高分子凝集劑及其制造方法以及使用其的污泥的脫水方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種高分子凝集劑及其制造方法W及污泥的脫水方法。更詳細(xì)而言， 本發(fā)明設(shè)及一種可W將難脫水性污泥有效地脫水、可W得到含水率低的脫水餅的高性能的 高分子凝集劑及其制造方法W及使用其的污泥的脫水方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，為了使生活廢水、工業(yè)廢水等中所含的懸浮物凝集、沉淀、分離，使用非離子 性、陰離子性、陽離子性及兩性的高分子凝集劑。特別是在污水污泥的脫水處理中多使用陽 離子性高分子凝集劑。但是，由于污泥的產(chǎn)生量的增加、污泥的性狀的變化、特別是對于有 機性污泥由于有機物含量的增加、腐敗等而變得不能將污泥充分地脫水。為了解決運些問 題，進(jìn)行了與污泥的脫水方法有關(guān)的各種提案。
[0003] 例如，在專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2中，提出了在有機性污泥中添加無機凝集劑、進(jìn)而 添加兩性高分子凝集劑之后進(jìn)行脫水的方法。但是，在運些方法中，存在因污泥的性狀而不 能得到充分的效果、或藥品成本高、設(shè)備、作業(yè)變得繁瑣等問題。
[0004] 另外，在專利文獻(xiàn)3、專利文獻(xiàn)4中，提出了在有機性污泥中添加顯示特定物性的陽 離子性高分子凝集劑而進(jìn)行脫水的方法。在專利文獻(xiàn)3和專利文獻(xiàn)4中，由于沒有顯示特定 物性的陽離子性高分子凝集劑的制造配方的具體例，因此，怎樣制造時可得到該高分子凝 集劑的詳細(xì)情況尚不明確。由于將認(rèn)為是支鏈、交聯(lián)的指標(biāo)的拉絲長(曳務(wù)、長)用作參數(shù)、例 示了作為2官能的丙締酸系交聯(lián)劑的亞甲基雙丙締酷胺，因此，很可能為使用了亞甲基雙丙 締酷胺等公知交聯(lián)劑的交聯(lián)型聚合物。即使使用通過運樣的公知的方法制造的交聯(lián)型的高 分子凝集劑，相對于難脫水性污泥也不能得到能夠充分令人滿意的效果。
[000引在專利文獻(xiàn)5中，公開了一種使用了與聚合物中的簇基反應(yīng)的2官能的二縮水甘油 基酸系交聯(lián)劑的交聯(lián)型高分子凝集劑及其制造方法。但是，運樣的交聯(lián)劑的交聯(lián)反應(yīng)的進(jìn) 行方法因熱而大大不同。因此，容易受到聚合時、干燥時的微小溫度不同的影響，交聯(lián)反應(yīng) 過于進(jìn)行時，容易凝膠化等、交聯(lián)反應(yīng)的調(diào)整非常困難。
[0006] 在專利文獻(xiàn)6中，公開了一種在聚合時使用過氧化氨等奪取聚合物的主鏈中的氨、 產(chǎn)生自由基并W此為起點進(jìn)行支鏈反應(yīng)、交聯(lián)反應(yīng)的支鏈型或交聯(lián)型的陽離子性高分子乳 液的制造方法及作為高分子凝集劑的使用例。但是，與上述的專利文獻(xiàn)5同樣地，交聯(lián)反應(yīng) 過于進(jìn)行時，容易凝膠化等、交聯(lián)反應(yīng)的調(diào)整困難。
[0007] 在專利文獻(xiàn)7中公開了一種污泥脫水劑及其制造方法，所述污泥脫水劑包含使用 了 2官能的丙締酸系交聯(lián)劑即亞甲基雙丙締酷胺作為交聯(lián)劑的交聯(lián)型兩性高分子乳液。但 是，該交聯(lián)型兩性高分子乳液與非交聯(lián)型即現(xiàn)有的直鏈狀的兩性高分子乳液進(jìn)行比較時， 雖然看到一定的效果，但是不充分。特別是相對于難脫水性污泥，不能得到能夠充分令人滿 意的效果。另外，與上述的專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2同樣地，還沒有消除藥品成本高、設(shè)備、作 業(yè)變得繁瑣等問題。
[0008] 在專利文獻(xiàn)8中，公開了一種高分子凝集劑及其制造例，所述高分子凝集劑的特征 在于，包含使用了作為交聯(lián)劑的分子內(nèi)具有2官能W上的乙締基或（甲基)締丙基的交聯(lián)性 單體的交聯(lián)型水溶性聚合物，且顯示特定的特性粘度。另外，作為該發(fā)明中可使用的交聯(lián)劑 的具體例，例示有非常多的交聯(lián)劑。但是，運些全部的交聯(lián)劑的反應(yīng)性的官能團(tuán)均為乙締基 或（甲基)締丙基，自由基聚合的反應(yīng)性過低，因此，幾乎不進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)。為了彌補反應(yīng)性 低，增多交聯(lián)劑的添加量，其中，實際上有助于交聯(lián)反應(yīng)的是極少的一部分，不進(jìn)行交聯(lián)反 應(yīng)的交聯(lián)劑較多。作為高分子凝集劑的性能，若與非交聯(lián)型即現(xiàn)有的直鏈狀的陽離子性聚 合物進(jìn)行比較時，則雖然也稍微看到效果，但是不充分，特別是相對于難脫水性污泥，不能 得到能夠令人滿意的效果。
[0009] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0010] 專利文獻(xiàn)
[0011] 專利文獻(xiàn)1:日本特開昭63-158200號公報
[0012] 專利文獻(xiàn)2:日本特開平2-180700號公報
[0013] 專利文獻(xiàn)3:日本特開2000-126800號公報
[0014] 專利文獻(xiàn)4:日本特開2000-24700號公報
[0015] 專利文獻(xiàn)5:日本特開2001-129311號公報
[0016] 專利文獻(xiàn)6:日本特開2002-114810號公報
[0017] 專利文獻(xiàn)7:日本特開2002-233708號公報
[0018] 專利文獻(xiàn)8:日本特開2004-255378號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019] 發(fā)明所要解決的課題
[0020] 本發(fā)明要解決的課題在于，解決上述的問題點，提供一種高性能的高分子凝集劑 及其制造方法W及污泥的脫水方法，所述高性能的高分子凝集劑對于難脫水性污泥的凝集 性優(yōu)異，絮凝物直徑大，過濾速度、濾液的外觀也優(yōu)異，可W有效地脫水，可W得到含水率低 的脫水餅。
[0021] 用于解決課題的方案
[0022] 本發(fā)明人等為了解決上述的課題，重復(fù)進(jìn)行了潛屯、研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn):使用將至少含 有陽離子性單體和特定的交聯(lián)性單體的單體混合物進(jìn)行自由基聚合而得到的交聯(lián)型聚合 物作為高分子凝集劑時，對于難脫水性污泥，凝集性也優(yōu)異，絮凝物直徑大，重力過濾性、濾 液的外觀也優(yōu)異，可W有效地脫水，可得到含水率低的脫水餅，基于運些見解完成了本發(fā) 明。
[002引良P，本發(fā)明為：
[0024] 《1》一種高分子凝集劑，其含有交聯(lián)型聚合物，所述交聯(lián)型聚合物是將至少含有陽 離子性單體和1分子中具有3個W上（甲基)丙締酷基的（甲基)丙締酸醋系交聯(lián)性單體的單 體混合物進(jìn)行自由基聚合而得到的。
[0025] 《2》如《1》的高分子凝集劑，其中，所述單體混合物含有陰離子性單體及非離子性 單體。
[0026] 《3》如《1》的高分子凝集劑，其中，所述交聯(lián)型聚合物的使用B型旋轉(zhuǎn)式粘度計并W 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速60巧111、25°(3測得的0.5%鹽粘度為8~75111?3-3。
[0027]《4》如《1》的高分子凝集劑，其中，所述陽離子性單體含有下述通式（I)所示的陽離 子性單體的1種或巧巾W上。
[002引C出=CR1-C0-X-Q-N+r2r3r4 .Z- (1)
[0029] (其中，Ri為氨原子或甲基，R2及R3分別獨立地為碳原子數(shù)1~3的烷基或芐基，R4為 氨原子、碳原子數(shù)1~3的烷基或芐基，可W為相同種類，也可W為不同種類。X表示氧原子或 NH，Q表示碳原子數(shù)1~4的亞烷基或碳原子數(shù)2~4的徑基亞烷基，Z-表示抗衡陰離子。）
[0030] 《5》如《1》的高分子凝集劑，其中，所述陽離子性單體為丙締酸二甲基氨基乙醋的 氯代甲燒季鹽及甲基丙締酸二甲基氨基乙醋的氯代甲燒季鹽的至少1種。
[0031] 《6》如《1》的高分子凝集劑，其中，所述1分子中具有3個W上（甲基)丙締酷基的（甲 基)丙締酸醋系交聯(lián)性單體含有下述通式(2)~(4)表示的化合物的1種或巧巾W上。
[0032][化學(xué)式1]
(2)
[0034] (其中，R5、R6、R7分別獨立地表示碳原子數(shù)2~4的直鏈狀或支鏈狀的亞烷基，l、m、n 分別獨立地表示0~5的整數(shù)，R8、R9、rW分別獨立地表示丙締酷基或甲基丙締酷基，Rii表示 徑基、甲基、丙締酷氧基或甲基丙締酷氧基。）
[0035][化學(xué)式2]
鱗
[0037](其中，Ri2~Ri7分別獨立地表示碳原子數(shù)2~4的直鏈狀或支鏈狀的亞烷基，pi、 口2、91、92^1^2分別獨立地表示0~5的整數(shù)北8~322分別獨立地表示丙締酷基或甲基丙 締酷基，R23表示氨原子、丙締酷基或甲基丙締酷基。）
[003引[化學(xué)式3]
[0040] (其中，R24~R27分別獨立地表示碳原子數(shù)2~4的直鏈狀或支鏈狀的亞烷基，si、 s2、tl、t2分別獨立地表示0~5的整數(shù)，R28~R3I分別獨立地表示丙締酷基或甲基丙締酷 基。）
[0041] 《7》如《1》的高分子凝集劑，其中，所述1分子中具有3個W上（甲基)丙締酷基的（甲 基）丙締酸醋系交聯(lián)性單體為選自季戊四醇、二季戊四醇、=徑甲基丙烷、二=徑甲基丙烷 中的1種或巧巾W上和（甲基)丙締酸的反應(yīng)生成物。
[0042]《8》如《1》的高分子凝集劑，其中，所述交聯(lián)型聚合物為[A]使用B型旋轉(zhuǎn)式粘度計 并W轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速12rpm、25°C測得的0.5%水溶液粘度a(m化?S)除W[B]W濃度1摩爾/L的氯 化鋼水溶液為溶劑、使用B型旋轉(zhuǎn)式粘度計及化適配器并W轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速60rpm、25°C測得的 0.1%鹽粘度KmPa-S)所得的商(a/b)在下述式(5)~(8)表示的范圍內(nèi)的交聯(lián)型聚合物。 [004引yl<(a/bHy2 (5)
[0044] yl=400 ?ln(x)-670 (6)
[004引y2 = 1160 ?ln(x)-2060 (7)
[0046] 8<x(mPa?s) <75 (8)
[0047] (其中，X及In(X)分別表示交聯(lián)型聚合物的0.5%鹽粘度(mPa?s)及其自然對數(shù)。）
[0048] 《9》如《1》的高分子凝集劑，其中，所述單體混合物含有在單末端具有下述通式(9) 所示的乙締性不飽和基團(tuán)的聚環(huán)氧燒低聚物的1種或巧巾W上。
[0049] C出=CR32-Y- (9)
[0050] (其中，R32表示氨原子或甲基，Y表示-R33O-或-〇-，R33表示碳原子數(shù)1~4的亞燒 基。）
[0051] 《10》如《1》~《9》中任一項的高分子凝集劑的制造方法，其特征在于，將至少含有 陽離子性單體、1分子中具有3個W上（甲基)丙締酷基的（甲基)丙締酸醋系交聯(lián)性單體和水 的單體混合物的水溶液在自由基聚合引發(fā)劑的存在下進(jìn)行水溶液聚合。
[0052] 《11》如《10》的高分子凝集劑的制造方法，其中，所述自由基聚合引發(fā)劑為光聚合 引發(fā)劑，且在鏈轉(zhuǎn)移劑的存在下對單體混合物的水溶液照射光而進(jìn)行聚合。
[0053]及
[0054] 《12》一種污泥的脫水方法，其在污泥中添加《1》~《9》中任一項的高分子凝集劑而 進(jìn)行脫水。
[005引發(fā)明的效果
[0056]本發(fā)明的高分子凝集劑對于難脫水性污泥，凝集性也優(yōu)異，絮凝物直徑大，過濾速 度、濾液的外觀也優(yōu)異，可W有效地進(jìn)行脫水，可W得到含水率低的脫水餅。即，根據(jù)本發(fā) 明，提供一種如上所述的高性能的高分子凝集劑及其制造方法W及污泥的脫水方法。
[0057] 另外，作為其它用途，可W應(yīng)用于例如造紙用濾水產(chǎn)率提高劑、濾水性提高劑、質(zhì) 地形成助劑及紙張耐久性增強劑等造紙用藥劑、挖掘?泥水處理用凝集劑、原油增產(chǎn)用添 加劑、有機凝結(jié)劑、增粘劑、分散劑、阻垢劑、抗靜電劑及纖維用處理劑等廣泛的用途。其中， 在造紙用藥劑、挖掘?泥水處理用凝集劑、原油增產(chǎn)用添加劑及有機凝結(jié)劑的用途中發(fā)揮 特別優(yōu)異的性能。
【具體實施方式】
[0058] 下面，對本發(fā)明詳細(xì)地進(jìn)行說明。
[0059] 予W說明，在本說明書中，將丙締酸醋和/或甲基丙締酸醋表示為（甲基）丙締酸 醋，將丙締酷基和/或甲基丙締酷基表示為（甲基)丙締酷基，將丙締酷胺和/或甲基丙締酷 胺表示為（甲基)丙締酷胺，將丙締酸和/或甲基丙締酸表示為（甲基)丙締酸。
[0060] 本發(fā)明的高分子凝集劑的特征在于，包含:將(A)至少含有陽離子性單體和1分子 中具有3個W上（甲基)丙締酷基的（甲基)丙締酸醋系交聯(lián)性單體作為必需成分的單體混合 物；
[0061] (B)進(jìn)行自由基聚合而得到的；
[0062] (C)交聯(lián)型聚合物。
[0063] 本發(fā)明中使用的陽離子性單體只要是具有可W進(jìn)行自由基聚合的自由基聚合性 的雙鍵及陽離子基團(tuán)的單體，就可W為任意的陽離子性單體，除下述通式（1)表示的化合物 之外，還可W列舉二締丙基二甲基氯化錠等二締丙基二烷基面化錠等。在運些陽