2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of innovative flexible pincer type multi-collector for precious metals recycling and mineral processing
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19H04309
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| Research Institution | Akita University |
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Principal Investigator |
柴山 敦 秋田大学, 国際資源学研究科, 教授 (30323132)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山田 学 秋田大学, 理工学研究科, 講師 (90588477)
芳賀 一寿 秋田大学, 国際資源学研究科, 准教授 (10588461)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | マルチコレクター / 溶媒抽出 / 抽出剤 / 捕収剤 / 貴金属 / リサイクル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ベンゼン環に2個のチオール基を持つオルト-, メタ-, パラ-Benzenedithiolの3種類を出発原料とし、チオエーテル部位を有する3種類の可変式カニばさみ型マルチコレクターの開発に成功した。これらを溶媒抽出用「抽出剤」として利用するために、本年度はパラジウム（Pd(II)）を対象に溶媒抽出試験を行った。希釈剤にクロロホルムを選定し、Pd(II) 0.1 mMを含む0.01 M 塩酸溶液に対して行った抽出試験では、メタ型抽出剤は濃度20 mM、振とう時間30分でPd を99%以上抽出できることを明らかにした。また、オルト型抽出剤は濃度40 mMかつ15 hで、パラ型抽出剤では80 mMかつ21 h以内でPdの抽出率がほぼ100%に達することがわかった。さらに、オルト型とパラ型に関しては、6 Mまでの塩酸溶液であればPdの抽出率は安定して90%以上になることを確認した。
一方、鉱物処理で用いる浮選用「捕収剤」については以下の2種類の薬剤を合成した。一つは、ベンゼン環のオルト位にアミノ基とチオール基をもった2-Aminobenzenethiolを出発原料とする捕収剤「2-(オクチルチオ)アニリン」である。もう一つは、ベンゼン環のオルト位に2個のヨード基を有するo-diiodobenzeneを出発原料とした捕収剤「1,2-ビス(オクチルチオ)ベンゼン」である。両者の銅鉱物に対する捕収効果を調べたところ、pH9の浮選条件において、銅の回収率がいずれも50～60%に達するなど、基礎的な浮選試験としては十分な分離性を得ることができた。昨年合成した捕収剤「1,3-ビス(オクチルチオ)ベンゼン」等との比較を行ったが、一連の研究で合成した捕収剤は、既存捕収剤であるザンセート(Potassium Amyl Xanthate)にはやや劣るものの、銅鉱物に有用な捕収効果があることを確認した。
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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
本年度は、溶媒抽出用「抽出剤」と浮選用「捕収剤」の新規合成を目指し研究を進めた。抽出剤については、オルト-, メタ-, パラ-Benzenedithiolを出発原料とし、3種のチオエーテル部位を有する可変式カニばさみ型マルチコレクターの開発に成功した。これら抽出剤は、オルト型抽出剤〔1,2-ビス(2-メチルチオ)エチル)チオベンゼン〕、メタ型抽出剤〔1,3-ビス以下同構造〕、パラ型抽出剤〔1,4-ビス以下同構造〕であり、これらを用いてPd(II)に対する抽出実験を行った。各抽出剤の濃度をはじめ、希釈剤の選定、抽出対象となるPd水溶液の塩酸濃度、振とう時間など、Pdの抽出率に与える主要な条件を当初計画通り調査した。いずれの抽出剤も、Pdの抽出能力は高く、抽出率は80%以上に達し、メタ型抽出剤は抽出開始後30分程度で99.4%の抽出率を得るなど高い抽出能力を確認した。
捕収剤については、昨年度合成したジブロモベンゼンを出発原料とするメタ型捕収剤「1,3-ビス(オクチルチオ)ベンゼン」、パラ型捕収剤「1,4-ビス以下同構造」に加え、本年度はオルト型捕収剤「1,2-ビス(オクチルチオ)ベンゼン」と、新たにベンゼン環のオルト位にアミノ基とチオール基を配置させた新規捕収剤「2-(オクチルチオ)アニリン」の合成に成功した。これら新規捕収剤と既存捕収剤ザンセート(Potassium Amyl Xanthate)の5種類に対し、銅鉱物への浮選試験を行った。その結果、ザンセートの銅回収率が73%前後と分離効果は最も優れているものの、メタ型捕収剤「1,3-ビス(オクチルチオ)ベンゼン」もほぼ同等の捕収効果があり、捕収剤「2-(オクチルチオ)アニリン」では銅の回収率が60%前後に達するなど、基礎的な分離性を有していることを明らかにした。以上のことから、計画通りに研究を遂行したと判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで開発に成功したベンゼン環のオルト位、メタ位、パラ位に金属捕捉部位を持つ「可変式カニばさみ型マルチコレクター」の貴金属（金や銀、パラジウム、白金など）に対する抽出能力を構造体ごとに調査し、貴金属に対する抽出特性や抽出率に与える主要因子の影響を実験的に明らかにする。貴金属の抽出試験では、幾つかの抽出ファクター（酸の濃度や抽出時間、濃度比）を精査するとともに、複数の金属や貴金属を含む混合溶液からの抽出能力と貴金属への選択性など、選択分離と抽出特性の観点から定量的な調査を実施する。これらの試験結果に加え、抽出剤と金属濃度との関係や抽出剤に対する構造解析を進め、貴金属の抽出機構あるいは抽出能力の発現メカニズムの観点から考察を行うとともに、抽出反応に踏み込んだ知見を獲得する。
一方、浮選用捕収剤については、オルト型構造の「2-(オクチルチオ)アニリン」に加え、新たにメタ型、パラ型捕収剤の合成を試み、これら捕収剤による銅の捕収効果を調査する。浮選試験では、pHや捕収剤の添加量を中心に汎用的な試験水準を採用することで、既存捕収剤との比較や相違点を考察し、浮選に利用するための有効性を明らかにする。
これら試験を実施することで、貴金属等を分離するための抽出剤や浮選用捕収剤の双方に利用可能な「マルチコレクター」の機能を考察し、抽出能力等の解明を目指した研究を進める。
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Research Products
(1 results)
