ルビジウムとストロンチウムの分離方法
【課題】複雑な構造を有する有害性化合物や特殊で高価な樹脂を必要とせずに、ごく普通の試薬を利用し、簡便な操作で、SrとRbを効率よく分離することができる方法を提供する。
【解決手段】Ｒｂ＋とＳｒ２＋を含有し、さらに少なくとも１種のＣａ２＋、Ｂａ２＋から選択された金属イオンを含有する試料溶液に、下記の一般式（１）
Ｂ２Ｙ （１）
（式中、ＢはＮＨ４＋，Ｎａ＋，Ｌｉ＋，Ｋ＋から選択された陽イオンを表し、ＹはＷＯ４２−，ＭｏＯ４２−から選択された陰イオンを表す。）
で表される水溶性塩を添加することにより難溶性の沈殿ＡＹを生成させて、該沈殿ＡＹ中にＳｒ２＋を共沈させることによって捕集し、上澄み液中にＲｂ＋を残存させることにより、Ｒｂ＋とＳｒ２＋を分離する。
【解決手段】Ｒｂ＋とＳｒ２＋を含有し、さらに少なくとも１種のＣａ２＋、Ｂａ２＋から選択された金属イオンを含有する試料溶液に、下記の一般式（１）
Ｂ２Ｙ （１）
（式中、ＢはＮＨ４＋，Ｎａ＋，Ｌｉ＋，Ｋ＋から選択された陽イオンを表し、ＹはＷＯ４２−，ＭｏＯ４２−から選択された陰イオンを表す。）
で表される水溶性塩を添加することにより難溶性の沈殿ＡＹを生成させて、該沈殿ＡＹ中にＳｒ２＋を共沈させることによって捕集し、上澄み液中にＲｂ＋を残存させることにより、Ｒｂ＋とＳｒ２＋を分離する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ルビジウムとストロンチウムが混在する試料溶液から、ルビジウムとストロンチウムを分離する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ルビジウムは原子番号３７番の元素であり、８５Ｒｂ及び８７Ｒｂの２つの同位体が存在する。ストロンチウムは原子番号３８番の元素であり、８８Ｓｒ，８７Ｓｒ，８６Ｓｒ，８４Ｓｒの同位体が存在する。
８７Ｒｂは、半減期４．８８×１０１０年でβ壊変して８７Ｓｒになることから、岩石の年代測定（ルビジウム−ストロンチウム年代測定法）等に用いられる。この測定法では、８７Ｒｂと８７Ｓｒを分離することが必要となる。
【０００３】
従来のSrとRbの分離技術としては、特殊な化合物を使用したり（特許文献１）、特殊なSr選択樹脂からなるカラムを用いて固相抽出や相抽出法によりSrを選択的に除去する方法（非特許文献１）が知られている。
しかしながら、これら従来の技術では、複雑な構造を有する有害性化合物を使用したり、特殊で高価な樹脂カラムを必要とし、操作も複雑である等の問題点があった。
【特許文献１】特開平7-246303号公報
【非特許文献１】Galler P., Limbeck A., Boulyga S.F., et al., Analytical Chemistry, 79:5023-5029 (2007).
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明はこれら従来技術の問題点を解消して、ごく普通の試薬を利用し、簡便な操作で、SrとRbを分離する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明では上記課題を解決するために、つぎの１〜３の構成を採用する。
１．Ｒｂ＋とＳｒ２＋を含有し、さらに少なくとも１種のＣａ２＋、Ｂａ２＋から選択された金属イオンを含有する試料溶液に、下記の一般式（１）
Ｂ２Ｙ （１）
（式中、ＢはＮＨ４＋，Ｎａ＋，Ｌｉ＋，Ｋ＋から選択された陽イオンを表し、ＹはＷＯ４２−，ＭｏＯ４２−から選択された陰イオンを表す。）
で表される水溶性塩を添加することにより難溶性の沈殿ＡＹを生成させて、該沈殿ＡＹ中にＳｒ２＋を共沈させることによって捕集し、上澄み液中にＲｂ＋を残存させることを特徴とする、Ｒｂ＋とＳｒ２＋の分離方法。
２．Ｒｂ＋とＳｒ２＋を含有する水溶液に、下記の一般式（２）で表される水溶性塩を添加することによって、前記試料溶液を調製することを特徴とする１に記載の分離方法。
ＡＸ２ （２）
（式中、ＡはＣａ２＋、Ｂａ２＋から選択された金属イオンを表し、ＸはＮＯ３−，Ｃｌ−から選択された陰イオンを表す。）
３．さらに、前記上澄み液に酸を添加することによってＷ４＋及び／又はＭｏ４＋を沈殿させて除去することを特徴とする請求項１又は２に記載の分離方法。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、複雑な構造を有する有害性化合物や特殊で高価な樹脂を必要とせずに、ごく普通の試薬を利用し、簡便な操作で、SrとRbを効率よく分離することができる。したがって、環境学や地質学の分野におけるルビジウムとストロンチウムの定量及び同位体元素の分析、或いはＳｒ同位体を含有する放射性廃棄物（廃液）処理等の操作の簡略化と大幅な低コスト化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の原理は、下記の反応式（３）にしたがって、水溶性の塩Ｂ２Ｙ（１）及びＡＸ２（２）を用いて、Ｒｂ＋とＳｒ２＋を含有する試料溶液から水難溶性の沈殿ＡＹを生成させて、この沈殿ＡＹ中にＳｒ２＋を共沈させることによって捕集し、上澄み液中にＲｂ＋を残存させることによりＲｂ＋とＳｒ２＋を分離するものである。
Ｒｂ＋＋Ｓｒ２＋＋ＡＸ２＋Ｂ２Ｙ→ＡＹ・Ｓｒ（沈殿）＋Ｒｂ＋＋Ｂ＋＋Ｘ− (３)
（式中、ＡはＣａ２＋、Ｂａ２＋から選択された金属イオンを表し、ＸはＮＯ３−，Ｃｌ−から選択された陰イオンを表す。また、ＢはＮＨ４＋，Ｎａ＋，Ｌｉ＋，Ｋ＋から選択された陽イオンを表し、ＹはＷＯ４２−，ＭｏＯ４２−から選択された陰イオンを表す。）
【０００８】
つぎに、本発明によりＲｂとＳｒを分離する手順の１例について、説明する。
（１）Ｒｂ＋とＳｒ２＋を含有する試料溶液に、水溶性の塩Ｂ２Ｙ（１）及びＡＸ２（２）の水溶液を添加して、沈殿ＡＹを生成させる。試料溶液中のＳｒ２＋は、この沈殿ＡＹ中に共沈し捕集される。
（２）沈殿ＡＹを遠心分離、濾過等により分離し、上澄み液１中にＲｂ＋を残存させる。
（３）上澄み液１に酸を添加することによってＷ４＋及び／又はＭｏ４＋を沈殿させて除去する。沈殿を除去した上澄み液２には、Ｃａ２＋，Ｓｒ２＋が残存する。
上記の手順（１）において、Ｒｂ＋とＳｒ２＋を含有する試料溶液中に金属イオンＡが高い濃度で存在する場合には、水溶性の塩ＡＸ２（２）を使用せずに、Ｂ２Ｙ（１）の水溶液のみを添加するようにしてもよい。
また、分離されたＲｂ及びＳｒは、誘導結合プラズマ質量分析計（ICP-MS）等を用いる公知の方法によって、定量することができる。
【実施例】
【０００９】
次に、実施例により本発明をさらに説明するが、以下の具体例は本発明を限定するものではない。以下の例では、テスト溶液及び共沈剤として、次のものを使用した。
（テスト溶液）
ＲｂＣｌとＳｒＣｌ２の混合液（ＲｂＣｌ5 μg/g，ＳｒＣｌ２ 0.2 μg/gを含有する 2 %（重量％：以下同様）硝酸水溶液）をテスト溶液として用いた。
（共沈剤）
１０ｇのCa(NO3)2を１００ｇの純水中に溶解して１０％のCa(NO3)2水溶液を調製した。
また、１０ｇ(NH4)2WO4及び１０ｇのNa2WO4をそれぞれ１００ｇのアンモニア水（アンモニア含有量２５％）中に溶解して、１０％の(NH4)2WO4アンモニア水溶液及び１０％のNa2WO4アンモニア水溶液を調製した。
【００１０】
（実施例１）
１mLのテスト溶液につき、10％のCa(NO3)2水溶液40 μL及び10％の(NH4)2WO4アンモニア水溶液2 mLを共沈剤として添加し、十分混合し沈澱を生成させた。つぎに、遠心分離により、上澄み液と沈澱を分離させた。
定法により試料調整した後、誘導結合プラズマ質量分析計（ICP-MS）（Agilent 7500c;Yokogawa）を用いて上澄み液と沈澱中のRbとSrの濃度をそれぞれ測定し、Rbの回収率とSrの除去率を求めた結果を表１に示す。
【００１１】
（実施例２）
上記実施例１において、10％の(NH4)2WO4アンモニア水溶液に代えて、１０％のNa2WO4アンモニア水溶液２ｍＬを用いた以外は、実施例１と同様に処理して、Rbの回収率とSrの除去率を求めた結果を表１に示す。
【００１２】
（比較例１）
上記実施例１と同様なテスト溶液を、従来技術である、市販のSr選択樹脂(Sr-resin, Eichrom：湿重量0.5 g)を充填したカラムを通す（流速1 mL/min）ことによりSrを分離し、Rbの回収率とSrの除去率を求めた結果を表１に示す。この例では、Sr選択樹脂に適用するために、テスト溶液を4 Mと8 M硝酸酸性に調整したものを用いた。
【００１３】
【表１】
【００１４】
表１にみられるように、本発明の方法によりRbとSrを簡単な工程で効率よく分離することができた。本発明の方法では、強酸性条件が必要となるSr選択性樹脂を用いた従来の方法よりもよい分離性能を示した。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
本発明の分離方法を用いることにより、環境学や地質学の分野におけるルビジウムとストロンチウムの定量及び同位体元素の分析、或いはＳｒ同位体を含有する放射性廃棄物（廃液）処理等の操作の簡略化と大幅な低コスト化が可能となる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ルビジウムとストロンチウムが混在する試料溶液から、ルビジウムとストロンチウムを分離する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ルビジウムは原子番号３７番の元素であり、８５Ｒｂ及び８７Ｒｂの２つの同位体が存在する。ストロンチウムは原子番号３８番の元素であり、８８Ｓｒ，８７Ｓｒ，８６Ｓｒ，８４Ｓｒの同位体が存在する。
８７Ｒｂは、半減期４．８８×１０１０年でβ壊変して８７Ｓｒになることから、岩石の年代測定（ルビジウム−ストロンチウム年代測定法）等に用いられる。この測定法では、８７Ｒｂと８７Ｓｒを分離することが必要となる。
【０００３】
従来のSrとRbの分離技術としては、特殊な化合物を使用したり（特許文献１）、特殊なSr選択樹脂からなるカラムを用いて固相抽出や相抽出法によりSrを選択的に除去する方法（非特許文献１）が知られている。
しかしながら、これら従来の技術では、複雑な構造を有する有害性化合物を使用したり、特殊で高価な樹脂カラムを必要とし、操作も複雑である等の問題点があった。
【特許文献１】特開平7-246303号公報
【非特許文献１】Galler P., Limbeck A., Boulyga S.F., et al., Analytical Chemistry, 79:5023-5029 (2007).
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明はこれら従来技術の問題点を解消して、ごく普通の試薬を利用し、簡便な操作で、SrとRbを分離する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明では上記課題を解決するために、つぎの１〜３の構成を採用する。
１．Ｒｂ＋とＳｒ２＋を含有し、さらに少なくとも１種のＣａ２＋、Ｂａ２＋から選択された金属イオンを含有する試料溶液に、下記の一般式（１）
Ｂ２Ｙ （１）
（式中、ＢはＮＨ４＋，Ｎａ＋，Ｌｉ＋，Ｋ＋から選択された陽イオンを表し、ＹはＷＯ４２−，ＭｏＯ４２−から選択された陰イオンを表す。）
で表される水溶性塩を添加することにより難溶性の沈殿ＡＹを生成させて、該沈殿ＡＹ中にＳｒ２＋を共沈させることによって捕集し、上澄み液中にＲｂ＋を残存させることを特徴とする、Ｒｂ＋とＳｒ２＋の分離方法。
２．Ｒｂ＋とＳｒ２＋を含有する水溶液に、下記の一般式（２）で表される水溶性塩を添加することによって、前記試料溶液を調製することを特徴とする１に記載の分離方法。
ＡＸ２ （２）
（式中、ＡはＣａ２＋、Ｂａ２＋から選択された金属イオンを表し、ＸはＮＯ３−，Ｃｌ−から選択された陰イオンを表す。）
３．さらに、前記上澄み液に酸を添加することによってＷ４＋及び／又はＭｏ４＋を沈殿させて除去することを特徴とする請求項１又は２に記載の分離方法。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、複雑な構造を有する有害性化合物や特殊で高価な樹脂を必要とせずに、ごく普通の試薬を利用し、簡便な操作で、SrとRbを効率よく分離することができる。したがって、環境学や地質学の分野におけるルビジウムとストロンチウムの定量及び同位体元素の分析、或いはＳｒ同位体を含有する放射性廃棄物（廃液）処理等の操作の簡略化と大幅な低コスト化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の原理は、下記の反応式（３）にしたがって、水溶性の塩Ｂ２Ｙ（１）及びＡＸ２（２）を用いて、Ｒｂ＋とＳｒ２＋を含有する試料溶液から水難溶性の沈殿ＡＹを生成させて、この沈殿ＡＹ中にＳｒ２＋を共沈させることによって捕集し、上澄み液中にＲｂ＋を残存させることによりＲｂ＋とＳｒ２＋を分離するものである。
Ｒｂ＋＋Ｓｒ２＋＋ＡＸ２＋Ｂ２Ｙ→ＡＹ・Ｓｒ（沈殿）＋Ｒｂ＋＋Ｂ＋＋Ｘ− (３)
（式中、ＡはＣａ２＋、Ｂａ２＋から選択された金属イオンを表し、ＸはＮＯ３−，Ｃｌ−から選択された陰イオンを表す。また、ＢはＮＨ４＋，Ｎａ＋，Ｌｉ＋，Ｋ＋から選択された陽イオンを表し、ＹはＷＯ４２−，ＭｏＯ４２−から選択された陰イオンを表す。）
【０００８】
つぎに、本発明によりＲｂとＳｒを分離する手順の１例について、説明する。
（１）Ｒｂ＋とＳｒ２＋を含有する試料溶液に、水溶性の塩Ｂ２Ｙ（１）及びＡＸ２（２）の水溶液を添加して、沈殿ＡＹを生成させる。試料溶液中のＳｒ２＋は、この沈殿ＡＹ中に共沈し捕集される。
（２）沈殿ＡＹを遠心分離、濾過等により分離し、上澄み液１中にＲｂ＋を残存させる。
（３）上澄み液１に酸を添加することによってＷ４＋及び／又はＭｏ４＋を沈殿させて除去する。沈殿を除去した上澄み液２には、Ｃａ２＋，Ｓｒ２＋が残存する。
上記の手順（１）において、Ｒｂ＋とＳｒ２＋を含有する試料溶液中に金属イオンＡが高い濃度で存在する場合には、水溶性の塩ＡＸ２（２）を使用せずに、Ｂ２Ｙ（１）の水溶液のみを添加するようにしてもよい。
また、分離されたＲｂ及びＳｒは、誘導結合プラズマ質量分析計（ICP-MS）等を用いる公知の方法によって、定量することができる。
【実施例】
【０００９】
次に、実施例により本発明をさらに説明するが、以下の具体例は本発明を限定するものではない。以下の例では、テスト溶液及び共沈剤として、次のものを使用した。
（テスト溶液）
ＲｂＣｌとＳｒＣｌ２の混合液（ＲｂＣｌ5 μg/g，ＳｒＣｌ２ 0.2 μg/gを含有する 2 %（重量％：以下同様）硝酸水溶液）をテスト溶液として用いた。
（共沈剤）
１０ｇのCa(NO3)2を１００ｇの純水中に溶解して１０％のCa(NO3)2水溶液を調製した。
また、１０ｇ(NH4)2WO4及び１０ｇのNa2WO4をそれぞれ１００ｇのアンモニア水（アンモニア含有量２５％）中に溶解して、１０％の(NH4)2WO4アンモニア水溶液及び１０％のNa2WO4アンモニア水溶液を調製した。
【００１０】
（実施例１）
１mLのテスト溶液につき、10％のCa(NO3)2水溶液40 μL及び10％の(NH4)2WO4アンモニア水溶液2 mLを共沈剤として添加し、十分混合し沈澱を生成させた。つぎに、遠心分離により、上澄み液と沈澱を分離させた。
定法により試料調整した後、誘導結合プラズマ質量分析計（ICP-MS）（Agilent 7500c;Yokogawa）を用いて上澄み液と沈澱中のRbとSrの濃度をそれぞれ測定し、Rbの回収率とSrの除去率を求めた結果を表１に示す。
【００１１】
（実施例２）
上記実施例１において、10％の(NH4)2WO4アンモニア水溶液に代えて、１０％のNa2WO4アンモニア水溶液２ｍＬを用いた以外は、実施例１と同様に処理して、Rbの回収率とSrの除去率を求めた結果を表１に示す。
【００１２】
（比較例１）
上記実施例１と同様なテスト溶液を、従来技術である、市販のSr選択樹脂(Sr-resin, Eichrom：湿重量0.5 g)を充填したカラムを通す（流速1 mL/min）ことによりSrを分離し、Rbの回収率とSrの除去率を求めた結果を表１に示す。この例では、Sr選択樹脂に適用するために、テスト溶液を4 Mと8 M硝酸酸性に調整したものを用いた。
【００１３】
【表１】
【００１４】
表１にみられるように、本発明の方法によりRbとSrを簡単な工程で効率よく分離することができた。本発明の方法では、強酸性条件が必要となるSr選択性樹脂を用いた従来の方法よりもよい分離性能を示した。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
本発明の分離方法を用いることにより、環境学や地質学の分野におけるルビジウムとストロンチウムの定量及び同位体元素の分析、或いはＳｒ同位体を含有する放射性廃棄物（廃液）処理等の操作の簡略化と大幅な低コスト化が可能となる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｒｂ＋とＳｒ２＋を含有し、さらに少なくとも１種のＣａ２＋、Ｂａ２＋から選択された金属イオンを含有する試料溶液に、下記の一般式（１）
Ｂ２Ｙ （１）
（式中、ＢはＮＨ４＋，Ｎａ＋，Ｌｉ＋，Ｋ＋から選択された陽イオンを表し、ＹはＷＯ４２−，ＭｏＯ４２−から選択された陰イオンを表す。）
で表される水溶性塩を添加することにより難溶性の沈殿ＡＹを生成させて、該沈殿ＡＹ中にＳｒ２＋を共沈させることによって捕集し、上澄み液中にＲｂ＋を残存させることを特徴とする、Ｒｂ＋とＳｒ２＋の分離方法。
【請求項２】
Ｒｂ＋とＳｒ２＋を含有する水溶液に、下記の一般式（２）で表される水溶性塩を添加することによって、前記試料溶液を調製することを特徴とする請求項１に記載の分離方法。
ＡＸ２ （２）
（式中、ＡはＣａ２＋、Ｂａ２＋から選択された金属イオンを表し、ＸはＮＯ３−，Ｃｌ−から選択された陰イオンを表す。）
【請求項３】
さらに、前記上澄み液に酸を添加することによってＷ４＋及び／又はＭｏ４＋を沈殿させて除去することを特徴とする請求項１又は２に記載の分離方法。
【請求項１】
Ｒｂ＋とＳｒ２＋を含有し、さらに少なくとも１種のＣａ２＋、Ｂａ２＋から選択された金属イオンを含有する試料溶液に、下記の一般式（１）
Ｂ２Ｙ （１）
（式中、ＢはＮＨ４＋，Ｎａ＋，Ｌｉ＋，Ｋ＋から選択された陽イオンを表し、ＹはＷＯ４２−，ＭｏＯ４２−から選択された陰イオンを表す。）
で表される水溶性塩を添加することにより難溶性の沈殿ＡＹを生成させて、該沈殿ＡＹ中にＳｒ２＋を共沈させることによって捕集し、上澄み液中にＲｂ＋を残存させることを特徴とする、Ｒｂ＋とＳｒ２＋の分離方法。
【請求項２】
Ｒｂ＋とＳｒ２＋を含有する水溶液に、下記の一般式（２）で表される水溶性塩を添加することによって、前記試料溶液を調製することを特徴とする請求項１に記載の分離方法。
ＡＸ２ （２）
（式中、ＡはＣａ２＋、Ｂａ２＋から選択された金属イオンを表し、ＸはＮＯ３−，Ｃｌ−から選択された陰イオンを表す。）
【請求項３】
さらに、前記上澄み液に酸を添加することによってＷ４＋及び／又はＭｏ４＋を沈殿させて除去することを特徴とする請求項１又は２に記載の分離方法。
【公開番号】特開２００９−２５６７００（Ｐ２００９−２５６７００Ａ）
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１０４２８６（Ｐ２００８−１０４２８６）
【出願日】平成２０年４月１４日（２００８．４．１４）
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月５日（２００９．１１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月１４日（２００８．４．１４）
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
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