JP2016530067A - スカンジウムイオンを選択抽出するための吸着剤の製造方法 - Google Patents
スカンジウムイオンを選択抽出するための吸着剤の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016530067A JP2016530067A JP2016510645A JP2016510645A JP2016530067A JP 2016530067 A JP2016530067 A JP 2016530067A JP 2016510645 A JP2016510645 A JP 2016510645A JP 2016510645 A JP2016510645 A JP 2016510645A JP 2016530067 A JP2016530067 A JP 2016530067A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carried out
- scandium
- acylation
- hours
- water
- 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.)
- Granted
Links
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 30
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000000605 extraction Methods 0.000 title claims description 10
- -1 scandium ions Chemical class 0.000 title claims description 6
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims abstract description 21
- 238000005917 acylation reaction Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000010933 acylation Effects 0.000 claims abstract description 14
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminum chloride Substances Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- WETWJCDKMRHUPV-UHFFFAOYSA-N acetyl chloride Chemical compound CC(Cl)=O WETWJCDKMRHUPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000012346 acetyl chloride Substances 0.000 claims abstract description 9
- FAIAAWCVCHQXDN-UHFFFAOYSA-N phosphorus trichloride Chemical compound ClP(Cl)Cl FAIAAWCVCHQXDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- SCYULBFZEHDVBN-UHFFFAOYSA-N 1,1-Dichloroethane Chemical compound CC(Cl)Cl SCYULBFZEHDVBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 24
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 10
- 238000006366 phosphorylation reaction Methods 0.000 claims description 10
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 230000026731 phosphorylation Effects 0.000 claims description 9
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 9
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229960000583 acetic acid Drugs 0.000 claims description 6
- 239000012362 glacial acetic acid Substances 0.000 claims description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- 239000005457 ice water Substances 0.000 claims description 4
- RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 1,4-Dioxane Chemical compound C1COCCO1 RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000000865 phosphorylative effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 2
- WSLDOOZREJYCGB-UHFFFAOYSA-N 1,2-Dichloroethane Chemical compound ClCCCl WSLDOOZREJYCGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 26
- 239000002904 solvent Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 12
- 239000000047 product Substances 0.000 description 9
- MYRTYDVEIRVNKP-UHFFFAOYSA-N 1,2-Divinylbenzene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1C=C MYRTYDVEIRVNKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 4
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- QGJOPFRUJISHPQ-UHFFFAOYSA-N Carbon disulfide Chemical compound S=C=S QGJOPFRUJISHPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 3
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 3
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 230000000536 complexating effect Effects 0.000 description 2
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007614 solvation Methods 0.000 description 2
- 239000012085 test solution Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VJOWMORERYNYON-UHFFFAOYSA-N 5-ethenyl-2-methylpyridine Chemical compound CC1=CC=C(C=C)C=N1 VJOWMORERYNYON-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HBFHUTODWJQQOS-UHFFFAOYSA-N 6-methyl-1-[methyl(6-methylheptoxy)phosphoryl]oxyheptane Chemical compound CC(C)CCCCCOP(C)(=O)OCCCCCC(C)C HBFHUTODWJQQOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical compound [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005727 Friedel-Crafts reaction Methods 0.000 description 1
- UEEJHVSXFDXPFK-UHFFFAOYSA-N N-dimethylaminoethanol Chemical compound CN(C)CCO UEEJHVSXFDXPFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000013522 chelant Substances 0.000 description 1
- 238000010668 complexation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 229960002887 deanol Drugs 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N diethanolamine Chemical compound OCCNCCO ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012972 dimethylethanolamine Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N phosphonic acid group Chemical group P(O)(O)=O ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UHZYTMXLRWXGPK-UHFFFAOYSA-N phosphorus pentachloride Chemical compound ClP(Cl)(Cl)(Cl)Cl UHZYTMXLRWXGPK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- MDDUHVRJJAFRAU-YZNNVMRBSA-N tert-butyl-[(1r,3s,5z)-3-[tert-butyl(dimethyl)silyl]oxy-5-(2-diphenylphosphorylethylidene)-4-methylidenecyclohexyl]oxy-dimethylsilane Chemical compound C1[C@@H](O[Si](C)(C)C(C)(C)C)C[C@H](O[Si](C)(C)C(C)(C)C)C(=C)\C1=C/CP(=O)(C=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 MDDUHVRJJAFRAU-YZNNVMRBSA-N 0.000 description 1
- STCOOQWBFONSKY-UHFFFAOYSA-N tributyl phosphate Chemical compound CCCCOP(=O)(OCCCC)OCCCC STCOOQWBFONSKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J39/00—Cation exchange; Use of material as cation exchangers; Treatment of material for improving the cation exchange properties
- B01J39/08—Use of material as cation exchangers; Treatment of material for improving the cation exchange properties
- B01J39/16—Organic material
- B01J39/18—Macromolecular compounds
- B01J39/20—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving unsaturated carbon-to-carbon bonds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F8/00—Chemical modification by after-treatment
- C08F8/10—Acylation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
- B01J20/26—Synthetic macromolecular compounds
- B01J20/264—Synthetic macromolecular compounds derived from different types of monomers, e.g. linear or branched copolymers, block copolymers, graft copolymers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
- B01J20/26—Synthetic macromolecular compounds
- B01J20/265—Synthetic macromolecular compounds modified or post-treated polymers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/3071—Washing or leaching
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/3085—Chemical treatments not covered by groups B01J20/3007 - B01J20/3078
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J45/00—Ion-exchange in which a complex or a chelate is formed; Use of material as complex or chelate forming ion-exchangers; Treatment of material for improving the complex or chelate forming ion-exchange properties
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F8/00—Chemical modification by after-treatment
- C08F8/12—Hydrolysis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F8/00—Chemical modification by after-treatment
- C08F8/40—Introducing phosphorus atoms or phosphorus-containing groups
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
Abstract
本発明は吸着剤の製造に関する。提案される製造方法は、フリーデルクラフツ触媒−塩化アルミニウムの存在下でのマクロ多孔質スチレン−ジビニルベンゼンコポリマーのアシル化を含む。アシル化反応は、ジクロロエタン溶媒に入れた塩化アセチルを使用して、溶液を沸騰させた状態で行われる。これに続いて、得られたアシル化コポリマーを、三塩化リンを用いて室温でリン酸化し、生成物を水で加水分解し、洗浄し、乾燥する。技術的成果は、スカンジウムに対して非常に選択的な錯化吸着剤の製造及び製造工程の簡易化にある。【選択図】なし
Description
本発明は、イオン交換樹脂及び錯化吸着剤の製造の分野に関し、特に、酸性処理溶液からスカンジウムのイオンを抽出するために使用することができる。
現在のところ、液体及び固形の抽出剤並びにイオン交換樹脂が、溶液からのスカンジウムの抽出に使用されている。特に、抽出剤及びイオン交換樹脂の両方とも、固有の利点及び欠点がある。
溶剤抽出及びイオン交換の利点を組み合わせる目的で、選択的抽出剤を含浸させた多孔質担体が提案されている。例えば、酸性溶液からのスカンジウムの抽出に推奨される、リン酸トリブチル、ジイソオクチルメチルホスホネート及びホスフィンオキシドに基づく収着材料の平衡及び動力学的特性が研究されている（非特許文献１）。
ポリスチレン−アゾ−３−アルセノ−フェノールによって代表されるキレート吸着剤を製造するための方法が知られており、これは、その後に分析的測定を伴う、溶液からのスカンジウムの選択的抽出に推奨される（特許文献１）。
その後に三塩化リンによる酸化マトリックスのリン酸化を伴う、ニトリル、アクリル酸、ジビニルベンゼン及び５−ビニル−α−ピコリンの共重合による、スカンジウムを抽出するためのイオン交換体を製造する方法が知られている（特許文献２）。
スチレン、アクリル酸及びジビニルベンゼンとのビニリデンホスホン酸の共重合を提供する、スカンジウム抽出のためのイオン交換樹脂を製造する方法が知られている（特許文献３）。
ジエタノールアミン又はジメチルエタノールアミンでクロロメチル化及びアミノ化されたスチレン−ジビニルベンゼンコポリマーの、五塩化リンでのリン酸化を含む、スカンジウムを抽出するための錯体形成イオン交換体を製造する方法が知られている（特許文献４）。
一般に、既知の材料は、特に鉄（ＩＩＩ）が溶液に存在する場合に、スカンジウムに対して選択性が低く、これによって、スカンジウム抽出の費用が増大し、スカンジウムの最終産物がより高価になる。
フリーデルクラフツ触媒（塩化アルミニウム）の存在下における室温で８０時間での巨大網状スチレン−ジビニルベンゼンコポリマーのアシル化、三塩化リンでのアシル化コポリマーのリン酸化を含む、スカンジウムに対して選択的な吸着剤を製造する方法が知られている（非特許文献２）。
既知の方法では、アシル化ステップは、溶媒として二硫化炭素を使用して行われ、これは、工程の火炎及び爆発の危険要因となる。既知の方法はアシル化ステップの高持続時間を特徴とし、これによって、一般に、工程の製造効率が悪くなる。さらに、スカンジウムに対する吸着剤の選択性が不十分である。
スカンジウムを溶液から抽出するのに使用することができる吸着剤を製造する方法であって、無水塩化アルミニウムの存在下で、ジクロロエタン溶液に入れた塩化アセチルを用いてスチレン−ジビニルベンゼンコポリマーをアシル化し、洗浄し、乾燥するステップと、アシル化生成物を三塩化リンでリン酸化するステップと、氷水で加水分解し、洗浄し、乾燥し、２５％硝酸で乾燥生成物を酸化し、目的生成物を最後にすすぐステップとを含む方法が知られている（特許文献５）。
この方法の欠点は、スカンジウムに対する吸着剤の選択性が低いことである。
Ｖ．Ｙｕ．Ｋｏｒｏｖｉｎら、「Ｓｏｒｐｔｉｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｃａｎｄｉｕｍ ｆｒｏｍ ａｃｉｄｉｃ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ」、Ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、２００８、第２号、１５８頁
Ｍ．Ｍａｒｈｏｌ、Ｈ．Ｂｅｒａｎｏｖａ、Ｋ．Ｃｈｅｎｇ「Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｉｏｎ−ｅｘｃｈａｎｇｅｒｓ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｉｎ ｔｈｅｉｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｇｒｏｕｐｓ」、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒａｄｉｏａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、１９７４、第２１巻、第１号、１７７〜１８６頁
本発明の目的は、スカンジウムに対して選択的な錯化吸着剤を製造する効果的な方法を提供することである。
本目的は、記載される、スカンジウムイオンを選択抽出するための吸着剤を製造する方法によって達成され、この方法は、無水塩化アルミニウムの存在下で、ジクロロエタン溶液に入れた塩化アセチルを用いてスチレン−ジビニルベンゼンコポリマーをアシル化し、洗浄し、乾燥するステップと、アシル化生成物を三塩化リンでリン酸化するステップと、氷水で加水分解し、目的生成物を最後に洗浄するステップとを含み、ここでは、出発コポリマーがマクロ多孔質スチレン−ジビニルベンゼンコポリマーであり、アシル化が塩化アセチルの沸点で行われ、リン酸化が、反応塊を室温で維持し、続いて氷酢酸をその中に入れ、さらに反応塊を撹拌下で維持することによって行われる。
好ましくは、アシル化は５２℃の温度で６時間行われる。
好ましくは、前曝露がリン酸化ステップの間２４時間行われ、氷酢酸を含む反応塊のさらなる加熱が、撹拌しながら４８時間行われる。
有利には、アシル化ステップ後の洗浄が、ジクロロエタン、イソプロピルアルコール及び水を用いて連続的に行われ、目的生成物の最終的な洗浄が、水、ジオキサン、アセトン及び熱水を用いて行われる。
上記の特徴のこの組み合わせは、スカンジウムに対する吸着剤の選択性を増大させるという技術的成果を提供する。
ある種の理論に限定はされないが、以下のことを仮定することができる。
吸着剤の選択性の増大は、おそらく、請求される特徴の組み合わせの範囲に由来する吸着剤が、α−ヒドロキシホスホン酸の立体的に密集した基とのスカンジウムの錯体形成反応をもたらすという事実に起因する。おそらく、溶液からのスカンジウムの吸着は、α−ヒドロキシホスホン酸のホスホリル酸素と、非常に酸性の環境において形成されたスカンジウム錯体との溶媒和のためである。ここで、ホスホン酸の基に対してα位に位置するヒドロキシル基は、付加的な配位点として働くだけでなく、ホスホリル基における酸素原子の電子密度の増大に寄与もし、それにより、その塩基度を増大させ、結果として、溶媒和錯体のより高い強度を導く。
５２℃（塩化アセチルの沸点）の温度で、請求される方法においてアシル化ステップを行うことによって、スチレンの二重アシル化の生成物が生じ、この生成物は、さらなるリン酸化の際に、スカンジウムより大きい溶媒和（水和）錯体を形成する元素に対する吸着部位の利用能を低減させることにより、スカンジウムに対してより高い選択性を有する吸着剤を形成する。
前述のすべては、本発明者らが得た吸着剤及び該吸着剤からのその製造方法とそのプロタイプから知られている製造方法とを区別する。
請求される方法の主なステップは、以下のパラメーターのように行われる。
ステップ１．マクロ多孔質スチレン−ジビニルベンゼンコポリマーのアシル化：
・０．５時間にわたり、ジクロロエタン及び塩化アセチルの混合物中でスチレン−ジビニルベンゼンコポリマーを前膨潤する。
・塩化アルミニウムを入れる。
・６時間にわたって沸騰状態で反応混合物を維持する。
・０．５時間にわたり、ジクロロエタン及び塩化アセチルの混合物中でスチレン−ジビニルベンゼンコポリマーを前膨潤する。
・塩化アルミニウムを入れる。
・６時間にわたって沸騰状態で反応混合物を維持する。
ステップ２．スチレン−ジビニルベンゼンコポリマーのアシル化生成物のリン酸化：
・スチレン−ジビニルベンゼンコポリマーのアシル化生成物を、三塩化リン中に室温で２４時間維持する。
・アシル化スチレン−ジビニルベンゼンコポリマーの反応生成物を、三塩化リンとともに氷酢酸中に室温で４８時間維持する。
・スチレン−ジビニルベンゼンコポリマーのアシル化生成物を、三塩化リン中に室温で２４時間維持する。
・アシル化スチレン−ジビニルベンゼンコポリマーの反応生成物を、三塩化リンとともに氷酢酸中に室温で４８時間維持する。
原理上は、４０〜５２℃で４〜６時間アシル化ステップを行うことは可能である。しかし、工程の時間及び温度を低減させると、コポリマー変換係数が低下する。
６時間より多くまで時間を増大させると、副反応（例えば、ポリマーの架橋結合）の危険性が増大する。５２℃という温度限界は、この温度が沸騰温度、すなわち、工程の所与の条件についての最大温度であるという事実に起因する。
本発明の実施の可能性及び生成した吸着剤の使用を説明する具体例を以下に示す。
吸着剤製造の実施例
ステップ１．
機械的撹拌機、冷却器、窒素の表面下供給用の管を備え、塩化カルシウム管を通じて大気につながっている１０００ｍｌ容量の四つ口フラスコに、３６０ｍｌのジクロロエタン及び４８ｇの塩化アセチルを撹拌しながら装入し、次いで、４％のジビニルベンゼンを含む３０ｇのスチレンコポリマーを装入する。ガス状窒素の供給を開始し、この反応塊を室温で０．５時間維持する。維持時間の後、この反応塊に８０ｇの無水塩化アルミニウムを装入し、５２℃に加熱し、この温度で６時間維持する。アシル化反応が完了すると、顆粒を濾過し、洗浄水中に塩素イオンがなくなるまで、ジクロロエタン、イソプロピルアルコール及び水を用いて連続的に洗浄する。アシル化コポリマーの洗浄した顆粒を、恒量まで５０℃で乾燥する。
ステップ１．
機械的撹拌機、冷却器、窒素の表面下供給用の管を備え、塩化カルシウム管を通じて大気につながっている１０００ｍｌ容量の四つ口フラスコに、３６０ｍｌのジクロロエタン及び４８ｇの塩化アセチルを撹拌しながら装入し、次いで、４％のジビニルベンゼンを含む３０ｇのスチレンコポリマーを装入する。ガス状窒素の供給を開始し、この反応塊を室温で０．５時間維持する。維持時間の後、この反応塊に８０ｇの無水塩化アルミニウムを装入し、５２℃に加熱し、この温度で６時間維持する。アシル化反応が完了すると、顆粒を濾過し、洗浄水中に塩素イオンがなくなるまで、ジクロロエタン、イソプロピルアルコール及び水を用いて連続的に洗浄する。アシル化コポリマーの洗浄した顆粒を、恒量まで５０℃で乾燥する。
ステップ２．
機械的撹拌機及び冷却器を備え、塩化カルシウム管を通じて大気につながっている１００ｍｌ容量の三つ口フラスコに、ステップ１に由来するコポリマーのアシル化乾燥生成物１０ｇを挿入し、２３ｍｌの三塩化リンを注入する。この反応塊を室温で２４時間維持し、次いでこれを１９ｍｌの氷酢酸で満たし、撹拌下で４８時間維持する。
機械的撹拌機及び冷却器を備え、塩化カルシウム管を通じて大気につながっている１００ｍｌ容量の三つ口フラスコに、ステップ１に由来するコポリマーのアシル化乾燥生成物１０ｇを挿入し、２３ｍｌの三塩化リンを注入する。この反応塊を室温で２４時間維持し、次いでこれを１９ｍｌの氷酢酸で満たし、撹拌下で４８時間維持する。
ステップ３．
リン酸化反応が終了した後、顆粒を濾過し、１リットルの氷水中で慎重に加水分解する。次いでこれを、水、ジオキサン、アセトン及び熱水を用いて連続的に洗浄する。最終生成物を乾燥にかける。
リン酸化反応が終了した後、顆粒を濾過し、１リットルの氷水中で慎重に加水分解する。次いでこれを、水、ジオキサン、アセトン及び熱水を用いて連続的に洗浄する。最終生成物を乾燥にかける。
吸着剤使用の実施例
生成した吸着剤の性質及びその特性の調査を以下に示す。
生成した吸着剤の性質及びその特性の調査を以下に示す。
Ｆｅ３＋イオンの存在下でのスカンジウムに対する吸着剤の選択性の判定
実施例で調製した吸着剤の試験を、以下の組成物：０．０５Ｎ Ｓｃ３＋、０．０５Ｎ Ｆｅ３＋、２Ｍ Ｈ２ＳＯ４の試験溶液からのスカンジウムの吸着において、静的条件下で行った。
実施例で調製した吸着剤の試験を、以下の組成物：０．０５Ｎ Ｓｃ３＋、０．０５Ｎ Ｆｅ３＋、２Ｍ Ｈ２ＳＯ４の試験溶液からのスカンジウムの吸着において、静的条件下で行った。
以下の手順によって試験を行った：モデル溶液の容量に対する吸着剤の質量比が１：２５（ｇ：ｍｌ）に等しい状態で、イオン交換材料の秤量済み湿潤試料を試験溶液に入れ、１日間維持し、次いで、被検元素の残存含量についてこの溶液を分析した。
分析結果に従って、分配係数（Ｋｄ）を以下の式によって計算した：
Ｖｐは液相の容量、ｃｍ３であり；
ｍсは吸着剤の質量、ｇである。
選択性を以下の式により計算した：
ｓ（Ｓｃ）＝Ｋｄ（Ｓｃ）／Ｋｄ（Ｆｅ）
分配係数及び選択性に関するデータを表１に示す。
表１．
分配係数（Ｋｄ）は、対応する元素に関するこの吸着剤の親和性度を示す。１よりも大きいほど、親和性が高い。表１から分かるように、請求される方法によって得られた吸着剤は、Ｆｅ３＋に対してよりもスカンジウムに対してかなり大きな親和性を示す。
したがって、請求される方法に従って製造された吸着剤が、溶液からのスカンジウムの抽出において選択性を増大させたので、上記のデータは、請求される技術的成果が達成されたことを示す。請求される方法はまた、硝酸及び室温レベルでのリン酸化ステップの操作温度による酸化がないことを特徴とし、その結果、全工程の簡易化がもたらされる。
Claims (4)
- スカンジウムイオンを選択抽出するための吸着剤を製造する方法であって、無水塩化アルミニウムの存在下で、ジクロロエタン溶液に入れた塩化アセチルを用いてスチレン−ジビニルベンゼンコポリマーをアシル化し、洗浄し、乾燥するステップと、前記アシル化生成物を三塩化リンでリン酸化するステップと、氷水で加水分解し、目的生成物を最終的に洗浄するステップとを含み、出発コポリマーがマクロ多孔質スチレン−ジビニルベンゼンコポリマーであり、前記アシル化が塩化アセチル溶液の沸点で行われ、事前に反応塊を室温で維持し、続いて氷酢酸をその中に入れて、さらに前記反応塊を撹拌下で維持することによってリン酸化が行われることを特徴とする、方法。
- アシル化が５２℃の温度で６時間行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
- リン酸化ステップにおける事前の維持が２４時間行われ、氷酢酸を含む反応塊のさらなる加熱が、撹拌下で４８時間行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
- アシル化ステップ後の洗浄が、二塩化エチレン、イソプロピルアルコール及び水を用いて連続的に行われ、目的生成物の最終的な洗浄が、水、ジオキサン、アセトン及び熱水を用いて連続的に行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013119306 | 2013-04-26 | ||
| RU2013119306/04A RU2531916C1 (ru) | 2013-04-26 | 2013-04-26 | Способ получения сорбента для селективного извлечения ионов скандия |
| PCT/RU2014/000026 WO2014175771A1 (ru) | 2013-04-26 | 2014-01-17 | Способ получения сорбента для селективного извлечения ионов скандия |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016530067A true JP2016530067A (ja) | 2016-09-29 |
| JP6330245B2 JP6330245B2 (ja) | 2018-05-30 |
Family
ID=51792192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2016510645A Active JP6330245B2 (ja) | 2013-04-26 | 2014-01-17 | スカンジウムイオンを選択抽出するための吸着剤の製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9539569B2 (ja) |
| EP (1) | EP3023144B1 (ja) |
| JP (1) | JP6330245B2 (ja) |
| CN (1) | CN105377419B (ja) |
| RU (1) | RU2531916C1 (ja) |
| WO (1) | WO2014175771A1 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2607215C1 (ru) * | 2015-10-27 | 2017-01-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Способ получения волокнистого сорбента для извлечения скандия |
| RU2650410C1 (ru) | 2017-07-07 | 2018-04-13 | Акционерное общество "Аксион - Редкие и Драгоценные Металлы" | Твердый экстрагент с высокой динамической обменной емкостью для извлечения скандия и способ его получения |
| RU2685833C1 (ru) * | 2018-10-19 | 2019-04-23 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "Русредмет" (ООО "НПК "Русредмет") | Способ извлечения концентрата скандия из скандийсодержащих кислых растворов |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU280839A1 (ru) * | 1968-07-29 | 1970-09-03 | С. Б. Макарова, М. Пахомова, О. В. Бабина , Е. В. Егоров | Способ получения фосфорнокислых ионитов |
| JP2006519299A (ja) * | 2003-02-28 | 2006-08-24 | バクスター インターナショナル インコーポレイテッド | 高分子ケトアルデヒド |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU601289A1 (ru) * | 1976-07-02 | 1978-04-05 | Предприятие П/Я А-7815 | Способ получени карбоксильных катионитов |
| SU1063804A1 (ru) * | 1982-02-26 | 1983-12-30 | Предприятие П/Я Г-4740 | Способ получени фосфорсодержащих сорбентов |
| RU1835406C (ru) | 1990-04-16 | 1993-08-23 | Тернопольский Филиал Львовского Политехнического Института | Фрикционна композици |
| RU1835403C (ru) | 1990-09-12 | 1993-08-23 | Всесоюзный научно-исследовательский институт химической технологии | Способ получени ионита |
| RU2010804C1 (ru) | 1990-12-04 | 1994-04-15 | Всероссийский научно-исследовательский институт химической технологии | Способ получения комплексообразующего ионита |
| RU2010876C1 (ru) | 1991-05-20 | 1994-04-15 | Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН | Способ извлечения скандия из растворов |
| US5281631A (en) * | 1991-12-20 | 1994-01-25 | Arch Development Corp. | Phosphonic acid based ion exchange resins |
| RU2417267C1 (ru) * | 2009-09-17 | 2011-04-27 | Закрытое акционерное общество "Далур" | СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ СКАНДИЯ ИЗ СКАНДИЙСОДЕРЖАЩИХ РАСТВОРОВ, ТВЕРДЫЙ ЭКСТРАГЕНТ (ТВЭКС) ДЛЯ ЕГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТВЭКСа |
| CN102389776B (zh) * | 2011-10-09 | 2013-06-19 | 广东省生态环境与土壤研究所 | 一种重金属吸附剂及其制备方法和应用 |
-
2013
- 2013-04-26 RU RU2013119306/04A patent/RU2531916C1/ru active
-
2014
- 2014-01-17 CN CN201480023746.2A patent/CN105377419B/zh active Active
- 2014-01-17 US US14/787,053 patent/US9539569B2/en active Active
- 2014-01-17 WO PCT/RU2014/000026 patent/WO2014175771A1/ru active Application Filing
- 2014-01-17 EP EP14789000.8A patent/EP3023144B1/en active Active
- 2014-01-17 JP JP2016510645A patent/JP6330245B2/ja active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU280839A1 (ru) * | 1968-07-29 | 1970-09-03 | С. Б. Макарова, М. Пахомова, О. В. Бабина , Е. В. Егоров | Способ получения фосфорнокислых ионитов |
| JP2006519299A (ja) * | 2003-02-28 | 2006-08-24 | バクスター インターナショナル インコーポレイテッド | 高分子ケトアルデヒド |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| JOURNAL OF FUNCTIONAL POLYMERS, vol. 11, no. 4, JPN6017004445, 1998, pages 513 - 520, ISSN: 0003501442 * |
| JOURNAL OF RADIOANALYTICAL CHEMISTRY, vol. 21, no. 1, JPN6017004443, 1974, pages 177 - 186, ISSN: 0003501441 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6330245B2 (ja) | 2018-05-30 |
| US9539569B2 (en) | 2017-01-10 |
| EP3023144B1 (en) | 2017-11-15 |
| RU2531916C1 (ru) | 2014-10-27 |
| EP3023144A1 (en) | 2016-05-25 |
| US20160101416A1 (en) | 2016-04-14 |
| EP3023144A4 (en) | 2016-12-21 |
| CN105377419A (zh) | 2016-03-02 |
| WO2014175771A1 (ru) | 2014-10-30 |
| CN105377419B (zh) | 2017-06-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Song et al. | Preparation and adsorption performance of 5-azacytosine-functionalized hydrothermal carbon for selective solid-phase extraction of uranium | |
| JP6330245B2 (ja) | スカンジウムイオンを選択抽出するための吸着剤の製造方法 | |
| Peng et al. | Bioinspired construction of uranium ion trap with abundant phosphate functional groups | |
| CN103946161A (zh) | 包含结晶杂化纳米多孔材料粉末的复合物 | |
| Liu et al. | Adsorption properties and mechanism for Fe (III) with solvent impregnated resins containing HEHEHP | |
| Cui et al. | High‐performance polymer‐supported extractants with phosphonate ligands for scandium (III) separation | |
| KR101268441B1 (ko) | 합성 추출수지를 이용한 백금스크랩 침출액으로부터의 백금 회수 방법 | |
| Trochimczuk | Synthesis of functionalized phenylphosphinic acid resins through Michael reaction and their ion-exchange properties | |
| CN107601452B (zh) | 一种含磷的多孔纳米碳球的制备方法 | |
| US6488859B2 (en) | Bifunctional phenyl monophosphonic/sulfonic acid ion exchange resin and process for using the same | |
| Marhol et al. | Selective ion-exchangers containing phosphorus in their functional groups: I. Sorption and separation of some bivalent and trivalent ions | |
| Ciopec et al. | Equilibrium and kinetic studies of the adsorption of Cr (III) ions onto Amberlite XAD-8 impregnated with Di-(2-ethylhexyl) Phosphoric Acid (DEHPA) | |
| US4067825A (en) | Method for preparation of amphoteric ion-exchangers by substitution of hydrophilic polymers | |
| IL267240A (en) | Mesophoric organic material, especially useful for uranium extraction (vi) from an aqueous environment that includes phosphoric acid, and uses | |
| RU2607215C1 (ru) | Способ получения волокнистого сорбента для извлечения скандия | |
| US6232353B1 (en) | Bifunctional phenyl monophosphonic/sulfonic acid ion exchange resin and process for using the same | |
| JP6183844B2 (ja) | 配位高分子化を利用するランタノイドイオンの分別沈殿法 | |
| CN110787832A (zh) | 一种mof-5基微孔碳催化剂的制备方法及用途 | |
| CN108517421B (zh) | 一种分离含锂、钠溶液中锂钠的方法 | |
| US4272494A (en) | Method for recovering metals of groups V-VI of the periodic system from solutions and pulps | |
| CN113817087B (zh) | 一种多孔聚季磷型离子液材料及其制备方法 | |
| Mohandas et al. | Introduction of bifunctionality into the phosphinic acid ion-exchange resin for enhancing metal ion complexation | |
| Surovikin et al. | Application of new carbon-carbon sorbents to the removal of organic impurities from process liquors in the hydrometallurgy of cobalt | |
| Sharipovna et al. | Investigation of copper, nickel (II) and iron (III) ions sorption on sir by using FTIR and DRS methods | |
| RU2010804C1 (ru) | Способ получения комплексообразующего ионита |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160715 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170116 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170228 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20170529 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170621 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20171017 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20171226 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20180222 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180320 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180406 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6330245 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |