JP2003154201A - 水性二相抽出法による金属イオンの高選択的分離 - Google Patents
水性二相抽出法による金属イオンの高選択的分離Info
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Abstract
(57)【要約】
【解決手段】 水性二相抽出法による金属イオンの分離
法であって、当該水性二相系に、ハロゲン化物イオン又
はチオシアン酸イオン、及び錯形成剤を添加することを
特徴とする金属イオンの分離法。 【効果】 本発明によれば、水性二相抽出法により複数
の金属イオンから所望の金属イオンを選択的に分離抽出
できる。
法であって、当該水性二相系に、ハロゲン化物イオン又
はチオシアン酸イオン、及び錯形成剤を添加することを
特徴とする金属イオンの分離法。 【効果】 本発明によれば、水性二相抽出法により複数
の金属イオンから所望の金属イオンを選択的に分離抽出
できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水性二相抽出法に
より、二種以上の金属イオンを含む水溶液から所望の金
属イオンを選択的に分離する方法に関する。
より、二種以上の金属イオンを含む水溶液から所望の金
属イオンを選択的に分離する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】二種以上の金属イオンを含む水溶液から
所望の金属イオンのみを選択的に分離する技術として
は、液体クロマトグラフィー、イオン交換が知られてい
る。しかし、これらの分離技術には、大量処理ができな
い、装置が大きくなる、回収や移送が容易でない等の欠
点がある。
所望の金属イオンのみを選択的に分離する技術として
は、液体クロマトグラフィー、イオン交換が知られてい
る。しかし、これらの分離技術には、大量処理ができな
い、装置が大きくなる、回収や移送が容易でない等の欠
点がある。
【０００３】ところで、液液抽出法は、優れた分離・濃
縮技術の一つとして微量分析から工業的スケールでの製
造目的に及ぶ広い分野で利用されている。しかし、抽出
系は水とそれと混和しない有機溶媒を用いて構成するの
が一般的であり、その多くは人体に有害である上、揮発
性が高く可燃性であるという大きな問題を持っている。
これに対し、水性二相抽出法は、二種類の水溶性高分子
と水、あるいは高分子と電解質及び水とから構成される
二相系を利用する抽出法で、有機溶媒を全く使用せず、
ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）やデキストランなど
生物体への毒性を持たない高分子を用いて構成すること
ができるため、環境に優しい液液抽出系として注目され
ている。
縮技術の一つとして微量分析から工業的スケールでの製
造目的に及ぶ広い分野で利用されている。しかし、抽出
系は水とそれと混和しない有機溶媒を用いて構成するの
が一般的であり、その多くは人体に有害である上、揮発
性が高く可燃性であるという大きな問題を持っている。
これに対し、水性二相抽出法は、二種類の水溶性高分子
と水、あるいは高分子と電解質及び水とから構成される
二相系を利用する抽出法で、有機溶媒を全く使用せず、
ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）やデキストランなど
生物体への毒性を持たない高分子を用いて構成すること
ができるため、環境に優しい液液抽出系として注目され
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この水性二相
抽出法は、無機化合物の分離法としては実用化の目処が
たっていない。これは、水性二相系が従来の有機溶媒／
水二相系とは抽出機構が著しく異なり、同様の抽出技術
を用いることができないこと、及び基本的には水という
一つの溶媒しか用いないため、高い抽出選択性を得るこ
とは不可能であると考えられていることが原因である。
従って、本発明の目的は水性二相抽出法を用いて金属イ
オンを選択的に分離する技術を提供することにある。
抽出法は、無機化合物の分離法としては実用化の目処が
たっていない。これは、水性二相系が従来の有機溶媒／
水二相系とは抽出機構が著しく異なり、同様の抽出技術
を用いることができないこと、及び基本的には水という
一つの溶媒しか用いないため、高い抽出選択性を得るこ
とは不可能であると考えられていることが原因である。
従って、本発明の目的は水性二相抽出法を用いて金属イ
オンを選択的に分離する技術を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者は、水
性二相抽出法による金属イオンの分離法について種々検
討したところ、抽出媒体としてチオシアン酸イオン又は
ハロゲン化物イオンを用いると金属イオンがある程度分
離可能であることを見出した。しかし、この手段ではほ
とんどの金属イオンを分離することはできないことが判
明した。そこで、さらに検討したところ、これらの抽出
媒体に加えて錯形成剤を併用すると金属イオンが選択的
に一方の相に抽出されることを見出し、本発明を完成す
るに至った。
性二相抽出法による金属イオンの分離法について種々検
討したところ、抽出媒体としてチオシアン酸イオン又は
ハロゲン化物イオンを用いると金属イオンがある程度分
離可能であることを見出した。しかし、この手段ではほ
とんどの金属イオンを分離することはできないことが判
明した。そこで、さらに検討したところ、これらの抽出
媒体に加えて錯形成剤を併用すると金属イオンが選択的
に一方の相に抽出されることを見出し、本発明を完成す
るに至った。
【０００６】すなわち、本発明は、水性二相抽出法によ
る金属イオンの分離法であって、当該水性二相系に、ハ
ロゲン化物イオン又はチオシアン酸イオン、及び錯形成
剤を添加することを特徴とする金属イオンの分離法を提
供するものである。
る金属イオンの分離法であって、当該水性二相系に、ハ
ロゲン化物イオン又はチオシアン酸イオン、及び錯形成
剤を添加することを特徴とする金属イオンの分離法を提
供するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明は、水性二相抽出法による
金属イオンの分離法である。水性二相抽出法は、水性二
相系（水性二層分配系ともいう）、を形成して、当該二
相の一方の相に抽出する方法である。当該水性二相系
は、二種類の水溶性高分子と水、又は一種類の水溶性高
分子と無機塩と水から形成される。ここで、二種類の水
溶性高分子の組み合せとしては、ポリエチレングリコー
ル、ポリプロピレングリコール、ポリビニルピロリド
ン、エチルヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプ
ロピルデキストラン、フィコール等から選ばれる水溶性
高分子と、メトキシポリエチレングリコール、ポリエチ
レングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピ
ロリドン、ヒドロキシプロピルデキストラン、デキスト
ラン、フィコール、メチルセルロース等から選ばれる水
溶性高分子との異なるものの組み合せ；デキストラン硫
酸Ｎａ、カルボキシメチルデキストランＮａ、カルボキ
シメチルセルロースＮａ、ＤＥＡＥデキストランＨＣｌ
等から選ばれる水溶性高分子と、ポリエチレングリコー
ル、メトキシポリエチレングリコール、ポリプロピレン
グリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリ
ドン、メチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセル
ロース、ヒドロキシプロピルデキストラン、デキストラ
ン等から選ばれる水溶性高分子との異なるものの組み合
せ；デキストラン硫酸Ｎａとカルボキシメチルデキスト
ランＮａとの組み合せ；ポリプロピレングリコール、メ
トキシポリエチレングリコール、ポリエチレングリコー
ル、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、デ
キストラン、デキストランＮａ等から選ばれる水溶性高
分子と、リン酸カリウム、硫酸ナトリウム等の無機塩、
グルコース、グリセロール、ブチルセロソルブ、プロパ
ノール等のアルコール類との組み合せが挙げられる。こ
のうち、水溶性高分子と無機塩との組み合せがより好ま
しい。
金属イオンの分離法である。水性二相抽出法は、水性二
相系（水性二層分配系ともいう）、を形成して、当該二
相の一方の相に抽出する方法である。当該水性二相系
は、二種類の水溶性高分子と水、又は一種類の水溶性高
分子と無機塩と水から形成される。ここで、二種類の水
溶性高分子の組み合せとしては、ポリエチレングリコー
ル、ポリプロピレングリコール、ポリビニルピロリド
ン、エチルヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプ
ロピルデキストラン、フィコール等から選ばれる水溶性
高分子と、メトキシポリエチレングリコール、ポリエチ
レングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピ
ロリドン、ヒドロキシプロピルデキストラン、デキスト
ラン、フィコール、メチルセルロース等から選ばれる水
溶性高分子との異なるものの組み合せ；デキストラン硫
酸Ｎａ、カルボキシメチルデキストランＮａ、カルボキ
シメチルセルロースＮａ、ＤＥＡＥデキストランＨＣｌ
等から選ばれる水溶性高分子と、ポリエチレングリコー
ル、メトキシポリエチレングリコール、ポリプロピレン
グリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリ
ドン、メチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセル
ロース、ヒドロキシプロピルデキストラン、デキストラ
ン等から選ばれる水溶性高分子との異なるものの組み合
せ；デキストラン硫酸Ｎａとカルボキシメチルデキスト
ランＮａとの組み合せ；ポリプロピレングリコール、メ
トキシポリエチレングリコール、ポリエチレングリコー
ル、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、デ
キストラン、デキストランＮａ等から選ばれる水溶性高
分子と、リン酸カリウム、硫酸ナトリウム等の無機塩、
グルコース、グリセロール、ブチルセロソルブ、プロパ
ノール等のアルコール類との組み合せが挙げられる。こ
のうち、水溶性高分子と無機塩との組み合せがより好ま
しい。
【０００８】これらの成分による水性二相系の形成は、
二種類の水溶性高分子と水、又は水溶性高分子と無機塩
と水とを混合すればよい。これらの成分の混合割合は、
二相系が形成される割合を適宜選択すればよい。
二種類の水溶性高分子と水、又は水溶性高分子と無機塩
と水とを混合すればよい。これらの成分の混合割合は、
二相系が形成される割合を適宜選択すればよい。
【０００９】本発明の金属イオンの分離法は、二種以上
の金属イオンから所望の金属イオンを分離するものであ
り、より具体的には（Ａ）二種以上の金属イオンを含有
する水溶液から所望の金属イオンを分離抽出するもので
ある。ここで、分離対象である金属イオンとしては、特
に限定されないが、２価以上の金属イオンが含まれてい
る場合が好ましい。具体的には、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｆ
ｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｈｇ、Ｐｂ、Ｐｄ
等の金属のイオンが挙げられる。
の金属イオンから所望の金属イオンを分離するものであ
り、より具体的には（Ａ）二種以上の金属イオンを含有
する水溶液から所望の金属イオンを分離抽出するもので
ある。ここで、分離対象である金属イオンとしては、特
に限定されないが、２価以上の金属イオンが含まれてい
る場合が好ましい。具体的には、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｆ
ｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｈｇ、Ｐｂ、Ｐｄ
等の金属のイオンが挙げられる。
【００１０】本発明に用いられる（Ｂ）ハロゲン化物イ
オンとしては、Ｃｌ-、Ｂｒ-、Ｉ-などが挙げられる。
これらのイオンは、例えばアルカリ金属ハロゲン化物と
して添加される。（Ｂ）チオシアン酸イオン（ＳＣ
Ｎ-）としては、例えばチオシアン酸Ｋ等として添加さ
れる。これらの（Ｂ）ハロゲン化物イオン又はチオシア
ン酸イオンの濃度は特に制限されない。
オンとしては、Ｃｌ-、Ｂｒ-、Ｉ-などが挙げられる。
これらのイオンは、例えばアルカリ金属ハロゲン化物と
して添加される。（Ｂ）チオシアン酸イオン（ＳＣ
Ｎ-）としては、例えばチオシアン酸Ｋ等として添加さ
れる。これらの（Ｂ）ハロゲン化物イオン又はチオシア
ン酸イオンの濃度は特に制限されない。
【００１１】本発明に用いられる（Ｃ）錯形成剤として
は、有機酸イオン及び無機酸イオンのいずれでもよく、
通常キレート剤として作用するものはすべて用いること
ができ、例えば酒石酸、グルコン酸、クエン酸などのオ
キシカルボン酸；ＥＤＴＡなどのポリアミノカルボン
酸；縮合リン酸；チオ硫酸塩などを例示できる。（Ｃ）
錯形成剤の濃度は特に制限されない。
は、有機酸イオン及び無機酸イオンのいずれでもよく、
通常キレート剤として作用するものはすべて用いること
ができ、例えば酒石酸、グルコン酸、クエン酸などのオ
キシカルボン酸；ＥＤＴＡなどのポリアミノカルボン
酸；縮合リン酸；チオ硫酸塩などを例示できる。（Ｃ）
錯形成剤の濃度は特に制限されない。
【００１２】当該錯形成剤は、金属イオンのマスキング
剤として作用するばかりでなく、前記ハロゲン化物イオ
ン又はチオシアン酸イオンとの協同効果により、ある金
属イオンの抽出を高める一方で、他の金属イオンの抽出
を抑制する。従って、分離すべき金属イオンの抽出に適
した錯形成剤を選択すればよい。
剤として作用するばかりでなく、前記ハロゲン化物イオ
ン又はチオシアン酸イオンとの協同効果により、ある金
属イオンの抽出を高める一方で、他の金属イオンの抽出
を抑制する。従って、分離すべき金属イオンの抽出に適
した錯形成剤を選択すればよい。
【００１３】本発明の分離法は、例えば上記の水性二相
系に、（Ａ）二種以上の金属イオンを含む水溶液、
（Ｂ）ハロゲン化物イオン又はチオシアン酸イオン、及
び（Ｃ）錯形成剤を添加し、水性二相系を形成させれ
ば、所望の金属イオンを水性二相系の一方に抽出するこ
とができる。従って、分離された金属イオンは当該一方
の水相から採取すればよい。また残りの水相には、他の
金属イオンが抽出されるので、必要に応じて錯形成剤を
変更して再度本発明の分離法を行えば、残りの水相から
さらに所望の金属イオンのみを分離できる。
系に、（Ａ）二種以上の金属イオンを含む水溶液、
（Ｂ）ハロゲン化物イオン又はチオシアン酸イオン、及
び（Ｃ）錯形成剤を添加し、水性二相系を形成させれ
ば、所望の金属イオンを水性二相系の一方に抽出するこ
とができる。従って、分離された金属イオンは当該一方
の水相から採取すればよい。また残りの水相には、他の
金属イオンが抽出されるので、必要に応じて錯形成剤を
変更して再度本発明の分離法を行えば、残りの水相から
さらに所望の金属イオンのみを分離できる。
【００１４】
【実施例】次に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明
するが、本発明はこれに何ら限定されるものではない。
するが、本発明はこれに何ら限定されるものではない。
【００１５】実施例１
（１）５０％（ｗ／ｗ）ＰＥＧ４０００（平均分子量３
０００）水溶液と２０％（ｗ／ｗ）硫酸ナトリウム水溶
液を１：２（重量比）の割合で混合して二相系を形成し
た。これに試料金属イオン（Ｍｎ(II)、Ｚｎ(II)、Ｃｄ
(II)、Ｆｅ(III)、Ｎｉ(II)、Ｃｏ(II)、Ｃｕ(II)、Ｌ
ｉ（Ｉ））、チオシアン酸イオン及びpH調整した数種の
無機又は有機錯形成剤（チオ硫酸ナトリウム、酒石酸ナ
トリウム、グリコン酸ナトリウム、クエン酸）の溶液を
一定量添加した。この溶液を恒温槽で２５℃に保ち、振
とう、遠心分離を行った後、上相、下相ともに２ｇ採取
し、水で希釈して２５mLにした。ついで、原子吸光法に
よりそれぞれの溶液中の金属イオン濃度を測定した。
０００）水溶液と２０％（ｗ／ｗ）硫酸ナトリウム水溶
液を１：２（重量比）の割合で混合して二相系を形成し
た。これに試料金属イオン（Ｍｎ(II)、Ｚｎ(II)、Ｃｄ
(II)、Ｆｅ(III)、Ｎｉ(II)、Ｃｏ(II)、Ｃｕ(II)、Ｌ
ｉ（Ｉ））、チオシアン酸イオン及びpH調整した数種の
無機又は有機錯形成剤（チオ硫酸ナトリウム、酒石酸ナ
トリウム、グリコン酸ナトリウム、クエン酸）の溶液を
一定量添加した。この溶液を恒温槽で２５℃に保ち、振
とう、遠心分離を行った後、上相、下相ともに２ｇ採取
し、水で希釈して２５mLにした。ついで、原子吸光法に
よりそれぞれの溶液中の金属イオン濃度を測定した。
【００１６】（２）チオシアン酸イオンは多くの金属イ
オンと中性又は陰イオン錯体を形成し、図１に示したよ
うにＰＥＧに富む相に抽出する能力をもつが、これだけ
では、選択性に乏しく、特定のイオンの完全分離は難し
い。しかし、これに錯形成剤を添加したところ、いくつ
かの金属イオンの抽出挙動が大きく変化した。
オンと中性又は陰イオン錯体を形成し、図１に示したよ
うにＰＥＧに富む相に抽出する能力をもつが、これだけ
では、選択性に乏しく、特定のイオンの完全分離は難し
い。しかし、これに錯形成剤を添加したところ、いくつ
かの金属イオンの抽出挙動が大きく変化した。
【００１７】（３）５０％（ｗ／ｗ）ＰＥＧ４０００水
溶液３．０ｇ、２０％（ｗ／ｗ）硫酸ナトリウム水溶液
６．０ｇを混合して二相系を形成し、これにチオシアン
酸イオンを２mmol及び錯形成剤を０．５mmol加えて実験
を行ったところ、表１に示した結果が得られた。ここで
分配係数は下相（Ｎａ2ＳＯ4相）中の金属イオン濃度に
対する上相（ＰＥＧ相）中の金属イオン濃度の比で与え
られる。表１からわかるようにチオ硫酸イオンはＣｄ(I
I)、Ｆｅ(III)、Ｃｕ(II)を、酒石酸イオン、グルコン
酸イオン及びクエン酸イオンはＦｅ(III)の分配係数を
大きく低下させた。特にＣｄ(II)とＣｕ(II)に対しての
チオ硫酸イオン、及びＦｅ(III)に対してのグルコン酸
イオンの効果は大きく、それぞれマスキング剤として作
用していることがわかった。
溶液３．０ｇ、２０％（ｗ／ｗ）硫酸ナトリウム水溶液
６．０ｇを混合して二相系を形成し、これにチオシアン
酸イオンを２mmol及び錯形成剤を０．５mmol加えて実験
を行ったところ、表１に示した結果が得られた。ここで
分配係数は下相（Ｎａ2ＳＯ4相）中の金属イオン濃度に
対する上相（ＰＥＧ相）中の金属イオン濃度の比で与え
られる。表１からわかるようにチオ硫酸イオンはＣｄ(I
I)、Ｆｅ(III)、Ｃｕ(II)を、酒石酸イオン、グルコン
酸イオン及びクエン酸イオンはＦｅ(III)の分配係数を
大きく低下させた。特にＣｄ(II)とＣｕ(II)に対しての
チオ硫酸イオン、及びＦｅ(III)に対してのグルコン酸
イオンの効果は大きく、それぞれマスキング剤として作
用していることがわかった。
【００１８】（４）一方、表１から、添加した四種の錯
形成剤いずれもがＺｎ(II)とＣｏ(II)の分配係数を増大
させるという興味深い結果が得られた。特にＺｎ(II)の
分配係数はチオ硫酸イオンとクエン酸イオンでは１０倍
以上に上昇した。添加した錯形成剤単独では、いずれも
全く抽出されないことから、これは一種の協同効果によ
るものと考えられる。
形成剤いずれもがＺｎ(II)とＣｏ(II)の分配係数を増大
させるという興味深い結果が得られた。特にＺｎ(II)の
分配係数はチオ硫酸イオンとクエン酸イオンでは１０倍
以上に上昇した。添加した錯形成剤単独では、いずれも
全く抽出されないことから、これは一種の協同効果によ
るものと考えられる。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、水性二相抽出法により
複数の金属イオンから所望の金属イオンを選択的に分離
抽出できる。
複数の金属イオンから所望の金属イオンを選択的に分離
抽出できる。
【図１】錯形成剤未添加時のチオシアン酸イオン添加量
と金属イオンのポリエチレングリコール相への抽出率の
関係を示す図である。
と金属イオンのポリエチレングリコール相への抽出率の
関係を示す図である。
Claims (4)
- 【請求項１】 水性二相抽出法による金属イオンの分離
法であって、当該水性二相系に、ハロゲン化物イオン又
はチオシアン酸イオン、及び錯形成剤を添加することを
特徴とする金属イオンの分離法。 - 【請求項２】 二種以上の金属イオンから所望の金属イ
オンを分離するものである請求項１記載の分離法。 - 【請求項３】 水性二相系に、（Ａ）二種以上の金属イ
オンを含む水溶液、（Ｂ）ハロゲン化物イオン又はチオ
シアン酸イオン、及び（Ｃ）錯形成剤を添加し、抽出系
を形成させることを特徴とする請求項１又は２記載の分
離法。 - 【請求項４】 水性二相系が、二種類の水溶性高分子と
水、又は一種類の水溶性高分子と無機塩と水から形成さ
れるものである請求項１〜３のいずれか１項記載の分離
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001356860A JP2003154201A (ja) | 2001-11-22 | 2001-11-22 | 水性二相抽出法による金属イオンの高選択的分離 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001356860A JP2003154201A (ja) | 2001-11-22 | 2001-11-22 | 水性二相抽出法による金属イオンの高選択的分離 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003154201A true JP2003154201A (ja) | 2003-05-27 |
Family
ID=19168303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001356860A Pending JP2003154201A (ja) | 2001-11-22 | 2001-11-22 | 水性二相抽出法による金属イオンの高選択的分離 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003154201A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100471542C (zh) * | 2006-12-15 | 2009-03-25 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种分离超细微粒的工艺 |
| JP2011013211A (ja) * | 2009-06-04 | 2011-01-20 | Saitama Univ | 亜鉛の簡易定量法 |
| CN107540039A (zh) * | 2017-10-11 | 2018-01-05 | 大连理工大学 | 一种生物质基双水相构建与盐类溶液中有害物质净化方法 |
| CN113049351A (zh) * | 2021-03-25 | 2021-06-29 | 东北农业大学 | 一种乳与乳制品中硫氰酸盐的双水相富集方法与检测方法 |
-
2001
- 2001-11-22 JP JP2001356860A patent/JP2003154201A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100471542C (zh) * | 2006-12-15 | 2009-03-25 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种分离超细微粒的工艺 |
| JP2011013211A (ja) * | 2009-06-04 | 2011-01-20 | Saitama Univ | 亜鉛の簡易定量法 |
| CN107540039A (zh) * | 2017-10-11 | 2018-01-05 | 大连理工大学 | 一种生物质基双水相构建与盐类溶液中有害物质净化方法 |
| CN107540039B (zh) * | 2017-10-11 | 2020-06-16 | 大连理工大学 | 一种生物质基双水相构建与盐类溶液中有害物质净化方法 |
| CN113049351A (zh) * | 2021-03-25 | 2021-06-29 | 东北农业大学 | 一种乳与乳制品中硫氰酸盐的双水相富集方法与检测方法 |
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