(57)【要約】【課題】未だ有効な処理方法が開発されていないイオン液体を分解し、無害化して安全に廃棄可能とするイオン液体の分解処理方法を提供する。【解決手段】イオン液体と光触媒と水性媒体を含有する水性混合液に光を照射することにより、イオン液体を分解してなるイオン液体の分解処理方法である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン液体を含有する水性混合液に、光触媒の存在下、光を照射することにより、イオン液体を分解することを特徴とするイオン液体の分解処理方法。
【請求項２】
光触媒が、酸化チタンである請求項１記載のイオン液体の分解処理方法。
【請求項３】
光触媒とともに、触媒助剤を含有してなる請求項１または２記載のイオン液体の分解処理方法。
【請求項４】
イオン液体が、イミダゾリウムカチオン、ピロリジニウムカチオン、ピペリジニウムカチオンまたは第四級アンモニウムカチオンを有する請求項１〜３のいずれか一項に記載のイオン液体の分解処理方法。
【請求項５】
イオン液体が、Ｃｌ- 、Ｂｒ- 、Ｉ- 、ＢＦ4 - 、ＢＦ3 Ｃ2 Ｆ5 - 、ＰＦ6 - 、ＮＯ3 - 、ＣＦ3 ＣＯ2 - 、ＣＦ3 ＳＯ3 - 、（ＣＦ3 ＳＯ2 ）2 Ｎ- 、（ＦＳＯ2 ）2 Ｎ- 、（ＣＦ3 ＳＯ2 ）3 Ｃ- 、（Ｃ2 Ｆ5 ＳＯ2 ）2 Ｎ- 、ＡｌＣｌ4 - またはＡｌ2 Ｃｌ7 - を有する請求項１〜４のいずれか一項に記載のイオン液体の分解処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン液体を含む混合液、例えば、イオン液体含有の廃液等の廃液処理に関すものであって、イオン液体を含む混合液に光照射を施すことによりイオン液体を分解して廃棄を可能にするイオン液体の分解処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機溶媒や水に代わる新しい溶媒として、イオン液体が注目されている。上記イオン液体は、不揮発性，難燃性，耐熱性，低粘性，高導電性等の特徴を有していることから、環境調和型反応溶媒として、あるいはリチウム電池等二次電池や燃料電池，太陽電池等の電気化学分野、潤滑油等幅広い用途への応用が期待され、開発が進められている。
【０００３】
このような現状において、イオン液体の応用に関しては様々な研究が進められているが、イオン液体を使用した後の、イオン液体を含有する混合液である廃液による汚染が懸念されている。すなわち、イオン液体は、難分解性物質であり、生分解性を有するものでもなく、自然界や人体に対する影響は不明な部分が多く、将来的にその使用量の増加に伴い廃棄物として問題となることが予想され、その処理方法の開発が望まれている。
【０００４】
このような状況の中、例えば、界面活性剤や表面処理剤等として使用されている難分解性のフッ素系有機化合物の分解方法として、酸素存在下、上記フッ素系有機化合物と光触媒を含有する水層に光照射することによりフッ素系有機化合物を分解させる方法が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−４０８０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の光照射による分解処理対象となるフッ素系有機化合物は、前述のように、従来から界面活性剤や表面処理剤等に用いられる、炭素原子に結合するフッ素原子を少なくとも一つ有する化合物であり、いわゆるイオン液体を対象とするものではない。このように、イオン液体の分解処理に関しては未だ有効な方法が開発されていないのが実情である。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、未だ有効な処理方法が開発されていないイオン液体を分解し、無害化して安全に廃棄可能とするイオン液体の分解処理方法の提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明は、イオン液体を含有する水性混合液に、光触媒の存在下、光を照射することにより、イオン液体を分解するイオン液体の分解処理方法をその要旨とする。
【０００８】
すなわち、本発明者らは、上記事情に鑑み、イオン液体の分解を目的として種々検討を重ねた結果、イオン液体を水性媒体に混合してなる水性混合液に、光触媒の存在下、光を照射すると、上記光触媒の触媒分解作用によりイオン液体、特にカチオン部の分解が促進され、結果、安全に廃棄処理可能なレベルにまでイオン液体が分解されることを見出し本発明に到達した。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、イオン液体を含有する水性混合液に、光触媒の存在下、光を照射することにより、イオン液体を分解するイオン液体の分解処理方法である。このように、液中に含有されているイオン液体が分解されることから、安全に処理することが可能となる。したがって、例えば、イオン液体が含有された廃液に対して、安全かつ効果的に処理することが可能となり、また他の有機溶媒等の有機成分が含有されていたとしても同時に分解処理されることから、産業上有用な技術となりうる。
【００１０】
そして、上記光触媒とともに、触媒助剤を配合すると、光照射によるイオン液体の分解がより一層促進され好ましいものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
つぎに、本発明の実施の形態について詳しく説明する。
本発明におけるイオン液体とは、融点が１５０℃以下でカチオン部とアニオン部からなるイオン性物質のことを表す。なお、本発明においては、融点が上記範囲外であっても本分解処理方法を用いて処理可能な比較的低融点のイオン性物質も含むものである。
【００１２】
本発明において分解処理対象となるイオン液体は、そのカチオン部、アニオン部とも、特に限定されるものではなく、さらに、分解処理されるイオン液体としては、１種類に限定されるものではなく、２種以上のイオン液体が混合したものであってもよい。
【００１３】
そして、上記分解処理対象となるイオン液体のカチオン部としては、例えば、イミダゾリウムカチオン、ピロリジニウムカチオン、ピペリジニウムカチオン、第四級アンモニウムカチオン、ピリジニウムカチオン、第四級ホスホニウムカチオン等があげられる。
【００１４】
上記イミダゾリウムカチオンとしては、例えば、１，３−ジメチルイミダゾリウムイオン、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムイオン、１−メチル−３−プロピルイミダゾリウムイオン、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムイオン、１−メチル−３−ペンチルイミダゾリウムイオン、１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウムイオン、１−ヘプチル−３−メチルイミダゾリウムイオン、１−メチル−３−オクチルイミダゾリウムイオン、１−デシル−３−メチルイミダゾリウムイオン、１−ドデシル−３−メチルイミダゾリウムイオン、１−エチル−３−プロピルイミダゾリウムイオン、１−ブチル−３−エチルイミダゾリウムイオン等のジアルキルイミダゾリウムイオン；３−エチル−１，２−ジメチル−イミダゾリウムイオン、１，２−ジメチル−３−プロピルイミダゾリウムイオン、１−ブチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムイオン、１，２−ジメチル−３−ヘキシルイミダゾリウムイオン、１，２−ジメチル−３−オクチルイミダゾリウムイオン、１−エチル−３，４−ジメチルイミダゾリウムイオン、１−イソプロピル−２，３−ジメチルイミダゾリウムイオン等のトリアルキルイミダゾリウムイオン等をあげることができる。
【００１５】
上記ピロリジニウムカチオンとしては、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルピロリジニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−メチルピロリジニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルピロリジニウムイオン、Ｎ−ブチル−Ｎ−メチルピロリジニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−ペンチルピロリジニウムイオン、Ｎ−ヘキシル−Ｎ−メチルピロリジニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−オクチルピロリジニウムイオン、Ｎ−デシル−Ｎ−メチルピロリジニウムイオン、Ｎ−ドデシル−Ｎ−メチルピロリジニウムイオン、Ｎ−（２−メトキシエチル）−Ｎ−メチルピロリジニウムイオン、Ｎ−（２−エトキシエチル）−Ｎ−メチルピロリジニウムイオン、Ｎ−（２−プロポキシエチル）−Ｎ−メチルピロリジニウムイオン、Ｎ−（２−イソプロポキシエチル）−Ｎ−メチルピロリジニウムイオン等をあげることができる。
【００１６】
上記ピペリジニウムカチオンとしては、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルピペリジニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−メチルピペリジニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルピペリジニウムイオン、Ｎ−ブチル−Ｎ−メチルピペリジニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−ペンチルピペリジニウムイオン、Ｎ−ヘキシル−Ｎ−メチルピペリジニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−オクチルピペリジニウムイオン、Ｎ−デシル−Ｎ−メチルピペリジニウムイオン、Ｎ−ドデシル−Ｎ−メチルピペリジニウムイオン、Ｎ−（２−メトキシエチル）−Ｎ−メチルピペリジニウムイオン、Ｎ−（２−メトキシエチル）−Ｎ−エチルピペリジニウムイオン、Ｎ−（２−エトキシエチル）−Ｎ−メチルピペリジニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−（２−メトキシフェニル）ピペリジニウムイオン、Ｎ−メチル−Ｎ−（４−メトキシフェニル）ピペリジニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−（２−メトキシフェニル）ピペリジニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ−（４−メトキシフェニル）ピペリジニウムイオン等をあげることができる。
【００１７】
上記第四級アンモニウムカチオンとしては、例えば、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ−テトラメチルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルエチルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルプロピルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルブチルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルペンチルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルヘキシルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルヘプチルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルオクチルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルデシルアンモニウムイオン、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルドデシルアンモニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルプロピルアンモニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルブチルアンモニウムイオン、Ｎ−エチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルヘキシルアンモニウムイオン、２−メトキシ−Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルエチルアンモニウムイオン、２−エトキシ−Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルエチルアンモニウムイオン、２−プロポキシ−Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリメチルエチルアンモニウムイオン、Ｎ−（２−メトキシエチル）−Ｎ，Ｎ−ジメチルプロピルアンモニウムイオン、Ｎ−（２−メトキシエチル）−Ｎ，Ｎ−ジメチルブチルアンモニウムイオン等をあげることができる。
【００１８】
上記第四級ホスホニウムカチオンとしては、例えば、テトラメチルホスホニウム、テトラエチルホスホニウム、テトラブチルホスホニウム等の炭素数１〜１６のアルキル基により置換された第四級ホスホニウムカチオン等があげられる。
【００１９】
上記ピリジニウムカチオンとしては、例えば、Ｎ−メチルピリジニウム、Ｎ−エチルピリジニウム、Ｎ−ブチルピリジニウム、Ｎ−プロピルピリジニウム等の炭素数１〜１６のアルキル基により置換されたピリジニウムカチオン等があげられる。
【００２０】
一方、上記分解処理対象となるイオン液体のアニオン部としては、通常、Ｃｌ- 、Ｂｒ- 、Ｉ- 、ＢＦ4 - 、ＢＦ3 Ｃ2 Ｆ5 - 、ＰＦ6 - 、ＮＯ3 - 、ＣＦ3 ＣＯ2 - 、ＣＦ3 ＳＯ3 - 、（ＣＦ3 ＳＯ2 ）2 Ｎ- 、（ＦＳＯ2 ）2 Ｎ- 、（ＣＦ3 ＳＯ2 ）3 Ｃ- 、（Ｃ2 Ｆ5 ＳＯ2 ）2 Ｎ- 、ＡｌＣｌ4 - またはＡｌ2 Ｃｌ7 - 等があげられる。
【００２１】
本発明は、上記イオン液体を含有する水性混合液に、光触媒の存在下、光を照射することによりイオン液体を分解処理する方法である。
【００２２】
本発明において、水性混合液とは、水性媒体中に、イオン液体および光触媒を含有するものであって、上記水性媒体としては、通常、水があげられる。また、上記光照射による分解処理を阻害しない範囲であれば、上記水性媒体，イオン液体以外に他の各種溶媒、例えば、低級アルコール、低級アルカン、アセトン、アセトニトリル、アセトアルデヒド、ベンゼン等が混合されていてもよい。
【００２３】
上記光触媒としては、特に限定するものではなく従来公知の各種光触媒が用いられ、例えば、遷移金属の酸化物，硫化物，窒化物等があげられる。これらの中でも、遷移金属の酸化物が好ましく、特にはコスト等の観点から、酸化チタン（ＴｉＯ2 ）が好適に用いられる。また、上記光触媒は、単独で用いてもよいし２種以上を併用してもよい。
【００２４】
上記酸化チタンに関して、より詳しく述べると、一般的には、アナターゼ型の結晶構造を有するものが好適に用いられる。また、上記酸化チタンとしては、その表面積が数ｍ2 ／ｇ〜数百ｍ2 ／ｇであればよく、具体的には１〜４００ｍ2 ／ｇであることが好ましい。さらに、その粒径に関しては、粉末状として用いる場合、平均粒子径１ｎｍ〜１ｍｍのものが好適に用いられる。
【００２５】
上記光触媒の含有量としては、イオン液体の濃度，光照射等の処理条件により適宜に設定されるが、水性混合液が過度に濁ることがなく、照射された光が水性混合液内部にまで到達可能な状態となる透明性が保持可能な量であればよい。例えば、バッチ式で行なう場合、かかる光触媒の含有量は、水性混合液を基準として、０．０１〜１０００ｇ／ｌ、特には０．１〜１０ｇ／ｌであることが好ましい。かかる含有量が少なすぎると、分解処理に長時間を要する傾向がみられ、逆に多すぎても添加効果の向上はみられず不経済である。
【００２６】
そして、光照射によるイオン液体の分解処理の一層の促進向上を目的に、上記光触媒とともに触媒助剤を併せて配合することができる。上記触媒助剤としては、例えば、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ルテニウム（Ｒｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）等があげられる。上記触媒助剤は、単独で用いてもよいし２種以上を併用してもよい。
【００２７】
上記触媒助剤の含有量は、特に限定するものではなく、例えば、光触媒に対して、０．００１〜１０重量％であることが好ましく、特には０．０１〜１重量％であることが好ましい。かかる含有量が少なすぎると、添加効果が得られにくい傾向があり、多すぎても添加効果の向上がみられ難く、経済的ではない傾向がみられる。そして、上記触媒助剤は水性混合液中に直接添加してもよいが、例えば、光触媒に予め物理的に混合して焼成する方法、触媒助剤を含む化合物の溶液を光触媒に含浸させ乾燥、焼成する方法、触媒助剤を含む化合物の溶液中で光触媒による光還元により光触媒表面に触媒助剤である金属を析出させる方法等も好ましく用いられる。
【００２８】
なお、上記光触媒、さらにこの光触媒とともに触媒助剤を併用する態様に関しては、特に限定されるものではなく、例えば水性混合液中に直接懸濁する方法、処理後の分離を容易にするためにフィルター状の支持体に光触媒（あるいは光触媒と触媒助剤）をコーティングして利用する方法、ガラスビーズやセラミックス粒子等の支持体に光触媒や触媒助剤を含む光触媒を担持する方法を用いることができる。
【００２９】
また、水性混合液を投入する容器の内周表面に、光触媒（あるいは光触媒と触媒助剤）を用いてコーティング等により膜状に形成しても上記光触媒によるイオン液体の光分解効果が得られる。
【００３０】
さらに、本発明のイオン液体の分解処理方法には、上記光触媒および触媒助剤以外に、イオン液体の分解処理の促進等を目的として、必要に応じて他の添加物を適宜配合することができる。上記他の添加剤としては、例えば、鉄イオンなどの遷移金属イオン、過酸化水素などの酸化剤等があげられる。
【００３１】
つぎに、本発明の光照射による処理条件について詳しく述べる。
【００３２】
本発明の、イオン液体と光触媒と水性媒体を含有する水性混合液に照射される光線としては、使用する光触媒を励起できる波長の光を含んでいれば特に限定するものではない。例えば、光触媒として酸化チタンを用いる場合には、紫外線光（ＵＶ光：波長２００〜４００ｎｍ）を含む光であれば特に限定するものではない。また、光源となる光照射装置も特に限定されるものではなく、例えば、キセノンランプ、水銀ランプ、ブラックライト、発光ダイオード（ＬＥＤ）等があげられる。
【００３３】
上記光照射の照射強度は、その照射機器等に依存するものであり特に限定するものではないが、例えば、０．１〜１００００ｍＷ／ｃｍ2 の範囲内で適宜に設定される。
【００３４】
上記光照射の際には、水性混合液中に溶存酸素が含有されていればよく、大気開放下で光照射による分解反応を行ってもよいし、また水性混合液中に酸素を積極的に導入してもよい。好ましくは水性混合液中に積極的に酸素を導入することである。
【００３５】
また、上記光照射における温度条件としては、水性混合液が凍結等せず液状態が保持可能であれば特に限定するものではなく、０〜１００℃であればよい。通常、かかる光照射は、室温（２５±１０℃）程度で行われる。
【００３６】
上記光照射による反応時間としては、分解処理の各種条件等のレベルに応じて適宜に設定されるが、通常、５分〜２４時間程度に設定される。
【００３７】
上記イオン液体を含有する水性混合液における光照射の圧力雰囲気の条件として、常圧下であっても加圧下であってもよく、特に限定するものではない。
【００３８】
つぎに、水性混合液中におけるイオン液体の濃度は、例えば、水性媒体に対して０．０００１〜３０重量％であることが好ましく、特に好ましくは０．００１〜１０重量％である。
【００３９】
本発明の光分解処理は、バッチ式、連続式のいずれの方法で行なわれてもよく、反応容器（装置）等も水性混合液に有効波長を含む照射光が充分にとどくものであれば、特に限定されるものではない。
【００４０】
そして、上記光照射にて分解処理した後の後処理工程としては、光照射を止め、光触媒と水性混合液を分離除去する工程を経由することが好ましい。分離の方法としては例えば、沈殿物である固形分（光触媒等）を各種フィルター等を用いて吸引濾過等により分離してもよいし、フィルター等の支持体に光触媒等が支持されている場合には単にその支持体を分離すればよい。
【００４１】
本発明のイオン液体の分解処理方法により分解処理されてなる水性混合液の分析方法としては、光分解処理前後のイオン液体を含有する水性混合液を、イオンクロマトグラフにより分析測定し、分解処理前の分析結果に対する分解処理後の分析結果の比較（比率）から、水性混合液中のイオン液体の分解率を算出する方法があげられる。また、カチオン部の分解率に関しては、上記イオンクロマトグラフの代わりにガスクロマトグラフ−質量分析装置（以下、「ＧＣ−ＭＳ」と略記することがある。）等を用いて算出することもできる。
【００４２】
さらに、このような光分解処理を閉鎖系にて行なった場合には、分解処理後の反応系内の気相を分析することにより、イオン液体のカチオン部の分解を確認することができる。すなわち、気相中のＣＯ，ＣＯ2 の各量を測定し、上記ＣＯ，ＣＯ2 発生量とイオン液体の組成とを対比することにより、カチオン部の分解を確認することができる。なお、上記分析からカチオン部が分解され、無害化されていることが確認できるのである。
【実施例】
【００４３】
以下、実施例および比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。
【００４４】
本発明で用いた各種分析方法の測定方法、測定条件は以下のとおりである。
＜イオン液体の分解率の測定＞
処理前の０．０２重量％のイオン液体を含有する試料（水性混合液）についてイオンクロマトグラフを用いて、カチオン部及びアニオン部のピークエリアをそれぞれ測定した。ついで、処理後試料（水性混合液）の液層について、同様にイオンクロマトグラフにて分析を行い、カチオン部及びアニオン部について、処理前の試料（水性混合液）のピークエリアに対する、処理後の液層のピークエリアの比から、分解率を算出した。なお、イオンクロマトグラフの分析条件は下記のとおりである。
【００４５】
［カチオン部の測定条件］
使用機器：Dionex4040i イオンクロマトグラフ装置
使用カラム：Dionex IonPac CS12A+CG12A
使用溶離液：３０ｍＭ  Methanesulfonic acid／１５（Ｖ／Ｖ）％Acetonitrile aq.
移動相流量：１．２ｍｌ／ｍｉｎ
カラム温度：室温
検出：電気伝導度検出器
Suppressor：ASRS ULTRAII 4-mm AutoSuppression External Water Mode
【００４６】
［アニオン部の測定条件］
使用機器：Dionex  DX-500  イオンクロマトグラフ装置
使用カラム：Dionex IonPac AS12A+AG12A
使用溶離液：２．７ｍＭ  Na2CO3／０．３ｍＭ  NaHCO3／３５（Ｖ／Ｖ）％Acetonitrile aq.  移動相流量：１．５ｍｌ／ｍｉｎ
カラム温度：室温
検出：電気伝導度検出器
Suppressor:ASRS ULTRAII 4-mm AutoSuppression External Water Mode
【００４７】
＜カチオン部の分解率の測定方法＞
下記方法１、２により、カチオン部の分解率、分解生成物の分析を行なった。
［１．ガスクロマトグラフを用いた気相中のＣＯ2 量の測定］
カチオン部が完全分解されていることを確認するために、実験を閉鎖系で行い、処理後の系内の気相について、ガスクロマトグラフにて分析し、気相中のＣＯ2 のピークエリアから生成量を定量し、分解処理前の試料に含まれるイオン液体の組成とを対比することにより、カチオン部の分解率を算出した。
なお、ガスクロマトグラフの分析条件は下記のとおりである。
［気相中のＣＯ2 の測定条件］
使用機器：GC-8A ガスクロマトグラフ装置
使用カラム：Shincarbon ST （３ｍｍ，６ｍ）
使用キャリアガス：アルゴン
カラム温度：４７３Ｋ
検出：熱伝導度検出器
【００４８】
［２．液層中のカチオン分解物の測定］
処理前の０．０２重量％の（ＥＭＩ）Ｂｒを含有する水性混合液と、処理後の水性混合液についてＧＣ−ＭＳを用いて、残留有機化合物（アミン系化合物）のピークエリアを測定した。また、濃度既知のエチレンアミンについて、ＧＣ−ＭＳにて分析を行いそのピークエリアから濃度とピークエリアに関する検量線を作製した。かかる検量線と残留有機化合物のピークエリアから残留有機化合物濃度を算出した。
［液層中のカチオン分解物の測定条件］
使用機器：GCMS-QP5050A  ガスクロマトグラフ−質量分析装置
使用カラム：DB-5MS（０．２５ｍｍ，３０ｍ）
使用キャリアガス：ヘリウム
カラム温度：３２３−４９３Ｋ（昇温プログラム）
検出：質量分析計
【００４９】
〔実施例１〕
（１）試料（水性混合液）の調製
イオン液体〔カチオン部：１−エチル−３−メチルイミダゾリウムイオン（ＥＭＩ+ ）、アニオン部：ＰＦ6 - 〕２ｇを電子天秤によって精秤し、これにイオン交換水を添加して全量を１リットルとし、これを１０倍希釈することで０．０２重量％のイオン液体を含有する試料（水性混合液）を作製した。
【００５０】
（２）光照射工程（酸素ガス流通型光照射反応装置を使用）
上記試料１０ｍｌを光触媒（Ｐｔを０．２重量％添加してなる酸化チタン）０．１ｇとともに、図１に示す、石英製反応セル１に導入した。そして、冷却管２を介して冷却管２上方の酸素ガス導入口３から石英製反応セル１内を通過して酸素ガス排出口４から排出されるように酸素ガスを流通させながら、常温・常圧下（２５℃×１０１ｋＰａ）、マグネチックスターラー５を用いてセル１内の攪拌子６により試料（水性混合液）１０を攪拌するとともに、３００Ｗのキセノンランプ７を光源として、セル１の下方に設置した鏡９に光を照射し、間接的にセル１下方からセル１内の試料（水性混合液）１０に光を照射した。なお、上記キセノンランプ７の照射光の強度分布は、１９ｍＷ／ｃｍ2 （波長２２０〜３００ｎｍ）、７１ｍＷ／ｃｍ2 （３１０〜４００ｎｍ）、１７５ｍＷ／ｃｍ2 （３６０〜４７０ｎｍ）であった。また、光照射時間は２４時間とした。
【００５１】
（３）固液分離工程
キセノンランプ７からの光照射を止めた後、１０分間放冷した。その後、０．５μｍの孔径を持つポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）メンブレンフィルターを用いて吸引濾過を行い、固液分離して光触媒を除去した。
【００５２】
（４）分析
上記固液分離により光触媒が除去された液層（水性液）について前述の分析を行なった。
【００５３】
〔液層の分析〕
イオンクロマトグラフを用いた測定の結果、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムイオン（ＥＭＩ+ ）の分解率は９９．９％、ＰＦ6 - の分解率は２０．５％であった。
【００５４】
〔実施例２〕
Ｐｔを添加してなる酸化チタンに代えて、酸化チタンのみからなる光触媒を用いた。それ以外は実施例１と同様にして光照射による処理を行なった。そして、実施例１と同様にして固液分離を行い、分離して得られた液層について実施例１と同様にして分析を行なった。
【００５５】
〔液層の分析〕
イオンクロマトグラフを用いた測定の結果、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムイオン（ＥＭＩ+ ）の分解率は９９．９％、ＰＦ6 - の分解率は２４％であった。
【００５６】
〔実施例３〕
イオン液体として、〔カチオン部：１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムイオン（ＢＭＩ+ ）、アニオン部：ＢＦ4 - 〕を用いた。それ以外は実施例１と同様にして光照射による処理を行なった。そして、実施例１と同様にして固液分離を行い、分離して得られた液層について実施例１と同様に分析を行なった。
【００５７】
〔液層の分析〕
イオンクロマトグラフを用いた測定の結果、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムイオン（ＥＭＩ+ ）の分解率は９９．９％、ＢＦ4 - の分解率は９９．９％であった。
【００５８】
〔実施例４〕
イオン液体として、〔カチオン部：１−エチル−３−メチルイミダゾリウムイオン（ＥＭＩ+ ）、アニオン部：（ＣＦ3 ＳＯ2 ）2 Ｎ- （ＴＦＳＩ- ）〕を用いた。それ以外は実施例１と同様にして光照射による処理を行なった。そして、実施例１と同様にして固液分離を行い、分離して得られた液層について実施例１と同様に分析を行なった。
【００５９】
〔液層の分析〕
イオンクロマトグラフを用いた測定の結果、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムイオン（ＥＭＩ+ ）の分解率は９９．９％、（ＣＦ3 ＳＯ2 ）2 Ｎ- （ＴＦＳＩ- ）の分解率は２１．３％であった。
【００６０】
〔実施例５〕
イオン液体として、〔カチオン部：１−エチル−３−メチルイミダゾリウムイオン（ＥＭＩ+ ）、アニオン部：Ｂｒ- 〕を用い、図２に示す、閉鎖系光照射反応装置を使用し下記手順に従い、光照射処理・測定を行なった。なお、この閉鎖系光照射反応装置における光照射部分の構成は、前述の酸素ガス流通型光照射反応装置と略同様の構成であり、同一部分には同一の符号を付している。
【００６１】
（１）光触媒前処理工程
光触媒（Ｐｔを０．２重量％添加してなる酸化チタン）０．１ｇを、石英製反応セルに導入し、マントルヒーターを用いて石英製反応セルを２００℃まで加熱した状態とし、そのまま真空ポンプを用いて２時間真空排気を行なった。
【００６２】
（２）光照射工程
上記の前処理工程が終了した時点で、マントルヒーターを石英製反応セルから外して常温まで冷却し、図２に示すように、酸素ガス導入口３から酸素ガスを導入して反応装置内を酸素で満たし、シリンジを用いて試料導入口から上記イオン液体試料１０ｍｌを石英製反応セル１に導入し、反応装置内を常温、１気圧として系内を閉鎖して閉鎖系Ａ（破線で囲まれた系）とした。そして、マグネチックスターラー５を用いてセル内の攪拌子６により試料（水性混合液）１０を攪拌するとともに、３００Ｗのキセノンランプ７を光源として、セル１の下方に設置した鏡９に光を照射し、間接的にセル１下方からセル１内の試料（水性混合液）１０に光を照射した。なお、上記キセノンランプ７の照射光の強度分布は、１９ｍＷ／ｃｍ2 （波長２２０〜３００ｎｍ）、７１ｍＷ／ｃｍ2 （３１０〜４００ｎｍ）、１７５ｍＷ／ｃｍ2 （３６０〜４７０ｎｍ）であった。また、光照射時間は２４時間とした。
【００６３】
（３）固液分離工程
キセノンランプ７からの光照射を止めた後、１０分間放冷した。その後、０．５μｍの孔径を持つポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）メンブレンフィルターを用いて吸引濾過を行い、固液分離して光触媒を除去した。
【００６４】
（４）分析
気相および上記固液分離により光触媒が除去された液層（水性液）について、下記測定を行なった。
【００６５】
〔液層の分析〕
イオンクロマトグラフを用いた測定の結果、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムイオン（ＥＭＩ+ ）の分解率は８９．５％であった。
また、ガスクロマトグラフ−質量分析装置を用いた測定も行い、エチレンアミンと類似の構造をもつ低級アミン類の生成が認められ、その生成量は処理前の１−エチル−３−メチルイミダゾリウムイオン（ＥＭＩ+ ）に含まれる全炭素量に対して、約３０％の炭素量に相当する量であった。
【００６６】
〔気相の分析〕
ガスクロマトグラフを用いた測定の結果、処理前の１−エチル−３−メチルイミダゾリウムイオン（ＥＭＩ+ ）に含まれる全炭素量に対して約６０％の炭素量に相当する量のＣＯ2 が気相中から検出された。
【００６７】
上記イオンクロマトグラフを用いた結果から、光触媒を用いた分解処理により特にイオン液体のカチオン部が高い分解率で分解されることが明らかとなった。さらには、閉鎖系の光照射反応装置を用いた実施例５のガスクロマトグラフを用いた測定結果から、イオン液体のカチオン部の分解物は、ＣＯ2 と低級アミンであることがわかった。
上記結果から明らかなように、本発明の光分解処理方法を用いるとイオン液体を含有する水性混合液を無害化して処理することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】実施例１〜４での光照射工程に使用する酸素ガス流通型光照射反応装置の構成を示す概略図である。
【図２】実施例５での光照射工程に使用する閉鎖系光照射反応装置の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００６９】
１  石英製反応セル
２  冷却管
３  酸素ガス導入口
４  酸素ガス排出口
５  マグネチックスターラー
６  攪拌子
７  キセノンランプ
９  鏡
１０  試料（水性混合液）
【図１】
2008221072.tif 000002
【図２】
2008221072.tif 000003