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塩酸および臭化水素酸溶液におけるカドミウム,鉛,亜鉛,ニッケル,コバルト,マンガンの陰イオン交換分離

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Academic year: 2021

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(1)Title. 塩酸および臭化水素酸溶液におけるカドミウム,鉛,亜鉛,ニッケル, コバルト,マンガンの陰イオン交換分離. Author(s). 鷲塚, 重成; 安藤, 建; 伊東, 洋史; 坂本, 猛. Citation. 北海道教育大学紀要. 第二部. A, 数学・物理学・化学・工学編, 18(1) : 39-49. Issue Date. 1967-09. URL. http://s-ir.sap.hokkyodai.ac.jp/dspace/handle/123456789/5879. Rights. Hokkaido University of Education.

(2) . 昭和42年9月. 北海道教育大学紀要 (第二部A). 第18巻第1号. 塩酸 および臭 化水素酸 溶液 におけるカ ドミウム, 鉛, 亜 鉛, ニ ッ ケ ル, コ バ ル ト, マ ン ガ ン の 陰イ オ ン 交. 換分離. 鷲. 塚. 重. 成 ◎ 安. 藤. 建. 伊. 東. 洋. 史 o 坂. 本. 猛. 北海道教育大学旭川分校化学教室 Shigenari WナASH拷UKA, Ken AND0, Hi roshiIToand Takeshi sAKAMOTO: bl ion o f Cadmium, Lead, Zinc, Nickel Anion Exchange Separat , Co at ,. d N[ i i d and Hydrobromic Ac i ed a c Ac and N[anganese in Hydrochlori do i ikawa ion do Un i As ikawa Br i i t ty of Educa ah ah anch ver s , Hokka , As , Hokka. l .. 緒. イオン交換樹脂による金属の分離では, 錯形成剤として塩素イオ ンまたは臭素イオンが しばしば. 用 い られ る. こ れ らの ハ ロ ゲノ 錯 体 の 安 定 度 は, 一 般 に キ レー ト錯 体 よ り も 低 い が, イ オ ン電 荷 の. 符号が変化すると, 交換樹脂に対する吸着性が変 化し, 容易に分離の目的を達することが可能とな る. 金属ハロ ゲノ鎧体に対する陰イオ ン交換体の選択性は, 陽イオンに対する陽イオン交換体の選 択性に比較してはるかに高く, 興味ある現象であるとともに, 分離分析法として重要である.. 本 実 験 に お い て は, カ ドミウ ム, 鉛, 亜 鉛, ニ ッ ケ ル, コ バ ル ト, マ ン ガ ンの 塩 酸 お よ び 臭 化 水. 素酸溶液の金属の分配係数より, それぞれ二 金属の分離にもっとも効果的な酸濃度を選択 し, その 溶離グラムから分離効果を検討した. 塩酸溶液における金属のイオ ン交換分離については, 従来分析例がきわめて多彩であるが, 基本 ) に よ る も の で あ る 著 者 らは 陰イ オ ン交 換 に つ い て は, aus ら1 的かつ重要な報告の一つは, Kr .. こ. )お 8 ) 2 ) low4 Sre R b t の報告と Kraus , Moore お よ び e er us ら の 報 告, 陽イ オ ン交 換 に つ い て は, t ) の 報 告 を 参 照 した St low, re よ び Mann ら5 , 臭 化 水 素 酸 溶 液 に お け る 陰イ オ ン交 換 に つ いて は, )を参照した なお硝酸溶液のイ オ ン ) 陽イ オ ン交 換 に つ いて は Fr t i z らの報告7 Toer en の 報 告6 , i . , ) 9 8 ) F i 交換に つ い て は, Strelow, Rethemeyer お よ び ars ら の 報 告 を 参 照 した.. 2 , 2 61. 試. 実. 験. 方. 法. 薬. EDTA O OL財 溶液; エ チ レ ン ジ ア ミ ン 四酢酸二 ナ トリ ウム塩和光純薬製特級試薬を用いて .. ‐溶液を調製 し 亜鉛標準溶液を用いて標 定した 0 OLM . . , OL財 2 3 イ 0 1 ハ : 無ひ素純亜鉛砂 溶液 過塩素酸亜鉛標準 0 ,69g を過塩素酸に溶解し, 希釈 して 0. . 溶液をつくった.. OL財 溶 液 : 硝 酸 カ ドミウ ム は Cd(N08 )2 04H20 の 金属塩 0. (39). 3. 08g を 水 に 溶 解 して IZ と し,.

(3) . 塩酸および臭化水素酸溶液におけるカ ドミウム, 鉛, 亜 鉛, ニッケル, コバルト, マンガンの陰イオン交換分離 EDTA を用いて直接滴定でその濃度を標定した. )2 2.69g を 水 に 溶 解 して IZ . 硝酸鉛は Pb(N03 と した. 過塩素酸ニッケルは Nis04・(NH4)2S0406H20 の 9.88g を水に溶解 し 水酸化ナトリウ , ムで水酸化ニッケルをつくり, 洗浄後過塩素酸に溶解 し, 希釈 して約 0 LM 溶液をつくり . , 使用に 01ハイ 溶 液 と した 硝 酸 コ バ ル トは Co(N03 さ い して さ らに 希 釈 して 0 )2 ・6H20 の 2.91g を溶解 . . IZ して と した. 硝 酸 マ ン ガ ンは マ ン ガ ン濃 溶 液 を 希 釈 して IZとした これ らの金属塩試薬はす. .. べ て 1 級 品 で, 鉛, ニ ッ ケ ル コ バ ル ト マ ン ガ ンの 0OL財 溶液の正確な濃度は EDTA と亜鉛 , , . ,. 標準溶液による逆滴定で標定した,. キ レー ト滴 定 用 pH IO 緩衝液: 特級塩化アンモニウム 70g と 特 級 ア ンモ ニ ア 水 500 mZ を水. に溶解 して IZ と した. BT 指 示 薬 : 指示薬色素と塩酸ヒ ドロキシルァミンの混合粉末 1g をメ タ ノ ー ル 20 mZ に溶解 した,. 溶離液:金属イ オ ンの溶離に用いた塩酸, 臭化水素酸および硝酸は和光純薬製特級試薬を使用 し. た.. 比色用試薬:ジチ ゾソー四塩化炭素溶液は和光純薬製 ジチ ゾンを 常法により精製し, その 1omg. 01%(Wr を再蒸留四塩化炭素 loo mZ に溶解 して 0 /V) 原液とし, .. LM 塩 酸 ヒ ドロ キ シル ァミ ン. 液でその上層を覆 ってかっ色瓶に保 存し, 使用に際して原液 1omZ を四塩化炭素loomZに溶解 し ) 酢 酸 酢 酸 ナ トリ ウ ム チ オ 硫 酸 ナ トリ ウ ム は 特 級 試 薬 を 用 い と く に H 48 o たl . , p , , 酢酸冊酢酸 ,. ナトリウム緩衝液および抽出用 ガラス容器は ジチ ゾソー四塩化炭素と振 って 重金属を除いたも , , のを使用 した. マンガンの比色に用 いるりん酸溶液は, 濃 硝酸 200 mZ と 水 loo mZ の混合液に硫酸第二水銀 37 0 ) 発色液 5 mg を加え 冷水で希釈 して IZ と した1 .5g を溶解 し . , りん酸 loo mZ と 硝 酸 銀 17 , , を一定体積に希釈する水は, 水 2Z に 6 財 硫酸 l mZ を加えて加熱 し 僅かに着色するまで過マ , ン ガ ン酸 カ リ ウ ム を 滴 加 した も の を用 い た .. 2・2. 分配係数の測定. 陽イオ ン交換樹脂:強酸性スチレン o ジ ビニ ル ベ ソ ゼ ン・ ス ル ホ ン酸 型, Dowex 50V -X8 交 ,. 換容量 3.8 m eq/g, 100~200 メ ッ シ ュ の も の を,. 常法によ り. LM 塩酸と LM 塩化ナトリウム溶. 液で交互に処理 し, 9ooC で30分間乾燥 した H 型樹脂を使用 した .. 陰イ オ ン交 換 樹 脂 : 強 塩 基 性 ス チ レ ン・ ジ ビ ニ ル ベ ソ ゼ ン・ 第 4 級 ア ンモ ニウ ム 基 型 Dowex , l-X8 o m eq/g . , 交 換容量 3 ,100~200 メ ッ シ ュ の も の を, 1ハイ 塩 酸 と 1一明 水 酸 化 ナ トリ ウ ム 溶. 液で交互に処理 し, 9ooC で30分間乾燥・ した CI型樹脂と, 1 M 塩酸と LM 水酸化ナトリウム溶 液で交互に処理 して OH 型と し, さ らに 1 財 臭 化 カ リ ウ ム 溶 液 を 通 して Br 型 と し 9ooC で30 分 , 間乾燥 した樹脂を使用 した. 分配係数は次の 方法で測定した. 共通摺り合わせ 200 m/ 三 角 フ ラ ス コ に 樹 脂 1g を と り 金 属 ,. 塩溶液を 0.2 m mo1となるように加え, 溶液の全体積を loo mZ としたとき 所要の濃度となるよ , う塩酸または臭化水素酸と水を加える. フラスコをイ ワキ KM 式シェーカーで2時間振り 平衡に , 達 した後, 希薄酸のときは定量用の乾燥猿紙, 濃酸のときは ガラス 職過器を用いて樹脂と溶液を分 離した, 櫨液の 50 mZ 中の金属量をキ レート滴定で求め 次式によ り分配係数 D を得た , , 2・3. D-髪提翠詐欝室鉛毒書ラ纂揺篭麗‐ z / m g. 樹脂カラムの調整と展開. 力 ラ ム は 内 径 1o mm の共通摺り合わせ活栓と分液漏斗付きのものを用い. , 樹脂は乾燥重量 5g. (40).

(4) . 鷲塚重成 ・ 安藤 建 o 伊東洋史・坂本 猛. 5meq である, まず樹脂を十分 の CI ま た は Br 型陰イ オン交換樹脂を使用 した. 全交換容量は 1. に ‐脱イオ ン水に浸し, 膨潤させてか らカラムに注入し, 樹脂層の固定するのを待 ってその容量の約 3倍の塩酸, または臭化水素酸を流入した, 酸の濃度は, 引き続き通す 金属塩溶液の酸濃度と等 し くした. 金属塩溶液を流入 し, さ らに溶離液として 同濃度の酸をカラムに通 して 金属イオ ンを溶難 /分 と な る よ う, コ ッ ク の 開 き した. 樹 脂 層 の 高 さ は 12~13cm となり, 流速は多くの場合 l mZ を調節 した. 流出液は 1omZ ずつ小型試 験管に分取し,キ レート滴定により溶出 金属量を求めた, 2の要領で再生し, 次の分離に移った, とくに 400gg 以 下 の 亜 鉛 と マ ン ガ ンは, 使用後の樹脂は2 . )により吸収セル o 比色分析で定量 した. すなわち, 亜鉛は ジチ ゾソー四塩化炭素で抽出 し, 混色法l. 10 を 使 用 して 比 色 した,マ ン ガ ンは 過 硫 酸 ア ンモ ニ ウ ム を 酸 化 剤 とす る 過 マ ン ガ lcm, フ ィ ル タ ー 6 ) 吸収セル 2cm, フ ィ ル タ ー 52 0 3を使用 した. これらの比色はすべて平間光電比色計 ン酸比色法1 ,. 1 IB型 に よ っ た.. 3 , 結 果 と 考 察 3 01. ハロゲノ錯体の錯形成と樹 脂への吸着性. Dowex 50 ・W. に吸着される,. の場合は樹脂を H 型とすると, 2価 金属イオ ン M は次の交換 吸着反応により樹脂 十(R冊) +2H+ 十十2H十R‐ ご M2 M2 2 ー. (1). Rーは陽イオン交 換体の負の基点を示 し, 分配係数Dを次の 式であ らわす, D. 2密 盈 器キK (冊) ]. (2). ノここで K基 1 )式の平衡定数, [HL [ML および [H] もは( , [M] は樹脂相および溶液相の水素 ]は遊離金 ]は溶液相の金属イオンの全濃度である, [M]/[M′ イオン, 金属 M イオ ンの濃度, [M′ 属イオ ンの全濃度に対する割合であるから, ハロ ゲン酸濃度を増すとハロゲノ錆体の生成によって 減少し, 分配係数Dは小さくなる, ただしここではハロ ゲノ錯体 MX十イオ ンの吸着平衡は無視 し た. ・ロ ゲン酸濃度を増すと, 同時に水素イオン濃度が増大するか ら, 錯体生成の効果と相まって 1 )式の平衡を左方へ移動させ, 脱着の傾向を来すこととなり分配係数は小さくなる, (. 塩酸溶液におけるカ ドミウム, 鉛, 亜鉛, ニッケルの分配係数の測定結果を Table 工 に み る と, 塩酸濃度が増大すると分配係数は減少 し, 0 ,LM よ り 1 M の log D はほぼ2だけ小さくなる. 亜 が 鉛 と ニ ッ ケ ル の 分 配 係 数 は ほ と ん ど等 しい , 0 .LM の鉛の分配係数 が亜鉛とニッケルのそれより 1 ) 低濃度の酸 で もが鉛は亜鉛, ニッケルに比べ著 しく大きいため1 大きいのは, 交換の平衡定数 K登 , 大きいの が ケルより 亜鉛とニ 錯体の安定度 が える しかし鉛はクロロ ッ みられるものと考 その影響 . で, 塩酸の濃度 が LM 以 上 と な れ ば 亜 鉛, ニ ッ ケ ル よ り 分 配 係 数 は 小 さく な る. カ ドミ ウ ム は 鉛, 亜鉛, ニッケルのいずれよりも樹脂への 吸着は弱く, 分配係数は 小さい. カ ドミウムの交換の 平衝 定数が亜鉛とニッ ケルのそれとほとんど等しいにかかわ らず, クロロ錯体の安定度が鉛, 亜鉛, ニ ッ ケ ル の い ず れ よ り も 大 き い か らで あ る.. l e口 に 臭化水素酸溶液におけるカ ドミウム, 鉛, ニッケル, 亜鉛の分配係数の測定結果は Tab みるように, 亜鉛とニッ ケルは塩酸の場合とほとんど等 しく, 鉛は塩酸の場合 よ り や や 小 さ い. 臭化水素酸の濃度を増すと, い ず れ も そ の 分 配係数が 減少 す る こ と は, 塩酸の場合と同様 であ る, カ ドミウムの分配係数はもっとも小さく, ブロモ錯体の安定度のもっとも大きいことをあ らわ す,.

(5) . 塩酸および臭化水素酸溶液におけるカ ドミウム, 鉛, 亜 鉛, ニッケル, コバルト, マンガンの陰イオン交換分離 Tabl but i i i e I Di t lues s r on coe伍c ent ,log D va forCd i n hydrochl or c ,Pb ,Znand Nii 美 id ac D4e lion t a. o 1みグ ○ 2 0 5 1 0 . , . , Cd 3 0 1 8 0 6 0 7 . . . , Pb 3 5 2 8 1 6 1 0 , . . . Zn 3 2 2 6 1 6 1 2 , , . , Ni 3 2 2 7 1 8 1 3 , , . . 葵1 )ov ーX8 i vex 50訳ア Qe sh 工es n ,100一200 n. 2 ○ . 0 O 1 O , 1 O .. Tabl I Di ibut i i el t s lues r on coe伍c ent og D va ,l forCd Znand J Pb iin hydrobromi c , , id葵 ac ・. △αe li t a on. 1凡ダ o 0 ○ 2 0 5 1 0 . . . . Cd 2 5 1 6 1 0 0 . . . Pb 3 3 2 6 1 2 1 0 . . . . Zn 3 2 2 6 1 8 1 0 . , . . ・ Ni 3 1 2 6 1 8 1 1 . . . 共 Dowex 50晒/ X 8 . 0 0 2 - , 一 00 me in sh res. 2 ○ . O O 0 5 , 0 5 .. l の場合, 樹脂を CI ま た は Br 型とすると 金属イオ ンは次の 交換吸着反応により , , 樹脂に吸着される. X はハロ ゲン, R十は陰イオン交換体の正の基点を示 し , Dowex. n十2十(n-2)X-R+ ;ご MX n十2(R+) 十( 2)X- MXi i 。- 2 n-. (3). n ≧ 3 であるが, 3の場合を仮定 し分配係数 D を次式であ らわす. D‐ 顎 崇 時X. .. 醤) 冊. (4). 3はn=3のときの( ここで K蔓X 3 )式の平衡定数,[ 玉 は樹脂相の濃度をあ らわす [MX3 ]/[M′ ] .. はハロ ゲノ 錯体 MXI イオ ンの金属の全濃 度に対する割合であるか ら,ノ ・ロ ゲソ酸の濃度を増すと 増 加 す る. た だ しこ こ で は MXr イオ ンの生成も含 めて 酸濃度の増加によるハロゲノ錆陰イオ , ン の 増 加 を 考 え る, した が っ て, 分 配 係 数 は そ れ に 伴 い 大 き く な る しか しハ ロ ゲ ンイ オ ンの 濃 度 .. 3 の増加は( )式の平衡を左方 へ移動させ, 脱着の傾向を来すことになる よ って分配係数は最大値 , に達する濃度か ら減少し始める.. 塩酸溶液に おける陰イオ ン交換樹脂への分配係数の測定結果を Table エロ に 示 した 著者らの測 . 1 工 に示す酸濃度の範囲に限定 したが Kr 定 は, Tabl l )の示 した吸着の傾向に一致す e工 l son ,Ne , aus. る結果を得た. すなわち, 塩酸の特定濃度で最大吸着を示す金属の グルー プのうち ここで扱っ た , カ ドミ ウ ム, 鉛, 亜 鉛 に つ い て は, 約 2÷財 の塩酸で最大吸着を示 す カ ドミウムは 0OL財 で も . . 他金属に比較してかなり分配係数は大きく, クロロ錯体の安定度のもっとも大きいこと をあらわし 2÷財, 亜 鉛 は 0.1 財 以下の濃度でほと ん ど吸着され ない また鉛は 2÷旧 濃度でカ ている. 鉛は 0. , ドミ ウ ム, 亜 鉛 に 比 べ 吸 着 は 弱 い . コ バ ル トは 6÷財 濃 度 よ り 吸 着 さ れ る, マ ン ガ ンは ほ と ん ど濃. 塩酸でのみ吸着される.. 臭化水素酸溶液 における 2ハイ 濃度迄の分配係数の測定結果を Table 工V に 示 し た ニ ッ ケ ル は . ハロ ゲノ錯体を形成 しないので, 塩酸の場合と同様に吸着されない. 亜鉛は 0.2一M 迄 ほ と ん ど 吸 着. ‐ し な い が, 0 1 ない し 0 2/財, ま た 鉛 は 0 2 ないし 0 5みグ . M よ り 吸 着 し始 め る. カ ドミ ウ ム は 0 . . , .. において最大吸着を示す. 塩酸溶液の場 合に比べ, 最大吸着点 は酸濃度の低いところにある カ ド . ミウムと鉛の分配係数が塩酸溶液の場 合より大きいことは CdBr C d P b B B r の r r 錯 体の安 i i , , ,. 定度が. CdCIも CdC1r PbC18 の錯体の安定度より それぞれ大きいことによる , , ,. Tabl 1 Di ibut i i i e 11 t lue s r oncoe住 ent c orcd sf i id美 or ,log D va cac ,Pb ,Zn ,Ni ,Coand 4ninhydrochl 人4e lion t a Cd Pb Zn ・ Ni CO. o 01ルイ . l 1 ,. ○ 1 .. 0 2 .. 0 5 ,. 1 0 ,. ・ 2 0 .. 2 2 . o . 0 5 .. 2 5 . 0 5 , 1 1 ,. 2 6 . 1 0 , 1 7 , o. 9 2 , 1 2 ,. 8 2 , 1 2 ,. o. o. 2 2 . o. 2 6 , o. 4 0 .. 6 0 .. 8 0 .. 11 5 .. 5 2 , o. 2 3 , o 8 O .. 1 9 , ・0 1 5 . 0. 1 6 . 0 3 .. O. ndn. ,. ※ Dowex l-X8 100‐200 in mesh r es ,. (42). 0. 0. 1 6 . 1 0 ,.

(6) . 鷲塚重成 o 安藤 建 ・ 伊東洋史 @ 坂本 猛 Table IV. id※ i d c ac luesfo n hydrobrom i bu i t r Cd i ‐ Di t og D va t en oncoe伍c s r , Pb , Zn an Nii ,l o 002八グ , ,. li △4e t on a. 2 7 ,. Cd Pb Zn. ・. 01 0 ,. 0 1 .. 0 2 ,. 5 0 .. 1 0 ,. O 2 ,. 1 3 , 1 6 , 5 o .. 6 3 . 9 2 . 0 5 ,. 3 5 , 3 1 .. 3 4 , 1 3 , 1 0 ,. 3 2 , 3 0 ,. I 3 . 2 7 ,. o. Ni. o. 0 5 . o. o. 1 8 ,. 2 6 ,. 汁 Dowex 1一X8 100一200 mesh res ;n 〉. 陰イオン交換樹脂による塩酸系の分離 D ・ と し, D M工 , M・ 金 属イ オ ン MI I をカラム法で交換分離するとき, それぞれの分配係数を , MI S=DMI /DM・ ・ DM.> DM, . で あ れを M,がより強く樹脂に吸着される. しかし実際には分離係数, オンの分配係 吸着するイ の条件は の値とともに, D の絶対値も重要である. 一般にカラム櫨過法 , 1 ) こ の条件か 1 と さ れ る1 5~10 0 . 0 D 2 5 <1 2 M 数 は 配 係 ・ ンの 分 0 オ 1 す るイ 0 離 ・ ・ 1 溶 D ~ > , 数は M, , が 条件を満たす酸 脂の方 , ら各金属の分配係数をみると, 陽イ オン交換樹脂よ りも陰イ オン交換樹 通点は D l 分離操作の共 た を行な x owe による分離 っ 本実験では . 濃度の選 択は有利であるので, 3・2. 2・3 に 述 べ た.. 亜鉛とカ ドミウム, 鉛の分離 5 と 2 log Dznコ0 l D Iコ2 . , , 塩酸系 Dowex l の分配係数 を比較すると, 塩酸濃度 0.1 M で og c( lの 0 1ハイ 塩 099m mo . . なり カラム櫨過去の条件を満 足する 亜鉛 0.loo m mo1 と カ ドミ ウ ム 0 1. , 酸による分離結果を. .. で亜鉛 が溶離するので, 流 出 液 を ooLM‐ 塩 酸 に 切 り 替 え る と, カ ドミ ウ ム は loo mZ で溶離した, 流出液にみいだ 120 mZ 分取後 o . した金属量と流入した 金属量との差を流 入量に対するパ ーセ ントであらわ し, これを分離誤差とす Fig. 1-B に 示 した .. o, 1肋 ダ 塩酸 loo mZ. 1 亜鉛 oloo れば, 誤差は亜鉛が -4%, カ ドミ ウ ム が -7% と な っ た. 次 に カ ドミウ ム . m mo と. 4 βg を 分 離 し 溶 出 液 を一 括 採 取 しカ ドミ ウ ム は キ レー ト滴 定, 亜 鉛 は ジ チ ゾ ソ法 で 比 色 した‘ 65, ,. 4 と き, 誤 差 はそ れ ぞ れ -5 Z , -, カ ドミ ウ ム の 溶 出 液 を 120 , 200 m と 変 え て 採取 した , 150 , 140. 9% となり, 採取体積を増す と負誤差は減少した. 誤差を1% 以内に収めるた めに, 亜鉛 ー2 . , 十o 0mZ 必要である. もし分離の 許容誤差を5% とすれば, 溶離液 を 120~ の溶離液は少なくとも 18. が 4 な い し 18% の 200 mZ と す れ ば よ い. ま た 亜 鉛 の 溶 出 液 を 100 , 250 mZ と変 え た , , 180 , 120. を定 負の誤差を得, かつ採取体積と誤差との相関関係はみ られなかっ た, しかしジチ ゾン法で亜鉛 ま 量するとき, 分離の許容誤差を 10% とすれば, 溶離液の必要体積は loo m/ 以 上 であ れ ば よ い. た亜鉛 oo50 o150 m mo1 と カ ドミウ ム をそ れ ぞ れ o.o49, o,148 m mol を混合した ものの分離 ,. , ,. ,. Fi 1 A B C よ 結果を Fig.1-A, C に 示 した. 5% の 誤 差 を 許 容 す れ ば, 金 属 量 に か か わ らず g, - , , りみて溶出体積は一定とみなせる. D 1 l D 亜鉛と鉛の分 離は, 分配係数を比較して溶離液の酸 濃度を 6÷M と した. log pb < , og zn i loo m mol の分離結果 を F 10l m mo1 と 亜 鉛 o g ,2 =23 でカラム櫨過 法の条件を満足す る. 鉛 o , . .. oLM‐ 塩 酸 50 mZ で溶離し, に示した, 鉛は 6一明 塩酸 70mZで溶離し, 誤差は 十13%, 亜鉛は o. og Dpb=1,2 誤差は -1% となっ た, 鉛の正誤差はやや大きかった. 鉛を 2一M 塩酸で溶離すれば, l ‐ 4ゑg を lol m mo1 と 亜 鉛 65 . . で溶 離 グラ ム は ティ リ ン グす る の で, 6ハ4 塩 酸 の 方 が よ い. ま た鉛 o 6 財 塩酸と 0 OL財 塩酸で分離し, 鉛について誤差は 十3% と 十4%, 亜鉛について誤差は -lo% , と 一7% と な っ た.. ニッケルとカ ドミウム, 鉛の分離 o OLM 塩酸 で溶 . ニ ッ ケ ル と カ ドミ ウ ム の 分 離 は 1肋ダ 塩 酸 で ニ ッ ケ ル を 溶 離 し, カ ドミ ウ ム を o 9 で あ る. ニ ッ ケ ル o.o93 m mo1 と 力 og DM =o, log DαF 2, 離 した. 1 M 塩酸の分配係数は,l (43).

(7) . 塩酸および臭化水素酸溶液におけるカ ドミウム 鉛 亜 , 鉛, ニッケル, コバルト, マンガンの陰イオン, 交換分離 099 m mo ドミ ウ ム 0 l の分 離結果を Fig. 3 に 示 した , . ニ ッ ケ ル の 溶 離 は 1 M 塩酸 60mZ を要 し, 誤 差 は -3% と な り カ ドミ ウ ム の 溶 難 は 0001 旧 塩酸 mo m/ 誤 差 は -10 . % で あ っ た. , , ニ ッ ケ ル と 鉛 に つ いて, 塩 酸 LM 濃度における分配係数は l D og m =0 と 10g Dpb=12 であ. . , る, ニ ッ ケ ル 0 1 と 鉛 0.10l m mol の 分 離 結 果 を Fig 4 に 示 した ニ ケ ル は 1 脳 .093 m mo ダ . ッ .. 塩酸 70 mZ で溶離 し, 誤差 -1%, 鉛は引続いて LM. 塩 酸 120 mZ で溶離 し 誤差は 十2% であ , ったが, 鉛の溶 離 グラムはやや平坦 になった. 塩酸の濃度を ,2一M としても, 溶離グラムの形はあ ま り 変 らな か っ た ニ ッ ケ ル が 溶 離 して 後 6一M 塩酸に切 り替えると 鉛の溶出体積は小さくなる . . . 3・2・3 コバルトと亜鉛, ニッケルの分離. コ バ ルトと亜鉛の分離は, 亜鉛の最大 吸着点塩酸 2一明 で行 な っ た log Dc =0 io D =26 g zn . 。 , . でカラム猿過法の条件を満たす コバ ル ト 0. 099 m mo1 と 亜 鉛 0.loo m mo l の分離結果を Fig. 5 . に 示 し た. 2 財 塩酸 30 m/ でコバ ル トは溶離し 誤差 は -1% であう た , . 流出液をなお 30 m/ と oo5 財 塩酸に切 り替えた 亜鉛は溶出液 4 っ て か らo 0mZで溶離 し, 誤差は -4% となっ た コ バ . . . ル ト の溶離に 6一M 塩 酸 を 使 用 す る と, log Dc。=o 8 と 1og Dzn=2,3 で櫨過法の条件を満たすが , , コバ ルトの溶離に 9o m/ を 要 し 誤 差 は -4% と な っ た , , コ バ ル トと ニ ッ ケ ル の 分 離 は 8一M 塩 酸 で 行 な っ た log Dc =15 lo D =0 で あ る コ バ , ル 。 ,, g N・ . .. トの最大吸着点は 10脳 ダ 塩酸のところにあるが 8一卿 でもニッケルとの分離は十分に行なわれる , .. o99 m mo コバル トo 1 とニッケル 0 093 m mol の 分 離 を Fig. 6 に 示 した ニ ッ ケ ル は 20mZ で . . .. 溶 離 し誤 差 は -1%, さ らに 20 mZ 流出後 o.oo5 財 塩酸に切 り替え 2 , 0mZ でコバル トが溶離し. た. 誤差は 十6% であった . 3・2・4. マンガンとコバル ト, 亜鉛, ニッケルの分離. マ ンガンは濃塩酸にのみわずか吸着されるので コ バル トとの 分 離 は 8肋ダ 塩 酸 で 行 な た , っ . log Dc。=15 l o72 m mo 1とコバル トo ., og DMn=0 で あ る. マ ン ガ ン 0. 099m mol の 分 離 を .. Fig .7 に 示 した. 8 財 塩酸 50 m/ で マ ン ガ ンは 溶 離 し, 誤 差 は 十4% o oo5÷財 塩 酸 20 m/ で コ , . バ ル ト が 溶 離 し 誤 差 は -1% で あ っ た ま た マ ン ガ ン 398 バ 099m mo ル ト 0. l を分離し ”g と コ , . ,. マ ンガンは比色法で定量 し誤差 -7%, コ バルトの誤差は -2% であっ た . マ ンガンと亜鉛の分離は, 亜鉛の最大吸着点である 2 財 塩酸で行 なっ た l D . og nm =o, log Dz。 =2 o 7 2 l o l o o ン m の マ ンと o ガ m l F .6 で あ る. 0 m i . mo の亜鉛の分離を g. 8 に示 した. 2一朗 塩 . 酸 20 m/ で マ ン ガ ンは 溶 離 し, 誤 差 は -0.5%, o,oo5一M 塩 酸 の 30 m′ で亜鉛が溶離し 誤差は , -5% であった. 同様な操作でマ ンガン 398”g と亜鉛 0.loom mol を分離 し マンガンの誤差は , 一5%, 亜鉛の誤 差は 十1% となった .. マ ン ガ ンと ニ ッ ケ ル の 分 離 は, マ ン ガ ンの 最 大 吸 着 点 で あ る濃 塩 酸 で 行 な た ニ ケ ル oo93 m っ . ッ . 1 と マ ン ガ ン o.o72 m mo l の 分 離 を Fig. 9-A B に 示 した Fig 9-A は内径 1omm の カ ラ mo , . . ムを使用 し, 樹脂柱の高さ 13. 5cm, 流 速 lmZ /分, 溶出液の分取体積 を 1omZ と し た 場 合 で. Fig. 9-B. , は内径 6mm, 樹脂柱の高さ 19cm, 流 速 o o3m/ /分, 溶出液の分取体積を 2mZ と し .. た 場 合 であ る. 1o mZ の 分 取 で は 溶 離 グラ ム に ニ ッ ケ ル と マ ン ガ ンの 境 界 は あ らわ れ な い が 2mZ , とすれば Fig.9-B にみるように, 溶難グラムは明瞭に分かれた 溶出液の体積 8mZ で ニ ッ ケ ル , が 溶 離 し, 誤 差 は -1%. 引 き 続 き 16mZで マ ン ガ ンが 溶 離 し 誤 差 は -o4% で あ た Fi 9-C っ . g . , . は Fi g 3 Z .9-A と 同 じカ ラ ム で 溶 出 液 の 体 積 2 mZ を 分 取, 流 速 o /分 o と o 9 m し 3 ケ ニ ル . m mo1 , ッ . と マ ン ガ ン 11.9gg. の分離結果である. 溶出液 24mZでニッケルが溶離し 誤差は -2% マ ンガ , , ンは引き続き151nZで 溶 離 し, そ の 誤 差 は -1% で あ っ た 11, 5一M 塩 酸 に お け る 分 配 係 数 は lo .. ,. g. DM =o 3 と1 og DMnご1,o で カ ラ ム 櫨 過 法 の 条 件 を 満 た して い な い む しろ ク ロ マ ト グラ フ 溶 灘 法 . .. (44).

(8) . 鷲塚重成 9 安藤 建 ◎ 伊東洋史 ◎ 坂本 猛 の条件 DM.> DM, ・ <30 を 満 足 す る. した が っ て, D の絶対値 , と, D の 限 界値 1 < DMI/DM・ の小さいニッ ケルとマ ンガンの分離は, 溶出液の分取体積を小さく する必要 がある. 本実験のよう に, 2mZ の分取 が適当である.. 303. 陰イ オン交換樹脂による臭化水素酸素の分離. 30301. カ ドミウムと亜鉛, 昌ッケル, 鉛の分離. 臭 化 水 素酸 系 に お い て, 4 金 属の う ち カ ドミ ウ ム の log D が 3 以 上 で も っ と も 大 き い か ら, 他 の. 金属を分離して後, 単独に樹脂相に残るカ ドミウムを溶離するに, 臭化水素酸を用いるのは有利で i 0OLM 臭化水素酸で溶離しても, F な い, 0 g .12 に 示 す よ う に 溶 離 グラ ム は か な り ティ リ ン グす , ) i 9 l F D i g る, よ っ て ars ら の 硝 酸 系 owex の分配系数を参照して, 溶離液に硝酸 を用いた, F .10 3一M 硝 酸 で 溶 離 した カ ドミ ウ ムの 溶 離 グラ ム, Fig は 0, ,11 は 6一M 硝 酸 に よ る カ ドミウ ム の 溶 離 グラ ム を 表 わ す が, 6 M 硝酸 がもっとも少ない溶離液で溶離できること がわかる.. D 05 亜 鉛 と カ ドミ ウ ム の 分 離 は, カ ドミウ ム の 最 大 吸 着 点 0 ,LM 臭 化 水 素 酸 を用 い た. log zn= ,, l の亜鉛と 0.loo m mol の カ ドミウ ム の 分 離 を Fig log Dcd=3 6 である. 0.loo m mo ,10 に 示 し . が溶離 0 Z 1 5 ドミウム 3M 硝酸 m でカ た o , .LM 臭化 水素酸 11o mZ で亜鉛が溶離し誤差 十3%, o. .. Lづ 誤 差 は 十16% で あ っ た.. ニ ッ ケ ル と カ ドミ ウ ム の 分 離 は, o ,LM. 誤 差 は -1%, 6 M. 溶離グラムを. l を溶離 o95m mo 0 . , 2 誤 差 は 十 % で あ っ た.. 臭化水素酸 40 mZ で ニ ッ ケ ル の. 硝酸 60mZ で o.o99m. l の カ ドミ ウ ム を 溶 離 し, mo. Fig, 11 に 示 した ,. )は硝酸 と 臭 low ら6 re 鉛 と カ ドミ ウ ムの 分 配 係 数 は ほ ぼ 等 しい の で, そ の 分 離 は 困 難 で あ る. St. 化水素酸の混合酸 を用いて両 金属の分離を行なっ た. 著者 らも混合酸の分配係数を測定しこれ を検 o2一M に . 討した, その結果を Table V に示したが, 硝酸につ いて o.3 M と臭化水素酸について o 2 で最適であることがわ かった. 混合酸の濃度に og Dpb=o.5 と 1og DαF 2, おける分配係数は, l l o98m mo l の 鉛と o low らの 結 果 と ほ ぼ 一 致 し た 結 果 を 得 た, よ っ て o,10l m mo , re つ い て St , の カ ドミ ウ ム の 分 離 を行 な い, 混 合 酸 の 150 mZ で鉛を溶離できた が, 鉛の溶離 グラムはティ リ ン 結果を Fig. 12 に示した 混合酸の溶出液 150mZ で鉛の誤差は 十5% であっ グが著 しか た. っ .. ,. た, Table V. ture luesfo n a mix i bu Di i i r Cd and Pb i t t ent og D va on coe伍c s r ,l ids糸 ic ac t r cand ni ofhydr。br。mi pb. Cd Concn .of HN03 1凡ダ 0 . 0 3 , 0 5 ,. o 02ハイ . 4 2 . 2 2 ,. Concn ,of HBr 05 0 . 9 2 , 5 2 .. 0 1 .. 0 02 .. 3 4 . 3 1 . 9 2 ,. 1 7 , 5 0 .. Concn ,of HBr 0 05 , 3 2 . 1 2 ,. 0 1 , 6 2 , 1 2. 1 7 .. 葵 Dowex l一X8 100一200 mesh res in ‐ ,. 3・3・Z ニッケルと亜鉛, 船の分離 ,. ニ ッ ケ ル と 亜 鉛 の 分 離は, 2M 臭化水素酸 を用い た. log DNF 0 と 1og Dznコ 2.6 で あ る,. l の亜鉛の分離結果を Fig.13 に示した. 2一明 臭化水素酸 l の ニ ッ ケ ル と o.loo m mo 0 o97m mo , 1%, o 60 mZ で ニ ッ ケ ル は 溶 離 し, 誤 差 は -o .LM 臭化水素酸 loo mZ で亜鉛が溶離し, 誤差は . -7% で あ っ た が, 亜 鉛 は ティ リ ン グが 著 しか っ た. 9 で あ る. ニ ッ ケ ル 1ハイ 臭 化 水 素酸 で 分 離 した. log. DNF 0 と 10g D・F 2 ニ ッ ケル と 鉛 は 0 , . (45).

(9) . 塩酸および臭化水素酸溶液におけるカ ドミウム, 鉛, 亜 鉛, ニッケル, コバルト, マンガンの陰イオン交換分離. l f f l ′ V fe t o u m eo u e n ,m ・ 0 0 1 i 5 fe川囲” V l ! o u m en ,m Fig i i t ond agram forZnandCdby Dowexl .I E1u l‐A, Zn:0 050m mo l 049 m mol . , , 、Cd:0 l-B, Zn:0 loom mol 099m mol , , , Cd:0 l-C, Zn:o 150m mo l 148 m mol . . , Cd:o 0. 5 0. 0. 0 5 0 0 0 1 5 1 1 fe V ” l ! t Q u n l eo u e n ,m. Fig i i t ond agr am forpbandZnby Dowex I .2 E1u Pb:0 10lm mo l loom mol . , Zn:0 .. ▼ fe 1 h H \ ′ u - e もm o m eo n. Fig i i t ond agram for NiandCdby DowexI 。3 E1u Ni:0 0 9 3 l 099m mol m mo . . , Cd:0. Fig i i t ond agr am f or NiandPbby DowexI ,4 E1u Ni:0 093m mol 10lm mol . . , Pb:0. 0 ′H ー迎 塑 型l A cト ‐8. E5 d q を . C o. 巨5. Z n. 芦4 日 橿3 g d 2. 0. . fe ” \ l l t ! o u eo u e 1 m n ,n Fig i i ond agr a l nforCoandZnby DowexI .5 E1ut l loom mol Co:0 099m mo . . , Zn:0. 0 0 0 1 5 ′ femu V l t e n u eo o m ,m. i Fig i t ond agr amfor NiandCoby DowexI .6 E1u l Ni:0 093m mo 099m mo l . . , Co:0. (46).

(10) . 鷲塚重成 ” 安藤 建 @ 伊東洋史 6 坂本 猛 ・一 Q 5MH C 0 2 醐 ト ド, ヰ ‐. 迎製図 l「0 c 一制H t. Mn. zn. fe f f l Z t 恥l n m eo u e u ,m. ′ f f h t fe l 1 ー e n V eo u m o ,n i i Fig t agr am for]MnandCoby Dowexl ond .7 E1u l 099m mo l 0 2 7 ハ4n:0 o m m , , Co:0 ,. M [ i i nandZnby Dowex工 Fig or] agr amf ond ,8 E1ut 1 loom mo l 072m mo N【 n:0 , , Zn:0 ,. 1「1 C 一 触d ,H 9-A. N o 剛ト I i - -i ・ w撤 - -i- -0 --0 ・. md m. i「 c 「 灘d ,H. 9-B 巨3 . 琶2. 8 1 一「. L, 6 9‐ -c. ′ ” l t fe V l u e n eo o u m ,m i i Fig t or Zn and Cd by Dowex I on d agr am f 。10 E1u 1 loom mo l Zn:0 loom mo :0 . , , Cd. 0b 1 o 『 8. 曇. .「 1 ^mB , 一o ,. l h fe f f t司 V n u e 1 eo o m f l i and M[ d i 1 i n by Fig ton agram or ト .9 E u Dowex l l 072m mo l 093m mo 9‐A, Ni:0 . , , , Mn:0 in H l ″ 3 5 t l o×1 l ・ n ・ ・ ・ a e mm, owr coumn l l 072m mo 093m mo 9ーB, Ni:0 . , , , Mn:0 Z 03r i /r t n eo ] 〔 I ] 〔 l column6×19 nm,負owra , l M [ 1 1 9 9 3 0 9-C, NL O o m n : ” g m , , , . in 31証左・ t lumn lo×135mm,Howr ・ eo a co ,. 〜 ロ ー トト ロ { 国 32. ′H N 0一 一 樹 「. 0 1 5 0 1 0 V l fe f f h ! t ー e n o u m eo 、m i i or Niand Cd by Dowex I Fig am f agr ut on d .11 E1 l d 099m mo l C 9 5 Ni:0 0 :0 o m m , . ,. (47).

(11) . 塩酸および臭化水素酸溶液におけるカ ドミウム, 鉛, 亜 鉛, ニッケル, コバルト, マンガンの陰イオン交換分離. 一 一○ 3鵬俵+ ○ 0 2 J ′日 B r 一 一-- 『 0 0 0 . I . A ′日 B r一 」 -! . P b. 0. ,. 5 0. C d. 0 1 0. 0 1 5 0 0 2 V l fe鎖u ′ t o u m eo e n ,m. 5 0 2. 3 0 0. Fig i i t on d agr am for pb and Cd by Dowex l .12 E1u ro10l m pb: l 098 m mol mo , , , Cd:0. ーo I A ′ H B「 一6闘鶏 ≠-ー A ′日 B , MH B rー1一 -o ,- -l . X i N i. r b. Z n. 5 0. 1 0 0 1 5 0 \ も l fe f f l ー ′ u眠り e u n ,m. n り 0. Fig i i ond agr amfor NiandZnby DowexI .13 E1ut Ni:0 097m mo l loom mo l , . , Zn:0. ’ \ , h femu / り ー m eU t e n ,m Fig i i t on agr am f or NiandPbby DowexI .14 E1u ‐d Ni:0 095 m mo l 10lm mo l . . , Pb:0. o 1 と 鉛 0.lolln .095 m mo. l の分離結果を Fig 14 に 示 した, 0 1 旧 臭化水素酸 40mZ で ニ ッ mo .. 8% で あ っ た ニ ッ ケ ル の 溶 難 後 6一M 硝酸に切り替え 40 mZ で鉛を溶 ケル が溶離し, 誤差は -1. . ‐ 離 し, そ の 誤 差 は 十3 6 で % あ っ た. 樹 脂 相 に 残 る 鉛 の 溶 離 は, カ ドミ ウ ム の よ う に 6ハ 4 . 硝酸 が 適 して い る.. 4.. 陽イ オン交換樹脂. 総. 括. DoweX 50 1刃-X8 と 陰イ オ ン交 換 樹 脂 Dowexl-X8 を用い. 塩酸および臭化 , .. 水 素 酸 溶 液 に お け る カ ドミ ウ ム, 鉛, 亜 鉛 ニ ッ ケ ル コ バ ル ト マ ン ガ ンの 分 配 係 数 を測 定 し , , , , 酸の濃度と樹脂 に対する 吸着性の変 化を考察した 分配係数 D を も と に して カ ラ ム 櫨 過 法 の . , , log DM・> 2~25 およ び l 5~1 の条件にあてはまる最適の酸濃度を選択し これら og DM・ , ・ <0 .. , の金属相互の陰イ オン交換分離を行なった. ここでは MI 吸 着イ オ ン Mn は 溶 離イ オ ンであ る , .. 樹脂は Dowex l-×8, 100~200 メ ッ シ ュ を 使 用 し, カ ラ ム の 直 径 1omm, 高 さ 130 mm, 流 速 は 1 mZ /分 と した. 塩 酸 に よ っ て Zn-C Pb; Ni -Cd , Pb; Co-Zn , Ni; Mn-Co , Zn , Ni の相互の 分離と, 臭化水素酸によって Cd-Zn, Niラ Ni-Zn, Pb の相互の分離が 可能であったが Pb と Cd は臭化水素酸で分離できないので, 臭化水素酸と 硝酸の混合酸で分離した .. (48). ,.

(12) . 鷲塚重成 ・ 安藤 建 ・′ 伊東洋史 ・ 坂本 猛 Sum mary Di ion coe ] 葺 i ion exchanger Dowex 50VV-X8 and an anion eX- th a cat ribut ci st ents , D, wi C and ハ changer Dowex 1一X8 Were eva1uated f 4n at various norma1ities 。r cd , o , , Pb , Z珠 Ni. i C and hydrobromic acids, These metals were eluted each other by anion e ofhydrochl。r. i id, and the separabi th hydrochlor l i change technique wi f the metals c or hydrobromi c ac ty o. ion 。 by eluti。n wasinvestigated in a condi fl t 5 and log D M.ト<0.5~1, where ハ4 og DM.>2~2 , , d b d l d l i i ハ 4 i d l i t ion diagrams for the systems s an a sor e me a on an , , s an e ute meta on, E1ut. Zn-Cd i id media, and cd-Zn -Cd or cac ,PbラCo一Zn ,Niand M[n-Co, Zn, Niin hydroch. ,Pb; Ni ,. i-Zn,Pb in hydrobromi Ni d media are included. The columns of Dowex l-×8 i ca c ,Pband J f b i d 1 0 0 2 0 0 i de d t he 負ow rate was e rm r om o o mesh, 10×130 mm were used, and t chlor - - n -a , kept at l m〃mi n ,. 文. 献. , ’ 1 i 1 Compl i 1 t ) K,A,Kraus s。n:”An on ExchangeStud es。f Me a exes ] ner ,F.Ne , W・J ・ Ha . ,ed ,rゐB Sすれに加だ. ” ぎ l け βZ c sαの≧の悌, いi ed知りす i ey lyt i l t exa on in Ana ca , New York , 1959; A, Ringbom: Compl ” l Chemi t s ey & Sons工nc ry . , john i , , New York,1963 2) K, A. Kr 1953 ) aus , , , G. E, Moore: ZA,C.S ,1460( ,75. l l 3) R, L, Rebe 1958 t ) r us , Cappe , , R,J , G, W, Bond: A”〆, C″の” , ,30 , 1825(. l 1960 4) F, W, E,St ) 7 ow: A 伽′ re , Cあの7 . , ,32 ,1185( A C あ L 〆 C S 5) C, K, Mann 1961 ) の“ on: “ . . , , . , wans ,33 ,459( A あ l F s T 〆 C i 6) F, W. E.St V 1966 ) の” r eow, , on . oeren: ” , , , ,38 ,545(. l da: A7 i Z 1962 t ) α 7)J a ⑦ z r . Cあの” . . . Fr , B, B, Gar ,34 ,102( .S h A E S l C C B h ▽ R R 1965 8 t t J t )F e e m e ) r e o e r o m a w, , : ”〆, Cあの“ y , ,, , . . . . , ,37 ,106( h A c あ F B 乙 F i R 3 6 1 1 5 1 9 6 4 7( ) 9 P れ a n n α の ” a r s u c a : )j , . , , , . , , , “ ime i i l 1 0 t t t t i i ermina ) t ) E, B,Sandell:“Color r c De onof Tr acesof Me a s er s c ence Publ sher s , 2nd Ed弐1950 ,ln , lnc , , , New York. ” i lyt I Chemi i l 11 t ) A. Ringbom:“Complexat onin Ana s ry ca ey & Sonslnc , John ▽i , , New York ,1963 ,. (49). ー.

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参照

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