錯形成反応を利用した希土類元素の電気泳動分離

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01550738
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 平田 雄志 大阪大学, 基礎工学部, 講師 (90029512)
• Keywords: 希土類元素 / 希土類金属イオン / 電気泳動分離 / 高度分離 / 連続分離 / 錯形成反応

Research Abstract

希土類金属イオンは、負の錯イオンを生成する配位子交換速度の速い錯形成反応を利用すると、見かけ上良性電解質に変換される。その結果、溶液のpH、配位子濃度を調節することによって、個々の希土類イオンの有効電荷点条件を変えることができ、混合希土類の電気泳動分離が可能となる。この電気泳動分離法の工業化を実現するために、本研究では、混合希土類イオンの泳動シミュレ-ション解析と分離実証実験を行った。混合希土類の電気泳動分離に関与する化学種の数は、簡単な系でも10種類を声、最適な分離条件を実験的に探索することは容易でない。そこで、反応項を含む輸送方程式を差分化し、希土類金属イオン、希土類錯、イオン配位子、水素イオン、支持電解質などの全化学種の泳動・拡散過程が追跡できるシミュレ-ションプログラムを開発した。錯化剤としてEDTAを用い、配位子濃度が一定のゾ-ン電気泳動分離と配位子濃度勾配のある等電点電気泳動分離について解析を行い、緩和な通電条件でも100のオ-ダ-の分離係数が達成できることを明らかにした。一方、実験では、原子番号の隣接した4成分の混合希土類(La,Ce,Pr,Ndの軽希土類とTb,Dy,Ho,Erの重希土類)の分離を試みた。pH調節したEDTA水溶液を垂直濾紙全面から、また、混合希土類は濾紙の一部から供給し、連続泳動分離を行った。本法が溶媒抽出法に比べて優れた分離能をもつことを確かめ、特に、軽希土類では10以上の分離係数が容易に達成でき、さらに適切な条件を設定すると100以上の分離係数が得られることを明らかにした。また、等電点電気泳動法では、ゾ-ン電気泳動法に比べて鋭い分離が可能なことも確かめた。濾紙を用いた混合希土類の分離実証実験は平成元年度で終了し、次年度は泳動槽の大型化を目標にした研究を行う。

Research Products

• [Publications] 伊藤龍象: "等電点電気泳動による希土類の分離" 化学工学論文集. 15. 690-694 (1989)
• [Publications] ITO,Ryuzo: "Separation of Rare Earth Elements Electrophoretic Method" Proceedings of Symposium on Solvent Extraction 1989. 95-100 (1989)
• [Publications] HIRATA,Yushi: "High Level Separation of the Rare Earth Elements by Electrophoretic Method" International Solvent Extraction Conference 1990.