Extraction properties of trivalent rare earth ions from nitric acid using a triamide-amine extractant

内野 聖子*; 成田 弘一*; 北 圭介*; 鈴木 英哉*; 松村 達郎; 長縄 弘親*; 坂口 幸一*; 大渡 啓介*

Solvent Extraction Research and Development, Japan, 30(1), p.39 - 46, 2023/00

https://doi.org/10.15261/serdj.30.39

トリアミドアミン, tris(N,N-di-2-ethylhexyl-ethylamide)amine (DEHTAA)による硝酸水溶液からの3価希土類イオン(RE)の抽出について検討した。抽出メカニズムは、硝酸水溶液からのREの抽出挙動、原子番号と抽出割合(E%)の関係によって評価した。DEHTAA分子は、硝酸濃度1.0Mと平衡となった有機相においてDEHTAA-HNO錯体、硝酸濃度6.0Mと平衡となった有機相においてはDEHTAA(HNO)錯体を主として形成した。このことにより、軽REのE%の硝酸濃度依存性は、0.5Mにおいて最小、2M HNOにおいて最大となるユニークな特性を示す。REの分配比のスロープアナリシスの結果は、硝酸濃度1.0Mでは主なRE錯体はRE(NO)DEHTAA(DEHTAA HNO)であることが示唆された。硝酸濃度1.0Mでは、E%はLaからLuに向かって減少したが、硝酸濃度0.25MではLaからNdに向かって増加、硝酸濃度6.0MではLaからSmに向かって増加した。

Multi-stage extraction and separation of Ln and An using TODGA and DTBA or DTPA accompanying pH adjustment with lactic acid and ethylenediamine

佐々木 祐二; 金子 政志; 伴 康俊; 松宮 正彦*; 中瀬 正彦*; 竹下 健二*

Separation Science and Technology, 57(16), p.2543 - 2553, 2022/00

https://doi.org/10.1080/01496395.2022.2080707

TALSPEAK法を参考に、DGA抽出剤を用いてマスキング剤にDTPAとその類縁体であるDTBAを用いてLnとAnの相互分離を検討した。この系では、pH緩衝液に乳酸(LA)と、pH調整にエチレンジアミン(ED)を用いた。実験により、TODGA-DTPA-LA-NaOH, TODGA-DTPA-LA-ED, TODGA-DTBA-LAで同じ分配比や分離比を示した。多段抽出によるLn, Anの相互分離により、DGA-DTPA-LA-EDで水相へLnの平均回収率は3.73%でAmは98.1%、DGA-DTPA-LA-NaOH系で3.1(Ln) and 97.0(Am)%、DGA-DTBA-LA系で1.61(Ln) and 98.7(Am)%であった。

Synergistic solvent extraction of lanthanide ions with mixtures of D2EHPA and MIDPA in phosphonium-based ionic liquids

松宮 正彦*; 野水 大輝*; 土田 裕介*; 佐々木 祐二

Hydrometallurgy, 199, p.105539_1 - 105539_8, 2021/02

https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2020.105539

D2EHPA(A)とMIDPA(B)を用いる希土類元素のイオン液体中へ協同抽出が検討された。D2EHPAまたはMIDPAを単独で抽出に用いる際には、その抽出種は[LnAHA]か[LnBHB]であった。錯形成定数から、協同抽出錯体である[TbHAB]や[DyHAB]は単独抽出剤による[LnAHA],[LnBHB]等の錯体種より安定であることが確認された。分離係数を考慮すると、協同効果を用いてDyをPrやNdからの分離が可能であることを確認した。

Separation of rare earth elements by synergistic solvent extraction with phosphonium-based ionic liquids using a -diketone extractant and a neutral ligand

松宮 正彦*; 野水 大輝*; 土田 裕介*; 佐々木 祐二

Solvent Extraction and Ion Exchange, 39(7), p.764 - 784, 2021/00

https://doi.org/10.1080/07366299.2021.1889761

ジケトンの一種である、Htta(テノイルトリフルオロアセトン)又はHbfa(ベンゾイルトリフルオロアセトン)とTOPOを用いてNd-Fe-Bマグネットから4つの希土類元素のイオン液体への抽出を試みた。期待される共同抽出が起こり、7回の連続抽出によって、TbとDyをその他の希土類元素から分離することができた。

Direct temperature-swing extraction of rare-earth elements from acidic solution using the hydrophobic interactions of poly(-isopropylacrylamide) with diglycolamide-typed ligands

佐賀 要*; 鈴木 英哉; 松村 達郎; 塚原 剛彦*

Analytical Sciences, 35(4), p.461 - 464, 2019/04

https://doi.org/10.2116/analsci.18N023

ポリ--イソプロピルアクリルアミド(PNIPAAm)を用いた相転移ゲル化抽出法は、廃棄物の極めて少ない新規抽出プロセスの実現を可能にする。PNIPAAmと疎水性ジグリコールアミド抽出剤を共に用いたゲル化抽出によって、硝酸溶液中から全希土類元素を一段階で完全に抽出することに成功した。

Characterization of rare earth elements (REEs) associated with suspended particles in deep granitic groundwater and their post-closure behavior from a simulated underground facility

岩月 輝希; 宗本 隆志*; 久保田 満*; 林田 一貴; 加藤 利弘*

Applied Geochemistry, 82, p.134 - 145, 2017/05

AA2017-0090.pdf:2.35MB

https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2017.04.016

瑞浪超深地層研究所において、地下水及び懸濁態粒子に含まれる希土類元素の挙動について研究を行った。その結果、地下水中の希土類元素の1060%が懸濁粒子に付着して存在することが確認された。希土類元素が付着する懸濁粒子は主に炭酸塩コロイドであり、一般的な地下水は炭酸塩鉱物に対して飽和平衡状態にあることから、炭酸塩コロイドの起源は炭酸塩鉱物と推察された。また、坑道閉鎖環境においては、地下水中の溶存態及びコロイド態の希土類元素濃度が、周辺の地下水に比べて有意に低下することが確認された。熱力学計算により地下水に溶存する希土類元素は主に炭酸錯体と推測され、坑道壁面のセメント吹付上に炭酸塩コロイドとともに吸着・共沈していると考えられた。以上の事から、地下施設におけるセメント材料の使用は、希土類元素の移動し難い環境を形成すると考えられる。

希土類元素・トリウムおよびウランの堆積岩中における保持状態; 北海道幌延地域における調査例

村上 拓馬; 笹本 広; 水野 崇

地球化学, 50(4), p.299 - 317, 2016/12

http://doi.org/10.14934/chikyukagaku.50.299

高レベル放射性廃棄物の地層処分の安全評価に関して、地層中における長期にわたる物質の移動現象を調査するための手法開発が重要である。本研究では、幌延地域の地下深部に分布する堆積岩(声問層および稚内層)を一例に、希土類元素、トリウムおよびウランの分布(保持)状態を調査した。また、水理地質特性や岩相の違いによるこれら元素の分布状態への影響についても検討した。その結果、声問層および稚内層中の希土類元素やトリウムは、陸域起源の砕屑物由来の鉱物や堆積物埋没後の続成作用の過程で生じた二次鉱物に保持されており、地層の違いに依らず比較的均質に分布していると考えられた。また、ウランは、堆積時あるいは続成作用の過程の中で有機物への吸着や有機物の分解に伴う還元環境の形成により地層中に固定され、現在に至るまで長期にわたり保持されてきたと推察された。さらに、水理地質特性・岩相の違いによるこれらの元素の分布状態への影響は認められなかった。

Rare earth elements (REE) in deep groundwater from granite and fracture-filling calcite in the Tono area, central Japan; Prediction of REE fractionation in paleo- to present-day groundwater

宗本 隆志; 大森 一秋*; 岩月 輝希

Chemical Geology, 417, p.58 - 67, 2015/12

https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2015.09.024

水-鉱物反応は地球表層環境における物質移動特性に影響を及ぼす重要な地球科学プロセスである。特に、希土類元素(YREE: La-Lu, Y)の鉱物中への分配挙動は環境条件の変化にしたがって、YREE存在度パターンとして保存されるため、地球科学プロセスを把握するための指標として利用されてきた。本研究では深部花崗岩中の地下水と二次鉱物を対象に地下水の水質条件の変化に伴うYREEの分配挙動の変化について明らかとし、現在から過去までの地下水中の希土類元素の分配挙動の予測を行った。

Adsorption of rare earth elements by -AlO and cells in the presence of desferrioxamine B; Implication of siderophores for the Ce anomaly

吉田 崇宏; 尾崎 卓郎; 大貫 敏彦; Francis, A. J.*

Chemical Geology, 212(3-4), p.239 - 246, 2004/12

https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2004.08.046

シデロフォアの一種であるデスフェリオキサミン(DFO)存在下で11種の希土類元素(La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er)の-AlOと細胞への吸着実験をpH7.1で行った。Ceを除いてLaからErまで原子番号が増加するにつれて吸着率が減少した。Ceの吸着率は隣接する希土類元素LaとPrと比較して著しく低くなった。還元剤を添加した系ではLa, Ce, Prの吸着率が連続的に減少した。X線吸収端近傍スペクトル(XANES)分析により、DFO錯体中のCeは4価で存在することがわかった。サイクリックボルタンメトリーでDFO錯体系のCe(IV)/Ce(III)の酸化還元電位を測定したところ、標準酸化還元電位(+1.7V)より1.5V程度低下することがわかった。希土類元素-DFO錯体の錯体安定度は原子番号が大きくなるにつれて増加することより、固相への希土類元素の吸着率が錯体安定度が大きくなるにつれて減少することが考えられる。また、DFOはCe(III)と比較してCe(IV)との親和性が高いために、酸化的環境でCe(IV)を安定化させ、隣接希土類元素と比較して固相による吸着を妨げる影響を及ぼすことが示唆された。

Photoluminescent dinuclear lanthanide complexes with Tris(2-pyridyl)carbinol acting as a new tetradentate bridging ligand

渡邉 雅之; 南川 卓也*; 山田 鉄兵*; 木村 貴海; 並木 康祐*; 村田 昌樹*; 西原 寛*; 館盛 勝一

Inorganic Chemistry, 42(22), p.6977 - 6979, 2003/11

https://doi.org/10.1021/ic034816n

トリス(2-ピリジル)カルビノールとよばれる三脚状の配位子は、金属間距離が非常に短いランタノイド二核錯体を形成することを明らかにした。通常この配位子は三座配位子として働くが、本研究では頭頂部にある酸素ドナーをうまく架橋配位させることで、二核錯体を形成させることが可能となることを見いだした。合成されたEu(III)とTb(III)の錯体では、配位子から金属中心にエネルギー移動を起こすため、強い発光をしめすことが確認された。