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JPS6317485B2 - - Google Patents
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JPS6317485B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6317485B2
JPS6317485B2 JP51016867A JP1686776A JPS6317485B2 JP S6317485 B2 JPS6317485 B2 JP S6317485B2 JP 51016867 A JP51016867 A JP 51016867A JP 1686776 A JP1686776 A JP 1686776A JP S6317485 B2 JPS6317485 B2 JP S6317485B2
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JP
Japan
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item
organic component
carbon
polymer
sulfonates
Prior art date
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Expired
Application number
JP51016867A
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Japanese (ja)
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JPS5231991A (en
Inventor
Watoson Niirii Jeemuzu
Rii Rotsuku Suchiibun
Josefu Kooruman Kaaru
Kuunin Robaato
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohm and Haas Co
Original Assignee
Rohm and Haas Co
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Publication date
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Priority claimed from US05/654,265 external-priority patent/US4063912A/en
Priority claimed from US05/654,261 external-priority patent/US4064042A/en
Application filed by Rohm and Haas Co filed Critical Rohm and Haas Co
Publication of JPS5231991A publication Critical patent/JPS5231991A/en
Publication of JPS6317485B2 publication Critical patent/JPS6317485B2/ja
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  • External Artificial Organs (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は樹脂状重合体の部分的熱分解粒子から
なる吸着剤物質、および、熱分解法によるその製
造方法、およびその不純物たとえば硫黄化合物、
単量体および他の産業汚染物または夾雑物をガス
から除去し、汚染物含有液体流たとえば廃棄流か
らのフエノール系物質、血液からバルビツル酸塩
(barbituate)を除去精製するために上記粒子を
応用することに関する。特に、本発明は塩化ビニ
ル除去、血液精製、フエノール系物質回収の吸着
剤として、又金属が配合された場合には特に工業
および実験工程の触媒としての部分的熱分解巨大
網状物質に関する。 今日、最も普通に使用される吸着剤は活性炭で
ある。活性炭の工業的製造は、広範囲の炭素質出
発物質たとえば無煙炭および歴青炭、コークス、
炭化殻、泥炭等を用いる。このような物質の適合
性は低灰分含有量および均一で変らない品質での
入手性に依存する。 活性化方法は2つの範疇に分類することが出来
る。第1の範疇は「化学的活性化」法を包含し、
この場合炭素質物質または時には木炭に1種以上
の活性化剤たとえば塩化亜鉛、アルカリ炭酸塩、
硫酸塩、重硫酸塩、硫酸または燐酸を含浸し、次
いで熱分解(炭化)を行う。これら物質の作用は
脱水の1つと思われ、タール質物質を伴わない炭
素が高収率で得られる。第2の範疇は「熱処理」
として知られる方法を包含し、この場合木炭が
CO2、N2、O2、HCl、Cl2、H2Oおよび他のガス
の存在下で350〜1000℃に加熱される。炭素の表
面積および「活性」が増大しながら木炭の1部が
燃焼する。活性化パラメータの注意深い制御によ
り、今日製造業者は高表面積(800―2000m2/g)
生成物を広範囲の均一な粒径で製造することが出
来る。 上記方法による活性炭の製造は、液相および気
相中の色々な種類の被吸着物に対して最大の利用
可能な炭素能力を有する物質を与える。しかしな
がら、これらの物質は次のような欠点を有する: a 熱的再生が困難かつ高価である b 1回10%の高い再生損失 c 活性炭粒子の砕けやすさ d 出発物質調節の欠如 合成有機重合体の熱分解により本発明で製造さ
れる吸着剤は、大きな構造的一体性を有する球体
であることが好ましい。これらの吸着剤は活性炭
の場合のように容易に破壊分離したりあるいは粉
塵を生じたりしない。このように砕けやすくない
ために、再生損失は活性炭で普通の値より低いの
がしばしばである。 合成有機重合体の熱分解は、さらに活性炭製造
に使用される天燃原料の場合より出発物質を、し
たがつて最終生成物を、はるかによく制御するこ
とができる。 特定の被吸着物に対する吸着能を高めるために
所望の元素および官能基の混入が容易に達成され
る。平均気孔径および気孔孔径分布の制御は良く
定められた合成出発材料の場合にははるかに容易
に行われる。この制御の向上は、特定の被吸着物
に対して活性炭よりはるかに大きい吸着能力を有
する吸着剤の製造を可能にする。 本発明は、特定の初期気孔率を有する合成重合
体の制御された分解により製造された、好ましく
はビードまたは球体の形をした部分的熱分解粒子
を提供する。好ましい実施態様では、熱分解粒子
は、巨大気孔(macroporous)な構造を有する
巨大網状組織をもつイオン交換樹脂
(macroreticular ion exchange resins)の熱分
解により製造される。 一般に、熱分解は出発重合体をある周囲条件下
で制御された温度に制御された時間付すことから
なる。熱分解の第1目的は、生成する揮発性生成
物を効果的に除去しながら熱的分解を行うことで
ある。 最高温度は、処理される重合体および最終熱分
解粒子の所望組成に依存して、約300℃から最大
約900℃である。比較的高い温度、たとえば約700
℃およびそれ以上の温度は重合体の大きな分解を
もたらし、生成物中に分子篩の大きさの気孔が形
成される。 最も望ましくは、熱的分解(あるいは熱分解ま
たは熱処理とも呼ばれる)は、巨大網状組織を保
持しかつ高収率の炭素を与えるために、重合体を
融解することなく炭化することを可能にする、重
合体に化学的に結合した基或は化学的元素である
炭素固定成分(carbon―fixing moiety)で置換
された巨大網状組織合成重合体のビードを用い
て、たとえばアルゴン、ネオン、ヘリウム、窒素
等からなる不活性雰囲気中で行われる。適当な炭
素固定成分として、スルホネート、カルボキシ
ル、アミン、ハロゲン、酸素、スルホン酸塩、カ
ルボン酸塩および四級アミン塩が挙げられる。こ
れらの基は周知の通常の技術、たとえばイオン交
換樹脂の製造のために重合体の官能化に使用され
る反応により出発重合体に導入される。炭素固定
成分は、反応性前駆物質を巨大網状組織重合体の
空孔に吸収させ、それによりまたは加熱中に、炭
素固定成分を重合体に化学的に結合させることに
よつても与えることが出来る。これら後者の反応
性前駆物質の例として硫酸、酸化剤、硝酸、ルイ
ス酸、アクリル酸等が挙げられる。 本発明の方法を実施するのに適当な温度は、一
般に300〜約900℃であるが、被処理重合体および
最終熱分解生成物の所望の組成により、もつと高
い温度も適当になることがある。約700℃以上の
温度では、出発重合体は強く分解し、その結果生
成物中に分子篩の大きさ、すなわち約4―6Åの
有効平均孔径の気孔が生成し、本発明による好ま
しい種類の吸着剤が得られる。より低い温度で
は、熱的に生成した細孔は普通約6Åから50Å位
の大きさの範囲の有効平均孔径を有する。熱分解
温度の好ましい範囲は約400〜800℃である。後で
一層詳細に説明するように、所望生成物の組成、
表面積、空孔構造および他の物理的特徴を有する
部分的熱分解物質を得るには温度制御が必須であ
る。熱処理の時間は比較的重要でなく、高められ
た温度に対する最小限の露出時間を与えれば良
い。 熱分解条件、特に温度を制御することにより、
最終生成物粒子の元素組成および最も重要には炭
素対水素原子比(C/H)が所望組成で固定され
る。制御された熱処理は、C/H比組成が活性炭
と既知の重合体吸着剤の中間にある粒子を与え
る。 下記の表は、巨大網状組織官能化重合体を出発
物質として用いた最終生成物のC/H比に及ぼす
最高熱分解温度の影響を例示している。
The present invention relates to an adsorbent material consisting of partially pyrolyzed particles of resinous polymers, a method for producing the same by pyrolysis, and impurities such as sulfur compounds,
Application of the above particles to remove monomers and other industrial contaminants or contaminants from gases, purify contaminant-containing liquid streams such as phenolics from waste streams, barbituates from blood. Concerning what to do. In particular, the present invention relates to partially pyrolyzed macroreticular materials as adsorbents for vinyl chloride removal, blood purification, phenolic recovery, and, especially when metals are incorporated, as catalysts in industrial and laboratory processes. The most commonly used adsorbent today is activated carbon. The industrial production of activated carbon uses a wide range of carbonaceous starting materials such as anthracite and bituminous coals, coke,
Use carbonized shells, peat, etc. The suitability of such materials depends on their low ash content and availability in uniform and consistent quality. Activation methods can be classified into two categories. The first category includes "chemical activation" methods,
In this case, the carbonaceous material or sometimes charcoal is treated with one or more activating agents, such as zinc chloride, alkali carbonates,
Impregnation with sulfate, bisulfate, sulfuric acid or phosphoric acid followed by pyrolysis (carbonization). The action of these substances appears to be one of dehydration, resulting in a high yield of carbon free of tarry substances. The second category is “heat treatment”
, in which charcoal is
Heated to 350-1000 °C in the presence of CO2 , N2 , O2 , HCl, Cl2 , H2O and other gases. A portion of the charcoal burns, increasing the surface area and "activity" of the carbon. Careful control of activation parameters allows manufacturers today to produce high surface areas (800–2000 m 2 /g).
Products can be produced in a wide range of uniform particle sizes. The production of activated carbon by the above method provides a material with maximum available carbon capacity for various types of adsorbates in liquid and gas phase. However, these materials have the following disadvantages: a thermal regeneration is difficult and expensive b high regeneration losses of 10% per pass c friability of activated carbon particles d lack of starting material control synthetic organic polymers The adsorbents produced in this invention by pyrolysis of are preferably spheres with large structural integrity. These adsorbents do not break apart or create dust as easily as activated carbon does. Because of this lack of friability, regeneration losses are often lower than normal with activated carbon. Pyrolysis of synthetic organic polymers also allows for much better control of the starting materials, and thus of the final product, than is the case with the natural combustion feedstocks used for activated carbon production. Incorporation of desired elements and functional groups to enhance the adsorption capacity for specific adsorbates is easily accomplished. Control of the average pore size and pore size distribution is much easier with well-defined synthetic starting materials. This improved control allows the production of adsorbents that have much greater adsorption capacity than activated carbon for specific adsorbates. The present invention provides partially pyrolyzed particles, preferably in the form of beads or spheres, produced by controlled decomposition of synthetic polymers with a specific initial porosity. In a preferred embodiment, the pyrolytic particles are produced by pyrolysis of macroreticular ion exchange resins having a macroporous structure. Generally, pyrolysis consists of subjecting the starting polymer to a controlled temperature under certain ambient conditions for a controlled time. The primary purpose of pyrolysis is to carry out the thermal decomposition while effectively removing the volatile products produced. Maximum temperatures range from about 300°C up to about 900°C, depending on the polymer being treated and the desired composition of the final pyrolyzed particles. Relatively high temperatures, e.g. around 700
C. and higher temperatures result in significant decomposition of the polymer and the formation of molecular sieve sized pores in the product. Most preferably, thermal decomposition (also referred to as pyrolysis or heat treatment) allows the polymer to be carbonized without melting, in order to preserve the macronetwork and provide high yields of carbon. Using beads of large network synthetic polymers substituted with carbon-fixing moieties, which are groups or chemical elements chemically bonded to the polymer, e.g. argon, neon, helium, nitrogen, etc. It is carried out in an inert atmosphere consisting of. Suitable carbon fixing components include sulfonates, carboxyls, amines, halogens, oxygen, sulfonates, carboxylates and quaternary amine salts. These groups are introduced into the starting polymer by well-known conventional techniques, such as reactions used for functionalizing polymers for the production of ion exchange resins. The carbon fixing component can also be provided by adsorbing reactive precursors into the pores of the macronetwork polymer, thereby chemically bonding the carbon fixing component to the polymer during heating. . Examples of these latter reactive precursors include sulfuric acid, oxidizing agents, nitric acid, Lewis acids, acrylic acid, and the like. Suitable temperatures for carrying out the process of the invention are generally from 300 to about 900°C, although higher temperatures may also be suitable depending on the desired composition of the polymer to be treated and the final pyrolysis product. be. At temperatures above about 700°C, the starting polymer decomposes strongly, resulting in the formation of pores in the product of molecular sieve size, i.e., an effective average pore size of about 4-6 Å, making it a preferred type of adsorbent according to the invention. is obtained. At lower temperatures, thermally generated pores typically have an effective average pore size ranging in size from about 6 Å to about 50 Å. The preferred range of pyrolysis temperature is about 400-800°C. the composition of the desired product, as explained in more detail below;
Temperature control is essential to obtain partially pyrolyzed materials with surface area, pore structure, and other physical characteristics. The time of the heat treatment is relatively unimportant, providing a minimal exposure time to elevated temperatures. By controlling the pyrolysis conditions, especially the temperature,
The elemental composition and most importantly the carbon to hydrogen atomic ratio (C/H) of the final product particles are fixed at the desired composition. The controlled heat treatment provides particles with a C/H ratio composition intermediate between activated carbon and known polymeric adsorbents. The table below illustrates the effect of maximum pyrolysis temperature on the C/H ratio of the final product using the macronetwork functionalized polymer as starting material.

【表】 素)
出発重合体の気孔率および(または)化学組成
を変えることにより、また熱分解条件を変えるこ
とにより色々な種類の熱分解樹脂を製造すること
が出来る。一般に、本発明の熱分解樹脂は、炭素
対水素比1.5:1〜20:1、好ましくは2.0:1〜
10:1を有し、一方活性炭は普通はるかに大きい
C/H比、少なくとも30:1以上を有する(炭素
および黒鉛ハンドブツク(Carbon and
Graphite Handbook)、Charles L.Mantell著、
Interscience Publishers、N.Y.1968、p.198参
照)。生成物粒子は少なくとも85重量%の炭素を
含有し、残部は主として重合体または重合体上に
含まれる官能基(炭素固定成分)から誘導された
水素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、窒素、
酸素、硫黄、塩素等および重合体気孔に充填剤の
成分(触媒および(または)炭素固定成分として
働くかまたはある他の官能目的を有する)として
導入された水素、酸素、硫黄、窒素、アルカリ金
属、遷移金属、アルカリ土類金属および他の元素
である。 最終生成物の気孔構造は、平均孔径の異なる少
なくとも2組の区別される気孔、すなわち少なく
とも2つの山を示す多峯型分布(multimodal
distribution)を示す気孔をもつていなければな
らない。大きい方の気孔は、好ましくは臨界的平
均孔径が約50〜約100000Åの巨大気孔を含む巨大
気孔樹脂出発物質から生じる。小さい方の気孔は
前述したように一般に主として熱分解中の最高温
度に依存して約4〜約50Åの孔径を有する。この
ような多峯型空孔分布は本発明組成物の新規な必
須の特徴と考えられる。 本発明の熱分解重合体は、出発物質の巨大気孔
率(macroporosity)と、熱分解中に生じる一層
小さい気孔に起因する比較的大きな表面積を有す
る。一般に、N2吸着により測定した全比表面積
は約50乃至1500m2/gである。この内、巨大気孔
は水銀侵入法で計算して普通約6〜約700m2/g、
好ましくは6〜200m2/gを占め、残りは熱処理
に起因するものである。従来技術で熱処理にかけ
られた空孔の無い重合体たとえば「ゲル」型樹脂
[たとえば東ドイツ特許第27022号明細書(1964年
2月12日)、および第63768号明細書(1968年9月
20日)]は、本発明の吸着剤に必須の大きな気孔
を与えず、またここに記載する熱分解重合体の効
率も示さない。下記の表は巨大気孔率が生成物組
成に及ぼす効果を例示している:
[Table]
By varying the porosity and/or chemical composition of the starting polymer, and by varying the pyrolysis conditions, different types of pyrolytic resins can be produced. Generally, the pyrolytic resins of the present invention have a carbon to hydrogen ratio of 1.5:1 to 20:1, preferably 2.0:1 to 20:1.
10:1, while activated carbon usually has a much higher C/H ratio, at least 30:1 or higher (Carbon and Graphite Handbook).
Graphite Handbook), by Charles L. Mantell,
(See Interscience Publishers, NY1968, p.198). The product particles contain at least 85% by weight of carbon, with the remainder primarily hydrogen, alkali metals, alkaline earth metals, nitrogen, derived from the polymer or functional groups (carbon fixing components) contained on the polymer.
Hydrogen, oxygen, sulfur, chlorine, etc. and hydrogen, oxygen, sulfur, nitrogen, alkali metals introduced into the polymer pores as filler components (acting as catalysts and/or carbon fixing components or having some other functional purpose) , transition metals, alkaline earth metals and other elements. The pore structure of the final product is characterized by a multimodal distribution showing at least two sets of distinct pores with different average pore sizes, i.e. at least two peaks.
It must have pores that exhibit a certain distribution. The larger pores preferably result from a macroporous resin starting material containing macropores with a critical average pore size of about 50 to about 100,000 Å. The smaller pores generally have a pore size of about 4 to about 50 angstroms, depending primarily on the maximum temperature during pyrolysis, as discussed above. Such a multi-mine pore distribution is considered to be a new and essential feature of the composition of the present invention. The pyrolytic polymers of the present invention have a relatively large surface area due to the macroporosity of the starting materials and the smaller pores created during pyrolysis. Generally, the total specific surface area measured by N 2 adsorption is about 50 to 1500 m 2 /g. Among these, giant pores are usually about 6 to about 700 m 2 /g, calculated using the mercury intrusion method.
Preferably, it occupies 6 to 200 m 2 /g, and the rest is due to heat treatment. Void-free polymers, such as "gel" type resins, which have been subjected to heat treatment in the prior art [e.g.
20 days)] do not provide the requisite large porosity for the adsorbents of the present invention, nor do they exhibit the efficiency of the pyrolytic polymers described herein. The table below illustrates the effect of macroporosity on product composition:

【表】 * すべての重合体は理論的最大値の少なく
とも90%までスルホン化し、不活性雰囲気
中で800℃に加熱した。
表から、最終比表面積は必ずしも出発物質の
気孔率に直接には関係しないことが認められる。
巨大気孔重合体の出発比表面積はほぼ100位にな
るが、一方熱処理された樹脂は約2倍位しか違わ
ない。非多孔性「ゲル」樹脂は本発明の出発物質
の範囲より十分小さい比表面積を有し、熱処理さ
れた巨大気孔性樹脂より実質的に小さい比表面積
の生成物を生じた。 熱分解の時間は特定の重合体から揮発分を除去
するのに必要な時間および選択される方法の熱移
動特性に依存する。一般に、熱分解は、たとえば
材料の浅い床を熱分解する炉または流動床におい
て、熱移動が急速である場合に非常に速く行われ
る。熱分解重合体の燃焼を防止するためには、普
通重合体の温度は、熱分解された材料が空気にさ
らされる前に400℃以下、好ましくは300℃以下に
低化される。最も望ましい操作方法は、最高温度
への急速な加熱、温度を最高で短時間(0〜20
分)保持すること、およびその後試料を露出する
前に温度を室温へ急冷することを包含する。本発
明による生成物は、この好ましい方法により800
℃に加熱し、そして20〜30分で冷却することによ
つてつくられた。上昇させた温度で一層長い時間
保持しても差し支えない。何となれば温度が増加
しない限り追加の分解は起らないからである。 少量の活性化ガスたとえばCO2、NH3、O2
H2Oまたはそれらの組合せは熱分解中重合体と
反応する傾向があり、それによつて最終物質の比
表面積を増加させる。このようなガスは任意であ
り、吸着剤の特別な性質を得るために使用するこ
とが出来る。 本発明の熱分解樹脂を製造するのに使用出来る
出発重合体には、縮合反応により巨大網状組織重
合体および共重合体を生じ得るモノエチレン系ま
たはポリエチレン系不飽和モノマーの1種以上か
らなる巨大網状組織ホモポリマーまたはコポリマ
ーが含まれる。巨大網状組織の熱処理された重合
体の生成で前駆物質として使用される巨大網状組
織樹脂それ自身は、新規材組成物として特許請求
されてはいない。適当な炭素固定成分を有するこ
の種の既に知られた材料の任意のものが適当であ
る。好ましいモノマーはエチレン系不飽和である
脂肪族および芳香族材料である。 粒状巨大網状組織樹脂の製造で使用出来る適当
なモノエチレン系不飽和モノマーの例は:アクリ
ル酸およびメタクリル酸の、たとえばメチル、エ
チル、2―クロロエチル、プロピル、イソブチ
ル、イソプロピル、ブチル、t―ブチル、sec―
ブチル、エチルヘキシル、アミル、ヘキシル、オ
クチル、デシル、ドデシル、シクロヘキシル、イ
ソボルニル、ベンジル、フエニル、アルキルフエ
ニル、エトキシメチル、エトキシエチル、エトキ
シプロピル、プロポキシメチル、プロポキシエチ
ル、プロポキシプロピル、エトキシフエニル、エ
トキシベンジル、エトキシシクロヘキシル、ヒド
ロキシエチル、ヒドロキシプロピルなどのエステ
ル、エチレン、プロピレン、イソブチレン、ジイ
ソブチレン、スチレン、エチルビニルベンゼン、
ビニルトルエン、ビニルベンジルクロリド、塩化
ビニル、酢酸ビニル、塩化ビニリデン、ジシクロ
ペンタジエン、アクリロニトリル、メタアクリロ
ニトリル、アクリルアミド、メタアクリルアミ
ド、ジアセトンアクリルアミド、官能モノマーた
とえばビニルベンゼン、スルホン酸、酢酸ビニ
ル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、ラウリン
酸ビニルを含むビニルエステル、ビニルメチルケ
トン、ビニルエチルケトン、ビニルイソプロピル
ケトン、ビニルn―ブチルケトン、ビニルヘキシ
ルケトン、ビニルオクチルケトン、メチルイソプ
ロペニルケトンを含むビニルケトン、アクロレイ
ン、メタクロレイン、クロトンアルデヒドを含む
ビニルアルデヒド、ビニルメチルエーテル、ビニ
ルエチルエーテル、ビニルプロピルエーテル、ビ
ニルイソブチルエーテル、を含むビニルエーテ
ル、ビニリデンクロリドブロミド、またはブロモ
クロリドを含むビニリデン化合物、イタコン酸、
シトラコン酸、アコニツト酸、フマル酸およびマ
レイン酸を含む不飽和ジカルボン酸の相当する中
性または半酸半エステルまたは遊離二酸、置換ア
クリルアミドたとえばN―モノアルキル、―N,
N―ジアルキル―、およびN―ジアルキルアミノ
アルキルアクリルアミドまたはメタクリルアミド
(ここでアルキル基は1〜18個の炭素を有するこ
とが出来、たとえばメチル、エチル、イソプロピ
ル、ブチル、ヘキシル、シクロヘキシル、オクチ
ル、ドデシル、ヘキサデシルおよびオクタデシル
である)、アクリル酸またはメタクリル酸のアミ
ノアルキルエステル、たとえばβ―ジメチルアミ
ノエチル、β―ジエチルアミノエチルまたは6―
ジメチルアミノヘキシルアクリレートおよびメタ
クリレート、アルキルチオエチルメタクリレート
およびアクリレートたとえばエチルチオエチルメ
タクリレート、ビニルピリジン、たとえば2―ビ
ニルピリジン、4―ビニルピリジン、2―メチル
―5―ビニルピリジン等である。 エチルチオエチルメタクリレートを含有する共
重合体の場合には、生成物は所望なら相当するス
ルホキシドまたはスルホンに酸化することが出来
る。 普通あたかも1個の不飽和基しかもたないか如
くに作用するポリエチレン系不飽和モノマーたと
えばイソプレン、ブタジエンおよびクロロプレン
を、モノエチレン系不飽和の部類の1部として用
いることが出来る。 ポリエチレン系不飽和化合物の例は:ジビニル
ベンゼン、ジビニルピリジン、ジビニルナフタレ
ン、ジアリルフタレート、エチレングリコールジ
アクリレート、エチレングリコールジメタクリレ
ート、トリメチロールプロパントリメタクリレー
ト、ジビニルスルホン、グリコール、グリセロー
ル、ペンタエリトリトール、ジエチレングリコー
ル、グリコール、およびレゾルシノールのモノチ
オまたはジチオ―誘導体のポリビニルまたはポリ
アクリルエーテル、ジビニルケトン、ジビニルシ
リフアイド、アリルアクリレート、ジアリルマレ
エート、ジアリルフマレート、ジアリルサクシネ
ート、ジアリルカーボネート、ジアリルマロネー
ト、ジアリルオキザレート、ジアリルアジペー
ト、ジアリルセバケート、ジビニルセバケート、
ジアリルタートレート、ジアリルシリケート、ト
リアリルトリカルバリレート、トリアリルアコニ
テート、トリアリルサイトレート、トリアリルホ
スフエート、N,N′―メチレンジアクリルアミ
ド、N,N′―メチレンジメタクリルアミド、N,
N′―エチレンジアクリルアミド、トリビニルベ
ンゼン、トリビニルナフタレンおよびポリビニル
アントラセンである。 この種のモノマーの好ましい種類は、芳香族エ
チレン系不飽和分子たとえばスチレン、ビニルピ
リジン、ビニルナフタレン、ビニルトルエン、フ
エニルアクリレート、ビニルキシレン、エチルビ
ニルベンゼンである。 好ましいポリエチレン系不飽和化合物の例とし
て、ジビニルピリジン、ジビニルナフタレン、ジ
ビニルベンゼン、トリビニルベンゼン、ベンゼン
核に置換された炭素原素1〜2個のアルキル基1
〜4個を有するアルキルビニルベンゼン、および
ベンゼン核に置換された炭素原子1〜2個のアル
キル基1〜3個を有するアルキルトリビニルベン
ゼンが挙げられる。これらポリ(ビニル)ベンゼ
ンモノマーのホモポリマーおよびコポリマーの他
に、それらの1種以上を最大98%(全モノマー混
合物の重量を基準とする)までの、(1)モノエチレ
ン系不飽和モノマー、または(2)前に定義したポリ
(ビニル)ベンゼン以外のポリエチレン系不飽和
モノマー、または(3)(1)と(2)の混合物、と共重合さ
せることが出来る。アルキル―置換ジ―およびト
リ―ビニル―ベンゼンの例は、種々のビニルトル
エン、ジビニルエチルベンゼン、1,4―ジビニ
ル―2,3,5,6―テトラメチルベンゼン、
1,3,5―トリビニル―2,4,6―トリメチ
ルベンゼン、1,4―ジビニル―2,3,6―ト
リエチルベンゼン、1,2,4―トリビニル―
3,5―ジエチルベンゼン、1,3,5―トリビ
ニル―2―メチルベンゼンである。 スチレン、ジビニルベンゼンおよびエチルビニ
ルベンゼン共重合体が最も好ましい。 適当な縮合モノマーの例には:(a)脂肪族二塩基
酸たとえばマレイン酸、フマル酸、イタコン酸、
1,1―シクロブタンジカルボン酸;(b)脂肪族ジ
アミンたとえばピペラジン、2―メチルピペラジ
ン、シス,シス―ビス(4―アミノシクロヘキシ
ル)メタン、メタキシリレンジアミン;(c)グリコ
ールたとえばエチレングリコール、トリエチレン
グリコール、1,2―ブタンジオール、ネオペン
チルグリコール;(d)ビスクロロホルメートたとえ
ばシスおよびトランス―1,4―シクロヘキシル
ビスクロロホルメート、2,2,2,4―テトラ
メチル―1,3―シクロブチルビスクロロホルメ
ートおよび前記した他のグリコールのビスクロロ
ホルメート;(e)オキシ酸たとえばサリチル酸、m
―およびp―ヒドロキシ―安息香酸およびそれか
ら誘導されたラクトン、たとえばプロピオラクト
ン、バレロラクトン、カプロラクトン等;(f)ジイ
ソシアネートたとえばシスおよびトランス―シク
ロプロパン―1,2―ジイソシアネート、シスお
よびトランス―シクロブタン―1,2―ジイソシ
アネート等;(g)芳香族二酸およびその誘導体(エ
ステル、無水物および酸クロリド)たとえばフタ
ル酸、無水フタル酸、テレフタル酸、イソフタル
酸、ジメチルフタレート等;(h)芳香族ジアミンた
とえばベンジジン、4,4′―メチレンジアミン、
ビス(4―アミノフエニル)エーテル等;(i)ビス
フエノールたとえばビスフエノールA、ビスフエ
ノールC、ビスフエノールF、フエノールフタレ
ン、レゾルシノール等;(j)ビスフエノールビス
(クロロホルメート)たとえばビスフエノールA
ビス(クロロホルメート)、4,4′―ジヒドロキ
シベンゾフエノンビス(クロロホルメート);(k)
カルボニルおよびチオカルボニル化合物たとえば
ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、チオアセ
トン、アセトン等;(l)フエノールおよび誘導体た
とえばフエノール、アルキルフエノール等;(m)
多官能性架橋剤たとえばトリまたはポリ塩基性酸
たとえばトリメント酸、トリまたはポリオールた
とえばグリセロール、トリまたはポリアミンたと
えばジエチレントリアミン;および他の縮合モノ
マーおよび前述した化合物の混合物が含まれる。 芳香族および(または)脂肪族モノマーからつ
くられるイオン交換樹脂は、多孔性吸着剤製造用
の好ましい種類の出発重合体を与える。イオン交
換樹脂はカチオン、アニオン、強塩基、弱塩基、
スルホン酸、カルボン酸、酸素含有、ハロゲンお
よびそれらの混合物から選ばれる官能基を含有す
ることも出来る。さらに、このようなイオン交換
樹脂は、任意に、熱処理前に重合体の巨大気孔を
少なくとも部分的に満たす酸化剤、反応性物質、
硫酸、硝酸、アクリル酸等を含有していてもよ
い。 合成重合体は熱分解前に充填剤たとえばカーボ
ンブラツク、木炭、骨炭、おがくずまたは他の炭
素質材料を含浸させることが出来る。 出発重合体がイオン交換樹脂の場合、イオン位
置に原子的に分散された形で種々の金属を任意に
含有することが出来る。これらの金属として、
鉄、銅、銀、ニツケル、マンガン、パラジウム、
コバルト、チタン、ジルコニウム、ナトリウム、
カリウム、カルシウム、亜鉛、カドミウム、ルテ
ニウム、ウラニウムおよび希土類たとえばランタ
ンが挙げられる。イオン交換機構を利用すること
により、当業者は混入すべき金属の量および分布
を制御することが出来る。 金属の樹脂への混入は主として触媒剤として働
く能力を助けるためであるが、有効な吸着剤も金
属を含有していてもよい。 合成重合体イオン交換樹脂は、酸、塩基または
金属塩の形であろうと、商業的に入手することが
できる。本発明によれば、気体または液体媒体
を、熱分解された合成重合体の粒子と接触させる
ことからなる、それら媒体から成分を分離する吸
着法も提供される。 たとえば、水素、鉄()、銅()、銀()
またはカルシウム()の任意の形態から熱分解
されたスチレン―ジビニルベンゼンを基にした強
酸性の交換樹脂は空気中、好ましくは乾燥空気中
の塩化ビニルの濃度を、1つの床の体積を基にし
て、1床/時〜600床/分、好ましくは10〜200
床/分に相当する流速で初期濃度2〜300000ppm
から1ppm以下の水準に減少させることができる
ことが見出された。 活性炭と比較して、本発明の吸着剤は、吸着熱
が一層少なく、表面に吸着されたモノマーの重合
は少なく、拡散反応速度による必要な再生剤は少
なくてよく、反復作用による能力低下は小さく吸
着が飽和状態になる前の漏出が少ない等の利点を
示す。他の不純物たとえばSO2およびH2Sを除去
する場合にも同様の性能が認められた。本発明の
吸着剤は、硫黄含有分子、ハロゲン化炭化水素、
有機酸、アルデヒド、アルコール、ケトン、アル
カン、アミン、アンモニア、アクリロニトリル、
芳香族、油蒸気、ハロゲン、溶剤、モノマー、有
機分解生成物、シアン化水素、一酸化炭素および
水銀蒸気の如き成分を除去するために空気汚染除
去分野で特に有効である。 特定の塩素化炭化水素には次のものがある: 1,2,3,4,10,10―ヘキサクロロ―1,
4,4a,5,8,8a―ヘキサヒドロ―1,4エ
ンド―エキソ―5,8―ジメタノナフタレン 2―クロロ―4―エチルアミノ―6―イソプロ
ピルアミノ―s―トリアジン ポリクロロビシクロペンタジエン異性体 ベンゼンヘキサクロリドの異性体 60%オクトクロロ―4,7―メタノテトラヒド
ロインダン 1,1―ジクロロ―2,2―ビス―(p―エチ
ルフエニル)エタン 1,1,1―トリクロロ―2,2―ビス(p―
クロロフエニル)エタン ジクロロジフエニルジクロロエチレン 1,1―ビス(p―クロロフエニル)―2,
2,2―トリクロロエタノール 2,2―ジクロロビニルジメチルホスフエート 1,2,3,4,10,10―ヘキサクロロ―6,
7―エポキシ―1,4,4a,5,6,7―ジメ
タノナフタレン 1,2,3,4,10,10―ヘキサクロロ―6,
7―エポキシ―1,4,4a,5,6,7,8,
8a―オクタヒドロ―1,4―エンド―エンド―
5,8―ジメタノナフタレン 74%1,4,5,6,7,8,8a―ヘプタク
ロロ―32,4,7a―テトラヒドロ―4,7―メ
タノインデン 1,2,3,4,5,6―ヘキサクロロシクロ
ヘキサン 2,2―ビス(p―メトキシフエニル)―1,
1,1―トリクロロエタン 67―69%塩素を含有する塩素化カンフエン。 本発明の吸着剤により液体から吸着することが
できる他の成分には、塩素化フエノール、ニトロ
フエノール、表面活性剤たとえば洗剤、乳化剤、
分散剤および湿潤剤、炭化水素たとえばトルエン
およびベンゼン、有機および無機染料廃棄物、砂
糖からの色素体、油および脂肪、不快
(odiferous)なエステルおよびモノマーが挙げら
れる。 吸着剤は能力が消失したら再生することが出来
る。最も適当な特定の再生剤は吸着される種の性
質に依存するが、一般に塩水、溶剤、熱水、酸お
よび水蒸気を含むであろう。吸着剤の熱的再生性
は顕著な利点になつている。 活性化をしない吸着剤 本発明により、「活性炭」と称される多くの炭
素質吸着剤にとつて普通である「活性化」を行う
必要なく、優れた吸着剤が製造される。他のすべ
ての吸着剤より優れかつ異なつた特性を有する吸
着剤は、前述したように重合体を熱処理すること
により直接1工程でつくられる。反応性ガスによ
る活性化は吸着剤特性の変性に時には望ましい任
意工程であるが、本発明の必要な部分ではない。
下記の表およびに示すように、吸着特性は樹
脂がさらされる最高温度に著しく影響される。表
に示すように、500℃の温度は水からクロロホ
ルムの除去に最適の吸着剤を与える。 800℃に熱処理された樹脂は孔径に応じて分子
を選択的に吸着することが出来る(表を参照)。
800℃試料は表に示される以上に四塩化炭素よ
りヘキサンの選択に有効でさえある。何となれば
CCl4のほとんどすべてが巨大気孔の表面に吸着
され、微小気孔には吸着されないからである。市
販の炭素分子篩(例5)の明らかに優れた選択性
は、巨大気孔のはるかに小さい表面積に基づくこ
とは明らかである。500℃に熱処理された樹脂
(表のNo.1)は2つの異なつた大きさの分子に
対し、はるかに低い選択性を示し、これは熱処理
中の最高温度が吸着剤特性に及ぼす重要な影響を
明確に示している。
Table: * All polymers were sulfonated to at least 90% of their theoretical maximum and heated to 800°C in an inert atmosphere.
From the table it can be seen that the final specific surface area is not necessarily directly related to the porosity of the starting material.
The starting specific surface area of macroporous polymers is approximately 100, whereas that of heat-treated resins is only about twice as large. The non-porous "gel" resin had a specific surface area well below the range of the starting materials of the present invention, yielding a product with a substantially smaller specific surface area than the heat treated macroporous resin. The time of pyrolysis depends on the time required to remove volatiles from the particular polymer and the heat transfer characteristics of the method selected. Generally, pyrolysis takes place very quickly when the heat transfer is rapid, for example in a furnace or fluidized bed pyrolyzing a shallow bed of material. To prevent combustion of the pyrolyzed polymer, the temperature of the polymer is usually lowered to below 400°C, preferably below 300°C, before the pyrolyzed material is exposed to air. The most preferred method of operation is rapid heating to the highest temperature, and a short period of time (0 to 20
minutes) and then rapidly cooling the temperature to room temperature before exposing the sample. The product according to the invention can be obtained by this preferred method at 800%
It was made by heating to ℃ and cooling for 20-30 minutes. Holding at elevated temperatures for longer periods of time is acceptable. This is because no additional decomposition occurs unless the temperature increases. A small amount of activated gas such as CO 2 , NH 3 , O 2 ,
H 2 O or a combination thereof tends to react with the polymer during pyrolysis, thereby increasing the specific surface area of the final material. Such gases are optional and can be used to obtain special properties of the adsorbent. Starting polymers that can be used to make the pyrolytic resins of the present invention include macromolecules consisting of one or more monoethylenically or polyethylenically unsaturated monomers that can be formed by condensation reactions to produce macronetwork polymers and copolymers. Included are network homopolymers or copolymers. The macronetwork resins used as precursors in the production of macronetwork heat-treated polymers are not themselves claimed as novel material compositions. Any of the already known materials of this type with a suitable carbon fixing component are suitable. Preferred monomers are aliphatic and aromatic materials that are ethylenically unsaturated. Examples of suitable monoethylenically unsaturated monomers that can be used in the preparation of granular macronetwork resins are: acrylic acid and methacrylic acid, such as methyl, ethyl, 2-chloroethyl, propyl, isobutyl, isopropyl, butyl, t-butyl, sec―
Butyl, ethylhexyl, amyl, hexyl, octyl, decyl, dodecyl, cyclohexyl, isobornyl, benzyl, phenyl, alkylphenyl, ethoxymethyl, ethoxyethyl, ethoxypropyl, propoxymethyl, propoxyethyl, propoxypropyl, ethoxyphenyl, ethoxybenzyl , esters such as ethoxycyclohexyl, hydroxyethyl, hydroxypropyl, ethylene, propylene, isobutylene, diisobutylene, styrene, ethylvinylbenzene,
Vinyl toluene, vinyl benzyl chloride, vinyl chloride, vinyl acetate, vinylidene chloride, dicyclopentadiene, acrylonitrile, methacrylonitrile, acrylamide, methacrylamide, diacetone acrylamide, functional monomers such as vinylbenzene, sulfonic acid, vinyl acetate, vinyl propionate, Vinyl esters including vinyl butyrate and vinyl laurate, vinyl methyl ketone, vinyl ethyl ketone, vinyl isopropyl ketone, vinyl n-butyl ketone, vinyl hexyl ketone, vinyl octyl ketone, vinyl ketones including methyl isopropenyl ketone, acrolein, methacrolein, crotone vinyl aldehydes, including aldehydes, vinyl ethers including vinyl methyl ether, vinyl ethyl ether, vinyl propyl ether, vinyl isobutyl ether, vinylidene compounds including vinylidene chloride bromide or bromo chloride, itaconic acid,
Corresponding neutral or half-acid half-esters or free diacids of unsaturated dicarboxylic acids including citraconic acid, aconitic acid, fumaric acid and maleic acid, substituted acrylamides such as N-monoalkyl, -N,
N-dialkyl-, and N-dialkylaminoalkylacrylamide or methacrylamide, where the alkyl group can have 1 to 18 carbons, such as methyl, ethyl, isopropyl, butyl, hexyl, cyclohexyl, octyl, dodecyl, hexadecyl and octadecyl), aminoalkyl esters of acrylic acid or methacrylic acid, such as β-dimethylaminoethyl, β-diethylaminoethyl or 6-
Dimethylaminohexyl acrylate and methacrylate, alkylthioethyl methacrylate and acrylate such as ethylthioethyl methacrylate, vinylpyridine such as 2-vinylpyridine, 4-vinylpyridine, 2-methyl-5-vinylpyridine and the like. In the case of copolymers containing ethylthioethyl methacrylate, the product can be oxidized to the corresponding sulfoxide or sulfone if desired. Polyethylenically unsaturated monomers which normally behave as if they had only one unsaturated group, such as isoprene, butadiene and chloroprene, can be used as part of the monoethylenically unsaturated class. Examples of polyethylenically unsaturated compounds are: divinylbenzene, divinylpyridine, divinylnaphthalene, diallyl phthalate, ethylene glycol diacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, divinyl sulfone, glycol, glycerol, pentaerythritol, diethylene glycol, glycol. , and polyvinyl or polyacrylic ethers of monothio- or dithio-derivatives of resorcinol, divinyl ketone, divinyl silifide, allyl acrylate, diallyl maleate, diallyl fumarate, diallyl succinate, diallyl carbonate, diallyl malonate, diallyl oxalate , diallyl adipate, diallyl sebacate, divinyl sebacate,
Diallyl tartrate, diallyl silicate, triallyl tricarballylate, triallyl aconitate, triallyl citrate, triallyl phosphate, N,N'-methylene diacrylamide, N,N'-methylene dimethacrylamide, N,
N'-ethylene diacrylamide, trivinylbenzene, trivinylnaphthalene and polyvinylanthracene. Preferred types of monomers of this type are aromatic ethylenically unsaturated molecules such as styrene, vinylpyridine, vinylnaphthalene, vinyltoluene, phenyl acrylate, vinylxylene, ethylvinylbenzene. Examples of preferred polyethylenically unsaturated compounds include divinylpyridine, divinylnaphthalene, divinylbenzene, trivinylbenzene, and an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms substituted on the benzene nucleus.
-4 alkylvinylbenzenes, and alkyltrivinylbenzenes having 1 to 3 alkyl groups of 1 to 2 carbon atoms substituted on the benzene nucleus. In addition to homopolymers and copolymers of these poly(vinyl)benzene monomers, up to 98% (based on the weight of the total monomer mixture) of one or more of the following: (1) monoethylenically unsaturated monomers; (2) It can be copolymerized with polyethylenically unsaturated monomers other than the previously defined poly(vinyl)benzene, or (3) with mixtures of (1) and (2). Examples of alkyl-substituted di- and tri-vinyl-benzenes include various vinyltoluenes, divinylethylbenzene, 1,4-divinyl-2,3,5,6-tetramethylbenzene,
1,3,5-trivinyl-2,4,6-trimethylbenzene, 1,4-divinyl-2,3,6-triethylbenzene, 1,2,4-trivinyl-
These are 3,5-diethylbenzene and 1,3,5-trivinyl-2-methylbenzene. Most preferred are styrene, divinylbenzene and ethylvinylbenzene copolymers. Examples of suitable condensation monomers include: (a) aliphatic dibasic acids such as maleic acid, fumaric acid, itaconic acid,
1,1-cyclobutanedicarboxylic acid; (b) Aliphatic diamines such as piperazine, 2-methylpiperazine, cis,cis-bis(4-aminocyclohexyl)methane, metaxylylene diamine; (c) Glycols such as ethylene glycol, triethylene Glycol, 1,2-butanediol, neopentyl glycol; (d) Bischloroformates such as cis- and trans-1,4-cyclohexylbischloroformate, 2,2,2,4-tetramethyl-1,3- Cyclobutyl bischloroformate and other glycol bischloroformates mentioned above; (e) oxyacids such as salicylic acid, m
(f) Diisocyanates such as cis- and trans-cyclopropane-1,2-diisocyanate, cis- and trans-cyclobutane- 1,2-diisocyanates, etc.; (g) aromatic diacids and their derivatives (esters, anhydrides and acid chlorides) such as phthalic acid, phthalic anhydride, terephthalic acid, isophthalic acid, dimethyl phthalate, etc.; (h) aromatic diamines For example, benzidine, 4,4'-methylenediamine,
Bis(4-aminophenyl) ether, etc.; (i) Bisphenols, such as bisphenol A, bisphenol C, bisphenol F, phenolphthalene, resorcinol, etc.; (j) Bisphenol bis(chloroformate), such as bisphenol A.
Bis(chloroformate), 4,4'-dihydroxybenzophenone bis(chloroformate); (k)
Carbonyl and thiocarbonyl compounds such as formaldehyde, acetaldehyde, thioacetone, acetone, etc.; (l) Phenols and derivatives such as phenols, alkylphenols, etc.; (m)
Multifunctional crosslinking agents such as tri- or polybasic acids such as trimentic acid, tri- or polyols such as glycerol, tri- or polyamines such as diethylenetriamine; and other condensation monomers and mixtures of the aforementioned compounds are included. Ion exchange resins made from aromatic and/or aliphatic monomers provide a preferred type of starting polymer for porous adsorbent production. Ion exchange resins can handle cations, anions, strong bases, weak bases,
It may also contain functional groups selected from sulfonic acids, carboxylic acids, oxygen-containing, halogens and mixtures thereof. Additionally, such ion exchange resins optionally contain oxidizing agents, reactive substances,
It may contain sulfuric acid, nitric acid, acrylic acid, etc. The synthetic polymers can be impregnated with fillers such as carbon black, charcoal, bone char, sawdust or other carbonaceous materials prior to pyrolysis. If the starting polymer is an ion exchange resin, it can optionally contain various metals in atomically dispersed form at ionic sites. As these metals,
iron, copper, silver, nickel, manganese, palladium,
cobalt, titanium, zirconium, sodium,
Potassium, calcium, zinc, cadmium, ruthenium, uranium and rare earths such as lanthanum may be mentioned. By utilizing an ion exchange mechanism, one skilled in the art can control the amount and distribution of metals to be incorporated. Although the incorporation of metals into the resin is primarily to aid in its ability to act as a catalytic agent, effective adsorbents may also contain metals. Synthetic polymeric ion exchange resins, whether in acid, base or metal salt form, are commercially available. According to the invention there is also provided an adsorption method for separating components from a gaseous or liquid medium, which consists in contacting the medium with particles of a pyrolyzed synthetic polymer. For example, hydrogen, iron (), copper (), silver ()
A strongly acidic exchange resin based on styrene-divinylbenzene, pyrolyzed from any form of calcium or calcium, can reduce the concentration of vinyl chloride in air, preferably dry air, based on the volume of one bed. 1 bed/hour to 600 beds/minute, preferably 10 to 200 beds/minute.
Initial concentration 2-300000 ppm at flow rate equivalent to bed/min
It has been found that the amount can be reduced from 1ppm to below 1ppm. Compared to activated carbon, the adsorbent of the present invention has less heat of adsorption, less polymerization of monomers adsorbed on the surface, requires less regenerant due to diffusion reaction rate, and has less capacity loss due to repeated action. Advantages include less leakage before adsorption reaches saturation. Similar performance was observed when removing other impurities such as SO 2 and H 2 S. The adsorbent of the present invention contains sulfur-containing molecules, halogenated hydrocarbons,
Organic acids, aldehydes, alcohols, ketones, alkanes, amines, ammonia, acrylonitrile,
It is particularly useful in the air decontamination field for removing components such as aromatics, oil vapors, halogens, solvents, monomers, organic decomposition products, hydrogen cyanide, carbon monoxide, and mercury vapor. Certain chlorinated hydrocarbons include: 1,2,3,4,10,10-hexachloro-1,
4,4a,5,8,8a-hexahydro-1,4endo-exo-5,8-dimethanonaphthalene 2-chloro-4-ethylamino-6-isopropylamino-s-triazine Polychlorobicyclopentadiene isomer Benzene Isomers of hexachloride 60% octochloro-4,7-methanotetrahydroindane 1,1-dichloro-2,2-bis-(p-ethylphenyl)ethane 1,1,1-trichloro-2,2-bis(p-
chlorophenyl)ethane dichlorodiphenyldichloroethylene 1,1-bis(p-chlorophenyl)-2,
2,2-trichloroethanol 2,2-dichlorovinyldimethylphosphate 1,2,3,4,10,10-hexachloro-6,
7-Epoxy-1,4,4a,5,6,7-dimethanonaphthalene 1,2,3,4,10,10-hexachloro-6,
7-Epoxy-1, 4, 4a, 5, 6, 7, 8,
8a-octahydro-1,4-endo-endo-
5,8-dimethanonaphthalene 74%1,4,5,6,7,8,8a-heptachloro-32,4,7a-tetrahydro-4,7-methanoindene 1,2,3,4,5,6- Hexachlorocyclohexane 2,2-bis(p-methoxyphenyl)-1,
1,1-Trichloroethane Chlorinated camphene containing 67-69% chlorine. Other components that can be adsorbed from liquids by the adsorbents of the present invention include chlorinated phenols, nitrophenols, surfactants such as detergents, emulsifiers,
Dispersants and wetting agents include hydrocarbons such as toluene and benzene, organic and inorganic dye wastes, pigment bodies from sugars, oils and fats, odiferous esters and monomers. The adsorbent can be regenerated once it loses capacity. The particular regenerant most suitable will depend on the nature of the species to be adsorbed, but will generally include brine, solvents, hot water, acids and steam. Thermal regenerability of adsorbents has become a significant advantage. Adsorbents without Activation The present invention produces superior adsorbents without the need for "activation" which is common with many carbonaceous adsorbents called "activated carbons." An adsorbent with superior and different properties over all other adsorbents can be made directly in one step by heat treating the polymer as described above. Activation with a reactive gas is an optional step that is sometimes desirable to modify adsorbent properties, but is not a necessary part of the invention.
As shown in the table and below, the adsorption properties are significantly influenced by the maximum temperature to which the resin is exposed. As shown in the table, a temperature of 500 °C provides the best adsorbent for the removal of chloroform from water. The resin heat-treated to 800°C can selectively adsorb molecules depending on the pore size (see table).
The 800°C sample is even more effective in selecting hexane over carbon tetrachloride than shown in the table. What should I do?
This is because almost all of the CCl 4 is adsorbed on the surface of macropores and not on the micropores. It is clear that the apparently superior selectivity of the commercially available carbon molecular sieve (Example 5) is due to the much smaller surface area of the macropores. The resin heat-treated to 500°C (No. 1 in the table) showed much lower selectivity for two different sized molecules, indicating the important effect of maximum temperature during heat treatment on adsorbent properties. is clearly shown.

【表】 合体
[Table] Combination

【表】【table】

【表】 の
5 武田薬品工業からの炭素分 0.50 12.1
子篩
1 有効最小孔径 6.1Å
2 有効最小孔径 4.3Å
下記の例により本発明を例示するが、それらに
よつて本発明は限定されるものではない。 例 1 Na+形のアンバーライト200(スチレン/DVB
スルホン酸イオン交換樹脂に対するロームアンド
ハース社の商標名)の試料40gをフイルター管に
入れ、D.I.H2O 200c.c.で洗浄した。20gの
FeCl3・6H2Oを約1のD.I.H2Oに溶解し、カラ
ム状にされた樹脂試料に約4時間通した。均一で
完全な導入を肉眼で観察することが出来た。次
に、試料を1のD.I.H2Oで洗浄し、吸引に5分
間かけ、18時間空気乾燥した。 次に、この試料10gを他の数種の試料と共にア
ルゴンガス7/分の導入装置を具備した炉で熱
分解した。試料の温度を1時間毎に約110℃増加
させて6時間にわたつて700℃に上げた。試料を
最高温度で1/2時間保持した。炉に対する電力を
切り、炉および中味をさらに16時間にわたつてア
ルゴンを連続的に流しながら室温まで乱さないよ
うにして冷却した。熱分解後の固体物質の収率は
43%であつた。この試料の物理的特徴を、同じよ
うにしてつくつた試料B〜G、およびI〜Kに対
するデータと共に表に示す。 例 2 例1の方法を修正して、水素形のアンバーライ
ト200(ナトリウム形を塩酸で変換することにより
得られる)を250g、温度を6時間にわたつて760
℃に連続的に上げることにより熱分解した。次い
で、試料をさらに12時間にわたつて冷却させた。
試料は390m2/gの比表面積を示した。 処理例 塩化ビニルの吸着 10cm3の試料を1.69cm内径ステンレス鋼カラムに
入れる。床深さは5.05cmである。混合室を有する
希釈装置を用いて、空気中580ppm塩化ビニルの
ガス流を発生させ、カラムに800ml/分の体積流
速で流した。したがつて、床の体積を単位とした
カラム流速は80床/分に相当する。すべての実験
は周囲温度および16psigの圧力で行う。流出流か
ら10ml/分の流れをそらし、連続塩化ビニル分析
用のフレーム(flame)イオン化検出器に送る。
普通のロームアンドハース吸着剤およびカルゴン
活性炭も試験した。結果を下の表に示す。
[Table] No. 5 Carbon content from Takeda Pharmaceutical Co., Ltd. 0.50 12.1
Small sieve 1 Effective minimum pore diameter 6.1Å
2 Effective minimum pore diameter 4.3Å
The invention is illustrated by the following examples without, however, being restricted thereby. Example 1 Amberlite 200 in Na + form (styrene/DVB
A 40 g sample of sulfonic acid ion exchange resin (Rohm & Haas trade name) was placed in a filter tube and washed with 200 c.c. of DIH 2 O. 20g of
FeCl 3 .6H 2 O was dissolved in about 1 part DIH 2 O and passed through the columnar resin sample for about 4 hours. Uniform and complete introduction could be observed with the naked eye. The samples were then washed with 1 part of DIH 2 O, placed on suction for 5 minutes, and air dried for 18 hours. Next, 10 g of this sample was thermally decomposed together with several other samples in a furnace equipped with an argon gas introduction device at 7/min. The temperature of the sample was increased to 700°C over 6 hours with approximately 110°C increments every hour. Samples were held at maximum temperature for 1/2 hour. Power to the furnace was removed and the furnace and contents were allowed to cool undisturbed to room temperature under continuous argon flow for an additional 16 hours. The yield of solid material after pyrolysis is
It was 43%. The physical characteristics of this sample are shown in the table along with data for similarly prepared samples B-G and I-K. Example 2 The method of Example 1 was modified by adding 250 g of Amberlite 200 in hydrogen form (obtained by converting the sodium form with hydrochloric acid) at a temperature of 760 °C for 6 hours.
Thermal decomposition was carried out by continuously raising the temperature to ℃. The samples were then allowed to cool for an additional 12 hours.
The sample exhibited a specific surface area of 390 m 2 /g. Process Example Adsorption of Vinyl Chloride A 10 cm 3 sample is placed in a 1.69 cm internal diameter stainless steel column. The floor depth is 5.05cm. A gas stream of 580 ppm vinyl chloride in air was generated using a diluter with a mixing chamber and passed through the column at a volumetric flow rate of 800 ml/min. Therefore, the column flow rate in units of bed volume corresponds to 80 beds/min. All experiments are conducted at ambient temperature and 16 psig pressure. A flow of 10 ml/min is diverted from the effluent stream and sent to a flame ionization detector for continuous vinyl chloride analysis.
Regular Rohm and Haas adsorbent and Calgon activated carbon were also tested. The results are shown in the table below.

【表】【table】

【表】【table】

【表】【table】

【表】【table】

【表】【table】

【表】【table】

【表】 他の処理例 樹脂J9.5c.c.床に、塩化ビニル350ppmを含有し
かつ床単位流速160床/分の流出流を流して吸着
を行う。水蒸気を用いて130〜160℃で20分再生を
行い、次いで空気で10分乾燥した。実験を15回く
り返して行い、数回のくり返しても吸着能の低下
が無いことが示された。 結果を次の表に示す。
[Table] Other treatment examples Adsorption is carried out by flowing an effluent stream containing 350 ppm of vinyl chloride and a bed unit flow rate of 160 beds/min into a bed of resin J9.5c.c. Regeneration was performed using steam at 130-160°C for 20 minutes, followed by air drying for 10 minutes. The experiment was repeated 15 times, and it was shown that there was no decrease in adsorption capacity even after repeating the experiment several times. The results are shown in the table below.

【表】 他の市販の樹脂および炭素について比較実験の
結果を次の表に示す。
[Table] The following table shows the results of comparative experiments with other commercially available resins and carbons.

【表】 例2の方法で調製した試料Hは好ましい具体例
であることに注目すべきである。 試料JをPCB12×30炭素と比較すると、下記
に示すように相対湿度が増大すると吸着能が少し
低下することが分る。
TABLE It should be noted that Sample H, prepared by the method of Example 2, is a preferred embodiment. Comparing sample J with PCB 12x30 carbon, it can be seen that the adsorption capacity decreases slightly as the relative humidity increases, as shown below.

【表】 フエノール吸着 試料I20c.c.に、フエノールを500ppmの濃度にD.
I.水に溶解した流入液を流した。流速は4床/時
である。試料の示す漏出は38床の体積で1ppm以
下であつた。試料の吸着能は3ppm漏出で
1.561b/ft3または25.0mg/gであつた。 市販の吸着剤であるアンバーライトXAD―4
を比較として用いると、6ppmの漏出で、0.91b/
ft3または14.4mg/gの吸着能を示した。 試料Iをメタノールで2床/時の速度で再生す
るが、71%再生するには5床体積のメタノールが
必要であつた。 試料BのH2SおよびSO2に対する吸着剤として
の能力を評価した。その結果によれば両汚染物の
相当量が吸着されることが示された。活性炭につ
いて同じ測定を行うと、100℃でSO2の吸着は無
視し得るものであることを示していた。 イオン交換樹脂以外の合成有機重合体の吸着剤
能力について評価した。15%ジビニルベンゼンと
架橋結合されたポリアクリロニトリルの試料を
種々の実験条件下で熱分解し、SO2吸着能につい
て評価した。実験条件および結果を表XIに示
す。ここでも相当量のSO2が吸着される。例は
特に興味がある。何となれば熱分解前に共重合体
を空気中で酸化すると熱分解生成物のSO2に対す
る吸着能力が著しく増大するからである。
[Table] Phenol adsorption D. Phenol was added to sample I20c.c. at a concentration of 500 ppm.
I. Run the influent dissolved in water. The flow rate is 4 beds/hour. The samples showed leakage of less than 1 ppm in 38 bed volumes. The adsorption capacity of the sample is 3ppm leakage.
It was 1.561 b/ft 3 or 25.0 mg/g. Amberlite XAD-4, a commercially available adsorbent
Using as a comparison, with a leakage of 6ppm, it is 0.91b/
It showed an adsorption capacity of ft 3 or 14.4 mg/g. Sample I was regenerated with methanol at a rate of 2 beds/hour; 5 bed volumes of methanol were required for 71% regeneration. Sample B was evaluated for its ability as an adsorbent for H 2 S and SO 2 . The results showed that significant amounts of both contaminants were adsorbed. The same measurements on activated carbon showed negligible adsorption of SO 2 at 100°C. The adsorbent capacity of synthetic organic polymers other than ion exchange resins was evaluated. Samples of polyacrylonitrile crosslinked with 15% divinylbenzene were pyrolyzed under various experimental conditions and evaluated for SO 2 adsorption capacity. Experimental conditions and results are shown in Table XI. A considerable amount of SO 2 is also adsorbed here. The examples are of particular interest. This is because oxidizing the copolymer in air before thermal decomposition significantly increases the adsorption capacity of the thermal decomposition product for SO 2 .

【表】 平衡にされた。
** 試料は熱分解前に空気中で340℃に3 1/2
時間にわたつて定常的に加熱した。
破砕抵抗 熱分解重合体ビードの物理的一体性は、表
に示すように他の球状吸着剤および粒子活性炭よ
り大きい。優れた耐破砕性は、摩耗損失が大きい
ことがある粒状炭素に比較して、非常に長い有効
寿命をもたらすことが期待される。また、熱分解
重合体による粒状物質の脱落が生じないため、活
性炭が受け入れられない用途たとえば血液処理に
用いることが出来る。
[Table] Balanced.
** Samples were heated to 340°C in air for 3 1/2 hours before pyrolysis.
Heating was constant over time.
Fracture Resistance The physical integrity of the pyrolytic polymer beads is greater than other spherical adsorbents and particulate activated carbon as shown in the table. The excellent crush resistance is expected to result in a very long useful life compared to granular carbon, which can have high wear losses. Furthermore, since no particulate matter is shed by the pyrolytic polymer, it can be used in applications where activated carbon is not acceptable, such as blood treatment.

【表】【table】

【表】 炭素固定成分 熱分解中に炭素を固定させるための種々の成分
が示されている。成分の部分的リストおよび各々
の有効性を表に示す。成分の正確な化学的性
質は重要ではない。何となれば熱分解中に炭素の
揮発を防止する働きをする任意の基が本方法で満
足であるからである。 吸収された炭素固定剤 熱分解前に巨大網状組織共重合体の気孔に反応
性物質を充填すると、共重合体中の炭素の揮発が
防止される。硫酸の場合、材料は加熱中スルホン
化反応を経て表の試料1の出発物質に類似の
物質を生じる。予めスルホン化するよりも、吸収
を介して得られる一層大きい炭素収率は予期せぬ
ことであり、これは本方法が他の炭素固定技術よ
り優れていることを示している。 含浸重合体 含浸は表のNo.4に例示されており、この場
合カーボンブラツク含有S/DVB共重合体の気
孔にH2SO4が充填され、そして熱分解された。
炭素収率はカーボンブラツクの存在なしで行つた
相当する実験(試料1)の場合より大きい。
[Table] Carbon fixation components Various components for fixing carbon during pyrolysis are shown. A partial list of ingredients and the effectiveness of each is shown in the table. The exact chemical nature of the ingredients is not important. Any group that acts to prevent volatilization of carbon during pyrolysis is satisfactory in this method. Adsorbed Carbon Fixatives Filling the pores of macronetwork copolymers with reactive substances before pyrolysis prevents volatilization of the carbon in the copolymers. In the case of sulfuric acid, the material undergoes a sulfonation reaction during heating to yield a material similar to the starting material of sample 1 in the table. The greater carbon yield obtained via absorption rather than pre-sulfonation is unexpected and indicates the superiority of this method over other carbon fixation techniques. Impregnated Polymer Impregnation is illustrated in Table No. 4, where the pores of the carbon black-containing S/DVB copolymer were filled with H 2 SO 4 and pyrolyzed.
The carbon yield is greater than in the corresponding experiment conducted without the presence of carbon black (sample 1).

【表】【table】

【表】 例 3 下記の実験で表の試料No.1をつくつた。 巨大網状組織共重合体(20%DVB/S)の
30.79gの試料を、その後の熱処理に適当な30mm
外径の石英管に入れた。管の一端を石英ウールで
ふさぎ、共重合体を石英ウールの上に積ねて管を
垂直に保持した。イソプロパノール、D.I.水およ
び98%H2SO4(各々1)を樹脂に1.5時間にわた
つて連続して通した。10分間保持して過剰の
H2SO4を排水した。樹脂の気孔には約5.5gの酸
が残つた。管を管状炉に水平に入れて、4800c.c./
分でN2を流した。加熱中、白色の煙および次い
で赤みがかつた刺激性の臭のする油が試料から放
出された。最終生成物は黒く、光つており、自由
流動性の出発樹脂とほぼ同じ寸法のビードであつ
た。 例 4 下記の実験により表の試料2をつくつた。 クロロメチル化樹脂(20%DVB/S)を硝酸
酸化することにより安息香酸共重合体を調製し
た。溶剤で膨潤し真空乾燥した樹脂20.21gを、
1端を石英ウールで塞いだ石英管に入れた。管を
グラス―コル(Glas―col)加熱マントル内に水
平に保持し、200分にわたつて徐々に800℃に加熱
した。試料を約120分以内で室温に冷却した。加
熱中4800c.c./分の流速で窒素を管に流した。加熱
中試料から白色の煙が放出された。最終生成物は
光りのある金属状黒色ビードからなるものであつ
た。 熱分解重合体粒子の典型的な多峯型気孔孔径分
布を下記の表に示す。
[Table] Example 3 Sample No. 1 in the table was prepared in the following experiment. Giant network copolymer (20% DVB/S)
A 30.79g sample was placed in a 30mm tube suitable for subsequent heat treatment.
It was placed in a quartz tube with an outer diameter. One end of the tube was plugged with quartz wool, and the copolymer was stacked on top of the quartz wool to hold the tube vertically. Isopropanol, DI water and 98% H 2 SO 4 (1 portion each) were passed continuously through the resin for 1.5 hours. Hold for 10 minutes to remove excess
The H2SO4 was drained. Approximately 5.5 g of acid remained in the pores of the resin. Put the tube horizontally into the tube furnace and heat it to 4800c.c./
Flush with N2 for min. During heating, white smoke and then a reddish, pungent smelling oil was released from the sample. The final product was black, shiny, and beads approximately the same size as the free-flowing starting resin. Example 4 Sample 2 in the table was prepared by the following experiment. A benzoic acid copolymer was prepared by oxidizing a chloromethylated resin (20% DVB/S) with nitric acid. 20.21g of resin swollen with solvent and vacuum dried,
It was placed in a quartz tube with one end sealed with quartz wool. The tube was held horizontally in a Glas-col heating mantle and gradually heated to 800°C over 200 minutes. The sample was cooled to room temperature within about 120 minutes. Nitrogen was flowed through the tube at a flow rate of 4800 c.c./min during heating. White smoke was released from the sample during heating. The final product consisted of shiny, metallic black beads. A typical multimine pore size distribution of pyrolytic polymer particles is shown in the table below.

【表】 例 5 約1ppmのCHCl3をドープした水道水(ペンシ
ルバニア州スピリングハウス)を4ガロン/ft3
分の速い速度で、共通の源に平衡に連結した熱分
解スチレン/ジビニルベンゼン(アンバーライト
200)熱分解重合体の入つた3つのカラムに通し
た。流出液を集めてCHCl3濃度GC/EC分析で測
定した。表に示される結果は、500℃試料が
対照吸着剤より非常に優れた性能をもつことを示
している。これらの結果の再現性を検討するため
に、500℃樹脂の第2のバツチを同じ環境で試験
したが、このものは第1試料より著しく良い性能
を示した。最良の500℃樹脂試料は、粒状活性炭
に比較して約14倍の多くの水道水床体積を処理す
ることが出来る。2つの500゜熱分解樹脂試料間の
性能の差は、優れた試料の方の酸素含量が著しく
低いことに関連づけることが出来る。酸素が少な
いと一層疎水性の表面をもたらし、これはクロロ
ホルムのような難溶解性有機物に対する表面吸引
力を増大させると考えられる。水蒸気も容剤も
500℃樹脂を効果的に再生することが示された。
バツチ式で使用した樹脂の小さなカラムを水蒸気
およびメタノールで処理したら、再生前に示して
いたのと同じバツチ平衡吸着能を示した。5床体
積のメタノールでカラムを再生後、第2の一連の
カラム実験を行つた。結果を表に示す。熱分
解樹脂(a)および重合体吸着剤の第2回目の吸着能
は、第1回目より大きく、これは完全な再生に加
うるに、メタノールが第1回目の開始時に存在し
ていたある汚染物を除去したことを示す。活性炭
の場合のより低い第2サイクル容量は不完全再生
を示している。熱分解物質はXAD―4よりわづ
かに再生されにくく、等しい再生度を達成するの
に約1床体積の追加の再生剤を必要とした。活性
炭は著しく再生されにくく、5床体積のメタール
による再生後、再生率はわづか62%に過ぎなかつ
た(第1回目吸着能対第2回目吸着能の比から計
算した)。
[Table] Example 5 4 gallons/ft 3 of tap water (Spring House, Pennsylvania) doped with approximately 1 ppm CHCl 3
Pyrolytic styrene/divinylbenzene (Amberlite
200) was passed through three columns containing pyrolyzed polymers. The effluent was collected and the CHCl 3 concentration was determined by GC/EC analysis. The results shown in the table show that the 500°C sample has much better performance than the control adsorbent. To examine the reproducibility of these results, a second batch of 500°C resin was tested in the same environment and performed significantly better than the first sample. The best 500°C resin sample can treat approximately 14 times more tap water bed volume compared to granular activated carbon. The difference in performance between the two 500° pyrolysis resin samples can be related to the significantly lower oxygen content in the superior sample. Less oxygen results in a more hydrophobic surface, which is believed to increase surface attraction to poorly soluble organics such as chloroform. Water vapor and container
It has been shown that 500℃ resin can be effectively regenerated.
When a small column of batch-used resin was treated with steam and methanol, it showed the same batch equilibrium adsorption capacity as it did before regeneration. A second series of column experiments was performed after regenerating the column with 5 bed volumes of methanol. The results are shown in the table. The adsorption capacity of the pyrolytic resin (a) and the polymeric adsorbent in the second run is greater than that in the first run, which means that in addition to complete regeneration, the methanol is free from any contamination that was present at the start of the first run. Indicates that something has been removed. The lower second cycle capacity for activated carbon indicates incomplete regeneration. The pyrolyzate was slightly less regenerated than XAD-4, requiring approximately one bed volume of additional regenerant to achieve the same degree of regeneration. Activated carbon is extremely difficult to regenerate, and after regeneration with 5 bed volumes of metal, the regeneration rate was only 62% (calculated from the ratio of first adsorption capacity to second adsorption capacity).

【表】 性炭)
[Table] Charcoal)

【表】 性炭)
XAD−4 1175 4.0
例 6 スチレン/DVB材料に対する異なる調製技術
を代表する4種の熱分解樹脂は、表に示すよ
うにフエノールに対して優れたバツチ平衡吸着能
を有することが分つた。これらの同じ樹脂をカラ
ム充填/再生サイクルで研究し、その結果を表
に示す。実験的誤差内で1つの試料(酸素腐
食)は、3回の実験すべてに対してそのカラム吸
着能を維持した。試験した他の試料は、選ばれた
再生条件下で不完全に再生されたようである。酸
素腐食は未腐食前駆物質と比較して、バツチおよ
びカラムフエノール吸着能をごくわづかしか増大
させないが、しかし再生性を著しく増大させる。
腐食により6〜40Å範囲の気孔をつくると、粒子
内の拡散速度を増大させることが出来、より効果
的な再生が可能になる。 興味あることに、クロロホルム除去に対して優
れていた500℃試料は、フエノールに対して低い
吸着能をもつていた。分子篩の大きさの気孔は
800℃試料に存在し、500℃物質には存在しないの
で、最も小さい気孔が、恐らくフエノール吸着に
対する活性位置であると思われる。
[Table] Charcoal)
XAD−4 1175 4.0
Example 6 Four pyrolytic resins representing different preparation techniques for styrene/DVB materials were found to have excellent batch equilibrium adsorption capacities for phenols as shown in the table. These same resins were studied in a column packing/regeneration cycle and the results are shown in the table. Within experimental error, one sample (oxygen corrosion) maintained its column adsorption capacity for all three experiments. Other samples tested appeared to be incompletely regenerated under the regeneration conditions chosen. Oxygen corrosion increases batch and column phenol adsorption capacity only slightly, but significantly increases reproducibility, compared to uncorroded precursors.
Creating pores in the 6-40 Å range by corrosion can increase the diffusion rate within the particles, allowing more effective regeneration. Interestingly, the 500°C sample, which was excellent for chloroform removal, had a low adsorption capacity for phenol. Pores the size of molecular sieves are
The smallest pores are probably the active sites for phenol adsorption, as they are present in the 800°C sample and absent in the 500°C material.

【表】 例 7 熱分解重合体の望ましくない血液成分の吸着能
を研究して腎臓欠陥の血液透析処理への適応性を
測定した。種々のスチレン/DVB型熱分解重合
体を評価した。表に要約されたバツチ実験の
結果は、酸素腐食試料が尿酸吸着に対して高い吸
着能を有することを示している。尿酸吸着度は酸
素腐食により形成された6〜40Åの気孔の容積に
相当する。
EXAMPLE 7 The ability of pyrolytic polymers to adsorb undesirable blood components was studied to determine their suitability for hemodialysis treatment of renal defects. Various styrene/DVB type pyrolytic polymers were evaluated. The results of the batch experiments summarized in the table show that the oxygen corrosion samples have high adsorption capacity for uric acid adsorption. The degree of uric acid adsorption corresponds to the volume of 6-40 Å pores formed by oxygen corrosion.

【表】 例 8 種々の熱分解重合体試料(すべてアンバーライ
ト200から誘導)についてPH7.4で0.1N燐酸塩緩衝
液中尿酸50ppm溶液から尿酸吸着を測定した。尿
酸溶液を〜25℃で、流速30床/時の上向きに流れ
として5c.c.の重合体床に通した。結果を表XIに
示す。
Table Example 8 Uric acid adsorption was measured on various pyrolytic polymer samples (all derived from Amberlite 200) from a 50 ppm solution of uric acid in 0.1N phosphate buffer at pH 7.4. The uric acid solution was passed through a 5 c.c. polymer bed at ˜25° C. as an upward flow at a flow rate of 30 beds/hour. The results are shown in Table XI.

【表】【table】

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 巨大多孔性合成重合体の部分的熱分解粒子か
らなり、上記部分熱分解重合体粒子は、スルホネ
ート、カルボキシル、アミン、ハロゲン、酸素、
スルホン酸塩、カルボン酸塩及び四級アミン塩か
ら成る群から選ばれた炭素固定成分を含有し、か
つエチレン系不飽和単量体の1種またはそれ以
上、または縮合して巨大多孔性重合体を生じ得る
単量体またはこれらの混合物から誘導される巨大
多孔性合成重合体を、不活性雰囲気中で、約300
〜約900℃の制御された熱分解にかけることによ
りつくられ、しかも上記部分的熱分解重合体粒子
は、(a)少なくとも85重量%の炭素、(b)巨大気孔が
有効平均孔径約50〜約100000Åを有する多峯型気
孔分布および(c)炭素対水素原子比約1.5:1〜約
20:1を有することを特徴とする吸着剤物質。 2 部分的熱分解巨大多孔性合成重合体が約2〜
10Åの分子篩の大きさの気孔および一層大きな孔
径の巨大気孔を含有する、前記第1項に記載の吸
着剤。 3 スルホネート、カルボキシル、アミン、ハロ
ゲン、酸素、スルホン酸塩、カルボン酸塩及び四
級アミン塩から成る群から選ばれた炭素固定成分
を含有し、かつエチレン系不飽和単量体の1種ま
たはそれ以上、または縮合して巨大多孔性重合体
を生じうる単量体またはこれらの混合物から誘導
される巨大多孔性合成重合体を、不活性雰囲気中
で、約300〜約900℃の制御された熱分解にかける
ことを特徴とする、吸着剤物質の製造方法。 4 分離すべき有機成分を含有するガス混合物、
液体媒体または血液を、スルホネート、カルボキ
シル、アミン、ハロゲン、酸素、スルホン酸塩、
カルボン酸塩及び四級アミン塩から成る群から選
ばれた固定炭素成分を有する巨大多孔性合成重合
体の部分的熱分解粒子からなる吸着剤物質と接触
させることから成り、この部分的熱分解重合体の
吸着剤物質が、(a)少なくとも85%の炭素、(b)巨大
気孔が約50Å〜約100000Åの有効平均孔径を有す
る多峯型気孔分布および(c)炭素対水素の原子比約
1.5:1〜約20:1を有することを特徴とする、
ガス混合物、液体媒体または血液から有機成分を
分離する方法。 5 有機成分が芳香族炭化水素である、前記第4
項に記載の方法。 6 有機成分が塩素化炭化水素である、前記第4
項に記載の方法。 7 有機成分がケトンである、前記第4項に記載
の方法。 8 有機成分がアクリル酸エチルである、前記第
4項に記載の方法。 9 有機成分がトルエンである、前記第4項に記
載の方法。 10 有機成分がメチルクロロホルムである、前
記第4項に記載の方法。 11 有機成分がクメンである、前記第4項に記
載の方法。 12 有機成分が四塩化炭素である、前記第4項
に記載の方法。 13 有機成分がクロロホルムである、前記第4
項に記載の方法。 14 有機成分が塩化ビニルである、前記第4項
に記載の方法。 15 有機成分が芳香族分子を包含する、前記第
4項に記載の方法。 16 有機成分が尿酸を含む、前記第4項に記載
の方法。 17 有機成分がバルビツル酸塩を含む、前記第
4項に記載の方法。 18 有機成分がクレアチニンを含む、前記第4
項に記載の方法。 19 有機成分がフエノールである、前記第4項
に記載の方法。 20 有機成分が色素体である、前記第4項に記
載の方法。 21 液体媒体が水性である、前記第4項に記載
の方法。 22 媒体が砂糖含有液体である、前記第4項に
記載の方法。 23 有機成分がヘキサンである、前記第4項に
記載の方法。 24 有機成分がクロロホルムである、前記第4
項に記載の方法。 25 媒体が非水性である、前記第4項に記載の
方法。
[Scope of Claims] 1. Consisting of partially pyrolyzed particles of a giant porous synthetic polymer, the partially pyrolyzed polymer particles include sulfonate, carboxyl, amine, halogen, oxygen,
A macroporous polymer containing a carbon fixing component selected from the group consisting of sulfonates, carboxylates, and quaternary amine salts, and one or more ethylenically unsaturated monomers, or condensed with it. A macroporous synthetic polymer derived from monomers or mixtures thereof capable of producing
The partially pyrolyzed polymer particles are prepared by subjecting them to controlled pyrolysis at ~900°C, and wherein the partially pyrolyzed polymer particles have (a) at least 85% carbon by weight, and (b) macropores with an effective average pore size of ~50°C. Multimine pore distribution with about 100000 Å and (c) carbon to hydrogen atomic ratio of about 1.5:1 to about
Adsorbent material characterized in that it has a ratio of 20:1. 2 Partially pyrolyzed giant porous synthetic polymer
The adsorbent of item 1 above, containing pores with a molecular sieve size of 10 Å and macropores with an even larger pore size. 3 Contains a carbon fixing component selected from the group consisting of sulfonates, carboxyls, amines, halogens, oxygen, sulfonates, carboxylates, and quaternary amine salts, and contains one or more ethylenically unsaturated monomers. A macroporous synthetic polymer derived from monomers or mixtures thereof that can be condensed to produce a macroporous polymer is heated at a temperature of about 300 to about 900°C in an inert atmosphere. A method for producing an adsorbent material, characterized in that it is subjected to decomposition. 4 a gas mixture containing the organic components to be separated;
liquid medium or blood with sulfonates, carboxyls, amines, halogens, oxygen, sulfonates,
contacting with an adsorbent material consisting of partially pyrolyzed particles of a macroporous synthetic polymer having a fixed carbon component selected from the group consisting of carboxylic acid salts and quaternary amine salts; The combined adsorbent material has (a) at least 85% carbon, (b) a multi-shaped pore distribution in which the macropores have an effective average pore size of about 50 Å to about 100,000 Å, and (c) an atomic ratio of carbon to hydrogen of about
characterized by having a ratio of 1.5:1 to about 20:1,
A method for separating organic components from gas mixtures, liquid media or blood. 5. The fourth above, wherein the organic component is an aromatic hydrocarbon.
The method described in section. 6. The fourth above, wherein the organic component is a chlorinated hydrocarbon.
The method described in section. 7. The method according to item 4 above, wherein the organic component is a ketone. 8. The method according to item 4 above, wherein the organic component is ethyl acrylate. 9. The method according to item 4 above, wherein the organic component is toluene. 10. The method according to item 4 above, wherein the organic component is methylchloroform. 11. The method according to item 4 above, wherein the organic component is cumene. 12. The method according to item 4 above, wherein the organic component is carbon tetrachloride. 13 The fourth above, wherein the organic component is chloroform.
The method described in section. 14. The method according to item 4 above, wherein the organic component is vinyl chloride. 15. The method according to item 4, wherein the organic component includes aromatic molecules. 16. The method according to item 4 above, wherein the organic component contains uric acid. 17. The method according to item 4 above, wherein the organic component comprises a barbiturate. 18 The fourth above, wherein the organic component contains creatinine.
The method described in section. 19. The method according to item 4 above, wherein the organic component is phenol. 20. The method according to item 4 above, wherein the organic component is a plastid. 21. The method according to item 4 above, wherein the liquid medium is aqueous. 22. The method according to item 4 above, wherein the medium is a sugar-containing liquid. 23. The method according to item 4 above, wherein the organic component is hexane. 24 The fourth above, wherein the organic component is chloroform.
The method described in section. 25. The method according to item 4 above, wherein the medium is non-aqueous.
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JPS5231991A (en) 1977-03-10

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