吸附劑、吸附劑的制造方法、水處理系統(tǒng)及水處理罐的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供選擇性優(yōu)異的吸附劑。實(shí)施方式的吸附劑是在表面具備具有雙齒氮螯合物官能團(tuán)的配體的無機(jī)多孔質(zhì)體，在紅外吸收光譜的1375cm-1以上1400cm-1以下附近觀測到的源自配體的峰的半峰全寬為5cm-1以上50cm-1以下。
【專利說明】吸附劑、吸附劑的制造方法、水處理系統(tǒng)及水處理罐

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 實(shí)施方式涉及吸附劑、吸附劑的制造方法、水處理系統(tǒng)及水處理罐。

【背景技術(shù)】
[0002] 金屬長期以來多用于產(chǎn)業(yè)上，由于其大多是有害的，因此，因被污染的工廠排水， 過去曾經(jīng)引起各種各樣的公害。近年來，金屬雖然被去除至極低濃度，但其去除技術(shù)大部分 是凝集沉淀處理，金屬被污泥化后進(jìn)行填埋處置。金屬如果被排放是有害的，但如果被回收 的話，變?yōu)橛袃r(jià)值的物質(zhì)也不少。回收溶液中含有的金屬的方法可舉出沉淀分離法、電解 法、溶劑提取法、離子交換樹脂法、螯合物樹脂法等，排水的重金屬處理經(jīng)常使用可處理至 極低濃度的螯合物樹脂法。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004] 專利文獻(xiàn)
[0005] 專利文獻(xiàn)1 :特許第3481617號


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 發(fā)明所要解決的課題
[0007] 實(shí)施方式提供具有高選擇性的吸附劑。
[0008] 用于解決課題的手段
[0009] 實(shí)施方式的吸附劑是在表面具備具有雙齒氮螯合物官能團(tuán)的配體的無機(jī)多孔質(zhì) 體，在紅外吸收光譜的1375CHT1以上HOOcnr1以下附近觀測到的源自雙齒配體的峰的半峰 全寬為δαιΓ1以上δΟαιΓ1以下。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 圖1是使用實(shí)施方式的吸附劑的水處理系統(tǒng)的概念圖；
[0011] 圖2是與配管連接的水處理罐的概念圖；
[0012] 圖3是實(shí)施方式的吸附劑的傅里葉變換紅外分光分析的光譜；
[0013] 圖4是表示實(shí)施例1和比較例1的吸附劑的吸附試驗(yàn)結(jié)果的圖；
[0014] 圖5是表示實(shí)施例8的吸附劑的吸附試驗(yàn)結(jié)果的圖。
[0015] 符號說明
[0016] Τ1、Τ2 :水處理用柱、Pl:泵、Μ1、Μ2、Μ3 :濃度測定裝置、Cl:控制裝置、Wl:排水貯存 罐、1^1、1^2、1^4:排水供給管線、1^3、1^5、1^6 :排水排出管線、￥1、￥2、￥3、￥4、￥5:閥門、乂1、父2: 接觸效率促進(jìn)裝置、1 :吸附劑、2 :罐、3 :隔板、4 :配管

【具體實(shí)施方式】[0017](吸附劑）
[0018] 本實(shí)施方式的吸附劑在無機(jī)多孔質(zhì)體的表面具備具有雙齒氮螯合物官能團(tuán)的配 體。以下，對各構(gòu)成要素進(jìn)行詳述。予以說明，吸附對象是向螯合物配位的離子。實(shí)施方式 的吸附劑是將吸附對象的離子用于鑄型模并進(jìn)行刻印的物質(zhì)。金屬離子是與雙齒氮螯合物 官能團(tuán)形成螯合物結(jié)構(gòu)的金屬離子。其中，從選擇性的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選將第四周期的過渡金 屬即Mn、Fe、Co、Ni、Cu、或CcUHg、Zn或Ag作為鑄型模而刻印的吸附劑。鑄型模也可以使 用兩種以上的金屬離子。
[0019] <雙齒氮螯合物官能團(tuán)>
[0020] 本實(shí)施方式中使用的具有雙齒氮螯合物官能團(tuán)的化合物的種類沒有特別限定，但 優(yōu)選下述含有配體的化合物。作為具有實(shí)施方式的官能團(tuán)的化合物，可以舉出容易獲得的 N- (2-氣基乙基）氣基丙基二甲氧基娃燒、N- (2-氣基乙基）氣基丙基二乙氧基娃 燒、3_(2_氛基乙基氛基）丙基二甲氧基甲基娃燒、3_(2_氛基乙基氛基）丙基二乙氧基娃 烷、N-(3-(二甲氧基甲基甲硅烷基）異丁基）乙二胺。
[0021] < 配體 >
[0022] 實(shí)施方式的吸附劑含有具有雙齒氮螯合物官能團(tuán)的配體，配對的二分子氮螯合物 官能團(tuán)中所含有的四個氮成為一組。而且，不論哪個氮都存在于附近。實(shí)施方式的配體不 是通過聚合物母體刻印鑄型模，而是存在于載體上。具有該官能團(tuán)的配體優(yōu)選具有乙二胺 結(jié)構(gòu)的配體。實(shí)施方式的吸附劑若用傅里葉變換紅外分光分析進(jìn)行測定，則在1375CHT1以 上HOOcnT1以下附近具有源自配體的峰。實(shí)施方式的吸附劑優(yōu)選該1375CHT1以上HOOcnT1 以下附近的峰的半峰全寬窄。該峰的半峰全寬通過吸附對象物的刻印而變窄。認(rèn)為這是 因?yàn)榕潴w的修飾結(jié)構(gòu)收斂成與刻印相對應(yīng)的結(jié)構(gòu)。予以說明，因峰漂移或峰寬不同，有 在1375CHT1以上HOOcnT1以下的范圍不含源自配體的峰的情況，因此使用稱為源自配體 的峰附近的詞句對其進(jìn)行了規(guī)定。在此，所謂附近，作為具體例為?δΟοπΓΥΠΖδοπΓ1以上 1450CHT1以下），但在峰漂移或峰寬大的情況下，并不限定于此。
[0023] 1375CHT1以上HOOcnT1以下附近的峰的半峰全寬，優(yōu)選δαιΓ1以上lOOcnT1以下。若 在該范圍內(nèi)，則可獲得吸附的金屬離子的選擇性。更優(yōu)選5CHT1以上50CHT1以下。另外，通 過使用適合配體的峰，能夠進(jìn)一步改善吸附物的選擇性。這時的1375CHT1以上HOOcnT1以 下附近的峰的半峰全寬為5CHT1以上15CHT1以下，其配體例如為3-(2-氨基乙基氨基）丙基 -甲氧基甲基娃燒、3 -(2-氣基乙基氣基）丙基二乙氧基娃燒和N-(3-( _甲氧基甲基甲娃 烷基）異丁基）乙二胺。
[0024] 若該半峰全寬大，則配對的配體失去特異性而存在于單體表面，使作為吸附對象 物的金屬離子隨機(jī)配位。即，吸附的金屬離子的特異性就會失去或變低。因此，這種吸附劑 對特定離子的吸附劑不適合。
[0025] 在吸附劑中，從吸附官能團(tuán)和無機(jī)多孔質(zhì)體的平衡觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選含有4wt%以 上30wt%以下的配體。在含有4wt%以下的情況下，吸附量少，在含有30wt%以上的情 況下，不能高效地利用無機(jī)多孔質(zhì)體的細(xì)孔。配體濃度通過CHN元素分析（Elemental Analysis(Carbon，Hydrogen,Nitrogen))或熱量分析（Tg:Thermogravimetry)來測定。
[0026] 予以說明，傅里葉變換紅外分光分析在以下的條件下進(jìn)行。將Img吸附劑和IOmg 的KBr加入乳缽進(jìn)行混合，壓縮成型為Φ3mm的片劑。也可以僅將KBr制成Φ3mm的片劑用 于背景測定。使用日本分光社制造（型號FT/IR4100)的紅外分光分析儀進(jìn)行傅里葉變換紅 外分光分析。獲得含有實(shí)施方式的吸附劑的試樣的光譜和僅KBr的光譜雙方，將進(jìn)行了背 景的補(bǔ)正的光譜作為實(shí)施方式的吸附劑的光譜。在此，對所獲得的吸附劑的光譜的1375CHT1 以上HOOcnr1以下附近的峰進(jìn)行分析。在此，特定的峰存在寬度是因?yàn)榉逵捎谂潴w而產(chǎn)生 了漂移，因此設(shè)定了范圍。予以說明，附近某處存在寬度的主要原因也是因?yàn)橥瑯拥姆迤?移。峰漂移大的情況下，可以根據(jù)吸附劑的1375CHT1以上HOOcnr1以下附近的光譜特定源 自配體的峰。峰漂移的補(bǔ)正也可以自行進(jìn)行。
[0027] 以1375CHT1以上HOOcnT1以下附近的峰兩端的根部作為基準(zhǔn)線，計(jì)算峰的半峰全 寬。實(shí)施方式的吸附劑由于是用回收對象的金屬離子來刻印，因此實(shí)施方式的源自配體的 峰即1375CHT1以上HOOcnT1以下附近的峰變得尖細(xì)（半峰全寬變窄）。所說的該峰的半峰 全寬變窄的情況，認(rèn)為是配體結(jié)構(gòu)收斂成了一定的結(jié)構(gòu)。另一方面認(rèn)為，未被刻印的吸附劑 其配體結(jié)構(gòu)不被對應(yīng)于刻印的結(jié)構(gòu)所限制，因此成為半峰全寬大的寬幅的峰。
[0028] 所謂實(shí)施方式的吸附劑的雙齒氮螯合物官能團(tuán)，是含有下述通式（1)的結(jié)構(gòu)的官 能團(tuán)，除R1以外的R更優(yōu)選H。予以說明，&經(jīng)由連接基與載體連接。認(rèn)為實(shí)施方式的吸附 劑采用如下結(jié)構(gòu)：通過以吸附對象物作為鑄型模進(jìn)行刻印，在半徑2.0~2.2人的球體狀區(qū) 域內(nèi)，存在吸附位置的一組雙齒氮螯合物官能團(tuán)配對的四個氮的結(jié)構(gòu)。
[0029] 化 1

【權(quán)利要求】
1. 吸附劑，其是在表面具備具有雙齒氮螯合物官能團(tuán)的配體的無機(jī)多孔質(zhì)體， 在紅外吸收光譜的1375CHT1以上HOOcnr1以下附近觀測到的源自所述配體的峰的半峰 全寬為δαιΓ1以上δΟαιΓ1以下。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附劑，其中，所述配體具有乙二胺結(jié)構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附劑，其中，所述配體在吸附劑中含有4wt %以上30wt %以 下。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附劑,其中,所述無機(jī)多孔質(zhì)體的粒徑為30 μ m?400 μ m。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附劑，其中，所述無機(jī)多孔質(zhì)體的細(xì)孔徑為3. Onm? 9. Onm。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附劑，其中，所述無機(jī)多孔質(zhì)體為硅膠。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1?6中任一項(xiàng)所述的吸附劑，其中，在半徑~ 2.2A的球體狀區(qū) 域內(nèi)存在所述配體配對的四個氮。
8. 吸附劑的制造方法，其具有： 使金屬離子與具有雙齒氮螯合物官能團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑的螯合物配位鍵合的工序、 將配位鍵合了所述金屬離子的硅烷偶聯(lián)劑向硅膠表面進(jìn)行修飾的工序、以及 將所述配位鍵合的金屬離子從所述被修飾的載體去除的工序。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的吸附劑的制造方法，其中，所述硅烷偶聯(lián)劑相對于所述金屬 離子為1. 5摩爾當(dāng)量以上2. 3摩爾當(dāng)量的比率， 通過將所述硅烷偶聯(lián)劑和所述金屬離子的鹽進(jìn)行混合而形成配位鍵合。
10. 水處理系統(tǒng)，其具有： 吸附裝置，具備吸附劑，所述吸附劑是在表面具備具有雙齒氮螯合物官能團(tuán)的配體的 無機(jī)多孔質(zhì)體，在紅外吸收光譜的1375CHT1以上HOOcnT1以下附近觀測到的源自所述配體 的峰的半峰全寬為Scnr 1以上δΟαιΓ1以下； 供應(yīng)裝置，向吸附裝置供應(yīng)含有金屬離子的被處理介質(zhì)； 排出裝置，從所述吸附裝置排出所述被處理介質(zhì)； 測定裝置，設(shè)于所述吸附裝置的供應(yīng)側(cè)或排出側(cè)的至少一方的，用于測定所述被處理 介質(zhì)中的金屬離子的含量；以及 控制裝置，在基于來自所述測定裝置的信息而求得的值達(dá)到事先設(shè)定的值時，用于減 少從所述供應(yīng)裝置向吸附裝置供應(yīng)的被處理介質(zhì)的供應(yīng)量。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的水處理系統(tǒng)，其中，所述配體具有乙二胺結(jié)構(gòu)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的水處理系統(tǒng)，其中，所述配體在吸附劑中含有4wt%以上 30wt%以下。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的水處理系統(tǒng)，其中，所述無機(jī)多孔質(zhì)體的粒徑為30 μ m? 400 μ m。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的水處理系統(tǒng)，其中，所述無機(jī)多孔質(zhì)體的細(xì)孔徑為3. Onm? 9. Onm。
15. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的水處理系統(tǒng)，其中，所述無機(jī)多孔質(zhì)體為硅膠。
16. 根據(jù)權(quán)利要求10?15中任一項(xiàng)所述的水處理系統(tǒng)，其中，在半徑2.0 ~ 2.2A的 球體狀區(qū)域內(nèi)存在所述配體配對的四個氮。
17.水處理用罐，其具備吸附劑，所述吸附劑是在表面具備具有雙齒氮螯合物官能團(tuán)的 配體的無機(jī)多孔質(zhì)體，在紅外吸收光譜的1375CHT1以上HOOcnT1以下附近觀測到的源自所 述配體的峰的半峰全寬為δαιΓ 1以上δΟαιΓ1以下。
【文檔編號】B01J20/22GK104226254SQ201410063135
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年2月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月20日
【發(fā)明者】鈴木昭子, 辻秀之 申請人:株式會社東芝