JPS63259093A - 廃触媒水溶液から金属ロジウムを回収する電気化学的方法 - Google Patents

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】 本発明は廃触媒の水溶液からロジウムを金属状に回収す
る電気化学的方法に関する。

ロジウムは一般に塩又は錯体の形態で有機化学において
多数の合成を実施する際、触媒として使用される。

ロジウムは比較的希な金属であり、そして高価である。

その効力を失った触媒からロジウムを回収して、ロジウ
ムの再循環ができることが可能となることは特に重要で
ある。

有機媒体に可溶である錯体からロジウムを回収すること
は周知である。一般に既知の方法は触媒を分解して（例
えば酸化、酸性又はアルカリ性の侵食、より強力な配位
子による置換、又は燃焼により）ロジウムが回収できる
（例えば電気化学的還元、濾過、燃焼、液／液抽出又は
支持体上への固定により）ような回収可能な形態のロジ
ウム（例えば、可溶性又は不溶性のロジウムの無機塩、
又は充分な極性を持った錯体）を生成することから成る
。

しかし、有機性ロジウム錯体の場合は、電気化学的還元
によっては金属状ロジウムが生成せず、ロジウムがゼロ
の酸化状態にある誘導体が生成する（例えば、Ｅ、マー
フルリフ（Ｍａｒｋｒｌｉｋ）等、ジャーナル・オブ・
オルガノメタリック・ケミストリ［Ｊ　、　Ｏｒｇａｎ
ｏｍｅｔ、　Ｃｈｅｍ、　、ｌ　９７７．１４２（２）
、９５−１０３頁参照のこと）。しかし、慎重に選択さ
れた電解質の存在においてロジウムの無機塩又は無機錯
体を使用することにより、電極上への金属状ロジウムの
析出を実現することが可能である（例えば、ケミカル・
アブストラフ　ト［Ｃｈｅｍ、　Ａｂｓｔｒ、　］１９
８４．１００．１４７４３７ｑを参照のこと）。

化学反応を遂行するために無機又は有機金属ロジウム誘
導体及び水溶性７オスフイン（トリスルホン酸化トリフ
ェニルフォスフインのナトリウム塩又はＮａＴＰＰＴＳ
）から成る水溶性触媒系を使用することが知られている
。例えば、この種の触媒を使用することによってβ−ケ
トエステルのような活性メチレン基を含む化合物の末端
共役ジエンへの選択的付加（ヨーロッパ特許ＥＰ第４４
．７７１号）、環式第二アミンの末端共役ジエンへの選
択的付加（ヨーロッパ特許ＥＰ第１８５．５５９号）、
フェノール類の選択的アルキル化（ヨーロッパ特許用［
ＥＰ第１６１．１３２号）、又はオレフィンのヒドロホ
ルミル化（フランス国特許第２，３４９．６５２号）を
遂行することが可能である。一般に反応が終了する時に
、水相はそのｐＨが中性に近く、主として有機金属錯体
の形態のロジウム、スルホン化されたフォスフイン及び
その分解生成物（フォスフイン酸化物）、水、溶剤とし
て使用されたアルコール（メタノール）及び有機性生成
物（反応剤及び反応生成物）から構成されている。触媒
は再循環できるが、一定回数の操作の後には再生しなけ
ればならない。

主としてロジウムの無機又は有機金属誘導体、水溶性７
オスフイン及びその分解生成物を含む水溶性触媒の、予
め適当な酸化及び酸性化処理に暴露された水溶液の電気
化学的還元によってロジウムを金属状として回収するこ
とが可能である事実が発見され、本発明の主題をなすも
のはこの事実である。

有機性ロジウム錯体を含む水溶液から、及び特に上記の
ような廃触媒の溶液から金属状のロジウムを回収する本
発明の方法は ａ）水溶液を酸化剤及び強酸で処理し、ｂ）こうして得
られた溶液を陽極及び陰極の間で電気分解し、及び Ｃ）該陰極上に析出する金属ロジウムを回収することか
ら成る。

酸化処理は残留する三価の燐を三価の燐に変え、−価の
ロジウムを三価のロジウムに変えることを意図するもの
である。酸性化はロジウムを電解還元可能な形態で存在
させるために必要である。

大部分の有機溶剤、反応生成物及び残った反応剤が除去
されｌ；高濃度のロジウムを含む溶液を得るために、廃
触媒の予備濃縮された溶液について予（ｆｆａｊＢ−理
を行うことは特に有利である。ロジウムの濃度を１ない
し５９／Ｑとするために、一般にその容積が始めの容積
の約三分の−に相当する濃縮溶液が使用される。必要に
応じて減圧下の蒸留により濃縮が行なわれる。

必要に応じ濃縮された、廃触媒の溶液の酸化は、酸化力
の大きい酸化剤、好適には水性漂白剤又は塩素酸ナトリ
ウム又はカリウムのようなアルカリ金属の次亜塩素酸塩
又は塩素酸塩によ゛り行なわれるが、他の酸化剤、例え
ば過酸化水素も使用することができる。酸化は反応混合
物の温度が２０’０及び還流温度の間の温度で実施され
る。好適には酸化は還流温度で行なわれ、■ないし４時
間たった後に完結する。

酸性化は溶液の最終ｐＨが３以下、好適には０ないしＩ
の間となるように強酸を用いて行なわれる。無機の強酸
、及び特に塩酸、硫酸、硝酸又は燐酸を使用することが
特に有利である。酸性化は反応混合物の還流温度で、ｌ
ないし４時間加熱を継続しながら行うことが好ましい。

廃触媒系の水溶液の予備処理を実行する目的のために、
酸性化が酸化の後に来るか又は先に行なわれるかは重要
ではない。

酸化及び酸性化処理の後に得られる溶液は直接電解する
ことができる。

電解は連続的又は非連続的に行なうことができる。

電解槽は主として陰極と陽極、及び必要に応じ、陰極及
び陽極区画室を分離させる隔膜から成っている。電解槽
は更に飽和甘コウ電極のような照合電極を備えることが
できる。

陰極は一般に電気伝導性材料から構成されており、その
融点は充分ロジウムの回収が可能である程度に低く、且
つ媒体の侵食に抵抗できなければならない。ステンレス
鋼、水銀、銅又は鉛から作られた陰極を使用することが
特に有利である。銅又は鉛の陰極が好適に使用される。

陽極は一般に電解の条件下で侵食されない電気伝導性の
材料から成っている。黒鉛陽極を使用することが特に有
利である。

セパレーター隔膜が使用される場合、隔膜は例えば焼結
ガラス板又はイオン交換、好適には陽イオン交換膜のよ
うな多孔性の材料から成ることが好都合である。セパレ
ーター隔膜が使用される場合、陽極区画室は予備処理操
作の間酸性化を実行するのに使用された酸を電解質とし
て含有することが好適である。

電解槽が照合電極を含まない場合、電解開始時の電流密
度は、強酸性媒体中でプロトンの還元が制限される間に
ロジウムの還元が最高であるように決定される。電流密
度は一般に０．５ないし２Ａ／ｄｍ”である。媒体中に
存在するプロトンが成程度同時に還元されるために、電
気的な収率は定量的ではない。電解は一般にロジウム１
グラム原子当たり５０７アラデーを通電した後停止され
る。

電解槽が照合電極（飽和甘コウ電極）を含む場合、陰極
に印加される電位は強酸性媒体中でプロトンの還元が制
限される間にロジウムの還元が最高であるように選択さ
れる。陰極電位は一般に照合電極に対し−０，２５ない
し−０，５５ボルトの間にある。

本発明による方法を遂行するために、一般に陽極、陰極
及びセパレーター隔膜が平行な垂直平面状態にある電解
槽が使用される。しかし、水銀陰極が使用される場合、
陽極、陰極及びセパレーター隔膜は平行な水平平面状態
にある。

交互に配列され、並列回路によって電源に接続されてい
る数個の陽極及び陰極から成る電解槽を使用することも
できる。

更に多数の要素的電解槽を直列に組み合わせることも可
能である。

機械的撹拌機又は電磁撹拌機により又はポンプにより循
環を生じさせることにより、いずれかの方法によって電
解すべき溶液を撹拌することは特に有利である。

熱交換器、膨張容器又は温度又はｐＨの測定装置のよう
な付属装置を取り付けた電解槽を使用することも可能で
ある。

電解が終了した時、陰極を溶液から引き出し、次いで水
で、及び必要に応じてメタノール又はアセトン等の有機
溶剤で洗浄し、最後に乾燥する。

陰極上の析出物の付着力の如何によって、析出物は機械
的な掻き取りにより回収されるか、又は水媒体中で超音
波を作用させて分離される。

始めに溶液中に存在するロジウムは、５０％（重量／重
量）以上のロジウムを含有する固体状として一般に８０
％以上の収率で回収される。

金属ロジウムは陰極を溶融するか、又は陰極の掻き取り
後に得られる析出物を溶融するかのいずれかによって回
収でき、後者の場合は陰極を再使用することが可能であ
る。

このようにして得られる金属状のロジウムは既知の方法
によって精製することができる。

本方法においては、水素化硼素、亜鉛又は鉄のようなロ
ジウムを沈殿させるために通常使用される特定の還元剤
を使用することは不必要である。

本発明の方法によって得られるロジウムは、必要に応じ
、有機合成において触媒として使用できる錯体を製造す
るため使用できる塩（塩化物、臭化物、硫酸塩、硝酸塩
）に転換することができる。

下記の実施例は本発明を例示するものである。

実施例　１ １−予備処理 １００ｃｃのコニカルフラスコ中に： ロジウムースルホン化トリフェニルフォスフイン錯体（
２，・３　ｇ／Ｑのロジウムを含むと推定される） トリスルホン化トリフェニルフォスフイン、ナトリウム
塩及び酸化生成物（４０，９％固形分含量） 有機生成物（１，４％） を含む廃触媒溶液（ｌｏｃｃ）、及び 次亜塩素酸ナトリウムの１５％水溶液（２５ｃｃ；　ｄ
＝　１．２２）を導入する。

フラスコを水浴上で撹拌しながら１時間２０分、８０−
８２°Ｃで加熱する。

次いで塩酸（３７％、ｄ＝　１．１９　；　　１．５ｃ
ｃ）を添加する。加熱及び撹拌を１時間４５分間継続す
る。

生じる沈殿（０，１２５ｇ）を焼結ガラス上で濾過する
ことにより溶液から分離する。沈殿は０．０６４％（重
量／重量）のロジウムを含み、既知の方法による燃焼に
より回収される。

２−電気分解 予備旭理された溶液（２５ｃｃ）を、二つの区画が陽イ
オン性膜により分離されている電解セルの陰極区画室中
に入れる。

直径２．４ｃｍの円盤状である銅製の陰極を陰極区画室
中に入れる。陽極区画室はＩＮの塩酸（２５ｃｃ）を含
み；同じ寸法の白金部の格子がそこに入れられる。陰極
の電位を飽和材コウ照合電極に対し−０，３ボルトに設
定する。溶液を撹拌する。３５９クーロンを通電した後
、電解を停止する。銅の陰極は灰色の析出物で被覆され
ており、掻き取りによりそれを回収し、水で、更にアセ
トンで洗浄し、次いで乾燥する。

３−麩 始めの溶液は１６．２５ｍｇのロジウムを含んでいたが
、電解後の最終溶液はロジウムを２ｍｇ含んでいる。回
収の効率は８８％である。

回収された析出物は４６％のロジウムと、３９％の銅を
含有している。

実施例　２ ■−予備処理 １０００ｃｃのコニカルフラスコ中に：実施例１で使用
されたものと同一の廃触媒溶液（１００ｃｃ）、及び １５％濃度の次亜塩素酸ナトリウム（３００ｃｃ） を入れる。

フラスコを撹拌し、水浴上で１時間３５分間９０−９４
°Ｃに保持する。３７％濃度の塩酸（１５ｃｃ；ｄ＝１
．１９）を添加する。撹拌及び加熱を９０分間継続する
。濾過により０．３％のロジウムを含む赤味がかったペ
ースト状の沈殿（０，５０８ｇ）が回収され、これは燃
焼によって回収される。

水を添加することにより炉液の容積を５００ｃｃに調節
する。

２−を気分群 予備処理された溶液（２５０ｃｃ）をセパレーター隔膜
を持たない電解セルに入れる。銅の陰極と、２５ｃ［Ｉ
ｉ！の表面積を持った二本の黒鉛陽極を陰極の両側に等
間隔を以て浸漬する。回路末端の電圧を２．６６−２．
９ボルトに設定する。溶液を連続的に撹拌する。２５３
０クーロンの通電後、電解を停止する。銅製の陰極は高
含量のロジウムを含む灰色の析出物で被覆される。

３−結果 最初の溶液は１８４ｍｇのロジウムを含んでいたが、電
解後の最終溶液は２５ｍｇのロジウムを含んでいる。回
収効率は８６％である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）有機性ロジウム錯体を含む水溶液から金属状のロジ
   ウムを回収する方法において、 ａ）該水溶液を酸化剤及び強酸で処理し、 ｂ）こうして得られた溶液を陽極及び陰極の間で電気分
   解し、及び ｃ）該陰極上に析出する金属ロジウムを回収することか
   ら成ることを特徴とする方法。 ２）該水溶液が該ロジウム錯体、スルホン化フォスフィ
   ン及びその酸化誘導体、及び残留する有機化合物及び溶
   剤及び無機塩を、含む廃触媒の溶液であることを特徴と
   する特許請求の範囲１項記載の方法。 ３）該水溶液が酸化剤及び強酸で処理する前に濃縮され
   ることを特徴とする特許請求の範囲１項又は２項記載の
   方法。 ４）使用される酸化剤がアルカリ金属の次亜塩素酸塩又
   はアルカリ金属塩素酸塩であることを特徴とする特許請
   求の範囲１項ないし３項のいずれかの項記載の方法。 ５）強酸が塩酸、硫酸、硝酸又は燐酸であり、且つ該酸
   が溶液のｐＨを３以下とする量で使用されることを特徴
   とする特許請求の範囲１項ないし４項のいずれかの項記
   載の方法。 ６）ステンレス鋼、水銀、銅又は鉛の陰極、及び電解条
   件下で侵食されない電気伝導材料から成る陽極から構成
   される電解槽中で電解が実施されることを特徴とする特
   許請求の範囲１項ないし５項のいずれかの項記載の方法
   。 ７）電解の開始時の電流密度が０．５ないし２Ａ／ｄｍ
   ＾２であることを特徴とする特許請求の範囲６項記載の
   方法。 ８）電解槽が飽和甘コウ照合電極を含み、陰極電位が照
   合電極に対して−０．２５ないし−０．５５ボルトであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲６項記載の方法。 ９）電解槽が焼結ガラス又はイオン交換膜のセパレータ
   ー隔膜を含み、且つ陽極区画室が電解質として塩酸、硫
   酸、硝酸又は燐酸を含有することを特徴とする特許請求
   の範囲６項ないし８項のいずれかの項記載の方法。 １０）陰極上に析出した金属性ロジウムが機械的に分離
   されることを特徴とする特許請求の範囲１項記載の方法
   。