JPWO2015083292A1 - Rare earth ion separation method and separation apparatus - Google Patents
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Abstract
ネオジムイオンとディスプロシウムイオンを容易に分離する方法及び装置を提供する。ネオジウムイオンとディスプロシウムイオンを含む水溶液にこれらイオンと錯体を形成する有機分子を加えて錯体を形成し、ネオジムイオンとディスプロシウムイオン錯体の双極子能率の違いを利用して、これらイオン錯体を液体クロマトグラフィーにより分離する。有機分子には、エチレンジアミンテトラエチルアミン、エチレンジアミンテトラエタノール、エチレンジアミン4酢酸、エチレンジアミン4酢酸アミドを用いる。液体クロマトグラフィーは、シリカゲルを固定相、水または水とアセトンの混合溶媒を移動相として用い、カラムクロマトグラフィーまたは薄層クロマトグラフィーにより行う。A method and apparatus for easily separating neodymium ions and dysprosium ions are provided. An organic molecule that forms a complex with these ions is added to an aqueous solution containing neodymium ions and dysprosium ions to form a complex. Are separated by liquid chromatography. As the organic molecule, ethylenediaminetetraethylamine, ethylenediaminetetraethanol, ethylenediaminetetraacetic acid, ethylenediaminetetraacetamide is used. Liquid chromatography is performed by column chromatography or thin layer chromatography using silica gel as a stationary phase and water or a mixed solvent of water and acetone as a mobile phase.
Description
本発明は、希土類元素であるネオジムとディスプロシウムを分離する分離方法及び分離装置に関する。 The present invention relates to a separation method and a separation apparatus for separating neodymium and dysprosium, which are rare earth elements.
近年、モータの高性能化、小型化に伴い、ネオジム磁石の需要が増えている。ネオジム磁石は、Nd2Fe14Bの組成を持つ極めて強い磁石であり、小型化・薄膜化が容易であることから、ハードディスク装置のモータ、ハイブリッド自動車のモータ等への応用が進んでおり、需要が増えている。In recent years, the demand for neodymium magnets has increased as motor performance and size have decreased. Neodymium magnets are extremely strong magnets with the composition of Nd 2 Fe 14 B, and because they are easy to downsize and thin, they are being applied to hard disk drive motors, hybrid vehicle motors, etc. Is increasing.
ネオジム磁石は強力な磁石であるが、高温において保磁力が低下する欠点がある。ネオジム磁石の保磁力発現機構は、現在、必ずしも明らかにされているわけではないが、経験的に磁気異方性が高いディスプロシウムDyをネオジム磁石に数〜10数%添加すると、高温における保磁力の低下を抑制できることがわかっている。しかし、Dyは希少元素であり、また産出地が地域的に偏在していることから、その安定確保が課題となっており、現在ネオジム磁石に添加するDy量を減らしつつ磁石の保磁力を維持する技術、ならびにネオジム磁石に添加されたDyをリサイクルする技術の開発が進められている。
ネオジム磁石に添加されたDyをリサイクルするには、ネオジウム磁石に含まれるNdとDyを分離する必要がある。しかし、NdとDyは同じランタノイド系列の元素であり、化学的な性質が類似しており相互に分離することは困難である。Neodymium magnets are powerful magnets, but have the disadvantage that their coercivity decreases at high temperatures. The coercive force generation mechanism of neodymium magnets is not necessarily clarified at present, but empirically high dysprosium Dy with high magnetic anisotropy is added to neodymium magnets at several to several tens percent to maintain coercivity at high temperatures. It has been found that the decrease in magnetic force can be suppressed. However, since Dy is a rare element and the production area is unevenly distributed, securing its stability is an issue, and the coercivity of the magnet is maintained while reducing the amount of Dy added to the neodymium magnet. Technology to recycle Dy added to neodymium magnets is being developed.
In order to recycle Dy added to the neodymium magnet, it is necessary to separate Nd and Dy contained in the neodymium magnet. However, Nd and Dy are elements of the same lanthanoid series, which have similar chemical properties and are difficult to separate from each other.
現在までに知られているNdとDyの分離方法としては、物理化学的方法、生物学的方法、及び化学的方法がある。 The separation methods of Nd and Dy known so far include a physicochemical method, a biological method, and a chemical method.
物理化学的方法は、NdとDyあるいはそれらの化合物の物理化学的性質の違いを利用してNdとDyを分離する方法である。物理化学的方法には、溶媒抽出法、イオン交換樹脂法、イオントラップ法が知られている。溶媒抽出法は、混和しない2種類の溶媒間でNd及びDyの有機分子錯体が異なる濃度で分配することを利用してNdとDyを分離する方法である。溶媒抽出法に関しては、非特許文献1、特許文献1および2がある。
The physicochemical method is a method of separating Nd and Dy by utilizing the difference in physicochemical properties of Nd and Dy or their compounds. As the physicochemical method, a solvent extraction method, an ion exchange resin method, and an ion trap method are known. The solvent extraction method is a method for separating Nd and Dy by utilizing the distribution of organic molecular complexes of Nd and Dy at different concentrations between two immiscible solvents. Regarding solvent extraction methods, there are
イオン交換樹脂法は、陽イオンを吸着する陽イオン交換樹脂を充填したカラムにNd及びDyイオンを含む水溶液を通液した後、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)などの錯形成分子の溶液を上記カラムに通し、陽イオン交換樹脂に吸着したNd及びDyイオンを溶解展開させ、これらイオンを分離させる方法である。イオン交換樹脂法では、陽イオン交換樹脂に吸着されたNd及びDyイオンの有機分子に対する錯形成能力が異なることを利用して、これらのイオンを分離する。イオン交換樹脂法に関しては、特許文献3がある。
In the ion exchange resin method, an aqueous solution containing Nd and Dy ions is passed through a column packed with a cation exchange resin that adsorbs cations, and then a solution of complex-forming molecules such as ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) is applied to the column. In this method, Nd and Dy ions adsorbed on the cation exchange resin are dissolved and developed, and these ions are separated. In the ion exchange resin method, these ions are separated by utilizing the fact that Nd and Dy ions adsorbed on the cation exchange resin have different complexing ability with respect to organic molecules. As for the ion exchange resin method, there is
イオントラップ法は、アミン系の側鎖を有する高分子が、Dyイオンを選択的にトラップする性質を有することを利用して、Nd及びDyイオンを分離する方法である。イオントラップによる方法に関しては、特許文献4がある。
生物学的方法としては、特許文献5がある。この方法は、Dyを選択的に凝集する細菌を培養育成し、NdとDyを含む溶液を細菌の培地に加えてDyを選択的に細菌の内部に凝集させる方法である。The ion trap method is a method for separating Nd and Dy ions by utilizing the property that a polymer having an amine-based side chain selectively traps Dy ions. There is
There is
また、Nd及びDyの分離については述べられていないが、ランタノイドイオンを分離する化学的方法として、特許文献6がある。この方法は、ランタノイドイオンと環状有機分子の錯体をサリチル酸アルデヒドとアセトニトリル溶媒中で反応させた場合の生成物がイオンの種類により異なり、生成物の溶媒への溶解度がイオンの種類により異なることを利用して、ランタノイドイオンを分離する方法である。 Although the separation of Nd and Dy is not described, there is Patent Document 6 as a chemical method for separating lanthanoid ions. This method utilizes the fact that when a complex of a lanthanoid ion and a cyclic organic molecule is reacted in a salicylic aldehyde and acetonitrile solvent, the product varies depending on the type of ion, and the solubility of the product in the solvent varies depending on the type of ion. Thus, this is a method for separating lanthanoid ions.
このように、Nd及びDyの分離に関して、各種の方法が提案されている。しかし、物理化学的方法のうち、溶媒抽出法及びイオン交換樹脂法は大量の溶媒を必要とする。大量の溶媒を必要とするこれらの手法は、環境保護の観点から望ましくない。 Thus, various methods have been proposed for the separation of Nd and Dy. However, among the physicochemical methods, the solvent extraction method and the ion exchange resin method require a large amount of solvent. These approaches requiring large amounts of solvent are undesirable from an environmental protection standpoint.
一方、イオントラップの方法は大量の溶媒は必要としないが、イオンの分離に時間を要する欠点がある。生物学的方法を用いる特許文献5の方法は、大量の溶媒を必要とせず環境負荷が小さいが、Dyを分離する細菌を培養する培地の整備を必要とし、また、生物学的なプロセスであるため、イオンの分離に時間がかかる欠点がある。化学的方法を用いる特許文献6の方法は、結晶化のプロセスを含むため、Nd及びDyの分離を迅速に行うには不向きである。このように、従来技術では、大量のNd及びDyを迅速かつ簡便に分離することは困難であった。
On the other hand, the ion trap method does not require a large amount of solvent, but has a drawback that it takes time to separate ions. The method of
本発明は、NdおよびDyイオンを容易かつ迅速に分離することを目的とする。 The object of the present invention is to easily and quickly separate Nd and Dy ions.
物理化学的手法を用いる従来の技術は、NdとDyのわずかな物理化学的性質の差を利用するため、大量の溶媒を必要とし、イオントラップの方法は大量の溶媒を必要としないがイオンの分離に時間を要するという欠点があった。また、生物学的な方法及び化学的方法も同様に、イオンの分離に時間を要するという欠点があった。 Traditional techniques using physicochemical techniques take advantage of the slight difference in physicochemical properties of Nd and Dy, which requires a large amount of solvent, and the ion trap method does not require a large amount of solvent, but the ion There was a drawback that it took time to separate. Similarly, biological methods and chemical methods have the drawback of requiring time to separate ions.
Nd及びDyの物理化学的な性質の差をなんらかの形で増幅することができれば、物理化学的方法においても大量の溶媒を用いることなく、NdとDyの分離を行うことができると考えられる。発明者は、この観点から、各種有機分子とNd+3及びDy+3イオンの錯体の物理化学的性質の違いについて分子軌道計算による検討を行った結果、特定の有機分子とNdとDyイオンの錯体の水溶液中での双極子能率がイオンの種類により大きく異なることを見出した。If the difference between the physicochemical properties of Nd and Dy can be amplified in some form, it is considered that separation of Nd and Dy can be performed without using a large amount of solvent in the physicochemical method. From this point of view, the inventor conducted a molecular orbital calculation on the differences in the physicochemical properties of various organic molecules and complexes of Nd +3 and Dy +3 ions. It was found that the dipole efficiency of the complex in aqueous solution varies greatly depending on the type of ion.
特定の有機分子とは、化学式1の分子構造をもつエチレンジアミンテトラエチルアミン (EDTEA)、化学式2の分子構造をもつエチレンジアミンテトラエタノール(EDTEOH)、化学式3の分子構造をもつエチレンジアミン4酢酸(EDTA)、及び化学式4の分子構造をもつエチレンジアミン4酢酸アミド(EDTAA)である。
Specific organic molecules include ethylenediaminetetraethylamine (EDTEA) having a molecular structure of
双極子能率が異なる分子は、液体クロマトグラフィーを用いて分離できる。発明者はこの点に注目し、これら有機分子とNdとDyイオンの錯体を水溶液中に形成した後、これら錯体を水を含む移動相を用いる液体クロマトグラフィーで分離する方法及びそのための装置を考案した。 Molecules with different dipole efficiency can be separated using liquid chromatography. The inventors paid attention to this point, and devised a method and an apparatus for separating these complexes by liquid chromatography using a mobile phase containing water after forming complexes of these organic molecules and Nd and Dy ions in an aqueous solution. did.
本発明の希土類イオンの分離方法の代表的な一例を挙げるならば、ネオジムイオンNd+3とディスプロシウムイオンDy+3を含む水溶液に、水溶液に可溶でこれらイオンと錯体を形成する能力を持つ有機分子を添加してイオンと有機分子の錯体を水溶液中に形成するステップと、形成されたNd+3錯体とDy+3の錯体を、シリカゲルを固定相とする液体クロマトグラフィーにより分離するステップと、を含むものである。To give a typical example of the method for separating rare earth ions of the present invention, an aqueous solution containing neodymium ion Nd +3 and dysprosium ion Dy +3 has the ability to form a complex with these ions that are soluble in the aqueous solution. A step of forming a complex of ions and organic molecules in an aqueous solution by adding organic molecules, and a step of separating the formed Nd +3 complex and Dy +3 complex by liquid chromatography using silica gel as a stationary phase And.
また、本発明の希土類イオンの分離装置の一例を挙げるならば、シリカゲルの粉体が詰められたカラムと、前記カラムの上部にNd+3とDy+3イオンと有機分子の錯体を含む水溶液を導入するための手段と、カラムの上部に液体クロマトグラフィーの移動相液体を連続的に流入する手段と、カラム下部より流出する移動層液体を受け取る容器を備え、前記容器がカラム下部から流出する移動相液体で満たされると別の容器がカラムの下に移動して流出する移動相液体を受け取るようになっており、カラムの下に位置する前記容器に紫外線を照射する装置と、前記容器から発生する蛍光を検知する装置を備え、これらの装置全体が暗室内に設置されている希土類イオンの分離装置である。As an example of the rare earth ion separation apparatus of the present invention, a column packed with silica gel powder and an aqueous solution containing a complex of Nd +3 and Dy +3 ions and organic molecules at the top of the column. Means for introducing, means for continuously flowing a liquid chromatography mobile phase liquid into the upper part of the column, and a container for receiving the moving bed liquid flowing out from the lower part of the column, wherein said container flows out from the lower part of the column When filled with a phase liquid, another container moves under the column to receive the mobile phase liquid that flows out, and a device for irradiating the container located under the column with ultraviolet light and generated from the container This is a rare-earth ion separation device that includes a device that detects fluorescence and that is installed in a darkroom.
また、本発明の希土類イオンの分離装置の他の一例を挙げるならば、焼成されたシリカゲル薄膜を表面の一方に有する光学的に透明なガラス基板と、前記シリカゲル薄膜に紫外線を照射する装置と、シリカゲル薄膜から発する蛍光を検知する装置を備え、前記紫外線を照射する装置と前記蛍光を検知する装置がそれぞれ前記シリカゲル薄膜の上方及び下方に対向するように配置され、これらの装置が前記ガラス基板に対して平行に移動可能であり、これらの装置全体が暗室内に設置されており、前記シリカゲル薄膜は、Nd+3とDy+3イオンと有機分子の錯体を含む水溶液が液体クロマトグラフィーによりNd+3の錯体とDy+3の錯体に分離されたものである希土類イオンの分離装置である。Further, as another example of the rare earth ion separation apparatus of the present invention, an optically transparent glass substrate having a fired silica gel thin film on one of its surfaces, an apparatus for irradiating the silica gel thin film with ultraviolet rays, A device for detecting fluorescence emitted from a silica gel thin film is provided, and the device for irradiating ultraviolet light and the device for detecting fluorescence are disposed so as to face above and below the silica gel thin film, respectively, and these devices are disposed on the glass substrate. The entire apparatus is installed in a dark room, and the silica gel thin film is prepared by converting an aqueous solution containing a complex of Nd +3 and Dy +3 ions and an organic molecule into a Nd + 3 is a separation device of the rare earth ion is one which is separated in the complex of the complex and Dy +3.
本発明により、Nd+3及びDy+3イオンを容易かつ迅速に分離することができる。本発明では、有機分子とこれらのイオンの錯体を、水を展開溶媒とする液体クロマトグラフィーを用いて分離することができ、大量の有機溶媒を必要とする溶媒抽出法及びイオン交換樹脂法と比較して優れている。また、カラムクロマトグラフィーにより大量のNd+3及びDy+3を分離できる点でイオントラップ法、生物学的方法と比較して優れている。According to the present invention, Nd +3 and Dy +3 ions can be easily and rapidly separated. In the present invention, organic molecules and complexes of these ions can be separated using liquid chromatography using water as a developing solvent, and compared with solvent extraction methods and ion exchange resin methods that require large amounts of organic solvents. And is excellent. Further, it is superior to the ion trap method and biological method in that a large amount of Nd +3 and Dy +3 can be separated by column chromatography.
先ず、本発明の原理を詳細に説明する。図1は、分子軌道計算により求めた化学式1のEDTEAとNd+3イオンの錯体の構造を示す図である。水溶液中では、EDTEAは水2分子とともにNd+3イオンと錯体を形成する。First, the principle of the present invention will be described in detail. FIG. 1 is a diagram showing the structure of a complex of EDTEA of
図1において、1はNd+3イオン、2はEDTEA分子、3はEDTEA分子2のN原子、4はEDTEA分子2とともにNd+3イオンと錯体を形成する水分子のO原子、5はEDTEA分子2のC原子である。図を簡単にするため、EDTEA及び水分子のH原子は表示を省略してある。Nd+3イオンはEDTEA分子2を構成する6個のN原子3及び2個のO原子4に配位し、配位数は8である。In FIG. 1, 1 is an Nd +3 ion, 2 is an EDTEA molecule, 3 is an N atom of the
このNd+3イオン錯体の双極子能率を計算すると、7.4266デバイとなる。同様に、Dy+3イオンとEDETA及び水の錯体構造を計算すると、図1と同様な構造が得られるが、その錯体の双極子能率は、6.9883デバイと計算される。The dipole efficiency of this Nd +3 ion complex is calculated to be 7.4266 debye. Similarly, when the complex structure of Dy +3 ion and EDETA and water is calculated, a structure similar to that of FIG. 1 is obtained, but the dipole efficiency of the complex is calculated to be 6.9883 Debye.
このように、EDETA及びNd+3及びDy+3イオンが水中で形成する錯体の双極子能率は、イオンの種類により異なる。Thus, the dipole efficiency of the complex formed by EDETA, Nd +3 and Dy +3 ions in water varies depending on the type of ion.
同様の計算を本発明の有機分子である化学式2のEDTEOH、化学式3のEDTA、及び化学式4のEDTAA分子に対して行い、これらの分子と水分子がNd+3及びDy+3イオンと形成する錯体の双極子能率を計算した。EDTAの場合、化学式3の4つのカルボキシル基がマイナスにイオン化した構造を計算に用いた。Similar calculations are performed for the organic molecules of the present invention, EDTEOH of
表1に、計算により得られた各錯体の双極子能率をまとめる。EDTEOH、EDTA、及びEDTAA分子がNd+3及びDy+3イオンと水中で形成する錯体の双極子能率は、イオンの種類により異なる。Table 1 summarizes the dipole efficiency of each complex obtained by calculation. The dipole efficiency of the complexes formed by EDTEOH, EDTA, and EDTAA molecules with Nd +3 and Dy +3 ions in water varies with the type of ion.
このように、本発明の有機分子は、Nd+3及びDy+3と水溶液中で錯体を形成し、錯体の双極子能率はイオンの種類により異なるようになっている。Thus, the organic molecule of the present invention forms a complex with Nd +3 and Dy +3 in an aqueous solution, and the dipole efficiency of the complex varies depending on the type of ion.
本発明は、本発明の有機分子が持つこのような特性を利用し、液体クロマトグラフィーにより水溶液中のNd+3とDy+3の錯体を分離できるようにした。The present invention makes use of such characteristics of the organic molecule of the present invention, so that a complex of Nd +3 and Dy +3 in an aqueous solution can be separated by liquid chromatography.
本発明の有機分子とNd+3及びDy+3イオンの錯体は、Nd+3及びDy+3イオンを含む水溶液に本発明の有機分子を加えることにより形成される。ただし、水溶液はアルカリ性でなければならない、これは、酸性条件下では、本発明の有機分子を構成するN原子がプロトン化され分子の錯形成能力が失われるからである。The complex of the organic molecule of the present invention and Nd +3 and Dy +3 ions is formed by adding the organic molecule of the present invention to an aqueous solution containing Nd +3 and Dy +3 ions. However, the aqueous solution must be alkaline because, under acidic conditions, the N atom constituting the organic molecule of the present invention is protonated and the complexing ability of the molecule is lost.
本発明が用いるNd+3及びDy+3イオンを含む水溶液はなんでも良いが、たとえば、ネオジム磁石を酸で処理した水溶液からFeイオンを除去したものを用いることができる。この水溶液は、ネオジム磁石を酸で処理して得られた水溶液に、水酸化イオンを加えて水溶液中のFeイオンをFe(OH)2として沈殿させ、沈殿を除去して得られる。Any aqueous solution containing Nd +3 and Dy +3 ions used in the present invention may be used. For example, a solution obtained by removing Fe ions from an aqueous solution obtained by treating a neodymium magnet with an acid can be used. This aqueous solution is obtained by adding hydroxide ions to an aqueous solution obtained by treating a neodymium magnet with an acid to precipitate Fe ions in the aqueous solution as Fe (OH) 2 and removing the precipitate.
本発明では、Dy組成比が0.1以上1.0以下のネオジム磁石より、上記Nd+3及びDy+3イオンを含む水溶液を得るようにした。In the present invention, an aqueous solution containing the Nd +3 and Dy +3 ions is obtained from a neodymium magnet having a Dy composition ratio of 0.1 to 1.0.
本発明では、液体クロマトグラフィーの固定層に親水性のシリカゲルを用いるようにした。親水性のシリカゲルを固定相に用いる液体クロマトグラフィーでは、双極子能率がより大きい錯体ほど固体相であるシリカゲルにより強く吸着するので、双極子能率の違いにより本発明の有機分子とNd+3及びDy+3の錯体を分離することができる。In the present invention, hydrophilic silica gel is used for the fixed layer of liquid chromatography. In liquid chromatography using hydrophilic silica gel as the stationary phase, the complex with higher dipole efficiency is more strongly adsorbed by the silica gel that is the solid phase, so the organic molecule of the present invention and Nd +3 and Dy are different due to the difference in dipole efficiency. +3 complexes can be separated.
本発明では、液体クロマトグラフィーの移動相に、水または水とアセトンの混合溶媒を用いる。これは、本発明の有機分子がNd+3及びDy+3イオンと錯体を作る場合、水分子とともに錯体を構成するからである。In the present invention, water or a mixed solvent of water and acetone is used for the mobile phase of liquid chromatography. This is because when the organic molecule of the present invention forms a complex with Nd +3 and Dy +3 ions, it forms a complex with water molecules.
また、本発明の有機分子がNd+3及びDy+3イオンと形成する錯体はイオン性であり、これら誘電率の高い溶媒によく溶解する。本発明では、誘電率の高い水(誘電率80)、及び混合体積比が1:1である水とアセトンの混合溶媒(誘電率50)をクロマトグラフィーの移動相に用いることにより、クロマトグラフィーにおいてNd+3イオンの錯体とDyイオンの錯体を効率よく分離できるようにした。In addition, the complex formed by the organic molecule of the present invention with Nd +3 and Dy +3 ions is ionic and dissolves well in these high dielectric constant solvents. In the present invention, water having a high dielectric constant (dielectric constant 80) and a mixed solvent of water and acetone (dielectric constant 50) having a mixing volume ratio of 1: 1 are used as chromatographic mobile phases. Nd + 3 ion complex and Dy ion complex can be separated efficiently.
また、先に述べたように、本発明の有機分子は酸性条件下でNd+3及びDy+3イオンに対する錯形成能力を失う。本発明では、この性質を利用して、液体クロマトグラフィーにより本発明の有機分子とNd+3とDy+3イオンの錯体を分離した後、これらの錯体を含む溶液に酸を加えて有機分子とイオンを分離し、Nd+3とDy+3イオンを分離して得ることができるようにした。Further, as described above, the organic molecule of the present invention loses the ability to form a complex with Nd +3 and Dy +3 ions under acidic conditions. In the present invention, using this property, after separating the organic molecule of the present invention from the complex of Nd +3 and Dy +3 ions by liquid chromatography, an acid is added to the solution containing these complexes to form the organic molecule and The ions were separated so that Nd +3 and Dy +3 ions could be obtained separately.
本発明では、液体クロマトグラフィーの方式として、カラムクロマトグラフィーあるいは薄層クロマトグラフィーを用いる。カラムクロマトグラフィーは、大量のNd+3及びDy+3の分離に、薄層クロマトグラフィーは、少量のNd+3及びDy+3の分離に適している。In the present invention, column chromatography or thin layer chromatography is used as a liquid chromatography method. Column chromatography is suitable for separating large amounts of Nd +3 and Dy +3 , and thin layer chromatography is suitable for separating small amounts of Nd +3 and Dy +3 .
カラムクロマトグラフィーでは、カラム内部に詰められたシリカゲル粉体を固定相、水あるいは上記水とアセトンの混合溶媒を移動相とする。 In column chromatography, silica gel powder packed in a column is used as a stationary phase, and water or a mixed solvent of water and acetone is used as a mobile phase.
シリカゲルの粉体が詰められたカラムの最上部に、本発明の有機分子とNd+3及びDy+3イオンの錯体を含む水溶液を導入すると、錯体はシリカゲルに吸着され、固定される。
続いてカラムの最上部から移動相である水または前記水とアセトンの混合溶媒を導入すると、移動相溶媒はカラムの下部に向かって降下するが、それに伴いシリカゲルに吸着された前記錯体もカラム下部に向かって移動する。Nd+3とDy+3イオンの錯体のうち、双極子能率がより高い錯体ほど固定相であるシリカゲルに強く吸着するので、移動相液体の移動に伴う錯体の移動速度は小さい。一方、双極子能率のより小さい錯体ほどシリカゲルに弱く吸着するので、移動相液体に伴う錯体の移動速度は大きい。このように、Nd+3とDy+3イオンの錯体は双極子能率がことなり、カラム中の移動速度が異なるので、カラムから流出する時間が異なり、分取することができる。このように、カラムクロマトグラフィーにより、Nd+3及びDy+3イオンの錯体を、これら錯体の双極子能率の違いにより分離できる。When an aqueous solution containing an organic molecule of the present invention and a complex of Nd +3 and Dy +3 ions is introduced into the top of a column packed with silica gel powder, the complex is adsorbed and fixed on the silica gel.
Subsequently, when water, which is a mobile phase, or a mixed solvent of water and acetone is introduced from the top of the column, the mobile phase solvent falls toward the bottom of the column. Move towards. Among the complexes of Nd +3 and Dy +3 ions, the higher the dipole efficiency, the stronger the adsorption on silica gel, which is the stationary phase, and the lower the migration rate of the complex accompanying the movement of the mobile phase liquid. On the other hand, a complex having a smaller dipole efficiency is weakly adsorbed on silica gel, and thus the migration rate of the complex accompanying the mobile phase liquid is large. In this way, the complex of Nd +3 and Dy +3 ions has different dipole efficiency, and the moving speed in the column is different, so that the time of flowing out from the column is different and can be separated. Thus, Nd +3 and Dy +3 ion complexes can be separated by column chromatography based on the difference in dipole efficiency of these complexes.
Nd+3及びDy+3イオンの錯体は、紫外線を照射すると蛍光を発するという性質を有する。本発明は、錯体がもつこの性質を利用して、分離されたこれらイオンを確認するようにした。A complex of Nd +3 and Dy +3 ions has a property of emitting fluorescence when irradiated with ultraviolet rays. The present invention makes use of this property of the complex to confirm these separated ions.
薄層クロマトグラフィーでは、表面上にシリカゲルが焼結されたガラス基板を用い、シリカゲル薄膜を固定相、水あるいは上記水とアセトンの混合溶媒を移動相とする。 In thin-layer chromatography, a glass substrate with silica gel sintered on its surface is used, and the silica gel thin film is used as a stationary phase, and water or a mixed solvent of water and acetone is used as a mobile phase.
本発明の有機分子とNd+3及びDy+3イオンの錯体を含む水溶液を基板の端より1cm程度内側のシリカゲル薄膜表面上に、基板の端と平行になるように直線状に塗布すると、水溶液中の錯体はシリカゲル表面に吸着・固定される。
その後、前記基板の端と前記水溶液を塗布したシリカゲルの部分の間のガラス基板部分を、前記錯体を含む水溶液を塗布したシリカゲル薄膜の部分が液面に接しないように、移動相である水あるいは水とアセトンの混合溶媒の液面下に液浸させると、毛細管現象により移動相液体がシリカゲル薄膜中を上昇する。
それに伴い、シリカゲル薄膜上に吸着された錯体も薄膜中を上昇するが、その上昇速度は双極子能率がより大きくシリカゲルにより強く吸着された錯体ほど遅く、双極子能率がより小さくシリカゲルにより弱く吸着された錯体のほど早くなる。
本発明の有機分子とNd+3の錯体及びDy+3の錯体はイオンの種類により双極子能率が異なるので、移動相がシリカゲル薄膜中を上昇した場合の薄膜中の移動速度が異なり、シリカゲル薄膜上で分離できる。An aqueous solution containing the organic molecule of the present invention and a complex of Nd +3 and Dy +3 ions is applied on the surface of the silica gel thin film about 1 cm from the edge of the substrate in a straight line so as to be parallel to the edge of the substrate. The complex inside is adsorbed and fixed on the silica gel surface.
Thereafter, the glass substrate portion between the edge of the substrate and the silica gel portion coated with the aqueous solution is water or a mobile phase so that the silica gel thin film portion coated with the aqueous solution containing the complex does not contact the liquid surface. When immersed under the surface of a mixed solvent of water and acetone, the mobile phase liquid rises in the silica gel thin film by capillary action.
Along with this, the complex adsorbed on the silica gel thin film also rises in the thin film, but the rate of increase is slower for the complex with higher dipole efficiency and strongly adsorbed by silica gel, and the dipole efficiency is smaller and weakly adsorbed by silica gel. The faster the complex.
Since the dipole efficiency of the organic molecule, Nd +3 complex and Dy +3 complex of the present invention varies depending on the type of ions, the moving speed in the thin film when the mobile phase rises in the silica gel thin film is different. Can be separated above.
本発明では、後述する本発明の装置により、シリカゲル薄膜上で分離されたNd+3及びDy+3の錯体に紫外線を照射して、これ錯体のシリカゲル薄膜上での位置を確認するようにした。In the present invention, by using the apparatus of the present invention described later, the Nd +3 and Dy +3 complexes separated on the silica gel thin film are irradiated with ultraviolet rays, and the position of the complex on the silica gel thin film is confirmed. .
本発明では、このようにして確認した錯体の位置の部分のシリカゲル薄膜を剥離して水で洗浄することにより、Nd+3イオンの錯体とDy+3イオンの錯体を分離して得ることができるようにした。In the present invention, the Nd +3 ion complex and the Dy +3 ion complex can be separated and obtained by peeling off the silica gel thin film at the position of the complex thus confirmed and washing with water. I did it.
本発明では、上記カラムクロマトグラフィーによりNd+3イオンの錯体とDy+3の錯体を分離するための装置として、固定相であるシリカゲルの粉体が詰められたカラムと、カラムの最上部に前記Nd+3とDy+3イオンの錯体を含む水溶液を導入するための装置と、カラムの最上部に液体クロマトグラフィーの移動相液体を連続的に流入する装置と、カラムの下にカラム下部より流出する移動層液体を受け取る容器を備える本発明の装置を考案した。In the present invention, as an apparatus for separating Nd +3 ion complex and Dy +3 complex by the above column chromatography, a column packed with silica gel powder as a stationary phase, and the above-mentioned column at the top of the column An apparatus for introducing an aqueous solution containing a complex of Nd +3 and Dy +3 ions, an apparatus for continuously supplying a liquid chromatography mobile phase liquid to the top of the column, and an outlet from the bottom of the column below the column An apparatus of the present invention has been devised comprising a container for receiving moving bed liquid.
前記移動相液体を受け取る容器は複数あり、カラム下部から流出する移動相液体で満たされると別の容器がカラムの下に移動して流出する移動相液体を受け取るようになっている。 There are a plurality of containers for receiving the mobile phase liquid, and when filled with the mobile phase liquid flowing out from the lower part of the column, another container moves under the column and receives the mobile phase liquid flowing out.
本装置には、カラム下部に位置する容器に紫外線を照射する装置と容器から発生する蛍光を検知する装置が備えられており、紫外線を照射した場合の蛍光の有無により、Nd+3イオン錯体を含む移動相液体が分取された容器あるいはDy+3イオン錯体を含む移動相が分取された容器を判別できるようになっている。This apparatus is provided with a device for detecting fluorescence emitted from the device and the vessel is irradiated with ultraviolet rays in a vessel located below the column, the presence or absence of fluorescence when irradiated with ultraviolet rays, the Nd +3 ion complex The container in which the mobile phase liquid containing was separated or the container in which the mobile phase containing the Dy +3 ion complex was separated can be discriminated.
蛍光を検知する装置の検出部前面には、紫外光透過防止フィルタが設置されている。これにより、蛍光を検知する装置は紫外光を照射する装置が発する紫外光に反応せず、Nd+3の錯体及びDy+3の錯体が発する蛍光にのみ反応するようになっている。An ultraviolet light transmission preventing filter is installed on the front surface of the detection unit of the apparatus that detects fluorescence. As a result, the apparatus for detecting fluorescence does not react to the ultraviolet light emitted by the apparatus that irradiates ultraviolet light, but reacts only to the fluorescence emitted by the Nd +3 complex and the Dy +3 complex.
また、装置全体は暗室内に設置されており、外部からの光で蛍光を検知する装置が動作しないようになっている。 Further, the entire apparatus is installed in a dark room, and an apparatus for detecting fluorescence with light from outside does not operate.
このように、本装置では、Nd+3とDy+3イオンの錯体が分取された容器を蛍光により確認できるようになっている。Thus, in this apparatus, the container in which the complex of Nd +3 and Dy +3 ions is separated can be confirmed by fluorescence.
また、本発明では、薄層クロマトグラフィーにより分離されたNd+3の錯体とDy+3の錯体を分取するための装置として、シリカゲル薄膜に紫外線を照射してこれら錯体が発する蛍光を検出し、シリカゲル薄膜上におけるこれら錯体の位置を明らかにする装置を考案した。In the present invention, as a device for separating Nd +3 complex and Dy +3 complex separated by thin layer chromatography, the silica gel thin film is irradiated with ultraviolet rays to detect fluorescence emitted by these complexes. We have devised a device to clarify the position of these complexes on silica gel thin films.
この装置は、薄層クロマトグラフィーで用いたシリカゲル薄膜に紫外線を照射する手段と、シリカゲル薄膜から発する蛍光を検知する手段を備えている。 This apparatus includes means for irradiating a silica gel thin film used in thin layer chromatography with ultraviolet light and means for detecting fluorescence emitted from the silica gel thin film.
紫外線を照射する手段と蛍光を検知する手段は、それぞれ、シリカゲル薄膜の上方及び下方に対向するように配置されており、これらに手段がシリカゲルガラス薄膜を担持する基板に対して平行に移動可能なようになっている。 The means for irradiating ultraviolet light and the means for detecting fluorescence are arranged so as to face the upper and lower sides of the silica gel thin film, respectively, and the means can move in parallel to the substrate carrying the silica gel glass thin film. It is like that.
紫外線を照射する手段は、同手段の下に位置するシリカゲル薄膜の部分にのみ紫外線を照射するようになっている。 The means for irradiating ultraviolet rays irradiates only the portion of the silica gel thin film located under the means.
シリカゲル薄膜が発した蛍光は、ガラス基板を透過し、蛍光を検知する手段により検出されるようになっている。 The fluorescence emitted from the silica gel thin film passes through the glass substrate and is detected by means for detecting fluorescence.
蛍光を検知する手段の前面に紫外線透過防止フィルタが配置されており、同手段はシリカゲル薄膜が発する蛍光のみを検知するようになっている。 An ultraviolet light transmission preventing filter is disposed in front of the means for detecting fluorescence, and the means detects only the fluorescence emitted by the silica gel thin film.
また、これらの装置全体が暗室内に設置されており、外部からの光で蛍光を検知する手段が動作しないようになっている。 In addition, the entire apparatus is installed in a dark room, and means for detecting fluorescence with light from outside does not operate.
本装置を用いて薄層クロマトグラフィーで用いたシリカゲル薄膜に紫外線を照射すると、錯体が移動していない薄膜の部分に紫外線が照射される場合には薄膜は蛍光を発しない。 When the silica gel thin film used in the thin layer chromatography is irradiated with ultraviolet light using this apparatus, the thin film does not emit fluorescence when the ultraviolet light is irradiated on the portion of the thin film where the complex has not moved.
一方、錯体が移動した薄膜の部分に紫外線が照射された場合には薄膜は蛍光を発し、蛍光はガラス基板を透過して蛍光を検知する手段により検出されるようになっている。 On the other hand, when ultraviolet rays are irradiated to the thin film portion where the complex has moved, the thin film emits fluorescence, and the fluorescence is detected by means for detecting the fluorescence through the glass substrate.
このように、本装置では、薄層クロマトグラフィーで用いたシリカゲル薄膜に紫外線を照射した場合の蛍光の有無により、Nd+3及びDy+3イオンの錯体の薄膜上での位置を知ることができるようになっている。In this way, this device can know the position of the complex of Nd +3 and D y + 3 ions on the thin film by the presence or absence of fluorescence when the silica gel thin film used in thin layer chromatography is irradiated with ultraviolet rays. It can be done.
なお、上述のように、薄層クロマトグラフィーでは、双極子能率が小さい錯体ほど、最初に錯体を塗布した位置からの移動量が大きいので、移動量の大小でNd+3イオンの錯体の位置及びDy+3イオンの錯体の位置を判別できる。As described above, in thin layer chromatography, the smaller the dipole efficiency, the greater the amount of movement from the position where the complex was first applied, so the position of the Nd +3 ion complex and the amount of movement Dy +3 ion complex position can be identified.
本発明の装置を構成する紫外線を照射する手段および蛍光を検知する手段は何でもよく、たとえば半導体レーザ及び光電子倍増管を用いることができる。 The means for irradiating ultraviolet rays and the means for detecting fluorescence constituting the apparatus of the present invention are not limited, and for example, a semiconductor laser and a photomultiplier can be used.
以下に、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本実施例は、ネオジム磁石より、Nd+3及びDy+3イオンを含む水溶液を作成し、これらのイオンと本発明の有機分子の錯体を含む水溶液を作成する例に関するものである。This example relates to an example in which an aqueous solution containing Nd +3 and Dy +3 ions is prepared from a neodymium magnet, and an aqueous solution containing a complex of these ions and the organic molecule of the present invention is prepared.
図2は、本発明の有機分子であるEDTEAを用いて、ネオジム磁石よりNd+3とDy+3のEDTEA錯体を含む水溶液を作成するスキームを示したものである。ステップ6はネオジム磁石を粉砕するステップ、ステップ7はステップ6で得られた磁石粉を硫酸に溶解するステップ、ステップ8はステップ7で得られた硫酸水溶液に水酸化ナトリウム水溶液を加えるステップ、ステップ9はステップ8の結果水溶液中に生じるFe(OH)2の沈殿を除去するステップ、ステップ10はステップ9で得られた水溶液にEDTEAを添加するステップである。FIG. 2 shows a scheme for preparing an aqueous solution containing Nd +3 and Dy +3 EDTEA complexes from a neodymium magnet using EDTEA which is an organic molecule of the present invention. Step 6 is a step of grinding a neodymium magnet, Step 7 is a step of dissolving the magnet powder obtained in Step 6 in sulfuric acid, Step 8 is a step of adding a sodium hydroxide aqueous solution to the sulfuric acid aqueous solution obtained in Step 7, Step 9 Is a step of removing the precipitate of Fe (OH) 2 generated in the aqueous solution as a result of Step 8, and Step 10 is a step of adding EDTEA to the aqueous solution obtained in Step 9.
最初にネオジム磁石を粉砕する。磁石を粉砕する手段は何でもよいが、たとえば、ボールミルを用いることができる。本実施例では、1グラムのネオジム磁石をボールミルにより粉砕した。ネオジム磁石はDy添加量が9重量%のものを用いた。このネオジム磁石の組成はNd2Dy0.66Fe14Bであり、分子量は1188.371であるので、粉砕した磁石の量は約0.84ミリモルである。First, pulverize the neodymium magnet. Any means for pulverizing the magnet may be used. For example, a ball mill can be used. In this example, 1 gram of neodymium magnet was pulverized by a ball mill. A neodymium magnet having a Dy addition amount of 9% by weight was used. Since the composition of this neodymium magnet is Nd 2 Dy 0.66 Fe 14 B and the molecular weight is 1188.371, the amount of pulverized magnet is about 0.84 mmol.
続いて、粉砕により得られた磁石粉を硫酸の水溶液に溶解する。本実施例では、濃度3mol/リットル、規定度6Nの硫酸水溶液6ミリリットルに磁石粉を入れ、溶解した。この段階で、水溶液の中には、粉砕した磁石に由来するNd+3、Dy+3、Fe+2、及びB(OH)4-イオンが含まれている。Subsequently, the magnet powder obtained by pulverization is dissolved in an aqueous solution of sulfuric acid. In this example, magnet powder was dissolved in 6 ml of sulfuric acid aqueous solution having a concentration of 3 mol / liter and a normality of 6N. At this stage, the aqueous solution contains Nd +3 , Dy +3 , Fe +2 , and B (OH) 4 − ions derived from the pulverized magnet.
次に、水酸化ナトリウム水溶液を上記硫酸溶液に加え、水溶液を中和するとともに、水溶液に含まれるFe+2イオンをFe(OH)2として沈殿させた。本実施例では、濃度1mol/リットル、規定度1Nの水酸化ナトリウム水溶液54ミリリットルを上記硫酸水溶液に加え、水溶液中のFe+2をFe(OH)2として沈殿させた。水酸化ナトリウム水溶液量は、水溶液内に残存する水素イオンを中和するとともに、水溶液中のFe+2イオンを沈殿させるのに十分な量である。Next, an aqueous sodium hydroxide solution was added to the sulfuric acid solution to neutralize the aqueous solution, and Fe +2 ions contained in the aqueous solution were precipitated as Fe (OH) 2 . In this example, 54 ml of an aqueous sodium hydroxide solution having a concentration of 1 mol / liter and a normality of 1N was added to the aqueous sulfuric acid solution, and Fe +2 in the aqueous solution was precipitated as Fe (OH) 2 . The amount of aqueous sodium hydroxide is an amount sufficient to neutralize hydrogen ions remaining in the aqueous solution and to precipitate Fe +2 ions in the aqueous solution.
次に、Fe(OH)2の沈殿を除去する。本実施例では、水溶液をろ過することにより、Fe(OH)2を除去した。この段階の水溶液中にはNd+3、Dy+3、及びB(OH)4 -イオンが存在する。Next, the precipitate of Fe (OH) 2 is removed. In this example, Fe (OH) 2 was removed by filtering the aqueous solution. Nd +3 , Dy +3 , and B (OH) 4 − ions are present in the aqueous solution at this stage.
最後に、本発明の有機分子を水溶液に加える。本実施例では、EDTEA(分子量232.369)2.5ミリモル(0.58g)を水溶液に加え、攪拌した。これにより、水溶液中のNd+3及びDy+3イオンは、EDETAと錯体を作り、それぞれNd+3-EDETA(H2O)2錯体及びDy+3-EDETA(H2O)2錯体となる。ここで、(H2O)2は、EDTEAとともにこれら希土類イオンと錯体を作る2個の水分子を示す。Finally, the organic molecule of the present invention is added to the aqueous solution. In this example, 2.5 mmol (0.58 g) of EDTEA (molecular weight 232.369) was added to the aqueous solution and stirred. As a result, Nd +3 and Dy +3 ions in aqueous solution form a complex with EDETA and become Nd +3 -EDETA (H 2 O) 2 complex and Dy +3 -EDETA (H 2 O) 2 complex, respectively. . Here, (H 2 O) 2 represents two water molecules that form a complex with these rare earth ions together with EDTEA.
このように、ネオジム磁石よりNd+3とDy+3イオンを含む水溶液を作成し、水溶液に本発明の有機分子を加えてNd+3及びDy+3イオンの錯体を含む水溶液を作成できる。In this manner, an aqueous solution containing Nd +3 and Dy +3 ions can be prepared from a neodymium magnet, and the organic molecule of the present invention can be added to the aqueous solution to produce an aqueous solution containing a complex of Nd +3 and Dy +3 ions.
なお、上記の処理により得られた水溶液には、Nd+3及びDy+3イオンの錯体のほか、錯体を形成していないEDTEA、及びB(OH)4 ―イオンが含まれるが、EDTEA及びB(OH)4 −イオンは後に実施する液体クロマトグラフィーでNd+3及びDy+3イオンの錯体と分離できる。The aqueous solution obtained by the above treatment contains not only the complex of Nd +3 and Dy +3 ions, but also EDTEA and B (OH) 4 − ions that do not form a complex. (OH) 4 − ions can be separated from complexes of Nd +3 and Dy +3 ions by liquid chromatography performed later.
本実施例では、EDTEAを用いてNd+3及びDy+3イオンの錯体を含む水溶液を作成したが、本発明の他の有機分子、即ち、EDETOH、EDTA、及びEDTAAを用いても同様に前記有機分子とNd+3及びDy+3イオンの錯体を得ることができる。In this example, an aqueous solution containing a complex of Nd +3 and Dy +3 ions was prepared using EDTEA, but the above-described organic molecules of the present invention, that is, EDTOH, EDTA, and EDTAA were also used in the same manner. Complexes of organic molecules with Nd +3 and Dy +3 ions can be obtained.
なお、ステップ10の前の段階の水溶液はアルカリ性である必要がある。これは、本発明の有機分子は、分子骨格にN原子を有し、このN原子がNd+3及びDy+3イオンに配位して錯体が形成されるが、酸性条件下ではこのN原子がプロトン化され、分子のイオンに対する配位能力が失われるためである。本実施例では、ステップ9後における水溶液のpHは約11であり、この条件を満たしている。Note that the aqueous solution in the stage before Step 10 needs to be alkaline. This is because the organic molecule of the present invention has an N atom in the molecular skeleton, and this N atom is coordinated to Nd +3 and Dy +3 ions to form a complex. This is because the proton is protonated and the coordination ability of molecules to ions is lost. In this example, the pH of the aqueous solution after Step 9 is about 11, which satisfies this condition.
図3は、本発明の有機分子とNd+3及びDy+3イオンの錯体をカラム液体クロマトグラフィーにより分離する装置である。11はカラム、12はシリカゲル、13は本発明の有機分子とNd+3及びDy+3イオンの錯体を含む水溶液をカラム11に流入するためのガラス器具、14は液体クロマトグラフィーの移動相液体である水あるいは水とアセトンの混合溶媒を格納するタンク、15はポンプ、16はタンク14とポンプ15をつなぐパイプ、17は液体クロマトグラフィーの移動相である液体をカラム11に送るためのパイプ、18はシリカゲル12を通ってカラム11から流出される液体クロマトグラフィーの移動層液体を受け取る容器、19は容器18のステージ、20はカラム11の下部に位置する容器18に紫外線を照射する半導体レーザ、21は光電子倍増管、22は紫外線透過防止フィルタ、23は暗室である。FIG. 3 shows an apparatus for separating a complex of an organic molecule of the present invention and Nd +3 and Dy +3 ions by column liquid chromatography. 11 is a column, 12 is silica gel, 13 is a glass apparatus for flowing an aqueous solution containing an organic molecule of the present invention and a complex of Nd +3 and Dy +3 ions into the
ガラス器具13の上部から前記Nd+3及びDy+3イオンの錯体を含む水溶液を流入させることにより、錯体を含む水溶液はシリカゲル12に注入され、錯体がシリカゲル12の最上部に吸着・固定されるようになっている。By flowing an aqueous solution containing the complex of Nd +3 and Dy +3 ions from the upper part of the
液体クロマトグラフィーの移動相液体はタンク14に格納されており、ポンプ15を動作させることにより、パイプ16、ポンプ15、パイプ17を通ってシリカゲル12の最上部に流入されるようになっている。
The mobile phase liquid of liquid chromatography is stored in a
移動相液体は、シリカゲル12中を降下してカラム11の下部先端より容器18に滴下されるようになっている。容器18の容積は、液体クロマトグラフィーの全過程で用いる移動層液体の体積より十分小さく、液体クロマトグラフィーで用いる全移動層液体を受け取れるように、容器18は複数個用意されている。容器18はステージ19の上に配置されており、ひとつの容器18が移動層液体で一杯になると、ステージが左にスライドして、別の容器18がカラム11の下部に移動して、カラム11の下部先端より滴下される移動層液体を受け取るようになっている。
The mobile phase liquid descends in the
Nd+3の錯体とDy+3の錯体は双極子能率が異なるため、異なる強さでシリカゲル12に吸着される。このため、移動相液体の降下に伴うこれら錯体のシリカゲル12中の移動速度は錯体毎に異なり、Nd+3の錯体とDy+3の錯体は異なるタイミングでカラム11の下部先端より滴下され、異なる容器18に分取されるようになっている。Since Nd +3 complex and Dy +3 complex have different dipole efficiency, they are adsorbed on
半導体レーザ20は、波長400nmの紫外光をカラム11下部に配置された容器18に照射するようになっている。この容器18に滴化された移動相液体にNd+3の錯体あるいはDy+3の錯体が含まれていれば、液体は蛍光を発し、蛍光は光電子倍増管21を動作させる。The
一方、容器18に滴下された移動相液体にこれら錯体が含まれていなければ蛍光は生じず、光電子倍増管21は動作しない。
On the other hand, if the mobile phase liquid dropped into the
光電子倍増管21の受光面には紫外線透過防止フィルタ22が設置されており、半導体レーザ20から容器18に照射される紫外線が散乱して光電子倍増管21により受光されるのを防ぐようになっている。
An ultraviolet
装置全体は暗室23の中に配置されており、外部からの光で光電子倍増管21が動作しないようになっている。
The entire apparatus is arranged in a
このように、本装置は、シリカゲル12の上部に流入されたNd+3及びDy+3の錯体を異なる容器18に分取し、これら錯体が含まれる容器18を判別できる。As described above, the present apparatus can separate the Nd +3 and Dy +3 complexes flowing into the upper part of the
図4は、図3の装置を用いて、有機分子がEDTEA、EDTEOH、あるいはEDTAAである場合のNd+3イオン及びDy+3のイオンの錯体を分離するスキームを示す。FIG. 4 shows a scheme for separating complexes of Nd +3 ions and Dy +3 ions when the organic molecule is EDTEA, EDTOH, or EDTAA using the apparatus of FIG.
ステップ24は、シリカゲル12に移動相液体を通液するステップ、ステップ25は、カラム11にNd+3及びDy+3イオンの錯体を導入するステップ、ステップ26はカラム11に液体クロマトグラフィーの移動層液体を導入するステップ、ステップ27はDy+3の錯体を容器18に分取するステップ、ステップ28はNd+3の錯体を容器18に分取するステップである。Step 24 is a step of passing a mobile phase liquid through
ステップ24では、ポンプ15によりタンク14に格納されている液体クロマトグラフィーの移動相液体がパイプ16及びパイプ17を介してカラム11中に導かれ、シリカゲル12が移動相液体により通液される。
In step 24, the mobile phase liquid of liquid chromatography stored in the
ステップ25では、EDTEA、EDTEOH、あるいはEDTAAとNd+3及びDy+3イオンの錯体を含む水溶液がガラス器具13を用いてカラム11中に導入され、錯体がシリカゲル12の最上部に吸着される。In step 25, an aqueous solution containing a complex of EDTEA, EDTEOH, or EDTAA and Nd +3 and Dy +3 ions is introduced into the
ステップ26では、ポンプ15が動作し、液体クロマトグラフィーの移動層液体がタンク14より、ポンプ15、パイプ16、及びパイプ17を通じてカラム11に導入される。カラム11に流入した移動相液体はシリカゲル12中を降下し、カラム11の下部より容器18に滴下される。
In step 26, the
移動層液体がシリカゲル12中を降下する際、シリカゲル12に吸着された錯体もカラム11の下部に向かって移動する。移動速度は、錯体がシリカゲル12に強く吸着されるほど遅くなり、吸着の強さは錯体が持つ双極子能率が大きいほど大きい。したがって、双極子能率が大きい錯体ほどシリカゲル12中の移動速度が遅く、より遅く容器18に滴下される。
When the moving bed liquid descends through the
EDTEA、EDTEOH、及びEDTAAとNd+3及びDy+3イオンの錯体では、Dy+3の錯体のほうが双極子能率が小さい。このため、Dy+3の錯体のほうが早く容器18に滴下され、続いてNd+3の錯体が容器18に滴下される。Among the complexes of EDTEA, EDTEOH, and EDTAA with Nd +3 and Dy +3 ions, the Dy +3 complex has a lower dipole efficiency. For this reason, the complex of Dy +3 is dropped into the
ここで、容器18の容積を適宜設定すると、Dy+3の錯体が滴下される容器18とNd+3の錯体が滴下される容器18が異なるようにすることができる。Here, if the volume of the
Nd+3とDy+3イオンの錯体の分取は、容器18に分取された移動相液体に半導体レーザ20より紫外線を照射し、蛍光の有無を光電子倍増管21の動作により判定して確認される。The fractionation of Nd +3 and Dy +3 ion complexes is confirmed by irradiating the mobile phase liquid fractionated in the
図5は、図3の装置を用いて、EDTAとNd+3イオン及びDy+3のイオンの錯体を分離するスキームを示す。FIG. 5 shows a scheme for separating complexes of EDTA and Nd +3 ions and Dy +3 ions using the apparatus of FIG.
ステップ29は、シリカゲル12に移動相液体を通液するステップ、ステップ30は、カラム11にNd+3及びDy+3イオンの錯体を導入するステップ、ステップ31はカラム11に液体クロマトグラフィーの移動層液体を導入するステップ、ステップ32はNd+3の錯体を容器18に分取するステップ、ステップ33はDv+3の錯体を容器18に分取するステップである。Step 29 is a step of passing a mobile phase liquid through
図5のスキームは図4のスキームと類似である。ステップ29はステップ24と、ステップ30はステップ25と、ステップ26はステップ31と同じである。 The scheme of FIG. 5 is similar to the scheme of FIG. Step 29 is the same as Step 24, Step 30 is the same as Step 25, and Step 26 is the same as Step 31.
図5のスキームと図4のスキームを比較すると、図5のスキームはNd+3の錯体が先に分取され、続いてDy+3の錯体が分取される点が図4のスキームと異なる。これは、表1に示すように、EDTAの錯体では、Nd+3イオンの錯体のほうが、Dy+3イオンの錯体と比較して、双極子能率が小さくシリカゲル12中の移動速度が速いためである。When the scheme of FIG. 5 is compared with the scheme of FIG. 4, the scheme of FIG. 5 is different from the scheme of FIG. 4 in that the Nd +3 complex is fractionated first, followed by the Dy +3 complex. . This is because, as shown in Table 1, in the EDTA complex, the Nd +3 ion complex has a smaller dipole efficiency and a higher moving speed in the
実施例1で作成したEDETAとNd+3イオンの錯体とDy+3イオンの錯体を含む水溶液を、図3の装置を用い、図4のスキームにより液体クロマトグラフィーにより分離した。液体クロマトグラフィーの移動相には水を用いた。カラム11には、直径が5センチメートル、長さが5メートルのカラムを用いた。シリカゲル12には、粒径が210マイクロメートルのシリカゲル粉体を用いた。The aqueous solution containing the complex of EDETA, Nd +3 ion and Dy +3 ion prepared in Example 1 was separated by liquid chromatography according to the scheme of FIG. 4 using the apparatus of FIG. Water was used as the mobile phase for liquid chromatography. As the
水を50リットル、カラム11に導入した段階で、Dy+3イオンの錯体が容器18に分取され、水を51.5リットル、カラム11に導入した段階でDy+3イオンの錯体が容器18に分取された。分取された水の量は、Dy+3イオンの錯体を含む移動相液体が0.2リットル、Nd+3イオンの錯体を含む移動相液体が0.3リットルであった。When 50 liters of water is introduced into the
実施例3で分離されたDy+3イオンの錯体を含む水溶液に、それぞれに1N硫酸溶液を15mlを加え、錯体を構成するEDTEA分子のN原子をプロトン化してEDTEA分子とDy+3イオンを分離した。15 ml of 1N sulfuric acid solution is added to each of the aqueous solutions containing the complex of Dy +3 ions separated in Example 3, and the N atoms of the EDTEA molecules constituting the complex are protonated to separate the EDTEA molecules from the Dy +3 ions. did.
分離されたEDTEA分子とDy+3イオンを含む水溶液より、図3の装置を用いて液体クロマトグラフィーによりDy+3イオンを分取した。図6は、その分取スキームである。From an aqueous solution containing the separated EDTEA molecules and Dy +3 ions were aliquoted Dy +3 ions by liquid chromatography using the apparatus of FIG. FIG. 6 shows the preparative scheme.
ステップ34はDy+3錯体を含む溶液に酸を加えるステップ、ステップ35はシリカゲル12に液体クロマトグラフィーの移動相である水を通液するステップ、ステップ36はガラス器具13を用いて分離されたEDTEA分子とDy+3イオンを含む水溶液をカラム11に導入するステップ、ステップ37はポンプ15、パイプ16、パイプ17を用いて移動相である水をタンク14よりカラム11に導入するステップ、ステップ38はDy+3イオンを含む水を容器18に分取するステップである。Step 34 is a step of adding an acid to a solution containing a Dy +3 complex, Step 35 is a step of passing water, which is a mobile phase of liquid chromatography, through
ステップ36において、分離されたEDTEA分子とDy+3イオンを含む水溶液がカラム11に導入されると、導入されたEDTEA分子とDy+3イオンはシリカゲル12の最上部に吸着される。ステップ37において、カラム11に移動相である水が導入されると、水はシリカゲル12中を降下してカラム11の下部より容器18に滴下される。水がシリカゲル12中を降下する際、シリカゲル12に吸着されたEDTEA分子及びDy+3イオンもシリカゲル12中を異なる速度で降下する。これは、EDTEA分子及びDy+3イオンの荷電状態及び双極子能率が異なるためである。In Step 36, when the separated aqueous solution containing EDTEA molecules and Dy +3 ions is introduced into the
本実施例では、カラム11に直径5cm、長さ5mのカラムを用い、シリカゲル12には、粒径が210マイクロメートルのシリカゲル粉体を用いた。水49リットルをカラム11に導入した段階で、Dy+3イオンが容器18に分取された。In this example, a column having a diameter of 5 cm and a length of 5 m was used as the
分取された水溶液を乾燥させると、128ミリグラムのDy2(SO4)3結晶が得られた。ネオジム磁石からのDy回収効率は75%であった。When the separated aqueous solution was dried, 128 mg of Dy 2 (SO 4 ) 3 crystals were obtained. The Dy recovery efficiency from the neodymium magnet was 75%.
実施例3で分離されたNd+3イオンの錯体を含む水溶液に、1N硫酸溶液を5mlを加え、錯体を構成するEDTEA分子のN原子をプロトン化してEDTEA分子とNd+3イオンを分離した。To the aqueous solution containing the Nd +3 ion complex separated in Example 3, 5 ml of 1N sulfuric acid solution was added to protonate the N atoms of the EDTEA molecule constituting the complex to separate the EDTEA molecule and the Nd +3 ion.
実施例4と同様な方法を用いて、分離されたEDTEA分子とNd+3イオンを含む水溶液よりNd+3イオンを図3の装置を用いて液体クロマトグラフィーにより分取した。液体クロマトグラフィーでは、移動相である水48リットルをカラム11に導入した段階でNd+3イオンが容器18に分取された。Using the same method as in Example 4 was fractionated by liquid chromatography using the apparatus of Figure 3 Nd +3 ions from an aqueous solution containing the separated EDTEA molecules and Nd +3 ions. In the liquid chromatography, Nd +3 ions were fractionated into the
分取された水溶液を乾燥させると、372ミリグラムのNd2(SO4)3結晶が得られた、ネオジム磁石からのNd回収効率は、77%であった。When the separated aqueous solution was dried, 372 milligrams of Nd 2 (SO 4 ) 3 crystals were obtained, and the Nd recovery efficiency from the neodymium magnet was 77%.
実施例1と同様な方法を用いて、ネオジム磁石よりNd+3及びDy+3イオンを含む水溶液を作成し、水溶液にEDTEOH(分子量236.308)2.5ミリモル(0.59g)を加えてNd+3-EDTEOH(H2O)2及びDy+3-EDTEOH(H2O)2錯体を作成した。Using the same method as in Example 1, an aqueous solution containing Nd +3 and Dy +3 ions was prepared from a neodymium magnet, and 2.5 mmol (0.59 g) of EDTEOH (molecular weight 236.308) was added to the aqueous solution to add Nd +3 -EDTEOH. (H 2 O) 2 and Dy +3 -EDTEOH (H 2 O) 2 complexes were prepared.
作成したこれらのNd+3イオン及びDy+3イオンの錯体を、図3の装置を用いて実施例3と同様に水を移動相とする液体クロマトグラフィーにより分取した。Dy+3イオンの錯体の分取に必要な移動相液体量は49.2リットル、Nd+3イオンの錯体の分取に必要な移動相液体量は51.3リットルであった。The prepared complexes of Nd +3 ion and Dy +3 ion were fractionated by liquid chromatography using water as a mobile phase in the same manner as in Example 3 using the apparatus shown in FIG. The amount of mobile phase liquid required for fractionation of Dy +3 ion complex was 49.2 liters, and the amount of mobile phase liquid required for fractionation of Nd +3 ion complex was 51.3 liters.
次に、実施例4と同様な方法を用いて、分取されたDy+3イオンの錯体をEDTEOH分子とDy+3イオンに分離し、図3の装置を用いて移動相を水とする液体クロマトグラフィーによりDy+3イオンを分取した。分取に必要な移動相量は49リットルであった。Next, using the same method as in Example 4, a complex of Sorted Dy +3 ions separated into EDTEOH molecules and Dy +3 ions, the mobile phase to water using the apparatus of FIG. 3 the liquid Dy +3 ions were separated by chromatography. The amount of mobile phase required for fractionation was 49 liters.
分取された水溶液を乾燥すると、120ミリグラムのDy2(SO4)3結晶が得られた。ネオジム磁石からのDy回収効率は70%であった。When the separated aqueous solution was dried, 120 mg of Dy 2 (SO 4 ) 3 crystals were obtained. The Dy recovery efficiency from the neodymium magnet was 70%.
続いて実施例5と同様な方法を用いて、分取されたNd+3イオンの錯体をEDTEOH分子とNd+3イオンに分離し、図3の装置を用いて移動相を水とする液体クロマトグラフィーによりNd+3イオンを分取した。分取に必要な移動相量は48リットルであった。Then using the same method as in Example 5, to separate the complex of Sorted Nd +3 ions EDTEOH molecule and Nd +3 ions, liquid mobile phase and water using the apparatus of FIG. Chromatography Nd +3 ions were fractionated by chromatography. The amount of mobile phase required for fractionation was 48 liters.
分取された水溶液を乾燥すると、360ミリグラムのNd2(SO4)3結晶が得られた。ネオジム磁石からのNd回収効率は74%であった。When the separated aqueous solution was dried, 360 mg of Nd 2 (SO 4 ) 3 crystals were obtained. The Nd recovery efficiency from the neodymium magnet was 74%.
実施例1と同様な方法を用いて、ネオジム磁石よりNd+3及びDy+3イオンを含む水溶液を作成し、水溶液にEDTAA(分子量288.304)2.5ミリモル(0.72g)を加えてNd+3-EDTAA(H2O)2及びDy+3-EDTAA(H2O)2錯体を作成した。In the same manner as in Example 1, an aqueous solution containing Nd +3 and Dy +3 ions was prepared from a neodymium magnet, 2.5 mmol (0.72 g) of EDTAA (molecular weight 288.304) was added to the aqueous solution, and Nd +3 -EDTAA (H 2 O) 2 and Dy +3 -EDTAA (H 2 O) 2 complexes were prepared.
作成したこれらのNd+3イオン及びDy+3イオンの錯体を、図3の装置を用いて、実施例3と同様に水を移動相とする液体クロマトグラフィーにより分取した。Dy+3イオンの錯体の分取に必要な移動相量は47リットル、Nd+3イオンの錯体の分取に必要な移動相量は49リットルであった。The prepared complexes of Nd +3 ion and Dy +3 ion were fractionated by liquid chromatography using water as a mobile phase in the same manner as in Example 3 using the apparatus shown in FIG. The amount of mobile phase required for fractionation of Dy +3 ion complex was 47 liters, and the amount of mobile phase required for fractionation of Nd +3 ion complex was 49 liters.
次に、実施例4と同様な方法を用いて、分取されたDy+3イオンの錯体をEDTEAA分子とDy+3イオンに分離し、図3の装置を用いて移動相を水とする液体クロマトグラフィーによりDy+3イオンを分取した。分取に必要な移動相量は49リットルであった。Next, using the same method as in Example 4, a complex of Sorted Dy +3 ions separated into EDTEAA molecules and Dy +3 ions, the mobile phase to water using the apparatus of FIG. 3 the liquid Dy +3 ions were separated by chromatography. The amount of mobile phase required for fractionation was 49 liters.
分取された水溶液を乾燥すると、137ミリグラムのDy2(SO4)3結晶が得られた。ネオジム磁石からのDy回収効率は81%であった。When the separated aqueous solution was dried, 137 milligrams of Dy 2 (SO 4 ) 3 crystals were obtained. The Dy recovery efficiency from the neodymium magnet was 81%.
続いて実施例5と同様な方法を用いて、分取されたNd+3イオンの錯体をEDTEAA分子とNd+3イオンに分離し、図3の装置を用いて移動相を水とする液体クロマトグラフィーによりNd+3イオンを分取した。分取に必要な移動相量は48リットルであった。Then using the same method as in Example 5, to separate the complex of Sorted Nd +3 ions EDTEAA molecule and Nd +3 ions, liquid mobile phase and water using the apparatus of FIG. Chromatography Nd +3 ions were fractionated by chromatography. The amount of mobile phase required for fractionation was 48 liters.
分取された水溶液を乾燥すると、432ミリグラムのNd2(SO4)3結晶が得られた。ネオジム磁石からのNd回収効率は89%であった。When the separated aqueous solution was dried, 432 milligrams of Nd 2 (SO 4 ) 3 crystals were obtained. The Nd recovery efficiency from the neodymium magnet was 89%.
実施例1と同様な方法を用いて、ネオジム磁石よりNd+3及びDy+3イオンを含む水溶液を作成し、水溶液にEDTA(分子量292.243)を2.5ミリモル(0.73g)を加えてNd+3-EDTA (H2O)2及びDy+3-EDTA (H2O)2錯体を作成した。In the same manner as in Example 1, an aqueous solution containing Nd +3 and Dy +3 ions was prepared from a neodymium magnet, and 2.5 mmol (0.73 g) of EDTA (molecular weight 292.243) was added to the aqueous solution to add Nd +3 − EDTA (H 2 O) 2 and Dy +3 -EDTA (H 2 O) 2 complexes were made.
作成したこれらのNd+3イオン及びDy+3イオンの錯体を、図3の装置を用いて実施例3と同様に水を移動相とする液体クロマトグラフィーにより分取した。EDTAの錯体の場合、Nd+3イオンの錯体の方がDy+3イオンの錯体よりも先に分取されるので、液体クロマトグラフィーは、図5のスキームに従って行った。The prepared complexes of Nd +3 ion and Dy +3 ion were fractionated by liquid chromatography using water as a mobile phase in the same manner as in Example 3 using the apparatus shown in FIG. In the case of the EDTA complex, the Nd +3 ion complex is fractionated prior to the Dy +3 ion complex, so liquid chromatography was performed according to the scheme of FIG.
Nd+3イオンの錯体の分取に必要な移動相量は45リットル、Dy+3イオンの錯体の分取に必要な移動相量は47リットルであった。The amount of mobile phase required for fractionation of Nd +3 ion complex was 45 liters, and the amount of mobile phase required for fractionation of Dy +3 ion complex was 47 liters.
次に、実施例4と同様な方法を用いて、分取されたDy+3イオンの錯体をEDTA分子とDy+3イオンに分離し、図3の装置を用いて移動相を水とする液体クロマトグラフィーによりDy+3イオンを分取した。分取に必要な移動相量は49リットルであった。Next, using the same method as in Example 4, a complex of Sorted Dy +3 ions separated into EDTA molecule and Dy +3 ions, the mobile phase to water using the apparatus of FIG. 3 the liquid Dy +3 ions were separated by chromatography. The amount of mobile phase required for fractionation was 49 liters.
分取された水溶液を乾燥すると、134ミリグラムのDy2(SO4)3結晶が得られた。ネオジム磁石からのDy回収効率は79%であった。When the separated aqueous solution was dried, 134 mg of Dy 2 (SO 4 ) 3 crystals were obtained. The Dy recovery efficiency from the neodymium magnet was 79%.
続いて実施例5と同様な方法を用いて、分取されたNd+3イオンの錯体をEDTEA分子とNd+3イオンに分離し、図3の装置を用いて移動相を水とする液体クロマトグラフィーによりNd+3イオンを分取した。分取に必要な移動相量は48リットルであった。Then using the same method as in Example 5, to separate the complex of Sorted Nd +3 ions EDTEA molecule and Nd +3 ions, liquid mobile phase and water using the apparatus of FIG. Chromatography Nd +3 ions were fractionated by chromatography. The amount of mobile phase required for fractionation was 48 liters.
分取された水溶液を乾燥すると、403ミリグラムのNd2(SO4)3結晶が得られた。ネオジム磁石からのNd回収効率は83%であった。When the separated aqueous solution was dried, 403 mg of Nd 2 (SO 4 ) 3 crystals were obtained. The Nd recovery efficiency from the neodymium magnet was 83%.
実施例1で作成したEDTEAとNd+3及びDy+3イオンの錯体を、図3の装置を用いて、実施例3と同様な方法で液体クロマトグラフィーにより分離した。クロマトグラフィーの移動相には、アセトンと水の混合体積比が1:1の混合溶媒を用いた。液体クロマトグラフィーは、実施例4同様、図4のスキームにより行った。The complex of EDTEA and Nd +3 and Dy +3 ions prepared in Example 1 was separated by liquid chromatography in the same manner as in Example 3 using the apparatus shown in FIG. As a mobile phase for chromatography, a mixed solvent having a mixing volume ratio of acetone and water of 1: 1 was used. Liquid chromatography was performed according to the scheme of FIG.
移動相液体49リットルをカラム11に導入した段階で、Dy+3イオンの錯体が容器18に分取された、その後、移動相液体を50リットルをカラム11に導入した段階で、Nd+3イオンの錯体が容器18に分取された。分取された移動相の量は、Dy+3イオンを含む移動相の量は30ミリリットル、Nd+3イオンを含む移動相の量が35ミリリットルであった。At the stage when 49 liters of mobile phase liquid was introduced into
次に、実施例4と同様な方法を用いて、分取されたDy+3イオンの錯体をEDTEA分子とDy+3イオンに分離し、図3の装置を用いて移動相を水とする液体クロマトグラフィーによりDy+3イオンを分取した。分取に必要な移動相量は49リットルであった。Next, using the same method as in Example 4, a complex of Sorted Dy +3 ions separated into EDTEA molecules and Dy +3 ions, the mobile phase to water using the apparatus of FIG. 3 the liquid Dy +3 ions were separated by chromatography. The amount of mobile phase required for fractionation was 49 liters.
分取された水溶液を乾燥すると、129ミリグラムのDy2(SO4)3結晶が得られた。ネオジム磁石からのDy回収効率は75%であった。
続いて実施例5と同様な方法を用いて、分取されたNd+3イオンの錯体をEDTEA分子とNd+3イオンに分離し、図3の装置を用いて移動相を水とする液体クロマトグラフィーによりNd+3イオンを分取した。分取に必要な移動相量は50リットルであった。The separated aqueous solution was dried to obtain 129 milligrams of Dy 2 (SO 4 ) 3 crystals. The Dy recovery efficiency from the neodymium magnet was 75%.
Then using the same method as in Example 5, to separate the complex of Sorted Nd +3 ions EDTEA molecule and Nd +3 ions, liquid mobile phase and water using the apparatus of FIG. Chromatography Nd +3 ions were fractionated by chromatography. The amount of mobile phase required for fractionation was 50 liters.
分取された水溶液を乾燥すると、399ミリグラムのNd2(SO4)3結晶が得られた。ネオジム磁石からのNd回収効率は82%であった。When the separated aqueous solution was dried, 399 milligrams of Nd 2 (SO 4 ) 3 crystals were obtained. The Nd recovery efficiency from the neodymium magnet was 82%.
図7は、薄層クロマトグラフィーにより、EDTEAとNd+3及びDy+3イオンの錯体を分離する例の説明図である。38はガラス基板の上に焼成されたシリカゲル薄膜面、39はシリカゲル薄膜の下端部、40はシリカゲル薄膜の上端部、41はEDTEAとNd+3及びDy+3の錯体を含む水溶液が塗布されたシリカゲル薄膜面38の塗布部分、42は液体クロマトグラフィーの移動相液体である水、43は移動相液体42を入れる容器である。シリカゲル薄膜面38のうち、下端部39と塗布部分41の間の部分が移動相液体42の液面下に液浸透されており、塗布部分41は移動相液体42の液面に接しないようになっている。FIG. 7 is an explanatory diagram of an example in which a complex of EDTEA and Nd +3 and Dy +3 ions is separated by thin layer chromatography. 38 is a silica gel thin film surface fired on a glass substrate, 39 is a lower end portion of the silica gel thin film, 40 is an upper end portion of the silica gel thin film, and 41 is an aqueous solution containing a complex of EDTEA, Nd +3 and Dy +3 A coated portion of the silica gel
図8は薄層のAB面断面図である。44はガラス基板である。シリカゲル薄膜面38はガラス基板44の上に焼結されている。
FIG. 8 is a cross-sectional view of the AB plane of the thin layer. 44 is a glass substrate. The silica gel
図9は、薄層クロマトグラフィーにより、EDETAとNd+3とDy+3イオンの錯体を分離する方法のスキームである。ステップ45は、前記Nd+3とDy+3イオンの錯体を含む水溶液を塗布部分41に塗布するステップ、ステップ46は下端部39と塗布部分41の間のシリカゲル薄膜面38の部分を移動相液体42に液浸するステップ、ステップ47は毛細管現象により、移動相液体42を上端部40まで上昇させるステップ、ステップ48はシリカゲル薄膜面38及びガラス基板44を移動相液体42から取りだすステップである。FIG. 9 is a scheme of a method for separating a complex of EDETA, Nd +3 and Dy +3 ions by thin layer chromatography. Step 45 is a step of applying an aqueous solution containing the complex of Nd +3 and Dy +3 ions to the
ステップ45では、EDTEAとNd+3及びDy+3イオンの錯体が塗布部分41に吸着・固定される。ステップ46の処理により、移動相液体42がシリカゲル薄膜面38中を毛細管現象により上昇を開始し、シリカゲル薄膜面38を固定相、移動相液体42を移動相とする液体クロマトグラフィーが開始される。In step 45, the complex of EDTEA, Nd +3 and Dy +3 ions is adsorbed and fixed on the
移動相液体42が塗布部分41を超えてシリカゲル薄膜面38中を上昇するに伴い、塗布部分41に固定されているNd+3及びDy+3の錯体もシリカゲル薄膜面38中を上昇する。上昇速度は錯体毎に異なり、双極子能率がより小さいDy+3錯体のほうがシリカゲル薄膜面38により弱く吸着されるため、Nd+3の錯体よりも上昇速度が速い。この結果、Nd+3イオンの錯体とDy+3イオンの錯体がシリカゲル薄膜面38上で分離される。As the
ステップ45では、移動相液体42が上端部40に達し、液体クロマトグラフィーが終了する。
In step 45, the
ステップ47では、シリカゲル薄膜面38及びガラス基板44を移動相液体42から取りだす。
In step 47, the silica gel
図10は、上記スキームの実施により得られたEDTEAのNd+3錯体とDy+3錯体の分離状況の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of the separation state of ETDEA Nd +3 complex and Dy +3 complex obtained by carrying out the above scheme.
49は液体クロマトグラフィーの結果Nd+3の錯体が移動したシリカゲル薄膜面38のNd+3部分、50は液体クロマトグラフィーの結果Dy+3の錯体が移動したシリカゲル薄膜面38のDy+3部分である。Dy+3イオンの錯体はNd+3イオンの錯体よりも小さな双極子能率を有するため、液体クロマトグラフィー中の上昇速度がNd+3イオンの錯体よりも大きく、Dy+3部分50はNd+3部分49の上に位置する。49 Nd +3 portion of the silica gel
このように、薄層クロマトグラフィーにより、EDTAのNd+3錯体とDy+3錯体をシリカゲル薄膜面38上で分離できる。Thus, Nd +3 complex and Dy +3 complex of EDTA can be separated on the silica gel
なお、本実施例ではEDTEAのNd+3とDy+3の錯体を分離したが、EDTEOH、EDTA、及びEDTAAの錯体も同様なスキームで分離できる。In this example, Nd +3 and Dy +3 complexes of EDTEA were separated, but EDTOH, EDTA, and EDTAA complexes can also be separated by a similar scheme.
EDTAの錯体の場合、Nd+3の錯体のほうがDy+3の錯体よりも小さな双極子能率を有する。このため、EDTAのNd+3錯体及びDy+3錯体を上記の方法で分離した場合、Nd+3を含む部分がDy+3を含む部分より上に位置する結果となる。In the case of the EDTA complex, the Nd +3 complex has a smaller dipole efficiency than the Dy +3 complex. Therefore, when the Nd +3 complex and the Dy +3 complex of EDTA are separated by the above method, the result is that the portion containing Nd +3 is located above the portion containing Dy +3 .
図11は、薄層クロマトグラフィーによりシリカゲル薄膜上で分離されたNd+3の錯体及びDy+3の錯体に紫外線を照射してこれら錯体が発する蛍光を検出し、薄膜におけるこれらの錯体の位置を明らかにする装置の説明図である。FIG. 11 shows the fluorescence emitted from these complexes by irradiating Nd +3 complex and Dy +3 complex separated on a silica gel thin film by thin layer chromatography, and the position of these complexes in the thin film is determined. It is explanatory drawing of the apparatus clarified.
38はシリカゲル薄膜、39はシリカゲル薄膜38の下端部、40はシリカゲル薄膜38の上端部、41はEDETAのNd+3イオンの錯体及びDy+3イオンの錯体を含む水溶液を塗布したシリカゲル薄膜38の塗布部分、44はガラス基板、49はクロマトグラフィーにより分離されたNd+3イオンの錯体を含むシリカゲル薄膜38のNd+3部分、50はクロマトグラフィーにより分離されたDy+3イオンの錯体を含むシリカゲル薄膜38のDy+3部分、51は半導体レーザ、52は光電子倍増管、53は紫外線透過防止フィルター、54は暗室である。シリカゲル薄膜38及びそれを担持するガラス基板44の構造は、図10のC−D面断面構造である。38 is a silica gel thin film, 39 is a lower end portion of the silica gel
半導体レーザ51と光電子倍増管52は対向して配置され、シリカゲル薄膜38及びガラス基板44に対して平行に移動できるようになっている。半導体レーザ51はシリカゲル薄膜38に波長400nmの紫外光を照射する。半導体レーザ51がNd+3部分49あるいはDy+3部分50の上方に位置した場合、Nd+3部分49あるいはDy+3部分50に含まれる錯体に紫外線が照射され、錯体は蛍光を発する。蛍光はガラス基板44を透過して対向する光電子倍増管52により検出される。The semiconductor laser 51 and the
一方、半導体レーザ51がNd+3部分49及びDy+3部分50以外のシリカゲル薄膜38の上方に位置した場合、半導体レーザ51により紫外光がシリカゲル薄膜38に照射されるが蛍光は生じない。On the other hand, when the semiconductor laser 51 is positioned above the silica gel
このように、本実施例の装置では、シリカゲル薄膜38に紫外線を照射した場合の蛍光の有無により、Nd+3部分49及びDy+3部分50の位置を知ることができる。As described above, in the apparatus of this embodiment, the positions of the Nd +3 portion 49 and the Dy +3 portion 50 can be known based on the presence or absence of fluorescence when the silica gel
光電子倍増管52の前面には紫外線透過防止フィルター53が配置され、光電子倍増管52は半導体レーザ51が発する紫外光により動作しないようになっている。
An ultraviolet
装置全体は、暗室54の中に設置されており、外部からの光で光電子倍増管52が動作しないようになっている。
The entire apparatus is installed in a
幅10センチメートル、高さ50センチメートル、厚さ5ミリメートルの光学的に透明なガラス基板上にシリカゲルを1ミリメートルの膜厚で焼成し、図7の方法及び図9のスキームに従い、薄膜クロマトグラフィーを行った。Nd+3イオン及びDy+3イオンの錯体を含む水溶液には、実施例1で作成した水溶液5ミリリットルを用いた。移動相に水を用い、図9のスキームで液体クロマトグラフィーを行った。Silica gel was baked to a thickness of 1 mm on an optically transparent glass substrate having a width of 10 cm, a height of 50 cm, and a thickness of 5 mm, and thin film chromatography was performed according to the method of FIG. 7 and the scheme of FIG. Went. As an aqueous solution containing a complex of Nd +3 ions and Dy +3 ions, 5 ml of the aqueous solution prepared in Example 1 was used. Liquid chromatography was performed according to the scheme of FIG. 9 using water as the mobile phase.
液体クロマトグラフィーの結果、Nd+3イオンの錯体とDy+3イオンの錯体はシリカゲル薄膜上で分離されたことを図11の装置で確認した。これら錯体の Rf値(移動相液体の移動量に対する錯体の移動量の比)は、それぞれ0.21及び0.26であった。As a result of liquid chromatography, it was confirmed with the apparatus of FIG. 11 that the complex of Nd +3 ion and the complex of Dy +3 ion were separated on the silica gel thin film. The Rf values of these complexes (ratio of the amount of movement of the complex to the amount of movement of the mobile phase liquid) were 0.21 and 0.26, respectively.
Dy+3イオンの錯体が移動したシリカゲル薄膜38の部分(図11におけるDy+3部分50)をスパチュラでガラス基板から剥離し、剥離したシリカゲル薄膜を1N硫酸溶液5mlで洗浄した。The portion of the silica gel thin film 38 (Dy +3 portion 50 in FIG. 11) to which the Dy +3 ion complex was transferred was peeled from the glass substrate with a spatula, and the peeled silica gel thin film was washed with 5 ml of 1N sulfuric acid solution.
これにより、Dy+3イオンの錯体はEDTEA分子とDy+3イオンに分離し、溶液中に溶解する。得られた溶液を図3の装置を用い図6のスキームの水を移動相とする液体クロマトグラフィーによりDy+3イオンを分取した。分取に必要な移動相液体の量は49リットルであった。Thus, a complex of Dy +3 ions separated into EDTEA molecules and Dy +3 ions, dissolved in the solution. Dy +3 ions were fractionated from the obtained solution by liquid chromatography using the apparatus of FIG. 3 and water as the mobile phase in the scheme of FIG. The amount of mobile phase liquid required for fractionation was 49 liters.
分取された水溶液を乾燥すると、41.78ミリグラムのDy2(SO4)3結晶が得られた。ネオジム磁石からのDy回収効率は59%であった。The separated aqueous solution was dried to obtain 41.78 mg of Dy 2 (SO 4 ) 3 crystals. The Dy recovery efficiency from the neodymium magnet was 59%.
Nd+3イオンの錯体が移動したシリカゲル薄膜38の部分(図11におけるNd+3部分49)をスパチュラでガラス基板から剥離し、剥離したシリカゲル薄膜を1N硫酸溶液5mlで洗浄した。The portion of the silica gel
得られた溶液を図3の装置を用い図6と同様なスキームによりの水を移動相とする液体クロマトグラフィーを行い、Nd+3イオンを分取した。分取に必要な移動相液体の量は50リットルであった。The obtained solution was subjected to liquid chromatography using water as a mobile phase according to the same scheme as in FIG. 6 using the apparatus shown in FIG. 3 to fractionate Nd +3 ions. The amount of mobile phase liquid required for fractionation was 50 liters.
分取された水溶液を乾燥すると、131.19ミリグラムのNd22(SO4)3結晶が得られた。ネオジム磁石からのDy回収効率は65%であった。The separated aqueous solution was dried to obtain 131.19 milligrams of Nd2 2 (SO 4 ) 3 crystals. The Dy recovery efficiency from the neodymium magnet was 65%.
1 ネオジム原子
2 EDTEA分子
3 窒素原子
4 酸素原子
5 炭素原子
11 カラム
12 シリカゲル
13 ガラス器具
14 タンク
15 ポンプ
16 パイプ
17 パイプ
18 容器
19 ステージ
20 半導体レーザ
21 光電子倍増管
22 紫外線透過防止フィルタ
23 暗室
38 シリカゲル薄膜面
39 シリカゲル薄膜の下端部
40 シリカゲル薄膜の上端部
41 EDETAとNd+3及びDy+3の錯体を含む水溶液の塗布部分
42 水(移動相液体)
43 水を入れる容器
44 ガラス基板
49 Nd+3の錯体が移動したNd+3部分
50 Dy+3の錯体が移動したDy+3部分
51 半導体レーザ
52 光電子倍増管
53 紫外線透過防止フィルタ
54 暗室1 Neodymium atom
2 EDTEA molecule
3 Nitrogen atom
4 oxygen atom
5 carbon atoms
11 columns
12 Silica gel
13 Glassware
14 tanks
15 Pump
16 pipes
17 Pipe
18 containers
19 stages
20 Semiconductor laser
21 Photomultiplier tube
22 UV transmission filter
23 Darkroom
38 Silica gel surface
39 Lower end of silica gel thin film
40 Upper edge of silica gel thin film
41 Application part of aqueous solution containing complex of EDETA and Nd + 3 and Dy + 3
42 Water (mobile phase liquid)
43 Water container
44 Glass substrate
Nd +3 part of a complex of 49 Nd +3 has moved
50 Dy +3 complex transferred Dy +3 part
51 Semiconductor laser
52 Photomultiplier tube
53 UV transmission filter
54 Darkroom
Claims (14)
形成されたNd+3錯体とDy+3の錯体を、シリカゲルを固定相とする液体クロマトグラフィーにより分離するステップと、
を含む希土類イオンの分離方法。An organic molecule soluble in aqueous solution and capable of forming a complex with these ions is added to an aqueous solution containing neodymium ion Nd +3 and dysprosium ion Dy +3 to form a complex of ions and organic molecules in the aqueous solution And steps to
Separating the formed Nd +3 complex and Dy +3 complex by liquid chromatography using silica gel as a stationary phase;
Method for separating rare earth ions containing
Nd+3とDy+3を含む水溶液が、Nd2−xDyxFe14Bの組成をもつネオジム磁石を酸で処理して得られる水溶液に、水酸化イオンを加えて水溶液中のFe+2イオンをFe(OH)2として沈殿させて得られる水溶液である希土類イオンの分離方法。The method for separating rare earth ions according to claim 1,
An aqueous solution containing Nd +3 and Dy +3 is added to an aqueous solution obtained by treating a neodymium magnet having a composition of Nd 2−x Dy x Fe 14 B with an acid, and hydroxide ions are added to add Fe +2 in the aqueous solution. A method for separating rare earth ions, which is an aqueous solution obtained by precipitating ions as Fe (OH) 2 .
前記ネオジム磁石は、Dyの組成比が0.1以上1.0以下である希土類イオンの分離方法。The method for separating rare earth ions according to claim 2,
The neodymium magnet is a rare earth ion separation method in which the Dy composition ratio is 0.1 to 1.0.
前記有機分子が、分子構造が化学式1であるエチレンジアミンテトラエチルアミン、あるいは分子構造が化学式2であるエチレンジアミンテトラエタノール、あるいは分子構造が化学式3であるエチレンジアミン4酢酸、あるいは分子構造が化学式4であるエチレンジアミン4錯酸アミドである希土類イオンの分離方法。
The organic molecule is ethylenediaminetetraethylamine having a molecular structure of Chemical Formula 1, ethylenediaminetetraethanol having a molecular structure of Chemical Formula 2, ethylenediaminetetraacetic acid having a molecular structure of Chemical Formula 3, or ethylenediamine 4 having a molecular structure of Chemical Formula 4. A method for separating rare earth ions which are complex amides.
前記液体クロマトグラフィーの移動相が、水または水とアセトンの混合溶媒である希土類イオンの分離方法。The method for separating rare earth ions according to claim 1,
A method for separating rare earth ions, wherein the mobile phase of the liquid chromatography is water or a mixed solvent of water and acetone.
アセトンと水の混合溶媒の混合体積比が、1:1である希土類イオンの分離方法。The method for separating rare earth ions according to claim 5,
A method for separating rare earth ions, wherein the mixing volume ratio of a mixed solvent of acetone and water is 1: 1.
前記Nd+3の錯体とDy+3の錯体を分離した後、分離された錯体を酸で処理してNd+3と有機分子、ならびにDy+3と有機分子を分離するステップを備える希土類イオンの分離方法。The method for separating rare earth ions according to claim 1, further comprising:
After separating the Nd +3 complex and the Dy +3 complex, the separated complex is treated with an acid to separate Nd +3 and the organic molecule, and Dy +3 and the organic molecule. Separation method.
前記液体クロマトグラフィーにより分離するステップが、シリカゲルの粉体を詰めたカラムの最上部に前記Nd+3の錯体とDy+3の錯体を含む水溶液を導入した後、カラム最上部より水または水とアセトンの混合溶媒を導入して、シリカゲルを固定相、水または水とアセトンの混合溶媒を移動相とする液体クロマトグラフィーを行い、Nd+3の錯体とDy+3の錯体を分離する希土類イオンの分離方法。The method for separating rare earth ions according to claim 1,
In the step of separating by liquid chromatography, after introducing an aqueous solution containing the Nd +3 complex and the Dy +3 complex into the top of a column packed with silica gel powder, water or water is introduced from the top of the column. Introduce a mixed solvent of acetone and perform liquid chromatography using silica gel as the stationary phase and water or a mixed solvent of water and acetone as the mobile phase to separate the Nd +3 complex from the Dy +3 complex. Separation method.
分離されたNd+3及びDy+3の錯体に紫外線を照射した場合に生じる蛍光により、これら錯体の分離を確認する希土類イオンの分離方法。The method for separating rare earth ions according to claim 1,
A method for separating rare earth ions, wherein the separation of these complexes is confirmed by the fluorescence generated when the separated Nd +3 and Dy +3 complexes are irradiated with ultraviolet rays.
前記液体クロマトグラフィーにより分離するステップが、シリカゲルがガラス基板上に薄膜として焼成されており、ガラス基板の一方の端から内側の位置のシリカゲル薄膜上に前記Nd+3の錯体とDy+3の錯体を含む水溶液を前記ガラス基板の端と平行になるように直線状に塗布した後、
前記ガラス基板の端と前記水溶液を塗布したシリカゲル薄膜の間の部分を、前記シリカゲル薄膜の部分が液面に接しないように水あるいは水とアセトンの混合溶媒の液面下に液浸させて毛細管現象により水または水とアセトンの混合溶媒をシリカゲル薄膜中に浸透させ、
シリカゲル薄膜を固定相、水または水とアセトンの混合溶媒を移動相とする液体クロマトグラフィーを行いNd+3の錯体とDy+3の錯体をシリカゲル薄膜上で分離する希土類イオンの分離方法。The method for separating rare earth ions according to claim 1,
In the step of separating by liquid chromatography, silica gel is baked as a thin film on a glass substrate, and the Nd +3 complex and the Dy +3 complex are formed on the silica gel thin film at an inner position from one end of the glass substrate. After applying an aqueous solution containing a straight line so as to be parallel to the edge of the glass substrate,
Capillaries are formed by immersing the portion between the edge of the glass substrate and the silica gel thin film coated with the aqueous solution under the liquid surface of water or a mixed solvent of water and acetone so that the silica gel thin film portion does not contact the liquid surface. Penetration of water or a mixed solvent of water and acetone into the silica gel thin film due to the phenomenon,
Separation method of rare earth ions by separating Nd +3 complex and Dy +3 complex on silica gel thin film by liquid chromatography using silica gel thin film as stationary phase and water or mixed solvent of water and acetone as mobile phase.
Nd+3及びDy+3イオンの錯体をシリカゲル薄膜上で分離した後、シリカゲル薄膜に紫外線を照射し、Nd+3及びDy+3の錯体の発する蛍光により、これら錯体のシリカゲル薄膜上での移動位置を確認し、移動位置部分のシリカゲル薄膜をガラス基板から剥離して水で洗浄することにより、これら錯体を分離する希土類イオンの分離方法。The method for separating rare earth ions according to claim 10,
After separating Nd +3 and Dy +3 ion complexes on a silica gel thin film, the silica gel thin film is irradiated with ultraviolet rays, and the fluorescence of the Nd +3 and Dy +3 complexes emits these complexes on the silica gel thin film. A method for separating rare earth ions by confirming the position and separating the complex by separating the silica gel thin film at the moving position from the glass substrate and washing with water.
前記カラムの上部にNd+3とDy+3イオンと有機分子の錯体を含む水溶液を導入するための手段と、
カラムの上部に液体クロマトグラフィーの移動相液体を連続的に流入する手段と、
カラム下部より流出する移動層液体を受け取る容器を備え、
前記容器がカラム下部から流出する移動相液体で満たされると別の容器がカラムの下に移動して流出する移動相液体を受け取るようになっており、
カラムの下に位置する前記容器に紫外線を照射する装置と、前記容器から発生する蛍光を検知する装置を備え、
これらの装置全体が暗室内に設置されている希土類イオンの分離装置。A column packed with silica gel powder;
Means for introducing an aqueous solution containing a complex of Nd +3 and Dy +3 ions and an organic molecule at the top of the column;
Means for continuously flowing a liquid chromatography mobile phase liquid into the top of the column;
A container for receiving the moving bed liquid flowing out from the bottom of the column;
When the container is filled with mobile phase liquid flowing out from the bottom of the column, another container moves under the column and receives mobile phase liquid flowing out,
A device for irradiating the container located under the column with ultraviolet light, and a device for detecting fluorescence generated from the container;
A rare earth ion separation device in which these devices are entirely installed in a darkroom.
前記シリカゲル薄膜に紫外線を照射する装置と、
シリカゲル薄膜から発する蛍光を検知する装置を備え、
前記紫外線を照射する装置と前記蛍光を検知する装置がそれぞれ前記シリカゲル薄膜の上方及び下方に対向するように配置され、これらの装置が前記ガラス基板に対して平行に移動可能であり、
これらの装置全体が暗室内に設置されており、
前記シリカゲル薄膜は、Nd+3とDy+3イオンと有機分子の錯体を含む水溶液が液体クロマトグラフィーによりNd+3の錯体とDy+3の錯体に分離されたものである希土類イオンの分離装置。An optically transparent glass substrate having a fired silica gel thin film on one of its surfaces;
An apparatus for irradiating the silica gel thin film with ultraviolet rays;
Equipped with a device to detect the fluorescence emitted from the silica gel thin film,
The apparatus for irradiating the ultraviolet light and the apparatus for detecting fluorescence are arranged so as to face the upper and lower sides of the silica gel thin film, respectively, and these apparatuses are movable in parallel to the glass substrate,
These entire devices are installed in a darkroom,
The silica gel thin film is an apparatus for separating rare earth ions, wherein an aqueous solution containing a complex of Nd +3 and Dy +3 ions and an organic molecule is separated into an Nd +3 complex and a Dy +3 complex by liquid chromatography.
紫外線を照射する装置が半導体レーザであり、蛍光を検知する装置が光電子倍増管である希土類イオンの分離装置。The rare earth ion separator according to claim 12 or 13,
An apparatus for separating rare earth ions, in which the apparatus for irradiating ultraviolet rays is a semiconductor laser and the apparatus for detecting fluorescence is a photomultiplier tube.
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JPS62162620A (en) * | 1986-01-08 | 1987-07-18 | Seitetsu Kagaku Co Ltd | Separation of neodymium and praseodymium |
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JPS52108199A (en) * | 1976-03-09 | 1977-09-10 | Taichirou Fujinaga | Separation or analysis of rare earth elements |
JPS5735652A (en) * | 1980-08-11 | 1982-02-26 | Asahi Chem Ind Co Ltd | Separation of rare earth element |
JPS6190710A (en) * | 1984-10-12 | 1986-05-08 | Asahi Chem Ind Co Ltd | Novel separation of material |
JPS61122119A (en) * | 1984-11-20 | 1986-06-10 | Asahi Chem Ind Co Ltd | Purification of yttrium |
JPS62145164A (en) * | 1985-12-19 | 1987-06-29 | Seitetsu Kagaku Co Ltd | Separation of rare earth ion |
JPS62162620A (en) * | 1986-01-08 | 1987-07-18 | Seitetsu Kagaku Co Ltd | Separation of neodymium and praseodymium |
JPH0222123A (en) * | 1988-03-31 | 1990-01-25 | Reo Lp | Fractionation of rare earth metal mixture by ion exchange |
JPH03291332A (en) * | 1990-04-09 | 1991-12-20 | Unitika Ltd | Separation of rare earth element |
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