JP2018058011A - 陰イオン吸着方法及び陰イオン吸着体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】[1]無機化合物の陰イオンを含む溶液をポリ乳酸多孔質粒子に接触させることにより、前記陰イオンを前記ポリ乳酸多孔質粒子に吸着させることを特徴とする陰イオン吸着方法。[2]前記陰イオンは、無機化合物のオキソ酸イオンであることを特徴とする[1]に記載の陰イオン吸着方法。[3]前記陰イオンは、セレン酸イオン又は亜セレン酸イオンであることを特徴とする[2]に記載の陰イオン吸着方法。[4]無機化合物の陰イオンを吸着する吸着剤としてポリ乳酸多孔質粒子を有することを特徴とする陰イオン吸着体。[5]前記吸着剤を保持する保持部材をさらに有することを特徴とする[4]に記載の陰イオン吸着体。
【選択図】なし
Description
[2] 前記陰イオンは、無機化合物のオキソ酸イオンであることを特徴とする[1]に記載の陰イオン吸着方法。
[3] 前記陰イオンは、セレン酸イオン又は亜セレン酸イオンであることを特徴とする[2]に記載の陰イオン吸着方法。
[4] 無機化合物の陰イオンを吸着する吸着剤としてポリ乳酸多孔質粒子を有することを特徴とする陰イオン吸着体。
[5] 前記吸着剤を保持する保持部材をさらに有することを特徴とする[4]に記載の陰イオン吸着体。
本発明の第一態様の陰イオン吸着方法は、無機化合物の陰イオンを含む溶液(以下、処理対象液と呼ぶことがある。)をポリ乳酸多孔質粒子に接触させることにより、前記陰イオンを前記ポリ乳酸多孔質粒子に吸着させる方法である。
ここで、オキソ酸とは、1つの無機原子に水酸基(−OH)及びオキソ基(=O)が結合しており、且つその水酸基のプロトンが脱離し得る無機化合物である。オキソ酸は水中では前記プロトンが脱離したオキソ酸イオンとなり得る。
処理対象液が弱酸性側であると、目的の陰イオンの吸着力がより高まるメカニズムは不明であるが、次のことが要因として考えられる。すなわち、(1)pHが多孔質構造に影響を与えること、(2)ポリ乳酸の主鎖を構成するエステル結合の一部が多孔質構造の形成時に切断されており、その切断で生じたカルボキシル基及び水酸基のプロトンの脱離(負電荷の形成)が抑制されること、等が考えられる。
上記温度範囲であると、ポリ乳酸多孔質粒子による目的の陰イオンの吸着力を高めることができる。上記温度範囲の下限値以上であると、処理対象液中における目的の陰イオンの拡散速度が高まり、ポリ乳酸多孔質粒子に接触して吸着する効率がより高められる。上記温度範囲の上限値以下であると、ポリ乳酸多孔質粒子の加水分解を抑制し、ポリ乳酸多孔質粒子による目的の陰イオンの吸着力を高めることができる。
通常、ポリ乳酸多孔質粒子の添加量を多くすれば、吸着可能な陰イオンの量も多くなり、例えば、ポリ乳酸多孔質粒子による無機オキソ酸イオンの吸着量として、例えば例えば0.45〜1.5mol/kgが挙げられる。
処理対象液からポリ乳酸多孔質粒子の粉末を回収する方法としては、例えば、沈殿法、濾過法等が挙げられる。沈殿法としては、例えば、処理対象液を静置して沈殿させる方法、処理対象液に硫酸バンド、PAC、高分子ポリマー凝集剤等を添加して凝集させて沈殿させる方法等が挙げられる。
本発明の第二態様の陰イオン吸着体は、無機化合物の陰イオンを吸着する吸着剤の主要な成分としてポリ乳酸多孔質粒子を有する。ここで「主要な成分」とは、吸着剤の各成分間における目的の陰イオンの吸着量を比較した場合、最も吸着量の多い成分ということを意味する。前記吸着体は、前記吸着剤を保持する保持部材をさらに有していてもよい。
本発明で用いるポリ乳酸多孔質粒子は公知の方法で化学合成されたものであり、特開2009−242728号公報に開示されたポリ乳酸多孔質粒子の製造方法によって得られたものが好ましい。
本発明で用いるポリ乳酸多孔質粒子の群の上記変動係数は、25%以下が好ましく、20%以下が好ましく、15%以下がさらに好ましい。均一な粒子径を有するポリ乳酸多孔質粒子を用いることによって、安定して均質な吸着性能を得ることができる。
本発明で用いるポリ乳酸多孔質粒子の上記変動係数は、45%以下が好ましく、35%以下が好ましく、25%以下がさらに好ましい。均一な孔径を有するポリ乳酸多孔質粒子を用いることによって、安定して均質な吸着性能を得られる。
(式) χc(%)=ΔHm÷ΔHf×100
上式中ΔHmはDSC装置で実測したサンプルの融解熱を示し、ΔHfは100%結晶ポリ乳酸の平衡融解熱を示す。
本発明で用いるポリ乳酸多孔質粒子の結晶化度は、50%以上が好ましく、60%以上がより好ましい。結晶化度が高いほど、ポリ乳酸多孔質粒子の靱性などの機械的強度が高まり、本発明の陰イオン吸着方法を実施する際の取り扱いや操作が容易になる。
アンプル管中のフタル酸ジエチルに、高純度のポリL−乳酸(分子量10〜30万)を濃度10質量%となるように添加した。アンプル管内の空気を窒素で置換し、ガスバーナーを用いてアンプル管を封管した後、アンプル管を160℃のオイルバス中に10分間浸し、ポリL−乳酸を溶融させ、さらに0℃のウォーターバス中に20分間浸漬した。この冷却によってアンプル管内にポリ乳酸の粒子が生成した。
上記の粒子をアンプル管から取り出してろ過法によって粒子を回収した。得られた粒子の約10gに対して1000mlのメタノールを添加して洗浄した後、ろ過法によって粒子を回収した。この粒子を真空乾燥によって乾燥し、目的のポリ乳酸多孔質粒子を得た。
作製したポリ乳酸多孔質粒子の一部について金スパッタリングを行い、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察し、その粒子径等を測定した。
測定の結果、作製したポリ乳酸多孔質粒子の平均粒子径は約40μmであり、その変動係数は約25%であり、平均孔径は約0.4μmであり、その変動係数は約40%であった。
セレンを10mg/L含むセレン酸ナトリウム水溶液(pH6)を調製した。上記合成で得たポリ乳酸多孔質粒子を用いて、以下の実験を行った。
セレン酸イオンを含む上記水溶液に、上記で合成したポリ乳酸多孔質粒子を、0.015、0.025、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0(単位:w/w%)の各濃度で添加した。この水溶液を20℃で1時間撹拌した後に、ポリ乳酸多孔質粒子をろ過法で回収し、ポリ乳酸多孔質粒子が除かれた濾液のセレン酸イオン濃度をJIS K0102:2013年の「67.セレンの水素化合物発生ICP発光分光分析法」によって測定した。
上記実験によって、ポリ乳酸多孔質粒子のセレン酸イオンに対する吸着等温線を得た(図1)。図1に示す結果から、ポリ乳酸多孔質粒子の添加によって、溶存セレン酸イオンの平衡濃度が環境基準(0.01 mg/L)以下になることが確認された。
ポリ乳酸多孔質粒子に代えて、市販の架橋型アクリル樹脂粒子(平均粒子径約20μm、非多孔質)を用いた以外は、実施例1と同様に実験した。
その結果、上記水溶液のセレン酸イオン濃度は、試験前と同じ10mg/Lであった。
Claims (5)
- 無機化合物の陰イオンを含む溶液をポリ乳酸多孔質粒子に接触させることにより、前記陰イオンを前記ポリ乳酸多孔質粒子に吸着させることを特徴とする陰イオン吸着方法。
- 前記陰イオンは、無機化合物のオキソ酸イオンであることを特徴とする請求項1に記載の陰イオン吸着方法。
- 前記陰イオンは、セレン酸イオン又は亜セレン酸イオンであることを特徴とする請求項2に記載の陰イオン吸着方法。
- 無機化合物の陰イオンを吸着する吸着剤としてポリ乳酸多孔質粒子を有することを特徴とする陰イオン吸着体。
- 前記吸着剤を保持する保持部材をさらに有することを特徴とする請求項4に記載の陰イオン吸着体。
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