JPH07165776A - Cobalt schiff base complex, complex solution for separating oxygen and method for separating oxygen - Google Patents

Cobalt schiff base complex, complex solution for separating oxygen and method for separating oxygen

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JPH07165776A
JPH07165776A JP6011979A JP1197994A JPH07165776A JP H07165776 A JPH07165776 A JP H07165776A JP 6011979 A JP6011979 A JP 6011979A JP 1197994 A JP1197994 A JP 1197994A JP H07165776 A JPH07165776 A JP H07165776A
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JP
Japan
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oxygen
complex
solvent
solution
schiff base
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Application number
JP6011979A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Okamoto
宏 岡本
Yoko Okada
陽子 岡田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Oxygen Co Ltd
Nippon Sanso Corp
Original Assignee
Japan Oxygen Co Ltd
Nippon Sanso Corp
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Publication date
Application filed by Japan Oxygen Co Ltd, Nippon Sanso Corp filed Critical Japan Oxygen Co Ltd
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  • Gas Separation By Absorption (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain the subject efficiently producible complex, expressed by a specific formula and capable of well separating oxygen at ambient temperature and a small temperature difference according to a temperature-swing method, remarkably improving the energy reduction of a complex solution and the utilization efficiency of the complex and reducing the production cost. CONSTITUTION:This complex is soluble in a solvent, capable of binding to oxygen by absorption thereof and causing the phase separation so as to deposit as a solid phase and expressed by the formula (R1 to R4 each is H, an alkyl or an alkoxy; R5 to R8 each is methyl), preferably N,N'-bis(salicylidene)1,1,2,2- tetramethylethylendiaminocobalt (II). Furthermore, the complex is preferably used as a solution, prepared by dissolving the complex and an axial ligand coordinated with the fifth coordination position in the axial direction of the complex (e.g. a pyridine-based compound containing basic N atom) in a solvent (e.g. 1,2-dichlorobenzene) and capable of absorbing oxygen, thereby binding the complex to the oxygen and depositing the complex as a solid phase.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、コバルトシッフベース
錯体とそれを用いた酸素分離用錯体溶液及び酸素分離方
法に関し、詳しくは酸素錯体の溶液を利用して空気等の
酸素含有ガスから酸素を分離するにあたり、常温且つ小
さい温度差での温度変動方式で酸素分離を可能ならしめ
る錯体とその溶液及びこれを用いた酸素分離方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cobalt Schiff base complex, a complex solution for oxygen separation and an oxygen separation method using the same, and more specifically, it uses a solution of an oxygen complex to remove oxygen from an oxygen-containing gas such as air. The present invention relates to a complex that enables oxygen separation by a temperature fluctuation method at room temperature and a small temperature difference, a solution thereof, and an oxygen separation method using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、工業的規模で空気中の酸素を分離
製造する方法としては、空気を加圧、冷却、膨張して液
化し、多段の精留工程を経て、沸点差によって窒素と酸
素とを分離する深冷分離方法がある。しかしこの方法で
は、多量のエネルギーを投入する必要がある。また高純
度の酸素または窒素を大量に製造する目的には適する
が、少量生産には適さない。また近年、ゼオライトまた
はカーボンモレキュラーシーブス等の吸着剤を用いて、
該吸着剤に窒素または酸素を選択的に吸着させることに
より、酸素または窒素を分離製造する吸着分離方法があ
る。この方法は運転操作が簡便で起動時間が短いという
利点を有しており比較的小容量の酸素や窒素の製造には
適している。しかし、この吸着分離方法は大容量の製造
には不適である。さらに、製品の製造量に比較して装置
が大きくなる欠点がある。特に酸素を製造する場合に
は、最大酸素濃度が95%に過ぎないという欠点があ
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, on the industrial scale, as a method for separating and producing oxygen in air, air is pressurized, cooled, expanded and liquefied, subjected to multiple rectification steps, and subjected to nitrogen and oxygen due to boiling point differences. There is a cryogenic separation method for separating and. However, this method requires a large amount of energy input. Further, it is suitable for the purpose of producing a large amount of high-purity oxygen or nitrogen, but not suitable for small-scale production. In recent years, using an adsorbent such as zeolite or carbon molecular sieves,
There is an adsorption separation method in which oxygen or nitrogen is separated and produced by selectively adsorbing nitrogen or oxygen to the adsorbent. This method has the advantages that the operation is simple and the startup time is short, and it is suitable for the production of relatively small volumes of oxygen and nitrogen. However, this adsorptive separation method is not suitable for large-volume production. Further, there is a drawback that the device becomes large as compared with the production amount of the product. Especially in the case of producing oxygen, there is a drawback that the maximum oxygen concentration is only 95%.

【0003】これらの欠点を克服するために、最近で
は、酸素とのみ可逆的に反応する錯体を利用して酸素を
分離する方法が幾つか提案されている。この方法は例え
ば、特開昭58−20296号公報に記載されているよ
うに、5℃以下の低温で錯体溶液と空気を接触させて、
空気中の酸素を錯体溶液に吸収させて、次いで25℃以
上の高温で酸素を錯体溶液から放出させ、これを製品酸
素として採取するもので、錯体溶液は再び5℃以下の低
温に冷却して酸素を吸収させる。以下同じ工程を繰り返
して酸素を連続的に採取し得るものである(温度変動式
化学吸収法)。また、この酸素分離方法のもう一つの方
法は、錯体への酸素結合割合が気相中の酸素分圧の大き
さにより変化することにより、錯体溶液を温度一定条件
下にして、高酸素分圧下において酸素を吸収し、低酸素
分圧下で吸収していた酸素を脱離させて酸素を分離採取
する圧力変動式化学吸収法がある。いずれにしても、こ
の種の方法では錯体溶液を常に均一な液状として処理し
ていた。
In order to overcome these drawbacks, several methods have recently been proposed for separating oxygen by using a complex that reversibly reacts only with oxygen. In this method, for example, as described in JP-A-58-20296, the complex solution is brought into contact with air at a low temperature of 5 ° C. or lower,
The oxygen in the air is absorbed by the complex solution, and then the oxygen is released from the complex solution at a high temperature of 25 ° C or higher, and this is collected as product oxygen. The complex solution is cooled again to a low temperature of 5 ° C or lower. Absorb oxygen. Hereinafter, the same process is repeated to continuously collect oxygen (temperature fluctuation type chemical absorption method). Another method of this oxygen separation method is that the rate of oxygen binding to the complex changes according to the magnitude of the oxygen partial pressure in the gas phase, so that the temperature of the complex solution is kept constant under high oxygen partial pressure. There is a pressure fluctuation type chemical absorption method in which oxygen is absorbed, and oxygen that has been absorbed under a low oxygen partial pressure is desorbed to separate and collect oxygen. In any case, in this type of method, the complex solution was always treated as a uniform liquid.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の化学吸収法に用いられる錯体溶液には次のような欠点
がある。従来の錯体溶液は酸素親和力が小さいため、錯
体溶液を0℃前後の温度に冷却する必要があり、その結
果多大の冷却エネルギーが必要となる。また、錯体の利
用効率が低く、錯体溶液を0℃に冷却しても大気圧の空
気から酸素を吸収する時、錯体への酸素結合割合は20
〜40%に過ぎなかった。更に、温度0℃の吸収塔にお
いて大気圧の空気から酸素を吸収し、放散塔において大
気圧の酸素を発生する時、放散塔の錯体溶液を少なくと
も60℃以上の温度に加熱する必要があり、ここでも多
大の熱エネルギーが必要であった。更に、錯体溶液はそ
の組成を決めると、酸素吸収温度と酸素放出温度も同時
に定まり、これらの温度を変更することができなかっ
た。この為、環境熱や排熱を十分に利用することができ
なかった。また従来の上記酸素分離法で利用した錯体溶
液は、酸素の吸収・脱離を繰り返し行うに従って錯体が
二量化し、吸収能の劣化が起こり、その二量化反応を防
ぐため、錯体に立体障害基を付与する対策を行ってき
た。しかし錯体の二量化を完全に防止することができ
ず、その為に長時間にわたって錯体溶液を使用すること
ができなかった。また錯体溶液の錯体濃度は、溶媒に対
する錯体の溶解度より大きくすることができなかった
為、吸収塔から放散塔への酸素運搬量(酸素分離量)が
実用的水準に到達していなかった。またその上錯体溶液
の溶媒は、酸素の吸収速度を速くするため、極性が大き
い、例えば1-メチル-2-ピロリジノン(双極子モーメ
ント4.09デバイ)の如きものを選択する必要があ
り、それらの多くは親水性であった。従って酸素分離装
置には、原料ガス中の水分を除去する設備が必要であっ
た。なお、上記双極子モーメントの単位デバイ(Deby
e)は3.34×10-30C-m(MKS)である。
However, the complex solutions used in these chemical absorption methods have the following drawbacks. Since the conventional complex solution has a low oxygen affinity, it is necessary to cool the complex solution to a temperature of around 0 ° C., and as a result, a large amount of cooling energy is required. Further, the utilization efficiency of the complex is low, and when the complex solution is cooled to 0 ° C. and absorbs oxygen from air at atmospheric pressure, the oxygen bond ratio to the complex is 20.
Only ~ 40%. Furthermore, when absorbing oxygen from air at atmospheric pressure in the absorption tower at a temperature of 0 ° C. and generating oxygen at atmospheric pressure in the diffusion tower, it is necessary to heat the complex solution in the diffusion tower to a temperature of at least 60 ° C. or higher, Here too, a great deal of thermal energy was required. Furthermore, when the composition of the complex solution was determined, the oxygen absorption temperature and the oxygen release temperature were also determined at the same time, and these temperatures could not be changed. Therefore, the environmental heat and the exhaust heat cannot be fully utilized. Further, the complex solution used in the above-mentioned conventional oxygen separation method dimerizes the complex as absorption and desorption of oxygen are repeated, and absorption capacity is deteriorated. Have been taken. However, the dimerization of the complex could not be completely prevented, so that the complex solution could not be used for a long time. Moreover, since the complex concentration of the complex solution could not be made higher than the solubility of the complex in the solvent, the oxygen transport amount (oxygen separation amount) from the absorption tower to the diffusion tower did not reach a practical level. In addition, the solvent of the complex solution must have a high polarity, such as 1-methyl-2-pyrrolidinone (dipole moment 4.09 Debye), in order to accelerate the absorption rate of oxygen. Many of them were hydrophilic. Therefore, the oxygen separation device required equipment for removing water in the raw material gas. In addition, the unit debye of the above dipole moment (Deby
e) is 3.34 × 10 -30 Cm (MKS).

【0005】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、従来の温度変動式化学吸収法又は圧力変動式化学吸
収法における欠点を解決できる錯体及び酸素分離用錯体
溶液の提供と前記錯体溶液を用いた酸素分離方法を提供
することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a complex solution and a complex solution for oxygen separation capable of solving the drawbacks of the conventional temperature fluctuation type chemical absorption method or pressure fluctuation type chemical absorption method, and the above-mentioned complex solution. It is intended to provide the used oxygen separation method.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】かかる課題を解消するた
めに、本発明のコバルトシッフベース錯体は、溶媒に溶
解して酸素の吸収によって酸素と結合し固相として析出
する相分離を生じる錯体であって、一般式(A)
In order to solve such a problem, the cobalt Schiff base complex of the present invention is a complex which dissolves in a solvent and combines with oxygen by absorption of oxygen to cause phase separation which precipitates as a solid phase. Yes, the general formula (A)

【0007】[0007]

【化2】 [Chemical 2]

【0008】(式中R1,R2,R3,R4はそれぞれ
水素、アルキル基またはアルコキシ基を表し、R5,R
6,R7,R8はメチル基を表す。)で表されるもので
ある。また、本発明の酸素分離用錯体溶液は、上記コバ
ルトシッフベース錯体と該錯体の軸方向の第5座に配位
する軸配位子とを溶媒に溶かしてなり、酸素の吸収によ
って酸素と結合し固相として析出する相分離を生じるこ
とを特徴とするものである。このコバルトシッフベース
錯体は、N,N′−ビス(サリチリデン)1,1,2,
2−テトラメチルエチレンジアミノコバルト(II)、
N,N′−ビス(3−エトキシサリチリデン)1,1,
2,2−テトラメチルエチレンジアミノコバルト(I
I)、N,N′−ビス(4,6−ジメトキシサリチリデ
ン)1,1,2,2−テトラメチルエチレンジアミノコ
バルト(II)、N,N′−ビス(3,5−ターシャリー
ブチルサリチリデン)1,1,2,2−テトラメチルエ
チレンジアミノコバルト(II)のうちから選択されたも
のが望ましい。また、上記コバルトシッフベース錯体の
軸方向の第5座に配位する軸配位子としては塩基性の窒
素原子を含むピリジン系の化合物または塩基性の窒素原
子を含むアルキルアミン系の化合物または塩基性の窒素
原子を含むイミダゾール系の化合物が望ましい。また、
コバルトシッフベース錯体と軸配位子を溶かす溶媒は、
双極子モーメント3.5デバイ以下の溶媒であり、1,
2−ジクロロベンゼン、3,4−ジクロロトルエン、
2,4−ジクロロトルエン、2,3−ジクロロトルエ
ン、2,6−ジクロロトルエン、1,2−ジブロモベン
ゼン、2−クロロパラキシレン、4−クロロパラキシレ
ン、1−クロロナフタレン、1,2,3,4−テトラヒ
ドロナフタレン、1−メチルナフタレン、1,2,3−
トリメチルベンゼン、1,2,3,5−テトラメチルベ
ンゼン、1,4−ジイソプロピルベンゼン、4−ターシ
ャリーブチルトルエン、ターシャリーアミルベンゼン、
ノルマルアミルベンゼン、フェニルシクロヘキサン、メ
チルベンゾエイト、ノルマルプロピルベンゾエイト、チ
オアニソール、インダンのうちから選択される1種また
は2種以上、特にこれらのうち1,2−ジクロロベンゼ
ン、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン、インダ
ン、2,6−ジクロロトルエンのうちから選択される1
種または2種以上が好ましい。さらに、上記各溶媒のう
ち1,2−ジクロロベンゼン、1,2,3,4−テトラ
ヒドロナフタレン、インダン、2,6−ジクロロトルエ
ンのうちから選択される1種または2種以上の第1の溶
媒と、上記各溶媒のうちこれら以外の第2の溶媒とを混
合して用いることもできる。また、コバルトシッフベー
ス錯体の濃度は0.1Mより高くすることが望ましく、
該錯体の溶解度以上の濃度として良い。さらに、本発明
の酸素分離方法は、上記いずれかの酸素分離用錯体溶液
に、空気または酸素を含む混合ガスを接触させて、酸素
と結合した前記錯体を固相として析出させる酸素吸収工
程と、析出した酸素結合錯体を加熱して酸素を放出させ
る酸素放出工程とを備えたことを特徴としている。この
酸素吸収工程は、0〜40℃の温度条件で行うことが望
ましい。また酸素放出工程を20〜60℃の温度条件で
行うことが望ましい。さらに酸素吸収工程における空気
または窒素を含む混合ガスの酸素分圧は99Torr以上と
するのが望ましい。
(Wherein R1, R2, R3 and R4 each represent hydrogen, an alkyl group or an alkoxy group, and R5, R
6, R7 and R8 represent a methyl group. ) Is represented. Further, the oxygen separation complex solution of the present invention is obtained by dissolving the above cobalt Schiff base complex and an axial ligand coordinated to the fifth dentate in the axial direction of the complex in a solvent, and is bound to oxygen by absorption of oxygen. It is characterized in that phase separation occurs as a solid phase. This cobalt Schiff base complex is composed of N, N'-bis (salicylidene) 1,1,2,
2-tetramethylethylenediaminocobalt (II),
N, N'-bis (3-ethoxysalicylidene) 1,1,
2,2-Tetramethylethylenediaminocobalt (I
I), N, N'-bis (4,6-dimethoxysalicylidene) 1,1,2,2-tetramethylethylenediaminocobalt (II), N, N'-bis (3,5-tert-butyl) Salicylidene) 1,1,2,2-tetramethylethylenediaminocobalt (II) is preferable. In addition, as the axial ligand coordinated to the fifth axial site of the cobalt-Schiff base complex, a pyridine compound containing a basic nitrogen atom or an alkylamine compound containing a basic nitrogen atom or a base An imidazole-based compound containing a nitrogen atom is desirable. Also,
The solvent that dissolves the cobalt Schiff base complex and the axial ligand is
A solvent with a dipole moment of 3.5 Debye or less,
2-dichlorobenzene, 3,4-dichlorotoluene,
2,4-dichlorotoluene, 2,3-dichlorotoluene, 2,6-dichlorotoluene, 1,2-dibromobenzene, 2-chloroparaxylene, 4-chloroparaxylene, 1-chloronaphthalene, 1,2,3 , 4-tetrahydronaphthalene, 1-methylnaphthalene, 1,2,3-
Trimethylbenzene, 1,2,3,5-tetramethylbenzene, 1,4-diisopropylbenzene, 4-tert-butyltoluene, tertiary amylbenzene,
One or more selected from normal amylbenzene, phenylcyclohexane, methyl benzoate, normal propyl benzoate, thioanisole and indane, particularly 1,2-dichlorobenzene, 1,2,3, and 1 selected from 4-tetrahydronaphthalene, indane and 2,6-dichlorotoluene
One kind or two or more kinds is preferable. Further, among the above-mentioned respective solvents, one or two or more first solvents selected from 1,2-dichlorobenzene, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene, indane and 2,6-dichlorotoluene. And a second solvent other than these among the above solvents may be mixed and used. Further, it is desirable that the concentration of the cobalt Schiff base complex is higher than 0.1M,
The concentration may be higher than the solubility of the complex. Furthermore, the oxygen separation method of the present invention, an oxygen absorption step of contacting a mixed gas containing air or oxygen to any of the above oxygen separation complex solutions to precipitate the complex bound to oxygen as a solid phase, And an oxygen releasing step of heating the deposited oxygen-bonded complex to release oxygen. It is desirable that this oxygen absorption step be performed under a temperature condition of 0 to 40 ° C. Further, it is desirable to carry out the oxygen releasing step under a temperature condition of 20 to 60 ° C. Furthermore, it is desirable that the oxygen partial pressure of the mixed gas containing air or nitrogen in the oxygen absorption step be 99 Torr or more.

【0009】[0009]

【作用】本発明のコバルトシッフベース錯体は、溶媒に
溶解して酸素の吸収によって酸素と結合し固相として析
出する相分離を生じ、極めて高い酸素吸収能を有する酸
素分離用錯体溶液の原料として好適である。本発明の酸
素分離用錯体溶液は、上記コバルトシッフベース錯体と
該錯体の軸方向の第5座に配位する軸配位子とを溶媒に
溶かしてなるもので、このコバルトシッフベース錯体が
酸素と結合すると固相となって溶液中に析出し、それを
加熱して酸素を脱離させると液相化する相分離現象を生
じる。即ち、コバルトシッフベース錯体と特定の軸配位
子と溶媒とからなる錯体溶液に空気又は酸素含有ガスを
接触させ、該錯体溶液に酸素を吸収させた時、酸素が結
合した酸素結合錯体が固相となって溶液より析出して固
化沈澱し、これを加熱により液相化することにより吸収
していた酸素を脱離させ、酸素を得るとともに錯体溶液
が再生される。酸素分離の際に、相分離現象を利用する
と、例えば20℃の温度で大気圧の空気から酸素を吸収
させた時、90%以上の錯体に酸素が結合して固相化
し、この固相体を40〜50℃の温度に加熱すると吸収
されていたほとんどの酸素を放出して液相となる。この
結果、錯体溶液の冷却用エネルギーの低減、錯体の利用
効率が向上できる。更に、相分離現象を起こしやすい良
溶媒と、起こし難い貧溶媒との混合溶媒を錯体溶液の溶
媒とした場合、それらの組成を変えることにより相分離
解消温度が変えられるので、環境熱や排熱を利用するこ
とが可能となり、酸素分離のエネルギー効率が格段に向
上できる。又、相分離により固化沈澱した酸素結合錯体
は、溶液中に溶けている酸素結合錯体より反応性が低下
して、二量化の反応速度も無視できる程度に遅くなる。
この結果、長期にわたって繰り返し錯体溶液を使用でき
るのである。相分離現象により酸素結合錯体が固化沈澱
するということは、酸素結合の反応系の外に排除される
ということであり、そして錯体溶液中の酸素未結合の錯
体も、酸素結合により相分離し系外に排除される。従っ
て酸素未結合錯体の溶解度を超える固相の酸素未結合錯
体があると、この酸素未結合の錯体は溶液に順次溶解し
て酸素と反応することができる。このため、錯体濃度を
溶解度以上の濃度として反応に使用することが可能とな
り、酸素運搬量を所望の量に増加させることができる。
更に、溶媒の溶解度に関する条件が緩和されて疎水性の
溶媒を採用することができる。
The cobalt-Schiff base complex of the present invention is dissolved in a solvent, binds with oxygen by absorbing oxygen, and causes phase separation to be precipitated as a solid phase. As a raw material of a complex solution for oxygen separation having a very high oxygen absorption capacity. It is suitable. The oxygen-separating complex solution of the present invention is obtained by dissolving the above-mentioned cobalt-Schiff base complex and the axial ligand coordinated to the fifth dentate in the axial direction of the complex in a solvent. When it binds with, it becomes a solid phase and precipitates in the solution, and when it is heated to desorb oxygen, a phase separation phenomenon occurs in which it becomes a liquid phase. That is, when air or an oxygen-containing gas is brought into contact with a complex solution consisting of a cobalt Schiff base complex, a specific axial ligand and a solvent, and the complex solution absorbs oxygen, the oxygen-bonded complex to which oxygen is bound is solid. It becomes a phase and precipitates from the solution and solidifies and precipitates. By heating this into a liquid phase, the absorbed oxygen is desorbed, oxygen is obtained, and the complex solution is regenerated. When the phase separation phenomenon is used in the oxygen separation, for example, when oxygen is absorbed from the air at atmospheric pressure at a temperature of 20 ° C., 90% or more of the complex is bound with oxygen to be solid-phased. Is heated to a temperature of 40 to 50 ° C., most of the absorbed oxygen is released to become a liquid phase. As a result, the energy for cooling the complex solution can be reduced and the utilization efficiency of the complex can be improved. Furthermore, when a mixed solvent of a good solvent that easily causes the phase separation phenomenon and a poor solvent that does not easily cause the phase separation phenomenon is used as the solvent for the complex solution, the phase separation elimination temperature can be changed by changing the composition of the complex solution. Can be used, and the energy efficiency of oxygen separation can be significantly improved. Further, the oxygen-bonded complex solidified and precipitated by phase separation has a lower reactivity than the oxygen-bonded complex dissolved in the solution, and the reaction rate of dimerization is also negligible.
As a result, the complex solution can be used repeatedly over a long period of time. The solidification and precipitation of the oxygen-bonded complex due to the phase separation phenomenon means that the oxygen-bonded complex is excluded from the reaction system of the oxygen bond, and the unbonded complex in the complex solution is also phase-separated by the oxygen bond. Excluded outside. Therefore, if there is a solid phase oxygen unbonded complex that exceeds the solubility of the oxygen unbonded complex, the oxygen unbonded complex can be sequentially dissolved in the solution and reacted with oxygen. Therefore, the complex concentration can be used in the reaction at a concentration of solubility or higher, and the oxygen transport amount can be increased to a desired amount.
Furthermore, the conditions relating to the solubility of the solvent are relaxed, and a hydrophobic solvent can be adopted.

【0010】以下、本発明の詳細を説明する。本発明に
係る酸素分離用錯体溶液は、上記一般式(A)で表され
るコバルトシッフベース錯体と、軸配位子と、溶媒とか
らなり、相分離が起こるようなものである。一般式
(A)の錯体を溶媒に溶かした錯体溶液に軸配位子を添
加すると、この軸配位子は下記式(1),(2)に示す
ように、錯体の軸方向の第5座に配位する。
The details of the present invention will be described below. The oxygen separation complex solution according to the present invention is composed of the cobalt Schiff base complex represented by the general formula (A), the axial ligand, and the solvent, and causes phase separation. When an axial ligand is added to a complex solution in which the complex of the general formula (A) is dissolved in a solvent, the axial ligand has a fifth axial direction of the complex as shown in the following formulas (1) and (2). Be coordinated to the zodiac.

【0011】[0011]

【数1】 [Equation 1]

【0012】[0012]

【数2】 [Equation 2]

【0013】(式中、Coはコバルトシッフベース錯
体、Bは軸配位子を表す。またKBはコバルトシッフベ
ース錯体と軸配位子の平衡結合常数である。また[ ]
はそれぞれの化学種の濃度を表す。)軸配位子(B)が
配位した錯体は酸素に対して活性な錯体となり、次式
(3)のように酸素(O2)と反応する。
(In the formula, Co represents a cobalt Schiff base complex, B represents an axial ligand, and KB represents an equilibrium bond constant of the cobalt Schiff base complex and the axial ligand.
Represents the concentration of each chemical species. The complex in which the axial ligand (B) is coordinated becomes an oxygen-active complex and reacts with oxygen (O 2 ) as in the following formula (3).

【0014】[0014]

【数3】 [Equation 3]

【0015】ここでlは液相、gは気相を示し、極性の
大きい溶媒を使用した場合は、酸素の結合は相変化を起
こさず液相を保ったまま錯体溶液中で行われる。そして
この時の真の酸素結合平衡常数(酸素親和力という)K
i(Torr-1)は式(4)で示される。
Here, 1 represents a liquid phase and g represents a gas phase. When a solvent having a large polarity is used, oxygen bonding is carried out in the complex solution while maintaining the liquid phase without causing a phase change. And the true oxygen bond equilibrium constant at this time (called oxygen affinity) K
i (Torr −1 ) is represented by the equation (4).

【0016】[0016]

【数4】 [Equation 4]

【0017】[0017]

【数5】 [Equation 5]

【0018】[0018]

【数6】 [Equation 6]

【0019】なおここで、Pは酸素分圧(Torr)、Cl
は酸素結合錯体の濃度[B-Co-O2(l)](mol/l)、CB
は酸素未結合錯体の濃度[B-Co(l)](mol/l)、CTは
全錯体濃度(mol/l)、Yは全錯体のうち酸素が結合した
錯体の割合、Kiは相分離が起こらない時の真の酸素結
合平衡常数(酸素親和力)(Torr-1)、P1/2は全錯体
のうち半分の錯体に酸素が結合するのに必要な酸素分圧
(Torr)、nはヒル係数を表す。ここで言うヒル係数nと
は、真の酸素親和力を求める時に、縦軸にlog(Y/
Y−1)、横軸にlogPをプロットして、得られる直
線の傾きのことである。
Here, P is oxygen partial pressure (Torr), Cl
Is the concentration of oxygen-bonded complex [B-Co-O 2 (l)] (mol / l), CB
Is the concentration of unbonded oxygen complex [B-Co (l)] (mol / l), CT is the total complex concentration (mol / l), Y is the ratio of oxygen-bonded complex to all the complexes, and Ki is the phase separation. True oxygen bond equilibrium constant (oxygen affinity) (Torr -1 ), where P1 / 2 is the oxygen partial pressure required to bind oxygen to half of all complexes
(Torr) and n represent the Hill coefficient. The Hill coefficient n here means the log (Y /
Y-1), which is the slope of a straight line obtained by plotting logP on the horizontal axis.

【0020】相分離は次に述べる機構によって起こるも
のと考えられる。コバルトシッフベース錯体は酸素が結
合するとコバルト上の電荷密度が酸素分子の方に移動す
ることが知られている。この結果、双極子モーメントが
発生しCo-O2間の結合の極性が大きくなる。このよう
な酸素結合に伴う錯体の極性変化は、錯体の溶媒への溶
解度に大きな影響を与える。錯体溶液の溶媒の極性が小
さい場合、酸素が結合した錯体の極性が大きいのでその
溶解度は酸素未結合の錯体より溶解度が小さくなる。錯
体溶液が酸素を吸収した時の酸素結合錯体の生成量はそ
の錯体の酸素親和力と酸素分圧から定まる。この場合、
(真の)酸素親和力が十分に大きく、また酸素結合錯体
の溶解度Sが十分に小さくて、酸素結合錯体の溶解度
が、錯体溶液が酸素を吸収した時の酸素結合錯体の生成
量Clより小さい時(S<Cl)、生成した酸素結合錯
体は溶解した状態で存在できないから次式(7)に示す
ように固化沈澱すると考えられている。
Phase separation is considered to occur by the mechanism described below. It is known that in the cobalt-Schiff base complex, when oxygen is bound, the charge density on cobalt moves to the oxygen molecule. As a result, a dipole moment is generated and the polarity of the Co—O 2 bond increases. The change in the polarity of the complex due to such an oxygen bond has a great influence on the solubility of the complex in a solvent. When the polarity of the solvent of the complex solution is small, the solubility of the complex to which oxygen is bound is smaller than that of the complex not bound to oxygen because the polarity of the complex to which oxygen is bound is large. The amount of the oxygen-bonded complex formed when the complex solution absorbs oxygen is determined by the oxygen affinity and oxygen partial pressure of the complex. in this case,
When the (true) oxygen affinity is sufficiently high, the solubility S of the oxygen-bonded complex is sufficiently low, and the solubility of the oxygen-bonded complex is smaller than the amount Cl of the oxygen-bonded complex formed when the complex solution absorbs oxygen. (S <Cl), the generated oxygen-bonded complex cannot exist in a dissolved state, and is therefore considered to be solidified and precipitated as shown in the following formula (7).

【0021】[0021]

【数7】 [Equation 7]

【0022】なお、l, g は前記した如く液相、気相を
示し、s は固相を示す。
As mentioned above, l and g represent a liquid phase and a gas phase, respectively, and s represents a solid phase.

【0023】このような相分離現象が起こる時反応の平
衡点が右側に移動するので、上式の反応は一方的に右側
に向って進行する。この結果、錯体溶液のみかけの酸素
親和力Kaは、真の酸素親和力Kiより大きくなる。相
分離して固化沈澱した酸素結合錯体の量を濃度に換算し
たものをCs(mol/l)とすると、見かけの酸素親和力K
aは次式(8)で表すことができる。
Since the equilibrium point of the reaction moves to the right when such a phase separation phenomenon occurs, the reaction of the above formula unilaterally proceeds to the right. As a result, the apparent oxygen affinity Ka of the complex solution becomes larger than the true oxygen affinity Ki. When the amount of the oxygen-bonded complex that is phase-separated and solidified and precipitated is converted into concentration, Cs (mol / l) is given, and the apparent oxygen affinity K is obtained.
a can be expressed by the following equation (8).

【0024】[0024]

【数8】 [Equation 8]

【0025】[0025]

【数9】 [Equation 9]

【0026】上記式(8)より、相分離によるみかけの
酸素親和力Kaは全錯体の濃度CTと酸素分圧Pに依存
する量であることがわかる。錯体の濃度が高いほど、ま
た酸素分圧が高いほど相分離は起こりやすい。錯体溶液
の温度が上昇すると、酸素結合錯体の溶液への溶解度S
は大きくなり、一方酸素結合錯体の濃度Clは小さくな
り、前記の相分離の条件(S<Cl)が満足されなくな
ると相分離現象が解消され、錯体溶液は均一になる。全
錯体濃度CTが、相分離が起こらない低濃度の時、この
錯体溶液から、真の酸素親和力Kiを求めることができ
る。この真の酸素親和力Kiと相分離が起こる高濃度の
錯体溶液から得られるみかけの酸素親和力Kaとから酸
素錯体の溶解度S、相分離量Csは(10),(11)
式で求めることができる。
From the above equation (8), it can be seen that the apparent oxygen affinity Ka due to phase separation depends on the concentration CT of all the complexes and the oxygen partial pressure P. The higher the concentration of the complex and the higher the oxygen partial pressure, the easier the phase separation. When the temperature of the complex solution rises, the solubility S of the oxygen-bonded complex in the solution S
On the other hand, the concentration Cl of the oxygen-bonded complex becomes small, and when the above-mentioned condition for phase separation (S <Cl) is not satisfied, the phase separation phenomenon is eliminated and the complex solution becomes uniform. When the total complex concentration CT is a low concentration at which phase separation does not occur, the true oxygen affinity Ki can be obtained from this complex solution. Based on this true oxygen affinity Ki and the apparent oxygen affinity Ka obtained from the high-concentration complex solution in which phase separation occurs, the solubility S of oxygen complex and the amount Cs of phase separation are (10) and (11).
It can be obtained by a formula.

【0027】[0027]

【数10】 [Equation 10]

【0028】[0028]

【数11】 [Equation 11]

【0029】酸素結合錯体の溶媒への溶解度Sと濃度C
lが同じ時(S=Cl)の錯体溶液の温度Tpを相分離
温度と定義する。前記相分離温度Tpより低い温度で相
分離が起こると、みかけの酸素親和力Kaが大きいため
大量の酸素が吸収される。次に、錯体溶液の温度が相分
離温度を超えると、錯体溶液の酸素親和力は真の値にま
で低下し、吸収されていた酸素が一気に脱離する。この
ように相分離温度近傍の小さい温度差で酸素分離が可能
となる。また、相分離が起こる錯体溶液では、溶解度以
上の過剰の固相状態にある酸素未結合錯体も、順次溶媒
に溶解して酸素と反応することができる。これは、溶媒
に溶解している錯体Co(l)が酸素と反応して消費さ
れると、溶液中の酸素未結合錯体の濃度CBが低下す
る。そして溶媒に溶解していない固相状態にある酸素未
結合錯体Co(s)が溶けて、溶媒に溶けた酸素未結合
錯体になり、酸素O2と反応し、これを化学反応式で表
すと(12)式となる。そして、これが繰り返されるか
らである。そして、これが繰り返されるから過剰の固相
状態にある酸素未結合錯体が順次溶媒に溶解して酸素と
反応することができる。
Solubility S and concentration C of the oxygen-bonded complex in a solvent
The temperature Tp of the complex solution when 1 is the same (S = Cl) is defined as the phase separation temperature. When phase separation occurs at a temperature lower than the phase separation temperature Tp, a large amount of oxygen is absorbed because the apparent oxygen affinity Ka is large. Next, when the temperature of the complex solution exceeds the phase separation temperature, the oxygen affinity of the complex solution decreases to a true value, and the absorbed oxygen is released at once. In this way, oxygen can be separated with a small temperature difference near the phase separation temperature. Further, in a complex solution in which phase separation occurs, excess oxygen unbonded complex in a solid state above solubility can be sequentially dissolved in a solvent and reacted with oxygen. This is because when the complex Co (l) dissolved in the solvent reacts with oxygen and is consumed, the concentration CB of the oxygen unbonded complex in the solution decreases. Then, the oxygen unbonded complex Co (s) in the solid state which is not dissolved in the solvent is dissolved to form an oxygen unbonded complex dissolved in the solvent, which reacts with oxygen O 2 and is represented by a chemical reaction formula. Equation (12) is obtained. And this is repeated. Since this is repeated, the excess oxygen unbonded complex in the solid phase can be sequentially dissolved in the solvent to react with oxygen.

【0030】[0030]

【数12】 [Equation 12]

【0031】それ故、相分離が起こる錯体溶液では、上
記式(12)の反応が起こるため、溶解度以上の錯体を
加えて酸素吸収液とすることができる。従って吸収塔か
ら放散塔への酸素運搬量を所望の量に増加させることが
できる。更に溶解度に関する溶媒の条件が緩和されて、
疎水性の溶媒を採用することができる。
Therefore, in the complex solution in which phase separation occurs, the reaction of the above formula (12) occurs, so that a complex having a solubility or higher can be added to form an oxygen absorbing solution. Therefore, the amount of oxygen transported from the absorber to the stripper can be increased to a desired amount. Furthermore, the condition of the solvent regarding the solubility is relaxed,
A hydrophobic solvent can be adopted.

【0032】本発明は、上記した相分離を利用して酸素
を効率よく分離採取するものであり、相分離の条件を満
足させるためには、酸素結合錯体の溶解度が小さく、真
の酸素親和力が大きくなるような錯体と軸配位子及び溶
媒の組み合わせを選ぶ必要がある。本発明に係るコバル
トシッフベース錯体としては、一般式(A)で表される
中心金属がコバルトであるサリチルアルデヒド系シッフ
ベース錯体である。この一般式(A)で表される錯体は
4配位構造であるが、中心金属がコバルトの場合、6配
位構造で安定な錯体となるものである。すなわち、シッ
フベース平面の軸方向にある第5番目の配位座に軸配位
子が配位すると第6番目の配位座の酸素結合能力が高め
られ、ここに酸素が結合することにより酸素を吸収す
る。酸素結合錯体には、錯体1分子に酸素1分子が結合
した一量体と、錯体2分子に酸素が1分子結合した二量
体の二種類がある。一量体は、可逆的に酸素を結合又は
脱離できるが、二量体は可逆的に酸素を結合又は脱離で
きない。そこで錯体の二量化を防ぐため、錯体が互いに
接近できないようにシッフベースに立体障害基を付与す
ることがある。本発明に係るコバルトシッフベース錯体
では、R5,R6,R7,R8をメチル基とするのが効
果的である。以後、ジアミン部に4つのメチル基が付与
されたテトラメチルエチレンジアミンをTmenと表記
する。
The present invention efficiently separates and collects oxygen by utilizing the above-mentioned phase separation. In order to satisfy the conditions of phase separation, the solubility of the oxygen-bonded complex is small and the true oxygen affinity is It is necessary to select a combination of a complex, an axial ligand, and a solvent that will increase the size. The cobalt Schiff base complex according to the present invention is a salicylaldehyde-based Schiff base complex represented by the general formula (A) in which the central metal is cobalt. The complex represented by the general formula (A) has a four-coordinate structure, but when the central metal is cobalt, it has a six-coordinate structure and is a stable complex. That is, when the axial ligand is coordinated to the 5th coordination site in the axial direction of the Schiff base plane, the oxygen binding capacity of the 6th coordination site is enhanced, and oxygen is bound to this to increase the oxygen content. Absorb. There are two types of oxygen-bonded complexes: a monomer in which one molecule of oxygen is bound to one molecule of the complex and a dimer in which one molecule of oxygen is bound to two molecules of the complex. Monomers can reversibly bind or desorb oxygen, but dimers cannot reversibly bind or desorb oxygen. Therefore, in order to prevent the dimerization of the complex, a sterically hindering group may be added to the Schiff base so that the complexes cannot approach each other. In the cobalt Schiff base complex according to the present invention, it is effective that R5, R6, R7 and R8 are methyl groups. Hereinafter, tetramethylethylenediamine in which four methyl groups are added to the diamine portion is referred to as Tmen.

【0033】軸配位子としては塩基性の窒素原子を含む
イミダゾール系の化合物、ピリジン系の化合物、アルキ
ルアミン系の化合物があり、イミダゾール系の化合物と
しては1-メチルイミダゾール、ピリジン系の化合物と
しては4-ジメチルアミノピリジン、4-ピペリジノピリ
ジン、4-ピロリジノピリジンが好適に使用できる。こ
れら軸配位子のうち本発明において好適なものは4-ジ
メチルアミノピリジンである。
Axial ligands include imidazole compounds, pyridine compounds and alkylamine compounds containing a basic nitrogen atom. Imidazole compounds include 1-methylimidazole and pyridine compounds. 4-dimethylaminopyridine, 4-piperidinopyridine and 4-pyrrolidinopyridine can be preferably used. Among these axial ligands, 4-dimethylaminopyridine is preferable in the present invention.

【0034】前記錯体および軸配位子を溶解させて錯体
溶液とするための溶媒としては、双極子モーメントが
3.5デバイ以下の極性が小さい又は極性がない溶媒
で、前記錯体と軸配位子を溶解可能なものであり、しか
も安全性の観点から沸点と引火点が高い溶媒の使用が望
ましい。また、錯体の酸化を防ぐため非プロトン系の溶
媒であることが望ましい。このような溶媒としては1,2-
ジクロロベンゼン、3,4-ジクロロトルエン、2,4-ジクロ
ロトルエン、2,3-ジクロロトルエン、2,6-ジクロロトル
エン、1,2-ジブロモベンゼン、2-クロロパラキシレン、
4-クロロパラキシレン、1-クロロナフタレン、1,2,3,4-
テトラヒドロナフタレン、1-メチルナフタレン、1,2,3-
トリメチルベンゼン、1,2,3,5-テトラメチルベンゼン、
1,4-ジイソプロピルベンゼン、4-ターシャリーブチルト
ルエン、ターシャリーアミルベンゼン、ノルマルアミル
ベンゼン、フェニルシクロヘキサン、メチルベンゾエイ
ト、ノルマルプロピルベンゾエイト、チオアニソール、
インダンなどが有効に使用し得る。これらの溶媒のうち
相分離を最も起こし易い良溶媒は1,2-ジクロロベンゼン
(双極子モーメント2.14デバイ)、1,2,3,4-テトラ
ヒドロナフタレン(双極子モーメント0.6デバイ)、
インダン、2,6-ジクロロトルエンである。これら以外の
溶媒は、20℃以下の温度にするか、400Torr以上の酸
素分圧がなければ相分離が起こらない貧溶媒である。又
上記溶媒のうち1,2,3-トリメチルベンゼン及びターシャ
リーアミルベンゼンは極性がほとんど無い溶媒である。
As a solvent for dissolving the complex and the axial ligand to form a complex solution, a solvent having a dipole moment of 3.5 debye or less and having a small polarity or no polarity is used. From the viewpoint of safety, it is desirable to use a solvent having a high boiling point and a high flash point, which can dissolve the particles. Further, it is desirable to use an aprotic solvent in order to prevent the oxidation of the complex. As such a solvent, 1,2-
Dichlorobenzene, 3,4-dichlorotoluene, 2,4-dichlorotoluene, 2,3-dichlorotoluene, 2,6-dichlorotoluene, 1,2-dibromobenzene, 2-chloroparaxylene,
4-chloroparaxylene, 1-chloronaphthalene, 1,2,3,4-
Tetrahydronaphthalene, 1-methylnaphthalene, 1,2,3-
Trimethylbenzene, 1,2,3,5-tetramethylbenzene,
1,4-diisopropylbenzene, 4-tert-butyltoluene, tertiary-amylbenzene, normal-amylbenzene, phenylcyclohexane, methylbenzoate, normal-propylbenzoate, thioanisole,
Indane or the like can be effectively used. Among these solvents, good solvents that are most likely to cause phase separation are 1,2-dichlorobenzene (dipole moment 2.14 debye), 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene (dipole moment 0.6 debye),
Indane and 2,6-dichlorotoluene. Solvents other than these are poor solvents in which phase separation does not occur unless the temperature is set to 20 ° C. or lower or the oxygen partial pressure is 400 Torr or higher. Of the above solvents, 1,2,3-trimethylbenzene and tertiary amylbenzene are solvents with almost no polarity.

【0035】[0035]

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。 (実施例1)この実施例において使用するコバルトシッ
フベース錯体は、常法に従い、シッフベースの合成及び
コバルトとの錯形成反応を行い合成した。合成した錯体
を前記一般式(A)に従って錯体記号と共に表1に示
す。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples. (Example 1) The cobalt-Schiff base complex used in this Example was synthesized by synthesizing a Schiff base and a complex formation reaction with cobalt according to a conventional method. The synthesized complexes are shown in Table 1 together with the complex symbols according to the general formula (A).

【0036】[0036]

【表1】 [Table 1]

【0037】上記表において、H,CH3,CH3O,tBu はそ
れぞれ水素原子、メチル基、メトキシ基、ターシャリー
ブチル基を表す。軸配位子として4-ジメチルアミノピ
リジンまたは4-ピペリジノピリジンを使用した。これ
らを溶解する溶媒としては3,4-ジクロロトルエン(双極
子モーメント;2.95デバイ)、2,4-ジクロロトルエ
ン(双極子モーメント;1.70デバイ)、ノルマルプ
ロピルベンゾエイト、1,2-ジクロロベンゼン(双極子モ
ーメント;2.14デバイ)等の双極子モーメントが3.
5デバイ以下の溶媒を使用して、所定濃度に溶解せしめ
た。
In the above table, H, CH 3 , CH 3 O and tBu represent a hydrogen atom, a methyl group, a methoxy group and a tertiary butyl group, respectively. 4-dimethylaminopyridine or 4-piperidinopyridine was used as the axial ligand. Solvents for dissolving these include 3,4-dichlorotoluene (dipole moment; 2.95 debye), 2,4-dichlorotoluene (dipole moment; 1.70 debye), normal propyl benzoate, 1,2- The dipole moment of dichlorobenzene (dipole moment; 2.14 Debye) etc. is 3.
It was dissolved in a predetermined concentration using a solvent of 5 Debye or less.

【0038】・評価試験 前記錯体、軸配位子および溶媒から所定濃度の錯体溶液
8mlをバイアル容器内に調製した。これを恒温槽に入
れ、バイアル容器の気相に酸素を導入し、錯体溶液に酸
素を吸収させた。この時酸素を吸収結合した錯体は固化
析出し溶液は懸濁した。そして、予め求めておいたバイ
アル容器の気相の体積と、バイアル容器の気相の酸素分
圧の変化量から吸収された酸素量AO2(mol)を求め
た。そして前記酸素吸収量AO2(mol)と錯体濃度CT
(mol/l)、平衡酸素分圧P(Torr)から前記計算式
(8)に従い酸素親和力Kaを求めた。これを表2に表
示する。表2に示された4種の錯体は、 錯体1:N,N′-ビス(サリチリデン)1,1,2,2-
テトラメチルエチレンジアミノコバルト(II)(以下、
CoSalTmenと記す) 錯体2:N,N′-ビス(3-エトキシサリチリデン)
1,1,2,2-テトラメチルエチレンジアミノコバルト
(II)(以下、Co3MeOSalTmenと記す) 錯体3:N,N′-ビス(4,6-ジメトキシサリチリデ
ン)1,1,2,2-テトラメチルエチレンジアミノコバル
ト(II)(以下、Co4,6DMeOSalTmenと
記す) 錯体4:N,N′-ビス(3,5-ジターシャリーブチル
サリチリデン)1,1,2,2-テトラメチルエチレンジア
ミノコバルト(II)(以下、Co3,5DtBuSal
Tmenと記す) である。
Evaluation Test 8 ml of a complex solution having a predetermined concentration was prepared in a vial container from the complex, axial ligand and solvent. This was placed in a constant temperature bath, oxygen was introduced into the gas phase of the vial container, and the complex solution was made to absorb oxygen. At this time, the complex that absorbed and bonded oxygen was solidified and precipitated, and the solution was suspended. Then, the amount of absorbed oxygen AO 2 (mol) was determined from the volume of the vapor phase of the vial container that was obtained in advance and the amount of change in the oxygen partial pressure of the vapor phase of the vial container. The oxygen absorption amount AO 2 (mol) and the complex concentration CT
(Mol / l) and the equilibrium oxygen partial pressure P (Torr) were used to determine the oxygen affinity Ka according to the above calculation formula (8). This is shown in Table 2. The four types of complexes shown in Table 2 are: Complex 1: N, N'-bis (salicylidene) 1,1,2,2-
Tetramethylethylenediaminocobalt (II) (hereinafter,
CoSalTmen) Complex 2: N, N'-bis (3-ethoxysalicylidene)
1,1,2,2-Tetramethylethylenediaminocobalt (II) (hereinafter referred to as Co3MeOSalTmen) Complex 3: N, N'-bis (4,6-dimethoxysalicylidene) 1,1,2,2- Tetramethylethylenediaminocobalt (II) (hereinafter referred to as Co4,6DMeOSalTmen) Complex 4: N, N'-bis (3,5-ditertiarybutylsalicylidene) 1,1,2,2-tetramethylethylenediamino Cobalt (II) (hereinafter Co3,5DtBuSal
It is referred to as Tmen).

【0039】[0039]

【表2】 [Table 2]

【0040】次に、吸収されていた酸素を錯体溶液から
脱離させる時は恒温槽の温度を徐々に上げた。そしてあ
る温度に達すると、先に析出した固相が解かれて溶液と
なるとともに酸素が脱離して、バイアル容器の気相の酸
素分圧が酸素吸収前の酸素分圧になり、このときの温度
を相分離解消温度とした。錯体溶液が相分離すると溶液
は懸濁して固液二相になった。相分離しない時は、酸素
を吸収しても均一の液相のままであった。
Next, when desorbing the absorbed oxygen from the complex solution, the temperature in the constant temperature bath was gradually raised. Then, when a certain temperature is reached, the solid phase that has been precipitated previously is dissolved to form a solution and oxygen is desorbed, and the oxygen partial pressure of the gas phase of the vial container becomes the oxygen partial pressure before oxygen absorption. The temperature was defined as the phase separation elimination temperature. When the complex solution was phase-separated, the solution suspended and became a solid-liquid two phase. When the phases were not separated, a uniform liquid phase remained even after absorbing oxygen.

【0041】表2で明らかなように、本発明による酸素
結合相分離錯体は常温で酸素と結合し固化沈澱し、その
みかけの酸素親和力は、錯体がCo3,5DtBuSa
lTmen 0.1M、軸配位子はDMAP(4-ジメチルア
ミノピリジン)1.5当量、溶媒は1,2-ジクロロベンゼン
(双極子モーメント;2.14デバイ)の時、15℃でK
a=1/47(Torr-1)であった。錯体がCo4,6DMe
OSalTmen(0.1M)、軸配位子が4PRP(4-ピ
ロリジノピリジン)1.5当量、溶媒がノルマルプロピル
ベンゾエイトの場合、0℃にまで錯体溶液を冷却すると
相分離が起こり、Ka=1/381(Torr-1)となった。
As is clear from Table 2, the oxygen-bonded phase-separated complex according to the present invention is bound to oxygen at room temperature to be solidified and precipitated, and its apparent oxygen affinity is Co3,5DtBuSa.
ltmen 0.1M, axial ligand DMAP (4-dimethylaminopyridine) 1.5 equivalents, solvent 1,2-dichlorobenzene (dipole moment; 2.14 Debye), K at 15 ℃
It was a = 1/47 (Torr −1 ). Complex is Co4,6DMe
When OSalTmen (0.1 M), the axial ligand is 4 PRP (4-pyrrolidinopyridine) 1.5 equivalents, and the solvent is normal propyl benzoate, phase separation occurs when the complex solution is cooled to 0 ° C., and Ka = 1/381 (Torr -1 ).

【0042】次に本発明の相分離によって酸素を吸収す
る錯体溶液の酸素親和力の大きさを評価するために、従
来より用いられている相分離が生じない液相で酸素を吸
収する錯体溶液についての真の酸素親和力Kiを比較例
として以下に示す。 (比較例)相分離しない錯体溶液の真の酸素親和力Ki
を酸素吸収量、錯体溶液濃度、酸素吸収平衡圧を測定し
て求めた。これらの結果を表3に示す。
Next, in order to evaluate the magnitude of the oxygen affinity of the complex solution that absorbs oxygen by the phase separation of the present invention, the complex solution that absorbs oxygen in a liquid phase that does not cause phase separation, which has been conventionally used, is used. The true oxygen affinity Ki of is shown below as a comparative example. (Comparative Example) True oxygen affinity Ki of a complex solution without phase separation
Was determined by measuring the oxygen absorption amount, the concentration of the complex solution, and the oxygen absorption equilibrium pressure. The results are shown in Table 3.

【0043】[0043]

【表3】 [Table 3]

【0044】コバルトシッフベース錯体は、前記実施例
1で使用した錯体と同様、CoSalTmen、Co3
MeOSalTmen、Co4,6DMeOSalTm
en、Co3,5DtBuSalTmenを使用し、軸
配位子としてMeIm(メチルイミダゾール)をそれぞ
れ錯体の1.5当量を加え、これを双極子モーメントが4.
09デバイと3.5デバイより大きい極性を有する1-メ
チル-2-ピロリジノン(NMP)の溶媒で、0.1Mの濃度
に調製して錯体溶液とした。上記表3の比較例として試
験した上記錯体溶液は、酸素を吸収させた時、酸素結合
錯体が固化沈澱しない。このような錯体は酸素親和力が
小さいので、吸収温度を0℃の低温で試験を行った。そ
の時の酸素親和力Kiは、表3に示した通り、錯体がC
o4,6DMeOSalTmen(0.1M)、軸配位子M
eIm(1.5当量)、溶媒NMPの時が一番大きく、K
i=1/480(Torr-1)であり、錯体Co3,5DtBuS
alTmen(0.1M)、軸配位子(1.5当量)、溶媒N
MPの時が一番小さく、Ki=1/2060(Torr-1)であっ
た。この比較例と上記本発明の上記表2の酸素結合によ
る固化沈澱する錯体溶液の酸素親和力を比較すると、明
らかに本発明の相分離する錯体溶液の酸素親和力の方が
比較例より大きく、本発明の相分離が起こり難かった錯
体溶液の酸素親和力のものでも比較例の錯体とほぼ同じ
値を示した。
The cobalt Schiff base complex was the same as the complex used in Example 1 above, namely CoSalTmen, Co3.
MeOSalTmen, Co4,6DMeOSalTm
En, Co3,5DtBuSalTmen was used, and MeIm (methylimidazole) was added as an axial ligand in an amount of 1.5 equivalents of the complex, respectively.
A complex solution was prepared by adjusting a concentration of 0.1 M with a solvent of 1-methyl-2-pyrrolidinone (NMP) having a polarity larger than that of 09 Debye and 3.5 Debye. The complex solutions tested as comparative examples in Table 3 above do not solidify and precipitate the oxygen-bonded complex when absorbing oxygen. Since such a complex has a low oxygen affinity, the absorption temperature was tested at a low temperature of 0 ° C. As shown in Table 3, the oxygen affinity Ki at that time is C
o4,6DMeOSalTmen (0.1M), axial ligand M
eIm (1.5 equivalents), when using solvent NMP is the largest, K
i = 1/480 (Torr −1 ), and the complex Co3.5DtBuS
alTmen (0.1M), axial ligand (1.5 equivalents), solvent N
The time of MP was the smallest, and Ki was 1/2060 (Torr -1 ). Comparing this comparative example with the oxygen affinity of the complex solution solidified and precipitated by the oxygen bond in Table 2 of the present invention, the oxygen affinity of the phase-separated complex solution of the present invention is obviously larger than that of the comparative example. The oxygen affinity of the complex solution in which the phase separation was difficult to occur showed almost the same value as the complex of the comparative example.

【0045】(実施例2)錯体Co3,5DtBuSa
lTmen(錯体4)を用い、軸配位子として4-ジメチ
ルアミノピリジン(1.5当量)を使用し、これを溶媒1,2
-ジクロロベンゼン(双極子モーメント;2.14デバ
イ)に溶解した錯体溶液を用い、気相の酸素量を一定に
して、錯体の濃度を変えて、酸素親和力Kaを測定し
た。この結果を表4に示す。温度が20℃の時、錯体濃
度が0.05Mの時は相分離が起きなかった。濃度が0.
10Mのとき20℃では相分離は起こらなかったが、温
度15℃の時に相分離した。
Example 2 Complex Co3,5DtBuSa
Using ltmen (complex 4) and 4-dimethylaminopyridine (1.5 equivalents) as the axial ligand, this was used as solvent 1,2
The oxygen affinity Ka was measured by using a complex solution dissolved in -dichlorobenzene (dipole moment; 2.14 debye), keeping the amount of oxygen in the gas phase constant, and changing the concentration of the complex. The results are shown in Table 4. When the temperature was 20 ° C. and the complex concentration was 0.05 M, phase separation did not occur. Concentration is 0.
Phase separation did not occur at 20 ° C. at 10 M, but phase separation occurred at a temperature of 15 ° C.

【0046】[0046]

【表4】 [Table 4]

【0047】そしてみかけの酸素親和力Kaは0.20
Mまでは濃度が高くなるに従い大きくなるが、0.20
M以上ではほぼ同じような値が得られた。又、濃度は、
0.1M以上が好ましいことが明らかとなった。なお、
濃度0.35Mの錯体溶液は、酸素吸収後50℃に昇温
すると相分離が解消されて酸素を脱離し、均一の溶液と
なった。次に、上記錯体溶液を用いて温度20℃で平衡
酸素分圧が大気中の酸素分圧に相当する160Torrにな
るまで酸素を供給し吸収させると、みかけの酸素親和力
Kaは1/6Torr-1となり、全錯体のうち酸素が結合した
錯体の割合は96%にまで達した。
The apparent oxygen affinity Ka is 0.20.
Up to M, it increases as the concentration increases, but 0.20
Above M, almost the same values were obtained. Also, the concentration is
It became clear that 0.1 M or more is preferable. In addition,
When the temperature of the complex solution of 0.35M was raised to 50 ° C. after absorbing oxygen, the phase separation was eliminated and oxygen was desorbed to become a uniform solution. Next, when oxygen is supplied and absorbed using the complex solution at a temperature of 20 ° C. until the equilibrium oxygen partial pressure reaches 160 Torr corresponding to the atmospheric oxygen partial pressure, the apparent oxygen affinity Ka is 1/6 Torr −1. The ratio of oxygen-bonded complexes among all the complexes reached 96%.

【0048】(実施例3)錯体としてCo3,5DtB
uSalTmen(0.2M)、軸配位子として4-ジメチル
アミピリジン(1.5当量)、溶媒として1,2-ジクロロベ
ンゼンを用いて溶解し、温度20℃で酸素吸収開始直前
の酸素分圧Piを変えて酸素親和力Kaを測定した。こ
の結果を表5に示した。酸素吸収開始直前の酸素分圧が
51Torrの時は相分離しなかったが、99Torr以上の酸
素分圧の時に相分離した。このことによりこの錯体溶液
が相分離するためには吸収初期酸素分圧は99Torr以上
必要であることが判った。
(Example 3) Co3,5DtB as a complex
uSalTmen (0.2M), 4-dimethylamipyridine (1.5 equivalents) as the axial ligand, and 1,2-dichlorobenzene as the solvent were dissolved, and the oxygen partial pressure Pi immediately before the start of oxygen absorption was changed at a temperature of 20 ° C. The oxygen affinity Ka was measured. The results are shown in Table 5. Phase separation did not occur when the oxygen partial pressure immediately before the start of oxygen absorption was 51 Torr, but phase separation occurred when the oxygen partial pressure was 99 Torr or higher. From this, it was found that the initial oxygen partial pressure of absorption was 99 Torr or more for the phase separation of this complex solution.

【0049】[0049]

【表5】 [Table 5]

【0050】(実施例4)錯体としてCo3,5DtB
uSalTmen(0.40M)、軸配位子として4-ジ
メチルアミノピリジン(1.5当量)、溶媒として1,2-
ジクロロベンゼンを用い、錯体溶液を調製した。錯体C
o3,5DtBuSalTmenの一部が溶液に溶ける
ことができず、固相状態にある錯体溶液の酸素親和力を
温度20℃で測定した。平衡酸素分圧が126Torrの
時、みかけの酸素親和力Kaは1/13Torr-1、全錯体に対
する酸素結合割合は91%であった。即ちこれは0.3
6Mの錯体が反応、使用されているに相当する。Co
3,5DtBuSalTmenの1,2-ジクロロベンゼン
への溶解度は0.21Mであるから、固相の状態で残っ
ていた錯体Co3,5DtBuSalTmenが溶液に
溶けて酸素と反応したのは明らかである。即ち使用初
期、溶媒への錯体溶解度以上溶媒に錯体を投入しても、
反応の進行とともに錯体に酸素が結合されて使用され、
過剰な錯体が順次溶媒に溶け込み、錯体溶液として使用
されていることが認められた。
(Example 4) Co3,5DtB as a complex
uSalTmen (0.40M), 4-dimethylaminopyridine (1.5 equivalents) as the axial ligand, 1,2-as the solvent
A complex solution was prepared using dichlorobenzene. Complex C
A part of o3,5DtBuSalTmen could not be dissolved in the solution, and the oxygen affinity of the complex solution in the solid state was measured at a temperature of 20 ° C. When the equilibrium oxygen partial pressure was 126 Torr, the apparent oxygen affinity Ka was 1/13 Torr -1 , and the oxygen bond ratio to all the complexes was 91%. That is, this is 0.3
This corresponds to that a 6M complex has been reacted and used. Co
Since the solubility of 3,5DtBuSalTmen in 1,2-dichlorobenzene is 0.21M, it is clear that the complex Co3,5DtBuSalTmen remaining in the solid phase was dissolved in the solution and reacted with oxygen. That is, at the beginning of use, even if the complex is added to the solvent at a solubility higher than that of the complex,
As the reaction progresses, oxygen is bound to the complex and used.
It was confirmed that the excess complex was successively dissolved in the solvent and used as a complex solution.

【0051】(実施例5)錯体としてCo3,5DtB
uSalTmen、軸配位子として4-ジメチルアミノピ
リジンを用い、これらを溶媒1,2-ジクロロベンゼン(1,
2-DCB)と2,3-ジクロロトルエン(2,3-DCT)の混
合溶媒を用いて溶解して錯体溶液とし、この混合溶媒の
混合比を変化させて相分離解消温度を測定した。2,3-ジ
クロロトルエンの割合が増加するほど相分離解消温度が
低下することを表6に示す。
(Example 5) Co3,5DtB as a complex
uSalTmen and 4-dimethylaminopyridine were used as the axial ligands, and these were used as the solvent 1,2-dichlorobenzene (1,
A mixed solvent of 2-DCB) and 2,3-dichlorotoluene (2,3-DCT) was dissolved to form a complex solution, and the phase separation elimination temperature was measured by changing the mixing ratio of this mixed solvent. Table 6 shows that the phase separation elimination temperature decreases as the proportion of 2,3-dichlorotoluene increases.

【0052】[0052]

【表6】 [Table 6]

【0053】(実施例6)錯体Co3,5DtBuSa
lTmenと、軸配位子として4-ジメチルアミノピリジ
ンを、溶媒1,2-ジクロロベンゼン(1,2-DCB)に溶か
し、錯体濃度0.02M、軸配位子2.5当量の錯体溶液
を調製した。この錯体溶液の相分離が起こらない領域
(錯体濃度と酸素分圧の低い領域)で真の酸素親和力K
iを測定した。又、同じ錯体、軸配位子及び溶媒で、錯
体濃度0.27M、軸配位子2.5当量の錯体溶液を調製
し、この錯体溶液の相分離現象の起こる領域でみかけの
酸素親和力Kaを測定した。この測定では酸素を一定量
にして、温度20℃〜40℃の間を5℃間隔で測定し
た。更に、真の酸素親和力Kiとみかけの酸素親和力K
aから(10),(11)式を用いて酸素結合錯体の溶
解度S及び相分離量Csを求めた。この結果を表7に示
す。
Example 6 Complex Co3,5DtBuSa
Itmen and 4-dimethylaminopyridine as an axial ligand were dissolved in a solvent 1,2-dichlorobenzene (1,2-DCB) to obtain a complex solution having a complex concentration of 0.02 M and an axial ligand of 2.5 equivalents. Prepared. The true oxygen affinity K in the region where the phase separation of the complex solution does not occur (region where the complex concentration and oxygen partial pressure are low)
i was measured. In addition, a complex solution having a complex concentration of 0.27 M and an axial ligand of 2.5 equivalents was prepared using the same complex, axial ligand and solvent, and the apparent oxygen affinity Ka in the region where the phase separation phenomenon of this complex solution occurs. Was measured. In this measurement, the amount of oxygen was kept constant, and the temperature was measured at 20 ° C to 40 ° C at 5 ° C intervals. Furthermore, the true oxygen affinity Ki and the apparent oxygen affinity K
The solubility S and the phase separation amount Cs of the oxygen-bonded complex were determined using the equations (10) and (11) from a. The results are shown in Table 7.

【0054】[0054]

【表7】 [Table 7]

【0055】20℃におけるこの錯体溶液のみかけの酸
素親和力Kaは、5.63×10-2Torr-1、真の酸素親
和力Kiは6.10×10-4Torr-1であり、みかけの酸
素親和力Kaは真の酸素親和力Kiの約100倍の大き
さであった。また20℃における酸素結合錯体Co3,
5DtBuSalTmen(DMAP)O2の溶解度は
1.11×10-3Mであり、酸素が結合していない錯体
Co3,5DtBuSalTmen(DMAP)の溶解
度0.27Mの約250分の1となった。即ち酸素結合
錯体の溶液への溶解度が十分に小さいことがわかり、相
分離を起こしていることが認められる。また、相分離量
が1.01×10-1Mという結果より、全錯体のうち3
7%の錯体が沈澱していることがわかった。さらに酸素
分圧を高めて行けば、酸素を吸収して相分離し、先の実
施例4で示した通り90%以上の錯体に酸素が結合吸収
される。
The apparent oxygen affinity Ka of this complex solution at 20 ° C. is 5.63 × 10 −2 Torr −1 , the true oxygen affinity Ki is 6.10 × 10 −4 Torr −1 , and the apparent oxygen is The affinity Ka was about 100 times as large as the true oxygen affinity Ki. Also, the oxygen-bonded complex Co3 at 20 ° C
The solubility of 5DtBuSalTmen (DMAP) O 2 was 1.11 × 10 −3 M, which was about 250 times less than the solubility of 0.27M of the complex Co 3,5DtBuSalTmen (DMAP) without oxygen bonding. That is, it was found that the solubility of the oxygen-bonded complex in the solution was sufficiently small, and it was confirmed that phase separation occurred. In addition, from the result that the amount of phase separation is 1.01 × 10 -1 M, 3
It was found that 7% of the complex had precipitated. When the oxygen partial pressure is further increased, oxygen is absorbed and the phases are separated, and as shown in Example 4, 90% or more of the complex is bound and absorbed with oxygen.

【0056】(実施例7)錯体Co4,6DMeOSa
lTmenと、軸配位子4-ピペリジノピリジンを、溶媒
ノルマルプロピルベンゾエイトに溶かし、錯体濃度0.
1M、軸配位子1.5当量の錯体溶液をガラス製容器に
調製し、気相に酸素を封入しこれを密閉した後、約30
℃の恒温槽に保存し、この錯体溶液の0℃の酸素親和力
の経時変化を調べた。その結果を表8に示す。この錯体
溶液は、340日経過した後でもみかけの酸素親和力K
aと、ヒル係数nが安定しており、二量化反応の形跡は
認められなかった。
Example 7 Complex Co4,6DMeOSa
ltmen and the axial ligand 4-piperidinopyridine were dissolved in a solvent normal propyl benzoate to obtain a complex concentration of 0.1.
A complex solution of 1M and 1.5 equivalents of axial ligand was prepared in a glass container, and oxygen was sealed in the gas phase and sealed.
The complex solution was stored in a constant temperature bath at 0 ° C., and the time-dependent change in oxygen affinity of this complex solution at 0 ° C. was examined. The results are shown in Table 8. This complex solution has an apparent oxygen affinity K even after 340 days have passed.
a and the Hill coefficient n were stable, and no evidence of the dimerization reaction was observed.

【0057】[0057]

【表7】 [Table 7]

【0058】(実施例8)各種の溶媒中に、錯体CoS
alTmenと、軸配位子4−ジメチルアミノピリジン
を、錯体濃度0.25M、軸配位子1.5当量となるよう
に溶かし、20℃で相分離現象が起こる溶媒を実験によ
り確かめた。20℃で相分離現象が起こる溶媒は、1,2-
ジクロロベンゼン、1,3-ジクロロベンゼン、3,4-ジクロ
ロトルエン、2,4-ジクロロトルエン、2,3-ジクロロトル
エン、トランス-1,2-ジクロロシクロヘキサン、2,6-ジ
クロロアニソール、2-クロロパラキシレン、1-クロロナ
フタレン、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン、インダ
ン、1-メチルナフタレン、ジメチルナフタレン(異性体
混合物)、1,2,3-トリメチルベンゼン、1,2,3,5-テトラ
メチルベンゼン、1,4-ジイソプロピルベンゼン、4-ター
シャリーブチルトルエン、ターシャリーアミルベンゼ
ン、ノルマルアミルベンゼン、ターシャリーブチルベン
ゼン、ノルマルヘキシルベンゼン、メチルベンゾエイ
ト、チオアニソール等の溶媒が相分離用として適してい
ることが判った。これらの溶媒はいずれも双極子モーメ
ントが3.5デバイ以下の溶媒または極性のない溶媒
で、上記コバルトシッフベース錯体および軸配位子を溶
解可能なものである。また、これらの溶媒は極めて少量
の水だけ混入できるが、大量の水とは混合できない疎水
性の溶媒である。相分離が起こらない時はこれらの疎水
性溶媒を錯体溶液の溶媒として使用することができなか
った。
Example 8 The complex CoS was added to various solvents.
alTmen and the axial ligand 4-dimethylaminopyridine were dissolved so that the complex concentration was 0.25 M and the axial ligand was 1.5 equivalents, and the solvent in which the phase separation phenomenon occurred at 20 ° C. was confirmed by experiments. The solvent that causes the phase separation phenomenon at 20 ℃ is 1,2-
Dichlorobenzene, 1,3-dichlorobenzene, 3,4-dichlorotoluene, 2,4-dichlorotoluene, 2,3-dichlorotoluene, trans-1,2-dichlorocyclohexane, 2,6-dichloroanisole, 2-chloro Paraxylene, 1-chloronaphthalene, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene, indane, 1-methylnaphthalene, dimethylnaphthalene (mixture of isomers), 1,2,3-trimethylbenzene, 1,2,3,5 -Tetramethylbenzene, 1,4-diisopropylbenzene, 4-tert-butyltoluene, tert-amylbenzene, n-amylbenzene, tert-butylbenzene, n-hexylbenzene, methylbenzoate, thioanisole and other solvents for phase separation It was found to be suitable as. Each of these solvents is a solvent having a dipole moment of 3.5 debye or less or a nonpolar solvent and is capable of dissolving the cobalt Schiff base complex and the axial ligand. Further, these solvents are hydrophobic solvents which can be mixed with a very small amount of water but cannot be mixed with a large amount of water. It was not possible to use these hydrophobic solvents as solvents for the complex solution when phase separation did not occur.

【0059】(実施例9)各種の溶媒中に、前記実施例
8と異なる錯体Co3,5DtBuSalTmenと、
軸配位子4-ジメチルアミノピリジン、錯体濃度0.20
M、軸配位子1.5当量となるように溶かし、20℃で
相分離現象が起こる溶媒を検索した。相分離現象が起こ
る溶媒は、1,2-ジクロロベンゼン、1,2-ジブロモベンゼ
ン、3,4-ジクロロトルエン、2,3-ジクロロトルエン、1-
クロロナフタレン、4-ブロモオルトキシレン、N,N,3,5-
テトラメチルアニリン、1,2,3,4-テトラヒドロナフタレ
ン、インダン、1-メチルナフタレン、1,2,3-トリメチル
ベンゼン、1,2,3,5-テトラメチルベンゼン、1,4-ジイソ
プロピルベンゼン、ターシャリーアミルベンゼン、ノル
マルアミルベンゼン、フェニルシクロヘキサン、パラメ
チルイソプロピルベンゼン、4-ターシャリーブチルトル
エン、チオアニソールであった。これらの溶媒はいずれ
も双極子モーメントが3.5デバイ以下の溶媒または極
性のない溶媒で、上記コバルトシッフベース錯体および
軸配位子を溶解可能なものである。また、これらの溶媒
は極めて少量の水だけ混入できるが、大量の水とは混合
できない疎水性の溶媒である。相分離が起こらない時は
これらの疎水性溶媒を錯体溶液の溶媒として使用するこ
とができなかった。
(Example 9) In a variety of solvents, the complex Co3,5DtBuSalTmen different from that of Example 8 was added,
Axial ligand 4-dimethylaminopyridine, complex concentration 0.20
M, the axial ligand was dissolved in 1.5 equivalents, and a solvent in which a phase separation phenomenon occurred at 20 ° C. was searched. Solvents that cause phase separation phenomenon are 1,2-dichlorobenzene, 1,2-dibromobenzene, 3,4-dichlorotoluene, 2,3-dichlorotoluene, 1-
Chloronaphthalene, 4-bromoorthoxylene, N, N, 3,5-
Tetramethylaniline, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene, indane, 1-methylnaphthalene, 1,2,3-trimethylbenzene, 1,2,3,5-tetramethylbenzene, 1,4-diisopropylbenzene, These were tertiary amylbenzene, normal amylbenzene, phenylcyclohexane, paramethylisopropylbenzene, 4-tert-butyltoluene, and thioanisole. Each of these solvents is a solvent having a dipole moment of 3.5 debye or less or a nonpolar solvent and is capable of dissolving the cobalt Schiff base complex and the axial ligand. Further, these solvents are hydrophobic solvents which can be mixed with a very small amount of water but cannot be mixed with a large amount of water. It was not possible to use these hydrophobic solvents as solvents for the complex solution when phase separation did not occur.

【0060】[0060]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の酸素分離
用錯体溶液は、コバルトシッフベース錯体が酸素と結合
すると固相となって溶液中に析出し、それを加熱して酸
素を脱離させると液相化する相分離現象を生じる。即
ち、コバルトシッフベース錯体と特定の軸配位子と溶媒
とからなる錯体溶液に空気又は酸素含有ガスを接触さ
せ、該錯体溶液に酸素を吸収させた時、酸素が結合した
酸素結合錯体が固相となり溶液より析出して固化沈澱
し、これを加熱により液相化することによって吸収して
いた酸素を脱離させ、酸素を得るとともに錯体溶液が再
生される。このような相分離現象を利用すると、例えば
20℃の温度の時大気圧の空気と接触させた時、90%
以上の錯体に酸素が結合し、この錯体溶液を40〜50
℃程度の温度に加熱すると吸収されていたほとんどの酸
素を放出できる。この結果、錯体溶液の冷却用エネルギ
ーの低減、錯体の利用効率が大幅に向上でき、効率良く
酸素を製造することができる。またこの錯体溶液を用い
た酸素製造システムの装置構成の簡略化と小型化を図る
ことができる。また、相分離現象を起こしやすい良溶媒
と、起こし難い貧溶媒との混合溶媒を錯体溶液の溶媒と
した場合、それらの組成を変えることにより相分離解消
温度が変えられるので、環境熱や排熱を利用することが
可能となり、酸素分離のエネルギー効率が格段に向上で
き、製造コストを低減することができる。また、相分離
により固化沈澱した酸素結合錯体は、溶液中に溶けてい
る酸素結合錯体より反応性が低下して、二量化の反応速
度も無視できる程度に遅くなる。この結果、長期にわた
って錯体溶液を使用することができ、錯体の交換が不要
となり、製造コストを低減することができる。さらに、
相分離現象を用いることによって、錯体濃度をその溶解
度以上の濃度とすることが可能となり、この錯体溶液を
用いた酸素製造システムにおける酸素運搬量を所望の量
に増加させることができる。また、溶媒の溶解度に関す
る条件が緩和され、疎水性の溶媒を採用することが可能
となり、原料ガス中の水分を除去する設備も不要とな
り、この錯体溶液を用いた酸素製造システムの運転条件
の適用範囲を広げることができる。
As described above, in the oxygen separation complex solution of the present invention, when the cobalt Schiff base complex binds with oxygen, it becomes a solid phase and precipitates in the solution, and it is heated to desorb oxygen. If this is done, a phase separation phenomenon of liquid phase occurs. That is, when air or an oxygen-containing gas is brought into contact with a complex solution consisting of a cobalt Schiff base complex, a specific axial ligand and a solvent, and the complex solution absorbs oxygen, the oxygen-bonded complex to which oxygen is bound is solid. It becomes a phase and precipitates from the solution and solidifies and precipitates. By heating this into a liquid phase, the absorbed oxygen is desorbed, oxygen is obtained, and the complex solution is regenerated. If such a phase separation phenomenon is used, for example, when contacting with air at atmospheric pressure at a temperature of 20 ° C., 90%
Oxygen is bound to the above complex, and this complex solution is added to 40 to 50
When heated to a temperature of about ℃, most of the absorbed oxygen can be released. As a result, the energy for cooling the complex solution can be reduced, the utilization efficiency of the complex can be significantly improved, and oxygen can be efficiently produced. In addition, the oxygen production system using this complex solution can be simplified and downsized. In addition, when a mixed solvent of a good solvent that easily causes the phase separation phenomenon and a poor solvent that does not easily cause the phase separation phenomenon is used as the solvent for the complex solution, the phase separation elimination temperature can be changed by changing the composition of the complex solution. Can be used, the energy efficiency of oxygen separation can be significantly improved, and the manufacturing cost can be reduced. Further, the oxygen-bonded complex solidified and precipitated by phase separation has a lower reactivity than the oxygen-bonded complex dissolved in the solution, and the reaction rate of dimerization is also negligibly slow. As a result, the complex solution can be used for a long period of time, the replacement of the complex becomes unnecessary, and the manufacturing cost can be reduced. further,
By using the phase separation phenomenon, the concentration of the complex can be made higher than its solubility, and the amount of oxygen transported in the oxygen production system using this complex solution can be increased to a desired amount. In addition, the condition regarding the solubility of the solvent is relaxed, it becomes possible to use a hydrophobic solvent, and the equipment for removing the water in the raw material gas is not required, and the operating conditions of the oxygen production system using this complex solution are applied. The range can be expanded.

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 溶媒に溶解して酸素の吸収によって酸素
と結合し固相として析出する相分離を生じる錯体であっ
て、一般式(A) 【化1】 (式中R1,R2,R3,R4はそれぞれ水素、アルキ
ル基またはアルコキシ基を表し、R5,R6,R7,R
8はメチル基を表す。)で表されることを特徴とするコ
バルトシッフベース錯体。
1. A complex which is dissolved in a solvent and combines with oxygen by absorption of oxygen to form a solid phase, which causes phase separation, wherein the complex is represented by the general formula (A): (In the formula, R1, R2, R3 and R4 each represent hydrogen, an alkyl group or an alkoxy group, and R5, R6, R7, R
8 represents a methyl group. ) A cobalt-Schiff base complex represented by:
【請求項2】 請求項1のコバルトシッフベース錯体と
該錯体の軸方向の第5座に配位する軸配位子とを溶媒に
溶かしてなり、酸素の吸収によって錯体が酸素と結合し
固相として析出する相分離を生じることを特徴とする酸
素分離用錯体溶液。
2. The cobalt-Schiff base complex according to claim 1 and an axial ligand coordinated to the fifth axial dentate of the complex are dissolved in a solvent, and the complex is bound to oxygen by absorption of oxygen and solidified. A complex solution for oxygen separation, which causes phase separation to precipitate as a phase.
【請求項3】 コバルトシッフベース錯体が、N,N′
−ビス(サリチリデン)1,1,2,2−テトラメチル
エチレンジアミノコバルト(II)、N,N′−ビス(3
−エトキシサリチリデン)1,1,2,2−テトラメチ
ルエチレンジアミノコバルト(II)、N,N′−ビス
(4,6−ジメトキシサリチリデン)1,1,2,2−
テトラメチルエチレンジアミノコバルト(II)、N,
N′−ビス(3,5−ターシャリーブチルサリチリデ
ン)1,1,2,2−テトラメチルエチレンジアミノコ
バルト(II)のうちから選択されたものであることを特
徴とする請求項2の酸素分離用錯体溶液。
3. The cobalt Schiff base complex is N, N ′.
-Bis (salicylidene) 1,1,2,2-tetramethylethylenediaminocobalt (II), N, N'-bis (3
-Ethoxysalicylidene) 1,1,2,2-tetramethylethylenediaminocobalt (II), N, N'-bis (4,6-dimethoxysalicylidene) 1,1,2,2-
Tetramethylethylenediaminocobalt (II), N,
The N'-bis (3,5-tert-butylsalicylidene) 1,1,2,2-tetramethylethylenediaminocobalt (II) selected from N'-bis (3,5-tert-butylsalicylidene). Complex solution for oxygen separation.
【請求項4】 コバルトシッフベース錯体の軸方向の第
5座に配位する軸配位子が塩基性の窒素原子を含むピリ
ジン系の化合物または塩基性の窒素原子を含むアルキル
アミン系の化合物または塩基性の窒素原子を含むイミダ
ゾール系の化合物であることを特徴とする請求項2また
は3の酸素分離用錯体溶液。
4. A pyridine-based compound or an alkylamine-based compound in which the axial ligand coordinated to the fifth axial dentate of the cobalt-Schiff base complex contains a basic nitrogen atom, or The complex solution for oxygen separation according to claim 2 or 3, which is an imidazole-based compound containing a basic nitrogen atom.
【請求項5】 コバルトシッフベース錯体と軸配位子を
溶かす溶媒が、双極子モーメント3.5デバイ以下の溶
媒であることを特徴とする請求項2,3または4の酸素
分離用錯体溶液。
5. The oxygen separating complex solution according to claim 2, wherein the solvent for dissolving the cobalt Schiff base complex and the axial ligand is a solvent having a dipole moment of 3.5 Debye or less.
【請求項6】 コバルトシッフベース錯体と軸配位子を
溶かす溶媒が、1,2−ジクロロベンゼン、3,4−ジ
クロロトルエン、2,4−ジクロロトルエン、2,3−
ジクロロトルエン、2,6−ジクロロトルエン、1,2
−ジブロモベンゼン、2−クロロパラキシレン、4−ク
ロロパラキシレン、1−クロロナフタレン、1,2,
3,4−テトラヒドロナフタレン、1−メチルナフタレ
ン、1,2,3−トリメチルベンゼン、1,2,3,5
−テトラメチルベンゼン、1,4−ジイソプロピルベン
ゼン、4−ターシャリーブチルトルエン、ターシャリー
アミルベンゼン、ノルマルアミルベンゼン、フェニルシ
クロヘキサン、メチルベンゾエイト、ノルマルプロピル
ベンゾエイト、チオアニソール、インダンのうちから選
択される1種または2種以上であることを特徴とする請
求項2,3または4の酸素分離用錯体溶液。
6. The solvent for dissolving the cobalt Schiff base complex and the axial ligand is 1,2-dichlorobenzene, 3,4-dichlorotoluene, 2,4-dichlorotoluene, 2,3-
Dichlorotoluene, 2,6-dichlorotoluene, 1,2
-Dibromobenzene, 2-chloroparaxylene, 4-chloroparaxylene, 1-chloronaphthalene, 1,2,
3,4-tetrahydronaphthalene, 1-methylnaphthalene, 1,2,3-trimethylbenzene, 1,2,3,5
Selected from tetramethylbenzene, 1,4-diisopropylbenzene, 4-tertiarybutyltoluene, tertiary amylbenzene, normal amylbenzene, phenylcyclohexane, methylbenzoate, normalpropylbenzoate, thioanisole, indan It is 1 type or 2 types or more, The complex solution for oxygen separation of Claim 2, 3 or 4 characterized by the above-mentioned.
【請求項7】 コバルトシッフベース錯体と軸配位子を
溶かす溶媒が、1,2−ジクロロベンゼン、1,2,
3,4−テトラヒドロナフタレン、インダン、2,6−
ジクロロトルエンのうちから選択される1種または2種
以上であることを特徴とする請求項2,3または4の酸
素分離用錯体溶液。
7. A solvent for dissolving the cobalt-Schiff base complex and the axial ligand is 1,2-dichlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene.
3,4-tetrahydronaphthalene, indane, 2,6-
It is 1 type (s) or 2 or more types selected from dichlorotoluene, The complex solution for oxygen separation of Claim 2, 3 or 4 characterized by the above-mentioned.
【請求項8】 コバルトシッフベース錯体と軸配位子を
溶かす溶媒が、1,2−ジクロロベンゼン、1,2,
3,4−テトラヒドロナフタレン、インダン、2,6−
ジクロロトルエンのうちから選択される1種または2種
以上である第1の溶媒と、3,4−ジクロロトルエン、
2,4−ジクロロトルエン、2,3−ジクロロトルエ
ン、1,2−ジブロモベンゼン、2−クロロパラキシレ
ン、4−クロロパラキシレン、1−クロロナフタレン、
1−メチルナフタレン、1,2,3−トリメチルベンゼ
ン、1,2,3,5−テトラメチルベンゼン、1,4−
ジイソプロピルベンゼン、4−ターシャリーブチルトル
エン、ターシャリーアミルベンゼン、ノルマルアミルベ
ンゼン、フェニルシクロヘキサン、メチルベンゾエイ
ト、ノルマルプロピルベンゾエイト、チオアニソールの
うちから選択される1種または2種以上である第2の溶
媒とを混合したものであることを特徴とする請求項2,
3または4の酸素分離用錯体溶液。
8. The solvent for dissolving the cobalt-Schiff base complex and the axial ligand is 1,2-dichlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene.
3,4-tetrahydronaphthalene, indane, 2,6-
A first solvent, which is one or more selected from dichlorotoluene, and 3,4-dichlorotoluene,
2,4-dichlorotoluene, 2,3-dichlorotoluene, 1,2-dibromobenzene, 2-chloroparaxylene, 4-chloroparaxylene, 1-chloronaphthalene,
1-methylnaphthalene, 1,2,3-trimethylbenzene, 1,2,3,5-tetramethylbenzene, 1,4-
A second or at least one member selected from diisopropylbenzene, 4-tert-butyltoluene, tertiary-amylbenzene, normal-amylbenzene, phenylcyclohexane, methylbenzoate, normal-propylbenzoate, and thioanisole. 3. A mixture of a solvent and the solvent,
3 or 4 oxygen separation complex solution.
【請求項9】 コバルトシッフベース錯体の濃度を0.
1Mより高くしたことを特徴とする請求項2から8のい
ずれか1項記載の酸素分離用錯体溶液。
9. A cobalt Schiff base complex having a concentration of 0.
The complex solution for oxygen separation according to any one of claims 2 to 8, wherein the complex solution is higher than 1M.
【請求項10】 コバルトシッフベース錯体の濃度を該
錯体の溶解度以上の濃度としたことを特徴とする請求項
2から8のいずれか1項記載の酸素分離用錯体溶液。
10. The oxygen-separating complex solution according to claim 2, wherein the concentration of the cobalt Schiff base complex is set to a concentration equal to or higher than the solubility of the complex.
【請求項11】 請求項2から10のいずれか1項に記
載された酸素分離用錯体溶液に、空気または酸素を含む
混合ガスを接触させて、酸素と結合した前記錯体を固相
として析出させる酸素吸収工程と、析出した酸素結合錯
体を加熱して酸素を放出させる酸素放出工程とを備えた
酸素分離方法。
11. The oxygen separation complex solution according to any one of claims 2 to 10 is brought into contact with air or a mixed gas containing oxygen to precipitate the complex bound to oxygen as a solid phase. An oxygen separation method comprising an oxygen absorbing step and an oxygen releasing step of heating a deposited oxygen-bonded complex to release oxygen.
【請求項12】 酸素吸収工程を、0〜40℃の温度条
件で行うことを特徴とする請求項11の酸素分離方法。
12. The oxygen separation method according to claim 11, wherein the oxygen absorption step is performed under a temperature condition of 0 to 40 ° C.
【請求項13】 酸素放出工程を20〜60℃の温度条
件で行うことを特徴とする請求項11または12の酸素
分離方法。
13. The oxygen separation method according to claim 11, wherein the oxygen releasing step is performed under a temperature condition of 20 to 60 ° C.
【請求項14】 酸素吸収工程における空気または酸素
を含む混合ガスの酸素分圧を99Torr以上としたことを
特徴とする請求項11,12または13の酸素分離方
法。
14. The oxygen separation method according to claim 11, 12 or 13, wherein the oxygen partial pressure of air or a mixed gas containing oxygen in the oxygen absorption step is 99 Torr or more.
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