有價(jià)金屬萃取劑和使用該萃取劑的有價(jià)金屬萃取方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種從含有多種稀土金屬的酸性溶液中有選擇性地萃取輕稀土金屬甚至銪的方法。本發(fā)明的有價(jià)金屬萃取劑由下列通式表示。式中，R1和R2分別表示相同或者相異的烷基，R3表示氫原子或烷基，R4表示氫原子、或者作為氨基酸與α碳進(jìn)行鍵合的除氨基以外的任意的基。優(yōu)選下列通式具有甘氨酸單元、組氨酸單元、賴氨酸單元、天冬氨酸單元或者N-甲基甘氨酸單元。在使用上述萃取劑萃取銪時(shí)，優(yōu)選調(diào)節(jié)該pH在2.0以上且3.0以下的范圍；在有選擇性地萃取輕稀土金屬時(shí)，優(yōu)選調(diào)節(jié)上述pH在1.7以上且2.7以下。
【專利說(shuō)明】有價(jià)金屬萃取劑和使用該萃取劑的有價(jià)金屬萃取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種有價(jià)金屬萃取劑和使用該萃取劑的有價(jià)金屬萃取方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鈷、稀土金屬作為有價(jià)金屬而為人所知，被應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)中的各種用途上。鈷除了被應(yīng)用于二次電池的正極材料以外，還被應(yīng)用于航空器的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等所使用的超級(jí)合金(高強(qiáng)度耐熱合金)等方面。稀土金屬被應(yīng)用于突光體材料、鎳氫電池的負(fù)極材料、發(fā)動(dòng)機(jī)上裝載的磁鐵的添加劑、液晶面板和硬盤驅(qū)動(dòng)器所使用的玻璃基板的研磨劑等之中。
[0003]近年來(lái)，節(jié)約能源正得到強(qiáng)力推進(jìn)，在汽車行業(yè)中，從以往的汽油動(dòng)力汽車迅速向裝載有使用了鈷、稀土金屬的二次電池的混合動(dòng)力汽車、電動(dòng)汽車轉(zhuǎn)移。另外，在照明器具方面，正在從以往的熒光管迅速向使用了鑭、鈰、釔、鋱和銪等稀土金屬的高效率三波長(zhǎng)熒光管轉(zhuǎn)移。上述的鈷、稀土金屬是稀缺資源，它們?cè)谌毡净旧鲜且蕾囉谶M(jìn)口。
[0004]在模擬廣播用的陰極射線管電視的熒光體中使用了釔、銪，但近年來(lái)隨著向液晶電視的過(guò)渡，大量的陰極射線管作為使用完的舊制品被廢棄。另外，對(duì)于迅速得到普及的二次電池、三波長(zhǎng)熒光管等的制品而言，也可以很容易預(yù)料到其在將來(lái)作為使用完畢后的制品大量成為廢棄物。將作為稀缺資源的鈷、稀土金屬不從使用完畢的制品中回收再利用而使其成為廢棄物的情況，從資源節(jié)約、資源安全的觀點(diǎn)出發(fā)是不理想的。最近，人們熱切期待確立一種從這種使用完畢的制品中有效回收鈷、稀土金屬等有價(jià)金屬的方法。
[0005]在上述舉出的三波長(zhǎng)熒光管所用的熒光體中，采用了鑭、鈰、釔、鋱和銪等稀土金屬的混合物。并且，在陰極射線 管用熒光體中含有釔、銪與高比率的鋅并以此方式進(jìn)行使用。
[0006]作為從稀土金屬的混合物中回收特定的稀土金屬的方法，通常采用通過(guò)溶劑萃取法從溶解于無(wú)機(jī)酸等酸的溶液中進(jìn)行回收的方法。對(duì)稀土金屬的相互分離，例如，在工業(yè)上有使用磷類萃取劑、即商品名為PC88A (大八化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社(DAIHACHI CHEMICALINDUSTRY C0.，LTD.)制造)的例子。但是，由于在該萃取劑的結(jié)構(gòu)中含有磷，因此，在工業(yè)上使用時(shí)，為了使進(jìn)入廢水中的萃取劑及其劣化物不污染公共水域，需要施行高度的廢水處理。由于根據(jù)日本國(guó)內(nèi)特定地域的不同情況，會(huì)成為日本《水質(zhì)污濁防止法》所規(guī)定的總量限制的對(duì)象，因此在工業(yè)規(guī)模上使用時(shí)有顧慮。
[0007]作為不含磷的萃取劑，羧酸類萃取劑(例如，2-甲基-2-乙基-1-庚酸:新癸酸)已得到實(shí)用化。但是，由于該萃取劑只能在中性以上的高PH區(qū)域進(jìn)行萃取，因此，當(dāng)將如上所述的酸性溶液作為對(duì)象時(shí)，需要大量的中和劑，存在成本增加的擔(dān)憂。并且，羧酸類萃取劑的萃取能力低于前述磷類萃取劑，需要大型的設(shè)備，也存在成本升高的問(wèn)題。
[0008]為了解決上述問(wèn)題，開發(fā)了一種具有二甘醇酰胺酸的骨架的被稱為DODGAA的萃取劑(參照專利文獻(xiàn)I)。但是，當(dāng)使用該萃取劑時(shí)，如非專利文獻(xiàn)I所示，稀土金屬中被稱為重稀土金屬的釔(Y)、镥(Lu)、鐿(Yb)、銩(Tm)、鉺(Er)、欽(Ho)，與被稱為中稀土金屬的鏑(Dy)、鋱(Tb)、釓(Gd)、銪(Eu)、釤(Sm)同時(shí)被萃取的傾向強(qiáng)，因此不適合稀土金屬的相互分離。另外，采用DODGAA時(shí)，被稱為輕稀土金屬的钷(Pm)、釹(Nd)、鐠(Pr)、鈰(Ce)、鑭(La)的萃取率低。另外，特別是生產(chǎn)量少且高價(jià)的銪(Eu)也無(wú)法有選擇性地從其它稀土金屬中回收。如此地，尚未發(fā)現(xiàn)一種能夠使稀土金屬相互分離的萃取劑，進(jìn)而尚未發(fā)現(xiàn)一種能夠有效萃取輕稀土金屬的萃取劑。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0010]專利文獻(xiàn)
[0011]專利文獻(xiàn)1:日本特開2007-327085號(hào)公報(bào)
[0012]非專利文獻(xiàn)
[0013]非專利文獻(xiàn)1:K.Shimojo, H.Naganawa, J.Noro, F.Kubota and M.Goto;Extractionbehavior and separation of lanthanides with a diglycol amic acid derivative and anitrogen-donor ligand ；Anal.Sc1.，23，1427-30，2007 Dec.
【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]發(fā)明要解決的課題
[0015]本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠從含有多種稀土金屬的酸性溶液中有選擇性地萃取輕稀土金屬、甚至有選 擇性地萃取銪的萃取劑以及使用該萃取劑的有價(jià)金屬的萃取方法。
[0016]為了解決上述課題，本發(fā)明人等反復(fù)進(jìn)行了精心研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn):通過(guò)提供由下列通式(I)表示的酰胺衍生物構(gòu)成的有價(jià)金屬萃取劑，能夠?qū)崿F(xiàn)上述目的，從而完成了本發(fā)明。
[0017]解決課題的方法
[0018]具體而言，本發(fā)明提供如下所述的技術(shù)方案。
[0019](I)本發(fā)明是由下述通式(I)表示的酰胺衍生物構(gòu)成的有價(jià)金屬萃取劑，
[0020]


R4
R1\


α)
O R3 O
[0021]式中，R1和R2分別表示相同或者相異的烷基；烷基既可以是直鏈也可以是支鏈；R3表示氫原子或烷基；R4表示氫原子、或者作為氨基酸與α碳鍵合的除氨基以外的任意的基。
[0022](2)另外，本發(fā)明是如(I)所述的有價(jià)金屬萃取劑，其中，所述酰胺衍生物是選自于甘氨酰胺衍生物、組氨酰胺衍生物、賴氨酰胺衍生物、天冬氨酰胺衍生物和N-甲基甘氨酸衍生物中的任意一種以上。
[0023](3)另外，本發(fā)明是一種銪萃取方法，其中，采用(I)或(2)所述的萃取劑，對(duì)含有稀土金屬和鋅的酸性溶液施加溶劑萃取，由此從所述酸性溶液中萃取銪。
[0024](4)另外，本發(fā)明是如(3)所述的銪萃取方法，其中，在將所述酸性溶液的pH調(diào)節(jié)為2.0以上且3.0以下的范圍的同時(shí)，對(duì)所述酸性溶液施加所述溶劑萃取。[0025](5)另外，本發(fā)明是如(3)或者(4)所述的銪萃取方法，其中，所述稀土金屬包括銪和?乙。
[0026](6)另外，本發(fā)明是一種輕稀土金屬萃取方法，其中，采用(I)或(2)所述的萃取劑，對(duì)含有輕稀土金屬和重稀土金屬的酸性溶液施加溶劑萃取，由此從所述酸性溶液中萃取所述輕稀土金屬。
[0027](7)另外，本發(fā)明是如(6)所述的輕稀土金屬萃取方法，其中，在將所述酸性溶液的pH調(diào)節(jié)在1.7以上且2.7以下的范圍的同時(shí)，對(duì)所述酸性溶液施加所述溶劑萃取。
[0028]發(fā)明效果
[0029]基于本發(fā)明，可提供一種能夠從含有多種稀土金屬的酸性溶液中有選擇性地萃取輕稀土金屬、甚至銪的萃取劑以及使用該萃取劑的有價(jià)金屬萃取方法。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1是表示實(shí)施例1中合成的甘氨酰胺衍生物的IH-NMR波譜的圖。
[0031 ] 圖2是表示實(shí)施例1中合成的甘氨酰胺衍生物的13C-NMR波譜的圖。
[0032]圖3是表示 使用實(shí)施例1的有價(jià)金屬萃取劑從含有鈷和錳的酸性溶液中萃取鈷時(shí)的結(jié)果的圖。
[0033]圖4是表不使用實(shí)施例2的有價(jià)金屬萃取劑從含有鈷和猛的酸性溶液中萃取鈷時(shí)的結(jié)果的圖。
[0034]圖5是表示使用實(shí)施例3的有價(jià)金屬萃取劑從含有鈷和錳的酸性溶液中萃取鈷時(shí)的結(jié)果的圖。
[0035]圖6是表示使用比較例I的有價(jià)金屬萃取劑從含有鈷和錳的酸性溶液中萃取鈷時(shí)的結(jié)果的圖。
[0036]圖7是表示使用實(shí)施例1的有價(jià)金屬萃取劑從含有銪、釔和鋅的酸性溶液中萃取銪時(shí)的結(jié)果的圖。
[0037]圖8是表示使用比較例2的有價(jià)金屬萃取劑從含有銪、釔和鋅的酸性溶液中萃取銪時(shí)的結(jié)果的圖。
[0038]圖9是表示使用實(shí)施例1的有價(jià)金屬萃取劑從含有輕稀土金屬和重稀土金屬的酸性溶液中萃取輕稀土金屬時(shí)的結(jié)果的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]下面，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明并不受下述實(shí)施方式的任何限定，可在本發(fā)明的目的范圍內(nèi)施加適當(dāng)改變后進(jìn)行實(shí)施。
[0040]<有價(jià)金屬萃取劑>
[0041]本發(fā)明的有價(jià)金屬萃取劑是由下述通式(I)表示的酰胺衍生物構(gòu)成。
[0042]
【權(quán)利要求】
1.一種有價(jià)金屬萃取劑，其由下述通式(I)表示的酰胺衍生物構(gòu)成，
2.如權(quán)利要求1所述的有價(jià)金屬萃取劑，其中，所述酰胺衍生物是選自于由甘氨酰胺衍生物、組氨酰胺衍生物、賴氨酰胺衍生物、天冬氨酰胺衍生物和N-甲基甘氨酸衍生物中的任意一種以上。
3.一種銪萃取方法，其中，采用權(quán)利要求1或2所述的萃取劑，對(duì)含有稀土金屬和鋅的酸性溶液施加溶劑萃取，從所述酸性溶液中萃取銪。
4.如權(quán)利要求3所述的銪萃取方法，其中，在調(diào)節(jié)所述酸性溶液的pH在2.0以上且3.0以下的范圍的同時(shí)，對(duì)所述酸性溶液施加所述溶劑萃取。
5.如權(quán)利要求3或4所述的銪萃取方法，其中，所述稀土金屬包括銪和釔。
6.一種輕稀土金屬萃取方法，其中，采用權(quán)利要求1或2所述的萃取劑，對(duì)含有輕稀土金屬和重稀土金屬的酸性溶液施加溶劑萃取，從所述酸性溶液中萃取所述輕稀土金屬。
7.如權(quán)利要求6所述的輕稀土金屬萃取方法，其中，在調(diào)節(jié)所述酸性溶液的pH在1.7以上且2.7以下的范圍的同時(shí)，對(duì)所述酸性溶液施加所述溶劑萃取。
【文檔編號(hào)】B01D11/04GK103582711SQ201280020059
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月9日
【發(fā)明者】后藤雅宏, 久保田富生子, 馬場(chǎng)雄三 申請(qǐng)人:國(guó)立大學(xué)法人九州大學(xué), 住友金屬礦山株式會(huì)社