レアメタルの高度分離のための反応界面設計と新規膜分離プロセスへの展開

稀有金属高级分离的新型膜分离工艺的反应界面设计与开发

基本信息

批准号：
17J04900
负责人：
吉田航
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、先端産業に不可欠であり、近年、需要が急激に増大している“レアメタル”の高効率分離法を開発することを目的としている。そのために、希土類金属や貴金属など、いくつかのレアメタルをモデルに、高選択的な抽出試薬を開発し、液液抽出システムおよびその官能基の配向性を記憶させた高度反応界面を有する分離膜の創製にまで発展させる。これまで分離が難しかったレアメタルの分離回収を可能にし、未利用資源の有効利用に繋げるものである。本年度は、最も高価な貴金属であり、未だ工業的に有効な抽出剤が開発されていないロジウム(Rh)を分離対象とし、新規抽出剤の開発を行った。以下に詳細を述べる。ここでは、アミド基と塩化物イオンを含有する一連の新規ホスホニウム型イオン液体を合成し、Rh(III)の抽出剤として応用した。合成した新規イオン液体による塩酸溶液からのRh(III)抽出特性を、市販のホスホニウム型イオン液体である[P66614][Cl]と比較し、アミド基導入の効果を検討した。結果より、新規イオン液体は市販の[P66614][Cl]よりも高いRh(III)抽出率を示し、アミド基の導入によるRh(III)抽出能の向上が確認された。特にホスホニウムと三級アミドをエチレン基で結合した新規イオン液体が最も高い抽出率を示した。0.5 Mの新規イオン液体のトルエン溶液を用いた場合、1.0 M塩酸溶液からほぼ定量的にRh(III)を抽出した。また、スロープ解析、UV-vis測定、FT-IR測定の結果から、新規イオン液体によるRh(III)抽出のメカニズムを解析した。

这项研究的目的是开发一种高效分离“稀有金属”的方法，“稀有金属”对于先进工业至关重要，近年来其需求迅速增长。为此，我们以稀土金属和贵金属等几种稀有金属为模型开发了高选择性萃取试剂，并开发了液-液萃取系统和具有高反应性界面、可记忆其官能团方向的分离膜。将其发展为创作。这使得分离和回收以前难以分离的稀有金属成为可能，从而有效利用未使用的资源。今年，我们开发了一种新的铑 (Rh) 萃取剂，铑是最昂贵的贵金属，而且尚未开发出工业上有效的萃取剂。详细信息如下。在此，合成了一系列含有酰胺基和氯离子的新型磷鎓型离子液体，并将其用作Rh(III)的萃取剂。将新合成的离子液体从盐酸溶液中萃取Rh(III)的特性与市售鏻型离子液体[P66614][Cl]进行了比较，并考察了引入酰胺基团的效果。结果表明，新型离子液体比市售的[P66614][Cl]表现出更高的Rh(III)萃取率，证实酰胺基团的引入提高了Rh(III)萃取能力。特别是，磷鎓和叔酰胺与乙烯基键合的新型离子液体显示出最高的萃取率。当使用新离子液体的0.5 M甲苯溶液时，从1.0 M盐酸溶液中几乎可以定量地萃取Rh(III)。我们还通过斜率分析、紫外-可见测量和傅里叶变换红外测量的结果分析了新型离子液体萃取Rh(III)的机理。