專利名稱：：凝集劑及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及凝集劑及其制造方法，詳細(xì)而言，涉及利用了由礦物原料得到的單位粒子本身的自凝集性的凝集劑及其制造方法，所述礦物原料由土、巖石(包括火山噴出物)的風(fēng)化物形成且以含水鋁硅酸鹽微粒子為主體。
背景技術(shù)：
：以往，作為水處理用凝集劑的代表性物質(zhì)，有多價(jià)金屬鹽、多價(jià)金屬的氫氧化物簇(cluster)、聚硅酸離子、聚硅酸離子和多價(jià)金屬的氫氧化物簇的復(fù)合體、合成高分子化合物等。這些都是化學(xué)合成物，多價(jià)金屬鹽、多價(jià)金屬的氫氧化物簇、合成高分子化合物等其自身很多具有生理活性，大量使用時(shí)有時(shí)也擔(dān)心因未反應(yīng)的凝集劑成分殘留于處理水中所導(dǎo)致的環(huán)境影響。另外，處理對(duì)象水中的懸濁物質(zhì)是來自土、堆積物的微細(xì)礦物時(shí)，根據(jù)使用量不同，通過多價(jià)金屬鹽、多價(jià)金屬的氫氧化物簇、聚硅酸離子、聚硅酸離子和多價(jià)金屬的氫氧化物簇的復(fù)合體、合成高分子化合物等使其凝集而得到的凝集體的組成與懸濁物質(zhì)的組成有很大的不同，有時(shí)成為限制凝集沉淀物的處理、作為資源再利用的重要因素。進(jìn)而，以堿土類金屬的碳酸鹽、氧化物、氫氧化物等為原料的凝集劑或?qū)⑺鼈冏鳛樵系囊徊糠侄械哪瘎?，雖然凝集劑本身的生理活性低，但由于使處理水的pH上升，或凝集沉淀物為堿性，因而有不適合處理、再利用的情況。為了彌補(bǔ)這種缺點(diǎn)，在專利文獻(xiàn)l中，開發(fā)出以火山灰土壤、浮石風(fēng)化物為原料的凝集劑。由于這種凝集劑以火山灰土壤、浮石風(fēng)化物為原料，所以即使殘留于處理水中，對(duì)環(huán)境的影響也小，具有凝集沉淀物的處理及再利用容易的效果。專利文獻(xiàn)l:特開2002-136978號(hào)>^才艮
發(fā)明內(nèi)容在專利文獻(xiàn)l中記載的技術(shù)是，通過將火山灰土壤、浮石風(fēng)化物進(jìn)行磨碎處理而增大表面積，使帶電部位大量出現(xiàn)，從而中和處理對(duì)象水中的懸濁物質(zhì)的C電位，使得C電位在士10mv的范圍。通過該中和，粒子間引力超過表面電荷的斥力，粒子相互結(jié)合。即，為了中和懸濁粒子的C電位，而使用經(jīng)磨碎處理的粉末。但是，在所述專利文獻(xiàn)l的技術(shù)中，很難通過磨碎處理將粒子微小化到亞微米級(jí)，由于反應(yīng)表面積的增加有限，因而其結(jié)果是，為了中和電荷而有必要添加大量的該凝集劑。另外，存在如下等問題通過磨碎處理，原料中例如石英、長(zhǎng)石、火山玻璃等的泥沙乃至砂尺寸的礦物粒子微細(xì)化，它們作為新的懸濁粒子、即作為懸濁物質(zhì)而被加入到處理對(duì)象水中，含水鋁硅酸鹽的結(jié)構(gòu)被破壞，因而鋁容易作為離子溶出。進(jìn)而，由于進(jìn)行磨碎處理后作為粉體使用，因而難以事先大量生產(chǎn)，有欠缺實(shí)用性的問題。即，如果在使用前預(yù)先大量生產(chǎn)來保管，則因環(huán)境濕度而導(dǎo)致固體化，有在使用時(shí)必須再度進(jìn)行粉末化的煩瑣，缺乏實(shí)用性。因此，本發(fā)明的課題在于提供發(fā)揮礦物原料的特性、且凝集效果優(yōu)異的液狀凝集劑及其制造方法，所述礦物原料由土、巖石(包括火山噴出物)的風(fēng)化物形成且以含水鋁硅酸鹽微粒子為主體。本發(fā)明的其他課題通過以下記述而明確。上述課題通過以下的各發(fā)明來解決。第1項(xiàng)發(fā)明，凝集劑，其特征為，以將礦物原料中的礦物粒子集合體破壞而得到的單位粒子為主要成分，該單位粒子中的含水鋁硅酸鹽結(jié)構(gòu)未被破壞而殘存著，該單位粒子存在于水中，且該單位粒子具有自凝集性，所述礦物原料由土、巖石(包括火山噴出物)的風(fēng)化物形成且以含水鋁硅酸鹽微粒子為主體。4第2項(xiàng)發(fā)明，根據(jù)第l項(xiàng)所述的凝集劑，其特征為，上述單位粒子在水中處于^t或稀松締合狀態(tài)。第3項(xiàng)發(fā)明，根據(jù)第2項(xiàng)所述的凝集劑，其特征為，添加pH調(diào)整劑，使得上述單位粒子維持在水中a或稀松締合狀態(tài)。第4項(xiàng)發(fā)明，根據(jù)第l、2或3項(xiàng)所述的凝集劑，其特征為，調(diào)整pH或共存鹽類濃度，使得上述處于^:或稀松締合狀態(tài)的單位粒子具有自凝集性。第5項(xiàng)發(fā)明，凝集劑的制造方法，其具有如下工序采取T物原料后進(jìn)行分選的工序，所述礦物原料由土、巖石(包括火山噴出物)的風(fēng)化物形成且以含水鋁硅酸鹽微粒子為主體；和在將所述礦物原料^分歉處理用容器中并加入水的狀態(tài)下，通過攪拌法、振動(dòng)法或振蕩法來破壞礦物粒子集合體而得到單位粒子的工序；其特征為，在得到上述單位粒子的工序中，在破壞礦物原料中的礦物粒子集合體時(shí)，在不破壞單位粒子中的含水鋁硅酸鹽結(jié)構(gòu)的范圍內(nèi)，選擇采用選自攪拌法、振動(dòng)法或振蕩法中的一種方法或?qū)⑺鼈兘M合而得的方法。第6項(xiàng)發(fā)明，根據(jù)第5項(xiàng)所述的凝集劑的制造方法，其特征為，添加pH調(diào)整劑，使得所述單位粒子維持在水中#或稀松締合狀態(tài)。第7項(xiàng)發(fā)明，根據(jù)第5或第6項(xiàng)所述的凝集劑的制造方法，其特征為，調(diào)整pH或共存鹽類濃度，使得在水中處于分散或稀松締合狀態(tài)的單位粒子具有自凝集性。根據(jù)第l項(xiàng)所述的發(fā)明，由于單位粒子中的含水鋁硅酸鹽結(jié)構(gòu)未被破壞而殘存著，因而可以最大限度地發(fā)揮凝集原料本來所具有的凝集效果，因此，具有添加量非常少就能解決的效果。根據(jù)第2項(xiàng)所述的發(fā)明，由于上述單位粒子在水中處于分散或稀松締合狀態(tài)，因而反應(yīng)性好，具有可以瞬間發(fā)揮凝集效果的效果。根據(jù)第3項(xiàng)所述的發(fā)明，由于添加pH調(diào)整劑使得上述單位粒子維持在水中M或稀松締合狀態(tài)，因而維持品質(zhì)的同時(shí)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定保存。根據(jù)第4項(xiàng)所述的發(fā)明，由于該處于^L或稀松締合狀態(tài)的單位粒子具有自凝集性，懸濁粒子附著或被包合于自凝集而得的單位粒子集合體而凝集沉降，因而具有很少影響懸濁粒子電荷的效果。進(jìn)而，即使過剩添加時(shí)，未反應(yīng)的凝集劑也不會(huì)殘存于處理水中。根據(jù)第5項(xiàng)所述的發(fā)明，由于在得到上述單位粒子的工序中，在破壞礦物原料時(shí)，在不破壞單位粒子中的含水鋁硅酸鹽結(jié)構(gòu)的范圍內(nèi)，選擇采用選自攪拌法、振動(dòng)法或振蕩法中的一種方法或?qū)⑺鼈兘M合而得的方法，因而不同于以往的磨碎處理，沒有如下情況原料中泥沙乃至砂尺寸的礦物微粒子微細(xì)化，它們成為新的懸濁粒子而被加入到處理對(duì)象水中。根據(jù)第6項(xiàng)所述的發(fā)明，由于添加pH調(diào)整劑，使得單位粒子維持在水中分散或稀松締合狀態(tài)，因而有可以長(zhǎng)時(shí)間維持凝集穩(wěn)定性的效果。根據(jù)第7項(xiàng)所述的發(fā)明，由于調(diào)整pH或共存鹽類濃度，使得該處于分散或稀松締合狀態(tài)的單位粒子具有自凝集性，因而確切地實(shí)現(xiàn)了自凝集性，有可以穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)懸濁粒子的凝集沉降的效果。圖1:顯示水質(zhì)測(cè)定結(jié)果(濁度)的圖。圖2:顯示水質(zhì)測(cè)定結(jié)果(水溫)的圖。圖3:顯示水質(zhì)測(cè)定結(jié)果(電導(dǎo)率)的圖。圖4:顯示水質(zhì)測(cè)定結(jié)果(DO)的圖。圖5:顯示水質(zhì)測(cè)定結(jié)果(pH)的圖。圖6:顯示比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖。圖7:本發(fā)明試樣的透射電子顯微鏡照片。圖8:比較的磨碎處理情況的X射線衍射圖。圖9:顯示干式磨碎所致的高嶺石破壞狀態(tài)的照片。具體實(shí)施例方式以下，說明本發(fā)明的實(shí)施方式。本發(fā)明所述的凝集劑制造方法的第1工序是采取礦物原料后進(jìn)行分選的工序，所述礦物原料由土、巖石(包括火山噴出物)的風(fēng)化物形成且以含水鋁硅酸鹽微粒子為主體。本發(fā)明中使用的凝集劑的主要原料，只要是由土、巖石(包括火山噴出物)的風(fēng)化物形成且以含水鋁硅酸鹽微粒子為主體的礦物原料即可，可例舉例如紅黃色土、紅色土、火山灰腐植黑表土及玄武巖、火山灰、輕石等的風(fēng)化物等。需要說明的是，由其大部分不適合水處理程度的石礫形成的物質(zhì)是不優(yōu)選的，另外，在對(duì)于處理水的有機(jī)物含量有限制的情況下，不優(yōu)選腐植物質(zhì)含量高的物質(zhì)。第2工序是，在將所述礦物原料^分散處理用容器中并加入水的狀態(tài)下，通過攪拌法、振動(dòng)法或振蕩法來進(jìn)行破壞而得到單位粒子的工序，在得到上述單位粒子的工序中，在破壞礦物原料中的礦物粒子集合體時(shí)，在不破壞單位粒子中的含水鋁硅酸鹽結(jié)構(gòu)的范圍內(nèi)，選擇采用選自攪拌法、振動(dòng)法或振蕩法中的一種方法或?qū)⑺鼈兘M合而得的方法。所釆取的土、巖石(包括火山噴出物)的風(fēng)化物，有是牢固地結(jié)合的礦物粒子集合體的情況，或是結(jié)合比較弱的礦物粒子集合體的情況。根據(jù)結(jié)合力的程度，可以選擇使用選自攪拌法、振動(dòng)法或振蕩法中的一種方法或?qū)⑺鼈兘M合而得的方法。作為攪拌法，可以舉出用攪拌器、攪拌翼、潛水泵、水中攪拌器進(jìn)行的攪拌等；作為振動(dòng)法，可以舉出用高頻振動(dòng)器、聲波等進(jìn)行的振動(dòng)等；作為振蕩法，可以舉出往復(fù)振蕩、回旋振蕩等。土、巖石風(fēng)化物中含有的礦物微粒子的主體是含7jc鋁硅酸鹽，它們?nèi)菀滓驒C(jī)械磨碎而結(jié)構(gòu)被破壞。其結(jié)果是，出現(xiàn)鋁容易作為離子溶出等的問題。因此，不優(yōu)選將成為原料的土、巖石風(fēng)化物進(jìn)行機(jī)械磨碎。如果采用本發(fā)明的上述方法，則與以往的磨碎處理不同，可以不破壞含水鋁硅酸鹽結(jié)構(gòu)，而僅破壞這些礦物粒子集合體來得到單位粒子。另外，沒有如下情況原料中所含泥沙乃至砂尺寸的礦物也微細(xì)化，它們成為新的懸濁粒子而被加入到處理對(duì)象水中。通過上述在水中的分散處理得到單位粒子，得到所得單位粒子在水中以分?jǐn)溁蛳∷删喓蠣顟B(tài)存在的本發(fā)明的凝集劑。水的添加量沒有特別限制，考慮用于注入的裝置的恥格、所制造凝集劑的輸送成本等來決定。上述單位粒子如果用上述方法進(jìn)行^t處理，則即使沒有添加物也在水中分散，推定這基本上是因電荷的排斥所致。由于所述^:狀態(tài)隨著時(shí)間的經(jīng)過有減少的情況，此時(shí)優(yōu)選添加pH調(diào)整劑以維持在水中分歉的狀態(tài)。本發(fā)明中，所得單位粒子的特征為具有自凝集性。另外，還可以調(diào)整pH或共存鹽類濃度，使得其具有自凝集性。在本說明書中，"自凝集性"是指，向不存在懸濁粒子的水(例如用膜濾器將處理對(duì)象水進(jìn)行過濾而得到的水)中添加時(shí)，其自身凝集的情況。本發(fā)明的凝集劑中，不排除混合有用于調(diào)節(jié)性狀的非活性物質(zhì)、其他種類的凝集劑等的情況。下面，補(bǔ)充說明本發(fā)明的基本原理。本發(fā)明人等基于對(duì)懸浮于水中的微粒子的凝集機(jī)制的認(rèn)識(shí)，對(duì)自然環(huán)境中存在的土、巖石(包括火山噴出物)的風(fēng)化物中含有的微粒子的^:、凝集現(xiàn)象進(jìn)行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)如下現(xiàn)象，將土、巖石(包括火山噴出物)的風(fēng)化物中含有的礦物微粒子集合體破壞，使得礦物微粒子作為單位粒子以M或稀松締合狀態(tài)存在，在此基礎(chǔ)上添加到處理對(duì)象水中，此時(shí)，只要其自身發(fā)生凝集(自凝集性)，或調(diào)整pH、共存鹽類濃度等來賦予自凝集性，就可以作為凝集劑發(fā)揮功能，無論構(gòu)成礦物種類如何。接著，用膠體科學(xué)的方法研究將土、巖石(包括火山噴出物)的風(fēng)化物的粒子集合體破壞而得的物質(zhì)作為凝集劑的功能，結(jié)果推定在土、巖石(包括火山噴出物)的風(fēng)化物中含有的礦物樣支粒子具有自凝集性時(shí)，物理性地混入處理對(duì)象水中的懸浮粒子而形成絮凝物的機(jī)制是重要的。進(jìn)而，還明確了當(dāng)土、巖石(包括火山噴出物)的風(fēng)化物中的礦物微粒子和處理對(duì)象水中的懸濁粒子的C電位符號(hào)相反時(shí)，由于兩者間的靜電相互作用而促進(jìn)凝集。以往，如特開2002-136978中所述，作為不同種類的膠體粒子的凝集機(jī)制，一直認(rèn)為懸濁粒子的靜電相互作用所致的表面電荷中和是最重要的。但是，本發(fā)明發(fā)現(xiàn)了如下現(xiàn)象對(duì)于本發(fā)明的凝集劑而言，例如通過將以高嶺土礦物為主體的土的礦物粒子集合體破壞，并將pH調(diào)節(jié)到4.5左右而調(diào)整得到的凝集劑，其中所含的粒子的C電位為負(fù)，盡管如此，對(duì)于懸濁物質(zhì)的主體是伊利石、其C電位也同樣是負(fù)的濁水，依然可以作為凝集劑發(fā)揮作用。由此推定當(dāng)土、巖石(包括火山噴出物)的風(fēng)化物中所含的礦物微粒子在處理對(duì)象水中凝集時(shí)，物理性地混入其處理對(duì)象水中的懸浮粒子而形成絮凝物的機(jī)制是重要的。總之，可以說本發(fā)明的凝集劑是盡量破壞土、巖石(包括火山噴出物)的風(fēng)化物中含有的礦物微粒子集合體而形成單位粒子，在水中處于^或它們稀松締合狀態(tài)，調(diào)整到當(dāng)投入處理對(duì)象水中時(shí)凝集劑的礦物微粒子進(jìn)行自身凝集那樣的狀態(tài)。在本發(fā)明中，對(duì)于不用調(diào)整pH或共存鹽類濃度就具有自凝集性的物質(zhì)而言，沒必要進(jìn)行所述的調(diào)整。處理對(duì)象水中的懸濁物質(zhì)的凈表面電荷是已知的，在其是正的情況下，用pH調(diào)整劑將其制成堿性，當(dāng)處理對(duì)象水中的懸濁物質(zhì)的凈表面電荷是負(fù)的情況下，用pH調(diào)整劑將其制成酸性，這樣有利于凝集的促進(jìn)。但是，無論如何pH必須是在添加到處理對(duì)象水中時(shí)進(jìn)行自身凝集的范圍。用于此的pH調(diào)整劑的添加方法沒有特別限制。另外，pH調(diào)整劑的種類也沒有限制，優(yōu)選選擇適于對(duì)象水的處理目的、確保處理水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的物質(zhì)。例如，在將處理水供給飲用時(shí)，排放到河流、下水道時(shí)，應(yīng)避免使用氨水進(jìn)行堿性化等。另外，pH是用pH試紙、pH計(jì)等測(cè)定的，其程度取決于土、巖石(包括火山噴出物)的風(fēng)化物中含有的物質(zhì)的溶解，優(yōu)選是鐵、鋁、硅等不顯著溶解的程度。以下，通過實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。實(shí)施例1<本發(fā)明凝集劑的制造>將在熊本縣采取的有機(jī)態(tài)碳含量為0.1%的風(fēng)化火山灰進(jìn)行風(fēng)干而得的物質(zhì)作為原料使用。將原料200g采入lL容器中，一點(diǎn)一點(diǎn)地加入水，一邊將原料和水充分混合，一邊使總?cè)轂?L。然后，加入2mol/L的鹽酸調(diào)整pH到4.5，用KAIJOCorporation制的T-A4280型聲波發(fā)生裝置，以200W的輸出功率、19.5kHz的聲波進(jìn)行30分鐘處理。<用所制作的凝集劑進(jìn)行的凝集特性試驗(yàn)>使用長(zhǎng)期濁水化現(xiàn)象成為問題的水壩湖水，用JarTester進(jìn)行凝集沉降試驗(yàn)，進(jìn)行了確認(rèn)向供試濁水的添加量和攪拌條件(時(shí)間強(qiáng)度)與濁度變化的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)。得知在該水壩湖水中引起長(zhǎng)期濁水化的原因物質(zhì)是絹云母。(實(shí)驗(yàn)步驟)在500ml燒杯中采入500ml的供試濁水，置于JarTester(JMD-8S，宮本理研工業(yè)(林)制)上。將攪拌翼的轉(zhuǎn)數(shù)調(diào)整到設(shè)定條件，用移液管向燒杯內(nèi)添加設(shè)定量的凝集劑后，使JarTester運(yùn)轉(zhuǎn)，以設(shè)定的轉(zhuǎn)數(shù)和時(shí)間進(jìn)行攪袢。停止后使其靜置，在30秒、1、3、5、10、30分種后用移液管等采取燒杯內(nèi)的濁水(水面下lcm),用積分球濁度計(jì)進(jìn)行濁度的測(cè)定。(實(shí)驗(yàn)結(jié)果)1.添加量在濁度為114ppm、攪拌翼轉(zhuǎn)數(shù)60rpm、攪拌時(shí)間10分的統(tǒng)一條件下，將凝集劑的添加量變化為14、36、74、150、300、700、1500mg/L，確認(rèn)靜置10分鐘后的濁度變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果示于表l中。表1<凝集劑的添加量與濁度變化><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>由表1可知，對(duì)于供試濁水而言，凝集劑的添加量為150mg/L以上則濁度小于10ppm。2.攪拌翼轉(zhuǎn)數(shù)在濁度為114~117ppm、凝集劑添加量為150mg/L、攪拌時(shí)間為10分鐘的統(tǒng)一條件下，將攪拌翼轉(zhuǎn)數(shù)變化為30、60、120、170rpm，確認(rèn)了靜置10分鐘后的濁度變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果示于表2中。表2〈攪拌翼的轉(zhuǎn)數(shù)與濁度變化〉凝集劑添加量(mg/L〉攪拌時(shí)間(分鐘)攪拌翼的轉(zhuǎn)數(shù)濁度(ppm)靜置10分鐘后的除去率(％)添加前IO分鐘后，50to301179.891.8601t44.8訴.8120"71.299.0，70"7U抑.1由表2可知，隨著轉(zhuǎn)數(shù)的增加，靜置IO分鐘后的上清液濁度降低,即使在轉(zhuǎn)數(shù)為30rpm的非常緩慢的攪拌下，10分鐘后的濁度也變?yōu)?0ppm以下。3.攪拌時(shí)間在濁度為120ppm、凝集劑添加量為150mg/L、攪拌翼轉(zhuǎn)數(shù)為60rpm的統(tǒng)一條件下，將攪拌時(shí)間變化為20秒、1、3、5、IO分鐘，確認(rèn)了靜置10分鐘后的濁度變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果示于表3中。表3<攪拌時(shí)間與濁度變化>凝集劑添加量攪拌時(shí)間攪拌翼的轉(zhuǎn)數(shù)濁度(ppm)靜置10分鐘后的除去率(％)添加前IO分鐘后1幼20秒抑12038.267.3l分鐘12028.876.23分鐘12011,6的.35分鐘120"96,2io分鐘1202.897.7由表3可知，隨著攪拌時(shí)間的增加，IO分鐘后的上清液濁度降低，而攪拌5分鐘以上，靜置IO分鐘后的濁度變?yōu)樾∮?0ppm。<用所制作的凝集劑進(jìn)行的生物影響試驗(yàn)>(實(shí)驗(yàn)步驟)在供試濁水中飼育(喂養(yǎng))試驗(yàn)動(dòng)物(青鏘，Oryziaslatipes)l周后，添加凝集劑使?jié)豳|(zhì)凝集沉淀，在該狀態(tài)下觀察3周的生死和癥狀。在暴露期間中確認(rèn)水溫、DO(溶解氧濃度)、pH的變化。在加入到試驗(yàn)容器內(nèi)的10L濁水中，添加凝集劑使其為150mg/L，通過攪拌來調(diào)整。試驗(yàn)是以每7天交換試驗(yàn)液全量的半靜水式來進(jìn)行的。交換用的試驗(yàn)液是在添加凝集劑時(shí)(試驗(yàn)開始后第7天)用與暴露區(qū)同樣的方法調(diào)整好的。另外，在投入凝集劑后的試驗(yàn)液中，通過攪拌將沉淀物巻起，1次/天。將試驗(yàn)生物數(shù)設(shè)為10尾/試驗(yàn)區(qū)、試驗(yàn)液量設(shè)為10L/試驗(yàn)區(qū)。另夕卜，作為給青鏘的食佴，在暴露期間中，以2次/天適量給與卣蟲(Artemiasalina)幼體。將不在脫氯自來水中添加本發(fā)明凝集劑的情況設(shè)為對(duì)照區(qū)I，另外，將不在供試濁水中添加本發(fā)明凝集劑的情況設(shè)為對(duì)照區(qū)n。(實(shí)驗(yàn)結(jié)果)試驗(yàn)結(jié)果示于表4、5中。表4〈生物影響試驗(yàn)結(jié)果(暴露期間中的生存率)><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>表5〈生物影響試驗(yàn)結(jié)果(暴露期間所觀察到的癥狀)><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>由表4、5可知，在暴露期間中，在試驗(yàn)區(qū)中沒有觀察到試驗(yàn)生物死亡，生存率為100%。另外，利用本發(fā)明品進(jìn)行的凝集處理區(qū)和對(duì)照區(qū)i、n都觀察不到試驗(yàn)生物的癥狀。由以上結(jié)果確認(rèn)，凝集劑對(duì)生物沒有影響。<用所制凝集劑的在現(xiàn)場(chǎng)的沉降試驗(yàn)>(試驗(yàn)步驟)在長(zhǎng)期濁水化成為問題的貯水池的取水口附近，進(jìn)行了各種凝集劑的效果確認(rèn)試驗(yàn)。在取水口地點(diǎn)設(shè)置5臺(tái)試驗(yàn)水槽(12m3)，使用潛水泵從貯水池中汲取濁水，向各水槽中注水10m3。對(duì)添加凝集劑前的濁水(原水)進(jìn)行釆水后，分別適量添加凝集劑，用攪拌機(jī)(水中攪拌器)進(jìn)行10分鐘攪拌。停止攪拌機(jī)，使?jié)崴o置，研究濁度等水質(zhì)的經(jīng)時(shí)變化。試驗(yàn)結(jié)束后，對(duì)處理水和凝集沉淀物進(jìn)行有害物等的分析，確認(rèn)對(duì)生態(tài)的影響。沉降試驗(yàn)進(jìn)行2周x2批。向各水槽添加的凝集劑的概要和添加量示于表6中。表6〈在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)所使用的凝集劑的概要和添加量>第i批次水槽序號(hào)12345凝集劑名對(duì)照區(qū)A劑A劑+PACB劑c劑成分概要一以石灰苦土珪酸鹽為主體的天然礦物的水處理劑A劑和PAC(聚合氯化鋁)的合用以貝m石為主體、配合有無機(jī)凝集促進(jìn)劑的水質(zhì)凈化劑堿土類金屬的碳酸鹽礦物性狀—白色粉體白色粉體白色粉體白色粉體添加量(mg/L)—1050.200150100攪拌時(shí)間(分鐘)io分鐘io分鐘io分鐘io分鐘io分鐘第2批次水槽序號(hào)12345凝集劑名對(duì)照區(qū)A劑B劑PAC本發(fā)明品成分概要—以石灰苦土珪酸鹽為主體的天然礦物的水處理劑以貝化石為主體、配合有無機(jī)凝集促進(jìn)劑的水質(zhì)凈化劑聚合氯化鋁。代表性的無機(jī)凝集劑以火山灰風(fēng)化物和水作為主成分的凝集劑性狀—白色粉體白色粉體無色液體褐色液體添加量(mg/L)—50200160150攪拌時(shí)間(分鐘)IO分鐘IO分鐘io分鐘io分鐘io分鐘(實(shí)驗(yàn)結(jié)果)1.水質(zhì)測(cè)定從凝集劑添加前到添加后，用多項(xiàng)目7jC質(zhì)測(cè)定器(YSI-6600)進(jìn)行各水槽的水質(zhì)測(cè)定。另外，同時(shí)使用八一口一卜型采水器從同一地點(diǎn)進(jìn)行采水，實(shí)施積分球濁度的測(cè)定。測(cè)定地點(diǎn)為表層(水深0.2m)和下層(水深lm)2個(gè)地方，測(cè)定項(xiàng)目為水溫、pH、濁度、DO、電導(dǎo)率這5個(gè)項(xiàng)目。第2批次在表層的測(cè)定結(jié)果示于表7~11、圖1~5中。表7<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>表8〈水質(zhì)測(cè)定結(jié)果(水溫)>第2批次表層(水深O.2m)<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>表9〈水質(zhì)測(cè)定結(jié)果(電導(dǎo)率)>第2批次表層(水深O.2m)<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>表IO〈水質(zhì)測(cè)定結(jié)果(DO)>第2批次表層(水深O.2m)<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>表ll〈水質(zhì)測(cè)定結(jié)果(pH)>第2批次表層(水深O.2m)凝集劑名對(duì)照區(qū)1A劑1B劑1PAC1本發(fā)明品經(jīng)過時(shí)間(h)0一一—一一16.98.17.38.6B.228.78.07.86.06.946.78.37.85.96.9246.78.87.55.98.9幼6.68.67.35.97.8488.9汰67.26.17.1528.78.57,26.06.9728,88.47.26.07.0站6.98.47,26.07.0由以上結(jié)果可知，與其他凝集劑相比，本發(fā)明的凝集效果非常優(yōu)異，添加前為58.6ppm的濁度在靜置1小時(shí)后降低至一半以下，靜置1天后降低至低于10ppm,靜置4天后降低至低于lppm。電導(dǎo)率和pH的變化也非常小。2.水質(zhì)分析在試驗(yàn)開始前進(jìn)行原水的水質(zhì)分析。分析是以與生活環(huán)境保護(hù)相關(guān)的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)(6項(xiàng))，與人的健康相關(guān)的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)(26項(xiàng))，水產(chǎn)用水標(biāo)準(zhǔn)(2000年版，5項(xiàng))來進(jìn)行的。另外，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)使用八yK乂型采水器從各水槽中采取處理水，進(jìn)行同一項(xiàng)目的水質(zhì)分析。分析試樣使用表層和下層的等量混合試樣。摘錄分析結(jié)果示于表12中。<水質(zhì)分4斤結(jié)果>單位原水處理水標(biāo)準(zhǔn)等定量下限值對(duì)照區(qū)a劑a劑+pac本發(fā)明品7.3(19.1)7.1(18.5)8.3(18.1〉7.6(17.9〉8.5(17.4)6.5~8.5①-BOD0.31.B0.91.62.00.2SS68冊(cè)柳N.D.N.D.251鋅mg/L0.007O.咖0鵬O.O幼0.0090加③氨性氮_0加0.10(X070.06N.D.02"o加銅.0.0090加40:咖0.008N.D.0.001'/Ol加1鋁mg/LO.據(jù)O.Wtm0.170.009未檢出'/0.02全盆mg/Lo.助i0.0730.0720.0130.0181,f0加，錢ms/L3.611.131.120.030.030.1//0.02大腸桿菌群數(shù)MPN/100ml咖7023N.D.1咖①2全氮mc/L0.420."O.幼0.420.350.01全確me/L0.073O.柳0.07N.D.NX>.-0.005鍋N.D.N.D.NJ).N.D.N.D.aoi②0加氰me/LN.D.N.D.NJ).N.D,N.D.未檢出0.1mi/L0.0030.0"0.0"O.啦0加20.0，0.001六價(jià)鉻mtt/LN,D.NJ).N.D.N.D.N.D.0.05',O.咖珅nw/LO.鵬0加3(M3N.D.N.D.0.01,,0加1總求N.D.N,D.N.O.N.D.0.0005',0.00005虎基殺mg/LN.D,N.D,肌N.D.N.D.未檢出,/0.0005PGBN.D.N.D.ND.ND.N.D.未檢出0.0005三氯乙^mg/LN.D.N.D.N.D,N.D.N.D.0.03,'0.001四JL乙烯nut/LMD.N.D.N.D.N.D.N.D.0.01',O.加l二氯甲烷N.D.N.D.N.D.N.D.N.D.0.02,,0加1四氯化碳ms/LN.D.MD.N.D.N.D.N.E).0.002"0.00011，2—二氯乙炫mji/LN.D.N.D.N.D.N.D.0加4"0.00041，1—二氯乙烯ms/LN.D.NJXN.D.NJXN.D.0.020.00，順—1,2—二氯乙烯ms/LN.D.N.D.N.D.N.D.N.D.0.04'/0.0011，1，1—三氯乙烷nna/LN.D.N.D.N.D.ND.N.D.1,'0加11,1，2—三氯乙iN.D.N.D.N.D.N.O.N.O.0.006r,0.00061，3—二氯丙烯N.D.N眾N.D.N.D.N.D.O.啦r,0.0001秋蘭姆mg/LN.D.ND.N.D.N.D.N.D.0加6f,0.0006西瑪津mg/LN.D.N.D.N.D.N.D.N.D,0加30>0003耒章丹cnx/LN.O.N.D.N.D.ND.N.D,0.02O.職笨mx/LN.t).N.D.N.D.N.D.N.D.0.010加，硒mg/l_汰D.N.D.N.D.N.D.N.D.0.01o.oot氟me/LN.D.N.D.N.D.N.D.0.8"0.08硼N.D.ND.N.D.N.D.N.D.10.1硝酸性及亞^酸性氬()26023(U4O.幼0.2510,'0.01※標(biāo)準(zhǔn)等①與生活環(huán)境保全相關(guān)的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn).②與人的健康保護(hù)相關(guān)的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)③水產(chǎn)用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)由上表可知，將利用各凝集劑進(jìn)行處理的處理水水質(zhì)與環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行比較，結(jié)果A劑有6項(xiàng)、A劑+PAC有3項(xiàng)、本發(fā)明有2項(xiàng)超出標(biāo)準(zhǔn)。但是，原水有5項(xiàng)、對(duì)照區(qū)有6項(xiàng)超過，由于與對(duì)照區(qū)相比顯示為等同或低的值，因而認(rèn)為添加凝集劑所致的水質(zhì)惡化、有害成分增加等的環(huán)境影響幾乎不存在。3.凝集沉淀物分析試驗(yàn)結(jié)束后，用伊子等采取堆積在各水槽底部的凝集沉淀物，進(jìn)行土壤污染對(duì)策法中確定特定有害物質(zhì)的項(xiàng)目的溶出試驗(yàn)、及貯水池底水質(zhì)的監(jiān)視項(xiàng)目和關(guān)于鋁的成分分析。摘錄分析結(jié)果示于表13、14中。表13<凝集沉淀物結(jié)果(溶出試驗(yàn))><table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>※標(biāo)準(zhǔn)為與土壤污染有關(guān)的壞境標(biāo)準(zhǔn)表14〈凝集沉淀物結(jié)果(成分試驗(yàn))>項(xiàng)目單位對(duì)照區(qū)A劑A劑+PAC本發(fā)明品標(biāo)準(zhǔn)定量下限值強(qiáng)熱減量967.798.9810.17.84—0加全破，.241加o.抑1加—0.01全氮mil/—1卿，咖f3抑t卿—10全褲咖540530咖-10鐵4.74.63.847-0.1錳0.080."0.060.08-0.01舍水比1391"2050118—o加鋁%3.03.38.23,2一0.1銅13.815.21.55.01250.1砷mg/kgN.D.N.D.N.D.N.D.150.5※標(biāo)準(zhǔn)為與土壤污染有關(guān)的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)由上表可知，在溶出試驗(yàn)中，在對(duì)照區(qū)檢出了鉛、在本發(fā)明品處理水中檢出了鉛和氟，但都在環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)值以下，是沒有問題的。另外，無論哪種凝集劑都檢出了鋁，A劑十PAC顯示出比對(duì)照區(qū)高的值。由成分分析結(jié)果可知，A劑+PAC的沉淀物與對(duì)照區(qū)和其他情況相比，強(qiáng)熱減量、含水比、鋁顯示為高值。實(shí)施例2為了確認(rèn)本制品的分散處理的效果，將在熊本縣采取的有機(jī)態(tài)碳含量為0.1%的風(fēng)化火山灰的風(fēng)干試樣作為原料，制成經(jīng)磨碎處理的凝集劑2種(比較)和經(jīng)分散處理的凝集劑1種(本發(fā)明品)，實(shí)施凝集試驗(yàn)。(試驗(yàn)步驟)制作如下3種凝集劑將上述原料在研缽中磨碎10分鐘而得的粉末試樣(干式磨碎處理)，在研缽中加入原料和4倍原料的水并在水中進(jìn)行磨碎而得的液體試樣(濕式磨碎處理)，以及用與實(shí)施例1同樣操作進(jìn)行分散處理而得的液體試樣(分散處理(本發(fā)明品))。濁水試樣使用長(zhǎng)期濁水化成為問題的水壩湖水。在500ml燒杯中采入500ml的供試濁水，置于JarTester(JMD-3S，宮本理研工業(yè)(林)制)上。將攪拌翼的轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定為150rpm,向燒杯內(nèi)添加各凝集劑200mg/L。IO分鐘后，將攪拌翼轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定為50rpm，進(jìn)行1分鐘的緩速攪拌。停止后使其靜置，在3分鐘后、30分鐘后、1、3、6、24小時(shí)后用移液管釆取燒杯內(nèi)的濁水(水面下lcm),進(jìn)行濁度的測(cè)定。20(實(shí)驗(yàn)結(jié)果)實(shí)驗(yàn)結(jié)果示于表15、圖6中。表15<磨碎處理品與本發(fā)明品的凝集效果比較><table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>由上表可知，進(jìn)行了分散處理的本發(fā)明品在攪拌中發(fā)生凝集反應(yīng)，形成大的絮凝物。因此，靜置后立即開始絮凝物的沉降，3分鐘后，上清液的濁度變?yōu)?度。進(jìn)行了磨碎處理的2種比較凝集劑也在攪拌中形成微細(xì)的絮凝物，確認(rèn)了凝集效果。但是，絮凝物的沉降速度慢，且未反應(yīng)盡的懸濁物質(zhì)殘留，所以24小時(shí)后，上清液中仍有混濁殘留。由本實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可確認(rèn)，與比較的磨碎處理相比，通過實(shí)施本發(fā)明的分散處理而發(fā)揮凝集效果。實(shí)施例3<處理對(duì)象水中的自凝集性的確認(rèn)>確認(rèn)即使在處理對(duì)象水中不存在懸濁物質(zhì)，本發(fā)明品自身也凝集沉淀的性質(zhì)。(實(shí)驗(yàn)步驟)實(shí)驗(yàn)中使用長(zhǎng)期濁7jC化成為問題的濁度為26度的水壩湖水。將供試濁水用MILLIPORE制0.45nm的膜濾器過濾，得到濁度為0度的過濾水，將其作為處理對(duì)象水。在500ml的燒杯中采入500ml的處理對(duì)象水，置于JarTester(JMD-3S，宮本理研工業(yè)(林)制)上。將攪拌翼的轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定為150rpm，向燒杯內(nèi)添加凝集劑200mg/L。IO分鐘后，將攪拌翼轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定為50rpm，進(jìn)行1分鐘的緩速攪拌。停止后使其靜置，進(jìn)行凝集狀態(tài)的確認(rèn)。(實(shí)驗(yàn)結(jié)果)添加本發(fā)明品，經(jīng)過2分鐘后，在水中開始形成小的絮凝物，經(jīng)過IO分鐘后，形成平均為3mm左右的大絮凝物。通過本實(shí)驗(yàn)，可以確認(rèn)本發(fā)明品的自凝集性。實(shí)施例4<用振蕩處理進(jìn)行的結(jié)構(gòu)維持的確認(rèn)試驗(yàn)>在圖7中示出本發(fā)明試樣的透射電子顯微鏡照片，所述本發(fā)明試樣是通過將火山灰風(fēng)化物調(diào)節(jié)到pH4.5、通過振蕩處理(用往復(fù)振蕩機(jī)進(jìn)行24小時(shí)振蕩處理)而得到的。由圖7的顯孩t鏡照片可以確i人，本發(fā)明試樣存在有粒徑為5nm左右的單位粒子和單位粒子的締合體。該試樣的粒子為水鋁英石，已知水鋁英石含有直徑為5nm的中空球狀的單位粒子。由圖7的顯微鏡照片可以確認(rèn)，該中空球狀粒子的形態(tài)得到保全。因此，可知在本發(fā)明的振蕩處理中，結(jié)構(gòu)未被破壞。<磨碎處理所致的結(jié)構(gòu)破壞的確認(rèn)試驗(yàn)>另一方面，為了確認(rèn)水鋁英石是否被比較的干式磨碎破壞，將Kn-P、Ki-P這2種水鋁英石磨碎并進(jìn)行X射線衍射。其結(jié)果示于圖8中。在圖8中，最上面的為未處理的物質(zhì)，其下顯示為進(jìn)行了l分鐘、2分鐘……5分鐘磨碎處理而得物質(zhì)的圖。22水鋁英石遠(yuǎn)比高冷石對(duì)磨碎的抵抗性低，通過2分鐘的磨碎，3.3和2.5A的峰變微弱(He薩i,T.，Nakai,M.,Seki,T.andYoshinaga,N.1983.StructuralchangeofallopHanesduringdrygrinding:DependenceonSi02/Al203ratio.ClayMinerals18,101-107.)。圖9中顯示干式磨碎所致的高嶺石的破壞狀態(tài)。圖9中，A為原試樣、B為48小時(shí)磨碎、C為96小時(shí)磨碎、D為384小時(shí)磨碎處理品(粘土手冊(cè)，技報(bào)堂，1967)。工業(yè)上利用的可能性本發(fā)明可適用于伴隨建筑工程的濁水，河流、沿岸中的污泥處理，池塘、湖沼的富營(yíng)養(yǎng)化對(duì)策，大型水壩、湖沼的長(zhǎng)期化濁水對(duì)策。權(quán)利要求1.凝集劑，其特征為，以將礦物原料中的礦物粒子集合體破壞而得到的單位粒子為主要成分，該單位粒子中的含水鋁硅酸鹽結(jié)構(gòu)未被破壞而殘存著，該單位粒子存在于水中，且該單位粒子具有自凝集性，所述礦物原料由土、包括火山噴出物的巖石的風(fēng)化物形成且以含水鋁硅酸鹽微粒子為主體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凝集劑，其特征為，所述單位粒子在水中處于分散或稀松締合狀態(tài)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的凝集劑，其特征為，添加pH調(diào)整劑，使得所述單位粒子維持在水中分散或稀松締合狀態(tài)。4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的凝集劑，其特征為，調(diào)整pH或共存鹽類濃度，使得所述處于分散或稀松締合狀態(tài)的單位粒子具有自凝集性。5.凝集劑的制造方法，其具有如下工序釆取礦物原料后進(jìn)行分選的工序，所述礦物原料由土、包括火山噴出物的巖石的風(fēng)化物形成且以含水鋁硅酸鹽^:粒子為主體；在將所述礦物原料裝入分散處理用容器中并加入水的狀態(tài)下，通過攪拌法、振動(dòng)法或振蕩法來破壞礦物粒子集合體而得到單位粒子的工序；其特征為，在得到所述單位粒子的工序中，在破壞礦物原料中的礦物粒子集合體時(shí)，在不破壞單位粒子中的含水鋁硅酸鹽結(jié)構(gòu)的范圍內(nèi)，選擇采用選自攪拌法、振動(dòng)法或振蕩法中的一種方法或?qū)⑺鼈兘M合而得的方法。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的凝集劑的制造方法，其特征為，添加pH調(diào)整劑，使得所述單位粒子維持在水中分散或稀松締合狀態(tài)。7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的凝集劑的制造方法，其特征為，調(diào)整pH或共存鹽類濃度，使得在水中處于分散或稀松締合狀態(tài)的單位粒子具有自凝集性。全文摘要本發(fā)明提供發(fā)揮礦物原料的特性、且凝集效果優(yōu)異的液狀凝集劑及其制造方法，所述礦物原料由土、包括火山噴出物的巖石的風(fēng)化物形成且以含水鋁硅酸鹽微粒子為主體。所述凝集劑的特征為以將礦物原料中的礦物粒子集合體破壞而得到的單位粒子為主要成分，該單位粒子中的含水鋁硅酸鹽結(jié)構(gòu)未被破壞而殘存著，該單位粒子存在于水中，且該單位粒子具有自凝集性，所述礦物原料由土、包括火山噴出物的巖石的風(fēng)化物形成且以含水鋁硅酸鹽微粒子為主體。文檔編號(hào)C02F1/52GK101468840SQ20071030713公開日2009年7月1日申請(qǐng)日期2007年12月27日優(yōu)先權(quán)日2007年12月27日發(fā)明者口舩愛,和田信一郎,森本辰雄申請(qǐng)人:阿斯特古股份有限公司