金屬濃縮方法和金屬回收方法、以及金屬濃縮裝置和金屬回收裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及金屬濃縮方法和金屬回收方法、以及金屬濃縮裝置和金屬回收裝置。
[0002] 本申請(qǐng)主張基于2013年1月21日在日本提交的第2013-008537號(hào)專利申請(qǐng)的優(yōu) 先權(quán)，在本文中引用其內(nèi)容。
【背景技術(shù)】
[0003] 除為了滿足法律規(guī)定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)外，也為了實(shí)現(xiàn)資源的再利用，普遍進(jìn)行著從工 業(yè)廢水或粗提取液等含有金屬的溶液中回收金屬的事情。但是，利用一般方法從含金屬離 子溶液中回收金屬，能耗高、環(huán)境負(fù)荷大。尤其是基于經(jīng)濟(jì)方面的原因一般不從含有低濃度 的回收對(duì)象金屬的含金屬離子溶液中回收金屬。對(duì)于上述問題，存在使用微生物來進(jìn)行的 從含金屬離子溶液中有效回收金屬的方法。使用微生物從含金屬離子溶液中回收金屬的方 法可以舉出例如，下述方法（i)~（iii)。
[0004] (i)使施萬(wàn)氏菌屬（Shewanella algae)等鐵還原細(xì)菌在含金屬離子溶液中作用， 該鐵還原細(xì)菌可在將金屬離子還原成金屬微粒的同時(shí)將金屬微粒捕集到鐵還原細(xì)菌內(nèi)，或 者直接將金屬離子吸附到鐵還原細(xì)菌上，通過回收捕集有金屬微?；蛭接薪饘匐x子的鐵 還原細(xì)菌來回收金屬的方法（例如，專利文獻(xiàn)1、2)。
[0005] ( ii )使鐵氧化細(xì)菌作用于含有2價(jià)鐵離子的溶液將該2價(jià)鐵離子氧化為3價(jià)鐵 離子，調(diào)節(jié)該溶液的PH形成氫氧化鐵（III)，通過固液分離回收鐵的方法（專利文獻(xiàn)3)。
[0006] (iii)向含有Cu、Zn、Ni、Mg等金屬雜質(zhì)的膠態(tài)二氧化硅中加入施萬(wàn)氏屬細(xì)菌，僅 該含雜質(zhì)金屬被捕集到施萬(wàn)氏屬細(xì)菌內(nèi)，通過回收捕集有該金屬的施萬(wàn)氏屬細(xì)菌、分離膠 態(tài)二氧化硅與該含雜質(zhì)物的方法（專利文獻(xiàn)4)。
[0007] 但是，在方法（i)中，為了提高回收效率需要加入大量作用于金屬離子的微生物 從而提高金屬離子和微生物的接觸效率，而大量使用微生物使得成本提高。因此，難以以低 成本、高回收效率連續(xù)地從含金屬離子溶液中回收金屬。尤其是在利用微生物將水中含有 的低濃度的金屬離子還原成金屬微粒的同時(shí)將金屬微粒捕集到鐵還原細(xì)菌內(nèi)，或者直接將 金屬離子吸附到鐵還原細(xì)菌上的情況中，為了提高回收效率，在捕集金屬微?；蛭浇饘?離子時(shí)提高微生物濃度的方法是必需的。另外，在方法（ii )中，由于溶液的PH的調(diào)節(jié)變 得復(fù)雜，因而操作很繁瑣。
[0008] 在方法（iii)中，存在1天以上的將微生物與金屬結(jié)合的工序、添加殺菌劑的工 序、以及通過添加堿來調(diào)節(jié)PH的工序，工序繁瑣且需要的時(shí)間長(zhǎng)。另外，在回收操作中，在 獲得含有施萬(wàn)氏菌屬細(xì)菌的菌群之后需要強(qiáng)烈攪拌，而且即使如此金屬的回收率也不高。 (特別參考專利文獻(xiàn)4的實(shí)施例）
[0009] 現(xiàn)有摶術(shù)f獻(xiàn)
[0010] 專利文獻(xiàn)
[0011] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2007-113116號(hào)公報(bào)
[0012] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2010-162442號(hào)公報(bào)
[0013] 專利文獻(xiàn)3 :日本特開2005-238181號(hào)公報(bào)
[0014] 專利文獻(xiàn)4 :日本特開2005-298276號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 發(fā)明要解決的問題
[0016] 對(duì)于從含有工業(yè)上有用的金屬資源的溶液中回收金屬的方法，如上所述，對(duì)多種 方法進(jìn)行討論，發(fā)現(xiàn)這些方法存在回收效率低、為了提高回收效率，又會(huì)存在工序繁瑣、導(dǎo) 致成本提尚等問題。本發(fā)明旨在解決這些過去存在的問題。
[0017] 解決問題的方法
[0018] 本發(fā)明提供可以簡(jiǎn)便、高效地濃縮含金屬離子溶液中的金屬，并可以高回收率從 含該金屬離子溶液中回收金屬的金屬濃縮方法和金屬回收方法，以及金屬濃縮裝置和金屬 回收裝置。
[0019] 即，本發(fā)明具有下述內(nèi)容。
[0020] 1.含金屬離子的溶液中的金屬濃縮方法，其包含下述工序（1)~（3)。
[0021] (1)還原捕集工序：使微生物和電子供體作用于含金屬離子的溶液，將金屬離子 還原成金屬微粒的同時(shí)將該金屬微粒捕集到該微生物內(nèi)，獲得包含捕集到金屬微粒的微生 物的溶液。
[0022] (2)濃縮工序：利用過濾膜濃縮上述包含捕集到上述金屬微粒的微生物的溶液從 而得到濃縮液。
[0023] (3)送回工序：將上述濃縮液送回至上述工序（1)中進(jìn)行循環(huán)。
[0024] 2.如1所述的金屬濃縮方法，上述金屬離子是選自Au、Ag、Pt、Pd、Rh、Ir、Ru和Os 中的至少一種元素的離子。
[0025] 3.如1或2所述的金屬濃縮方法，在上述工序（1)中，微生物和電子供體作用于含 金屬離子的溶液時(shí)，使由金屬離子還原得到的金屬共存于所述溶液中。
[0026] 4.如1~3中任一項(xiàng)所述的金屬濃縮方法，上述電子供體是碳原子數(shù)為1~7的 有機(jī)物。
[0027] 5.如1~4中任一項(xiàng)所述的金屬濃縮方法，上述電子供體是碳原子數(shù)為1~3的 脂肪族羧酸及其鹽中的至少一種或兩種。
[0028] 6.如1~5中任一項(xiàng)所述的金屬濃縮方法，上述電子供體為甲酸及其鹽中的至少 一種或兩種。
[0029] 7.如1~6中任一項(xiàng)所述的金屬濃縮方法，上述微生物為鐵還原細(xì)菌。
[0030] 8.如7所述的金屬濃縮方法，上述鐵還原細(xì)菌為施萬(wàn)氏菌屬（Shewanella)的細(xì) 菌。
[0031] 9.如8所述的金屬濃縮方法，上述施萬(wàn)氏菌屬的細(xì)菌為海藻施萬(wàn)氏菌 (Shewanella algae)或奧奈達(dá)施萬(wàn)氏菌（Shewanella oneidensis) 〇
[0032] 10.如1~9中任一項(xiàng)所述的金屬濃縮方法，上述過濾膜的平均孔徑為0. 01~ I. 0 μ m〇
[0033] 11.金屬回收方法，是將通過1~10中任一項(xiàng)所述的金屬濃縮方法獲得的、上述捕 集有金屬微粒的微生物進(jìn)行回收的方法，還包含下述工序（4)。
[0034] (4)回收工序：回收含有上述捕集有金屬微粒的微生物的溶液以使菌體濃度為 1.0 X IO17個(gè)細(xì)胞/m 3以下。
[0035] 12.含金屬離子的溶液中的金屬回收方法，其包含下述工序（Γ )~（4'）。
[0036] 0- )捕集工序：使微生物作用于含金屬離子的溶液，將金屬離子捕集到該微生物 上，獲得包含捕集有該金屬離子的微生物的溶液。
[0037] (2'）濃縮工序：利用過濾膜濃縮上述包含捕集到金屬離子的微生物的溶液，得到 濃縮液。
[0038] (3'）送回工序：將上述濃縮液送回至上述工序（Γ )中進(jìn)行循環(huán)。
[0039] (4'）回收工序：回收含有上述捕集有金屬微粒的微生物的溶液以使菌體濃度為 1.0 X IO17個(gè)細(xì)胞/m 3以下。
[0040] 13.如12所述的金屬回收方法，上述金屬離子為選自Ga、In、Zn、Sn以及鑭系元素 中至少一種元素的離子。
[0041] 14.如12或13所述的金屬回收方法，上述微生物為鐵還原細(xì)菌。
[0042] 15.如14所述的金屬回收方法，上述鐵還原細(xì)菌為施萬(wàn)氏菌屬（Shewanella)的細(xì) 菌。
[0043] 16.如15所述的金屬回收方法，上述施萬(wàn)氏菌屬的細(xì)菌為海藻施萬(wàn)氏菌 (Shewanella algae)或奧奈達(dá)施萬(wàn)氏菌（Shewanella oneidensis) 〇
[0044] 17.如12~16中任一項(xiàng)所述的金屬濃縮方法，上述過濾膜的平均孔徑為0. 01~ I. 0 μ m〇
[0045] 18.具有下述（a)~（c)的金屬濃縮裝置D
[0046] (a)存積部：使微生物和電子供體作用于含金屬離子的溶液，將金屬離子還原成 金屬微粒的同時(shí)將金屬微粒捕集到微生物內(nèi)，或者使微生物作用于含金屬離子的溶液，將 金屬離子捕集到該微生物上，存積包含捕集有金屬微粒或金屬離子的微生物的溶液；
[0047] (b)濃縮部：利用過濾膜濃縮由上述存積部轉(zhuǎn)移來的上述包含捕集有金屬微?；?金屬離子的微生物的溶液。
[0048] (C)送回部，用于將在上述濃縮部濃縮的濃縮液送回至上述存積部。
[0049] 19.如18所述的金屬濃縮裝置，還具有下述（e)。
[0050] (e)測(cè)定部：測(cè)定來自于上述濃縮部的上述包含捕集有金屬微?；蚪饘匐x子的微 生物的溶液的菌體濃度。
[0051] 20.金屬回收裝置，其具有上述（a)~（c)以及下述（d)。
[0052] (d)回收部：從上述存積部以及濃縮部中的至少一個(gè)或兩個(gè)中，回收上述包含捕 集有金屬微?；蚪饘匐x子的微生物的溶液。
[0053] 21.如20所述的金屬回收裝置，還具有下述（e)。
[0054] (e)測(cè)定部：測(cè)定來自于上述濃縮部的上述包含捕集有金屬微粒或金屬離子的微 生物的溶液的菌體濃度。
[0055] 另外，本發(fā)明也具有下述內(nèi)容。
[0056] 〈1>金屬回收方法，其為從含金屬離子的溶液中回收特定金屬的金屬回收方法，使 微生物作用于上述含金屬離子的溶液，利用微生物將該金屬離子還原成金屬微粒的同時(shí)， 將金屬微粒捕集到該微生物內(nèi)，將包含捕集有該金屬微粒的微生物的溶液轉(zhuǎn)移到濃縮槽中 利用過濾膜進(jìn)行過濾和濃縮，連續(xù)地回收包含捕集有金屬微粒的濃縮液。
[0057] 〈2>金屬回收方法，其為從含金屬離子的溶液中回收特定金屬的金屬回收方法，使 微生物作用于上述含金屬離子的溶液，直接將該金屬離子吸附到該微生物上，將包含吸附 有該金屬離子的微生物的溶液轉(zhuǎn)移到濃縮槽中利用過濾膜進(jìn)行過濾和濃縮，連續(xù)地回收包 含吸附有該金屬離子的微生物的濃縮液。
[0058] 〈3>如〈1>或〈2>所述的金屬回收方法，上述微生物為鐵還原細(xì)菌。
[0059] 〈4>如〈3>所述的金屬回收方法，上述鐵還原細(xì)菌為施萬(wàn)氏屬的細(xì)菌。
[0060] 〈5>如〈4>所述的金屬回收方法，上述施萬(wàn)氏菌屬的細(xì)菌為海藻施萬(wàn)氏菌 (Shewanella algae)或奧奈達(dá)施萬(wàn)氏菌（Shewanella oneidensis) 〇
[0061] 〈6>如〈1>所述的金屬回收方法，上述金屬離子為選自Au、Ag、Pt、Pd、Rh、Ir、Ru 和Os元素中的至少一種元素的離子。
[0062] 〈7>如〈2>所述的金屬回收方法，上述金屬離子為選自Ga、In、Zn、Sn以及鑭系元 素中至少一種元素的離子。
[0063] 〈8>金屬回收裝置，其具有：
[0064] 濃縮槽：用于使微生物作用于上述含金屬離子的溶液，利用微生物將該金屬離子 還原成金屬微粒的同時(shí)，將金屬微粒捕集到該微生物內(nèi)，或?qū)接薪饘匐x子的微生 物的溶液轉(zhuǎn)移，并利用過濾膜濃縮該溶液中的捕集有金屬微?；蛭接薪饘匐x子的微生 物；
[0065] 以及回收部：用于從上述濃縮槽中連續(xù)地回收將上述捕集有金屬微粒或吸附有金 屬離子的微生物濃縮后的濃縮液。
[0066] 〈9>如〈8>所述的金屬回收裝置，還具有使微生物作用于含金屬離子的溶液的反 應(yīng)槽。
[0067] 〈10>如〈8>或〈9>所述的金屬回收裝置，上述過濾膜安裝在設(shè)置于濃縮槽的循環(huán) 線上。
[0068] 〈11>如〈9>或〈10>所述的金屬回收裝置，在上述反應(yīng)槽以及上述反應(yīng)槽的前段中 的至少一個(gè)上設(shè)置有用于除去溶液中的氧的氣體除去裝置。
[0069] 發(fā)明的效果
[0070] 根據(jù)本發(fā)明的金屬濃縮方法或者金屬回收方法，能夠簡(jiǎn)便、高效地濃縮含金屬離 子的溶液中的金屬，由此可以高效地回收該金屬。
[0071] 使用本發(fā)明的金屬濃縮裝置或金屬回收裝置，能夠簡(jiǎn)便、高效地濃縮含金屬離子 的溶液中的金屬，由此可以高效地回收該金屬。
【附圖說明】
[0072] 圖1 :表示本發(fā)明的金屬回收裝置的一例的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0073] 圖2 :表示本發(fā)明的金屬回收裝置的一例的概略結(jié)構(gòu)圖。
[0074] 符號(hào)說明
[0075] 1、1'金屬回收裝置
[0076] 2存積部
[0077] 3濃縮部
[0078] 4送回部
[0079] 5測(cè)定部
[0080] 6供給部
[0081] 10反應(yīng)液存積槽
[0082] 10'反應(yīng)槽
[0083] 12濃縮槽
[0084] 14膜組件
[0085] 16回收部
[0086] 18過濾水存積槽
【具體實(shí)施方式】
[0087] 〈金屬濃縮裝置或金屬回收裝置〉
[0088] 本發(fā)明的金屬濃縮裝置，具有下述（a)~（C)。
[0089] (a)存積部：使微生物和電子供體作用于含金屬離子的溶液，將金屬離子還原成 金屬微粒的同時(shí)將該金屬微粒捕集到該微生物內(nèi)，或者使微生物作用于含金屬離子的溶 液，將金屬離子捕集到該微生物上，存積包含捕集有金屬微粒或金屬離子的微生物的溶 液；