WO2013024782A1 - インジウムの回収方法 - Google Patents
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Abstract
Description
上記インジウム含有製品から、浸出剤として塩酸水溶液を用いた水熱浸出法により、インジウムを上記塩酸水溶液中に浸出させ、インジウムを含有する塩酸水溶液からなる浸出液を得る浸出工程と、
上記浸出液にInイオン吸着用細菌を添加することにより、上記浸出液からインジウムを分離する分離工程と
を含むことを特徴とする、インジウムの回収方法である。
使用済みLCDからのIn浸出において、公知の方法(特許文献2)では濃度3M(3000mol/m3)の塩酸水溶液を浸出剤として使用している。このような高濃度の塩酸水溶液を使用する理由は、一般に塩酸濃度が高い方がInの浸出量が多くなると考えられているためである。しかしながら、S.algae細胞による吸着操作の上流工程で3Mの塩酸水溶液を浸出剤に使用した場合には、浸出液に高濃度塩酸が残存することになり、バイオ吸着操作の前処理として高濃度アルカリ溶液を消費するpH調整工程が必要になる。その上、アルカリ溶液の添加によって、浸出液が希釈されてIn(III)濃度が低下するとともに、In(III)回収後に発生する廃液量が増加することになる。
上記浸出工程の後、上記浸出液にInイオン吸着用細菌を添加することにより、上記浸出液からインジウムを分離する。ここで、インジウムを分離するとは、具体的には、インジウムをInイオン吸着用細菌の表面に吸着させることなどを意味する。
本発明で用いるInイオン吸着用細菌は、電子供与体から電子の供給を受けて、金属イオンを還元する細菌のうち、還元作用を行わずに、溶液中のインジウムを細胞に吸着できる細菌である。このようなInイオン吸着用細菌としては、例えば、ゲオバクター属(代表種:Geobacter metallireducens:ゲオバクター メタリレデューセンス、ATCC(American Type Culture Collection)53774株)、デスルフォモナス属(代表種:Desulfuromonas palmitatis:ATCC51701株)、デスルフォムサ属(代表種:Desulfuromusa kysingii:DSM(Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen)7343株)、ペロバクター属(代表種:Pelobacter venetianus:ATCC2394株)、シワネラ属(Shewanella algae:ATCC51181株(以下、「S.algae」と略す。)、Shewanella oneidensis:ATCC700550株(以下、「S.oneidensis」と略す))、フェリモナス属(Ferrimonas balearica:DSM9799株)、エアロモナス属(Aeromonas hydrophila:ATCC15467株)、スルフロスピリルム属(代表種:Sulfurospirillum barnesii:ATCC700032株)、ウォリネラ属(代表種:Wolinella succinogenes:ATCC29543株)、デスルフォビブリオ属(代表種:Desulfovibrio desulfuricans:ATCC29577株)、ゲオトリクス属(代表種:Geothrix fermentans:ATCC700665株)、デフェリバクター属(代表種:Deferribacter thermophilus:DSM14813株)、ゲオビブリオ属(代表種:Geovibrio ferrireducens:ATCC51996株)、ピロバクルム属(代表種:Pyrobaculum islandicum:DSM4184株)、テルモトガ属(代表種:Thermotoga maritimaDSM3109株)、アルカエグロブス属(代表種:Archaeoglobus fulgidus:ATCC49558株)、ピロコックス属(代表種:Pyrococcus furiosus:ATCC43587株)、ピロディクティウム属(代表種:Pyrodictium abyssi:DSM6158株)などが例示できる。
Y. Konishi, T, Tsukiyama, K. Ohno, N. Saitoh, T. Nomura and S. Nagamine: Hydrometallurgy 81(2006) 24-29、
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Inイオン吸着用細菌として、ATCC(American Type Culture Collection)から分譲されたATCC 51181株のS.algaeを準備した。S.algaeの培養は、好気環境下において、TSB(トリプトソイブロス)液体培地(pH7.2)を用いて室温で行った。12~16hの回分培養を行った後、培養液を遠心分離(15,880×g)することにより細菌細胞を収穫し、これをイオン交換水で洗浄した。この洗浄細胞をイオン交換水で再懸濁させて、S.algae細胞懸濁液を調製した。
本実施例では、S.algae細胞によるInCl3水溶液中のInイオンの吸着実験を回分法で行った。
本実施例では、In(III)イオン、Sn(IV)イオンおよびAl(III)イオンの各々のバイオ吸着に及ぼす溶液pHの影響を調べる実験を行なった。すなわち、InCl3水溶液、SnCl4水溶液およびAlCl3水溶液のそれぞれについて、S.algae細胞(ATCC 51181株)を用いた吸着実験を行い、混合液(上記3種類のイオン水溶液に細胞懸濁液を混合したもの)のpHを変化させることにより、In(III)イオン、Sn(IV)イオンおよびAl(III)イオンの各々に対する吸着率の平衡値と混合液のpHとの関係を調べた。
本実施例では、インジウムのバイオ吸着に及ぼす細胞濃度の影響を調べる実験を行なった。すなわち、InCl3水溶液について、S.algae細胞(ATCC 51181株)を用いた吸着実験を行い、InCl3水溶液に細胞懸濁液を混合した後の混合液中の細胞濃度を2.0×1015~10.0×1015cells/m3の範囲で変化させることにより、In(III)イオンの吸着率(平衡値)と混合液中の細胞濃度との関係を調べた。
上述のIn(III)吸着量(41±2mg/g-dry cells)から、乾燥細胞のIn濃度は3.9wt%(39000ppm)になる。吸着実験における出発溶液の初期In(III)濃度が0.5mol/m3(57ppm)であったことから、S.algae細胞によるIn(III)イオンの吸着操作と湿潤細胞の乾燥操作(50℃、12h)によって、In(III)濃度が約680倍(39000/57≒684)に増加した濃縮物が回収できることが明らかになった。In含有細胞自体を減量することができれば、In濃縮率をさらに増大させることができる。
上述の単一金属塩水溶液における実験結果を踏まえて、二成分金属塩水溶液を対象に、S.algae細胞(ATCC 51181株)による吸着実験を行い、各金属の吸着挙動を調べる実験を行なった。
本実施例では、実際の使用済みLCDから得たLCD浸出液を対象に、S.algae細胞によるIn(III)の吸着実験を行った。
まず、(株)バファロー製ディスプレイ(FTD-G732AS)を手解体して液晶パネルを取り出し、その両面の偏光フィルターを取り除いた後、これをハンマーで粉砕した。この粉砕物をイオン交換水で洗浄した後、自動乳鉢を用いて粒子径1mm程度まで粉砕し、これを使用済みLCD試料とした。
上記120℃(0.198MPa)の水熱浸出条件での浸出工程後、塩酸水溶液(LCD浸出液)にNaOH水溶液を添加し、pHを2.6に調整した。なお、このpH値は、実施例2および実施例4の結果から、In(III)の選択的吸着が達成できるpH領域がpH2.5~2.7であると考えられることに基づいて設定した。
実施例5では塩酸水溶液の濃度を0.1Mとしたが、本実施例では、水熱浸出法を用いてLCD試料中の金属を浸出させた場合における金属浸出量と、塩酸濃度との関係を調べる実験を行なった。
本実施例では、LCDから浸出工程を経て得たLCD浸出液からのインジウムの選択的吸着に及ぼすpHの影響を調べるための試験を行った。
本実施例では、LCDから浸出工程を経て得たLCD浸出液からのインジウムの選択的吸着に及ぼす細胞濃度の影響を調べるための試験を行った。
Claims (8)
- インジウム含有製品からインジウムを回収する方法であって、
前記インジウム含有製品から、浸出剤としての塩酸水溶液を用いた水熱浸出法により、インジウムを前記塩酸水溶液中に浸出させ、インジウムを含有する塩酸水溶液からなる浸出液を得る浸出工程と、
前記浸出液にInイオン吸着用細菌を添加することにより、前記浸出液からインジウムを分離する分離工程と
を含むことを特徴とする、インジウムの回収方法。 - 前記塩酸水溶液の濃度は0.05~0.5Mである、請求項1に記載のインジウムの回収方法。
- 前記浸出工程において、前記塩酸水溶液の温度が110~130℃に維持される、請求項1または2に記載のインジウムの回収方法。
- 前記浸出工程の圧力条件は0.143~0.270MPaである、請求項1~3のいずれかに記載のインジウムの回収方法。
- 前記浸出工程における処理時間は3~60分である、請求項1~4のいずれかに記載のインジウムの回収方法。
- 前記分離工程において、前記Inイオン吸着用細菌を添加する前または添加した後の前記浸出液のpHが2.2~3.0である、請求項1~5のいずれかに記載のインジウムの回収方法。
- 前記Inイオン吸着用細菌は、Shewanella algae、または、Shewanella oneidensisである、請求項1~6のいずれかに記載のインジウムの回収方法。
- 前記分離工程の後に、前記Inイオン吸着用細菌を乾燥処理するか、または、焼成することにより、インジウムを回収する、請求項1~7のいずれかに記載のインジウムの回収方法。
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