水処理薬剤にはどのようなものがあるのでしょうか？水処理における各水処理薬剤の役割を総合的に解説します

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この投稿は、2019年2月20日19時32分にLQ198619によって最終的に編集されました。処理プロセスにおいて必要な化学薬品を使用することで、水の品質を所定の基準にまで向上させることができます。その主な効果は、水垢や汚泥の生成を抑制し、泡の発生を減らし、水に触れる材料の腐食を軽減し、水中の懸濁物質や有害物質を除去し、臭いや色を消し、水質を軟化させることなどです。現在、世界各国において水の使用量が急激に増加していることから、各種の環境保護法規（水質浄化法）が次々と制定され、その要求もますます厳しくなっているため、各種の高効率な水処理薬剤の開発が急速に進んでいます。我が国では、ますます深刻化する水資源危機に反して、水処理薬剤の生産能力が極めて低く、品質も保証されていません。したがって、我が国における水処理薬剤という環境保護材料産業の発展を加速させることが急務です。 水処理薬剤には、凝集剤、腐食防止剤、スケール防止剤、殺菌剤、分散剤、洗浄剤、プレコーティング剤、消泡剤、脱色剤、キレート剤、脱酸素剤、イオン交換樹脂などが含まれる。本稿では、凝集剤と殺菌剤について体系的に紹介する。 我が国の水処理薬剤は、70年代に大規模な化学肥料製造設備が導入された後に注目され、徐々に発展してきた；その後、独自に一連の水処理剤を開発した。我が国の水処理剤の種類は、主にスケール防止剤、腐食抑制剤、殺菌・藻類除去剤、無機凝集剤、有機凝集剤などの数大カテゴリーに分かれます。 水処理剤は大きく3つのカテゴリーに分けられます。一つ目は汚水処理用剤、二つ目は工業用循環水処理剤、三つ目は油水分離剤です。よく使われる水処理剤には、スケール防止剤、腐食抑制剤、殺菌・藻類除去剤（水処理用殺菌剤）、洗浄剤、スラッジ剥離剤、凝集剤、コンジュゲート剤、分散剤などがあります。また、六偏リン酸ナトリウムも水処理に利用されるものの一種です。 四　緑色水処理剤PASP　ポリアスパラギン酸　水処理剤、水質検査剤、水質検査機器　新型水処理剤の特長：1、反応速度が速く、一般的な工業廃水の処理には半時間から数時間しかかからない。 2、有機汚染物質に対する作用範囲が広く、分解が困難な有機物質などに対しても優れた分解効果を発揮する。 3、工程が簡単で投資額も少なく、使用寿命が長く、操作やメンテナンスが容易で、処理効果も優れており、処理時に消費される微電解反応剤の量も少ない。 4、廃水を微電解処理すると、水中に天然の亜鉄イオンまたは鉄イオンが生成され、通常の凝集剤よりも優れた凝集作用を発揮する。そのため、鉄塩などの追加の凝集剤は不要であり、CODの除去率が高く、水に二次汚染を引き起こすこともない。 5、優れた凝集効果を持ち、色度やCODを効果的に除去し、廃水の生分解性を大幅に向上させる。 6、この方法は化学沈殿によるリン除去の効果が得られるほか、還元によって重金属も除去できる。 7、我が国の水処理薬剤の発展が直面する機会を分析し、環境に優しい水処理薬剤の現状を述べる。そして、凝集理論の絶え間ない革新という堅固な基盤の上で、水処理薬剤はグリーン水処理薬剤、多成分複合水処理薬剤、ナノ材料や微生物凝集剤といった新種の高性能水処理薬剤へと急速に発展していくだろうと考えられる。 特徴：天然鉱物系汚水処理剤は、複合アルミノケイ酸塩非金属鉱物を主原料とし、特殊な技術工程で加工して作られた新しいタイプの製品であり、化学合成された水処理剤とは本質的に異なります。その状態にはペーストと粉末の2種類がある。性質は酸性で、pH値は3～4です。ペーストの比重は1.5～1.6、粉末の比重は1.2～1.3。色は灰色から濃い灰色です。 天然ミネラル系汚水処理剤には、吸着性、イオン交換性、触媒分解性、化学変換性、生理的促進性という5つの特性がある。適用上の利点：（1）最も重要な利点は、処理が困難なあらゆる種類の汚水、特に有害な汚水を処理できることです； （2）わずかな浮遊物を除去できる； （3）凝集沈殿速度が速く、沈殿物の含水率が低く、密度が高く、脱水性に優れており、圧濾処理が容易である； （4）汚水処理施設とプロセスはシンプルで操作も簡単であり、工事にかかる一時的な投資を大幅に削減できる。また、運用コストも高くない； （5）汚水処理で発生する汚泥は、農業用肥料の添加剤として使用すると効果が高まる。なぜなら、この鉱物原料自体が強力な肥料添加剤だからである。これにより、二次汚染が完全に排除された。 水処理業界において、さまざまな水処理設備が広く利用されるだけでなく、水処理薬剤も各業界に大きく貢献しています。水処理薬剤には、腐食抑制・スケール防止剤、凝集剤、還元剤、殺菌剤、触媒、洗浄剤などがあり、それぞれに固有の作用と特徴がある。 凝集剤としての性質　凝集剤の分子式は+C2H4-CHnで、線状の高分子ポリマーに属し、分子量は400万～2000万の間です。凝集剤により、都市生活排水から分離された凝集・分解作用を持つ高効率な混合菌群が生活排水を処理し、排水中のCODおよびBODの除去率を100％に達成することができる。 防食スケール防止剤とは、その名の通り、ボイラーやその他の循環水装置におけるスケールや腐食を抑制するための水処理剤です。この薬剤はアルカリ性物質と有機物を複合しており、耐食剤が添加されて加熱面の腐食を防ぎます。薬剤に含まれるアルカリ性物質は、ボイラー内で化学反応を起こし、水中のカルシウムやマグネシウム塩類と反応してスケールを生成します。このスケールは沈殿した後、排泥機能によってボイラー外に排出され、水中のカルシウム・マグネシウムイオン濃度が低下することで、ボイラー内にスケールが生成するのを防ぎます。 洗浄剤の性質　洗浄剤とは、浸透液を溶かし浸透させる揮発性の溶剤であり、検査対象の部品表面に付着した余分な浸透液を除去するために使用される。一部の洗浄剤は、ポリアミド、ポリスルホン、およびフィルム成分の膜表面に付着した金属水酸化物、炭酸カルシウム、その他の類似のスケールを除去するために特別に設計されています。洗浄剤を使用する前に、洗浄タンク、配管、セーフティフィルターを点検し、新しいフィルターエレメントを取り付ける必要があります。 殺菌剤　殺菌剤という名前から、その働きがわかります。殺菌剤とは、主に細菌や微生物などの有害な細菌を駆除するための薬剤です。国際的には、通常、各種の病原微生物を防除する薬剤の総称として用いられる。殺菌剤は、ブロムやヨウ素、過酸化物、過酢酸といった薬剤がシステムにもたらすようなリスクを生じません。 一般的な技術 1.殺菌・消毒：水の消毒方法は化学的と物理的の2種類に分けられる。物理的な消毒方法には、加熱法、紫外線法、超音波法などがある；化学的な方法には、塩素添加法、オゾン法、重金属イオン法、その他の酸化剤法などがある。 2、磁気処理：磁場の効果を利用して水を処理することを、水の磁気処理と呼ぶ。 3. 精密濾過技術：特殊な材料で作られた微孔フィルターやフィルムを使用し、その均一な孔径を利用して水中の微粒子や細菌などを捕捉し、フィルターやフィルムを通過させずに除去する技術です。精密濾過により、ミクロン級（μm）またはナノメートル級（nm）の微粒子や細菌を除去することができます。水の高度処理においても広く応用されています。 4. 超濾過技術：超濾過は一種の膜分離技術です。一定の圧力下で（圧力は0.07～0.7Mpa、最大でも1.05Mpaを超えない）、水が膜の表面を流れる際、水や溶解塩、その他の電解質は微細な粒子となって限外濾過膜を透過することができます。一方、分子量が大きい粒子やコロイド状物質は限外濾過膜によって阻止されるため、水中の一部の微粒子が分離されるという技術です。超濾膜の孔径は、一定の分子量を持つ物質を用いた阻止試験によって測定され、分子量の数値で表されます。 5、オゾン：常温で青色を呈し、特有の魚のような臭いがする気体で、分子式はO3です。オゾンは酸素の同素体であり、常温で自然に単原子酸素に分解されます。そして、この単原子酸素は非常に強い酸化性を持っています。オゾンは、細菌やカビなどの微生物のタンパク質を酸化・変性させ、電解質の機能を失わせることで、細菌の増殖体や芽胞、ウイルス、カビなどを殺菌する。また、ボツリヌス菌毒素も破壊し、空気中、水中、食品中の有害物質や細菌を除去・殺菌することができる。異臭も取り除けるため、食品製造における消毒や滅菌などの工程で広く利用されている。オゾンは消毒や滅菌の過程で無毒な酸化物のみを生成し、余分なオゾンは最終的に酸素に還元されるため、消毒対象物に残留物は残らず、食品の消毒・滅菌に直接使用できる。 6、イオン交換：いわゆるイオン交換とは、水中のイオンとイオン交換樹脂上のイオンが行う等電荷反応のことです。イオン交換の反応過程は、H+型陽イオン交換樹脂HRと水中のNa+との交換反応を例に取ることができる：HR + Na+ → Na+ + H+。この式からわかるように、イオン交換反応では、水中の陽イオン（例えばNa）が樹脂上に移動し、一方でイオン交換樹脂上の交換可能なHが水中に移行する。Naが水から樹脂へ移行する過程は、イオンの置換過程である。そして、樹脂上のHが水中に移行する過程を遊離過程と呼ぶ。したがって、遊離と置換の過程によってNaとHが位置を入れ替えることで生じるこの変化を、イオン交換と呼ぶ。 7、紫外線：水銀ランプが点灯すると、波長1400nm～4900nmの紫外線（1nm＝10⁻¹⁰m）を放出します。この光は細菌の細胞壁を透過し、微生物を死滅させることで、消毒・殺菌を実現します。紫外線の波長は2600nm付近が最も効果的です。紫外線消毒は、処理量が少ない飲料水の処理に主に用いられます。その特徴は、殺生能力が高く、接触時間が短いことです；装置がシンプルで操作や管理が容易で、処理後の水は無色無臭で、中毒の心配もありません；塩素系消毒剤を使用した際に発生する塩素イオンのようなものは増加しません。 8. 吸着式浄水技術：主に活性炭など吸着能力を持つ物質を用いた吸着技術を指す。ここでは活性炭のいくつかの特徴について、簡単に紹介します。活性炭は、生活用飲料水や食品工業、化学工業、電力などの産業分野で使用される水の浄化、脱水素、脱油、脱臭などに広く利用されています。通常、63％～86％のコロイド物質を除去できる；約50％の鉄；そして47％～60％の有機物。 一般的な薬剤　聚合塩化アルミニウム　聚合塩化アルミニウムは無機高分子凝集剤であり、ヒドロキシドイオンの架橋作用と多価陰イオンの重合作用によって生成される、分子量が大きく電荷が高い無機高分子の水処理薬剤です。 特徴 1、フロックの形成が速く、活性が高く、ろ過性に優れている。 2. アルカリ性助剤を添加する必要がなく、吸湿してもその効果は変わらない。 3. pH値の適応範囲が広く、適応性に優れ、用途が多岐にわたる。 4. 処理済みの水には塩分が少ない。 5、重金属や放射性物質による水の汚染を除去できる。 6、有効成分が高く、保管や輸送が容易です。 作用　ポリ（合）塩化アルミニウムの凝集作用は以下の通りである：a、水中のコロイド物質に対する強力な電気的中和作用。 b、加水分解生成物による水中懸濁物の優れた架橋吸着作用。 c、溶解性物質に対する選択的吸着作用。 ポリアルミニウムクロライドは、ヒドロキシドイオンの架橋作用と多価陰イオンの重合作用によって生成される、分子量が大きく電荷が高い無機高分子系の水処理剤です。その特徴は主に圧力式霧化器の動作原理によって決まり、この乾燥システムに独自の特徴をもたらしています。圧力式スプレードライによって得られる製品は多孔質の微粒子状または中空の微粒子状であるため、陰イオンポリアクリルアミドを用いた圧力式スプレードライでは、主に顆粒状の製品を得ることを目的としており、得られる顆粒状製品は優れた防塵性と流動性を有している。 用途 ①都市の給排水浄化：川の水、貯水池の水、地下水。 ⒉工業用水の浄化。 ⒊都市汚水処理。 ⒋工業廃水および廃棄物からの有用物質の回収、石炭洗浄廃水に含まれる石炭粉の沈殿促進、でんぷん製造業におけるでんぷんの回収。 ⒌各種工業廃水処理：染色廃水、皮革廃水、フッ素含有廃水、重金属廃水、油分含有廃水、製紙廃水、石炭洗浄廃水、鉱山廃水、醸造廃水、冶金廃水、肉類加工廃水、汚水処理。 ⒍製紙用ゲル化剤　⒎糖液の精製　⒏鋳造成形　⒐布地のしわ防止　⒑触媒担体　⒒医薬品の精製　⒓セメントの早強化　⒔化粧品原料　ポリマー硫酸鉄　ポリマー硫酸鉄の形態・性状は淡黄色の無定形粉末状固体で、水に非常によく溶ける。10％（重量）の水溶液は赤褐色の透明な溶液となり、吸湿性がある。重合硫酸鉄は、飲料水、工業用水、各種工業廃水、都市汚水、汚泥の脱水などの浄化処理に広く利用されています。 適用特性 聚合硫酸鉄は、他の無機フロック剤と比較して以下の特徴を有する：1. 新型で高品質かつ高効率な鉄塩系無機高分子フロック剤； 2. 凝結性能に優れ、フロックが密で、沈降速度が速い； 3. 水質浄化効果に優れ、水質が良好で、アルミニウムや塩素、重金属イオンなどの有害物質を含まず、鉄イオンの水相移動もない。無毒で無害、安全かつ信頼性が高い； 4. 濁りの除去、脱色、脱油、脱水、殺菌、消臭、藻類の除去、水中のCODやBOD、重金属イオンの除去など、優れた効果がある； 5. 水域のpH値範囲は4～11と広く、最適なpH値範囲は6～9であり、浄化後の原水のpH値および全アルカリ度の変動幅は小さく、処理装置への腐食性も低い； 6. 微汚染水、藻類を含む水、低温で濁度が低い原水の浄化効果に優れ、特に高濁度の原水の浄化に非常に効果的です； 7. 投与量が少なく、コストも安いため、処理費用を20％～50％節約できる。 含油廃水処理における特徴　凝集技術は、適応性が高く、乳化油や溶解油、さらには生物学的に分解しにくい複雑な高分子有機物まで除去できるという特長から、含油廃水の処理に広く利用されている。一般的に使用される凝集剤には、無機凝集剤、有機凝集剤、複合凝集剤の3つの大きなカテゴリーがある。 無機高分子凝集剤の中で、ポリ塩化アルミニウムやポリ硫酸鉄などの低分子量の無機凝集剤は、処理効果が高く、価格も安く、使用量も少なくて済むため、高い効率性から広く利用されている。 ポリアクリルアミド ポリアクリルアミド（PAM）は水溶性の高分子ポリマーで、ほとんどの有機溶剤には溶けず、優れた凝集性を持ち、液体間の摩擦抵抗を低減することができる。イオン特性によっては、非イオン型、陰イオン型、陽イオン型、両性型の4種類に分類される。 作用原理 1) 凝集作用原理：PAMを凝集に使用する場合、凝集させる物質の種類や表面特性、特に動電位、粘度、濁度、および懸濁液のpH値が関係してくる。粒子表面の動電位は粒子同士が凝集しない原因となるため、表面電荷が反対のPAMを加えることで動電位を低下させ、凝集させることができる。 2) 吸着架橋：PAM分子鎖が異なる粒子表面に固定され、各粒子間にポリマーの橋が形成されることで、粒子が集合体を形成し沈降する。 3) 表面吸着：PAM分子上の極性基による粒子の各種吸着。 4) 強化作用：PAM分子鎖がさまざまな機械的、物理的、化学的な作用によって分散相を結びつけ、網目構造を形成することで強化作用を発揮する。 適用範囲 1、製紙工程における留着剤、強化剤として。 2、水処理において凝集助剤、凝集剤、汚泥脱水剤として使用される。 3、石油の掘削・採取において、降水剤、原油駆出剤として使用される。 4、PAMは、増粘、コロイドの安定化、抗抵抗、接着、成膜、バイオメディカル材料などの分野でも広く利用されている。 タール脱水剤：簡単かつ迅速に脱水し、蒸気とコストを節約！水分を30から1未満まで下げることができます。 コークス製造廃水のCOD除去剤A909により、CODを200～500ppmまで低減