Thermoresponsive extraction of cadmium(II) ions by poly(TPEN-NIPA) gels; Effect of chain length and branched spacer structure on gel formation and extraction behavior

TPEN-NIPA重合ゲルによるカドミウム(II)イオンの温度応答抽出; ゲル形成と抽出挙動に対するスペーサー構造の長さと枝分かれ構造の効果

稲葉 優介*; 津曲 貴幸*; 喜田 達也*; 渡部 渉*; 中島 靖隆*; 福岡 佐千緒*; 森 敦紀*; 松村 達郎  ; 中野 義夫*; 竹下 健二*

Inaba, Yusuke*; Tsumagari, Takayuki*; Kida, Tatsuya*; Watanabe, Wataru*; Nakajima, Yasutaka*; Fukuoka, Sachio*; Mori, Atsunori*; Matsumura, Tatsuro; Nakano, Yoshio*; Takeshita, Kenji*

重合可能な二重結合を持つ官能基をピリジン環に結合させた-(tetrakis-2-pyridylmethyl)ethylenediamine (TPEN)の誘導体を合成し、重合開始剤としてazobisisobutyronitrile (AIBN)を使用して-isopropylacrylamide (NIPA)との共重合を試みた。得られたTPEN-NIPA重合ゲルは、膨潤/収縮挙動に温度応答性が認められ、さらに抽出剤であるTPENの性能が発揮され水溶液中のカドミウム(II)イオンを抽出可能であった。重合ゲルは、側鎖にpropyl基, butyl基, decyl基及びisopropyl基を持つTPEN誘導体を用意して重合した。これらについて、カドミウムイオン抽出の温度依存性を比較した。これらのゲルによる水溶液中のカドミウム(II)イオン抽出は、膨潤状態である5Cにおいて効率が高く、収縮状態である45Cでは、ほとんど抽出されなかった。また、側鎖にisopropyl基を持つTPEN誘導体による重合ゲルが、抽出性能の高い温度応答性を有することを見いだした。

-(tetrakis-2-pyridylmethyl)ethylenediamine (TPEN) derivatives bearing a polymerizable double bond in the substituent structure of the pyridine ring are synthesized and subjected to copolymerization with -isopropylacrylamide in the presence of AIBN. The obtained poly(TPEN-NIPA) gels show thermo-responsive swelling/shrinking behaviors and are employed for the extraction of cadmium(II) ion from the aqueous solution to examine the relationship of the gel characteristics and the extraction performance. The polymer gels composed of the TPEN derivative bearing C3, C4, C10 and branched C3 spacer chains are synthesized and temperature-dependent extraction behavior of cadmium ion is compared. These gels extract Cd(II) ion efficiently from the aqueous solution in the swelling state at 5C, while little extraction is observed at 45C with shrinking. It is found that poly(TPEN-NIPA) gel of branched C3 spacer (C3b) shows the excellent thermoresponsive extraction performance.