JP2010000465A - Heavy metal adsorbent and its preparing method - Google Patents

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Masanori Okazaki
正規 岡崎
Masato Ikura
将人 井倉
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Tokyo University of Agriculture
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an adsorbent effectively adsorbing heavy metals such as cadmium from an extraction residue of Metroxylon sagu starch, as a raw material, of Metroxylon sagu which is raised in large quantities in tropical damp area and is promised as a food resource, and to provide a method for the same. <P>SOLUTION: In a method for preparing a heavy metal adsorbent which utilizes an esterified Metroxylon sagu extraction residue formed by carrying out esterification of Metroxylon sagu starch extraction residue as a main component, the esterification reaction includes a process of making a mixture of Metroxylon sagu starch extraction residue and a phosphoric esterified agent, and a process of adding an amine compound to the mixture generated in the above process to be heated. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、重金属吸着材に関する。さらに詳しくは、サゴヤシ抽出残渣を原料とする重金属吸着材及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a heavy metal adsorbent. More specifically, the present invention relates to a heavy metal adsorbent using sago palm extract residue as a raw material and a method for producing the same.

サゴヤシ(Metroxylon sagu)は、他の作物が育成困難である熱帯低湿地地域に育成し、生長と共に樹幹(髄部)に200ないし400キログラムの澱粉を蓄積する性質を有し、食料資源として利用されている。このサゴヤシ澱粉は、経済的な有利性を持つ植物資源が極めて限られている熱帯低湿地域の経済開発としてだけでなく、将来の食料問題として大きな期待が寄せられている。しかしながら、上記サゴヤシ澱粉が髄部から抽出される際に、澱粉抽出残渣が大量に発生する。現在この澱粉抽出残渣は、サゴヤシ澱粉生産工場周辺や集落のいたるところにそのまま放置されており、自然の景観を損なうばかりでなく、上記抽出残渣に含まれる澱粉が腐敗し、不快な臭気を発する等、その処分方法が大きな問題となっている。 Sago palm (Metroxylon sagu) grows in tropical wetlands where other crops are difficult to grow, and has the property of accumulating 200 to 400 kilograms of starch in the trunk (medulla) with its growth, and is used as a food resource ing. This sago palm starch is highly expected not only for economic development in tropical low-humidity regions where plant resources with economic advantages are extremely limited, but also as a future food problem. However, when the sago starch is extracted from the medulla, a large amount of starch extraction residue is generated. At present, this starch extraction residue is left as it is around the sago starch production plant and in the villages, not only deteriorating the natural landscape, but also the starch contained in the extraction residue decays and produces an unpleasant odor, etc. The disposal method is a big problem.

サゴヤシ澱粉抽出残渣を有効活用した例として、サゴヤシ澱粉抽出残渣を天然油等の脂肪族エステル化剤でエステル化したサゴヤシ澱粉抽出残渣及び可塑剤からなる生分解性プラスチックが開示されている(特許文献1)。しかしながら、上記生分解性プラスチックを構成するエステル化サゴヤシ澱粉抽出残渣は、天然油脂をエステル化剤として使用しており、エステル化にはサゴヤシ澱粉抽出残渣に対して約5倍以上の天然油脂を必要とするため好ましくない。 As an example of effectively utilizing a sago starch extraction residue, a biodegradable plastic composed of a sago starch extraction residue obtained by esterifying a sago palm extraction residue with an aliphatic esterifying agent such as natural oil and a plasticizer is disclosed (Patent Document) 1). However, the esterified sago palm starch extraction residue constituting the biodegradable plastic uses natural fats and oils as an esterifying agent, and the esterification requires about five times or more natural fats and oils relative to the sago palm starch extraction residues. Therefore, it is not preferable.

一方、カドミウム、鉛などのいわゆる重金属汚水は、環境を汚染し、人体に悪影響を及ぼす、上記重金属の中でもカドミウムの毒性については詳細な報告がなされており、腎臓の損傷、貧血、高血圧、イタイイタイ病は、カドミウムが原因物質であることが明らかになっている。重金属を含む汚水中の重金属を除去する方法としては、例えば石灰沈殿法、イオン交換法、活性炭法、膜処理法、電解法等がある。しかしながら、上記これらの方法においては使用する吸着材及びその他設備等が高価であるので、重金属の除去方法としては問題がある。 On the other hand, so-called heavy metal sewage such as cadmium and lead pollutes the environment and adversely affects the human body. Among the heavy metals mentioned above, cadmium toxicity has been reported in detail, and kidney damage, anemia, hypertension and itai-itai disease Cadmium has been shown to be the causative agent. Examples of methods for removing heavy metals in wastewater containing heavy metals include lime precipitation, ion exchange, activated carbon, membrane treatment, and electrolysis. However, in these methods, the adsorbent and other equipment used are expensive, so there is a problem as a method for removing heavy metals.

重金属を除去するために原料として、植物残渣を使用した吸着材としては、多くの報告がなされている(例えば、非特許文献1)。非特許文献1においては、木質残渣を原料とし、これにリン酸基を導入し、重金属の一つであるウラン及びその他の重金属の吸着能が向上することが開示されている。上記非特許文献2に開示された技術においては、木質残渣へのリン酸基の導入はエステル化反応にて行うことができることが開示されている。 Many reports have been made of adsorbents using plant residues as raw materials for removing heavy metals (for example, Non-Patent Document 1). Non-Patent Document 1 discloses that a wood residue is used as a raw material, and a phosphate group is introduced into this to improve the adsorption ability of uranium, which is one of heavy metals, and other heavy metals. In the technique disclosed in Non-Patent Document 2, it is disclosed that introduction of a phosphate group into a wood residue can be performed by an esterification reaction.

また、使用原料を綿糸とし、これを尿素/リン酸法にてリン酸化し、リン酸セルロース資材を製造したことが開示されている。このリン酸セルロース資材を使用して土壌中のカドミウムを吸着させたことが示されている(非特許文献2)。
しかしながら、上記リン酸セルロース資材のカドミウム吸着量は、吸着材1グラムあたり、わずか20mg程度となっており、重金属を大量に吸着させるためには十分ではない。また、使用されている原料は、市販されている綿糸であるので経済的観点からすると好ましくない。
Further, it is disclosed that a raw material used is cotton yarn, which is phosphorylated by a urea / phosphoric acid method to produce a cellulose phosphate material. It is shown that cadmium in the soil was adsorbed using this cellulose phosphate material (Non-patent Document 2).
However, the cadmium adsorption amount of the cellulose phosphate material is only about 20 mg per gram of the adsorbent, which is not sufficient for adsorbing a large amount of heavy metals. Moreover, since the raw material currently used is the cotton yarn marketed, it is not preferable from an economical viewpoint.

なお、本件特許出願人は、本件発明に関連する文献公知発明が記載された刊行物として、以下の技術文献を開示する。
特開2007−002142号公報 A. M. A. Nada, N. A. El-Wakil, M. L. Hassan, A.M. Adel (2006) : Differential adsorption of heavy metal ions by cotton stalk cation exchangers containing multiple functional groups, Journal of Applied Polymer Science, 101, 4124-4132 原田直樹、須田誠、斉藤陽子、藪崎克己(「リン酸セルロース資材によるカドミウムの吸着特性」日本土壌肥料科学雑誌、 2007年、第78巻、第1号、第89頁〜第91頁)
In addition, this patent applicant discloses the following technical literature as a publication in which the literature well-known invention relevant to this invention was described.
JP 2007-002142 A AMA Nada, NA El-Wakil, ML Hassan, AM Adel (2006): Differential adsorption of heavy metal ions by cotton stalk cation exchangers containing multiple functional groups, Journal of Applied Polymer Science, 101, 4124-4132 Naoki Harada, Makoto Suda, Yoko Saito, Katsumi Isozaki (“Adsorption Characteristics of Cadmium by Cellulose Phosphate Materials”, Japanese Soil Fertilizer Science Journal, 2007, Vol. 78, No. 1, pp. 89-91)

以上のような状況に鑑み、本発明の課題は、熱帯低湿地域に大量に育成し、食糧資源として有望なサゴヤシのサゴヤシ澱粉抽出残渣を原料とし、カドミウム等の重金属を効果的に吸着することができる吸着材及びその製造方法を提供することにある。 In view of the circumstances as described above, the problem of the present invention is to cultivate a large amount in a tropical low-humidity region, and to effectively adsorb heavy metals such as cadmium using sago palm starch extraction residue, which is promising as a food resource, as a raw material. It is in providing the adsorbent which can be performed, and its manufacturing method.

本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、サゴヤシ澱粉抽出残渣をリン酸処理し、特定のアミンを触媒として用いることにより、エステル化したサゴヤシ澱粉抽出残渣が、カドミウム等の重金属吸着材として好適に使用することができることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of diligent research to solve the above-mentioned problems, the present inventors have phosphorylated sago starch extraction residue and used a specific amine as a catalyst, so that sago palm starch extraction residue is a heavy metal such as cadmium. The inventors have found that it can be suitably used as an adsorbent, and have completed the present invention.

本発明は、以下の技術的事項から構成される。すなわち、
(1)サゴヤシ澱粉抽出残渣をエステル化反応させることにより生成するエステル化サゴヤシ澱粉抽出残渣を主成分とする重金属吸着材の製造方法であって
前記エステル化反応は、サゴヤシ澱粉抽出残渣及びリン酸エステル化剤を混合物とする工程と、前記工程で生じた混合物にアミン化合物を添加し、加熱する工程を含むことを特徴とする重金属吸着材の製造方法。
(2)前記混合物は、サゴヤシ澱粉抽出残渣を30重量%〜50重量%(乾燥重量)、リン酸エステル化剤を70重量%〜50重量%であり、前記アミン化合物をリン酸エステル化剤の重量に対して、1〜3当量部添加することを特徴とする(1)に記載の重金属吸着材の製造方法。
(3)前記リン酸エステル化剤は、リン酸トリクロリドであることを特徴とする(2)に記載の重金属吸着材の製造方法。
(4)前記アミン化合物は、トリブチルアミンであることを特徴とする(3)に記載の重金属吸着材の製造方法。
(5)(1)〜(4)の何れか(1)に記載の方法によって、製造された重金属吸着材。
(6)前記重金属は、カドミウムであることを特徴とする(5)に記載の吸着材。
(7)前記吸着材の形態は、ペレット状であることを特徴とする(6)に記載の吸着材に関する。
The present invention is composed of the following technical matters. That is,
(1) A method for producing a heavy metal adsorbent mainly comprising an esterified sago palm starch extraction residue produced by esterifying the sago starch extraction residue, wherein the esterification reaction comprises a sago starch extraction residue and a phosphate ester. A method for producing a heavy metal adsorbent, comprising a step of using an agent as a mixture, and a step of adding an amine compound to the mixture produced in the step and heating the mixture.
(2) The mixture comprises 30% by weight to 50% by weight (dry weight) of sago starch extraction residue, 70% by weight to 50% by weight of the phosphoric acid esterifying agent, and the amine compound of the phosphoric acid esterifying agent. The method for producing a heavy metal adsorbent according to (1), wherein 1 to 3 equivalent parts are added to the weight.
(3) The method for producing a heavy metal adsorbent according to (2), wherein the phosphate esterifying agent is trichloride phosphate.
(4) The method for producing a heavy metal adsorbent according to (3), wherein the amine compound is tributylamine.
(5) A heavy metal adsorbent produced by the method according to any one of (1) to (4).
(6) The adsorbent according to (5), wherein the heavy metal is cadmium.
(7) The adsorbent according to (6), wherein the adsorbent is in the form of a pellet.

本発明によれば、食糧と成り得る澱粉そのものではなく、絞りかす(廃棄物)として放置されてきたサゴヤシ抽出残渣を有効活用することができる。また、本発明の重金属吸着材は、優れた重金属吸着能力を有し、カドミウムをはじめとする種々の重金属類を効率よく吸着することができる。 According to the present invention, it is possible to effectively utilize the sago palm extract residue that has been left as a pomace (waste), not the starch itself that can be used as food. Moreover, the heavy metal adsorbent of the present invention has an excellent heavy metal adsorption capacity and can efficiently adsorb various heavy metals including cadmium.

以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

本発明の重金属吸着材の製造方法は、上記サゴヤシ澱粉抽出残渣をリン酸エステル化剤によりエステル化し、更に特定のアミンを使用することによって、上記エステル化反応を促進することを特徴とするものである。すなわち、サゴヤシ澱粉抽出残渣に存在するセルロースや澱粉は分子同士が水素結合によって結晶化しており、重金属の吸着能に欠ける。このため、サゴヤシ澱粉抽出残渣を重金属吸着材として使用するためには、サゴヤシ抽出残渣を構成するセルロース及び澱粉中に存在する水酸基を、水素結合を起こしにくいより極性の低い置換基にて置換することによって、重金属吸着性を付与することができるものである。このようなエステル化したサゴヤシ澱粉抽出残渣を重金属吸着材とするものである。 The method for producing a heavy metal adsorbent according to the present invention is characterized in that the sago starch extraction residue is esterified with a phosphoric acid esterifying agent, and the esterification reaction is further promoted by using a specific amine. is there. That is, cellulose and starch present in the sago starch extraction residue are crystallized by hydrogen bonds with each other and lack the ability to adsorb heavy metals. For this reason, in order to use the sago palm starch extraction residue as a heavy metal adsorbent, the cellulose constituting the sago palm extraction residue and the hydroxyl group present in the starch must be replaced with a less polar substituent that is less prone to hydrogen bonding. By this, heavy metal adsorptivity can be imparted. Such an esterified sago palm starch extraction residue is used as a heavy metal adsorbent.

重金属吸着材の製造方法は、サゴヤシ澱粉抽出残渣とリン酸エステル化剤とを反応させて、リン酸エステル化サゴヤシ澱粉抽出残渣とし、これを重金属吸着材とすることを特徴とするものである。まず、重金属吸着材の原料となるサゴヤシ澱粉抽出残渣としては、樹齢7ないし13年程度のサゴヤシ樹幹から、澱粉が抽出されたあとの髄の残渣を使用すればよい。サゴヤシから澱粉の抽出方法は、特に限定されるものではないが、その後のリン酸エステル化反応において、反応効率を良くするためにできるだけ表面積を大きくすることが好ましい。従って、サゴヤシを抽出後、発生する抽出残渣を所定の大きさに粉砕して使用することが好ましい。粉砕の程度は、その後のエステル化反応が進行すれば特に制限されるものではないが、一般的には、好ましくは、長径1.0〜30mm、特に好ましくは、長径5〜15mmである。1mm未満であると粉砕に手間がかかるため好ましくなく、30mm以上であると取り扱いの観点から好ましくない。また、短径は、好ましくは、0.1〜3.0mm、特に好ましくは、0.5〜2.0mmである。0.5mm未満であると粉砕に手間がかかるため好ましくなく、2.0mm以上であると取り扱いの観点から好ましくない。また、粉末状としてもよい。 The method for producing a heavy metal adsorbent is characterized in that a sago palm starch extraction residue and a phosphate esterifying agent are reacted to form a phosphate esterified sago palm starch extraction residue, which is used as a heavy metal adsorbent. First, as a sago palm starch extraction residue used as a raw material of the heavy metal adsorbent, a medullary residue after starch is extracted from a sago palm trunk of about 7 to 13 years old may be used. The method for extracting starch from sago palm is not particularly limited, but it is preferable to increase the surface area as much as possible in order to improve the reaction efficiency in the subsequent phosphoric esterification reaction. Therefore, it is preferable to use the extracted residue generated after sago palm is pulverized to a predetermined size. The degree of pulverization is not particularly limited as long as the subsequent esterification reaction proceeds, but in general, the major axis is preferably 1.0 to 30 mm, and particularly preferably 5 to 15 mm. If it is less than 1 mm, it is not preferable because it takes time to grind, and if it is 30 mm or more, it is not preferable from the viewpoint of handling. Further, the minor axis is preferably 0.1 to 3.0 mm, particularly preferably 0.5 to 2.0 mm. If it is less than 0.5 mm, it is not preferable because it takes time to grind, and if it is 2.0 mm or more, it is not preferable from the viewpoint of handling. Moreover, it is good also as a powder form.

このようなサゴヤシ抽出残渣を集荷して、重金属吸着材として使用するためには、ある一定量を腐敗させることなく必要が貯める必要がある。サゴヤシ抽出残渣は、水分を含んだ状態でも乾燥した状態でもよいが、輸送や取り扱いの面或いはエステル化反応の効率化の観点から、適度の水分が取り除かれた状態が好ましい。たとえば、サゴヤシを抽出重量のうち、その10〜90重量%の水分が取り除かれた状態が好ましい。さらには、保管時や輸送時におけるサゴヤシ抽出残渣の腐敗を防ぐ観点から、冷凍したものや、天日乾燥したものであってもよい。 In order to collect such sago palm extraction residue and use it as a heavy metal adsorbent, it is necessary to store a certain amount without rot. The sago palm extraction residue may be in a state containing moisture or in a dried state, but from the viewpoint of transportation and handling or the efficiency of the esterification reaction, a state in which moderate moisture has been removed is preferable. For example, it is preferable that 10 to 90% by weight of the sago palm is extracted. Further, from the viewpoint of preventing the sago palm extract residue from being spoiled during storage or transportation, it may be frozen or sun-dried.

このようなサゴヤシ抽出残渣の成分は、生産地等諸条件により異なるものであり、特に限定されるものではないが、一般的には、ホロセルロースを35〜45重量%、デンプン(澱粉)を25〜35重量%、セルロースを15〜25重量%、リグニンを3〜8重量%含むものを使用することができる。その他に、上記サゴヤシ抽出残渣には、不純物として、テルペン、レジン等の樹脂が含まれる。本発明においては、上記不純物を除去することなく、重金属の吸着材の原料として使用することができる。また、必要に応じて、上記不純物を除去する場合には、エタノール―ベンゼン混合液(体積比1:2)、エタノール−ヘキサン混合液(体積比9:1)等の有機溶媒にて、ソックスレー冷却器にて、24時間〜48時間の抽出を行うこともできる。 The components of such sago palm extract residue vary depending on various conditions such as the production area and are not particularly limited, but generally 35 to 45% by weight of holocellulose and 25 of starch (starch). Those containing ˜35% by weight, 15 to 25% by weight of cellulose, and 3 to 8% by weight of lignin can be used. In addition, the sago palm extract residue contains resins such as terpenes and resins as impurities. In the present invention, it can be used as a raw material for an adsorbent of heavy metal without removing the impurities. If necessary, when removing the impurities, Soxhlet cooling is performed with an organic solvent such as an ethanol-benzene mixture (volume ratio 1: 2), an ethanol-hexane mixture (volume ratio 9: 1), or the like. It is also possible to perform extraction for 24 to 48 hours using a vessel.

次に、サゴヤシ澱粉抽出残渣をエステル化するためのリン酸エステル化剤は、サゴヤシ澱粉抽出残渣を構成するセルロースや澱粉をリン酸エステル化できるものであれば特に制限されるものではないが、例えば、リン酸モノクロリド、リン酸ジクロリド、リン酸トリクロリド(化合物名を記載する)を例示することができる。上記エステル化化合物の中でもリン酸トリクロリドが好ましい。なお、エステル化反応は、上記リン酸化合物以外にも硫酸塩等を使用してスルホン化によっても行うことができる。 Next, the phosphate esterifying agent for esterifying the sago starch extraction residue is not particularly limited as long as it can phosphate the cellulose and starch constituting the sago starch extraction residue, for example, , Phosphoric acid monochloride, phosphoric acid dichloride, phosphoric acid trichloride (compound name is described). Among the esterified compounds, phosphoric acid trichloride is preferable. The esterification reaction can also be carried out by sulfonation using sulfate or the like in addition to the phosphoric acid compound.

リン酸エステル化剤として、例えばリン酸トリクロリドを使用した場合のエステル化反応について説明する。エステル化反応において、上記リン酸トリクロリドは、以下のイオン反応式で示されるように電離すると考えられる。 An esterification reaction when, for example, phosphoric acid trichloride is used as the phosphoric acid esterifying agent will be described. In the esterification reaction, the trichloride phosphate is considered to be ionized as shown by the following ionic reaction formula.

Figure 2010000465
Figure 2010000465

上記電離反応によって、活性種のPO3 +イオンが発生し、このイオンが、サゴヤシ澱粉抽出残渣を構成するセルロース又は澱粉中の水酸基と反応する。一方、上記反応において、塩化物イオンClが放出され、その結果、塩化水素HClが発生する。発生した塩化水素HClがエステル化を阻害することとなる。このため、発生する塩化水素HCl を除くために、後述するアミンを用いる。発生する発生する塩化水素HCl を除去することによりエステル化反応が促進され、サゴヤシ澱粉抽出残渣のリン酸エステル化がさらに促進される。なお、エステル化剤として、上記リン酸化合物以外にも硫酸塩等を使用することもできる。なお、脂肪族エステル化剤は、上記サゴヤシ澱粉抽出残渣に、一度に添加してもよく、必要に応じて攪拌条件にて徐々に添加して、混合してもよい。 The ionization reaction generates active species PO 3 + ions, which react with the cellulose constituting the sago palm starch extraction residue or the hydroxyl groups in the starch. On the other hand, in the above reaction, chloride ion Cl is released, and as a result, hydrogen chloride HCl is generated. The generated hydrogen chloride HCl inhibits esterification. For this reason, in order to remove the generated hydrogen chloride HCl, an amine described later is used. By removing the generated hydrogen chloride HCl, the esterification reaction is promoted, and the phosphoric acid esterification of the sago palm starch extraction residue is further promoted. In addition to the phosphoric acid compound, sulfates and the like can be used as the esterifying agent. In addition, an aliphatic esterifying agent may be added to the said sago palm starch extraction residue at once, and may be gradually added and mixed on stirring conditions as needed.

反応促進剤としてのアミンは以下の一般式で表される化合物をいう。反応促進剤としてのアミンは、エステル化反応により生成する塩化水素を除去し、そのエステル化反応における化学平衡を右に移動させ、エステル化反応を促進させるものである。 An amine as a reaction accelerator refers to a compound represented by the following general formula. The amine as a reaction accelerator removes hydrogen chloride generated by the esterification reaction, shifts the chemical equilibrium in the esterification reaction to the right, and promotes the esterification reaction.

Figure 2010000465
Figure 2010000465

上記一般式中、R1〜R3は、それぞれ独立に同一であっても異なっていてもよく、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキル基、又はアミノ基を表すものであるので、第1級アミン、第2級アミン及び第3級アミンのいずれであってもよい。これらのアミンの中でも、ルイス塩基としての強度を勘案すれば、第3級アミンが好ましい。アルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等を例示することができる。 In said general formula, R1-R3 may be the same or different each independently, and represents a hydrogen atom, the C1-C6 alkyl group which may have a substituent, or an amino group. Since it is a thing, any of a primary amine, a secondary amine, and a tertiary amine may be sufficient. Among these amines, tertiary amines are preferable in view of the strength as a Lewis base. Examples of the alkyl group include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group and the like.

具体的に上記一般式で表されるアミンとしては、たとえば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン等を例示することができる。上記アミンの中でも、アルキル基の電子供与効果及びアミンの立体構造を勘案すると、三級アミンであるトリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリアリルアミン、トリブチルアミン、トリエタノールアミン、トリフェニルアミン、N,N−ジエチルアニリン、N,N−ジメチル−p−トルイジン、N,N−ジメチルエタノールアミン等が好適に使用される。上記三級アミンの中でも、取り扱いの観点から、トリブチルアミンが好ましい。なお、反応促進剤としての上記アミンは、上記サゴヤシ澱粉抽出残渣に、一度に添加してもよく、必要に応じて攪拌条件にて徐々に添加して、混合してもよい。 Specific examples of the amine represented by the above general formula include trimethylamine, triethylamine, tripropylamine, tributylamine and the like. Among the amines, considering the electron donating effect of the alkyl group and the three-dimensional structure of the amine, the tertiary amines trimethylamine, triethylamine, tripropylamine, triallylamine, tributylamine, triethanolamine, triphenylamine, N, N -Diethylaniline, N, N-dimethyl-p-toluidine, N, N-dimethylethanolamine and the like are preferably used. Among the tertiary amines, tributylamine is preferable from the viewpoint of handling. In addition, the said amine as a reaction accelerator may be added to the said Sago palm starch extraction residue at once, and may be gradually added and mixed on stirring conditions as needed.

本発明重金属吸着材の製造方法は、上記サゴヤシ澱粉抽出残渣、リン酸エステル化剤を所定の割合にて混合し、更に、反応促進剤としてアミンを所定量添加することを特徴とする。すなわち、サゴヤシ澱粉抽出残渣を30重量%〜50重量%、リン酸エステル化剤を70重量%〜50重量%とし、前記アミン化合物をリン酸エステル化剤の重量に対して、1〜3当量部添加してエステル化反応を行い、得られたリン酸エステル化サゴヤシ澱粉抽出残渣から構成されるものである。 The method for producing a heavy metal adsorbent of the present invention is characterized in that the sago starch extraction residue and the phosphate esterifying agent are mixed in a predetermined ratio, and further, a predetermined amount of amine is added as a reaction accelerator. That is, 30% to 50% by weight of the sago starch extraction residue, 70% to 50% by weight of the phosphate esterifying agent, and 1 to 3 equivalent parts of the amine compound with respect to the weight of the phosphate esterifying agent. An esterification reaction is carried out by addition, and the resulting phosphoric acid esterified sago palm starch is extracted residue.

サゴヤシ澱粉抽出残渣30重量%〜50重量%に対して、リン酸エステル化剤が70重量%〜50重量%であることが好ましく、さらに好ましくは、サゴヤシ澱粉抽出残渣40重量%〜45重量%部に対して、リン酸エステル化剤が60重量%〜55重量%である。サゴヤシ澱粉抽出残渣に対しては、エステル反応に必要とされる十分なリン酸エステル化剤が必要であり、エステル化反応を促進する観点から、リン酸エステル化に伴い生成する塩化物イオンと十分に反応するだけのアミン化合物が必要となる。例えば、アミン化合物として、リン酸トリクロリドを使用した場合は、(POCl3)1分子から3つの塩化物イオンが発生するため、リン酸トリクロリドの重量(モル数)に対し、3倍モルのアミン化合物が必要となる。 The phosphate esterifying agent is preferably 70% to 50% by weight, more preferably 40% to 45% by weight, based on 30% to 50% by weight of the sago starch extraction residue. On the other hand, the phosphoric acid esterifying agent is 60% by weight to 55% by weight. For the sago starch extraction residue, sufficient phosphate esterifying agent required for the ester reaction is necessary. From the viewpoint of accelerating the esterification reaction, the chloride ion generated with the phosphate esterification is sufficient. It is necessary to have an amine compound that only reacts with For example, when trichloride phosphate is used as the amine compound, three chloride ions are generated from one molecule of (POCl 3 ), so the amine compound is 3 times the mole of the trichloride phosphate (in moles). Is required.

すなわち、上記反応促進剤としてのアミン化合物は、上記リン酸エステル化剤の重量に対して、1〜3当量部添加することが好ましい。アミン化合物が1当量未満であると、エステル化反応により生成する塩化水素の塩化物イオンと反応する十分なアミンが存在せず、反応が阻害されるため好ましくない。一方、アミンが3当量を超えると、副反応等が起こること及び経済的な観点から好ましくない。 That is, it is preferable to add 1-3 parts by weight of the amine compound as the reaction accelerator with respect to the weight of the phosphate esterifying agent. If the amine compound is less than 1 equivalent, there is not sufficient amine that reacts with the chloride ion of hydrogen chloride produced by the esterification reaction, which is not preferable because the reaction is inhibited. On the other hand, if the amine exceeds 3 equivalents, side reactions and the like occur and it is not preferable from an economical viewpoint.

本発明の重金属吸着材の製造方法においては、まず上記サゴヤシ澱粉抽出残渣を溶媒に懸濁させて、反応溶液とする。使用できる溶媒としては、原料のサゴヤシ澱粉抽出残渣を均一に拡散することができ、かつ植物残渣であるサゴヤシ澱粉抽出残渣が膨潤しないものであれば特に制限されるものではない。したがって、低極性溶媒であっても、高極性溶媒であってもよい。低極性溶媒としては、たとえばペンタン、ヘキサン、へプタン、オクタン、シクロヘプタン、シクロデカリン等の炭化水素を例示することができる。高極性溶媒としては、ジメチルホルムアミドの他、アセトニトリル、プロピオニトリル、ジメチルアセトアミド、ジクロロメタン、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジメチルスルフォキサイド、アセトン、メチルエチルケトン、アルコール類、N−メチル2−ピロリドン又は1,3ジメチル−2イミダゾリジン、テトラメチル尿素、ヘキサメチルホスホリックアミド、N−メチルアセトアミド等を例示することができる。本発明においては、上記これらの溶媒を単独で使用しても良いし、これらの溶媒を組み合わせた混合溶液又は、水との混合溶液を溶媒として使用することもできる。 In the method for producing a heavy metal adsorbent of the present invention, first, the sago palm starch extraction residue is suspended in a solvent to obtain a reaction solution. The solvent that can be used is not particularly limited as long as it can uniformly diffuse the sago palm starch extraction residue as a raw material and does not swell the sago starch extraction residue as a plant residue. Therefore, it may be a low polarity solvent or a high polarity solvent. Examples of the low polarity solvent include hydrocarbons such as pentane, hexane, heptane, octane, cycloheptane, and cyclodecalin. Examples of highly polar solvents include dimethylformamide, acetonitrile, propionitrile, dimethylacetamide, dichloromethane, diethyl ether, tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, acetone, methyl ethyl ketone, alcohols, N-methyl 2-pyrrolidone or 1,3. Examples thereof include dimethyl-2-imidazolidine, tetramethylurea, hexamethylphosphoric amide, N-methylacetamide and the like. In the present invention, these solvents may be used alone, or a mixed solution obtained by combining these solvents or a mixed solution with water may be used as a solvent.

次に、上記作製したサゴヤシ澱粉抽出残渣を溶媒に懸濁させた反応溶液を所定の温度にて加熱し、エステル化反応を行う。エステル化剤として、リン酸を使用した場合にはリン酸エステル化反応となる。エステル化反応において、サゴヤシ澱粉抽出残渣を構成するセルロース等に存在する水酸基をリン酸エステル基とすることができる。上記エステル化反応においては、前述したアミン化合物をさらに所定量添加する。この反応促進剤としてのアミン化合物を添加することによりエステル化反応が促進され、サゴヤシ澱粉抽出残渣がリン酸エステル化され、サゴヤシ澱粉抽出残渣中にリン酸基が導入される。この反応によって、サゴヤシ澱粉抽出残渣が本来有する水酸基が、リン酸基に変換され、重金属の吸着性を付与することができるものである。 Next, the reaction solution obtained by suspending the produced sago palm starch extraction residue in a solvent is heated at a predetermined temperature to perform an esterification reaction. When phosphoric acid is used as the esterifying agent, a phosphoric acid esterification reaction occurs. In the esterification reaction, a hydroxyl group present in cellulose or the like constituting the sago palm starch extraction residue can be converted to a phosphate ester group. In the esterification reaction, a predetermined amount of the above-described amine compound is further added. By adding an amine compound as the reaction accelerator, the esterification reaction is promoted, the sago palm starch extraction residue is phosphated, and a phosphate group is introduced into the sago palm starch extraction residue. By this reaction, the hydroxyl group originally possessed by the sago starch extraction residue is converted into a phosphate group, which can impart heavy metal adsorptivity.

上記所定の温度とは、50℃〜150℃であり、好ましくは、70℃〜100℃
更に好ましくは、80℃である。加熱温度が50℃未満であると反応が十分に進行せず好ましくなく、150℃以上であると、使用溶媒等の沸点との関係で好ましくない。また、上記反応時間は、1時間〜4時間であり、好ましくは、2時間〜3時間である。
The predetermined temperature is 50 ° C to 150 ° C, preferably 70 ° C to 100 ° C.
More preferably, it is 80 degreeC. When the heating temperature is less than 50 ° C., the reaction does not proceed sufficiently, which is not preferable. The reaction time is 1 hour to 4 hours, preferably 2 hours to 3 hours.

さらに、加熱工程を経て、リン酸エステル化されたサゴヤシ澱粉抽出残渣が生成する。上記加熱工程にて、生成したエステル化されたサゴヤシ澱粉抽出残渣を抽出し、洗浄、乾燥して本発明の重金属吸着材となる。なお、上記エステル化反応の完了は、目視によりサゴヤシ澱粉抽出残渣が反応前の黄色から褐色に変化したことを確認することに容易に行うことができる。 Furthermore, the sago palm starch extraction residue by which the phosphate esterification was carried out through a heating process produces | generates. In the heating step, the produced esterified sago palm starch extraction residue is extracted, washed and dried to obtain the heavy metal adsorbent of the present invention. In addition, completion of the said esterification reaction can be easily performed by confirming that the sago palm starch extraction residue changed from yellow before reaction to brown visually.

最後に、エステル化反応後、反応系に存在するエステル化されたサゴヤシ澱粉抽出残渣を抽出することにより精製することができる。抽出の条件としては特に制限されるものではないが、例えば、エタノール−ベンゼン混合溶液(体積比1:2)やエタノール−ヘキサン混合溶液(体積比9:1)等の有機溶媒にて、攪拌下、1時間程度、前抽出を行った後、ソックスレー冷却抽出器等を使用することができる。 Finally, after the esterification reaction, it can be purified by extracting the esterified sago palm starch extraction residue present in the reaction system. The extraction conditions are not particularly limited, and for example, with stirring in an organic solvent such as an ethanol-benzene mixed solution (volume ratio 1: 2) or an ethanol-hexane mixed solution (volume ratio 9: 1). After pre-extraction for about 1 hour, a Soxhlet cooling extractor or the like can be used.

このように、エステル化されたサゴヤシ澱粉抽出残渣を本発明の重金属吸着材とする。重金属吸着材中のリンの含有率は、リン酸エステル化に際して、アミン化合物を使用しているので、アミン化合物を使用しない場合よりもリン酸含有量が極めて高いものとなる。 Thus, the esterified sago palm starch extraction residue is used as the heavy metal adsorbent of the present invention. The phosphorus content in the heavy metal adsorbent has a much higher phosphoric acid content than when no amine compound is used because an amine compound is used in the phosphoric esterification.

本発明の重金属吸着材は、粉末状態等そのままの形態で使用することも可能であるが、必要に応じて適宜成形して使用することが望ましい。例えば、汚水中の重金属を連続的に回収するにはペレット状に成型することが好ましく、上記ペレット状に成型したものをカラムに詰めて使用することが好ましい。吸着材の形態が、粉末状であると、汚水中の重金属を回収した後の吸着材を回収が困難であり、カラムに充填して使用した場合には、粉末状の吸着材がカラムに詰まって汚水を通水が出来なくなる。 The heavy metal adsorbent of the present invention can be used in the form of powder or the like as it is, but it is desirable to use it by appropriately forming it as necessary. For example, in order to continuously recover heavy metals in sewage, it is preferable to form into pellets, and it is preferable to use what is molded into pellets in a column. If the adsorbent is in powder form, it is difficult to recover the adsorbent after recovering heavy metals in sewage, and when the column is packed and used, the powder adsorbent is clogged in the column. This makes it impossible to pass sewage.

なお、ペレットにするためにはある程度原料として接着性が必要であるから、原料であるサゴヤシ澱粉抽出残渣をあまり乾燥させすぎないようにし、必要に応じて、天然材料からなるたとえばグルテンなどのバインダを混合することもある。このようにして得られた原料であるサゴヤシ澱粉抽出残渣を複数の孔を有する押し出しダイから押し出し、適当な長さに切断してペレット化する。ペレットの具体的な形状は特に限定されるものではないが、生産効率から押し出し成形に適した円柱状、あるいは角柱状が好ましい。また、ペレットの断面形状は特に限定する必要はなく、たとえばその他、星形や三角形など広く採用することができる。このように、本発明の重金属吸着材は、ペレット状なので取り扱いに優れ、使用量を計量する際にも便利である。 In order to make pellets, adhesiveness is required as a raw material to some extent, so that the sago starch extraction residue as a raw material is not dried too much, and if necessary, a binder made of natural material such as gluten is added. Sometimes mixed. The sago starch extraction residue which is the raw material thus obtained is extruded from an extrusion die having a plurality of holes, cut into an appropriate length and pelletized. Although the specific shape of the pellet is not particularly limited, a columnar shape or a prismatic shape suitable for extrusion molding is preferable from the viewpoint of production efficiency. Further, the cross-sectional shape of the pellet need not be particularly limited. For example, a star shape or a triangle shape can be widely employed. Thus, since the heavy metal adsorbent of the present invention is in the form of pellets, it is easy to handle and convenient for measuring the amount used.

本発明の重金属吸着材においては、必要に応じて本発明の目的を損なわない範囲で、サゴヤシ澱粉抽出残渣の酸化による褐色反応を防止するための酸化防止剤、顔料、染料等の着色剤等の各種添加剤を適宜添加することができる。成形加工は、上記のような通常の押出成形以外にも、カレンダー成形、プレス成形等の公知の手段によって加工することができる。 In the heavy metal adsorbent of the present invention, as long as it does not impair the purpose of the present invention, an antioxidant, a pigment, a coloring agent such as a dye, etc. Various additives can be appropriately added. The molding process can be performed by a known means such as calendar molding or press molding in addition to the above-described normal extrusion molding.

次に、本発明の重金属吸着材の使用方法について説明する。上記リン酸エステル化サゴヤシ澱粉抽出残渣からなる重金属吸着材を汚水と混合し接触させ、所定時間混合し、これにより汚水中の重金属を回収する。そして、回収後の吸着材を回収する。また別の観点からは、ペレット状に成形加工した重金属吸着材をカラムに充填し、カラムに汚水を通水することにより簡易かつ容易に汚水中の重金属を回収することができる。なお、本発明の重金属吸着材は、後述するように繰り返し使用が可能であるので、所定回数使用後、吸着能が減少した場合には、カラム中の吸着材を交換すればよい。 Next, a method for using the heavy metal adsorbent of the present invention will be described. The heavy metal adsorbent composed of the phosphate esterified sago palm starch extraction residue is mixed with and brought into contact with sewage, and mixed for a predetermined time, whereby the heavy metal in the sewage is recovered. And the adsorbent after collection | recovery is collect | recovered. From another point of view, the heavy metal adsorbent formed and processed into pellets is filled in the column, and the sewage is passed through the column, whereby the heavy metal in the sewage can be easily and easily recovered. Since the heavy metal adsorbent of the present invention can be used repeatedly as will be described later, the adsorbent in the column may be replaced when the adsorption capacity decreases after a predetermined number of uses.

後述するように、本発明の重金属吸着材は、吸着能に優れかつ、脱着、再吸着等の繰り返し使用が可能であるので、上記のように、使用後さらに、再度吸着材として使用することができる。 As will be described later, the heavy metal adsorbent of the present invention is excellent in adsorption capacity and can be repeatedly used for desorption, re-adsorption, etc., so as described above, it can be used again as an adsorbent after use. it can.

また、本発明の重金属吸着材が吸着することができる成分としては、汚水中に含まれる重金属としては、カドミウム、亜鉛、銅、六価クロム、鉛、水銀、鉄コバルト、ニッケル、マンガン等を例示することができる。さらに、汚水中に含まれる成分としてダイオキシン、PCB、トリハロメタン、フミン酸、砒素等を吸着することができる。 Examples of components that can be adsorbed by the heavy metal adsorbent of the present invention include cadmium, zinc, copper, hexavalent chromium, lead, mercury, iron cobalt, nickel, manganese, etc. can do. Furthermore, dioxin, PCB, trihalomethane, humic acid, arsenic and the like can be adsorbed as components contained in the wastewater.

以下、本発明について実施例を用いて説明するが、本発明は、何らこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, although the present invention is explained using an example, the present invention is not limited to these at all.

(実施例1)
<重金属吸着材の製造>
サゴヤシ澱粉抽出残渣
本実施例において、使用するサゴヤシ澱粉抽出残渣は、フィリピン・レイテ島にて採取した(2004年採取)サゴヤシ樹の髄部から澱粉を抽出し、さらに二回澱粉抽出を行った後に生成したものを乾燥したものを使用した。本実施例においては、上記サゴヤシ澱粉抽出残渣を粉砕機(株式会社木屋製作所)にかけ、粉末状にしたものを用いた。その性状は、色:銭黄橙色(7.5YR8/3 [Revised Standard Soil Color Charts(文献値:Oyama et al. ,2001)組成:澱粉(67.1%(w/w)、澱粉以外の成分としては、セルロースおよびリグニンがそれぞれセルロース29.6%(w/w)、リグニン9.6%(w/w)である。)
Example 1
<Manufacture of heavy metal adsorbents>
Sago Palm Starch Extraction Residue In this example, the sago palm starch extraction residue used was extracted from the medulla of the sago palm sampled in Leyte Island, Philippines (2004), and after two additional starch extractions The product produced was dried. In this example, the sago palm starch extraction residue was applied to a pulverizer (Kiya Seisakusho Co., Ltd.) and powdered. Its properties are: color: yellow yellow orange (7.5YR8 / 3 [Revised Standard Sol Color Charts (reference value: Oyama et al., 2001)) composition: starch (67.1% (w / w), ingredients other than starch As for cellulose and lignin, cellulose is 29.6% (w / w) and lignin is 9.6% (w / w), respectively.)

リン酸エステル化反応
上記サゴヤシ澱粉抽出残渣の粉末5.0グラムを溶媒に溶解させた。溶媒としては、N、N−ジメチルホルムアミド(DMF)を使用し、上記サゴヤシ澱粉抽出残渣の粉末5.0グラムに対し、溶媒N、N−ジメチルホルムアミド(DMF)80mlを用い、懸濁させた。次に、上記懸濁液にリン酸エステル化剤として、リン酸トリクロリド(POCl)10mlと、反応促進剤として塩化水素除去のためのトリブチルアミン40mlを加え、80℃のオイルバス中で2.0時間反応させた。反応完了後、ソックスレー抽出器(エタノール−ヘキサン体積比で9:1)を用いて、リン酸エステル化物を洗浄し、乾燥後、リン酸エステル化サゴヤシ澱粉抽出残渣から構成される重金属吸着材とした。
Phosphoric esterification reaction The powder of the above sago starch extraction residue (5.0 g) was dissolved in a solvent. As a solvent, N, N-dimethylformamide (DMF) was used and suspended with 5.0 ml of the above-described sago palm starch extraction residue using 80 ml of solvent N, N-dimethylformamide (DMF). Next, 10 ml of phosphoric acid trichloride (POCl 3 ) as a phosphoric acid esterifying agent and 40 ml of tributylamine for removing hydrogen chloride as a reaction accelerator are added to the above suspension, and 2. The reaction was performed for 0 hour. After completion of the reaction, the phosphate ester was washed using a Soxhlet extractor (ethanol-hexane volume ratio 9: 1), dried, and then used as a heavy metal adsorbent composed of phosphate esterified sago palm starch extraction residue. .

(実施例2)
<重金属吸着材中のリン酸の定量>
実施例1で製造した本発明の重金属吸着材中のリン酸含有量について定量を行った。定量方法は、モリブデンブルー法(Murphy and Riley, 1962)に従って行った。具体的には、(1) 重金属吸着材0.2 gをマイクロウェーブ分解法により硝酸・過酸化水素溶液を用いて分解し、100 mlに定容したものを試料溶液とした。(2) 2.5 mol L-1 (245.2 g L-1)硫酸溶液 100 ml、40 g L-1モリブデン酸アンモニウム溶液 30 ml、17.6 g L-1アスコルビン酸溶液 60 ml、0.27g L-1(1 mg Sb ml-1) 酒石酸アンチモニルカリウム 10 mlをそれぞれ混合し、発色液を作成した。
(3) 0から2 mg L-1のリン酸二水素カリウム溶液を調整し、リン酸標準溶液とし
た。(4) 試料溶液または標準溶液 10 ml、純水11 mlを混合し、p-ニトロフェ
ノールを数滴加え、アンモニア水(25%)を溶液が黄色(pH 7)になるまで加えた。
それから発色液 4 mlを加え(計25 ml)、混合してから1時間放置して発色させ
た。(5) 発色させた溶液を分光光度計により890 nmの波長で吸光度を測定した。
(6) 標準溶液の吸光度から検量線を作成し、試料溶液中のリン酸濃度を測定し
た。リン酸濃度から、重金属吸着材の単位重量あたりのリン酸含量(g kg-1)を
算出した。結果を表3に示した。
(Example 2)
<Quantification of phosphoric acid in heavy metal adsorbent>
The phosphoric acid content in the heavy metal adsorbent of the present invention produced in Example 1 was quantified. The quantitative method was performed according to the molybdenum blue method (Murphy and Riley, 1962). Specifically, (1) 0.2 g of a heavy metal adsorbent was decomposed by a microwave decomposition method using a nitric acid / hydrogen peroxide solution, and a volume of 100 ml was used as a sample solution. (2) 2.5 mol L -1 (245.2 g L -1 ) sulfuric acid solution 100 ml, 40 g L -1 ammonium molybdate solution 30 ml, 17.6 g L -1 ascorbic acid solution 60 ml, 0.27 g L -1 (1 mg Sb ml −1 ) Antimonyl potassium tartrate 10 ml was mixed with each other to prepare a coloring solution.
(3) A 0 to 2 mg L −1 potassium dihydrogen phosphate solution was prepared to obtain a phosphoric acid standard solution. (4) 10 ml of the sample solution or standard solution and 11 ml of pure water were mixed, several drops of p-nitrophenol were added, and aqueous ammonia (25%) was added until the solution became yellow (pH 7).
Then, 4 ml of coloring solution was added (25 ml in total), and after mixing, color was allowed to stand for 1 hour. (5) The absorbance of the colored solution was measured with a spectrophotometer at a wavelength of 890 nm.
(6) A calibration curve was created from the absorbance of the standard solution, and the phosphoric acid concentration in the sample solution was measured. From the phosphoric acid concentration, the phosphoric acid content (g kg-1) per unit weight of the heavy metal adsorbent was calculated. The results are shown in Table 3.

(実施例3)
<最大吸着量の測定>
50 mg l-1のカドミウム(Cd)溶液 (25 ml, pH 4.0)に0.05gから0.15 g の重金属吸着材をそれぞれ懸濁させ、30℃、1時間振とう攪拌を行い、カドミウム(Cd)の吸着を行った。吸着試験前後のカドミウム(Cd)溶液の濃度を原子吸光光度計で測定し、カドミウム(Cd)の平衡濃度(mg l-1)および吸着量(mg g-1)を算出した。平衡濃度および吸着量から下記数式に示すラングミュアー(Langmuir)の吸着等温式を用いて最大吸着量の算出を行なった。結果を図1に示す。
Example 3
<Measurement of maximum adsorption amount>
Suspend 0.05 g to 0.15 g of heavy metal adsorbent in 50 mg l -1 cadmium (Cd) solution (25 ml, pH 4.0), and shake and stir at 30 ° C for 1 hour to obtain cadmium (Cd) solution. Adsorption was performed. The concentration of the cadmium (Cd) solution before and after the adsorption test was measured with an atomic absorption photometer, and the equilibrium concentration (mg l -1 ) and the amount of adsorption (mg g -1 ) of cadmium (Cd) were calculated. The maximum adsorption amount was calculated from the equilibrium concentration and the adsorption amount using the Langmuir adsorption isotherm shown in the following formula. The results are shown in FIG.

Figure 2010000465
Figure 2010000465

図1から明らかなように、カドミウム(Cd)の最大吸着量は、25.2mg/g
となった。
As is clear from FIG. 1, the maximum adsorption amount of cadmium (Cd) is 25.2 mg / g.
It became.

(実施例4)
<接触時間の影響>
pHを4.0に調整した50 mg l-1のカドミウム(Cd)溶液 (25 ml)に0.2 gの重金属吸着材を異なる接触時間(10〜90分)それぞれ懸濁させ、カドミウム(Cd)の吸着における接触時間の影響を評価した。結果を図2に示す。図2より、10分以内で吸着平衡に達することが判明した。
(Example 4)
<Influence of contact time>
Suspend 0.2 g of heavy metal adsorbent in 50 mg l -1 cadmium (Cd) solution (25 ml) with pH adjusted to 4.0 at different contact times (10-90 min), respectively, in the adsorption of cadmium (Cd) The effect of contact time was evaluated. The results are shown in FIG. From FIG. 2, it was found that the adsorption equilibrium was reached within 10 minutes.

(実施例5)
<水素イオン濃度(pH)特性>
汚水中の重金属として、カドミウムを採択し、カドミウム溶液とし(濃度等)、
この溶液を用いて吸着特性を試験した。吸着試験は具体的に以下のように行った。pHをそれぞれ3.0、3.5、4.0、5.0、6.0に調製した50 mg l-1のカドミウム溶液 (25 ml)に0.2 gの重金属吸着材をそれぞれ懸濁させ、1.0時間の振とう攪拌を行い、カドミウム(Cd)の吸着を行った。吸着試験前後のカドミウム(Cd)溶液の濃度を原子吸光光度計(Z-5000, HITACHI)で測定し、濃度差からカドミウム(Cd)吸着量を算出した。なお、カドミウム(Cd)の吸着量は、以下の数式により算出した。結果を図3に示す。図3より、pHが3.0〜6.0においては、本件発明の重金属吸着材は、カドミウム(Cd)吸着できることが明らかとなった。すなわち、pHが2.0以下の領域においては、カドミウム(Cd)の吸着が阻害されることが明らかとなった。
(Example 5)
<Hydrogen ion concentration (pH) characteristics>
Adopting cadmium as a heavy metal in sewage, making cadmium solution (concentration etc.),
This solution was used to test the adsorption properties. The adsorption test was specifically performed as follows. Suspend 0.2 g of heavy metal adsorbent in 50 mg l -1 cadmium solution (25 ml) with pH adjusted to 3.0, 3.5, 4.0, 5.0 and 6.0 respectively, stir and stir for 1.0 hour, then cadmium Adsorption of (Cd) was performed. The concentration of the cadmium (Cd) solution before and after the adsorption test was measured with an atomic absorption photometer (Z-5000, HITACHI), and the cadmium (Cd) adsorption amount was calculated from the concentration difference. The adsorption amount of cadmium (Cd) was calculated by the following formula. The results are shown in FIG. From FIG. 3, it was clarified that the heavy metal adsorbent of the present invention can adsorb cadmium (Cd) at a pH of 3.0 to 6.0. That is, it has been clarified that the adsorption of cadmium (Cd) is inhibited in the region where the pH is 2.0 or less.

Figure 2010000465
Figure 2010000465

(実施例6)
<電解質濃度の影響>
電解質溶液の(硝酸HNO3)濃度をそれぞれ0.01、0.1、1.0 mol l-1に調製した50 mg l-1のカドミウム(Cd)溶液 (25 ml, pH 4.0)に0.2 gの重金属吸着材を懸濁させ、1.0時間の振とう攪拌を行いカドミウム(Cd)の吸着における電解質濃度の影響の影響を評価した。結果を図4に示す。図4より、電解質の増加によりカドミウム(Cd)の吸着が阻害されることが理解される。
(Example 6)
<Effect of electrolyte concentration>
Suspend 0.2 g of heavy metal adsorbent in 50 mg l -1 cadmium (Cd) solution (25 ml, pH 4.0) prepared with electrolyte solution (HNO 3 nitrate) concentration of 0.01, 0.1 and 1.0 mol l -1 respectively. The mixture was turbid and stirred for 1.0 hour with shaking to evaluate the influence of the electrolyte concentration on the adsorption of cadmium (Cd). The results are shown in FIG. From FIG. 4, it is understood that the adsorption of cadmium (Cd) is inhibited by the increase in electrolyte.

(実施例7)
<カドミウム脱着及び再吸着試験>
カドミウムの脱着は、以下のようにして行った。実施例3でカドミウム(Cd)カドミウムを吸着させた重金属吸着材を用いて、吸着したカドミウムの脱着を行った。カドミウム(Cd)を吸着させた重金属吸着材を1.0 mol l-1のHNO3溶液(25 ml)に加え、25℃、1時間の振とう攪拌を行なった。振とう攪拌終了後、ろ液中のカドミウム(Cd)濃度を原子吸光光度計で測定し、カドミウム(Cd)の脱着量(mg g-1)を測定した。カドミウム(Cd)の回収率(%)は、以下の式を用いて算出した。
(Example 7)
<Cadmium desorption and resorption test>
Cadmium was desorbed as follows. The adsorbed cadmium was desorbed using the heavy metal adsorbent in which cadmium (Cd) cadmium was adsorbed in Example 3. The heavy metal adsorbent adsorbed with cadmium (Cd) was added to 1.0 mol l −1 HNO 3 solution (25 ml), and the mixture was shaken and stirred at 25 ° C. for 1 hour. After completion of shaking and stirring, the cadmium (Cd) concentration in the filtrate was measured with an atomic absorption photometer, and the desorption amount (mg g −1 ) of cadmium (Cd) was measured. The recovery rate (%) of cadmium (Cd) was calculated using the following formula.

Figure 2010000465
Figure 2010000465

次に、カドミウム脱着後の吸着材と用いて、実施例3と同様にして、再度カドミウムの吸着を行った。脱着した重金属吸着材(0.2 g)を風乾し、50 mg l-1のカドミウム(Cd)溶液 (25 ml, pH)に再度を懸濁させ、25℃、1時間振とう攪拌を行い、カドミウム(Cd)の吸着を行った。カドミウム(Cd)吸着前後の溶液中のカドミウム(Cd)濃度を原子吸光光度計で測定し、吸着量(mg/g)を算出した。カドミウム(Cd)の吸着・脱着操作はそれぞれ3回繰り返した。カドミウム(Cd)吸着率(%)は以下の式を用いて算出した。結果を表1及び表2に示す。 Next, cadmium was adsorbed again in the same manner as in Example 3 using the adsorbent after desorption of cadmium. The desorbed heavy metal adsorbent (0.2 g) is air-dried, suspended again in 50 mg l -1 cadmium (Cd) solution (25 ml, pH), and shaken and stirred at 25 ° C for 1 hour. Cd) was adsorbed. The concentration of cadmium (Cd) in the solution before and after adsorption of cadmium (Cd) was measured with an atomic absorption photometer, and the amount of adsorption (mg / g) was calculated. Cadmium (Cd) adsorption / desorption operations were repeated three times. Cadmium (Cd) adsorption rate (%) was calculated using the following equation. The results are shown in Tables 1 and 2.

Figure 2010000465
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Figure 2010000465
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Figure 2010000465
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表1から明らかなように、カドミウム(Cd)吸着試験におけるカドミウム(Cd)回収率は、1回目(98.5%)、2回目(79.5%)、3回目(54.1%)
となっている。すなわち、本発明の重金属吸着材は、脱着操作によって、カドミウム(Cd)吸着は減少するが、繰り返して吸着材として使用することができることが明らかとなった。
As is clear from Table 1, the cadmium (Cd) recovery rate in the cadmium (Cd) adsorption test was the first time (98.5%), the second time (79.5%), and the third time (54.1%).
It has become. That is, it has been clarified that the heavy metal adsorbent of the present invention can be repeatedly used as an adsorbent, although cadmium (Cd) adsorption is reduced by the desorption operation.

(比較例1)
反応促進剤として、トリブチルアミンを添加しないこと以外は、実施例1と同様にしてリン酸エステル化サゴヤシ澱粉抽出残渣を製造した。結果を図5に示す。
(Comparative Example 1)
A phosphate esterified sago palm starch extraction residue was produced in the same manner as in Example 1 except that tributylamine was not added as a reaction accelerator. The results are shown in FIG.

図5からも明らかなように、アミンを添加しない場合、カドミウムのおける平衡濃度が増加しても吸着量が低く、アミンを添加した場合と比較してカドミウム吸着量は著しく低かった。 As is clear from FIG. 5, when no amine was added, the adsorption amount was low even when the equilibrium concentration of cadmium was increased, and the cadmium adsorption amount was significantly lower than when the amine was added.

実施例1のアミンを添加して製造した重金属吸着材は、平衡濃度の増加に伴いカドミウム吸着量は飽和に達し、上図において吸着平衡に達していることが確認できる。一方、比較例1のアミンが添加されていない重金属吸着材については、平衡濃度が高くなっても吸着量が直線的に緩やかに増加しており、図5では吸着平衡に達していない。すなわち、アミンを添加しない場合でもリン酸エステル化反応はある程度進行するが、その程度は低く、製造した重金属吸着材の性能は劣ることが理解される。 In the heavy metal adsorbent produced by adding the amine of Example 1, the cadmium adsorption amount reached saturation as the equilibrium concentration increased, and it can be confirmed that the adsorption equilibrium was reached in the above figure. On the other hand, with respect to the heavy metal adsorbent to which the amine of Comparative Example 1 is not added, the adsorption amount increases linearly and gently even when the equilibrium concentration increases, and the adsorption equilibrium is not reached in FIG. That is, even when no amine is added, the phosphorylation reaction proceeds to some extent, but the degree is low, and it is understood that the performance of the produced heavy metal adsorbent is inferior.

比較例1におけるリン酸含有量を実施例1と同様にして測定した。結果を表3
に示す。
The phosphoric acid content in Comparative Example 1 was measured in the same manner as in Example 1. Table 3 shows the results.
Shown in

Figure 2010000465
Figure 2010000465

アミンを加えない場合(比較例1)は、アミンを加えた場合(実施例1)と比
較してリン酸含量が約4分の1となった。すなわち、サゴヤシ澱粉抽出残渣の
リン酸エステル化に際して、アミンを添加することにより、リン酸エステル化
が促進され、リンの含有量が増加することが明らかとなった。
When no amine was added (Comparative Example 1), the phosphoric acid content was about one-fourth that of the case where the amine was added (Example 1). That is, it has been clarified that by adding an amine during phosphorylation of the sago starch extraction residue, phosphorylation is promoted and the phosphorus content is increased.

本発明は、廃棄物として大量に廃棄されるサゴヤシ澱粉抽出残渣を原料とし、カドミウム等の重金属材を提供することができる製造方法であるので、環境技術分野の発展に大きく貢献することができる。 Since the present invention is a manufacturing method that can provide a heavy metal material such as cadmium using sago palm starch extraction residue discarded in large quantities as waste, it can greatly contribute to the development of the environmental technology field.

平衡濃度と最大吸着量との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between an equilibrium concentration and the largest adsorption amount. 接触時間とカドミウムの吸着量(mg/g)との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between contact time and the adsorption amount (mg / g) of cadmium. 溶液のpHとカドミウムの吸着量(mg/g)との関係を示した図であるIt is the figure which showed the relationship between pH of a solution, and the adsorption amount (mg / g) of cadmium. 電解質溶液の濃度とカドミウムの吸着量(mg/g)との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the density | concentration of electrolyte solution, and the adsorption amount (mg / g) of cadmium. アミンを添加した場合と添加しない場合における平衡濃度と吸着量との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the equilibrium density | concentration in the case where an amine is added, and the case where it does not add, and adsorption amount.

Claims (7)

サゴヤシ澱粉抽出残渣をエステル化反応させることにより生成するエステル化サゴヤシ澱粉抽出残渣を主成分とする重金属吸着材の製造方法であって
前記エステル化反応は、サゴヤシ澱粉抽出残渣及びリン酸エステル化剤を混合物とする工程と、前記工程で生じた混合物にアミン化合物を添加し、加熱する工程を含むことを特徴とする重金属吸着材の製造方法。
A method for producing a heavy metal adsorbent mainly comprising an esterified sago palm starch extraction residue produced by esterifying the sago starch extraction residue, wherein the esterification reaction comprises a sago palm starch extraction residue and a phosphate esterifying agent. A method for producing a heavy metal adsorbent comprising a step of preparing a mixture, and a step of adding an amine compound to the mixture produced in the step and heating the mixture.
前記混合物は、サゴヤシ澱粉抽出残渣を30重量%〜50重量%(乾燥重量)、リン酸エステル化剤を70重量%〜50重量%であり、前記アミン化合物をリン酸エステル化剤の重量に対して、1〜3当量部添加することを特徴とする請求項1に記載の重金属吸着材の製造方法。 The mixture comprises 30% to 50% by weight (dry weight) of sago starch extraction residue, 70% to 50% by weight of the phosphate esterifying agent, and the amine compound is based on the weight of the phosphate esterifying agent. 1 to 3 equivalent parts are added, The manufacturing method of the heavy metal adsorption material of Claim 1 characterized by the above-mentioned. 前記リン酸エステル化剤は、リン酸トリクロリドであることを特徴とする請求項2に記載の重金属吸着材の製造方法。 The method for producing a heavy metal adsorbent according to claim 2, wherein the phosphate esterifying agent is trichloride phosphate. 前記アミン化合物は、トリブチルアミンであることを特徴とする請求項3に記載の重金属吸着材の製造方法。 The method for producing a heavy metal adsorbent according to claim 3, wherein the amine compound is tributylamine. 請求項1〜請求項4の何れか1項に記載の方法によって、製造された重金属吸着材。 The heavy metal adsorbent manufactured by the method of any one of Claims 1-4. 前記重金属は、カドミウムであることを特徴とする請求項5に記載の吸着材。 The adsorbent according to claim 5, wherein the heavy metal is cadmium. 前記吸着材の形態は、ペレット状であることを特徴とする請求項6に記載の吸着材。 The adsorbent according to claim 6, wherein the adsorbent is in the form of a pellet.
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