2019 Fiscal Year Research-status Report
自発的相分離による有機イオン会合体相抽出／環境計測法の開発とオンサイト分析
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19K05561
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
波多 宣子 富山大学, 学術研究部理学系, 客員准教授 (90134999)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐澤 和人 富山大学, 学術研究部理学系, 助教 (80727016)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 有機イオン会合体相 / ホルムアルデヒド / 亜硝酸 / ニッケル / 銅 / 鉄 / リチウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. 自発的相分離を利用する有機イオン会合体相（IAP）抽出法の開発に関する基礎研究として，亜硝酸イオンをアゾ色素に変え，IAP抽出による濃縮法について研究した。このとき，有機陽イオンとして，エチルヘキシルオキシプロピルアンモニウムイオン，有機陰イオンとしてドデシル硫酸イオンを用いたが，それらの割合を変えると有機イオン会合体相の体積やアゾ色素の抽出率が変化した。エチルヘキシルオキシプロピルアンモニウムイオンの添加量を減らすと，カップリング試薬であるナフチルエチレンジアミン陽イオンもIAPの構成成分となり，IAP中のナフチルエチレンジアミン陽イオンの割合が増加するとともに，アゾ色素の抽出率も増加することがわかった。また，塩化ナトリウムを添加したところ，遠心分離することなく，静置15分でIAPを分取できるようになることがわかった。
2. 抽出法の開発と環境分析への応用として，(1)リチウムの有機イオン会合体相抽出/逆抽出による濃縮/黒鉛炉原子吸光高度定量法を湧水（瓜裂清水）に応用したところ，数100 ng/Lレベルのリチウムを定量することができた。有機陽イオンとしてゼフィラミンイオン，有機陰イオンとしてキレート試薬でもあるピバロイルメタン（陰イオン）を用いた。(2)自発的に水相から分離する有機イオン会合体相への抽出を利用するホルムアルデヒドの濃縮/吸光光度定量を開発し，雨水中のホルムアルデヒドを定量することができた。有機陽イオンとしてベンゼトニウムイオン，有機陰イオンとしてキシレンスルホン酸イオンを選択した。(3) 自発的相分離を利用したニッケル, 銅 , 鉄の濃縮/吸光光度定量を開発し，河川水などに応用した。鉄を検出することができた。有機陽イオンとしてエチルヘキシルオキシプロピルアンモニウムイオン，有機陰イオンとしてドデシル硫酸イオンを用いた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
1. 自発的相分離を利用する有機イオン会合体相抽出法の開発に関する基礎研究として，亜硝酸イオンをアゾ色素とし，有機イオン会合体相抽出されるための条件について検討した。従来見出していた有機陽イオンの量を減らすことによりアゾ色素の抽出率が増加することを見出した。そしてこれが有機イオン会合体相の構成成分が変化することが一因であることを見出した。アゾ色素の抽出率を上げるために，有機陽イオンと有機陰イオンの添加量を自発的に相分離する条件から変更したため，自発的に相分離しにくくなったが，塩の添加により迅速に相分離することができた。
2. 抽出法の開発と環境分析への応用として，(1)リチウムの有機イオン会合体相抽出/逆抽出による濃縮/黒鉛炉原子吸光高度定量法を湧水（瓜裂清水）に応用したところ，数100 ng/Lレベルのリチウムを定量することができた。(2)自発的に水相から分離する有機イオン会合体相への抽出を利用するホルムアルデヒドの濃縮/吸光光度定量を開発し，雨水中のホルムアルデヒドを定量することができた。(3) 自発的相分離を利用したニッケル, 銅 , 鉄の濃縮/吸光光度定量を開発し，河川水などに応用した。鉄を検出することができた。
これら成果を2020年11月に第50回中部化学関係学協会支部連合秋季大会，9月に日本分析化学会第68年会，9月に第38回分析化学中部夏期セミナーにおいて口頭あるいはポスター発表した。また，Analytical Science 誌にOriginal Paperとして2020年1月に投稿し，同年3月に受理された。
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| Strategy for Future Research Activity |
まず，環境水中の微量目的成分の分離・濃縮に，自発的相分離を利用する有機イオン会合体相(IAP)抽出法”を適用する。自発的相分離するための条件が見いだせない場合，自発的相分離では得られない高濃縮が必要な場合には，遠心分離による“IAPその場生成／マイクロ液相抽出法”を検討する。微量目的成分としては，多環芳香族炭化水素類（PAHs），エストロゲン，亜硝酸性窒素，アンモニア性窒素や重金属イオンについて，イオン会合体相抽出を行い，環境水に応用する。有機陽イオンとしてエチルヘキシルオキシプロピルアンモニウムイオン，ゼフィラミンイオンやベンゼトニウムイオンなど，有機陰イオンとしてドデシル硫酸イオン，エチルベンゼンスルホン酸イオンやトルエンスルホン酸イオン，チモール陰イオンなどについて添加量を変えて，有機イオン会合体相が生成する領域や抽出するための最適な条件について検討する。次に，環境水中の微量成分の自発的相分離を利用する有機イオン会合体相抽出法を開発し，環境分析に応用する。
自発的に相分離できなかった場合や，自発的相分離では得られない高濃縮が必要な場合に遠心分離によるIAPその場生成／マイクロ液相抽出法や膜捕集抽出法への応用を検討する。環境水中の有機汚染物質や金属の定量法の開発し，環境分析へ応用する。
これらの成果を分析化学討論会など国内外の学会で発表し，論文誌に投稿する。
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| Causes of Carryover |
オンサイト分析に必要なため申請していた可搬型分光光度計（多項目水質計）20万円余を購入した。申請時において分光光度計微量測定システム１式の購入を希望していたが，採択された金額では購入が困難なため，購入を断念した。代わりに研究代表者，研究分担者がともに利用可能な超純水製造装置（50万円未満）を購入した。なお，管理は研究分担者の管理とした。また，学会発表を，分析化学中部夏期セミナー，日本分析化学会第68年会および中部化学関係学協会支部連合秋季大会において行ったが，1件は県内であり，また都合により千葉や松本も日帰り出張した。
そのため，次年度使用が生じた。
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