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現在広く使用されている電気部品中には様々な希少金属が含まれており、従って有価金属資源の有効利用の観点から、特に希少金属の再資源化と廃棄物の発生抑制に努めなければならない。本研究では、希少金属を含む廃棄物を化学的処理して、その後高性能遠心分配マトグラフ装置(HPCPC)で分離し、最終的には再資源化システムを実現するための基礎的検討を行った。
数種の金属を含む試料中から、目的金属イオンを分離するには溶媒抽出の原理に基づいたクロマトクロマトグラフィーが有効である。二相間分配を多段階に繰り返す抽出クロマトグラフィーでは、固定相の選択が重要であり、これまでの研究結果から高選択性のビス-2-エチルヘキシルリン酸(BEHPA)及び高抽出能をもつジ-メチルノニルリン酸(DMNPA)をヘプタンに溶解したものを使用した。また、移動相にはクロロ酢酸又はトリクロロ酢酸緩衝液を使用し、その溶液のpHを種々変化させて実験を行った。
BEHPA/ヘプタンを固定相とし、各種ランタン族金属イオンの溶媒抽出とHPCPCによる分離に関する研究を行った。この抽出剤を用いた時の半抽出pHのデータから、金属間分離の尺度となる分離経数を求めたところ、Pr/NdとTb/Dyの分離係数が小さくなることがわかった。金属イオン間相互分離を決定する重要な因子は移動相のpHと流速であり、最適な実験条件下でステップ溶離法を用いたHPCPC分離に適用して、いくつかのグループ毎に数種ランタン族金属イオンの分離に成功した。目的金属イオン濃度が高い場合には、抽出剤濃度を大きくし、流速をさらに小さくする必要がある。
DNMPA/ヘプタンを固定相とする遷移金属イオンの溶媒抽出とHPCPC分離に関する研究では、電池材料として有用なコバルトとニッケル、さらに重金属の相互分離に着目した。特に、鉄イオンは抽出されやすい金属イオンであるが、酒石酸を添加して遮蔽できた。また、HPCPC法を用いると、銅<カドミウム<鉛<亜鉛の相互分離が可能であり、ニッケルとコバルトを単離できることがわかった。この分離法が二次電池の再資源化を容易にする技術となることが考えられる。
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