使用済み触媒からの白金族金属分離回収技術の開発
秋田大学大学院理工学研究科物質科学専攻
准教授 松本 和也
2022年3月10日

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研究背景
白金族金属（Pd, Pt, Rh, Ru, Os, Ir）は産業上重要な金属供給・価格の安定化のため，使用済み触媒等（都市鉱山）からのリサイクルが必須
自動車排ガス浄化触媒●

Pd, Pt, Rhが使用されている●

全供給量に対する割合が高い（Pd: 80%, Pt: 40%, Rh: 80%）●

使用されている白金族金属の価格が高い

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従来技術とその問題点①
従来の白金族金属分離回収
Pd Pt
Rh

酸浸出

溶媒抽出

溶媒抽出

残液

PdPt

Rh

・ 回収の順番を変えることができない・ Rhの積極的な回収ができない●

金属組成によっては経済性の低い順番で回収せざるを得ない●

積極的な選択回収ではないため，高純度のRhを回収するのは困難
3従来技術とその問題点②
Rh選択沈殿回収（発表者の開発した技術）

WO2017/170444, 特開2017-179409

芳香族第一級アミン化合物を沈殿剤とすることで，金属含有塩酸溶液からRhを選択的に沈殿回収することが可能●●●

Rh以外の白金族金属は回収できない
Rh選択性が十分ではない沈殿剤であるアミン化合物の使用量が多い

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新技術の特徴・従来技術との比較●

白金族金属沈殿剤としてm-キシリレンジアミン（MXDA）を用いる●

従来技術では達成が困難であったPtおよびRhの優先回収を達成●

種々の金属を含む溶液からPtとRhの逐次分離回収を達成●

金属がアミンとイオン結晶を形成して沈殿する●

イオン結晶の形成速度差により，PtとRhが分離可能

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MXDAを用いたPt, Rh逐次分離回収
第一段階

Rh(III)，Pt(IV)，Pd(II) HCl溶液

m-キシリレンジアミン(MXDA)

振とう
析出物

ろ過ろ液

Pt(IV)

MXDA
振とう

析出物

Rh(III)

ろ過ろ液

Pd(II)
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MXDAを用いたPt分離回収MXDA
Shaking(1000 rpm)

Centrifugation

ICP
mesurement

Aqua phase

100100808060

Precipitation [%]Precipitation [%]Rh, Pt, Pd = 5 mM

Rh
Pt

MXDA/Pt = 15 mol/mol
Shaking time = 1 h40

Pd60
Rh
Pt

HCl: 8 M
MXDA/Pt = 15 mol/mol

40

Pd

20

20000246HCl [M]810050100

150200

Shaking time [min]白金の選択沈殿回収を達成

7MXDAを用いたPt分離回収
100

Precipitation [%]

8060

Rh
Pt

40

Pd

20MXDA/Pt = 15 mol/mol
Shaking time = 1 h

MXDA添加量がPtに対して大過剰（≥ 50 mol/mol）となるとRhおよびPdの沈殿が生成する

0050100150200

MXDA/Metal [mol/mol]

MXDA添加量の少ない領域で白金選択沈殿回収を達成
8MXDAを用いたPt, Rh逐次分離回収
Rh(III)，Pt(IV)，Pd(II) HCl溶液

m-キシリレンジアミン(MXDA)

振とう

第二段階
析出物

ろ過ろ液

Pt(IV)

MXDA
振とう

析出物

Rh(III)

ろ過ろ液

Pd(II)
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MXDAを用いたRh分離回収
MXDA
Shaking(1000 rpm)

Centrifugation

ICP
mesurement

Aqua phase

100100808060

Rh
Pd

40

HCl: 8 M
Shaking time = 1 h

200

Precipitation [%]Precipitation [%]Rh, Pd = 5 mM

050100150200

MXDA/Metal [mol/mol]

60Rh
Pd

40

HCl: 8 M
MXDA/Rh = 100 mol/mol

202500050

100150200

Shaking time [min]ロジウムの選択沈殿回収を達成

10MXDAを用いたPt, Rh逐次分離回収
Rh(III) : 500 ppm，Pt(IV) : 1000 ppm，Pd(II) : 500 ppm (8 M HCl)
MXDA
(MXDA/Pt = 15 mol/mol)
振とう (1000 rpm，10 min)Pt(IV)沈殿回収
ろ過（第一段階）(Rh(III)，Pd(II)溶液)
MXDA(MXDA/Rh = 90 mol/mol)
振とう (1000 rpm，10 min)
ろ過

Rh(III)沈殿回収（第二段階）

金属沈殿率
Pd(II)含有残液

第一段階 [%]
第二段階 [%]
残液 [%]

Pt
96
31Rh
38611Pd059511MXDAを用いたRhの効率的な回収
100

Rh回収時にRh含有結晶（Rh-MXDA）を少量添加Precipitation [%]

8060

Rh

40Rh (Seed crystal)
Pd

200

少ないMXDA添加量でRh沈殿回収を達成※添加するRh-MXDAは大きな結晶でも粉末状でも同様の効果を発揮

HCl: 8 M
Shaking time = 1 h050100150200250

MXDA/Metal [mol/mol]

Rh-MXDA結晶
12Metal Precipitation from Simulated Solution

触媒浸出模擬溶液からの金属回収
触媒浸出模擬溶液
触媒浸出模擬溶液

MXDA(MXDA/Pt = 15 mol/mol)
振とう (1000 rpm，10 min)

Pd
Pt
Rh
CeAl
Zr
La
Ba

Pt(IV)沈殿回収
ろ過（第一段階）(Rh(III)，Pd(II)溶液)
MXDA + MXDA-Rh(MXDA/Rh = 20 mol/mol)
振とう (1000 rpm，10 min)
Rh(III)沈殿回収（第二段階）

ろ過

8 M HClmg/L47599048664513639
51568330

Metals

金属沈殿率
Pd(II)含有残液

PtRh

PdCeAlZr

LaBa

第一段階 [%]

940.8

0.900000.1

第二段階 [%]

0.6

88

2.20000.30

残液 [%]

5.4

11.2 96.9

100

100

100

99.7 99.913金属含有沈殿物の結晶構造
Pt(IV)-MXDA

MXDA-2H+ : [PtCl6]2− = 1 : 1

Rh(III)-MXDA

MXDA-2H+ : [RhCl6]3− : H2O : H3O+ : Cl−=2:1:5:1:2●

PtおよびRhはMXDAとイオン結晶を形成して沈殿する●

Rh-MXDAの結晶形成速度が遅い（結晶核形成が律速）ためにPtとの分離が可能
14想定される用途• 本技術は自動車排ガス浄化触媒等からの白金およびロジウム選択的なリサイクルに使用することができる• 金属選択性の高い回収技術であるため，白金族金属の精製方法としても利用可能である

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実用化に向けた課題• 実際のリサイクルで使用される溶液から白金やロジウムの選択的な回収が可能かどうかの検証（回収率や選択性を低下させる因子はあるのか等）• スケールアップ時に同様の回収率・選択性が発現するかどうかの検証

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企業への期待• 非常に簡便な方法であるため，これまで白金族金属の回収を行ったことのない企業でも採用しやすい• 白金族金属の回収・精製技術に興味のある企業との共同研究を希望する

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本技術に関する知的財産権• 発明の名称 ：白金族金属回収剤及び白金族金属回収方法• 出願番号 ：特願2021-033855• 出願人：国立大学法人秋田大学
三菱瓦斯化学株式会社• 発明者：松本和也，寺境光俊
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お問い合わせ先
秋田大学 産学連携推進機構
特任准教授 谷藤 宏平
ＴＥＬ 018－889 － 2712
ＦＡＸ 018－837 － 5356
e-mail staff＠crc.akita-u.ac.jp

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