WO2001068242A1 - Adsorbant pour compose hydroxy aromatique et son utilisation - Google Patents

Adsorbant pour compose hydroxy aromatique et son utilisation Download PDF

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WO2001068242A1
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aromatic hydroxy
hydroxy compound
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composite metal
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Tomoko Tachifuji
Akira Okada
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Kyowa Chemical Industry Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to an aromatic hydroxy compound adsorbent and a method for adsorbing and removing an aromatic hydroxy compound from a liquid medium containing the aromatic hydroxy compound.
  • Metal oxide particles and metal hydroxide particles such as magnesium oxide particles, aluminum hydroxide particles and hydrated talcite compound particles, are currently used as adsorbents for various acids and alkalis. However, these metal oxide particles and metal hydroxide particles do not show an effective adsorption capacity or an insufficient adsorption capacity for an aromatic hydroxy compound / diamine compound.
  • bisphenol compounds represented by bisphenol A are used not only for polymer raw materials such as polycarbonate resins and epoxy resins, but also for plastic polyesters, antioxidants and stabilizers for vinyl chloride resins. Its production is expected to exceed about 1.7 million tons worldwide.
  • aromatic hydroxy compounds such as bisphenol A, which elute from these resins, act as environmental hormones and have extremely detrimental effects on humans and ecosystems. This has led to the investigation of rivers and groundwater, and government agencies have announced that rivers and groundwater are widely contaminated by aromatic hydroxy compounds. It has also been reported that aromatic hydroxy compounds were detected in tap water.
  • An object of the present invention is to provide an adsorbent capable of effectively adsorbing and removing an aromatic hydroxy compound from water or an organic solvent containing the aromatic hydroxy compound, and use thereof. Means for solving the problem
  • an aromatic hydroxy compound comprising a composite metal oxide solid solution particle represented by the following formula (1) or a hydrated talcite-like composite metal hydroxide particle represented by the following formula (2):
  • An adsorbent is provided.
  • M 2 + is Zn 2+ and / or C a 2 + represents a divalent metal ion
  • An _ represents an n-valent anion
  • y 2 xzab and m satisfy the following conditions.
  • an aromatic solvent in the solvent which comprises contacting an aqueous solvent or an organic solvent containing an aromatic hydroxy compound with the adsorbent of the present invention, and adsorbing the aromatic hydroxy compound.
  • a method for removing an aromatic hydroxy compound is provided.
  • the present inventors have described the aromatic hydroxy compound as described below. It is presumed to be due to ion exchange due to the difference between the dissociation constant of the substance and the adsorbent.
  • the present inventors focused on the high dissociation constant (pKa) value of aromatic hydroxy compounds in order to develop a selective adsorbent for aromatic hydroxy compounds.
  • the following formula (3) known representative eight Ido port hydrotalcite compound represented by the Anion (A n -) normal C_ ⁇ as 3 2 - S_ ⁇ 4 2 - CI- N0 3 - and CH 3 COO- At least one kind of anion selected from the group consisting of: Therefore, the typical hydrated talcite compound of the formula (3) is a considerably stronger acid than the aromatic hydroxy compound due to the conjugate acid by the anion. Accordingly, it dissociated aromatic hydroxy compounds, Anion Hyde port hydrotalcite compound (A n -) and is estimated to be difficult to ion exchange (In fact, this assumption is correct by Comparative Example 1 and 2 below Is considered to be something).
  • M 2 + represents Mg 2+ and a divalent metal ion such as Z or Zn 2+
  • a n - is an n-valent anion and is C 0 3 2 — S ⁇ 4 2 — CI— N 0 3 -And CH 3 COO — at least one selected from the group consisting of: X is 0.1 and X is 0.5 m is a positive number.
  • the typical octaid talcite compound particles of the above-mentioned formula (3) have another reason that the hydrotalcite compound particles cannot adsorb the aromatic hydroxy compound because the carbon dioxide gas is adsorbed on the crystal surface. It is presumed that it has become.
  • the present inventors have the following formula (1) obtained by calcining the hydrated talcite compound particles of the formula (3). We focused on composite metal oxide solid solution particles.
  • M 2+ represents a divalent metal ion of Zn 2+ and Z or Ca 2+
  • y 2 and x satisfy the following conditions.
  • the present inventors have proposed a hydrated talcite-like composite metal hydroxide represented by the following formula (2), which can be obtained by hydrating the composite metal oxide solid solution particles represented by the above formula (1). It was also found that these particles also had an excellent ability to adsorb aromatic hydroxy compounds.
  • a n is an n-valent Anion, preferably C0 3 2 -, S_ ⁇ 4 2 -, CI-, N0 3 - and CH 3 selected from the group consisting of COO _ Indicates at least one type of anion.
  • the hydrated talcite-like composite metal hydroxide particles of the above formula (2) have a much larger content of anion (A n- 1) than the octido talcite compound of the above formula (3). It is a compound that has been reduced.
  • the specific surface area by BET method 10 ⁇ 250mVg preferably is advantageous to have a range of. 20 to 220 m 2 . If the specific surface area is large, the filtration rate after adsorption tends to decrease. However, by reducing the shape of the adsorbent by granulating the powder, the decrease in filtration speed can be eliminated.
  • the composite metal oxide solid solution particles represented by the formula (1) in the present invention include, for example, a hydrated talcite compound represented by the above formula (3), particularly, an anion (A n —) of which is an anion carbonate (C ⁇ ). 3 )
  • the hydrotalcite compound is 400-90 Ot: By sintering at the following temperature. Firing at a temperature higher than this temperature not only decreases the adsorption characteristics of the obtained composite metal oxide solid solution particles, but also hydrates the solid solution to form a hydrated talcite-like composite metal hydroxide of the formula (2). When producing particles, the reaction may not proceed smoothly.
  • the hydrated talcite-like composite metal hydroxide particles represented by the formula (2) are obtained by calcining the hydrotalcite compound particles of the formula (3) at 400 to 900 ° C. It can be produced by obtaining composite metal oxide solid solution particles of the formula (1) and then hydrating in water. It can also be synthesized by the method described in Japanese Patent Publication No. 51-640.
  • the reaction system does not contain carbon dioxide or carbon dioxide gas as much as possible. This is because carbonate ions are mixed as anions in the structure of the hydrated talcite-like composite hydroxide particles, or the adsorption ability is reduced due to adsorption of CO 2 on the crystal surface.
  • hydrotalcite-like composite hydroxide particles have a strong ability to adsorb phenols. Therefore, if the hydrotalcite-like composite hydroxide particles themselves are contained, they can be used even if they contain some other anion. There is no particular problem.
  • the metal complex oxide solid solution particles as the adsorbent of the present invention be stored after firing, so that carbon dioxide gas surface adsorption does not proceed.
  • the particles of the adsorbent of the present invention can be used for adsorption in various forms. That is, when these adsorbent particles are prepared by the above-mentioned calcination or hydration, they are usually obtained as a fine powder or a spherical powder having an average particle diameter of 30 to 200 m. These powders can be used as adsorbents as they are. By granulating the particles, they can also be used as granules or pellets having an average diameter of 0.7 to 3 mm.
  • the adsorbent may be used as it is, or may be packed in a column and a solvent containing an aromatic hydroxy compound may be passed through the column.
  • the adsorbent of the present invention is composed of the composite metal oxide particles or hydrotalcite-like composite metal hydroxide particles, and these particles themselves may be used. It may be granulated.
  • the adsorbent preferably contains 50% or more, preferably 70% or more, of these particles by weight, and particularly preferably 80% or more. According to the findings of the present inventors, in order to adsorb and remove an aromatic hydroxy compound from an organic solvent containing an aromatic hydroxy compound, the hide opening of the formula (2) is more preferable than the complex metal oxide solid solution particles of the formula (1). Talcite-like composite metal hydroxide particles are preferred.
  • the composite metal oxide solid solution particles of the formula (1) it is possible to reduce the concentration of the aromatic hydroxy compound contained in the organic solvent to about 10 ppm by increasing the amount of addition, but less than that. If the concentration is less than a few ppm, it is difficult to remove by adsorption.
  • the hydrated talcite-like composite metal hydroxide particles of the formula (2) almost completely remove the aromatic hydroxy compound in the organic solvent with a smaller addition amount than the composite metal oxide solid solution particles of the formula (1). It can be completely removed by adsorption.
  • the solvent containing the aromatic hydroxy compound is an aqueous solvent
  • a part of the composite metal oxide solid solution particles is hydrated during the catalytic adsorption reaction and changes to hydrotalcite-like composite metal hydroxide particles, so that the composite metal oxidation occurs. Even if solid solution particles are added, it is possible to completely remove the aromatic hydroxy compound by adsorption.
  • the aromatic hydroxy compound to be adsorbed in the present invention is preferably a monohydroxy compound or a dihydroxy compound, and specifically, a raw material or a terminal seal for synthesis of a polycarbonate resin, an epoxy resin or a polyester resin. It is a compound used as an inhibitor. Examples are phenol or bis Phenol. These may have a substituent such as an alkyl group, a halogen or a nitro group.
  • Bisphenols include compounds represented by HO—PH—Z—PH—OH (where PH is a 1,4-phenylene group, and Z is a direct bonding group, an oxygen atom, a sulfur atom, a sulfoxide group) , A sulfone group and an alkylidene group, an alkylene group, a cycloalkylidene group, a cycloalkylene group or a phenyl-substituted alkylene group each having 30 or less carbon atoms).
  • a typical bisphenol is 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane (bisphenol A).
  • the "organic solvent” that forms the organic solvent containing the aromatic hydroxy compound includes, for example, (i) lower alcohols such as methanol, ethanol, propanol and butanol, (ii) getyl ether, diisopropyl acetone Ketones such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and acetophenone; (iv) aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane and octane; (V) aromatics such as benzene, cyclobenzene, toluene and xylene.
  • lower alcohols such as methanol, ethanol, propanol and butanol
  • getyl ether, diisopropyl acetone Ketones such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and acetophenone
  • aliphatic hydrocarbons such as hexane, hept
  • organic solvents may be one kind or a mixture of two or more kinds.
  • the organic solvent may be at least 60% by weight, preferably at least 80% by weight, particularly preferably at least 90% by weight of the total solvent, and may be a small amount of water.
  • the aqueous solvent may contain at least 60% by weight, preferably at least 80% by weight, particularly preferably at least 90% by weight of water in the total solvent, and may contain a small proportion of organic solvent. .
  • a usual adsorption means known per se can be adopted.
  • an adsorbent is added to a solvent and stirred, and then the adsorbent is filtered off.
  • a method may be used in which the solvent is passed through the column after the adsorbent is filled in the column.
  • the temperature of the adsorption operation is not particularly limited, it can be usually carried out at a temperature of 0 to 150, preferably 20 to 100. Generally, the higher the temperature, the shorter the processing time.
  • the adsorbent that has adsorbed the aromatic hydroxy compound can be reused as the adsorbent of the present invention by firing, for example, at 400 to 900, and hydrating as necessary. is there.
  • the present inventors have noticed that the composite metal oxide particles of the formula (1) and the hydrated talcite-like composite metal hydroxide particles of the formula (2) have excellent properties of adsorbing an aromatic hydroxy compound. And considered other uses.
  • the adsorbent of the present invention is blended in a synthetic resin or a paint synthesized from an aromatic hydroxy compound as a raw material, the aromatic hydroxy compound remaining as an unreacted raw material or generated by decomposition is obtained. Was found to be effectively adsorbed.
  • a resin composition or a paint composition obtained by blending the adsorbent of the present invention with a synthetic resin or a paint synthesized from an aromatic hydroxy compound as a raw material.
  • the adsorbent incorporated in the synthetic resin or paint is a composite metal oxide particle of the formula (1) Rather, those composed of the hydrated talcite-like composite metal hydroxide particles of the formula (2) are more preferable in terms of the adsorption characteristics and the stability to the resin (or paint).
  • the synthetic resin a polycarbonate resin or an epoxy resin synthesized from bisphenol A as a raw material is suitable.
  • the adsorbent is used in an amount of 0.01 to 10 parts by weight, preferably 0.05 to 5 parts by weight, per 100 parts by weight of the synthetic resin or paint.
  • the mixed metal oxide solid solution particles obtained in Example 1 and decarboxylated water about 10 times the weight of the solid solution particles were placed in a closed container, and shaken at 30 ° C overnight in a constant temperature bath to perform a rehydration reaction. .
  • This is dehydrated and dried to obtain hydrotalcite-like composite metal hydroxide particles having a BET specific surface area of 32 m 2 Zg Mg Q 7 A 1. . 3 (OH) 2 2 ( C0 3). ,. 5 ⁇ 0.65 ⁇ 2 ⁇ was obtained.
  • the mixed metal oxide solid solution particles obtained in Example 3 and decarboxylated water about 10 times the weight of the solid solution particles were placed in a closed container, and shaken in a thermostatic chamber overnight to perform a rehydration reaction. This is dehydrated and dried to obtain a hydrotalcite-like composite metal hydroxide particle Mg with a BET specific surface area of 3 lm 2 Zg. 75 A1. , 25 (OH) 2. 17 ( C_ ⁇ 3). .. 42 ⁇ 0.7 ⁇ 2 ⁇ was obtained.
  • the carbonate ion in this equation is the result of contamination of air 2 in the air during the dehydration and drying processes.
  • the mixed metal oxide solid solution particles obtained in Example 5 and decarburized water about 10 times the weight of the particles were placed in a closed container, and shaken in a thermostatic chamber overnight to perform a rehydration reaction. This is dehydrated and dried to obtain a zinc-containing hydrotalcite-like composite metal hydroxide particle with a BET specific surface area of 60 m 2 Zg ⁇ 0 . 1 0.17 eight 1 0. 33 (OH) 2 . 22 was obtained (C_ ⁇ 3) 6 ⁇ 0.6 ⁇ 2 ⁇ . Carbonate ions in the formula dehydration, in which C ⁇ 2 in air is mixed in the course of drying.
  • Example 1 which is a raw material of Example 1 BET specific surface area 100 m 2 Zg, formula Mg Q. 7 A 1 0. 3 (OH) 2 (C0 3). Hydrotalcite with anion carbonate expressed by 15 ⁇ 0.55H 2 ⁇ .
  • the mixed metal oxide solid solution particles obtained in Comparative Example 3 and decarburized water about 10 times the weight of the solid solution particles were placed in a closed container, and shaken in a thermostat for 30 nights to perform a rehydration reaction. Dehydrating this, dried to a BET specific surface area of 35m 2 g of zinc-containing hydrotalcite-like composite metal hydroxide particles Zn 0 67 A 10.33 (OH) 2. 22 (C0 3) 0 .. 6 ⁇ 0.6 ⁇ 20 was obtained. Carbonate ions in the formula dehydration, in which C0 2 in air has entered mixed in the course of drying.
  • the reagent Ca (OH) 2 particles were calcined at 550 for 2 hours to obtain calcium oxide particles having a BET specific surface area of 10 m 2 .
  • Activated carbon (granular) manufactured by Ishizu Pharmaceutical Co., Ltd. was powder-framed and sieved through 100 mesh. The BET specific surface area of this activated carbon was 443 m 2 Zg.
  • Iko activated carbon granular manufactured by Nimura Chemical Co., Ltd. was used as it was.
  • the BET specific surface area of this activated carbon was 449 m 2 / g.
  • the adsorption ratio indicates the ratio (%) of BP A adsorbed by the adsorbent to BP A in the solvent.
  • Nonylphenol (NP) adsorption test was performed in the same manner as in the above bisphenol A adsorption test except that bisphenol A was changed to nonylphenol and the absorbance measurement wavelength was set to 277.5 nm. I went in. The results are shown in Table 3 below. Table 3
  • Epoxy curing agent manufactured by Shin Nippon Rika: RIKACID MH-700; hexahydrophthalic anhydride
  • Epoxy curing accelerator manufactured by Koei Eigaku; dimethyl pendiamine
  • an adsorbent capable of efficiently adsorbing and removing an aromatic hydroxy compound from an aqueous or organic solvent containing the aromatic hydroxy compound.

Description

明 細 書
芳香族ヒドロキシ化合物の吸着剤およびその利用 発明の詳細な説明
発明の属する技術分野
本発明は、 芳香族ヒドロキシ化合物の吸着剤および芳香族ヒドロキシ化合物を 含有する液体媒体から芳香族ヒドロキシ化合物を吸着除去する方法に関する。 従来の技術
酸化マグネシウム粒子、 水酸化アルミニウム粒子およびハイド口タルサイト化 合物粒子のような金属酸化物粒子や金属水酸化物粒子は、 種々の酸およびアル力 リの吸着剤として現在使用されている。 しかしこれらの金属酸化物粒子や金属水 酸化物粒子は芳香族ヒドロキシ化合物ゃァミン化合物に対しては、 有効な吸着能 を示さないか、 あるいは吸着能が不十分である。
芳香族ヒドロキシ化合物の中でもビスフエノ一ル Aに代表されるビスフエノー ル化合物は、 ポリカーボネート樹脂およびエポキシ樹脂のようなポリマー原料の 他に、 可塑性ポリエステル、 酸化防止剤および塩ィ匕ビニル樹脂安定剤にも使用さ れ、 その生産量は世界中で約 1 7 0万トンを超えるものと考えられる。
しかし近年、 これらの樹脂から溶出するビスフエノール Aのような芳香族ヒド ロキシ化合物が環境ホルモンとして働き、 人体および生態系に極めて有害作用を もたらすことが明らかになつてきた。 このことから河川や地下水の調査が進み、 河川や地下水が芳香族ヒドロキシ化合物によって広く汚染されていることが政府 機関により発表するに至っている。 さらには水道水からも芳香族ヒドロキシ化合 物が検出されたという報告もされている。
しかしながら、 現在この溶出した芳香族ヒドロキシ化合物を有機溶媒中から除 去する効果的方法および吸着剤等は報告されていない。 発明が解決しょうとする課題 本発明は、 芳香族ヒドロキシ化合物を含有する水または有機溶媒中から芳香族 ヒドロキシ化合物を効果的に吸着し除去しうる吸着剤およびその利用を提供する ことを目的とする。 課題を解決するための手段
本発明によれば、 下記式 (1) で表される複合金属酸化物固溶体粒子または下 記式 (2) で表されるハイド口タルサイト様複合金属水酸化物粒子よりなる芳香 族ヒドロキシ化合物の吸着剤が提供される。
(MgylM2 + y2) χΑ 1 χΟ1 + 0·... (1)
(MgylM2 + y2) ZA 1 Z (OH) 2 + a (An_) b - mH20... (2) 但しこれら式中、 M2 +は Zn2+および/または C a2 +の 2価の金属イオンを示 し、 An_は n価のァニオンを示し、 y2 x z a bおよび mは下記 条件を満足する。
y i + y2= i
0<y 1
0. l<x<0.5
Figure imgf000003_0001
ζ = a + η b
a>0.1 ζ
0≤b<z n
0≤m<2
また本発明によれば、 芳香族ヒドロキシ化合物を含有する水性溶媒または有機 溶媒と、 前記本発明の吸着剤とを接触せしめ、 該芳香族ヒドロキシ化合物を吸着 せしめることを特徴とする前記溶媒中の芳香族ヒドロキシ化合物の除去方法が提 供される。
以下、 本発明についてさらに詳細に説明する。
本発明における前記吸着剤による芳香族ヒドロキシ化合物の吸着メカニズムは 明らかでないが、 本発明者らは、 下記に説明するように、 芳香族ヒドロキシ化合 物および吸着剤の解離定数の差によるイオン交換によるものと推定している。 先ず本発明者らは、 芳香族ヒドロキシ化合物の選択的吸着剤の開発のために芳 香族ヒドロキシ化合物の解離定数 (pKa) 値の高さに着目した。 一方下記式 (3) で表される公知の代表的八イド口タルサイト化合物は、 ァニオン (An ―) として通常 C〇3 2- S〇4 2- C I— N03—および CH3COO—からなる 群から選ばれた少なくとも一種のァニオンを一定量以上含有している。 そのため 式 (3) の代表的なハイド口タルサイト化合物は、 そのァニオンによる共役酸の ために、 芳香族ヒドロキシ化合物と比べるとかなり強い酸である。 従って、 芳香 族ヒドロキシ化合物が解離して、 ハイド口タルサイト化合物のァニオン (An ―) とイオン交換するのは難しいと推測される (事実、 後述の比較例 1および 2 によってもこの推測は正しいものと考えられる)。
(M2+) XA 1 X (OH) 2 (An_) x/n 'mH2〇... (3)
(但し式中、 M2 +は Mg2+および Zまたは Z n2+等の 2価金属イオンを示し、 An-は n価のァニオンで C03 2— S〇4 2— C I— N03-および CH3COO —よりなる群から選ばれた少なくとも一種を示す。 さらに Xは 0.1く Xく 0.5 mは正の数である。)
また代表的な前記式 (3) の八イド口タルサイト化合物粒子は、 その結晶表面 に炭酸ガスが吸着されていることもハイドロタルサイト化合物粒子が芳香族ヒド ロキシ化合物を吸着できない他の原因となっているものと推測される。
そこで本発明者らは芳香族ヒドロキシ化合物の吸着を阻害するァニオンを可能 な限り除去するために、 式 (3) のハイド口タルサイト化合物粒子を焼成して得 られる下記式 (1) で表される複合金属酸化物固溶体粒子に着目した。
(MgylM2 + y2) χΑ 1χ1 + 0.... (1)
但し式中、 M2+は Zn2+および Zまたは Ca2+の 2価の金属イオンを示し、 y い y2および xは下記条件を満足するものとする。
yi+ 2= 1
0<yi≤l (好ましくは 0.5<y i≤l)
0. Kx<0.5 (好ましくは 0.2≤χ≤0.4) 前記式 (1) で表される複合金属酸化物固溶体粒子を、 芳香族ヒドロキシ化合 物を含有する水性または有機溶媒と接触させたところ、 芳香族ヒドロキシ化合物 が効率的に前記固溶体粒子に吸着されることが見出された。
さらに本発明者らは、 前記式 (1) で表される複合金属酸化物固溶体粒子を水 和して得ることができる下記式 (2) で表されるハイド口タルサイト様複合金属 水酸化物の粒子も同様に芳香族ヒドロキシ化合物の吸着能が優れていることが見 出された。
(MgylM2 + y2) X_ZA 1 z (OH) 2 + a (An- ) b - mH20... (2) 但し式中、 M2+yiおよび y2は前記式 (1) と同じ定義を有し、 An は n価 のァニオン、 好ましくは C03 2—、 S〇4 2-、 C I—、 N03—および CH3COO _からなる群から選ばれた少なくとも一種のァニオンを示す。
また z、 a、 bおよび mは下記条件を満足する。
0. Kz<0.5 (好ましくは 0.2≤ζ≤0.4)
z = a + n b
a>0.1 z (好ましくは a>0.5 z)
0≤b<z/n (好ましくは 0≤bく 0.5 zZn)
0≤m<2 (好ましくは 0≤m≤l)
前記式 (2) のハイド口タルサイト様複合金属水酸化物粒子はその化学式から 見れば、 前記式 (3) の八イド口タルサイト化合物に比べてァニオン (An一) の含有量がかなり減少した化合物である。
本発明の前記式 (1) および (2) で表される化合物の粒子よりなる吸着剤は、 BET法による比表面積が 10〜250mVg 好ましくは 20〜 220 m2 の範囲を有するものが有利である。 比表面積が大きいと、 吸着後濾過速度が 遅くなる傾向になる。 しかし吸着剤の形状を、 粉体を造粒して成形することによ り濾過速度の低下は解消することができる。
本発明における式 (1) で表される複合金属酸化物固溶体粒子は、 例えば前記 式 (3) で表されるハイド口タルサイト化合物、 殊にそのァニオン (An— ) が 炭酸ァニオン (C〇3 ) であるハイドロタルサイト化合物を 400〜90 Ot: の温度で焼成することによつて製造することができる。 この温度より高い温度で 焼成すると、 得られた複合金属酸化物固溶体粒子の吸着特性が低下するばかりで なく、 その固溶体を水和して式 (2 ) のハイド口タルサイト様複合金属水酸化物 粒子を製造する場合、 その反応がスムースに進行しないことがある。
式 (2 ) で表されるハイド口タルサイト様複合金属水酸化物粒子は、 前述した ように式 (3 ) のハイドロタルサイト化合物粒子を 4 0 0〜9 0 0 °Cで焼成して、 式 (1 ) の複合金属酸化物固溶体粒子を得、 次いで水中で水和させることにより 製造することができる。 また特公昭 5 1 - 6 0 4 0号公報に記載された方法によ つても合成することができる。 式 (2 ) のハイド口タルサイト様複合金属水酸化 物粒子の製造においては、 その反応系は炭酸もしくは炭酸ガスをできる限り含ま ないことが望ましい。 なぜなら、 ハイド口タルサイト様複合水酸化物粒子の構造 中にァニオンとして炭酸イオンが混入したり、 結晶表面に C O 2が吸着すること により吸着能が落ちてしまうからである。
しかしハイドロタルサイト様複合水酸化物粒子のフエノール類吸着能は強いの で、 ハイドロタルサイト様複合水酸化物粒子そのものが含まれていれば他のァニ オンが多少含まれていても使用上特に支障はない。
本発明の吸着剤である金属複合酸化物固溶体粒子も同様に焼成後、 炭酸ガス表 面吸着を進行させないよう保存することが望ましい。
本発明の吸着剤の粒子は、 種々の形態で吸着に利用することができる。 すなわ ち、 これら吸着剤粒子は、 前述した焼成または水和によって調製した場合、 通常 微粉末もしくは平均粒径が 3 0〜2 0 0 mの球状の粉末で得られる。 これら粉 末はそのまま吸着剤として利用することができる。 また粒子を造粒することによ り、 平均径が 0 . 7〜3 mmの顆粒状またはペレット状の吸着剤としても利用す ることができる。 また吸着剤は、 そのままの形態で使用することもでき、 また力 ラムに充填して、 そのカラム中に、 芳香族ヒドロキシ化合物を含む溶媒を流通さ せてもよい。
本発明の吸着剤は、 前記複合金属酸化物粒子またはハイドロタルサイト様複合 金属水酸化物粒子よりなり、 これら粒子そのものであってもよく、 結合剤により 造粒されたものであってよい。 吸着剤は、 これら粒子を重量で 5 0 %以上、 好ま しくは 7 0 %以上含有するのが望ましく、 特に 8 0 %以上含有するのが好ましい。 本発明者らの知見によれば、 芳香族ヒドロキシ化合物を含む有機溶媒から芳香 族ヒドロキシ化合物を吸着除去するには、 式 (1 ) の複合金属酸化物固溶体粒子 よりも式 (2 ) のハイド口タルサイト様複合金属水酸ィヒ物粒子の方が好ましい。 式 (1 ) の複合金属酸化物固溶体粒子の場合、 その添加量を増やすことにより有 機溶媒中に含まれる芳香族ヒドロキシ化合物の濃度を 1 0 p p m程度まで下げる ことは可能であるが、 それ以下の数 p p m以下になると吸着除去することは困難 である。 それに比べて、 式 (2 ) のハイド口タルサイト様複合金属水酸化物粒子 は式 (1 ) の複合金属酸化物固溶体粒子に比べてより少ない添加量で有機溶媒中 の芳香族ヒドロキシ化合物をほぼ完全に吸着除去できる。
しかし、 芳香族ヒドロキシ化合物を含む溶媒が水性溶媒の場合、 接触吸着反応 時に複合金属酸化物固溶体粒子の一部が水和されハイドロタルサイト様複合金属 水酸化物粒子に変化するため、 複合金属酸化物固溶体粒子の添加でも完全に芳香 族ヒドロキシ化合物を吸着除去することは可能である。
かくして本発明によれば、 溶媒中の芳香族ヒドロキシ化合物の吸着除去方法の 好ましい態様として、 下記 (a ) および (b ) の方法が例示される。
( a ) 芳香族ヒドロキシ化合物を含有する水性溶媒と式 (1 ) または (2 ) で示 される吸着剤とを接触せしめ、 該芳香族ヒドロキシ化合物を吸着剤に吸着せしめ ることを特徴とする該水性溶媒中の芳香族ヒドロキシ化合物の除去方法。
( b) 芳香族ヒドロキシ化合物を含有する有機溶媒と式 (2 ) で表されるハイド 口タルサイト様複合金属水酸化物よりなる吸着剤と接触せしめ、 該芳香族ヒドロ キシ化合物を吸着剤に吸着せしめることを特徴とする前記溶媒中の芳香族ヒドロ キシ化合物の除去方法。
本発明の吸着の対象となる芳香族ヒドロキシ化合物としては、 好ましくはモノ ヒドロキシ化合物あるいはジヒドロキシ化合物であり、 具体的にはポリカーボネ —ト樹脂、 エポキシ樹脂またはポリエステル樹脂の合成のための原料もしくは末 端封止剤として使用される化合物である。 その例としてはフエノ一ルまたはビス フエノールが挙げられる。 これらはアルキル基、 ハロゲン、 ニトロ基などの置換 基を有していてもよい。 ビスフエノールとしては HO—P H—Z— P H—OHで 示される化合物が挙げられる (ここで P Hは 1 , 4一フエ二レン基であり、 Zは 直接結合基、 酸素原子、 硫黄原子、 スルホキシド基、 スルホン基およびそれぞれ 炭素数 3 0以下のアルキリデン基、 アルキレン基、 シクロアルキリデン基、 シク 口アルキレン基もしくはフエニル置換アルキレン基を示す)。 代表的なビスフェ ノールとしては、 2 , 2 _ビス (4—ヒドロキシフエニル) プロパン (ビスフエ ノール A) が挙げられる。
本発明において、 芳香族ヒドロキシ化合物を含有する有機溶媒を形成する "有 機溶媒" としては、 例えば (i ) メタノール、 エタノール、 プロパノールおよび ブタノールのような低級アルコール、 (ii) ジェチルエーテル、 ジイソプロピル アセトン、 メチルェチルケトン、 メチルイソプチルケトンおよびァセトフエノン のようなケトン、 (iv) へキサン、 ヘプタンおよびオクタンのような脂肪族炭化 水素、 (V ) ベンゼン、 クロ口ベンゼン、 トルエンおよびキシレンのような芳香 族炭化水素、 (vi) 酢酸ェチル、 酢酸プロピルおよび高級脂肪酸エステル (例え ばグリセリド) のようなエステル、 (vii) ピリジン、 N—メチルピロリドン、 ジ メチルァセトアミドのような含窒素化合物および (viii) ァセトニトリル、 プロ ピオ二トリルのような二トリルが挙げられる。 これら有機溶媒は一種でもまた二 種以上の混合物であってもよい。 一方有機溶媒は、 全溶媒中 6 0重量%以上、 好 ましくは 8 0重量%以上、 特に好ましくは 9 0重量%以上が有機溶媒であればよ く、 水を少割合含有していてもよい。 また水性溶媒は、 全溶媒中水を 6 0重量% 以上、 好ましくは 8 0重量%以上、 特に好ましくは 9 0重量%以上含有していれ ばよく、 有機溶媒を少割合含有していてもよい。
本発明の吸着剤を使用して溶媒中の芳香族ヒドロキシ化合物を吸着除去する方 法としては、 通常のそれ自体公知の吸着手段が採用できる。 例えば溶媒中に吸着 剤を添加し攪拌した後、 吸着剤を濾別する方法がある。 また吸着剤をカラムに充 填した後、 溶媒をそのカラムに流通させる方法であってもよい。 カラムを使用す る場合、 炭酸ガスの吸着による吸着率の低下を防ぐための手段を採用することが 望ましい。 すなわち例えば有機溶媒中に吸着剤粒子を懸濁させて直ちにカラム中 に充填する方法や顆粒状 (またはペレット状) の吸着剤をカラムに充填した後、 直ちに有機溶媒を流通させる方法がある。 また吸着剤を脱炭酸した水性溶媒中に 懸濁させ直ちにカラム中に充填する方法や顆粒状 (またはペレット状) の吸着剤 をカラムに充填した後、 直ちに脱炭酸した水性溶媒を流通させる方法がある。 吸着操作は、 温度は特に制限されないが、 通常 0〜1 5 0 、 好ましくは 2 0 〜1 0 0 の温度で実施することができる。 温度が高い方が一般に処理時間が短 い。
吸着操作後、 芳香族ヒドロキシ化合物を吸着した吸着剤は、 例えば 4 0 0〜9 0 0 で焼成し、 必要に応じて水和することによって本発明の吸着剤として再利 用することが可能である。
前記した本発明によれば、 芳香族ヒドロキシ化合物を原料として合成された合 成樹脂の製造工程において得られた溶液中の芳香族ヒドロキシ化合物の分離 ·回 収を選択的かつ効果的に実施することができる。
本発明者らは、 前記式 (1 ) の複合金属酸化物粒子および式 ( 2 ) のハイド口 タルサイ卜様複合金属水酸化物粒子が芳香族ヒドロキシ化合物を吸着する特性が 優れていることに着眼し、 他の利用を検討した。 その結果、 芳香族ヒドロキシ化 合物を原料として合成された合成樹脂または塗料中に、 本発明の吸着剤を配合す ると、 未反応原料として残存するかあるいは分解により発生した芳香族ヒドロキ シ化合物が効果的に吸着されることが見出された。 すなわち、 芳香族モノヒドロ キシ化合物が含有される合成樹脂または塗料中に本発明の吸着剤を配合すると、 合成樹脂または塗料からの有害な芳香族ヒドロキシ化合物の溶出あるレゝは揮散が 抑制されることが見出された。
本発明によれば、 芳香族ヒドロキシ化合物を原料として合成された合成樹脂ま たは塗料に前記本発明の吸着剤を配合した樹脂組成物または塗料組成物が提供さ れる。
合成樹脂または塗料中に配合される吸着剤は、 式 (1 ) の複合金属酸化物粒子 よりも、 式 (2) のハイド口タルサイト様複合金属水酸化物粒子よりなるものの 方が、 吸着特性および樹脂 (または塗料) に対する安定性の点で好ましい。 前記 合成樹脂としては、 ビスフエノール A を原料として合成されたポリカーボネー ト樹脂あるいはエポキシ樹脂が適当である。 吸着剤は合成樹脂または塗料 100 重量部当たり 0.01〜10重量部、 好ましくは 0.05〜 5重量部の割合で配合 される。
発明の実施の形態
以下の実施例に基づき本発明を具体的に説明する。
実施例 1
BET比表面積 100m2Zgを有し化学式 Mg。 7A 10.3 (OH) 2 (CO 3) 。.15 · 0.55 H20で表される炭酸ァニオンを有するハイドロタルサイト粒 子を.55 O :で 2時間焼成して、 BET比表面積 202 m2Zgを有する複合金 属酸化物固溶体粒子 Mg 0.7 A 1。 0^^を得た。
実施例 2
実施例 1で得られた複合金属酸化物固溶体粒子およびその約 10倍重量の脱炭 酸水を密閉容器に入れ、 恒温槽中で 30°C—晩振とうして再水和反応を行った。 これを脱水、 乾燥して BET比表面積 32m2Zgを有するハイドロタルサイト 様複合金属水酸化物粒子 MgQ 7A 1。.3 (OH) 2 2 (C03) 。,。5 · 0.65Η2 〇を得た。 この式中の炭酸イオンは脱水、 乾燥の過程で空気中の co2が混入し たものである。
実施例 3
BET比表面積 14.5m2Zg、 化学式 M g 0.75 A 1。.25 (OH) 2 (CO 3) 0.125 · 0.5 H20で表される炭酸ァニオンを有するハイドロタルサイト粒 子を 550 で 2時間焼成して、 BET比表面積 143m2Zgの複合金属酸化 物固溶体粒子 Mg。.75A 1 O. OL Sを得た。
実施例 4
実施例 3で得られた複合金属酸化物固溶体粒子およびその約 10倍重量の脱炭 酸水を密閉容器に入れ、 恒温槽中で 30 一晩振とうして再水和反応を行った。 これを脱水、 乾燥して BET比表面積 3 lm2Zgのハイドロタルサイト様複合 金属水酸化物粒子 Mg。.75A 1。,25 (OH) 2.17 (C〇3) 。.。42 · 0.7Η2〇 を得た。 この式中の炭酸イオンは脱水、 乾燥の過程で空気中のじ〇2が混入した ものである。
実施例 5
BET比表面積 9.0m2Zg、 化学式 M g 0.5 Z n 0.丄 7 A 1。.33 (OH) 2 (C〇3) 0.165 · 0.5 H2〇で表される亜鉛含有炭酸ァニオンを有するハイド 口タルサイト粒子を 550°Cで 2時間焼成して、 BET比表面積 14 OmVg の複合金属酸化物固溶体粒子 M g0.5Zn0.17A 1 o.saOx.iesを得た。
実施例 6
実施例 5で得られた複合金属酸化物固溶体粒子およびその約 10倍重量の脱炭 酸水を密閉容器に入れ、 恒温槽中で 30 一晩振とうして再水和反応を行った。 これを脱水、 乾燥して BET比表面積 60m2Zgの亜鉛含有ハイドロタルサイ ト様複合金属水酸化物粒子^^0. !10.17八 10.33 (OH) 2.22 (C〇3) 6 · 0.6Η2〇を得た。 この式中の炭酸イオンは脱水、 乾燥の過程で空気中の C 〇2が混入したものである。
比較例 1
実施例 1の原料である BET比表面積 100m2Zg、 化学式 MgQ.7A 10.3 (OH) 2 (C03) 。 15 · 0.55H2〇で表される炭酸ァニオンを有するハイ ドロタルサイト。
比較例 2
実施例 5の原料である B E T比表面積 9.0 m2Z gの次式 M g0.5Zn0.17A 1 ess (OH) 2 (COs) 0.165 · 0.5H20で表される亜鉛含有炭酸ァニオン を有するハイドロタルサイト。
比較例 3
BET比表面積 8.9m2Zg、 化学式 Z n 0.67 A 1。.33 (OH) 2 (C03) 0. 165 · 0.5 H2〇で表される亜鉛型炭酸ァニオンを有するハイドロタルサイト粒 子を 55 で 2時間焼成して、 BET比表面積 12 lm2Zgの複合金属酸化 物固溶体粒子 Zn 0.67 A 1 mOu を得た。
比較例 4
比較例 3で得られた複合金属酸化物固溶体粒子およびその約 10倍重量の脱炭 酸水を密閉容器に入れ、 恒温槽中で 30 一晩振とうして再水和反応を行った。 これを脱水、 乾燥して BET比表面積 35m2 gの亜鉛型ハイドロタルサイト 様複合金属水酸化物粒子 Zn 0 67 A 10.33 (OH) 2.22 (C03) 0.。6 · 0.6 Η20を得た。 この式中の炭酸イオンは脱水、 乾燥の過程で空気中の C02が混 入したものである。
比較例 5
BET比表面積 2. Sn^Zg 化学式 Ca4.76A l 2 (OH) 13.2 (N03) !. 7 (C03) 。.31 · 4.6H2〇の粒子を用いた。
比較例 6
BET比表面積 6. On^Zgの水酸化マグネシウム粒子を 550でで 2時間 焼成して、 BET比表面積 89m2/gの酸化マグネシウム粒子を得た。
比較例 7
試薬 Ca (OH) 2粒子を 550 で 2時間焼成して、 BET比表面積 10m2 の酸化カルシウム粒子を得た。
比較例 8
石津製薬 (株) 製活性炭 (粒状) を粉枠し 100メッシュ篩過した。 この活性炭 の BET比表面積は 443m2Zgであった。
比較例 9
二村化学 (株) 製夕イコー活性炭 (顆粒状) をそのまま用いた。 この活性炭の B ET比表面積は 449m2/gであった。
実施例 1〜 6および比較例 1〜 9で得られた吸着剤の芳香族ヒドロキシ化合物 の吸着能を評価するため、 以下に示す (I) ビスフエノール Aの吸着テスト、 (II) フエノールの吸着テストおよび (III) ノニルフエノールの吸着テストを 行った。
(I) ビスフエノール Aの吸着テスト 300m 1容共栓付き三角フラスコに 100p pmまたは 500 p pmのビス フエノール A (BPA) 溶液 40 gと吸着剤 0.4 g (lwt %対ビスフエノー ル A溶液) を加え、 40 で 1時間 120 r pm振とうした。 その後濾別し、 吸 光度計で濾液の 280 nm付近の吸収 (溶媒がエタノールの場合 280 nm、 1 0w t %エタノール + 90w t %イオン交換水の場合 277 nm) を測定するこ とによりビスフエノール Aの濃度を求めた。 なおビスフエノール A溶液は溶媒が エタノール (有機溶媒) と 1 Owt %エタノール +9 Owt %イオン交換水 (水 性溶媒) の二種用意した。 その結果を下記表 1に示した。
なお、 表中、 吸着率は、 溶媒中の BP Aに対する吸着剤に吸着された BP Aの 割合 (%) を示す。
Figure imgf000013_0001
*"'Ca含有物は水系では BPAと水溶性の塩を生成するため BPA吸着目的での 使用は不可能 (II) フエノール (PH) の吸着テスト
フエノール (PH) の吸着テストは上述のビスフエノール Aの吸着テスト方法 においてビスフエノール Aをフエノールに変え、 また吸光度測定波長を 273. 5 nmにして定量した以外は同様の操作手順で行った。 その結果を下記表 2に示 した。 表 2
Figure imgf000014_0001
(III) ノニルフエノール (NP) の吸着テスト
ノニルフエノール (NP) の吸着テストは上述のビスフエノール Aの吸着テス ト方法においてビスフエノール Aをノニルフエノ一ルに変え、 また吸光度測定波 長を 277. 5 nmにして定量した以外は同様の操作手順で行った。 その結果を 下記表 3に示した。 表 3
Figure imgf000014_0002
(IV) エポキシ樹脂からのビスフエノール Aの溶出テスト
樹脂中でのビスフエノ一ル Aの吸着効果を調べるために、 ビスフエノール Aを 樹脂加工時に少量添加したサンプルを調製して以下の溶出テストを行った。
(1) エポキシ樹脂サンプルの調製
材料; (a) ビスフエノール A型エポキシ樹脂 (油化シェルエポキシ製;ェピ コート 828)
(b) エポキシ硬化剤 (新日本理化製: リカシッド MH— 700 ;へキサ ヒドロフタル酸無水物)
(c) エポキシ硬化促進剤 (広栄ィヒ学製;ジメチルペンジルァミン)
(d) ビスフエノール A (和光純薬製 一級)
(e) 吸着剤 (実施例 2のハイド口タルサイト様複合金属水酸化物粒子) 配合組成;
Figure imgf000015_0001
サンプルの調製
上記配合組成を室温で 30分間攪拌した後、 直径 5mmの点状に落として前硬 ィ匕 (1 10t:x 2時間) 引続き後硬化 (150t:x 3時間) を行った。 このェ ポキシ樹脂のチップそれぞれ 1 gを溶出テストサンプルに使用した。
(2) ビスフエノール Aの溶出テスト
100ml容共栓付き三角フラスコにエポキシ樹 チップ 1 gとエタノール 1 0 gを入れたものを 40 に設定した恒温槽に 5日間浸した。 5日後軽く振り混 ぜてから上澄み液に溶出したビスフエノール Aを吸光度計により測定した。 その 結果を下表に示した。 上澄み中の B P A濃度(ppm)
サンプ D 877. 0
サンプ 332. 1 発明の効果
本発明によれば芳香族ヒドロキシ化合物を含む水性または有機溶媒から、 芳香 族ヒドロキシ化合物を効率よく吸着除去することの可能な吸着剤を提供できる。 とりわけ水が全く存在しない有機溶媒中でも芳香族ヒドロキシ化合物を効果的に 吸着除去することが可能となった。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 下記式 (1) で表される複合金属酸化物固溶体粒子または下記式 (2) で表 される八ィドロタルサイト様複合金属水酸化物粒子よりなる芳香族ヒドロキシ化 合物の吸着剤。
(MgylM2 + y2) い χΑ 1 χΟ1 + 0.... (1)
(MgylM2 + y2) い ZA 1 Z (OH) 2 + a (A"-) b - mH20... (2) 但しこれら式中、 M2 +は Zn2+および Zまたは Ca2+の 2価の金属イオンを示 し、 An は n価のァニオンを示し、 y i、 y2、 x、 z、 a、 bおよび mは下記 条件を満足する。
y ! + y 2= 1
0<γχ≤1
0.1く χく 0.5
0.1く ζく 0.5
z = a + n b
a>0.1 z
0≤b<z/n
0≤m<2 2. 上記式 (2) 中 An-は C03 2-、 S〇4 2-、 C l-、 N03-および CH3CO 〇一からなる群から選ばれた少なくとも一種のァニオンである請求項 1記載の吸 着剤。
3. 粒子が、 粒子状、 粉末状、 顆粒状またはペレット状の形態を有する請求項 1 記載の吸着剤。
4. BET法による比表面積が 10〜250m2Zgである粒子よりなる請求項 1記載の吸着剤。
5. 上記式 (1) で表される複合金属酸化物固溶体粒子および Zまたは上記式 (2) で表されるハイドロタルサイト様複合金属水酸化物粒子の含有量が少なく とも 50重量%である請求項 1記載の吸着剤。
6. 芳香族ヒドロキシ化合物が、 フエノール、 アルキル置換フエノール、 ニトロ フエノールおよびビスフエノール Aなる群から選ばれた少なくとも一種である請 求項 1記載の吸着剤。
7. 前記式 (1) および (2) において、 y2、 xおよび zは下記条件を 満足する請求項 1記載の吸着剤。
i + y2= i
o.5<yi≤ 1
0.2≤x≤0.4
0.2≤z≤0.4
8. 前記式 (2) において、 a、 b、 nおよび mは下記条件を満足する請求項 1 記載の吸着剤。
z = a + n b
a>0.5 z
0≤b<0.5 z/n
0≤m≤ 1
9. 請求項 1記載の式 (1) で表される複合金属水酸化物固溶体粒子を充填した、 芳香族ヒドロキシ化合物を吸着除去するためのカラム。
10. 請求項 1記載の式 (2) で表されるハイド口タルサイト様複合金属水酸化 物粒子を充填した、 芳香族ヒドロキシ化合物を吸着除去するためのカラム。
1 1 . 芳香族ヒドロキシ化合物を含有する水性溶媒または有機溶媒と、 請求項 1 記載の吸着剤とを接触せしめ、 該芳香族ヒドロキシ化合物を吸着剤に吸着せしめ ることを特徴とする前記溶媒中の芳香族ヒドロキシ化合物の除去方法。
1 2 . 水性溶媒は、 水を少なくとも 6 0重量%含有する溶媒である請求項 9記載 の芳香族ヒドロキシ化合物の除去方法。
1 3 . 芳香族ヒドロキシ化合物を含有する水性溶媒と、 請求項 1記載の吸着剤と を接触せしめ、 該芳香族ヒドロキシ化合物を吸着剤に吸着せしめることを特徴と する該水性溶媒中の芳香族ヒドロキシ化合物の除去方法。
1 4 . 芳香族ヒドロキシ化合物を含有する有機溶媒と、 請求項 1 記載の式 ( 2 ) で表されるハイドロタルサイト様複合金属水酸化物よりなる吸着剤と接触 せしめ、 該芳香族ヒドロキシ化合物を吸着剤に吸着せしめることを特徴とする前 記溶媒中の芳香族ヒドロキシ化合物の除去方法。
1 5 . 有機溶媒は、 低級アルコール、 エーテル、 ケトンおよび芳香族炭化水素か らなる群から選択された少なくとも一種の有機溶媒を少なくとも 6 0重量%含有 する溶媒である請求項 1 1、 1 3または 1 4記載の芳香族ヒドロキシ化合物の除 去方法。
1 6 . 芳香族ヒドロキシ化合物を原料として合成された合成樹脂または塗料に、 請求項 1記載の吸着剤を配合した樹脂組成物または塗料組成物。
1 7 . 合成樹脂または塗料 1 0 0重量部当たり、 該吸着剤を 0. 0 1〜 1 0重量 部の割合で配合した請求項 1 6記載の樹脂組成物または塗料組成物。
18. 吸着剤は、 請求項 1記載の式 (2) で表されるハイド口タルサイト様複合 金属水酸化物粒子よりなる吸着剤である請求項 16記載の樹脂組成物または塗料 組成物。
19. 合成樹脂は、 ビスフエノール Aを原料として合成されたポリ力一ポネート 樹脂またはエポキシ樹脂である請求項 16記載の樹脂組成物。
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