2017 Fiscal Year Research-status Report
未利用資源からのレアメタル回収を可能にする高効率イオン交換型分離媒体の創成
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16K06830
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
久保田 富生子 九州大学, 工学研究院, 助教 (60294899)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
後藤 雅宏 九州大学, 工学研究院, 教授 (10211921)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 抽出 / 抽出剤 / 分離回収 / レアメタル / 希土類 / 貴金属 / イオン交換 / リサイクル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、白金族金属（PGMs）の分離を対象に、新たな抽出剤として、抽出能力を有するイオン液体の開発を行った。ホスホニウム型イオン液体に着目し、抽出溶媒に適した物性を有するイオン液体を設計した。新規合成のイオン液体は市販の類似試薬に比べ、疎水性が高く、粘性が極めて低いなど従来品より優れた性質を示すことが明らかとなった。そこで、これをそのまま抽出溶媒として用い、Pt、Pd およびRhの塩酸溶液からの抽出を検討した。その結果、本抽出溶媒は、PtおよびPdに高い抽出能力を示し、また従来の有機溶媒系のシステムではほとんどできなかったRhの抽出を可能にした。
抽出剤を高分子支持体に固定化することにより、溶媒抽出を固液抽出さらに膜分離に発展させた。抽出剤との相互溶解性の良い高分子材料を選択し、これに抽出剤を導入して均一な薄膜に成形する。この膜を固液抽出剤として利用、さらには、原料溶液および回収溶液の間に挟み、両界面でのイオン交換反応により、目的金属を選択的に回収相に分離する膜分離システムを構築する。ここでは昨年度までに開発したスカンジウムに対する２成分系抽出システムならびに貴金属に有効な新規抽出剤（D2EHAG）を導入した高分子分離膜の調製を行った。前者の膜では、酸性有機リン系抽出剤PC－88Ａと拮抗効果試薬としてのカルボン酸系のVersatic10の膜中の最適な混合割合を見いだすことによって、単独抽出剤ではできなかったスカンジウムの定量的、選択的膜抽出および透過に初めて成功した。後者では、携帯電話の浸出液からの金の分離を検討した。この膜によって、500倍以上の濃度の一般金属を含有する原料溶液から、金のみを回収することに成功した。抽出剤を膜化することにより、液液抽出に比べ選択性も向上した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
分離の難しい金属の回収のために、昨年度は、スカンジウムおよび貴金属の中でも主に金の分離のための抽出剤および抽出システムの開発を行った。そこで、本年度は、PGMsに的を絞って新しい抽出剤の開発を行い、良好な成果が得られた。さらに、高分子にこれら抽出剤を固定化することに成功した。吸着―脱着の検討をするとともに二つの工程を一度に行う膜分離まで発展させることができた。昨年度溶媒抽出で行ったスカンジウム金の分離を膜によって選択的、定量的に行えることを示した。概ね目的金属の分離回収のための基礎とその応用のためのデータが得られたと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
スカンジウムなどの分離の難しい金属に対して、混合抽出剤あるいはそのために開発した抽出剤を用いて、さらに高性能な分離剤の開発を行う。
新規開発のイオン液体を用いて、PGMsの分離回収を検討する。有価廃棄物には多量の不純物金属が共存する。このような組成の酸溶液から、PGMsのみを回収するために、一般金属との分離を検討するとともにPGMs間の分離を可能にする。さらにイオン液体を膜に導入したPGMsのための分離膜を開発する。
本研究で開発の液液抽出ならびに分離膜（あるいはイオン交換樹脂）を用いて、PGMsおよびスカンジウムをモデルに二次資源からの分離回収を検討し，評価する。
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| Causes of Carryover |
本年度の主な支出は、主に試薬、実験器具などの物品費であり、ほぼ予定通りの支出であったが、人件費、旅費が発生しなかった。次年度は最終年度にあたり、イオン液体やプロセス構築のための物品費、分析のためのアルゴンガス、研究成果発表に関する経費の増加が見込まれる。
次年度の使途は概ね、試薬・実験器具類（1,200,000円）, アルゴンガス使用料（300,000円), 学会費用（200,000円） 分析機器使用料（150,000円）、 論文投稿料など（120,000円）である。
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