レアアースの効率的なリサイクルを実現する高分子吸着材の開発

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本研究では、放射線加工技術を駆使して、ポリエチレン製不織布基材に、レアアースに対して親和性が高い低分子の金属抽出剤と、サイズ認識により金属の分別が可能なネットワーク構造を効果的に導入し、対象とする金属だけを選択的に捕捉可能な高分子吸着材の開発を目指す。抽出剤を吸着基として導入するうえで、抽出剤が有する吸着特性を損なうこと無く、安定した状態で高分子基材に導入することが重要である。そこで、本年度の研究では、抽出剤およびネットワーク構造の導入に必要な架橋剤の選定を行うとともに、放射線架橋を行う際の線量や抽出剤と架橋剤の混合比等が及ぼす吸着基導入量および吸着特性への影響について検討した。レアアースに高い親和性を持つ2-エチルヘキシルホスホン酸モノ-2-エチルヘキシルに対して、5～50 wt％の割合で、5種類の架橋剤をそれぞれ混合させた後、混合液を不織布基材に含侵させた状態で電子線を10～200 kGy照射して吸着材を合成した。照射後に未反応の混合液を洗浄した後、合成前後の重量差から吸着基（架橋構造を含む）の導入量を算出した結果、架橋剤量及び線量の増加に伴い導入量が増加する傾向が認められた。得られた吸着材を用いて、ジスプロシウム(Dy)に対する吸着特性を評価した結果、線量50 kGy以上の条件で合成した吸着材は吸着性能が低下することが分かった。これは、吸着基近傍に過剰に導入された架橋構造がDy吸着を阻害したことが原因と考えられる。一方、トリアリルイソシアヌレートを50 wt%混合し、30 kGyの条件で合成した吸着材は、Dyに対して吸着材1 gあたり17 mgの高い吸着量を示した。