JP2013010082A - ヨウ素イオン吸着性化合物を担持したメソポーラスシリカおよびそれを用いたヨウ素イオンコレクターおよびヨウ素回収方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】有機シリコン化合物および界面活性剤から作製した高秩序化メソポーラスシリカ(HOMS)に、目標元素であるIを選択的に吸着するTK等のIイオン吸着性化合物を担持させる。Iイオン吸着性化合物を担持したHOMSを目標元素であるIが溶解された溶液と接触させ、目標元素であるIイオンを選択的にHOMSに担持されたIイオン吸着性化合物に吸着させる。目標元素であるIイオンを吸着したIイオン吸着性化合物を担持したHOMSを化学的処理し、目標元素であるIイオンをHOMSに担持されたIイオン吸着性化合物から遊離させ、目標元素であるIを回収する。Iイオンが遊離されたIイオン吸着性化合物を担持したHOMSは、再使用できる。このIイオン吸着性化合物を担持したHOMSはIコレクター・濃度検出センサー・放射性ヨウ素除去剤としても使用できる。
【選択図】図11
Description
2-mercaptopyriminidin-4-ol- 5,6
diamine (BSCPD)}、N,N`-ジサリチリデン−4−ニトロ−フェニレンデン{N,N-disalicylidene-4-nitro-phenylenedene
(DSNPD)}、3ナトリウム8−ヒドロキシピレン−1,3,6−3スルホン酸エステル(ピラニン){Trisodium
8-hydroxypyrene-1,3,6-trisulfonate (Pyranine)}、1,5−ジフェニルチオカルバゾン(ジチゾン){1,5-Diphenylthiocarbazone
(Dithizone)}、5−(4−ジメチルアミノベンジリデン)ロダニン{5-(4-Dimethylaminobenzylidene)rhodanine
(DMABR)}、アシッドレッド27(Acid Red27)、N,N,N',N'−テトラメチル−4,4'−ジアミノチオベンゾフェノン(N,N,N',N'-Tetramethyl-4,4'-diaminothiobenzophenone){Thiomichler’s Ketone (TK)}が挙げられる。これらのヨウ素イオン吸着性化合物をメソポーラスシリカに担持する。(たとえばこれらのヨウ素イオン吸着性化合物を総称してMCとして、MCを担持したメソポーラスシリカをHOM−MCと称する。)これらは単独でHOMSに担持しても良いし、複数組み合わせてHOMSに担持しても良い。
図1は、本発明のヨウ素回収システムを示す図である。まず、第1段階で高度に秩序化したメソポーラスシリカ(HOMシリカ(HOMS):High Ordered Mesoporous Silica、尚通常、HOMと言った場合、シリカ(Silica)は含まないが、本明細書等においてはHOMと記載した場合も、特に明記しない限りシリカ(Silica)も含むものとする。)を合成する。ここで、メソポーラスシリカとは、多孔質シリカの1種であり、メソポア領域と呼ばれる、2nmから50nmの領域の大きさのほぼ均一で規則的な直径の細孔(メソ孔)を有し、細孔の作るネットワークの様式(空間対称性)や製造方法等によって、様々な特性を有することが知られている多孔質物質群である。しかし、本特許出願においては、メソ孔よりも小さなマイクロ孔(2nm以下の細孔)やメソ孔よりも大きなマクロ孔(50nm以上の細孔)を有するポーラスシリカもメソポーラスシリカと呼ぶ。
(略称DSNPD)}以下レセプターDSNPDとも称する)の化合物がヨウ素イオンを選択的に優先的に吸着することを見出した。(レセプター(receptor)とは本来「受容体」という生物学的用語であるが、本出願では特定元素(ヨウ素)イオンを吸着する(ヨウ素)イオン吸着性化合物という意味でレセプターという用語を用いることもある。)
2-mercaptopyriminidin-4-ol- 5,6
diamine (BSCPD)}、3ナトリウム8−ヒドロキシピレン−1,3,6−3スルホン酸エステル(ピラニン){Trisodium 8-hydroxypyrene-1,3,6-trisulfonate (Pyranine)}、1,5−ジフェニルチオカルバゾン(ジチゾン){1,5-Diphenylthiocarbazone
(Dithizone)}、5-(4-ジメチルアミノベンジリデン)ロダニン{5-(4-Dimethylaminobenzylidene)rhodanine
(DMABR)}、アシッドレッド27(Acid Red27)、またはN,N,N',N'-テトラメチル-4,4'-ジアミノチオベンゾフェノン{Thiomichler’s Ketone (TK)}がある。これらのヨウ素イオン吸着性化合物のうちの1つまたは2以上の化合物をHOMSに担持して、所望の特性を有するHOMS−レセプターを作製することができる。これらの化合物はヨウ素(イオン)をその環状分子構造内および/または環状分子間の間に取り込んで、ヨウ素(イオン)を吸着(収集)する。ヨウ素イオンは金属イオンではない陰イオンであるが、これらの化合物はヨウ素(イオン)に対してキレートのように振る舞うので、広義のキレート化合物と考えることができる。これらのヨウ素イオン吸着性化合物は、ヨウ素と同じハロゲン族であるフッ素や塩素等を殆ど吸着しないし、他の陰イオンや陽イオン(アルカリ金属等の金属イオンを含む)も殆ど吸着しないので、極めて選択性が高い化合物である。ヨウ素(イオン)はこれらの化合物と共有接合して吸着(結合)されていると考えられる。
また、結晶構造の秩序性が高くBET比表面積が大きいポーラス(細孔)密度の大きなHOMシリカほど、多くのレセプターが規則的にHOMシリカの表面および細孔内壁に担持される。たとえば、好適には、立方晶構造Im3m、Pm3n、Fm3m、Ia3d、六方晶構造P6mなどの構造が広範囲に形成されたHOMシリカにレセプターDSNPD{(ヨウ素イオン)吸着性化合物}を吸着させる。
図2は、HOM1(立方晶Im3m)シリカ・モノリスの合成方法を示す図である。HOMシリカ・モノリスはコポリマー界面活性剤F108(EO141PO44EO141)を用いて瞬間直接鋳型法を採用することにより合成された。立方晶Im3m (HOM-1)ケージ状メソ細孔を持つメソポーラスシリカモノリスは、F108/オルトケイ酸テトラメチル(TMOS)混合相にドデカンをドデカン:F108:TMOS=1:2.8:4の比率で付加することによって形成されたマイクロエマルジョン相を使って作製された。
図3は、F108/TMOS比が50wt%でF108テンプレート(鋳型)のリオトロピックメソ相を使って合成された焼成シリカケージ状立方晶Im3mモノリス(HOM1)のX線回折(XRD)パターン(A)、窒素吸着/脱着等温線(B)、および透過電子顕微鏡(TEM)回折パターン(C、D、E)を示す。TEMパターンは{図3(C)}[100]、{図3(D)}[110]、および{図3(E)}[111]方向に沿って記録された。窒素吸着/脱着等温線{図図3(B)}において、DがHOM1の細孔サイズ(nm)、VpがHOM1の細孔体積(cm3/g)、SBETがHOM1のBET比表面積(m2/g)である。
<N,N`-ビス(サリチリジン)2−メルカプトピリミニジン−4−ol−5,6−ジアミン{N,N` Bis(salicylidine)
2-mercaptopyriminidin-4-ol- 5,6
diamine (BSCPD)}の作製>
図4は、BSCPDの合成方法および水溶液中に溶解したBSCPDにヨウ素を吸着させた場合のヨウ素との反応および、ヨウ素をBSCPDに吸着させた視覚化解析(色調変化)を示す図である。サリチルアルデヒド(salicylaldehyde)2モル、5,6-ジアミノ-2-メルカプトピリミジン-4-ol-(5,6-diamino-2-mercaptopyrimidin-4-ol)1モルおよび濃硫酸を2−3滴(または、p−トルエンスルホン酸少量)の反応によって、BSCPDが生成された。生じた混合液は還流下で6時間加熱された後、放置され室温で冷却された。冷却中に形成された固体は吸引ろ過により収集された。分離された黄色の生成物はジクロロメタン/メタノール(1/1)系から再結晶された。この固形物がBSCPDで、これを用いて液体中のヨウ素除去を調査した。図4に示すように、水溶液中のBSCPD水溶液にヨウ素を吸着させると、透明な黄色の水溶液が透明な褐色水溶液に変化する。ヨウ素は、金属イオン(陽イオン)ではなく、陰イオンであるが、BSCPDがキレート錯体であるように、ヨウ素(イオン)はBSCPDの環状分子構造(広義の錯体)の中に取り込まれる。
<N,N`-ジサリチリデン−4−ニトロ−フェニレンデン{N,N-disalicylidene-4-nitro-phenylenedene
(DSNPD)}の作製>
図5は、DSNPDの合成方法およびDSNPDを用いたヨウ素との反応を示す図である。ベンゼン溶媒中で2−ヒドロオキシベンザルデハイド(2-hydroxybenzaldehyde)および4−ニトロ−O−フェニルレンジアミン(4-nitro-O-phenylenediamine)に濃硫酸2−3滴を加えて反応させることにより、DSNPDが生成された。生じた混合液は還流下で6時間加熱された後、放置され室温で冷却された。冷却中に形成された固体は吸引ろ過により収集された。この固形物がDSNPDである。この後、この物質はジクロロメタン/メタノール(1/1)を用いて再結晶化された。DSNPDの作製後、水溶液中のDSNPDにヨウ素を吸着すると、図5の化学式に示すように、DSNPDの環状分子構造内にヨウ素(I)が取り込まれる。
<3ナトリウム8−ヒドロキシピレン−1,3,6−3スルホン酸塩(ピラニン){Trisodium
8-hydroxypyrene-1,3,6-trisulfonate
(Pyranine)}の作製>
図6は、ピラニンの化学式およびピラニンにヨウ素を吸着させたときの反応式および水溶液中におけるヨウ素吸着による視覚化解析(色調変化)を示す図である。透明な無色のピラニン水溶液がヨウ素の吸着(2000ppb)により透明な薄い黄色の溶液に変化した。図6の化学式に示すように、ピラニンの環状分子構造間にヨウ素(I)が取り込まれる。
<1,5−ジフェニルチオカルバゾン(ジチゾン){1,5-Diphenylthiocarbazone (Dithizone)}の作製>
図7は、ジチゾンの化学式およびジチゾンにヨウ素を吸着させたときの反応式および水溶液中におけるヨウ素吸着による視覚化解析(色調変化)を示す図である。透明な紺色のジチゾン水溶液は、2000ppb(2ppm)のヨウ素を吸着した後、透明な無色の液体に変化した。図7の化学式に示すように、ジチゾンの環状分子構造間にヨウ素(I)が取り込まれる。
<5-(4-ジメチルアミノベンジリデン)ロダニン{5-(4-Dimethylaminobenzylidene)rhodanine (DMABR)}の作製>
図8は、レセプターDMABRの化学式およびレセプターDMABRにヨウ素を吸着させたときの反応式および水溶液中におけるヨウ素吸着による視覚化解析(色調変化)を示す図である。黄色の透明のDMABR水溶液は、2000ppb(2ppm)のヨウ素を吸着した後、褐色の透明の液体に変化した。図8の化学式に示すように、DMABRの環状分子構造間にヨウ素(I)が取り込まれる。
<アシッドレッド27(Acid Red27)の作製>
図9は、レセプターAcid Red27の化学式およびレセプターAcid Red27にヨウ素を吸着させたときの反応式および水溶液中におけるヨウ素吸着による視覚化解析(色調変化)を示す図である。透明な赤褐色のAcid Red27の水溶液は、2000ppb(2ppm)のヨウ素を吸着した後、ピンク色の透明の液体に変化した。図9の化学式に示すように、Acid Red27の環状分子構造間にヨウ素(I)が取り込まれる。
<N,N,N',N'-テトラメチル-4,4'-ジアミノチオベンゾフェノン[チオミヒラーズケトン]{N,N,N',N'-Tetramethyl-4,4'-diaminothiobenzophenone
[Thiomichler’s Ketone (TK)]}の作製>
図10は、レセプターTKの化学式およびレセプターTKにヨウ素を吸着させたときの反応式および水溶液中におけるTKへのヨウ素吸着による固形物の視覚化解析(色調変化)を示す図である。TKをHOMに担持したHOM−TKコレクター(固形物)の色調は、2000ppb(2ppm)のヨウ素を吸着した後、緑色から紺色へ変化した。図10の化学式に示すように、TKの環状分子構造間にヨウ素(I)が取り込まれる。
図11は、HOM−TKコレクターの作製方法を示す図である。図11において、TKプローブを使ってHOM−プローブ材料を製造する方法が示されている。1.0gのHOM1が、丸形フラスコにおいて30mlのエタノール溶液に溶解された20mgのTK染料を含む溶液に添加され、これらの混合液は60℃で2時間回転しながら保持された。ロータリーエバポレーターに連結され、エタノールは60℃でゆっくりと真空引きされて取り除かれた。2時間以内に、粘性液体は有色のゲル状物質(固体生成物)へ変化し、丸形フラスコの形状と大きさになった。この物質を60〜65℃で5時間乾燥した。その後、この物質は温水洗浄され、乾燥した状態になるまで再び乾燥された。この物質がHOM−プローブ材料(HOM−TKコレクター)であり、種々の実験条件でヨウ素(I2)抽出に使われた。(尚、特定元素イオンを吸着(収集)するという意味で、プローブという用語も使用している。)尚、HOM−DSNPDコレクターの作製もHOM−TKコレクターと同様であるが、HOM−DSNPDコレクターの場合は、エタノール溶液ではなく、ジメチルホルムアミド{N,N-Dimethylformamide (DMF)}を用いた。
ヨウ素吸着(収集剤)剤(ヨウ素コレクター)を担持したHOM(HOM−ヨウ素プローブ)がどのような環境条件のときに最も効率的にヨウ素を吸着・収集するかを調査することは極めて重要なステップである。我々は、HOM−TKおよびDSNPDコレクターについてヨウ素吸着に関し最適環境条件の調査を行なった。
sulfonic acid (CAPS)}および2−(シクロヘキシルアミノ)エタン・スルホン酸{2-(cyclohexylamino) ethane sulfonic acid (CHES)}の混合液をpH7.0、9.5および11.0に関してそれぞれ使い、0.2MNaOHを用いてpH値を調整した。
Spectroscopy)によって調査し、吸光度スペクトルを取った。ヨウ素吸着を特に良く表す特定波長における吸光度を各固系材料についてプロットした。
図14は、ヨウ素の除去剤としてHOM1に担持したHOM1−TKプローブ(HOM−TK collector)を用いた場合のヨウ素イオン抽出方法の手順を示す図である。この手順に従って、ヨウ素イオンを最も良く吸着するpH2.0溶液中に様々な濃度(1ppb〜2ppm)のヨウ素イオンを添加し、適量の脱イオン水を加えて容積を20mlにした。その後、HOM1−TKを20mg加えて1時間攪拌し、固形材料が含まれた溶液をろ過した。この固形材料はヨウ素を吸着したHOM1TK−Iである。固形材料は紫外線可視分光スペクトル測定(UV-VIS-NIR Spectroscopy)によって調査され、吸光度スペクトルを取った。
HOMコレクターの大きな利点は、ヨウ素イオン抽出系でヨウ素イオンに対する選択性を持っていることである。従って、HOM1−TKコレクターは、図19に示すカチオンやアニオンのような活性な干渉成分からヨウ素イオン抽出の妨害を阻止することができる。実環境の廃水や環境においてヨウ素と共存する可能性がある多数の干渉成分が存在するので、多数のカチオンの存在の下で、HOM−TKコレクターのヨウ素イオン吸着に関する選択性を調査した。特定のpH条件2.0で、上述の抽出システムにおいて、高濃度の様々なカチオンの付加の効果を調査した。実験は室温(25℃)で行なわれ、2ppmヨウ素および各種の活性種をそれぞれ個別に添加し、全容積を20mlにした水溶液を用いた。この後、20mgのHOM−TKコレクターを添加し1時間攪拌した。攪拌後、溶液をろ過した後得られた固系材料は、紫外可視分光スペクトル法(UV-VIS-NIR Spectroscopy)を用いて定量解析された。
HOMコレクターの大きな利点は、ヨウ素イオン抽出系でヨウ素イオンに対する選択性を持っていることである。従って、HOM1−TKコレクターは、図20に示すアニオンのような活性な干渉成分からヨウ素イオン抽出の妨害を阻止することができる。廃水や環境においてヨウ素と共存する可能性がある多数の干渉成分の存在の下で、HOM−TKコレクターの選択性を調査した。特定のpH条件2.0で、上述の抽出システムにおいて、高濃度の様々なアニオン{ドデシル硫酸ナトリウム{sodium dodocylsulfate (SDS)}、臭化セチルトリメチルアンモニウム{Cetyl trimethylammonium bromide (CTAB)}、tartrate(酒石酸エステル)、citrate(クエン酸エステル)、 oxalate(シュウ酸エステル)、chloride(塩化物)、acetate(酢酸エステル)、nitrate(硝酸エステル)、sulfate(硫酸エステル)、および carbonate(炭酸エステル)}の付加の効果を調査した。また、比較として、ヨウ素イオン添加溶液および何も添加しない溶液も用意した。実験は室温(25℃)で行なわれ、2ppmヨウ素および各種の活性種をそれぞれ個別に添加し、全容積を20mlにした水溶液を用いた。この後、20mgのHOMコレクターを添加し1時間攪拌した。攪拌後、溶液をろ過した後得られた固形材料は、紫外可視分光スペクトル法(UV-VIS-NIR Spectroscopy)を用いて定量解析された。
pH5.2溶液を2ml取って、カチオン(Na+、 K+、Ca2+、Ce3+)、アニオン(Cl−、NO3 −、SO4 2−)およびヨウ素を付加して、その後必要量の水を加えてガラステストチューブで10mlにした。この多数イオン混合水溶液に関して、ヨウ素イオン濃度は4ppmであり、他のイオン濃度はi)各{NaCl、KCl、CaCl2 および Ce(NO3)3}において、4 ppmの Na+、K+、Ca2+、Ce3+、ii)各{NaCl、NaNO3、Na2SO4}において、4 ppmのCl−、NO3 −、SO4 2−である。その後、10mgのHOM−DSNPDコレクターを室温で1時間振りながら添加した。その後、水溶液をろ過し、UV−VIS−NIR分析用に固体材料を用いた。ろ過溶液のICP-OES分析(ICP発光分光分析)から、ろ過溶液中にはヨウ素は殆ど含まれておらず、ヨウ素以外の他のイオンであった。
ヨウ素を8ppm含む溶液にHOM−DSNPDコレクターを浸漬して8ppmのヨウ素を除去(抽出)しろ過した後、固体材料は、50mlビーカー中の20ml溶離水溶液(2.0MのHCl水溶液)に入れて、2時間攪拌された。この液をろ過して、固体材料とろ過液に分離した。図22は、2.0MHCl溶液によるHOM−DSNPDコレクターに吸着されたヨウ素(HOM−DSNPD−I)の溶離/逆抽出の色調変化および紫外可視分光スペクトル変化を示す図である。図22に示すように、HOM−DSNPDコレクターにヨウ素を吸着すると紫外可視分光スペクトルの吸光度は、250nm〜850nmの波長のすべてで増大する。特にヨウ素吸着を示す615nmのピークの増大が特徴的である。すなわち、HOM−DSNPDコレクターはHOM−DSNPD−Iに変化した。これをHClに接触(浸漬)することにより、紫外可視分光スペクトルの吸光度は250nm〜850nmの波長のすべてで低下し、特にヨウ素吸着を示す615nmのピークは消失してもとの(要素を吸着する前の)状態へ戻っている。すなわち、HOM−DSNPD−Iはヨウ素が分離してHOM−DSNPDに変化した。
ヨウ素を5ppm含む溶液にHOM−TKコレクターを浸漬して5ppmのヨウ素を除去(抽出)しろ過した後、固体材料は、50mlビーカー中の20ml溶離水溶液(0.025MのNaOH水溶液)に入れて、2時間攪拌された。この液をろ過して、固体材料とろ過液に分離した。図23は、0.025MのNaOH溶液によるHOM−TKコレクターに吸着されたヨウ素(HOM−TK−I)の溶離/逆抽出の色調変化を示す図である。図23に示すように、ヨウ素を吸着していないHOM-TKの色調は、緑色であるが、ヨウ素吸着(HOM−TK−I)によって紺色(5ppmI2)へと色調が変化する。さらにこれをNaOH溶液に浸漬すると元の色調(薄い緑色)へ戻る。紫外可視分光スペクトル測定データからも元の(ヨウ素を吸着していないHOM-TKの)スペクトルへ戻る。
ヨウ素イオン(濃度2ppm)および複数金属イオン((K+、Li+、Ca2+、Mg2+、Na+、Al3+、Cu2+、Ni2+、Mn2+、Zn2+、Co2+、Cd2+、Pd2+、Sr2+、Bi3+、およびMo6+)(濃度各2ppm)を含む水溶液にHOM−TKを浸漬して、そのろ過液に含まれる各イオンの濃度をICP-OES分析(ICP発光分光分析)を用いて測定し、さらに、ろ過後の固形材料(HOM−K−I)をNaOH溶液に浸漬してヨウ素を溶解し、その溶解液の各イオン濃度をICP-OES分析(ICP発光分光分析)を用いて測定した。図24は、複数イオンを含む溶液においてHOM−TKを浸漬する前後における各イオンの濃度の測定結果、およびHOM−TK−IからNaOH溶液によってヨウ素を溶離した後の溶液中の各イオンの濃度の測定結果を示す表である。
ヨウ素イオン(濃度4ppm)および複数イオン(Na+、K+、Ca2+、Ce2+、Cl−、NO3 −、SO4 2−)(濃度各4ppm)を含む水溶液にHOM−DSNPDを浸漬して、そのろ過液に含まれる各イオンの濃度をICP-OES分析(ICP発光分光分析)を用いて測定し、さらに、ろ過後の固形材料(HOM−DSNPD−I)をHCl溶液に浸漬してヨウ素を溶解し、その溶解液の各イオン濃度をICP-OES分析(ICP発光分光分析)を用いて測定した。図25は、複数イオンを含む溶液においてHOM−DSNPDを浸漬する前後における各イオンの濃度の測定結果、およびHOM−DSNPD−IからHCl溶液によってヨウ素を溶離した後の溶液中の各イオンの濃度の測定結果を示す表である。
Claims (21)
- 目標元素であるヨウ素を含む各種イオンが溶解された溶液(ヨウ素イオン溶解溶液)からヨウ素イオンを吸着するとともに吸着されたヨウ素イオンを遊離することが可能な、ヨウ素イオンを吸着するヨウ素イオン吸着性化合物を担持したメソポーラスシリカ。
- ヨウ素イオン吸着性化合物は目標元素であるヨウ素イオンを選択的に吸着可能な化合物であることを特徴とする、特許請求の範囲第1項に記載のメソポーラスシリカ。
- ヨウ素イオン吸着性化合物はキレート化合物であることを特徴とする、特許請求の範囲第2項に記載のメソポーラスシリカ。
- ヨウ素イオン吸着性化合物は、N,N`-ビス(サリチリジン)2−メルカプトピリミニジン−4−ol−5,6−ジアミン{N,N` Bis(salicylidine)
2-mercaptopyriminidin-4-ol- 5,6
diamine (BSCPD)}、N,N`-ジサリチリデン−4−ニトロ−フェニレンデン{N,N-disalicylidene-4-nitro-phenylenedene
(DSNPD)}、3ナトリウム8−ヒドロキシピレン−1,3,6−3スルホン酸エステル(ピラニン){Trisodium
8-hydroxypyrene-1,3,6-trisulfonate
(Pyranine)}、1,5−ジフェニルチオカルバゾン(ジチゾン){1,5-Diphenylthiocarbazone (Dithizone)}、5-(4-ジメチルアミノベンジリデン)ロダニン{5-(4-Dimethylaminobenzylidene)rhodanine (DMABR)}、アシッドレッド27(Acid Red27)、またはN,N,N',N'-テトラメチル-4,4'-ジアミノチオベンゾフェノン{Thiomichler’s Ketone (TK)}から選択された1または2以上の化合物であることを特徴とする、特許請求の範囲第3項に記載のメソポーラスシリカ。 - ヨウ素イオン吸着性化合物を担持したメソポーラスシリカを、目標元素であるヨウ素が最大に吸着されるpH値に調整されたヨウ素イオン溶解溶液と接触させ、メソポーラスシリカに吸着したヨウ素イオン吸着性化合物に目標元素であるヨウ素イオンを吸着させることを特徴とする、特許請求の範囲第1項〜第4項のいずれかの項に記載のメソポーラスシリカ。
- 前記DSNPDの場合には前記pH値は4.0〜7.0、好適には4.5〜6.0であり、前記TKの場合には前記pH値は0.1〜3.5、好適には0.5〜2.5であることを特徴とする、特許請求の範囲第5項に記載のメソポーラスシリカ。
- ヨウ素を吸着する前のヨウ素イオン吸着性化合物を担持したメソポーラスシリカの色調はヨウ素を吸着することにより変色し、さらにヨウ素を分離するともとの色調に戻ることを特徴とする、特許請求の範囲第1項〜第6項に記載のメソポーラスシリカ。
- 特許請求の範囲第1項〜第7項に記載のメソポーラスシリカを用いてヨウ素イオン溶解溶液からヨウ素を収集することを特徴とするヨウ素コレクター。
- ヨウ素イオン溶解溶液は放射性ヨウ素を含むことを特徴とする、特許請求の範囲第8項に記載のヨウ素コレクター。
- 目標元素であるヨウ素イオンを良く吸着するpH値に調整された、目標元素であるヨウ素イオンを含むヨウ素イオン溶解溶液に、ヨウ素イオン吸着性化合物を担持したメソポーラスシリカを接触させ、前記ヨウ素イオン吸着性化合物に目標元素であるヨウ素イオンを選択的に吸着する工程、
目標元素であるヨウ素イオンを吸着した前記ヨウ素イオン吸着性化合物から目標元素であるヨウ素イオンを遊離する工程
を含むことを特徴とするメソポーラスシリカを用いたヨウ素回収方法。 - ヨウ素イオン吸着性化合物をメソポーラスシリカに担持する工程をさらに含むことを特徴とする、特許請求の範囲第10項に記載のヨウ素回収方法。
- 比色法を用いてヨウ素イオン吸着性化合物を担持したメソポーラスシリカに吸着されたヨウ素イオンの濃度を判定する工程をさらに含むことを特徴とする、特許請求の範囲第10項または第11項に記載のヨウ素回収方法。
- ヨウ素イオン吸着性化合物を担持したメソポーラスシリカはリユースすることを特徴とする、特許請求の範囲第10項〜第12項のいずれかの項に記載のヨウ素回収方法。
- ヨウ素イオン吸着性化合物はキレート化合物であることを特徴とする、特許請求の範囲第10項〜第13項のいずれかの項に記載のヨウ素回収方法。
- ヨウ素イオン吸着性化合物は、N,N`-ビス(サリチリジン)2−メルカプトピリミニジン−4−ol−5,6−ジアミン{N,N` Bis(salicylidine)
2-mercaptopyriminidin-4-ol- 5,6
diamine (BSCPD)}、N,N`-ジサリチリデン−4−ニトロ−フェニレンデン{N,N-disalicylidene-4-nitro-phenylenedene
(DSNPD)}、3ナトリウム8−ヒドロキシピレン−1,3,6−3スルホン酸エステル(ピラニン){Trisodium
8-hydroxypyrene-1,3,6-trisulfonate
(Pyranine)}、1,5−ジフェニルチオカルバゾン(ジチゾン){1,5-Diphenylthiocarbazone (Dithizone)}、5-(4-ジメチルアミノベンジリデン)ロダニン{5-(4-Dimethylaminobenzylidene)rhodanine (DMABR)}、アシッドレッド27(Acid Red27)、またはN,N,N',N'-テトラメチル-4,4'-ジアミノチオベンゾフェノン{Thiomichler’s Ketone (TK)}から選択された1または2以上の化合物であることを特徴とする、特許請求の範囲第14項に記載のヨウ素回収方法。 - 前記DSNPDの場合には前記pH値は4.0〜7.0、好適には4.5〜6.0であり、前記TKの場合には前記pH値は0.1〜3.5、好適には0.5〜2.5であることを特徴とする、特許請求の範囲第15項に記載のヨウ素回収方法。
- 前記ヨウ素イオン吸着性化合物を担持したメソポーラスシリカがヨウ素イオンを吸着すると変色することを用いてヨウ素イオンを抽出すること、および/またはヨウ素イオンを吸着した前記メソポーラスシリカがヨウ素イオンを溶離すると変色し前記ヨウ素イオン吸着性化合物を担持したメソポーラスシリカに戻ることを用いてヨウ素イオンを分離することを特徴とする、特許請求の範囲第10項〜第16項のいずれかの項に記載のヨウ素回収方法。
- 高濃度の競合イオンの存在下でも低濃度のヨウ素イオンを収集し検出することができる、ヨウ素イオン吸着性化合物を担持したメソポーラスシリカをベースとした視覚コレクター。
- 比色法または紫外可視分光分析(UV-VIS-NIR
spectroscopy)を用いてヨウ素イオン濃度を決定するために使用することが可能な特許請求の範囲第18項に記載の視覚コレクター。 - 250nm〜900nmの波長を変えながらUV−VIS−NIR分光分析を適用することによってヨウ素イオンの濃度を決定するために、視覚的にまたは定性的に使用することが可能な特許請求の範囲第19項に記載の視覚コレクター。
- 請求項1〜7のいずれかの項に記載のメソポーラスシリカを用いたヨウ素除去フィルター。
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