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論文

Speciation of ruthenium(III) chloro complexes in hydrochloric acid solutions and their extraction characteristics with an amide-containing amine compound

鈴木 智也*; 尾形 剛志*; 田中 幹也*; 小林 徹; 塩飽 秀啓; 矢板 毅; 成田 弘一*

Metals, 8(7), p.558_1 - 558_10, 2018/07

 被引用回数:1 パーセンタイル:52.95(Materials Science, Multidisciplinary)

白金族元素の精製は主に溶媒抽出法によって行われるが、Ruは蒸留によってRuO$$_4$$として回収される。この蒸留による方法を抽出法に置き換えることができれば、精製プロセスの簡素化が期待される。本研究では、Ruの効率的な抽出法を開発することを目的に、Ruの塩酸中での化学種についてUV-vis分光およびEXAFS法で分析し、N-2-ethylhexyl-bis(N-di-2-ethylhexyl-ethylamide) amine (EHBAA)によって抽出されたRuの特性を調査した。その結果、塩酸濃度が0.5から10MにおけるRuの主たる化学種は、塩酸濃度の上昇に伴って[RuCl$$_4$$(H$$_2$$O)$$_2$$]$$^-$$から[RuCl$$_6$$]$$^3$$$$^-$$へと変化することが明らかとなった。また、EHBAAによるRuの抽出率は塩酸濃度の上昇に伴って増加し、塩酸濃度が5Mで最大に達し、さらに塩酸濃度が上昇すると抽出率は下降に転ずる。抽出錯体のEXAFS分析の結果からは、Ru$$^3$$$$^+$$の内圏には5つのCl$$^-$$と1つのH$$_2$$Oが存在することが示された。さらに塩酸濃度が増加したときのEHBAAによるRuの抽出率の変化と[RuCl$$_5$$(H$$_2$$O)]$$^2$$$$^-$$の分布曲線がよく似ていることから、EHBAAは[RuCl$$_5$$(H$$_2$$O)]$$^2$$$$^-$$を抽出すると考えられる。

論文

Comparison of the extractabilities of tetrachloro- and tetrabromopalladate(II) ions with a thiodiglycolamide compound

成田 弘一*; 前田 泰生*; 所 千晴*; 鈴木 智也*; 田中 幹也*; 元川 竜平; 塩飽 秀啓; 矢板 毅

Analytical Sciences, 33(11), p.1305 - 1309, 2017/11

 被引用回数:1 パーセンタイル:85.18(Chemistry, Analytical)

Using $$N,N,N',N'$$-tetra-2-ethylhexyl-thiodiglycolamide (TEHTDGA) in $$n$$-dodecane as the extractant, we compared the percentages of Pd(II) extracted from HCl and HBr solutions, and analyzed the structures of the Pd(II)-extractant complexes. TEHTDGA rapidly extracted Pd(II) from both HCl and HBr solutions, predominantly by formation of a 1:2 Pd(II)/TEHTDGA complex. The extractability of Pd(II) from HBr solution was inferior to that from HCl solution. FT-IR spectroscopy and EXAFS measurements indicated that two of the halide ions in the tetrachloro- or tetrabromopalladate(II) ions were replaced by the sulfur atoms of two TEHTDGA molecules. In the [PdBr$$_{2}$$(TEHTDGA)$$_{2}$$] complex, the Pd-S bond was shorter than the Pd-Br bond. We suggest that this bond length difference resulted in greater steric hindrance during coordination of TEHTDGA to the Pd(II) atom in the HBr system than in the HCl system, leading to the lower extractability in the HBr system.

論文

溶媒抽出法による白金族金属分離に関する最近の研究

成田 弘一*; 鈴木 智也*; 元川 竜平

日本金属学会誌, 81(4), p.157 - 167, 2017/04

 被引用回数:2 パーセンタイル:60.17(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

Most of the refineries for platinum group metals (PGMs) in Japan have adopted solvent extraction methods for mutual separation of PGMs. Few effective extractants for industrial use have been found although some industrial processes were established in 1970s. Recently, some compounds have been reported as candidates for practical PGM extractants in addition to new concepts for PGM extraction mechanisms. In this review article, we present well-known PGM recovery processes based on solvent extraction, industrial extractants and their properties, and conventional extraction mechanism for PGMs. Additionally, we discuss recent interesting extraction systems (amide-type compounds and ionic liquid) and then introduce new extraction concepts based on the specific interactions at the outer-sphere of a metal complex in the organic phase.

論文

Separation of Ru(III), Rh(III) and Pd(II) from nitric acid solutions using ion-exchange resins bearing carboxylic betaine

鈴木 智也; 森田 圭介; 佐々木 祐二; 松村 達郎

Separation Science and Technology, 51(17), p.2815 - 2822, 2016/09

 パーセンタイル:100(Chemistry, Multidisciplinary)

カラボキシルベタイン型イオン交換樹脂のRu(III), Rh(III), Pd(II)に関する吸着挙動について検討し、白金族元素の分離に適した条件を明らかにした。この条件に基き、クロマトグラフィーによる分離試験を行った。その結果、硝酸溶液中の白金族元素すべてを吸着し、その後、80%の白金族元素の溶離が確認された。溶離に関するさらなる改善は必要であるが、本成果より、AMP03が高レベル廃液からの白金族元素分離に資する性能を有することが明らかになった。

論文

Recovery of Rhodium(III) from nitric acid solutions using adsorbent functionalized with ${it N,N,N}$-trimethylglycine

鈴木 智也; 森田 圭介; 佐々木 祐二; 松村 達郎

Bulletin of the Chemical Society of Japan, 89(5), p.608 - 616, 2016/05

 被引用回数:3 パーセンタイル:71.91(Chemistry, Multidisciplinary)

これまでの研究から、${it N,N,N}$-トリメチルグリシンを官能基とするイオン交換樹脂(AMP03)を用いることで硝酸水溶液中のRhを吸着回収できることがわかっている。本研究では、高レベル廃液からのRh(III)分離法を確立するために、AMP03のRh(III)に関する吸着挙動を検討し、Rh(III)の効率的な吸着条件及びその吸着メカニズムについて検討を行った。その結果、AMP03は、低濃度のH$$^{+}$$及び高濃度のNO$$_{3}$$$$^{-}$$を含む溶液からRh(III)を効率的に吸着可能であることがわかった。さらに、イオン交換平衡に基く吸着データの解析から、Rhは、2つの${it N,N,N}$-トリメチルグリシン基、3つのNO$$_{3}$$$$^{-}$$を伴い吸着されることが明らかになった。

論文

Silver extraction by $$N,N,N',N'$$-tetraoctyl-thiodiglycolamide

佐々木 祐二; 鈴木 智也; 森田 圭介; 吉塚 和治*

Hydrometallurgy, 159, p.107 - 109, 2016/01

 被引用回数:2 パーセンタイル:69.48(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

新しいソフト配位原子を含む三座配位系の抽出剤を開発し、試験した。テトラオクチルチオジグリコールアミド(S-DGA)抽出剤はテトラオクチルジグリコールアミドの酸素原子をイオウに置き換えた化合物である。S-DGAは酸溶液中の銀をドデカン溶媒に比較的高い分配比で抽出可能である。そこで我々はS-DGAを用いて硝酸, 硫酸, 過塩素酸中の銀の抽出挙動を調べ、結果を示した。

論文

アクチノイドと核分裂生成物の一括抽出および逆抽出による相互分離を基礎とする単サイクルプロセスの検討

佐々木 祐二; 津幡 靖宏; 白数 訓子; 森田 圭介; 鈴木 智也

日本原子力学会和文論文誌, 14(3), p.202 - 212, 2015/09

新しい分離概念である「単サイクルプロセス」を開発中である。これは、分離対象のアクチノイドや核分裂生成元素を一括で抽出し、逆抽出によって相互分離を行うものである。ハードな金属やソフト性金属、オキソアニオンを同時に抽出する必要があり、ソフトドナーを持つ強力な抽出剤の利用が求められる。NTAアミドはこれを可能とする一つの抽出剤である。一括抽出した後の逆抽出による相互分離であるが、Pd, Ruは、チオ尿素, システイン, ジエチレントリアミン, トリスアミノエチルアミンなど、Moは、MIDEA, NTAアミド(C2), イミノジメチルリン酸など、Re(Tcの代用)は高いpH条件での水相を用いることで逆抽出可能であることが分かった。

論文

Concept for the single cycle process based on mutual separation by reverse extraction of actinides and fission products

佐々木 祐二; 津幡 靖宏; 白数 訓子; 森田 圭介; 鈴木 智也

Proceedings of 21st International Conference & Exhibition; Nuclear Fuel Cycle for a Low-Carbon Future (GLOBAL 2015) (USB Flash Drive), p.1653 - 1656, 2015/09

高レベル廃液の新しい分離プロセス概念が検討された。このプロセスはアクチノイドと核分裂生成元素を一括で抽出し、逆抽出で相互分離する方法である。単独の抽出剤と幾つかの逆抽出剤が必要となり、白金族元素,アクチノイド,酸素酸の陰イオンを同時に抽出する抽出剤が望まれる。NTAアミドは有望な抽出剤の一つである。次に逆抽出剤の検討が必要であり、水溶性のハードドナー,ソフトドナーによる効果を調査中であり、結果を報告する。

論文

A Study on adsorption properties of ion-exchange resins bearing ${it N,N,N}$-trimethylglycine to Ru(III), Rh(III) and Pd(II) for developing separation techniques from high-level liquid waste

鈴木 智也; 嶋崎 翔馬*; 森田 圭介; 佐々木 祐二; 小澤 正基*; 松村 達郎

Proceedings of 21st International Conference & Exhibition; Nuclear Fuel Cycle for a Low-Carbon Future (GLOBAL 2015) (USB Flash Drive), p.1539 - 1543, 2015/09

${it N,N,N}$-trimethylglycineを官能基とするイオン交換樹脂(AMP03)の硝酸水溶液中のRu, Rh, Pdに関する吸着挙動を明らかにするために、吸着試験を行った。その結果、AMP03はPd(II)に関して高い吸着能を有することが明らかになった。一方、RuやRhに関しても低硝酸濃度での吸着が見られた。さらに、Ru(III), Rh(III), Pd(II)に関するAMP03の吸着能の制御が可能か、水相にtriethylamine, thiourea、またはbetaine anhydrousを加えることで検討した。結果として、本研究におけるtriethylamineの添加条件では、Ru(III)及びRh(III)に関するAMP03の吸着能の大幅な向上が確認された。Pd(II)に関しては、ほとんど変化がなかった。一方、thiourea及びbetaine anhydrousについては、Pd(II)に関する吸着能の大きな低下が確認された。Ru(III)及びRh(III)の吸着能についての変化も確認されたが比較的に、わずかなものであった。これらの結果は、AMP03及び各配位子の利用によって、AMP03へのRu, Rh, Pdの効率的な吸脱着が可能であると示唆している。

論文

Correlation between intermolecular hydrogen bonds and melting points of uranyl nitrate complexes with cyclic urea derivatives

鈴木 智也; 鷹尾 康一朗*; 川崎 武志*; 原田 雅幸*; 野上 雅伸*; 池田 泰久*

Polyhedron, 96, p.102 - 106, 2015/08

 被引用回数:2 パーセンタイル:67.12(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

X線単結晶解析によりUO$$_{2}$$(NO$$_{3}$$)$$_{2}$$(${bf 0a}$)$$_{2}$$ (${bf 0a}$: 2-imidazolidone)とUO$$_{2}$$(NO$$_{3}$$)$$_{2}$$(${bf 0b}$)$$_{2}$$ (${bf 0b}$: tetrahydro-2-pyrimidone)及びUO$$_{2}$$(NO$$_{3}$$)$$_{2}$$(${bf 1a}$)$$_{2}$$ (${bf 1a}$: 1-methyl-2-imidazolidone)の錯体構造を明らかにした。また、融点と分子間水素結合距離を評価し、その関係を評価した。

論文

Studies on the extraction of soft acid metal species using MIDOA and analogous compounds

佐々木 祐二; 佐伯 盛久; 須郷 由美; 池田 泰久*; 川崎 武志*; 鈴木 智也*; 大橋 朗*

Solvent Extraction Research and Development, Japan, 22(1), p.37 - 45, 2015/05

 被引用回数:5 パーセンタイル:64.07(Chemistry, Multidisciplinary)

新抽出剤のMIDOA(メチルイミノジオクチルアセトアミド)を用いて、Pd(II), Nb(V), Ta(V), Cr(VI), Mo(VI), W(VI), Tc(VII), Re(VII)等の溶媒抽出を行い、関連化合物のIDOA(イミノジオクチルアセトアミド)やMIDEHA(メチルイミノジエチルヘキシルアセトアミド)、TODGA(テトラオクチルジグリコールアミド)、TDGA(チアジグリコールアミド)等の結果を比較した。これらの結果より、MIDOAによる分配比はIDOAやMIDEHAよりやや高いこと、Pd, Re分配比はTODGA, TDGAより高いことを明らかにした。

論文

Efficient adsorption of Rh(III) from HNO$$_{3}$$ solution on ion-exchange resin bearing ${it N,N,N}$-trimethylglycine by adding N donor ligands and desorption using thiourea

鈴木 智也; 森田 圭介; 佐々木 祐二

Chemistry Letters, 44(2), p.152 - 153, 2015/02

 被引用回数:2 パーセンタイル:84.79(Chemistry, Multidisciplinary)

硝酸水溶液中のRh(III)を回収するために、${it N,N,N}$-trimethylglycineが官能基化されたイオン交換樹脂(AMP03)を用い、吸着試験を行った。その結果、AMP03は[HNO3]$$_{surp}$$ $$<$$ 0.02 Mの条件において、比較的高い吸着能を示すことがわかった([HNO3]$$_{surp}$$は上澄み中の硝酸濃度)。さらに、0.12Mの硝酸水溶液でもtriethylamineやtris(2-aminoethyl)amine添加することで、大幅な分配係数(${it K$_{d}$}$)の上昇が確認された。一方、チオ尿素を添加した系では、${it K$_{d}$}$値の減少を示すマスキング効果が確認された。本結果より、AMP03とアミン化合物を用いる手法がRh(III)の硝酸水溶液からの回収に有用であると示唆される。チオ尿素においても、Rh(III)に関するマスキング剤や溶離剤として有用である。

論文

Complexing agents for oxonium anions of Mo and Re and their masking effects on extraction using N-donor extractants

佐々木 祐二; 鈴木 智也; 森田 圭介; 津幡 靖宏

Chemistry Letters, 43(10), p.1538 - 1539, 2014/10

 被引用回数:1 パーセンタイル:91.76(Chemistry, Multidisciplinary)

ソフト配位原子を含む幾つかのマスキング剤のMoとReに対するマスキング効果について溶媒抽出を使って調べた。抽出剤はMo, Reに高い抽出性能を示すNTAアミドとMIDOAを用いた。窒素原子を含むマスキング剤、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、及びジアミノプロパンによりMoとReの抽出は抑制された。イオウ系の強力なマスキング剤であるチオ尿素も試験したが、Mo, Reに対するマスキング効果は低いことが分かった。

論文

Effect of the central frames and substituents attached to N atoms on extraction ability of podand-type extractants

佐々木 祐二; 北辻 章浩; 須郷 由美; 津幡 靖宏; 鈴木 智也; 木村 貴海; 森田 泰治

Proceedings of 20th International Solvent Extraction Conference (ISEC 2014), p.431 - 435, 2014/09

ポダンド系を含む8種の異なる抽出剤を開発し、アクチノイド元素に対する分配比を比較した。抽出に関して化合物の中心骨格が大きく影響し、この中でジグリコールアミド(DGA)化合物が最も高い分配比を示した。加えて、DGA化合物の窒素原子に結合する置換基の効果について検討した。立体障害や水素結合などを持つような化合物によるアクチノイドの分配比は低いことが示唆された。

報告書

「疎水性, 親水性新規ジアミド化合物によるMA相互分離技術開発」3年間成果のまとめ(受託研究)

佐々木 祐二; 津幡 靖宏; 北辻 章浩; 須郷 由美; 白数 訓子; 池田 泰久*; 川崎 武志*; 鈴木 智也*; 三村 均*; 臼田 重和*; et al.

JAEA-Research 2014-008, 220 Pages, 2014/06

JAEA-Research-2014-008.pdf:41.81MB

文部科学省からの委託事業、原子力システム研究開発事業で行った研究「疎水性,親水性新規ジアミド化合物によるMA相互分離技術開発」3年間の成果をまとめる。本事業は次の3つのテーマからなる、(1) MA+Ln一括分離技術開発:DOODA基礎特性評価、(2)Am/Cm/Ln相互分離技術開発: Ln錯体の基礎特性評価,溶媒抽出分離法,抽出クロマトグラフィー法、(3)分離技術評価: プロセス評価。(1)では新規抽出剤であるDOODAの基礎特性の成果をまとめた。(2)では新規配位子が配位した金属錯体の構造解析結果、抽出剤を使った溶媒抽出結果、及び抽出クロマトグラフィーでのカラム分離結果をまとめた。(3)ではこれら結果を総合して相互分離フローを作成し、それぞれフラクションの元素量,放射能量,発熱量の評価を行った。

口頭

窒素ドナー系アミド化合物を用いる金属錯形成

佐々木 祐二; 須郷 由美; 川崎 武志*; 鈴木 智也*; 池田 泰之*; 中瀬 正彦*; 竹下 健二*

no journal, , 

MIDOA(メチルイミノビスジオクチルアセトアミド)やMIDEA(メチルイミノビスジエチルアセトアミド)は、骨格中心に窒素原子を持ち、その両端にアミド基を持つ化合物である。このため、金属イオンとの結合に窒素原子の影響が大きく、Tc(Re)やPd等の金属と高い反応性を示す。この物質を高レベル廃液中のTc, Pd回収に用いる場合、放射線場や高温下での安定性が重要となってくる。そこで、本化合物のこれら情報を得て、抽出性能と併せて検討することを目的とした。熱分析の測定結果から、MIDEAとMIDEA-Re錯体で、高温下で異なる反応性を持つことが明らかとなり、Re-MIDEA錯体は高い錯形成能力を持つことが示唆された。

口頭

環状尿素系沈殿剤により生成する硝酸ウラニル錯体の融点と結晶構造の関係

鈴木 智也; 鷹尾 康一朗*; 川崎 武志*; 佐々木 祐二; 原田 雅幸*; 野上 雅伸*; 池田 泰久*

no journal, , 

硝酸水溶液中のUO$$_{2}$$$$^{2+}$$を選択的に沈殿させうる化合物を利用した使用済核燃料の再処理法が検討されている。しかし、その処理工程において、Pu(IV)がU(VI)と一旦共沈することが課題となっている。以前の研究から、この共沈を克服しうる沈殿剤の条件が、低疎水性かつ高融点を有するU(VI)沈殿物を形成可能な化合物であることが見出された。そこで、本研究では、高融点を有するU(VI)沈殿物の形成条件を明らかにするため、環状尿素系沈殿剤を配位子とする硝酸ウラニル錯体の融点を分子構造の観点から検討した。

口頭

ジグリコールアミド化合物に付与したアルキル基のアクチノイド抽出への効果

佐々木 祐二; 津幡 靖宏; 森田 圭介; 須郷 由美; 鈴木 智也

no journal, , 

ジグリコールアミド(DGA)は2001年に当研究室で開発されて以来、特に3価のアクチノイド(Am, Cm)の抽出分離に利用されてきた。中央にエーテル酸素を持ち、その両側にアセトアミド基を持つ。O, O, Oの3座配位性を持つゆえに硬い酸である金属との反応性が高い。したがって、ランタノイド,アクチノイド、及びアルカリ土類金属などを硝酸溶液から高い分配比で抽出できる。原子力分野で世界的に基礎、応用関連の研究に利用されてきたが、DGAの窒素原子に結合するアルキル基の種類を変えて、抽出性能を比較した研究は少ない。そこで、異なるアルキル基(フェニル基)を持つ13のDGA化合物を合成し、その抽出挙動について調べた。得られた抽出結果より、立体障害や水素結合などについて言及する。

口頭

両性イオン交換樹脂を用いた硝酸水溶液中からのRh(III)吸着法に関する研究

鈴木 智也; 森田 圭介; 佐々木 祐二

no journal, , 

高レベル放射性廃液に含まれるRh(III)は、ガラス固化体の生成を阻害するため、分離されることが望ましい。これまでに様々な研究が行われてきたが、硝酸水溶中のRh(III)に関する分離例は、ほとんどない。${it N,N,N}$-trimethylglycineを官能基とする樹脂(両性イオン交換樹脂)を用いたところ、硝酸水溶液中のRh(III)に吸着能を示すことが明らかになった。本研究では、両性イオン交換樹脂の硝酸水溶液中のRh(III)に関する吸着挙動を詳細に検討した。

口頭

ジグリコールアミド溶媒抽出におけるコンプレクサンによるマスキングの効果

森田 圭介; 佐々木 祐二; 鈴木 智也

no journal, , 

${it N}$,${it N}$,${it N}$',${it N}$'-テトラオクチルジグリコールアミド(TODGA)はランタノイド(Ln), アクチノイド(An)に対して高い抽出能を持つ。Ln/Anの相互分離能の向上を目的として、マスキング剤としてEDTA, DTPAおよびそれらのbisamide誘導体を用いると、bisamide誘導体はより酸性領域からマスキング作用を発揮した。マスキング反応について詳細に検討を行った結果を報告する。

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