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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023136040
(43)【公開日】2023-09-29
(54)【発明の名称】銅電解液中の銀の回収方法
(51)【国際特許分類】
C22B 11/00 20060101AFI20230922BHJP
C22B 3/26 20060101ALI20230922BHJP
B01D 11/04 20060101ALI20230922BHJP
【ＦＩ】
C22B11/00 101
C22B3/26
B01D11/04 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022041443
(22)【出願日】2022-03-16
(71)【出願人】
【識別番号】504157024
【氏名又は名称】国立大学法人東北大学
(71)【出願人】
【識別番号】000183303
【氏名又は名称】住友金属鉱山株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100106002
【弁理士】
【氏名又は名称】正林 真之
(74)【代理人】
【識別番号】100120891
【弁理士】
【氏名又は名称】林 一好
(72)【発明者】
【氏名】蟹江 澄志
(72)【発明者】
【氏名】村松 淳司
(72)【発明者】
【氏名】渡邉 寛人
(72)【発明者】
【氏名】浅野 聡
【テーマコード（参考）】
4D056
4K001
【Ｆターム（参考）】
4D056AB04
4D056AC18
4D056CA17
4D056CA39
4D056DA05
4K001AA01
4K001BA19
4K001DB26
4K001DB34
(57)【要約】
【課題】銅の電解精製により銅電解液中に溶出した銀を効率的に回収することができる方法を提供すること。
【解決手段】本発明は、銅電解液に含まれる銀を回収する方法であって、アンモニウム塩型イオン液体を含むイオン液体相に前記銅電解液を接触させることにより、銅電解液に含まれる銀を抽出する抽出工程と、イオン液体相に還元剤を含む溶液を接触させることにより、そのイオン液体相に含まれる銀を還元して金属銀を析出させる逆抽出工程と、を含む。抽出工程では、イオン液体相に、塩化物イオン濃度を０．１ｍｍｏｌ／Ｌ以上１０ｍｍｏｌ／Ｌ以下とした銅電解液を接触させることにより、イオン液体相に銀のクロロ錯イオンを抽出する。また、逆抽出工程では、還元剤としてヒドラジン一水和物、亜硫酸塩、及び水素化ホウ素ナトリウムからなる群から選択される１種以上を含む溶液を、イオン液体相に接触させる。
【選択図】図１
【解決手段】本発明は、銅電解液に含まれる銀を回収する方法であって、アンモニウム塩型イオン液体を含むイオン液体相に前記銅電解液を接触させることにより、銅電解液に含まれる銀を抽出する抽出工程と、イオン液体相に還元剤を含む溶液を接触させることにより、そのイオン液体相に含まれる銀を還元して金属銀を析出させる逆抽出工程と、を含む。抽出工程では、イオン液体相に、塩化物イオン濃度を０．１ｍｍｏｌ／Ｌ以上１０ｍｍｏｌ／Ｌ以下とした銅電解液を接触させることにより、イオン液体相に銀のクロロ錯イオンを抽出する。また、逆抽出工程では、還元剤としてヒドラジン一水和物、亜硫酸塩、及び水素化ホウ素ナトリウムからなる群から選択される１種以上を含む溶液を、イオン液体相に接触させる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
銅電解液に含まれる銀を回収する方法であって、
アンモニウム塩型イオン液体を含むイオン液体相に前記銅電解液を接触させることにより、該銅電解液に含まれる銀を抽出する抽出工程と、
前記イオン液体相に還元剤を含む溶液を接触させることにより、該イオン液体相に含まれる銀を還元して金属銀を析出させる逆抽出工程と、を含み、
前記抽出工程では、前記イオン液体相に、塩化物イオン濃度を０．１ｍｍｏｌ／Ｌ以上１０ｍｍｏｌ／Ｌ以下とした銅電解液を接触させることにより、該イオン液体相に銀のクロロ錯イオンを抽出する、
銀の回収方法。
アンモニウム塩型イオン液体を含むイオン液体相に前記銅電解液を接触させることにより、該銅電解液に含まれる銀を抽出する抽出工程と、
前記イオン液体相に還元剤を含む溶液を接触させることにより、該イオン液体相に含まれる銀を還元して金属銀を析出させる逆抽出工程と、を含み、
前記抽出工程では、前記イオン液体相に、塩化物イオン濃度を０．１ｍｍｏｌ／Ｌ以上１０ｍｍｏｌ／Ｌ以下とした銅電解液を接触させることにより、該イオン液体相に銀のクロロ錯イオンを抽出する、
銀の回収方法。
【請求項2】
前記逆抽出工程では、前記還元剤としてヒドラジン一水和物、亜硫酸塩、及び水素化ホウ素ナトリウムからなる群から選択される１種以上を含む溶液を、前記イオン液体相に接触させる、
請求項１に記載の銀の回収方法。
請求項１に記載の銀の回収方法。
【請求項3】
前記アンモニウム塩型イオン液体は、下記式（Ｉ）
（式中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、炭素数１～１２の置換又は非置換の炭化水素基を表し、Ｒ１とＲ２とＲ３とは、同じであってもよく、互いに異なっていてもよく、それらが結合する窒素原子と共に互いに結合して環状アミンを形成してもよい。Ｒ４は、炭素数１～４の置換又は非置換の炭化水素基を表す。Ａ－及びＢ－は、対アニオンを表す。ｎは、２～８の整数を表す。）
で表される化合物である、
請求項１又は２に記載の銀の回収方法。
【化1】
で表される化合物である、
請求項１又は２に記載の銀の回収方法。
【請求項4】
前記式（Ｉ）において、
Ａ－はハロゲン化物イオンであり、Ｂ－はＮ－（ＣＦ３ＳＯ２）２であり、
さらに、ｎは３である、
請求項３に記載の銀の回収方法。
Ａ－はハロゲン化物イオンであり、Ｂ－はＮ－（ＣＦ３ＳＯ２）２であり、
さらに、ｎは３である、
請求項３に記載の銀の回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、銅電解精錬により銅電解液中に不純物として含まれる銀を回収する方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
銅の電解精製は、硫酸酸性の硫酸銅水溶液を電解液とし、銅精鉱から乾式処理の工程を経て製造される粗銅をアノードとして用いて電解することで、カソード表面に純度の高い銅（電気銅）を製造するというものである。なお、カソードには、電気銅から別途作製した種板と呼ばれる薄い銅板や繰り返し使用可能なステンレス板等を用いる。
【0003】
銅の電解精製における主要なアノード反応は、銅の溶解反応である。アノードとして使用する粗銅には、不純物として、金、銀、鉛、ニッケル、鉄、アンチモン、ビスマス、セレン、テルル、ヒ素等が含まれる。その中で、銀は、そのほとんどがアノードスライムと呼ばれる泥状の固体物質として電解槽の底にたまるが、塩化銀の溶解度分は電解液中に溶出可能であり、電解液中に溶出した銀は銅と共にカソードに析出するようになる。
【0004】
銀は貴金属であり、カソードへの銀の析出を抑えて回収率を高くすることで、銅の電解精製プロセス全体の付加価値を向上させることができる。銀の回収率を向上させる方法として、例えば特許文献１に開示されているように電解条件を最適化する方法があるが、電解液中に溶出した銀の回収は困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平８－１７６８７８号公報
【特許文献2】特開２０１７－０４３５５６号公報
【特許文献3】特開２０２１－１４３３８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、銅の電解精製により銅電解液中に溶出した銀を効率的に回収することができる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者らは、上述した課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、特定の濃度範囲で塩化物イオンを含有する銅電解液をアンモニウム塩型イオン液体に接触させて抽出し、その後、イオン液体相に含まれる銀を還元して金属銀を析出させる逆抽出を行うことで、効率的に銀を回収できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0008】
（１）本発明の第１の発明は、銅電解液に含まれる銀を回収する方法であって、アンモニウム塩型イオン液体を含むイオン液体相に前記銅電解液を接触させることにより、該銅電解液に含まれる銀を抽出する抽出工程と、前記イオン液体相に還元剤を含む溶液を接触させることにより、該イオン液体相に含まれる銀を還元して金属銀を析出させる逆抽出工程と、を含み、前記抽出工程では、前記イオン液体相に、塩化物イオン濃度を０．１ｍｍｏｌ／Ｌ以上１０ｍｍｏｌ／Ｌ以下とした銅電解液を接触させることにより、該イオン液体相に銀のクロロ錯イオンを抽出する、銀の回収方法である。
【0009】
（２）本発明の第２の発明は、第１の発明において、前記逆抽出工程では、前記還元剤としてヒドラジン一水和物、亜硫酸塩、及び水素化ホウ素ナトリウムからなる群から選択される１種以上を含む溶液を、前記イオン液体相に接触させる、銀の回収方法である。
【0010】
（３）本発明の第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記アンモニウム塩型イオン液体は、下記式（Ｉ）
（式中、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、炭素数１～１２の置換又は非置換の炭化水素基を表し、Ｒ１とＲ２とＲ３とは、同じであってもよく、互いに異なっていてもよく、それらが結合する窒素原子と共に互いに結合して環状アミンを形成してもよい。Ｒ４は、炭素数１～４の置換又は非置換の炭化水素基を表す。Ａ－及びＢ－は、対アニオンを表す。ｎは、２～８の整数を表す。）で表される化合物である、銀の回収方法である。
【化1】
【0011】
（４）本発明の第４の発明は、第３の発明において、前記式（Ｉ）において、Ａ－はハロゲン化物イオンであり、Ｂ－はＮ－（ＣＦ３ＳＯ２）２であり、さらに、ｎは３である、銀の回収方法である。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、銅の電解精製により銅電解液中に溶出した銀を効率的に回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】溶液中の塩化物イオン濃度に対する、銀の形態別のモル分率の会計を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の具体的な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。なお、本明細書にて、「Ｘ～Ｙ」（Ｘ、Ｙは任意の数値）との表記は、「Ｘ以上Ｙ以下」の意味である。
【0015】
本実施の形態に係る銀の回収方法は、銅の電解精錬により電解液中に溶出した銀を回収する方法である。
【0016】
具体的には、アンモニウム塩型イオン液体を含むイオン液体相に銅電解液を接触させることにより、その銅電解液に含まれる銀を抽出する抽出工程と、イオン液体相に還元剤を含む溶液を接触させることにより、該イオン液体相に含まれる銀を還元して金属銀を析出させる逆抽出工程と、を含む。
【0017】
そして、この銀の回収方法では、抽出工程において、アンモニウム塩型イオン液体を含むイオン液体相に、塩化物イオン濃度を０．１ｍｍｏｌ／Ｌ以上１０ｍｍｏｌ／Ｌ以下とした銅電解液を接触させることで、そのイオン液体相に銀のクロロ錯イオンを抽出する。
【0018】
また、この銀の回収方法では、逆抽出工程において、還元剤としてヒドラジン一水和物、亜硫酸塩、及び水素化ホウ素ナトリウムから選択される１種以上を含む溶液を、イオン液体相に接触させることで、イオン液体相に抽出した銀を逆抽出して回収する。
【0019】
このような方法によれば、銅電解液中に含まれる銀を効率的に回収することができる。より具体的には、銅電解液中の銅や鉄等の抽出を抑制しながら、銀を選択的に、アンモニア塩型イオン液体を含むイオン液体相に抽出し、その後、効果的に逆抽出して回収することができる。
【0020】
［アンモニア塩型イオン液体について］
上述したように、本実施の形態に係る銀の回収方法においては、銀を含む銅電解液を、アンモニウム塩型イオン液体を含むイオン液体相に接触させて抽出する。具体的に、アンモニア塩型イオン液体は、例えば下記式（Ｉ）で表される化合物を挙げることができる。
上述したように、本実施の形態に係る銀の回収方法においては、銀を含む銅電解液を、アンモニウム塩型イオン液体を含むイオン液体相に接触させて抽出する。具体的に、アンモニア塩型イオン液体は、例えば下記式（Ｉ）で表される化合物を挙げることができる。
【0021】
【化2】
【0022】
ここで、上記の式（Ｉ）において、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それぞれ、炭素数１～１２の置換又は非置換の炭化水素基を表し、Ｒ１とＲ２とＲ３とは、同じであってもよく、互いに異なっていてもよい。また、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、それらが結合する窒素原子と共に互いに結合して環状アミンを形成してもよい。
【0023】
Ｒ１、Ｒ２及びＲ３の炭素数としては、水相と二相分離する特性を高める観点から、それぞれ、２～１２が好ましく、３～８がより好ましく、４～８が特に好ましい。また、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３の炭化水素基としては、それぞれ、飽和であっても不飽和であってもよく、芳香族基、環状炭化水素基、直鎖炭化水素基、分岐鎖炭化水素基等が挙げられる。
【0024】
Ｒ１、Ｒ２及びＲ３の置換炭化水素基における置換基としては、炭化水素基（飽和であっても不飽和であってもよく、芳香族基、環状炭化水素基、直鎖炭化水素基、分岐鎖炭化水素基等）、ヒドロキシル基、エーテル基、モルホリノ基、エステル基、アミド基、パーフルオロアルキル基、ニトリル基（シアノ基）、アミノ基、イミノ基、ウレア基、カルボキシル基、カルボニル基（アルデヒド基、ケトン基）、スルホン酸基（スルホ基）、ニトロ基、ハロゲン、等が挙げられる。これらの中でも、水相と二相分離する特性を高める観点から、直鎖炭化水素基、分岐鎖炭化水素基が好ましい。これらは、１種単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0025】
また、Ｒ４は、炭素数１～４の置換又は非置換の炭化水素基を表す。Ｒ４の炭化水素基としては、直鎖炭化水素基、分岐鎖炭化水素基等が挙げられる。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基が挙げられる。
【0026】
また、Ａ－及びＢ－は、対アニオンを表す。具体的に、Ａ－は、合成の容易さの観点から、ハロゲン化物イオンが好ましい。また、Ｂ－は、Ｎ－（ＣＦ３ＳＯ２）２（以下、「ＮＴｆ２
－」とも称する）、Ｐ－Ｆ６、Ｂ－Ｆ４、Ｃｌ－、ＣＦ３ＳＯ３
－等が挙げられる。これらの中でも、Ｂ－としては、化合物の疎水性を高める観点から、Ｎ－（ＣＦ３ＳＯ２）２が好ましく、イオン液体の製造コストを低減する観点からすると、Ｃｌ－も好ましい。これらは、１種単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0027】
また、ｎは、２～８の整数である。化合物の粘度及び疎水性を抽出剤として好適なものとする観点から、ｎは２～６が好ましく、ｎは３がより好ましい。
【0028】
［イオン液体相］
本実施の形態に係る銀の回収方法では、上述したアンモニア塩型イオン液体を含むイオン液体相を用い、このイオン液体相に、銀を含む銅電解液を接触させることによって銀を抽出する。イオン液体相としては、上述したアンモニア塩型イオン液体の化合物を抽出剤とし、それに、抽出に関与しない他のイオン液体から構成される化合物を混合したものを使用することが好ましい。
本実施の形態に係る銀の回収方法では、上述したアンモニア塩型イオン液体を含むイオン液体相を用い、このイオン液体相に、銀を含む銅電解液を接触させることによって銀を抽出する。イオン液体相としては、上述したアンモニア塩型イオン液体の化合物を抽出剤とし、それに、抽出に関与しない他のイオン液体から構成される化合物を混合したものを使用することが好ましい。
【0029】
具体的に、他のイオン液体の化合物としては、例えば、カチオンが１－ブチル－３－メチルイミダゾリウム（以下、「ＢＭＩＭ＋」とも称する）、アニオンがＮ－（ＣＦ３ＳＯ２）２から構成されるイオン液体を用いることができる。このようなイオン液体とアンモニア塩型イオン液体とを混合して構成されるイオン液体相を使用することで、常温で液体として安定する。
【0030】
イオン液体相において、アンモニア塩型イオン液体の含有割合としては、イオン液体１００質量％に対して、１質量％～５０質量％であることが好ましく、１質量％～１０質量％であることがより好ましい。
【0031】
［抽出工程について］
抽出工程では、銅電解液に含まれる銀を、アンモニウム塩型イオン液体を含むイオン液体相に抽出する。処理対象の銅電解液は、粗銅をアノードとする銅の電解精製により、その粗銅に含まれる不純物の一部が溶出した電解液であり、特に、不純物としての銀が溶出した電解液である。また、銅電解液には、カソード上に電着生成する電気銅の平滑化や均一電着の観点から、添加剤として添加した塩化物イオンが含まれている。
抽出工程では、銅電解液に含まれる銀を、アンモニウム塩型イオン液体を含むイオン液体相に抽出する。処理対象の銅電解液は、粗銅をアノードとする銅の電解精製により、その粗銅に含まれる不純物の一部が溶出した電解液であり、特に、不純物としての銀が溶出した電解液である。また、銅電解液には、カソード上に電着生成する電気銅の平滑化や均一電着の観点から、添加剤として添加した塩化物イオンが含まれている。
【0032】
本実施の形態に係る銀の回収方法では、銀を含む銅電解液を、アンモニウム塩型イオン液体を含むイオン液体相に接触させることにより、そのイオン液体相に銀を抽出する。そのとき、イオン液体相に接触させる銅電解液中の塩化物イオン濃度が重要となり、具体的には、塩化物イオン濃度を０．１ｍｍｏｌ／Ｌ以上１０ｍｍｏｌ／Ｌ以下とした銅電解液を接触させる。
【0033】
図１は、溶液中の塩化物イオン濃度に対する、銀の形態別のモル分率の関係を示すグラフ図である。図１に示すように、銅電解液中の塩化物イオン濃度が０．１ｍｍｏｌ（０．０００１ｍｏｌ）／Ｌ未満であると、銀のクロロ錯体イオンである［ＡｇＣｌ２
－］のモル分率がほぼゼロとなり、イオン液体相への抽出が困難となる。また、銅電解液中の塩化物イオン濃度が１０ｍｍｏｌ（０．０１ｍｏｌ）／Ｌを超えると、銅電解に際してカソード上に電着する銅がデンドライト状に析出するようになるという問題がある。
【0034】
これに対して、塩化物イオン濃度を０．１ｍｍｏｌ／Ｌ以上１０ｍｍｏｌ／Ｌ以下の範囲とした銅電解液を、アンモニウム塩型イオン液体を含むイオン液体相に接触させることで、そのイオン液体相に銀のクロロ錯イオンを効果的に抽出することができる。
【0035】
銅電解液中の塩化物イオン濃度の調整は、特に限定されないが、例えば、銅電解液の一部を採取し、分析によって塩化物イオン濃度を確認し、適宜塩酸を添加することにより行うことができる。例えば、アンモニウム塩型イオン液体を含むイオン液体相への抽出により塩化物イオン濃度が減少したと認められた場合には、塩酸を添加して塩化物イオン濃度が上記の範囲内となるように調整することができる。
【0036】
ここで、銀を含む銅電解液を、アンモニウム塩型イオン液体を含むイオン液体相に接触させる抽出操作による金属元素の抽出率は、以下のようにして算出できる。
【0037】
（抽出率）
抽出操作前の銅電解液中の金属元素の濃度Ｃ０、抽出操作後の銅電解液中の金属元素の濃度をＣ１としたとき、その金属元素の抽出率Ｅ（％）は次式により算出できる。
Ｅ＝（Ｃ０－Ｃ１）／Ｃ０×１００
抽出操作前の銅電解液中の金属元素の濃度Ｃ０、抽出操作後の銅電解液中の金属元素の濃度をＣ１としたとき、その金属元素の抽出率Ｅ（％）は次式により算出できる。
Ｅ＝（Ｃ０－Ｃ１）／Ｃ０×１００
【0038】
［逆抽出工程について］
逆抽出工程では、上述した抽出工程にてイオン液体相に銀のクロロ錯イオンとして抽出された銀を還元し、固体の金属銀として析出させて逆抽出し、イオン液体相と分離して回収する。
逆抽出工程では、上述した抽出工程にてイオン液体相に銀のクロロ錯イオンとして抽出された銀を還元し、固体の金属銀として析出させて逆抽出し、イオン液体相と分離して回収する。
【0039】
ここで、抽出された銀を還元するためには、イオン液体相に還元剤を含む水溶液を接触させることによって行うことができる。
【0040】
還元剤としては、特に限定されないが、ヒドラジン一水和物、亜硫酸塩、及び水素化ホウ素ナトリウムから選ばれる１種以上を用いることが好ましい。これらの還元剤を含む溶液を、銀を抽出したイオン液体相に接触させることにより逆抽出する。ここで、上述したように銀はクロロ錯イオンの形態で抽出されており、アコイオンと比べて安定である。そのため、還元力が比較的強いこれらの還元剤を用いて銀を還元することで、より効率的にかつ効果的にイオン液体相から銀を逆抽出することができる。
【0041】
還元によって析出生成した金属銀を含む沈殿物は、遠心分離や濾過等の操作を行うことによって回収することができる。そして、回収した沈殿物を硝酸溶液等に溶解し、その溶解液を分析することにより、逆抽出した金属成分、及びその成分の逆抽出率を確認することができる。なお、逆抽出率は、以下のようにして算出できる。
【0042】
（逆抽出率）
逆抽出操作前のイオン液体相の金属元素量をＷＩＬ、逆抽出操作後に回収した沈殿物を体積ＶＨＮＯ３の硝酸溶液で溶解した後の溶解液中の金属濃度ＣＨＮＯ３としたとき、その金属元素の逆抽出率Ｅｂａｃｋ（％）は次式により算出できる。
Ｅｂａｃｋ＝（ＣＨＮＯ３×ＶＨＮＯ３）／ＷＩＬ×１００
逆抽出操作前のイオン液体相の金属元素量をＷＩＬ、逆抽出操作後に回収した沈殿物を体積ＶＨＮＯ３の硝酸溶液で溶解した後の溶解液中の金属濃度ＣＨＮＯ３としたとき、その金属元素の逆抽出率Ｅｂａｃｋ（％）は次式により算出できる。
Ｅｂａｃｋ＝（ＣＨＮＯ３×ＶＨＮＯ３）／ＷＩＬ×１００
【実施例0043】
以下、本発明の実施例を示してより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
【0044】
なお、実施例での銅電解液中及び硝酸溶液中の金属元素の分析は、ＩＣＰ発光分析法及び原子吸光分析法により行った。また、塩化物イオン濃度の分析は、塩化銀分離による蛍光Ｘ線法により行った。
【0045】
［アンモニウム塩型イオン液体の合成、イオン液体相の調製］
（アンモニウム塩型イオン液体の原材料）
下記の原材料を使用してアンモニア塩型イオン液体を合成した。なお、これらは特に断りのない限り、更なる精製を行うことなく使用した。
・１，３－ジブロモプロパン（富士フイルム和光純薬社製）
・１－メチルイミダゾール（東京化成社製）
・ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドリチウム（アルドリッチ社製）
・ジメチルアミン（東京化成社製）
・ヨードメタン（東京化成社製）
・硫酸ナトリウム（富士フイルム和光純薬社製）
（アンモニウム塩型イオン液体の原材料）
下記の原材料を使用してアンモニア塩型イオン液体を合成した。なお、これらは特に断りのない限り、更なる精製を行うことなく使用した。
・１，３－ジブロモプロパン（富士フイルム和光純薬社製）
・１－メチルイミダゾール（東京化成社製）
・ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドリチウム（アルドリッチ社製）
・ジメチルアミン（東京化成社製）
・ヨードメタン（東京化成社製）
・硫酸ナトリウム（富士フイルム和光純薬社製）
【0046】
具体的に、下記式（ＩＩ）に示す合成スキームにより、化合物（アンモニウム塩型イオン液体）を合成した。なお、各プロセスにおいて得られた化合物の１Ｈ－ＮＭＲについては、以下の解析機器を用いて解析した。
・１Ｈ－ＮＭＲ：Bruker Daltonics社製、（商品名）AV400M digital NMR
・ＩＣＰ－ＡＥＳ：日立ハイテクサイエンス社製、（商品名）SPECTRO ARCOS
・１Ｈ－ＮＭＲ：Bruker Daltonics社製、（商品名）AV400M digital NMR
・ＩＣＰ－ＡＥＳ：日立ハイテクサイエンス社製、（商品名）SPECTRO ARCOS
【0047】
【化3】
【0048】
（［１－（３－ブロモプロピル）－３－メチルイミダゾリウムブロミド］（「化合物［１］）の合成）
四口丸底フラスコ（１０００ｍＬ）に、１、３－ジブロモプロパン２００ｇ（１．０８ｍｏｌ）のアセトン溶液２５０ｍＬを加え、フラスコ内をアルゴン置換した。アセトン５０ｍＬに１－メチルイミダゾール８．２１ｇ（１００ｍｍｏｌ）を溶解させ、この溶液を３０分間かけて滴下した。その後、反応溶液を、４５℃に設定したオイルバスで２０時間加熱環流させ、反応を行った。反応の際に生じた白色固体と反応溶液とを、デカンテーションにより分離した。また、白色固体を少量のエタノールで溶解させた後、アセトンを多量に加えることによって白色固体を再沈殿させ、白色固体中の生成物をアセトンに溶解させた。残った固体と溶液とを、再びデカンテーションにより分離した。反応溶液とこの溶液とを合わせた後、ロータリーエバポレーター及び真空乾燥機を用いて減圧濃縮した。その後、反応溶液／水で分液操作を行い、上相の水相を取り出した。次いで、水（Ｈ２Ｏ）／ヘキサンで分液操作を行い、下相の水相を取り出した。得られた水溶液を、ロータリーエバポレーター及び真空乾燥機を用いて減圧濃縮した。こうして、無色液体の化合物１（Ｃ７Ｈ１２Ｂｒ２Ｎ２）を収率８１％で得た（２３．３ｇ、８１．７ｍｍｏｌ）。
四口丸底フラスコ（１０００ｍＬ）に、１、３－ジブロモプロパン２００ｇ（１．０８ｍｏｌ）のアセトン溶液２５０ｍＬを加え、フラスコ内をアルゴン置換した。アセトン５０ｍＬに１－メチルイミダゾール８．２１ｇ（１００ｍｍｏｌ）を溶解させ、この溶液を３０分間かけて滴下した。その後、反応溶液を、４５℃に設定したオイルバスで２０時間加熱環流させ、反応を行った。反応の際に生じた白色固体と反応溶液とを、デカンテーションにより分離した。また、白色固体を少量のエタノールで溶解させた後、アセトンを多量に加えることによって白色固体を再沈殿させ、白色固体中の生成物をアセトンに溶解させた。残った固体と溶液とを、再びデカンテーションにより分離した。反応溶液とこの溶液とを合わせた後、ロータリーエバポレーター及び真空乾燥機を用いて減圧濃縮した。その後、反応溶液／水で分液操作を行い、上相の水相を取り出した。次いで、水（Ｈ２Ｏ）／ヘキサンで分液操作を行い、下相の水相を取り出した。得られた水溶液を、ロータリーエバポレーター及び真空乾燥機を用いて減圧濃縮した。こうして、無色液体の化合物１（Ｃ７Ｈ１２Ｂｒ２Ｎ２）を収率８１％で得た（２３．３ｇ、８１．７ｍｍｏｌ）。
【0049】
得られた化合物の１Ｈ－ＮＭＲの結果は下記の通りであった。
１Ｈ－ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）δ２．５８（ｑｕｉｎ，Ｊ＝６．６Ｈｚ，２Ｈ），３．５０（ｔ，Ｊ＝６．２Ｈｚ，２Ｈ），４．１３（ｓ，３Ｈ），４．６１（ｔ，Ｊ＝６．８Ｈｚ，２Ｈ），７．５８（ｔ，Ｊ＝１．８Ｈｚ，１Ｈ），７．６４（ｔ，Ｊ＝１．８Ｈｚ，１Ｈ），１０．３５（ｓ，１Ｈ）
１Ｈ－ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）δ２．５８（ｑｕｉｎ，Ｊ＝６．６Ｈｚ，２Ｈ），３．５０（ｔ，Ｊ＝６．２Ｈｚ，２Ｈ），４．１３（ｓ，３Ｈ），４．６１（ｔ，Ｊ＝６．８Ｈｚ，２Ｈ），７．５８（ｔ，Ｊ＝１．８Ｈｚ，１Ｈ），７．６４（ｔ，Ｊ＝１．８Ｈｚ，１Ｈ），１０．３５（ｓ，１Ｈ）
【0050】
（［１－（３－ブロモプロピル）－３－メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド）］（「化合物［２］」）の合成）
ナスフラスコ（３００ｍＬ）に、水（Ｈ２Ｏ）１５０ｍＬを加え、化合物［１］２３．２０ｇ（８１．７ｍｍｏｌ）、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドリチウム２５．８ｇ（８９．９ｍｍｏｌ）を、水に溶解させた。その後、室温で１時間撹拌しながら反応を行い、反応溶液をクロロホルム（ＣＨＣｌ３）で抽出した。抽出溶液について、無水硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ４）を用いた脱水操作、セライト濾過、ロータリーエバポレーター及び真空乾燥機を用いた減圧濃縮を行った。こうして、無色液体の化合物［２］（Ｃ９Ｈ１２ＢｒＦ６Ｎ３Ｏ４Ｓ２）を収率９１％で得た（３５．９１ｇ、７４．２ｍｍｏｌ）。
ナスフラスコ（３００ｍＬ）に、水（Ｈ２Ｏ）１５０ｍＬを加え、化合物［１］２３．２０ｇ（８１．７ｍｍｏｌ）、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドリチウム２５．８ｇ（８９．９ｍｍｏｌ）を、水に溶解させた。その後、室温で１時間撹拌しながら反応を行い、反応溶液をクロロホルム（ＣＨＣｌ３）で抽出した。抽出溶液について、無水硫酸マグネシウム（ＭｇＳＯ４）を用いた脱水操作、セライト濾過、ロータリーエバポレーター及び真空乾燥機を用いた減圧濃縮を行った。こうして、無色液体の化合物［２］（Ｃ９Ｈ１２ＢｒＦ６Ｎ３Ｏ４Ｓ２）を収率９１％で得た（３５．９１ｇ、７４．２ｍｍｏｌ）。
【0051】
得られた化合物の１Ｈ－ＮＭＲの結果は下記の通りであった。
１Ｈ－ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）δ２．４４（ｑｕｉｎ，Ｊ＝６．５Ｈｚ，２Ｈ），３．５０（ｔ，Ｊ＝６．０Ｈｚ，２Ｈ），３．９７（ｓ，３Ｈ），４．４２（ｔ，Ｊ＝７．０Ｈｚ，２Ｈ），７．２９（ｔ，Ｊ＝１．８Ｈｚ，１Ｈ），７．３５（ｔ，Ｊ＝１．８Ｈｚ，１Ｈ），８．８５（ｓ，１Ｈ）
１Ｈ－ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）δ２．４４（ｑｕｉｎ，Ｊ＝６．５Ｈｚ，２Ｈ），３．５０（ｔ，Ｊ＝６．０Ｈｚ，２Ｈ），３．９７（ｓ，３Ｈ），４．４２（ｔ，Ｊ＝７．０Ｈｚ，２Ｈ），７．２９（ｔ，Ｊ＝１．８Ｈｚ，１Ｈ），７．３５（ｔ，Ｊ＝１．８Ｈｚ，１Ｈ），８．８５（ｓ，１Ｈ）
【0052】
（［１－３－（ジメチルアミノプロピル）－３－メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド］（「化合物［３］」）の合成）
三口丸底フラスコ（５００ｍＬ）に、化合物［２］と、ジメチルアミンとを加え、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、反応溶液を室温で２４時間還流して反応させた。反応溶液をロータリーエバポレーターで減圧濃縮させた。濃縮した反応溶液をＣＨＣｌ３／５質量％ＮＨ３ａｑ．で分液操作を行い、上相の５質量％ＮＨ３ａｑ．を除去した。加えて、ＣＨＣｌ３／Ｈ２Ｏで分液操作を行い、下相のＣＨＣｌ３相を洗浄した。無水ＭｇＳＯ４で脱水操作を行った後、有機相をセライト濾過し、ロータリーエバポレーターで減圧濃縮した。さらに、得られた液体／ヘキサンでさらに分液操作を行い、イオン液体相を洗浄した。ロータリーエバポレーターと真空乾燥機で減圧濃縮することで、淡黄色の液体として化合物［３］を収率６２％で得た（１１．５ｇ，２５．６ｍｍｏｌ）。
三口丸底フラスコ（５００ｍＬ）に、化合物［２］と、ジメチルアミンとを加え、フラスコ内をアルゴン置換した。その後、反応溶液を室温で２４時間還流して反応させた。反応溶液をロータリーエバポレーターで減圧濃縮させた。濃縮した反応溶液をＣＨＣｌ３／５質量％ＮＨ３ａｑ．で分液操作を行い、上相の５質量％ＮＨ３ａｑ．を除去した。加えて、ＣＨＣｌ３／Ｈ２Ｏで分液操作を行い、下相のＣＨＣｌ３相を洗浄した。無水ＭｇＳＯ４で脱水操作を行った後、有機相をセライト濾過し、ロータリーエバポレーターで減圧濃縮した。さらに、得られた液体／ヘキサンでさらに分液操作を行い、イオン液体相を洗浄した。ロータリーエバポレーターと真空乾燥機で減圧濃縮することで、淡黄色の液体として化合物［３］を収率６２％で得た（１１．５ｇ，２５．６ｍｍｏｌ）。
【0053】
得られた化合物の１Ｈ－ＮＭＲの結果は下記の通りであった。
１Ｈ－ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）δ＝２．００（ｔｔ，Ｊ＝６．８Ｈｚ，６．６Ｈｚ，２Ｈ），２．１９（ｓ，６Ｈ），２．２５（ｔ，Ｊ＝６．４Ｈｚ，２Ｈ），３．９６（ｓ，３Ｈ），４．２８（ｔ，Ｊ＝６．８Ｈｚ，２Ｈ），７．２７（ｔ，１Ｈ），７．３３（ｔ，１Ｈ），８．８０（ｓ，１Ｈ）
１Ｈ－ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３）δ＝２．００（ｔｔ，Ｊ＝６．８Ｈｚ，６．６Ｈｚ，２Ｈ），２．１９（ｓ，６Ｈ），２．２５（ｔ，Ｊ＝６．４Ｈｚ，２Ｈ），３．９６（ｓ，３Ｈ），４．２８（ｔ，Ｊ＝６．８Ｈｚ，２Ｈ），７．２７（ｔ，１Ｈ），７．３３（ｔ，１Ｈ），８．８０（ｓ，１Ｈ）
【0054】
（ヨウ化１－（３－トリメチルアンモニウムプロピル）－３－メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（「化合物［４］」）の合成）
三口丸底フラスコ（３００ｍＬ）に、化合物［３］と、ヨードメタンと、メタノールとを加えた後、反応溶液を室温で２４時間撹拌した。反応溶液をロータリーエバポレーターと真空乾燥機で減圧濃縮することで淡黄色の固体として化合物［４］を収率１００％で得た（１．４１ｇ，２．３８ｍｍｏｌ）。
三口丸底フラスコ（３００ｍＬ）に、化合物［３］と、ヨードメタンと、メタノールとを加えた後、反応溶液を室温で２４時間撹拌した。反応溶液をロータリーエバポレーターと真空乾燥機で減圧濃縮することで淡黄色の固体として化合物［４］を収率１００％で得た（１．４１ｇ，２．３８ｍｍｏｌ）。
【0055】
得られた化合物の１Ｈ－ＮＭＲの結果は下記の通りであった。
１Ｈ－ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＭｅＯＤ）δ＝２．４６（ｍ，２Ｈ），３．１９（ｓ，９Ｈ），３．５０（ｔｔ，２Ｈ），３．９５（ｓ，３Ｈ），４．３６（ｔ，Ｊ＝７．２Ｈｚ，２Ｈ），７．６２（ｔ，１Ｈ），７．７０（ｔ，１Ｈ），８．９９（ｓ，１Ｈ）
１Ｈ－ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＭｅＯＤ）δ＝２．４６（ｍ，２Ｈ），３．１９（ｓ，９Ｈ），３．５０（ｔｔ，２Ｈ），３．９５（ｓ，３Ｈ），４．３６（ｔ，Ｊ＝７．２Ｈｚ，２Ｈ），７．６２（ｔ，１Ｈ），７．７０（ｔ，１Ｈ），８．９９（ｓ，１Ｈ）
【0056】
（イオン液体相の調製）
化合物［４］１．０ｇ（１．７ｍｍｏｌ）を５質量％の濃度になるように、「ＢＭＩＭ＋」「ＮＴｆ２ －」と混合してイオン液体相を作製した。
化合物［４］１．０ｇ（１．７ｍｍｏｌ）を５質量％の濃度になるように、「ＢＭＩＭ＋」「ＮＴｆ２ －」と混合してイオン液体相を作製した。
【0057】
［銅電解液からの銀の抽出］
（抽出工程）
下記表１に示す液組成の銅電解液２ｍＬを、上記したように作製したイオン液体相０．４ｇと混合し、２５℃、１５００ｒｐｍの条件で水平往復振盪させて、銅電解液とアンモニウム塩型イオン液体を含むイオン液体相とを接触させた。ここで、銅電解液中の塩化物イオン濃度は１．１ｍｍｏｌ／Ｌであった。
（抽出工程）
下記表１に示す液組成の銅電解液２ｍＬを、上記したように作製したイオン液体相０．４ｇと混合し、２５℃、１５００ｒｐｍの条件で水平往復振盪させて、銅電解液とアンモニウム塩型イオン液体を含むイオン液体相とを接触させた。ここで、銅電解液中の塩化物イオン濃度は１．１ｍｍｏｌ／Ｌであった。
【0058】
【表1】
【0059】
［銅電解液からの銀の繰り返し抽出］
上記のイオン液体相０．４ｇを、新たに用意した上記表１に示す組成の銅電解液２ｍＬと混合し、同様の抽出操作を行った。この繰り返し操作を４回実施し、合計５回の抽出操作を実施した。いずれの場合も、銅電解液中の銀を１００％抽出することができた。
上記のイオン液体相０．４ｇを、新たに用意した上記表１に示す組成の銅電解液２ｍＬと混合し、同様の抽出操作を行った。この繰り返し操作を４回実施し、合計５回の抽出操作を実施した。いずれの場合も、銅電解液中の銀を１００％抽出することができた。
【0060】
下記表２に、各抽出操作により得られたイオン液体相の分析結果を示す。表２に示す各金属元素の抽出率からわかるように、銅をほとんど抽出することなく、銀を１００％抽出することができた。
【0061】
【表2】
【0062】
［イオン液体相からの銀の逆抽出］
５回の抽出操作を実施したイオン液体０．４ｇを、ヒドラジン一水和物を１％含むヒドラジン水溶液２ｍＬと混合し、２５℃、１５００ｒｐｍの条件で水平往復振盪させて、イオン液体相とヒドラジン水溶液とを接触させた。続いて、２５℃、６０００ｒｐｍの条件で遠心分離を実施した。
５回の抽出操作を実施したイオン液体０．４ｇを、ヒドラジン一水和物を１％含むヒドラジン水溶液２ｍＬと混合し、２５℃、１５００ｒｐｍの条件で水平往復振盪させて、イオン液体相とヒドラジン水溶液とを接触させた。続いて、２５℃、６０００ｒｐｍの条件で遠心分離を実施した。
【0063】
［沈殿物の分析］
ヒドラジン溶液２ｍＬをエタノールで洗浄し、沈殿物を回収した。この沈殿物を１ｍｏｌ／Ｌの硝酸溶液２ｍＬに溶解した後、金属成分の分析を行い、逆抽出率を算出した。下記表３に、逆抽出率の結果を示す。表３に示すように、イオン液体相から銀は１００％逆抽出され、効果的に回収することができた。なお、他の金属成分の逆抽出率は２０％未満であった。
ヒドラジン溶液２ｍＬをエタノールで洗浄し、沈殿物を回収した。この沈殿物を１ｍｏｌ／Ｌの硝酸溶液２ｍＬに溶解した後、金属成分の分析を行い、逆抽出率を算出した。下記表３に、逆抽出率の結果を示す。表３に示すように、イオン液体相から銀は１００％逆抽出され、効果的に回収することができた。なお、他の金属成分の逆抽出率は２０％未満であった。
【0064】
【表3】
【図1】