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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-08-16
(45)【発行日】2022-08-24
(54)【発明の名称】ジルコニウムの精製方法およびジルコニウム精製装置
(51)【国際特許分類】
C22B 34/14 20060101AFI20220817BHJP
C22B 3/06 20060101ALI20220817BHJP
C22B 3/24 20060101ALI20220817BHJP
B01J 45/00 20060101ALI20220817BHJP
C02F 1/42 20060101ALI20220817BHJP
B01J 49/05 20170101ALI20220817BHJP
【ＦＩ】
C22B34/14
C22B3/06
C22B3/24 101
B01J45/00
C02F1/42 H
B01J49/05
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2018234490
(22)【出願日】2018-12-14
(65)【公開番号】P2020094255
(43)【公開日】2020-06-18
【審査請求日】2021-03-19
(73)【特許権者】
【識別番号】000004123
【氏名又は名称】ＪＦＥエンジニアリング株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】井村 亮太
【審査官】松岡 徹
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－１２３３７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０４－０５５３１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１８１９９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】無機分析のための固相抽出分離剤とその応用，分析化学，2008年，Vol.57, No.12，P.969-989
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ２２Ｂ １／００－ ６１／００
Ｃ０２Ｆ １／４２
Ｂ０１Ｊ ３９／００－ ４９／９０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ジルコニウム、およびイットリウムを溶解用酸性溶液に溶解して溶解液を調製する溶解工程と、前記溶解液をイミノ二酢酸樹脂に接触させて、ジルコニウムイオン（Ｚｒ４＋）を前記イミノ二酢酸樹脂に選択的に吸着させる吸着工程と、
前記吸着工程後、前記イミノ二酢酸樹脂に洗浄用酸性溶液を通液して洗浄する洗浄工程と、
前記洗浄工程後、前記イミノ二酢酸樹脂に回収酸性溶液である塩酸を通液して、前記ジルコニウムイオン（Ｚｒ４＋）を含む精製液を得る回収工程と、
を含むことを特徴とするジルコニウムの精製方法。
【請求項2】
前記溶解用酸性溶液は、水素イオン濃度が０．１ｍｏｌ／Ｌ以上１ｍｏｌ／Ｌ以下であることを特徴とする請求項１に記載のジルコニウムの精製方法。
【請求項3】
前記回収酸性溶液は、水素イオン濃度が３ｍｏｌ／Ｌ以上８ｍｏｌ／Ｌ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のジルコニウムの精製方法。
【請求項4】
ジルコニウム、およびイットリウムを溶解用酸性溶液に溶解させて溶解液を得る溶解槽と、前記溶解用酸性溶液を貯留する溶解用酸性溶液貯留槽と、
洗浄用酸性溶液を貯留する洗浄用酸性溶液貯留槽と、
回収酸性溶液である塩酸を貯留する回収酸性溶液貯留槽と、
イミノ二酢酸樹脂が充填されているキレート樹脂容器と、
前記溶解槽に、前記溶解用酸性溶液を供給、および前記キレート樹脂容器に、前記溶解液、前記洗浄用酸性溶液、または前記回収酸性溶液を選択的に供給可能とし、前記キレート樹脂容器から排出された前記溶解液、前記洗浄用酸性溶液、または前記回収酸性溶液を排出可能とする配管系と、
を備えることを特徴とするジルコニウム精製装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、イットリウム中に生成された放射性ジルコニウムをイットリウムから分離精製するジルコニウムの精製方法およびジルコニウム精製装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、放射性ジルコニウムは、医用イメージングに有効な放射性同位元素であることが知られている。そのため、放射性ジルコニウムの製造方法および精製方法の確立が求められている。製造方法としては、イットリウム（Ｙ）ターゲットに対して陽子線を照射する方法が知られている。陽子線を用いた製造方法においては、数百ミリグラム単位のイットリウム中に、数十～数百ナノグラム単位の微量の放射性ジルコニウムが生成される。微量の放射性ジルコニウムが生成されたイットリウムから、放射性ジルコニウムを精製する精製方法としては、キレート樹脂を用いる方法が知られている。例えば、非特許文献１には、機能基としてヒドロキサム酸基を有するキレート樹脂（以下、ヒドロキサム酸樹脂）を使用して、イットリウムから放射性ジルコニウムを精製する方法が記載されている。
【0003】
非特許文献１に記載されたヒドロキサム酸樹脂を用いた放射性ジルコニウムの精製方法においては、ヒドロキサム酸樹脂が有する、４価以上の金属イオンと強いキレート結合を形成する性質を利用する。すなわち、ヒドロキサム酸樹脂は、４価のジルコニウムイオンを捕集する一方、３価のイットリウムイオンをほとんど捕集しない。そこで、放射性ジルコニウムが生成されたイットリウムターゲットを塩酸によって溶解した後、得られた溶解液をヒドロキサム酸樹脂に通液すると、溶解液中のジルコニウムイオンがヒドロキサム酸樹脂に吸着される。ジルコニウムイオンを吸着して捕集したヒドロキサム酸樹脂に対して、洗浄用酸性溶液を通液した後にシュウ酸水溶液（（ＣＯＯＨ）2）を通液すると、シュウ酸水溶液中にジルコニウムが溶出しジルコニウムを回収できる。また、陰イオン交換樹脂を用いてジルコニウムが溶解したシュウ酸溶液からシュウ酸を除去することも可能である。さらに、特許文献１には、ジルコニウム（Ｚｒ４＋）等の原子価３以上の高原子価金属イオンを、酸性下であっても選択的に捕集できる、ヒドロキサム酸基を有する化合物を担体に導入してなる捕集剤が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特許第５４３９６９１号公報
【非特許文献】
【0005】
【文献】Jason P.Holland et al. “Standardized methods for the production of high specific-activity zirconium-89”, Nucl. Med. Biol., 2009, Oct, 36, 729-739.
【文献】古庄 義明等、「無機分析のための固相抽出分離剤とその応用」、分析化学、Vol.57, No.12, pp.969-989(2008).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ジルコニウムを回収するシュウ酸水溶液は、溶質であるシュウ酸の水への溶解度が低いため、温度やｐＨの変動によりシュウ酸が析出し、精製装置のチューブやバルブ内が閉塞するおそれがあるが、シュウ酸以外の酸ではヒドロキサム酸からシルコニウムを解離させ、溶出させることはできないため、シュウ酸の濃度管理を厳密に行う必要がある。
【0007】
一方、ヒドロキサム酸樹脂以外のキレート樹脂を使用したジルコニウムの抽出方法として、イミノ二酢酸樹脂を使用する方法が知られているが（例えば、非特許文献２参照）、非特許文献２では、ｐＨ１～９の範囲でイミノ二酢酸樹脂がジルコニウムと錯体を形成することは示されているものの、ジルコニウムの回収方法、すなわちイミノ二酢酸樹脂からジルコニウムを溶出させる方法について何ら検討されていなかった。
【0008】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ジルコニウムをイットリウムから分離精製する場合に、回収酸性溶液に起因する固体の析出を防止するための厳密な濃度管理を行う必要がなく、高純度のジルコニウムを含有した精製液を回収できるジルコニウムの精製方法および精製装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るジルコニウムの精製方法は、ジルコニウム、およびイットリウムを溶解用酸性溶液に溶解して溶解液を調製する溶解工程と、前記溶解液をイミノ二酢酸樹脂に接触させて、ジルコニウムイオン（Ｚｒ４＋）を前記イミノ二酢酸樹脂に選択的に吸着させる吸着工程と、前記吸着工程後、前記イミノ二酢酸樹脂に洗浄用酸性溶液を通液して洗浄する洗浄工程と、前記洗浄工程後、前記イミノ二酢酸樹脂に回収酸性溶液を通液して、前記ジルコニウムイオン（Ｚｒ４＋）を含む精製液を得る回収工程と、を含むことを特徴とする。
【0010】
本発明に係るジルコニウムの精製方法は、上記の発明において、前記溶解用酸性溶液は、水素イオン濃度が０．１ｍｏｌ／Ｌ以上１ｍｏｌ／Ｌ以下であることを特徴とする。
【0011】
本発明に係るジルコニウムの精製方法は、上記の発明において、前記回収酸性溶液は、水素イオン濃度が３ｍｏｌ／Ｌ以上８ｍｏｌ／Ｌ以下であることを特徴とする。
【0012】
本発明に係るジルコニウムの精製方法は、上記の発明において、ジルコニウム、およびイットリウムを溶解用酸性溶液に溶解させて溶解液を得る溶解槽と、前記溶解用酸性溶液を貯留する溶解用酸性溶液貯留槽と、洗浄用酸性溶液を貯留する洗浄用酸性溶液貯留槽と、回収酸性溶液を貯留する回収酸性溶液貯留槽と、イミノ二酢酸樹脂が充填されているキレート樹脂容器と、前記溶解槽に、前記溶解用酸性溶液を供給、および前記キレート樹脂容器に、前記溶解液、前記洗浄用酸性溶液、または前記回収酸性溶液を選択的に供給可能とし、前記キレート樹脂容器から排出された前記溶解液、前記洗浄用酸性溶液、または前記回収酸性溶液を排出可能とする配管系と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0013】
本発明に係るジルコニウムの精製方法および精製装置によれば、ジルコニウムをイットリウムから分離精製する場合に、回収酸性溶液に起因する固体の析出を防止することができるとともに、高純度のジルコニウムを含有した精製液を回収することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。また、本発明は以下に説明する実施の形態によって限定されるものではない。
【0016】
まず、本発明の実施の形態を説明するにあたり、本発明の理解を容易にするために、本発明者が上記課題を解決するために行った実験および鋭意検討について説明する。
【0017】
最初に、本発明者の鋭意検討の対象となった、従来のジルコニウムの精製方法（非特許文献１参照）について説明する。図４は、従来技術によるヒドロキサム酸樹脂を用いたジルコニウムの精製方法を説明するための模式図である。図４に示すように、従来のジルコニウムの精製方法においては、ターゲット溶解工程、吸着工程、洗浄工程、および回収工程を順次行う。
【0018】
まず、陽子線照射により内部に放射性ジルコニウム（８９Ｚｒ：以下、ジルコニウムまたはＺｒ）（図示せず）が生成された８９Ｙのイットリウムターゲット１００を準備する。次に、ターゲット溶解工程において、イットリウムターゲット１００を、溶解槽１０１内において酸性溶液１０２を用いて溶解させる。ここで、イットリウムターゲット１００の質量は例えば０．３３ｇ（３３０ｍｇ）であり、酸性溶液１０２としては、濃度が６ｍｏｌ／Ｌで容量が２ｍＬの塩酸（ＨＣｌ）を用いる。
【0019】
次に、従来の吸着工程において、Ｚｒが生成されたイットリウムターゲット１００が溶解された溶解液を、機能基としてヒドロキサム酸基を有するキレート樹脂（以下、ヒドロキサム酸樹脂）１０３が充填された樹脂カラム１０４に通液する。従来の吸着工程においては、溶解液がヒドロキサム酸樹脂１０３に接触して、溶解液中のジルコニウムがヒドロキサム酸樹脂１０３に吸着する。ジルコニウムがヒドロキサム酸樹脂１０３に吸着された後の溶解液は、排液口１０４ａから通過液として排出される。
【0020】
次に、従来の洗浄工程において、樹脂カラム１０４内に、洗浄用酸性溶液としての酸性溶液と純水とを順次通液する。これにより、樹脂カラム１０４内の内壁やヒドロキサム酸樹脂１０３に付着したイットリウムや酸性溶液などの不純物が洗浄されて排出口１０４ａから通過液として排出される。ここで、酸性溶液としては、例えば濃度が２ｍｏｌ／Ｌで容量が１０ｍＬの塩酸を用い、純水の容量は例えば１０ｍＬとする。
【0021】
次に、従来の回収工程において、樹脂カラム１０４内に回収酸性溶液として用いられる回収酸性溶液を通液する。これにより、ヒドロキサム酸樹脂１０３に吸着したジルコニウムが脱離して、回収酸性溶液に溶出する。ジルコニウムが溶出した回収酸性溶液は、排液口１０４ａから回収通過液として排出されて回収される。ここで、回収酸性溶液としては、例えば濃度が１ｍｏｌ／Ｌで容量が３ｍＬのシュウ酸水溶液（（ＣＯＯＨ）2）を用いる。
【0022】
上記の回収工程において、回収酸性溶液として使用するシュウ酸の水への溶解度は、２０℃において１０．２ｇ／１００ｃｍ３（１０２ｇ／Ｌ）であり、シュウ酸のモル質量は９０ｇである。回収工程で使用する１ｍｏｌ／Ｌのシュウ酸水溶液は、温度や濃度の変化によりシュウ酸が析出し、精製装置内のチューブやバルブを閉塞させるおそれがあるため、装置内でのシュウ酸水溶液の温度および濃度の厳密な管理が必要となる。回収酸性溶液として、シュウ酸以外の酸を使用することも考えられるが、ヒドロキサム酸樹脂とジルコニウムの結合は非常に強いため、塩酸等の他の酸では、図５に示すように、低濃度（０．０１ｍｏｌ／Ｌ）から高濃度（１０ｍｏｌ／Ｌ）において分配係数Ｋｄが１０３より非常に大きいため、ジルコニウムをヒドロキサム酸樹脂からほとんど溶出することはできない。
【0023】
そこで、本発明者は、一般的な金属の分離に使用されているイミノ二酢酸樹脂を使用して、イットリウムとジルコニウムとの分離が可能か検討した。非特許文献２では、イミノ二酢酸樹脂は、ｐＨ１～９の範囲でジルコニウムと錯体を形成すること、イットリウムはｐＨ２～９の範囲で錯体を形成するが、ｐＨ１では錯体は形成されにくいことが開示されている。
【0024】
したがって、イットリウムとジルコニウムをｐＨ１の溶解用酸性液に溶解し、この溶解液をイミノ二酢酸樹脂に通液することにより、ジルコニウムをイミノ二酢酸樹脂に選択的に吸着できるものと推測される。
【0025】
しかしながら、非特許文献２には、イミノ二酢酸樹脂とジルコニウムとの錯体を分解させる条件等については何ら開示されていない。そこで、本発明者は、イミノ二酢酸樹脂に吸着されたジルコニウムの脱着方法について鋭意検討した結果、回収酸性溶液として水素イオン濃度が３～７ｍｏｌ／Ｌの酸性溶液を使用することにより、効率よくジルコニウムを回収できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【0026】
次に、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態にかかるイミノ二酢酸樹脂へのジルコニウムの分配係数と塩酸濃度の関係を示す図である。図２は、本発明の実施の形態にかかるジルコニウムの精製方法を説明するための模式図である。
図１の分配係数Ｋｄの測定方法を説明する。１５ｍＬプラスチックチューブにイミノ二酢酸樹脂（ＧＬサイエンス製、ＭＥ－１）を０．１ｇ入れ、さらに８９Ｚｒを含有する所定濃度の塩酸溶液１０ｍＬを加えた。１時間以上チューブ振盪器で撹拌し、液相と樹脂相で吸着平衡に達した段階で、液相中に溶解している８９Ｚｒと樹脂相に吸着した８９Ｚｒのそれぞれの放射能を測定した。そしてその放射能の比率から分配係数Ｋｄを測定した。この実験を異なる塩酸濃度でそれぞれ実施し、まとめたものが図１である。
図１の分配係数Ｋｄの測定方法を説明する。１５ｍＬプラスチックチューブにイミノ二酢酸樹脂（ＧＬサイエンス製、ＭＥ－１）を０．１ｇ入れ、さらに８９Ｚｒを含有する所定濃度の塩酸溶液１０ｍＬを加えた。１時間以上チューブ振盪器で撹拌し、液相と樹脂相で吸着平衡に達した段階で、液相中に溶解している８９Ｚｒと樹脂相に吸着した８９Ｚｒのそれぞれの放射能を測定した。そしてその放射能の比率から分配係数Ｋｄを測定した。この実験を異なる塩酸濃度でそれぞれ実施し、まとめたものが図１である。
【0027】
本発明の実施の態様に係るジルコニウムの精製方法は、ジルコニウム、およびイットリウムを溶解用酸性溶液に溶解して溶解液を調製する溶解工程と、前記溶解液をイミノ二酢酸樹脂に接触させて、ジルコニウムイオン（Ｚｒ４＋）を前記イミノ二酢酸樹脂に選択的に吸着させる吸着工程と、前記吸着工程後、前記イミノ二酢酸樹脂に洗浄用酸性溶液を通液して洗浄する洗浄工程と、前記洗浄工程後、前記イミノ二酢酸樹脂に回収酸性溶液を通液して、前記ジルコニウムイオン（Ｚｒ４＋）を含む精製液を得る回収工程と、を含むことを特徴とする。
【0028】
まず、陽子線照射により内部に放射性ジルコニウム（８９Ｚｒ：以下、ジルコニウムまたはＺｒ）（図示せず）が生成された８９Ｙのイットリウムターゲット１を準備する。溶解工程は、溶解槽２内の溶解用酸性溶液３によってイットリウムターゲット１を溶解させ溶解液を調製する。ここで、溶解用酸性溶液３としては、例えば水素イオン濃度が０．１ｍｏｌ／Ｌ以上１．０ｍｏｌ／Ｌ以下の塩酸を用いる。また、イットリウムターゲット１を、例えば０．３３ｇ（３３０ｍｇ）使用する場合、２ｍＬ程度の溶解用酸性溶液３に溶解すればよい。また、塩酸以外に、硝酸、硫酸水溶液を用いることもできる。
【0029】
吸着工程は、溶解工程で得られた溶解液を、イミノ二酢酸樹脂４が充填されたキレート樹脂容器としての樹脂カラム５内に通液する。樹脂カラム５は、各種溶液を通液後に排液口５ａから排出可能に構成される。溶解液は、イミノ二酢酸樹脂４に接触して、ジルコニウムイオン（Ｚｒ４＋）がイミノ二酢酸樹脂４に吸着した後に、排液口５ａから通過液として排出される。図１に示すように、塩酸濃度が０．１ｍｏｌ／Ｌ以上１．０ｍｏｌ／Ｌ以下における、ジルコニウムイオン（Ｚｒ４＋）のイミノ二酢酸樹脂４に対する分配係数Ｋｄは１０３より大きく、イミノ二酢酸樹脂４にジルコニウムイオン（Ｚｒ４＋）が選択的に吸着される。イミノ二酢酸樹脂４としては、例えば、ＭＥ－１（ＧＬサイエンス）などを使用することができる。
【0030】
洗浄工程は、樹脂カラム５内に、洗浄用酸性溶液を通液する。これにより、樹脂カラム５内の内壁やイミノ二酢酸樹脂４に付着したイットリウムや溶解用酸性溶液などの不純物が洗浄されて排液口５ａから通過液として排出される。ここで、洗浄用酸性溶液としては、例えば水素イオン濃度が０．１ｍｏｌ／Ｌ以上１．０ｍｏｌ／Ｌ以下の塩酸を用いる。洗浄工程は、用いる溶解用酸性溶液、洗浄用酸性溶液の濃度等により適宜変更すればよいが、溶解液の1～１０倍量の洗浄用酸性溶液で洗浄することが好ましい。また、塩酸以外に、硝酸、硫酸水溶液を用いることもできる。
【0031】
回収工程は、樹脂カラム５内に、回収酸性溶液を通液する。これにより、イミノ二酢酸樹脂４に吸着したジルコニウムイオンが溶出して、回収酸性溶液に溶出される。ジルコニウムを含む回収酸性溶液は、排液口５ａから排出される。ここで、回収酸性溶液は、酸性水溶液、例えば、塩酸、硝酸、硫酸水溶液を使用することができる。回収酸性溶液は、例えば、濃度が３ｍｏｌ／Ｌ以上８ｍｏｌ／Ｌの塩酸水溶液を用いることが好ましい。図１に示すように、塩酸濃度が３ｍｏｌ／Ｌ以上８ｍｏｌ／Ｌ以下における、ジルコニウムイオン（Ｚｒ４＋）のイミノ二酢酸樹脂４に対する分配係数Ｋｄは１００より小さいか、または略同程度である。したがって、回収酸性溶液として水素イオン濃度が３ｍｏｌ／Ｌ以上８ｍｏｌ／Ｌの酸性溶液を使用することにより、イミノ二酢酸樹脂４からジルコニウムイオンを脱着可能となる。
【0032】
イミノ二酢酸樹脂４とジルコニウムイオンは、下記の式（１）に示すように錯体を形成する。式（１）の右辺に示すように、ジルコニウムイオンがイミノ二酢酸に吸着されると水素イオンが放出されるため、水素イオン濃度が高くなるほど平衡は左に傾く。これは、図１の水素イオン濃度の低濃度側（４ｍｏｌ／Ｌ以下）の分配係数Ｋｄの傾向と合致する。
【0033】
【化1】
【0034】
しかしながら、図１では、水素イオン濃度が４ｍｏｌ／Ｌを境にして分配係数Ｋｄが上昇する。これは、下記の式（２）に示すように、ジルコニウムの塩化物イオンが生成し、イミノ二酢酸とイオン交換作用により吸着するためと考えられる。
【0035】
【化2】
【0036】
水素イオン濃度が３ｍｏｌ／Ｌより低い場合には、イミノ二酢酸樹脂とジルコニウムイオンとの錯体を分解することができず、また水素イオン濃度が８ｍｏｌ／Ｌより大きい場合にも、ジルコニウムのアニオン付加物とイミノ二酢酸樹脂とのイオン結合体が生成し、ジルコニウムイオンの回収率が低くなることは、本発明により初めて見出されたものである。
【0037】
次に、上述した実施の形態によるジルコニウムの精製方法における溶解工程、吸着工程、洗浄工程、および回収工程について、本発明者が行った実験について説明する。
【0038】
イットリウム箔（約０．３３ｇ）に陽子線を照射し、ジルコニウム８９（８９Ｚｒ）を生成させた。これを１０ｍＬの０．５ｍｏｌ／Ｌの塩酸に溶解させた。これをイミノ二酢酸樹脂（ＭＥ－１（ＧＬサイエンス））に通液した。さらに１０ｍＬの０．５ｍｏｌ／Ｌ塩酸で洗浄した。その後、３ｍＬの４ｍｏｌ／Ｌ塩酸を通液しジルコニウム８９を溶出させた。ジルコニウムの回収率は９１％であり、９９．９４％のイットリウムを除去することができた。
【0039】
続いて、本発明の実施の形態に係るジルコニウム精製装置について、図を参照して説明する。図３は、本発明の実施の形態に係るジルコニウム精製装置を説明するためのブロック図である。
【0040】
図３に示すように、ジルコニウム精製装置１０は、溶解槽２、イミノ二酢酸樹脂４が充填された樹脂カラム５、回収通過液バイアル１１、廃液バイアル１２、リザーバタンク群１３、ならびにバルブ群１４およびバルブ群１５を有する配管系を備える。リザーバタンク群１３は、それぞれが各種溶媒や各種溶液を貯留可能な貯留槽を構成するリザーバタンク１３ａ、１３ｂ、１３ｃから構成される。
【0041】
溶解槽２は、陽子線の照射により微量の８９Ｚｒが生成されたイットリウムターゲットを溶解させるための槽である。溶解槽２には、リザーバタンク１３ａから溶解用酸性溶液が供給される。リザーバタンク１３ａには、溶解用酸性溶液として、例えば０．５ｍｏｌ／Ｌの濃度の塩酸水溶液が貯留されている。リザーバタンク１３ａから溶解槽２に溶解酸性溶液が供給されることによって、イットリウムターゲットが溶解される。これにより、溶解工程が実行されて、溶解液が生成される。リザーバタンク１３ａから溶解槽２への溶解用酸性溶液の供給は、バルブ１５ａの開閉により制御される。
【0042】
イミノ二酢酸樹脂４が充填された樹脂カラム５には、溶解槽２から排出された溶解液が供給可能に構成される。溶解槽２から樹脂カラム５への溶解液の供給は、バルブ２ａにより制御される。溶解槽２から樹脂カラム５に溶解液が供給されることにより、吸着工程が実行され、内部に充填されたイミノ二酢酸樹脂４にジルコニウムイオンが吸着する。樹脂カラム５には、リザーバタンク１３ｂ、１３ｃからそれぞれ、洗浄用酸性溶液、および回収酸性溶液が供給可能に構成される。
【0043】
リザーバタンク１３ｂには、濃度が例えば０．５ｍｏｌ／Ｌの塩酸水溶液が貯留されている。リザーバタンク１３ｂから樹脂カラム５に洗浄用酸性溶液が供給されることによって、洗浄工程が実行される。リザーバタンク１３ｂから樹脂カラム５への洗浄用酸性溶液の供給は、バルブ１５ｂの開閉により制御される。
【0044】
吸着工程、および洗浄工程において、樹脂カラム５の排液口５ａから排出される通過液は、三方弁１６ｂの切り換えに応じて、廃液バイアル１２に供給される。
【0045】
リザーバタンク１３ｃには、回収酸性溶液として濃度が例えば４ｍｏｌ／Ｌの塩酸水溶液が貯留されている。リザーバタンク１３ｃから樹脂カラム５に回収酸性溶液が供給されることによって、回収工程が実行される。リザーバタンク１３ｃから樹脂カラム５への回収酸性溶液の供給は、バルブ１５ｃの開閉により制御される。回収工程において、樹脂カラム５の排液口５ａから排出される回収通過液は、三方弁１６ｂの切り換えに応じて、回収酸性溶液バイアル１１に供給される。
【0046】
ジルコニウム精製装置１０は、不活性ガス供給源から溶解槽２およびリザーバタンク群１３に不活性ガスを供給するために、供給量制御部としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１７を備える。不活性ガスは、ＭＦＣ１７を通じて溶解槽２およびリザーバタンク１３ａ～１３ｃにそれぞれ、選択的に供給される。溶解槽２、それぞれのリザーバタンク１３ａ～１３ｃへの不活性ガスの供給はそれぞれ、バルブ２ｂ、バルブ１４ａ、１４ｂ、１４ｃの開閉により制御される。供給された不活性ガスの圧力によって各種溶液を移動できる。なお、各種溶液の移動に用いられる不活性ガスは、例えばヘリウム（Ｈｅ）や窒素（Ｎ2）などが好適に用いられるが、必ずしもこれらのガスに限定されるものではない。また、回収酸性溶液バイアル１１および廃液バイアル１２の内部は、バルブ１８を介して真空ポンプに連通している。バルブ１８の開閉によって、回収酸性溶液バイアル１１および廃液バイアル１２の内部を減圧して、各種溶液の流入を容易にすることが可能である。
【0047】
以上のように構成されたジルコニウム精製装置１０において、溶解工程、吸着工程、洗浄工程、および回収工程を実行することによって、回収酸性溶液に起因する物質が析出することなく、ジルコニウムを高純度で含む回収酸性溶液を得ることができる。また、ジルコニウム精製装置１０において、それぞれのバルブ２ａ、２ｂ、１４ａ～１４ｃ、１５ａ～１５ｃ、１８、三方弁１６ｂ、それぞれのリザーバタンク１３ａ～１３ｃ、およびＭＦＣ１７などの各構成部を制御する制御部を備えてもよい。この場合、制御部が各構成部を制御することによって、上述した銅の精製方法を実行可能となる。さらに、溶解用酸性溶液および洗浄用酸性溶液として、同一種かつ同じ濃度の酸性溶液を使用する場合、溶解用酸性溶液のリザーバタンク１３ａおよび洗浄用酸性溶液のリザーバタンク１３ｂを共通とし、一つのリザーバタンクから溶解用酸性溶液および洗浄用酸性溶液としての酸性溶液を供給してもよい。
【符号の説明】
【0048】
１ イットリウムターゲット
２ 溶解槽
２ａ、２ｂ、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１８ バルブ
３ 溶解用酸性溶液
４ イミノ二酢酸樹脂
５ 樹脂カラム
５ａ 排液口
１０ ジルコニウム精製装置
１１ 回収酸性溶液バイアル
１２ 廃液バイアル
１３ リザーバタンク群
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ リザーバタンク
１６ｂ 三方弁
１７ マスフローコントローラ（ＭＦＣ）
２ 溶解槽
２ａ、２ｂ、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１８ バルブ
３ 溶解用酸性溶液
４ イミノ二酢酸樹脂
５ 樹脂カラム
５ａ 排液口
１０ ジルコニウム精製装置
１１ 回収酸性溶液バイアル
１２ 廃液バイアル
１３ リザーバタンク群
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ リザーバタンク
１６ｂ 三方弁
１７ マスフローコントローラ（ＭＦＣ）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】