本發(fā)明涉及水處理用分散劑以及水處理方法。

背景技術(shù)：

多酚作為土壤中所含的腐殖質(zhì)存在，另外，在食品和飲料制造工廠等中，也作為食品、飲料的原料被加以使用。

因此，在含有腐殖質(zhì)的地表水、地下水以及來自于原料的食品、飲料制造工廠的排水等中，有時(shí)會(huì)含有多酚等具有酚性羥基的有機(jī)化合物。

另外，在專利文獻(xiàn)1中提出了一種在進(jìn)行膜分離處理工序的前級(jí)的凝集處理工序中進(jìn)行凝集處理工序的水處理方法，在被處理水中添加由熔點(diǎn)為130～220℃的酚醛樹脂的堿溶液構(gòu)成的凝集劑，而且，在殘留有這種凝集劑的經(jīng)凝集處理的水中也包含具有酚性羥基的有機(jī)化合物。

另一方面，作為含有來自于食品、飲料原料的多酚的飲料的過濾處理，例如，在專利文獻(xiàn)2中公開了與高分子多孔質(zhì)中空纖維膜有關(guān)的技術(shù)，該多孔質(zhì)中空纖維膜含有聚砜系高分子和聚乙烯基吡咯烷酮，并且對(duì)多酚具備特定的吸附能力。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2011-56496號(hào)公報(bào)；

專利文獻(xiàn)2：日本特開2008-284471號(hào)公報(bào)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種水處理用分散劑，其用于包含具有酚性羥基的有機(jī)化合物的被處理水中，所述水處理用分散劑包含高分子化合物，該高分子化合物具有羧基，并且具有羧基碳和氮原子結(jié)合的結(jié)構(gòu)。

另外，本發(fā)明提供一種水處理方法，在包含具有酚性羥基的有機(jī)化合物的被處理水中添加本發(fā)明的水處理用分散劑。

附圖說明

圖1A是表示PVP的極化的示意圖。

圖1B是表示PVP與多酚形成氫鍵時(shí)的相互作用的示意圖。

圖2A是用于說明具有酚性羥基的有機(jī)化合物單獨(dú)溶解或分散在被處理水中時(shí)的水處理用分散劑的作用機(jī)理的示意圖。

圖2B是用于說明具有酚性羥基的有機(jī)化合物以與被處理水中所含的其他有機(jī)物或金屬結(jié)合而成的凝集物的狀態(tài)在被處理水中分散時(shí)的水處理用分散劑的作用機(jī)理的示意圖。

圖2C是用于說明水處理用分散劑與具有酚性羥基的有機(jī)化合物結(jié)合時(shí)的作用機(jī)理的示意圖。

圖3是在反浸透膜裝置的前級(jí)中添加水處理用分散劑時(shí)的流程圖。

圖4是在實(shí)驗(yàn)例1中用于確認(rèn)水處理用分散劑對(duì)酚醛清漆型酚醛樹脂凝集劑的效果的附圖代用照片。

圖5是在實(shí)驗(yàn)例2中用于確認(rèn)水處理用分散劑對(duì)腐殖酸的效果的附圖代用照片。

圖6是在實(shí)驗(yàn)例3中假設(shè)的具備凝集、固液分離裝置、精密濾膜裝置、反浸透膜裝置的水處理系統(tǒng)的流程圖。

圖7是表示由實(shí)驗(yàn)例3得到的PVP添加量與過濾時(shí)間的關(guān)系的圖。

圖8是表示由實(shí)驗(yàn)例3得到的PVP添加量與吸光度的關(guān)系的圖。

圖9是表示在實(shí)驗(yàn)例4中使用的平膜試驗(yàn)裝置的構(gòu)成的示意圖。

圖10是表示在實(shí)驗(yàn)例4中測(cè)定的通量比與通水時(shí)間的關(guān)系的圖。

具體實(shí)施方式

對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施方式中的水處理用分散劑而言，作為所述高分子化合物，可以含有由下述通式(1)～(3)中任一個(gè)通式表示的高分子化合物中的至少一種。

化學(xué)式1

(在上述通式(1)～(3)中，X¹和X²表示單鍵或者可具有取代基的碳數(shù)1～2的烷基。R¹～R⁵表示氫原子或者可具有取代基的碳數(shù)1～3的烷基，R¹和R²、R³和R⁴相同或不同，R¹和R²、R³和R⁴可以相互結(jié)合而形成5～7元環(huán)的環(huán)狀酰胺結(jié)構(gòu))

另外，作為所述高分子化合物，可以含有聚乙烯基吡咯烷酮和/或聚丙烯酰胺。作為所述高分子化合物，可以使用質(zhì)均分子量為7000～2000000的高分子化合物。

水處理用分散劑可以進(jìn)一步含有阻垢劑。

本發(fā)明的實(shí)施方式中的水處理用分散劑能夠用于膜分離處理。

另外，本發(fā)明的實(shí)施方式中的水處理方法可以應(yīng)用于作為所述被處理水的膜分離處理的供給水中。

但是，現(xiàn)有技術(shù)中存在下述問題。

(1)土壤中所含的腐殖質(zhì)是具有羧基的多酚，通過精密濾膜等分離膜對(duì)包含該多酚等具有酚性羥基的有機(jī)化合物的被處理水進(jìn)行處理時(shí)，有可能引起膜污染。

(2)另外，通過精密濾膜等分離膜對(duì)含有來自于食品、飲料原料的多酚的被處理水進(jìn)行處理時(shí)，例如，由于葡萄酒等發(fā)酵液中所含的多酚與多糖的相互作用，有可能引起分離膜的污染。此外，在上述專利文獻(xiàn)2公開的技術(shù)中，以飲料的制造用途為主，被處理水中所含的多酚中的一部分通過濾膜，而且，將多酚吸附于濾膜，因此，很難抑制因多酚附著于濾膜而導(dǎo)致的透過水量的下降。

鑒于此，本發(fā)明的目的在于，為解決這樣的問題，提供一種水處理用分散劑，對(duì)包含具有酚性羥基的有機(jī)化合物的被處理水進(jìn)行膜分離處理時(shí)，所述水處理用分散劑難以引起因該有機(jī)化合物附著于分離膜表面而導(dǎo)致的透過水量的下降。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，能夠提供一種水處理用分散劑，對(duì)包含具有酚性羥基的有機(jī)化合物的被處理水進(jìn)行膜分離處理時(shí)，所述水處理用分散劑難以引起因該有機(jī)化合物附著于分離膜表面而導(dǎo)致的透過水量的下降。

下面，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。此外，以下說明的實(shí)施方式是本發(fā)明的代表性的實(shí)施方式的示例，而本發(fā)明的范圍并不會(huì)狹窄地受此示例的限定。

＜水處理用分散劑＞

本發(fā)明的實(shí)施方式中的水處理用分散劑(下面，有時(shí)也簡(jiǎn)稱為“分散劑”)是包含有高分子化合物的分散劑，所述高分子化合物具有羧基，并具有羧基碳與氮原子結(jié)合的結(jié)構(gòu)。所述分散劑被用于包含具有酚性羥基的有機(jī)化合物的被處理水中。

具有酚性羥基的有機(jī)化合物的具體示例在后面進(jìn)行說明，但是，作為代表性的示例，可舉出多酚。

土壤中所含的腐殖質(zhì)是具有羧基的多酚，認(rèn)為其會(huì)對(duì)精密濾膜(MF膜)、超濾膜(UF膜)、納米濾膜(NF膜)以及反浸透膜(RO膜)等分離膜造成污染。污染是指存在于原水等膜供給水中的分離對(duì)象物質(zhì)等在膜表面、細(xì)孔內(nèi)附著、堆積的現(xiàn)象。所述污染包括：懸浮粒子在膜表面的堆積、因吸附于膜上而形成層、溶解性高分子物質(zhì)在膜表面的凝膠化、因膜細(xì)孔內(nèi)部的吸附、沉淀、阻塞以及氣泡而導(dǎo)致的細(xì)孔的堵塞(blocking)以及組件內(nèi)的流路阻塞等。

可以認(rèn)為通過在膜分離處理的前階段進(jìn)行凝集、吸附處理，能夠除去腐殖質(zhì)。然而，在凝集處理中，黃腐酸等較低分子量的具有酚性羥基的有機(jī)化合物的除去效果很低，而且，在吸附處理中也需要定期地更換吸附劑。

另一方面，作為對(duì)含有來自于食品、飲料原料的多酚的飲料進(jìn)行的處理，提出了一種通過將聚乙烯基吡咯烷酮添加于精密過濾中空纖維膜而對(duì)濾膜對(duì)多酚的吸附量進(jìn)行最優(yōu)化、從而對(duì)含有多酚的飲料水進(jìn)行過濾、調(diào)節(jié)飲料的風(fēng)味的方法(參見上述專利文獻(xiàn)2)。另外，還提出了一種將使聚乙烯基吡咯烷酮交聯(lián)而成的聚乙烯聚吡咯烷酮裝入精密濾膜/超濾膜中的基體中、從啤酒、葡萄酒等液體中對(duì)引起污濁的多酚進(jìn)行除去的方法(參見日本特開平7-171359號(hào)公報(bào))。

此外，也有因葡萄酒等發(fā)酵液中所含的多酚與多糖的相互作用而引起精密濾膜污染的報(bào)告。

在上述專利文獻(xiàn)2及日本特開平7-171359號(hào)公報(bào)中提出的各方法使濾膜具備多酚吸附性能，從而進(jìn)行多酚的吸附去除。然而，其是將用于飲料的制造生產(chǎn)中作為目的，被處理水中所含的多酚中的一部分通過。另外，由于使多酚吸附于濾膜，因此，不能防止因多酚附著于所述濾膜而引起的透過水量的下降。

此外，在這些專利文獻(xiàn)中，沒有公開將聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和作為PVP的交聯(lián)顆粒的聚乙烯聚吡咯烷酮用作用于防止多酚附著于膜的分散劑。

對(duì)包含來自于上述腐殖質(zhì)以及食品、飲料原料的多酚的被處理水進(jìn)行膜分離處理時(shí)，多酚附著于分離膜表面，很有可能會(huì)引起透過水量的下降。

另外，如在上述專利文獻(xiàn)1中所提案的那樣，出于對(duì)生物處理水中、海水中的來自于生物代謝物的高分子有機(jī)物進(jìn)行凝集、固液分離處理的目的而將酚醛清漆型酚醛樹脂用作凝集劑時(shí)，所述酚醛樹脂殘留于經(jīng)凝集處理的水中，并附著于后級(jí)的RO膜上，由此可能會(huì)引起透過水量的下降。

進(jìn)而，將含有腐殖質(zhì)的被處理水通水于離子交換樹脂柱時(shí)，很可能會(huì)引起因腐殖質(zhì)的附著而造成的再生不良，這種腐殖質(zhì)的污染性成為問題。

在本發(fā)明中，為了抑制被處理水中所含的來自于腐殖質(zhì)、或者食品、飲料原料的多酚及酚醛清漆型酚醛樹脂等具有酚性羥基的有機(jī)化合物在進(jìn)行膜分離處理時(shí)附著于分離膜、引起透過水量的下降，能夠使用分散劑。

如果本實(shí)施方式中的分散劑用于包含具有酚性羥基的有機(jī)化合物的被處理水中，則可以認(rèn)為通過分散劑與具有酚性羥基的有機(jī)化合物的相互作用，分散劑與具有酚性羥基的有機(jī)化合物相結(jié)合。而且，可以認(rèn)為通過分散劑與具有酚性羥基的有機(jī)化合物的結(jié)合，能夠抑制該有機(jī)化合物附著于分離膜上。從抑制該有機(jī)化合物附著于分離膜的觀點(diǎn)出發(fā)，分散劑優(yōu)選添加至進(jìn)行膜分離處理前的被處理水中。

對(duì)于使用本實(shí)施方式的分散劑的被處理水而言，只要包含具有酚性羥基的有機(jī)化合物，就沒有特別的限定。

所謂“酚性羥基”，是指與芳香環(huán)結(jié)合的羥基，作為具有所述酚性羥基的有機(jī)化合物，例如，可舉出腐殖酸、黃腐酸、鞣花酸、酚酸、單寧、兒茶素、蕓香苷、花青素以及合成的酚醛樹脂等。

對(duì)于具有酚性羥基的有機(jī)化合物而言，該有機(jī)化合物為低分子時(shí)的分子量或者為高分子時(shí)的質(zhì)均分子量?jī)?yōu)選500～1000000，更優(yōu)選1000～500000，進(jìn)一步優(yōu)選1000～100000。具有酚性羥基的有機(jī)化合物的分子量或者質(zhì)均分子量只要在500～1000000(進(jìn)一步優(yōu)選1000～100000)左右，就能通過分散劑有效地使其進(jìn)行分散。

此外，在本公開中，當(dāng)具有酚性羥基的有機(jī)化合物為多酚等高分子時(shí)，質(zhì)均分子量是使用GPC法進(jìn)行測(cè)定、并使用標(biāo)準(zhǔn)普魯蘭多糖的校正曲線算出的普魯蘭多糖的換算值。

作為使用本實(shí)施方式的分散劑的優(yōu)選的被處理水的示例，可舉出包含腐殖質(zhì)的地表水和地下水，以及含有來自于原料的多酚的食品飲料制品的工廠排水等，所述腐殖質(zhì)包含具有羧基的多酚。另外，如專利文獻(xiàn)1所示，提出了在水處理中的膜分離處理的前級(jí)的凝集處理中，將酚醛樹脂的堿溶液用作凝集劑的技術(shù)方案，殘留有該酚醛樹脂(凝集劑)的經(jīng)凝集處理的水也可作為優(yōu)選的被處理水。

本實(shí)施方式的分散劑優(yōu)選在通過膜分離處理、離子交換樹脂處理等對(duì)上述被處理水進(jìn)行水處理時(shí)使用，更優(yōu)選用于膜分離處理的前級(jí)的被處理水中、或者離子交換樹脂處理的前級(jí)的被處理水中。所述分散劑進(jìn)一步優(yōu)選用于在通過MF膜、UF膜、NF膜和RO膜等以前的被處理水(供給水)中。

另外，對(duì)作為對(duì)象的被處理水的pH沒有特別的限定，但是，優(yōu)選3.5～8.5，更優(yōu)選4.0～7.5，進(jìn)一步優(yōu)選5.0～7.0。優(yōu)選根據(jù)需要添加酸劑和/或堿劑進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使pH成為所述范圍。

本實(shí)施方式的分散劑包含高分子化合物，該高分子化合物具有羧基，并具有羧基碳與氮原子結(jié)合的結(jié)構(gòu)。該分散劑作為能抑制透過水量的下降的有效成分，實(shí)質(zhì)上可以僅由該高分子化合物構(gòu)成，只要不妨礙本發(fā)明的目的，還可以含有其他成分，

該高分子化合物能用作水處理用分散劑，該水處理用分散劑含有該高分子化合物，并以該高分子化合物為有效成分。

作為在分散劑中使用的高分子化合物，能夠使用對(duì)具有酚性羥基的有機(jī)化合物具有結(jié)合能力的高分子化合物。進(jìn)而，優(yōu)選所述高分子化合物本身具有在膜分離處理中不會(huì)污染分離膜的親水性等性質(zhì)。從這樣的觀點(diǎn)出發(fā)，可舉出聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)作為優(yōu)選例。

可以認(rèn)為PVP與多酚的結(jié)合是因?yàn)镻VP的羧基通過氫鍵與多酚的酚性羥基相互作用。在圖1A中示出了表示PVP的極化的示意圖，在圖1B中示出了表示PVP由于極化而與多酚形成氫鍵時(shí)的相互作用的示意圖。

上述高分子化合物優(yōu)選在主鏈或側(cè)鏈中具有羧基碳與氮原子結(jié)合的結(jié)構(gòu)。

下面，針對(duì)具有羧基碳與氮原子的結(jié)合的結(jié)構(gòu)的高分子化合物，使用通式(1)～(3)對(duì)為達(dá)到本發(fā)明的目標(biāo)而優(yōu)選的高分子化合物進(jìn)行說明。

作為側(cè)鏈中具有羧基碳與氮原子的結(jié)合的結(jié)構(gòu)的高分子化合物，優(yōu)選由下述通式(1)所表示的高分子化合物。

化學(xué)式2

上述通式(1)中，X¹表示單鍵或者可具有取代基的碳數(shù)1～2的烷基。R¹和R²分別表示氫原子或者可具有取代基的碳數(shù)1～3的烷基，它們可以相同，也可以不同。另外，R¹和R²可相互結(jié)合而形成5～7元環(huán)的環(huán)狀酰胺結(jié)構(gòu)。n是表示重復(fù)單元的整數(shù)，例如，n是10以上的整數(shù)。

R¹和R²表示的碳數(shù)1～3的烷基可以是直鏈、支鏈或環(huán)狀中的任意一種，優(yōu)選直鏈或支鏈的烷基。作為該烷基，例如，可舉出甲基、乙基、正丙基、異丙基。

此外，在本公開中，對(duì)“可具有取代基”中的“取代基”沒有特別的限定。作為所述取代基，例如，可舉出鹵素原子(例如，F(xiàn)、Cl、Br等)、羥基、氧代基、羧基、磺基、磷酸基、氨基、氰基、硝基等。另外，可具有取代基，包括可具有一個(gè)或多個(gè)取代基的情況。

在由上述通式(1)表示的高分子化合物中，X¹優(yōu)選為單鍵。另外，優(yōu)選R¹和R²分別獨(dú)立地表示氫原子或甲基，也優(yōu)選R¹和R²相互結(jié)合而形成5～7元環(huán)的環(huán)狀酰胺結(jié)構(gòu)。

作為由上述通式表示的優(yōu)選的高分子化合物，例如，可舉出聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯基哌啶酮、聚乙烯基己內(nèi)酰胺、聚乙烯基甲酰胺、聚乙烯基乙酰胺等。可以使用這些高分子化合物中的一種，也可以對(duì)兩種以上進(jìn)行聯(lián)用。

作為由上述通式(1)表示的高分子化合物，更優(yōu)選聚乙烯基吡咯烷酮。

作為側(cè)鏈中具有羧基碳與氮原子結(jié)合的結(jié)構(gòu)的高分子化合物，優(yōu)選由下述通式(2)表示的高分子化合物。

化學(xué)式3

上述通式(2)中，X²表示單鍵或者可具有取代基的碳數(shù)1～2的烷基。R³和R⁴分別表示氫原子或者可具有取代基的碳數(shù)1～3的烷基，它們可以相同，也可以不同。另外，還可以包含R³和R⁴相互結(jié)合而成的5～7元環(huán)的環(huán)狀酰胺結(jié)構(gòu)。n是表示重復(fù)單元的整數(shù)，例如，n是10以上的整數(shù)。

R³和R⁴表示的碳數(shù)1～3的烷基可以是直鏈、直鏈或環(huán)狀中的任意一種，但是，優(yōu)選直鏈或支鏈的烷基。作為該烷基，例如，可舉出甲基、乙基、正丙基、異丙基。

在由上述通式(2)表示的高分子化合物中，X²優(yōu)選為單鍵。更優(yōu)選R³和R⁴分別獨(dú)立地表示氫原子、碳數(shù)1～3的烷基。優(yōu)選R³和R⁴相互結(jié)合而形成5～7元環(huán)的環(huán)狀酰胺結(jié)構(gòu)。

作為由上述通式(2)表示的優(yōu)選的高分子化合物，例如，可舉出聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酰胺、聚丙烯酰嗎啉、聚異丙基丙烯酰胺、聚二乙基丙烯酰胺等?？梢允褂眠@些高分子化合物中的一種，也可以對(duì)兩種以上進(jìn)行聯(lián)用。

作為由上述通式(2)所表示的高分子化合物，優(yōu)選聚丙烯酰胺。

作為主鏈中具有羧基碳與氮原子結(jié)合的結(jié)構(gòu)的高分子化合物，優(yōu)選由下述通式(3)表示的高分子化合物。

化學(xué)式4

上述通式(3)中，R⁵表示可具有取代基的碳數(shù)1～3的烷基，n是表示重復(fù)單元的整數(shù)，例如，n為10以上的整數(shù)。

R⁵表示的碳數(shù)1～3的烷基可以是直鏈、支鏈或環(huán)狀中的任意一種，優(yōu)選直鏈或支鏈的烷基。作為該烷基，例如，可舉出甲基、乙基、正丙基、異丙基。

作為由上述通式(3)表示的優(yōu)選的高分子化合物，例如，可舉出聚(2-乙基-2-惡唑啉)、聚(2-丙基-2-惡唑啉)等的聚(2-烷基-2-惡唑啉)等?？梢允褂眠@些高分子化合物中的一種，也可以對(duì)兩種以上進(jìn)行聯(lián)用。

作為由上述通式(3)表示的高分子化合物，更優(yōu)選聚(2-乙基-2-惡唑啉)。

上述各高分子化合物可以單獨(dú)地使用一種，也可以對(duì)兩種以上進(jìn)行聯(lián)用。作為上述高分子化合物，進(jìn)一步優(yōu)選使用聚乙烯基吡咯烷酮和/或聚丙烯酰胺。

對(duì)上述高分子化合物的制備方法和聚合方法沒有特別的限定。例如，使用由上述通式(1)～(3)中的任一個(gè)通式表示的高分子化合物作為上述高分子化合物時(shí)，能夠通過使用規(guī)定量的具有上述通式(1)～(3)的構(gòu)成單元的單體成分進(jìn)行聚合來獲得。如果進(jìn)行例舉，例如，能夠?qū)-乙烯基-2-吡咯烷酮進(jìn)行聚合而獲得聚乙烯基吡咯烷酮，能夠?qū)⒈０愤M(jìn)行聚合而獲得聚丙烯酰胺。另外，上述高分子化合物能夠使用市售商品。

對(duì)于在被處理水中使用的高分子化合物，優(yōu)選的是，根據(jù)作為處理對(duì)象的被處理水中的具有酚性羥基的有機(jī)化合物的大小和含量等，使用具有適當(dāng)?shù)馁|(zhì)均分子量等的高分子化合物。例如，當(dāng)被處理水中的具有酚性羥基的有機(jī)化合物的大小較小且為低分子量時(shí)，分散劑中所含的高分子化合物的質(zhì)均分子量能夠使用2500左右的較低的分子量。

對(duì)于上述高分子化合物的質(zhì)均分子量而言，通常優(yōu)選2000～2000000，更優(yōu)選7000～2000000，進(jìn)一步優(yōu)選7000～1500000。高分子化合物的質(zhì)均分子量的下限優(yōu)選2500，更優(yōu)選5000，進(jìn)一步優(yōu)選10000。高分子化合物的質(zhì)均分子量的上限優(yōu)選1000000，更優(yōu)選500000，進(jìn)一步優(yōu)選100000。

可以認(rèn)為如果將質(zhì)均分子量為2000～2000000的高分子化合物用于分散劑，則分散劑變得容易與被處理水中所含的具有酚性羥基的有機(jī)化合物結(jié)合，能夠提高分散效果。

此外，在本公開中，上述高分子化合物的質(zhì)均分子量是通過GPC法進(jìn)行測(cè)定、使用標(biāo)準(zhǔn)普魯蘭多糖的校正曲線算出的普魯蘭多糖換算值。

在本實(shí)施方式的水處理用分散劑中，除了上述高分子化合物以外，還可以含有后述的阻垢劑、水等溶劑或分散介質(zhì)、污泥控制劑等其他成分。

對(duì)于分散劑，例如，可以制成含有上述高分子化合物及其他成分的一劑型分散劑，也可以對(duì)上述高分子化合物和其他成分各自制劑而制成多劑型(例如，試劑盒型)分散劑。一劑型在使用時(shí)容易處理，多劑型由于能夠分別地進(jìn)行添加，因而易于根據(jù)被處理水的水質(zhì)來調(diào)整使用方法(添加時(shí)期、添加量等)。

對(duì)分散劑的形態(tài)沒有特別限定，可以是液狀、固體狀、半固體狀中的任意一種。例如，用于分散劑中的上述高分子化合物以及后述的阻垢劑等其他成分可以分別以固體形態(tài)來使用，或在水等溶劑中以溶液或分散液等形態(tài)來使用。從能夠易于將上述高分子化合物與其他成分混合以進(jìn)行一劑化、添加于被處理水中即可的處理容易度的觀點(diǎn)出發(fā)，更優(yōu)選分散劑的形態(tài)為液狀。

對(duì)分散劑中的高分子化合物的含有比例沒有特別的限定，但是，優(yōu)選5～60質(zhì)量％，進(jìn)一步優(yōu)選15～45質(zhì)量％。如果分散劑以所述范圍含有高分子化合物，則從減小分散劑的容積且不會(huì)形成難以處理的高粘度溶液的觀點(diǎn)考慮而優(yōu)選。

本實(shí)施方式中的分散劑優(yōu)選進(jìn)一步含有阻垢劑的分散劑，優(yōu)選含有上述高分子化合物和阻垢劑而構(gòu)成的分散劑。

可以認(rèn)為通過使分散劑含有阻垢劑，阻垢劑就會(huì)以使被處理水中所含的具有酚性羥基的有機(jī)化合物的交聯(lián)結(jié)構(gòu)崩塌的方式進(jìn)行作用，認(rèn)為能夠進(jìn)一步提高上述高分子化合物的分散效果。

從這種與高分子化合物的協(xié)同效果的觀點(diǎn)出發(fā)，作為阻垢劑，優(yōu)選對(duì)將具有酚性羥基的有機(jī)化合物交聯(lián)的金屬離子(例如，Ca及Al等金屬離子)進(jìn)行捕捉的阻垢劑，更優(yōu)選使用磷酸系阻垢劑以及膦酸系阻垢劑中的至少一種。

作為低分子的阻垢劑，例如，可舉出三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、2-膦酸基-1,2,4-三羧基丁烷、1-羥基亞乙基-1，1-二膦酸以及氨基三亞甲基膦酸等。

作為高分子的阻垢劑，例如，可舉出膦基羧酸共聚物、丙烯酸/3-烯丙氧基-2-羥基丙磺酸共聚物、丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物、丙烯酸/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/叔丁基丙烯酰胺共聚物以及馬來酸/丙烯酸烷基/乙酸乙烯酯共聚物等。

這些阻垢劑可以單獨(dú)地使用一種，也可以對(duì)兩種以上進(jìn)行聯(lián)用。

作為阻垢劑，進(jìn)一步優(yōu)選1-羥基亞乙基-1，1-二膦酸(另稱為：1-羥基乙烷-1，1-二基雙膦酸、HEDP)、2-膦酸丁烷-1，2，4-三羧酸(PBTC)。

此外，作為PBTC，例如，能夠使用栗田工業(yè)株式會(huì)社制造的商品名為KURIVERTER(クリバーター)(注冊(cè)商標(biāo))N-500”。

對(duì)本實(shí)施方式的水處理用分散劑中的阻垢劑的含有比率沒有特別的限定，優(yōu)選5～40質(zhì)量％，更優(yōu)選15～30質(zhì)量％。只要使水處理用分散劑中含有所述范圍的阻垢劑，就能夠顯著改善高分子化合物與阻垢劑的協(xié)同效果。

將以上具體說明的本實(shí)施方式的水處理用分散劑或者用于該水處理用分散劑中的各成分在同一時(shí)期或各自不同的時(shí)期有效地應(yīng)用于水處理水系中。由此，能夠?qū)Ρ惶幚硭兴木哂蟹有粤u基的有機(jī)化合物進(jìn)行處理。

在對(duì)被處理水進(jìn)行膜分離處理時(shí)，通過使用本實(shí)施方式的水處理用分散劑或者用于該水處理用分散劑中的各成分，能抑制因被處理水中所含的具有酚性羥基的有機(jī)化合物附著于分離膜表面而導(dǎo)致的透過水量的降低。

使用圖2A～C對(duì)所考慮的水處理用分散劑的作用機(jī)理進(jìn)行說明。

如圖2A所示，具有酚性羥基的有機(jī)化合物(A)單獨(dú)地溶解或分散在被處理水中時(shí)，被處理水中所含的有機(jī)化合物(A)會(huì)相互結(jié)合，可能導(dǎo)致凝集和粗大化。然而，可以認(rèn)為，本實(shí)施方式中的親水性分散劑(B)會(huì)與該有機(jī)化合物(A)結(jié)合(參見圖2A中的符號(hào)C1)，由此，有機(jī)化合物(A)與分散劑(B)的結(jié)合物(C1)為親水性，因疏水性相互作用而造成的該有機(jī)化合物(A)的凝集和粗大化會(huì)被抑制(參見圖2A)。

另外，如圖2B所示，該有機(jī)化合物(A)以與被處理水中所含的其他有機(jī)物(D)(或金屬)結(jié)合而成的凝集物(E1)的狀態(tài)、或者以所述凝集物(E1)粗大化而成的凝集物(E2)的狀態(tài)分散于被處理水中時(shí)，可以認(rèn)為通過本實(shí)施方式的親水性的分散劑(B)包覆凝集物(E1、E2)(參見圖2B中的符號(hào)C2)，進(jìn)一步的凝集和粗大化被加以抑制(參見圖2B)。

而且，如圖2C所示，認(rèn)為分散劑(B)在被處理水中與有機(jī)化合物(A)結(jié)合，從而抑制有機(jī)化合物(A)的凝集和粗大化，由此，分離膜組件(F)的流路阻塞被抑制，從而能夠降低該有機(jī)化合物(A)對(duì)分離膜(F)的表面的附著性。另外，可以認(rèn)為分散劑(B)在被處理水中包覆凝集物(E1、E2)，有機(jī)化合物(A)的進(jìn)一步的凝集和粗大化被抑制，由此，分離膜組件(F)的流路阻塞被抑制，從而能夠降低該有機(jī)化合物(A)對(duì)分離膜(F)的表面的附著性。

可以認(rèn)為，當(dāng)被處理水中存在黃腐酸那樣的具有羧基且具有酚性羥基的有機(jī)化合物時(shí)，對(duì)于這種具有羧基和酚性羥基的有機(jī)化合物，除添加水處理用分散劑以外，進(jìn)而添加阻垢劑，從而能夠通過它們的協(xié)同效果來進(jìn)一步降低該有機(jī)化合物對(duì)分離膜表面的附著性。

＜水處理方法＞

本發(fā)明的實(shí)施方式中的水處理方法是將上述含有高分子化合物的水處理用分散劑添加至被處理水中的方法。

在本實(shí)施方式的水處理方法中，能夠?qū)⑸鲜鏊幚碛梅稚┗蛘哂糜谠撍幚碛梅稚┑母鞒煞衷谕粫r(shí)期、或者分別在不同的時(shí)期添加至被處理水中。

例如，在本實(shí)施方式的水處理方法中，可以在同一時(shí)期、或者分別在不同的時(shí)期將上述高分子化合物及上述阻垢劑等其他成分獨(dú)立地添加至被處理水中。另外，當(dāng)水處理用分散劑中不含有上述阻垢劑時(shí)，除了在被處理水中添加含有上述高分子化合物的水處理用分散劑之外，還可以添加獨(dú)立于所述水處理用分散劑的阻垢劑。

對(duì)于在被處理水中添加水處理用分散劑或者用于該水處理用分散劑的各成分的工序或位置而言，只要是包含具有酚性羥基的有機(jī)化合物的被處理水，就沒有特別的限定。通過在該被處理水中添加水處理用分散劑或用于水處理用分散劑的上述高分子化合物，該高分子化合物與被處理水中的具有酚性羥基的有機(jī)化合物結(jié)合，從而能夠?qū)Ρ惶幚硭M(jìn)行處理。

水處理用分散劑的添加優(yōu)選在通過膜分離處理、離子交換樹脂處理等對(duì)被處理水進(jìn)行水處理的工序中進(jìn)行，更優(yōu)選在膜分離處理的前級(jí)中進(jìn)行。

通過在進(jìn)行膜分離處理之前的被處理水中添加分散劑，分散劑與被處理水中所含的具有酚性羥基的有機(jī)化合物結(jié)合，從而能抑制該有機(jī)化合物附著于分離膜。而且，能防止因該有機(jī)化合物附著于分離膜而導(dǎo)致的透過水量的下降。

作為膜分離處理，可舉出精密濾膜(MF膜)處理、超濾膜(UF膜)處理、納米濾膜(NF膜)處理、反滲透膜(RO膜)處理等。

分散劑更優(yōu)選對(duì)通過用于膜分離處理的MF膜、UF膜、NF膜、RO膜等以前的被處理水(對(duì)這些分離膜的供給水)進(jìn)行添加。

在膜分離處理的前級(jí)，更優(yōu)選在MF膜、UF膜、NF膜及RO膜等的供給水中添加分散劑，由此，能抑制因具有酚性羥基的有機(jī)化合物而造成的膜污染。

分散劑進(jìn)一步優(yōu)選添加至通過RO膜之前的被處理水中。圖3中示出了對(duì)RO膜分離裝置添加分散劑時(shí)的代表性的流程圖。圖3中示出了下述流程，該流程包括：在供給至管路攪拌器(in-linemixer)(或反應(yīng)槽)31的原水中添加凝集劑的凝集處理工序，以及經(jīng)凝集處理的水通過固液分離裝置32進(jìn)行處理的固液分離處理工序，在經(jīng)過預(yù)過濾器33的RO膜裝置34之前，添加分散劑進(jìn)行分離膜處理。

通過在通過RO膜之前的被處理水中添加分散劑，由此，與分散劑結(jié)合的具有酚性羥基的有機(jī)化合物不會(huì)附著于RO膜表面、RO膜分離裝置(組件)，而是作為鹽水(ブライン水)中所含的有機(jī)物來加以處理。

對(duì)添加于被處理水的上述高分子化合物的添加量沒有特別的限定，可根據(jù)被處理水中所含的具有酚性羥基的有機(jī)化合物的濃度和種類等適當(dāng)確定。

對(duì)上述高分子化合物的添加量而言，相對(duì)于被處理水中所含的具有酚性羥基的有機(jī)化合物的質(zhì)量，其優(yōu)選設(shè)為0.25～20倍，更優(yōu)選0.5～10倍，進(jìn)一步優(yōu)選1～10倍，更進(jìn)一步優(yōu)選1～5倍。例如，當(dāng)被處理水中含有濃度為1mg/L的具有酚性羥基的有機(jī)化合物時(shí)，高分子化合物的添加量?jī)?yōu)選設(shè)為0.25～20mg/L，更優(yōu)選0.5～10mg/L，進(jìn)一步優(yōu)選1～10mg/L，更進(jìn)一步優(yōu)選1～5mg/L。

可以認(rèn)為，通過使高分子化合物的添加量為上述范圍，高分子化合物變得容易與被處理水中所含的具有酚性羥基的有機(jī)化合物結(jié)合，從而分散效果得以改善。

在使水處理用分散劑含有阻垢劑地添加于被處理水中、或者使阻垢劑與水處理用分散劑分別地添加于被處理水中的情況下，對(duì)添加于被處理水中的阻垢劑的添加量沒有特別限定。根據(jù)被處理水中所含的具有酚性羥基的有機(jī)化合物的濃度及種類、被處理水中所含的水垢成分的濃度及種類等適宜地確定添加于被處理水中的阻垢劑的添加量。

對(duì)于阻垢劑的添加量而言，相對(duì)于被處理水中所含的具有酚性羥基的有機(jī)化合物的質(zhì)量，其優(yōu)選設(shè)為0.25～20倍，更優(yōu)選0.5～15倍，進(jìn)一步優(yōu)選1～10倍。

另外，對(duì)阻垢劑的添加量而言，相對(duì)于被處理水中所含的鈣、鎂等水垢成分的質(zhì)量，其優(yōu)選設(shè)為0.1～20倍，更優(yōu)選0.2～10倍，進(jìn)一步優(yōu)選0.3～5倍。

通過將阻垢劑的添加量設(shè)為上述范圍，通過因水處理用分散劑與阻垢劑的聯(lián)用而產(chǎn)生的協(xié)同效果，在膜分離處理中，能夠有助于進(jìn)一步降低有機(jī)化合物、水垢成分對(duì)分離膜表面的附著性。

此外，對(duì)于上述高分子化合物和阻垢劑的各添加量范圍，被處理水中的具有酚性羥基的有機(jī)化合物及水垢成分的各質(zhì)量(濃度)并不限于是即將添加分散劑之前的實(shí)際的被處理水中的質(zhì)量(濃度)。例如，被處理水中的該有機(jī)化合物與水垢成分的各質(zhì)量可以以原水(參見圖3)中的它們的質(zhì)量為基準(zhǔn)，被處理水中的該有機(jī)化合物的質(zhì)量可以以在凝集處理工序中作為凝集劑添加的該有機(jī)化合物的質(zhì)量為基準(zhǔn)。

為了在被處理水中以適度的添加量來添加上述高分子化合物，優(yōu)選的是，對(duì)在添加包含高分子化合物的分散劑之前的被處理水，測(cè)定被處理水中的具有酚性羥基的有機(jī)化合物的含量(濃度)。進(jìn)而，更優(yōu)選對(duì)所述測(cè)定值進(jìn)行監(jiān)控。由此，能根據(jù)被處理水中的該有機(jī)化合物的含量來確定分散劑的添加量。

同樣地，為了在被處理水中以適度的添加量添加阻垢劑，優(yōu)選的是，對(duì)添加阻垢劑之前的被處理水，測(cè)定被處理水中的具有酚性羥基的有機(jī)化合物及水垢成分的含量(濃度)，更優(yōu)選對(duì)所述測(cè)定值進(jìn)行監(jiān)控。由此，能根據(jù)被處理水中的該有機(jī)化合物及水垢成分的含量來決定阻垢劑的添加量。

在本實(shí)施方式的水處理方法中，可以包括凝集處理工序，該凝集處理工序根據(jù)需要對(duì)被處理水添加公知的高分子凝集劑和/或無(wú)機(jī)凝集劑。另外，所述水處理方法還可以包括固液分離工序，該固液分離工序?qū)⒛幚砉ば虻慕?jīng)凝集處理的水進(jìn)行固液分離。作為固液分離處理工序，例如，可舉出沉淀處理、加工上浮處理、膜分離處理、離心分離處理等。

在本實(shí)施方式的水處理方法中，由于使用與具有酚性羥基的有機(jī)化合物結(jié)合的分散劑，因此，在添加分散劑之前的工序中，例如，在凝集處理工序中，作為高分子凝集劑，能夠優(yōu)選使用如專利文獻(xiàn)1提出的那樣的由酚醛樹脂的堿溶液構(gòu)成的凝集劑。使用該凝集劑，即使所述凝集劑殘留于經(jīng)凝集處理的水中時(shí)，在后級(jí)的膜分離處理工序中，通過在所述經(jīng)凝集處理的水(被處理水)中添加分散劑，能與凝集劑中的具有酚性羥基的有機(jī)化合物結(jié)合，從而能防止膜污染。

作為高分子凝集劑，沒有特別的限定，但是，例如，可舉出陽(yáng)離子型高分子凝集劑、兩性型高分子凝集劑、非離子型高分子凝集劑、陰離子型高分子凝集劑等，對(duì)于這些凝集劑，可以單獨(dú)使用，也可以組合兩種以上使用。這些凝集劑可以使用市售商品。

作為無(wú)機(jī)凝集劑，沒有特別的限定，但是，例如，可舉出硫酸鋁和聚氯化鋁等鋁鹽系凝集劑，以及硫酸亞鐵、氯化鐵、聚硫酸鐵和鐵-硅無(wú)機(jī)高分子等的鐵鹽系凝集劑(例如，亞鐵鹽、鐵鹽、聚合硅鐵等)。可以選擇它們中的一種或兩種以上使用。

在本實(shí)施方式的水處理方法中，優(yōu)選包括pH調(diào)節(jié)工序，將被處理水的pH調(diào)節(jié)為3.5～8.5。被處理水的pH更優(yōu)選調(diào)節(jié)為4.0～7.5，進(jìn)一步優(yōu)選調(diào)節(jié)為5.0～7.0。

被處理水的pH的調(diào)節(jié)能通過使用酸劑和/或堿劑的常規(guī)方法來進(jìn)行。對(duì)使用的酸劑和堿劑沒有特別的限定。作為酸劑，例如，可舉出硫酸、鹽酸和二氧化碳等。作為堿劑，例如，可舉出氫氧化鈉、碳酸鈉、氧化鈣、氫氧化鈣以及碳酸鈣等。

對(duì)于上述本實(shí)施方式的水處理方法，在包含具有酚性羥基的有機(jī)化合物的被處理水中添加本實(shí)施方式的水處理用分散劑或者用于該水處理用分散劑的各成分。由此，能抑制被處理水中所含的具有酚性羥基的有機(jī)化合物附著于分離膜表面。因此，能抑制因該有機(jī)化合物附著于分離膜表面而造成的透過水量的下降。

通過本實(shí)施方式的水處理方法，能夠抑制被處理水中所含的有機(jī)化合物附著于分離膜表面，可以認(rèn)為這是基于在上述水處理用分散劑的說明中使用圖2A～C來說明的作用機(jī)理。

此外，本實(shí)施方式的水處理方法還能通過用于管理作為處理對(duì)象的被處理水的水質(zhì)的裝置(例如，個(gè)人計(jì)算機(jī)等)中的包含CPU等的控制部來實(shí)現(xiàn)。另外，能將本實(shí)施方式的水處理方法作為程序存儲(chǔ)于具有記錄介質(zhì)(非易失性存儲(chǔ)器(USB存儲(chǔ)器等)、HDD、CD等)等的硬件資源中，并通過所述控制部來實(shí)現(xiàn)所述水處理方法。還能提供一種水處理系統(tǒng)，該水處理系統(tǒng)通過控制部進(jìn)行控制，以使在被處理水中添加分散劑。

以上詳細(xì)說明的本發(fā)明能夠是如下所述的構(gòu)成。

[1]一種水處理用分散劑，其用于包含具有酚性羥基的有機(jī)化合物的被處理水中，所述水處理用分散劑包含高分子化合物，該高分子化合物具有羧基，具有羧基碳與氮原子結(jié)合的結(jié)構(gòu)。

[2]如上述[1]所述的水處理用分散劑，其含有由下述通式(1)～(3)中任一個(gè)通式表示的高分子化合物中的至少一種作為所述高分子化合物。

(上述通式(1)～(3)中，X¹和X²表示單鍵或者可具有取代基的碳數(shù)1～2的烷基。R¹～R⁵表示氫原子或者可具有取代基的碳數(shù)1～3的烷基，R¹和R²、R³和R⁴相同或不同，R¹和R²、R³和R⁴可以相互結(jié)合而形成5～7元環(huán)的環(huán)狀酰胺結(jié)構(gòu)。)

[3]如上述[1]或[2]所述的水處理用分散劑，其含有聚乙烯基吡咯烷酮和聚丙烯酰胺中的任一者或兩者作為所述高分子化合物。

[4]如上述[1]～[3]中任一項(xiàng)所述的水處理用分散劑，所述高分子化合物的質(zhì)均分子量為2000～2000000(更優(yōu)選為7000～2000000)。

[5]如上述[1]～[4]中任一項(xiàng)所述的水處理用分散劑，其還含有阻垢劑。

[6]如上述[1]～[5]中任一項(xiàng)所述的水處理用分散劑，其用于膜分離處理(更優(yōu)選MF膜處理、UF膜處理、NF膜處理、RO膜處理)中。

[7]一種水處理方法，在包含具有酚性羥基的有機(jī)化合物的被處理水中添加上述[1]～[6]中任一項(xiàng)所述的水處理用分散劑。

[8]如上述[7]所述的水處理方法，所述被處理水是膜分離處理(更優(yōu)選RO膜處理)的供給水。

[9]一種水處理方法，在包含具有酚性羥基的有機(jī)化合物的被處理水中添加高分子化合物，該高分子化合物具有羧基，并具有羧基碳與氮原子結(jié)合的結(jié)構(gòu)。

[10]如上述[9]所述的水處理方法，在所述被處理水中進(jìn)一步添加阻垢劑。

[11]如上述[9]或[10]所述的水處理方法，所述被處理水是膜分離處理(更優(yōu)選RO膜處理)的供給水，該被處理水是在膜分離處理的工序中被處理的。

[12]如上述[11]所述的水處理方法，在所述膜分離處理的工序之前具有凝集處理工序，該凝集處理工序添加包含酚醛樹脂的凝集劑，所述被處理水是殘留有包含該酚醛樹脂的凝集劑的經(jīng)凝集處理的水。

實(shí)施例

下面，使用具體的實(shí)驗(yàn)例對(duì)本發(fā)明的效果進(jìn)行進(jìn)一步說明。此外，本發(fā)明并不限于下述實(shí)驗(yàn)例。

＜實(shí)驗(yàn)例1＞

在下述實(shí)驗(yàn)例1中使用的試劑如下。

(無(wú)機(jī)凝集劑)

在無(wú)機(jī)凝集劑中，使用氯化鐵(FeCl₃)的3.8質(zhì)量％水溶液。

(酚醛樹脂凝集劑)

在酚醛樹脂凝集劑中，如專利文獻(xiàn)1所述地使用酚醛樹脂的堿溶液，該酚醛樹脂的堿溶液是在酚醛清漆型酚醛樹脂的堿溶液中添加甲醛、在堿催化劑的存在下進(jìn)行甲階型二次反應(yīng)(レゾール型の2次反応)而得到的。對(duì)于該凝集劑中的酚醛樹脂，其以聚苯乙烯換算的質(zhì)均分子量為12000，其熔點(diǎn)為170℃。

[實(shí)驗(yàn)例1-1]

將25℃的純水30mL加入樣品瓶中，以使有效成分的濃度成為180mg/L的方式添加酚醛樹脂凝集劑，并且以使?jié)舛瘸蔀?00mg/L的方式添加聚乙烯基吡咯烷酮(PVP，質(zhì)均分子量為40000，岸田化學(xué)株式會(huì)社制造)，然后，添加無(wú)機(jī)凝集劑以使FeCl₃的濃度成為180mg/L，使用氫氧化鈉水溶液將pH調(diào)節(jié)至5.5。以此方式制備實(shí)驗(yàn)例1-1的混合液。

[實(shí)驗(yàn)例1-2]

在實(shí)驗(yàn)例1-2中，使用質(zhì)均分子量為10000的PVP(岸田化學(xué)株式會(huì)社制造)來代替在實(shí)驗(yàn)例1-1中使用的PVP，除此以外，與實(shí)驗(yàn)例1-1同樣地制備混合液。

[實(shí)驗(yàn)例1-3]

在實(shí)驗(yàn)例1-3中，使用質(zhì)均分子量為2500的PVP(聚合科學(xué)公司(Polysciences,Inc.)制造)來代替在實(shí)驗(yàn)例1-1中使用的PVP，除此以外，與實(shí)驗(yàn)例1-1同樣地制備混合液。

[實(shí)驗(yàn)例1-4]

在實(shí)驗(yàn)例1-4中，使用質(zhì)均分子量為1200000的PVP(西格瑪奧德里奇(Sigma-Aldrich)公司制造)來代替在實(shí)驗(yàn)例1-1中使用的PVP，除此以外，與實(shí)驗(yàn)例1-1同樣地配制混合液。

[實(shí)驗(yàn)例1-5]

在實(shí)驗(yàn)例1-5中，使用質(zhì)均分子量為40000的聚丙烯酰胺(PAAM，西格瑪奧德里奇(Sigma-Aldrich)公司制)來代替在實(shí)驗(yàn)例1-1中使用的PVP，除此以外，與實(shí)驗(yàn)例1-1同樣地配制混合液。

[實(shí)驗(yàn)例1-6]

在實(shí)驗(yàn)例1-6中，使用質(zhì)均分子量為50000的聚(2-乙基-2-惡唑啉)(聚合科學(xué)公司(Polysciences,Inc.)制造)來代替在實(shí)驗(yàn)例1-1中使用的PVP，除此以外，與實(shí)驗(yàn)例1-1同樣地制備混合液。

相對(duì)于上述實(shí)驗(yàn)例1-1～1-6，進(jìn)行了下述比較實(shí)驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)例1-7和1-8)。

[實(shí)驗(yàn)例1-7]

在實(shí)驗(yàn)例1-7中，添加等量的純水來代替在實(shí)驗(yàn)例1-1使用的PVP，除此以外，與實(shí)驗(yàn)例1-1同樣地制備混合液。

[實(shí)驗(yàn)例1-8]

在實(shí)驗(yàn)例1-8中，添加等量的聚乙二醇水溶液(質(zhì)均分子量20000，和光純藥工業(yè)株式會(huì)社制)來代替在實(shí)驗(yàn)例1-1中使用的PVP，除此以外，與實(shí)驗(yàn)例1-1同樣地制備混合液。

將拍攝的實(shí)驗(yàn)例1-1和1-3、實(shí)驗(yàn)例1-7和1-8的混合液狀態(tài)的附圖代用照片示于圖4中。

在實(shí)驗(yàn)例1-7中，酚醛樹脂凝集劑與FeCl₃反應(yīng)而生成沉淀物。相對(duì)于此，在將質(zhì)均分子量為40000的PVP添加于被處理水時(shí)的實(shí)驗(yàn)例1-1中，幾乎觀察不到凝集，表現(xiàn)出具有分散效果。該分散效果在實(shí)驗(yàn)例1-2和1-4中也是一樣。另外，在將質(zhì)均分子量為40000的PAAm添加至被處理水中的實(shí)驗(yàn)例1-5中，也觀察到分散效果。與使用PVP的情況相比，使用實(shí)驗(yàn)例1-6中的質(zhì)均分子量為50000的聚(2-乙基-2-惡唑啉)時(shí)，雖然觀察到微量沉淀的產(chǎn)生，但是，全部FeCl₃都不反應(yīng)，觀察到了分散效果。

此外，在使用質(zhì)均分子量為2500的PVP的實(shí)驗(yàn)例1-3、使用與PVP同樣作為親水性高分子而已知的聚乙二醇的實(shí)驗(yàn)例1-8中，沒有表現(xiàn)出分散效果。根據(jù)該結(jié)果，可以認(rèn)為根據(jù)被處理水中所含的作為處理對(duì)象的具有酚性羥基的有機(jī)化合物的分子量、種類及濃度等，使用的分散劑需要具備一定以上的分子量。

＜實(shí)驗(yàn)例2＞

在實(shí)驗(yàn)例2中，使用在實(shí)驗(yàn)例1中使用的無(wú)機(jī)凝集劑和腐殖酸溶液。在該腐殖酸溶液中，使用將腐殖酸(和光純藥工業(yè)株式會(huì)社制)溶解于10mM的NaOH水溶液中配制而成的濃度為180mg/L的腐殖酸溶液。

[實(shí)驗(yàn)例2-1]

將25℃的腐殖酸溶液30mL加入樣品瓶中，添加質(zhì)均分子量為40000的PVP以使其的濃度成為600mg/L，然后，添加FeCl₃以使其濃度成為180mg/L，使用氫氧化鈉溶液將pH調(diào)節(jié)至6.0。以此方式，制備實(shí)驗(yàn)例2-1的混合液。

[實(shí)驗(yàn)例2-2]

在實(shí)驗(yàn)例2-2中，使用質(zhì)均分子量為40000的PAAm來代替在實(shí)驗(yàn)例2-1中使用的質(zhì)均分子量為40000的PVP，除此以外，與實(shí)驗(yàn)例2-1同樣地制備混合液。

相對(duì)于上述實(shí)驗(yàn)例2-1和2-2，進(jìn)行了下述比較實(shí)驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)例2-3和2-4)。

[實(shí)驗(yàn)例2-3]

在實(shí)驗(yàn)例2-3中，添加等量的純水來代替在實(shí)驗(yàn)例2-1中使用的PVP，除此以外，與實(shí)驗(yàn)例2-1同樣地制備混合液。

[實(shí)驗(yàn)例2-4]

在實(shí)驗(yàn)例2-4中，添加等量的聚乙二醇水溶液(質(zhì)均分子量20000)來代替在實(shí)驗(yàn)例2-1中使用的PVP，除此以外，與實(shí)驗(yàn)例2-1同樣地制備混合液。

將拍攝的實(shí)驗(yàn)例2-1與實(shí)驗(yàn)例2-3的混合液的狀態(tài)的附圖代用照片示于圖5中。

在實(shí)驗(yàn)例2-3中，腐殖酸與FeCl₃反應(yīng)生成沉淀物，但是，如果像實(shí)驗(yàn)例2-1那樣地在被處理水中添加PVP，則幾乎觀察不到凝集，顯示出分散效果。添加了實(shí)驗(yàn)例2-2的PAAm時(shí)也同樣示出了分散效果。

＜實(shí)驗(yàn)例3＞

在下述實(shí)驗(yàn)例3中，使用下述試驗(yàn)水(被處理水)及在實(shí)驗(yàn)例1中使用的酚醛樹脂凝集劑。

(被處理水)

在被處理水中，使用以在試驗(yàn)研究所的排水的生物處理水作為供給水的RO膜裝置的鹽水。

在實(shí)驗(yàn)例3中，假設(shè)在如圖6所示的具有凝集處理裝置(凝集處理工序)61、固液分離裝置(固液分離處理工序)62、MF膜裝置(MF膜處理工序)63、RO膜裝置(RO膜處理工序)64的水處理系統(tǒng)的流程中，將分散劑(PVP)添加于被處理水中的水處理方法來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

進(jìn)一步具體而言，在實(shí)驗(yàn)例3中，假設(shè)在凝集處理工序61中作為凝集劑使用的酚醛樹脂在凝集處理工序61和固液分離處理工序62之后以2mg/L的濃度殘留、從而污染MF膜的情況，進(jìn)行PVP的分散效果的確認(rèn)實(shí)驗(yàn)。

[實(shí)驗(yàn)例3-1]

將25℃的被處理水500mL加入燒杯中，以150rpm的速度進(jìn)行5分鐘的攪拌，在進(jìn)行攪拌時(shí)添加酚醛樹脂凝集劑以使其有效成分的濃度成為2mg/L，然后，添加質(zhì)均分子量為10000的PVP以使其濃度成為0.5mg/L，使用鹽酸將pH調(diào)節(jié)為5.5。進(jìn)而，以50rpm的速度進(jìn)行10分鐘的攪拌，由此，使被處理水中的PVP與酚醛樹脂進(jìn)行反應(yīng)。

量取250mL的反應(yīng)后的水，使用孔徑為0.45μm的纖維素制MF膜，在真空度為67kPa的條件下進(jìn)行抽濾，并對(duì)該抽濾所需的時(shí)間進(jìn)行測(cè)定。

另外，對(duì)于反應(yīng)后的水，使用孔徑為0.45μm的親水性聚四氟乙烯(PTFE)制注射式過濾器進(jìn)行過濾，進(jìn)行固液分離。對(duì)于該過濾水，使用紫外可見分光光度計(jì)來測(cè)定波長(zhǎng)為282nm處的吸光度，由此推算出具有酚性羥基的有機(jī)化合物的存在量。

[實(shí)驗(yàn)例3-2]

在實(shí)驗(yàn)例3-2中，將實(shí)驗(yàn)例3-1中使用的PVP的添加量變更為1.0mg/L，除此以外，與實(shí)驗(yàn)例3-1相同。

[實(shí)驗(yàn)例3-3]

在實(shí)驗(yàn)例3-3中，將在實(shí)驗(yàn)例3-1中使用的PVP的添加量變更為2.0mg/L，除此以外，與實(shí)驗(yàn)例3-1相同。

[實(shí)驗(yàn)例3-4]

在實(shí)驗(yàn)例3-4中，將在實(shí)驗(yàn)例3-1中使用的PVP的添加量變更為4.0mg/L，除此以外，與實(shí)驗(yàn)例3-1相同。

相對(duì)于上述實(shí)驗(yàn)例3-1～3-4，進(jìn)行了下述比較實(shí)驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)例3-5和3-6)。

[實(shí)驗(yàn)例3-5]

在實(shí)驗(yàn)例3-5中，除了在實(shí)驗(yàn)例3-1中不添加PVP以外，與實(shí)驗(yàn)例3-1相同。

[實(shí)驗(yàn)例3-6]

在實(shí)驗(yàn)例3-6中，在實(shí)驗(yàn)例3-1中添加等量的純水來替代酚醛樹脂凝集劑與PVP，除此以外，與實(shí)驗(yàn)例3-1同樣地進(jìn)行操作。

將實(shí)驗(yàn)例3-1～3-6的結(jié)果示于表1中。

另外，將過濾時(shí)間及波長(zhǎng)為282nm處的吸光度與PVP添加濃度的關(guān)系分別示于圖7和圖8中。

表1

在實(shí)驗(yàn)例3-3(PVP添加量為2.0mg/L)和實(shí)驗(yàn)例3-4(PVP添加量為4.0mg/L)中，過濾時(shí)間降低至與實(shí)驗(yàn)例3-6相同的程度(參見圖7)，波長(zhǎng)為282nm處的吸光度顯示出很高的值(參見圖8)。根據(jù)這一結(jié)果，推測(cè)在實(shí)驗(yàn)例3-3和3-4中，酚醛樹脂凝集劑通過膜而基本上不會(huì)污染MF膜。

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)例3的結(jié)果，可以認(rèn)為通過添加PVP，從而使酚醛樹脂與PVP結(jié)合，由此能抑制濾膜的污染。特別地，通過添加相對(duì)于酚醛樹脂凝集劑的有效成分的量以質(zhì)量比計(jì)為等量以上的PVP，酚醛樹脂凝集劑基本上不會(huì)附著于MF膜，從而能夠進(jìn)一步抑制MF膜的污染。

＜實(shí)驗(yàn)例4＞

在下述實(shí)驗(yàn)例4中使用的試驗(yàn)水(被處理水)、試劑以及試驗(yàn)條件如下所示。

作為黃腐酸水溶液，使用以使加拿大黃腐酸(カナディアンフルボ)成為1mg/L、氯化鈣的Ca濃度成為10mg/L的方式將它們分別溶解在純水中配制而成的水溶液(pH6.5±0.5)。

作為水處理用分散劑，使用質(zhì)均分子量為10000的PVP的1mg/mL水溶液。

作為鈣系阻垢劑，使用栗田工業(yè)柱式會(huì)社制的商品KURIVERTER(クリバーター)(注冊(cè)商標(biāo))N-500。

作為RO膜，使用日東電工株式會(huì)社制造的商品：超低壓反滲透膜ES20。

作為RO平膜評(píng)價(jià)裝置，使用如圖9所示的RO試驗(yàn)裝置，該RO試驗(yàn)裝置具備能夠設(shè)置膜面積為8cm²的RO膜的單元。在使用該RO試驗(yàn)裝置進(jìn)行的平膜試驗(yàn)中，經(jīng)凝集處理的水(RO膜供給水)由配管11、通過高圧泵4以0.7mL/min的供水量定量供給至具有原水室1A和通過水室1B的密閉容器1中的設(shè)置有RO膜的平膜單元2的下側(cè)的原水室1A中。此時(shí)，在原水室1A內(nèi)，通過攪拌器3使攪拌葉片5旋轉(zhuǎn)來進(jìn)行攪拌。通過設(shè)置于用取出濃縮水的配管13的壓力計(jì)6和壓力調(diào)節(jié)閥門7將密閉容器1的內(nèi)部壓力調(diào)節(jié)為0.75MPa，在回收率為80％、水溫為25±2℃的條件下測(cè)定通過通量。

此外，回收率和透過通量通過下式來求出。

回收率[％]＝(透過水流量[mL/分鐘]/供給水流量[mL/min])×100

透過通量[m³/(m²d)]＝透過水流量[m³/d]/膜面積[m²]×溫度換算系數(shù)

[實(shí)驗(yàn)例4-1]

使用在黃腐酸水溶液(添加Ca)中以使PVP濃度成為1mg/L的方式添加了PVP的試驗(yàn)水，進(jìn)行平膜試驗(yàn)。在試驗(yàn)中，通過閥門調(diào)節(jié)運(yùn)轉(zhuǎn)壓力以使回收率能夠保持80％，一定時(shí)間后，記錄透過通量。

[實(shí)驗(yàn)例4-2]

使用在黃腐酸水溶液(添加Ca)中以使?jié)舛瘸蔀?mg/L的方式添加了PVP、進(jìn)而以使?jié)舛瘸蔀?0mg/L的方式添加了KURIVERTER(クリバーター)N-500的試驗(yàn)水，進(jìn)行平膜試驗(yàn)。其余與實(shí)驗(yàn)例4-1相同。

相對(duì)于上述實(shí)驗(yàn)例4-1和4-2，進(jìn)行了下述比較實(shí)驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)例4-3)。

[實(shí)驗(yàn)例4-3]

除了不在黃腐酸水溶液(添加Ca)中添加PVP和KURIVERTER(クリバーター)N-500以外，與實(shí)驗(yàn)例4-1同樣地進(jìn)行平膜試驗(yàn)。

在圖10中示出了實(shí)驗(yàn)例4-1～4-3中的相對(duì)于通水時(shí)間繪制的透過水量的通量比的圖。

在實(shí)驗(yàn)例4-3中，確認(rèn)了通量的下降?？梢哉J(rèn)為這是由于如果在黃腐酸中添加鈣，則鈣離子與黃腐酸的羧基結(jié)合，從而產(chǎn)生離子交聯(lián)，導(dǎo)致黃腐酸、鈣變得易于在膜面上堆積。

另一方面，在實(shí)驗(yàn)例4-1和4-2中，可知通過在被處理水中添加PVP，與實(shí)驗(yàn)例4-3相比，通量的下降得以抑制，分散劑(PVP)對(duì)于如腐殖質(zhì)那樣的來源于天然物的具有酚性羥基的有機(jī)化合物也發(fā)揮出效果。另外，除PVP以外，如果進(jìn)一步地添加鈣系阻垢劑，則會(huì)使黃腐酸的交聯(lián)結(jié)構(gòu)坍塌，由此，PVP的分散作用更加顯著(實(shí)驗(yàn)例4-2)。