JP2017531550A - 超臨界流体及び有機配位子からなる抽出媒体による、プラチノイドを含む担体からプラチノイドを選択的に抽出する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
− ジチオカルバメート、これはSC−CO2中でのその低い溶解性により、極めて限定された効率を有する。
− β−ジケトン、これもあまり溶解性がなく、したがって超臨界CO2中でのその溶解性を高め、これらの抽出方法で使用するために、フッ素化しなければならない。更に、湿気の存在下で、β−ジケトンの効率は非常に低い。
− クラウンエーテル又はカリックスアレーン等の、大環状化合物。
− これらの化合物は高価であり、広く市販されていない。更に、これらの化合物は、ある場合は、超臨界CO2中でのその溶解性を改善するために、フッ素化もしなければならない。CYANEX(登録商標)型化合物等の有機リン化合物は、それらに関して、市販されているが、それらの抽出効率は低い。
a) 前記金属を含む前記セラミック担体を、抽出チャンバ(又は反応器)において、金属に対して選択的で、かつ0状態にある前記金属と錯体を形成することができる有機配位子を含む加圧高密度(pressurized dense)流体からなる抽出媒体に接触させ;それによって、一方で、前記金属を使い切った(depleted)、又は前記金属が無くなりさえしたセラミック担体、他方で、有機配位子と0状態にある金属との錯体を含む加圧高密度流体からなる媒体を得る工程;
b) 有機配位子と0状態にある金属との錯体を含む、前記加圧高密度流体を、大気圧及び周囲温度まで戻し、それによって、有機配位子と0状態にある金属との錯体を流体から分離する工程;
c) 前記金属を使い切った、又は前記金属が無くなりさえしたセラミック担体、及び有機配位子と0状態にある金属との錯体を回収する工程。
a1) 金属を含むセラミック担体、及び金属0に対して選択的な有機配位子を、抽出チャンバに配置し、次に流体を抽出チャンバに導入し、流体が高密度で加圧されるように、抽出チャンバの温度及び圧力を設定する工程;
本発明による方法のこの第1の実施形態では、工程b)の間に、抽出チャンバの圧力を大気圧に戻し、温度を周囲温度に戻し、流体を抽出チャンバからガス流の形で抜き、錯体をガス流と共に運び去り(一緒に押し流し)、任意選択的に抽出チャンバの出口に配置した分離器に錯体を回収する。
a2) 選択的有機配位子を、抽出チャンバと流動的に連通している可溶化チャンバに配置し、金属を含むセラミック担体を抽出チャンバに配置する工程;次に
a3) 加圧高密度流体の流れを可溶化チャンバに連続的に送り、それによって選択的有機配位子を含む加圧高密度流体からなる抽出媒体を得る工程;
a4) 抽出媒体の流れを抽出チャンバに連続的に送る工程;
本発明による方法のこの第2の実施形態では、工程a)の最後に、有機配位子と0状態にある金属との錯体を含む加圧高密度流体の流れを、抽出チャンバから引き出し、工程b)続いて工程c)を実施する貯蔵槽に送る。
(実施例1)
この実施例では、白金又はパラジウムを、それらを担持する触媒担体から選択的に抽出するための、異なる配位子、抽出分子、錯化剤の能力を研究する。
この実施例では、配位子と触媒の間の接触時間、及び抽出温度のパラメーターによる、ドデカンチオールによるPd又はPtの抽出収率への影響を研究するために、試験を実施する。
この実施例では、本発明による方法で使用される特定の配位子によって、還元された形、つまり金属(0)ナノ粒子の形において、金属の抽出が行われることを示している。
この実施例では、配位子、抽出剤が超臨界CO2媒体中に配置される抽出試験を実施している。
(1)触媒及び配位子は、反応器の底部で両者が直接接触する、又は代わりに
(2)配位子は反応器の底部に存在し、触媒は撹拌棒に固定されたバスケットに存在する。この実施形態はしたがって、配位子と触媒の間の直接接触を避け、配位子の超臨界CO2中の可溶化を示す。
この実施例では、丁度実施例4のように、配位子、抽出剤を超臨界CO2媒体中に配置する抽出試験を実施している。
− ペルティエ効果による冷却を備えたCO2ポンプ、流速:0.001〜10mL.min−1;
− 配位子の可溶化のための35mL反応器、最大許容圧力:50MPa、最高温度300℃;
− 配位子と触媒が接触できるようにする60mL抽出反応器、圧力35MPaまで〜150℃;
− 金属錯体の回収を可能にする50mL収集容器。
2 管
3 反応器
4 冷交換機
5 高圧ポンプ
6 圧力計
7 弁
8 撹拌子
9 撹拌棒
10 ヒーターバンド
11 通気管路
12 圧力計
13 弁
14 温度調節器/プログラマ
15 熱電対
16 熱電対
17 担体
18 液体配位子
21 貯蔵槽
22 管
23 第1反応器
24 冷交換機
25 高圧ポンプ
26 第1弁
27 第2弁
28 第2反応器
29 管
30 弁
31 管
32 収集容器
33 出口弁
34 オーバーフロー弁
35 通気管路
36 温度制御室
Claims (18)
- プラチノイド族の金属を、前記金属を含むセラミック担体から選択的に抽出する方法であって:
a) 前記金属を含む前記セラミック担体を、抽出チャンバにおいて、金属に対して選択的で、かつ0状態にある前記金属と錯体を形成することができる有機配位子を含む加圧高密度流体からなる抽出媒体に接触させ;それによって、一方で、前記金属を使い切った、又は前記金属が無くなりさえしたセラミック担体、他方で、有機配位子と0状態にある金属との錯体を含む加圧高密度流体からなる媒体を得る工程;
b) 有機配位子と0状態にある金属との錯体を含む、前記加圧高密度流体を、大気圧及び周囲温度まで戻し、それによって、有機配位子と0状態にある金属との錯体を流体から分離する工程;
c) 前記金属を使い切った、又は前記金属が無くなりさえしたセラミック担体、及び有機配位子と0状態にある金属との錯体を回収する工程
の連続工程を含む方法。 - プラチノイド族の金属が、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、金、銀、並びにこれらの合金及び混合物から選択される、請求項1に記載の方法。
- 金属がセラミック担体の少なくとも1つの外表面に分散するナノ粒子の形であり、金属が(0)金属状態にある金属のナノ粒子の形で抽出される、請求項1又は2に記載の方法。
- 流体が、二酸化炭素;ヘリウム;キセノン;窒素;亜酸化窒素;六フッ化硫黄;メタン、エタン、プロパン、n−ブタン、イソブタン、及びネオペンタン等の1〜5個の炭素原子のガス状アルカン;ガス状フッ素化炭化水素;ガス状の塩素化及び/若しくはフッ素化炭化水素、例えばHCFCとして知られるヒドロクロロフルオロカーボン、又は現行の法律の枠組み内でのこれらの代替物;アンモニア;並びにこれらの混合物から選択される、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- CO2等の加圧高密度流体が、50〜700バールの圧力、及び15℃〜200℃の温度、例えば250バールの圧力及び60℃〜110℃の温度にある、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- 加圧高密度流体が、液体状態、高密度ガス状態、又は超臨界状態にある、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
- 金属に対して選択的な有機配位子が、式RSHのチオール(式中、Rは1〜20C、好ましくは1〜12C、更に好ましくは1〜10Cの直鎖状又は分枝状アルキル基を示す)から選択され、例えば金属に対して選択的な有機配位子がドデカンチオールである、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
- 金属に対して選択的な有機配位子が、抽出媒体の質量の1〜20%を示す、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
- 接触すると同時に、担体及び/又は抽出媒体が機械作用を受ける、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
- 機械作用が、撹拌、乱流、せん断、電気機械的作用及び超音波作用の1つ又は複数から選択される、請求項9に記載の方法。
- 工程c)の終わりに、例えば錯体の熱処理によって、錯体から金属を回収する工程d)を更に含む、請求項1から10のいずれか一項に記載の方法。
- 工程a)の前に、工程a1):
a1) 金属を含むセラミック担体、及び選択的な有機配位子0を、抽出チャンバに配置し、次に流体を抽出チャンバに導入し、流体が高密度で加圧されるように、抽出チャンバの温度及び圧力を設定する工程
を更に含み;
工程b)の間に、抽出チャンバの圧力を大気圧に戻し、温度を周囲温度に戻し、流体を抽出チャンバからガス流の形で抜き、錯体をガス流と共に運び去り、任意選択的に抽出チャンバの出口に配置した分離器に錯体を回収する、静的方式で実施する、請求項1から11のいずれか一項に記載の方法。 - 工程a)の間に、金属を含むセラミック担体を抽出媒体と1〜24時間の間接触させる、請求項12に記載の方法。
- 選択的有機配位子の体積に対する、金属を含むセラミック担体の質量の割合が、0.01g/mL〜0.5g/mLであり、例えば0.25g/mLである、請求項12又は13に記載の方法。
- 工程a1)の間に、前記金属を含むセラミック担体及び選択的有機配位子を、金属を含むセラミック担体及び選択的有機配位子が直接接触するような方法で、抽出チャンバに配置する、請求項12から14のいずれか一項に記載の方法。
- 工程a1)の間に、前記金属を含むセラミック担体及び選択的有機配位子を、金属を含むセラミック担体及び選択的有機配位子が直接接触しないような方法で、チャンバに配置する、請求項12から14のいずれか一項に記載の方法。
- 工程a)の前に工程a2)、a3)及びa4):
a2) 選択的有機配位子を、抽出チャンバと流動的に連通している可溶化チャンバに配置し、金属を含むセラミック担体を抽出チャンバに配置する工程;次に
a3) 加圧高密度流体の流れを可溶化チャンバに連続的に送り、それによって選択的有機配位子を含む加圧高密度流体からなる抽出媒体を得る工程;
a4) 抽出媒体の流れを抽出チャンバに連続的に送る工程
を更に含み;
工程a)の終わりに、有機配位子と0状態にある金属との錯体を含む加圧高密度流体の流れを、抽出チャンバから引き出し、工程b)続いて工程c)を実施する貯蔵槽に送る、動的方式で実施する、請求項1から11のいずれか一項に記載の方法。 - 工程b)の間に、貯蔵槽の圧力を大気圧に戻し、温度を周囲温度に戻し、有機配位子と0状態にある金属との錯体は貯蔵槽に残したままで、流体をガスの形で貯蔵槽から抜く、請求項17に記載の方法。
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