解が進行し、カチオン化度が極！！Ｍに低下する欠点を
有している。又、水溶液重合において。

重合中に加水分解が進行し、カチオン化度が低下するた
め、所望のカチオン化度を得るために、加水分解により
、カチオン化度が低下することを念頭に置き、高価なカ
チオン性単量体を理論量よりもはるかに多′散に使用す
ることが必要であり、はなはだ不経済である。加水分解
性はメタクリレートよりアクリレートが顕著であり１Ｍ
合時の加水分解を防止ｆるため、逆相乳化重合で、これ
らの共重合体を製造する特殊な方法が特開昭５５−６６
９１１に提案されている。

本発明の主眼とするところは上述した加水分解性の改良
とともに凝集性能の優れた水溶性カチオン性高分子凝集
剤を提供することにある。

本発明者らは、これらの欠点を改良すべく、鋭意研究し
た結果、固有粘度及びカチオン化度の二点において、四
級化又は造塩化されたジアルキルアミノアルキル（メタ
）アクリルアミドと他のビニルモノマーの共重合体が四
級比重たは造塩化されたジアルキルアミノエチル（メタ
）アクリレートよりも著しく優れていることを見出し２
本発明に到達したものである。

すなわち２本発明は一般式（１） で表わされる化合物の四級化又は造塩化されたジアルキ
ルアミノアルキル（メタ）アクリルアミドを５〜７０モ
ル係含有する共重合体からなる水溶性カチオン性高分子
凝集剤である。

固有粘度は共重合体の分子量に関するものであり、固有
粘度が大きいほど１分子量も大きく、凝集性能は分子量
が大きいほど良好であると一般には云われている。カチ
オン化度は共重合体の特性を示す値であるが、それとは
別に前述した如く。

加水分解性を示すものであり、カチオン化度の変化が小
さいほど耐加水分解性が大きいことを示している。

本発明によるカチオン性高分子凝集剤は固有粘度が大き
く、又、カチオン化度に変化がなく、このため都市汚泥
の処理等のための凝集剤として。

曖扛たカチオン性高分子凝集剤である。すなわち。

本発明のカチオン性高分子凝集剤は特別な重合処方を採
用することもなく、公知の水溶液重合により、理論カチ
オン度に近く、安定なカチオン化度針持つ高分子量の共
重合体からなっている。高分子量の共重合体が得られる
理由としては、水浴液重合で２Ｍ合中に加水分解が起り
にくいため１重合阻害物質である遊離のアミン類が生成
しないためと考えられる。

本発明に１吏用するジアルキルアミノアルキル（メタ）
アクリルアミドは特開昭４９−０６６２５号、特開昭５
６−１００７４９号、特開昭５０−１１１０１６号、特
開昭５７−４２６６１号公報等に記載された製造法で得
ることができる公知の物である。四、級化は塩化メチル
、塩化エチルの如き、ハロゲン化アルキル又ｔよ硫酸ジ
メチル、硫酸ジエチル等によって既知の方法で得ること
ができる。

本発明のカチオン性高分子凝集剤に用いる四級化又は造
塩化されたジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリル
アミドとしては２例えば、２−（メタ）アクリルアミド
エチルトリメチルアンモニウムクロライド、２−（メタ
）アクリルアミドエチルジエチルメチルアンモニウムク
ロライド、３−（メタ）アクリルアミドグロビルトリメ
チルアンモニウムクロライド、４−（メタ）アクリルア
ミドブチルエチルジメチルアンモニウムクロライド、２
−（メタ）アクリルアミドエチルトリメチルアンモニウ
ムメチルサルフェー）、２−（メタ）アクリルアミドエ
チルトリエチルアンモニウム・エチルサル７エー）；８
−（メタ）アクリルアミドグロピルトリメチルアンモニ
ウムーメチルテルフェート、４−（メタ）アクリルアミ
ドブチルトリメチルアンモニウム・メチルサルフェート
等の四級塩及びジメチルアミノエチル（メタ）アクリル
アミド、ジエチルアミノエチル（メタ）アクリルアミド
、ジメチルアミノ２“Ｕピノと（メタ）アクリルアミド
、ジエチルアミンプロピル（メタ）アクリルアミド、モ
ロ−プロピルアミノプロビル（メタ）アクリルアミド、
ジメチルアミノブチル（メタ）アクリルアミド等の鉱酸
塩、有機酸塩化２、金物である。鉱酸としては塩酸、硫
酸など、有機、き 、：＄としては酢酸などが用いられる。

本発明のカチオン性高分子凝集剤は一般式（１）の１’
］Ｍ化又は造塩化されたジアルキルアミノアルキル（メ
タ）アクリルアミドを５〜７０モル係含有する水溶性共
重合体である。

四級化又は造塩化された（１）成分の割合が５モル係よ
りも少ないとカチオン性が低く、良好な凝集性能が得ら
ｎない。７０モル係より多くなってもカチオン性は高く
なるが凝集性能はそれほど向上しない。

本発明に用いるコピニルモノマーとしては凝集剤の用途
に応じて鍾々選択が可能であり１例えば（メタ）アクリ
ルアミド、ジメチルアクリルアミド、ジアセトンアクリ
ルアミド、（メタ）アクリル酸等の水溶性とニルモノマ
ーであり、生成する共重合体の水溶性に影響を与えない
範囲で第３成分として、他のビニルモノマーに１部水溶
性ビニルモノマーを置き換えることもできる。第３成分
のビニルモノマーとしては例えばメチル（メタ）アクリ
レート、エチル（メタ）アジリレート、ヒ・′ト°ロキ
シエチル（メタ）アクリレート　（メタ）、］ｎクｎク
ーロリルなどがある。

本発明のカチオン性高分子凝集剤を得る方法としては従
来の公知の重合方法を用いることができ。

特に、水溶液重合により、比較的容易に所望の水溶性共
重合体を得ることができる。本発明法はなんら重合方法
を限定するものではなく、逆相乳化重合、沈殿重合等の
重合方法も応用可能である。

本発明は共重合体の分子量ができるだけ高いものが望ま
しいが、特に分子量を限定するものではないが、−規定
食塩水中で８０’Ｃで通常の方法によって測定した固有
粘度〔η〕が２より大きいことが望ましい。

本発明のカチオン性高分子凝集剤の使用方法としては、
従来の公知の方法を用いることができ。

本発明の凝集剤を使用し得る懸濁液の種類は特に限定さ
れることはなく、土壌９石炭、′鉱物、金属その曲すべ
ての負に帯電した無機、有機物質に対して用いることが
でき、＠燭物質の粒子の粒度も’：１ｇ　ｒｔｃｎから
コロイド物質に至るまで有効に使用するスとができる。

懸濁物質を含む廃水に本発明の力、チオン性高分子凝集
剤を添加し、ゆるやかに攪拌することにより、懸濁物質
は速やかに凝集し、大きなフロックを形成し、攪拌停止
と同時にＬαぢに沈降し、上澄液は清澄化する。この凝
集沈降物はヂ過脱水が極めて容易であり、脱水率も高い
。。

本発明の高分子凝集剤の使用量は廃水中の懸濁物質の性
状やその含有濃度、　ｐｌ（、温度、処理時間などの条
件によって左右され１画一的にはきめられない。

又、消石灰、硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム、塩化
鉄等の無機、凝集剤セ他の高分子凝集剤との併用をさ寸
たげるものではなく、これらの凝集剤との併用により、
さらに、効果が向上する場合もある。

け下９本発明を実施例及び比較例により説明を行うが、
本発明はこれらの実施例の記載によってその範囲を何ら
限定されるものでＣよなく、ｆｉｎ々応用し得るもので
ある。

カチオン性喉計体／アクリルアミドをモル比２５／７５
で混合し、１８直量％の単量体濃度の水溶液を調製し、
この水溶液１５０７を攪拌器、温度計、還流冷却器及び
窒素導入管をイ」けた３００ｒａｒｅ四ノロセパラブル
フラスコに加え、窒素ガスを３０分間導入した後、１０
重量係の過硫酸アンモニウム水溶液１１：添加し、窒素
を導入しながら。

２．５時間重合を行った。

生成した水溶液重合物をアセトンに投入し、共重合体を
沈殿せしめ、Ｆ別後、アセトンで洗浄し。

室温で真空乾燥を行った。

２、共重合体の固有粘度〔η〕測定 共重合体の固有粘度〔η〕を一規定食塩水を用いて３０
°Ｃでオストワルド粘度計により測定を行った。

８、共重合体のカチオン化度及びカチオン化度の安定性 （１）　　共重合体のカチオン化度を指示薬としてトル
イジンブルーを用い、し４ｏｏ　Ｎポリビニル硫酸カリ
ウム水溶液で滴定するコロイド滴定法で測定を行った。

（２）カチオン化度の安定性は０．２　Ｍ　ＮａＯＨ水
溶液ト’　０．２　Ｍ　ＫＨ２Ｐ　０４　水溶液ｆｆ：
　用イ”’Ｃ’　ｐＨ８，０ノＣ）−ａｒｋ　７　ｈ＋
ｂｓ氏緩衝液を調整し、これに製造した共■（合体を０
．５重量係の濃度で溶解した。この溶液を室温にて放置
して、コロイド滴定法により、カチオン化度の残存率を
測定した。その結果を第１図に示す。

製造した共重合体のカチオン性単量体の種類。

固有粘度〔η〕及びカチオン化度率（理論カチオン化度
／測定カチオン化度ｘｌＯＱ）を第１表に示す。

第１表 ４、凝集試験 固形分２００　ｏ’Ｐ、Ｐｏｍ、を含有する消化汚泥の
洗浄廃液１ｔに前項で製造した共重合体Ａ−Ｃを５０ｐ
、ｐ、ＩｉＬになる如（，０，５重量％水浴液を添加し
、ゆるやかに８分間攪拌を行った・汚泥は直ちに凝集し
た。これを真空濾過し、スラッジの脱水試験を行った。

その結果を第２表に示す。又、共重合体Ａ−ｃｍ、５重
量係水溶重量市水溶液日間放置した後、同様に凝集試験
を行った。その結果を第８表に示す。

第２表 第８表 実施例　２ ２−メタアクリルアミドエチルトリエチルアンモニウム
クロライド／アクリルアミド／ジメチルアクリルアミド
−４，０１５０／１．０モル比、及び２−メタクリルア
ミドエチルトリエチルアンモニウムクロライドの替りに
ジエチルアミノエチルメタクリルアミド硫酸塩を用いて
、実施例１と同一の取合方法で共重合を行い、それぞれ
共重合体り。

共重合体Ｅを製造した。とｔしらの共重合体を用いて、
懸濁物質０．１５％を含む製紙白水の凝集試験、をｒ１
った。その結果を第４・表に示す。

第４表 凝集剤添加惜、２０ｐ・■〕几 白水ｐＨ，１，３ 実施例　３ ４・−アクリルアミドブチルトリメチルアンモニウム・
メチルサルフェート／アクリルアミド−５０１５０モル
比で開始剤として、過硫酸カリウム（０，３重量係／対
モノマー）、亜硫酸水素ナトリ！ ラム（０，１５：ｉｔ％／対モノマー）を用いて、実施
例１と同様の方法で、共重合を行い共重合体を製造した
。この共重合体の固有粘度は〔η〕＝６．１゜カチオン
化度率は９９．５％であった。

この共重合体を用いて２分散染料系の染色廃水等処理を
行った。ＣＯＤ　９５０　ｐ−ｒｌｏｍ、、　ｐＨ６，
８ノ染色１溌水１ｚにこの共重合体を１００　ｐ、ｐ、
ｉ、ポリ塩什了ルミニウムを５０　ｐｐ、ｍ、添加し、
ゆるやかに５分間攪拌を行ったところ、上澄液のＣＯＤ
は９７ｐ−ｐ、ＴＴＬ、脱色率は９８．４係と優７’し
た凝集性能を示した０ 実施例　４ ３−メタクリルアミドプロピルトリメチル・アンモニウ
ムクロライド／アクリルアミド／メチルアクリレート−
６０フ４８フフ メタクリルアミドプロピルトリメチル・アンモニウムク
ロライドの替りにジメチルアミノプロピルメタクリルア
ミド・硫酸塩を用い，３０〇−耐圧ガラスオートクレー
ブにアセトイ１５０１と単量体混合物５０７を添加し，
窒素ガスを導入し，攪拌しながら単量体を溶解した後，
アゾビスイソブチロニトリルの５重量係アセトン溶液５
２を添加し，温度５０゛Ｃで８時間型合を行った。

重合終了後，沈殿生成物を戸別し，アセトンで洗浄後，
室温で真空乾燥を行い，それぞれ、共重合一体、Ｆ，共
重合体Ｑ　ｉｘ得た。

ｄれらの共重合体を用いて，塩化ビニル乳化重合ｊ尤場
のエマルジョン含有廃水の凝集試験を行った。その結果
を第５表に示す。

【図面の簡単な説明】

第１図はＴＩ（８．　０の緩衝液で希釈した実施例１。 比較例の共重合体Ａ，Ｂ及びＣの各０６５％水溶液の室
温におけるカチオン化度残存率を示す。 特許出願人　　株式会社　興人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一般式（１） で表わされる化合物の四級化又は造塩化されたジアルキ
   ルアミノアルキル（メり）アクリルアミドとそれ以外の
   ビニルモノマーとの共ｆｆｉ合体であり、且つ、共重合
   体中に四級化又は造塩化された（Ｉ）成分を５〜７０モ
   ル係含有する共重合体からなる水溶性カチオン性高分子
   凝集剤。