JP2013221182A - Element separation and recovery method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an element separation and recovery method by which selectivity and recovery efficiency of an element such as valuable metal, can be considerably improved, a substance used for recovery of the element can be reused and a chelating agent is not required to be used even when a metal is separated and recovered as the element.SOLUTION: Zonyl (R) FSA and THF are added into a vessel 1 in which solution 2 containing rare-earth metal RE being a target substance is contained. Successively, pH of the solution 2 is set to be about pH 4 of <pH 6.5 with a pH buffer to develop phase separation, and the rare-earth metal RE is extracted in a cohered liquid-phase. Sodium hydroxide aqueous solution is mixed into the cohered liquid phase 10 to raise the pH, and the hydroxide 12 of the rare earth metal RE is extracted. The aqueous solution 11 in which the rare-earth metal RE is extracted, is filtered to recover the hydroxide 12 of the rare-earth metal RE. The remaining Zonyl (R) FSA and THF in the solution, are reused after the pH is adjusted.

Description

本発明は、溶液から選択的かつ効率的にレアアースや有価金属などの元素を回収する元素の分離回収方法に関する。   The present invention relates to an element separation and recovery method for recovering elements such as rare earths and valuable metals selectively and efficiently from a solution.

現在、レアメタルは先端技術を支える材料である。レアメタルは、通常の日常生活において用いられる携帯電話やパソコンなどの電子機器、または家電製品に使われている。これらの電子機器や家電製品は、使用後においては産業廃棄物として処分されることが多く、山中や町中に廃棄されて問題になっている。   Currently, rare metals are materials that support advanced technology. Rare metals are used in electronic devices such as mobile phones and personal computers used in normal daily life, or home appliances. These electronic devices and home appliances are often disposed of as industrial waste after use, and are disposed of in the mountains and towns, causing problems.

これらの電子機器や家電製品は、リサイクル可能な資源である貴金属やレアメタルを含んでおり、「都市鉱山」と称される。日本は1年間で世界の約10%の鉱物資源を消費する国でありながら、レアメタルのほとんどを輸入に頼っている。日本は、100%自給できるものは皆無に等しいほどの国内資源の乏しい国である。   These electronic devices and home appliances contain precious metals and rare metals, which are recyclable resources, and are called “urban mines”. Japan is a country that consumes about 10% of the world's mineral resources in a year, but relies on imports for most rare metals. Japan is a country with scarce domestic resources that is almost 100% self-sufficient.

しかしながら、いわゆる都市鉱山は、地下鉱山に比して資源の採掘率が高い。このように、都市鉱山は資源の宝庫であり、都市鉱山からレアメタルをリサイクルして、資源を確保することが非常に有用である。   However, so-called urban mines have higher resource mining rates than underground mines. Thus, an urban mine is a treasure trove of resources, and it is very useful to secure resources by recycling rare metals from the urban mine.

一方、分析化学における金属の分離法としては、互いに混ざり合わない二種類の溶媒を用いた溶媒抽出法が主に用いられる。しかし、溶媒抽出法は、抽出物の移動が水相と有機相との界面を通じて行われる。そのため、溶媒抽出法において抽出効率を上げるためには激しい振とう、および時間を要する。また、溶媒抽出法においては、分液漏斗などの器具の操作が煩雑であること、目的物質の抽出や器具の洗浄に大量の有機溶媒が必要になるとともに、大量の廃液が生じるなどの問題がある。   On the other hand, as a method for separating metals in analytical chemistry, a solvent extraction method using two kinds of solvents that do not mix with each other is mainly used. However, in the solvent extraction method, the extract moves through the interface between the aqueous phase and the organic phase. Therefore, vigorous shaking and time are required to increase the extraction efficiency in the solvent extraction method. In addition, the solvent extraction method has problems such as complicated operation of an apparatus such as a separatory funnel, a large amount of organic solvent is required for extraction of the target substance and cleaning of the apparatus, and a large amount of waste liquid is generated. is there.

これらの問題を解決できる新たな溶媒抽出法として、均一溶液からの相分離を利用する分離濃縮法が提案されている。この分離濃縮法は、迅速かつ簡単な操作によって分離濃縮することができる。この分離濃縮法は、均一溶液からの相分離後の析出形態の違いによって、均一液液抽出法(非特許文献1)、均一固相抽出法(非特許文献2)、および水性二相抽出法(非特許文献3)に分類できる。これらの抽出法のうちの均一液液抽出法は、水相−有機相間の界面が存在しないので、分子レベルの界面は無限大となり機械的な振り混ぜ操作もなく簡便であるという利点を有する(非特許文献4)。   As a new solvent extraction method that can solve these problems, a separation and concentration method using phase separation from a homogeneous solution has been proposed. This separation and concentration method can be separated and concentrated by a quick and simple operation. This separation and concentration method includes a homogeneous liquid-liquid extraction method (Non-Patent Document 1), a homogeneous solid-phase extraction method (Non-Patent Document 2), and an aqueous two-phase extraction method depending on the difference in the form of precipitation after phase separation from a homogeneous solution. (Non-patent document 3). Among these extraction methods, the homogeneous liquid-liquid extraction method has the advantage that since there is no interface between the aqueous phase and the organic phase, the interface at the molecular level is infinite and simple without mechanical shaking operation ( Non-patent document 4).

五十嵐淑郎、押手茂克、「ぶんせき」9、p702−709(1997).Igarashi Goro, Oshite Shigekatsu, “Bunseki” 9, p702-709 (1997). 齋藤徹、松原チヨ、平出正孝、「分析化学」、Vol.52、No.4、p221−229(2003).Toru Saito, Chiyo Matsubara, Masataka Hiraide, “Analytical Chemistry”, Vol. 52, No. 4, p221-229 (2003). 安西祐二、赤間美文、「分析化学」、Vol.52、No.5、p337−340(2003).Yanji Anzai, Yoshifumi Akama, “Analytical Chemistry”, Vol. 52, No. 5, p337-340 (2003). 山口仁志、伊藤真二、五十嵐淑郎、小林剛、「分析化学」、Vol.54、No.3、p227−230(2005).Hitoshi Yamaguchi, Shinji Ito, Goro Igarashi, Go Kobayashi, “Analytical Chemistry”, Vol. 54, No. 3, p 227-230 (2005).

しかしながら、これらの方法では、レアメタルを含む有価金属やレアアースの選択性や回収効率が低く、有価金属の回収に用いた物質が再利用できない場合が多いなどの問題があった。また、有価金属の選択性や回収効率が高い場合であっても、有価金属の分離回収においてキレート試薬を必ず用いる必要があったため、金属などの元素を分離回収する際に必要となる薬剤が多いという問題もあった(非特許文献4)。   However, these methods have problems in that the selectivity and recovery efficiency of valuable metals including rare metals and rare earths are low, and the substances used for recovery of valuable metals cannot often be reused. In addition, even when the selectivity and recovery efficiency of valuable metals are high, it is necessary to use a chelating reagent in the separation and recovery of valuable metals, so many chemicals are required when separating and recovering elements such as metals. (Non-patent document 4).

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、有価金属などの元素の選択性や回収効率を大幅に向上させることができるとともに、元素の回収に用いた物質を再利用することができ、さらに元素として金属を分離回収する場合においてもキレート試薬を用いる必要がない元素の分離回収方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above, and its purpose is to greatly improve the selectivity and recovery efficiency of elements such as valuable metals and to reuse the materials used for the recovery of elements. It is another object of the present invention to provide an element separation and recovery method that does not require the use of a chelating reagent even when metals are separated and recovered as elements.

上述した課題を解決し、上記目的を達成するために、本発明に係る元素の分離回収方法は、元素を含む溶液に、テトラヒドロフランおよびリチウム3−[(1H,1H,2H,2H−フルオロアルキル)チオ]プロピオネイト,アルキル:ヘキシル〜デカニルを添加する界面活性剤添加ステップと、溶液のpHを6.5未満に調整するpH調整ステップと、溶液から、凝集した液相を回収する液相回収ステップと、凝集した液相のpHを、アルカリ性溶液を用いて上昇させ、テトラヒドロフランおよびリチウム3−[(1H,1H,2H,2H−フルオロアルキル)チオ]プロピオネイト,アルキル:ヘキシル〜デカニルと、元素とを分離させる分離ステップと、を含むことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the above object, an element separation and recovery method according to the present invention includes tetrahydrofuran and lithium 3-[(1H, 1H, 2H, 2H-fluoroalkyl) in a solution containing the element. Thio] propionate, alkyl: a surfactant addition step for adding hexyl to decanyl, a pH adjustment step for adjusting the pH of the solution to less than 6.5, and a liquid phase recovery step for recovering the aggregated liquid phase from the solution The pH of the agglomerated liquid phase is raised using an alkaline solution to separate the elements from tetrahydrofuran and lithium 3-[(1H, 1H, 2H, 2H-fluoroalkyl) thio] propionate, alkyl: hexyl-decanyl. And a separating step.

本発明に係る元素の分離回収方法は、上記の発明において、pH調整ステップにおいて、溶液のpHを3.5以上5.0以下に調整することを特徴とする。   The element separation and recovery method according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the pH of the solution is adjusted to 3.5 or more and 5.0 or less in the pH adjustment step.

本発明に係る元素の分離回収方法は、上記の発明において、分離ステップにおいて、アルカリ性溶液によって元素の水酸化物を析出させることを特徴とする。   The element separation and recovery method according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the element hydroxide is precipitated by an alkaline solution in the separation step.

本発明に係る元素の分離回収方法は、上記の発明において、元素が、Sc,Cr,Fe,Ga,Y,Zr,Pd,Ag,Pt,La,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Tb,およびLuからなる群から選ばれた少なくとも1つであることを特徴とする。   In the element separation and recovery method according to the present invention, in the above invention, the elements are Sc, Cr, Fe, Ga, Y, Zr, Pd, Ag, Pt, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb. , Dy, Ho, Er, Tm, Tb, and Lu, at least one selected from the group.

本発明に係る元素の分離回収方法によれば、分離回収する元素の選択性や回収効率を大幅に向上させることができ、元素の回収に用いた物質を再利用することが可能になるとともに、分離回収する元素が金属の場合であっても、キレート試薬を用いることなく、元素を選択的に分離回収することが可能になる。   According to the element separation and recovery method of the present invention, it is possible to greatly improve the selectivity and recovery efficiency of the element to be separated and recovered, and it is possible to reuse the material used for element recovery, Even when the element to be separated and recovered is a metal, the element can be selectively separated and recovered without using a chelating reagent.

図1は、本発明の一実施形態による元素の分離回収方法を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an element separation and recovery method according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の一実施形態による元素の分離回収方法を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing an element separation and recovery method according to an embodiment of the present invention. 図3は、本発明の一実施形態に基づいた実施例による元素の分離回収方法によって元素を回収した場合の回収率の一例を示す図表である。FIG. 3 is a chart showing an example of a recovery rate when an element is recovered by an element separation and recovery method according to an example based on one embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。また、本発明は以下に説明する実施形態によって限定されるものではない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In all the drawings of the following embodiments, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals. Further, the present invention is not limited to the embodiments described below.

まず、本発明の一実施形態による元素の分離回収方法について説明する。図1は、この一実施形態による元素の分離回収方法を説明するための模式図である。図2は、この一実施形態による元素の分離回収方法を示すフローチャートである。   First, an element separation and recovery method according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an element separation and recovery method according to this embodiment. FIG. 2 is a flowchart showing an element separation and recovery method according to this embodiment.

本発明の一実施形態による元素の分離回収方法においては、均一液液抽出法を採用する。まず、図1(a)に示すように、容器1内において、元素としての抽出物質(ターゲット物質)の一例である希土類元素(レアアース)REを含有する溶液2を用意する。なお、この溶液2には、この一実施形態による分離回収方法によって回収できないことが既知のアルカリ金属(アルカリ金属イオン)、金属元素(金属イオン)、または非金属元素が含まれていてもよく、ここでは、ターゲット物質としてのレアアースRE以外に各種元素M1,M2,M3が含まれているものとする。 In the element separation and recovery method according to one embodiment of the present invention, a uniform liquid-liquid extraction method is employed. First, as shown in FIG. 1A, a solution 2 containing a rare earth element (rare earth) RE, which is an example of an extraction substance (target substance) as an element, is prepared in a container 1. The solution 2 may contain an alkali metal (alkali metal ion), a metal element (metal ion), or a non-metal element known not to be recovered by the separation and recovery method according to the embodiment, Here, it is assumed that various elements M 1 , M 2 , and M 3 are included in addition to the rare earth RE as the target material.

なお、レアアースREとは、元素名(元素記号:原子番号)として、スカンジウム(Sc:21)、イットリウム(Y:39)、ランタン(La:57)、セリウム(Ce:58)、プラセオジム(Pr:59)、ネオジム(Nd:60)、プロメチウム(Pm:61)、サマリウム(Sm:62)、ユウロピウム(Eu:63)、ガドリニウム(Gd:64)、テルビウム(Tb:65)、ジスプロシウム(Dy:66)、ホルミウム(Ho:67)、エルビウム(Er:68)、ツリウム(Tm:69)、イッテルビウム(Yb:70)、ルテチウム(Lu:71)からなる群より選ばれる元素である。   The rare earth RE is an element name (element symbol: atomic number) as scandium (Sc: 21), yttrium (Y: 39), lanthanum (La: 57), cerium (Ce: 58), praseodymium (Pr: 59), neodymium (Nd: 60), promethium (Pm: 61), samarium (Sm: 62), europium (Eu: 63), gadolinium (Gd: 64), terbium (Tb: 65), dysprosium (Dy: 66) ), Holmium (Ho: 67), erbium (Er: 68), thulium (Tm: 69), ytterbium (Yb: 70), and lutetium (Lu: 71).

また、有価金属イオンとは、重金属および軽金属から選ばれる金属のイオンである。ここで、重金属とは、チタン(Ti:22)、鉄(Fe:26)、コバルト(Co:27)、ニッケル(Ni:28)、銅(Cu:29)、亜鉛(Zn:30)、ガリウム(Ga:31)、Y、ジルコニウム(Zr:40)、ニオブ(Nb:41)、ルテニウム(Ru:44)、パラジウム(Pd:46)、カドミウム(Cd:48)、インジウム(In:49)、タンタル(Ta:73)、金(Au:79)、水銀(Hg:80)、鉛(Pb:82)、ビスマス(Bi:83)、およびレアアースREであるランタノイド金属(La,Ce,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu)から選ばれる金属である。また、軽金属とは、Scおよびアルミニウム(Al:13)と、ベリリウム(Be:4)、マグネシウム(Mg:12)、カルシウム(Ca:20)、ストロンチウム(Sr:38)、バリウム(Ba:56)、およびラジウム(Ra:88)などのアルカリ土類金属と、からなる群より選ばれる金属である。   Valuable metal ions are ions of metals selected from heavy metals and light metals. Here, heavy metals are titanium (Ti: 22), iron (Fe: 26), cobalt (Co: 27), nickel (Ni: 28), copper (Cu: 29), zinc (Zn: 30), gallium. (Ga: 31), Y, zirconium (Zr: 40), niobium (Nb: 41), ruthenium (Ru: 44), palladium (Pd: 46), cadmium (Cd: 48), indium (In: 49), Tantalum (Ta: 73), gold (Au: 79), mercury (Hg: 80), lead (Pb: 82), bismuth (Bi: 83), and lanthanoid metals (La, Ce, Pr, Nd) which are rare earth REs , Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu). Light metals include Sc and aluminum (Al: 13), beryllium (Be: 4), magnesium (Mg: 12), calcium (Ca: 20), strontium (Sr: 38), barium (Ba: 56) And an alkaline earth metal such as radium (Ra: 88).

レアアースREや有価金属イオンは、これらのイオンを含有すると思われる各種試料や、携帯電話やパソコンなどの電子機器、または家電製品などを粉砕して、王水、硫酸、塩酸、または硝酸などの酸溶液に溶解させることで得られる溶液等から調製されたものであってもよい。   Rare earth REs and valuable metal ions are crushed into various samples that are thought to contain these ions, electronic devices such as mobile phones and personal computers, or home appliances, and are used as acids such as aqua regia, sulfuric acid, hydrochloric acid, or nitric acid. It may be prepared from a solution obtained by dissolving in a solution.

そして、図2に示すように、この溶液2に、以下の(1)式の構造式で表される、水溶性のテトラヒドロフラン(THF)を添加する(ステップST1)。なお、詳細は後述するが、このTHFの一部または全部に、この一実施形態による分離回収方法である均一液液抽出法に使用されたTHFが再利用される。   Then, as shown in FIG. 2, water-soluble tetrahydrofuran (THF) represented by the following structural formula (1) is added to the solution 2 (step ST1). In addition, although mentioned later for details, THF used for the uniform liquid-liquid extraction method which is the separation-and-recovery method by this one embodiment is reused for a part or all of this THF.

Figure 2013221182
……(1)
Figure 2013221182
...... (1)

続いて、フッ素系界面活性剤である以下の(2)式の構造式で表される「リチウム3−[(1H,1H,2H,2H−フルオロアルキル)チオ]プロピオネイト,アルキル:ヘキシル〜デカニル」(Lithium 3-[(1H,1H,2H,2H-fluoroalkyl) thio]propionate, alkyl : hexyl-decanyl)(ゾニールFSA)を添加する(ステップST2)。このフッ素系界面活性剤は、以下の(2)式の構造式で表される。なお、このフッ素系界面活性剤の分子式(化学式)は、CF3(CF2nCH2CH2SCH2CH2CH2COOH(n=6〜10)で表され、好適には、CF3(CF2nCH2CH2SCH2CH2CH2COOH(n=6〜8,alkyl : hexyl-octyl)のものが用いられる。なお、詳細は後述するが、このフッ素系界面活性剤の一部または全部に、この一実施形態による分離回収方法である均一液液抽出法に使用されたフッ素系界面活性剤が再利用される。 Subsequently, “lithium 3-[(1H, 1H, 2H, 2H-fluoroalkyl) thio] propionate, alkyl: hexyl to decanyl” represented by the following structural formula (2), which is a fluorine-based surfactant. (Lithium 3-[(1H, 1H, 2H, 2H-fluoroalkyl) thio] propionate, alkyl: hexyl-decanyl) (Zonyl FSA) is added (step ST2). This fluorosurfactant is represented by the following structural formula (2). The molecular formula (chemical formula) of this fluorosurfactant is represented by CF 3 (CF 2 ) n CH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 CH 2 COOH (n = 6 to 10), preferably CF 3 (CF 2) n CH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 CH 2 COOH (n = 6~8, alkyl: hexyl-octyl) those are used. In addition, although mentioned later for details, the fluorine-type surfactant used for the uniform liquid-liquid extraction method which is the separation-and-recovery method by this one embodiment is reused for a part or all of this fluorine-type surfactant. .

Figure 2013221182
……(2)
Figure 2013221182
(2)

ここで、フッ素系界面活性剤としては、PFOA(パーフルオロオクタン酸)やPFOS(パーフルオロオクタンスルホン酸塩)などを挙げることもできるが、本発明者の知見によれば、これらのPFOAやPFOSは強酸を呈し、さらに第2種監視物質に指定されているため、使用上好ましくない。一方、上述したゾニールFSAは、その構造に“−CH2CH2SCH2CH2−”といったスペーサが存在する。また、このゾニールFSAは、極めて低いpH、例えばpH1程度以下にしない限り水素イオンがプロトネートしない。そのため、本発明者の検討によれば、元素の分離回収に用いるフッ素系界面活性剤としては、ゾニールFSAを採用することが望ましい。 Here, examples of the fluorosurfactant include PFOA (perfluorooctanoic acid) and PFOS (perfluorooctane sulfonate). According to the knowledge of the present inventor, these PFOA and PFOS. Presents a strong acid and is designated as a second type monitoring substance, which is not preferable for use. On the other hand, the above-mentioned zonyl FSA has a spacer such as “—CH 2 CH 2 SCH 2 CH 2 —” in its structure. In addition, this zonyl FSA does not protonate unless it has a very low pH, for example, about pH 1 or less. Therefore, according to the study of the present inventor, it is desirable to employ zonyl FSA as the fluorosurfactant used for element separation and recovery.

このようにステップST1,ST2において、図1(b)に示すように、溶液2に、フッ素系界面活性剤およびTHFが添加される。なお、これらのステップST1,ST2は同時に行っても良い。   Thus, in steps ST1 and ST2, as shown in FIG. 1B, the fluorosurfactant and THF are added to the solution 2. Note that these steps ST1 and ST2 may be performed simultaneously.

その後、ステップST3に移行して、フッ素系界面活性剤が添加された溶液2を軽く撹拌する撹拌処理を行う。続いて、ステップST4に移行して、例えば酢酸(CH3COOH)や酢酸ナトリウム(CH3COONa)などのpH調整用の緩衝液(pHバッファ)を添加する。これによって、金属溶液の水素イオン指数pHを、相分離が生じる可能性のあるpH6.5未満、好適には相分離が生じるpH5.0以下、より好適にはpH4.0程度にする。なお、このときのpH値としては、元素の分離回収を効率良く行うことを考慮すると、pH=3.5以上にすることが望ましい。 Then, it transfers to step ST3 and performs the stirring process which stirs lightly the solution 2 to which the fluorine-type surfactant was added. Subsequently, the process proceeds to step ST4, and a pH adjusting buffer solution (pH buffer) such as acetic acid (CH 3 COOH) or sodium acetate (CH 3 COONa) is added. Thus, the hydrogen ion exponent pH of the metal solution is set to less than pH 6.5 where phase separation may occur, preferably pH 5.0 or less, more preferably about 4.0, where phase separation occurs. The pH value at this time is preferably set to pH = 3.5 or more in consideration of efficient element separation and recovery.

その後、ステップST5に移行して、例えば容器1を遠心分離機に設置して遠心分離を行う。ここで、遠心分離機の回転数は例えば2500rpm、処理時間は例えば20分間とする。これにより、図1(c)に示すように、容器1内において、溶液2を、THFおよび対象物質以外の各種元素M1,M2,M3を含む多量の液相と、レアアースRE、フッ素系界面活性剤およびTHFを含む微量の液相10との2相に分離する。このとき、溶液2に含まれるレアアースREの多くが、微量の液相10に抽出される。 Then, it transfers to step ST5, for example, installs the container 1 in a centrifuge and performs centrifugation. Here, the rotation speed of the centrifuge is, for example, 2500 rpm, and the processing time is, for example, 20 minutes. Thus, as shown in FIG. 1 (c), in the container 1, the solution 2, and a large amount of liquid phase containing the various elements other than THF and analyte M 1, M 2, M 3, rare earth RE, fluorine Separation into two phases with a small amount of liquid phase 10 containing a system surfactant and THF. At this time, most of the rare earth RE contained in the solution 2 is extracted into a small amount of the liquid phase 10.

その後、ステップST6に移行して、図1(d)に示すように凝集した液相10を溶液2から分離させる。これとともに、図1(e)に示すように、レアアースREが分離回収された残部の溶液2の上澄み液を回収する。ここで、溶液2の上澄み液と凝集した液相を分離する方法としては特に制限されず、当該分野において既知の分離方法、例えば凝集した液相や上澄み液の吸引やコック付ロートを用いる比重の差による凝集した液相や上澄み液の分離などの方法を採用することが可能である。また、この分離方法の条件も特に制限されず、生じた凝集した液相に応じて適宜設定することが可能である。   Thereafter, the process proceeds to step ST6, and the aggregated liquid phase 10 is separated from the solution 2 as shown in FIG. At the same time, as shown in FIG. 1 (e), the supernatant of the remaining solution 2 from which the rare earth RE has been separated and recovered is recovered. Here, the method for separating the supernatant liquid from the solution 2 and the agglomerated liquid phase is not particularly limited, and a separation method known in the art such as suction of the agglomerated liquid phase or supernatant liquid or a specific gravity using a funnel with a cock. It is possible to employ a method such as separation of an agglomerated liquid phase or a supernatant liquid due to the difference. The conditions for this separation method are not particularly limited, and can be set as appropriate according to the agglomerated liquid phase generated.

上述したステップST1〜ST6によって、ターゲット物質をフッ素系界面活性剤の凝集した液相10に抽出させることができる。そして、ステップST7に移行して、図1(f)に示すように、凝集した液相10と、アルカリ性水溶液としての、pH7.0より高く、好ましくはpH12〜13である例えば水酸化ナトリウム(NaOH)の水溶液とを混合させる。また、この段階までに消費されたTHFを補充するために、必要に応じて若干量のTHFの水溶液を添加する。その後、ステップST8に移行する。   By the above-described steps ST1 to ST6, the target material can be extracted into the liquid phase 10 in which the fluorosurfactant is aggregated. Then, the process proceeds to step ST7, and as shown in FIG. 1 (f), for example, sodium hydroxide (NaOH) having an agglomerated liquid phase 10 and an alkaline aqueous solution higher than pH 7.0, preferably pH 12-13. ) And an aqueous solution. Moreover, in order to replenish the THF consumed up to this stage, a small amount of an aqueous solution of THF is added as necessary. Thereafter, the process proceeds to step ST8.

ステップST8においては、例えばRE(OH)3などのレアアースREの水酸化物12が、フッ素系界面活性剤およびTHFの水溶液11に対して、固体となって析出する。そして、図1(g)に示すように、このレアアースREの水酸化物12を、例えばろ過処理によってフッ素系界面活性剤およびTHFの溶液から分離させる。これにより、レアアースREの水酸化物12が回収される。 In step ST8, for example, a rare earth RE hydroxide 12 such as RE (OH) 3 is deposited as a solid on the fluorosurfactant and the aqueous solution 11 of THF. Then, as shown in FIG. 1 (g), the rare earth RE hydroxide 12 is separated from the solution of the fluorosurfactant and THF by, for example, filtration. Thereby, the hydroxide 12 of the rare earth RE is recovered.

このとき、レアアースREが回収された後の水溶液11には、フッ素系界面活性剤およびTHFが含有されている。そこで、ステップST9に移行して、上述したステップST8において水酸化物12が分離回収された水溶液11のpHを、例えば酢酸(CH3COOH)や酢酸ナトリウム(CH3COONa)などのpH調整用の緩衝液を添加することによって、相分離が生じる可能性のないpH6.5以上、好適にはpH7.0以上8.0以下に調整する。これによって、フッ素系界面活性剤およびTHFを、適切なpH値の状態で回収することができる。なお、この水溶液11のpH調整は、従来公知の方法を採用することができる。このように回収されたフッ素系界面活性剤およびTHFは、この一実施形態によるさらなる分離回収や、その他の用途に再利用される。 At this time, the aqueous solution 11 after the rare earth RE is recovered contains a fluorosurfactant and THF. Therefore, the process proceeds to step ST9, and the pH of the aqueous solution 11 from which the hydroxide 12 is separated and recovered in step ST8 described above is adjusted for pH adjustment such as acetic acid (CH 3 COOH) and sodium acetate (CH 3 COONa). By adding a buffer solution, the pH is adjusted to 6.5 or more, preferably pH 7.0 or more and 8.0 or less, which does not cause phase separation. Thereby, the fluorosurfactant and THF can be recovered in a state of an appropriate pH value. In addition, conventionally well-known method is employable for pH adjustment of this aqueous solution 11. FIG. The thus recovered fluorosurfactant and THF are reused for further separation and recovery according to this embodiment and other applications.

次に、上述の一実施形態に基づいた実施例について説明する。なお、本発明はこの実施例に限定されるものではない。なお、実施例における特性の分析には、以下の装置を用いる。具体的には、金属濃度の測定には、金属イオンの濃度をICP発光分光分析装置(iCAP6300型:サーモフィッシャー製)を用いた。pHの測定には、pHメーター(F−51:HORIBA製)を用いた。   Next, examples based on the above-described embodiment will be described. In addition, this invention is not limited to this Example. In addition, the following apparatuses are used for the analysis of the characteristic in an Example. Specifically, for the measurement of the metal concentration, an ICP emission spectroscopic analyzer (iCAP6300 type: manufactured by Thermo Fisher) was used. A pH meter (F-51: manufactured by HORIBA) was used for pH measurement.

また、この実施例1においては、上述した一実施形態による分離回収方法に基づいて、フッ素系界面活性剤として、ゾニールFSAを用いる。そして、ターゲット物質を分離回収する系(ZonylFSA-THF-H+系)での各物質の体積比が、
ターゲット物質を含む溶液:THF:ゾニールFSA:pHバッファ=5:6:5:4
になるようにする。
In Example 1, zonyl FSA is used as the fluorosurfactant based on the separation and recovery method according to the above-described embodiment. And the volume ratio of each substance in the system (ZonylFSA-THF-H + system) for separating and recovering the target substance is
Solution containing target substance: THF: Zonyl FSA: pH buffer = 5: 6: 5: 4
To be.

すなわち、この実施例1においては、ターゲット物質を含む溶液が例えば5mlである場合、分離回収処理において、THFを例えば6ml、5重量%濃度のゾニールFSAを例えば5ml、およびpHバッファを例えば4ml用いる。   That is, in Example 1, when the solution containing the target substance is 5 ml, for example, 6 ml of THF, 5 ml of zonyl FSA having a concentration of 5% by weight, and 4 ml of pH buffer are used in the separation and recovery process.

なお、このターゲット物質を分離回収する系においては、THFの量を、ターゲット物質を含む溶液2に対して10〜50%の範囲から選択することも可能である。また、5重量%濃度のゾニールFSAに関しては、ターゲット物質を含む金属溶液の体積に対して1/500以上1以下の範囲で変更することも可能である。すなわち、ターゲット物質を含む溶液が5mlである場合、ゾニールFSAを10μl以上5ml以下の範囲から適宜選択することが可能である。この場合、ゾニールFSAの析出相体積は、ゾニールFSAの使用量に対して原点を通る直線状に比例した値になる。   In the system for separating and recovering the target material, the amount of THF can be selected from a range of 10 to 50% with respect to the solution 2 containing the target material. The zonyl FSA having a concentration of 5% by weight can be changed within a range of 1/500 or more and 1 or less with respect to the volume of the metal solution containing the target substance. That is, when the solution containing the target substance is 5 ml, it is possible to appropriately select zonyl FSA from the range of 10 μl or more and 5 ml or less. In this case, the volume of the precipitated phase of the zonyl FSA becomes a value proportional to a linear shape passing through the origin with respect to the amount of the zonyl FSA used.

そして、上述した一実施形態による元素の分離回収方法に従って、ZonylFSA-THF-H+系において種々のターゲット物質を分離回収する実験を行った。その結果、それぞれのターゲット物質に関して、図3に示す結果が得られた。なお、図3においては、各欄の上段が元素名、下段が回収率(%)であり、ランタノイド系およびアクチノイド系については、独立した別欄に記載した。 Then, according to the element separation and recovery method according to the above-described embodiment, an experiment was conducted to separate and recover various target substances in the ZonylFSA-THF-H + system. As a result, the results shown in FIG. 3 were obtained for each target material. In FIG. 3, the upper part of each column is the element name, the lower part is the recovery rate (%), and the lanthanoid series and actinoid series are shown in separate separate columns.

図3から、この実施例によるZonylFSA-THF-H+系における分離回収方法において、Sc,Cr,Fe,Ga,Y,Zr,Pd,Ag,およびPt、並びにCeとPmとを除いたランタノイド金属(La,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Tb,Lu)において、回収率が80%以上であることが確認された。また、反対に、ケイ素(Si),リン(P),Ca,ヒ素(As),セレン(Se),ロジウム(Rh),インジウム(In),スズ(Sn),アンチモン(Sb),およびAuにおいては、回収率が0%であり、元素の分離回収において選択性が極めて高いことが確認された。 From FIG. 3, in the separation and recovery method in the ZonylFSA-THF-H + system according to this example, the lanthanoid metal excluding Sc, Cr, Fe, Ga, Y, Zr, Pd, Ag, and Pt, and Ce and Pm. In (La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Tb, Lu), it was confirmed that the recovery rate was 80% or more. Conversely, in silicon (Si), phosphorus (P), Ca, arsenic (As), selenium (Se), rhodium (Rh), indium (In), tin (Sn), antimony (Sb), and Au The recovery rate was 0%, and it was confirmed that the selectivity in the separation and recovery of elements was extremely high.

以上説明した本発明の一実施形態によれば、レアアースに代表される有価金属などの元素の選択性や回収効率を大幅に向上させることができるとともに、元素の回収に用いたフッ素系界面活性剤およびTHFを次の元素の分離回収に再利用することができる。さらに、金属を分離回収する場合においても、従来必要であったキレート試薬を一切用いる必要がなくなり、使用する薬剤の種類や量を低減することが可能になる。また、この一実施形態によれば、携帯電話やパソコンなどの電子機器、または家電製品などから、ターゲット物質の一種である有価金属を選択性良く回収することが可能になるので、金属資源の再利用を大幅に促進させることが可能になる。   According to one embodiment of the present invention described above, the selectivity and recovery efficiency of elements such as valuable metals typified by rare earths can be greatly improved, and the fluorine-based surfactant used for element recovery And THF can be reused for the separation and recovery of the next element. Furthermore, even in the case of separating and recovering metals, it is not necessary to use any chelating reagent that has been necessary in the past, and it is possible to reduce the type and amount of chemicals used. In addition, according to this embodiment, valuable metal, which is a kind of target material, can be recovered with high selectivity from electronic devices such as mobile phones and personal computers, or home appliances. It becomes possible to promote the use greatly.

以上、本発明の一実施形態および実施例について具体的に説明したが、本発明は、上述の一実施形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の一実施形態および実施例において挙げた数値、元素はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値、元素を用いてもよい。   Although one embodiment and example of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited to the above-described one embodiment and example, and various modifications based on the technical idea of the present invention. Is possible. For example, the numerical values and elements given in the above-described embodiment and examples are merely examples, and different numerical values and elements may be used as necessary.

また、上述の一実施形態においては、溶液2にレアアースが含まれる場合を例に説明したが、溶液2に含まれる元素は必ずしもレアアースに限定されるものではなく、有価金属イオンなどの上述した種々の元素とすることが可能である。   In the above-described embodiment, the case where the rare earth is contained in the solution 2 has been described as an example. However, the element contained in the solution 2 is not necessarily limited to the rare earth. It is possible to use these elements.

また、上述の一実施形態においては、凝集した液相10を分離した後、この液相10に混合させる水溶液として、水酸化ナトリウム水溶液を用いているが、必ずしも水酸化ナトリウム水溶液に限定されるものではなく、例えば水酸化リチウム(LiOH)や水酸化カリウム(KOH)などの種々のアルカリ性水溶液を用いることが可能である。   Further, in the above-described embodiment, a sodium hydroxide aqueous solution is used as an aqueous solution to be mixed with the liquid phase 10 after separating the agglomerated liquid phase 10, but the aqueous solution is not necessarily limited to the sodium hydroxide aqueous solution. Instead, various alkaline aqueous solutions such as lithium hydroxide (LiOH) and potassium hydroxide (KOH) can be used.

上述の一実施形態においては、pHバッファとして、酢酸や酢酸ナトリウムを用いているが、必ずしも酢酸や酢酸ナトリウムに限定されるものではなく、塩酸(HCl)や四ホウ酸ナトリウム(Na247)などのその他の物質を用いることも可能である。 In the above-described embodiment, acetic acid or sodium acetate is used as the pH buffer. However, the pH buffer is not necessarily limited to acetic acid or sodium acetate, but hydrochloric acid (HCl) or sodium tetraborate (Na 2 B 4 O). It is also possible to use other substances such as 7 ).

1 容器
2 溶液
10 液相
11 水溶液
12 水酸化物
1,M2,M3 各種元素
RE レアアース
1 Container 2 Solution 10 Liquid Phase 11 Aqueous Solution 12 Hydroxide M 1 , M 2 , M 3 Various Elements RE Rare Earth

Claims (4)

元素を含む溶液に、テトラヒドロフランおよびリチウム3−[(1H,1H,2H,2H−フルオロアルキル)チオ]プロピオネイト,アルキル:ヘキシル〜デカニルを添加する界面活性剤添加ステップと、
前記溶液のpHを6.5未満に調整するpH調整ステップと、
前記溶液から、凝集した液相を回収する液相回収ステップと、
前記凝集した液相のpHを、アルカリ性溶液を用いて上昇させ、前記テトラヒドロフランおよび前記リチウム3−[(1H,1H,2H,2H−フルオロアルキル)チオ]プロピオネイト,アルキル:ヘキシル〜デカニルと、前記元素とを分離させる分離ステップと、
を含むことを特徴とする元素の分離回収方法。
A surfactant addition step of adding tetrahydrofuran and lithium 3-[(1H, 1H, 2H, 2H-fluoroalkyl) thio] propionate, alkyl: hexyl to decanyl to the element-containing solution;
A pH adjusting step for adjusting the pH of the solution to less than 6.5;
A liquid phase recovery step for recovering an aggregated liquid phase from the solution;
The pH of the aggregated liquid phase is increased using an alkaline solution, the tetrahydrofuran and the lithium 3-[(1H, 1H, 2H, 2H-fluoroalkyl) thio] propionate, alkyl: hexyl to decanyl, and the element And a separation step for separating
A method for separating and recovering an element, comprising:
前記pH調整ステップにおいて、前記溶液のpHを3.5以上5.0以下に調整することを特徴とする請求項1記載の元素の分離回収方法。   2. The element separation and recovery method according to claim 1, wherein in the pH adjustment step, the pH of the solution is adjusted to 3.5 or more and 5.0 or less. 前記分離ステップにおいて、前記アルカリ性溶液によって前記元素の水酸化物を析出させることを特徴とする請求項1または2に記載の元素の分離回収方法。   The element separation / recovery method according to claim 1 or 2, wherein, in the separation step, a hydroxide of the element is precipitated by the alkaline solution. 前記元素が、Sc,Cr,Fe,Ga,Y,Zr,Pd,Ag,Pt,La,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Tb,およびLuからなる群から選ばれた少なくとも1つであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の元素の分離回収方法。   The element is composed of Sc, Cr, Fe, Ga, Y, Zr, Pd, Ag, Pt, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Tb, and Lu. The element separation / recovery method according to any one of claims 1 to 3, wherein the element is at least one selected from the group.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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GHIASVAND ALI REZA 他3名: "Determination of Silver(I) by Electrothermal-AAS in a Microdroplet Formed from a Homogeneous Liquid-", ANALYTICAL SCIENCES, vol. 21, no. 4, JPN6016011436, 10 April 2005 (2005-04-10), JP, pages 387 - 390, ISSN: 0003357957 *

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