Preparation of an extractant-impregnated porous membrane for the high-speed separation of a metal ion

金属イオンの迅速分離を目的とした抽出試薬担持多孔性膜

浅井 志保; 渡部 和男; 須郷 高信*; 斎藤 恭一*

Asai, Shiho; Watanabe, Kazuo; Sugo, Takanobu*; Saito, Kyoichi*

放射性廃棄物を安全かつ経済的に処分するためには、放射性廃棄物に含まれる放射能量を測定する必要がある。測定対象となる放射性核種のうち、線及び線放出核種については、測定の前処理として化学分離が必要となる。本研究では、化学分離の迅速化を目指して、抽出試薬を担持したグラフト多孔性膜を開発した。まず、ポリエチレン製の多孔性中空糸膜に電子線を照射してラジカルを生成させ、エポキシ基を有するモノマー、glycidylmethacrylate(GMA)をグラフト重合し、GMA膜を作製した。次に、エポキシ基の開環反応によってオクタデシルアミノ基(CHNH基)をグラフト鎖に導入し、疎水性膜とした。疎水性膜を抽出試薬担持溶液(抽出試薬/エタノール=5/95, (v/v))に浸漬し、抽出試薬担持膜とした。抽出試薬は希土類元素に選択性を持つHDEHPを用いた。HDEHPの担持量は、最大2.1mol/kg-GMA膜となり、膜の体積は1.4倍に膨潤した。その結果、細孔径が増大し透水性が向上した。得られたHDEHP担持膜にイットリウム水溶液を透過させたところ、0.38mol-Y/kg-GMA膜のイットリウムが吸着し、7M硝酸で全て溶出できた。吸着・溶出の繰り返し操作後も吸着容量は変化しなかった。

The analysis of radioactive species in radioactive wastes is essential to the safe and economical disposal of such wastes. Among radioactive species, alpha- and beta-emitting nuclides should be purified prior to various radiometric determinations. To overcome the disadvantages of the conventional separation techniques, we have proposed functional porous hollow-fiber membranes that achieve a high speed operation assisted by convective flow. Stable immobilization in aqueous media is ensured by the hydrophobic interaction between the hydrophobic moiety of the extractant and octadecyl part of octadecylamino group. In this study, HDEHP, which shows the selectivity for rare earth elements, such as yttrium, was immobilized onto the porous membrane. The amount of immobilized HDEHP increased with increasing molar conversion. This can be explained by the fact that an increase in the CNH group allows the polymer brush to extend itself due to electrostatic repulsion originating from the amino part of the CNH group.