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微量元素濃縮の前処理方法 コモンズ

国内特許コード P110005329
掲載日 2011年8月18日
出願番号 特願2007-014088
公開番号 特開2008-180594
登録番号 特許第4362595号
出願日 平成19年1月24日(2007.1.24)
公開日 平成20年8月7日(2008.8.7)
登録日 平成21年8月28日(2009.8.28)
発明者
  • 牧嶋 昭夫
  • 中村 栄三
出願人
  • 国立大学法人 岡山大学
発明の名称 微量元素濃縮の前処理方法 コモンズ
発明の概要

【課題】岩石や鉱物などの試料中の微量元素であるハフニウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、タンタル、タングステンなどを、効率的に濃縮するための前処理方法を提供することが本発明の課題である。
【解決手段】本発明により、微量元素の濃縮を行う対象である試料にチタン及びフッ化水素酸を添加し、前記試料を分解処理すると共に、チタンとフッ化水素酸からチタンのフロロ錯体を生成する工程、分解された前記試料に過塩素酸を添加し、加熱処理を行なって前記試料を乾固することにより、前記チタンのフロロ錯体を分解してチタン酸化物を生成する工程、及び;乾固した前記試料を鉱酸で溶解し、得られた溶液を遠心分離して沈殿を回収することにより、前記チタン酸化物と共沈する前記微量元素を得る工程:を有することを特徴とする、微量元素濃縮の前処理方法が提供された。
【選択図】なし

従来技術、競合技術の概要


岩石・鉱石・鉱物などの試料中にppmレベルで含まれる微量元素であるハフニウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、タンタル、タングステンを機器分析するため、あるいは抽出するための前処理には、試料中のそれらの濃度が低いために前濃縮することが必要である。特に主成分元素である鉄、アルミニウムを試料から分離することが重要であるが、これまではこれらの元素をフッ化水素酸に溶解してフロロ錯体にして陰イオン交換樹脂に吸着させる方法により、これらの主成分元素を分離していた。



例えば非特許文献1では、タングステンの高精度同位体比測定を行なうために、2段階の陰イオン交換カラムを用いている。すなわち非特許文献1では、1段目では主成分とタングステンを分離するために1mLの陰イオン交換樹脂AG1X8樹脂を用いており、2段目ではタングステンを高純度化するために0.15mLのAG1X8樹脂を用いている。



非特許文献2では、ハフニウムの高精度同位体比測定を行うために、2段階のカラムを用いている。1段目では主成分を取り除く目的でAG1X8を用いており、チタン、ハフニウム、ジルコニウムが予備濃縮されている。2段目ではUTEVA樹脂を用いて、ハフニウムをチタンとジルコニウムから単離している。



非特許文献3では、モリブデンの単離のためにAG1X8樹脂を用いている。



非特許文献4では、ジルコニウムの分離のために2段階カラムを用いている。1段目はAG1X8でジルコニウム、チタン、ハフニウムを予備濃縮しており、2段目では同じAG1X8でZrを回収している。



いずれの方法においても主成分元素から目的とする微量元素を回収する場合には、まずフッ化水素酸を含む酸で試料を分解してこれらの微量元素を可溶性のフロロ錯体とし、同時に生じるMg-Caフッ化物を沈殿させ、上澄み液に溶解しているこれら微量元素のフロロ錯体をイオン交換樹脂により処理するという手法によって濃縮していた。



しかしこの方法では、フッ化物に含まれる元素、例えば希土類元素やトリウムを完全に溶液化することができない。なおここでいう溶液化とは、希土類元素などがイオンの形となって溶解していることを意味するものである。なぜならば、これらの元素は安定な不溶性のフッ化物をつくり、Mg-Caフッ化物と共沈するからである。これは、ハフニウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、タンタル、タングステンを回収しながら、これらの元素、例えばネオジム、サマリウム、ルテチウムなどを同時に同位体希釈法で定量する場合(非特許文献5)に問題となる。同位体希釈法を用いたからといって同位体平衡には達しない可能性があるからである。これら希土類元素などを同時に測定する場合には、一度溶液を乾固し、過塩素酸を加えて分解する方法が有効である。(非特許文献6)。



しかしながら、過塩素酸イオンは強い陰イオンであり、陰イオン交換樹脂に強く吸着する。また過塩素酸イオンは安定なイオンであり、分解することは困難である。さらに過塩素酸は沸点が高く、塩酸や硝酸を入れて乾固させる分留によっても取り除くことができない。そのため、一度過塩素酸を入れた溶液は陰イオン交換が妨害されるので、陰イオン交換樹脂による元素濃縮ができないという欠点があった。




【非特許文献1】Quitte G., Birck J.-L., Capmas F., Allegre C.J. (2002), High precision Hf-W Isotopic measurements in meteoritic material using negative thermal ionisation mass spectrometry (NTIMS). Geostandards Newsletter, 26, 149-160.

【非特許文献2】Lu, Y.H., Makishima A. and Nakamura, E. (2007), Purification of Hf in silicate materials using extraction chromatographic resin, and its application to precise determination of 176Hf/177Hf by MC-ICP-MS with 179Hf spike. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 22, 69-76

【非特許文献3】Siebert C., Nagler T.F., Kramers J.D. (2001), Determination of molybnenum isotope fractionation by double-spike multicollector inductively coupled plasma mass spectrometry. Geochemistry, Geophysics and Geosystems. 2000GC000124.

【非特許文献4】Schonbachler M, Rehkamper M, Lee D.-C. and Halliday A.N. (2004), Ion exchange chromatography and high precision isotopic measurements of zirconium by MC-ICP-MS. Analyst, 129, 32-37.

【非特許文献5】Makishima, A. and Nakamura, E. (2006), Determination of major, minor and trace elements in silicate samples by ICP-QMS and ICP-SFMS applying isotope dilution-internal standardization (ID-IS) and multi-stage internal standardization. Geostandards and Geoanalytical Research (in press).

【非特許文献6】Yokoyama, T., Makishima, A. and Nakamura, E., (1999), Evaluation of the coprecipitation of incompatible trace elements with fluoride during silicate rock dissolution by acid digestion. Chemical Geology, 157, 175-187.

【非特許文献7】Lu, Y.H., Makishima A. and Nakamura, E. (2007), Coprecipitation of Ti, Mo, Sn and Sb with fluorides and application to determination of B, Ti, Zr, Nb, Mo, Sn, Sb, Hf and Ta by ICP-MS. Chemical Geology, 236, 13-26.

産業上の利用分野


本発明は、試料中に含まれる微量元素を濃縮するための前処理方法、好ましくは分析するための前処理方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
試料中に含まれる微量元素を濃縮するための前処理方法であって、
微量元素の分析を行う対象である試料にチタン及びフッ化水素酸を添加し、前記試料を分解処理すると共に、チタンとフッ化水素酸からチタンのフロロ錯体を生成する工程、
分解された前記試料に過塩素酸を添加し、加熱処理を行なって前記試料を乾固することにより、前記チタンのフロロ錯体を分解してチタン酸化物を生成する工程、及び;
乾固した前記試料を鉱酸で溶解し、得られた溶液を遠心分離して沈殿を回収することにより、前記チタン酸化物と共沈する前記微量元素を得る工程:
を有することを特徴とする、微量元素濃縮の前処理方法。

【請求項2】
前記前処理方法が前記微量元素の分析のため、または前記微量元素の抽出のためである請求項1記載の方法。

【請求項3】
前記微量元素がハフニウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、タンタル、およびタングステンからなる群から選択された微量元素であることを特徴とする、請求項1又は請求項2記載の方法。

【請求項4】
前記分解処理を、加熱処理、超音波処理、およびマイクロウェーブ処理からなる群から選択された方法で行なうことを特徴とする、請求項1から請求項3のいずれか1項記載の方法。

【請求項5】
前記鉱酸が硝酸又は塩酸であることを特徴とする、請求項1から請求項4のいずれか1項記載の方法。

【請求項6】
前記試料20mgから50mgに対してチタンを1mg以上添加することを特徴とする、請求項1から請求項5のいずれか1項記載の方法。

【請求項7】
前記試料50mgに対して過塩素酸を0.3mlから10ml添加することを特徴とする、請求項1から請求項6のいずれか1項記載の方法。

【請求項8】
前記加熱処理を、5時間から72時間の間、150℃から200℃の温度で行なうことを特徴とする、請求項1から請求項7のいずれか1項記載の方法。
産業区分
  • 試験、検査
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 権利存続中
特許内容に関しての問い合せ窓口は岡山大学連携機構知的財産部門です。

技術移転に関しては岡山TLOが窓口になります。


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