レアアースの効率的なリサイクルを実現する高分子吸着材の開発

稀土高效回收聚合物吸附剂的开发

• 批准号: 22K04795
• 负责人: 保科 宏行
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: National Institutes for Quantum Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04795/
• 关键词: 吸着材; 資源回収; 不織布基材; レアアース; 放射線加工; 量子ビーム; 高分子吸着材

本研究では、放射線加工技術を駆使して、ポリエチレン製不織布基材に、レアアースに対して親和性が高い低分子の金属抽出剤と、サイズ認識により金属の分別が可能なネットワーク構造を効果的に導入し、対象とする金属だけを選択的に捕捉可能な高分子吸着材の開発を目指す。抽出剤を吸着基として導入するうえで、抽出剤が有する吸着特性を損なうこと無く、安定した状態で高分子基材に導入することが重要である。そこで、本年度の研究では、抽出剤およびネットワーク構造の導入に必要な架橋剤の選定を行うとともに、放射線架橋を行う際の線量や抽出剤と架橋剤の混合比等が及ぼす吸着基導入量および吸着特性への影響について検討した。レアアースに高い親和性を持つ2-エチルヘキシルホスホン酸モノ-2-エチルヘキシルに対して、5～50 wt％の割合で、5種類の架橋剤をそれぞれ混合させた後、混合液を不織布基材に含侵させた状態で電子線を10～200 kGy照射して吸着材を合成した。照射後に未反応の混合液を洗浄した後、合成前後の重量差から吸着基（架橋構造を含む）の導入量を算出した結果、架橋剤量及び線量の増加に伴い導入量が増加する傾向が認められた。得られた吸着材を用いて、ジスプロシウム(Dy)に対する吸着特性を評価した結果、線量50 kGy以上の条件で合成した吸着材は吸着性能が低下することが分かった。これは、吸着基近傍に過剰に導入された架橋構造がDy吸着を阻害したことが原因と考えられる。一方、トリアリルイソシアヌレートを50 wt%混合し、30 kGyの条件で合成した吸着材は、Dyに対して吸着材1 gあたり17 mgの高い吸着量を示した。

在这项研究中，通过使用辐射处理技术，我们旨在有效地引入对稀土和网络结构高亲和力的低分子金属提取物，这些稀土和网络结构允许通过尺寸识别进行金属分离，以将聚合物的吸附剂进行聚合物的聚合物吸附剂，并可以选择性地捕获利益的金属。当将萃取剂引入作为吸附组时，重要的是将萃取剂以稳定的状态引入聚合物底物，而不会损害萃取剂的吸附特性。因此，在今年的研究中，我们选择了引入提取物和网络结构所需的交联剂，并在执行辐射交联时检查了提取剂和交联剂的剂量和混合比对引入和吸附性能的吸附群的量时的影响。相对于单单2-乙基己基2-乙基己基膦酸酯，以5至50 wt％的比率混合了五种类型的交联剂，该苯基磷酸膦酸酯对稀土具有很高的亲和力，然后将混合物浸入非织物的底物并用10至200 kgy the adsorbents andsorbent的电子束并辐照。辐照后，洗涤未反应的混合液体，并根据合成前后的重量差计算引入的吸附组（包括交联结构）的量，因此发现趋势增加了交联剂和剂量的趋势。使用获得的吸附材料，评估了肾上腺肿瘤（DY）的吸附特性，并发现在降低了50 kgy或更高剂量的条件下合成的吸附材料的吸附性能被降低。这被认为是交联结构的原因，该结构在吸附组附近过度引入，抑制了DY吸附。另一方面，通过混合50 wt％的三脂异氰尿素的吸附剂在30 kgy的条件下合成的吸附剂显示出高的吸附量为DY的吸附剂17 mg每克的吸附剂。