CN102373341A

CN102373341A - 锂的回收方法及锂的回收装置

Info

Publication number: CN102373341A
Application number: CN2011102309035A
Authority: CN
Inventors: 星野毅; 及川史哲
Original assignee: Japan Atomic Energy Agency
Current assignee: Japan Atomic Energy Agency
Priority date: 2010-08-12
Filing date: 2011-08-12
Publication date: 2012-03-14

Abstract

本发明提供工业化容易，能够从含有锂的海水等低浓度溶液中选择性地对锂进行有效地回收的锂的回收方法。一种锂的回收方法，其为从含有锂离子的溶液中选择性分离回收锂离子，在阳极电极(3)和阴极电极(4)之间使具有锂离子选择性的离子液体浸渍而成的锂离子选择性透过膜5分隔开，在所述阳极电极(3)侧形成锂溶液室(8)，在所述阴极电极(4)侧形成锂离子分离回收室(9)，向所述锂溶液室(8)供给所述溶液，并通过电透析法透过所述锂离子选择性透过膜(5)，对所述锂离子分离回收室(9)中透析的锂离子进行回收。

Description

锂的回收方法及锂的回收装置

技术领域

本发明涉及锂的回收方法及锂的回收装置。

背景技术

在面向缓解温暖化的低碳化社会中，电动汽车、家庭用蓄电池等需要大型锂离子电池，其电池制造中需要笔记本等小型锂离子电池的1000倍的锂原料。另外，核融合能源的燃料的制造中，大量需要锂的同位素6锂(⁶Li)。在我国，现状是没有作为稀有金属的锂的矿物资源而依赖于进口，希望保证资源。由于6锂(⁶Li)更稀少，从海外进口也很困难，所以确保资源的愿望更强烈。

另一方面，海水中含有微量的锂，因此寻求确立从含有锂的海水等低浓度的溶液中有效回收锂的技术。专利文献1中提出了使用以β-双酮、中性有机磷化合物和具有环状结构的乙烯单体作为原料制造而成的吸附剂来回收锂的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-161794号公报

发明内容

专利文献1记载的吸附剂吸附速度和吸附容量很大。但是，使用了吸附剂的锂的回收方法中，仍然残存有吸附剂的寿命的限制、锂吸脱附工艺复杂、锂以外的元素也吸附等、用于工业化而应该改善的课题。

本发明是鉴于以上的情况而完成的，其课题为提供与以往的技术相比工业化容易，能够选择性地从含有锂的海水等低浓度的溶液中有效地回收锂的锂的回收方法及锂的回收装置。

为了解决上述的问题，本发明的锂的回收方法是从含有锂离子的溶液中对锂离子进行选择性分离回收的锂的回收方法，其特征在于，通过在阳极电极和阴极电极之间配置含有具有锂离子选择性的离子液体的锂离子选择性透过膜使电透析槽分隔开，在所述阳极电极侧形成锂溶液室，在所述阴极电极侧形成锂离子分离回收室，并向所述锂溶液室供给所述溶液，通过电透析法，对透过所述锂离子选择性透过膜而透析至所述锂离子分离回收室的锂离子进行回收。

另外，本发明的其他的锂的回收方法是从含有锂离子的溶液中对锂离子进行选择性分离回收的锂的回收方法，其特征在于，通过在阳极电极和阴极电极之间配置多个含有具有锂离子选择性的离子液体的锂离子选择性透过膜使电透析槽分隔开，而且以配置阴离子透过膜的方式使相邻的所述锂离子选择性透过膜相互之间分隔开，并夹持所述锂离子选择性透过膜在所述阳极电极侧形成锂溶液室，在所述阴极电极侧形成锂离子分离回收室，并向所述锂溶液室供给所述溶液，通过电透析法对透过所述锂离子选择性透过膜而透析至所述锂离子分离回收室的锂离子进行回收。

另外，在该锂的回收方法中，所述锂离子选择性透过膜作为其形态优选考虑的是使离子液体浸渍在膜中而成的膜，在其阳极电极侧及阴极电极侧的一者或两者上配置了阳离子透过膜的带保护膜的锂离子选择性透过膜，以及在浸渍所述离子液体而成的膜与阳离子透过膜之间夹带有离子液体室。

另外，所述锂离子选择性透过膜作为其形态还考虑为在离子液体室的阳极电极侧及阴极电极侧的两者上配置了阳离子透过膜的带保护膜的锂离子选择性透过膜。为了降低或防止离子液体脱离，如前所述，优选配置阳离子透过膜。为了降低或防止离子液体脱离，使离子液体凝胶化的手法也是有效的。

而且，本发明的锂的回收方法中，所述离子液体优选为具有(CF₃SO₂)₂N^-或(FSO₂)₂N^-的离子液体。

用本发明的锂的回收方法从包含海水等含有低浓度锂离子的所述锂离子的溶液中得到含有锂离子的回收液时，回收液的锂浓度较低。因此，为了升高回收液的锂浓度，优选通过使用了反浸透膜的反浸透法、或电透析法进行浓度调整。

进而，在本发明的锂的回收方法中，从所述锂离子分离回收室回收的含有锂离子的回收液中，存在包含氯化物离子等负离子的情况，所以进行电解透析使负离子除去，从所述回收液回收了锂之后，利用干燥处理得到氢氧化锂(LiOH)、碳酸锂(Li₂CO₃)等锂原料。

另外，本发明的锂的回收方法的最大的特征是能够从含有所述锂离子的溶液即含有锂的海水等低浓度的溶液中回收锂。

进而，另外，在该锂的回收方法中，用低电压进行电透析时，含有所述锂离子的溶液所含锂离子大量包含6锂(⁶Li)同位素，也可以从所述溶液中浓缩所述6锂同位素。

本发明的锂的回收装置是能够实现以上的方法的装置。

即，其为从含有锂离子的溶液中对锂离子进行选择性分离回收的锂的回收装置，其特征在于具备如下的组件：具有阳极电极和阴极电极的电透析槽；设置在该电透析槽内，并使所述阳极电极和所述阴极电极分隔开并在所述阳极电极侧形成锂溶液室，在所述阴极电极侧形成锂离子分离回收室，且含有具有锂离子选择性的离子液体的锂离子选择性透过膜；向所述锂溶液室供给含有锂离子的溶液的锂供给机构；从所述锂离子分离回收室中对含有锂离子的溶液进行回收的锂回收机构。

另外，本发明的其他的锂的回收装置为从含有锂离子的溶液中对锂离子进行选择性分离回收的锂的回收装置，其特征在于具备如下的组件：具有阳极电极和阴极电极的电透析槽；设置在电透析槽内，并使所述阳极电极与所述阴极电极之间分隔开且含有具有锂离子选择性的离子液体的多个锂离子选择性透过膜；设置在相邻的所述锂离子选择性透过膜相互之间，并夹持所述锂离子选择性透过膜在所述阳极电极侧形成锂溶液室，在所述阴极电极侧形成锂离子分离回收室的阴离子透过膜；向所述锂溶液室供给含有锂离子的溶液的锂供给机构；从所述锂离子分离回收室中对含有锂离子的溶液进行回收的锂回收机构。

在该锂的回收装置中，所述锂离子选择性透过膜，作为其形态优选考虑为使离子液体浸渍在膜中而成的膜，在其阳极电极侧及阴极电极侧的一者或者两者上配置了阳离子透过膜的带保护膜的锂离子选择性透过膜，以及在浸渍所述离子液体而成的膜与阳离子透过膜之间夹带有离子液体室。

另外，所述锂离子选择性透过膜作为其形态还考虑为在离子液体室的阳极电极侧及阴极电极侧二者上配置了阳离子透过膜的带保护膜的锂离子选择性透过膜。为了降低或防止离子液体脱离，如前所述，优选配置阳离子透过膜。为了降低或防止离子液体脱离，离子液体的凝胶化也有效。

另外，在该锂的回收装置中，所述离子液体优选为具有(CF₃SO₂)₂N^-或(FSO₂)₂N^-的离子液体。

进而，考虑还具备对从所述锂离子分离回收室回收的含有锂离子的回收液，通过使用了反浸透膜的反浸透膜法或电透析法进行浓度调整的浓度调整机构，对从所述锂离子分离回收室回收的锂离子回收液进行电透析使锂原料回收的回收机构。

发明的效果

根据本发明，采用工业化容易的电透析法，能够选择性地从含有锂的海水等低浓度的溶液中有效地回收锂。

附图说明

图1为表示锂的回收装置的一实施方式的示意图。

图2为在锂离子选择性透过膜的两侧配置阳离子透过膜的示意图。

图3为表示锂的回收装置另外的一实施方式的示意图。

图4为表示锂的回收装置另外的一实施方式的示意图。

图5为利用了反浸透膜的Li回收液的浓度调整装置的示意图。

图6为利用了电解透析法的Li回收液的电解透析Li原料精制装置的示意图。

图7为实施例2的电透析结果。

图8为实施例3的电透析结果。

符号说明

1 锂的回收装置

2 电透析槽

3 阳极电极

4 阴极电极

5 锂离子选择性透过膜

6 锂供给机构

7 锂回收机构

8 锂溶液室

9 锂离子分离回收室

10 阳离子透过膜

18 反浸透膜

具体实施方式

以下对本发明的实施方式参照附图进行说明。

图1为表示锂的回收装置一实施方式的示意图。

图1(a)的锂的回收装置1具备电透析槽2、锂离子选择性透过膜5、锂供给机构6、以及锂回收机构7。

在电透析槽2内的两侧配置有阳极电极3和阴极电极4。锂离子选择性透过膜5配置在阳极电极3和阴极电极4之间，使电透析槽2分隔开，夹持锂离子选择性透过膜5在阳极电极3侧形成有锂溶液室8，在阴极电极4侧形成有锂离子分离回收室9。锂溶液室8中收纳有海水等含有锂离子的溶液(以下也称为原液)，并连接有构成锂供给机构6的供给原液的供给路6a及将从原液减少了锂离子的锂离子减少液排出的排出路6b。锂离子分离回收室9中收纳有自锂溶液室8移动来的锂离子，并连接构成锂回收机构7的供给盐酸等的供给路7a及将含有自锂溶液室8移动来的锂离子的溶液(Li回收液)排出的排出路7b。

需要说明的是，图1(a)的实施方式中，海水被从供给路6a供给到锂溶液室8中，稀盐酸被从供给路7a供给到锂离子分离回收室9中。

锂离子选择性透过膜5为使具有锂离子选择性的离子液体浸渍并保持在膜中而构成。

作为具有锂离子选择性的离子液体的具体例，可举出PP13-TFSI(正式化学名：N-甲基-N-丙基哌啶鎓双(三氟甲烷磺酰)亚胺)、TMPA-TFSI(正式化学名：N，N，N-三甲基-N-丙铵双(三氟甲烷磺酰)亚胺)、P13-TFSI(正式化学名：N-甲基-N-丙基吡咯烷鎓双(三氟甲烷磺酰)亚胺)、P14-TFSI(正式化学名：N-甲基-N-丁基吡咯烷鎓双(三氟甲烷磺酰)亚胺)等，但不受这些限定，也可以为其他的离子液体。作为其他的离子液体，可举出例如，1-烷基-3-甲基咪唑啉鎓作为阳离子，组合TFSI阴离子((CF₃SO₂)₂N^-)或FSI阴离子((FSO₂)₂N^-)而成离子液体。作为这样的离子液体，可举出1-乙基-3-甲基咪唑啉鎓双(三氟甲烷磺酰)亚胺、1-乙基-2，3-甲基咪唑啉鎓双(三氟甲烷磺酰)亚胺等咪唑啉鎓系离子液体；1-乙基吡啶鎓双(三氟甲烷磺酰)亚胺、1-丁基吡啶鎓双(三氟甲烷磺酰)亚胺等吡啶鎓系离子液体；三甲基磷鎓双(三氟甲烷磺酰)亚胺、聚乙烯氧化物(PEO)双(三氟甲烷磺酰)亚胺等离子液体等。其他的也可举出磺酸型两性离子、羧酸型两性离子、酰亚胺酸型两性离子、硼酸盐型两性离子中分别组合TFSI阴离子或FSI阴离子而成的离子液体等。上述的离子液体中，优选含有TFSI阴离子或FSI阴离子的离子液体，其具有良好的锂离子传导性。

浸渍离子液体而成的膜，只要能使离子液体浸渍，任一种材质都可以，没有特别的限制。也可以采用疎水性的材料。作为具体例，可举出有机质的隔膜结构为致密的密结构致密有机隔膜(商品名，注册商标：GORE-TEX)、由有机质的多孔质隔膜构成的多孔质有机隔膜(商品名，注册商标：POREFLON)等。

可以在锂离子选择性透过膜5的两侧，即，在阳极电极3侧及阴极电极4侧分别配置如图2(a)所示阳离子透过膜10作为保护膜。阳离子透过膜10只要是具有阳离子的透过性能力的膜就没有特别的限制，可举出例如，阳离子交换膜、Nafion(注册商标)、膜-电极接合体(MEA)等。

在该方式下形成带保护膜的锂离子选择性透过膜11。另外，作为阳离子透过膜10的配置的具体的方式，如图2(b)所示，将收纳离子液体的离子液体室12与锂离子选择性透过膜5邻接形成，也可以在其外侧配设阳离子透过膜10。进而，在本发明中，也可以具有锂离子选择性的离子液体未浸渍保持在膜中，如图2(c)所示，在收纳离子液体的离子液体室12的外侧配设阳离子透过膜10，形成带保护膜的锂离子选择性透过膜13。图1(b)的锂的回收装置1具备电透析槽2、收纳离子液体的离子液体室12、在其外侧的阳离子透过膜10、锂供给机构6、锂回收机构7。这样，也可以存在未使具有锂离子选择性的离子液体浸渍保持在膜中的方法。由于任何的构成都能降低和防止离子液体向阳离子透过膜10的外侧脱离，所以作为锂的回收装置1，锂离子的透过性良好，可以提高锂的回收率。另外，也有使离子液体凝胶化，在锂离子选择性透过膜5中或者在图2(c)的离子液体室12中使离子液体保持的方法。

本实施方式的锂的回收装置1中，对设置在电透析槽2内的两侧的阳极电极3及阴极电极4施加直流电流时，锂溶液室8内的海水中的阳离子及阴离子移动到反极性的电极侧。

虽然锂溶液室8内的海水中的阳离子移动到阴极电极4侧，但仅锂离子透过锂离子选择性透过膜5，向锂离子分离回收室9移动，海水中的钠离子、镁离子、钙离子、钾离子等除锂离子之外的阳离子不能通过锂离子选择性透过膜5，而作为锂离子减少液由排出路6b排出。被排出的锂离子减少后的海水(锂离子减少液)可以再次通过供给路6a锂溶液供给到机构8中。

锂溶液室8内的海水中的阴离子，例如氯化物离子被吸引到阳极电极3，生成氯气(Cl₂)。

锂离子分离回收室9中，稀盐酸电离成氢离子和氯化物离子。氯化物离子与自锂溶液室8移动来的锂离子形成盐，作为Li回收液由排出路7b排出。被排出的Li回收液可以再次通过供给路7a供给到锂离子分离回收室9中。氢离子被吸引到阴极电极4，生成氢气(H₂)。

上述的图1的锂的回收装置1为使用1片锂离子选择性透过膜5，且各具有1个锂溶液室8及锂离子分离回收室9的单室结构。在实际使用时考虑生产率等，也可以是锂溶液室8及锂离子分离回收室9分别形成多个的方式，使用多片锂离子选择性透过膜5，单室并列排列而成的堆叠结构。

图3为表示这样的堆叠结构的锂的回收装置的一实施方式的示意图。与图1、2所示的锂的回收装置相同部分中带有相同的标号，并省略其说明。

图3的锂的回收装置1具有电透析槽2、多片锂离子选择性透过膜5、多片阴离子透过膜15、锂供给机构6、以及锂回收机构7。

本实施方式中，在阳极电极3和阴极电极4之间配置3片锂离子选择性透过膜5。而且在相邻的锂离子选择性透过膜5之间配置阴离子透过膜15，电透析槽2被分隔开。通过该锂离子选择性透过膜5和阴离子透过膜15，夹持锂离子选择性透过膜5在阳极电极3侧形成锂溶液室8a、8b、8c，在阴极电极4侧形成锂离子分离回收室9a、9b、9c。如图3所示，也可以在距阳极电极3最近的锂离子选择性透过膜5与阳极电极3之间配置阴离子透过膜15，在距阴极电极4最近的锂离子选择性透过膜5与阴极电极4之间配置阳离子透过膜16。另外，与图1的实施方式同样，海水由供给路6a供给到锂溶液室8a、8b、8c，稀盐酸由供给路7a供给到锂离子分离回收室9a、9b、9c。

本实施方式中，构成锂供给机构6的供给路6a和排出路6b连接形成循环路14，各锂溶液室8a、8b、8c中海水循环流动。另外，构成锂回收机构7的供给路7a和排出路7b连接，形成循环路15，各锂离子分离回收室9a、9b、9c中稀盐酸(包含Li回收液)循环流动。

阴离子透过膜15只要是具有阴离子的透过性能的膜则没有特别的限制，可举出例如阴离子交换膜等。

阳离子透过膜16只要是具有阳离子的透过性能的膜则没有特别的限制，可举出例如阳离子交换膜等。

本实施方式的锂的回收装置1中，向设置在电透析槽2内的两侧的阳极电极3及阴极电极4施加直流电流时，锂溶液室8a、8b、8c内的海水中的阳离子及阴离子向反极性的电极侧移动。

虽然锂溶液室8a、8b、8c内的海水中的阳离子向阴极电极4侧移动，但仅锂离子通过锂离子选择性透过膜5向邻接的锂离子分离回收室9a、9b、9c移动，海水中的钠离子、镁离子、钙离子、钾离子等除了锂离子以外的阳离子不能通过锂离子选择性透过膜5，作为锂离子减少液由排出路6b排出。被排出的锂离子减少后的海水(锂离子减少液)通过循环路14供给到各锂溶液室8a、8b、8c。

在多个锂溶液室8a、8b、8c中，距阳极电极3最近的锂溶液室8a内的海水中的阴离子，例如氯化物离子被吸引到阳极电极3，通过阴离子透过膜15生成氯气(Cl₂)。其以外的锂溶液室8b、8c内的海水中的阴离子通过邻接的阴离子透过膜15向锂离子分离回收室9a、9b移动。

在锂离子分离回收室9a、9b、9c中，稀盐酸电离成氢离子和氯化物离子。由稀盐酸电离后的氯化物离子和由邻接的锂溶液室8b，8c移动来的氯化物离子与通过锂离子选择性透过膜5移动来的锂离子形成盐，作为Li回收液由排出路7b排出。被排出的Li回收液与稀盐酸一起通过循环路15被供给到各锂离子分离回收室9a、9b、9c。

在多个的锂离子分离回收室9a、9b、9c中，距阴极电极4最近的锂离子分离回收室9c内的氢离子被吸引到阴极电极，通过阳离子透过膜16生成氢气(H₂)。

图4的锂的回收装置1为图3的锂的回收装置1的变形例。该实施方式中，作为锂离子选择性透过膜5，可以使用例如图2(a)所示的带保护膜的锂离子选择性透过膜11、图2(c)所示的带保护膜的锂离子选择性透过膜13。

上述的图1(a)(b)、图3、图4的锂的回收装置1即便锂离子以外的金属离子共存时也能够有选择性地从含有低浓度的锂离子的溶液中对锂离子进行有效回收。进而，在低电压进行电透析时，可以得到大量含有6锂(⁶Li)同位素的Li回收液，还可以浓缩6锂同位素。另外，容易进行工业化，扩大规模也容易。进而如图3、图4所示，由于可以多个形成锂溶液室8及锂离子分离回收室9，所以具有以低成本有效提高生产性的这样的优点。

上述的锂的回收装置1中，通过排出路6b回收后的Li回收液通常锂离子浓度较低。因此，可通过使用了反浸透膜的反浸透法、或电透析法进行锂离子浓度的调整并回收。

图5为利用了反浸透膜18的Li回收液的浓度调整装置17的示意图。

本装置中被调整浓度的Li回收液为例如，锂离子与氯化物离子作为盐而溶解的水溶液。对该Li回收液施加浸透压以上的压力时，仅水透过反浸透膜18，Li回收液的锂离子浓度升高。这样一来，通过利用反浸透膜18，可以进行Li回收液的锂离子的浓度调整。反浸透膜18的材质没有特别的限制，可举出乙酸纤维素、芳香族聚酰胺等。作为反浸透膜18可以使用市售品。

作为利用了反浸透膜18的方法以外的方法，例如使用阳离子透过膜等使锂离子透过等、即便利用电透析法也可以进行Li回收液的锂离子的浓度调整。

进而，作为从Li回收液得到作为锂原料的氢氧化锂(LiOH)、碳酸锂(Li₂CO₃)的方法，可以利用电解透析法。

图6为利用了电解透析法的Li回收液的电解透析Li原料精裂装置19的示意图。

电解透析Li原料精裂装置19中，在电解透析槽20的阴极电极22侧配置阳离子透过膜16，在阳极电极21侧配置阴离子透过膜15。供给到电解透析Li原料精裂装置19的Li回收液为在上述的锂的回收装置1中，通过排出路7b被回收的Li回收液。另外，也可以对通过该排出路7b被回收的Li回收液暂时用反浸透膜、电透析等进行浓度调整，再将调整了该浓度的回收液供给到电解透析Li原料精制装置19中。

电解透析Li原料精裂装置19的阴极反应及阳极反应在Li回收液为锂离子和氯化物离子作为盐而溶解的水溶液的情况下，如下所述。

[阴极反应]2Li⁺+2H₂O+2e^-→2LiOH+H₂↑

[阳极反应]2Cl^-+H₂O+2e^-→2HCl+1/2O₂↑

通过使在阴极反应生成的LiOH溶液干燥，可以得到LiOH·H₂O粉末，并回收锂原料。

以下对本发明利用实施例进行说明，但本发明不受此限制。

【实施例】

<实施例1>

使用图1(a)的锂的回收装置1，向锂溶液室8中通入液体海水(过滤大洗海岸的海水除去固体成分的海水)，向锂离子分离回收室9中通入纯水H₂O，在100mA下进行了1小时的电透析。

锂离子选择性透过膜5使用使离子液体PP13-TFSI浸渍密结构致密有机隔膜(Japan Gore-tex公司制，Gore-tex hyper-sheet SG10X)而成的膜。

另外，在上述的锂的回收装置1中，代替使用锂离子选择性透过膜5，而使用在该锂离子选择性透过膜5的两侧配设图2(a)所示的阳离子透过膜10(旭硝子公司制，SELEMION(注册商标)CMV)作为保护膜的带保护膜的锂离子选择性透过膜11，并在同条件下进行了电透析。

其结果示于表1。

【表1】

电透析的结果可确认，作为海水的主成分的钠(Na)离子、镁(Mg)离子、及钙(Ca)离子不透过锂离子选择性透过膜5及带保护膜的锂离子选择性透过膜11(分离率几乎为100％)，仅锂(Li)离子透过，可从海水选择性地回收锂。另外，可确认使用了带保护膜的锂离子选择性透过膜11的方面与使用了锂离子选择性透过膜5相比，锂的回收率高。

<实施例2>

进而，为了确认即便在其他的阳离子交换膜10上也可以透过锂，所以在上述实施例1的锂的回收装置1中，使用在锂离子选择性透过膜5的两侧配置膜-电极接合体(MEA)10(Kenis公司制、MEA(型式：JP-STD))作为保护膜的带保护膜的锂离子选择性透过膜11，向锂溶液室8通入液体海水(过滤泊海岸的海水除去固体成分的海水)，向锂离子分离回收室9中通入液体0.1mol％盐酸HCl，在2V下进行了24小时的电透析。

其结果示于表2。

【表2】

从电透析的结果可确认，与前述实施例1的SELEMION CMV同样，通过使用膜-电极接合体(MEA)之类的具有透过阳离子的性质的材料作为保护膜，可从海水回收锂。

<实施例3>

另一方面，如图2(c)所示，也可以使用未使离子液体12浸渍例如实施例1的密结构致密有机隔膜(Japan Gore-tex公司制，Gore-texhyper-sheetSG10X)，在离子液体12的两端配置了阳离子透过膜10膜作为锂离子选择性透过膜13。

使用图1(b)的锂的回收装置1，使用在离子液体PP13-TFSI的两侧配置了在Nafion等阳离子透过膜的两端粘接有添加了微量的铂的碳的膜即膜-电极接合体(MEA)10(Kenis公司制，MEA(型式：JP-STD))的锂离子选择性透过膜13，向锂溶液室8中通入液体0.1mol％氯化锂LiCl，向锂离子分离回收室9中通入液体0.001mol％盐酸HCl，在5V下进行了1小时的电透析。

其结果示于表3。

【表3】

电透析的结果可确认与锂的回收装置1同样，即使是锂的回收装置2的情况也可以回收锂。

<实施例4>

使用图3的锂的回收装置1，向锂溶液室8中通入液体海水(过滤大洗海岸的海水除去固体成分后的海水)，向锂离子分离回收室9中通入液体0.1mol％盐酸HCl，在2V的电位下进行了2小时的电透析。

锂离子选择性透过膜5使用使离子液体PP13-TFSI浸渍密结构致密有机隔膜(Japan Gore-tex公司制，Gore-tex hyper-sheetSG10X)而成的膜。阴离子透过膜15使用旭硝子公司制SELEMIONAMV，阳离子透过膜16使用旭硝子公司制SELEMIONCMV。

其结果示于表4。

【表4】

电透析的结果可确认，海水中以高浓度含有的钠(Na)离子、镁(Mg)离子、钙(Ca)离子及钾(K)离子不透过锂离子选择性透过膜5(分离率几乎为100％)，仅透过锂(Li)离子。尽管为低电位，也可以由海水中以选择性高的回收率回收锂。

<实施例5>

评价了钠离子、镁离子、钙离子、钾离子、及锂离子的膜的透过性。图7为将该结果作为电透析时间与离子浓度的关系而示出的图。

作为评价对象的膜与图7中表述的对应如下。

即，所述膜为上述锂离子选择性透过膜5(图7中表述为浸渍离子液体的膜)、实施例1中使用的带保护膜的锂离子选择性透过膜11(图7中表述为带保护膜的浸渍离子液体的膜)、及阳离子透过膜10(旭硝子公司制、SELEMION CMV)。

使用这些膜，采用图3及图4的锂的回收装置1进行了电透析。需要说明的是，相对于锂离子选择性透过膜5(离子液体含浸膜)的各种离子的透过性使用图3的锂的回收装置1进行评价，相对于带保护膜的锂离子选择性透过膜11(带保护膜的浸渍离子液体的膜)的各种离子的透过性使用图4的锂的回收装置1(在图3的锂的回收装置1中代替锂离子选择性透过膜5使用了带保护膜的锂离子选择性透过膜11的装置)进行评价。相对于阳离子透过膜10(SELEMION CMV)的各种离子的透过性，用在图3的锂的回收装置1中代替锂离子选择性透过膜5使用阳离子透过膜10的装置进行评价。

由图7所示的结果可确认，使用了浸渍了离子液体的膜(锂离子选择性透过膜、及带保护膜的锂离子选择性透过膜)时的钠离子、镁离子、钙离子、及钾离子的透过性与使所有阳离子均透过的阳离子透过膜相比明显下降，分离率升高。另外，可观察到使用了带保护膜的锂离子选择性透过膜的方面与使用了锂离子选择性透过膜方面相比，锂离子的透过性更好，锂回收率提高。

<实施例6>

锂中存在7锂(⁷Li)及6锂(⁶Li)两种同位素，6锂仅存在7.6％。核融合炉的燃料制造时需要的锂为该6锂(⁶Li)。

因此，进行了6锂(⁶Li)的分离试验。分离试验使用了实施例2使用的图3的锂的回收装置1。其结果如图8所示可知，在2V以下的低电压进行电透析，可以以同位素分离系数为1.01得到作为核融合炉的燃料制造所需要的锂的同位素的6锂(⁶Li)。

Claims

1.一种锂的回收方法，其特征在于，其为从含有锂离子的溶液中对锂离子进行选择性分离回收的锂的回收方法，

通过在阳极电极和阴极电极之间配置含有具有锂离子选择性的离子液体的锂离子选择性透过膜将电透析槽分隔开，并且在所述阳极电极侧形成锂溶液室，在所述阴极电极侧形成锂离子分离回收室，向所述锂溶液室供给所述溶液，并通过电透析法对透过所述锂离子选择性透过膜而透析至所述锂离子分离回收室中的锂离子进行回收。

2.一种锂的回收方法，其特征在于，其为从含有锂离子的溶液中对锂离子进行选择性分离回收的锂的回收方法，

通过在阳极电极和阴极电极之间配置多个含有具有锂离子选择性的离子液体的锂离子选择性透过膜将电透析槽分隔开，而且通过阴离子透过膜的配置将相邻的所述锂离子选择性透过膜相互之间分隔，夹持所述锂离子选择性透过膜在所述阳极电极侧形成锂溶液室，在所述阴极电极侧形成锂离子分离回收室，向所述锂溶液室供给所述溶液，并通过电透析法对透过所述锂离子选择性透过膜而透析至所述锂离子分离回收室的锂离子进行回收。

3.如权利要求1或2所述的锂的回收方法，其特征在于，所述锂离子选择性透过膜为使离子液体浸渍在膜中而成的膜。

4.如权利要求1或2所述的锂的回收方法，其特征在于，所述锂离子选择性透过膜为在使离子液体浸渍在膜中而成的膜的阳极电极侧及阴极电极侧的一者或两者配置了阳离子透过膜的带保护膜的锂离子选择性透过膜。

5.如权利要求4所述的锂的回收方法，其特征在于，在使所述离子液体浸渍于膜中而成的透过膜和阳离子透过膜之间夹带有离子液体室。

6.如权利要求1或2所述的锂的回收方法，其特征在于，所述锂离子选择性透过膜为在离子液体室的阳极电极侧及阴极电极侧的两者上配置了阳离子透过膜的带保护膜的锂离子选择性透过膜。

7.如权利要求1～6任一项所述的锂的回收方法，其特征在于，使所述离子液体凝胶化。

8.如权利要求1～7任一项所述的锂的回收方法，其特征在于，所述离子液体为具有(CF₃SO₂)₂N^-或(FSO₂)₂N^-的离子液体。

9.如权利要求1～8任一项所述的锂的回收方法，其特征在于，通过使用了反浸透膜的反浸透法、或电透析法对从所述锂离子分离回收室回收的含有锂离子的回收液来调整浓度。

10.如权利要求1～9任一项所述的锂的回收方法，其特征在于，对从所述锂离子分离回收室回收的含有锂离子的回收液进行电解透析，由此从所述回收液回收锂原料。

11.如权利要求1～10任一项所述的锂的回收方法，其特征在于，含有所述锂离子的溶液为海水。

12.如权利要求1～11所述的锂的回收方法，其特征在于，含有所述锂离子的溶液中所含的锂离子为6锂(⁶Li)同位素，且从所述溶液中回收所述6锂同位素。

13.一种锂的回收装置，其特征在于，其为从含有锂离子的溶液中对锂离子进行选择性地分离回收的锂的回收装置，该装置具有如下的组件：

具有阳极电极和阴极电极的电透析槽；

设置在该电透析槽内，使所述阳极电极和所述阴极电极之间分隔开并在所述阳极电极侧形成锂溶液室，在所述阴极电极侧形成锂离子分离回收室，且使具有锂离子选择性的离子液体浸渍而成的锂离子选择性透过膜；

向所述锂溶液室供给含有锂离子的锂的供给机构；以及

从所述锂离子分离回收室对含有锂离子的溶液进行回收的锂回收机构。

14.一种锂的回收装置，其特征在于，其为从含有锂离子的溶液中对锂离子进行选择性分离回收的锂的回收装置，其具备如下的组件：

具有阳极电极和阴极电极的电透析槽；

设置在该电透析槽内，使所述阳极电极和所述阴极电极之间分隔开并含有具有锂离子选择性的离子液体的多个锂离子选择性透过膜；

设置在相邻的所述锂离子选择性透过膜相互之间，并夹持所述锂离子选择性透过膜而在所述阳极电极侧形成锂溶液室，在所述阴极电极侧形成锂离子分离回收室的阴离子透过膜；

向所述锂溶液室供给含有锂离子的溶液的锂供给机构；以及

15.如权利要求13或14所述的锂的回收装置，其特征在于，所述锂离子选择性透过膜为使离子液体浸渍在膜中而成的透过膜。

16.如权利要求13或14所述的锂的回收装置，其特征在于，所述锂离子选择性透过膜为在使离子液体浸渍在膜中而成的膜的阳极电极侧及阴极电极侧的一者或两者上配置了阳离子透过膜的带保护膜的锂离子选择性透过膜。

17.如权利要求16所述的锂的回收装置，其特征在于，在使所述离子液体浸渍而成的膜和阳离子透过膜之间夹带有离子液体室。

18.如权利要求13或14所述的锂的回收装置，其特征在于，所述锂离子选择性透过膜为在离子液体室的阳极电极侧及阴极电极侧二者上配置了阳离子透过膜的带保护膜的锂离子选择性透过膜。

19.如权利要求13～18任一项所述的锂的回收装置，其特征在于，所述离子液体被凝胶化。

20.如权利要求13～19任一项所述的锂的回收装置，其特征在于，所述离子液体为具有(CF₃SO₂)₂N^-或(FSO₂)₂N^-的离子液体。

21.一种锂的回收装置，其特征在于，在权利要求13～20任一项所述的锂回收装置中，还具备调整浓度的机构：通过使用了反浸透膜的反浸透法或电透析法对从所述锂离子分离回收室回收的含有锂离子的回收液进行浓度调整。

22.一种锂的回收装置，其特征在于，在权利要求13～20任一项所述的锂回收装置中，还具备对从所述锂离子分离回收室回收的锂离子回收液进行电透析，并回收锂原料的回收机构。