JP3485234B2 - Anion exchanger, method for producing the same, and chemical filter - Google Patents

Anion exchanger, method for producing the same, and chemical filter

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JP3485234B2
JP3485234B2 JP08668597A JP8668597A JP3485234B2 JP 3485234 B2 JP3485234 B2 JP 3485234B2 JP 08668597 A JP08668597 A JP 08668597A JP 8668597 A JP8668597 A JP 8668597A JP 3485234 B2 JP3485234 B2 JP 3485234B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、アニオン交換体、
その製造方法及びケミカルフィルターに関し、更に詳し
くは、例えば、織布・不織布、中空糸、フィルムやそれ
らの加工品などとして酸性雰囲気下で使用するアニオン
交換体、その製造方法及びそれを用いたケミカルフィル
ターに関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an anion exchanger,
Regarding the manufacturing method and the chemical filter, more specifically, for example, an anion exchanger used in an acidic atmosphere as a woven / nonwoven fabric, a hollow fiber, a film or a processed product thereof, a manufacturing method thereof and a chemical filter using the same. Regarding

【0002】[0002]

【従来の技術】織布・不織布、中空糸、フィルムなどを
イオン交換体で製造し、ケミカルフィルターを形成する
ことがある。こうした用途に用いるイオン交換体は、通
常、高分子基材にイオン交換基をグラフト重合させてな
る。イオン交換基をグラフト重合するには、例えば、イ
オン交換基を有するモノマーを直接重合する方法あるい
は、イオン交換基に転換可能な官能基を有するモノマー
をグラフト重合し、その後それをイオン基に転換すると
いう方法を採る。グラフト重合には、放射線照射などの
方法を採る。高分子基材に重合させるグラフト基として
は、例えばスルホン基のような強酸性カチオン交換基、
カルボキシル基のような弱酸性カチオン交換基、4級ア
ンモニウム基のような強塩基性アニオン交換基、第1ア
ミノ基、第2アミノ基または第3アミノ基よりなる弱塩
基性アニオン交換基などがよく知られている。
2. Description of the Related Art A woven or non-woven fabric, a hollow fiber, a film or the like may be manufactured with an ion exchanger to form a chemical filter. The ion exchanger used for such a purpose is usually formed by graft polymerizing an ion exchange group on a polymer base material. To graft-polymerize an ion-exchange group, for example, a method in which a monomer having an ion-exchange group is directly polymerized, or a monomer having a functional group capable of being converted into an ion-exchange group is graft-polymerized, and then it is converted into an ionic group Method. For the graft polymerization, a method such as radiation irradiation is adopted. As the graft group to be polymerized on the polymer substrate, for example, a strongly acidic cation exchange group such as a sulfone group,
Weakly acidic cation exchange groups such as carboxyl groups, strong basic anion exchange groups such as quaternary ammonium groups, weak basic anion exchange groups composed of primary amino groups, secondary amino groups or tertiary amino groups are often used. Are known.

【0003】この中で、弱酸性カチオン交換基を有する
モノマーには、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン
酸、フマール酸、イタコン酸などがある。弱塩基性アニ
オン交換基を有するモノマーには、ジメチルアミノエチ
ルアクリレート(略称、DMAEA)、ジエチルアミノ
エチルアクリレート(略称、DEAEA)などのアクリ
ル酸アミノアルキルエステル類、ジメチルアミノエチル
メタクリレート(以下、DMAEMAともいう)、ジエ
チルアミノメチルメタクリレート(以下、DEAEMA
ともいう)などのメタクリル酸アミノアルキルエステル
類のようなエステル系モノマーがある。これらは液状で
あり、放射線グラフト重合法に適するポリエチレンやポ
リプロピレンのようなポリオレフィン系の高分子基材に
そのままよく反応する。
Among these, examples of the monomer having a weakly acidic cation exchange group include acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid and itaconic acid. Acrylic aminoalkyl esters such as dimethylaminoethyl acrylate (abbreviation: DMAEA), diethylaminoethyl acrylate (abbreviation: DEAEA), dimethylaminoethyl methacrylate (hereinafter also referred to as DMAEMA) are used as the monomer having a weakly basic anion exchange group. , Diethylaminomethyl methacrylate (hereinafter referred to as DEAEMA
(Also referred to as)) and other ester-based monomers such as aminoalkyl methacrylates. These are liquids and react well with the polyolefin-based polymer base material such as polyethylene and polypropylene suitable for the radiation graft polymerization method as they are.

【0004】しかし、弱酸性カチオン交換基や弱塩基性
アニオン交換基はイオン交換作用が弱い。酸性雰囲気下
で用いるイオン交換体としては強塩基性アニオン交換基
をグラフト重合していること、塩基性雰囲気下で用いる
イオン交換体としては強酸性カチオン交換基をグラフト
重合していることが必要である。強酸性カチオン交換基
を有するモノマーや強塩基性アニオン交換基を有するモ
ノマーは、安定性を考慮して、それぞれナトリウム塩や
塩化物のような塩として販売されている。前者の例とし
て、スチレンスルホン酸ナトリウム、アリルスルホン酸
ナトリウム、メタクリルスルホン酸ナトリウムなどが知
られており、後者の例として、ビニルベンジルトリメチ
ルアンモニウムクロライド(以下、VBTACともい
う)、2−ヒドロキシ−3−メタクリルオキシプロピル
アンモニウムクロライド、メタクリル酸ジメチルアミノ
エチル−メチルクロライド塩などが知られている。
However, weakly acidic cation exchange groups and weakly basic anion exchange groups have weak ion exchange action. It is necessary for the ion exchanger used in an acidic atmosphere to be graft-polymerized with a strongly basic anion exchange group and for the ion exchanger used in a basic atmosphere to be graft-polymerized with a strongly acidic cation exchange group. is there. A monomer having a strongly acidic cation exchange group and a monomer having a strongly basic anion exchange group are sold as salts such as sodium salt and chloride in consideration of stability. As examples of the former, sodium styrenesulfonate, sodium allylsulfonate, sodium methacrylsulfonate, etc. are known, and as examples of the latter, vinylbenzyltrimethylammonium chloride (hereinafter also referred to as VBTAC), 2-hydroxy-3- Methacryloxypropyl ammonium chloride, dimethylaminoethyl methacrylate-methyl chloride salt and the like are known.

【0005】強酸性カチオン交換基を有するモノマーや
強塩基性アニオン交換基を有するモノマーは水溶性であ
るため、高分子基材となるポリオレフィン類のような疎
水性材料になじみ難い、極めてグラフトし辛い。したが
って、従来は強酸性カチオン交換基をグラフト重合させ
たイオン交換体を製造する場合、スルホン基の導入可能
なモノマー、例えばスチレン、メタクリル酸グリシジ
ル、アクリル酸グリシジルなどをグラフトした後、スル
ホン化を行っていた。また、強塩基性アニオン交換基を
グラフト基として有するイオン交換体を製造する場合、
4級アンモニウム基の導入可能なモノマー、例えばクロ
ロメチルスチレンなどをグラフト重合した後、トリメチ
ルアミンなどの薬品を用い4級アンモニウム化を行って
いた。
Since a monomer having a strongly acidic cation exchange group and a monomer having a strongly basic anion exchange group are water-soluble, they are hard to adapt to hydrophobic materials such as polyolefins as a polymer base material and extremely difficult to graft. . Therefore, conventionally, when producing an ion exchanger in which a strongly acidic cation exchange group is graft-polymerized, sulfonation is carried out after grafting a monomer capable of introducing a sulfone group, for example, styrene, glycidyl methacrylate, glycidyl acrylate, etc. Was there. When producing an ion exchanger having a strongly basic anion exchange group as a graft group,
A monomer capable of introducing a quaternary ammonium group, for example, chloromethylstyrene was graft-polymerized, and then quaternary ammonium was converted using a chemical such as trimethylamine.

【0006】イオン交換体の合成は、通常、このように
グラフト重合工程と官能基導入工程との2段でなる。イ
オン交換体の合成が2段になるとそれだけで製造工程が
複雑化する。スルホン化反応では濃硫酸やクロロ硫酸を
長時間反応させる。これらは機材の損傷劣化、低分子溶
出物の発生などの問題を引き起こす。4級アンモニウム
基の導入には発ガン性のあるクロロメチルメチルエーテ
ルや法定悪臭物質であるトリメチルアミンなどを使用し
なければならない。こうした反応工程は作業環境の悪
化、地球環境への負荷の増大という問題点が発生する。
The synthesis of the ion exchanger is usually carried out in two steps such as the graft polymerization step and the functional group introduction step. If the ion exchanger is synthesized in two steps, the manufacturing process becomes complicated by itself. In the sulfonation reaction, concentrated sulfuric acid or chlorosulfuric acid is reacted for a long time. These cause problems such as damage and deterioration of equipment and generation of low molecular eluate. To introduce the quaternary ammonium group, chloromethyl methyl ether, which has a carcinogenic effect, or trimethylamine, which is a legal malodorous substance, must be used. Such a reaction process causes problems that the working environment is deteriorated and the load on the global environment is increased.

【0007】このような問題点を解決する方法として、
特開平6−49236号公報は、親水性モノマーとイオ
ン交換基を有するモノマーの混合モノマー系を高分子基
材にグラフト重合することを提案している。この提案で
は、親水性モノマーとしてヒドロキシエチルメタクリレ
ート、ビニルピロリドン、ジメチルアクリルアミドなど
のようなアニオン性のモノマーの他、アクリル酸、メタ
クリル酸のようにカチオン交換基を有するモノマーやジ
エチルアミノエチルメタクリレートのようなアニオン交
換基を有するモノマーが挙げられている。
As a method for solving such a problem,
Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-49236 proposes to graft-polymerize a mixed monomer system of a hydrophilic monomer and a monomer having an ion exchange group onto a polymer base material. In this proposal, in addition to anionic monomers such as hydroxyethyl methacrylate, vinylpyrrolidone, and dimethylacrylamide as hydrophilic monomers, monomers having a cation exchange group such as acrylic acid and methacrylic acid and anions such as diethylaminoethyl methacrylate. Monomers having exchange groups are mentioned.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明者らが
この提案に基づきアニオン交換体の製造を実際に試みた
ところ、いくつかの問題点のあることが分かった。即
ち、強塩基性イオン交換基をその塩化物として有するモ
ノマーであるビニルベンジルトリメチルアンモニウムク
ロライド(VBTAC)と親水性モノマーであるジエチ
ルアミノメチルメタクリレート(DEAEMA)の混合
モノマーを用いて、ポリエチレン繊維よりなる不織布に
グラフト重合を行いアニオン交換繊維の製造を試みた。
However, when the present inventors actually attempted to produce an anion exchanger based on this proposal, they found that there were some problems. That is, using a mixed monomer of vinylbenzyltrimethylammonium chloride (VBTAC), which is a monomer having a strongly basic ion-exchange group as its chloride, and diethylaminomethylmethacrylate (DEAEMA), which is a hydrophilic monomer, a nonwoven fabric made of polyethylene fibers is formed. An attempt was made to produce anion exchange fibers by carrying out graft polymerization.

【0009】この時、次のような問題点が認められた。 (1) 十分なモノマー濃度に調整しようとすると、VBT
AC水溶液とDEAEMA溶液の分離が起こり、均一な
グラフト重合が行えなかった。 (2) DEAEMAのグラフト量が大きく、VBTACの
グラフト率が十分でない。従って4級アンモニウム基の
導入量が小さい。 (3) 4級アンモニウム基(塩型)をアルカリで再生する
と、DEAEMAのエステルが一部加水分解を起こし、
弱塩基性アニオン交換量が低下した。 (4) 含水率が小さく、空気中の酸性ガスに対する除去性
能が十分ではなかった。
At this time, the following problems were recognized. (1) If you try to adjust to a sufficient monomer concentration, VBT
Separation of the AC aqueous solution and the DEAEMA solution occurred, and uniform graft polymerization could not be performed. (2) The amount of DEAEMA grafted is large and the VBTAC graft ratio is not sufficient. Therefore, the amount of quaternary ammonium group introduced is small. (3) When the quaternary ammonium group (salt type) is regenerated with an alkali, the ester of DEAEMA partially hydrolyzes,
The amount of weakly basic anion exchange decreased. (4) The water content was small, and the removal performance for acid gas in the air was not sufficient.

【0010】このような問題点が解決されないと、十分
なイオン交換性能が発揮できず、ケミカルフィルターと
して酸性ガスの除去効果が十分でない。したがって本発
明は、工程が簡素で、作業環境の悪化、地球環境の悪化
を招くおそれのある薬品を使用することもなく、十分な
イオン交換性能があり、酸性の除去対象物質の除去効果
に優れたアニオン交換体の製造方法を提供するととも
に、そのようなケミカルフィルターを提供することを目
的とする。
Unless these problems are solved, sufficient ion exchange performance cannot be exhibited, and the effect of removing acidic gas as a chemical filter is not sufficient. Therefore, the present invention has a simple process, does not use a chemical that may cause deterioration of the working environment and the global environment, has sufficient ion exchange performance, and is excellent in the effect of removing an acidic substance to be removed. Another object of the present invention is to provide a method for producing such an anion exchanger and to provide such a chemical filter.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】即ち本発明の目的は下記
の構成によって達成される。 (1)有機高分子基材に放射線を照射し、第1アミノ
基、第2アミノ基または第3アミノ基を有するアミド系
モノマーと4級アンモニウム基を有するモノマーとの混
合物をその有機高分子基材にグラフト重合してなること
を特徴とするアニオン交換体。 (2)有機高分子基材に放射線を照射し、第1アミノ
基、第2アミノ基または第3アミノ基を有するアミド系
モノマーと4級アンモニウム基を有するモノマーとの混
合物をその有機高分子基材にグラフト重合することを特
徴とするアニオン交換体の製造方法。 (3)前記4級アンモニウム基を有するモノマーが、ビ
ニルベンジルトリオルガノアンモニウムハライドである
上記(1)に記載のアニオン交換体の製造方法。
That is, the object of the present invention is achieved by the following constitutions. (1) Irradiating an organic polymer base material with radiation to obtain a mixture of an amide-based monomer having a primary amino group, a secondary amino group or a tertiary amino group and a monomer having a quaternary ammonium group. An anion exchanger characterized by being graft-polymerized to a material. (2) The organic polymer base material is irradiated with radiation to obtain a mixture of an amide-based monomer having a primary amino group, a secondary amino group or a tertiary amino group and a monomer having a quaternary ammonium group. A method for producing an anion exchanger, which comprises graft-polymerizing a material. (3) The method for producing an anion exchanger according to (1) above, wherein the monomer having a quaternary ammonium group is vinylbenzyltriorganoammonium halide.

【0012】(4)前記有機高分子基材は、繊維、繊維
集合体である織布又は不織布およびそれらの加工品より
選ばれた上記(1)又は(2)に記載のアニオン交換体
の製造方法。 (5)上記(1)記載のアニオン交換体を含むケミカル
フィルター
(4) Production of the anion exchanger according to (1) or (2) above, wherein the organic polymer base material is selected from fibers, woven or nonwoven fabrics which are fiber aggregates, and processed products thereof. Method. (5) A chemical filter containing the anion exchanger according to (1 ) above .

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を説明す
るが、本発明はこの実施の形態に限定されない。アニオ
ン交換体は、基材となる有機高分子化合物に放射線を照
射し、この有機高分子基材に所定のモノマーをグラフト
重合してなる。グラフト重合する基材には、例えば、ポ
リエチレン、ポリプロピレンのようなポリオレフィン系
の高分子、塩化ビニルなどのハロゲン化ポリオレフィン
などを挙げることができる。中でも特にポリエチレンが
好ましい。なお、イオン交換基をグラフト重合した重合
体は一般に成形加工が困難である。したがって、グラフ
ト重合する前の基材の段階で、例えば繊維、繊維集合体
である織布又は不織布、またはそれらの加工品に成形し
てある成形体を選ぶとよい。これらは容易にケミカルフ
ィルターに加工できる。特に、織布・不織布は、軽量で
成形加工が容易であり、また圧力損失が小さく、微量ガ
ス成分の吸着速度が大きいので、ケミカルフィルターの
素材として最適である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The embodiment of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to this embodiment. The anion exchanger is formed by irradiating an organic polymer compound as a base material with radiation and graft-polymerizing a predetermined monomer on the organic polymer base material. Examples of the base material to be graft-polymerized include polyolefin polymers such as polyethylene and polypropylene, and halogenated polyolefin such as vinyl chloride. Among them, polyethylene is particularly preferable. A polymer obtained by graft-polymerizing an ion exchange group is generally difficult to mold. Therefore, at the stage of the base material before the graft polymerization, for example, a fiber, a woven fabric or a non-woven fabric which is a fiber aggregate, or a molded product formed into a processed product thereof may be selected. These can be easily processed into chemical filters. In particular, woven and non-woven fabrics are suitable as materials for chemical filters because they are lightweight and easy to mold, have a small pressure loss, and have a high adsorption rate of a trace gas component.

【0014】基材にグラフト重合するモノマーは、第1
アミノ基、第2アミノ基または第3アミノ基を有するア
ミド系モノマーと、4級アンモニウム基を有するモノマ
ーとの混合モノマーである。アミド系弱塩基性モノマー
は、エステル系モノマーに比較して、加水分解し難い。
したがって、4級アンモニウム塩をアルカリ基に再生す
る際に用いるアルカリ水溶液と接触しても反応し難い。
アクリル酸エステル系モノマーのように加水分解してイ
オン交換体としてのイオン交換容量を低下させることも
ない。混合モノマーを構成する第1アミノ基、第2アミ
ノ基または第3アミノ基を有するアミド系モノマーとし
ては、例えば、下記(I),(II)式で示すN,N−ジ
メチルアミノプロピルアクリルアミド(以下、DMAP
AAともいう)を挙げることができる。
The first monomer to be graft-polymerized on the substrate is
It is a mixed monomer of an amide-based monomer having an amino group, a secondary amino group or a tertiary amino group and a monomer having a quaternary ammonium group. The amide-based weakly basic monomer is less likely to be hydrolyzed than the ester-based monomer.
Therefore, even if the quaternary ammonium salt is brought into contact with the alkaline aqueous solution used for regenerating the alkaline group, it is difficult to react.
It does not hydrolyze like an acrylic acid ester-based monomer to reduce the ion exchange capacity as an ion exchanger. Examples of the amide-based monomer having a primary amino group, a secondary amino group or a tertiary amino group constituting the mixed monomer include, for example, N, N-dimethylaminopropyl acrylamide (hereinafter, referred to as the following formulas (I) and (II)). , DMAP
(Also referred to as AA).

【0015】[0015]

【化1】 [Chemical 1]

【0016】その中でも特に、上記のDMAPAAが好
ましい。DMAPAAの場合、酸−塩基解離定数pKa
が10.4に対し、エステル系のDEAEMAやDMA
EMAの約6と比べて強い。このため、ケミカルフィル
ターとして用いた場合、酸性ガスのような水に溶けて酸
性を示すアニオン成分に対する高い除去率と吸着容量が
期待できてよい。上記のアミド系モノマーと共に混合モ
ノマーを構成するモノマーは、4級アンモニウム基を有
するモノマーである。例えば、下記(III) 、(IV)式で
示すようなビニルベンジルトリオルガノアンモニウムハ
ライドが好ましい。
Among them, the above DMAPAA is particularly preferable. In the case of DMAPAA, the acid-base dissociation constant pKa
Is 10.4, whereas ester-based DEAEMA and DMA
Stronger than about 6 of EMA. Therefore, when it is used as a chemical filter, a high removal rate and an adsorption capacity for anionic components that are acidic when dissolved in water such as acidic gas may be expected. The monomer that constitutes the mixed monomer together with the amide-based monomer is a monomer having a quaternary ammonium group. For example, vinylbenzyltriorganoammonium halides represented by the following formulas (III) and (IV) are preferable.

【0017】[0017]

【化2】 [Chemical 2]

【0018】上記式中、Phはベンゼン環基、Rはオル
ガノ基、Xはハロゲンを表す。窒素原子に置換している
オルガノ基は互いに同一でもよく、異なってもよい。ビ
ニルベンジルトリオルガノアンモニウムハライドの中で
は特に、ビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロラ
イド(VBTAC)、ビニルベンジルトリエチルアンモ
ニウムハライド、ビニルベンジルトリエタノールアンモ
ニウムハライドなどを挙げることができる。中でもVB
TACが最も好ましい。なお、上記に含まれない2−ヒ
ドロキシ−3−メタクリルオキシプロピルアンモニウム
クロライド、メタクリル酸ジメチルアミノエチル−メチ
ルクロライド塩は好ましくない。分子中にエステル基が
存在し、4級アンモニウム塩を再生する際に用いるアル
カリ水溶液と接触するとエステル分解するなど、耐加水
分解性に劣るためである。この化学的性質は、ケミカル
フィルターをアルカリ再生して再利用する場合に重要で
ある。
In the above formula, Ph represents a benzene ring group, R represents an organo group, and X represents halogen. The organo groups substituting the nitrogen atoms may be the same or different from each other. Among the vinylbenzyltriorganoammonium halides, vinylbenzyltrimethylammonium chloride (VBTAC), vinylbenzyltriethylammonium halide, vinylbenzyltriethanolammonium halide and the like can be particularly mentioned. Above all, VB
Most preferred is TAC. Note that 2-hydroxy-3-methacryloxypropylammonium chloride and dimethylaminoethyl methacrylate-methyl chloride salt not included in the above are not preferable. This is because the ester group is present in the molecule, and the hydrolysis resistance is poor, such as ester decomposition when contacted with an alkaline aqueous solution used for regenerating the quaternary ammonium salt. This chemistry is important when the chemical filter is alkali regenerated and reused.

【0019】このように、アミド系の弱塩基性モノマー
を4級アンモニウム基を有するモノマーと混合すると、
エステル系の弱塩基性モノマーの場合と異なり、両モノ
マーの濃度が高い場合でも、水に均一に溶解し、モノマ
ー濃度の高い水溶液が得られる。これにより、高いグラ
フト率で均一にグラフトした重合物が得られる。グラフ
ト反応させる混合モノマーの混合比は、アミド系モノマ
ー1重量部に対し、アンモニウム基を有するモノマーを
0.2〜5重量部、好ましくは0.5〜2重量部の割合
で含むとよい。なお、このような混合モノマーは水10
0重量部に対し、10〜400重量部の割合で均一に溶
解しているとよい。
As described above, when the amide-based weakly basic monomer is mixed with the monomer having a quaternary ammonium group,
Unlike the case of the ester-based weakly basic monomer, even when the concentration of both monomers is high, it is uniformly dissolved in water and an aqueous solution having a high monomer concentration can be obtained. As a result, a polymer obtained by uniformly grafting at a high graft ratio can be obtained. The mixing ratio of the mixed monomer for the graft reaction may be 0.2 to 5 parts by weight, preferably 0.5 to 2 parts by weight, with respect to 1 part by weight of the amide-based monomer. In addition, such a mixed monomer is water 10
It is preferable that the solution is uniformly dissolved in a ratio of 10 to 400 parts by weight with respect to 0 parts by weight.

【0020】アンモニウム基を有するモノマーの割合が
0.2重量部未満の場合、酸性ガスのような水に溶けて
酸性を示すアニオン成分に対する高い除去率と吸着容量
とを十分期待できず、余り好ましくない。5重量部を越
える場合、十分なグラフト率が得られず余り好ましくな
い。アンモニウム基を有するモノマーの割合が上記の範
囲内にあると、中性塩分解容量の大きな優れたアニオン
交換体ができて好ましい。基材に対する放射線の照射
は、不活性ガス雰囲気下、電子線を照射して行う。照射
量は、10〜300kGy、好ましくは50〜200k
Gyが望ましい。照射量が10kGy未満の場合、ラジ
カル数が少なく到達グラフト率が小さくなり余り好まし
くない。300kGyを越える場合、基材の劣化が顕著
となり余り好ましくない。
When the proportion of the monomer having an ammonium group is less than 0.2 part by weight, a high removal rate and an adsorption capacity for an anionic component which is soluble in water such as an acidic gas and exhibits an acidity cannot be expected sufficiently, which is very preferable. Absent. If it exceeds 5 parts by weight, a sufficient graft ratio cannot be obtained, which is not preferable. When the proportion of the monomer having an ammonium group is within the above range, an excellent anion exchanger having a large neutral salt decomposing capacity can be obtained, which is preferable. Radiation is applied to the base material by irradiating it with an electron beam in an inert gas atmosphere. The irradiation dose is 10 to 300 kGy, preferably 50 to 200 k
Gy is preferred. When the irradiation dose is less than 10 kGy, the number of radicals is small and the achieved graft ratio is small, which is not preferable. When it exceeds 300 kGy, the deterioration of the substrate becomes remarkable, which is not preferable.

【0021】次いで、このようにして放射線を照射した
基材と上記の混合モノマーとをグラフト反応させる。す
なわち両者を混合し、20〜50℃の温度化で、20分
間〜6時間かけて反応させる。4級アンモニウム基を有
するモノマーをそのハロゲン塩化物の状態で使用した場
合には、次いで再生処理を行う。具体的にはアルカリイ
オン水に浸漬してハロゲンイオンを除去する。このよう
な方法によると、0.5〜3.5 meq/gのイオン交換
容量を有するイオン交換体を得ることができる。このよ
うなイオン交換体は、織布・不織布、中空糸、フィルム
やそれらの加工品などとして広く使用できる。
Next, the substrate thus irradiated with radiation is graft-reacted with the above-mentioned mixed monomer. That is, the both are mixed and reacted at a temperature of 20 to 50 ° C. for 20 minutes to 6 hours. When the monomer having a quaternary ammonium group is used in its halogen chloride state, a regeneration treatment is then performed. Specifically, it is immersed in alkaline ionized water to remove halogen ions. According to such a method, an ion exchanger having an ion exchange capacity of 0.5 to 3.5 meq / g can be obtained. Such ion exchangers can be widely used as woven / nonwoven fabrics, hollow fibers, films, and processed products thereof.

【0022】ケミカルフィルターとして使用する場合、
含水率がガス除去性能を大きく左右する。含水率は大き
い方が好ましい。アミド系の弱塩基性モノマーはエステ
ル系に比べ、グラフト物の含水率が高いので、この点か
らも優れている。また、4級アンモニウム基の含水率も
大きいので、4級アンモニウム基の比率が大きいアミド
系弱塩基性モノマーとの組み合わせが好ましい。本発明
の方法によれば、4級アンモニウム基及びアミド系の弱
塩基のグラフト率を共に大きくすることができる。塩基
度を高めれば、ケミカルフィルターとして用いた場合、
酸性ガスのような水に溶けて酸性を示すアニオン成分に
対し高い除去率と吸着容量を得ることができる。
When used as a chemical filter,
The water content greatly affects the gas removal performance. The higher the water content, the better. The amide-based weakly basic monomer has a higher water content in the graft product as compared with the ester-based monomer, and is also excellent in this respect. Further, since the water content of the quaternary ammonium group is high, a combination with an amide weakly basic monomer having a high ratio of the quaternary ammonium group is preferable. According to the method of the present invention, it is possible to increase both the grafting ratio of the quaternary ammonium group and the weak amide base. If the basicity is increased, when used as a chemical filter,
It is possible to obtain a high removal rate and adsorption capacity for anionic components that are acidic when dissolved in water such as acidic gas.

【0023】繊維または繊維の集合体である織布・不織
布は、軽量で成形加工が容易であり、また圧力損失が小
さく、微量ガス成分の吸着速度も大きいので、ケミカル
フィルターの素材としては最適である。このような繊維
素材を用いて本発明のアニオン交換体を製造し、しかも
その塩基性度を高めれば、含水率が高く、吸着容量の大
きなアニオン交換繊維ができる。酸性ガス成分の除去性
能が極めて優れており、この素材を含んだケミカルフィ
ルターが製造できる。ケミカルフィルターの成形は例え
ば次のような方法で行うとよい。グラフト済みの不織布
等のフィルター素材をプリーツ状やコルゲート状に成形
し、フィルターの型枠に接着剤等で取り付けて行う。
A woven or non-woven fabric, which is a fiber or an aggregate of fibers, is lightweight and easy to mold, has a small pressure loss, and has a high adsorption rate of a trace gas component, and is therefore an optimum material for a chemical filter. is there. If the anion exchanger of the present invention is produced using such a fiber material and the basicity thereof is increased, an anion exchange fiber having a high water content and a large adsorption capacity can be obtained. The ability to remove acidic gas components is extremely excellent, and chemical filters containing this material can be manufactured. The chemical filter may be molded, for example, by the following method. A filter material such as a non-woven fabric that has been grafted is formed into a pleated shape or a corrugated shape, and is attached to the filter frame with an adhesive or the like.

【0024】[0024]

【実施例】以下、本発明の実施例を説明するが、本発明
はこれに制限されない。 (実施例1)直径約20μmのポリエチレンよりなる目
付60g/m2の不織布に電子線を窒素雰囲気下で200
kGy 照射した後、VBTACとDMAPAAと水とを重
量混合比1:2:1の割合で混合し、得られた混合モノ
マー水溶液にその不織布を浸漬、グラフト重合反応を行
った。この際、混合モノマー溶液は均一に溶解した。5
0℃で3時間反応させたところ、グラフト率230%の
グラフト不織布を得た。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited thereto. (Example 1) A non-woven fabric having a basis weight of 60 g / m 2 and made of polyethylene having a diameter of about 20 μm was exposed to 200 electron beams under a nitrogen atmosphere.
After irradiation with kGy, VBTAC, DMAPAA and water were mixed at a weight mixing ratio of 1: 2: 1, and the nonwoven fabric was immersed in the obtained mixed monomer aqueous solution to carry out a graft polymerization reaction. At this time, the mixed monomer solution was uniformly dissolved. 5
When reacted at 0 ° C. for 3 hours, a graft nonwoven fabric having a graft ratio of 230% was obtained.

【0025】このグラフト不織布を60℃の4%水酸化
ナトリウム水溶液に1時間浸漬し、再生を行った後、イ
オン交換容量の測定を行った。その結果、総交換容量
3.2meq/gの内、VBTACに由来する中性塩分解
容量が1.96 meq/gと高い強塩基性アニオン交換不
織布を得た。この強塩基性アニオン交換不織布の再生と
イオン交換容量測定とを5回繰り返したところ、5回目
の総交換容量が3.17 meq/g、中性塩分解容量が
1.95 meq/gと一回目とほとんど同様の値を示し、
アルカリ作用に耐久性がある事が判明した。
This grafted nonwoven fabric was immersed in a 4% aqueous sodium hydroxide solution at 60 ° C. for 1 hour to be regenerated, and then the ion exchange capacity was measured. As a result, a strong basic anion exchange nonwoven fabric having a high VBTAC-derived neutral salt decomposition capacity of 1.96 meq / g out of the total exchange capacity of 3.2 meq / g was obtained. When the regeneration of this strongly basic anion exchange nonwoven fabric and the ion exchange capacity measurement were repeated 5 times, the total exchange capacity at the 5th time was 3.17 meq / g and the neutral salt decomposition capacity was 1.95 meq / g. It shows almost the same value as the first time,
It proved to be durable against alkali action.

【0026】(比較例1)実施例1と同様の不織布に同
様の放射線照射を行った後、VBTACとDEAEMA
と水とを重量混合比1:2:1の割合で混合したモノマ
ー水溶液に浸漬し、同様のグラフト重合反応を行った。
グラフト率251%のグラフト不織布を得た。このグラ
フト不織布を60℃の4%水酸化ナトリウム水溶液に1
時間浸漬し、再生を行った後、イオン交換容量の測定を
行った。その結果、総交換容量は3.5meq /gと大き
かったが、VBTACに由来する中性塩分解容量が1.
05 meq/gと小さかった。この強塩基性アニオン交換
不織布の再生とイオン交換容量測定を5回繰り返したと
ころ、5回目の総交換容量が2.64 meq/g、中性塩
分解容量も0.85meq/gと低下し、耐アルカリ性が
小さいことが判明した。
Comparative Example 1 The same non-woven fabric as in Example 1 was irradiated with the same radiation, and then VBTAC and DEAEMA were applied.
And water were immersed in a monomer aqueous solution in which the weight mixing ratio was 1: 2: 1, and the same graft polymerization reaction was performed.
A graft nonwoven fabric having a graft ratio of 251% was obtained. This grafted non-woven fabric was added to a 4% aqueous sodium hydroxide solution at 60 ° C.
After immersion for a period of time and regeneration, the ion exchange capacity was measured. As a result, the total exchange capacity was as large as 3.5 meq / g, but the neutral salt decomposition capacity derived from VBTAC was 1.
It was as small as 05 meq / g. When the regeneration of the strongly basic anion exchange nonwoven fabric and the ion exchange capacity measurement were repeated 5 times, the total exchange capacity at the 5th time decreased to 2.64 meq / g and the neutral salt decomposition capacity decreased to 0.85 meq / g, It was found that the alkali resistance was low.

【0027】(実施例2)実施例1で製造した、強塩基
性アニオン交換不織布を22℃、相対湿度55%の恒温
恒湿室に置き、含水率を測定したところ、15.6%で
あり、高い値を示した。この不織布を一辺4cmの正方形
に切り、亜硫酸ガス約5ppm を5リットル/min で通ガスし
たところ、初期除去効率99%以上と非常に高い値を示
した。 (比較例2)比較例1で製造した、強塩基性アニオン交
換不織布を22℃、相対湿度55%の恒温恒湿室に置
き、含水率を測定したところ、8.6%であり、実施例
1と比較して低い値を示した。この不織布を一辺4cmの
正方形に切り、亜硫酸ガス約5ppm を5リットル/min で通
ガスしたところ、初期除去効率は93%と高い値を示し
たが、実施例と比較して小さかった。
(Example 2) The strongly basic anion exchange nonwoven fabric produced in Example 1 was placed in a constant temperature and humidity chamber at 22 ° C and 55% relative humidity, and the water content was measured to be 15.6%. , Showed a high value. When this non-woven fabric was cut into a square 4 cm on a side and about 5 ppm of sulfurous acid gas was passed at 5 liter / min, the initial removal efficiency was 99% or more, which was a very high value. (Comparative Example 2) The strongly basic anion exchange nonwoven fabric produced in Comparative Example 1 was placed in a constant temperature and humidity chamber at 22 ° C and 55% relative humidity, and the water content was measured to be 8.6%. The value was lower than that of 1. When this non-woven fabric was cut into a square of 4 cm on a side and about 5 ppm of sulfurous acid gas was passed at 5 liters / min, the initial removal efficiency was as high as 93%, but it was small compared to the examples.

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明は、第1アミノ基、第2アミノ基
または第3アミノ基を有するアミド系モノマーと4級ア
ンモニウム基を有するモノマーとの混合モノマーを有機
高分子基材に放射線グラフト重合し、次いでハロゲンイ
オンを除去して再生してアニオン交換体を製造するか
ら、工程が簡素で、製造作業も簡単である。作業環境の
悪化、地球環境の悪化を招くおそれのある薬品を使用す
ることもなく安全性が高い。得られるイオン交換体は含
水率を大きくすることも容易で、優れたアニオン交換性
能を得ることができる。したがって、酸性の除去対象物
質の除去効果に優れたケミカルフィルターを提供するこ
とができる。エステル結合が存在しないモノマーを使用
でき、耐薬品性が大きく、再生等による繰り返し使用も
可能となる。
Industrial Applicability According to the present invention, a mixed monomer of an amide monomer having a primary amino group, a secondary amino group or a tertiary amino group and a monomer having a quaternary ammonium group is radiation-grafted on an organic polymer substrate. Then, the halogen ion is removed and regenerated to produce the anion exchanger, so that the process is simple and the production work is also easy. It is highly safe without using chemicals that may worsen the working environment or the global environment. It is easy to increase the water content of the obtained ion exchanger, and excellent anion exchange performance can be obtained. Therefore, it is possible to provide a chemical filter having an excellent effect of removing an acidic substance to be removed. A monomer that does not have an ester bond can be used, has high chemical resistance, and can be used repeatedly by regeneration or the like.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B01D 53/81 B01J 47/12 E B01J 41/12 C08F 291/00 47/12 C08J 7/18 C08F 291/00 B01D 53/34 A // C08J 7/18 (72)発明者 勝峰 万里 神奈川県藤沢市本藤沢4丁目2番1号 株式会社荏原総合研究所内 (56)参考文献 特開 平6−49236(JP,A) 特開 平5−111607(JP,A) 特開 平5−192593(JP,A) 特開 平5−131120(JP,A) 特開 平1−224009(JP,A) 特開 昭63−135432(JP,A) 特開 昭62−25871(JP,A) 特開 昭54−101791(JP,A) 特開 昭54−101790(JP,A) 特表 平8−508758(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08J 5/20 B01D 39/08 B01D 39/14 B01D 39/16 B01D 53/34 B01D 53/81 B01J 41/12 B01J 47/12 C08F 291/00 C08J 7/18 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI B01D 53/81 B01J 47/12 E B01J 41/12 C08F 291/00 47/12 C08J 7/18 C08F 291/00 B01D 53/34 A // C08J 7/18 (72) Inventor Mari Katsumine 4-2-1 Honfujisawa, Fujisawa City, Kanagawa Prefecture, Ebara Research Institute, Ltd. (56) Reference JP-A-6-49236 (JP, A) Kaihei 5-111607 (JP, A) JP 5-1912593 (JP, A) JP 5-131120 (JP, A) JP 1-224009 (JP, A) JP 63-135432 ( JP, A) JP 62-25871 (JP, A) JP 54-101791 (JP, A) JP 54-101790 (JP, A) JP-A 8-508758 (JP, A) (58) ) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) C08J 5/20 B01D 39/08 B01D 39/14 B01D 39/16 B01D 53/34 B01D 53/81 B01J 41/12 B01J 47/12 C08F 291/00 C08J 7/18

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 有機高分子基材に放射線を照射し、第1
アミノ基、第2アミノ基または第3アミノ基を有するア
ミド系モノマーと4級アンモニウム基を有するモノマー
との混合物をその有機高分子基材にグラフト重合してな
ることを特徴とするアニオン交換体。
1. An organic polymer substrate is irradiated with radiation to obtain a first
An anion exchanger comprising a mixture of an amide-based monomer having an amino group, a secondary amino group or a tertiary amino group and a monomer having a quaternary ammonium group, which is graft-polymerized on the organic polymer base material.
【請求項2】 有機高分子基材に放射線を照射し、第1
アミノ基、第2アミノ基または第3アミノ基を有するア
ミド系モノマーと4級アンモニウム基を有するモノマー
との混合物をその有機高分子基材にグラフト重合するこ
とを特徴とするアニオン交換体の製造方法。
2. An organic polymer substrate is irradiated with radiation to obtain a first
A method for producing an anion exchanger, which comprises graft-polymerizing a mixture of an amide-based monomer having an amino group, a secondary amino group or a tertiary amino group and a monomer having a quaternary ammonium group onto the organic polymer substrate. .
【請求項3】 前記4級アンモニウム基を有するモノマ
ーが、ビニルベンジルトリオルガノアンモニウムハライ
ドである請求項2に記載のアニオン交換体の製造方法。
3. The method for producing an anion exchanger according to claim 2, wherein the monomer having a quaternary ammonium group is vinylbenzyltriorganoammonium halide.
【請求項4】 前記有機高分子基材は、繊維、繊維集合
体である織布又は不織布およびそれらの加工品より選ば
れた請求項2又は3に記載のアニオン交換体の製造方
法。
4. The method for producing an anion exchanger according to claim 2, wherein the organic polymer base material is selected from fibers, woven or nonwoven fabrics which are fiber aggregates, and processed products thereof.
【請求項5】 請求項1記載のアニオン交換体を含む
ミカルフィルター。
5. A chemical filter containing the anion exchanger according to claim 1 .
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