JPS61270216A - 希土類金属イオンの分別回収方法 - Google Patents

希土類金属イオンの分別回収方法

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JPS61270216A
JPS61270216A JP60113920A JP11392085A JPS61270216A JP S61270216 A JPS61270216 A JP S61270216A JP 60113920 A JP60113920 A JP 60113920A JP 11392085 A JP11392085 A JP 11392085A JP S61270216 A JPS61270216 A JP S61270216A
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JP
Japan
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rare earth
ions
earth metal
metal ion
ion
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JP60113920A
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English (en)
Inventor
Toshishige Suzuki
敏重 鈴木
Toshiro Yokoyama
敏郎 横山
Tetsuo Kimura
哲雄 木村
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はキレート樹脂を用いた希土類金属イオンの分別
回収方法に関し、さ9に詳しくは、多座配位子としてN
、N、NUN’−テトラホスホノメチル−ジエチレント
リアミン残基を結合して成るキレ−)樹脂を用い、コバ
ルト (■)イオン、ニッケル(I)イオン、亜鉛(I
)イオン、アルミニウム(III)イオンなどの共存金
属イオンの中から、サマリウム(III)イオン、ユー
ロピウム(I)イオンなどの該希土類金属イオンを選択
的に吸着分離することにより、鉱工業の素材として重要
な希土類金属を効果的に分別回収する方法に関するもの
である。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
近年、サマリウムやユーロピウムなどの希土類金属単体
は、永久磁石や赤色蛍光体など、電子産業を支える重要
な原料金属として注目されており、急速な需要の増大に
伴い、これらの金属の安定した供給が不可欠になってき
ている。
この希土類金属はモナザイF鉱石、バストネサイト鉱石
およびゼノタイム鉱石中に全希土酸化物として50〜7
0%含まれている。これらの鉱石中には、希土類元素と
ともに、他の金属元素も多量に共存しているため、あら
かじめこれらを分離する技術が必要である。また、特定
の希土類元素を単独に用いる場合には、混合希土を各成
分元素に分別する必要があるが、希土類元素は、その化
学的性質が相互に類似しているため、それぞれを分別す
るには、きわめて困難な操作を必要とする。それゆえ特
定の希土類元素を供給するため、一度使用された含希土
スクラップ、合金クズなどの産業廃棄物からの回収再生
が重要視されてきている。
この場合も多種の共存金属の中から、該希土類金属を選
択的に分別回収する技術が必要となる。
従来、混合金属イオン溶液の中から、希土類金属イオン
を分離する方法には、沈殿法、アμキpリン酸等を用い
る溶媒抽出法、およびイオン交換樹脂法などが知られて
いる。しかしながら、沈殿分離法では良好な殿物の生成
とその処理方法に問題がある。さらに溶液中の共存成分
が共沈する場合もある。溶媒抽出法では、大量の有機溶
媒や、抽出試薬を必要とし、しかもこれら溶媒や試薬の
流出による水の汚染などの問題がある。またイオン交換
樹脂法では、金属イオンに対する選択性に乏しく、吸着
した金属イオンの溶離には特殊な試薬を必要とするなど
の問題がある。
このような現状から、最近では取り扱いが容易で、再生
により繰り返し使用でき、その上特殊な試薬を必要とし
ないなど実用上の利点の多いキレート樹脂による分離法
が注目されている。
ところで、分子内にアミノ基とホスホン酸基を併せもつ
アミノアルキルホスホン酸はサマリウム(l[)イオン
、ユーロピウム(III)イオンなどの一連の希土類金
属(I)イオンと極めて安定な錯体を形成することが知
られており、したがって、このものはキレート樹脂にお
けるキレート形成基として整ましいものである。
このようなアミノアルキルホスホン酸基を含むで示され
るようなアミノメチルホスホン酸残基を架橋ポリスチレ
ン樹脂に導入したキレート樹脂(特開昭51−3568
4 )が知られている。しかしながら、上記キレート樹
脂におけるキレート形成基であるアミノメチルホスホン
酸残基は下式で示されるN、N、N:N’−テトラホス
ホノメチル−エチレンジアミンと比べて、金属イオンと
結合する部位が少なく、生成する錯体の安定度は劣る。
したがって、希土類金属(III)イオンの選択吸着に
用いるキレート樹脂としては、 N、N、N;N’−テ
トラホスホノメチルエチレンジアミンと類似した多座配
位子を含むものが望ましい。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記の問題点を解消し、操作が簡便で
工業的に利用しうる希土類金属の分別回収方法として、
該希土類金属イオンと安定に錯体を形成し、しかも吸着
量の大きなキレート樹脂を用いて、コバルト(I[)イ
オン、ニッケル(I)イオンなどの共存金属イオン溶液
中から、該希土類金属(I[)イオンを選択的に吸着分
離することにより、希土類金属を効率よく、かつ高純度
で分別回収する方法を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明の希土類金属(I[)イオンの分別回収方法は、
キレート性多座配位子であるN、N、NSN’−テトラ
ホスホノメチルジエチレントリアミン残基を結合して成
るキレート樹脂を使用することを特徴とするものである
本発明において用いられるキレート樹脂の母体について
は、アミノ基と反応する活性官能基を有するものであれ
ば特に制限はないが、好ましくはクロロメチル化したゲ
ル型またはマクロボーラス型(多孔質)の架橋ポリスチ
レンが最適である。
この樹脂母体への前記キレート性多座配位子の導入につ
いては、例えば次の反応式で示されるように、まずクロ
ロメチル化した架橋ポリスチレン(1)とジエチレント
リアミン−N、N’−ビスサリチリデンイミナト(2)
(シッフ塩基型縮合物)との反応により該シッフ塩基を
その第二級アミノ基を介してポリスチレン樹脂に結合し
、キレート樹脂(3)に誘導したのち、塩酸を用いて加
水分解してジエチレントリアミンをその第二級アミノ基
を介してペンダント型に含むキレート樹脂(4)吹いで
、塩酸酸性下においてキレート樹脂(4)と亜リン酸及
びホルマリンを反応させることにより、該キレート樹脂
(4)の第一級アミノ基部がホスホノメチル化されたキ
レート樹脂(5)が得このようにして得られたキレート
樹脂(5)はキレート形成に優利な多座配位子を持ち、
希土類金属(Il[)イオンを安定に吸着することがで
きる。
本発明で用いるキレート樹脂(5)は、pH1〜7の酸
性溶液中でサマリウム(l[)イオン、ユーロピウム(
■)イオン、およびセリウム(■)イオンのような希土
類金属(III)イオンを良好に吸着スる。一方、コバ
ルト(I)イオン、ニッケ*(II)イオン、亜鉛(I
)イオンおよびアルミニウム(n[)イオンなどの各金
属イオンはpH(3,0の領域では該キレート樹脂(5
)にあまり吸着されない。したがって該キレート樹脂(
5)を用い、pHを1.0〜3.0の領域に制御するこ
とにより、コバルト(I)イオンなどの前記金属イオン
が共存する溶液中から、サマリウム(1)イオン、ユー
ロピウム(I)イオンなどの希土類金属(l[)イオン
を選択的に吸着することが可能となる。さらに、このキ
レート樹脂(5)は樹脂母体の違いにもよるが、おおむ
ね樹脂1 kg当り901CO,6mmol)のサマリ
ウムやユーロピウムを吸着スることができる。
前記キレート樹脂(5)を用いて、サマリウム(I)イ
オンやユーロピウム(■)イオンなどの希土類金属(l
[)イオンを選択的に吸着する方法としては、カラム法
とバッチ法との2種に大別できるが、操作が簡便である
ことや、処理能力の点からもカラム法が整ましい。この
カラム法によるサマリウム(III)イオンやユーロピ
ウム(III)イオンなどの希土類金属(Il[)イオ
ン及び他の金属イオンを含む混合金属イオン溶液中より
、該希土類金11. CM)イオンを選択的に分別回収
する方法は以下の工程からなる。(1)該キレート樹脂
(5)を充填したカラムに、あらかじめpHを1.0〜
3.0に調整した混合金属イオン溶液を通液することに
より、該希土類金属(I[)イオンのみを選択的に吸着
し、他の金属イオンをカラムより漏出する工程。(2)
該希土類金属イオンを選択的に吸着したカラムより、該
希土類金属(I[)イオンを溶離回収するとともに、キ
レート樹脂を再生する工程である。以上の工程により該
希土類金属(■)イオンの選択的分別回収が良好に達成
される。
該混合金属イオン溶液のpHは前記範囲が最適でありp
H1,0以下では希土類金属(I)イオンの吸着量が低
下し、p H3,0を超えると他の金属イオンとの分離
効率か低下する。また通液の際の速度は、空間速度で1
〜10hr、好ましくは3〜7hr  の範囲が整まし
い。キレート樹脂相に吸着された該希土類金属(II[
)イオンは、エチレンジアミン−N、N、N;N′−四
酢酸(EDTA)の溶液をカラムに通液することにより
、容易に濃縮液として回収される。その際EDTA溶液
の濃度は5〜10%、pHは6.0〜8.0が望ましい
なお、該キレート樹脂(5)は10数回の再生、繰り返
し使用後も、吸着能力は何ら低下することがない。
〔発明の効果〕
本発明によれば、多座配位子として、N、N、NりN′
−テトラホスホノメチμmジエチレントリアミン残基を
結合して成るキレート樹脂を用いて、コバルト(I)イ
オン、ニッケ/I/(1F)イオンなどの共存金属イオ
ンの中から、サマリウム(I)イオンやユーロピウム(
Ill)イオンなどの希土類金属(I[)イオンを選択
的に吸着分離することにより、電子産業等の素材として
重要な希土類金属を他の共存金属の中から効果的に分別
回収することができる。
〔発明の実施例〕
次に実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。
なお、実施例において用いるキレート樹脂(5)は、多
孔質なスチレン−10%−ジビニルベンゼン共重合体の
ビーズ(60〜100メツシユ、比表面積7.3 m2
/f 、平均細孔720人)で、1g当り約1.3mm
oLのN、 N、N: N’−テトラホスホノメチル−
ジエチレントリアミン残基を有するものである。
実施例1 サマリウム(1)イオン、ユーロピウム(I)イオン、
及びセリウム(1)イオンをそれぞれ含有する濃度1m
M溶液100耐中に、100qのキレート樹脂(5)を
加え、所定のp)Iに調整し室温で12時間振とうした
のち、溶液中に残留する金属イオン濃度を測定し、該樹
脂1f当りに吸着された金属イオンの量とpHの関係を
求めた。その結果を第1図にグラフで示す。第1図にお
いて横軸は溶液のpHを、縦軸は金属イオンの吸着量(
樹脂1f当りに吸着された金属イオンのミリモル数)を
表わす。希土類(I)イオン相互間の吸着特性の差は小
さい。
実施例2 コバルト(I[)イオン、ニッケyv (II)イオン
、亜鉛(I)イオンをそれぞれ含有する金属イオン溶液
を用い、実施例1と同様の方法で該樹脂11当りに吸着
された金属イオンの量とpHの関係を求めた。その結果
を第2図にグラフで示す。第2図においても横軸は溶液
のpHを、縦軸は金属イオン吸着量を表わし、実線はコ
バルト(■)イオン、破線はニッケ/I/(II)イオ
ン、点線は亜鉛(II)イオンである。第1図及び第2
図から分るように、該キレート樹脂(5)はpH1,O
〜3.0の領域では希土類金属(I)イオンを良好に吸
着するが、pH’<2.0ではコバμ) (1)イオン
やニッケル(I)イオンなどはほとんど吸着しない。
実施例3 2gのキレート樹脂(5)(膨潤体積4mZ)を内径1
CMのカラムに充填し、これに1.8mMのサマリウム
(III)イオンと22.4 mMのコバルト(I)イ
オンを含む水溶液を、pH1,5に調整し、流速20g
1/時間にて通液した。カラムからの漏出液を10g1
ずつ分取し、漏出液中の金属イオンの量を測定し、各金
属イオンの漏出曲線を求めた。その結果を第3図にグラ
フで示す。第3図において横軸は漏出液量を、縦軸は漏
出液中の金属イオン濃度と供給液中の金属イオン濃度と
の比を表わし、実線はコバルト(I)イオン、破線はサ
マリウム(■)イオンである。この図から分るように、
このpH条件下ではサマリウム(I)イオンはキレート
樹脂相に選択的に吸着され、コバル)(I)イオンは吸
着されずにカラムからただちに漏出する。
マタサマリウム(I)イオンはキレート樹脂の飽和吸着
量に近づくと漏出し始める。この時点で通液を止め、カ
ラムを水洗した。金属イオン溶液の通液量は420 t
ttlであった。
なお、同様の操作により、他の希土類金属(III)イ
オンとニッケzL/(II’)イオンJ鉛(I)イオン
、またはアルミニウム(1)イオンを含有する混合金属
イオン溶液中の該希土類金属(III)イオンを選択的
に吸着分離することが可能である。
実施例4 実施例3においてサマリウム(III)イオンを吸着し
たカラムに50I7の5%EDTA溶液(pH7,0)
を12,5stt/時間の流速で通液した。吸着された
サマリウム(I)イオンは樹脂相から溶出され、約10
倍に濃縮されて回収された。この溶出液中に含まれるコ
バルト(I)イオンはサマリウム(I[[)イオンの1
%以下であった。従ってサマリウムイオンはコバルトイ
オンの約2000倍の分離効率でキレート樹脂に濃縮さ
れたことになる。
本工程において樹脂は再生され、水洗後繰り返し使用す
ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明に係るキレート樹脂を用いた
場合における溶液のpHと希土類金属(■)イオン吸着
量、及び希土類金属(Il[)イオン以外の他の金属イ
オン吸着量をそれぞれ示すグラフである。第3図は本発
明に係るキレート樹脂を用いた場合におけるサマ、リウ
ム(I[)イオンとコバルト(■)イオンとの分離状態
の一例を示すグラフである。 特許出願人  工業技術院長  等々力   達指定代
理人  工業技術院東北工業技術試験赫長′角   清
°愛。 ’z ノ 1j≧:1 H

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 多座配位子として下式 ▲数式、化学式、表等があります▼ で示されるN,N,N′,N′−テトラホスホノメチル
    −ジエチレントリアミン残基を結合して成るキレート樹
    脂を用い、希土類金属イオンと他の重金属イオンとを含
    有する混合金属イオン溶液中の該希土類金属イオンを選
    択的に吸着分離することを特徴とする希土類金属イオン
    の分別回収方法。
JP60113920A 1985-05-27 1985-05-27 希土類金属イオンの分別回収方法 Pending JPS61270216A (ja)

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