ナトリウム添加を利用した新規金属イオン分離剤の開発

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12750680
• 研究機関: 佐賀大学
• 研究代表者: 大渡 啓介 佐賀大学, 理工学部, 助教授 (70243996)
• キーワード: カリックス[4]アレーンカルボン酸 / 共抽出 / ナトリウムイオン / イオン交換樹脂 / 分離 / 選択性

研究概要

脱ブチルした、Cone構造でlower rim側のdista1位にスペーサー長の異なるカルボキシル基を有する、3種類の交差カルボン酸型カリックス[4]アレーン誘導体(酢酸-酢酸、酪酸-酢酸、及び吉草酸-酪酸)を合成した。これらを酸雰囲気下、トリオキサンを用いてメチレン架橋し、目的のメチレン架橋型の樹脂を調製した。これらの樹脂によるナトリウム非添加・添加系での2価金属イオン(鉛、銅、コバルト、亜鉛)の吸着挙動について検討した。ナトリウム添加系での吸着は、ナトリウム非添加系での吸着よりもわずかに高pH領域で起こることが明らかとなった。前年度調製した含浸樹脂の場合と比較して、劇的なナトリウムの添加効果は観察できなかったが、交差型の樹脂では、すべて酢酸基のものよりも吸着率が低下しなかった。また、メチレン架橋時にカリックスアレーンとトリオキサンの混合比を1:5から1:1にすることで、さらに吸着率の維持ができた。
含浸樹脂よりもメチレン架橋樹脂のナトリウム添加効果が小さい理由として、ナトリウムの吸着そのものが乏しいことが挙げられる。本実験条件下で、両樹脂の吸着pH領域には1程度の差がある。今回用いたカリックス[4]アレーン誘導体を抽出実験の配位子として用いた場合、極めて高い親和性が観察されたが、イオン交換樹脂として用いる場合、含浸樹脂では高い親和性を示すが、メチレン架橋型樹脂では乏しい親和性しか示さない。含浸樹脂ではカリックス[4]アレーン誘導体がそのまま抽出剤として含浸されるため、樹脂内で比較的自由度を持ち、抽出剤としての挙動を維持できる。しかし、メチレン架橋型の樹脂では、合成の際に密に架橋すれば、ナトリウムに対して最適なカリックスアレーンの環構造が維持されずにひずみが生じてしまい、結果として抽出剤として用いた際の挙動を維持できなくなると考えられる。従って、架橋度を変えるためにカリックスアレーンとトリオキサンの混合比を変化させることによって、カリックスアレーンの環構造を維持できたと考えられる。
今後、カリックス[4]アレーン誘導体の環構造を維持したイオン交換樹脂が開発できれば、ナトリウムに対して高い親和性を示し、結果として優れた共抽出挙動を示すと考えられる。

研究成果

• [文献書誌] K.Ohto, H.Higuchi, K.Inoue: "Solvent Extraction of Silver Ion with Pyridino Calix[4]arenes"Solvent Extraction Research and Development, Japan. 8. 37-46 (2001)
• [文献書誌] K.Ohto, Y.Tanaka, M.Yano, T.Shinohara, K.Inoue: "Selective Adsorption of Lead Ion on Calix[4]arene Carboxylate Resin supported by Polyallylamine"Solvent Extraction and Ion Exchange. 19(4). 725-741 (2001)
• [文献書誌] K.Ohto, S.Inoue, N.Eguchi, T.Shinohara, K.Inoue: "Adsorption behavior of lead ion on calix[4]arene tetracarboxylic acid impregnated resin"Separation Science and Technology. (In press). (2002)
• [文献書誌] T.Shinohara, Y.Senba, K.Ohto, H.Higuchi, K.Inoue: "Silver Ion Selective Electrode Based on Calix[4]arene Methyl Ketonic Derivative"Analytical Sciences. 17(7). 889-892 (2001)
• [文献書誌] K.Ohto, T.Murakami, N.Eguchi, K.Inoue: "Metal separation by using impregnated resins of calix[4]arene tetracarboxylate in the presence of sodium ion"Proc. ARS SEPARATORIA 2001. 131-132 (2001)
• [文献書誌] S.Kuwata, K.Ohto, T.Yamasaki, T.Shinohara, P.Comba, K.Inoue: "Development of Calix[4]arene tetracarboxylic Acid with High Loading Capacity to Lead Ion"Proc. ARS SEPARATORIA 2001. 198-199 (2001)