JPS61133143A - 重金属吸着剤 - Google Patents

重金属吸着剤

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JPS61133143A
JPS61133143A JP25353884A JP25353884A JPS61133143A JP S61133143 A JPS61133143 A JP S61133143A JP 25353884 A JP25353884 A JP 25353884A JP 25353884 A JP25353884 A JP 25353884A JP S61133143 A JPS61133143 A JP S61133143A
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chitosan
soln
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porous
coagulating
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清一 戸倉
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、重金属、特に水銀、カドミウム等の環境汚染
源となる重金属を手早く除去8回収できる、公害防止に
極めて好適な重金属吸着剤に関するものである。
〔従来の技術〕
重金属、特に水銀、カドミウムによる環境汚染が近年問
題になっており、特に、乾電池水銀による公害が社会問
題としてとりあげられている。また、塩化第二水銀は消
毒薬として広く使用されているが、使用濃度及び使用量
が多いため回収が非常に困難であった。従って、これら
重金属の除去。
回収を手早く簡単に行なう技術の開発が急務とされてい
る。
現在、水銀吸着用のキレート樹脂が市販されているが、
このものは吸着量9反応時間において満足なものではな
く、また、−再使用したものは、再使用することが不可
能である。
本発明者等は、上記のような従来の水銀吸着剤の問題点
を解決するために、本発明者等が先に発明した低分子量
キトサンから得られた多孔質キトサンを更に架橋化処理
して得たキトサンを重金属の吸着剤として用いることに
より、吸着量2反応時間において従来の吸着剤に比較し
て格段の効果を得ることができることを見出した。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明においては、低分子量キトサンを用いることによ
り濃度の高いキトサン溶液とし、この溶液を塩基性溶液
中で凝固させることにより、表面及び内部に均一な微細
孔を有する多孔質キトサンとする。このものは、重金属
に対して充分な吸着+ff1Efするが、酸、アルカリ
に対する性質を強化せしめると共に、一度凍結又は、通
常の乾燥処理後、再び水系に浸漬した場合も、乾燥処理
前の機側孔性を充分再現させるために、有機ジイソシア
ネート化合物と接触架橋せしめる。本発明は、このよう
にして得られた多孔質で比表面積の大きいキトサンを重
金属吸着剤として用いることにより、従来の水銀用吸着
剤に比べて短時間で吸着平衡に達し、しかも、多量の水
銀、カドミウム等を吸着することができる。
また、本発明によるキトサン吸着剤は、吸着した重金属
イオンをEDTA及びそのNa塩で簡単に外すことがで
きるため、当該吸着剤の再使用が可能となった。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明に用いる多孔質キトサン吸着剤は、例えば、特願
昭59−198077号に開示された方法によって製造
することができる。
即ち、低分子量キトサンを酢酸、ジクロル酢酸。
蟻酸の単独、若しくは混合物の水溶液に溶解し、該溶解
液を塩基性溶液中で凝固せしめて連続気泡な有する多孔
質キトサンを得、更に極性溶媒中で有機ジイソシアネー
ト化合物と接触架橋せしめる。
本発明における吸着剤は、凝固浴中にキトサン溶解液を
落下して凝固析出することにより得られる多孔質粒状物
の他、凝固浴中に紡糸して得られる多孔質繊維、或いは
フィルム状に成形した多孔質フィルム等、用途によって
任意の形状に成形。
使用することができる。成形された吸着剤は、そのまま
処理液中に投入する他、カラムに充填したり、フィルタ
ーとして使用する。
以下に、本発明の多孔質キトサン吸着剤の製造法につい
て詳述する。
低分子量キトサンとしては、平均分子債が10.000
〜230,000 の低分子量キトサンが用いられ、該
低分子量キトサンは上記酸の水溶液に溶解し使用される
が、溶解液濃度は2%〜20%の範囲にあることが好ま
しく、又必要に応じ0〜5%の範囲内で尿素等の粘度調
節剤ご酸水溶液に加えることも出来る。
この様に調整されたキトサン酸性水溶液は、粒状物を製
造する場合は、例えば孔径が0.1〜0.25%の吐出
孔より圧力下で次の凝固浴中に一定量ずつ落下させる。
この場合の吐出口孔径、圧力等の選択は、所望する粒径
により自由に選択できることは勿論である。
凝固浴として塩基性溶液に用いられる塩基性物質として
は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウ
ム、炭酸カリウム、アンモニア、エチレンジアミン等の
アルカリ性物質が用いられる。
塩基性溶液は水、又はメタノール、エタノール等の極性
を有するアルコール類、又は水とアルコールとの混合物
に前記塩基性物質を加えて使用する。
アルコール類は、凝固浴の表面張力を低下さす役割を果
すので、落下させたときの衝撃を弱めることが出来、比
表面積を容易に制御する効果がある。
塩基性溶液の濃度は使用するキトサン酸性水溶液の濃度
によって、又、所望する多孔性キトサンの性状により自
由に選択出来る。キトサンは、凝固浴中において脱溶媒
反応の進行と共に微細組織を形成する。凝固物?取り出
し、中性になるまで水洗を行ない、しかる後極性溶媒を
用いて水洗に用いた水を確実かつ完全に置換除去させる
。この場合凝固物を予め減圧吸引して脱水処理をしてお
くことも勿論処理を早める点で好ましいことではある。
次いで水置換に用いた極性溶媒と同−又は異なる極性溶
液中に有機ジイソシアネート化合物を溶解した液中でキ
トサンの凝固物の架橋処理を行ない、充分架橋処理が行
なわれた後で未反応の有機ジイソシアネート化合物を反
応に用いた極性溶媒によって充分に洗浄除去した後、更
に水で充分洗浄し、架橋処理をした多孔質キトサンを得
る。
本発明において使用する極性溶媒としては、メタノール
、エタノール、イングロビルアルコール等のアルコール
類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、ジメ
チルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類
が使用できる。これら極性溶媒は1種のみを使用しても
、また、2種以上を混合して使用してもよい。
架橋反応を行なわしめる有機ジイソシアネート化合物と
しては、脂肪族、脂環族及び芳香族のジイソシアネート
のうち、反応条件下で極性溶媒中で溶解するものすべて
が使用できる。そのような有機ジイソシアネートとして
は、例えば、4,4/−ジフェニルメタンジイソシアネ
ート、1.4−フェニレンジイソシア不−I’、2.4
−)リレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネ
ート、1.4−シクロヘキサンジイソシアネート、4゜
4′−シシクロヘキシルメタンジイソシア不−ト、キシ
リレンジイソシアネート、イソフォロンジイソシア不一
ト、ヘキサメチレン・ジイソシアネート等が挙げられる
本発明で用いられる有機ジイソシアネート化合物の濃度
は特に限定はされないが、キトサンのグ/I’コサミン
残基1モルに対し、有機ジイソシアネート化合物のモル
比が著しく低いと製造された多孔質キトサンが酸に不溶
とはなるもののその濃度等の条件に充分耐え難く、また
モル比が高すぎると耐酸性、多孔性を充分に保持できる
が残存有機ジイソシアネート化合物の水洗処理にかなり
の煩雑さを生じ好ましくない。このような点P考慮する
と有機ジイソシアネート化合物の濃度は、キトサンのグ
ルコサミン残基1モルに対し0.2〜2.0モルの範囲
が好ましい。また、キトサンに有機ジイソシアネート化
合物を接触架橋させる極性溶媒は、キトサン1容量に対
し、有機ジイソシアネート化合物?好ましくは上記のよ
うなモル範囲で含む極性溶媒2容量とを混合使用するこ
とが望ましい。接触架橋化3行なう反応条件は、使用す
る有機ジイソシアネート化合物によって適宜選択される
が、用いた極性溶媒の沸点以下の温度で30分から24
時間攪拌反応することによって達成される。
〔作 用〕
本発明による重金属吸着剤は、重金属イオンとのキレー
ト性が高く、シかも多孔質(列えば平均孔径約0.28
μm)であるため表面積が非常に大きい。(例えば比表
面積84.6 rrl/i )従って、吸着速度、吸着
量において大きな効果が得られ、更に、水銀、カドミウ
ムに限らず、鉛。
二°ツケル、コ/<A/ト、鉄などの金属イオンについ
ても同様の効果が得られる。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本
願発明は実施例記載の数値に限定されるものではない。
キトサンの分子量は粘度から算出し、キトサンの酸性水
溶液の粘度も粘度計で測定した。
粒状多孔質キトサンの比表面積は、試料を液体窒素中で
急冷凍結し、10 トール(TORR)、−40℃、8
時間真空乾燥し、140℃、40分間脱ガス後比表面自
動測定装置(島津マイクロメリテイツクス2200形)
にてBET法で測定した。
実施例1゜ 平均分子量46,000.脱アセチル化度80%のキト
サン70.9を希ギ酸35gを含む脱イオン水930+
++lに溶解しドープAを得た。又平均分子量44.0
00.脱アセチル化度80%のキトサン70、!i+を
氷酢酸35gを含む脱イオン水930 Intに溶解し
ドープBを得た。これらドープA、BをNa0Hjぜ” /CH30H/水混合液中で固化成形して、それぞれ粒
状多孔質キトサンP−5,3Bを得た。これらの比表面
積は84.6 rtl/!?、 80.6 m/11で
あった。
この含水粒状多孔質キトサンP−550,p(乾燥重量
換算3.9.!9)を減圧吸引の後100WLl のア
セトン中で攪拌し、水分をアセトンと完全に置換除去し
た。
次にこの、粒状多孔質キトサンのグルコサミン残基当り
等モルのへキサメチレンジイソシアネートを含む溶媒中
にて攪拌しながら30’Cで1.5時間反応させ粒状多
孔質キトサンP−5架橋品を得た。
更に、含水粒状多孔質キトサン3B  50J  (乾
燥重量換算4.15g)  についても同様の操作にて
粒状多孔質キトサン3B架橋品を得た。
一方塩化第二水銀(HgCI2)−級試薬を脱イオン水
に溶解し、濃度5%、2%、1%、0.5%(wt/v
ol )の水溶液を各々400m1調製した。
上記塩化第二水銀水溶液80m1中へ粒状多孔質キトサ
ンP−5架橋品10g(乾燥重量0.78g)と同3B
架橋品10g(乾燥重量0.83.9)、更に市販の水
銀専用吸着剤、従来品1 (登録商標ユニセレツクUR
−2200H,ユニチカ株式会社製)5g及び従来品2
(登録商漂エポラスZ−7、ミヨシ油脂株式会社製) 
5.!1l)E−それぞれ投入し、10分間攪拌の後室
温にて静置した。
2時間後と24時間後に上澄液を0.5 wig取り、
0.01 M−EDTAでpH10,0,Mg−EDT
A、 BT指示薬で滴定した。
結果を表1及び第11Nに示す。
以下余白 更に、キトサンの平均分子量を117,000〜11.
000.ドープ濃度ri:2%〜12%まで変化させ、
上記と同様の操作にて粒径を32〜42メツシユに揃え
、しかも比表面積の異なる粒状多孔質キトサン架橋品、
15B、19B、16B、17B、4B。
3B、 2B、 P−5,8種を得た。一方、塩化第二
水銀(HgC12)−級試薬を脱イオン水に溶解し、濃
度5%(wt/vo I )  の水溶液を調製した。
各粒状多孔質キトサンの比表面積と、上記と同様の操作
で二価水銀イオンの2時間後の吸着量を測定し、表2及
び第2図に示した。
以  下  余  白 実施例2゜ 吸着剤として実施例1.で得られた粒状多孔質キトサン
P−5,3B及び前記の従来品1を使用した。
塩化第一水銀(Hg2Cl 2. )−級試薬を脱イオ
ン水に溶解し、濃度5%、2%、1%、0.5%CWV
vo I)  の水溶液を各々300 ml調製した。
上記塩化第一水銀水溶液80m1中へ粒状多孔質キトサ
ンP−5,Log、同3B、10.li+  そして従
来品1,5Iをそれぞれ投入し、以下実施例1と同様の
操作で24時間後の一価の水銀イオンの吸着量を求めた
結果を表3.及び第3図に示す。
以  下  余  白 実施例3゜ 吸着剤として実施例1で得た粒状多孔質キトサン3Bと
、市販のカドミウム用吸着剤、従来品3(登録商標エボ
ラスMX−8、ミヨシ油脂株式会社製)、及び従来品4
(登録商標エポラスMX−8C、ミヨシ油脂株式会社製
)を用いた。
塩化カドミウム(CdC12)−級試薬を脱イオン水に
溶解し、濃度5%、2%、1%、0.5%(wt/vo
l)の水溶液を各々300at調製した。
上記塩化カドミウム水溶液Boat中へ、粒状多孔質キ
トサン3B、10,9.  従来品3.5.li+、従
来品4.5g  をそれぞれ投入し以下実施例1と同様
の操作で24時間後の塩化カドミウムの吸着量を求めた
結果を表4、及び第4図に示す。
以  下  余  白 〔発明の効果〕 本発明による多孔質キトサンからなる重金属吸着剤は、
表1及び第1図に示すように、2価の水銀イオンを吸着
した場合、従来品に較べて2〜17倍の吸着能があり、
しかも、はぼ2時間で吸着平衡に達していると思われ、
吸着量2反応時間において著しい効果がある。又、低濃
度の重金属イオンを含む被処理液に対しても高い吸着能
力を有するため、濃度に対する適用範囲が広く、実際の
使用上大きな利点になる。
また、表2.及び第2図の結果から、比表面積と吸着量
との間には相関関係が見られ、本発明の吸着剤が多孔性
であるため、吸着剤として特に優れた効果を奏すること
が理解されよう。
本発明の吸着剤は、二価の水銀イオンのみでなく、−価
の水銀イオンに対しても優れた吸着能ご示し、また、水
銀のみならずカドミウムに対しても同一の多孔質キトサ
ンが同様の吸着能2示し、池の重金属に対しても吸着剤
として使用可能である。
更に本発明によるキトサン吸着剤は、吸着したイオンを
EDTA及びそのNa塩で簡単に外すことができ、再使
用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による粒状多孔質キトサン吸着剤と従
来品の塩化第二水銀に対する吸着量を示すグラフ、第2
図は、本発明吸着剤の比表面積と吸着量の関係を示すグ
ラフ、第3図は、本発明吸着剤と従来品の塩化第一水銀
に対する吸着量を示すグラフ、第4図は、本発明吸着剤
と従来品の塩化カドミウムに対する吸着量を示すグラフ
である。 特許出願人  富士紡績株式会社 代理人弁理士  大 野 克 躬 大  野  令  子 大 野 柳之輔 第1図 一〇−キトサンP−5 −・−キトサン3B 塩化第二水銀濃度 第2図 比表面積(m2/g) 第3図 一〇−キトサンP−5 −・−キトサン 3B −〇−従来品1 塩化第一水銀濃度  3°/a ”’/vat )第4

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 低分子量キトサンを酸性水溶液に溶解し、該溶解液を塩
    基性溶液中で凝固せしめて得た多孔質キトサンを、更に
    有機ジイソシアネート化合物で架橋せしめてなる重金属
    吸着剤。
JP25353884A 1984-11-30 1984-11-30 重金属吸着剤 Granted JPS61133143A (ja)

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