日本國立研究開發法人原子能研究開發機構（JAEA）原子能科學研究所原子能基礎工學研究中心原子能化學研究組的佐佐木祐二博士和熊谷友多團隊負責人，以及橫濱國立大學研究生院環境信息研究院的松宮正彥教授、大阪大學研究生院理學研究科的金子政志講師組成的研究團隊宣佈，開發出了一項可實現高效溶劑萃取廢棄物中的鉑族元素鈀（Pd）、釕（Ru）和銠（Rh）的技術。研究團隊採用的是自主研發的、針對放射性物質的分離技術。尤其針對此前難以實現選擇性萃取分離的釕（Ru），提取效率較既往方法提高了10倍。該成果有望提升「城市礦山（存在於城市中的、可回收利用的資源）」中鉑族元素的回收效率。相關成果論文已發表在《Journal of Molecular Liquids》的2025年12月6日刊上。
圖1 利用自主開發的「離子對萃取」方法分離鈀（Pd）、釕（Ru）和銠（Rh）。（供圖：JAEA）
鉑族元素中的釕主要被用於電腦硬碟（HDD），而鈀和銠則被廣泛應用於汽車尾氣淨化觸媒，由於這些產品均存在更新換代需求，因此會產生大量相關廢棄物。鉑族元素的資源蘊藏量有限，且原產國也十分集中，因此回收利用的重要度日益凸顯。然而，既往的溶劑萃取技術必須依賴多種工藝組合，處理流程複雜。
為此，研究團隊開始考慮應用原子能研究中長期積累的溶劑萃取技術。三種鉑族元素本身屬於鈾的核分裂生成物，也存在於高放射性廢液之中。
此前，原子能機構在探明鉑族元素可實現萃取條件的同時，還持續推進開發燃燒後不會產生萃取二次廢棄物的萃取劑。溶劑萃取是在含有萃取劑的有機相與水相構成的兩相體系中進行金屬離子分離，通過振盪操作使水相中的金屬離子與萃取劑結合，並轉移至有機相。為了維持兩相體系的穩定存在，需要在有機相內保持電中性。
此次研究團隊證實，通過使用在酸性條件下可形成陽離子的萃取劑，能夠促使其與鉑族元素在鹽酸條件下形成的陰離子相互配對，從而實現「離子對萃取」。
研究團隊還確認，「離子對萃取」不僅適用於以往研究中提出的銠（Rh），也同樣適用於鈀（Pd）和釕（Ru）。研究人員進一步驗證，通過對此前開發的萃取劑（TDGA、MIDOA、NTA酰胺）進行加熱處理，可以提高萃取效率。此外，研究團隊還設計出可將三種鉑族元素分別從水溶液中分離出來的方法，並通過實驗驗證了性能。
此外，研究團隊還通過使用試劑對這些鉑族元素進行反萃取，使其重新回到水相中，可以實現萃取劑的重複利用。尤其是在釕（Ru）的反萃取條件方面，本次研究達到了目前國際上的最高水平。
研究團隊還提出了一種通過為每種鉑族元素選用對應萃取劑來實現連續萃取的相互分離流動程。
佐佐木博士表示：「此次提出的方法是在水溶液中回收鉑族元素，可根據後續用途將其順利銜接到簡便的加工環節。期待我們開發的方法能夠應用於對含貴金屬廢料的回收利用領域。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Journal of Molecular Liquids
論文：Mutual separation of Ru, Rh, and Pd via reflux-assisted extraction and reverse-extraction using ion-pair and solvation with S- and amino-N-donor reagents
DOI：doi.org/10.1016/j.molliq.2025.129013
