JP3237879B2 - 無機担体に結合された配位子を含有するポリテトラアルキルアンモニウムとポリトリアルキルアミンおよび溶液から所望のイオンを除去し濃縮化するため同物質を使用する方法 - Google Patents
無機担体に結合された配位子を含有するポリテトラアルキルアンモニウムとポリトリアルキルアミンおよび溶液から所望のイオンを除去し濃縮化するため同物質を使用する方法Info
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Description
された炭化水素を含有するポリテトラアルキルアンモニ
ウム及びポリトリアルキルアミンに関するもので、又、
ポリテトラアルキルアンモニウム又はポリトリアルキル
アミン固体担体材料等の使用でより高い濃度にて存在し
得る他のイオンと共に或る所望のイオンが混合可能とな
る溶液から当該所望のイオンを除去し濃縮する方法に関
するものである。更に詳細には本発明はこうしたポリテ
トラアルキルアンモニウム又はポリトリアルキルアミン
固体担体材料が積層されたカラムに溶液を流すことで無
機マトリックスに共有結合されたポリテトラアルキルア
ンモニウム又はポリトリアルキルアミンの一部から成る
化合物で所望のイオンの複合体を形成し、次に受入れ液
体内の溶液内の所望のイオンを除去してそれを濃縮化す
べくカラムを通過した溶液の容積より遥かに小さい容積
の受入れ液体を流すことで当該イオンが付けられている
化合物から所望のイオンの複合体を破壊することで溶液
内の他の元素との混合物から当該イオンを除去する方法
に関するものである。こうして除去された濃縮化された
イオンは次に公知の方法により回収可能である。
6 2−,RhCl6 3−,IrCl6 3−,PdCl4
2−,AsO3 3−,AsO4 3−,SeO4 2−,I
O3 −,TcO4 −及びIO4 −が例示的な複合陰イオ
ンとして存在する一部の遷位性金属イオンといった特定
のイオンの、H+,Na+,K+,Mg2+,C
a2+,Fe3+,Cl−,NO3−及びBr−といっ
た他のイオンからの回収及び/又は分離並びに水供給
物、廃棄溶液及び他の流れ、特に大量のH+を含有する
流れ内の他のイオンからの所望の陰イオンの回収及び/
又は分離を効果的に行なう方法が、現代の技術において
実際に必要とされている。これらのイオンは更に高い濃
度にて他のイオンを含有する溶液内で低い濃度を呈する
ことがしばしばある。従って、これらのイオンを選択的
に濃縮し回収する方法が実際必要とされている。
として存在する炭化水素配位子を含有するポリテトラア
ルキルアンモニウム及び陽子化されたポリトリアルキル
アンモニウムは、比較的大量のH+及びNa+,K+,
Mg2+,Ca2+及びFe3+といった他の陽イオン
並びにCl−,NO3−及びBr−の如き陰イオンの存
在下においても同じ溶媒内に溶質として配位子と陰イオ
ンの両者が存在する場合に沈殿物とイオンの対を形成す
べく一部の陰イオンとの強力な結合を選択的に形成する
能力を特徴としていることが知られている。然し乍ら、
溶質の如き配位子を含有するポリテトラアルキルアンモ
ニウム及び陽子化されたポリトリアルキルアミンの態様
と比較して分離システム内の配位子を含有するポリテト
ラアルキルアンモニウム及び陽子化されたポリトリアル
キルアミンの態様が極めて類似しており、配位子を含有
するポリテトラアルキルアンモニウムと陽子化されたポ
リトリアルキルアミンがシリカゲルの如き無機固体担体
に共有結合された分離システム内に残置するような分離
システム内に、炭化水素配位子を含有するポリテトラア
ルキルアンモニウム及び陽子化されたポリトリアルキル
アミンを従来の研究者は導入することが出来なかった。
出版者であるD・E・レイデン及びゴ−ドン及びブリ−
チが編集した『シラン、表面及びインタ−フェイスのシ
ンポジュウム、ソ−マス、1985』、1986年、1
−25頁にE・P・プル−デマンによる表面をシリゲ−
ト化するシラン化合物と題する論文及びプレナム・プレ
ス社のE・P・プル−デマンによるシラン結合剤、19
82年版、1−235頁の論文にはシラン化合物に付け
られる異なる形式の多くの有機材料が掲記され、その諸
特性について検討されている。シリカの如き親水性固体
担体に付けられた炭化水素を含有するポリテトラアルキ
ルアンモニウム及び陽子化されたポリトリアルキルアミ
ンの準備と使用については前掲の論文又は現存する特許
には開示されていない。炭化水素を含有する単一のテト
ラアルキルアンモニウムを疎水性ポリマ−に付ける多く
の報告内容について検討している書籍の代表的なものは
CRCプレス社、1990年版のH・F・ウオルトン及
びR・D・ロックリンの分析化学におけるイオン交換で
ある。アルキル基の一つとしてベンジル基を含む炭化水
素を含有する単一テトラアルキルアンモニウムの付着に
ついて説明している論文の代表的なものはジャ−ナル・
オブ・クロマトグラフイ−、123(1976) 25
頁に記載されたP・A・アズムス、C・E・ロブ及びM
・ノボトニ−による化学的に結合されたイオン交換固定
相I強力陰イオン交換器の準備及びクロマトグラフ的評
価;及びジャ−ナル・オブ・クロマトグラフ化学、15
(1977) 405頁にあるM・カウデ及びR・ロッ
サ−による高性能液体クロマトグラフイ−における球状
型の新しい高容量イオン交換シリカとポリスチレンデビ
ニルベンゼン型の通常の微粒子イオン交換の比較であ
る。然し乍ら、これらの特許に記載された材料は炭化水
素におけるベンゼン環の疎水性担体及び/又は類似物に
起因して低減化された且つ改められた複合化特性と同
様、(本願の多テトラアルキルアンモニウム及び陽子化
されたトリアルキルアミン炭化水素と比較して)比較的
低い選択性を有する典型的な陰イオン交換特性のみを有
している。従って、炭化水素を含有する一部のポリテト
ラアルキルアンモニウムと陽子化されたポリトリアルキ
ルアミンの独特の複合化特性と複合化剤を含有するこれ
らのポリテトラアルキルアンモニウムとポリトリアルキ
ルアミンを一部のイオンを複合化する能力を低減化させ
ずに砂又はシリカゲルの如き無機固体担体を付ける能力
は今日迄知られておらず、むしろ炭化水素配位子を含有
するポリテトラアルキルアンモニウム及び陽子化された
ポリトリアミンの工業的使用で最も重要なものであるこ
とが判明している。シリカゲルの如き親水性担体に対す
る安定ポリアミンの付着及びイオン分離における陽子化
された形態と非陽子化形態での使用について説明してい
る論文と特許にはブラッドショウ等の1990年8月2
8日発行の米国特許第4、952、321号の溶液から
の所望のイオンの除去及び濃縮化方法;S・H・チャン
グ、K・M・グッデイング及びF・E・レグニエ−ルに
よるジャ−ナル・オブ・クロマトグラフィ−誌第120
巻、321−333頁(1976)の結合相担体の準備
におけるオキシランの使用;及びM−A・バグノ−ド、
J−L・ボイテイ及びW・ハエルジのインタ−アクチオ
ンス・シリセ・メタリ−ク;ソリユ−ト:ポシビリテ・
デ・アプリケ−ションズ・アン・プリコンセントレ−シ
ョン・アン・クロモグラフィック・デ・エクスチエンジ
・デ・リ−ガンズ(LEC),ケミカ、第40巻、43
2−434頁(1986)と同様、E・P・プ−ドマン
による先に引用した論文が含まれる。酸性溶液におい
て、陽子化されるポリアミンは陰イオンと相互作用でき
る。然し乍ら、多くの所望の分離においては、陰イオン
と共に配位複合体及び陽子化された相互作用複合体を形
成するポリアミンの能力は関連ある特定の陰イオンンに
よる所望の且つ必要とされる選択性を得る際の妨害にな
っている。これは各種pH(3−酸性、中性及び塩基
性)状態下で陰イオンと相互作用するポリテトラアルキ
ルアンモニウム配位子の能力と共にその使用を重要なも
のとし前述したポリアミンとは著しく異なるものとす
る。陽子化されたポリトリアルキルアミン配位子は先に
説明した陽子化されたポリアミンとポリテトラアルキル
アンモニウム配位子の間の中間的特性を有している。配
位子を含むこれらの中間的特性は特定の分離を行なう際
時おり最適のものとなる。適切な無機固体担体に付けた
配位子を含有するポリテトラアルキルアンモニウム及び
ポリトリアルキルアミンの独特の複合化特性が本発明の
主題である。
サ−・キ−を通じてケイ素原子に共有結合され固体担体
に共有結合されると共に以下の化15(第1の化学式)
で表される配位子を含有する適切なポリテトラアルキル
アンモニウム及びポリトリアルキルアミンを含み:
erと表わす)は、1乃至10の炭素原子を有する原子
団であり、水性環境下で機能する十分親水性がある機能
性を有し、分離されている所望のイオンと配位子の間の
相互作用を最大にすべく固体担体面からポリテトラアル
キルアンモニウム配位子を分離し、好適には低アルキ
ル、アリール、グリシジル及びアルキルアミノから成る
グループから選択された成員である。AはNRx、S及
びOから成るグループから選択した成員である。B,
D,G及びLは、NRx,S及びO、又はSとOが末端
位置に位置する場合のSH及びOHから成るグループか
ら選択された成員であり、ここでxは、現存するアミン
窒素が第3又は第4となるような整数であり、さらにこ
の式はA,B,D,G及びLの間からの少なくとも2個
の第3又は第4窒素を含有することを条件としている。
符号a,c,f及びhは1乃至5の範囲の整数を表わ
し;e及びjはそれぞれ0乃至25の範囲の整数を表わ
し、0乃至7の範囲が好適であり、1−7が最も好適で
あり;kは、AがS又はOである場合には0でなければ
ならないことを条件として0又は1の整数である。Rは
低アルキルと置換低アルキルから成るグループから選択
された成員である。置換アルキルとは本発明に従って機
能する化合物の作用を妨害しないハロゲン、アルキルア
ミノ、分岐アルキルアミノ等といった置換基を含有する
アルキル基を意味している。アルキルアミノ及び分岐ア
ルキルアミノという用語には所望ならばアミノ窒素が第
3又は第4と成り得るよう第1、第2及び第3アルキル
アミノ基が含まれている。X、Y及びZはそれぞれX,
Y及びZの少なくとも一つをO−固体担体としなければ
ならないとする条件でCl,Br,I、アルキル、アル
コキシ、置換アルキル又は置換アルコキシ及びO−固体
担体から成るグループから選択した成員である。X,Y
及びZがO−固体担体以外である場合は、これらは機能
的には離れる基、即ち、O−固体親水性担体材料との反
応時に離れるか又はO−固体担体と置換可能なケイ素原
子に付ける基として分類される。スペーサー基を含有す
るケイ素と固体親水性担体との反応後にこうした機能的
に残る基が残る場合には、これらの基は、固体担体に付
けられたポリテトラアルキルアンモニウム配位子と所望
のイオンとの間の相互作用において直接的機能は有しな
い。固体担体はシリカ、ジルコニア、チタニア、アルミ
ナ、ニッケル酸化物又は他の親水性無機担体およびこれ
らの混合物から成るグループから選択された成員であ
る。アルキル又はアルコキシとは置換される又は置換さ
れない、直鎖又は分岐鎖の炭素原子数1乃至6のアルキ
ル又はアルキル基を意味する。置換基とはCl,Br,
I,NO2等といったグループを意味する。
アルキルアミン又はポリトリアルキルアミン含有配位子
材料と反応する典型的なケイ素含有スペーサ基は以下の
通りである。即ち、ジメチル(トリエトキシシリルプロ
ピル)−マロン酸塩;3−メルカプトプロピルトリメト
キシシラン;3−アミノプロピルトリメトキシシラン;
N−[(3−トリメトキシシリル)プロピルトリメトキ
シシリル]プロピル]エチレンジアミントリアセチック
酸;p−(クロロメチル)フェニルトリメトキシシラ
ン;ビニルトリエトキシシラン;3−ブロモプロピルト
リエトキシシラン;3−グリシドキシプロピルトリメト
キシシラン等である。
合されたポリテトラアルキルアンモニウム及び陽子化さ
れたポリトリアルキルアミン配位子はSeO4 2−,C
rO4 2−の如き所望の陰イオン又は所望の陰イオンの
グル−プ及び低濃度で存在する複合陰イオンとして存在
する遷位性金属の、水素イオンを含有する溶液源内にて
更に高い濃度にて存在可能な除去を望まないイオンとの
これら所望のイオンの混合物を含有する溶液源からの高
い選択性とその除去を特徴としている。分離は溶液源が
貫流して流れるカラムの如き分離装置内で行なわれる。
所望の金属を選択的に除去し濃縮化する方法は所望のイ
オンが低濃度で存在する場合でも大容積の溶液からポリ
テトラアルキルアンモニウムの陽子化されたポリトリア
ルキルアミン配位子部分のポリテトラアルキルアンモニ
ウム又は固体担体システムを含有するポリトリアルキル
アミンに対する所望のイオンの選択的及び量的複合化の
能力を特徴としている。こうして分離された所望のイオ
ンは、選択的である必要はないが固体担体マトリックス
を含有するポリテトラアルキルアンモニウム又はポリト
リアルキルアミンから所望のイオンを量的に剥がす溶融
化された試薬を含有する少容積の受入れ相を分離カラム
に流すことで当該分離カラムから引続き回収される。受
入れ相からの回収は公知の方法により容易に達成され
る。
化合物を形成すべくスペ−サ−を通じてケイ素類似体に
共有結合された固体担体に付けられる炭化水素配位子を
含有する新規なポリテトラアルキルアンモニウム及びポ
リトリアルキルアミンに関するものである。本発明は又
供給水、廃棄溶液及び他の流れ内の他のイオンからSe
O4 2−,CrO4 2−の如き或る所望の陰イオン並び
に複合陰イオンを含有する遷位性金属の濃縮化と除去に
も関する。本発明の方法は、大量の水素イオンと他の各
種pH状態を有する溶液からイオンを回収することに特
に適合可能である。こうしたイオンを濃縮化し及び/又
は回収すべきその溶液は本明細書では『溶液源』と称し
ている。多くの場合、溶液源内での所望のイオンの濃縮
化はその分離すべき他のイオンの濃縮化より遥かに小さ
くなる。
キルアンモニウム又はポリトリアルキルアミン配位子固
体担体化合物のポリテトラアルキルアンモニウム又はポ
リトリアルキルアミン配位子部分に所望のイオンを引き
寄せて結合するよう当該化合物の積層されたカラムを通
じてその所望のイオンの含有された溶液源を流し、引き
続きその所望のイオンを除去して受入れ液体溶液内で濃
縮化するようカラムを通過した溶液源の容積より遥かに
小さい容積の受入れ液体を流すことにより所望の陰イオ
ン結合ポリテトラアルキルアンモニウム又はポリトリア
ルキルアミン配位子化合物複合体を破壊するこにより、
化15に示されポリテトラアルキルアンモニウム又は陽
子化されたポリトリアルキルアミン配位子固体担体化合
物でその所望のイオンの複合体を形成することで達成さ
れる。受入れ液体又は回収溶液はポリテトラアルキルア
ンモニウム又はポリトリアルキルアミン配位子より強力
な複合体を所望のイオンと共に形成し又は関連あるイオ
ンより強力な複合体をポリテトラアルキルアンモニウム
配位子と共に形成し、従って、所望のイオンが受入れ溶
液内で濃縮化された形態にて固体担体化合物を含有する
ポリテトラアルキルアンモニウム又はポリトリアルキル
アミン配位子から量的に剥離される。受入れ液体からの
所望のイオンの回収は公知の方法により達成される。
トラアルキルアンモニウム又はポリトリアルキルアミン
は以下の化16如き中間物[1]を形成すべくアミン配
位子化合物とシランスペ−サ−化合物を反応させること
で準備可能である。
[1]化合物の形成を可能にするそれぞれエポキシ及び
アミノの如き反応基である。次に中間物[1]として上
記したシランスペ−サ−配位子複合体がシリカゲルの如
き無機固体担体材料に共有的に付けられ、アミン基は化
15の固体担体マトリックスを以下の化17如く含有す
るポリトリアルキルアミン配位子を形成すべくポリテト
ラアルキルアンモニウム又はメチレ−ト化物を形成する
よう四分化される。
意味を備えている。Qがエポキシである場合、エポキシ
基は連鎖−CH(OH)CH2−A=を形成すべくスペ
−サ−の一部分となるような様式でAと反応する。
4g,0.02モル)をトルエン中で3−グリシドキシ
プロピルトリメトキシシラン(4.72g.0.02モ
ル)と混合し、その混合物を一昼夜攪拌することで配位
子を含有するポリテトラアルキルアンモニウムが準備さ
れた。シリカゲル(50g,35−60メッシュ)が加
えられ、その混合物は(ゲルの衝突回避の目的のため)
機械的攪拌装置で攪拌され、一晩50−70℃に加熱さ
れシリカゲルに配位子を共有結合させた(この処理後に
基X.Y,Zの1個又は2個がo−シリカゲルとなろ
う)。シリカゲルが乾燥され、次に溶媒としてメタノ−
ル、基材として炭酸ナトリウムと共に機械的攪拌装置の
装備してある新しいフラスコに移された。ヨウ化メチル
(0.26モル)がその攪拌されている混合物にゆっく
りと加えられ、40℃にて4時間加熱された。次に水
(100ml)が追加され反応が夜通し行なわれた。ゲ
ルがフィルタ−処理され、水で洗浄され乾燥され結果的
に以下の化学式の配位子が得られた。
は化15に対応し、YはO−固体担体であり、X及びZ
はメトキシ又はO−固体担体であり;スペ−サ−はグリ
シドキシプロピルであり、Aはx=2でR=メチルのN
Rxであり;aは2であり、kは0でありeは4であり
B及びGはそれぞれ全ての窒素が第4となるようxを有
するNRxである。
2g,0.02モル)を3−グリシドキシプロピルトリ
メトキシシランと反応させることにより配位子を含有す
る異なるポリテトラアルキルアンモニウムが準備され
た。その生成物が次に前掲の如くシリカゲルに加えら
れ、以下の化学式の配位子を生成するよう同じ様式で四
分化された。
は化15に対応し、YはO−固体担体であり、X及びZ
はそれぞれメトキシ又はO−固体担体であり;スペ−サ
−はグリシドキシプロピルであり;Aはx=2でR=メ
チルとしたNRxであり、a=2であり、kは0であ
り;eは0であり;Bはx=3で、R=メチルとした場
合のNRxである。
のペンタエチレンヘキサミンの代わりにトリス−(2−
アミノエチル)アミンを使用して繰り返された。例1で
述べられた如く、一連の反応が次の化学式の配位子を生
成した。
は化15に対応し、YはO−固体担体であり、X及びZ
はそれぞれメトキシ又はO−固体担体であり;スペ−サ
−はグリシドキシプロピルであり;Aはx=2でR=メ
チルとした場合のNRxであり;a=2であり;eは1
であり;kは0であり;BおよびDはそれぞれNRxで
あり、ここでBではx=2で一方のR=メチルで他方の
Rトリメチルアミノエチルであり、Dでは、x=3でR
メチルであり、cは2である。この例は枝分かれしたポ
リテトラアルキルアンモニウム配位子の代表的なもので
ある。
た結果的に生じる配位子が次の化学式を有するようヨウ
化メチルの量が低減化されたことを除き例2で与えられ
た条件が使用された。
O−固体担体であり、X及びZはそれぞれメチル又はO
−固体担体であり;スペ−サ−はグリシドキシであり;
Aはx=1でR=メチルとした場合のNRxであり、a
=2であり、kは0であり;eは0であり、Bはx=2
でR=メチルとした場合のNRxである。この例はポリ
トリアルキルアミンの代表例である。
位子が以下の化学式(化22)を有するよう、その使用
されたヨウ化メチルの量が低減化されたことを除き、例
1で与えられた条件が使用された。
は化15に対応しており、YはO−固体担体であり、X
およびZはそれぞれメトキシ又はO−固体担体であり;
スペ−サ−はグリシドキシプロピルであり;Aはx=1
でR=メチルとした場合のNRであり;aは2で、kは
0であり、eは4であり;B及びDはそれぞれNRxで
あり、全ての窒素が第3となるようR=メチルとした場
合のBではx=1でDではx=2である。
結合する一般的方法は、トルエンの如き適当な溶剤内で
溶解される化15で表される化合物を適当な容器内に入
れ適当な量のO−固体担体材料を加えることにより行な
うことが出来る。この混合物が攪拌され、O−固体担体
とケイ素原子の間の共有結合が発生し得るよう充分な時
間にわたり100℃迄の温度にて加熱される。通常、約
1時間乃至24時間で充分である。先に説明した如く、
適当なO−固体担体材料には、シリカ、ジルコニア、チ
タニア、アルミナ、酸化ニッケル又は他の親水性無機担
体とその混合物が含まれている。
のイオンのグループを選択的に及び量的に濃縮化し、非
所望のイオンが更に高い濃度にて存在し得る多イオン溶
液源内の複数個の他の非所望のイオンから除去する方法
は化合物のポリテトラアルキルアンモニウム又は陽子化
されたポリトリアルキルアミン配位子部分とその所望の
イオンが複合化される化15に示された如き固体担体化
合物を含有するポリテトラアルキルアンモニウム又は陽
子化されたポリトリアルキルアミンに溶液源を含有する
多数のイオンを接触させること、引き続きポリテトラア
ルキルアンモニウム又はポリトリアミン配位子より所望
のイオンとの強力な複合体を形成するか又はポリテトラ
アルキルアンモニウム又はポリトリアルキルアミン配位
子との強力な複合体を形成する受入れ溶液との複合体か
らの所望のイオンを破壊するか又は剥がすことからなっ
ている。受入れ溶液又は回収溶液には濃縮形態での所望
のイオンのみが含まれている。
トリアルキルアミン配位子固体担体は化23(第2の化
学式)に従って所望のイオンを引き寄せるよう作用す
る。
短縮形態であり、SSは固体担体を表し、nは1−3の
整数であり、Lは配位子を含有するポリテトラアルキル
アンモニウム又はポリトリアルキルアミンである。DI
は除去されている所望のイオンである。
ラアルキルアンモニウムまたはポリトリアルキルアミン
に一旦結合されると、これら所望のイオンは引き続き化
24(第3の化学式)による少量の受入れ液体の使用に
より分離される。
化24で示された如く所望の金属イオン(DI)をポリ
テトラアルキルアンモニウム又はポリトリアルキルアミ
ン配位子固体担体化合物に複合化させるべく混合物が最
初に流されるその分離カラム内で化15のポリテトラア
ルキルアンモニウム又はポリトリアルキルアミン配位子
固体担体化合物に大容積の多イオン溶液源を接触させ、
引き続き固体担体に結合された配位子を含有するポリテ
トラアルキルアンモニウム又はポリトリアルキルアミン
より所望のイオンとの強力な複合体を形成するチオ尿
酸、NH3,NaI.EDTA及び他の成員から成る水
性溶液といった少容積の受入れ液体をカラムに流す。こ
の様にして、受入れ溶液内での濃縮した形態にてカラム
の所望のイオンが処理される。濃縮化の度合い又は量は
明らかに溶液源内の所望のイオンンの濃度及び処理すべ
溶液源の容積に依存しよう。利用されている特定の受入
れ液体も因子となろう。一般的に言って、受入れ液体内
の所望のイオンの濃度は溶液源内のものより20乃至1
00万倍となる。カラムの代わりに例えばフィルタ−処
理されるスラリ−といった他の同等の装置も使用可能で
あり、このスラリ−は次に複合体の破壊と所望のイオン
の回収の目的から受入れ液体で洗浄される。濃縮化され
た所望のイオンは次に公知の方法により受入れ相から回
収される。
リテトラアルキルアンモニウム及び/又は陽子化された
ポリトリアルキルアミンに対し強力な親和性を呈する所
望のイオンの例示的なものはPtCl6 2−,PtCl
4 2−,PdCl4 2−,RhCl6 3−,IrCl6
3−,RuCl6 3−,IrCl6 2−,RuCl6
2−,BiCl6 3−,CrO4 2−,SeO4 2−,
IO3 −,IO4 −,TcO4 −,MnO4 −,ReO
4 −,AuCl4 −,HgCl4 −,PbCl4 −,S
bCl6 3−,SnCl4 2−,SnCl6 2−,Se
O3 2−,AsO4 3−,及びAsO3 3−である。好
適なイオンのこのリスト・アップは包括的なものではな
く、単に前述した様式で固体担体に付けれた配位子を含
有するポリテトラアルキルアンモニウム又は陽子化され
たポリトリアルキルアミンに結合可能な好適なイオンの
種類を示す意図がある。
除去:以下の諸例は化15の固体担体化合物に結合した
配位子を含有するポリテトラアルキルアンモニウム又は
ポリトリアルキルアミンが所望のイオンの濃縮化と除去
の目的でどの様に使用されるかを示している。固体担体
化合物を含有するポリテトラアルキルアンモニウム又は
ポリトリアルキルアミン配位子がカラム内に設置され
る。更に、一層処理濃縮化される他のイオンの混合物内
に所望のイオン又はイオンを含有する水性溶液源がカラ
ムに流される。ポンプによってカラムの上部又は底部に
圧力を掛けるか又は受入れ容器内に真空を適用すること
により溶液に対する流量を増加出来る。溶液源がカラム
を通過した後、配位子を含有するポリテトラアルキルア
ンモニウム又はポリトリアルキルアミンより強力な親和
性を所望のイオンに対して備えている回収溶液、即ち、
水性溶液の更に少容積がカラムに通される。この受入れ
溶液は後続の回収のため濃縮形態にて所望のイオンのみ
を含む。適切な受入れ溶液はNa2S2O3,チオ尿
酸,HI,HCl,NaI,Na4EDTA,Na3N
TA,NH3,NH4OH,エチレンジアミン及びその
混合物から成るグループから選択可能である。前掲の掲
記内容は例示的なものであり他の受入れ溶液も利用可能
であり、唯一の限定内容は配位子を含有するポリテトラ
アルキルアンモニウム又はポリトリアルキルアミンから
の所望のイオンの除去を行なう機能的能力にある。
アルキルアンモニウム及び/又はポリトリアルキルアミ
ンによるイオンの分離と回収に関する以下の諸例を例示
として掲記する。これらの諸例は例示的なもに過ぎず、
化15の各種配位子を使用することで可能なイオンの多
くの分離は包含していない。
ル結合テトラアルキルトリス−(2−アミノエチル)ア
ンモニウム配位子2gが直径1.9cmで長さ2.3c
mのカラム内に設置された。0.1M NaCl内の
0.001M Na2CrO4の溶液100mlがカラ
ムに流された。カラム通可過後の溶液の誘電的に接続さ
れたプラズマ分光分析によりCrO4 2−の99%以上
が除去されたことが判明した。蒸留水でカラムを洗浄し
た後、6M HClの10mlの水性回収溶液がカラム
に流された。誘電的に接続されたプラズマ分光分析によ
る回収溶液の分析でカラムを元々通過したCrO4 2−
の98%に該当するCrO4 2−の量が集められたこと
が判明した。
リカゲル結合したテトラアルキル−ペンタエチレンヘキ
サアンモニウム配位子が例6で述べた如くカラム内に設
置された。10mM Cuを含有した6M HCl内に
ヘキサクロロ錯陰イオン[PtCl6 2−]として存在
する5mM Pt(IV)の溶液100mlがカラムに
通された。0.1M HClでカラムを洗浄後に、0.
1M チオ尿酸、0.1MHClの水性回収溶液40m
lが2個の20ml部分標本(aliquots)にてカラム内
に通された。カラム及び回収部分標本(aliquots)を通
過後、元の溶液の誘電的に接続されたプラズマ分光分析
により、Pt(IV)が1ppm以下のレベルに除去さ
れPt(IV)の除去されたものが全て実験誤差内で回
収溶液の第2部分標本で回収されたことが示された。更
に、回収溶液内のCu2 +は0.5ppmの検出限界値
以下であった。回収溶液の集められた第1部分標本には
先の洗浄からカラムの空隙カラムが含まれていた。
ル結合メチレ−ト化トリアルキルヘキサミン配位子が例
6にて説明したごとくカラム内に設置された。10pp
mRh(III)[RhCl6 3−]と6M HClの
1M NiCl2の溶液250mlが真空ポンプを使っ
て4ml/分にてカラムに通された。カラムを通過後、
溶液を誘電的に接続されたプラズマ分光分析するとRh
(III)レベルが検出値以下であることが判明した。
0.1M HClでカラムを洗浄した後、4M (NH
4)2SO4の10ml水性回収溶液がカラムに通され
た。誘電的に接続されたプラズマ分光分析による回収溶
液の分析で、カラムを元々通過したRh(III)が全
て実験誤差内で回収され、回収溶液内のNi2 +レベル
が1ppm以下であることが示された。
ル結合メチレ−ト化トリアルキルペンタエチレンヘキサ
アミンが例6で説明されたごとくカラム内に設置され
た。10ppm Ir(III)[IrCl6 3−]と
1MFeCl3の6M HCl内での250ml溶液が
4ml/分にて真空ポンプを使用してカラムに通され
た。カラムを通過後、溶液の誘電的に接続されたプラズ
マ分光分析で、Ir(III)レベルは検出値以下であ
ることが判明した。0.1M HClでカラムを洗浄
後、5M NH4Clの水性回収溶液10mlがカラム
に通された。誘電的に接続されたプラズマ分光分析によ
る回収溶液の分析により、元来カラムを通過したIr
(III)全てが実験誤差内で回収されたこと及び回収
溶液内のFe3+レベルが1ppm以下であることが判
明した。
配位子を含有する無機固体担体結合ポリテトラアルキル
アンモニウムおよびポリトリアルキルアミンが、CrO
4 2−,PtCl6 2−,IrCl6 3−及びRhCl
6 3−を含むイオンのこれらのイオンと他のイオン及び
多くの場合、H+又は他のpH条件での混合物からの分
離と濃縮化に対して有用な材料を提供することが理解さ
れよう。従って、所望のイオンが当技術で公知の標準的
な技術により濃縮化された回収溶液から回収出来る。他
の多くのイオンに対しても同様の例が成功裡に確立され
た。
無機固体担体結合ポリテトラアルキルアンモニウム及び
ポリトリアルキルアミン及びこれらを使用する方法を参
照して本発明につき説明し開示してきたが、先に定義付
けした如く、炭化水素配位子を含有するこれらのポリテ
トラアルキルアンモニウムとポリトリアルキルアミンの
類似物は前掲の特許請求の範囲に定めらた本発明の化合
物と方法の範囲内に入るものである。
Claims (24)
- 【請求項1】 溶液源から所望のイオンを濃縮、除去す
る方法であって、 (a)第1容積を有する前記溶液源を化学式 【化1】 を有する固体無機担体に共有結合された配位子を含有す
るポリテトラアルキルアンモニウム及び/又はポリトリ
アルキルアミンを含む化合物に接触させ、式中、Spa
cerは炭素原子数1乃至10の親水性原子団で;Aは
NRx、S及びOから成るグループから選択した成員
で、ここでxは、現存するNが第4又は第3となるよう
な整数であり;B,D,G及びLは、NRx,S及び
O、又はSとOが末端位置に位置付けられた場合のSH
及びOHから成るグループから選択した成員であり、こ
こでxは現存するNが第4又は第3となるような整数で
あり;a,c,f及びhはそれぞれ1乃至5の範囲の整
数であり;e及びjはそれぞれ0乃至25の範囲の整数
であり;kは0又は1の整数であり;AがS又はOであ
る場合kを0としなければならないことを条件とし;R
は低アルキル又は置換低アルキルから成るグループから
選択した成員であり;更にA,B,D,G又はLの少な
くとも2個がテトラアルキルアンモニウム、置換テトラ
アルキルアンモニウム、トリアルキルアミンまたは置換
トリアルキルアミンから成るグループから選択した成員
でなければならず、X,Y及びZは、それぞれ少なくと
もX,Y及びZの1つをO−固体担体としなければなら
ないことを条件としてCl,Br,I,アルキル、アル
コキシ、置換アルキル、置換アルコキシ及びO−固体担
体から成るグループから選択した成員であり;前記化合
物の配位子部分を含む前記ポリテトラアルキルアンモニ
ウム及び/又はポリトリアルキルアミンと前記所望のイ
オンとの間に複合体を形成すべく前記所望のイオンに対
し親和力を有する前記化合物の配位子部分を前記ポリテ
トラアルキルアンモニウム及び/又はポリトリアルキル
アミンが含むこと; (b)前記所望のイオンが複合化された前記化合物との
接触から前記溶液源を除去し;及び (c)複合化された前記所望のイオンを有する前記化合
物を前記所望のイオンに対し前記化合物より高い親和力
若しくは前記化合物に対し前記所望のイオンより高い親
和力を有する少容積の受入れ溶液に接触させて前記複合
体を破壊し前記少容積の前記受入れ溶液内の濃縮形態に
て前記所望のイオンを回収することから成る方法。 - 【請求項2】 前記支持された固体化合物に共有結合さ
れた配位子を含む前記ポリテトラアルキルアンモニウム
及び/又はポリトリアルキルアミンが積層カラム内に含
まれ、前記溶液源が最初に前記積層カラムを通って流
れ、前記所望のイオンと前記化合物の配位子部分を含有
する前記ポリテトラアルキルアンモニウム及び/又はポ
リトリアルキルアミンの間の複合体の形成を可能にし、
それに続いて前記少容積の前記受入れ溶液を前記積層カ
ラムを通じて流し、濃縮形態での前記所望のイオンを含
有する前記受入れ溶液を回収することにより前記複合体
の破壊と前記積層カラムからの前記所望イオンの除去を
行なう請求項1の方法。 - 【請求項3】 O−固体担体がシリカ、ジルコニア、チ
タニア、アルミナ、酸化ニッケル若しくは他の同様の親
水性無機担体材料から成るグループから選択した成員で
ある請求項1の方法。 - 【請求項4】 Spacerが低アルキル、アリール、
グリシジル及びアルキルアミノから成るグループから選
択した成員である請求項1の方法。 - 【請求項5】 所望のイオンがPtCl6 2−,PtC
l4 2−,PdCl4 2−,RhCl6 3−,IrCl
6 3−,RuCl6 3−,IrCl6 2−,RuCl6
2−,BiCl6 3−,CrO4 2−,SeO4 2−,
IO3 −,IO4 −,TcO4 −,MnO4 −,ReO
4 −,AuCl4 −,HgCl4 −,PbCl4 −,S
bCl6 3−,SnCl4 2−,SnCl6 2−,Se
O3 2−,AsO4 3−,及びAsO3 3−から成るグ
ル−プから選択した成員である請求項1の方法。 - 【請求項6】 溶液源が付加的にH+イオンを含有する
請求項1の方法。 - 【請求項7】 Spacerがグリシドキシプロピルで
ありO−固体担体がO−シリカである請求項1の方法。 - 【請求項8】 固体無機担体に共有結合された配位子を
含むポリテトラアルキルアンモニウムが下式を有し、こ
こでSSは固体担体とする請求項7の方法。 【化2】 - 【請求項9】 固体無機担体に共有結合された配位子を
含有するポリテトラアルキルアンモニウムが下式を有
し、ここでSSは固体担体である請求項7の方法。 【化3】 - 【請求項10】 固体無機担体に共有結合された配位子
を含有するポリテトラアルキルアンモニウムが下式を有
し、ここでSSは固体担体である請求項7の方法。 【化4】 - 【請求項11】 固体無機担体に共有結合された配位子
を含有するポリトリアルキルアミンが下式を有し、式中
Solid Supportが固体担体である請求項7
の方法。 【化5】 - 【請求項12】 固体無機担体に共有結合された配位子
を含有するポリトリアルキルアミンが下式を有し、ここ
でSSは固体担体である請求項7の方法。 【化6】 - 【請求項13】 前記化合物の下式で表される部分が、
3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン;ジメチル
(トリエトキシシリルプロピル)マロン酸塩;3−アミ
ノプロピルトリメトキシシラン;N−[(3−トリメト
キシシリル)プロピル]エチレンジアミントリアセチッ
ク酸;p−(クロロメチル)フェニルトリメトキシシラ
ン;ビニル−トリエトキシシラン;3−ブロモプロピル
トリエトキシシラン;3−グリシドオキシプロピルトリ
メトキシシラン及びこれらの組み合わせから成るグルー
プより選択したスペーサー基を含有するケイ素を有する
O−固体親水性担体材料の反応生成物である請求項1の
方法。 【化7】 - 【請求項14】 受入れ溶液がNa2S2O3、チオ尿
酸、HI、HCl、NaI、Na4EDTA、Na3N
TA、NH4OH、エチレンジアミン及びこれらの混合
物から成るグループから選択される請求項1の方法。 - 【請求項15】 下式を有し、式中のSpacerを炭
素原子数1乃至10の親水性原子団とし;AをNRx,
S及びOから成るグループから選択した成員とし、ここ
でxは現存するNが第4又は第3となるような整数であ
り;B,D,G及びLを、NRx,S及びO、又はSと
Oが末端位置に位置付けられた場合のSH及びOHから
なるグループから選択した成員とし、ここでxは現存す
るNが第4又は第3となるような整数とし;a,c,f
及びhをそれぞれ1乃至5の範囲の整数とし;e及びj
をそれぞれ0乃至25の範囲の整数とし;kを0又は1
の整数とし;AがS又はOである場合にはkが0でなけ
ればならないことを条件とし;Rは低アルキル又は置換
低アルキルからなるグループから選択した成員とし;更
にA,B,D,G又はLの少なくとも2個をテトラアル
キルアンモニウム、置換テトラアルキルアンモニウム、
トリアルキルアミン又は置換トリアルキルアミンからな
るグループから選択した成員としなければならないこと
を条件とし;X,Y及びZはX,Y及びZの少なくとも
1つがO−固体担体でなければならないことを条件とし
て、それぞれCl,Br,I,アルキル、アルコキシ、
置換アルキル、置換アルコキシ及びO−固体担体からな
るグループから選択した成員とした、固体無機担体に共
有結合されたポリテトラアルキルアンモニウム及び/又
はポリトリアルキルアミンから成る化合物。 【化8】 - 【請求項16】 O−固体担体が、シリカ、ジルコニ
ア、チタニア、アルミナ、ニッケル酸化物又は他の同様
の親水性無機担体材料から成るグループから選択された
成員である請求項15の化合物。 - 【請求項17】 Spacerが低アルキル、アリー
ル、グリシジル及びアルキルアミノから成るグループか
ら選択された成員である請求項15の化合物。 - 【請求項18】 X,Y及びZがメトキシ及びO−シリ
カから成るグループから選択され、Spacerがグリ
シドキシプロピルである請求項17の化合物。 - 【請求項19】 下式を有し、ここにSSは固体担体で
ある請求項18の化合物。 【化9】 - 【請求項20】 下式を有し、ここにSSは固体担体で
ある請求項18の化合物。 【化10】 - 【請求項21】 下式を有し、ここにSSは固体担体で
ある請求項18の化合物。 【化11】 - 【請求項22】 下式を有し、ここにSSは固体担体で
ある請求項18の化合物。 【化12】 - 【請求項23】 下式を有し、ここにSSは固体担体で
ある請求項18の化合物。 【化13】 - 【請求項24】 前記化合物の下式で表される部分が、
ジメチル(トリエトキシシリルプロピル)マロン酸塩;
3−メルカプト−プロピルトリメトキシシラン;3−ア
ミノプロピルトリメトキシシラン;N−[(3−トリメ
トキシシリル)プロピル]エチレンジアミントリアセチ
ック酸;p−(クロロメチル)フェニルトリメトキシシ
ラン;ビニル−トリエトキシシラン;3−ブロモプロピ
ルトリエトキシシラン;3−グリシドキシプロピルトリ
メトキシシラン及びこれらの組み合わせから成るグルー
プから選択されたスペーサー基を含むケイ素を備えたO
−固体親水性担体材料の反応生成物である請求項15の
化合物。 【化14】
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