JPH02191545A - 酸素吸脱着剤及びその製造方法 - Google Patents
酸素吸脱着剤及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、酸素吸脱着剤及びその製造方法に関し、特に
空気中の酸素を圧力または温度変動式等の吸着法により
分離する際の吸着剤として好適な酸素吸脱着剤及びその
製造方法に関するものである。
空気中の酸素を圧力または温度変動式等の吸着法により
分離する際の吸着剤として好適な酸素吸脱着剤及びその
製造方法に関するものである。
空気中の酸素を分離採取する際に、酸素あるいは窒素を
優先的に吸着する吸脱着剤を用い、圧力あるいは温度を
変動させて酸素を分離する圧力変動式空気分離方法(P
S A)あるいは温度変動式空気分離方法(T S
A)が知られている。上記吸脱着剤としては、窒素を優
先的に吸着する天然または合成ゼオライト、あるいは窒
素より酸素の方が吸着速度が速いカーボンモレキュラー
シーブス及びこれらを改良したものが用いられている。
優先的に吸着する吸脱着剤を用い、圧力あるいは温度を
変動させて酸素を分離する圧力変動式空気分離方法(P
S A)あるいは温度変動式空気分離方法(T S
A)が知られている。上記吸脱着剤としては、窒素を優
先的に吸着する天然または合成ゼオライト、あるいは窒
素より酸素の方が吸着速度が速いカーボンモレキュラー
シーブス及びこれらを改良したものが用いられている。
しかしながら上述のものでは、いずれも酸素及び窒素を
共に吸着するため、高純度の酸素を得ることが困難であ
り、高純度酸素を得るためには収率を犠牲にしなければ
ならながった。
共に吸着するため、高純度の酸素を得ることが困難であ
り、高純度酸素を得るためには収率を犠牲にしなければ
ならながった。
また酸素吸着能を有するものとして、各種の錯体が知ら
れているが、これらは通常室温以下の温度でないと酸素
と反応しない他、溶液状態では劣化するという問題があ
った。
れているが、これらは通常室温以下の温度でないと酸素
と反応しない他、溶液状態では劣化するという問題があ
った。
そこで本発明は、常温で酸素とのみ可逆的に反応し、繰
り返し使用しても劣化せず、高純度の酸素を高収率で、
かつ低動力原単位で得ることのできる酸素吸脱着剤及び
その製造方法を提供することを目的とする。
り返し使用しても劣化せず、高純度の酸素を高収率で、
かつ低動力原単位で得ることのできる酸素吸脱着剤及び
その製造方法を提供することを目的とする。
上記した目的を達成するために、本発明の酸素吸脱着剤
は、多孔質高分子樹脂中に軸配位子がイオン結合または
共有結合により分散固定され、該軸配位子に酸素吸着能
を有する錯体が配位結合により固定されていることを特
徴とする特に前記軸配位子は、酸素吸着能を有する錯体
に配位することにより、該錯体の酸素吸着能力が増加す
る軸配位子であることを特徴とするものである。
は、多孔質高分子樹脂中に軸配位子がイオン結合または
共有結合により分散固定され、該軸配位子に酸素吸着能
を有する錯体が配位結合により固定されていることを特
徴とする特に前記軸配位子は、酸素吸着能を有する錯体
に配位することにより、該錯体の酸素吸着能力が増加す
る軸配位子であることを特徴とするものである。
また本発明の酸素吸脱着剤の製造方法は、多孔質高分子
樹脂中に酸素吸着能を有する錯体を分散固定して上記酸
素吸脱着剤を製造するにあたり、まず第1に前記錯体が
配位結合し得る軸配位子を、予めイオン結合または共有
結合により前記多孔質高分子樹脂中に導入して分散固定
し、次いで該軸配位子に前記錯体を配位結合させること
、また第2に前記軸配位子が分散固定された多孔質高分
子樹脂を、前記錯体が極性溶媒に溶解した70〜130
℃の錯体溶液中に浸漬して、該錯体と前記軸配位子とを
配位結合させること、さらに第3に多孔質高分子樹脂中
に分散固定された前記軸配位子に、前記錯体を配位結合
させた後、前記多孔質高分子樹脂に物理吸着している錯
体を除去すること、そして第4に錯体が配位結合し得る
軸配位子を、イオン結合または共有結合により多孔質高
分子樹脂中に導入して分散固定し、次いで該軸配位子が
分散固定された多孔質高分子樹脂を、酸素吸着能を有す
る錯体を極性溶媒中に溶解させた錯体溶液中に浸漬し、
該錯体溶液を70〜130’Cの温度に加熱して前記多
孔質高分子樹脂を膨潤させることにより、該錯体と前記
軸配位子とを配位結合させ、その後、前記極性溶媒及び
前記多孔質高分子樹脂に物理吸着している錯体を除去す
ることを特徴とするものである。
樹脂中に酸素吸着能を有する錯体を分散固定して上記酸
素吸脱着剤を製造するにあたり、まず第1に前記錯体が
配位結合し得る軸配位子を、予めイオン結合または共有
結合により前記多孔質高分子樹脂中に導入して分散固定
し、次いで該軸配位子に前記錯体を配位結合させること
、また第2に前記軸配位子が分散固定された多孔質高分
子樹脂を、前記錯体が極性溶媒に溶解した70〜130
℃の錯体溶液中に浸漬して、該錯体と前記軸配位子とを
配位結合させること、さらに第3に多孔質高分子樹脂中
に分散固定された前記軸配位子に、前記錯体を配位結合
させた後、前記多孔質高分子樹脂に物理吸着している錯
体を除去すること、そして第4に錯体が配位結合し得る
軸配位子を、イオン結合または共有結合により多孔質高
分子樹脂中に導入して分散固定し、次いで該軸配位子が
分散固定された多孔質高分子樹脂を、酸素吸着能を有す
る錯体を極性溶媒中に溶解させた錯体溶液中に浸漬し、
該錯体溶液を70〜130’Cの温度に加熱して前記多
孔質高分子樹脂を膨潤させることにより、該錯体と前記
軸配位子とを配位結合させ、その後、前記極性溶媒及び
前記多孔質高分子樹脂に物理吸着している錯体を除去す
ることを特徴とするものである。
上記多孔質高分子樹脂は、酸素を選択的に吸脱着する錯
体を固定するための担体として用いられるものである。
体を固定するための担体として用いられるものである。
また上記軸配位子は、錯体の酸素吸着能を高めるために
用いられるものであるが、同時に錯体を前記多孔質高分
子樹脂に固定するための鎖としての役割も担っている。
用いられるものであるが、同時に錯体を前記多孔質高分
子樹脂に固定するための鎖としての役割も担っている。
これらは、上記多孔質高分子樹脂と軸配位子との間の結
合構造により各種のものを用いることができる。
合構造により各種のものを用いることができる。
まず上記軸配位子としては、ピリジン、イミダゾール、
アルキルアミンまたはそれらの誘導体であり、これらは
イオン結合あるいはビニル基等の官能基を有するものが
用いられる。
アルキルアミンまたはそれらの誘導体であり、これらは
イオン結合あるいはビニル基等の官能基を有するものが
用いられる。
この官能基は、軸配位子を多孔質高分子樹脂中に分散固
定させるために必要なもので、官能基としてイオン結合
を有する軸配位子としては、例えば、 3−メチル−1,1′ −ドデシルジイミダゾリウムア
イオダイド; 1−(3−アミノプロピル)イミダゾール塩酸塩;4−
ピリジンエタンスルホン酸ナトリウム;4−ピコリルア
ミン塩酸塩: 等を挙げることができる。
定させるために必要なもので、官能基としてイオン結合
を有する軸配位子としては、例えば、 3−メチル−1,1′ −ドデシルジイミダゾリウムア
イオダイド; 1−(3−アミノプロピル)イミダゾール塩酸塩;4−
ピリジンエタンスルホン酸ナトリウム;4−ピコリルア
ミン塩酸塩: 等を挙げることができる。
これらのイオン結合を有する軸配位子は、イミダゾール
またはピリジン基の窒素原子の孤立電子対が、錯体の中
心金属に供与されることにより錯体が配位するが、イオ
ン結合を有する部分が上記窒素原子に近い場合、上記窒
素原子の電子対供与性が弱められる。この結果、錯体の
酸素吸着能力もまた弱くなることがあるので、イミダゾ
ールまたはピリジンのイオン結合部分との間に、少なく
とも1つのアルキル炭素を有する構造のものが好ましく
、より好ましくはアルキル炭素が3つ以上、最も好まし
い構造のものはアルキル炭素数が10以上のものである
。
またはピリジン基の窒素原子の孤立電子対が、錯体の中
心金属に供与されることにより錯体が配位するが、イオ
ン結合を有する部分が上記窒素原子に近い場合、上記窒
素原子の電子対供与性が弱められる。この結果、錯体の
酸素吸着能力もまた弱くなることがあるので、イミダゾ
ールまたはピリジンのイオン結合部分との間に、少なく
とも1つのアルキル炭素を有する構造のものが好ましく
、より好ましくはアルキル炭素が3つ以上、最も好まし
い構造のものはアルキル炭素数が10以上のものである
。
官能基としてビニル基を有する軸配位子としては、例え
ば、 4−ビニルピリジン: 8−(イミダゾール−1−−イル)オクタツール・1−
ビニルイミダゾールニ ア 等を挙げることができる。
ば、 4−ビニルピリジン: 8−(イミダゾール−1−−イル)オクタツール・1−
ビニルイミダゾールニ ア 等を挙げることができる。
官能基として水酸基を有する軸配位子としては、例えば
、 4−(イミダゾール−1 イル)フェノール; 等を挙げることができる。
、 4−(イミダゾール−1 イル)フェノール; 等を挙げることができる。
官能基としてアミンを有する軸配位子としては、例えば
、 1−(3−アミノプロピル)イミダゾ−・ル;4−アミ
ノピリジン; 3−ピリジンプロパノール; 等を挙げることができる。
、 1−(3−アミノプロピル)イミダゾ−・ル;4−アミ
ノピリジン; 3−ピリジンプロパノール; 等を挙げることができる。
次に多孔質高分子樹脂としては、各種の樹脂を用いるこ
とができるが、例えば、官能基としてイオン結合を有す
る軸配位子を分散固定する多孔質高分子樹脂としては、
各種のイオン交換樹脂を利用することができる。
とができるが、例えば、官能基としてイオン結合を有す
る軸配位子を分散固定する多孔質高分子樹脂としては、
各種のイオン交換樹脂を利用することができる。
例えば、前記1−(3−アミノプロピル)イミダゾール
塩酸塩のように、イミダゾール基またはピリジン基がカ
チオン部にある場合には陽イオン交換樹脂を用い、前記
4−ピリジンエタンスルホン酸ナトリウムのように、ピ
リジン基またはイミダゾール基がアニオン部にある場合
には陰イオン交換樹脂を用いる。
塩酸塩のように、イミダゾール基またはピリジン基がカ
チオン部にある場合には陽イオン交換樹脂を用い、前記
4−ピリジンエタンスルホン酸ナトリウムのように、ピ
リジン基またはイミダゾール基がアニオン部にある場合
には陰イオン交換樹脂を用いる。
尚、陽イオン交換樹脂を用いる際には、該陽イオン交換
樹脂の官能基がナトリウム型のものを用いることが望ま
しい。この時、該樹脂の官能基がプロトン型の陽イオン
交換樹脂を用いると、反応後に樹脂中に残るプロトンが
錯体と反応して錯体を劣化させる虞がある。従ってプロ
トン型の陽イオン交換樹脂を用いる場合は、予め、Na
+などの陽イオンとイオン交換を行ってプロトン以外の
陽イオン型に変換することが望ましい。
樹脂の官能基がナトリウム型のものを用いることが望ま
しい。この時、該樹脂の官能基がプロトン型の陽イオン
交換樹脂を用いると、反応後に樹脂中に残るプロトンが
錯体と反応して錯体を劣化させる虞がある。従ってプロ
トン型の陽イオン交換樹脂を用いる場合は、予め、Na
+などの陽イオンとイオン交換を行ってプロトン以外の
陽イオン型に変換することが望ましい。
また軸配位子の官能基がビニル基である前記4−ビニル
ビリジン等の場合には、共有結合によりこれを固定する
。例えば、ビニル基を有する軸配位子とスチレン等のモ
ノマー等とを反応させて共重合体を合成することにより
、軸配位子が分散固定した多孔質高分子樹脂を得ること
ができる。この合成は、常法に従って容易に行うことが
できるが、ジビニルベンゼン等の架橋剤やアゾビスイソ
ブチロニトリル等の重合開始剤の他、ポリビニルアルコ
ール等の分散・懸濁安定化剤、アミルアルコール等の重
合体沈殿剤を加える必要がある。
ビリジン等の場合には、共有結合によりこれを固定する
。例えば、ビニル基を有する軸配位子とスチレン等のモ
ノマー等とを反応させて共重合体を合成することにより
、軸配位子が分散固定した多孔質高分子樹脂を得ること
ができる。この合成は、常法に従って容易に行うことが
できるが、ジビニルベンゼン等の架橋剤やアゾビスイソ
ブチロニトリル等の重合開始剤の他、ポリビニルアルコ
ール等の分散・懸濁安定化剤、アミルアルコール等の重
合体沈殿剤を加える必要がある。
官能基として水酸基またはアミンを有する軸配位子を分
散固定する多孔質高分子樹脂としては、スルフォン基を
有する陽イオン交換樹脂を利用することができる。この
種の樹脂を、例えば5塩化リンと処理すると、次式に従
って上記スルフォン基が塩化スルフォニルに変換される
。
散固定する多孔質高分子樹脂としては、スルフォン基を
有する陽イオン交換樹脂を利用することができる。この
種の樹脂を、例えば5塩化リンと処理すると、次式に従
って上記スルフォン基が塩化スルフォニルに変換される
。
PCl5 / POCl2
R−3o、 HR−3o2C
(上記式中、Rは樹脂を表す。)
この塩化スルフォニルは、水酸基またはアミンと容易に
反応するので、この反応により該軸配位子を上記陽イオ
ン交換樹脂中に分散固定することができる。例えば前記
8−(イミダゾール−1−イル)オクタツールの場合は
次式の反応により固定される。
反応するので、この反応により該軸配位子を上記陽イオ
ン交換樹脂中に分散固定することができる。例えば前記
8−(イミダゾール−1−イル)オクタツールの場合は
次式の反応により固定される。
(上記式中、Rは樹脂を表す。)
また前記1−(3−アミノプロピル)イミダゾールの場
合は、次式の反応により固定される。
合は、次式の反応により固定される。
子に含まれる官能基と反応できる官能基を有する多孔質
高分子樹脂であれば、どのような種類のものでも利用す
ることができる。
高分子樹脂であれば、どのような種類のものでも利用す
ることができる。
このように、予め軸配位子を分散固定した軸配位子含有
多孔質高分子樹脂の軸配位子に、酸素吸着能を有する錯
体を配位結合させて樹脂内に分散固定させる。
多孔質高分子樹脂の軸配位子に、酸素吸着能を有する錯
体を配位結合させて樹脂内に分散固定させる。
この酸素吸着能を有する錯体としては、一般に酸素担体
等として知られているものを使用することができ、上記
軸配位子含有多孔質高分子樹脂の軸配位子と配位結合を
行うことにより、常温、常圧近傍で酸素を可逆的に吸脱
着するものを選択する。この皿の酸素吸着能を有する錯
体としては、例えば、一般式; (上記式中、Rは樹脂を表す。) 多孔質高分子樹脂としては他に、一般に輔配位(上記式
中、R1、R2、R3はそれぞれ水素またはOCU、な
どのアルコキシ基またはCH,などのアルキル基または
フェニル基を示し、R4は水素またはメチル基またはフ
ェニル基を示し、R5 R6、R? 、R8はそれぞれ水素またはCH3などの
アルキル基またはフェニル基を示す。) で表される錯体、あるいは一般式; (上記式中、RI、R2はそれぞれ水素またはメチル基
またはフェニル基を示す。)で表される錯体、さらに一
般式; (上記式中、RIは水素またはフェニル基を示し、R2
は水素またはCH3などのアルキル基を示す。) で表される錯体等を挙げることができる。
等として知られているものを使用することができ、上記
軸配位子含有多孔質高分子樹脂の軸配位子と配位結合を
行うことにより、常温、常圧近傍で酸素を可逆的に吸脱
着するものを選択する。この皿の酸素吸着能を有する錯
体としては、例えば、一般式; (上記式中、Rは樹脂を表す。) 多孔質高分子樹脂としては他に、一般に輔配位(上記式
中、R1、R2、R3はそれぞれ水素またはOCU、な
どのアルコキシ基またはCH,などのアルキル基または
フェニル基を示し、R4は水素またはメチル基またはフ
ェニル基を示し、R5 R6、R? 、R8はそれぞれ水素またはCH3などの
アルキル基またはフェニル基を示す。) で表される錯体、あるいは一般式; (上記式中、RI、R2はそれぞれ水素またはメチル基
またはフェニル基を示す。)で表される錯体、さらに一
般式; (上記式中、RIは水素またはフェニル基を示し、R2
は水素またはCH3などのアルキル基を示す。) で表される錯体等を挙げることができる。
これらの錯体は、いずれも4配位構造のもので、通常6
配位構造で安定な形となるものである。従って、この錯
体の第5番目の配位座に前記軸配位子を配位させると、
第6番目の配位座の酸素吸着能が大きくなってここに酸
素が吸着する。
配位構造で安定な形となるものである。従って、この錯
体の第5番目の配位座に前記軸配位子を配位させると、
第6番目の配位座の酸素吸着能が大きくなってここに酸
素が吸着する。
この錯体としては、一般に、第5番目の配位座に前記軸
配位子が配位した時に、酸素吸着能を示す錯体であれば
、どのような種類のものでも用いることが可能であるが
、後述の極性溶媒への溶解度が0.1M以上のものを使
用することが好ましい。具体的には、(N、N’−ビス
(4−メトキシサリチルアルデヒド)ジメチルエチレン
ジアミン)コバルト; または(N、N’−ビス(4−メトキシサリチルアルデ
ヒド)テトラメチルエチレンジアミン)コバルト; 配位子と錯体とを接近させる必要がある。即ぢ、錯体を
多孔質高分子樹脂中で移動可能として樹脂内の軸配位子
に接触させる必要がある。
配位子が配位した時に、酸素吸着能を示す錯体であれば
、どのような種類のものでも用いることが可能であるが
、後述の極性溶媒への溶解度が0.1M以上のものを使
用することが好ましい。具体的には、(N、N’−ビス
(4−メトキシサリチルアルデヒド)ジメチルエチレン
ジアミン)コバルト; または(N、N’−ビス(4−メトキシサリチルアルデ
ヒド)テトラメチルエチレンジアミン)コバルト; 配位子と錯体とを接近させる必要がある。即ぢ、錯体を
多孔質高分子樹脂中で移動可能として樹脂内の軸配位子
に接触させる必要がある。
この両者の接触は、上記錯体を極性溶媒中に溶解させて
錯体溶液を調製し、該錯体溶液中に前記軸配位子含有多
孔質高分子樹脂を浸漬するとともに、該錯体溶液を50
〜150℃、好ましくは70〜130℃の温度に加熱し
て前記多孔質高分子樹脂を膨潤させることにより行うこ
とができる。
錯体溶液を調製し、該錯体溶液中に前記軸配位子含有多
孔質高分子樹脂を浸漬するとともに、該錯体溶液を50
〜150℃、好ましくは70〜130℃の温度に加熱し
て前記多孔質高分子樹脂を膨潤させることにより行うこ
とができる。
これにより、錯体が樹脂内を移動可能となり、樹脂内部
に固定された軸配位子と錯体との配位結合が可能となる
。
に固定された軸配位子と錯体との配位結合が可能となる
。
上記極性溶媒としては、例えば
γ−ブチロラクトン;
等を上げることができる。
上記錯体と軸配位子とを配位結合させるには、前記多孔
質高分子樹脂中に分散固定されている軸H,C−5−C
H。
質高分子樹脂中に分散固定されている軸H,C−5−C
H。
ジメチルホルムアミド;
(CH3) 2 N CH0
1−メチル−2−ピロリジノン(N−メチルピロリジノ
ン); スルホラン; 等を挙げることができるが、加熱中の極性溶媒の蒸発ロ
スを少なくするためには、沸点の高いものを用いること
が好ましい。
ン); スルホラン; 等を挙げることができるが、加熱中の極性溶媒の蒸発ロ
スを少なくするためには、沸点の高いものを用いること
が好ましい。
また錯体溶液を加熱するため、該錯体溶液中に溶存する
酸素により錯体の三量化反応が生じ、錯体の酸素吸着能
を失活させる虞がある。そこで軸配位子含有多孔質高分
子樹脂を錯体溶液に浸漬して加熱する際には、アルゴン
ガス等の不活性ガスのバブリング等により溶液中を無酸
素状態とすることが好ましい。
酸素により錯体の三量化反応が生じ、錯体の酸素吸着能
を失活させる虞がある。そこで軸配位子含有多孔質高分
子樹脂を錯体溶液に浸漬して加熱する際には、アルゴン
ガス等の不活性ガスのバブリング等により溶液中を無酸
素状態とすることが好ましい。
この時、錯体溶液の加熱温度が70℃未満の場合は、多
孔質高分子樹脂の膨潤が不十分で軸配位子と錯体との配
位結合を十分に行うことが困難であり、また加熱温度が
130℃を超えると、錯体の分解が起きたり、極性溶媒
の蒸発ロスが多くなり、さらに加熱源のエネルギーの無
駄となる。
孔質高分子樹脂の膨潤が不十分で軸配位子と錯体との配
位結合を十分に行うことが困難であり、また加熱温度が
130℃を超えると、錯体の分解が起きたり、極性溶媒
の蒸発ロスが多くなり、さらに加熱源のエネルギーの無
駄となる。
このように、錯体溶液を加熱して多孔質高分子樹脂中の
軸配位子と錯体とを配位結合させることにより、本発明
の酸素吸脱着剤を得ることができるが、このままの状態
では、軸配位子に配位しなかった錯体が物理吸着により
多孔質高分子樹脂内に残存している。この配位結合でき
なかった錯体は、酸素吸着能が弱いばかりでなく、酸素
の吸着分離を行う際に酸素が酸素吸脱着剤内で移動拡散
するのを阻害し、酸素吸脱着剤の性能を低下させる虞が
ある。
軸配位子と錯体とを配位結合させることにより、本発明
の酸素吸脱着剤を得ることができるが、このままの状態
では、軸配位子に配位しなかった錯体が物理吸着により
多孔質高分子樹脂内に残存している。この配位結合でき
なかった錯体は、酸素吸着能が弱いばかりでなく、酸素
の吸着分離を行う際に酸素が酸素吸脱着剤内で移動拡散
するのを阻害し、酸素吸脱着剤の性能を低下させる虞が
ある。
そのため、上記配位結合を行った後に、多孔質高分子樹
脂内に物理吸着により残存している錯体を除去すること
が好ましい。この錯体の除去は、得られた酸素吸脱着剤
を錯体溶液から分離し、アセトン等の適宜な溶媒で洗浄
することにより行うことができる。
脂内に物理吸着により残存している錯体を除去すること
が好ましい。この錯体の除去は、得られた酸素吸脱着剤
を錯体溶液から分離し、アセトン等の適宜な溶媒で洗浄
することにより行うことができる。
そして洗浄後の酸素吸脱着剤を真空乾燥等で乾燥させる
ことにより、得られる酸素吸脱着剤中に含まれる極性溶
媒や上記洗浄用溶媒が除去され、膨潤していた樹脂が元
の状態にまで収縮し、酸素吸着能を有する錯体が多孔質
高分子樹脂中に分散固定された酸素吸脱着剤を得ること
ができる。
ことにより、得られる酸素吸脱着剤中に含まれる極性溶
媒や上記洗浄用溶媒が除去され、膨潤していた樹脂が元
の状態にまで収縮し、酸素吸着能を有する錯体が多孔質
高分子樹脂中に分散固定された酸素吸脱着剤を得ること
ができる。
尚、これらの官能基を含む軸配位子、多孔質高分子樹脂
、錯体は、例として挙げたもので本発明の範囲を限定す
るものではなく、条件により様々なものを用いることが
できる。
、錯体は、例として挙げたもので本発明の範囲を限定す
るものではなく、条件により様々なものを用いることが
できる。
前記例示した錯体が単独で溶液中にある場合は、25℃
前後の常温付近では、通常、酸素分離ができる程の酸素
吸着能を示さない。さらに、三量化反応として知られる
劣化が生じる。
前後の常温付近では、通常、酸素分離ができる程の酸素
吸着能を示さない。さらに、三量化反応として知られる
劣化が生じる。
しかし、本発明の酸素吸脱着剤では、錯体が高分子樹脂
中に分散固定されているため、錯体の熱振動が抑制され
、その結果、錯体が低温下に置かれた状態となり、常温
でも酸素分離できる程の十分な酸素吸着能を示す。更に
、分散固定されているため三量化反応が防止され、錯体
の劣化がなくなる。
中に分散固定されているため、錯体の熱振動が抑制され
、その結果、錯体が低温下に置かれた状態となり、常温
でも酸素分離できる程の十分な酸素吸着能を示す。更に
、分散固定されているため三量化反応が防止され、錯体
の劣化がなくなる。
この酸素吸脱着剤は、酸素を吸着後に加熱あるいは減圧
することにより、容易に酸素を脱着・放出し、繰返し酸
素を吸着・脱着させることができる。
することにより、容易に酸素を脱着・放出し、繰返し酸
素を吸着・脱着させることができる。
以下、本発明を、実施例及び比較例に基づいてさらに詳
細に説明する。
細に説明する。
実施例1
1.2−ジアミノ−2−メチルプロパン;(CH3)2
C(NH2)CH2NH24,41g (0,05モ
ル)をエタノール20m1に溶解した温度90℃の溶液
に、4−メトキシサリチルアルデヒド; CHO OCH3 15,22g (0,05モル)を加えて反応させ、ビ
ス(4−メトキシサリチルアルデヒド)ジメチルエチレ
ンジアミン; の黄色溶液を得た。
C(NH2)CH2NH24,41g (0,05モ
ル)をエタノール20m1に溶解した温度90℃の溶液
に、4−メトキシサリチルアルデヒド; CHO OCH3 15,22g (0,05モル)を加えて反応させ、ビ
ス(4−メトキシサリチルアルデヒド)ジメチルエチレ
ンジアミン; の黄色溶液を得た。
これに酢酸コバルト四水和物12.45g (0゜05
モル)の水溶液を投入して暗燈色の沈澱物を得た。これ
を放冷して吸引濾過後に真空乾燥を行い、酸素吸着能を
有する錯体; (N、N’−ビス(4−メトキシサリチルアルデヒド)
ジメチルエチレンジアミン)コバルト(以下、Co (
4−MeO5a 1)Dmenという)23gを得た(
収率的85%)。
モル)の水溶液を投入して暗燈色の沈澱物を得た。これ
を放冷して吸引濾過後に真空乾燥を行い、酸素吸着能を
有する錯体; (N、N’−ビス(4−メトキシサリチルアルデヒド)
ジメチルエチレンジアミン)コバルト(以下、Co (
4−MeO5a 1)Dmenという)23gを得た(
収率的85%)。
この様に合成したCo (4−MeO3a l)Dme
nd、3zをγ−ブチロラクトン10m1に溶解させ、
0.072回錯体溶液とした。この錯体溶液に、4−ビ
ニルピリジンとスチレンとを常法により共重合させた径
約1mm+の多孔質共重合体粒状樹脂2g(乾燥重量)
を無酸素下で浸漬し、90℃に加熱してアルゴンガス気
流下で4時間還流した。
nd、3zをγ−ブチロラクトン10m1に溶解させ、
0.072回錯体溶液とした。この錯体溶液に、4−ビ
ニルピリジンとスチレンとを常法により共重合させた径
約1mm+の多孔質共重合体粒状樹脂2g(乾燥重量)
を無酸素下で浸漬し、90℃に加熱してアルゴンガス気
流下で4時間還流した。
放冷後、錯体溶液と樹脂とを分離し、樹脂をアセトンで
洗浄して物理吸着している錯体を除去し、最後に80℃
で15時間真空乾燥を行い、多孔質共重合体粒状樹脂中
にCo (4−Me OS a 1)Dmenを分散固
定した酸素吸脱着剤1.7gを得た。
洗浄して物理吸着している錯体を除去し、最後に80℃
で15時間真空乾燥を行い、多孔質共重合体粒状樹脂中
にCo (4−Me OS a 1)Dmenを分散固
定した酸素吸脱着剤1.7gを得た。
得られた酸素吸脱着剤における酸素及び窒素ガスの吸着
量を電子天秤で重量法により測定した。
量を電子天秤で重量法により測定した。
その結果、窒素ガスの吸着量は測定不可能な程少なかっ
たが、酸素ガスについては図に示す吸着能を得た。尚、
4−ビニルピリジンとスチレンとからなる多孔質共重合
体粒状樹脂は、酸素及び窒素ガスの吸着能を有していな
い。
たが、酸素ガスについては図に示す吸着能を得た。尚、
4−ビニルピリジンとスチレンとからなる多孔質共重合
体粒状樹脂は、酸素及び窒素ガスの吸着能を有していな
い。
比較例
錯体溶液を加熱せずに常温で処理した以外は、上記実施
例1と同様に操作を行ったところ、得られた樹脂の酸素
ガスに対する吸着能は、ごく低い値であった。
例1と同様に操作を行ったところ、得られた樹脂の酸素
ガスに対する吸着能は、ごく低い値であった。
実施例2
常法に従いスズC3C50Oを触媒として、2.3−ジ
メチル−2,3−ジニトロブタン:(CHi ) 2
C(NOx ) C(CH3) 2 N0230gを3
7%塩酸水溶液で処理してテトラメチルエチレンジアミ
ン; (CH3)2 CCNH2)C(CH3)2 NH21
0,9gを得た(収率55%)。
メチル−2,3−ジニトロブタン:(CHi ) 2
C(NOx ) C(CH3) 2 N0230gを3
7%塩酸水溶液で処理してテトラメチルエチレンジアミ
ン; (CH3)2 CCNH2)C(CH3)2 NH21
0,9gを得た(収率55%)。
これを、実施例1と同様の手順で、4−メトキシサリチ
ルアルデヒド15.22g、及び酢酸コバルト四水和物
12.45gと反応させて、酸素吸着能を有する錯体(
N、N’−ビス(4−メトキシサリチルアルデヒド)テ
トラメチルエチレンジアミン)コバルト(以下、Co(
4−Messal)Tmenという)17.6gを得た
(収率80%)。
ルアルデヒド15.22g、及び酢酸コバルト四水和物
12.45gと反応させて、酸素吸着能を有する錯体(
N、N’−ビス(4−メトキシサリチルアルデヒド)テ
トラメチルエチレンジアミン)コバルト(以下、Co(
4−Messal)Tmenという)17.6gを得た
(収率80%)。
このように合成したCo (4−MeO8a 1)Tm
enO,88gを1−メチル−2−ピロリジノン5.0
mlに溶解させ、0.40g錯体溶液とした。
enO,88gを1−メチル−2−ピロリジノン5.0
mlに溶解させ、0.40g錯体溶液とした。
以下、実施例1と同様の手順で4−ビニルピリジンとス
チレンの多孔質共重合体の粒状樹脂1g(乾燥重量)中
にCo (4−MeO3a l)Tmenを分散固定し
、酸素吸脱着剤0.8gを得た。
チレンの多孔質共重合体の粒状樹脂1g(乾燥重量)中
にCo (4−MeO3a l)Tmenを分散固定し
、酸素吸脱着剤0.8gを得た。
得られた酸素吸脱着剤の酸素ガス吸脱着量を電子天秤を
用いて測定した。この測定では温度を一20℃から+5
0℃の間で変動させ、温度変化に基づく酸素吸脱着量を
測定した。
用いて測定した。この測定では温度を一20℃から+5
0℃の間で変動させ、温度変化に基づく酸素吸脱着量を
測定した。
その結果、酸素分圧が500 TorrO時、酸素吸脱
着量は、粒状樹脂1g当り0.811+gであった。
着量は、粒状樹脂1g当り0.811+gであった。
この温度変動式酸素吸脱着テストを200回繰り返した
が、酸素吸脱着量は変らなかった。
が、酸素吸脱着量は変らなかった。
実施例3
まず、常法により1,1′−ドデカメチレンジイミダゾ
ール; を合成し、この〕、〕1′−ドデカメチレンジイミダゾ
ール227g (7゜50X10−3モル)のトルエン
溶液(200ml)に、ヨードメタン5゜38g (3
,75X10−’モル)のトルエン溶液50m1を滴下
し、50℃で一晩反応させた後、0茶の固体を濾別し、
トルエンで洗浄した。次いて100℃で真空乾燥して、
軸配位子となる3−メチル−1,1′−ドデシルジイミ
ダゾリウムアイオダイド1.5.、Ogを得た(収率9
0%)。
ール; を合成し、この〕、〕1′−ドデカメチレンジイミダゾ
ール227g (7゜50X10−3モル)のトルエン
溶液(200ml)に、ヨードメタン5゜38g (3
,75X10−’モル)のトルエン溶液50m1を滴下
し、50℃で一晩反応させた後、0茶の固体を濾別し、
トルエンで洗浄した。次いて100℃で真空乾燥して、
軸配位子となる3−メチル−1,1′−ドデシルジイミ
ダゾリウムアイオダイド1.5.、Ogを得た(収率9
0%)。
一方、プロトン型の陽イオン交換樹脂、商品名アンバー
リスト(15)(東京有機化学工業■製)]、 Ogを
、100当量(176g )の水酸化ナトリウムと蒸留
水下でイオン交換させてナトリウム型の陽イオン交換樹
脂を得た。次いでこのナトリウム型の陽イオン交換樹脂
0.5gを、2.5当量(3,47g)の前記3−メチ
ル−1,1′ドデシルジイミダゾリウムアイオダイドと
蒸留水下でイオン交換させた。濾液のNaイオン濃度測
定から、イオン交換率は48%であった。
リスト(15)(東京有機化学工業■製)]、 Ogを
、100当量(176g )の水酸化ナトリウムと蒸留
水下でイオン交換させてナトリウム型の陽イオン交換樹
脂を得た。次いでこのナトリウム型の陽イオン交換樹脂
0.5gを、2.5当量(3,47g)の前記3−メチ
ル−1,1′ドデシルジイミダゾリウムアイオダイドと
蒸留水下でイオン交換させた。濾液のNaイオン濃度測
定から、イオン交換率は48%であった。
そして、前記実施例2で合成した(Co(4−MeOS
a 1)Tmenl、324gを1−メチル−2−ピロ
リジノン10m1に溶解し、0.30M錯体溶液を調整
した。この錯体溶液に、上記軸配位子を導入したイオン
交換樹脂0.5gをアルゴンガス下で浸漬し、100℃
で3日間還流した。
a 1)Tmenl、324gを1−メチル−2−ピロ
リジノン10m1に溶解し、0.30M錯体溶液を調整
した。この錯体溶液に、上記軸配位子を導入したイオン
交換樹脂0.5gをアルゴンガス下で浸漬し、100℃
で3日間還流した。
以下実施例1と同様の手順でイオン交換樹脂にCo (
4−MeOSa 1)Tmenを包埋した酸素吸脱着剤
を得た。
4−MeOSa 1)Tmenを包埋した酸素吸脱着剤
を得た。
得られた酸素吸脱着剤における酸素ガス吸着量を測定し
た結果、酸素分圧300 Torr、吸着温度25℃の
時、樹脂1g当り15.3mgの酸素吸着を示した。
た結果、酸素分圧300 Torr、吸着温度25℃の
時、樹脂1g当り15.3mgの酸素吸着を示した。
実施例4
実施例3で用いた陽イオン交換樹脂20gを乾燥後、五
塩化リン125g/オキシ塩化リン250gの混合溶媒
中に投入し、窒素下100〜110℃で48時間反応さ
せ、塩化スルフォニル型の陽イオン交換樹脂に変換した
。
塩化リン125g/オキシ塩化リン250gの混合溶媒
中に投入し、窒素下100〜110℃で48時間反応さ
せ、塩化スルフォニル型の陽イオン交換樹脂に変換した
。
次に常法により、8−(イミダゾール−1−イル)オク
タツールを合成し、得られた8−(イミダゾール−1−
イル)オクタツール7gを1−メチル−2−ピロリジノ
ン中に溶解し、前記の塩化スルフォニル型樹脂2.Og
に窒素下0℃で滴下後、80℃で3時間反応させ、8−
(イミダゾール−1−イル)オクタツールを共有結合に
より、樹脂中に分散固定させた。
タツールを合成し、得られた8−(イミダゾール−1−
イル)オクタツール7gを1−メチル−2−ピロリジノ
ン中に溶解し、前記の塩化スルフォニル型樹脂2.Og
に窒素下0℃で滴下後、80℃で3時間反応させ、8−
(イミダゾール−1−イル)オクタツールを共有結合に
より、樹脂中に分散固定させた。
そして、前記実施例2で合成した錯体Co(4−M e
OS a 1 ) T m e nを1−メチル−2
−ピロリジノンに溶解し、錯体の0.3M溶液を調整し
た。この溶液中に、前記軸配位子を分散固定させたイオ
ン交換樹脂2gを浸漬し、アルゴンガス雰囲気下、10
0℃で24時間還流を行った。
OS a 1 ) T m e nを1−メチル−2
−ピロリジノンに溶解し、錯体の0.3M溶液を調整し
た。この溶液中に、前記軸配位子を分散固定させたイオ
ン交換樹脂2gを浸漬し、アルゴンガス雰囲気下、10
0℃で24時間還流を行った。
以下、実施例1と同様の手順でイオン交換樹脂にCo
(4−MeOSa l)Tmenを包埋した酸素吸脱着
剤を得た。
(4−MeOSa l)Tmenを包埋した酸素吸脱着
剤を得た。
得られた酸素吸脱着剤における酸素ガスの吸着量を測定
した結果、酸素分圧300 Torr、吸着温度25℃
の時、樹脂1g当たり7.62mgの酸素吸着量を示し
た。
した結果、酸素分圧300 Torr、吸着温度25℃
の時、樹脂1g当たり7.62mgの酸素吸着量を示し
た。
以上説明したように、本発明の酸素吸脱着剤は、酸素を
可逆的に吸脱着する錯体が、樹脂中に分散固定された軸
配位子に配位結合して分散固定されているので、大量の
錯体を樹脂中に保持させることができるとともに、錯体
の酸素吸着能を向上させることができる。また錯体がそ
れぞれ軸配位子に固定されているため、錯体の三量化反
応による劣化を受けず、長期に亘って優れた酸素吸着能
を維持することができる。さらに酸素のみを吸脱着する
ものであるから、PSAあるいはTSAの吸着剤として
用いることにより、高純度の酸素を高収率で得ることが
可能となり、動力原単位を低減させることができる。
可逆的に吸脱着する錯体が、樹脂中に分散固定された軸
配位子に配位結合して分散固定されているので、大量の
錯体を樹脂中に保持させることができるとともに、錯体
の酸素吸着能を向上させることができる。また錯体がそ
れぞれ軸配位子に固定されているため、錯体の三量化反
応による劣化を受けず、長期に亘って優れた酸素吸着能
を維持することができる。さらに酸素のみを吸脱着する
ものであるから、PSAあるいはTSAの吸着剤として
用いることにより、高純度の酸素を高収率で得ることが
可能となり、動力原単位を低減させることができる。
また酸素吸脱着剤を製造するにあたり、錯体が配位結合
し得る軸配位子を、予め多孔質高分子樹脂中に分散固定
し、該軸配位子に酸素吸着能を有する錯体を配位結合さ
せることより、大量の錯体を容易に分散固定させること
ができる。
し得る軸配位子を、予め多孔質高分子樹脂中に分散固定
し、該軸配位子に酸素吸着能を有する錯体を配位結合さ
せることより、大量の錯体を容易に分散固定させること
ができる。
さらに樹脂中の軸配位子に酸素吸着能を有する錯体を配
位結合させる際に、極性溶媒に錯体を溶解させた錯体溶
液に樹脂を浸漬し、該錯体溶液を加熱することにより、
樹脂を膨潤させて錯体を樹脂の内部にまで移動させるこ
とができるので、錯体と軸配位子との配位結合を十分に
行わせることができる。
位結合させる際に、極性溶媒に錯体を溶解させた錯体溶
液に樹脂を浸漬し、該錯体溶液を加熱することにより、
樹脂を膨潤させて錯体を樹脂の内部にまで移動させるこ
とができるので、錯体と軸配位子との配位結合を十分に
行わせることができる。
そして酸素吸着能を有する錯体を配位結合により分散固
定した後にこの樹脂を洗浄し、配位結合せずに樹脂に物
理吸着している錯体を除去することにより、生成した酸
素吸脱着剤中の酸素の移動・拡散を円滑にすることがで
き、酸素吸着能をさらに向上させることができる。
定した後にこの樹脂を洗浄し、配位結合せずに樹脂に物
理吸着している錯体を除去することにより、生成した酸
素吸脱着剤中の酸素の移動・拡散を円滑にすることがで
き、酸素吸着能をさらに向上させることができる。
図は実施例1において製造した酸素吸脱着剤の酸素吸着
能を示すものである。 O2帳鴫量(mg/g) ■
能を示すものである。 O2帳鴫量(mg/g) ■
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、多孔質高分子樹脂中に軸配位子がイオン結合または
共有結合により分散固定され、該軸配位子に酸素吸着能
を有する錯体が配位結合により固定されていることを特
徴とする酸素吸脱着剤。 2、前記軸配位子は、酸素吸着能を有する錯体に配位す
ることにより、該錯体の酸素吸着能力が増加する軸配位
子であることを特徴とする請求項1記載の酸素吸脱着剤
。 3、多孔質高分子樹脂中に酸素吸着能を有する錯体を分
散固定して酸素吸脱着剤を製造するにあたり、前記錯体
が配位結合し得る軸配位子を、予め前記多孔質高分子樹
脂中に導入してイオン結合または共有結合により分散固
定し、次いで該軸配位子に前記錯体を配位結合させるこ
とを特徴とする酸素吸脱着剤の製造方法。 4、多孔質高分子樹脂中に酸素吸着能を有する錯体を分
散固定して酸素吸脱着剤を製造するにあたり、前記錯体
を配位結合し得る軸配位子が分散固定された多孔質高分
子樹脂を、前記錯体が極性溶媒に溶解した70〜130
℃の錯体溶液中に浸漬して、該錯体と前記軸配位子とを
配位結合させることを特徴とする酸素吸脱着剤の製造方
法。 5、多孔質高分子樹脂中に酸素吸着能を有する錯体を分
散固定して酸素吸脱着剤を製造するにあたり、多孔質高
分子樹脂中に分散固定された、前記錯体を配位結合し得
る軸配位子に、前記錯体を配位結合させた後、前記多孔
質高分子樹脂に物理吸着している錯体を除去することを
特徴とする酸素吸脱着剤の製造方法。 6、錯体が配位結合し得る軸配位子を、イオン結合また
は共有結合により多孔質高分子樹脂中に導入して分散固
定し、次いで該軸配位子が分散固定された多孔質高分子
樹脂を、酸素吸着能を有する錯体を極性溶媒中に溶解さ
せた錯体溶液中に浸漬し、該錯体溶液を70〜130℃
の温度に加熱して前記多孔質高分子樹脂を膨潤させるこ
とにより、該錯体と前記軸配位子とを配位結合させ、そ
の後、前記極性溶媒及び前記多孔質高分子樹脂に物理吸
着している錯体を除去することを特徴とする酸素吸脱着
剤の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1010288A JP2934763B2 (ja) | 1989-01-19 | 1989-01-19 | 酸素吸脱着剤 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1010288A JP2934763B2 (ja) | 1989-01-19 | 1989-01-19 | 酸素吸脱着剤 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10156537A Division JP3084522B2 (ja) | 1998-06-05 | 1998-06-05 | 酸素吸脱着剤の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02191545A true JPH02191545A (ja) | 1990-07-27 |
JP2934763B2 JP2934763B2 (ja) | 1999-08-16 |
Family
ID=11746119
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1010288A Expired - Fee Related JP2934763B2 (ja) | 1989-01-19 | 1989-01-19 | 酸素吸脱着剤 |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2934763B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115869923A (zh) * | 2022-12-28 | 2023-03-31 | 威格科技(苏州)股份有限公司 | 一种吸氧材料及其制备方法及其制备的可同时吸附氧气和有机溶剂的吸附材料 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS53123392A (en) * | 1977-04-05 | 1978-10-27 | Hidetoshi Tsuchida | Gas adsorbent |
JPS5438287A (en) * | 1977-08-31 | 1979-03-22 | Hidetoshi Tsuchida | Gas adsorbent |
JPS5527028A (en) * | 1978-08-14 | 1980-02-26 | Hidetoshi Tsuchida | Adsorbent for gas |
JPS6393789A (ja) * | 1986-10-08 | 1988-04-25 | Agency Of Ind Science & Technol | シツフ塩基系金属錯体化合物及びそれからなる酸素吸収剤及び酸素分離膜 |
-
1989
- 1989-01-19 JP JP1010288A patent/JP2934763B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS53123392A (en) * | 1977-04-05 | 1978-10-27 | Hidetoshi Tsuchida | Gas adsorbent |
JPS5438287A (en) * | 1977-08-31 | 1979-03-22 | Hidetoshi Tsuchida | Gas adsorbent |
JPS5527028A (en) * | 1978-08-14 | 1980-02-26 | Hidetoshi Tsuchida | Adsorbent for gas |
JPS6393789A (ja) * | 1986-10-08 | 1988-04-25 | Agency Of Ind Science & Technol | シツフ塩基系金属錯体化合物及びそれからなる酸素吸収剤及び酸素分離膜 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115869923A (zh) * | 2022-12-28 | 2023-03-31 | 威格科技(苏州)股份有限公司 | 一种吸氧材料及其制备方法及其制备的可同时吸附氧气和有机溶剂的吸附材料 |
CN115869923B (zh) * | 2022-12-28 | 2024-03-22 | 威格科技(苏州)股份有限公司 | 一种吸氧材料及其制备方法及其制备的可同时吸附氧气和有机溶剂的吸附材料 |
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JP2934763B2 (ja) | 1999-08-16 |
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