JP2008105025A - 有害物質捕集材、その製造方法及び有害物質処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基材と、該基材に結合されたグラフト鎖と、該グラフト鎖に結合された有害物質捕捉能を有する官能基とを備えた有害物質捕集材であって、該基材はメチルセルロースなどの生分解性水溶性基材であることを特徴とする有害物質捕集材。この有害物質捕集材を、生分解性水溶性基材に対し、反応性官能基を持つグラフト鎖をグラフト重合法により結合させ、該グラフト鎖に有害物質捕捉能を有する官能基を結合させることにより、製造する。
【選択図】なし
Description
排水や土壌中の有害物質を除去する方法としては、沈殿法、置換法、吸着法などの技術が適用されている。沈殿法としては、アルカリ沈殿法や共沈法などが知られている。置換法としては、キレート剤による処理が知られている。吸着法としては、イオン交換樹脂、キレート樹脂、活性炭などを利用した処理方法が知られている(これでわかる水処理技術 吉村二三隆著 工業調査会)。
臭気中の有害物質の除去としては、従来、酸化剤による分解や吸着による除去などが行われている。また、空気中に拡散した臭気については、空気と共に集めて脱臭設備で処理したり、集めることが困難な場合には、臭気吸着剤を直接に散布・噴霧して拡散を防止する方法がとられている。
ところで、ポリエチレン等の高分子基材に対してグラフト重合法によりグラフト鎖を形成し、このグラフト鎖にキレート形成基を導入してなる吸着材を用い、金などの有用稀少金属を吸着回収する方法が知られている(特開2005−154973号)。
これでわかる水処理技術 吉村二三隆著 工業調査会
本工程では、(1)生分解性水溶性基材に反応活性点を生成させ、(2)次いでこの反応活性点に反応性モノマーを重合させることにより、該生分解性水溶性基材に反応性官能基を有するグラフト鎖を結合させる。
反応活性点を生成させる方法としては、放射線照射、プラズマ照射、開始剤の使用等が挙げられる。
反応活性点を生成反応させた後、この生分解性水溶性基材に反応性モノマーを接触させてグラフト重合を行うことにより、生分解性水溶性基材に反応性モノマーの重合体よりなるグラフト鎖を生成させる。
このグラフト率は特に限定されないが、例えば10〜90%とすることができる。
上記のようにして生分解性水溶性基材にグラフト鎖を結合させてグラフト重合物を形成した後、有害物質捕捉能を有する官能基を備えた化合物と反応させて、グラフト鎖に有害物質捕捉能を有する官能基を導入する。
本発明の有害物質捕集材を廃水に添加し、混合する。これにより、有害物質捕集材が廃水中の有害物質と吸着反応して吸着反応物となる。次いで、凝集剤などを用いてこの吸着反応物の不溶化処理を施した後、濾過したり、不溶化物を沈殿させて固液分離したりする。これにより、廃水から有害物質が除去される。なお、有害物質捕集材と有害物質との吸着反応により吸着反応物が不溶化する場合には、上記不溶化処理を省略してもよい。
有害物質により汚染された土壌に、本発明の有害物質捕集材を添加するか、その水溶液を土壌に注入する。これにより、該有害物質捕集材が土壌中の有害物質と結合し、有害物質と結合した不溶化物となる。このようにして有害物質を土壌中に固定することができるため、土壌からの有害物質の溶出・拡散を防止することができる。
工場排水や土壌などに本発明の有害物質捕集材又はその水溶液を添加ないし注入する。これにより、臭気物質が有害物質捕集材に捕捉され、拡散し得なくなる。
イソプロピルアルコール(IPA):純度99.7%試薬
二硫化炭素:純度99.8%試薬
水酸化カリウム:純度99.5%試薬
塩化第二水銀:純度99.7%試薬
硫酸鉛:純度99.5%試薬
メチルセルロース:信越化学工業社製メトローズSM−25
メタクリル酸グリシジル(GMA):純度95%試薬
イミノジ酢酸二ナトリウム一水和物:純度98%試薬
メタノール:純度99.8%試薬
<グラフト重合物の合成>
メチルセルロースを0.1mmHg以下の減圧容器に入れ、吸収線量約60kGyの60Co・γ線を照射(吸収線量率約2kGy/hrで30時間照射)した。その後、すぐに減圧下約−70℃の10%(v/v)メタクリル酸グリシジル(GMA)メタノール溶液中に導入し、40℃に昇温し、約8時間保持し、GMA重合体よりなるグラフト鎖を導入した。これにより、ポリGMA修飾メチルセルロースよりなるグラフト重合物を得た。このもののグラフト率は40%であった。
まず、以下の手順に従い、このグラフト重合物へのアミン付加反応を行った。
塩化第二水銀の試薬を用い、98ppbに調製した水銀溶液(pH7.8)を調製した。この水銀溶液100ml中に、グラフト重合カルバメート化物1.0gを添加し、30分間常温で撹拌した。
硝酸鉛の試薬を用い、128ppbに調製した鉛溶液(pH4.2)を調製した。この鉛溶液100ml中に、グラフト重合カルバメート化物1.0gを添加し、30分間常温で撹拌した。
従来品として、オリエンタル技研工業社製ジエチルジチオカルバミン酸塩「オリトールN−4」を用い、水銀試験及び鉛吸着試験を行った。
<グラフト重合物の合成>
メチルセルロースを密封容器に入れN2置換後、吸収線量約100kGyの電子線を照射した。その後、電子線照射したメチルセルロースをN2脱気した10%(v/v)メタクリル酸グリシジル(GMA)メタノール溶液中に導入し、50℃に昇温し、約16時間保持し、GMA重合体よりなるグラフト鎖を導入した。1.0μmのガラス繊維濾紙で濾過し、濾過物を乾燥しグラフト重合物を得た。これにより、ポリGMA修飾メチルセルロースよりなるグラフト重合物を得た。このもののグラフト率は50%であった。
このグラフト重合物10gを還流付きナスフラスコに採取した。エチレンジアミン/メタノール=7/3(W/W)溶液90gを該ナスフラスコに投入して、60℃で120分加熱還流することにより、グラフト重合物へのアミン付加反応を行った。このようにして、アミン付加したグラフト重合物(グラフト重合アミン付加物)を得た。
硝酸鉛の試薬を用い、71.9ppmに調製した鉛溶液(pH5.3)を調製した。この鉛溶液100ml中に、グラフト重合アミン付加物1gを添加し、30分間常温で撹拌した。
撹拌後の試料を1.0μmのガラス繊維ろ紙で濾過し、濾液をJIS K−0102に準拠して鉛濃度の分析を実施し、鉛の減少量から、有害物質捕集材1kg当たりの鉛吸着量を求めた。その結果を表3に示す。
硫酸銅の試薬を用い、113ppmに調製した銅溶液(pH5.4)を調製した。この銅溶液100ml中に、グラフト重合アミン付加物1gを添加し、30分間常温で撹拌した。
撹拌後の試料を1.0μmのガラス繊維濾紙で濾過し、濾液をJIS K−0102に準拠して銅濃度の分析を実施し、銅の減少量から、有害物質捕集材1kg当たりの銅吸着量を求めた。その結果を表3に示す。
<グラフト重合物の合成>
実施例2と同様に、グラフト重合物を合成した。
このグラフト重合物10gを還流付きナスフラスコに採取した。0.425Mイミノジ酢酸二ナトリウム 水/メタノール=1/1(W/W)溶液90gを該ナスフラスコに投入して、80℃で60分加熱還流することにより、グラフト重合物へのイミノジ酢酸付加反応を行った。このようにして、イミノジ酢酸を付加したグラフト重合物(グラフト重合イミノジ酢酸付加物)を得た。
グラフト重合アミン付加物1gを添加することに代えて、エチレンジアミン1g(比較例2)又は0.425Mイミジノ酢酸ナトリウム水溶液1g(比較例3)を添加したこと以外は、実施例2と同様にして、鉛吸着試験及び銅吸着試験を行った。その結果を表3に示す。
Claims (5)
- 基材と、
該基材に結合されたグラフト鎖と、
該グラフト鎖に結合された有害物質捕捉能を有する官能基と
を備えた有害物質捕集材であって、
該基材は生分解性水溶性基材であることを特徴とする有害物質捕集材。 - 請求項1において、前記生分解性水溶性基材は、天然セルロース、合成セルロース、でんぷん、キトサン及びグルコースからなる群より選択される少なくとも1種であることを特徴とする有害物質捕集材。
- 請求項1又は2の有害物質捕集材を製造する方法であって、
生分解性水溶性基材に対し、反応性官能基を持つグラフト鎖をグラフト重合法により結合させる工程と、
該反応性官能基に、有害物質捕捉能を有する官能基を結合させる工程と、
を含むことを特徴とする有害物質捕集材の製造方法。 - 請求項1又は2に記載の有害物質捕集材を有害物質含有物に接触させることを特徴とする有害物質処理方法。
- 請求項4において、有害物質含有物は廃水であり、前記有害物質捕集材を該廃水に添加し、有害物質捕集材に有害物質を捕集させ、不溶化させ、不溶化物を固液分離することを特徴とする有害物質処理方法。
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