　この第三相の生成を抑制するため、疎水性が高いフッ素原子に着目。リン酸基にフッ素が直接結合した従来のフッ素系抽出剤では、フッ素原子が持つ電気陰性度の影響により金属イオンの抽出能力が低下する。そこで、フッ素部位と金属イオンの認識部位の間にスペーサーを導入し、フッ素原子の影響を緩和した抽出剤を開発した。

従来のフッ素系抽出剤と開発したフッ素系抽出剤の違い［クリックで拡大］出所：日本原子力研究開発機構

　リン酸トリブチルをフッ素化したフッ素化リン酸エステルを用いてジルコニウム（Zr）を抽出したところ、第三相を生成することなく、高濃度のZrイオンを抽出できた。また、非フッ素系抽出剤より高効率で抽出できることも分かった。

フッ素系抽出剤と非フッ素系抽出剤によるZrの抽出挙動［クリックで拡大］出所：日本原子力研究開発機構

　さらに、中性子小角散乱測定の結果、フッ素化リン酸エステルが形成するナノスケールの分子集合体は、フッ素の疎水性により互いに反発し合い、第三相の生成につながる凝集が発生しないことが判明した。

フッ素系抽出剤と非フッ素系抽出剤によるナノスケール構造の違い［クリックで拡大］出所：日本原子力研究開発機構

　溶媒抽出法は、石油の精製や薬品製造、食品加工、有用金属のリサイクルなどに利用されている。しかし、多量の金属イオンを取り込んだ、粘性の高い第三相が生成され、化学プラントの安全な運転を阻害する要因となるため、生成メカニズムの解明と第三相を生成させない抽出システムが求められていた。

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