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2017 年度 実績報告書

含硫黄ジフェノールを鍵とする新奇白金族抽出剤の創製と自動車触媒からの白金族回収

研究課題

研究課題/領域番号 16K17941
研究機関秋田大学

研究代表者

山田 学  秋田大学, 理工学研究科, 講師 (90588477)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
キーワード含硫黄ジフェノール / 金属認識 / 溶媒抽出 / 白金族分離精製 / リサイクル
研究実績の概要

本研究は、架橋部に硫黄元素を持つシンプルな二量体構造の含硫黄ジフェノールを母体とした白金族金属に高親和性を有する新奇白金族抽出剤の合成および自動車触媒由来の酸浸出液からの白金族金属を選択的に抽出できるシステムの構築を目的とした。
最終年度は、工業的希釈剤のケロシンに溶解させることを目的に含硫黄ジフェノールに5種のジアルキルアミノ基(アルキル基はエチルからヘキシル)を導入した抽出剤を合成した。各抽出剤はケロシンに溶解性を示すものの、Pd(II), Pt(IV), Rh(III)の単独溶液から抽出を行った際、第三層(固体層)の生成が観測された。そこで、改質剤としてn-オクタノ-ルをケロシンに混合して抽出実験したところ、第三層の形成を抑制することができた。次に、5種のジアルキルアミノ抽出剤の白金族金属に対する抽出能力を評価した結果、アルキル鎖がヘキシル基の抽出剤が最も抽出効率が良いことを示した。
スロープ解析では、1個のPd(II)或いはPt(IV)を抽出剤1分子で抽出していることを示した。核磁気共鳴スペクトルおよび赤外吸収スペクトル解析から、抽出剤が塩酸を抽出した後、アニオン交換によりPd(II)とPt(IV)を抽出していることが明らかとなった。
自動車触媒由来の酸浸出液からの抽出実験では、Pd(II)とPt(IV)に高い抽出能力を有し、他の金属種に対しては、殆ど抽出しないことがわかった。逆抽出では、チオ尿素-塩酸溶液を用いることが最も有効であるという知見が得られた。本抽出剤の再利用性についても検討し、抽出能力の低下が見られず、有益な抽出剤であることが示された。
以上、研究期間全体で開発した白金族抽出剤を組み合わせることで、自動車触媒由来の酸浸出液から効率的にPd(II)とPt(IV)のみを分離・回収することが可能であり、白金族金属を分離・回収する一連のプロセスを構築することができた。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Thiodiphenol-Based n-Dialkylamino Extractants for Selective Platinum Group Metal Separation from Automotive Catalysts2018

    • 著者名/発表者名
      Manabu Yamada, Muniyappan Rajiv Gandhi, Yu Kaneta, Nozomi Kimura, Hiroshi Katagiri
    • 雑誌名

      Industrial & Engineering Chemistry Research

      巻: 57 ページ: 1361-1369

    • DOI

      10.1021/acs.iecr.7b05009

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of pincer-type extractants for selective extraction of palladium from PGMs: An improved liquid-liquid extraction approach to current refining processes2017

    • 著者名/発表者名
      Muniyappan Rajiv Gandhi, Manabu Yamada, Kazutoshi Haga, Atsushi Shibayama
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 ページ: 8709-1-13

    • DOI

      10.1038/s41598-017-09053-z

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 白金族リサイクルのための抽出剤の開発2017

    • 著者名/発表者名
      柴山 敦,山田 学
    • 雑誌名

      金属

      巻: 87 ページ: 698-703

  • [雑誌論文] Palladium(II) sorption of a diethylphosphate-modified thiacalix[6]arene immobilized on amberlite resin2017

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kimuro, Muniyappan Rajiv Gandhi, Kunda Uma Maheswara Rao, Fumio Hamada, Manabu Yamada
    • 雑誌名

      Hydrometallurgy

      巻: 171 ページ: 254-261

    • DOI

      10.1016/j.hydromet.2017.05.022

    • 査読あり
  • [学会発表] 直鎖・分岐アルキル部位を持つチオアミド系抽出剤の開発とPd(II)抽出特性2018

    • 著者名/発表者名
      岡部 悠,Muniyappan Rajiv Gandhi,芳賀 一寿,山田 学,柴山 敦
    • 学会等名
      一般社団法人資源・素材学会 平成30(2018)年度春季大会
  • [学会発表] Platinum group metal separation by thiodiphenol-based n-dialkylamino extractants2017

    • 著者名/発表者名
      Manabu Yamada, Muniyappan Rajiv Gandhi, Yu Kaneta, Nozomi Kimura, Atsushi Shibayama
    • 学会等名
      The 14th International Symposium on East Asian Resources Recycling Technology (EARTH 2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] ピンサー型Pd(II)抽出剤とシクロヘキサンを認識する有機結晶の開発2017

    • 著者名/発表者名
      山田 学
    • 学会等名
      平成29年度日本素材物性学会研究会
    • 招待講演
  • [産業財産権] パラジウム・白金抽出剤、パラジウム・白金の分離方法2017

    • 発明者名
      山田 学,ムニヤパン ラジブ ガンジー,金田 祐,木村 望
    • 権利者名
      山田 学,ムニヤパン ラジブ ガンジー,金田 祐,木村 望
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2017-148632

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公開日: 2018-12-17  

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