多孔性膜に接ぎ木した疎水基-親水基共存型高分子鎖への中性抽出試薬の担持

Impregnation of a neutral extractant to hydrophobic/hydrophilic groups introduced into the polymer chain grafted onto a porous membrane

澤木 健太*; 浅井 志保; 渡部 和男; 須郷 高信*; 斎藤 恭一*

Sawaki, Kenta*; Asai, Shiho; Watanabe, Kazuo; Sugo, Takanobu*; Saito, Kyoichi*

中性の抽出試薬TOPO(トリオクチルホスフィンオキシド)を利用して高効率に金属イオンを分離することを目的とし、高分子鎖を細孔表面に接ぎ木(グラフト)した多孔性膜にTOPOを担持した。TOPOを高密度に担持し、しかも担持後の透水性を保持するために、親水基であるジオール(2OH)基と疎水基であるオクタデカンチオール(CS)基を高分子鎖へ導入した。2OH基は、細孔内部に凝集し、細孔を塞いでいるTOPOとグラフト鎖上部との結合を弱める効果があり、TOPO担持後に純水を透過させることによって容易にTOPOが除去され、膜の透水性が回復した。CS基は、グラフト鎖間へ浸透したTOPOと疎水性相互作用することによって、TOPOをグラフト鎖間に安定に保持した。したがって、2OH基とCS基を組合せることによって、透水性と担持量とを両立したTOPO担持多孔性膜を作製できることが示された。金属吸着容量は、0.66mol-Bi(III)/kg-TOPO膜となり、市販の抽出クロマトグラフィー樹脂と同等、あるいはそれ以上の値であった。さらに、担持されたTOPOのすべてがBi(III)の捕捉に利用され、従来材料に比べて、TOPOは金属を効率よく捕捉できることが示された。

TOPO, tri-n-octylphosphine oxide, as a neutral extractant was impregnated to the hydrophobic group of the polymer chain grafted onto a porous hollow-fiber membrane for an efficient metal-ion collection. A diol group,i.e., adjacent hydroxyl group was introduced into poly-glycidyl methacrylate(GMA) chain grafted onto the porous hollow-fiber membrane via the epoxy-ring-opening reaction with water, followed by a reaction of the remaining epoxy group with octadecanethiol (CHSH) to form an octadecanethiol group. The diol group reduced the amount of TOPO coagulatedon the graft chain, whereas the interaction of the octadecanethiol group of the graft chain with the hydrophobic part of TOPO enabled the impregnation of TOPO to the graft chain. A 1 mmol-Bi/L bismuth chloride solution was forced to permeate through the pores of the TOPO-impregnated porous hollow-fiber membrane with a density of TOPO impregnated of 1.3 mol/kg of the GMA-grafted porous hollow-fiber membrane and the pure water flux of 0.7 m/h at 0.1 MPa and 298 K. The equilibrium binding capacity of the membrane for bismuth ions was 0.22 mol/kg of the TOPO-impregnated porous hollow-fiber membrane, which was equivalent to a binding ratio of bismuth ion to impregnated TOPO of 1.0.