JPH02501367A - ion exchange composition - Google Patents

ion exchange composition

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JPH02501367A
JPH02501367A JP50031088A JP50031088A JPH02501367A JP H02501367 A JPH02501367 A JP H02501367A JP 50031088 A JP50031088 A JP 50031088A JP 50031088 A JP50031088 A JP 50031088A JP H02501367 A JPH02501367 A JP H02501367A
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マセドー,ペドロ ビー.
ホジヤジ,ハミツド
バーカツト,アーロン
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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。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 イオン交換組成物 技術分野 本発明は高含有量シリカ若しくは高含有量のルテニウム等の金属酸化物あるいは 他の第8族金属酸化物を含むガラス組成物、及び科学的吸着、イオン交換若しく は触媒の使用等に際し大きな表面積を必要とする場合に有効な多孔質ガラス組成 物の製造法に関する。[Detailed description of the invention] ion exchange composition Technical field The present invention uses metal oxides such as high content silica or high content ruthenium or Glass compositions containing other Group 8 metal oxides and chemical adsorption, ion exchange or is a porous glass composition that is effective when a large surface area is required when using catalysts, etc. Concerning methods of manufacturing things.

背景技術 高含有量シリカを含む多孔質ガラス組成物は周知であるが、この組成物に添加可 能な金属酸化物添加剤の種類若しくは蛍及びこの添加剤を実際に添加する方法に は相当の制約があった。ガラス組成物の表面若しくは多孔質構造に金属酸化物を 添加することによりこの組成物の特性を有効に変化し得る。Background technology Porous glass compositions containing high silica contents are well known; The type of metal oxide additive that can be used or the method of actually adding this additive. had considerable restrictions. Adding metal oxide to the surface or porous structure of the glass composition Additions can effectively change the properties of the composition.

本発明はまた、多孔質ガラス組成物に広範囲に亙って相当の量の金属酸化物添加 剤を可変に添加可能な方法に関する。この方法には、相分離可能なガラス組成物 、例えば所定量の金属酸化物添加剤を含んだアルカリ珪硼酸ガラスを溶融する工 程が包有される。当該ガラス組成物を熱処理して柔軟で抽出可能な相と堅固で抽 出不可能な相とに分離する際、相当の量の金属酸化物により堅固な相が生じ、従 って水性溶液即ち通常酸性溶液で抽出する際、多孔質ガラス構造内に残留する。The present invention also provides for extensive metal oxide addition to porous glass compositions. The present invention relates to a method in which agents can be added variably. This method involves the use of phase-separable glass compositions. , for example, the process of melting alkali silicate glass containing a predetermined amount of metal oxide additives. The degree is included. The glass composition is heat treated to form a soft, extractable phase and a hard, extractable phase. During the separation from the non-extractable phase, the considerable amount of metal oxide creates a solid phase, which When extracted with aqueous, usually acidic solutions, they remain within the porous glass structure.

次いで多孔質ガラス組成物を熱処理、例えばアルカリ金属イオン若しくはアンモ ニウムイオンで熱処理して、極めて有効なイオン交換組成物に変換する。本発明 によれば、この熱処理の後、特に共に溶融され相分離されたとき大半が柔軟で抽 出可能な相に分離されアルミナのような種の場合に、金属酸化物添加剤を添加す る方法、例えば柔軟な相を抽出する際に使用する溶液からこの添加剤を添加する 方法が実施され得る。The porous glass composition is then heat treated, e.g. with alkali metal ions or ammonia. Heat treatment with nium ions converts it into a highly effective ion exchange composition. present invention According to In the case of species such as alumina, which are separated into phases that can be extracted, metal oxide additives are added. method, e.g. adding this additive from the solution used when extracting the soft phase. A method may be implemented.

多孔質ガラス組成物の用途としては、サイモンズ等による米国特許第4.469 .628号に開示されるように、例えばイオン溶液で表面処理された後、カチオ ン交換体のようなイオン交換体として使用される。一方、例えば相分離可能なガ ラスの堅固な相に酸化物添加剤を含ませて抽出することにより酸化物添加剤を添 加した後、多孔質ガラス組成物をイオン交換組成物に変化させることはこれまで 提案されていない。マセド等による米国特許第4.659.512号には、孔が 互いに連結された多孔質支承体を処理する工程を包有するイオン交換組成物の作 成法が示されており、この場合、多孔質支承体は有機アミン、例えばトリエチレ ンテトラアミンのような中性または塩基性の水溶性アルキレンアミンを含んだシ リケートガラス若しくはシリカゲルである。この作成法により作成されたイオン 交換組成物は溶液特に水性溶液からコバルトのような金属種を除去するために使 用される。また、支承体として金属酸化物添加剤を含んだ多孔質シリケートガラ スを用いるこの作成法の使用は提案されていない。Applications of porous glass compositions include U.S. Pat. No. 4,469 by Simons et al. .. No. 628, for example, after surface treatment with an ionic solution, cationic It is used as an ion exchanger such as an ion exchanger. On the other hand, for example, phase-separable gas Oxide additives are added by impregnating the solid phase of the glass and extracting it. Until now, it has not been possible to transform a porous glass composition into an ion exchange composition after adding Not proposed. U.S. Pat. No. 4,659,512 to Macedo et al. Preparation of an ion exchange composition comprising the step of treating interconnected porous supports In this case, the porous substrate is made of an organic amine, e.g. triethylene. Cylinders containing neutral or basic water-soluble alkylene amines such as tetraamines It is silicate glass or silica gel. Ions created by this creation method Exchange compositions are used to remove metal species such as cobalt from solutions, especially aqueous solutions. used. In addition, porous silicate glass containing metal oxide additives is used as a support. It is not suggested that this method be used.

本発明は更に希土類元素、アクチニドまたはそれらの混合をイオン交換分離する 方法にも関する。The present invention further provides ion exchange separation of rare earth elements, actinides or mixtures thereof. It also relates to methods.

ジャフエによる米国特許第2.897.050号によれば、用語「希土類」は原 子番号57のランタンから原子番号71のルテチウムまでの元素群を含み、特性 が希土類とほぼ同じで通常自然に堆積した鉱床に共に存在する原子群39のイツ トリウム若しくは原子番号21のスカンジウムをこれらの元素群に添加する必要 がある。According to U.S. Patent No. 2.897.050 to Jaffee, the term "rare earth" Contains a group of elements from lanthanum with child number 57 to lutetium with atomic number 71, and its properties is almost the same as that of rare earths, and it is a group of 39 atoms that usually exist together in naturally deposited ore deposits. It is necessary to add thorium or scandium with atomic number 21 to these element groups. There is.

更にこのジャフエ米国特許によれば、希土類は自然な状態で共に緊密に混合され 、互いに極めて僅かに異なるものの実質的に同様の科学的物理的特性を有するの で、容易には分離出来ない。希土類を分離する各種方法が提案されている。例え ば、分別結晶、分別沈澱、溶剤抽出及びイオン交換が提案されているが、上記米 国特許によれば、これらの方法はすべて時間がかかり過ぎ制御が困難である。Furthermore, according to the Jaffee patent, rare earths are intimately mixed together in their natural state. , which differ very slightly from each other but have substantially similar scientific and physical properties. and cannot be easily separated. Various methods have been proposed to separate rare earths. example For example, fractional crystallization, fractional precipitation, solvent extraction, and ion exchange have been proposed; According to the national patent, all these methods are too time consuming and difficult to control.

アクチニドは科学的性質が互いに似ている重要な元素群である。これら元素は特 に同一の酸化状態のイオン゛を考えるとき希土類に近似である。Actinides are an important group of elements with similar scientific properties. These elements are When considering ions with the same oxidation state, they are similar to rare earths.

希土類分離に多用されている方法はペッパード等による米国特許第2.955. 913号及びチオラ等による米国特許第3.59111.913号に示されるよ うな溶剤抽出法である。A commonly used method for rare earth separation is described by Peppard et al. in US Pat. No. 2.955. No. 913 and U.S. Pat. No. 3.59111.913 to Ciola et al. This is a solvent extraction method.

一方イオン交換法はプレートの高さが極めて小さくてすみ、多元素分離に利用で き、更に最終純度が高い等、溶剤抽出法に比べかなり優れた利点を有している「 カーク・オセマ(Xirk−Othmer) 、第3版、第19巻、ウィリー・ インターサイエンス(11i2ey −1nterscjence)、ニューヨ ーク、1982の科学技術百科事典(Encyclopedia of Che vical Technology)参照」。On the other hand, the ion exchange method requires an extremely small plate height and can be used for multi-element separation. It has considerable advantages over solvent extraction methods, such as high purity and high final purity. Kirk-Othmer, 3rd edition, Volume 19, Willie Interscience (11i2ey-1nterscjence), New York Encyclopedia of Che, 1982 (Vical Technology).

一方イオン交換法は、各種希土類を分離する際に溶離法のみに依存しており、こ のため理論的には多くのプレートが必要であり、バンドの広域化を防止するため に動作条件を極めて正確に制御せねばならず、流速が低(なり流入液濃度が制限 されるので、それほど広く使用されていない。溶離法の他の特徴としては、スペ テイング等による米国特許第2.798.789号あるいはショビン等による米 国特許第2.925.431号に示されるように、溶離度が常に各種希土類の錯 体の安定定数の相対的な大きさにより決定されること、またはすべての場合にお いてランタニドが重くなるほど安定定数が高くなり従って脱着速度が早くなるこ とが挙げられる。On the other hand, the ion exchange method relies only on the elution method when separating various rare earths; Theoretically, many plates are required to prevent the band from becoming wider. The operating conditions must be very precisely controlled, and the flow rates are low (and the influent concentration is limited). Because of this, it is not widely used. Other characteristics of the elution method include U.S. Pat. No. 2,798,789 by Taing et al. or Chaubin et al. As shown in National Patent No. 2.925.431, the degree of elution is always consistent with the complexation of various rare earths. determined by the relative magnitudes of the stability constants of the fields, or in all cases The heavier the lanthanide, the higher the stability constant and therefore the faster the desorption rate. Examples include.

本発明の一目的はシリカ含有量が高く相当の量の金属酸化物添加剤を含む多孔質 ガラス組成物を提供することにある。One object of the present invention is to provide a porous material with a high silica content and a significant amount of metal oxide additives. An object of the present invention is to provide a glass composition.

本発明の他の目的はシリカ含有量が高く相当の量の金属酸化物添加剤を含む多孔 質ガラス組成物をを作成する方法を提供することにある。Another object of the invention is to provide a porous material with a high silica content and a significant amount of metal oxide additives. An object of the present invention is to provide a method for making a quality glass composition.

本発明の更に他の目的は容量、選択性及び科学的耐久性が高いイオン交換組成物 若しくは吸収剤を提供することにある。Still another object of the present invention is to provide ion exchange compositions with high capacity, selectivity and chemical durability. Or to provide an absorbent.

本発明の別の目的はシリカの含有量の高い多孔質ガラス組成物を主材料としたイ オン交換組成物の作成法を提供することにある。Another object of the present invention is to produce an image based on a porous glass composition with a high content of silica. An object of the present invention is to provide a method for making an on-exchange composition.

本発明の更に別の目的は効率、選択性及び科学的耐久性が高い触媒やクロマトグ ラフィ材を提供することにある。A further object of the invention is to develop catalysts and chromatographs with high efficiency, selectivity and scientific durability. Our goal is to provide roughy wood.

本発明の他の目的は触媒支承体、酵素支承体、クロマトグラフィ固定相支承体、 又は科学試薬支承体として使用可能な耐久性の良い多孔質ガラス組成物を提供す ることにある。Other objects of the invention are catalyst supports, enzyme supports, chromatography stationary phase supports, Or to provide a durable porous glass composition that can be used as a support for scientific reagents. There are many things.

本発明の他の目的はセッサ装置内に染料、酵素又はその混合体の支承体として使 用され、長期間に亙って水性媒体の価格的または物理的な性質を測定可能な耐腐 食性多孔質ガラス組成物の作成法を提供することにある。Another object of the invention is to use the present invention as a support for dyes, enzymes or mixtures thereof in processor equipment. Corrosion resistance that can be used to measure the cost or physical properties of aqueous media over long periods of time. An object of the present invention is to provide a method for producing an edible porous glass composition.

本発明の他の目的は錯生成剤を添加することなく大量に分離可能なイオン交換法 により希土類、アクチニド又はその混合物を分離する方法を提供することにある 。Another object of the present invention is an ion exchange method that allows separation in large quantities without adding complexing agents. To provide a method for separating rare earths, actinides or mixtures thereof by .

本発明の他の目的は強固に錯体化しうる希土類イオンを脆弱に錯体化しうる希土 類イオンを含む流体から選択的に除去する方法を提供することにある。Another object of the present invention is to combine strongly complexable rare earth ions with weakly complexable rare earth ions. An object of the present invention is to provide a method for selectively removing similar ions from a fluid containing them.

本発明の他の目的は希土類、アクチニドまたはその混合物を分離するために使用 される、容量の選択性の高いイオン交換組成物を提供することにある。Another object of the invention is to use it for separating rare earths, actinides or mixtures thereof. An object of the present invention is to provide an ion exchange composition with high capacity selectivity.

本発明の他の目的は光学分野に利用可能で、重希土類の含有量が極めて低く純度 の高いランタンを作成する方法を提供することにある。Another object of the present invention is that it can be used in the optical field, has extremely low content of heavy rare earths, and has high purity. Our goal is to provide a method for creating high quality lanterns.

本発明の他の目的は純度の高い希土類元素を個別にまたはグループで作成する方 法を提供することにある。Another object of the present invention is to prepare rare earth elements of high purity individually or in groups. It is about providing law.

本発明によれば、遷移金属酸化物添加剤を含む多孔質ガラス組成物は、加熱の除 虫じる酸化物若しくは塩類を最初のバッチ組成物、例えば相分離可能なガラス組 成物の作成に使用されるシリカ−ボロン酸化物−アルカリ酸化物の混合物に添加 することにより作成される。この混合物は溶融し冷却してガラス組成物にし、更 に熱処理して、堅固な相より相当にシリカ含有量の少ない可溶性の「柔軟な」相 から抽出可能でシリカ含有量の高い「堅固な」相を分離する。柔軟な相は水性媒 体、通常酸性媒体で抽出することにより除去する。本発明のこの実施例での難点 は、最初の配合物に対して入れる好適な遷移金属添加剤及びその好適量を選択し て、抽出工程の終期に添加剤の大半を溶解不可能な堅固な相からなる最終の多孔 質ガラス組成物に残留させるようにさせることにある。これにより得られた多孔 質ガラス組成物は、更に処理する事なく例えばクロマトグラフィ固定相、吸収剤 、触媒として使用可能であり、また化学処理して、イオン交換体、支承試薬、触 媒、クロマトグラフィ剤、酵素、指示染料として使用し得る。ビーμによる欧州 特許出願第8511618L 5号によれば、周期表の第4J族(第8族ではな い)の酸化物が堅固な相内に保持可能である。高い比活性度を有する触媒を作成 するため、相分離可能なバッチガラス組成物内に触媒性質を有する遷移金属酸化 物を添加し、その後熱処理し柔軟な相を選択的に抽出する方法が採用される。こ の遷移金属酸化物、例えば酸化ルテニウムは相分離の際堅固な相または堅固な相 と柔軟な相との相間内に相当の景残留し、次の抽出により大量の添加剤酸化物が 最終多孔質ガラス組成物の表面に残り、これにより科学的触媒工程を効果的に行 うことができる。本発明の作成法によれば、低濃度で存在するときても触媒活性 を示すルテニウム、ロジウム、パラジウム、レニウム、オスミウム、イリジウム 及び白金との酸化物である金属酸化物添加剤を含む多孔質ガラス組成物が作成さ れる。According to the present invention, porous glass compositions containing transition metal oxide additives are Add oxidizing oxides or salts to the initial batch composition, e.g. Added to the silica-boron oxide-alkali oxide mixture used to make the composition Created by This mixture is melted and cooled to form a glass composition and further heat treated to form a soluble “soft” phase with considerably less silica than the rigid phase. Separate the ``hard'' phase that is extractable from the silica and has a high silica content. The flexible phase is an aqueous medium. body, usually removed by extraction with an acidic medium. Difficulties with this embodiment of the invention select a suitable transition metal additive and its suitable amount to include in the initial formulation. At the end of the extraction process, the final porosity consists of a solid phase in which most of the additives cannot be dissolved. The objective is to allow the glass to remain in the quality glass composition. The resulting porosity The quality glass composition can be used without further processing, e.g. as a chromatographic stationary phase, as an absorbent. , can be used as a catalyst, and can also be chemically treated to form ion exchangers, supporting reagents, catalysts, etc. It can be used as a medium, chromatography agent, enzyme, indicator dye. europe by bμ According to Patent Application No. 8511618L No. 5, Group 4J (not Group 8) of the periodic table (2) oxides can be held in a rigid phase. Create a catalyst with high specific activity transition metal oxidation with catalytic properties within a phase-separable batch glass composition to A method is adopted in which a material is added, followed by heat treatment to selectively extract the soft phase. child Transition metal oxides, such as ruthenium oxide, exhibit a rigid phase or solid phase during phase separation. A considerable amount of additive oxide remains in the interphase between the soft phase and the soft phase. remains on the surface of the final porous glass composition, thereby effectively carrying out the scientific catalytic process. I can. According to the production method of the present invention, the catalytic activity can be increased even when present at low concentrations. Ruthenium, rhodium, palladium, rhenium, osmium, iridium A porous glass composition containing a metal oxide additive that is an oxide with platinum and platinum was created. It will be done.

ある場合には、多孔質ガラス組成物に耐腐食性が高いことが要求される。例えば 高いペーハ値あるいは高い温度の媒体にクロマトグラフィ支承体を用いたり、小 さなプローブ例えば寸法が小さいため極めて溶解しずらいビボ血液分析に使用さ れるプローブ内の指示染料の支承体として使用される場合に、この高耐腐食性条 件が要求される。相分離及び抽出工程前に酸化ジルコニウムのような金属酸化物 添加剤を添加することにより、多孔質ガラス組成物の科学的耐久性が大幅に向上 され得る。In some cases, porous glass compositions are required to have high corrosion resistance. for example Using chromatography supports for high pH or high temperature media, For example, small probes used for in vivo blood analysis, which are extremely difficult to dissolve due to their small dimensions. This highly corrosion-resistant strip is suitable for use as a support for indicator dyes in required. Metal oxides such as zirconium oxide before phase separation and extraction steps The chemical durability of porous glass compositions is greatly improved by adding additives can be done.

遷移金属酸化物の含有量が高く、含有されるシリカレベルを40モル・パーセン トより低く、また含をされるりん酸化物レベルを少な(とも20モル・パーセン トにする必要のある米国特許第2.943.059号による多孔質ガラス組成物 の作成法と異なり、本発明の作成法はシリカ含有量が高くガラス組成物にも応用 でき且つりん酸化物を含ませる必要もない。High content of transition metal oxides, reducing silica levels to 40 mole percent phosphorus oxide levels (both 20 mole percent). Porous glass composition according to U.S. Pat. No. 2.943.059 that requires Unlike the preparation method of , the preparation method of the present invention has a high silica content and can be applied to glass compositions In addition, there is no need to include phosphorus oxide.

本発明の他の実施例によれば、水性溶液通常酸性溶液で相分離されたガラス組成 物を処理し柔軟な相の抽出と金属添加剤の含浸を同時に行うことによりイオン交 換組成物を作成する方法が提供される。According to another embodiment of the invention, the glass composition is phase separated in an aqueous solution, usually an acidic solution. Ion exchange is achieved by processing the material and simultaneously extracting the soft phase and impregnating it with metal additives. A method of making a replacement composition is provided.

この方法により、または上述した共溶融することにより作成された多孔質ガラス 組成物は、アルカリ金属イオン、アンモニアイオン、ilb族イサイオン機アミ ン、または極めて有効なイオン交換物を作成するこれらの種の組み合わせを含ん でいる水性溶液を用い、通常ペーハ値が比較的に高いレベルで活性化されうる。Porous glass made by this method or by co-melting as described above The composition contains alkali metal ions, ammonia ions, ILB group ision amines, or combinations of these species to create highly effective ion exchangers. The pH can be activated using aqueous solutions, usually at relatively high levels.

金属酸化物添加剤を添加することにより、イオン交換容量若しくは選択性並びに 耐腐食性が向上される。By adding metal oxide additives, the ion exchange capacity or selectivity as well as Corrosion resistance is improved.

水性媒体に長時間さらされたり、例えば高いベーハ値あるいは高い温度の腐食性 媒体と接触させるような用途では、耐腐食性によりイオン交換性能が制御される 。Corrosivity due to prolonged exposure to aqueous media, e.g. high Beha values or high temperatures In applications involving contact with media, corrosion resistance controls ion exchange performance. .

更に本発明によれば、イオン交換組成物に溶液を通し希土類、アクチニドまたは その混合物を分離することにより、溶液内の希土類イオン、アクチニドイオンま たその混合物を分離する方法が提供される。イオン交換組成物の表面積は約5〜 1500+e″/gである。イオン交換組成物には、0〜約35モル・パーセン ト、好ましくは1〜30モル・パーセントの金属酸化物若しくは含水金属酸化物 が含まれている。金属酸化物若しくは含水金属酸化物は、周期表第38族、第4 a族、第58族、第6a族、第7a族、第8族、第1b族及び第2b族の遷移金 属、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、錫、鉛、ビスマス、ベリ リウム、アクチニド及びその混合物、好ましくはチタン酸化物、ジルコニウム酸 化物、ハフニウム酸化物、トリウム酸化物及びその混合物からなる群から選択さ れる。イオン交換組成物には、アルカリ金属カチオン、第1b族金属カチオン、 アンモニウムカチオン、有機アミンまたはその混合物を含みベーハ範囲が約9以 上の溶液でイオン交換組成物内にこれらカチオンが分布されるに十分な時間含浸 される。好ましいカチオンは、アルカリ金属カチオン、アンモニウムカチオン、 有機アミンまたはその混合物である。イオン交換組成物には約0.3〜約10モ ル・パーセントのアルカリ金属カチオンが含まれることが好ましい。溶液内の複 数の成分は、溶液を好ましくは塔内でイオン交換組成物内に通過させるに応じ集 められる。この方法は希土類特にランタンあるいはネオジムを分離するのに好ま しい。この方法はO,ippm以下までランタンを分離し0.01 ppm以下 までネオジムを分離する場合に特に好ましい。Further in accordance with the present invention, rare earths, actinides or By separating the mixture, rare earth ions, actinide ions, or A method is provided for separating a mixture of substances. The surface area of the ion exchange composition is approximately 5 to 1500+e"/g. The ion exchange composition contains from 0 to about 35 mole percent preferably 1 to 30 mole percent of metal oxide or hydrated metal oxide It is included. Metal oxides or hydrated metal oxides are group 38, group 4 of the periodic table. Group a, Group 58, Group 6a, Group 7a, Group 8, Group 1b and Group 2b transition metals genus, aluminum, gallium, indium, thallium, tin, lead, bismuth, berry titanium, actinides and mixtures thereof, preferably titanium oxide, zirconium acid selected from the group consisting of hafnium oxide, thorium oxide, and mixtures thereof. It will be done. The ion exchange composition includes an alkali metal cation, a Group 1b metal cation, Contains ammonium cations, organic amines, or mixtures thereof and has a Beha range of about 9 or higher. Impregnation in the above solution for a sufficient time to distribute these cations within the ion exchange composition. be done. Preferred cations are alkali metal cations, ammonium cations, Organic amines or mixtures thereof. The ion exchange composition contains from about 0.3 to about 10 moles. % alkali metal cations. complex in solution The components are collected as the solution is passed through the ion exchange composition, preferably in a column. I can't stand it. This method is preferred for separating rare earths, especially lanthanum or neodymium. Yes. This method separates lanthanum to 0.01 ppm or less. Particularly preferred when separating neodymium up to

イオン交換組成物は多孔質ガラス組成物であることが望ましい。この多孔質ガラ ス組成物は40〜80モル・パーセントのシリカと周期表の第4a、 5a、  6a、 Ia18族の遷移金属及びアクチニドからなる群から選択された0−3 5モル・パーセントの1以上の遷移金属酸化物とを含む溶融体から基ガラス組成 物を作成する工程と、熱処理により基ガラス組成物を少なくとも可溶相と不溶相 とに分離する工程と、可溶相を抽出して少なくとも50モル・パーセントと好ま しくは少な(とも0.2モル・パーセントの遷移金属酸化物を含む多孔質ガラス 組成物を作成する工程とを包有してなる作成法により作成される。Desirably, the ion exchange composition is a porous glass composition. This porous glass The composition contains 40 to 80 mole percent silica and elements 4a, 5a, and 5a of the periodic table. 6a, 0-3 selected from the group consisting of Ia group 18 transition metals and actinides and 5 mole percent of one or more transition metal oxides. The base glass composition is divided into at least a soluble phase and an insoluble phase by a process of creating a glass composition and a heat treatment. and extracting the soluble phase to a concentration of at least 50 mole percent. Porous glass containing 0.2 mole percent or less (both 0.2 mole percent) of transition metal oxides The method includes the step of creating a composition.

また多孔質ガラス組成物は、40〜80モル・パーセントのシリカを含む基本ガ ラス組成物を溶融する工程と、熱処理により基本ガラス組成物を少なくとも可溶 相と不溶相とに分離する工程と、周期表第3a、 4a、 5a、 6a、 7 a、 8、Ib、 2b族の遷移金属、アルミニウム、ガリウム、インジウム、 タリウム、錫、鉛、ビスマス、ベリリウム、及びアクチニドの1以上の塩類を含 む溶液で可溶相を抽出し、相分離されたガラス組成物を処理する工程とを包有し てなる作成法により作成される。The porous glass composition also includes a base glass containing 40 to 80 mole percent silica. A process of melting the glass composition and making the base glass composition at least soluble by heat treatment. The step of separating into a phase and an insoluble phase, and periodic table Nos. 3a, 4a, 5a, 6a, 7 a, 8, Ib, 2b group transition metals, aluminum, gallium, indium, Contains one or more salts of thallium, tin, lead, bismuth, beryllium, and actinides. extracting the soluble phase with a solution containing It is created using the following method.

発明を実施するための最良の形態 周期表第8族の下2列に属する遷移金属酸化物を相当の量含むボロシリケートガ ラス組成物を溶融し、結晶化を引き起こす事なく熱処理により最終ガラス組成物 内に液/液相を誘導して可溶性のシリカの少ない柔軟な相を抽出し、シリカの多 い多孔質ガラス組成物を残留させることができることは、上述した公知文献から 予期し得ない。更に、抽出の際多孔質ガラス組成物をなすシリカの多い堅固な相 に大量に留どまるごとも予期し得ない。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A borosilicate gas containing a considerable amount of transition metal oxides belonging to the bottom two rows of Group 8 of the periodic table. The final glass composition is obtained by melting the glass composition and heat treating it without causing crystallization. inducing a liquid/liquid phase within the silica to extract the soft phase with less soluble silica and extracting the silica-rich It is known from the above-mentioned known literature that a porous glass composition can remain. Unpredictable. Furthermore, during extraction, the silica-rich solid phase forming the porous glass composition is removed. It cannot be expected that large amounts of the virus will remain in the area.

最初のガラス組成物を添加剤酸化物の存在下で溶融し、更に相分離し抽出する本 発明の方法によれば、少なくとも50モル・パーセント、好ましくは少なく ト モ60% /l/・パーセントの5jOzと、周期表の第42族、第5a族及び 第68族第8族及び第7a族の下2列の元素及びアクチニドの酸化物からなる群 から選択された遷移金属酸化物を0.01〜35モル・パーセントとを含むガラ ス組成物が作成される(族命名法はコツトン(Cotton) 及びウィルキン ソン(Wilkinson)による上級無機科学(ウィリーインターサイエンス (Wiley Interseience)、ニューヨーク、1980、第4版 )によった)。当該酸化物としては、Ti eos、Tl0ts Zr0y、H rO,、TbO,、l1bO,、TatOs、Cry’s、ReO3、RuQ、 、Rh*Os、Rho、、PdO,0stDss DsDtlrOt、pto及 びPLOlが挙げられる。ガラス組成物には、第48族の元素のジオキサイド0 .2−25モル・パーセントと第8族の下2列の元素及びレニウムのジオキサイ ドのジオキサイド0.01−10モル・パーセントとが含まれることが好ましい 。最適のガラス組成物には、Tiny、Zr0t及びBfOyからなる群に属す る1以との酸化物が1−25モル・パーセント含まれる。This book involves melting the initial glass composition in the presence of additive oxides, further phase separation and extraction. According to the method of the invention, at least 50 mole percent, preferably less than Mo60%/l/・% of 5jOz, and groups 42, 5a and 5a of the periodic table. Group consisting of oxides of the elements of group 68, group 8 and the lower two rows of group 7a, and actinides 0.01 to 35 mole percent of a transition metal oxide selected from (family nomenclature is Cotton and Wilkin). Advanced Inorganic Science by Wilkinson (Wilkinson) (Wiley Interseience), New York, 1980, 4th edition ). The oxides include Tieos, Tl0tsZr0y, H rO,, TbO,, l1bO,, TatOs, Cry’s, ReO3, RuQ, , Rh*Os, Rho, , PdO, 0stDss DsDtlrOt, pto and and PLOl. The glass composition contains 0 oxides of elements of group 48. .. 2-25 mole percent of the elements of the bottom two rows of Group VIII and rhenium dioxide Preferably, 0.01-10 mole percent of hydrogen dioxide is included. . Optimal glass compositions include those belonging to the group consisting of Tiny, Zr0t and BfOy. 1 to 25 mole percent of the oxide.

金属添加剤で変質した多孔質ガラス組成物を作成するために提案された表面処理 では、例えば(ノルデベルグ(NOrdherg)による)米国特許第2.34 0.013号に示すように、強鉱酸溶液内で相分離されたボロシリケートガラス 組成物を抽出し、ガラス組成物を水出洗浄し次にガラス組成物を所望金属塩溶液 内に浸漬する。上述した場合の全てにおいて、添加剤の添加は別個の工程で行わ れ、抽出及び洗浄による多孔質ガラス組成物の作成後に行われる。本発明の1実 施例によれば、相分離されたガラス組成物は所望の添加剤塩類の溶液内で処理可 能である。本発明に使用される添加剤塩類、例えばAI(No、)5、Zr0( NOs)yまたはZr(NOs)、を含む溶液の多くは酸性である。Surface treatment proposed to create porous glass compositions modified with metal additives For example, U.S. Pat. No. 2.34 (by NOrdherg) Borosilicate glass phase-separated in a strong mineral acid solution as shown in No. 0.013. Extract the composition, cold rinse the glass composition, and then add the glass composition to the desired metal salt solution. immerse inside. In all of the above cases, the addition of additives is done in a separate step. This is done after the preparation of the porous glass composition by extraction and washing. A fruit of the present invention According to the examples, the phase-separated glass composition can be processed in a solution of the desired additive salts. It is Noh. Additive salts used in the present invention, such as AI(No, )5, Zr0( Many solutions containing NOs)y or Zr(NOs) are acidic.

また必要ならば好適な鉱酸例えばHNOsを加えることによりこの溶液の酸性度 を高めることも出来る。この金属塩溶液で処理することにより、添加剤塩類溶液 で処理した後抽出工程及び添加剤添加工程を分離することなく混合する単一工程 で所望の添加剤例えばA1またはZrを含む抽出された多孔質高シリカガラス組 成物が作成される。この単一工程は室温のような比較的低い温度でも採用可能で ある。If necessary, the acidity of this solution can also be increased by adding a suitable mineral acid such as HNOs. It is also possible to increase By treating with this metal salt solution, additive salt solution A single process in which the extraction process and additive addition process are mixed without separation after processing. Extracted porous high silica glass set containing desired additives e.g. A1 or Zr A composition is created. This single process can be employed even at relatively low temperatures such as room temperature. be.

更に本発明の方法により作成される金属酸化物で変質された多孔質ガラスのイオ ン交換組成物の特性は、従来のものからは全く予想出来ない。トラン(Tran )等による米国特許第4、333.847号及びフジタ(Fojita)等のよ る米国特許第4,1711゜270号に説明されているように金属添加剤溶液で 多孔質シリケートガラス組成物及びシリカゲルを変質することの目的は、アニオ ン錯体を作ることの出来るコバルトのような遷移元素の簡単なアニオン若しくは イオンに対するシリカ材のイオン交換容量を向上することにある。これは酸化チ タン、酸化ジルコニウム、アルミナ等に比べてシリカは唯一の効果的なカチオン 交換体であると言う技術事項に基づいている。例えば、イオン交換組成物と題さ れた文献(アンフレット(Amphlett)著、エルセピア(Elsevie r) 、1964)によれば、含水シリカはカチオン交換のみを示し、4価シリ コンイオンは電子親和力が高いためヒドロキシル基の塩基性が極めて低く、ヒド ロキシル基の水素原子は酸性溶液内でもカチオンと容易に置換され: 5not s TzOt及びZr0tのような他の4価酸化物は溶液のベーハ値によりカチ オン交換とアニオン交換の両方の性質を有し;含水アルミナのように両性酸化物 は溶液のぺ一/S値によりカチオンまたはアニオンのいずれかを吸着しうるもの として述べられている。更に米国特許第4.178.270号によればシリカの ゼタ(zeta)ポテンシャルは少なくとも3−10のべ一ハ値範囲で極めて負 性が強く、一方アルミナ及び酸化ジルレフニウムのゼタポテンシャルはペーハ値 8までは正性であり酸化チタンのゼタポテンシャルはペー71値4.5−5まで 正性である。従って、上述したアンフレットの文献及び米国特許第4.333. 847号及び米国特許第4.178.270号によれば、アニオン種を吸着する 際酸化チタン、酸化ジルコニウム及びアルミナはその有効性を増すものと考えら れる。一方、ある種の金属種は常にカチオン状態で水溶液内に現れる。この金属 種には、アルカリ金属イオン、特にセシウムが包有され、このセシウムは核産業 で生じる廃液に共通に含まれる多くの放射性汚染物の1つである。このイオンの 場合、上述から、支承さ化ジルコニウムに比ベシリカがイオン交換体としてより 有効であるものと考えられる。無論、未処理シリカは、はぼ中性レベルのベーハ 値では表面プロトンがシリカ構造体と強く結合するので、セシウムイオンのよう なカチオンと極めて緩徐に反応する。一方すイモンズ等による米国特許第4.4 69.628号及びマセド等による米国特許第4.659.512号によれば、 上記の欠点は中位塩基性媒体内で非放射性の第1b族金属イオン、アンモニウム カチオン、または有機アミンでシリカ面を前処理することにより解決出来、この 際ガラス組成物はそれほど多く溶解されない。このようにして活性化されたシリ ケートガラス組成物は面がアルミナ、酸化チタンまたはジルコニウムにより一部 または全部被覆され同じ表面/1iffi比を有する組成物に比べ、はぼ中性溶 液内の例えばセシウムに対するカチオン交換体としては、より効果的であるもの と考えられる。Furthermore, the ionization of porous glass modified with metal oxides produced by the method of the present invention The properties of the exchange compositions are completely unpredictable from the conventional ones. Tran ) et al., U.S. Pat. No. 4,333.847 and Fojita et al. with a metal additive solution as described in U.S. Pat. No. 4,1711°270. The purpose of modifying porous silicate glass compositions and silica gel is to simple anions of transition elements such as cobalt that can form complexes or The objective is to improve the ion exchange capacity of the silica material for ions. This is oxidized Silica is the only effective cation compared to tan, zirconium oxide, alumina, etc. It is based on the technical fact that it is an exchange body. For example, ion exchange compositions (Amphlett, Elsevie) r), 1964), hydrated silica shows only cation exchange, and tetravalent silica Con ions have a high electron affinity, so the basicity of the hydroxyl group is extremely low. The hydrogen atom of the roxyl group is easily substituted with a cation even in an acidic solution: 5not s Other tetravalent oxides such as TzOt and Zr0t vary depending on the Beha value of the solution. Has both on-exchange and anion-exchange properties; amphoteric oxides like hydrated alumina can adsorb either cations or anions depending on the P/S value of the solution. It is stated as. Furthermore, according to U.S. Pat. No. 4,178,270, silica The zeta potential is extremely negative, at least in the power-of-magnitude range of 3-10. On the other hand, the zeta potential of alumina and dilleffnium oxide is the pH value. It is positive up to 8, and the zeta potential of titanium oxide is up to P71 value 4.5-5. It is correctness. Accordingly, the Amphlett reference cited above and U.S. Pat. No. 4,333. No. 847 and U.S. Pat. No. 4,178,270, adsorbing anionic species Titanium oxide, zirconium oxide and alumina are thought to increase its effectiveness. It will be done. On the other hand, certain metal species always appear in aqueous solutions in the cationic state. this metal The seeds contain alkali metal ions, especially cesium, which is used in the nuclear industry. is one of the many radioactive contaminants commonly found in wastewater produced by of this ion In this case, from the above it can be seen that vesilica is better as an ion exchanger than supported zirconium. It is considered to be effective. Of course, untreated silica has a very neutral level of At this value, the surface protons are strongly bound to the silica structure, so the cesium ion Reacts very slowly with cations. On the other hand, U.S. Patent No. 4.4 by Simons et al. According to No. 69.628 and U.S. Pat. No. 4.659.512 to Macedo et al. The drawbacks mentioned above are the non-radioactive group 1b metal ions, ammonium, in medium basic media. This problem can be solved by pretreating the silica surface with cations or organic amines. In fact, the glass composition is not so much dissolved. Siri activated in this way Kate glass compositions have surfaces partially covered with alumina, titanium oxide or zirconium. or a fully coated composition with the same surface/1iffi ratio. More effective as a cation exchanger for, for example, cesium in liquids it is conceivable that.

一方、上述した方法により作成された多孔質ガラス組成物は、酸化ジルコニウム 若しくはアルミナのような酸化物添加剤が本発明の一作成法により多孔質ガラス 組成物に添加すると、即ち多孔質ガラス組成物をイオン交換組成物に変換する前 に未飽和溶液から最初のメルト(溶融物)内に投入すると、はぼ中性液流からセ シウムを除去する容量が大幅に大になる。On the other hand, the porous glass composition created by the method described above is made of zirconium oxide. Alternatively, an oxide additive such as alumina can be used to form a porous glass according to one method of the present invention. When added to the composition, i.e. before converting the porous glass composition to an ion exchange composition. When an unsaturated solution is introduced into the first melt, the neutral liquid stream becomes separated. The capacity for removing sium is significantly increased.

更に、本発明の作成法により添加された酸化チタンあるいは酸化ジルコニウムの ような酸化物添加剤を含む多孔質ガラス組成物は、他のカチオン、アニオン、及 び遷移金属、例えばコバルトのような金属種、更にカチオンやアニオン状態で水 性媒体内に存在可能なアクチニド、例えばウラン若しくはプルトニウムを吸着す るために使用可能である。Furthermore, titanium oxide or zirconium oxide added by the production method of the present invention Porous glass compositions containing oxide additives such as and transition metals, such as cobalt, as well as water in its cationic and anionic state. to adsorb actinides, such as uranium or plutonium, that may be present in the neutral medium. It can be used to

本発明の作成法により高シリカ、多孔質イオン交換組成物に酸化ジルコニウムや アルミナのような酸化物添加剤を添加する利点としては、水性媒体の耐腐食性が 大幅に向上されることが挙げられよう。この利点は、次の工程で、多孔質ガラス 組成物が触媒、クロマトグラフィ用あるいは化学試薬用の支承体、酵素、または 指示染料として使用される場合に重要になる。本発明の作成法による他の利点は 、酸化物添加剤が多孔質ガラス組成物内にまたはその表面に極めて分散した状態 で添加可能であることから得られる。このため、個々の酸化物分子が同じ種類の 他の分子により縛られ、選別されるのではなく周囲の媒体と接触せしめられるの で、例えば当該酸化物添加剤の触媒活性度が向上され得る。The production method of the present invention allows high silica, porous ion exchange compositions to contain zirconium oxide and The advantage of adding oxide additives such as alumina is that it improves corrosion resistance in aqueous media. It can be said that it will be significantly improved. This advantage is that in the next process, porous glass The composition may be a catalyst, a chromatographic or chemical reagent support, an enzyme, or It becomes important when used as an indicator dye. Other advantages of the production method of the present invention are , in which the oxide additive is highly dispersed within or on the surface of the porous glass composition. This is obtained because it can be added in This means that individual oxide molecules are of the same type. bound by other molecules and forced into contact with the surrounding medium rather than being sorted out. For example, the catalytic activity of the oxide additive can be improved.

中位塩基性媒体内でアルカリイオン、第1b族イオン、アンモニアイオン、有機 アミンまたはその組み合わせで処理しジルコニウム、アルミニウム、チタン等の 金属添加剤を含んだ多孔質ガラス組成物は、金属添加剤添加と次の主イオン交換 処置の組み合わせた単一工程により作成されなかった多孔質シソケート組成物に 比べ、イオン交換組成物としては全体的に性能が顕著に優れていることが判明し た。Alkali ions, Group 1b ions, ammonia ions, organic Zirconium, aluminum, titanium, etc. treated with amines or combinations thereof Porous glass compositions containing metal additives are produced by the addition of metal additives and the following main ion exchange process: For porous sisocate compositions that were not created by a single process with a combination of treatments. Compared to other ion exchange compositions, it was found that the overall performance was significantly superior. Ta.

遷移金属酸化物の添加剤で多孔質、高シリカガラス組成物を作成する本発明の作 成法は要約すると以下の工程を含んでいる。The present invention creates porous, high silica glass compositions with transition metal oxide additives. In summary, the method includes the following steps.

(a) ガラス組成物の溶融 (b) 相分離 (cl)抽出または (cl)単一工程での抽出/添加剤含浸(d) 表面処理 (e) 化学処置または熱処理 遷移金属添加剤の種は工程(a)、(cl)またはその両方工程テ添加される。(a) Melting of glass composition (b) Phase separation (cl) Extraction or (cl) Single step extraction/additive impregnation (d) Surface treatment (e) Chemical or heat treatment A transition metal additive species is added in step (a), (cl), or both steps.

工程(d)、(e)はオプション工程である。Steps (d) and (e) are optional steps.

(a) ガラス組成物の溶融 上述した本発明の好ましい実施例においては、最初に使用する未処理の基本ガラ ス組成物の配合範囲は次の表1に示される。(a) Melting of glass composition In the preferred embodiment of the invention described above, the untreated base glass initially used is The blending range of the gas composition is shown in Table 1 below.

5ins 30−80 40−70 44−59Btus 15−50 24− 42 24〜37R204−114−106−10 (Nanoとして) A]yOs O−50−30−2 MxOy 0.2(0)−350,5(0)−301(0)−25NuOt O ,01(0) −250,05(0) −100,2(0) −25この表では 、5iOyが全部または一部Geneの相当する量と置換される。R,Oはアル カリ金属あるいはアルカリ希土類酸化物の組み合わせを示す。l!、0.は周期 律表第4a、 5a、6a族の酸化物及びアクチニドからなる群から選択される 1またはそれ以上の酸化物添加剤を示す。またN、Oオは周期律表第8.7a族 の酸化物からなる群から選択される】またはそれ以上の酸化物添加剤を示す。表 1には、3種の配合範囲に対し2個の下限値(そのうちの1個は零)が示されて いることは理解されよう。M、O,の零下限値はN、Oよのみがガラス組成物に 添加される場合と、M、O,が工程(cl)のみに添加される場合とに使用され る。一方N1偶の零下限値はM、0.のみがガラス組成物に添加される場合とN 、07が工程(cl)のみに添加される場合に使用される。実際には、M、O, 及びN、0.の使用量はアルカリボロシリケートメルト内での溶解炭とこれによ り得られるガラス組成物の次の冷却工程での耐結晶性とにより制限される。基本 ガラス組成物は、均質なガラス組成物が約1500℃以下で容易に作られる、即 ち1500℃での粘性が1000ポアズ以下であるよう選択されることがf&適 である。ここで周知のガラス組成物溶融工程が使用され得る。5ins 30-80 40-70 44-59Btus 15-50 24- 42 24-37R204-114-106-10 (as Nano) A]yOs O-50-30-2 MxOy 0.2(0)-350,5(0)-301(0)-25NuOt O ,01(0)-250,05(0)-100,2(0)-25In this table , 5iOy is replaced in whole or in part with the corresponding amount of Gene. R and O are Al Indicates a combination of potassium metal or alkaline rare earth oxide. l! ,0. is the period selected from the group consisting of oxides and actinides of Groups 4a, 5a and 6a of the Table of Contents Indicates one or more oxidic additives. Also, N and O are from group 8.7a of the periodic table. or more selected from the group consisting of oxides of table 1 shows two lower limit values (one of which is zero) for the three compounding ranges. It is understood that there is. The lower limit value of M, O, is only N and O in the glass composition. and when M, O, is added only in the step (cl). Ru. On the other hand, the zero lower limit of N1 even is M, 0. and when only N is added to the glass composition , 07 is added only to step (cl). Actually, M, O, and N, 0. The amount used is based on the molten carbon in the alkali borosilicate melt and the resulting It is limited by the crystallization resistance of the resulting glass composition in the subsequent cooling step. basic The glass composition is a homogeneous glass composition that can be easily made at a temperature below about 1500°C. In other words, f & suitability should be selected so that the viscosity at 1500°C is 1000 poise or less. It is. Well known glass composition melting processes may be used here.

(b) 相分離 (cl) 抽出 (cl)単一工程での抽出/添加剤含浸本発明の1実施例によれば、柔軟な相を 抽出し添加剤を多孔質ガラス組成物面に添加するため、熱処理され相分離された ガラス組成物はアルミニウムやジルコニウムのような添加剤の溶液で処理される 。この実施例は添加剤が最初のメルトに含まれていない場合、即ち工程(a)で 使用されるメルト内にM、0.やN10.が意図的に添加されていない場合に使 用される。(b) Phase separation (cl) Extraction (cl) Extraction/Additive Impregnation in a Single Step According to one embodiment of the invention, the flexible phase is Heat treated and phase separated to extract and add additives to the porous glass composition surface. Glass compositions are treated with solutions of additives such as aluminum and zirconium . This example applies when no additive is included in the initial melt, i.e. in step (a). M, 0. and N10. used when not intentionally added. used.

一方、この実施例はまた必要なら、工程(a)で作成されたメルトから作られた 多孔質ガラス組成物に同じまたは別の添加剤溶液に入れて添加する場合にも使用 可能である。On the other hand, this example also shows that, if necessary, the melt made from the melt made in step (a) Also used when added to porous glass compositions in the same or separate additive solutions It is possible.

工程(cl)で使用される添加剤はアルカリ土類金属の酸化物、周期律表第3a 、4a、5a、 6a、 7a、 8、lb、 2b族からなる遷移金属の酸化 物、及びアルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、錫、鉛、ビスマス、 希土類元素、アクチニドの酸化物からなるの群から選択される。これら酸化物の 内、アルミニウム、ガリウム、錫、鉛、アルカリ土類金属、ランタン、希土類元 素、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、チタ ン、ジルコニウム、ハフニウム、トリウム、ルテニウムが好ましい。特に、アル ミニウム、鉄およびジルコニウムが最適である。工程(cl)で添加剤溶液で処 理され変質された多孔質ガラス組成物には、少なくとも60モル・乾量パーセン トのシリカ、好ましくは少なくとも75モル・乾量パーセントの5i02が、最 適には少な(とも乾jit 75モル・パーセントの5iOyが含まれる。工程 (cl)で添加される添加剤量は、0.005−25モル・パーセント範囲、好 ましくは0.1−10モル・パーセントの範囲、最適には】−10モル・パーセ ントの範囲である。抽出/含浸の単一工程で使用される溶液には、好ましくは少 な(とも0.02g/l、の金属酸化物添加剤が、最適には少なくとも2g/L の金属酸化物添加剤が含まれる。溶液のベーハ値は好ましくは4以下、最適には 3以下である。アルミニウムあるいはジルコニウムのような多くの金属添加剤の 場合、高S度の金属イオンを充分に含む塩類溶液は一般に大幅に酸性を示す。溶 解可能な中性またはほぼ中性の塩類の場合、抽出を容易にするために溶液に酸を 加えることが出来る。好ましい方法によれば、金属種の濃度が溶解度限界値を越 えないまたは大幅に越えないような溶液が使用される。ガラス組成物と溶液との 接触は室温のような比較的低い温度であるいは高温で行われ得る。温度が溶液の 沸点に近付くと、添加溶液内での過度な蒸発損あるいは熱沈澱を防止するために 留意する必要がある。The additive used in step (cl) is an oxide of an alkaline earth metal, 3a of the periodic table. , 4a, 5a, 6a, 7a, 8, lb, oxidation of transition metals consisting of 2b groups aluminum, gallium, indium, thallium, tin, lead, bismuth, Selected from the group consisting of oxides of rare earth elements and actinides. of these oxides Aluminum, gallium, tin, lead, alkaline earth metals, lanthanum, rare earth elements element, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, zinc, titanium Preferred are ion, zirconium, hafnium, thorium, and ruthenium. In particular, Al Minium, iron and zirconium are most suitable. Treated with additive solution in step (cl) The processed and altered porous glass composition contains at least 60 mole percent dry weight. silica, preferably at least 75 mole dry weight percent 5i02, is the most Suitably contains a small amount (also dry) of 75 mol percent 5iOy. The amount of additive added in (cl) ranges from 0.005-25 mole percent, preferably preferably in the range of 0.1-10 mole percent, optimally -10 mole percent. This is the range of events. Solutions used in a single extraction/impregnation step preferably contain (both 0.02 g/l, but optimally at least 2 g/l) metal oxide additives. The Beha value of the solution is preferably below 4, optimally 3 or less. Many metal additives such as aluminum or zirconium In this case, saline solutions sufficiently containing high S degree metal ions are generally highly acidic. melt For neutral or near-neutral salts that can be dissolved, add acid to the solution to facilitate extraction. can be added. According to a preferred method, the concentration of the metal species exceeds the solubility limit. A solution is used that does not exceed or exceed significantly. Glass composition and solution Contacting can occur at relatively low temperatures, such as room temperature, or at elevated temperatures. temperature of solution To prevent excessive evaporation loss or thermal precipitation in the added solution as it approaches the boiling point. It is necessary to keep this in mind.

(d) 表面処理 ガラス組成物は抽出/添加剤含浸媒体で処理した後、吸収剤、アニオン熱交換体 またはカチオン熱交換体として使用可能である。この説明は、工程(a)で共に 溶融したりこの溶融と抽出/添加剤含浸とを組み合わせ処理することにより作成 された多孔質ガラス組成物にもあてはめられる。好ましい実施例によれば、カチ オン熱交換体としてのガラス組成物の性能は、アルカリ金属カチオン、第1b族 金属カチオン、アンモニウムカチオン、有機カチオン、またはその混合物を含む 溶液で更に処理することによって向上され得、この場合この溶液は中性アルカリ ペーハ値に維持される。(d) Surface treatment After the glass composition is treated with extraction/additive impregnation media, absorbent, anionic heat exchanger Alternatively, it can be used as a cationic heat exchanger. This explanation is also used in step (a). Created by melting or a combination of this melting and extraction/additive impregnation This also applies to porous glass compositions that are According to a preferred embodiment, the click The performance of the glass composition as a heat exchanger on alkali metal cations, Group 1b Contains metal cations, ammonium cations, organic cations, or mixtures thereof can be improved by further treatment with a solution, in which case this solution is a neutral alkali Maintained at pH level.

(e) 追加の化学処理または熱処理 前に説明したように酸化物添加剤を含む多孔質ガラス組成物によりイオン交換組 成物または吸収媒体を作成する外に、金属酸化物添加剤を含む多孔質ガラス組成 物は外の分野にも使用しうる。酸化物添加剤を含む多孔質ガラス組成物は用途に よっては乾燥する必要がある。ガラス組成物を乾燥する前に洗浄すると、これに より得られる乾燥したガラス組成物がより均質になる。この乾燥した多孔質ガラ ス組成物は更に処理することな(そのまま触媒またはクロマトグラフィ支承体と して使用できる。また、多孔質ガラス組成物は、オルガノシランのような表面活 性剤で処理し更に好適な分子と反応させ有機固定相、酵素、触媒、試薬または指 示染料等の所望種を付着させ、化学センサ装置に適用可能にしうる。更に、この 多孔質ガラス組成物は熱処理を施して固形ガラスやガラス発泡体を作成できる。(e) Additional chemical or heat treatment The ion-exchange composition is created by porous glass compositions containing oxide additives as previously described. Porous glass compositions containing metal oxide additives in addition to creating compositions or absorption media Objects can also be used in other fields. Porous glass compositions containing oxide additives are suitable for applications Therefore, it is necessary to dry it. If the glass composition is washed before drying, this The resulting dried glass composition is more homogeneous. This dry porous glass The gas composition should not be further processed (as is, as a catalyst or chromatographic support). It can be used as Additionally, porous glass compositions can be The organic stationary phase, enzymes, catalysts, reagents or Desired species, such as indicator dyes, may be deposited to make it applicable to chemical sensor devices. Furthermore, this Porous glass compositions can be heat treated to create solid glass or glass foam.

この熱処理は例えばマセド等による米国特許第4.110.096号に説明され るように、ドーピング剤で更に含浸した後行われる。このようにして得られた固 形ガラス組成物は例えば、所定の屈折率を有する先導波管としてまたは所定の熱 膨張率や熱伝導率や導電率を要求する用途に使用される。低い熱膨張率を有する ガラス発泡体は例えば軽量構造あるいは断熱を必要とする場合に使用される。This heat treatment is described, for example, in U.S. Pat. No. 4.110.096 by Macedo et al. This is done after further impregnation with a doping agent, as shown in FIG. The solid obtained in this way The shaped glass composition can be used, for example, as a leading wave tube with a predetermined refractive index or a predetermined thermal Used for applications that require expansion coefficient, thermal conductivity, and electrical conductivity. Has a low coefficient of thermal expansion Glass foams are used, for example, where lightweight construction or thermal insulation is required.

本発明により作成されたイオン交換組成物は希土類を互いに分離する際極めて有 効であることが判明している。本発明のイオン交換組成物の1特徴によれば、希 土類は、そのいくつかが存在する溶液を錯生成剤を加える事なくこの組成物から なるベッドに通過することによって効果的に互いに分離される。次の溶離工程だ けではな(吸収工程が極めて選択的であるので、この特徴により動作が簡略化さ れこの分離動作の有効性が高められる。一部上述したイオン交換動作と本発明と の他の大きな差は、Nd”のようなより強く錯生成可能な希土類イオンがLa” のようなより弱く錯生成可能な希土類イオンに先立ってベッドに保持されること にある。この特徴は、イオン交換により汚染物除去をするとき多くの種を含む流 体から少量汚染物を吸収することは好ましい方法であるので、多くの賃のより弱 く錯生成可能な希土類イオンから少量のより強く錯生成可能な希土類イオンを除 去する必要のある場合、例えば光伝送分野に使用されるLaから少量のNdを除 去するような場合に大きな利点となる。The ion exchange compositions prepared according to the present invention are extremely useful in separating rare earths from each other. It has been found to be effective. According to one feature of the ion exchange composition of the present invention, Earths can be extracted from this composition without adding complexing agents to solutions in which some of them are present. are effectively separated from each other by passing through the bed. Next elution step (Since the absorption process is highly selective, this feature simplifies operation.) The effectiveness of this separation operation is increased. The ion exchange operation partially described above and the present invention The other big difference is that the more strongly complexable rare earth ions like Nd" be retained in the bed in advance of weaker complexable rare earth ions such as It is in. This feature is important when removing contaminants by ion exchange. Absorbing small amounts of pollutants from the body is the preferred method, so many of the weaker Removes a small amount of more strongly complexable rare earth ions from the more strongly complexable rare earth ions. For example, if it is necessary to remove a small amount of Nd from La used in the optical transmission field, This is a big advantage when you have to leave your home.

文献にはまた、好適な贋の遷移金属酸化物添加剤を含むよう処理するときに、本 発明に採用可能なシリカゲル組成物の作成法が充分に説明される。このシリカゲ ル組成物は、例えばイー・アイ・デニボント・デ・ネモーズ・アンド・カンパニ ():、 1.DuPont de Nemours & Co、)から販売さ れ、シリコン結合NaO基として存在すると考えられる0、 08−0. f4  fiパーセントのNayOを含むルドツクス(LUDOX)シリカゲルとして 入手出来る。The literature also states that when processed to contain suitable counterfeit transition metal oxide additives, The method of making silica gel compositions that can be employed in the invention is fully explained. This silikage For example, E.I. Denibont des Nemose & Company ():, 1. Sold by DuPont de Nemours & Co. 0, 08-0., which is thought to exist as a silicon-bonded NaO group. f4 As LUDOX silica gel containing fi percent NayO Available.

本発明に採用可能な他の種類のシリカゲル組成物には、ゾル・ゲル法と連係され た処理により作成され単一成分(特に高シリカ)若しくは多成分(例えばNut −Btus 5iOy、 5iOt−TiOz)からなる完全または一部重合性 組成物が包有される(ヨルダス(Yoldas)による雑誌、材料化学、旦、1 943. (3979));ヨルダスによる雑誌、非結晶固形物(Non −c ryst。Other types of silica gel compositions that can be employed in the present invention include Single component (especially high silica) or multi-component (e.g. Nut -Btus 5iOy, 5iOt-TiOz) fully or partially polymerizable (Yoldas, Journal of Materials Chemistry, Dan, 1) 943. (3979); Magazine by Joldas, Non-crystalline Solids (Non-c) ryst.

5olids) 、38.81.1943 (1977) ) ;マハラジャ( Mukberjee)による文献、重力の小さな宇宙環境空間での材料処理(M aterials Processing in the Reduced G ravity Environment orSpace) 、エセピア(El sevier) 、1982)参照)。5olids), 38.81.1943 (1977)); Maharaja ( Mukberjee, Material Processing in the Space Environment with Small Gravity (Mukberjee) materials Processing in the Reduced G ravity Environment or Space), Esepia (El Sevier), 1982)).

金属酸化物あるいは含水金属酸化物の添加剤を含ませると、希土類分離作業での 多孔質ガラス組成物の有効性が大幅に向上されることが分かった。希土類イオン を大幅に分離可能な組成物を作成するためには、多孔質ガラス組成物をアルカリ 金属イオン、第1b族金属カチオン、アンモニウムカチオン、有機アミン、また はその混合物で処理する必要がある。このとき低レベルの金属酸化物あるいは含 水金属酸化物添加剤を含むガラス組成物の場合、希土類イオン分離の性能は添加 剤含有9が増加するにつれ向上するが、この傾向は添加剤含有量があるレベルに 達すると停止されることが判明した。高量の添加剤を含むガラス組成物の性能は 、中位レベルの添加剤を含む、例えば約10−約15重量パーセントのZrO, を含むガラス組成物に比べそれほど良好でないように思われる。The inclusion of metal oxide or hydrous metal oxide additives can improve the performance of rare earth separation operations. It has been found that the effectiveness of porous glass compositions is significantly improved. rare earth ions In order to create a highly separable composition, the porous glass composition can be alkalised. Metal ions, Group 1b metal cations, ammonium cations, organic amines, and must be treated with the mixture. At this time, low levels of metal oxides or For glass compositions containing water metal oxide additives, the performance of rare earth ion separation is The improvement increases as the additive content 9 increases, but this tendency does not change until the additive content reaches a certain level. It turns out that it will stop when it reaches that point. The performance of glass compositions containing high amounts of additives is , with moderate levels of additives, e.g., about 10 to about 15 weight percent ZrO, It appears that the performance is not as good as that of glass compositions containing .

本発明を以下の実験例に沿って説明するが、本発明はかかる特定実験例に限定さ れないことは理解されよう。The present invention will be explained along with the following experimental examples, but the present invention is not limited to such specific experimental examples. It is understood that this is not possible.

実験例J この実験例には金属酸化物添加剤を含む多孔質ガラス組成物を作成する前の未処 理の最初のガラス組成物のメルト作成法を採用した。Experimental example J This example experiment includes an untreated sample prior to creating a porous glass composition containing metal oxide additives. The first method of melt preparation of glass compositions was adopted.

表2に示される最初のガラス組成物メルトは酸化物あるいは(ボロンの場合)水 酸化物または(アルカリ金属の場合)カーボネートのような酸化物の先駆物質か らなるバッチを混合し溶融することにより作成した。これらバッチ組成物は最高 約1450℃までの湿度で白金るつぼ内で溶融させた。このメルトから引き出さ れたガラス組成物ロッドは水性弗化水素酸内で微粉砕し溶解せしめ、プラズマ分 光測光分析により分析して配合成分を決定した。The initial glass composition melt shown in Table 2 contains oxides or (in the case of boron) water. oxides or (in the case of alkali metals) oxide precursors such as carbonates It was made by mixing and melting a batch of: These batch compositions are the best It was melted in a platinum crucible at humidity up to about 1450°C. pulled out of this melt The glass composition rods were pulverized and dissolved in aqueous hydrofluoric acid, and plasma The ingredients were determined by photophotometric analysis.

表2 Siot Btu3NatOtwo Altos Tl0t ZrO,Hro?  Rus、Cry’s157.133.9 9.0 25g、931.0 6J 3.0 355.233.7 3.8 4.0 3.3452.130.9 9.0 g 、0 549.830.2 4.0 5.0 1.010.0645.22B、8 4 .0 8.0 1.015.0? 55.633.8 6.0 2.5 2.1 11! 54.233.7 9.4 0.6 2.1953.1! 32.4  9.6 4.21047.632.810.0 9.6+151.325.71 0.0 13.01250.935.8 5.7 3.6 4.01357.0 33.7 9.0 0.31458.430,7 6.7 3.2 1.015 55.135.7 B、6 0.6実験例2 この実験例では、実験例1で得たバッチ組成物に対し、熱処理して相分離しその 後柔軟な相を抽出し洗浄して高シリカの多孔質ガラス組成物を作成した。Table 2 Siot Btu3NatOtwo Altos Tl0t ZrO, Hro? Rus, Cry’s157.133.9 9.0 25g, 931.0 6J 3.0 355.233.7 3.8 4.0 3.3452.130.9 9.0 g ,0 549.830.2 4.0 5.0 1.010.0645.22B, 8 4 .. 0 8.0 1.015.0? 55.633.8 6.0 2.5 2.1 11! 54.233.7 9.4 0.6 2.1953.1! 32.4 9.6 4.21047.632.810.0 9.6+151.325.71 0.0 13.01250.935.8 5.7 3.6 4.01357.0 33.7 9.0 0.31458.430,7 6.7 3.2 1.015 55.135.7 B, 6 0.6 Experimental Example 2 In this experimental example, the batch composition obtained in Experimental Example 1 was heat-treated to undergo phase separation. The soft phase was then extracted and washed to create a high silica porous glass composition.

実験例1で得たロッドを粉砕し篩にかけ一20+80メツシュに分別して得られ たガラス組成物粉末を、また場合によってはロッド自体が耐熱性炉内に置かれ熱 処理されて夫々堅固な相と柔軟な相とに分離した。次にこの粉末またはロッドを 鉱酸の加熱溶液または酸性塩溶液内に浸漬したところ、柔軟な相が抽出され水で 洗浄されて残留物が除去された。抽出時間および温度は柔軟な相が確実に完全に 除去されるよう選択した。一般に、熱処理は500−650℃の温度範囲で1− 17時間の間行ない、その後1−72時間の間90−100℃の温度範囲で抽出 処理した。場合によっては酸性塩AI(NOs)a(17%)の水溶液物に対す る熱処理及び抽出処理法の詳細を表3に示した。The rod obtained in Experimental Example 1 was crushed, sieved, and separated into 120+80 mesh pieces. The glass composition powder, and in some cases the rod itself, are placed in a heat-resistant furnace and exposed to heat. They were treated to separate into a hard phase and a soft phase, respectively. Then add this powder or rod When immersed in heated solutions of mineral acids or acid salts, the soft phase is extracted and dissolved in water. Washed to remove residue. Extraction time and temperature ensure that the flexible phase is fully selected to be removed. Generally, heat treatment is carried out at a temperature range of 500-650°C. Extract for 17 hours and then at a temperature range of 90-100°C for 1-72 hours. Processed. In some cases, for an aqueous solution of the acid salt AI(NOs)a (17%) Details of the heat treatment and extraction treatment methods are shown in Table 3.

延床惣 凹 1麿 醇 抽出時間 1遺71F@ (Hr) (”C) (Hr ) (”C)1 2 550 3MHCl 3 1001a 2 550 IT %AI(NO3)s 24 251b 2 550 17%^1(NO3)i  24 25+ 3M !lR,oII (pH3)2 2 550 3MHCl  2 953 15 500 3MHCl 3 1004 17 500 3M I]C14100525703M)IC13100 6175203MHCl 3 100 7 3 550 3MHCl 2.5 95Il! 2 550 3MHCl  3 1009 2 550 3MHCl 3 10010 17 540 1. 5)ILso、 3 +00II 17 620 1.5MB、So、 3 1 0012 17 555 3MHCl 3 10013 17 556’ 3M HCl 1 10014 1 650 3MHCl 18 90151°7 5 55 3M)IcI 3 100多孔質ガラス組成物】3、】4の色は暗線灰色 、多孔質ガラス組成物15は緑色、残りはみな無色であった。Entoko Sou Concave 1 Maro Sake Extraction time 1 71F @ (Hr) (''C) (Hr ) (”C) 1 2 550 3MHCl 3 1001a 2 550 IT %AI(NO3)s 24 251b 2 550 17%^1(NO3)i 24 25 + 3M! lR, oII (pH 3) 2 2 550 3MHCl 2 953 15 500 3M HCl 3 1004 17 500 3M I] C14100525703M) IC13100 6175203MHCl 3 100 7 3 550 3MHCl 2.5 95Il! 2 550 3MHCl 3 1009 2 550 3MHCl 3 10010 17 540 1. 5) ILso, 3 +00II 17 620 1.5MB, So, 3 1 0012 17 555 3M HCl 3 10013 17 556' 3M HCl 1 10014 1 650 3MHCl 18 90151°7 5 55 3M) IcI 3 100 porous glass composition ] 3, ] 4 color is dark gray , Porous Glass Composition 15 was green, and the rest were all colorless.

実験例3 この実験例では、アルカリ金属カチオン、アンモニウムカチオン、またはその混 合物を含む溶液で多孔質ガラス組成物を処理することにより、改良されたカチオ ン交換多孔質ガラス組成物を作成した。Experimental example 3 In this example experiment, alkali metal cations, ammonium cations, or a mixture thereof improved cationic properties by treating porous glass compositions with solutions containing compounds. An exchange porous glass composition was prepared.

主なイオン交換処理の各種条件を表4に示した。1嵩のガラス組成物粉末を通常 4嵩のイオン交換溶液で処理した。Table 4 shows various conditions for the main ion exchange treatments. One volume of glass composition powder is usually Treated with 4 volumes of ion exchange solution.

り」1法 S^ 3 M NH4OH+ 3M Na1tOs、17 hrs、25℃^  3 M NIi、OB、17 hrs、25℃N 処理なし 実験例4 この実験例では、実験例1−3で説明した方法に従って作成されたいくつかの多 孔質ガラス組成物の化学成分を示す。1 method S^3M NH4OH+3M Na1tOs, 17 hrs, 25℃^ 3M NIi, OB, 17 hrs, 25℃N no treatment Experimental example 4 This example experiment uses several polygons created according to the method described in Examples 1-3. 2 shows the chemical components of the porous glass composition.

各多孔質ガラス組成物は作成した後、脱イオン水で洗浄し、乾燥し、水性弗化水 素酸溶液で溶解し直流プラズマ分光測光分析により分析した。この分析結果を表 5に示した。After each porous glass composition is prepared, it is washed with deionized water, dried, and aqueous fluoridated water. It was dissolved in a basic acid solution and analyzed by DC plasma spectrophotometry. Display the results of this analysis. 5.

I N 95.0 5.0 <0.1 <0.11a N 94.2 1.7  1.1 1.6 1.4Ia S^92.0 2.1 3.7 0.3 1.9 1b A90.3 2.0 5.8 0.2 1.73 N89.0 54 < 0.1 <0.1 5.24 N g4.3 3.0 <(1,112,74N a4.2 2.7 0.1 <0.1 13.05 N83.3 0.7 0. 1 <0.1 16.06 N75.8 <0.1 <1.1 <01 24. 27 N93.9 2.80、l <O,13,222Na5.3 0.6 0 .7 (1,512,823N90.4 3.2 (1,090,056゜32 4 N g6.0 3.1 0.02 1111.925 N78.4 8.0  1.4 0.11 12.126 N 74.3 6.(10,0519,4 271166,71,50,1631,628N89.8 3.1 0.0g  <0.1 0.06 6.3この実験例では、好適な金属酸化物添加剤で基本ガ ラス組成物を共に溶融し、高温で相分離し柔軟な相から抽出し水で洗浄して、相 当の量の金属酸化物添加剤をガラス組成物内に添加する(例えばTrotの場合 最大少なくとも24モル・パーセント、Zr0tの場合少なくとも18モル・パ ーセント)。更に、実験例1と対照するに、多孔質ガラス組成物内の金属酸化物 添加剤の濃度が最初のメルト内に添加される相当する金属酸化物の量と関係し且 つこれにより制御可能である。IN 95.0 5.0 <0.1 <0.11a N 94.2 1.7 1.1 1.6 1.4Ia S^92.0 2.1 3.7 0.3 1.9 1b A90.3 2.0 5.8 0.2 1.73 N89.0 54 < 0.1 <0.1 5.24 N g4.3 3.0 <(1,112,74N a4.2 2.7 0.1 <0.1 13.05 N83.3 0.7 0. 1 <0.1 16.06 N75.8 <0.1 <1.1 <01 24. 27 N93.9 2.80, l <O, 13,222Na5.3 0.6 0 .. 7 (1,512,823N90.4 3.2 (1,090,056゜32 4 N g6.0 3.1 0.02 1111.925 N78.4 8.0 1.4 0.11 12.126 N 74.3 6. (10,0519,4 271166,71,50,1631,628N89.8 3.1 0.0g <0.1 0.06 6.3 In this example, the basic gas was The glass compositions are melted together, the phases are separated at high temperature, the soft phase is extracted, and the phase is washed with water. A corresponding amount of metal oxide additive is added into the glass composition (e.g. in the case of Trot). up to at least 24 mole percent, at least 18 mole percent for Zr0t -cent). Furthermore, in contrast to Experimental Example 1, metal oxides within the porous glass composition The concentration of the additive is related to the amount of corresponding metal oxide added in the initial melt and This allows control.

相当の撹の金属酸化物添加剤(例えば、アルミナの場合1−少なくとも4モル・ パーセント)が相応する金属塩の酸性溶液での添加剤含浸と抽出との組み合わせ により多孔質、カチオン交換ガラス組成物に添加できる。添加される添加剤の量 はドーピング溶液内の金属塩の濃度に関連して用いられる。Significant agitation of metal oxide additives (e.g. 1 to at least 4 mol. combination of additive impregnation and extraction with acidic solutions of metal salts corresponding to can be added to porous, cation exchange glass compositions. Amount of additive added is used in conjunction with the concentration of metal salt in the doping solution.

特に、ドーピング後に濃縮イオン溶液(水性硝酸塩ナトリウム、ナトリウムアン モニアまたはアンモニア単独)に浸漬しても、多孔質ガラス組成物から添加剤を 除去することはできない。In particular, concentrated ionic solutions (aqueous sodium nitrate, sodium anhydride) after doping Additives can be removed from porous glass compositions even when immersed in ammonia or ammonia alone. It cannot be removed.

大爪の金属添加剤を含むガラス組成物、例えば高酸化チタンガラス組成物5.6 に残留する酸化硼素レベルが極めて低い(1パーセント以下)ことが判明した。Glass compositions containing large nail metal additives, such as high titanium oxide glass compositions 5.6 It was found that the residual boron oxide levels were extremely low (less than 1 percent).

実験例5 この実験例では、合成非放射性テスト溶液でイオン交換媒体としての、実験例1 −3で説明した方法に従って作成した3 いくつかの多孔質ガラス組成物の性能 を説明する。Experimental example 5 In this example, Example 1 is used as an ion exchange medium in a synthetic non-radioactive test solution. -3 Performance of some porous glass compositions prepared according to the method explained in 3. Explain.

各ガラス組成物に対し使用されるテスト手順においては、断面が10hm”のポ リメチルメタクリレートの柱(colu+mn)に1嵩5mLのガラス組成物粉 末が充填され、この柱内をテスト溶液を通過させ、一定間隔で柱部出液のサンプ ルを取り、このサンプルの化学配合を分析し、分析値を流入液と比較する。The test procedure used for each glass composition included a 10 hm'' cross section. 1 volume of 5 mL of glass composition powder in a column (colu+mn) of remethyl methacrylate The test solution is passed through the column and sampled from the column at regular intervals. sample, analyze the chemical composition of this sample, and compare the analysis with the influent.

以下に説明する定義は本実験例及び以下の実験例でのイオン交換テスト条件及び テスト結果を指定するのに使用される。The definitions explained below are based on the ion exchange test conditions and conditions in this experimental example and the following experimental examples. Used to specify test results.

1cVが柱を構成するイオン交換組成物の容積に等しい1嵩の溶液量とすると、 特定点での柱を通過した溶液の容積はcv数で表される。lCvの溶液が柱を通 過するにかかる残留時間RTは流速に反比例する。汚染物除去係数DFとは、柱 に流入する溶液、即ち流入液内の特定の種の濃度と柱から流出する溶液、即ち流 出液内の同種の濃度との比である。柱を通過する溶液の量が増加するに応じ、柱 の特定種を更に吸着容量が飽和状態に近ずき、これに応じてDFが減少する。特 定種に対する柱の吸着容量はDFが所定値例えば1oや2まで減少した時のcv 値として定義される。If 1 cV is the volume of solution equal to the volume of the ion exchange composition forming the column, then The volume of solution that has passed through the column at a particular point is expressed in cv number. A solution of lCv passes through the column. The residual time RT taken to flow is inversely proportional to the flow rate. What is the pollutant removal factor DF? The concentration of a particular species in the solution flowing into the column, i.e., the inflow, and the solution flowing out of the column, i.e., the flow It is the ratio of the concentration of the same species in the exudate. As the amount of solution passing through the column increases, the column The adsorption capacity of the specific species further approaches the saturated state, and the DF decreases accordingly. Special The adsorption capacity of a column for a fixed species is the cv when DF decreases to a predetermined value, for example 1o or 2 Defined as a value.

本実験例の場合、テスト溶液として、3000 mg/1.のポロン(ttsB osとして導入される) 、11100mg/I、のナトリウム(Naollと して導入される)、20mg/Lのセシウム(CsN0.とじて導入される)、 および9rng/Lのコバルト(Co(No−) t、 68−0)として導入 される)を含む水溶液を使用した。このテスト溶液のベーハ値は8.0であった 。テストでの残留時間は約1分であった。テストで検査された種はセシソム(発 炎により決定される)とコバルト(直流プラズマ分光分析法により決定される) であった。各多孔質ガラス組成物に対するテスト結果を表6に示した。In the case of this experimental example, the test solution was 3000 mg/1. Poron (ttsB os), 11,100 mg/I, of sodium (Naoll and 20 mg/L cesium (introduced as CsN0.), and introduced as cobalt (Co(No-)t, 68-0) at 9rng/L An aqueous solution containing The Beha value of this test solution was 8.0. . Residence time in the test was approximately 1 minute. The species examined in the test were cesisomum (determined by flame) and cobalt (determined by DC plasma spectroscopy) Met. Table 6 shows the test results for each porous glass composition.

Ja SA 800 903 1b A 650 790 7N337432 7 SA 845 t]2 8 SA > 900 274 9 SA 769 329 10 SA 762 675 II SA 874 フ7 これら結果によれば、硝酸塩ナトリウム、ナトリウムアンモニア、またはアンモ ニウムの−により単独で処理されたガラス組成物の内、酸化ジルコニウムあるい はアルミナのような添加剤を含むガラス組成物は、共に溶融したり添加剤の酸性 溶液内で抽出することにより添加し、このガラス組成物のイオン交換容量はこの 添加剤で前に添加されなかったものと同様に処理したガラス組成物より大幅に高 い事が判明した。Ja SA 800 903 1b A 650 790 7N337432 7 SA 845 t]2 8 SA > 900 274 9 SA 769 329 10 SA 762 675 II SA 874 F7 According to these results, sodium nitrate, sodium ammonia, or ammonia Of the glass compositions treated solely with zirconium oxide or Glass compositions containing additives such as alumina should not be melted together or exposed to acidic additives. Added by extraction in solution, the ion exchange capacity of this glass composition is significantly higher than similarly treated glass compositions that were not previously added with additives. It turned out that something was wrong.

更にこの結果によれば、添加剤を添加し次にアルカリ金属塩、アルカリ金属アン モニア、またはアンモニア単独を含む主イオン交換溶液で処理すると、イオン交 換容量が向上され、また2つの処理による好ましい効果が互いに抑圧することな く互いに高めあうことが分かる。最後に実験例4の結果と比較すると、多孔質ガ ラス組成物の配合を制御す(ことにより各種イオンに対するガラス組成物のイオ ン交換容重を制御可能であることが判明した。Furthermore, according to these results, additives were added and then alkali metal salts and alkali metal anhydrides were added. When treated with a main ion exchange solution containing monia or ammonia alone, the ion exchange The conversion capacity is improved, and the favorable effects of the two treatments do not suppress each other. I can see that we strengthen each other. Finally, when comparing the results of Experimental Example 4, we find that porous gas Control the formulation of the glass composition (by controlling the ionization of the glass composition for various ions). It was found that it was possible to control the exchange capacity.

実験例に の実験例では、実際の放射性水流、及びこの水流の化学成分をシュミレートした シュミレート水流からセシウムを除去する際に使用される多孔質イオン交換組成 物の性能を表し比較するためにテストでは各種多孔質ガラス組成物の外、従来の 有機イオン交換樹脂も使用した。この樹脂はドウエックス(Dowex) HC R−S強酸性カチオン交換体(核等級、水素形、8%架橋、−20+50ドライ メツシユ、セントルイスのミゾリにあるシグマ・ケミカル社(Sig曹a Ch emical Co、)力為ら発売)である。Experimental example In this experimental example, an actual radioactive water flow and the chemical composition of this water flow were simulated. Porous ion exchange compositions used in removing cesium from simulated water streams In order to express and compare the performance of various porous glass compositions, the tests An organic ion exchange resin was also used. This resin is Dowex HC R-S strongly acidic cation exchanger (nuclear grade, hydrogen form, 8% crosslinked, -20+50 dry Sigma Chemical Co., Missouri, St. Louis (published by Rikitae et al.).

これらテストで使用する溶液の配合を表7に示した。Table 7 shows the formulation of the solutions used in these tests.

溶液pu濃度(mg/1.) 6.4 6.2 9.4Na 0.023 0. 068 2.097K O,0020,0?7 0.005Ca 08001  0.024 0.004CI O,0020,0292,586So、 0,0 14 0.002 0.05ONOs < 0.001 0.007 0.10 0BOs 0.480 5.387 5.818Cs−137,!34 活性度uci/L 0.50 0.55 1.05溶液lは加圧水型動力炉(P WR)核工場からの排水に含まれる代表的な配合成分をシュミレートして作成し た。この溶液1にはCs−137活性度の実際レベルでドーピングを行った。Solution pu concentration (mg/1.) 6.4 6.2 9.4 Na 0.023 0. 068 2.097K O, 0020, 0?7 0.005Ca 08001 0.024 0.004CI O,0020,0292,586So, 0,0 14 0.002 0.05 ONOs < 0.001 0.007 0.10 0BOs 0.480 5.387 5.818Cs-137,! 34 Activity uci/L 0.50 0.55 1.05 Solution l is a pressurized water power reactor (P WR) Created by simulating typical blended components contained in wastewater from nuclear factories. Ta. This Solution 1 was doped at the actual level of Cs-137 activity.

溶液■、■は核工場からの排水の実摩のサンプルであった。Solutions ■ and ■ were actual samples of wastewater from a nuclear factory.

テスト柱動作、流入液及び流出液の分析、データ処理の説明は前の実験例での説 明とほぼ同じである。柱に使用されるイオン交換組成物の嵩は0.3−15mL の範囲内であった。セシウムレベルは、沃化ナトリウム検出器及びマルチチャン ネル分析器により決定した。柱のテスト結果は表8に示しである。Descriptions of test column operation, influent and effluent analysis, and data processing are as described in the previous example experiment. It is almost the same as Ming. The volume of the ion exchange composition used for the pillar is 0.3-15mL was within the range. Cesium levels can be measured using sodium iodide detectors and multichannel Determined by Nell analyzer. The test results for the pillars are shown in Table 8.

表 8 リ 1ラス1 イオン交!法 恨1Qtill S−スフ人客P cv(分)  DF】ODF2 + 2 SA O,64,00010,0007SA O,619,00024 ,000n HCR−S 2.7 150 2S^ 4.+ 1010 7 SA 3.4 >1370 I HCR−S 6.0 10 2 SA 8.5 100 ? SA 8.4 340 これらの結果によれば、総ての場合、酸化ジルコニウム添加剤を含むナトリウム 交換された多孔質ガラス組成物のCs容量は添加剤を含まないナトリウム交換し た多孔質ガラス組成物のものより相当に高く、また核産業でセシウム除去に広く 使用されている核等級強酸性カチオン交換体のCs容量より更に高いことが判明 した。Table 8 Re 1 last 1 ion exchange! Law 1Qtill S-Sufu customer P cv (minutes) DF】ODF2 +2 SA O,64,00010,0007SA O,619,00024 ,000n HCR-S 2.7 150 2S^ 4. +1010 7 SA 3.4 >1370 IHCR-S 6.0 10 2 SA 8.5 100 ? SA 8.4 340 According to these results, in all cases sodium with zirconium oxide additive The Cs capacity of the exchanged porous glass composition was determined by sodium exchange without additives. It is considerably higher than that of porous glass compositions and is widely used for cesium removal in the nuclear industry. It was found that the Cs capacity was even higher than that of the nuclear grade strongly acidic cation exchanger used. did.

流体から放射性種を除去する際に使用される多孔質イオン交換組成物を好適に乾 燥し、各種固形基本組成物に含ませ、添加剤の存在下で再び溶融し、または圧縮 団結させて放射性種を不動固定し密閉可能である。Suitable for drying porous ion exchange compositions used in removing radioactive species from fluids dried, incorporated into various solid base compositions, melted again in the presence of additives, or compressed By uniting, radioactive species can be immobilized and sealed.

実験例7 この実験例では触媒として酸化ルテニウムで共に溶融された多孔質ガラス組成物 の性能が示される。Experimental example 7 In this example, a porous glass composition co-fused with ruthenium oxide as a catalyst. performance is shown.

添加剤を含まないガラス組成物2、酸化ルテニウムで共に溶融された添加剤を含 むガラス組成物の夫々のサンプルを、実験例1−3で説明した方法に従って粉砕 d、篩にかけて、熱処理し、抽出し、洗浄し、乾燥した。その後、各ガラス組成 物の触媒活性度テストは、24−30分間アルゴンで飽和された1嵩6糺のO, j M Ce(NB+)t(NOs)s水溶液で20−30mgのガラス組成物 を攪拌し、分子篩柱を有するパリアン・ニーログラフ(Varfan Aero graph) ・ガス・クロマトグラフィ及び熱伝導率検出器を用いて、触媒酸 化物水溶液により発生した水素の量を測定することにより行った。キウィ(Ki vi) 、グラチェル(Gratzel)およびチミア(Chj*ia)による 米国特許1各、2g9−292 (1979)によれば、Rub、はCe’°に よる酸化物水溶液の有効な触媒であることは知られている。ガラス組成物14の 場合に発生される水素の量はガラス組成物のダラム当たり8.0マイクロモルで あることを観察した。一方ガラス組成物2の場合に発生される水素の量はガラス 組成物のダラム当たり0.6マイクロモルを越えなかった。これらの結果によれ ば、酸化ルテニウムを含むメルトから作成した多孔質ガラス組成物の活性Ru5 tの触媒活性度特性が相当に向上され、一方酸化ルテニウムを含まない多孔質ガ ラス組成物の触媒活性度はそれほど向上しない。Glass composition 2 without additives, with additives co-fused with ruthenium oxide Each sample of the glass composition was crushed according to the method described in Experimental Example 1-3. d. Sieved, heat treated, extracted, washed and dried. Then each glass composition The catalytic activity test of 1 volume of O, saturated with argon for 24-30 minutes j M 20-30mg of glass composition in Ce(NB+)t(NOs)s aqueous solution is stirred and a Parian nirograph (Varfan Aero graph) ・Using gas chromatography and thermal conductivity detector, catalytic acid This was done by measuring the amount of hydrogen generated by an aqueous compound solution. Kiwi vi), by Gratzel and Chj*ia According to U.S. Patent 1 each, 2g9-292 (1979), Rub, to Ce'° It is known that aqueous oxide solutions are effective catalysts. Glass composition 14 The amount of hydrogen generated in the case is 8.0 micromol per duram of glass composition. I observed something. On the other hand, the amount of hydrogen generated in the case of glass composition 2 is It did not exceed 0.6 micromol per duram of the composition. Based on these results For example, the active Ru5 of a porous glass composition made from a melt containing ruthenium oxide The catalytic activity properties of t were significantly improved, while porous gas containing no ruthenium oxide The catalytic activity of the lath composition is not significantly improved.

実験例8 この実験例では、実験例1−3で説明した方法に従って作成された多孔質ガラス 組成物の性能と希土類混合物を分離する際イオン交換媒体として遷移金属酸化物 添加剤を添加したものとしないものの性能とを比較する。Experimental example 8 In this experimental example, a porous glass fabricated according to the method described in Experimental Examples 1-3 was used. Performance of compositions and transition metal oxides as ion exchange media when separating rare earth mixtures Compare the performance with and without additives.

ガラス組成物をテストする際に選択された分離法によれば、透明度の高いランタ ンを含み酸化物を主成分とする光ファイバ及び弗化物を主成分とする光ファイバ から、吸光性が強く望ましくないネオジムを除去した。ランタンもまた酸化物を 主成分とする超伝導材料内のネオジムよりより有効である。The separation method chosen when testing the glass compositions yields a highly transparent lanter. Optical fibers containing oxides as main components and optical fibers containing fluorides as main components Neodymium, which is strongly light-absorbing and undesirable, was removed. Lanthanum also contains oxides It is more effective than neodymium in the main superconducting material.

汚染物除去係数DFは柱に流入される溶液即ち流入液のLa:Jid比を柱から 流出する溶液即ち流出液の相当する比で乗算することにより得られる。The contaminant removal coefficient DF is the La:Jid ratio of the solution flowing into the column, that is, the inflow liquid from the column. It is obtained by multiplying by the corresponding ratio of the effluent solution or effluent.

本実験例の場合、テスト溶液として、約1c+omg/l、のLaと10hg/ LのNdを含む水溶液を採用した。LaとNd共に希土類であり硝酸塩の水溶液 として添加した。この水溶液は硝酸塩によりベーハ値1.3まで酸性化した。テ ストでの残留時間は約30分であった。表1に示す2個のガラス組成物のテスト 結果が表2に与えられる。In the case of this experimental example, the test solution was about 1c+omg/l of La and 10hg/l. An aqueous solution containing L of Nd was employed. Both La and Nd are rare earth elements, and an aqueous solution of nitrate Added as. This aqueous solution was acidified with nitrate to a Beha value of 1.3. Te The remaining time at the stop was approximately 30 minutes. Testing of two glass compositions shown in Table 1 The results are given in Table 2.

酸化ジルコニウム添加剤を含む多孔質イオン交換組成物3−SAはLaからNd を除去する際に有効であり(少なくとも2のDFでl0CV) 、また遷移金属 酸化物添加剤を含まないガラス組成物]−3Aは希土類分離に対し大きな分離容 量を示さないと結論できよう。Porous ion exchange composition 3-SA containing zirconium oxide additives is composed of La to Nd (10CV with a DF of at least 2), and is also effective in removing transition metals. Glass composition containing no oxide additive]-3A has a large separation capacity for rare earth separation. It can be concluded that the amount is not indicated.

8 0.20 0.25 0,9 0.05 (0,05>110 5.0 9 .1 0.6 <0.05 0.05 <112 156 121 1.4 0 .2 <(1,1>2I4 173 205 0,9 0.5 <0.1 )5 16 166 180 1.0 2.6 <1 )3Ht 169 163 1 .2 216 50.1 4.822 134 129 1.2 213 24 3 1.0流入液 95.9 IO2,595,9107,5実験例9 この実験例では、希土類混合物を分離する際、実験例1−3で説明した方法に従 って作成され金属酸化物添加剤を含んだいくつかの多孔質ガラス組成物の性能を 対照させる。8 0.20 0.25 0,9 0.05 (0,05>110 5.0 9 .. 1 0.6 <0.05 0.05 <112 156 121 1.4 0 .. 2 <(1,1>2I4 173 205 0,9 0.5 <0.1)5 16 166 180 1.0 2.6 <1) 3Ht 169 163 1 .. 2 216 50.1 4.822 134 129 1.2 213 24 3 1.0 Influent 95.9 IO2,595,9107,5 Experimental example 9 In this experimental example, the method explained in Experimental Examples 1-3 was followed when separating the rare earth mixture. The performance of some porous glass compositions containing metal oxide additives was Contrast.

実験例8の場合のように、本テスト手順はランタンからネオジムを分離すること である。この場合流入液はランタン純化に関しより実際的に選択し、即ち流入液 には約2/+mLの高濃度Laの存在下で約50mg/Lの低濃度Fldが含ま れていた。この流入液は酸化されずいずれの場合にもペーハ値が3.8±0.3 であった。残留時間は1つの場合を除き総て(49土7)であった。テスト結果 は表10に与えられる。分離容量はDP値が10以下となる時のcV値で定義さ れる。As in Example 8, this test procedure was designed to separate neodymium from lanthanum. It is. In this case the influent is chosen more practically with respect to lanthanum purification, i.e. contains a low concentration of Fld of about 50 mg/L in the presence of a high concentration of La of about 2/+mL. It was This influent is not oxidized and has a pH value of 3.8±0.3 in both cases. Met. Residence times were 49 and 7 in all but one case. test results is given in Table 10. Separation capacity is defined as the cV value when the DP value is 10 or less. It will be done.

これら結果に基づく主な結論は以下の通りである。The main conclusions based on these results are as follows.

a、 イオン交換処理を行わない組成物(ガラス組成物2−N、3−N)の希土 類分離に対する分離容量はそれほど良くはなかった。a. Rare earth of compositions without ion exchange treatment (glass compositions 2-N and 3-N) The separation capacity for class separation was not very good.

b、La/Ndに対しZrO,添加剤を含んだガラス組成物の分離容量はZrO ,含有量が約12パーセントに近ずくにつれ増加する。ZrO,がこれ以上増加 しても分離容量はそれ以上増加しない。b, Separation capacity of glass composition containing ZrO and additives for La/Nd is ZrO , increases as the content approaches about 12%. ZrO, increases further However, the separation capacity will not increase any further.

c、Tie、を13パーセント含むガラス組成物の分離容量及び1 汚染物除去 係数は同じ量のZrO,を含むガラス組成物に比べそれほど大きく違わない。H r島を6パーセント含むガラス組成物の分離容量及び汚染物除去係数は6パーセ ントのZrO,を含むガラス組成物とほぼ同一である。Separation capacity and 1 contaminant removal of glass composition containing 13 percent c, Tie, The coefficients are not significantly different compared to glass compositions containing the same amount of ZrO. H The separation capacity and contaminant removal factor of a glass composition containing 6 percent r-islands is 6 percent. It is almost the same as the glass composition containing ZrO.

d、 期待していたように、残留時間が増加すると汚染物除去係数が大幅に向上 される。d. As expected, the contaminant removal coefficient increases significantly as the residence time increases. be done.

22−5A 15 23−N Q 23−SA + 2 24−SA 13 25−SA 22 26−8^ 〉24 27−SA 20 28−8^ 1゜ 本発明は特に好ましい実施例に沿って詳しく説明したが、本発明は特許請求の範 囲の技術的、Ii!!想に含まれる設計変更を包有することは理解されよう。22-5A 15 23-N Q 23-SA + 2 24-SA 13 25-SA 22 26-8^〉24 27-SA 20 28-8^ 1゜ Although the present invention has been described in detail with reference to particularly preferred embodiments, the present invention is not limited to the following claims. Technically, Ii! ! It will be understood that this includes design changes included in the concept.

国際調査報告 国際調査報告 ’IF’FI’。@ff/I’1infl&−衆国 メリーラン ド 20817.ベゼスダ、す1ノー スト′ ロード 1120international search report International search report 'IF'FI'. @ff/I’1infl&-Sukoku Mary Run Do 20817. Bethesda, Su1 No Strike' Road 1120

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)溶液をイオン交換組成物に通適させて溶液内の希土類イオン、アクチニド イオンまたはその混合物を分離する工程と、溶液をイオン交換組成物に通過させ るに応じ溶液の複数の種を回収する工程とを包有してなり、イオン交換組成物の 表面積が約5−1500m2/gであり、イオン交換組成物には約ペーハ値9以 上の範囲で、アルカリ金属カチオン、第1b族金属カチオン、アンモニウムカチ オン、有機アミンまたはその混合物を含む液体であらかじめ含浸されている、溶 液から希土類イオン、アクチニドイオンまたはその混合物の分離法。(1) Allow the solution to pass through an ion exchange composition to remove rare earth ions and actinides in the solution. separating the ions or mixture thereof and passing the solution through an ion exchange composition; of the ion exchange composition. The ion exchange composition has a surface area of about 5-1500 m2/g and a pH value of about 9 or higher. In the above range, an alkali metal cation, a Group 1b metal cation, an ammonium cation; pre-impregnated with a liquid containing organic amines, organic amines, or mixtures thereof. A method for separating rare earth ions, actinide ions, or their mixtures from liquids. (2)イオン交換組成物に少なくとも約0.2モル・パーセントの金属酸化物ま たは含水金属酸化物を含ませ、金属酸化物または含水金属酸化物は周期律表の第 3a族、第4a族、第5a族、第6a族、第7a族、第8族、第1b族、第2b 族の遷移金属、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、錫、鉛、ビス マス、ベリリウム、アクチニド、およびその混合物からなる群から選択された金 属酸化物である特許請求の範囲第1項記載の分離法。(2) at least about 0.2 mole percent of a metal oxide or metal oxides or hydrated metal oxides, metal oxides or hydrated metal oxides are Group 3a, Group 4a, Group 5a, Group 6a, Group 7a, Group 8, Group 1b, Group 2b Group transition metals, aluminum, gallium, indium, thallium, tin, lead, bis gold selected from the group consisting of mass, beryllium, actinides, and mixtures thereof; 2. The separation method according to claim 1, wherein the oxide is an oxide of the genus oxide. (3)イオン交換組成物が多孔質なガラスまたはシリカゲル組成物である特許請 求の範囲第1項記載の分離法。(3) A patent application in which the ion exchange composition is a porous glass or silica gel composition. The separation method described in item 1 of the scope of the request. (4)金属酸化物または含水金属酸化物は酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化 ハフニウム、酸化トリウムまたはその混合物からなる群から選択してなる特許請 求の範囲第3項記載の分離法。(4) Metal oxides or hydrated metal oxides include titanium oxide, zirconium oxide, a patent claimant comprising a material selected from the group consisting of hafnium, thorium oxide or mixtures thereof; The separation method described in item 3 of the scope of the request. (5)多孔質ガラス組成物内の金属酸化物または含水金属酸化物を約2−約35 モル・パーセント含ませてなる特許請求の範囲第2項記載の分離法。(5) about 2 to about 35% of the metal oxide or hydrated metal oxide in the porous glass composition; 2. The method of separation according to claim 2, which comprises molar percent. (6)希土類イオン、アクチニドイオンまたはその混合物を含む溶液をイオン交 換組成物を含む柱に通過させてなる特許請求の範囲第1項記載の分離法。(6) Ion-exchange a solution containing rare earth ions, actinide ions, or a mixture thereof. 2. The separation method according to claim 1, wherein the separation composition is passed through a column containing a deconcentrating composition. (7)希土類イオンにランタン及びネオジムが含ませ、これら2つの希土類の少 なくとも一方を実質的に互いに分離させてなる特許請求の範囲第1−3項のいず れか1項記載の分離法。(7) Rare earth ions contain lanthanum and neodymium, and these two rare earth Any of claims 1 to 3, at least one of which is substantially separated from each other. The separation method described in item 1. (8)ランタンはネオジムを約0.1ppm含むよう純化されてなる特許請求の 範囲第11項記載の分離法。(8) In the patent claim, the lanthanum is purified to contain about 0.1 ppm of neodymium. The separation method according to scope item 11. (9)40−80モル・パーセントのシリカと周期律表の第8族の下部2列及び レニウムの群から選択した1またはそれ以上の最大10モル・パーセントの遷移 金属酸化物添加剤または酸化物添加剤の先駆物質とを含んだメルトから基本ガラ ス組成物を作成する工程と、基本ガラス組成物を熱処理して少なくとも溶解可能 な棺と溶解不可能な相とに分離する工程と、溶解可能な相を抽出して多孔質ガラ ス組成物を得る工程とを包有してなり、多孔質ガラス組成物に少なくとも50モ ル・パーセントのシリカと十分な量の酸化物添加剤とを含ませ、多孔質ガラス組 成物が添加剤の存在を表す触媒活性度を示してなる、少なくとも1の遷移金属酸 化物添加剤を含む多孔質シリケートガラス組成物の作成法。(9) 40-80 mole percent silica and the lower two rows of Group 8 of the periodic table; Up to 10 mole percent transition of one or more selected from the group of rhenium base glass from melts containing metal oxide additives or precursors of oxide additives. The process of creating a base glass composition and heat treating the base glass composition to at least melt the base glass composition. The process of separating the soluble coffin and the non-dissolvable phase, and extracting the soluble phase to form a porous glass. at least 50 moles of porous glass composition. per cent silica and a sufficient amount of oxide additives to form a porous glass assembly. at least one transition metal acid whose composition exhibits a catalytic activity indicative of the presence of the additive; A method for making porous silicate glass compositions containing chemical additives. (10)酸化物添加剤はルテニウム酸化物である特許請求の範囲第9項記載の作 成法。(10) The process according to claim 9, wherein the oxide additive is ruthenium oxide. Enacted law. (11)周期律表の第3a族、第4a族、第5a族、第68族、第7a族、第8 族、第1b族、第2b族の遷移金属、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タ リウム、錫、鉛、ビスマス、ベリリウム、アクチニド、およびその混合物からな る第1の群から選択された金属酸化物または含水金属酸化物を少なくとも約0. 2モル・パーセントと、アルカリ金属カチオン、第1b族金属カチオン、アンモ ニウムカチオン、有機アミン、またはその混合物を少なくとも約0.3モル・パ ーセントとを含み、表面積が約5−1500m2/8である多孔質のイオン交換 ガラスまたはシリカゲル組成物。(11) Groups 3a, 4a, 5a, 68, 7a, and 8 of the periodic table Group 1b, group 2b transition metals, aluminum, gallium, indium, tantalum lium, tin, lead, bismuth, beryllium, actinides, and mixtures thereof. The metal oxide or hydrated metal oxide selected from the first group containing at least about 0. 2 mole percent and alkali metal cations, Group 1b metal cations, ammonia at least about 0.3 mole per centium cation, organic amine, or mixture thereof. - a porous ion exchanger with a surface area of approximately 5-1500 m2/8 Glass or silica gel composition. (12)多孔質ガラス組成物は、40−80モル・パーセントのシリカと周期表 の第4a、5a、6a、7a、8族の遷移金属及びアクチニドからなる第2の群 から選択された0.2−35モル・パーセントの1以上の遷移金属酸化物とを含 む熔融体から基ガラス組成物を作成すろ工程と、熱処理により基ガラス組成物を 少なくとも可溶相と不溶相とに分離する工程と、可溶相を抽出して少なくとも5 0モル・パーセントと好ましくは少なくとも0.2モル・パーセントの遷移金属 酸化物を含む多孔質ガラス組成物を作成する工程とを包有してなる作成法により 作成した特許請求の範囲第H項記載のイオン交換組成物。(12) The porous glass composition contains 40-80 mole percent silica and a second group consisting of transition metals of groups 4a, 5a, 6a, 7a, 8 and actinides; 0.2-35 mole percent of one or more transition metal oxides selected from A process of creating a base glass composition from the melt, and a process of forming the base glass composition by heat treatment. separating the soluble phase into at least a soluble phase and an insoluble phase; 0 mole percent and preferably at least 0.2 mole percent transition metal By a production method comprising a step of producing a porous glass composition containing an oxide. An ion exchange composition as claimed in claim H. (13)多孔質ガラス組成物は、40−80モル・パーセントのシリカを含む基 本ガラス組成物を熔融する工程と、熱処理により基本ガラス組成物を少なくとも 可溶相と不溶相とに分離する工程と、周期表第3a、4a、5a、6a、7a、 8、1b、2b族の遷移金属、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム 、錫、鉛、ビスマス、ベリリウム、及びアクチニドの1以上の塩類を含む溶液で 可溶相を抽出し相分離されたガラス組成物を処理する工程とを包有してなる作成 法により作成してなる特許請求の範囲第11項記載のイオン交換組成物。(13) The porous glass composition contains 40-80 mole percent silica. A step of melting the present glass composition and a heat treatment to reduce the base glass composition to at least A step of separating into a soluble phase and an insoluble phase, periodic table Nos. 3a, 4a, 5a, 6a, 7a, Transition metals of groups 8, 1b, 2b, aluminum, gallium, indium, thallium , tin, lead, bismuth, beryllium, and a solution containing one or more salts of actinides. and extracting the soluble phase and processing the phase-separated glass composition. The ion exchange composition according to claim 11, which is prepared by a method. (14)多孔質ガラス組成物は、40−80モル・パーセントのシリカを含む基 本ガラス組成物を熔融する工程と、基本ガラス組成物を熱処理して少なくとも溶 解可能な相と溶解不可能な相とに分離する工程と、アルカリ土類金属、周期律表 の第3a族、第4a族、第58族、第6a族、第7a族、第8族、第1b族、第 2b族遷移金属、アルミニウム、ガリウム、インジウムキ、タリウム、錫、鉛、 ビスマス、希土類金属及びアクチニドからなる群がら選択された1またはそれ以 上の添加剤元素塩を含みペーハ値が約4より低い溶液でもつて相分離きれたガラ ス組成物を処理する処理工程とを包有してなり、処理工程が溶解可能な相から抽 出し同時に添加元素を多孔質ガラス組成物内に導入することによりなる、特許請 求の範囲第11項記載のイオン交換組成物。(14) The porous glass composition contains 40-80 mole percent silica. The step of melting the present glass composition and the step of heat treating the base glass composition to at least melt the base glass composition. The process of separation into solvable and insoluble phases, alkaline earth metals, periodic table Group 3a, Group 4a, Group 58, Group 6a, Group 7a, Group 8, Group 1b, Group Group 2b transition metals, aluminum, gallium, indium, thallium, tin, lead, one or more selected from the group consisting of bismuth, rare earth metals and actinides; Even in solutions containing the above additive elemental salts and having a pH lower than about 4, the phase-separated glass remains. a treatment step for treating the base composition, the treatment step extracting the soluble phase from the soluble phase; The patented method involves introducing additive elements into the porous glass composition at the same time as the porous glass composition. The ion exchange composition according to claim 11. (15)基本ガラス組成物には、酸化物添加剤が第1の群からまたは第1と第2 の群との組み合わせから選択される場合0.5モル・パーセント及び40−70 モル・パーセントのシリカが含まれ、酸化物添加剤が第2の群から選択される場 合には0.05モル・パーセント及び40−70モル・パーセントのシリカが含 まれてなるイオン交換組成物。(15) The base glass composition includes oxide additives from the first group or from the first and second groups. 0.5 mole percent and 40-70 when selected from the group of mole percent silica and the oxide additive is selected from the second group. 0.05 mole percent and 40-70 mole percent silica. A unique ion exchange composition. (16)遷移金属がチタン、ジルコニウム、ハフニウム、アルミニウムまたはそ の混合物でなる特許請求の範囲第11項記載のイオン交換組成物。(16) The transition metal is titanium, zirconium, hafnium, aluminum or 12. The ion exchange composition according to claim 11, comprising a mixture of. (17)オルガノシランのような1またはそれ以上の表面活性剤と共に処理され その後1またはそれ以上の種と処理されて得られ、周期律表の第3a族、第4a 族、第5a族、第63族、第7a族、第8族、第1b族、第2b族の遷移金属、 アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、錫、鉛、ビスマス、ベリリウ ム、アクチニド、およびその混合物からなる第1の群から選択された金属酸化物 または含水金属酸化物を少なくとも約0.2モル・パーセント含み、表面積が約 5−1500m2/gである、有機固定相、酵素、触媒、化学試薬または指示染 料として使用可能な多孔質の活性イオン交換ガラスまたはシリカゲル組成物。(17) treated with one or more surfactants such as organosilanes; It is then treated with one or more species and obtained from groups 3a and 4a of the periodic table. Group 5a, Group 63, Group 7a, Group 8, Group 1b, Group 2b transition metals, Aluminum, gallium, indium, thallium, tin, lead, bismuth, beryllium a metal oxide selected from the first group consisting of actinides, actinides, and mixtures thereof; or containing at least about 0.2 mole percent hydrated metal oxide and having a surface area of about 5-1500 m2/g of organic stationary phase, enzymes, catalysts, chemical reagents or indicator dyes. Porous active ion exchange glass or silica gel compositions that can be used as materials. (18)請求項第11項による添加剤を含む多孔質イオン交換組成物を液体と接 触させて多孔質イオン交換組成物の表面でのイオン交換により液体から所望イオ ンを除去してなる処理法。(18) A porous ion exchange composition containing the additive according to claim 11 is brought into contact with a liquid. Desired ions are removed from the liquid by ion exchange on the surface of the porous ion exchange composition. A treatment method that removes the minerals. (19)イオンが有毒イオンでなる特許請求の範囲第18項記載の処理法。(19) The treatment method according to claim 18, wherein the ions are toxic ions. (20)イオンが放射性イオンでなる特許請求の範囲第18項記載の処理法。(20) The treatment method according to claim 18, wherein the ions are radioactive ions.
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