JPS61211301A - ペンダント型ジエチレントリアミン−n,n,n′,n′−四酢酸セルロ−ス及びその製造方法 - Google Patents

ペンダント型ジエチレントリアミン−n,n,n′,n′−四酢酸セルロ−ス及びその製造方法

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JPS61211301A
JPS61211301A JP5355185A JP5355185A JPS61211301A JP S61211301 A JPS61211301 A JP S61211301A JP 5355185 A JP5355185 A JP 5355185A JP 5355185 A JP5355185 A JP 5355185A JP S61211301 A JPS61211301 A JP S61211301A
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JP
Japan
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cellulose
diethylenetriamine
pendant
formula
schiff base
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Application number
JP5355185A
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Shinichi Kamiyama
上山 伸一
Toshishige Suzuki
敏重 鈴木
Tetsuo Kimura
哲雄 木村
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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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】 本発明は新規なペンダント型ジエチレントリアミン−N
、N、N:N′−四酢酸セルロース及びその製造方法に
関し、さらに詳しくは、ジエチレントリアミン−N、N
、N:N′−四酢酸から成る多座配位子をその第二級ア
ミノ基を介してペンダント型に含む優れた金属イオン捕
捉能を有する新規なセルロース及びその製造方法に関す
るものである。
キレート性多座配位子は、単座配位子に比較し金属イオ
ンとより安定な錯体を形成することによって、この多座
配位子を導入したセルロースは、良好な金属イオン捕捉
材料となり、希薄な溶液からの金属イオンの濃縮、金属
イオン含有排水の処理、有用金属の回収などに極めて有
効である。
従来、キレート性多座配位子の中で特にアミノポリカル
ボン酸は、多くの金属イオンと安定な錯体を形成する優
れた多座配位子であり、ポリスチレン樹脂(I)母体に
ジエチレントリアミン−N。
N、NSN’−四酢酸を導入したキレート樹脂が知られ
ている(特公昭 59−47205)。
しかし、ポリスチレン(I)等の合成樹脂を母(1) 
        (II) 体とする金属イオン捕捉用キレート樹脂は、疎水的であ
り、水とのなじみが悪く、金属イオンの吸着する速度が
遅いという欠点を有している。
水に溶解している金属イオンをすみやかかつ確実に捕捉
する吸着材料としては、高い親水性を有するものが母体
として有利である。この観点からセルロース(II)は
分子内に多数の水酸基を有し極めて親水性に富むため、
金属イオン捕捉用材料の母体として最適である。これに
加えて、セルロース(ff)は、ポリスチレン(I)等
の樹脂に比較し、ろ紙等への成型加工が容易であり、取
り扱いやすく、応用分野も広い。すなわち、ろ紙等にキ
レート性配泣子を導入した場合、単純なろ過により、希
薄溶液中の金属イオンの濃縮が可能となるという有利さ
がある。
これまで、親水性を有するセルロース母体にアミノポリ
カルボン酸を導入したものとして、イミノニ酢酸を導入
したイミノニ酢酸セルロースが知られティる( 「An
al、Chim、ActaJ 、  151巻。
339頁、1983年)。金属イオン捕捉材料が金属イ
オンに対して強固な捕捉力を有するためには、配位子の
アミノポリカルボン酸は金属イオンとの結合部位が多い
ことが望ましい。イミノニ酢酸は3座間位子であり、E
DTAなどの6牢記位子と比較し、キレート生成定数が
小さい。したがって、金属イオンを確実に捕捉するとい
う観点から、イミノニ酢酸セルロースは必ずしも満足し
つるものではない。
さらに、導入される多座配位子であるアミノポリカルボ
ン酸は、金属イオンとの結合部位が多いとともに、立体
的に自由度が高いことが整まれる。
本発明者は、このような事情に鑑み、鋭意研究を重ねた
結果、EDTAと類似構造を有するジエチレントリアミ
ン−N、N、N;N’−四酢酸を、金属イオン捕捉能の
低下をもたらす複雑な架橋反応を起こすことな(、一義
的にその第二級アミン基から導入したペンダント型ジエ
チレントリアミン−N。
N、N;N’−四酢酸セルロースの製造方法を完成する
に至った。
本発明は、ペンダント型ジエチレントリアミン−N、N
、NzN’−四酢酸セルロース及ヒクロル化セルロース
とジエチレントリアミンの第一級アミノ基に係るシッフ
塩基型縮合物とを反応させ、該シッフ塩基型縮合物をそ
の第二級アミノ基を介して該セルロース母体中にペンダ
ント型に導入したのち加水分解してジエチレントリアミ
ンをその第二級アミン基ヲ介してペンダント型に含むセ
ルロース中得、さらに該セルロース中のジエチレントI
J 7ミン残基の第一級アミノ基をカルボキシメチル化
することによりジエチレントリアミン−N、N、N;N
’−四酢酸(III)を該セルロース母体にペンダント
型に導入することを特徴とするペンダント型ジエチレン
トリアミン−N、N、N:N’−四酢酸セルロースの製
造方法を提供するものである。
本発明方法において用いられるセルロースは、粉末状の
ものやろ紙のように成型されたものなどをクロル化した
ものである。この粉末状またはろ紙などのように成型さ
れたクロル化セルロースに対する前記のシッフ塩基型縮
合物の導入は、例えば、ジオキサン、ベンゼン、トルエ
ンなどの溶媒中において、クロル化セルロースとシッフ
塩基型縮合物とを静かにかきまぜながら加熱還流するこ
とにより行われる。この反応の具体例としてクロル化セ
ルロース(IV)トジエチレントリアミンーN、N’−
ジサリチリデンイミナート(V)との反応を次の式によ
って示す。
このようにシッフ塩基型縮合物の第二級アミノ基トクロ
ル化セルロースのクロル基が反応することによって、シ
ッフ塩基型縮合物を該第二級アミノ基を介してセルロー
ス母体にペンダント型に導入したセルロース(Vl)が
得られる。
このようにして得られたセルロース(VI )は、配位
子部分において複雑な架橋構造を形成せず、シッフ塩基
型縮合物は一義的に第二級アミノ基からペンダント型に
導入されており、低濃度の鉱酸などによって処理すると
次式のようにシッフ塩基部分が容易に加水分解されて、
ジエチレントリアミンをペンダント型に含むセルロース
(VI[)に転化する。
(VII) このセルロース(■)に、塩基性水溶液中、ブロモ酢酸
と室温で静かに振とうさせることによりセルロース(v
n )の第一級アミノ基に一義的にカルボキシメチル基
が結合したペンダント型ジエチレントリアミン−N、N
、NSN’ −四酢酸セルロース(■)が得られる。こ
の反応を次の式によって示す。
(VIII) 本発明一方法によると、多座配位子のジエチレントリア
ミン−N、N、N;N’−四酢酸を複雑な架橋反応を伴
わずに容易にセルロースにペンダント型に導入すること
ができる。また、得られたセルロースは、EDTAと類
似の多座配位子を含みかつ親水性を有するため、希薄な
水溶液中の金属イオンをもすみやかかつ確実に捕捉でき
る材料として優れたものである。
つぎに、実施例、応用例および比較例によって本発明を
さらに詳細に説明する。
実施例1 45〜105マイクロメーター(膨潤状態)の粒径を有
するセルロース(チッソ株式会社製、商品名「セルロフ
ァイン」)を公知の方法(「Anal、 Chim、 
Acta J 、 151巻、339頁。
1983年)によってクロル化した。このクロル化セル
ロース(IV)の塩素含有率は2.3%でありセルロー
ス1g−当りの塩素含有量は0.65 m mol−%
であった。
j5−r ! +、 −/ I+II ? S −11
! −H−I+ 471/アルヂヒ「を公知の方法(「
J、Org、 Chem、J 、  29巻。
2265頁、1964年)によって反応させたものをシ
ッフ塩基型縮合物(V)として用いた。
クロル化セルロース(IY)に対するシッフ塩基型縮合
物(V)の導入を以下のようにして行った。
140 an3のジオキサン中にクロル化セルロース(
■)20g及びジエチレントリアミン−N、 N’−ジ
サリチリデンイミナー)(V)36gを加え、静かにか
きまぜながら48時間加熱還流した。得られた反応生成
物を乾燥したところ、2Ofの黄色セルロース(VI)
が得られた。このものの元素分析値は、C1:0%、N
:0.94%であり、配位子容量(乾燥セルロース11
当りに導入された配位子のモル数)は0.22 mmo
le−9であった。
シッフ塩基型セルロース(Vl) 2 Of ヲ2規定
塩酸水溶液300α3とともに室温で24時間静かにか
きまぜて加水分解した。得られた反応生成物を中性にな
るまで十分に水で洗浄し乾燥したところ、ジエチレント
リアミンセルロース(■)カ20g得られた。このもの
の元素分析値はN:1.1%であり、セルロース1g当
りの配位子含有量は0.27 mmole−f  であ
った。
ブロモ酢酸25ダを含む水酸化ナトリウム水溶液500
α3にジエチレントリアミンセルロース(■)15gを
入れ、室温で4日間静かに振とうする。得られた反応生
成物をろ過後、0.2規定の塩酸水溶液で酸性にし、中
性になるまで十分に水で洗浄し乾燥したところ、粉末状
のジエチレントリフ ミン−N、N、N;N’ −四酢
酸セルロース(■−■)が15g得られた。
実施例2 ろ紙(東洋濾紙株式会社製、直径9α)を原料トシて、
実施例1と同様の方法で、ジエチレントリアミン−N、
N、N:N’−四酢酸が結合したろ紙(■−I)が得ら
れる。
応用例1 実施例1で得られたジエチレントリアミン−N。
N、NSN′−四酢酸セルロース(■−1)500!f
を30011Ig・−の銅(I)イオン、亜鉛(I)イ
オンあるいはニッケル(I)イオンを含む100c11
tb水溶液に加え、所定のpHに調整し、室温で3時間
かきまぜたのち、溶液を分離し、セルロースに吸着され
た金属イオンを2規定の塩酸により溶出した。
この溶出液中の金属イオンを定量して、セルロース(■
−■)の金属イオン吸着容量を求めた。これらの金属イ
オンに対する吸着容量と溶液のpHとの関係を求めた結
果を第1図に示す。第1図において、横軸は溶液のpH
を、縦軸はセルロースの金属イオン吸着容量(乾燥セル
ロース1g当り吸着される金属イオンのミリモノ→リ 
を表わし、実線は銅(I)イオン、破線は亜鉛(I[)
イオン、一点破線はニッケル(I)イオンである。
応用例2 実施例2で得られたろ紙1枚をはさんだろ過器に、銅(
■)、亜鉛(■)、ニッケ/I/(■)、カドミウム(
I)あるいは鉛(I)イオン0.2q・−を含む水溶液
1000aPt3をpH=4.0t、:調整し、常温常
圧で注ぎろ過する。ろ過後ろ紙を取り出し、水で洗浄し
、2規定の塩酸で処理し、ろ紙に吸着した金属イオンを
溶出する。溶出液を5013にメスアップする。表1に
溶出液中の各金属イオンの濃度及び回収率を示す。
表1 ろ紙(■−■)による希薄金属溶液の濃縮溶出液
中の金属イオン濃度 金属イオン回収率(q−iカ  
    (%) 銅(I)       4.5      113亜鉛
(l[)      3,8       95ニッケ
ル(I)     4.2        105カド
ミウム([)    3,6        90鉛(
l[)     3.9     98比較例 実施例1で得られたペンダント型ジエチレントリアミン
−N、N、NCN’−四酢酸セルロース(■−■)およ
びこれと同じペンダント型ジエチレントリアミン−N、
N、N:N’−四酢酸を配位子とするポリス千しン母体
のキレート樹脂(IK)の金属イオン吸着速度を比較し
た。10mg・−の銅(II)イオン溶液250rm3
にセルロース(■−■)あるいはポリスチレン樹脂(■
)1gを加え、溶液中に残留する銅(I)イオンの濃度
変化を定量した。この吸着反応は、p F(=4.4に
おいて行った。結果を第2図に示したが、横軸は吸着時
間を表わし、縦軸は溶液中に残存する銅(I[)イオン
濃度を表わしている。実線はセルロース(■−■)を使
用したものであり破線はポリスチレン樹脂(IK)を使
用したものである。
第2図から明らかなように、親水性を有するセルロース
(■−I)は、疎水性を示すポリスチレン樹脂(IX)
に比較し、吸着速度が極めて速い。
したがって、一般に処理が非常に困難とされている極く
低濃度の金属イオンを含む大量の排液等から金属イオン
をすみやかに分離する際、セルロース(■−■)は極め
て有利であることが明らかになった。
【図面の簡単な説明】
第1図は応用例1における金属イオン吸着容量と溶液の
pHとの関係を示すグラフである。つぎに、第2図は比
較例におけるセルロース(■−■)あるいはポリスチレ
ン樹脂(IX)を用いた銅(I)イオン吸着速度を示す
グラフである。 時隔<I’r)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、セルロース母体に、式 ▲数式、化学式、表等があります▼ で示される多座配位子をペンダント型に導入してなるペ
    ンダント型ジエチレントリアミン−N,N,N′,N′
    一四酢酸セルロース。 2、クロル化セルロースとジエチレントリアミンの第一
    級アミノ基に係るシッフ塩基型縮合物とを反応させ、該
    シッフ塩基型縮合物をその第二級アミノ基を介して該セ
    ルロース母体にペンダント型に導入したのち、加水分解
    してジエチレントリアミンをその第二級アミノ基を介し
    てペンダント型に含むセルロースを得、さらに該セルロ
    ース中のジエチレントリアミン残基の第一級アミノ基を
    カルボキシメチル化することにより、式 ▲数式、化学式、表等があります▼ で示される多座配位子を該セルロース母体中にペンダン
    ト型に導入することを特徴とするペンダント型ジエチレ
    ントリアミン−N,N,N′,N′−四酢酸セルロース
    の製造方法。 3、シッフ塩基型縮合物が、式 ▲数式、化学式、表等があります▼ で示されるジエチレントリアミン−N,N′−ジサリチ
    リデンイミナートである特許請求の範囲第2項記載の方
    法。
JP5355185A 1985-03-18 1985-03-18 ペンダント型ジエチレントリアミン−n,n,n′,n′−四酢酸セルロ−ス及びその製造方法 Pending JPS61211301A (ja)

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