JP6183844B2 - Fractional precipitation of lanthanoid ions using coordination polymerisation - Google Patents
Fractional precipitation of lanthanoid ions using coordination polymerisation Download PDFInfo
- Publication number
- JP6183844B2 JP6183844B2 JP2013214843A JP2013214843A JP6183844B2 JP 6183844 B2 JP6183844 B2 JP 6183844B2 JP 2013214843 A JP2013214843 A JP 2013214843A JP 2013214843 A JP2013214843 A JP 2013214843A JP 6183844 B2 JP6183844 B2 JP 6183844B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ions
- solution
- water
- mixed
- dysprosium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Description
本発明は、配位高分子化を利用するランタノイドイオンの分別沈殿法に関し、特に、ネオジムイオンとジスプロシウムイオンの分別沈殿法に関する。 The present invention relates to a fractional precipitation method of lanthanoid ions utilizing coordination polymerization, and more particularly to a fractional precipitation method of neodymium ions and dysprosium ions.
近年、ランタノイドの供給構造の脆弱化が明らかとなり、安定な供給確保の対策として、使用済み製品などからのランタノイドのリサイクルの重要性が唱えられている。リサイクルプロセスの中でも特に重要なのは分離である。ランタノイドを分離対象とする場合、2種類の分離がある。1つは鉄などベースメタルからのランタノイドの分離、もう一つはランタノイドの相互分離である。ランタノイドはその性質が互いに非常に類似しているため、後者の分離が特に困難である。 In recent years, the supply structure of lanthanoids has become fragile, and the importance of recycling lanthanoids from used products has been advocated as a measure to ensure a stable supply. Separation is particularly important in the recycling process. When lanthanoids are targeted for separation, there are two types of separation. One is separation of lanthanoids from base metals such as iron, and the other is mutual separation of lanthanoids. Since the lanthanides are very similar in nature to each other, the latter separation is particularly difficult.
例えば、ネオジム(Nd)、鉄(Fe)、ホウ素(B)を主成分とするネオジム磁石は、永久磁石の中では最も強力とされ、ハイブリッド自動車の駆動用モータ、エアコン用コンプレッサーモータなどに利用されており、少量のジスプロシウム(Dy)を添加すると保磁力が向上することが知られている。
このような磁石からのランタノイドのリサイクルでは、まず、大量の鉄を取り除くことが必要であり、例えば、Naganawaらは鉄の除去に有効な抽出試薬を開発している(非特許文献1,2)。また、Shirayamaらは乾式法により、鉄とランタノイドの分離を検討している(非特許文献3)
For example, neodymium magnets mainly composed of neodymium (Nd), iron (Fe), and boron (B) are considered to be the most powerful permanent magnets, and are used for drive motors for hybrid vehicles, compressor motors for air conditioners, etc. It is known that the addition of a small amount of dysprosium (Dy) improves the coercive force.
In recycling lanthanoids from such magnets, it is necessary to first remove a large amount of iron. For example, Naganawa et al. Have developed extraction reagents effective for removing iron (Non-patent Documents 1 and 2). . Shirayama et al. Are studying separation of iron and lanthanoids by a dry method (Non-patent Document 3).
次いで、ランタノイドの相互分離である、ネオジムとジスプロシウムの分離が行われる。
従来、ネオジム(Nd)とジスプロシウム(Dy)の分離法としては、溶媒抽出法が検討されている(非特許文献4)。
この溶媒抽出法は、水溶液中に溶解した分離対象イオンを有機溶媒中に選択的に抽出して、その後再び水溶液相に逆抽出する方法である。この手法は多くの金属イオン分離系に適用されており、工業的に利用されている抽出試薬も多種類ある。
しかしながら、目的物質が高濃度の場合に有効であるが、低濃度の系には不向きである。また、選択性を担うのは有機溶媒中の抽出試薬であるので、目的物に合わせて抽出試薬を選択することができるが、ランタノイドの相互分離など、金属イオンの性質が類似する場合は、プロセスが多段になり、その場合、大型設備、大量の有機溶媒とエネルギーが必要である。
Next, separation of neodymium and dysprosium, which is a mutual separation of lanthanoids, is performed.
Conventionally, a solvent extraction method has been studied as a method for separating neodymium (Nd) and dysprosium (Dy) (Non-Patent Document 4).
This solvent extraction method is a method in which ions to be separated dissolved in an aqueous solution are selectively extracted into an organic solvent and then back-extracted again into an aqueous solution phase. This technique has been applied to many metal ion separation systems, and there are many types of extraction reagents used industrially.
However, it is effective when the target substance has a high concentration, but is not suitable for a low concentration system. In addition, it is the extraction reagent in the organic solvent that is responsible for the selectivity, so the extraction reagent can be selected according to the target, but if the properties of the metal ions, such as mutual separation of lanthanides, are similar, In this case, large-scale equipment, a large amount of organic solvent and energy are required.
また、金属イオンの分離法の1つに、「イオン交換法」がある。
この方法は、多孔性ポリマーに金属イオンを吸着させた後、選択的に脱着することによって目的物質を分離する手法である。通常のイオン交換樹脂などでは、交換体そのものとランタノイドイオンの相互作用に大差がなく、脱着プロセスにおいてランタノイドイオンに選択性のある錯化剤を用いることで分離を行う。また、特定の金属イオンに高選択的なキレート剤を結合させたキレート樹脂では、分離プロセスは簡単になるが、キレート樹脂の合成に有機溶媒が必要でありかつ合成プロセスが煩雑であるという問題がある。
One of the metal ion separation methods is an “ion exchange method”.
This method is a method in which a target substance is separated by selectively desorbing after adsorbing metal ions to a porous polymer. In ordinary ion exchange resins and the like, there is no great difference in the interaction between the exchanger itself and the lanthanoid ions, and separation is performed by using a complexing agent having selectivity for the lanthanoid ions in the desorption process. In addition, with a chelate resin in which a highly selective chelating agent is bound to a specific metal ion, the separation process is simplified, but an organic solvent is required for the synthesis of the chelate resin, and the synthesis process is complicated. is there.
また、他の分離法として、「含浸樹脂法」も挙げられる。
この方法では、溶媒抽出試薬を多孔性ポリマーに浸み込ませて用いる。金属イオンの分離メカニズムは、前述の溶媒抽出法と同じであるが、有機溶媒を用いない点が優れている。ただし、液体を浸み込ませているだけなので、液体がポリマーから溶けだしてしまうことによる劣化が問題点である。
As another separation method, an “impregnation resin method” can also be mentioned.
In this method, a solvent extraction reagent is used by being immersed in a porous polymer. The metal ion separation mechanism is the same as the solvent extraction method described above, but is excellent in that no organic solvent is used. However, since only the liquid is infiltrated, deterioration due to the liquid starting to dissolve from the polymer is a problem.
さらに、他の分離法として、「沈殿分離法」が挙げられる。
アイシン精機は、カツオだしなどに含まれるイノシン酸を活用して、中古の磁石からネオジムやジスプロシウムなどを抽出する技術を発表しており(非特許文献5、6)、従来法より低コストで安全なのが特徴であるといえる。この方法で、1リットルあたり90グラムのイノシン酸に1リットルあたり40グラムの塩化ネオジム溶液を混合すると95%以上のネオジムを沈殿物として回収でき、ジスプロシウムなどの安定調達に一定の目途がたつと記載されている。
しかしながら、ネオジムとジスプロシウムの相互分離に関するデータは示されていない。
Furthermore, as another separation method, “precipitation separation method” may be mentioned.
Aisin Seiki has announced technology to extract neodymium, dysprosium, etc. from used magnets using inosinic acid contained in skipjack soup (Non-Patent Documents 5 and 6), which is cheaper and safer than conventional methods. It can be said that it is a feature. In this method, 90 grams of Lee Roh
However, data on the mutual separation of neodymium and dysprosium is not shown.
また、非特許文献7では、ネオジム(Nd)、プラセオジム(Pr)、及びエルビウム(Er)は、62%のdi(2-ethylhexyl)phosphoric acid(HA)と37%のmono-(2-etylhexyl)phosphoric acid(H2A’)の混合物と、アセトン溶液中で混合すると、HAとのみ沈殿物を生じ、一方で、ランタン(La)は、H2A’とのみ錯形成により沈殿することを見出している。そして、これを利用して、ランタン(La)とネオジム(Nd)の混合溶液からのこれらの分離を試みた結果、例えばランタンとネオジムを1:1で混合した系では、ネオジム19.8%、ランタンは0.7%沈殿するとしている。プラセオジム(Pr)とエルビウム(Er)の分離の結果は記載がないが、ネオジム−ランタン系より悪いと報告されている。 Further, Non-Patent Document 7, neodymium (Nd), praseodymium (Pr), and erbium (Er) is 62% of d i (2-ethylhexyl) phosphoric acid (HA) and 37% m ono- (2- Etylhexyl) phosphoric acid (H 2 A ') mixture in acetone solution produces only precipitate with HA, while lanthanum (La) precipitates only with H 2 A' by complexation Is heading. And as a result of trying to separate these from a mixed solution of lanthanum (La) and neodymium (Nd) using this, for example, in a system in which lanthanum and neodymium were mixed at 1: 1, neodymium 19.8%, lanthanum was It is supposed to be 0.7% precipitated. The results of separation of praseodymium (Pr) and erbium (Er) are not described, but are reported to be worse than the neodymium-lanthanum system.
前述のとおり、非特許文献6には、ランタノイドイオンの分離法については記載がなく、また、非特許文献7には、ランタノイド系元素の有効な抽出試薬であるdi(2-ethylhexyl)phosphoric acid(液体)を用いたランタノイドイオンの分離法が記載されているが、ネオジム(Nd)イオンとジスプロシウム(Dy)イオンについては記載がない。 As described above, Non-Patent Document 6, there is no description about separation of lanthanoid ion, Non-patent Document 7, d i (2-ethylhexyl ) an effective extraction reagent lanthanoid element PHOSPHORIC acid Although a method for separating lanthanoid ions using (liquid) is described, there is no description about neodymium (Nd) ions and dysprosium (Dy) ions.
本発明は、こうした現状を鑑みてなされたものであって、分離が非常に困難であるランタノイドイオン、中でも特に、ネオジムイオンとジスプロシウムイオンを、選択的かつ低コストに分離する方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the current situation, and provides a method for selectively separating lanthanoid ions, particularly neodymium ions and dysprosium ions, which are extremely difficult to separate, at low cost. It is the purpose.
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、ランタノイドイオン(Ln3+)に選択性が高い溶媒抽出試薬として知られているジ-2-エチルへキシルリン酸エステル(di(2-ethylhexyl)phosphoric acid、以下、「Hdehp」と記載することもある。)(液体)(図1のA)が、金属イオンと配位高分子(固体)を形成すること(図1のC参照)を利用して、上記の目的を達成しうることを見出した。すなわち、通常溶媒抽出系ではHdehpは1:6の錯体を形成しているものであるが、アルコール/水混合溶媒中ではランタノイドイオン(Ln3+)と反応して配位高分子を形成すること、及びこの反応率は、イオンの種類及び混合溶媒組成比に依存して変化するという知見を得た。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found that di-2-ethylhexyl phosphate ester ( d ) known as a solvent extraction reagent having high selectivity to lanthanoid ions (Ln 3+ ) ( d i (2-ethylhexyl) phosphoric acid, hereinafter sometimes referred to as “Hdehp ”.) (Liquid) (A in FIG. 1) forms a coordination polymer (solid) with a metal ion (FIG. 1 ) . It was found that the above-mentioned object can be achieved by using C) . That is, Hdehp in normal solvent extraction system 1: those forming the 6 complex, to form a coordination high content child reacts with lanthanide ions (Ln 3+) in an alcohol / water mixed solvent It has been found that the reaction rate varies depending on the type of ions and the composition ratio of the mixed solvent.
本発明は、該知見に基づいて完成に至ったものであり、以下の発明が提供される。
[1]ネオジムイオン及びジスプロシウムイオンを含有する溶液からジスプロシウムイオンを分別沈殿する方法であって、
ジ−2−エチルへキシルリン酸エステルを配位高分子形成剤として用い、水と水溶性有機溶媒との混合液中でジスプロシウムイオンを選択的に配位高分子化して分別沈殿させることを特徴とする分別沈殿法。
[2]前記混合液に、さらに酸を混合して、該混合液の水素イオン濃度を高めることを特徴とする[1]に記載の分別沈殿法。
[3]前記水溶性有機溶媒が、エタノール、メタノール、及びアセトンから選ばれることを特徴とする[1]又は[2]に記載の分別沈殿法。
The present invention has been completed based on this finding, and the following inventions are provided.
[1] A method for fractionally precipitating dysprosium ions from a solution containing neodymium ions and dysprosium ions,
Using di-2-ethylhexyl phosphate as a coordination polymer forming agent, characterized in that dysprosium ions are selectively polymerized and fractionally precipitated in a mixture of water and a water-soluble organic solvent. Fractional precipitation method.
[2] The fractional precipitation method according to [1], wherein an acid is further mixed with the mixed solution to increase the hydrogen ion concentration of the mixed solution.
[3] The fractional precipitation method according to [1] or [2], wherein the water-soluble organic solvent is selected from ethanol, methanol, and acetone.
本発明によれば、溶媒抽出のように有機溶媒を用いる多段プロセスを必要とすることなく、ネオジムイオンとジスプロシウムイオンを分離することができる。また、本発明の方法は、従来利用されている抽出試薬そのものを固体化するものであり、液体抽出試薬を担持させる含浸樹脂とは異なり、調製に必要な溶媒は、水のみまたは水とアルコールなど親水性有機溶媒のみであり、調製法は非常に低コストで簡便である。また、分離が非常に困難であるランタノイドイオンに適用可能である。 According to the present invention, neodymium ions and dysprosium ions can be separated without requiring a multistage process using an organic solvent like solvent extraction. In addition, the method of the present invention solidifies the conventionally used extraction reagent itself, and unlike the impregnating resin that supports the liquid extraction reagent, the solvent required for the preparation is water alone or water and alcohol. Only a hydrophilic organic solvent is used, and the preparation method is very low cost and simple. It can also be applied to lanthanoid ions that are very difficult to separate.
本発明は、ランタノイドイオンの分離に有効な抽出試薬であるジ−2−エチルへキシルリン酸エステル(液体)が、金属イオンと配位高分子(固体)を形成することを利用した分別沈殿法であって、ジ−2−エチルへキシルリン酸エステルを配位高分子形成剤として用い、ネオジムイオン及びジスプロシウムイオンを含有する水と水溶性有機溶媒との混合液中で、ジスプロシウムイオンを選択的に配位高分子化して分別沈殿させることを特徴とするものである。 The present invention is a fractional precipitation method utilizing the fact that di-2-ethylhexyl phosphate (liquid), which is an effective extraction reagent for separating lanthanoid ions, forms a coordination polymer (solid) with metal ions. Thus, di-2-ethylhexyl phosphate is used as a coordination polymer forming agent, and dysprosium ions are selectively distributed in a mixture of water containing a neodymium ion and dysprosium ion and a water-soluble organic solvent. It is characterized in that it is polymerized and fractionally precipitated.
最初に、図1を用いて、Hdehpの配位高分子化について記載する。
ジ−2−エチルへキシルリン酸エステル(Hdehp、図1のA)は、Peppardら(D.F.Peppard,G.W.Mason,J.L.Maier,and W.J.Driscoll,J.Inorg.Nucl.Chem.1957,4,334-343.)によって、ランタノイドイオンに選択性が高い溶媒抽出試薬として提案された。無極性溶媒中では二量体を形成すると言われている。通常の溶媒抽出系では、3価の金属イオンと二量体3つで1:6錯体を形成する(図1のB)。また、金属イオンとHdehpの濃度が高い場合には、金属イオン(M=LnまたはFeまたはAlなど)とHdehpが有機相中にゲルを生成することが知られている。ゲルの組成はM:Hdehp=1:3であり、Hdehp 1分子が2つの金属イオンを架橋して高分子型になった錯体と考えられている(T. Harada and M. Smuts, J. Inorg. Nucl. Chem., 1970, 32, 649-662.)(以下、[M(dehp)3 ]と記載することもある。)。
First, Hdehp coordination polymerization will be described with reference to FIG.
Di-2-ethylhexyl phosphate ester ( Hdehp, A in FIG. 1 ) is described by Peppard et al. (DF Peppard, GW Mason, JL Maier, and WJ Driscoll, J. Inorg. Nucl.Chem.1957,4,334-343.) Was proposed as a solvent extraction reagent having high selectivity for lanthanoid ions. It is said to form dimers in nonpolar solvents. In a normal solvent extraction system, a trivalent metal ion and three dimers form a 1: 6 complex (B in FIG. 1). Further, it is known that when the concentrations of metal ions and Hdehp are high, the metal ions (M = Ln, Fe, Al, etc.) and Hdehp form a gel in the organic phase. The composition of the gel is M: Hdehp = 1: 3, and it is considered to be a complex in which one Hdehp molecule crosslinks two metal ions into a polymer type (T. Harada and M. Smuts, J. Inorg Nucl. Chem., 1970, 32, 649-662) (hereinafter sometimes referred to as [ M (dehp) 3 ] ) .
有機配位子が金属イオンを架橋して形成する高分子型錯体は、近年、配位高分子またはMetal Organic Framework(MOF)と呼ばれ、着目されている材料群である。
発明者らは、MとHdehpが、エタノールまたはエタノール−水混合溶媒で配位高分子化して[M(dehp)3]を形成し、沈殿することを見出している(上記非特許文献8、9)。
In recent years, polymer-type complexes formed by crosslinking organic ions with metal ligands are called coordination polymers or Metal Organic Framework (MOF), and are a group of materials that have attracted attention.
The inventors have found that M and Hdehp are coordinated with ethanol or a mixed solvent of ethanol-water to form [M (dehp) 3 ] and precipitate (Non-Patent Documents 8 and 9 above). ).
本発明は、金属イオンとHdehpの配位高分子化を利用した分別沈殿法であって、ネオジムイオン及びジスプロシウムイオンを含有する、水と水溶性有機溶媒との混合液中で、Hdehpがジスプロシウムイオンと選択的に配位高分子化し、該配位高分子を沈殿させることにより、ネオジムイオンとジスプロシウムイオンを分離できることを見出したことによるものである。 The present invention relates to a fractional precipitation method using coordination polymerization of metal ions and Hdehp, wherein Hdehp is a dysprosium ion in a mixture of water and a water-soluble organic solvent containing neodymium ions and dysprosium ions. This is because it has been found that neodymium ions and dysprosium ions can be separated by selectively forming a coordination polymer and precipitating the coordination polymer.
本発明において、水と混合して用いる溶媒は、水と混合する水溶性有機溶媒であればよく、特に限定されないが、例えば、エタノール、メタノール、プロパノール等の低級アルコール、或いは、アセトンなどを用いることができる。
また、混合溶液中の水溶性有機溶媒の濃度は、特に限定されないが、好ましくは70〜90容量%である。
また、水及び水溶性有機溶媒の混合溶液中のジ−2−エチルへキシルリン酸エステル(Hdehp)の濃度は50〜500mMが好ましい。
In the present invention, the solvent used by mixing with water is not particularly limited as long as it is a water-soluble organic solvent mixed with water. For example, lower alcohol such as ethanol, methanol, propanol, or acetone is used. Can do.
The concentration of the water-soluble organic solvent in the mixed solution is not particularly limited, but is preferably 70 to 90% by volume.
The concentration of di-2-ethylhexyl phosphate (Hdehp) in the mixed solution of water and water-soluble organic solvent is preferably 50 to 500 mM.
また、ネオジムイオン及びジスプロシウムイオンを含有する混合液において、Hdehpの濃度は、分別沈殿させるジスプロシウムイオンの濃度に対して、3倍となるように混合されることが望ましい。 Moreover, in the liquid mixture containing neodymium ions and dysprosium ions, it is desirable that the concentration of Hdehp is mixed so as to be three times the concentration of dysprosium ions to be separately precipitated.
本発明において、水と水溶性有機溶媒との混合液中で、ジスプロシウムイオンを選択的に配位高分子化する方法としては、ネオジムイオンとジスプロシウムイオンが存在する混合液中に、配位高分子化剤であるHdehpが含有されていればよく、その混合方法は特に限定されない。
すなわち、例えば、ネオジムイオン及びジスプロシウムイオンを含有する溶液として、ネオジム及びジスプロシウムを溶解させた水溶液、又は水溶性有機溶媒にネオジム及びジスプロシウムを溶解させた溶液、或いは水と水溶性有機溶媒の混合液にネオジム及びジスプロシウムを溶解させた溶液等が用いられる。そして、これらのネオジムイオン及びジスプロシウムイオンを含有するいずれかの溶液に、Hdehpを混合するか、或いは、前記のいずれかの溶液に、水と水溶性有機溶媒との混合液にHdehpを溶解させた溶液を混合し、さらに、必要に応じて、水及び/又は水溶性有機溶媒を混合する。
こうして得られた混合液を、例えば、室温で一晩放置するなどして配位高分子を生成させ、その後、混合液中に沈殿した配位高分子を、洗浄・濾過して、分離する。
In the present invention, as a method for selectively converting dysprosium ions into a coordination polymer in a mixed solution of water and a water-soluble organic solvent, a coordination polymer is used in a mixed solution in which neodymium ions and dysprosium ions are present. The mixing method is not particularly limited as long as it contains Hdehp which is an agent.
That is, for example, as a solution containing neodymium ions and dysprosium ions, an aqueous solution in which neodymium and dysprosium are dissolved, a solution in which neodymium and dysprosium are dissolved in a water-soluble organic solvent, or a mixture of water and a water-soluble organic solvent A solution in which neodymium and dysprosium are dissolved is used. Then, Hdehp was mixed with any solution containing these neodymium ions and dysprosium ions, or Hdehp was dissolved in a mixed solution of water and a water-soluble organic solvent in any of the above solutions. The solution is mixed and, if necessary, water and / or a water-soluble organic solvent is mixed.
The mixed solution thus obtained is allowed to stand, for example, overnight at room temperature to form a coordination polymer, and then the coordination polymer precipitated in the mixed solution is separated by washing and filtration.
さらに、本発明においては、混合液に酸を混合して、該混合液の水素イオン濃度を高めることにより、分離効率を高めることができる。
好ましい水素イオン濃度は、0.3Mである。
混合する酸は、水に溶解するものであれば、特に限定されないが、例えば、硝酸又は塩酸などが好ましく用いられる。
Furthermore, in the present invention, separation efficiency can be increased by mixing an acid with the mixed solution and increasing the hydrogen ion concentration of the mixed solution.
A preferred hydrogen ion concentration is 0.3M.
The acid to be mixed is not particularly limited as long as it is soluble in water. For example, nitric acid or hydrochloric acid is preferably used.
以下、本発明の、Hdehpが金属イオンと配位高分子(固体)([M(dehp)3])を形成することを利用した沈殿分離法について、実施例を用いて説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the precipitation separation method of the present invention using Hdehp forming a metal ion and a coordination polymer (solid) ([M (dehp) 3 ]) will be described using examples. Is not limited to these examples.
[0.30M Nadehp 80/20vol%エタノール/水溶液の調製]
反応前後でpHが変化しないように、NaOH水溶液を用いて、HdehpをNa型に変えた。
Hdehp 9.66gと14.5M NaOH水溶液2.0mLと水18mLを、エタノールに溶解して100mLとし、0.30M Nadehp 80/20vol%エタノール/水溶液を調製した。
[Preparation of 0.30
Hdehp was changed to Na type using an aqueous NaOH solution so that the pH did not change before and after the reaction.
Hdehp 9.66g, 14.5M NaOH aqueous solution 2.0mL and water 18mL were dissolved in ethanol to make 100mL, and 0.30
[0.20 M LnCl3 エタノール溶液の調製]
ランタノイド(Ln)のエタノール溶液を、以下のようにして調製した。
NdCl3 6水和物、DyCl3 6水和物、及びFeCl3 6水和物のそれぞれを、エタノールに溶解して0.20 M溶液を調製した。FeCl3の場合のみ、沈殿物を生じる可能性があるため、2 M HNO3水溶液を体積比として500分の1添加した。
[Preparation of 0.20 M LnCl 3 ethanol solution]
An ethanol solution of lanthanoid (Ln) was prepared as follows.
Each of NdCl 3 hexahydrate, DyCl 3 hexahydrate, and FeCl 3 hexahydrate was dissolved in ethanol to prepare a 0.20 M solution. Since precipitation may occur only in the case of FeCl 3 , 2 MH NO 3 aqueous solution was added at a volume ratio of 1/500.
(実施例1)
本実施例では、調製した前記のLnエタノール溶液のモル濃度を測定した。
得られたNdCl3エタノール溶液、DyCl3エタノール溶液、及びFeCl3エタノール溶液からそれぞれ0.025mLを採取して重量を秤量後、エタノールを蒸発させてから100mLにメスアップしてそれぞれの溶液モル濃度をICP-発光分光分析(ICP-OES)で決定した。
結果を表1にまとめる。
Example 1
In this example, the molar concentration of the prepared Ln ethanol solution was measured.
0.025 mL was taken from each of the obtained NdCl 3 ethanol solution, DyCl 3 ethanol solution, and FeCl 3 ethanol solution, weighed, and after evaporating the ethanol, it was made up to 100 mL and each solution molar concentration was adjusted to ICP. -Determined by emission spectroscopy (ICP-OES).
The results are summarized in Table 1.
(実施例2)
本実施例では、NdとDyの単一成分溶液を用いて、配位高分子化のエタノール/水組成の依存性について検討した。
最初に、表2−1に示す4種類の溶液を混合して、各重量を記録した。
なお、LnとNadehpは、配位高分子化の当量比(1:3)で混合し、最終的なエタノール濃度が96%(1-1と1-4)、81%(1-2と1-5)、及び66%(1-3と1-6)となるようにした。
(Example 2)
In this example, the dependence of coordination polymerization on the ethanol / water composition was examined using a single component solution of Nd and Dy.
First, four types of solutions shown in Table 2-1 were mixed, and each weight was recorded.
In addition, Ln and Nadehp are mixed at an equivalence ratio (1: 3) of coordination polymerization, and the final ethanol concentration is 96% (1-1 and 1-4), 81% (1-2 and 1). -5) and 66% (1-3 and 1-6).
その後、溶液を一晩放置し、沈殿した配位高分子を洗浄・濾過して重量を測定した。
実施例1で決定したモル濃度と混合した溶液重量、沈殿物の重量から、NdおよびDyの沈殿率を求めた。
結果を表2−2と図2にまとめる。
Thereafter, the solution was allowed to stand overnight, and the precipitated coordination polymer was washed and filtered, and the weight was measured.
From the weight of the solution mixed with the molar concentration determined in Example 1 and the weight of the precipitate, the precipitation rates of Nd and Dy were determined.
The results are summarized in Table 2-2 and FIG.
ほとんど全てのDyおよびNdが配位高分子化して沈殿したことがわかる。
なお、沈殿率が100%を超えている場合が多く、濾過時の洗浄が不十分で高分子化していないNadehpが残っている可能性等が考えられる。
It can be seen that almost all Dy and Nd were precipitated by coordination polymerisation.
In many cases, the precipitation rate exceeds 100%, and there is a possibility that Nadehp that has not been polymerized due to insufficient washing during filtration remains.
(実施例3)
本実施例では、Dy:Nd:Nadehp =1:1:3混合溶液での配位高分子化における酸濃度依存性を検討した。
最初に、表3−1のとおり、4種類の溶液を混合し、各重量を記録した。
なお、エタノール濃度は全て81%とし、水又はHNO3水溶液を用いて、混合する水溶液の酸濃度を変化させた。また、LnとNadehpの混合比は、Dy:Nd:Nadehp=1:1:3とした。
(Example 3)
In this example, the dependency of acid concentration on coordination polymerization in a mixed solution of Dy: Nd: Nadehp = 1: 1: 3 was examined.
First, as shown in Table 3-1, four kinds of solutions were mixed, and each weight was recorded.
The ethanol concentration was 81%, and the acid concentration of the aqueous solution to be mixed was changed using water or an HNO 3 aqueous solution. The mixing ratio of Ln and Nadehp was Dy: Nd: Nadehp = 1: 1: 3.
その後、溶液を一晩放置した後、沈殿した配位高分子を洗浄・濾過して重量を測定した。
得られた配位高分子約15mgを、60% HNO3に入れて160℃のホットプレートで5日間加熱して分解した。分解溶液中のDy,Nd,PをICP-OESで定量した。配位高分子1gあたりのDy,Nd,Pのモル量とP/(Dy+Nd)を表3−2にまとめる。
Thereafter, the solution was allowed to stand overnight, and the precipitated coordination polymer was washed and filtered, and the weight was measured.
About 15 mg of the obtained coordination polymer was put in 60% HNO 3 and decomposed by heating on a hot plate at 160 ° C. for 5 days. Dy, Nd and P in the decomposition solution were quantified by ICP-OES. The molar amounts of Dy, Nd, and P / g of coordination polymer and P / (Dy + Nd) are summarized in Table 3-2.
P/(Dy+Nd)はいずれもおよそ3.0であり、配位高分子として沈殿していることが確認できた。 P / (Dy + Nd) was about 3.0, and it was confirmed that the polymer was precipitated as a coordination polymer.
実施例1で決定したモル濃度と混合した溶液重量、沈殿した配位高分子の重量、表3−2に示す配位高分子中のモル濃度からDyおよびNdのそれぞれの沈殿率を求めた。
結果を表3−3と図3−1にまとめる。
The respective precipitation rates of Dy and Nd were determined from the weight of the solution mixed with the molar concentration determined in Example 1, the weight of the precipitated coordination polymer, and the molar concentration in the coordination polymer shown in Table 3-2.
The results are summarized in Table 3-3 and Fig. 3-1.
表から、DyとNdの混合溶液では、酸濃度によらず、Dyが選択的に配位高分子化することが分かる。
また、図3−2からは、溶液中の酸濃度が高いほど、DyとNdの分離効率が良いことが分かる。
From the table, it can be seen that in the mixed solution of Dy and Nd, Dy selectively becomes a coordination polymer regardless of the acid concentration.
Moreover, from FIG. 3-2, it turns out that the separation efficiency of Dy and Nd is so good that the acid concentration in a solution is high.
加えたHNO3の濃度をH+濃度として、配位高分子中のDy/Ndを、図3−2にプロットする。
酸濃度が高いほどDy/Nd比が高く、分離が良いことがわかる。
Dy / Nd in the coordination polymer is plotted in FIG. 3-2 with the added HNO 3 concentration as the H + concentration.
It can be seen that the higher the acid concentration, the higher the Dy / Nd ratio and the better the separation.
さらに、沈殿重量とモル量から、溶液中に残っているDyおよびNd濃度を算出し、以下に定義する選択係数Kcを求めた。Kcは2つの化学種(DyとNd)の分離の指標であり、値が大きいほど分離能が高いことを示す。 Further, the concentration of Dy and Nd remaining in the solution was calculated from the precipitation weight and the molar amount, and the selectivity coefficient K c defined below was obtained. K c is an index of separation of two chemical species (Dy and Nd), and the larger the value, the higher the resolution.
比較のために、溶媒抽出系における抽出係数Kex For comparison, the extraction coefficient K ex in the solvent extraction system
表に示すとおり、配位高分子化を利用するDyとNdの分離では、酸濃度10-5Mの場合は溶媒抽出系と同程度の選択係数となり、酸濃度が高いと溶媒抽出よりも選択係数が高くなる。 As shown in the table, in the separation of Dy and Nd using coordination polymerisation, when the acid concentration is 10 -5 M, the selectivity coefficient is comparable to that of the solvent extraction system, and when the acid concentration is high, it is selected over the solvent extraction. The coefficient increases.
(実施例4)
本実施例では、Dy:Nd:Nadehp=1:5:3混合溶液での配位高分子化について検討した。
Dy:Nd:Nadehp=1:5:3(Ndが過剰)となるように、表4−1のとおり4種類の溶液を混合して、各重量を記録した。
Example 4
In this example, coordination polymerization in a Dy: Nd: Nadehp = 1: 5: 3 mixed solution was studied.
Four types of solutions were mixed as shown in Table 4-1 so that Dy: Nd: Nadehp = 1: 5: 3 (Nd was excessive), and each weight was recorded.
一晩放置した後、沈殿物を洗浄・濾過して重量を測定した。
実施例3と同じ手順で配位高分子をHNO3で分解して配位高分子1gあたりのDy,Nd,Pのモル量とP/(Dy+Nd)、配位高分子中Dy/Nd、選択係数を求めた。結果を表4−2にまとめる。
After standing overnight, the precipitate was washed and filtered, and the weight was measured.
The coordination polymer was decomposed with HNO 3 by the same procedure as in Example 3, and the molar amount of Dy, Nd, P per gram of coordination polymer and P / (Dy + Nd), Dy / Nd in the coordination polymer. The selection coefficient was obtained. The results are summarized in Table 4-2.
表に示すとおり、Ndが過剰に存在しても、Dyが選択的に配位高分子化することが分かる。 As shown in the table, it can be seen that even when Nd is present in excess, Dy selectively becomes a coordination polymer.
(実施例5)
本実施例では、Dy:Nd:Nadehp=1:5:6のNd+Dyの混合溶液での配位高分子化について検討した。
実施例4よりもNadhepが過剰となるように、表5−1とおり4種類の溶液を混合。各重量を記録した。
(Example 5)
In this example, coordination polymerization in a mixed solution of Nd + Dy with Dy: Nd: Nadehp = 1: 5: 6 was studied.
Four kinds of solutions were mixed as shown in Table 5-1, so that Nadhep was excessive as compared with Example 4. Each weight was recorded.
一晩放置した後、沈殿物を洗浄・濾過して重量を測定した。
実施例3と同じ手順で配位高分子をHNO3で分解して配位高分子1gあたりのDy,Nd,Pのモル量とP/(Nd+Dy)、配位高分子中Dy/Ndを求めた。結果を表5−2にまとめる。
測定の結果、沈殿率が100%以上となってしまい、選択係数は算出できなかった。
After standing overnight, the precipitate was washed and filtered, and the weight was measured.
The coordination polymer was decomposed with HNO 3 by the same procedure as in Example 3, and the molar amount of Dy, Nd, P per gram of coordination polymer and P / (Nd + Dy), Dy / Nd in the coordination polymer. Asked. The results are summarized in Table 5-2.
As a result of the measurement, the precipitation rate was 100% or more, and the selection coefficient could not be calculated.
この結果、NadehpとNdが過剰に存在しても、Dyが選択的に配位高分子化することが分かった。 As a result, it was found that even if Nadehp and Nd exist excessively, Dy selectively becomes a coordination polymer.
(実施例6)
本実施例では、Nd+Dy溶液を水溶液に、硝酸を塩酸に変えたものである。
表6−1のとおり5種類の溶液を混合した。最終的なエタノール濃度は、81%である。
(Example 6)
In this embodiment, the Nd + Dy solution is changed to an aqueous solution, and nitric acid is changed to hydrochloric acid.
Five types of solutions were mixed as shown in Table 6-1. The final ethanol concentration is 81%.
実施例3と同様の手順で配位高分子中のNdとDyの沈殿率を求めた。結果を以下の表に示す。 The precipitation rate of Nd and Dy in the coordination polymer was determined in the same procedure as in Example 3. The results are shown in the table below.
(実施例7)
本実施例では、上記実施例において、エタノールのかわりにメタノールまたはアセトンを用いてNdとDyの分離を行ったものである。
前記[0025]に記載の[0.30M Nadehp 80/20vol%エタノール/水溶液の調製]において、エタノールをメタノールまたはアセトンに置き換えて、Nadehp溶液を調製し、表7−1のとおり5種類の溶液を混合した。最終的なメタノールまたはアセトン濃度は、81%である。
(Example 7)
In this example, Nd and Dy were separated using methanol or acetone instead of ethanol in the above example.
In [Preparation of 0.30
実施例3と同様の手順で配位高分子中のNdとDyの沈殿率を求めた。結果を下表に示す。 The precipitation rate of Nd and Dy in the coordination polymer was determined in the same procedure as in Example 3. The results are shown in the table below.
(実施例8)
本実施例では、DyとFeの混合溶液での配位高分子化について検討した。
表8−1のとおり4種類の溶液を混合して各重量を記録した。各系のDy:Fe:Nadehpを表中に示す。
(Example 8)
In this example, coordination polymerization in a mixed solution of Dy and Fe was studied.
As shown in Table 8-1, four kinds of solutions were mixed and each weight was recorded. The Dy: Fe: Nadehp of each system is shown in the table.
一晩放置した後、沈殿物を洗浄・濾過して重量を測定した。
実施例3と同じ手順で配位高分子をHNO3で分解して配位高分子1gあたりのDy,Fe,Pのモル量とP/(Dy+Fe)、配位高分子中Dy/Fe、選択係数を求めた。
結果を表8−2にまとめる。
After standing overnight, the precipitate was washed and filtered, and the weight was measured.
The coordination polymer was decomposed with HNO 3 in the same procedure as in Example 3, and the molar amount of Dy, Fe, and P per 1 g of coordination polymer and P / (Dy + Fe), Dy / Fe in the coordination polymer. The selection coefficient was obtained.
The results are summarized in Table 8-2.
表からわかるように、DyとFeはどちらも同程度に配位高分子化しやすく、両者の分離はよくない。 As can be seen from the table, both Dy and Fe are likely to be coordinatively polymerized to the same extent, and the separation of both is not good.
Claims (3)
ジ−2−エチルへキシルリン酸エステルを配位高分子形成剤として用い、水と水溶性有機溶媒との混合液中でジスプロシウムイオンを選択的に配位高分子化して分別沈殿させることを特徴とする分別沈殿法。 A method for fractionally precipitating dysprosium ions from a solution containing neodymium ions and dysprosium ions,
Using di-2-ethylhexyl phosphate as a coordination polymer forming agent, characterized in that dysprosium ions are selectively polymerized and fractionally precipitated in a mixture of water and a water-soluble organic solvent. Fractional precipitation method.
The fractional precipitation method according to claim 1 or 2, wherein the water-soluble organic solvent is selected from ethanol, methanol, and acetone.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013214843A JP6183844B2 (en) | 2013-10-15 | 2013-10-15 | Fractional precipitation of lanthanoid ions using coordination polymerisation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013214843A JP6183844B2 (en) | 2013-10-15 | 2013-10-15 | Fractional precipitation of lanthanoid ions using coordination polymerisation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2015078396A JP2015078396A (en) | 2015-04-23 |
| JP6183844B2 true JP6183844B2 (en) | 2017-08-23 |
Family
ID=53010070
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013214843A Expired - Fee Related JP6183844B2 (en) | 2013-10-15 | 2013-10-15 | Fractional precipitation of lanthanoid ions using coordination polymerisation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6183844B2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015087845A1 (en) * | 2013-12-13 | 2015-06-18 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | Method for fractional precipitation of rare metal in aqueous system utilizing coordination polymerization |
| CZ309827B6 (en) * | 2020-11-13 | 2023-11-15 | Ústav organické chemie a biochemie AV ČR, v. v. i. | The use of cyclene-based compounds for the separation of rare earth elements and the method of this separation |
| JP2023180555A (en) * | 2022-06-09 | 2023-12-21 | 国立大学法人山口大学 | Method for separating neodymium and dysprosium by complex formation and crystallization |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5929290B2 (en) * | 2012-02-16 | 2016-06-01 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | Objective metal ion adsorbent and method for producing the same |
-
2013
- 2013-10-15 JP JP2013214843A patent/JP6183844B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2015078396A (en) | 2015-04-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | Selective removal of magnesium from lithium‐rich brine for lithium purification by synergic solvent extraction using β‐diketones and Cyanex 923 | |
| Ogata et al. | Adsorption behavior of rare earth elements on silica gel modified with diglycol amic acid | |
| Florek et al. | Functionalization of mesoporous materials for lanthanide and actinide extraction | |
| Sun et al. | The solid–liquid extraction of yttrium from rare earths by solvent (ionic liquid) impreganated resin coupled with complexing method | |
| Awual et al. | Ligand field effect for Dysprosium (III) and Lutetium (III) adsorption and EXAFS coordination with novel composite nanomaterials | |
| Zhu et al. | The preparation of supported ionic liquids (SILs) and their application in rare metals separation | |
| Zhou et al. | Adsorption of platinum (IV) and palladium (II) from aqueous solution by magnetic cross-linking chitosan nanoparticles modified with ethylenediamine | |
| Cui et al. | Role of ionic liquids in the efficient transfer of lithium by Cyanex 923 in solvent extraction system | |
| Zhang et al. | Synthesis of functional silica composite resin for the selective separation of zirconium from scandium | |
| Ogata et al. | Adsorption mechanism of rare earth elements by adsorbents with diglycolamic acid ligands | |
| US11326228B2 (en) | Method for separating rare earth element | |
| Delmau et al. | Extraction of trivalent lanthanides and actinides by “CMPO-like” calixarenes | |
| Yoshida et al. | Separation and recovery of Scandium from sulfate media by solvent extraction and polymer inclusion membranes with Amic acid extractants | |
| JP6183844B2 (en) | Fractional precipitation of lanthanoid ions using coordination polymerisation | |
| CN102453800B (en) | Method for recovering rare earth elements from waste catalytic cracking catalyst containing rare earth elements | |
| Turgis et al. | Performances and mechanistic investigations of a triphosphine trioxide/ionic liquid system for rare earth extraction | |
| Warshawsky et al. | Impregnated Resins: Metal‐Ion Complexing Agents Incorporated Physically In Polymeric Matrices | |
| JP5929290B2 (en) | Objective metal ion adsorbent and method for producing the same | |
| Cherkasov et al. | Liquid extraction of some rare earth elements with aminomethylphosphine oxides | |
| JP7066091B2 (en) | Rare earth element and / or actinide adsorbent, method for recovering rare earth element and / or actinide using it, and method for separating scandium or actinide using it. | |
| Miraoui et al. | Neodymium (III) sorption onto sodium bentonite and magnetic activated carbon: A comparative study | |
| Rout et al. | Comparison of hollow fiber membrane and solvent extraction techniques for extraction of cerium and preparation of ceria by stripping precipitation | |
| JP6411199B2 (en) | Aqueous fractional precipitation of rare metals using coordination polymerisation | |
| JP7558513B2 (en) | Extractant for scandium and method for separating and extracting it | |
| Shady et al. | Efficient sorption of light rare-earth elements using resorcinol-formaldehyde polymeric resin |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150130 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160729 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170718 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170719 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6183844 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |