Solvent effect in supercritical carbon dioxide extraction of metal ions

金属イオンの超臨界二酸化炭素抽出における溶媒効果

目黒 義弘; 扇柳 仁*; 富岡 修; 井村 久則*; 大橋 弘三郎*; 吉田 善行; 中島 幹雄

Meguro, Yoshihiro; Ogiyanagi, Jin*; Tomioka, Osamu; Imura, Hisanori*; Ohashi, Kozaburo*; Yoshida, Zenko; Nakashima, Mikio

超臨界流体抽出の最大の特色の一つは、圧力によって金属の分配挙動を制御できることである。この溶媒効果を理論的に解析することによって、金属抽出における最適な条件を推定することが可能となる。硝酸溶液/リン酸トリブチル(TBP)系の超臨界二酸化炭素抽出におけるウラン(VI)とプルトニウム(IV)の分配比(D)及び塩酸溶液/2-メチル-8-キノリノール(HMQ)系の抽出におけるパラジウム(II)の分配比を、種々の圧力で測定した。疎水性の抽出剤であるTBPを用いるウランとプルトニウムの抽出において、分配比の対数値(log D)と二酸化炭素の溶解パラメーターとの間に、負の傾きを持つ直線関係が観察できた。一方、親水性抽出剤であるHMQを用いるパラジウムの抽出では、log Dと溶解パラメーターとの間に、正の傾きを持つ直線関係が観察できた。正則溶液論を用いて、この直線関係を理論的に導出することに成功した。

One of the most attractive properties of SFE is that changing solvent properties by tuning pressure can control distribution behavior of a metal ion. Distribution ratio (D) of uranium(VI) and plutonium(IV) with tributyl phosphate (TBP) from a nitric acid solution and palladium(II) with 2-methyl-8-qunolinol (HMQ) from a hydrochloric solution were determined in SFE at various pressures. In the extraction system using TBP, a linear relationship between the logarithmic distribution ratio (log D) and the solubility parameter of CO was observed. The solubility parameter is difined based on the regular solution theory and is one of the parameters depending on the pressure. On the other hand, a linear relationship with a positive slope between log D and the solubility parameter was observed in the extraction system using HMQ. Most of the extractant was dissolved in the aqueous phase as HMQ under the extraction condition examined.