JPS5984907A - 新規なキレ−ト樹脂の製造方法 - Google Patents

新規なキレ−ト樹脂の製造方法

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JPS5984907A
JPS5984907A JP19502882A JP19502882A JPS5984907A JP S5984907 A JPS5984907 A JP S5984907A JP 19502882 A JP19502882 A JP 19502882A JP 19502882 A JP19502882 A JP 19502882A JP S5984907 A JPS5984907 A JP S5984907A
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polystyrene
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chelate resin
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hydroxylamine
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JP19502882A
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Takahiro Hirotsu
孝弘 廣津
Shunsaku Kato
俊作 加藤
Kazuhiko Sugazaka
菅坂 和彦
Kunihiro Ichimura
國宏 市村
Masako Sakuragi
桜木 雅子
Masao Suda
須田 昌男
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は・海水その他の天然水や産業排水などから、溶
存する微量の金属イオンを吸着回収するのに好適な新規
なキレート樹脂及びその製造方法に関するものである。
海水中のウランのように希薄な微量の金属イオンを吸着
回収するには、吸着速度及び吸着容置の大きい吸着剤が
望ましく、ま/こ海水などの被処理液及び脱着処理液に
対し高い安定性を有することが重要である。
一方、ヒドロキサム酸化合物は、多くの重金属イオンと
キレート錯体を形成することが知られ、その性質を利用
して、溶媒抽出法による重金属イオンの定量や分離に使
用され、浮選法による鉱山排水からの重金属イオンの回
収などへの応用も試みられている。
ヒドロキサム酸化合物がキレート錯体を形成する重金属
イオンは多種にわだシ、例えば遷移金属テハチタン、ハ
太ンウム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜
鉛、ジルコニウム、ニオブ、モリブテン、カドミウム、
スズ、ノ・フニウム、タングステン、水銀、ビスマス等
が挙げられ、またランタニド系列ではプラセオジム、ネ
オジム、サマリウム、ガドリニウム、ジスプロンラム、
アクチニド系列ではプロトアクチニウム、ウラン、ネプ
ツニウム、プルトニウム等が挙げられる。
このようなヒドロキサム酸化合物の重金属吸着特性を活
かし、例えば海水中のウランを吸着採取したり、排水中
にM存する微量の金属イオンを吸着回収するだめの吸着
剤として利用するに&″i1 ヒドロキサム酸化合物を
安定な高分子中に導入固定化することが必要である。
このようなヒドロキサム酸構造を固定化した高分子とし
てポリアクリルヒドロキザム酸が知られ、この樹脂が銅
イオンiとの金属イオンに対して良好な吸着捕集能を有
することも知られている[W。
Kern、 R,C,5chulz、 Angew、 
Chem、、 69+153 (1957)、山本隆−
他、■化、 70(5)、 152(1,967)参照
)。このポリアクリルヒトロキザム酸はポリアクリルエ
ステルにヒドロキシルアミンを反応させて製造されるが
、その反応は必らずしも円滑に進行するものではなく、
ヒドロキサム酸が形成されるはずのエステル部がかなり
残存し、高い吸着能を有するキレート樹脂を形成させる
ことは困難である。
本発明者らは、このようなヒドロキサム酸基を高分子中
に導入固定化する方法の従来の問題点を克服し、ヒドロ
キサム酸基をできるだけ多く、好ましくは同一の炭素に
ヒドロキサム酸基を隣接状に導入した安定なキレート樹
脂を形成させる方法について鋭意研究した結果、優れた
吸着能を有するキレート樹脂及びその効果的製造法を見
出し、本発明に至った。
すなわち、本発明は、式 で表わきれるジヒドロキサム酸残基を側鎖に有する架橋
ボリスチレ/系高分子化合物より成る新規なキレート樹
脂及びその効果的製造方法を提供1−るものである。
本発明のキレート樹脂は、列ぞリスチレン系iN分子化
合物のビニル重合主鎖に対し側鎖tのスチレン芳香核が
、」二記式(1)で表わされる・ジヒドロキサム酸残基
に誘導されたものであり、1イ[司の芳香核について遊
離の2個のヒドロキツーム酸基カニ存在づ−るものであ
る。しかもこの21固のヒトロキーソーム酸基は1個の
炭素原子に結合いその炭素原子を)rして隣接している
構造であるから、金ノ萬イオンに対して協同的に結合す
るのに好適である。また、本発明のキレート樹脂は架橋
、161Jスチレン系涜j分子化合物から成り、極めて
安定で、111j薬品性・訂1酸、耐アルカリ性及び耐
熱性に優れた高い実用0勺価値を有する吸着剤である。
上記式(1)で表わされるジヒドロキサム酸残基を有す
る望ましいキレート樹脂を製造するには、その前駆体で
ある、一般式 (式中のRは低級アルキル基を示す) で表わされるベンジルマロン酸ジアルキルエステル残基
を持つ不溶性高分子の製造法により、2つの方法を採用
することができる。以下にそれぞれの方法について説明
する。
第1の方法は、公知」の方法で得られるクロロメチル化
架倫ボ1)スチレンにマロン酸ジ低級アルキルエステル
を反応させて、一般式(II)で表わされる残基を有す
る樹脂を製造し、ついでこれにヒドロキシルアミンを反
応させるものである。はじめのクロロメチル化架橋ポリ
スチレンとマロンばジアルキルエステルとの反応は、脱
塩化水素縮合剤として強塩基が用いられ、とくに水素化
すトリウムが好適である。マロン酸ジエステルをあらか
じめ強塩基によりそのカルバニオンとし、ソノあトチク
ロロメチル化架倫ポリ、スチレンを反応させることがで
きる。この反応に用いられる溶媒としては、極性溶媒、
とくにジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、
ジメチルスルホキシドなどの非プロトン性溶媒やテトラ
ヒドロフラン、エチレングリコールジメチルエーテルな
どのエーテル系溶媒が好寸しい。反応温度は室温から溶
媒のυ1)点までの広い範囲で行うことができるが、と
くに50℃〜]00℃が好適である。また、反応時間は
反応温度にもよるが、通常5時間から30時間の範囲で
ある。
このようにして得だ一般式(11)で表わされる残基を
もつ樹脂をヒドロキシルアミンを含む溶媒中に懸濁し、
室温から溶媒非点までの範囲の温度で1日〜4日間反応
させる。この反応を促進させるためにメタノールやエタ
ノールのアルコラ−1・を触媒として用いることは極め
て効果的である。また反応溶媒としては樹脂と親和性の
あるものが望ましく、メタノール、エタノール、イソプ
ロピルアルコールナトのアルコールとベンセン、トルエ
ン。
キシレンなどの炭化水素との混合溶媒がJ役も好適であ
る。
この方法によれば、ポリアクリル酸エステルにヒドロキ
シルアミンを反応させる場合よりもはるかに高い反応率
でエステルをヒドロキザム酸化することができる。これ
はマロン酸のエステル基の方がその重子吸引性効果によ
り活性化−されていることに基くものと推定される。
一般式(1)で表わされる残基を持っキレート樹脂を得
る第2の方法は、はじめに、クロロメチル化スチレンと
マロン酸シアルキルエステルトヲ縮合させてビニル及ン
ジルマロン酸エステルをH造いこの重合性モノマーを公
知の方法によりジビニルモノマーとともに重合させて一
般式(11)で表わされる残基を持つ架橋化樹脂を製造
したのち、第1の方法と全く同様にしてヒドロキシルア
ミンを反応させるものである。
ビニルベンジルマロン酸エステルの架橋化樹脂は、その
重合条件により、他の架橋化樹脂と同様に、さまざ捷な
状態の多孔性を付与することができる。たとえばトルエ
ンなどのような不活性な溶媒の存在下で懸濁重合を行な
うときは、マクロポーラス樹脂を形成させることができ
るし、あるいばまだ、アルコール類のような貧溶媒の共
存下で重合させることによりマクロレティキュラー樹脂
を得ることができる。このように目的、用途に応じて任
意の形態の樹脂を容易に製造することが可能である。
上記のような方法で得られる一般式(1)で表わされる
ジヒドロキザム酸基を有するキレ−1・樹脂は、前述の
各種金属イオンに対し優れた吸着能を有し、例えば海水
中に数ppb程度しか存在しない極めて低い濃度のウラ
ンを高い効率で吸着捕集することができ、その他の微量
な有価金属、例えばコバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ス
トロンチウムなども効率よく吸着捕集し、これらを容易
に分離回収す、ることかできるので、金属イオン吸着回
収用として極めて有用な吸着剤である。
以下に、実施例によってさらに具体的に説明するが、こ
れらの説明に限定されるのではない。
実施例1 水素化ナトリウム0.72 y (0,03モル)ケシ
メチルホルムアミド70m1.中に)跡濁させだ液に、
マロン酸ジエチルエステル5.6 W (0,035モ
ル)ヲジメチルホルムアミド30m1に溶解させた溶液
を加えて、60℃に加温し、1時間反応させて反応を完
結させた後、−たん室温にもどしてからジビニルベンゼ
ンで架橋したクロロメチル化ポI) スチレ7 (C1
: 18.9 %) 2 F (C1: 0.01モル
)を加え、80℃に加熱して24時間反応させた。反応
生成物の赤外線吸収スペクトル測定の結果、マロン酸ジ
エチル主ステル基がポリスチレン中に導入されているこ
とが確認された。また塩素の減少量から反応率を求めた
結果、反応率は85.9%であった。
このポリマー10 ft’ (0,0982モル)を乾
燥ベンゼン中に約34時間浸漬した後、ヒドロキシルア
ミン(0,393モル)のメタノール溶液を加え、これ
を氷冷しながら金属ナトリウム7.9 ii’(0,3
44モル) (7)100 m/! メタ/−ル溶Wを
加えて、さらに1時間水冷下に保った後、室温にもどし
次いで70℃に加温して2日間反応させた。
反応生成物は、氷冷水で洗浄した後、氷冷した0、5N
HC1で処理してH”型とし、さらに洗液が中性となる
まで水洗した。次にこれをメタノール洗浄したのち真空
乾燥した。赤外線吸収スペクトル測定の結果、エステル
基は完全に反応し、ヒドロキサム酸の他に一部カルボン
酸の生成が認められた。元素分析の結果ヒドロキサム酸
の生成率は56.4%であった。
実施例2 水素化ナトリウム8.4. Ii’ (0,35モル)
をテトラヒドロフラン125m1に刀日えて@Y蜀させ
た後、マロン酸ジエチルエステル80 f (0,5モ
ル)を溶解したテトラヒドロフラン75m1の溶液を加
えた。
この混合液を室温にもどした後、さらにクロロメチル化
スチレン45.75 y (0,3モル)を溶解したテ
トラヒドロフラン30m1の溶液を浦j下し、重合阻止
剤として硫黄粉末17を添加後、約1時間放置した。そ
の後、70℃に加温して21時間反応を行った。反応終
了後、テトラヒドロフランを留去し、この反応生成濃縮
液に酢酸エチル約2007を加え、これを氷冷した1N
Hct水溶液で数回洗浄し1さらに氷冷水で数回洗浄し
た後無水硫酸マグネシウムを加えて一夜乾燥した。次に
酢酸エチルを留去してから硫黄粉末1yを加え、真空蒸
留して0.2mmHg、沸点148℃〜150℃の留分
としてビニルベンジルマロン酸ジエチルエステルヲ?l
 タ。
反応率は55%であった。
安定剤としてポリビニルピロリドン0.251i’ヲ水
40TnI!で溶解し、はげしくかきまぜながら、これ
に上記のようにして得たビニルベンジルマロン酸ジエチ
ルエステル7 m 、 ジビニルベンゼン2ml。
溶媒としてトルエン5 ml及び沈殿剤数7を加えた。
重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル0.17
を加えてから窒素ガスで反応系をパージしながら80℃
の温度で26時間反応させた。反応終了後、粒状の生成
物を炉別し水洗したのち、ソックスレー抽出器を用いて
アセトンで11ダ洗浄し真壁乾燥した。沈殿剤を添加し
ない場合、ゲルポーラスな粒状生成物が、沈殿剤として
メチルシクロヘキサン、ンクロヘキサノール、ノルマル
フタノール等を用いた場合不透明なマクロレテイキュラ
ー型の粒状生成物が得られた。なお、これらの生成物の
赤外線吸収スペクトル測定の結果、実施例1の場合と同
様のスペクトルが得られ、架橋共重合体であることが認
められた。
実施例]と同じ方法でヒドロキサム酸化をおこない、ジ
ヒドロキサム酸型キレート樹脂を得た。
実施例3 実施例1で得られたジヒドロキサム酸型キレート樹脂1
oTnlを内径3 anφのカラムに充填し、天然涙過
海水を5V=390 hr ’ 、温度25±2℃で上
向流で通水した。26日間通水した後、吸着剤を水洗、
乾燥した後、ケイ光X勝法で吸着された元素の定性分析
を行った結果、ウラン以外にコバルト、ニッケル、銅、
亜鉛、ストロンチウムが金属として検出され、ジヒドロ
キサム酸型キレート樹脂が、第−遷移金属及びウランに
対し、高い選択吸着能を有することが認められた。
実施例2で得られたマクロレテイキュラー型ジヒドロキ
サム酸樹脂も、同様な条件で金属イオン吸着性を調べた
結果、上記と同様な結果を得た。
第1頁の続き 0発 明 者 須田昌男 茨城県筑波郡谷田部町東1丁目 1番4号工業技術院繊維高分子 材料研究所内 59−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1式 で表わされるジヒドロキサム酸残基を側鎖に有する架橋
    ポリスチレン系高分子化合物より成る新規なキレート樹
    脂。 2 クロロメチル化架橋ポリスチレンとマロン酸ジ低級
    アルキルエステルを反応させ−C1一般式 (式中のRは低級アルキル基を示す) で表わされるベンジル化マロン酸アルキルエステルを有
    するポリスチレン誘導体とし1次いでこれにヒドロキシ
    ルアミンを反応させることを特徴とする、式 で表わされるジヒドロキサム酸残基を側鎖に有する架橋
    ポリスチレン系キレート樹脂の製造方法0 3 クロロメチルスチレンとマロン酸ジ低級アルキルエ
    ステルを反応させ、得られたビニルベンジル化マロン酸
    ジエステルをジビニル化合物とともに懸濁重合して、架
    橋構造を有するポリスチレン系高分子化合物を形成させ
    たのち、ヒドロキシルアミンを反応させることを特徴と
    する、式 で表わされるジヒドロキサム酸残基を側鎖に有する架橋
    ポリスチレン系キレート樹脂の製造方Y去O
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6234918A (ja) * 1985-08-07 1987-02-14 Miyoshi Oil & Fat Co Ltd キレ−ト形成能を有する重合体の製造法
KR101529307B1 (ko) * 2000-07-27 2015-06-16 스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤 메틸 메타크릴레이트 수지 조성물 및 이의 성형체
CN111909292A (zh) * 2020-08-14 2020-11-10 国药集团化学试剂有限公司 一种o-苄基羟胺树脂的制备方法与应用

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CN111909292B (zh) * 2020-08-14 2022-12-02 国药集团化学试剂有限公司 一种o-苄基羟胺树脂的制备方法与应用

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