JP5505604B2 - シュウ酸含有溶液からのインジウムの回収方法 - Google Patents
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Description
(1) インジウム及びシュウ酸を含有する溶液をキトサンに接触させて、インジウムをキトサンに吸着させる吸着工程;及び
インジウムを吸着させたキトサンを、塩酸、硫酸又は硝酸を含有する水溶液に接触させて、インジウムを脱離させる脱離工程;
を含む、インジウムの回収方法。
(2) シュウ酸濃度が1〜8重量%である、前記(1)の回収方法。
(3) 酸性水溶液が0.1 M以上の塩酸を含有する、前記(1)又は(2)の回収方法。
(4) 前記吸着工程が、インジウム及びシュウ酸を含有する溶液をキトサンに接触させ、接触後の溶液を該キトサンに循環させる循環工程によってインジウムをキトサンに吸着させる工程である、前記(1)〜(3)のいずれか1の回収方法。
(5) 前記脱離工程の前に、インジウムを吸着させたキトサンをアルカリ性水溶液に接触させるアルカリ処理工程をさらに含む、前記(1)〜(4)のいずれか1の回収方法。
(6) アルカリ性水溶液が0.5 M以上の水酸化ナトリウムを含有する、前記(5)の回収方法。
(7) キトサンが不溶化処理されている、前記(1)〜(6)のいずれか1の回収方法。
(8) キトサンがカートリッジフィルターの濾過材に保持されている、前記(1)〜(7)のいずれか1の回収方法。
(9) カートリッジフィルターの濾過材が、コットン、レーヨン、パルプ、アセチルセルロース及びニトロセルロースからなる群より選択されるセルロース系繊維によって形成されている、前記(8)の回収方法。
(10) セルロース系繊維の繊維密度が0.1〜1.0 g/cm3である、前記(9)の回収方法。
1.インジウム及びシュウ酸を含有する溶液
通常、インジウムは水溶液中でカチオン性のインジウムイオンとして存在するが、例えばエッチング廃液のように、インジウムを含有する水溶液にシュウ酸が存在すると、インジウムはシュウ酸とアニオン性の錯体を形成する。この場合、シュウ酸とアニオン性の錯体を形成したインジウムは、アニオンとイオン結合しうるアミノ基を分子内に有するキトサンに対して強く吸着される。一方、インジウムを含有する溶液中にシュウ酸が含まれていなければ、インジウムはアニオン性の錯体を形成し得ないため、キトサンに吸着されない。それ故、本明細書において、「インジウム及びシュウ酸を含有する溶液」は、錯体を形成する化合物としてシュウ酸を含む、インジウムを含有する溶液を意味する。インジウム及びシュウ酸を含有する溶液に対して本発明のインジウムの回収方法を適用することにより、シュウ酸とアニオン性の錯体を形成したインジウムを、以下において詳述するキトサンにより効率的に吸着することが可能となる。
本発明のインジウムの回収方法は、アニオンとイオン結合しうるアミノ基を分子内に有するキトサンを、インジウムの吸着手段として使用する。本明細書において、「キトサン」は、1,4’-β-グリコシド結合によって結合したN-アセチルグルコサミンの重合体であるキチンを、脱アセチル化することによって得られるグルコサミンの重合体、又はその誘導体を意味する。
本発明のインジウムの回収方法は、シュウ酸とアニオン性の錯体を形成したインジウムを、キトサンにより吸着・回収することを特徴とする。本発明のインジウムの回収方法を構成する各工程について、以下に詳しく説明する。
本工程は、インジウム及びシュウ酸を含有する溶液をキトサンに接触させて、インジウムをキトサンに吸着させることを目的とする。本工程で使用されるインジウム及びシュウ酸を含有する溶液は、上記で説明した特徴を有する溶液である。また、本工程で使用されるキトサンは、上記で説明した特徴を有するキトサンであって、不溶化処理されたキトサンであることが好ましく、カートリッジフィルターの濾過材に保持されたキトサンであることが特に好ましい。この場合において、使用されるキトサンの重量は、吸着すべきインジウムの濃度に依存して適宜設定される。例えば、以下に説明する好適な条件の場合、使用されるキトサンの重量は、インジウム1 mmolに対して0.5〜10 gであることが好ましい。
上記で説明した吸着工程は、インジウム及びシュウ酸を含有する溶液をキトサンに接触させ、接触後の溶液を該キトサンに循環させる循環工程によって実施してもよい。
本発明の回収方法は、以下で説明する脱離工程の前に、インジウムを吸着させたキトサンをアルカリ性水溶液に接触させるアルカリ処理工程を実施してもよい。インジウム及びシュウ酸を含有する溶液中に、例えばスズ、アルミニウム、亜鉛、鉛、シリカ等の一種以上の他の金属イオンが共存していた場合、これらの金属イオンは吸着工程においてインジウムとともにキトサンに吸着されうる。かかる状態で脱離工程を実施すると、インジウムとともに当該他の金属イオンも脱離することとなる。それ故、本工程は、脱離工程においてインジウムと他の金属イオンとの分離を高めることを目的とする。
本工程は、インジウムを吸着させたキトサンを酸性水溶液に接触させて、インジウムを脱離させることを目的とする。上記で説明したように、インジウムは、シュウ酸とアニオン性の錯体を形成した状態でキトサンのアミノ基に吸着されている。ここでインジウムを吸着させたキトサンを、シュウ酸よりも酸性度の高い酸を含有する酸性水溶液に接触させると、pH変化によりシュウ酸イオンから遊離酸の形態にシュウ酸の解離平衡が遷移する。この平衡状態の遷移により、シュウ酸とアニオン性の錯体を形成していたインジウムは、カチオン性のインジウムイオンの状態となり、キトサンから脱離することとなる。
(1)キトサンコーティングカートリッジフィルターの作製
キトサン濃度が3重量%となるように、0.15 Mの酢酸水溶液に市販のキトサン粉末(キミカキトサンF、(株)キミカ製、脱アセチル化度:80〜90%)を溶解し、キトサン溶液を調製した。この溶液に、密度0.3 g/cm3となるようにコットン糸を筒状有孔コアに巻き付けたカートリッジフィルター(筒状部長さ58 mm、外径φ61 mm)を3時間浸漬させた。
5重量%シュウ酸水溶液中にインジウムを150 ppmの濃度で含有する試験液1 Lを3組調製した。各試験液を、250 mL/min(SV=130)、500 mL/min(SV=260)、1000 mL/min(SV=520)の流速にて、(1)で作製したキトサンコーティングカートリッジフィルターにそれぞれ通液して循環させた。
インジウム吸着率(%)={(開始時試験液のインジウム濃度―経時試験液のインジウム濃度)/開始時試験液のインジウム濃度}×100
実施例1の(1)と同様の方法により作製したキトサンコーティングカートリッジフィルターを、実施例1の(2)と同様の方法により調製した試験液に浸漬させて、バッチ処理による吸着試験を行った。結果を併せて図1に示す。
実施例1のキトサンコーティングカートリッジフィルターの代わりに、強塩基性陰イオン交換樹脂を充填したカラムを用いて、実施例1(2)と同様の方法により循環通液による吸着試験を行った。
実施例1の方法によりインジウムを吸着させたキトサンコーティングカートリッジフィルターを、ポリプロピレン製ハウジングから取り出した。0.5 M 塩酸 250 mLに、前記キトサンコーティングカートリッジフィルターを24時間浸漬させ、キトサンコーティングカートリッジフィルターに吸着されたインジウムを溶出させた。吸着前後の試験液中のインジウム量及び脱離液中のインジウム量を表2に示す。
エッチング廃液には、インジウムとともにスズ等の他の金属イオンが共存している。そこで、実施例1(2)の方法において、インジウムを150 ppm、スズを15 ppmの濃度で含有する試験液をエッチング廃液擬似液として調製し、キトサンコーティングカートリッジフィルターを用いた循環通液による吸着試験を行った。対照区の試験液としては、実施例1と同様に、インジウムを単独で含有する試験液(150 ppm インジウム)を用いた。なお、いずれの試験液も500 mL/min(SV=260)のみの流速で循環通液した。結果を図2に示す。
実施例3と同様の試験液(インジウムを150 ppm、スズを15 ppmの濃度で含有する試験液)を用いて、キトサンコーティングカートリッジフィルターにインジウムとスズを吸着させた。吸着処理後、キトサンコーティングカートリッジフィルターをポリプロピレン製ハウジングから取り出し、アルカリ水溶液に浸漬させた後、酸性水溶液に浸漬させて脱離液を得た。対照区の試料としては、実施例2と同様に、アルカリ水溶液に浸漬させずに酸性水溶液にのみ浸漬させて得られた脱離液を用いた。
Claims (9)
- インジウム及びシュウ酸を含有する溶液をキトサンに接触させて、インジウムをキトサンに吸着させる吸着工程;
インジウムを吸着させたキトサンをアルカリ性水溶液に接触させるアルカリ処理工程;及び
アルカリ処理工程後のインジウムを吸着させたキトサンを、塩酸、硫酸又は硝酸を含有する酸性水溶液に接触させて、インジウムを脱離させる脱離工程;
を含む、インジウムの回収方法。 - インジウム及びシュウ酸を含有する溶液中のシュウ酸濃度が1〜8重量%である、請求項1の回収方法。
- 酸性水溶液が0.1 M以上の塩酸を含有する、請求項1又は2の回収方法。
- 前記吸着工程が、インジウム及びシュウ酸を含有する溶液をキトサンに接触させ、接触後の溶液を該キトサンに循環させる循環工程によってインジウムをキトサンに吸着させる工程である、請求項1〜3のいずれか1項の回収方法。
- アルカリ性水溶液が0.5 M以上の水酸化ナトリウムを含有する、請求項1〜4のいずれか1項の回収方法。
- キトサンが不溶化処理されている、請求項1〜5のいずれか1項の回収方法。
- キトサンがカートリッジフィルターの濾過材に保持されている、請求項1〜6のいずれか1項の回収方法。
- カートリッジフィルターの濾過材が、コットン、レーヨン、パルプ、アセチルセルロース及びニトロセルロースからなる群より選択されるセルロース系繊維によって形成されている、請求項7の回収方法。
- セルロース系繊維の繊維密度が0.1〜1.0 g/cm3である、請求項8の回収方法。
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