(57)【要約】【課題】  従来の技術では困難であった拡散速度や吸着速度の課題を克服できる自由度の高い、被吸着元素を包み込み易い分子構造を有する捕集材を合成することができる。【解決手段】  放射線グラフト重合法により、ポリオレフィン系繊維又はポリエチレン被覆ポリプロピレン繊維から成る不織布又は単繊維形状の基材に、Ｎ−ビニルホルムアミドをグラフト重合した後に、そのグラフト側鎖であるホルムアミド基をＮａＯＨ溶液で処理してアミノ基に変換したアミン型陰イオン交換繊維の製造方法。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
グラフト重合側鎖にアミノ基を有するポリオレフィン系繊維からなる、工場廃水、鉱山廃水、河川水又は地下水からの有害陰イオン種を吸着除去する繊維状アミン型陰イオン交換繊維。
【請求項２】
ポリオレフィン系繊維からなる不織布又は単繊維形状の基材に、Ｎ−ビニルホルムアミドをグラフト重合し、そのグラフト側鎖であるホルムアミド基をアミノ基に変換した請求項１記載のアミン型陰イオン交換繊維。
【請求項３】
放射線グラフト重合法により、ポリオレフィン系繊維又はポリエチレン被覆ポリプロピレン繊維から成る不織布又は単繊維形状の基材に、Ｎ−ビニルホルムアミドをグラフト重合した後に、そのグラフト側鎖であるホルムアミド基をＮａＯＨ溶液で処理してアミノ基に変換することからなるアミン型陰イオン交換繊維の製造方法。
【請求項４】
ポリオレフィン系繊維に代えてポリオレフィンで被覆した芯鞘構造の繊維からなる不織布又は単繊維形状の基材を用いた請求項３記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線グラフト重合法により、ポリオレフィン系繊維又はポリエチレンで被覆されたポリプロピレン繊維の芯鞘構造繊維からなる不織布又は単繊維形状の基材に、Ｎ−ビニルホルムアミドをグラフト重合した後に、そのグラフト側鎖であるホルムアミド基をＮａＯＨ溶液で処理してアミノ基に変換したアミン型陰イオン交換繊維及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、純水製造、糖液精製、アミノ酸分離精製、金属回収、ヨウド回収、ウラニウム精製などにポリスチレンを基体とした強塩基性陰イオン交換樹脂が実用化されているが、この樹脂は架橋構造を有しているために樹脂内へのリン酸やヒ素の陰イオン種の拡散速度が遅く、その吸着速度の改善が望まれていた。
【０００３】
更に、河川や地下水などに含まれるリン酸やヒ素を回収、除去する捕集材の研究開発が進められており、例えば、リン酸基を交換基とする陽イオン交換繊維にジルコニウムを吸着させた後、このジルコニウムにリン酸やヒ素の陰イオン種が吸着することが知られている（非特許文献１及び２、特許文献１）。しかし、このジルコニウムにリン酸やヒ素の陰イオン種を吸着させることに代え、より簡便な吸着除去方法が望まれていた。
【非特許文献１】Ｊ．ＩＯＮ  ＥＸＣＨＡＮＧＥ，Ｖｏｌ．１４  Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ（２００３）ｐ．２０９−２１２
【非特許文献２】Ｒｅａｃｔｉｖｅ  ａｎｄ  Ｆｕｎｃｔｉｎａｌ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ５９（２００４）２３５−２４１
【特許文献１】特開２００４−１８８３０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明で行われている放射線グラフト重合法は、ポリオレフィン系繊維や不織布基材などの既存の素材の特性を損なうことなく、官能基を付与できることが特徴である（特開２０００−１７６２７９号公報参照）。したがって、本発明においては、従来の技術では困難であった拡散速度や吸着速度の課題を克服できる自由度の高い、被吸着元素を包み込み易い分子構造を有する捕集材を合成することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のアミン型陰イオン交換繊維は、（１）反応開始種（ラジカル）の生成を目的として、ポリオレフィン系繊維又はポリエチレン被覆ポリプロピレン繊維から成る不織布又は単繊維形状の基材に電子線を照射し、（２）反応溶媒の存在下で、Ｎ−ビニルホルムアミド（ＣＨ2＝ＣＨＮＨＣＯＨ）を不織布にグラフト重合した後、（３）グラフト側鎖中のホルムアルデヒド基をＮａＯＨ溶液で処理してアミノ基に変換させることによって得られるものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、架橋構造を有しない機械的柔軟性に富んだポリエチレン系繊維、ポリエチレン被覆ポリプロピレン繊維、又はそれらの不織布の特性を維持したまま放射線グラフト重合法によりグラフト側鎖を形成し、この前駆体側鎖をＮａＯＨ溶液で処理することによってアミノ基が導入された繊維状アミン型陰イオン交換繊維が開発された。この吸着材を用いることにより、工場廃水、鉱山廃水、河川水又は地下水からヒ素やリン酸などの有害イオン種を効果的に捕集することができる。以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【実施例】
【０００７】
（実施例１）
ポリエチレン被覆ポリプロピレン繊維に、電子加速器（加速電圧２．０Mev, 電子線電流１ｍA）を使用して窒素雰囲気中で電子線を２００ｋGy照射した。この繊維を反応容器に入れ、１０−３ｍｍHgに減圧した後、予め窒素バブリングにより溶存酸素濃度０．１PPM以下にしたＮ―ビニルホルムアミドのメタノール溶液（Ｎ−ビニルホルムアミド濃度３０ｗｔ％）を注入し、繊維を浸漬して４０℃で１０時間反応させた。そのときのＮ−ビニルホルムアミドのグラフト率は１５０％であった。
【０００８】
このようにして得られたＮ−ビニルホルムアミドグラフト繊維を２ＭのＮａＯＨ溶液に浸漬し、８０℃で６時間熱処理してアミノ基を有する陰イオン交換繊維を得た。この陰イオン交換繊維の官能基濃度は６．７ｍｍｏｌ／ｇであった。
【０００９】
得られた陰イオン交換繊維を０．０５ｇ採り、３０℃のｐＨ２．３の０．０１Ｍリン酸塩及び０．０１Ｍヒ酸塩溶液に２４時間浸漬、攪拌してリン酸及びヒ酸を吸着させた。その時の吸着量は、リン酸３．２８ｍｍｏｌ/ｇ、ヒ酸３．９５ｍｍｏｌ/ｇであった。
（実施例２）
ポリエチレン被覆ポリプロピレン繊維からなる不織布に、電子加速器（加速電圧２．０Mev, 電子線電流１ｍA）を使用して窒素雰囲気中で電子線を２００ｋGy照射した。この繊維を反応容器に入れ、１０−３ｍｍHgに減圧した後、予め窒素バブリングにより溶存酸素濃度０．１PPM以下にしたＮ―ビニルホルムアミドのメタノール溶液（Ｎ−ビニルホルムアミド濃度３０ｗｔ％）を注入し、繊維を浸漬して４０℃で５時間反応させた。そのときのＮ−ビニルホルムアミドのグラフト率は１５５％であった。
【００１０】
このようにして得られたＮ−ビニルホルムアミドグラフト繊維を２ＭのＮａＯＨ溶液に浸漬し、８０℃で６時間熱処理してアミノ基を有する陰イオン交換繊維を得た。この陰イオン交換繊維の官能基濃度は６．９ｍｍｏｌ／ｇであった。
【００１１】
得られた陰イオン交換繊維を０．０５ｇ採り、３０℃のｐＨ２．３の０．０１Ｍリン酸塩溶液及び０．０１Ｍヒ酸塩溶液に２４時間浸漬、攪拌してリン酸及びヒ酸を吸着させた。その時の吸着量は、リン酸３．４ｍｍｏｌ/ｇ、ヒ酸４．１ｍｍｏｌ/ｇであった。
（比較例１）
市販の強塩基性陰イオン交換樹脂ＳＡ１０Ａ（ポリスチレンにトリメチルアンモニウムクロライド基（交換基）が結合した強塩基性陰イオン交換樹脂）を０．０５ｇ採り、３０℃のｐＨ２．３の０．０１Ｍリン酸塩溶液及び０．０１Ｍヒ酸塩溶液に２４時間浸漬、攪拌してリン酸及びヒ酸を吸着させた。その時の吸着量は、リン酸１．２３ｍｍｏｌ/ｇ、ヒ酸１．２５ｍｍｏｌ/ｇであった。
【産業上の利用可能性】
【００１２】
リン酸の陰イオン種は富栄養化によって赤潮などの環境汚染の原因となっている。一方、ヒ素の陰イオン種は地下水や熱湧水中に含まれており、地域によって慢性ヒ素中毒を引き起こし、大きな問題となっている。河川や地下水中に含まれるこれらリン酸やヒ素を本発明のアミン型陰イオン交換樹脂を用いて除去することによって、これらの環境問題を解決することが可能となる。