55●新規パラジウム回収剤
パラジウムの高選択的分離と回収
南陽研究所

1．背環境分野

景環境化学グループ

増田須藤
服部隆洋
幸徳
正寛

2．新規 Pd 回収剤の概要

白金族金属の一種であるパラジウム（Pd）のリサ

新規 Pd 回収剤は、カラムに充填して吸脱着を繰りイクルの必要性が近年高まっている。その理由として返すことによって Pd を回収するための剤であり、Pdは、希少金属（鉱山における生産量；わずか 200 トン吸着剤（Pd を選択的に吸着する剤）、及び、Pd 脱着1）／年 ）、非常に高価（240 万円／ kg、工業用触媒とし剤（吸着した Pd を脱着する剤）から構成される（図１）。て極めて有用）、生産地が偏在（ロシアと南アフリカ

本製品は酸水溶液からの Pd の分離・回収に用いられ、で全世界の８割生産 2））などによる Pd の供給不安が数万 ppm ～数 ppm の Pd 濃度範囲で Pd を回収可能である。一方、わが国では、2013 年 4 月に小型家電リある。Pd 吸着容量は 80g ／ kg − Pd 吸着剤で、耐酸化サイクル法が施行されており、当該小型家電の中に含性があるため（2M 硝酸溶液中で安定）、Pd 吸着剤は3）まれている Pd の再資源化に向けた取り組みが始まっ

繰返し使用可能である。ている（表１）。

3．新規 Pd 回収剤の Pd 分離・回収性能表１

小型家電の基板に含有するレアメタルの排出ポテンシャル

価格注 2
含有量 × 価格
含有量注 1元素［kg ／年］ ［万円／ kg］ ［万円／年］
438−−
Au 金
5747627132
Pt 白金
2467
240592080
Pd パラジウム
20007135180
0.148
Ni ニッケル
注 1）環境省 注 2）2013 年 6 月 7 日現在［1］Pd 分離・回収性能
新規 Pd 回収剤を用いて、Pd を含む金属－酸水溶液から Pd を分離・回収する評価を行った。
評価は以下の手順で行った；新規 Pd 吸着剤を湿式充填したカラムに、各種酸水溶液を通液して Pd を吸着させた後、希薄塩酸水溶液を通液し洗浄した。次いで、Pd 脱着剤を通液して Pd を脱着した。得られた脱着フラクションは ICP − AES で分析した。

Pd の生産・回収方法として実用化されている代表

尚、得られた脱着フラクションは、Pd に対し 10 モ

的な方法には、①中～高濃度領域での溶媒抽出法、②ル当量となるヒドラジン、及び pH10 となる水酸化ナ低濃度領域での吸着法がある。しかしながら、①ではトリウム量を添加し、60℃で２時間攪拌して Pd を 0多量の有機溶媒を必要とする結果、回収装置が巨大化価に還元し、析出した固形物をろ取すれば、定量的にし、且つ抽出時間が長く、また低濃度の Pd を回収で金属 Pd が回収できる。

きない、②では主にイオン交換樹脂が用いられている

表２に実験条件と結果を示す。

が、Pd を選択的に吸着せず、また吸着速度が遅いた

新規 Pd 回収剤は、種々金属－酸水溶液から Pd をめ生産性が低い、などの課題があり、Pd を効率的に高選択的に分離・回収できる。また、高流速（SV ＝回収する方法が望まれている。

125hr − 1）の吸着条件でも Pd を 99％吸着可能であるが、当社では、有機溶媒を用いずに、Pd を高選択的、100％の吸着を行う場合には流速を低下させることが且つ、低濃度～高濃度の幅広い領域で回収可能な Pd好ましい（実験 B）。実験 D では工業使用を想定して、回収剤を開発した。

Pd 吸着不飽和となる量の金属－酸水溶液を通液した

本報では、この新規 Pd 回収剤の基本的性能や物性について紹介する。

が、Pd の 99％を回収できることを確認した。実験 E
では試験前に Pd 吸着剤を 2M 硝酸中に 5 日間浸漬さTOSOH Research & Technology Review Vol.57（2013）56①Pd吸着工程Pd

Pt②Pd脱着工程

Rh Ag

Ni Cu

Fe

Zn

カラムへ通液

酸水溶液

Pd脱着剤

Pd吸着剤

カラムへ通液

Pdを脱着

Pd
Pdのみ吸着

Pd脱着途中Pd吸着後
Pt

Pd以外はカラムを通過

Ni Cu

Rh Ag
Fe

還元

PdZn

Pd脱着後
Pd回収

脱着剤溶液

0.8
0.6
0.40.2

破過点

00

脱着工程出口液

180

0.8
0.660

Pd濃度

0.4

40200.20001020
酸水溶液量（mL）

Pd脱着率
100

Pd脱着率（％）

1

Pd濃度（wt％）

Pd濃度（wt％）

酸水溶液
吸着工程出口液102030
脱着液量（mL）

吸着したPdを容易に脱着

Pdを完全に吸着

図１

新規Pd回収剤を用いたPd回収プロセス

表２

新規 Pd 回収剤の Pd 分離・回収性能
B

CDE1000
1000

200200200200

1250.535200600
20
各 201500.11256280.25100

1500.1 注 1125

2注20注22注222注22525025250252502010025250

80
99.5

80
99.3

80
99.5

62
99.48099.5

実験番号A
Pd 吸着工程酸水溶液の組成
Pd［mg ／ L］
200
Pt ［mg ／ L］
200
Rh［mg ／ L］
Cu，Fe，Ni，Zn［mg ／ L］
1
HCl［mol ／ L］
カラムへの酸水溶液の通液量［ml］ 50
0.1
カラムへの Pd 吸着剤充填量［g］
125
流速 Space Velocity［hr−1］
出口液の Pd 濃度［mg ／ L］
Pd 脱着工程
Pd 脱着剤［ml］
流速 Space Velocity［hr−1］
結果
回収 Pd 量［g ／ kg・Pd 吸着剤］
Pd 選択率［％］＝回収 Pd÷ 回収金属総量 ×100％

注 1）Pd 吸着剤を 2M−硝酸中に 5 日間浸漬後、カラムに充填
注 2）吸着破過する前の出口液①Pd吸着工程へ◯繰返し使用可能

東ソー研究・技術報告表３

第 57 巻（2013）57

新規 Pd 回収剤の基礎物性

Pd 脱着剤
Pd 吸着剤
1.06［g ／ ml（25℃）］
0.75［g ／ ml（かさ密度）］
3〜4［1％スラリー水（25℃）］ 0［100％（25℃）］
白色球状粉末外観
黄色、液体
粒子径 60［μm］
アミノ酸 9〜11［％］、水 79.2〜83［％］、主成分 修飾シリカゲル 95〜100［％］
塩化水素 8〜9.8［％］

10010080956090408520800751 2 3 4 5 6 7 8 9 10繰返し使用回数
Pd吸着量

図２

Pd選択率［％］Pd回収量［g／kg］

比重pH

Pd選択率

新規Pd回収剤の耐久性能せたが、Pd 分離・回収性能の低下がなく、新規 Pd 回収剤は耐酸化性を有することが分かる。
［2］新規 Pd 回収剤の耐久性能［1］項記載の吸着・脱着操作を繰返し行い、Pd 分離性能を評価した。Pd 吸着時の液流速を SV ＝ 20（hr − 1）にした以外は実験 A に準じて実施した。図２に試験結果を記す。
10 回の繰返し使用後でも、Pd 回収量及び Pd 選択性を保持しており、Pd 吸着剤は繰返し使用可能といえる。

4．新規 Pd 回収剤の基礎物性
表３に新規 Pd 回収剤の基礎物性を示す。

5．ま と め本報では、Pd の精製に有用な新規 Pd 回収剤の基本的な性能と物性を紹介した。本製品は、Pd を高選択的に分離・吸着する Pd 吸着剤と、吸着した Pd を脱着する Pd 脱着剤から構成され、種々金属－酸水溶液や高流速の吸着条件でも Pd を十分に吸着できる。更には耐酸化性があるため、繰り返し使用が可能で、Pdのリサイクル率の向上に貢献することが期待できる。

6．参考文献１）GFMS, Platinum & Palladium Survey（2011）
２）NTS, 貴金属・レアメタルのリサイクル技術集成（2007）
３）環境省 , 廃棄物循環資源学会研究発表会企画セッション（平成 22 年 11 月 5 日）