Synergistic enhancement of the extraction and separation efficiencies of lanthanoid(III) ions by the formation of charged adducts in an ionic liquid

イオン液体中での荷電付加物形成によるランタノイド(III)イオンの抽出および分離効率の協同的増大

岡村 浩之   ; 水野 正義*; 平山 直紀*; 下条 晃司郎   ; 長縄 弘親  ; 井村 久則*

Okamura, Hiroyuki; Mizuno, Masayoshi*; Hirayama, Naoki*; Shimojo, Kojiro; Naganawa, Hirochika; Imura, Hisanori*

本研究では、イオン液体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([Cmim][TfN])において2-テノイルトリフルオロアセトン(Htta)とトリオクチルホスフィンオキシド(TOPO)を用いたランタノイド(III) (Ln(III))イオンのイオン液体協同効果抽出と抽出平衡を検討した。[Cmim][TfN]においてHttaとTOPOを併用すると重Ln(III)イオン選択的な協同効果が発現し、Ln(III)イオン間の分離能が向上した。Htta-TOPO系におけるLn(III)の抽出種と抽出定数を三次元抽出平衡解析により求めた。その結果、Htta-TOPO系における重Ln(III)イオン選択的な協同効果は、[Cmim][TfN]中におけるLn(tta)(TOPO), Ln(tta)(TOPO)などの疎水性の荷電付加物の形成に起因することが示された。

The synergistic ionic-liquid extraction and extraction equilibrium of lanthanoid(III) (Ln(III)) ions have been investigated using 2-thenoyltrifluoroacetone (Htta) and trioctylphosphine oxide (TOPO) in the ionic liquid 1-butyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide ([Cmim][TfN]). The selective synergistic effect for heavier Ln(III) ions was found using a combination of Htta and TOPO in [Cmim][TfN], leading to enhanced separability among Ln(III) ions. The extracted Ln(III) species and the extraction constants in the Htta-TOPO system were determined by three-dimensional extraction equilibrium analysis. The selective synergism for heavier Ln(III) ions in the Htta-TOPO system was ascribed to the formation of hydrophobic, charged adducts, such as Ln(tta)(TOPO) and Ln(tta)(TOPO), in [Cmim][TfN].