JPH0651114B2 - キトサン―磁性体複合粒子とその製造方法 - Google Patents

キトサン―磁性体複合粒子とその製造方法

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JPH0651114B2
JPH0651114B2 JP2079989A JP7998990A JPH0651114B2 JP H0651114 B2 JPH0651114 B2 JP H0651114B2 JP 2079989 A JP2079989 A JP 2079989A JP 7998990 A JP7998990 A JP 7998990A JP H0651114 B2 JPH0651114 B2 JP H0651114B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、良好な機械的強度を有し、かつ磁場を印加す
ることにより簡単に分離回収に行いうる、吸着剤として
好適なキトサン−磁性体複合粒子及びその製造方法に関
するものである。
従来の技術 キトサンは、他の物質に対し、良好な吸着性を示すた
め、タンパク質の分別精製用、イオン交換用、重金属イ
オンの分離用などの吸着剤として広く用いられている。
ところで、このようなキトサン系吸着剤としては、これ
まで粉末キトサンを塩基性溶液中に懸濁し、エピクロロ
ヒドリンにより架橋させたもの(「工業化学雑誌」、第
68巻、第904頁)、キトサン溶液を中性又は塩基性溶液
で凝固させて得た多孔質キトサンを、有機ジイソシアネ
ートで架橋させたもの(特開昭61-133143号公報)、キ
トサン溶液を中性又は塩基性溶液中に滴下してキトサン
粒状体を形成させ、次いで、これをN−アセチル化した
のち架橋し、さらに脱アセチル化したもの(特開昭62-7
0401号公報)などが知られている。
しかし、これらのキトサン系吸着剤は、酸性溶液又は塩
基性溶液中で膨潤しやすいし、また、機械的強度が低い
ため、取り扱いにくい上に、使用後の分離が困難で利用
範囲が制限されるという欠点があった。
発明が解決しようとする課題 本発明は、このような従来のキトサン系吸着剤のもつ欠
点を克服し、良好な機械的強度を有し、取り扱いやすい
上に、溶液状として使用可能で耐久性に優れ、しかも使
用後の分離が容易で、良好な吸着能を有する新規なキト
サン系複合体を提供することを目的としてなされたもの
である。
課題を解決するための手段 本発明者らは、優れた性質をもち、吸着剤として有用な
新規なキトサン系複合体を開発するために種々研究を重
ねた結果、架橋化キトサン粒状体中に複数の磁性微粒子
を内包させることにより、その目的を達成しうことを見
い出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至っ
た。
すなわち、本発明は、架橋化キトサン粒状体とその中に
内包された複数の磁性微粒子とから成るキトサン−磁性
体複合粒子を提供するものである。
このようなキトサン−磁性体複合粒子は、先ずキトサン
の酸性溶液中に磁性微粒子を分散させたのち、次にこの
溶液を中性又は塩基性に変えるか、あるいはこの溶液を
塩基性溶液中に滴下しかきまぜることにより、複数の磁
性微粒子を内包したキトサン粒状体を生成させ、次いで
キトサンの架橋化を行うことにより製造することができ
る。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明において、架橋化キトサンはキトサンをそのグル
コサミン残基等において架橋剤等で架橋化して得られる
ものである。キトサンは特に制限されず、通常キチンを
脱アセチル化して得られ、その反応条件によって得られ
るキトサンの性質は異なるが、いずれのものでもよい。
架橋化キトサンにより被覆される磁性微粒子は特に制限
されず、例えばマグネタイト、ヘマタイト、フェライ
ト、鉄などが用いられる。その粒径は通常10μ以下で
ある。この磁性微粒子の含有割合は、使用するキトサン
の種類、濃度、分散状態等によって適宜選択される。
本発明のキトサン−磁性体複合粒子を製造するには、キ
トサンを塩酸のような無機酸、スルファミン酸、ギ酸、
酢酸、乳酸、リンゴ酸のような有機酸などの酸性物質の
単独又は混合物と水性媒体、好ましくは水より成る溶液
に溶解し、キトサン酸性溶液を調製する。キトサンの濃
度はその種類によって異なるが、通常は2%以下であ
る。このキトサン溶液に磁性微粒子を分散させたのち、
この溶液を、それに塩基性物質を例えば水溶液のような
溶液として適当量添加し、中性又は塩基性に変えるか、
あるいはこの塩基性物質を含む溶液中に滴下しかきまぜ
ることにより、複数の磁性微粒子を内包したキトサン粒
状体を生成させる。この塩基性物質としては、例えばNaO
H、KOH、Na2CO3、アンモニア、エチレンジアミンなどを
挙げることができる。また、水溶液の場合にはメタノー
ル、エタノールのようなアルコールを加えてもよい。磁
性微粒子はキトサン酸性溶液によく分散させた状態とし
て、これに塩基性物質の溶液と接触させるのが好ましい
ので、キトサン酸性溶液中への塩基性物質溶液の添加あ
るいは塩基性物質溶液中へのキトサン酸性溶液の滴下は
通常かきまぜや振りまぜしながら行われる。
次に、このようにして得られる磁性微粒子内包キトサン
粒状体を架橋化させるが、この反応は、通常は架橋剤を
用いて極性溶媒中で行われる。この際に用いられる架橋
剤としては、例えばエピクロロヒドリン、2,3−ジクロ
ロプロパノール、1−クロロ−2,3−エピチオプロパン、
ヘキサメチレンジイソシアネートなどを挙げることがで
きる。架橋剤の使用量は、通常はキトサンのグルコサミ
ン残基1モル対し、0.5〜10モルの範囲で選ばれ
る。
架橋化反応後、その生成物は、それを収容する容器等の
外部から磁場をかけて吸引し、溶媒等を分離して洗浄を
繰り返し精製し、所望濃度のキトサン−磁性体複合粒子
分散溶液を得ることができる。
発明の効果 本発明のキトサン−磁性体複合粒子は、キトサン粒子中
に磁性微粒子を内包しているため、溶液中に分散させて
吸着処理を行った後、外部から磁場をかけることによ
り、簡単に分離、回収を行うことができる。この磁気分
離法によれば、磁性微粒子内包キトサンの粒子を極めて
小さくすることが可能で、これにより表面積を著しく増
大させ、キトサン単位重量当りの吸着速度を高め、粒子
内部拡散も容易に行える。
また、本発明のキトサン−磁性体複合粒子は、良好な機
械的強度を有し、取り扱いやすい上に、溶液中に分散さ
せて使用しうるため、キトサンに対して外部から大きな
物理的力が加わらず、従来のキトサン系吸着剤と比べて
より長期間使用することができるという利点もある。
さらに、本発明方法は、磁性微粒子を分散させたキトサ
ン溶液に塩基性溶液を加えた後、架橋化させるという簡
便な方法であって、洗浄等の処理ではろ過、遠心分離等
の煩雑な操作を必要とせず、キトサン−磁性体複合粒子
に磁場を印加する、例えば磁石で吸引するだけで容易に
回収分離することができるので、工業的に有利に利用し
うる。
実施例 次に、実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。
キトサン−磁性体複合粒子分散溶液を資料として、その
収量、陰イオン交換容量及び磁性微粒子含有率を次のと
おり求めた。
(1)収量 資料w1(g)からw2(g)を秤取し、蒸発乾固して乾燥重量
3(g)を求め、次式により算出した。
(2)陰イオン交換容量 前記試料からw4(g)を秤取し、0.1N HCl 10mlを加えて
25℃で1時間かきまぜて、0.1N NaOHでメチルレッド
を指示薬として滴定し、次式により吸着された塩基イオ
ン量を求めて算出した。
(ここで、a:0.1N NaOH消費量、 fHCl:0.1N HClの力価 fNoOH:0.1N NaOHの力価 である) (3)磁性微粒子含有率 前記試料を乾燥したキトサン−磁性体複合粒子の磁性微
粒子含有率は、重量法、元素分析装置、示差熱分析装置
により測定した。
実施例1〜8 脱アセチル化度87.7%のキトサン0.225gを0.005規定塩
酸300mlに溶解し、7.5gのマグネタイト(平均粒径0.5、
比表面積5m2/g)を加え分散させたのち、600rpmでよ
くかきまぜながら1規定NaOH15mlを徐々に滴下し、さ
らにエピクロロヒドリン0.129gを加えて加熱し、2時間
煮沸還流した。反応物を0.1N HCl、0.1N NaOH、脱イオ
ン水でよく洗い、磁石で容器の底部に引き付けてから上
澄みを取り除き、キトサン−磁性体複合粒子分散溶液を
得た。
次に、マグネタイト又はエピクロロヒドリンあるいはそ
の両方の所要量を変えたこと以外は、上記方法と同様に
してキトサン−磁性体複合粒子分散溶液を得た。
以上の試料について、収量及び乾燥重量当りの陰イオン
交換容量を求めた。その結果を次表に示す。
いずれの生成物も酸性、中性、塩基性溶液中で容易に磁
気分離された。また、顕微鏡観察によりマグネタイト微
粒子がキトサンゲル中に均一に内包されていることが確
認された。
比較例 脱アセチル化度87.7%のキトサン0.225gを0.005N HCl 3
00mlに溶解させ、600rpmで分散させたのち、600rpmでよ
くかきまぜながらエピクロロヒドリン0.129gを加えて加
熱し、2時間煮沸還流したところ、反応物は微細なゲル
粒子となり、洗浄後、ろ過あるいは遠心分離法により溶
液から分離できなかった。
実施例9 脱アセチル化度81.9%のキトサン0.225gを0.01N HCl 30
0mlに溶解させ、0.1gのヘマタイト(平均粒径0.5μ、比
表面積5m2/g)を加え分散させたのち、600rpmでよくか
きまぜながら1N NaOH15mlを徐々に滴下し、さらにエ
ピクロロヒドリン0.129gを加えて加熱し、2時間煮沸還
流したのち、実施例1と同様の操作を行ってキトサン−
磁性体複合粒子分散溶液を得た。その収量及び乾燥重量
当りの陰イオン交換容量はそれぞれ0.30g及び1.701meq
/gであった。
生成物の磁気分離は容易に行われ、微粒子の内包状態も
良好であった。
実施例10 脱アセチル化度87.7%のキトサン0.30gを0.005 N HCl 3
00mlに溶解させ、0.1gのバリウムフェライト(平均粒径
1.2μ、比表面積1.5m2/g)を加え分散させたのち、600r
mpでよくかきまぜながら1N NaOH 15mlを徐々に滴下し、
さらにエピクロロヒドリン0.645gを加えて加熱し、2時
間煮沸還流したのち、実施例1と同様の操作を行ってキ
トサン−磁性体複合粒子分散溶液を得た。その収量及び
乾燥重量当りの陰イオン交換容量はそれぞれ0.41g及び
2.25meq/gであった。
生成物の磁気分離は容易に行われ、微粒子の内包状態も
良好であった。
実施例11 アセチル化度87.7%のキトサン0.225gを0.01 N HCl 300
mlに溶解させ、0.1gのマグネタイト(平均粒径0.8μ、比
表面積2m2/g)を加え分散させたのち、600rmpでよく
かきまぜながら1N NaOH 15mlを徐々に滴下した。次い
で、希塩酸、希水酸化ナトリウム、脱イオン水で洗浄し
たのち、磁気分離し、さらにアセトン中でかきまぜ、水
分をアセトンで完全に置換除去した。次いで、ヘキサメ
チレンジイソシアネート0.235gを含む溶液中でかきまぜ
ながら30℃で2時間反応させ、キトサン−磁性体複合
粒子分散溶液0.38gを得た。
このものを水銀、カドミウムイオン1ppmを含む溶液に
分散させ、磁気分離したところ、溶液中には水銀、カド
ミウムが検出されなかった。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】架橋化キトサン粒状体とその中に内包され
    た複数の磁性微粒子とから成るキトサン−磁性体複合粒
    子。
  2. 【請求項2】キトサンの酸性溶液中に磁性微粒子を分散
    させたのち、この溶液を中性又は塩基性に変えることに
    より複数の磁性微粒子を内包したキトサン粒状体を生成
    させ、次いでキトサンの架橋化を行うことを特徴とする
    請求項1記載のキトサン−磁性体複合粒子の製造方法。
  3. 【請求項3】キトサンの酸性溶液中に磁性微粒子を分散
    させたのち、この溶液を塩基性溶液中に滴下し、かきま
    ぜることにより複数の磁性微粒子を内包したキトサン粒
    状体を生成させ、次いでキトサンの架橋化を行うことを
    特徴とする請求項1記載のキトサン−磁性体複合粒子の
    製造方法。
JP2079989A 1990-03-28 1990-03-28 キトサン―磁性体複合粒子とその製造方法 Expired - Lifetime JPH0651114B2 (ja)

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