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2017 年度 実施状況報告書

未利用資源からのレアメタル回収を可能にする高効率イオン交換型分離媒体の創成

研究課題

研究課題/領域番号 16K06830
研究機関九州大学

研究代表者

久保田 富生子  九州大学, 工学研究院, 助教 (60294899)

研究分担者 後藤 雅宏  九州大学, 工学研究院, 教授 (10211921)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード抽出 / 抽出剤 / 分離回収 / レアメタル / 希土類 / 貴金属 / イオン交換 / リサイクル
研究実績の概要

本年度は、白金族金属(PGMs)の分離を対象に、新たな抽出剤として、抽出能力を有するイオン液体の開発を行った。ホスホニウム型イオン液体に着目し、抽出溶媒に適した物性を有するイオン液体を設計した。新規合成のイオン液体は市販の類似試薬に比べ、疎水性が高く、粘性が極めて低いなど従来品より優れた性質を示すことが明らかとなった。そこで、これをそのまま抽出溶媒として用い、Pt、Pd およびRhの塩酸溶液からの抽出を検討した。その結果、本抽出溶媒は、PtおよびPdに高い抽出能力を示し、また従来の有機溶媒系のシステムではほとんどできなかったRhの抽出を可能にした。
抽出剤を高分子支持体に固定化することにより、溶媒抽出を固液抽出さらに膜分離に発展させた。抽出剤との相互溶解性の良い高分子材料を選択し、これに抽出剤を導入して均一な薄膜に成形する。この膜を固液抽出剤として利用、さらには、原料溶液および回収溶液の間に挟み、両界面でのイオン交換反応により、目的金属を選択的に回収相に分離する膜分離システムを構築する。ここでは昨年度までに開発したスカンジウムに対する2成分系抽出システムならびに貴金属に有効な新規抽出剤(D2EHAG)を導入した高分子分離膜の調製を行った。前者の膜では、酸性有機リン系抽出剤PC-88Aと拮抗効果試薬としてのカルボン酸系のVersatic10の膜中の最適な混合割合を見いだすことによって、単独抽出剤ではできなかったスカンジウムの定量的、選択的膜抽出および透過に初めて成功した。後者では、携帯電話の浸出液からの金の分離を検討した。この膜によって、500倍以上の濃度の一般金属を含有する原料溶液から、金のみを回収することに成功した。抽出剤を膜化することにより、液液抽出に比べ選択性も向上した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

分離の難しい金属の回収のために、昨年度は、スカンジウムおよび貴金属の中でも主に金の分離のための抽出剤および抽出システムの開発を行った。そこで、本年度は、PGMsに的を絞って新しい抽出剤の開発を行い、良好な成果が得られた。さらに、高分子にこれら抽出剤を固定化することに成功した。吸着―脱着の検討をするとともに二つの工程を一度に行う膜分離まで発展させることができた。昨年度溶媒抽出で行ったスカンジウム金の分離を膜によって選択的、定量的に行えることを示した。概ね目的金属の分離回収のための基礎とその応用のためのデータが得られたと考えている。

今後の研究の推進方策

スカンジウムなどの分離の難しい金属に対して、混合抽出剤あるいはそのために開発した抽出剤を用いて、さらに高性能な分離剤の開発を行う。
新規開発のイオン液体を用いて、PGMsの分離回収を検討する。有価廃棄物には多量の不純物金属が共存する。このような組成の酸溶液から、PGMsのみを回収するために、一般金属との分離を検討するとともにPGMs間の分離を可能にする。さらにイオン液体を膜に導入したPGMsのための分離膜を開発する。
本研究で開発の液液抽出ならびに分離膜(あるいはイオン交換樹脂)を用いて、PGMsおよびスカンジウムをモデルに二次資源からの分離回収を検討し,評価する。

次年度使用額が生じた理由

本年度の主な支出は、主に試薬、実験器具などの物品費であり、ほぼ予定通りの支出であったが、人件費、旅費が発生しなかった。次年度は最終年度にあたり、イオン液体やプロセス構築のための物品費、分析のためのアルゴンガス、研究成果発表に関する経費の増加が見込まれる。
次年度の使途は概ね、試薬・実験器具類(1,200,000円), アルゴンガス使用料(300,000円), 学会費用(200,000円) 分析機器使用料(150,000円)、 論文投稿料など(120,000円)である。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 6件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [国際共同研究] メルボルン大学(オーストラリア)

    • 国名
      オーストラリア
    • 外国機関名
      メルボルン大学
  • [雑誌論文] Recovery of gold ions from discarded mobile phone leachate by solvent extraction and polymer inclusion membrane (PIM) based separation using an amic acid extractant2019

    • 著者名/発表者名
      F. Kubota, R. Kono, W. Yoshida, M. Sharif, S.D. Kolev, M. Goto
    • 雑誌名

      Separation and Purification Technology

      巻: 214 ページ: 156~161

    • DOI

      10.1016/j.seppur.2018.04.031

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Solvent extraction of Pt(IV), Pd(II), and Rh(III) with the ionic liquid trioctyl(dodecyl) phosphonium chloride2018

    • 著者名/発表者名
      M. L. Firmansyah, F. Kubota, M. Goto
    • 雑誌名

      J. Chem. Technol. Biotechnol.

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1002/jctb.5544

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A polymer inclusion membrane composed of the binary carrier PC-88A and Versatic 10 for the selective separation and recovery of Sc2018

    • 著者名/発表者名
      M. Sharif, W. Yoshida, F. Kubota, S.D. Kolev, M. Goto
    • 雑誌名

      RSC Adv.

      巻: 8 ページ: 8631~8637

    • DOI

      10.1039/c7ra12697b

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 新規ホスホニウム型イオン液体による白金族金属の抽出2018

    • 著者名/発表者名
      久保田富生子、L. M. Firmansyah、後藤雅宏
    • 学会等名
      化学工学会第83回年会
  • [学会発表] 高分子包含膜を用いた貴金属の分離回収2018

    • 著者名/発表者名
      河野里穂、吉田航、久保田富生子、後藤雅宏
    • 学会等名
      化学工学会第83回年会
  • [学会発表] 高分子包含膜を用いた携帯電話からの金の分離回収2017

    • 著者名/発表者名
      河野里穂、吉田航、久保田富生子、後藤雅宏
    • 学会等名
      化学工学会東京大会2017
  • [学会発表] Selective separation of gold ions with a polymer inclusion membrane containing an amic acid extractant from waste mobile phones2017

    • 著者名/発表者名
      R. Kono, W. Yoshida, F. Kubota, M. Goto
    • 学会等名
      APCChE 2017, Hong Kong
    • 国際学会
  • [学会発表] スカンジウム高選択的抽出系を包含した高分子膜の開発と膜安定性の評価2017

    • 著者名/発表者名
      吉田航、馬場雄三、久保田富生子、Kolev S. D、後藤雅宏
    • 学会等名
      化学工学会第49回秋季大会
  • [学会発表] 高分子包含膜による二次廃棄物からの金の回収2017

    • 著者名/発表者名
      河野里穂、吉田航、久保田富生子、後藤雅宏
    • 学会等名
      化学工学会第49回秋季大会
  • [学会発表] Separation of scandium(III) from lanthanides using a polymer inclusion membrane containing an amic acid-extrctant carrier2017

    • 著者名/発表者名
      W. Yoshida, Y. Baba, F. Kubota, S.D. Kolev, M. Goto
    • 学会等名
      ISEC2017, Miyazaki
    • 国際学会
  • [学会発表] Selective extraction of scandium from other REEs using binary extractant of PC-88A and versatic10 from nitrate media.2017

    • 著者名/発表者名
      M. Sharif, W. Yoshida, F. Kubota, M. Goto,
    • 学会等名
      ISEC2017, Miyazaki
    • 国際学会
  • [学会発表] Effective separation of Pt(IV), Pd(II), and Rh(III) in acidic solution by using phosphonium-based ionic liquids2017

    • 著者名/発表者名
      M. L. Firmansyah, F. Kubota, M. Goto
    • 学会等名
      ISEC2017, Miyazaki
    • 国際学会
  • [学会発表] Selective extraction and recovery of precious metals with a novel amic acid extractant from waste mobile phones2017

    • 著者名/発表者名
      R. Kono, W. Yoshida, F. Kubota, M. Goto
    • 学会等名
      ISEC2017, Miyazaki
    • 国際学会
  • [学会発表] Separation of Au(III) from mobile phones using a polymer inclusion membrane with D2EHAG as the carrier2017

    • 著者名/発表者名
      河野里穂、吉田航、久保田富生子、後藤雅宏
    • 学会等名
      The 30th Int. Symp. Chem. Engineer., KAIST
    • 国際学会
  • [産業財産権] スカンジウムの精製方法、スカンジウム抽出剤2017

    • 発明者名
      後藤雅宏、久保田富生子、松岡いつみ,浅野聡,小林宙
    • 権利者名
      国立大学法人九州大学, 住友金属鉱山株式会社
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      PCT/JP2017/029807
    • 外国

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公開日: 2018-12-17  

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