JPH1015402A - 耐酸化性アニオン交換樹脂および酸化性水溶液の精製方法 - Google Patents

耐酸化性アニオン交換樹脂および酸化性水溶液の精製方法

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JPH1015402A
JPH1015402A JP8198404A JP19840496A JPH1015402A JP H1015402 A JPH1015402 A JP H1015402A JP 8198404 A JP8198404 A JP 8198404A JP 19840496 A JP19840496 A JP 19840496A JP H1015402 A JPH1015402 A JP H1015402A
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勝彦 矢野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】耐酸化性が要求される各種の用途に使用するこ
とが出来る耐酸化性アニオン交換樹脂および酸化性水溶
液の脱塩方法を提供する。 【解決手段】酸化性条件の液体中で使用される耐酸化性
アニオン交換樹脂であって、下記一般式(I)で表され
る4級アンモニウム塩基を有する構造単位および不飽和
炭化水素基含有架橋性モノマーから誘導される構造単位
を含有する耐酸化性アニオン交換樹脂、および、当該耐
酸化性アニオン交換樹脂によりアニオン含有酸化性水溶
液を処理する酸化性水溶液の精製方法。 【化1】 (一般式(I)中、Aは炭素数3〜8の直鎖状アルキレ
ン基を表わし、R1 は水酸基で置換されてもよい炭素数
1〜4のアルキル基、R2 及びR 3は炭素数1〜4の炭
化水素基、X- はアンモニウム基に配位した対イオンを
表し、また、ベンゼン環はアルキル基またはハロゲン原
子で置換されていてもよい。)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐酸化性アニオン
交換樹脂および酸化性水溶液の精製方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】水溶液中の陰電荷を有する不純物など
(アニオン)は、アニオン交換樹脂により効率的に行う
ことが出来る。しかしながら、過酸化水素水を初めとす
る種々の酸化性水溶液の場合は、酸化によるアニオン交
換樹脂の劣化問題のため、蒸留精製の手段が多用されて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記実情に
鑑みなされたものであり、その目的は、耐酸化性が要求
される各種の用途に使用することが出来る耐酸化性アニ
オン交換樹脂および酸化性水溶液の精製方法を提供する
ことにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成すべく種々検討を重ねた結果、既に公知である
が特定構造のアニオン交換樹脂が優れた耐酸化性を有す
ることを見出し、本発明の完成に至った。
【0005】すなわち、本発明の第1の要旨は、酸化性
条件の液体中で使用される耐酸化性アニオン交換樹脂で
あって、請求項1に記載の一般式(I)で表される4級
アンモニウム塩基を有する構造単位および不飽和炭化水
素基含有架橋性モノマーから誘導される構造単位を含有
することを特徴とする耐酸化性アニオン交換樹脂に存
し、第2の要旨は、上記の耐酸化性アニオン交換樹脂に
よりアニオン含有酸化性水溶液を処理することを特徴と
する酸化性水溶液の精製方法に存する。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
先ず、本発明の耐酸化性アニオン交換樹脂について説明
する。上記のアニオン交換樹脂は、請求項1に記載の一
般式(I)で表される4級アンモニウム塩基を有する構
造単位および不飽和炭化水素基含有架橋性モノマーから
誘導される構造単位を含有する。
【0007】一般式(I)において、Aは炭素数3〜8
の直鎖状アルキレン基を表わすが、上記の直鎖状アルキ
レン基としては、例えば、プロピレン基、ブチレン基、
ペンチレン基、ヘキシレン基などが挙げられる。
【0008】一般式(I)において、R1 は水酸基で置
換されてもよい炭素数1〜4のアルキル基、R2 及びR
3は、炭素数1〜4のアルキル基を表すが、これらのア
ルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピレン
基、ブチレン基などが挙げられる。
【0009】一般式(I)において、X- はアンモニウ
ム基に配位した対イオンを表すが、その具体としては、
Cl- ,Br- ,I- 等のハロゲンイオン、硫酸イオ
ン、NO3 - 、OH- 、p−トルエンスルホン酸イオン
等のアニオンが挙げられる。そして、アニオンが硫酸イ
オンの様に2価である場合は、一般式(I)で表される
構造単位2分子に対してアニオン1分子が結合する。ま
た、ベンゼン環の置換基のアルキル基としては、メチル
基、エチル基などが挙げられ、ハロゲン原子としては、
塩素、臭素、沃素などが挙げられる。
【0010】一般式(I)において、R2 及びR 3はメ
チル基が好ましく、更には、R1 がメチル基であるトリ
メチルアンモニウム塩基(I型強塩基性樹脂)又はR1
がヒドロキシエチル基であるジメチルヒドロキシエチル
アンモニウム塩基(II型強塩基性樹脂) が好ましい。
【0011】不飽和炭化水素基含有架橋性モノマーとし
ては、ジビニルベンゼン、トリビニルベンゼン、ジビニ
ルトルエン、ジビニルナフタレン、ジビニルキシレン、
エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリ
コールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリ
メタクリレート等が挙げられる。これらの中ではジビニ
ルベンゼンが好ましい。
【0012】本発明の耐酸化性アニオン交換樹脂におい
ては、全アニオン交換基に対する一般式(I)で表され
る4級アンモニウム基の割合は90%以上がであること
が好ましく、全アニオン交換基の実質的全量が一般式
(I)で表される4級アンモニウム基であることが特に
好ましい。
【0013】耐酸化性が要求される用途に使用する本発
明のアニオン交換樹脂の構造自体は、例えば、特開平7
−289921号公報に記載されて公知であり、その用
途例の幾つかは、特開平5−49950号公報、同5−
49951号公報、同5−49952号公報、同5−5
7200号公報に記載されて公知である。しかしなが
ら、これらの公報には、耐酸化性用途に上記のアニオン
交換樹脂を使用することは記載されておらず、また、上
記のアニオン交換樹脂の耐酸化性についても記載がな
い。
【0014】ところで、特公平2−42542号公報に
は、本発明の耐酸化性アニオン交換樹脂に類似した構造
の樹脂が記載されている。この樹脂は、−Cn 2n−X
で表されるハロアルキル基(式中、Xは塩素または臭素
原子、nは1〜4の整数)を有する架橋共重合体に3級
アミンを反応させて得られるが、上記の公報に具体的に
開示されているのは、上記の整数nが1である樹脂のみ
である。
【0015】整数nが3又は4の樹脂は、開示された方
法に準じて製造した場合、−(CH2 3 −Xまたは−
(CH2 4 −Xで表されるハロアルキル基から誘導さ
れるアニオン交換基の量が非常に少ない。そして、上記
の整数nが1であるアニオン交換樹脂は、耐酸化性が不
十分であるため、酸化性水溶液の精製には使用するのは
無理である。
【0016】本発明の耐酸化性アニオン交換樹脂の酸化
に対する安定性が高い理由は、上記の様な事実からし
て、次の様に推定される。すなわち、前記一般式(I)
で表される4級アンモニウム塩基の構造において、ベン
ゼン環と4級窒素原子との間のスペーサーとして存在す
るAが炭素数3〜8の直鎖状アルキレン基であって比較
的長い鎖であることが極性有機溶剤による劣化抑制に関
与しているのではないかと推定される。
【0017】また、本発明の耐酸化性アニオン交換樹脂
においては、前述の通り、全アニオン交換基の90%以
上が一般式(I)で表される4級アンモニウム基である
ことが好ましいが、前記の長スペーサーAの存在と4級
アンモニウム基の高含有量構造の両者の相乗的作用によ
り、一層優れた耐酸化性が発揮されるのではないかと推
定される。
【0018】次に、本発明の精製方法について説明す
る。本発明の精製方法において、酸化性水溶液として
は、代表的には過酸化水素水が挙げられるが、その他の
例としては、塩素酸水溶液、硝酸水溶液などが挙げられ
る。そして、除去されるアニオン物質としては、酸化性
水溶液の製造工程、搬送工程、取り扱い工程において、
分解や混入などよって発生する各種のアニオン性不純物
が挙げられる。例えば、過酸化水素水の場合は、その製
造工程で使用するアントラキノン系触媒を通して混入す
るCl- 、SO4 2- 等のアニオンが挙げられる。
【0019】本発明の精製方法において、耐酸化性アニ
オン交換樹脂のイオン型は、OH-型、Cl- 型、HC
3 - 型などが挙げられるが、HCO3 - 型が好まし
い。樹脂の使用温度は通常−50℃〜+50℃の範囲、
使用圧力は0.1〜30kg/cm2 の範囲とされる。
【0020】本発明の精製方法においては、従来公知の
各種の陽イオン交換樹脂による精製を組み合わせること
は任意である。上記の陽イオン交換樹脂としては、官能
基としてスルホン酸基を有する強酸性カチオン交換樹脂
(例えば三菱化成社製「ダイヤイオンSK−1」(登録
商標)等)、カルボン酸基を有する弱酸性カチオン交換
樹脂(例えば三菱化成社製「ダイヤイオンWK−10」
(登録商標)等)が挙げられる。また、アニオン交換樹
脂には、キレート樹脂(例えば三菱化成社製「ダイヤイ
オンCR−10」(登録商標)等)も組み合わせて使用
することが出来る。そして、各樹脂の組み合わせ方式と
しては、混床式または複床式の何れであってもよい。
【0021】本発明の耐酸化性アニオン交換樹脂は、上
記の様に、酸化性水溶液の精製方法に好適に使用される
が、その耐酸化性に基づく用途としては、精製に限定さ
れず、酸化性水溶液中における各種のアニオン交換樹脂
の用途、例えば、反応触媒などが挙げられる。
【0022】
【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
する。以下の実施例においては、本発明で使用するアニ
オン交換樹脂の過酸化水素中の安定性(耐酸化性)を評
価し、本発明の効果を明らかにした。なお、以下の記載
においてmeq/gは、乾燥樹脂重量当たりのミリ当量
を表す。また、アニオン交換樹脂の交換容量は、ダイヤ
イオンマニュアル(三菱化学社発行)に従って測定し
た。
【0023】製造例1 <4−ブロモブチルスチレンの合成(1)>窒素ガス導
入管、ジムロー冷却管、枝管付き等圧滴下ロート及び攪
拌羽根を備えた1000mlの分液ロート型4ツ口フラ
スコに金属マグネシウム52. 5g(2. 16グラム原
子)とテトラヒドロフラン(THF)360mlを入
れ、内温を30℃に設定した。このフラスコにp−クロ
ロスチレン(CS)251g(1. 81モル)のTHF
溶液350mlを内温が40℃以上にならない様に2時
間かけて滴下し、CSのグリニャール試薬を得た。
【0024】上記のフラスコの下に、前記と同様の構造
の2000mlの4ツ口フラスコを連結し、その中に
1, 4−ジブロモブタン1060g(4. 91モル、
2. 71当量/CS)、THF600ml、カップリン
グ触媒Li2 C uCl4 7.5g(0. 034モル、1.
9モル%/CS)を加えて溶液を調製した。次いで、こ
のフラスコの溶液中に上記で調製したCSのグリニャー
ル溶液を室温で1時間で滴下した。
【0025】得られた溶液を水に投入した後に分液し、
水相を除去した。減圧下で有機相を留去し、大過剰に使
用した1, 4−ジブロモブタン(b. p. 52℃/0.
5mmHg)、未反応のCSを留去し、最後に目的物で
ある4−ブロモブチルスチレン(淡黄色透明溶液、b
p. 130℃/0. 2mmHg)を得た。
【0026】<4−ブロモブチルスチレン架橋共重合体
の合成(2)>窒素ガス導入管と冷却管を備えた500
mlの4ツ口フラスコに脱塩水200ml、2%ポリビ
ニルアルコール水溶液50mlを加え、窒素を導入して
溶存酸素を除去した。一方、合成(1)で得られた4−
ブロモブチルスチレン78. 0g(0. 326モル)、
ジビニルベンゼン3. 25g(0. 0200モル)(ジ
ビニルベンゼン含有率80%)及びベンゾイルパーオキ
シド(BPO)(含有率75%)0. 67gを溶解して
モノマー溶液を調製した。
【0027】得られたモノマー溶液を上記フラスコに入
れ、160rpmで撹拌し、懸濁液を調製した。室温で
30分撹拌後、80℃に昇温して12時間撹拌して懸濁
重合を行って淡黄色透明球状重合体を得た。次いで、得
られた重合体を取り出して水洗した。重合収率は95%
であり、重合体の仕込み架橋度は6モル%であった。
【0028】<4−ブロモブチルスチレン架橋共重合体
のアミノ化>冷却管を備えた500mlの4ツ口フラス
コに合成(2)で得た重合体を入れ、1, 4−ジオキサ
ン200mlを加えて室温で撹拌した。次いで、30%
のトリメチルアミン水溶液177g(0. 90モル)を
加えて50℃で6時間反応を行ってアニオン交換樹脂A
を得た。次いで、得られたアニオン交換樹脂Aを取り出
して水洗した。アニオン交換樹脂Aの全アニオン交換基
の実質的全量は一般式(I)で表される4級アンモニウ
ム基である。
【0029】上記のアニオン交換樹脂Aの対イオンを臭
化物イオンから塩化物イオン(Cl型)に変換するた
め、樹脂量に対して10倍量の4%塩化ナトリウム水溶
液を通液した。得られたCl型アニオン交換樹脂Aの中
性塩分解容量は1.24meq/ml(3.57meq
/g)、含水率は48.9%であった。
【0030】製造例2 <4−ブロモプロピルスチレンの合成(1)>製造例1
の合成例(1)において、1, 4−ジブロモブタンの代
わりに1, 3−ジブロモプロパン987g(4.89モ
ル)を使用した以外は、製造例1の合成例(1)と同様
に操作し、4−ブロモプロピルスチレン(淡黄色透明溶
液、bp. 118℃/0. 2mmHg)を得た。
【0031】<4−ブロモプロピルスチレン架橋共重合
体の合成(2)>製造例1の合成(2)において、4−
ブロモブチルスチレンの代わりに上記の4−ブロモプロ
ピルスチレンを使用した以外は、製造例1の合成例
(2)と同様に操作し、淡黄色透明球状重合体を得た。
重合収率は94%であり、重合体の仕込み架橋度は5モ
ル%であった。
【0032】<4−ブロモプロピルスチレン架橋共重合
体のアミノ化>前記のの重合体について製造例2と同様
にアミノ化を行ってアニオン交換樹脂Bを得、そして、
製造例2と同様に対イオンを臭化物イオンから塩化物イ
オン(Cl型)に変換した。得られたCl型アニオン交
換樹脂Bの中性塩分解容量は1.32meq/ml
(3.83meq/g)、含水率は50.1%であっ
た。
【0033】<安定性評価試験>300mlの三角フラ
スコに試験樹脂20mlと1%の過酸化水素水200m
lを入れて30℃で1ケ月間静置した。その後、No.
2の濾紙で濾過して上澄液を採取し、その中の全有機炭
素量(TOC)を測定した。結果を表1に示す。表1中
の比較樹脂Aは、三菱化学社製アニオン交換樹脂「ダイ
ヤイオンSA−10」(登録商標)、比較樹脂Bは三菱
化学社製アニオン交換樹脂「ダイヤイオンSA−12」
(登録商標)である。
【0034】
【表1】
【0035】表1に示す結果から明らかな様に、本発明
で使用するアニオン交換樹脂は、耐酸化性に優れている
ため過酸化水素中における溶出が少ない。
【0036】
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、耐酸化性
が要求される各種の用途に使用することが出来る耐酸化
性アニオン交換樹脂および酸化性水溶液の精製方法が提
供され、本発明の工業的価値は大きい。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化性条件の液体中で使用される耐酸化
    性アニオン交換樹脂であって、下記一般式(I)で表さ
    れる4級アンモニウム塩基を有する構造単位および不飽
    和炭化水素基含有架橋性モノマーから誘導される構造単
    位を含有することを特徴とする耐酸化性アニオン交換樹
    脂。 【化1】 (一般式(I)中、Aは炭素数3〜8の直鎖状アルキレ
    ン基を表わし、R1 は水酸基で置換されてもよい炭素数
    1〜4のアルキル基、R2 及びR 3は炭素数1〜4の炭
    化水素基、X- はアンモニウム基に配位した対イオンを
    表し、また、ベンゼン環はアルキル基またはハロゲン原
    子で置換されていてもよい。)
  2. 【請求項2】 全アニオン交換基に対する一般式(I)
    で表される4級アンモニウム基の割合が90%以上であ
    る請求項1に記載の精製方法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2に記載の耐酸化性アニオ
    ン交換樹脂によりアニオン含有酸化性水溶液を処理する
    ことを特徴とする酸化性水溶液の精製方法。
  4. 【請求項4】 酸化性水溶液が過酸化水素水である請求
    項3に記載の精製方法。
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CN113636526A (zh) * 2021-06-16 2021-11-12 江阴润玛电子材料股份有限公司 一种超净高纯过氧化氢的生产工艺

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