螯合劑、以及水垢防止劑、洗凈劑及水處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明的實(shí)施方式涉及螯合劑、以及水垢防止劑、洗凈劑及水處理方法。
[0002] 本申請(qǐng)基于2014年9月3日在日本申請(qǐng)的特愿2014-179553號(hào)主張優(yōu)先權(quán)，并將 其內(nèi)容援引于此。
【背景技術(shù)】
[0003] 自來(lái)水中含有鈣等礦物質(zhì)成分。
[0004] 例如鍋爐等將水加熱的裝置的配管中，可見(jiàn)到含有礦物質(zhì)成分的堆積物（水垢）， 上述水垢有時(shí)會(huì)成為配管堵塞的原因。上述水垢中，主要含有從水中沉淀的碳酸鈣。
[0005] 洗凈劑有時(shí)在礦物質(zhì)成分的影響下起泡變差、洗凈力下降。
[0006] 針對(duì)于此，以往利用具有與礦物質(zhì)成分配位生成螯合化合物從而將礦物質(zhì)成分從 水中分離的作用的螯合劑。
[0007] 螯合劑也被用于藥液和廢水等被處理水中含有的金屬離子的除去和回收。
[0008] 但是，根據(jù)被處理水的液性，有可能無(wú)法充分獲得螯合效果。例如當(dāng)被處理水為強(qiáng) 酸性的情況下，無(wú)法充分獲得螯合效果。
[0009] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0010] 專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0011] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1 :日本特開(kāi)2001-279228號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0013] 本發(fā)明要解決的問(wèn)題在于提供能夠在更寬的pH范圍內(nèi)發(fā)揮高的螯合效果的螯合 劑、以及水垢防止劑、洗凈劑及水處理方法。
[0014] 用于解決技術(shù)問(wèn)題的手段
[0015] 實(shí)施方式的螯合劑具有將胺化合物中的-NH-部位或_冊(cè)12部位的氫原子取代為由 二甘醇酸衍生出的官能團(tuán)而成的酰胺化合物。上述胺化合物選自由下述通式（1)表示的化 合物和分子量為200~100000的聚乙烯亞胺組成的組。
[0016] [化 1]
[0017]
[0018] 式中，x、y以及z分別表示-CH2-CH2-NH-的重復(fù)數(shù)，x是1~10的整數(shù)，y是0~ 5的整數(shù)，z是0~5的整數(shù)。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1是表示用于說(shuō)明第1實(shí)施方式的水處理方法的水處理系統(tǒng)的概略圖。
[0020] 圖2是表示用于說(shuō)明第2實(shí)施方式的水處理方法的膜分離裝置的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 以下，對(duì)實(shí)施方式的螯合劑進(jìn)行說(shuō)明。
[0022] 本實(shí)施方式的螯合劑是酰胺化合物。
[0023] 上述酰胺化合物是指含有選自由-NH-C( = 0) _、以及>N-C( = 0)-的結(jié)構(gòu)組成的 組中的至少一種結(jié)構(gòu)的化合物。構(gòu)成本實(shí)施方式的螯合劑的酰胺化合物也可以具有羧基， 該羧基也可以形成羧酸鹽。
[0024] 上述酰胺化合物通過(guò)將胺化合物中的-NH-部位或-NH2部位的氫原子取代為由二 甘醇酸衍生出的官能團(tuán)而成。
[0025] 關(guān)于胺化合物中的-NH2部位的2個(gè)氫原子，可以是兩個(gè)氫原子都被上述官能團(tuán)取 代，也可以是只一個(gè)氫原子被上述官能團(tuán)取代。
[0026] 但是，也可以不是胺化合物中的所有的-NH-部位或_見(jiàn)12部位的氫原子都被上述 官能團(tuán)取代。
[0027] 以下，對(duì)胺化合物進(jìn)行說(shuō)明。
[0028] 上述胺化合物選自由下述通式（1)表示的化合物和分子量為200~100000的聚 乙烯亞胺組成的組。
[0029] [化 2]
[0030]
[0031] 式中，x、y以及z分別表示-CH2-CH2-NH-的重復(fù)數(shù)，x是1~10的整數(shù)，y是0~ 5的整數(shù)，z是0~5的整數(shù)。
[0032] 上述通式⑴中，X是1~10的整數(shù)，優(yōu)選1~5。
[0033] y是0~5的整數(shù)，優(yōu)選0或1。
[0034] z是0~5的整數(shù)，優(yōu)選0或1。
[0035] 作為上述通式（1)表示的化合物的優(yōu)選化合物，例如可舉出乙二胺、二亞乙基三 胺、三（2-氨基乙基）胺、三亞乙基四胺、四亞乙基五胺、五亞乙基六胺。
[0036] 聚乙烯亞胺的分子量為200~100000,優(yōu)選為300~10000,進(jìn)一步優(yōu)選為400~ 3000 〇
[0037] 當(dāng)聚乙烯亞胺的分子量為上述下限值以上時(shí)，容易發(fā)揮螯合效果。另一方面，當(dāng)為 上述上限值以下時(shí)，溶解性提高。另外，在上述范圍內(nèi)聚乙烯亞胺的分子量越大，從含有重 金屬的被處理水中分離重金屬的效果越高。
[0038] 另外，聚乙烯亞胺的分子量是指數(shù)均分子量，是通過(guò)沸點(diǎn)上升法測(cè)定的值。
[0039] 以下，對(duì)由二甘醇酸衍生出的官能團(tuán)進(jìn)行說(shuō)明。
[0040] 作為上述官能團(tuán)，可舉出下述化學(xué)式（2)表示的基團(tuán)、或下述通式（3)表示的基 團(tuán)。
[0041] [化 3]
[0042]
1234 通式（3)中，M+是抗衡陽(yáng)離子。式中，*表示結(jié)合鍵。 2 上述式（3)中，作為M+，例如可舉出鈉離子、鉀離子等堿金屬陽(yáng)離子；銨離子；單乙 3 醇銨離子、二乙醇銨離子、三乙醇銨離子等烷醇銨離子。其中，從溶解性變得更加良好的觀 4 點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選堿金屬陽(yáng)尚子。
[0045] 上述式（2)、式⑶中，*的結(jié)合鍵代替上述胺化合物中的-NH-部位或-NH2部位 的氫原子而鍵合于氮原子上。
[0046] 據(jù)推定，在上述式（2)、式（3)表示的基團(tuán)中，2個(gè)羰基（>C( =0))的氧原子、以 及醚鍵（-〇-)的氧原子這3個(gè)部位分別與金屬離子（絡(luò)合物的中心原子）配位鍵合。
[0047] 作為本實(shí)施方式的螯合劑，具體可舉出下述化學(xué)式（1-1)~（1-6)分別表示的酰 胺化合物、以及將分子量為200~100000的聚乙烯亞胺中的-NH-部位或-NH2部位的氫原 子取代為上述官能團(tuán)R而成的高分子化合物等。
[0048] 上述聚乙烯亞胺中的每1分子中的上述官能團(tuán)R的數(shù)目?jī)?yōu)選為2~1000,進(jìn)一步 優(yōu)選為2~100。當(dāng)上述官能團(tuán)R的數(shù)目為上述優(yōu)選的下限值以上時(shí)，更容易獲得螯合效 果。另一方面，當(dāng)上述官能團(tuán)R的數(shù)目超過(guò)上述優(yōu)選的上限值時(shí)，溶解性可能會(huì)下降。
[0049][化 4]
[0050]
123 化學(xué)式中，R是上述化學(xué)式（2)表示的基團(tuán)、或通式（3)表示的基團(tuán)。1分子中的 多個(gè)R可以相互相同也可以不同。 2 以下，對(duì)本實(shí)施方式的螯合劑的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。 3 本實(shí)施方式的螯合劑包含羧酸型的酰胺化合物和羧酸鹽型的酰胺化合物。例如， 羧酸型的酰胺化合物是通過(guò)將上述胺化合物（通式（1)表示的化合物、特定分子量的聚乙 烯亞胺）與二甘醇酸酐在溶劑中混合來(lái)制造的。
[0054] 另外，羧酸鹽型的酰胺化合物是通過(guò)將上述胺化合物與二甘醇酸酐在溶劑中混合 后添加堿并混合來(lái)制造的。
[0055] 上述胺化合物與二甘醇酸酐的混合比率，例如可以考慮胺化合物中含有 的-NH-部位或-NH2部位的數(shù)目等來(lái)適當(dāng)決定。
[0056] 將上述胺化合物與二甘醇酸酐混合時(shí)的溫度條件，優(yōu)選為50°C以下，進(jìn)一步優(yōu)選 為5~30°C。
[0057] 將上述胺化合物與二甘醇酸酐混合時(shí)的混合時(shí)間，可以考慮溫度條件、配合量等 來(lái)適當(dāng)決定。例如混合時(shí)間優(yōu)選為〇. 2~24小時(shí)，進(jìn)一步優(yōu)選為1~6小時(shí)。
[0058] 作為溶劑，例如可舉出二氯甲烷、氯仿、甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丙酮、乙酸乙酯、 乙腈、甲苯、苯、7jC、2-甲氧基乙醇等。
[0059] 作為堿，例如可舉出氫氧化鈉、氫氧化鉀等堿金屬的氫氧化物；氨；單乙醇胺、二 乙醇胺、三乙醇胺等烷醇胺。
[0060] 得到的羧酸型或羧酸鹽型的酰胺化合物可以在餾去溶劑后直接作為螯合劑使用。 另外，也可以將通過(guò)色譜法等精制得到的羧酸型或羧酸鹽型的酰胺化合物作為螯合劑使 用。
[0061] 上述實(shí)施方式的螯合劑是將特定的胺化合物中的-NH-部位或-NH2部位的氫原子 取代為由二甘醇酸衍生出的官能團(tuán)而成的酰胺化合物，因此可以在更寬的pH范圍內(nèi)發(fā)揮 高的螯合效果。
[0062] 上述實(shí)施方式的螯合劑即使在強(qiáng)酸性條件下也顯示出高的螯合效果，而且溶解性 也良好。
[0063] 另外，上述實(shí)施方式的螯合劑對(duì)重金屬以及輕金屬中的任一金屬均顯示出高的螯 合效果。
[0064] 上述實(shí)施方式的螯合劑優(yōu)選用于例如洗滌劑、無(wú)機(jī)顏料分散劑、纖維處理劑、水處 理劑、電解剝離劑、木材紙漿的漂白助劑等用途。
[0065] 以下，對(duì)實(shí)施方式的水垢防止劑進(jìn)行說(shuō)明。
[0066] 本實(shí)施方式的水垢防止劑含有上述實(shí)施方式的螯合劑。螯合劑可以單獨(dú)使用1 種，也可以并用2種以上。