(57)【要約】【課題】目的元素のイオンを含む液体中にアルコール類を混合しない場合であっても目的元素を回収すること。【解決手段】回収装置は、液体中に含まれる目的元素のイオンを目的元素に還元し回収する回収装置であって、上記液体中に、ヘテロポリ酸を供給するポリ酸供給部と、上記ヘテロポリ酸の電荷移動吸収帯に含まれる波長を有するレーザ光を、上記液体及び上記ポリ酸に照射するレーザ装置と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周期表の８属から１１属に含まれる遷移金属元素のうち少なくとも何れかを目的元素として、液体中に含まれる該目的元素のイオンを目的元素に還元し回収する回収装置であって、
内部に上記液体を収容する容器と、
上記液体中に、ヘテロポリ酸を供給するポリ酸供給部と、
上記ヘテロポリ酸の電荷移動吸収帯に含まれる波長を有するレーザ光を、上記液体及び上記ヘテロポリ酸に照射するレーザ装置と、を備えている、
ことを特徴とする回収装置。
【請求項２】
上記レーザ光の波形は、パルス状である、
ことを特徴とする請求項１に記載の回収装置。
【請求項３】
（１）上記容器に上記液体を内部に導入する導入口及び上記液体を外部に排出する排出口の各々が別個に設けられていない場合、上記レーザ光の繰り返し周波数は、１Ｈｚ以上５０Ｈｚ以下であり、
（２）上記容器に上記導入口及び上記排出口の各々が別個に設けられている場合、上記レーザ光の繰り返し周波数は、１Ｈｚ以上１０００Ｈｚ以下である、
ことを特徴とする請求項２に記載の回収装置。
【請求項４】
上記レーザ光のエネルギー密度は、上記液体及び上記ヘテロポリ酸に照射するスポットにおいて１５ｍＪ／ｃｍ２以上６０ｍＪ／ｃｍ２以下である、
ことを特徴とする請求項３に記載の回収装置。
【請求項５】
上記ポリ酸供給部は、上記溶液中に縮合数が４を超えるヘテロポリ酸を供給する、
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の回収装置。
【請求項６】
上記ポリ酸供給部は、上記液体にヘテロポリ酸を混合することによって、ヘテロポリ酸を含むポリ酸溶液を生成し、
上記レーザ光を照射されたあとの液体を濾過することによって、還元された目的元素を回収するフィルタを更に備えている、
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の回収装置。
【請求項７】
上記容器のうち透光性を有する部分に対向する１又は複数の鏡を更に備え、
上記鏡は、上記内部に導入されたレーザ光を、上記内部に向けて反射する、
ことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の回収装置。
【請求項８】
上記ポリ酸供給部は、上記容器中に配置された不織布であって、ヘテロポリ酸が修飾された不織布である、
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の回収装置。
【請求項９】
上記容器には、上記液体を内部に導入する導入口と、上記液体を外部に排出する排出口とが設けられており、
上記排出口の後段に配置された濃度測定器であって、上記液体中における目的元素のイオン濃度を測定する濃度測定器と、
上記濃度測定器の後段に配置された分岐部と、
上記濃度測定器が測定した目的元素のイオン濃度が所定のイオン濃度以上である場合に、上記液体を上記導入口へ導くように上記分岐部を制御する制御部と、を更に備えている、
ことを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の回収装置。
【請求項１０】
上記液体は、還元助剤として作用するアルコール類を更に含んでいる、
ことを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の回収装置。
【請求項１１】
周期表の８属から１１属に含まれる遷移金属元素のうち何れかの遷移金属元素を第ｉの目的元素（ｉは、１≦ｉ≦ｎの整数、ｎは、２以上の整数）として、液体中に含まれる該第ｉの目的元素のイオンを第ｉの目的元素に還元し回収するｎ個の回収装置と、上記液体中に、ヘテロポリ酸を供給するポリ酸供給部とを備えた回収システムであって、
各第ｉの回収装置は、
上記液体を内部に導入する第ｉの導入口と、上記液体を外部に排出する第ｉの排出口とが設けられ、上記液体を上記内部に収容する第ｉの容器と、
上記第ｉの目的元素の電荷移動吸収帯に含まれる波長を有する第ｉの波長のレーザ光を、上記液体及び上記ヘテロポリ酸に照射するレーザ装置と、を備えており、
上記第ｉの排出口は、第ｉ＋１の導入口に接続されている、
ことを特徴とする回収システム。
【請求項１２】
上記第ｉの回収装置（ｉは、１≦ｉ＜ｎの整数）は、
上記第ｉの排出口の後段に配置された第ｉの濃度測定器であって、上記液体中における第ｉの目的元素のイオン濃度を測定する第ｉの濃度測定器と、
上記第ｉの濃度測定器の後段に配置された第ｉの分岐部と、を更に備え、
上記第ｉの濃度測定器が測定した第ｉの目的元素のイオン濃度が、（１）所定のイオン濃度以上である場合に、上記液体を上記第ｉの導入口へ導くように上記第ｉの分岐部を制御し、（２）所定のイオン濃度未満である場合に、上記液体を上記第ｉ＋１の導入口へ導くように上記第ｉの分岐部を制御する制御部を更に備えている、
ことを特徴とする請求項１１に記載の回収システム。
【請求項１３】
周期表の８属から１１属に含まれる遷移金属元素のうち少なくとも何れかを目的元素として、液体中に含まれる該目的元素のイオンを目的元素に還元し回収する回収方法であって、
上記液体中に、ヘテロポリ酸を供給するポリ酸供給工程と、
上記ヘテロポリ酸の電荷移動吸収帯に含まれる波長を有するレーザ光を、上記液体及び上記ヘテロポリ酸に照射するレーザ光照射工程と、を含む、
ことを特徴とする回収方法。
【請求項１４】
上記レーザ光照射工程の前に実施されるアルコール類混合工程であって、上記液体にアルコール類を混合するアルコール類混合工程を更に含み、
上記レーザ光照射工程は、上記レーザ光を、上記液体、上記ヘテロポリ酸、及び上記アルコール類に照射する、
ことを特徴とする請求項１３に記載の回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体中に含まれる目的元素を回収する回収装置、回収システム、及び回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境への負荷軽減の観点から、廃棄された家電や、携帯電話に代表される端末機や、自動車部品などを新しい態様の資源（以下において新資源と称する）として捉え、このような新資源から貴金属を回収し、新たな製品の一部を構成する材料として再利用する方法が研究されている。廃棄された家電や、携帯電話に代表される端末機や、自動車部品などは、多くの貴金属を含んでいることから都市鉱山とも呼ばれる。
【０００３】
新資源が含む貴金属は、酸性の薬品により溶解されることによって、さまざまな貴金属元素のイオンが混合された混合酸性溶液（本発明における液体に読み替えられる）となる。
【０００４】
また、産業廃棄物の一態様である廃液の中に、さまざまな貴金属元素のイオンが溶解している場合もあり得る。以下においては、上述した混合酸性溶液及び廃液をまとめて単に液体と称する。
【０００５】
液体に含まれているさまざまな貴金属元素のうち少なくとも何れかを目的元素として、液体から目的元素を回収する技術として、例えば、特許文献１に記載された技術が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２７５５８８号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】佐伯盛久，田口富嗣，岩撫暁生，松村大樹，中島信昭，大場弘則，パラジウムのレーザー誘起微粒子化におけるモリブデンイオンの共存効果，分子科学討論会要旨集，２０１４年９月２１日公開
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１には、液体に対して紫外線領域に属するレーザ光を照射することによって、白金属元素イオンを還元し、還元により生成された白金属元素を回収する技術が記載されている。特許文献１に記載の技術においては、白金属元素イオンの還元反応の効率を高めるために、すなわち還元反応の反応速度を高めるために、液体に対してアルコール類を混合している。アルコール類は、白金属元素イオンの還元反応において還元助剤として働く。特許文献１の表２には、アルコール類の一態様であるエタノールの比率を３３％以上５０％以下に設定することによって、ロジウム及びルテニウム（特にロジウム）が高い回収効率で回収可能なことが示されている。
【０００９】
しかしながら、酸性である液体に対してアルコール類を混合することによって予期せぬ反応が起こる可能性がないとはいえないため、酸性である液体に対してアルコール類を混合することは好ましくない。
【００１０】
非特許文献１には、縮合することによってイソポリ酸イオンを構成するオキソ酸イオンの一態様であるモリブデン負イオンＭｏＯ４２−を液体に対して混合することによって、アルコール類の濃度を１％まで減らした場合であっても目的元素を回収可能なことが記載されている。
【００１１】
しかしながら、アルコール類の濃度を低減することはできるものの、非特許文献１に記載された技術においても、目的元素を回収するためにアルコール類を混合している。
【００１２】
本発明の一態様は、上述した課題に鑑みなされたものであり、その目的は、目的元素のイオンを含む液体にアルコール類を混合しない場合であっても、目的元素を回収することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る回収装置は、周期表の８属から１１属に含まれる遷移金属元素のうち少なくとも何れかを目的元素として、液体中に含まれる該目的元素のイオンを目的元素に還元し回収する回収装置であって、内部に上記液体を収容する容器と、上記液体中に、ヘテロポリ酸を供給するポリ酸供給部と、上記ヘテロポリ酸の電荷移動吸収帯に含まれる波長を有するレーザ光を、上記液体及び上記ヘテロポリ酸に照射するレーザ装置と、を備えている。
【００１４】
目的元素のイオンを含む液体中に、ヘテロポリ酸が存在することによって、ヘテロポリ酸の電荷移動吸収帯に含まれる波長を有するレーザ光を照射された場合、目的元素のイオンは、還元助剤として作用するアルコール類の助けを借りない場合であっても目的元素に還元される。ここで還元された目的元素は、回収可能なサイズの粒子となる。したがって、上記第１の態様に係る回収装置は、目的元素のイオンを含む液体中にアルコール類を混合しない場合であっても目的元素を回収することができる。
【００１５】
また、本発明の第２の態様に係る回収装置は、上記第１の態様において、上記レーザ光の波形は、パルス状である、ように構成されている。
【００１６】
上記第２の態様に係る回収装置によれば、連続的に発振していて強度が一定であるレーザ光を用いる場合と比較して、粒子サイズが大きな目的元素の粒子が液体中に生成される。したがって、目的元素の回収率を容易に高めることができる。
【００１７】
また、本発明の第３の態様に係る回収装置は、上記第２の態様において、（１）上記容器に上記液体を内部に導入する導入口及び上記液体を外部に排出する排出口の各々が別個に設けられていない場合、上記レーザ光の繰り返し周波数は、１Ｈｚ以上５０Ｈｚ以下であり、（２）上記容器に上記導入口及び上記排出口の各々が別個に設けられている場合、上記レーザ光の繰り返し周波数は、１Ｈｚ以上１０００Ｈｚ以下である、ように構成されている。
【００１８】
本願の発明者らは、容器として導入口及び排出口の各々が別個に設けられていない容器を採用した場合、すなわち、目的元素を回収する処理方法として、容器への液体の導入する工程と、レーザ光を液体及びヘテロポリ酸に照射する工程と、液体を容器から排出（回収）する工程とを、異なる時間帯に順番に実施するバッチ式処理を採用する場合、レーザ光の繰り返し周波数が少なすぎると、単位時間内に照射できるパルス数が極端に少なくなるため、生成される目的元素の粒子の個数が減少しがちであり、回収に要する時間が無用に長引くことを見出した。また、この場合、レーザ光の繰り返し周波数が５０Ｈｚを超えると、その繰り返し周波数が高くなればなるほど、得られる目的元素の粒子サイズが小さくなり、連続的に発振していて強度が一定であるレーザ光を用いる場合の粒子サイズに近づいて行くことを見出した。したがって、上記第３の態様に係る回収装置は、回収に要する時間を無用に長引かせることなく、目的元素の回収率を確実に高めることができる。
【００１９】
また、本願の発明者らは、容器として導入口及び排出口の各々が別個に設けられている容器を採用した場合、すなわち、目的元素を回収する処理方法として、容器への液体の導入する工程と、レーザ光を液体及びヘテロポリ酸に照射する工程と、液体を容器から排出（回収）する工程とを、同じ時間帯に並行して実施する連続処理を採用する場合、レーザ光の繰り返し周波数が５０Ｈｚを下回ると、得られる目的元素の粒子サイズが小さくなることを見出した。また、この場合、レーザ光の繰り返し周波数が１０００Ｈｚを超えると、その繰り返し周波数が高くなればなるほど、得られる目的元素の粒子サイズが小さくなり、連続的に発振していて強度が一定であるレーザ光を用いる場合の粒子サイズに近づいて行くことを見出した。
【００２０】
したがって、上記第３の態様に係る回収装置は、回収に要する時間を無用に長引かせることなく、目的元素の回収率を確実に高めることができる。
【００２１】
また、本発明の第４の態様に係る回収装置は、上記第３の態様において、上記レーザ光のエネルギー密度は、上記液体及び上記ヘテロポリ酸に照射するスポットにおいて１５ｍＪ／ｃｍ２以上６０ｍＪ／ｃｍ２以下である、ように構成されている。
【００２２】
本願の発明者らは、波形がパルス状であるレーザ光を用いて目的元素を粒子化する場合に、レーザ光のエネルギー密度を上記の範囲内に設定することによって、粒子サイズがより大きな目的元素の粒子が液体中に生成されることを見出した。したがって、上記の構成によれば、目的元素の回収率をより高めることができる。
【００２３】
また、本発明の第５の態様に係る回収装置は、上記第１〜第４の態様の何れかにおいて、上記ポリ酸供給部は、上記溶液中に縮合数が４を超えるヘテロポリ酸を供給する、ように構成されている。なお、ここでいう縮合数とは、ヘテロポリ酸ＰＡのイオンに含まれる金属の原子数を意味する。
【００２４】
目的元素のイオンを含む液体中に、縮合数が４を超えるヘテロポリ酸が存在することによって、ヘテロポリ酸の電荷移動吸収帯に含まれる波長を有するレーザ光を照射された場合、目的元素のイオンは、還元助剤として作用するアルコール類の助けを借りない場合であっても目的元素により還元されやすくなる。したがって、上記第５の態様に係る回収装置は、目的元素のイオンを含む液体中にアルコール類を混合しない場合であっても目的元素を容易に回収することができる。
【００２５】
また、本発明の第６の態様に係る回収装置は、上記第１〜第５の態様の何れかにおいて、上記ポリ酸供給部は、上記液体にヘテロポリ酸を混合することによって、ヘテロポリ酸を含むポリ酸溶液を生成し、
上記レーザ光を照射されたあとの液体を濾過することによって、還元された目的元素を回収するフィルタを更に備えている。
【００２６】
上記第６の態様に係る回収装置によれば、ヘテロポリ酸を容器中にまんべんなく分布させることができる。したがって、容器中の広い領域において目的元素を還元することができる。また、上記第６の態様に係る回収装置によれば、容器中の広い領域において還元された目的元素をフィルタが回収することができる。したがって、上記第６の態様に係る回収装置は、目的元素の回収効率を高めることができる。
【００２７】
また、本発明の第７の態様に係る回収装置は、上記第１〜第６の態様の何れかにおいて、上記容器のうち透光性を有する部分に対向する１又は複数の鏡を更に備え、上記鏡は、上記内部に導入されたレーザ光を、上記内部に向けて反射する、ように構成されている。
【００２８】
上記の構成によれば、鏡を備えていない回収装置と比較して、容器の内部においてレーザ光が通る光路の光路長を長くすることができる。したがって、目的元素の回収効率を高めることができる。
【００２９】
また、本発明の第８の態様に係る回収装置は、上記第１〜第５の態様の何れかにおいて、上記ポリ酸供給部は、上記容器中に配置された不織布であって、ヘテロポリ酸が修飾された不織布である、ように構成されている。
【００３０】
上記の構成によれば、ヘテロポリ酸が不織布に修飾されているため、ヘテロポリ酸をあらかじめ定められた位置に固定化することができる。したがって、第８の態様は、目的元素を回収したあとの液体からポリ酸を除去したい場合に好適である。また、ヘテロポリ酸の近傍において還元された目的元素は、不織布に付着する。そのため、本回収装置は、目的元素を濾過するためのフィルタを省略することができる。
【００３１】
また、本発明の第９の態様に係る回収装置は、上記第１〜第８の態様の何れかにおいて、上記容器には、上記液体を内部に導入する導入口と、上記液体を外部に排出する排出口とが設けられており、上記排出口の後段に配置された濃度測定器であって、上記液体中における目的元素のイオン濃度を測定する濃度測定器と、上記濃度測定器の後段に配置された分岐部と、上記濃度測定器が測定した目的元素のイオン濃度が所定のイオン濃度以上である場合に、上記液体を上記導入口へ導くように上記分岐部を制御する制御部と、を更に備えている。
【００３２】
上記第９の態様に係る回収装置によれば、連続的に液体を流すことによって、連続的に目的元素を粒子として回収することができ、且つ、濃度測定器が測定した目的元素のイオン濃度が所定のイオン濃度以上である液体を再び容器内に導入することができる。したがって、連続的且つ確実に目的元素を回収することができる。
【００３３】
また、本発明の第１０の態様に係る回収装置は、上記第１〜第９の態様の何れかにおいて、上記液体は、還元助剤として作用するアルコール類を更に含んでいる、ように構成されている。
【００３４】
上記の構成によれば、目的元素を回収するのに要する時間を短縮することができる。
【００３５】
上記の課題を解決するために、本発明の第１１の態様に係る回収システムは、周期表の８属から１１属に含まれる遷移金属元素のうち何れかの遷移金属元素を第ｉの目的元素（ｉは、１≦ｉ≦ｎの整数、ｎは、２以上の整数）として、液体中に含まれる該第ｉの目的元素のイオンを第ｉの目的元素に還元し回収するｎ個の回収装置と、上記液体中に、ヘテロポリ酸を供給するポリ酸供給部とを備えた回収システムである。
【００３６】
各第ｉの回収装置は、上記液体を内部に導入する第ｉの導入口と、上記液体を外部に排出する第ｉの排出口とが設けられ、上記液体を上記内部に収容する第ｉの容器と、上記第ｉの目的元素の電荷移動吸収帯に含まれる波長を有する第ｉの波長のレーザ光を、上記液体及び上記ヘテロポリ酸に照射するレーザ装置と、を備えており、上記第ｉの排出口は、第ｉ＋１の導入口に接続されている。
【００３７】
上記第１１の態様に係る回収システムによれば、各第ｉの回収装置は、上記液体及び上記ヘテロポリ酸に照射するレーザ光の波長に応じて、互いに異なる第ｉの目的元素を回収することができる。したがって、上記第１１の態様に係る回収システムは、複数の目的元素のイオンが含まれた液体から複数の目的元素を選択的に回収することができる。
【００３８】
また、本発明の第１２の態様に係る回収システムは、上記第１１の態様において、上記第ｉの回収装置（ｉは、１≦ｉ＜ｎの整数）は、上記第ｉの排出口の後段に配置された第ｉの濃度測定器であって、上記液体中における第ｉの目的元素のイオン濃度を測定する第ｉの濃度測定器と、上記第ｉの濃度測定器の後段に配置された第ｉの分岐部と、を更に備えている。
【００３９】
また、該第１０の態様に係る回収システムは、上記第ｉの濃度測定器が測定した第ｉの目的元素のイオン濃度が、（１）所定のイオン濃度以上である場合に、上記液体を上記第ｉの導入口へ導くように上記第ｉの分岐部を制御し、（２）所定のイオン濃度未満である場合に、上記液体を上記第ｉ＋１の導入口へ導くように上記第ｉの分岐部を制御する制御部を更に備えている。
【００４０】
上記第１２の態様に係る回収システムによれば、第ｉの回収装置において第ｉの目的元素を十分に回収できなかった場合に、液体を第ｉの導入口に戻し、該液体に改めてレーザ光を照射することができる。したがって、本回収システムは、第ｉの目的元素を確実に回収することができる。
【００４１】
上記の課題を解決するために、本発明の第１３の態様に係る回収方法は、周期表の８属から１１属に含まれる遷移金属元素のうち少なくとも何れかを目的元素として、液体中に含まれる該目的元素のイオンを目的元素に還元し回収する回収方法であって、上記液体中に、ヘテロポリ酸を供給するポリ酸供給工程と、上記ヘテロポリ酸の電荷移動吸収帯に含まれる波長を有するレーザ光を、上記液体及び上記ヘテロポリ酸に照射するレーザ光照射工程と、を含んでいる。
【００４２】
上記第１３の態様に係る回収方法は、上記第１の態様に係る回収装置と同じ効果を奏する。
【００４３】
また、本発明の第１４の態様に係る回収方法は、上記第１３の態様において、上記レーザ光照射工程の前に実施されるアルコール類混合工程であって、上記液体にアルコール類を混合するアルコール類混合工程を更に含み、上記レーザ光照射工程は、上記レーザ光を、上記液体、上記ヘテロポリ酸、及び上記アルコール類に照射する、ように構成されている。
【００４４】
上記第１４の態様に係る回収方法によれば、目的元素を回収するのに要する時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【００４５】
本発明の一態様によれば、目的元素のイオンを含む液体中にアルコール類を混合しない場合であっても、目的元素を回収可能な回収装置、回収システム、及び回収方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る回収方法のフローチャートである。（ｂ）及び（ｃ）は、本回収装置を用いて回収した目的元素の微粒子の透過電子顕微鏡像である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、図１の（ａ）に示した回収方法を実施するために利用可能な回収装置であって、本発明の第２の実施形態に係る回収装置の概略図である。（ａ）は、図１に示した回収方法の工程Ｓ１１に対応し、（ｂ）は、上記回収方法の工程Ｓ１２に対応し、（ｃ）は、上記回収方法の工程Ｓ１３に対応する。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、図２に示した回収装置において液体に混合するヘテロポリ酸の吸収スペクトルを示すグラフである。
【図４】（ａ）及び（ｂ）の各々は、それぞれ、本発明の第１の変形例及び第２の変形例に係る回収装置の概略図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）の各々は、それぞれ、本発明の第１〜第４の実施例において用いた液体の吸収スペクトルを示すグラフである。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第３の実施形態に係る回収装置の概略図である。（ａ）は、図１に示した回収方法の工程Ｓ１１及びアルコール類混合工程に対応し、（ｂ）は、上記回収方法の工程Ｓ１２に対応し、（ｃ）は、上記回収方法の工程Ｓ１３に対応する。
【図７】本発明の第３の変形例に係る回収装置の概略図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に係る回収システムの概略図である。
【図９】図８に示した回収システムが備えている制御部として利用可能なコンピュータのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態に係る回収方法Ｍ１０について、図１〜図３を参照して説明する。図１の（ａ）は、回収方法Ｍ１０のフローチャートである。図１の（ｂ）及び（ｃ）は、回収装置１０を用いて回収した目的元素の微粒子の透過電子顕微鏡像である。図２の（ａ）〜（ｃ）は、回収方法Ｍ１０を実施するために利用可能な回収装置１０（本発明の第２の実施形態）の概略図である。図２の（ａ）は、回収方法Ｍ１０の工程Ｓ１１に対応し、図２の（ｂ）は、回収方法Ｍ１０の工程Ｓ１２に対応し、（ｃ）は、回収方法Ｍ１０の工程Ｓ１３に対応する。図３の（ａ）及び（ｂ）は、回収方法Ｍ１０に含まれる工程Ｓ１１において液体ＬＱに対して供給されるヘテロポリ酸ＰＡの吸収スペクトルを示すグラフである。
【００４８】
回収方法Ｍ１０は、周期表の８属から１１属に含まれる遷移金属元素のうち少なくとも何れかを目的元素として、液体中に含まれる該目的元素のイオンＩＴを目的元素の金属ＭＴに還元し回収する回収方法である。なお、周期表の８属から１１属に含まれる遷移金属元素は、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａｇ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、及び金（Ａｕ）である。
【００４９】
なお、イオンＩＴを金属ＭＴに還元する還元反応における反応速度は、後述するヘテロポリ酸ＰＡのイオンの種類及び後述するレーザ光Ｌの波長λＬにも依存するが、概ね以下の表１に示す標準電極電位の大きさに応じて決まる。標準電極電位が正電位であり、且つ、その絶対値が大きなイオンＩＴほど還元されやすい。回収方法Ｍ１０及び回収装置１０においては、主に、目的元素のイオンＩＴにおける標準電極電位に応じて還元反応の反応速度が異なることを利用して、液体ＬＱ中に複数の遷移金属元素が含まれている場合であっても、目的元素を金属ＴＭに還元し、回収することができる。
【００５０】
【表１】
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【００５１】
また、本実施形態では、目的元素として金を採用し、イオンＩＴを含む液体ＬＱ（液体ＬＱは、図２の（ａ）〜（ｃ）に図示）として、金の塩化物（ＡｕＣｌ４）を水に溶解させることによって得られた金イオンを含む水溶液を用いる。
【００５２】
なお、目的元素は、金に限定されるものではなく、周期表の８属から１１属に含まれる遷移金属元素のうち少なくとも何れかであればよい。また、液体ＬＱは、廃棄された家電や、携帯電話に代表される端末機や、自動車部品などを新しい態様の資源（以下において新資源と称する）を酸性の薬品に溶解させることによって得られた液体であってもよいし、産業廃棄物の一態様である廃液であってもよい。
【００５３】
図１に示すように、回収方法Ｍ１０は、工程Ｓ１１〜Ｓ１３を含んでいる。
【００５４】
工程Ｓ１１は、液体ＬＱ中に、ヘテロポリ酸ＰＡのイオンを供給する工程である（図２の（ａ）参照）。なお、工程Ｓ１１は、液体ＬＱ中に縮合数が４を超えるヘテロポリ酸ＰＡのイオンを供給することが好ましい。なお、ここでいう縮合数とは、ヘテロポリ酸ＰＡのイオンに含まれる金属（例えばＭｏやＷなど）の原子数を意味する。ヘテロポリ酸ＰＡのイオンは、後述するレーザ光Ｌを照射することによってイオンＩＴを金属ＭＴに還元する還元反応において、触媒として機能する。工程Ｓ１１は、特許請求の範囲に記載のポリ酸供給工程の一例である。本実施形態の工程Ｓ１１では、ヘテロポリ酸ＰＡのイオンとしてＰＷ１２Ｏ４０３−（以下においてＰＷ１２と称する）を用い、ＰＷ１２を水に溶解させることによって得られたヘテロポリ酸ＰＡのイオンを含む水溶液を液体ＬＱに添加する。ＰＷ１２は、ＰＯ４と表記されるオキソ酸である第１のオキソ酸が１個と、ＷＯ３と表記されるオキソ酸である第２のオキソ酸が１２個とが縮合することによって構成されたヘテロポリ酸の一例であり、縮合数は、１２である。
【００５５】
工程Ｓ１１において液体ＬＱ中に供給するヘテロポリ酸ＰＡのイオンは、ＰＷ１２に限定されるものではなく、［ＸａＭｂＯｃ］ｄ−の化学式で表されるヘテロポリ酸ＰＡであればよい。なお、Ｘは、Ｐ，Ｓｉ，Ｂ，Ｇｅの何れかであり、Ｍは、Ｗ，Ｍｏ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａの何れかである。また、ａ，ｂ，ｃ，ｄの各々は、正の整数であり、オキソ酸を構成する各元素Ｘ及びＭに依存して定まる。
【００５６】
また、ヘテロポリ酸の縮合数（ｂの数）は、限定されるものではないが４を超えていることが好ましい。４を超える縮合数の例としては、１２、１８、及び３６が挙げられ、例えば、縮合数が１２であるヘテロポリ酸は、［Ｘｎ＋Ｍ１２Ｏ４０］（８−ｎ）−の化学式で表される。縮合数が１２であるヘテロポリ酸の例としては、ＰＷ１２の他にＳｉＷ１２Ｏ４０３−（以下においてＳｉＷ１２と称する）が挙げられる。
【００５７】
液体ＬＱ中に溶解しているヘテロポリ酸ＰＡの縮合数は、ＰＷ１２やＳｉＷ１２などのように縮合数が４を超えるヘテロポリ酸ＰＡを入手したうえで、そのヘテロポリ酸ＰＡを水に溶解させた場合、明らかである。また、縮合数が４以下であるヘテロポリ酸ＰＡを入手したうえで、そのヘテロポリ酸ＰＡを水に溶解させた場合、及び、縮合数が不明であるヘテロポリ酸を入手したうえで、そのヘテロポリ酸ＰＡを水に溶解させた場合、液体ＬＱ中に溶解しているヘテロポリ酸ＰＡの縮合数は、ラマン分光法を用いてヘテロポリ酸ＰＡを含む液体ＬＱを解析することによって確認することができる。
【００５８】
工程Ｓ１２は、ヘテロポリ酸ＰＡの電荷移動吸収帯に含まれる波長を有するレーザ光Ｌを、液体ＬＱ及びヘテロポリ酸ＰＡに照射する工程である（図２の（ｂ）参照）。工程Ｓ１２は、特許請求の範囲に記載のレーザ光照射工程の一例である。工程Ｓ１２において液体ＬＱ及びヘテロポリ酸ＰＡに照射するレーザ光Ｌのエネルギー密度は、液体ＬＱ及びヘテロポリ酸ＰＡに照射するスポットにおいて１５ｍＪ／ｃｍ２以上６０ｍＪ／ｃｍ２以下であることが好ましい。
【００５９】
図３の（ａ）は、ＰＷ１２を水に溶解させることによって得られたＰＷ１２のイオンを含む水溶液の吸光度の波長依存性である。以下において、吸光度の波長依存性のことを吸収スペクトルと称する。図３の（ａ）によれば、ＰＷ１２のイオンを含む水溶液の吸光度は、波長が３９０ｎｍ以下の波長領域において急激に増大することが分かる。この、波長が３９０ｎｍを吸収端とする吸収帯は、ヘテロポリ酸ＰＡの配位子から中心金属への電荷移動であるＬＭＣＴ（Ligand to Metal Charge Transfer）遷移に対応した吸収帯、すなわち、電荷移動吸収帯である。
【００６０】
したがって、液体ＬＱに対してＰＷ１２のイオンを水溶液の状態で供給した場合、レーザ光Ｌの波長λＬは、上記吸収端より短波長側であるλＬ≦３９０ｎｍの範囲内で適宜設定することができる。
【００６１】
また、図３の（ｂ）は、ＰＷ１２のイオンを含む水溶液に対して、塩酸を０．１Ｍ混合した水溶液の吸収スペクトルである。図３の（ｂ）によれば、塩酸を混合することによって、ＰＷ１２の電荷移動吸収帯の上記吸収端が４１５ｎｍまで長波長側へシフトすることが分かる。このように、液体ＬＱには、塩酸又は硝酸を混合することによって、ヘテロポリ酸ＰＡの電荷移動吸収帯の吸収端の波長を調整することもできる。なお、塩酸又は硝酸を混合するか否かに関わらず、レーザ光Ｌを照射される液体ＬＱの酸性度は、例えばｐＨが４を下回るように調整されていることが好ましい。
【００６２】
工程Ｓ１３は、工程Ｓ１２を実施することによって液体ＬＱ中に生成した金属ＭＴの微粒子を回収する工程である（図２の（ｃ）参照）。本実施形態においては、フィルタＦＩを用いて、工程Ｓ１２を実施した後の液体ＬＱを濾過することによって金属ＭＴの微粒子を回収する。
【００６３】
工程Ｓ１３において回収可能な金属ＭＴの粒子サイズ（例えば粒子の直径）は、用いるフィルタＦＩの目の細かさに依存する。逆にいえば、工程Ｓ１２において生成する金属ＭＴの粒子サイズに応じてフィルタＦＩの目の細かさを適宜選択することによって、金属ＭＴの微粒子の回収率を高めることができる。
【００６４】
図１の（ｂ）及び（ｃ）は、工程Ｓ１３において回収した金属ＭＴの微粒子の透過電子顕微鏡像の一例を示す。図１の（ｃ）は、図１の（ｂ）に示した透過電子顕微鏡像を拡大したものである。図１の（ｂ）及び（ｃ）に示すように、回収方法Ｍ１０を用いることによって、液体ＬＱ中に含まれる目的元素（本実施形態では金）のイオンＩＴを目的元素の金属ＭＴに還元し回収することができる。
【００６５】
なお、回収方法Ｍ１０は、上述した工程Ｓ１１〜Ｓ１３に加えて、液体ＬＱにアルコール類ＡＬを混合するアルコール類混合工程を更に含んでいてもよい。アルコール類は、レーザ光Ｌを照射することによってイオンＩＴを金属ＭＴに還元する還元反応において、還元助剤として機能する。アルコール類混合工程は、工程Ｓ１２の前に実施される。混合するアルコール類ＡＬの例としては、エタノール、メタノール及びプロパノールといった水に容易に溶かすことができるアルコール類が挙げられる。また、ヘテロポリ酸ＰＡのイオンを供給したあとの液体ＬＱに対して混合するアルコール類の濃度は、適宜選択することができるが、例えば１％である。
【００６６】
また、回収方法Ｍ１０は、実施する場合の処理方法として、後述するようにバッチ式処理及び連続式処理の何れの方式を採用してもよい。例えば、処理する液体ＬＱの量が少ない場合には、バッチ式処理を採用することが好ましいし、処理する液体ＬＱの量が多い場合には、連続式処理を採用することが好ましい。
【００６７】
〔第２の実施形態〕
本発明の第２の実施形態に係る回収装置１０について、図２を参照して説明する。回収装置１０は、回収方法Ｍ１０を実施するために利用可能な回収装置を単純に構成した例である。なお、説明の便宜上、第１の実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
【００６８】
回収装置１０は、回収方法Ｍ１０と同様に、周期表の８属から１１属に含まれる遷移金属元素のうち少なくとも何れかを目的元素として、液体中に含まれる該目的元素のイオンＩＴを目的元素の金属ＭＴに還元し回収する回収装置である。
【００６９】
図２の（ａ）〜（ｃ）に示すように、回収装置１０は、内部に液体ＬＱを収容する容器Ｃと、液体ＬＱ中に、ヘテロポリ酸ＰＡを供給するスポイト（特許請求の範囲に記載のポリ酸供給部の一例）と、ヘテロポリ酸ＰＡの電荷移動吸収帯に含まれる波長λＬを有するレーザ光Ｌを、容器Ｃ内に収容された液体ＬＱ及びヘテロポリ酸ＰＡに照射するレーザ装置と、上述した工程Ｓ１２においてレーザ光Ｌを照射されたあとの液体ＬＱを濾過することによって、還元された目的元素の金属ＭＴを濾過するためのフィルタＦＩと、を備えている。スポイトは、液体ＬＱ中に縮合数が４を超えるヘテロポリ酸ＰＡを供給するように構成されていることが好ましい。なお、図２の（ｂ）においては、液体ＬＱ及びヘテロポリ酸ＰＡに照射するレーザ光Ｌのみを図示し、レーザ装置の図示を省略している。
【００７０】
また、ポリ酸供給部は、図２の（ａ）に示したスポイトに限定されるものではなく、液体ＬＱ中に、縮合数が４を超えるヘテロポリ酸ＰＡを供給可能な構成であることが好ましい。例えば、ポリ酸供給部は、縮合数が４を超えるヘテロポリ酸ＰＡを水に溶解させることによって得られた、縮合数が４を超えるヘテロポリ酸ＰＡのイオンを含む水溶液を液体ＬＱ中に滴下するように構成されていてもよい。また、例えば、ポリ酸供給部として、（１）縮合数が４以下であるヘテロポリ酸ＰＡを水に溶解させることによって得られたヘテロポリ酸ＰＡのイオンを含む水溶液を、スポイトを用いて液体ＬＱ中に滴下し、その後、（２）酸性の水溶液（例えば塩酸の水溶液）を、別のスポイトを用いて液体ＬＱ中に滴下することによって液体ＬＱの酸性度を高め、縮合数が４を超えるようにヘテロポリ酸の縮合反応を促進させる構成を採用してもよい。
【００７１】
また、ヘテロポリ酸供給部は、スポイトのように手動式であってもよいし、電動ポンプのように電動式であってもよい。
【００７２】
このレーザ装置は、ヘテロポリ酸ＰＡの電荷移動吸収帯に含まれる波長λＬを有するレーザ光Ｌを生成可能なレーザ装置であればよい。例えば、ヘテロポリ酸ＰＡとしてＰＷ１２を採用する場合、ＰＷ１２の電荷移動吸収帯の吸収端は、図３の（ａ）及び（ｂ）に示すように、また上述したように、４００ｎｍ近傍である。したがって、レーザ装置は、波長λＬが吸収端よりも短波長側であるレーザ光Ｌを生成可能なレーザ装置であればよい。
【００７３】
このようなレーザ装置の例としては、λＬ≦４５０ｎｍの範囲において波長を可変させることができる波長可変レーザや、Ｎｄ：ＹＡＧレーザや、エキシマレーザなどが挙げられる。Ｎｄ：ＹＡＧレーザは、波長λＬが固定された波長固定レーザであるが、３倍高調波（λＬ＝３５５ｎｍ）、４倍高調波（λＬ＝２６６ｎｍ）、及び５倍高調波（λＬ＝２１６ｎｍ）を用いることによって、電荷移動吸収帯に含まれる波長λＬを有するレーザ光を生成可能である。また、エキシマレーザも同様に波長固定レーザであるが、レーザ媒質を構成する混合ガスのガス種を適宜選択することによって、電荷移動吸収帯に含まれる波長λＬを有するレーザ光を生成可能である。エキシマレーザの代表的な波長λＬとしては、λＬ＝３５１ｎｍ（ＸｅＦ混合ガス）、λＬ＝３０８ｎｍ（ＸｅＣｌ混合ガス）、λＬ＝２４８ｎｍ（ＫｒＦ混合ガス）、及びλＬ＝１９３ｎｍ（ＡｒＦ混合ガス）が挙げられる。
【００７４】
また、レーザ光Ｌの波形は、パルス状であることが好ましい。
【００７５】
本実施形態において採用している容器Ｃは、上部に１つの開口が設けられたビーカーである。すなわち、容器Ｃにおいては、この１つの開口を時間帯ごとに使い分けることによって、内部に液体ＬＱを導入する導入口、液体ＬＱ中にヘテロポリ酸ＰＡのイオンを含む水溶液を供給する供給口、及び液体ＬＱを外部に排出する排出口の各々として利用する。すなわち、回収装置１０は、容器Ｃの内部に液体ＬＱを導入する工程と、図１に示した工程Ｓ１１〜Ｓ１３の各工程とを、異なる時間帯に分けて順番に実施するバッチ式処理を採用した回収装置である。
【００７６】
このようにバッチ式処理を採用した回収装置１０においては、パルス状の波形を有するレーザ光Ｌの繰り返し周波数は、１Ｈｚ以上５０Ｈｚ以下であることが好ましい。
【００７７】
レーザ光Ｌの繰り返し周波数を下げることによって、生成される金属ＭＴの粒子サイズは、大きくなる傾向を有する。これは、レーザ光Ｌの繰り返し周波数が高すぎる場合、生成された金属ＭＴの粒子にすぐに次のレーザ光Ｌが照射される確率が高くなりやすく、その結果、金属ＭＴの粒子が破壊されやすくなるためと考えられる。
【００７８】
その一方で、レーザ光Ｌの繰り返し周波数を下げることによって、単位時間当たりに照射するパルス数が減少するので、生成される金属ＭＴの粒子の粒子数は、減少する傾向を有する。
【００７９】
したがって、レーザ光Ｌの繰り返し周波数は、生成される金属ＭＴの粒子サイズがフィルタＦＩを用いて回収可能な程度に大きく成長する範囲内で、できるだけ高い繰り返し周波数に設定されることが好ましい。
【００８０】
〔第１，第２の変形例〕
図２に示した回収装置１０の２つの変形例であって、本発明の第１，第２の変形例である回収装置１０Ａ，１０Ｂについて、図４を参照して説明する。図４の（ａ）は、第１の変形例である回収装置１０Ａの概略を示す斜視図である。図４の（ｂ）は、第２の変形例である回収装置１０Ｂの概略図であり、容器Ｃの断面を示した概略図である。なお、説明の便宜上、第２の実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
【００８１】
（回収装置１０Ａ）
回収装置１０Ａは、回収装置１０と同様に、バッチ式処理を採用した回収装置である。回収装置１０が容器Ｃとしてビーカーを備えていたのに対し（図２参照）、回収装置１０Ａは、容器Ｃとして石英セルを採用している（図４の（ａ）参照）。すなわち、回収装置１０Ａは、回収装置１０と比較して、より少量の液体ＬＱの処理に適している。後述する第１〜第４の実施例は、回収装置１０Ａを用いて実施した。
【００８２】
また、回収装置１０Ａは、回収装置１０と比較して、上面に容器Ｃを載置可能なマグネットスターラーＭＳと、容器Ｃの内部（液体ＬＱ中）に投入された撹拌子Ｓと、を更に備えている。この構成によれば、マグネットスターラーＭＳを動作させることによって撹拌子Ｓが容器Ｃ内において回転するため、液体ＬＱを撹拌することができる。回収方法Ｍ１０に含まれる工程Ｓ１２が実施されている期間中に液体ＬＱを撹拌することによって、容器Ｃ中の液体ＬＱに対してまんべんなくレーザ光Ｌを照射することができる。
【００８３】
（回収装置１０Ｂ）
回収装置１０Ｂは、回収装置１０，１０Ａとは異なり、連続式処理を採用した回収装置である。連続式処理とは、容器Ｃの内部に液体ＬＱを導入する工程と、図１に示した工程Ｓ１１〜Ｓ１３の各工程とを、同じ時間帯に並列に実施する方式である。本変形例では、連続式処理を実施するための構成を中心に、回収装置１０Ｂについて説明する。
【００８４】
回収装置１０Ｂの規模（換言すれば容器Ｃの容積）は、処理する液体ＬＱの処理量に応じて適宜設定することができるが、本変形例では、卓上に載置可能な規模を想定している。この場合、容器Ｃの容積としては、１００ｍＬ以上１Ｌ以下が好適である。
【００８５】
図４の（ｂ）に示すように、回収装置１０Ｂの容器Ｃは、直方体状である。容器Ｃには、内部に液体ＬＱを導入する導入口ＰＩと、液体ＬＱを外部に排出する排出口ＰＯが設けられている。導入口ＰＩ及び排出口ＰＯの各々は、互いの距離ができるだけ離れるように、容器Ｃの壁面に対して配置されている。具体的には、容器Ｃを図４の（ｂ）に示す向きで配置した場合、導入口ＰＩは、容器Ｃの下底面を構成する壁面の左端に配置されており、排出口ＰＯは、容器Ｃの上底面を構成する壁面の右端に配置されている。なお、図４の（ｂ）において容器Ｃの内側に付した破線のハッチングは、液体ＬＱを示す。
【００８６】
容器Ｃを構成する長さが異なる３種類の辺群であって、各々が４つ辺からなる辺群のうち最も長さが長い辺群の各辺に平行な方向を、容器Ｃの長軸方向と呼ぶ。容器Ｃを構成する６つの壁面のうち、法線方向が長軸方向と平行である一対の壁面の各々には、それぞれ、レーザ光Ｌを透過する一対の工学ポートである光学ポートＬＰ１，ＬＰ２が設けられている。光学ポートＬＰ１，ＬＰ２は、互いに対向しており、平面視した場合に輪郭がほぼ一致するように配置されている。光学ポートＬＰ１，ＬＰ２は、ヘテロポリ酸ＰＡのイオンの電荷移動吸収帯に含まれる波長を有するレーザ光Ｌを透過するガラスにより構成されている。本変形例において、光学ポートＬＰ１，ＬＰ２は、石英ガラスにより構成されている。
【００８７】
また、容器Ｃを構成する壁面のうち光学ポートＬＰ１，ＬＰ２以外の部分は、レーザ光Ｌを遮断する材料（本変形例においては、金属）により構成されている。
【００８８】
回収装置１０Ｂは、上述した容器Ｃの他に、レーザ装置ＬＡと、鏡Ｍ１，Ｍ２と、タンクＴ１と、ポリ酸供給部（図４の（ｂ）には不図示）と、ストレーナＳＴと、撹拌羽ＳＢと、フィルタＦＩと、分光分析装置Ｍと、ポンプＰと、三方バルブＶと、タンクＴ２と、を備えている。
【００８９】
レーザ装置ＬＡは、ヘテロポリ酸ＰＡのイオンの電荷移動吸収帯に含まれる波長を有するレーザ光Ｌを生成し、光学ポートＬ１からレーザ光Ｌを液体ＬＱに照射する。なお、レーザ光Ｌは、図４の（ｂ）に図示しない光学部材によりコリメートされている。
【００９０】
鏡Ｍ１，Ｍ２の各々は、それぞれ、光学ポートＬＰ１，ＬＰ２に対向するように配置されており、光学ポートＬＰ１，ＬＰ２の各々から容器Ｃの外部に出射されたレーザ光Ｌを反射することによって、再び液体ＬＱに照射する。すなわち、鏡Ｌ１，Ｌ２は、レーザ光Ｌを多重反射することによって、容器Ｃ内におけるレーザ光Ｌの光路長を数倍（図４の（ｂ）においては５倍）に延長し、レーザ光Ｌがヘテロポリ酸ＰＡに照射される確率を高める。
【００９１】
タンクＴ１は、目的元素を回収する前の液体ＬＱを貯蔵するタンクである。
【００９２】
ポリ酸供給部は、タンクＴ１と導入口ＰＩとの中間に配置されており、タンクＴ１から導入口ＰＩに供給される液体ＬＱに対して、ヘテロポリ酸ＰＡのイオンを所定のイオン濃度となるように供給する。なお、ポリ酸供給部は、容器Ｃ内に供給される前の液体ＬＱに対してヘテロポリ酸ＰＡを供給可能な位置に設けられていればよく、その位置は、タンクＴ１と導入口ＰＩとの中間に限定されない。
【００９３】
ストレーナＳＴは、導入口ＰＩの内部に配置されたおり、タンクＴ１から供給された液体ＬＱ中に含まれ得る異物を捕集する。後述するフィルタＦＩよりは目が粗いが、ストレーナＳＴもフィルタの一種である。
【００９４】
撹拌羽ＳＢは、容器Ｃの内部に配置されており、電力を動力として回転することによって、容器Ｃの内部に存在する液体ＬＱを撹拌することによって、液体ＬＱをゆっくりと上部へ（排出口ＰＯの方向へ）導く。撹拌羽ＳＢは、回収装置１０Ａが備えているマグネットスターラーＭＳ及び撹拌子Ｓと同様の機能を有する。
【００９５】
フィルタＦＩは、排出口ＰＯの内部に配置されており、目的元素の金属ＭＴを濾過することによって、金属ＭＴを回収する。
【００９６】
分光分析装置Ｍは、排出口ＰＯの後段に配置されており、排出口ＰＯから排出される液体ＬＱを分光分析することにより、液体ＬＱに含まれている成分を分析する装置である。分光分析装置Ｍは、イオンＩＴのイオン濃度を測定する濃度測定器の一態様であり、分析速度が高速な分光装置である。そのため、流れている液体ＬＱの成分をその場でモニタリングし、液体ＬＱの含まれている目的元素の量を示す情報である目的元素情報を、分光分析装置Ｍの外部（例えば作業者が目視しているパソコン）に供給する。分光分析装置Ｍが分光分析する方式は限定されるものではないが、例えば、パルスレーザを液体ＬＱに照射することによって液体ＬＱに含まれる成分が発する発光を分光分析する方式が挙げられる。
【００９７】
ポンプＰは、分光分析装置Ｍの後段に配置されたポンプであって、液体ＬＱを三方バルブＶへ導く方向に、液体ＬＱを加圧する。
【００９８】
液体ＬＱの流れを分岐する分岐部の一態様である三方バルブＶは、ポンプＰの後段に配置された三方バルブであって、３つのポートＰ１〜Ｐ３を備えている。ポートＰ１には、ポンプＰを介して分光分析装置Ｍが接続されている。また、ポートＰ２には、タンクＴ２が接続されている。また、ポートＰ３は、タンクＴ１と導入口ＰＩとの中間に接続されている。三方バルブＶは、分光分析装置Ｍが外部に出力した目的元素情報が表す目的元素の量に応じて、ポートＰ１に接続するポートをポートＰ２及びポートＰ３の間で切り替える。具体的には、（１）液体ＬＱの含まれている目的元素の量が所定の閾値を下回っている場合、ポートＰ１に対してポートＰ２を接続し、（２）液体ＬＱの含まれている目的元素の量が上記閾値以上である場合、ポートＰ１に対してポートＰ３を接続する。この構成によれば、（１）目的元素の回収が十分であり、液体ＬＱ中における目的元素の残存量が少ない場合、液体ＬＱをタンクＴ２へ貯蔵し、（２）目的元素の回収が十分ではなく、液体ＬＱ中に目的元素における残存量が多い場合、液体ＬＱを導入口ＰＩへ戻すことによって、再度、目的元素の回収を行うことができる。
【００９９】
三方バルブＶは、分光分析装置Ｍが出力した目的元素情報が表す目的元素の量に応じて、作業者がマニュアル操作により制御するように構成されていてもよいし、目的元素の量に応じてパソコンが自動操作により制御するように構成されていてもよい。
【０１００】
以上のように構成された回収装置１０Ｂは、上述の通り、容器Ｃの内部に液体ＬＱを導入する工程と、図１に示した工程Ｓ１１〜Ｓ１３の各工程とを、同じ時間帯に並列に実施する連続式処理を採用している。
【０１０１】
そのため、回収装置１０Ｂにおいて、レーザ光Ｌの繰り返し周波数は、１Ｈｚ以上１０００Ｈｚ以下であることが好ましい。このより好ましい繰り返し周波数の周波数帯は、バッチ式処理を採用した回収装置１０におけるレーザ光Ｌの好ましい繰り返し周波数の周波数帯（１Ｈｚ以上５０Ｈｚ以下）よりも高い周波数に設定することができる。これは、液体ＬＱが容器Ｃの下側から上側へ向かう方向に絶えず流れていることによって、生成された金属ＭＴの粒子にすぐに次のレーザ光Ｌが照射される確率がバッチ式処理の場合よりも低下するためと考えられる。
【０１０２】
なお、連続式処理の場合においても、レーザ光Ｌの繰り返し周波数は、生成される金属ＭＴの粒子サイズがフィルタＦＩを用いて回収可能な程度に大きく成長する範囲内で、できるだけ高い繰り返し周波数に設定されることが好ましい点は、バッチ式処理の場合と同じである。
【０１０３】
なお、回収装置１０Ｂは、一対の鏡Ｍ１，Ｍ２を備えているものとして説明したが、少なくとも鏡Ｍ２を備えていればよい。
【０１０４】
〔第１〜第４の実施例〕
図４の（ａ）に示した回収装置１０Ａの第１〜第４の実施例について、図５を参照して説明する。図５の（ａ）〜（ｄ）の各々は、それぞれ、第１〜第４の実施例である回収装置１０において用いた液体の吸収スペクトルを示すグラフである。
【０１０５】
（第１及び第２の実施例）
第１の実施例では、目的元素として金を採用し、イオンＩＴを含む液体ＬＱとして、金の塩化物（ＡｕＣｌ４）２ｍＭを１ｍＬの水に溶解させることによって得られた金イオンを含む水溶液を用い、ヘテロポリ酸ＰＡのイオンとして１００ｍＭのＰＷ１２を１ｍＬの水に溶解させることによって得られたヘテロポリ酸ＰＡのイオンを用いた。
【０１０６】
また、第２の実施例では、金イオンを含む水溶液を第１の実施例と同一とし、ヘテロポリ酸ＰＡのイオンとして１００ｍＭのＳｉＷ１２を１ｍＬの水に溶解させることによって得られたヘテロポリ酸ＰＡのイオンを用いた。
【０１０７】
第１及び第２の実施例では、レーザ光Ｌの照射条件は、波長λＬとしてλＬ＝３５５ｎｍを採用し、レーザ光の繰り返し周波数として１０Ｈｚを採用し、レーザ光のエネルギーとして２０ｍＪ／パルスを採用し、レーザ光Ｌの直径ｄ（図４の（ａ）参照）としてｄ＝８ｍｍを採用し、このように設定したレーザ光Ｌの照射時間を１０分間に設定した。
【０１０８】
（第３及び第４の実施例）
第３の実施例では、目的元素としてパラジウムを採用し、イオンＩＴを含む液体ＬＱとして、パラジウムの塩化物（ＰｄＣｌ２）２ｍＭと、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）６．６６ｍＭと、を１ｍＬの水に溶解させることによって得られたパラジウムイオンを含む水溶液を用い、ヘテロポリ酸ＰＡのイオンとして１００ｍＭのＰＷ１２を１ｍＬの水に溶解させることによって得られたヘテロポリ酸ＰＡのイオンを用いた。
【０１０９】
また、第４の実施例では、パラジウムイオンを含む水溶液を第３の実施例と同一とし、ヘテロポリ酸ＰＡのイオンとして１００ｍＭのＳｉＷ１２を１ｍＬの水に溶解させることによって得られたヘテロポリ酸ＰＡのイオンを用いた。
【０１１０】
第３及び第４の実施例では、レーザ光Ｌの照射条件を第１及び第２の実施例と同一とし、照射時間を２０分に設定した。
【０１１１】
（第１〜第４の実施例の結果）
図５の（ａ）及び（ｂ）に示した矢印が示す吸光度のピークは、金の微粒子に起因する表面プラズモン共鳴吸収に起因するものと考えられる。すなわち、第１及び第２の実施例の何れにおいても液体ＬＱから目的元素である金の金属ＭＴを回収することができた。なお、図５の（ａ）及び（ｂ）を比較した場合、金を還元する還元反応における触媒作用は、ＰＷ１２の方がＳｉＷ１２を上回ることが分かった。
【０１１２】
また、図５の（ｃ）及び（ｄ）に示した矢印が示す吸光度のピークは、パラジウムの微粒子に起因する表面プラズモン共鳴吸収に起因するものと考えられる。すなわち、第３及び第４の実施例の何れにおいても液体ＬＱから目的元素であるパラジウムの金属ＭＴを回収することができた。なお、図５の（ｃ）及び（ｄ）を比較した場合、パラジウムを還元する還元反応における触媒作用は、ＳｉＷ１２の方がＰＷ１２を上回ることが分かった。
【０１１３】
これらの結果に鑑みれば、液体ＬＱ中に金のイオン及びパラジウムのイオンが共存している場合、まず第１の実施例を実施することによって金を優先的に回収し、液体ＬＱ中の金のイオン濃度が低下した時点で、フィルタＦＩを新しいフィルタＦＩに交換することによって、液体ＬＱ中に残存しているパラジウムを金とは別個に回収することができる。
【０１１４】
〔第３の実施形態〕
本発明の第３の実施形態に係る回収装置１０Ｃについて、図６を参照して説明する。（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第３の実施形態に係る回収装置の概略図である。図６の（ａ）は、回収方法Ｍ１０の工程Ｓ１１及びアルコール類混合工程に対応し、図６の（ｂ）は、回収方法Ｍ１０の工程Ｓ１２に対応し、図６の（ｃ）は、回収方法Ｍ１０の工程Ｓ１３に対応する。
【０１１５】
なお、本実施形態において、回収装置１０Ｃが実施する回収方法は、アルコール類混合工程を含んでいる。しかし、回収装置１０Ｃが実施する回収方法は、図１の（ａ）に示した回収方法Ｍ１０と同様にアルコール類混合工程を含んでいなくてもよい。
【０１１６】
回収装置１０Ｃは、図２に示した回収装置１０が備えていたスポイト及びフィルタＦＩの代わりに、ヘテロポリ酸ＰＡのイオンが修飾された不織布ＦＡを備えている。回収装置１０Ｃにおいても、不織布ＦＡには、縮合数が４を超えるヘテロポリ酸ＰＡのイオンが修飾されていることが好ましい。
【０１１７】
不織布ＦＡにヘテロポリ酸ＰＡのイオンを修飾する方法は、特に限定されるものではない。例えば、不織布のグラフト重合を実施することにより、ヘテロポリ酸ＰＡのイオンを修飾した不織布ＦＡを得ることができる。
【０１１８】
このようにヘテロポリ酸ＰＡのイオンを修飾した不織布ＦＡを、液体ＬＱ中に配置する（典型的には起立させる）ことによって、回収装置１０Ｃは、回収方法Ｍ１０に含まれる工程Ｓ１１を実施する（図６の（ａ）参照）。
【０１１９】
そのうえで、液体ＬＱ中に起立させた不織布ＦＡの表面に対してレーザ光Ｌを照射することによって、回収装置１０Ｃは、回収方法Ｍ１０に含まれる工程Ｓ１２を実施する（図６の（ｂ）参照）。工程Ｓ１２において、イオンＩＴから金属ＭＴへ還元された目的元素の微粒子は、不織布ＦＡに捉えられたような形で不織布ＦＡに付着する。なお、不織布ＦＡは、レーザ光Ｌに対する吸光度が高い。そのため、レーザ光Ｌのほとんどは、不織布ＦＡを透過しない。
【０１２０】
工程Ｓ１２を実施したあとに、容器Ｃから不織布ＦＡを取り出すことによって、回収装置１０Ｃにおいては、回収方法Ｍ１０に含まれる工程Ｓ１３が実施される（図６の（ｃ）参照）。以上のように、回収装置１０Ｃを用いても、液体ＬＱ中に含まれる目的元素のイオンＩＴを目的元素の金属ＭＴに還元し回収することができる。
【０１２１】
また、回収装置１０Ｃは、回収装置１０と比較して、液体ＬＱにアルコール類ＡＬを混合するアルコール類混合部の一例であるスポイトを備えていてもよい。このスポイトは、内部に充填されている溶媒がアルコール類であることを除けば、図２の（ａ）に記載されたスポイトであって、ポリ酸供給部の一例であるスポイトと同様である。このように、本発明の一態様である回収装置は、アルコール類混合部を備えていてもよい。
【０１２２】
〔第３の変形例〕
本発明の第３の変形例である回収装置１０Ｄについて、図７を参照して説明する。回収装置１０Ｃは、図４の（ｂ）に示した回収装置１０Ｂの変形例とも言えるし、図６に示した回収装置１０Ｃの変形例とも言える。図７は、第３の変形例である回収装置１０Ｄの概略図であり、容器Ｃの断面を示した概略図である。なお、説明の便宜上、回収装置１０Ｂ（図４の（ｂ）参照）及び回収装置１０Ｃ（図６の（ａ）参照）にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
【０１２３】
図４の（ｂ）と図６とを参照すると分かるように、回収装置１０Ｄは、回収装置１０Ｂの構成をベースとして、回収装置１０Ｂが備えていたポリ酸供給部（図４の（ｂ）には不図示）及びフィルタＦＩを不織布ＦＡに置換することによって得られる。なお、回収装置１０Ｄの容器Ｃの内部に固定されている不織布ＦＡは、回収装置１０Ｃが備えている不織布ＦＡのサイズを回収装置１０Ｄの容器Ｃの容積と整合するように修正することによって得られる。回収装置１０Ｄにおいて、不織布ＦＡは、レーザ光ＬＥの光軸に対して、所定の仰角を有するように、容器Ｃの内壁に固定されている。なお、レーザ光ＬＥは、ビームエキスパンダＢＥを透過させることによって、スポット径をレーザ装置ＬＡが生成したレーザ光Ｌのスポット径から拡大されたレーザ光である。
【０１２４】
上述したように、不織布ＦＡは、ヘテロポリ酸ＰＡのイオンの電荷移動吸収帯に含まれる波長を有するレーザ光Ｌ，ＬＥに対する吸光度が高いため、レーザ光Ｌ，ＬＥをほとんど透過させない。そのため、回収装置１０Ｄの容器Ｃには、回収装置１０Ｂが備えていた光学ポートＬＰ２が設けられておらず、回収装置１０Ｂが備えていた光学ポートＬＰ１に対応する光学ポートＬＰのみが設けられている。
【０１２５】
回収装置１０Ｄにおいては、回収装置１０Ｂのように、レーザ光Ｌを多重反射させることによって容器Ｃ内におけるレーザ光Ｌの光路長をかせぐことができないため、スポット径をレーザ光Ｌからレーザ光ＬＥへ拡大するとともに、不織布ＦＡとレーザ光ＬＥの光軸との間に所定の仰角を持たせることによって、不織布ＦＡのうちレーザ光ＬＥが照射される領域の面積を広げている。
【０１２６】
〔第４の実施形態〕
本発明の第３の実施形態に係る回収システム１について、図８及び図９を参照して説明する。図８は、回収システム１の概略図である。図９は、回収システム１が備えている制御部１１として利用可能なコンピュータのブロック図である。
【０１２７】
回収システム１は、図４の（ｂ）に示した回収装置１０Ｂを３個、即ち３個の回収装置１０Ｂ１〜１０Ｂ３（特許請求の範囲に記載のｎ＝３の構成）と、制御部１１と、備えている。なお、説明の便宜上、回収装置１０Ｂを構成する部材と同じ機能を有する部材については、対応する符号を付記し、その説明を繰り返さない。具体的には、１つ目の回収装置１０Ｂを回収装置１０Ｂ１と称し、回収装置１０Ｂ１を構成する部材には、回収装置１０Ｂを構成する部材の末尾に「１」を追記した符号を付記している。２つ目の回収装置１０Ｂ２、及び、３つ目の回収装置１０Ｂ３についても同様である。
【０１２８】
回収システム１は、周期表の８属から１１属に含まれる遷移金属元素のうち何れかの遷移金属元素を第ｉの目的元素（ｉは、１≦ｉ≦ｎの整数、ｎは、２以上の整数であり、本実施形態においてｎ＝３）として、液体ＬＱ中に含まれる該第ｉの目的元素のイオンを第ｉの目的元素に還元し回収するｎ個の回収装置と、液体ＬＱ中に、ヘテロポリ酸ＰＡのイオンを供給するポリ酸供給部とを備えた回収システム１である。回収システム１においても、ポリ酸供給部は、液体ＬＱ中に縮合数が４を超えるヘテロポリ酸ＰＡのイオンを供給することが好ましい。
【０１２９】
各第ｉの回収装置１０Ｂｉは、回収装置１０Ｂと同様に構成されている。すなわち、各第ｉの回収装置１０Ｂｉは、液体ＬＱを内部に導入する第ｉの導入口ＰＩｉと、液体ＬＱを外部に排出する第ｉの排出口ＰＯｉとが設けられ、液体ＬＱを上記内部に収容する第ｉの容器Ｃｉと、第ｉの目的元素の電荷移動吸収帯に含まれる波長を有する第ｉの波長のレーザ光を、液体ＬＱ及びヘテロポリ酸ＰＡのイオンに照射するレーザ装置ＬＡｉと、を備えている。
【０１３０】
そのうえで、第ｉの回収装置１０Ｂｉの第ｉの排出口は、第ｉ＋１の回収装置１０Ｂｉ＋１の第ｉ＋１の導入口に接続されている。図８の示した回収システム１について具体的に説明すれば、第１の回収装置１０Ｂ１の第１の排出口ＰＯ１は、第１の三方バルブＶ１を介して、第２の回収装置１０Ｂ２の第２の導入口ＰＩ２に接続されており、第２の回収装置１０Ｂ２の第２の排出口ＰＯ２は、第２の三方バルブＶ２を介して、第３の回収装置１０Ｂ３の第３の導入口ＰＩ３に接続されている。なお、第１の回収装置１０Ｂ１の第１の導入口ＰＩ１の前段には、回収装置１０Ｂの導入口ＰＩと同様にタンクＴ１及びポリ酸供給部が接続されており、第３の回収装置１０Ｂ３の排出口ＰＯ３の後段には、回収装置１０Ｂの排出口ＰＯと同様に第３の三方バルブＶ３を介して、タンクＴ２が接続されている。なお、各第ｉの三方バルブＶｉは、特許請求の範囲に記載の第ｉの分岐部の一態様である。
【０１３１】
回収システム１において、各第ｉの回収装置１０Ｂｉが備えているレーザ装置ＬＡｉの各々は、互いに波長λＬｉが異なり、且つ、ｉが１から２，３と大きくなるにしたがって、波長λＬｉが短くなるように構成されている。本実施形態においては、第１のレーザ装置ＬＡ１は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの３倍高調波（λＬ１＝３５５ｎｍ）を生成し、第２のレーザ装置ＬＡ２は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの４倍高調波（λＬ２＝２６６ｎｍ）を生成し、第３のレーザ装置ＬＡ３は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの５倍高調波（λＬ３＝２１６ｎｍ）を生成する。
【０１３２】
各第ｉの回収装置１０Ｂｉが備えており、且つ、特許請求の範囲に記載の第ｉの濃度測定器の一態様である第ｉの分光分析装置Ｍｉは、液体ＬＱの含まれている第ｉの目的元素の量を示す情報である第ｉの目的元素情報ＳＭｉを、制御部１１に共有する。
【０１３３】
制御部１１は、第ｉの目的元素情報ＳＭｉが示す第ｉの目的元素の量が所定の閾値を下回っているか否かに応じて、各第ｉの回収装置１０Ｂｉが備えている第ｉの三方バルブＶｉを制御するための第ｉの制御信号ＳＣｉを第ｉの三方バルブＶｉに供給する。第ｉの目的元素の量に応じた第ｉの三方バルブＶｉの制御は、回収装置１０Ｂにおいて説明した目的元素の量に応じた三方バルブＶの制御と同様である。
【０１３４】
第ｉの三方バルブＶｉは、制御部１１から第ｉの制御信号ＳＣｉを受け取ると、第ｉの制御信号ＳＣｉの内容にしたがって、第ｉの三方バルブＶｉのポートＰ１ｉに接続するポートをポートＰ２ｉ及びポートＰ３ｉの間で切り替える。
【０１３５】
以上のように構成された回収システム１は、第１の回収装置１０Ｂ１が第１の目的元素の金属ＭＴ１を回収し、第２の回収装置１０Ｂ２が第２の目的元素の金属ＭＴ２を回収し、第３の回収装置１０Ｂ３が第３の目的元素の金属ＭＴ３を回収することによって、液体ＬＱ中に含まれる第ｉの目的元素を個別に回収することができる。
【０１３６】
なお、本実施形態では、回収システム１が図４の（ｂ）に示した回収装置１０Ｂを３個備えているものとして説明した。しかし、回収システム１を構成する複数の回収装置の各々は、回収装置１０Ｂに限定されるものではなく、例えば、図７に示した回収装置１０Ｄであってもよい。
【０１３７】
（ソフトウェアによる実現例）
回収システム１の制御部１１は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。後者の場合、制御部１１は、図９に示すようなコンピュータ（電子計算機）を用いて構成することができる。
【０１３８】
図９は、制御部１１として利用可能なコンピュータ９１０の構成を例示したブロック図である。コンピュータ９１０は、バス９１１を介して互いに接続された演算装置９１２と、主記憶装置９１３と、補助記憶装置９１４と、入出力インターフェース９１５と、通信インターフェース９１６とを備えている。演算装置９１２、主記憶装置９１３、および補助記憶装置９１４は、それぞれ、例えばプロセッサ（例えばＣＰＵ：Central Processing Unit等）、ＲＡＭ（random access memory）、ハードディスクドライブであってもよい。入出力インターフェース９１５には、ユーザがコンピュータ９１０に各種情報を入力するための入力装置９２０、および、コンピュータ９１０がユーザに各種情報を出力するための出力装置９３０が接続される。入力装置９２０および出力装置９３０は、コンピュータ９１０に内蔵されたものであってもよいし、コンピュータ９１０に接続された（外付けされた）ものであってもよい。例えば、入力装置９２０は、キーボード、マウス、タッチセンサなどであってもよく、出力装置９３０は、ディスプレイ、プリンタ、スピーカなどであってもよい。また、タッチセンサとディスプレイとが一体化されたタッチパネルのような、入力装置９２０および出力装置９３０の双方の機能を有する装置を適用してもよい。そして、通信インターフェース９１６は、コンピュータ９１０が外部の装置と通信するためのインターフェースである。
【０１３９】
補助記憶装置９１４には、コンピュータ９１０を制御部１１として動作させるための各種のプログラムが格納されている。そして、演算装置９１２は、補助記憶装置９１４に格納された上記プログラムを主記憶装置９１３上に展開して該プログラムに含まれる命令を実行することによって、コンピュータ９１０を、制御部１１として機能させる。なお、補助記憶装置９１４が備える、プログラム等の情報を記録する記録媒体は、コンピュータ読み取り可能な「一時的でない有形の媒体」であればよく、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブル論理回路などであってもよい。また、記録媒体に記録されているプログラムを、主記憶装置９１３上に展開することなく実行可能なコンピュータであれば、主記憶装置９１３を省略してもよい。なお、上記各装置（演算装置９１２、主記憶装置９１３、補助記憶装置９１４、入出力インターフェース９１５、通信インターフェース９１６、入力装置９２０、および出力装置９３０）は、それぞれ１つであってもよいし、複数であってもよい。
【０１４０】
また、上記プログラムは、コンピュータ９１０の外部から取得してもよく、この場合、任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して取得してもよい。そして、本発明は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。
【０１４１】
〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１４２】
ＬＱ  液体
ＩＴ  目的元素のイオン
ＭＴ  目的元素の金属
ＰＡ  ヘテロポリ酸
ＡＬ  アルコール類
１  回収システム
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｂｉ，１０Ｃ，１０Ｄ  回収装置
１１  制御部
Ｃ  容器
ＰＩ，ＰＩｉ  導入口
ＰＯ，ＰＯｉ  排出口
ＦＩ  フィルタ
ＬＡ  レーザ装置
Ｌ  レーザ光
Ｍ１，Ｍ２  鏡
ＦＡ  不織布
Ｖ，Ｖｉ  三方バルブ
Ｍ，Ｍｉ  分光分析装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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