Preliminary study on separation of Dy and Nd by multi-step extraction using TDdDGA

佐々木 祐二; 伴 康俊; 森田 圭介; 松宮 正彦*; 小野 遼真*; 城石 英伸*

Solvent Extraction Research and Development, Japan, 27(1), p.63 - 67, 2020/00

https://doi.org/10.15261/serdj.27.63

Ndマグネット中のDyを溶媒抽出で分離回収する方法の基礎研究を行った。DyはNdよりも価値が高く、これを回収して再利用することは意義深い。我々はランタノイドを効率よく抽出するDGA(ジグリコールアミド化合物)を用いてDyを単離する条件の検討を行った。抽出容量の高いTDdDGA(テトラドデシルジグリコールアミド)を用いて溶媒抽出を行うと、Dy/Nd分離比は17-18であった。効率よく相互分離を行うために、向流接触の溶媒抽出を採用した。0.1M TDdDGA/n-ドデカン、0.3M硝酸の条件で4段の向流接触抽出を行ったところ、有機相にDyを92%、その中にNd 0.7%回収できることを確認した。

The Separation mechanism of Am(III) from Eu(III) by diglycolamide and nitrilotriacetamide extraction reagents using DFT calculations

金子 政志; 渡邉 雅之; 松村 達郎

Dalton Transactions, 45(43), p.17530 - 17537, 2016/11

AA2016-0311.pdf:1.49MB

https://doi.org/10.1039/C6DT03002E

マイナーアクチノイドとランタノイドのドナーの違いによる分離メカニズムの違いを理解することを目的として、相対論密度汎関数計算をジグリコールアミド(DGA)およびニトリロトリアセトアミド(NTA)を用いたAm(III)/Eu(III)分離挙動研究に適用した。先行研究に基づいて錯生成反応をモデル化し、錯生成による金属イオンの安定化に基づく熱力学エネルギーを計算した。その結果、DGA試薬はAm(III)イオンよりもEu(III)イオンと好んで錯生成するのに対し、NTA試薬はEu(III)イオンよりもAm(III)イオンと選択的に錯生成することを示唆し、Am(III)/Eu(III)選択性を再現した。Mulliken密度解析により、Amのf軌道電子と供与原子との結合特性の寄与の差異が、Eu, Am錯体の相対的な安定性を決定づけることを示唆した。

Solvent extraction of alkaline earth metal ions by diglycolic amides from nitric acid solutions

館盛 勝一; 鈴木 伸一; 佐々木 祐二; Apichaibukol, A.

Solvent Extraction and Ion Exchange, 21(5), p.707 - 715, 2003/09

https://doi.org/10.1081/SEI-120024552

当研究室で開発したジグリコールアミド化合物、TODGAはアクチノイドイオンとともにアルカリ土類金属に対しても強い錯形成を示す。研究対象の高レベル廃液中にアルカリ土類元素のSr, Baが高濃度で存在するので、これらをTODGAを含む3種のジグリコールアミド化合物を用いて抽出できるかどうかを調べた。TODGAにより、アルカリ土類元素の分配比の高い順に、CaSrBaであった。これはイオン半径の小さい順に高く以前ランタノイドで確認した傾向と同等であった。抽出反応はM+2NO+2TODGAM(NO)(TODGA)であることを確認した。3種のジグリコールアミドを用いた結果より、いずれの抽出剤においても、特にCa, Srについて高い分配比が得られ、TODGAは高レベル廃液からSrと一部のBaを抽出可能であることを明らかにした。

Studies on hydrolysis and radiolysis of N,N,N,'N'-tetraoctyl-3-oxapentane-1,5-diamide

須郷 由美; 佐々木 祐二; 館盛 勝一

Radiochimica Acta, 90(3), p.161 - 165, 2002/04

https://doi.org/10.1524/ract.2002.90.3_2002.161

高レベル廃液から高収率でアクチノイドを回収するのに最も有用なジアミド系抽出剤であるN,N,N,'N'-テトラオクチル-3-オキサペンタン-1,5-ジアミド(TODGA)の耐酸性及び耐放射線性も調べた。室温での耐酸性は高く、加水分解は認められなかった。Co-線照射実験から、TODGAはアミド結合,エーテル酸素近傍の結合が放射線に対して比較的弱く、単体での分解G値は8.5でマロンアミドやモノアミドのそれと比べてやや大きな値となった。ドデカン溶液系では、放射線分解速度がドデカン分率に応じて増加することから、ドデカンによる増感効果が認められた。ベンゼンやモノアミドなどの添加剤を加えドデカン分率を下げることで、TODGAの耐放射線性が向上できることがわかった。また、共存する硝酸はTODGAの耐放射線性をわずかに高める効果をもつことがわかった。

The Novel extractants, diglycolamides, for the extraction of lanthanides and actinides in HNO-n-dodecane system

佐々木 祐二; 須郷 由美; 鈴木 伸一; 館盛 勝一

Solvent Extraction and Ion Exchange, 19(1), p.91 - 103, 2001/01

https://doi.org/10.1081/SEI-100001376

当研究室で合成を行った6種のジグリコールアミド化合物によるランタノイド、アクチノイドの抽出特性を調べた。Eu,Amの分配比はアミドの窒素原子に結合するアルキル基の長さに依存した。開発した化合物の中でN,N,N',N'-テトラオクチル-3-オキサペンタンジアミド(TOOPDA)、N,N,N',N'-テトラデシル-3-オキサペンタンジアミド(TPOPDA)はn-ドデカン中に可溶であり、これは窒素原子に結合するアルキル基が長く、抽出剤自身が適当な脂肪親和性を持つことによるためである。TOOPDAを用いるアクチノイドの抽出は強い硝酸濃度依存性を示し、高い酸濃度で極めて高い分配比を示した。これらのことから、n-ドデカンに溶解したTOOPDAを用い、硝酸溶液中のランタノイド、アクチノイドを完全に有機相中に抽出できることがわかった。

放射光を用いるアクチノイド錯体化学とその分離系開発への応用

矢板 毅

金属錯体の分子設計ワークショップ-(II)報文集, p.63 - 75, 2000/06

近年、日,米,欧の放射光施設においてアクチノイド元素が測定可能なビームラインの建設がなされつつある。これに伴って、溶液中における微量アクチノイドに関する世界初の構造データが報告されつつある。演者らもこれら施設を利用して、アクチノイドと多座配位有機リン及びアミド化合物との錯体の構造研究を行ってきた。これより三価ランタノイド、アクチノイド分離に有効な配位子は、多座配位で弱い相互作用を持つ配座の追加が重要であることを見いだし、この結果をもとに現存する抽出剤の中で最も優れた性能をもつジグリコールアミドを開発した。本講演では、以上の開発過程について紹介するとともに放射光を利用した分析法の解説とアクチノイドでもとりわけデータ数が不足している三価アクチノイド(Pu~Cm)の水溶液内構造に関する一連の研究成果について発表する。

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。

Extractions of actinides and lanthanides by different diglycolamides

佐々木 祐二; 須郷 由美; 森田 圭介

no journal, , 

ジグリコールアミド(DGA)化合物のアミド窒素に結合するアルキル基を変えて抽出性能を調べた。この研究の目的は溶媒抽出のアルキル基置換効果を明らかにすることである。結果として次のようなことが理解された。DGA化合物のアルキル基長さが短くなると水への溶解度が増し、長くなると無極性溶媒のドデカンによく溶けるようになること、抽出分配比はアルキル基が短い方が高いこと、一方抽出容量は長い方が高いことなど。枝分かれアルキル基を持つDGA化合物は分配比、抽出容量とも同じ炭素数を持つDGAより低い、またフェニル基を持つ化合物は無極性溶媒への溶解度や抽出分配比などが極めて低いことなどが明らかとなった。

ジグリコールアミドを用いる向流接触多段抽出法による希土類元素の分離基礎検討

佐々木 祐二; 伴 康俊; 森田 圭介; 松宮 正彦*

no journal, , 

希土類元素は希少元素であるが産業界でも多く利用されており、相互分離及び回収について、よりよい手法を開発しておく必要がある。硝酸溶液中の希土類元素はジグリコールアミド化合物による抽出が有効である一方で、相互分離比は高くない。したがって、向流接触の多段抽出法を採用し、分離効率を上げる必要がある。ここでは、この分離技術について基礎的な検討を行ったので、その結果について報告する。

バッチ式多段抽出法によるNd/Dy分離

佐々木 祐二; 森田 圭介; 松宮 正彦*

no journal, , 

NdとDy分離は使用済みNdマグネットからDyの回収を目的とし、リサイクル業界では重要視されている。希土類元素はいずれも類似の化学的性質を持ち、高い相互分離比が期待できない。したがって、多段抽出法を採用し、分離効率を上げる必要がある。我々はDGA化合物を用いてバッチ式の多段抽出実験を行い、NdとDy分離を試みたので、その結果を紹介する。