JP2019205418A - Process for producing vanadium-reduced beverage and process for removing vanadium - Google Patents

Process for producing vanadium-reduced beverage and process for removing vanadium Download PDF

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由莉佳 矢島
Yukari Yajima
由莉佳 矢島
英行 若林
Hideyuki Wakabayashi
英行 若林
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Abstract

To provide: a process for producing vanadium-reduced beverage, that is excellent in vanadium removal efficiency; and a process for removing vanadium from vanadium-containing aqueous solution.SOLUTION: According to the present invention, a process for producing vanadium content-reduced beverage comprising a step in which a beverage or raw material liquid thereof and a polymer substrate carrying tannic acid are brought into contact, and a process for removing vanadium from vanadium-containing aqueous solution, comprising a step in which a vanadium-containing aqueous solution and a polymer substrate carrying tannic acid are brought into contact are provided.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、バナジウム低減飲料の製造方法およびバナジウムの除去方法に関する。本発明はまた、バナジウムの回収方法およびバナジウム吸着剤に関する。   The present invention relates to a method for producing a vanadium-reducing beverage and a method for removing vanadium. The present invention also relates to a method for recovering vanadium and a vanadium adsorbent.

バナジウムは、糖尿病改善効果や美容効果等の健康機能性を有することが確認されており、機能性食品素材として注目されている。このため近年では、バナジウムを含有する飲食品が開発されている。一方、バナジウムは、飲料製造の分野においては香味劣化、異臭および沈殿といった飲料の品質に関わる問題を引き起こす原因物質でもある。   Vanadium has been confirmed to have health functionalities such as diabetes improvement effect and beauty effect, and has attracted attention as a functional food material. For this reason, in recent years, foods and beverages containing vanadium have been developed. On the other hand, vanadium is also a causative substance that causes problems related to beverage quality such as flavor deterioration, off-flavour, and precipitation in the field of beverage production.

バナジウムは、水溶液中においてはイオンとして存在しており、その性質を利用したバナジウムイオンの低減、除去および回収方法について、これまで様々な技術が開示されている。代表的な技術としては、バナジウム溶解水に陽イオン交換樹脂カラムを使用してバナジウムを低減する方法が挙げられる(特許文献1)。しかし、天然水等の水溶液中には複数の金属イオンが存在しており、バナジウムを選択的に低減または除去する方法が求められていた。一方で、バナジウムはレアメタルとして幅広く工業利用されており、需要を満たすためバナジウムを自然界から回収する方法が開発されている(特許文献2)。   Vanadium exists as an ion in an aqueous solution, and various techniques have been disclosed so far for methods for reducing, removing, and recovering vanadium ions using their properties. As a representative technique, there is a method of reducing vanadium using a cation exchange resin column in vanadium-dissolved water (Patent Document 1). However, a plurality of metal ions are present in an aqueous solution such as natural water, and a method for selectively reducing or removing vanadium has been demanded. On the other hand, vanadium is widely used industrially as a rare metal, and a method for recovering vanadium from nature has been developed to satisfy demand (Patent Document 2).

特開2015−188848号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-188848 特開昭59−227728号公報JP 59-227728 A

本発明は、バナジウム除去効率に優れた、バナジウム低減飲料の製造方法と、バナジウム含有水溶液からバナジウムを除去する方法を提供することを目的とする。本発明はまた、バナジウム含有水溶液からバナジウムを回収する方法と、バナジウム吸着剤を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the manufacturing method of the vanadium reduction drink excellent in vanadium removal efficiency, and the method of removing vanadium from vanadium containing aqueous solution. Another object of the present invention is to provide a method for recovering vanadium from a vanadium-containing aqueous solution and a vanadium adsorbent.

本発明者らは今般、放射線グラフト重合法によってタンニン酸を担持してなるナイロン繊維体を作製し、このナイロン繊維体とバナジウム含有水溶液とを接触させたところ、上記ナイロン繊維体が優れたバナジウム除去能を有すること、また該除去能がバナジウム選択的であることを見出した。本発明者らはまた、バナジウムを吸着した上記ナイロン繊維体を再生処理に付すことで、ナイロン繊維体に吸着したバナジウムを高効率で回収できることを確認した。本発明はこれらの知見に基づくものである。   The inventors of the present invention have recently produced a nylon fiber body carrying tannic acid by a radiation graft polymerization method, and contacting the nylon fiber body with a vanadium-containing aqueous solution. As a result, the nylon fiber body has excellent vanadium removal. And the removal ability was found to be vanadium selective. The present inventors have also confirmed that the vanadium adsorbed on the nylon fiber can be recovered with high efficiency by subjecting the nylon fiber adsorbed with vanadium to a regeneration treatment. The present invention is based on these findings.

本発明によれば以下の発明が提供される。
[1]飲料またはその原料液と、タンニン酸を担持してなる高分子基材とを接触させる工程を含んでなる、バナジウム含有量が低減された飲料の製造方法。
[2]飲料またはその原料液が、バナジウムを含有する、上記[1]に記載の製造方法。
[3]製造された飲料のバナジウム含有量30mg/100mL以下であり、ナトリウム含有量が0.4〜1.0mg/100mLである、上記[1]または[2]に記載の製造方法。
[4]バナジウム含有量が低減された飲料が、容器詰め飲料である、上記[1]〜[3]のいずれかに記載の製造方法。
[5]高分子基材が、ポリアミド樹脂である、上記[1]〜[4]のいずれかに記載の製造方法。
[6]バナジウム含有水溶液からバナジウムを除去する方法であって、バナジウム含有水溶液と、タンニン酸を担持してなる高分子基材とを接触させる工程を含んでなる、バナジウムの除去方法。
[7]バナジウム含有水溶液からバナジウムを回収する方法であって、バナジウム含有水溶液と、タンニン酸を担持してなる高分子基材とを接触させる工程と、前記高分子基材からバナジウムを回収する工程を含んでなる、バナジウムの回収方法。
[8]バナジウム含有水溶液が、海水、地下水、河川水または湖沼水である、上記[7]に記載の方法。
[9]バナジウムを回収する工程が、高分子基材を、中性再生剤、アルカリ性再生剤または酸性再生剤と接触させることにより行われる、上記[7]または[8]に記載の方法。
[10]バナジウムを回収する工程が、1000℃以下で実施される、上記[7]〜[9]のいずれかに記載の方法。
[11]タンニン酸を担持してなる高分子基材からなる、バナジウム吸着剤。
According to the present invention, the following inventions are provided.
[1] A method for producing a beverage with reduced vanadium content, comprising a step of bringing a beverage or a raw material solution thereof into contact with a polymer base material carrying tannic acid.
[2] The production method according to [1], wherein the beverage or the raw material liquid thereof contains vanadium.
[3] The production method according to [1] or [2] above, wherein the beverage has a vanadium content of 30 mg / 100 mL or less and a sodium content of 0.4 to 1.0 mg / 100 mL.
[4] The production method according to any one of [1] to [3], wherein the beverage having a reduced vanadium content is a container-packed beverage.
[5] The production method according to any one of [1] to [4], wherein the polymer base material is a polyamide resin.
[6] A method for removing vanadium from a vanadium-containing aqueous solution, the method comprising the step of bringing the vanadium-containing aqueous solution into contact with a polymer substrate carrying tannic acid.
[7] A method for recovering vanadium from a vanadium-containing aqueous solution, the step of bringing the vanadium-containing aqueous solution into contact with a polymer substrate supporting tannic acid, and the step of recovering vanadium from the polymer substrate A method for recovering vanadium, comprising:
[8] The method according to [7] above, wherein the vanadium-containing aqueous solution is seawater, groundwater, river water, or lake water.
[9] The method according to [7] or [8] above, wherein the step of recovering vanadium is performed by bringing the polymer substrate into contact with a neutral regenerant, an alkaline regenerator, or an acidic regenerant.
[10] The method according to any one of [7] to [9], wherein the step of recovering vanadium is performed at 1000 ° C. or lower.
[11] A vanadium adsorbent comprising a polymer base material carrying tannic acid.

本発明によれば、タンニン酸を担持してなる高分子基材に飲料またはその原料液を接触させるだけで、高いバナジウム除去率でバナジウム含有量が低減された飲料を製造することができる。この高分子基材は繊維状等様々な形状に加工することができるとともに、ハンドリングの問題もなく、バナジウム含有量が低減された飲料を簡便に製造することができる点で有利である。また、タンニン酸を担持してなる高分子基材に吸着したバナジウムは高効率で回収できることから、本発明によれば自然界からレアメタルの一種であるバナジウムを効率的に回収できる点でも有利である。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the drink by which vanadium content was reduced with a high vanadium removal rate can be manufactured only by making a drink or its raw material liquid contact the polymer base material which carry | supports tannic acid. This polymer substrate is advantageous in that it can be processed into various shapes such as a fibrous shape, and can be easily produced without any handling problems and with a reduced vanadium content. Further, since vanadium adsorbed on a polymer substrate carrying tannic acid can be recovered with high efficiency, the present invention is advantageous in that vanadium, which is a kind of rare metal, can be efficiently recovered from nature.

発明の具体的説明Detailed description of the invention

本発明によれば、バナジウム含有量が低減された飲料を製造することができる。ここで、「バナジウム」とは、遷移元素の一つであり、単体のバナジウムである金属バナジウムだけでなく、バナジウムイオンやバナジウム塩を含む意味で用いられるものとする。   According to the present invention, a beverage with a reduced vanadium content can be produced. Here, “vanadium” is one of transition elements, and is used to mean not only metal vanadium, which is a single vanadium, but also vanadium ions and vanadium salts.

バナジウムは、地殻中に広く分布し遷移元素としては5番目に多く存在する。例えば、富士山周辺の地下水にはバナジウムが0.1mg/L前後含まれており、海水には0.002mg/L含まれているとされる。地下水、河川水、湖沼水および工業用水は、水道水の水源となり、また、食品工業においては例えば清涼飲料水用原料水(以下、「原料水」ということがある。)の水源として利用される。飲料の製造には、原料水が用いられるため、製造された飲料には原料水に由来するバナジウムが含まれることがある。   Vanadium is widely distributed in the crust and is the fifth most abundant transition element. For example, groundwater around Mt. Fuji contains about 0.1 mg / L of vanadium and 0.002 mg / L of seawater. Groundwater, river water, lake water, and industrial water serve as water sources for tap water, and are used as water sources for raw water for soft drinks (hereinafter sometimes referred to as “raw water”) in the food industry. . Since raw water is used for the manufacture of beverages, the manufactured beverages may contain vanadium derived from raw water.

本発明のタンニン酸を担持してなる高分子基材(以下、「本発明の高分子基材」ということがある。)と接触させる飲料および原料液は、バナジウムを含有するものとすることができる。本発明の製造方法において、高分子基材と接触させる飲料および原料液のバナジウム濃度の下限値は0.03mg/Lとすることができる。また、該バナジウム濃度の上限値は10mg/Lとすることができ、好ましくは1mg/Lである。該バナジウム濃度は、例えば、0.03〜10mg/Lとすることができ、好ましくは0.03〜1mg/Lである。   The beverage and the raw material liquid to be brought into contact with the polymer base material carrying the tannic acid of the present invention (hereinafter sometimes referred to as “the polymer base material of the present invention”) shall contain vanadium. it can. In the production method of the present invention, the lower limit value of the vanadium concentration of the beverage and the raw material liquid to be brought into contact with the polymer base material can be 0.03 mg / L. The upper limit of the vanadium concentration can be 10 mg / L, preferably 1 mg / L. The vanadium concentration can be, for example, 0.03 to 10 mg / L, and preferably 0.03 to 1 mg / L.

本発明の高分子基材と接触させる飲料および原料液と、本発明の製造方法により製造される飲料のバナジウム濃度の測定は、後記実施例に記載されるようにICP(inductively coupled plasma)質量分析法に従って市販の装置(例えば、7500ce、Agilent社製)を用いて測定してもよい。   The measurement of the vanadium concentration of the beverage and the raw material liquid to be brought into contact with the polymer substrate of the present invention and the beverage produced by the production method of the present invention is performed by ICP (inductively coupled plasma) mass spectrometry as described in Examples below. According to the method, measurement may be performed using a commercially available apparatus (for example, 7500ce, manufactured by Agilent).

本発明において「飲料」とは、例えば、清涼飲料(例えば、天然水、ナチュラルウォーター、ナチュラルミネラルウォーター、ミネラルウォーター、ニアウォーター、スポーツドリンク、サイダー、コーラ、ジンジャーエール)、茶飲料(例えば、緑茶、紅茶、ウーロン茶、ブレンド茶)、醸造酒(例えば、ビールや発泡酒等の麦芽発酵飲料、日本酒、ワインやシードル等の果実酒、梅酒等のリキュール)、蒸留酒(例えば、ウイスキー、焼酎、ブランデー、チューハイ、ハイボール)、野菜飲料(例えば、トマトジュース、にんじんジュース、トマトミックスジュース、にんじんミックスジュース)、果実飲料(例えば、リンゴジュース、オレンジジュース、果汁入り飲料)、果実・野菜ミックスジュース、コーヒー飲料、穀物乳(例えば、豆乳、ライスミルク、ココナッツミルク、アーモンドミルク)、酢飲料(例えば、果実酢飲料)およびノンアルコールビールテイスト飲料が挙げられる。   In the present invention, the “beverage” is, for example, a soft drink (for example, natural water, natural water, natural mineral water, mineral water, near water, sports drink, cider, cola, ginger ale), tea drink (for example, green tea, Black tea, oolong tea, blended tea), brewed liquor (for example, malt fermented drinks such as beer and sparkling liquor, Japanese liquor, fruit liquor such as wine and cider, liqueur such as plum wine), distilled liquor (eg whiskey, shochu, brandy, Chuhai, highball), vegetable drinks (eg, tomato juice, carrot juice, tomato mix juice, carrot mix juice), fruit drinks (eg, apple juice, orange juice, fruit juice drink), fruit / vegetable mix juice, coffee drink Cereal milk (eg Soy milk, rice milk, coconut milk, almond milk), vinegar beverages (for example, fruit vinegar beverages) and non-alcohol beer-taste beverage.

本発明において「原料液」とは、例えば、原料水および各飲料の液体原料液が挙げられる。地下水、河川水、湖沼水および工業用水を水源とする原料水は、濾過、殺菌およびイオン交換等の処理を経て飲料に適した原料水(飲料用原料水)とされてもよく、本発明の高分子基材と接触させられる本発明の原料液は該処理工程前の原料水であっても、該水処理後の飲料用原料水であってもよい。飲料用原料水は、例えば、果汁・野菜汁等の希釈用水、コーヒー豆や茶葉等の抽出用水、スポーツドリンクや炭酸飲料等の調合用水および発酵飲料の醸造用水として用いられる。また、地下水等を水源とする一部の原料水は処理工程を経ることなく、ミネラルウォーター類の製造に用いることができる。   In the present invention, the “raw material liquid” includes, for example, raw water and liquid raw material liquid of each beverage. Raw material water from groundwater, river water, lake water, and industrial water may be used as raw material water suitable for beverages (raw water for beverages) through processes such as filtration, sterilization, and ion exchange. The raw material liquid of the present invention to be brought into contact with the polymer substrate may be raw water before the treatment step or raw water for beverage after the water treatment. The raw material water for beverages is used, for example, as dilution water for fruit juices and vegetable juices, extraction water for coffee beans and tea leaves, preparation water for sports drinks and carbonated beverages, and brewing water for fermented beverages. Moreover, some raw material water which uses groundwater etc. as a water source can be used for manufacture of mineral water, without passing through a treatment process.

本発明において「原料液」は、上記に加えて、原料液に各種配合成分を添加して得られた調合液、原料液を使用して得られた抽出液、発酵前液、醸造後の発酵液を含む意味で用いられるものとする。   In the present invention, in addition to the above, “raw material liquid” refers to a preparation liquid obtained by adding various compounding ingredients to the raw material liquid, an extract obtained using the raw material liquid, a pre-fermentation liquid, and a fermentation after brewing. It shall be used in the meaning including liquid.

本発明の製造方法は、バナジウムの吸着素材として、タンニン酸を固定化してなる高分子基材を用いることを特徴とする。ここで、「タンニン酸」とは、広義のタンニン酸と狭義のタンニン酸であるm−ガロイル没食子酸(分子式:C1410、分子量322.23、CAS番号:536−08−3)を含む意味で用いられる。広義のタンニン酸とは、多数のフェノール性水酸基を有する芳香族化合物の総称であり、フラバノールの誘導体である縮合型タンニンや、1個以上の没食子酸と糖(通常グルコース)がエステル結合した可溶性タンニンが挙げられるが、飲料またはその原料液に含まれるバナジウムを効率的に低減する観点から、好ましくは1個以上の没食子酸とグルコースがエステル結合した可溶性タンニン(タンニン酸、分子式:C765246、分子量:1701.2、CAS番号:1401−55−4)を高分子基材に担持させることができる。 The production method of the present invention is characterized in that a polymer substrate formed by immobilizing tannic acid is used as the vanadium adsorption material. Here, “tannic acid” means tannic acid in a broad sense and m-galloyl gallic acid which is a tannic acid in a narrow sense (molecular formula: C 14 H 10 O 9 , molecular weight 322.23, CAS number: 536-08-3). It is used in the meaning including. Tanninic acid in a broad sense is a general term for aromatic compounds having a large number of phenolic hydroxyl groups, and condensed tannin, which is a derivative of flavanol, and soluble tannin in which one or more gallic acids and sugars (usually glucose) are ester-bonded From the viewpoint of efficiently reducing vanadium contained in a beverage or its raw material liquid, preferably soluble tannin (tannic acid, molecular formula: C 76 H 52 O in which one or more gallic acids and glucose are ester-bonded) 46 , molecular weight: 1701.2, CAS number: 1401-55-4) can be supported on the polymer substrate.

本発明の高分子基材は、例えば、エポキシ基を含有してなる重合性モノマーを高分子基材にグラフト重合させた後、形成されたグラフト鎖中のエポキシ基にタンニン酸を固定化することにより、タンニン酸を高分子基材上に担持させることができる。   In the polymer substrate of the present invention, for example, a polymerizable monomer containing an epoxy group is graft-polymerized onto the polymer substrate, and then tannic acid is immobilized on the epoxy group in the formed graft chain. Thus, tannic acid can be supported on the polymer substrate.

高分子基材とのグラフト重合反応に供される重合性モノマーとしては、例えば、エポキシ基を含有する重合性モノマーが挙げられる。エポキシ基を含有する重合性モノマーとしては、例えば、グリシジルメタクリレート(GMA)、グリシジルアクリレート、グリシジルソルベート、グリシジルメタイタコナート、エチルグリシジルマレアート、グリシジルビニルスルホナートが挙げられる。   Examples of the polymerizable monomer subjected to the graft polymerization reaction with the polymer base material include a polymerizable monomer containing an epoxy group. Examples of the polymerizable monomer containing an epoxy group include glycidyl methacrylate (GMA), glycidyl acrylate, glycidyl sorbate, glycidyl metaitaconate, ethyl glycidyl maleate, and glycidyl vinyl sulfonate.

本発明においては、好ましくは放射線グラフト重合法、すなわち、放射線を基材に照射し、基材表面あるいは基材内部に生成したラジカルを利用して重合性モノマーを基材に重合させる方法によりグラフト重合を実施することができる。   In the present invention, the graft polymerization is preferably performed by a radiation graft polymerization method, that is, a method in which a base material is irradiated with radiation and a polymerizable monomer is polymerized on the base material using radicals generated on the surface of the base material or inside the base material. Can be implemented.

高分子基材に照射する放射線は電離性放射線を用いることができ、例えば、α線、β線、γ線、電子線、中性子線等が挙げられるが、高分子基材の表面から深部まで透過する能力を有するγ線および電子線が好ましい。放射線の照射条件は、適度な官能基密度が達成される限り特に限定されないが、脱酸素状態で、5〜200kGyとすることができ、好ましくは15〜100kGyである。反応系を脱酸素状態にするための方法は当業者に知られており、例えば、窒素等の不活性ガスを反応系にバブリングする等の処理を行うことができる。   Ionizing radiation can be used as the radiation to irradiate the polymer substrate. Examples include α rays, β rays, γ rays, electron beams, and neutron rays. Gamma rays and electron beams having the ability to do so are preferred. The irradiation condition of radiation is not particularly limited as long as an appropriate functional group density is achieved, but it can be 5 to 200 kGy, preferably 15 to 100 kGy in a deoxygenated state. A method for bringing the reaction system into a deoxygenated state is known to those skilled in the art. For example, a treatment such as bubbling an inert gas such as nitrogen into the reaction system can be performed.

高分子基材に電離性放射線を照射すると、高分子基材の表面および内部にラジカルが生成し、当該照射された基材を重合性モノマーと接触させると、発生したラジカルを開始点として該照射された基材にモノマーを重合させることができる。グラフト重合法には、基材を重合性モノマー溶液に浸漬してから電子線を照射する同時照射法と、基材に電子線を照射してから重合性モノマーに浸漬させる前照射法とがあるが、いずれであってもよい。また前照射法は、重合性モノマーの蒸気と基材とを接触させる気相グラフト重合法と、重合性モノマーの溶液と基材とを接触させる液相グラフト重合法とがあるが、いずれであってもよい。液相グラフト重合法では、例えば、重合性モノマーを含有する溶液中に高分子基材を浸漬して実施することができる。   When ionizing radiation is irradiated to the polymer substrate, radicals are generated on the surface and inside of the polymer substrate. When the irradiated substrate is brought into contact with the polymerizable monomer, the generated radical is used as a starting point for the irradiation. A monomer can be polymerized on the formed substrate. The graft polymerization method includes a simultaneous irradiation method in which a substrate is immersed in a polymerizable monomer solution and then irradiated with an electron beam, and a pre-irradiation method in which the substrate is irradiated with an electron beam and then immersed in the polymerizable monomer. However, either may be sufficient. The pre-irradiation method includes a vapor phase graft polymerization method in which the vapor of the polymerizable monomer and the substrate are brought into contact with each other, and a liquid phase graft polymerization method in which the solution of the polymerizable monomer and the substrate are brought into contact with each other. May be. In the liquid phase graft polymerization method, for example, the polymer base material can be immersed in a solution containing a polymerizable monomer.

ここで、高分子基材はグラフト重合反応が進行し、かつ、バナジウム低減処理に使用できる高分子基材であれば特に限定されないが、例えば、ポリオレフィン系樹脂(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン)、ポリアミド系樹脂(例えば、ナイロン)およびセルロースが挙げられる。また、高分子基材の形状はバナジウム低減処理を効率的に行う観点から、繊維状、中空糸状、不織布状またはビーズ状の形態とすることができる。   Here, the polymer substrate is not particularly limited as long as the graft polymerization reaction proceeds and the polymer substrate can be used for the vanadium reduction treatment. For example, polyolefin resin (for example, polyethylene, polypropylene), polyamide-based polymer Resins (eg, nylon) and cellulose can be mentioned. In addition, the shape of the polymer base material can be made into a fiber shape, a hollow fiber shape, a nonwoven fabric shape, or a bead shape from the viewpoint of efficiently performing the vanadium reduction treatment.

高分子基材の単位質量当たりの、グラフト重合した重合性モノマーの割合(官能基密度)は、重合性モノマーやグラフト重合条件に応じ任意に設定することができる。また、高分子基材に対するグラフト重合した重合性モノマーの割合は、後記実施例において定義される「グラフト率」により特定してもよい。本発明の高分子基材におけるグラフト率は80%以下とすることができ、好ましくは40%以下である。また、高分子基材の単位質量当たりの、グラフト鎖に固定化したタンニン酸の割合(官能基密度)は、タンニン酸やグラフト重合条件に応じ任意に設定することができる。   The ratio (functional group density) of the polymerizable monomer subjected to graft polymerization per unit mass of the polymer substrate can be arbitrarily set according to the polymerizable monomer and the graft polymerization conditions. Further, the ratio of the polymerizable monomer graft polymerized to the polymer base material may be specified by the “graft ratio” defined in the examples below. The graft ratio in the polymer substrate of the present invention can be 80% or less, preferably 40% or less. Moreover, the ratio (functional group density) of the tannic acid immobilized on the graft chain per unit mass of the polymer substrate can be arbitrarily set according to the tannic acid and the graft polymerization conditions.

本発明においては、上記のようにして重合性モノマーを高分子基材にグラフト重合させた後、形成されたグラフト鎖中のエポキシ基にタンニン酸を固定化させて、タンニン酸を担持してなる高分子基材を作製することができる。エポキシ基とタンニン酸との反応は常法に従って行うことができ、例えば、エポキシ基を有するモノマーをグラフト重合させてなる繊維体を1〜10質量%のタンニン酸溶液に浸漬し、60〜90℃、3〜46時間の条件で反応させることにより、タンニン酸を高分子基材上に担持させることができる。   In the present invention, the polymerizable monomer is graft-polymerized onto the polymer substrate as described above, and then tannic acid is immobilized on the epoxy group in the formed graft chain to carry tannic acid. A polymeric substrate can be made. The reaction between an epoxy group and tannic acid can be carried out according to a conventional method. For example, a fiber body obtained by graft polymerization of a monomer having an epoxy group is immersed in a 1 to 10% by mass tannic acid solution, and the temperature is 60 to 90 ° C. By reacting under conditions of 3 to 46 hours, tannic acid can be supported on the polymer substrate.

本発明の高分子基材を、飲料またはその原料液と接触させる場合には、バナジウムが該高分子基材に吸着される限り高分子基材の形状や接触条件は特に制限されない。例えば、フィルタ状にした本発明の高分子基材や、本発明の高分子基材を充填したカラムに飲料またはその原料液を通液させることにより本発明の製造方法の接触工程を実施することができる。また、飲料またはその原料液と、本発明の高分子基材との接触時間と接触温度は、後記実施例を参照しつつ、除去すべきバナジウムの量に応じて適宜決定することができる。   When the polymer substrate of the present invention is brought into contact with a beverage or its raw material liquid, the shape and contact conditions of the polymer substrate are not particularly limited as long as vanadium is adsorbed on the polymer substrate. For example, carrying out the contacting step of the production method of the present invention by passing a beverage or its raw material liquid through a filter-like polymer substrate of the present invention or a column filled with the polymer substrate of the present invention Can do. Further, the contact time and contact temperature between the beverage or its raw material liquid and the polymer base material of the present invention can be appropriately determined according to the amount of vanadium to be removed with reference to examples described later.

本発明の製造方法によれば、バナジウム含有量が低減された飲料を製造することができる。ここで、「バナジウム含有量が低減された飲料」とは、本発明の高分子基材と接触させずに製造された飲料と比較してバナジウム含有量が低減された飲料を意味し、例えば、本発明の高分子基材と接触させずに製造された飲料のバナジウム含有量の90%以下(好ましくは80%以下、より好ましくは70%以下)のバナジウム含有量を有する飲料が挙げられる。   According to the production method of the present invention, a beverage having a reduced vanadium content can be produced. Here, the “beverage with reduced vanadium content” means a beverage with a reduced vanadium content compared to a beverage produced without contact with the polymer substrate of the present invention, for example, Examples include beverages having a vanadium content of 90% or less (preferably 80% or less, more preferably 70% or less) of the vanadium content of a beverage produced without being brought into contact with the polymer substrate of the present invention.

本発明の製造方法では、飲料またはその原料液を本発明の高分子基材と接触させるが、飲料と接触させるか、その原料液と接触させるかは、バナジウムの除去率、製造効率、香味への影響等を考慮し、飲料ごとに決定することができる。例えば、清涼飲料を製造する場合には、希釈や調合に用いられる原料水や調合液を本発明の高分子基材と接触させることができ、ミネラルウォーター等の飲用水を製造する場合には容器詰めする原料水を本発明の高分子基材と接触させることができる。茶飲料やコーヒー飲料を製造する場合には、抽出や希釈に用いられる原料水のみならず、茶抽出液やコーヒー抽出液を本発明の高分子基材と接触させることができる。   In the production method of the present invention, the beverage or its raw material liquid is brought into contact with the polymer base material of the present invention, but whether to contact with the beverage or its raw material liquid depends on vanadium removal rate, production efficiency, and flavor. Can be determined for each beverage in consideration of the effects of For example, when producing a soft drink, the raw material water and the preparation liquid used for dilution and preparation can be brought into contact with the polymer base material of the present invention, and when producing drinking water such as mineral water, the container Raw material water to be packed can be brought into contact with the polymer substrate of the present invention. When manufacturing a tea beverage or a coffee beverage, not only the raw water used for extraction and dilution, but also a tea extract or a coffee extract can be brought into contact with the polymer substrate of the present invention.

また、発酵麦芽飲料や果実酒等の醸造酒を製造する場合には、醸造や希釈に用いられる原料水のみならず、発酵前液あるいは醸造後の発酵液を本発明の高分子基材と接触させることができる。また、果実飲料や野菜飲料を製造する場合には、希釈や調合に用いられる原料水のみならず、濃縮果汁や濃縮野菜汁を本発明の高分子基材と接触させることができる。   Further, when producing brewed liquor such as fermented malt beverage and fruit liquor, not only the raw water used for brewing and dilution, but also the pre-fermented solution or the fermented solution after brewing are brought into contact with the polymer substrate of the present invention. Can be made. Moreover, when manufacturing a fruit drink and a vegetable drink, not only the raw material water used for dilution and a preparation but concentrated fruit juice and concentrated vegetable juice can be made to contact with the polymer base material of this invention.

本発明の製造方法では、飲料またはその原料液と、本発明の高分子基材とを接触させること以外は、通常の飲料の製造手順に従って実施することができる。   In the manufacturing method of this invention, it can implement according to the manufacturing procedure of a normal drink except making a drink or its raw material liquid contact the polymer base material of this invention.

例えば、清涼飲料を製造する場合には、本発明の高分子基材と接触させて得られた原料水(飲料用原料水)と、必要に応じて、通常の清涼飲料の製造に用いられる配合成分を添加することにより、各種清涼飲料を製造することができる。清涼飲料を製造する場合にはまた、原料水(飲料用原料水)に各種配合成分を添加して得られた調合液を本発明の高分子基材と接触させて、各種清涼飲料を製造することもできる。本発明の高分子基材はナトリウムやカリウムに対するバナジウムの吸着選択性が高いことから、アイソトニック飲料のようなナトリウムやカリウムを比較的豊富に含む飲料の調合液に本発明の高分子基材を適用した場合であっても、バナジウムを選択的に吸着し、ナトリウムやカリウムの濃度は殆ど変化しない点で有利である。上記配合成分としては、例えば、甘味料、酸味料、香料、色素、苦味料、保存料、酸化防止剤、増粘安定剤、乳化剤、食物繊維、pH調整剤、酵素、強化剤等の食品添加剤が挙げられるが、これらに限定されるものではない。   For example, in the case of producing a soft drink, raw water obtained by contacting with the polymer base material of the present invention (raw water for drink) and, if necessary, a composition used for producing a normal soft drink Various soft drinks can be manufactured by adding components. In the case of producing a soft drink, various soft drinks are also produced by bringing the prepared liquid obtained by adding various blending ingredients into the raw water (beverage raw water) with the polymer substrate of the present invention. You can also Since the polymer base material of the present invention has high adsorption selectivity for vanadium with respect to sodium and potassium, the polymer base material of the present invention is applied to a preparation of a beverage containing a relatively rich amount of sodium and potassium such as isotonic beverages. Even in this case, it is advantageous in that vanadium is selectively adsorbed and the concentrations of sodium and potassium hardly change. Examples of the above ingredients include sweeteners, acidulants, fragrances, pigments, bitterings, preservatives, antioxidants, thickening stabilizers, emulsifiers, dietary fibers, pH adjusters, enzymes, and reinforcing agents. Although an agent is mentioned, it is not limited to these.

また、茶飲料やコーヒー飲料を製造する場合には、本発明の高分子基材と接触させて得られた原料水(飲料用原料水)を使用して茶抽出液やコーヒー抽出液を調製し、該抽出液に、必要に応じて、通常の茶飲料およびコーヒー飲料の製造に用いられる配合成分を添加することにより茶飲料やコーヒー飲料を製造することができる。上記茶抽出液とは、茶葉から抽出した茶抽出液のみならず、ポリフェノン(三井農林社製)や、サンフェノン(太陽化学社製)、およびテアフラン(伊藤園社製)等の市販品の茶エキスやパウダーを用いることができ、これらのエキスやパウダーを水や湯で溶解したものを使用してもよい。また、上記配合成分としては、例えば、甘味料、酸味料、香料、色素、苦味料、保存料、酸化防止剤、増粘安定剤、乳化剤、食物繊維、pH調整剤、酵素、強化剤等の食品添加剤が挙げられるが、これらに限定されるものではない。   Moreover, when manufacturing a tea beverage or a coffee beverage, a tea extract or a coffee extract is prepared using raw water obtained by contacting with the polymer base material of the present invention (raw water for beverage). If necessary, tea beverages and coffee beverages can be produced by adding compounding ingredients used in the production of ordinary tea beverages and coffee beverages to the extract. The tea extract is not only a tea extract extracted from tea leaves, but also commercially available tea extracts such as polyphenone (Mitsui Norin), sunphenon (Taiyo Kagaku), and theafuran (Itoen). Powders can be used, and those extracts and powders dissolved in water or hot water may be used. Examples of the above-mentioned blending components include sweeteners, acidulants, fragrances, dyes, bitterings, preservatives, antioxidants, thickening stabilizers, emulsifiers, dietary fibers, pH adjusters, enzymes, and reinforcing agents. Examples include, but are not limited to, food additives.

また、発酵麦芽飲料や果実酒等の醸造酒を製造する場合には、本発明の高分子基材と接触させて得られた原料水(醸造用水)を使用して発酵前液を調製し、該発酵前液を常法に従って発酵させて得られた発酵液に、必要に応じて、通常の醸造酒の製造に用いられる配合成分を添加することにより醸造酒を製造することができる。上記配合成分としては、例えば、甘味料、酸味料、香料、色素、起泡・泡持ち向上剤、苦味料、保存料、酸化防止剤、増粘安定剤、乳化剤、食物繊維、pH調整剤、酵素、強化剤等の食品添加剤が挙げられるが、これらに限定されるものではない。   In addition, when producing brewed liquor such as fermented malt beverage and fruit liquor, prepare a pre-fermentation solution using raw water (brewing water) obtained by contacting with the polymer base material of the present invention, A brewed liquor can be produced by adding blending components used in the production of an ordinary brewed liquor to the fermented liquor obtained by fermenting the pre-fermented liquor according to a conventional method, if necessary. Examples of the ingredients include sweeteners, acidulants, fragrances, pigments, foaming / foaming improvers, bitterings, preservatives, antioxidants, thickening stabilizers, emulsifiers, dietary fibers, pH adjusters, Although food additives, such as an enzyme and a fortifier, are mentioned, it is not limited to these.

本発明の製造方法により製造された飲料が飲料水である場合、該飲料のバナジウム含有量は30mg/100mL以下(好ましくは3mg/100mL)とすることができ、ナトリウム含有量は0.4〜1.0mg/100mLとすることができる。   When the beverage produced by the production method of the present invention is drinking water, the beverage can have a vanadium content of 30 mg / 100 mL or less (preferably 3 mg / 100 mL) and a sodium content of 0.4 to 1. 0.0 mg / 100 mL.

本発明により製造されたバナジウム含有量が低減された飲料は、上記接触工程や上記配合工程等に加え、充填工程、殺菌工程等の工程を経て容器詰め飲料として提供することができる。例えば、上記配合工程で得られた配合液を常法に従って殺菌し、容器に充填することができる。殺菌は容器への充填前であっても充填後であってもよい。充填工程および殺菌工程は当業界に公知であり、液種に応じて適宜決定することができる。   The beverage with reduced vanadium content produced according to the present invention can be provided as a container-packed beverage through steps such as a filling step and a sterilizing step in addition to the contact step and the blending step. For example, the blended liquid obtained in the blending step can be sterilized according to a conventional method and filled into a container. Sterilization may be before filling the container or after filling. The filling step and the sterilizing step are known in the art and can be appropriately determined according to the liquid type.

本発明により製造された飲料に使用される容器は、飲料の充填に通常使用される容器であればよく、液種に応じて適宜選択することができる。容器の例としては、金属缶、樽容器、プラスチック製ボトル(例えば、PETボトル、カップ)、紙容器、瓶、パウチ容器等が挙げられるが、好ましくは、金属缶・樽容器、プラスチック製ボトル(例えば、PETボトル)、瓶が挙げられる。バナジウムを含有する容器詰め飲料では長期間の保存によって混濁や沈殿等が発生するという問題があったが、本発明の製造方法ではバナジウムを効率的に除去できるため、容器詰め飲料の製造に好適である。   The container used for the beverage produced according to the present invention may be any container that is usually used for filling beverages, and can be appropriately selected according to the liquid type. Examples of containers include metal cans, barrel containers, plastic bottles (for example, PET bottles, cups), paper containers, bottles, pouch containers, etc., preferably metal can / cask containers, plastic bottles ( For example, a PET bottle) and a bottle are mentioned. The container-packed beverage containing vanadium has a problem that turbidity or precipitation occurs due to long-term storage, but the production method of the present invention can efficiently remove vanadium and is therefore suitable for the production of a container-packed beverage. is there.

本発明の製造方法で使用する高分子基材はまた、繊維状等様々な形状に加工することができるため、ハンドリングの問題もなく、バナジウム含有量が低減された飲料を簡便に製造することができる。また、本発明の高分子基材との接触工程においては維持工程やろ過工程が不要なため、工程が単純化され、製造効率が向上する点でも有利である。さらに、本発明の高分子基材は固体状であるため、膨潤性の問題がない点でも有利である。   Since the polymer base material used in the production method of the present invention can be processed into various shapes such as a fibrous shape, it is possible to easily produce a beverage with a reduced vanadium content without handling problems. it can. Moreover, since the maintenance process and the filtration process are unnecessary in the contact process with the polymer base material of the present invention, it is advantageous in that the process is simplified and the production efficiency is improved. Furthermore, since the polymer base material of the present invention is solid, it is advantageous in that there is no problem of swelling.

本発明の別の面によれば、飲料またはその原料液と、タンニン酸を担持してなる高分子基材とを接触させることを特徴とする、飲料またはその原料液においてバナジウム含有量を低減する方法が提供される。本発明のバナジウム含有量低減方法は、本発明の製造方法の記載内容に従って実施することができる。   According to another aspect of the present invention, the beverage or its raw material liquid is brought into contact with a polymer base material carrying tannic acid, and the vanadium content in the beverage or its raw material liquid is reduced. A method is provided. The vanadium content reduction method of the present invention can be carried out according to the description of the production method of the present invention.

本発明の別の面によればまた、バナジウム含有水溶液と、タンニン酸を担持してなる高分子基材とを接触させる工程を含んでなる、バナジウム除去方法が提供される。本発明のバナジウム除去方法は、本発明の製造方法の記載内容に従って実施することができるが、本発明の除去方法に適用されるバナジウム含有水溶液は、バナジウムを含有する水溶液である限り特に限定はされず、海水、地下水、河川水、湖沼水、工業用水、水道水を使用することができる。本発明の除去方法に適用されるバナジウム含有水溶液は、清涼飲料水用原料水の水源に利用する観点から、好ましくは、地下水、河川水、湖沼水、工業用水および水道水である。   According to another aspect of the present invention, there is also provided a vanadium removal method comprising a step of bringing a vanadium-containing aqueous solution into contact with a polymer base material carrying tannic acid. The vanadium removal method of the present invention can be performed according to the description of the production method of the present invention, but the vanadium-containing aqueous solution applied to the removal method of the present invention is not particularly limited as long as it is an aqueous solution containing vanadium. Seawater, groundwater, river water, lake water, industrial water, and tap water can be used. The vanadium-containing aqueous solution applied to the removal method of the present invention is preferably groundwater, river water, lake water, industrial water, and tap water from the viewpoint of use as a source of raw water for soft drinks.

本発明のさらに別の面によれば、バナジウム含有水溶液と、タンニン酸を担持してなる高分子基材とを接触させる工程と、前記高分子基材からバナジウムを回収する工程とを含んでなる、バナジウムの回収方法が提供される。   According to still another aspect of the present invention, the method includes a step of bringing a vanadium-containing aqueous solution into contact with a polymer substrate supporting tannic acid, and a step of recovering vanadium from the polymer substrate. A method for recovering vanadium is provided.

バナジウムは、バナジウム電池等の蓄電池、自動車鋼板、ターボエンジンタービン、核燃料被覆管、チタン合金添加物等の用途を有し、幅広く工業利用され、特に蓄電池の用途が期待されている。しかし、バナジウムはレアメタルの一種であることから日本国内生産量は殆ど無く、海外からの輸入品に頼っているのが現状である。また、バナジウムは、1890℃という高い融点を有するが故に、回収、精製、加工が非常に困難な素材である。本発明によれば、タンニン酸を担持してなる高分子基材を用いて、簡便、かつ、効率的にバナジウム含有水溶液からバナジウムを回収し、上記各種用途に利用することができる点で有利である。また、本発明の製造方法では飲料用原料水と接触させてタンニン酸を担持してなる高分子基材にバナジウムを吸着させるが、その際にバナジウムを吸着した高分子基材を利用してバナジウムを回収することもできる。   Vanadium has uses such as a storage battery such as a vanadium battery, an automobile steel plate, a turbo engine turbine, a nuclear fuel cladding tube, a titanium alloy additive, and the like, and is widely used industrially. However, since vanadium is a rare metal, there is almost no domestic production in Japan, and the current situation is that it relies on imported goods from overseas. Vanadium has a high melting point of 1890 ° C. and is therefore a very difficult material to recover, purify and process. According to the present invention, it is advantageous in that vanadium can be recovered from a vanadium-containing aqueous solution simply and efficiently using a polymer base material supporting tannic acid, and can be used for various applications described above. is there. Further, in the production method of the present invention, vanadium is adsorbed to a polymer base material that is brought into contact with raw material water for beverages and supports tannic acid. In this case, vanadium is absorbed using the polymer base material that adsorbs vanadium. Can also be recovered.

本発明の回収方法におけるバナジウム含有水溶液とタンニン酸を担持してなる高分子基材とを接触させる工程は、本発明の製造方法の記載内容に従って実施することができるが、本発明の回収方法に適用されるバナジウム含有水溶液は、バナジウムを含有する水溶液である限り特に限定はされず、海水、淡水、地下水、河川水、湖沼水、工業用水、水道水を使用することができる。本発明においては、バナジウムを効率よく回収する観点から、火山(活火山のみならず休火山を含む)周辺で採取される地下水を、本発明の回収方法のバナジウム含有水溶液として利用することができる。また、後記実施例に示される通り、本発明の高分子基材はバナジウムを選択的に吸着できることから、バナジウム等の様々な金属イオンを含有する海水等からバナジウムを選択的に回収することができる点で有利である。   The step of bringing the vanadium-containing aqueous solution and the polymer substrate carrying tannic acid into contact in the recovery method of the present invention can be carried out according to the description of the production method of the present invention. The vanadium-containing aqueous solution to be applied is not particularly limited as long as it is an aqueous solution containing vanadium, and seawater, fresh water, ground water, river water, lake water, industrial water, and tap water can be used. In the present invention, from the viewpoint of efficiently recovering vanadium, groundwater collected around volcanoes (including not only active volcanoes but also dormant volcanoes) can be used as the vanadium-containing aqueous solution of the recovery method of the present invention. In addition, as shown in the examples described later, the polymer base material of the present invention can selectively adsorb vanadium, so that vanadium can be selectively recovered from seawater containing various metal ions such as vanadium. This is advantageous.

本発明の回収方法において、高分子基材と接触させるバナジウム含有水溶液のバナジウム濃度の下限値は、バナジウムの回収が可能である限り特に限定されるものではないが、例えば、0.001mg/Lとすることができる。   In the recovery method of the present invention, the lower limit value of the vanadium concentration of the vanadium-containing aqueous solution to be brought into contact with the polymer substrate is not particularly limited as long as the vanadium can be recovered. For example, 0.001 mg / L can do.

本発明の回収方法における高分子基材からバナジウムを回収する工程は、例えば、バナジウム吸着後の高分子基材を再生剤と接触させることにより実施することができる。本発明の高分子基材と再生剤との接触により該高分子基材から脱離したバナジウムは、適宜必要な処理に付して上記の各種用途に使用することができるが、さらに精製工程に付して高純度のバナジウムを得てから上記の各種用途に使用してもよい。   The step of recovering vanadium from the polymer substrate in the recovery method of the present invention can be carried out, for example, by bringing the polymer substrate after vanadium adsorption into contact with a regenerant. The vanadium desorbed from the polymer substrate by the contact between the polymer substrate of the present invention and the regenerant can be used for the above-mentioned various purposes by appropriately performing the necessary treatment. It may be used for the various applications described above after obtaining high purity vanadium.

使用済み高分子基材からバナジウムを脱離させる再生剤は、脱離能力があれば特に限定されるものではなく、中性再生剤、アルカリ性再生剤、酸性再生剤のいずれであってもよいが、回収したバナジウムを飲食品に利用する場合や、バナジウム吸着機能を再生させた高分子基材を飲食品のバナジウム除去に再利用する場合には、食品衛生上許容される再生剤を使用することが望ましい。中性再生剤としては、例えば、イオン交換水が挙げられ、アルカリ性再生剤としては、例えば、水酸化ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム等の1種または2種以上のアルカリ成分を主成分とする水溶液が挙げられ、酸性再生剤としては、例えば、リン酸、塩酸、硝酸、硫酸、次亜塩素酸等の無機酸およびクエン酸等の有機酸からなる群から選択される1種または2種以上の酸を主成分とする水溶液が挙げられる。   The regenerant that desorbs vanadium from the used polymer base material is not particularly limited as long as it has a desorption ability, and may be any of a neutral regenerator, an alkaline regenerator, and an acidic regenerator. When using the recovered vanadium for food or drink, or when reusing the polymer base material that has regenerated the vanadium adsorption function to remove vanadium from food or drink, use a regenerant that is acceptable for food hygiene. Is desirable. Examples of the neutral regenerant include ion-exchanged water, and examples of the alkaline regenerator include one or more alkali components such as sodium hydroxide, sodium silicate, sodium hydrogen carbonate, sodium carbonate, and the like. Examples of the acidic regenerant include one selected from the group consisting of inorganic acids such as phosphoric acid, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, hypochlorous acid, and organic acids such as citric acid. Or the aqueous solution which has 2 or more types of acids as a main component is mentioned.

本発明の回収方法では、本発明の高分子基材からバナジウムを回収する工程を従来の回収方法と比べて低温で実施できるという特徴を有する。バナジウムを回収する工程の温度の下限は、例えば、0℃とすることができ、好ましくは10℃である。また、バナジウムを回収する工程の温度の上限は、例えば、1000℃とすることができ、好ましくは600℃であり、より好ましくは300℃である。バナジウムを回収する工程の温度は、例えば、0〜1000℃または10〜300℃である。   The recovery method of the present invention is characterized in that the step of recovering vanadium from the polymer substrate of the present invention can be carried out at a lower temperature than the conventional recovery method. The lower limit of the temperature of the step of recovering vanadium can be 0 ° C., for example, and preferably 10 ° C. Moreover, the upper limit of the temperature of the process which collect | recovers vanadium can be 1000 degreeC, for example, Preferably it is 600 degreeC, More preferably, it is 300 degreeC. The temperature of the step of recovering vanadium is, for example, 0 to 1000 ° C. or 10 to 300 ° C.

本発明の回収方法において、本発明の高分子基材からバナジウムを回収する工程は、高分子基材を0.1〜0.4Mの酸性再生剤(好ましくは塩酸溶液)と接触させることにより行うことができ、この場合の温度は0〜100℃または10〜100℃の範囲とすることができる。なお、バナジウムを本発明の高分子基材から溶離させる前に、0.1〜0.4Mよりさらに薄い0.01M程度の酸(好ましくは0.01M程度の塩酸)で高分子基材を洗浄することにより、カルシウムやマグネシウム等のアルカリ土類金属の大半を溶離させ、除去することができ、バナジウム溶離回収液のバナジウム純度を上げることができる。また、バナジウム含有水溶液がバナジウム以外の遷移金属を含む場合には、本発明の高分子基材を1M以上の酸性再生剤(好ましくは塩酸溶液)と接触させることにより、該遷移金属を溶離させ、回収することができる。   In the recovery method of the present invention, the step of recovering vanadium from the polymer base material of the present invention is performed by contacting the polymer base material with a 0.1 to 0.4 M acidic regenerant (preferably a hydrochloric acid solution). The temperature in this case can be in the range of 0-100 ° C or 10-100 ° C. Before eluting vanadium from the polymer substrate of the present invention, the polymer substrate is washed with about 0.01M acid (preferably about 0.01M hydrochloric acid) thinner than 0.1 to 0.4M. By doing so, most of the alkaline earth metals such as calcium and magnesium can be eluted and removed, and the vanadium purity of the vanadium elution recovery liquid can be increased. When the vanadium-containing aqueous solution contains a transition metal other than vanadium, the transition metal is eluted by bringing the polymer substrate of the present invention into contact with an acidic regenerant (preferably a hydrochloric acid solution) of 1 M or more, It can be recovered.

本発明の回収方法では、バナジウム吸着後の高分子基材を再生剤と接触させ、次いで、バナジウム吸着能が再生した高分子基材を得る工程を含んでいてもよい。本発明の回収方法では、バナジウムの吸着に使用した高分子基材を再生処理に付すことによって、バナジウムの吸着機能が再生した高分子基材を得ることができ、再生処理に付された該高分子基材を、再度、バナジウムの吸着に使用することができる。このように本発明の製造方法で使用する高分子基材は再生利用が可能であるので、繰り返し使え、廃棄が不要であるため、製造コストを低廉化できる点で有利である。   The recovery method of the present invention may include a step of bringing the polymer substrate after adsorption of vanadium into contact with a regenerant and then obtaining a polymer substrate with regenerated vanadium adsorption ability. In the recovery method of the present invention, by subjecting the polymer substrate used for adsorption of vanadium to a regeneration treatment, a polymer substrate having a regeneration function of vanadium can be obtained. The molecular substrate can again be used for vanadium adsorption. Thus, since the polymer substrate used in the production method of the present invention can be recycled, it can be used repeatedly and does not require disposal, which is advantageous in that the production cost can be reduced.

本発明の回収方法において、本発明の高分子基材からバナジウムを回収する工程は、バナジウムを吸着させた高分子基材を燃焼させ、その燃焼灰からバナジウムを回収してもよい。燃焼灰からのバナジウムの回収は公知の方法に従って実施することができるが、本発明では回収工程における燃焼の対象がバナジウムを吸着した高分子基材であるため、従来よりも低い温度の燃焼によりバナジウムを回収できる点で有利である。   In the recovery method of the present invention, the step of recovering vanadium from the polymer base material of the present invention may combust the polymer base material adsorbed with vanadium and recover vanadium from the combustion ash. The recovery of vanadium from the combustion ash can be carried out according to a known method. However, in the present invention, the object of combustion in the recovery process is a polymer substrate that adsorbs vanadium. This is advantageous in that it can be recovered.

本発明のさらに別の面によれば、タンニン酸を担持してなる高分子基材からなる、バナジウム吸着剤が提供される。本発明のバナジウム吸着剤は、本発明の製造方法、本発明の除去方法および本発明の回収方法に使用することができる。本発明のバナジウム吸着剤は、本発明の製造方法の記載内容と、本発明の除去方法の記載内容と、本発明の回収方法の記載内容に従って実施することができる。   According to still another aspect of the present invention, there is provided a vanadium adsorbent comprising a polymer base material carrying tannic acid. The vanadium adsorbent of the present invention can be used in the production method of the present invention, the removal method of the present invention, and the recovery method of the present invention. The vanadium adsorbent of the present invention can be carried out according to the description of the production method of the present invention, the description of the removal method of the present invention, and the description of the recovery method of the present invention.

以下の例に基づき本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。   The present invention will be described more specifically based on the following examples, but the present invention is not limited to these examples.

例1:タンニン酸担持繊維体のバナジウム吸着能の検証
(1)タンニン酸担持繊維体の作製
基材となるナイロン繊維に20kGyのγ線を照射してラジカルを発生させた。照射済みナイロン繊維を、グリシジルメタクリレート(和光化学社製)(本明細書において「GMA」ということがある。)の10%メタノール溶液に浸漬し、40℃で2時間反応させてGMAグラフト重合繊維体を作製した。GMAグラフト重合繊維体のグラフト率は74%であった。
Example 1: Verification of vanadium adsorption ability of tannic acid-carrying fiber body (1) Production of tannic acid-carrying fiber body Radiation was generated by irradiating nylon fiber as a substrate with 20 kGy of γ-rays. The irradiated nylon fiber is immersed in a 10% methanol solution of glycidyl methacrylate (manufactured by Wako Chemical Co., Ltd.) (sometimes referred to as “GMA” in this specification) and reacted at 40 ° C. for 2 hours to give a GMA graft polymerized fiber body. Was made. The graft ratio of the GMA graft polymerized fiber body was 74%.

グラフト率は、基材に対するグラフト鎖の質量増加率であり、下記式に従って算出した。

Figure 2019205418
The graft ratio is a mass increase rate of the graft chain with respect to the substrate, and was calculated according to the following formula.
Figure 2019205418

次いで、GMAグラフト重合繊維体を、タンニン酸溶液(3質量%、溶媒:水/イソプロパノール=80/20(質量比))に、80℃、24時間浸漬させて、GMAグラフト鎖中のエポキシ基にタンニン酸を固定させて、基材1g当たり0.38mmolのタンニン酸を担持してなる繊維体(本明細書において「タンニン酸担持繊維体」ということがある。)を作製した。タンニン酸は五倍子タンニン(分子量:1701、ナカライテスク社製)を用いた。   Next, the GMA graft-polymerized fiber body was immersed in a tannic acid solution (3% by mass, solvent: water / isopropanol = 80/20 (mass ratio)) at 80 ° C. for 24 hours to form an epoxy group in the GMA graft chain. Tannic acid was fixed, and a fibrous body (sometimes referred to as “tannic acid-carrying fibrous body” in this specification) carrying 0.38 mmol of tannic acid per 1 g of base material was produced. As the tannic acid, pentaploid tannin (molecular weight: 1701, manufactured by Nacalai Tesque) was used.

(2)バナジウム含有飲用水へのタンニン酸担持繊維体処理
バナジウムを0.09ppm含有する飲用水(「富士山の天然水」、キリンビバレッジ社製、以下同様)に、上記(1)で得られたタンニン酸担持繊維体を、バナジウム含有飲用水に対して0(非添加)、0.05、1.00、5.00質量%となるように添加し、25℃で16時間接触させた。次いで、タンニン酸担持繊維体を除去し、タンニン酸担持繊維体で処理したバナジウム含有飲用水(以下、「繊維体処理水」ということがある、試験区1〜3)およびタンニン酸担持繊維体で処理しなかったバナジウム含有飲用水(対照区)を得た。
(2) Treatment of tannic acid-carrying fiber body into vanadium-containing drinking water Obtained in the above (1) in drinking water containing 0.09 ppm of vanadium ("Mt. Fuji natural water", manufactured by Kirin Beverage Co., Ltd.) The tannic acid-carrying fibrous body was added to 0 (no addition), 0.05, 1.00, 5.00% by mass with respect to vanadium-containing drinking water, and contacted at 25 ° C. for 16 hours. Next, the vanadium-containing drinking water treated with the tannic acid-carrying fiber body (hereinafter referred to as “fiber body treated water”, test groups 1 to 3) and the tannic acid-carrying fiber body were removed. Untreated drinking water containing vanadium (control group) was obtained.

(3)バナジウムおよびミネラル成分の測定
上記(2)で得られたバナジウム含有飲用水のバナジウム、ナトリウム、カルシウム、カリウムおよびマグネシウムの濃度を測定した。各種濃度は、ICP質量分析法によりIPC-MS(7500ce、Agilent社製)を用いて測定した。
(3) Measurement of vanadium and mineral components The concentration of vanadium, sodium, calcium, potassium and magnesium of the vanadium-containing drinking water obtained in (2) above was measured. Various concentrations were measured using IPC-MS (7500ce, manufactured by Agilent) by ICP mass spectrometry.

(4)結果
結果は表1に示される通りであった。

Figure 2019205418
(4) Results The results were as shown in Table 1.
Figure 2019205418

表1の結果から、タンニン酸担持繊維体は、バナジウムを選択的に吸着すること、また、バナジウム吸着能が高いことが確認された。また、タンニン酸担持繊維体は、ナトリウムやカリウムなどのミネラルは殆ど吸着しないことが確認された。   From the results in Table 1, it was confirmed that the tannic acid-carrying fiber body selectively adsorbs vanadium and has a high vanadium adsorption ability. Further, it was confirmed that the tannic acid-carrying fiber body hardly adsorbs minerals such as sodium and potassium.

例2:タンニン酸担持繊維体を用いたバナジウムの単離
(1)タンニン酸担持繊維体の作製
タンニン酸担持繊維体は、例1(1)に記載の方法に従って作製した。
Example 2: Isolation of vanadium using tannic acid-carrying fiber body (1) Production of tannic acid-carrying fiber body A tannic acid-carrying fiber body was produced according to the method described in Example 1 (1).

(2)タンニン酸担持繊維体によるバナジウム含有飲用水の処理
バナジウム含有飲用水に、上記(1)で得られたタンニン酸担持繊維体を、バナジウム含有飲用水に対し0.05質量%となるように添加し、25℃で16時間接触させた。次いで、タンニン酸担持繊維体を除去し、タンニン酸担持繊維体で処理したバナジウム含有飲用水(繊維体処理水)を得た。
(2) Treatment of vanadium-containing drinking water with tannic acid-carrying fiber body The vanadium-containing drinking water contains 0.05% by mass of the tannic acid-carrying fiber body obtained in (1) above with respect to vanadium-containing drinking water. And contacted at 25 ° C. for 16 hours. Next, the tannic acid-carrying fiber body was removed, and vanadium-containing drinking water (fiber body treated water) treated with the tannic acid-carrying fiber body was obtained.

(3)タンニン酸担持繊維体からのバナジウムの回収
次いで、酸溶離液として塩酸を用いて、上記(2)で得られたタンニン酸担持繊維体からバナジウムを回収した。具体的には、0.1M塩酸に対して0.05質量%のタンニン酸担持繊維体を、25℃で1時間浸漬させた。次いで、タンニン酸担持繊維体を除去して、酸溶離液を得た。なお、バナジウム以外の遷移金属は、タンニン酸担持繊維体を1M以上の塩酸に浸漬させることで溶離させることができた(データ示さず)。
(3) Recovery of vanadium from tannic acid-carrying fiber body Next, using hydrochloric acid as an acid eluent, vanadium was recovered from the tannic acid-carrying fiber body obtained in (2) above. Specifically, 0.05% by mass of a tannic acid-carrying fiber body with respect to 0.1 M hydrochloric acid was immersed at 25 ° C. for 1 hour. Next, the tannic acid-carrying fiber body was removed to obtain an acid eluent. Transition metals other than vanadium could be eluted by immersing the tannic acid-carrying fiber body in 1 M or more hydrochloric acid (data not shown).

(4)バナジウム濃度の測定
タンニン酸担持繊維体で処理していないバナジウム含有飲用水(以下「未処理水」という)並びに上記(2)で得られた繊維体処理水および上記(3)で得られた酸溶離液のバナジウム濃度は、例1(3)に記載の方法に従って測定した。なお、バナジウム濃度は、未処理水のバナジウム濃度を100としたときの各試料のバナジウム濃度を相対値(比)で示した。
(4) Measurement of vanadium concentration Vanadium-containing drinking water not treated with a tannic acid-carrying fiber body (hereinafter referred to as “untreated water”), fiber body treated water obtained in (2) above, and obtained in (3) above. The vanadium concentration of the obtained acid eluent was measured according to the method described in Example 1 (3). In addition, the vanadium density | concentration showed the vanadium density | concentration of each sample when the vanadium density | concentration of untreated water was set to 100 with the relative value (ratio).

(4)結果
結果は表2に示される通りであった。

Figure 2019205418
(4) Results The results were as shown in Table 2.
Figure 2019205418

表2の結果から、バナジウム含有飲用水をタンニン酸担持繊維体で処理すると、タンニン酸担持繊維体がバナジウムを吸着することにより、バナジウム含有飲用水中の24%のバナジウムが除去されることが確認された。また、バナジウムを吸着したタンニン酸担持繊維体を酸溶離液で処理すると、タンニン酸担持繊維体に吸着されたバナジウムの約80%が単離されることが確認された。以上の結果から、タンニン酸担持繊維体により効率的にバナジウムを吸着・除去できるとともに、吸着したバナジウムを効率的に回収できることが確認された。

From the results in Table 2, it is confirmed that when vanadium-containing drinking water is treated with a tannic acid-carrying fiber body, 24% of vanadium in the vanadium-containing drinking water is removed by the adsorption of vanadium by the tannic acid-carrying fiber body. It was. Further, it was confirmed that when the tannic acid-carrying fiber body adsorbing vanadium was treated with an acid eluent, about 80% of the vanadium adsorbed on the tannic acid-carrying fiber body was isolated. From the above results, it was confirmed that vanadium can be efficiently adsorbed and removed by the tannic acid-carrying fiber body, and the adsorbed vanadium can be efficiently recovered.

Claims (11)

飲料またはその原料液と、タンニン酸を担持してなる高分子基材とを接触させる工程を含んでなる、バナジウム含有量が低減された飲料の製造方法。   A method for producing a beverage with reduced vanadium content, comprising a step of bringing a beverage or a raw material liquid thereof into contact with a polymer base material carrying tannic acid. 飲料またはその原料液が、バナジウムを含有する、請求項1に記載の製造方法。   The manufacturing method of Claim 1 in which a drink or its raw material liquid contains vanadium. 製造された飲料のバナジウム含有量30mg/100mL以下であり、ナトリウム含有量が0.4〜1.0mg/100mLである、請求項1または2に記載の製造方法。   The manufacturing method of Claim 1 or 2 whose vanadium content of the manufactured drink is 30 mg / 100mL or less, and whose sodium content is 0.4-1.0 mg / 100mL. バナジウム含有量が低減された飲料が、容器詰め飲料である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の製造方法。   The manufacturing method as described in any one of Claims 1-3 whose drink with which vanadium content was reduced is a container stuffing drink. 高分子基材が、ポリアミド樹脂である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の製造方法。   The manufacturing method as described in any one of Claims 1-4 whose polymer base material is a polyamide resin. バナジウム含有水溶液からバナジウムを除去する方法であって、バナジウム含有水溶液と、タンニン酸を担持してなる高分子基材とを接触させる工程を含んでなる、バナジウムの除去方法。   A method for removing vanadium from a vanadium-containing aqueous solution, the method comprising the step of bringing the vanadium-containing aqueous solution into contact with a polymer substrate carrying tannic acid. バナジウム含有水溶液からバナジウムを回収する方法であって、バナジウム含有水溶液と、タンニン酸を担持してなる高分子基材とを接触させる工程と、前記高分子基材からバナジウムを回収する工程を含んでなる、バナジウムの回収方法。   A method for recovering vanadium from a vanadium-containing aqueous solution, comprising the steps of bringing a vanadium-containing aqueous solution into contact with a polymer substrate supporting tannic acid, and recovering vanadium from the polymer substrate. A method for recovering vanadium. バナジウム含有水溶液が、海水、地下水、河川水または湖沼水である、請求項7に記載の方法。   The method according to claim 7, wherein the vanadium-containing aqueous solution is seawater, groundwater, river water, or lake water. バナジウムを回収する工程が、高分子基材を、中性再生剤、アルカリ性再生剤または酸性再生剤と接触させることにより行われる、請求項7または8に記載の方法。   The method according to claim 7 or 8, wherein the step of recovering vanadium is performed by bringing the polymer substrate into contact with a neutral regenerant, an alkaline regenerant, or an acidic regenerant. バナジウムを回収する工程が、1000℃以下で実施される、請求項7〜9のいずれか一項に記載の方法。   The method as described in any one of Claims 7-9 with which the process of collect | recovering vanadium is implemented at 1000 degrees C or less. タンニン酸を担持してなる高分子基材からなる、バナジウム吸着剤。

A vanadium adsorbent comprising a polymer base material carrying tannic acid.

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