2013 Fiscal Year Research-status Report
シクロデキストリンポリマー交互積層膜の創製によるポリ塩化ビフェニルの高度分子認識
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25870402
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Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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| Research Institution | 地方独立行政法人大阪市立工業研究所 |
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Principal Investigator |
川野 真太郎 地方独立行政法人大阪市立工業研究所, 生物・生活材料研究部, 研究員 (50646198)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 吸着剤 / ハロゲン化芳香族化合物 / シクロデキストリン / シクロデキストリンポリマー / 分子認識 / カラム担持粒子 / オイル / 交互反応膜 |
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| Research Abstract |
有害な有機ハロゲン化合物はこれまで電気機器の絶縁油、加熱・冷却用熱媒体などに広く利用されてきたが、毒性、生物蓄積性を有しており、以後未処理のまま大量に保管された状態にある。特に数十ppm程度の微量有機ハロゲン化合物が混入した汚染油の処理と、再利用可能なクリーンな油の回収方法が課題となっている。また近年、化粧品や塗料等に含まれる色素の副生成物に有害な有機ハロゲン化合物が検出されるという報告もあり、油以外にも様々な媒体中からの有機ハロゲン化合物除去のための吸着剤の開発が望まれている。
これまで、環状オリゴ糖であるシクロデキストリン(CD)と芳香環を有する架橋剤との反応でCDポリマーの作製を行ってきた。十分に塩素化化合物を捕捉可能であるが、ポリマー自身が柔らかい構造であるため、溶媒(油)に対して、膨潤・ゲル化しやすく、溶媒の回収が困難であることが問題に挙げられた。この問題を解決するため、シリカ粒子など固い基材表面上にCDの修飾を試みた。基材への担持はCDと連結可能なリンカーとの共有結合性の反応を利用し、CDとリンカーを交互に積層することで膜厚増やすことにした。初年度は主に上記の手法を用いて材料の創製を中心に行った。作製した材料に関しては、その都度ハロゲン化芳香族分子に対するオイル中からの吸着性能を評価した。
CDとリンカーとの共有結合性の交互反応により、CDが担持基材表面上に逐次的に修飾されることがわかった。
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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
これまでは、シクロデキストリンポリマー(CDP)の生成と同時に、担持シリカ粒子表面へ修飾を行い、さらに化学結合架橋剤として芳香族イソシアネートを用いて交互積層化を行ってきた。修飾されるものの、反応性が低いことがわかった。この吸着剤を用いたポリ塩化ビフェニルに対する吸着能は大変低いという結果であった。修飾方法の改善点として、シリカ粒子表面へ(1)芳香族イソシアネート、(2)β-CD の順に共有結合性の反応を行い、(1)(2)を繰り返し行い、交互積層していった。熱重量分析から、1サイクルで12%の重量分率(シリカ成分に対するCD-架橋剤成分)を、5サイクルの交互反応により約20%の重量分率を示し、逐次的にCDが修飾されていることがわかった。この方法により積層化反応の手法が確立された。
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| Strategy for Future Research Activity |
シリカ粒子表面へ(1)芳香族イソシアネート、(2)β-CD の順に共有結合性反応を交互に行う修飾方法の改善により、CDの修飾量を増やせることがわかった。今後は、さらにこの方法を用いて膜厚を増やしていく予定である。さらに反応溶媒量、温度、架橋剤添加比を厳密に変え、最適化していく。作製した吸着剤について、随時ハロゲン化芳香族分子の吸着性能を評価していく。積層サイクルの違いで、明確な吸着性能の違いが出るのか、また、油の回収量にも着目して研究を進めていく予定である。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
当該年度は主に、吸着剤作製を主に行ってきた。次年度中心となる吸着実験に必要な対象有機ハロゲン化物やモデル化合物、標品の購入が必要になってくるためである。本研究の研究成果の発表機会として、国際学会や国内学会へ参加予定り、その旅費に充てるためである。
吸着剤作製においては、原料試薬、担持粒子の購入。吸着剤の評価、分析に必要な器具、部品の購入。特に、顕微鏡観察関連のユニットや計測、解析ツールとしての処理ソフトの購入も予定している。吸着実験に必要な対象有機ハロゲン化物やモデル化合物、標品の購入を予定している。本研究の研究成果の発表機会として、国際学会や国内学会への参加予定であるため、その旅費に充てる予定である。
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[Presentation] Removal of Polychlorobiphenyls from Oils by Crosslinked Cyclodextrin Polymers2013
Author(s)
Shintaro Kawano, Toshiyuki Kida, Kazuhiro Miyawaki, Yuki Noguchi, Eiichi Kato, Takeshi Nakano, Hirofumi Sato, Motohiro Shizuma, Daisuke Ono, and Mitsuru Akashi
Organizer
8th. International Symposium on Macrocyclic and Supramolecular Chemistry (ISMSC) 2013
Place of Presentation
Crystal Gateway Marriott, Arlington, Virginia 22202 USA
Year and Date
20130707-20130711
