2013 Fiscal Year Research-status Report
界面を高度に制御した環境調和型のレアメタル分離技術の開発
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25420806
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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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(系)研究科(研究院), 助教 (60294899)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
後藤 雅宏 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10211921)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | レアメタル / 分離回収 / 抽出 / 吸着 / イオン交換 / 希土類 / 貴金属 / リサイクル |
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| Research Abstract |
本研究では、通常溶媒、イオン液体、有機高分子、バイオマスを材料に、液液および固液界面反応を利用したレアメタルの分離回収システムを開発する。金属資源として、天然資源と使用済み製品などの二次資源がある。最近新たに資源開発が進み、Co, Niおよび希土類金属の回収が、後者では、携帯電話や自動車排出ガス触媒から貴金属、希土類磁石からNd, Dyの回収が有望であるため、そのデータ収集と解析を行った。
これらの金属分離の界面反応場を作るため、レアメタル選択的な分子認識試薬（官能基）およびイオン液体の開発を行った。イオン液体（ILs)は貴金属に対し､親和性を有する。イミダゾリウム型のILは、Auを最もよく認識し、その性能はILカチオンとILアニオンの種類に大きく依存することが分かった。さらに、Ptに対して高い親和性を示す一方、Pdはその反応機構が異なることから、ほとんど認識されず、ILにより分離の困難なこの2金属の分離が可能であることが分かった。イオン交換体として働くイオン液体の分子設計の指針を得た。
希土類金属の分離に対し、工業用抽出剤のモデルとしてのβ-ジケトン試薬と中性リン抽出剤TOPOの協同効果を利用した。これらは、協同効果により抽出剤分離性能が向上するとともに、Al, Zn, Mn など一般金属との分離が可能となった。また、イオン液体を溶媒として用いることにより特異な分離特性が得られることが明らかになった。さらに、希土類金属に対して、大腸菌などのバイオマスがイオン交換体として働くことを明らかにしたが、これに希土類金属選択的官能基を修飾することにより、その選択性を向上させることができた。
液液抽出あるいはバイオマスの金属吸着特性の知見をもとに、レアメタル選択性の高い新規抽出剤の開発を行った。
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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
天然資源およびスクラップ等の二次資源については、関連企業の協力のもと基礎的情報が得られた。さらに一部の実原料で金属組成分析や金属の酸による浸出を行うことにより、分離システムの開発の指針を得ることができた。
また本研究課題では、通常溶媒、イオン液体ならびに有機高分子ならびにバイオマスを用いた分離材料の開発を検討している。今年度それぞれを用いた分離の基礎データが得られ、また新規分子認識試薬の開発も行っているので、今後目的への展開が可能となっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
都市鉱山からのレアメタルの分離回収に関しては、スクラップの金属組成の解析ならびに由来の金属原料水溶液の調達が重要である。可能なものはスクラップの粉砕および浸出方法の検討まで行う予定である。
貴金属を始め、希土類金属、Co, Ni、In等に対しする分子認識試薬（抽出剤あるいは官能基）を開発し、その分離特性の検討を行う。この有機高分子、バイオマス、イオン液体、溶媒などの界面に配向させた分離場、分離材料に調製するが、特に試薬の固定化方法の検討を行う予定である。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
本年度は、人件費が発生しなかった。次年度は、分離システムを開発、またイオン液体も多く使用する。開発した分離システムを評価するために、分析機器使用料が新たに発生し、必要な分析機器のアルゴンガスの使用も今年度より多くなるため、物品費を次年度に回すこととした。
次年度使用額の使途は概ね、合成試薬、ガラス機器（500,000円）､分析機器使用量(200,00) アルゴンガス使用量 (100,000), 国際会議費用（国際イオン交換学会200,000）である。
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