日本国立研究开发法人原子能研究开发机构（JAEA）原子能科学研究所原子能基础工学研究中心原子能化学研究组的佐佐木祐二博士和熊谷友多团队负责人，以及横滨国立大学研究生院环境信息研究院的松宫正彦教授、大阪大学研究生院理学研究科的金子政志讲师组成的研究团队宣布，开发出了一项可实现高效溶剂萃取废弃物中的铂族元素钯（Pd）、钌（Ru）和铑（Rh）的技术。研究团队采用的是自主研发的、针对放射性物质的分离技术。尤其针对此前难以实现选择性萃取分离的钌（Ru），提取效率较既往方法提高了10倍。该成果有望提升“城市矿山（存在于城市中的、可回收利用的资源）”中铂族元素的回收效率。相关成果论文已发表在《Journal of Molecular Liquids》的2025年12月6日刊上。
图1 利用自主开发的“离子对萃取”方法分离钯（Pd）、钌（Ru）和铑（Rh）。（供图：JAEA）
铂族元素中的钌主要被用于电脑硬盘（HDD），而钯和铑则被广泛应用于汽车尾气净化催化剂，由于这些产品均存在更新换代需求，因此会产生大量相关废弃物。铂族元素的资源储量有限，且原产国也十分集中，因此回收利用的重要度日益凸显。然而，既往的溶剂萃取技术必须依赖多种工艺组合，处理流程复杂。
为此，研究团队开始考虑应用原子能研究中长期积累的溶剂萃取技术。三种铂族元素本身属于铀的核裂变生成物，也存在于高放射性废液之中。
此前，原子能机构在探明铂族元素可实现萃取条件的同时，还持续推进开发燃烧后不会产生萃取二次废弃物的萃取剂。溶剂萃取是在含有萃取剂的有机相与水相构成的两相体系中进行金属离子分离，通过振荡操作使水相中的金属离子与萃取剂结合，并转移至有机相。为了维持两相体系的稳定存在，需要在有机相内保持电中性。
此次研究团队证实，通过使用在酸性条件下可形成阳离子的萃取剂，能够促使其与铂族元素在盐酸条件下形成的阴离子相互配对，从而实现“离子对萃取”。
研究团队还确认，“离子对萃取”不仅适用于以往研究中提出的铑（Rh），也同样适用于钯（Pd）和钌（Ru）。研究人员进一步验证，通过对此前开发的萃取剂（TDGA、MIDOA、NTA酰胺）进行加热处理，可以提高萃取效率。此外，研究团队还设计出可将三种铂族元素分别从水溶液中分离出来的方法，并通过实验验证了性能。
此外，研究团队还通过使用试剂对这些铂族元素进行反萃取，使其重新回到水相中，可以实现萃取剂的重复利用。尤其是在钌（Ru）的反萃取条件方面，本次研究达到了目前国际上的最高水平。
研究团队还提出了一种通过为每种铂族元素选用对应萃取剂来实现连续萃取的相互分离流程。
佐佐木博士表示：“此次提出的方法是在水溶液中回收铂族元素，可根据后续用途将其顺利衔接到简便的加工环节。期待我们开发的方法能够应用于对含贵金属废料的回收利用领域。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Journal of Molecular Liquids
论文：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
