高分子化学：多孔性β-シクロデキストリンポリマーによる水中の有機微量汚染物質の迅速な除去

殺虫剤や医薬品などの有機微量汚染物質は全球の水資源中に存在することから、水界生態系やヒトの健康に悪影響が及ぶ可能性に懸念が生じている。活性炭は、水中の有機汚染物質の除去に最も広く用いられている吸着材であるが、汚染物質の取り込みが遅い（数時間程度かかる）、比較的親水性の高い多くの微量汚染物質を除去しにくいなど、いくつか欠点がある。さらに、使用済み活性炭の再生には大量のエネルギーを消費する（500～900°Cまでの加熱が必要）上、性能は完全には回復しない。水中の微量汚染物質を吸着させて除去する目的では、安価で持続的に生産される大環状グルコース化合物であるβ-シクロデキストリンの不溶性ポリマーも同様に興味深い。β-シクロデキストリンは、汚染物質を取り込んで明確なホスト–ゲスト複合体を形成することが知られている。しかし、これまで、架橋β-シクロデキストリンポリマーは、従来の活性炭と比較して表面積が小さく、除去性能が低かった。今回我々は、β-シクロデキストリンを剛性の高い芳香族基で架橋して、表面積の大きいメソ多孔性β-シクロデキストリンポリマーを合成した。このポリマーは、活性炭や非多孔性β-シクロデキストリン吸着材の15～200倍の吸着速度定数でさまざまな有機微量汚染物質を迅速に取り込む。加えて、温和な洗浄法を用いて、性能を落とさずに数回再生できる。また、このポリマーが、複雑に混ざり合った環境相当濃度の有機微量汚染物質を迅速に除去する性能は、主要な活性炭よりも優れていた。今回の結果は、流水式高速水処理用として多孔性シクロデキストリン系ポリマーが有望であることを実証するものである。

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