Temperature dependence of microscopic structure formed by tri--butyl phosphate and zirconium ion in extracted solution

抽出溶液中でリン酸トリブチルとジルコニウムイオンが形成するミクロ構造の温度依存性

元川 竜平   ; 鈴木 伸一; 矢板 毅

Motokawa, Ryuhei; Suzuki, Shinichi; Yaita, Tsuyoshi

ジルコニウム(IV)-硝酸/リン酸トリブチル-オクタンの溶媒抽出系では、水相中のジルコニウムイオンが、硝酸イオンや有機相中のリン酸トリブチル(TBP)と錯形成することで有機相中に抽出される。このとき、水相中の[Zr]と[HNO]がある一定値以上の条件で抽出を行うと有機相は軽有機と重有機相(第三相)に相分離することが知られている。この相分離の条件は温度にも強く依存することが知られているが、この場合の抽出溶液内部のミクロ構造は明らかにされていない。そこで発表者らは抽出溶液内部のミクロ構造と第三相生成の関係を明らかにするため、中性子及びX線小角散乱法を用いて抽出剤溶液系における中距離的秩序や錯体の空間分布に関する測定を実施した。その結果、抽出溶液の温度が低くなるにつれて低波数領域で小角散乱が強く観測された。そのため、複数の錯体が互いに寄り集まり、次第に大きな凝集構造が成長することがわかった。また、このときの有機相中の熱濃度揺らぎ(相関長)が第三相の生成(相分離)を支配する重要な因子になることが明らかになった。

In the solvent extraction of Zr(NO)-HNO/Octane-Tri--butyl phosphate (TBP), zirconic ions (Zr) in aqueous phase are extracted to organic phase with involving a complex formation among Zr, NO, and TBP, i.e., Zr(NO)(TBP). In this solvent extraction process the organic phase is separated into two organic phases: light organic phase and heavy organic phase, which is in particular called as the third phase, when the solution temperature deceases over a critical temperature. In this study, we investigated the temperature dependence of microscopic structure, formed by TBP, Zr, and NO, in diluent by employing small-angle neutron and X-ray scattering (SANS and SAXS) techniques. As a result, we found that the correlation length of the thermal concentration fluctuation of the organic phase strongly contributes to the third phase formation with varying temperature.