緻密な分子設計により調製した金属カチオン担持型吸着剤によるアニオンの選択的除去

使用通过精确分子设计制备的金属阳离子负载吸附剂选择性去除阴离子

基本信息

批准号：
22K19872
负责人：
大渡啓介
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Saga University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

小型家電や電子基板から成る都市鉱山からのレアメタル回収のために、共存する有害アニオンの選択的除去が必要である。カチオンと異なりアニオンの選択的分離剤は限定的である。これはアニオンに有効な官能基が限定的であるためである。本研究では緻密に分子設計を行った上で、配位子は強固かつ選択的に電荷を中和せず配位数も満たさずに多価カチオンを担持してアニオンを吸着する『金属カチオン担持型アニオン吸着剤』を提案した。具体的な実績として、金属イオンに対して超強力な錯形成能を有することが期待される有機ジホスホン酸配位子を合成した。錯形成する金属イオンの電荷を完全に中和しないために、有機ジホスホン酸配位子には立体障害の高い側鎖を導入している。多価金属イオンとして３価の希土類金属イオンや第二鉄イオン、4価のイオンとしてジルコニウムイオンについての抽出挙動について、抽出速度、pH依存性、逆抽出の観点から検討した。また、研究分担者に協力いただき乳化重合法により有機ジホスホン酸配位子を組み込んだ吸着剤を新たに合成し、リン酸の導入、水への溶解性、耐久性などの各種物性を調べた。また、希土類金属イオンの吸着挙動について、吸着速度、pH依存性、飽和吸着量、脱着などの観点から検討を行った。さらに、対象有害アニオンとしてクロム酸イオンの吸着挙動について検討を行った。アニオンの選択性などについては今後検討していき予定であるが、合成した吸着剤がクロム酸アニオンの吸着に有効であることが明らかとなった。

为了从由小型家电和电子电路板组成的城市矿山中回收稀有金属，需要选择性地去除共存的有害阴离子。与阳离子不同，阴离子的选择性分离剂是有限的。这是因为阴离子的有效官能团有限。在这项研究中，经过详细的分子设计，我们开发了一种“金属阳离子负载的金属阳离子配体”，它可以强力、选择性地负载多价阳离子并吸附阴离子，而无需中和电荷或满足“配位数”。提出了“阴离子吸附剂”。作为一项具体成果，我们合成了一种有机二膦酸配体，预计该配体具有极强的与金属离子形成络合物的能力。为了不完全中和形成络合物的金属离子的电荷，在有机二膦酸配体中引入具有高空间位阻的侧链。从萃取率、pH依赖性和反萃取的角度研究了作为多价金属离子的三价稀土金属离子和铁离子以及作为四价离子的锆离子的萃取行为。此外，在我们的研究合作者的合作下，我们利用乳液聚合方法合成了一种含有有机二膦酸配体的新型吸附剂，并研究了各种物理性能，例如磷酸的引入、水中的溶解度和耐久性。此外，从吸附速率、pH依赖性、饱和吸附量和解吸的角度研究了稀土金属离子的吸附行为。此外，我们研究了铬酸根离子作为目标有害阴离子的吸附行为。尽管我们计划在未来研究阴离子选择性，但很明显，合成的吸附剂可有效吸附铬酸盐阴离子。