JPH0335388B2 - - Google Patents

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JPH0335388B2
JPH0335388B2 JP63175261A JP17526188A JPH0335388B2 JP H0335388 B2 JPH0335388 B2 JP H0335388B2 JP 63175261 A JP63175261 A JP 63175261A JP 17526188 A JP17526188 A JP 17526188A JP H0335388 B2 JPH0335388 B2 JP H0335388B2
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Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 本発明は、ユーロピウムの電解還元−分離方法
及びそのような方法を実施するための電解装置に
関する。 〔従来の技術〕 ユーロピウムは、その鉱石中の含有量が他の希
土類元素のそれと比較して一般に非常に少ない元
素である。さらに、その用途、特にルミネツセン
スへの用途は、高い純度を要求する。したがつ
て、この元素については分離と精製という二つの
問題点がある。 一般に、ユーロピウムの取得は、第一工程でユ
ーロピウム()をユーロピウム()に還元
し、次いで第二工程でユーロピウムに対して大き
な特異性を示す化学処理を実施することから方法
によつていた。 さらに詳しくいえば次のように行われる。通常
は、希土類元素塩化物の溶液を原料とし、このも
のを亜鉛又は亜鉛アマルガムのカラム(ジヨンズ
のカラム)で処理する。次いで、このように処理
された溶液に硫酸イオンが添加することにより硫
酸第一イーロピウムが沈殿せしめられる。 しかし、このような方法はいくつかの欠点を有
する。 まず、この方法は融通性に欠けている。さらに
溶液状の亜鉛及び水銀を通入させるという問題が
ある。亜鉛はその後の希土類元素の分離に対して
邪魔になるし、ジヨーンズのカラムからの母液は
特別の水銀除去処理を受けねばならない。 さらに、収率及び純度が不十分である。 また、ユーロピウムを還元するために電解によ
る方法が提案された。しかし、軟化率及びフアラ
デー収率が一般に不十分のままである。 〔発明が解決すべき課題〕 したがつて、本発明の第一の目的は、大きな転
化率について高い収率を与える電解方法を提供す
ることである。 本発明の第二の目的は、非常に高い純度で得る
のを可能とするユーロピウムの分離方法を提供す
ることである。 〔課題を解決するための手段〕 上記の目的を達成するため、本発明によるユー
ロピウムの電解還元方法は、グラフアイト製陰極
を備えかつ陽イオン型イオン交換膜によつて陽極
室から分離されている電解装置の陰極室にユーロ
ピウム()を含有する溶液を流入循環させ、電
解装置に電解電流を供給し、これにより陽極室の
出口でユーロピウム()を含有する溶液を得る
ことを特徴とする。 さらに、本発明によるユーロピウムの分離方法
は、前記陰極室から出ずるユーロピウム()を
含有する溶液をりん酸又はホスホン酸の酸性エス
テルよりなる群から選ばれる少なくとも1種の抽
出剤を含有する有機溶液と接触させ、相を分離さ
せた後、ユーロピウム()を負荷された水性相
と有機相とを得ることを特徴とする。 さらに、本発明は、グラフアイト製陰極、陰極
室、陽極室及び陽イオン型イオン交換膜よりなる
両極室を分離するための隔離部材を包含すること
を特徴とする特に上で記載の電解方法を実施する
のに使用できるユーロピウム還元用電解装置に関
する。 本発明のその他の特徴及び利点は、以下の説明
及び実施例の記載から明らかとなろう。 本発明は電解装置を使用することに基いてい
る。このような電解装置は、例えばフイルタープ
レス型のもので、イオン交換膜によつて分離され
た陰極室と陽極室を含むものであつてよい。 本発明の特徴の一つによれば、このイオン交換
膜は、特に強又は弱酸性の基を持つ陽イオン型の
ものである。好ましくはスルホン酸型の膜が使用
される。このような膜る例としては商品名「ナフ
イオン(NAFION)」として、特にナフイオン
415又は423として販売されているものがあげられ
る。 さらに、本発明による陰極はグラフアイト製、
特に中実塊のグラフアイト製である。陽極に関し
ては、これは、後述するように、使用する陽極液
に応じて各種のタイプであつてよい。一般的に
は、ニツケル製の又は貴金属若しくはこれら金属
の酸化物、例えば白金、酸化チタン、酸化ルテニ
ウムなどを基材とした陽極が使用され、好ましく
は中実塊のものである。 もちろん、電解装置の電極室には、それ自体知
られた態様で、物質移動を増大させるため乱流促
進手段を備えることができる。 本発明の電解装置で処理すべき出発溶液は、ユ
ーロピウムを本質上ユーロピウム()の形で特
に塩化物として含有する溶液である。一般的に
は、これは本質上3価の希土類元素の混合物を特
に塩化物として含有する溶液である。 本発明の還元分離方法は、ユーロピウム以外
に、近似していてその分離が困難な元素であるサ
マリウム及びガドリニウムを含有する溶液に対し
て特に適用されるものである。 さらに、出発原料溶液はある種の不純物、特
に、反応体を溶解するのに使用する水に存在する
金属、例えばカルシウムなども含有しよう。 前述したように、この出発溶液は、本発明によ
る電解装置の陰極室に導入され循環される。 陽極室に循環される陽極液に関しては、いくつ
かの陽極液を使用することができる。 本発明の好ましい方法によれば、電解の進行時
に陽極で酸素を発生させるような組成の陽極液が
使用される。 この方法の場合には、二つの実施態を使用する
ことができる。 第一の態様では、陽極液は硫酸溶液であり、こ
れはさらに硫酸塩、例えば硫酸アンモニウムを含
有していてよい。 このような場合には、好ましくは白金−イリジ
ウム合金製の陽極が使用される。 しかし、EuSO4の沈殿の恐れを考慮すれば、第
二の実施態様に従つて、か性ソーダ溶液を陽極液
として使用するのが好ましい。この場合にはニツ
ケル製の陽極が使用される。 もちろん、工業的にはそれほど重要ではないが
塩素を発生する陽極液を使用する別法を使用する
ことも可能であつて、この陽極液は例えば希土類
元素塩化物溶液であつてよい。この溶液は、後述
するように、ユーロピウム()の電解−分離に
よる処理の後に得られる溶液から生じるものであ
る。 操作条件に関しては、陰極室内を循環する溶液
のPHを1〜3の間の値に保持することが有益であ
ることがわかつた。これらの条件下ではEu()
の還元は定量的収率で行われる。 このPH調節はそれ自体知られた方法で、例えば
陰極液にHClを添加することによつて行われる。 電解の後、陰極室から生ずる溶液はEu()に
富んだものである。もちろん、この溶液は、典型
的な方法で、少なくとも一部分を陰極室に循環さ
せることができる。これと同じ循環を陽極液につ
いて行うことができる。 さらに、液体の流れからみて直列で配置された
複数の電解装置を使用することができる。この場
合には被処理溶液は第一電解装置の陰極室内を循
環し、次いでこの陰極室から生じた溶液(その少
なくとも一部分は前述のように再循環することが
できる)は順次に第二、第三の装置の陰極室を通
り、そして要すれば各装置への再循環を伴なう。 電解装置の数は変えることができ、場合によつ
ては3以上であつてよい。この数はできるだけ経
済的に工業的操作を得るために達成すべき各種条
件の間の妥協により得られるものである。 この直列に配置された電解装置の場合には、
Eu()を含有する溶液の循環の方向に対して減
少していく各装置について異なつた電流速度で実
施することが有益であるといえる。 本発明の方法のために、少なくとも90%のEu
()からEu()への転化率と同一又は同程度
の大きさのフアラデー収率を一度に達成すること
ができる。 電解工程から生じるユーロピウム()溶液
は、次いでこの元素を分離するため処理されねば
ならない。 この処理は、それ自体知られた方法で、即ち、
硫酸塩、一般的には硫酸アンモニウムを添加し、
硫酸第一ユーロピウムを沈殿させることによつて
行うことができる。沈殿を分離した後、希土類元
素塩化物溶液は前記電解装置の少なくとも一つの
陽極室に陰極液として再循環させることができ
る。 しかし、この典型的な処理は得られるユーロピ
ウムの純度に関して制限されるが、この制限は溶
解性の物質から生ずるものである。 それ故に、本発明の好ましい実施態様の一つに
よれば、ユーロピウムの分離は液−液抽出によつ
て行われる。 この場合、Eu()の溶液はりん酸及びホスホ
ン酸の酸性エステルよりなる群から選ばれる抽出
剤を基にした有機溶液と接触せしめられる。 これらのエステルは、次式
【式】及び
〔実施例〕
こゝで、本発明の実施例を示す。 例 1 下記の特徴を有する電解装置を使用する。 陽 極 ニツケル 陰 極 中実塊のグラフアイト 膜 ナフイオン423 電極表面積 0.5m2 下記の組成(%は重量である)の希土類元素酸
化物水溶液を循環させた。 希土類元素酸化物 400g/ Eu2O3 85%(1.93モル/) Sm2O3 5% Gd2O3 5% Tb4O7 3% Dy2O3 2% CaO/希土類元素酸化物 350ppm 電解条件は次の通りである。 陽極液 か性ソーダ1モル/ 電流密度 4A/dm2 強 度 200A 電解槽の電圧 1.8V 陰極液の供給流量 3.68/hr 陰極液の再循環流量 1m3/hr 陰極室の出口で0.15モル/、即ち27g/の
Eu()濃度を示す溶液が得られた。転化率は92
%であり、フアラデー収率は88%であつた。消費
電力は0.312KWh/KgEu2O3であつた。 例 2 例1の電解装置と全て同等の三つの電解装置を
液体の流れからみて直列に配置したものを使用す
る。 第一の電解装置に70g/、即ち0.40Mの
Eu2O3濃度を有するユーロピウム溶液を400/
日の流量で流入させる。再循環流量は1.2m3/hr
である。電解条件及び結果は次の通りであつた。
【表】 電力消費は0.295KWh/KgEu2O3であつた。 例 3 本発明による電解装置の陰極室から3.44/hr
の流量で生じる希土類元素酸化物の水溶液を出発
物質とする。このものは、例1で示した組成と90
%のEu()/全Euの重量比及び21%のNa2O/
希土類元素酸化物の比を示す。 この例では、一般的には、異なる相と接触は向
流で行う。 上記溶液を第一抽出器に供給する。また、この
抽出器にはケロシン中1モル/濃度のPC88A
有機溶液を16/hrの流量で及び10Nアンモニア
溶液を0.6/hrの流量で供給する。 流出する有機溶液を0.54/hrの流量の0.5N
HCl溶液により洗浄し、次いで他の抽出器におい
て1/hrの流量の6N HCl溶液と接触させ、第
一抽出器に再循環する。 流出する水性相は酸素及び1/hrの流量の
6N HClで処理し、これを第三抽出器に供給す
る。また、この第三抽出器には1.8/hrの流量
の10Nアンモニア溶液並びに上記の有機相と同等
であつて45/hrの流量の有機相を供給する。 流出する有機相を2/hrの流量の0.5N HCl
溶液で洗浄し、次いでこれを第四の抽出器に供給
する。また、この抽出器には3.2/hrの流量で
6N HCl溶液を供給する。 下記の組成の水性相が生じた。 Fu2O3=330g/ CaO/Eu2O3<10ppm Tr2O3/Eu2O3<10ppm Na2O/Eu2O3=50ppm 有機相は第三抽出器の先頭に再循環することが
できる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 グラフアイト製陰極を備えかつ陽イオン型イ
    オン交換膜によつて陽極室から分離されている電
    解装置の陰極室にユーロピウム()を含有する
    溶液を流入循環させ、電解装置に電解電流を供給
    し、これにより陰極室の出口でユーロピウム
    ()を含有する溶液を得ることを特徴とするユ
    ーロピウムの電解還元−分離方法。 2 陽極で酸素を放出させるような組成の陽極液
    を陽極室に循環させることを特徴とする請求項1
    記載の方法。 3 陽極液が硫酸及び硫酸塩の溶液であることを
    特徴とする請求項2記載の方法。 4 陽極液がか性ソーダ溶液であることを特徴と
    する請求項2記載の方法。 5 陽極が白金製である電解装置を使用すること
    を特徴とする請求項3記載の方法。 6 陽極がニツケル製である電解装置を使用する
    ことを特徴とする請求項4記載の方法。 7 ユーロピウム()を塩化物として含有する
    溶液を陰極室に流入循環させることを特徴とする
    請求項1〜6のいずれかに記載の方法。 8 さらに希土類元素を特に塩化物として含有す
    る溶液を陰極室に流入循環させることを特徴とす
    る請求項1〜7のいずれかに記載の方法。 9 希土類元素が特にサマリウム及びガドリニウ
    ムであることを特徴とする請求項8記載の方法。 10 陰極室に循環させる溶液のPHを1〜3の間
    の値に保持することを特徴とする請求項1〜9の
    いずれかに記載の方法。 11 直列で設けた複数の電解装置の陰極室に順
    次にユーロピウム()を含有する溶液を流入循
    環させることを特徴とする請求項1〜10のいず
    れかに記載の方法。 12 前記の陰極室の少なくとも一つから生じた
    溶液の少なくとも一部分をその陰極室の少なくと
    も一つに再循環させることを特徴とする請求項1
    〜11のいずれかに記載の方法。 13 ユーロピウム()を含有する溶液の方向
    に対して減少する強度の電解電流を各電解装置に
    供給することを特徴とする請求項10又は11記
    載の方法。 14 ユーロピウム()を含有する溶液からユ
    ーロピウムを硫酸第一ユーロピウムとして沈殿さ
    せることを特徴とする請求項1〜13のいずれか
    に記載の方法。 15 前記陰極室の少なくとも一つから生じるユ
    ーロピウム()を含有する溶液をりん酸又はホ
    スホン酸の酸性エステルよりなる群から選ばれる
    少なくとも1種の抽出剤を含有する有機溶液と接
    触させ、相を分離させた後、ユーロピウム()
    を負荷された第一水性相と第一有機相とを得るこ
    とを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載
    の方法。 16 有機溶液が脂肪族又は芳香族炭化水素を含
    有することを特徴とする請求項15記載の方法。 17 前記第一水性相をユーロピウムを酸化する
    ような態様で処理し、次いで陽イオン製抽出剤を
    含有する有機溶液と接触させ、相を分離した後に
    第二水性相とユーロピウム()を負荷された第
    二有機相とを得ることを特徴とする請求項15又
    は16記載の方法。 18 第二有機相を酸性水溶液と接触させ、相を
    分離した後、ユーロピウム()を負荷した第三
    水性相と第三有機相とを得ることを特徴とする請
    求項17記載の方法。 19 グラフアイト製陰極、陰極室、陽極室及び
    陽イオン型イオン交換膜よりなる両極室を分離す
    るための隔離部材を包含することを特徴とする特
    に請求項1〜14のいずれかに記載の方法を実施
    するのに使用できるユーロピウム還元用電解装
    置。 20 陰極が中実塊のグラフアイト製であること
    を特徴とする請求項19記載の電解装置。 21 白金又はニツケル製の、特に中実塊の白金
    又はニツケル製の陽極を含むことを特徴とする請
    求項19又は20記載の電解装置。
JP63175261A 1987-07-17 1988-07-15 ユーロピウムの電解還元−分離方法 Granted JPH01104790A (ja)

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