JPWO2017111092A1 - 金属選択回収剤、金属回収方法、および、金属溶出方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[1]シアニディウム類の死細胞、細胞表層、もしくは、当該細胞表層を模して作製された人工物、であるシアニディウム類由来物、または、ポルフィリン、を含むことを特徴とする金属選択回収剤。なお、シアニディウム類由来物として、シアニディウム類の生細胞を用いても良い。また、ポルフィリンは、プロトン化したポルフィリンであることが好ましい。
本実施の形態にかかる、金属選択回収剤、金属回収方法、および、金属溶出方法の概要について説明する。上述のように、生物や生物吸着剤による金属の回収は、化学的方法や工学的方法に比べて、低濃度の金属回収に有用であることや、低コストで化学薬品の減量を可能にする環境負荷が低い方法であるものの、金属の選択的回収や精製が難しく実用化の妨げになっていた。そのため、化学的方法、工学的方法、生物学的方法のいずれによっても、数十ppm以下の貴金属イオンは回収が難しく、金属廃液として廃棄されている。
本実施の形態の金属溶出用組成物/金属溶出方法の概要について説明する。上述のように、生物や生物吸着剤による金属の回収は、化学的方法や工学的方法に比べて、低濃度の金属回収に有用であることや、低コストで化学薬品の減量を可能にする環境負荷が低い方法であるものの、金属の選択的回収や精製が難しく実用化の妨げになっていた。そのため、化学的方法、工学的方法、生物学的方法のいずれによっても、数十ppm以下の貴金属イオンは回収が難しく、金属廃液として廃棄されている。
ネオジム磁石廃材から希土類の溶出(バイオリーチング)と細胞への回収(バイオソープション)に関する実施例1について説明する。
まず、鉄を主成分とするネオジム磁石廃材[10g中に、4.7g Fe2+/3+、1.7g Nd3+、0.5g プラセオジム(Pr3+)、0.4g Dy3+(下表参照)]を20mlのG.sulphuraria培養液に加えた。より具体的には、培養条件は、10mgネオジム磁石廃材/20ml 2×Allen’sメディウムにおいて、細胞密度を108 cells/mlとした。
(1)光合成のみで増殖する光独立栄養条件(Light)
(2)光合成と有機物の代謝の両方を行う光混合栄養条件(Light+Glc)
(3)暗所で有機物のみを代謝する従属栄養条件(Dark+Glc)
(4)100%二酸化炭素で強制通気を行った準嫌気条件下で、光合成により増殖する、準嫌気独立栄養条件(Light)
(5)100%窒素で強制通気を行った準嫌気条件下で、暗所で発酵を行う準嫌気従属栄養条件(Dark+Acetate)
図1は、細胞非添加/添加時における培養液の上清と細胞画分に含まれる各金属濃度のICP−MS結果を示すグラフ図である。図1に示すように、培養液に、ネオジム磁石廃材のみを加えて、細胞を加えない場合、鉄は培養液に溶出したが、希土類(Nd3+,Dy3+,Pr3+)は培地にほとんど溶けなかった(図1,a−d)。
<1>G.sulphurariaの細胞を培地に加えることにより、より効率良く、培養液上清に鉄や希土類の溶出が起こることが分かった。<2>培養液上清や細胞画分における鉄や希土類の濃度は、G.sulphurariaの培養条件に応じて変化することが分かった。<3>準嫌気条件では、ネオジム磁石廃材から培地上清への希土類の溶出だけでなく、細胞画分への濃縮が起こることが分かった。
従来、微生物を利用したバイオリーチングでは、金属廃材や鉱石からの金属の溶出工程(バイオリーチング)の後に、溶液中から金属を回収する工程が必要であったが、G.sulphurariaを利用した場合、希土類を培溶培養液上清に溶出するだけでなく、細胞に回収することができ、従来の溶出と回収という2つの工程を1つの工程にすることができる、という知見が得られた。
希土類に選択性を示すキレーターの同定に関する実施例2について以下に説明する。
シアニディウム類の藻類による貴金属の回収に関する実施例3について以下に説明する。実施例3では、細胞濃度と塩酸溶液の酸濃度を変えて、G.sulphurariaによる0−25ppmの金、プラチナ、パラジウムの回収効率を調べた。図9は、G.sulphurariaによる金、プラチナ、パラジウムの回収効率を示すグラフ図である。
0.5±0.2, 4.5±0.9, 14±1.4, 28±2.8(Au3+,pH0.5)
0.9±0.3, 2.9±0.1, 7.6±0.8, 16±3.6(Au3+,pH2.5)
0.4±0.1, 4.1±1.2, 8.4±1.6, 20±3.3(Pd2+,pH0.5)
0.3±0.1, 4.0±0.7, 9.4±2.0, 17±1.0(Pd2+,pH2.5)
0.6±0.1, 6.0±1.5, 15±3.2, 31±5.1(Pt4+,pH0.5)
0.6±0.4, 3.4±1.5, 8.6±2.0, 19±4.1(Pt4+,pH2.5)
(各値は、3つの独立した実験それぞれの平均値±SD値)
つづいて、生細胞(Living Cells)と死細胞(Freeze−thawed Cells)における回収効率に関する実施例4について以下に説明する。
つづいて、複数の金属イオン存在下における選択的回収に関する実施例5について以下に説明する。
藻体に回収した貴金属イオンの溶出に関する実施例6について以下に説明する。
つづいて、G.sulphurariaによる低濃度の金イオンの回収と還元によるナノ粒子化に関する実施例7について以下に説明する。
ポルフィリン類(フェオフィチン、コプロポルフィリン)による金イオンの光還元に関する実施例8について以下に説明する。
ここで、シアニディウム類由来物とクロレラを比較した実施例9について以下に説明する。
Claims (17)
- シアニディウム類の死細胞、細胞表層、もしくは、当該細胞表層を模して作製された人工物、であるシアニディウム類由来物、または、ポルフィリン、
を含むことを特徴とする金属選択回収剤。 - 請求項1に記載の金属選択回収剤において、
前記ポルフィリンは、
コプロポルフィリン、および/または、フェオフィチンであること
を特徴とする金属選択回収剤。 - 請求項1または2に記載の金属選択回収剤において、
前記ポルフィリンは、プロトン化されたものであること
を特徴とする金属選択回収剤。 - 請求項1乃至3のいずれか一つに記載の金属選択回収剤は、
貴金属、および/または、希土類を含むレアメタルを選択的に回収すること
を特徴とする金属選択回収剤。 - 請求項1乃至4のいずれか一つに記載の金属選択回収剤は、
酸性条件下で、卑金属混在溶液から、金もしくはパラジウムを含む貴金属、および/または、ランタノイドを選択的に回収すること
を特徴とする金属選択回収剤。 - 請求項5に記載の金属選択回収剤は、
各元素のイオン半径の違いと錯体の安定度に基づき、ランタノイドと鉄を分離して選択的に回収すること
を特徴とする金属選択回収剤。 - 請求項1に記載の金属選択回収剤において、
前記シアニディウム類の細胞表層は、貴金属イオン錯体を静電作用またはイオン交換により吸着し、所定の溶液で脱着すること
を特徴とする金属選択回収剤。 - 請求項1乃至7のいずれか一つに記載の金属選択回収剤において、
前記ポルフィリンは、貴金属を還元させることによってナノ粒子を形成させること
を特徴とする金属選択回収剤。 - シアニディウム類の死細胞、細胞表層、もしくは、当該細胞表層を模して作製された人工物、であるシアニディウム類由来物、または、ポルフィリンを、金属溶液中に添加する添加工程と、
前記シアニディウム類由来物または前記ポルフィリンによって、前記金属溶液中から金属を回収する回収工程と
を含むことを特徴とする金属回収方法。 - 請求項9に記載の金属回収方法において、
前記ポルフィリンは、
コプロポルフィリン、および/または、フェオフィチンであること
を特徴とする金属回収方法。 - 請求項9または10に記載の金属回収方法において、
前記回収工程が、前記金属溶液中から、貴金属、および/または、希土類を含むレアメタルを選択的に回収する工程であること
を特徴とする金属製造方法。 - 請求項9乃至11のいずれか一つに記載の金属回収方法において、
前記回収工程は、酸性条件下で、卑金属混在溶液から、金もしくはパラジウムを含む貴金属、並びに/または、ランタノイドを選択的に回収すること
を特徴とする金属回収方法。 - 請求項12に記載の金属回収方法において、
前記回収工程は、各元素のイオン半径の違いと錯体の安定度に基づき、ランタノイドと鉄を分離して選択的に回収すること
を特徴とする金属回収方法。 - 請求項9乃至13のいずれか一つに記載の金属回収方法において、
前記ポルフィリンが貴金属を還元させることによりナノ粒子を形成させる還元工程を含むこと
を特徴とする金属回収方法。 - 請求項9乃至14のいずれか一つに記載の金属回収方法において、
前記回収工程が、前記シアニディウム類由来物を用いた吸着により金イオンを回収するものであり、
前記ポルフィリンの還元作用による金イオンの還元工程を含むこと
を特徴とする金属回収方法。 - シアニディウム類の死細胞、細胞表層、もしくは、当該細胞表層を模して作製された人工物、であるシアニディウム類由来物に回収された、金またはパラジウムを含む貴金属を溶出させる金属溶出方法であって、
酸性溶液である金属溶出用組成物を、前記シアニディウム類由来物に添加する工程を含むことを特徴とする金属溶出方法。 - シアニディウム類の死細胞、細胞表層、もしくは、当該細胞表層を模して作製された人工物、であるシアニディウム類由来物に回収された金属を溶出させる金属溶出方法であって、
アンモニアとアンモニウム塩の混合液を含む金属溶出用組成物を、前記シアニディウム類由来物に添加する工程を含むことを特徴とする金属溶出方法。
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