白金族元素及び／又は希土類元素の回収方法、並びに白金族元素及び希土類元素の回収装置
【課題】白金族元素及び希土類元素を単一のイオン液体に溶解させ、これらを選択的に分離する白金族元素及び希土類元素の回収方法、並びに該回収方法に用いる回収装置の提供。
【解決手段】イオン液体３４中に白金族元素及び希土類元素を含有する資源１５を溶解させた後、該イオン液体から該白金族元素を電解析出により回収し、該白金族元素の回収処理を経たイオン液体から該希土類元素を電解析出により回収した後、該希土類元素の回収処理を経たイオン液体に残存する希土類元素を電気泳動により濃縮する白金族元素及び希土類元素の回収方法であり、前記イオン液体は、四級ホスホニウムのカチオン、又は四級アンモニウムのカチオンと、(ＳＯ２Ｆ)２Ｎ−、Ｎ（ＣＮ）２−、［ＣＦ３（ＣＦ２）ｎＳＯ２］２Ｎ−、ＣＦ３ＳＯ３−、ＰＦ６−、及びＢＦ４−からなる群から選択されるアニオンとから構成される。
【解決手段】イオン液体３４中に白金族元素及び希土類元素を含有する資源１５を溶解させた後、該イオン液体から該白金族元素を電解析出により回収し、該白金族元素の回収処理を経たイオン液体から該希土類元素を電解析出により回収した後、該希土類元素の回収処理を経たイオン液体に残存する希土類元素を電気泳動により濃縮する白金族元素及び希土類元素の回収方法であり、前記イオン液体は、四級ホスホニウムのカチオン、又は四級アンモニウムのカチオンと、(ＳＯ２Ｆ)２Ｎ−、Ｎ（ＣＮ）２−、［ＣＦ３（ＣＦ２）ｎＳＯ２］２Ｎ−、ＣＦ３ＳＯ３−、ＰＦ６−、及びＢＦ４−からなる群から選択されるアニオンとから構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、白金族元素及び／又は希土類元素の回収方法、並びに白金族元素及び希土類元素の回収装置に関する。より詳しくは、イオン液体に白金族元素及び／又は希土類元素を溶解させて、電気化学的方法により回収する白金族元素及び／又は希土類元素の回収方法、並びにイオン液体に白金族元素及び希土類元素を溶解させて、電気化学的方法により回収する白金族元素及び希土類元素の回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の排ガスを処理する触媒、超伝導体、蛍光発光体、磁性体等に、稀少資源である白金族元素や希土類元素が使用されている。これらの元素を触媒等から回収するための技術として、環境負荷を低減した高効率な回収方法の開発が望まれている。
【０００３】
自動車の排ガスを処理する触媒に含まれる白金族元素を触媒から回収するための従来方法としては、湿式法及び乾式法が知られている。
湿式法は、粉砕した触媒を王水や酸化剤を含む強酸に浸漬させて、白金族元素を溶解させた後、該強酸の溶液を濃縮して不溶性の沈殿としてろ過分離を行い、さらに水素還元を行うことによって、スポンジ状の白金族元素として回収する方法である。
乾式法は、触媒を溶鉱炉において銅とともに溶解することにより白金族元素を粗銅に溶解した状態にした後、該粗銅を電解精製して純銅にする過程で沈積する電解スライムとして白金族元素を得て、さらに酸溶液に溶解させて白金族元素を分離精製する方法である。このような溶鉱炉と電解精製を組み合わせた白金族元素の回収方法は、特許文献１に開示されている。
【０００４】
一方、触媒に含まれる希土類元素を回収する方法は、例えば、陽極酸化による電気化学的処理により希土類元素を溶液中に溶解させて、該溶液中に蓚酸または蓚酸アルカリ等の沈殿剤を添加して、蓚酸塩として希土類元素を得て、つづいて該蓚酸塩を酸化焼成することによって希土類元素を酸化物として回収する方法が提案されている（特許文献２）。しかしながら、この湿式方法は、システムの簡素化が困難な多段プロセスであるため効率が悪く、最終的な二次廃棄物の発生量が多くなるという大きな問題が残る。
また、高温溶融塩を電解槽として使用する乾式法も提案されている（特許文献３）が、８００℃という非常な高温で行われるため電解槽の材料が腐食する恐れがあり、取り扱いや操業の安全面に課題を有する。さらに、アルカリハロゲン化物等の中・低温の融点を有する溶融塩を用いる場合は、溶媒の吸湿を抑制するためにグローブボックス等の不活性雰囲気中で操業しなければならないので複雑な設備を必要とする問題がある。
【０００５】
上記の回収方法で用いられている水溶液や高温溶融塩に換えて、難燃性・難揮発性等の環境調和型特性に優れたイオン液体を用いる方法も開示されている。例えば、四級アンモニウムのカチオンと、［ＣＦ３（ＣＦ２）ｎＳＯ２］Ｎ−、ＣＦ３ＳＯ３−、ＰＦ６−、及びＢＦ４−からなる群から選択される少なくとも一種のアニオンとから構成される常温溶融塩を溶媒とした電気泳動法によって、希土類およびアルカリ土類元素を回収する方法が特許文献４に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２４３０８０号公報
【特許文献２】特開２０００−０８７１５４号公報
【特許文献３】特開２００２−１９８１０４号公報
【特許文献４】特許第４２４２３１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記回収方法では、白金族元素や希土類元素を個別に回収する方法が提案されているが、白金族元素及び希土類元素等の複数の元素を含む廃材から、これらの元素を単一の溶媒を用いて回収する効率的な方法が望まれている。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、白金族元素及び希土類元素を単一のイオン液体に溶解させ、これらを選択的に分離する白金族元素及び希土類元素の回収方法、並びに該回収方法に用いうる白金族元素及び希土類元素の回収装置を提供することを課題とする。
【０００８】
また、上記湿式法による希土類元素の回収では二次廃棄物の発生量が多く、上記乾式法による希土類元素の回収では複雑な設備を必要とするため、再生利用が可能な溶媒を用いたより簡易な希土類元素の回収方法が望まれている。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、希土類元素を再生利用が可能な溶媒であるイオン液体に溶解させて、簡易な方法で回収する希土類元素の回収方法を提供することを課題とする。
【０００９】
また、上記湿式法による白金族元素の回収では大量の酸性溶媒を必要とし、上記乾式法による白金族元素の回収では粗銅の電解精製を必要とするため、再生利用が可能な溶媒を用いたより簡易な白金族元素の回収方法が望まれている。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、白金族元素を再生利用が可能な溶媒であるイオン液体に溶解させて、簡易な方法で回収する白金族元素の回収方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１に記載の白金族元素及び希土類元素の回収方法は、イオン液体中に白金族元素及び希土類元素を含有する資源を溶解させた後、該イオン液体から該白金族元素を電解析出により回収し、該白金族元素の回収処理を経たイオン液体から該希土類元素を電解析出により回収した後、該希土類元素の回収処理を経たイオン液体に残存する希土類元素を電気泳動により濃縮する白金族元素及び希土類元素の回収方法であり、
前記イオン液体は、式ＰＲ１Ｒ１Ｒ１Ｒ２で表される四級ホスホニウムのカチオン、又は式ＮＲ３Ｒ３Ｒ３Ｒ４で表される四級アンモニウムのカチオンと、(ＳＯ２Ｆ)２Ｎ−、Ｎ（ＣＮ）２−、［ＣＦ３（ＣＦ２）ｎＳＯ２］２Ｎ−、ＣＦ３ＳＯ３−、ＰＦ６−、及びＢＦ４−からなる群から選択される少なくとも一種のアニオンとから構成されることを特徴とする。
[上記オニウムカチオンの式中、Ｒ１は置換基を有していてもよい炭素数２〜６の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、Ｒ２は置換基を有していてもよい炭素数１〜１４の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、複数のＲ１はそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、Ｒ１とＲ２とは互いに異なる基であり、ホスホニウムカチオンの有する炭素数の総数は２０以下である。また、上記オニウムカチオンの式中、Ｒ３は置換基を有していてもよい炭素数２〜６の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、Ｒ４は置換基を有していてもよい炭素数１〜１４の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、複数のＲ３はそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、Ｒ３とＲ４とは互いに異なる基であり、アンモニウムカチオンの有する炭素数の総数は２０以下である。ｎは０〜５の整数を表す。]
【００１１】
本発明の請求項２に記載の白金族元素及び希土類元素の回収方法は、請求項１において、前記濃縮された希土類元素を含むイオン液体から希土類元素を電解析出により回収することを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項３に記載の白金族元素及び希土類元素の回収装置は、第一の槽内において、白金族元素及び希土類元素を含む資源を溶解させたイオン液体から白金族元素を電解析出により回収する第一の電極、及び該第一の電極による処理を経たイオン液体から希土類元素を電解析出により回収する第二の電極を有する第一処理部と、
第一の槽内において、前記第二の電極による処理を経たイオン液体に残存する希土類元素を電気泳動により濃縮する第二処理部と、
第二の槽内において、前記第二処理部で濃縮された希土類元素を含むイオン液体から希土類元素を電解析出により回収する第三の電極を有する第三処理部と、
を少なくとも備える。
【００１３】
本発明の請求項４に記載の白金族元素及び希土類元素の回収方法は、イオン液体中に白金族元素及び希土類元素を含有する資源を溶解させた後、該イオン液体から該白金族元素を電解析出により回収し、該白金族元素の回収処理を経たイオン液体から該希土類元素を電気泳動により濃縮する白金族元素及び希土類元素の回収方法であり、前記イオン液体は、式ＰＲ１Ｒ１Ｒ１Ｒ２で表される四級ホスホニウムのカチオン、又は式ＮＲ３Ｒ３Ｒ３Ｒ４で表される四級アンモニウムのカチオンと、(ＳＯ２Ｆ)２Ｎ−、Ｎ（ＣＮ）２−、［ＣＦ３（ＣＦ２）ｎＳＯ２］２Ｎ−、ＣＦ３ＳＯ３−、ＰＦ６−、及びＢＦ４−からなる群から選択される少なくとも一種のアニオンとから構成されることを特徴とする。
[上記オニウムカチオンの式中、Ｒ１は置換基を有していてもよい炭素数２〜６の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、Ｒ２は置換基を有していてもよい炭素数１〜１４の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、複数のＲ１はそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、Ｒ１とＲ２とは互いに異なる基であり、ホスホニウムカチオンの有する炭素数の総数は２０以下である。また、上記オニウムカチオンの式中、Ｒ３は置換基を有していてもよい炭素数２〜６の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、Ｒ４は置換基を有していてもよい炭素数１〜１４の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、複数のＲ３はそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、Ｒ３とＲ４とは互いに異なる基であり、アンモニウムカチオンの有する炭素数の総数は２０以下である。ｎは０〜５の整数を表す。]
【００１４】
本発明の請求項５に記載の白金族元素及び希土類元素の回収方法は、請求項４において、前記濃縮された希土類元素を含むイオン液体から希土類元素を電解析出により回収することを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項６に記載の希土類元素の回収方法は、イオン液体中に希土類元素を含有する資源を溶解させた後、該イオン液体から該希土類元素を電気泳動により濃縮する希土類元素の回収方法であり、前記イオン液体は、式ＰＲ１Ｒ１Ｒ１Ｒ２で表される四級ホスホニウムのカチオンと、(ＳＯ２Ｆ)２Ｎ−、Ｎ（ＣＮ）２−、［ＣＦ３（ＣＦ２）ｎＳＯ２］２Ｎ−、ＣＦ３ＳＯ３−、ＰＦ６−、及びＢＦ４−からなる群から選択される少なくとも一種のアニオンとから構成されることを特徴とする。
[上記オニウムカチオンの式中、Ｒ１は置換基を有していてもよい炭素数２〜６の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、Ｒ２は置換基を有していてもよい炭素数１〜１４の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、複数のＲ１はそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、Ｒ１とＲ２とは互いに異なる基であり、ホスホニウムカチオンの有する炭素数の総数は２０以下である。]
【００１６】
本発明の請求項７に記載の希土類元素の回収方法は、請求項７において、前記濃縮された希土類元素を含むイオン液体から希土類元素を電解析出により回収することを特徴する。
【００１７】
本発明の請求項８に記載の白金族元素の回収方法は、イオン液体中に白金族元素を含有する資源を溶解させた後、該イオン液体から該白金族元素を電解析出により回収する白金族元素の回収方法であり、前記イオン液体は、式ＰＲ１Ｒ１Ｒ１Ｒ２で表される四級ホスホニウムのカチオン、又は式ＮＲ３Ｒ３Ｒ３Ｒ４で表される四級アンモニウムのカチオンと、(ＳＯ２Ｆ)２Ｎ−、Ｎ（ＣＮ）２−、［ＣＦ３（ＣＦ２）ｎＳＯ２］２Ｎ−、ＣＦ３ＳＯ３−、ＰＦ６−、及びＢＦ４−からなる群から選択される少なくとも一種のアニオンとから構成されることを特徴とする。
[上記オニウムカチオンの式中、Ｒ１は置換基を有していてもよい炭素数２〜６の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、Ｒ２は置換基を有していてもよい炭素数１〜１４の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、複数のＲ１はそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、Ｒ１とＲ２とは互いに異なる基であり、ホスホニウムカチオンの有する炭素数の総数は２０以下である。また、上記オニウムカチオンの式中、Ｒ３は置換基を有していてもよい炭素数２〜６の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、Ｒ４は置換基を有していてもよい炭素数１〜１４の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、複数のＲ３はそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、Ｒ３とＲ４とは互いに異なる基であり、アンモニウムカチオンの有する炭素数の総数は２０以下である。ｎは０〜５の整数を表す。]
【００１８】
本明細書および本特許請求の範囲において、「白金族元素」とは、白金、パラジウム、及びロジウムの白金族金属３種、並びに金、及び銀の貴金属元素２種をいう。また、本明細書および本特許請求の範囲において、「希土類元素」とは、スカンジウム、イットリウム、及びランタノイドをいう。また、本明細書および本特許請求の範囲において、「オニウム」とは、ホスホニウム、アンモニウムを包括する呼称である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の白金族元素及び希土類元素の回収方法によれば、白金族元素及び希土類元素を単一のイオン液体に溶解させ、これらを選択的に分離する回収方法を提供することができる。該イオン液体は、本発明の白金族元素及び希土類元素の回収方法に再利用することができる。また、得られた白金族元素及び希土類元素は、自動車排ガスの触媒等に有用である。
【００２０】
本発明の白金族元素及び希土類元素の回収装置によれば、第一の槽内において、単一のイオン液体に溶解された白金族元素及び希土類元素を電解析出により選択的に回収し、該イオン液体に残存する希土類元素を電気泳動により濃縮して第二の槽内に移して、該第二の槽内において、濃縮された希土類元素を電解析出により回収することができる。
【００２１】
また、本発明の希土類元素の回収方法によれば、イオン液体に溶解させた希土類元素を電気泳動により、簡易に希土類元素を濃縮して回収することができる。濃縮して回収された希土類元素を含むイオン液体から電解析出により、分離して回収することができる。該イオン液体は、本発明の希土類元素の回収方法に再利用することができる。また、得られた希土類元素は、自動車排ガスの触媒等に有用である。
【００２２】
また、本発明の白金族元素の回収方法によれば、イオン液体に溶解させた白金族元素を電解析出により、簡易に白金族元素を分離して回収することができる。該イオン液体は、本発明の白金族元素の回収方法に再利用することができる。また、得られた白金族元素は、自動車排ガスの触媒等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の白金族元素及び希土類元素の回収方法の第一態様に用いることのできる回収装置の一例である。
【図２】本発明の白金族元素及び希土類元素の回収方法の第二態様のプロセスの流れを示す図である。
【図３】本発明の白金族元素及び希土類元素の回収方法の第二態様に用いることのできる回収装置の一例である。
【図４】本発明の希土類元素の回収方法に用いることのできる電気泳動装置の一例である。
【図５】本発明の白金族元素及び／又は希土類元素の回収方法に用いることのできる電界析出装置の一例である。
【図６】Ｐ２２２５ＴＦＳＩ中での陽極溶解におけるＰｄ（ＩＩ）の分光スペクトルである。
【図７】陽極溶解における溶解時間とＰｄ溶出量との関係を示す図である。
【図８】分離管のフラクションナンバーに対するＬａ濃度比を示す図である。
【図９】Ｐ２２２５ＴＦＳＩ中に濃縮されたＬａ（ＩＩＩ）のサイクリックボルタンメトリーの測定結果である。
【図１０】電解析出（定電位電解）により回収したＬａ金属のエネルギー分散型Ｘ線分光の測定結果である。
【図１１】分離管のフラクションナンバーに対するＣｅ濃度比を示す図である。
【図１２】Ｐ２２２５ＴＦＳＩ中のＣｅ（ＩＩＩ）のサイクリックボルタンメトリーの測定結果である。
【図１３】Ｐ２２２５ＴＦＳＩ中のＰｄ（ＩＩ）及びＬａ（ＩＩＩ）のサイクリックボルタンメトリーの測定結果である。
【図１４】電解析出（定電位電解）により回収した析出物のＸ線回折の測定結果である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明について詳しく説明する。
＜白金族元素及び希土類元素の回収方法の第一態様＞
本発明の白金族元素及び希土類元素の回収方法の第一態様は、前記請求項１に記載の回収方法である。該回収方法に用いることができる白金族元素及び希土類元素の回収装置の一例として図１に記載の回収装置１０が挙げられる。
【００２５】
回収装置１０は、第一の槽１１内において、白金族元素及び希土類元素を含む資源を溶解させたイオン液体β１から白金族元素を電解析出により回収する第一の電極１６、及び該第一の電極１６による処理を経たイオン液体γ１から希土類元素を電解析出により回収する第二の電極２０を有する第一処理部と、第一の槽１１内において、前記第二の電極２０による処理を経たイオン液体δ１に残存する希土類元素を電気泳動により濃縮する第二処理部と、第二の槽３９内において、前記第二処理部で濃縮された希土類元素を含むイオン液体ε１から希土類元素を電解析出により回収する第三の電極３６を有する第三処理部と、を少なくとも備えている。
【００２６】
第一態様では、まず、イオン液体α１中に白金族元素及び希土類元素を含有する資源を溶解させたイオン液体β１を得る工程Ａを行う。
その後、イオン液体β１に溶解している前記白金族元素を電解析出により回収して得るとともに、該白金族元素の回収処理を経たイオン液体γ１を得る工程Ｂを行う。
つづいて、イオン液体γ１から前記希土類元素を電解析出により回収して得るとともに、該希土類元素の回収処理を経たイオン液体δ１を得る工程Ｃを行う。
次に、イオン液体δ１に残存する前記希土類元素を電気泳動により濃縮して、希土類元素の濃度が濃縮により高められたイオン液体ε１を得る工程Ｄを行う。
【００２７】
前記イオン液体α１〜ε１は、溶媒としてのイオン液体の種類は同一であり、溶解しているものが異なる。
前記イオン液体（イオン液体α１）は、式ＰＲ１Ｒ１Ｒ１Ｒ２で表される四級ホスホニウムのカチオン、又は式ＮＲ３Ｒ３Ｒ３Ｒ４で表される四級アンモニウムのカチオンと、(ＳＯ２Ｆ)２Ｎ−、Ｎ（ＣＮ）２−、［ＣＦ３（ＣＦ２）ｎＳＯ２］２Ｎ−、ＣＦ３ＳＯ３−、ＰＦ６−、及びＢＦ４−からなる群から選択される少なくとも一種のアニオンとから構成される。
【００２８】
前記ホスホニウムカチオンの式中、Ｒ１は置換基を有していてもよいし、置換基を有していなくてもよい炭素数２〜６の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基である。
【００２９】
Ｒ１が置換基を有するアルキル基である場合、該アルキル基における水素原子の一部または全部が、水素原子以外の基または原子で置換されている。該置換基としては、フッ素原子、フッ素原子で置換された炭素数１〜５のフッ素化低級アルキル基、酸素原子（＝Ｏ）等が挙げられる。
【００３０】
Ｒ１における炭素数２〜６の直鎖状アルキル基としては、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基が挙げられる。
Ｒ１における炭素数２〜６の分岐状アルキル基としては、例えば、１−メチルエチル基、１−メチルプロピル基、２−メチルプロピル基、１−メチルブチル基、２−メチルブチル基、３−メチルブチル基、１−エチルブチル基、２−エチルブチル基等が挙げられる。
Ｒ１における炭素数２〜６の脂環状アルキル基としては、例えば、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基等が挙げられる。
【００３１】
上記のなかでも、Ｒ１としては、炭素数２〜６の直鎖状又は分岐状アルキル基が好ましく、炭素数２〜６の直鎖状アルキル基がより好ましく、エチル基又はプロピル基がさらに好ましい。
【００３２】
前記ホスホニウムカチオンの式中、Ｒ２は置換基を有していてもよいし、置換基を有していなくてもよい炭素数１〜１４の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基である。
【００３３】
Ｒ２が置換基を有するアルキル基である場合、該アルキル基における水素原子の一部または全部が、水素原子以外の基または原子で置換されている。該置換基としては、フッ素原子、フッ素原子で置換された炭素数１〜５のフッ素化低級アルキル基、酸素原子（＝Ｏ）等が挙げられる。
【００３４】
Ｒ２における直鎖状アルキル基としては、炭素数１〜１０であることが好ましく、３〜８がより好ましく、炭素数４〜６がさらに好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デカニル基、ウンデカニル基、ドデカニル基、トリデカニル基、テトラデカニル基が挙げられる。
【００３５】
Ｒ２における分岐状アルキル基としては、炭素数３〜１０であることが好ましく、３〜８がより好ましく、炭素数４〜６がさらに好ましい。具体的には、例えば、１−メチルエチル基、１−メチルプロピル基、２−メチルプロピル基、１−メチルブチル基、２−メチルブチル基、３−メチルブチル基、１−エチルブチル基、２−エチルブチル基、１−メチルペンチル基、２−メチルペンチル基、３−メチルペンチル基、４−メチルペンチル基などが挙げられる。
【００３６】
Ｒ２における脂環状アルキル基としては、炭素数５〜１２であることが好ましく、５〜１０がより好ましく、炭素数５〜６がさらに好ましい。例えば、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基等のモノシクロアルキル基が挙げられる。
【００３７】
上記のなかでも、Ｒ２としては、炭素数３〜９の直鎖状又は分岐状アルキル基が好ましく、炭素数４〜７の直鎖状アルキル基がより好ましく、ブチル基、ペンチル基、又はヘキシル基がさらに好ましい。
【００３８】
前記ホスホニウムカチオンの式中、複数のＲ１はそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、Ｒ１とＲ２とは互いに異なる基であり、前記ホスホニウムカチオンの有する炭素数の総数は２０以下である。
【００３９】
Ｒ１とＲ２との好ましい組み合わせとしては、Ｒ１がエチル基又はプロピル基であり、且つＲ２がブチル基、ペンチル基又はヘキシル基である。該組み合わせであることにより、前記イオン液体の疎水性、粘性、融点等の物理化学的特性が、白金族元素及び希土類元素を溶解させて、電解析出により析出させるのに適したものとなる。
【００４０】
また、上記オニウムカチオンの式中、Ｒ３は置換基を有していてもよい炭素数２〜６の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、Ｒ４は置換基を有していてもよい炭素数１〜１４の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、複数のＲ３はそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、Ｒ３とＲ４とは互いに異なる基であり、アンモニウムカチオンの有する炭素数の総数は２０以下である。
【００４１】
Ｒ３の具体的な説明は、前述のＲ１の具体的な説明と同じである。
Ｒ４の具体的な説明は、前述のＲ２の具体的な説明と同じである。
また、Ｒ３とＲ４との好ましい組み合わせの具体的な説明は、前述のＲ１とＲ２との好ましい組み合わせの具体的な説明と同じである。
【００４２】
前記イオン液体におけるアニオンは、 (ＳＯ２Ｆ)２Ｎ−、Ｎ（ＣＮ）２−、［ＣＦ３（ＣＦ２）ｎＳＯ２］２Ｎ−、ＣＦ３ＳＯ３−、ＰＦ６−、及びＢＦ４−からなる群から選択される少なくとも一種である。
【００４３】
［ＣＦ３（ＣＦ２）ｎＳＯ２］２Ｎ−におけるｎは０〜５の整数であり、０〜３が好ましく、０又は１がより好ましい。
【００４４】
前記イオン液体は、前記ホスホニウムのカチオン又は前記アンモニウムのカチオンと、(ＳＯ２Ｆ)２Ｎ−、Ｎ（ＣＮ）２−、［ＣＦ３（ＣＦ２）ｎＳＯ２］２Ｎ−、ＣＦ３ＳＯ３−、ＰＦ６−、及びＢＦ４−からなる群から選択される少なくとも一種であるアニオンとから構成される。
前記イオン液体のカチオンとしては、前記ホスホニウムのカチオンが好ましく、Ｒ１がエチル基又はプロピル基であり、且つＲ２がブチル基、ペンチル基又はヘキシル基である前記ホスホニウムのカチオンがより好ましい。
前記イオン液体のアニオンとしては、(ＳＯ２Ｆ)２Ｎ−、Ｎ（ＣＮ）２−、［ＣＦ３（ＣＦ２）ｎＳＯ２］２Ｎ−、又はＣＦ３ＳＯ３−が好ましく、(ＳＯ２Ｆ)２Ｎ−、Ｎ（ＣＮ）２−、［ＣＦ３ＳＯ２］２Ｎ−、又は［ＣＦ３ＣＦ２ＳＯ２］２Ｎ−がより好ましい。
【００４５】
したがって、本発明における好適なイオン液体の具体例としては、
トリエチル−ｎ−ペンチルホスホニウム・ビスフルオロスルホニルイミド、トリプロピル−ｎ−ペンチルホスホニウム・ビスフルオロスルホニルイミド、トリエチル−ｎ−ヘキシルホスホニウム・ビスフルオロスルホニルイミド、トリプロピル−ｎ−ヘキシルホスホニウム・ビスフルオロスルホニルイミド、
トリエチル-ｎ-ペンチルホスホニウム・ジシアナミド、トリプロピル−ｎ−ペンチルホスホニウム・ジシアナミド、トリエチル−ｎ−ヘキシルホスホニウム・ジシアナミド、トリプロピル−ｎ−ヘキシルホスホニウム・ジシアナミド、
トリエチル−ｎ−ペンチルホスホニウム・ビストリフルオロメチルスルホニルイミド、トリプロピル−ｎ−ペンチルホスホニウム・ビストリフルオロメチルスルホニルイミド、トリエチル−ｎ−ヘキシルホスホニウム・ビストリフルオロメチルスルホニルイミド、トリプロピル−ｎ−ヘキシルホスホニウム・ビストリフルオロメチルスルホニルイミド、
トリエチル−ｎ−ペンチルホスホニウム・ビストリフルオロエチルスルホニルイミド、トリプロピル−ｎ−ペンチルホスホニウム・ビストリフルオロエチルスルホニルイミド、トリエチル−ｎ−ヘキシルホスホニウム・ビストリフルオロエチルスルホニルイミド、トリプロピル−ｎ−ヘキシルホスホニウム・ビストリフルオロエチルスルホニルイミド、
トリエチル−ｎ−ペンチルホスホニウム・トリフルオロメタンスルホン酸、トリプロピル−ｎ−ペンチルホスホニウム・トリフルオロメタンスルホン酸、トリエチル−ｎ−ヘキシルホスホニウム・トリフルオロメタンスルホン酸、トリプロピル−ｎ−ヘキシルホスホニウム・トリフルオロメタンスルホン酸等が挙げられる。
なお、本明細書において、「・・・イミド」と記載したアニオンは、「・・・アミド」と別名で記載することも可能である。イミドもアミドも呼び方が異なるだけであり、化合物としては同一である。
【００４６】
本発明における前記イオン液体は１０〜１００℃において難揮発性の液体であり、白金族元素及び希土類元素を前記工程Ａにおいて溶解することができる。
【００４７】
前記工程Ａにおいて、白金族元素及び希土類元素を含有する資源を前記イオン液体（イオン液体α１）に溶解させる方法としては、前記資源から効率よくイオン液体α１へ白金族元素及び希土類元素を溶解させられる方法であれば特に制限されない。例えば、前記資源を前記イオン液体α１中に浸漬して、該資源に含有される白金族元素及び希土類元素をイオン液体α１中に溶出させる方法や、前記資源に電圧を印加して陽極溶解することにより、該資源に含有される白金族元素及び希土類元素をイオン液体α１へ溶解させる方法が挙げられる。該陽極溶解する方法が、効率に優れるため好ましい。
【００４８】
前記陽極溶解する方法を、図１で説明する。第一の槽１１にはイオン液体３４（イオン液体α１）が入れられており、電源（ポテンショスタット）に接続された陽極１３、陰極１４、及び参照極（図示略）を有する陽極電解用電極１２がイオン液体α１に浸漬されている。陽極１３の先端部には前記資源１５が付けられている。陽極１３の該資源１５以外の部位の周りには絶縁管（図示略）が設けられている。陽極１３と陰極１４の間に前記参照極で設定した電位を印加することにより資源１５から、白金族元素および希土類元素を陽極電解してイオン液体α１へ溶解させることができる。前記電位の設定は、溶解させる元素の酸化電位に相当する電極電位から貴な側に０．１Ｖ程度とすればよい。例えば、白金族元素（Ｐｄ）を溶解させる場合は、Ｐｄの酸化電位に相当する電極電位から貴な側に０．１Ｖ程度をポテンショスタットで設定する。
【００４９】
上記のように陽極溶解を行うことにより、イオン液体α１中に白金族元素及び希土類元素を溶解することにより、イオン液体β１が得られる。このとき、イオン液体β１中に溶解した白金族元素及び希土類元素の各イオンを安定化するために、白金族イオンのハロゲン化物や希土類イオンのハロゲン化物をイオン液体α１又はイオン液体β１に溶解させておくことが好ましい。
【００５０】
上記のように、陽極１３側で資源１５の陽極溶解を行う一方、陰極１４側では、イオン液体α１中への溶出が速く、希土類元素よりも電気化学的に貴な不純物が析出して回収除去される。
【００５１】
イオン液体α１中に浸漬する資源１５としては、自動車排ガス処理用の触媒等の使用済み資源であってもよいし、前処理によって白金族元素及び希土類元素の含有率を高めた資源であってもよい。
【００５２】
前記工程Ｂにおいて、イオン液体β１に溶解している前記白金族元素及び希土類元素を電解析出により回収する方法を、図１で説明する。第一の槽１１にはイオン液体３４（イオン液体β１）が入れられており、電源（ポテンショスタット）に接続された陽極１７及び陰極１８がイオン液体β１に浸漬されている。このような構成を有する第一処理部の第一の電極１６において、陽極１７と陰極１８の間に白金族元素（白金族金属）が析出する電位を印加することにより、イオン液体β１から白金族元素を選択的に陰極１８に析出して白金族金属１９として回収することができる。
【００５３】
前記白金族元素が析出する電位は、イオン液体α１及びβ１のサイクリックボルタンメトリー（ＣＶ）を予め測定し、白金族元素および希土類元素の各還元電位ピークに基づいて設定することができる。このとき、陰極電流効率を高める観点から、各還元電位ピークよりも−０．１Ｖ側に設定することが好ましい。
【００５４】
上記のように、イオン液体β１中に溶解している白金族元素及び希土類元素から、白金族元素を選択的に電解析出して回収することにより、イオン液体β１は希土類元素を溶解しているイオン液体γ１として得られる。
【００５５】
前記工程Ｃにおいて、イオン液体γ１に溶解している前記希土類元素を電解析出により回収する方法を、図１で説明する。第一の槽１１にはイオン液体γ１が入れられており、電源（ポテンショスタット）に接続された陽極２１及び陰極２２がイオン液体γ１に浸漬されている。このような構成を有する第一処理部の第二の電極２０において、陽極２１と陰極２２の間に希土類元素が析出する電位を印加することにより、イオン液体γ１から白金族元素を選択的に陰極２２に析出して希土類金属２４として回収することができる。
【００５６】
前記希土類元素が析出する電位は、イオン液体α１及びβ１若しくはγ１のサイクリックボルタンメトリー（ＣＶ）を予め測定し、希土類元素の還元電位ピークに基づいて設定することができる。このとき、陰極電流効率を高める観点から、還元電位ピークよりも−０．１Ｖ側に設定することが好ましい。
【００５７】
上記のように、イオン液体γ１中に溶解している希土類元素を電解析出して回収することにより、イオン液体γ１は低濃度の希土類元素が残存して溶解しているイオン液体δ１として得られる。
【００５８】
前記工程Ｄにおいて、イオン液体δ１に残存して溶解している前記希土類元素を電気泳動により濃縮して回収する方法を、図１で説明する。第一の槽１１にはイオン液体３４（イオン液体δ１）が入れられており、電源（直流安定化電源）に接続された陽極２７及び陰極２８を有する電気泳動用電極２６がイオン液体δ１に浸漬されている。陽極２７の先端部がイオン液体δ１の液面付近に浸漬され、陽極２７の腐食を防止するための非導電性の保護管２９が陽極２７の周りに設けられている。該液面下における保護管２９はイオン液体δ１の深部まで延びた泳動管３０となる。泳動管３０は中空であり、内部はアルミナ等の非導電性のセラミックス製粒子が充填されている（図示略）。イオン液体δ１が泳動管３０の内部へ浸透により流入する。
【００５９】
前記保護管２９は、陽極２７の先端部が浸漬されている液面部において、導出管３２が分岐している。図１には示していないが、導出管３２にはポンプ等の送液装置が備えられており、陽極２７近辺のイオン液体δ１を吸引して導出管３２へ導いて、第二の槽３９へ適宜送液することができる。
【００６０】
上記の構成を有する第二処理部の電気泳動用電極２６において、陽極２７と陰極２８の間に直流で通電させることにより、希土類元素（希土類イオン）が泳動管３０の先端３１から泳動管３０内部へ電気泳動により導かれて、陽極２７付近へ濃縮される。濃縮された希土類元素は、泳動管３０内部に充填された前記セラミックス製粒子があるので、泳動管３０外へ拡散せず、泳動管３０内で保持される。
【００６１】
前記直流の電流密度は特に制限されないが、０．０１〜１０．０ｍＡ／ｍｍ２が好ましく、０．０５〜５．０ｍＡ／ｍｍ２がより好ましく、０．１〜１．０ｍＡ／ｍｍ２がさらに好ましい。上記範囲の下限値以上であることにより、効率の良い電気泳動を行うことができる。また、上記範囲の上限値以上であることにより、イオン液体δ１の温度を高めることなく、室温〜１００℃以下というイオン液体が十分に安定な温度で電気泳動を行うことができる。
【００６２】
このような電気泳動により、陽極２７付近に濃縮された希土類元素（希土類イオン）を含むイオン液体ε１が得られる。
【００６３】
イオン液体ε１を導出管３２により適宜第二の槽３９へ送液して、第二の槽３９、並びに陽極３７及び陰極３８を有する第三の電極３６を備えた構成の第三処理部おいて、別途電解析出によりイオン液体ε１から希土類元素を回収することが、純度の高い希土類元素を得る観点から好ましい。
第一処理部においてイオン液体δ１に残存した希土類元素を第二処理部において濃縮したことにより、第三処理部における希土類元素の電解析出を実質的に行うことが可能になる。
【００６４】
第三処理部の第三の電極３６において、イオン液体ε１に溶解している前記希土類元素を電解析出により回収する方法としては、前記工程Ｃにおける方法と同様に行うことができる。すなわち、陽極３７と陰極３８の間に、ＣＶで予め測定した希土類元素が析出する電位を印加することにより、イオン液体ε１から希土類元素を選択的に陰極３８に析出して希土類金属４３として回収することができる。
【００６５】
前記希土類元素が回収されたイオン液体ε１は、再びイオン液体α１として再利用することが可能である。
【００６６】
＜白金族元素及び希土類元素の回収方法の第二態様＞
本発明の白金族元素及び希土類元素の回収方法の第二態様は、前記請求項４に記載の回収方法である。そのプロセスの流れを図２に示す。
前記回収方法に用いることができる白金族元素及び希土類元素の回収装置の一例として図３に示す回収装置５０が挙げられる。
【００６７】
回収装置５０は、第一の槽５１内において、白金族元素及び希土類元素を含む資源５５を溶解させたイオン液体β２から白金族元素を電解析出により回収する第一の電極５６を有する第一処理部と、第一の槽５１内において、前記第一の電極５６による処理を経たイオン液体γ２に溶解されている希土類元素を電気泳動により濃縮する第二処理部と、第二の槽６９内において、前記第二処理部で濃縮された希土類元素を含むイオン液体ε２から希土類元素を電解析出により回収する第二の電極６６を有する第三処理部とを少なくとも備えている。
【００６８】
第二態様では、まず、イオン液体α２中に白金族元素及び希土類元素を含有する資源５５を溶解させたイオン液体β２を得る工程Ｆを行う。
その後、イオン液体β２に溶解している前記白金族元素を電解析出により回収して得るとともに、該白金族元素の回収処理を経たイオン液体γ２を得る工程Ｇを行う。
次に、イオン液体γ２に溶解している前記希土類元素を電気泳動により濃縮して、希土類元素の濃度が濃縮により高められたイオン液体ε２を得る工程Ｈを行う。
【００６９】
前記イオン液体α２、β２、γ２、及びε２は、溶媒としてのイオン液体の種類は同一であり、溶解しているものが異なる。
前記イオン液体（イオン液体α２）は、式ＰＲ１Ｒ１Ｒ１Ｒ２で表される四級ホスホニウムのカチオン、又は式ＮＲ３Ｒ３Ｒ３Ｒ４で表される四級アンモニウムのカチオンと、(ＳＯ２Ｆ)２Ｎ−、Ｎ（ＣＮ）２−、［ＣＦ３（ＣＦ２）ｎＳＯ２］２Ｎ−、ＣＦ３ＳＯ３−、ＰＦ６−、及びＢＦ４−からなる群から選択される少なくとも一種のアニオンとから構成される。
【００７０】
前記イオン液体の具体的な説明は、前述の白金族元素及び希土類元素の回収方法の第一態様におけるイオン液体の具体的な説明と同様である。
【００７１】
前記工程Ｆにおいて、白金族元素及び希土類元素を含有する資源を前記イオン液体（イオン液体α２）に溶解させる方法としては、前記資源から効率よくイオン液体α２へ白金族元素及び希土類元素を溶解させられる方法であれば特に制限されない。例えば、前記資源を前記イオン液体α２中に浸漬して、該資源に含有される白金族元素及び希土類元素をイオン液体α２中に溶出させる方法や、前記資源に電圧を印加して陽極溶解することにより、該資源に含有される白金族元素及び希土類元素をイオン液体α２へ溶解させる方法が挙げられる。該陽極溶解する方法が、効率に優れるため好ましい。
【００７２】
前記陽極溶解する方法を、図３で説明する。第一の槽５１にはイオン液体６４（イオン液体α２）が入れられており、電源（ポテンショスタット）に接続された陽極５２、陰極５４、及び参照極（図示略）を有する陽極電解用電極５２がイオン液体α２に浸漬されている。陽極５２の先端部には資源５５が付けられている。陽極５２の資源５５以外の部位の周りには絶縁管（図示略）が設けられている。陽極５２と陰極５４の間に前記参照極で設定した電位を印加（することにより資源５５から、白金族元素および希土類元素を陽極電解してイオン液体α２へ溶解させることができる。前記電位の設定は、溶解させる元素の酸化電位に相当する電極電位から貴な側に０．１Ｖ程度とすればよい。例えば、白金族元素（Ｐｄ）を溶解させる場合は、Ｐｄの酸化電位に相当する電極電位から貴な側に０．１Ｖ程度をポテンショスタットで設定する。
【００７３】
上記のように、イオン液体α２中に白金族元素及び希土類元素を溶解することにより、イオン液体β２として得られる。このとき、イオン液体β２中に溶解した白金族元素及び希土類元素の各イオンを安定化するために、白金族イオンのハロゲン化物や希土類イオンのハロゲン化物をイオン液体α２又はイオン液体β２に溶解させておくことが好ましい。
【００７４】
上記のように、陽極側で前記資源の陽極溶解を行う一方、陰極側では、イオン液体α２中への溶出が速く、希土類元素よりも電気化学的に貴な不純物が析出して回収除去される。
【００７５】
イオン液体α２中に浸漬する資源５５としては、自動車排ガス処理用の触媒等の使用済み資源であってもよいし、前処理によって白金族元素及び希土類元素の含有率を高めた資源であってもよい。
【００７６】
前記工程Ｇにおいて、イオン液体β２に溶解している前記白金族元素及び希土類元素を電解析出により回収する方法を、図３で説明する。第一の槽５１にはイオン液体β２が入れられており、電源（ポテンショスタット）に接続された陽極５７及び陰極５８がイオン液体β２に浸漬されている。このような構成を有する第一処理部において、陽極５７と陰極５８の間に白金族元素（白金族金属）が析出する電位を印加することにより、イオン液体β２から白金族元素を選択的に陰極５８に析出して白金族金属５９として回収することができる。
【００７７】
前記白金族元素が析出する電位は、イオン液体α２及びβ２のサイクリックボルタンメトリー（ＣＶ）を予め測定し、白金族元素および希土類元素の各還元電位ピークに基づいて設定することができる。このとき、陰極電流効率を高める観点から、各還元電位ピークよりも−０．１Ｖ側に設定することが好ましい。
【００７８】
上記のように、イオン液体β２中に溶解している白金族元素及び希土類元素から、白金族元素を選択的に電解析出して回収することにより、イオン液体β２は希土類元素を溶解しているイオン液体γ２として得られる。
【００７９】
前記工程Ｈにおいて、イオン液体γ２に溶解している前記希土類元素を電気泳動により濃縮して回収する方法を、図３で説明する。第一の槽５１にはイオン液体γ２が入れられており、電源（直流安定化電源）に接続された陽極６１及び陰極６２がイオン液体γ２に浸漬されている。陽極６１の先端部がイオン液体γ２の液面付近に浸漬され、陽極６１の腐食を防止するための非導電性の保護管６５が陽極６１の周りに設けられている。該液面下における保護管６５はイオン液体γ２の深部まで延びた泳動管６６となる。泳動管６６は中空であり、内部はアルミナ等の非導電性のセラミックス製粒子が充填されている（図示略）。イオン液体γ２が泳動管６６の内部へ浸透により流入する。
【００８０】
保護管６５は、陽極６１の先端部が浸漬されている液面部において、導出管６８が分岐している。図３には示していないが、導出管６８にはポンプ等の送液装置が備えられており、陽極６１近辺のイオン液体γ２を吸引して導出管６８へ導いて、第二の槽６９に適宜送液することができる。
【００８１】
上記の構成を有する第二処理部の電気泳動用電極６０において、陽極６１と陰極６２の間に直流で通電させることにより、希土類元素（希土類イオン）が泳動管６６の先端６７から泳動管６６内部へ電気泳動により導かれて、陽極６５付近へ濃縮される。濃縮された希土類元素は、泳動管６６内部に充填された前記セラミックス製粒子があるので、泳動管６６外へ拡散せず、泳動管６６内で保持される。
【００８２】
前記直流の電流密度は特に制限されないが、０．０１〜１０．０ｍＡ／ｍｍ２が好ましく、０．０５〜５．０ｍＡ／ｍｍ２がより好ましく、０．１〜１．０ｍＡ／ｍｍ２がさらに好ましい。上記範囲の下限値以上であることにより、効率の良い電気泳動を行うことができる。また、上記範囲の上限値以上であることにより、イオン液体γ２の温度を高めることなく、室温〜１００℃以下というイオン液体が十分に安定な温度で電気泳動を行うことができる。
【００８３】
このような電気泳動により、陽極６１付近に濃縮された希土類元素（希土類イオン）を含むイオン液体ε２が得られる。
【００８４】
イオン液体ε２を導出管６８により適宜第二の槽６９へ送液して、第二の槽６９、並びに陽極７１、陰極７２を有する第二の電極７０を備えた構成の第三処理部おいて、別途電解析出によりイオン液体ε２から希土類元素を回収することが、純度の高い希土類元素を得る観点から好ましい。
第一処理部においてイオン液体γ２に溶解されている希土類元素を第二処理部において濃縮したことにより、第三処理部における希土類元素の電解析出を効率的に行うことが可能になる。
【００８５】
第三処理部において、イオン液体ε２に溶解している前記希土類元素を電解析出により回収する方法を、図３で説明する。第二の槽６９にはイオン液体ε２が入れられており、電源（ポテンショスタット）に接続された陽極７１及び陰極７２がイオン液体ε２に浸漬されている。このような構成を有する第三処理部において、陽極７１と陰極７２の間に希土類元素が析出する電位を印加することにより、イオン液体ε２から希土類元素を選択的に陰極７２に析出して希土類金属７３として回収することができる。
【００８６】
前記希土類元素が析出する電位は、イオン液体α２及びβ２若しくはγ２のサイクリックボルタンメトリー（ＣＶ）を予め測定し、希土類元素の還元電位ピークに基づいて設定することができる。このとき、陰極電流効率を高める観点から、還元電位ピークよりも−０．１Ｖ側に設定することが好ましい。
【００８７】
上記のように、イオン液体ε２中に溶解している希土類元素を電解析出して回収することができる。
また、前記希土類元素が回収されたイオン液体ε２は、再びイオン液体α１として再利用することが可能である。
【００８８】
＜希土類元素の回収方法＞
本発明の希土類元素の回収方法は、前記請求項６に記載の回収方法である。該回収方法に用いることができる希土類元素の回収装置の一例として、図４に示す電気泳動装置８０、及び図５に示す電解析出装置１００が挙げられる。
【００８９】
本発明の希土類元素の回収方法では、まず、イオン液体α３中に希土類元素を含有する資源を溶解させたイオン液体β３を得る工程Ｊを行う。
次に、イオン液体γ３に溶解している前記希土類元素を電気泳動により濃縮して、希土類元素の濃度が濃縮により高められたイオン液体ε３を得る工程Ｋを行う。
【００９０】
前記イオン液体α３、γ３、及びε３は、溶媒としてのイオン液体の種類は同一であり、溶解しているものが異なる。
前記イオン液体（イオン液体α３）は、式ＰＲ１Ｒ１Ｒ１Ｒ２で表される四級ホスホニウムのカチオンと、(ＳＯ２Ｆ)２Ｎ−、Ｎ（ＣＮ）２−、［ＣＦ３（ＣＦ２）ｎＳＯ２］２Ｎ−、ＣＦ３ＳＯ３−、ＰＦ６−、及びＢＦ４−からなる群から選択される少なくとも一種のアニオンとから構成される。
【００９１】
前記イオン液体の具体的な説明は、前述の白金族元素及び希土類元素の回収方法の第一態様におけるイオン液体の具体的な説明と同様である。
【００９２】
前記工程Ｊにおいて、希土類元素を含有する資源を前記イオン液体（イオン液体α３）に溶解させる方法としては、前記資源から効率よくイオン液体α３へ希土類元素を溶解させられる方法であれば特に制限されない。例えば、前記資源を前記イオン液体α３中に浸漬して、該資源に含有される希土類元素をイオン液体α３中に溶出させる方法や、前記資源に電圧を印加して陽極溶解することにより、該資源に含有される希土類元素をイオン液体α３へ溶解させる方法が挙げられる。該陽極溶解する方法が、効率に優れるため好ましい。
【００９３】
前記陽極溶解する方法を、図５に示す電解析出装置１００で説明する。槽１０２にはイオン液体１０６（イオン液体α３）が入れられており、電源１０１（ポテンショスタット）に接続された陽極１０３、陰極１０８、及び参照極１０７がイオン液体α３に浸漬されている。陽極１０３の先端部には前記資源１０５が付けられている。陽極１０３の資源１０５以外の部位の周りと、陰極１０８の先端部以外の周りには、腐食を防ぐための絶縁管１０４、絶縁管１０９がそれぞれ設けられている。陽極１０３と陰極１０８の間に参照極１０７で設定した電位を印加することにより資源１０５から、希土類元素を陽極電解してイオン液体α３へ溶解させることができる。前記電位の設定は、溶解させる元素の酸化電位に相当する電極電位から貴な側に０．１Ｖ程度とすればよい。例えば、希土類元素（Ｌａ）を溶解させる場合は、Ｌａの酸化電位に相当する電極電位から貴な側に０．１〜０．２Ｖ程度をポテンショスタットで設定する。
【００９４】
上記のように、イオン液体α３中に希土類元素を溶解することにより、イオン液体β３として得られる。このとき、イオン液体β３中に溶解した希土類元素のイオンを安定化するために、希土類イオンのハロゲン化物をイオン液体α３又はイオン液体β３に溶解させておくことが好ましい。
【００９５】
上記のように、陽極１０３側で資源１０５の陽極溶解を行う一方、陰極１０８側では、イオン液体α３中への溶出が速く、希土類元素よりも電気化学的に貴な不純物が析出物１１０として回収除去される。
【００９６】
イオン液体α３中に浸漬する資源１０５としては、自動車排ガス処理用の触媒等の使用済み資源であってもよいし、前処理によって希土類元素の含有率を高めた資源であってもよい。
【００９７】
前記工程Ｋにおいて、イオン液体γ３に溶解している前記希土類元素を電気泳動により濃縮して回収する方法を、図４に示す電気泳動装置８０で説明する。槽８２にはイオン液体９０（イオン液体γ３）が入れられており、電源８１（直流安定化電源）及びクーロメーター８７に接続された陽極８３及び陰極８８がイオン液体γ３に浸漬されている。陽極８３の先端部がイオン液体γ３の液面付近に浸漬され、陽極８３の腐食を防止するための非導電性の保護管８４が陽極８３の周りに設けられている。該液面下における保護管８４はイオン液体γ３の深部まで延びた泳動管８５となる。泳動管８５は中空であり、内部はアルミナ等の非導電性のセラミックス製粒子が充填されている（図示略）。イオン液体γ３が泳動管８５の内部へ浸透により流入する。
【００９８】
上記の構成を有する電気泳動装置８０において、陽極８３と陰極８８の間に直流で通電させることにより、希土類元素（希土類イオン）が泳動管８５の先端８６から泳動管８５内部へ電気泳動により導かれて、陽極８４付近へ濃縮される。濃縮された希土類元素は、泳動管８５内部に充填された前記セラミックス製粒子があるので、泳動管８５外へ拡散せず、泳動管８５内で保持される。
【００９９】
前記直流の電流密度は特に制限されないが、０．０１〜１０．０ｍＡ／ｍｍ２が好ましく、０．０５〜５．０ｍＡ／ｍｍ２がより好ましく、０．１〜１．０ｍＡ／ｍｍ２がさらに好ましい。上記範囲の下限値以上であることにより、効率の良い電気泳動を行うことができる。また、上記範囲の上限値以上であることにより、イオン液体γ３の温度を高めることなく、室温〜１００℃以下というイオン液体が十分に安定な温度で電気泳動を行うことができる。
【０１００】
このような電気泳動により、陽極８３付近に濃縮された希土類元素（希土類イオン）を含むイオン液体ε３が得られる。
【０１０１】
泳動管８５内のイオン液体ε３を適宜回収して、図５に示す電解析出装置１００の槽１０２へ移し、槽１０２、陽極１０３、陰極１０８を有する構成の電解析出装置１００において、電解析出によりイオン液体ε３から希土類元素を回収することにより、純度の高い希土類元素を得ることができる。
電気泳動装置８０においてイオン液体γ３に溶解されている希土類元素を濃縮したことにより、電解析出装置１００における希土類元素の電解析出を効率的に行うことが可能になる。
【０１０２】
電解析出装置１００において、イオン液体ε３に溶解している前記希土類元素を電解析出により回収する方法を、図５で説明する。槽１０２にはイオン液体ε３が入れられており、電源１０１（ポテンショスタット）に接続された陽極１０３及び陰極１０８がイオン液体ε３に浸漬されている。陽極１０３の資源１０５以外の部位の周りと、陰極１０８の先端部以外の周りには、腐食を防ぐための絶縁管１０４、絶縁管１０９がそれぞれ設けられている。陽極１０３と陰極１０８の間に希土類元素が析出する電位を印加することにより、イオン液体ε３から希土類元素を陰極１０８に析出して希土類金属１１０として回収することができる。なお、図５では、陽極１０３の先端部には資源１０５が付けられているが、希土類元素を陰極１０８において単に電解析出する場合は、資源１０５を付けなくてもよい。
【０１０３】
前記希土類元素が析出する電位は、イオン液体α３及びβ３若しくはγ３のサイクリックボルタンメトリー（ＣＶ）を予め測定し、希土類元素の還元電位ピークに基づいて設定することができる。このとき、陰極電流効率を高める観点から、還元電位ピークよりも−０．１Ｖ側に設定することが好ましい。
【０１０４】
上記のように、イオン液体ε３中に溶解している希土類元素を電解析出して回収することができる。
また、前記希土類元素が回収されたイオン液体ε３は、再びイオン液体α３として再利用することが可能である。
【０１０５】
＜白金族元素の回収方法＞
本発明の白金族元素の回収方法は、前記請求項８に記載の回収方法である。該回収方法に用いることができる白金族元素の回収装置の一例として図５に記載の電解析出装置１００が挙げられる。
【０１０６】
本発明の白金族元素の回収方法では、まず、イオン液体α４中に白金族元素を含有する資源を溶解させたイオン液体β４を得る工程Ｍを行う。
その後、イオン液体β４に溶解している前記白金族元素を電解析出により回収して得るとともに、該白金族元素の回収処理を経たイオン液体γ４を得る工程Ｎを行う。
【０１０７】
前記イオン液体α４、β４、及びγ４は、溶媒としてのイオン液体の種類は同一であり、溶解しているものが異なる。
前記イオン液体（イオン液体α４）は、式ＰＲ１Ｒ１Ｒ１Ｒ２で表される四級ホスホニウムのカチオン、又は式ＮＲ３Ｒ３Ｒ３Ｒ４で表される四級アンモニウムのカチオンと、(ＳＯ２Ｆ)２Ｎ−、Ｎ（ＣＮ）２−、［ＣＦ３（ＣＦ２）ｎＳＯ２］２Ｎ−、ＣＦ３ＳＯ３−、ＰＦ６−、及びＢＦ４−からなる群から選択される少なくとも一種のアニオンとから構成される。
【０１０８】
前記イオン液体の具体的な説明は、前述の白金族元素及び希土類元素の回収方法の第一態様におけるイオン液体の具体的な説明と同様である。
【０１０９】
前記工程Ｍにおいて、白金族元素を含有する資源を前記イオン液体（イオン液体α４）に溶解させる方法としては、前記資源から効率よくイオン液体α４へ白金族元素を溶解させられる方法であれば特に制限されない。例えば、前記資源を前記イオン液体α４中に浸漬して、該資源に含有される白金族元素をイオン液体α４中に溶出させる方法や、前記資源に電圧を印加して陽極溶解することにより、該資源に含有される白金族元素をイオン液体α４へ溶解させる方法が挙げられる。該陽極溶解する方法が、効率に優れるため好ましい。
【０１１０】
前記陽極溶解する方法を、図５で説明する。槽１０２にはイオン液体α４が入れられており、電源１０１（ポテンショスタット）に接続された陽極１０３、陰極１０８、及び参照極１０７がイオン液体α４に浸漬されている。陽極１０３の先端部には前記資源１０５が付けられている。陽極１０３の資源１０５以外の部位の周りと、陰極１０８の先端部以外の周りには、腐食を防ぐための絶縁管１０４、絶縁管１０９がそれぞれ設けられている。陽極１０３と陰極１０８の間に参照極１０７で設定した電位を印加することにより資源１０５から、白金族元素を陽極電解してイオン液体α４へ溶解させることができる。前記電位の設定は、溶解させる元素の酸化電位に相当する電極電位から貴な側に０．１Ｖ程度とすればよい。例えば、白金族元素（Ｐｄ）を溶解させる場合は、Ｐｄの酸化電位に相当する電極電位から貴な側に０．１Ｖ程度をポテンショスタットで設定する。
【０１１１】
上記のように、イオン液体α４中に白金族元素を溶解することにより、イオン液体β４として得られる。このとき、イオン液体β４中に溶解した白金族元素のイオンを安定化するために、白金族イオンのハロゲン化物をイオン液体α４又はイオン液体β４に溶解させておくことが好ましい。
【０１１２】
上記のように、陽極側で前記資源の陽極溶解を行う一方、陰極側では、白金族元素よりも電気化学的に貴な不純物が該イオン液体β４中に溶解している場合には、析出物１０１として回収除去される。
【０１１３】
イオン液体α４中に浸漬する資源１０５としては、自動車排ガス処理用の触媒等の使用済み資源であってもよいし、前処理によって白金族元素の含有率を高めた資源であってもよい。
【０１１４】
前記工程Ｎにおいて、イオン液体β４に溶解している前記白金族元素を電解析出により回収する方法を、図５で説明する。槽１０２にはイオン液体β４が入れられており、電源１０１（ポテンショスタット）に接続された陽極１０３及び陰極１０８がイオン液体β４に浸漬されている。陽極１０３と陰極１０８の間に白金族元素（白金族金属）が析出する電位を印加することにより、イオン液体β４から白金族元素を陰極１０８に析出して白金族金属１１０として回収することができる。
【０１１５】
前記白金族元素が析出する電位は、イオン液体α４及びβ４のサイクリックボルタンメトリー（ＣＶ）を予め測定し、白金族元素の還元電位ピークに基づいて設定することができる。このとき、陰極電流効率を高める観点から、該還元電位ピークよりも−０．１Ｖ側に設定することが好ましい。
【０１１６】
上記のように、イオン液体β４中に溶解している白金族元素を電解析出して回収することができる。
また、前記白金族元素が回収されたイオン液体γ４は、再びイオン液体α４として再利用することが可能である。
【実施例】
【０１１７】
次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
【０１１８】
［イオン液体の調製１］
トリエチル−ｎ−ペンチルホスホニウムカチオン（Ｐ２２２５＋）の臭化物（日本化学工業株式会社製）と、ビストリフルオロメチルスルホニルイミドアニオン（ＴＦＳＩ−）のリチウム塩（関東化学株式会社製）とを蒸留水中で温度７０℃で攪拌して反応させた。
前記反応で生成したイオン液体相をジクロロエタンで抽出し、エバポレーションにより溶媒を除去し、さらに真空乾燥することによって、Ｐ２２２５ＴＦＳＩ（トリエチル−ｎ−ペンチルホスホニウム・ビストリフルオロメチルスルホニルイミド）と表記されるイオン液体を得た。
【０１１９】
［イオン液体の調製２］
トリエチル−ｎ−ペンチルアンモニウムカチオン（Ｎ２２２５＋）の臭化物（日本化学工業株式会社製）と、ビストリフルオロメチルスルホニルイミドアニオン（ＴＦＳＩ−）のリチウム塩（関東化学株式会社製）とを蒸留水中で温度７０℃で攪拌して反応させた。
前記反応で生成したイオン液体相をジクロロエタンで抽出し、エバポレーションにより溶媒を除去し、さらに真空乾燥することによって、Ｎ２２２５ＴＦＳＩ（トリエチル−ｎ−ペンチルアンモニウム・ビストリフルオロメチルスルホニルイミド）と表記されるイオン液体を得た。
【０１２０】
［希土類元素の調製］
過剰量のランタン酸化物（Ｌａ２Ｏ３；和光純薬工業株式会社製）にビス（トリフルオロメチル）スルホニルアミン（ＨＴＦＳＩ；関東化学株式会社製）を加え、蒸留水中で温度７０℃に保持して、反応させた。その後、未反応の酸化物をろ過し、ろ液をエバポレーションにより濃縮した。濃縮物を真空乾燥して希土類金属塩（ＬａＴＦＳＩ３）を調製した。
【０１２１】
［実施例１］
＜白金族元素の回収試験１＞
図５に示す陽極溶解装置（電解析出装置）を用いて、白金族元素を含む固体試料からイオン液体（Ｐ２２２５ＴＦＳＩ）へ白金族元素を溶解させて、ついで、該白金族元素をイオン液体中から回収した試験例を以下に示す。
【０１２２】
（白金族元素の陽極溶解）
Ｐ２２２５ＴＦＳＩを満たした陽極溶解浴に、Ｐｄ金属からなる陽極、Ｐｔ金属からなる陰極、及び参照極を浸漬させた。参照極として、アセトニトリル／０．１Ｍのテトラブチルアンモニウムパークロレート（ＴＢＡＰ）／０．０１Ｍの硝酸銀溶液を使用した。陽極溶解時のＰｄ金属の溶出速度を高めるため、Ｐ２２２５ＴＦＳＩに対応するブロミド塩（Ｐ２２２５Ｂｒ）と臭化パラジウム（ＰｄＢｒ２）を４：１のモル比で陽極溶解浴に添加した。その後、−０．９Ｖの定電位を印加して、Ｐｄ金属の陽極溶解を行った。陽極溶解時のＰｄ金属の溶解は、Ｐｄ（ＩＩ）イオン濃度の増加として、紫外可視分光スペクトルで確認した。その結果、波長４８０ｎｍ付近にＰｄ（ＩＩ）イオンに特有のピークが観測され（図６参照）、陽極溶解時間とともに増加していくことが確認された。
【０１２３】
（白金族元素の電解析出）
上述の陽極溶解後、Ｐｄ金属（陽極）とＰｔ金属（陰極）を陽極溶解浴から引き出し、新たに陽極としてＰｔ金属、陰極としてＳＵＳ基板を浸漬させた。温度２７℃にて、−１．９Ｖの定電位を印加して、５９９分間の電解析出試験を行った。その結果、陰極に１０．５ｍｇのＰｄ金属が析出した。析出量から計算した陰極電流効率（陰極電流効率（％）＝実際の析出量（ｍｇ）/理論析出量（ｍｇ）×１００％）は９４．６％であった。この実験により、陽極溶解工程、電解析出工程という連続的な工程により、白金族元素（Ｐｄ）の回収が可能であることを確認できた。
【０１２４】
［実施例２］
＜白金族元素の回収試験２＞
（白金族元素の陽極溶解）
実施例１におけるＰ２２２５ＴＦＳＩをＮ２２２５ＴＦＳＩに換えて、実施例１と同様の方法で、白金族元素の陽極溶解試験及び電解析出試験を行った。
すなわち、Ｎ２２２５ＴＦＳＩを満たした陽極溶解浴に、Ｐｄ金属からなる陽極、Ｐｔ金属からなる陰極、及び参照極を浸漬させた。参照極として、アセトニトリル／０．１Ｍのテトラブチルアンモニウムパークロレート（ＴＢＡＰ）／０．０１Ｍの硝酸銀溶液を使用した。陽極溶解時のＰｄ金属の溶出速度を高めるため、Ｎ２２２５ＴＦＳＩに対応するブロミド塩（Ｎ２２２５Ｂｒ）と臭化パラジウム（ＰｄＢｒ２）を４：１のモル比で陽極溶解浴に添加した。その後、−０．９Ｖの定電位を印加して、Ｐｄ金属の陽極溶解を行った。陽極溶解中のＰｄ金属の溶解は紫外可視分光スペクトルによって確認した。
【０１２５】
ここで、Ｐ２２２５ＴＦＳＩとＮ２２２５ＴＦＳＩ浴塩中へのＰｄの溶出濃度を陽極溶解時間に対してプロットした結果を図７に示す。
図７から明らかなように、陽極溶解時のＰｄ溶出速度はＰ２２２５ＴＦＳＩ（図では「●」で示した）の方が大きく、溶解性に優れることがわかる。これはＰ２２２５ＴＦＳＩの方がＮ２２２５ＴＦＳＩ（図では「○」で示した）に比べて、低粘性かつ高導電性であるため、Ｐｄ溶出時の拡散や分散速度が大きくなり、溶解性に反映していることが推測される。
【０１２６】
（白金族元素の電解析出）
この陽極溶解後、Ｐｄ金属（陽極）とＰｔ金属（陰極）を陽極溶解浴から引き出し、新たに陽極としてＰｔ金属、陰極としてＳＵＳ基板を浸漬させた。温度２７℃にて、−１．９Ｖの定電位を印加して、５８４分間の電解析出試験を行った。その結果、陰極に９．８ｍｇのＰｄ金属が析出した。析出量から計算した陰極電流効率は９０．６％であった。Ｎ２２２５ＴＦＳＩ中からのＰｄ回収が可能であることを確認できた。
【０１２７】
以上の結果から、Ｐ２２２５ＴＦＳＩの方が、Ｎ２２２５ＴＦＳＩよりも、白金族元素の溶解性に優れ、電解析出もより高効率であることが確認された。
【０１２８】
［実施例３］
＜希土類元素の回収試験１＞
（希土類元素の濃縮による回収）
図４に示す電気泳動装置を用いて、Ｐ２２２５ＴＦＳＩへ溶解させた希土類元素（Ｌａ）を濃縮して回収した試験例を以下に示す。
まず、Ｐ２２２５ＴＦＳＩに、希土類イオン濃度が０．１ｍｏｌ％となるようにＬａＴＦＳＩ３を溶解させた。
つぎに、減圧下、１００℃で一昼夜乾燥した試料を電気泳動浴として使用した。
電気泳動は、浴塩温度２５℃、電流密度０．１ｍＡ／ｍｍ２の条件で、２６５分間の通電を行った。全電気量はＣｕクーロメーターにより測定した。通電電流を遮断後、電気泳動浴中の泳動管を引き上げて、急速に冷却し、泳動管中のＰ２２２５ＴＦＳＩを固化させた。泳動管の陽極側から一定間隔で分画して順に番号を振ったフラクションごとのランタン濃度と第４級ホスホニウムカチオン（Ｐ２２２５＋）の濃度を、それぞれＩＣＰ発光分析とイオンクロマトグラフ装置を用いた定量分析により決定した。
【０１２９】
その結果、図８に示すように、陽極に近いフラクションほどＬａを高濃度で含むことが確認された。なお、図８は、電気泳動後の電気泳動浴に残存する陽イオン成分に対する、泳動管中の各フラクションに含まれるＬａの濃度比を示すものであり、縦軸はＬａの濃度比、横軸は陽極からの距離（ｃｍ）とフラクションナンバーである。例えば、フラクション１からフラクション５までの平均Ｌａ濃度は約１．９ｍｏｌ％であり、約１９倍に濃縮して回収できたことがわかる。
以上の結果より、低濃度で含まれる希土類元素であっても、電気泳動によって濃縮して回収できることが確認された。
【０１３０】
（希土類元素の電解析出による回収）
つぎに、Ｌａ（ＩＩＩ）イオンを前記フラクション４からフラクション５に相当する１．０ｍｏｌ％の濃度で溶解させたＰ２２２５ＴＦＳＩ（試料Ｃ）のサイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）を測定した。
その結果、図９に示すように、Ｌａ（ＩＩＩ）イオンを含まない場合（図９の（ａ））と比較して、含む場合のサイクリックボルタモグラム（図９の（ｂ））には、−２．８Ｖ付近にＬａ（ＩＩＩ）から金属Ｌａへの還元ピークが観察された。
【０１３１】
つぎに、前記ＣＶの結果に基づき、図５に示す電解析出装置（陽極溶解装置）を用いて、試料Ｃに溶解されているＬａ（ＩＩＩ）を電解析出して回収する試験を行った。
作用極（陰極）としてＦｅ基板、対極（陽極）として白金線、参照極としてアセトニトリル／０．１ＭのＴＢＡＰ／０．０１Ｍの硝酸銀溶液、をそれぞれ使用した。前記Ｌａ（ＩＩＩ）の還元電位とほぼ同じ値の−２．９Ｖの定電位を印加して、温度２７℃にて、５７２分間の定電位電解を行った。
【０１３２】
その結果、陰極に１２．３ｍｇのＬａを析出させて、陰極電流効率９４．９％で回収することができた。陰極基板上の析出物が金属Ｌａであることは、ＥＤＸ分析装置（エネルギー分散型Ｘ線分光分析装置）で確認した（図１０）。
【０１３３】
［実施例４］
＜希土類元素の回収試験２＞
（希土類元素の濃縮による回収）
実施例３におけるＰ２２２５ＴＦＳＩをＮ２２２５ＴＦＳＩに換えて、実施例３と同様の方法で、希土類元素（Ｌａ）を濃縮して回収した。
【０１３４】
その結果、図８に併記したように、Ｐ２２２５ＴＦＳＩの方が、Ｎ２２２５ＴＦＳＩよりも、高効率でＬａを濃縮して回収できることが明らかである。すなわち、フラクション１で両者を比較した場合、Ｐ２２２５ＴＦＳＩの方が約１．５倍の高濃度でＬａを含有している。また、フラクション１〜１０で両者を比較した場合、Ｐ２２２５ＴＦＳＩの方が、Ｌａの回収率が高いことが明らかである。
【０１３５】
このように、Ｐ２２２５ＴＦＳＩの方が優れた希土類元素の回収効率を示す理由は次のように考えられる。Ｐ２２２５ＴＦＳＩの方がＮ２２２５ＴＦＳＩよりも低粘性であることは、Ｐ２２２５ＴＦＳＩにおける有機カチオンとアニオン間の静電相互作用がより弱くなっていることを示唆している。そのため、Ｐ２２２５ＴＦＳＩ中では、希土類イオンとアニオン間に比較的強固な静電相互作用が形成されていると同時に、希土類錯体が安定化していると推測される。また、前記低粘性であることにより、電気泳動浴における希土類イオンの移動度が有機カチオンより遅くなるため、優れた回収効率を示すと考えられる。
【０１３６】
［実施例５］
＜希土類元素の回収試験３＞
（希土類元素の濃縮による回収）
図４に示す電気泳動装置を用いて、Ｎ２２２５ＴＦＳＩへ溶解させた希土類塩（ＬａＴＦＳＩ３）を濃縮後、順次回収した試料を用いて、引き続き定電位電解を行うことにより希土類金属（Ｌａ）を回収した試験例を以下に示す。
【０１３７】
まず、Ｎ２２２５ＴＦＳＩに、Ｌａ（ＩＩＩ）イオンが０．１ｍｏｌ％となるようにＬａＴＦＳＩ３を溶解させた。次に、減圧下、１００℃で一昼夜真空乾燥した試料を電気泳動浴として使用した。１回目の電気泳動は、浴塩温度４５℃、電流密度０．２５ｍＡ／ｍｍ２の条件で１８５分間の通電を行った。通電後、アノード分離管上部の希土類濃縮塩を取り出し、電気泳動浴とは異なる電解析出浴に移した。２回目の電気泳動については、浴塩温度と電流密度は１回目と同じ条件で、通電時間を２００分間にて行った。２回目の通電終了後、希土類濃縮塩は１回目の濃縮物と同じ電解析出浴に移した。以下、同様の泳動操作にて、合計５回の電気泳動を行い、得られた希土類濃縮塩を全て電解析出浴に回収した。定量分析の結果、計５回の電気泳動により濃縮された希土類塩の濃度は、１．８ｍｏｌ％であった。
【０１３８】
（希土類元素の電解析出による回収）
次に、この濃縮された希土類塩を含む電解析出浴に、Ｐｔ金属からなる陽極、Ｆｅ金属からなる陰極、及び参照極を浸漬させた。参照極として、アセトニトリル／０．１Ｍのテトラブチルアンモニウムパークロレート（ＴＢＡＰ）／０．０１Ｍの硝酸銀溶液を使用した。浴塩温度４５℃において、−２．９Ｖの定電位を印加して、５０４分間の電解析出を行った。その結果、陰極に１３．７ｍｇのＬａ金属が析出した。析出量から計算した陰極電流効率は９３．２％であった。
このように、電気泳動工程で得られた希土類濃縮塩を引き続く電解析出工程で使用し、希土類金属（Ｌａ）の回収が可能であることを確認できた。
【０１３９】
［実施例６］
＜希土類元素の回収試験４＞
（希土類元素の濃縮による回収）
図４に示す電気泳動装置を用いて、Ｐ２２２５ＴＦＳＩへ溶解させた希土類塩（ＣｅＴＦＳＩ３）を濃縮後、順次回収した試料を用いて、引き続き定電位電解を行うことにより希土類金属（Ｃｅ）を電解析出により回収した試験例を以下に示す。
【０１４０】
まず、Ｐ２２２５ＴＦＳＩに、Ｃｅ（ＩＩＩ）イオンが０．１ｍｏｌ％となるようにＣｅＴＦＳＩ３を溶解させた。次に、減圧下、１００℃で一昼夜真空乾燥した試料を電気泳動浴として使用した。１回目の電気泳動は、浴塩温度５０℃、電流密度０．１５ｍＡ／ｍｍ２の条件で２２０分間の通電を行った。通電後、アノード分離管上部の希土類濃縮塩を取り出し、電気泳動浴とは異なる電解析出浴に移した。２回目の電気泳動については、浴塩温度と電流密度は１回目と同じ条件で、通電時間を２４５分間にて行った。２回目の通電終了後、希土類濃縮塩は、１回目の濃縮物と同じ電解析出浴に移した。以下、同様の泳動操作にて、３−５回目の電気泳動を行い、得られた希土類濃縮塩を全て電解析出浴に回収した。定量分析の結果、計５回の電気泳動により濃縮された希土類塩の濃度は、１．２ｍｏｌ％であった。
【０１４１】
ここで、図１１は、バッチ処理により実施した電気泳動結果の一例である。図１１では、電気泳動浴に残存する陽イオン成分に対する泳動管中の各フラクションに含まれるＣｅの濃度比を示しており、縦軸はＣｅの濃度比、横軸は陽極からの距離（ｃｍ）とフラクションナンバーである。図１１から明らかなようにＰ２２２５ＴＦＳＩ中で電気泳動を行うことにより、特に１フラクション目において、希土類元素（Ｃｅ）が濃縮されていることがわかる。また、Ｎ２２２５ＴＦＳＩ中でもＣｅは濃縮されているが、その濃縮効果は低粘性のＰ２２２５ＴＦＳＩの方が顕著であることは、Ｌａの場合と同じ理由に基づくものと推測される。
【０１４２】
以上の結果から、陽極に近いフラクションほどＣｅを高濃度で含むことが確認された。例えば、フラクション１からフラクション５までの平均Ｃｅ濃度は約１．４ｍｏｌ％であり、約１４倍に濃縮して回収できた。
また、低濃度で含まれる希土類元素であっても、電気泳動によって濃縮して回収できることが確認された。
【０１４３】
（希土類元素の電解析出による回収）
次に、この濃縮された希土類塩を含む電解析出浴に、Ｐｔ金属からなる陽極、Ｆｅ金属からなる陰極、及び参照極を浸漬させた。参照極として、アセトニトリル／０．１Ｍのテトラブチルアンモニウムパークロレート（ＴＢＡＰ）／０．０１Ｍの硝酸銀溶液を使用した。浴塩温度５０℃において、−２．９Ｖの定電位を印加して、４６０分間の電解析出を行った。その結果、陰極に１２．６ｍｇのＣｅ金属が析出した。析出量から計算した陰極電流効率は９５．３％であった。
このように、電気泳動工程で得られた希土類濃縮塩を引き続く電解析出工程で使用し、希土類金属（Ｃｅ）の回収が可能であることを確認できた。
【０１４４】
［実施例７］
＜希土類元素の回収試験５＞
また、Ｃｅ（ＩＩＩ）イオンを１．０ｍｏｌ％の濃度で溶解させたＰ２２２５ＴＦＳＩ（以下、試料Ｄという。）のサイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）を測定した。
その結果、図１２に示すように、Ｃｅ（ＩＩＩ）イオンを含まない場合（図１２の（ａ））と比較して、含む場合のサイクリックボルタモグラム（図１２の（ｂ））には、−０．５Ｖ付近にＣｅ（ＩＩＩ）とＣｅ（ＩＶ）との価数変化に伴う酸化還元ピークが観察された。また、−２．７５Ｖ付近にＣｅ（ＩＩＩ）から金属Ｃｅへの還元ピークが観察された。
【０１４５】
（希土類元素の電解析出による回収）
つづいて、前記ＣＶの結果に基づき、図５に示す電解析出装置（陽極溶解装置）を用いて、試料Ｄに溶解されているＣｅ（ＩＩＩ）を電解析出して回収する試験を行った。
作用極（陰極）としてＦｅ基板、対極（陽極）として白金線、参照極としてアセトニトリル／０．１ＭのＴＢＡＰ／０．０１Ｍの硝酸銀溶液、をそれぞれ使用した。前記Ｃｅ（ＩＩＩ）の還元電位とほぼ同じ値の−２．９Ｖの定電位を印加して、温度２７℃にて、４７６分間の定電位電解を行った。
【０１４６】
その結果、陰極に１０．７ｍｇのＣｅを析出させて、陰極電流効率９２．１％で回収することができた。陰極基板上の析出物が金属Ｃｅであることは、ＥＤＸ分析装置（エネルギー分散型Ｘ線分光分析装置）で確認した。
【０１４７】
［実施例８］
＜白金族元素及び希土類元素の選択的回収試験１＞
Ｐ２２２５ＴＦＳＩ中に白金族元素（Ｐｄ）と希土類元素（Ｌａ）とを含む溶液は、ＰｄＢｒ２（ＰｄＢｒ２：Ｐ２２２５Ｂｒ＝１：４）を０．５ｍｏｌ％、ＬａＴＦＳＩ３を０．１ｍｏｌ％になるようにそれぞれ溶解させて、試料Ｅとして、調製した。
【０１４８】
（白金族元素の電解析出による選択的回収）
試料ＥからＰｄを選択的に分離する電解析出試験を行った。
まず、試料ＥのＣＶを測定したところ、図１３に示すように、Ｐｄ（ＩＩ）イオン及びＬａ（ＩＩＩ）イオンを含まない場合（図１３の（ａ））と比較して、これらを含む場合のサイクリックボルタモグラム（図１３の（ｂ））には、−１．８Ｖ付近にＰｄ（ＩＩ）から金属Ｐｄへの還元ピークが観察された。また、−２．８Ｖ付近にＬａ（ＩＩＩ）から金属Ｌａへの還元ピークが観察された。
【０１４９】
つぎに、前記ＣＶの結果に基づき、図３に示す回収装置を用いて、試料Ｅに溶解されているＰｄ（ＩＩ）を選択的に電解析出して回収する試験を行った。
まず、試料Ｅを減圧下、１００℃で７２ｈ真空乾燥して、電解析出浴として使用した。１回目の電解析出回収では、陽極に白金電極、陰極にＳＵＳ基板を用いて、浴塩温度４５℃、−１．９Ｖにて６６０分間の定電位電解を行った。その結果、陰極に１１．８ｍｇのＰｄ析出を確認し、陰極電流効率は９６．５％であった。
続く２回目の定電位電解では、陰極を新しいＳＵＳ基板に取り替えて、１回目と同じ浴塩温度、設定電位にて５４０分間の定電位電解を行った。その結果、陰極に９．６ｍｇのＰｄ析出を確認し、陰極電流効率は９５．９％であった。さらに、陰極を交換後、３回目の定電位電解では、４４０分間の電解を実施した結果、７．８ｍｇのＰｄ析出を確認し、陰極電流効率は９５．７％であった。
陰極基板上の析出物が金属Ｐｄであることは、ＸＲＤ分析装置（Ｘ線回折装置）で確認した（図１４）。
【０１５０】
合計３回の電解析出実験で回収できたＰｄは２９．２ｍｇであった。全回収量と仕込み濃度から計算した結果、電解回収率：９６．６％（電解回収率（％）＝実際の電解回収量（ｍｇ）/イオン液体中の初期仕込み量（ｍｇ）×１００％）であり、Ｐ２２２５ＴＦＳＩ中のＰｄは概ね全量を回収できた。
【０１５１】
以上の結果より、白金族元素及び希土類元素の両方を溶解したイオン液体から、白金族元素を選択的に電解析出させて回収できることが確認できた。
【０１５２】
（希土類元素の電気泳動および電解析出による選択的回収）
次の段階では、Ｐ２２２５ＴＦＳＩ中に残存する希土類元素（Ｌａ）を回収するため、引き続き、同じ浴槽中に電気泳動用の分離管（陽極）とタングステン線（陰極）を浸漬させて、希土類元素の電気泳動実験を実施した。１回目の電気泳動では、浴塩温度４５℃、電流密度：０．１５ｍＡ／ｍｍ２の条件で、１７５分間の通電を行った。電気泳動後の希土類濃縮物は順次、系外に取り出した。同様の電気泳動実験を合計５回実施し、平均通電時間：２１６分間の電気泳動後に回収したＬａ濃度を定量分析した結果、Ｌａ濃度は１．７ｍｏｌ％まで高められていることが確認できた。
この希土類濃度を高めた電解析出浴中に、陽極に白金線、陰極にＦｅ基板を浸漬させて、浴塩温度４５℃、−２．９Ｖにて６２０分間の定電位電解を行った。その結果、９．４ｍｇのＬａの析出を確認した。これは陰極電流効率で９４．０％に相当することを確認した。
【０１５３】
このように、白金族元素（Ｐｄ）と希土類元素（Ｌａ）を含むイオン液体中から電解析出工程により白金族元素（Ｐｄ）を選択的に回収できることを確認した。また、白金族元素（Ｐｄ）を回収後にイオン液体中に残存する希土類元素に対して、電気泳動工程により希土類元素（Ｌａ）の濃縮を行った後、電解析出工程により希土類金属（Ｌａ）を回収できることを確認した。
【０１５４】
［実施例９］
＜白金族元素及び希土類元素の選択的回収試験２＞
Ｐ２２２５ＴＦＳＩをＮ２２２５ＴＦＳＩに換えて、実施例８と同様の試験を行った。
Ｎ２２２５ＴＦＳＩに白金族元素（Ｐｄ）及び希土類元素（Ｌａ）を含む溶液は、ＰｄＢｒ２（ＰｄＢｒ２：Ｎ２２２５ＴＦＳＩ＝１：４）を０．５ｍｏｌ％、ＬａＴＦＳＩ３を０．１ｍｏｌ％になるようにそれぞれ溶解させて、試料Ｆとして、調製した。
【０１５５】
（白金族元素の電解析出による選択的回収）
試料ＦからＰｄを選択的に分離する電解析出試験を行った。
まず、試料ＦのＣＶを測定したところ、Ｐｄ（ＩＩ）イオン及びＬａ（ＩＩＩ）イオンを含まない場合と比較して、これらを含む場合のサイクリックボルタモグラムには、−１．８Ｖ付近にＰｄ（ＩＩ）から金属Ｐｄへの還元ピークが観察された。また、−２．８Ｖ付近にとＬａ（ＩＩＩ）から金属Ｌａへの還元ピークが観察された。
【０１５６】
つぎに、前記ＣＶの結果に基づき、図３に示す回収装置を用いて、試料Ｆに溶解されているＰｄ（ＩＩ）を選択的に電解析出して回収する試験を行った。
まず、試料Ｆを減圧下、１００℃で７２ｈ真空乾燥して、電解析出浴として使用した。１回目の電解回収では、陽極に白金電極、陰極にＳＵＳ基板を用いて、浴塩温度４５℃、−１．９Ｖにて６００分間の定電位電解を行った。その結果、陰極に１０．６ｍｇのＰｄ析出を確認し、陰極電流効率は９５．３％であった。
続く２回目の定電位電解では、陰極を新しいＳＵＳ基板に取り替えて、１回目と同じ浴塩温度、設定電位にて５２５分間の定電位電解を行った。その結果、陰極に９．１ｍｇのＰｄ析出を確認し、陰極電流効率は９３．５％であった。さらに、陰極を交換後、３回目の定電位電解では、４２５分間の電解を実施した結果、７．４ｍｇのＰｄ析出を確認し、陰極電流効率は９４．０％であった。
陰極基板上の析出物が金属Ｐｄであることは、ＸＲＤ分析装置（Ｘ線回折装置）で確認した。
【０１５７】
合計３回の電解析出実験で回収されたＰｄは、２７．１ｍｇであった。全回収量と仕込み濃度から計算した結果、電解回収率：８６．４％であった。ここで、Ｐ２２２５ＴＦＳＩを用いたＰｄ電解回収率（９６．６％）の方が，Ｎ２２２５ＴＦＳＩを用いた電解回収率よりも高い理由は、Ｐ２２２５ＴＦＳＩがＮ２２２５ＴＦＳＩに比べて、低粘性・高導電性であるため、白金族錯イオン、希土類錯イオンの拡散係数が大きいことに起因すると推測される。
【０１５８】
（希土類元素の電気泳動および電解析出による選択的回収）
次の段階で、Ｎ２２２５ＴＦＳＩ中に残存する希土類元素（Ｌａ）を回収するため、引き続き、同じ浴槽中に電気泳動用の分離管（陽極）とタングステン線（陰極）を浸漬させて、希土類元素の電気泳動実験を実施した。合計５回の電気泳動では、浴塩温度４５℃、平均電流密度：０．１５ｍＡ／ｍｍ２、平均通電時間：２６４分間の条件で行った。電気泳動によって濃縮された希土類濃縮物は順次、系外に取り出した。この濃縮後のＬａ濃度を定量分析した結果、１．３ｍｏｌ％まで高められていることが確認できた。この希土類濃度を高めた電解析出浴に、陽極に白金線、陰極にＦｅ基板を浸漬させて、浴塩温度４５℃、−２．９Ｖにて６００分間の定電位電解を行った。その結果、８．８ｍｇのＬａの析出を確認した。これは陰極電流効率で９１．０％に相当することを確認した。
【０１５９】
［実施例１０］
＜白金族元素及び希土類元素の選択的回収試験３＞
Ｐ２２２５ＴＦＳＩに０．１ｍｏｌ％の割合で希土類元素（Ｌａ）を含有するように、ＬａＴＦＳＩ３を溶解させた。この希土類元素を希薄に含む陽極溶解浴に、Ｐｄ金属からなる陽極、Ｐｔ金属からなる陰極、及び参照極を浸漬させた。参照極として、アセトニトリル／０．１Ｍのテトラブチルアンモニウムパークロレート（ＴＢＡＰ）／０．０１Ｍの硝酸銀溶液を使用した。その後、−０．９Ｖの定電位を印加して、Ｐｄ金属の陽極溶解を行った。陽極溶解時のＰｄ金属の溶解は紫外可視分光スペクトルで確認した。このようにして得られた白金族元素（Ｐｄ）および希土類元素（Ｌａ）を溶解したイオン液体試料を調製し、つぎに該イオン液体試料から、ＰｄおよびＬａを選択的に回収した。
【０１６０】
（白金族元素の電解析出による選択的回収）
まず、白金族元素（Ｐｄ）を回収するため、陽極に白金電極、陰極にＳＵＳ基板を用いて、浴塩温度４０℃、−１．９Ｖにて５７５分間の定電位電解を行った。その結果、陰極に１０．３ｍｇのＰｄ析出を確認し、陰極電流効率は９６．７％であった。続く２回目の定電位電解では、陰極を新しいＳＵＳ基板に取り替えて、１回目と同じ浴塩温度、設定電位にて５４５分間の定電位電解を行った。その結果、陰極に９．７ｍｇのＰｄ析出を確認し、陰極電流効率は９６．１％であった。さらに、陰極を交換後、３回目の定電位電解では、４９５分間の電解を実施した結果、８．８ｍｇのＰｄ析出を確認し、陰極電流効率は９５．９％であった。合計３回の白金族元素の電解析出実験で回収できたＰｄは２８．８ｍｇであった。全回収量と仕込み濃度から計算した結果、電解回収率：９５．３％であり、Ｐ２２２５ＴＦＳＩ中のＰｄは概ね回収できたことを確認した。
【０１６１】
（希土類元素の電気泳動および電解析出による選択的回収）
次の段階では、Ｐ２２２５ＴＦＳＩ中に残存する希土類元素（Ｌａ）を回収するため、引き続き、同じ浴槽中に電気泳動用の分離管（陽極）とタングステン線（陰極）を浸漬させて、希土類元素の電気泳動実験を実施した。１回目の電気泳動では、浴塩温度４０℃、電流密度：０．１５ｍＡ／ｍｍ２の条件で、１８０分間の通電を行った。電気泳動後の希土類濃縮物は順次、系外に取り出した。同様の電気泳動実験を合計５回実施し、平均通電時間：２０６分間の電気泳動後に回収したＬａ濃度を定量分析した結果、Ｌａ濃度は１．４ｍｏｌ％まで高められていることが確認できた。
【０１６２】
この希土類濃度を高めた電解析出浴中に、陽極に白金線、陰極にＦｅ基板を浸漬させた。１回目の電解析出実験では、浴塩温度４０℃、−２．９Ｖにて８９５分間の定電位電解を行った。その結果、１３．６ｍｇのＬａの析出を確認した。これは陰極電流効率で９４．２％に相当する。引き続き、２回目の電解析出実験では、１回目と同じ浴塩温度、設定電位にて、８００分間の定電位電解を行った。その結果、１２．３ｍｇのＬａの析出を確認した。析出量から計算した結果、陰極電流効率で９５．４％に相当する。さらに、３回目の電解析出実験においても、１回目と同じ浴塩温度、設定電位にて、７６０分間の定電位電解を行った。その結果、１１．４ｍｇのＬａの析出を確認し、析出量から陰極電流効率は９３．０％であった。合計３回の希土類元素の電解回収実験で回収できたＬａは３７．３ｍｇであった。全回収量と仕込み濃度から計算した結果、電解回収率：９４．５％であり、Ｐ２２２５ＴＦＳＩ中に残存するＬａを概ね回収できたことを確認した。
【０１６３】
このように、陽極溶解工程と電解析出工程で希土類元素が含有するイオン液体中から白金族元素を溶出させ、高効率で選択的に回収できることを確認した。また、白金族元素を取り除いた後、残存する希土類元素を電気泳動工程で濃縮させ、引き続く電解析出工程で希土類元素を高効率で回収できることを確認した。
【０１６４】
［実施例１１］
＜白金族元素及び希土類元素の選択的回収試験４＞
実施例１０と同様にして得られた白金族元素（Ｐｄ）および希土類元素（Ｌａ）を溶解したイオン液体試料を調製し、つぎに該イオン液体試料から、以下の方法でＰｄおよびＬａを選択的に回収した。
【０１６５】
（白金族元素の電解析出による選択的回収）
まず、白金族元素（Ｐｄ）を回収するため、陽極に白金電極、陰極にＳＵＳ基板を用いて、浴塩温度５０℃、−１．９Ｖにて５８０分間の定電位電解を行った。その結果、陰極に１０．４ｍｇのＰｄ析出を確認し、陰極電流効率は９６．８％であった。続く２回目の定電位電解では、陰極を新しいＳＵＳ基板に取り替えて、１回目と同じ浴塩温度、設定電位にて５３０分間の定電位電解を行った。その結果、陰極に９．４ｍｇのＰｄ析出を確認し、陰極電流効率は９５．７％であった。さらに、陰極を交換後、３回目の定電位電解では、５１０分間の電解を実施した結果、８．７ｍｇのＰｄ析出を確認し、陰極電流効率は９２．１％であった。合計３回の白金族元素の電解析出実験で回収できたＰｄは２８．５ｍｇであった。全回収量と仕込み濃度から計算した結果、電解回収率：９４．３％であり、Ｐ２２２５ＴＦＳＩ中のＰｄは概ね回収できたことを確認した。
【０１６６】
（希土類元素の電解析出による選択的回収）
つぎに、Ｐｄが回収されたイオン液体試料に、陽極として白金線、陰極としてＦｅ基板を浸漬させて、予めＣＶ測定によって調べたＬａの還元電位（−２．８Ｖ）に基づいて定電位電解を行った。電解析出実験では、浴温度５０℃で−２．９５Ｖを電極に印加して、３６０分間の定電位分解を行った。その結果、４．９ｍｇのＬａの析出を確認した。これは陰極電流効率で８４．４％に相当する。
【０１６７】
（希土類元素の電気泳動および電解析出による選択的回収）
次の段階では、Ｐ２２２５ＴＦＳＩ中に残存する希土類元素（Ｌａ）を回収するため、引き続き、同じ浴槽中に電気泳動用の分離管（陽極）とタングステン線（陰極）を浸漬させて、希土類元素の電気泳動実験を実施した。電気泳動では、浴塩温度５０℃、電流密度：０．１８ｍＡ／ｍｍ２の条件で、平均通電時間：２４５分間にて、合計３回実施した。電気泳動後の希土類濃縮物は順次、系外に取り出し、電気泳動後に回収したＬａ濃度を定量分析した結果、Ｌａ濃度は１．２ｍｏｌ％まで高められていることが確認できた。
【０１６８】
この希土類濃度を高めた電解析出浴中に、陽極に白金線、陰極にＦｅ基板を浸漬させた。電解析出実験では、浴塩温度５０℃、−２．９５Ｖにて３２０分間の定電位電解を行った。その結果、４．７ｍｇのＬａの析出を確認した。これは陰極電流効率で．９１.１％に相当する。
【０１６９】
このように、陽極溶解工程と電解析出工程で希土類元素が含有するイオン液体中から白金族元素を溶出させ、高効率で選択的に回収できることを確認した。また、白金族元素を取り除いた後、電解析出工程により希土類の一部を回収し、残存する希土類元素を電気泳動工程で濃縮させ、引き続く電解析出工程で希土類元素を高効率で回収できることを確認した。
【０１７０】
［実施例１２］
＜白金族元素の回収試験３＞
図５に示す陽極溶解装置（電解析出装置）を用いて、白金族元素を含む固体試料からイオン液体（Ｐ２２２５ＦＳＡ）へ白金族元素を溶解させて、ついで、該白金族元素をイオン液体中から回収した試験例を以下に示す。
【０１７１】
［イオン液体の調製３］
トリエチル-n-ペンチルホスホニウムカチオン（P2225＋）の臭化物（日本化学工業株式会社製）とビスフルオロスルホニルアミドアニオン（FSA−）のカリウム塩（三菱マテリアル電子化成株式会社製）とを蒸留水中で温度７０〜７５℃で攪拌して反応させた。
前記反応で生成したイオン液体相をジクロロエタンで抽出し、エバポレーションにより溶媒を除去した。その後、１００℃で７２時間以上の真空乾燥を行い、水分量５０ｐｐｍ以下のＰ２２２５ＦＳＡ（別名：Ｐ２２２５ＦＳＩ）と表記されるイオン液体を得た。
【０１７２】
（白金族元素の陽極溶解）
P2225FSAを満たした陽極溶解浴に、P2225FSAに対応するブロミド塩（P2225Br）と臭化パラジウム（PdBr2）を４：１のモル比で0.1mol%となるように陽極溶解浴に溶解した。これは、陽極溶解時のＰｄ金属の溶出速度を高めるためである。
次に、Pd金属からなる陽極、Pt金属からなる陰極（Pt線）、及び参照極を陽極溶解浴に浸漬させた。参照極として、EMITFSA（エチルメチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）アミド）中に0.1MのAgCF3SO3（トリフロオロメタンスルホン酸銀）を溶解させて銀線を浸漬させた構造の電極を使用した。その後、−１．０５Ｖの定電位を印加して、Pd金属の陽極溶解を行った。陽極溶解浴から一定時間ごとにサンプリングして、ICP/MSによってPd（II）イオン濃度を定量分析した。その結果、定電位の印加時間とともに、Pd（II）イオン濃度が増加していくことが確認された。
【０１７３】
（白金族元素の電解析出）
上述の陽極溶解後、Pd金属（陽極）とPt金属（陰極）を陽極溶解浴から引き出し、新たに陽極としてPd金属、陰極としてSUS基板を浸漬させた。温度100℃にて、−１．９Ｖの定電位を印加して、204分間の電解析出試験を行った。なお、定電位の設定値は、実施例９と同様のCVを行った結果を参考に設定した。
その結果、陰極に3.5ｍｇの電解析出物が生じた。この電解析出物を酸に溶解させて、ICP/MS分析を行った結果、Pd（II）であることを確認した。また、電解析出量から計算した陰極電流効率は92.4％であった。
この実験により、陽極溶解工程、電解析出工程という連続的な工程により、白金族元素（Pd）の回収が可能であることを確認できた。
【０１７４】
［実施例１３］
＜白金族元素の回収試験４＞
実施例１２でP2225FSAを得た方法と同様に、P2225N(CN)2(トリエチル-n-ペンチルホスホニウムジシアナミド)を得た。
【０１７５】
（白金族元素の電解析出）
イオン液体浴P2225N(CN)2に対して、ブロミド塩（P2225Br）と臭化パラジウム（PdBr2）を４：１のモル比で0.3mol%となるように溶解させた。
次に、陽極としてPd金属、陰極としてCu基板、を前記イオン液体浴に浸漬させた。参照極は、実施例１２と同じものを用いた。温度100℃にて、−１．９５Ｖの定電位を印加して、180分間の電解析出試験を行った。なお、定電位の設定値は、実施例９と同様のCVを行った結果を参考に設定した。
その結果、陰極に1.9ｍｇの電解析出物が生じた。この電解析出物を酸に溶解させて、ICP/MS分析を行った結果、Pd（II）であることを確認した。また、電解析出量から計算した陰極電流効率は91.1％であった。
この実験により、TFSA型イオン液体に限らず、FSA型イオン液体及びジシアナミド型イオン液体を電析媒体に適用することで白金族元素の回収が可能であることを確認できた。
【０１７６】
［実施例１４］
＜白金族元素及び希土類元素の選択的回収試験５＞
前述のP2225FSAに対して、ブロミド塩（P2225Br）と臭化パラジウム（PdBr2）を４：１のモル比で0.3mol%となるように溶解させた。さらに、LaFSA3を0.3mol%になるように溶解させた。
Pd及びLaを溶解したP2225FSAのイオン液体浴に、陽極としてPt電極、陰極としてSUS基板を設置し、浴塩温度100℃、定電位−1.9Vにて355分間の電解析出実験を行った。なお、定電位の設定値は、実施例９と同様のCVを行った結果を参考に設定した。
その結果、陰極に6.2mgの電解析出物を確認し、この析出物が全てPdであると想定した場合の陰極電流効率は94.3%であった。同様の電解析出実験を同じイオン液体浴に対して繰り返し行った。合計3回の電解析出実験で回収できたPdは17.2mgであった。全回収量と仕込み組成比から計算した結果、電解回収率：94.8%であり、P2225FSA中のPd(II)は概ね回収できた。
【０１７７】
次に、P2225FSA中に残存するLa(ＩＩＩ)を回収するため、電解析出に使用した電極を全て引き抜いて、陽極としてPt電極、陰極としてCu基板を新たに浸漬させた。浴塩温度100℃、−2.95Vにて200分間の定電位電解を行った。なお、定電位の設定値は、実施例９と同様のCVを行った結果を参考に設定した。
その結果、陰極に3.1mgの電解析出物を確認した。この電解析出物を酸に溶解させ、ICP/MS分析を行った結果La(ＩＩＩ)であることを確認した。また、この析出物が全てLaであると想定した場合の陰極電流効率は96.1%であった。
このような一連の実験からFSA型イオン液体中で白金族元素を回収後、希土類元素の一部を回収できることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【０１７８】
本発明の白金族元素及び希土類元素の回収方法は、自動車排ガスの触媒等から白金族元素及び希土類元素を回収するために広く利用することが可能である。
【符号の説明】
【０１７９】
１０…回収装置、１１…第一の槽、１２…陽極電解用電極（部）、１３…陽極、１４…陰極、１５…資源、１６…第一の電極（部）、１７…陽極、１８…陰極、１９…析出物、２０…第二の電極（部）、２１…陽極、２２…陰極、２４…析出物、２６…電気泳動用電極（部）、２７…陽極、２８…陰極、２９…保護管、３０…泳動管、３１…先端部、３２…導出管、３４…イオン液体、３６…第三の電極（部）、３７…陽極、３８…陰極、３９…第二の槽、４０…イオン液体、４３…析出物、５０…回収装置、５１…第一の槽、５２…陽極電解用電極（部）、５３…陽極、５４…陰極、５５…資源、５６…第一の電極（部）、５７…陽極、５８…陰極、５９…析出物、６０…電気泳動用電極（部）、６１…陽極、６２…陰極、６４…イオン液体、６５…保護管、６６…泳動管、６７…先端部、６８…導出管、６９…第二の槽、７０…第二の電極（部）、７１…陽極、７２…陰極、７３…析出物、７４…イオン液体、８０…電気泳動装置、８１…電源、８２…槽、８３…陽極、８４…保護管、８５…泳動管、８６…先端部、８７…クーロメーター、８８…陰極、８９…析出物受け皿、９０…イオン液体、１００…電解析出装置、１０１…電源、１０２…槽、１０３…陽極、１０４…絶縁管、１０５…資源、１０６…イオン液体、１０７…参照極、１０８…陰極、１０９…絶縁管、１１０…析出物、１１１…析出物受け皿。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、白金族元素及び／又は希土類元素の回収方法、並びに白金族元素及び希土類元素の回収装置に関する。より詳しくは、イオン液体に白金族元素及び／又は希土類元素を溶解させて、電気化学的方法により回収する白金族元素及び／又は希土類元素の回収方法、並びにイオン液体に白金族元素及び希土類元素を溶解させて、電気化学的方法により回収する白金族元素及び希土類元素の回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の排ガスを処理する触媒、超伝導体、蛍光発光体、磁性体等に、稀少資源である白金族元素や希土類元素が使用されている。これらの元素を触媒等から回収するための技術として、環境負荷を低減した高効率な回収方法の開発が望まれている。
【０００３】
自動車の排ガスを処理する触媒に含まれる白金族元素を触媒から回収するための従来方法としては、湿式法及び乾式法が知られている。
湿式法は、粉砕した触媒を王水や酸化剤を含む強酸に浸漬させて、白金族元素を溶解させた後、該強酸の溶液を濃縮して不溶性の沈殿としてろ過分離を行い、さらに水素還元を行うことによって、スポンジ状の白金族元素として回収する方法である。
乾式法は、触媒を溶鉱炉において銅とともに溶解することにより白金族元素を粗銅に溶解した状態にした後、該粗銅を電解精製して純銅にする過程で沈積する電解スライムとして白金族元素を得て、さらに酸溶液に溶解させて白金族元素を分離精製する方法である。このような溶鉱炉と電解精製を組み合わせた白金族元素の回収方法は、特許文献１に開示されている。
【０００４】
一方、触媒に含まれる希土類元素を回収する方法は、例えば、陽極酸化による電気化学的処理により希土類元素を溶液中に溶解させて、該溶液中に蓚酸または蓚酸アルカリ等の沈殿剤を添加して、蓚酸塩として希土類元素を得て、つづいて該蓚酸塩を酸化焼成することによって希土類元素を酸化物として回収する方法が提案されている（特許文献２）。しかしながら、この湿式方法は、システムの簡素化が困難な多段プロセスであるため効率が悪く、最終的な二次廃棄物の発生量が多くなるという大きな問題が残る。
また、高温溶融塩を電解槽として使用する乾式法も提案されている（特許文献３）が、８００℃という非常な高温で行われるため電解槽の材料が腐食する恐れがあり、取り扱いや操業の安全面に課題を有する。さらに、アルカリハロゲン化物等の中・低温の融点を有する溶融塩を用いる場合は、溶媒の吸湿を抑制するためにグローブボックス等の不活性雰囲気中で操業しなければならないので複雑な設備を必要とする問題がある。
【０００５】
上記の回収方法で用いられている水溶液や高温溶融塩に換えて、難燃性・難揮発性等の環境調和型特性に優れたイオン液体を用いる方法も開示されている。例えば、四級アンモニウムのカチオンと、［ＣＦ３（ＣＦ２）ｎＳＯ２］Ｎ−、ＣＦ３ＳＯ３−、ＰＦ６−、及びＢＦ４−からなる群から選択される少なくとも一種のアニオンとから構成される常温溶融塩を溶媒とした電気泳動法によって、希土類およびアルカリ土類元素を回収する方法が特許文献４に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２４３０８０号公報
【特許文献２】特開２０００−０８７１５４号公報
【特許文献３】特開２００２−１９８１０４号公報
【特許文献４】特許第４２４２３１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記回収方法では、白金族元素や希土類元素を個別に回収する方法が提案されているが、白金族元素及び希土類元素等の複数の元素を含む廃材から、これらの元素を単一の溶媒を用いて回収する効率的な方法が望まれている。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、白金族元素及び希土類元素を単一のイオン液体に溶解させ、これらを選択的に分離する白金族元素及び希土類元素の回収方法、並びに該回収方法に用いうる白金族元素及び希土類元素の回収装置を提供することを課題とする。
【０００８】
また、上記湿式法による希土類元素の回収では二次廃棄物の発生量が多く、上記乾式法による希土類元素の回収では複雑な設備を必要とするため、再生利用が可能な溶媒を用いたより簡易な希土類元素の回収方法が望まれている。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、希土類元素を再生利用が可能な溶媒であるイオン液体に溶解させて、簡易な方法で回収する希土類元素の回収方法を提供することを課題とする。
【０００９】
また、上記湿式法による白金族元素の回収では大量の酸性溶媒を必要とし、上記乾式法による白金族元素の回収では粗銅の電解精製を必要とするため、再生利用が可能な溶媒を用いたより簡易な白金族元素の回収方法が望まれている。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、白金族元素を再生利用が可能な溶媒であるイオン液体に溶解させて、簡易な方法で回収する白金族元素の回収方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１に記載の白金族元素及び希土類元素の回収方法は、イオン液体中に白金族元素及び希土類元素を含有する資源を溶解させた後、該イオン液体から該白金族元素を電解析出により回収し、該白金族元素の回収処理を経たイオン液体から該希土類元素を電解析出により回収した後、該希土類元素の回収処理を経たイオン液体に残存する希土類元素を電気泳動により濃縮する白金族元素及び希土類元素の回収方法であり、
前記イオン液体は、式ＰＲ１Ｒ１Ｒ１Ｒ２で表される四級ホスホニウムのカチオン、又は式ＮＲ３Ｒ３Ｒ３Ｒ４で表される四級アンモニウムのカチオンと、(ＳＯ２Ｆ)２Ｎ−、Ｎ（ＣＮ）２−、［ＣＦ３（ＣＦ２）ｎＳＯ２］２Ｎ−、ＣＦ３ＳＯ３−、ＰＦ６−、及びＢＦ４−からなる群から選択される少なくとも一種のアニオンとから構成されることを特徴とする。
[上記オニウムカチオンの式中、Ｒ１は置換基を有していてもよい炭素数２〜６の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、Ｒ２は置換基を有していてもよい炭素数１〜１４の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、複数のＲ１はそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、Ｒ１とＲ２とは互いに異なる基であり、ホスホニウムカチオンの有する炭素数の総数は２０以下である。また、上記オニウムカチオンの式中、Ｒ３は置換基を有していてもよい炭素数２〜６の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、Ｒ４は置換基を有していてもよい炭素数１〜１４の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、複数のＲ３はそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、Ｒ３とＲ４とは互いに異なる基であり、アンモニウムカチオンの有する炭素数の総数は２０以下である。ｎは０〜５の整数を表す。]
【００１１】
本発明の請求項２に記載の白金族元素及び希土類元素の回収方法は、請求項１において、前記濃縮された希土類元素を含むイオン液体から希土類元素を電解析出により回収することを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項３に記載の白金族元素及び希土類元素の回収装置は、第一の槽内において、白金族元素及び希土類元素を含む資源を溶解させたイオン液体から白金族元素を電解析出により回収する第一の電極、及び該第一の電極による処理を経たイオン液体から希土類元素を電解析出により回収する第二の電極を有する第一処理部と、
第一の槽内において、前記第二の電極による処理を経たイオン液体に残存する希土類元素を電気泳動により濃縮する第二処理部と、
第二の槽内において、前記第二処理部で濃縮された希土類元素を含むイオン液体から希土類元素を電解析出により回収する第三の電極を有する第三処理部と、
を少なくとも備える。
【００１３】
本発明の請求項４に記載の白金族元素及び希土類元素の回収方法は、イオン液体中に白金族元素及び希土類元素を含有する資源を溶解させた後、該イオン液体から該白金族元素を電解析出により回収し、該白金族元素の回収処理を経たイオン液体から該希土類元素を電気泳動により濃縮する白金族元素及び希土類元素の回収方法であり、前記イオン液体は、式ＰＲ１Ｒ１Ｒ１Ｒ２で表される四級ホスホニウムのカチオン、又は式ＮＲ３Ｒ３Ｒ３Ｒ４で表される四級アンモニウムのカチオンと、(ＳＯ２Ｆ)２Ｎ−、Ｎ（ＣＮ）２−、［ＣＦ３（ＣＦ２）ｎＳＯ２］２Ｎ−、ＣＦ３ＳＯ３−、ＰＦ６−、及びＢＦ４−からなる群から選択される少なくとも一種のアニオンとから構成されることを特徴とする。
[上記オニウムカチオンの式中、Ｒ１は置換基を有していてもよい炭素数２〜６の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、Ｒ２は置換基を有していてもよい炭素数１〜１４の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、複数のＲ１はそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、Ｒ１とＲ２とは互いに異なる基であり、ホスホニウムカチオンの有する炭素数の総数は２０以下である。また、上記オニウムカチオンの式中、Ｒ３は置換基を有していてもよい炭素数２〜６の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、Ｒ４は置換基を有していてもよい炭素数１〜１４の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、複数のＲ３はそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、Ｒ３とＲ４とは互いに異なる基であり、アンモニウムカチオンの有する炭素数の総数は２０以下である。ｎは０〜５の整数を表す。]
【００１４】
本発明の請求項５に記載の白金族元素及び希土類元素の回収方法は、請求項４において、前記濃縮された希土類元素を含むイオン液体から希土類元素を電解析出により回収することを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項６に記載の希土類元素の回収方法は、イオン液体中に希土類元素を含有する資源を溶解させた後、該イオン液体から該希土類元素を電気泳動により濃縮する希土類元素の回収方法であり、前記イオン液体は、式ＰＲ１Ｒ１Ｒ１Ｒ２で表される四級ホスホニウムのカチオンと、(ＳＯ２Ｆ)２Ｎ−、Ｎ（ＣＮ）２−、［ＣＦ３（ＣＦ２）ｎＳＯ２］２Ｎ−、ＣＦ３ＳＯ３−、ＰＦ６−、及びＢＦ４−からなる群から選択される少なくとも一種のアニオンとから構成されることを特徴とする。
[上記オニウムカチオンの式中、Ｒ１は置換基を有していてもよい炭素数２〜６の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、Ｒ２は置換基を有していてもよい炭素数１〜１４の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、複数のＲ１はそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、Ｒ１とＲ２とは互いに異なる基であり、ホスホニウムカチオンの有する炭素数の総数は２０以下である。]
【００１６】
本発明の請求項７に記載の希土類元素の回収方法は、請求項７において、前記濃縮された希土類元素を含むイオン液体から希土類元素を電解析出により回収することを特徴する。
【００１７】
本発明の請求項８に記載の白金族元素の回収方法は、イオン液体中に白金族元素を含有する資源を溶解させた後、該イオン液体から該白金族元素を電解析出により回収する白金族元素の回収方法であり、前記イオン液体は、式ＰＲ１Ｒ１Ｒ１Ｒ２で表される四級ホスホニウムのカチオン、又は式ＮＲ３Ｒ３Ｒ３Ｒ４で表される四級アンモニウムのカチオンと、(ＳＯ２Ｆ)２Ｎ−、Ｎ（ＣＮ）２−、［ＣＦ３（ＣＦ２）ｎＳＯ２］２Ｎ−、ＣＦ３ＳＯ３−、ＰＦ６−、及びＢＦ４−からなる群から選択される少なくとも一種のアニオンとから構成されることを特徴とする。
[上記オニウムカチオンの式中、Ｒ１は置換基を有していてもよい炭素数２〜６の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、Ｒ２は置換基を有していてもよい炭素数１〜１４の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、複数のＲ１はそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、Ｒ１とＲ２とは互いに異なる基であり、ホスホニウムカチオンの有する炭素数の総数は２０以下である。また、上記オニウムカチオンの式中、Ｒ３は置換基を有していてもよい炭素数２〜６の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、Ｒ４は置換基を有していてもよい炭素数１〜１４の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、複数のＲ３はそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、Ｒ３とＲ４とは互いに異なる基であり、アンモニウムカチオンの有する炭素数の総数は２０以下である。ｎは０〜５の整数を表す。]
【００１８】
本明細書および本特許請求の範囲において、「白金族元素」とは、白金、パラジウム、及びロジウムの白金族金属３種、並びに金、及び銀の貴金属元素２種をいう。また、本明細書および本特許請求の範囲において、「希土類元素」とは、スカンジウム、イットリウム、及びランタノイドをいう。また、本明細書および本特許請求の範囲において、「オニウム」とは、ホスホニウム、アンモニウムを包括する呼称である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の白金族元素及び希土類元素の回収方法によれば、白金族元素及び希土類元素を単一のイオン液体に溶解させ、これらを選択的に分離する回収方法を提供することができる。該イオン液体は、本発明の白金族元素及び希土類元素の回収方法に再利用することができる。また、得られた白金族元素及び希土類元素は、自動車排ガスの触媒等に有用である。
【００２０】
本発明の白金族元素及び希土類元素の回収装置によれば、第一の槽内において、単一のイオン液体に溶解された白金族元素及び希土類元素を電解析出により選択的に回収し、該イオン液体に残存する希土類元素を電気泳動により濃縮して第二の槽内に移して、該第二の槽内において、濃縮された希土類元素を電解析出により回収することができる。
【００２１】
また、本発明の希土類元素の回収方法によれば、イオン液体に溶解させた希土類元素を電気泳動により、簡易に希土類元素を濃縮して回収することができる。濃縮して回収された希土類元素を含むイオン液体から電解析出により、分離して回収することができる。該イオン液体は、本発明の希土類元素の回収方法に再利用することができる。また、得られた希土類元素は、自動車排ガスの触媒等に有用である。
【００２２】
また、本発明の白金族元素の回収方法によれば、イオン液体に溶解させた白金族元素を電解析出により、簡易に白金族元素を分離して回収することができる。該イオン液体は、本発明の白金族元素の回収方法に再利用することができる。また、得られた白金族元素は、自動車排ガスの触媒等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の白金族元素及び希土類元素の回収方法の第一態様に用いることのできる回収装置の一例である。
【図２】本発明の白金族元素及び希土類元素の回収方法の第二態様のプロセスの流れを示す図である。
【図３】本発明の白金族元素及び希土類元素の回収方法の第二態様に用いることのできる回収装置の一例である。
【図４】本発明の希土類元素の回収方法に用いることのできる電気泳動装置の一例である。
【図５】本発明の白金族元素及び／又は希土類元素の回収方法に用いることのできる電界析出装置の一例である。
【図６】Ｐ２２２５ＴＦＳＩ中での陽極溶解におけるＰｄ（ＩＩ）の分光スペクトルである。
【図７】陽極溶解における溶解時間とＰｄ溶出量との関係を示す図である。
【図８】分離管のフラクションナンバーに対するＬａ濃度比を示す図である。
【図９】Ｐ２２２５ＴＦＳＩ中に濃縮されたＬａ（ＩＩＩ）のサイクリックボルタンメトリーの測定結果である。
【図１０】電解析出（定電位電解）により回収したＬａ金属のエネルギー分散型Ｘ線分光の測定結果である。
【図１１】分離管のフラクションナンバーに対するＣｅ濃度比を示す図である。
【図１２】Ｐ２２２５ＴＦＳＩ中のＣｅ（ＩＩＩ）のサイクリックボルタンメトリーの測定結果である。
【図１３】Ｐ２２２５ＴＦＳＩ中のＰｄ（ＩＩ）及びＬａ（ＩＩＩ）のサイクリックボルタンメトリーの測定結果である。
【図１４】電解析出（定電位電解）により回収した析出物のＸ線回折の測定結果である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明について詳しく説明する。
＜白金族元素及び希土類元素の回収方法の第一態様＞
本発明の白金族元素及び希土類元素の回収方法の第一態様は、前記請求項１に記載の回収方法である。該回収方法に用いることができる白金族元素及び希土類元素の回収装置の一例として図１に記載の回収装置１０が挙げられる。
【００２５】
回収装置１０は、第一の槽１１内において、白金族元素及び希土類元素を含む資源を溶解させたイオン液体β１から白金族元素を電解析出により回収する第一の電極１６、及び該第一の電極１６による処理を経たイオン液体γ１から希土類元素を電解析出により回収する第二の電極２０を有する第一処理部と、第一の槽１１内において、前記第二の電極２０による処理を経たイオン液体δ１に残存する希土類元素を電気泳動により濃縮する第二処理部と、第二の槽３９内において、前記第二処理部で濃縮された希土類元素を含むイオン液体ε１から希土類元素を電解析出により回収する第三の電極３６を有する第三処理部と、を少なくとも備えている。
【００２６】
第一態様では、まず、イオン液体α１中に白金族元素及び希土類元素を含有する資源を溶解させたイオン液体β１を得る工程Ａを行う。
その後、イオン液体β１に溶解している前記白金族元素を電解析出により回収して得るとともに、該白金族元素の回収処理を経たイオン液体γ１を得る工程Ｂを行う。
つづいて、イオン液体γ１から前記希土類元素を電解析出により回収して得るとともに、該希土類元素の回収処理を経たイオン液体δ１を得る工程Ｃを行う。
次に、イオン液体δ１に残存する前記希土類元素を電気泳動により濃縮して、希土類元素の濃度が濃縮により高められたイオン液体ε１を得る工程Ｄを行う。
【００２７】
前記イオン液体α１〜ε１は、溶媒としてのイオン液体の種類は同一であり、溶解しているものが異なる。
前記イオン液体（イオン液体α１）は、式ＰＲ１Ｒ１Ｒ１Ｒ２で表される四級ホスホニウムのカチオン、又は式ＮＲ３Ｒ３Ｒ３Ｒ４で表される四級アンモニウムのカチオンと、(ＳＯ２Ｆ)２Ｎ−、Ｎ（ＣＮ）２−、［ＣＦ３（ＣＦ２）ｎＳＯ２］２Ｎ−、ＣＦ３ＳＯ３−、ＰＦ６−、及びＢＦ４−からなる群から選択される少なくとも一種のアニオンとから構成される。
【００２８】
前記ホスホニウムカチオンの式中、Ｒ１は置換基を有していてもよいし、置換基を有していなくてもよい炭素数２〜６の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基である。
【００２９】
Ｒ１が置換基を有するアルキル基である場合、該アルキル基における水素原子の一部または全部が、水素原子以外の基または原子で置換されている。該置換基としては、フッ素原子、フッ素原子で置換された炭素数１〜５のフッ素化低級アルキル基、酸素原子（＝Ｏ）等が挙げられる。
【００３０】
Ｒ１における炭素数２〜６の直鎖状アルキル基としては、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基が挙げられる。
Ｒ１における炭素数２〜６の分岐状アルキル基としては、例えば、１−メチルエチル基、１−メチルプロピル基、２−メチルプロピル基、１−メチルブチル基、２−メチルブチル基、３−メチルブチル基、１−エチルブチル基、２−エチルブチル基等が挙げられる。
Ｒ１における炭素数２〜６の脂環状アルキル基としては、例えば、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基等が挙げられる。
【００３１】
上記のなかでも、Ｒ１としては、炭素数２〜６の直鎖状又は分岐状アルキル基が好ましく、炭素数２〜６の直鎖状アルキル基がより好ましく、エチル基又はプロピル基がさらに好ましい。
【００３２】
前記ホスホニウムカチオンの式中、Ｒ２は置換基を有していてもよいし、置換基を有していなくてもよい炭素数１〜１４の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基である。
【００３３】
Ｒ２が置換基を有するアルキル基である場合、該アルキル基における水素原子の一部または全部が、水素原子以外の基または原子で置換されている。該置換基としては、フッ素原子、フッ素原子で置換された炭素数１〜５のフッ素化低級アルキル基、酸素原子（＝Ｏ）等が挙げられる。
【００３４】
Ｒ２における直鎖状アルキル基としては、炭素数１〜１０であることが好ましく、３〜８がより好ましく、炭素数４〜６がさらに好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デカニル基、ウンデカニル基、ドデカニル基、トリデカニル基、テトラデカニル基が挙げられる。
【００３５】
Ｒ２における分岐状アルキル基としては、炭素数３〜１０であることが好ましく、３〜８がより好ましく、炭素数４〜６がさらに好ましい。具体的には、例えば、１−メチルエチル基、１−メチルプロピル基、２−メチルプロピル基、１−メチルブチル基、２−メチルブチル基、３−メチルブチル基、１−エチルブチル基、２−エチルブチル基、１−メチルペンチル基、２−メチルペンチル基、３−メチルペンチル基、４−メチルペンチル基などが挙げられる。
【００３６】
Ｒ２における脂環状アルキル基としては、炭素数５〜１２であることが好ましく、５〜１０がより好ましく、炭素数５〜６がさらに好ましい。例えば、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基等のモノシクロアルキル基が挙げられる。
【００３７】
上記のなかでも、Ｒ２としては、炭素数３〜９の直鎖状又は分岐状アルキル基が好ましく、炭素数４〜７の直鎖状アルキル基がより好ましく、ブチル基、ペンチル基、又はヘキシル基がさらに好ましい。
【００３８】
前記ホスホニウムカチオンの式中、複数のＲ１はそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、Ｒ１とＲ２とは互いに異なる基であり、前記ホスホニウムカチオンの有する炭素数の総数は２０以下である。
【００３９】
Ｒ１とＲ２との好ましい組み合わせとしては、Ｒ１がエチル基又はプロピル基であり、且つＲ２がブチル基、ペンチル基又はヘキシル基である。該組み合わせであることにより、前記イオン液体の疎水性、粘性、融点等の物理化学的特性が、白金族元素及び希土類元素を溶解させて、電解析出により析出させるのに適したものとなる。
【００４０】
また、上記オニウムカチオンの式中、Ｒ３は置換基を有していてもよい炭素数２〜６の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、Ｒ４は置換基を有していてもよい炭素数１〜１４の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、複数のＲ３はそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、Ｒ３とＲ４とは互いに異なる基であり、アンモニウムカチオンの有する炭素数の総数は２０以下である。
【００４１】
Ｒ３の具体的な説明は、前述のＲ１の具体的な説明と同じである。
Ｒ４の具体的な説明は、前述のＲ２の具体的な説明と同じである。
また、Ｒ３とＲ４との好ましい組み合わせの具体的な説明は、前述のＲ１とＲ２との好ましい組み合わせの具体的な説明と同じである。
【００４２】
前記イオン液体におけるアニオンは、 (ＳＯ２Ｆ)２Ｎ−、Ｎ（ＣＮ）２−、［ＣＦ３（ＣＦ２）ｎＳＯ２］２Ｎ−、ＣＦ３ＳＯ３−、ＰＦ６−、及びＢＦ４−からなる群から選択される少なくとも一種である。
【００４３】
［ＣＦ３（ＣＦ２）ｎＳＯ２］２Ｎ−におけるｎは０〜５の整数であり、０〜３が好ましく、０又は１がより好ましい。
【００４４】
前記イオン液体は、前記ホスホニウムのカチオン又は前記アンモニウムのカチオンと、(ＳＯ２Ｆ)２Ｎ−、Ｎ（ＣＮ）２−、［ＣＦ３（ＣＦ２）ｎＳＯ２］２Ｎ−、ＣＦ３ＳＯ３−、ＰＦ６−、及びＢＦ４−からなる群から選択される少なくとも一種であるアニオンとから構成される。
前記イオン液体のカチオンとしては、前記ホスホニウムのカチオンが好ましく、Ｒ１がエチル基又はプロピル基であり、且つＲ２がブチル基、ペンチル基又はヘキシル基である前記ホスホニウムのカチオンがより好ましい。
前記イオン液体のアニオンとしては、(ＳＯ２Ｆ)２Ｎ−、Ｎ（ＣＮ）２−、［ＣＦ３（ＣＦ２）ｎＳＯ２］２Ｎ−、又はＣＦ３ＳＯ３−が好ましく、(ＳＯ２Ｆ)２Ｎ−、Ｎ（ＣＮ）２−、［ＣＦ３ＳＯ２］２Ｎ−、又は［ＣＦ３ＣＦ２ＳＯ２］２Ｎ−がより好ましい。
【００４５】
したがって、本発明における好適なイオン液体の具体例としては、
トリエチル−ｎ−ペンチルホスホニウム・ビスフルオロスルホニルイミド、トリプロピル−ｎ−ペンチルホスホニウム・ビスフルオロスルホニルイミド、トリエチル−ｎ−ヘキシルホスホニウム・ビスフルオロスルホニルイミド、トリプロピル−ｎ−ヘキシルホスホニウム・ビスフルオロスルホニルイミド、
トリエチル-ｎ-ペンチルホスホニウム・ジシアナミド、トリプロピル−ｎ−ペンチルホスホニウム・ジシアナミド、トリエチル−ｎ−ヘキシルホスホニウム・ジシアナミド、トリプロピル−ｎ−ヘキシルホスホニウム・ジシアナミド、
トリエチル−ｎ−ペンチルホスホニウム・ビストリフルオロメチルスルホニルイミド、トリプロピル−ｎ−ペンチルホスホニウム・ビストリフルオロメチルスルホニルイミド、トリエチル−ｎ−ヘキシルホスホニウム・ビストリフルオロメチルスルホニルイミド、トリプロピル−ｎ−ヘキシルホスホニウム・ビストリフルオロメチルスルホニルイミド、
トリエチル−ｎ−ペンチルホスホニウム・ビストリフルオロエチルスルホニルイミド、トリプロピル−ｎ−ペンチルホスホニウム・ビストリフルオロエチルスルホニルイミド、トリエチル−ｎ−ヘキシルホスホニウム・ビストリフルオロエチルスルホニルイミド、トリプロピル−ｎ−ヘキシルホスホニウム・ビストリフルオロエチルスルホニルイミド、
トリエチル−ｎ−ペンチルホスホニウム・トリフルオロメタンスルホン酸、トリプロピル−ｎ−ペンチルホスホニウム・トリフルオロメタンスルホン酸、トリエチル−ｎ−ヘキシルホスホニウム・トリフルオロメタンスルホン酸、トリプロピル−ｎ−ヘキシルホスホニウム・トリフルオロメタンスルホン酸等が挙げられる。
なお、本明細書において、「・・・イミド」と記載したアニオンは、「・・・アミド」と別名で記載することも可能である。イミドもアミドも呼び方が異なるだけであり、化合物としては同一である。
【００４６】
本発明における前記イオン液体は１０〜１００℃において難揮発性の液体であり、白金族元素及び希土類元素を前記工程Ａにおいて溶解することができる。
【００４７】
前記工程Ａにおいて、白金族元素及び希土類元素を含有する資源を前記イオン液体（イオン液体α１）に溶解させる方法としては、前記資源から効率よくイオン液体α１へ白金族元素及び希土類元素を溶解させられる方法であれば特に制限されない。例えば、前記資源を前記イオン液体α１中に浸漬して、該資源に含有される白金族元素及び希土類元素をイオン液体α１中に溶出させる方法や、前記資源に電圧を印加して陽極溶解することにより、該資源に含有される白金族元素及び希土類元素をイオン液体α１へ溶解させる方法が挙げられる。該陽極溶解する方法が、効率に優れるため好ましい。
【００４８】
前記陽極溶解する方法を、図１で説明する。第一の槽１１にはイオン液体３４（イオン液体α１）が入れられており、電源（ポテンショスタット）に接続された陽極１３、陰極１４、及び参照極（図示略）を有する陽極電解用電極１２がイオン液体α１に浸漬されている。陽極１３の先端部には前記資源１５が付けられている。陽極１３の該資源１５以外の部位の周りには絶縁管（図示略）が設けられている。陽極１３と陰極１４の間に前記参照極で設定した電位を印加することにより資源１５から、白金族元素および希土類元素を陽極電解してイオン液体α１へ溶解させることができる。前記電位の設定は、溶解させる元素の酸化電位に相当する電極電位から貴な側に０．１Ｖ程度とすればよい。例えば、白金族元素（Ｐｄ）を溶解させる場合は、Ｐｄの酸化電位に相当する電極電位から貴な側に０．１Ｖ程度をポテンショスタットで設定する。
【００４９】
上記のように陽極溶解を行うことにより、イオン液体α１中に白金族元素及び希土類元素を溶解することにより、イオン液体β１が得られる。このとき、イオン液体β１中に溶解した白金族元素及び希土類元素の各イオンを安定化するために、白金族イオンのハロゲン化物や希土類イオンのハロゲン化物をイオン液体α１又はイオン液体β１に溶解させておくことが好ましい。
【００５０】
上記のように、陽極１３側で資源１５の陽極溶解を行う一方、陰極１４側では、イオン液体α１中への溶出が速く、希土類元素よりも電気化学的に貴な不純物が析出して回収除去される。
【００５１】
イオン液体α１中に浸漬する資源１５としては、自動車排ガス処理用の触媒等の使用済み資源であってもよいし、前処理によって白金族元素及び希土類元素の含有率を高めた資源であってもよい。
【００５２】
前記工程Ｂにおいて、イオン液体β１に溶解している前記白金族元素及び希土類元素を電解析出により回収する方法を、図１で説明する。第一の槽１１にはイオン液体３４（イオン液体β１）が入れられており、電源（ポテンショスタット）に接続された陽極１７及び陰極１８がイオン液体β１に浸漬されている。このような構成を有する第一処理部の第一の電極１６において、陽極１７と陰極１８の間に白金族元素（白金族金属）が析出する電位を印加することにより、イオン液体β１から白金族元素を選択的に陰極１８に析出して白金族金属１９として回収することができる。
【００５３】
前記白金族元素が析出する電位は、イオン液体α１及びβ１のサイクリックボルタンメトリー（ＣＶ）を予め測定し、白金族元素および希土類元素の各還元電位ピークに基づいて設定することができる。このとき、陰極電流効率を高める観点から、各還元電位ピークよりも−０．１Ｖ側に設定することが好ましい。
【００５４】
上記のように、イオン液体β１中に溶解している白金族元素及び希土類元素から、白金族元素を選択的に電解析出して回収することにより、イオン液体β１は希土類元素を溶解しているイオン液体γ１として得られる。
【００５５】
前記工程Ｃにおいて、イオン液体γ１に溶解している前記希土類元素を電解析出により回収する方法を、図１で説明する。第一の槽１１にはイオン液体γ１が入れられており、電源（ポテンショスタット）に接続された陽極２１及び陰極２２がイオン液体γ１に浸漬されている。このような構成を有する第一処理部の第二の電極２０において、陽極２１と陰極２２の間に希土類元素が析出する電位を印加することにより、イオン液体γ１から白金族元素を選択的に陰極２２に析出して希土類金属２４として回収することができる。
【００５６】
前記希土類元素が析出する電位は、イオン液体α１及びβ１若しくはγ１のサイクリックボルタンメトリー（ＣＶ）を予め測定し、希土類元素の還元電位ピークに基づいて設定することができる。このとき、陰極電流効率を高める観点から、還元電位ピークよりも−０．１Ｖ側に設定することが好ましい。
【００５７】
上記のように、イオン液体γ１中に溶解している希土類元素を電解析出して回収することにより、イオン液体γ１は低濃度の希土類元素が残存して溶解しているイオン液体δ１として得られる。
【００５８】
前記工程Ｄにおいて、イオン液体δ１に残存して溶解している前記希土類元素を電気泳動により濃縮して回収する方法を、図１で説明する。第一の槽１１にはイオン液体３４（イオン液体δ１）が入れられており、電源（直流安定化電源）に接続された陽極２７及び陰極２８を有する電気泳動用電極２６がイオン液体δ１に浸漬されている。陽極２７の先端部がイオン液体δ１の液面付近に浸漬され、陽極２７の腐食を防止するための非導電性の保護管２９が陽極２７の周りに設けられている。該液面下における保護管２９はイオン液体δ１の深部まで延びた泳動管３０となる。泳動管３０は中空であり、内部はアルミナ等の非導電性のセラミックス製粒子が充填されている（図示略）。イオン液体δ１が泳動管３０の内部へ浸透により流入する。
【００５９】
前記保護管２９は、陽極２７の先端部が浸漬されている液面部において、導出管３２が分岐している。図１には示していないが、導出管３２にはポンプ等の送液装置が備えられており、陽極２７近辺のイオン液体δ１を吸引して導出管３２へ導いて、第二の槽３９へ適宜送液することができる。
【００６０】
上記の構成を有する第二処理部の電気泳動用電極２６において、陽極２７と陰極２８の間に直流で通電させることにより、希土類元素（希土類イオン）が泳動管３０の先端３１から泳動管３０内部へ電気泳動により導かれて、陽極２７付近へ濃縮される。濃縮された希土類元素は、泳動管３０内部に充填された前記セラミックス製粒子があるので、泳動管３０外へ拡散せず、泳動管３０内で保持される。
【００６１】
前記直流の電流密度は特に制限されないが、０．０１〜１０．０ｍＡ／ｍｍ２が好ましく、０．０５〜５．０ｍＡ／ｍｍ２がより好ましく、０．１〜１．０ｍＡ／ｍｍ２がさらに好ましい。上記範囲の下限値以上であることにより、効率の良い電気泳動を行うことができる。また、上記範囲の上限値以上であることにより、イオン液体δ１の温度を高めることなく、室温〜１００℃以下というイオン液体が十分に安定な温度で電気泳動を行うことができる。
【００６２】
このような電気泳動により、陽極２７付近に濃縮された希土類元素（希土類イオン）を含むイオン液体ε１が得られる。
【００６３】
イオン液体ε１を導出管３２により適宜第二の槽３９へ送液して、第二の槽３９、並びに陽極３７及び陰極３８を有する第三の電極３６を備えた構成の第三処理部おいて、別途電解析出によりイオン液体ε１から希土類元素を回収することが、純度の高い希土類元素を得る観点から好ましい。
第一処理部においてイオン液体δ１に残存した希土類元素を第二処理部において濃縮したことにより、第三処理部における希土類元素の電解析出を実質的に行うことが可能になる。
【００６４】
第三処理部の第三の電極３６において、イオン液体ε１に溶解している前記希土類元素を電解析出により回収する方法としては、前記工程Ｃにおける方法と同様に行うことができる。すなわち、陽極３７と陰極３８の間に、ＣＶで予め測定した希土類元素が析出する電位を印加することにより、イオン液体ε１から希土類元素を選択的に陰極３８に析出して希土類金属４３として回収することができる。
【００６５】
前記希土類元素が回収されたイオン液体ε１は、再びイオン液体α１として再利用することが可能である。
【００６６】
＜白金族元素及び希土類元素の回収方法の第二態様＞
本発明の白金族元素及び希土類元素の回収方法の第二態様は、前記請求項４に記載の回収方法である。そのプロセスの流れを図２に示す。
前記回収方法に用いることができる白金族元素及び希土類元素の回収装置の一例として図３に示す回収装置５０が挙げられる。
【００６７】
回収装置５０は、第一の槽５１内において、白金族元素及び希土類元素を含む資源５５を溶解させたイオン液体β２から白金族元素を電解析出により回収する第一の電極５６を有する第一処理部と、第一の槽５１内において、前記第一の電極５６による処理を経たイオン液体γ２に溶解されている希土類元素を電気泳動により濃縮する第二処理部と、第二の槽６９内において、前記第二処理部で濃縮された希土類元素を含むイオン液体ε２から希土類元素を電解析出により回収する第二の電極６６を有する第三処理部とを少なくとも備えている。
【００６８】
第二態様では、まず、イオン液体α２中に白金族元素及び希土類元素を含有する資源５５を溶解させたイオン液体β２を得る工程Ｆを行う。
その後、イオン液体β２に溶解している前記白金族元素を電解析出により回収して得るとともに、該白金族元素の回収処理を経たイオン液体γ２を得る工程Ｇを行う。
次に、イオン液体γ２に溶解している前記希土類元素を電気泳動により濃縮して、希土類元素の濃度が濃縮により高められたイオン液体ε２を得る工程Ｈを行う。
【００６９】
前記イオン液体α２、β２、γ２、及びε２は、溶媒としてのイオン液体の種類は同一であり、溶解しているものが異なる。
前記イオン液体（イオン液体α２）は、式ＰＲ１Ｒ１Ｒ１Ｒ２で表される四級ホスホニウムのカチオン、又は式ＮＲ３Ｒ３Ｒ３Ｒ４で表される四級アンモニウムのカチオンと、(ＳＯ２Ｆ)２Ｎ−、Ｎ（ＣＮ）２−、［ＣＦ３（ＣＦ２）ｎＳＯ２］２Ｎ−、ＣＦ３ＳＯ３−、ＰＦ６−、及びＢＦ４−からなる群から選択される少なくとも一種のアニオンとから構成される。
【００７０】
前記イオン液体の具体的な説明は、前述の白金族元素及び希土類元素の回収方法の第一態様におけるイオン液体の具体的な説明と同様である。
【００７１】
前記工程Ｆにおいて、白金族元素及び希土類元素を含有する資源を前記イオン液体（イオン液体α２）に溶解させる方法としては、前記資源から効率よくイオン液体α２へ白金族元素及び希土類元素を溶解させられる方法であれば特に制限されない。例えば、前記資源を前記イオン液体α２中に浸漬して、該資源に含有される白金族元素及び希土類元素をイオン液体α２中に溶出させる方法や、前記資源に電圧を印加して陽極溶解することにより、該資源に含有される白金族元素及び希土類元素をイオン液体α２へ溶解させる方法が挙げられる。該陽極溶解する方法が、効率に優れるため好ましい。
【００７２】
前記陽極溶解する方法を、図３で説明する。第一の槽５１にはイオン液体６４（イオン液体α２）が入れられており、電源（ポテンショスタット）に接続された陽極５２、陰極５４、及び参照極（図示略）を有する陽極電解用電極５２がイオン液体α２に浸漬されている。陽極５２の先端部には資源５５が付けられている。陽極５２の資源５５以外の部位の周りには絶縁管（図示略）が設けられている。陽極５２と陰極５４の間に前記参照極で設定した電位を印加（することにより資源５５から、白金族元素および希土類元素を陽極電解してイオン液体α２へ溶解させることができる。前記電位の設定は、溶解させる元素の酸化電位に相当する電極電位から貴な側に０．１Ｖ程度とすればよい。例えば、白金族元素（Ｐｄ）を溶解させる場合は、Ｐｄの酸化電位に相当する電極電位から貴な側に０．１Ｖ程度をポテンショスタットで設定する。
【００７３】
上記のように、イオン液体α２中に白金族元素及び希土類元素を溶解することにより、イオン液体β２として得られる。このとき、イオン液体β２中に溶解した白金族元素及び希土類元素の各イオンを安定化するために、白金族イオンのハロゲン化物や希土類イオンのハロゲン化物をイオン液体α２又はイオン液体β２に溶解させておくことが好ましい。
【００７４】
上記のように、陽極側で前記資源の陽極溶解を行う一方、陰極側では、イオン液体α２中への溶出が速く、希土類元素よりも電気化学的に貴な不純物が析出して回収除去される。
【００７５】
イオン液体α２中に浸漬する資源５５としては、自動車排ガス処理用の触媒等の使用済み資源であってもよいし、前処理によって白金族元素及び希土類元素の含有率を高めた資源であってもよい。
【００７６】
前記工程Ｇにおいて、イオン液体β２に溶解している前記白金族元素及び希土類元素を電解析出により回収する方法を、図３で説明する。第一の槽５１にはイオン液体β２が入れられており、電源（ポテンショスタット）に接続された陽極５７及び陰極５８がイオン液体β２に浸漬されている。このような構成を有する第一処理部において、陽極５７と陰極５８の間に白金族元素（白金族金属）が析出する電位を印加することにより、イオン液体β２から白金族元素を選択的に陰極５８に析出して白金族金属５９として回収することができる。
【００７７】
前記白金族元素が析出する電位は、イオン液体α２及びβ２のサイクリックボルタンメトリー（ＣＶ）を予め測定し、白金族元素および希土類元素の各還元電位ピークに基づいて設定することができる。このとき、陰極電流効率を高める観点から、各還元電位ピークよりも−０．１Ｖ側に設定することが好ましい。
【００７８】
上記のように、イオン液体β２中に溶解している白金族元素及び希土類元素から、白金族元素を選択的に電解析出して回収することにより、イオン液体β２は希土類元素を溶解しているイオン液体γ２として得られる。
【００７９】
前記工程Ｈにおいて、イオン液体γ２に溶解している前記希土類元素を電気泳動により濃縮して回収する方法を、図３で説明する。第一の槽５１にはイオン液体γ２が入れられており、電源（直流安定化電源）に接続された陽極６１及び陰極６２がイオン液体γ２に浸漬されている。陽極６１の先端部がイオン液体γ２の液面付近に浸漬され、陽極６１の腐食を防止するための非導電性の保護管６５が陽極６１の周りに設けられている。該液面下における保護管６５はイオン液体γ２の深部まで延びた泳動管６６となる。泳動管６６は中空であり、内部はアルミナ等の非導電性のセラミックス製粒子が充填されている（図示略）。イオン液体γ２が泳動管６６の内部へ浸透により流入する。
【００８０】
保護管６５は、陽極６１の先端部が浸漬されている液面部において、導出管６８が分岐している。図３には示していないが、導出管６８にはポンプ等の送液装置が備えられており、陽極６１近辺のイオン液体γ２を吸引して導出管６８へ導いて、第二の槽６９に適宜送液することができる。
【００８１】
上記の構成を有する第二処理部の電気泳動用電極６０において、陽極６１と陰極６２の間に直流で通電させることにより、希土類元素（希土類イオン）が泳動管６６の先端６７から泳動管６６内部へ電気泳動により導かれて、陽極６５付近へ濃縮される。濃縮された希土類元素は、泳動管６６内部に充填された前記セラミックス製粒子があるので、泳動管６６外へ拡散せず、泳動管６６内で保持される。
【００８２】
前記直流の電流密度は特に制限されないが、０．０１〜１０．０ｍＡ／ｍｍ２が好ましく、０．０５〜５．０ｍＡ／ｍｍ２がより好ましく、０．１〜１．０ｍＡ／ｍｍ２がさらに好ましい。上記範囲の下限値以上であることにより、効率の良い電気泳動を行うことができる。また、上記範囲の上限値以上であることにより、イオン液体γ２の温度を高めることなく、室温〜１００℃以下というイオン液体が十分に安定な温度で電気泳動を行うことができる。
【００８３】
このような電気泳動により、陽極６１付近に濃縮された希土類元素（希土類イオン）を含むイオン液体ε２が得られる。
【００８４】
イオン液体ε２を導出管６８により適宜第二の槽６９へ送液して、第二の槽６９、並びに陽極７１、陰極７２を有する第二の電極７０を備えた構成の第三処理部おいて、別途電解析出によりイオン液体ε２から希土類元素を回収することが、純度の高い希土類元素を得る観点から好ましい。
第一処理部においてイオン液体γ２に溶解されている希土類元素を第二処理部において濃縮したことにより、第三処理部における希土類元素の電解析出を効率的に行うことが可能になる。
【００８５】
第三処理部において、イオン液体ε２に溶解している前記希土類元素を電解析出により回収する方法を、図３で説明する。第二の槽６９にはイオン液体ε２が入れられており、電源（ポテンショスタット）に接続された陽極７１及び陰極７２がイオン液体ε２に浸漬されている。このような構成を有する第三処理部において、陽極７１と陰極７２の間に希土類元素が析出する電位を印加することにより、イオン液体ε２から希土類元素を選択的に陰極７２に析出して希土類金属７３として回収することができる。
【００８６】
前記希土類元素が析出する電位は、イオン液体α２及びβ２若しくはγ２のサイクリックボルタンメトリー（ＣＶ）を予め測定し、希土類元素の還元電位ピークに基づいて設定することができる。このとき、陰極電流効率を高める観点から、還元電位ピークよりも−０．１Ｖ側に設定することが好ましい。
【００８７】
上記のように、イオン液体ε２中に溶解している希土類元素を電解析出して回収することができる。
また、前記希土類元素が回収されたイオン液体ε２は、再びイオン液体α１として再利用することが可能である。
【００８８】
＜希土類元素の回収方法＞
本発明の希土類元素の回収方法は、前記請求項６に記載の回収方法である。該回収方法に用いることができる希土類元素の回収装置の一例として、図４に示す電気泳動装置８０、及び図５に示す電解析出装置１００が挙げられる。
【００８９】
本発明の希土類元素の回収方法では、まず、イオン液体α３中に希土類元素を含有する資源を溶解させたイオン液体β３を得る工程Ｊを行う。
次に、イオン液体γ３に溶解している前記希土類元素を電気泳動により濃縮して、希土類元素の濃度が濃縮により高められたイオン液体ε３を得る工程Ｋを行う。
【００９０】
前記イオン液体α３、γ３、及びε３は、溶媒としてのイオン液体の種類は同一であり、溶解しているものが異なる。
前記イオン液体（イオン液体α３）は、式ＰＲ１Ｒ１Ｒ１Ｒ２で表される四級ホスホニウムのカチオンと、(ＳＯ２Ｆ)２Ｎ−、Ｎ（ＣＮ）２−、［ＣＦ３（ＣＦ２）ｎＳＯ２］２Ｎ−、ＣＦ３ＳＯ３−、ＰＦ６−、及びＢＦ４−からなる群から選択される少なくとも一種のアニオンとから構成される。
【００９１】
前記イオン液体の具体的な説明は、前述の白金族元素及び希土類元素の回収方法の第一態様におけるイオン液体の具体的な説明と同様である。
【００９２】
前記工程Ｊにおいて、希土類元素を含有する資源を前記イオン液体（イオン液体α３）に溶解させる方法としては、前記資源から効率よくイオン液体α３へ希土類元素を溶解させられる方法であれば特に制限されない。例えば、前記資源を前記イオン液体α３中に浸漬して、該資源に含有される希土類元素をイオン液体α３中に溶出させる方法や、前記資源に電圧を印加して陽極溶解することにより、該資源に含有される希土類元素をイオン液体α３へ溶解させる方法が挙げられる。該陽極溶解する方法が、効率に優れるため好ましい。
【００９３】
前記陽極溶解する方法を、図５に示す電解析出装置１００で説明する。槽１０２にはイオン液体１０６（イオン液体α３）が入れられており、電源１０１（ポテンショスタット）に接続された陽極１０３、陰極１０８、及び参照極１０７がイオン液体α３に浸漬されている。陽極１０３の先端部には前記資源１０５が付けられている。陽極１０３の資源１０５以外の部位の周りと、陰極１０８の先端部以外の周りには、腐食を防ぐための絶縁管１０４、絶縁管１０９がそれぞれ設けられている。陽極１０３と陰極１０８の間に参照極１０７で設定した電位を印加することにより資源１０５から、希土類元素を陽極電解してイオン液体α３へ溶解させることができる。前記電位の設定は、溶解させる元素の酸化電位に相当する電極電位から貴な側に０．１Ｖ程度とすればよい。例えば、希土類元素（Ｌａ）を溶解させる場合は、Ｌａの酸化電位に相当する電極電位から貴な側に０．１〜０．２Ｖ程度をポテンショスタットで設定する。
【００９４】
上記のように、イオン液体α３中に希土類元素を溶解することにより、イオン液体β３として得られる。このとき、イオン液体β３中に溶解した希土類元素のイオンを安定化するために、希土類イオンのハロゲン化物をイオン液体α３又はイオン液体β３に溶解させておくことが好ましい。
【００９５】
上記のように、陽極１０３側で資源１０５の陽極溶解を行う一方、陰極１０８側では、イオン液体α３中への溶出が速く、希土類元素よりも電気化学的に貴な不純物が析出物１１０として回収除去される。
【００９６】
イオン液体α３中に浸漬する資源１０５としては、自動車排ガス処理用の触媒等の使用済み資源であってもよいし、前処理によって希土類元素の含有率を高めた資源であってもよい。
【００９７】
前記工程Ｋにおいて、イオン液体γ３に溶解している前記希土類元素を電気泳動により濃縮して回収する方法を、図４に示す電気泳動装置８０で説明する。槽８２にはイオン液体９０（イオン液体γ３）が入れられており、電源８１（直流安定化電源）及びクーロメーター８７に接続された陽極８３及び陰極８８がイオン液体γ３に浸漬されている。陽極８３の先端部がイオン液体γ３の液面付近に浸漬され、陽極８３の腐食を防止するための非導電性の保護管８４が陽極８３の周りに設けられている。該液面下における保護管８４はイオン液体γ３の深部まで延びた泳動管８５となる。泳動管８５は中空であり、内部はアルミナ等の非導電性のセラミックス製粒子が充填されている（図示略）。イオン液体γ３が泳動管８５の内部へ浸透により流入する。
【００９８】
上記の構成を有する電気泳動装置８０において、陽極８３と陰極８８の間に直流で通電させることにより、希土類元素（希土類イオン）が泳動管８５の先端８６から泳動管８５内部へ電気泳動により導かれて、陽極８４付近へ濃縮される。濃縮された希土類元素は、泳動管８５内部に充填された前記セラミックス製粒子があるので、泳動管８５外へ拡散せず、泳動管８５内で保持される。
【００９９】
前記直流の電流密度は特に制限されないが、０．０１〜１０．０ｍＡ／ｍｍ２が好ましく、０．０５〜５．０ｍＡ／ｍｍ２がより好ましく、０．１〜１．０ｍＡ／ｍｍ２がさらに好ましい。上記範囲の下限値以上であることにより、効率の良い電気泳動を行うことができる。また、上記範囲の上限値以上であることにより、イオン液体γ３の温度を高めることなく、室温〜１００℃以下というイオン液体が十分に安定な温度で電気泳動を行うことができる。
【０１００】
このような電気泳動により、陽極８３付近に濃縮された希土類元素（希土類イオン）を含むイオン液体ε３が得られる。
【０１０１】
泳動管８５内のイオン液体ε３を適宜回収して、図５に示す電解析出装置１００の槽１０２へ移し、槽１０２、陽極１０３、陰極１０８を有する構成の電解析出装置１００において、電解析出によりイオン液体ε３から希土類元素を回収することにより、純度の高い希土類元素を得ることができる。
電気泳動装置８０においてイオン液体γ３に溶解されている希土類元素を濃縮したことにより、電解析出装置１００における希土類元素の電解析出を効率的に行うことが可能になる。
【０１０２】
電解析出装置１００において、イオン液体ε３に溶解している前記希土類元素を電解析出により回収する方法を、図５で説明する。槽１０２にはイオン液体ε３が入れられており、電源１０１（ポテンショスタット）に接続された陽極１０３及び陰極１０８がイオン液体ε３に浸漬されている。陽極１０３の資源１０５以外の部位の周りと、陰極１０８の先端部以外の周りには、腐食を防ぐための絶縁管１０４、絶縁管１０９がそれぞれ設けられている。陽極１０３と陰極１０８の間に希土類元素が析出する電位を印加することにより、イオン液体ε３から希土類元素を陰極１０８に析出して希土類金属１１０として回収することができる。なお、図５では、陽極１０３の先端部には資源１０５が付けられているが、希土類元素を陰極１０８において単に電解析出する場合は、資源１０５を付けなくてもよい。
【０１０３】
前記希土類元素が析出する電位は、イオン液体α３及びβ３若しくはγ３のサイクリックボルタンメトリー（ＣＶ）を予め測定し、希土類元素の還元電位ピークに基づいて設定することができる。このとき、陰極電流効率を高める観点から、還元電位ピークよりも−０．１Ｖ側に設定することが好ましい。
【０１０４】
上記のように、イオン液体ε３中に溶解している希土類元素を電解析出して回収することができる。
また、前記希土類元素が回収されたイオン液体ε３は、再びイオン液体α３として再利用することが可能である。
【０１０５】
＜白金族元素の回収方法＞
本発明の白金族元素の回収方法は、前記請求項８に記載の回収方法である。該回収方法に用いることができる白金族元素の回収装置の一例として図５に記載の電解析出装置１００が挙げられる。
【０１０６】
本発明の白金族元素の回収方法では、まず、イオン液体α４中に白金族元素を含有する資源を溶解させたイオン液体β４を得る工程Ｍを行う。
その後、イオン液体β４に溶解している前記白金族元素を電解析出により回収して得るとともに、該白金族元素の回収処理を経たイオン液体γ４を得る工程Ｎを行う。
【０１０７】
前記イオン液体α４、β４、及びγ４は、溶媒としてのイオン液体の種類は同一であり、溶解しているものが異なる。
前記イオン液体（イオン液体α４）は、式ＰＲ１Ｒ１Ｒ１Ｒ２で表される四級ホスホニウムのカチオン、又は式ＮＲ３Ｒ３Ｒ３Ｒ４で表される四級アンモニウムのカチオンと、(ＳＯ２Ｆ)２Ｎ−、Ｎ（ＣＮ）２−、［ＣＦ３（ＣＦ２）ｎＳＯ２］２Ｎ−、ＣＦ３ＳＯ３−、ＰＦ６−、及びＢＦ４−からなる群から選択される少なくとも一種のアニオンとから構成される。
【０１０８】
前記イオン液体の具体的な説明は、前述の白金族元素及び希土類元素の回収方法の第一態様におけるイオン液体の具体的な説明と同様である。
【０１０９】
前記工程Ｍにおいて、白金族元素を含有する資源を前記イオン液体（イオン液体α４）に溶解させる方法としては、前記資源から効率よくイオン液体α４へ白金族元素を溶解させられる方法であれば特に制限されない。例えば、前記資源を前記イオン液体α４中に浸漬して、該資源に含有される白金族元素をイオン液体α４中に溶出させる方法や、前記資源に電圧を印加して陽極溶解することにより、該資源に含有される白金族元素をイオン液体α４へ溶解させる方法が挙げられる。該陽極溶解する方法が、効率に優れるため好ましい。
【０１１０】
前記陽極溶解する方法を、図５で説明する。槽１０２にはイオン液体α４が入れられており、電源１０１（ポテンショスタット）に接続された陽極１０３、陰極１０８、及び参照極１０７がイオン液体α４に浸漬されている。陽極１０３の先端部には前記資源１０５が付けられている。陽極１０３の資源１０５以外の部位の周りと、陰極１０８の先端部以外の周りには、腐食を防ぐための絶縁管１０４、絶縁管１０９がそれぞれ設けられている。陽極１０３と陰極１０８の間に参照極１０７で設定した電位を印加することにより資源１０５から、白金族元素を陽極電解してイオン液体α４へ溶解させることができる。前記電位の設定は、溶解させる元素の酸化電位に相当する電極電位から貴な側に０．１Ｖ程度とすればよい。例えば、白金族元素（Ｐｄ）を溶解させる場合は、Ｐｄの酸化電位に相当する電極電位から貴な側に０．１Ｖ程度をポテンショスタットで設定する。
【０１１１】
上記のように、イオン液体α４中に白金族元素を溶解することにより、イオン液体β４として得られる。このとき、イオン液体β４中に溶解した白金族元素のイオンを安定化するために、白金族イオンのハロゲン化物をイオン液体α４又はイオン液体β４に溶解させておくことが好ましい。
【０１１２】
上記のように、陽極側で前記資源の陽極溶解を行う一方、陰極側では、白金族元素よりも電気化学的に貴な不純物が該イオン液体β４中に溶解している場合には、析出物１０１として回収除去される。
【０１１３】
イオン液体α４中に浸漬する資源１０５としては、自動車排ガス処理用の触媒等の使用済み資源であってもよいし、前処理によって白金族元素の含有率を高めた資源であってもよい。
【０１１４】
前記工程Ｎにおいて、イオン液体β４に溶解している前記白金族元素を電解析出により回収する方法を、図５で説明する。槽１０２にはイオン液体β４が入れられており、電源１０１（ポテンショスタット）に接続された陽極１０３及び陰極１０８がイオン液体β４に浸漬されている。陽極１０３と陰極１０８の間に白金族元素（白金族金属）が析出する電位を印加することにより、イオン液体β４から白金族元素を陰極１０８に析出して白金族金属１１０として回収することができる。
【０１１５】
前記白金族元素が析出する電位は、イオン液体α４及びβ４のサイクリックボルタンメトリー（ＣＶ）を予め測定し、白金族元素の還元電位ピークに基づいて設定することができる。このとき、陰極電流効率を高める観点から、該還元電位ピークよりも−０．１Ｖ側に設定することが好ましい。
【０１１６】
上記のように、イオン液体β４中に溶解している白金族元素を電解析出して回収することができる。
また、前記白金族元素が回収されたイオン液体γ４は、再びイオン液体α４として再利用することが可能である。
【実施例】
【０１１７】
次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
【０１１８】
［イオン液体の調製１］
トリエチル−ｎ−ペンチルホスホニウムカチオン（Ｐ２２２５＋）の臭化物（日本化学工業株式会社製）と、ビストリフルオロメチルスルホニルイミドアニオン（ＴＦＳＩ−）のリチウム塩（関東化学株式会社製）とを蒸留水中で温度７０℃で攪拌して反応させた。
前記反応で生成したイオン液体相をジクロロエタンで抽出し、エバポレーションにより溶媒を除去し、さらに真空乾燥することによって、Ｐ２２２５ＴＦＳＩ（トリエチル−ｎ−ペンチルホスホニウム・ビストリフルオロメチルスルホニルイミド）と表記されるイオン液体を得た。
【０１１９】
［イオン液体の調製２］
トリエチル−ｎ−ペンチルアンモニウムカチオン（Ｎ２２２５＋）の臭化物（日本化学工業株式会社製）と、ビストリフルオロメチルスルホニルイミドアニオン（ＴＦＳＩ−）のリチウム塩（関東化学株式会社製）とを蒸留水中で温度７０℃で攪拌して反応させた。
前記反応で生成したイオン液体相をジクロロエタンで抽出し、エバポレーションにより溶媒を除去し、さらに真空乾燥することによって、Ｎ２２２５ＴＦＳＩ（トリエチル−ｎ−ペンチルアンモニウム・ビストリフルオロメチルスルホニルイミド）と表記されるイオン液体を得た。
【０１２０】
［希土類元素の調製］
過剰量のランタン酸化物（Ｌａ２Ｏ３；和光純薬工業株式会社製）にビス（トリフルオロメチル）スルホニルアミン（ＨＴＦＳＩ；関東化学株式会社製）を加え、蒸留水中で温度７０℃に保持して、反応させた。その後、未反応の酸化物をろ過し、ろ液をエバポレーションにより濃縮した。濃縮物を真空乾燥して希土類金属塩（ＬａＴＦＳＩ３）を調製した。
【０１２１】
［実施例１］
＜白金族元素の回収試験１＞
図５に示す陽極溶解装置（電解析出装置）を用いて、白金族元素を含む固体試料からイオン液体（Ｐ２２２５ＴＦＳＩ）へ白金族元素を溶解させて、ついで、該白金族元素をイオン液体中から回収した試験例を以下に示す。
【０１２２】
（白金族元素の陽極溶解）
Ｐ２２２５ＴＦＳＩを満たした陽極溶解浴に、Ｐｄ金属からなる陽極、Ｐｔ金属からなる陰極、及び参照極を浸漬させた。参照極として、アセトニトリル／０．１Ｍのテトラブチルアンモニウムパークロレート（ＴＢＡＰ）／０．０１Ｍの硝酸銀溶液を使用した。陽極溶解時のＰｄ金属の溶出速度を高めるため、Ｐ２２２５ＴＦＳＩに対応するブロミド塩（Ｐ２２２５Ｂｒ）と臭化パラジウム（ＰｄＢｒ２）を４：１のモル比で陽極溶解浴に添加した。その後、−０．９Ｖの定電位を印加して、Ｐｄ金属の陽極溶解を行った。陽極溶解時のＰｄ金属の溶解は、Ｐｄ（ＩＩ）イオン濃度の増加として、紫外可視分光スペクトルで確認した。その結果、波長４８０ｎｍ付近にＰｄ（ＩＩ）イオンに特有のピークが観測され（図６参照）、陽極溶解時間とともに増加していくことが確認された。
【０１２３】
（白金族元素の電解析出）
上述の陽極溶解後、Ｐｄ金属（陽極）とＰｔ金属（陰極）を陽極溶解浴から引き出し、新たに陽極としてＰｔ金属、陰極としてＳＵＳ基板を浸漬させた。温度２７℃にて、−１．９Ｖの定電位を印加して、５９９分間の電解析出試験を行った。その結果、陰極に１０．５ｍｇのＰｄ金属が析出した。析出量から計算した陰極電流効率（陰極電流効率（％）＝実際の析出量（ｍｇ）/理論析出量（ｍｇ）×１００％）は９４．６％であった。この実験により、陽極溶解工程、電解析出工程という連続的な工程により、白金族元素（Ｐｄ）の回収が可能であることを確認できた。
【０１２４】
［実施例２］
＜白金族元素の回収試験２＞
（白金族元素の陽極溶解）
実施例１におけるＰ２２２５ＴＦＳＩをＮ２２２５ＴＦＳＩに換えて、実施例１と同様の方法で、白金族元素の陽極溶解試験及び電解析出試験を行った。
すなわち、Ｎ２２２５ＴＦＳＩを満たした陽極溶解浴に、Ｐｄ金属からなる陽極、Ｐｔ金属からなる陰極、及び参照極を浸漬させた。参照極として、アセトニトリル／０．１Ｍのテトラブチルアンモニウムパークロレート（ＴＢＡＰ）／０．０１Ｍの硝酸銀溶液を使用した。陽極溶解時のＰｄ金属の溶出速度を高めるため、Ｎ２２２５ＴＦＳＩに対応するブロミド塩（Ｎ２２２５Ｂｒ）と臭化パラジウム（ＰｄＢｒ２）を４：１のモル比で陽極溶解浴に添加した。その後、−０．９Ｖの定電位を印加して、Ｐｄ金属の陽極溶解を行った。陽極溶解中のＰｄ金属の溶解は紫外可視分光スペクトルによって確認した。
【０１２５】
ここで、Ｐ２２２５ＴＦＳＩとＮ２２２５ＴＦＳＩ浴塩中へのＰｄの溶出濃度を陽極溶解時間に対してプロットした結果を図７に示す。
図７から明らかなように、陽極溶解時のＰｄ溶出速度はＰ２２２５ＴＦＳＩ（図では「●」で示した）の方が大きく、溶解性に優れることがわかる。これはＰ２２２５ＴＦＳＩの方がＮ２２２５ＴＦＳＩ（図では「○」で示した）に比べて、低粘性かつ高導電性であるため、Ｐｄ溶出時の拡散や分散速度が大きくなり、溶解性に反映していることが推測される。
【０１２６】
（白金族元素の電解析出）
この陽極溶解後、Ｐｄ金属（陽極）とＰｔ金属（陰極）を陽極溶解浴から引き出し、新たに陽極としてＰｔ金属、陰極としてＳＵＳ基板を浸漬させた。温度２７℃にて、−１．９Ｖの定電位を印加して、５８４分間の電解析出試験を行った。その結果、陰極に９．８ｍｇのＰｄ金属が析出した。析出量から計算した陰極電流効率は９０．６％であった。Ｎ２２２５ＴＦＳＩ中からのＰｄ回収が可能であることを確認できた。
【０１２７】
以上の結果から、Ｐ２２２５ＴＦＳＩの方が、Ｎ２２２５ＴＦＳＩよりも、白金族元素の溶解性に優れ、電解析出もより高効率であることが確認された。
【０１２８】
［実施例３］
＜希土類元素の回収試験１＞
（希土類元素の濃縮による回収）
図４に示す電気泳動装置を用いて、Ｐ２２２５ＴＦＳＩへ溶解させた希土類元素（Ｌａ）を濃縮して回収した試験例を以下に示す。
まず、Ｐ２２２５ＴＦＳＩに、希土類イオン濃度が０．１ｍｏｌ％となるようにＬａＴＦＳＩ３を溶解させた。
つぎに、減圧下、１００℃で一昼夜乾燥した試料を電気泳動浴として使用した。
電気泳動は、浴塩温度２５℃、電流密度０．１ｍＡ／ｍｍ２の条件で、２６５分間の通電を行った。全電気量はＣｕクーロメーターにより測定した。通電電流を遮断後、電気泳動浴中の泳動管を引き上げて、急速に冷却し、泳動管中のＰ２２２５ＴＦＳＩを固化させた。泳動管の陽極側から一定間隔で分画して順に番号を振ったフラクションごとのランタン濃度と第４級ホスホニウムカチオン（Ｐ２２２５＋）の濃度を、それぞれＩＣＰ発光分析とイオンクロマトグラフ装置を用いた定量分析により決定した。
【０１２９】
その結果、図８に示すように、陽極に近いフラクションほどＬａを高濃度で含むことが確認された。なお、図８は、電気泳動後の電気泳動浴に残存する陽イオン成分に対する、泳動管中の各フラクションに含まれるＬａの濃度比を示すものであり、縦軸はＬａの濃度比、横軸は陽極からの距離（ｃｍ）とフラクションナンバーである。例えば、フラクション１からフラクション５までの平均Ｌａ濃度は約１．９ｍｏｌ％であり、約１９倍に濃縮して回収できたことがわかる。
以上の結果より、低濃度で含まれる希土類元素であっても、電気泳動によって濃縮して回収できることが確認された。
【０１３０】
（希土類元素の電解析出による回収）
つぎに、Ｌａ（ＩＩＩ）イオンを前記フラクション４からフラクション５に相当する１．０ｍｏｌ％の濃度で溶解させたＰ２２２５ＴＦＳＩ（試料Ｃ）のサイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）を測定した。
その結果、図９に示すように、Ｌａ（ＩＩＩ）イオンを含まない場合（図９の（ａ））と比較して、含む場合のサイクリックボルタモグラム（図９の（ｂ））には、−２．８Ｖ付近にＬａ（ＩＩＩ）から金属Ｌａへの還元ピークが観察された。
【０１３１】
つぎに、前記ＣＶの結果に基づき、図５に示す電解析出装置（陽極溶解装置）を用いて、試料Ｃに溶解されているＬａ（ＩＩＩ）を電解析出して回収する試験を行った。
作用極（陰極）としてＦｅ基板、対極（陽極）として白金線、参照極としてアセトニトリル／０．１ＭのＴＢＡＰ／０．０１Ｍの硝酸銀溶液、をそれぞれ使用した。前記Ｌａ（ＩＩＩ）の還元電位とほぼ同じ値の−２．９Ｖの定電位を印加して、温度２７℃にて、５７２分間の定電位電解を行った。
【０１３２】
その結果、陰極に１２．３ｍｇのＬａを析出させて、陰極電流効率９４．９％で回収することができた。陰極基板上の析出物が金属Ｌａであることは、ＥＤＸ分析装置（エネルギー分散型Ｘ線分光分析装置）で確認した（図１０）。
【０１３３】
［実施例４］
＜希土類元素の回収試験２＞
（希土類元素の濃縮による回収）
実施例３におけるＰ２２２５ＴＦＳＩをＮ２２２５ＴＦＳＩに換えて、実施例３と同様の方法で、希土類元素（Ｌａ）を濃縮して回収した。
【０１３４】
その結果、図８に併記したように、Ｐ２２２５ＴＦＳＩの方が、Ｎ２２２５ＴＦＳＩよりも、高効率でＬａを濃縮して回収できることが明らかである。すなわち、フラクション１で両者を比較した場合、Ｐ２２２５ＴＦＳＩの方が約１．５倍の高濃度でＬａを含有している。また、フラクション１〜１０で両者を比較した場合、Ｐ２２２５ＴＦＳＩの方が、Ｌａの回収率が高いことが明らかである。
【０１３５】
このように、Ｐ２２２５ＴＦＳＩの方が優れた希土類元素の回収効率を示す理由は次のように考えられる。Ｐ２２２５ＴＦＳＩの方がＮ２２２５ＴＦＳＩよりも低粘性であることは、Ｐ２２２５ＴＦＳＩにおける有機カチオンとアニオン間の静電相互作用がより弱くなっていることを示唆している。そのため、Ｐ２２２５ＴＦＳＩ中では、希土類イオンとアニオン間に比較的強固な静電相互作用が形成されていると同時に、希土類錯体が安定化していると推測される。また、前記低粘性であることにより、電気泳動浴における希土類イオンの移動度が有機カチオンより遅くなるため、優れた回収効率を示すと考えられる。
【０１３６】
［実施例５］
＜希土類元素の回収試験３＞
（希土類元素の濃縮による回収）
図４に示す電気泳動装置を用いて、Ｎ２２２５ＴＦＳＩへ溶解させた希土類塩（ＬａＴＦＳＩ３）を濃縮後、順次回収した試料を用いて、引き続き定電位電解を行うことにより希土類金属（Ｌａ）を回収した試験例を以下に示す。
【０１３７】
まず、Ｎ２２２５ＴＦＳＩに、Ｌａ（ＩＩＩ）イオンが０．１ｍｏｌ％となるようにＬａＴＦＳＩ３を溶解させた。次に、減圧下、１００℃で一昼夜真空乾燥した試料を電気泳動浴として使用した。１回目の電気泳動は、浴塩温度４５℃、電流密度０．２５ｍＡ／ｍｍ２の条件で１８５分間の通電を行った。通電後、アノード分離管上部の希土類濃縮塩を取り出し、電気泳動浴とは異なる電解析出浴に移した。２回目の電気泳動については、浴塩温度と電流密度は１回目と同じ条件で、通電時間を２００分間にて行った。２回目の通電終了後、希土類濃縮塩は１回目の濃縮物と同じ電解析出浴に移した。以下、同様の泳動操作にて、合計５回の電気泳動を行い、得られた希土類濃縮塩を全て電解析出浴に回収した。定量分析の結果、計５回の電気泳動により濃縮された希土類塩の濃度は、１．８ｍｏｌ％であった。
【０１３８】
（希土類元素の電解析出による回収）
次に、この濃縮された希土類塩を含む電解析出浴に、Ｐｔ金属からなる陽極、Ｆｅ金属からなる陰極、及び参照極を浸漬させた。参照極として、アセトニトリル／０．１Ｍのテトラブチルアンモニウムパークロレート（ＴＢＡＰ）／０．０１Ｍの硝酸銀溶液を使用した。浴塩温度４５℃において、−２．９Ｖの定電位を印加して、５０４分間の電解析出を行った。その結果、陰極に１３．７ｍｇのＬａ金属が析出した。析出量から計算した陰極電流効率は９３．２％であった。
このように、電気泳動工程で得られた希土類濃縮塩を引き続く電解析出工程で使用し、希土類金属（Ｌａ）の回収が可能であることを確認できた。
【０１３９】
［実施例６］
＜希土類元素の回収試験４＞
（希土類元素の濃縮による回収）
図４に示す電気泳動装置を用いて、Ｐ２２２５ＴＦＳＩへ溶解させた希土類塩（ＣｅＴＦＳＩ３）を濃縮後、順次回収した試料を用いて、引き続き定電位電解を行うことにより希土類金属（Ｃｅ）を電解析出により回収した試験例を以下に示す。
【０１４０】
まず、Ｐ２２２５ＴＦＳＩに、Ｃｅ（ＩＩＩ）イオンが０．１ｍｏｌ％となるようにＣｅＴＦＳＩ３を溶解させた。次に、減圧下、１００℃で一昼夜真空乾燥した試料を電気泳動浴として使用した。１回目の電気泳動は、浴塩温度５０℃、電流密度０．１５ｍＡ／ｍｍ２の条件で２２０分間の通電を行った。通電後、アノード分離管上部の希土類濃縮塩を取り出し、電気泳動浴とは異なる電解析出浴に移した。２回目の電気泳動については、浴塩温度と電流密度は１回目と同じ条件で、通電時間を２４５分間にて行った。２回目の通電終了後、希土類濃縮塩は、１回目の濃縮物と同じ電解析出浴に移した。以下、同様の泳動操作にて、３−５回目の電気泳動を行い、得られた希土類濃縮塩を全て電解析出浴に回収した。定量分析の結果、計５回の電気泳動により濃縮された希土類塩の濃度は、１．２ｍｏｌ％であった。
【０１４１】
ここで、図１１は、バッチ処理により実施した電気泳動結果の一例である。図１１では、電気泳動浴に残存する陽イオン成分に対する泳動管中の各フラクションに含まれるＣｅの濃度比を示しており、縦軸はＣｅの濃度比、横軸は陽極からの距離（ｃｍ）とフラクションナンバーである。図１１から明らかなようにＰ２２２５ＴＦＳＩ中で電気泳動を行うことにより、特に１フラクション目において、希土類元素（Ｃｅ）が濃縮されていることがわかる。また、Ｎ２２２５ＴＦＳＩ中でもＣｅは濃縮されているが、その濃縮効果は低粘性のＰ２２２５ＴＦＳＩの方が顕著であることは、Ｌａの場合と同じ理由に基づくものと推測される。
【０１４２】
以上の結果から、陽極に近いフラクションほどＣｅを高濃度で含むことが確認された。例えば、フラクション１からフラクション５までの平均Ｃｅ濃度は約１．４ｍｏｌ％であり、約１４倍に濃縮して回収できた。
また、低濃度で含まれる希土類元素であっても、電気泳動によって濃縮して回収できることが確認された。
【０１４３】
（希土類元素の電解析出による回収）
次に、この濃縮された希土類塩を含む電解析出浴に、Ｐｔ金属からなる陽極、Ｆｅ金属からなる陰極、及び参照極を浸漬させた。参照極として、アセトニトリル／０．１Ｍのテトラブチルアンモニウムパークロレート（ＴＢＡＰ）／０．０１Ｍの硝酸銀溶液を使用した。浴塩温度５０℃において、−２．９Ｖの定電位を印加して、４６０分間の電解析出を行った。その結果、陰極に１２．６ｍｇのＣｅ金属が析出した。析出量から計算した陰極電流効率は９５．３％であった。
このように、電気泳動工程で得られた希土類濃縮塩を引き続く電解析出工程で使用し、希土類金属（Ｃｅ）の回収が可能であることを確認できた。
【０１４４】
［実施例７］
＜希土類元素の回収試験５＞
また、Ｃｅ（ＩＩＩ）イオンを１．０ｍｏｌ％の濃度で溶解させたＰ２２２５ＴＦＳＩ（以下、試料Ｄという。）のサイクリックボルタンメトリ（ＣＶ）を測定した。
その結果、図１２に示すように、Ｃｅ（ＩＩＩ）イオンを含まない場合（図１２の（ａ））と比較して、含む場合のサイクリックボルタモグラム（図１２の（ｂ））には、−０．５Ｖ付近にＣｅ（ＩＩＩ）とＣｅ（ＩＶ）との価数変化に伴う酸化還元ピークが観察された。また、−２．７５Ｖ付近にＣｅ（ＩＩＩ）から金属Ｃｅへの還元ピークが観察された。
【０１４５】
（希土類元素の電解析出による回収）
つづいて、前記ＣＶの結果に基づき、図５に示す電解析出装置（陽極溶解装置）を用いて、試料Ｄに溶解されているＣｅ（ＩＩＩ）を電解析出して回収する試験を行った。
作用極（陰極）としてＦｅ基板、対極（陽極）として白金線、参照極としてアセトニトリル／０．１ＭのＴＢＡＰ／０．０１Ｍの硝酸銀溶液、をそれぞれ使用した。前記Ｃｅ（ＩＩＩ）の還元電位とほぼ同じ値の−２．９Ｖの定電位を印加して、温度２７℃にて、４７６分間の定電位電解を行った。
【０１４６】
その結果、陰極に１０．７ｍｇのＣｅを析出させて、陰極電流効率９２．１％で回収することができた。陰極基板上の析出物が金属Ｃｅであることは、ＥＤＸ分析装置（エネルギー分散型Ｘ線分光分析装置）で確認した。
【０１４７】
［実施例８］
＜白金族元素及び希土類元素の選択的回収試験１＞
Ｐ２２２５ＴＦＳＩ中に白金族元素（Ｐｄ）と希土類元素（Ｌａ）とを含む溶液は、ＰｄＢｒ２（ＰｄＢｒ２：Ｐ２２２５Ｂｒ＝１：４）を０．５ｍｏｌ％、ＬａＴＦＳＩ３を０．１ｍｏｌ％になるようにそれぞれ溶解させて、試料Ｅとして、調製した。
【０１４８】
（白金族元素の電解析出による選択的回収）
試料ＥからＰｄを選択的に分離する電解析出試験を行った。
まず、試料ＥのＣＶを測定したところ、図１３に示すように、Ｐｄ（ＩＩ）イオン及びＬａ（ＩＩＩ）イオンを含まない場合（図１３の（ａ））と比較して、これらを含む場合のサイクリックボルタモグラム（図１３の（ｂ））には、−１．８Ｖ付近にＰｄ（ＩＩ）から金属Ｐｄへの還元ピークが観察された。また、−２．８Ｖ付近にＬａ（ＩＩＩ）から金属Ｌａへの還元ピークが観察された。
【０１４９】
つぎに、前記ＣＶの結果に基づき、図３に示す回収装置を用いて、試料Ｅに溶解されているＰｄ（ＩＩ）を選択的に電解析出して回収する試験を行った。
まず、試料Ｅを減圧下、１００℃で７２ｈ真空乾燥して、電解析出浴として使用した。１回目の電解析出回収では、陽極に白金電極、陰極にＳＵＳ基板を用いて、浴塩温度４５℃、−１．９Ｖにて６６０分間の定電位電解を行った。その結果、陰極に１１．８ｍｇのＰｄ析出を確認し、陰極電流効率は９６．５％であった。
続く２回目の定電位電解では、陰極を新しいＳＵＳ基板に取り替えて、１回目と同じ浴塩温度、設定電位にて５４０分間の定電位電解を行った。その結果、陰極に９．６ｍｇのＰｄ析出を確認し、陰極電流効率は９５．９％であった。さらに、陰極を交換後、３回目の定電位電解では、４４０分間の電解を実施した結果、７．８ｍｇのＰｄ析出を確認し、陰極電流効率は９５．７％であった。
陰極基板上の析出物が金属Ｐｄであることは、ＸＲＤ分析装置（Ｘ線回折装置）で確認した（図１４）。
【０１５０】
合計３回の電解析出実験で回収できたＰｄは２９．２ｍｇであった。全回収量と仕込み濃度から計算した結果、電解回収率：９６．６％（電解回収率（％）＝実際の電解回収量（ｍｇ）/イオン液体中の初期仕込み量（ｍｇ）×１００％）であり、Ｐ２２２５ＴＦＳＩ中のＰｄは概ね全量を回収できた。
【０１５１】
以上の結果より、白金族元素及び希土類元素の両方を溶解したイオン液体から、白金族元素を選択的に電解析出させて回収できることが確認できた。
【０１５２】
（希土類元素の電気泳動および電解析出による選択的回収）
次の段階では、Ｐ２２２５ＴＦＳＩ中に残存する希土類元素（Ｌａ）を回収するため、引き続き、同じ浴槽中に電気泳動用の分離管（陽極）とタングステン線（陰極）を浸漬させて、希土類元素の電気泳動実験を実施した。１回目の電気泳動では、浴塩温度４５℃、電流密度：０．１５ｍＡ／ｍｍ２の条件で、１７５分間の通電を行った。電気泳動後の希土類濃縮物は順次、系外に取り出した。同様の電気泳動実験を合計５回実施し、平均通電時間：２１６分間の電気泳動後に回収したＬａ濃度を定量分析した結果、Ｌａ濃度は１．７ｍｏｌ％まで高められていることが確認できた。
この希土類濃度を高めた電解析出浴中に、陽極に白金線、陰極にＦｅ基板を浸漬させて、浴塩温度４５℃、−２．９Ｖにて６２０分間の定電位電解を行った。その結果、９．４ｍｇのＬａの析出を確認した。これは陰極電流効率で９４．０％に相当することを確認した。
【０１５３】
このように、白金族元素（Ｐｄ）と希土類元素（Ｌａ）を含むイオン液体中から電解析出工程により白金族元素（Ｐｄ）を選択的に回収できることを確認した。また、白金族元素（Ｐｄ）を回収後にイオン液体中に残存する希土類元素に対して、電気泳動工程により希土類元素（Ｌａ）の濃縮を行った後、電解析出工程により希土類金属（Ｌａ）を回収できることを確認した。
【０１５４】
［実施例９］
＜白金族元素及び希土類元素の選択的回収試験２＞
Ｐ２２２５ＴＦＳＩをＮ２２２５ＴＦＳＩに換えて、実施例８と同様の試験を行った。
Ｎ２２２５ＴＦＳＩに白金族元素（Ｐｄ）及び希土類元素（Ｌａ）を含む溶液は、ＰｄＢｒ２（ＰｄＢｒ２：Ｎ２２２５ＴＦＳＩ＝１：４）を０．５ｍｏｌ％、ＬａＴＦＳＩ３を０．１ｍｏｌ％になるようにそれぞれ溶解させて、試料Ｆとして、調製した。
【０１５５】
（白金族元素の電解析出による選択的回収）
試料ＦからＰｄを選択的に分離する電解析出試験を行った。
まず、試料ＦのＣＶを測定したところ、Ｐｄ（ＩＩ）イオン及びＬａ（ＩＩＩ）イオンを含まない場合と比較して、これらを含む場合のサイクリックボルタモグラムには、−１．８Ｖ付近にＰｄ（ＩＩ）から金属Ｐｄへの還元ピークが観察された。また、−２．８Ｖ付近にとＬａ（ＩＩＩ）から金属Ｌａへの還元ピークが観察された。
【０１５６】
つぎに、前記ＣＶの結果に基づき、図３に示す回収装置を用いて、試料Ｆに溶解されているＰｄ（ＩＩ）を選択的に電解析出して回収する試験を行った。
まず、試料Ｆを減圧下、１００℃で７２ｈ真空乾燥して、電解析出浴として使用した。１回目の電解回収では、陽極に白金電極、陰極にＳＵＳ基板を用いて、浴塩温度４５℃、−１．９Ｖにて６００分間の定電位電解を行った。その結果、陰極に１０．６ｍｇのＰｄ析出を確認し、陰極電流効率は９５．３％であった。
続く２回目の定電位電解では、陰極を新しいＳＵＳ基板に取り替えて、１回目と同じ浴塩温度、設定電位にて５２５分間の定電位電解を行った。その結果、陰極に９．１ｍｇのＰｄ析出を確認し、陰極電流効率は９３．５％であった。さらに、陰極を交換後、３回目の定電位電解では、４２５分間の電解を実施した結果、７．４ｍｇのＰｄ析出を確認し、陰極電流効率は９４．０％であった。
陰極基板上の析出物が金属Ｐｄであることは、ＸＲＤ分析装置（Ｘ線回折装置）で確認した。
【０１５７】
合計３回の電解析出実験で回収されたＰｄは、２７．１ｍｇであった。全回収量と仕込み濃度から計算した結果、電解回収率：８６．４％であった。ここで、Ｐ２２２５ＴＦＳＩを用いたＰｄ電解回収率（９６．６％）の方が，Ｎ２２２５ＴＦＳＩを用いた電解回収率よりも高い理由は、Ｐ２２２５ＴＦＳＩがＮ２２２５ＴＦＳＩに比べて、低粘性・高導電性であるため、白金族錯イオン、希土類錯イオンの拡散係数が大きいことに起因すると推測される。
【０１５８】
（希土類元素の電気泳動および電解析出による選択的回収）
次の段階で、Ｎ２２２５ＴＦＳＩ中に残存する希土類元素（Ｌａ）を回収するため、引き続き、同じ浴槽中に電気泳動用の分離管（陽極）とタングステン線（陰極）を浸漬させて、希土類元素の電気泳動実験を実施した。合計５回の電気泳動では、浴塩温度４５℃、平均電流密度：０．１５ｍＡ／ｍｍ２、平均通電時間：２６４分間の条件で行った。電気泳動によって濃縮された希土類濃縮物は順次、系外に取り出した。この濃縮後のＬａ濃度を定量分析した結果、１．３ｍｏｌ％まで高められていることが確認できた。この希土類濃度を高めた電解析出浴に、陽極に白金線、陰極にＦｅ基板を浸漬させて、浴塩温度４５℃、−２．９Ｖにて６００分間の定電位電解を行った。その結果、８．８ｍｇのＬａの析出を確認した。これは陰極電流効率で９１．０％に相当することを確認した。
【０１５９】
［実施例１０］
＜白金族元素及び希土類元素の選択的回収試験３＞
Ｐ２２２５ＴＦＳＩに０．１ｍｏｌ％の割合で希土類元素（Ｌａ）を含有するように、ＬａＴＦＳＩ３を溶解させた。この希土類元素を希薄に含む陽極溶解浴に、Ｐｄ金属からなる陽極、Ｐｔ金属からなる陰極、及び参照極を浸漬させた。参照極として、アセトニトリル／０．１Ｍのテトラブチルアンモニウムパークロレート（ＴＢＡＰ）／０．０１Ｍの硝酸銀溶液を使用した。その後、−０．９Ｖの定電位を印加して、Ｐｄ金属の陽極溶解を行った。陽極溶解時のＰｄ金属の溶解は紫外可視分光スペクトルで確認した。このようにして得られた白金族元素（Ｐｄ）および希土類元素（Ｌａ）を溶解したイオン液体試料を調製し、つぎに該イオン液体試料から、ＰｄおよびＬａを選択的に回収した。
【０１６０】
（白金族元素の電解析出による選択的回収）
まず、白金族元素（Ｐｄ）を回収するため、陽極に白金電極、陰極にＳＵＳ基板を用いて、浴塩温度４０℃、−１．９Ｖにて５７５分間の定電位電解を行った。その結果、陰極に１０．３ｍｇのＰｄ析出を確認し、陰極電流効率は９６．７％であった。続く２回目の定電位電解では、陰極を新しいＳＵＳ基板に取り替えて、１回目と同じ浴塩温度、設定電位にて５４５分間の定電位電解を行った。その結果、陰極に９．７ｍｇのＰｄ析出を確認し、陰極電流効率は９６．１％であった。さらに、陰極を交換後、３回目の定電位電解では、４９５分間の電解を実施した結果、８．８ｍｇのＰｄ析出を確認し、陰極電流効率は９５．９％であった。合計３回の白金族元素の電解析出実験で回収できたＰｄは２８．８ｍｇであった。全回収量と仕込み濃度から計算した結果、電解回収率：９５．３％であり、Ｐ２２２５ＴＦＳＩ中のＰｄは概ね回収できたことを確認した。
【０１６１】
（希土類元素の電気泳動および電解析出による選択的回収）
次の段階では、Ｐ２２２５ＴＦＳＩ中に残存する希土類元素（Ｌａ）を回収するため、引き続き、同じ浴槽中に電気泳動用の分離管（陽極）とタングステン線（陰極）を浸漬させて、希土類元素の電気泳動実験を実施した。１回目の電気泳動では、浴塩温度４０℃、電流密度：０．１５ｍＡ／ｍｍ２の条件で、１８０分間の通電を行った。電気泳動後の希土類濃縮物は順次、系外に取り出した。同様の電気泳動実験を合計５回実施し、平均通電時間：２０６分間の電気泳動後に回収したＬａ濃度を定量分析した結果、Ｌａ濃度は１．４ｍｏｌ％まで高められていることが確認できた。
【０１６２】
この希土類濃度を高めた電解析出浴中に、陽極に白金線、陰極にＦｅ基板を浸漬させた。１回目の電解析出実験では、浴塩温度４０℃、−２．９Ｖにて８９５分間の定電位電解を行った。その結果、１３．６ｍｇのＬａの析出を確認した。これは陰極電流効率で９４．２％に相当する。引き続き、２回目の電解析出実験では、１回目と同じ浴塩温度、設定電位にて、８００分間の定電位電解を行った。その結果、１２．３ｍｇのＬａの析出を確認した。析出量から計算した結果、陰極電流効率で９５．４％に相当する。さらに、３回目の電解析出実験においても、１回目と同じ浴塩温度、設定電位にて、７６０分間の定電位電解を行った。その結果、１１．４ｍｇのＬａの析出を確認し、析出量から陰極電流効率は９３．０％であった。合計３回の希土類元素の電解回収実験で回収できたＬａは３７．３ｍｇであった。全回収量と仕込み濃度から計算した結果、電解回収率：９４．５％であり、Ｐ２２２５ＴＦＳＩ中に残存するＬａを概ね回収できたことを確認した。
【０１６３】
このように、陽極溶解工程と電解析出工程で希土類元素が含有するイオン液体中から白金族元素を溶出させ、高効率で選択的に回収できることを確認した。また、白金族元素を取り除いた後、残存する希土類元素を電気泳動工程で濃縮させ、引き続く電解析出工程で希土類元素を高効率で回収できることを確認した。
【０１６４】
［実施例１１］
＜白金族元素及び希土類元素の選択的回収試験４＞
実施例１０と同様にして得られた白金族元素（Ｐｄ）および希土類元素（Ｌａ）を溶解したイオン液体試料を調製し、つぎに該イオン液体試料から、以下の方法でＰｄおよびＬａを選択的に回収した。
【０１６５】
（白金族元素の電解析出による選択的回収）
まず、白金族元素（Ｐｄ）を回収するため、陽極に白金電極、陰極にＳＵＳ基板を用いて、浴塩温度５０℃、−１．９Ｖにて５８０分間の定電位電解を行った。その結果、陰極に１０．４ｍｇのＰｄ析出を確認し、陰極電流効率は９６．８％であった。続く２回目の定電位電解では、陰極を新しいＳＵＳ基板に取り替えて、１回目と同じ浴塩温度、設定電位にて５３０分間の定電位電解を行った。その結果、陰極に９．４ｍｇのＰｄ析出を確認し、陰極電流効率は９５．７％であった。さらに、陰極を交換後、３回目の定電位電解では、５１０分間の電解を実施した結果、８．７ｍｇのＰｄ析出を確認し、陰極電流効率は９２．１％であった。合計３回の白金族元素の電解析出実験で回収できたＰｄは２８．５ｍｇであった。全回収量と仕込み濃度から計算した結果、電解回収率：９４．３％であり、Ｐ２２２５ＴＦＳＩ中のＰｄは概ね回収できたことを確認した。
【０１６６】
（希土類元素の電解析出による選択的回収）
つぎに、Ｐｄが回収されたイオン液体試料に、陽極として白金線、陰極としてＦｅ基板を浸漬させて、予めＣＶ測定によって調べたＬａの還元電位（−２．８Ｖ）に基づいて定電位電解を行った。電解析出実験では、浴温度５０℃で−２．９５Ｖを電極に印加して、３６０分間の定電位分解を行った。その結果、４．９ｍｇのＬａの析出を確認した。これは陰極電流効率で８４．４％に相当する。
【０１６７】
（希土類元素の電気泳動および電解析出による選択的回収）
次の段階では、Ｐ２２２５ＴＦＳＩ中に残存する希土類元素（Ｌａ）を回収するため、引き続き、同じ浴槽中に電気泳動用の分離管（陽極）とタングステン線（陰極）を浸漬させて、希土類元素の電気泳動実験を実施した。電気泳動では、浴塩温度５０℃、電流密度：０．１８ｍＡ／ｍｍ２の条件で、平均通電時間：２４５分間にて、合計３回実施した。電気泳動後の希土類濃縮物は順次、系外に取り出し、電気泳動後に回収したＬａ濃度を定量分析した結果、Ｌａ濃度は１．２ｍｏｌ％まで高められていることが確認できた。
【０１６８】
この希土類濃度を高めた電解析出浴中に、陽極に白金線、陰極にＦｅ基板を浸漬させた。電解析出実験では、浴塩温度５０℃、−２．９５Ｖにて３２０分間の定電位電解を行った。その結果、４．７ｍｇのＬａの析出を確認した。これは陰極電流効率で．９１.１％に相当する。
【０１６９】
このように、陽極溶解工程と電解析出工程で希土類元素が含有するイオン液体中から白金族元素を溶出させ、高効率で選択的に回収できることを確認した。また、白金族元素を取り除いた後、電解析出工程により希土類の一部を回収し、残存する希土類元素を電気泳動工程で濃縮させ、引き続く電解析出工程で希土類元素を高効率で回収できることを確認した。
【０１７０】
［実施例１２］
＜白金族元素の回収試験３＞
図５に示す陽極溶解装置（電解析出装置）を用いて、白金族元素を含む固体試料からイオン液体（Ｐ２２２５ＦＳＡ）へ白金族元素を溶解させて、ついで、該白金族元素をイオン液体中から回収した試験例を以下に示す。
【０１７１】
［イオン液体の調製３］
トリエチル-n-ペンチルホスホニウムカチオン（P2225＋）の臭化物（日本化学工業株式会社製）とビスフルオロスルホニルアミドアニオン（FSA−）のカリウム塩（三菱マテリアル電子化成株式会社製）とを蒸留水中で温度７０〜７５℃で攪拌して反応させた。
前記反応で生成したイオン液体相をジクロロエタンで抽出し、エバポレーションにより溶媒を除去した。その後、１００℃で７２時間以上の真空乾燥を行い、水分量５０ｐｐｍ以下のＰ２２２５ＦＳＡ（別名：Ｐ２２２５ＦＳＩ）と表記されるイオン液体を得た。
【０１７２】
（白金族元素の陽極溶解）
P2225FSAを満たした陽極溶解浴に、P2225FSAに対応するブロミド塩（P2225Br）と臭化パラジウム（PdBr2）を４：１のモル比で0.1mol%となるように陽極溶解浴に溶解した。これは、陽極溶解時のＰｄ金属の溶出速度を高めるためである。
次に、Pd金属からなる陽極、Pt金属からなる陰極（Pt線）、及び参照極を陽極溶解浴に浸漬させた。参照極として、EMITFSA（エチルメチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）アミド）中に0.1MのAgCF3SO3（トリフロオロメタンスルホン酸銀）を溶解させて銀線を浸漬させた構造の電極を使用した。その後、−１．０５Ｖの定電位を印加して、Pd金属の陽極溶解を行った。陽極溶解浴から一定時間ごとにサンプリングして、ICP/MSによってPd（II）イオン濃度を定量分析した。その結果、定電位の印加時間とともに、Pd（II）イオン濃度が増加していくことが確認された。
【０１７３】
（白金族元素の電解析出）
上述の陽極溶解後、Pd金属（陽極）とPt金属（陰極）を陽極溶解浴から引き出し、新たに陽極としてPd金属、陰極としてSUS基板を浸漬させた。温度100℃にて、−１．９Ｖの定電位を印加して、204分間の電解析出試験を行った。なお、定電位の設定値は、実施例９と同様のCVを行った結果を参考に設定した。
その結果、陰極に3.5ｍｇの電解析出物が生じた。この電解析出物を酸に溶解させて、ICP/MS分析を行った結果、Pd（II）であることを確認した。また、電解析出量から計算した陰極電流効率は92.4％であった。
この実験により、陽極溶解工程、電解析出工程という連続的な工程により、白金族元素（Pd）の回収が可能であることを確認できた。
【０１７４】
［実施例１３］
＜白金族元素の回収試験４＞
実施例１２でP2225FSAを得た方法と同様に、P2225N(CN)2(トリエチル-n-ペンチルホスホニウムジシアナミド)を得た。
【０１７５】
（白金族元素の電解析出）
イオン液体浴P2225N(CN)2に対して、ブロミド塩（P2225Br）と臭化パラジウム（PdBr2）を４：１のモル比で0.3mol%となるように溶解させた。
次に、陽極としてPd金属、陰極としてCu基板、を前記イオン液体浴に浸漬させた。参照極は、実施例１２と同じものを用いた。温度100℃にて、−１．９５Ｖの定電位を印加して、180分間の電解析出試験を行った。なお、定電位の設定値は、実施例９と同様のCVを行った結果を参考に設定した。
その結果、陰極に1.9ｍｇの電解析出物が生じた。この電解析出物を酸に溶解させて、ICP/MS分析を行った結果、Pd（II）であることを確認した。また、電解析出量から計算した陰極電流効率は91.1％であった。
この実験により、TFSA型イオン液体に限らず、FSA型イオン液体及びジシアナミド型イオン液体を電析媒体に適用することで白金族元素の回収が可能であることを確認できた。
【０１７６】
［実施例１４］
＜白金族元素及び希土類元素の選択的回収試験５＞
前述のP2225FSAに対して、ブロミド塩（P2225Br）と臭化パラジウム（PdBr2）を４：１のモル比で0.3mol%となるように溶解させた。さらに、LaFSA3を0.3mol%になるように溶解させた。
Pd及びLaを溶解したP2225FSAのイオン液体浴に、陽極としてPt電極、陰極としてSUS基板を設置し、浴塩温度100℃、定電位−1.9Vにて355分間の電解析出実験を行った。なお、定電位の設定値は、実施例９と同様のCVを行った結果を参考に設定した。
その結果、陰極に6.2mgの電解析出物を確認し、この析出物が全てPdであると想定した場合の陰極電流効率は94.3%であった。同様の電解析出実験を同じイオン液体浴に対して繰り返し行った。合計3回の電解析出実験で回収できたPdは17.2mgであった。全回収量と仕込み組成比から計算した結果、電解回収率：94.8%であり、P2225FSA中のPd(II)は概ね回収できた。
【０１７７】
次に、P2225FSA中に残存するLa(ＩＩＩ)を回収するため、電解析出に使用した電極を全て引き抜いて、陽極としてPt電極、陰極としてCu基板を新たに浸漬させた。浴塩温度100℃、−2.95Vにて200分間の定電位電解を行った。なお、定電位の設定値は、実施例９と同様のCVを行った結果を参考に設定した。
その結果、陰極に3.1mgの電解析出物を確認した。この電解析出物を酸に溶解させ、ICP/MS分析を行った結果La(ＩＩＩ)であることを確認した。また、この析出物が全てLaであると想定した場合の陰極電流効率は96.1%であった。
このような一連の実験からFSA型イオン液体中で白金族元素を回収後、希土類元素の一部を回収できることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【０１７８】
本発明の白金族元素及び希土類元素の回収方法は、自動車排ガスの触媒等から白金族元素及び希土類元素を回収するために広く利用することが可能である。
【符号の説明】
【０１７９】
１０…回収装置、１１…第一の槽、１２…陽極電解用電極（部）、１３…陽極、１４…陰極、１５…資源、１６…第一の電極（部）、１７…陽極、１８…陰極、１９…析出物、２０…第二の電極（部）、２１…陽極、２２…陰極、２４…析出物、２６…電気泳動用電極（部）、２７…陽極、２８…陰極、２９…保護管、３０…泳動管、３１…先端部、３２…導出管、３４…イオン液体、３６…第三の電極（部）、３７…陽極、３８…陰極、３９…第二の槽、４０…イオン液体、４３…析出物、５０…回収装置、５１…第一の槽、５２…陽極電解用電極（部）、５３…陽極、５４…陰極、５５…資源、５６…第一の電極（部）、５７…陽極、５８…陰極、５９…析出物、６０…電気泳動用電極（部）、６１…陽極、６２…陰極、６４…イオン液体、６５…保護管、６６…泳動管、６７…先端部、６８…導出管、６９…第二の槽、７０…第二の電極（部）、７１…陽極、７２…陰極、７３…析出物、７４…イオン液体、８０…電気泳動装置、８１…電源、８２…槽、８３…陽極、８４…保護管、８５…泳動管、８６…先端部、８７…クーロメーター、８８…陰極、８９…析出物受け皿、９０…イオン液体、１００…電解析出装置、１０１…電源、１０２…槽、１０３…陽極、１０４…絶縁管、１０５…資源、１０６…イオン液体、１０７…参照極、１０８…陰極、１０９…絶縁管、１１０…析出物、１１１…析出物受け皿。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン液体中に白金族元素及び希土類元素を含有する資源を溶解させた後、該イオン液体から該白金族元素を電解析出により回収し、該白金族元素の回収処理を経たイオン液体から該希土類元素を電解析出により回収した後、該希土類元素の回収処理を経たイオン液体に残存する希土類元素を電気泳動により濃縮する白金族元素及び希土類元素の回収方法であり、
前記イオン液体は、式ＰＲ１Ｒ１Ｒ１Ｒ２で表される四級ホスホニウムのカチオン、又は式ＮＲ３Ｒ３Ｒ３Ｒ４で表される四級アンモニウムのカチオンと、(ＳＯ２Ｆ)２Ｎ−、Ｎ（ＣＮ）２−、［ＣＦ３（ＣＦ２）ｎＳＯ２］２Ｎ−、ＣＦ３ＳＯ３−、ＰＦ６−、及びＢＦ４−からなる群から選択される少なくとも一種のアニオンとから構成されることを特徴とする白金族元素及び希土類元素の回収方法。
[上記オニウムカチオンの式中、Ｒ１は置換基を有していてもよい炭素数２〜６の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、Ｒ２は置換基を有していてもよい炭素数１〜１４の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、複数のＲ１はそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、Ｒ１とＲ２とは互いに異なる基であり、ホスホニウムカチオンの有する炭素数の総数は２０以下である。また、上記オニウムカチオンの式中、Ｒ３は置換基を有していてもよい炭素数２〜６の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、Ｒ４は置換基を有していてもよい炭素数１〜１４の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、複数のＲ３はそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、Ｒ３とＲ４とは互いに異なる基であり、アンモニウムカチオンの有する炭素数の総数は２０以下である。ｎは０〜５の整数を表す。]
【請求項２】
前記濃縮された希土類元素を含むイオン液体から希土類元素を電解析出により回収することを特徴とする請求項１記載の白金族元素及び希土類元素の回収方法。
【請求項３】
第一の槽内において、白金族元素及び希土類元素を含む資源を溶解させたイオン液体から白金族元素を電解析出により回収する第一の電極、及び該第一の電極による処理を経たイオン液体から希土類元素を電解析出により回収する第二の電極を有する第一処理部と、
第一の槽内において、前記第二の電極による処理を経たイオン液体に残存する希土類元素を電気泳動により濃縮する第二処理部と、
第二の槽内において、前記第二処理部で濃縮された希土類元素を含むイオン液体から希土類元素を電解析出により回収する第三の電極を有する第三処理部と、
を少なくとも備える白金族元素及び希土類元素の回収装置。
【請求項４】
イオン液体中に白金族元素及び希土類元素を含有する資源を溶解させた後、該イオン液体から該白金族元素を電解析出により回収し、該白金族元素の回収処理を経たイオン液体から該希土類元素を電気泳動により濃縮する白金族元素及び希土類元素の回収方法であり、
前記イオン液体は、式ＰＲ１Ｒ１Ｒ１Ｒ２で表される四級ホスホニウムのカチオン、又は式ＮＲ３Ｒ３Ｒ３Ｒ４で表される四級アンモニウムのカチオンと、(ＳＯ２Ｆ)２Ｎ−、Ｎ（ＣＮ）２−、［ＣＦ３（ＣＦ２）ｎＳＯ２］２Ｎ−、ＣＦ３ＳＯ３−、ＰＦ６−、及びＢＦ４−からなる群から選択される少なくとも一種のアニオンとから構成されることを特徴とする白金族元素及び希土類元素の回収方法。
[上記オニウムカチオンの式中、Ｒ１は置換基を有していてもよい炭素数２〜６の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、Ｒ２は置換基を有していてもよい炭素数１〜１４の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、複数のＲ１はそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、Ｒ１とＲ２とは互いに異なる基であり、ホスホニウムカチオンの有する炭素数の総数は２０以下である。また、上記オニウムカチオンの式中、Ｒ３は置換基を有していてもよい炭素数２〜６の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、Ｒ４は置換基を有していてもよい炭素数１〜１４の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、複数のＲ３はそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、Ｒ３とＲ４とは互いに異なる基であり、アンモニウムカチオンの有する炭素数の総数は２０以下である。ｎは０〜５の整数を表す。]
【請求項５】
前記濃縮された希土類元素を含むイオン液体から希土類元素を電解析出により回収することを特徴とする請求項４記載の白金族元素及び希土類元素の回収方法。
【請求項６】
イオン液体中に希土類元素を含有する資源を溶解させた後、該イオン液体から該希土類元素を電気泳動により濃縮する希土類元素の回収方法であり、
前記イオン液体は、式ＰＲ１Ｒ１Ｒ１Ｒ２で表される四級ホスホニウムのカチオンと、(ＳＯ２Ｆ)２Ｎ−、Ｎ（ＣＮ）２−、［ＣＦ３（ＣＦ２）ｎＳＯ２］２Ｎ−、ＣＦ３ＳＯ３−、ＰＦ６−、及びＢＦ４−からなる群から選択される少なくとも一種のアニオンとから構成されることを特徴とする希土類元素の回収方法。
[上記オニウムカチオンの式中、Ｒ１は置換基を有していてもよい炭素数２〜６の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、Ｒ２は置換基を有していてもよい炭素数１〜１４の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、複数のＲ１はそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、Ｒ１とＲ２とは互いに異なる基であり、ホスホニウムカチオンの有する炭素数の総数は２０以下である。]
【請求項７】
前記濃縮された希土類元素を含むイオン液体から希土類元素を電解析出により回収することを特徴する請求項６記載の希土類元素の回収方法。
【請求項８】
イオン液体中に白金族元素を含有する資源を溶解させた後、該イオン液体から該白金族元素を電解析出により回収する白金族元素の回収方法であり、
前記イオン液体は、式ＰＲ１Ｒ１Ｒ１Ｒ２で表される四級ホスホニウムのカチオン、又は式ＮＲ３Ｒ３Ｒ３Ｒ４で表される四級アンモニウムのカチオンと、(ＳＯ２Ｆ)２Ｎ−、Ｎ（ＣＮ）２−、［ＣＦ３（ＣＦ２）ｎＳＯ２］２Ｎ−、ＣＦ３ＳＯ３−、ＰＦ６−、及びＢＦ４−からなる群から選択される少なくとも一種のアニオンとから構成されることを特徴とする白金族元素の回収方法。
[上記オニウムカチオンの式中、Ｒ１は置換基を有していてもよい炭素数２〜６の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、Ｒ２は置換基を有していてもよい炭素数１〜１４の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、複数のＲ１はそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、Ｒ１とＲ２とは互いに異なる基であり、ホスホニウムカチオンの有する炭素数の総数は２０以下である。また、上記オニウムカチオンの式中、Ｒ３は置換基を有していてもよい炭素数２〜６の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、Ｒ４は置換基を有していてもよい炭素数１〜１４の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、複数のＲ３はそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、Ｒ３とＲ４とは互いに異なる基であり、アンモニウムカチオンの有する炭素数の総数は２０以下である。ｎは０〜５の整数を表す。]
【請求項１】
イオン液体中に白金族元素及び希土類元素を含有する資源を溶解させた後、該イオン液体から該白金族元素を電解析出により回収し、該白金族元素の回収処理を経たイオン液体から該希土類元素を電解析出により回収した後、該希土類元素の回収処理を経たイオン液体に残存する希土類元素を電気泳動により濃縮する白金族元素及び希土類元素の回収方法であり、
前記イオン液体は、式ＰＲ１Ｒ１Ｒ１Ｒ２で表される四級ホスホニウムのカチオン、又は式ＮＲ３Ｒ３Ｒ３Ｒ４で表される四級アンモニウムのカチオンと、(ＳＯ２Ｆ)２Ｎ−、Ｎ（ＣＮ）２−、［ＣＦ３（ＣＦ２）ｎＳＯ２］２Ｎ−、ＣＦ３ＳＯ３−、ＰＦ６−、及びＢＦ４−からなる群から選択される少なくとも一種のアニオンとから構成されることを特徴とする白金族元素及び希土類元素の回収方法。
[上記オニウムカチオンの式中、Ｒ１は置換基を有していてもよい炭素数２〜６の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、Ｒ２は置換基を有していてもよい炭素数１〜１４の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、複数のＲ１はそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、Ｒ１とＲ２とは互いに異なる基であり、ホスホニウムカチオンの有する炭素数の総数は２０以下である。また、上記オニウムカチオンの式中、Ｒ３は置換基を有していてもよい炭素数２〜６の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、Ｒ４は置換基を有していてもよい炭素数１〜１４の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、複数のＲ３はそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、Ｒ３とＲ４とは互いに異なる基であり、アンモニウムカチオンの有する炭素数の総数は２０以下である。ｎは０〜５の整数を表す。]
【請求項２】
前記濃縮された希土類元素を含むイオン液体から希土類元素を電解析出により回収することを特徴とする請求項１記載の白金族元素及び希土類元素の回収方法。
【請求項３】
第一の槽内において、白金族元素及び希土類元素を含む資源を溶解させたイオン液体から白金族元素を電解析出により回収する第一の電極、及び該第一の電極による処理を経たイオン液体から希土類元素を電解析出により回収する第二の電極を有する第一処理部と、
第一の槽内において、前記第二の電極による処理を経たイオン液体に残存する希土類元素を電気泳動により濃縮する第二処理部と、
第二の槽内において、前記第二処理部で濃縮された希土類元素を含むイオン液体から希土類元素を電解析出により回収する第三の電極を有する第三処理部と、
を少なくとも備える白金族元素及び希土類元素の回収装置。
【請求項４】
イオン液体中に白金族元素及び希土類元素を含有する資源を溶解させた後、該イオン液体から該白金族元素を電解析出により回収し、該白金族元素の回収処理を経たイオン液体から該希土類元素を電気泳動により濃縮する白金族元素及び希土類元素の回収方法であり、
前記イオン液体は、式ＰＲ１Ｒ１Ｒ１Ｒ２で表される四級ホスホニウムのカチオン、又は式ＮＲ３Ｒ３Ｒ３Ｒ４で表される四級アンモニウムのカチオンと、(ＳＯ２Ｆ)２Ｎ−、Ｎ（ＣＮ）２−、［ＣＦ３（ＣＦ２）ｎＳＯ２］２Ｎ−、ＣＦ３ＳＯ３−、ＰＦ６−、及びＢＦ４−からなる群から選択される少なくとも一種のアニオンとから構成されることを特徴とする白金族元素及び希土類元素の回収方法。
[上記オニウムカチオンの式中、Ｒ１は置換基を有していてもよい炭素数２〜６の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、Ｒ２は置換基を有していてもよい炭素数１〜１４の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、複数のＲ１はそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、Ｒ１とＲ２とは互いに異なる基であり、ホスホニウムカチオンの有する炭素数の総数は２０以下である。また、上記オニウムカチオンの式中、Ｒ３は置換基を有していてもよい炭素数２〜６の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、Ｒ４は置換基を有していてもよい炭素数１〜１４の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、複数のＲ３はそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、Ｒ３とＲ４とは互いに異なる基であり、アンモニウムカチオンの有する炭素数の総数は２０以下である。ｎは０〜５の整数を表す。]
【請求項５】
前記濃縮された希土類元素を含むイオン液体から希土類元素を電解析出により回収することを特徴とする請求項４記載の白金族元素及び希土類元素の回収方法。
【請求項６】
イオン液体中に希土類元素を含有する資源を溶解させた後、該イオン液体から該希土類元素を電気泳動により濃縮する希土類元素の回収方法であり、
前記イオン液体は、式ＰＲ１Ｒ１Ｒ１Ｒ２で表される四級ホスホニウムのカチオンと、(ＳＯ２Ｆ)２Ｎ−、Ｎ（ＣＮ）２−、［ＣＦ３（ＣＦ２）ｎＳＯ２］２Ｎ−、ＣＦ３ＳＯ３−、ＰＦ６−、及びＢＦ４−からなる群から選択される少なくとも一種のアニオンとから構成されることを特徴とする希土類元素の回収方法。
[上記オニウムカチオンの式中、Ｒ１は置換基を有していてもよい炭素数２〜６の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、Ｒ２は置換基を有していてもよい炭素数１〜１４の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、複数のＲ１はそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、Ｒ１とＲ２とは互いに異なる基であり、ホスホニウムカチオンの有する炭素数の総数は２０以下である。]
【請求項７】
前記濃縮された希土類元素を含むイオン液体から希土類元素を電解析出により回収することを特徴する請求項６記載の希土類元素の回収方法。
【請求項８】
イオン液体中に白金族元素を含有する資源を溶解させた後、該イオン液体から該白金族元素を電解析出により回収する白金族元素の回収方法であり、
前記イオン液体は、式ＰＲ１Ｒ１Ｒ１Ｒ２で表される四級ホスホニウムのカチオン、又は式ＮＲ３Ｒ３Ｒ３Ｒ４で表される四級アンモニウムのカチオンと、(ＳＯ２Ｆ)２Ｎ−、Ｎ（ＣＮ）２−、［ＣＦ３（ＣＦ２）ｎＳＯ２］２Ｎ−、ＣＦ３ＳＯ３−、ＰＦ６−、及びＢＦ４−からなる群から選択される少なくとも一種のアニオンとから構成されることを特徴とする白金族元素の回収方法。
[上記オニウムカチオンの式中、Ｒ１は置換基を有していてもよい炭素数２〜６の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、Ｒ２は置換基を有していてもよい炭素数１〜１４の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、複数のＲ１はそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、Ｒ１とＲ２とは互いに異なる基であり、ホスホニウムカチオンの有する炭素数の総数は２０以下である。また、上記オニウムカチオンの式中、Ｒ３は置換基を有していてもよい炭素数２〜６の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、Ｒ４は置換基を有していてもよい炭素数１〜１４の直鎖状、分岐状、又は脂環状のアルキル基であり、複数のＲ３はそれぞれ同じであっても異なっていてもよく、Ｒ３とＲ４とは互いに異なる基であり、アンモニウムカチオンの有する炭素数の総数は２０以下である。ｎは０〜５の整数を表す。]
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−１２２２４２（Ｐ２０１１−１２２２４２Ａ）
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５５０８０（Ｐ２０１０−２５５０８０）
【出願日】平成２２年１１月１５日（２０１０．１１．１５）
【出願人】（５０４１８２２５５）国立大学法人横浜国立大学 (429)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１５日（２０１０．１１．１５）
【出願人】（５０４１８２２５５）国立大学法人横浜国立大学 (429)
【Ｆターム（参考）】
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