(57)【要約】      （修正有）【課題】広いｐＨ範囲で高いキレート効果を発揮できるキレート剤、それを含有するスケール防止剤、洗浄剤及びキレート剤を使用した水処理方法の提供。【解決手段】一般式（１）で表されるアミン化合物と、分子量２００〜１０００００のポリエチレンイミンから選ばれるアミン化合物とから導かれるアミド化合物からなるキレート剤。2016053117.tif 000011（ｘ、ｙ及びｚは各々ＣＨ２−ＣＨ２−ＮＨの繰り返し数；ｘは１〜１０の整数；ｙは０〜５の整数；ｚは０〜５の整数）【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）で表される化合物と、分子量２００〜１０００００のポリエチレンイミンと、からなる群より選ばれるアミン化合物における−ＮＨ−部位又は−ＮＨ２部位の水素原子が、ジグリコール酸から導かれる官能基に置換されたアミド化合物からなるキレート剤。
【化１】
2016053117.tif 000010
［式中、ｘ、ｙ及びｚは、それぞれＣＨ２−ＣＨ２−ＮＨの繰り返し数を示す。ｘは、１〜１０の整数である。ｙは、０〜５の整数である。ｚは、０〜５の整数である。］
【請求項２】
請求項１に記載のキレート剤を含有するスケール防止剤。
【請求項３】
請求項１に記載のキレート剤を含有する洗浄剤。
【請求項４】
重金属を含む被処理水と、請求項１に記載のキレート剤とを混合して混合液を得る混合工程と、
前記混合液と沈殿剤とを混合することにより、前記重金属を含む沈殿物を生成させて、前記被処理水から前記重金属が除去された処理水を得る沈殿工程と、
を有する水処理方法。
【請求項５】
重金属を含む被処理水と、請求項１に記載のキレート剤とを混合して混合液を得る混合工程と、
前記混合液に膜分離処理を行い、前記被処理水から前記重金属が除去された処理水を得る膜分離工程と、
を有する水処理方法。
【請求項６】
前記の重金属を含む被処理水のｐＨが、２以下である、請求項４又は５に記載の水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、キレート剤、並びに、スケール防止剤、洗浄剤及び水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水道水には、カルシウム等のミネラル成分が含まれている。
例えばボイラー等の、水を熱する装置の配管には、ミネラル成分を含む堆積物（スケール）が見られ、前記スケールが配管の詰まりの原因となる場合がある。前記スケールには、主に、水から沈殿した炭酸カルシウムが含まれている。
洗浄剤においては、ミネラル成分の影響によって、泡立ちが悪くなり、洗浄力が低下する場合があった。
これに対して、従来、ミネラル成分に配位してキレート化合物をつくり、水からミネラル成分を分離する作用をもつキレート剤が利用されている。
【０００３】
キレート剤は、薬液や廃水などの被処理水に含まれる金属イオンの除去や回収にも利用されている。
しかしながら、例えば被処理水が強酸性である場合など、被処理水の液性によっては、キレート効果が充分に得られない可能性があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２７９２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、より広いｐＨ範囲で高いキレート効果を発揮することができるキレート剤、並びに、スケール防止剤、洗浄剤及び水処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態のキレート剤は、アミド化合物を持つ。前記アミド化合物は、アミン化合物における−ＮＨ−部位又は−ＮＨ２部位の水素原子が、ジグリコール酸から導かれる官能基に置換された化合物を持つ。前記アミン化合物は、下記一般式（１）で表される化合物と、分子量２００〜１０００００のポリエチレンイミンと、からなる群より選ばれる化合物を持つ。
【０００７】
【化１】
2016053117.tif 000002
［式中、ｘ、ｙ及びｚは、それぞれＣＨ２−ＣＨ２−ＮＨの繰り返し数を示す。ｘは、１〜１０の整数である。ｙは、０〜５の整数である。ｚは、０〜５の整数である。］
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態の水処理方法を説明するための水処理システムを示す概略図。
【図２】第２の実施形態の水処理方法を説明するための膜分離装置を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態のキレート剤を説明する。
本実施形態のキレート剤は、アミド化合物を持つ。
前記アミド化合物とは、−ＮＨ−Ｃ（＝Ｏ）−、及び、＞Ｎ−Ｃ（＝Ｏ）−の構造からなる群より選ばれる少なくとも一種の構造を含む化合物をいう。本実施形態のキレート剤を構成するアミド化合物は、カルボン酸であってもよく、カルボン酸塩であってもよい。
【００１０】
前記アミド化合物は、アミン化合物における−ＮＨ−部位又は−ＮＨ２部位の水素原子が、ジグリコール酸から導かれる官能基に置換された化合物を持つ。
アミン化合物における−ＮＨ２部位の２つの水素原子は、両方の水素原子が前記官能基に置換されていてもよく、一方の水素原子だけが前記官能基に置換されていてもよい。
但し、アミン化合物における全ての−ＮＨ−部位又は−ＮＨ２部位の水素原子が、前記官能基に置換されていなくてもよい。
【００１１】
以下、アミン化合物について説明する。
前記アミン化合物は、下記一般式（１）で表される化合物と、分子量２００〜１０００００のポリエチレンイミンと、からなる群より選ばれる化合物を持つ。
【００１２】
【化２】
2016053117.tif 000003
［式中、ｘ、ｙ及びｚは、それぞれＣＨ２−ＣＨ２−ＮＨの繰り返し数を示す。ｘは、１〜１０の整数である。ｙは、０〜５の整数である。ｚは、０〜５の整数である。］
【００１３】
前記式（１）中、ｘは、１〜１０の整数であり、１〜５が好ましい。
ｙは、０〜５の整数であり、０又は１が好ましい。
ｚは、０〜５の整数であり、０又は１が好ましい。
前記式（１）で表される化合物の好ましいものとしては、例えば、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリス（２−アミノエチル）アミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミンが挙げられる。
【００１４】
ポリエチレンイミンの分子量は、２００〜１０００００であり、３００〜１００００が好ましく、４００〜３０００がより好ましい。
ポリエチレンイミンの分子量が、前記の下限値以上であれば、キレート効果が発揮されやすくなる。一方、前記の上限値以下であれば、溶解性が高まる。また、ポリエチレンイミンの分子量が前記の範囲で大きいほど、重金属を含む被処理水から、重金属を分離する効果が高まる。
尚、ポリエチレンイミンの分子量とは、数平均分子量を意味し、沸点上昇法により測定される値である。
【００１５】
以下、ジグリコール酸から導かれる官能基について説明する。
前記官能基としては、下記化学式（２）で表される基、又は、下記一般式（３）で表される基が挙げられる。
【００１６】
【化３】
2016053117.tif 000004
［式（３）中、Ｍ＋は、対カチオンである。式中、＊は、結合手であることを示す。］
【００１７】
前記式（３）中、Ｍ＋としては、例えば、ナトリウムイオン、カリウムイオン等のアルカリ金属カチオン；アンモニウムイオン；モノエタノールアンモニウムイオン、ジエタノールアンモニウムイオン、トリエタノールアンモニウムイオン等のアルカノールアンモニウムイオンが挙げられる。中でも、溶解性がより良好となることから、アルカリ金属カチオンが好ましい。
前記の式（２）、式（３）中、＊の結合手は、前記アミン化合物における−ＮＨ−部位又は−ＮＨ２部位の水素原子に代わって窒素原子に結合する。
【００１８】
前記の式（２）、式（３）で表される基において、２つのカルボニル基（＞Ｃ（＝Ｏ））の酸素原子、及び、エーテル結合（−Ｏ−）の酸素原子の３箇所がそれぞれ金属イオン（錯体の中心原子）に配位結合すると推定される。
【００１９】
本実施形態のキレート剤として具体的には、下記化学式（１−１）〜（１−６）でそれぞれ表されるアミド化合物、分子量２００〜１０００００のポリエチレンイミンにおける−ＮＨ−部位又は−ＮＨ２部位の水素原子が前記官能基Ｒに置換された高分子化合物などが挙げられる。
前記ポリエチレンイミンにおける、１分子当たりの前記官能基Ｒの数は、２〜１０００が好ましく、２〜１００がより好ましい。前記官能基Ｒの数が前記の好ましい下限値以上であると、キレート効果がより得られやすくなる。一方、前記官能基Ｒの数が前記の好ましい上限値を超えると、溶解性が低下するおそれがある。
【００２０】
【化４】
2016053117.tif 000005
［式中、Ｒは、前記の化学式（２）で表される基、又は、一般式（３）で表される基である。１分子中にある複数のＲは、互いに同じであっても異なっていてもよい。］
【００２１】
以下、本実施形態のキレート剤の製造方法について説明する。
本実施形態のキレート剤は、例えば、前記アミン化合物（一般式（１）で表される化合物、特定の分子量のポリエチレンイミン）と、無水ジグリコール酸と、を溶媒中で混合することにより、カルボン酸型のアミド化合物として製造される。
また、前記アミン化合物と無水ジグリコール酸とを溶媒中で混合した後、塩基を添加して混合することにより、カルボン酸塩型のアミド化合物として製造される。
【００２２】
前記アミン化合物と無水ジグリコール酸との混合比率は、例えば、アミン化合物に含まれている−ＮＨ−部位又は−ＮＨ２部位の数などを勘案して適宜決定される。
前記アミン化合物と無水ジグリコール酸とを混合する際の温度条件は、５０℃以下が好ましく、５〜３０℃がより好ましい。
前記アミン化合物と無水ジグリコール酸とを混合する際の混合時間は、温度条件、配合スケール等を勘案して適宜決定され、例えば０．２〜２４時間が好ましく、１〜６時間がより好ましい。
【００２３】
溶媒としては、例えば、塩化メチレン、クロロホルム、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、アセトン、酢酸エチル、アセトニトリル、トルエン、ベンゼン、水、２−メトキシエタノール等が挙げられる。
塩基としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物；アンモニア；モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミンが挙げられる。
【００２４】
カルボン酸型又はカルボン酸塩型のアミド化合物を得た後、溶媒を留去し、得られた生成物を、そのままキレート剤として用いてもよく、カラムクロマトグラフィ等によって精製したものを用いてもよい。
【００２５】
上記実施形態のキレート剤によれば、特定のアミン化合物における−ＮＨ−部位又は−ＮＨ２部位の水素原子が、ジグリコール酸から導かれる官能基に置換されたアミド化合物からなるため、より広いｐＨ範囲で高いキレート効果を発揮することができる。
上記実施形態のキレート剤は、強酸性条件下においても、高いキレート効果を示し、加えて、溶解性も良好である。
また、上記実施形態のキレート剤は、重金属及び軽金属のどちらの金属に対しても、高いキレート効果を示す。
上記実施形態のキレート剤は、例えば、洗剤、無機顔料分散剤、繊維処理剤、水処理剤、電解剥離剤、木材パルプの漂白助剤等の用途に好適に用いられる。
【００２６】
以下、実施形態のスケール防止剤を説明する。
本実施形態のスケール防止剤は、上記実施形態のキレート剤を含有する。キレート剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
スケール防止剤中、上記実施形態のキレート剤の含有量は、スケール防止剤の総量に対して０．１質量％以上が好ましく、５０〜１００質量％がより好ましい。
スケール防止剤は、キレート剤以外の成分を含有してもよい。キレート剤以外の成分としては、例えば防錆剤、防腐剤などが挙げられる。
【００２７】
本実施形態のスケール防止剤の使用量は、水に含まれるイオンの量などを勘案して適宜決定される。例えば炭酸カルシウム４０ｐｐｍ（質量基準）が溶解している被処理水にスケール防止剤を加える場合、スケール防止剤の使用量は、被処理水（Ｌ）に対して、キレート剤量換算（ｍｇ）で４０〜１２０ｍｇ／Ｌが好ましく、５０〜６０ｍｇ／Ｌがより好ましい。キレート剤量換算値が前記の好ましい下限値以上であれば、炭酸カルシウムの析出がより抑制されやすくなる。一方、キレート剤量換算値が前記の好ましい上限値を超えても、キレート効果が頭打ちとなる。
【００２８】
上記実施形態のスケール防止剤によれば、上記実施形態のキレート剤を含有するため、被処理水からの炭酸カルシウム等の析出が抑制され、配管等へのスケール付着の防止を図れる。
【００２９】
以下、実施形態の洗浄剤を説明する。
本実施形態の洗浄剤は、上記実施形態のキレート剤を含有する。キレート剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
本実施形態の洗浄剤の用途は、特に制限されず、衣料用、又は、食器もしくは浴室などの硬表面用などに好適である。
洗浄剤の形態は、固体状（粒状など）又は液体状のいずれであってもよく、これらの洗浄剤は、従来公知の製造方法で製造できる。
【００３０】
洗浄剤には、キレート剤以外の成分として、一般に、洗浄成分である界面活性剤が配合される。
界面活性剤としては、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、オレフィンスルホン酸塩等のアニオン界面活性剤；ポリオキシエチレンアルキルエーテル等のノニオン界面活性剤などが挙げられる。
洗浄剤中、界面活性剤の含有量は、洗浄剤の総量に対して５〜４０質量％程度が好ましい。
洗浄剤中、上記実施形態のキレート剤の含有量は、洗浄剤の総量に対して０．０１〜１０質量％が好ましく、０．１〜１質量％がより好ましい。キレート剤の含有量が前記の好ましい下限値以上であれば、界面活性剤の発泡性がより維持されやすくなる。一方、キレート剤の含有量が前記の好ましい上限値を超えても、キレート効果が頭打ちとなる。
【００３１】
本実施形態の洗浄剤は、キレート剤及び界面活性剤の他に、任意にビルダー、酵素、香料、抑泡剤、蛍光漂白剤等を含有してもよい。
ビルダーとしては、例えば、ソーダ灰、硫酸塩、珪酸塩、ゼオライト、トリポリリン酸塩等の無機ビルダー；ポリアクリル酸塩、ポリマレイン酸塩、クエン酸塩、エチレンジアミン四酢酸塩、ニトリロトリ酢酸塩等の有機ビルダーが挙げられる。
【００３２】
上記実施形態の洗浄剤によれば、上記実施形態のキレート剤を含有するため、泡立ちの低減が抑制され、良好な洗浄効果が発揮される。
【００３３】
以下、実施形態の水処理方法を説明する。
【００３４】
（第１の実施形態の水処理方法）
第１の実施形態の水処理方法は、重金属を含む被処理水と、上記実施形態のキレート剤とを混合して混合液を得る混合工程と、前記混合液と沈殿剤とを混合することにより、前記重金属を含む沈殿物を生成させて、前記被処理水から前記重金属が除去された処理水を得る沈殿工程と、を有する方法である。
以下、第１の実施形態の水処理方法を、図１を参照して説明する。
第１の実施形態の水処理方法は、例えば図１の水処理システム１００を用いて行うことができる。
図１の水処理システム１００は、混合装置１０と固液分離装置２０とを備える。水処理システム１００の全体は、コントローラ６０によって制御されるようになっている。
【００３５】
混合装置１０は、混合槽１２と撹拌装置１１とｐＨ計１３とを有する。
混合槽１２には、被処理水１５の導入口１４と、混合液の排出口１６と、キレート剤の導入口１９とがそれぞれ形成されている。導入口１４には、被処理水１５が流れる供給管５２が接続されている。排出口１６には、混合液が流れる流路５４が接続されている。導入口１９は、供給管５１を介してキレート剤充填タンク３０に接続されている。供給管５１は、キレート剤充填タンク３０と導入口１９との間にポンプ３５を備える。
撹拌装置１１は、撹拌軸１１ａと、撹拌軸１１ａの先端に設けられた撹拌翼１１ｂとを有する。
図１において、混合槽１２には、被処理水１５が供給されている。
【００３６】
固液分離装置２０は、装置本体２２を有する。装置本体２２には、混合液の導入口２４と、処理水２５ａの排出口２６と、沈殿物２５ｂの排出口２８と、沈殿剤の導入口２９とがそれぞれ形成されている。
導入口２４には、混合液が流れる流路５４が接続されている。排出口１６と導入口２４とは、流路５４を介して接続されている。排出口２６には、処理水２５ａが流れる流出管５６が接続されている。排出口２８には、沈殿物２５ｂが流れる排出管５８が接続されている。導入口２９は、沈殿剤の供給管５３を介して、沈殿剤充填タンク４０に接続されている。供給管５３は、沈殿剤充填タンク４０と導入口２９との間にポンプ４５を備える。
図１において、装置本体２２には、混合液が供給されている。混合液は、上澄み液（処理水２５ａ）と沈殿物２５ｂとに分離している。
【００３７】
以下、混合工程について説明する。
混合工程では、重金属を含む被処理水と、上記実施形態のキレート剤と、を混合して混合液を得る。両者の混合により、前記重金属を含むキレート化合物が形成される。前記キレート化合物は、被処理水中に溶存する。
混合工程は、例えば混合装置１０を用いて以下のようにして行われる。
混合装置１０においては、被処理水１５が、供給管５２を介して導入口１４から混合槽１２に供給される。次いで、混合槽１２に溜められた被処理水１５は、ｐＨ計１３により、分離対象の重金属の種類等に応じてｐＨが調整される。ｐＨの調整後、被処理水１５は、撹拌装置１１によって撹拌される。その際、ポンプ３５の起動により、キレート剤充填タンク３０からキレート剤が混合槽１２へ送られる。そして、混合槽１２内で、被処理水１５とキレート剤とが混合され、混合液が調製される。
【００３８】
被処理水に含まれる重金属は、密度が４．０ｇ／ｃｍ３以上の金属である。前記重金属としては、例えば、鉄、コバルト、銅、ガリウム、ジスプロシウム、ネオジム、クロム、マンガン、ニッケル、鉛、亜鉛、カドミウム等が挙げられる。
被処理水中、重金属の濃度は、特に限定されないが、例えば、被処理水の総量に対して０．１〜１０００ｍｇ／Ｌ程度が好ましい。被処理水には、２種以上の重金属が含まれていてもよい。
【００３９】
被処理水のｐＨは、重金属の種類等を勘案して適宜調整される。被処理水のｐＨは、強酸性に調整されてもよい。強酸性を示す被処理水のｐＨは、例えば２以下であり、さらにはｐＨ１．５以下である。
被処理水のｐＨの調整には、塩酸、硫酸等の酸；水酸化ナトリウム等の塩基が用いられる。
【００４０】
被処理水とキレート剤との混合比率は、被処理水１００ｍＬに対し、キレート剤５〜１０００ｍｇが好ましく、１０〜１００ｍｇがより好ましい。
キレート剤の割合が前記の好ましい下限値以上であれば、被処理水から重金属を分離する充分なキレート効果が得られる。一方、キレート剤の割合が前記の好ましい上限値以下であれば、キレート剤の溶け残りがより抑制される。
【００４１】
尚、上述の実施形態の混合工程では被処理水のｐＨの調整を行っているが、被処理水のｐＨの調整は、分離対象の重金属の種類等に因っては行わなくてもよい。上述のように、被処理水のｐＨの調整を行うことで、被処理水から特定の重金属を選択的に分離しやすくなる。
【００４２】
以下、沈殿工程について説明する。
沈殿工程では、前記混合工程で得られた混合液と沈殿剤とを混合して、前記重金属を含む沈殿物を生成させる。この後、前記混合液から前記沈殿物を除去することで、前記被処理水から前記重金属が除去された処理水が得られる。
沈殿工程は、例えば固液分離装置２０を用いて以下のようにして行われる。
固液分離装置２０においては、前記混合工程で得られた混合液が、流路５４を介して導入口２４から装置本体２２に供給される。次いで、ポンプ４５の起動により、沈殿剤充填タンク４０から沈殿剤が装置本体２２へ送られる。そして、装置本体２２内で、混合液と沈殿剤とが混合されて沈殿物２５ｂが生成し、混合液に溶存していたキレート化合物が混合液から分離される。沈殿の後、上澄み液は、処理水２５ａとして排出口２６から装置本体２２の外部に排出される。排出された処理水２５ａは、流出管５６を通って次の処理設備（不図示）に送られる。沈殿物２５ｂは、排出口２８から装置本体２２の外部に排出される。排出された沈殿物２５ｂは、排出管５８を通って次の処理設備（不図示）に送られる。
【００４３】
沈殿剤は、重金属の種類等を勘案して適宜決定すればよく、１種を単独で用いてもよく２種以上を併用してもよい。中でも、沈殿剤としては、混合液からの沈殿がより生じやすいことから、シリカ、アルミナ、タルク、シリカゲル及びゼオライトからなる群より選ばれる少なくとも１種が好ましい。
混合液と沈殿剤との混合比率は、被処理水１００ｍＬに対して、沈殿剤が１０〜１０００ｍｇが好ましく、１００〜５００ｍｇがより好ましい。
沈殿剤の割合が前記の好ましい下限値以上であれば、混合液からの沈殿がより生じやすくなる。一方、沈殿剤の割合が前記の好ましい上限値以下であれば、沈殿物の生成量を適度な量に抑えやすくなる。
【００４４】
第１の実施形態の水処理方法によれば、重金属を含む被処理水から、重金属を分離して除去できる。
加えて、第１の実施形態の水処理方法においては、強酸性を示す被処理水であっても、上記実施形態のキレート剤が良好に溶解する。上記実施形態のキレート剤は、強酸性条件下でも、重金属に配位してキレート化合物を形成し得る。このため、第１の実施形態の水処理方法においては、高いキレート効果が得られる。そして、沈殿剤が添加されると、前記キレート化合物と沈殿剤との相互作用により、重金属を含む沈殿物が生成する。これにより、被処理水から重金属が除去された処理水が得られる。
特に、第１の実施形態の水処理方法は、重金属の中でも希土類金属を、被処理水から除去するのに好適である。
【００４５】
（第２の実施形態の水処理方法）
第２の実施形態の水処理方法は、重金属を含む被処理水と、上記実施形態のキレート剤とを混合して混合液を得る混合工程と、前記混合液に膜分離処理を行い、前記被処理水から前記重金属が除去された処理水を得る膜分離工程と、を有する方法である。
第２の実施形態の水処理方法は、例えば、図１の水処理システム１００において、固液分離装置２０を、図２に示す膜分離装置７０に変更した水処理システムを用いて行うことができる。
【００４６】
第２の実施形態における混合工程については、上述した第１の実施形態における混合工程と同様である。
【００４７】
以下、膜分離工程について説明する。
膜分離工程では、前記混合工程で得られた混合液に膜分離処理を行うことで、前記被処理水から前記重金属が除去された処理水が得られる。
膜分離工程は、例えば膜分離装置７０を用いて以下のようにして行われる。
【００４８】
膜分離装置７０は、装置本体７２を有する。装置本体７２には、混合液７５の導入口７４と、処理水の排水口７６とが形成されている。導入口７４には流入管９２が接続され、排水口７６には流出管９４が接続されている。装置本体７２の内部には、分離膜８０が設置されている。装置本体７２内部は、分離膜８０によって、導入口７４が開口する空間と、排水口７６が開口する空間とに分けられている。分離膜８０は、支持膜８５によって支持されている。
図２において、装置本体７２には、混合液７５が供給されている。
分離膜８０には、例えば、ナノフィルトレーション膜（日東電工株式会社製の商品名ＮＴＲ−７４５０ＨＧなど）、逆浸透膜（日東電工株式会社製の商品名ＮＴＲ−７２５０ＨＧなど）、限外ろ過膜（日東電工株式会社製の商品名ＮＴＵ−２１２０など）等がキレート剤の分子サイズに合わせて適宜用いられる。
【００４９】
膜分離工程においては、前記混合工程で得られた混合液７５が、流入管９２を介して導入口７４から装置本体７２に供給される。装置本体７２に供給された混合液７５は、導入口７４が開口する空間に溜められる。
膜分離処理の際、装置本体７２内部の圧力は、０．１〜３ＭＰａ程度であることが好ましく、０．５〜１ＭＰａ程度であることがより好ましい。装置本体７２内部の圧力を、前記の好ましい範囲に制御することで、分離膜８０に対する混合液７５の透過がより速やかに進行する。混合液７５が分離膜８０を透過する際、混合液７５に溶存していたキレート化合物が分離膜８０によって混合液７５から分離される。
分離膜８０を通過した液は、処理水として排出口７６から装置本体７２の外部に排出される。排出された処理水は、流出管９４を通って次の処理設備（不図示）に送られる。
【００５０】
第２の実施形態の水処理方法によれば、重金属を含む被処理水から、重金属を分離して除去できる。
加えて、第２の実施形態の水処理方法においては、強酸性を示す被処理水であっても、上記実施形態のキレート剤が良好に溶解しつつ、高いキレート効果を示す。強酸性を示す被処理水のｐＨは、例えば２以下であり、さらにはｐＨが１．５以下であり、特にはｐＨが１．０以下である。このような強酸性条件下でも、上記実施形態のキレート剤が重金属に配位してキレート化合物を形成する。そして、膜分離処理を行うことによって、前記キレート化合物が分離膜を通過できずに、被処理水から分離される。これにより、被処理水から重金属が除去された処理水が得られる。
【００５１】
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、特定のアミン化合物における−ＮＨ−部位又は−ＮＨ２部位の水素原子が、ジグリコール酸から導かれる官能基に置換されたアミド化合物からなるキレート剤を持つことにより、より広いｐＨ範囲で高いキレート効果を発揮することができる。
加えて、以上説明した少なくとも一つの実施形態は、強酸性条件下においても、高いキレート効果を示す。
【実施例】
【００５２】
以下、実施例で使用したキレート剤について説明する。
アミン化合物としてエチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリス（２−アミノエチル）アミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、分子量６００のポリエチレンイミン、分子量１８００のポリエチレンイミンをそれぞれ用いた。
【００５３】
（実施例１〜４、６〜９）
各実施例に対応するアミン化合物と、無水ジグリコール酸とを、２５℃のクロロホルム中で０．５時間混合した。
その後、クロロホルムを留去して生成物（アミド化合物）を得た。得られた生成物をそのままキレート剤として用いた。
以上により、アミン化合物における−ＮＨ−部位又は−ＮＨ２部位の水素原子が、上記化学式（２）で表される基に置換されたアミド化合物からなる、実施例１〜４、６〜９のキレート剤をそれぞれ得た。
尚、実施例１〜４、６、７のキレート剤は、上記化学式（１−１）〜（１−６）（式中のＲは、いずれも上記化学式（２）で表される基）でそれぞれ表される化合物である。
実施例８のキレート剤は、分子量１８００のポリエチレンイミンにおける−ＮＨ−部位又は−ＮＨ２部位の水素原子が、上記化学式（２）で表される基に置換された高分子化合物（１分子当たりの官能基Ｒの数５〜１５）（ＰＥＩ（１８００）−Ｒ）である。
実施例９のキレート剤は、分子量６００のポリエチレンイミンにおける−ＮＨ−部位又は−ＮＨ２部位の水素原子が、上記化学式（２）で表される基に置換された高分子化合物（１分子当たりの官能基Ｒの数２〜８）（ＰＥＩ（６００）−Ｒ）である。
【００５４】
（実施例５）
トリエチレンテトラミンと無水ジグリコール酸とを、２５℃のクロロホルム中で０．５時間混合した。次いで、水酸化ナトリウムを添加して混合した。
その後、クロロホルムを留去して生成物（アミド化合物）を得た。得られた生成物をそのままキレート剤として用いた。
以上により、アミン化合物における−ＮＨ２部位の水素原子が、上記一般式（３）で表される基（Ｍ＋はナトリウムイオンである）に置換されたアミド化合物からなるキレート剤を得た。
尚、実施例５のキレート剤は、上記化学式（１−４）（式中のＲは、化学式（３）で表される基）で表される化合物である。
【００５５】
以下、スケール防止剤について説明する。
（実施例１０〜１８、比較例１〜２、参考例１）
実施例１０〜１８のスケール防止剤として、実施例１〜９の各キレート剤を用いた。
比較例１のスケール防止剤として、クエン酸３ナトリウムを用いた。
比較例２のスケール防止剤として、トリエチレンテトラミンを用いた。
【００５６】
濃度３６ｍＭのＮａＨＣＯ３水溶液、及び、濃度１８ｍＭのＣａＣｌ２水溶液をそれぞれ調製した。
ガラス容器に、前記ＣａＣｌ２水溶液２５ｍＬを取り、ここに、各例のスケール防止剤１００ｍｇをそれぞれ加えて撹拌した。
次いで、前記ＮａＨＣＯ３水溶液２５ｍＬを加え、室温（２５℃）で５時間撹拌した後、スケールの析出状態（液の白濁の有無）を観察した。この結果を表１に示した。尚、スケール防止剤（キレート剤）を加えていない場合を参考例１として示した。
【００５７】
【表１】
2016053117.tif 000006
【００５８】
実施例１０〜１８のスケール防止剤を用いた場合には、白濁が認められないことが確認された。比較例１〜２のスケール防止剤を用いた場合には、白濁が認められた。
以上の結果から、本実施形態のキレート剤を用いることで、炭酸カルシウムの析出が抑制されること、即ち、キレート効果が発揮されることが分かる。
【００５９】
以下、洗浄剤について説明する。
（実施例１９〜２７、比較例３〜４、参考例２）
実施例１９〜２７の洗浄剤には、実施例１〜９の各キレート剤を配合した。
比較例３の洗浄剤には、クエン酸３ナトリウムを配合した。
比較例４の洗浄剤には、トリエチレンテトラミンを配合した。
【００６０】
硬度３００の水道水１００ｍＬに、ラウリル硫酸ナトリウム１０ｍｇと、各例のキレート剤１０ｍｇと、を加えて混合し、液体状の洗浄剤を調製した。
各例の洗浄剤を、家庭用ミキサーで３分間撹拌し、発泡性を観察した。この結果を、泡立ちが高かった場合を◎、泡立ちが低かった場合を△、泡が立たなかった場合を×として表２に示した。尚、キレート剤を配合していない洗浄剤を参考例２として示した。
【００６１】
【表２】
2016053117.tif 000007
【００６２】
実施例１９〜２７の洗浄剤は、泡立ちが高く、発泡性が良好であることが確認された。比較例３〜４の洗浄剤は、泡立ちが低く、発泡性が不良であることが確認された。
以上の結果から、本実施形態のキレート剤を用いることで、硬度の高い水中でも、界面活性剤の発泡性が維持されることが分かる。
【００６３】
以下、第１の実施形態の水処理方法について説明する。
（実施例２８〜２９、比較例５）
図１の水処理システム１００を用い、以下のようにして水処理を行った。
キレート剤には、実施例８のキレート剤と、市販品であるイミノジ酢酸型イオン交換樹脂とをそれぞれ用いた。沈殿剤としてアルミナを用いた。  
【００６４】
混合工程：
重金属として銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ（ＩＩＩ））及びジスプロシウム（Ｄｙ）の合計１００ｍｇ／Ｌを含む被処理水を用意した。前記の被処理水に、１Ｎ塩酸を添加して、被処理水の２５℃でのｐＨを０．９、ｐＨ１．３、ｐＨ１．５にそれぞれ調整した。
前記のｐＨ調整後の被処理水１００ｍＬと、キレート剤２０．０ｍｇとを混合して混合液（１）を得た。
沈殿工程：
前記混合工程で得られた混合液（１）の全量と、アルミナ１ｇとを混合し、その後、静置したところ、白色の沈殿物が生成した。
【００６５】
上澄み液を処理水とし、被処理水及び処理水の各重金属濃度を、ＩＣＰ分光分析で測定し、その濃度差から、各重金属の除去率（％）を下式より求めた。この結果を表３に示した。
除去率（％）＝（１−Ｔ１／Ｔ０）×１００
Ｔ０：被処理水中の金属濃度、Ｔ１：処理水中の金属濃度
除去率（％）が高いほど、キレート剤と沈殿剤とによる沈殿生成の効果が高く、被処理水から重金属がより除去されていることを示す。
【００６６】
【表３】
2016053117.tif 000008
【００６７】
実施例８のキレート剤を用いた場合、被処理水に含まれていたジスプロシウム（Ｄｙ）の除去率が、市販品であるイミノジ酢酸型イオン交換樹脂を用いた場合に比べて、著しく高いことが確認された。
以上の結果から、第１の実施形態の水処理方法によれば、本実施形態のキレート剤を強酸性条件下で沈殿剤と組み合わせて用いることにより、被処理水から希土類金属を選択的に除去できることが分かる。
【００６８】
以下、第２の実施形態の水処理方法について説明する。
（実施例３０〜３２、参考例３）
図１の水処理システム１００において、固液分離装置２０を、図２に示す膜分離装置７０（テストセル）に変更した水処理システムを用い、以下のようにして水処理を行った。
キレート剤には、実施例８のキレート剤を用いた。
【００６９】
混合工程：
重金属としてコバルト（Ｃｏ）、ガリウム（Ｇａ）、鉄（Ｆｅ（ＩＩＩ））及びジスプロシウム（Ｄｙ）の合計２００ｍｇ／Ｌを含む被処理水を用意した。前記の被処理水に、１Ｎ塩酸を添加して、被処理水の２５℃でのｐＨを０．３、ｐＨ０．４、ｐＨ０．９にそれぞれ調整した。
前記のｐＨ調整後の被処理水１００ｍＬと、実施例８のキレート剤１５．９ｍｇとを混合して混合液（２）を得た。
膜分離工程：
図２に示す膜分離装置７０と同一の形態を有するテストセルを用いた。分離膜には、ナノフィルトレーション膜（日東電工株式会社製の商品名ＮＴＲ−７４５０ＨＧ）を平膜で用いた。
前記混合工程で得られた混合液（２）の全量を、導入口からテストセル本体に流入させ、導入口が開口する空間に溜めた。テストセル本体内部の圧力を、窒素ボンベを用いて１．５ＭＰａに設定し、膜分離処理を行い、５０ｍＬの処理水を採取した。
【００７０】
被処理水及び処理水の各重金属濃度を、誘導結合高周波プラズマ（ＩＣＰ）分光分析で測定し、その濃度差から、各重金属の膜透過率（％）を下式より求めた。この結果を表４に示した。尚、ｐＨ調整後の被処理水とキレート剤とを混合せず、被処理水をそのまま用いた場合を参考例３として示した。
膜透過率（％）＝Ｔ３／Ｔ２×１００
Ｔ２：被処理水中の金属濃度、Ｔ３：処理水中の金属濃度
膜透過率（％）が低いほど、キレート剤によるキレート効果が高く、被処理水から重金属がより除去されていることを示す。
【００７１】
【表４】
2016053117.tif 000009
【００７２】
実施例８のキレート剤を用いた場合、被処理水に含まれていた重金属の膜透過率が著しく低下することが確認された。これより、本実施形態のキレート剤は、強酸性条件下において、高いキレート効果を示すことが分かる。
以上の結果から、第２の実施形態の水処理方法によれば、被処理水から重金属を良好に除去できることが分かる。
【００７３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７４】
１０…混合装置、１１…撹拌装置、１２…混合槽、１３…ｐＨ計、１４…導入口、１６…排出口、１９…導入口、２０…固液分離装置、２２…装置本体、２４…導入口、２６…排出口、２８…排出口、２９…導入口、３０…キレート剤充填タンク、３５…ポンプ、４０…沈殿剤充填タンク、４５…ポンプ、５１…供給管、５２…供給管、５３…供給管、５４…流路、５６…流出管、５８…排出管、６０…コントローラ、７０…膜分離装置、７２…装置本体、７４…導入口、７６…排水口、８０…分離膜、８５…支持膜、９２…流入管、９４…流出管、１００…水処理システム。
【図１】
2016053117.tif 000012
【図２】
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