イオン交換法は, 溶媒抽出法と共に, 金属イオンを主とする無機成分の分離濃縮に長い歴史を有している。近年, 環境保全の立場から, 有害な有機溶媒を用いることなく実行可能なイオン交換法に注目が集まっている。筆者は, 分析化学の立場から, イオン交換を無機成分の分離濃縮に応用し, 分析方法の正確さ, 感度, 再現性の向上に努めてきた。イオン交換分離系を設計する際の基本的方針は, 微量の目的成分をイオン交換カラムに吸着させて捕集し, マトリックス成分を非吸着化学種として除去するように溶離液に添加する錯形成剤を選択することとした。本稿では, イオン交換樹脂カラムによる分離を組み入れた主な分析法の例を, 鉄鋼分析と環境分析に分類して紹介する。

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一価陽イオン選択透過性膜 (CIMS) の選択特性を測定した。結果, (2) 相対輸率の塩濃度依存性が小さい。 (2) 透析電流密度が大きくなるにしたがって, また, 海水温度が低下するにしたがって, 純塩率が上昇した。 (3) 純塩率の低下は3年で1%であった。 (4) CIMSは一価イオン間の分離もできることが判明した。

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半導体製造に不可欠な超純水は近年超高純度な水質が要求されるとともに, その使用量が大量であるため, 環境問題やコストと相まっていろいろな技術が応用駆使されている。その中でも最も重要な要素技術となるのがイオン交換技術と膜技術である。イオン交換技術は水中のイオンを除去するばかりでなく, 副次的な作用として有機物の除去や殺菌作用なども効果がある。さらに特殊な樹脂を使用して溶存酸素除去などにも利用される。
今回我々はイオン交換学会で, イオン交換装置を用いた半導体工場スクラバー排水再利用設備について平成16年度技術賞を受賞した。そこで, 半導体製造用超純水装置に使用されるイオン交換技術の応用について簡単に紹介する。

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Phenol-Formaldehyde Resin (PFR) is the basic unit for blending of Sulphonated Achyranthes aspere Linn carbon (SAAC) . A few novel composite ion-exchangers were prepared by varying the amount of SAAC in the blends of PFR-SAAC from 0 to 50% (w/w) . Optimum principal reaction conditions for the preparation were obtained. The prepared materials (PFR, composites and SAAC) were characterised by its FT-IR spectral and thermal (TGA) studies. The important Physico-chemical properties of PFR, composites and SAAC are also determined. The synthesised compo-sites are stable in water, organic solvents, thermal treatment and mineral acid (1 M) like HCl but soluble to some extent in 20% (w/v) NaOH solution. It was found that the ion-exchange capacity (IEC) or column/cation exchange capacity (CEC) of the composite resins decreased with increasing the percentage of blending PFR matrix with SAAC. Synthesised composites are used in the study of the possible exchange of Zn²⁺ ions. Equilibrium constants (in terms of ‘ln K’) are calculated for H⁺-Zn²⁺ exchanges on the composite having various amount of SAAC. Thermodynamic parameters are evaluated and discussed. The composites up to 20% (w/w) blending of Phenol-formaldehyde resin (PFR) with SAAC retains almost all the essential properties of the original PFR, including CEC since the Achyranthes aspere Linn (AA) is the low cost, and freely available plant material. Therefore, the blended composites of PFR with SAAC could be used as low cost ion-exchangers, when SAAC partly replaces the original PFR up to 20% (w/w) blending without affecting its spectral, thermal, physico- chemical properties and CEC values of PFR. Hence, blending of PFR with 20% (w/w) of SAAC will definitely lower the cost of ion exchange resin.

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3価のアンチモンは, 高pH条件下でポリオール分子中の隣り合う2つの炭素に結合した水酸基2つが2組合計4つの水酸基と安定な錯体を形成する。分子中に多数の水酸基をもつ高分子として多糖があり, その中でもセルロースなどの1, 4-グルカン類は, 2位および3位の隣り合う炭素に結合した水酸基をもつ。この水酸基がある程度自由に動けるのであれば, 廃バイオマス中の多糖をアンチモン分離材料として再利用可能である。そこで, 本稿では1, 4-グルカン類のアンチモン吸着剤としての可能性を実験的手法と計算化学的手法により検討した。

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