JP5114704B2 - Method for separating metal and method for recovering metal - Google Patents

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Description

本発明は、ポリチオアミドにより溶液中の水銀を吸着する新規な金属の分離方法に関する。また、本発明は、還元剤により、前記ポリチオアミドに吸着した水銀を脱離して回収する新規な金属の回収方法に関する。   The present invention relates to a novel metal separation method for adsorbing mercury in a solution with polythioamide. The present invention also relates to a novel metal recovery method in which mercury adsorbed on the polythioamide is desorbed and recovered by a reducing agent.

水銀は、有毒な元素であり、環境中に排出された場合には食物連鎖を経て生物濃縮され、その結果として人の健康に悪影響を及ぼすおそれがある。よって、水銀は事業所等からの環境への排出が厳しく規制されている。   Mercury is a toxic element and when it is released into the environment, it is bioconcentrated via the food chain and can consequently adversely affect human health. Therefore, mercury is strictly regulated from the offices to the environment.

現在、工場廃水に含まれる水銀の除去には様々なキレート樹脂やイオン交換樹脂などの機能性高分子が用いられている。しかし、このような機能性高分子は、水銀吸着に対する選択性が低いため他の元素も同時に吸着されることが多い。また、機能性高分子上に吸着した水銀は一般に溶出剤等を用いる脱離が困難であることから、水銀吸着後の機能性高分子は埋め立て処分される場合が多い。   Currently, functional polymers such as various chelate resins and ion exchange resins are used to remove mercury contained in factory wastewater. However, since such a functional polymer has low selectivity for mercury adsorption, other elements are often adsorbed simultaneously. Further, since mercury adsorbed on the functional polymer is generally difficult to desorb using an eluent or the like, the functional polymer after mercury adsorption is often disposed of in landfills.

一方、水銀を吸着した機能性高分子を800℃以上の高温で加熱し、吸着した水銀を水銀蒸気として回収する方法も用いられている。しかし、この方法においては処理コストの問題があり、加えて吸着剤の再利用も困難である。   On the other hand, a method is also used in which a functional polymer adsorbed with mercury is heated at a high temperature of 800 ° C. or higher and the adsorbed mercury is recovered as mercury vapor. However, this method has a problem of processing cost, and in addition, it is difficult to reuse the adsorbent.

上記の問題を克服する試みとして、水銀を吸着捕集でき、かつ塩酸酸性溶液を用いることで水銀を溶出できる、再利用可能な機能性高分子が調製されてきている(例えば、特許文献1)。しかし、この機能性高分子には水銀以外の元素も吸着され、それらが溶出の際に水銀とともに溶出することから、水銀を高純度で回収することは難しい。   As an attempt to overcome the above problem, a reusable functional polymer that can absorb and collect mercury and can elute mercury by using an acidic solution of hydrochloric acid has been prepared (for example, Patent Document 1). . However, it is difficult to recover mercury with high purity because elements other than mercury are adsorbed on the functional polymer and they are eluted together with mercury at the time of elution.

一方、固体及び液体の水銀含有廃棄物を過剰の還元剤を添加して還元雰囲気とし、水銀を還元気化させた後冷却することにより水銀を金属水銀として回収する技術が提案されている(例えば、特許文献2)。この技術では、高純度の水銀を得ることができる利点がある一方、水銀含有廃棄物中の水銀含有量が少ない場合には処理効率が低下するという問題点を有する。   On the other hand, there has been proposed a technique for recovering mercury as metallic mercury by adding an excessive reducing agent to a solid and liquid mercury-containing waste to form a reducing atmosphere, and reducing and vaporizing the mercury, followed by cooling (for example, Patent Document 2). This technique has an advantage that high-purity mercury can be obtained, but has a problem that the processing efficiency is lowered when the mercury content in the mercury-containing waste is low.

そのため、この改良案として水銀含有廃棄物を還元雰囲気下とし、水銀を還元気化させ吸着物質により水銀化合物として捕集し、その吸着した水銀を再び還元させた後冷却することによって金属水銀として回収する技術が考案された(例えば、特許文献3)。しかし、この技術においては操作が煩雑であるという問題点がある。   Therefore, as an improvement, mercury-containing waste is placed in a reducing atmosphere, mercury is reduced and vaporized, collected as a mercury compound by the adsorbed material, and the adsorbed mercury is reduced again and then recovered as metallic mercury by cooling. A technique has been devised (for example, Patent Document 3). However, this technique has a problem that the operation is complicated.

発明者らは、ポリチオアミドを使用したパラジウム等の金属の分離と回収について発表している(例えば、非特許文献1〜8)。   The inventors have announced the separation and recovery of metals such as palladium using polythioamide (for example, Non-Patent Documents 1 to 8).

特開平9−99238号公報JP-A-9-99238 特開2001−11548号公報JP 2001-11548 A 特開2001−140026号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2001-140026 佐藤恵美,河合自立,加賀谷重浩,神原貴樹,長谷川淳,1PB076ポリチオアミドの重金属吸着特性,日本化学会第79春季年会,平成13年3月Emi Sato, Jin Kawai, Shigehiro Kagaya, Takaki Kanbara, Satoshi Hasegawa, 1PB076 Heavy Metal Adsorption Properties of Polythioamide, The 79th Annual Meeting of the Chemical Society of Japan, March 2001 佐藤恵美,加賀谷重浩,神原貴樹,長谷川淳,2PC-106ポリチオアミドを用いた有機廃液中の重金属の沈殿回収,日本化学会第81春季年会,平成14年3月Emi Sato, Shigehiro Kagaya, Takaki Kanbara, Satoshi Hasegawa, Recovery of precipitation of heavy metals in organic effluent using 2PC-106 polythioamide, The 81st Annual Meeting of the Chemical Society of Japan, March 2002 加賀谷重浩,真草嶺郁美,佐藤恵美,神原貴樹,長谷川淳,P-18廃液中の有価金属の選択的回収剤の開発,富山工業高等専門学校第9回エコテクノロジーに関するアジア国際シンポジウム−富山(ASET9),平成14年12月Shigehiro Kagaya, Tomomi Makusa, Emi Sato, Takaki Kanbara, Satoshi Hasegawa, Development of selective recovery agent for valuable metals in waste liquid, Toyama National College of Technology, 9th Asian International Symposium on Ecotechnology-Toyama (ASET9), December 2002 加賀谷重浩,真草嶺郁美,佐藤恵美,神原貴樹,長谷川淳,1PB-133ポリチオアミドによる有機廃液中のパラジウム及びニッケルの回収,日本化学会第83春季年会,平成15年3月Shigehiro Kagaya, Tomomi Makusa, Emi Sato, Takaki Kanbara, Satoshi Hasegawa, Recovery of palladium and nickel in organic effluents with 1PB-133 polythioamide, The 83rd Annual Meeting of the Chemical Society of Japan, March 2003 S. Kagaya, E. Sato, I. Masore, K. Hasegawa, and T. Kanbara, Polythioamide as a Collector for Valuable Metals from Aqueous and Organic Solutions, Chemistry Letters, Vol. 32, No. 7, pp. 622 - 623(平成15年7月)S. Kagaya, E. Sato, I. Masore, K. Hasegawa, and T. Kanbara, Polythioamide as a Collector for Valuable Metals from Aqueous and Organic Solutions, Chemistry Letters, Vol. 32, No. 7, pp. 622-623 (July 2003) 加賀谷重浩,河合信宏,真草嶺郁美,佐藤恵美,神原貴樹,長谷川淳,P-92ポリチオアミドに吸着したパラジウムの溶出:有機廃液中パラジウムの分離・回収への応用,富山工業高等専門学校第10回エコテクノロジーに関するアジア国際シンポジウム−富山(ASET10),平成15年11月Shigehiro Kagaya, Nobuhiro Kawai, Tomomi Makusa, Emi Sato, Takaki Kanbara, Satoshi Hasegawa, Elution of Palladium Adsorbed on P-92 Polythioamide: Application to Separation and Recovery of Palladium in Organic Waste Liquid, Toyama National College of Technology The 10th Asian International Symposium on Ecotechnology-Toyama (ASET10), November 2003 加賀谷重浩,田中絵梨佳,河合信宏,真草嶺郁美,佐藤恵美,神原貴樹,長谷川淳,ニッケル及び白金を含む溶液からのパラジウムの分離,日本分析化学会中部支部「分析中部ゆめ21」若手交流会第4回高山フォーラム,平成16年11月26日・27日Shigehiro Kagaya, Erika Tanaka, Nobuhiro Kawai, Tomomi Makusa, Emi Sato, Takaki Kanbara, Satoshi Hasegawa, Separation of Palladium from Nickel and Platinum-Containing Solutions Association 4th Takayama Forum, November 26-27, 2004 加賀谷重浩,田中絵梨佳,河合信宏,真草嶺郁美,佐藤恵美,神原貴樹,長谷川淳,Paper#25ニッケル及び白金を含む有機溶液からのパラジウムの分離,富山工業高等専門学校第11回エコテクノロジーに関するアジア国際シンポジウム−富山(ASET11),平成16年12月3日・4日Shigehiro Kagaya, Erika Tanaka, Nobuhiro Kawai, Tomomi Makusa, Emi Sato, Takaki Kanbara, Satoshi Hasegawa, Separation of Palladium from Organic Solution containing Nickel and Platinum, Toyama National College of Technology 11th Ecotechnology International Symposium on Japan-Toyama (ASET11), December 3-4, 2004

しかしながら、溶液中の水銀を分離して回収する方法は報告されていない。   However, no method for separating and recovering mercury in the solution has been reported.

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、新規な金属の分離方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、新規な金属の回収方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a novel metal separation method.
Another object of the present invention is to provide a novel metal recovery method.

新規な金属の分離は、以下の[]により、新規な金属の回収は、以下の[13]により解決される。 The separation of the new metal is solved by the following [ 7 ], and the recovery of the new metal is solved by the following [ 13].

[7]化学式化18で表されるポリチオアミドにより、溶液中の水銀を吸着し、前記溶液中に、鉄、銅、亜鉛、マンガン、鉛、またはカドミウムの群から選ばれるいずれか1種の他の金属が0.01〜5mmol/lの範囲内で共存する場合、前記他の金属の前記ポリチオアミドへの吸着率は、亜鉛では0.2%以下であり、カドミウムでは0.06%以下であり、鉄、銅、マンガン、および鉛では0%であり、かつ、前記水銀の前記ポリチオアミドへの吸着率に対する、前記他の金属の前記ポリチオアミドへの吸着率の比率は、亜鉛では0.002以下であり、カドミウムでは0.0006以下であり、鉄、銅、マンガン、および鉛では0である、金属の分離方法である。 [7] Mercury in the solution is adsorbed by the polythioamide represented by Chemical Formula 18, and any one other selected from the group consisting of iron, copper, zinc, manganese, lead, and cadmium is adsorbed in the solution. If metal coexist within the 0.01~5mmol / l If, adsorption rate to the Porichioamido of the other metals, the zinc is 0.2% or less, 0.06% or less in the cadmium The ratio of the adsorption rate of the other metal to the polythioamide to the adsorption rate of the mercury to the polythioamide is 0% for zinc. .002 Ri der below, cadmium is at 0.0006 or less, iron, copper, manganese, and lead is zero, a metal separation methods.

[13]化学式化18で表されるポリチオアミドにより吸着された水銀を、塩化スズ(II)により脱離する、金属の回収方法である。   [13] A metal recovery method in which mercury adsorbed by the polythioamide represented by chemical formula 18 is eliminated by tin (II) chloride.

本発明[]によれば、新規な金属の分離方法を提供することができる。
また、本発明[13]によれば、新規な金属の回収方法を提供することができる。
According to the present invention [ 7 ], a novel metal separation method can be provided.
Further, according to this onset bright [13], it is possible to provide a method for recovering the novel metal.

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.

最初に、ポリチオアミドにより、溶液中の水銀を吸着する方法を説明する。ポリチオアミドは、化学式化13で表すことができる。   First, a method for adsorbing mercury in a solution with polythioamide will be described. The polythioamide can be represented by Chemical Formula 13:

Figure 0005114704
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ここで、R,Rは二官能性の芳香族ユニット、二官能性の複素環ユニット、または二官能性の脂肪族炭化水素ユニットを示す。二官能性の芳香族ユニットは、二官能性のフェニレン、ナフチレン、フェナントリレン、アントリレン、またはビフェニルを示す。水素原子の1つまたは2つをアルキル基、アルコキシ基、フルオロ基、クロロ基、エステル基、アシル基、またはアミド基に置き換えた置換基を有していても良い。二官能性の複素環ユニットは、二官能性のピリジルジイル、チエニレン、フリレン、ピロリレン、またはキノリンジイルを示す。水素原子の1つまたは2つをアルキル基、アルコキシ基、フルオロ基、クロロ基、エステル基、アシル基、またはアミド基に置き換えた置換基を有していても良い。二官能性の脂肪族炭化水素ユニットは、炭素数が2〜10の直鎖状または分岐状の二官能性の脂肪族炭化水素を示す。炭化水素の炭素−炭素結合間に酸素原子、硫黄原子、窒素原子、ケイ素原子、またはリン原子のヘテロ原子を有していても良い。炭化水素の炭素−炭素結合間にフェニレンまたはナフチレンの二官能性の芳香族ユニットを有していても良い。 Here, R 1 and R 2 represent a bifunctional aromatic unit, a bifunctional heterocyclic unit, or a bifunctional aliphatic hydrocarbon unit. A difunctional aromatic unit represents a difunctional phenylene, naphthylene, phenanthrylene, anthrylene, or biphenyl. It may have a substituent in which one or two hydrogen atoms are replaced with an alkyl group, an alkoxy group, a fluoro group, a chloro group, an ester group, an acyl group, or an amide group. A bifunctional heterocyclic unit represents a bifunctional pyridyldiyl, thienylene, furylene, pyrrolylene, or quinolinediyl. It may have a substituent in which one or two hydrogen atoms are replaced with an alkyl group, an alkoxy group, a fluoro group, a chloro group, an ester group, an acyl group, or an amide group. The bifunctional aliphatic hydrocarbon unit represents a linear or branched bifunctional aliphatic hydrocarbon having 2 to 10 carbon atoms. You may have a hetero atom of an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, a silicon atom, or a phosphorus atom between the carbon-carbon bonds of a hydrocarbon. A difunctional aromatic unit of phenylene or naphthylene may be included between the carbon-carbon bonds of the hydrocarbon.

ここで、Rは水素原子、脂肪族炭化水素基、芳香族置換基、または複素環置換基を示す。脂肪族炭化水素基は、炭素数が1〜8の直鎖状または分岐状脂肪族置換基を示す。芳香族置換基は、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、アントリル基、またはビフェニル基を示す。水素原子の1つまたは2つをアルキル基、アルコキシ基、フルオロ基、クロロ基、エステル基、アシル基、またはアミド基に置き換えた置換基を有していても良い。複素環置換基は、ピリジル基、チエニル基、またはフリル基を示す。水素原子の1つまたは2つをアルキル基、アルコキシ基、フルオロ基、クロロ基、エステル基、アシル基、またはアミド基に置き換えた置換基を有していても良い。 Here, R 3 represents a hydrogen atom, an aliphatic hydrocarbon group, an aromatic substituent, or a heterocyclic substituent. The aliphatic hydrocarbon group represents a linear or branched aliphatic substituent having 1 to 8 carbon atoms. The aromatic substituent represents a phenyl group, a naphthyl group, a phenanthryl group, an anthryl group, or a biphenyl group. It may have a substituent in which one or two hydrogen atoms are replaced with an alkyl group, an alkoxy group, a fluoro group, a chloro group, an ester group, an acyl group, or an amide group. A heterocyclic substituent represents a pyridyl group, a thienyl group, or a furyl group. It may have a substituent in which one or two hydrogen atoms are replaced with an alkyl group, an alkoxy group, a fluoro group, a chloro group, an ester group, an acyl group, or an amide group.

また、RとRが脂肪族炭化水素ユニットから形成されている場合、結合して環状化合物を形成していても良い。 Further, when R 2 and R 3 are formed from an aliphatic hydrocarbon unit, they may be combined to form a cyclic compound.

ポリチオアミドは、具体的には化学式化14で表すことができる。   The polythioamide can be specifically represented by the chemical formula 14.

Figure 0005114704
Figure 0005114704

ここで、R,Rは化学式化15に示す二官能性のユニットが挙げられる。また、nは2〜10の整数を表す。 Here, R 1 and R 2 may be a bifunctional unit represented by Chemical Formula 15. N represents an integer of 2 to 10.

Figure 0005114704
Figure 0005114704

ここで、Rは水素原子または化学式化16に示す置換基が挙げられる。また、nは0〜7の整数を表す。 Here, R 3 includes a hydrogen atom or a substituent represented by Chemical Formula 16. N represents an integer of 0 to 7.

Figure 0005114704
Figure 0005114704

また、RとRが結合している場合、環状構造を形成した化学式化17に示すユニットが挙げられる。 Further, when R 2 and R 3 are bonded, a unit represented by Chemical Formula 17 in which a cyclic structure is formed can be mentioned.

Figure 0005114704
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ポリチオアミドの添加量は、水銀量(mmol−Hg)あたりのポリチオアミドユニット量(mmol−unit)として2〜20000mmol−unit/mmol−Hgの範囲内にあることが好ましい。また、ポリチオアミドの添加量は、20〜2000mmol−unit/mmol−Hgの範囲内にあることがさらに好ましい。添加量が2mmol−unit/mmol−Hg以上であると、溶液に含まれる水銀を100%吸着できるという利点がある。添加量が20mmol−unit/mmol−Hg以上であると、この効果がより顕著になり、100%吸着に達する時間も短縮される。添加量が20000mmol−unit/mmol−Hg以下であると、経済的であるという利点がある。添加量が2000mmol−unit/mmol−Hg以下であると、この効果がより顕著になる。   The addition amount of polythioamide is preferably in the range of 2 to 20000 mmol-unit / mmol-Hg as the amount of polythioamide unit (mmol-unit) per mercury amount (mmol-Hg). The addition amount of polythioamide is more preferably in the range of 20 to 2000 mmol-unit / mmol-Hg. When the addition amount is 2 mmol-unit / mmol-Hg or more, there is an advantage that 100% of mercury contained in the solution can be adsorbed. When the addition amount is 20 mmol-unit / mmol-Hg or more, this effect becomes more remarkable, and the time to reach 100% adsorption is also shortened. When the addition amount is 20000 mmol-unit / mmol-Hg or less, there is an advantage that it is economical. When the addition amount is 2000 mmol-unit / mmol-Hg or less, this effect becomes more remarkable.

溶液のpHは、0.5〜14の範囲内にあることが好ましい。また、pHは1.7〜10.1の範囲内にあることがさらに好ましい。pHが0.5以上であると、水銀を効率よく吸着できるという利点がある。pHが1.7以上であると、この効果がより顕著になる。pHが14以下であると、共存する他の重金属類の吸着を抑制できるという利点がある。pHが10.1以下であると、この効果がより顕著になる。   The pH of the solution is preferably in the range of 0.5-14. Further, the pH is more preferably in the range of 1.7 to 10.1. When the pH is 0.5 or more, there is an advantage that mercury can be adsorbed efficiently. When the pH is 1.7 or more, this effect becomes more remarkable. There exists an advantage that adsorption | suction of the other heavy metals which coexist can be suppressed as pH is 14 or less. When the pH is 10.1 or less, this effect becomes more remarkable.

溶液の攪拌時間は、1分間〜24時間の範囲内にあることが好ましい。また、攪拌時間は、10分間〜2時間の範囲内にあることがさらに好ましい。攪拌時間が1分間以上であると、溶液中の水銀の70%以上を吸着できるという利点がある。攪拌時間が10分間以上であると、この効果がより顕著になる。攪拌時間が24時間以下であると、水銀吸着捕集時間が短縮できるという利点がある。攪拌時間が2時間以下であると、この効果がより顕著になる。   The stirring time of the solution is preferably in the range of 1 minute to 24 hours. The stirring time is more preferably in the range of 10 minutes to 2 hours. When the stirring time is 1 minute or more, there is an advantage that 70% or more of mercury in the solution can be adsorbed. This effect becomes more remarkable when the stirring time is 10 minutes or more. When the stirring time is 24 hours or less, there is an advantage that the mercury adsorption and collection time can be shortened. This effect becomes more remarkable when the stirring time is 2 hours or less.

水銀の濃度は、0.0005〜5mmol/lの範囲内にあることが好ましい。また、水銀の濃度は、0.001〜0.1mmol/lの範囲内にあることがさらに好ましい。水銀の濃度が0.0005mmol/l以上であると、溶液中の水銀を迅速に吸着回収できるという利点がある。水銀の濃度が0.001mmol/l以上であると、この効果がより顕著になる。水銀の濃度が5mmol/l以下であると、水銀を迅速に吸着捕集できるという利点がある。水銀の濃度が0.1mmol/l以下であると、この効果がより顕著になる。   The concentration of mercury is preferably in the range of 0.0005 to 5 mmol / l. Further, the mercury concentration is more preferably in the range of 0.001 to 0.1 mmol / l. When the concentration of mercury is 0.0005 mmol / l or more, there is an advantage that mercury in the solution can be quickly adsorbed and recovered. This effect becomes more remarkable when the concentration of mercury is 0.001 mmol / l or more. When the concentration of mercury is 5 mmol / l or less, there is an advantage that mercury can be rapidly adsorbed and collected. This effect becomes more remarkable when the concentration of mercury is 0.1 mmol / l or less.

本発明の金属の分離方法は、水銀以外の他の金属が共存する場合に適用することができる。他の金属としては、銅、鉄、亜鉛、マンガン、鉛、カドミウム、クロム、コバルト、ニッケル、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウムを挙げることができる。   The metal separation method of the present invention can be applied when a metal other than mercury coexists. Examples of other metals include copper, iron, zinc, manganese, lead, cadmium, chromium, cobalt, nickel, sodium, potassium, magnesium, and calcium.

溶液中での、水銀に対する他の金属のモル比は0.1〜1000の範囲内にあることが好ましい。また、水銀に対する他の金属のモル比は1〜500の範囲内にあることがさらに好ましい。他の金属のモル比が0.1以上であると、水銀と他の金属との分離における効率が向上し、他の金属が混入することなく水銀のみを分離できるという利点がある。他の金属のモル比が1以上であると、この効果がより顕著になる。他の金属のモル比が1000以下であると、水銀の吸着率の低下を防ぐことができ、他の金属の混入を実用範囲で抑制して、水銀を分離できるという利点がある。他の金属のモル比が500以下であると、この効果がより顕著になる。   The molar ratio of other metals to mercury in the solution is preferably in the range of 0.1 to 1000. The molar ratio of the other metal to mercury is more preferably in the range of 1 to 500. When the molar ratio of the other metal is 0.1 or more, there is an advantage that the efficiency in separation of mercury and the other metal is improved and only mercury can be separated without mixing with the other metal. When the molar ratio of other metals is 1 or more, this effect becomes more remarkable. When the molar ratio of the other metal is 1000 or less, it is possible to prevent a decrease in the adsorption rate of mercury, and there is an advantage that mercury can be separated by suppressing mixing of other metals in a practical range. When the molar ratio of other metals is 500 or less, this effect becomes more remarkable.

ポリチオアミドによる、溶液中の水銀の吸着は、チオアミド基のチオカルボニルユニットの配位結合能力に起因する。   The adsorption of mercury in solution by polythioamide is due to the coordination ability of the thiocarbonyl unit of the thioamide group.

ポリチオアミドに吸着した水銀を回収する方法において、ポリチオアミドが存する溶液に、スズ(II)化合物を添加することが好ましい。スズ(II)化合物としては、例えば、塩化スズ(II)、臭化スズ(II)、フッ化スズ(II)を挙げることができる。特に、塩化スズ(II)が好ましく、例えば、塩化スズ(II)二水和物が入手しやすく好ましい。   In the method for recovering mercury adsorbed on polythioamide, it is preferable to add a tin (II) compound to a solution containing polythioamide. Examples of the tin (II) compound include tin (II) chloride, tin (II) bromide, and tin (II) fluoride. In particular, tin (II) chloride is preferable, and for example, tin (II) chloride dihydrate is easily available and preferable.

そのほかに、水銀を回収する方法には、ポリチオアミドが存する溶液に、スズ(II)化合物の代わりに水素化ホウ素化合物を添加する方法などがある。
ことができる。
In addition, as a method for recovering mercury, there is a method of adding a borohydride compound instead of a tin (II) compound to a solution containing polythioamide.
be able to.

ポリチオアミドの再利用の回数は100回以下の範囲内にあることが好ましい。再利用の回数が100回以下であると、水銀を高効率で分離回収でき、ポリチオアミドを水銀捕集剤として実用範囲で再生利用できるという利点がある。   The number of times the polythioamide is reused is preferably in the range of 100 times or less. When the number of reuses is 100 or less, there is an advantage that mercury can be separated and recovered with high efficiency, and polythioamide can be recycled as a mercury scavenger in a practical range.

以下、本発明を実施例により説明するが、本発明は、これに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described by way of examples. However, the present invention is not construed as being limited thereto, and various modifications and changes can be made based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the scope of the present invention. Modifications and improvements can be added.

参考例1[ポリチオアミドの合成]
ここでは、ポリチオアミドを以下の参考文献の記載方法に基づき合成した。
Reference Example 1 [Synthesis of polythioamide]
Here, polythioamide was synthesized based on the method described in the following references.

参考文献:T. Kanbara, Y. Kawai, K. Hasegawa, H. Morita, T. Yamamoto, J. Polym. Sci. : PartA: Polym. Chem. Vol. 39, 3739-3750 (2001)   References: T. Kanbara, Y. Kawai, K. Hasegawa, H. Morita, T. Yamamoto, J. Polym. Sci.: PartA: Polym. Chem. Vol. 39, 3739-3750 (2001)

窒素雰囲気下にした50mlシュレンク管にヘキサメチレンジアミン0.2324g(2 mmol)と硫黄0.1601g(5mmol)を入れ、DMAc(脱水)10mlを添加し、室温で10分間撹拌させた。この反応溶液にイソフタルアルデヒド0.2683g(2mmol)を加え、115℃で6時間攪拌した。反応溶液を300mlのメタノールが入った三角フラスコに添加し、洗浄した。生成した沈殿物を吸引ろ過により回収した後、DMAc10mlに再溶解させ、再び300mlのメタノールで洗浄した。その後、吸引ろ過により回収した沈殿物をDMF5mlに溶解させた。この溶液をガラスフィルターに通し、未反応の硫黄を除去した後、このDMF溶液を約3mlまで濃縮した。濃縮後、このDMF溶液をメタノール300mlに再沈殿させ、吸引ろ過により沈殿物を回収した。この沈殿物をDMF5mlに再溶解させ、約3mlまで濃縮した後、メタノール300mlに再沈殿させた。生成した沈殿物を吸引ろ過により回収した後、真空下で乾燥させ、目的のポリチオアミド化18を得た。目的の化合物は、ベージュ色で収量0.373g、収率67%で得られた。
なお、ポリチオアミド1gあたりのポリチオアミドユニット量は、3.591(mmol−unit/g)である。ポリチオアミドユニット量とはポリチオアミドを構成する繰り返し単位を1分子とみなした場合、ポリマー1g当たりに含まれる繰り返し単位の数を分子数(モル単位)で表したものである。
Hexamethylenediamine 0.2324 g (2 mmol) and sulfur 0.1601 g (5 mmol) were placed in a 50 ml Schlenk tube under a nitrogen atmosphere, DMAc (dehydrated) 10 ml was added, and the mixture was stirred at room temperature for 10 minutes. To this reaction solution, 0.2683 g (2 mmol) of isophthalaldehyde was added and stirred at 115 ° C. for 6 hours. The reaction solution was added to an Erlenmeyer flask containing 300 ml of methanol and washed. The produced precipitate was collected by suction filtration, redissolved in 10 ml of DMAc, and washed again with 300 ml of methanol. Thereafter, the precipitate collected by suction filtration was dissolved in 5 ml of DMF. This solution was passed through a glass filter to remove unreacted sulfur, and then the DMF solution was concentrated to about 3 ml. After concentration, this DMF solution was reprecipitated in 300 ml of methanol, and the precipitate was collected by suction filtration. This precipitate was redissolved in 5 ml of DMF, concentrated to about 3 ml, and then reprecipitated in 300 ml of methanol. The produced precipitate was collected by suction filtration and then dried under vacuum to obtain the desired polythioamidated compound 18. The target compound was beige and was obtained in a yield of 0.373 g and a yield of 67%.
The polythioamide unit amount per 1 g of polythioamide is 3.591 (mmol-unit / g). The polythioamide unit amount is the number of repeating units contained in 1 g of polymer expressed in terms of the number of molecules (mole unit) when the repeating unit constituting the polythioamide is regarded as one molecule.

Figure 0005114704
Figure 0005114704

実施例1[水銀吸着に及ぼすpHの影響]
硝酸水銀溶液に1MNaOH、1MHNO3を添加してpHの異なる水銀(Hg(II))溶液(2mg/l)を調製した。各溶液のpHの値は1.7〜10.1の範囲であった。各溶液を5ml分取し、ポリチオアミド5mgを添加して室温で1時間攪拌した。その後、孔径0.2μmのディスポーサブルフィルターを用いてろ過し、ろ液中の水銀残存濃度を還元気化−原子吸光分析で測定し、それぞれの残存濃度を求めた。残存濃度と撹拌前の初濃度とから、Hg(II)の吸着率を求めた。結果は図1に示すように、いずれのpHの溶液からもHg(II)を100%吸着できた。よって、ポリチオアミドはpHの影響を受けることなく水銀を捕集できる。なお、吸着率とは、吸着前の溶液に含まれていた水銀量に対するポリチオアミドに吸着した水銀量を百分率で示したものである。
Example 1 [Effect of pH on mercury adsorption]
Mercury (Hg (II)) solutions (2 mg / l) with different pH were prepared by adding 1 M NaOH and 1 M HNO 3 to the mercury nitrate solution. The pH value of each solution was in the range of 1.7 to 10.1. 5 ml of each solution was collected, 5 mg of polythioamide was added, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. Thereafter, the mixture was filtered using a disposable filter having a pore size of 0.2 μm, and the residual mercury concentration in the filtrate was measured by reductive vaporization-atomic absorption analysis to determine the residual concentration. The adsorption rate of Hg (II) was determined from the residual concentration and the initial concentration before stirring. As a result, as shown in FIG. 1, 100% of Hg (II) could be adsorbed from any pH solution. Therefore, polythioamide can collect mercury without being affected by pH. The adsorption rate is a percentage of the amount of mercury adsorbed on the polythioamide with respect to the amount of mercury contained in the solution before adsorption.

実施例2[攪拌時間の影響]
1〜10mg/lの硝酸水銀溶液5mlに対してそれぞれポリチオアミドを5mg添加し室温で攪拌した。攪拌終了後、孔径0.2μmのディスポーサブルフィルターを用いてろ過し、ろ液中の水銀残存濃度を還元気化−原子吸光分析で測定した。結果は表1に示す。これらの結果から、本発明のポリチオアミドは、いずれの濃度においても水銀を攪拌開始1分後に76%以上、60分後では100%吸着することができる。
Example 2 [Influence of stirring time]
5 mg of polythioamide was added to 5 ml of 1-10 mg / l mercury nitrate solution and stirred at room temperature. After stirring, the mixture was filtered using a disposable filter having a pore size of 0.2 μm, and the residual mercury concentration in the filtrate was measured by reduction vaporization-atomic absorption analysis. The results are shown in Table 1. From these results, the polythioamide of the present invention can adsorb mercury at 76% or more 1 minute after starting stirring and 100% after 60 minutes at any concentration.

Figure 0005114704
Figure 0005114704

実施例3[共存元素の影響]
水銀(A:2mg/l=0.01mmol/l)と銅、鉄、亜鉛、マンガン、鉛あるいはカドミウム(B:0.01〜5.0mmol/l)とを含む溶液(pH1〜3)5mlにポリチオアミド5mgを添加し、室温で1時間攪拌した。その後、孔径0.2μmのディスポーサブルフィルターを用いてろ過し、ろ液中の水銀残存濃度を還元気化−原子吸光分析で測定した。結果は表2に示す。いずれの元素が共存した場合においても、ポリチオアミドは水銀を100%吸着した。また、共存元素のポリチオアミドへの吸着率は、共存元素Zn(初濃度1mmol/lおよび5mmol/l)で0.2%であり、また共存元素Cd(初濃度5mmol/l)で0.06%であった以外、すべての共存元素で0%であった。これらの結果から、本発明のポリチオアミドはこれらの元素が共存しても水銀を捕集できる。
Example 3 [Influence of coexisting elements]
To 5 ml of a solution (pH 1-3) containing mercury (A: 2 mg / l = 0.01 mmol / l) and copper, iron, zinc, manganese, lead or cadmium (B: 0.01-5.0 mmol / l) 5 mg of polythioamide was added and stirred at room temperature for 1 hour. Then, it filtered using the disposable filter with the hole diameter of 0.2 micrometer, and the mercury residual density | concentration in a filtrate was measured by the reductive vaporization-atomic absorption analysis. The results are shown in Table 2. Even when any of the elements coexisted, polythioamide adsorbed 100% of mercury. Further, the adsorption rate of the coexisting element to the polythioamide is 0.2% for the coexisting element Zn (initial concentration 1 mmol / l and 5 mmol / l), and 0.06 for the coexisting element Cd (initial concentration 5 mmol / l). % Was 0% for all coexisting elements except for%. From these results, the polythioamide of the present invention can collect mercury even if these elements coexist.

Figure 0005114704
Figure 0005114704

実施例4[ポリチオアミドに吸着したHg(II)の還元気化脱離実験]
5mg/lの硝酸水銀溶液5mlにポリチオアミド5mgを添加し、1時間攪拌した。静置後、上澄み液を分取し、水銀残存濃度を還元気化−原子吸光分析で測定した。次いで静置したポリチオアミドを含む溶液に15%w/v塩化スズ(II)溶液(0.5M HSO)を5ml加え、1時間エアレーションすることにより吸着した水銀を還元気化させた。気化した水銀は過マンガン酸溶液で捕集し、還元終了後過マンガン酸溶液中の水銀濃度を還元気化−原子吸光分析により測定した。
結果は、吸着率はすべて100%であり、還元気化脱離させた水銀の回収率は108±10%(5回の実験における平均値±標準偏差で表示)であった。なお回収率が100%を越えているのは、測定誤差などによるものである。よって、本操作により、本発明のポリチオアミドに吸着した水銀は還元気化脱離できる。なお、回収率とは、吸着前の溶液に含まれていた水銀量に対する還元気化により回収した水銀量を百分率で示したものである。
Example 4 [Reduction Vaporization Desorption Experiment of Hg (II) Adsorbed on Polythioamide]
5 mg of polythioamide was added to 5 ml of a 5 mg / l mercury nitrate solution and stirred for 1 hour. After standing, the supernatant was collected, and the residual mercury concentration was measured by reductive vaporization-atomic absorption analysis. Next, 5 ml of a 15% w / v tin (II) chloride solution (0.5 MH 2 SO 4 ) was added to the solution containing the polythioamide that was allowed to stand, and the adsorbed mercury was reduced and vaporized by aeration for 1 hour. The vaporized mercury was collected with a permanganic acid solution, and after the reduction, the mercury concentration in the permanganic acid solution was measured by reduction vaporization-atomic absorption analysis.
As a result, the adsorption rates were all 100%, and the recovery rate of mercury that had been reduced, desorbed and desorbed was 108 ± 10% (expressed as an average value ± standard deviation in five experiments). The reason why the recovery rate exceeds 100% is due to a measurement error or the like. Therefore, by this operation, mercury adsorbed on the polythioamide of the present invention can be reductively vaporized and desorbed. The recovery rate is the percentage of mercury recovered by reductive vaporization with respect to the amount of mercury contained in the solution before adsorption.

実施例5[ポリチオアミドの再利用性]
実施例4と同様にして、1mg/l硝酸水銀溶液を用いて水銀吸着率および還元気化による回収率を求めた。還元気化後のポリチオアミドを孔径0.2μmのディスポーサブルフィルターを用いて回収し真空乾燥した。その後乾燥済みポリチオアミドをサンプル瓶に入れ秤量した。このポリチオアミドを用いて、再度吸着、脱離実験を行った。この操作を繰り返し行った。結果は、表3に示す。少なくとも5回の繰り返し使用において、本発明のポリチオアミドにより、100%の吸着率で、還元気化脱離による94〜126%の回収率で水銀が得られた。なお、一部の結果において回収率が100%を越える場合が認められたが、これは溶出工程において一部ポリチオアミド上に残存した水銀の溶出、測定誤差などによるものである。
Example 5 [Recyclability of polythioamide]
In the same manner as in Example 4, a mercury adsorption rate and a recovery rate by reduction vaporization were determined using a 1 mg / l mercury nitrate solution. The polythioamide after reductive vaporization was recovered using a disposable filter having a pore size of 0.2 μm and vacuum-dried. Thereafter, the dried polythioamide was placed in a sample bottle and weighed. Using this polythioamide, adsorption and desorption experiments were performed again. This operation was repeated. The results are shown in Table 3. In at least 5 repetitive uses, the polythioamide of the present invention produced mercury with an adsorption rate of 100% and a recovery rate of 94 to 126% by reductive vaporization desorption. In some results, the recovery rate was found to exceed 100%. This was due to elution of mercury remaining on the polythioamide in the elution step, measurement errors, and the like.

Figure 0005114704
Figure 0005114704

以上のことから、本実施例によれば、水銀に対して他の重金属が共存する溶液においても、水銀のみを定量的に吸着捕集でき、かつ、塩化スズ(II)溶液により定量的に分離回収することができる。   From the above, according to this example, even in a solution in which other heavy metals coexist with mercury, only mercury can be adsorbed and collected quantitatively and quantitatively separated with a tin (II) chloride solution. It can be recovered.

本発明は、重金属が共存する水銀廃液等から水銀を効率的に選択的に分離できる。また、分離した後回収できる。   According to the present invention, mercury can be efficiently and selectively separated from mercury waste liquor in which heavy metals coexist. Moreover, it can collect | recover after isolate | separating.

水銀吸着に及ぼすpHの影響について示す図である。It is a figure shown about the influence of pH which acts on mercury adsorption.

Claims (2)

化学式化で表されるポリチオアミドにより、溶液中の水銀を吸着し、
前記溶液中に、鉄、銅、亜鉛、マンガン、鉛、またはカドミウムの群から選ばれるいずれか1種の他の金属が0.01〜5mmol/lの範囲内で共存する場合、
前記他の金属の前記ポリチオアミドへの吸着率は、亜鉛では0.2%以下であり、カドミウムでは0.06%以下であり、鉄、銅、マンガン、および鉛では0%であり、
かつ、前記水銀の前記ポリチオアミドへの吸着率に対する、前記他の金属の前記ポリチオアミドへの吸着率の比率は、亜鉛では0.002以下であり、カドミウムでは0.0006以下であり、鉄、銅、マンガン、および鉛では0である
金属の分離方法。
Figure 0005114704
The polythioamide represented by Chemical Formula 1 adsorbs mercury in the solution,
Wherein the solution, iron, copper, zinc, manganese, if lead or any of one other metal selected from the group consisting of cadmium, coexist within the 0.01~5mmol / l,
The adsorption rate of the other metal to the polythioamide is 0.2% or less for zinc, 0.06% or less for cadmium, and 0% for iron, copper, manganese, and lead.
And, for the adsorption rate to the Porichioamido of the mercury, the ratio of the adsorption rate to the Porichioamido of the other metals state, and are 0.002 or less in the zinc, the cadmium is at 0.0006 or less, iron Separation of metals that are zero for copper, manganese, and lead .
Figure 0005114704
化学式化で表されるポリチオアミドにより吸着された水銀を、塩化スズ(II)により脱離する、金属の回収方法。
Figure 0005114704
A method for recovering a metal, wherein mercury adsorbed by the polythioamide represented by Chemical Formula 2 is eliminated by tin (II) chloride.
Figure 0005114704
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