JP2005008922A

JP2005008922A - 金又は白金を担持した金属水酸化物の生成方法及びこれを用いた金又は白金の回収方法

Info

Publication number: JP2005008922A
Application number: JP2003172599A
Authority: JP
Inventors: Takushi Yokoyama; 拓史横山; Shinichi Kitamoto; 慎一北本; Koichiro Watanabe; 公一郎渡邊
Original assignee: Japan Science and Technology Agency
Current assignee: Japan Science and Technology Agency
Priority date: 2003-06-17
Filing date: 2003-06-17
Publication date: 2005-01-13

Abstract

【課題】金又は白金を担持した金属水酸化物を効率よく生成するとともに、金イオン又は白金イオンの水溶液から金又は白金を効率よく回収すること。
【解決手段】本発明では、金イオン又は白金イオンの水溶液に金属イオンの水溶液を混合することによって金属水酸化物と金イオン又は白金イオンとを共沈させるとともに、金イオン又は白金イオンを水で還元して、金又は白金を担持した金又は白金を金属水酸化物を生成し、その後、金属水酸化物に担持された金又は白金を金属水酸化物から分離することによって金又は白金を回収することにした。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金又は白金を担持した金属水酸化物の生成方法及びこれを用いた金又は白金の回収方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より地球資源の有効活用を図るために、各種金属のリサイクル技術、特に廃棄物に含有される各種金属の回収技術の研究・開発が盛んに行われている。なかでも、近年の各種電子機器の高機能化に伴って、配線や筺体に金メッキが施され、或いは、半導体基板上に白金薄膜が形成されるようになってきており、各種電子機器の大量生産に伴って金や白金が多量に消費されていることから、各種電子機器の廃棄物から金や白金を回収する技術を確立することが急務となっている。
【０００３】
かかる金や白金の回収技術としては、各種の化学反応を利用して廃棄物中に含有されている金や白金を回収する方法が提供されている。たとえば、金の回収方法としては、特許文献１に開示された回収方法が提供されており、また、白金の回収方法としては、特許文献２に開示された回収方法が提供されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１３１２７号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開２００３−１２９１４５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の金や白金の回収方法にあっては、複数段階の処理工程を必要としており、煩雑な作業を行わなければならなかった。
【０００７】
そのため、従来の金や白金の回収方法では、金や白金の回収のために多大な労力や時間や費用を要することから、実用性に欠けるといった問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者らは、金や白金を簡易な方法で回収することができる実用的な回収方法を確立するために、鋭意研究を重ねた結果、次のような知見を得た。
【０００９】
すなわち、従来から金イオン又は白金イオンの水溶液と金属イオンの水溶液とを混合させると、金イオン又は白金イオンが金属水酸化物とともに共沈することが知られており、この場合には、金属水酸化物の表面に金イオン又は白金イオンがイオン状態のままで付着しているものと考えられていた。しかしながら、本発明者らは、所定条件下で金イオン又は白金イオンの水溶液と金属イオンの水溶液とを混合させると、金属水酸化物と金イオン又は白金イオンとが共沈するとともに、金イオン又は白金イオンが水で還元され、これにより、金又は白金を担持した金属水酸化物を生成することができることを見出した。
【００１０】
また、この金又は白金を担持した金属水酸化物から金又は白金を分離することによって金又は白金を回収することができることを見出した。
【００１１】
さらには、金イオン又は白金イオンの水溶液と金属イオンの水溶液との混合液に、金又は白金と親和性の高いイオンの水溶液、或いは、金又は白金と親和性の低いイオンの水溶液を添加することによって、金属際酸化物に担持される金又は白金の粒子サイズをコントロールすることができることを見出した。
【００１２】
そして、本発明者らは、上記知見に基づいて、従来の課題を解決するための手段として以下のものを提供する本出願をするに至ったのである。
【００１３】
すなわち、請求項１に係る本発明では、金イオン又は白金イオンの水溶液に金属イオンの水溶液を混合することによって金属水酸化物と金イオン又は白金イオンとを共沈させるとともに、金イオン又は白金イオンを水で還元することによって、金又は白金を担持した金属水酸化物を生成することにした。
【００１４】
また、請求項２に係る本発明では、前記請求項１に係る本発明において、前記金イオン又は白金イオンの水溶液と金属イオンの水溶液との混合液に、金又は白金と親和性の高いイオンの水溶液を添加することにした。
【００１５】
また、請求項３に係る本発明では、前記請求項１に係る本発明において、前記金イオン又は白金イオンの水溶液と金属イオンの水溶液との混合液に、金又は白金と親和性の低いイオンの水溶液を添加することにした。
【００１６】
また、請求項４に係る本発明では、金イオン又は白金イオンの水溶液に金属イオンの水溶液を混合することによって金属水酸化物と金イオン又は白金イオンとを共沈させるとともに、金イオン又は白金イオンを水で還元し、その後、金属水酸化物に担持された金又は白金を金属水酸化物から分離することによって金又は白金を回収することにした。
【００１７】
また、請求項５に係る本発明では、前記請求項４に係る本発明において、前記金イオン又は白金イオンの水溶液と金属イオンの水溶液との混合液に、金又は白金と親和性の高いイオンの水溶液を添加することにした。
【００１８】
また、請求項６に係る本発明では、前記請求項４に係る本発明において、前記金イオン又は白金イオンの水溶液と金属イオンの水溶液との混合液に、金又は白金と親和性の低いイオンの水溶液を添加することにした。
【００１９】
また、請求項７に係る本発明では、前記請求項４〜請求項６のいずれかに係る本発明において、前記金属水酸化物に担持された金又は白金と金属水酸化物との分離は、金属水酸化物を溶解することにより行うことにした。
【００２０】
また、請求項８に係る本発明では、前記請求項４〜請求項７のいずれかに係る本発明において、前記金属水酸化物に担持された金又は白金と金属水酸化物との分離は、金又は白金を担持した金属水酸化物と金又は白金を担持していない金属水酸化物とに分離した後に行うことにした。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る金又は白金の回収方法は、まず、金又は白金を担持した金属水酸化物を生成し、次に、この金属水酸化物から金又は白金を分離するものである。
【００２２】
金又は白金を担持した金属水酸化物の生成は、金イオン又は白金イオンの水溶液に金属イオンの水溶液を混合することによって行う。
【００２３】
すなわち、金イオン又は白金イオンの水溶液に金属イオン（たとえば、アルカリ下で金属水酸化物を生成し得る金属である鉄、アルミニウム、チタン、マンガン、セリウム、ニッケルなど）の水溶液を混合するとともに、これに電解質水溶液を添加することでｐＨを中性付近に調整する。これにより、混合液中で金属水酸化物と金イオン又は白金イオンとが共沈するとともに、金イオン又は白金イオンが水で還元されて、金又は白金を担持した金属水酸化物が生成される。
【００２４】
ここで、金又は白金を担持した金属水酸化物は、触媒やセンサなどとして工業的に有効利用することができるものである。
【００２５】
また、金属水酸化物に担持された金又は白金の粒子サイズは、混合液に添加する電解質水溶液の種類に応じてコントロールすることができる。
【００２６】
すなわち、電解質水溶液として金又は白金と親和性の高いイオン（たとえば、塩素、ハロゲン、硫黄など）の水溶液を用いた場合には、金属水酸化物に担持された金又は白金の粒子サイズを比較的大きく（ミクロンサイズ：数ミクロン以上）することができる。
【００２７】
一方、電解質水溶液として金又は白金と親和性の低いイオン（たとえば、硝酸）の水溶液を用いた場合には、金属水酸化物に担持された金又は白金の粒子サイズを比較的小さく（ナノサイズ）することができる。
【００２８】
また、金属水酸化物と金又は白金との分離は、金イオン又は白金イオンの水溶液と金属イオンの水溶液との混合液をろ過することによって混合液から金又は白金を担持した金属水酸化物を分離し、その後、金属水酸化物だけを溶解することによって、金属水酸化物から金又は白金を分離する。
【００２９】
これにより、簡便な方法でありながら金イオン又は白金イオンの水溶液から金又は白金を効率よく回収することができる。
【００３０】
ここで、金属水酸化物と金又は白金との分離は、金又は白金を担持した金属水酸化物と金又は白金を担持していない金属水酸化物とに遠心分離機を用いて分離した後に、金又は白金を担持した金属水酸化物を溶解するようにしてもよい。
【００３１】
金又は白金を担持した金属水酸化物と金又は白金を担持していない金属水酸化物とは質量が異なるために容易に遠心分離でき、しかも、この分離によって溶解する金属水酸化物の量を少なくすることができるので、溶解液の消費量を削減することができ、これにより、金又は白金の回収に要する費用を低減することができる。
【００３２】
以下に、本発明の具体的な実施例について説明する。なお、以下の説明では、金に関して説明をしているが、金と近似した挙動を示す白金についても同様の結果が得られる。また、以下の説明において、金の共沈率は、濾液中の金濃度を原子吸光分析により測定し、混合液に含有されていた金の質量と濾液中の金の質量との差に基づいて算出した。
【００３３】
（実施例１）
金イオンの水溶液としてＨＡｕＣｌ_４の２．５４ｘ１０^−５ｍｏｌ・ｄｍ^−３（金濃度５ｐｐｍ）水溶液と、金属イオンの水溶液としてＦｅＣｌ_３の０．０２ｍｏｌ・ｄｍ^−３水溶液と、電解質水溶液としてＮａＣｌの０．１２ｍｏｌ・ｄｍ^−３水溶液とを混合し、この混合液にｐＨ調整剤としてＮａＯＨを添加して、混合液のｐＨを所定値（ｐＨ４〜９）に調整し、これを２４時間連続撹拌した。
【００３４】
これにより、混合液中で水酸化鉄と金イオンとが共沈するとともに、金イオンが水で還元され、金を担持した水酸化鉄が生成された。
【００３５】
その後、金を担持した水酸化鉄を含有する混合液を吸引濾過器を用いて０．４５μｍのメンブランフィルタで濾過することによって、混合液から金を担持した水酸化鉄を分離した。
【００３６】
さらに、金を担持した水酸化鉄に塩酸を加えることによって、水酸化鉄を溶解して、水酸化鉄から金を分離した。
【００３７】
これにより、金イオンの水溶液から金が回収された。
【００３８】
本実施例においては、混合液のｐＨを変化させた場合の金の共沈率を計測した。その結果を図１に示す。
【００３９】
図１からわかるように、電解質水溶液としてＮａＣｌ水溶液を用いた場合には、金の共沈率が中性（ｐＨ７）で最大となっている。
【００４０】
したがって、電解質水溶液としてＮａＣｌ水溶液を用いた場合には、混合液のｐＨを中性（ｐＨ７）付近とすることで、金の回収率を向上させることができる。
【００４１】
（実施例２）
金イオンの水溶液としてＨＡｕＣｌ_４の２．５４ｘ１０^−５ｍｏｌ・ｄｍ^−３（金濃度５ｐｐｍ）水溶液と、金属イオンの水溶液としてＦｅ（ＮＯ_３）_３の０．０２ｍｏｌ・ｄｍ^−３水溶液と、電解質水溶液としてＮａＮＯ_３の０．１２ｍｏｌ・ｄｍ^−３水溶液とを混合し、この混合液にｐＨ調整剤としてＮａＯＨを添加して、混合液のｐＨを所定値（ｐＨ４〜９）に調整し、これを２４時間連続撹拌した。
【００４２】
これにより、混合液中で水酸化鉄と金イオンとが共沈するとともに、金イオンが水で還元され、金を担持した水酸化鉄が生成された。
【００４３】
その後、金を担持した水酸化鉄を含有する混合液を吸引濾過器を用いて０．４５μｍのメンブランフィルタで濾過することによって、混合液から金を担持した水酸化鉄を分離した。
【００４４】
さらに、金を担持した水酸化鉄に塩酸を加えることによって、水酸化鉄を溶解して、水酸化鉄から金を分離した。
【００４５】
これにより、金イオンの水溶液から金が回収された。
【００４６】
本実施例においても、混合液のｐＨを変化させた場合の金の共沈率を計測した。その結果を図２に示す。
【００４７】
図２からわかるように、電解質水溶液としてＮａＮＯ_３水溶液を用いた場合には、酸性から中性（ｐＨ７）では金の共沈率がほぼ１００％であるのに対して、アルカリ性では金の共沈率が減少している。
【００４８】
したがって、電解質水溶液としてＮａＮＯ_３水溶液を用いた場合には、混合液のｐＨを酸性から中性（ｐＨ７）付近とすることで、金の回収率を向上させることができる。
【００４９】
（実施例３）
金イオンの水溶液としてＨＡｕＣｌ_４の２．５４ｘ１０^−５ｍｏｌ・ｄｍ^−３（金濃度５ｐｐｍ）水溶液と、金属イオンの水溶液としてＦｅＣｌ_３の０．０２ｍｏｌ・ｄｍ^−３水溶液と、電解質水溶液として所定量（０．１２〜１．２０ｍｏｌ・ｄｍ^−３）のＮａＣｌ水溶液とを混合し、この混合液にｐＨ調整剤としてＮａＯＨを添加して、混合液をｐＨ６に調整し、これを２４時間連続撹拌した。
【００５０】
これにより、混合液中で水酸化鉄と金イオンとが共沈するとともに、金イオンが水で還元され、金を担持した水酸化鉄が生成された。
【００５１】
その後、金を担持した水酸化鉄を含有する混合液を濾過することによって、混合液から金を担持した水酸化鉄を分離し、さらに、塩酸を加えることによって水酸化鉄を溶解して、金イオンの水溶液から金を回収した。
【００５２】
本実施例においては、電解質水溶液の濃度を変化させた場合の金の共沈率を計測した。その結果を図３に示す。
【００５３】
図３からわかるように、電解質水溶液としてＮａＣｌ水溶液を用いた場合には、電解質水溶液の濃度を増加させると金の共沈率がわずかに減少する。
【００５４】
したがって、電解質水溶液としてＮａＣｌ水溶液を用いた場合には、電解質水溶液の濃度を低くすることで、金の回収率を向上させることができる。
【００５５】
（実施例４）
金イオンの水溶液としてＨＡｕＣｌ_４の２．５４ｘ１０^−５ｍｏｌ・ｄｍ^−３（金濃度５ｐｐｍ）水溶液と、金属イオンの水溶液としてＦｅ（ＮＯ_３）_３の０．０２ｍｏｌ・ｄｍ^−３水溶液と、電解質水溶液として所定量（０．１２〜１．２０ｍｏｌ・ｄｍ^−３）のＮａＮＯ_３水溶液とを混合し、この混合液にｐＨ調整剤としてＮａＯＨを添加して、混合液をｐＨ６に調整し、これを２４時間連続撹拌した。
【００５６】
これにより、混合液中で水酸化鉄と金イオンとが共沈するとともに、金イオンが水で還元され、金を担持した水酸化鉄が生成された。
【００５７】
その後、金を担持した水酸化鉄を含有する混合液を濾過することによって、混合液から金を担持した水酸化鉄を分離し、さらに、塩酸を加えることによって水酸化鉄を溶解して、金イオンの水溶液から金を回収した。
【００５８】
本実施例においても、電解質水溶液の濃度を変化させた場合の金の共沈率を計測した。その結果を図４に示す。
【００５９】
図４からわかるように、電解質水溶液としてＮａＮＯ_３水溶液を用いた場合には、電解質水溶液の濃度を増加させると金の共沈率が大幅に減少する。
【００６０】
したがって、電解質水溶液としてＮａＮＯ_３水溶液を用いた場合には、電解質水溶液の濃度をできるだけ低くすることで、金の回収率を向上させることができる。
【００６１】
（実施例５）
金イオンの水溶液としてＨＡｕＣｌ_４の５．０８ｘ１０^{− ４}ｍｏｌ・ｄｍ^−３（金濃度１００ｐｐｍ）水溶液と、金属イオンの水溶液として所定量（０．００２〜０．０４０ｍｏｌ・ｄｍ^−３）のＦｅＣｌ_３水溶液と、電解質水溶液として０．１２ｍｏｌ・ｄｍ^−３のＮａＣｌ水溶液とを混合し、この混合液にｐＨ調整剤としてＮａＯＨを添加して、混合液をｐＨ６に調整し、これを１２０時間連続撹拌した。
【００６２】
これにより、混合液中で水酸化鉄と金イオンとが共沈するとともに、金イオンが水で還元され、金を担持した水酸化鉄が生成された。
【００６３】
その後、金を担持した水酸化鉄を含有する混合液を濾過することによって、混合液から金を担持した水酸化鉄を分離し、さらに、塩酸を加えることによって水酸化鉄を溶解して、金イオンの水溶液から金を回収した。
【００６４】
本実施例においては、金属イオン水溶液の濃度を変化させた場合の金の共沈率を経時的に計測した。その結果を図５に示す。
【００６５】
図５からわかるように、電解質水溶液としてＮａＣｌ水溶液を用いた場合には、金属イオン水溶液の濃度を増加させると金の共沈率が増加し、金属イオン水溶液の濃度が０．０２０ｍｏｌ・ｄｍ^−３以上では金の共沈率がほぼ１００％に近づく。
【００６６】
したがって、電解質水溶液としてＮａＣｌ水溶液を用いた場合には、金属イオン水溶液の濃度を所定量以上にすることで、金の回収率を向上させることができる。
【００６７】
また、図５からわかるように、電解質水溶液としてＮａＣｌ水溶液を用いた場合には、２４時間以上経過すると金の共沈率が減少する。これは、金がある程度の粒子サイズまで成長した後に金属水酸化物から離脱したためと考えられる。
【００６８】
したがって、電解質水溶液としてＮａＣｌ水溶液を用いた場合には、反応時間を２４時間以下にすることで、金の回収率を向上させることができる。
【００６９】
また、本実施例では、電子プローブ顕微鏡や反射顕微鏡を用いて金の粒子サイズを観察した。
【００７０】
その結果、電解質水溶液としてＮａＣｌ水溶液を用いた場合には、水酸化鉄の表面に粒子サイズが数μｍ程度の金が付着していることが観察された。
【００７１】
（実施例６）
金イオンの水溶液としてＨＡｕＣｌ_４の５．０８ｘ１０^{− ４}ｍｏｌ・ｄｍ^−３（金濃度１００ｐｐｍ）水溶液と、金属イオンの水溶液として所定量（０．００２〜０．０４０ｍｏｌ・ｄｍ^−３）のＦｅ（ＮＯ_３）_３水溶液と、電解質水溶液として０．１２ｍｏｌ・ｄｍ^−３のＮａＮＯ_３水溶液とを混合し、この混合液にｐＨ調整剤としてＮａＯＨを添加して、混合液をｐＨ６に調整し、これを１２０時間連続撹拌した。
【００７２】
これにより、混合液中で水酸化鉄と金イオンとが共沈するとともに、金イオンが水で還元され、金を担持した水酸化鉄が生成された。
【００７３】
その後、金を担持した水酸化鉄を含有する混合液を濾過することによって、混合液から金を担持した水酸化鉄を分離し、さらに、塩酸を加えることによって水酸化鉄を溶解して、金イオンの水溶液から金を回収した。
【００７４】
本実施例においても、金属イオン水溶液の濃度を変化させた場合の金の共沈率を経時的に計測した。その結果を図６に示す。
【００７５】
図６からわかるように、電解質水溶液としてＮａＮＯ_３水溶液を用いた場合には、金属イオン水溶液の濃度を増加させると金の共沈率が増加するものの、いずれの濃度でも金の共沈率がほぼ１００％に近い。
【００７６】
したがって、電解質水溶液としてＮａＮＯ_３水溶液を用いた場合には、金属イオン水溶液の濃度にかかわらず、良好に金の回収を行うことができる。
【００７７】
また、図６からわかるように、電解質水溶液としてＮａＮＯ_３水溶液を用いた場合には、１２時間以上経過すると金の共沈率がほぼ１００％に近づく。
【００７８】
したがって、電解質水溶液としてＮａＮＯ_３水溶液を用いた場合には、反応時間を１２時間以上にすることで、金の回収率を向上させることができる。
【００７９】
また、本実施例でも、電子プローブ顕微鏡や反射顕微鏡を用いて金の粒子サイズを観察した。
【００８０】
その結果、電解質水溶液としてＮａＮＯ_３水溶液を用いた場合には、水酸化鉄の表面に粒子サイズが１μｍ以下の金が付着していることが観察された。
【００８１】
【発明の効果】
本発明は、以上に説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００８２】
すなわち、本発明では、金イオン又は白金イオンの水溶液と金属イオンの水溶液との混合といった簡便な方法でありながら、金又は白金を担持した金属水酸化物を効率よく生成することができるとともに、金イオン又は白金イオンの水溶液から金又は白金を効率よく回収することができる。
【００８３】
しかも、金イオン又は白金イオンの水溶液と金属イオンの水溶液との混合液に、金又は白金と親和性の高いイオンの水溶液、或いは、金又は白金と親和性の低いイオンの水溶液を添加することによって、金属際酸化物に担持される金又は白金の粒子サイズをコントロールすることができ、使用目的に応じて異なる粒子サイズの金又は白金やそれを担持した金属水酸化物を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電解質水溶液としてＮａＣｌ水溶液を用いた場合の混合液のｐＨと金の共沈率との関係を示すグラフ。
【図２】電解質水溶液としてＮａＮＯ_３水溶液を用いた場合の混合液のｐＨと金の共沈率との関係を示すグラフ。
【図３】電解質水溶液としてＮａＣｌ水溶液を用いた場合の電解質水溶液の濃度と金の共沈率との関係を示すグラフ。
【図４】電解質水溶液としてＮａＮＯ_３水溶液を用いた場合の電解質水溶液の濃度と金の共沈率との関係を示すグラフ。
【図５】電解質水溶液としてＮａＣｌ水溶液を用いた場合の金属イオン水溶液の濃度と金の共沈率との関係を示すグラフ。
【図６】電解質水溶液としてＮａＮＯ_３水溶液を用いた場合の金属イオン水溶液の濃度と金の共沈率との関係を示すグラフ。

Claims

金イオン又は白金イオンの水溶液に金属イオンの水溶液を混合することによって金属水酸化物と金イオン又は白金イオンとを共沈させるとともに、金イオン又は白金イオンを水で還元することによって、金又は白金を担持した金属水酸化物を生成することを特徴とする金又は白金を担持した金属水酸化物の生成方法。
前記金イオン又は白金イオンの水溶液と金属イオンの水溶液との混合液に、金又は白金と親和性の高いイオンの水溶液を添加することを特徴とする請求項１に記載の金又は白金を担持した金属水酸化物の生成方法。
前記金イオン又は白金イオンの水溶液と金属イオンの水溶液との混合液に、金又は白金と親和性の低いイオンの水溶液を添加することを特徴とする請求項１に記載の金又は白金を担持した金属水酸化物の生成方法。
金イオン又は白金イオンの水溶液に金属イオンの水溶液を混合することによって金属水酸化物と金イオン又は白金イオンとを共沈させるとともに、金イオン又は白金イオンを水で還元し、その後、金属水酸化物に担持された金又は白金を金属水酸化物から分離することによって金又は白金を回収することを特徴とする金又は白金の回収方法。
前記金イオン又は白金イオンの水溶液と金属イオンの水溶液との混合液に、金又は白金と親和性の高いイオンの水溶液を添加することを特徴とする請求項４に記載の金又は白金の回収方法。
前記金イオン又は白金イオンの水溶液と金属イオンの水溶液との混合液に、金又は白金と親和性の低いイオンの水溶液を添加することを特徴とする請求項４に記載の金又は白金の回収方法。
前記金属水酸化物に担持された金又は白金と金属水酸化物との分離は、金属水酸化物を溶解することにより行うことを特徴とする請求項４〜請求項６のいずれかに記載の金又は白金の回収方法。
前記金属水酸化物に担持された金又は白金と金属水酸化物との分離は、金又は白金を担持した金属水酸化物と金又は白金を担持していない金属水酸化物とに分離した後に行うことを特徴とする請求項４〜請求項７のいずれかに記載の金又は白金の回収方法。