JPH06200336A - Separation of cobalt from nickel - Google Patents

Separation of cobalt from nickel

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JPH06200336A
JPH06200336A JP4257279A JP25727992A JPH06200336A JP H06200336 A JPH06200336 A JP H06200336A JP 4257279 A JP4257279 A JP 4257279A JP 25727992 A JP25727992 A JP 25727992A JP H06200336 A JPH06200336 A JP H06200336A
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JP
Japan
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emulsion
phase
cobalt
nickel
group
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Application number
JP4257279A
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Japanese (ja)
Inventor
Fumiyuki Nakashio
文行 中塩
Masahiro Goto
雅宏 後藤
Tsuyoshi Ura
津代志 浦
Hikotada Tsuboi
彦忠 坪井
Shigemitsu Nagao
繁光 長尾
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Mitsui Cyanamid Ltd
Original Assignee
Mitsui Cyanamid Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To separate cobalt from nickel with high extraction efficiency and selectivity by using an emulsifiable liq. membrane having a specified structure and conditioned with a cationic surfactant. CONSTITUTION:The cationic surfactant has the basic structure of glutamic acid and has two hydrophobic groups and hydrophilic groups. The R<1> and R<2> of the hydrophobic group are 12-22C saturated or unsaturated hydrocarbonic group or preferably 14-18C alkyls or alkenyls, and dodecyls, tridecyls or tetradecyls are exemplified. A quaternary ammonium group is most suitable to the hydrophilic group. Meanwhile, chlorine and bromine are preferable as the halogen X as the counter anion of ammonium cation. When hydoxymethyl and hydroxyethyl are used as R<3>, an extraction rate is increased as compared with methyl and ethyl, and selectivity is improved.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はコバルトとニッケルの分
離方法、さらに詳しくいえば、特定のカチオン性界面活
性剤で調製した乳化型液膜を使用する改良されたコバル
トとニッケルの分離方法に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for separating cobalt and nickel, and more particularly to an improved method for separating cobalt and nickel using an emulsion type liquid membrane prepared with a specific cationic surfactant.

【0002】[0002]

【従来の技術およびその課題】有機溶媒と金属抽出剤を
用いて水相から金属を抽出する溶媒抽出法は、通常の方
法では分離精製の難しい金属を分離するために欠くこと
のできない手法である。その溶媒抽出法の中で、いわゆ
る逆相と称される油中水(W/O)型エマルションを水
相中に分散して得られる、W/O/W型液膜を応用した
乳化液膜型抽出法が近年注目を浴びている。
2. Description of the Related Art A solvent extraction method for extracting a metal from an aqueous phase using an organic solvent and a metal extractant is an essential method for separating a metal which is difficult to separate and purify by a usual method. . An emulsion liquid film to which a W / O / W type liquid film is applied, which is obtained by dispersing a water-in-oil (W / O) type emulsion called a so-called reverse phase in the aqueous phase in the solvent extraction method. The type extraction method has been attracting attention in recent years.

【0003】金属の分離に使用されるW/O型エマルシ
ョンとは、脂肪族炭化水素等に界面活性剤と金属抽出剤
を溶解させ、それに金属の逆抽出用の硫酸水溶液等を加
えて撹拌混合することにより調製される有機相を連続相
とした硫酸水溶液等のミクロン単位の微細な水滴状の粒
が分散した状態のものであり、各微細粒は適宜選択され
た界面活性剤によって安定化されているため、撹拌等の
機械的せん弾力にても容易には破壊されない。これを金
属を含む水溶液中に加えて撹拌分散させると、外水相中
の金属は有機相に抽出され、また金属は同時に有機相か
らエマルション滴内水相に逆抽出されることになり、外
水相中の金属はエマルション滴内水相に濃縮される。抽
出後は静置することによって外水相とW/O型エマルシ
ョン相に分離させる。さらにW/O型エマルションを解
乳化させることにより、金属の濃縮されたエマルション
内水相を分離することができる。
The W / O type emulsion used for separating metals is a mixture of a surfactant and a metal extractant dissolved in an aliphatic hydrocarbon and the like, and an aqueous sulfuric acid solution for back-extracting the metal, and the mixture is stirred and mixed. It is a state in which fine water droplet-shaped particles of a micron unit such as a sulfuric acid aqueous solution in which the organic phase prepared by the above is a continuous phase are dispersed, and each fine particle is stabilized by an appropriately selected surfactant. Therefore, it is not easily destroyed even by mechanical elastic force such as stirring. When this is added to an aqueous solution containing a metal and stirred and dispersed, the metal in the outer aqueous phase is extracted into the organic phase, and at the same time, the metal is back-extracted from the organic phase into the emulsion droplet aqueous phase. The metal in the water phase is concentrated in the water phase in the emulsion droplets. After extraction, the mixture is allowed to stand to separate into an external water phase and a W / O emulsion phase. Further, by demulsifying the W / O type emulsion, the aqueous phase in the emulsion in which the metal is concentrated can be separated.

【0004】上記のようにW/O型エマルションを利用
する金属抽出プロセスの特長は、(1) 微細粒子の液膜を
利用するため、一般的な抽出に比較して水相/有機相界
面の面積が大きく増加し、それにより処理速度が向上す
ること、(2) 抽出/逆抽出が同時に行なわれるため、濃
縮効率が高く、装置の小型化が可能になることにある。
これらの特長により、W/O型エマルションを応用した
金属の抽出プロセスは、例えば廃水中に微量に含まれる
有害金属の除去等の手法としては大いに効果を発揮する
ものである。しかしながら、本手法を金属の分離に応用
する際は、W/Oエマルションの調製に使用される界面
活性剤等の影響のためか、高い選択率で分離を行なうこ
とは難しいとされている。
As described above, the features of the metal extraction process using the W / O type emulsion are: (1) Since the liquid film of fine particles is used, the interface between the water phase and the organic phase is compared to the general extraction. The area is greatly increased, which improves the processing speed. (2) The extraction / back extraction is performed at the same time, so that the concentration efficiency is high and the apparatus can be downsized.
Due to these features, the metal extraction process using the W / O type emulsion is very effective as a method for removing harmful metals contained in a small amount of waste water. However, when this method is applied to the separation of metals, it is said that it is difficult to carry out the separation with a high selectivity, probably because of the influence of the surfactant or the like used in the preparation of the W / O emulsion.

【0005】一般に、W/Oエマルションの調製に使用
する界面活性剤としては、以下の性質を有するものを選
択する必要がある。すなわち、(1) 調製されたW/Oエ
マルションを金属を含む水溶液に分散させ金属を抽出す
る際には、抽出効率を高める必要から機械的な撹拌操作
が加えられるため、W/Oエマルションが撹拌等で簡単
には破壊されないこと、(2) エマルションの内水相に濃
縮された金属成分を回収する際の解乳化が容易に起こる
こと、(3) 液膜相は工業的プロセスでは循環して繰返し
使用するので、化学的に安定で、かつ容易に製造するこ
とができるものであること。
Generally, it is necessary to select a surfactant having the following properties as a surfactant used for preparing a W / O emulsion. That is, (1) When the prepared W / O emulsion is dispersed in an aqueous solution containing a metal to extract the metal, a mechanical stirring operation is added to increase the extraction efficiency, and thus the W / O emulsion is stirred. It is not easily destroyed by, for example, (2) demulsification easily occurs when recovering concentrated metal components in the inner aqueous phase of the emulsion, (3) the liquid membrane phase is circulated in industrial processes. Since it is used repeatedly, it should be chemically stable and easy to manufacture.

【0006】以上のように、W/Oエマルションの調製
に使用される界面活性剤には、多くの機能を要求される
ために、実際に用いられているものは比較的限られてい
る。代表的なものとしてソルビタンモノオレート(スパ
ン80、商品名、ICI社製)や本発明で使用するカチ
オン系界面活性剤とは親水基部分が異なる、下記一般式
As described above, the surfactants used in the preparation of W / O emulsions are required to have many functions, and therefore, those actually used are relatively limited. As a typical one, sorbitan monooleate (span 80, trade name, manufactured by ICI) and the cationic surfactant used in the present invention have a hydrophilic group portion different from the following general formula.

【0007】[0007]

【化2】 [Chemical 2]

【0008】(式中、RおよびR′は、互いに同一でも
異なっていてもよく、炭素数8〜20の飽和または不飽
和の炭化水素基を示し、m,nは1〜10の整数を示
し、Xはハロゲン原子を示す。)で示される両性界面活
性剤(特開平1-224038号)等が挙げられるが、抽出効率
および選択性において満足できるものではない。本発明
の目的は乳化液膜型抽出法を使用してコバルトとクロム
を抽出効率および選択性よく分離する方法を提供するこ
とにある。
(In the formula, R and R'may be the same or different from each other and represent a saturated or unsaturated hydrocarbon group having 8 to 20 carbon atoms, and m and n represent integers of 1 to 10). , X represents a halogen atom) (Japanese Patent Laid-Open No. 1-224038) and the like, but the extraction efficiency and selectivity are not satisfactory. An object of the present invention is to provide a method for separating cobalt and chromium with high extraction efficiency and selectivity by using an emulsion liquid film type extraction method.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者らはW/O/W
型液膜を応用した乳化液膜型抽出法において、処理効率
が高く、かつ金属を高選択率で分離できる手法を開発す
べく鋭意研究を行なった結果、特定の構造を有するカチ
オン性界面活性剤を用いることによりコバルトとニッケ
ルを容易に分離できることを見出し、本発明を完成する
に到った。すなわち本発明は、 1)一般式(I)
[Means for Solving the Problems] The present inventors have established W / O / W
As a result of intensive research to develop a method capable of separating metals with high selectivity in an emulsion liquid membrane type extraction method applying a liquid membrane, a cationic surfactant having a specific structure The inventors have found that cobalt and nickel can be easily separated by using, and have completed the present invention. That is, the present invention includes: 1) General formula (I)

【0010】[0010]

【化3】 [Chemical 3]

【0011】(式中、R1 、R2 は互いに同一でも異な
っていてもよく、炭素数12〜22の飽和または不飽和
炭化水素基を表わし、R3 はメチル、エチル、ヒドロキ
シメチルまたはヒドロキシエチル基を表わし、Xはハロ
ゲンを表わす。)で示される少なくとも1種類のカチオ
ン性界面活性剤にて調製された乳化型液膜を使用するこ
とを特徴とするコバルトとニッケルの分離方法、
(In the formula, R 1 and R 2, which may be the same or different, each represents a saturated or unsaturated hydrocarbon group having 12 to 22 carbon atoms, and R 3 is methyl, ethyl, hydroxymethyl or hydroxyethyl. Group, and X represents halogen), and a method for separating cobalt and nickel, characterized by using an emulsion type liquid membrane prepared with at least one cationic surfactant represented by the formula:

【0012】2)金属抽出剤を含む水不溶性相と、金属
イオン濃縮剤を含む水相を、前記1の一般式(I)で示
されるカチオン性界面活性剤の存在下に乳化し、油中水
(W/O)型エマルションを形成した後、該エマルショ
ンを被抽出相であるコバルトイオンおよびニッケルイオ
ンを含む水溶液中に分散し、コバルトイオンを該エマル
ションで抽出してエマルションの水相に濃縮させた後、
該エマルションを分離し、解乳化し、コバルトイオンの
濃縮された水相を水不溶性相から分離することを特徴と
する前記1に記載の分離方法、および 3)一般式(I)中のR1 、R2 が炭素数12以上のア
ルキル基またはアルケニル基であり、R3 がヒドロキシ
メチルまたはヒドロキシエチル基である前記1または2
に記載のコバルトとニッケルの分離方法である。
2) The water-insoluble phase containing the metal extractant and the water phase containing the metal ion condensing agent are emulsified in the presence of the cationic surfactant represented by the above-mentioned general formula (I) to obtain an oil. After forming a water (W / O) type emulsion, the emulsion is dispersed in an aqueous solution containing cobalt ions and nickel ions, which is a phase to be extracted, and the cobalt ions are extracted with the emulsion to be concentrated in the aqueous phase of the emulsion. After
Separation and demulsification of the emulsion, and separation of the cobalt ion-concentrated aqueous phase from the water-insoluble phase, and 3) R 1 in the general formula (I) And R 2 is an alkyl group or an alkenyl group having 12 or more carbon atoms, and R 3 is a hydroxymethyl or hydroxyethyl group.
The method for separating cobalt and nickel described in 1.

【0013】以下、本発明を詳細に説明する。本発明で
使用する一般式(I)で示されるカチオン性界面活性剤
は、グルタミン酸を基本構造とし、2本の疎水性基およ
び親水性基を有するものである。これらの疎水性基はW
/Oエマルションの調製、およびエマルションの安定性
の向上に大きく寄与する。一般式(I)で示されるカチ
オン性界面活性剤は1種類を単独で使用してもよく、ま
た2種以上を同時に使用してもよい。
The present invention will be described in detail below. The cationic surfactant represented by the general formula (I) used in the present invention has a basic structure of glutamic acid and has two hydrophobic groups and two hydrophilic groups. These hydrophobic groups are W
/ O greatly contributes to the preparation of the emulsion and the improvement of the stability of the emulsion. The cationic surfactant represented by the general formula (I) may be used alone or in combination of two or more.

【0014】一般式(I)中、2本の疎水性基に係わる
1 、R2 は、炭素数12〜22の飽和または不飽和炭
化水素基、好ましくは炭素数14〜18のアルキルまた
はアルケニル基である。ここで、R1 およびR2 は、同
じでも異なっていてもよいが、好ましいのは製造し易さ
の点から同一の基である。直鎖の他、分岐した炭化水素
基でもよい。具体的例としては、ドデシル(ラウリ
ル)、トリデシル、テトラデシル(ミリスチリル)、ペ
ンタデシル、ヘキサデシル(セチル)、ヘプタデシル、
オクタデシル(ステアリル)、オレイル基等が挙げられ
る。
In the general formula (I), R 1 and R 2 relating to the two hydrophobic groups are saturated or unsaturated hydrocarbon groups having 12 to 22 carbon atoms, preferably alkyl or alkenyl having 14 to 18 carbon atoms. It is a base. Here, R 1 and R 2 may be the same or different, but the same group is preferable from the viewpoint of easy production. In addition to a straight chain, a branched hydrocarbon group may be used. Specific examples include dodecyl (lauryl), tridecyl, tetradecyl (myristyl), pentadecyl, hexadecyl (cetyl), heptadecyl,
Octadecyl (stearyl), an oleyl group, etc. are mentioned.

【0015】親水性基は、コバルトとニッケルの分離選
択性を向上させるうえで第4級アンモニウム基が最も適
している。また、アンモニウムカチオンの対アニオンで
ある一般式(I)におけるハロゲンXとしては、フッ
素、塩素、臭素、ヨウ素が挙げられるが、塩素および臭
素が好ましい。R3 はメチル基、エチル基、ヒドロキシ
メチル基またはヒドロキシエチル基であるが、メチル基
およびエチル基に比較して、ヒドロキシメチル基および
ヒドロキシエチル基は、抽出処理速度が大きく、選択性
も向上するので好ましい。
As the hydrophilic group, a quaternary ammonium group is most suitable for improving the separation selectivity between cobalt and nickel. Further, examples of the halogen X in the general formula (I) which is the counter anion of the ammonium cation include fluorine, chlorine, bromine and iodine, but chlorine and bromine are preferable. R 3 is a methyl group, an ethyl group, a hydroxymethyl group or a hydroxyethyl group. Compared to the methyl group and the ethyl group, the hydroxymethyl group and the hydroxyethyl group have a high extraction treatment rate and also an improved selectivity. Therefore, it is preferable.

【0016】本発明に使用される界面活性剤はグルタミ
ン酸から誘導される化合物であり、リジッドなグルタミ
ンの立体構造によってもエマルションを構成する液膜の
安定性の向上が図られるものと考えられる。本発明に使
用される界面活性剤はグルタミン酸から公知の方法によ
って、容易に合成することができる。例えば、下記反応
工程式に従って、グルタミン酸を長鎖アルコールによっ
てジエステル化した後、アミノ基をモノクロロ酢酸クロ
リドでアシル化し、続いて第3級アミンにより4級化す
ることによって容易に製造することができる。
The surfactant used in the present invention is a compound derived from glutamic acid, and it is considered that the stability of the liquid film constituting the emulsion can be improved by the three-dimensional structure of rigid glutamine. The surfactant used in the present invention can be easily synthesized from glutamic acid by a known method. For example, it can be easily produced by diesterifying glutamic acid with a long-chain alcohol, acylating an amino group with monochloroacetic acid chloride, and then quaternizing with a tertiary amine according to the following reaction scheme.

【0017】[0017]

【化4】 [Chemical 4]

【0018】W/Oエマルション調製の際に使用される
油相としては、水に均一に溶解しない液体、例えば、脂
肪族炭化水素、芳香族炭化水素、ハロゲン化炭化水素、
具体的には鉱油、パラフィンオイル、灯油、軽油、ナフ
サ、パークロルエチレン、ベンゼン、トルエン、キシレ
ン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン等が挙げられ
る。またこれらの混合物でもかまわない。
The oil phase used in the preparation of the W / O emulsion is a liquid that is not uniformly dissolved in water, for example, aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, halogenated hydrocarbons,
Specific examples include mineral oil, paraffin oil, kerosene, light oil, naphtha, perchlorethylene, benzene, toluene, xylene, hexane, heptane, cyclohexane and the like. Also, a mixture of these may be used.

【0019】これらの油層に、金属抽出用の抽出剤を溶
解する。ここで使用する抽出剤としては、基本的に脂肪
族炭化水素、芳香族炭化水素、ハロゲン化炭化水素に可
溶であるものであればよい。具体的には、2−エチルヘ
キシルホスホン酸−モノ−2−エチルヘキシレート(P
C−88A,商品名,大八化学(株)製)、ビス−
(2,4,4−トリメチルペンチル)ホスフィン酸(C
YANEX272,商品名,三井サイアナミッド(株)
製)、2−ヒドロキシ−5−アルキルベンズアルデヒド
オキシム(LIX860,商品名,Henkel社
製)、2−ヒドロキシ−5−アルキルアセトフェノンオ
キシム(LIX84,商品名,Henkel社製)など
が挙げられる。
An extractant for metal extraction is dissolved in these oil layers. The extractant used here may basically be one that is soluble in aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, and halogenated hydrocarbons. Specifically, 2-ethylhexylphosphonic acid-mono-2-ethylhexylate (P
C-88A, trade name, manufactured by Daihachi Chemical Co., Ltd., bis-
(2,4,4-Trimethylpentyl) phosphinic acid (C
YANEX272, product name, Mitsui Cyanamid Co., Ltd.
Manufactured by Henkel), 2-hydroxy-5-alkylbenzaldehyde oxime (LIX860, trade name, manufactured by Henkel), 2-hydroxy-5-alkylacetophenone oxime (LIX84, trade name, manufactured by Henkel), and the like.

【0020】金属抽出剤はW/Oエマルションの体積を
基準として1〜30000mol/m3 の濃度にて使用される。W
/Oエマルション調製の際に使用される水相は、エマル
ション油相に抽出された金属を逆抽出し、濃縮するため
のものであり、塩酸、硫酸、硝酸などの鉱酸の水溶液が
使用される。鉱酸の濃度は50〜10000 mol/m 3 であ
り、適宜、有機酸、塩等を加えてもかまわない。
The metal extractant is used at a concentration of 1 to 30000 mol / m 3 based on the volume of the W / O emulsion. W
The aqueous phase used for preparing the / O emulsion is for back-extracting and concentrating the metal extracted in the emulsion oil phase, and an aqueous solution of a mineral acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid is used. . The concentration of the mineral acid is 50 to 10,000 mol / m 3 , and an organic acid, salt or the like may be added as appropriate.

【0021】油相と水相の比はW/Oエマルションが安
定に存在しうる範囲で広く変えられるが、通常、油相/
水相=30:70〜95:5(体積比)の範囲である。
W/O型エマルションの調製は、上記油相および水相を
本発明に使用するカチオン系界面活性剤の存在下で高速
撹拌することによって行なわれる。ここで、高速撹拌に
は各種のホモミキサー、乳化機等の使用が可能である。
界面活性剤の濃度は、エマルションの体積を基準にして
1〜100 mol/m3 の範囲であり、より好ましくは5〜
50 mol/m3 の範囲である。
The ratio of the oil phase to the water phase can be widely varied within the range in which the W / O emulsion can be stably present.
Aqueous phase = 30: 70 to 95: 5 (volume ratio).
The W / O type emulsion is prepared by rapidly stirring the above oil phase and water phase in the presence of the cationic surfactant used in the present invention. Here, various homomixers, emulsifiers and the like can be used for high speed stirring.
The concentration of the surfactant is in the range of 1 to 100 mol / m 3 based on the volume of the emulsion, more preferably 5 to
It is in the range of 50 mol / m 3 .

【0022】コバルトとニッケルの抽出、分離は、調製
されたW/O型エマルションをコバルトとニッケルを含
む水溶液に加え、撹拌分散させることにより行なわれ
る。例えば、金属抽出剤に2−ヒドロキシ−5−アルキ
ルアセトフェノンオキシム(LIX860)を用いた場
合、コバルトが抽出、逆抽出されてW/O型エマルショ
ンの内水相に濃縮され、ニッケルは外水相に取り残され
ることになる。W/Oエマルションの添加量は、コバル
トとニッケルの濃度、量によって異なるが、通常、W/
Oエマルション:金属水溶液=1:20〜20:1の範
囲である。
Extraction and separation of cobalt and nickel are carried out by adding the prepared W / O type emulsion to an aqueous solution containing cobalt and nickel and stirring and dispersing. For example, when 2-hydroxy-5-alkylacetophenone oxime (LIX860) is used as the metal extractant, cobalt is extracted and back-extracted to be concentrated in the inner aqueous phase of the W / O emulsion, and nickel is converted to the outer aqueous phase. You will be left behind. The amount of W / O emulsion added varies depending on the concentrations and amounts of cobalt and nickel, but usually W / O
O emulsion: aqueous metal solution = 1: 20 to 20: 1.

【0023】抽出分離が終了後、外水相とW/O型エマ
ルション相に分離させる。分離は比重差を利用して行な
われるが、通常は静置するのみで分離することが出来
る。分離後のエマルションの解乳化は、電圧を印加する
電気的方法、および水中油(O/W)型界面活性剤を添
加する方法が用いられる。前者の場合、印加電圧は直流
でも交流でも効果があり、通常 0.1〜50KVの電圧が
使用される。解乳化後の油相はそのまま次の乳化、抽出
プロセスに連続使用可能である。後者の方法では親水性
親油性バランス(HLB)値で8〜14の界面活性剤が
好ましい。以上の操作により、例えば2−ヒドロキシ−
5−アルキルアセトフェノンオキシム(LIX860)
を使用した場合、外水相にはニッケルが、またW/O型
エマルションの解乳化によって得られた水相にはコバル
トが高い濃度で濃縮される。
After completion of the extraction separation, the external water phase and the W / O type emulsion phase are separated. Separation is carried out by utilizing the difference in specific gravity, but usually it can be separated only by leaving it still. For demulsification of the emulsion after separation, an electrical method of applying a voltage and a method of adding an oil-in-water (O / W) type surfactant are used. In the former case, the applied voltage is effective in either direct current or alternating current, and a voltage of 0.1 to 50 KV is usually used. The oil phase after demulsification can be continuously used for the next emulsification and extraction process as it is. In the latter method, a surfactant having a hydrophilic-lipophilic balance (HLB) value of 8 to 14 is preferable. By the above operation, for example, 2-hydroxy-
5-Alkylacetophenone oxime (LIX860)
When nickel is used, nickel is concentrated in the outer water phase and cobalt is concentrated in the water phase obtained by the demulsification of the W / O type emulsion at a high concentration.

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明によって分離ができるコバルトと
ニッケルは、いわゆる希少金属と称されるものであり、
機能性材料の原料として各方面で活用されているが、供
給面での脆弱さが問題となっているのが現状である。供
給源としては、最近では銅や鉄、ニッケルやコバルト、
クロムを含む、太平洋等深海底に大量に存在するマンガ
ン団塊が注目されている。本発明はこれらの鉱石からの
コバルトとニッケルを高い選択率で、かつ迅速に分離す
る方法として意義の高いものであり、従来の溶媒抽出
法、また従来の乳化液膜法では達成の困難な処理効率の
向上による分離コストの低減等、鉱業分野への寄与は非
常に大きなものがある。
The cobalt and nickel which can be separated according to the present invention are so-called rare metals,
It is used as a raw material for functional materials in various fields, but the current situation is that its supply side is fragile. As a supply source, recently, copper and iron, nickel and cobalt,
Attention has been paid to manganese nodules, which include chromium and are present in large amounts in the deep sea floor such as the Pacific Ocean. The present invention is highly significant as a method for rapidly separating cobalt and nickel from these ores with high selectivity, and is a treatment difficult to achieve by the conventional solvent extraction method and the conventional emulsion liquid film method. Contribution to the mining sector is extremely large, such as reduction of separation cost due to improved efficiency.

【0025】[0025]

【実施例】以下、製造例、実施例および比較例により本
発明をさらに詳細に説明するが、本発明は下記の記載に
より限定されるものではない。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to Production Examples, Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following description.

【0026】製造例1:一般式(I)においてR1 =R
2 =オレイル基,R3 =メチル基のカチオン性界面活性
剤(以下、GEQAと略記する。)の調製
Production Example 1: R 1 = R in the general formula (I)
Preparation of 2 = oleyl group, R 3 = methyl group cationic surfactant (hereinafter abbreviated as GEQA)

【0027】[0027]

【化5】 [Chemical 5]

【0028】グルタミン酸20g(0.136 モル)をトル
エン600mlに溶解し、オレイルアルコール80.9g
(0.299 モル)およびp−トルエンスルホン酸・一水和
物25.4g(0.13モル)を加えディーンスタークトラップ
を取付け、還流下に4時間撹拌してエステル化反応を行
なった。反応液は濃縮後、テトラヒドロフラン(TH
F)1000mlに溶解し、トリエチルアミン41.2g(0.40
8 モル)、クロロ酢酸クロライド18.5g(0.163 モル)
を加え6時間撹拌した。反応後、未溶解物をろ過した後
ろ液を濃縮し、クロロホルム溶液とした後、1N塩酸、
5%重曹水、水にて順次洗浄後、無水硫酸マグネシウム
にて乾燥し、濃縮することにより、ガム状粗アミド体を
得た。粗アミド体は再度THF600mlを用いて溶解
し、その溶液にトリメチルアミン12.0g(0.20モル)を
加え4時間還流した。反応液は濃縮後、クロロホルム溶
液とし1N塩酸水、5%食塩水にて洗浄後、濃縮した。
粗反応物をクロロホルム溶液としたのち、シリカゲルク
ロマトグラフィーにて精製し、標題化合物41.5g(収率
52%)を得た。
20 g (0.136 mol) of glutamic acid was dissolved in 600 ml of toluene, and 80.9 g of oleyl alcohol was dissolved.
(0.299 mol) and p-toluenesulfonic acid monohydrate (25.4 g, 0.13 mol) were added, a Dean Stark trap was attached, and the mixture was stirred under reflux for 4 hours for esterification reaction. The reaction solution is concentrated and then tetrahydrofuran (TH
F) Dissolved in 1000 ml, 41.2 g of triethylamine (0.40
8 mol), chloroacetic acid chloride 18.5 g (0.163 mol)
Was added and stirred for 6 hours. After the reaction, undissolved substances were filtered and the resulting solution was concentrated to give a chloroform solution, and then 1N hydrochloric acid,
The mixture was washed successively with 5% aqueous sodium hydrogen carbonate and water, dried over anhydrous magnesium sulfate, and concentrated to give a gum-like crude amide. The crude amide compound was dissolved again using 600 ml of THF, 12.0 g (0.20 mol) of trimethylamine was added to the solution, and the mixture was refluxed for 4 hours. The reaction solution was concentrated, made into a chloroform solution, washed with 1N hydrochloric acid solution and 5% saline solution, and then concentrated.
The crude reaction product was made into a chloroform solution and then purified by silica gel chromatography to obtain 41.5 g (yield 52%) of the title compound.

【0029】 IR(neat) 1730cm-1(エステル),1650cm-1(アミ
ド)。
[0029] IR (neat) 1730cm -1 (ester), 1650 cm -1 (amide).

【0030】製造例2:一般式(I)においてR1 =R
2 =オレイル基,R3 =ヒドロキシエチル基のカチオン
性界面活性剤(以下、GEQA−OHと略記する。)の
調製
Production Example 2: R 1 = R in the general formula (I)
Preparation of 2 = oleyl group, R 3 = hydroxyethyl group cationic surfactant (hereinafter abbreviated as GEQA-OH)

【0031】[0031]

【化6】 [Chemical 6]

【0032】製造例1と同様にして製造した粗アミド体
50gをTHF300mlにて溶解させ、この溶液にジ
メチルアミノエタノール7.0 gを加え6時間還流した。
反応後、製造例1と同様の精製操作を行ない、標題化合
物35gを得た。
50 g of the crude amide compound produced in the same manner as in Production Example 1 was dissolved in 300 ml of THF, 7.0 g of dimethylaminoethanol was added to this solution, and the mixture was refluxed for 6 hours.
After the reaction, the same purification operation as in Production Example 1 was performed to obtain 35 g of the title compound.

【0033】 IR(neat) 3350cm-1(水酸基),1735cm-1(エステ
ル),1650cm-1(アミド)。
[0033] IR (neat) 3350cm-1 (hydroxyl), 1735 cm -1 (ester), 1650 cm -1 (amide).

【0034】製造例3:下記式Production Example 3: The following formula

【0035】[0035]

【化7】 [Chemical 7]

【0036】で示されるカチオン性界面活性剤(以下、
GEと略記する。)の調製 グルタミン酸20g、オレイルアルコール80g、p−
トルエンスルホン酸・一水和物40g(0.21モル)およ
びトルエン600mlを混合し、ディーンスタークトラ
ップを用い5時間還流した。反応後トルエンを留去し、
残査をエーテルに溶解して5%重曹水にて3回洗浄後濃
縮し、少量の塩酸を加え、アセトンにて再結晶しグルタ
ミン酸ジエステルの塩酸塩を78.1g(収率76%)得
た。前記塩酸塩64g(0.1 モル)とグルコノ−δ−ラ
クトン19.5g(0.11モル)をエタノール800mlに溶
解させ、2時間加熱還流した。反応後濃縮し、残査をア
セトンにて再結晶し、標題化合物を得た。 融点:73〜75℃; IR(nujol ):1710cm-1(エステル),1640cm-1(ア
ミド)。
A cationic surfactant represented by
Abbreviated as GE. ) Preparation of glutamic acid 20 g, oleyl alcohol 80 g, p-
40 g (0.21 mol) of toluenesulfonic acid monohydrate and 600 ml of toluene were mixed and refluxed for 5 hours using a Dean Stark trap. After the reaction, toluene is distilled off,
The residue was dissolved in ether, washed with 5% aqueous sodium hydrogen carbonate three times and then concentrated. A small amount of hydrochloric acid was added and recrystallized with acetone to obtain 78.1 g (yield: 76%) of hydrochloride of glutamic acid diester. 64 g (0.1 mol) of the hydrochloride and 19.5 g (0.11 mol) of glucono-δ-lactone were dissolved in 800 ml of ethanol and heated under reflux for 2 hours. After the reaction, the mixture was concentrated, and the residue was recrystallized from acetone to obtain the title compound. Melting point: 73 to 75 ° C; IR (nujol): 1710 cm -1 (ester), 1640 cm -1 (amide).

【0037】実施例1 n−ヘプタンにLIX860を50 mol/m3 、製造例1
にて得たカチオン性界面活性剤GEQAを20 mol/m3
の濃度で溶解して有機相を調製したのち、1N硫酸水5
0mlと前記有機相50mlを超音波照射乳化装置にて
乳化し、W/Oエマルションを調製した。試験液として
は0.1 N酢酸および 0.1N酢酸ナトリウムによってpH
を5.5 に調整した溶液に、コバルトイオン(Co2+)お
よびニッケルイオン(Ni2+)を各10 mol/m3 の濃度
に配合したものを用いた。
Example 1 50 mol / m 3 of LIX860 in n-heptane, Production Example 1
20 mol / m 3 of the cationic surfactant GEQA obtained in
After preparing the organic phase by dissolving it at a concentration of
0 ml and 50 ml of the organic phase were emulsified by an ultrasonic irradiation emulsifying device to prepare a W / O emulsion. The test solution is pH adjusted with 0.1 N acetic acid and 0.1 N sodium acetate.
A solution of cobalt ion (Co 2+ ) and nickel ion (Ni 2+ ) mixed at a concentration of 10 mol / m 3 was used in a solution adjusted to 5.5.

【0038】この試験液700mlに前述のW/Oエマ
ルション100mlを加え、30℃に保ちながら300
rpmの速度で撹拌を行なった。撹拌開始から3分、5
分、10分、20分、30分後にサンプリングし、外水
相およびエマルション内水相に含まれるコバルトおよび
ニッケルの濃度を原子吸光法により定量し、外水相から
エマルション内水相にどの程度抽出されたかを示す抽出
率を算定した。ニッケルとコバルトの抽出率を経時的に
求めた結果を図1に示す。図1からコバルトの抽出率が
ニッケルに比較して非常に高く、コバルトが選択的に抽
出されていることがわかる。
To 700 ml of this test solution, 100 ml of the above W / O emulsion was added, and the temperature was maintained at 30 ° C.
Agitation was performed at a speed of rpm. 3 minutes from the start of stirring, 5
Minutes, 10 minutes, 20 minutes, and 30 minutes later, the concentrations of cobalt and nickel contained in the outer water phase and the emulsion inner water phase are quantified by atomic absorption spectrometry, and the extent of extraction from the outer water phase to the emulsion inner water phase The extraction rate indicating whether or not it was calculated was calculated. The results of the extraction ratios of nickel and cobalt over time are shown in FIG. It can be seen from FIG. 1 that the extraction rate of cobalt is much higher than that of nickel, and cobalt is selectively extracted.

【0039】比較例1 界面活性剤としてソルビタンモノオレート(スパン8
0,商品名,ICI社製)、製造例3で得たGEおよび
特開平1-224038号に記載の下記式
Comparative Example 1 Sorbitan monooleate (span 8
No. 0, trade name, manufactured by ICI), GE obtained in Production Example 3 and the following formula described in JP-A 1-224038.

【0040】[0040]

【化8】 [Chemical 8]

【0041】で示される両性界面活性剤(GEQAP
A)を用い、実施例1と同様の操作で分離実験を行ない
ニッケルおよびコバルトの抽出率を算定した。結果を図
1に示す。本発明のGEQAを使用した場合のほうが、
界面活性剤としてGEおよびGEQAPAを使用した場
合よりも抽出速度および選択性の両方の点で優れている
ことがわかる。スパン80を用いた場合は抽出速度、選
択性共GEQAPA以下であった。
The amphoteric surfactant represented by (GEQAP
Using A), a separation experiment was performed in the same manner as in Example 1 to calculate the extraction rates of nickel and cobalt. The results are shown in Fig. 1. When the GEQA of the present invention is used,
It can be seen that it is superior in both extraction rate and selectivity to using GE and GEQAPA as surfactants. When the span 80 was used, the extraction rate and selectivity were both below GEQAPA.

【0042】実施例2 製造例2で得た界面活性剤GEQA−OHを用い、実施
例1と同一条件にて分離実験を行なった。結果を図2示
す。GEQA−OHを用いた場合には、GEQAを用い
たときよりも抽出速度および選択性の点で優れているこ
とが確認され、界面活性剤の親水基の構造が分離に大き
く影響を与えるていることが明らかとなった。
Example 2 Using the surfactant GEQA-OH obtained in Production Example 2, a separation experiment was conducted under the same conditions as in Example 1. The results are shown in Figure 2. It was confirmed that the use of GEQA-OH was superior to the use of GEQA in terms of extraction rate and selectivity, and the structure of the hydrophilic group of the surfactant greatly affects the separation. It became clear.

【0043】[0043]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 実施例1および比較例1におけるニッケルお
よびコバルトの抽出率の経時変化を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing changes over time in the extraction rates of nickel and cobalt in Example 1 and Comparative Example 1.

【図2】 実施例2におけるニッケルおよびコバルトの
抽出率の経時変化を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a change with time of an extraction rate of nickel and cobalt in Example 2.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坪井 彦忠 千葉県茂原市東郷1900番地 三井サイアナ ミッド株式会社内 (72)発明者 長尾 繁光 千葉県茂原市東郷1900番地 三井サイアナ ミッド株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hikotada Tsuboi, 1900 Togo, Mobara-shi, Chiba Mitsui Saiana Mid Co., Ltd. (72) Inventor Shigemitsu Nagao 1900, Togo, Mobara-shi, Chiba Mitsui Siana Mid Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一般式(I) 【化1】 (式中、R1 およびR2 は互いに同一でも異なっていて
もよく、炭素数12〜22の飽和または不飽和炭化水素
基を表わし、R3 はメチル、エチル、ヒドロキシメチル
またはヒドロキシエチル基を表わし、Xはハロゲンを表
わす。)で示される少なくとも1種類のカチオン性界面
活性剤にて調製した乳化型液膜を使用することを特徴と
するコバルトとニッケルの分離方法。
1. A compound represented by the general formula (I): (In the formula, R 1 and R 2, which may be the same or different, each represents a saturated or unsaturated hydrocarbon group having 12 to 22 carbon atoms, and R 3 represents a methyl, ethyl, hydroxymethyl or hydroxyethyl group. , X represents halogen), and a method for separating cobalt and nickel, characterized in that an emulsion type liquid membrane prepared with at least one kind of cationic surfactant represented by the formula (1) is used.
【請求項2】 金属抽出剤を含む水不溶性相と、金属イ
オン濃縮剤を含む水相を、請求項1に記載の一般式
(I)で示されるカチオン性界面活性剤の存在下に乳化
し、油中水(W/O)型エマルションを形成した後、該
エマルションを被抽出相であるコバルトイオンおよびニ
ッケルイオンを含む水溶液中に分散し、コバルトイオン
を該エマルションで抽出してエマルションの内水相に濃
縮させた後、該エマルションを分離し、解乳化し、コバ
ルトイオンの濃縮された水相を水不溶性相から分離する
ことを特徴とする請求項1に記載の分離方法。
2. An aqueous insoluble phase containing a metal extractant and an aqueous phase containing a metal ion concentrating agent are emulsified in the presence of the cationic surfactant represented by the general formula (I) according to claim 1. After forming a water-in-oil (W / O) emulsion, the emulsion is dispersed in an aqueous solution containing cobalt ions and nickel ions, which is a phase to be extracted, and the cobalt ions are extracted with the emulsion to obtain the inner water of the emulsion. The method according to claim 1, characterized in that the emulsion is separated, demulsified, and the aqueous phase enriched with cobalt ions is separated from the water-insoluble phase after being concentrated into a phase.
【請求項3】 一般式(I)中のR1 、R2 が炭素数1
2〜22のアルキル基またはアルケニル基であり、R3
がヒドロキシメチルまたはヒドロキシエチル基である請
求項1または2に記載の分離方法。
3. R 1 and R 2 in the general formula (I) have 1 carbon atoms.
2 to 22 alkyl or alkenyl groups, R 3
The separation method according to claim 1 or 2, wherein is a hydroxymethyl or hydroxyethyl group.
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