JP7486222B2 - Ｃｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材の製造方法及びその応用 - Google Patents
Ｃｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材の製造方法及びその応用 Download PDFInfo
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Description
本発明は、放射性元素であるウランを吸着分離する吸着材の製造技術領域に属し、Ｃｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材の製造方法及びその応用に関する。
原子力は、炭素排出量が極めて少ない新型エネルギーである。原子力の活発な開発は、現在のエネルギー危機を解決し、「カーボンピークアウトとカーボンニュートラル」との目標を達成するための効果的な戦略である。しかしながら、原子力の活発な開発は、ウラン資源の安定供給に大きな課題をもたらす。海水には３．３ｐｐｂのウランが含まれ、その濃度が非常に低いが、海水の膨大な量を考慮すると、海水には４５億トン超えのウランが含まれ、合理的な方案により海水からウランを捕集することで、陸上のウラン資源の不足の問題を解決できる。現在、アミドキシム基吸着材は、最も研究され、かつウランとの親和性に優れた基である。そのため、材料にアミドキシム基吸着材をグラフトすることは、材料の吸着性を向上する最適な方法である。しかしながら、海水中のウラン濃度が極めて低いため、吸着材による海水からのウランの吸着は１つの長期プロセスになる。この期間中に、海水中に大量の細菌が存在し、これらの海洋の細菌は吸着材の表面に吸着して活性部位の閉塞を引き起こすことで、材料の吸着性を急激に低下させ、吸着材のサイクル寿命を短くし、海水からのウランの捕集コストを増加し、さらに、単純のアミドキシム基変性により吸着材を抗菌化できず、アミドキシム基材料の実際の海水への応用は深刻な課題に直面している。
このため、上記の従来技術の欠点を克服することは、当技術分野において解決が必要な課題となっている。
上記の従来技術の欠点を克服するために、本発明の目的は、Ｃｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材の製造方法及びその応用を提供することである。本発明では、ヒドロキシルアミン溶液によりアミドキシム基とＣｕ２Ｏを同時に製造することで、アミドキシム基吸着材にＣｕ２Ｏを複合させ、Ｃｕ２Ｏを抗菌剤として吸着材の抗菌性を高め、これにより、吸着材の抗菌性及び吸着性を向上させる。
上記の目的を達成するために、本発明は以下の技術により実現される。
本発明は、Ｃｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材の製造方法を開示する。この方法は、シアノ基付きの基材、銅塩及び塩基性物質を混合して混合物を得て、前記混合物にヒドロキシルアミン溶液を添加し、前記ヒドロキシルアミン溶液により、前記混合物におけるシアノ基をアミドキシム基に変性させるとともに、前記銅塩をＣｕ２Ｏに還元させることで、Ｃｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材を得るステップを含む。
本発明は、Ｃｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材の製造方法を開示する。この方法は、シアノ基付きの基材、銅塩及び塩基性物質を混合して混合物を得て、前記混合物にヒドロキシルアミン溶液を添加し、前記ヒドロキシルアミン溶液により、前記混合物におけるシアノ基をアミドキシム基に変性させるとともに、前記銅塩をＣｕ２Ｏに還元させることで、Ｃｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材を得るステップを含む。
好ましくは、前記シアノ基付きの基材は、アミノ基変性またはシアノ基グラフトにより繊維材料から製造される。
好ましくは、前記銅塩は、硫酸銅、塩化銅、硝酸銅及び／又は炭酸銅のうちの１種または複数種の組み合わせを含む。
好ましくは、前記方法は、
シアノ基付きの基材を容器内に入れ、前記容器内に銅塩及び塩基性物質を添加して混合物を得るステップと、
ヒドロキシルアミン溶液を前記容器内に添加し、予め設定された温度で予め設定された時間に前記混合物と反応させて第１生成物を得るステップと、
前記第１生成物を水洗、乾燥した後にＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材を製造し得るステップと、を含む。
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前記第１生成物を水洗、乾燥した後にＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材を製造し得るステップと、を含む。
好ましくは、前記混合物における前記銅塩と前記塩基性物質とのモル比は、１：１～３である。
好ましくは、前記混合物における前記シアノ基付きの基材と前記銅塩との使用量比率範囲は、質量比で５：１～２０：１である。
好ましくは、前記ヒドロキシルアミン溶液は、ヒドロキシルアミン塩酸塩及び水酸化ナトリウムをメタノール水溶液に溶解して調製し得るものであり、前記ヒドロキシルアミン溶液のｐＨは７である。
好ましくは、前記ヒドロキシルアミン溶液を製造する場合、前記メタノール水溶液におけるメタノールの体積含有量は１０～３０％であり、前記ヒドロキシルアミン塩酸塩の濃度は、５０～９０ｇ／Ｌである。
好ましくは、前記ヒドロキシルアミン溶液が前記混合物と反応する場合、前記シアノ基付きの基材と前記ヒドロキシルアミン溶液との使用量比率範囲は、１ｇ：２０ｍＬ～１ｇ：４０ｍＬ、反応の予め設定された温度は６０～８０℃、反応の予め設定された時間は６～８時間である。
本発明は、海水中のウランを吸着回収するための吸着材として上記のいずれかのＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材の応用を開示する。
本発明の有益な効果は以下の通りである。
Ｃｕ２Ｏは、広域スペクトル光触媒抗菌剤であり、繊維材料や船舶コーティングの抗菌性を高めるためによく使用される。Ｃｕ２Ｏは、照明条件下で活性酸素（ＲＯＳ）と大量の電子正孔を生成可能である。活性酸素（ＲＯＳ）の生成により、材料に優れた抗菌性を付与する。大量の電子正孔の生成により、吸着材と、海水中に負に帯電したウラニルイオンとを静電気で引き寄せ、吸着材によるウランへの吸着性を向上させる。アミドキシム基材料は、通常、シアノ基がヒドロキシルアミンと反応して得られ、ヒドロキシルアミンの強還元性によりＣｕ２＋をＣｕ２Ｏに還元させることができる。本発明は、アミドキシム基とＣｕ２Ｏを同時に吸着材に複合させ、吸着材の抗菌及びウラン吸着の強化である二重改質を実現する。アミドキシム基吸着材にＣｕ２Ｏを複合した後、Ｃｕ２Ｏは、抗菌剤としてアミドキシム基吸着材の抗菌性を高め、海水中の細菌が吸着材の表面に吸着することを防止する。本発明は、アミドキシム基とＣｕ２Ｏを同時に吸着材に複合させ、吸着材の抗菌及びウラン吸着の強化である二重改質を実現し、海水からウランを捕集する吸着材において、大量の細菌が吸着材の表面に付着して活性部位の閉塞を引き起し、吸着材の吸着性を急激に低下させ、吸着材のサイクル寿命を短くし、海水からのウランの捕集コストを増加するという従来の技術問題を効果的に改善する。
Ｃｕ２Ｏは、広域スペクトル光触媒抗菌剤であり、繊維材料や船舶コーティングの抗菌性を高めるためによく使用される。Ｃｕ２Ｏは、照明条件下で活性酸素（ＲＯＳ）と大量の電子正孔を生成可能である。活性酸素（ＲＯＳ）の生成により、材料に優れた抗菌性を付与する。大量の電子正孔の生成により、吸着材と、海水中に負に帯電したウラニルイオンとを静電気で引き寄せ、吸着材によるウランへの吸着性を向上させる。アミドキシム基材料は、通常、シアノ基がヒドロキシルアミンと反応して得られ、ヒドロキシルアミンの強還元性によりＣｕ２＋をＣｕ２Ｏに還元させることができる。本発明は、アミドキシム基とＣｕ２Ｏを同時に吸着材に複合させ、吸着材の抗菌及びウラン吸着の強化である二重改質を実現する。アミドキシム基吸着材にＣｕ２Ｏを複合した後、Ｃｕ２Ｏは、抗菌剤としてアミドキシム基吸着材の抗菌性を高め、海水中の細菌が吸着材の表面に吸着することを防止する。本発明は、アミドキシム基とＣｕ２Ｏを同時に吸着材に複合させ、吸着材の抗菌及びウラン吸着の強化である二重改質を実現し、海水からウランを捕集する吸着材において、大量の細菌が吸着材の表面に付着して活性部位の閉塞を引き起し、吸着材の吸着性を急激に低下させ、吸着材のサイクル寿命を短くし、海水からのウランの捕集コストを増加するという従来の技術問題を効果的に改善する。
Ｃｕ２Ｏとアミドキシム基を共同複合させる方案は１つの生材に限定されない。生材は、天然由来のバイオマス素材であってもよいし、人工的に合成された繊維ポリマーや新型多孔質素材であってもよい。また、Ｃｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材は、自己設計のゲルタイプ、バイオマスタイプ、フィルムタイプのアミドキシム基吸着材に用いられてもよく、簡便かつ高い汎用性を有する。本発明では、アミドキシム基の製造とＣｕ２Ｏの合成を同時に行い、より多くの製造工程を減らし、製造方法をより簡便にする。
本発明の実施例における技術案をより明確に説明するために、以下、実施例の説明に必要な図面を簡単に紹介する。もちろん、以下の説明における図面は本発明の一部の実施例に過ぎず、当業者であれば、創造的な労働を必要せず、これらの図面に示す構造から他の図面も取得できる。
実施例１で合成されたＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材のサンプルのＳＥＭ画像である。
実施例１で合成されたＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材のサンプルのＦＴ－ＩＲスペクトルである。
実施例１で合成されたＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材のサンプルのＸＲＤスペクトルである。
実施例１で合成されたＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材のサンプルの、異なるｐＨ溶液におけるウランの吸着効果を示す図である。
当業者が本発明の技術案をより良く理解するために、以下、本発明の実施例の図面を組み合わせながら、本発明の実施例における技術案を明確、完全に説明する。明らかに、説明される実施例が本発明の実施例の一部のみであり、全ての実施例ではない。本発明の実施例に基づき、当業者が創造的な労力を要せずに想到し得る全ての他の実施例は、本発明の保護範囲に属するべきである。
なお、本発明の明細書と特許請求の範囲及び上記の図面中の「第一」、「第二」などの用語は、類似の対象を区別するためのものであり、特定の順序又は前後順序を説明することに用いられる必要がない。このように用いられるデータは、ここで説明される本発明の実施例がここで図示又は記載されるもの以外の順序で実施されることができるように、適切な場合で交換可能であると理解すべきである。また、「含む」と「有する」の用語及びそれらの任意の変形は、非排他的な包括を覆うことを意図し、例えば、一連のステップ又はユニットを含む過程、方法、システム、製品又は装置は明確に列挙されたステップ又はユニットに限定される必要がなく、明確に列挙されないもの又はこれらのプロセス、方法、製品又は装置の固有の他のステップ又はユニットを含むことができる。
本発明は、アミドキシム基とＣｕ２Ｏを同時に吸着材に複合させ、吸着材の抗菌及びウラン吸着の強化である二重改質を実現し、海水からウランを捕集する吸着材において、大量の細菌が吸着材の表面に付着して活性部位の閉塞を引き起し、吸着材の吸着性を急激に低下させ、吸着材のサイクル寿命を短くし、海水からのウランの捕集コストを増加するという従来の技術問題を効果的に改善する。
Ｃｕ２Ｏは、広域スペクトル光触媒抗菌剤であり、繊維材料や船舶コーティングの抗菌性を高めるためによく使用される。Ｃｕ２Ｏは、照明条件下で活性酸素（ＲＯＳ）と大量の電子正孔を生成可能である。活性酸素（ＲＯＳ）の生成により、材料に優れた抗菌性を付与する。大量の電子正孔の生成により、吸着材と、海水中に負に帯電したウラニルイオンとを静電気で引き寄せ、吸着材によるウランへの吸着性を向上させる。アミドキシム基材料は、通常、シアノ基がヒドロキシルアミンと反応して得られ、ヒドロキシルアミンの強還元性でＣｕ２＋をＣｕ２Ｏに還元する。本発明は、アミドキシム基とＣｕ２Ｏを同時に吸着材に複合させ、吸着材の抗菌及びウラン吸着の強化である二重改質を実現する。
Ｃｕ２Ｏとアミドキシム基を共合成する方案は１つの生材に限定されない。生材は、天然由来のバイオマス素材であってもよいし、人工的に合成された繊維ポリマーや新型多孔質素材であってもよい。また、Ｃｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材は、自己設計のゲルタイプ、バイオマスタイプ、フィルムタイプのアミドキシム基吸着材に用いられてもよく、簡便かつ高い汎用性を有する。本発明では、アミドキシム基の製造とＣｕ２Ｏの合成を同時に行い、より多くの製造工程を減らし、製造方法をより簡便にする。
Ｃｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材の製造方法は、シアノ基付きの基材、銅塩及び塩基性物質を混合して混合物を得て、前記混合物にヒドロキシルアミン溶液を添加し、前記ヒドロキシルアミン溶液により、前記混合物におけるシアノ基をアミドキシム基に変性させるとともに、前記銅塩をＣｕ２Ｏに還元させることで、Ｃｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材を得るステップを含む。なお、方法は以下の通りのステップを含む。
Ｓ１:シアノ基付きの基材を容器内に入れ、前記容器内に銅塩及び塩基性物質を添加して混合物を得る。塩基性物質の添加は、銅塩がヒドロキシルアミンと反応する前に、銅イオンを水酸化銅へ反応させて沈殿させた後にヒドロキシルアミンによって還元する必要がある。
Ｓ２：ヒドロキシルアミン溶液を前記容器内に添加し、予め設定された温度で予め設定された時間に前記混合物と反応させて第１生成物を得る。ヒドロキシルアミン溶液を中性に維持することは、ヒドロキシルアミンを与える物質がヒドロキシルアミン塩酸塩であり、塩酸の除去が必要であるため、アルカリでヒドロキシルアミン塩酸塩における塩酸を中和してヒドロキシルアミンを残し、ヒドロキシルアミンをシアノ基及び銅塩と再反応させる必要がある。
Ｓ３：前記第１生成物を水洗、乾燥した後にＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材を製造し得る。
本発明では、Ｃｕ２Ｏの合成ステップは以下の通りである。
アミドキシム基の合成ステップは以下の通りである。
Ｓ１:シアノ基付きの基材を容器内に入れ、前記容器内に銅塩及び塩基性物質を添加して混合物を得る。塩基性物質の添加は、銅塩がヒドロキシルアミンと反応する前に、銅イオンを水酸化銅へ反応させて沈殿させた後にヒドロキシルアミンによって還元する必要がある。
Ｓ２：ヒドロキシルアミン溶液を前記容器内に添加し、予め設定された温度で予め設定された時間に前記混合物と反応させて第１生成物を得る。ヒドロキシルアミン溶液を中性に維持することは、ヒドロキシルアミンを与える物質がヒドロキシルアミン塩酸塩であり、塩酸の除去が必要であるため、アルカリでヒドロキシルアミン塩酸塩における塩酸を中和してヒドロキシルアミンを残し、ヒドロキシルアミンをシアノ基及び銅塩と再反応させる必要がある。
Ｓ３：前記第１生成物を水洗、乾燥した後にＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材を製造し得る。
本発明では、Ｃｕ２Ｏの合成ステップは以下の通りである。
アミドキシム基の合成ステップは以下の通りである。
本発明では、アミドキシム基の製造とＣｕ２Ｏの合成を同時に行うため、より多くの製造工程を減らし、製造方法をより簡便にする。
実施例１
Ｃｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材の製造方法は以下の通りである。
シアノ基変性ケラチン繊維をシアノ基付きの基材とし、ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏを銅塩とし、水酸化ナトリウムを塩基性物質として選択した。５ｇのシアノ基変性ケラチン繊維、１ｇのＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ、０．３２ｇのＮａＯＨをフラスコに入れ、２０％のメタノール水溶液で調製されて濃度が７０ｇ／Ｌのヒドロキシルアミン塩酸塩溶液１５０ｍＬを添加した。７０℃で６時間反応させて第１生成物を得た。反応後、第１生成物を３～５回水洗し、最後に、４０℃で恒量までに乾燥してＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材を得た。
Ｃｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材の製造方法は以下の通りである。
シアノ基変性ケラチン繊維をシアノ基付きの基材とし、ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏを銅塩とし、水酸化ナトリウムを塩基性物質として選択した。５ｇのシアノ基変性ケラチン繊維、１ｇのＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ、０．３２ｇのＮａＯＨをフラスコに入れ、２０％のメタノール水溶液で調製されて濃度が７０ｇ／Ｌのヒドロキシルアミン塩酸塩溶液１５０ｍＬを添加した。７０℃で６時間反応させて第１生成物を得た。反応後、第１生成物を３～５回水洗し、最後に、４０℃で恒量までに乾燥してＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材を得た。
実施例２
Ｃｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材の製造方法は以下の通りである。
シアノ基変性ケラチン繊維をシアノ基付きの基材とし、ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏを銅塩とし、水酸化ナトリウムを塩基性物質として選択した。５ｇのシアノ基変性ケラチン繊維、１ｇのＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ、０．３２ｇのＮａＯＨをフラスコに入れ、２０％のメタノール水溶液で調製されて濃度が９０ｇ／Ｌのヒドロキシルアミン塩酸塩溶液１００ｍＬを添加した。７０℃で６時間反応させて第１生成物を得た。反応後、第１生成物を３～５回水洗し、最後に、４０℃で恒量までに乾燥してＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材を得た。
Ｃｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材の製造方法は以下の通りである。
シアノ基変性ケラチン繊維をシアノ基付きの基材とし、ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏを銅塩とし、水酸化ナトリウムを塩基性物質として選択した。５ｇのシアノ基変性ケラチン繊維、１ｇのＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ、０．３２ｇのＮａＯＨをフラスコに入れ、２０％のメタノール水溶液で調製されて濃度が９０ｇ／Ｌのヒドロキシルアミン塩酸塩溶液１００ｍＬを添加した。７０℃で６時間反応させて第１生成物を得た。反応後、第１生成物を３～５回水洗し、最後に、４０℃で恒量までに乾燥してＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材を得た。
実施例３
Ｃｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材の製造方法は以下の通りである。
シアノ基ポリアクリロニトリル繊維をシアノ基付きの基材とし、ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏを銅塩とし、水酸化ナトリウムを塩基性物質として選択した。５ｇのシアノ基ポリアクリロニトリル繊維、１ｇのＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ、０．３２ｇのＮａＯＨをフラスコに入れ、２０％のメタノール水溶液で調製されて濃度が７０ｇ／Ｌのヒドロキシルアミン塩酸塩溶液１５０ｍＬを添加した。７０℃で６時間反応させて第１生成物を得た。反応後、第１生成物を３～５回水洗し、最後に、４０℃で恒量までに乾燥してＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材を得た。
Ｃｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材の製造方法は以下の通りである。
シアノ基ポリアクリロニトリル繊維をシアノ基付きの基材とし、ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏを銅塩とし、水酸化ナトリウムを塩基性物質として選択した。５ｇのシアノ基ポリアクリロニトリル繊維、１ｇのＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ、０．３２ｇのＮａＯＨをフラスコに入れ、２０％のメタノール水溶液で調製されて濃度が７０ｇ／Ｌのヒドロキシルアミン塩酸塩溶液１５０ｍＬを添加した。７０℃で６時間反応させて第１生成物を得た。反応後、第１生成物を３～５回水洗し、最後に、４０℃で恒量までに乾燥してＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材を得た。
実施例４
Ｃｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材の製造方法は以下の通りである。
シアノ基変性ケラチン繊維をシアノ基付きの基材とし、塩化銅を銅塩とし、水酸化ナトリウムを塩基性物質として選択した。５ｇのシアノ基変性ケラチン繊維、０．５４ｇのＣｕＣＬ２、０．３２ｇのＮａＯＨをフラスコに入れ、２０％のメタノール水溶液で調製されて濃度が７０ｇ／Ｌのヒドロキシルアミン塩酸塩溶液１５０ｍＬを添加した。７０℃で６時間反応させて第１生成物を得た。反応後、第１生成物を３～５回水洗し、最後に、４０℃で恒量までに乾燥してＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材を得た。
Ｃｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材の製造方法は以下の通りである。
シアノ基変性ケラチン繊維をシアノ基付きの基材とし、塩化銅を銅塩とし、水酸化ナトリウムを塩基性物質として選択した。５ｇのシアノ基変性ケラチン繊維、０．５４ｇのＣｕＣＬ２、０．３２ｇのＮａＯＨをフラスコに入れ、２０％のメタノール水溶液で調製されて濃度が７０ｇ／Ｌのヒドロキシルアミン塩酸塩溶液１５０ｍＬを添加した。７０℃で６時間反応させて第１生成物を得た。反応後、第１生成物を３～５回水洗し、最後に、４０℃で恒量までに乾燥してＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材を得た。
実施例５
Ｃｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材の製造方法は以下の通りである。
シアノ基ポリアクリロニトリル繊維をシアノ基付きの基材とし、ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏを銅塩とし、水酸化ナトリウムを塩基性物質として選択した。５ｇのシアノ基ポリアクリロニトリル繊維、１ｇのＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ、０．３２ｇのＮａＯＨをフラスコに入れ、２０％のメタノール水溶液で調製されて濃度が７０ｇ／Ｌのヒドロキシルアミン塩酸塩溶液１５０ｍＬを添加した。８０℃で８時間反応させて第１生成物を得た。反応後、第１生成物を３～５回水洗し、最後に、４０℃で恒量までに乾燥してＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材を得た。
Ｃｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材の製造方法は以下の通りである。
シアノ基ポリアクリロニトリル繊維をシアノ基付きの基材とし、ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏを銅塩とし、水酸化ナトリウムを塩基性物質として選択した。５ｇのシアノ基ポリアクリロニトリル繊維、１ｇのＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ、０．３２ｇのＮａＯＨをフラスコに入れ、２０％のメタノール水溶液で調製されて濃度が７０ｇ／Ｌのヒドロキシルアミン塩酸塩溶液１５０ｍＬを添加した。８０℃で８時間反応させて第１生成物を得た。反応後、第１生成物を３～５回水洗し、最後に、４０℃で恒量までに乾燥してＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材を得た。
実施例６
Ｃｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材の製造方法は以下の通りである。
シアノ基ポリアクリロニトリル繊維をシアノ基付きの基材とし、ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏを銅塩とし、水酸化ナトリウムを塩基性物質として選択した。５ｇのシアノ基ポリアクリロニトリル繊維、１ｇのＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ、０．３２ｇのＮａＯＨをフラスコに入れ、２０％のメタノール水溶液で調製されて濃度が７０ｇ／Ｌのヒドロキシルアミン塩酸塩溶液１５０ｍＬを添加した。６０℃で６時間反応させて第１生成物を得た。反応後、第１生成物を３～５回水洗し、最後に、４０℃で恒量までに乾燥してＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材を得た。
Ｃｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材の製造方法は以下の通りである。
シアノ基ポリアクリロニトリル繊維をシアノ基付きの基材とし、ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏを銅塩とし、水酸化ナトリウムを塩基性物質として選択した。５ｇのシアノ基ポリアクリロニトリル繊維、１ｇのＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ、０．３２ｇのＮａＯＨをフラスコに入れ、２０％のメタノール水溶液で調製されて濃度が７０ｇ／Ｌのヒドロキシルアミン塩酸塩溶液１５０ｍＬを添加した。６０℃で６時間反応させて第１生成物を得た。反応後、第１生成物を３～５回水洗し、最後に、４０℃で恒量までに乾燥してＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材を得た。
実施例７
Ｃｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材の製造方法は以下の通りである。
シアノ基変性ケラチン繊維をシアノ基付きの基材とし、ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏを銅塩とし、水酸化ナトリウムを塩基性物質として選択した。５ｇのシアノ基変性ケラチン繊維、０．２５ｇのＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ、０．０８ｇのＮａＯＨをフラスコに入れ、２０％のメタノール水溶液で調製されて濃度が５０ｇ／Ｌのヒドロキシルアミン塩酸塩溶液２００ｍＬを添加した。６０℃で６時間反応させて第１生成物を得た。反応後、第１生成物を３～５回水洗し、最後に、４０℃で恒量までに乾燥してＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材を得た。
Ｃｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材の製造方法は以下の通りである。
シアノ基変性ケラチン繊維をシアノ基付きの基材とし、ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏを銅塩とし、水酸化ナトリウムを塩基性物質として選択した。５ｇのシアノ基変性ケラチン繊維、０．２５ｇのＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ、０．０８ｇのＮａＯＨをフラスコに入れ、２０％のメタノール水溶液で調製されて濃度が５０ｇ／Ｌのヒドロキシルアミン塩酸塩溶液２００ｍＬを添加した。６０℃で６時間反応させて第１生成物を得た。反応後、第１生成物を３～５回水洗し、最後に、４０℃で恒量までに乾燥してＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材を得た。
なお、上記の実施例１～５のそれぞれで製造されたＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材のサンプルに対してＳＥＭ、ＦＴ－ＩＲ及びＸＲＤ分析を行った。結果としては、上記の各実施例で製造されたＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材のサンプルは、アミドキシム基とＣｕ２Ｏとを複合させることができた。図１～図３には、実施例１のＳＥＭ、ＦＴ－ＩＲ及びＸＲＤ分析結果のみが示される。
図１から分かるように、５μｍの電子顕微鏡下で、実施例１で製造されたＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材は、繊維表面に粒状のＣｕ２Ｏが複合され、Ｃｕ２Ｏを抗菌剤としてアミドキシム基吸着材の抗菌性を高め、海水中の細菌が吸着材の表面に吸着することを防止した。
図２から分かるように、実施例１で製造されたＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材は、赤外波長１６４９ｃｍ―１と９５１ｃｍ―１の箇所にアミドキシム基の特性吸収のピークが現れ、すなわち、吸着材にアミドキシム基があることを証明し、赤外波長６２１ｃｍ―１の箇所にＣｕ２Ｏの特性吸収のピークが現れ、吸着材にＣｕ２Ｏが存在することを証明する。
図３から分かるように、実施例１で製造されたＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材は、２９．６４°、３９．５６°及び４２．２３°の箇所に鋭い結晶化ピークが現れ、これらの結晶化ピークがＣｕ２Ｏ標準データＰＤＦ＃７７－０１９９カードの（１１０）、（１１１）及び（２００）面と一致して対応し、すなわち、吸着材にＣｕ２Ｏが存在することを証明する。
また、本発明で製造されたＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材について、ウランの吸着試験及び異なる細菌に対する抗菌試験を行った。
１）本発明の上記の実施で製造されたＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材について、ウランの吸着試験を行った。その結果は以下の通りである。
実施例１で製造されたＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材５ｍｇを秤量し、１Ｌ８ｍｇ／Ｌのウラン溶液（ｐＨ＝５）を２４時間吸着し、ウランの吸着量は２０４．６５ｍｇ／ｇであった。
１）本発明の上記の実施で製造されたＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材について、ウランの吸着試験を行った。その結果は以下の通りである。
実施例１で製造されたＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材５ｍｇを秤量し、１Ｌ８ｍｇ／Ｌのウラン溶液（ｐＨ＝５）を２４時間吸着し、ウランの吸着量は２０４．６５ｍｇ／ｇであった。
実施例１で製造されたＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材５ｍｇを秤量し、１Ｌ８ｍｇ／Ｌのウラン溶液（ｐＨ＝６）を２４時間吸着し、ウランの吸着量は３９６．２８ｍｇ／ｇであった。
実施例１で製造されたＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材５ｍｇを秤量し、１Ｌ８ｍｇ／Ｌのウラン溶液（ｐＨ＝７）を２４時間吸着し、ウランの吸着量は８１６．５６ｍｇ／ｇであった。
実施例１で製造されたＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材５ｍｇを秤量し、１Ｌ８ｍｇ／Ｌのウラン溶液（ｐＨ＝８）を２４時間吸着し、ウランの吸着量は６８７．３４ｍｇ／ｇであった。
実施例２で製造されたＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材５ｍｇを秤量し、１Ｌ８ｍｇ／Ｌのウラン溶液（ｐＨ＝７）を２４時間吸着し、ウランの吸着量は７８７．９２ｍｇ／ｇであった。
実施例３で製造されたＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材５ｍｇを秤量し、１Ｌ８ｍｇ／Ｌのウラン溶液（ｐＨ＝７）を２４時間吸着し、ウランの吸着量は７９３．５４ｍｇ／ｇであった。
実施例４で製造されたＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材５ｍｇを秤量し、１Ｌ８ｍｇ／Ｌのウラン溶液（ｐＨ＝７）を２４時間吸着し、ウランの吸着量は６８３．３６ｍｇ／ｇであった。
実施例５で製造されたＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材５ｍｇを秤量し、１Ｌ８ｍｇ／Ｌのウラン溶液（ｐＨ＝７）を２４時間吸着し、ウランの吸着量は６５７．７４ｍｇ／ｇであった。
実施例６で製造されたＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材５ｍｇを秤量し、１Ｌ８ｍｇ／Ｌのウラン溶液（ｐＨ＝７）を２４時間吸着し、ウランの吸着量は７１２．３２ｍｇ／ｇであった。
実施例７で製造されたＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材５ｍｇを秤量し、１Ｌ８ｍｇ／Ｌのウラン溶液（ｐＨ＝７）を２４時間吸着し、ウランの吸着量は６９３．３４ｍｇ／ｇであった。
実施例１で製造されたＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材５ｍｇを秤量し、１Ｌ４ｍｇ／Ｌのウラン溶液（ｐＨ＝７）を２４時間吸着し、ウランの吸着量は４５５．７６ｍｇ／ｇであった。
実施例１で製造されたＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材５ｍｇを秤量し、１Ｌ２ｍｇ／Ｌのウラン溶液（ｐＨ＝７）を２４時間吸着し、ウランの吸着量は２６７．４８ｍｇ／ｇであった。
２）さらに、本発明では、製造されたＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材について、異なる細菌に対する抗菌試験を行った。具体的には以下の通りである。
実施例１で製造されたＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材は、黄色ブドウ球菌に対して２９．５４ｍｍの大きさの抗菌ゾーンを有する。
実施例１で製造されたＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材は、黄色ブドウ球菌に対して２９．５４ｍｍの大きさの抗菌ゾーンを有する。
実施例１で製造されたＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材は、大腸菌に対して２６．４２ｍｍの大きさの抗菌ゾーンを有する。
実施例１で製造されたＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材は、ビブリオブルニフィカスに対して３８．７８ｍｍの大きさの抗菌ゾーンを有する。
実施例１で製造されたＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材は、ビブリオアルギノリティカスに対して３３．４７ｍｍの大きさの抗菌ゾーンを有する。
比較例
比較例のサンプルとしては、アミドキシム基とＣｕ２Ｏとを複合させないシアノ化ケラチン繊維が用いられる。
比較例のサンプルとしては、アミドキシム基とＣｕ２Ｏとを複合させないシアノ化ケラチン繊維が用いられる。
この比較例のサンプル５ｍｇを秤量し、１Ｌ８ｍｇ／Ｌのウラン溶液（ｐＨ＝７）を２４時間吸着し、ウランの吸着量は６９．５４ｍｇ／ｇであった。
比較例のサンプルは、黄色ブドウ球菌、大腸菌、ビブリオブルニフィカス、ビブリオアルギノリティカスに対して抗菌ソーンを有していない。
比較試験結果から分かるように、アミドキシム基とＣｕ２Ｏとを複合させないシアノ化ケラチン繊維は抗菌性を有していないとともに、ウラン元素の吸着性もＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材よりも明らかに弱い。
以上に説明したものは本発明の好適な実施例のみであり、本発明を限定するものではない。当業者であれば、本発明の精神と原則を逸脱しない前提で、様々な修正や置き換え、改良などを行うことができるが、いずれも本発明の保護範囲と見なされるべきである。
Claims (5)
- Ｃｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材の製造方法であって、
シアノ基付きの基材、銅塩及び塩基性物質を混合して混合物を得て、前記シアノ基付きの基材はシアノ基変性ケラチン繊維であり、前記混合物の中の前記シアノ基変性ケラチン繊維と前記銅塩の使用量比率は、質量比で５：１であり、前記混合物の中の前記銅塩と前記塩基性物質のモル比は１：２であるステップと、
前記混合物にヒドロキシルアミン溶液を添加し、予め設定された温度で予め設定された時間に前記混合物と反応させて第１生成物を得て、前記ヒドロキシルアミン溶液により、前記混合物におけるシアノ基をアミドキシム基に変性させるとともに、前記銅塩をＣｕ２Ｏに還元させ、前記ヒドロキシルアミン溶液は、ヒドロキシルアミン塩酸塩及び水酸化ナトリウムをメタノール水溶液に溶解して調製し得るものであり、前記ヒドロキシルアミン溶液のｐＨは７であるステップと、
前記第１生成物を水洗、乾燥した後にＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材を製造し得るステップと、を含むことを特徴とするウランを吸着するＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材の製造方法。 - 前記銅塩は、硫酸銅、塩化銅、硝酸銅及び／又は炭酸銅のうちの１種または複数種の組み合わせを含むことを特徴とする請求項１に記載のＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材の製造方法。
- 前記ヒドロキシルアミン溶液を製造する場合、前記メタノール水溶液におけるメタノールの体積含有量は１０～３０％であり、
前記ヒドロキシルアミン塩酸塩の濃度は、５０～９０ｇ／Ｌであることを特徴とする請求項１に記載のＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材の製造方法。 - 前記ヒドロキシルアミン溶液が前記混合物と反応する場合、前記シアノ基付きの基材と前記ヒドロキシルアミン溶液との使用量比率範囲は、１ｇ：２０ｍＬ～１ｇ：４０ｍＬ、反応の予め設定された温度は６０～８０℃、反応の予め設定された時間は６～８時間であることを特徴とする請求項１に記載のＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材の製造方法。
- 海水中のウランを吸着回収するための吸着材としてＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材の応用であって、
前記Ｃｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材は、請求項１～４のいずれか一項に記載のＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材であることを特徴とするＣｕ２Ｏ複合アミドキシム基吸着材の応用。
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2022
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