JP2008095072A - Polymer useful as scavenger for noble metal ion - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polymer provided with a chelate ligande in a molecule and a scavenger for a noble metal ion containing the polymer. <P>SOLUTION: A polymer is made by making chitosan molecules shown by a formula crosslinked and a scavenger for a noble metal contains the polymer. (In the formula, R1, R2 or R3 shows respectively independently a crosslinkable group which is coordinatable to the noble metal ion or hydorgen). <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は貴金属イオン捕集剤及びそれを用いた貴金属イオン回収法に関する。   The present invention relates to a noble metal ion scavenger and a noble metal ion recovery method using the same.

九州地区のめっき企業から排出されるスラッジの発生量は約3千トン/年であり、その処理費用として約1億円/年の産廃処理コストが発生していることが明らかになった。特に、金、パラジウム、白金などの貴金属はめっき廃液中に微量に含まれているにもかかわらず、それらの希薄な濃度のために排水されている場合が多い。   The amount of sludge generated from plating companies in the Kyushu area was about 3,000 tons / year, and it became clear that the industrial waste treatment costs of about 100 million yen / year were incurred. In particular, noble metals such as gold, palladium and platinum are often drained due to their dilute concentration even though they are contained in trace amounts in the plating waste liquid.

一方、一次産業を多く抱える宮崎県では、農業、漁業や食品加工業から大量のバイオマス廃棄物(蜜柑果汁滓,蟹や海老殻など)が発生している。海洋投棄ができなくなった現在、その処理法技術や有効利用技術の開発も急を要する問題となっている。なかでも、エビ、カニ等の甲殻類の殻から得られるキトサンについては多くの分野で有効利用の研究が進められている。   On the other hand, in Miyazaki Prefecture, which has many primary industries, a large amount of biomass waste (such as citrus fruit juice, salmon and shrimp shells) is generated from agriculture, fishery and food processing industries. Now that ocean dumping is no longer possible, the development of treatment technology and effective utilization technology has become an urgent issue. In particular, research on the effective use of chitosan obtained from shells of crustaceans such as shrimp and crabs is underway in many fields.

本発明者等はこれまでに、キトサンが特定の金属イオンに対して高い選択性を有し、且つ飽和吸着量も相当大きいことを見出して発表した[Chem,Lett.p.1281(1988)]。この優れた性質は、天然多糖類キトサンの持つ、(1)高い親水性、(2)柔軟性に富んだ骨格構造及び、(3)多くの活性アミノ基の存在、によるものと考えられる。このようにキトサンは、市販のキレート樹脂にはみられない優れた金属イオン吸着特性を有し、かつ出発原料がバイオマス産業の廃棄物であるため、安価に得られる利点がある。しかし、貴金属または重金属イオンのキトサンによる吸着が起こるのは、酸性ではあるが比較的pHが高い領域であるため、pHが極めて低い酸侵出液などを処理する場合には、アルカリを加えてpH調整をしなければならないという難点があった。この問題を解決するため多くのキトサン誘導体が合成され、金属イオンの吸着性が検討された。しかし、金属イオンの効果的な捕集を目的としてキレート形成能を有する官能基を導入すると、キトサン誘導体が酸性溶液に溶解する問題が発生した。   The present inventors have found and announced that chitosan has high selectivity for specific metal ions and has a considerably large amount of saturated adsorption [Chem, Lett. p. 1281 (1988)]. This excellent property is considered to be due to (1) high hydrophilicity, (2) flexible skeletal structure and (3) presence of many active amino groups possessed by natural polysaccharide chitosan. As described above, chitosan has excellent metal ion adsorption characteristics not found in commercially available chelate resins, and has an advantage that it can be obtained at low cost because the starting material is waste from the biomass industry. However, adsorption of noble metal or heavy metal ions by chitosan occurs in an acidic but relatively high pH region. Therefore, when treating an acid leachate having a very low pH, an alkali is added to adjust the pH. There was a difficulty that had to be adjusted. In order to solve this problem, many chitosan derivatives were synthesized, and the adsorptivity of metal ions was studied. However, when a functional group having a chelate-forming ability is introduced for the purpose of effectively collecting metal ions, there arises a problem that the chitosan derivative is dissolved in an acidic solution.

そこで官能基を導入したキトサン誘導体を架橋して、酸性溶液に不溶な樹脂にすることが試みられた。しかし、その架橋反応によって官能基がつぶされるため交換容量が大幅に低下する問題が生じた。   Therefore, an attempt has been made to crosslink the chitosan derivative having a functional group introduced therein to make the resin insoluble in an acidic solution. However, the functional group is crushed by the crosslinking reaction, resulting in a problem that the exchange capacity is greatly reduced.

本発明者等はこの問題を解決するため、特開平6−227813号公報に記載の発明を完成させた。特開平6−227813号公報に記載の発明は、先ずキトサンを構成するグルコサミンのアミノ基を、ピリジン環またはチオフェン環を含むアルデヒド誘導体と反応させ、シッフ塩基を形成させてアミノ基を保護してから、エピクロロヒドリンによりキトサン分子間の架橋を行い、次に四水素化ホウ素ナトリウムでシッフ塩基を還元することにより、キレート形成能を有する官能基であるピリジン環、またはチオフェン環を有する架橋ポリマーを合成する方法に関する。特開平6−227813号公報に記載の発明によるポリマーは、キトサン分子骨格が架橋構造を有するため貴金属イオンの吸着に適した酸性溶液中で溶解することがなく、且つキレート形成能を有する官能基が結合されているため貴金属イオンを効率的に吸着することができる。   In order to solve this problem, the present inventors have completed the invention described in JP-A-6-227813. In the invention described in JP-A-6-227813, the amino group of glucosamine constituting chitosan is first reacted with an aldehyde derivative containing a pyridine ring or a thiophene ring to form a Schiff base to protect the amino group. Crosslinking between chitosan molecules with epichlorohydrin and then reducing the Schiff base with sodium tetraborohydride to form a crosslinked polymer having a pyridine ring or a thiophene ring, which is a functional group having chelating ability It relates to a method of synthesis. The polymer according to the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-227813 has a chitosan molecular skeleton having a crosslinked structure, so that it does not dissolve in an acidic solution suitable for adsorption of noble metal ions, and has a functional group having a chelating ability. Since they are bonded, noble metal ions can be adsorbed efficiently.

特開平6−227813号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-227813 特開2004−2582号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-2582 特許3235283号公報Japanese Patent No. 3235283 Chem,Lett.p.1281(1988)Chem, Lett. p. 1281 (1988)

上記のように特開平6−227813号公報に記載されたポリマーは優れた性質を有するものであるが、このポリマーの製造工程は、架橋を形成する工程と、キレート配位基を導入する工程とを含むため複雑であるという問題があった。   As described above, the polymer described in JP-A-6-227813 has excellent properties, but the production process of this polymer includes a step of forming a cross-linking, a step of introducing a chelating coordination group, There was a problem that it was complicated to include.

そこで本発明は、簡便に製造することが可能な、架橋構造を有し且つキレート配位子を備えたキトサン誘導体ポリマーを提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a chitosan derivative polymer having a crosslinked structure and having a chelate ligand, which can be easily produced.

本発明者らは、キトサン分子の架橋工程とキレート配位子の導入工程とを一緒に行うことにより上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。   The present inventors have found that the above object can be achieved by carrying out the cross-linking step of the chitosan molecule and the introduction step of the chelate ligand together, and have completed the present invention.

本発明は以下の発明を包含する。
(1)貴金属イオンに配位可能な配位基を含有する架橋基によりキトサン分子間を架橋せしめた構造を有するポリマー。
(2)キトサンを構成するグルコサミン(繰り返し単位)として式(I):
The present invention includes the following inventions.
(1) A polymer having a structure in which chitosan molecules are cross-linked by a cross-linking group containing a coordinating group capable of coordinating with a noble metal ion.
(2) Formula (I) as glucosamine (repeating unit) constituting chitosan:

Figure 2008095072
(式中、R、R又はRは、それぞれ独立に、貴金属イオンに配位可能な配位基を含有する架橋基を形成しているか、或いは水素であり、ただしR、R及びRが同時に水素であることはなく、
前記架橋基を形成するR、R又はRは、それぞれ独立に、同一又は異なるキトサン分子を構成する他のグルコサミンのR、R又はRと一緒になって貴金属イオンに配位可能な配位基を含有する架橋基を形成しており、
前記架橋基の少なくとも1つは、異なるキトサン分子間に形成された架橋基である)
で表されるグルコサミン誘導体(繰り返し単位)を含有する、(1)記載のポリマー。
Figure 2008095072
(Wherein R 1 , R 2 or R 3 independently form a bridging group containing a coordinating group capable of coordinating to a noble metal ion or are hydrogen, provided that R 1 , R 2 And R 3 are not simultaneously hydrogen,
R 1 , R 2 or R 3 forming the bridging group independently coordinate to a noble metal ion together with other glucosamine R 1 , R 2 or R 3 constituting the same or different chitosan molecule. Forming a bridging group containing possible coordinating groups,
At least one of the bridging groups is a bridging group formed between different chitosan molecules)
The polymer as described in (1) containing the glucosamine derivative (repeating unit) represented by these.

(3)前記架橋基における水素以外の原子の数が4〜30個である(1)又は(2)記載のポリマー。
(4)前記配位基が硫黄原子又は窒素原子を含む配位基である(1)〜(3)のいずれかに記載のポリマー。
(5)前記架橋基が式(II):
(3) The polymer according to (1) or (2), wherein the number of atoms other than hydrogen in the bridging group is 4 to 30.
(4) The polymer according to any one of (1) to (3), wherein the coordination group is a coordination group containing a sulfur atom or a nitrogen atom.
(5) The bridging group has the formula (II):

Figure 2008095072
(式中、X又はYは、それぞれ独立に、S、NH又はOであり、ただしX及びYが同時にOであることはなく、
m又はnは、それぞれ独立に、1以上の整数であり、
*印は結合位置を示す)
で表される部分構造を含む、(4)記載のポリマー。
Figure 2008095072
Wherein X or Y are each independently S, NH or O, provided that X and Y are not O at the same time,
m or n each independently represents an integer of 1 or more,
(* Indicates the coupling position)
The polymer of (4) description including the partial structure represented by these.

(6)貴金属イオンに配位可能な配位基を含有する架橋基によりキトサン分子間を架橋せしめた構造を有するポリマーの製造方法であって、キトサンを構成するグルコサミンのアミノ基、6位炭素上の水酸基、及び/又は3位炭素上の水酸基を反応性基に変換し、当該変換後のキトサンに、当該反応性基に結合可能な官能基を少なくとも2つ有し、かつ貴金属イオンに配位可能な配位基を含有する化合物を反応させてキトサン分子間を架橋させることを特徴とする前記方法。
(7)(1)〜(5)のいずれかに記載のポリマーを含有する貴金属イオン捕集剤。
(8)酸性溶液中で吸着剤として(7)記載の貴金属イオン捕集剤を使用することを特徴とする貴金属イオン回収法。
(6) A method for producing a polymer having a structure in which chitosan molecules are cross-linked by a cross-linking group containing a coordinating group capable of coordinating to a noble metal ion, the amino group of glucosamine constituting chitosan on the 6-position carbon The hydroxyl group on the 3-position carbon and / or the hydroxyl group on the 3-position carbon is converted into a reactive group, and the converted chitosan has at least two functional groups capable of binding to the reactive group and is coordinated with a noble metal ion. A method comprising reacting a compound containing a possible coordinating group to crosslink between chitosan molecules.
(7) A noble metal ion scavenger containing the polymer according to any one of (1) to (5).
(8) A noble metal ion recovery method using the noble metal ion scavenger described in (7) as an adsorbent in an acidic solution.

(9)貴金属イオンに配位可能な配位基を含有する架橋基によりキトサン分子間を架橋せしめた構造を有するポリマーを含有する微粒子の製造方法であって、
キトサンが溶解した第一水溶液を水相とするO/W/Oエマルションと、1)当該第一水溶液の浸透圧よりも高い浸透圧を有する第二水溶液および/または2)当該第二水溶液を水相とするW/Oエマルションとを混合することにより、前記第一水溶液からなる水相中のキトサンを濃縮するキトサン濃縮工程を含み、必要に応じて、前記濃縮工程後の前記第一水溶液中のキトサンを不溶化する不溶化工程を更に含む、キトサン微粒子調製工程、ならびに
前記キトサン微粒子調製工程により得られたキトサン微粒子に対して、当該微粒子中のキトサンを構成するグルコサミンのアミノ基、6位炭素上の水酸基、及び/又は3位炭素上の水酸基を反応性基に変換し、当該変換後のキトサンに、当該反応性基に結合可能な官能基を少なくとも2つ有し、かつ貴金属イオンに配位可能な配位基を含有する化合物を反応させてキトサン分子間を架橋させる処理を施す架橋工程、
を含む、前記方法。
(9) A method for producing fine particles containing a polymer having a structure in which chitosan molecules are cross-linked by a cross-linking group containing a coordinating group capable of coordinating to a noble metal ion,
An O / W / O emulsion having a first aqueous solution in which chitosan is dissolved as an aqueous phase, 1) a second aqueous solution having an osmotic pressure higher than that of the first aqueous solution, and / or 2) the second aqueous solution being water. A chitosan concentration step of concentrating chitosan in the aqueous phase comprising the first aqueous solution by mixing with a W / O emulsion as a phase, and if necessary, in the first aqueous solution after the concentration step A chitosan fine particle preparation step further comprising an insolubilization step for insolubilizing chitosan; and the chitosan fine particles obtained by the chitosan fine particle preparation step, the amino group of glucosamine constituting the chitosan in the fine particles, and the hydroxyl group on the 6-position carbon And / or a hydroxyl group on the 3-position carbon is converted into a reactive group, and the chitosan after the conversion has at least two functional groups capable of binding to the reactive group, and is noble. Crosslinking step of the compound containing a coordinating capable coordinating groups genus ions reacted performs processing to crosslink between chitosan molecules,
Said method.

(10)前記架橋基における水素以外の原子の数が4〜30個である(9)記載の方法。
(11)前記配位基が硫黄原子又は窒素原子を含む配位基である(9)又は(10)記載の方法。
(12)前記架橋基が式(II):
(10) The method according to (9), wherein the number of atoms other than hydrogen in the bridging group is 4 to 30.
(11) The method according to (9) or (10), wherein the coordination group is a coordination group containing a sulfur atom or a nitrogen atom.
(12) The bridging group has the formula (II):

Figure 2008095072
(式中、X又はYは、それぞれ独立に、S、NH又はOであり、ただしX及びYが同時にOであることはなく、
m又はnは、それぞれ独立に、1以上の整数であり、
*印は結合位置を示す)
で表される部分構造を含む、(11)記載の方法。
Figure 2008095072
Wherein X or Y are each independently S, NH or O, provided that X and Y are not O at the same time,
m or n each independently represents an integer of 1 or more,
(* Indicates the coupling position)
The method of (11) description including the partial structure represented by these.

(13)(9)〜(12)のいずれかに記載の方法により製造された、貴金属イオンに配位可能な配位基を含有する架橋基によりキトサン分子間を架橋せしめた構造を有するポリマーを含有する微粒子。
(14)(13)記載の微粒子を含有する貴金属イオン捕集剤。
(15)酸性溶液中で吸着剤として(14)記載の貴金属イオン捕集剤を使用することを特徴とする貴金属イオン回収法。
(16)(14)記載の貴金属イオン捕集剤が充填されたカラムに、貴金属イオンを含む酸性溶液を通過させることを特徴とする(15)記載の貴金属イオン回収法。
(13) A polymer produced by the method according to any one of (9) to (12), having a structure in which chitosan molecules are cross-linked by a cross-linking group containing a coordinating group capable of coordinating to a noble metal ion. Contains fine particles.
(14) A precious metal ion scavenger containing the fine particles according to (13).
(15) A noble metal ion recovery method using the noble metal ion scavenger described in (14) as an adsorbent in an acidic solution.
(16) The method for recovering noble metal ions according to (15), wherein an acidic solution containing noble metal ions is passed through a column packed with the precious metal ion scavenger according to (14).

本発明のポリマーはキレート配位子の導入と架橋反応とを共通の工程で行う簡便な方法により製造することができる。   The polymer of the present invention can be produced by a simple method in which the introduction of a chelate ligand and the crosslinking reaction are performed in a common process.

(キトサン)
本発明のポリマーの原料となるキトサンの分子量等は特に限定されない。
原料となるキトサンの形状は特に限定されず、粉末形状であっても球状の微粒子形状であってもよい。球状のキトサン微粒子は、例えば特開2004−2582号公報に記載された技術により製造され得る。
(Chitosan)
The molecular weight and the like of chitosan used as a raw material for the polymer of the present invention are not particularly limited.
The shape of chitosan as a raw material is not particularly limited, and may be a powder shape or a spherical fine particle shape. Spherical chitosan fine particles can be produced, for example, by the technique described in JP-A No. 2004-2582.

(架橋基)
本発明のポリマーは、キトサン分子間が貴金属イオンに配位可能な配位基を含有する架橋基により架橋されていることを特徴とする。
(Crosslinking group)
The polymer of the present invention is characterized in that chitosan molecules are cross-linked by a cross-linking group containing a coordinating group capable of coordinating to a noble metal ion.

本発明のポリマーにおいて、キトサン分子間に形成される架橋基と結合するグルコサミンは上記式(I)のグルコサミン誘導体の構造を有する。グルコサミンの3位炭素上の水酸基はアミノ基及び6位炭素上の水酸基と比較して反応性が低いため、本発明のポリマー中には、式(I)で表されるグルコサミン誘導体としてRが水素であるものが主として含まれる。本発明のポリマー中には、キトサンを構成するグルコサミンとして、上記式(I)のグルコサミン誘導体以外にも、架橋基を有していない通常のグルコサミンや、架橋基が全て同一分子内のグルコサミン間で形成されたものである点を除いて上記式(I)と同一の構造を有するグルコサミン誘導体等が含まれ得る。 In the polymer of the present invention, glucosamine bonded to a crosslinking group formed between chitosan molecules has a structure of a glucosamine derivative of the above formula (I). Since the hydroxyl group on the 3-position carbon of glucosamine is less reactive than the amino group and the hydroxyl group on the 6-position carbon, R 3 is present as a glucosamine derivative represented by formula (I) in the polymer of the present invention. What is primarily hydrogen is included. In the polymer of the present invention, as glucosamine constituting chitosan, in addition to the glucosamine derivative of the above formula (I), normal glucosamine having no crosslinking group, or all glucosamines in the same molecule between the glucosamines in the same molecule. A glucosamine derivative or the like having the same structure as that of the above formula (I) except that it is formed can be included.

「貴金属イオンに配位可能な配位基」としては、硫黄原子、窒素原子およびこれらの組み合わせを配位子として含む配位基が挙げられるがこれらには限定されない。これらの配位基を用いることにより、貴金属イオンを高選択的に吸着することができる。   Examples of the “coordinating group capable of coordinating with a noble metal ion” include, but are not limited to, a coordinating group containing a sulfur atom, a nitrogen atom, and a combination thereof as a ligand. By using these coordination groups, noble metal ions can be adsorbed with high selectivity.

配位子は一つの架橋基中に2つ含まれて架橋基が2座のキレート配位子として機能することが好ましい。   It is preferable that two ligands are contained in one bridging group and the bridging group functions as a bidentate chelate ligand.

架橋基の長さ等は特に限定されないが、通常は水素以外の原子の数が4〜30個であることが好ましく、4〜20個であることがより好ましく、6〜12個であることが特に好ましい。   The length of the bridging group is not particularly limited, but usually the number of atoms other than hydrogen is preferably 4-30, more preferably 4-20, and 6-12. Particularly preferred.

架橋基は上記式(II)で表される部分構造を有するものであることが好ましい。式(II)において、n又はmは互いに独立に1以上の整数であり、nは2〜4の整数であることが好ましく、mは1〜4の整数であることが好ましい。例えば具体的な配位基としては、−NHCHCHNH−、−HNCHCHNH、−SCHCHNH−、−SCHCHS−、−HNCHCHSH、−HNCHCHS−、−SCHCHSCHCHNHCHCHN−、−(NHCHCHN)m−、−(NHCHCHS)m−、−(SCHCHS)m−、あるいはさらに、−(NH−(CH)n−NH)m−、−(NH−(CH)n−S)m−、−(S−(CH)n−S)m−、−OCHCHNH−、−OCHCHNH、−SCHCHO−、−OCHCHSH、−HNCHCHO−、−SCHCHSCHCHNHCHCHO−、−(OCHCHNH)m−、−(NHCHCHS)m−、−(SCHCHS)m−、あるいはさらに、−(NH−(CH)n−NH)m−、−(NH−(CH)n−S)m−、−(S−(CH)n−S)m−、−(O−(CH)n−NH)m−、−(O−(CH)n−S)m−が挙げられる(n又はmは式(II)について上記で定義した通りである)。 The crosslinking group preferably has a partial structure represented by the above formula (II). In the formula (II), n or m are each independently an integer of 1 or more, n is preferably an integer of 2 to 4, and m is preferably an integer of 1 to 4. For example, as a specific coordinating groups, -NHCH 2 CH 2 NH -, - HNCH 2 CH 2 NH 2, -SCH 2 CH 2 NH -, - SCH 2 CH 2 S -, - HNCH 2 CH 2 SH, - HNCH 2 CH 2 S -, - SCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 NHCH 2 CH 2 N -, - (NHCH 2 CH 2 N) m -, - (NHCH 2 CH 2 S) m -, - (SCH 2 CH 2 S) m-, or even, - (NH- (CH 2) n-NH) m -, - (NH- (CH 2) n-S) m -, - (S- (CH 2) n-S ) m -, - OCH 2 CH 2 NH -, - OCH 2 CH 2 NH 2, -SCH 2 CH 2 O -, - OCH 2 CH 2 SH, -HNCH 2 CH 2 O -, - SCH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 NHCH 2 CH 2 O - , - ( CH 2 CH 2 NH) m - , - (NHCH 2 CH 2 S) m -, - (SCH 2 CH 2 S) m-, or even, - (NH- (CH 2) n-NH) m -, - (NH- (CH 2) n- S) m -, - (S- (CH 2) n-S) m -, - (O- (CH 2) n-NH) m -, - (O- (CH 2 ) n-S) m- (wherein n or m is as defined above for formula (II)).

本明細書の実施例では架橋基として以下の式(III)又は(IV)で表される架橋基を採用したが、これらには限定されない。   In the examples of the present specification, a crosslinking group represented by the following formula (III) or (IV) is employed as a crosslinking group, but the present invention is not limited to these.

Figure 2008095072
(式中、*印は式(I)のRが結合する窒素原子、Rが結合する酸素原子又はRが結合する酸素原子への結合位置を示す)
Figure 2008095072
(In the formula, * indicates a bonding position to the nitrogen atom to which R 1 of formula (I) is bonded, the oxygen atom to which R 2 is bonded, or the oxygen atom to which R 3 is bonded)

(ポリマーの製造方法)
本発明はまた上記ポリマーの製造方法に関する。この方法は、キトサンを構成するグルコサミンのアミノ基、6位炭素上の水酸基、及び/又は3位炭素上の水酸基を反応性基に変換し、当該変換後のキトサンに、当該反応性基に結合可能な官能基を少なくとも2つ有し、かつ貴金属イオンに配位可能な配位基を含有する化合物を反応させてキトサン分子間を架橋させることを特徴とする。グルコサミンの3位炭素上の水酸基はアミノ基及び6位炭素上の水酸基と比較して反応性が低いことから、本発明のポリマーの製造においては、主としてグルコサミンのアミノ基及び/又は6位炭素上の水酸基が反応性基に変換されて架橋基の結合の基点となる。
(Method for producing polymer)
The present invention also relates to a method for producing the polymer. This method converts the amino group of glucosamine constituting the chitosan, the hydroxyl group on the 6-position carbon, and / or the hydroxyl group on the 3-position carbon to a reactive group, and binds the reactive group to the chitosan after the conversion. It is characterized by reacting a compound containing at least two possible functional groups and a coordinating group capable of coordinating with a noble metal ion to crosslink between chitosan molecules. Since the hydroxyl group on the 3-position carbon of glucosamine is less reactive than the amino group and the hydroxyl group on the 6-position carbon, in the production of the polymer of the present invention, mainly on the amino group and / or the 6-position carbon of glucosamine. The hydroxyl group is converted to a reactive group and becomes a base point for bonding of the crosslinking group.

図1には本方法の一実施形態の反応スキームを示す。この実施形態では、ギ酸を用いてアミノ基を反応性基である−N=CHに変換し、次いで、当該反応性基に結合可能な官能基である−SH基を2つ有し、且つ貴金属イオンに範囲可能な配位子である硫黄原子を有する1,2−エタンジチオールを添加して反応させキトサン分子間を架橋する。本願明細書においてEDTCとは、1,2−エタンジチオールで架橋したキトサン誘導体を意味する。 FIG. 1 shows a reaction scheme of one embodiment of this method. In this embodiment, formic acid is used to convert an amino group to a reactive group —N═CH 2 , and then has two —SH groups that are functional groups capable of binding to the reactive group, and A 1,2-ethanedithiol having a sulfur atom, which is a ligand that can be applied to a noble metal ion, is added and reacted to crosslink between chitosan molecules. In the present specification, EDTC means a chitosan derivative crosslinked with 1,2-ethanedithiol.

図2には本方法の他の一実施形態の反応スキームを示す。この実施形態では、エピクロロヒドリンを用いてグルコサミンのアミノ基及び水酸基を反応性基である2,3−エポキシプロピルアミノ基及び2,3−エポキシプロピルオキシル基に変換し、次いで、当該反応性基に結合可能な官能基である−SH基を2つ有し、且つ貴金属イオンに範囲可能な配位子である硫黄原子を有する1,2−エタンジチオールを添加して反応させキトサン分子間を架橋する。なお図2には複雑になるため図示しないが、NとOとの間が架橋された形態も存在し得る。また、架橋基の一端が3位炭素上のO結合し、他端が他のグルコサミンのアミノ基、6位炭素上のO又は3位炭素上のOに結合した形態も存在し得る。本願明細書においてEDTSCとは、エピクロロヒドリンを介して1,2−エタンジチオールで架橋したキトサン誘導体を意味する。   FIG. 2 shows a reaction scheme of another embodiment of the present method. In this embodiment, epichlorohydrin is used to convert the amino group and hydroxyl group of glucosamine to the reactive groups 2,3-epoxypropylamino group and 2,3-epoxypropyloxyl group, and then the reactivity 1,2-ethanedithiol having a sulfur atom as a ligand capable of binding to two groups and having a —SH group, which is a functional group that can be bonded to a group, and reacting between the chitosan molecules Crosslink. Although not shown in FIG. 2 because it is complicated, a form in which N and O are bridged may also exist. There may also be a form in which one end of the bridging group is O-bonded on the 3-position carbon and the other end is bound to the amino group of another glucosamine, O on the 6-position carbon, or O on the 3-position carbon. In the present specification, EDTSC means a chitosan derivative crosslinked with 1,2-ethanedithiol through epichlorohydrin.

架橋基に変換され得る化合物としては、1,2−エタンジチオールのほか、式(II)で表される上記の配位基を有するハロゲン化合物、ジハロゲン化合物、アルデヒド化合物、ジアルデヒド化合物、エポキシ化合物、及びジエポキシ化合物が挙げられるがこれらには限定されない。   As a compound that can be converted to a crosslinking group, in addition to 1,2-ethanedithiol, halogen compounds having the above coordination group represented by formula (II), dihalogen compounds, aldehyde compounds, dialdehyde compounds, epoxy compounds, And diepoxy compounds, but are not limited thereto.

(ポリマーの形状)
本発明のポリマーは種々の形状を取ることができ、例えば粉末形状であっても球状の微粒子形状であってもよい。キトサン微粒子を原料とした場合には、製造された本発明のポリマーもまた微粒子の形状となり得る。また、原料キトサンの形状に関わりなく、製造された本発明のポリマーを、例えば特開2004−2582号公報に記載された技術により微粒子に加工することもできる。
(Polymer shape)
The polymer of the present invention can take various shapes, for example, a powder shape or a spherical fine particle shape. When chitosan fine particles are used as raw materials, the produced polymer of the present invention can also be in the form of fine particles. Regardless of the shape of the raw material chitosan, the produced polymer of the present invention can be processed into fine particles by the technique described in, for example, JP-A No. 2004-2582.

(貴金属イオン回収法)
本発明のポリマーは貴金属イオン捕集剤として使用することができる。本発明のポリマーは、例えば、貴金属イオンが微量含有されためっき廃液や電子部品・電子機器、あるいは廃触媒などの廃棄物から貴金属を選択的に捕集する目的で使用することができる。
(Precious metal ion recovery method)
The polymer of the present invention can be used as a precious metal ion scavenger. The polymer of the present invention can be used, for example, for the purpose of selectively collecting a noble metal from a waste solution such as a plating waste liquid containing a trace amount of noble metal ions, an electronic component / electronic device, or a waste catalyst.

本発明のポリマーは金(III)、パラジウム(II)及び白金(IV)に対して高い吸着率を示す。   The polymer of the present invention exhibits a high adsorption rate for gold (III), palladium (II) and platinum (IV).

本発明のポリマーを用いた貴金属の回収は酸性溶液中で行われることが好ましい。酸性溶液のpHは1以上であれば100%の吸着率が達成される。また、工業的に重要な塩酸濃度の高い3mol/dm3付近でも80%以上の吸着率が達成される。このように本発明のポリマーは強酸性溶液中においても効率的に貴金属を吸着することができる。 The recovery of the noble metal using the polymer of the present invention is preferably performed in an acidic solution. If the pH of the acidic solution is 1 or more, an adsorption rate of 100% is achieved. Moreover, an adsorption rate of 80% or more is achieved even in the vicinity of 3 mol / dm 3 where industrially important hydrochloric acid concentration is high. Thus, the polymer of the present invention can adsorb noble metals efficiently even in a strongly acidic solution.

貴金属を吸着した本発明のポリマーは、チオ尿素や塩酸を含んだチオ尿素溶液により容易に再生し、再利用することができる。   The polymer of the present invention adsorbing a noble metal can be easily regenerated and reused with a thiourea solution containing thiourea or hydrochloric acid.

(本発明のポリマーの超多孔性微粒子)
本発明はまた、上記ポリマーを含有する微粒子の製造方法、及び当該方法により製造された微粒子に関する。本発明のこの実施形態により提供される微粒子は、粒子内に貫通孔を有する超多孔性の微粒子である。
(Superporous fine particles of the polymer of the present invention)
The present invention also relates to a method for producing fine particles containing the polymer, and fine particles produced by the method. The microparticles provided by this embodiment of the present invention are superporous microparticles having through holes in the particles.

本発明の微粒子の製造方法は、
キトサンが溶解した第一水溶液を水相とするO/W/Oエマルションと、1)当該第一水溶液の浸透圧よりも高い浸透圧を有する第二水溶液および/または2)当該第二水溶液を水相とするW/Oエマルションとを混合することにより、前記第一水溶液からなる水相中のキトサンを濃縮するキトサン濃縮工程を含み、必要に応じて、前記濃縮工程後の前記第一水溶液中のキトサンを不溶化する不溶化工程を更に含む、キトサン微粒子調製工程、ならびに
前記キトサン微粒子調製工程により得られたキトサン微粒子に対して、当該微粒子中のキトサンを構成するグルコサミンのアミノ基、6位炭素上の水酸基、及び/又は3位炭素上の水酸基を反応性基に変換し、当該変換後のキトサンに、当該反応性基に結合可能な官能基を少なくとも2つ有し、かつ貴金属イオンに配位可能な配位基を含有する化合物を反応させてキトサン分子間を架橋させる処理を施す架橋工程、
を含むことを特徴とする。本発明の微粒子の製造方法は特開2004−2582号に記載の微粒子の製造方法を改変したものである。
The method for producing fine particles of the present invention comprises:
An O / W / O emulsion having a first aqueous solution in which chitosan is dissolved as an aqueous phase, 1) a second aqueous solution having an osmotic pressure higher than that of the first aqueous solution, and / or 2) the second aqueous solution being water. A chitosan concentration step of concentrating chitosan in the aqueous phase composed of the first aqueous solution by mixing with a W / O emulsion as a phase, and if necessary, in the first aqueous solution after the concentration step A chitosan fine particle preparation step further comprising an insolubilization step for insolubilizing chitosan; and the chitosan fine particles obtained by the chitosan fine particle preparation step, the amino group of glucosamine constituting the chitosan in the fine particles, and the hydroxyl group on the 6-position carbon And / or a hydroxyl group on the 3-position carbon is converted into a reactive group, and the chitosan after the conversion has at least two functional groups capable of binding to the reactive group, and is noble. Crosslinking step of the compound containing a coordinating capable coordinating groups genus ions reacted performs processing to crosslink between chitosan molecules,
It is characterized by including. The method for producing fine particles of the present invention is a modification of the method for producing fine particles described in JP-A No. 2004-2582.

本方法の特徴について以下に詳述する。
(1)O/W/Oエマルションの水相及び油相
a)水相
上記O/W/Oエマルションにおける水相としては、キトサンを含む水溶液(第一水溶液)を使用する。
The features of this method are described in detail below.
(1) Water phase and oil phase of O / W / O emulsion a) Water phase As the water phase in the above O / W / O emulsion, an aqueous solution containing chitosan (first aqueous solution) is used.

第一水溶液を調製する際の溶媒は、通常は水を使用できるほか、各種の水溶液を溶媒として使用することもできる。   As the solvent for preparing the first aqueous solution, water can be usually used, and various aqueous solutions can also be used as the solvent.

キトサンは酸に溶解しうるから、第一水溶液は例えば、酸の水溶液にキトサンを溶解させたり、あるいは水中にキトサンを懸濁させた後、酸を滴下しながら溶解させれば良い。   Since chitosan can be dissolved in an acid, the first aqueous solution may be dissolved, for example, by dissolving chitosan in an acid aqueous solution or suspending chitosan in water and then dropping the acid.

酸としては、使用するキトサンを水に溶解させることができるものであれば限定されず、例えばアジピン酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、L−アスコルビン酸、アクリル酸、クエン酸、マレイン酸、乳酸、リンゴ酸等の有機酸のほか、塩酸、ホウ酸等の無機酸が使用できる。本発明では、これらの中では、特に弱酸が好適である。   The acid is not limited as long as the chitosan used can be dissolved in water. For example, adipic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, L-ascorbic acid, acrylic acid, citric acid, maleic acid, lactic acid, In addition to organic acids such as malic acid, inorganic acids such as hydrochloric acid and boric acid can be used. In the present invention, among these, a weak acid is particularly preferable.

第一水溶液のキトサンの濃度は特に限定されないが、通常は1〜15重量%程度、好ましくは6〜12重量%とすれば良い。   The concentration of chitosan in the first aqueous solution is not particularly limited, but is usually about 1 to 15% by weight, preferably 6 to 12% by weight.

また、必要に応じて第一水溶液に添加剤を適宜加えても良い。添加剤としては、溶解しているキトサンを不溶化しないものであれば限定されない。例えば、NaCl、ブドウ糖、ラクトース、グリセリン等の浸透圧調整剤、ショ糖脂肪酸エステル、モノグリセリン脂肪酸エステル、ジグリセリン脂肪酸エステル、ポリグリセリン酸脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン・ゾルビタン系界面活性剤、レシチン、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油系界面活性剤等の水性乳化剤等が挙げられる。浸透圧調整剤の使用量は、所望の浸透圧に応じて適宜決定することができる。水性乳化剤の使用量は限定的でなく、通常は0.01〜10重量%程度とすることができる。   Moreover, you may add an additive suitably to 1st aqueous solution as needed. The additive is not limited as long as it does not insolubilize dissolved chitosan. For example, osmotic pressure regulators such as NaCl, glucose, lactose, glycerin, sucrose fatty acid ester, monoglycerin fatty acid ester, diglycerin fatty acid ester, polyglyceric acid fatty acid ester, polyoxyethylene / sorbitan surfactant, lecithin, poly Examples include aqueous emulsifiers such as oxyethylene hydrogenated castor oil surfactants. The amount of the osmotic pressure adjusting agent used can be appropriately determined according to the desired osmotic pressure. The amount of the aqueous emulsifier used is not limited, and can usually be about 0.01 to 10% by weight.

b)油相
油相は、O/W/Oエマルションの内油相及び外油相を構成する。
b) Oil phase The oil phase constitutes the inner and outer oil phases of the O / W / O emulsion.

油相の油剤としては、公知のO/W/Oエマルション等の油相として使用されているものであれば良く、例えば油脂類、石油系油剤、有機溶剤、合成系油剤等を挙げることができる。これらは1種又は2種以上で使用しても良い。特に、粒子回収の際に油剤を除去する必要がある場合には、沸点の低いヘキサン等の石油系油剤のほか、トルエン、ベンゼン等の有機溶剤を使用することが好ましい。   As the oil agent in the oil phase, any oil phase oils, oils, petroleum oils, organic solvents, synthetic oils and the like may be used as long as they are used as oil phases such as known O / W / O emulsions. . You may use these by 1 type (s) or 2 or more types. In particular, when it is necessary to remove the oil agent during particle recovery, it is preferable to use an organic solvent such as toluene or benzene in addition to a petroleum oil agent such as hexane having a low boiling point.

また、油相には、必要に応じて乳化剤(油性乳化剤)等の添加剤を加えても良い。油性乳化剤としては、ショ糖脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ポリグリセリン縮合リシノレイン酸エステル、ソルビタン系界面活性剤、レシチン、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油系界面活性剤等を使用することができる。油性乳化剤の添加量は、使用する油性乳化剤の種類等に応じて適宜設定すれば良いが、通常0.5〜10重量%の範囲にすれば良い。   Moreover, you may add additives, such as an emulsifier (oil-based emulsifier), to an oil phase as needed. As the oily emulsifier, sucrose fatty acid ester, polyglycerin fatty acid ester, polyglycerin condensed ricinoleic acid ester, sorbitan surfactant, lecithin, polyoxyethylene hydrogenated castor oil surfactant and the like can be used. The addition amount of the oil emulsifier may be appropriately set according to the type of the oil emulsifier to be used and the like, but may be usually in the range of 0.5 to 10% by weight.

(2)O/W/Oエマルションの調製
本発明では、上記の水相及び油相を用いてO/W/Oエマルションを調製できる。
(2) Preparation of O / W / O Emulsion In the present invention, an O / W / O emulsion can be prepared using the aqueous phase and the oil phase.

O/W/Oエマルションを調製する場合はまず、第一水溶液に油剤を添加し、第一水溶液の連続相中に油剤が分散するように乳化してO/Wエマルションを調製する。W/Oエマルションを調製するための乳化の方法は特に限定されず、攪拌法、ホモミキサーによる混合方法、多孔質膜を用いる膜乳化法等が利用できる。粒径を揃えたい場合には膜乳化法が望ましいが、そうでない場合には工業的な観点からはホモミキサーを使用する方法が望ましい。   When preparing an O / W / O emulsion, first, an oil agent is added to the first aqueous solution, and an O / W emulsion is prepared by emulsifying so that the oil agent is dispersed in the continuous phase of the first aqueous solution. The emulsification method for preparing the W / O emulsion is not particularly limited, and a stirring method, a mixing method using a homomixer, a membrane emulsification method using a porous membrane, and the like can be used. The membrane emulsification method is desirable when it is desired to make the particle sizes uniform, but the method using a homomixer is desirable from an industrial point of view otherwise.

第一水溶液には適宜水性乳化剤等の添加剤を加え、O/Wエマルション中の油剤の体積割合は0.1〜70容積%、好ましくは10〜50容積%に設定すれば良い。   An additive such as an aqueous emulsifier is appropriately added to the first aqueous solution, and the volume ratio of the oil agent in the O / W emulsion may be set to 0.1 to 70% by volume, preferably 10 to 50% by volume.

こうして得られたO/Wエマルションを連続油相に分散すればO/W/Oエマルションが得られる。乳化の方法は特に限定されず、攪拌法、ホモミキサーによる混合方法、多孔質膜を用いる膜乳化法等が利用できる。粒径を揃えたい場合には膜乳化法が望ましいが、そうでない場合には工業的な観点からはホモミキサーを使用する方法が望ましい。   An O / W / O emulsion can be obtained by dispersing the O / W emulsion thus obtained in a continuous oil phase. The emulsification method is not particularly limited, and a stirring method, a mixing method using a homomixer, a membrane emulsification method using a porous membrane, and the like can be used. The membrane emulsification method is desirable when it is desired to make the particle sizes uniform, but the method using a homomixer is desirable from an industrial point of view otherwise.

このときの分散相(O/Wエマルション)の体積割合はO/W/Oエマルション中0.1〜70容積%程度、好ましくは10〜50容積%に設定すれば良い。   The volume ratio of the dispersed phase (O / W emulsion) at this time may be set to about 0.1 to 70% by volume, preferably 10 to 50% by volume in the O / W / O emulsion.

(3)濃縮工程
本発明方法では、上記O/W/Oエマルションと、1)当該第一水溶液の浸透圧よりも高い浸透圧を有する第二水溶液及び/又は2)その第二水溶液を水相とするW/Oエマルションとを混合することにより、第一水溶液と第二水溶液との浸透圧差を利用して、当該第一水溶液からなる水相中のキトサンを脱水濃縮する。脱水濃縮により第一水溶液中でキトサンの微粒子が形成される。微粒子が形成されない場合には、後述する不溶化工程を更に行い微粒子を形成させることができる。
(3) Concentration step In the method of the present invention, the O / W / O emulsion, 1) a second aqueous solution having an osmotic pressure higher than the osmotic pressure of the first aqueous solution, and / or 2) the second aqueous solution in an aqueous phase By mixing the W / O emulsion, the chitosan in the aqueous phase composed of the first aqueous solution is dehydrated and concentrated using the osmotic pressure difference between the first aqueous solution and the second aqueous solution. Fine particles of chitosan are formed in the first aqueous solution by dehydration and concentration. When fine particles are not formed, the insolubilization step described later can be further performed to form fine particles.

脱水濃縮は、加熱、真空加熱等によっても可能であるが、使用する油剤が低沸点であったり、脱水量を精密にコントロールすることが難しい等の制限があるため、第一水溶液の浸透圧よりも高い浸透圧を有する第二水溶液及び/又は第二水溶液を水相(分散相)とするW/Oエマルションを混合することにより、混合エマルション(混合物)の状態において、浸透圧差を駆動力となって低浸透圧の分散水滴から水を奪い、第一水溶液のキトサンを濃縮する。   Dehydration and concentration can also be performed by heating, vacuum heating, etc., but since the oil agent used has a low boiling point and it is difficult to precisely control the amount of dehydration, the osmotic pressure of the first aqueous solution By mixing a second aqueous solution having a high osmotic pressure and / or a W / O emulsion in which the second aqueous solution is an aqueous phase (dispersed phase), the osmotic pressure difference becomes a driving force in the state of the mixed emulsion (mixture). The water is taken from the dispersed water droplets of low osmotic pressure, and the chitosan of the first aqueous solution is concentrated.

また、上記濃縮によりキトサンを含有する水相の粘度が高くなるが、水相の粘度は後述する不溶化処理により形成した粒子の形状と分散性に多大な影響を及ぼす。すなわち、濃縮率が高く、ゲル化等により高粘度化が進んだ状態になればなるほど水相粒子の変形が少なく、球状に近く、しかも分散性に富む粒子が得られる。   Moreover, although the viscosity of the water phase containing chitosan becomes high by the said concentration, the viscosity of a water phase has a great influence on the shape and dispersibility of the particle | grains formed by the insolubilization process mentioned later. That is, the higher the concentration ratio and the higher the viscosity due to gelation, the smaller the deformation of the water phase particles, and the closer the shape to a sphere and the more dispersible.

第二水溶液は、浸透圧調整剤を水に溶解したものを使用することができる。浸透圧調整剤としては、高い浸透圧を生むことができる物質であれば、その種類に制限はない。例えば、NaCl、CaCl等の無機塩類、グルコース、蔗糖等の糖類、グリセリン等が挙げられる。 As the second aqueous solution, an osmotic pressure adjusting agent dissolved in water can be used. There is no limitation on the type of the osmotic pressure adjusting agent as long as it is a substance capable of producing a high osmotic pressure. For example, NaCl, inorganic salts CaCl 2, etc., glucose, saccharides sucrose such as glycerin.

第二水溶液の濃度は、第一水溶液の浸透圧よりも高い浸透圧を有するように調整すれば良い。具体的には、所望の濃縮率に基づいて、予め第二水溶液の濃度を設定することができる。   The concentration of the second aqueous solution may be adjusted so as to have an osmotic pressure higher than that of the first aqueous solution. Specifically, the concentration of the second aqueous solution can be set in advance based on the desired concentration rate.

ここに、濃縮率ε%は、第一水溶液の浸透圧をΠa、水相体積をVa、第二水溶液の浸透圧をΠb、水相体積をVbとし、水の移動が進んで両水相の浸透圧が等しくなった時の平衡浸透圧をΠeとすると、次式によって概算することができる。   Here, the concentration rate ε% is that the osmotic pressure of the first aqueous solution is Πa, the volume of the aqueous phase is Va, the osmotic pressure of the second aqueous solution is Πb, and the volume of the aqueous phase is Vb. If the equilibrium osmotic pressure when the osmotic pressures are equal is Πe, it can be estimated by the following equation.

Figure 2008095072
Figure 2008095072

キトサンは高分子であることから、通常は溶解量も少なく、一般に浸透圧は低い。従って、本発明方法では、これよりも高い浸透圧の第二水溶液を用意すれば良い。   Since chitosan is a polymer, it usually has a small amount of dissolution and generally has low osmotic pressure. Therefore, in the method of the present invention, a second aqueous solution having a higher osmotic pressure may be prepared.

一般的には、濃縮率の調整によって、得られる微粒子の空隙率を制御することができる。   Generally, the porosity of the fine particles obtained can be controlled by adjusting the concentration rate.

本発明では、第二水溶液をそのまま使用するほか、第二水溶液を水相とするW/Oエマルションを単独又は第二水溶液とともに使用することができる。このW/Oエマルションとしては、水相として上記第二水溶液を使用するほかは、上述の、O/W/Oエマルションを調製する際に事前に調製するW/Oエマルションと同様にして調製することができる。   In the present invention, in addition to using the second aqueous solution as it is, a W / O emulsion having the second aqueous solution as an aqueous phase can be used alone or together with the second aqueous solution. The W / O emulsion should be prepared in the same manner as the W / O emulsion prepared in advance when preparing the O / W / O emulsion, except that the second aqueous solution is used as the aqueous phase. Can do.

(4)不溶化処理
前述の濃縮工程においてキトサン微粒子が形成されない場合には、上記の濃縮工程で得られた混合物に、さらにキトサンを不溶化(ないしは固化)し得る物質(不溶化物質)を添加してキトサンの微粒子を形成させる。
(4) Insolubilization treatment When chitosan fine particles are not formed in the concentration step, a substance (insolubilized substance) capable of insolubilizing (or solidifying) chitosan is further added to the mixture obtained in the concentration step. To form fine particles.

上記不溶化物質としては、溶解しているキトサンを不溶化させる(析出させる)ものであれば限定的でなく、適宜選択することができる。一般的には、アルカリ金属、アルカリ土類金属等の水酸化物;アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属等の無機酸塩(塩化物、炭酸塩等)のほか、アンモニウム塩等の1種又は2種以上を適宜採用すれば良い。   The insolubilizing substance is not limited as long as it dissolves (precipitates) dissolved chitosan, and can be appropriately selected. In general, hydroxides such as alkali metals and alkaline earth metals; inorganic acid salts (chlorides, carbonates, etc.) such as alkali metals, alkaline earth metals, transition metals, and ammonium salts Alternatively, two or more kinds may be adopted as appropriate.

上記不溶化物質は、当該物質の水溶液又はその水溶液を水相とするW/Oエマルションの形態で添加することが望ましい。   The insolubilizing substance is preferably added in the form of an aqueous solution of the substance or a W / O emulsion having the aqueous solution as an aqueous phase.

上記不溶化物質の添加量又は濃度(水溶液とする場合)は、使用するキトサンを不溶化できるのに十分な量であれば良い。従って、使用するキトサンの濃度等に応じて適宜設定することができる。   The addition amount or concentration of the insolubilizing substance (when the aqueous solution is used) may be an amount sufficient to insolubilize the chitosan used. Therefore, it can be set as appropriate according to the concentration of chitosan used.

特に、不溶化工程では、不溶化物質の水溶液の浸透圧は、目的に応じで適宜変更できる。すなわち、(i)上記平衡浸透圧Πeに等しい浸透圧に設定した場合は、キトサンの高粘度粒子がそのまま不溶化される。(ii)Πeより高く設定した場合は、高粘度粒子がさらに脱水されながら不溶化することになる。(iii)Πeより低く設定した場合は、水を取り込んで膨潤しながら不溶化する。このように、不溶化液の浸透圧によっても、粒子の粒径、形状、空隙率等を任意的に制御することができる。上記浸透圧は、上記水溶液の濃度等によって適宜変更することができる。同様の制御は、上記水溶液又はW/Oエマルションの添加量を変えることによって実施することができる。   In particular, in the insolubilization step, the osmotic pressure of the aqueous solution of the insolubilizing substance can be appropriately changed according to the purpose. That is, (i) when the osmotic pressure is set equal to the equilibrium osmotic pressure e, the high-viscosity particles of chitosan are insolubilized as they are. (Ii) When it is set higher than Πe, the high viscosity particles are insolubilized while being further dehydrated. (Iii) When set lower than Πe, water is taken in and insolubilized while swelling. Thus, the particle diameter, shape, porosity and the like of the particles can be arbitrarily controlled also by the osmotic pressure of the insolubilizing solution. The osmotic pressure can be appropriately changed depending on the concentration of the aqueous solution. Similar control can be carried out by changing the amount of the aqueous solution or W / O emulsion added.

(5)キトサン微粒子の回収
本発明のキトサン微粒子調整工程では、上記の濃縮工程又は不溶化処理で得られた混合物をキトサン微粒子としてそのまま使用することができるが、必要に応じて油相を取り除いて洗浄した後に回収しても良い。これにより、固化したキトサンの粒子を回収できる。油相の除去方法、洗浄方法等は、微粒子の特性に影響を及ぼさない限り、公知の方法に従って行えば良い。例えば、不溶化が終了した混合エマルションをろ過等により固液分離し、得られた固形分をアルコールで洗浄した後に乾燥すれば、キトサン微粒子を固化粒子として回収することができる。また、必要に応じて、微粒子内部の空洞を形成している油相を取り除く工程を実施しても良い。例えば、液中乾燥法、凍結乾燥法等によって上記油相を除去することができる。
(5) Recovery of chitosan fine particles In the chitosan fine particle preparation step of the present invention, the mixture obtained in the concentration step or insolubilization treatment can be used as chitosan fine particles as they are, but the oil phase is removed and washed as necessary. You may collect it after doing. Thereby, the solidified chitosan particles can be recovered. The oil phase removal method, the washing method, and the like may be performed according to known methods as long as the properties of the fine particles are not affected. For example, if the mixed emulsion that has been insolubilized is subjected to solid-liquid separation by filtration or the like, and the resulting solid content is washed with alcohol and then dried, chitosan fine particles can be recovered as solidified particles. Moreover, you may implement the process of removing the oil phase which forms the cavity inside microparticles | fine-particles as needed. For example, the oil phase can be removed by a submerged drying method, a freeze drying method, or the like.

(6)架橋工程
前記キトサン微粒子調製工程により得られたキトサン微粒子に対して、当該微粒子を構成するキトサン分子間を、貴金属イオンに配位可能な配位基を含有する架橋基により架橋する処理を施す。架橋は、本明細書に記載の上記「ポリマーの製造方法」に記載の手順に沿って行うことができる。
(6) Crosslinking step The chitosan fine particles obtained in the chitosan fine particle preparation step are cross-linked between chitosan molecules constituting the fine particles by a crosslinking group containing a coordination group capable of coordinating to a noble metal ion. Apply. Crosslinking can be carried out according to the procedure described in “Method for producing polymer” described above.

(7)架橋キトサン微粒子の特徴
本発明により製造された、貴金属イオンに配位可能な配位基を含有する架橋基によりキトサン分子間を架橋せしめた構造を有するポリマーを含有する微粒子は、SEM写真や細孔分布および粒度分布の結果からも明らかなように、細孔径が2−6μmの貫通孔を有した超多孔性の微粒子である。また、空隙率は70−80%以上と大きく、平均粒径は150μm程度の真球状体である。
(7) Features of crosslinked chitosan fine particles Fine particles containing a polymer having a structure in which chitosan molecules are cross-linked by a crosslinking group containing a coordination group capable of coordinating to a noble metal ion, produced according to the present invention, are SEM photographs. As is apparent from the results of the pore distribution and the particle size distribution, these are superporous fine particles having through holes having a pore diameter of 2 to 6 μm. Moreover, the porosity is as large as 70-80% or more, and the average particle size is a true sphere having a size of about 150 μm.

本発明の微粒子の粒子内は、被吸着物質を含む溶液が迅速に通過可能である。従って本発明の微粒子を貴金属イオン捕集剤としてカラム等に充填し、貴金属イオンを含む溶液を通過させることにより、貴金属イオンの回収除去を迅速に行うことが可能となる。   The solution containing the substance to be adsorbed can rapidly pass through the fine particles of the present invention. Therefore, by collecting the fine particles of the present invention in a column or the like as a noble metal ion scavenger and passing a solution containing the noble metal ions, it is possible to quickly recover and remove the noble metal ions.

1.EDTCの合成
キトサン微粒子1g(6.2mmol)を三口フラスコ中で蒸留水:DMF=1:9混合溶液100mlに分散させ、35%ホルムアルデヒド5.3g(62mmol)を滴下し窒素雰囲気下60℃で24時間過熱攪拌を行った。反応終了後、ろ過を行いエタノールで洗浄した。
1. 1 g (6.2 mmol) of EDTC synthetic chitosan fine particles were dispersed in 100 ml of a distilled water: DMF = 1: 9 mixed solution in a three-necked flask, and 5.3 g (62 mmol) of 35% formaldehyde was added dropwise at 60 ° C. under a nitrogen atmosphere. Stirring was carried out over time. After completion of the reaction, the mixture was filtered and washed with ethanol.

得られた微粒子を三口フラスコ中でDMF60mlに分散させ、1,2−エタンジチオール4.3g(62mmol)を滴下し窒素雰囲気下常温で48時間攪拌を行った。反応終了後、ろ過を行いエタノール、蒸留水および水酸化ナトリウム水溶液で洗浄し、50℃で減圧乾燥した。   The obtained fine particles were dispersed in 60 ml of DMF in a three-necked flask, 4.3 g (62 mmol) of 1,2-ethanedithiol was added dropwise, and the mixture was stirred at room temperature for 48 hours in a nitrogen atmosphere. After completion of the reaction, the mixture was filtered, washed with ethanol, distilled water and an aqueous sodium hydroxide solution, and dried under reduced pressure at 50 ° C.

2.EDTSCの合成
キトサン微粒子1g(6.2mmol)を三口フラスコ中でDMF15mlおよびエピクロロヒドリン25mlの混合溶液に分散させ、3 mol dm-3水酸化ナトリウム溶液25mlを加え60℃で2時間過熱攪拌を行った。反応終了後、ろ過を行いエタノールで何度も洗浄した。
2. 1 g (6.2 mmol) of EDTSC synthetic chitosan fine particles are dispersed in a mixed solution of 15 ml of DMF and 25 ml of epichlorohydrin in a three-necked flask, added with 25 ml of 3 mol dm -3 sodium hydroxide solution and stirred at 60 ° C for 2 hours with heating. went. After completion of the reaction, the mixture was filtered and washed with ethanol many times.

得られた微粒子を三口フラスコ中でDMF50mlに分散させ、1,2−エタンジチオール4.3g(62mmol)およびトリエチルアミン1.9g(18.6mmol)を滴下し、窒素雰囲気下常温で48時間攪拌を行った。反応終了後、ろ過を行いエタノール、蒸留水および水酸化ナトリウム水溶液で洗浄し、50℃で減圧乾燥した。   The obtained fine particles are dispersed in 50 ml of DMF in a three-necked flask, 4.3 g (62 mmol) of 1,2-ethanedithiol and 1.9 g (18.6 mmol) of triethylamine are added dropwise, and the mixture is stirred at room temperature in a nitrogen atmosphere for 48 hours. It was. After completion of the reaction, the mixture was filtered, washed with ethanol, distilled water and an aqueous sodium hydroxide solution, and dried under reduced pressure at 50 ° C.

3.架橋キトサンの合成
キトサン微粒子10g(62mmol)を蒸留水500gに分散させ、酢酸10gを加えてキトサンを溶解させた。キトサン酢酸溶液を50℃で攪拌させながら、ベンズアルデヒド63g(620mmol)を滴下した。ゲル状となったキトサンをアセトンで洗浄し、50℃で減圧乾燥した。
3. Synthesis of cross-linked chitosan 10 g (62 mmol) of chitosan fine particles were dispersed in 500 g of distilled water, and 10 g of acetic acid was added to dissolve the chitosan. While stirring the chitosan acetic acid solution at 50 ° C., 63 g (620 mmol) of benzaldehyde was added dropwise. The gelled chitosan was washed with acetone and dried under reduced pressure at 50 ° C.

得られたキトサンを三口フラスコ中でDMF150mlおよびエピクロロヒドリン150mlの混合溶液に分散させ、0.5 mol dm-3水酸化ナトリウム溶液150mlを加え50℃で24時間過熱攪拌を行った。反応終了後、ろ過を行いエタノール、蒸留水、塩酸溶液および水酸化ナトリウム水溶液で洗浄し、50℃で減圧乾燥した。 The obtained chitosan was dispersed in a mixed solution of 150 ml of DMF and 150 ml of epichlorohydrin in a three-necked flask, 150 ml of 0.5 mol dm -3 sodium hydroxide solution was added, and the mixture was heated and stirred at 50 ° C for 24 hours. After completion of the reaction, the mixture was filtered, washed with ethanol, distilled water, hydrochloric acid solution and aqueous sodium hydroxide solution, and dried under reduced pressure at 50 ° C.

4.パラジウム(II)及び金(III)の吸着率と塩酸濃度との関係
上記で調製したEDTC及びEDTSCによるパラジウム(II)及び金(III)の吸着率を、種々の塩酸濃度条件下で測定した。比較のために上記で調製した架橋キトサンについても同様に吸着率の測定を行った。
4). Relationship between adsorption rate of palladium (II) and gold (III) and hydrochloric acid concentration The adsorption rate of palladium (II) and gold (III) by EDTC and EDTSC prepared above was measured under various hydrochloric acid concentration conditions. For comparison, the adsorption rate of the crosslinked chitosan prepared above was also measured.

実験はすべてバッチ法により行った。各金属イオンの塩化物塩を任意の塩酸濃度に溶解し、金属の初濃度を1 m mol dm-3とした。各溶液15mlに対して樹脂0.05gを加え、30℃恒温槽中で24時間振とうした。平衡前後の金属イオンの定量は、原子吸光光度計を用いて測定した。吸着特性を評価するにあたり、吸着率%は以下のように定義した。
吸着率(Adsorption)%=(Co−Ce)/Co×100
Co:金属初濃度[m mol dm-3
Ce:金属平衡濃度[m mol dm-3
結果を図3(EDTC及び架橋キトサン)及び図4(EDTSC及び架橋キトサン)に示す。架橋キトサンによるPd(II)およびAu(III)の吸着率は塩酸濃度の増加に従って急激に減少した。一方、EDTCおよびEDTSCについては、架橋キトサンのような急激な減少は見られず、高塩酸濃度領域においても高い吸着率を示した。
All experiments were performed by the batch method. The chloride salt of the metal ions dissolved in any hydrochloric acid concentration was the initial concentration of the metal and 1 m mol dm -3. 0.05 g of resin was added to 15 ml of each solution and shaken for 24 hours in a 30 ° C. constant temperature bath. Quantification of metal ions before and after equilibration was measured using an atomic absorption photometer. In evaluating the adsorption characteristics, the adsorption rate% was defined as follows.
Adsorption rate (Adsorption)% = (Co−Ce) / Co × 100
Co: Metal initial concentration [m mol dm -3 ]
Ce: Metal equilibrium concentration [m mol dm -3 ]
The results are shown in FIG. 3 (EDTC and crosslinked chitosan) and FIG. 4 (EDTSC and crosslinked chitosan). The adsorption rate of Pd (II) and Au (III) by cross-linked chitosan decreased rapidly with increasing hydrochloric acid concentration. On the other hand, EDTC and EDTSC did not show a rapid decrease like crosslinked chitosan, and showed a high adsorption rate even in a high hydrochloric acid concentration region.

5.各種金属イオンの吸着率と塩酸濃度との関係
上記で調製したEDTC及びEDTSCによる各種金属イオンの吸着率を、種々の塩酸濃度条件下で測定した。
5. Relationship between adsorption rate of various metal ions and hydrochloric acid concentration The adsorption rate of various metal ions by EDTC and EDTSC prepared above was measured under various hydrochloric acid concentration conditions.

実験はすべてバッチ法により行った。各金属イオンの塩化物塩を任意の塩酸濃度に溶解し、金属の初濃度を1 m mol dm-3とした。各溶液15mlに対して樹脂0.05gを加え、30℃恒温槽中で24時間振とうした。平衡前後の金属イオンの定量は、原子吸光光度計を用いて測定した。吸着特性を評価するにあたり、吸着率%は以下のように定義した。
吸着率(Adsorption)%=(Co−Ce)/Co×100
Co:金属初濃度[m mol dm-3]
Ce:金属平衡濃度[m mol dm-3]
EDTCの吸着結果を図5、EDTSCの吸着結果を図6にそれぞれ示す。
All experiments were performed by the batch method. The chloride salt of the metal ions dissolved in any hydrochloric acid concentration was the initial concentration of the metal and 1 m mol dm -3. 0.05 g of resin was added to 15 ml of each solution and shaken for 24 hours in a 30 ° C. constant temperature bath. Quantification of metal ions before and after equilibration was measured using an atomic absorption photometer. In evaluating the adsorption characteristics, the adsorption rate% was defined as follows.
Adsorption rate (Adsorption)% = (Co−Ce) / Co × 100
Co: Metal initial concentration [m mol dm -3 ]
Ce: Metal equilibrium concentration [m mol dm -3 ]
The adsorption result of EDTC is shown in FIG. 5, and the adsorption result of EDTSC is shown in FIG.

EDTCおよびEDTSCの両者とも、貴金属(パラジウム(II)、金(III)および白金(IV))に対して高い吸着率を示した。一方、重金属(銅(II)、ニッケル(II)、カドミウム(II)、鉄(II)、コバルト(II)および亜鉛(II))は全塩酸濃度領域においてほとんど吸着されなかった。このことから、重金属からの貴金属の選択的分離が可能であると考えられる。   Both EDTC and EDTSC showed high adsorption rates for noble metals (palladium (II), gold (III) and platinum (IV)). On the other hand, heavy metals (copper (II), nickel (II), cadmium (II), iron (II), cobalt (II) and zinc (II)) were hardly adsorbed in the total hydrochloric acid concentration region. From this, it is considered that selective separation of noble metal from heavy metal is possible.

6.ポリマーに吸着されたパラジウム(II)の脱離
実験はすべてバッチ法により行った。パラジウムイオンの塩化物塩を0.1 mol dm-3塩酸溶液に溶解し、パラジウムイオンの初濃度を1 m mol dm-3とした。溶液10mlに対して樹脂0.05gを加え、30℃恒温槽中で24時間振とうした。振とう後ろ過を行い、得られた樹脂に対して15mlの各種脱離溶液をそれぞれ加え、再び30℃恒温槽中で24時間振とうした。平衡前後の金属イオンおよび脱離後の脱離溶液中金属イオンの定量は、原子吸光光度計を用いて測定した。吸着特性を評価するにあたり、脱離率(%)は次の式により定義した。
脱離率(desorption)%=(Cd×0.015)/((Co−Ce)×0.010)×100
Co:金属初濃度[m mol dm-3]
Ce:金属平衡濃度[m mol dm-3]
Cd:脱離溶液中金属濃度[m mol dm-3]
結果を表1に示す。
6). All the desorption experiments of palladium (II) adsorbed on the polymer were conducted by the batch method. The chloride salt of palladium ion was dissolved in 0.1 mol dm -3 hydrochloric acid solution to make the initial concentration of palladium ion 1 mMol dm -3 . 0.05 g of resin was added to 10 ml of the solution, and the mixture was shaken in a 30 ° C. constant temperature bath for 24 hours. After shaking, filtration was performed, and 15 ml of various desorption solutions were added to the obtained resin, and the mixture was shaken again in a thermostat at 30 ° C. for 24 hours. The metal ions before and after equilibration and the metal ions in the desorption solution after desorption were measured using an atomic absorption photometer. In evaluating the adsorption characteristics, the desorption rate (%) was defined by the following equation.
Desorption% = (Cd × 0.015) / ((Co−Ce) × 0.010) × 100
Co: Metal initial concentration [m mol dm -3 ]
Ce: Metal equilibrium concentration [m mol dm -3 ]
Cd: Metal concentration in desorption solution [m mol dm -3 ]
The results are shown in Table 1.

Figure 2008095072
Figure 2008095072

パラジウム(II)の吸着したEDTSCは、チオ尿素およびチオ尿素と塩酸の混合溶液を用いることによって容易に再生でき、繰り返し使用が可能であることが分かった。ここではEDTSCの結果を示すが、EDTCの場合もほとんど同じような結果を示した。   It was found that EDTSC adsorbed with palladium (II) can be easily regenerated by using thiourea and a mixed solution of thiourea and hydrochloric acid and can be used repeatedly. Here, the result of EDTSC is shown, but the result of EDTC is almost the same.

1. 吸着材の合成実験
1.1 超多孔性キトサン微粒子(OWOC)の調製
キトサン水溶液を水相とするO/W/Oエマルションから調製された超多孔性キトサン微粒子(OWOC)の調製スキームを図7に示す。キトサン16.4 gを蒸留水250 mlに分散させ、アジピン酸8.1 gおよびTween60 5.4 gを加えて6 wt%キトサン水溶液を調製した。キトサン水溶液にヘキサン50 mlを加え、ホモジナイザーを用いて17500 rpm、10分間撹拌し、キトサンO/Wエマルションを調製した。ウォータージャケット付きセパラブルフラスコ中で2 wt%テトラグリセリン縮合リシノレイン酸エステル(TGCR)ヘキサン溶液500 mlにキトサンO/Wエマルションを攪拌しながらゆっくりと加え、20℃、250 rpmで2時間撹拌を行いキトサンO/W/Oエマルションを調製した。一方、2 wt%TGCRヘキサン溶液250 mlに15 wt%塩化ナトリウム水溶液230 mlを乳化させた高濃度塩化ナトリウムW/Oエマルションを調製した。調製した塩化ナトリウムW/Oエマルションを撹拌しているキトサンO/W/Oエマルションへゆっくりと加え、20℃、250 rpmで約12時間程度撹拌を行った。ここで、高濃度塩化ナトリウムW/OエマルションとキトサンO/W/Oエマルションとの浸透圧差を駆動力とした水の油相移動により、キトサンO/W/Oエマルション内のキトサンが濃縮される。ろ過を行い、エタノールを用いて洗浄し、その後乾燥させてOWOCを得た。
1. Synthesis experiment of adsorbent
1.1 Preparation of Superporous Chitosan Fine Particles (OWOC) FIG. 7 shows a preparation scheme of ultraporous chitosan fine particles (OWOC) prepared from an O / W / O emulsion containing a chitosan aqueous solution as an aqueous phase. 16.4 g of chitosan was dispersed in 250 ml of distilled water, and 8.1 g of adipic acid and 5.4 g of Tween 60 were added to prepare a 6 wt% chitosan aqueous solution. 50 ml of hexane was added to the chitosan aqueous solution, and the mixture was stirred for 10 minutes at 17500 rpm using a homogenizer to prepare a chitosan O / W emulsion. In a separable flask with a water jacket, slowly add the chitosan O / W emulsion to 500 ml of 2 wt% tetraglycerin condensed ricinoleate (TGCR) hexane solution while stirring and stir at 20 ° C, 250 rpm for 2 hours. An O / W / O emulsion was prepared. On the other hand, a high-concentration sodium chloride W / O emulsion was prepared by emulsifying 230 ml of a 15 wt% sodium chloride aqueous solution in 250 ml of a 2 wt% TGCR hexane solution. The prepared sodium chloride W / O emulsion was slowly added to the stirring chitosan O / W / O emulsion and stirred at 20 ° C. and 250 rpm for about 12 hours. Here, chitosan in the chitosan O / W / O emulsion is concentrated by the oil phase movement of water using the osmotic pressure difference between the high concentration sodium chloride W / O emulsion and the chitosan O / W / O emulsion as a driving force. Filtration, washing with ethanol, and subsequent drying yielded OWOC.

1.2 スペーサーを介した1,2-エタンジチオール固定化キトサン(EDTSC)の調製
スペーサーを介した1,2-エタンジチオール固定化キトサン(EDTSC)の合成スキームは図2に示す通りである。OWOC 7.7 g(47.9 mmol)を三口フラスコ中でDMF50 mlおよびエピクロロヒドリン100 mlの混合溶液に分散させ、3 mol dm-3水酸化ナトリウム溶液100 mlを加え、60℃で2時間加熱攪拌を行った。反応後、ろ過を行い、エタノールを用いて洗浄した。得られた中間体を三口フラスコ中でDMF100 mlに分散させ、1,2-エタンジチオール45.1 g(479.0 mmol)およびトリエチルアミン14.5 g(143.7 mmol)を加え、窒素雰囲気下常温で48時間攪拌を行った。反応後、ろ過を行い、エタノール、蒸留水、塩酸溶液および水酸化ナトリウム溶液を用いて洗浄した。乾燥させてEDTSCを得た。
1.2 Preparation of 1,2-ethanedithiol-immobilized chitosan (EDTSC) via a spacer The synthesis scheme of 1,2-ethanedithiol-immobilized chitosan (EDTSC) via a spacer is as shown in FIG. Disperse 7.7 g (47.9 mmol) of OWOC in a mixed solution of 50 ml of DMF and 100 ml of epichlorohydrin in a three-necked flask, add 100 ml of 3 mol dm -3 sodium hydroxide solution, and heat and stir at 60 ° C for 2 hours. went. After the reaction, it was filtered and washed with ethanol. The obtained intermediate was dispersed in 100 ml of DMF in a three-necked flask, 1,2-ethanedithiol 45.1 g (479.0 mmol) and triethylamine 14.5 g (143.7 mmol) were added, and the mixture was stirred at room temperature for 48 hours under a nitrogen atmosphere. . After the reaction, it was filtered and washed with ethanol, distilled water, hydrochloric acid solution and sodium hydroxide solution. EDTSC was obtained by drying.

2. 吸着実験
2.1 吸着平衡実験
吸着実験はすべてバッチ法により行った。各金属イオンの塩化物塩を各種塩酸溶液に溶解し、各金属イオンの初濃度を1 mmol dm-3とした。30 mlサンプル管に各溶液15 mlに対してキトサン誘導体0.05 gを加え、30℃恒温槽中で24時間振とうした。平衡後の塩酸濃度は中和滴定により求めた。平衡前後の金属イオン濃度は、ICP発光分析装置(SHIMADZU ICPS=7000)を用いて測定した。なお、吸着特性を評価するにあたり、吸着率%および吸着量qeを次の式により定義した。
吸着率(Adsorption)%={(Cinit−Ce)/Cinit}×100
吸着量qe=(Cinit−Ce)×15/1000/w
init:初期金属イオン濃度[mmol dm-3
:平衡金属イオン濃度[mmol dm-3
w:樹脂量[g]
2. Adsorption experiment
2.1 Adsorption equilibrium experiments All adsorption experiments were performed by the batch method. The chloride salt of each metal ion was dissolved in various hydrochloric acid solutions, and the initial concentration of each metal ion was 1 mmol dm −3 . 0.05 g of chitosan derivative was added to 15 ml of each solution in a 30 ml sample tube and shaken in a 30 ° C. constant temperature bath for 24 hours. The hydrochloric acid concentration after equilibration was determined by neutralization titration. The metal ion concentration before and after the equilibrium was measured using an ICP emission analyzer (SHIMADZU ICPS = 7000). In evaluating the adsorption characteristics, the adsorption rate% and the adsorption amount q e were defined by the following equations.
Adsorption rate (Adsorption)% = {(C init −C e ) / C init } × 100
Adsorption amount q e = (Cinit−Ce) × 15/1000 / w
C init : Initial metal ion concentration [mmol dm -3 ]
C e : equilibrium metal ion concentration [mmol dm −3 ]
w: Resin amount [g]

2.2 吸着速度実験
303 K恒温槽中で200 mlトールビーカーにEDTSC 0.1 gを加え、各種塩酸溶液2 mlを添加して吸着剤に塩酸溶液を含浸させた。パラジウム(II)の塩化物塩を各種塩酸溶液に溶解し、パラジウム(II)イオンの初濃度を0.25 mmol dm-3とした。パラジウム(II)溶液100 mlの温度を303 Kとした後、トールビーカーへ加えて攪拌翼を用いて一定の回転数で攪拌した。パラジウム(II)溶液を加えた時間を反応開始(t=0)とし、一定時間ごとに溶液1 mlを採取した。この際、この反応実験は濃度一定条件を保った状態で行っているため、採取した量だけ初濃度のパラジウム(II)溶液を添加していった。EDTSCによるパラジウム(II)の吸着量は物質収支により求めた(Cinit-Ct [mmol dm-3])。なお、吸着速度を評価するため、擬一次速度式により初速度の擬一次速度定数k1を導出した。擬一次速度式を以下に示す。
ln(C/Cinit)=−k
:時間tでの金属イオン濃度[mmol dm-3
init:初期金属イオン濃度[mmol dm-3
t:時間[sec]
2.2 Adsorption rate experiment
In a 303 K thermostat, 0.1 g of EDTSC was added to a 200 ml tall beaker, and 2 ml of various hydrochloric acid solutions were added to impregnate the adsorbent with the hydrochloric acid solution. The chloride salt of palladium (II) was dissolved in various hydrochloric acid solutions, so that the initial concentration of palladium (II) ions was 0.25 mmol dm −3 . After the temperature of 100 ml of the palladium (II) solution was adjusted to 303 K, it was added to a tall beaker and stirred at a constant rotational speed using a stirring blade. The time when the palladium (II) solution was added was set as the reaction start (t = 0), and 1 ml of the solution was collected at regular intervals. At this time, since this reaction experiment was performed in a state where the concentration was kept constant, an initial concentration of palladium (II) solution was added in the amount collected. The amount of palladium (II) adsorbed by EDTSC was determined from the mass balance (C init -C t [mmol dm -3 ]). In order to evaluate the adsorption rate, a pseudo first-order rate constant k 1 of the initial rate was derived from the pseudo first-order rate equation. The pseudo first order velocity equation is shown below.
ln (C t / C init ) = − k 1 t
C t : Metal ion concentration at time t [mmol dm −3 ]
C init : Initial metal ion concentration [mmol dm −3 ]
t: Time [sec]

2.3 吸着速度実験
カラムジャケット付ガラスカラム(内径 0.3 cm、長さ10 cm)にEDTSC 約0.05 gを充填した。パラジウム(II)の塩化物塩を0.1 mol dm-3塩酸溶液に溶解し、パラジウム(II)イオンの初濃度を0.1 mmol dm-3とした。デュアルポンプ(FLOM KP-12)を用いて一定温度、一定流速でパラジウム(II)溶液を送液し、流出する溶液を単時間ごとにフラクションコレクター(EYELA DC-1200)を用いて採取した。
2.3 Adsorption rate experiment About 0.05 g of EDTSC was packed in a glass column with a column jacket (inner diameter 0.3 cm, length 10 cm). The chloride salt of palladium (II) was dissolved in a 0.1 mol dm -3 hydrochloric acid solution to adjust the initial concentration of palladium (II) ions to 0.1 mmol dm -3 . A palladium (II) solution was fed at a constant temperature and a constant flow rate using a dual pump (FLOM KP-12), and the outflow solution was collected every hour using a fraction collector (EYELA DC-1200).

3. 結果および考察
以下に上記実験の結果と、得られた結果に関する考察を示す。本明細書および図面において使用する記号は次表に示す意味を有する。
3. Results and discussion The results of the above experiment and discussions on the results obtained are shown below. The symbols used in this specification and drawings have the meanings shown in the following table.

Figure 2008095072
Figure 2008095072

3.1 EDTSCの形状特性の評価
EDTSCのSEM写真を図8に示す。表面および断面写真からEDTSCは大きな貫通孔を有する超多孔性キトサン微粒子であることが確認された。O/W/Oエマルション中の内油相滴の合一によって滴径の大きな内油相が形成され、これによって大きな貫通孔が形成されると考えられる。水銀ポロシメータ(SHIMADZU micromeritics PORE SIZER 9320)を用いてEDTSCの細孔構造の解析を行った。EDTSCの細孔分布を図9に示す。細孔分布より、EDTSCは直径2〜6 μmの均一な大きな孔を有することが分かった。この直径は断面のSEM写真から測定した値とほぼ一致することから、得られた細孔分布は信頼性が高いと考えられる。この大きな孔の効果により吸着速度の増大が考えられ、パーフュージョンクロマトグラフィー用の吸着剤としての利用が期待できる。パソコン顕微鏡専用カメラ(カートン光学株式会社 XP9507)を装備した光学顕微鏡(OLYMPUS)を用いて、EDTSCの粒度分布の測定を行った。粒度分布を図10に示す。EDTSCは多分散であり、平均粒子直径は142.8 μmであった。
3.1 Evaluation of EDTSC shape characteristics
A SEM photograph of EDTSC is shown in FIG. From the surface and cross-sectional photographs, EDTSC was confirmed to be superporous chitosan fine particles with large through-holes. It is considered that an inner oil phase having a large droplet diameter is formed by coalescence of the inner oil phase droplets in the O / W / O emulsion, thereby forming a large through hole. The pore structure of EDTSC was analyzed using a mercury porosimeter (SHIMADZU micromeritics PORE SIZER 9320). The pore distribution of EDTSC is shown in FIG. From the pore distribution, EDTSC was found to have uniform large pores with a diameter of 2-6 μm. Since this diameter almost coincides with the value measured from the cross-sectional SEM photograph, the obtained pore distribution is considered to be highly reliable. The effect of the large pores is considered to increase the adsorption rate, and can be expected to be used as an adsorbent for perfusion chromatography. The particle size distribution of EDTSC was measured using an optical microscope (OLYMPUS) equipped with a personal computer microscope dedicated camera (Carton Optical Co., Ltd. XP9507). The particle size distribution is shown in FIG. EDTSC was polydispersed and the average particle diameter was 142.8 μm.

波長分散型蛍光X線分析装置(理学電気工業(株) System 3270E)を用いてEDTSCが含有する硫黄原子の簡易定量を行った。その結果、EDTSCの硫黄含有量は1.84 mol kg-1、したがってジチオエーテル(-S-(C2H4)-S-)の含有量は0.92 mol kg-1となった。また、チオール基の定量をEllman法により行った。結果より、EDTSCに含まれるチオール基の量は3.6×10-3mol kg-1と非常に小さい値となった。したがって、硫黄原子はほぼチオエーテルとして存在していると考えられる。これによって、EDTSCは配位子導入と架橋を同時に達成していると思われる。 A simple determination of sulfur atoms contained in EDTSC was performed using a wavelength dispersive X-ray fluorescence analyzer (Rigaku Denki Kogyo Co., Ltd. System 3270E). As a result, the sulfur content of EDTSC was 1.84 mol kg −1 , and thus the content of dithioether (—S— (C 2 H 4 ) —S—) was 0.92 mol kg −1 . The thiol group was quantified by the Ellman method. From the results, the amount of thiol groups contained in EDTSC was a very small value of 3.6 × 10 −3 mol kg −1 . Therefore, it is considered that the sulfur atom exists almost as a thioether. This suggests that EDTSC achieves ligand introduction and crosslinking simultaneously.

3.2 EDTSCによる塩酸溶液からの吸着選択性
EDTSCによる塩酸溶液からの各金属イオンの吸着結果を図11に示すEDTSCは全塩酸濃度領域において貴金属であるパラジウム(II)、金(III)および白金(IV)に対して高い吸着率を示した。一方、ベースメタルである銅(II)、ニッケル(II)、カドミウム(II)、鉄(III)、コバルト(II)および亜鉛(II)は、EDTSCにより全塩酸濃度領域においてほとんど吸着されなかった。これらの結果から、EDTSCは多量のベースメタルを含む溶液から貴金属イオンの選択的吸着分離が可能であると考えられる。
3.2 Adsorption selectivity from hydrochloric acid solution by EDTSC
EDTSC shows the results of adsorption of each metal ion from hydrochloric acid solution by EDTSC. EDTSC showed high adsorption rate for precious metals such as palladium (II), gold (III) and platinum (IV) in the total hydrochloric acid concentration region. . On the other hand, copper (II), nickel (II), cadmium (II), iron (III), cobalt (II) and zinc (II), which are base metals, were hardly adsorbed by EDTSC in the total hydrochloric acid concentration region. These results suggest that EDTSC can selectively adsorb and separate noble metal ions from a solution containing a large amount of base metal.

3.3 EDTSCによるパラジウム(II)の吸着等温線
各温度におけるEDTSCによるパラジウム(II)の吸着等温線の測定を行った。その結果を図12に示す。結果より、すべての吸着等温線をそれぞれLangmuirの式に基づいてプロットし、得られた直線よりパラジウム(II)の飽和吸着量(qm)およびLangmuir定数(KL)をそれぞれ求めた。結果を表3に示す。すべての温度において飽和吸着量およびLangmuir定数ともにほぼ等しい値となった。EDTSCによるパラジウム(II)の飽和吸着量は2.4 mol kg-1であり、Langmuir定数は温度の増加に伴ってわずかな減少が確認された。
3.3 Adsorption isotherm of palladium (II) by EDTSC The adsorption isotherm of palladium (II) by EDTSC at each temperature was measured. The results are shown in FIG. From the results, all adsorption isotherms were plotted based on the Langmuir equation, respectively, and the saturated adsorption amount (q m ) and Langmuir constant (K L ) of palladium (II) were determined from the obtained straight lines. The results are shown in Table 3. The saturated adsorption amount and Langmuir constant were almost equal at all temperatures. The saturated adsorption amount of palladium (II) by EDTSC was 2.4 mol kg -1 , and the Langmuir constant was confirmed to decrease slightly with increasing temperature.

パラジウム(II)の吸着にエンタルピーとエントロピーがどのように関与しているかについて検討した。エンタルピーが温度に依存せず一定であると仮定すると、自由エネルギー(ΔG)、エンタルピー(ΔH)およびエントロピー(ΔS)は以下の式によって計算できる。Tは温度[T]、Rは気体定数 [J K-1mol-1]である。 We investigated how enthalpy and entropy are involved in the adsorption of palladium (II). Assuming that enthalpy is constant regardless of temperature, free energy (ΔG), enthalpy (ΔH) and entropy (ΔS) can be calculated by the following equations. T is the temperature [T] and R is the gas constant [JK −1 mol −1 ].

Figure 2008095072
Figure 2008095072

式(1)によって得られた直線の傾きによりΔHを導出し、式(2)および(3)によりΔG、ΔSをそれぞれ導出した。得られた結果を表3にそれぞれ示す。これら熱力学的パラメーターより、塩酸溶液からのEDTSCによるパラジウム(II)の吸着は、ほぼエントロピーによって支配されていると考えられる。したがって、EDTSCによるパラジウム(II)の吸着メカニズムは、EDTSCが有するジチオエーテルによるキレート吸着によって、安定な5員環キレート錯体が形成されることによると考えられる。   ΔH was derived from the slope of the straight line obtained from equation (1), and ΔG and ΔS were derived from equations (2) and (3), respectively. The obtained results are shown in Table 3, respectively. From these thermodynamic parameters, it is considered that the adsorption of palladium (II) by EDTSC from hydrochloric acid solution is almost dominated by entropy. Therefore, the adsorption mechanism of palladium (II) by EDTSC is considered to be due to the formation of a stable 5-membered ring chelate complex by chelate adsorption by dithioether possessed by EDTSC.

Figure 2008095072
Figure 2008095072

3.4 EDTSCによる塩酸溶液からのパラジウム(II)の吸着速度
初めに水素イオン濃度を一定にしたときの吸着速度に及ぼす塩化物イオン濃度の影響について検討した。図13に擬一次速度定数に及ぼす塩化物イオン濃度の影響を示す。低塩化物イオン濃度領域において、擬一次速度定数に対する塩化物イオンの影響はほとんど見られなかった。しかしながら、高塩化物イオン濃度領域においては、塩化物イオン濃度の増加に伴って擬一次速度定数は減少した。その減少から傾き-1の直線が得られた。
3.4 Adsorption rate of palladium (II) from hydrochloric acid solution by EDTSC First , the effect of chloride ion concentration on the adsorption rate when hydrogen ion concentration was constant was investigated. Fig. 13 shows the effect of chloride ion concentration on the pseudo-first order rate constant. In the low chloride ion concentration region, the influence of chloride ion on the pseudo first-order rate constant was hardly observed. However, in the high chloride ion concentration region, the pseudo first-order rate constant decreased with increasing chloride ion concentration. A straight line with a slope of -1 was obtained from the decrease.

擬一次速度定数に及ぼす水素イオン濃度の影響を図14に示す。低塩化物イオン濃度および高塩化物イオン濃度領域において、擬一次速度定数に対する水素イオンの影響はほとんど見られなかった。この結果より、EDTSCによるパラジウム(II)の吸着速度において、水素イオンは関与しないことが明らかとなった。   FIG. 14 shows the influence of the hydrogen ion concentration on the pseudo first-order rate constant. In the low chloride ion concentration region and the high chloride ion concentration region, the influence of hydrogen ions on the pseudo first-order rate constant was hardly observed. From this result, it became clear that hydrogen ions are not involved in the adsorption rate of palladium (II) by EDTSC.

擬一次速度定数に及ぼす攪拌速度の影響を図15に示す。高塩酸濃度領域において、擬一次速度定数に及ぼす攪拌速度の影響はほとんど確認されなかった。一方、低塩酸濃度領域においては攪拌速度の影響が顕著に現れ、攪拌速度の増加に伴って擬一次速度定数は増加した。   FIG. 15 shows the influence of the stirring speed on the pseudo first-order rate constant. In the high hydrochloric acid concentration region, the influence of the stirring speed on the pseudo first-order rate constant was hardly confirmed. On the other hand, in the low hydrochloric acid concentration region, the influence of the stirring speed appeared remarkably, and the pseudo first-order rate constant increased with the increase of the stirring speed.

以上の結果より、擬一次速度定数は低塩酸濃度領域では攪拌速度に依存し、また高塩酸濃度領域においては塩化物イオン濃度の増加に伴い-1次の依存性を示すこと明らかとなった。このことから、塩酸溶液からのEDTSCによるパラジウム(II)の吸着は、低塩酸濃度領域において流体境膜内の物質移動速度が律速となり、また高塩酸濃度領域においては反応律速になると考えられる。   From the above results, it was clarified that the pseudo first-order rate constant depends on the stirring speed in the low hydrochloric acid concentration region, and shows the −1st order dependency with the increase in chloride ion concentration in the high hydrochloric acid concentration region. From this, it is considered that the adsorption of palladium (II) by EDTSC from a hydrochloric acid solution becomes the rate of mass transfer in the fluid boundary film in the low hydrochloric acid concentration region and the reaction rate in the high hydrochloric acid concentration region.

擬一次速度定数に及ぼす塩化物イオン濃度の依存性より、吸着反応の律速段階を以下のように考えた。   Based on the dependence of chloride ion concentration on the quasi-first-order rate constant, the rate-limiting step of the adsorption reaction was considered as follows.

Figure 2008095072
一方、塩化物溶液中のパラジウム(II)イオンは以下のように錯体を形成する。
Figure 2008095072
On the other hand, palladium (II) ions in the chloride solution form a complex as follows.

Figure 2008095072
Figure 2008095072

ここで、βiは塩化物イオンとパラジウム(II)イオンとの全安定度定数であり、β1=104.7 [kmol m-3]-1、β2=107.7[kmol m-3]-2、β3=1010.3 [kmol m-3]-3およびβ4=1011.9[kmol m-3]-4である。 Here, β i is the total stability constant of chloride ion and palladium (II) ion, β 1 = 10 4.7 [kmol m −3 ] −1 , β 2 = 10 7.7 [kmol m −3 ] − 2 , β 3 = 10 10.3 [kmol m −3 ] −3 and β 4 = 10 11.9 [kmol m −3 ] −4 .

以上の平衡関係より式(1)は以下のように表すことができる。   From the above equilibrium relationship, equation (1) can be expressed as follows.

Figure 2008095072
擬定常状態を仮定すると流体境膜内の物質移動速度JMはR0と等しい。
Figure 2008095072
Assuming a quasi-steady state, the mass transfer rate J M in the fluid film is equal to R 0 .

Figure 2008095072
初速度R0を溶液中のバルク相におけるパラジウム(II)イオン濃度についての擬一次式と仮定すると、擬一次速度定数k1[s-1]は
Figure 2008095072
Assuming that the initial rate R 0 is a quasi-linear equation for the concentration of palladium (II) ions in the bulk phase in solution, the quasi-first-order rate constant k 1 [s -1 ] is

Figure 2008095072
Figure 2008095072

実験結果図13から非線形最小二乗法により、反応速度定数kR= 0.25 [s-1]および流体境膜内物質移動容量係数apkM = 0.80×10-2[s-1]が得られた。式(4)に基づいた計算線と実験点を同時に図13 および図14に示す。計算線は実験点とよく一致したことから、塩酸溶液からのEDTSCによるパラジウム(II)の吸着は低塩酸濃度領域において流体境膜内の物質移動速度が律速となり、また高塩酸濃度領域においては反応律速になることが明らかとなった。したがって、大きな貫通孔によって粒子内拡散抵抗が減少し、吸着速度が増大したことが確認された。 From the experimental results shown in Fig. 13, the reaction rate constant k R = 0.25 [s -1 ] and the mass transfer capacity coefficient a p k M = 0.80 × 10 -2 [s -1 ] are obtained by the nonlinear least squares method. It was. The calculation lines and experimental points based on Equation (4) are shown in FIGS. 13 and 14 at the same time. Since the calculated line was in good agreement with the experimental point, the adsorption of palladium (II) by EDTSC from hydrochloric acid solution controlled the mass transfer rate in the fluid film in the low hydrochloric acid concentration region, and the reaction in the high hydrochloric acid concentration region. It became clear that it was rate limiting. Therefore, it was confirmed that the diffusion resistance in the particle decreased due to the large through hole, and the adsorption rate increased.

3.5 EDTSC充填カラムを用いたパラジウム(II)高速回収システムの構築
各空間速度における吸着破過曲線を図16にそれぞれ示す。QS= 111 hour-1の場合、ベッド体積に対して約1800倍と非常に多量なパラジウム(II)溶液の処理が可能であった。通常、固定相吸着における空間速度は0.5-10 hour-1程度で行われることが多い。これと比較するとEDTSCは非常に迅速なクロマト分離が可能であることが分かる。QS = 111 hour-1における総交換容量qmを図上積分により求めた結果、qm = 1.68 mol kg-1であった。これは、上述したように従来の10-100倍の空間速度で吸着および濃縮が十分に行われていることを示している。
3.5 Construction of palladium (II) fast recovery system using EDTSC packed column Fig. 16 shows the adsorption breakthrough curves at each space velocity. When Q S = 111 hour -1 , it was possible to treat a very large amount of palladium (II) solution, about 1800 times the bed volume. Usually, the space velocity in stationary phase adsorption is often performed at about 0.5-10 hour -1 . Compared with this, it can be seen that EDTSC can perform very rapid chromatographic separation. The total exchange capacity q m at Q S = 111 hour -1 was obtained by integration on the figure, and as a result, q m = 1.68 mol kg -1 . This indicates that adsorption and concentration are sufficiently performed at a space velocity 10 to 100 times that of the conventional method as described above.

チオ尿素溶液を用いたパラジウム(II)飽和EDTSC充填カラムからのパラジウム(II)の回収結果を図17に示す。QS = 112 hour-1で0.1 mol dm-3チオ尿素溶液を用いた場合は、流速が非常に速いにも関わらずパラジウム(II)溶液の約160倍と非常に高い濃縮が可能であった。脱離率は96%であった。 FIG. 17 shows the result of recovering palladium (II) from a palladium (II) saturated EDTSC packed column using a thiourea solution. When a 0.1 mol dm -3 thiourea solution was used at Q S = 112 hour -1 , a very high concentration was possible, approximately 160 times that of the palladium (II) solution, despite the very high flow rate. . The desorption rate was 96%.

4. 結言
超多孔性キトサン誘導体EDTSCは貴金属であるパラジウム(II)、金(III)および白金(IV)の選択的吸着分離が可能であることが示された。EDTSCによるパラジウム(II)の吸着速度は、大きな孔の効果によって粒子内拡散抵抗が減少し、迅速な吸着速度を示すことが明らかとなった。従来の多孔性吸着剤の律速段階とは異なったことにより、パーフュージョンクロマトグラフィー用の吸着剤として利用できることが示された。EDTSC充填カラムはその吸着速度の速さにより、非常に迅速かつ高選択的なパラジウム(II)のクロマト分離が可能であり、また吸着分離したパラジウム(II)を非常に高濃度に濃縮して回収できることが明らかとなった。
4. Conclusion It was shown that the superporous chitosan derivative EDTSC is capable of selective adsorption separation of the precious metals palladium (II), gold (III) and platinum (IV). It was clarified that the adsorption rate of palladium (II) by EDTSC showed a rapid adsorption rate due to the reduced diffusion resistance in the particles due to the effect of large pores. It was shown that it can be used as an adsorbent for perfusion chromatography due to the difference from the rate limiting step of the conventional porous adsorbent. EDTSC packed columns can be used for very fast and highly selective palladium (II) chromatographic separation due to its high adsorption rate, and the adsorption-separated palladium (II) is concentrated and recovered to a very high concentration. It became clear that we could do it.

キトサンからEDTCを調製する反応スキームを示す図である。FIG. 2 shows a reaction scheme for preparing EDTC from chitosan. キトサンからEDTSCを調製する反応スキームを示す図である。FIG. 2 shows a reaction scheme for preparing EDTSC from chitosan. 各塩酸濃度における、EDTCによるパラジウム(II)及び金(III)の吸着率を架橋キトサンと比較した図である。It is the figure which compared the adsorption rate of palladium (II) and gold (III) by EDTC with bridge | crosslinking chitosan in each hydrochloric acid concentration. 各塩酸濃度における、EDTSCによるパラジウム(II)及び金(III)の吸着率を架橋キトサンと比較した図である。It is the figure which compared the adsorption rate of palladium (II) and gold (III) by EDTSC in each hydrochloric acid concentration with bridged chitosan. 各塩酸濃度における、EDTCによる各種金属イオンの吸着率を架橋キトサンと比較した図である。It is the figure which compared the adsorption rate of the various metal ions by EDTC in each hydrochloric acid concentration with crosslinked chitosan. 各塩酸濃度における、EDTSCによる各種金属イオンの吸着率を架橋キトサンと比較した図である。It is the figure which compared the adsorption rate of various metal ions by EDTSC in each hydrochloric acid density | concentration with bridge | crosslinking chitosan. 超多孔性キトサン微粒子(OWOC)の調製スキームを示す図である。It is a figure which shows the preparation scheme of a superporous chitosan microparticle (OWOC). スペーサーを介した1,2-エタンジチオール固定化キトサン(EDTSC)の走査型電子顕微鏡像である((a)は微粒子の表面、(b)は微粒子の断面)。It is a scanning electron microscope image of 1,2-ethanedithiol-immobilized chitosan (EDTSC) through a spacer ((a) is the surface of the fine particle, (b) is the cross section of the fine particle). EDTSCの細孔分布を示す図である。It is a figure which shows the pore distribution of EDTSC. EDTSCの粒度分布を示す図である。測定粒子数=700。It is a figure which shows the particle size distribution of EDTSC. Number of measured particles = 700. EDTSCによる各濃度の塩酸溶液からの各金属イオンの吸着結果を示す図である。It is a figure which shows the adsorption | suction result of each metal ion from the hydrochloric acid solution of each density | concentration by EDTSC. EDTSCによる0.1mol/dm3塩酸溶液からの各温度におけるパラジウム(II)の吸着等温線の測定結果を示す図である。Is a graph showing measurement results of the adsorption isotherm of palladium (II) at each temperature from 0.1 mol / dm 3 hydrochloric acid solution by EDTSC. 擬一次速度定数に及ぼす塩化物イオン濃度の影響を示す図である。It is a figure which shows the influence of the chloride ion density | concentration which acts on a pseudo primary rate constant. 擬一次速度定数に及ぼす水素イオン濃度の影響を示す図である。It is a figure which shows the influence of the hydrogen ion density | concentration which acts on a quasi first-order rate constant. 擬一次速度定数に及ぼす攪拌速度の影響を示す図である。It is a figure which shows the influence of the stirring speed which acts on a pseudo primary rate constant. 各空間速度におけるEDTSC上でのパラジウム(II)の吸着破過曲線を示す図である。It is a figure which shows the adsorption breakthrough curve of palladium (II) on EDTSC in each space velocity. パラジウム(II)飽和EDTSC充填カラムからのパラジウム(II)の回収結果を示す図である。It is a figure which shows the collection | recovery result of palladium (II) from a palladium (II) saturated EDTSC packed column.

Claims (16)

貴金属イオンに配位可能な配位基を含有する架橋基によりキトサン分子間を架橋せしめた構造を有するポリマー。   A polymer having a structure in which chitosan molecules are cross-linked by a cross-linking group containing a coordinating group capable of coordinating with a noble metal ion. キトサンを構成するグルコサミンとして式(I):
Figure 2008095072
(式中、R、R又はRは、それぞれ独立に、貴金属イオンに配位可能な配位基を含有する架橋基を形成しているか、或いは水素であり、ただしR、R及びRが同時に水素であることはなく、
前記架橋基を形成するR、R又はRは、それぞれ独立に、同一又は異なるキトサン分子を構成する他のグルコサミンのR、R又はRと一緒になって貴金属イオンに配位可能な配位基を含有する架橋基を形成しており、
前記架橋基の少なくとも1つは、異なるキトサン分子間に形成された架橋基である)
で表されるグルコサミン誘導体を含有する、請求項1記載のポリマー。
Formula (I) as glucosamine constituting chitosan:
Figure 2008095072
(Wherein R 1 , R 2 or R 3 independently form a bridging group containing a coordinating group capable of coordinating to a noble metal ion or are hydrogen, provided that R 1 , R 2 And R 3 are not simultaneously hydrogen,
R 1 , R 2 or R 3 forming the bridging group independently coordinate to a noble metal ion together with other glucosamine R 1 , R 2 or R 3 constituting the same or different chitosan molecule. Forming a bridging group containing possible coordinating groups,
At least one of the bridging groups is a bridging group formed between different chitosan molecules)
The polymer of Claim 1 containing the glucosamine derivative represented by these.
前記架橋基における水素以外の原子の数が4〜30個である請求項1又は2記載のポリマー。   The polymer according to claim 1 or 2, wherein the number of atoms other than hydrogen in the bridging group is 4 to 30. 前記配位基が硫黄原子又は窒素原子を含む配位基である請求項1〜3のいずれか1項記載のポリマー。   The polymer according to any one of claims 1 to 3, wherein the coordination group is a coordination group containing a sulfur atom or a nitrogen atom. 前記架橋基が式(II):
Figure 2008095072
(式中、X又はYは、それぞれ独立に、S、NH又はOであり、ただしX及びYが同時にOであることはなく、
m又はnは、それぞれ独立に、1以上の整数であり、
*印は結合位置を示す)
で表される部分構造を含む、請求項4記載のポリマー。
The bridging group has the formula (II):
Figure 2008095072
Wherein X or Y are each independently S, NH or O, provided that X and Y are not O at the same time,
m or n each independently represents an integer of 1 or more,
(* Indicates the coupling position)
The polymer of Claim 4 containing the partial structure represented by these.
貴金属イオンに配位可能な配位基を含有する架橋基によりキトサン分子間を架橋せしめた構造を有するポリマーの製造方法であって、キトサンを構成するグルコサミンのアミノ基、6位炭素上の水酸基、及び/又は3位炭素上の水酸基を反応性基に変換し、当該変換後のキトサンに、当該反応性基に結合可能な官能基を少なくとも2つ有し、かつ貴金属イオンに配位可能な配位基を含有する化合物を反応させてキトサン分子間を架橋させることを特徴とする前記方法。   A method for producing a polymer having a structure in which chitosan molecules are cross-linked by a cross-linking group containing a coordinating group capable of coordinating with a noble metal ion, the amino group of glucosamine constituting the chitosan, a hydroxyl group on the 6-position carbon, And / or a hydroxyl group on the 3-position carbon is converted to a reactive group, and the converted chitosan has at least two functional groups capable of binding to the reactive group and can be coordinated to a noble metal ion. A process comprising reacting a compound containing a coordinating group to crosslink between chitosan molecules. 請求項1〜5のいずれか1項記載のポリマーを含有する貴金属イオン捕集剤。   A noble metal ion scavenger containing the polymer according to any one of claims 1 to 5. 酸性溶液中で吸着剤として請求項7記載の貴金属イオン捕集剤を使用することを特徴とする貴金属イオン回収法。   A precious metal ion recovery method using the precious metal ion scavenger according to claim 7 as an adsorbent in an acidic solution. 貴金属イオンに配位可能な配位基を含有する架橋基によりキトサン分子間を架橋せしめた構造を有するポリマーを含有する微粒子の製造方法であって、
キトサンが溶解した第一水溶液を水相とするO/W/Oエマルションと、1)当該第一水溶液の浸透圧よりも高い浸透圧を有する第二水溶液および/または2)当該第二水溶液を水相とするW/Oエマルションとを混合することにより、前記第一水溶液からなる水相中のキトサンを濃縮するキトサン濃縮工程を含み、必要に応じて、前記濃縮工程後の前記第一水溶液中のキトサンを不溶化する不溶化工程を更に含む、キトサン微粒子調製工程、ならびに
前記キトサン微粒子調製工程により得られたキトサン微粒子に対して、当該微粒子中のキトサンを構成するグルコサミンのアミノ基、6位炭素上の水酸基、及び/又は3位炭素上の水酸基を反応性基に変換し、当該変換後のキトサンに、当該反応性基に結合可能な官能基を少なくとも2つ有し、かつ貴金属イオンに配位可能な配位基を含有する化合物を反応させてキトサン分子間を架橋させる処理を施す架橋工程、
を含む、前記方法。
A method for producing fine particles containing a polymer having a structure in which chitosan molecules are cross-linked by a cross-linking group containing a coordinating group capable of coordinating to a noble metal ion,
An O / W / O emulsion having a first aqueous solution in which chitosan is dissolved as an aqueous phase, 1) a second aqueous solution having an osmotic pressure higher than that of the first aqueous solution, and / or 2) the second aqueous solution being water. A chitosan concentration step of concentrating chitosan in the aqueous phase comprising the first aqueous solution by mixing with a W / O emulsion as a phase, and if necessary, in the first aqueous solution after the concentration step A chitosan fine particle preparation step further comprising an insolubilization step for insolubilizing chitosan; and the chitosan fine particles obtained by the chitosan fine particle preparation step, the amino group of glucosamine constituting the chitosan in the fine particles, and the hydroxyl group on the 6-position carbon And / or a hydroxyl group on the 3-position carbon is converted into a reactive group, and the chitosan after the conversion has at least two functional groups capable of binding to the reactive group, and is noble. Crosslinking step of the compound containing a coordinating capable coordinating groups genus ions reacted performs processing to crosslink between chitosan molecules,
Said method.
前記架橋基における水素以外の原子の数が4〜30個である請求項9記載の方法。   The method according to claim 9, wherein the number of atoms other than hydrogen in the bridging group is 4 to 30. 前記配位基が硫黄原子又は窒素原子を含む配位基である請求項9又は10記載の方法。   The method according to claim 9 or 10, wherein the coordination group is a coordination group containing a sulfur atom or a nitrogen atom. 前記架橋基が式(II):
Figure 2008095072
(式中、X又はYは、それぞれ独立に、S、NH又はOであり、ただしX及びYが同時にOであることはなく、
m又はnは、それぞれ独立に、1以上の整数であり、
*印は結合位置を示す)
で表される部分構造を含む、請求項11記載の方法。
The bridging group has the formula (II):
Figure 2008095072
Wherein X or Y are each independently S, NH or O, provided that X and Y are not O at the same time,
m or n each independently represents an integer of 1 or more,
(* Indicates the coupling position)
The method of Claim 11 containing the partial structure represented by these.
請求項9〜12のいずれか1項記載の方法により製造された、貴金属イオンに配位可能な配位基を含有する架橋基によりキトサン分子間を架橋せしめた構造を有するポリマーを含有する微粒子。   Fine particles containing a polymer produced by the method according to any one of claims 9 to 12 and having a structure in which chitosan molecules are cross-linked by a cross-linking group containing a coordinating group capable of coordinating to a noble metal ion. 請求項13記載の微粒子を含有する貴金属イオン捕集剤。   A noble metal ion scavenger containing the fine particles according to claim 13. 酸性溶液中で吸着剤として請求項14記載の貴金属イオン捕集剤を使用することを特徴とする貴金属イオン回収法。   A noble metal ion recovery method using the noble metal ion scavenger according to claim 14 as an adsorbent in an acidic solution. 請求項14記載の貴金属イオン捕集剤が充填されたカラムに、貴金属イオンを含む酸性溶液を通過させることを特徴とする請求項15記載の貴金属イオン回収法。   The noble metal ion recovery method according to claim 15, wherein an acidic solution containing the noble metal ions is passed through a column packed with the noble metal ion scavenger according to claim 14.
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