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

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555265
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• Research Institution: Saga University
• Principal Investigator: 早下 隆士 佐賀大学, 理工学部, 助教授 (70183564)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 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)
• Keywords: 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

Research Abstract

本試験研究では、九州大学(宮島グループ)および新日本製鐵(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7年度は、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、その重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。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。その結果、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、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、銅(II)イオンに対する鉛(II)イオン選択性で800倍という脅威的な値が得られることを見いだした。これまでに報告されている化合物の銅(II)イオンに対する鉛(II)イオン選択性は数倍程度であり、我々が開発した化合物は世界最強の鉛(II)認識化合物と言える。この認識機構を明らかにするために、^1H-NMRおよびFT-IRによる解析を行い、分子構造の動力場計算結果とあわせて、配位構造の推定を行った。またこれらの分子構造を基に、さらに高選択性ができる化合物として、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の設計に新たに着手している。樹脂の設計においても、鉛(II)イオンの銅(II)イオンに対する選択性が200倍の機能を持つキレート樹脂の開発に成功した。これらの成果は、鉛(II)イオン分離機能を有する機能膜の結果と併せて、4編の論文にまとめている。このほか3編が投稿準備中の段階にある。

Research Products

• [Publications] T.Hayashita: "Proton-Ionizable Acyclic Dibenzopolyethers and Their Polymers for Use in Selective Lead (II) Separation" Supramolecular Chemistry. 6. 347-352 (1995)
• [Publications] T.Hayashita: "Selective Permeation of Cd (II)Chloride Complex through Cellulose Triacetate Plasticizer Membrane Containing TOMAC Carrier" Chemistry Letters. 37-38 (1996)
• [Publications] T.Hayashita: "Ion-Pair Separation of Alkail Metal Cholorides by Crown Ether Carboxamide Resin" Separation Science & Technology. 31. (1996)
• [Publications] T.Hayashita: "Heavy Metal Ion Separation by Functional Polymeric Membranes" ACS Symposium Series. (1996)