JP2019188318A - Method for producing anion exchange resin - Google Patents

Method for producing anion exchange resin Download PDF

Info

Publication number
JP2019188318A
JP2019188318A JP2018083398A JP2018083398A JP2019188318A JP 2019188318 A JP2019188318 A JP 2019188318A JP 2018083398 A JP2018083398 A JP 2018083398A JP 2018083398 A JP2018083398 A JP 2018083398A JP 2019188318 A JP2019188318 A JP 2019188318A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
base material
monomer
anion exchange
fibers
exchange resin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2018083398A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
敦 猪狩
Atushi Igari
敦 猪狩
服部 孝博
Takahiro Hattori
孝博 服部
龍夫 木部
Tatsuo Kibe
龍夫 木部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Mining Co Ltd filed Critical Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority to JP2018083398A priority Critical patent/JP2019188318A/en
Publication of JP2019188318A publication Critical patent/JP2019188318A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

To provide a method for producing an anion exchange resin, such as a chromate ion, having more excellent anion adsorption ability.SOLUTION: A method for producing an anion exchange resin includes: an immersion step of immersing a fibrous base material in a monomer solution containing a monomer having a halogenated hydrocarbon portion; a graft polymerization step of irradiating the base material immersed in the monomer solution with ionizing radiation, and graft polymerizing the base material with the monomer to obtain a graft polymerization base material; and a modification step of modifying the graft polymerization base material with tertiary amine. The base material has one or more forms selected from the group consisting of a fibrous shape as it is, a yarn shape formed by twisting a fiber, a bundle shape formed by bundling a fiber or a yarn formed by twisting, a hank shape formed by bundling a fiber or a yarn formed by twisting, and a chenille cord shape formed by bundling a fiber or a yarn formed by twisting.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、アニオン交換樹脂の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing an anion exchange resin.

従来、メッキ工場の廃水、セメントを使用する現場の廃水、鉱山廃水等に含まれ得る六価クロムによる環境負荷を軽減させるため、廃水中の六価クロムの除去方法が開発されてきた。   Conventionally, a method for removing hexavalent chromium from wastewater has been developed in order to reduce the environmental load caused by hexavalent chromium that can be contained in the wastewater of a plating factory, the wastewater of a site where cement is used, or the mine wastewater.

最も知られた六価クロムの除去方法として、例えば、六価クロムを還元剤処理により環境負荷の極めて小さい三価クロムへ還元する方法が挙げられる。しかしながら、還元剤処理には専用の設備が必要である上、その工程は複雑である。また、鉱山廃水等自然に流れ出る廃水に対し、このような還元剤処理を適用することは困難である。さらに、この還元工程において生ずるスラッジの処理も容易ではない。   The most known method for removing hexavalent chromium includes, for example, a method of reducing hexavalent chromium to trivalent chromium having a very low environmental load by treatment with a reducing agent. However, the processing of the reducing agent requires a dedicated equipment and the process is complicated. Moreover, it is difficult to apply such a reducing agent treatment to wastewater that flows out naturally, such as mine wastewater. Furthermore, it is not easy to treat sludge generated in this reduction step.

特許文献1には、六価クロムを含有する廃水をpH1〜6に調整した後、酸化還元電位(ORP)が+100〜−100mVの範囲に維持されるように第1鉄塩水溶液を添加するとともに、pHの値を、前述のとおり調整したpHの値に対し±0.5の範囲に維持されるように還元処理する、六価クロムの除去方法が開示されている。しかしながら、引用文献1の方法は、大規模な設備と精度の高いpH制御を要するという問題がある。   In Patent Document 1, after adjusting the wastewater containing hexavalent chromium to pH 1 to 6, an aqueous ferrous salt solution is added so that the oxidation-reduction potential (ORP) is maintained in the range of +100 to −100 mV. A method for removing hexavalent chromium is disclosed, in which a reduction treatment is performed such that the pH value is maintained within a range of ± 0.5 with respect to the pH value adjusted as described above. However, the method of the cited document 1 has a problem that it requires large-scale equipment and highly accurate pH control.

一方で、六価クロムを還元するための設備を有しない現場においても、廃水から効率良く六価クロムを除去するために、三価クロムへの還元処理を要さず、六価クロムを短時間で吸着することができる六価クロム吸着材が提案されている。   On the other hand, even in sites that do not have facilities for reducing hexavalent chromium, in order to remove hexavalent chromium from wastewater efficiently, reduction to trivalent chromium is not required, and hexavalent chromium is removed in a short time. Hexavalent chromium adsorbents that can be adsorbed at low temperatures have been proposed.

例えば、特許文献2には、アカマツやアカシアの樹皮、樹葉等の天然物を用いた六価クロム回収材や、セルロース等の多糖を基材に用い放射線グラフト重合により金属を吸着する官能基を導入した吸着材が報告されている。しかしながら、これらの吸着材は、基材に糖を使用しており、生分解性を有するため、屋外で長期間使用するには耐久性に問題がある。   For example, Patent Document 2 introduces a hexavalent chromium recovery material using natural products such as red pine and acacia bark and leaves, and a functional group that adsorbs a metal by radiation graft polymerization using a polysaccharide such as cellulose as a base material. Adsorbents have been reported. However, since these adsorbents use sugar as a base material and have biodegradability, there is a problem in durability when used outdoors for a long period of time.

また、特許文献3には、基材に無機材料を用いた六価クロム吸着材の報告もされているが、基材と吸着基との化学的な結合が無いため、耐久性に問題がある。   In addition, Patent Document 3 reports a hexavalent chromium adsorbent using an inorganic material as a base material, but there is no chemical bond between the base material and the adsorbing group, so there is a problem in durability. .

ところで、吸着材の経済性及び耐久性を高める観点からは、経済性及び耐久性を併せ持つポリオレフィン等の汎用樹脂を基材として使用することが望ましい。しかしながら、汎用樹脂を基材として効率よく六価クロムを回収することができる六価クロム吸着材は、これまで殆ど提案されていない。   By the way, it is desirable to use a general-purpose resin such as polyolefin having both economy and durability as a base material from the viewpoint of improving the economy and durability of the adsorbent. However, few hexavalent chromium adsorbents that can efficiently recover hexavalent chromium using a general-purpose resin as a base material have been proposed.

汎用樹脂を基材とする六価クロム(クロム酸イオン)を始めとするアニオン吸着材の製造方法の一例として、特許文献4には、グリシジルメタクリレート(GMA)をグラフト重合し、塩酸処理後トリエチレンジアミンを修飾する製法が示されている。この製法は、基材に電離性放射線を照射しラジカルを生成させてから、GMAをグラフト重合し、塩酸で処理した後、トリエチレンジアミンを修飾する四段階の工程となっている。また、クロロ基をもつモノマーとしてクロロメチルスチレンが紹介されているが、重合禁止剤を取り除く精製工程が必要であると示されており、製造工程が多くなることから大量生産には適さない。   As an example of a method for producing an anion adsorbent such as hexavalent chromium (chromate ion) based on a general-purpose resin, Patent Document 4 discloses graft polymerization of glycidyl methacrylate (GMA) and triethylenediamine after hydrochloric acid treatment. The production method for modifying is shown. This manufacturing method is a four-step process in which a base material is irradiated with ionizing radiation to generate radicals, then GMA is graft-polymerized, treated with hydrochloric acid, and then modified with triethylenediamine. Although chloromethylstyrene has been introduced as a monomer having a chloro group, it has been shown that a purification process for removing the polymerization inhibitor is necessary, and it is not suitable for mass production due to an increase in manufacturing processes.

これに対し出願人は、特許文献5において、ハロゲン化炭化水素部位を含むモノマーの溶液に浸漬させた高分子基材に電離性放射線を照射して、高分子基材にグラフト重合鎖を形成した後、そのグラフト重合鎖に三級アミンを修飾してアニオン交換樹脂を得ることを報告している。このような方法では、電離性放射線の照射とグラフト重合を同時に行うため、製造工程の段数を省略し得るものである。   In contrast, in Patent Document 5, the applicant irradiates a polymer substrate immersed in a monomer solution containing a halogenated hydrocarbon moiety with ionizing radiation to form a graft polymer chain on the polymer substrate. Later, it was reported that an anion exchange resin was obtained by modifying the graft polymer chain with a tertiary amine. In such a method, irradiation with ionizing radiation and graft polymerization are simultaneously performed, so that the number of steps in the production process can be omitted.

このような方法において得られるアニオン交換樹脂は、優れた吸着性能を有するが、より優れた吸着能を有するアニオン交換樹脂が求められている。   The anion exchange resin obtained by such a method has an excellent adsorption performance, but an anion exchange resin having a better adsorption ability is required.

特開平6−304578号公報JP-A-6-304578 特開2011−120973号公報JP 2011-120973 A 特公昭61−52741号公報Japanese Patent Publication No. 61-52741 特開2015−39698号公報JP2015-39698A 特開2017−25316号公報JP 2017-25316 A

斎藤恭一,藤原邦夫,須郷高信,「グラフト重合による高分子吸着材革命」,丸善出版,2014年Junichi Saito, Kunio Fujiwara, Takanobu Sugo, “Revolution of polymer adsorbents by graft polymerization”, Maruzen Publishing, 2014

本発明は、クロム酸イオン等のアニオン吸着能がより優れたアニオン交換樹脂を製造する方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a method for producing an anion exchange resin having more excellent anion adsorption ability such as chromate ion.

本発明者らは、上述した目的を達成するために鋭意検討を重ねた。その結果、特定のモノマー溶液を用い、そのモノマー溶液に基材を浸漬させておき、その後電離性放射線を照射し得たグラフト重合基材に、3級アミンを付加するアニオン交換樹脂の製造方法により得られるアニオン交換樹脂が高いアニオン吸着能を有すること、基材として繊維状のものを用いた場合にその繊維がなす形状によって繊維内でもアニオン交換能に不均一性が生じアニオン交換樹脂を効率的に製造できないこと、及び繊維状の基材として、繊維状そのまま、繊維を撚ってなる糸状、繊維若しくは繊維を撚ってなる糸を束ねてなる束状、繊維若しくは繊維を撚ってなる糸から構成されるカセ状、又は繊維若しくは繊維を撚ってなる糸から構成されるモールコード状のものを用いることで、そのような不均一性を低減させアニオン交換樹脂を効率的に製造できることを見出し、本発明を完成させた。より具体的には本発明は以下のものを提供する。   The inventors of the present invention have made extensive studies to achieve the above-described object. As a result, by using a specific monomer solution, a base material is immersed in the monomer solution, and then a method for producing an anion exchange resin in which a tertiary amine is added to a graft polymerization base material that can be irradiated with ionizing radiation. The resulting anion exchange resin has a high anion adsorption ability, and when a fibrous material is used as the base material, the anion exchange resin becomes non-uniform due to the shape of the fiber, making the anion exchange resin more efficient. And as a fibrous base material, as a fibrous base material, as a fibrous form, a twisted form of a fiber, a bundle of bundles of fibers or twisted fibers, or a yarn of twisted fibers or fibers By using a morse cord composed of fiber or a thread cord composed of fibers or twisted fibers to reduce such non-uniformity. It found to be able to produce a resin efficiently, and completed the present invention. More specifically, the present invention provides the following.

(1)本発明の第1の発明は、ハロゲン化炭化水素部位を有するモノマーを含むモノマー溶液に、繊維状の基材を浸漬させる浸漬工程と、前記モノマー溶液に浸漬させた基材に電離性放射線を照射し、前記モノマーを該基材にグラフト重合させ、グラフト重合基材を得るグラフト重合工程と、前記グラフト重合基材に三級アミンを修飾する修飾工程と、を有し、前記基材は、繊維状そのまま、繊維を撚ってなる糸状、繊維又は繊維を撚ってなる糸を束ねてなる束状、繊維又は繊維を撚ってなる糸から構成されるカセ状、及び繊維又は繊維を撚ってなる糸から構成されるモールコード状からなる群から選択される1以上の状態である、アニオン交換樹脂の製造方法である。   (1) The first invention of the present invention is a dipping step of immersing a fibrous base material in a monomer solution containing a monomer having a halogenated hydrocarbon moiety, and an ionizing property to the base material immersed in the monomer solution. And a graft polymerization step of obtaining a graft polymerization substrate by irradiating radiation and graft-polymerizing the monomer onto the substrate, and a modification step of modifying a tertiary amine on the graft polymerization substrate, Is a fiber shape as it is, a yarn shape formed by twisting fibers, a bundle shape formed by bundling fibers or yarns twisted, a cake shape composed of fibers or fibers formed by twisting fibers, and fibers or fibers It is a manufacturing method of the anion exchange resin which is one or more states selected from the group which consists of the shape of a mole cord comprised from the thread | yarn twisted.

本発明によれば、クロム酸イオン等のアニオン吸着能がより優れたアニオン交換樹脂を製造する方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the method of manufacturing an anion exchange resin with more excellent anion adsorption ability, such as chromate ion, can be provided.

アニオン交換樹脂の製造における反応の模式図である。It is a schematic diagram of reaction in manufacture of an anion exchange resin.

以下、本発明の具体的な実施形態(以下、「本実施の形態」という。)について説明するが、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において、適宜変更を加えて実施することができる。   Hereinafter, specific embodiments of the present invention (hereinafter referred to as “present embodiments”) will be described, but the present invention is not limited to the following embodiments, and the scope of the present invention is not changed. Changes can be made as appropriate.

≪1.アニオン交換樹脂≫
本実施の形態に係るアニオン交換樹脂は、アニオンを含有する廃液中からアニオンを効率的に回収することができる樹脂である。具体的に、アニオン交換樹脂は、高分子材料である繊維状の基材と、グラフト鎖とから構成されている。
<< 1. Anion exchange resin >>
The anion exchange resin according to the present embodiment is a resin that can efficiently recover anions from waste liquid containing anions. Specifically, the anion exchange resin is composed of a fibrous base material that is a polymer material and a graft chain.

[基材]
本実施の形態に係るアニオン交換樹脂において、基材としては、特に限定されるものではなく、様々な有機系高分子材料を使用することができる。具体的には、例えば、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン等、汎用樹脂を用いることができる。特に、安価で環境負荷の小さいアニオン交換樹脂を得ることができる点で、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミドを用いることが好ましい。また、アニオン交換樹脂は水中で用いられるという観点から、高強度で親水性の高いアニオン交換樹脂を得ることができる点で、ポリアミドを用いることがより好ましい。
[Base material]
In the anion exchange resin according to the present embodiment, the base material is not particularly limited, and various organic polymer materials can be used. Specifically, for example, general-purpose resins such as low density polyethylene, high density polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyvinyl alcohol, polyvinyl chloride, polyvinylidene fluoride, polyester, polyamide, and polyurethane can be used. In particular, polyethylene, polypropylene, polyester, and polyamide are preferably used in that an anion exchange resin that is inexpensive and has a small environmental load can be obtained. From the viewpoint that the anion exchange resin is used in water, it is more preferable to use polyamide from the viewpoint that an anion exchange resin having high strength and high hydrophilicity can be obtained.

例えば、基材に用いるポリエチレンとしては、ポリエチレン構造を主骨格とするものであれば特に限定されないが、後述のグラフト率を高くできる点で、低結晶性である低密度ポリエチレンであることが好ましい。ここで、低密度ポリエチレンとは、旧JIS K6748:1995によるものであり、密度0.910g/cm以上、0.930g/cm未満のポリエチレンをいう。また、基材に用いるポリエチレンとしては、ポリエチレンのみからなるものや、吸着性能に悪影響を与えない限りにおいて他の成分を含むものを用いることができる。 For example, the polyethylene used for the substrate is not particularly limited as long as it has a polyethylene structure as a main skeleton, but is preferably a low-density polyethylene having low crystallinity in that the graft ratio described later can be increased. Here, the low density polyethylene is based on the former JIS K6748: 1995, and means a polyethylene having a density of 0.910 g / cm 3 or more and less than 0.930 g / cm 3 . Moreover, as polyethylene used for a base material, what consists only of polyethylene and the thing containing another component can be used as long as it does not have a bad influence on adsorption | suction performance.

また、基材に用いるポリアミドとしては、ポリアミド構造を主骨格とするものであれば特に限定されないが、例えばナイロンが挙げられる。その中でも後述のグラフト率を高くできる点で、結晶化度が20〜60%であるポリアミドを用いることが好ましい。ここで、結晶化度とは、熱分析法、X線回折法等で測定した値をいう。また、基材に用いるポリアミドとしては、ポリアミドのみからなるものや、吸着性能に悪影響を与えない限りにおいて他の成分を含むものを用いることができる。   The polyamide used for the substrate is not particularly limited as long as it has a polyamide structure as a main skeleton, and examples thereof include nylon. Among them, it is preferable to use a polyamide having a crystallinity of 20 to 60% in that the graft ratio described later can be increased. Here, the crystallinity refers to a value measured by a thermal analysis method, an X-ray diffraction method or the like. Moreover, as a polyamide used for a base material, as long as it does not have a bad influence on adsorption | suction performance, what consists of other components can be used.

また、基材の形状は、特に限定されるものではなく、その繊維から構成される糸さらに糸を織って製造された織布、不織布、組み紐等のものを用いることができる。なお、後述する製造方法では、繊維状の基材として、特定の状態のものにグラフト重合処理及び三級アミン処理を施してアニオン交換樹脂を製造するが、基材の状態はアニオン交換樹脂の製造時においてこのような形状をなしていればよく、その後、さらに加工して例えば糸、織布、不織布、組み紐等を構成してもよい。   Moreover, the shape of the base material is not particularly limited, and a woven fabric, a nonwoven fabric, a braid or the like manufactured by weaving the yarn composed of the fibers and the yarn can be used. In the production method described later, an anion exchange resin is produced by subjecting a fibrous substrate having a specific state to a graft polymerization treatment and a tertiary amine treatment, but the state of the substrate is the production of the anion exchange resin. It is only necessary to have such a shape at the time, and after that, it may be further processed to form, for example, a thread, a woven fabric, a non-woven fabric, a braided string or the like.

[グラフト鎖]
本実施の形態に係るアニオン交換樹脂においては、グラフト鎖は、炭化水素部位とハロゲン化四級アンモニウム塩部位とを含む。
[Graft chain]
In the anion exchange resin according to the present embodiment, the graft chain includes a hydrocarbon moiety and a halogenated quaternary ammonium salt moiety.

(炭化水素部位)
炭化水素部位は、主としてグラフト鎖の骨格を形成する。必須の態様ではないが、炭化水素部位としては、ベンゼン環部位やベンゼン誘導体部位を有するものであることが好ましい。グラフト鎖を構成するモノマーがこのような部位を有することで、同時照射によっても、効率的にグラフト重合反応を進行させることができる。
(Hydrocarbon site)
The hydrocarbon site mainly forms the skeleton of the graft chain. Although not an essential aspect, the hydrocarbon moiety preferably has a benzene ring moiety or a benzene derivative moiety. Since the monomer constituting the graft chain has such a site, the graft polymerization reaction can be efficiently advanced even by simultaneous irradiation.

(ハロゲン化四級アンモニウム塩部位)
ハロゲン化四級アンモニウム塩部位は、アニオン吸着能を有する部位である。ハロゲン化四級アンモニウム塩を含むグラフト鎖は、ハロゲン化炭化水素の重合体のハロゲン原子に対し、三級アミンを付加することで合成することができる。
(Halogenated quaternary ammonium salt moiety)
The halogenated quaternary ammonium salt moiety is a moiety having an anion adsorption ability. A graft chain containing a halogenated quaternary ammonium salt can be synthesized by adding a tertiary amine to a halogen atom of a halogenated hydrocarbon polymer.

グラフト鎖に付加された三級アミンとしては、例えば、トリメチルアミン、N,N’−ジメチルエチルアミン、N,N’−ジメチルイソプロピルアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルジアミノメタン、トリス(ジメチルアミノ)メタン、N,N’−ジエチルメチルアミン、N,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N’−ジメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’’,N’’−ペンタメチルジエチレントリアミン、トリエチルアミン、N,N,N’,N’−テトラメチル−1,3−ジアミノプロパン、N,N,N’−トリメチルエチレンジアミン、トリス[2−(ジメチルアミノ)エチル]アミン、N−ブチルジメチルアミン、N,N’−ジイソプロピルエチルアミン、トリエチレンジアミン、N,N’−ジメチルピペラジン等を用いることができる。その中でも、高いアニオン交換能を有することから、トリエチレンジアミンが好ましい。   Examples of the tertiary amine added to the graft chain include trimethylamine, N, N′-dimethylethylamine, N, N′-dimethylisopropylamine, N, N, N ′, N′-tetramethyldiaminomethane, tris ( Dimethylamino) methane, N, N′-diethylmethylamine, N, N′-tetramethylethylenediamine, N, N′-dimethylethylenediamine, N, N, N ′, N ″, N ″ -pentamethyldiethylenetriamine, Triethylamine, N, N, N ′, N′-tetramethyl-1,3-diaminopropane, N, N, N′-trimethylethylenediamine, tris [2- (dimethylamino) ethyl] amine, N-butyldimethylamine, N, N′-diisopropylethylamine, triethylenediamine, N, N′-dimethylpipera It can be used down the like. Among them, triethylenediamine is preferable because of its high anion exchange ability.

本実施の形態に係るアニオン交換樹脂は、ハロゲン化炭化水素部位を含むモノマーを、基材に直接グラフト重合させた後、メンシュトキン反応により、このグラフト鎖に三級アミンを付加することが好ましい。詳細は後述するが、グラフト重合に際しては、同時照射法を用いることが好ましい。   In the anion exchange resin according to the present embodiment, it is preferable that a monomer containing a halogenated hydrocarbon moiety is directly graft-polymerized on a base material, and then a tertiary amine is added to the graft chain by a Mentokin reaction. Although details will be described later, a simultaneous irradiation method is preferably used in the graft polymerization.

アニオン交換樹脂におけるグラフト鎖の割合としては、特に限定されるものではないが、下記式(1)によって算出されるグラフト率は、10%以上であることが好ましく、30%以上であることがより好ましい。アニオン交換樹脂のグラフト率を10%以上にすることで、アニオン交換樹脂がアニオンを効果的に吸着できる。アニオン交換樹脂のグラフト率を30%以上にすることで、アニオン交換樹脂のアニオンに対する飽和吸着量を高めることができる。一方で、グラフト率は、200%以下であることが好ましく、150%以下であることがより好ましい。なお、アニオン交換樹脂のグラフト率が200%を超えると、アニオン吸着能の向上効果は少なく、むしろ樹脂の強度が低下するおそれがある。   The ratio of the graft chain in the anion exchange resin is not particularly limited, but the graft ratio calculated by the following formula (1) is preferably 10% or more, more preferably 30% or more. preferable. By setting the graft ratio of the anion exchange resin to 10% or more, the anion exchange resin can effectively adsorb the anion. By setting the graft ratio of the anion exchange resin to 30% or more, the saturated adsorption amount of the anion exchange resin with respect to the anion can be increased. On the other hand, the graft ratio is preferably 200% or less, and more preferably 150% or less. In addition, when the graft ratio of the anion exchange resin exceeds 200%, the effect of improving the anion adsorption ability is small, and the strength of the resin may be lowered.

グラフト率(%)=((W−W)/W)×100 ・・・ (1)
ここで、Wは基材に対しハロゲン化炭化水素部位を含むモノマーをグラフト重合したグラフト重合基材の質量であり、Wは原料として用いた(グラフト重合前の)基材の質量である。
Graft ratio (%) = ((W g −W 0 ) / W 0 ) × 100 (1)
Here, W g is the mass of the graft polymerized base material obtained by graft polymerization of a monomer containing a halogenated hydrocarbon moiety to the base material, and W 0 is the mass of the base material (before graft polymerization) used as a raw material. .

アニオン交換樹脂が吸着可能なアニオンとしては、特に限定されるものではない。アニオンは、いずれも負電荷を有しており、上述したハロゲン化四級アンモニウム塩の窒素原子上の正電荷に引き寄せられるため、いずれのアニオンも吸着可能であり、特に、クロム酸イオン(CrO 2−)及び二クロム酸イオン(Cr 2−)を効率的に吸着可能である。また、アニオンとしては、クロム酸イオン(CrO 2−)及び二クロム酸イオン(Cr 2−)以外に、例えば、硫酸イオン、水酸化物イオン、ハロゲン化物イオン、硝酸イオン、亜硝酸イオン、酢酸イオン、炭酸イオン、炭酸水素イオン、次亜塩素酸イオン、亜塩素酸イオン、塩素酸イオン、過塩素酸イオン、シアン化物イオン、リン酸イオン等が挙げられる。なお、以下、クロム酸イオン(CrO 2−)及び二クロム酸イオン(Cr 2−)を、「六価クロム」又は「Cr6+」と表記する。 The anion that can be adsorbed by the anion exchange resin is not particularly limited. Each anion has a negative charge and is attracted to the positive charge on the nitrogen atom of the halogenated quaternary ammonium salt described above. Therefore, any anion can be adsorbed, and in particular, a chromate ion (CrO 4 2- ) and dichromate ions (Cr 2 O 7 2− ) can be efficiently adsorbed. Examples of the anion include chromate ion (CrO 4 2− ) and dichromate ion (Cr 2 O 7 2− ), for example, sulfate ion, hydroxide ion, halide ion, nitrate ion, nitrous acid. Examples include ions, acetate ions, carbonate ions, hydrogen carbonate ions, hypochlorite ions, chlorite ions, chlorate ions, perchlorate ions, cyanide ions, phosphate ions, and the like. Hereinafter, chromate ions (CrO 4 2− ) and dichromate ions (Cr 2 O 7 2− ) are referred to as “hexavalent chromium” or “Cr 6+ ”.

≪2.アニオン交換樹脂の製造方法≫
本実施の形態に係るアニオン交換樹脂は、電離性放射線の照射によって、ハロゲン化炭化水素部位を含むモノマーを繊維状の基材に対しグラフト重合した後、メンシュトキン反応によりそのグラフト重合体のハロゲン部に三級アミンを付加することによって製造することができる。このとき、本実施の形態においては、基材として、繊維状そのまま、繊維を撚ってなる糸状、繊維若しくは繊維を撚ってなる糸を束ねてなる束状、繊維若しくは繊維を撚ってなる糸から構成されるカセ状、又は繊維若しくは繊維を撚ってなる糸から構成されるモールコード状のものを用いることを特徴としている。
≪2. Method for producing anion exchange resin >>
The anion exchange resin according to the present embodiment grafts a monomer containing a halogenated hydrocarbon moiety onto a fibrous base material by irradiation with ionizing radiation, and then forms a halogen part of the graft polymer by a Menstkin reaction. It can be prepared by adding a tertiary amine. At this time, in the present embodiment, as a base material, as a base material, a fiber shape obtained by twisting fibers, a bundle shape obtained by bundling fibers or fibers, and a fiber or fibers twisted It is characterized by using a crushed shape composed of yarn or a molding cord shape composed of fibers or twisted fibers.

図1は、アニオン交換樹脂の製造過程の概要を模式的に示した図である。なお、図1に示す例において、高分子材料である基材としては低密度ポリエチレン(LDPE)を、ハロゲン化炭化水素部位を含むモノマーとしては4−(クロロメチル)スチレンを、三級アミンとしてはトリエチレンジアミンを用いる場合を示しているが、これに限定されるものではない。   FIG. 1 is a diagram schematically showing an outline of the production process of an anion exchange resin. In the example shown in FIG. 1, low-density polyethylene (LDPE) is used as a base material that is a polymer material, 4- (chloromethyl) styrene is used as a monomer containing a halogenated hydrocarbon moiety, and tertiary amine is used as a tertiary amine. Although the case of using triethylenediamine is shown, it is not limited to this.

本実施の形態に係るアニオン交換樹脂の製造方法は、ハロゲン化炭化水素部位を有するモノマーを含むモノマー溶液に、繊維状の基材として、繊維状そのまま、繊維を撚ってなる糸状、繊維若しくは繊維を撚ってなる糸を束ねてなる束状、繊維若しくは繊維を撚ってなる糸から構成されるカセ状、又は繊維若しくは繊維を撚ってなる糸から構成されるモールコード状のものを浸漬させる浸漬工程(I)と、モノマー溶液に浸漬させた基材に電離性放射線を照射し、モノマーをグラフト重合させてグラフト重合基材を得るグラフト重合工程(II)と、得られたグラフト重合基材に三級アミンを修飾する修飾工程(IV)と、を含む。また、グラフト重合工程(II)と修飾工程(IV)との間に、グラフト重合基材をルイス塩基性有機溶剤で洗浄する洗浄工程(III)を設けることもできる。   In the method for producing an anion exchange resin according to the present embodiment, a yarn solution, a fiber or a fiber formed by twisting a fiber as it is as a fibrous base material in a monomer solution containing a monomer having a halogenated hydrocarbon moiety Dipped in bundles made by bundling yarns made by twisting yarns, caskets made from fibers or yarns made by twisting fibers, or moldings made from yarns made by twisting fibers or fibers Immersion step (I), a graft polymerization step (II) in which a base material immersed in a monomer solution is irradiated with ionizing radiation to graft polymerize the monomer to obtain a graft polymerization base material, and the obtained graft polymerization group Modifying step (IV) for modifying the material with a tertiary amine. Further, a washing step (III) for washing the graft polymerization substrate with a Lewis basic organic solvent can be provided between the graft polymerization step (II) and the modification step (IV).

[浸漬工程(I)]
浸漬工程(I)は、ハロゲン化炭化水素部位を有するモノマーを含むモノマー溶液に基材を浸漬させる工程である。このように、モノマー溶液に基材を浸漬させて、その基材表面にモノマー分子を接触させておくことで、続くグラフト重合工程(II)におけるグラフト重合反応を速やかに進行させることができる。
[Dipping process (I)]
The immersion step (I) is a step of immersing the base material in a monomer solution containing a monomer having a halogenated hydrocarbon moiety. Thus, the graft polymerization reaction in the subsequent graft polymerization step (II) can be rapidly advanced by immersing the substrate in the monomer solution and bringing the monomer molecules into contact with the surface of the substrate.

そしてこの際、繊維状の基材として、繊維状そのまま、繊維を撚ってなる糸状、繊維若しくは繊維を撚ってなる糸を束ねてなる束状、繊維若しくは繊維を撚ってなる糸から構成されるカセ状、又は繊維若しくは繊維を撚ってなる糸から構成されるモールコード状のものを用いる。これらのような形状を有する繊維状の基材では、繊維の間や内部であってもモノマー溶液が連続的に供給される。したがって、続くグラフト重合工程(II)において繊維全体にわたって均一にグラフト重合鎖が形成される。そして、これにより繊維全体にわたって均一なアニオン交換能を有するアニオン交換樹脂が製造できる。   At this time, the fibrous base material is composed of a fiber as it is, a yarn formed by twisting a fiber, a bundle formed by bundling fibers or fibers, or a yarn formed by twisting fibers or fibers. A crushed shape, or a Mole cord shape composed of fibers or yarns made by twisting fibers is used. In the fibrous base material having such a shape, the monomer solution is continuously supplied even between and inside the fibers. Therefore, in the subsequent graft polymerization step (II), graft polymer chains are uniformly formed throughout the fiber. Thus, an anion exchange resin having a uniform anion exchange ability over the entire fiber can be produced.

ここで、「カセ」、「モールコード」とは、繊維を大量に(例えば、数百kg〜数t)扱うときに一般に用いられる繊維の状態である。繊維を大量に扱うときに用いられる状態としては、これらの他に例えば「チーズ」等の状態が存在する。詳細は後述するが、同時照射のグラフト重合法では、反応液への浸漬、洗浄等、各工程において操作が必要になるため、これらのような形状のものを用いることで、製造時におけるハンドリング性を高めることができる。   Here, “cassette” and “mole cord” are fiber states generally used when handling a large amount of fibers (for example, several hundred kg to several t). In addition to these, there are states such as “cheese” as a state used when handling a large amount of fibers. Although details will be described later, the simultaneous irradiation graft polymerization method requires operations in each step such as immersion in a reaction solution, washing, etc. Can be increased.

「カセ」(綛)とは、一定の長さの糸を一定の枠に巻いて束ねたものである。紡いだ糸を巻き取るH型やX型の道具そのものをいうこともあるが、ここでは、その道具から外した糸の束をいう。繊維重量あたりの嵩がチーズより高い。また、繊維に張力がかかっていないため、反応液が繊維に行き渡りやすい。なお、「チーズ」とは、ボビンと呼ばれる円筒状の芯材に、張力をかけながら糸を円柱状に巻きつけたものである。   A “cassette” is a bundle of yarns of a certain length wound around a certain frame. Although it sometimes refers to an H-shaped or X-shaped tool that winds up the spun yarn, it refers to a bundle of yarn removed from the tool. Bulk per fiber weight is higher than cheese. Further, since no tension is applied to the fiber, the reaction solution easily spreads over the fiber. Note that “cheese” is obtained by winding a thread around a cylindrical core material called a bobbin while applying tension.

「モールコード」(モール)とは、細かな繊維を編み上げた組み紐状や、特殊ループ構造状のものである。モールコードは細かな繊維を編み上げた特殊ループ構造を有しており、河川、湖沼、ダム等の濁水中の土粒子(懸濁固形物:Suspended Solids(SS))を捕集して水を浄化するために用いられている。したがって、アニオン吸着能を有する繊維を用いてモールコード状に編み上げれば、繊維そのもののアニオン吸着能により吸着すると同時に、特殊ループ構造のSS捕集能によりSSを捕集することも可能である。   “Mole cord” (mole) is a braided string made of fine fibers or a special loop structure. Mole cord has a special loop structure made of fine fibers, and collects soil particles (suspended solids (SS)) in muddy water such as rivers, lakes, and dams to purify the water. It is used to Therefore, if a fiber having an anion-adsorbing ability is used to form a molding cord, it can be adsorbed by the anion-adsorbing ability of the fiber itself, and at the same time, SS can be collected by the SS-capturing ability of a special loop structure.

高分子材料である基材としては、特に限定されず、上述したように、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリエステル(ポリエチレンテレフタレート等)、ポリアミド(ナイロン等)、ポリウレタン等の汎用樹脂を用いることができる。   The base material that is a polymer material is not particularly limited, and as described above, low density polyethylene, high density polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyvinyl alcohol, polyvinyl chloride, polyvinylidene fluoride, polyester (polyethylene terephthalate, etc.), General-purpose resins such as polyamide (nylon, etc.) and polyurethane can be used.

ハロゲン化炭化水素部位を含むモノマーとしては、特に限定されないが、効率よくグラフト重合を進行させることができる点で、ベンゼン環部位を含むモノマーが好ましく、ビニルベンジル部位を含むモノマーがより好ましい。具体的には、例えば、2−(クロロメチル)スチレン、3−(クロロメチル)スチレン、4−(クロロメチル)スチレン、2−(ブロモメチル)スチレン、3−(ブロモメチル)スチレン、4−(ブロモメチル)スチレン、2−(ヨードメチル)スチレン、3−(ヨードメチル)スチレン、4−(ヨードメチル)スチレン、2−(フルオロメチル)スチレン、3−(フルオロメチル)スチレン、4−(フルオロメチル)スチレン等から選択される1以上のモノマーを用いることができる。この中でも、グラフト重合反応の反応性やグラフト鎖の立体構造によるアニオン交換能の観点から、4−(クロロメチル)スチレンを用いることが好ましい。   Although it does not specifically limit as a monomer containing a halogenated hydrocarbon site | part, The monomer containing a benzene ring site | part is preferable and the monomer containing a vinylbenzyl site | part is more preferable at the point which can advance graft polymerization efficiently. Specifically, for example, 2- (chloromethyl) styrene, 3- (chloromethyl) styrene, 4- (chloromethyl) styrene, 2- (bromomethyl) styrene, 3- (bromomethyl) styrene, 4- (bromomethyl) Selected from styrene, 2- (iodomethyl) styrene, 3- (iodomethyl) styrene, 4- (iodomethyl) styrene, 2- (fluoromethyl) styrene, 3- (fluoromethyl) styrene, 4- (fluoromethyl) styrene and the like One or more monomers can be used. Among these, 4- (chloromethyl) styrene is preferably used from the viewpoint of the reactivity of the graft polymerization reaction and the anion exchange ability due to the three-dimensional structure of the graft chain.

このようなモノマーは、次のグラフト重合工程(II)における重合反応によってグラフト鎖を形成するが、形成されたグラフト鎖は、モノマー由来の多数のハロゲン元素を有する。このハロゲン元素は、後述する修飾工程(IV)において、メンシュトキン反応により三級アミンと反応し、ハロゲン化四級アンモニウム塩部位を形成する。したがって、グラフト化後に塩酸等による前処理を施すことなく、一段階の反応によって簡易にハロゲン化四級アンモニウム塩部位を形成することができる。また、このようなモノマーを使用することで、次のグラフト重合工程(II)において同時照射法を適用しても、ホモポリマーの生成を抑えることができ、基材に対するグラフト重合を効率的に進行させることができる。   Such a monomer forms a graft chain by a polymerization reaction in the next graft polymerization step (II), and the formed graft chain has a number of halogen elements derived from the monomer. This halogen element reacts with a tertiary amine by the Menstkin reaction in the modification step (IV) described later to form a halogenated quaternary ammonium salt moiety. Therefore, a halogenated quaternary ammonium salt moiety can be easily formed by a one-step reaction without pretreatment with hydrochloric acid or the like after grafting. In addition, by using such a monomer, even when the simultaneous irradiation method is applied in the next graft polymerization step (II), the formation of homopolymer can be suppressed, and the graft polymerization to the substrate proceeds efficiently. Can be made.

なお、モノマーには、保存や流通時における自発的重合を防止するために、重合禁止剤が含まれることがある。一般的な重合方法においては、このような重合禁止剤によって意図した重合が停止してしまうおそれがあり、そのため、重合禁止剤の除去工程が必須となる。一方で、本実施の形態に係るアニオン交換樹脂の製造方法では、グラフト重合工程(II)において電離性放射線を照射してグラフト重合させるため、重合禁止剤の存在下でも重合反応が進行する。このことから、重合禁止剤の除去工程は必ずしも要しない。   The monomer may contain a polymerization inhibitor in order to prevent spontaneous polymerization during storage or distribution. In a general polymerization method, there is a possibility that the intended polymerization may be stopped by such a polymerization inhibitor, and therefore a step of removing the polymerization inhibitor is essential. On the other hand, in the method for producing an anion exchange resin according to the present embodiment, since the graft polymerization is performed by irradiating with ionizing radiation in the graft polymerization step (II), the polymerization reaction proceeds even in the presence of a polymerization inhibitor. For this reason, the removal process of a polymerization inhibitor is not necessarily required.

ハロゲン化炭化水素部位を有するモノマーを含むモノマー溶液の溶媒としては、そのモノマーが十分に溶解するものであれば特に限定されず、例えば、水、アルコール、アセトン、酢酸エチル等の一般的な溶媒や、上述の溶媒の2種以上の混合溶媒を用いることができる。その中でも、水による引火点の上昇及びアルコールによる非水系のモノマーに対する高い溶解性の両方が得られるという点や経済性の観点から、水と有機溶媒の混合溶媒を用いることが好ましい。   The solvent of the monomer solution containing a monomer having a halogenated hydrocarbon moiety is not particularly limited as long as the monomer is sufficiently dissolved. For example, a common solvent such as water, alcohol, acetone, ethyl acetate, A mixed solvent of two or more of the above-mentioned solvents can be used. Among them, it is preferable to use a mixed solvent of water and an organic solvent from the viewpoint that both the increase of the flash point by water and the high solubility in non-aqueous monomers by alcohol can be obtained and from the economical viewpoint.

混合溶媒を用いる場合、モノマー溶液中の有機溶媒の量は、特に限定されるものではないが、モノマー溶液の体積に対する有機溶媒の体積の比(有機溶媒の体積/モノマー溶液の体積)が0.2以上であることが好ましい。モノマー溶液の体積に対する有機溶媒の体積の比が0.2以上であることにより、高い引火点及び高い溶解性を兼ね備えた溶媒となる。なお、有機溶媒としては、特に限定されないが、アルコールを用いることが好ましく、非水系のモノマーの溶解性の観点から、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール等の低級アルコールを用いることがより好ましい。   When the mixed solvent is used, the amount of the organic solvent in the monomer solution is not particularly limited, but the ratio of the volume of the organic solvent to the volume of the monomer solution (volume of organic solvent / volume of monomer solution) is 0. It is preferable that it is 2 or more. When the ratio of the volume of the organic solvent to the volume of the monomer solution is 0.2 or more, the solvent has a high flash point and high solubility. In addition, although it does not specifically limit as an organic solvent, It is preferable to use alcohol, and it is more preferable to use lower alcohols, such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, from a soluble viewpoint of a non-aqueous monomer. preferable.

ここで、浸漬工程(I)において、例えば、モノマーの添加量、有機溶媒の添加量、純水の添加量等の条件を調整することによって、後述するグラフト重合工程(II)において、グラフト率を制御することができる。上述したような範囲のグラフト率を達成するためには、基材の質量に対するハロゲン化炭化水素部位を有するモノマーの添加量(ハロゲン化炭化水素部位を有するモノマー/基材)の質量の比としては、0.1〜3とすることが好ましく、0.5〜2とすることがより好ましい。特に、基材に対するハロゲン化炭化水素部位を有するモノマーの添加量を、0.5〜2とすることにより、高いグラフト率、アニオン回収率及びアニオン飽和吸着量を併せ持つアニオン交換樹脂が得られる。また、添加する有機溶媒はモノマーの2倍〜20倍量、添加する純水は3倍〜30倍量とすることが好ましい。   Here, in the dipping step (I), for example, by adjusting the conditions such as the addition amount of the monomer, the addition amount of the organic solvent, the addition amount of pure water, the graft ratio in the graft polymerization step (II) described later is set. Can be controlled. In order to achieve the graft ratio in the range as described above, the ratio of the amount of the monomer having a halogenated hydrocarbon moiety to the mass of the substrate (monomer having a halogenated hydrocarbon moiety / substrate) is as follows. 0.1 to 3 is preferable, and 0.5 to 2 is more preferable. In particular, an anion exchange resin having both a high graft rate, an anion recovery rate, and an anion saturated adsorption amount can be obtained by setting the amount of the monomer having a halogenated hydrocarbon moiety to the substrate to 0.5 to 2. The organic solvent to be added is preferably 2 to 20 times the amount of the monomer, and the pure water to be added is preferably 3 to 30 times the amount.

基材の質量に対するモノマー溶液の質量の比(モノマー溶液/基材)としては、特に限定されず、例えば、1以上であることが好ましく、2以上であることがより好ましい。基材の質量に対するモノマー溶液の質量比が1以上であることにより、モノマー溶液に基材を十分に浸漬させることができる。また、基材の質量に対するモノマー溶液の質量の比としては、例えば、30以下であることが好ましく、20以下であることが好ましい。基材の質量に対するモノマー溶液の質量の比が30以下であることにより、特に高いグラフト率、アニオン回収率及びアニオン飽和吸着量を併せ持つアニオン交換樹脂が得られる。   The ratio of the mass of the monomer solution to the mass of the base material (monomer solution / base material) is not particularly limited and is, for example, preferably 1 or more and more preferably 2 or more. When the mass ratio of the monomer solution to the mass of the substrate is 1 or more, the substrate can be sufficiently immersed in the monomer solution. Moreover, as a ratio of the mass of the monomer solution with respect to the mass of the substrate, for example, it is preferably 30 or less, and preferably 20 or less. When the ratio of the mass of the monomer solution to the mass of the substrate is 30 or less, an anion exchange resin having a particularly high graft rate, anion recovery rate, and anion saturated adsorption amount can be obtained.

なお、基材として、例えば中空状の繊維等、嵩高いものを用いることによりアニオンの吸着特性が向上することがある。このような場合には、グラフト反応を均一に進行させるために、モノマー溶液量を増加させる必要があり、その結果基材の質量に対するモノマー溶液の質量の比が30超となることもある。このような場合には、モノマー溶液の質量に対するモノマーの質量の比(モノマー/モノマー溶液)を、例えば、1.0以上にすることが好ましい。   In addition, the adsorption property of an anion may be improved by using a bulky material such as a hollow fiber, for example. In such a case, it is necessary to increase the amount of the monomer solution in order to allow the grafting reaction to proceed uniformly. As a result, the ratio of the mass of the monomer solution to the mass of the substrate may exceed 30. In such a case, the ratio of the mass of the monomer to the mass of the monomer solution (monomer / monomer solution) is preferably set to 1.0 or more, for example.

基材の質量に対するモノマーの質量の比(モノマー/基材)としては、特に限定されず、例えば、0.5以上であることが好ましく、1以上であることがより好ましい。基材の質量に対するモノマーの質量の比が0.5以上であることにより、基材にグラフト鎖を十分にグラフト重合させることにより、平衡時のクロム吸着量を向上させることができる。また、基材の質量に対するモノマーの質量の比としては、例えば、5以下であることが好ましく、4以下であることがより好ましい。基材の質量に対するモノマーの質量の比が5以下であることにより、アニオン交換樹脂表面に露出しないモノマーの量を抑制し、モノマーの使用量を削減できる。   The ratio of the mass of the monomer to the mass of the base material (monomer / base material) is not particularly limited and is, for example, preferably 0.5 or more, and more preferably 1 or more. When the ratio of the mass of the monomer to the mass of the substrate is 0.5 or more, the amount of chromium adsorbed at equilibrium can be improved by sufficiently graft polymerizing the graft chain on the substrate. Moreover, as a ratio of the mass of the monomer with respect to the mass of a base material, it is preferable that it is 5 or less, for example, and it is more preferable that it is 4 or less. When the ratio of the mass of the monomer to the mass of the substrate is 5 or less, the amount of monomer not exposed to the anion exchange resin surface can be suppressed, and the amount of monomer used can be reduced.

なお、浸漬工程(I)では、必須の態様ではないが、ハロゲン化炭化水素部位を含むモノマーを含むモノマー溶液に不活性ガスを吹き込み、溶存酸素を除去しておくことが好ましい。これにより、続くグラフト重合工程(II)においてモノマー溶液中の溶存酸素による重合停止反応を抑制し、グラフト率を向上させることができる。   In the immersion step (I), although it is not an essential aspect, it is preferable that an inert gas is blown into a monomer solution containing a monomer containing a halogenated hydrocarbon moiety to remove dissolved oxygen. Thereby, in the subsequent graft polymerization step (II), the polymerization termination reaction due to dissolved oxygen in the monomer solution can be suppressed, and the graft ratio can be improved.

また、浸漬工程(I)における雰囲気としては、特に限定されないが、アルゴンや窒素等の不活性ガス雰囲気であることが好ましい。これにより、グラフト重合工程(II)での重合反応時におけるモノマー溶液中の溶存酸素量を低減させることができ、その溶存酸素による重合停止反応を抑制してグラフト率を向上させることができる。   The atmosphere in the dipping step (I) is not particularly limited, but an inert gas atmosphere such as argon or nitrogen is preferable. Thereby, the amount of dissolved oxygen in the monomer solution at the time of the polymerization reaction in the graft polymerization step (II) can be reduced, the polymerization termination reaction due to the dissolved oxygen can be suppressed, and the graft ratio can be improved.

[グラフト重合工程(II)]
グラフト重合工程(II)は、ハロゲン化炭化水素部位を有するモノマーを含むモノマー溶液に浸漬した基材に、電離性放射線を照射し、モノマーを基材にグラフト重合させ、官能基修飾前の樹脂であるグラフト重合基材を得る工程である。
[Graft polymerization step (II)]
In the graft polymerization step (II), a base material immersed in a monomer solution containing a monomer having a halogenated hydrocarbon moiety is irradiated with ionizing radiation, and the monomer is graft-polymerized on the base material. This is a process for obtaining a graft-polymerized substrate.

ここで、基材として、繊維状そのまま、繊維を撚ってなる糸状、繊維若しくは繊維を撚ってなる糸を束ねてなる束状、繊維若しくは繊維を撚ってなる糸から構成されるカセ状、又は繊維若しくは繊維を撚ってなる糸から構成されるモールコード状のものを用いることにより、このグラフト重合工程(II)において、繊維の間や内部であってもモノマー溶液が連続的に供給され、繊維全体にわたって均一にグラフト重合鎖が形成することができる。   Here, as a base material, as a fiber, as it is, a yarn shape formed by twisting fibers, a bundle shape formed by bundling fibers or yarns twisted, and a cake shape constituted by yarns formed by twisting fibers or fibers In this graft polymerization step (II), a monomer solution is continuously supplied even between or inside the fibers by using a fiber cord or a thread cord made of twisted fibers. Thus, a graft polymer chain can be formed uniformly throughout the fiber.

また、グラフト重合工程(II)における電離性放射線の照射は、上述したようにハロゲン化炭化水素部位を有するモノマーを含むモノマー溶液に基材を浸漬し、その後、モノマー溶液に浸漬させた状態の基材に対して行う(以下、「同時照射」という)。具体的には、所定の容器内でハロゲン化炭化水素部位を有するモノマーを含むモノマー溶液に基材を浸漬し、その後、例えばその容器ごとガンマ線を照射することによりグラフト重合させる。   In addition, as described above, the irradiation of ionizing radiation in the graft polymerization step (II) is performed by immersing the substrate in a monomer solution containing a monomer having a halogenated hydrocarbon moiety, and then immersing the substrate in the monomer solution. (Hereinafter referred to as “simultaneous irradiation”). Specifically, the base material is immersed in a monomer solution containing a monomer having a halogenated hydrocarbon moiety in a predetermined container, and then, for example, the container is subjected to graft polymerization by irradiation with gamma rays.

ここで、モノマーを基材にグラフト重合させる場合、同時照射ではなく、モノマー溶液に基材を浸漬する前に電離性放射線の照射を施しておき、予め基材にラジカル活性点を発生させる手法(以下、「前照射」という)を用いて行うことが一般的である。このことは、非特許文献1にも示されており、モノマーの溶液に浸漬した基材に電離性放射線を照射する、いわゆる同時照射を施すと、その溶液中のモノマー間での重合のみが進行してホモポリマーを生成させ、基材へのグラフト化が殆ど進行しないと考えられている。   Here, when the monomer is graft-polymerized on the substrate, it is not simultaneous irradiation, but irradiation with ionizing radiation is performed before the substrate is immersed in the monomer solution, and radical active sites are generated on the substrate in advance ( Hereinafter, it is generally performed using “pre-irradiation”. This is also shown in Non-Patent Document 1, and when a substrate immersed in a monomer solution is irradiated with ionizing radiation, so-called simultaneous irradiation, only polymerization between monomers in the solution proceeds. Thus, it is considered that the homopolymer is produced and the grafting to the base material hardly proceeds.

これに対し、ハロゲン化炭化水素部位、好ましくはベンゼン環等の芳香族環構造を有するモノマーを用いることで、ホモポリマーの生成を抑えることができ、且つ同時照射によって基材へのグラフト化が効果的に進行する。このような同時照射によれば、例えば、モノマー溶液への基材の浸漬及び電離性放射線の照射を同一の装置内で行うことができるという利点を有し、簡易な方法により製造することができる。   On the other hand, by using a monomer having an aromatic ring structure such as a halogenated hydrocarbon moiety, preferably a benzene ring, it is possible to suppress the formation of a homopolymer, and grafting to a substrate is effective by simultaneous irradiation. It progresses. Such simultaneous irradiation has an advantage that, for example, immersion of the base material in the monomer solution and irradiation of ionizing radiation can be performed in the same apparatus, and it can be manufactured by a simple method. .

グラフト重合工程(II)における雰囲気としては、特に限定されないが、アルゴンや窒素等の不活性ガス雰囲気であることが好ましい。これにより、モノマー溶液中の溶存酸素による重合停止反応を抑制し、グラフト率を向上させることができる。   The atmosphere in the graft polymerization step (II) is not particularly limited, but is preferably an inert gas atmosphere such as argon or nitrogen. Thereby, the polymerization termination reaction due to dissolved oxygen in the monomer solution can be suppressed, and the graft ratio can be improved.

照射する電離性放射線の線量としては、特に限定されないが、1kGy以上とすることが好ましく、5kGy以上とすることがより好ましく、10kGy以上とすることがさらに好ましく、20kGy以上とすることが特に好ましい。1kGy以上の電離性放射線を基材に照射することで、グラフト重合の開始点となる、ラジカル活性点を十分に生成させることができる。一方で、基材に照射する電離性放射線の線量としては、200kGy以下とすることが好ましく、100kGy以下とすることがより好ましく、80kGy以下とすることがさらに好ましく、60kGy以下とすることが特に好ましい。基材に照射する電離性放射線の線量が200kGyを超えると、基材を構成する分子が切断され、基材に損傷が生じる可能性が高まる。また、照射する電離性放射線の線量が、特に20kGy以上60kGy以下であることにより、高いグラフト率、アニオン回収率及びアニオン飽和吸着量を併せ持つアニオン交換樹脂が得られる。   The dose of ionizing radiation to be irradiated is not particularly limited, but is preferably 1 kGy or more, more preferably 5 kGy or more, further preferably 10 kGy or more, and particularly preferably 20 kGy or more. By irradiating the base material with ionizing radiation of 1 kGy or more, radical active sites that serve as starting points for graft polymerization can be sufficiently generated. On the other hand, the dose of ionizing radiation applied to the substrate is preferably 200 kGy or less, more preferably 100 kGy or less, further preferably 80 kGy or less, and particularly preferably 60 kGy or less. . When the dose of ionizing radiation applied to the substrate exceeds 200 kGy, the molecules constituting the substrate are cut, and the possibility of damage to the substrate increases. Moreover, when the dose of ionizing radiation to be irradiated is 20 kGy or more and 60 kGy or less, an anion exchange resin having both a high graft rate, an anion recovery rate, and an anion saturated adsorption amount can be obtained.

また、基材に照射する電離性放射線としては、特に限定されるものではなく、アルファ線、ベータ線、ガンマ線、エックス線、電子線、紫外線等を用いることができる。その中でも、工業的に適用が容易である点でガンマ線又は電子線を用いることが好ましく、物質への透過性が高い点でガンマ線を用いることが特に好ましい。   Moreover, it does not specifically limit as ionizing radiation irradiated to a base material, An alpha ray, a beta ray, a gamma ray, an X ray, an electron beam, an ultraviolet-ray, etc. can be used. Among them, it is preferable to use a gamma ray or an electron beam because it is industrially easy to apply, and it is particularly preferable to use a gamma ray because it has a high permeability to a substance.

グラフト重合工程(II)におけるグラフト重合の、上記式(1)によって算出されるアニオン交換樹脂のグラフト率としては、特に限定されないが、好ましくは10%以上、より好ましくは30%以上となるように反応させる。アニオン交換樹脂のグラフト率を10%以上にすることで、アニオン交換樹脂がアニオンを効果的に吸着できる。アニオン交換樹脂のグラフト率を30%以上にすることで、アニオンの吸着量を高めることができる。一方で、グラフト率は、好ましくは200%以下、より好ましくは150%以下となるように反応させる。アニオン交換樹脂のグラフト率が200%を超えると、アニオンの吸着能の向上効果は少なく、むしろ樹脂の強度が低下するおそれがある。   The graft ratio of the anion exchange resin calculated by the above formula (1) in the graft polymerization step (II) is not particularly limited, but is preferably 10% or more, more preferably 30% or more. React. By setting the graft ratio of the anion exchange resin to 10% or more, the anion exchange resin can effectively adsorb the anion. By setting the graft ratio of the anion exchange resin to 30% or more, the amount of anion adsorbed can be increased. On the other hand, the reaction is performed so that the graft ratio is preferably 200% or less, more preferably 150% or less. When the graft ratio of the anion exchange resin exceeds 200%, the effect of improving the anion adsorption ability is small, and the strength of the resin may be lowered.

[洗浄工程(III)]
洗浄工程(III)は、グラフト重合によりハロゲン化炭化水素が導入されたグラフト重合基材を、ルイス塩基性有機溶剤で洗浄し、モノマー同士の反応により生成した不純物としてのホモポリマー(副生成物)を洗浄除去する工程である。
[Washing step (III)]
The washing step (III) is a homopolymer (by-product) as an impurity produced by a reaction between monomers by washing a graft polymerization base material into which a halogenated hydrocarbon has been introduced by graft polymerization with a Lewis basic organic solvent. Is a step of washing and removing.

上述したように、ハロゲン化炭化水素部位を含むモノマーを使用することで、グラフト重合工程(II)において同時照射法を適用しても、ホモポリマーの生成を抑えることができるが、それでも少量のホモポリマーは生成する可能性がある。   As described above, the use of a monomer containing a halogenated hydrocarbon moiety can suppress the formation of a homopolymer even if the simultaneous irradiation method is applied in the graft polymerization step (II). Polymers can form.

そこで、グラフト重合工程(II)において生成する副生成物としてのホモポリマーを洗浄することにより、グラフト重合基材から、効率的にホモポリマーを処理でき、その結果として得られるアニオン交換樹脂は、高いアニオン吸着能を有する。   Therefore, by washing the homopolymer as a by-product generated in the graft polymerization step (II), the homopolymer can be efficiently processed from the graft polymerization base material, and the resulting anion exchange resin is high. Has anion adsorption ability.

洗浄溶媒としては、炭化水素系溶媒(ヘキサン、トルエン等)、アルコール系溶媒(メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等)、ルイス塩基性有機溶剤、水酸化ナトリウム水溶液等が挙げられる。このうち、環境負荷への影響やホモポリマーに対する洗浄能力の観点から、ルイス塩基性有機溶剤又は水酸化ナトリウム水溶液を用いることが好ましい。   Examples of the cleaning solvent include hydrocarbon solvents (hexane, toluene, etc.), alcohol solvents (methanol, ethanol, propanol, butanol, etc.), Lewis basic organic solvents, aqueous sodium hydroxide, and the like. Among these, it is preferable to use a Lewis basic organic solvent or a sodium hydroxide aqueous solution from the viewpoint of the influence on the environmental load and the ability to clean the homopolymer.

ルイス塩基性有機溶剤としては、特に限定されないが、例えば、酢酸−2−メトキシ−1−メチルエチル、エステル類(酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸n−プロピル、酢酸イソブチル、酢酸イソプロピル)、ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、ジエチルケトン、メチル−n−ブチルケトン、メチルブチルイソブチルケトン、メチルアミルケトン、メチルイソアミルケトン)、エーテル類(ジエチルエーテル、イソプロピルエーテル、エチルプロピルエーテル、n−ブチルエーテル、ジオキサン)、メチルアニリン、ジメチルアニリン、ピリジン、ブチロニトリル、N,N−ジメチルホルムアミド、アニリン、N,N−ジメチルアニリン、エタノールアミン、ジプロピルアミン、プロピルアミン、ジエチルアミン、シクロヘキシルアミン、エチレンジアミン、n−ブチルアミン、t−ブチルアミン、トリエチレンアミン、アセトニトリル、プロピオニトリル、ビチロニトリル、カクロニトリル、ベンゾニトリルプロピオニトリル、ジメチルスルホキシド、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルアセトアミド、ジエチルアセトアミド、ジエチルホルムアミド等を用いることができる。その中でも、洗浄能が高く、環境や人体への負荷の観点から、酢酸−2−メトキシ−1−メチルエチルを用いることが好ましい。   Examples of the Lewis basic organic solvent include, but are not limited to, for example, 2-methoxy-1-methylethyl acetate, esters (methyl acetate, ethyl acetate, n-butyl acetate, n-propyl acetate, isobutyl acetate, isopropyl acetate ), Ketones (acetone, methyl ethyl ketone, methyl propyl ketone, diethyl ketone, methyl-n-butyl ketone, methyl butyl isobutyl ketone, methyl amyl ketone, methyl isoamyl ketone), ethers (diethyl ether, isopropyl ether, ethyl propyl ether, n -Butyl ether, dioxane), methylaniline, dimethylaniline, pyridine, butyronitrile, N, N-dimethylformamide, aniline, N, N-dimethylaniline, ethanolamine, dipropylamine, propylamido , Diethylamine, cyclohexylamine, ethylenediamine, n-butylamine, t-butylamine, triethyleneamine, acetonitrile, propionitrile, vityronitrile, capronitrile, benzonitrilepropionitrile, dimethylsulfoxide, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylacetamide, Diethylacetamide, diethylformamide and the like can be used. Among them, it is preferable to use 2-methoxy-1-methylethyl acetate from the viewpoint of high detergency and load on the environment and human body.

ルイス塩基性有機溶剤で洗浄する場合、その後さらに、アルコール類又はアセトン等の水溶性有機溶剤を用いて洗浄して親水化することが好ましい。非水溶性のルイス塩基性有機溶剤により洗浄し、このルイス塩基性有機溶剤がグラフト重合基材に残存すると、後述する修飾工程(IV)における三級アミンの修飾反応を阻害する。したがって、アルコール類又はアセトン等の水溶性有機溶剤を用いて、グラフト重合基材の表面及び内部を親水化することにより、修飾工程(IV)における三級アミンの修飾反応をスムーズに進行させることができる。このような理由から、グラフト重合基材をルイス塩基性有機溶剤で洗浄した後に、すぐに水で洗浄せずに、水溶性有機溶剤を用いて洗浄することが好ましい。   In the case of washing with a Lewis basic organic solvent, it is preferably further washed with a water-soluble organic solvent such as alcohols or acetone to make it hydrophilic. When the Lewis basic organic solvent is washed with a water-insoluble Lewis basic organic solvent and this Lewis basic organic solvent remains on the graft polymerization substrate, the modification reaction of the tertiary amine in the modification step (IV) described later is inhibited. Therefore, the modification reaction of the tertiary amine in the modification step (IV) can proceed smoothly by hydrophilizing the surface and inside of the graft polymerization base material using a water-soluble organic solvent such as alcohols or acetone. it can. For this reason, it is preferable to wash the graft polymerization substrate with a Lewis basic organic solvent and then immediately with a water-soluble organic solvent, not with water.

アルコール類としては、水酸基を有する溶媒であれば、特に限定されるものでなく、具体的には、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール等を用いることができる。このうち、沸点の高さに基づく取扱いの容易性、ホモポリマーの除去能等の観点から、2−プロパノールを用いることが好ましい。   The alcohol is not particularly limited as long as it is a solvent having a hydroxyl group, and specifically, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol and the like can be used. Of these, 2-propanol is preferably used from the viewpoint of easy handling based on the high boiling point, homopolymer removal ability, and the like.

水酸化ナトリウム水溶液の濃度としては、特に限定されるものではないが、例えば、0.1mol/L以上であることが好ましく、0.5mol/L以上であることがより好ましく、1.0mol/L以上であることがさらに好ましい。水酸化ナトリウム水溶液の濃度が0.1mol/L以上であることにより、特に高い洗浄能を有する。また、水酸化ナトリウム水溶液の濃度としては、10mol/L以下であることが好ましく、8mol/L以下であることがより好ましく、5mol/L以下であることがさらに好ましい。水酸化ナトリウム水溶液の濃度が10mol/L以下であることにより、基材が劣化せずに強度を維持することができる。   The concentration of the aqueous sodium hydroxide solution is not particularly limited. For example, it is preferably 0.1 mol / L or more, more preferably 0.5 mol / L or more, and 1.0 mol / L. More preferably, it is the above. When the concentration of the sodium hydroxide aqueous solution is 0.1 mol / L or more, it has particularly high detergency. Moreover, as a density | concentration of sodium hydroxide aqueous solution, it is preferable that it is 10 mol / L or less, It is more preferable that it is 8 mol / L or less, It is further more preferable that it is 5 mol / L or less. When the concentration of the aqueous sodium hydroxide solution is 10 mol / L or less, the strength can be maintained without deterioration of the base material.

洗浄の具体的手段としては、特に限定されず、洗濯機やチーズ染色機を用いることができる。また、超音波洗浄機を用いることができる。   The specific means for washing is not particularly limited, and a washing machine or a cheese dyeing machine can be used. Further, an ultrasonic cleaning machine can be used.

洗濯機としては、家庭用のもの及び工業用のものいずれを用いることもできる。また、洗濯機としては、洗濯槽を真横や斜めに回転させ、ルイス塩基性有機溶剤を吸った繊維が上から下に落ちることで叩き洗いをするドラム式洗濯機や、縦型の洗濯槽にルイス塩基性有機溶剤を溜めて繊維を浸し、洗濯槽の底の回転羽根を回して撹拌流水によって繊維を撹拌してもみ洗いをする縦型洗濯機等を用いることができる。   As the washing machine, either a household machine or an industrial machine can be used. In addition, as a washing machine, the washing tub is rotated to the side or at an angle, and the fiber that has absorbed the Lewis basic organic solvent falls from the top to the bottom. It is possible to use a vertical washing machine or the like in which Lewis basic organic solvent is stored and the fibers are immersed, and the rotating blades at the bottom of the washing tub are rotated to stir the fibers by stirring and running water.

チーズ染色機は、一般にはボビンに巻かれた繊維又は糸の染色のために用いるものであるが、これをボビンに巻かれた繊維又は糸の洗浄のために用いる。このように、チーズ染色機を用いることにより低コストでグラフト重合基材を洗浄することができる。   A cheese dyeing machine is generally used for dyeing fibers or yarns wound around bobbins, but is used for washing fibers or yarns wound around bobbins. Thus, a graft polymerization base material can be washed at low cost by using a cheese dyeing machine.

基材として例えば繊維状のナイロンを用いる場合において、繊度が800dtex程度を超えると嵩高くなり、繊度1000dtexのナイロンを1kg洗浄するために10Lの容器が必要となるが、洗濯機やチーズ染色機を用いると、例えば超音波洗浄等と比較して、防爆型の高額な設備を要さずコストを低くしながら大量生産が可能となる。   For example, in the case of using fibrous nylon as a base material, if the fineness exceeds about 800 dtex, it becomes bulky, and a 10 L container is required to wash 1 kg of nylon with a fineness of 1000 dtex. When used, for example, as compared with ultrasonic cleaning or the like, mass production is possible while lowering costs without requiring expensive explosion-proof equipment.

[修飾工程(IV)]
修飾工程(IV)は、グラフト重合によりハロゲン化炭化水素が導入されたグラフト重合基材に対して三級アミンを反応させ、ハロゲン化四級アンモニウム塩を形成させることで、そのグラフト重合基材にアニオン交換能を付与する工程である。
[Modification step (IV)]
In the modification step (IV), a tertiary amine is reacted with a graft polymerization base material into which a halogenated hydrocarbon has been introduced by graft polymerization to form a halogenated quaternary ammonium salt. This is a step of imparting anion exchange ability.

上述のハロゲン化炭化水素と三級アミンとによりハロゲン化四級アンモニウム塩を形成する反応は、メンシュトキン反応と呼ばれる。この反応により生成したハロゲン化四級アンモニウム塩は、アニオン交換能を有する。   The reaction of forming a halogenated quaternary ammonium salt with the above-mentioned halogenated hydrocarbon and a tertiary amine is referred to as the Menstkin reaction. The halogenated quaternary ammonium salt produced by this reaction has an anion exchange ability.

修飾工程(IV)における三級アミンのグラフト鎖に対する付加反応の反応条件としては、一般的なメンシュトキン反応の条件を採用することができる。   As the reaction conditions for the addition reaction to the graft chain of the tertiary amine in the modification step (IV), general conditions for the Menstkin reaction can be employed.

三級アミンとしては、三級のアミノ基を含む化合物であれば特に限定されないが、具体的には、トリメチルアミン、N,N’−ジメチルエチルアミン、N,N’−ジメチルイソプロピルアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルジアミノメタン、トリス(ジメチルアミノ)メタン、N,N’−ジエチルメチルアミン、N,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N’−ジメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’’,N’’−ペンタメチルジエチレントリアミン、トリエチルアミン、N,N,N’,N’−テトラメチル−1,3−ジアミノプロパン、N,N,N’−トリメチルエチレンジアミン、トリス[2−(ジメチルアミノ)エチル]アミン、N−ブチルジメチルアミン、N,N’−ジイソプロピルエチルアミン、トリエチレンジアミン、N,N’−ジメチルピペラジン等を用いることができる。この中でも、高いアニオン交換能を有することから、トリエチレンジアミンが好ましい。   The tertiary amine is not particularly limited as long as it is a compound containing a tertiary amino group. Specifically, trimethylamine, N, N′-dimethylethylamine, N, N′-dimethylisopropylamine, N, N, N ′, N′-tetramethyldiaminomethane, tris (dimethylamino) methane, N, N′-diethylmethylamine, N, N′-tetramethylethylenediamine, N, N′-dimethylethylenediamine, N, N, N ′ , N ″, N ″ -pentamethyldiethylenetriamine, triethylamine, N, N, N ′, N′-tetramethyl-1,3-diaminopropane, N, N, N′-trimethylethylenediamine, tris [2- ( Dimethylamino) ethyl] amine, N-butyldimethylamine, N, N′-diisopropylethylamine, triethyl Diamine, N, can be used N'- dimethylpiperazine, and the like. Among these, triethylenediamine is preferable because it has high anion exchange ability.

以下、本発明の実施例を示してさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although the Example of this invention is shown and demonstrated in detail, this invention is not limited to these Examples at all.

〔実施例1〕
(試料の調製)
高分子材料である基材として、ナイロン6繊維(東レ製940T−68−255)を1束あたり200g単位でカセ巻きし、5束のカセ(計1kg)を、φ210mmの14L円筒容器に量り取った。
[Example 1]
(Sample preparation)
As a base material that is a polymer material, nylon 6 fiber (940T-68-255 manufactured by Toray Industries Inc.) is wound in units of 200 g per bundle, and 5 bundles (1 kg in total) are weighed into a 14 L cylindrical container with a diameter of 210 mm. It was.

次いで、円筒容器に、4−(クロロメチル)スチレン(AGCセイミケミカル社製CMS−14)1.5Lと、2−プロパノール4.25Lと、純水4.25Lとからなるモノマー溶液を入れ、基材をモノマー溶液中に浸漬させた。容器内は窒素ガスで置換して酸素を除去した後密閉した。   Next, a monomer solution composed of 1.5 L of 4- (chloromethyl) styrene (AGC Seimi Chemical Co., Ltd. CMS-14), 4.25 L of 2-propanol, and 4.25 L of pure water was placed in a cylindrical container. The material was immersed in the monomer solution. The inside of the container was sealed with nitrogen gas after removing oxygen.

その後、60Coを線源に持つガンマ線照射装置により、容器ごとガンマ線を40kGyの線量で照射した。 Then, the gamma ray was irradiated with the dose of 40 kGy with the container by the gamma ray irradiation apparatus which has 60 Co as a radiation source.

ガンマ線照射後に得られた試料を、反応容器の半径方向に5等分、上下方向に3等分した計15点から試料採取し、酢酸−2−メトキシ−1−メチルエチルを用いて、超音波洗浄で試料を洗浄した。洗浄した基材は、2−プロパノールを用いて基材を親水化し、さらに水で洗浄した。得られたグラフト重合試料をウォーターバスに入れ、トリエチレンジアミン(TEDA)の5質量%水溶液中で、85℃で3時間反応させた。その後、洗浄し、室温で乾燥し、アニオン交換樹脂試料を得た。   Samples obtained after gamma irradiation were sampled from a total of 15 points divided into 5 equal parts in the radial direction of the reaction vessel and 3 equal parts in the vertical direction, and ultrasonication was performed using 2-methoxy-1-methylethyl acetate. The sample was washed with a wash. The washed substrate was hydrophilized with 2-propanol and further washed with water. The obtained graft polymerization sample was put in a water bath and reacted at 85 ° C. for 3 hours in a 5 mass% aqueous solution of triethylenediamine (TEDA). Thereafter, it was washed and dried at room temperature to obtain an anion exchange resin sample.

(平衡クロム吸着量の測定)
得られたアニオン交換樹脂のアニオン交換能を確認するため、アニオン交換樹脂をクロム溶液に浸漬した後、平衡に達した後のアニオン交換樹脂に対するクロム吸着量を算出した。
(Measurement of equilibrium chromium adsorption)
In order to confirm the anion exchange ability of the obtained anion exchange resin, after the anion exchange resin was immersed in a chromium solution, the amount of chromium adsorbed on the anion exchange resin after reaching equilibrium was calculated.

具体的には、容量100mlビーカーに、得られたアニオン交換樹脂(クロム吸着用樹脂)50mgと、pH8.0に調整したCr6+濃度100mg/lの二クロム酸カリウム水溶液を入れ、室温で24時間撹拌した後に、濾過により吸着樹脂とCr6+濾液とを分離した。回収された濾液について誘導結合プラズマ発光分光分析(ICP−AES分析)を行い、Cr6+濃度を測定し、以下の式(2)に基づき、Cr6+吸着平衡時のCr6+吸着量を算出した。 Specifically, 50 mg of the obtained anion exchange resin (chromium adsorption resin) and a potassium dichromate aqueous solution with a Cr 6+ concentration of 100 mg / l adjusted to pH 8.0 were placed in a 100 ml beaker at room temperature for 24 hours. After stirring, the adsorption resin and the Cr 6+ filtrate were separated by filtration. For recovered filtrate inductively coupled plasma emission spectroscopy performed (ICP-AES analysis) measures the Cr 6+ concentration, based on the equation (2) below was calculated Cr 6+ adsorption amount when Cr 6+ adsorption equilibrium.

平衡クロム吸着量[mg/g−adsorbent]
=(Cr6+初期濃度[mg/l]−Cr6+吸着後濃度[mg/l])×二クロム酸カリウム水溶液の容量[l]/イオン交換樹脂質量[g] ・・・ (2)
Equilibrium chromium adsorption [mg / g-adsorbent]
= (Cr 6 + initial concentration [mg / l] -Cr 6 + concentration after adsorption [mg / l]) × capacitance of potassium dichromate aqueous solution [l] / ion exchange resin mass [g] (2)

採取した試料の平衡クロム吸着量にはばらつきがあり、これらのうち平衡クロム吸着量の最大値に対する最小値の比は0.8であった。最大値は容器の外側付近から採取した試料から、最小値は容器の内側付近から採取した試料から得られており、ガンマ線照射量がより大きい外側でグラフト重合がより進行したと考えられる。   There was a variation in the equilibrium chromium adsorption amount of the collected samples, and the ratio of the minimum value to the maximum value of the equilibrium chromium adsorption amount among these was 0.8. The maximum value was obtained from the sample collected from the outside of the container, and the minimum value was obtained from the sample collected from the inside of the container. It is considered that the graft polymerization proceeded further on the outside where the gamma ray irradiation amount was larger.

〔実施例2〕
基材として、ナイロン6繊維(東レ製940T−68−255)1kgを繊維状のまま60cm×60cmの洗濯ネットに詰めて用いた以外、実施例1と同様に試料を作製した。
[Example 2]
A sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that 1 kg of nylon 6 fiber (940T-68-255 manufactured by Toray Industries Inc.) was used as a base material in a 60 cm × 60 cm laundry net in the form of a fiber.

採取した試料の平衡クロム吸着量にはばらつきがあり、これらのうち平衡クロム吸着量の最大値に対する最小値の比は0.8であった。   There was a variation in the equilibrium chromium adsorption amount of the collected samples, and the ratio of the minimum value to the maximum value of the equilibrium chromium adsorption amount among these was 0.8.

〔実施例3〕
基材として、ナイロン6繊維(東レ製940T−68−255)を組紐加工し、モールコード状に加工し、1kg切り取って用いた以外、実施例1と同様に試料を作製した。
Example 3
A sample was prepared in the same manner as in Example 1 except that nylon 6 fiber (940T-68-255 manufactured by Toray Industries, Inc.) was braided as a base material, processed into a molding cord, and 1 kg was cut out and used.

採取した試料の平衡クロム吸着量にはばらつきがあり、これらのうち平衡クロム吸着量の最大値に対する最小値の比は0.6であった。   There was a variation in the equilibrium chromium adsorption amount of the collected samples, and among these, the ratio of the minimum value to the maximum value of the equilibrium chromium adsorption amount was 0.6.

〔比較例1〕
基材として、ナイロン6繊維(東レ製940T−68−255)1kgをボビンに巻きとり、巻き密度0.2のチーズ形状に加工して用いた以外は、すべて実施例1と同様に作業した。
[Comparative Example 1]
Except that 1 kg of nylon 6 fiber (940T-68-255 manufactured by Toray Industries, Inc.) was wound around a bobbin as a substrate and processed into a cheese shape having a winding density of 0.2, all operations were performed in the same manner as in Example 1.

採取した試料の平衡クロム吸着量にはばらつきがあり、これらのうち平衡クロム吸着量の最大値に対する最小値の比は0.2であった。   The amount of adsorption of the equilibrium chromium of the collected samples varied, and the ratio of the minimum value to the maximum value of the adsorption amount of equilibrium chromium among these was 0.2.

表1は、実施例1〜3及び比較例1の基材たる繊維がなす形状、その基材中の繊維に印加されている張力及び平衡クロム吸着量の最小値/最大値を示す。   Table 1 shows the shapes formed by the fibers as the base materials of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, the tension applied to the fibers in the base materials, and the minimum / maximum values of the equilibrium chromium adsorption amount.

表1から、繊維が密集していないカセ巻きの繊維を用いた実施例1やほどいた繊維を用いた実施例2では、同じロットから複数採取した試料において平衡クロム吸着量の最小値/最大値が0.8であり、また、モールコード状の繊維を用いた実施例3では平衡クロム吸着量の最小値/最大値が0.6であり、同じロット内での差異が小さかった。これに対し、チーズ状の繊維を用いた比較例1では、平衡クロム吸着量の最小値/最大値が0.2であり、実施例1〜3に比べて同じロットでも差異が大きかった。   From Table 1, in Example 1 using casserole-wound fibers in which the fibers are not dense and Example 2 using unraveled fibers, the minimum / maximum value of the equilibrium chromium adsorption amount in a plurality of samples taken from the same lot Was 0.8, and in Example 3 using a Mole cord-like fiber, the minimum / maximum value of the equilibrium chromium adsorption amount was 0.6, and the difference within the same lot was small. On the other hand, in Comparative Example 1 using cheese-like fibers, the minimum / maximum value of the equilibrium chromium adsorption amount was 0.2, and the difference was large even in the same lot as compared with Examples 1 to 3.

比較例1において、チーズの内部では繊維のグラフト重合が十分に進行せず、それにより三級アミンにより修飾されず、同じロット内で平衡クロム吸着量の差異が大きかったと考えられる。より具体的には、チーズ状の繊維のように繊維に張力をかけて巻かれたものは、繊維同士が密着しており、繊維間へモノマー溶液が供給されにくく、繊維同士が密着している部分にラジカルが発生しても、モノマーが供給されにくいためにその部分だけグラフト重合が進行しなかったと考えられる。   In Comparative Example 1, it is considered that the graft polymerization of the fiber did not proceed sufficiently inside the cheese, and thus was not modified with the tertiary amine, and the difference in the equilibrium chromium adsorption amount was large within the same lot. More specifically, in the case where the fiber is tensioned and wound like a cheese-like fiber, the fibers are in close contact with each other, the monomer solution is hardly supplied between the fibers, and the fibers are in close contact with each other. Even if radicals are generated in the part, it is considered that the graft polymerization did not proceed only in that part because the monomer is difficult to be supplied.

また、カセ巻きを用いた実施例1や繊維をそのまま用いた実施例2は、モールコード状の繊維を用いた実施例3に比べて、同じロット内で平衡クロム吸着量の差異が小さかった。これはカセ巻きの繊維や繊維そのままの場合には、繊維が密集する部分がないのに対し、モールコード状の繊維では芯材付近は編みこまれていて柔軟性がなく、繊維同士が密に接しており、その部分だけグラフト重合が進行しなかったと考えられる。   In addition, Example 1 using casket winding and Example 2 using fibers as they were had less difference in the amount of equilibrium chromium adsorbed in the same lot than Example 3 using mole cord-like fibers. This is because there is no portion where the fibers are densely packed in the case of a casket-wrapped fiber or a fiber as it is, but in the case of a mall cord fiber, the vicinity of the core material is knitted and inflexible, and the fibers are closely packed together. It is considered that graft polymerization did not proceed only in that portion.

以上のことから、繊維に張力が印加されていなく、また繊維が密集していない形状の基材を用いることで、より高いアニオン交換能を得られることが分かった。   From the above, it was found that higher anion exchange ability can be obtained by using a base material having a shape in which no tension is applied to the fibers and the fibers are not densely packed.

Figure 2019188318
Figure 2019188318

Claims (1)

ハロゲン化炭化水素部位を有するモノマーを含むモノマー溶液に、繊維状の基材を浸漬させる浸漬工程と、
前記モノマー溶液に浸漬させた基材に電離性放射線を照射し、前記モノマーを該基材にグラフト重合させ、グラフト重合基材を得るグラフト重合工程と、
前記グラフト重合基材に三級アミンを修飾する修飾工程と、を有し、
前記基材は、繊維状そのまま、繊維を撚ってなる糸状、繊維又は繊維を撚ってなる糸を束ねてなる束状、繊維又は繊維を撚ってなる糸から構成されるカセ状、及び繊維又は繊維を撚ってなる糸から構成されるモールコード状からなる群から選択される1以上の状態である
アニオン交換樹脂の製造方法。

An immersion step of immersing the fibrous base material in a monomer solution containing a monomer having a halogenated hydrocarbon moiety;
A graft polymerization step of irradiating the base material immersed in the monomer solution with ionizing radiation, graft polymerization of the monomer onto the base material, and obtaining a graft polymerization base material;
A modification step of modifying a tertiary amine on the graft polymerization substrate,
The base material is in the form of a fiber, a yarn formed by twisting fibers, a bundle formed by bundling fibers or yarns twisted, a cake formed of fibers or yarns formed by twisting fibers, and A method for producing an anion exchange resin, wherein the anion exchange resin is in one or more states selected from the group consisting of a fiber cord or a mall cord formed of yarns formed by twisting fibers.

JP2018083398A 2018-04-24 2018-04-24 Method for producing anion exchange resin Pending JP2019188318A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018083398A JP2019188318A (en) 2018-04-24 2018-04-24 Method for producing anion exchange resin

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018083398A JP2019188318A (en) 2018-04-24 2018-04-24 Method for producing anion exchange resin

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2019188318A true JP2019188318A (en) 2019-10-31

Family

ID=68388567

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018083398A Pending JP2019188318A (en) 2018-04-24 2018-04-24 Method for producing anion exchange resin

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2019188318A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Xu et al. Ultrahigh and economical uranium extraction from seawater via interconnected open-pore architecture poly (amidoxime) fiber
US11247191B2 (en) Amidoxime-functionalized materials and their use in extracting metal ions from liquid solutions
US9433920B2 (en) Fiber-based adsorbents having high adsorption capacities for recovering dissolved metals and methods thereof
JP5999688B2 (en) Radioactive strontium adsorbing material, method for producing the same, and method for removing radioactive substances using the same
JP2014071004A (en) Water treatment method and device in nuclear power plant
JP2019188318A (en) Method for producing anion exchange resin
JP2019189739A (en) Method for producing anion exchange resin
JP2019189738A (en) Method for producing anion exchange resin
JP2019189740A (en) Method for producing anion exchange resin
JP2017025316A (en) Anion exchange resin and method for production thereof
JP2016024183A (en) Radioactive iodine removal material and method for producing the same, and radioactive iodine removal method
JP2019189741A (en) Method for producing anion exchange resin
EP3590589A1 (en) Filter
JP2002332321A (en) Method for subjecting fibrous substance to radiation graft polymerization treatment and its apparatus
JP2019189778A (en) Anion exchange resin and manufacturing method thereof
JP2018070767A (en) Production method of anion exchange resin
JP2018070766A (en) Production method of anion exchange resin
JP2018070696A (en) Production method of anion exchange resin
JP6693062B2 (en) Hexavalent chromium recovery resin and method for producing the same
JP2019189774A (en) Anion exchange resin and manufacturing method thereof
JP2015087369A (en) Strontium removal method by fiber formed by introducing iminodiacetic group to graft chain
KR101711722B1 (en) Manufacture system for adsorbent
JP2018069232A (en) Production method of anion exchange resin
JP6172671B2 (en) Environmentally friendly anion exchanger and method for producing the same
KR20220016699A (en) Method of Preparing KCuHCF Embedded Electrospun Membrane for Cesium Removal