2022 Fiscal Year Final Research Report

A New Approach for Separation of Rare Earth Elements and Minor Actinides Utilizing the Software Interface as a Reaction Field

Research Project

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Project/Area Number	19H02644
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 31010:Nuclear engineering-related
Research Institution	University of Tsukuba
Principal Investigator	Yamasaki Shinya 筑波大学, 数理物質系, 助教 (70610301)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	関根由莉奈国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門原子力科学研究所物質科学研究センター, 研究副主幹 (00636912) 田中万也国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門原子力科学研究所先端基礎研究センター, 研究主幹 (60377992) 菱田真史筑波大学, 数理物質系, 助教 (70519058)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords	リポソーム / リン脂質 / ベシクル / 吸着 / ジグリコールアミド / ランタノイド / 希土類元素 / アクチノイド
Outline of Final Research Achievements	A new extraction system was constructed by introducing a diglycolic acid (DGA)-type ligand, which is selective for lanthanides, in liposomes. Experimental results showed that when introducing DGA-type ligands into liposomes, the longer the hydrophobic group of DGA, the more DGA can be encapsulated into liposomes. Changing the length of the ligand did not affect the reaction mechanism of the hydrophilic part of DGA. Using these DGA-encapsulated liposomes, lanthanides could be recovered without the use of organic solvents. Based on these results, this method is considered to be effective as a new elemental extraction method with low environmental impact.
Free Research Field	分析化学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	本研究では、リポソームを反応場とする抽出法を構築し、リポソームに配位子を混ぜることでランタノイドイオンが回収できる事を示した。また、回収の際の吸着メカニズムや反応効率化に寄与する条件などを化学的手法により明らかにした。本法を基礎として、配位子の種類を変えることにより他の金属等も同様に回収できる可能性が高いと考えられる。従来法である溶媒抽出法は、多段階かつ大規模分離に向いているため多くの金属元素の抽出に用いられているが、環境負荷の高い有機溶媒を大量に用いる点が改善点の一つである。一方、リポソームは界面活性剤からなる生体由来の分子集合体であり、有機層を用いずに水相のみで抽出できる。