JP2010142776A - 機能性粒子、及び水処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】磁性体粒子と、この磁性体粒子の表面に付着した両親媒性の有機基とを有する機能性粒子を、不純物を含んでなる水中に浸漬及び分散させ、前記機能性粒子の表面に前記不純物が吸着した後、前記機能性粒子を、磁力を利用して前記水から分離して除去する。
【選択図】なし
Description
本実施形態における機能性粒子は、磁性体粒子に表面に両親媒性の有機基が付着されることによって構成される。
前記磁性体粒子は特に限定されるものではないが、室温領域において強磁性又はフェリ磁性を示す物質であることが望ましい。しかしながら、本実施形態に当ってはこれらに限定されるものではなく、強磁性を示す物質としては、例えば鉄、および鉄を含む合金、磁鉄鉱、チタン鉄鉱、磁硫鉄鉱を例示することができ、フェリ磁性を示す物質としては、例えばマグネシアフェライト、コバルトフェライト、ニッケルフェライト、バリウムフェライトを例示することができる。
本実施形態における両親媒性の有機基は、疎水性(親油性)及び親水性の双方を呈するものであれば特に限定されない。一般には、前記有機基が疎水性基及び親水性基を有することによって、上記要件が満足される。
R1-(O-R2)n-OH (1)
(上記式中:R1は炭素原子数1〜30の置換もしくは非置換の炭化水素基、又は置換もしくは非置換の芳香族基あるいは複素芳香族基、R2はエチレン、プロピレン、ブチレンのいずれかひとつ、nは10〜500の数である)なる一般式で表わすことができる。
R3-Ar-(O-R2)n-OH (2)
(上記式中:R3は炭素原子数1〜30の置換もしくは非置換の炭化水素基、R2はエチレン、プロピレン、ブチレンのいずれかひとつ、Arは非置換の芳香族基または複素芳香族基、nは10〜500の数である)とすることもできる。
上述した磁性体粒子の表面に、上記有機基を付着する方法は任意の方法を用いることができる。しかしながら、機能性粒子が被処理水中に分散されたときに、前記有機基が前記磁性体粒子から脱離すると、被処理水が汚染されてしまう場合がある。したがって、前記有機基が前記磁性体粒子の表面から脱離しないように前記磁性体粒子の表面に化学的に結合させることが好ましい。
次に、上述の機能性粒子を用いた水処理方法について説明する。本実施形態による水処理方法は、不純物を含んでなる水から、不純物を分離するものである。ここで、不純物とは、処理しようとする水に含まれており、その水を利用するに当たって除去すべきものを意味する。例えば、前記不純物は有機物とすることができ、その有機物を再利用するために分離するものであってもよい。
マグネタイトなど鉄磁性またはフェリ磁性からなる磁性体粒子(平均粒子径5μm)を準備し、その表面を洗浄して、水酸基を形成させた。具体的には、エタノール中に磁性体粒子を添加し、室温で攪拌した後、5,000rpmで3分間遠心分離を行って上澄みを除去した後、さらに超純水で同様に3回洗浄を行った。その後、100℃で30分乾燥させ、完全に水分を除去した。
二塩化テレフタロイルをフタル酸2塩化物に変更した以外は実施例1と同様にして機能性粒子を合成し、同様の方法で評価した。その結果、未吸着の油の濃度は5ppm以下であった。また、機能性粒子は均一に分散していることが判明した。
二塩化テレフタロイルをアジピン酸2塩化物に変更した以外は実施例1と同様にして機能性粒子を合成し、同様の方法で評価した。その結果、未吸着の油の濃度は5ppm以下であった。また、機能性粒子は均一に分散していることが判明した。
二塩化テレフタロイルをマロン酸2塩化物に変更した以外は実施例1と同様にして機能性粒子を合成し、同様の方法で評価した。その結果、未吸着の油の濃度は6ppm以下であった。また、機能性粒子は均一に分散していることが判明した。
Igepal CO-990(Aldrich社製)の代わりにポリプロピレングリコールモノブチルエーテル(平均分子量2500、Aldrich社製)に変更した以外は実施例1と同様にして機能性粒子を合成し、同様の方法で評価した。その結果、未吸着の油の濃度は5ppm以下であった。また、機能性粒子は均一に分散していることが判明した。
Igepal CO-990(Aldrich社製)の代わりにポリブチレングリコールモノブチルエーテル(平均分子量3000、Aldrich社製)に変更した以外は実施例1と同様にして機能性粒子を合成し、同様の方法で評価した。その結果、未吸着の油の濃度は6ppm以下であった。また、機能性粒子は均一に分散していることが判明した。
ポリエチエングリコール(平均分子量3,000、Aldrich社製)をカルボン酸に酸化し、さらにチオニルクロリドを作用させてポリエチレングリコールの塩化物に変換した。これに乾燥した磁性体粒子を加えて磁性粒子の表面を修飾した。反応終了後、未反応のポリエチレングリコール誘導体をテトラヒドロフランで3回、超純水を用いて3回洗浄した。その後、実施例1と同様にして評価した。その結果、未吸着の油の濃度は約50ppmであった。但し、分散性は良好であった。
平均分子量8500のポリエチレングリコール(Aldrich社製)に変更した以外は比較例1と同様にして機能性粒子を合成し、同様の方法で評価した。その結果、未吸着の油の濃度は約52ppmであった。但し、分散性は良好であった。
Claims (9)
- 磁性体粒子と、
前記磁性体粒子の表面に付着した両親媒性の有機基と、
を具えることを特徴とする、機能性粒子。 - 前記有機基が
R1-(O-R2)n-OH (1)
(上記式中:R1は炭素原子数1〜30の置換もしくは非置換の炭化水素基、又は置換もしくは非置換の芳香族基あるいは複素芳香族基、R2はエチレン、プロピレン、ブチレンのいずれかひとつ、nは10〜500の数である)
で表わされることを特徴とする、請求項1に記載の機能性粒子。 - 前記有機基が
R3-Ar-(O-R2)n-OH (2)
(上記式中:R3は炭素原子数1〜30の置換もしくは非置換の炭化水素基、R2はエチレン、プロピレン、ブチレンのいずれかひとつ、Arは非置換の芳香族基または複素芳香族基、nは10〜500の数である)
で表わされることを特徴とする、請求項2に記載の機能性粒子。 - 前記有機基は、エステル結合により前記磁性体粒子の前記表面と結合していることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一に記載の機能性粒子。
- 磁性体粒子が強磁性又はフェリ磁性を呈することを特徴とする。請求項1〜4のいずれか一に記載の機能性粒子。
- 前記磁性体粒子の平均粒子径が0.1〜1000μmであることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一に記載の機能性粒子。
- 不純物を含んでなる水中に、請求項1〜6のいずれか一に記載の機能性粒子を浸漬及び分散させるステップと、
前記機能性粒子の表面に前記不純物が吸着した後、前記機能性粒子を、磁力を利用して前記水から分離するステップと、
を具えることを特徴とする、水処理方法。 - 前記水が工業排水であることを特徴とする、請求項7に記載の水処理方法。
- 前記機能性粒子を前記水から分離した後、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、アセトン、テトラヒドロフラン、n−ヘキサン、及びシクロヘキサンからなる群より選ばれる少なくとも一種の有機溶媒により洗浄して再生し、再度水処理に供するステップを具えることを特徴とする、請求項7又は8に記載の水処理方法。
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