JPH01125393A - ロジウム錯化合物含有水溶液からロジウムを回収する方法 - Google Patents

ロジウム錯化合物含有水溶液からロジウムを回収する方法

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JPH01125393A JP62192784A JP19278487A JPH01125393A JP H01125393 A JPH01125393 A JP H01125393A JP 62192784 A JP62192784 A JP 62192784A JP 19278487 A JP19278487 A JP 19278487A JP H01125393 A JPH01125393 A JP H01125393A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ロジウム錯化合物含有水溶液からロジウム全
回収する方法に関する。
従来の技術 ゛ロジウム錯化合物は、過剰に使用さnた錯配位子と一
緒にとシわけ、西ドイツ国特許第26 27 554号
明細書に記載さfしたように、オレフィンtヒドロホル
ミル化するために使用さnる触媒系を形成する。この触
媒系は、反応条件下でロジウムと過剰に使用さnた水溶
性有機ホスフィンとから生成する。その水溶性は、有機
ホスフィン中に存在するスルホン酸基の存在に基づく。
リン配位子は、有利にはブルカv金s、<ルホネート、
アンモニウムスルホネートまたはアルカリ土類金属スル
ホネートとしく6) て使用さnる。
触媒系の長期使用の場合に、反応の選択性は減少する。
この選択性の減少は、第一に一酸化炭素が反応器の壁に
作用することによって生成しうる鉄カルボニルのような
触媒毒の作用、およびアルデヒドから生じる高沸点縮合
物に帰因し、第二に過剰に使用さnたスルホン化ホスフ
ィンが酸化ホスフィンに酸化または芳香族スルホン酸に
分解することにより減少することに帰因することができ
る。そのほかに、ホスフィン類と合成ガス中に含有する
イオウ化合物とから、ならびにスルホン酸基の反応によ
ってもホスフィンスルフィドが生じる。
ホスフィンオキシトも、ホスフィンスルフィドも、芳香
族スルホン酸も、ヒドロホルミル化触媒中では好ましく
ないため、消費さnた触媒t−取シ換えることが必要で
ある。経済性の理由から、この触媒溶液からロジウムを
分離し、回収することが必要である。
西ドイツ国特許出願公開第32 35 029号明細書
は、西ドイツ国特許第26 27 354号明細書によ
υヒドロホルミル化のために使用さnる触媒系の回収方
法に関する。スルホン酸塩から酸性にすることによりス
ルホン酸會遊離させ、これ全有機溶剤中に溶解している
アミンで抽出し、今やスルホン化ホスフィンのアミン塩
を含有する有機相を水溶液から分離し、七nを苛性アル
カリ水溶液で処理しかつ生成する2つの相を分離する。
水相は、今やロジウム鉛化合物およびホスフィンスルホ
ネートを含有する。
目的とする、ロジウム錯化合物からのロジウムの回収は
、ただ限らnた程度で可能であるにすぎない、そnとい
うのもロジウム錯化合物は常に未変化の形で、過剰に使
用さnた配位子と一緒に得らnるからである。
米国特許第45 90 473号明細書は、ロジウム錯
化合物およびコバルト錯化合物のほかになおトリフェニ
ルホスフィンが配位子として存在する、有機溶剤に溶解
しているヒドロホルミル化触媒の溶液からロジウムおよ
びコバルトを回収する方法に関する。該溶液に水性ヤ酸
が添加し、引き続き酸素含有ガスを用いて酸化する。そ
の際、ロジウム錯化合物およびコバルト錯化合物が分解
し、過剰のトリクロロホスフィンが酸化さnる。ロジウ
ムおよびコバルトは、ギ酸塩として水相に移行し、有機
溶液から分離される。ロジウム錯化合物を含有する水溶
液からのロジウムの回収は、米国特許 第4.15 90 473号明細書には記載さnていな
い。
発明が解決しようとする問題点 そnゆえ、水溶性ロジウム錯化合物全触媒として使用す
る場合に、ロジウム錯化合物がらロジウムを簡単に回収
する方法が必要とする。
問題点を解決するための手段 この課題は意外にも、ロジウム錯化合物全含有する水溶
液がらロジウムを回収する方法により解決さn1該方法
は、溶液に7個〜22個の炭素沖子を有するカルボン酸
の水浴性塩をロジウムに対して過剰に添加し、その後溶
液會50〜200℃で酸化剤で処理し、さらに水中に不
溶の化合物として沈殿したロジウムを分離することを特
徴とする。
本発明による作業力法は、竹に、水に溶解しておシかつ
オレフィン上ヒドロホルミル化スる際に触媒相として使
用さするロジウム錯化合物からロジウム全回収するのに
適している。
意外にもこの方法は、一般に低い濃度で存在するロジウ
ム會水溶液から大きい選択性で、触媒成分としてロジウ
ム會直接に再使用することができる形で回収することが
できる。
回収力法に供給さnる溶液は、ロジウム銘木過剰の錯配
位子ならびにその分解生成物および変換生成物を水に溶
解して含有する。
ロジウム錯体は一般式:HRh(co)XL4−xに一
致し、式中りは水溶性錯配位子を表わし、Xは1〜3の
数に一致する。水溶性錯配位子は、殊に次式で示される
ホスフィンである; 式中 At1、Ar2およびAr3はそれぞれフェニル
基tたはナフチル基娶表わし、yl、 y2、Y3はそ
nぞれ1〜4個のcm子七有する直鎖または分枝鎖アル
キル基、アルコキシ基、ノ)ロダン原子、OH基、aN
a、NO2基またはRIR2N基(7+2:だしR1お
よびR2はそ扛ぞf1〜4個のQ伸子を有する直鎖また
は分枝鎖アルキル基である)を表わし;xl、R2、R
3はそれぞれカルボキシレート(coo”−)基および
/またはスルホネート(80s−)基を表わし、nl、
R2、R3はO〜5″1での同じかまたは興なる整数で
あシ、Mはアルカリ金属イオン、当量のアルカリ土類金
属イオンまたは亜鉛イオン、またはアンモニウムイオン
または一般式: N(R3R’R5R6)+で示さnる
第4級アルキルアンモニウムイオン(タタしR3、い、
R5、R6はいずれも1〜4個のC於子を有する直鎖ま
たは分枝鎖アルキル基である)を表わし、かつml、R
3、R3はΩ〜3の同じかまたは異なる整数であシ、そ
の際少なくとも1つの数mよ、R2またはR3は1に等
しいかまたは1よシも大きい。
ロジウム錯体は10〜2000重量llPm%特に80
〜800重fr ppm s有利には100〜200重
量ppmの濃度である。水溶液は、水浴液に対して水溶
性錯配位子0.5〜15重量%、特に肌7〜10M量%
、有利には0.8〜2.0重量%全含有する。その他に
、溶液中には水溶性錯体の分解生成物および変換生成物
が存在する。
これに属するのは有機置換基を含有するホスフィンオキ
シト、ホスフィンスルフィド、スルホン酸、ホスフィン
酸、カルボン酸およびそれらの塩である。その濃度は、
水溶液に対して1〜15重量%、特に6〜12重量%、
有利には5〜10重量%である。塩残分は、乾燥物質と
して計算して、水溶液に対して1.5〜30重量%、特
に3.7〜20重量%、有利には5.8〜15重量%で
ある。塙残分とは、塩様の全ての成分、つまりロジウム
錯配位子およびその分解生成物およびその変換生成物の
合計金表わす。
ヒドロホルミル化触媒の場合、水溶液は、水゛ 溶液に
対して有機成分を合計0.15〜4.0重量%、釉に0
.8〜6.0重量%、有利には1.0〜1.5重量%有
する。こnに入るのは、使用されたオレフィン、アルデ
ヒド、アルコール、アルF−ル、縮合物および場合によ
って溶解助剤である。
この溶解助剤には、オレフィン含有の有機相と水性触媒
相との間の界面の物理学上の特性を変えかつ有機反応体
の触媒溶液への移行および水溶性触媒系の有機相への移
行全促進するという課題が与えらnている。
ロジウム錯体を含有する水溶液に、本発明によジカルボ
ン酸の水溶性塩を、ロジウムに対して過剰量添加し、か
つ加熱する。所定温度に達した後に、酸化を実施する。
その際、ロジウムは水に不溶のカルボン酸ロジウム塩と
して沈殿し、直接に分離することかできる。しかし、カ
ルボン酸ロジウムを水相から容易に分離するために、こ
れを水に不溶の有機溶剤中に溶解することもできる。
本発明による方法は、7〜22個の炭素p子を有するカ
ルボン酸の塩、竹に8〜16個の炭素原子を有するカル
ボン酸の塩ヲ使用する。こnに入るのは、脂肪族、環状
脂肪族、芳香族および/または芳香脂肪族カルボン酸の
場である。
好適であるのは、脂肪族、環状脂肪族、芳香族および/
または芳香脂肪族系のモノカルボン酸の壌、特に分枝鎖
脂肪族モノカルボン酸の塩および有利には2−エチルヘ
キサン酸、イソノナン酸(ジイソブチレンをヒドロホル
ミル化し、ヒドロホルミル化生成物を続いて酸化するこ
とによυ製造さnる)および/またはイツトリゾカン酸
(テトラプロぎレンtヒドロホルミル化し、ヒドロホル
ミル化生成物を続いて酸化することによシ製造される)
の場である。さらに、フェニル酢酸およびα−およびβ
−ナフトエ酸の塩も使用できることが立鉦さnた。
カルボン酸のアルカリ金属地および/またはアンモニウ
ム塩、特にナトリウム塩および/またはカリウム塩、有
利にはナトリウム墳ヲ使用することが推奨さ九る。
ロジウム1g原子あたυ、水溶液にカルボン酸塩20〜
500モル、將に40〜300モル、有利には50〜2
00モルが添加さnる。
カルボン酸塩対ロジウムの割合は、水溶液中のロジウム
濃度による。低いロジウム含量は、カルボン酸塩を、そ
の溶解度に応じて、特に高い過剰量で使用することがで
き、高いロジウム濃度は相応に低いカルボン酸塩対ロジ
ウムの割合を生じる。
カルボン酸の塩は、水溶液に加熱する前に添加すること
ができるが、酸化に必要な温度に達する間かまたはその
後に加えることも可能である。重要外のはただ、カルボ
ン酸の増がすでに酸化の間存在していることである。あ
とでの塩添加は、予想できない悪い結!P:全生じる。
さらに、壌残分が上限値全土まわらないように配慮すべ
きである。後処理すべき水溶液が、水溶液に対して30
重量%よシも多い坦残分を含有する場合には、ロジウム
収率が著しく悪くなる。この場合、本発明による方法の
有効な実施はもはや与えらnていない。
水溶液の酸化は、50〜200℃、特に60〜160℃
、有利には80〜140℃の温度で実施さnる。完全な
反応全達成するために、酸化?高め72.温度で行なう
ことが必要である。
50℃より低い温度で作業する場合、回収さnるロジウ
ム収率は低下し、かつ無視できない量のロジウムが水相
中に残留する。
酸化剤として、純粋な酸素、酸素含有混合物および特に
空気が使用される。
しかし、過酸化水素、過酸化水素生成化合物、次亜塩素
酸塩、クロム酸塩、遍マンガン酸塩を使用することも可
能である。
特に適しているのは過酸化水素である。
酸化は、常圧下でも高めた圧力下でも実施することがで
きる。適当な圧力は、0.1〜2.0MPa 、特にO
−2〜I MPa 、有利にはI]、3〜0.7MPa
である。
水溶液の…値は、4〜8、特に5.0〜7.5、有牙口
には5.5〜70口であるべきである。ヒドロホルミル
化の場合、水相中で常に二義的量のアルデヒドが存在し
、そnから酸化の間にカルボに ン酸が住じるため、PH値を酸化の間再測定しかつ場合
によっては必要な範囲に新たに調節することが推奨さn
る。
アルデヒドから生じるカルボン酸の存在全完全に避けた
い場合には、後処理すべき水溶液を蒸留にかけるか、ま
たは酸化する前に、たとえば過熱水蒸気を通過させるこ
とにより、有機生成物を留出させる。
酸化の結果、過剰に存在する錯配位子だけではなく、ロ
ジウム錯体自体も攻撃され、その際配位子はもはや錯体
生成に適当でない形に変換さnる。
前記のホスフィンd=らは相応するホスフィンオキシト
が生成し、かつはじめから存在するロジウム錯体は沈殿
する。
酸化の進行中に水に不溶なロジウム化合物(ロジウムカ
ルボン酸塩)が生成し、油層としてま九は筒形で分離す
る。分離するのは、簡単な相分離にニジ行うことができ
、その際下方の水相は除去さnる。
しかし、ロジウム回収を1水に不溶のロジウム化合物全
溶解することのできる、水に不溶の有機溶剤の添加によ
シ支持するのが有用である。
有機溶剤の添加は、すでに酸化の前またはその間に行う
ことができる。溶剤全反応混合物に酸化の後、10〜1
00℃、特に20〜70℃、有利には40〜60°Cで
添加するのが有利であると立証さnた。
適当な有機溶剤は、ペンゾール、トルオール、キジロー
ル、シクロヘキサン、脂肪族カルホン酸およびカルボン
酸エステル、5〜10個の炭素原子を有する脂肪族およ
び環状脂肪族ケトンである。特に適しているのはトルオ
ールおよびキジロールであり、有利にはトルオールが使
用さnる。
有機溶剤および水に不溶のロジウム化合物を含有する上
方の相が、下方の水溶液から分離さnる。相分離は、1
0〜1000C1特に20〜70℃、有利には40〜6
0℃で行なわnる。
ロジウムの回収を完全なものにするために、分離した水
相を、必要にらは、再度新しい有機溶剤で抽出しかつ相
を分離する。この工程は数回繰り返すことができる。通
常は、水相21回〜3回抽出すnは十分である。
有機相は一緒にしがつさらに後処理せずに直接に触媒成
分として使用することができる。有機溶剤中に存在する
ロジウムカルボン酸塩上、ホスフィン配位子を含有する
水溶液を用いる抽出によシ抽出しかつこの抽出物ケ触媒
溶液としく16) て使用することも可能である。
本発明方法によシ、はじめに存在していたロジウムの約
90〜95%を水溶液がら分離することができる。残シ
のロジウムは水相中に残留し、かつ別個に回収すること
ができる。
実施例 次の実施例によシ本発明を詳説するが、該実施例は本発
明を制限するものではない。
例1 溶液A(表1参pi@)300gおよび2−エチルヘキ
サン酸Na水溶液(溶液に対してNa塩65.8重量%
)18.55Nffiガラスオートクレーブ中で攪拌下
に100’Oおよび圧力0.4〜0−45 MPaで、
空気15ONノ金導入することによシ酸化する。反応は
2時間後に終了した。
オートクレーブの内容物を冷却する。油層が生じ、これ
をトルオール60.Fで抽出し、もう−度トルオール5
0gで抽出することによシ分離する。水溶液中には、最
初に存在していたロジウム量の8.2%が残留する。
実験を同じ条件下に繰υ返えす。水溶液は、なお最初に
存在していたロジウム量の7.5%會金含有る。
例2 例1を繰り返すが、2−エチルヘキサン酸Na水溶it
−酸化の終了後にはじめて100℃で添加する。引き続
き、水溶液を再び冷却しかつトルオールで2回抽出する
。水溶液中には、なお最初に存在していたロジウム量の
75.1%が残留する。
例6 嚢1に記載の溶液B500Fk、2−エチルヘキサン酸
Na水溶i(溶液に対してNa壌65.8重量%) s
、o gおよび2−エチルヘキサy酸5−0gと共にガ
ラスオートクレーブ(容量:1))に満たす。攪拌下に
、100℃に加熱しかつ酸化t1この目標温度に達した
後、過酸化水素を添加することによって行なう。過酸化
水素(60重量%)10.1−5分間にわたって添加し
がつ混合物を生じる圧力下で反応させる。
酸化は30分後に終了した。
ガラスオートクレーブの内容物?冷却しかつ水溶液にま
ずトルオール60g’Z添加、振盪し、トルオール相を
分離した後に断念にトルオール5011で抽出する。ト
ルオール相の分離後、水溶液中に最初に存在していたロ
ジウムの62%が残留する。
例4 例3全繰フ返えすが、2−エチルヘキサン酸Na 7j
t、溶液8[]、!i’の代わジに、Na−ゾチレート
3.8.!P、および2−エチルヘキサン酸5.0gの
代わシに酪!3.1.Ft−使用する。例6に記載した
ように、トルオールで抽出した後、水溶液中になお最初
に存在していたロジウムの90.7%が残留する。
例5 例3で使用した水溶液B(組成は表1参服)300jt
、2−エチルヘキサン酸Na水溶液(溶液に対してNa
 m 65.8重量%) 80 、!i’ t。
ガラスオートクレーブ(容量1))に満たす。
攪拌下に、100℃に加熱し、目標温度に達した後に圧
力D−5MPaで純酸素を導入することによシ実施する
6酸化は、4時間後に終了し、例3に記載したように、
冷却しかつトルオールで抽出する。水溶液中には、最初
に存在していたロジウムの4.8%が残留する。
もう1つの実験は、同じ条件下で、最初に存在していた
ロジウムの6.5%′(i−含有している水溶液を提供
する。
例6 例5を繰シ返す。こnとは異なシ、2−エチルヘキサン
酸Na溶液に対し付加的に2−エチルヘキサン酸5gt
l−添加することである。酸化は同じく100℃で実施
するが、時間は2時間である。引き続き、例6に記載さ
れたように、冷却しがつトルオールで抽出する。水溶液
中に最初に存在していたロジウムの4.7%が残留する
もう1つの実験は、同じ条件下で(しかし1時間の酸化
時間でン、最初に存在していたロジウムの6.0%を含
有している水溶液全提供する。
例7a〜1 表1に記載した溶液a300gに、表2に記載した量の
カルボンWi訃よびNaOH”l:添加しかつガラスオ
ートゲレープ(容量:1))中に満たす。攪拌下に、1
00’Oに加熱しかつこの目標温度に達した後、圧力[
]、4MPaで空気?導入することにより実施する。添
加した空気量は、同様に表2から認められる。酸化は4
時間後に終了した。
ガラスオートクレーブの内容物を、例1に記載したよう
に、後処理する。抽出抜水溶液中に残留するロジウム量
は、表2(廃水中のロジウム)から認めらnる。
例8a−g 表1に記載した溶液D500gに、表6に記載した量の
2−エチルヘキサン酸Na (fj液に対してNa塩6
5.8重量%)′(I″添加かつガラスオートクレーブ
(容量1〕)中に満たす。NaOHまたはH2130,
の添加により、表6に記載した両値を調節しがつ酸化の
間保持する。溶液を、攪拌下に100℃および圧力0−
45 MPaで空気15ONノの導入により酸化する。
反応は2時間後に終了した。例1に記載したように、油
層が生じ、トルオールで抽出することによシ分離する。
水浴液中に、抽出後に残留するロジウム量は、表3から
認められる。
例9 表1に記載した溶液D300g’&%なお存在する有機
物を除去するために蒸留する。蒸留は常圧下で行なう。
100℃の頭部温度で、生成物78.3 g(水溶液に
対して26.1重■%に和尚)が分離さ扛る。
残留する蒸留残分を蒸留水上用いて300gにしかつ、
例8a−gに記載したように、後処理する。
表3は、PH値、2−エチルヘキサン酸NaO量(溶液
に対してNa塩65.8重皿%としてンおよび廃水中の
ロジウム量に関する数値を含有する。
表1 溶液 TPPTS   2.8[]  0.22 3.13 
1.70TPPOTS  2.45 1.72 2.0
 1.73TI’P日TS             
    O,O+     0.02TPPDS   
O,14<0.01 0.2 0.04TPPODS 
 O,500,4B  0.42 0.38TppsD
s  O,020,020,05BSNS   O,9
70,920,550,55残留した塩り   5.1
2   7.19   2.33   4.230ジウ
ム    IS5ppm  165ppm  174p
pm  124ppm臀ン  フラッシュ蒸1(95℃
/15)ル(2−25kPa) )にx ;E、 残W
i’Jh (乾燥物質)として測定 上記表中で略語は次のものを表わす: TPl’TS  : )リフェニルホスフィントリスル
ホンriRNas TPPOTS  : ) !J フェニルホスフィンオ
キシトトリスルホン酸N a 3 TPPSTS  : ) IJフェニルホスフィンスル
フィドトリスルホン酸Na5 T:PPD日 ニトリフェニルホスフィンジスルホン酸
Na2 TPPODS  : ) IJフェニルホスフィンオキ
シトジスルホン酸Na2 TPFEIDB  : )リフェニルホスフィンスルフ
イドジスルホン酸Na2

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ロジウム錯化合物含有水溶液に、7〜22個の炭素
    原子を有するカルボン酸の水溶性塩を、ロジウムに対し
    て過剰に添加し、その後該溶液を50〜200℃で酸化
    剤で処理しかつ水中に不溶の化合物として沈殿するロジ
    ウムを分離することを特徴とする、ロジウム錯化合物含
    有水溶液からロジウムを回収する方法。 2、水溶液に、直鎖または分枝鎖の飽和モノカルボン酸
    の塩を添加する特許請求第1項記載の方法。 3、カルボン酸が8〜13個の炭素原子を含有する特許
    請求の範囲第1項または第2項記載の方法。 4、カルボン酸の塩がアルカリ塩である特許請求の範囲
    第1項から第3項までのいずれか1項記載の方法。 5、水溶液にロジウム1グラム原子あたりカルボン酸塩
    20〜500モルを添加する特許請求の範囲第1項から
    第4項までのいずれか1項記載の方法。 6、酸化剤として酸素または酸素含有ガスを使用する特
    許請求の範囲第1項から第5項までのいずれか1項記載
    の方法。 7、酸化剤として空気を使用する特許請求の範囲第1項
    から第6項までのいずれか1項記載の方法。 8、水溶液のpH値が4〜8である特許請求の範囲第1
    項から第7項までのいずれか1項記載の方法。 9 水溶液を0.1〜2.0MPaの圧力下に酸化剤で
    処理する特許請求の範囲第1項から第8項までのいずれ
    れか1項記載の方法。 10、水に不溶の、沈殿するロジウム化合物を水に不溶
    の有機溶剤で抽出する特許請求の範囲第1項から第9項
    までのいずれか1項記載の方法。 11、有機溶剤がトルオールである特許請求の範囲第1
    0項記載の方法。
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