Metal adsorption of carboxymethyl cellulose/carboxymethyl chitosan blend hydrogels prepared by irradiation

線照射により作製したカルボキシメチルセルロース/カルボキシメチルキトサンブレンドゲルの金属吸着特性

廣木 章博; Tran, H. T.*; 長澤 尚胤; 八木 敏明*; 玉田 正男

Hiroki, Akihiro; Tran, H. T.*; Nagasawa, Naotsugu; Yagi, Toshiaki*; Tamada, Masao

カルボキシメチルセルロース(CMC)とカルボキシメチルキトサン(CMCts)をさまざまな比率(CMC/CMCts:100/0, 75/25, 50/50, 25/75, 0/100)でブレンドし、水と混練りすることで、30wt%のペースト状サンプルを調製した。真空脱気後、線照射することでCMC/CMCtsブレンドゲルを合成した。得られたゲルのゲル分率は、照射線量が20-30kGyの間で急激に増加し、100kGyで約60%に達した。CMCtsに含まれる窒素に着目し、ゲル化前後のサンプルの元素分析を行った結果、サンプル中に含まれる窒素の割合は、ゲル化前後でほぼ一致していることがわかった。したがって、ゲル中のCMCとCMCtsの組成比は、照射前のブレンド比とほぼ同じであると考えられる。ブレンドゲルを金と鉛イオン水溶液に浸漬し、吸着された金属イオンの割合(金属イオン吸着率)をICP-質量分析装置により測定した。金属イオン吸着率は、CMCのみから成るゲルが最も低く、CMCtsの比率が増加するにしたがい増加することがわかった。鉛イオンの吸着率は、約55%から約80%に増加した。金イオンの場合、CMC/CMCts(100/0)ゲルでわずか10%であった吸着率が、CMC/CMCts(75/25)ゲルになると約60%に達し、その後CMCtsの増加に伴い徐々に増加し約90%に達した。したがって、ブレンドゲル中のCMCとCMCtsの組成を調整し、官能基の数を制御することで、金イオンの吸着性能を制御できることが明らかとなった。

To investigate an adsorption of Pb and Au ions, blend hydrogels based on the carboxymethyl cellulose (CMC) and carboxymethyl chitosan (CMCts) were prepared by -irradiation of a high concentrated CMC/CMCts aqueous solution. The blend hydrogels showed a degree of swelling in the range of 30 to about 550 g -water/g -dried gel. The gel fraction of the blend hydrogels increased sharply up to 30 kGy and reached a constant value in the range of 100-200 kGy. The gel fraction of the blend hydrogel decreased with increasing the ratio of CMCts. Nitrogen content in the hydrogels was determined by means of elemental analysis. The nitrogen content in the obtained hydrogels was proportional to the ratio of CMCts in the mixture, which was almost equal with theoretical ones. This is indicated that the obtained hydrogels were constructed at the initial ratio of CMC/CMCts. The rate of the metal ions adsorbed to the blend hydrogels increased with increasing the composition of CMCts. In the case of Pb, the CMC/CMCts blend gels showed the enhancement of the adsorption rate in the range of 55% to 80%. Although the adsorption rate of Au ions was only 10% at CMC/CMCts 100/0, it reached at 60% at 75/25, and then increased up to about 90% at 0/100. The obtained blend hydrogels had high adsorption performance which was controlled by adjusting the composition of CMC/CMCts.