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金属元素の分離方法 NEW

国内特許コード P180015193
整理番号 14032
掲載日 2018年7月25日
出願番号 特願2015-229968
公開番号 特開2017-095774
出願日 平成27年11月25日(2015.11.25)
公開日 平成29年6月1日(2017.6.1)
発明者
  • 下条 晃司郎
  • 長縄 弘親
  • 岡村 浩之
出願人
  • 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
発明の名称 金属元素の分離方法 NEW
発明の概要 【課題】複数種類の金属元素を含む溶液から特定の金属元素を効率的に分離することができる金属元素の分離方法を提供することを目的とする。
【解決手段】下記一般式(1)で表される化合物又はその塩の存在下で抽出を行うことにより、特定の金属元素を効率的に分離することができる。


(式(1)中、R、R、R、及びRは、それぞれ同一種又は異種の炭化水素基を表す。但し、R、R、R、及びRの炭化水素基の炭素数の合計が、8~64である。)
【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要 レアメタルや貴金属といった有価金属は、幅広い産業分野で利用されており、資源に乏しい我が国にとって、有価金属を安定的に確保することは非常に重要である。
有価金属を分離・回収・精製する方法としては、溶媒抽出法が主に利用されており、溶媒抽出法においてはリン酸系抽出剤、カルボン酸系抽出剤、オキシム系抽出剤といった工業用抽出剤が利用されている。代表的なリン酸系抽出剤としては、ホスホン酸エステルであるジ(2-エチルヘキシル)リン酸やその類似体である2-エチルヘキシルホスホン酸モノ-2-エチルヘキシルエステルが、カルボン酸系抽出剤としては、ネオデカン酸が、オキシム系抽出剤としては、2-ヒドロキシ-5-ノニルアセトフェノンオキシムや5,8-ジエチル-7-ヒドロキシ-6-ドデカオキシムが知られている。

ジ(2-エチルヘキシル)リン酸や2-エチルヘキシルホスホン酸モノ-2-エチルヘキシルエステルは、有価金属に対する抽出分離能が十分とは言い難く、例えばニッケルイオンを中性付近の高pH条件下でしか抽出することができない問題がある。また、リン原子を含んでいるため、工業的に使用する際は排水中に移行する抽出剤やその劣化物が公共用水域を汚染する可能性があるため、廃水処理が必要となる。
2-メチル-2-エチル-1-ヘプタン酸は中性以上のpH条件下でしか抽出が進まないため、リン酸系抽出剤と比べれば抽出能が著しく劣る。
2-ヒドロキシ-5-ノニルアセトフェノンオキシムもまた有価金属に対する抽出分離能が十分ではなく、例えばニッケルイオンを中性付近の高pH条件下でしか抽出することができない。また、抽出速度が遅く、定量的な抽出には時間を要することとなる。

さらに本発明者は、以前、ジグリコールアミド酸の骨格を持つ2-(2-(ジオクチルアミノ)-2-オキソエトキシ)酢酸(以下、「DODGAA」と略す場合がある。)を抽出剤として開発した。しかし、この抽出剤はランタノイドの抽出分離能に優れているものの、その他の有価金属に対しては抽出分離能が十分ではないものと言える(例えば、非特許文献1及び2参照。)。
産業上の利用分野 本発明は、金属元素の分離方法に関し、より詳しくは複数種類の金属元素を含む溶液から特定の金属元素を効率的に分離することができる金属元素の分離方法に関する。
特許請求の範囲 【請求項1】
抽出対象の金属元素と非抽出対象の金属元素を含む水溶液を準備する準備工程、並びに下記一般式(1)で表される化合物又はその塩の存在下、前記準備工程で準備した水溶液と有機溶媒を接触させて、抽出対象の金属元素を抽出し、非抽出対象の金属元素と分離する液液接触工程を含む、金属元素の分離方法。
【化1】


(式(1)中、R、R、R、及びRは、それぞれ同一種又は異種の炭化水素基を表す。但し、R、R、R、及びRの炭化水素基の炭素数の合計が、8~64である。)

【請求項2】
前記準備工程で準備した水溶液のpHが、6.5以下である、請求項1に記載の金属元素の分離方法。

【請求項3】
前記抽出対象の金属元素が、スカンジウム元素(Sc)、ニッケル元素(Ni)、銅元素(Cu)、コバルト元素(Co)、ガリウム元素(Ga)、インジウム元素(In)、ルテニウム元素(Ru)、オスミウム元素(Os)、ロジウム元素(Rh)、イリジウム元素(Ir)、パラジウム元素(Pd)、白金元素(Pt)、金元素(Au)、鉄元素(Fe)、カドミウム元素(Cd)、水銀元素(Hg)、鉛元素(Pb)、チタン元素(Ti)、ジルコニウム元素(Zr)、ハフニウム元素(Hf)、バナジウム元素(V)、ニオブ元素(Nb)、タンタル元素(Ta)、モリブデン元素(Mo)、タングステン元素(W)、及びレニウム元素(Re)からなる群より選択される少なくとも1種の金属元素である、請求項1又は2に記載の金属元素の分離方法。

【請求項4】
前記非抽出対象の金属元素が、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、イットリウム元素(Y)、ランタノイド元素、アルミニウム元素(Al)、クロム元素(Cr)、マンガン元素(Mn)、鉄元素(Fe)、亜鉛元素(Zn)、及び銀元素(Ag)からなる群より選択される少なくとも1種の金属元素である、請求項1又は2に記載の金属元素の分離方法。

【請求項5】
前記非抽出対象の金属元素が、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、イットリウム元素(Y)、ランタノイド元素、アルミニウム元素(Al)、クロム元素(Cr)、マンガン元素(Mn)、亜鉛元素(Zn)、及び銀元素(Ag)からなる群より選択される少なくとも1種の金属元素である、請求項1~3の何れか1項に記載の金属元素の分離方法。

【請求項6】
さらに前記液液接触工程で接触させた水溶液と有機溶媒を分液する分液工程、及び前記分液工程で分液した有機溶媒に、前記分液工程で分液した水溶液とは別の水溶液を接触させる逆抽出工程を含む、請求項1~5の何れか1項に記載の金属元素の分離方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 公開
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