中空糸膜型抽出装置による希少金属の高効率分離プロセスの開発

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本研究は、著者らが開発した流動液膜型の中空糸膜型抽出装置を用いて、省エネルギー型の高選択性希土類分離プロセスの開発を目的として行い、以下の知見を得た。1.平衡論的研究:種々の酸性リン酸エステルのペプタン溶液による希土類金属の抽出平衡を測定し、抽出錯体種ならびに抽出平衡定数を決定した。その結果、アルキルホスホン酸モノエステルは、軽希土と中希土の分離に優れており、本糸に最適であることを見出した。2.速度論的研究:中空糸1本からなる膜型抽出装置を用いて、アルキルホスホン酸モノエステルによるネオジム及びサマリウムの抽出速度及び逆抽出速度を測定した。その結果、(1)pH=2以上では、化学種の拡散が支配的であるため、金属イオン間の透過速度に差はなく、ネオジムとサマリウムの分離を行うためには、選択性の大きい界面化学反応が抽出速度を支配している領域で行なければならないこと、(2)高濃度の抽出剤を用いる場合には、pHを低く保たなければ、サマリウムに対する高い選択性は得られないこと、(3)逆抽出においては、両金属イオン間に差はなく、逆抽出プロセスにおける金属イオンの分離は困難であることを明らかにするとともに、界面化学反応定数を求めた。3.多段向流ミキサーセトラー装置と流動液膜型の中空糸膜型抽出装置の性能評価:ここで提案する中空糸膜型抽出法と多段向流ミキサーセトラーを用いる抽出法との比較を、バストネサイトからの希土類分離プロセスにおける中希土類(サマリウム)と軽希土類(ネオジム)の分離過程への利用を例として行った。その結果、従来の多段ミキサーセトラーを用いた希土類金属の分離プロセスに中空糸膜型抽出装置を適用することにより、飛躍的に溶媒量が節減できると同時に希土類金属間の分離効率も向上することが明らかになった。