絮凝劑混合物以及絮凝方法
【專利摘要】本發明涉及絮凝劑混合物以及絮凝方法，其中該絮凝劑混合物包括：高分子絮凝劑和植物來源的水溶性粘性物質。高分子絮凝劑由陰離子高分子絮凝劑和/或非離子高分子絮凝劑形成。其中(VC0/VC1)的值小于15，其中VC0為當在電導率為200μS/cm以下的水中溶解按質量計0.5%的高分子絮凝劑時獲得的粘度，VC1為當在電導率為200μS/cm以下的水中溶解按質量計0.5%的高分子絮凝劑且在其中溶解按質量計2%的硝酸鈉時獲得的粘度。
【專利說明】絮凝劑混合物以及絮凝方法
【技術領域】
[0001]本公開涉及絮凝劑混合物以及絮凝方法。
【背景技術】
[0002]伴隨著技術革新，工業廢水的質量隨著時代改變，并且廢水處理的方法需要一直優化。例如，當接收到減小用于平板顯示器的玻璃基板的厚度的要求時，使用諸如氫氟酸的藥液的玻璃基板的拋光量增加。因此，排出的玻璃基板的拋光廢水是非常濃縮的，且據說所述廢水處理是困難的。
[0003]從日本專利申請公開第Heill-114313號已知包括黃麻菜(mulukhiyah)、干燥的黃麻菜和黃麻菜提取物中的至少任何一種的絮凝劑。

【發明內容】
[0004]在日本專利申請公開Heill-114313號中公開的絮凝劑可以有效地絮凝一群懸浮的粒子。然而，需要的是對絮凝濃縮的廢水具有更高性能的絮凝劑。
[0005]因此，需要提供對絮凝濃縮的廢水具有更高性能的絮凝劑混合物以及絮凝方法。
[0006]根據本公開的實施方式，提供了一種絮凝劑混合物，包括:由陰離子高分子絮凝劑和/或非離子高分子絮凝劑形成的高分子絮凝劑；以及植物來源的水溶性粘性物質，其中，VCcZVC1的值小于15，其中VCtl為當在電導率為200 μ S/cm以下的水中溶解按質量計0.5%的所述高分子絮凝劑時獲得的粘度，VC1為當在電導率為200 μ S/cm以下的水中溶解按質量計0.5%的所述高分子絮凝劑且在其中溶解按質量計2%的硝酸鈉時獲得的粘度。
[0007]根據本公開的實施方式，提供了一種絮凝方法，包括:在懸浮液(廢水)中加入絮凝劑混合物，以及絮凝并分離懸浮液中的粒子。應注意，水溶性粘性物質被部分溶解在懸浮液(廢水)中，且其余部分被分散在懸浮液中。
[0008]根據該實施方式的絮凝劑混合物，或根據該實施方式的絮凝方法中的絮凝劑混合物(下文中在一些情況中統稱為“根據該實施方式的絮凝劑混合物等”)包括由陰離子高分子絮凝劑和/或非離子高分子絮凝劑形成的高分子絮凝劑和植物來源的水溶性粘性物質，且限定了高分子絮凝劑的粘度性質。應注意，因為高分子絮凝劑和植物來源水溶性粘性物質是彼此相容的，且能夠作為協作效應顯現出彼此的性能，所以即使使用少量的添加劑，也可以在廢水處理過程中提高絮凝率且在廢水處理后顯著地提高上清液的清澈度以及在濾餅過濾后的濾出液的清澈度。這歸因于高分子絮凝劑和植物來源水溶性粘性物質能夠對具有不同粒徑或表面電位的殘渣粒子(膠體粒子)發揮不同的絮凝效果。因此，絮凝劑混合物對于絮凝濃縮的廢水(廢液)顯示出更高的性能，且能夠有利地用于各種領域，如廢水處理、液晶面板制造廠、半導體設備制造、電子設備制造、電子元件制造、電氣設備制造、電氣元件制造、造紙廠、供水系統/下水系統、發酵工業、造紙工業、土木工程和建筑。應注意，因為(VCcZVC1)的值小于15，所以根據該實施方式的絮凝劑等顯示出優良的絮凝性能。在另一方面，如果值小，即(VCcZVC1)的值為15以上，那么絮凝速率就太慢了。因此，絮凝劑混合物的絮凝性能是不能被接受的。
[0009]根據下述的如附圖所示的最好方式的【具體實施方式】的詳細說明，本公開的這些和其他的目的、特征和優點將變得更加顯而易見。
【具體實施方式】
[0010]在下文中，將會基于實施例描述本公開的實施方式。然而，本公開的實施方式不局限于這些實施例，且實施例中的各種數值和材料僅僅是示例。應注意，將會以下述的順序給出說明。
[0011]1.根據本公開的實施方式的絮凝劑混合物和絮凝方法，總體說明；
[0012]2.實施例1 (絮凝劑混合物和絮凝方法)，其他；
[0013][根據本公開的實施方式的絮凝劑混合物和絮凝方法，總體說明]
[0014]期望根據該實施方式的絮凝劑混合物等的靜止角為60°以下，優選為50°以下，更優選為40°以下。這里，靜止角例如是粉末的山(圓錐體)的三個斜面的角度的平均值，該粉末的山通過從具有預定直徑的圓桌上的預定高度的漏斗沉積粉末、且如果需要的話施加預定的振動而形成。可以說，具有較小靜止角的絮凝劑混合物具有更加良好的流動性。如果絮凝劑混合物的靜止角大于60°，則絮凝劑混合物的流動性太低。結果，當絮凝劑混合物在水中溶解時凝團，或者引起了絮凝劑混合物在廢水中凝團的現象，因為絮凝劑混合物在廢水處理過程中沒有均勻分散在廢水中。因此，可能無法獲得充分絮凝的效果。此外，當混合絮凝劑混合物時，很容易在由陰離子高分子絮凝劑和/或非離子高分子絮凝劑形成的高分子絮凝劑與植物來源的水溶性粘性物質之間引起分離。應注意，靜止角可以通過使用商業上可用的粉末試驗裝置(粉末試驗儀)進行測量。
[0015]此外，在包括上述優選形式的根據該實施方式的絮凝劑混合物等中，(高分子絮凝劑/植物來源水溶性粘性物質)的質量比優`選為20/1到1/20。
[0016]此外，在包括上述優選形式的根據該實施方式的絮凝劑混合物等中，植物來源水溶性粘性物質可以采用任何一種下述的形式:
[0017](a)包含諸如果膠和巖藻依聚糖的糖蛋白的形式；
[0018](b)包含諸如果粘蛋白的糖蛋白的形式；
[0019](C)包括絮凝材料的形式；
[0020](d)包括選自由黃麻菜(mulukhiyah)、黃麻錦葵、黃麻、落葵(malabar spinach)、紫背菜(okinawan spinach)、香蕉、黃秋葵、山藥(Japanese mountain yam)、仙人掌、海藻(kelp)、裙帶菜孢子葉(sporophyll of Wakame)和馬尾藻組成的組中至少一種、或其干燥物的形式。這里，包含果膠或巖藻依聚糖的材料的實例包括黃麻菜、黃麻錦葵、黃麻、落葵、紫背菜、香蕉、黃秋葵、仙人掌、海藻、裙帶菜孢子葉和馬尾藻，且包含粘蛋白的材料的實例包括黃麻菜、黃麻錦葵、黃麻、落葵、紫背菜、香蕉、黃秋葵、仙人掌、海藻、裙帶菜孢子葉和馬尾藻。此外，在(d)中描述的所有材料都包含雜多糖和糖蛋白。
[0021]此外，在包括上述優選形式的根據該實施方式的絮凝方法中，懸浮液(廢水)的電導率可以為500 μ S/cm以下。
[0022]在包括上述各種優選形式的根據該實施方式(下文中簡單統稱為“該實施方式”)的絮凝混合物或絮凝方法中，陰離子高分子絮凝劑的實例包括聚丙烯酰胺的部分水解產物、丙烯酰胺和丙烯酸的共聚物、丙烯酰胺和丙烯酸金屬鹽的共聚物、(甲基)丙烯酸類聚合物、海藻酸鈉、瓜爾膠鈉鹽、羧甲基纖維素鈉鹽和淀粉鈉鹽。這里，(甲基)丙烯酸類聚合物的實例包括聚甲基丙烯酰胺的部分水解產物；丙烯酸或甲基丙烯酸和丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺的共聚物及其鹽類；丙烯酸或甲基丙烯酸，丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺，以及2-丙烯酰胺-甲基丙磺酸、乙烯基磺酸或乙烯基甲基磺酸的三元共聚物及其鹽類；以及聚丙烯酰胺或聚甲基丙烯酰胺的磺基甲基化化合物及其鹽類。此外，非離子高分子絮凝劑的實例包括聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酰胺、淀粉、瓜爾膠、明膠、聚氧乙烯和聚氧丙烯。
[0023]此外，在該實施方式中可以使用原料的葉、莖、干、根、果實和花瓣的任何部位作為植物來源水溶性粘性物質的原料植物。然而，根據原料植物的不同，特別優選使用葉、莖、干和花的部位，更特別優選葉和莖的部位，因為它們更容易處理成粉末。原料植物的栽培位置或季節并無特殊限制。植物來源水溶性粘性物質優選采用通過在低于100° C的溫度下干燥原料植物獲得的干燥產品的形式。當在100° C以上的溫度下干燥原料植物時，原料植物中包含的一種水溶性的高分子成分(具體而言，例如高分子雜多糖)發生熱劣化(例如，由于高分子雜多糖中的主鏈或側鏈的斷開造成的分子量降低、由于分子內交聯造成的不溶解、碳化反應)。結果降低了絮凝性能。干燥方法的實例包括日曬干燥、空氣中陰干、熱風干燥、真空干燥和冷凍干燥。此外，在低于100° C的溫度下干燥原料植物之前或同時，優選粉碎原料植物。對于粉碎，可以使用常用的粉碎機。
[0024]在該實施方式中，可以使用已經與例如以下絮凝助劑、無機絮凝劑和有機促凝劑預先混合的絮凝劑混合物。可選地，絮凝劑混合物可以與它們組合使用(即分別加入到懸浮液中)。通過將絮凝劑混合物與這些試劑混合或者將絮凝劑混合物與它們組合使用，可以進一步提高絮凝性能。在使用無機絮凝劑時，優選的是在懸浮液中加入無機絮凝劑后加入根據該實施方式的絮凝劑混合物等。此外，在使用有機促凝劑時，優選的是在懸浮液中加入有機促凝劑的同時或之后加入根據該實施方式的絮凝劑混合物等。
[0025]這里，絮凝助劑的實例包括熟石灰、硅酸鈉、膨潤土和粉煤灰。此外，無機絮凝劑的實例包括硫酸鋁(明礬)、聚氯化鋁(PAC)、鋁酸鈉、硫酸亞鐵、氯化鐵、硫酸鐵、氯化綠礬(copperas chloride )、改性堿式硫酸招(LACS )和活性二氧化娃。此外,有機促凝劑的實例包括二甲基二烯丙基氯化銨、烷基表氯醇縮合物、聚乙烯亞胺、二氯烷撐和聚胺聚烷撐的縮合物、雙氰胺-甲醛縮合物、鹽酸苯胺甲醛聚合物、聚環己硫脲乙酸酯和聚乙烯基芐基三甲基氯化銨。
[0026]此外，根據該實施方式的絮凝劑混合物等可以與螯合樹脂、螯合劑、活性炭、臭氧水、離子交換樹脂及離子交換膜、吸水性樹脂、過氧化氫水、氯及液氯、次氯酸鈉、二氧化氯、漂白粉、氯化的異氰脲酸、硅藻土、諸如氧化鈦的光催化劑、諸如生物處理劑的共處理劑等混合或者與它們組合使用。
[0027]在一些情況下，對于作為根據該實施方式的的絮凝劑混合物等的原料的原料植物，可以實施酸處理和/或堿處理。
[0028]在根據該實施方式的絮凝方法中，在懸浮液中加入根據該實施方式的絮凝劑混合物等之前，根據該實施方式的絮凝劑混合物等優選采用溶解和分散(部分溶解且余下部分分散，下文中將同樣實施)在水中的形式。然后，作為在懸浮液(廢水)中加入根據該實施方式的絮凝劑混合物等的方法，根據該實施方式的絮凝劑混合物等可以以粉末形式直接加入到懸浮液中。然而，更優選的是將溶解和分散在水中的根據該實施方式的絮凝劑混合物等加入到懸浮液中。在懸浮液中的粒子被絮凝和分離后，可以進行脫水處理。在脫水處理中，可以使用常用的脫水機。例如，可以使用壓濾機、真空脫水機、帶式壓脫水機、離心脫水機和螺桿壓力機。
[0029]根據該實施方式的絮凝劑混合物等相對于懸浮液的添加量顯著地隨著目標懸浮液(廢水)的類型或與其他試劑的組合而不同。因此，通過進行各種試驗，可以確定添加量。然而，可以例示大約 0.05mg/l 到 200mg/l (0.05ppm 到 200ppm)、優選 0.1mg/1 到 IOOmg/1(0.1ppm到lOOppm)、更優選0.5mg/l到20mg/l (0.5ppm到20ppm)。如果根據該實施方式的絮凝劑混合物等的添加量太小，可能無法獲得有利的絮凝效果。如果添加量太大，絮凝效果可能會降低。
[0030]可以通過在25° C和IOOrpm下使用布氏粘度計測量溶解和分散為具有預定濃度的試樣獲得粘度。此外，可以基于Jis K0130:2008測量電導率。此外，可以基于JISR9301-2-2:1999測量靜止角。
[0031][實施例1]
[0032]實施例1涉及到根據該實施方式的絮凝劑混合物以及絮凝方法。
[0033]根據實施例1的絮凝劑混合物，包括:
[0034](A)由陰離子高 分子絮凝劑和/或非離子高分子絮凝劑形成的高分子絮凝劑，以及
[0035](B)植物來源的水溶性粘性物質，其中(VCcZVC1)的值小于ISJCci為當在電導率為200 μ S/cm以下的水中溶解按質量計0.5%的高分子絮凝劑時獲得的粘性，VC1為當在電導率為200 μ S/cm以下的水中溶解按質量計0.5%的高分子絮凝劑且在其中溶解按質量計2%的硝酸鈉時獲得的粘性。這里，廢水包含了大量的各種鹽。這樣的廢水是模型，在其中溶解了硝酸鈉(NaNO3)以在某種程度上模擬廢水的狀態。
[0036]此外，在根據實施例1的絮凝方法中，將根據實施例1的絮凝劑混合物加入到懸浮液中，且懸浮液中的粒子被絮凝和分離。
[0037]在實施例1中，作為植物來源水溶性粘性物質的原料植物，使用了黃麻菜粉末、黃麻錦葵(葉、莖、干、花和根)、黃麻(葉和莖)和海藻(葉、莖和假根)的干燥制品。此外，在比較例I中，作為形成絮凝劑混合物的原料植物(下文中稱為“添加劑”)，使用了黃麻菜粉碎物、紫背菜(日本菘菠菜)(葉和莖)和菠菜(葉和莖)的干燥制品。應注意，黃麻菜粉末和黃麻菜粉碎物它們的粉碎處理和由此獲得的粒子尺寸(粒徑)是不同的。黃麻菜粉末的平均粒子尺寸是100篩目，而黃麻菜粉碎物是2篩目的廣品。
[0038]然后，通過熱空氣干燥器在預定溫度(但是在低于100° C的溫度下)下持續預定時間段干燥原料植物，因此獲得了根據實施例1植物來源水溶性粘性物質。植物來源水溶性粘性物質的含水量取決于干燥條件在按質量計4.5%到按質量計25%。在比較例I中對于添加劑進行了同樣的處理。然后，使用用于烹飪的食品加工機粉碎如此獲得的根據實施例1的植物來源水溶性粘性物質。在比較例I中對于添加劑(不包括黃麻菜粉碎產品)也進行了同樣的處理。
[0039]作為陰離子高分子絮凝劑，使用了可商購的聚丙烯酰胺的部分水解產物(陰離子高分子絮凝劑A到陰離子高分子絮凝劑H)。此外，對于非離子高分子絮凝劑，使用了可商購的聚丙烯酰胺(非離子高分子絮凝劑I)。應注意，陰離子高分子絮凝劑A到陰離子高分子絮凝劑H的部分水解的比例是不同的。具體地，在陰離子高分子絮凝劑A中的部分水解的比例是3%，且部分水解的比例以陰離子高分子絮凝劑B、陰離子高分子絮凝劑C、陰離子高分子絮凝劑D...的順序升高。在陰離子高分子絮凝劑H中的部分水解的比例是100%。此外，在非離子高分子絮凝劑I中的水解率是0%。每種高分子絮凝劑的粘度VCtl和VC1的測量值(單位:10_3Pa.s，厘泊)，且(VCcZVC1)值如下述的表1中所示。然而，在陰離子高分子絮凝劑E到陰離子高分子絮凝劑H中的(VCcZVC1)值在15以上，且因此(VCcZVC1)的值小于15的要求沒有被滿足。
[0040]以下述方式進行粘度測量。具體地，使用電導率在200 μ S/cm以下的水(純水)。然后，通過在水中溶解按質量計0.5%的根據實施例和比較例的高分子絮凝劑，測量了粘度VC00此外，通過在水中溶解按質量計0.5%的根據實施例和比較例的高分子絮凝劑且在其中溶解2%質量的硝酸鈉，測量了粘度VC115使用布氏粘度計(由Toki Sangyo C0.，LTD制造)測試了粘度。更具體地，試樣的溫度調節到25° C，且在IOOrpm的轉動率下測量了粘度。
[0041][表 I]
[0042]

VCf1VCiVCVVCi
陰離子高分子絮凝劑A388.762.76.2
陰離子高分子絮凝劑B605.169.98.7
陰離子高分子絮凝劑C802.666.612.1
陰離子高分子絮凝劑D647.95`4.911.8
陰離子高分子絮凝劑E638.741.715.3
陰離子高分子絮凝劑F615.535.117.5
陰離子高分子絮凝劑G591.527.921.2
陰離子高分子絮凝劑H959.840.423.8
非離子高分子絮凝劑I10.910.71.0
[0043]在實施例1-A到1-Q中使用的陰離子高分子絮凝劑和非離子高分子絮凝劑與植物來源水溶性粘性物質(高分子絮凝劑/植物來源水溶性粘性物質)的質量比如表2所示。此外，在比較例1-A到1-0中使用的陰離子高分子絮凝劑和陽離子高分子絮凝劑與添加劑(高分子絮凝劑/添加劑)的質量比如表3所示。應注意，在表2和表3中將(高分子絮凝劑/植物來源水溶性粘性物質)的質量比或(高分子絮凝劑/添加劑)的質量比表示為“混合比”。
[0044]作為用于絮凝評價的懸浮液(廢水)，使用了下述的懸浮液。具體地，“半導體廢水A”是通過對從液晶板制造廠排出的氟廢水施加pH調節和初級絮凝處理而獲得的廢水。應注意，“半導體廢水A”的pH是7.49，懸浮固體(SS)的量是13mg/l，且電導率是2470 μ S/cm。此外，“半導體廢水B”是通過對從液晶板制造廠排出的氟廢水施加pH調節和初級絮凝處理而獲得的不同于半導體廢水A的廢水。應注意，“半導體廢水B”的pH是7.96，懸浮固體(SS)的量是17mg/l，且電導率是2690μ S/cm。此外，“半導體廢水C”是通過對從液晶板制造廠排出的氟廢水施加PH調節和初級絮凝處理而獲得的不同于半導體廢水A和半導體廢水B的廢水。應注意，“半導體廢水C”的pH是7.52，懸浮固體(SS)的量是9mg/l，且電導率是 2230 μ S/cm。
[0045]作為評價絮凝的方法，使用了下述的方法。具體地，將用于絮凝評價的每種懸浮液80ml注入到帶有瓶塞的100ml量筒中。然后，使用計量吸液管將根據實施例和比較例的絮凝劑混合物等加入到用于絮凝評價的懸浮液中以具有預定的濃度(相對于固體含量當量的值，參見表2和表3)。接著，立即將量筒上下顛倒10次以攪拌，之后將其靜置。然后，測定懸浮粒子的沉降速率。應注意，基于絮凝界面從60ml的位置沉降到40ml的位置為止的時間段來計算沉降速率。此外，利用目測檢查來評價被靜置3分鐘后上清液的清澈度。以上測定結果如表2和表3所示。在目測結果中“〇”表示上清液是清澈的，“Λ”表示上清液有一點渾濁，且“ X ”表示上清液是渾濁的。
[0046][表2]
[0047]
【權利要求】
1.一種絮凝劑混合物，包括: 由陰離子高分子絮凝劑和/或非離子高分子絮凝劑形成的高分子絮凝劑；以及 植物來源的水溶性粘性物質，其中， VCcZVC1的值小于15，其中VCtl為當在電導率為200 μ S/cm以下的水中溶解按質量計0.5%的所述高分子絮凝劑時獲得的粘度，VC1為當在電導率為200 μ S/cm以下的水中溶解按質量計0.5%的所述高分子絮凝劑且在其中溶解按質量計2%的硝酸鈉時獲得的粘度。
2.根據權利要求1所述的絮凝劑混合物，其中， 所述絮凝劑混合物的靜止角為60°以下。
3.根據權利要求1所述的絮凝劑混合物，其中， 所述高分子絮凝劑/所述植物來源的水溶性粘性物質的質量比是20/1到1/20 。
4.根據權利要求1所述的絮凝劑混合物，其中， 所述植物來源的水溶性粘性物質包括選自由黃麻菜、黃麻錦葵、黃麻、落葵、紫背菜、香蕉、黃秋葵、山藥、仙人掌、海藻、裙帶菜孢子葉和馬尾藻組成的組中的至少一種材料。
5.根據權利要求1所述的絮凝劑混合物，其中， 所述植物來源的水溶性粘性物質包含雜多糖。
6.根據權利要求1所述的絮凝劑混合物，其中， 所述植物來源的水溶性粘性物質包含糖蛋白。
7.根據權利要求1所述的絮凝劑混合物，其中， 所述植物來源的水溶性粘性物質包括絮凝材料。
8.根據權利要求1所述的絮凝劑混合物，其中， 所述高分子絮凝劑包括聚丙烯酰胺的部分水解產物、丙烯酰胺和丙烯酸的共聚物、丙烯酰胺和丙烯酸金屬鹽的共聚物、(甲基)丙烯酸類聚合物、海藻酸鈉、瓜爾膠鈉鹽、羧甲基纖維素鈉鹽、淀粉鈉鹽、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酰胺、淀粉、瓜爾膠、明膠、聚氧乙烯和聚氧丙烯中的任一種。
9.一種絮凝方法，包括: 在懸浮液中加入絮凝劑混合物，以及 絮凝并分離所述懸浮液中的粒子， 所述絮凝劑混合物包括 由陰離子高分子絮凝劑和/或非離子高分子絮凝劑形成的高分子絮凝劑，以及 植物來源的水溶性粘性物質，其中， VCcZVC1的值小于15，其中VCtl為當在電導率為200 μ S/cm以下的水中溶解按質量計0.5%的所述高分子絮凝劑時獲得的粘度，VC1為當在電導率為200 μ S/cm以下的水中溶解按質量計0.5%的所述高分子絮凝劑且在其中溶解按質量計2%的硝酸鈉時獲得的粘度。
10.根據權利要求9所述的絮凝方法，其中， 所述絮凝劑混合物的靜止角為60°以下。
11.根據權利要求9所述的絮凝方法，其中， 所述高分子絮凝劑/所述植物來源的水溶性粘性物質的質量比是20/1到1/20。
12.根據權利要求9所述的絮凝方法，其中， 所述懸浮液的電導率為500 μ S/cm以上。
【文檔編號】C02F1/52GK103508533SQ201310244676
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月19日 優先權日:2012年6月28日
【發明者】清水浩平, 田代由季子, 稻垣靖史 申請人:索尼公司