鉛(II)イオンの高度分離を目的とするポリエーテル型キレート樹脂の開発

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07555265
• 研究機関: 佐賀大学
• 研究代表者: 早下 隆士 佐賀大学, 理工学部, 助教授 (70183564)
• 研究分担者: 大賀 智也 新日本製鐵(株), 主任研究員 ; 宮島 徹 九州大学, 理学部, 助教授 (40128103)
• キーワード: 鉛(II)イオン / 高度分離 / 機能性樹脂 / 抽出 / イオン認識 / 分離材料

研究概要

本試験研究では、九州大学(宮島グループ)およそ新日本製鐵(大賀グループ)と共同で、様々な構造のポリエーテル型ジカルボン酸化合物を合成し、その認識部位の分子構造と鉛(II)イオンの相互作用の相関を明らかにすることで、高性能な鉛(II)イオン分離用キレート樹脂の開発を行うことを目的としている。平成8年度は、平成7年度に引き続き種々のスペーサー構造を持つジカルボン酸化合物を合成し、その貴金属イオンに対する錯形成能を電位差滴定法、NMR法、溶媒抽出法などの方法で評価した。これまでに、ポリエーテル型ジカルボン酸認識サイトのスペーサーにエチレン鎖を用い、ジカルボン酸部位にフェノキシ酢酸を導入した化合物が、優れた鉛(II)イオン選択性を有することを見いだしているが、スペーサーによりリジッドなベンゼン骨格を導入したトリベンゾ型ジカルボン酸化合物を合成した結果、分子内のカルボキシル基簡の行こうな配位構造が阻害され、鉛(II)選択性が著しく減少することを明らかにした。次にこれらの化合物の疎水性化を目的として、カルボキシル基のα位にヘキシル基からヘキサデシル基までのアルキル鎖を導入した結果、オクチル基を有する化合物が最適コンフォメーションを取り、鉛(II)イオンに対して最も優れた溶媒抽出機能を有することを見いだした。またポリエーテル型ジカルボン酸モノマーを出発原料として、ホルマリン縮重合法によりモノマーの高分子(樹脂)化を行った。この樹脂もモノマー同様に高い鉛(II)選択性を示すが、IVA属元素の中でなまりより錫(II)により高い吸着能を示すことから、ブリキメッキ液中の微量鉛(II)の除去が困難であることが判明した。一方、他の遷移金属の吸着生は極めて低く、鉛(II)、錫(II)に対して極めて有効な吸着剤となることがわかった。また、得られた樹脂は、環境汚染で問題となっているアルキル錫に対しても優れた吸着性能を有することを見いだした。これらの成果は、樹脂のドナン平衡を用いた吸着理論や鉛(II)イオン分離機能を有する機能膜の結果と併せて、11編の論文と1編の著書にまとめている。

研究成果

• [文献書誌] T.Hayashita,Y.Yamasaki,K.Hiratani,R.A.Bartsch et al.,: "Proton-Ionizable Acyclic Dibenzopolyethers and Their Polymers for Use in Selective Lead(II)Separation" Supramolecular Chemistry. 6. 347-352 (1996)
• [文献書誌] T.Hayashita,M.Kumazawa,M.Yamamoto: "Selective Permeation of Cd(II)Chloride Complex through Cellulose Triacetate Plasticizer Membrane Containing TOMAC Carrier" Chemistry Letters. 1996. 37-38 (1996)
• [文献書誌] T.Hayashita,Y.Yamasaki,J.C.White,R.A.Bartsch et al.,: "Ion-Pair Separation of Alkali Metal Chlorides by Crown Ether Carboxamide Resin" Separation Science & Technology. 31. 2195-2208 (1996)
• [文献書誌] Y.Suzuki,R.A.Bartsch,T.Hayashita,H.Nakamura,: "Energy Transfer Luminescence of Tb^<3+>Complexed with Oxyethylene Compounds Containing Xanthene" Chemistry Letters. 1996. 547-548 (1996)
• [文献書誌] M.G.Hankins,T.Hayashita S,P,Kasprzyk,R.A.Bartsch,: "Immobilization of Crown Ether Carboxylic Acids on Silica Gel and Their Use in Column Concentration of Alkali Metal Cations" Analytical Chemistry. 68. 2811-2817 (1996)
• [文献書誌] A.Ohki,J.S.Kim,Y.Suzuki,T.Hayashita,R.A.Bartsch,: "Lead-Selective Poly(Vinyl Chloride)Membrane Electrodes Based on Acyclic Dibenzopolyether Diamides" Talanta. (印刷中). (1997)
• [文献書誌] E.E.Laney,J.H.Lee,T.Hayashita,R.A.Bartsch,: "Sorption of Lead(II)by Proton-Ionizable Polyether Resins" Reactive and Functional Polymers. (印刷中). (1997)
• [文献書誌] T.Miyajima,M.Mori,S.Ishiguro,K.H.Chung et al,: "On the Complexation of Cd(II)Ions with Polyacrylic Acid" Journal of Colloid and Interface Science. 184. 279-288 (1996)
• [文献書誌] T.Miyajima,M.Mori: "Complexation Equilibria of Humic Substances in Aqueous Solution" Bunseki Kagaku. 45. 369-399 (1996)
• [文献書誌] T.Miyajima,M.Mori,S.Ishiguro: "Analysis of Complexation Equilibria of Polyacrylic Acid by a Donnan-Based Concept" Journal of Colloid and Interface Science. 187(印刷中). (1997)
• [文献書誌] T.Miyajima: "Evaluation of the Electrostatic Effect on Metal Ion-Binding Equilibria in Negatively Charged Polyion Systems" Ion Exchange and Solvent Extraction. 12. 275-351 (1995)
• [文献書誌] T.Hayashita: "Heavy Metal Ion Separation by Functional Polymeric Membranes In Chemical Separations with Liquid membranes,ACS Symposium Series" ACS Books,Washington DC, 16 (1996)