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Extraction behavior of rare-earth elements using a mono-alkylated diglycolamic acid extractant

モノアルキルジグリコールアミド酸型抽出剤を用いた希土類金属元素の抽出挙動

下条 晃司郎; 藤原 伊織*; 藤澤 清史*; 岡村 浩之; 杉田 剛; 大島 達也*; 馬場 由成*; 長縄 弘親

Shimojo, Kojiro; Fujiwara, Iori*; Fujisawa, Kiyoshi*; Okamura, Hiroyuki; Sugita, Tsuyoshi; Oshima, Tatsuya*; Baba, Yoshinari*; Naganawa, Hirochika

ジグリコールアミド酸型抽出剤(DGAA)を用いたレアアースの溶媒抽出について検討した。本研究では2級アミドである$$N$$-dodecyldiglycolamic acid (C$$_{12}$$DGAA)と3級アミドである$$N,N$$-dioctyldiglycolamic acid (DODGAA)を用い、両者の比較を行った。その結果、C$$_{12}$$DGAAはDODGAAに比べてレアアースに対する抽出能および分離能が低下し、アミド酸素の塩基性が抽出分離に大きく影響することが明らかとなった。抽出機構はプロトン交換反応であり、1:3錯体を形成することを証明した。また、単結晶X線構造解析によりDGAA骨格は三座配位子としてランタンに配位していることが示された。

Liquid-liquid extraction of rare-earth (RE) cations has been investigated using $$N$$-dodecyldiglycolamic acid (C$$_{12}$$DGAA) with a secondary amide group, and compared with that using $$N,N$$-dioctyldiglycolamic acid (DODGAA) with a tertiary amide group. C$$_{12}$$DGAA enables quantitative transfer of all RE cations from moderately acidic solution, while being selective toward the heavier RE cations, and performs better than typical carboxylic-acid-type extractants. However, C$$_{12}$$DGAA provides low extraction performance and separation ability for RE cations compared with DODGAA because of the weaker basicity of the amide oxygen. Slope analysis demonstrated that RE$$^{3+}$$ transfer with C$$_{12}$$DGAA proceeded through a proton-exchange reaction, forming a 1:3 complex, RE(C$$_{12}$$DGAA)$$_{3}$$. Structural characterization by X-ray diffraction revealed that three $$N$$-butyldiglycolamic acid (C$$_{4}$$DGAA) molecules coordinated to the La$$^{3+}$$ central ion in a tridentate fashion and the La$$^{3+}$$ primary coordination sphere consisted of three oxygen atoms from the amide group, three oxygen atoms from the ether group, and three oxygen atoms from the carboxy group.

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