JP6093944B2 - 希土類元素を含有した溶液から希土類元素及び酸の分離回収方法 - Google Patents
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Description
ア. 基材が高分子粒子、多孔性中空糸、膜、繊維、布帛、不織布、空隙性高分子基 材であり、
イ. 放射線グラフト重合法によって、グリシジルメタクリレート又はグリシジルア クリレート、ヒドロキシルメタクリレート,ビニルピロリドン,ジメチルアク リルアミド,エチレングリコールジメタクリレート,アルキルメタクリレート ,又はアルキルアクリレートより選択される重合性単量体がグラフト重合され 、
ウ. グラフト側鎖にアルキル基,アルカノール基、アルカノールアミノ基、アルキ ルアミノ基、エポキシ基、ジオール基より選択される抽出試薬担持機能を有す る官能基が導入され、
エ. 抽出試薬としてビス(2‐エチルヘキシル)ホスフェイト、ビス(2,4,4 ‐トリメチルペンチル)ホスフィン酸、トリオクチルメチルアンモニウムクロ ライドより選択される、抽出試薬が担持される
ことにより製造された材料である(1)、(2)、(3)、(4)又は
(5)記載の2種類以上の希土類元素を含有する液体から希土類元素を分離回収する方法
繊維以外にも、中空糸膜、フィルム、スポンジなどの空隙材料も利用できる。
直径約25μmのナイロン繊維の撚糸1kgを窒素雰囲気でガンマ線照射した。照射線量は30kGyであった。この繊維を予め窒素バブリングしたメタクリル酸グリシジル10%メタノール溶液に浸漬し、40℃でグラフト重合を行った。6時間後に取り出し、ジメチルホルムアミド及びアセトンの順に洗浄し、乾燥した。乾燥後の重量を測定し、重量増加率(グラフト率)を算出したところ、83%であった。グラフト重合後の繊維をドデシルアミン20%イソプロピルアルコール溶液に浸漬し、80℃で5時間反応した。重量増加率から1.5mmol/gのドデシルアミンが導入された繊維が製造された。次に、この繊維を約1cmにカットし、60℃のHDEHP20%メタノール溶液に浸漬し、3時間反応した。重量増加率からHDEHPが0.4mmol/g担持された抽出試薬担持材料が製造された。
HDEHP担持繊維2gを内径10mmに層高100mmとなるよう充填した。このカラムにNdを290mg/l、Dyを40mg/l含み、pHが2となるよう塩酸で調整した液を流速1.3ml/分で通液した。2L通液し、Nd及びDyがともに被処理液中の濃度とほぼ同一になっていることを確認した。
Nd及びDy吸着後の抽出試薬担持材料に0.2規定の塩酸溶液2000mlを通液し、次に1.5規定の塩酸溶液2000mlを通液した。所定時間ごとに溶離廃液をカラム出口からサンプリングし、NdとDyの濃度をICP発光分光分析装置(パーキンエルマー社製、OPTIMA8300DV)で測定した。Nd及びDyの溶離曲線は図5のようになり、99%以上の分離が達成できた。
0.2規定の塩酸でNdを溶離した塩酸溶離廃液をマイクロアシライザーS3型((株)アストム製)で処理し、2050mlの0.2規定塩酸を回収した。次に1.5規定塩酸の溶離廃液を処理し、1.3規定の塩酸2200mlを回収した。回収された塩酸は濃度を若干調整するのみで再使用可能であった。そして、pH3程度の弱酸性Nd溶液とDy溶液が回収できた。
実施例1においてナイロン繊維の代わりに直径15μmのポリエチレン(鞘)/ポリエチレンテレフタレート(芯)より成る目付40g/m2、厚み0.3mmの熱融着不織布を用いた以外は同様の条件でHDEHP抽出試薬担持材料を製造した。この不織布は重量増加率から0.35mmol/gのHDEHPを担持していた。
HDEHP担持不織布を10cm角に切断したもの10枚作製した。この不織布をNdを270mg/l、Dyを35mg/l含むpH2の塩酸溶液1Lに浸漬し30分間撹拌した。不織布をピンセットで取り出し液切りした。溶液中に残存したNd、Dy濃度はそれぞれ5mg/L、1mg/Lであり、97%以上が抽出試薬担持材料に吸着された。
Nd及びDy吸着後、液切りした抽出試薬担持材料を0.2規定の塩酸1Lの入ったビーカに浸漬し、30分間撹拌した。30分経過後抽出試薬担持材料をピンセットで取り出し、液切りした。次いで、1.5Mの塩酸1Lの入ったビーカに抽出試薬担持材料を浸漬し、30分間撹拌した。撹拌終了後、抽出試薬担持材料をピンセットで取り出し、液切り後純水1Lに浸漬して洗浄した。0.2規定塩酸のビーカーにはNdが250mg/l、1.5規定の塩酸のビーカにはDyが33mg/L含まれており、分離ができた。
実施例1と同様に溶離廃液を電気透析装置で処理し、0.2規定の塩酸1Lと1.4規定の塩酸1.05Lを回収した。回収された塩酸は濃度を若干調整するのみで再使用可能であった。そして、pH3程度の弱酸性Nd溶液と弱酸性のDy溶液が回収できた。
実施例1のメタクリル酸グリシジルをグラフト重合したナイロン繊維に次の条件でイミノジ酢酸基を導入した。イミノジ酢酸ナトリウム/イソプロピルアルコール/水=20/40/40の液組成のイミノジ酢酸基を導入するための溶液を調製した。グラフト繊維をこの溶液に浸漬し、反応温度80℃、反応時間24時間でイミノジ酢酸基を導入した。反応後の重量増加から1.8mmol/gのイミノジ酢酸基が導入された。
2. カチオン交換膜
3. 酸回収液
4. 金属回収液
5. 被処理液体
6. 処理液
7. 脱塩室
8. 濃縮室
9. 極室
11.抽出試薬担持材料
12.電気透析装置
13.吸着槽
14.第1溶離槽
15.第2溶離槽
16.洗浄槽
Claims (6)
- 希土類元素を含有した酸性液体から、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム及びユウロピウムの少なくともいずれかである軽希土類元素、並びに、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム、イットリウム及びスカンジウムの少なくともいずれかである重希土類元素を含む2種類以上の希土類元素と酸を分離回収する方法であって、希土類元素を含有する液体を抽出試薬担持吸着材料に接触させて希土類元素を吸着させる第1工程、吸着済みの吸着材に薄い酸を通液し、軽希土類元素を溶出する第2工程、濃い酸を通液することによって重希土類元素を溶出する第3工程を含む2種類以上の希土類元素を含有する酸性液体から酸と希土類元素を分離回収する方法。
- 前記、第1工程で希土類元素を吸着させた後の液体を酸回収装置で処理し酸を回収する第4工程、第2工程で得られた酸の溶離液を酸回収装置で処理し酸を回収すると同時に酸濃度の低下した希土類元素溶液を回収する第5工程、第3工程で得られた酸の溶離液を酸回収装置で処理し、酸を回収すると同時に酸濃度の低下した希土類元素溶液を回収する第6工程、を含む請求項1記載の2種類以上の希土類元素を含有する酸性液体から酸と希土類元素を分離回収する方法。
- 前記、酸回収装置は電気透析装置であり、回収された酸を前記第1工程の前段の酸溶解工程、第2工程及び第3工程より選択された工程で再利用することを含む請求項1又は2記載の2種類以上の希土類元素を含有する酸性液体から酸と希土類元素を分離回収する方法。
- 前記、第2工程で使用する薄い酸が0.5規定以下、第3工程で使用する酸が0.5規定以上である請求項1、2又は3記載の2種類以上の希土類元素を含有する酸性液体から酸と希土類元素を分離回収する方法。
- 前記、第2工程及び第3工程で得られた酸濃度の低下した希土類元素溶液をキレート樹脂での吸着固定、シュウ酸塩として沈殿生成、水酸化物として沈殿生成より選択された手段により減容化する請求項1、2、3又は4記載の2種類以上の希土類元素を含有する酸性液体から希土類元素を分離回収する方法。
- 前記抽出試薬担持材料は、
[1] 基材が多孔性中空糸膜、繊維,布帛,不織布,空隙性高分子基材であり、
[2] 放射線グラフト重合法によって、グリシジルメタクリレート又はグリシジルアクリレート、ヒドロキシルメタクリレート,ビニルピロリドン,ジメチルアクリルアミド,エチレングリコールジメタクリレート,アルキルメタクリレート,又はアルキルアクリレートより選択される重合性単量体がグラフト重合され、
[3] グラフト側鎖にアルキル基,アルカノール基、アルカノールアミノ基、アルキルアミノ基,エポキシ基、ジオール基、チオール基より選択される抽出試薬担持機能を有する官能基が導入され、
[4] 抽出試薬としてビス(2‐エチルヘキシル)ホスフェイト、ビス(2,4,4‐トリメチルペンチル)ホスフィン酸、トリオクチルメチルアンモニウムクロライドより選択される、抽出試薬が担持される
ことにより製造された材料である請求項1、2、3、4又は5記載の2種類以上の希土類元素を含有する液体から希土類元素を分離回収する方法。
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