JPH04358595A - 溶液中の硝酸イオンの除去方法 - Google Patents

溶液中の硝酸イオンの除去方法

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は(ジアルキル、ベンジル
ホスホネ−ト型)置換基[(RO)(R’O)P(O)
CH2C6H4−]とアミノ基を有する2官能性3次元
架橋ポリマ−を使用した硝酸及び硝酸イオンの除去・分
離技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】これまで、水溶液から硝酸イオンを選択
的に除去できる適当な技術はなく、黒鉛−硝酸層間化合
物法(特公 昭60−18605)と トリブチルアミ
ノ基を有する陰イオン交換樹脂法(USP4,479,
877)が知られているのみであった。
【0003】前者は吸着量が小さく、かつ、吸・脱着速
度が小さいことが欠点であった。また、後者は硝酸イオ
ンに対する選択性は高いが、その反面、樹脂の再生が困
難であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、共存する硫
酸塩等による妨害を受けずに、地下水や排水等に含まれ
る硝酸、硝酸塩を選択的に除去可能で、かつ、使用済み
の材料を簡単に再生して、繰り返し使用可能な新しい水
処理技術の開発にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は架橋高分子に
有機リンとアミンを置換基として導入した材料について
研究を行なったところ、酸の混合溶液、または、塩の弱
酸性混合溶液中から硝酸イオンを選択的に吸着し、アル
カリ溶液で簡単に再生できる材料[(ジアルキル、ベン
ジルホスホネ−ト型)置換基とアミノ基を有する2官能
性3次元架橋ポリマ−]を見いだし、これを硝酸または
硝酸イオンの選択的吸着材として使用できることに着目
して本発明をなすに至った。この材料は水やその他の溶
媒に不溶であり、かつ、硝酸イオンを吸着した吸着材は
容易に再生することができるため、繰り返し使用が可能
である。また、このような硝酸イオンに対して選択性を
有する吸着材を利用した水処理技術は知られていなかっ
た。
【0006】本発明で使用する(ジアルキル、ベンジル
ホスホネ−ト)型置換基とアミノ基を有する2官能性3
次元架橋ポリマ−(以下、単に新吸着材という)は、ク
ロロメチル化(スチレン/ジビニルベンゼン共重合体)
、または、(スチレン/クロロメチル・スチレン/ジビ
ニルベンゼン共重合体)とトリブチルホスファイトなど
のアルキルホスファイトを反応させ、さらに、アミノ基
を導入することにより製造することができる。
【0007】本発明において、新吸着材を合成するため
の基体として用いるクロロメチル化(スチレン/ジビニ
ルベンゼン共重合体)はこれに限定する必要はなく、上
記以外のモノマ−との共重合体をクロロメチル化したも
のを基体としてもよく、クロロメチル・スチレンを含む
モノマ−混合物を重合して得られる共重合体を基体とし
てもよい。また、置換基の導入反応を行なう活性基とし
て利用したクロロメチル基はこれに限らず、活性なハロ
ゲン基を利用してもよい。さらに、共重合体にジアルキ
ルホスホネ−ト型の置換基を導入するばかりでなく、(
ジアルキルホスホネ−ト型置換基を有するモノマ−、ク
ロロメチル・スチレン、スチレン、ジビニルベンゼン)
を含むモノマ−混合物を共重合させて製造することも可
能である。
【0008】また、トリアルキルホスファイトはトリブ
チルホスファイトに限定する必要はなく、オクチル基な
どのブチル基以外のアルキル基でもよく、さらに、アル
キルホスファイトの3個のアルキル基は同一である必要
はなく、種類の異なるアルキル基が混在しても良い。ま
た、アミノ基を導入するためのアミンはデシルアミンに
限らず、種々の炭素数の一級、および、二級アミンを用
いることができ、かつ、二級アミンを使用するときは2
つのアルキル基の炭素数が異なってもよい。
【0009】本発明における置換基の導入は、化1の(
1)式のように、トリアルキルホスファイトとクロロメ
チル基、または、活性なハロゲン基を有する共重合体を
反応させ、さらに、化1の(2)、(3)式のように、
クロロメチル化反応とアミノ化反応によって行なわれる
【0010】
【化1】
【0011】ここで、Rはアルキル基、ClH2C− 
は共重合体中のクロロメチル基、C6H5− は共重合
体中のフェニル基を示す。化1の(1)式の反応温度は
100−200℃前後、反応時間は1日程度である。反
応後、過剰の薬剤や副生物は溶媒で洗浄・除去する。こ
の反応を行なうとき、沸点の高い溶媒を用いてトリアル
キルホスファイトを希釈してもよい。
【0012】
【実施例】次に新吸着材の一つとして、(ジアルキル、
ベンジルホスホネ−ト)型置換基として(ジブチル、ベ
ンジルホスホネ−ト)型置換基、また、アミノ基として
デシルアミノ基を有する吸着材の合成例と合成した新吸
着材を使用した硝酸塩の除去実験を行った応用例によっ
て本発明をさらに詳細に説明する。
【0013】
【合成例】  (ジブチル、ベンジルホスホネ−ト)型
置換基とデシルアミノ基を有する2官能性架橋ポリマ−
(新吸着材)の合成例を以下に示す。
【0014】フラスコにトリブチルホスファイト(10
0 ml)、ジエチルベンゼン(100 ml)をとり
、さらに、クロロメチル化した(スチレン/ジビニルベ
ンゼン架橋ポリマ−)(20 g)を加えて 湯浴上1
40℃ で反応を行なった。反応後フラスコの内容物を
ガラスフィルタ−でろ過し、ベンゼンで洗浄し、さらに
ソックスレ−抽出器を用いて、ベンゼンとメチルアルコ
−ルで洗浄して(ジブチル,ベンジルホスネ−ト)型置
換基を有するポリマ−を得た。
【0015】上記の(ジブチル,ベンジルホスネ−ト)
型置換基を有するポリマ−を塩化第二スズを触媒として
クロロメチルエ−テルと反応させてクロロメチル基を導
入して洗浄後、さらにデシルアミンと反応を行ってアミ
ノ基を導入して、(ジブチル,ベンジルホスホネ−ト)
型置換基とデシルアミノ基を有する2官能性3次元架橋
ポリマ−(新吸着材)を得た。
【0016】
【応用例】  合成した新吸着材をカラムに充填(樹脂
量 約 4ml、充填高さ 約 4.5cm)し、カラ
ムの上端から 硝酸ナトリウム、塩化ナトリウム、硫酸
ナトリウム 各1mNの混合溶液(原水)を通水し、カ
ラムの下部から流出するカラム流出水を分取して、分取
した流出水中の各成分の濃度を測定した。その結果を図
1に示した。また、図1 には、比較のため、市販のI
I型強塩基性陰イオン交換樹脂(Cl型)を使用した実
験結果を併せて示した。
【0017】新吸着材の場合、BV=250,450の
通水量におけるカラム流出水中の硝酸イオン(NO3−
)濃度は 0.2,0.5mN、すなわち、NO3− 
の除去率は80、50%であり、かつ、NO3− のカ
ラム出口濃度が原水濃度以上になることはなかった。一
方、陰イオン交換樹脂の場合、最初、原水の全電解質濃
度に対応する塩化物イオン(Cl−)が溶出し、次に、
 NO3− の溶出とともに Cl− の濃度が減少し
た。それにひきつづき、硫酸イオン(SO42− )が
溶出するにつれて、各成分の濃度は原水濃度と同じにな
った。また、陰イオン交換樹脂の場合、NO3− の濃
度が原水濃度の 1.8倍にも達する部分があらわれた
【0018】図1の処理に用いた吸着材を 0.1Mの
水酸化ナトリウム溶液で再生した結果を図2に示した。 新吸着材は低濃度のアルカリ溶液で容易に再生され、4
0倍容量の再生剤溶液でほぼ完全に再生された。これに
対して、陰イオン交換樹脂の場合は新吸着材よりも再生
が困難であった。また、図1の処理実験で、吸着材に捕
捉された Cl−、NO3−、SO42− の組成比は
表1の通りであった。陰イオン交換樹脂はSO42− 
を選択的に捕捉し、SO42−が捕捉された全イオン種
の 77.6%を占めた。これに対して、新吸着材は 
NO3− を選択的に捕捉し、NO3− が捕捉された
全イオン種の 83.0%を占め、SO42− は8.
2%にすぎなかった。
【0019】
【表1】
【0020】
【発明の効果】図1、図2、表1に示したように、本発
明で使用した新吸着材は硝酸イオンを選択的に吸着し、
硝酸イオン以外の成分に対する吸着性が小さい。このた
め、本新吸着材を用いて処理を行うと、他の成分の濃度
を変化させずに、硝酸イオンを選択的に除去することが
できる。したがって、本新吸着材をカラムに充填して使
用すると、硝酸イオンの濃度を低濃度に保ちつつ、硝酸
イオン以外の成分の濃度は原水濃度に近い処理水を連続
的に得ることが可能である。長時間処理を続けると、吸
着材への硝酸イオンの吸着量が飽和に達するため、処理
液中の硝酸イオン濃度は次第に増加する。硝酸イオンを
吸着した新吸着材は 0.1N程度の低濃度のアルカリ
溶液で洗浄すると硝酸イオンを容易に脱着して再生され
て再び硝酸イオンを吸着するため、繰り返して処理に使
用することが可能である。
【0021】また、本発明で使用する新吸着材は水、酸
、有機溶媒に対して安定であるので、排水、上水水源水
、および、各種の溶液中に含まれる硝酸及び硝酸イオン
の分離・濃縮用吸着材として好適である。さらに、この
新吸着材はそれ自体、または、他の材料との複合体の形
で吸着材とすることも可能であり、膜に成型することに
より硝酸イオンを選択的に分離する分離膜としての応用
も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】カラムに吸着材を充填して、NaCl、NaN
O3、Na2SO4 各1mNの混合水溶液を通水して
、カラムから流出するカラム流出水中の各成分の濃度と
通水量の関係を示した図である。図で横軸は通水した原
水の積算量、縦軸は、カラムから流出したサンプル中の
各成分の濃度(mN)を示す。なお、通水量は使用した
吸着材の量(カラム充填容積)に対する容量比(BV)
で示した。
【図2】図1の実験の後、0.1NのNaOH溶液を通
液して、樹脂の再生を行なった図である。縦軸は、再生
剤溶液により溶出されてカラムから流出した各成分の濃
度、横軸は再生剤溶液の通液量(BV)を示す。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  (ジアルキル、ベンジルホスホネ−ト
    型)置換基とアミノ基を有する2官能性3次元架橋ポリ
    マ−、及び、同ポリマ−を含有する材料を用いることを
    特徴とする 硝酸及び硝酸イオンの除去方法。
  2. 【請求項2】  (ジアルキル、ベンジルホスホネ−ト
    型)置換基とアミノ基を有する2官能性3次元架橋ポリ
    マ−、及び、同ポリマ−を含有する材料を用いることを
    特徴とし、酸性の溶液から硝酸及び硝酸イオンを除去す
    る方法。
  3. 【請求項3】  (ジアルキル、ベンジルホスホネ−ト
    型)置換基、アミノ基を有する2官能性3次元架橋ポリ
    マ−、及び、同ポリマ−を含有する材料を用い、かつ、
    処理対象液に炭酸ガス、または、その他の酸を加えて酸
    性として処理を行うことを特徴とする、硝酸及び硝酸イ
    オンの除去方法。
  4. 【請求項4】  (ジアルキル、ベンジルホスホネ−ト
    型)置換基、アミノ基を有する2官能性3次元架橋ポリ
    マ−、及び、同ポリマ−を含有する材料を分離膜として
    用いることを特徴とする硝酸及び硝酸イオンの除去方法
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