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Thermo- and pH-responsive poly(A-ProOMe)-${it graft}$-poly (AAc) membrane for selective separation of metal ions

金属イオンの選択的透過性に対する温度、pH応答ポリ(A-ProOMe)グラフトポリ(AAc)膜

長谷川 伸; 大橋 仁; 前川 康成; 片貝 良一*; 吉田 勝

Hasegawa, Shin; Ohashi, Hitoshi; Maekawa, Yasunari; Katakai, Ryoichi*; Yoshida, Masaru

放射線を利用して温度とpH両方に応答するグラフトゲル膜を新たに作製し、Co, Niイオンに対するLiイオンの選択透過性を、それぞれの透過係数比(P$$_{Li/Co}$$, P$$_{Li/Ni}$$)から評価した。水溶性モノマーの$$gamma$$線照射によりグラフト重合と架橋が同時進行することを利用して、温度応答性ポリ(A-ProOMe)ゲル膜を得た。次に、pH応答性ポリアクリル酸(ポリAAc)をポリ(A-ProOMe)ゲル膜上にグラフト重合することで、温度とpH両方に応答するグラフトゲル膜を調製した。AAcグラフト率が15%の膜は30$$^{circ}$$C, pH6.0において最も高いCo, Niイオンに対するLiイオンの透過係数比、P$$_{Li/Co}$$=2.8とP$$_{Li/Ni}$$=3.5を示した。Liイオンの選択透過性を示したグラフトゲル膜の電子顕微鏡観察から、温度応答性マトリックスに囲まれたポリ(AAc)がイオンチャンネルとなること、その隣接したカルボキシル基の金属イオンとの相互作用が、その選択透過に重要であることが明らかとなった。

We investigated the permeation behavior of Li over Co and Ni ions through thermo- and pH-responsive gel membranes. The gel membranes were synthesized by $$gamma$$-ray grafting of pH-responsive poly (acrylic acid) (AAc) onto a thermo-responsive polymer gel of acryloyl-L-proline methyl ester (A-ProOMe). The permeation constant of Li ions is 3.5 and 2.8 times higher than those of Co and Ni ions at 30 $$^{circ}$$C in a pH 6.0. The most appropriate temperature and pH through the 15% grafted membrane were 30 $$^{circ}$$C and pH 6.0. The adjacencies of the carboxyl groups of poly (AAc) surrounded by thermo-responsive poly (A-ProOMe) matrix must be decisive for the selective Li ion permeability. From the microscopic structures using SEM and the distributions of Co and Ni ions by EDS analysis, we confirmed that the structures formed by the flexible grafted chains of the carboxyl groups onto the thermo-response gel membrane are significant for the selective permeation of Li ion.

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パーセンタイル:89.11

分野:Polymer Science

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