mile米乐集团低浓度金属废液中高效回收金、钯

－活用硫酸温泉红藻优异能力的可能性－

研究成果要点

我们发现，生活在高温和酸性条件下的硫磺温泉中的红藻即使在强酸性条件下也能高效地回收浓度为 05 ppm (000005%) 的金和钯。这表明即使在活性炭或离子交换树脂可吸附浓度(5-30 ppm)的1/10以下的低浓度下也可以回收。
我们还证实，即使是铜含量接近金和钯浓度10倍的实际金属废液中，通过将酸浓度降低至06 M（摩尔浓度）左右，也可以在短时间内选择性地吸附、回收和洗脱金和钯。
对于环保高效的收集方法的实际应用来说，这是一项很有前景的研究成果。

　筑波大学（以下简称筑波大学）生命环境科学系助理教授 Ayumu Minata 及其同事发现了生活在硫酸温泉中的红藻 Gardieriasulfaria硫磺草即使在强酸性条件下也能高效吸附金和钯。

　虽然金和钯等贵金属不仅作为装饰品，而且在先进工业中的需求量很大，但它们在地球上的储量极少，回收它们是一个重要问题。在包括日本在内的发达国家，工业废物非常多，被称为城市矿山。例如，镀金厂一吨废液的含金量相当于优质金矿一吨金矿石的含金量。目前，部分黄金等金属正在被回收和循环利用，但低浓度贵金属废液的高效回收难度较大，需要高效、低成本、环境友好的回收方法。

　这次，Minota 助理教授等人。硫磺藻为中心进行研究，发现这种红藻的细胞表面层即使在强酸性条件下也能高效吸附金和钯。此外，王水通过将实际金属废液的酸浓度降低至06M左右，可以去除低浓度的金和钯，去除效率超过90%。硫磺草可以选择性地在短时间内吸附到细胞表面层，然后洗脱。

　这项研究的结果预计将促进低成本回收和循环利用低浓度金和钯的技术的发展。

　这个研究结果是生物资源技术网络版上发布

*这项研究是在筑波大学进行的鞠晓慧博士。朱晓辉、五十岚健介博士、桑原智彦副教授、米乐m6官方网站材料测量标准研究部的首席研究员 Shinichi Miyashita、高级研究员 Shinichiro Fujii 和研究组组长 Kazuzo Inagaki 的联合研究。
*这项工作是作为JST战略创意研究促进项目（PRESTO）的一部分进行的，并得到了德山科学技术基金会（公益财团法人）的支持，真正的金属废液由田中贵金属工业株式会社提供。

研究背景

目前，从含贵金属的废料和低品位矿石中回收贵金属主要采用活性炭和离子交换树脂，并采用焚烧或低浓度氰化物溶液的方法从活性炭和离子交换树脂中回收贵金属。例如，为了从低品位金矿石中回收黄金，一家大型工厂使用氰化物溶液和活性炭从矿石中浸出金，并在几天内将其吸附到活性炭上。由于活性炭具有低金属选择性，然后用酸洗涤活性炭以去除其他金属，例如铁和铜，然后使用含有氰化物的溶液在两到三天的时间内从活性炭中洗脱金。各工序产生的废液中所含的金不足几个ppm，尚未回收。

　一般来说，与使用化学品或离子交换树脂的方法相比，使用微生物回收金属是一种更便宜、更环保的技术。在贵金属的回收中，还有一种通过溶液中带负电的贵金属离子络合物与细胞表面带正电的氨基之间发生的静电作用，将贵金属吸附回收在微生物的细胞表面上的方法（生物吸附)。

　然而，在大多数微生物的细胞表面上，在强酸性条件下，吸附效率显着降低。而且，当焚烧细胞以回收细胞上吸附的贵金属时，焚烧后细胞内的磷被去除。存在因残留贵金属而导致纯度下降等问题，以及硫脲洗脱等问题，硫脲洗脱常用于矿石洗脱，因为从细胞中洗脱出来的贵金属与硫脲形成络合物，使其难以在下游工业过程中使用。

　本研究针对上述微生物回收贵金属存在的问题，硫磺藻回收实际金属废液中所含的贵金属。

研究内容和结果

　加尔迪利亚硫磺草是单细胞藻类的一员，日文名为Ideyukogome，也生活在日本草津、登别等硫酸温泉中。加尔迪利亚硫磺草存在于温泉岩石的表面，具有坚固的细胞壁，能够抵抗干燥等环境压力。

首先，硫磺藻细胞表面吸附金和钯的回收率时，我们发现即使在04 M盐酸溶液（pH 05）中，金和钯也能被高效地回收到细胞中，这导致许多微生物细胞表面金离子的吸附效率下降（图1）。此外，细胞表面层能够回收浓度为05 ppm的金和钯，不到活性炭或离子交换树脂可吸附浓度（5-30 ppm）的1/10，效率超过90%。筑波大学对细胞群进行元素分析，产业技术综合研究所对各细胞进行元素分析，确认了细胞表面金和钯的回收。

接下来，将实际王水基金属废液的酸浓度调整为06M，硫磺藻添加后，30分钟内即可回收金和钯，回收效率达90%以上。该溶液中的铜含量比金和钯多近 10 倍，但金和钯被选择性回收（图 2）。金和钯可以在死细胞中以相似的效率选择性回收。此外，15 分钟内从金属废料中回收了 90% 以上的金和钯硫磺藻02 M NH₄Cl，28% NH₃添加溶液并混合后，30分钟后，细胞中回收的金和钯的48％被洗脱到溶液中，并且在洗出液中没有检测到其他金属，例如铜。此外，洗脱的金和钯是用于镀金等工业过程中的氯化物络合物，并且被认为易于纯化和以后使用。

　总结一下这次的结果，

（1）	强酸性条件下硫磺藻高于迄今为止报道的微生物细胞表面的回收率，即使在低浓度（05 ppm）下也超过90%，不到目前使用的离子交换树脂和活性炭可以回收的浓度（5-30 ppm）的1/10。而且，收集工作在30分钟内完成。
（2）	同样来自王水基实际金属废液，酸浓度调节至06M硫磺藻，我们能够在30分钟内选择性地回收金和钯，效率超过90%。
（3）	从细胞中洗脱的金和钯是工业过程中使用的氯化物络合物，人们认为它们很容易纯化和利用。
（4）	在实验室水平，来自金属废液硫磺藻1小时内完成。