JP3425992B2 - Analysis method - Google Patents
Analysis methodInfo
- Publication number
- JP3425992B2 JP3425992B2 JP08610193A JP8610193A JP3425992B2 JP 3425992 B2 JP3425992 B2 JP 3425992B2 JP 08610193 A JP08610193 A JP 08610193A JP 8610193 A JP8610193 A JP 8610193A JP 3425992 B2 JP3425992 B2 JP 3425992B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reaction
- carbon dioxide
- acid
- acrylamide
- polymer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アクリルアミド系重合
体溶液をホフマン分解反応する際に、生成する1級アミ
ノ基を定量的に分析する方法であり、より詳しくは紙力
増強剤や凝集剤としての用途があるアクリルアミド系重
合体のホフマン分解反応物を製造する際に、反応過程で
生じる炭酸イオンを検出することにより生成した1級ア
ミノ基を定量的に分析する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ビニルアミンはモノマーとしては極めて
不安定で実際には存在しないため、従来、ビニルアミン
系重合体を合成する方法としては、(1)アクリルアミ
ド系重合体をホフマン分解反応して製造する方法、
(2)N−ビニルホルムアミドあるいはN−ビニルアセ
トアミドを重合後加水分解して製造する方法などが知ら
れている。この中で、アミド基をアルカリ性条件下で次
亜ハロゲン酸と反応させるホフマン分解反応は、アミド
基から1級アミノ基を合成する簡便な方法であり、反応
が実質的に1段階で進行する点、及び使用する試薬類が
安価である点などから工業的に有利であり、広範囲に使
用されている。
【0003】アクリルアミド系重合体のホフマン分解反
応物(以後ホフマン分解PAM)の具体的用途として
は、紙力増強剤や濾水性向上剤などの製紙用薬品や、排
水処理に使用される凝集剤等があげられる。紙薬品や凝
集剤として使用されるこれらの重合体は、アクリルアミ
ド重合体中に1級アミノ基をもつために水溶液中でカチ
オン性を示し、負に帯電しているパルプ繊維や汚泥等に
吸着して凝集作用や紙力増強作用を発現する。
【0004】ホフマン分解PAMの性能を支配する因子
のひとつに、ホフマン分解反応により生成した1級アミ
ノ基量(カチオン化度で表す)があり、製品の品質を管
理する上で重要な指標となる。カチオン化度は一般的に
コロイド滴定法による測定が知られている。例えば、カ
チオン性のポリマーのカチオン化度を測定する場合に
は、一般的にトルイジンブルーを指示薬として、ポリビ
ニル硫酸カリウムの標準水溶液を滴定試薬として滴下し
ていき、青から赤紫への変色点を終点とする。この滴定
法は水溶性のカチオン性重合体のカチオン化度を測定す
る方法としては簡便であり、広範囲に利用されている
が、以下の欠点を有する。(1)塩類、特に多価イオン
の存在で妨害を受ける。(2)当量点ではポリマー複合
体の沈澱が生じる場合があり滴定が難しい。(3)分析
時の重合体濃度に影響を受け易い。
【0005】このような実情から、本発明者らはアクリ
ルアミド系重合体のホフマン分解反応を高温で短時間に
行い、製造直後に添加する方法や装置を考案し、保存安
定性に問題のあったホフマン分解PAMの実用化を検討
してきた。この装置は、ホフマン分解PAMを短時間
に、しかも連続的に製造した後、劣化反応が起こる前の
高活性を保った状態で直ちに製紙用薬剤あるいは凝集剤
などとして使用できるという、従来にない新規な使用方
法が可能になるため、ホフマン分解PAMの性能を10
0%引き出すことができるようになった。
【0006】このような、連続的にホフマン分解PAM
を製造して、製造直後に添加する装置では、生成するホ
フマン分解PAMの品質を連続的あるいは間欠的に管理
する必要が生じる。カチオン化度は性能を支配する重要
な因子であり、しかも、連続的製造装置では反応後短時
間に製品のカチオン化度を知る必要があり、応答の速い
分析方法が必要不可欠であった。従来使用されてきたコ
ロイド滴定法では、上述した測定法の欠点だけではな
く、作業性の悪さや滴定に時間を要するなどの問題があ
ることなどから、自動化をはかる場合においても問題が
あり、実用化の大きな障壁となっていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、アクリルア
ミド系重合体のホフマン分解反応により生成する1級ア
ミノ基を、連続的にかつ応答良く測定できる分析方法を
開発する点を課題とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、ホフマン
分解反応により生成する炭酸イオンに着目し、炭酸イオ
ン量を定量することにより、ホフマン分解反応で生成す
る1級アミノ基量を間接的に定量する方法が有効である
ことを見いだし本発明を完成した。
【0009】アクリルアミド系重合体のホフマン分解反
応は、アミド基から炭酸イオンが脱離して1級アミノ基
が生成する反応であるために、炭酸イオンを何らかの方
法で定量できれば、間接的にアミノ基を定量することが
できるものと考えられる。しかしながら、ホフマン分解
反応において生成した1級アミノ基は、反応中間体であ
るイソシアネート基等と副反応を起こして環状尿素結合
を形成するなど、必ずしも脱離した炭酸イオンと当量の
関係にあるわけではない。さらにいえば、それらの副反
応は反応温度や反応時間などに、当然影響を受けるもの
と考えられる。そこで本発明者らは、これらの点を勘案
して予め各温度における副反応の比率をカチオン化度測
定により求め、生成する炭酸イオン濃度を測定し、その
値に副反応比率から導き出される一定の係数を掛けるだ
けで生成アミノ基量に換算できることを見いだした。
【0010】即ち、本発明は、アミド系重合体溶液を、
pH10以上のアルカリ性領域下で次亜ハロゲン酸塩と
反応させ、反応に伴って生成する炭酸イオンを検出して
生成1級アミノ基量を定量する方法であって、炭酸ガス
電極を利用して、溶存する炭酸イオンを炭酸ガスとして
検出することを特徴とする、生成1級アミノ基の定量的
分析方法である。
【0011】以下、本発明を詳細に説明する。
【0012】本発明で使用されるアクリルアミド系重合
体は、アクリルアミド(または、メタクリルアミド)の
ホモポリマー、あるいはアクリルアミド(または、メタ
クリルアミド)と共重合可能な一種以上の不飽和単量体
との共重合体、更にはでんぷん等の水溶性重合体へのグ
ラフト共重合体を含み、少なくとも重合体中にアクリル
アミドユニットを含むものであればよい。
【0013】共重合可能な単量体としては、親水性単量
体、イオン性単量体、親油性単量体などがあげられ、そ
らら一種以上の単量体が適用できる。具体的には親水性
単量体として、例えばジアセトンアクリルアミド、N,Nー
ジメチルアクリルアミド、N,N −ジメチルメタクリルア
ミド、N−エチルメタクリルアミド、N−エチルアクリ
ルアミド、N,N −ジエチルアクリルアミド、N−プロピ
ルアクリルアミド、N−アクリロイルピロジリン、N−
アクリロイルピペリジン、N−アクリロイルモルホリ
ン、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシエチ
ルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、
ヒドロキシプロピルアクリレート、各種のメトキシポリ
エチレングリコール(メタ)アクリレート、N−ビニル
−2−ピロリドン等を上げることができる。
【0014】イオン性単量体としては、例えばアクリル
酸、メタクリル酸、ビニルスルホン酸、アリルスルホン
酸、メタリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、2−ア
クリルアミド−2−フェニルプロパンスルホン酸、2−
アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸等の酸
及びそれらの塩、N,Nージメチルアミノエチルメタクリレ
ート、N,N −ジエチルアミノエチルメタクリレート、N,
N −ジメチルアハノエチルアクリレート、N,N −ジメチ
ルアミノプロピルメタクリルアミド、N,N −ジメチルア
ミノプロピルアクリルアミド等のアミン及びそれらの塩
類をあげることができる。
【0015】親油性単量体としては、例えばN,N −ジ−
n−プロピルアクリルアミド、N−n−ブチルアクリル
アミド、N−n−ヘキシルアクリルアミド、N−n−ヘ
キシルメタクリルアミド、N−n−オクチルアクリルア
ミド、N−n−オクチルメタクリルアミド、N−tert−
オクチルアクリルアミド、N−ドデシルアクリルアミ
ド、N−n−ドデシルメタクリルアミド等のN−アルキ
ル(メタ)アクリルアミド誘導体、N,N −ジグリシジル
アクリルアミド、N,N −ジグリシジルメタクリルアミ
ド、N−(4−グリシドキシブチル)アクリルアミド、
N−(4−グリシドキシブチル)メタクリルアミド、N
−(5−グリシドキシベンチル)アクリルアミド、N−
(6−グリシドキシヘキシル)アクリルアミド等のN−
(ω−グリシドキシアルキル)(メタ)アクリルアミド
誘導体、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)
アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ラウリル
(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)ア
クリレート、グリシジル(メタ)アクリレート等の(メ
タ)アクリレート誘導体、アクリロニトリル、メタクリ
ロニトリル、酢酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデ
ン、エチレン、プロピレン、ブテン等のオレフィン類、
スチレン、ジビニルベンゼン、α−メチルスチレン、ブ
タジェン、イソブレン等をあげることができる。
【0016】共重合に供せられる不飽和単量体は、不飽
和単量体の種類、及びそれらの組み合わせにより異なり
一概には言えないが、概ね0〜50重量%の範囲にあ
る。
【0017】また、上記した単量体をグラフト共重合す
る不溶性重合体として、天然系および合成系いずれのも
のも使用できる。
【0018】天然系として各種由来のでんぷんおよび酸
化でんぷん、カルボキシルでんぷん、ジアルデヒトでん
ぷん、カチオン化でんぷん等の変生物、メチルセルロー
ス、エチルセルロース、カルボキシルメチルセルロー
ス、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導
体、アルギン酸、寒天、ペクチン、カラギーナン、デキ
ストラン、ブルラン、コンニャク、アラビヤゴム、カゼ
イン、ゼラチン等があげられる。
【0019】合成系としては、ポリビニルアルコール、
ポリビニルエーテル、ポリビニルピロリドリン、ポリエ
チレンイミン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレ
ングリコール、ポリマレイン酸共重合体、ポリアクリル
酸、ポリアクリルアミド等があげられる。上記した水溶
性重合体への前記した単量体の添加量は水溶性重合体基
準で 0.1〜10.0倍の範囲である。
【0020】本発明ではアクリルアミド系重合体に適用
するのが一般的であるが、ホフマン分解反応において炭
酸イオンが検出できる場合には他のアミド化合物につい
ても利用できうることは言うまでもない。
【0021】ホフマン分解反応はアクリルアミド系重合
体のアミド基に次亜ハロゲン酸塩をアルカリ性物質の共
存下に併用させて行うものであり、次亜ハロゲン酸とし
ては次亜塩素酸、次亜臭素酸、次亜ヨウ素酸があげられ
る。次亜塩素酸塩としては、次亜塩素酸の金属またはア
ルカリ土類金属塩があげられ、具体的には次亜塩素酸ナ
トリウム、次亜塩素酸カリウム、次亜塩素酸リチウム、
次亜塩素酸カルシウム、次亜塩素酸マグネシウム、次亜
塩素酸バリウム等がある。同様に次亜臭素酸塩及び次亜
ヨウ素酸塩でも次亜臭素酸塩及び次亜ヨウ素酸塩のアル
カリ金属またはアルカリ土類金属塩があげられる。一
方、アルカリ性物質としてはアルカリ金属水酸化物、ア
ルカリ土類金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩等があげ
られる。上記した物質のアクリルアミド系重合体に対す
る添加量は通常次亜ハロゲン酸では、アミド基に対して
0.05〜2.0モル、アルカリ性物質ではアミド基に対して
0.05〜4.0 モルである。その時のpHは概ね11〜14の範
囲にある。ただし、本発明では反応に伴って生成する炭
酸イオンの定量に関するものであり、本発明においてこ
れらの添加物質の使用範囲は特に制限はない。
【0022】次にアクリルアミド系重合体をホフマン分
解反応するときの温度は、0〜110℃の範囲で行う。反
応時間は反応温度に依存して、通常は 0℃では数時間〜
数十時間、20℃では2〜5時間、50℃では数秒〜数分、
80℃では1〜数十秒の範囲で行われ、本発明による分析
においてもこれらの条件範囲で反応を行うものを対象と
しているが、これらの条件から外れるものであっても、
あらかじめ反応条件を定めて検量線を作成すれば本発明
による分析方法を利用できる。
【0023】次に、生成する炭酸イオンの定量法である
が、従来より重量法、容量法、赤外線吸収法、その他等
が知られている。重量法については、(1)試料に一定
量の酸を加え発生する炭酸ガスをアルカリメータにて測
定する方法、(2)発生する炭酸ガスをカリ球、ソ−ダ
石灰管に吸収させ重量増加を測定する方法等がある。容
量法については、(1)ヘンベル法およびオルザット法
による気体容量法、(2)一定過剰のBa(OH)2 溶液を適
当なガス吸収装置にいれ、これに一定量の試料ガスを通
してBaCO3として固定し、未反応のBa(OH)2を HCl標準液
でフエノールフタレインを指示薬として逆滴定する中和
滴定法、(3)凝縮気化法等がある。赤外線吸収法は、
炭酸イオン、炭酸ガスが赤外線を吸収することを利用し
た方法である。その他導電率測定法、ガスクロ測定法等
により定量分析が可能である。
【0024】本発明者らは上記した点に鑑み種々の炭酸
ガスの定量法を鋭意検討した結果、(1)炭酸ガス電極
を利用する方法は、溶存する炭酸ガスを液中あるいは気
相中で検出する、簡便かつ選択性に優れた方法であり、
この方法を利用するのがより好ましいことを見いだし
た。
【0025】炭酸ガス電極は透過膜を用いた複合電極で
あり、膜を透過した炭酸ガス量を内部pH電極で検出す
る。この検出法では被検定液に溶存する炭酸イオンをガ
ス化する必要があるため、溶液のpHは通常4以下に調
整する。ホフマン分解後の溶液は通常PH11〜14で
あり、この溶液に酸を添加してpHを4以下に下げてか
ら測定する。この時使用する酸としては、塩酸、硫酸、
りん酸、硝酸等の鉱酸、あるいはギ酸、酢酸、くえん酸
等の有機酸があげられる。
【0026】また、生成する炭酸イオンの定量法につい
ては、赤外線吸光度計を利用する方法がある。赤外線吸
光度計は炭酸ガスが2,350, 670cm-1付近の電磁波を吸収
する特性を利用するもので、溶存する炭酸イオンを酸性
にして、この液が炭酸ガスの飽和濃度以下の場合には加
熱あるいは脱気操作により気化させて、気相中の炭酸ガ
スを定量する。この検出法は、水溶液中では水の吸収や
アクリルアミド系重合体に基づく吸収が重なるため、炭
酸イオンの状態で検出することはできない。従って、被
検定液に溶存する炭酸イオンをガス化する必要があり、
炭酸ガス電極を利用する方法と同様の方法でpHを調整
する。また炭酸ガスはラマン活性なので、ラマン・スペ
クトルに現れる 1,340cm-1の吸収の測定により定量する
ことも可能である。
【0027】1級アミノ基は副反応あるいは経時劣化反
応により消失するので、炭酸ガス電極法や赤外線吸光法
などで検出される炭酸ガス量は、実際に存在する1級ア
ミノ基量より多くなるため、検出値を補正する必要があ
る。補正式は反応条件や反応後の保存状態などにより異
なり一概には表せないので、それぞれの製造装置、製造
過程での補正式を実験的に求めるのが好ましい。実験的
に補正式を求める場合には、炭酸ガス電極あるいは赤外
線吸光光度計の指示値と、コロイド滴定により求めたカ
チオン化度との間に相関式をたててやればよい。また、
コロイド滴定では前述のように種々の問題があり正確な
1級アミノ基を決定することはできないので、別にNM
R法や比色法などを使用して決定することが望ましい。
【0028】コロイド滴定法により補正式を求める場合
には、塩類や沈澱物生成等の影響を避けるために、でき
るかぎり希薄水溶液中で分析を行うことが好ましい。具
体的にはホフマンPAM濃度は0.01重量%以下となるよ
うに、酸性溶液中(pH2以下)でコロイド滴定分析を行う
ことが望ましい。
【0029】一般に反応条件(反応温度、反応時間、反
応濃度など)が同一であれば、センサーの指示値とカチ
オン化度との間には直線関係が成立するので、センサー
の指示値から関係式を用いてカチオン化度に換算するこ
とができる。反応条件が異なる場合には、それぞれの条
件での指示値とカチオン化度との関係を予め調べてお
き、それぞれのデータを補正に利用することができる。
【0030】従来カチオン性の水溶性高分子に利用され
てきたコロイド滴定法ではアニオン性のポリマーである
PVSK標準液を滴定し、色の変化により終点を見るた
め自動化が難しく、また本発明を適用するアクリルアミ
ド系重合体のホフマン分解物は、終点付近ではPVSK
とホフマン分解物との不溶物が析出することもあり、カ
チオン化度を連続的に測定する方法としては問題が多い
方法である。本発明の分析方法は、本質的には溶存する
炭酸イオンをガス化して、その溶液中、あるいは気体中
の炭酸ガス濃度を測定することにある。従って、従来問
題であったコロイド滴定の問題点を解決することができ
るようになったのはもちろんであるが、分析の自動化お
よび連続的な測定が容易に行えるようになるのである。
【0031】
【実施例】つぎに本発明を実施例により説明するが、本
発明は以下の実施例に必ずしも限定されるものではな
い。なお、%とあるものは特に記述がない場合には重量
%である。
【0032】実施例1
図1に示すように、ピストン式のラボポンプ3台とミキ
サーと隔膜式炭酸ガスセンサー(東亜電波工業社製)か
ら構成されたシステムを作製した。ポリアクリルアミド
(PAM)のホフマン分解物(H−PAM)は70℃で
60秒間反応を行ったものを使用した。ホフマン分解率
を変える場合にはPAMに対する次亜塩素酸ソーダと苛
性ソーダの添加量が変化するので、H−PAMの濃度は
分解率により変動する。従って、以下の例では反応後の
H−PAM濃度は4〜5%のものを使用した。希釈水と
1N−硫酸水溶液の量はH−PAMに対して一定量流
し、炭酸ガスセンサーのセル中でのH−PAM濃度は0.
3%以下で液温は25℃になるように調整した。このとき
沈澱の生成は全く認められなかった。H−PAMのカチ
オン化度の検定は、コロイド滴定法により行った。コロ
イド滴定はH−PAM濃度を0.1%以下となるように希釈
して、pH2の条件で1/400N−PVSKにより行った。
センサーの指示値はH−PAM濃度0.2%に補正して、コ
ロイド滴定法から求めたカチオン化度との相関性をみ
た。結果は表1と図2に示した。
【0033】
【表1】【0034】
【発明の効果】図2に示したように、炭酸ガス濃度とコ
ロイド滴定により求めたカチオン化度との間には良い相
関性があることが判明し、本発明がカチオン化度を分析
する有効な手段となることが証明された。従って、従来
ではH−PAM中のカチオン基を分析する簡便な方法は
コロイド滴定法に限られていたが、本発明で示されるよ
うな方法により、新たにカチオン化度を測定する有効な
手段が見つけ出されたのである。さらに、実施例に示し
たようなシステムを組むことにより、従来ではコロイド
滴定の欠点であった沈澱の生成や、終点の検出が不可欠
である等の理由により困難であった、連続的なH−PA
Mのカチオン化度測定ができるようになった。かくして
本発明の分析方法を前記した生産ライン等に組込むこと
が可能となった。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for quantitatively analyzing a primary amino group generated when an acrylamide polymer solution is subjected to a Hoffman decomposition reaction. More specifically, when manufacturing a Hoffman degradation reaction product of an acrylamide polymer that is used as a paper strength enhancer or a flocculant, the primary amino group generated by detecting carbonate ions generated in the reaction process is quantitatively determined. To how to analyze. 2. Description of the Related Art Vinylamine is extremely unstable as a monomer and does not actually exist. Therefore, conventionally, a method for synthesizing a vinylamine-based polymer is as follows: (1) Hoffman decomposition reaction of an acrylamide-based polymer. How to manufacture,
(2) A method is known in which N-vinylformamide or N-vinylacetamide is produced by polymerization followed by hydrolysis. Among them, the Hoffmann decomposition reaction in which an amide group is reacted with hypohalous acid under alkaline conditions is a simple method of synthesizing a primary amino group from an amide group, and the reaction proceeds in substantially one step. It is industrially advantageous in that the reagents to be used are inexpensive and is widely used. [0003] Specific uses of the Hoffman decomposition reaction product of acrylamide-based polymer (hereinafter referred to as Hoffman decomposition PAM) include papermaking chemicals such as paper strength agents and drainage improvers, and flocculants used in wastewater treatment. Is raised. These polymers used as paper chemicals and flocculants have a primary amino group in the acrylamide polymer, show cationicity in an aqueous solution, and adsorb to negatively charged pulp fibers and sludge. It exerts an aggregating action and a paper strength enhancing action. One of the factors governing the performance of Hoffman-decomposed PAM is the amount of primary amino groups (expressed by the degree of cationization) generated by the Huffman-decomposition reaction, which is an important index in controlling the quality of products. . It is generally known that the degree of cationization is measured by a colloid titration method. For example, when measuring the degree of cationization of a cationic polymer, generally, a standard aqueous solution of polyvinyl potassium sulfate is dropped as a titration reagent using toluidine blue as an indicator, and the discoloration point from blue to magenta is measured. End point. This titration method is simple and is widely used as a method for measuring the degree of cationization of a water-soluble cationic polymer, but has the following disadvantages. (1) Disturbed by the presence of salts, especially polyvalent ions. (2) At the equivalent point, precipitation of the polymer complex may occur and titration is difficult. (3) It is easily affected by the polymer concentration at the time of analysis. [0005] Under such circumstances, the present inventors devised a method and an apparatus in which the Hoffmann decomposition reaction of an acrylamide polymer is performed at a high temperature in a short time and added immediately after production, and there is a problem in storage stability. The practical use of Hoffman decomposition PAM has been studied. This device can be used as a papermaking chemical or a flocculant immediately after Hoffman-decomposed PAM is produced in a short time and continuously, while maintaining high activity before the degradation reaction occurs. Performance of the Huffman-decomposed PAM is 10
You can now withdraw 0%. [0006] Such a continuous Hoffman decomposition PAM
It is necessary to control the quality of Hoffman-decomposed PAM to be produced continuously or intermittently in an apparatus for producing and adding Pam immediately after production. The degree of cationization is an important factor governing the performance, and in a continuous production apparatus, it is necessary to know the degree of cationization of the product in a short time after the reaction, and an analysis method with a fast response was indispensable. In the colloid titration method conventionally used, not only the disadvantages of the measurement method described above, but also problems such as poor workability and time required for titration, etc. Has become a major barrier to the transition. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to develop an analytical method capable of continuously and responsively measuring a primary amino group generated by a Hoffman decomposition reaction of an acrylamide polymer. Is what you do. Means for Solving the Problems The present inventors paid attention to carbonate ions generated by the Hoffman decomposition reaction, and quantified the amount of carbonate ions to determine the amount of primary amino groups generated by the Hoffman decomposition reaction. The present inventors have found that a method for indirectly quantifying is effective and completed the present invention. [0009] The Hoffmann decomposition reaction of an acrylamide polymer is a reaction in which a carbonate ion is eliminated from an amide group to form a primary amino group. Therefore, if carbonate ion can be quantified by any method, the amino group is indirectly converted. It is believed that it can be quantified. However, the primary amino group generated in the Hoffman decomposition reaction does not necessarily have an equivalent relation to the eliminated carbonate ion, such as forming a cyclic urea bond by causing a side reaction with an isocyanate group or the like as a reaction intermediate. Absent. Furthermore, it is considered that these side reactions are naturally affected by the reaction temperature, the reaction time, and the like. Therefore, the present inventors consider the above points, determine the ratio of side reactions at each temperature in advance by measuring the degree of cationization, measure the concentration of generated carbonate ions, and obtain a constant value derived from the side reaction ratio in the value. It has been found that it can be converted to the amount of formed amino groups only by multiplying by a coefficient. That is, the present invention provides an amide-based polymer solution
It is reacted with a hypohalite under pH10 or more alkaline region, by detecting the carbonate ion generated with the reaction
A method for quantifying the amount of generated primary amino groups, comprising:
Dissolved carbonate ions as carbon dioxide using electrodes
This is a method for quantitatively analyzing the generated primary amino group, which is characterized by detecting . Hereinafter, the present invention will be described in detail. The acrylamide polymer used in the present invention may be a homopolymer of acrylamide (or methacrylamide) or a copolymer of acrylamide (or methacrylamide) with one or more unsaturated monomers copolymerizable with acrylamide (or methacrylamide). Any polymer containing a graft copolymer to a water-soluble polymer such as starch or a water-soluble polymer and at least an acrylamide unit in the polymer may be used. Examples of the copolymerizable monomer include a hydrophilic monomer, an ionic monomer, and a lipophilic monomer, and one or more monomers can be used. Specifically, as the hydrophilic monomer, for example, diacetone acrylamide, N, N-dimethylacrylamide, N, N-dimethylmethacrylamide, N-ethylmethacrylamide, N-ethylacrylamide, N, N-diethylacrylamide, N -Propylacrylamide, N-acryloylpyrroline, N-
Acryloylpiperidine, N-acryloylmorpholine, hydroxyethyl methacrylate, hydroxyethyl acrylate, hydroxypropyl methacrylate,
Examples include hydroxypropyl acrylate, various methoxypolyethylene glycol (meth) acrylates, and N-vinyl-2-pyrrolidone. Examples of the ionic monomer include acrylic acid, methacrylic acid, vinylsulfonic acid, allylsulfonic acid, methallylsulfonic acid, styrenesulfonic acid, 2-acrylamido-2-phenylpropanesulfonic acid,
Acids such as acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid and salts thereof, N, N-dimethylaminoethyl methacrylate, N, N-diethylaminoethyl methacrylate, N,
Examples include amines such as N-dimethyl ahnoethyl acrylate, N, N-dimethylaminopropyl methacrylamide, and N, N-dimethylaminopropyl acrylamide, and salts thereof. Examples of the lipophilic monomer include N, N-di-
n-propylacrylamide, Nn-butylacrylamide, Nn-hexylacrylamide, Nn-hexylmethacrylamide, Nn-octylacrylamide, Nn-octylmethacrylamide, N-tert-
N-alkyl (meth) acrylamide derivatives such as octylacrylamide, N-dodecylacrylamide, Nn-dodecylmethacrylamide, N, N-diglycidylacrylamide, N, N-diglycidylmethacrylamide, N- (4-glycidyl) Xybutyl) acrylamide,
N- (4-glycidoxybutyl) methacrylamide, N
-(5-glycidoxybentyl) acrylamide, N-
N- such as (6-glycidoxyhexyl) acrylamide
(Ω-glycidoxyalkyl) (meth) acrylamide derivative, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth)
(Meth) acrylate derivatives such as acrylate, butyl (meth) acrylate, lauryl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, glycidyl (meth) acrylate, acrylonitrile, methacrylonitrile, vinyl acetate, vinyl chloride, vinylidene chloride, Olefins such as ethylene, propylene, butene,
Styrene, divinylbenzene, α-methylstyrene, butadiene, isoprene and the like can be mentioned. The unsaturated monomer used for the copolymerization varies depending on the type of the unsaturated monomer and the combination thereof, and cannot be said unconditionally, but is generally in the range of 0 to 50% by weight. As the insoluble polymer for graft-copolymerizing the above-mentioned monomers, any of a natural type and a synthetic type can be used. As a natural system, starch and oxidized starch of various origins, metabolites such as carboxyl starch, dialdecin starch, cationized starch, cellulose derivatives such as methylcellulose, ethylcellulose, carboxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose, alginic acid, agar, pectin, carrageenan, Dextran, bullran, konjac, arabic gum, casein, gelatin and the like. As the synthesis system, polyvinyl alcohol,
Examples thereof include polyvinyl ether, polyvinyl pyrrolidin, polyethylene imine, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polymaleic acid copolymer, polyacrylic acid, and polyacrylamide. The amount of the monomer added to the water-soluble polymer is in the range of 0.1 to 10.0 times based on the water-soluble polymer. In the present invention, the method is generally applied to an acrylamide polymer, but it goes without saying that other amide compounds can be used when carbonate ions can be detected in the Hoffman decomposition reaction. The Hoffman decomposition reaction is carried out by using a hypohalite in combination with an amide group of an acrylamide polymer in the presence of an alkaline substance. Examples of hypohalous acid include hypochlorous acid and hypobromite. And hypoiodic acid. Examples of the hypochlorite include metal hypochlorite or alkaline earth metal salts, specifically, sodium hypochlorite, potassium hypochlorite, lithium hypochlorite,
There are calcium hypochlorite, magnesium hypochlorite, barium hypochlorite and the like. Similarly, hypobromite and hypoiodite include alkali metal or alkaline earth metal salts of hypobromite and hypoiodite. On the other hand, examples of the alkaline substance include an alkali metal hydroxide, an alkaline earth metal hydroxide, and an alkali metal carbonate. The amount of the above substances added to the acrylamide-based polymer is usually
0.05 to 2.0 mol, based on amide group for alkaline substances
0.05 to 4.0 mol. The pH at that time is generally in the range of 11-14. However, the present invention relates to the quantification of carbonate ions generated during the reaction, and there is no particular limitation on the use range of these additional substances in the present invention. Next, the temperature for the Hoffman decomposition reaction of the acrylamide polymer is in the range of 0 to 110 ° C. The reaction time depends on the reaction temperature.
Tens of hours, 2-5 hours at 20 ° C, seconds-minutes at 50 ° C,
At 80 ° C., the reaction is performed in the range of 1 to several tens of seconds, and the analysis according to the present invention is intended for the reaction performed under these conditions, but even if the conditions deviate from these conditions,
The analytical method according to the present invention can be used if a standard curve is prepared by defining reaction conditions in advance. Next, is a generation method for the determination of carbonate ions, gravimetric method conventionally volumetric method, an infrared absorption method, and other like are known. For the gravimetric method, (1) a method in which a certain amount of acid is added to a sample to measure the generated carbon dioxide gas with an alkali meter, and (2) the generated carbon dioxide gas is absorbed by a potash sphere or a soda-lime tube to increase the weight. And the like. The volumetric method, (1) Henberu method and gas volumetric method by Oruzatto method as (2) placed in a constant excess of Ba (OH) 2 solution suitable gas absorption device, BaCO 3 through a certain amount of the sample gas to There are a neutralization titration method in which immobilized and unreacted Ba (OH) 2 is titrated with HCl standard solution using phenolphthalein as an indicator, and (3) a condensation vaporization method. The infrared absorption method
This method utilizes the fact that carbonate ions and carbon dioxide gas absorb infrared rays. In addition, quantitative analysis can be performed by a conductivity measurement method, a gas chromatography measurement method, or the like. In view of the above points, the inventors of the present invention have intensively studied various methods for quantifying carbon dioxide gas. As a result, (1) the method using a carbon dioxide gas electrode involves dissolving dissolved carbon dioxide gas in a liquid or gaseous phase. It is a simple and highly selective method to detect,
It has been found that it is more preferable to use this method. The carbon dioxide gas electrode is a composite electrode using a permeable membrane, and the amount of carbon dioxide that has passed through the membrane is detected by an internal pH electrode. In this detection method, it is necessary to gasify carbonate ions dissolved in the test solution, so that the pH of the solution is usually adjusted to 4 or less. The solution after the Hoffman decomposition is usually pH 11 to 14, and the acid is added to the solution to lower the pH to 4 or less, and then the measurement is performed. The acid used at this time is hydrochloric acid, sulfuric acid,
Mineral acids such as phosphoric acid and nitric acid; and organic acids such as formic acid, acetic acid and citric acid. Further, a method of quantifying the generated carbonate ion is described.
For example, there is a method using an infrared absorption spectrometer. The infrared absorption spectrometer uses the property of carbon dioxide to absorb electromagnetic waves near 2,350 and 670 cm -1 .The dissolved carbonic acid is made acidic, and if the solution is below the saturated concentration of carbon dioxide, it is heated or desorbed. It is vaporized by a pneumatic operation to determine the amount of carbon dioxide in the gas phase. This detection method cannot be detected in the state of carbonate ions because the absorption of water and the absorption based on the acrylamide polymer overlap in an aqueous solution. Therefore, it is necessary to gasify carbonate ions dissolved in the test solution,
The pH is adjusted by a method similar to the method using a carbon dioxide gas electrode. Since carbon dioxide gas has Raman activity, it can be quantified by measuring the absorption at 1,340 cm −1 appearing in the Raman spectrum. Since the primary amino group disappears by a side reaction or a aging reaction, the amount of carbon dioxide gas detected by a carbon dioxide electrode method or an infrared absorption method is larger than the amount of primary amino groups actually present. , It is necessary to correct the detection value. Since the correction equation differs depending on the reaction conditions and the storage state after the reaction, and cannot be expressed unconditionally, it is preferable to experimentally determine the correction equation in each manufacturing apparatus and manufacturing process. When a correction formula is experimentally obtained, a correlation formula may be established between the indicated value of the carbon dioxide gas electrode or the infrared absorption spectrophotometer and the degree of cationization obtained by colloid titration. Also,
Colloid titration has various problems as described above, and it is not possible to determine an accurate primary amino group.
It is desirable to determine using the R method or the colorimetric method. When the correction formula is determined by the colloid titration method, it is preferable to conduct the analysis in a dilute aqueous solution as much as possible in order to avoid the influence of salts and precipitates. Specifically, it is desirable to perform colloid titration analysis in an acidic solution (pH 2 or less) so that the Hoffman PAM concentration is 0.01% by weight or less. In general, if the reaction conditions (reaction temperature, reaction time, reaction concentration, etc.) are the same, a linear relationship is established between the indicated value of the sensor and the degree of cationization. Can be converted to the degree of cationization. When the reaction conditions are different, the relationship between the indicated value and the degree of cationization under each condition is checked in advance, and each data can be used for correction. In the colloid titration method conventionally used for cationic water-soluble polymers, the PVSK standard solution, which is an anionic polymer, is titrated, and the end point is determined by a change in color. Hoffman degradation products of the acrylamide-based polymer
Since insolubles of Hoffman and Hoffman decomposition products may precipitate, this method has many problems as a method for continuously measuring the degree of cationization. The analysis method of the present invention essentially consists in gasifying dissolved carbonate ions and measuring the concentration of carbon dioxide in the solution or gas. Therefore, not only can the problem of colloid titration, which has been a problem in the past, be solved, but also automation of analysis and continuous measurement can be easily performed. EXAMPLES Next, the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not necessarily limited to the following examples. The percentages are by weight unless otherwise specified. Example 1 As shown in FIG. 1, a system composed of three piston type laboratory pumps, a mixer, and a diaphragm type carbon dioxide sensor (manufactured by Toa Denpa Kogyo Co., Ltd.) was prepared. The Hoffman decomposed product (H-PAM) of polyacrylamide (PAM) was used after reaction at 70 ° C. for 60 seconds. When the Hoffman decomposition rate is changed, the amount of sodium hypochlorite and caustic soda added to PAM changes, so that the concentration of H-PAM varies depending on the decomposition rate. Therefore, in the following examples, the H-PAM concentration after the reaction was 4 to 5%. The amounts of the diluting water and the 1N-sulfuric acid aqueous solution flow at a fixed rate with respect to the H-PAM, and the H-PAM concentration in the cell of the carbon dioxide gas sensor is 0.
The liquid temperature was adjusted to 25 ° C. at 3% or less. At this time, no formation of a precipitate was observed. The assay of the degree of cationization of H-PAM was performed by a colloid titration method. Colloid titration was performed by diluting the H-PAM concentration to 0.1% or less and using 1/400 N-PVSK at pH2.
The indicated value of the sensor was corrected to the H-PAM concentration of 0.2%, and the correlation with the degree of cationization determined by the colloid titration method was observed. The results are shown in Table 1 and FIG. [Table 1] As shown in FIG. 2, it has been found that there is a good correlation between the concentration of carbon dioxide and the degree of cationization determined by colloid titration. It has proven to be an effective means of analysis. Therefore, conventionally, a simple method for analyzing the cation group in H-PAM was limited to the colloid titration method, but an effective means for newly measuring the degree of cationization by the method shown in the present invention is provided. It was found. Further, by setting up the system as shown in the examples, continuous H-formation was difficult because the formation of a precipitate and the detection of the end point, which were conventionally disadvantages of colloid titration, were indispensable. PA
The degree of cationization of M can be measured. Thus, the analysis method of the present invention can be incorporated into the above-mentioned production line or the like.
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のカチオン化度測定システムフローの1
例である。
【図2】カチオン化度測定モニターシステムの検定図の
1例である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a flowchart of a system for measuring the degree of cationization of the present invention.
It is an example. FIG. 2 is an example of an assay diagram of a cationization degree measurement monitor system.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 博 神奈川県横浜市栄区笠間町1190番地 三 井東圧化学株式会社内 (56)参考文献 化学大辞典8 縮刷版,共立出版, 1964年 2月15日,703頁 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Hiroshi Ito 1190-3 Kasama-cho, Sakae-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Ito Pressure Chemical Co., Ltd. (56) References Dictionary of Chemistry 8 Compact Edition, Kyoritsu Publishing, February 15, 1964, p. 703
Claims (1)
アルカリ性領域下で次亜ハロゲン酸塩と反応させ、反応
に伴って生成する炭酸イオンを検出して生成1級アミノ
基量を定量する方法であって、 炭酸ガス電極を利用して、溶存する炭酸イオンを炭酸ガ
スとして検出する ことを特徴とする、生成1級アミノ基
の定量的分析方法。(57) [Claims 1] An amide polymer solution is reacted with a hypohalite under an alkaline range of pH 10 or more, and carbonate ions generated by the reaction are detected and formed. Primary amino
This is a method for quantifying the amount of base, and uses a carbon dioxide gas electrode to convert dissolved carbonate ions into carbon dioxide.
A method for quantitative analysis of a generated primary amino group, characterized in that the primary amino group is formed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08610193A JP3425992B2 (en) | 1993-04-13 | 1993-04-13 | Analysis method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08610193A JP3425992B2 (en) | 1993-04-13 | 1993-04-13 | Analysis method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06300750A JPH06300750A (en) | 1994-10-28 |
| JP3425992B2 true JP3425992B2 (en) | 2003-07-14 |
Family
ID=13877324
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08610193A Expired - Fee Related JP3425992B2 (en) | 1993-04-13 | 1993-04-13 | Analysis method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3425992B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101655461B (en) | 2009-10-20 | 2011-11-16 | 北京城市排水集团有限责任公司 | Method for determining ion content of cationic polyacrylamide by utilizing spectrophotometry |
| KR102399555B1 (en) | 2018-10-05 | 2022-05-17 | 주식회사 엘지화학 | Analysis method for dianhydride |
-
1993
- 1993-04-13 JP JP08610193A patent/JP3425992B2/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 化学大辞典8 縮刷版,共立出版,1964年 2月15日,703頁 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06300750A (en) | 1994-10-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101339139A (en) | Method for measuring hydrolysis degree of anionic polyacrylamide | |
| JP3425992B2 (en) | Analysis method | |
| US6951759B2 (en) | Detection of bacterial vaginosis | |
| CN108982620B (en) | Method for rapidly determining residual content of benalaxyl in tobacco | |
| Karadurmus et al. | Development of highly selective and sensitive molecularly imprinted polymer-based electrochemical sensors for tolvaptan assay in tablets and serum | |
| CN113916812A (en) | A kind of determination method of total nitrogen concentration in fresh water | |
| CN109254046A (en) | A kind of preparation method and application of Nitrofuran antibiotics sensor | |
| CN109254053A (en) | A kind of preparation method and application of environmental estrogens electro-chemical analyzing sensor | |
| Arvand et al. | Sulfamethoxazole‐imprinted polymeric receptor as ionophore for potentiometric transduction | |
| WO2011034413A1 (en) | A nitrate sensor | |
| Yao et al. | An electrochemical sensor for phenylephrine based on molecular imprinting | |
| CN109254049A (en) | A kind of preparation method and application of ampicillin sensor | |
| CN115704795A (en) | A method and device for detecting characteristics of water samples | |
| Masadome | Determination of cationic polyelectrolytes using a photometric titration with crystal violet as a color indicator | |
| CN114414337B (en) | Lead ion rapid detection method based on DNA gel | |
| CN204925019U (en) | Sodium hypochlorite detection device | |
| CN110954531A (en) | A Methylene Blue Colorimetric Method for Determining the Concentration of γ-PGA in Solution | |
| Yang et al. | Electrochemiluminescence Sensor Based on Multiwalled Carbon Nanotubes Doped Polyvinyl Butyral Film Containing Ru (bpy) _3^2+ as Chemiluminescence Reagent | |
| CN105784823A (en) | Preparation method and application of composite electrochemical sensor | |
| JP2002212898A (en) | Method for improving drainage | |
| CN110879261A (en) | Method for detecting content of chloride ions in PVB resin by adopting ion chromatography | |
| JP5158708B2 (en) | Simple adenine concentration analysis by color development of complex | |
| EP1419266B1 (en) | Detection of bacterial vaginosis | |
| JPH07188351A (en) | Amphoteric copolymer | |
| JP4226090B2 (en) | Paper making method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |