Top > Search of Japanese Patents > APPARATUS AND METHOD FOR RECOVERY OF METAL ION

APPARATUS AND METHOD FOR RECOVERY OF METAL ION meetings foreign

Patent code P150011865
File No. Q13912JP
Posted date Apr 8, 2015
Application number P2013-165034
Publication number P2015-034315A
Patent number P6233877
Date of filing Aug 8, 2013
Date of publication of application Feb 19, 2015
Date of registration Nov 2, 2017
Inventor
  • (In Japanese)星野 毅
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構
Title APPARATUS AND METHOD FOR RECOVERY OF METAL ION meetings foreign
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To recover metal ions in a liquid selectively at low costs.
SOLUTION: A metal ion recovery apparatus 1 uses a permselective membrane 10 allowing Li to selectively permeate. On both principal surfaces of the tabular permselective membrane 10, a mesh-like positive electrode 11 and a mesh-like negative electrode 12 are formed respectively. The structure is provided in a treatment tank 8, and a stock solution 100 containing Li ion 50 and a recovery solution 200 serving as the recovery destination of Li are separated with the permselective membrane 10 in the treatment tank 8. As the permselective membrane 10, lithium superionic conductors, including lithium nitride (Li3 N), Li10GeP2S12, (Lax,Liy)TiOz and Li1+x+yAlx(Ti,Ge)2-xSiyP3-yO12, are available.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

近年、リチウムイオン電池の材料や、核融合炉の燃料の製造において使用されるため、産業上におけるリチウム(Li)の重要性が高まっている。例えば、大型のリチウムイオン電池は、電気自動車の電源や、スマートグリッド・スマートハウスにおける蓄電用として使用される。こうした用途においては、大型のリチウムイオン電池を安価に製造するための技術が必要である。一方、核融合炉においては、核融合の燃料となる三重水素は、Liを用いて生産されるため、ここでも、大量のリチウムが必要とされる。

Liは、鉱石から採取することも可能であるが、海水中に含まれていることが知られており、地球上の全海水中に含まれるLiの総量は膨大である。このため、海水からLiを採取することができれば、大量のLiを安価に得ることができる。

このため、Liが含まれる溶液からLiを回収する技術が提案されている。特許文献1、2には、海水中において吸着体にLi(イオン)を選択的に吸着させ、その後に吸着体からLiを脱離させることによって、選択的にLiを回収する技術が記載されている。吸着体としては、特許文献1に記載の技術においてはマンガン酸化物が、特許文献2に記載の技術においてはビニルモノマー材料が使用されている。

こうした技術を用いて、海水からLiを採取することが可能である。また、同様の技術を用いて、海水以外の液体、例えばLi(イオン)が含まれる廃液からリチウムを選択的に回収することもできる。このため、こうした技術は、Liを安価に得る上で極めて有効である。また、吸着体の材料を選択することにより、Li以外の金属に対しても同様の方法で回収することが可能である。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、液体中における特定の金属(例えばリチウム)イオンを選択的に回収する金属イオン回収装置、金属イオン回収方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
リチウム(Li)Liイオンの形で含まれる水溶液である原液からLiイオンを回収液の中に回収する金属イオン回収装置であって、
Liのイオン伝導体で構成された平板状の選択透過膜と、
前記選択透過膜の一方の主面に密着して固定されたメッシュ状の正極と、
前記選択透過膜の他方の主面に密着して固定されたメッシュ状の負極と、
前記原液と前記回収液とを前記選択透過膜で仕切った状態で収容する処理槽と、
を具備することを特徴とする金属イオン回収装置。

【請求項2】
 
リチウム(Li)がLiイオンの形で含まれる水溶液である原液からLiイオンを回収液の中に回収する金属イオン回収装置であって、
Liのイオン伝導体で構成された平板状の選択透過膜と、
前記選択透過膜の一方の主面側に設けられたメッシュ状の正極と、
前記選択透過膜の他方の主面側に設けられたメッシュ状の負極と、
前記原液と前記回収液とを前記選択透過膜で仕切った状態で収容する処理槽と、
を具備し、
前記正極、前記負極のそれぞれは、
前記選択透過膜と直接密着する、
又は、多孔質であり導電性かつ前記正極及び前記負極と異なる材料で構成され前記選択透過膜に近い側に設けられた集電体と密着し、かつ当該集電体が前記選択透過膜と密着する、
ように前記選択透過膜に固定されたことを特徴とする金属イオン回収装置。

【請求項3】
 
前記選択透過膜は焼結体で構成され、
前記選択透過膜は面内方向において複数の部分が接合されて構成され、前記選択透過膜における前記一方の主面、前記他方の主面に、単一の前記集電体がそれぞれ固定され、単一の前記正極が前記一方の主面側の前記集電体に、単一の前記負極が前記他方の主面側の前記集電体にそれぞれ固定されたことを特徴とする請求項2に記載の金属イオン回収装置。

【請求項4】
 
前記集電体はカーボンフェルトで構成されたことを特徴とする請求項2又は3に記載の金属イオン回収装置。

【請求項5】
 
前記選択透過膜のイオン伝導率は10-4S・cm-1以上であることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の金属イオン回収装置。

【請求項6】
 
前記回収液が循環される構成を具備することを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の金属イオン回収装置。

【請求項7】
 
前記選択透過膜は、Li3N、Li10GeP2S12、(Lax,Liy)TiOz(ここで、x=2/3-a、y=3a-2b、z=3-b、0<a≦1/6、0≦b≦0.06、y>0)、Li1+x+yAlx(Ti,Ge)2-xSiyP3-yO12(ここで、0≦x≦0.6、0≦y≦0.6)のいずれかで構成されることを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の金属イオン回収装置。

【請求項8】
 
前記回収液は塩酸(HCl)であることを特徴とする請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の金属イオン回収装置。

【請求項9】
 
請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載の金属イオン回収装置を用い、前記原液に含まれるLiイオンを前記回収液中に回収することを特徴とする金属イオン回収方法。

【請求項10】
 
請求項8に記載の金属イオン回収装置を用い、前記原液に含まれるLiイオンを前記回収液中に回収した後に、前記回収液に炭酸ナトリウム(Na2CO3)を添加することを特徴とする金属イオン回収方法。

【請求項11】
 
前記正極に正側の電圧を印加し、前記負極に負側の電圧を印加することを特徴とする請求項9又は10に記載の金属イオン回収方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

※Click image to enlarge.

JP2013165034thum.jpg
State of application right Registered


PAGE TOP

close
close
close
close
close
close
close