(57)【要約】【課題】イオン交換樹脂に磁場移動能を持たせることにより従来のイオン交換樹脂の欠点を解消し、イオン交換樹脂の利用分野を拡大させる。【解決手段】イオン交換樹脂の粒子と、前記イオン交換樹脂粒子中に混入した磁性無機化合物含有ガラスの粉末とを含むことを特徴とする磁場移動型イオン交換樹脂。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン交換樹脂の粒子と、前記イオン交換樹脂粒子中に混入した磁性無機化合物含有ガラスの粉末とを含むことを特徴とする磁場移動型イオン交換樹脂。
【請求項２】
前記イオン交換樹脂がキレート性イオン交換樹脂であることを特徴とする磁場移動型イオン交換樹脂。
【請求項３】
前記キレート性イオン交換樹脂がα−レソルシル酸−ホルムアルデヒド樹脂であることを特徴とする請求項２に記載の磁場移動型イオン交換樹脂。
【請求項４】
前記磁性無機化合物含有ガラスがマグネタイト含有ガラスであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の磁場移動型イオン交換樹脂。
【請求項５】
磁性無機化合物含有ガラスの粉末を調製する工程と、
イオン交換樹脂の原料と磁性無機化合物含有ガラスの粉末とを混合し、イオン交換樹脂の合成反応を実施する工程と
を有することを特徴とする磁場移動型イオン交換樹脂の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁場移動型イオン交換樹脂およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のイオン交換樹脂は、筒状の槽にイオン交換樹脂を入れ、その中に処理水を通し、処理水中のイオンを除去（または回収）するという態様で使用されることがほとんどである。
【０００３】
しかし、この方法ではイオン交換樹脂が固定層となるため、以下のような問題がある。（１）単位時間あたりの処理水量が限られる。（２）固定層を形成するために、比較的多量のイオン交換樹脂を必要とする。（３）イオン交換樹脂層に懸濁物質（suspended solids、以下ＳＳと記す）が付着して有用なＳＳ分が除去されることが多い［イオン交換樹脂層による濾過効果］。（４）多量のイオン交換樹脂層から樹脂原料である有機化合物などが漏出しやすい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、イオン交換樹脂に磁場移動能を持たせることにより従来のイオン交換樹脂の欠点を解消し、イオン交換樹脂の利用分野を拡大させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る磁場移動型イオン交換樹脂は、イオン交換樹脂の粒子と、前記イオン交換樹脂粒子中に混入した磁性無機化合物含有ガラスの粉末とを含むことを特徴とする。
【０００６】
本発明に係る磁場移動型イオン交換樹脂の製造方法は、磁性無機化合物含有ガラスの粉末を調製する工程と、イオン交換樹脂の原料と磁性無機化合物含有ガラスの粉末とを混合し、イオン交換樹脂の合成反応を実施する工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る磁場移動型イオン交換樹脂は、その少量を処理水中に入れて、流動状態で連続的に処理水中のイオンを除去（または回収）することができるので、単位時間あたりの処理水量を増加させ、かつ有用なＳＳ分が除去されるを抑制するとともに樹脂原料である有機化合物などの漏出量も非常に少なくすることができる。また、処理後のイオン交換樹脂を磁場によって容易に回収することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明において、磁性無機化合物としては、マグネタイト、フェライトなどが挙げられる。また、磁性無機化合物含有ガラスとしては、マグネタイトやフェライトをホウ砂ガラスやケイ酸ガラスなどに混入させたものが挙げられる。マグネタイトやフェライトをガラスに混入させたものは耐薬品性に優れており、たとえば酸処理を行った場合にＦｅの溶出を抑制することができる。この場合、ガラス中に混入させるマグネタイトやフェライトの量は自由に調整することができ、磁場による回収率を調整することができる。なお、合成した磁性無機化合物含有ガラス中の磁性無機化合物は、ガラス成分に対し１０モル％程度の存在比率である。さらに、この比率は２０％程度まで上げることができる。従って、０〜２０％の任意の比率で合成できる。また、樹脂成分に対する磁性無機化合物含有ガラス成分の比率は１０％程度である。従って、樹脂成分に対する磁性無機化合物の比率は、０〜２％程度のモル比での合成が可能である。
【０００９】
本発明において、イオン交換樹脂は特に限定されないが、たとえばキレート性イオン交換樹脂が挙げられる。キレート性イオン交換樹脂としては、α−，β−またはγ−レソルシル酸−ホルムアルデヒド樹脂、レソルシノール−ホルムアルデヒド樹脂、サリチル酸−レソルシノール−ホルムアルデヒド樹脂などが挙げられる。
【００１０】
本発明の磁場移動型イオン交換樹脂は、磁性無機化合物含有ガラスの粉末を調製した後、イオン交換樹脂の原料と磁性無機化合物含有ガラスの粉末とを混合し、イオン交換樹脂の合成反応を実施するという方法により製造されるので、イオン交換樹脂中に磁性無機化合物含有ガラスの粉末を均一に分散させることができる。
【実施例】
【００１１】
以下、本発明の実施例を説明する。  
ホウ砂（Ｎａ2Ｂ4Ｏ7）を主とするホウ砂ガラスに対して１０モル％のマグネタイト（Ｆｅ3Ｏ4）を混入させ、これを粉末状に砕いた。得られたマグネタイト含有ホウ砂ガラス粉末は磁石によく付くことが確認された。
【００１２】
この粉末について、ＥＰＭＡ（Electron Probe Micro Analysis）による観測やＸ線回折による測定を行い、ガラス内部のマグネタイトの分布状態を調べた。図１にマグネタイト含有ホウ砂ガラス粉末のＥＰＭＡによる観測結果を示す。図１から、ホウ砂ガラス内部にマグネタイトが均一に分布していることがわかった。
【００１３】
次に、Pennington, Williams（L. D. Pennington, M. B. Williams, Ind. Eng. Chem., 51, 759 (1959)）の方法に基づいて、キレート性イオン交換樹脂であるα−レソルシル酸−ホルムアルデヒド樹脂を合成する際に、マグネタイト含有ガラス粉末を混入させ、磁場移動型イオン交換樹脂を作製した。具体的には、水酸化ナトリウム水溶液中に樹脂原料であるα−レソルシル酸（３，５−ジヒドロキシ安息香酸）およびホルムアルデヒドと、マグネタイト含有ガラス粉末を入れ、α−レソルシル酸とホルムアルデヒドとを重縮合させた。この際、α−レソルシル酸（特級）は東京化成から入手したもの、ホルムアルデヒド（ホルマリン、特級、３７％）は和光純薬から入手したものを使用した。合成した樹脂を粉砕し、粒度２０〜４２メッシュのものを集めた。得られたイオン交換樹脂粒子は磁石によく付くことが確認された。
【００１４】
得られた磁場移動型イオン交換樹脂粒子の断面をＥＰＭＡにより観測した。図２に粒子断面のＳＥＭ像を、図３に粒子断面におけるＦｅの分布状態をそれぞれ示す。これらの図から、イオン交換樹脂粒子中にマグネタイト含有ガラス粉末が均一に分布していることがわかる。
【００１５】
得られた磁場移動型イオン交換樹脂粒子を水酸化ナトリウム溶液および塩酸溶液を用いて洗浄し、ｐＨを調整して使用に供した。ｐＨ調整には緩衝液として、１ｍｏｌ・ｄｍ-3酢酸または濃酢酸、および１ｍｏｌ・ｄｍ-3酢酸アンモニウムを用いた。
【００１６】
比較のために、α−レソルシル酸−ホルムアルデヒド樹脂を合成する際にマグネタイトのみを混入させて磁場移動型イオン交換樹脂（比較例）を調製した。
【００１７】
本実施例の磁場移動型イオン交換樹脂と比較例の磁場移動型イオン交換樹脂とで、樹脂の再生時と同程度の１Ｍ塩酸によるＦｅの溶出量を調べた。その結果、Ｆｅの溶出量は、本実施例の磁場移動型イオン交換樹脂では比較例の約１／１０程度であることがわかった。
【００１８】
本実施例の磁場移動型イオン交換樹脂は、マグネタイト含有ガラスを含まないα−レソルシル酸−ホルムアルデヒド樹脂と同等のイオン交換能を示した。たとえば、高濃度塩化ナトリウム水溶液中からＣａ2+、Ｍｇ2+の選択的吸着を行うことができた。
【００１９】
また、一対の電磁石の間で本実施例の磁場移動型イオン交換樹脂を水とともに上から下へ流しているときに、１テスラ弱の磁場を発生させると樹脂を完全に捕捉することができ、磁場を切ると樹脂が下に落ちることが観察された。このことから、本実施例の磁場移動型イオン交換樹脂は、試料水中を自由に移動させた後、磁場によって回収できることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明の磁場移動型イオン交換樹脂は、含まれている微量イオンを除去することが必要であるにもかかわらず有用なＳＳ分などの除去を考慮するとイオン交換樹脂の固定層を通過させることができない溶液（たとえばジュース）の脱イオン化処理に有効に用いることができる。また、本発明の磁場移動型イオン交換樹脂は、有害イオンの除去が困難な部位へ移動させてイオンを除去する用途に用いることもできる。さらに、磁場移動能の異なる複数イオン交換樹脂を用いることにより、目的イオンごとの回収や除去が可能になる。そして、本発明によれば、イオン交換樹脂量を減少させることができ、イオン交換塔のような大きな装置を不要にすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】マグネタイト含有ホウ砂ガラス粉末のＥＰＭＡによる観測結果を示す写真。
【図２】磁場移動型イオン交換樹脂粒子の断面のＳＥＭ像を示す写真。
【図３】磁場移動型イオン交換樹脂粒子の断面におけるＦｅの分布状態を示す写真。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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