JP2023014952A - Recovery method of iodine from aromatic iodine compound - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は芳香族ヨウ素化合物からヨウ素を回収する方法に関する。 The present invention relates to a method for recovering iodine from aromatic iodine compounds.
ヨウ素の生産量は、世界一位がチリで日本はこれ次いでおり、資源小国日本にとっては自給できる数少ない資源である。用途としては、X線造影剤が20%を超え一番多く、触媒、抗菌剤、偏光フィルムなどが続いている。ヨウ素は医療分野から工業分野まで幅広い領域で利用されているため、今後ますます使用量が増大すると予想される。 Chile is the world's largest producer of iodine, followed by Japan. As for the applications, X-ray contrast agents account for the most, with more than 20%, followed by catalysts, antibacterial agents, and polarizing films. Since iodine is used in a wide range of fields from the medical field to the industrial field, it is expected that the amount of iodine used will increase more and more in the future.
チリでは,チリ硝石からヨウ素酸塩を溶出させ製造されるが、政情が必ずしも安定していないことや砂漠に存在しているなど安定供給には不安がある。日本では天然ガスの生産の際に,汲み上げられる地下かん水と呼ばれる塩水から生産される。かん水の汲み上げによる地盤沈下への配慮からくみ上げ量が制限されている。このような状況から,ヨウ素の急激な増産は難しく、リサイクルが急務となっている。特に、ヨウ素使用量が大きいX線造影剤やその製造プロセスからのヨウ素の回収が重要である。 In Chile, iodate is produced by eluting iodate from Chilean saltpeter, but there are concerns about a stable supply due to the fact that the political situation is not necessarily stable and it exists in the desert. In Japan, it is produced from salt water called underground brine that is pumped up during the production of natural gas. The pumping volume is limited in consideration of ground subsidence caused by pumping brackish water. Under such circumstances, it is difficult to rapidly increase the production of iodine, and recycling is an urgent matter. In particular, it is important to recover iodine from X-ray contrast agents that use a large amount of iodine and their manufacturing processes.
芳香族ヨウ素化合物の中で代表的な化合物であるヨウ素系造影剤は、いずれも図1の反応式の左側の一般式に示すような芳香族環にヨウ素が結合した基本構造をもつため、ヨウ素を回収するためには芳香族環からヨウ素を脱離し、分離する必要がある。 Iodine-based contrast agents, which are representative compounds among aromatic iodine compounds, all have a basic structure in which iodine is bound to an aromatic ring as shown in the general formula on the left side of the reaction formula in FIG. In order to recover , it is necessary to eliminate iodine from the aromatic ring and separate it.
公知技術としては、特許文献1には、造影剤含有液をpH0.5以下、好ましくは100℃以上で加熱する技術が開示されている(特許文献1、特開2020-522456)。 As a known technique, Patent Document 1 discloses a technique of heating a contrast agent-containing liquid at a pH of 0.5 or lower, preferably at 100° C. or higher (Patent Document 1, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-522456).
特許文献2には、造影剤含有液にCu++または微粉末銅とアルカリ液を加えて加熱することに依り無機化合物とした後、これを酸化、抽出等に依りヨウ素を回収する方法が提案されている(特許文献2、EP0106934)。
特許文献3には、造影剤中のヨウ素のヨウ化物イオンへの変換をアルカリ性高温条件での還流下、銅粉末、亜鉛粉末、鉄粉末などから選択される還元物質の存在下で実施している。その後、H2O2-FeCl3複合酸化剤を用いて、ヨウ化物イオンをヨウ素分子に変換し、有機溶媒で抽出精製する、という技術が開示されている(特許文献3、CN103508421)。In
しかしながら、これら公知技術はヨード基を有する芳香族環からヨウ素を脱離するのに、酸やアルカリなど薬液と銅などの金属を加え、100℃以上で加温する操作を行わねばならない。また、脱離したヨウ素を強い酸性条件下で分離回収している。耐熱・耐薬品性の反応容器が必要なうえ、環境負荷の大きい薬剤を用いる必要があった。更に、ヨウ化水素酸の気化による作業環境上の危険が伴う。したがって、これら公知の技術を採用するには安全性に配慮した化学プラントを設計し、運用する必要があり、コストに見合うヨウ素量が回収可能とはいえなかった。 However, in these known techniques, in order to eliminate iodine from an aromatic ring having an iodine group, a chemical solution such as an acid or an alkali and a metal such as copper must be added and heated at 100° C. or higher. In addition, desorbed iodine is separated and recovered under strongly acidic conditions. In addition to requiring a heat- and chemical-resistant reaction vessel, it was also necessary to use chemicals that have a large environmental impact. In addition, there is a danger to the work environment due to vaporization of hydroiodic acid. Therefore, in order to employ these known techniques, it is necessary to design and operate a chemical plant that takes safety into consideration, and it cannot be said that the amount of iodine that is worth the cost can be recovered.
これまで芳香族ヨウ素化合物からヨウ素を回収するのにあたり、ヨード基を有する芳香環からヨウ素を脱離し、かつ脱離したヨウ素を共存成分から分離するため、高温で複雑な化学プラントを必要とし、環境負荷に与える影響が大きかった。従って、芳香族ヨウ素化合物から穏和な条件で脱ヨウ素化や脱ヨウ素化済みの液からヨウ素を分離回収できる技術を提供することが課題である。 Until now, the recovery of iodine from aromatic iodine compounds has required complex chemical plants at high temperatures in order to desorb iodine from aromatic rings having iodine groups and to separate the desorbed iodine from coexisting components. It had a big impact on the load. Therefore, it is an object to provide a technique capable of separating and recovering iodine from an aromatic iodine compound under mild conditions or from a deiodinated liquid.
本発明は次の特徴を有する芳香族ヨウ素化合物からのヨウ素の回収方法である。
(1)芳香族ヨウ素化合物を含む液を白金族元素担持触媒、還元剤及びアルカリの存在下で脱ヨウ素化する第1工程、脱ヨウ素化した液から触媒を分離する第2工程、脱離したヨウ素を脱ヨウ素化済み液から分離回収する第3工程、を含む芳香族ヨウ素化合物からのヨウ素の回収方法
(2)前記、第3工程はヨウ素気化吸収法、イオン交換樹脂吸着法、電気透析、固液分離法から選択される少なくとも一つ以上である(1)項記載の芳香族ヨウ素化合物からのヨウ素の回収方法
(3)前記、白金族元素はパラジウムである(1)項又は(2)項記載の芳香族ヨウ素化合物からのヨウ素の回収方法
(4)前記、白金族元素担持用の担体がアニオン交換体である(1)項~(3)項記載のいずれか1に記載のヨウ素系造影剤からのヨウ素の回収方法
(5)前記、請求項4記載のアニオン交換体の形状が繊維、繊維の集合体である撚糸、織布、不織布又はそれらの切断体を含む成型体である(1)項~(4)項記載のいずれか1に記載の芳香族ヨウ素化合物からのヨウ素の回収方法
(6)前記、芳香族ヨウ素化合物は不飽和環状化合物に単結合で結合した1つまたは複数のヨード基を含む(1)項~(5)項記載のいずれか1に記載の芳香族ヨウ素化合物からのヨウ素の回収方法The present invention is a method for recovering iodine from aromatic iodine compounds having the following features.
(1) A first step of deiodinating a liquid containing an aromatic iodine compound in the presence of a platinum group element-supported catalyst, a reducing agent and an alkali, a second step of separating the catalyst from the deiodinated liquid, and desorbing A method for recovering iodine from an aromatic iodine compound, comprising a third step of separating and recovering iodine from the deiodinated liquid (2) The third step includes an iodine vaporization absorption method, an ion exchange resin adsorption method, electrodialysis, A method for recovering iodine from an aromatic iodine compound according to item (1), which is at least one selected from solid-liquid separation methods (3), item (1) or (2), wherein the platinum group element is palladium (4) The iodine system according to any one of (1) to (3), wherein the carrier for supporting the platinum group element is an anion exchanger. (5) A method for recovering iodine from a contrast agent (5) The shape of the anion exchanger according to
本発明における芳香族ヨウ素化合物は、ベンゼン環を有するヨウ素化合物、ナフタレンのような縮合環を有するヨウ素化合物、ピリジンなどのように複素環を有するヨウ素化合物を含み、結合しているヨウ素の数が1以上である化合物の総称である。 The aromatic iodine compound in the present invention includes an iodine compound having a benzene ring, an iodine compound having a condensed ring such as naphthalene, and an iodine compound having a heterocyclic ring such as pyridine, and the number of bonded iodine is 1. It is a general term for the compounds described above.
本発明を簡単に説明するため、芳香族ヨウ素化合物の脱ヨウ素化には、触媒としてパラジウムをアニオン交換繊維に担持した触媒を使用し、アルカリと還元剤を加え室温で脱ヨウ素化反応を行い、脱離したヨウ素を分離回収する方法について説明する。 In order to briefly describe the present invention, deiodination of an aromatic iodine compound uses a catalyst in which palladium is supported on an anion exchange fiber as a catalyst, and an alkali and a reducing agent are added to perform a deiodination reaction at room temperature. A method for separating and recovering desorbed iodine will be described.
芳香族ヨウ素化合物に対しては、パラジウム担持触媒、還元剤及びアルカリの存在下で反応させると、常温常圧下においても水素化脱ヨウ素反応が起こる。設備の簡素化や安全対策上重要であり、次工程での脱ヨウ素化済みの液からヨウ素の回収を円滑にかつ速やかに実施するためにも極めて重要である。 For an aromatic iodine compound, a hydrodeiodination reaction occurs even at normal temperature and normal pressure when reacted in the presence of a palladium-supported catalyst, a reducing agent and an alkali. It is important in terms of facility simplification and safety measures, and is extremely important in order to smoothly and promptly recover iodine from the deiodinated liquid in the next step.
脱ヨウ素化の反応式は図1のように考えられる。芳香族ヨウ素化合物として、ベンゼン環に3個のヨウ素が結合したトリヨードベンゼンを記載しているが、この範囲に限定されるわけではない。 The deiodination reaction formula can be considered as shown in FIG. As the aromatic iodine compound, triiodobenzene in which three iodine atoms are bonded to the benzene ring is described, but the range is not limited to this.
ここで、パラジウム触媒には均一系と不均一系とがあるが、不均一系触媒を使用する方が後の分離工程を考えると好ましい。パラジウム系不均一触媒としては活性炭上にパラジウムを担持させた触媒が市販されており、使用できる。しかしながら、活性炭は粒状でも粉化するため、反応後に触媒と脱ヨウ素化液との固液分離操作が必要となる。例えば、ろ過や沈降分離などの操作が必要となり、ヨウ素回収のための設備が増え、設置面積も大きくなる。パラジウム担持活性炭を改良し、粒状やペレット状に成型したものが市販されており、カラムに充填して充填塔方式で利用できる。活性炭微細孔への有機物の吸着などには注意する必要がある。 Here, there are homogeneous and heterogeneous palladium catalysts, and it is preferable to use a heterogeneous catalyst in consideration of the subsequent separation step. As a palladium-based heterogeneous catalyst, a catalyst in which palladium is supported on activated carbon is commercially available and can be used. However, since activated carbon is pulverized even in the form of granules, solid-liquid separation operation between the catalyst and the deiodinating liquid is required after the reaction. For example, operations such as filtration and sedimentation separation are required, which increases the number of facilities for iodine recovery and the installation area. Palladium-supported activated carbon is improved and molded into granules or pellets on the market. It is necessary to pay attention to the adsorption of organic substances to the activated carbon micropores.
アニオン交換体にパラジウムを担持したパラジウム担持触媒は好適に利用することができる。通常のイオン交換樹脂も利用できるが、繊維状のアニオン交換体は表面積が大きいことに加え、短繊維、撚糸、織布、不織布などの形状に成型加工が容易であり、パラジウムの担体として好ましい。短繊維であれば、アルカリと還元剤とを同時に加え、撹拌するなど操作も可能となる。脱ヨウ素液との分離も網で捕捉するなどの手段を採用することができる。従って、パラジウム系不均一触媒として、アニオン交換繊維にパラジウムを担持した触媒が好ましい。 A palladium-supported catalyst in which palladium is supported on an anion exchanger can be preferably used. Ordinary ion-exchange resins can also be used, but fibrous anion-exchangers are preferable as palladium carriers because they have a large surface area and are easily molded into short fibers, twisted yarns, woven fabrics, non-woven fabrics, and the like. In the case of short fibers, an operation such as adding an alkali and a reducing agent at the same time and stirring them is also possible. Separation from the deiodized solution can also be carried out by means of catching with a net. Therefore, as a palladium-based heterogeneous catalyst, a catalyst in which palladium is supported on anion-exchange fibers is preferable.
アニオン交換体にパラジウムを担持する方法は、アニオン交換体に塩化パラジウム[(PdCl4)2-]を吸着させた後、還元剤を用いてPd2+をPd0に変換することによって、アニオン交換体上に担持させることができる。この反応過程でパラジウムは強固に保持され欠落することは少ない。塩化パラジウムはアニオン交換繊維表面ばかりでなく内部にもイオン交換によって吸着し、還元後のPd0は高分子鎖による絡みつきが生じるからである。このため、触媒と脱ヨウ素化液との固液分離や取扱いが簡単であり、本発明に好ましい。In the method of supporting palladium on an anion exchanger, palladium chloride [(PdCl 4 ) 2− ] is adsorbed on the anion exchanger, and then Pd 2+ is converted to Pd 0 using a reducing agent. can be carried on. During this reaction process, palladium is strongly retained and rarely lost. This is because palladium chloride is adsorbed by ion exchange not only on the surface of anion exchange fibers but also on the inside thereof, and PdO after reduction is entangled with polymer chains. Therefore, solid-liquid separation and handling of the catalyst and the deiodinating liquid are easy, which is preferable for the present invention.
ヨウ素系造影剤を脱ヨウ素化した液中にはヨウ化物イオンが存在している。これを回収するには液から触媒を取出し、純度によっては更に分離精製工程が必要となる。図2は本発明の造影剤からのヨウ素回収方法の一例をフロー図で示したものである。脱ヨウ素化工程から触媒分離の工程を経て脱離したヨウ素の分離回収工程まで全ての工程が常温常圧の穏和な条件で実施できる。数種類の工程が組み合わされたように見えるが、本発明では触媒の分離が速やかに実施できるため、主たる設備は脱ヨウ素化反応設備とヨウ素の分離回収設備である。 Iodide ions are present in the deiodinated liquid of the iodine-based contrast agent. In order to recover this, the catalyst is taken out from the liquid, and depending on the purity, further separation and purification steps are required. FIG. 2 is a flowchart showing an example of the method for recovering iodine from the contrast medium of the present invention. All steps from the deiodination step to the separation and recovery step of desorbed iodine through the step of catalyst separation can be carried out under mild conditions of normal temperature and normal pressure. Although several kinds of processes seem to be combined, the main equipment is the deiodination reaction equipment and the iodine separation and recovery equipment because the separation of the catalyst can be carried out quickly in the present invention.
アニオン交換繊維には種々の製法があるが、本発明のパラジウム触媒担体の製造方法として、既存の繊維に放射線を照射し、次にアニオン交換基を有するモノマーと接触させることによって、グラフト側鎖を成長させる放射線グラフト重合法が好ましい。既存の繊維を放射線グラフト重合法によって機能化する場合、撚糸の場合は図3のようにボビン形状で取扱うことができる。穴開きコア1に撚糸2を巻いた形状であり、取り扱いが簡単である。パラジウム担持触媒もボビン形状で製造され、次の成型加工に提供される。シート状の不織布の場合は、反物の反応となり、重合プロセスが異なるが、利用することができる。 There are various methods for producing anion-exchange fibers, but as a method for producing the palladium catalyst support of the present invention, existing fibers are irradiated with radiation and then contacted with a monomer having an anion-exchange group to form grafted side chains. A grown radiation graft polymerization method is preferred. When existing fibers are functionalized by radiation graft polymerization, twisted yarns can be handled in the form of bobbins as shown in FIG. It has a shape in which
パラジウム触媒の回収方法は使用方法と形状に密接に関係している。短繊維の場合は、他の薬液とともに撹拌することが可能で、触媒と液との接触効率が高い。脱ヨウ素化液からのパラジウム触媒の分離は、脱ヨウ素化反応槽に付設するか又は脱ヨウ素化反応槽からヨウ素分離回収槽への配管の途中に、短繊維を捕捉できるメッシュの金網を設けてもよい。 The method of recovery of the palladium catalyst is closely related to the method of use and form. In the case of short fibers, it is possible to stir them together with other chemicals, and the contact efficiency between the catalyst and the liquid is high. The palladium catalyst can be separated from the deiodination liquid by attaching it to the deiodination reaction tank or by installing a mesh wire mesh capable of capturing short fibers in the middle of the piping from the deiodination reaction tank to the iodine separation and recovery tank. good too.
ボビンから撚糸を繰り出し、他の成型品へ加工できる。図4に示すワインドフィルター状や図5に示すモール状にも加工できる。ワインドフィルター状触媒は穴開きコア4に触媒撚糸3を巻き付けて成型できる。既存のハウジングに収納可能でポンプ循環による接触が実施できる。モール状触媒は触媒撚糸5を芯6の外側に放射状に突出させた構造の一種の組みひもである。脱ヨウ素化槽に懸架することで液との接触が可能となる。また、繊維の集合体をかごや袋に収納し、液と接触させることができる。穏和な条件で脱ヨウ素化反応を実施できる。 Twisted yarn can be unwound from bobbins and processed into other molded products. It can also be processed into the shape of a wind filter shown in FIG. 4 or the shape of a molding shown in FIG. The wound filter-like catalyst can be molded by winding the catalyst twisted
脱ヨウ素化が終了し、パラジウム担持繊維を脱ヨウ素化液から取り出すことにより、速やかに次のヨウ素分離回収工程に移行することができる。触媒を取出した液には、芳香環を有する有機物、水酸化ナトリウムとヨウ化ナトリウム及び還元剤が残留している。この液の中からヨウ素を回収する方法として、いくつか考えられるが、ヨウ素気化吸収法、イオン交換樹脂吸着法、電気透析及び固液分離法から選択される方法が安全に純度の高いヨウ素が得られるため、好ましい。 After the deiodination is completed, the palladium-supported fibers are removed from the deiodination solution, so that the next iodine separation and recovery step can be started immediately. Organic matter having an aromatic ring, sodium hydroxide, sodium iodide, and a reducing agent remain in the liquid from which the catalyst was removed. Several methods are conceivable for recovering iodine from this liquid, but a method selected from the iodine vaporization absorption method, ion exchange resin adsorption method, electrodialysis, and solid-liquid separation method can safely obtain iodine of high purity. preferred because
パラジウムは白金族元素に属する代表的な触媒であるが、他の白金族元素、プラチナ(Pt)、ロジウム(Rh),イリジウム(Ir),ルテニウム(Ru),オスミウム(Os)も利用することができる。還元剤としては、ヒドラジンの他、ギ酸や水素化ホウ素ナトリウム(NaBH4)なども利用できるPalladium is a representative catalyst belonging to the platinum group elements, but other platinum group elements, platinum (Pt), rhodium (Rh), iridium (Ir), ruthenium (Ru), and osmium (Os) can also be used. can. As a reducing agent, hydrazine, formic acid, sodium borohydride (NaBH 4 ), etc. can be used.
本発明は脱ヨウ素化反応、触媒の分離、脱ヨウ素化液からのヨウ素回収を常温常圧で穏やかに実施でき、設備や環境対策も対応が易しい。また、得られるヨウ素の純度も高い。ヨウ素資源の再利用のために極めて有効な技術である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, the deiodination reaction, the separation of the catalyst, and the recovery of iodine from the deiodized liquid can be carried out gently at normal temperature and normal pressure, and facilities and environmental measures are easy to handle. Moreover, the purity of the obtained iodine is also high. This is an extremely effective technique for reusing iodine resources.
以下、芳香族ヨウ素化合物として代表的なヨウ素系造影剤を対象に、放射線グラフト重合法を利用して製造したアニオン交換繊維にパラジウムを担持した触媒を用いて脱ヨウ素化を行い、さらに脱ヨウ素化液からヨウ素を回収する方法を例にとり、本発明の実施形態をさらに詳細に説明する。 In the following, iodine-based contrast agents, which are typical aromatic iodine compounds, are deiodinated using a catalyst in which palladium is supported on anion-exchange fibers manufactured using radiation graft polymerization, and then further deiodinated. An embodiment of the present invention will be described in more detail by taking a method for recovering iodine from a liquid as an example.
放射線グラフト重合法を用いたパラジウム担持アニオン交換繊維の合成経路の一例を図6に示す。図6では、市販のポリオレフィン系繊維を基材としてガンマ線を照射し、次に三級アミンを有するジメチルアミノエチルメタクリレート(DMAEMA)を接触させて、基材からDMAEMAのグラフト側鎖を成長させる。この三級アミンを利用して塩化パラジウムを吸着させ、次にギ酸ナトリウムで還元し、Pd0を繊維上に担持させる。FIG. 6 shows an example of a synthesis route of palladium-supported anion-exchange fibers using a radiation graft polymerization method. In FIG. 6, a commercially available polyolefin fiber as a substrate is irradiated with gamma rays and then contacted with dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA) having a tertiary amine to grow graft side chains of DMAEMA from the substrate. This tertiary amine is utilized to adsorb palladium chloride, which is then reduced with sodium formate to deposit Pd 0 on the fibers.
放射線グラフト重合の特長の一つは、既存のさまざまな形状の高分子を利用できる点である。例えば、単繊維、単繊維の集合体である撚糸、単繊維をシート状に加工した織布や不織布、それらの切断短体、フィルムや多孔性フィルム、多孔性中空糸、粒子などいずれも利用可能であるが、本発明は繊維が好ましい。表面積が大きく、大きな反応速度が得られる点と、成型加工が容易で取扱いが簡単なためである。 One of the advantages of radiation-induced graft polymerization is that existing polymers of various shapes can be used. For example, single fibers, twisted yarns that are aggregates of single fibers, woven fabrics and nonwoven fabrics that are processed into sheets from single fibers, cut strips of these, films, porous films, porous hollow fibers, particles, etc. can all be used. However, the present invention prefers fibers. This is because the surface area is large, a high reaction rate can be obtained, and molding is easy and handling is easy.
繊維材質としては、合成繊維、綿などの天然繊維セルロース系繊維、絹や羊毛など動物性繊維、若しくは再生繊維、またはそれらの混合繊維が挙げられる。合成繊維にはポリエステル系、ポリアミド系、アクリル系、ポリ塩化ビニル系、ポリ塩化ビニリデン系、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、ポリウレタン系、ポリビニルアルコール系、フッ素系等が含まれる。セルロース系繊維には、綿、麻等の天然セルロース系繊維、ビスコースレーヨン、銅アンモニア法レーヨン、ポリノジック等の再生セルロース繊維、テンセル等の精製セルロース繊維、アセテート、ジアセテート等の半合成繊維が含まれる。この中でも、ポリエチレンに代表されるポリオレフィン系、ナイロンに代表されるポリアミド系、セルロース系などの繊維高分子が特に好ましい。これら材質の中で、耐放射線性、グラフト重合性、耐薬品性などを考慮しながら適宜決定できる。 Examples of fiber materials include synthetic fibers, natural fibers such as cellulose fibers such as cotton, animal fibers such as silk and wool, regenerated fibers, and mixed fibers thereof. Synthetic fibers include polyester, polyamide, acrylic, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyethylene, polypropylene, polyurethane, polyvinyl alcohol, fluorine, and the like. Cellulose fibers include natural cellulosic fibers such as cotton and linen, viscose rayon, cuprammonium rayon, regenerated cellulose fibers such as Polynosic, refined cellulose fibers such as Tencel, and semi-synthetic fibers such as acetate and diacetate. be Among these, polyolefin-based materials such as polyethylene, polyamide-based materials such as nylon, and cellulose-based fiber polymers are particularly preferable. Among these materials, the material can be appropriately determined in consideration of radiation resistance, graft polymerizability, chemical resistance, and the like.
基材に照射する電離性放射線は、α線、β線、ガンマ線、電子線、中性子線、紫外線などが含まれるが、基材である繊維の表面から深い部分まで透過する能力を有するガンマ線及び電子線を用いることが好ましい。放射線の照射条件は、特に限定はないが、充分なグラフト効率を得るためには、脱酸素状態で、5~200kGy、特に15~100kGyとすることが好ましい。この際、酸素濃度は、必要とされる重合率でのグラフト重合が達成される濃度であればよく、好ましくは、酸素濃度1%以下、より好ましくは、酸素濃度100ppm以下である。図6ではガンマ線を用いている。 The ionizing radiation irradiated to the base material includes α rays, β rays, gamma rays, electron beams, neutron beams, ultraviolet rays, etc., but gamma rays and electrons that have the ability to penetrate deep from the surface of the fiber that is the base material It is preferred to use lines. The radiation irradiation conditions are not particularly limited, but in order to obtain sufficient grafting efficiency, it is preferably 5 to 200 kGy, particularly 15 to 100 kGy in a deoxygenated state. At this time, the oxygen concentration may be any concentration that achieves graft polymerization at a required polymerization rate, preferably 1% or less, more preferably 100 ppm or less. Gamma rays are used in FIG.
繊維に電離性放射線を照射すると、繊維表面ならびに内部にラジカルが発生する。ここに、イオン交換基を有するモノマーか又はイオン交換基に転換可能なモノマーを接触させると、発生したラジカルを基点としてモノマーが重合する。グラフト重合は、放射線の照射のタイミングにより、前照射グラフト重合法と同時照射グラフト重合法とに分けられる。前照射グラフト重合法とは、あらかじめ基材に放射線を照射した後、基材とモノマーとを接触させる重合方法であり、単独重合物の生成量が少ないため一般的には分離材料の製造方法にふさわしい方法である。同時照射グラフト重合法とは、基材とモノマーとの共存下に放射線を照射するグラフト重合法である。本発明はどちらの照射方法をも採用できるが、単独重合物(ホモポリマー)生成量の少ない前照射グラフト重合法を用いることが本発明の用途である分離材料の製造方法としてより好ましい。図6では、前照射グラフト重合法によりグラフト重合した例を示している。 When fibers are irradiated with ionizing radiation, radicals are generated on the surface and inside of the fibers. When a monomer having an ion-exchange group or a monomer convertible to an ion-exchange group is brought into contact here, the monomer polymerizes with the generated radical as a starting point. Graft polymerization is classified into a pre-irradiation graft polymerization method and a simultaneous irradiation graft polymerization method depending on the timing of irradiation with radiation. The pre-irradiation graft polymerization method is a polymerization method in which the base material is exposed to radiation in advance, and then the base material and the monomer are brought into contact with each other. It's a good way. The simultaneous irradiation graft polymerization method is a graft polymerization method in which radiation is irradiated in the coexistence of a base material and a monomer. Although either irradiation method can be employed in the present invention, it is more preferable to use the pre-irradiation graft polymerization method, which produces a small amount of homopolymer, as a method for producing the separating material, which is the application of the present invention. FIG. 6 shows an example of graft polymerization by the pre-irradiation graft polymerization method.
グラフト重合の際、接触させるモノマーが液体である場合は液相グラフト重合法と呼び、気体である場合は気相グラフト重合法と呼ぶ。また、液相グラフト重合法においてエマルションモノマー溶液を用いる場合はエマルショングラフト重合法と呼ぶ。さらに、液相グラフト重合法と気相グラフト重合法の中間に位置づけられる含浸グラフト重合法がある。含浸グラフト重合法は、予め所定のグラフト率が得られるようモノマー量を計算し、必要量のモノマーを予め有機高分子成形体に浸み込ませておくグラフト重合法である。本発明ではいずれの方法を適用することが可能である。 In graft polymerization, when the monomer to be brought into contact is liquid, it is called a liquid-phase graft polymerization method, and when it is a gas, it is called a gas-phase graft polymerization method. When an emulsion monomer solution is used in the liquid-phase graft polymerization method, the method is called an emulsion graft polymerization method. Furthermore, there is an impregnation graft polymerization method positioned between the liquid phase graft polymerization method and the gas phase graft polymerization method. The impregnation graft polymerization method is a graft polymerization method in which the amount of monomer is calculated in advance so as to obtain a predetermined graft ratio, and the required amount of monomer is previously impregnated into the organic polymer molded article. Either method can be applied in the present invention.
放射線照射によって、ラジカルを生成させた後、アニオン交換基を有するモノマーと接触させることにより、アニオン交換基を有するグラフト側鎖が成長する。このようにして繊維にアニオン交換基を導入することができる。アニオン交換基を有するモノマーとしてビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロライド、アリールアミン、N,N-ジメチルアミノエチルアクリレート、N,N-ジメチルアミノエチルメタクリレート(DMAEMA)、N,N-ジエチルアミノエチルメタクリレート、N,N-ジメチルアクリルアミド、N,N-ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、N,N-ジメチルアミノプロピルアクリルアミドの4級アンモニウム塩などが挙げられる。 Radicals are generated by irradiation and then brought into contact with a monomer having an anion-exchange group to grow a graft side chain having an anion-exchange group. Anion exchange groups can be introduced into the fiber in this way. Vinylbenzyltrimethylammonium chloride, arylamine, N,N-dimethylaminoethyl acrylate, N,N-dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA), N,N-diethylaminoethyl methacrylate, N,N-dimethyl as monomers having anion exchange groups Examples include acrylamide, N,N-dimethylaminopropylacrylamide, quaternary ammonium salts of N,N-dimethylaminopropylacrylamide, and the like.
モノマー自体にはアニオン交換基を有していないが、二次反応でアニオン交換基に転換できるモノマーも利用でき、メタクリル酸グリシジル(GMA)、スチレン、クロロメチルスチレンなどがある。これらのモノマーをグラフト重合した後、例えばGMAの場合はジメチルアミン、ジエチルアミン、ジエタノールアミンなど2級アミンを有するアミンを反応させることにより、3級アミノ基が導入できる。トリメチルアミンやトリエチルアミン又はそれらの塩、トリエチレンジアミンなどのようなポリアミンを反応させることにより4級アンモニウム基を導入することができ、本発明の白金族元素担持用担体として利用できる。 Monomers that do not have anion-exchange groups in themselves but can be converted to anion-exchange groups by a secondary reaction can also be used, such as glycidyl methacrylate (GMA), styrene, and chloromethylstyrene. After graft polymerization of these monomers, for example, in the case of GMA, a tertiary amino group can be introduced by reacting with an amine having a secondary amine such as dimethylamine, diethylamine and diethanolamine. A quaternary ammonium group can be introduced by reacting a polyamine such as trimethylamine, triethylamine or a salt thereof, or triethylenediamine, which can be used as a carrier for supporting a platinum group element of the present invention.
アニオン交換繊維への塩化パラジウムの吸着、その後のギ酸ナトリウムによるPd0への還元はバッチ方式やカラム方式で可能である。白金族元素はクロロ錯体としてアニオンとなるため、アニオン交換繊維に容易に吸着できる。パラジウム以外の白金族元素も使用可能であるが、触媒性能や価格などを考慮し、パラジウムが好適に利用できる。還元剤としては、ヒドラジン(水和物や塩)の他、水素化ホウ素ナトリウムなどの還元剤も使用できる。Pd0の担持量はグラフト率や使用する塩化パラジウムの量によって容易に制御できるが、ヨウ素系造影剤の処理量や濃度、また分解処理条件によって適宜設定することができる。塩化パラジウムは高価な薬品であるため、アニオン交換基に相当する量を加える必要がない。析出させたPd0の繊維からの脱落はほとんどない。Adsorption of palladium chloride on anion-exchange fibers and subsequent reduction to Pd 0 with sodium formate can be performed in batch or column mode. Since the platinum group element becomes an anion as a chloro complex, it can be easily adsorbed on the anion exchange fiber. Platinum group elements other than palladium can also be used, but palladium can be preferably used in consideration of catalyst performance, price, and the like. As the reducing agent, not only hydrazine (hydrate or salt) but also reducing agents such as sodium borohydride can be used. The amount of Pd 0 supported can be easily controlled by the graft ratio and the amount of palladium chloride used, but can be appropriately set by the amount and concentration of the iodine-based contrast medium to be treated and the decomposition treatment conditions. Since palladium chloride is an expensive chemical, it is not necessary to add an amount corresponding to the anion exchange groups. Almost no precipitated Pd 0 falls off from the fibers.
ヨウ素系造影剤の脱ヨウ素化処理においては、ヨウ素系造影剤、還元剤、及びアルカリの混合液にPd0担持繊維を加え、常温常圧で所定時間反応を行うことにより、脱ヨウ素化を実施できる。脱ヨウ素化が終了すれば、繊維を取り除くことで固液分離ができる。必要なPd0担持触媒繊維量や処理条件は、処理対象であるヨウ素系造影剤の種類、量、処理条件等を勘案し、予め予備試験により決定することができる。In the deiodination treatment of the iodine-based contrast agent, the Pd 0 -supporting fiber is added to the mixed solution of the iodine-based contrast agent, the reducing agent, and the alkali, and the reaction is performed at normal temperature and pressure for a predetermined time to deiodine. can. After deiodination is completed, solid-liquid separation can be performed by removing the fibers. The necessary amount of Pd 0 -supported catalyst fiber and processing conditions can be determined in advance by preliminary tests, taking into consideration the type and amount of the iodine-based contrast agent to be processed, the processing conditions, and the like.
基材繊維に放射線グラフト重合を行う場合は、撚糸や不織布などの形状で反応しやすく、その形状で触媒も製造できる。撚糸の場合は短繊維状、ワインドフィルター状、モール状の他にロープ状、不織布、織布などのシート状にも加工でき、触媒形状により、さまざまな使用方法が考えられる。 When radiation graft polymerization is carried out on base fibers, the reaction is likely to take place in the form of twisted yarn or non-woven fabric, and the catalyst can be produced in that form. In the case of twisted yarn, it can be processed into a sheet such as a rope, non-woven fabric, or woven fabric in addition to the shape of short fibers, wind filters, and malls, and various usages can be considered depending on the shape of the catalyst.
カット繊維状触媒は充填塔に充填し流通方式で利用できるほか、図7に示す流動方式でも利用できる。流動方式では、脱ヨウ素化反応槽7に造影剤8が仕込まれ、薬液槽10からアルカリや還元剤と一緒にカット繊維状触媒9を投入し、所定時間撹拌後に繊維を捕捉できるメッシュの金網11でろ過することにより、脱ヨウ素化液との分離ができる。 The cut fibrous catalyst can be packed in a packed tower and used in a flow system, and can also be used in a fluidized system shown in FIG. In the fluidization method, a
ワインドフィルター状触媒は、図8に示すように、既存のカートリッジフィルターのハウジング12に収納して利用される場合が多く、脱ヨウ素化反応槽7の循環ラインに設置することができる。もともとカートリッジフィルターはろ過機能を有しており、ろ過と触媒分解の両方の機能の複合化が可能となる。 As shown in FIG. 8, the wound filter-like catalyst is often housed in a housing 12 of an existing cartridge filter and used, and can be installed in the circulation line of the
モール状触媒の使用方法としては、図9に示すように、モール状触媒13を造影剤8の液中に浸漬して使用するのに向いている。一定時間浸漬し、所定の処理が終了した時点で、モールの上端の懸架装置14を利用して巻き取るなどの方法により、容易に回収できる。 As a method of using the mall-like catalyst, as shown in FIG. 9, it is suitable to use the mall-like catalyst 13 by immersing it in the liquid of the
触媒分離後の脱ヨウ素化済み液からヨウ素を分離回収する工程では、ヨウ素気化吸収法、イオン交換樹脂吸着法、電気透析法、固液分離法の1つまたは複数を選択することにより、純度の高いヨウ素を高い回収率で回収することができる。 In the step of separating and recovering iodine from the deiodized liquid after catalyst separation, one or more of the iodine vaporization absorption method, ion exchange resin adsorption method, electrodialysis method, and solid-liquid separation method are selected to improve the purity. High iodine can be recovered with high recovery.
ヨウ素を分離回収する工程における適切な酸化剤は、次亜ハロゲン酸塩、ハロゲンオキソ酸、塩素分子、亜硝酸塩、過酸化水素の1つまたは複数の混合物から1つ選択される。pH調整液は硫酸、塩酸、硝酸の1つまたは複数の混合物から1つ選択される。還元剤は亜硫酸塩、重亜硫酸塩、チオ硫酸塩の1つまたは複数の混合物から選択される。いずれも有機物、金属元素を含まない無機化合物からなる。 A suitable oxidizing agent in the step of separating and recovering iodine is selected from one or more mixtures of hypohalite, halogen oxoacid, molecular chlorine, nitrite, hydrogen peroxide. The pH adjusting liquid is selected from one or more mixtures of sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid. The reducing agent is selected from one or more mixtures of sulfites, bisulfites, thiosulfates. Both are composed of inorganic compounds that do not contain organic substances or metal elements.
ヨウ素気化吸収法はブローアウト法とも呼ばれ、商業的にもかん水(地下海水)からのヨウ素回収に利用されている方法である。図10に示すように、脱ヨウ素化され、触媒が分離された分離液は分離液槽15に貯留され酸化剤16を加え、ヨウ化物イオンをヨウ素にした後、ヨウ素気化槽17に送られる。ここでは、送風機18からの空気を利用してバブリングや充填材19へシャワーするなどの方法により、ヨウ素を気化させる。気化されたヨウ素はヨウ素吸収槽20において、還元剤含有吸収液21により吸収させる方法で実用化されている。かん水とは液性がかなり異なるため、予め、小規模の予備実験等により脱ヨウ素化液からのヨウ素の気化条件等の最適化を行い、実施することができる。 The iodine vaporization and absorption method is also called a blowout method, and is a method that is commercially used to recover iodine from brackish water (underground seawater). As shown in FIG. 10, the deiodinated and catalyst-separated separated liquid is stored in a separated
イオン交換樹脂吸着法は図11に示すように、分離液槽15に酸化剤を加え、三ヨウ化物イオン(I3
-)となったイオンをイオン交換吸着塔22に送り、アニオン交換樹脂23に吸着させる。ここで、三ヨウ化物イオンが吸着され、有機物主体となった液は処理液槽24に貯留される。吸着後のアニオン交換樹脂23は還元剤を含む溶離液25でヨウ素を溶離し、ヨウ素溶離液槽26に貯留する。三ヨウ化物イオンの化学式はI―・I2とも表記される場合があり、I5
-(I―・(I2)2)やI7
-(I―・(I2)3)の場合も存在している。したがって、イオン交換容量の何倍ものヨウ素を吸着させることができる。この技術もヨウ素メーカーで実用化している技術である。必要であれば、カラム実験を行い、アニオン交換樹脂の選定、流速、吸着容量、溶離条件などを最適化し、基本設計をすることができる。In the ion-exchange resin adsorption method, as shown in FIG. 11, an oxidizing agent is added to the
I-はイオン選択性が大きいため、酸化剤を加えないでI―のままイオン交換樹脂に吸着させる方法も採用できる。この場合、溶離は還元剤ではなく、他の薬剤、例えば塩化ナトリウム溶液などを使用する必要がある。Since I − has a high ion selectivity, a method of adsorbing I − as it is to an ion exchange resin without adding an oxidizing agent can also be employed. In this case, the elution must use other agents, such as sodium chloride solution, rather than reducing agents.
電気透析法は図12に示すように電気によってイオンを移動させるため、ヨウ素気化吸収法やイオン交換樹脂吸着法のように酸化剤や還元剤を利用する必要がない。通常の電気透析装置27は陽極28と陰極29の間にカチオン交換膜30とアニオン交換膜31が交互に設置され、脱塩室32と濃縮室33が交互に形成されている。図12は簡略化した電気透析装置の図であり、基本原理を説明するための図である。脱ヨウ素化され、触媒が分離された分離液は分離液槽15から脱塩室32に導入され、ヨウ化物イオンは陽極28に向かいアニオン交換膜31を透過し、ナトリウムイオンは陰極29に向かいカチオン交換膜30を透過する。透過した両イオンは濃縮室33において、再びヨウ化ナトリウムとなって、ヨウ素濃縮液槽34と濃縮室の間を循環し、ヨウ素回収槽35に回収される。脱ヨウ素化されたベンゼン環を有する有機物はイオン交換膜を透過できないため、脱塩室を通過し分離液に戻され、脱塩後廃液槽36に排出される。電気透析装置は小型の実験装置があるため、電気特性や最初に仕込む濃縮液の組成、有機物の影響など、予め予備実験により最適条件を検討しておくことができる。 Since the electrodialysis method moves ions by electricity as shown in FIG. 12, it is not necessary to use an oxidizing agent or a reducing agent unlike the iodine vaporization absorption method and the ion exchange resin adsorption method. A
固相分離法は図13が示すように、脱ヨウ素化され、触媒が分離された分離液は晶析槽37に貯留され、pH調整液38を加え、pHを中性から弱酸性とする。酸化剤16を加え、所定時間攪拌することでヨウ化物イオンを固体ヨウ素として析出し泥漿が作製される。これを固液分離槽39で沈降分離や固液分離膜等を用いて固相と液相を分離する。固体ヨウ素は固体槽40、有機物や無機塩を含む水溶液は液体槽41で回収する。液相の分離が不十分な場合は、純水による固体ヨウ素洗浄や乾燥工程を加えて用いることができる。晶析プロセス条件や固液分離条件など、予め小規模の予備実験等により最適条件を検討しておくことができる。 In the solid-phase separation method, as shown in FIG. 13, the deiodinated and catalyst-separated separated liquid is stored in a
以上、本発明の造影剤からのヨウ素の回収方法を、主としてパラジウム担持アニオン交換繊維を触媒としたアルカリ還元剤での脱ヨウ素化、脱ヨウ素化した液からヨウ素の回収を、ヨウ素気化吸収法、イオン交換樹脂吸着法、電気透析法及び固液分離法から選択できることを説明した。処理は一貫して常温常圧の穏和な条件で進めることができ、得られるヨウ素は非常に純度が高い。 As described above, the method of recovering iodine from the contrast agent of the present invention is mainly deiodinated with an alkali reducing agent using palladium-supported anion exchange fibers as a catalyst, and the recovery of iodine from the deiodinated liquid is performed by the iodine vaporization absorption method, It was explained that the method can be selected from the ion exchange resin adsorption method, the electrodialysis method and the solid-liquid separation method. The treatment can be consistently carried out under mild conditions of normal temperature and normal pressure, and the obtained iodine has a very high purity.
以下、芳香族ヨウ素化合物として、ベンゼン環にヨウ素3個が結合した代表的造影剤である、図14に示すイオパミドールを脱ヨウ素化の対象液として用い、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, using iopamidol shown in FIG. .
〈パラジウム担持アニオン交換繊維の製造〉<Production of palladium-supported anion-exchange fiber>
(1)弱塩基性アニオン交換繊維の製造
直径約25μmのポリエチレン繊維500gをチャック付ポリ袋で窒素置換した後、ガンマ線100kGyを照射した。この照射済み繊維を予め窒素バブリングを30分行ったジメチルアミノエチルメタクリレート(DMAEMA)10%水溶液に浸漬し、40℃で5時間反応した。反応後の繊維を取出し、40℃の純水で5回バッチ洗浄した。乾燥後の重量を測定したところ、重量増加率は58%、即ちグラフト率58%であった。この繊維は3級アミンを2.8mmol/g有する弱塩基性アニオン交換繊維であった。(1) Production of Weakly Basic Anion-exchange Fiber 500 g of polyethylene fiber having a diameter of about 25 μm was placed in a plastic bag with a zipper, and then subjected to nitrogen substitution, and then irradiated with 100 kGy of gamma rays. The irradiated fibers were immersed in a 10% aqueous solution of dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA) previously bubbled with nitrogen for 30 minutes, and reacted at 40° C. for 5 hours. After the reaction, the fibers were taken out and batch-washed five times with pure water at 40°C. When the weight after drying was measured, the weight increase rate was 58%, that is, the graft rate was 58%. This fiber was a weakly basic anion exchange fiber with 2.8 mmol/g of tertiary amine.
(2)Pd0の担持
塩化パラジウム(PdCl2)1.4gを1Mの塩酸に溶解し、全量1000mlとした。この液500mlに(1)で製造した弱塩基性アニオン交換繊維を浸漬し、1時間撹拌した。1時間経過後のアニオン交換繊維は黄色を呈し、液は透明となったため、塩化パラジウムイオン((PdCl4)2-)を吸着していた。次に、ギ酸ナトリウム2%水溶液に浸漬し、Pd2+をPd0に還元担持した。還元することによって、繊維は黄色から黒色に変化した。Pd0担持繊維は弱塩基性アニオン交換繊維に対し4.5%の重量増加率であった。(2) Supporting Pd 0 1.4 g of palladium chloride (PdCl 2 ) was dissolved in 1 M hydrochloric acid to make a total volume of 1000 ml. The weakly basic anion exchange fiber produced in (1) was immersed in 500 ml of this liquid and stirred for 1 hour. After 1 hour, the anion-exchange fiber turned yellow and the liquid became transparent, thus adsorbing palladium chloride ions ((PdCl 4 ) 2− ). Next, it was immersed in a 2% aqueous solution of sodium formate to reduce and support Pd 2+ to Pd 0 . Reduction changed the fiber from yellow to black. The Pd 0 loaded fibers had a weight gain of 4.5% relative to the weakly basic anion exchange fibers.
(3)ヨウ素系造影剤の脱ヨウ素化実験1
ヨウ素系造影剤としてイオパミドール(イオパミロン370注)を用いた。この液は1mlにつき370mgのヨウ素を含有する。化学構造は図14のとおりで、ベンゼン環にヨウ素が3個結合している。イオパミドール1mlに1Mの水酸化ナトリウム20mlとヒドラジン(N2H4・H2O)1gを加え、さらに(2)で製造したパラジウム担持繊維0.3gを加え、25℃で2時間振とうした。この液のヨウ化物イオン濃度をイオンクロマトグラフィーで測定した。この値から、ヨウ化物イオンは315mgであった。イオパミドールのヨウ素の約80%がヨウ化物イオンとして検出された。脱ヨウ素化反応を行う前のイオパミドールの液からはヨウ化物イオンが検出されなかった。したがって、ヨウ化物イオンはイオパミドールの脱ヨウ素化反応によって得られたものである。(3) Deiodination experiment 1 of iodine contrast agent
Iopamidol (Iopamiron 370 Note) was used as an iodine-based contrast agent. This liquid contains 370 mg of iodine per ml. The chemical structure is as shown in FIG. 14, and three iodine bonds are attached to the benzene ring. To 1 ml of iopamidol, 20 ml of 1 M sodium hydroxide and 1 g of hydrazine (N 2 H 4 .H 2 O) were added, and 0.3 g of palladium-supported fibers produced in (2) were added, followed by shaking at 25° C. for 2 hours. The iodide ion concentration of this liquid was measured by ion chromatography. From this value, the iodide ion was 315 mg. About 80% of the iodine in iopamidol was detected as iodide ions. No iodide ions were detected in the iopamidol solution prior to the deiodination reaction. Therefore, the iodide ion is obtained by the deiodination reaction of iopamidol.
(4)ヨウ素の回収(イオン交換樹脂吸着法)
(3)と同様の実験を行い脱ヨウ素化済みの液300mlを作製した。この液を10%硫酸でpHを中性に調整し、強塩基性アニオン交換樹脂30mlをCl型で充填した直径20mmのガラスカラムにSV10で通液した。処理液中のヨウ化物イオン濃度を測定したところ、1mg/L以下であり、ほとんどがイオン交換樹脂に吸着されていた。このイオン交換樹脂吸着試験では酸化剤を使用せず、ヨウ化物イオンのまま吸着させたが、酸化剤でヨウ化物イオンを三ヨウ化物イオン(I3
-)に変換させれば、さらにイオン選択性が大きくなるため、イオン交換樹脂でヨウ素が回収できることは明らかである。(4) Recovery of iodine (ion exchange resin adsorption method)
The same experiment as in (3) was performed to prepare 300 ml of deiodinated liquid. The pH of this solution was adjusted to neutral with 10% sulfuric acid, and the solution was passed through a glass column with a diameter of 20 mm filled with 30 ml of a strongly basic anion exchange resin in Cl form at SV10. When the iodide ion concentration in the treatment liquid was measured, it was 1 mg/L or less, and most of it was adsorbed on the ion exchange resin. In this ion - exchange resin adsorption test , iodide ions were adsorbed without using an oxidizing agent. It is clear that the iodine can be recovered with the ion exchange resin, since .
(1)ヨウ素系造影剤の脱ヨウ素化実験2
ヨウ素系造影剤の量を実施例1より増やし、イオパミドール(イオパミロン370注)50mlに対し、水酸化ナトリウム1000mlとヒドラジン(N2H4・H2O)50gを加え、さらに(2)と同様の製法で製造したパラジウム担持繊維15g(パラジウム担持後の重量増加率は6.2%であった)を加え、25℃で3時間振とうした。この液のヨウ化物イオン濃度16700mg/Lより、イオパミドールのヨウ素約90%が脱ヨウ素化した。(1)
Palladium produced by increasing the amount of iodine-based contrast agent from Example 1, adding 1000 ml of sodium hydroxide and 50 g of hydrazine (N2H4.H2O) to 50 ml of iopamidol (Iopamiron 370 Note), and further by the same method as in (2). 15 g of supporting fiber (the weight increase rate after supporting palladium was 6.2%) was added, and the mixture was shaken at 25° C. for 3 hours. From the iodide ion concentration of 16700 mg/L in this liquid, about 90% of the iodine in iopamidol was deiodinated.
(2)ヨウ素の回収(電気透析法)
電気透析装置として、アストム株式会社製のマイクロアシライザーEX3Bを使用した。イオン交換膜としては、アストム株式会社製の強酸性カチオン交換膜(商品名:ネオセプタCSE)及び一価アニオン選択膜(商品名:ネオセプタCSE)を1ユニットとして使用し、10ユニットの2室法電気透析装置とした。有効膜面積は、550cm2である。(1)の脱ヨウ素化液からパラジウム触媒をピンセットで取除き、電気透析装置の脱塩室に導入した。平均電流1.1A、電圧10Vの動作条件で電気透析を3時間行った。なお、濃縮室では、電解液として0.1MのNaClを700ml使用した。運転3時間後の濃縮室のヨウ化物イオンの測定から、16000mgのヨウ素が回収された。回収率は脱ヨウ素化した液に対し、約95%であった。(2) Recovery of iodine (electrodialysis method)
Microacylizer EX3B manufactured by Astom Co., Ltd. was used as an electrodialyzer. As the ion exchange membrane, a strongly acidic cation exchange membrane (trade name: Neosepta CSE) and a monovalent anion selective membrane (trade name: Neosepta CSE) manufactured by Astom Co., Ltd. are used as one unit, and 10 units of two-chamber method electric A dialysis machine was used. The effective membrane area is 550 cm 2 . The palladium catalyst was removed from the deiodinated solution (1) with tweezers and introduced into the desalting chamber of the electrodialyzer. Electrodialysis was carried out for 3 hours under operating conditions of 1.1 A average current and 10 V voltage. In addition, 700 ml of 0.1 M NaCl was used as an electrolytic solution in the concentration chamber. 16000 mg of iodine were recovered from the concentration compartment iodide ion measurement after 3 hours of operation. The recovery rate was about 95% with respect to the deiodinated liquid.
(1)ヨウ素系造影剤の脱ヨウ素化実験3
ヨウ素系造影剤としてイオパミドール(イオパミロン370注)を用いた。イオパミドール1mlに1Mの水酸化ナトリウム20mlとヒドラジン(N2H4・H2O)1gを加え、25℃で2時間振とうした。この液のヨウ化物イオンは16mgより、イオパミドールのヨウ素約4%が脱ヨウ素化した。(1)
Iopamidol (Iopamiron 370 Note) was used as an iodine-based contrast agent. 20 ml of 1 M sodium hydroxide and 1 g of hydrazine (N2H4.H2O) were added to 1 ml of iopamidol, and the mixture was shaken at 25°C for 2 hours. About 4% of iodine in iopamidol was deiodinated from 16 mg of iodide ions in this liquid.
(2)ヨウ素の回収(溶媒抽出法)
(1)と同様の実験を行い脱ヨウ素化済みの液10mlを作製した。この液を10%硫酸でpHを中性に調整し、酸化剤として0.5%-亜硝酸ナトリウム1mlを加えて、ヨウ化物イオンをヨウ素に変化させた。ヨウ素を有機層へ抽出するためにn-ヘキサン10mlを加えて2分間混合後、静置分離した。抽出後の水層を排出し、純水10mlと還元剤として5mMチオ硫酸ナトリウム1mlを加えて、2分間浸透しヨウ素を水層に逆抽出した。水層のヨウ化物イオンの測定から、回収率は脱ヨウ素化した液に対し、約65%であった。(2) Recovery of iodine (solvent extraction method)
The same experiment as in (1) was performed to prepare 10 ml of deiodinated liquid. The pH of this solution was adjusted to neutral with 10% sulfuric acid, and 1 ml of 0.5% sodium nitrite was added as an oxidizing agent to convert iodide ions to iodine. In order to extract iodine into the organic layer, 10 ml of n-hexane was added, mixed for 2 minutes, and separated by standing. After the extraction, the water layer was discharged, and 10 ml of pure water and 1 ml of 5 mM sodium thiosulfate as a reducing agent were added and permeated for 2 minutes to back-extract iodine into the water layer. Measurement of iodide ions in the aqueous layer indicated a recovery of about 65% for the deiodinated liquor.
実施例1、2及び比較例1よりヨウ素脱離率、ヨウ素脱離液からの回収率及び総回収率を表1にまとめた。
本発明は脱ヨウ素化反応、触媒の分離、脱ヨウ素化液からのヨウ素回収を常温常圧で穏やかに実施でき、設置面積や設備コストが小さい。また、環境対策も易しく、得られるヨウ素の純度も高いという利点もある。芳香族ヨウ素化合物は有機合成化学の材料から甲状腺ホルモンなどの医薬品まで幅広い用途に利用されている。特にX線造影剤の使用量は医療や産業の発達に伴いますます増加する。資源の乏しい日本において、数少ない自給可能な資源として、ヨウ素の再利用技術は極めて有効な技術である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY In the present invention, the deiodination reaction, the separation of the catalyst, and the recovery of iodine from the deiodinated liquid can be carried out gently at normal temperature and normal pressure, and the installation area and equipment cost are small. In addition, there are also advantages that environmental measures are easy and the purity of the obtained iodine is high. Aromatic iodine compounds are used in a wide range of applications, from materials for synthetic organic chemistry to pharmaceuticals such as thyroid hormones. In particular, the amount of X-ray contrast medium used is increasing more and more along with medical and industrial development. In resource-poor Japan, iodine recycling technology is extremely effective as one of the few self-sufficient resources.
1 穴開きコア(ボビン用)
2 撚糸
3 触媒撚糸(ワインドフィルター用)
4 穴開きコア(ワインドフィルター用)
5 触媒撚糸(モール用)
6 芯
7 脱ヨウ素化反応槽
8 造影剤
9 カット繊維状触媒
10 薬液槽
11 メッシュの金網
12 カートリッジフィルターのハウジング
13 モール状触媒
14 懸架装置
15 分離液槽
16 酸化剤
17 ヨウ素気化槽
18 送風機
19 充填剤
20 ヨウ素吸収槽
21 還元剤含有吸収液
22 イオン交換吸着塔
23 アニオン交換樹脂
24 処理液槽
25 還元剤を含む溶離液
26 ヨウ素溶離液槽
27 電気透析装置
28 陽極
29 陰極
30 カチオン交換膜
31 アニオン交換膜
32 脱塩室
33 濃縮室
34 ヨウ素濃縮液槽
35 ヨウ素回収槽
36 脱塩後廃液槽
37 晶析槽
38 pH調整液
39 固液分離槽
40 固体槽
41 液体槽1 perforated core (for bobbin)
2
4 perforated core (for wind filter)
5 Catalyst twisted yarn (for mall)
6
Claims (6)
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