JPS62125860A - キレ−ト樹脂 - Google Patents

キレ−ト樹脂

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JPS62125860A
JPS62125860A JP26566785A JP26566785A JPS62125860A JP S62125860 A JPS62125860 A JP S62125860A JP 26566785 A JP26566785 A JP 26566785A JP 26566785 A JP26566785 A JP 26566785A JP S62125860 A JPS62125860 A JP S62125860A
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雅文 守屋
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和夫 細田
Tomio Imachi
井町 臣男
Akira Nishimura
朗 西村
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Miyoshi Oil and Fat Co Ltd
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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〕 本発明はキレート樹脂に関する。
〔従来の技術〕
芳香族モノビニル化合物と、ビニル基を2個以上有する
ポリビニル化合物との共重合体に無水塩化スズ、塩化亜
鉛、塩化アルミニウム等のフリーデルクフスツ触媒存在
下、クロロメチルエーテル等を反応せしめてクロロメチ
ル化した後1例えばイミノジ酢酸エチルエステル等を反
応せしめ次いでケン化してクロロメチル基の塩素と置換
したイ  。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら上記従来のキレート樹脂は耐熱性。
耐薬品性に劣り、高温の廃水や大学研究所、ゴミ焼却場
、ゴミ埋立場、病院、鉱山、各種工業の工場等の廃水の
ように、金属イオン以外にも多くの物質を含む廃水の処
理用に用いるとキレート樹脂が劣化し、樹脂の寿命が著
しく短縮するとともに耐久性にも問題があシ、樹脂を繰
返し再生使用すると樹脂が破砕したシ、吸着量が低下す
るという欠点があった。更にキレート形成基が樹脂中の
芳香族核1個当り最大でも1個の割合でしか存在しない
ため、金属イオンの吸着性も充分とはいえなかった。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者らは上記の点に鑑み鋭意研究した結果。
アルキル置換芳香族モノビニル化合物とビニル基を2個
以上有するポリビニル化合物との共重合体の・・ロゲン
置換誘導体を樹脂母体とし、かつ特定のキレート形成基
を有するキレート樹脂が、耐久性、耐熱性、耐薬品性に
優れるとともに、従来のキレート樹脂に比して金属イオ
ンの吸着性にも優れることを見い出し本発明を完成する
に至った。
本発明のキレート樹脂は、一般式 %式%) で表わされるアルキル置換芳香族モノビニル化合物成分
99.5〜60重量%と、ビニル基を2個以上有するポ
リビニル化合物成分0.5〜40重量%とからなる共重
合体の7・ロゲン置換誘導体を樹脂母体トシ、かつイミ
ノプロピオン酸基、イミノ酢酸基、イミノジ酢酸基、イ
ミノジプロピオン酸基。
アミノ酸基、アミノアルキレンリン酸基、イミノアルキ
レンリン酸基、リン酸基、ジチオカルノ(ミン酸基、チ
オール基、あるいはこれらの塩、ポリアミノ基、アミド
キシム基の少なくとも1種を有するものでちる。
本発明キレート樹脂の樹脂母体を構成するアルキル置換
芳香族モノビニル化合物としてはビニルトルエン、エチ
ルスチレン、ジメチルスチレン。
ジエチルスチレン、α−メチルビニルトルエン等が挙げ
られる。またビニル基を2個以上有するポリビニル化合
物としてはンビニルベンゼン、フタル酸ジアリル、マレ
イン酸ジアリル、ジアリルアミン、エチレングリコール
ジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリ
レート等が挙げられる。樹脂母体中におけるアルキル置
換芳香族モノビニル化合物成分、ポリビニル化合物成分
は。
各々同一でも2種以上の異なるものであっても良い。
本発明キレート樹脂は上記アルキル置換芳香族モノビニ
ル化合物とポリビニル化合物との共重合体のハロゲン置
換誘導体を樹脂母体とするが共重合体におけるアルキル
置換芳香族モノビニル化合物成分とポリビニル化合物成
分との割合は、アルキル置換芳香族モノビニル化合物9
9.5〜60重量%に対し、ポリビニル化合物0.5〜
40重量%であり、特に芳香族モノビニル化合物95〜
80重量%に対し、ポリビニル化合物5〜20重量%で
あることが好ましい。アルキル置換芳香族モノビニル化
合物とポリビニル化合物との共重合体におけるポリビニ
ル化合物成分の割合が0.5重量%未満であるとキレー
ト樹脂の強度、耐薬品性が極端に劣り、また40重量%
を超えると架橋度が高くなるため樹脂が硬くなると同時
にもろくなり耐衝撃性に劣るという欠点を有する。
本発明キレート樹脂におけるキレート形成基としてはイ
ミノプロピオン酸基、イミノ酢酸基、イミノ/酢酸基、
イミノンプロピオン酸基、アミノ酸基、アミノアルキレ
ンリン酸基、イミノアルキレンリン酸基、リン酸基、ジ
チオカルバミン酸基。
チオール基あるいはこれらのナトリウム塩、カリウム塩
等のアルカリ金属塩、カルシウム塩、マグネシウム塩等
のアルカリ土類金属塩が挙げられる。
更にキレート形成基としてポリアミノ基、アミドキシム
基が挙げられ1本発明キレート樹脂は、これらのキレー
ト形成基の少なくともIMを有するものである。
本発明キレート樹脂は樹脂母体に7・ロゲンが結合した
構造を有することによって耐熱性、耐薬品性に優れ、か
つ同様のキレート形成基を有するキレート樹脂に比して
、より優れた金属イオンに対する吸着性を有するが、こ
れらの効果を充分に発揮する上で、キレート樹脂中のハ
ロゲン含有量は1〜50重量%、特に1〜30重量%が
好ましい。
本発明キレート樹脂はアルキル置換芳香族モノビニル化
合物99.5〜60重量%とポリビニル化合物0.5〜
40重量%とからなる重合性組成物を重合せしめて得た
共重合体をハロゲンと反応させてハロゲン置換誘導体と
し2次いでこのハロゲン置換誘導体中のハロゲンの一部
をキレート形成基と置換することによって得られる。
アルキル置換芳香族モノビニル化合物とポリビニル化合
物との重合には2通常ゲル型の樹脂を得るためには塊状
重合法が採用されるが、ポーラス型のキレート樹脂を得
る場合9重合性組性物1重量部当fi、0.1〜10重
量部の有機溶媒を用いて重合せしめる。この有機溶媒と
しては四塩化炭素。
イソオクタン、n−ヘキサン、石油ベンジン、リグロイ
ン、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロホルム、ク
ロロベンゼン、メチルエチルケトン等が用いられる。更
に球状樹脂として得る場合には界面活性剤もしくは水溶
性高分子の水溶液中で懸濁重合する。重合開示剤として
はアゾビスイノブチロニトリル、2.2′−アゾビス(
2−インブチル−4−メチルワレロニトリル)、1.1
’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)
過酸化ラウロイル、過酸化ベンゾイル、ジイソブロピル
パーオキシジカーボネー)、2.2’−アゾビス(2,
4−ジメチル−4−メトキシワレロニトリル)等が用い
られ、これら重合開始剤を添加して40〜120℃、好
ましくは60〜90℃に加熱攪拌して重合が行なわれる
このようにして得られる共重合体を・・ロゲンと50〜
120℃、好ましくは60〜90℃で加熱攪拌して反応
させることにより/・ロゲン置換誘導体が得られる。ハ
ロゲン化は四塩化炭素、エチレンジクロリド、テトラク
ロロエチレン、ジクロロベンゼン、トリクロロエタン等
の7・ロゲンニ対シて不活性な塩素系溶媒中で行なう。
上記ノ・ロゲンとしては塩素、弗素、ヨウ素、臭素等が
用いら几るが1通常は塩素を用いることが好ましい。ハ
ロゲンは共重合体中の芳香族核に結合しているアルキル
置換基に対して1〜5当量、好壕しくは1.2〜λ5当
量用い、ハロゲン含有率20〜70重量%、特に25〜
50重量%とすることが好ましい。
またハロゲン化触媒として三塩化リン又はアゾビスイソ
ブチロニトリル等の前記アゾ系重合開始剤を用いること
ができる。更に・・ロゲン化反応を紫外線照射下に行な
うと、芳香族核に結合しているアルキル置換基のハロゲ
ン化の選択性が向上し。
該アルキル基に結合したハロゲンと置換して導入される
キレート形成基のキレート樹脂中における割合が増大し
、金属イオンの吸着性のより高い樹脂が得られる。従っ
て芳香族核に結合しているアルキル置換基に対して少な
くとも1当量を超える量、特に1.2〜25当量のハロ
ゲンを用いて紫外線照射下にハロゲン化を行なうと、最
終的に得られるキレート樹脂中のキレート形成基の数を
増大せしめることができるとともにキレート樹脂の母体
中にハロゲンを残存せしめることができ、優れた金属吸
着能を有するとともに、耐熱性、耐薬品性、耐久性に優
れたキレート樹脂が得られる。
キレート形成基を導入する方法としては1例えば■・・
ロゲン置換誘導体とイミノジ酢酸エステル。
イミノプロピオン酸エステル、イミノジプロピオン酸弧
ステルと反応せしめた後、ケン化する方法(イミノジ酢
酸ナトリウム塩基、イミノプロピオン酸ナトリウム塩基
、イミノジプロピオン酸ナトリウム塩基をキレート形成
基として導入する場合)。
■ハロゲン置換誘導体とエチレンジアミン、プロビレン
ンアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラ
ミン等のポリアミンを反応させる方法(ポリアミノ基を
キレート形成基として導入する場合)、■ハロゲン置換
誘導体と三塩化リンとを無水塩化アルミニウムの存在下
で反応させる方法(す/酸基をキレート形成基として導
入する場合)、■上記畠の方法によりポリアミノ基を導
入した後、二硫化炭素と反応させる方法(ジチオカルバ
ミン酸基をキレート形成基として導入する場合)、■上
記岳の方法でポリアミノ基を導入した後、アルデヒドと
次亜リン酸を反応させる方法(イミノアルキルリン酸基
、アミノアルキルリン酸基ニトリルと反応させ1次いで
塩酸ヒドロキンルアミンを反応させる方法(アミドキシ
ム基をキレート形成基として導入する場合)、■ハロゲ
ン置換誘導体にチオ尿素、硫化水素等を反応させた後。
水酸化ナト1ノウム等のアルカリで処理するか、あるい
はアルカリで処理した後、塩酸等の酸で処理する方法(
チオールのナトリウム塩、チオール基をキレート形成基
として導入する場合)等の方法が挙げられる。上記の如
くして得られるキレート樹脂のうち、キレート形成基が
酸型のものはアルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属
水酸化物等で処理して金属塩型としても良く、また金属
塩型のものは塩酸等の酸で処理して酸型としても良い。
以上のようにして得られる本発明キレート樹脂は通常1
球状、顆粒状で用いられる。
〔実施例〕
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
実施例1 パラメチルスチレン90重量部、エチルビニルベンゼン
4重量部、ジビニルベンゼン6重量部よりなるべ/ゼン
不溶のポーラス型球状共重合樹脂(粒度10〜48メツ
シー)400.9.  エチレンジクロリドsoo、y
、三塩化リンフgを反応容器に仕込み、エチレンジクロ
リドを還流させながら。
紫外線照射下に塩素ガスを3時間かけて反応容器内に導
入して塩素化した後、水洗、乾燥して塩素含有率28.
3重量%の塩素置換誘導体を得た。次いでとの誘導体5
0g、  イミノジ酢酸エチル8゜l、水200yを反
応容器に仕込み、水酸化ナトリウム水溶液を添加してP
H7に維持しつつ90℃にて8時間反応を行ない、冷却
後樹脂を戸別した。得られた樹脂を20%水酸化ナトリ
ウム水溶液300y中で90〜100℃で5時間加熱し
てケン化し、イミノジ酢酸ナトリウム塩基をキレート形
成基とするキレート樹脂(Nafi樹脂)を得た。
この樹脂を2N塩酸で加水分解してイミノジ酢酸基をキ
レート形成基とするキレート樹脂(H型樹脂)とした。
この樹脂の乾燥後における窒素含有4は4.41斂%、
塩素含有率は15,81筺%であった。
実施例2 ジメチルスチレン5oxik#  エチルビニルベンゼ
ン81[i部、ジビニルベンゼン12重量部よりなるベ
ンゼン不溶のゲル型球状共重合樹脂(粒度20〜60ノ
ツ/ユ)4001.四塩化炭素800g、  アゾビス
イソブチロニトリル15gを反応容器に仕込み、四塩化
炭素を還流させながら塩素ガスを7時間かけて反応容器
内に導入して塩素化した後、水洗、乾燥して塩素含有率
40.6重量%の塩素置換誘導体を得た。次いでこの誘
導体100g、)ルエン1.50g、  エチレンジア
ミン300gを反応容器に仕込み、90〜1oo℃で1
2時間反応を行ない2反応終了後樹脂を戸別。
水洗し2次いで大量のメタノールで洗浄後、更に水洗し
、ポリアミノ基をキレート形成基として有するキレート
樹脂を得た。この樹脂の乾燥後における窒素含有率はl
5L5重量%、塩素含有率は21.8重量%であった。
実施例3 メタビニルトルエン57重i部、パラビニルトルエン3
8it部、エチルビニルベンゼン2ffi!部、ジビニ
ルベンゼン3重量部よシなるベンゼン不溶のポーラス型
球状共重合樹脂(粒度20〜60メツシユ)400F、
四塩化炭素800,9.アゾビスイソブチロニトリル6
Iを反応容器に仕込み。
四塩化炭素を還流させながら紫外線照射下に塩素ガスを
4時間かけて反応容器内に導入して塩素化した後、水洗
、乾燥して塩素含有率29.8重量%の塩素置換誘導体
を得た。次いでこの誘導体50g、ジエチレントリアミ
ン300gを反応容器に仕込み、120℃で15時間反
応した後、樹脂を戸別し、実施例2と同様の方法で洗浄
し、ポリアミノ基をキレート形成基として有するキレー
ト樹脂を得た。この樹脂の乾燥後における窒素含有率は
12.7重量%、塩素含有率は167重量%であった。
実施例4 実施例1と同様にして得た塩素置換誘導体501、無水
塩化アルミニウム145.9.三塩化リン680gを反
応容器に仕込み、攪拌下に50〜60℃で5時間反応を
行なった。反応終了後樹脂を戸別して水洗し、リン酸基
をキレート形成基として有するキレート樹脂を得た。こ
の樹脂の乾燥後におけるリン含有率は184重量%、塩
素含有率は4.6重量%であった。
実施例5 実施例2と同様にして得た塩素置換誘導体50y、水酸
化ナトリウム21.5.j9’、水200Iを反応容器
に仕込み、攪拌下に50〜60℃にて二硫化炭素41p
を1時間かけて滴下し1滴下終了後。
80℃で7時間反応を行なった。反応終了後、 IN塩
酸中で加水分解し、樹脂を戸別して水洗し、ジチオカル
バミン酸基をキレート形成基とするキレート樹脂を得た
。この樹脂の乾燥後におけるイオウ含有率は24.1重
蓋%、塩素含有率は2z9゛重値%であった。
実施例6 実施例3と同様にして得たキレート樹脂30g。
32%塩酸150yを反応容器に仕込み、四塩化炭素の
還流下に1時間加熱攪拌した後、冷却し。
樹脂を戸別、水洗した。次いでこの樹脂に、オルト亜リ
ン酸35.!i’、トリオキ/メチレン101゜32%
塩酸20!i、水150Iを加えて還流温度で3時間反
応し1反応終了後、樹脂を戸別、水洗してアミノメチル
リン酸基及びイミノメチルリン酸基をキレート形成基と
して有するキレート樹脂を得た。この樹脂の乾燥後にお
ける窒素含有量は7.1ffi量%、リン含有量は10
.4重蓋%、塩素含有量は21.2重蓋%であった。
実施例7 実施例1と同様にして得た塩素置換誘導体5011 ジ
エチレントリアミy103!iにアクリル酸メチル21
5Iをミハエル付加せしめて得たジエチレントリアミン
のアクリル酸メチル付加俸1201、トルエン150.
9を反応容器に仕込み、攪拌下に90〜100℃で10
時間反応し2反応終了後、樹脂を戸別した。得られた樹
脂を20%水酸化す) IJウム水溶液300g中にて
、100℃で3時間ケン化した後、樹脂を戸別、水洗し
てイミノジプロピオン酸ナトリウム塩基及びイミノグロ
ビオン酸ナトリウム塩基をキレート形成基として有する
キレート樹脂を得た。得られたキレート樹脂を2N塩酸
で加水分解しH型樹脂とした。このH型樹脂の乾燥後に
おける窒素含有率は6゜8重量%、塩素含有率は19.
7重量%であった。
実施例8 実施例3と同様にして得た塩素置換誘導体50I、トリ
エテレンテトラミ/146.9にアクリロニトリルl 
85.5 、!i’をミ/・エル付加したトリエチレン
テトラミンのアクリロニトリル付加俸100y、トルエ
ン150yを反応容器に仕込み、攪拌下に100℃で1
00時間反応し1反応終了後。
樹脂を戸別、水洗した。次いでこの樹脂を3重量%の塩
酸ヒドロキンルアミンの水−メタノール溶液(水、メタ
ノールの1:1(重量比)混合物)350!j中で攪拌
下に60℃で5時間反応させた後、樹脂を戸別して水洗
しアミドキシム基をキレート形成基として有するキレー
ト樹脂を得た。この樹脂の乾燥後における窒素含有率は
15.2重量%、塩素含有率は15.9重量%であった
実施例9 実施例1と同様にして得た塩素置換誘導体50g、エタ
ノール−ジオキサン混合物(重量比で1:l)3QQm
/、チオ尿素30.9を反応容器に仕込み、還流温度で
5時間反応を行なった後、iM脂を戸別、水洗した。次
いでこの樹脂を300.!i+の15重量%水酸化ナト
リウム水溶液中で80℃にて5時間反応後、樹脂を戸別
、水洗し、さらにIN塩酸で洗浄し再び水洗してチオー
ル基をキレート形成基として有するキレートm脂を得た
。この樹脂の乾燥後におけるイオウ含有率は16.7重
量%、塩素含有率は82重量%であった。
比較例1 スチレン9otfit部、 エチルビニルベンゼン4重
量部、ジビニルベンゼン6重量部よシなるベンゼン不溶
のポーラス型球状共重合樹脂(粒度10〜48メツツユ
) 200 g、  エチレンジクロリド100、!i
’、クロロメチルエーテル1000g、塩化亜鉛100
Iを反応容器に仕込み、攪拌下に50℃で8時間クロロ
メチル化を行なった。反応終了後1樹脂を戸別して水洗
、乾燥し、塩素含有率18.0重量%のクロロメチル化
樹脂を得た。次いでこの樹脂50g、イミノン酢酸メチ
ル80I。
水2009’e反応容器に仕込んで実施例1と同様にし
て反応を行ない、イミノジ酢酸ナトリウム塩基をキレー
ト形成基として有するキレート樹脂を得た。次いでこの
樹脂を加水分解してH型樹脂とした。このHfjl(a
4脂の乾燥後における窒素含有率は36准址%であり、
またこの樹脂は樹脂母体中に塩素を含有していなかった
比較例2 比較例1で得たクロロメチル化樹脂50y、ジエチレン
トリアミン300yを反応容器に仕込み。
実施例3と同様に反応を行なってポリアミノ基をキレー
ト形成基として有するキレート樹脂を得た。
この樹脂の乾燥後における窒素含有率は12.7TfL
量%であり、またこの樹脂は樹脂母体中に塩素を含有し
ていなかった。
上記実施例1〜9および比較例1〜2で得たキレート樹
脂へのCu  、 Cd  、Pb  、Hg  の吸
着量を以下の方法によシ求めた。
まず60PのCu  水溶液(CuSO4使用)、10
0騨のCd  水溶液(CdSOa使用)、150Pの
pb  水溶液(Pb(NOs)z使用)および200
PのHg  水溶液(Hg(Jh使用)をそれぞれ調整
し、これら4種の水溶液を原水として用いた。次に上記
各原水11にキレート樹脂II+7を添加し、25℃に
て3時間攪拌して固液分離後9残存金属イオン濃度を測
定し。
原水中の金属イオン濃度との差から樹脂11当りの吸着
量として求めた。結果を第1表に示す。
次に実施例工および比較例1のキレート樹脂1000H
/を各々別々のカラム(内径25ts、l)に充填し、
■樹脂II当り、5N塩酸水溶液10A’(1ol/1
−R)、■水道水101/l−R,■2N水酸化す) 
IJウム水溶液1ol/l−R,■水道水101/l−
Hの順に通液速度: SVI O,下向流にて通液した
。この■〜■の通液操作を150回行ない、25回目、
50回目、75回目、100回目、125回目に各々樹
脂10R1をサンプリングした。次に通液を全く行なっ
て6ない樹脂と通液回数25回、50回、75回、10
0回、125回、150回の樹脂に対するCd  の吸
着量を測定し吸XI率を求めた。吸着量は100PのC
d  水溶液を原水とし、原水11K樹脂1dを添加し
25℃で3時間攪拌して固液分離後、残存Cd  濃度
を測定し、原水中のCd  111度との差から樹脂1
1当りの量として求めた。また吸着率は、未通液処理の
樹脂による吸着tを100%とし、この値に対する吸着
量の割合として求めた。結果を第2表に示す。また上記
試験に用いた樹脂の外観指数を第2表にあわせて示す。
更に実施例3および比較例2の樹脂各々100Mを別々
のカラム(内径25 tea lの2重管カラム)に充
填して上記と同様の通液操作を通液時の液温を60℃と
して100回行ない1通液25回目。
50回目、75回目に各々lQmの樹脂をサンプリング
した。次に通液を全く行なっていない樹脂と通液回数2
5回、50回、75回、100回の樹脂によりCu  
の吸着量を測定し、未通液処理の樹脂による吸着量に対
する吸着量の割合を吸着率として求めた。吸着量は、6
0PのCu  水溶液を原水とし、この原水11に樹脂
エゴを添加し、25℃にて3時間攪拌して固液分離後、
残存Cu  濃度を測定し、原水中のCu#度との差か
ら樹脂11当りの量として算出した。この吸着量から求
めた吸着率と1通液処理回数との関係を第1図に示す。
〔発明の効果〕
以」二説明したように1本発明キレート樹脂は。
耐久性、耐熱性、シ(薬品性に優れ、高温の廃水や金属
イオン以外にも多くの物質を含む研究所廃水。
ゴミ焼却場廃水、病院廃水、工業廃水等の処理に用いて
も、従来のキレート樹脂のように樹脂が侵されて劣化し
たり、繰り返し再生使用によって樹脂が破砕したり、吸
着量が著しく低下したりする虞れがなく、叫脂の寿命が
大幅に延長される。筐た本発明キレート樹脂は従来のキ
レート樹脂に比して金属イオンの吸着性に優れ、効率良
く廃水処理を行なうことができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
特許出願人  ミ ヨ 7油脂株式会社第 1 図 j立力理己駁 (鵠)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼(ただしm=1〜3
    、n=0〜3) で表わされるアルキル置換芳香族モノビニル化合物成分
    99.5〜60重量%と、ビニル基を2個以上有するポ
    リビニル化合物成分0.5〜40重量%とからなる共重
    合体のハロゲン置換誘導体を樹脂母体とし、かつキレー
    ト形成基としてイミノプロピオン酸基、イミノ酢酸基、
    イミノジ酢酸基、イミノジプロピオン酸基、アミノ酸基
    、アミノアルキレンリン酸基、イミノアルキレンリン酸
    基、リン酸基、ジチオカルパミン酸基、チオール基、あ
    るいはこれらの塩、ポリアミノ基、アミドキシム基の少
    なくとも1種を有することを特徴とするキレート樹脂。
JP60265667A 1985-11-26 1985-11-26 キレ−ト樹脂 Expired - Fee Related JPH074537B2 (ja)

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