JPH0571285B2 - - Google Patents
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- JPH0571285B2 JPH0571285B2 JP58212249A JP21224983A JPH0571285B2 JP H0571285 B2 JPH0571285 B2 JP H0571285B2 JP 58212249 A JP58212249 A JP 58212249A JP 21224983 A JP21224983 A JP 21224983A JP H0571285 B2 JPH0571285 B2 JP H0571285B2
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- boric acid
- tower
- column
- resin
- adsorption zone
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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- Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)
- Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
Description
本発明は、ホウ素同位体の濃縮方法に関するも
のである。さらに詳しくは、アミノポリオール型
陰イオン交換樹脂層に、特定条件下でホウ酸吸着
帯を形成させ、かつ特定条件下に該吸着帯を移動
させることにより、ホウ酸の形ちでホウ素同位体
を濃縮する方法に関するものである。 ホウ素は天然に広く分布し、ホウ素10（10B）
とホウ素11（11B）の二つの安定同位体から成り、
天然に10Bが約20％、11Bが約80％の割合で存在
している。このうち10Bは原子核反応により生成
する中性子の吸収材として秀れた特性を有し、加
圧水型原子炉のケミカル・シムや沸騰水型軽水
炉、高速増殖炉の制御棒用材料等、中性子吸収材
料として原子力産業において必要不可欠な物質で
ある。 10Bは上記の如く、天然存在比が約20％と低
く、残りは中性子吸収能力の殆んどない11Bであ
るため、原子炉等において効率的に中性子吸収を
行なつてこれを制御するためには、10Bと11Bの
同位体混合物である天然ホウ素から10Bを濃縮し
て用いる必要がある。 ホウ素同位体の濃縮方法の一つに、イオン交換
クロマトグラフイーによる方法がある。この方法
は用いるイオン交換樹脂の種類により大別され、
強塩基性陰イオン交換樹脂による方法、弱塩
基性陰イオン交換樹脂による方法、ホウ素と強
い錯体をつくるアミノポリオール類を官能基とし
て有する陰イオン交換樹脂による方法がある。こ
のうちとの樹脂による方法は、Bull.Chem.
Soc.Japan，50巻、158頁に示されている。そし
て、イオン交換樹脂に接する外部溶液中でのホウ
酸の解離平衡において下記（）式に示すよう
に、解離種側に10Bがより多く分配し、 10B（OH）3＋11B（OH）- 4Ｋ 10B（OH）- 4＋11B（OH）3 （） Ｋ＝1.02（20℃） （）式で一般的に表わされるホウ素同位体の
分離係数（α10 11）がこの平衡定数に支配される。
この際用いるイオン交換樹脂は、単にホウ酸の吸
着媒体としての役割しか持たないため、 α10 11＝（イオン交換樹脂中の10Bのモル濃度）／（イ
オン交換樹脂中の11Bのモル濃度）／（溶液中の10Bのモ
ル濃度）／（溶液中の11Bのモル濃度）（） 分離係数が小さく、加えてこの系における分離
係数は外部溶液中のホウ酸濃度依存性が大きく、
ホウ酸濃度の増加と共に急激に小さくなるため、
この系においてホウ素同位体を分離して10Bを所
望の濃度に濃縮するためには多大の時間と漠大な
薬剤を必要とし、効率の良い分離法とは言えな
い。一方のアミノポリオール類を官能基として
有するキレート性陰イオン交換樹脂にホウ素と強
い錯体を形成して、ホウ酸を選択的に吸着するた
め、各種の溶液中からのホウ酸の吸着除去を目的
として開発されたもので、既にこの種のものとし
てダイヤイオン CRB02（三菱化成工業株式会社
製造販売、商品名）、アンバーライトIRA−743
（米国、ローム・アンド・ハース社製造、商品名）
が市販されており、このうちアンバーライトIRA
−743（アンバーライトXE−243）を用いたホウ素
同位体の分離法がフランス特許No.1520521に記載
されている。 この種の樹脂はホウ素と強い錯体をつくるのみ
ならず、10Bと11Bの同位体の分離係数も前記
との通常の陰イオン交換樹脂を用いる方法に比
べ、高い値を有しているが、一般に反応速度が遅
く、特に10Bと11Bの同位体交換反応速度遅いた
め通常の陰イオン交換樹脂を用いる方法に比べ、
下記（）式で表わされる同位体交換反応速度を
表わす尺度であるHETP（Height Equivalent of
Theoretical Plate） HETP＝（L2−L1）lag α10／11／log（R2／R1）（
） （但し、R1、R2はホウ素同位体濃縮帯の位置
L1とL2の同位体比） が大きいという欠点を有しているため、ホウ素同
位体の分離濃縮において決して効率的なものと言
えない。 本発明は、アミノポリオール類を官能基として
有するキレート性イ陰オン交換樹脂（以下アミノ
ポリオール型陰イオン交換樹脂と記す）を用いた
ホウ素同位体濃縮における上記問題点を解決し、
該樹脂の持つ高いホウ素同位体分離係数を生かし
効率的にホウ素同位体の分離を行なう方法を提供
することを目的とするものである。 すなわち、本発明は、アミノポリオール型陰イ
オン交換樹脂で作製される樹脂層に、ホウ酸を流
通させてホウ酸吸着帯を形成させ、次いで酸で展
開することによりホウ素同位体を濃縮するに当
り、流通させるホウ酸溶液の濃度を0.2〜2M／
の範囲となし、かつ、展開する際の温度を40〜
100℃の範囲にすると共に使用する酸の濃度を0.2
〜2M／の範囲にすることを特徴とするホウ素
同位体濃縮方法をその要旨とするものである。 本発明に使用する、アミノポリオール型陰イオ
ン交換樹脂は、まず、ハロメチル基を有する架橋
重合体を製造し、ついでこれを特定のアミンと反
応させることにより製造される。 ハロメチル基を有する架橋重合体は、公知の方
法により、たとえば、スチレンのようなモノビニ
ル芳香族モノマーとジビニルベンゼンのようなポ
リビニル芳香族モノマーとを、モノマーを溶解
し、かつ、生成した架橋重合体を膨潤させる溶
媒、たとえばベンゼン、トルエン、キシレン、ク
ロルベンゼン、四塩化炭素、テトラクロルエタ
ン、トリクロルエチレン等を、モノマーに対して
０〜200重量％程度加えて共重合を行ない、得ら
れるゲル状若しくは多孔性の共重合体をクロロメ
チルメチルエーテルと反応させる方法、あるいは
上記モノマーを共重合させる際にポリスチレンの
ような芳香族線状ポリマーを、モノマー全量に対
して０〜50重量％程度加えて共重合を行なつた
後、該線状ポリマーを溶媒により抽出除去して得
られるゲル状若しくは多孔性の共重合体をクロロ
メチルメチルエーテルと反応させる方法、あるい
は、上述のモノマーは溶解するが、生成した架橋
共重合体は溶解しない溶媒（沈澱溶媒）たとえば
ｎ−ペンタン、ｉ−オクタン、ｎ−ヘプタン等を
モノマー全量に対し０〜120重量％程度加えて重
合を行い、生成したゲル状若しくは多孔性の共重
合体を前述の方法によりハロメチル化する方法等
によつて製造される。 上記方法で用いられるモノビニル芳香族モノマ
ーとしては、スチレンの外にビニルトルエン、エ
チルスチレン、ビニルアニソール、ビニルナフタ
リンのような芳香族ビニル化合物が有用である。
またポリビニル芳香族モノマーとしては、ジビニ
ルベンゼンの外にジビニルエチルベンゼン、ジビ
ニルトルエン、ジビニルナフタレン、ジビニルキ
シレン、ジビニルエーテル、エチレングリコール
ジメタクリレート、エチレングリコールジアクリ
レート、ジビニルケトンポリアリルエーテル等が
有用であり、その使用量は広い範囲で変え得るが
好ましくは全モノマーに対し２〜50重量％であ
る。 共重合は過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイ
ル、アゾビスイソブチロニトリルのような重合触
媒をモノマーに対し0.1〜10重量％加え、60〜90
℃に於いて６〜20時間反応させることによつて行
われる該重合方法としては、懸濁重合法、塊重合
法等の公知の方法を採用することができる。 芳香族架橋共重合体のハロメチル化は公知の方
法、たとえば、クロルメチルメチルエーテルを用
いて塩化亜鉛のようなフリーデルクラフト触媒の
存在下で、20〜60℃に加温して行なわれる。クロ
ルメチルメチルエーテルの量は芳香族架橋共重合
体100ｇに対し広い範囲で変え得るが好ましくは
80ｇ〜500ｇの範囲を挙げることができる。 上述の方法の外、ハロメチル基を有する芳香族
架橋重合体はクロルメチルスチレンのようなハロ
メチル化された芳香族モノビニル化合物と、ジビ
ニルベンゼンのようなポリビニル化合物とを前述
の方法に従つて架橋共重合する方法によつても製
造することができる。 上記ハロメチル基を有する架橋共重合体とを反
応させる特定のアミンとしては、下記一般式
（）
のである。さらに詳しくは、アミノポリオール型
陰イオン交換樹脂層に、特定条件下でホウ酸吸着
帯を形成させ、かつ特定条件下に該吸着帯を移動
させることにより、ホウ酸の形ちでホウ素同位体
を濃縮する方法に関するものである。 ホウ素は天然に広く分布し、ホウ素10（10B）
とホウ素11（11B）の二つの安定同位体から成り、
天然に10Bが約20％、11Bが約80％の割合で存在
している。このうち10Bは原子核反応により生成
する中性子の吸収材として秀れた特性を有し、加
圧水型原子炉のケミカル・シムや沸騰水型軽水
炉、高速増殖炉の制御棒用材料等、中性子吸収材
料として原子力産業において必要不可欠な物質で
ある。 10Bは上記の如く、天然存在比が約20％と低
く、残りは中性子吸収能力の殆んどない11Bであ
るため、原子炉等において効率的に中性子吸収を
行なつてこれを制御するためには、10Bと11Bの
同位体混合物である天然ホウ素から10Bを濃縮し
て用いる必要がある。 ホウ素同位体の濃縮方法の一つに、イオン交換
クロマトグラフイーによる方法がある。この方法
は用いるイオン交換樹脂の種類により大別され、
強塩基性陰イオン交換樹脂による方法、弱塩
基性陰イオン交換樹脂による方法、ホウ素と強
い錯体をつくるアミノポリオール類を官能基とし
て有する陰イオン交換樹脂による方法がある。こ
のうちとの樹脂による方法は、Bull.Chem.
Soc.Japan，50巻、158頁に示されている。そし
て、イオン交換樹脂に接する外部溶液中でのホウ
酸の解離平衡において下記（）式に示すよう
に、解離種側に10Bがより多く分配し、 10B（OH）3＋11B（OH）- 4Ｋ 10B（OH）- 4＋11B（OH）3 （） Ｋ＝1.02（20℃） （）式で一般的に表わされるホウ素同位体の
分離係数（α10 11）がこの平衡定数に支配される。
この際用いるイオン交換樹脂は、単にホウ酸の吸
着媒体としての役割しか持たないため、 α10 11＝（イオン交換樹脂中の10Bのモル濃度）／（イ
オン交換樹脂中の11Bのモル濃度）／（溶液中の10Bのモ
ル濃度）／（溶液中の11Bのモル濃度）（） 分離係数が小さく、加えてこの系における分離
係数は外部溶液中のホウ酸濃度依存性が大きく、
ホウ酸濃度の増加と共に急激に小さくなるため、
この系においてホウ素同位体を分離して10Bを所
望の濃度に濃縮するためには多大の時間と漠大な
薬剤を必要とし、効率の良い分離法とは言えな
い。一方のアミノポリオール類を官能基として
有するキレート性陰イオン交換樹脂にホウ素と強
い錯体を形成して、ホウ酸を選択的に吸着するた
め、各種の溶液中からのホウ酸の吸着除去を目的
として開発されたもので、既にこの種のものとし
てダイヤイオン CRB02（三菱化成工業株式会社
製造販売、商品名）、アンバーライトIRA−743
（米国、ローム・アンド・ハース社製造、商品名）
が市販されており、このうちアンバーライトIRA
−743（アンバーライトXE−243）を用いたホウ素
同位体の分離法がフランス特許No.1520521に記載
されている。 この種の樹脂はホウ素と強い錯体をつくるのみ
ならず、10Bと11Bの同位体の分離係数も前記
との通常の陰イオン交換樹脂を用いる方法に比
べ、高い値を有しているが、一般に反応速度が遅
く、特に10Bと11Bの同位体交換反応速度遅いた
め通常の陰イオン交換樹脂を用いる方法に比べ、
下記（）式で表わされる同位体交換反応速度を
表わす尺度であるHETP（Height Equivalent of
Theoretical Plate） HETP＝（L2−L1）lag α10／11／log（R2／R1）（
） （但し、R1、R2はホウ素同位体濃縮帯の位置
L1とL2の同位体比） が大きいという欠点を有しているため、ホウ素同
位体の分離濃縮において決して効率的なものと言
えない。 本発明は、アミノポリオール類を官能基として
有するキレート性イ陰オン交換樹脂（以下アミノ
ポリオール型陰イオン交換樹脂と記す）を用いた
ホウ素同位体濃縮における上記問題点を解決し、
該樹脂の持つ高いホウ素同位体分離係数を生かし
効率的にホウ素同位体の分離を行なう方法を提供
することを目的とするものである。 すなわち、本発明は、アミノポリオール型陰イ
オン交換樹脂で作製される樹脂層に、ホウ酸を流
通させてホウ酸吸着帯を形成させ、次いで酸で展
開することによりホウ素同位体を濃縮するに当
り、流通させるホウ酸溶液の濃度を0.2〜2M／
の範囲となし、かつ、展開する際の温度を40〜
100℃の範囲にすると共に使用する酸の濃度を0.2
〜2M／の範囲にすることを特徴とするホウ素
同位体濃縮方法をその要旨とするものである。 本発明に使用する、アミノポリオール型陰イオ
ン交換樹脂は、まず、ハロメチル基を有する架橋
重合体を製造し、ついでこれを特定のアミンと反
応させることにより製造される。 ハロメチル基を有する架橋重合体は、公知の方
法により、たとえば、スチレンのようなモノビニ
ル芳香族モノマーとジビニルベンゼンのようなポ
リビニル芳香族モノマーとを、モノマーを溶解
し、かつ、生成した架橋重合体を膨潤させる溶
媒、たとえばベンゼン、トルエン、キシレン、ク
ロルベンゼン、四塩化炭素、テトラクロルエタ
ン、トリクロルエチレン等を、モノマーに対して
０〜200重量％程度加えて共重合を行ない、得ら
れるゲル状若しくは多孔性の共重合体をクロロメ
チルメチルエーテルと反応させる方法、あるいは
上記モノマーを共重合させる際にポリスチレンの
ような芳香族線状ポリマーを、モノマー全量に対
して０〜50重量％程度加えて共重合を行なつた
後、該線状ポリマーを溶媒により抽出除去して得
られるゲル状若しくは多孔性の共重合体をクロロ
メチルメチルエーテルと反応させる方法、あるい
は、上述のモノマーは溶解するが、生成した架橋
共重合体は溶解しない溶媒（沈澱溶媒）たとえば
ｎ−ペンタン、ｉ−オクタン、ｎ−ヘプタン等を
モノマー全量に対し０〜120重量％程度加えて重
合を行い、生成したゲル状若しくは多孔性の共重
合体を前述の方法によりハロメチル化する方法等
によつて製造される。 上記方法で用いられるモノビニル芳香族モノマ
ーとしては、スチレンの外にビニルトルエン、エ
チルスチレン、ビニルアニソール、ビニルナフタ
リンのような芳香族ビニル化合物が有用である。
またポリビニル芳香族モノマーとしては、ジビニ
ルベンゼンの外にジビニルエチルベンゼン、ジビ
ニルトルエン、ジビニルナフタレン、ジビニルキ
シレン、ジビニルエーテル、エチレングリコール
ジメタクリレート、エチレングリコールジアクリ
レート、ジビニルケトンポリアリルエーテル等が
有用であり、その使用量は広い範囲で変え得るが
好ましくは全モノマーに対し２〜50重量％であ
る。 共重合は過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイ
ル、アゾビスイソブチロニトリルのような重合触
媒をモノマーに対し0.1〜10重量％加え、60〜90
℃に於いて６〜20時間反応させることによつて行
われる該重合方法としては、懸濁重合法、塊重合
法等の公知の方法を採用することができる。 芳香族架橋共重合体のハロメチル化は公知の方
法、たとえば、クロルメチルメチルエーテルを用
いて塩化亜鉛のようなフリーデルクラフト触媒の
存在下で、20〜60℃に加温して行なわれる。クロ
ルメチルメチルエーテルの量は芳香族架橋共重合
体100ｇに対し広い範囲で変え得るが好ましくは
80ｇ〜500ｇの範囲を挙げることができる。 上述の方法の外、ハロメチル基を有する芳香族
架橋重合体はクロルメチルスチレンのようなハロ
メチル化された芳香族モノビニル化合物と、ジビ
ニルベンゼンのようなポリビニル化合物とを前述
の方法に従つて架橋共重合する方法によつても製
造することができる。 上記ハロメチル基を有する架橋共重合体とを反
応させる特定のアミンとしては、下記一般式
（）
【化】
〔但し、式中、ｎは１ないし６の整数を示し、
Ｒは水素原子、炭素数１ないし５のアルキル基ま
たは−CH2〔−CH（OH）〕−nCH2OH（式中ｍは０、
１ないし６の整数を示す）を示す〕 で表わされるものである。 上記特定のアミンとしては、具体的には、グル
カミン、ガラクタミン、マンナミン、Ｎ−メチル
−グルカミン、Ｎ−エチル−グルカミン、Ｎ−メ
チル−ガラクタミン、Ｎ−エチル−ガラクタミ
ン、Ｎ−メチル−マンナミン、Ｎ−エチル−マン
ナミン等を挙げることができる。 さらに、本発明に使用する陰イオン交換樹脂と
してフエノールに上記一般式（）のアミン類を
反応させた後、アルデヒド類と縮合して得られる
アミノポリオール型陰イオン交換樹脂を挙げるこ
とができる。 本発明に使用する上記陰イオン交換樹脂は、ア
ミノポリオール基を反応基として有するため、一
般に言われているキレート性を示すものである。 以上のようにして製造されたれ陰イオン交換樹
脂は、該樹脂の官能基アミンをアルカリ溶液で処
理して遊離アミン形とされる。 遊離アミン形とする際に使用する薬剤として
は、一般に使用するアルカリ溶液、たとえば、水
酸化カリウム、水酸化ナトリウム等のアルカリ金
属水酸化物、あるいは、水酸化アンモニウム等の
水溶液を挙げることができる。 本発明に使用する陰イオン交換樹脂は、上記の
ように遊離アミン型とものを使用するが、該遊離
アミン型とした樹脂を、以下に示すような特定の
条件下に加熱処理したものをもまた使用すること
ができる。 すなわち、この加熱処理は、水、水酸化ナトリ
ウム等のアルカリ性溶液、エチレングリコール、
プロピレングリコール、ポリエチレングリコール
等の（ポリ）アルキレングリコール類、エタノー
ルアミン、ジエタノールアミン、プロパノールア
ミン等のアルコールアミン類又はグリセリンの媒
体中でおこなわれる。これらの媒体は単独で使用
しても混合状態で使用してもよい。加熱処理方法
としては、上述により得られた遊離アミン形樹脂
を上記媒体中で60℃以上200℃以下の温度、好ま
しくは、100℃以上150℃以下の温度で処理する方
法が採用される。加熱処理に要する時間は、加熱
温度により異なり、たとえば100℃以上150℃以下
の温度範囲では、0.5ないし50時間が適当である。 加熱処理に要する時間は、加熱処理の方法によ
り異なり、たとえば、該樹脂を上記媒体中に浸漬
する所謂バツチ処理の方法では、100℃以上150℃
以下の温度で0.5時間から20時間が適当で加熱温
度が高い程時間は短かくて良い。 一方該樹脂をイオン交換塔に充填し、これに上
記媒体を流しながら加熱処理する所謂流通方法に
おいては装置の耐熱温度の問題等から60℃以上
100℃以下の温度で20時間以上100時間が適当であ
り、この場合も温度が高い程熱処理に要する時間
は短かくて良い。 本発明に使用する陰イオン交換樹脂は、上述の
ようにアミノポリオール型陰イオン交換樹脂の遊
離アミン形、あるいは、さらに該遊離アミン形の
樹脂を特定条件下に加熱処理したものであること
を説明したが、さらに該遊離アミン形の樹脂を、
特定のアルカリ溶液で処理したものをも使用する
ことができる。 すなわち、上記により得られた遊離アミン形樹
脂を、次に示すＡとＢとを含有するアルカリ溶液
で処理する樹脂である。 Ａ：アルカリ金属水酸化物または水酸化アンモニ
ウム Ｂ： アルカリ金属塩またはアンモニウム塩 アルカリ金属水酸化物としては、水酸化ナトリ
ウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等を挙げ
ることができ、アルカリ金属塩としては、塩化ナ
トリウム、塩化カリウム、硫酸ナトリウム等を挙
げることができ、アンモニア塩としては、塩化ア
ンモニウム、硫酸アンモニム等を挙げることがで
きる。 また、ＡとＢとを含有するアルカリ溶液として
は、水酸化ナトリウムと塩化ナトリウム、水酸化
カリウムと硫酸ナトリウム、水酸化ナトリウムと
硫酸ナトリウム、水酸化アンモニウムと硫酸ナト
リウム、水酸化アンモニウムと塩化アンモナウ
ム、水酸化アンモニウムと硫酸アンモニウム等の
水溶液を挙げることができるが、望ましくは水酸
化アンモニウムと塩化アンモニウムもしくは硫酸
アンモニウムとの水溶液が良い。また、ＡとＢと
の混合液の濃度としては、Ａが0.5ないし10重量
％の範囲が好ましく、この混合液中のＡとＢの混
合の比率は１対10ないし５対１の当量比の範囲で
あれば良い。 本発明のホウ素同位体濃縮は、上述の方法で得
られた陰イオン交換樹脂を充填した塔に、ホウ酸
溶液を通過させて、該樹脂にホウ酸を吸着させ、
次いで酸溶液によつて該ホウ酸吸着帯を展開させ
る所謂カラムクロマトグラフイーによつて行なわ
れる。 本発明の上記陰イオン交換樹脂を用いてホウ酸
吸着帯を形成させる際のホウ酸濃度としては0.2
〜2.0モル（Ｍ）／の範囲を挙げることができ
る。展開に使用する酸としては、塩酸、硫酸等を
挙げることができる。また該展開に使用する酸の
濃度としては0.2〜2.0M／の範囲を挙げること
ができる。 ホウ素同位体分離の操作温度は40〜100℃の範
囲を挙げることができる。これより低い温度では
十分な同位体交換反応速度が得られず、また、高
い溶液粘度のために分離操作時のイオン交換塔の
圧力損失が大きくなる。一方、上記範囲より高い
温度では樹脂の長時間使用における耐熱性の問題
を生じる。 本発明方法は、ホウ酸吸着帯の形成および該吸
着帯の移動を上記のような特定の条件下で行うこ
とにより、ホウ素同位体の高い分離係数を達成し
得る。 これらの陰イオン交換樹脂の粒径としては、ホ
ウ素同位体分離における同位体交換反応速度や酸
展開時のホウ酸と、展開に用いる酸との吸脱着速
度および該樹脂を充填したイオン交換塔の圧力損
失等を考慮して決められるが、上記ホウ酸濃度お
よび操作温度範囲においては、該樹脂の平均粒子
直径として50〜300μｍの範囲を挙げることがで
きる。 さらに上記条件下で該樹脂を充填したイオン交
換塔を用いたホウ酸吸着帯の酸による展開の速度
は、該樹脂の同位体交換反応速度やイオン交換塔
の圧力損失を考慮して決められるが、展開速度が
遅いとホウ素同位体の分離濃縮物の生産性が低下
し、速いと展開液の線速も速いため、イオン交換
塔の圧力損失が大きくなりすぎたり、酸による展
開が終了したイオン交換塔の樹脂の再生に支障を
きたすこと等から、上記ホウ酸濃度および操作温
度範囲においては、流速（LV）として0.5〜20
ｍ／hrの範囲が望ましい。 次に、本発明の陰イオン交換樹脂を充填したイ
オン交換塔を用いたホウ素同位体の分離濃縮方法
について説明すると、本発明に使用する分離濃縮
方法としては、以下に説明するように、逆ブレ
ークスルー法、置換展開法および逆ブレーク
スルー法と置換展開法を併用した方法を挙げるこ
とができる。 逆ブレークスルー法（Bull.Chem.Soc.，
JPN，53巻７号，1860頁） 第１図により逆ブレークスルー法を使用した本
発明方法の１例を説明する。第１図のC1からC6
は前述の本発明に使用する陰イオン交換樹脂を充
填したイオン交換塔である。この塔内温度は、供
給液を加温し、かつ塔にジヤケツトを設け温水等
を循環するか、断熱材を設けることにより一定に
保たれる。V11からV16は塔に液を供給するため
の溶液切替バルブであり、V21からV26は塔から
排出される液の仕分けを行なうための溶液切替バ
ルブで、M1からM6はホウ酸吸着帯監視用検出器
を示す。 先ずC1からC6の各イオン交換塔を水酸化ナト
リウム、水酸化アンモニウム等のアルカリ溶液で
再生し、次いで脱塩水で水洗後、C1からC6をシ
リーズに接続し、V26から排液しつつ、V11から
ホウ酸溶液を供給して該樹脂に平衡になる迄ホウ
酸溶液を供給する。然る後にV11から酸溶液で該
樹脂に吸着しているホウ酸を展開しながらV26か
ら排液する。酸による展開を続けホウ酸吸着帯後
端界面がC2塔へ移つた所で酸の供給をV12に切り
換え酸吸着形となつたC1塔はV11からアルカリ溶
液を供給してV21から脱塩水を供給し、V21から
排液して洗浄し、次いで、V11からホウ酸溶液を
供給し、V21から排液してC1塔内樹脂に平衡とな
る量のホウ酸を通液する。このC1塔の再生、水
洗、ホウ酸吸着の工程は、酸で展開しているホウ
酸吸着帯の後端界面がC2塔からC3塔に移るまで
に終了するように行ない、ホウ酸吸着帯後端界面
がC3塔に移つた時点で酸の供給をV13に切替え、
V26をV11に連結し、ホウ酸吸着帯の展開の排液
をV21から行なつてホウ酸吸着帯の酸による展開
を続ける。ここでC2塔は先のC1塔と同様に再生、
水洗、ホウ酸吸着を行なう。この方法を繰り返す
ことにより、ホウ酸吸着帯の後端界面に10Bが濃
縮される。10B濃縮度が所望の濃度に到達した時
点で例えば10B濃縮界面がイオン交換塔下部の排
液バルブから抜出すことにより10B濃縮物の生産
が行なわれる。 置換展開法（J.Am.Chem.Soc.，77巻，6125
頁） 上述の逆ブレークスルー法と同様の陰イオン
交換樹脂及び装置を使用し、第１図により説明す
る。すなわち、C1からC6のイオン交換塔を水酸
化ナトリウム等のアルカリ溶液で再生後脱塩水で
水洗し、C1塔からC3塔までシリーズに連結して
V11からホウ酸溶液を供給し、V23から排液して
完全に平衡状態となるまでホウ酸溶液を通液す
る。次いでC1塔からC5まで連結してV11から酸溶
液を供給してホウ酸吸着帯の置換展開を行なう。
ホウ酸吸着帯の後端界面からC2塔に移つた時点
で酸の供給をV11からV12に切り替え同時にc6塔
を連結して排液をV25からV26へ切り替えて置換
展開を続行する。一方酸による展開が終了した
C1塔はC11からアルカリ溶液を供給しV21から排
液して再生し、同様に次いで水洗し、次の展開に
備える。このC1塔の再生、水洗の操作はホウ酸
吸着帯の後端界面がC3塔に移る迄に終了するよ
うに行なう。ホウ酸吸着帯の後端界面がC3塔に
移つた時点で酸の供給をV12からV13に切り替え
C6塔の次にC1塔を連結して排液をV21から行なつ
て置換展開を続行する。この間にC2塔は再生、
水洗を行なう。この方法を繰り返すことによりホ
ウ酸吸着帯の前端界面に11Bが後端界面に10Bが
濃縮され、各々が所望の濃縮度に到達した時に、
例えば各々の界面がイオン交換塔下部の排液バル
ブを通過する際に抜出し、その抜出量に見合うモ
ル数のホウ酸をイオン交換塔上部のホウ酸給液バ
ルブからホウ酸吸着帯中の原料ホウ酸と同位体組
成比的に同一の所がそのバルブを通過する際にホ
ウ酸給液を供給する方法により10Bおよび11B濃
縮物の生産と原料ホウ酸の供給が行なわれる。 逆ブレークスルー法と置換展開法を併用した
方法 この方法の１例について同じく第１図を用いて
説明する。例えばC1からC6のイオン交換塔を水
酸化ナトリウム等のアルカリ溶液で再生し、次い
で脱塩水で洗浄後、C1塔からC4塔までシリーズ
に連結して、V11からホウ酸溶液を供給してV24
から排液して完全に平衡状態となるまでホウ酸溶
液を通液する。次にの逆ブレークスルー法と同
様にV11から酸溶液で該樹脂に吸着しているホウ
酸を展開しながら、V24から排液する。この時C5
塔にはV15からホウ酸溶液を供給してV25から排
液してC5塔に完全に平衡になるまでホウ酸溶液
を通液する。V11から酸を供給して展開を続け、
ホウ酸吸着帯後端界面がC2塔へ移つた所で酸の
供給をV11からV12へ切り替え、同時にC4塔の後
にC5塔を接続してV2から排液することで展開を
行なう。ここでホウ酸吸着帯後端界面がC2塔を
進行する間に、C6塔にV16からホウ酸溶液を供給
しV26から排液してC6塔へのホウ酸吸着を行な
い、展開が終了して酸吸着形となつたC1塔はV11
からアルカリ溶液を供液を供給してV21から排液
して再生し、次いで脱塩水で洗浄する。次いで酸
によるホウ酸吸着帯展開の後端界面がＣ塔に移つ
た所で酸の供給をV13に切り替え、C5塔の後にC6
塔を接続しV26から排液して展開を続け、この時
C1塔はホウ酸の吸着そしてC2塔は再生、水洗を
行なう。このような操作を繰り返すことでホウ酸
吸着帯の後端界面に10Bが濃縮されてくる。10B
が目的濃度ないしはその近傍まで濃縮された時点
でホウ酸吸着帯を酸により、シリーズに展開して
いるイオン交換塔の前のイオン交換塔へのホウ酸
吸着を停止し、イオン交換塔を４塔シリースから
５塔シリーズに切り替えての置換展開を行な
う。ホウ酸吸着帯の置換展開と展開済の塔の再
生、水洗を繰り返し、ホウ酸吸着帯の後端には更
に10B濃縮が進行し、前端界面に置換展開に切り
替えてから後端界面に蓄積した10Bの濃縮量に見
合う11Bが濃縮してくる。この後適当な間隔で例
えばホウ酸吸着帯の前端および後端界面が各々塔
下部の排液バルブを通過する際に11B濃縮物およ
び10B濃縮物を抜出しその抜出モル数に見合うモ
ル数の原料ホウ酸をイオン交換上部のホウ酸溶液
給液バルブからホウ酸吸着帯中の原料ホウ酸と同
位体組成比的に同一の所が、そのバルブを通過す
る際にホウ酸溶液を供給する方法により、10Bお
よび11B濃縮物の生産と原料ホウ酸の供給を行な
う。この方法は10B濃縮物特に高濃縮物の生産に
適した方法である。 次に本発明を実施例により説明するが、本発明
は以下の実施例により限定されるものでない。 実施例 １ スチレン90部、555ジビニルベンゼン11部に、
多孔質化剤としてｉ−オクタン90部を添加して重
合した架橋共重合物をクロロメチルメチルエーテ
ルでクロロメチル化を行ない、これにＮ−メチル
−Ｄ−グルカミンを官能基として導入した陰イオ
ン交換樹脂（酸吸着容量29meq／ｇ−樹脂、水分
65.6％）の平均粒径100μｍ均一係数1.3のものを
遊離アミン形としてこれを円径10mm、長さ1000mm
のジヤケツト付ガラスカラム６塔に各々75mlを充
填して、カラケジヤケツトに60℃の恒温水を通し
て、逆ブレークスルー法によりホウ素同位体の分
離を行なつた。すなわちまず第１塔目から60℃に
余熱した0.6Mホウ酸水溶液の20を流速LV1
ｍ／hrで通し、第６塔目から排液して６塔の樹脂
にホウ酸を吸着した。次いで第１塔目から60℃に
予熱した0.6N塩酸水溶液を流速LV1.7ｍ／hrで通
して樹脂に吸着しているホウ酸の展開を行ない。
第６塔目から流出するホウ酸水溶液を５mlずつ分
取し、ホウ酸濃度を測定した所0.54M／であつ
た。この時0.6N塩酸水溶液による展開開始から、
６塔目から破過して展開が終了するまでに要した
時間は64時間で、ホウ酸吸着帯後端界面の移動速
度は90cm／hrであつた。 次に分取したホウ酸水溶液のホウ素同位体比を
測定した所、ホウ酸吸着帯の最後端の10B濃度は
24.5％であり、約55cmの長さにわたつて10Bがホ
ウ酸吸着帯後端界面に濃縮されていた。 これから計算される分離係数は1.015であり、
HETPは22mmであつた。 実施例 ２ ダイヤイオンCRBO2（官能基：Ｎ−メチル−Ｄ
−グルカミン形）の平均粒径が100μｍであり、
均一係数1.3である陰イオン交換樹脂1000mlを遊
離アミン形とし、これを内径10mm、長さ1000mmの
ジヤケツト付ガスラカラム６塔に各々75mlを充填
し、これをシリーズに接続して、ジヤケツトに80
℃の恒温水を通してカラム内を80℃に保ち、逆ブ
レークスルー法によりホウ素同位体分離を行なつ
た。（第１図）。すなわち、まず、第１塔目から80
℃に予熱した0.6M／ホウ酸水溶液20を流速
（LV）1m／hrで通液し、第６塔目から排液して
６塔の樹脂にホウ酸を吸着した。次いで第１塔目
から80℃に予熱した0.465M／の硫酸水溶液を
流速（LV）３ｍ／hrで通液して樹脂に吸着して
いるホウ酸の展開を行なつて、第６塔目から流出
するホウ酸水溶液を５mlずつフランクシヨン・コ
レクターで分取し、ホウ酸濃度を分析した所
0.6M／であつた。硫酸水溶液による展開開始
から、第６塔目が破過（break through）して展
開が終了するまでに要した時間は5.0時間でホウ
酸吸着帯後端界面の移動速度は133cm／hrであつ
た。 次に分取したホウ酸水溶液のホウ素同位体比を
バリアンマツトCH−５型固体質量分析計で測定
した所、ホウ酸吸着帯最後端の10B濃度は、最初
に吸着させた天然組成の原料ホウ酸中の10B濃度
19.85％に対し、24.0％であり、約35cmの長さに
わたつて10Bがホウ酸吸着帯後端界面に濃縮され
ていた。これから計算される分離係数（α10 11）は
1.015であつた。 比較例 実施例１と同一の装置及び同一の陰イオン交換
樹脂を用いてジヤケツトに80℃の恒温水を通し、
カラム内を80℃に保ち、逆ブレークスルー法によ
りホウ素同位体の分離を行なつた。すなわち第１
塔から80℃に調整した0.6Mホウ酸水溶液２流
速LV1.0m／hrで通して第６塔から排液してホウ
酸の吸着を行なつた。次いで第１塔目から80℃に
調整した1.2M／の硫酸水溶液を流速LV3m／
hrで通液して樹脂に吸着しているホウ酸の展開を
行なつて第６塔目から流出するホウ酸水溶液を５
mlずつフランクシヨンコレクターで分取してホウ
酸濃度を分析した所2.1M／であつた。硫酸水
溶液による６塔の展開に要した時間は3.2時間で
ホウ酸吸着帯後端界面の移動速度は175cm／hrで
あつた。 ホウ酸吸着帯を６塔逆ブレークスルー法により
展開した時の最後端の10B濃度は、最初に吸着さ
せた天然組成の原料ホウ酸中の10B濃度19.85％
と実質的に同一であり、10Bの濃縮は殆ど行われ
ていなかつた。
Ｒは水素原子、炭素数１ないし５のアルキル基ま
たは−CH2〔−CH（OH）〕−nCH2OH（式中ｍは０、
１ないし６の整数を示す）を示す〕 で表わされるものである。 上記特定のアミンとしては、具体的には、グル
カミン、ガラクタミン、マンナミン、Ｎ−メチル
−グルカミン、Ｎ−エチル−グルカミン、Ｎ−メ
チル−ガラクタミン、Ｎ−エチル−ガラクタミ
ン、Ｎ−メチル−マンナミン、Ｎ−エチル−マン
ナミン等を挙げることができる。 さらに、本発明に使用する陰イオン交換樹脂と
してフエノールに上記一般式（）のアミン類を
反応させた後、アルデヒド類と縮合して得られる
アミノポリオール型陰イオン交換樹脂を挙げるこ
とができる。 本発明に使用する上記陰イオン交換樹脂は、ア
ミノポリオール基を反応基として有するため、一
般に言われているキレート性を示すものである。 以上のようにして製造されたれ陰イオン交換樹
脂は、該樹脂の官能基アミンをアルカリ溶液で処
理して遊離アミン形とされる。 遊離アミン形とする際に使用する薬剤として
は、一般に使用するアルカリ溶液、たとえば、水
酸化カリウム、水酸化ナトリウム等のアルカリ金
属水酸化物、あるいは、水酸化アンモニウム等の
水溶液を挙げることができる。 本発明に使用する陰イオン交換樹脂は、上記の
ように遊離アミン型とものを使用するが、該遊離
アミン型とした樹脂を、以下に示すような特定の
条件下に加熱処理したものをもまた使用すること
ができる。 すなわち、この加熱処理は、水、水酸化ナトリ
ウム等のアルカリ性溶液、エチレングリコール、
プロピレングリコール、ポリエチレングリコール
等の（ポリ）アルキレングリコール類、エタノー
ルアミン、ジエタノールアミン、プロパノールア
ミン等のアルコールアミン類又はグリセリンの媒
体中でおこなわれる。これらの媒体は単独で使用
しても混合状態で使用してもよい。加熱処理方法
としては、上述により得られた遊離アミン形樹脂
を上記媒体中で60℃以上200℃以下の温度、好ま
しくは、100℃以上150℃以下の温度で処理する方
法が採用される。加熱処理に要する時間は、加熱
温度により異なり、たとえば100℃以上150℃以下
の温度範囲では、0.5ないし50時間が適当である。 加熱処理に要する時間は、加熱処理の方法によ
り異なり、たとえば、該樹脂を上記媒体中に浸漬
する所謂バツチ処理の方法では、100℃以上150℃
以下の温度で0.5時間から20時間が適当で加熱温
度が高い程時間は短かくて良い。 一方該樹脂をイオン交換塔に充填し、これに上
記媒体を流しながら加熱処理する所謂流通方法に
おいては装置の耐熱温度の問題等から60℃以上
100℃以下の温度で20時間以上100時間が適当であ
り、この場合も温度が高い程熱処理に要する時間
は短かくて良い。 本発明に使用する陰イオン交換樹脂は、上述の
ようにアミノポリオール型陰イオン交換樹脂の遊
離アミン形、あるいは、さらに該遊離アミン形の
樹脂を特定条件下に加熱処理したものであること
を説明したが、さらに該遊離アミン形の樹脂を、
特定のアルカリ溶液で処理したものをも使用する
ことができる。 すなわち、上記により得られた遊離アミン形樹
脂を、次に示すＡとＢとを含有するアルカリ溶液
で処理する樹脂である。 Ａ：アルカリ金属水酸化物または水酸化アンモニ
ウム Ｂ： アルカリ金属塩またはアンモニウム塩 アルカリ金属水酸化物としては、水酸化ナトリ
ウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等を挙げ
ることができ、アルカリ金属塩としては、塩化ナ
トリウム、塩化カリウム、硫酸ナトリウム等を挙
げることができ、アンモニア塩としては、塩化ア
ンモニウム、硫酸アンモニム等を挙げることがで
きる。 また、ＡとＢとを含有するアルカリ溶液として
は、水酸化ナトリウムと塩化ナトリウム、水酸化
カリウムと硫酸ナトリウム、水酸化ナトリウムと
硫酸ナトリウム、水酸化アンモニウムと硫酸ナト
リウム、水酸化アンモニウムと塩化アンモナウ
ム、水酸化アンモニウムと硫酸アンモニウム等の
水溶液を挙げることができるが、望ましくは水酸
化アンモニウムと塩化アンモニウムもしくは硫酸
アンモニウムとの水溶液が良い。また、ＡとＢと
の混合液の濃度としては、Ａが0.5ないし10重量
％の範囲が好ましく、この混合液中のＡとＢの混
合の比率は１対10ないし５対１の当量比の範囲で
あれば良い。 本発明のホウ素同位体濃縮は、上述の方法で得
られた陰イオン交換樹脂を充填した塔に、ホウ酸
溶液を通過させて、該樹脂にホウ酸を吸着させ、
次いで酸溶液によつて該ホウ酸吸着帯を展開させ
る所謂カラムクロマトグラフイーによつて行なわ
れる。 本発明の上記陰イオン交換樹脂を用いてホウ酸
吸着帯を形成させる際のホウ酸濃度としては0.2
〜2.0モル（Ｍ）／の範囲を挙げることができ
る。展開に使用する酸としては、塩酸、硫酸等を
挙げることができる。また該展開に使用する酸の
濃度としては0.2〜2.0M／の範囲を挙げること
ができる。 ホウ素同位体分離の操作温度は40〜100℃の範
囲を挙げることができる。これより低い温度では
十分な同位体交換反応速度が得られず、また、高
い溶液粘度のために分離操作時のイオン交換塔の
圧力損失が大きくなる。一方、上記範囲より高い
温度では樹脂の長時間使用における耐熱性の問題
を生じる。 本発明方法は、ホウ酸吸着帯の形成および該吸
着帯の移動を上記のような特定の条件下で行うこ
とにより、ホウ素同位体の高い分離係数を達成し
得る。 これらの陰イオン交換樹脂の粒径としては、ホ
ウ素同位体分離における同位体交換反応速度や酸
展開時のホウ酸と、展開に用いる酸との吸脱着速
度および該樹脂を充填したイオン交換塔の圧力損
失等を考慮して決められるが、上記ホウ酸濃度お
よび操作温度範囲においては、該樹脂の平均粒子
直径として50〜300μｍの範囲を挙げることがで
きる。 さらに上記条件下で該樹脂を充填したイオン交
換塔を用いたホウ酸吸着帯の酸による展開の速度
は、該樹脂の同位体交換反応速度やイオン交換塔
の圧力損失を考慮して決められるが、展開速度が
遅いとホウ素同位体の分離濃縮物の生産性が低下
し、速いと展開液の線速も速いため、イオン交換
塔の圧力損失が大きくなりすぎたり、酸による展
開が終了したイオン交換塔の樹脂の再生に支障を
きたすこと等から、上記ホウ酸濃度および操作温
度範囲においては、流速（LV）として0.5〜20
ｍ／hrの範囲が望ましい。 次に、本発明の陰イオン交換樹脂を充填したイ
オン交換塔を用いたホウ素同位体の分離濃縮方法
について説明すると、本発明に使用する分離濃縮
方法としては、以下に説明するように、逆ブレ
ークスルー法、置換展開法および逆ブレーク
スルー法と置換展開法を併用した方法を挙げるこ
とができる。 逆ブレークスルー法（Bull.Chem.Soc.，
JPN，53巻７号，1860頁） 第１図により逆ブレークスルー法を使用した本
発明方法の１例を説明する。第１図のC1からC6
は前述の本発明に使用する陰イオン交換樹脂を充
填したイオン交換塔である。この塔内温度は、供
給液を加温し、かつ塔にジヤケツトを設け温水等
を循環するか、断熱材を設けることにより一定に
保たれる。V11からV16は塔に液を供給するため
の溶液切替バルブであり、V21からV26は塔から
排出される液の仕分けを行なうための溶液切替バ
ルブで、M1からM6はホウ酸吸着帯監視用検出器
を示す。 先ずC1からC6の各イオン交換塔を水酸化ナト
リウム、水酸化アンモニウム等のアルカリ溶液で
再生し、次いで脱塩水で水洗後、C1からC6をシ
リーズに接続し、V26から排液しつつ、V11から
ホウ酸溶液を供給して該樹脂に平衡になる迄ホウ
酸溶液を供給する。然る後にV11から酸溶液で該
樹脂に吸着しているホウ酸を展開しながらV26か
ら排液する。酸による展開を続けホウ酸吸着帯後
端界面がC2塔へ移つた所で酸の供給をV12に切り
換え酸吸着形となつたC1塔はV11からアルカリ溶
液を供給してV21から脱塩水を供給し、V21から
排液して洗浄し、次いで、V11からホウ酸溶液を
供給し、V21から排液してC1塔内樹脂に平衡とな
る量のホウ酸を通液する。このC1塔の再生、水
洗、ホウ酸吸着の工程は、酸で展開しているホウ
酸吸着帯の後端界面がC2塔からC3塔に移るまで
に終了するように行ない、ホウ酸吸着帯後端界面
がC3塔に移つた時点で酸の供給をV13に切替え、
V26をV11に連結し、ホウ酸吸着帯の展開の排液
をV21から行なつてホウ酸吸着帯の酸による展開
を続ける。ここでC2塔は先のC1塔と同様に再生、
水洗、ホウ酸吸着を行なう。この方法を繰り返す
ことにより、ホウ酸吸着帯の後端界面に10Bが濃
縮される。10B濃縮度が所望の濃度に到達した時
点で例えば10B濃縮界面がイオン交換塔下部の排
液バルブから抜出すことにより10B濃縮物の生産
が行なわれる。 置換展開法（J.Am.Chem.Soc.，77巻，6125
頁） 上述の逆ブレークスルー法と同様の陰イオン
交換樹脂及び装置を使用し、第１図により説明す
る。すなわち、C1からC6のイオン交換塔を水酸
化ナトリウム等のアルカリ溶液で再生後脱塩水で
水洗し、C1塔からC3塔までシリーズに連結して
V11からホウ酸溶液を供給し、V23から排液して
完全に平衡状態となるまでホウ酸溶液を通液す
る。次いでC1塔からC5まで連結してV11から酸溶
液を供給してホウ酸吸着帯の置換展開を行なう。
ホウ酸吸着帯の後端界面からC2塔に移つた時点
で酸の供給をV11からV12に切り替え同時にc6塔
を連結して排液をV25からV26へ切り替えて置換
展開を続行する。一方酸による展開が終了した
C1塔はC11からアルカリ溶液を供給しV21から排
液して再生し、同様に次いで水洗し、次の展開に
備える。このC1塔の再生、水洗の操作はホウ酸
吸着帯の後端界面がC3塔に移る迄に終了するよ
うに行なう。ホウ酸吸着帯の後端界面がC3塔に
移つた時点で酸の供給をV12からV13に切り替え
C6塔の次にC1塔を連結して排液をV21から行なつ
て置換展開を続行する。この間にC2塔は再生、
水洗を行なう。この方法を繰り返すことによりホ
ウ酸吸着帯の前端界面に11Bが後端界面に10Bが
濃縮され、各々が所望の濃縮度に到達した時に、
例えば各々の界面がイオン交換塔下部の排液バル
ブを通過する際に抜出し、その抜出量に見合うモ
ル数のホウ酸をイオン交換塔上部のホウ酸給液バ
ルブからホウ酸吸着帯中の原料ホウ酸と同位体組
成比的に同一の所がそのバルブを通過する際にホ
ウ酸給液を供給する方法により10Bおよび11B濃
縮物の生産と原料ホウ酸の供給が行なわれる。 逆ブレークスルー法と置換展開法を併用した
方法 この方法の１例について同じく第１図を用いて
説明する。例えばC1からC6のイオン交換塔を水
酸化ナトリウム等のアルカリ溶液で再生し、次い
で脱塩水で洗浄後、C1塔からC4塔までシリーズ
に連結して、V11からホウ酸溶液を供給してV24
から排液して完全に平衡状態となるまでホウ酸溶
液を通液する。次にの逆ブレークスルー法と同
様にV11から酸溶液で該樹脂に吸着しているホウ
酸を展開しながら、V24から排液する。この時C5
塔にはV15からホウ酸溶液を供給してV25から排
液してC5塔に完全に平衡になるまでホウ酸溶液
を通液する。V11から酸を供給して展開を続け、
ホウ酸吸着帯後端界面がC2塔へ移つた所で酸の
供給をV11からV12へ切り替え、同時にC4塔の後
にC5塔を接続してV2から排液することで展開を
行なう。ここでホウ酸吸着帯後端界面がC2塔を
進行する間に、C6塔にV16からホウ酸溶液を供給
しV26から排液してC6塔へのホウ酸吸着を行な
い、展開が終了して酸吸着形となつたC1塔はV11
からアルカリ溶液を供液を供給してV21から排液
して再生し、次いで脱塩水で洗浄する。次いで酸
によるホウ酸吸着帯展開の後端界面がＣ塔に移つ
た所で酸の供給をV13に切り替え、C5塔の後にC6
塔を接続しV26から排液して展開を続け、この時
C1塔はホウ酸の吸着そしてC2塔は再生、水洗を
行なう。このような操作を繰り返すことでホウ酸
吸着帯の後端界面に10Bが濃縮されてくる。10B
が目的濃度ないしはその近傍まで濃縮された時点
でホウ酸吸着帯を酸により、シリーズに展開して
いるイオン交換塔の前のイオン交換塔へのホウ酸
吸着を停止し、イオン交換塔を４塔シリースから
５塔シリーズに切り替えての置換展開を行な
う。ホウ酸吸着帯の置換展開と展開済の塔の再
生、水洗を繰り返し、ホウ酸吸着帯の後端には更
に10B濃縮が進行し、前端界面に置換展開に切り
替えてから後端界面に蓄積した10Bの濃縮量に見
合う11Bが濃縮してくる。この後適当な間隔で例
えばホウ酸吸着帯の前端および後端界面が各々塔
下部の排液バルブを通過する際に11B濃縮物およ
び10B濃縮物を抜出しその抜出モル数に見合うモ
ル数の原料ホウ酸をイオン交換上部のホウ酸溶液
給液バルブからホウ酸吸着帯中の原料ホウ酸と同
位体組成比的に同一の所が、そのバルブを通過す
る際にホウ酸溶液を供給する方法により、10Bお
よび11B濃縮物の生産と原料ホウ酸の供給を行な
う。この方法は10B濃縮物特に高濃縮物の生産に
適した方法である。 次に本発明を実施例により説明するが、本発明
は以下の実施例により限定されるものでない。 実施例 １ スチレン90部、555ジビニルベンゼン11部に、
多孔質化剤としてｉ−オクタン90部を添加して重
合した架橋共重合物をクロロメチルメチルエーテ
ルでクロロメチル化を行ない、これにＮ−メチル
−Ｄ−グルカミンを官能基として導入した陰イオ
ン交換樹脂（酸吸着容量29meq／ｇ−樹脂、水分
65.6％）の平均粒径100μｍ均一係数1.3のものを
遊離アミン形としてこれを円径10mm、長さ1000mm
のジヤケツト付ガラスカラム６塔に各々75mlを充
填して、カラケジヤケツトに60℃の恒温水を通し
て、逆ブレークスルー法によりホウ素同位体の分
離を行なつた。すなわちまず第１塔目から60℃に
余熱した0.6Mホウ酸水溶液の20を流速LV1
ｍ／hrで通し、第６塔目から排液して６塔の樹脂
にホウ酸を吸着した。次いで第１塔目から60℃に
予熱した0.6N塩酸水溶液を流速LV1.7ｍ／hrで通
して樹脂に吸着しているホウ酸の展開を行ない。
第６塔目から流出するホウ酸水溶液を５mlずつ分
取し、ホウ酸濃度を測定した所0.54M／であつ
た。この時0.6N塩酸水溶液による展開開始から、
６塔目から破過して展開が終了するまでに要した
時間は64時間で、ホウ酸吸着帯後端界面の移動速
度は90cm／hrであつた。 次に分取したホウ酸水溶液のホウ素同位体比を
測定した所、ホウ酸吸着帯の最後端の10B濃度は
24.5％であり、約55cmの長さにわたつて10Bがホ
ウ酸吸着帯後端界面に濃縮されていた。 これから計算される分離係数は1.015であり、
HETPは22mmであつた。 実施例 ２ ダイヤイオンCRBO2（官能基：Ｎ−メチル−Ｄ
−グルカミン形）の平均粒径が100μｍであり、
均一係数1.3である陰イオン交換樹脂1000mlを遊
離アミン形とし、これを内径10mm、長さ1000mmの
ジヤケツト付ガスラカラム６塔に各々75mlを充填
し、これをシリーズに接続して、ジヤケツトに80
℃の恒温水を通してカラム内を80℃に保ち、逆ブ
レークスルー法によりホウ素同位体分離を行なつ
た。（第１図）。すなわち、まず、第１塔目から80
℃に予熱した0.6M／ホウ酸水溶液20を流速
（LV）1m／hrで通液し、第６塔目から排液して
６塔の樹脂にホウ酸を吸着した。次いで第１塔目
から80℃に予熱した0.465M／の硫酸水溶液を
流速（LV）３ｍ／hrで通液して樹脂に吸着して
いるホウ酸の展開を行なつて、第６塔目から流出
するホウ酸水溶液を５mlずつフランクシヨン・コ
レクターで分取し、ホウ酸濃度を分析した所
0.6M／であつた。硫酸水溶液による展開開始
から、第６塔目が破過（break through）して展
開が終了するまでに要した時間は5.0時間でホウ
酸吸着帯後端界面の移動速度は133cm／hrであつ
た。 次に分取したホウ酸水溶液のホウ素同位体比を
バリアンマツトCH−５型固体質量分析計で測定
した所、ホウ酸吸着帯最後端の10B濃度は、最初
に吸着させた天然組成の原料ホウ酸中の10B濃度
19.85％に対し、24.0％であり、約35cmの長さに
わたつて10Bがホウ酸吸着帯後端界面に濃縮され
ていた。これから計算される分離係数（α10 11）は
1.015であつた。 比較例 実施例１と同一の装置及び同一の陰イオン交換
樹脂を用いてジヤケツトに80℃の恒温水を通し、
カラム内を80℃に保ち、逆ブレークスルー法によ
りホウ素同位体の分離を行なつた。すなわち第１
塔から80℃に調整した0.6Mホウ酸水溶液２流
速LV1.0m／hrで通して第６塔から排液してホウ
酸の吸着を行なつた。次いで第１塔目から80℃に
調整した1.2M／の硫酸水溶液を流速LV3m／
hrで通液して樹脂に吸着しているホウ酸の展開を
行なつて第６塔目から流出するホウ酸水溶液を５
mlずつフランクシヨンコレクターで分取してホウ
酸濃度を分析した所2.1M／であつた。硫酸水
溶液による６塔の展開に要した時間は3.2時間で
ホウ酸吸着帯後端界面の移動速度は175cm／hrで
あつた。 ホウ酸吸着帯を６塔逆ブレークスルー法により
展開した時の最後端の10B濃度は、最初に吸着さ
せた天然組成の原料ホウ酸中の10B濃度19.85％
と実質的に同一であり、10Bの濃縮は殆ど行われ
ていなかつた。
第１図は本発明を実施例するためのイオン交換
樹脂塔、その配管及びバルブを示す概念図であ
る。 C1〜C6……陰イオン交換塔、V11〜V16……バ
ルブ、V21〜V26……バルブ、M1〜M6……検出
器。
樹脂塔、その配管及びバルブを示す概念図であ
る。 C1〜C6……陰イオン交換塔、V11〜V16……バ
ルブ、V21〜V26……バルブ、M1〜M6……検出
器。
Claims (1)
- １ アミノポリオール型陰イオン交換樹脂で作製
される樹脂層に、ホウ酸を流通させてホウ酸吸着
帯を形成させ、次いで酸で展開することによりホ
ウ素同位体を濃縮するに当り、流通させるホウ酸
溶液の濃度を0.2〜2M／の範囲となし、かつ展
開する際の温度を40〜100℃の範囲にすると共に
使用する酸の濃度を0.2〜2M／の範囲にするこ
とを特徴とするホウ素同位体濃縮方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58212249A JPS60102925A (ja) | 1983-11-11 | 1983-11-11 | ホウ素同位体濃縮方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58212249A JPS60102925A (ja) | 1983-11-11 | 1983-11-11 | ホウ素同位体濃縮方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60102925A JPS60102925A (ja) | 1985-06-07 |
| JPH0571285B2 true JPH0571285B2 (ja) | 1993-10-06 |
Family
ID=16619439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58212249A Granted JPS60102925A (ja) | 1983-11-11 | 1983-11-11 | ホウ素同位体濃縮方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60102925A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7976708B2 (en) | 2008-05-12 | 2011-07-12 | Secretary, Department of Atormic Energy | Innovative cut-and-feed operation for enhancing the performance of ion-exchange chromatographic separation |
| CN104226112A (zh) * | 2014-09-26 | 2014-12-24 | 中国科学院青海盐湖研究所 | 硼同位素分离方法 |
-
1983
- 1983-11-11 JP JP58212249A patent/JPS60102925A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60102925A (ja) | 1985-06-07 |
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