JPH024442A - 高性能リチウム吸着剤およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は種々の金属イオンを含有する溶液から選択的に
リチウムを吸着する新規の高性能リチウム吸着剤および
その製造方法に関するものである。

リチウムは多くの分野、例えば電池、ガラス、セラミッ
クス、航空機用のＡＩ／Ｌ［合金などに用いられている
。将来は核融合燃料、核融合炉の熱の運搬媒体あるいは
冷却剤としての需要が見込まれており、リチウムの消費
量は著しく増大すると考えられている（日本鉱業会誌、
第９７巻、２２１．１９８１）。現在リチウムの生産は
アメリカ命衆国が全世界の約７０％を占め寡占状態にあ
るが、我国はリチウム鉱石資源に乏しく全量を輸入に依
存している。

しかるに、我国においても海水あるいは比較的豊富に存
在する地熱熱水や温泉水には低濃度ではあるがリチウム
を含有する場合が多く、これらのリチウムを含む希薄溶
液から該リチウムを効率よく回収するためのリチウム吸
着剤の開発が強く要望されている。

従来、リチウムを含む希薄溶液からの該リチウムの吸着
剤としては、無定形含水酸化アルミニウム（海水誌、第
３２巻、　　７８．　１９７８）、含水酸化スズ（日本
鉱業会誌、第９９巻、　　９３３．　１９８３）、アン
チモン酸スズ（Ｈｙｄｒｏｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ、　１
２．８３．１９８４）、二酸化マンガン（日本鉱業会誌
、第１０２巻、　　３０７．　１９８Ｅｉ）、λ型マン
ガン酸化物（Ｎｅｏｒｇ、　Ｍａｔｅｒ、９．１０４１
．１９７３；５ｏｌｖ、　Ｅｘｔｒ、　Ｉｏｎ　Ｅｘｃ
ｈ、、　５．５Ｇ１．１９８７）などが報告されている
。

しかしながら、前述の吸着剤はλ型マンガン酸化物を除
いてはいずれも吸着容量がかなり小さいため実用性に乏
しいと考えられる。

リチウムを含む海水、地熱水及び温泉水など種々の希薄
溶液から該リチウムを実用的に回収するためには、溶存
量の多いナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシ
ウムなど他の共存陽イオンよりリチウムに対する選択性
に優れ、しかもその吸着容量が大きい新規吸着剤の開発
が要請されている。

本発明の目的は、前述のような要件を満足しうる実用性
の高い高性能リチウム吸着剤およびその製造方法を提供
することにある。

本発明者らはリチウム回収に関して長年鋭意研究を重ね
た結果、ある種のリチウム−チタン複合酸化物を酸処理
したものが上記目的に適合することを見い出し、新規の
高性能リチウム吸着剤およびその製造方法の発明に至っ
た。

すなわち、この発明は一般式ＬＩ２−．Ｈ，ＴＩ（ｈ（
式中Ｘの値はＯ＜ｘ＜２である）で表わされる高性能リ
チウム吸着剤およびその製造方法に関する。

次に本発明の高性能リチウム吸着剤およびその製造方法
について述べる。本発明の高性能リチウム吸着剤はＬＩ
２ＴＩ０３の理想組成を有するリチウム−チタン複合酸
化物を酸で処理してリチウムを溶出させることにより得
られる。原料となるリチウム−チタン複合酸化物は例え
ばリチウム化合物とチタン酸化物の混合粉末を５００゛
〜１０００℃の所定温度で加熱処理することにより得る
ことができる。使用されるリチウム化合物としては、例
えば炭酸塩、硝酸塩、塩化物、酸化物などをあげること
ができる。これらは市販の粉末物をそのまま用いること
ができる。また、チタン酸化物としては、例えば原子価
が２価、３価、４価の市販の粉末状チタン酸化物の他に
、チタン酸塩の加水分解によって得られる無定型の含水
酸化チタンなどが使用できる。

リチウムとチタンの原子比が２：　１になるように上記
いずれかのリチウム化合物とチタン酸化物を充分に粉砕
混合し、該混合物を５００°〜１００ＯＣの範囲の所定
温度で加熱処理することにょらてＬｈＴｉＯ３の組成を
有するリチウム−チタン複合酸化物が得られる。Ｌ１／
Ｔｉの混合比は理想的には２であり、１．８〜２．２の
間の値をとることが望ましいが、１．５から２．５の間
の値は許容さ・れる。該複合酸化物を酸溶液で洗浄処理
し、複合酸化物中のリチウムを溶出させることにより本
発明の高性能リチウム吸着剤が得られる。リチウムを溶
出させるために用いる酸溶液は、酸溶液であればよいが
、望ましくはｐＨ１以下の塩酸、硫酸、硝酸などの鉱酸
溶液がよい。

本発明の高性能リチウム吸着剤の生成はＸ線粉末回折に
より容易に確認することができる。すなわち、ＣｕＫ　
ａのＸ線を用いた場合、２θで１８．７、Ｉ９．６．３
６．６および４７．２°に特徴的な回折線が出現し、こ
の高性能リチウム吸着剤は新規物質であると考えられる
。

本発明の高性能リチウム吸着剤を溶液中で用いた場合リ
チウム吸着容量が大きく、かつリチウム選択性が高く非
常に優れたリチウム吸着特性を示す。リチウムに対する
選択性は出発原料のチタン酸化物のみを上記の製造条件
下で処理したものがリチウムを全く吸着しないことから
、リチウム−チタン複合酸化物からリチウムを溶出させ
た本設ンを含む海水、地熱水および温泉水など低濃度リ
チウムを含む溶液からリチウムを選択的に回収するのに
好適に使用することができる。

次に実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。

実施例１ 炭酸リチウム特級試薬３．７０ｇと二酸化チタン（アナ
タース型）特級試薬４．００ｇを用い、拙滑機にて充分
に粉砕、混合したものを出発原料とした。これを電気マ
ツフル中で８５０°Ｃ１２４時間加熱処理を行った。得
られた加熱生成物を０．５モル塩酸溶液１５０ｍ１中に
入れ５０°Ｃで３日間反応させリチウムを溶出させた。

蒸留水で洗浄後、５０″Ｃで乾燥して本発明製品を得た
。

本発明製品１００ｍｇをｐＨ８，５の金属イオン混合溶
液（０，５モル塩化アンモニウム溶液と０．５モル水酸
化アンモニウム溶液からなるｐｕｓ　、５のｐＨ緩衝液
中に、それぞれの金属イオン濃度が１ミリモルとなるよ
うに特級試薬の塩化リチウム、塩化カリウム、塩化ナト
リウム、塩化カルシウムを添加して調製）ＩＯθｍｌと
ともに２５℃の恒温水槽中で１週間振とうしたのち、孔
径０．４５ｐＬのメンブランフィルタ−で固液を分離し
た。液相中の金属イオン濃度を原子吸光法で測定し、吸
着前後の濃度差よりそれぞれの金属イオンの吸着量を算
出した。各金属イオンの選択性を表わす指標の分布係数
は平衡吸着量（ｍｇ／ｇ）を溶液中の平衡濃度（ｍｇ／
ｍ　ｌ　）で除することにより求められ、リチウム：２
０１０、ナトリウム：（１０１カリウム＝＜ＩＯおよび
カルシウム＝３０であり、リチウムに対し優れた選択性
を示すことが判明した。

実施例２ 実施例１と同様に操作して本発明製品を得た。

但し、電気マツフル炉中の温度を７５０°Ｃとした。本
発明製品を用い、実施例１で用いた金属イオン混合溶液
からの各金属イオンの分配係数は、リチウム＝　ｅ　ｅ
　ｅｏ、　　ナトリウム＝３０、カリウム＝２０および
カルシウム＝２００であり、リチウムに対し優れた選択
性を示した。

比較例１ リチウム化合物を存在させることなく、他は実施例１と
同じ条件で二酸化チタン（アナタース型）のみを加熱、
酸処理、水洗、乾燥を行い、該乾燥物を用いて実施例１
と同じ条件で吸着実験を行った。その結果、該乾燥物は
カルシウムを僅かに吸着したが、リチウムは全く吸着し
なかった。以上のことから、本発明の製造方法において
、リチウム化合物は、リチウム選択性の著しく高い陽イ
オン吸着サイトの発現に大きく寄与していることは明ら
かである。

比較例２ 実施例１および２の本発明製品と公知の合成法によって
製造したλ型マンガン酸化物を用い、実施例１と同一条
件で行ったリチウム吸着実験の結果の比較を表１に示す
。

と、分離係数αの値は本発明製品（実施例１）の場合６
７．０であるのに対し、λ型マンガン酸化物では１５．
１と小さく、リチウム回収時における共存カルシウムの
影響も本発明製品のほうがはるかに小さいことが明らか
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）一般式Ｌｉ＿２−＿ｘＨ＿ｘＴｉＯ＿３（式中のｘ
   の値は０＜ｘ＜２である）で表わされる高性能リチウム
   吸着剤。 ２）リチウムとチタンの複合酸化物から酸でリチウムを
   溶出することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   一般式で表わされる高性能リチウム吸着剤の製造方法。