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JP2002018293A - Cation exchange resin - Google Patents

Cation exchange resin

Info

Publication number
JP2002018293A
JP2002018293A JP2000205138A JP2000205138A JP2002018293A JP 2002018293 A JP2002018293 A JP 2002018293A JP 2000205138 A JP2000205138 A JP 2000205138A JP 2000205138 A JP2000205138 A JP 2000205138A JP 2002018293 A JP2002018293 A JP 2002018293A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exchange resin
cation exchange
monomer
metal ions
monovinyl monomer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2000205138A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsuhiko Sakura
克彦 佐倉
Keiji Banno
圭二 番野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Original Assignee
Nippon Steel Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Chemical Co Ltd filed Critical Nippon Steel Chemical Co Ltd
Priority to JP2000205138A priority Critical patent/JP2002018293A/en
Publication of JP2002018293A publication Critical patent/JP2002018293A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain at novel cation exchange resin excellent in capacity for separating and recovering a least one kind of metal ion from a mixture of many kinds of metal ions. SOLUTION: The cation exchange resin is constituted by introducing a sulfonic acid group into a divinyl monomer/monovinyl monomer copolymer resin, which contains divinyl benzene as a crosslinking agent, as a functional group and at least a part of the monovinyl monomer is a polycyclic aromatic monovinyl monomer and a degree of crosslinking represented by divinyl benzine/ total monomer is 2-70 mol %.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、金属イオンの分
離、回収に有用な陽イオン交換樹脂に係わる。詳しく
は、典型金属元素、遷移金属元素、ランタニド元素、ア
クチニド元素などの金属イオンの吸着、分離に適したホ
スホン酸型イオン交換樹脂に係わる。
[0001] The present invention relates to a cation exchange resin useful for separating and recovering metal ions. More specifically, the present invention relates to a phosphonic acid type ion exchange resin suitable for adsorption and separation of metal ions such as a typical metal element, a transition metal element, a lanthanide element, and an actinide element.

【0002】[0002]

【従来の技術】陽イオン交換樹脂は導入された官能基の
プロトンと金属イオンを交換する能力を有しているた
め、金属イオンの吸着、分離に利用されている。樹脂と
しては、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体を基本と
するものが一般的に使用されている。導入する官能基と
しては、スルホン酸が一般的であるが、ホスホン酸は、
典型金属元素、遷移金属元素、ランタニド元素、アクチ
ニド元素などの金属イオンに高選択を示すこと(各金属
イオンを溶離するpH値が離れていて分離し易い)か
ら、これらの金属イオンの分離、回収の用途に注目され
ている。しかしながら、プロトンと比較して著しく吸着
能の高いLu(III)、Gd(III)、Al(III)等の
金属イオンの場合、一旦吸着した金属イオンを溶離する
ためには、pHが0.5以下の高濃度の酸で処理する必
要があり、コストや廃液処理の観点から現実的には実施
が困難という問題がある。しかしながら、Lu(II
I)、Gd(III)、Al(III)等の多くの金属イオン
を商業的に実施可能なpH値が0.5以上の領域で溶離
し、しかも重金属イオンに高い選択性を示すイオン交換
樹脂は見出されていない。
2. Description of the Related Art Cation exchange resins have the ability to exchange metal ions with protons of introduced functional groups, and are used for adsorption and separation of metal ions. As the resin, a resin based on a styrene-divinylbenzene copolymer is generally used. As the functional group to be introduced, sulfonic acid is generally used, while phosphonic acid is
High selectivity for metal ions such as typical metal elements, transition metal elements, lanthanide elements, and actinide elements (the pH values at which each metal ion is eluted are separated and easy to separate), so separation and recovery of these metal ions Has attracted attention. However, in the case of a metal ion such as Lu (III), Gd (III), or Al (III), which has remarkably higher adsorption ability than a proton, the pH must be 0.5 to elute the metal ion once adsorbed. It is necessary to treat with the following high-concentration acid, and there is a problem that it is practically difficult to implement from the viewpoint of cost and waste liquid treatment. However, Lu (II
Ion exchange resin which elutes many metal ions such as I), Gd (III) and Al (III) in a commercially practicable pH range of 0.5 or more and has high selectivity for heavy metal ions. Has not been found.

【0003】従来より金属イオンの分離、回収には用い
られているホスホン酸型陽イオン交換樹脂はJ.Appl. Po
lym. Sci.,52(8),1153-1164(1994)やSep.Sci.Technol.,
32(6),1099-1105,(1997)に記載されているようなスチレ
ン等のモノビニルモノマーとジビニルベンゼン等のジビ
ニルモノマーとからなる共重合体にホスホン酸基を導入
したものであり、陽イオン交換樹脂を構成している芳香
族化合物はスチレン、ジビニルベンゼンのように全て単
環の芳香族化合物であった。
A phosphonic acid type cation exchange resin conventionally used for separation and recovery of metal ions is J. Appl. Po.
lym.Sci., 52 (8), 1153-1164 (1994) and Sep.Sci.Technol.,
32 (6), 1099-1105, (1997) a copolymer of a monovinyl monomer such as styrene and a divinyl monomer such as divinylbenzene having a phosphonic acid group introduced therein, The aromatic compounds constituting the exchange resin were all monocyclic aromatic compounds such as styrene and divinylbenzene.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、新規
なホスホン酸型陽イオン交換樹脂を提供することであ
る。また、他の目的は多種の金属イオン混合物から1種
又は2種以上の金属イオンを分離又は回収するに適した
ホスホン酸型陽イオン交換樹脂を提供することである。
更に、本発明の目的は、Lu(III)、Gd(III)、A
l(III)等を含む多くの金属イオンを商業的に実施可
能なpH値が0.5以上の領域で溶離し、しかも重金属
イオンに高い選択性を示す陽イオン交換樹脂を提供する
ことにある。
An object of the present invention is to provide a novel phosphonic acid type cation exchange resin. Another object is to provide a phosphonic acid-type cation exchange resin suitable for separating or recovering one or more metal ions from a mixture of various metal ions.
Furthermore, an object of the present invention is to provide Lu (III), Gd (III), A
It is an object of the present invention to provide a cation exchange resin which elutes many metal ions including l (III) and the like in a commercially practicable pH range of 0.5 or more and has high selectivity to heavy metal ions. .

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、イオン交
換樹脂におけるイオン選択性は、単に官能基の供与原子
と金属イオンの配位結合力のみで定まるものではなく、
樹脂相の親水性、疎水性なども関与することに着目し、
骨格となる樹脂を構成するモノマーについて種々検討し
た結果、モノマーの一部として多環芳香族モノビニルモ
ノマーを使用すると、上記課題が達成できることを見出
し、本発明に到達した。
Means for Solving the Problems The present inventors have determined that the ion selectivity of an ion exchange resin is not determined solely by the coordination bonding force between a donor atom of a functional group and a metal ion.
Focusing on the involvement of the hydrophilic and hydrophobic properties of the resin phase,
As a result of various studies on the monomers constituting the resin serving as the skeleton, the present inventors have found that the use of a polycyclic aromatic monovinyl monomer as a part of the monomers achieves the above object, and has reached the present invention.

【0006】すなわち、本発明は、ジビニルベンゼンを
架橋剤とするジビニルモノマーとモノビニルモノマーと
の共重合樹脂に官能基としてホスホン酸基を導入した陽
イオン交換樹脂において、モノビニルモノマーの少なく
とも一部が多環芳香族モノビニルモノマーであり、且つ
ジビニルベンゼン/全モノマーで表わされる架橋度が2
〜70モル%であることを特徴とする陽イオン交換樹脂
である。また、本発明の好ましい態様として、多環芳香
族モノビニルモノマーの割合がモノビニルモノマーの2
0〜100%(モル)であること、多環芳香族モノビニ
ルモノマーがビニルビフェニル又はビニルナフタレンで
あること、陽イオン交換樹脂が金属イオンの吸着又は分
離に使用されるものであることなどがある。
That is, the present invention provides a cation exchange resin in which a phosphonic acid group is introduced as a functional group into a copolymer resin of a divinyl monomer and a monovinyl monomer using divinylbenzene as a crosslinking agent, wherein at least a part of the monovinyl monomer is large. A cyclic aromatic monovinyl monomer having a degree of crosslinking represented by divinylbenzene / total monomer of 2
It is a cation exchange resin characterized by being about 70 mol%. In a preferred embodiment of the present invention, the ratio of the polycyclic aromatic monovinyl monomer is 2% of the monovinyl monomer.
0 to 100% (mol), the polycyclic aromatic monovinyl monomer is vinyl biphenyl or vinyl naphthalene, and the cation exchange resin is used for adsorption or separation of metal ions.

【0007】本発明のホスホン酸型陽イオン交換樹脂を
構成するモノビニルモノマーは、その少なくとも一部が
多環芳香族モノビニルモノマーである必要があり、好ま
しくは20モル%以上、より好ましくは50モル%以
上、更に好ましくは70モル%以上である。多環芳香族
モノビニルモノマーの割合が多いほど、イオン交換樹脂
内部の環境が金属イオンの分離又は回収に対して有利と
なる。
The monovinyl monomer constituting the phosphonic acid type cation exchange resin of the present invention must be at least partially a polycyclic aromatic monovinyl monomer, preferably at least 20 mol%, more preferably at least 50 mol%. The content is more preferably 70 mol% or more. The greater the proportion of polycyclic aromatic monovinyl monomer, the more advantageous the environment inside the ion exchange resin is for the separation or recovery of metal ions.

【0008】本発明で用いられる多環芳香族モノビニル
モノマーとしては、ナフタレン、アントラセン、フェナ
ントレン等の縮合芳香族炭化水素や、ビフェニル、ター
フェニル等の環が直接結合している非縮合芳香族炭化水
素や、ジフェニルメタン、ジフェニルエタン等の芳香族
置換脂肪族炭化水素などの芳香族環を2以上有する化合
物に、1個のビニル基が置換した化合物が挙げられ、置
換位置はどの位置であってもよい。好適な多環芳香族モ
ノビニルモノマーとしては、4−ビニルビフェニル、3
−ビニルビフェニル、2−ビニルビフェニル、1−又は
2−ビニルナフタレンを主として含むものが挙げられ
る。原料として用いるモノビニルモノマーは純品である
こともできるが、少量の他のビニル化合物が混入してい
ても差し支えない。
The polycyclic aromatic monovinyl monomer used in the present invention includes condensed aromatic hydrocarbons such as naphthalene, anthracene and phenanthrene, and non-condensed aromatic hydrocarbons such as biphenyl and terphenyl to which a ring is directly bonded. And compounds having two or more aromatic rings such as aromatic-substituted aliphatic hydrocarbons such as diphenylmethane and diphenylethane, in which one vinyl group is substituted, and the substitution position may be any position. . Suitable polycyclic aromatic monovinyl monomers include 4-vinylbiphenyl, 3
Those mainly containing -vinylbiphenyl, 2-vinylbiphenyl, 1- or 2-vinylnaphthalene. The monovinyl monomer used as a raw material may be a pure product, but may contain a small amount of another vinyl compound.

【0009】多環芳香族モノビニルモノマー以外のモノ
ビニルモノマーとしては、スチレン、ビニルトルエン、
α―メチルスチレン、エチルビニルベンゼン、ビニルク
ロロベンゼン、クロロメチルスチレン等が挙げられる
が、好ましくはスチレン又はスチレンと他のモノビニル
単環芳香族モノマーの組み合わせである。なお、モノビ
ニル芳香族モノマーの他に、改質を目的として非芳香族
系のモノビニルモノマーを併用することも可能である。
Monovinyl monomers other than polycyclic aromatic monovinyl monomers include styrene, vinyl toluene,
Examples thereof include α-methylstyrene, ethylvinylbenzene, vinylchlorobenzene, and chloromethylstyrene, and are preferably styrene or a combination of styrene and another monovinyl monocyclic aromatic monomer. In addition to the monovinyl aromatic monomer, it is also possible to use a non-aromatic monovinyl monomer in combination for the purpose of modification.

【0010】架橋剤としてのジビニルモノマーはジビニ
ルベンゼンが一般的であり、ジビニルベンゼン/全モノ
マーで表わされる架橋度は低過ぎるとイオン交換樹脂の
強度が低下し、高すぎると金属イオンとのイオン交換速
度が低下する。したがって、架橋度は2〜70モル%の
範囲であることが必要であり、好ましくは3〜30モル
%である。
The divinyl monomer as a crosslinking agent is generally divinylbenzene. If the degree of crosslinking represented by divinylbenzene / total monomer is too low, the strength of the ion exchange resin decreases. Speed decreases. Therefore, the degree of crosslinking needs to be in the range of 2 to 70 mol%, preferably 3 to 30 mol%.

【0011】ジビニルベンゼン以外のジビニルモノマー
としては、ジビニルトルエン、エチレングリコールジメ
タクリレート、ビスフェノールAジメタクリレート等が
挙げられるが、好ましくはジビニルベンゼン又はジビニ
ルベンゼンと他のジビニルモノマーの組み合わせであ
る。また、架橋剤としてのジビニルモノマーはジビニル
ビフェニル、ジビニルナフタレン等の多環芳香族化合物
も必要によって使用できるが、ジビニルモノマーの20
%以下、好ましくは5%以下にとどめることがよい。
Examples of the divinyl monomer other than divinylbenzene include divinyltoluene, ethylene glycol dimethacrylate, bisphenol A dimethacrylate, and the like. Preferred is divinylbenzene or a combination of divinylbenzene and another divinyl monomer. As the divinyl monomer as a crosslinking agent, a polycyclic aromatic compound such as divinyl biphenyl and divinyl naphthalene can be used if necessary.
% Or less, preferably 5% or less.

【0012】ジビニルモノマーとモノビニルモノマーと
の共重合は、公知の方法によって行うことができ、重合
条件を調整したり、架橋度を調整することにより、ゲル
型、ポーラス型又はマクロポーラス型の共重合体を得る
ことができる。好ましい共重合方法としては、前記モノ
マーにパーオキサイド類等の重合開始剤を加え、塊状、
溶液又は懸濁重合する方法である。ビーズ状の樹脂を得
るためには懸濁重合とすることが好ましく、この場合ポ
リビニルアルコール等の分散安定剤、塩化ナトリウム等
の塩析剤を水相に加えることがある。重合温度は50〜
90℃程度、重合時間は1〜12時間程度が適当であ
る。この際、巨大網目構造とするためには、重合系内に
ヘプタンやメタノールのような希釈剤を存在させればよ
く、ゲル型の樹脂とするためには、重合系内にヘプタン
やメタノールのような希釈剤を実質的に存在させないな
どの方法をとる。本発明の陽イオン交換樹脂は、ゲル
型、ポーラス型及びマクロポーラス型のいずれであるこ
ともできるが、好ましくはジビニルモノマー/全モノマ
ーで表わされる架橋度が2〜10モル%がゲル型であ
り、10モル%以上であればポーラス型及びマクロポー
ラス型として使用することが好ましい。
The copolymerization of a divinyl monomer and a monovinyl monomer can be carried out by a known method, and by adjusting the polymerization conditions or the degree of crosslinking, a copolymer of gel type, porous type or macroporous type can be obtained. Coalescence can be obtained. As a preferred copolymerization method, a polymerization initiator such as peroxides is added to the monomer,
Solution or suspension polymerization. In order to obtain a bead-shaped resin, it is preferable to use suspension polymerization. In this case, a dispersion stabilizer such as polyvinyl alcohol and a salting-out agent such as sodium chloride may be added to the aqueous phase. Polymerization temperature is 50 ~
The appropriate polymerization time is about 90 ° C. and the polymerization time is about 1 to 12 hours. At this time, a diluent such as heptane or methanol may be present in the polymerization system in order to obtain a giant network structure, and a diluent such as heptane or methanol is included in the polymerization system in order to obtain a gel-type resin. And a method in which no substantial diluent is present. The cation exchange resin of the present invention may be any of a gel type, a porous type and a macroporous type, but preferably has a gel type in which the degree of crosslinking represented by divinyl monomer / total monomer is 2 to 10 mol%. If it is 10 mol% or more, it is preferable to use the porous type and the macroporous type.

【0013】このようにして得られた共重合樹脂のホス
ホン化は、公知の方法で行うことができる。具体的に
は、例えば、共重合樹脂に無水塩化アルミニウム存在
下、クロロメチルエーテル等と反応させ、芳香環にハロ
メチル基を導入後、これに三塩化リンと無水塩化アルミ
ニウムを加え、更に加水分解反応によりホスホン酸基を
導入する方法と、共重合体に三塩化リンと無水塩化アル
ミニウムを加えて反応させ、芳香環にホスフィン酸基を
導入後、硝酸によりホスフィン酸基を酸化してホスホン
酸基とする方法の二とおりが代表的である。このように
して得られる本発明の陽イオン交換樹脂は、交換容量が
2〜20m当量/g、比表面積5〜100m2/g程度の範囲にあ
ることがよい。
[0013] Phosphonation of the copolymer resin thus obtained can be carried out by a known method. Specifically, for example, a copolymer resin is reacted with chloromethyl ether or the like in the presence of anhydrous aluminum chloride to introduce a halomethyl group into an aromatic ring, and phosphorus trichloride and anhydrous aluminum chloride are added thereto, followed by a hydrolysis reaction. And a method in which phosphorus trichloride and anhydrous aluminum chloride are added to the copolymer to cause a reaction, a phosphinic acid group is introduced into the aromatic ring, and then the phosphinic acid group is oxidized with nitric acid to form a phosphonic acid group. Two methods are typical. The cation exchange resin of the present invention thus obtained has an exchange capacity of
It is preferably in the range of about 2 to 20 m equivalent / g and specific surface area of about 5 to 100 m 2 / g.

【0014】本発明の陽イオン交換樹脂は、廃液処理、
有価金属回収等の水処理を初め、火力発電所や原子力発
電所で使用するボイラー水用純水製造にも有効である。
これら以外にも各種工業製品製造のためや薬液精製、焼
酎の精製等の医薬食品分野へも広範囲に使用できる。
[0014] The cation exchange resin of the present invention comprises a waste liquid treatment,
It is effective not only for water treatment such as recovery of valuable metals, but also for pure water for boiler water used in thermal power plants and nuclear power plants.
In addition to these, it can be widely used in the field of pharmaceutical foods for manufacturing various industrial products and for refining chemicals and shochu.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明の陽イオン交換樹脂は、金
属イオンの吸着又は分離に好適に使用されることができ
る。以下、この実施の態様を説明する。ホスホン酸型陽
イオン交換樹脂は水素イオンを有しているため、金属イ
オンと接触すると水素イオンと金属イオンとの交換反応
がおこり、金属イオンは陽イオン交換樹脂内のホスホン
酸基にイオン結合で吸着される。このとき吸着された金
属はホスホン酸基の酸素原子との配位結合により更に安
定に吸着される。このときの金属イオンの吸着力は金属
の価数、原子半径、pHによって異なるため金属の分
離、回収が可能である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The cation exchange resin of the present invention can be suitably used for adsorption or separation of metal ions. Hereinafter, this embodiment will be described. Since phosphonic acid type cation exchange resin has hydrogen ion, when it comes into contact with metal ion, exchange reaction between hydrogen ion and metal ion occurs, and metal ion is ion-bonded to phosphonic acid group in cation exchange resin. Adsorbed. At this time, the adsorbed metal is more stably adsorbed by the coordination bond between the phosphonic acid group and the oxygen atom. At this time, the metal ion adsorption power differs depending on the valence, atomic radius, and pH of the metal, so that the metal can be separated and recovered.

【0016】本発明では、ホスホン酸型陽イオン交換樹
脂による金属イオンの分離、回収の効率を以下の理論に
より導かれる半抽出pHを実験により測定することで評
価する。ホスホン酸はジプロトン酸であるため陽イオン
交換樹脂が金属イオンを吸着する場合は、式(1)、
(2)で表わされるの2とおりの化学平衡が成り立ち、
また、このときの平衡定数K 1及びK2は式(3)、
(4)で表わされ、分配比Dは式(5)で表わさること
になる。
In the present invention, the efficiency of separation and recovery of metal ions by a phosphonic acid-type cation exchange resin is evaluated by experimentally measuring a half-extraction pH derived by the following theory. Since phosphonic acid is a diprotic acid, when the cation exchange resin adsorbs metal ions, the formula (1)
Two kinds of chemical equilibrium represented by (2) hold,
At this time, the equilibrium constants K 1 and K 2 are given by the following equations (3),
(4), and the distribution ratio D is represented by equation (5).

【0017】[0017]

【化1】 K 1 =[(RPO3H)nM][H+]n/[RPO32n[Mn+] (3) K2=[(RPO3H)n/2M][H+]n/[RPO32n/2[Mn+] (4) D=[[(RPO3H)nM] + [(RPO3H)n/2M]]/[Mn+] =[K1[RPO32n + K2[RPO32n/2]/[H+n (5) (式中、[RPO32]はホスホン酸基の平衡濃度、
[Mn+]は金属イオンの平衡濃度、[(RPO3H)nM]及
び[(RPO3H)n/2M]はイオン交換樹脂に吸着された金
属イオンの濃度を示す)
Embedded image K 1 = [(RPO 3 H ) n M] [H +] n / [RPO 3 H 2] n [M n +] (3) K2 = [(RPO 3 H) n / 2 M] [H +] n / [RPO 3 H 2 ] n / 2 [M n + ] (4) D = [[(RPO 3 H) n M] + [(RPO 3 H) n / 2 M]] / [M n + ] = [K1 [RPO 3 H 2 ] n + K 2 [RPO 3 H 2 ] n / 2 ] / [H + ] n (5) ( Where [RPO 3 H 2 ] is the equilibrium concentration of the phosphonate group,
[M n + ] represents the equilibrium concentration of the metal ion, and [(RPO 3 H) n M] and [(RPO 3 H) n / 2 M] represent the concentration of the metal ion adsorbed on the ion exchange resin.

【0018】ここで、K1、K2は定数であり、実際の
吸着条件においてホスホン酸基の全モル数は金属イオン
のモル数より大過剰であるため[RPO32]は一定と
みなせるので次式(6)を得る。 D=Const/[H+n (6) 両辺の対数をとると、logD=npH+logConst.とな
り、分配比DはpHと金属の価数に依存する。したがっ
て、金属イオンはpHが高いほどイオン交換樹脂に吸着
されやすく、また金属の価数が高い程イオン交換樹脂に
吸着されやすい。ここでは、測定系の金属イオンの50
%がイオン交換樹脂に吸着されるpH(半抽出pH)を
金属イオンのイオン交換樹脂への吸着力の指標とする。
Here, K1 and K2 are constants, and [RPO 3 H 2 ] can be regarded as constant under the actual adsorption conditions since the total number of moles of phosphonic acid groups is much larger than the number of moles of metal ions. Equation (6) is obtained. D = Const / [H + ] n (6) When the logarithm of both sides is taken, logD = npH + logConst., And the distribution ratio D depends on the pH and the valence of the metal. Therefore, the higher the pH, the more easily the metal ions are adsorbed on the ion exchange resin, and the higher the valence of the metal, the more easily the metal ions are adsorbed on the ion exchange resin. Here, 50 of the metal ions in the measurement system
The pH at which% is adsorbed on the ion exchange resin (semi-extraction pH) is used as an index of the adsorption power of metal ions to the ion exchange resin.

【0019】実際の金属イオンの分離操作は、金属イオ
ンの混合物水溶液をpH4〜5の条件でホスホン酸型陽
イオン交換樹脂を充填したカラムの上部から連続的に通
液させて、一旦全ての金属イオンを吸着させた後、pH
2以下の酸性水溶液をカラムの上部から連続的に通液さ
せ、イオン交換樹脂との吸着力の差により脱着して留出
した金属イオンを回収する。この場合、半抽出pHの大
きな金属ほど、イオン交換樹脂への吸着力が弱いので少
量の酸性水溶液の通液で流出する。また、3価の金属よ
り2価の金属イオンのほうがイオン交換樹脂への吸着力
が弱いので少量の酸性水溶液の通液で流出する。このよ
うに金属イオンの半抽出pHと金属の価数の違いにより
金属イオン混合物からの分離回収が可能である。この時
に使用する酸性水溶液は硝酸、硫酸、塩酸等の強酸性を
有する無機酸が適当である。
The actual separation operation of metal ions is performed by continuously passing an aqueous solution of a mixture of metal ions from the top of a column filled with a phosphonic acid-type cation exchange resin under the condition of pH 4 to 5 to temporarily remove all the metal ions. After adsorbing ions, pH
Two or less acidic aqueous solutions are continuously passed from the top of the column, and the metal ions desorbed and distilled off due to the difference in adsorption power with the ion exchange resin are collected. In this case, a metal having a higher half-extraction pH has a weaker adsorbing power to the ion exchange resin, and thus flows out by passing a small amount of an acidic aqueous solution. Further, since divalent metal ions have weaker adsorption power to the ion exchange resin than trivalent metals, they flow out through a small amount of acidic aqueous solution. As described above, it is possible to separate and recover from the metal ion mixture by the difference between the half extraction pH of the metal ion and the valence of the metal. The acidic aqueous solution used at this time is suitably an inorganic acid having a strong acidity such as nitric acid, sulfuric acid, and hydrochloric acid.

【0020】一般に、多種の金属イオン混合物の場合に
はそれぞれの半抽出pHはできるだけ差があることが望
ましく、金属イオンを選択的に分離するためには0.2
以上の差が好ましい。また、半抽出pHが0.5以下で
ある金属が吸着された場合には1N程度の酸性水溶液を
通液しても脱着が困難になる。脱着において用いる酸濃
度も経済的及び環境保全の面からも可能な限り薄い方が
好ましい。したがって、半抽出pHはできるだけ高くな
ることが望ましい。
In general, in the case of a mixture of various kinds of metal ions, it is desirable that the respective half extraction pHs are as different as possible.
The above difference is preferred. In addition, when a metal having a half extraction pH of 0.5 or less is adsorbed, desorption becomes difficult even when an acidic aqueous solution of about 1N is passed. It is preferable that the acid concentration used in the desorption is as low as possible from the viewpoint of economy and environmental protection. Therefore, it is desirable that the semi-extraction pH be as high as possible.

【0021】スチレン等の単環のモノビニルモノマーの
みで構成された従来のホスホン酸型陽イオン交換樹脂で
は半抽出pHが0.2未満である場合があったが、本発
明のような少なくとも一部の原料モノビニルモノマーが
多環芳香族モノビニルモノマーで構成されたホスホン型
陽イオン交換樹脂では、そのようなものの殆どが半抽出
pHが0.2以上となり金属イオンの選択的回収が可能
となる。また、従来のホスホン酸型陽イオン交換樹脂で
は一部の吸着力の著しく強い金属イオンでは半抽出pH
が0.5以下となり回収が困難な場合があったが、本発
明のホスホン酸型陽イオン交換樹脂を使用した場合には
そのようなものの殆どが半抽出pHが0.5以上の適度
な吸着力を有するものとなるため回収が可能となる。
In a conventional phosphonic acid type cation exchange resin composed of only a monocyclic monovinyl monomer such as styrene, the half-extraction pH was sometimes less than 0.2. In the case of the phosphonic cation exchange resin in which the raw material monovinyl monomer is composed of a polycyclic aromatic monovinyl monomer, almost all of such materials have a half-extraction pH of 0.2 or more, thereby enabling selective recovery of metal ions. In the case of conventional phosphonic acid-type cation exchange resins, half-extracted pH is used for some metal ions with extremely strong adsorptive power.
Was 0.5 or less, and recovery was sometimes difficult. However, when the phosphonic acid type cation exchange resin of the present invention was used, most of such substances had a half-extraction pH of 0.5 or more and appropriate adsorption. Since it has power, it can be collected.

【0022】[0022]

【実施例】実施例1 撹袢機、冷却器を取り付けた1000mlの三つ口セパラ
ブルフラスコに、蒸留水500ml、ポリビニルアルコー
ル2gを入れ溶解させた。これにジビニルベンゼン溶液
3.5g(ジビニルベンゼン55%、エチルビニルベン
ゼン45%)とビニルビフェニル26.5g、2,2,
4−トリメチルペンタン25ml、アゾビスイソブチロニ
トリル0.45gの混合溶液を追加し、系内に窒素ガス
を導入しながら撹袢下、80℃で10時間反応を行っ
た。これから、共重合樹脂を濾過して回収し、25℃の
トルエン150ml中に8時間浸漬した。その後共重合
体を取り出し、25℃のメタノール150ml中に8時
間浸漬後、濾過して風乾し、29.5gの共重合樹脂を
得た。
EXAMPLE 1 500 ml of distilled water and 2 g of polyvinyl alcohol were dissolved in a 1000 ml three-neck separable flask equipped with a stirrer and a condenser. To this, 3.5 g of divinylbenzene solution (55% of divinylbenzene, 45% of ethylvinylbenzene) and 26.5 g of vinylbiphenyl, 2,2,2
A mixed solution of 25 ml of 4-trimethylpentane and 0.45 g of azobisisobutyronitrile was added, and the mixture was reacted at 80 ° C. for 10 hours with stirring while introducing nitrogen gas into the system. From this, the copolymer resin was recovered by filtration and immersed in 150 ml of toluene at 25 ° C. for 8 hours. Thereafter, the copolymer was taken out, immersed in 150 ml of methanol at 25 ° C. for 8 hours, filtered and air-dried to obtain 29.5 g of a copolymer resin.

【0023】還流冷却器を取り付けた100mlのフラス
コに、前記共重合樹体2gと無水塩化アルミニウム1
0.4g、三塩化リン30mlを入れ、80℃で6時間反
応させた。反応後樹脂を氷水浴に移し未反応物を分解さ
せ共重合体にホスフィン酸基を導入した。この樹脂をイ
オン交換水で洗浄液が中性になるまで洗浄し、風乾させ
た。ホスフィン酸基を導入した樹脂1gと濃硝酸30ml
を、50mlのフラスコにを入れ、40℃で10時間攪拌
し、ホスフィン酸基をホスホン酸基に酸化させた。この
樹脂をイオン交換水で洗浄液が中性になるまで洗浄し、
ホスホン酸型陽イオン交換樹脂を得た。この陽イオン交
換樹脂の表面積は20m2/gであり、交換容量は7.
6ミリ当量/gであった。
In a 100 ml flask equipped with a reflux condenser, 2 g of the copolymer tree and anhydrous aluminum chloride 1
0.4 g and phosphorus trichloride (30 ml) were added and reacted at 80 ° C. for 6 hours. After the reaction, the resin was transferred to an ice-water bath to decompose unreacted substances and introduce phosphinic acid groups into the copolymer. The resin was washed with ion-exchanged water until the washing solution became neutral, and air-dried. 1 g of phosphinic acid-introduced resin and 30 ml of concentrated nitric acid
Was placed in a 50 ml flask and stirred at 40 ° C. for 10 hours to oxidize phosphinic acid groups to phosphonic acid groups. Wash the resin with ion-exchanged water until the washing solution is neutral,
A phosphonic acid type cation exchange resin was obtained. The surface area of this cation exchange resin is 20 m 2 / g, and the exchange capacity is 7.
It was 6 meq / g.

【0024】陽イオン交換樹脂1gを1000mlの三角
フラスコに入れ、塩酸にてpH0.1〜4.0に調製し
た金属イオン濃度0.1ミリモル/lのルテチウム(L
u)、クロム(Cr)、鉛(Pb)、カドミウム(C
d)、ニッケル(Ni)水溶液を加え30℃で24時間
攪拌し、陽イオン交換樹脂に金属を吸着させた。吸着操
作前後の水溶液の金属イオン濃度を測定することにより
分配比を求めると同時に金属イオンの50%が吸着させ
るpH(半抽出pH)を測定した。結果を表1に示す。
1 g of the cation exchange resin was placed in a 1000 ml Erlenmeyer flask, and lutetium (L) having a metal ion concentration of 0.1 mmol / l was adjusted to pH 0.1 to 4.0 with hydrochloric acid.
u), chromium (Cr), lead (Pb), cadmium (C
d), an aqueous nickel (Ni) solution was added and the mixture was stirred at 30 ° C. for 24 hours to adsorb the metal to the cation exchange resin. The distribution ratio was determined by measuring the metal ion concentration of the aqueous solution before and after the adsorption operation, and at the same time, the pH at which 50% of the metal ions were adsorbed (half extraction pH) was measured. Table 1 shows the results.

【0025】実施例2〜3 ビニルビフェニルの一部をスチレンとしたこと以外は実
施例1と同様とした。 実施例4 ビニルビフェニルをビニルナフタレンとしたこと以外は
実施例1と同様とした。 実施例5〜6 ビニルナフタレンの一部をスチレンとしたこと以外は実
施例1と同様とした。
Examples 2 to 3 The same procedures as in Example 1 were carried out except that part of vinyl biphenyl was changed to styrene. Example 4 The procedure of Example 1 was repeated, except that vinyl naphthalene was used instead of vinyl biphenyl. Examples 5 to 6 Same as Example 1 except that a part of vinyl naphthalene was styrene.

【0026】比較例1 ビニルビフェニルを全てスチレンとしたこと以外は実施
例1と同様とした。実施例1〜4の結果と併せて、結果
を表1に示す。
Comparative Example 1 The procedure of Example 1 was repeated except that vinyl biphenyl was entirely styrene. Table 1 shows the results together with the results of Examples 1 to 4.

【0027】[0027]

【表1】 [Table 1]

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明の陽イオン交換樹脂は、多種の金
属イオン混合物から1種又はそれ以上の金属イオンを分
離、回収する能力が優れる。
The cation exchange resin of the present invention has excellent ability to separate and recover one or more metal ions from a mixture of various metal ions.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4J100 AB00P AB02R AB03R AB04R AB08R AB15Q AB16Q AL60Q AL62Q BA02H BA02P BA65H BA65P BA67H BA67P BB01H BB01P BC43Q CA04 CA05 CA31 HA08 HA61 HB30 HB44 HB57 HC13 JA16  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4J100 AB00P AB02R AB03R AB04R AB08R AB15Q AB16Q AL60Q AL62Q BA02H BA02P BA65H BA65P BA67H BA67P BB01H BB01P BC43Q CA04 CA05 CA31 HA08 HA61 HB30 HB44 HB57 HC13 JA16

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ジビニルベンゼンを架橋剤とするジビニ
ルモノマーとモノビニルモノマーとの共重合樹脂に官能
基としてホスホン酸基を導入した陽イオン交換樹脂にお
いて、モノビニルモノマーの少なくとも一部が多環芳香
族モノビニルモノマーであり、且つジビニルベンゼン/
全モノマーで表わされる架橋度が2〜70モル%である
ことを特徴とする陽イオン交換樹脂。
1. A cation exchange resin in which a phosphonic acid group is introduced as a functional group into a copolymer resin of a divinyl monomer and a monovinyl monomer using divinylbenzene as a crosslinking agent, wherein at least a part of the monovinyl monomer is a polycyclic aromatic monovinyl resin. Monomer and divinylbenzene /
A cation exchange resin having a degree of crosslinking represented by all monomers of 2 to 70 mol%.
【請求項2】 多環芳香族モノビニルモノマーの割合
が、モノビニルモノマーの20〜100%(モル)であ
る請求項1記載の陽イオン型イオン交換樹脂。
2. The cation-type ion exchange resin according to claim 1, wherein the proportion of the polycyclic aromatic monovinyl monomer is 20 to 100% (mol) of the monovinyl monomer.
【請求項3】 多環芳香族モノビニルモノマーがビニル
ビフェニル又はビニルナフタレンである請求項1又は2
記載の陽イオン交換樹脂。
3. The polycyclic aromatic monovinyl monomer is vinyl biphenyl or vinyl naphthalene.
A cation exchange resin as described.
【請求項4】 金属イオンの吸着又は分離に使用される
ものである請求項1、2又は3記載の陽イオン交換樹
脂。
4. The cation exchange resin according to claim 1, which is used for adsorption or separation of metal ions.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101114662B1 (en) 2004-02-09 2012-03-05 신닛테츠가가쿠 가부시키가이샤 Method for producing polycyclic aromatic vinyl compound
US10164158B2 (en) 2003-09-18 2018-12-25 Cree, Inc. Molded chip fabrication method and apparatus

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US10164158B2 (en) 2003-09-18 2018-12-25 Cree, Inc. Molded chip fabrication method and apparatus
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