JP7492254B2 - 再生酢酸ウラニル水溶液の製造方法、及び酢酸ウラニル再生キット - Google Patents
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Description
回収した前記反応生成物の沈殿に、酢酸及び水を添加して、前記反応生成物の沈殿の少なくとも一部が溶解した酢酸水溶液を得て、前記酢酸水溶液中に酢酸ウラニルの沈殿が生成した後、前記酢酸ウラニルの沈殿を回収することと、
回収した前記酢酸ウラニルの沈殿に、水を含む溶媒を添加し、前記酢酸ウラニルの沈殿の少なくとも一部が溶解した再生酢酸ウラニル水溶液を得ることと、
を含む、再生酢酸ウラニル水溶液の製造方法。
[2] 回収した前記反応生成物の沈殿と、前記沈殿に添加する前記酢酸及び水と、の合計質量に対する、前記沈殿に添加する前記酢酸の質量が20~40質量%である、[1]に記載の再生酢酸ウラニル水溶液の製造方法。
[3] 回収した前記反応生成物の沈殿に添加する前記酢酸及び水の合計の体積が、回収した前記反応生成物の沈殿の1.00gに対して、0.010ml~0.500mlである、[1]又は[2]に記載の再生酢酸ウラニル水溶液の製造方法。
[4] 前記水を含む溶媒として、水又は酢酸水溶液を用い、前記酢酸ウラニルの沈殿の1.0gに対して、水又は酢酸水溶液の0.1ml~10.0mlを添加する、[1]~[3]の何れか一項に記載の再生酢酸ウラニル水溶液の製造方法。
[5] 前記塩基がアンモニアを含む、[1]~[4]の何れか一項に記載の再生酢酸ウラニル水溶液の製造方法。
[6] 酢酸ウラニル、酢酸ウラニル以外の不純物及び水を含む原料液から、酢酸ウラニルを回収する目的で使用される酢酸ウラニル再生キットであって、沈殿剤を備えており、前記沈殿剤は、水に溶解した酢酸ウラニルと反応して沈殿を生成する塩基を含む、酢酸ウラニル再生キット。
[7] 前記沈殿剤は、水とアンモニアを含む、[6]に記載の酢酸ウラニル再生キット。
[8] 前記沈殿を溶解させる溶剤Aをさらに備え、前記溶剤Aは、水と、前記溶剤Aの総質量に対して50~100質量%の酢酸を含む、[6]又は[7]に記載の酢酸ウラニル再生キット。
[9] 酢酸ウラニルの沈殿を溶解させる溶剤Bをさらに備え、前記溶剤Bは、水と、前記溶剤Bの総質量に対して0.1~10質量%の酢酸を含む、[6]~[8]の何れか一項に記載の酢酸ウラニル再生キット。
[10] 固液分離の処理を行うためのフィルターユニットをさらに備えた、[6]~[9]の何れか一項に記載の酢酸ウラニル再生キット。
本発明の酢酸ウラニルの再生キットによれば、上記の廃液から酢酸ウラニルを容易に再生することができる。再生した酢酸ウラニルは、電子顕微鏡観察に供される試料の染色に再び使用することができる。
本発明の第一態様は、下記工程(1)~(3)を有する再生酢酸ウラニル水溶液の製造方法である。
工程(1)は、酢酸ウラニル、酢酸ウラニル以外の不純物及び水を含む原料液に、塩基を添加することにより、前記原料液中に前記塩基と酢酸ウラニルとの反応生成物の沈殿を生成させ、前記原料液から前記反応生成物の沈殿を回収する工程である。
工程(2)は、回収した前記反応生成物の沈殿に、酢酸及び水を添加して、前記反応生成物の沈殿の少なくとも一部が溶解した酢酸水溶液を得て、前記酢酸水溶液中に酢酸ウラニルの沈殿が生成した後、前記酢酸ウラニルの沈殿を回収する工程である。
工程(3)は、回収した前記酢酸ウラニルの沈殿に、水を含む溶媒を添加し、前記酢酸ウラニルの沈殿の少なくとも一部が溶解した再生酢酸ウラニル水溶液を得る工程である。
本態様の製造方法は、上記以外の工程を有していてもよい。以下、各工程を説明する。
本工程で使用する、酢酸ウラニル、酢酸ウラニル以外の不純物及び水を含む原料液は、電子顕微鏡観察の試料作製に使用された廃液であってもよいし、前記廃液に含まれる不純物の一部を任意の方法で除去した(粗精製された)溶液であってもよいし、電子顕微鏡観察の試料作製以外の用途に使用された溶液であってもよい。
本態様で使用する原料液の総質量に対する酢酸ウラニルの濃度は、例えば1~5質量%とすることができる。
本態様で使用する原料液に含まれる固形の不純物は、フィルター濾過によって予め除去しておくことが好ましい。
塩基の簡便な添加方法としては、塩基を原料液に徐々に添加しながら、原料液中に反応生成物の沈殿が形成されることを目視で確認し、塩基を新たに添加しても反応生成物の新たな沈殿が形成されないと判断した時点で、塩基の添加を終了する方法が挙げられる。
塩基としてアンモニアを用いる場合、アンモニア水に含まれるアンモニアの含有量は、アンモニア水の総質量に対して、例えば、20~40質量%が好ましい。
フィルター濾過によってフィルター上に捕捉された沈殿は、水滴を含まず、微量の水分が付着した状態となる。
遠心分離によって遠沈管の底に形成された沈殿のペレットは、遠沈管に残る上澄み液をデカンテーションや吸引によって除去することにより回収される。この際、遠沈管の内壁に付着して残留した上澄み液が、遠沈管の底にあるペレットに滴らないように注意すれば、水滴を含まず、微量の水分が付着した状態の沈殿からなるペレットが得られる。
また、得られた沈殿を酢酸水溶液に溶解した後、再度、工程(1)を繰り返すことにより、不純物をさらに除去してもよい。
前記反応生成物の沈殿に、酢酸及び水を加え、前記沈殿の少なくとも一部が溶解した酢酸水溶液を得る。
したがって、本工程で前記沈殿aに添加する酢酸水溶液の量は、前記沈殿aの少なくとも一部が溶解する量であって、前記沈殿aを溶解した酢酸水溶液中で形成された酢酸ウラニルの濃度が飽和に達して、前記沈殿bが生成しうる量である。また、前記沈殿aの別の一部は、溶解せずに固体状態のまま酢酸と反応し、酢酸ウラニルの沈殿bに変化し得る。
上記範囲の下限値以上であると、前記沈殿aをより多く溶解することができ、酢酸ウラニルの再生効率が高まる。
上記範囲の上限値以下であると、前記沈殿bをより多く生成することができ、酢酸ウラニルの再生効率が高まる。
沈殿aの湿潤密度は、沈殿aに含まれる固形分と水分の質量を反映する。
湿潤密度の高い沈殿a(固形分が多い沈殿a)に対しては、相対的に高濃度の酢酸水溶液を添加することにより、沈殿aの固形分の溶解量を増やすことができる。また、添加する酢酸水溶液の体積を小さく抑制できるので、酢酸水溶液中における前記沈殿bの生成効率を高めることができる。
湿潤密度の低い沈殿a(固形分が少ない沈殿a)に対しては、相対的に低濃度の酢酸水溶液を添加して、沈殿aの固形分を充分に溶解することができる。また、添加した酢酸水溶液中の酢酸の量が過剰に多くなることを抑制できるので、酢酸水溶液中における前記沈殿bの生成効率を高めることができる。なお、酢酸量が過剰に多い場合、酢酸水溶液に対する酢酸ウラニルの飽和溶解度が高まり、酢酸ウラニルの沈殿の生成効率が落ちることがある。
例えば、沈殿aの湿潤密度が1.3g/cm3であり、沈殿体積が1cm3である場合、沈殿aに添加する酢酸のモル量Qは、1~10ミリモルであることが好ましい。
上記範囲であると、前記沈殿aを充分に溶解し、前記沈殿bをより容易に生成することができる。
例えば、沈殿aの湿潤密度が1.3g/cm3であり、沈殿体積が1cm3である場合、沈殿aに添加する酢酸水溶液の濃度は、5~15モル/Lであることが好ましい。
上記範囲であると、前記沈殿aを充分に溶解し、前記沈殿bをより容易に生成することができる。
まず、沈殿aを含む原料液の質量と体積を測定する。
次に、沈殿aを分取する際、沈殿aから分離した溶液aの質量と体積を測定する。ここで、沈殿aと溶液aの質量の和は、沈殿aを含む原料液の質量である。体積も同様である。
上記の各測定値から、分取した沈殿aの質量と体積が求められ、この質量を体積で除算することにより、沈殿aの湿潤密度が求められる。
前記沈殿aの湿った状態の質量(水滴を含まず、微量の水分が付着した状態の質量)1.00gに対して、濃度50~70質量%の酢酸水溶液を、好ましくは0.010ml~0.500ml、より好ましくは0.030ml~0.300ml、さらに好ましくは0.040ml~0.200ml、特に好ましくは0.060ml~0.150ml、最も好ましくは0.080ml~0.120ml、の体積量で添加する。
上記範囲の下限値以上であると、前記沈殿aをより多く溶解することができ、酢酸ウラニルの再生効率が高まる。
上記範囲の上限値以下であると、前記沈殿bをより多く生成することができ、酢酸ウラニルの再生効率が高まる。
上記の簡便な方法によれば、沈殿aの湿式密度を測定して厳密に実施する場合と比べて、沈殿bの生成効率が多少低くなる場合はあるが、良好な結果が得られることが多い。
前記沈殿aに酢酸水溶液を添加した後、例えば1時間~24時間程度経過する間に、前記酢酸水溶液中に前記沈殿bの生成を目視で確認することができる。もしも、沈殿bの生成が遅い場合には、前記酢酸水溶液を0~4℃程度に冷却して沈殿bの生成を促進してもよい。
フィルター濾過又は遠心分離によって、水滴を含まず、微量の水分が付着した状態の沈殿を得る方法は、前述の通りである。
なお、原料液に含まれていた前記不純物が多く、前記沈殿bに未だ前記不純物が混入している場合には、前記沈殿bを水等に溶解して得た酢酸ウラニル水溶液を原料液として、再度、工程(1)~(2)を繰り返してもよい。
前工程で得た酢酸ウラニルの沈殿に、水を含む溶媒を添加し、前記酢酸ウラニルの沈殿の少なくとも一部が溶解した再生酢酸ウラニル水溶液を得る。
前記水を含む溶媒は、水であってもよいし、酢酸水溶液であってもよい。少量の酢酸を含む酢酸水溶液であると、溶解した酢酸ウラニルの安定性を高められる。したがって、前記溶媒に含まれる酢酸の含有量は、前記溶媒の総質量に対して0.1~10質量%が好ましく、0.5~5質量%がより好ましく、1~3質量%がさらに好ましい。
上記の観点から、本工程において、前工程で得た酢酸ウラニルの沈殿の1.0gに対して添加する水又は酢酸水溶液の量は、0.1ml~10.0mlが好ましく、0.5ml~5.0mlがより好ましく、1.0ml~3.0mlがさらに好ましい。
本発明の第二態様は、酢酸ウラニル、酢酸ウラニル以外の不純物及び水を含む原料液から、酢酸ウラニルを回収する目的で使用される酢酸ウラニル再生キット(以下、単に再生キットという。)である。
前記沈殿剤としては、例えば、水と、水酸化ナトリウムとを含む水酸化ナトリウム水溶液が挙げられる。
前記沈殿剤を使用して、第一態様の工程(1)を実施することができる。
溶剤Aは、水と、溶剤Aの総質量に対して50~100質量%の酢酸を含む。
溶剤Aを使用して、第一態様の工程(2)を実施することができる。
溶剤Bは、水と、溶剤Bの総質量に対して0.1~10質量%の酢酸を含む。
溶剤Bを使用して、第一態様の工程(3)を実施することができる。
フィルターユニットは、沈殿を含む液体を導入する導入部と、沈殿を捕捉し得るフィルターと、前記フィルターを通過した液体を排出する排出部と、を備えていることが好ましい。例えば、導入部がフィルターの一方の面に接しており、排出部がフィルターの他方の面に接している構成が挙げられる。前記フィルターの一方の面から他方の面に向けて前記液体を通過させると、前記液体に含まれる前記沈殿を前記フィルターの一方の面に捕捉することができる。
図1に示すフロー図に従って、以下の実験を行った。
電子顕微鏡観察を行う生物学的試料のネガティブ染色に使用された酢酸ウラニル水溶液の廃液を準備した。この廃液には酢酸ウラニルが0.5~5質量%の濃度で含まれ、その他に生物学的試料から溶出したタンパク質等の不純物が溶解している。
上記の廃液100mlを攪拌しながら、アンモニア水溶液28%を少しずつ添加し、得られた廃液(混合液)中に重ウラン酸アンモンを含む黄色の沈殿を生じさせた。この混合液中に目視で新たな沈殿が生じなくなるまでアンモニア水溶液を添加した。
続いて、上記の混合液50mlを2300Gで5分間の遠心分離を行い、上澄み液を除去して、黄色の沈殿を回収した。
上記の沈殿に逆浸透膜処理を行った水(RO水)50mlを加え、沈殿を水中で攪拌した後、遠心分離を行い、水溶性の不純物を含むRO水の上澄み液を除去して、黄色の沈殿を回収した。
上記で得た酢酸ウラニル水溶液25mlを攪拌しながら、アンモニア水溶液28%を少しずつ添加し、得られた混合液中にウラン酸アンモンを含む黄色の沈殿を生じさせた。この混合液中に目視で新たな沈殿が生じなくなるまでアンモニア水溶液を添加した。
続いて、上記の混合液を2300Gで5分間の遠心分離を行い、上澄み液を除去して、黄色の沈殿を回収した。
上記の沈殿にRO水を加え50mlとし、沈殿を水中で攪拌した後、遠心分離を行い、水溶性の不純物を含むRO水の上澄み液を除去して、黄色の沈殿を回収した。
次に、上記で得た酢酸水溶液を撹拌することにより、沈殿を溶解し、酢酸ウラニルが溶解した酢酸水溶液(酢酸ウラニル水溶液)を得た。
続いて、溶け残った沈殿を遠心分離で除去し、得られた酢酸ウラニル水溶液を20℃の室温でしばらく静置すると、静置開始から10分経過する頃から、酢酸ウラニルの沈殿が目視で観察できる程度に生じ始め、静置開始から60分経過する頃まで沈殿が増えた。この酢酸ウラニルの沈殿を含む水溶液を7000Gで5分間の遠心分離を行い、不要な不純物を含む上澄み液を除去して、黄色の酢酸ウラニルの沈殿を回収した。
上記で得た再生酢酸ウラニル水溶液(酢酸ウラニル濃度4~5質量%)は、室温で静置して時間が経過しても、沈殿が新たに生じることは殆どなかった。
また、別のカーボン支持膜付きグリット上に、精製する前の上記廃液を塗布して、塗布した領域を電子顕微鏡で観察したところ、図3に示す通り、平滑なグリッド面の上に、多数の不純物の塊が観察された。
Claims (9)
- 酢酸ウラニル、酢酸ウラニル以外の不純物及び水を含む原料液に、塩基を添加することにより、前記原料液中に前記塩基と酢酸ウラニルとの反応生成物の沈殿を生成させ、前記原料液から前記反応生成物の沈殿を回収することと、
回収した前記反応生成物の沈殿に、酢酸及び水を添加して、前記反応生成物の沈殿の少なくとも一部が溶解した酢酸水溶液を得て、前記酢酸水溶液中に酢酸ウラニルの沈殿が生成した後、前記酢酸ウラニルの沈殿を回収することと、
回収した前記酢酸ウラニルの沈殿に、水を含む溶媒を添加し、前記酢酸ウラニルの沈殿の少なくとも一部が溶解した再生酢酸ウラニル水溶液を得ることと、
を含む、再生酢酸ウラニル水溶液の製造方法。 - 回収した前記反応生成物の沈殿と、前記沈殿に添加する前記酢酸及び水と、の合計質量に対する、前記沈殿に添加する前記酢酸の質量が20~40質量%である、請求項1に記載の再生酢酸ウラニル水溶液の製造方法。
- 回収した前記反応生成物の沈殿に添加する前記酢酸及び水の合計の体積が、回収した前記反応生成物の沈殿の1.00gに対して、0.010ml~0.500mlである、請求項1又は2に記載の再生酢酸ウラニル水溶液の製造方法。
- 前記水を含む溶媒として、水又は酢酸水溶液を用い、
前記酢酸ウラニルの沈殿の1.0gに対して、水又は酢酸水溶液の0.1ml~10.0mlを添加する、請求項1~3の何れか一項に記載の再生酢酸ウラニル水溶液の製造方法。 - 前記塩基がアンモニアを含む、請求項1~4の何れか一項に記載の再生酢酸ウラニル水溶液の製造方法。
- 酢酸ウラニル、酢酸ウラニル以外の不純物及び水を含む原料液から、酢酸ウラニルを回収する目的で使用される酢酸ウラニル再生キットであって、
沈殿剤と、溶剤Bと、を備えており、
前記沈殿剤は、水に溶解した酢酸ウラニルと反応して沈殿を生成する塩基を含み、
前記溶剤Bは、酢酸ウラニルの沈殿を溶解させる溶剤であり、
前記溶剤Bは、水と、前記溶剤Bの総質量に対して0.1~10質量%の酢酸を含む、酢酸ウラニル再生キット。 - 前記沈殿剤は、水とアンモニアを含む、請求項6に記載の酢酸ウラニル再生キット。
- 前記沈殿を溶解させる溶剤Aをさらに備え、
前記溶剤Aは、水と、前記溶剤Aの総質量に対して50~100質量%の酢酸を含む、請求項6又は7に記載の酢酸ウラニル再生キット。 - 固液分離の処理を行うためのフィルターユニットをさらに備えた、請求項6~8の何れか一項に記載の酢酸ウラニル再生キット。
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TAKASE, Hiroshi et al.,Recycling of Uranyl acetate solution.,Microscopy,日本,2019年11月21日,Vol. 68, No. S1,PB-05,https://doi.org/10.1093/jmicro/dfz082 |
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