JPH0196014A - ガドリニウムイオン及びイットリウムイオンの分離回収方法 - Google Patents

ガドリニウムイオン及びイットリウムイオンの分離回収方法

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JPH0196014A
JPH0196014A JP62252836A JP25283687A JPH0196014A JP H0196014 A JPH0196014 A JP H0196014A JP 62252836 A JP62252836 A JP 62252836A JP 25283687 A JP25283687 A JP 25283687A JP H0196014 A JPH0196014 A JP H0196014A
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gadolinium
ion
iii
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Hideyuki Matsunaga
松永 英之
Toshishige Suzuki
敏重 鈴木
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はガドリニウムイオン及びイツトリウムイオンの
分離回収方法の改良に関するものである。
さらに詳しくい、tば、電子部品などの素材として重要
なガドリニウム及びイツトリウムを得るために、ガドリ
ニウム(m)イオン及びイツトリウム(■)イオン含有
水溶液を、特定の吸着成分を含有した多孔質樹脂で処理
し、該ガドリニウムイオンとイツトリウムイオンとを、
相互に効率よく分離回収する方法に関するものである。
従来の技術 近年、イツトリウムは超電導材料や、イツトリウム−鉄
−ガーネット系マイクロ波素子、カラーテレビ用赤色螢
光体などの金属素材として、一方ガトリニウムは原子炉
制御材や、X線増感紙などの金属素材として注目されて
おり、これらの金属の高純度精製が不可欠になってきて
いる。
このイツトリウム及びガドリニウムは、モナザイトやバ
ストネサイトなどの希土類元素含有鉱物中に含まれてお
り、他のランタノイド金属元素と共に産出される。希土
類元素は化学的性質が相互に類似していることから、そ
の重要性にもかかわらず、高純度に分離精製するために
、これまで多大な労力を必要としていた。特に、ガドリ
ニウム及びイツ) IJウムは、それぞれの性質が極め
て類似しているため、相互分離が困難であり、それぞれ
を効率よく分離する技術の確立が重要な課題となってい
る。
希土類金属の相互分離技術としては、溶媒抽出法による
技術がこれまで工業的に広く行われているが、この溶媒
抽出法は必ずしも十分に満足しうる方法とはいえない。
例えば、溶媒抽出処理によって、イツ) IJウムを他
の希土類元素から分離する方法が提案されている(特開
昭60−5654号公報)。しかしながら、この方法に
おいては、抽出試薬以外に、多座配位子をもつ水溶性化
合物や大量のM機溶媒を必要とするため、経済的に不利
である上に、これらの流出による水の汚染などの問題が
ある。
また、希土類元素の抽出相互分離試薬として、2−エチ
ルへキシルホスホン酸の2−エチルヘキシルエステルが
広く知られている。しかしながら、この試薬を用いる相
互分離方法においては、化学的性質の近接した金属を相
互に分離するには、1回の抽出操作では不十分であって
、多段階の抽出を繰シ返し行うことが必要である。
ところで、金属抽出試薬を含浸した多孔質樹脂を用い、
吸着法によって目的の金属を分離回収する技術は1例え
ば(1)該含浸型樹脂は市販の金属抽出試薬から容易に
調製することができる、(2)金属イオンの分離のため
に、水相中に特殊な試薬を添加する必要がない、(3)
カラムによる多段分離が可能で、従来の溶媒抽出法を上
回る分離効果が得られる、など多くの利点を有している
このような含浸樹脂によるカラム分離法を、金属イオン
の分離に用いるには、分離しようとする金属イオンの間
に、大きな吸着能の差を有することが望まれる。
発明が解決1〜ようとする問題点 本発明は、水溶液中のガドリニウム(III)イオンと
イツトリウム(In)イオンとを、環境汚染などの問題
を引き起こすことなく、極めて経済的に効率よく相互に
分離回収する方法を提供することを目的としてなされた
ものである。
問題点を解決するための手段 本発明者らは、ガドリニウム(III)イオンとイツト
リウム(■)イオンの分離回収を効率よく行いつる方法
を開発するために鋭意研究を重ねた結果、特定のアルキ
ルホスホン酸エステルはイツトリウム(m)イオンに対
して優れた選択吸着性を有し、かつ該金属イオンとの錯
体が安定であることに着目し、このものを含浸した多孔
質樹脂を用いることにより、該アルキルホスホン酸エス
テルが有する金属分離能力をなんら損うことなく、カラ
ム法による多段選択分離が可能で、その目的を達成し 
・うろことを見い出し、この知見に基づいて本発明を完
成するに至った。
すなわち、本発明はガドリニウム(I[I)イオン及び
イツトリウム(I[[)イオンを含有する水溶液を、一
般式 (式中のR1及びR2は、それぞれ炭素数6〜12のア
ルキル基であシ、それらは同一であってもよいし、たが
いに異なっていてもよい) で表わされるアルキルホスホン酸エステルヲ含浸させた
多孔質樹脂で処理することを特徴とする、ガドリニウム
イオン及びイツトリウムイオンの分離回収方法を提供す
るものである。
以下1本発明の詳細な説明する。
本発明方法において、アルキルホスホン酸エステルを含
浸させるのに用いられる多孔質樹脂の種類については特
に制限はないが、架橋ポリアクリル酸エステルが最適で
ある。また、この多孔質樹脂の形状については、比表面
積50〜800 tr?/ 9、平均細孔径5〜40n
m、粒度20〜200メツシュの範囲のものが好ましく
用いられる。
本発明方法において、前記多孔質樹脂に含浸させるアル
キルホスホン酸エステルとしては、一般式 で表わされる化合物が用いられる。該一般式(Dにおけ
るR1及びR2は、それぞれ炭素数6〜12のアルキル
基であり、それらは同一であってもよいし、たがいに異
なっていてもよいが、このようなアルキルホスホン酸エ
ステルの中で、%KR1及びR2が共に2−エチルヘキ
シル基である2−エチルへキシルホスホン酸2−エチル
ヘキシルエステルが、入手の容易さや性能の点などで、
好適である。
前記アルキルホスホン酸エステルを多孔質樹脂に含浸さ
せるには、例えば該アルキルホスホン酸エステルをアセ
トンやヘキサンなどの低沸点のM機溶媒に溶解して低粘
性の溶液を調製し、この溶液と十分に乾燥した前記多孔
質樹脂とを混合して数時間程度かきまぜたのち、該溶媒
を留去させるといった方法を用いることができる。
このようにして得られた含浸樹脂は、その内部に金属イ
オン抽出試薬であるアルキルホスホン酸エステルを多量
に含んでいて、特定の金属イオンを吸着する能力を有し
ている。また、該アルキルホスホン酸エステルは、樹脂
母体に化学的に結合されていないので、樹脂内での自由
度が大きく。
均一溶液に近い形で金属イオンと錯体を形成することが
可能である。
ところで、このような含浸樹脂と類似の性質を有するも
のとして、レペクストレール(Levext−rel 
)樹脂が知られているが、この樹脂は、原料モノマーを
重合させる際に、抽出試薬を共存させて得られたもので
あり、したがって、重合反応による複雑な樹脂製造工程
を必要とし、本発明で用いる含浸樹脂に比べて製造が必
ずしも容易でない。
本発明方法において用いられる、前記−録式中で表わさ
れるアルキルホスホン酸エステルヲ含浸させた多孔質樹
脂においては、pH)Oの領域においてイツトリウム(
I[[)イオンを良好に吸着するが、ガドリニウム(I
[[)イオンはpH(0,5の領域ではほとんど吸着さ
れないし、またナトリウムイオンのようなアルカリ金属
の陽イオンは、希土類元素の吸着に全く影響を及ぼさな
い。したがって、該含浸樹脂を用い、 pHをO〜0.
5の範囲に制御することによシ、ガドリニウム(DI)
イオンとイツトリウム(1)イオンとを選択的に分離す
ることが可能である。
該含浸樹脂によるガドリニウム(III)イオンとイツ
) IJウム(I[I)イオンの分離は1例えば該樹脂
をカラムに充てんしたのち、ガドリニウム(DI)イオ
ンとイツトリウム(III)イオンとを含有する水溶液
を注入し、次いであらかじめpHを調節した塩酸水溶液
を移動相として流すことによって行われる。
この際、カラムに注入するガドリニウム(III)イオ
ン及びイツトリウム(In)イオンの量については、カ
ラムの直径や長さによシ異なるが、例えばガドリニウム
(I[[)イオンとイツトリウム(El)イオンとを1
合わせて0.2M程度の濃度で含有する溶液の場合、直
径1cItL、長さ1mの円筒形カラムに、ld以下の
量の注入では完全分離が可能である。カラムから流出す
る溶液は、一定量ごとにフラクションコレクターによシ
分取され、金属イオンの有無が確認されるが、1回の分
取量はカラム容積のW−殆が好ましい。
前記移動相における塩酸水溶液の濃度は0.1〜IMの
範囲が好ましい。この濃度がIMを超えるとイツトリウ
ム(III)イオンがガドリニウム(III)イオンと
同程度に早く溶出し、分離が悪くなる。−方、塩酸濃度
は低いほどガドリニウム(I[[)イオンとイツトリウ
ム(I[[)イオンとの分離性は向上するが、0.1M
未満の希薄な移動相では、イツ) IJウム(II)イ
オンの溶出が極端に遅くなシ、好ましくない。
金属イオンの溶離速度は、空間速度(SV)で通常帆3
〜lh” 、好ましくはo、3’−o、s h−1の範
囲で選ばれる。このような操作によシ、ガドリニウム(
1)イオンは、イツトリウム(I[[)イオンと分離さ
れて先に溶出し、イツトリウム(I[l)イオンのみが
後から溶出する。また、ガドリニウム(III)イオン
が完全に溶出したことを確認後、塩酸濃度を高めて、イ
ツトリウム(I[[)イオンの溶出を早めることが可能
である。
さらに、本発明方法においては、前記移動相として、塩
酸の他に、硫酸や硝酸などの鉱酸を用いることも可能で
あるが、リン酸、シュウ酸、フッ化水素酸などを用いる
と、ガドリニウムやイツトリウムの沈殿が生じる場合が
ある。
発明の効果 本発明方法は、ガドリニウム(Ill)イオン及びイツ
トリウム(I[I)イオンを含有する水溶液を、アルキ
ルホスホン酸エステルを含浸させた多孔質樹脂で処理し
、該ガドリニウム(In)イオンとイツトリウム(、■
)イオンとを相互に効率よく分離回収する方法であり、
この方法によると、環境汚染などの問題をひき起こすこ
となく、かつ該アルキルリン酸エステルがMする金属分
離能力をなんら損わずに、カラム法による多段選択分離
が可能で、水溶液中のガドリニウム([[I)イオンと
イツトリウム(fil)イオンとを極めて経済的に効率
よく相互に分離回収することができる。
実施例 次に、実施例によシ本発明をさらに詳細に説明するが1
本発明はこれらの例によってなんら限定されるものでは
ない。
多孔質のアクリル酸エステル重合体ビーズ(比表面積4
50n?/f、平均細孔径9.Onm  、粒度20〜
60メツシユ)50(lを、アセトン300 d中で2
時間かきまぜ、次いで水200d中で1時間かきまぜ、
さらにアセトン200 m中で1時間かきまぜたのち、
ロータリーエバポレーターで2時間を要して溶媒を留去
し、次いで50℃の真空乾燥器で乾燥した。
次に、2−エチルへキシルホスホン酸2−エチルヘキシ
ルエステル50fをヘプタン150iK”溶解した溶液
を、前記乾燥樹脂50tと混合し、室温減圧下で30分
間かきまぜたのち、ロータリーエバポレーターで数時間
を要して溶媒を留去して含浸樹脂を調製した。
実施例1 ガドリニウム(I[l)イオン又はイツトリウム(II
[)イオンを濃度8.OX 10  Mで含有する、イ
オン強度12Mの塩酸−塩化す) IJウム混合水溶液
10肩又は30iに、調製例で得た含浸樹脂100■を
加え、室温で5時間振とうしたのち、溶液中に残留する
金属イオンの濃度を測定し、該樹脂に吸着された金属イ
オンと溶液中に残留した金属イオンの濃度比を求めた。
その濃度比の対数とpHとの関係を第1図に示す。第1
図において横軸は溶液の振とう後のpHを、縦軸は金属
イオンの濃度比(分配比)の対数を表わす。ただし金属
イオンの樹脂中の濃度は、樹脂12当シ吸着された金属
イオンのミリモル数で表わす。
実施例2 調製例で得た含浸樹脂12.9f(膨潤体積26d)を
、内径12.5mm0カラムに充てんし、この上部から
、イツトリウム(lit)イオン及びガドリニウム(I
II)イオンをそれぞれ1.6 X 10−”M、塩酸
及び塩化す) IJウムをそれぞれ帆IM含む水溶液l
cMを注入した。その後、室温で0.1M塩酸と0.1
M塩化す) IJウム混合溶液550i、0.2M塩酸
108oi、 0.5MM塩酸s5oiの順に流速28
−h−1で通液した。カラムからの流出液を14cTI
Iずつ分取し、金属イオンの量を測定して金属イオンの
流出曲線を求めた。その結果を第2図に示す。
第2図において横軸は流出液量を、縦軸は流出液中の金
属イオン濃度を示している。
この図から分かるように、0.1 M塩酸では500−
通液しても流出しなかったイオンが、0.2 M塩酸で
ガドリニウム(Ill)イオンのみ、0.5M塩酸で、
残ったイツトリウム(III)イオンが溶出している。
実施例3 調製例で得た含浸樹脂35.Of(膨潤体積73d)を
、内径1crr1のカラムに充てんし、これにイツトリ
ウム(In)イオン及びガドリニウム(Ill)イオン
をそれぞれ0.10Mと塩酸IMを含む水溶液1−を注
入した。次いで、45〜47℃にカラムを加熱して0.
9M塩酸を26dh−1で通液した。カラムからの流出
液を14cf/1ずつ分取し、金属イオンの量を測定し
て、金属イオンの流出曲線を求め念結果を第3図に示す
。第3図において横軸は流出液量を、縦軸は流出液中の
金属イオン濃度を示している。
この図から分がるように、カラムに用いた樹脂の量を実
施例2の2.7倍に増やしたことによシ、塩酸濃度を高
くとった条件下でもガドリニウム(ill)イオンとイ
ツトリウム(III)イオンの分離は良好なものとなっ
ている。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る含浸樹脂を用いた場合における溶
液のpHと各金属イオンの分配比との関係を示すグラフ
、第2図及び第3図はそれぞれ該含浸樹脂を用いた場合
における、ガドリニウム(Ill)イオン及びイツトリ
ウム(I[I)イオンのカラム分離の状況の例を示すグ
ラフである。 第1図 1.0      +、5     2.OH 第2図 V/looml 第3図 V/looml

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ガドリニウム(III)イオン及びイットリウム(II
    I)イオンを含有する水溶液を、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中のR^1及びR^2は、それぞれ炭素数6〜12
    のアルキル基であり、それらは同一であつてもよいし、
    たがいに異なつていてもよい) で表わされるアルキルホスホン酸エステルを含浸させた
    多孔質樹脂で処理することを特徴とする、ガドリニウム
    イオン及びイットリウムイオンの分離回収方法。
JP62252836A 1987-10-07 1987-10-07 ガドリニウムイオン及びイットリウムイオンの分離回収方法 Granted JPH0196014A (ja)

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