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JPH08224403A - ジエチルドデシルホスホネートによる水性溶液からの酸及び金属塩の抽出 - Google Patents

ジエチルドデシルホスホネートによる水性溶液からの酸及び金属塩の抽出

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Publication number
JPH08224403A
JPH08224403A JP7295939A JP29593995A JPH08224403A JP H08224403 A JPH08224403 A JP H08224403A JP 7295939 A JP7295939 A JP 7295939A JP 29593995 A JP29593995 A JP 29593995A JP H08224403 A JPH08224403 A JP H08224403A
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JP
Japan
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acid
extraction
solution
periodic table
group
Prior art date
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Pending
Application number
JP7295939A
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English (en)
Inventor
Christoph Holzner
クリストフ・ホルツナー
Hans-Dieter Block
ハンス−デイーター−ブロツク
Hans-Heinrich Moretto
ハンス−ハインリヒ・モレツト
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayer AG
Original Assignee
Bayer AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Publication of JPH08224403A publication Critical patent/JPH08224403A/ja
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    • C01B17/69Sulfur trioxide; Sulfuric acid
    • C01B17/90Separation; Purification
    • C01B17/901Recovery from spent acids containing metallic ions, e.g. hydrolysis acids, pickling acids
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    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
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    • C01B25/46Preparation involving solvent-solvent extraction
    • C01B25/461Preparation involving solvent-solvent extraction the phosphoric acid present in the medium obtained after reaction being first extracted from the liquid phase formed or separated then re-extracted as free acid by using water or as a phosphate by using a basic compound
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
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    • C22B3/383Tervalent phosphorus oxyacids, esters thereof
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 抽出が困難な種のための適切な抽出用溶媒で
あって、加えて簡単なやり方で製造することができそし
て極めて低い水中の溶解度及び高い分配係数を示す抽出
用溶媒を提供することである。 【解決手段】 水性溶液から酸及び金属塩を抽出するた
めにジエチルドデシルホスホネートを抽出用溶媒として
使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、水性溶液からの酸及び金属塩の
抽出のためのジエチルドデシルホスホネート(C1225
P(O)(OC252;DEDP)の使用に関する。
【0002】トリブチルホスフェート(TBP)は、当
該技術においてリン酸、ウラニウム、希土類、亜鉛、鉄
及びその他の金属のための抽出剤として使用される(ト
リブチルホスフェートの科学及び技術;W.W.Sch
ultz,J.D.Navratil;CRC Pre
ss,Boca Raton,Florida(198
7)第IIA巻、65〜121頁)。その抽出効果は、電
気的に中性の酸分子又は金属塩との親油性溶媒和物の生
成を基にしている。多数の金属例えば亜鉛又は鉄は塩酸
溶液中でクロロ錯体を形成し、そしてこれらは例えばZ
nCl2・2TBP又はHFeCl4・2TBPとして高
いCorganic /Caqueous分配係数で抽出される。ラン
タニド又はアクチニドは硝酸溶液中で安定なニトラト錯
体を形成し、そしてこれらは同様に高い分配係数で抽出
される。これらのような場合には、リン酸トリブチルに
よって満足な抽出結果が得られる。
【0003】硫酸塩含有溶液に関しては、それは異なっ
て挙動する。概して、硫酸塩錯体はクロロ又はニトラト
錯体よりも安定ではなく、これは、TBPを使用する時
には殆どすべての金属が低い分配係数でしか硫酸溶液か
ら抽出することができないかの理由である。低い分配係
数はまた、殆どの酸の抽出に関しても観察される。この
ような抽出方法の経済性は、それらの低い分配係数及び
低い抽出収率によって問題にされる。
【0004】それ故、抽出するのが一層困難である種、
例えば硫酸溶液中の硫酸チタニルのために、他の抽出用
溶媒例えばジブチルブチルホスホネート(DBBP)を
使用することが特許文献中で提案された(DE−OS
3 643 711)。ジブチルブチルホスホネート
は、TBPよりも高い分配係数をもたらすが、水中のよ
り高い溶解度の欠点を有する。純粋なTBPの水中の溶
解度は400mg/lであり、一方純粋なDBBPのそ
れは1200mg/lである。ジペンチルペンチルホス
ホネート(DPPP)及びジブチルオクチルホスホネー
ト(DBOP)は、それぞれ100mg/l及び10m
g/lのそれらの水中の溶解度に関してはDBBPより
もかなり優れているが、それらは、同様に低いそれらの
分配係数に関してはDBBPに対してかなり劣ってい
る。
【0005】それ故、本発明の目的は、抽出が困難な種
のための適切な抽出用溶媒であって、加えて簡単なやり
方で製造することができそして極めて低い水中の溶解度
及び高い分配係数を示す抽出用溶媒を提供することであ
る。この目的は、抽出用溶媒としてのジエチルドデシル
ホスホネートの使用によって達成される。
【0006】本発明は、水性溶液からの酸及び金属塩の
ための抽出用溶媒としてのジエチルドデシルホスホネー
ト(DEDP)の使用に関する。
【0007】トリエチルホスファイト及び1−クロロデ
カンの異性体的に純粋な反応生成物、又は主な成分とし
てのジエチルn−ドデシルホスホネートに加えて他の異
性体のC12化合物を含んでも良い、1−ドデセン及びジ
エチルホスファイトの反応生成物を、DEDPとして使
用することができる。
【0008】DEDPは、希釈せずに、又は脂肪族、脂
環式若しくは芳香族炭化水素から成る群からの溶媒によ
って希釈してのどちらでも抽出用溶媒として使用するこ
とができる。第三相の形成を防止するために必要とされ
る場合には、改質剤、例えばイソデカノール又はノニル
フェノールもまた添加することができる。
【0009】DEDPはまた、好ましくは、他の中性、
酸性又は塩基性抽出用溶媒と混合して使用することがで
きる。例えば、DEDPと中性抽出用溶媒であるトリブ
チルホスフェートとの混合物は、リン酸の抽出のために
使用することができる。DEDPと酸性抽出用溶媒であ
るジ−(2−エチルヘキシル)リン酸との混合物は、例
えば鉱酸溶液からのモリブデンの抽出のために使用する
ことができる。DEDPはまた、例えば長鎖アミンとの
抽出における改質剤として使用することができる。
【0010】抽出される酸は、無機及び有機酸の両方で
良い。
【0011】“無機酸”という語は、強い鉱酸、例えば
HPO4、H2SO4、HNO3又はHCl、弱酸、例えば
3BO3又はH22、そしてまた多数の金属、半金属及
び非金属のオキシ酸、例えばHReO4、H2SeO4
はHClO4を含む。後者の酸は、好ましくは、元素の
周期表の亜族4〜8及び主族5〜7の元素から生成され
る。何故ならば、これらの元素は、それらの比較的高い
酸化状態においては優先的に酸性又は両性酸化物又は水
酸化物を形成するからである。最後に述べた酸の抽出
は、水性相中に鉱酸、例えばH2SO4が加えて存在する
場合には、特に高収率で進行する。
【0012】“有機酸”という語は、モノ−及びポリ官
能カルボン酸、ヒドロキシカルボン酸、アミノカルボン
酸、スルホン酸、フェノール、チオール及びアルコール
を含む。
【0013】抽出可能な金属塩は、アルカリ及びアルカ
リ土類金属の塩を例外として、周期表の金属及び半金属
のすべての塩を含む。
【0014】アルミニウム塩を例外として、周期表の主
族3〜6の金属及び半金属の塩、並びに亜族1〜3及び
亜族8のそしてアクチニドの金属の塩は、好ましくは、
塩化物含有溶液から抽出される。
【0015】スカンジウム、イットリウム、ランタン、
ランタニドのそしてアクチニドの塩は、好ましくは、硝
酸塩含有溶液から抽出される。
【0016】周期表の亜族2及び亜族4〜8の金属の塩
は、これらの金属が比較的高い酸化状態で存在するとい
う条件で、そして周期表の主族4〜6の金属及び半金属
の塩は、好ましくは、硫酸又は硝酸溶液から抽出され
る。これに関連して、“比較的高い酸化状態”という語
は、金属の正の酸化状態が周期表内の金属の族番号GM
に等しいか、又は1を引いた族番号:GM-1に等しいこ
とを意味し、例えばTi(IV)、V(V)又はCr(V
I)である。
【0017】これに関連して、周期表は、族が以下の意
味を有するように構成される: 亜族1 Cu、Ag、Au GM=1 亜族2 Zn、Cd、Hg GM=2 亜族3 Sc、Y、La、Ac GM=3 亜族4 Ti、Zr、Hf GM=4 亜族5 V、Nb、Ta GM=5 亜族6 Cr、Mo、W GM=6 亜族7 Mn、Te、Re GM=7 亜族8 Fe、Ru、Os、 GM=8 Co、Rh、Ir、 Ni、Pd、Pt 主族1 Li、Na、K、Rb、Cs、Fr 主族2 Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra 主族3 B、Al、Ga、In、Tl 主族4 C、Si、Ge、Sn、Pb 主族5 N、P、As、Sb、Bi 主族6 O、S、Se、Te、Po 主族7 F、Cl、Br、I、At 主族8 Ne、Ar、Kr、Xe、Rn すべてのこれらの用途において、DEDPは、始めに述
べた抽出用溶媒であるTBP、DBBP及びDPPPと
比較して極めて低い水中の溶解度の利点を有する。ジエ
チルドデシルホスホネート(DEDP)はジペンチルペ
ンチルホスホネート(DPPP)よりもただ一つだけ多
い炭素原子を有するに過ぎないけれども、5mg/lの
その水中の溶解度は、20のファクターも低い。更にま
た、ジブチルオクチルホスホネート(DBOP)は、同
じ数の炭素原子を有するにも拘わらず、DEDPのもの
の2倍である水中の溶解度を有する。第一の自然な仮
説、即ちDEDPはその分子中の2つのエトキシ基の存
在に起因してDPPP又はDBOPよりも加水分解に対
して一層敏感であるに違いないという仮説は、比較測定
によって反駁される。化合物、DEDP、DPPP及び
DBOPは、3モル/lのH2SO4中で40℃では6週
間後でさえも分解現象を示さない。しかしながら、DP
PP又はDBOPに関してよりもDEDPに関しては、
相分離がかなりもっと急速にそして完全に起きる。
【0018】要約すると、匹敵するジアルキルアルキル
ホスホネート例えばDBBP、DPPP及びDBOPと
関連して、DEDPは、加水分解に対する一定の耐性を
維持しながら顕著により低い水中の溶解度を有し、そし
て加えてより良い相分離を示す。DEDPの使用は抽出
方法の間の抽出用溶媒の特に低い損失をもたらすが、こ
れはこの方法の経済性をかなり改善する。上で述べた利
点は、抽出される種のタイプに拘わらず、すべての抽出
方法に関係する。
【0019】DEDPの使用のもう一つの利点は、亜族
2及び亜族4〜8の元素の、これらが比較的高い酸化状
態で存在するという条件での化合物の抽出によって、そ
して周期表の主族4〜6の金属及び半金属の化合物の抽
出によって明らかにされる。
【0020】これらの元素は、通常は、一般に使用され
る抽出用溶媒例えばTBP又はDBBPによって非常に
低い分配係数でもって硫酸又は硝酸溶液からだけ抽出す
ることができる。しかしながら、同時に溶液中のより低
い酸濃度と一緒に、より高い分配係数が要求される。D
EDPはまたこれらの用途に関してDBBPよりも高い
分配係数を示すが、DEDPがDBBPのものよりもか
なり高い分子量を有しそしてそれ故DBBPと比較して
低い分配係数が予期されるであろうから、これは極めて
驚くべきことである。しかしながら、DBOPは全く予
期されたように挙動する。DEDPと同じ分子量でもっ
て、それはDBBPよりもかなり低い分配係数を示す。
これに関して、DBOP及びDEDPの対照的な挙動
は、両方の化合物が非対称アルキル置換及び同じ分子量
及び同じ炭素原子数を有するので、驚くべきことであ
る。本明細書中の以下の実施例1及び表1は、硫酸溶液
からのチタン(IV)の抽出を例示する実施例によって
これを明確にする。DBBP及びDBOPに関してより
もDEDPに関して比較的高い分配係数が、特に低い硫
酸濃度において観察されることが表1から分かる。それ
故、硫酸中の硫酸チタニルの溶解度は高いH2SO4濃度
においてはかなり低下し、これに起因してチタン抽出の
ための比較的高い範囲の濃度は例外的な場合にのみ使用
されるので、これは特に有利である。
【0021】DBBP及びDBOPに関するよりも高い
分配係数はまた、リン酸又は塩酸抽出に関しても観察さ
れる(本明細書中の以下の表2及び3を参照せよ)。
【0022】金属塩及び酸は、既知のやり方で有機相を
水と、又は例えばNaOH、NaHCO3、K3PO4
NH3若しくはその他の塩基性物質を含む塩基性水性溶
液と接触させることによって取り出される(are s
tripped)。取り出しはまた、抽出のために使用
された温度よりも高い温度で実施することができる。
【0023】多くの場合には、DEDPによる抽出は与
えられた種に関して選択的に実施され得るので、多数の
分離が可能である。
【0024】例えば、以下の物質は、DEDPを使用し
て硫酸又は硝酸溶液から抽出することができる: - 鉛を例外として周期表の主族4〜7のそしてホウ素の
酸及び金属塩、 - 金属の酸化状態が金属の族番号GMに等しいか又は1
を引いた族番号:GM-1に等しい(比較的高い酸化状
態)という条件での、周期表の亜族2及び亜族4〜8の
酸及び金属。
【0025】対照的に、硫酸又は硝酸溶液から抽出する
ことができない物質の例は、 - 金属の酸化状態が1を引いた族番号:GM-1よりも低
い(比較的低い酸化状態)という条件での、周期表の亜
族2及び亜族4〜8の金属の酸及び塩、 - 周期表の主族1〜3のホウ素以外のそして亜族1の金
属の酸及び塩 を含む。
【0026】このことから、鉛を例外として周期表の主
族4〜7のそしてホウ素の酸及び金属塩、並びにそれら
の比較的高い酸化状態の周期表の亜族2及び亜族4〜8
の金属は、それらの比較的低い酸化状態の亜族2及び亜
族4〜8の金属の抽出不可能な種から、そして周期表の
主族1〜3のホウ素以外の金属及び亜族1の金属から、
硫酸又は硝酸溶液からの選択的抽出によって分離するこ
とができることが分かる。
【0027】可能な応用の例は、 - TiO2製造からの硫酸浸出又は沈殿溶液からのチタ
ン(IV)の選択的抽出[Ti(IV)(亜族4、比較
的高い酸化状態GM)は、Al(III)(主族3)、Mg
(II)(主族2)、Fe(II)(亜族8、比較的低
い酸化状態GM-6)、Cr(III)(亜族6、比較的低い
酸化状態GM-3)及びV(III)(亜族5、比較的低い酸
化状態GM-2)の存在下で選択的に抽出される。]、 - リン酸塩含有鉱石の硫酸浸出溶液からのリン酸の選択
的抽出[H3PO4(酸、主族5)は、Al(III)(主
族3)及びFe(III)(亜族8、比較的低い酸化状態
M-5)の存在下で選択的に抽出される。] を含む。
【0028】以下の実施例によって本発明を更に詳細に
説明する。
【0029】
【実施例】実施例1 DEDPによる硫酸溶液からのTi(IV)の抽出(D
BBP及びDBOPと比較して) 50〜70kgチタン/kg溶液及び1〜5モル硫酸/
l溶液の初期含量を有する水性硫酸中の硫酸チタニルの
幾つかの溶液を、室温で15分間、希釈されていないD
EDP、DBBP又はDBOPと共に激しく撹拌した
(相比:約1/1)。相分離の後で、原子吸光分光法に
よって、水性相(ラフィネート)のチタン含量を直接に
測定し、そして有機相のそれをH2SO4/H22による
温浸の後で測定した。酸含量を測定するために、水性相
を1/100の比でまず希釈し、そして還流下で1時間
加熱した。その後で、全酸含量を水酸化ナトリウムによ
る滴定によって測定した。結果を表1中にリストする。
【0030】
【表1】
【0031】実施例2 DEDPによるリン酸の抽出(TBPと比較して) 予め水を負荷された希釈されていない抽出用溶媒を、そ
れの初期含量が1〜50%のH3PO4である水性リン酸
溶液と共に室温で15分間激しく撹拌した。相分離の後
で、水性及び有機相の酸濃度をKOHによる滴定によっ
て測定した。結果を表2中に与える。
【0032】
【表2】
【0033】実施例3 DEDPによる塩酸の抽出(DBBP及びDBOPと比
較して) リン酸を塩酸で置き換えた以外は、手順は実施例2のも
のと類似であった。結果を表3中に与える。
【0034】
【表3】
【0035】本発明の主なる特徴及び態様は以下の通り
である。
【0036】1. 少なくとも一種の酸又は金属塩をそ
の水性溶液から抽出するための方法であって、前記溶液
をジエチルドデシルホスホネートと混合すること、この
混合物を複数の層に層化せしめること、及びこれらの層
を分離することを含んで成る方法。
【0037】2. ジエチルドデシルホスホネートを脂
肪族、脂環式又は芳香族炭化水素と組み合わせて用い
る、上記1記載の方法。
【0038】3. 前記の混合することを改質剤の存在
下で実施する、上記1記載の方法。
【0039】4. 改質剤がイソデカノール又はノニル
フェノールの少なくとも一種を含んで成る、上記3記載
の方法。
【0040】5. ジエチルドデシルホスホネートを、
酸又は金属塩のための酸性、中性又は塩基性の付加的な
抽出用溶媒と組み合わせて用いる、上記1記載の方法。
【0041】6. 水性溶液が酸を含む、上記1記載の
方法。
【0042】7. 酸又は金属塩が、硫酸又は硝酸中の
溶液として存在し、そして鉛を例外として、周期表の主
族4〜7及びホウ素の、又は周期表の亜族2及び亜族4
〜8の抽出可能な酸又は金属塩から成る群から選ばれ、
それの酸化状態が亜族金属の族番号GMに又は1を引い
た族番号:GM-1に対応する、上記1記載の方法。
【0043】8. 水性溶液が水性硫酸中の硫酸チタニ
ルから成る、上記1記載の方法。
【0044】9. 水性溶液が、それの酸化状態がG
M-1よりも低い、周期表の亜族2及び亜族4〜8の金
属、並びに周期表の主族1〜3及び亜族1の金属から成
る群から選ばれた金属の少なくとも一種の抽出不可能な
塩を付加的に含み、そしてこれらの付加的な金属塩が抽
出されない、上記7記載の方法。
【0045】10. 酸又は金属塩が、リン酸若しくは
硝酸中の又は硝酸塩溶液中の溶液として存在し、そして
スカンジウム、イットリウム、ランタン、ランタニド及
びアクチニドから成る群から選ばれる、上記1記載の方
法。
【0046】11. 酸又は金属塩が、塩酸中の又は塩
化物溶液中の溶液として存在し、そしてアルミニウムを
例外として周期表の主族3〜7、周期表の亜族1〜3及
び亜族8、並びにアクチニドの金属から成る群から選ば
れる、上記1記載の方法。
【0047】明細書及び実施例は本発明を限定するもの
ではなく例示するものであること、そして本発明の精神
及び範囲内の他の実施態様は当業者には自明であるであ
ろうことが理解されるであろう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C22B 3/20 C22B 3/00 H (72)発明者 ハンス−ハインリヒ・モレツト ドイツ51375レーフエルクーゼン・ズユル ダーシユトラーセ50

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも一種の酸又は金属塩をその水
    性溶液から抽出するための方法であって、前記溶液をジ
    エチルドデシルホスホネートと混合すること、この混合
    物を複数の層に層化せしめること、及びこれらの層を分
    離することを含んで成る方法。
  2. 【請求項2】 酸又は金属塩が、硫酸又は硝酸中の溶液
    として存在し、そして鉛を例外として、周期表の主族4
    〜7及びホウ素の、又は周期表の亜族2及び亜族4〜8
    の抽出可能な酸又は金属塩から成る群から選ばれ、それ
    の酸化状態が亜族金属の族番号GMに又は1を引いた族
    番号:GM-1に対応する、請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 水性溶液が、それの酸化状態がGM-1
    りも低い、周期表の亜族2及び亜族4〜8の金属、並び
    に周期表の主族1〜3及び亜族1の金属から成る群から
    選ばれた金属の少なくとも一種の抽出不可能な塩を付加
    的に含み、そしてこれらの付加的な金属塩が抽出されな
    い、請求項2記載の方法。
  4. 【請求項4】 酸又は金属塩が、リン酸若しくは硝酸中
    の又は硝酸塩溶液中の溶液として存在し、そしてスカン
    ジウム、イットリウム、ランタン、ランタニド及びアク
    チニドから成る群から選ばれる、請求項1記載の方法。
  5. 【請求項5】 酸又は金属塩が、塩酸中の又は塩化物溶
    液中の溶液として存在し、そしてアルミニウムを例外と
    して周期表の主族3〜7、周期表の亜族1〜3及び亜族
    8、並びにアクチニドの金属から成る群から選ばれる、
    請求項1記載の方法。
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