超臨界二酸化炭素に溶解したTBPの硝酸錯体を用いる固相からの選択的金属抽出

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13480145
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 榎田 洋一 名古屋大学, 環境量子リサイクル研究センター, 教授 (40168795)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山本 一良 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (50023320)
• Keywords: ランタニド / 金属抽出 / リン酸トリブチル / 超臨界流体 / 超臨界流体抽出 / 硝酸錯体 / 二酸化炭素 / 超音波

Research Abstract

1.金属の選択的超臨界流体抽出実験および評価
ランタニド酸化物に様々な金属元素の酸化物を混合した試料からTBP硝酸錯体を添加した超臨界二酸化炭素を用いてランタニドを選択的に溶解抽出する実験を行った。系の温度と圧力を変化させて回収率を測定する実験を行い,温度および圧力の影響を把握するとともに最適な溶解抽出条件を検討した.この結果,温度は高い方が溶解抽出速度の大きいこと,また,圧力については最適値が存在することがわかった.温度の溶解抽出速度への影響については,溶解反応の活性化エネルギーによるものと解釈される.庄力の影響に関しては,圧力上昇に伴い溶質の溶解度が上昇する効果とTBP硝酸錯体モル分率が減少する効果が拮抗するためと考えられ,圧力-組成図の極大値付近で溶解抽出速度が最大値をもつと解釈できることがわかった.
2.金属の選択的超臨界流体抽出機構の解明
TBP硝酸錯体を添加した超臨界二酸化炭素によって酸化ウランやランタニド酸化物から選択的に金属を回収する方法の抽出機構を解明するため,TBP硝酸錯体のTBP/HNO_3/H_2O組成比とウラン等の抽出溶解速度の関係を整理した.この結果,HNO_3/TBP比およびH_2O/TBP比が高い条件で大きな抽出溶解速度が得られることがわかった.また,TBP硝酸錯体のTBP/HNO_3/H_2O組成比の異なる試料について,^3H-NMRスペクトルを測定し、溶解速度との関係を整理したところ,逆ミセルに類似した特殊な溶液構造の存在を考慮すべきであることがわかった.さらに,超音波を印加することによって抽出速度を10倍以上向上できることを明らかにした.

Research Products

• [Publications] Y.Enokida et al.: "Ultrasound Enhanced Dissolution of UO_2 in Supercritical CO_2 Containing a CO_2-Philic Complexant of Tri-n-butylphosphate and Nitric Acid"Industrial and Engineering Chemistry Research. 41. 2282-2286 (2002)
• [Publications] O.Tomioka, Y.Enokida, I.Yamamoto: "Selective Recovery of Neodymium from Oxides by Direct Extraction Method with Supercritical CO_2 Containing TBP-HNO_3 Complex"Separation Science and Technology. 37. 1153-1162 (2002)
• [Publications] Y.Enokida, I.Yamamoto: "Vapor-liquid equilibrium of UO_2(NO_3)_2 2TBP and Supercritical Carbon Dioxide Mixture"Journal of Nuclear Science and Technology. 39・Sup.3. 270-273 (2002)
• [Publications] Y.Enokida: "Extraction of Uranium and Lanthanides from Their Oxides with TBP-HNO_3-H_2O-CO_2"Abstracts of Papers of the American Chemical Society. IEC Part1. 218 (2002)
• [Publications] Y.Enokida: "Application of Supercritical Fluid Extraction to Nuclear Fuel Reprocessing in Japan"Proceedings of the 1st International Symposium on Supercritical Fluid Technology for Energy and Environment Applications. 1. 35-41 (2002)
• [Publications] Y.Enokida et al.(分担執筆): "Uranium Extraction from Nuclear Wastes with a High Pressure Mixture of CO_2 and TBP Complex with Nitric Acid"Proceedings of 9th Biennial International Conference on Nuclear and Hazardous Waste Management. (CD-ROM). 1-6 (2002)
• [Publications] Y.Enokida et al.: "Separations and Processes using Supercritical Carbon Dioxide"American Chemical Society (in press). (2003)