| 研究課題/領域番号 |
16H04182
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| 研究機関 | 秋田大学 |
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研究代表者 |
柴山 敦 秋田大学, 国際資源学研究科, 教授 (30323132)
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| 研究分担者 |
山田 学 秋田大学, 理工学研究科, 講師 (90588477)
芳賀 一寿 秋田大学, 理工学研究科, 助教 (10588461)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | リサイクル / 貴金属 / ハロゲン浸出 / ピンサー型抽出剤 / 溶媒抽出 |
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| 研究実績の概要 |
廃電子基板に含まれる金の浸出法として、塩酸浴のほかヨウ素溶液を用いた金の浸出特性を調査した。特にハロゲン溶液としてヨウ化物（ヨウ化カリウム）－硫酸－過酸化水素水の混合浸出液に着目した結果、ヨウ素濃度 44.5 mmol/Lを中心に薬剤濃度を調節し、浸出温度を40 ℃にすると、廃電子基板焼却灰に含まれる金を92%浸出できることがわかった。さらに、ヨウ化物浸出を行う際には、銅などのベースメタルを基板焼却灰から事前に除去する必要があり、今回は硫酸による加圧酸浸出処理を行うことで金を効果的に浸出できることを明らかにした。
一方、カニばさみ型抽出剤の合成では、新たな化合物として、レソルシノールを出発原料にOH基への修飾構造を改良し、最終的にはアミド基の酸素を硫黄に変換させた直鎖型アルキル基と分岐型アルキル基をもつ2種類のチオアミド基型抽出剤を開発した。さらに、ベンゼン環にn-オクタンチオールを誘導したチオエーテル部位をもつ抽出剤を合成した。
合成した化合物の抽出能力を調べた結果、クロロホルム溶液に希釈したチオアミド基型の2種類の抽出剤は、いずれも塩酸浴中の白金族金属から、Pd(II)のみを選択的かつ高効率に抽出した。また、希釈剤ケロシンを用いた場合には、第三層（固体）の形成が確認されたが、ケロシンに10%のオクタノ―ル（改質剤）を添加すると、第三層の生成が抑制され、Pd(II)への高い抽出能力を維持していた。一方、チオエーテル部位を有する抽出剤は、ケロシンへの溶解性が高く、第三層の形成が認められなかった。今回合成した3種類のカニばさみ型抽出剤に対し、自動車排ガス触媒を酸浸出した溶液で溶媒抽出を行った結果、いずれの抽出剤もPd(II)への優れた抽出能力を発揮し、チオ尿素水溶液を用いることでPd(II)を逆抽出できたほか、抽出剤として再利用可能なことを明らかにした。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
廃電子基板に含まれる金を対象とした浸出試験では、「ヨウ化物（ヨウ化カリウム）－硫酸－過酸化水素」浸出の技術的な有用性を確認した。本手法では、比較的コストが高い固体ヨウ素の使用量を削減することが可能で、廃電子基板焼却灰に含まれる金を常圧かつ40℃と比較的低温で92%以上浸出できることを明らかにした。さらに金の浸出特性に加え、浸出液に含まれる金の回収方法についても当初計画より早い段階で調査が始められることから、想定より早いペースで研究が進展していると考えられる。
一方、カニばさみ型抽出剤の合成では、塩酸浴からPd(II)を効率よく選択的に抽出できる3種類の抽出剤の開発に成功している。また抽出時のパラジウム錯体との配位の仕方や化学量論的な考察により、抽出機構の解明が想定以上に進むなど順調な成果が得られている。一方、自動車排ガス触媒の酸浸出液を対象としたPd(II)分離回収プロセスでは、Pd(II)の効率的な抽出と逆抽出に加え、抽出剤の再利用の可能性を明らかにするなど、一連の抽出プロセスの特徴を研究２年目の段階で提案することができた。
以上の内容から、（１）当初の計画以上に進展していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成30年度は、ヨウ化物（ヨウ化カリウム）－硫酸－過酸化水素法における金の浸出条件の最適化と浸出液からの金の沈殿回収、金回収後の溶液の再生利用を含む一連の金回収プロセスを構築する。また、金の浸出および沈殿メカニズムを化学的に考察するために、熱力学計算ソフト等により溶液組成や錯イオン種を求め、ph-Ehダイアグラム等を図示化するなど、浸出挙動の解明と沈殿回収メカニズムの考察を進める。
一方、カニばさみ型抽出剤の合成では、パラジウム以外にも、金や白金、ロジウムをターゲットにしたイオン交換型抽出剤の開発を目指す。対象とする貴金属は塩酸溶液中でクロロアニオン錯体として存在しているため、アニオン種とイオン対を形成できる特有の構造・特徴をもったアミノ型抽出剤を合成し、抽出特性の評価を試みる。アミノ型抽出剤の合成法として、m-キシレンジアミンを出発物質とし、構造中のアミン部位（－NH2）と長鎖アルキル基を有するアルデヒド（RCHO）を反応させイミン化体を合成する。このイミン化体を還元させることで、ベンゼン環を基本構造とした新規アミノ型抽出剤の合成を目指す。合成後は直ちに、貴金属との選択性や親和性、抽出特性を溶媒抽出法によって調査し、貴金属イオンの抽出能力を明らかにする。
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