JP2005232424A

JP2005232424A - 金属捕集剤と金属捕集方法

Info

Publication number: JP2005232424A
Application number: JP2004047107A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Itabashi; 英之板橋
Original assignee: ECO SOLUTION KK
Current assignee: ECO SOLUTION KK
Priority date: 2004-02-23
Filing date: 2004-02-23
Publication date: 2005-09-02

Abstract

【課題】入手、取扱いが容易であって、しかも低コストで優れた金属捕集能を有し、安全性にも優れた新しい金属捕集剤とこれを用いた金属捕集方法を提供する。
【解決手段】植物の水、アルコールもしくは少なくともこれらいずれかを含有する溶液による抽出物を有効成分とする。
【選択図】図６

Description

この出願の発明は、銅、鉛等の人体、そして環境に対して悪影響を及ぼす重金属等を効果的に捕集することのできる新しい金属捕集剤とこれを用いた金属の捕集回収方法に関するものである。

近年、環境問題への関心の高まりから、グリーンケミストリーが推奨されている。グリーンケミストリーとは米国環境保護局により次のように定義されている。すなわち、化学品の全循環において、人と環境への悪影響を防止、削減するために、原料、反応試薬、反応、溶媒、そして製品を、より安全で環境に影響を与えないものに積極的に置き換えていくこと、また皮膜収率、回収率、選択性の高い触媒やプロセスの開発によって廃棄物の少ないシステムを構築すること。

このようなグリーンケミストリーの提唱とともに、環境中の重金属元素が生体に与える影響が懸念されていることから、河川、湖沼、海洋、あるいは土壌や地下水等に混入されている重金属元素を簡便な手段によって効果的に捕集回収し、それらを除去すること、ひいてはこれらを再利用すること等が大変に重要な課題になってきている。

このような状況において、これまでにも各種の重金属捕集剤についての採集がなされ、これらは、無機質材、あるいは合成高分子、さらには天然物由来のものまで多岐にわたっている（たとえば特許文献１−３参照）。

たとえば、このような金属捕集剤の一種として、動植物の分解生成物であって、重金属イオンと錯形成することが知られているフミン酸がある（たとえば特許文献４−６参照）。

しかしながら、フミン酸そのものは取扱いが容易でなく、その品質、性能についての均質性、安定性、そして安全性に問題が残されていることから、実際的な捕集剤としては必ずしも好ましいものではない。また、その他のこれまでの無機質、あるいは合成高分子等の捕集剤の場合には、高価であって、かつ、その使用方法や取扱いの制限、さらには安全性等の点でいくつかの問題があった。
特開２００１−９８２５１号公報特開２００２−１８８０７８号公報特開２００１−２４０８４３号公報特公昭５０−１４６３５号公報特公昭５６−４６５４２号公報特公昭６０−７５５９号公報

そこで、この出願の発明は、以上のような背景から、従来の問題点を解消し、入手、取扱いが容易であって、しかも低コストで優れた金属捕集能を有し、安全性にも優れた新しい金属捕集剤とこれを用いた金属捕集方法を提供することを課題としている。

この出願の発明、上記の課題を解決するものとして、第１には、植物の水、アルコールもしくは少なくともこれらいずれかを含有する溶液による抽出物を有効成分とすることを特徴とする金属捕集剤を提供し、第２には、花卉植物の花、葉または茎の抽出物であることを特徴とする上記の金属捕集剤を提供する。

そして、この出願の発明は、第３には、以上の金属捕集剤により水中、液中または土壌中より金属を採集回収することを特徴とする金属の捕集方法を提供する。

この出願の上記第１の発明によれば、植物の水、アルコールもしくは少くともこれらいずれかを含有する溶液による抽出物であることから、その入手、取扱いが容易であって、しかも低コストで優れた金属捕集能を有し、かつ、人体や環境に対しての安定性にも優れた新しい金属捕集剤が提供されることになる。そして、第２の発明によれば、このような優れた効果は、花卉植物の抽出物とすることによってより顕著なものとなる。

第３の発明によれば、様々な分野の産業や社会生活多様な場面において有効な、簡便な手段での有害金属等の捕集回収が可能とされる。

この出願の発明は上記のとおりの特徴をもつものであるが、以下にその実施の形態について説明する。

なによりも特徴的なことは、この出願の発明の金属捕集剤は、植物の水、アルコールあるいは少くともこれらいずれかを含有する溶液による抽出物を有効成分としていることであって、水あるいはエタノール、プロパノール等のアルコールそのものによる抽出物であっても極めて有効な金属捕集能を有することである。溶液としては、たとえば水との相溶性を有するアルコール等を混合した水性溶液を用いることができる。

抽出対象としての植物としては各種のものであってよいが、花卉植物がより好適なものとして挙げられ、対象植物としては、社会生活環境においては日常的にも親しまれている各種ものが例示される。好適なものとしては、多年草の双子草植物が、また、落葉高木等が例示される。たとえば後述の実施例においても示したように、ラベンダー、ペパーミント、ローズマリー等のシソ科植物、サクラ等のバラ科植物が例示される。さらにはヒノキ等の常緑針葉高木も例示される。対象植物の形態としては、より好適には、花、葉、茎の抽出物が例示される。

抽出は極めて簡便な手段、方法によって可能とされる。

たとえば、対象植物の花や葉、茎そのもの、あるいはそれらの切断品や粉砕品を、必要に応じて水洗した後に、水やアルコールもしくはこれらを含有する溶液中への浸漬等による接触で可能とされる。抽出時の温度についても常温（５〜２５℃）であってよく、あるいはこれ以上の温度に加温してもよい。抽出時間も適宜に植物の種類や抽出温度等を考慮して定めることができる。

金属の捕集操作においては、水やアルコールまたはこれらを含有する溶液による抽出で回収された溶液をそのまま用いてもよいし、濃縮して用いてもよいし、あるいは、この抽出溶液等を、各種の多孔質固体、吸着性固体と接触させ、有効成分をこれら固体に担持もしくは吸着させた状態として使用することもできる。多孔質固体、吸着性固体としては、たとえば、ケイソウ土、軽石、シリカ、アルミナ、アルミナシリケート、ゼオライト、発泡ポリエスチレンビーズ等の各種のものであってよい。

この出願の発明の金属捕集剤によって銅（Ｃｕ）、鉛（Ｐｂ）をはじめとする各種の重金属が水中あるいは土壌中から効果的に捕集回収されることになる。

そこで以下に実施例を示し、さらに詳しく説明する。もちろん以下の例によって発明が限定されることはない。

（実施例１）
＜Ａ＞抽出操作
金属捕集剤としての有効成分の抽出は、以下の方法により行った。すなわち、植物の花、葉、茎の各々について、約１５〜１８℃の温度の水中に約５日間浸漬し、抽出水を得た。
＜Ｂ＞金属捕集の操作
金属の捕集能を、市販のフミン酸の錯形成能力との比較として操作し、評価した。まずはじめに、その原理を説明すると以下のとおりである。

すなわち、配位子を含むフミン酸試料に過剰の銅（II）を添加し、この銅が配位子と１：１の錯体ＣｕＬを形成すると仮定する。ここで、この溶液にバソクプロインスルホン酸ナトリウム（ＢＣＳ）と還元剤である塩酸ヒドロキシルアミンを加えると遊離の銅は瞬時に反応し、有色のＣｕ（Ｉ）−ＢＣＳ錯体を形成する。一方、ＣｕＬの反応では、このＣｕＬ錯体の解離が律速段階になると考えられるため、この速度は次の表１の（１）式で表され、これを積分すると（２）式が得られる。これより（２）式の左辺を反応時間ｔに対してプロットしたのは直線となり、その切片から〔ＣｕＬ〕_t=0傾きからkobsd を求めることができる。

ここでは、〔ＣｕＬ〕_t=0を銅（II）錯化容量（ＣｕＣＣ）要領、kobsd をＣｕＬの反応活性度と定義する。

実験操作を説明すると、図１に示したように、市販のフミン酸にはチータケミカル社製のものを用い、これを薄い水酸化ナトリウム水溶液に溶解後、孔径０．４５μｍのメンブランフィルターでろ過した。これに銅（II）と緩衝溶液を添加し、ＣｕＣＣとkobsd の測定に用いた。一方、植物からの抽出液を孔径０．４５μｍのメンブランフィルターでろ過し、これを約４０ｐｐｍに希釈し、これ以降は市販のフミン酸の場合と同様とした。

測定は図２に示したストップトフローシステムを用いた。

このシステムは内径１ｍｍのテプロン管で接続した一台のポンプと吸光度検出器で構成されている。ここではＳから先ほど調製した試料溶液を、ＲからＢＣＳと塩酸ヒドロキシルアミンの混合液をそれぞれ送液する。その後ポンプを止め、４８５ｎｍにおける吸光度を連続的に測定した。この得られた吸光度変化から先ほどの式に従い解析行った。
＜Ｃ＞評価の結果
図３はＣｕＣＣの測定結果を示したものである。縦軸はＴＯＣ１ｍｇ当たりのＣｕＣＣを表わしている。サクラの葉から抽出した成分が一番高いＣｕＣＣを示し、その他の植物から抽出物した成分も市販のフミン酸とほぼ変わらない高いＣｕＣＣを示すことが確認された。

次にkobsd の測定結果を表２に示した。植物から抽出した成分はkobsd が小さいことから、置換不活性な錯体を形成することが分かる。そしてＣｕＣＣとkobsd を総合評価すると、サクラの葉から抽出した成分が最も高い銅（II）錯形成能力を示すことが分かる。

（実施例２）
実施例１において得られた抽出液を固体に吸着処理して金属捕集能を評価した。

すなわち、ＣｕＣＣが大きく、置換不活性な錯体を形成したサクラの葉、ペパーミントの葉と茎、ラベンダーの花の３成分と、比較的置換活性な銅（II）錯体を形成したヒノキの葉から抽出した成分を固体に吸着させ、それらと重金属の錯形成反応について検討した。

まず、図４にしましたように、植物から抽出した成分を高密度ポチエチレンに吸着させ、ここに調製した溶液３０ｍｌを入れ、５分間振り混ぜた後、溶液中の金属濃度を原子吸光光度計で測定した。この溶液を捨て、脱イオン水で洗浄した後、０．１Ｍ硝酸３０ｍｌを入れ、同じ時間振り混ぜた後、溶液中の金属濃度を測定した。この操作を繰り返して測定を行った。

図５および図６は、Ｃｕ^IIおよびＰｂ^IIの吸着率を示したものである。

そして、図７は、Ｃｕ^IIを用いて繰り返して測定した場合の吸着率の変化を示している。繰り返し測定でも吸着能力にほとんど変化がないことがわかる。

以上のことからも、植物から抽出した成分を固体に吸着させることにより、重金属捕集剤として利用可能であることがわかる。

実施例での試料溶液の調製について示したフローチャート図である。実施例でのストップフローシステムについて示した概要図である。ＣｕＣＣの測定結果を示した図である。固体への吸着について示したフローチャート図である。Ｃｕ^IIの吸着率を示した図である。Ｐｂ^IIの吸着率を示した図である。繰り返しにともなうＣｕ^IIの吸着率の変化を示した図である。

Claims

植物の水、アルコールもしくは少くともこれらいずれかを含有する溶液による抽出物を有効成分とすることを特徴とする金属捕集剤。
花卉植物の花、葉または茎の抽出物であることを特徴とする請求項１の金属捕集剤。
請求項１または２の金属捕集剤により水中、液中または土壌中より金属を採集回収することを特徴とする金属の捕集方法。