[发明专利]具有金属螯合形成能力的纤维、其制法以及用该纤维的金属离子捕集法

说明书

本发明涉及一种具有形成金属螯合能力的纤维、其制法以及用该纤维的金属离子捕集法。该具有金属螯合能力的纤维具有既使在低pH值也能有选择地高效吸附例如在水中所存在微量的金属离子、特别是吸附铜、锌、镍、钴等金属离子的性能，可广泛有效地用于净化工业废水及饮用水等。

在工业废水等中含有各种有害的金属离子，从防止对环境污染出发，这些有害的金属离子有需要通过废水处理完全除去。而且，在这些有害的重金属离子中，有很多能有效利用的重金属如能分离和回收这些重金属并作为二次资源有效利用，则可收到一箭双雕的作用。

虽然至今在除去废水中有害金属离子或捕集有用金属离子中广泛利用离子交换树脂，但是还不能说已经得到了选择地吸附和分离低浓度的金属离子所满意的效果。

另外，在重金属离子之间形成螯合并且具有选择性地捕集这些重金属离子性质的螯合树脂对金属离子，特别是重金属离子具有优良的选择捕集性能，因此被利用水处理领域的重金属除去或捕集。但是，大多数螯合性树脂导入了亚氨基二乙酸骨架中，具有螯合形成的能力低，特别是在低pH值范围有缺乏选择吸附性的缺点。

并且，离子交换树脂或螯合形成性树脂是一种由二乙烯基苯等交联剂而得到刚直的三维结构的颗粒状物，向树脂内部的金属离子或再生剂的扩散速度慢，因此也存在处理效率低的问题。另外，由于不能再生而对一次性使用的物质焚烧处理困难，所以如何处理使用后的树脂也成了大问题。

为了克服这种颗粒状螯合形成性树脂的问题，特开平7-10925号提出了纤维状或者片状的螯合树脂。这种纤维状或片状的螯合树脂由于比表面积大，并在其表面存在作为金属离子吸附和解吸点的螯合性官能团，因此具有吸附和解吸效率高，并且也容易进行焚烧处理等很多优点。但是，这种纤维状或者片状的螯合性纤维制备方法烦杂，由于必须采用电离性射线，所以在设备上、安全性、制备成本等多方面存在问题。

为了解决上述已有技术的问题，本发明的目的是提供一种能用简单且安全的方法廉价制备的形成金属螯合性的纤维及其制法，并且提供一种利用该纤维的金属离子的捕集方法。

本发明能解决上述问题的一种具有螯合形成能力的纤维，其特征在于，至少纤维表面的分子具有下述通式〔1〕所表示的酰基作取代基，

式中，R₁、R₂、R₃为低级亚烷基、n为1-4的整数。

在上述本发明中，作为构成纤维的分子中最有代表性反应性管能团为羟基或者氨基、另外，在实施上述发明时，通过使由下述或所计算的所述酰基的取代率为10重量％以上，能得到捕集金属离子性能优越的形成金属螯合性纤维，

取代率(重量％)＝〔(反应后的纤维重量-反应前的纤维重量)/反应前的纤维重量〕×100。

作为用上述一通式〔1〕所表示的理想的酰基实例可列举氮川三乙酸、乙二胺四乙酸、二亚乙基三胺五乙酸等的残留基团、这些基团可以只一种导入纤维分子中，或者也可以导入二种以上基团。

所谓本发明的金属离子捕集法使用具有形成金属螯合能力的上述纤维来捕集水中的金属离子(有害重金属离子或有用金属离子)。另外，本发明的制法是提供一种能以简单的方法高效地制备上述有形成金属螯合能力的纤维的方法，其特征在于直接在构成纤维的分子反应性官能团上或者在构成纤维的分子上导入其他反应性官能团后，在该官能团上使用以下述通式〔2〕所表示的聚羧酸的酸酐反应，

式中，R₁、R₂、R₃为低级亚烷基(较理想的为C₁-C₃的亚烷基)、n为1-4的整数。

作为实际实施例该方法所用的理想的聚羧酸的酸酐，可列举氮川三乙酸酐、乙二胺四乙酸二酸酐、二亚乙基三胺五乙酸二酸酐，这些可单独使用，也可根据需要合用二种以上。

下面对附图进行简单的说明。

图1为表示用本发明的有形成金属螯合能力的纤维吸附实验结果的曲线图；

图2为表示用本发明的另一有形成金属螯合能力的纤维吸附实验结果的曲线图；

图3为表示已有的颗粒状形成金属螯合能力的树脂的吸附实验结果的曲线图；

图4为表示对比用本发明的形成螯合性纤维与过去的颗粒螯合形成性树脂的铜离子吸附穿透曲线的图解。