Effect of chelating agent on ionic liquid chelate extraction of trivalent metals using bidentate ligands

二座配位子を用いた3価金属のイオン液体キレート抽出におけるキレート配位子の効果

江口 綾乃 ; 森田 耕太郎*; 岡村 浩之   ; 平山 直紀*

Eguchi, Ayano; Morita, Kotaro*; Okamura, Hiroyuki; Hirayama, Naoki*

有機溶媒への金属イオンのキレート抽出では、配位子を用いて無電荷錯体を形成させる必要があり、抽出化学種として配位飽和(無水)錯体がより有利である。これに対して、イオン液体キレート抽出では、荷電化学種や配位不飽和(水和)化学種が抽出できる。本研究では、抽出剤として8-キノリノール(HQ)と2-メルカプトピリジン-オキシド(HSPyO)を用いた1-アルキル-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([Cmim][TfN]、n=2, 4, 8)への3価金属イオン(Fe(III), Al(III), Ga(III), In(III))のイオン液体キレート抽出における二座配位子の効果を調べた。3価金属イオンの抽出選択性は、HQではFe Ga In Al、HSPyOではFe In Ga Alの順であった。すなわち、HSPyOはIn(III)の抽出に有利であることがわかった。HSPyOを用いたときのGa(III)の抽出率は、[Cmim][TfN] [Cmim][TfN] [Cmim][TfN] クロロホルムの順であったが、HQでは逆の順番となった。これらの結果は、水相中の脱プロトン化した二座配位子濃度の差によるものと考えられる。

In chelate extraction of metal ions into organic solvents, formation of their uncharged complexes with ligands is required. Moreover, coordinatively saturated (unhydrated) complexes are more preferable as extracted species. On the other hand, in ionic liquid chelate extraction, ionic liquid can extract charged species and coordinatively unsaturated (hydrated) species. In this study, the effects of bidentate ligands on ionic liquid chelate extraction of trivalent metal ions, Fe(III), Al(III), Ga(III) and In(III), into 1-alkyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethanesulfonyl)imides ([Cmim][TfN], n=2,4,8) was studied using 8-quinolinol (HQ) and 2-mercaptopyridine -oxide (HSPyO) as extractants. The extraction selectivity order for trivalent metal ions was Fe Ga In Al for HQ and Fe In Ga Al for HSPyO. Namely, HSPyO was favorable for extraction of In(III). The extractability of Ga(III) was in the order of [Cmim][TfN] [Cmim][TfN] [Cmim][TfN] chloroform for HSPyO, whereas reversed order was obtained for HQ. These results were seemed to be based on difference in concentration of deprotonated bidentate ligands in water.