Adsorption mechanisms of platinum group ions onto polymers functionalized with glycine

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K18352
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 鈴木 智也 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 研究員 (80748624)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 白金族金属 / 吸着分離

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、ベタイン型ポリマーの硝酸水溶液中の白金族元素（Ru, Rh, Pd）に関する吸着挙動の評価及び、その応用としてクロマトグラフィー法を用いた硝酸水溶液からの白金族元素分離回収法の提案を目的としている。
平成30年度としてはPd, Rh, Ru以外の金属イオンとしてFe(III), Co(II), Ni(II), Ag(I)についても検討を行なった。その結果、これらのイオンに関しては、0.1 Mの硝酸溶液で若干の鉄の吸着が見られたが、0.1-3 Mの硝酸溶液でその他の金属イオンの吸着は起こらなかった。したがって、ベタイン型ポリマーは、Pd, Rh, Ruに高い選択性を持っていることがわかった。クロマトグラフィー試験の結果としては、アミン混合硝酸溶液からPd, Rh, Ruを全量ポリマーに吸着させ、硝酸で洗浄することで、Rh, Ruを溶離させ、チオ尿素を含む硝酸溶液でPdを分離することができた。
また、Pdの吸着メカニズム解析をPd K edge XAFS測定やab initio計算により進めた。結果として、ベタイン型ポリマーの官能基であるカルボキシレートが配位することで、Pdを吸着していることが示唆された。一方、RuやRhに関してもXAFS測定で検討を行なったが、カルボキシレートが配位しているという明確な結果は得られなかった。この違いが、ベタイン型ポリマーから硝酸で溶離する際の挙動の違いに影響している可能性がある。
本研究成果として、Ru, RhからPdを分離できることが明らかになった。また、上述のようにベタイン型ポリマーは、Fe(III), Co(II), Ni(II), Ag(I)に吸着性をほとんど示さないことから、これらの金属イオンを含む硝酸溶液からRu, Rh, またはPdを分離できる可能性が示唆された。

Research Products

• [Journal Article] Mechanism of Palladium(II) Adsorption from Nitric Acid Solutions by a Styrene-Divinylbenzene Copolymer Functionalized with N,N,N-Trimethylglycine (2019)
  • Author(s): Tomoya SUZUKI, Hirokazu NARITA, Takeshi OGATA, Hideya SUZUKI, Tatsuro MATSUMURA, Tohru KOBAYASHI, Hideaki SHIWAKU, Tsuyoshi YAITA
  • Journal Title: Solvent Extraction Research and Development, Japan Volume: 26 Pages: 11～19
  • DOI: 10.15261/serdj.26.11
  • Peer Reviewed / Open Access