JPS596694B2 - 吸着剤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、特に廃水中の重金属を吸着により除去するに
適した吸着剤に関する。

従来から構造蛋白質の一種であるケラチンを成分として
含有する物質である羊毛、毛髪等が重金属イオンを吸着
する性能を有することが知られており、特に水銀イオン
に対する吸着性能が良好である。

しかしながら羊毛、毛髪等は、廃水中に含有される重金
属イオンの吸着剤として使用できる程の高度な吸着性能
を有しないため、吸着剤としての使用を目的として改質
、変性が試みられている。

例えばケラチンを成分として含有する物質中のジヌルフ
イド結合を開裂させ重金属イオンに対する反応性の高い
チオール基を生成させるか、あるいはこのチオール基の
高い反応性を利用して種々の官能基と反応させる方法が
存する。

しかしこのチオール基は水分の存在下の酸化反応によっ
てジスルフイド結合に容易に戻ってしまうために、吸着
性能の程度が元のケラチンを成分として含有する物質と
あまり差のないものとなる欠点があり、又官能基を導入
した場合も吸着性能は充分向上するに至らないものであ
った。

本発明ばかへる欠点を解消し、重金属イオンに対する吸
着性能がすぐれ、化学的に安定で吸着性能の低下をきた
すことのない吸着剤を提供することを目的とする。

本発明の要旨は、ケラチンを成分として含有する物質中
の、ケラチンの一部が、アクリル酸もしくはメタクリル
酸の少くとも一方とグラフト重合されたものからなるこ
とを特徴とする重金属イオンの吸着剤に存する。

次に本発明吸着剤について更に詳細に説明する。

本発明におけるケラチンは、構造蛋白質の一種であり、
羊毛、毛髪、羽毛、角、つめ、ひづめ等の組織中に多量
に存在する。

ケラチンを成分として含有する物質は、真性ケラチンを
構造蛋白質として含有する物質であればよ《、例えば、
羊毛、毛髪、羽毛、角、つめ、ひづめ等はこれに該当す
る代表的なものである。

このようなケラチンを成分として含有する物質は水銀そ
の他の重金属イオンに対する吸着性能を有しているが、
そのま瓦の状態では吸着剤として使用するに適した高度
の吸着性能を有するものでない。

しかしてケラチンを成分として含有する物質中の、ケラ
チンの一部が、アクリル酸もしくはメタクリル酸の少く
とも一方とのグラフト重合物に変換されると、吸着性能
が飛躍的に向上し、廃水中に含有される水銀その他の重
金属類に対する吸着剤として実用化できるものが得られ
ることが本発明者等により知見された。

ケラチンの一部を、アクリル酸もしくはメタクリル酸の
少くとも一方とグラフト重合させるに際し、予めケラチ
ンを成分として含有する物質がアクリル酸もし《はメタ
クリル酸と良好に接触するように繊維状、粒状等の全体
として表面積の大きい形に変えておいた方がよい。

このためには例えば機械的手段による粉砕を行なったり
、酵素分解等の手段を採ることができる。

グラフト重合反応を行なうに際しては、アクリル酸もし
《はメタクリル酸の少《とも一方を溶解している溶液中
で、ケラチンを成分として含有する物質を接触させ、放
射線法、化学的方法によって反応を行なわせるのが好適
である。

アクリル酸、メタクリル酸の溶媒としては、アクリル酸
、メタクリル酸を溶解することができしかもケラチンを
成分として含有する物質に対する親和性の良好なものが
好ましい。

力弓る溶媒としては例えば水；メチルアルコール、エチ
ルアルコール、プロビルアルコール等のアルコール類；
ホルムアミド等のアミド類；ジメチルスルホキシド等が
好適であり、これらの混合溶媒を使用することもできる
。

放射線法によりグラフト重合を行なわせるには、コバル
ト６０、セシウム１３７等から発生するｒ線、電子線、
Ｘ線等を１０３乃至１ ０６ｒａｄ．／ｈｒの単位時間
当りの線量で総線量が１ ０’ ｒａｄ．以上になるよ
うに照射を行なうのが好適である。

又化学的方法としては、原子価が２価の鉄イオン、過酸
化水素を混合し、ケラチンを含有する物質の比較的低い
耐熱性を考慮に入れて７０℃以下の温度で１時間以上を
かけて酸化還元系反応を生じさせる方法、過硫酸塩、過
酸化水素を混合し、７０℃以下の温度で１時間以上をか
げて反応を生じさせる方法等が好適である。

か工る方法により、ケラチンを成分として含有する物質
中の、ケラチンの一部が、アクリル酸もし《はメタクリ
ル酸の少くとも一方とグラフト重合する。

かへるグラフト重合物の生成は、例えば溶媒抽出による
アクリル酸もし《はメタクリル酸のホモポリマーの抽出
、末端基の分析、アミノ酸の分析、赤外分光分析等によ
り確認することができる。

グラフト重合量は、グラフト重合後の、ケラチンを成分
として含有する物質１グラム当り０．３ミリモル以下で
あるのが、重金属イオンに対する吸着性能がすぐれたも
のになることから好適である。

グラフト重合量がグラフト重合後のケラチンを成分とし
て含有する物質１グラム当り０．３ミリモル以下の場合
には、重金属イオンに対する吸着性能はケラチンを含有
する物質の有する吸着性能よりも著し《向上するが、０
．３ミリモルよりも多量になれば、ケラチンを含有する
物質であってグラフト重合をしない場合の吸着性能に比
して殆んど向上しない。

グラフト重合量がグラフト重合後のケラチンを成分とし
て含有する物質１グラム当り０．３ミリモル以下である
場合に吸着性能がすぐれたものとなるのは、このグラフ
ト重合率の場合に親水性の向上の程度が最も適当な程度
となり、ケラチンを成分として含有する物質と重金属イ
オンとの接触が良好になることによると推測される。

本発明吸着剤は、繊維状、粒子状のま〜で使用されても
よいが、更にこれを適当な形状、例えばフイルム状、シ
ート状等に形成して使用することもできる。

本発明吸着剤は水銀、銅、カドミウム、鉛、亜鉛等の重
金属イオンに対する吸着性能がすぐれているので、例え
ば廃水中に含有される重金属イオンの分離除去及び回収
に使用することができる。

特に本発明は、電解工業、化学品製品工業、電池製造工
業、金属工業等の分野で排出される、産業廃水中の重金
属イオンの分離、回収等の用途に使用するに適している
。

以下に本発明の実施例を記す。

実施例 １ 羊毛繊維１グを３０ｍｌのメタノールに浸漬して分散さ
せ、０．０９Ｐのアクリル酸を加え、窒素置換をした後
封管して２５℃に保持し、コバルト６０のｒ線を用い線
量１． ３ Ｘ １ ０４ｒａｄ．／ ｈｒで１０時間
をかけて反応させた。

反応物を濾過して取出した後、ソックスレー抽出装置に
かげてメタノールにより１０時間をかげてポリアクリル
酸を抽出し、更に乾燥して、ケラチンの一部がアクリル
酸とグラフト重合された吸着剤試料を得た。

アクリル酸のグラフト重合量は電導度滴定によって決定
したが、この場合のグラフト重合量はグラフト重合後の
羊毛１２当り０，０３ミリモルであった。

上記と同様にしてアクリル酸０．２１Ｐ、０．４２１を
使用してグラフト重合量が、夫々、グラフト重合後の羊
毛１１当り０．０７ミリモル、０．１４ミリモルである
吸着剤試料を得た。

次いで塩化第二水銀］．ｐｐｍ量を含有する１０ｍｌの
水溶液中に吸着剤試料を２０Ｔｌ？量添加し、ＰＨ値を
２．２０に調整した後、２５℃で３０分間振盪を行ない
、濾過後濾液の水銀濃度を原子吸光法により定量した。

上記の夫々のグラフト重合量の場合における水銀吸着性
能値は第１表の通りであった。

第１表 グラフト重合量 残存水銀濃度 水銀除去率（ミリモ
ル／グラム） （ｐｐｂ） （％）
０．０３ １９ ９８．
１０．０７ ２０ ９
８．００．１４ ２２
９７．８実施例 ２ 上記の実施例１においてアクリル酸をメタクリル酸にか
えたほかは、実施例１と同様にして羊毛の成分であるケ
ラチンの一部にメタクリル酸をグラフト重合せしめた。

次いで実施例１と同様にして塩化第二水銀の水溶液中の
水銀イオンの除去を行なった。

この場合の水銀吸着性能値は第２表の通りであった。

第２表 グラフト重合量 残存水銀濃度 水銀除去率（ミリモ
ル／グラム） （ｐｐｂ） （％）０
．０３ ２１ ９８．
９０．０６ １８ ９
９．２０．１４ ２１
９８．９比較例 １ 羊毛繊維２０嘘を、塩化第二水銀１ｐｐｍ量を含有する
１０罰の水溶液中に添加し、ＰＨ値を２．２０に調整し
た後、２５℃で３０分間振盪を行ない、濾過後瀘液の水
銀濃度を原子吸光法により定量した。

この場合の残存水銀濃度は８ ６ ｐｐｂであり、実施
例１、２の場合に比して高濃度であり、又水銀除去率は
９１．４％にすぎなかった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ケラチンを成分として含有する物質中の、ケラチン
   の一部が、アクリル酸もしくはメタクリル酸の少くとも
   一芳とグラフト重合されたものからなることを特徴とす
   る重金属イオンの吸着剤。 ２ グラフト重合量が、グラフト重合後の、ケラチンを
   成分として含有する物質１グラム当り０．３ミリモル以
   下であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の吸着剤。 ３ ケラチンを成分として含有する物質が羊毛であるこ
   ゛とを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記
   載の吸着剤。