(57)【要約】      （修正有）【課題】強塩基性の条件下で使用出来る上に、十分な親水性を有する充填剤を安定的に保存でき、かつ保存後の分析カラムの分離性能が保存前に比べて同等以上になる分析カラムの保存法を提供する。【解決手段】ポリエチレンイミンがスペーサーを介してその表面に結合した架橋ポリビニルアルコール重合体粒子からなる充填剤が充填されたイオンクロマトグラフィー用分析カラム内に、硫酸ナトリウムを含有する水溶液を含む封入液を導入後、密閉保存する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記式（１）で示される構造を有するポリエチレンイミンがスペーサーを介してその表面に結合した架橋ポリビニルアルコール重合体粒子からなる充填剤が充填された分析カラムを準備する工程、
前記準備した分析カラム内に、硫酸ナトリウムを含有する水溶液を含む封入液を導入する工程、
前記封入液が導入された分析カラムを密閉する工程、及び
前記密閉された分析カラムを保持する工程、を含む
イオンクロマトグラフィー用分析カラムの保存方法。
【化１】
2020173268.tif 000012
（式（１）中、Ｎ1はポリエチレンイミン由来の窒素原子であり、
Ｒは、炭素原子数１〜１０のアルキレン基、水素原子の少なくとも１つが水酸基に置換された炭素原子数３〜１０の水酸基含有アルキレン基、または炭素数２〜４のアルキレン基が単数または複数のエーテル結合により結合した置換アルキレン基を表し、Ｒ1、Ｒ2及びＲ3は、それぞれ同一でも異なっていてもよい、炭素原子数１〜１０のアルキル基、水素原子の少なくとも１つが水酸基に置換された炭素原子数２〜１０の水酸基含有アルキル基、または水素原子の少なくとも１つがアミノ基に置換された炭素原子数２〜１０のアミノ基含有アルキル基を表し、Ｒ1とＲ2はこれらの基と結合する窒素原子と一体になって、ピペリジン環またはモルホリン環を形成してもよい。）
【請求項２】
前記式（１）で示される構造が、下記式（２）、（３）、または（４）で示される、請求項１に記載のイオンクロマトグラフィー用分析カラムの保存方法。
【化２】
2020173268.tif 000013
【化３】
2020173268.tif 000014
【化４】
2020173268.tif 000015
（式（２）、（３）及び（４）中、Ｎ1はポリエチレンイミン由来の窒素原子を表す。）
【請求項３】
前記封入液に含まれる水溶液中の硫酸ナトリウムの濃度が、１〜５００ｍｍｏｌ／Ｌである、請求項１または２に記載のイオンクロマトグラフィー用分析カラムの保存方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はイオンクロマトグラフィー用分析カラムの保存法に関する。
【背景技術】
【０００２】
イオンクロマトグラフィーは、溶離液を移動相に、イオン交換体または充填剤などを固定相として使用し、分析カラムにより、試料中のイオン種成分を分離し定量する方法であり、例えば、環境水などの水質検査および食品分野などの品質管理で広く使用されている。
【０００３】
イオン交換体の保存法は様々な検討がされている。例えば、特許文献1では、イオン交換体は、１０〜３００ｍｍｏｌ／Ｌのリン酸および炭酸などの塩が含まれる保存液中で保存され、これにより、カラムに充填した際のイオン交換体の性能の低下を抑制することができることが報告されている。
【０００４】
また、分析カラムの保存法は、様々な検討がされている。また、その際に使用される充填剤の性能はもとより、分析カラムに充填した状態の充填剤の品質を保つための様々な封入液が検討され、実用化されている。これらの封入液の種類は、各分析カラムを販売しているメーカーから該分析カラムの製品の情報として提供されている。
【０００５】
水酸化カリウム水溶液のような強塩基性の水溶液を溶離液として用いる陰イオンクロマトグラフィーは、微量の陰イオンを検出することが可能なため、広く普及している。陰イオンクロマトグラフィー用分析カラムの場合、封入液としては、通常測定に使用する溶離液がそのまま使用されている。このような塩基性水溶液を溶離液として用いる陰イオンクロマトグラフィーを行うためには、過酷な分析条件に耐久性を有すること、良好な分離性能を有することなどの様々な性質を備えた充填剤が必要である。特許文献２では、塩基性水溶液を溶離液として用いる陰イオンクロマトグラフィーに好適な充填剤として、架橋ポリビニルアルコール系充填剤に第四級アンモニウム基が結合した充填剤が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１８−１６７２６０号公報
【特許文献２】国際公開第２０２０／０４４８１３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
強塩基性水溶液を溶離液として使用する陰イオンクロマトグラフィーにおいては、強塩基性の条件下で使用出来る上に、十分な親水性を有する充填剤が用いられる。こうした充填剤を充填した分析カラムを安定的に保存でき、かつ保存後の分析カラムの分離性能（理論段数および非対称係数）が保存前に比べて同等以上になる分析カラムの保存法が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、架橋ポリビニルアルコール重合体に第四級アンモニウム基が結合した、特定の構造を有する充填剤が充填された分析カラムの保存法について種々検討した結果、特定の塩の水溶液を封入液に使うことによって、上記課題が解決できることを見出し、これによって本発明を完成させた。すなわち、本発明は、以下［１］〜［３］のイオンクロマトグラフィー用分析カラムの保存法に関する。
【０００９】
［１］下記式（１）で示される構造を有するポリエチレンイミンがスペーサーを介してその表面に結合した架橋ポリビニルアルコール重合体粒子からなる充填剤が充填された分析カラムを準備する工程、前記準備した分析カラム内に、硫酸ナトリウムを含有する水溶液を含む封入液を導入する工程、前記封入液が導入された分析カラムを密閉する工程、及び前記密閉された分析カラムを保持する工程、を含むイオンクロマトグラフィー用分析カラムの保存方法。
【００１０】
【化１】
2020173268.tif 000002
【００１１】
式（１）中、Ｎ1はポリエチレンイミン由来の窒素原子であり、
Ｒは、炭素原子数１〜１０のアルキレン基、水素原子の少なくとも１つが水酸基に置換された炭素原子数３〜１０の水酸基含有アルキレン基、または炭素数２〜４のアルキレン基が単数または複数のエーテル結合により結合した置換アルキレン基を表し、Ｒ1、Ｒ2及びＲ3は、それぞれ同一でも異なっていてもよい、炭素原子数１〜１０のアルキル基、水素原子の少なくとも１つが水酸基に置換された炭素原子数２〜１０の水酸基含有アルキル基、または水素原子の少なくとも１つがアミノ基に置換された炭素原子数２〜１０のアミノ基含有アルキル基を表し、Ｒ1とＲ2はこれらの基と結合する窒素原子と一体になって、ピペリジン環またはモルホリン環を形成してもよい。
【００１２】
［２］前記式（１）で示される構造が、下記式（２）、（３）、または（４）で示される、［１］に記載のイオンクロマトグラフィー用分析カラムの保存方法。
【００１３】
【化２】
2020173268.tif 000003
【００１４】
【化３】
2020173268.tif 000004
【００１５】
【化４】
2020173268.tif 000005
【００１６】
式（２）、（３）及び（４）中、Ｎ1はポリエチレンイミン由来の窒素原子を表す。
【００１７】
［３］前記封入液に含まれる水溶液中の硫酸ナトリウムの濃度が、１〜５００ｍｍｏｌ／Ｌである、［１］または［２］に記載のイオンクロマトグラフィー用分析カラムの保存方法。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の保存法によれば、強塩基性の条件下で使用出来る上に、十分な親水性を有する充填剤を充填した分析カラムを安定的に保存でき、保存後の分析カラムの分離性能が保存前に比べて同等以上を示すという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、溶出ピークと理論段数の算出式を示した図である。
【図２】図２は、溶出ピークと非対称係数の算出式を示した図である。
【図３】図３は、実施例１で作製した充填剤を充填した陰イオンクロマトグラフィー用分析カラムを用いた、本発明による保存前後の分析を行った結果を示すクロマトグラムである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に本発明について詳述するが、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更して実施することができる。
【００２１】
一実施形態は、下記式（１）で示される構造を有するポリエチレンイミンがスペーサーを介してその表面に結合した架橋ポリビニルアルコール重合体粒子からなる充填剤が充填された分析カラムを準備する工程、前記準備した分析カラム内に、硫酸ナトリウムを含有する水溶液を含む封入液を導入する工程、前記封入液が導入された分析カラムを密閉する工程、及び前記密閉された分析カラムを保持する工程、を含むイオンクロマトグラフィー用分析カラムの保存方法である。
【００２２】
【化５】
2020173268.tif 000006
【００２３】
式（１）中、Ｎ1はポリエチレンイミン由来の窒素原子であり、
Ｒは、炭素原子数１〜１０のアルキレン基、水素原子の少なくとも１つが水酸基に置換された炭素原子数３〜１０の水酸基含有アルキレン基、または炭素数２〜４のアルキレン基が単数または複数のエーテル結合により結合した置換アルキレン基を表し、Ｒ1、Ｒ2及びＲ3は、それぞれ同一でも異なっていてもよい、炭素原子数１〜１０のアルキル基、水素原子の少なくとも１つが水酸基に置換された炭素原子数２〜１０の水酸基含有アルキル基、または水素原子の少なくとも１つがアミノ基に置換された炭素原子数２〜１０のアミノ基含有アルキル基を表し、Ｒ1とＲ2はこれらの基と結合する窒素原子と一体になって、ピペリジン環またはモルホリン環を形成してもよい。
【００２４】
＜分析カラムを準備する工程＞
本工程は、式（１）で示される充填剤（以下単に「充填剤」と称する）が充填された分析カラムを準備する工程である。本工程では、市販の分析カラムなどの予め充填剤が充填された分析カラムを準備してもよいし、空のカラムと充填剤をそれぞれ用意しておき、空のカラムに充填剤を充填して分析カラムを準備してもよい。また、当該分析カラムは、未使用のものであってもよいし、イオンクロマトグラフィーによる測定に使用されたものであってもよい。本工程で準備された分析カラムは、次の封入液を導入する工程で使用する。
【００２５】
（充填剤）
本実施形態に使用される充填剤は、架橋ポリビニルアルコール重合体粒子（典型的には細孔を有する多孔質粒子）の表面にポリエチレンイミンがスペーサーを介して結合し、ポリエチレンイミン由来の窒素原子に特定の構造の官能基が結合した構造を有する。ポリエチレンイミンは、−（ＣＨ2−ＣＨ2−ＮＡ）−（ＮＡは、ＮＨ、または「構造Ｘ」を表す）を繰り返し基本単位とするポリマーである。充填剤が有する前記構造Ｘは、式（１）で示される。
【００２６】
【化６】
2020173268.tif 000007
【００２７】
式（１）中、Ｎ1は、ポリエチレンイミン由来の窒素原子であり、Ｒは、（ｉ）炭素原子数１〜１０のアルキレン基、好ましくは炭素原子数４のブチレン基、（ｉｉ）水素原子の少なくとも１つが水酸基に置換された炭素原子数３〜１０の水酸基含有アルキレン基、好ましくは水素原子の１つが水酸基に置換された炭素原子数３の２−ヒドロキシプロピレン基、または（ｉｉｉ）炭素原子数２〜４のアルキレン基が単数または複数のエーテル結合により結合した置換アルキレン基、好ましくは炭素原子数２のエチレン基が単数のエーテル結合により結合したジエチレンエーテル基を表し、Ｒ1、Ｒ2及びＲ3は、それぞれ同一でも異なっていてもよい、（α）炭素原子数１〜１０のアルキル基、好ましくは炭素原子数１のメチル基、（β）水素原子の少なくとも１つが水酸基に置換された炭素原子数２〜１０の水酸基含有アルキル基、好ましくは水素原子の１つが水酸基に置換された炭素原子数２の２−ヒドロキシエチル基、または（γ）水素原子の少なくとも１つがアミノ基に置換された炭素原子数２〜１０のアミノ基含有アルキル基、好ましくは水素原子の１つがジメチルアミノ基に置換された炭素原子数２の２−（ジメチルアミノ）エチル基を表し、Ｒ1とＲ2はこれらの基と結合する窒素原子と一体になって、ピペリジン環またはモルホリン環を形成してもよい。
【００２８】
架橋ポリビニルアルコール重合体は、ポリビニルアルコールの後架橋で合成したものでもよいし、共重合で合成したものでもよい。共重合で合成する場合は、ビニルエステルと架橋モノマーを共重合し、得られた共重合体のエステル部分を加水分解する。ビニルエステルと架橋モノマーの組合せとしては、酢酸ビニルとトリアリルイソシアヌレートが好ましい。
【００２９】
架橋ポリビニルアルコールとポリエチレンイミンをスペーサーを介して結合する場合のスペーサーは、架橋ポリビニルアルコール重合体の水酸基と反応する官能基とポリエチレンイミンの第一級アミノ基または第二級アミノ基と反応する化合物が用いられる。スペーサー用の化合物としては、例えば、１，４−ブタンジオールジグリシジルエーテル（１，４−ＢＧＥ）、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテルおよびグリセロールジグリシジルエーテルが挙げられ、１，４−ＢＧＥ、または、グリセロールジグリシジルエーテルが好適に使用される。
【００３０】
ポリエチレンイミンとしては、分岐ポリエチレンイミン、直鎖ポリエチレンイミンが用いられ、好適には分岐ポリエチレンイミンが用いられる。ポリエチレンイミンの平均分子量は３００〜１００００が好ましく、６００〜１８００がより好ましい。
【００３１】
充填剤のより好ましい形態としては、式（１）において、Ｒ1とＲ2がメチル基であり、Ｒ3が２−［Ｎ−｛２−（ジメチルアミノ）エチル−Ｎ−メチル｝アミノ］エチル基であるか、Ｒ1がメチル基であり、Ｒ2及びＲ3が２−（ジメチルアミノ）エチル基であるか、またはＲ1とＲ2が酸素原子を介して結合してモルホリン環を形成し、Ｒ3がメチル基である組み合わせが好ましい。また、式（１）において、上記Ｒの中でも、ブチレン基、２−ヒドロキシプロピレン基が好ましく、２−ヒドロキシプロピレン基が特に好ましい。式（２）及び式（３）、並びに式（４）に、その具体的な組み合わせ構造の例を示す。
【００３２】
【化７】
2020173268.tif 000008
【００３３】
【化８】
2020173268.tif 000009
【００３４】
【化９】
2020173268.tif 000010
【００３５】
上記式（２）〜（４）中、Ｎ1は、ポリエチレンイミン由来の窒素原子を表す。
【００３６】
上記の構造を有する充填剤は、例えば、国際公開第２０２０／０４４８１３号に記載の方法などを用いて製造することができる。
【００３７】
本実施形態に使用する充填剤は、その大きさに特に制限はない。分析カラムの分離性能の向上が効果的に発現する範囲を考慮すると、平均粒子径が２．５〜５．０μｍであることが好ましい。平均粒子径が５．０μｍ以下であれば、分析カラムに期待される分離性能が十分に高く、保存法によって、分離性能の向上が期待できる。２．５μｍ以上であれば、分析カラムの圧力が高くなり過ぎることはないため好ましい。平均粒子径が３．０〜５．０μｍであることがより好ましく、３．５μｍ以上５．０μｍ未満が最も好ましい。
【００３８】
なお、本明細書に記載の平均粒子径は、下記の体積平均粒子径を意味する。すなわち、架橋ポリビニルアルコール重合体粒子を粒度分布測定装置で２０００個以上になるように撮像し、得られた二次元の粒子像（静止画像が好ましい）から、各粒子の円相当径（粒子像の投影面積と同じ面積を持つ円の直径）を得る。その円相当径から各粒子の体積を算出して、算出された体積を基準に、平均化して得た粒子径である。このとき、各粒子は、上記の円相当径と同一の直径を有する球体とみなす。粒度分布測定装置としては、ＦＰＩＡ−３０００（シスメックス（株）製）などが使用できる。
【００３９】
（充填剤の空のカラム容器への充填）
本実施形態に使用する充填剤のカラム容器への充填は、スラリー法等の公知の充填法によって行うことができる。
【００４０】
（カラム容器の素材）
本発明で使用するカラム容器の素材は、特に限定されないが、分析に影響する物質の素材からの溶出が少ないという点からポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）が好ましい。また、該カラム容器の大きさは、特に限定されないが、例えば、カラム容器が円筒形状の場合は、内径が好ましくは１〜１０ｍｍ、より好ましくは２〜４．６ｍｍであり、長さは好ましくは１０〜３００ｍｍ、より好ましくは５０〜１５０ｍｍである。
【００４１】
＜封入液を導入する工程＞
本工程は、上記分析カラムを準備する工程で得られた分析カラム内に、硫酸ナトリウムを含有する水溶液を封入液として導入する工程である。通常、分析カラムには、充填直後であれば、充填に使用した溶離液が、イオンクロマトグラフィーによる測定終了後であれば、測定に使用した溶離液が充填剤とともに存在している。本発明の効果を得るためには、分析カラム内のこれらの溶離液を封入液で置換するため封入液を導入する。置換とは、溶離液とは異なる溶液である封入液を分析カラムに流すことで分析カラム内の溶離液を該封入液と置き換えることを言う。封入液の導入には、測定に使用するまたは使用した装置（高速液体クロマトグラフィー装置およびイオンクロマトグラフィー装置など）のポンプをそのまま使用してもよいし、別のポンプをつないで実施してもよい。
【００４２】
測定後の分析カラムに封入液を導入する際、例えば、０．０１〜０．２ｃｍ／ｓ、好ましくは０．０４〜０．０９ｃｍ／ｓ、より好ましくは０．０６６ｃｍ／ｓの線速度となるように、封入液を流す。封入液を流す量としては、カラム容器容積の３倍以上が好ましく、７倍以上がより好ましい。３倍以上であれば、分析カラム内は封入液に十分に置換される。例えば、カラム内径が４ｍｍの場合、０．０６６ｃｍ／ｓの線速度は０．５ｍＬ／ｍｉｎの流速に相当するが、内径４ｍｍのカラムの長さが１５０ｍｍの場合、封入液を空のカラム容器容積の７倍以上を流すためには０．５ｍＬ／ｍｉｎの流速で３０分間以上流せばよい。
【００４３】
（封入液）
封入液は、硫酸ナトリウムを含有する水溶液を含む。封入液は、水以外の水溶性溶媒を含んでもよく、例えば、エチルアルコールを５０ｍｏｌ％以下含んでもよい。封入液中に含まれる水溶液中の硫酸ナトリウムの濃度は、１〜５００ｍｍｏｌ／Ｌが好ましく、１０〜１００ｍｍｏｌ／Ｌがより好ましく、１０〜５０ｍｍｏｌ／Ｌが特に好ましい。該濃度の硫酸ナトリウムを含有する水溶液を封入液として使用すれば、保存後の分析カラムの分離性能が保存前に比べて同等以上を示すという効果が得られる。封入液には硫酸ナトリウム以外の化合物が溶解していてもかまわないが、保存中に塩が析出するようなことがないように注意して選択される必要がある。硫酸ナトリウム以外の化合物の塩が加えられる場合は、当該化合物の塩の濃度は硫酸ナトリウムの濃度より小さいことが好ましく、１／２以下であることがより好ましい。封入液は、通常中性であるが、必要な場合は少量の塩基や酸によって、そのｐＨが調整される。
【００４４】
＜分析カラムを密閉する工程＞
本工程は、上記封入液を導入する工程で得られた分析カラムを密閉する工程である。分析カラムを密閉する手段は特に制限されないが、例えば、封入液の導入にポンプを使用した場合は、ポンプから分析カラムを取り外し、分析カラムに密栓する。本実施形態で使用する封入液による導入によって測定装置に不都合が起こらない場合は、測定装置内の通液部分全体に封入液を導入した状態で、本工程を実施してもよい。
【００４５】
＜分析カラムを保持する工程＞
本工程は、上記分析カラムを密閉する工程で得られた分析カラムを保持する工程である。好ましい保持条件および期間は以下のとおりである。
【００４６】
（保持条件）
分析カラムは両端に密栓をした状態で、好ましくは５〜３０℃で、管理が容易な点からより好ましくは室温で保持する。
【００４７】
（保持期間）
分析カラムは、測定に使用しない期間、例えば、分析カラムを測定に使用した後に再度測定に使用するまでの期間保持する。保持期間は特に制限されないが、通常１〜１８０日、微生物繁殖による性能劣化防止の点から好ましくは１〜３０日、より好ましくは１〜１０日である。
【００４８】
＜保存後のイオンクロマトグラフィー用分析カラムの性能評価＞
（保存後のイオンクロマトグラフィー用分析カラムを用いた測定）
保存後のイオンクロマトグラフィー用分析カラムを測定に用いる際には、測定前に封入液を測定用の溶離液で置換する。封入液と測定に使用する溶離液が混ざり合わなかったり、混ざることにより沈殿が発生したりするような場合は、そのような問題を起こさない、例えば、純水などに置換した後に、溶離液への置換が行われる。
【００４９】
溶離液で置換されたイオンクロマトグラフィー用分析カラムを測定装置に接続し、保存前のイオンクロマトグラフィー用分析カラムで測定したものと同一サンプルの測定を行い、保存前後の分離性能評価を行う。イオンクロマトグラフィー用分析カラムの分離性能の指標としては、例えば、理論段数および非対称係数などが挙げられる。これら指標の保存前後の値の変化から、保存後のイオンクロマトグラフィー用分析カラムの分離性能を判断することができる。
【００５０】
（理論段数）
理論段数（Ｎ）は、分離の効率を表す指標であり、分析の結果得られた溶出ピーク形状から、図１に示したように、理論段数（Ｎ）＝５．５４×（ピークの溶出時間／半値幅）2により算出することができる。
【００５１】
得られた保存前後のイオンクロマトグラフィー用分析カラムを用いた理論段数から、理論段数の変化割合（％）＝１００×（保存後の理論段数／保存前の理論段数）により理論段数の変化割合（％）を算出する。
【００５２】
本明細書において、保存後の分離性能が保存前の分離性能と同等程度以上を示すということは、例えば、上記理論段数の変化割合（％）が、例えば、９５％以上、好ましくは１００％以上、より好ましくは１１０％以上である。
【００５３】
（非対称係数）
非対称係数（Ｆａｓ）は、溶出ピークの形状から分析カラム性能を評価するための指標であり、分析の結果得られた溶出ピーク形状から、図２に示したように、非対称係数（Ｆａｓ）＝Ｗb／Ｗa）により算出することができる。Ｗaは１／１０ピーク高さのピーク幅を、頂点から下した垂線で二分したピークの始まり側の距離（ｍｍ）を示し、Ｗbは同上のピークの終わり側の距離（ｍｍ）を示す。非対称係数は１に近いほど、分析カラム性能が高い。
【００５４】
得られた保存前後のイオンクロマトグラフィー用分析カラムを用いた非対称係数から、非対称係数の変化割合（％）＝１００×（保存後の非対称係数／保存前の非対称係数）により、非対称係数の変化割合（％）を算出する。
【００５５】
本明細書において、保存後の分離性能が、保存前の分離性能と同等以上を示すということは、上記非対称係数が１．２以上のピークの場合、即ちテーリング側のピークがより幅広い場合は、変化割合（％）が、例えば、１００％以下、好ましくは９５％以下、より好ましくは９０％以下であることを示す。また、変化割合は、６０％以上が好ましく、８０％以上がより好ましい。
【００５６】
本発明の効果は、本発明に使用される充填剤を充填後の分析カラムに実施した場合においてその効果を最も発揮する。分離性能の向上は、その分析カラムから理論的に期待できる分離性能以上には向上しない。また、一般に、分析カラムは多数の分析試料の繰り返し測定によって、その分離性能がゆっくりと低下する。本発明の保存法は繰り返し測定によって、分離性能が低下した分析カラムに関しては、効果を発揮しない場合があるが、該分析カラムの保存の間にそれ以上に分離性能が低下することを抑制する効果はある。
【実施例】
【００５７】
以下、実施例及び比較例の充填剤を用いた分析例によって本発明をより詳細に説明するが、本発明は下記の記載により何ら限定されるものではない。
【００５８】
（充填剤の製造）
［前工程］架橋ポリビニルアルコール重合体の調製
酢酸ビニル１００ｇ、トリアリルイソシアヌレート１５０ｇ、酢酸ブチル１００ｇ、ｎ−デカン２５ｇ及び２，２−アゾビスイソブチロニトリル１０ｇよりなる均一混合液と、ポリビニルアルコール１２ｇ及びリン酸水素２ナトリウム１８ｇを溶解した水１２００ｍＬとを還流冷却器を備えた５Ｌの三口フラスコに入れ１０分間撹拌した。次いで、窒素ガス気流下で撹拌しつつ、６０℃で１６時間重合を行い、粒状の架橋共重合体を得た。この共重合体をろ過し、純水で洗浄し、次いでアセトンで洗浄した後乾燥した。
【００５９】
次いでこの架橋共重合体を２．４質量％ＮａＯＨ水溶液３Ｌと共に還流冷却器、窒素導入管及び撹拌器を備えた５Ｌの三口フラスコに入れ、窒素ガス気流下で１５℃、２０時間撹拌して架橋共重合体のケン化を行った後、ろ過、水洗、さらに乾燥及び風力分級処理をして、表面修飾の基材となる多孔質の架橋ポリビニルアルコール重合体粒子（体積平均粒子径３．５μｍ）を得た。架橋ポリビニルアルコール重合体の水酸基の密度は２．１ｍｅｑ／ｇであった。水酸基の密度は、乾燥した架橋ポリビニルアルコール重合体を塩化アセチルとトリメチルアミンによりアセチル化し、洗浄、乾燥後に得られる重合体と初めの架橋ポリビニルアルコール重合体の質量の差から計算した。
【００６０】
［工程１ａ］スペーサー（多官能性グリシジルエーテル）の導入
上記架橋ポリビニルアルコール重合体粒子１００ｇ、１，４−ＢＧＥ  １５０ｇ、ジメチルスルホキシド３００ｍＬ、３０質量％ＮａＯＨ水溶液６５ｍＬを窒素導入管、撹拌器を備えた１Ｌの三口フラスコに入れ、窒素ガス気流下５０℃で２時間撹拌して重合体にスペーサーを反応させた。反応後の重合体をジメチルスルホキシド、水で洗浄し次の反応にそのまま用いた。
【００６１】
［工程１ｂ］ポリエチレンイミン導入
工程１ａで得られた、スペーサーを導入した重合体全量、ポリエチレンイミン（富士フイルム和光純薬（株）製、平均分子量１８００）３０ｇ、水４００ｍＬを窒素導入管、撹拌器を備えた１Ｌの三口フラスコに入れ、窒素ガス気流下６０℃で１８時間撹拌して、スペーサー由来のグリシジル基とポリエチレンイミンのアミノ基を反応させた。反応で得られた粒子をろ過し、純水で洗浄し、次いでアセトンで洗浄した後乾燥し、ポリエチレンイミンを導入した基材を得た。
【００６２】
［工程２］ポリエチレンイミンと多官能性グリシジルエーテルとの反応
工程１ｂで得られたポリエチレンイミンを導入した基材５．５ｇ、グリセロールジグリシジルエーテル３．３３ｇ、水５０ｍＬを窒素導入管、撹拌器を備えた１００ｍＬ三口フラスコに入れ窒素ガス気流下７５℃で２時間撹拌し、ポリエチレンイミンと多官能性グリシジルエーテルを反応させ、粒子にグリシジル基を導入してエポキシ基材１を得た。反応後のエポキシ基材１をろ過し、純水で洗浄し、次の反応にそのまま用いた。
【００６３】
［工程３］第三級アミンとの反応による第四級化
工程２で得られたエポキシ基材１全量と、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ”，Ｎ”−ペンタメチルジエチレントリアミン（ＰＭＴＡ）１５０μＬ、水４０ｍＬを窒素導入管、撹拌器を備えた１００ｍＬの三口フラスコに入れ窒素ガス気流下７５℃で２時間撹拌してＰＭＴＡを導入してＰＭＴＡを第四級化し、架橋ポリビニルアルコール重合体粒子からなる充填剤を得た。
【００６４】
続いて、上記式（２）の構造を有するポリエチレンイミンがスペーサーを介して結合した架橋ポリビニルアルコール重合体粒子からなる充填剤、１ｍｏｌ／Ｌ  ＮａＯＨ水溶液４０ｍＬを、窒素ガス導入管、撹拌器を備えた１００ｍＬの三口フラスコに入れ窒素ガス気流下６０℃で１６時間撹拌した。反応後の充填剤をろ過、水で洗浄して充填剤１を得た。
【００６５】
＜実施例１＞
［分析カラムの準備］
上記で得た充填剤１を内径４．０ｍｍ、長さ１５０ｍｍのポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）製のカラム容器に充填し、陰イオンクロマトグラフィー用の分析カラム１を作製した。
【００６６】
［充填後の分析カラム１の評価］
実施例１で作製した分析カラム１にＮＯ3-５ｍｇ／Ｌを含む水溶液を２５μＬ注入して下記の条件にて分析を行った。結果を図３の上のクロマトグラムに示す。得られたクロマトグラムのＮＯ3-イオンのピーク形状から、理論段数と非対称係数を求めた。理論段数は８４４６、非対称係数は１．６６であった。
装置：Ｉｎｔｅｇｒｉｏｎ  ＨＰＩＣ  （Ｔｈｅｒｍｏ  Ｄｉｏｎｅｘ社製）
溶離液：２５ｍｍｏｌ／Ｌ  ＫＯＨ水溶液
流速：０．７ｍＬ／ｍｉｎ
検出器：サプレッサー式電気伝導度検出器
温度：３０℃
【００６７】
［封入液の導入、密閉、保持］
硫酸ナトリウム１４．２ｇを純水１Ｌに溶解し、１００ｍｍｏｌ／Ｌ  Ｎａ2ＳＯ4水溶液を作製した。測定後の分析カラム１に、ポンプを接続し、上記で得た１００ｍｍｏｌ／Ｌ  Ｎａ2ＳＯ4水溶液を流速０．５ｍＬ／ｍｉｎで３０分間流して、溶離液を１００ｍｍｏｌ／Ｌ  Ｎａ2ＳＯ4水溶液で置換した。分析カラム１をポンプから外して、両端に密栓をして、２４時間、室温で保存した。
【００６８】
［保存後の分析カラム１の評価］
保存後の分析カラム１をポンプに接続し、分析カラム１内のＮａ2ＳＯ4水溶液を、２５ｍＭ  ＫＯＨ水溶液に置換した。その後、分析カラム１を測定装置に接続し、［充填後の分析カラム１の評価］と同じように測定した。結果を図３の下のクロマトグラムに示す。理論段数は９３３３、非対称係数は１．６５であった。理論段数の変化割合は１１１％、非対称係数の変化割合は９９％であった。理論段数の変化割合が１００％以上である場合は、分離性能が向上したことを示す。本実施例における分析カラム１を用いた分析では、非対称係数はテーリング側、つまり、１．６５以上の値をとっているので、非対称係数の変化の割合が１００％以下の時は、非対称係数が１に近づいたことを示している、つまり、分析カラム１の分離性能が向上したことを示す。
【００６９】
［実施例２〜３］
封入液のＮａ2ＳＯ4の濃度を表１の濃度に変えたこと以外は実施例１と同様にして、保存前後の理論段数の変化割合と非対称係数の変化割合を算出し、結果を表１に示した。
【００７０】
［比較例１〜７］
封入液の種類を表１の組成に変えたこと以外は実施例１と同様にして、保存前後の理論段数の変化割合と非対称係数の変化割合を算出し、結果を表１に示した。
【００７１】
【表１】
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【００７２】
［比較例８］
（実施例１の充填剤と構造の異なる架橋ポリビニルアルコール重合体を用いた充填剤の製造）
前工程、工程１ａ、工程１ｂまでは実施例１と同様に実施した。工程１ｂで得たスペーサーを結合させた重合体１００ｇ、Ｎ，Ｎ−ジメチルベンジルアミン４．０ｇ、水５００ｍＬを窒素導入管、撹拌器を備えた１Ｌの三口メスフラスコに入れ、４０℃で２時間撹拌してアミノ基を導入しイオンクロマトグラフィー用充填剤を作製した。これに水洗浄工程を挟みながら、１ｍｏｌ／Ｌ  ＨＣｌ水溶液、１ｍｏｌ／Ｌ  ＮａＯＨ水溶液で洗浄した。その後１８０ｍｍｏｌ  Ｎａ2ＣＯ3／１７０ｍｍｏｌ  ＮａＨＣＯ3水溶液（１０００ｍＬ）中に入れ、１００℃で２時間処理した後、水洗、乾燥した。
【００７３】
上記で得たイオンクロマトグラフィー用充填剤を内径４．０ｍｍ、長さ１５０ｍｍのポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）製のカラムに充填し、陰イオンクロマトグラフィー用分析カラムを調製した。イオンクロマトグラフィーとしてサプレッサーを備えたコンパクトＩＣ７６１（メトローム社製）を用い、カラム温度２５℃、溶離液として３．６ｍｍｏｌ／Ｌ  Ｎａ2ＣＯ3水溶液を０．６ｍＬ／ｍｉｎ流し、ＮＯ3- ５ｍｇ／Ｌを含む水溶液２０μＬを測定した。実施例と同じようにして、５０ｍｍｏｌ／Ｌ  Ｎａ2ＳＯ4水溶液を用いたときの、保存前後の理論段数の変化割合と非対称係数の変化割合を求めた。理論段数変化は１１２％であり、非対称係数の変化割合は、１０８％であった。理論段数は向上したが、非対称係数は向上しなかった。
【００７４】
比較例８の充填剤は、架橋ポリビニルアルコール重合体の表面に第四級アンモニウム基が結合した構造を有するが、実施例と同様の効果は得られなかった。理由は不明であるが、充填剤表面のポリエチレンイミンの有無が関係していることが推測される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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