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【講座の趣旨】
資源安定確保および循環型社会の実現に向けて、廃電子機器や各種産業廃棄物などの都市鉱山に含まれるレアメタル・レアアースを高効率に分離回収する技術の重要性が高まっている。その中でも溶媒抽出法は、高い選択性を有する有望な分離技術として注目されている。
本講演では、溶媒抽出プロセスの中核を担う抽出剤に着目し、高選択的な金属分離を実現するための分子設計指針について解説する。特に、半導体、EV、LEDおよび次世代通信分野において需要が急増しているクリティカルメタルであるIn、Gaならびにレアアース元素のSc、Yを対象として、共存金属イオンから高選択的に分離・回収可能な抽出剤の開発事例を紹介する。
さらに、環境調和型溶媒として注目される深共晶溶媒(Deep Eutectic Solvents:
DES)の創製とその分離機能について説明するとともに、抽出剤を分離膜へ展開したPolymer
Inclusion Membrane(PIM)による新たな分離・濃縮技術についても紹介する。これらの研究成果を通じて、クリティカルメタルの高効率かつ環境調和型の分離・回収プロセスの構築に向けた最新の技術動向と今後の展望について概説する。
1.溶媒抽出の基礎と抽出剤の分子設計
1.1 溶媒抽出の原理(分配係数と分配比)
1.2 分離係数と抽出選択性
1.3 抽出剤の分子設計指針(金属イオン認識と選択性の発現)
?高選択性・高い抽出容量・速い抽出速度・溶離の容易さ・ワンステップ合成?
2.クリティカルメタル分離・回収への応用
2.1 InおよびGaの高選択的分離を実現する抽出剤の分子設計
亜鉛精錬残渣,IGZO (In-Ga-Zn Oxide),液晶パネル廃棄物からの分離・回収
2.2 ScおよびYの高選択的分離を実現する抽出剤の分子設計
アルミナ製造赤泥,TiO?製造廃酸/残渣,LED蛍光体廃棄物からの分離・回収
2.3 実廃棄物浸出液からのInおよびGaの選択的分離・回収
太陽光パネル廃棄物浸出液からの回収
3.環境調和型深共晶溶媒の創出と新規分離プロセスへの応用
3.1 深共晶溶媒(DES:Deep Eutectic Solvent)とは
3.2 深共晶溶媒がもたらす新たな分離機能の発現
3.3 亜鉛精錬残渣や太陽光パネルからのIn, Ga / Znの高選択的分離・回収
3.4 赤泥(Red Mud)からのSc, Y / Fe, Al高選択的分離・回収
4.環境調和型PIM(Polymer Inclusion
Membrane)の創出と金属イオンの分離への応用
4.1 Polymer Inclusion Membrane(PIM)とは
4.2 PIMにおける能動輸送の発現による濃縮・分離
4.3 PIMによるIn, Gaの高選択的分離・濃縮
4.4 PIMによるSc, Yの高選択的分離・濃縮
5.まとめと将来展望
【質疑応答】
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