JP2007231285A - Porous cellulose carrier and method for selectively separating metal therewith - Google Patents

Porous cellulose carrier and method for selectively separating metal therewith Download PDF

Info

Publication number
JP2007231285A
JP2007231285A JP2007096747A JP2007096747A JP2007231285A JP 2007231285 A JP2007231285 A JP 2007231285A JP 2007096747 A JP2007096747 A JP 2007096747A JP 2007096747 A JP2007096747 A JP 2007096747A JP 2007231285 A JP2007231285 A JP 2007231285A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cellulose
group
porous
side chain
repeating unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2007096747A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4768659B2 (en
Inventor
Nabaro Ronarudo
ロナルド、ナバロ
Katsuhiro Sumi
克 宏 角
Masatoshi Matsumura
村 正 利 松
Naoyuki Fujii
井 直 幸 藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BIO CARRIER TECHNOLOGY KK
Original Assignee
BIO CARRIER TECHNOLOGY KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BIO CARRIER TECHNOLOGY KK filed Critical BIO CARRIER TECHNOLOGY KK
Priority to JP2007096747A priority Critical patent/JP4768659B2/en
Publication of JP2007231285A publication Critical patent/JP2007231285A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4768659B2 publication Critical patent/JP4768659B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
  • Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an adsorbent which has high affinity to metals, especially heavy metals, such as mercury, copper and lead, and selectively adsorbs the metals. <P>SOLUTION: This cellulose comprises cellulose which contains glucose units having polyethylene imine side chains and is porous. The cellulose has selective affinity to metals, especially heavy metals. Porous cellulose to which polyethylene imine is graft-introduced can further improve the affinity to the heavy metals, and is thereby used as a metal adsorbent. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

発明の背景Background of the Invention

発明の分野
本発明は、金属、とりわけ水銀、銅、鉛などの重金属に対して高い親和性を有し、それを選択的に吸着する高分子修飾多孔質セルロースおよびそれを用いた重金属の選択的分離方法に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a polymer-modified porous cellulose that has a high affinity for metals, particularly heavy metals such as mercury, copper, and lead, and selectively adsorbs them, and selective heavy metals using the same. It relates to a separation method.

発明の背景
金属を選択的に分離できる方法の確立は広い応用範囲を有する。例えば、排水から金属とりわけ重金属を除くことは、金属がしばしば毒性を有するため、環境保全の観点から非常に重要である。さらに、排水などからの重金属を回収し再利用できれば、更に好ましいと言える。
BACKGROUND OF THE INVENTION The establishment of a method that can selectively separate metals has a wide range of applications. For example, removing metals, especially heavy metals, from wastewater is very important from the standpoint of environmental protection because metals are often toxic. Furthermore, it can be said that it is more preferable if heavy metals from waste water can be recovered and reused.

従来、金属の単離または分離法としては、例えば溶解度定数の大きな塩を形成するアニオンを選択、添加するいわゆる沈殿法が知られている。さらに、イオン交換樹脂を用いた方法、キレート剤を用いる方法などが知られている。   Conventionally, as a metal isolation or separation method, for example, a so-called precipitation method in which an anion that forms a salt having a large solubility constant is selected and added is known. Furthermore, a method using an ion exchange resin, a method using a chelating agent, and the like are known.

発明の概要Summary of the Invention

本発明者等は、今般、ポリエチレンイミンを結合させた多孔質セルロースが、金属、とりわけ水銀、銅、鉛など重金属に対して高い親和性を有し、それを選択的に吸着するとの知見を見出した。また、適切な高分子をセルロースとの間に介在させてポリエチレンイミンをグラフトさせて得られたセルロースにおいて重金属に対する親和性において更に改善が図られるとの知見を得た。本発明はかかる知見に基づくものである。   The inventors of the present invention have recently found that porous cellulose bonded with polyethyleneimine has a high affinity for metals, particularly heavy metals such as mercury, copper, and lead, and selectively adsorbs them. It was. In addition, it has been found that cellulose obtained by grafting polyethyleneimine with an appropriate polymer interposed between cellulose and cellulose further improves the affinity for heavy metals. The present invention is based on such knowledge.

従って、本発明は金属とりわけ重金属に対して高い親和性を有し、それを選択的に吸着する高分子修飾多孔質セルロースの提供をその目的としている。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a polymer-modified porous cellulose that has a high affinity for metals, particularly heavy metals, and selectively adsorbs them.

また、本発明は金属とりわけ重金属を選択的に吸着し、それを除去または回収する方法の提供をその目的としている。   Another object of the present invention is to provide a method for selectively adsorbing metals, particularly heavy metals, and removing or recovering them.

そして、本発明による多孔質セルロースは、その第一の態様として、下記の繰り返し単位(I)を有する側鎖を有するグルコース単位を含んでなるセルロースからなり、該セルロースが多孔質であるセルロースである。   And the porous cellulose by this invention is a cellulose which consists of a cellulose which contains the glucose unit which has a side chain which has the following repeating unit (I) as the 1st aspect, and this cellulose is porous. .

−(NR1 −CH2 CH2 )n− (I)
(式中、R1 は水素原子またはグルコース単位への結合を表し、nは1以上の整数を表す。)
また本発明による多孔質セルロースは、その第二の態様として、下記の繰り返し単位(II)を有する側鎖を有するグルコース単位を含んでなるセルロースからなり、かつ該セルロースが多孔質であるセルロースである。
- (NR 1 -CH 2 CH 2 ) n- (I)
(In the formula, R 1 represents a bond to a hydrogen atom or a glucose unit, and n represents an integer of 1 or more.)
The porous cellulose according to the present invention is a cellulose comprising a cellulose comprising a glucose unit having a side chain having the following repeating unit (II) as a second embodiment, and the cellulose is porous. .

Figure 2007231285
(式中、
2 は、水素原子またはメチル基を表し、
3 は、基−CO−、基−CO−O−CH2 CHR4 CH2-(ここで、R4 は−OHまたは−SHを表す)、または基−(p- フェニレン)−( CH2 ) q−CHR5 CH2 −(ここで、qは1または2の整数を表し、R5 は−OHまたは−SHを表す)を表し、
nおよびpは1以上の整数を表し、
Aはグルコース単位への結合を表す)
また本発明による多孔質セルロースは、その第三の態様として、下記の繰り返し単位(III )を有する側鎖を有するグルコース単位を含んでなるセルロースからなり、かつ該セルロースが多孔質であるセルロースである。
Figure 2007231285
(Where
R 2 represents a hydrogen atom or a methyl group,
R 3 represents a group —CO—, a group —CO—O—CH 2 CHR 4 CH 2− (wherein R 4 represents —OH or —SH), or a group — (p-phenylene) — (CH 2 ) q-CHR 5 CH 2 — (wherein q represents an integer of 1 or 2, R 5 represents —OH or —SH),
n and p represent an integer of 1 or more,
A represents a bond to a glucose unit)
Moreover, the porous cellulose according to the present invention is a cellulose comprising a cellulose comprising a glucose unit having a side chain having the following repeating unit (III) as a third embodiment, and the cellulose is porous. .

Figure 2007231285
(式中、
6 は、基−COHまたは基−CO−低級アルキルを表し、
Xは、ハロゲン原子を表し、
nおよびpは1以上の整数を表し、
Aはグルコース単位への結合を表す)
また本発明による多孔質セルロースは、その第四の態様として、下記の繰り返し単位(IV)を有する側鎖を有するグルコース単位を含んでなるセルロースからなり、かつ該セルロースが多孔質であるセルロースである。
Figure 2007231285
(Where
R 6 represents a group —COH or a group —CO-lower alkyl,
X represents a halogen atom,
n and p represent an integer of 1 or more,
A represents a bond to a glucose unit)
Moreover, the porous cellulose according to the present invention is, as a fourth aspect thereof, composed of cellulose comprising a glucose unit having a side chain having the following repeating unit (IV), and the cellulose is porous. .

Figure 2007231285
(式中、
7 は、水素原子、メチル基、またはフェニル基を表し、
8 は、基−CO−O−(CH2)r−(ここで、rは1〜6、好ましくは1〜4の整数を表す)、基−(p-フェニレン)−(CH2)r−(ここでrは前記と同義である)、基−(CH2)r−(ここでrは前記と同義である)、または基p-フェニレンを表し、
Xは、ハロゲン原子を表し、
nおよびpは1以上の整数を表し、
Aはグルコース単位への結合を表す)
Figure 2007231285
(Where
R 7 represents a hydrogen atom, a methyl group, or a phenyl group,
R 8 is (wherein, r is 1 to 6, preferably an integer of 1 to 4) group -CO-O- (CH2) r-, group - (p-phenylene) - (CH2) r- ( Wherein r is as defined above, a group — (CH 2) r — (where r is as defined above), or a group p-phenylene,
X represents a halogen atom,
n and p represent an integer of 1 or more,
A represents a bond to a glucose unit)

発明の具体的説明Detailed description of the invention

繰り返し単位(I)、(II)、(III )、および(IV )
本発明の第一の態様によれば、セルロースは前記繰り返し単位(I)を有する側鎖を有するグルコースを含んでなる。この繰り返し単位(I)は、ポリエチレンイミンであり、換言すれば本発明による第一の態様のセルロースは、ポリエチレンイミンが導入されたセルロースということができる。
Repeating units (I), (II), (III), and (IV)
According to the first aspect of the present invention, the cellulose comprises glucose having a side chain having the repeating unit (I). This repeating unit (I) is polyethyleneimine. In other words, the cellulose of the first embodiment according to the present invention can be said to be cellulose into which polyethyleneimine has been introduced.

本発明の好ましい態様によれば、繰り返し単位(I)を有する側鎖部分の分子量は70,000以下であり、より好ましくは300〜20,000である。なお、繰り返し単位(I)の末端基、さらには後記する繰り返し単位(II)、(III )、および(IV)の末端基は、その分子量がこれら繰り返し単位が有する分子量に比較してわずかであるため、その種類は分子の性質に大きな影響を与えないが、例えば水素、アミノ基であることができる。   According to the preferable aspect of this invention, the molecular weight of the side chain part which has repeating unit (I) is 70,000 or less, More preferably, it is 300-20,000. The terminal group of the repeating unit (I) and the terminal groups of the repeating units (II), (III), and (IV) to be described later are slightly smaller in molecular weight than the molecular weight of these repeating units. Therefore, the type does not greatly affect the properties of the molecule, but can be, for example, hydrogen or an amino group.

本発明の第二の態様によれば、セルロースは前記繰り返し単位(II)を有する側鎖を有するグルコースを含んでなる。式中のnは、式中の−(N−CH2 CH2 )n−部分が上記繰り返し単位(I)を有する側鎖部分と同程度の分子量となるような値とされるのが好ましい。 According to the second aspect of the present invention, the cellulose comprises glucose having a side chain having the repeating unit (II). Wherein n, in the formula - (N-CH 2 CH 2 ) n- moiety that is a value such that the molecular weight comparable to the side chain moiety having the repeating unit (I) is preferable.

本発明の好ましい態様によれば、この第二の態様において、R2 が水素原子またはメチル基を表し、R3 が基−CO−O−CH2 CHR4 CH2 −(ここで、R4 は−OHを表す)を表すものが好ましい。 According to a preferred embodiment of the present invention, in this second embodiment, R 2 represents a hydrogen atom or a methyl group, R 3 represents a group —CO—O—CH 2 CHR 4 CH 2 — (where R 4 represents Represents -OH).

本発明の第三の態様によれば、セルロースは前記繰り返し単位(III )を有する側鎖を有するグルコースを含んでなる。式中、R6 が表す基−CO−低級アルキルのアルキル基は好ましくはC1-6 アルキル、より好ましくはC1-4 アルキルを表す。また、Xが表すハロゲン原子は、フッ素、塩素、臭素、またはヨウ素原子を表す。さらに、式中のnは、式中の−(N−CH2 CH2 )n−部分が上記繰り返し単位(I)を有する側鎖部分と同程度の分子量となるような値とされるのが好ましい。 According to a third aspect of the present invention, the cellulose comprises glucose having a side chain having the repeating unit (III). In the formula, the alkyl group of the group —CO-lower alkyl represented by R 6 preferably represents C 1-6 alkyl, more preferably C 1-4 alkyl. The halogen atom represented by X represents a fluorine, chlorine, bromine, or iodine atom. Furthermore, n in the formula is a value such that the — (N—CH 2 CH 2 ) n— moiety in the formula has a molecular weight comparable to that of the side chain moiety having the repeating unit (I). preferable.

本発明の第四の態様によれば、セルロースは前記繰り返し単位(IV)を有する側鎖を有するグルコースを含んでなる。式中のnは、式中の−(N−CH2 CH2 )n−部分が上記繰り返し単位(I)を有する側鎖部分と同程度の分子量となるような値とされるのが好ましい。 According to a fourth aspect of the present invention, the cellulose comprises glucose having a side chain having the repeating unit (IV). Wherein n, in the formula - (N-CH 2 CH 2 ) n- moiety that is a value such that the molecular weight comparable to the side chain moiety having the repeating unit (I) is preferable.

本発明において、繰り返し単位(I)を有する側鎖、繰り返し単位(II)を有する側鎖のいずれにあっても、この側鎖はグルコースの−CH2 OH基のHと置換されて導入されてなるのが好ましい。 In the present invention, in either the side chain having the repeating unit (I) or the side chain having the repeating unit (II), this side chain is introduced by being substituted with H of the —CH 2 OH group of glucose. Preferably it is.

セルロース
本発明におけるセルロースは多孔質体である。
本発明の好ましい態様によれば、セルロースは、空隙率80%以上、平均孔径0.05〜2.0mmの発泡体であるのが好ましい。更に好ましくは粒子径1.0〜5.0mm、空隙率97%以上、平均孔径0.3〜2.0mm、比重1.4〜1.7g/cm3 のセルロースである。
Cellulose The cellulose in the present invention is a porous body.
According to a preferred embodiment of the present invention, the cellulose is preferably a foam having a porosity of 80% or more and an average pore diameter of 0.05 to 2.0 mm. More preferred is cellulose having a particle size of 1.0 to 5.0 mm, a porosity of 97% or more, an average pore size of 0.3 to 2.0 mm, and a specific gravity of 1.4 to 1.7 g / cm 3 .

セルロースは、天然セルロース(結晶型I型)、再生セルロース(結晶型II型)のいずれであってもよい。   The cellulose may be either natural cellulose (crystal type I) or regenerated cellulose (crystal type II).

本発明において好ましく用いられるセルロースは、例えば木材から作られた高純度パルプを化学処理してビスコースとして後、細孔を形成するために第三成分を加え混合し、金型に注入後、加熱、凝固させ、適宜この第三成分を除去して得ることができる。この第三成分としては、発泡体形成後、容易に除去が可能な物質が用いられる。例えば、水に不溶または難溶性の結晶物、ワックス類、HLB値の低い界面活性剤、昇華性物質などが用いられる。この第三成分の除去作業は、第三成分の性質に従って、例えば有機溶媒による抽出、加熱による昇華などによって実施される。このような方法によれば、第三成分の大きさ、種類、配合量を適宜選択することにより所望の物性(空隙率、細孔径など)を有した基材を容易に得ることができる。   The cellulose preferably used in the present invention is, for example, a high-purity pulp made from wood is chemically treated to form viscose, a third component is added and mixed to form pores, and the mixture is poured into a mold and heated. It can be obtained by solidifying and removing this third component as appropriate. As the third component, a substance that can be easily removed after foam formation is used. For example, water-insoluble or sparingly soluble crystals, waxes, surfactants having a low HLB value, sublimation substances, and the like are used. This removal operation of the third component is performed according to the property of the third component, for example, by extraction with an organic solvent, sublimation by heating, or the like. According to such a method, a base material having desired physical properties (porosity, pore diameter, etc.) can be easily obtained by appropriately selecting the size, type and blending amount of the third component.

本発明にあっては、市販のセルロースを利用することも可能であり、好ましいセルロースの例としては、ビーエムアクアセル(商品名)としてバイオマテリアル株式会社から市販されているものが挙げられる。   In the present invention, commercially available cellulose can be used, and examples of preferable cellulose include those commercially available from Biomaterial Co., Ltd. as BM Aquacel (trade name).

繰り返し単位を有する側鎖のセルロースへの導入
セルロースのグルコース単位への繰り返し単位(I)、(II)、(III )、または(IV)を有する側鎖の導入は、側鎖を合成した後、それをグルコースに導入しても、またグルコースに官能基を導入した後、その官能基を介してこれら繰り返し単位を有する鎖を重合、成長させることで導入してもよい。これら繰り返し単位を有する鎖は合目的的な方法によって製造することができる。
Introduction of side chain having repeating unit into cellulose Introduction of side chain having repeating unit (I), (II), (III), or (IV) into glucose unit of cellulose, after synthesizing the side chain, Even if it introduce | transduces it into glucose, after introduce | transducing a functional group into glucose, you may introduce | transduce by polymerizing and growing the chain | strand which has these repeating units through the functional group. Chains having these repeating units can be produced by a purposeful method.

より具体的には、繰り返し単位(I)を有する側鎖を有するセルロースは次のようにして製造することができる。まず、グルコースの−CH2 OH基をナトリウムメチラートなどによって活性化した後、エピクロロヒドリンなどを利用してエポキシなどの官能基を導入する。さらに、官能基が導入されたセルロースと、ポリエチレンイミンとを、反応に関与しない溶媒(例えば、DMF)中において、温度90〜100℃程度において反応させることによって得ることができる。
また、繰り返し単位(II)を有する側鎖を有するセルロースのうち、R3 が基−CO−であるものは、次のように製造することができる。まず、セルロースの存在下アクリル酸またはメタクリル酸を、適当な溶媒(例えば、水)中で、温度20〜25℃で、0.5〜1時間反応させることによって重合させる。次に、得られたポリマーを例えばチオニルクロライドで酸クロリドとする。この酸クロリド体をポリエチレンイミンと適当な溶媒(例えば、テトラヒドロフラン)中で、温度20〜25℃で、1〜2時間反応させて、アミド結合により両者を結合させる。
More specifically, the cellulose having a side chain having the repeating unit (I) can be produced as follows. First, after activating the —CH 2 OH group of glucose with sodium methylate or the like, a functional group such as epoxy is introduced using epichlorohydrin or the like. Furthermore, it can be obtained by reacting cellulose introduced with a functional group and polyethyleneimine at a temperature of about 90 to 100 ° C. in a solvent (for example, DMF) that does not participate in the reaction.
Moreover, among the celluloses having a side chain having the repeating unit (II), those in which R 3 is a group —CO— can be produced as follows. First, polymerization is performed by reacting acrylic acid or methacrylic acid in the presence of cellulose in a suitable solvent (for example, water) at a temperature of 20 to 25 ° C. for 0.5 to 1 hour. Next, the obtained polymer is converted to acid chloride with, for example, thionyl chloride. This acid chloride is reacted with polyethyleneimine in a suitable solvent (for example, tetrahydrofuran) at a temperature of 20 to 25 ° C. for 1 to 2 hours to bond them together by an amide bond.

また、繰り返し単位(II)を有する側鎖を有するセルロースのうち、R3 が基−CO−O−CH2 CHR4 CH2-または基−(p- フェニレン)−( CH2 ) q−CHR5 CH2 −であるものは、次のように製造することができる。まず、セルロースの存在下、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、チオグリシジルアクリレート、チオグリシジルメタクリレート、ビニルベンジルグリシジルエステル、ビニルフェニルグリシジルエステル、ビニルベンジルチオグリシジルエステル、またはビニルフェニルチオグリシジルエステルを、適当な溶媒(例えば、水)中で、温度20〜25℃で、1〜2時間反応させることによって重合させる。得られたポリマーをポリエチレンイミンと、適当な溶媒(例えば、DMF)中で、温度90〜100℃で、3〜5時間反応させることによって得ることができる。 Of the cellulose having a side chain having the repeating unit (II), R 3 is a group —CO—O—CH 2 CHR 4 CH 2 — or a group — (p-phenylene)-(CH 2 ) q-CHR 5. CH 2 - in which one can be prepared as follows. First, in the presence of cellulose, glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, thioglycidyl acrylate, thioglycidyl methacrylate, vinyl benzyl glycidyl ester, vinyl phenyl glycidyl ester, vinyl benzyl thioglycidyl ester, or vinyl phenyl thioglycidyl ester in a suitable solvent (for example, , Water) at a temperature of 20 to 25 ° C. for 1 to 2 hours for polymerization. The obtained polymer can be obtained by reacting polyethyleneimine with a suitable solvent (for example, DMF) at a temperature of 90 to 100 ° C. for 3 to 5 hours.

また、繰り返し単位(III )を有する側鎖を有するセルロースは、次のように製造することができる。まず、セルロースの存在下、α−ハロアクリル酸または低級アルキルα−ハロアクリル酸エステルを、適当な溶媒(例えば、水)中で、温度20〜25℃で、0.5〜1時間反応させることによって重合させる。得られたポリマーにポリエチレンイミンを、適当な溶媒(例えば、DMF)中で、温度80〜100℃で、1〜2時間反応させる四級化反応(メンシュトキン反応)により導入することによって得ることができる。   Moreover, the cellulose which has a side chain which has a repeating unit (III) can be manufactured as follows. First, in the presence of cellulose, α-haloacrylic acid or a lower alkyl α-haloacrylic ester is reacted in a suitable solvent (for example, water) at a temperature of 20 to 25 ° C. for 0.5 to 1 hour. To polymerize. It can be obtained by introducing polyethyleneimine into the obtained polymer in a suitable solvent (for example, DMF) at a temperature of 80 to 100 ° C. for 1 to 2 hours by a quaternization reaction (Mentstock reaction). .

また、繰り返し単位(IV)を有する側鎖を有するセルロースは、上記繰り返し単位(III )を有する側鎖を有するセルロースの製造法に準じて製造することができる。すなわち、セルロースの存在下、ハロアルキルアクリル酸エステル、ハロアルキルメタクリル酸エステル、ハロアルキルスチレン、α−(ハロアルキル)スチレン、またはハロスチレンを、適当な溶媒(例えば、水)中で、温度20〜25℃で、3〜5時間反応させることによって重合させる。得られたポリマーにポリエチレンイミンを上記四級化反応(メンシュトキン反応)に準じて導入することによって得ることができる。   Moreover, the cellulose which has a side chain which has a repeating unit (IV) can be manufactured according to the manufacturing method of the cellulose which has a side chain which has the said repeating unit (III). That is, in the presence of cellulose, haloalkyl acrylate ester, haloalkyl methacrylate ester, haloalkyl styrene, α- (haloalkyl) styrene, or halostyrene is added in a suitable solvent (for example, water) at a temperature of 20-25 ° C. Polymerize by reacting for ~ 5 hours. It can be obtained by introducing polyethyleneimine into the obtained polymer according to the above quaternization reaction (Menstokin reaction).

反応後、得られたセルロースは未反応成分を十分に洗浄して除くのが好ましい。
温度などの反応条件、モノマーの種類、反応時間などを適宜選択することによって分子量その他所望の物性を有するセルロースが製造可能であることは当業者には明らかであろう。
After the reaction, it is preferable to remove the unreacted components by thoroughly washing the obtained cellulose.
It will be apparent to those skilled in the art that cellulose having molecular weight and other desired physical properties can be produced by appropriately selecting reaction conditions such as temperature, monomer type, reaction time, and the like.

重金属の選択的分離
本発明によるセルロースは金属とりわけ重金属に対して選択的な親和性を有する。よって、本発明によるセルロースは、ある系から金属を選択的に分離するために好ましく用いることができる。
Selective separation of heavy metals The cellulose according to the present invention has a selective affinity for metals, especially heavy metals. Therefore, the cellulose according to the present invention can be preferably used for selectively separating a metal from a certain system.

本発明によるセルロースが親和性を有する金属としては、Hg、Cu、Cd、Pb、Zn、Cr、Co、Ni、Mn、Alなどが挙げられる。本発明の好ましい態様によれば、本発明のセルロースは重金属に高い親和性を有する。特に好ましい重金属としては、Hg、Cu、Cd、およびZnが挙げられ、特にHgに対して選択的な高い親和性を有する。   Examples of the metal to which the cellulose according to the present invention has affinity include Hg, Cu, Cd, Pb, Zn, Cr, Co, Ni, Mn, and Al. According to a preferred embodiment of the present invention, the cellulose of the present invention has a high affinity for heavy metals. Particularly preferred heavy metals include Hg, Cu, Cd, and Zn, which have a particularly high selective affinity for Hg.

本発明によるセルロースが金属に対して親和性を有する理由は、その繰り返し単位中に存在する窒素原子を含む残基部分が複数で金属イオンに配位結合してキレート類似の構造を採るからと予想される。   The reason why the cellulose according to the present invention has an affinity for metal is presumed to be that a chelate-like structure is formed by coordinating and bonding to a metal ion with a plurality of residue portions containing nitrogen atoms present in the repeating unit. Is done.

本発明の好ましい態様によれば、上記の繰り返し単位(II)、(III )、または(IV)を有するセルロースがその高い吸着容量の観点から好ましい。繰り返し単位(II)(III )、または(IV)を有するセルロースにあっては、窒素原子を含む残基部分が、繰り返し単位(I)を含むセルロースの場合より数多く存在することができ、さらにその動きも比較的自由であり、金属イオンを捕捉しやすいことから有利と考えられる。   According to a preferred embodiment of the present invention, cellulose having the above repeating unit (II), (III), or (IV) is preferred from the viewpoint of its high adsorption capacity. In the cellulose having the repeating unit (II) (III) or (IV), there can be more residue parts containing a nitrogen atom than in the case of cellulose containing the repeating unit (I). It is considered advantageous because it is relatively free to move and easily captures metal ions.

更に本発明によるセルロースは、一旦金属を吸着した後、酸で洗浄することによりその金属を脱離させることができる。よって本発明によるセルロースは、金属の回収のために利用することも可能である。   Furthermore, the cellulose according to the present invention can be desorbed by once adsorbing a metal and then washing with an acid. Therefore, the cellulose according to the present invention can also be used for metal recovery.

更に、酸洗浄後もセルロースの金属に対する親和性は維持され、再度、金属の単離に再利用することができる点でも有利である。   Furthermore, the affinity of cellulose for metal is maintained after acid washing, and it is advantageous in that it can be reused again for metal isolation.

本発明によるセルロースによる金属の選択的分離は、金属が含まれている溶液とセルロースとを接触させることで実施することができる。   The selective separation of the metal by cellulose according to the present invention can be carried out by bringing the solution containing the metal into contact with the cellulose.

本発明によるセルロースにあっては、その吸着速度が大きいことから、バッチ処理のみならず、セルロースに流れる溶液を接触させる連続処理によっても金属を吸着する。   In the cellulose according to the present invention, the adsorption rate is high, so that the metal is adsorbed not only by batch processing but also by continuous processing in which a solution flowing in cellulose is brought into contact.

本発明の好ましい態様によれば、本発明によるセルロースは、Hgに関して300mg/g程度の吸着容量を有する。また、Cu、Cd、およびZnに関してはそれぞれ、50mg/g程度、40mg/g程度、15mg/g程度の吸着容量を有する。   According to a preferred embodiment of the present invention, the cellulose according to the present invention has an adsorption capacity of about 300 mg / g with respect to Hg. Further, Cu, Cd, and Zn have adsorption capacities of about 50 mg / g, about 40 mg / g, and about 15 mg / g, respectively.

本発明によるセルロースは、具体的には工業廃水からの金属の分離または回収などに有効に利用することができる。   Specifically, the cellulose according to the present invention can be effectively used for separation or recovery of metals from industrial wastewater.

本発明を以下の実施例によって詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   The present invention will be described in detail by the following examples, but the present invention is not limited to these examples.

材料
セルロースは、ビーエムアクアセル(商品名)としてバイオマテリアル株式会社から市販されているものを使用した。このセルロースは、高度に多孔質(細孔径:200μm)の立方体(1mm3 近似)の大きさを有する。
The material cellulose used was a commercially available product from Biomaterial Co., Ltd. as BM Aquacel (trade name). This cellulose has a highly porous (pore diameter: 200 μm) cubic (1 mm 3 approximation) size.

また、対照として、ポリアミンキレート基で変性されたキトサンであるCS−03吸着剤(細孔径:0.15mm、富士紡績株式会社製)を用意した。
また、ポリエチレンイミン(PEI)は日本触媒株式会社から提供された。
すべての他の試薬は、和光純薬株式会社から購入した。
As a control, a CS-03 adsorbent (pore diameter: 0.15 mm, manufactured by Fuji Boseki Co., Ltd.), which is chitosan modified with a polyamine chelate group, was prepared.
Polyethyleneimine (PEI) was provided by Nippon Shokubai Co., Ltd.
All other reagents were purchased from Wako Pure Chemicals.

例A1:多孔質セルロースCell−PEIの製造
セルロース(0.50g)を乾燥ジメチルスルホキシド(DMSO)(30.0ml)の中に60℃において浸漬し、そして2時間攪拌した。この反応液にナトリウムメチラート(26.0ml)を添加し、次いで室温において窒素気流下でさらに1時間攪拌した。得られた生成物を乾燥DMSOで洗浄した。
Example A1 : Production of porous cellulose Cell-PEI Cellulose (0.50 g) was immersed in dry dimethyl sulfoxide (DMSO) (30.0 ml) at 60 ° C. and stirred for 2 hours. Sodium methylate (26.0 ml) was added to the reaction solution, and the mixture was further stirred at room temperature under a nitrogen stream for 1 hour. The resulting product was washed with dry DMSO.

ナトリウムセルロース(1.0g)を50.0mlのエピクロロヒドリン(78.0ml)を含有する乾燥DMSOの中に浸漬し、窒素気流下で50℃において2時間攪拌した。反応後、生成したエポキシプロピルセルロースを分離し、蒸留水およびエタノールで洗浄し、その後減圧下で乾燥した。   Sodium cellulose (1.0 g) was immersed in dry DMSO containing 50.0 ml of epichlorohydrin (78.0 ml) and stirred at 50 ° C. for 2 hours under a nitrogen stream. After the reaction, the produced epoxypropylcellulose was separated, washed with distilled water and ethanol, and then dried under reduced pressure.

得られたエポキシプロピルセルロース(1g)と、PEI(5倍過剰、分子量300、600、1200、および20000の四種)とを、ジメチルホルムアミド(DMF)の中で、窒素ガス下に、100℃において一定に攪拌しながら4時間反応させた。得られた多孔質セルロース(cell−PEI)を濾過により分離し、熱水(50℃)およびエタノールで十分に洗浄し、次いで真空乾燥した。   The resulting epoxypropylcellulose (1 g) and PEI (4 times excess, four molecular weights 300, 600, 1200, and 20000) in dimethylformamide (DMF) at 100 ° C. under nitrogen gas. The reaction was continued for 4 hours with constant stirring. The obtained porous cellulose (cell-PEI) was separated by filtration, washed thoroughly with hot water (50 ° C.) and ethanol, and then vacuum-dried.

得られたエポキシプロピルセルロースおよびcell−PEIの元素分析結果は次の表に示される通りであった。   Elemental analysis results of the obtained epoxypropylcellulose and cell-PEI were as shown in the following table.

Figure 2007231285
表から明らかなように、100%に近いエポキシド置換度のエポキシプロピルセルロース担体が得られた。さらに滴定実験によって99.1%のエポキシドが確認された。
Figure 2007231285
As is apparent from the table, an epoxypropylcellulose carrier having an epoxide substitution degree close to 100% was obtained. Furthermore, 99.1% epoxide was confirmed by titration experiments.

上記方法に準じて分子量の異なるPEIを用いてCell−PEIを合成した。得られたCell−PEIの元素分析結果は次の第2表に示される通りであった。

Figure 2007231285
また、Cell−PEIの合成では、用いたPEIの分子量によって、1.66〜2.04の範囲のアミン/エポキシド比(すなわち、アミン/グルコース比)の試料が得られた。これらの数値は、一つのPEI分子が複数のエポキシ基と結合していることを示している。 Cell-PEI was synthesized using PEI having different molecular weights according to the above method. The results of elemental analysis of the obtained Cell-PEI were as shown in Table 2 below.
Figure 2007231285
In the synthesis of Cell-PEI, a sample having an amine / epoxide ratio (ie, amine / glucose ratio) in the range of 1.66 to 2.04 was obtained depending on the molecular weight of PEI used. These numbers indicate that one PEI molecule is bonded to a plurality of epoxy groups.

また、上記と同様に方法によって、エポキシプロピルセルロースをエチレンジアミンと反応させることによって、多孔質セルロース−エチレンジアミン(Cell−ED)を合成した。   Moreover, the porous cellulose-ethylenediamine (Cell-ED) was synthesize | combined by making an epoxy propyl cellulose react with ethylenediamine by the method similarly to the above.

例A2:多孔質セルロースCell−PEIへのHgの吸着
多孔質セルロースへのHgの吸着を次の様に評価した。
例A1で得られたCell−PEIの所定量を、濃度10mg/lのHgCl2 塩溶液20.00mlに加え、平衡化した。溶液のpHは、0.1mol/lのビス−トリス−0.1mol/lのHCl緩衝液によって調節した。この混合物を振盪機により機械的に連続的に混合した。吸着が完結した後、吸着剤を真空濾過により分離し、濾液中のHgの濃度を求めた。
Example A2 : Adsorption of Hg on porous cellulose Cell-PEI Adsorption of Hg on porous cellulose was evaluated as follows.
A predetermined amount of Cell-PEI obtained in Example A1 was added to 20.00 ml of HgCl 2 salt solution having a concentration of 10 mg / l and equilibrated. The pH of the solution was adjusted with 0.1 mol / l Bis-Tris-0.1 mol / l HCl buffer. This mixture was continuously mixed mechanically with a shaker. After the adsorption was completed, the adsorbent was separated by vacuum filtration, and the concentration of Hg in the filtrate was determined.

比較のため、上記と同様の操作をcell−EDについても行った。
以上の結果は、図1に示される通りであった。図中において、CoはHgの初期濃度を、Ceは濾液中のHg濃度を示す。
For comparison, the same operation as above was performed for cell-ED.
The above results were as shown in FIG. In the figure, Co represents the initial concentration of Hg, and Ce represents the Hg concentration in the filtrate.

例A3:多孔質セルロースCell−PEIへの重金属の連続吸着
Cell−PEIへのHgの吸着容量を、次の条件下で評価した。
Example A3 : Continuous adsorption of heavy metal on porous cellulose Cell-PEI The adsorption capacity of Hg on Cell-PEI was evaluated under the following conditions.

内径1cmのガラスのクロマトグラフィーのカラム(Amicon Co.)に高さ/直径比5.5の(0.2262gの吸着剤に相当する)となるようにcell−PEI吸着剤を充填した。約10mg/lの塩化水銀溶液を25、60、および120ml/時の流速でカラムに供給した。流出液の中の水銀イオン濃度を規則的に測定した。その結果は、図2に示される通りであった。   A cell chromatography column (Amicon Co.) having an inner diameter of 1 cm was packed with cell-PEI adsorbent so as to have a height / diameter ratio of 5.5 (corresponding to 0.2262 g of adsorbent). Approximately 10 mg / l of mercury chloride solution was fed to the column at flow rates of 25, 60, and 120 ml / hour. Mercury ion concentration in the effluent was regularly measured. The result was as shown in FIG.

120、60、および25ml/時の流速において、それぞれ159、239.0、および260.0mg/gの吸着容量が得られた。これらの値を使用して、最小流速(0ml/時)における吸着容量を推定すると292.0mg/gであった。この値は、バッチ式吸着実験から得られた値(288.0mg/g)とほぼ一致する。   Adsorption capacities of 159, 239.0, and 260.0 mg / g were obtained at flow rates of 120, 60, and 25 ml / hr, respectively. Using these values, the adsorption capacity at the minimum flow rate (0 ml / hr) was estimated to be 292.0 mg / g. This value almost coincides with the value obtained from the batch adsorption experiment (288.0 mg / g).

例A4:多孔質セルロースCell−PEIへの種々の金属の吸着
多孔質セルロースへの、図3記載の種々の金属の吸着を、pHを7に調整した以外は、例A2に記載の方法に従い測定した。
以上の結果は、図3に示される通りであった。
Example A4 : Adsorption of various metals on porous cellulose Cell-PEI The adsorption of various metals shown in FIG. 3 on porous cellulose was measured according to the method described in Example A2 except that the pH was adjusted to 7. did.
The above results were as shown in FIG.

例A5:金属の吸着および脱離
まず、多孔質セルロースcell−PEIの0.0015gの4群を、それぞれ水銀濃度10ppmの水銀溶液20ml中に浸漬し、多孔質セルロースに水銀を吸着させた。このときの水銀の吸着量は、下記の第3表の第1バッチにCell−PEIとして示される通り、0.178〜0.181mgの範囲であった。
これら4群の多孔質セルロースCell−PEIを、0.5M、1.0M、2.0M、および4.0Mの塩酸に浸漬し、水銀を脱離させた。水銀の脱離量は、下記の第3表の第1バッチの脱離量として示した。
Example A5 : Adsorption and Desorption of Metal First, four groups of 0.0015 g of porous cellulose cell-PEI were immersed in 20 ml of a mercury solution having a mercury concentration of 10 ppm, respectively, to adsorb mercury to the porous cellulose. The amount of mercury adsorbed at this time was in the range of 0.178 to 0.181 mg as shown as Cell-PEI in the first batch of Table 3 below.
These four groups of porous cellulose Cell-PEI were immersed in 0.5 M, 1.0 M, 2.0 M, and 4.0 M hydrochloric acid to desorb mercury. The desorption amount of mercury was shown as the desorption amount of the first batch in Table 3 below.

水銀を脱離させた多孔質セルロースCell−PEIを再び水銀濃度10ppmの水銀溶液20ml中に浸漬し、水銀を吸着させた。その結果、4群の多孔質セルロースは、下記の第3表の第2バッチの吸着量として示される量の水銀をそれぞれ吸着した。   The porous cellulose Cell-PEI from which mercury was released was again immersed in 20 ml of a mercury solution having a mercury concentration of 10 ppm to adsorb mercury. As a result, the four groups of porous cellulose each adsorbed the amount of mercury shown as the amount of adsorption in the second batch of Table 3 below.

これら4群の多孔質セルロースCell−PEIを4.0Mの塩酸に浸漬し、再び水銀を脱離させた。水銀の脱離量は、下記の第3表の第2バッチの吸着量として示される通りであった。   These four groups of porous cellulose Cell-PEI were immersed in 4.0 M hydrochloric acid to desorb mercury again. The desorption amount of mercury was as shown as the adsorption amount of the second batch in Table 3 below.

こうして水銀を脱離させた多孔質セルロースCell−PEIを、再度、水銀濃度10ppmの水銀溶液20ml中に浸漬し、水銀を吸着させた。その結果、4群の多孔質セルロースCell−PEIは、下記の第3表の第3バッチの吸着量として示される量の水銀をそれぞれ吸着した。   The porous cellulose Cell-PEI from which the mercury was thus removed was immersed again in 20 ml of a mercury solution having a mercury concentration of 10 ppm to adsorb the mercury. As a result, the four groups of porous cellulose Cell-PEI each adsorbed the amount of mercury shown as the amount of adsorption in the third batch of Table 3 below.

以上の結果から明らかなように、多孔質セルロースCell−PEIに吸着された金属は塩酸によって脱離させることができる。本実験例においては、4.0Mの塩酸を用いることで、ほぼ吸着水銀をほぼ完全に脱離させることができた。また、水銀の脱着を2回繰り返したにもかかわらず、多孔質セルロースCell−PEIの水銀吸着能の低下は見られなかった。   As is clear from the above results, the metal adsorbed on the porous cellulose Cell-PEI can be desorbed by hydrochloric acid. In this experimental example, by using 4.0 M hydrochloric acid, the adsorbed mercury was almost completely desorbed. Moreover, although the desorption of mercury was repeated twice, the mercury adsorption ability of the porous cellulose Cell-PEI was not observed.

Figure 2007231285
Figure 2007231285

例B1:多孔質セルロースpoly(CGMAPEI)の製造
水浴を使用して反応温度を20℃に制御した。所定量のセルロースと水との混合物をまず15分間加熱して、多孔質セルロースの内部に捕捉されている微量の空気を除去し、その後窒素ガス雰囲気下で、反応温度に放冷した。クラフト重合は、グリシジルメタクリレートを添加し、300rpmで激しく攪拌し、硝酸セリウム(IV)アンモニウム(CAN)(0.1M)の溶液を添加して行った。反応終了後、得られたポリ(セルロース−グリシジルメタクリレート)生成物を単離し、テトラヒドロフルフリルで洗浄し、真空乾燥した。
Example B1 : Production of porous cellulose poly (CGMAPEI) The reaction temperature was controlled at 20 ° C using a water bath. A mixture of a predetermined amount of cellulose and water was first heated for 15 minutes to remove a trace amount of air trapped inside the porous cellulose, and then allowed to cool to the reaction temperature in a nitrogen gas atmosphere. Kraft polymerization was performed by adding glycidyl methacrylate, stirring vigorously at 300 rpm, and adding a solution of cerium (IV) ammonium nitrate (CAN) (0.1 M). After completion of the reaction, the resulting poly (cellulose-glycidyl methacrylate) product was isolated, washed with tetrahydrofurfuryl and vacuum dried.

続いて、例A1に記載のCell−PEI合成法に従い、ポリエチレンイミン(分子量600)を上で得られたポリ(セルロース−グリシジルメタクリレート)に導入し(DMF中、100℃)、多孔質セルロースpoly(CGMAPEI)を得た。   Subsequently, according to the Cell-PEI synthesis method described in Example A1, polyethyleneimine (molecular weight 600) was introduced into the poly (cellulose-glycidyl methacrylate) obtained above (in DMF, 100 ° C.), and porous cellulose poly ( CGMMAPEI) was obtained.

種々の重合時間において合成されたCell−PEIおよびポリ(cell−GMA−PEI)の元素分析および計算された組成は次の第4表に示される通りであった。元素分析により、Cell−PEIの場合より高いアミン置換度のポリ(CGMAPEI)が確認された。グラフト重合により、より大きい密度でエポキシドを導入することが示された。

Figure 2007231285
The elemental analysis and calculated composition of Cell-PEI and poly (cell-GMA-PEI) synthesized at various polymerization times were as shown in Table 4 below. Elemental analysis confirmed poly (CGMAPEI) with a higher degree of amine substitution than in the case of Cell-PEI. Graft polymerization has been shown to introduce epoxides at higher densities.
Figure 2007231285

例B2:多孔質セルロースpoly(CGMAPEI)の製造
例B1に記載の方法において、開始剤CANの濃度をセルロース重量比で変化させて多孔質セルロースpoly(CGMAPEI)を合成した。合成された多孔質セルロースの元素分析は次の第5表に示される通りであった。
Example B2 : Production of porous cellulose poly (CGMAPEI) Porous cellulose poly (CGMAPEI) was synthesized by changing the concentration of initiator CAN in the cellulose weight ratio in the method described in Example B1. Elemental analysis of the synthesized porous cellulose was as shown in Table 5 below.

Figure 2007231285
グリジルメタクリレートの架橋は、CANとグルコース(セルロースの構成単位)の比CAN/Gluが1.5のとき特に高かった。
Figure 2007231285
The crosslinking of glycidyl methacrylate was particularly high when the ratio CAN / Glu of CAN to glucose (cellulose unit) was 1.5.

例B3:多孔質セルロースpoly(CGMAPEI)への重金属の吸着
濃度10mg/lの種々の金属溶液15.00mlに、例B1およびB2の方法によって製造されたpoly(CGMAPEI)を接触させ、平衡化すること

によって金属の吸着を行った。吸着温度およびpH条件は、それぞれ25℃およびpH7とした。吸着後、多孔質セルロースを分離し、濾液の中の平衡金属濃度を求めた。
Example B3 : Adsorption of heavy metal to porous cellulose poly (CGMAPEI) 15.00 ml of various metal solutions with a concentration of 10 mg / l are contacted with and equilibrated with poly (CGMAPEI) prepared by the methods of Examples B1 and B2. thing

The metal was adsorbed by The adsorption temperature and pH conditions were 25 ° C. and pH 7, respectively. After adsorption, the porous cellulose was separated and the equilibrium metal concentration in the filtrate was determined.

その結果は、例B1で合成された多孔質セルロースについては図4に、例B2で合成された多孔質セルロースについては図5に示される通りであった。
また、比較のために、cell−PEIおよびCS−03についても同様にその吸着能を評価した。
The results were as shown in FIG. 4 for the porous cellulose synthesized in Example B1 and in FIG. 5 for the porous cellulose synthesized in Example B2.
Moreover, the adsorption ability was similarly evaluated about cell-PEI and CS-03 for the comparison.

図4から明らかなように、Hg、Cu、Co、およびZnについて、それぞれ350mg/g、45mg/g、8.5mg/g、および17.5mg/gという吸着容量が達成された。アミン含量の最も少ないpoly(CGMAPEI)30min でさえ、3種類の金属に対してCell−PEIより高い金属親和性を有していた。   As is apparent from FIG. 4, adsorption capacities of 350 mg / g, 45 mg / g, 8.5 mg / g, and 17.5 mg / g were achieved for Hg, Cu, Co, and Zn, respectively. Even poly (CGMAPEI) 30 min with the lowest amine content had higher metal affinity than Cell-PEI for the three metals.

例B4:多孔質セルロースpoly(CGMAPEI)への重金属の連続吸着
poly(CGMAPEI)への金属の吸着容量を、次のような条件で求めた。
60ml/時の流速とし、Cu、Co、およびZnに関し、例A3に準じて測定を行った。
その結果は、図6に示される通りであった。
流出液の濃度はppbレベルの濃度まで減少した。CoおよびZnについて、残留濃度は、それぞれ0.5ppmおよび0.05ppmまで減少した。
Example B4 : Continuous adsorption of heavy metal on porous cellulose poly (CGMAPEI) The metal adsorption capacity on poly (CGMAPEI) was determined under the following conditions.
The flow rate was 60 ml / hour, and Cu, Co, and Zn were measured according to Example A3.
The result was as shown in FIG.
The concentration of the effluent decreased to a concentration of ppb level. For Co and Zn, the residual concentration decreased to 0.5 ppm and 0.05 ppm, respectively.

例B5
また、異なる金属を同時にカラムに吸着させる廃水処理を想定した実験を行った。
具体的には、まず、内径1cmのカラムに高さ/直径が5.5となるように多孔質セルロースpoly(CGMAPEI)0.83gを充填した。このカラムに、Ni、Pb、Zn、Cd、Cr、Al、Co、Mn、Cu、Hgのすべてをそれぞれ10ppmの濃度で含む水溶液を流速60ml/時で流した。
そのときの流出液中の各金属濃度の初期濃度に対する比を、流出量に対してプロットした。その結果は、図7に示される通りであった。
Example B5 :
In addition, an experiment was conducted assuming wastewater treatment in which different metals are simultaneously adsorbed on the column.
Specifically, first, 0.83 g of porous cellulose poly (CGMAPEI) was packed in a column having an inner diameter of 1 cm so that the height / diameter was 5.5. An aqueous solution containing all of Ni, Pb, Zn, Cd, Cr, Al, Co, Mn, Cu, and Hg at a concentration of 10 ppm was passed through the column at a flow rate of 60 ml / hour.
The ratio of each metal concentration in the effluent at that time to the initial concentration was plotted against the effluent amount. The result was as shown in FIG.

本発明による多孔質セルロースへのHgの吸着量とpHの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the adsorption amount of Hg to the porous cellulose by this invention, and pH. 本発明による多孔質セルロースへの重金属の連続吸着を示す図である。It is a figure which shows the continuous adsorption | suction of the heavy metal to the porous cellulose by this invention. 本発明による多孔質セルロースへの種々の重金属の吸着量を示す図である。It is a figure which shows the adsorption amount of the various heavy metals to the porous cellulose by this invention. ポリエチレンイミンがグラフトされた本発明による多孔質セルロースへの種々の重金属の吸着量を示す図である。It is a figure which shows the adsorption amount of various heavy metals to the porous cellulose by this invention by which the polyethyleneimine was grafted. ポリエチレンイミンがグラフトされた本発明による多孔質セルロースへの種々の重金属の吸着量を示す図である。It is a figure which shows the adsorption amount of various heavy metals to the porous cellulose by this invention by which the polyethyleneimine was grafted. ポリエチレンイミンがグラフトされた本発明による多孔質セルロースへの種々の重金属の連続吸着量を示す図である。It is a figure which shows the continuous adsorption amount of the various heavy metal to the porous cellulose by this invention by which the polyethyleneimine was grafted. 排水処理を想定し、異なる金属を同時にカラムに吸着させた際の本発明による多孔質セルロースへの重金属の吸着量を示す図である。It is a figure which shows the amount of adsorption | suction of the heavy metal to the porous cellulose by this invention at the time of making a waste water treatment assume and adsorb | sucking a different metal to a column simultaneously.

Claims (13)

下記の繰り返し単位(I)を有する側鎖を有するグルコース単位を含んでなるセルロースからなり、該セルロースが多孔質である、セルロース。
−(NR1 −CH2 CH2 )n− (I)
(式中、R1 は水素原子またはグルコース単位への結合を表し、nは1以上の整数を表す。)
The cellulose which consists of a cellulose containing the glucose unit which has a side chain which has the following repeating unit (I), and this cellulose is porous.
- (NR 1 -CH 2 CH 2 ) n- (I)
(In the formula, R 1 represents a bond to a hydrogen atom or a glucose unit, and n represents an integer of 1 or more.)
繰り返し単位(I)を有する側鎖部分の分子量が70,000以下である、請求項1または2に記載のセルロース。   The cellulose of Claim 1 or 2 whose molecular weight of the side chain part which has a repeating unit (I) is 70,000 or less. 下記の繰り返し単位(II)を有する側鎖を有するグルコース単位を含んでなるセルロースからなり、かつ該セルロースが多孔質である、セルロース。
Figure 2007231285
(式中、
2 は、水素原子またはメチル基を表し、
3 は、基−CO−、基−CO−O−CH2 CHR4 CH2-(ここで、R4 は−OHまたは−SHを表す)、または基−(p- フェニレン)−( CH2 ) q−C

HR5 CH2 −(ここで、qは1または2の整数を表し、R5 は−OHまたは−SHを表す)を表し、
nおよびpは1以上の整数を表し、
Aはグルコース単位への結合を表す)
The cellulose which consists of a cellulose containing the glucose unit which has a side chain which has the following repeating unit (II), and this cellulose is porous.
Figure 2007231285
(Where
R 2 represents a hydrogen atom or a methyl group,
R 3 represents a group —CO—, a group —CO—O—CH 2 CHR 4 CH 2− (wherein R 4 represents —OH or —SH), or a group — (p-phenylene) — (CH 2 ) q-C

HR 5 CH 2 — (wherein q represents an integer of 1 or 2, R 5 represents —OH or —SH),
n and p represent an integer of 1 or more,
A represents a bond to a glucose unit)
2 が水素原子またはメチル基を表し、R3 が基−CO−O−CH2 CHR4 CH2 −(ここで、R4 は−OHを表す)を表す、請求項3記載のセルロース。 The cellulose according to claim 3, wherein R 2 represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 3 represents a group —CO—O—CH 2 CHR 4 CH 2 — (wherein R 4 represents —OH). 下記の繰り返し単位(III )を有する側鎖を有するグルコース単位を含んでなるセルロースからなり、かつ該セルロースが多孔質である、セルロース。
Figure 2007231285
(式中、
6 は、基−COHまたは基−CO−低級アルキルを表し、
Xは、ハロゲン原子を表し、
nおよびpは1以上の整数を表し、
Aはグルコース単位への結合を表す)
The cellulose which consists of a cellulose which contains the glucose unit which has a side chain which has the following repeating unit (III), and this cellulose is porous.
Figure 2007231285
(Where
R 6 represents a group —COH or a group —CO-lower alkyl,
X represents a halogen atom,
n and p represent an integer of 1 or more,
A represents a bond to a glucose unit)
下記の繰り返し単位(IV)を有する側鎖を有するグルコース単位を含んでなるセルロースからなり、かつ該セルロースが多孔質である、セルロース。
Figure 2007231285
(式中、
7 は、水素原子、メチル基、またはフェニル基を表し、
8 は、基−CO−O−(CH2)r−(ここで、rは1〜6の整数を表す)、基−(p-フェニレン)−(CH2)r−(ここでrは前記と同義である)、基−(CH2)r−(ここでrは前記と同義である)、または基 p- フェニレンを表し、
Xは、ハロゲン原子を表し、
nおよびpは1以上の整数を表し、
Aはグルコース単位への結合を表す)
The cellulose which consists of a cellulose containing the glucose unit which has a side chain which has the following repeating unit (IV), and this cellulose is porous.
Figure 2007231285
(Where
R 7 represents a hydrogen atom, a methyl group, or a phenyl group,
R 8 is a group —CO—O— (CH 2) r — (where r represents an integer of 1 to 6), a group — (p-phenylene) — (CH 2) r — (where r is as defined above). Represents the group-(CH2) r- (wherein r is as defined above), or the group p-phenylene,
X represents a halogen atom,
n and p represent an integer of 1 or more,
A represents a bond to a glucose unit)
繰り返し単位(I)、(II)、(III )、または(IV)で表される側鎖が、グルコースの−CH2 OHのHと置換されて導入されてなる、請求項1〜6のいずれか一項に記載のセルロース。 The side chain represented by the repeating unit (I), (II), (III), or (IV) is introduced by substituting with H of —CH 2 OH of glucose. Cellulose according to any one of the above. セルロースが、空隙率80%以上、平均孔径0.05〜2.0mmの発泡体である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のセルロース。   The cellulose according to any one of claims 1 to 7, wherein the cellulose is a foam having a porosity of 80% or more and an average pore diameter of 0.05 to 2.0 mm. セルロースが、粒子径1.0〜5.0mm、空隙率97%以上、平均孔径0.3〜2.0mm、比重1.4〜1.7g/cm3 である、請求項8に記載のセルロース。 The cellulose according to claim 8, wherein the cellulose has a particle size of 1.0 to 5.0 mm, a porosity of 97% or more, an average pore size of 0.3 to 2.0 mm, and a specific gravity of 1.4 to 1.7 g / cm 3. . 金属の選択的分離に用いられる、請求項1〜9のいずれか一項に記載のセルロース。   The cellulose according to any one of claims 1 to 9, which is used for selective separation of metals. 金属が重金属である、請求項10記載のセルロース。   The cellulose according to claim 10, wherein the metal is a heavy metal. 金属が含まれている溶液と、請求項1〜9のいずれか一項に記載のセルロースとを接触させる工程を含んでなる、金属を選択的に分離する方法。   A method for selectively separating a metal, comprising a step of bringing a solution containing a metal into contact with the cellulose according to any one of claims 1 to 9. 金属が重金属である、請求項12記載の方法。   The method of claim 12, wherein the metal is a heavy metal.
JP2007096747A 2007-04-02 2007-04-02 Cellulose obtained by reacting cellulose with glycidyl methacrylate and then reacting with polyethyleneimine, and selective metal separation agent and selective separation method using the same Expired - Fee Related JP4768659B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007096747A JP4768659B2 (en) 2007-04-02 2007-04-02 Cellulose obtained by reacting cellulose with glycidyl methacrylate and then reacting with polyethyleneimine, and selective metal separation agent and selective separation method using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007096747A JP4768659B2 (en) 2007-04-02 2007-04-02 Cellulose obtained by reacting cellulose with glycidyl methacrylate and then reacting with polyethyleneimine, and selective metal separation agent and selective separation method using the same

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP24237396A Division JPH1087701A (en) 1996-09-12 1996-09-12 Porous cellulose support and selective separation of metal using the support

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007231285A true JP2007231285A (en) 2007-09-13
JP4768659B2 JP4768659B2 (en) 2011-09-07

Family

ID=38552183

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007096747A Expired - Fee Related JP4768659B2 (en) 2007-04-02 2007-04-02 Cellulose obtained by reacting cellulose with glycidyl methacrylate and then reacting with polyethyleneimine, and selective metal separation agent and selective separation method using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4768659B2 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008105025A (en) * 2006-09-29 2008-05-08 Kurita Water Ind Ltd Toxic substance collecting material, method for producing the same and method for treating toxic substance
JP2008200651A (en) * 2007-02-22 2008-09-04 Kyushu Univ Method for recovering harmful ion
JP2012240031A (en) * 2011-05-24 2012-12-10 Gifu Univ Heavy metal collecting material comprising woody incineration ash and method for recovering heavy metal collected by using the heavy metal collecting material
JP2017061594A (en) * 2015-09-24 2017-03-30 日本製紙株式会社 Method for producing composite material
KR101875737B1 (en) * 2017-01-02 2018-07-09 한국원자력연구원 Sheets for eliminating formaldehyde and fabrication method thereof
KR102118413B1 (en) * 2019-10-15 2020-06-03 한국지질자원연구원 Polyethyleneimine-grafted nanocellulose shaped body, preparation thereof, andselective adsorbent using the same for platinum group metals
CN115364820A (en) * 2022-08-21 2022-11-22 贵州师范大学 Preparation method of oleophobic liquid-phase mercury ion adsorption material

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101732493B1 (en) * 2016-01-11 2017-05-25 한국원자력연구원 Multi-functional nanocellulose and preparation method of the same

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03503212A (en) * 1988-02-11 1991-07-18 キューノ,インコーポレーテッド Affinity matrix of modified polysaccharide supports
EP0451706A1 (en) * 1990-04-06 1991-10-16 Sakai Engineering Co., Ltd. Ultra-lightweight, open-pore foamed cellulose materials with large surface areas, having ion-exchangeable functional groups introduced therein
WO1991019675A1 (en) * 1990-06-20 1991-12-26 Ricoh Kyosan, Inc. Method and device for purifying water
US5162404A (en) * 1989-08-18 1992-11-10 Rainer Norman B Ion-absorbent sponge product

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03503212A (en) * 1988-02-11 1991-07-18 キューノ,インコーポレーテッド Affinity matrix of modified polysaccharide supports
US5162404A (en) * 1989-08-18 1992-11-10 Rainer Norman B Ion-absorbent sponge product
EP0451706A1 (en) * 1990-04-06 1991-10-16 Sakai Engineering Co., Ltd. Ultra-lightweight, open-pore foamed cellulose materials with large surface areas, having ion-exchangeable functional groups introduced therein
WO1991019675A1 (en) * 1990-06-20 1991-12-26 Ricoh Kyosan, Inc. Method and device for purifying water

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008105025A (en) * 2006-09-29 2008-05-08 Kurita Water Ind Ltd Toxic substance collecting material, method for producing the same and method for treating toxic substance
JP2008200651A (en) * 2007-02-22 2008-09-04 Kyushu Univ Method for recovering harmful ion
JP2012240031A (en) * 2011-05-24 2012-12-10 Gifu Univ Heavy metal collecting material comprising woody incineration ash and method for recovering heavy metal collected by using the heavy metal collecting material
JP2017061594A (en) * 2015-09-24 2017-03-30 日本製紙株式会社 Method for producing composite material
KR101875737B1 (en) * 2017-01-02 2018-07-09 한국원자력연구원 Sheets for eliminating formaldehyde and fabrication method thereof
KR102118413B1 (en) * 2019-10-15 2020-06-03 한국지질자원연구원 Polyethyleneimine-grafted nanocellulose shaped body, preparation thereof, andselective adsorbent using the same for platinum group metals
CN115364820A (en) * 2022-08-21 2022-11-22 贵州师范大学 Preparation method of oleophobic liquid-phase mercury ion adsorption material

Also Published As

Publication number Publication date
JP4768659B2 (en) 2011-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4768659B2 (en) Cellulose obtained by reacting cellulose with glycidyl methacrylate and then reacting with polyethyleneimine, and selective metal separation agent and selective separation method using the same
US9943825B2 (en) Porous graft copolymer particles, method for producing same, and adsorbent material using same
Lin et al. Enhanced and selective adsorption of Hg2+ to a trace level using trithiocyanuric acid-functionalized corn bract
JP6748070B2 (en) Adsorbents for binding metals and their manufacture
US10023937B2 (en) Adsorbent for rare earth element and method for recovering rare earth element
WO2012036034A1 (en) Amidoxime-modified polyacrylonitrile porous medium
Wang et al. Preparation of a novel chelating resin containing amidoxime–guanidine group and its recovery properties for silver ions in aqueous solution
WO2010122954A1 (en) Metal adsorbent containing chelating polymer
JP2002529714A (en) Chromatographic separation method and selective adsorbent
WO2016047700A1 (en) Rare earth element adsorption separation material
US5668079A (en) Chemically active ceramic compositions with an hydroxyquinoline moiety
Jalilzadeh et al. Specific heavy metal ion recovery with ion‐imprinted cryogels
EA039912B1 (en) Porous polymer material for bonding metal-containing ions or for purifying organic molecules
Tofan et al. Synthesis, characterization and experimental assessment of a novel functionalized macroporous acrylic copolymer for gold separation from wastewater
JPH1087701A (en) Porous cellulose support and selective separation of metal using the support
KR101987667B1 (en) Membrane for metal ion adsorption, method for manufacturing thereof and application thereof
MXPA02004285A (en) Process for the preparation of hetero-dispersed chelating resins.
JP3642894B2 (en) Selenium-adsorptive resin, method for producing the same, and method for separating or removing selenium
AU2017405734A1 (en) Matrices containing lithium aluminates
WO2008136741A1 (en) Lowering of the content of certain substances in a beverage
JP3837478B2 (en) Boron-adsorbing polymer porous body, method for producing the same, and boron adsorbent
EP0085661A1 (en) Metal ion adsorbent
JP2020196925A (en) Light rare earth element mutual separation method
JP6165599B2 (en) Graft copolymer of ethylene-vinyl alcohol copolymer, process for producing the same, and metal adsorbent using the same
JP5017801B2 (en) Chelating resin

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20091125

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20091125

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20101005

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101206

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110510

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110513

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110607

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110616

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140624

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees