温度昇降により水溶性ホウ素を分離する親水・疎水制御型ハイブリッド機能高分子の開発

开发亲水/疏水控制杂化功能聚合物，通过升高和降低温度分离水溶性硼

• 批准号: 22K05178
• 负责人: 岩月 聡史
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Konan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05178/
• 关键词: ホウ素; 温度感応性高分子; 分離技術; 回収技術; 検出技術; ハイブリッド機能材料; 分離・回収・検出技術; 環境調和技術

本研究は、科学技術を支える主要な元素である一方、排出規制物質でもあるホウ素化合物の環境にやさしい新たな分離回収技術の創出を目指すべく、水溶性ホウ素の化学吸着部位を温度感応性高分子に導入した『親水・疎水制御型ハイブリッド機能高分子』を開発し、主に温度昇降とろ過により水溶性ホウ素を効率的に分離回収するシステムを構築・提案することを主な目的としている。研究初年度となる今年度は、本研究のハイブリッド機能高分子の基本となる高分子の合成と温度感応性に関する検討を行った。具体的には、温度感応性高分子のユニットとして下限臨界共溶温度（LCST）を35℃付近に有するポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)（pNIPAAm）を、ホウ素の効果的な捕集と脱着に有効な機能部位としてキレート配位子のN-メチル-D-グルカミン（NMDG）を採用し、NMDGの導入に伴う高分子の親水性の向上、すなわちLCSTの低下を抑制するための疎水基としてスチレン（Sty）を導入したNIPAAm-NMDG-Sty共重合体を合成した。その結果、NMDG導入による高分子の親水効果よりも、Sty導入による疎水効果のほうが顕著に表れることがわかった。この結果は、温度感応性を保持するためSty導入量を少なく抑えてNMDGの導入量を増やすことができ、結果としてホウ素の化学吸着能を向上できることを示す極めて有用な知見である。今年度はNMDGとStyの導入比（仕込み比）を最適化するには至らなかったが、当初の想定以上にNMDG導入量を増加したハイブリッド機能高分子を開発できる可能性を見出せた点は特筆に値する。

这项研究旨在为硼化合物创造一种新的环境友好型分离和回收技术，硼化合物是支撑科学技术的主要元素，也是排放控制物质。该项目的主要目的是开发“混合功能聚合物”。 2013年推出的“亲水/疏水控制”，构建并提出了一种主要通过升温和过滤有效分离和回收水溶性硼的系统。在本财年，即我们研究的第一年，我们研究了聚合物的合成和温度敏感性，这些聚合物将构成本研究中使用的混合功能聚合物的基础。具体而言，聚（N-异丙基丙烯酰胺）（pNIPAAm）作为温度敏感聚合物单元，其临界溶液温度（LCST）约为35°C，可有效地作为螯合配体的收集和解吸。功能站点。 NIPAAm-NMDG-使用N-甲基-D-葡萄糖胺(NMDG)并引入苯乙烯(Sty)作为疏水基团，由于NMDG的引入而提高聚合物的亲水性，即抑制LCST的降低。合成了Sty共聚物。结果发现，引入Sty引起的疏水效应比引入NMDG引起的聚合物亲水效应更显着。该结果是极其有用的发现，表明可以增加NMDG的引入量，同时保持较低的Sty引入量以维持温度敏感性，结果，可以提高硼的化学吸附能力。尽管本财年我们未能优化NMDG和Sty的引入比例（制备比例），但值得注意的是，我们发现了开发NMDG引入量高于最初预期的混合功能聚合物的可能性。