凝集剤の解説

液中に分散している微粒子が会合することによって、より大きな集合体となる現象を凝集flocculation(coagulation)と呼んでいます。凝集によって生成する集塊を凝集体またはフロックflocと呼んでいます。凝集剤は、凝集を助長するためにスラリー(粒子懸濁液)に添加する薬剤です。一般的に用いられている凝集剤は、無機凝集剤と有機高分子凝集剤に大別されています。無機凝集剤は，液中にアルミニウムやカルシウムなどの多価陽イオンを発生する電解質であり、粒子相互の反発(分散)の原因である粒子表面の荷電を中和させる作用によって凝集をひき起こします。

無機凝集剤の特徴
無機凝集剤は、鉄系とアルミ系が多く用いられいます。
最も多く使うのは、アルミ系ですが、アルミ系の中でも、使用することが多いものは、硫酸バンド（硫酸アルミニウム）とＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）のどちらかです。ＰＡＣの管理上の特徴は、添加量の決め方がある程度大雑把でよいとされています。もちろん、添加量が最適であるほど良い凝集が得られるのですが、適切な範囲でなければ、よい凝集はできません。他にもＰＡＣには優れた特徴が多くみられます。日本で開発以来、国内では、最も使用されていると想定されています。
通常は、硫酸バンドよりも凝集効果が高く、アルカリの消費量も少ない。硫酸バンドは、原水に対して添加量を最も適切に管理したときにＰＡＣよりより良い凝集効果が得られます。鉄系の凝集剤も多くの種類（ポリ鉄、塩化第二鉄など）があります。鉄の赤い色や鉄錆が発生しやすい欠点もありますが、鉄が人体に無害であることが長年の研究調査で証明されています。、また、添加量が多すぎても少なすぎても赤い色が出やすく、添加量を眼で確かめやすいという特徴があります。無機系の薬品は、基本的には、水に溶けて加水分解し粒子と反対のイオンになるものであれば、すべて凝集剤になります。ただし、安価で無ければならず、環境に対しての影響が少なく、毒物で無く、扱いやすい物で無ければ成らないので、ほとんどアルミ系、鉄系が使われています。無機系の凝集剤は、フロックが小さく壊れやすいという特徴がありますので、通常は高分子凝集剤と組み合わせで使用します。

有機系凝集剤の特徴
有機系の凝集剤の大多数がが高分子凝集剤と言っても過言ではありません。分子量がかなり大きく絡めとる力が大きいためなのです。天然高分子系と合成高分子系の２種類がありますが使用されるのは、ほとんどが合成されたものです。高分子凝集剤（ポリマー）は、始めから凝集剤に使うために生産された有機化学製品で、天然の有機物よりもかなり分子量の大きい化合物です。様々な種類が存在するとされていまし石油などが主原料となります。無機系と比べると低い薬注率で著しく凝集し、イオン結合、高分子ならではの細長い糸状物質で糊のように浮遊物質や溶解物質を捕捉吸着していきます。無機系と比較すると凝集した塊が大きく、沈降速度が速いという特徴があります。高分子凝集剤の持っているイオン（電荷の種類）によって、カチオン（プラスイオン）、アニオン（マイナスイオン）、ノニオン（中性）の種類があります。また、両性高分子凝集剤もあります。カチオン系は脱水で多く使われ、アニオン系は、無機と組み合わせて広く凝集沈殿で使われ、ノニオン系は酸性排水でよく使われます。両性高分子は無機系と組み合わせて、難脱水性の汚泥でよく使用されています。

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