JPS6182818A - 化学薬品の精製法 - Google Patents

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〕 本発明は工業的に化学薬品を高度に精製する方法に関す
る。

〔従来技術〕

近年、エレクトロニクス関連工業、医療用分野などのＭ
密化学工業や生物科学分野においては、めざましい進歩
を遂げているが、これに伴ないこれら業界の製造、流通
１俣において使用される化学薬品も高純度化、とりわけ
薬品中の微粒子を除去した高度清浄化化学薬品が必要と
されるようになってきた。

これらの要望に答えるため、従来ではメンブランフィル
タ−による清書）−送洗が採用されていたが、この方法
ではポアサイズ０．２μｍ程度のフィルターによる一過
の場合は濾過抵抗が非常に大きいという操業上の欠点を
有するほか、微粒子のリークも多く、さらにフィルター
のポアサイズよりも１桁も大きい微粒子までリークして
しまうという致命的欠点を有していた。

さらにその上、上記業界においては商品サイズの微小化
、高性能化といった技術的進歩が激しく、これに対応し
た化学薬品の清浄化には従来技術では限界があり、今後
この方面の改善はますます強く要望されつつある。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、微粒子ならびにイオン性物質が高度に除去さ
れた極めて清浄な化学薬品を工業的に安定して提供する
ものである。

（問題点を解決するための手段〕 化学薬品を精製するに際し、化学薬品として親水性化学
薬品を選択し、かつ該薬品をイオン交換Ｅ　ｔ（ｔから
なるフロック体に接触させることを特徴とする化学薬品
の精製法。

本発明の特徴は、従来、除去が困難であった粒径が０．
２μＩＩＩ稈度の微粒子を高能率かつ高精度のもとに除
去する点にある。しかも本発明によれば該化学薬品中の
イオンを帯た超微粒子でさえ容易に除去する効果を有す
るので、その精度は従来技術に比して一桁オーダーの異
るものである。

本発明でいうフロック体とは、陽・陰両方のイオン交換
体がドツキングした静電結合体であるが、本発明におい
ては、少なくとも一方のイオン交換体をイオン交換繊維
で構成することが必須である。

すなわち、ｕＡ維は表面積が大きく、それだけ表面活性
が大きいこと、さらに、しなやかさと物理的強度に優れ
ていることなどの性能が、フロック体の形成に微妙な作
用を発揮するものと考えられる。

なお、イオン交換繊維を用いて水または水溶液を処理し
た例は多数あるが、有機溶媒中でも微粒子が除去できる
ことは驚くべきことである。

すなわら、後述する実施例で明らかであるが、粒体同志
のイオン交換体の場合は微粒子吸着能が、たとえば超微
粒子（０，１〜２．０μｍ）の段階になると、その除去
機能がほとんどなく、精度的にも従来技術より多少良い
程度であるがさほど変化がなく、また、粉体同志のイオ
ン交換体の場合は通液抵抗が大きい上に、目詰りし易く
、寿命が極めて短く、効果も十分ではなく、工業的な精
製法とはいえない。

本発明のフロック体は、両成分を、それぞれ水または水
溶性溶剤中に均一分散させ、両方の懸濁液を攪拌しなが
ら混合して得られるものである。

本発明のフロック体は、要するにイオンがイオンとして
作用し得る系であれば形成されるものであり、特定な溶
剤に制限する必要はない。通常は水または水溶性溶剤中
でイオンが活性であるので、かかる溶剤が使用される。

水溶性溶剤とは、水に溶解する性質を有する溶剤であり
、たとえば、メチルアルコール、エチルアルコールなど
のアルコール類が主に用いられる他、後述する親水性化
学薬品も適用され得る。

かかる溶剤中で形成されるフロック体は上記混合液中に
浮遊させた状態のままｖｉＬ填する。かくして形成され
たフロック体層は適度の充填密度を有しており、通液抵
抗が小さく好適液性を示すと共に性能の寿命が長く、か
つ安定した効果を発揮する。

本発明でいうイオン交換繊維とは、通常直径が０．１〜
２００μｍ、好ましくは１〜１００μ嘗の公知のイオン
交換繊維を意味する。

その具体例としては、ポリスチレン系、ポリフェノール
系、ポリビニルアルコール系、ポリアクリル系、ポリエ
チレン系、ポリアミド系などの合成有機質ポリマ（イオ
ン交換用ポリマ）にイオン交換基を導入した不溶性合成
有機質イオン交換繊維を挙げることができる。そのなか
でもイオン交換用ポリマと補強用ポリマを鞘成分の主成
分に、補強用ポリマを芯成分にした多芯型混合および複
合繊維を要材としたイオン交Ｉ９４繊維が操作上の十分
なし１械的強度ならびに形態保持性を有しているのでよ
い。

補強用ポリマの割合は通常１０〜９０％であるが、少な
すぎると機械的強度が弱くなり、逆に多ずぎるとイオン
交換量や吸着量が低下するので、２０〜８０％の範囲が
好ましい。かかる多芯型繊維はさらに海成分が破壊して
枝分れしたフィブリルであってもさしつかえない。

イオン交換用ポリマとしてはポリ〈モノビニル芳香族化
合物）特にポリスチレン系化合物が耐薬品性、耐熱性に
優れており、操作を長期にわたって何回も繰り返してで
きるので好ましい。また補強用ポリマとしてはポリ−α
−オレフィンが耐薬品性に浸れているので好ましい。

本発明におけるイオン交換繊維の含水度は通常０．５以
上であるが、含水度があまり小さすぎると微粒子吸着能
ならびにフロック形成能が低下し、逆に大きすぎると通
液抵抗が大きくなるので、１〜１０の範囲の含水度のも
のが好ましい。

ここで含水度とはＮａ型（Ｃｆｆｉ型）のカチオン（ア
ニオン）交換繊維を蒸留水に浸した後、家庭用の遠心脱
水機で５分間遠心脱水して表面の水分を除去し、ただち
にｍｍ　（Ｗ＞を測定し、さらに絶乾して重さを測り（
Ｗ、）、次式により求めた値である。

含水度−（Ｗ−Ｗ、）／Ｗ。

かかるイオン交換繊維の形態としては、短Ｎａ維、フィ
ラメント糸、フェルト、織物、不織布、編物、繊維束、
ひも状物、紙などの公知の任意の形態、集合体もしくは
それらの裁断物を挙げることができる。そのなかでも特
に０．１〜３＋ｎｍ、望ましくは０．５〜２圃の短５ａ
ｓｉがフロック体の形成性とカラムへの充填のし易さの
点から好ましい。

本発明を構成する反対電荷イオン交換体とはイオン交換
基を有する不溶性イオン交換体を意味する。その具体例
としては、セルロース、セファデックス、７０ガロース
のごとき多糖類等の天然物ポリマおよびポリスチレン系
、ポリフェノール系ポリビニルアルコール系、ポリアク
リル系、ポリアミド系などの合成有機ポリマ（イオン交
換用ポリマ）にイオン交換基を導入した公知の有曙賀イ
オン交換体を挙げることができる。イオン交換体の形状
としては、粉末、粒体、ｌＪ’ｆ［δよび膜などを挙げ
ることができるが、なかでも繊維および粉末、特に繊維
は取り扱い易さならびに吸着能にすぐれているので好ま
しい。かかる粉末としては、３００μ副以下の平均粒径
をもつもの、さらには２００μ１１：Ｊ、下の小さい平
均粒径を、有するものほどフロックを作り易く、本発明
に好ましい。またイオン交換繊維としてはイオン交換用
ポリマと補強用ポリマからなる繊維を基材としたものが
操作上の十分な機械的強度ならびに形態保持性を有して
いるので好ましい。

本発明のイオン交換繊維ならびにイオン交換体でいうイ
オン交換基としては、たとえばスルホン酸基、ホスホン
酸基、カルボン１ｍ、アミノカルボン酸基、アミノリン
Ｍ基などのカチオン交換基、１〜３級の７ミノ基、４級
アンモニウム基、ポリアミン基、アミドキシム基などの
アニオン交換基を挙げることができる。特に効果上、カ
チオン交換基としてはスルホン酸基、アニオン交換基と
し□ては４級アンモニウ基が好ましく用いられる。

本発明のフロック体を形成する場合、イオン交換１！ｌ
ｆｆ１（Ａ）と、それとは反対電荷のイオン交換体（Ｂ
）の混合組成（Ａ／８）が、乾燥重量当り１／１０から
１０／１の範囲にするのがよい。すなわち上記範囲以外
ではフロック体が形成されに（（なる傾向があり、特に
好ましくは、１，５／１０から１０／１．５の範囲がフ
ロック形成能がすぐれており、かつ吸着能の優れたフロ
ック体を提供する。

本発明の化学薬品精製法は前述のフロック体に該化学薬
品を接触させることで簡単に達成される。

本発明においては、たとえば該フロック体が浮遊する混
合液のまま装填して−Ｈフエルト状、紙状なとのシート
状物に成型し一過処理するバッチ法、固定床を形成させ
て通液する固定床法などを挙げることができるが、待に
該混合液のままカラムに充填し、これに通液して該親木
性化学薬品を処理する方法が微粒子除去効果が極めて高
い。

かかるフロック体層の装ｋｌ＄！５度は別に限定する必
要はないが、通常は通液速度０．１〜ｉ　ｏｏ。

ｈｒ−１、好ましくは１〜１００ｈｒ−１で処理するの
が好ましい。

本発明の化学薬品の精製法は、従来技術では除去が困難
とされている０、１〜２．０μＩｌｌ領域の超微粒子の
除去にも優れているという特徴を有するが、本発明の方
法を、かかる既存のフィルター、たとえばメンプランな
どと組合わせて使用することは捕集可能な微粒子の範囲
が拡大されるので好ましい。特に本発明方法を採用した
後にメンブランフィルタ−を組合わせた場合には、該フ
ィルターの目詰まりによる）−過抵抗の急激な上昇を抑
制でき、！Ｐ命を延長させ得る利点がある。

本発明でいう化学薬品とはメチルアルコール、エチルア
ルコール、イソ−プロピルアルコールや、酢酸、ジメチ
ルスルホシトなどの親水性の有機化学薬品および塩酸、
硝酸、ｌ１ＩＩＩ酸、アンモニア水、過酸化水素水など
を意味し、２５℃において水に対して１％以上無限大（
ｏｏ）までの溶解度を有する化学薬品である。

〔実施例〕

本実茄例で使用するイオン交換繊維を次の方法で製造し
た。

多芯海島型複合繊維（未延伸）〔海成分（ボリスヂレン
／ポリプロピレン）／島成分（ポリプロピレン）　＝　
（４７／　４）　／４９（島数１６、繊維直径３４μ）
）を長さ　１ｍに切断してカットファイバーを得た。該
カットファイバー１重量部を市販の１級硫酸７，５容量
部とバラホルムアルデ゛ヒト０．１５重量部からなる架
橋・スルホン化液に加え８０℃で４時間反応処理した後
、水洗した。次に□アルカリで処理してから水洗するこ
とによってスルホン酸基を有する含水度１．５のカチオ
ン交換ＮＪ＆帷を得たく交換容量２．８ミリ当聞／ｇ−
Ｎａ　）。

バラホルムアルデヒド０．０４　ｍｆｆ１部を用いる以
外は、上記と同一の方法で含水ｉ　３，０のカチオン交
換繊維を得た（交換容量３．０ミリ当ｆｆｉ／Ｊ−Ｎａ
＞。

前記カットファイバー１重量部を市販の１吸硫Ｍ５容石
部、水０．５容量部とバラホルムアルデヒド０．２１頂
部からなる架橋液に加え８０℃で４時間架橋反応を行な
った。次にクロルメチルエーテル８．５容は部と塩化第
２スズ１．５容量部からなる溶液に架橋糸を加え、３０
℃で１時間反応した。反応終了後、１０％塩酸、蒸留水
、アセトンで洗浄した。

クロルメチル化糸を３０％トリメチルアミン水溶液１０
容石部に加え、３０℃で１時間アミン化して水洗した。

さらに塩酸で処理してから水洗することによってトリメ
チルアンモニウムメチル基を有する含水度２．０のアニ
オン交換繊維を得た（交換容量２．４ミリ当量／Ｑ−Ｃ
ｒＬ）。

また、上記方法において架橋反応を６０℃で２Ｒ間行な
う以外は、上記と同一の方法で含水度４．５のアニオン
交換繊維を得た（交換会ｆｆ１２．１ミリ当は／Ｑ−Ｃ
Ｑ　）。

実施例１、比較例１ カチオン交換繊維（゛含水度１．５のもの）６部を含む
水分散液に７ニオン交換体（平均粒径１００μｍの粉末
、ｐｏｗｄｅｘ　ＰＡ　Ｏ：エコダイン社製、含水度１
．６、交換容量３．２ミリ当伍／ａ−Ｃｌｌ）１部を含
む水分散液を、それぞれ攪拌しながら添加８合してフロ
ック体を形成させた。このフロック体１０ｇ（乾燥基準
重量ンを３０ｍ径のカラムに流し込んで充填した。この
カラムに試薬１級のメタノールをＳ　Ｖ　１０ｈｒ−１
テ通液した（実７１Ｊ１）。

一方、カチオン交換体（平均粒径１００μｍの粉末、ｐ
ｏｖ〔Ｉｅｘ　ＰＣＨ：　工：］ダイン社製、含水麿１
．６交換容■４，５ミリ当ｆｆｉ／ｇ−Ｎａ　＞　　６
部を含む水分散液とアニオン交換体（実施例１に使用の
ものン　１部を含む水分散液を、それぞれ攪拌しながら
添加混合し、得られた混合物１０９（乾燥基準型ｆｆ１
）を実施例と同じカラムに充填し、実施例と同じように
メタノールをＳ　Ｖ　Ｔ（ｌｈｒ−１で通液した（比較
例１）。

その結果、実施例１は比較例１に比べて通液抵抗が非常
に小さいうえに微粒子、特に通常除去が困難とされてい
る０、１〜２．０μｍナイズの超微粒子の除去効果に優
れていることを示した。結果を第１表に示す。

第１表 実施例２、比較例２ カチオン交換繊維（含水度３．０）　　６部を含む水分
散液とアニオン交換４１維（含水度２．０のもの）４部
を含む各水分散液とを攪拌しながら添加混合してフロッ
ク体を形成させ、該フロック体が浮遊した状態のまま３
０ｍｍ径のカラムに充填した〈実施例２）。

一方、粒体イオン交換体のカチオン、アニオン各樹脂（
ローム・アンド・ハース社製のアンバーライトＩＲ−２
００：平均粒径５３０μ１１含水度０．９およびアンバ
ーライトｒＲＡ−９０’０：平均粒径４５０μｍ、含水
度１．６）を用い、カチオン樹脂６部、アニオン樹脂４
部の割合で、各々の水分散液を作り、攪拌しながら混合
し、この混合物を３０ｍｍ径のカラムに充填したが、安
定したフロック体が形成されず、互いに分離するのが観
察された（比較例２）。

実施例２、比較例２の各々のカラムに、１５％ＨＣＯ，
水溶性を５Ｖ１０ｈｒ１で通液した後、この水溶液にＨ
ｅ−４Ｊｅレーザー（日本科学エンジニアリング（株）
製）光線を照射し、微粒子による輝点の発生を観測する
方法によって、１５％Ｈ（ｌ水溶液の微粒子数を比較し
た。

その結果、実施例２では輝点が認められず、微粒子がほ
とんど存在しないことを示したのに対し、比較例２では
通液処理をしない１５％Ｈ（ｌ水溶液とほとんど同じ輝
点数が認められ、微粒子の減少効果は全く認められなか
った。

実施例３、比較例３ カチオン交換繊維（含水度１．５）　　４部を含む分散
液とアニオン交換ｍＮ（含水度４．５）　　４部を含む
水分散液とを、それぞれ攪拌しながら添加混合して、浮
遊状態のフロック体を形成した。このフロック体をその
まま３０１Ｍ１径のカラムに流し込んで充填し、このカ
ラムに１ｓｏ−プロピルアルロールをＳ■１０ｈｒ−１
テ通液シタ（実Ｍ例３　）。

一方、メンブランフィルタ−（富士フィルム（株）製、
ＦＲ−２０、ポアサイズ０．２μｍ　、　３０面径）に
より、１ＳＯ−プロピルアルコールを通液した（比較例
３）。

実施例３は比較例３に比べて、通液抵抗が２桁オーダー
小さく、好適液性を示し、さらに微粒子除去効果に浸れ
、とりわけ粒子径０．１〜２．０μｍの超微粒子の除去
性能に優れていることを示した。

結果を第３表に示す。

第２表 〔発明の効果〕 本発明の特徴は 第１に親水性化学薬品中の微粒子の除去性能に優れるこ
と、とりわけ従来技術では除去が困難であった超微粒子
（０，１〜２．０μ−）に有効であること、 第２にメンブランフィルタ−によるｔ適法では除去困難
であった金屑イオンなどのイオン性物質の除去性能にも
優れているという特徴を有する。

第３に本発明の方法によれば、精製の方法が極めて簡単
であり、かつ−過抵抗、通液抵抗などの問題を何ら心配
することなく、能率的かつ安定に行なうことができると
いう利点を有する。

第４に〒業的レベルでの精製が可能である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 化学薬品を精製するに際し、化学薬品として親水性化学
   薬品を選択し、かつ該薬品をイオン交換繊維からなるフ
   ロック体に接触させることを特徴とする化学薬品の精製
   法。