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イオン液体協同効果系におけるランタノイド(III)の抽出平衡解析; 抽出化学種に対する$$beta$$-ジケトンの効果

Extraction equilibrium of lanthanoids(III) in ionic liquid synergistic extraction systems; Effect of $$beta$$-diketones on the extracted species

岡村 浩之; 畠山 瑞央*; 永谷 広久*; 西山 嘉男*; 下条 晃司郎; 長縄 弘親; 井村 久則*

Okamura, Hiroyuki; Hatakeyama, Mizuki*; Nagatani, Hirohisa*; Nishiyama, Yoshio*; Shimojo, Kojiro; Naganawa, Hirochika; Imura, Hisanori*

ランタノイド(Ln)の分離において、抽出能と分離能を高めるために、協同効果を利用した抽出系が広範に研究されている。これまでに、イオン液体(IL)として1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドを用いた2-テノイルトリフルオロアセトン(Htta)-トリオクチルホスフィンオキシド(TOPO)協同効果系において、Ln(III)の抽出平衡解析法を報告した。本研究では、Htta-TOPO系よりも高いLn分離能を示すベンゾイルアセトン(Hba)-TOPO系において、Lnの抽出平衡を解析し、抽出化学種に対する$$beta$$-ジケトンの効果を明らかにするとともに、抽出化学種とLn分離能との関係について考察した。Hba-TOPO協同効果系において、log ${it D}$-log [ba$$^{-}$$]$$_{aq}$$-log [TOPO]$$_{IL}$$の三次元非線形解析を適用したところ、抽出化学種としてLn(ba)$$_{2}$$(TOPO)$$_{2}$$$$^{+}$$, Ln(ba)(TOPO)$$_{4}$$$$^{2+}$$が見出された。1:1:4の二価カチオン性錯体の形成は、Htta-TOPO協同効果系では見られないことから、$$beta$$-ジケトンの酸性度が抽出化学種を決定する因子であり、非常に疎水性の高い1:1:4錯体の形成がLnの高い分離能の要因であると考えられる。

In the separation of lanthanoids (Lns), the synergistic extraction systems have been widely investigated to enhance the extractability and separability. Recently, a method of extraction equilibrium analysis for Ln(III) in the ionic liquid (IL) synergistic extraction system with 2-thenoyltrifluoroacetone (Htta)-trioctylphosphine oxide (TOPO) in 1-butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide was reported. In this study, the extraction equilibrium of Ln in the benzoylacetone (Hba)-TOPO system exhibiting higher Ln separability than the Htta-TOPO system was investigated. The effect of $$beta$$-diketones on the extracted species and the relationship between the extracted species and Ln separability were clarified. A three-dimensional non-linear analysis of log ${it D}$-log [ba$$^{-}$$]$$_{aq}$$-log [TOPO]$$_{IL}$$ was applied in the Hba-TOPO synergistic extraction system, and both Ln(ba)$$_{2}$$(TOPO)$$_{2}$$$$^{+}$$ and Ln(ba)(TOPO)$$_{4}$$$$^{2+}$$ were found as the extracted species. The formation of 1:1:4 dicationic complex was not observed in the Htta-TOPO synergistic extraction system, indicating that the extracted species is dependent on the acidity of $$beta$$-diketone. Consequently, it was suggested that the formation of the highly hydrophobic 1:1:4 complex is a factor of higher Ln separability.

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