JP7360105B2 - 白金族金属イオンの分離回収システム及び分離回収方法 - Google Patents
白金族金属イオンの分離回収システム及び分離回収方法 Download PDFInfo
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Description
前記第1のジチゾン結合樹脂カラムからの処理廃液に対し、Pt4+イオンを還元してPt2+とする還元機構と、
前記還元機構からの還元処理廃液に対し、二価の白金族金属イオンを選択的に分離回収するための第2のジチゾン結合樹脂カラムを備え、
前記酸性廃液からPt2+イオンとPd2+イオンをそれぞれ選択的に分離回収する、白金族金属イオンの分離回収システム。
前記第1の分離回収工程からの処理廃液中のPt4+イオンを還元してPt2+とする還元工程と、
前記還元工程からの還元処理廃液から、第2の捕集材としてジチゾンを用い、Pt2+を選択的に分離回収する第2の分離回収工程を含む、白金族金属イオンの分離回収方法。
1.ジチゾン結合捕集材の作製
(1)ジヒドロジチゾンの合成
ジチゾン4gを溶解させたクロロホルム600cm3に、ヘキサシアノ鉄酸カリウム(III)12.8gと炭酸カリウム12gを溶解させた水200cm3を加え、スターラーで2時間撹拌した。その後、分液漏斗で下層の有機層を、直径30cmの時計皿(200cm3)3個に分けて注ぎ、キムワイプで蓋をして2日間ドラフト内で乾燥させた。析出した固体をクロロホルムで洗浄しジチゾンを除き、ジヒドロジチゾンを得た。
100cm3のジメルホルムアルデヒド(DMF)に10gのクロロメチルスチレン樹脂を加え500cm3メスフラスコに入れた。次に100cm3のDMFにジヒドロジチゾンを4g溶かし、上記の500cm3メスフラスコに加えた。これをアルミホイルで、覆って光を遮り、14日間振とうし、目的物を得た。
上の反応で得られた生成物を濾過し5g分を計りとり、500cm3のDMF、250cm3のDMFと250cm3の水との混合物、500cm3の水、500cm3の1.0M塩酸溶液、500cm3の水の順に洗浄した。次に100cm3の0.5Mアスコルビン酸と50cm3の1.0M水酸化ナトリウム溶液を三角フラスコで混合した。そこへ洗浄済みの生成物を加え、30分間振とうした。ジヒドロジチゾン部分がジチゾンに還元され、目的のジチゾン結合捕集材を得た。
濃度1.0×10-4(mol/dm3)のPt4+、濃度1.0×10-4(mol/dm3)のPt2+、濃度1.0×10-4(mol/dm3)のPd2+、濃度2.7×10-3(mol/dm3)のSnCl2、濃度0.1~6(mol/dm3)のHCl、濃度0.05(mol/dm3)のNH4Clをそれぞれ別々に含む水相を複数調整し、これらに上記で合成したジチゾン結合樹脂カラムを20cm3当たり0.05g加え、120分振とうした。その後、ジチゾン結合捕集材を濾過し、溶液中の金属イオン濃度をICP発光分光分析装置(以下、ICP-OESと記す)で測定した。Pt2+、Pt4+、Pd2+の捕集率を図2に示す。図2において●はPt2+、■はPd2+、▲はPt4+を示す。
Pt、Pd含有廃棄物に含まれているCo2+、Ni2+、Cu2+、及びZn2+がジチゾン結合捕集材による捕集にどのような影響を与えるのか調べた。溶液は、濃度1.0×10-4mol/dm3の金属イオン(Co2+、Ni2+、Cu2+、及びZn2+)、濃度0.1~6.0mol/dm3のHClで調製した。捕集材0.05gと溶液20cm3を遠心沈殿管にとり、2時間振とうした。振とう後、ジチゾン結合捕集材をろ過し、ろ液の金属イオン濃度をICP-OESでそれぞれ測定した。これらの測定結果を図4、図5、図6、および図7に示す。これらの図から、金属イオンCo2+、Ni2+、Cu2+、及びZn2+はほとんど捕集されないことがわかった。このことから、ジチゾン結合捕集材によるPt、Pdの捕集には影響を与えないことが示された。
高濃度廃液のPt沈殿剤として用いられているNH4Clがジチゾン結合捕集材の捕集にどのような影響を与えるのか調べた。溶液は、濃度1.0×10-5mol/dm3のPt4+、濃度2.7×10-4mol/dm3になるように加えた10%SnCl2溶液、濃度0.1~6.0mol/dm3のHClで調製した。また、上記溶液に、濃度0.05mol/dm3のNH4Clを加えた溶液も調製した。捕集材0.05gと溶液20cm3を遠心沈殿管にとり、2時間振とうした。振とう後、捕集材をろ過し、ろ液のPt濃度をICP-OESで測定した。その結果を図8に示す。図8の●のデータはNH4Clが0.05mol/dm3、○のデータはNH4Clが0mol/dm3の場合である。図8より、高濃度廃液のPt沈殿剤のNH4Clが溶液中に含まれていてもPt2+の捕集率に大きな変化はなかった。このことから、NH4ClはPt2+の捕集に大きな影響を与えないことが示された。
ジチゾン結合捕集材を4g充填したカラム中に各種金属イオン(Pt4+、Pd2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、及びZn2+)の入った溶液を流して捕集能を調べた。溶液は400cm3を流した。溶液は、それぞれ濃度1.0×10-4mol/dm3の各金属イオン(Pt4+、Pd2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、及びZn2+)、濃度2.0mol/dm3のHClで調製した。また、それぞれ濃度1.0×10-4mol/dm3の各金属イオン(Pt4+、Pd2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、及びZn2+)、還元剤として濃度2.7×10-4mol/dm3になるように加えた10%SnCl2溶液、濃度2.0mol/dm3のHClで調製した溶液に関しても調べた。その結果(還元剤なし)を図9に示す。図9より明らかなように、カラム法でもPd2+の捕集率はほぼ100%だった。還元剤を入れていないのでPt4+では捕集率は30%程度で収束した。その他4種類のイオン(Co2+、Ni2+、Cu2+、及びZn2+)はほとんど捕集されなかった。
2 前処理試薬結合樹脂カラム
3 第1のジチゾン結合樹脂カラム
4 還元機構
5 第2のジチゾン結合樹脂カラム
11 分離回収システム
12 第1のジチゾン結合樹脂カラム
13 還元機構
14 第2のジチゾン結合樹脂カラム
A 高濃度廃液
B 低濃度廃液
C 処理廃液
D 処理廃液
E 還元処理廃液
F 廃液
P 低濃度廃液
Q 処理廃液
R 還元処理廃液
S 廃液
Claims (6)
- 少なくとも四価の白金族金属イオンであるPt4+イオンと二価の白金族金属イオンであるPd2+イオンを含む酸性廃液に対し、二価の白金族金属イオンを選択的に分離回収するための第1のジチゾン結合樹脂カラムと、
前記第1のジチゾン結合樹脂カラムからの処理廃液に対し、Pt4+イオンを還元してPt2+とする還元機構と、
前記還元機構からの還元処理廃液に対し、二価の白金族金属イオンを選択的に分離回収するための第2のジチゾン結合樹脂カラムを備え、
前記第1のジチゾン結合樹脂カラムおよび前記第2のジチゾン結合樹脂カラムは、スチレン系樹脂にクロロメチル基を導入した樹脂にジチゾンを修飾させたものであり、
前記酸性廃液からPt2+イオンとPd2+イオンをそれぞれ選択的に分離回収する、白金族金属イオンの分離回収システム。 - 前記第1のジチゾン結合樹脂カラムの前段に、前記酸性廃液中の白金族金属イオン以外の不純物金属イオンを分離する前処理試薬結合樹脂カラムまたは陽イオン交換樹脂を設けた請求項1に記載の白金族金属イオンの分離回収システム。
- 前記前処理試薬結合樹脂カラムは、基材を前処理試薬で修飾したものであり、
前記前処理試薬がオキシン系、スルホン酸系またはイミノジ酢酸系の分離材である請求項2に記載の白金族金属イオンの分離回収システム。 - 少なくとも四価の白金族金属イオンであるPt4+イオンと二価の白金族金属イオンであるPd2+イオンを含む酸性廃液から、第1の捕集材を用い、Pd2+を選択的に分離回収する第1の分離回収工程と、
前記第1の分離回収工程からの処理廃液中のPt4+イオンを還元してPt2+とする還元工程と、
前記還元工程からの還元処理廃液から、第2の捕集材を用い、Pt2+を選択的に分離回収する第2の分離回収工程を含み、
前記第1の捕集材および前記第2の捕集材は、スチレン系樹脂にクロロメチル基を導入した樹脂にジチゾンを修飾させたものである、白金族金属イオンの分離回収方法。 - 前記第1の分離回収工程の前に、前記酸性廃液中の白金族金属イオン以外の不純物金属イオンを前処理試薬結合樹脂カラムまたは陽イオン交換樹脂により分離する前処理工程を含む、請求項4に記載の白金族金属イオンの分離回収方法。
- 前記前処理試薬結合樹脂カラムは、基材を前処理試薬で修飾したものであり、
前記前処理試薬がオキシン系、スルホン酸系またはイミノジ酸系の分離材である、請求項5に記載の白金族金属イオンの分離回収方法。
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研究事例紹介2 廃棄物から微量の白金属元素を回収するシステムを開発,TIRI NEWS,日本,地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター経営企画室広報係,2019年08月01日,8月号(2019),4頁~5頁 |
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