| 研究課題/領域番号 |
20K12248
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分64030:環境材料およびリサイクル技術関連
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| 研究機関 | 奈良工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
中村 秀美 奈良工業高等専門学校, 物質化学工学科, 教授 (70198232)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2020年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | 吸着 / 金属リサイクル / 半導体めっき / 廃水処理 / ゼロ・エミッション / リサイクル / 排水処理 / めっき |
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| 研究開始時の研究の概要 |
半導体をめっきする際に生じるスラッジにはNiやSnといった有価な重金属を多量に含んでいるものの、それらの分離・回収・再資源化技術は確立されておらず、ほとんど再生利用されることなく産業廃棄物として処理されている。本研究では半導体めっき工程において生じるスラッジや廃液から、社会実装に向けて新規に開発したイオン交換／キレート繊維の吸着技術を利用して有価金属を分離・回収し、無廃液、無排水のゼロ・エミッションプロセス構築を目指す。
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| 研究実績の概要 |
持続可能な開発目標(SDGs)への取り組み、環境問題への意識の高まりから、リサイクルへの関心が高まっている。半導体をめっきする際に生じるスラッジにはNiやSnといった有価な重金属を多量に含んでいるものの、それらの分離・回収・再資源化技術は確立されておらず、ほとんど再生利用されることなく産業廃棄物として処理されている。価格の高騰や資源の枯渇の観点からも地下に鉱山資源を保有しない日本が、地上の都市鉱山とも呼ばれる金属廃棄物から有価金属を分離し、リサイクルする技術の開発は喫緊の課題である。
半導体のめっきに利用されるSnは中性領域では錯化剤の共存下でないとイオンの状態で存在することができず、めっき液として利用できない。Snめっきの場合はNiめっきとは異なり、Sn2+がSn4+に酸化されめっき液が変質しやすく、しかもチップ部品から成分が溶解しやすいことから、回収槽の液をめっき槽に戻すことができず、廃液・廃水量が多くなるため排水処理コストがかかることが知られている。
そこで本研究では、イオン交換/キレート樹脂・繊維の吸着技術を利用して低濃度のSnめっき排水から低コスト・高効率にSnを分離・回収・再資源化することを目的に、Snの吸着平衡特性および分離特性の検討を行った。昨年、Snを効率よく吸着する吸着材として、酸性領域ではアミノリン酸型キレート樹脂、塩基性領域では強塩基性アニオン交換樹脂が効果的にSnを吸着することが明らかとなったが、新たにメチルグルカミンを官能基として持つキレート樹脂が吸着前後で溶液pHの変動が最も少なく、中性Snめっき排水からの吸着に優れていることが明らかとなった。これら3種の樹脂を用いたカラム法によるSn4+の破過・溶離曲線の検討から、Sn実めっき排水からのSn4+分離が可能であり、溶離剤を用いることでSn4+を効率的に濃縮回収できることが確認された。
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