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論文

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

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*

Industrial & Engineering Chemistry Research, 59(1), p.329 - 340, 2020/01

https://doi.org/10.1021/acs.iecr.9b04998

被引用回数：15 パーセンタイル：56.79(Engineering, Chemical)

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([C $_{4}$ mim][Tf $_{2}$ N])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。[C $_{4}$ mim][Tf $_{2}$ N]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、[C $_{4}$ mim][Tf $_{2}$ N]中におけるLn(tta) $_{2}$ (TOPO) $_{3}$ $^{+}$ , Ln(tta)(TOPO) $_{3}$ $^{2+}$ 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。

口頭

イオン液体協同効果系の抽出平衡解析法; ランタノイド(III)-Htta-TOPO系

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*

no journal, ,

ランタノイド(Ln)の分離法として、溶媒抽出法が広範に研究されているが、より高い分離能を有する抽出系の開発は原子力分野においても重要な課題となっている。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)イミドを用いて、さまざまな-ジケトンとトリオクチルホスフィンオキシド(TOPO)によるLn(III)のIL協同効果抽出を研究し、重希土選択的な協同効果の発現により、Ln(III)の分離能が大幅に向上することを見出した。本研究では、2-テノイルトリフルオロアセトン(Htta)とTOPOを用いたIL協同効果系において、Ln(III)の抽出平衡解析法を検討した。それぞれのLn(III)錯体の抽出定数を決定するために、log-log[tta $^{-}$ ] $_{aq}$ -log[TOPO] $_{IL}$ の三次元非線形解析を適用した。IL中で形成されるさまざまな三元錯体の生成定数を求めたところ、Ln(tta) $_{2}$ (TOPO) $_{3}$ $^{+}$ 錯体の生成定数はEu(III)Nd(III)の順であることがわかった。その結果、疎水性の高い荷電錯体の形成が重希土選択的な協同効果発現の要因であると考えられる。

口頭

Htta-TOPO-イオン液体協同効果系におけるランタノイドの抽出および付加錯体生成平衡の定量的評価

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*

no journal, ,

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)イミドを用いて、種々の-ジケトンとトリオクチルホスフィンオキシド(TOPO)によるランタノイド(III) (Ln)の抽出を研究し、有機溶媒系では見られない重希土選択的な協同効果の発現によってLnの分離能が大幅に向上することを見出した。本研究では、2-テノイルトリフルオロアセトン(Htta)とTOPOを用いたIL協同効果系において、さまざまな付加錯体生成を伴うNd, Eu, Luの抽出平衡を調べた。log -log [tta $^{-}$ ] $_{aq}$ -log [TOPO] $_{IL}$ の三次元非線形解析から、各付加錯体のそれぞれの抽出定数を算出し、IL中での各付加錯体の生成定数を求めた。共通するIL系に特徴的な付加錯体はLn(tta) $_{2}$ (TOPO) $_{3}$ $^{+}$ であり、その生成定数はLu Eu Ndの順となった。したがって、TOPOが3分子配位した疎水性の高い荷電三元錯体の形成が重希土選択的な協同効果発現の要因であることが明らかになった。

口頭

Synergistic ionic-liquid extraction for the selective separation of lanthanoids(III)

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*

no journal, ,

溶媒抽出において、新たな機能性抽出媒体としてイオン液体が広く研究されている。我々は、三価ランタノイド(Ln(III))のイオン液体協同効果抽出を研究し、協同効果がLn(III)の選択的分離に有効であることを明らかにした。本研究では、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)イミド系において、2-テノイルトリフルオロアセトンとトリオクチルホスフィンオキシドを用いたLn(III)のイオン液体協同効果抽出を検討し、協同効果について評価した。イオン液体系では、従来の有機溶媒系とは異なり、重希土選択的な協同効果が発現した。スロープ解析から、中性付加錯体とカチオン性三元錯体が抽出されることが示された。カチオン性三元錯体の付加錯体生成定数は、原子番号の増大とともに増加したことから、疎水性の高い荷電三元錯体の形成が重希土選択的な協同効果発現の要因であることが明らかになった。