JP2018519148A - 水処理および／または水浄化プロセス - Google Patents

Abstract

1種または複数の溶解カチオン種および／または1種または複数の溶解アニオン種を含む水を処理するプロセスが記載される。該プロセスは、マグネシウムおよび／またはアルミニウム含有ケイ酸塩材料を水に加え、少なくとも一部のケイ酸塩材料を水に溶解し、それにより、少なくとも一部のマグネシウムおよび／またはアルミニウムをケイ酸塩材料から水中に浸出させるステップを含む。該プロセスはまた、主な化学種として、層状複水酸化物（LDH）の格子中にMgおよびAlを含むLDHのイン・サイチュ（in situ）形成のために、水中で適切なMg：Al比を達成するように反応条件を制御するステップも含み、少なくとも1種の前記溶解したカチオンおよび／またはアニオン種はイン・サイチュ（in situ）形成されたLDH中に組み込まれる。さらに、適切なMg：Al比率を達成するために、Mg含有化合物またはAl含有化合物も必要に応じて添加し得る。

Description

本発明は、限定されないが、天然水、廃水およびプロセス水を含む水の処理および／または水の浄化プロセスに関する。

本発明のプロセスは、全ての水、その他の液体または溶質または溶媒または混和性もしくは不混和性の混合物および固形物に関し、これらは、限定されないが、酸性、中性のまたはアルカリ性試薬中での浸出または化学抽出を含む１種または複数のプロセスから生じた天然水、廃水または鉱物処理／冶金プロセス流および電子機器廃棄物（e−廃棄物）流などであり、多くの場合、有用物および汚染物質の両方と見なされる一連の元素（イオン、分子、錯体、ミセル、凝集物、粒子またはコロイドなどとして）および金属または金属種またはその他の元素（例えば、金属、半金属、ランタニド、または希土類元素、REE、アクチニド、超ウラン元素および放射性核種を含む）を含み得る。

層状複水酸化物（LDH）は、水分子および種々の交換可能なアニオンを含む中間層により分離され、正電荷を有する混合金属水酸化物層を特徴とする天然に存在するおよび合成により製造される材料の種類である。LDHは、最も一般的には、中等度から高pHで二価（例えば、Mg²⁺、Fe²⁺）および三価（例えば、Al³⁺、Fe³⁺）の金属カチオン溶液の共沈により形成される（Taylor，1984，Vucelicら，1997, Shinら，1996）。

LDH化合物は、下記の一般式（1）で表し得る：
M_(1−x) ²⁺ M_x ³⁺ (OH)₂ Aⁿ⁻ y H₂O （１）
式中、M²⁺およびM³⁺は、それぞれ二価および三価の金属イオンであり、A^n-は、価数nの層間イオンである。xの値は、三価金属イオンの、合計金属イオン量に対する比率を表し、yは様々な量の層間水を意味する。

LDHのよくある形態は、Mg²⁺およびAl³⁺（通常、ハイドロタルサイト［HT］として知られている）およびMg²⁺およびFe³⁺（火金石として知られている）であるが、Ni、Zn、Mn、Ca、CrおよびLaなどの他のカチオンも知られている。生成される表面正電荷の量は、格子構造中の金属イオンのモル比および調製条件に依存する。理由は、これらが結晶形成に影響を与えるためである。

HT（最も重要な「交換可能な」アニオンとして、しばしば炭酸塩を使って、最もよく合成されるLDH）の形成は、下記の反応式で最も単純に記載し得る：
6MgCl₂ ＋ 2AlCl₃ ＋ 16NaOH ＋ H₂CO₃ → Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃・nH₂O ＋ 2HCl

通常、ハイドロタルサイトにおける二価カチオンの三価カチオンに対する比率は、2：1〜4：1に変化する。HT(および他のLDH）を形成するその他の合成経路には、酸性溶液の中和を介したMg(OH)₂（水滑石）およびMgO（か焼マグネシア）からの合成が含まれる（例えば、Albistonら，1996）。これは下記の反応式で記載できる：
6Mg(OH)₂ ＋ 2Al(OH)₃ ＋ 2H₂SO₄ → Mg₆Al₂(OH)₁₆SO₄・nH₂O ＋ 2H₂O

また、一連の金属の広範にわたって変化する濃度を同時に共沈させることにより、多金属LDHを形成し得る。HTまたはLDHは、60年以上も前に最初に報告された（Frondel，1941、Feitknecht，1942）。時には、それらは、土壌および沈殿物中の副成分鉱物として天然に生ずる（例えば、Taylor and McKenzie，1980）。層状複水酸化物はまた、工業廃棄物材料から、アルミナ抽出由来のボーキサイト残渣（赤泥）と海水との反応（例えば、Thornber and Hughes，1987）により、下記反応式により記載されるように、合成し得る：
6Mg(OH)₂ + 2Al(OH)₃ + 2Na₂CO₃ → Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃.nH₂O + 2NaOH
または生石灰と化石燃料由来の石炭灰（例えば、石炭火力発電所、Reardon and Della Valle，1997）の反応により合成し得る。

LDHまたはHT構造内に、上述のように、三価カチオンの二価カチオンによる不十分な置換に起因する、正味の正電荷を有する八面体金属水酸化物シートが存在する。結果として、LDHまたはHT構造への、広範囲の無機または有機アニオンの置換が可能となる。これらのアニオンは、「層間アニオン」と呼ばれることが多い。理由は、それらが水酸化物物質の層間に適合するためである。層状複水酸化物は通常、約5のpH未満では不安定である（Ookubuら，1993）が、広範囲の溶液のpHにわたり緩衝液として作用し得る（Seida and Nakano，2002）。層状複水酸化物またはHT、および特に主なアニオンとして炭酸塩を含むものは、LDH構造内に含まれるヒドロキシルおよび炭酸アニオンの両方の消費を介して、一連の鉱酸を中和するかなりの能力を有することも示された（例えば、Kamedaら，2003）。

LDHのアニオン交換特性を活用する方法に関し、多くの調査が行われてきた。これらの調査では、リン酸塩およびその他のオキシアニオンならびに腐植物質を天然水および廃水（単一または複数）から除去することに注力が置かれてきた（Miyata，1980、Misra and Perrotta，1992、Amin and Jayson，1996、Shinら，1996、Seida and Nakano，2000）。リン酸塩は、LDHの層間空間中で交換され得る多くのアニオンの内の1つである。化学合成により調製したMg−Al HTおよび一連の初期溶解リン酸塩濃度を使った、リン酸塩取り込みの実験室調査では、約25〜30mg P／g（Miyata，1983、Shinら，1996）〜約60mg P／gの取り込み能力が示され、取り込みはまた、初期リン酸塩濃度、pH（pH7近傍で最大限のリン酸塩吸収がある）、結晶化度およびHTの化学により影響を受けることが示されている（Ookuboら，1993）。HTを天然水および／または廃水中のリン酸塩除去のために使用ことに対する主な障害は、リン酸塩を超える炭酸塩に対する選択性であり、選択性系列の大凡の順は、CO₃ ²⁻＞HPO₄ ²⁻＞＞SO₄ ²⁻、OH⁻＞F⁻＞Cl⁻＞NO₃ ⁻である（Miyata，1980，1983、Satoら，1986、Shinら，1986、Cavaniら，1991）。また、多くのHTは主要なアニオンとして炭酸塩を使って合成されるので、それらがリン酸塩に暴露される前にアニオン交換が必要である。炭酸塩が、硫酸塩、硝酸塩および塩化物（天然水または廃水中でよく発生する可能性がある）と組み合わされる場合にも、HTへのリン酸塩吸収の減少は、さらに小さくなる（Shinら，1996）。

いくつかの最近の調査は、合成LDHまたは特にHTもしくは類似物の形成および調査、およびそれらのその後の一連のアニオン、特に多金属アルミノケイ酸塩の形成の目的でケイ酸塩に対する反応性（例えば、Depegeら，1996）に注力された。この多金属アルミノケイ酸塩は、粘土材料の潜在的前駆物質として、金属の移動性および生物学的利用能を制限すると考えられている（例えば、Fordら，1999）。また、粘土ミネラルの類似物の別の前駆物質として、ケイ酸塩およびアルミン酸アニオンを共沈させるという可能性も存在する。

このように、他の構造要素または層間イオンが組み込まれ（無機および有機の両方）、溶液からのイオンの置換および／または取り込みおよび／または安定性の向上の両方で支援し得る。その後に、純粋なMg−Alまたは主にMg−Al HTから緑泥石様またはフィロケイ酸塩様鉱物が形成される。これらは、添加されたMgおよび／またはAlの性質により、または最終地球化学的組成、結晶化度または鉱物学に影響を与える天然水または廃水の性質および化学的組成により決定されるいくつかのイオンの置換を有する、HTに類似であり得る、またはHTと比較して組成が等化学的であり得る、またはHTと類似の化学を有し得る。

このLDHまたはHTまたは緑泥石様鉱物またはその他のLDHまたはHT誘導体の安定性の向上は、上記の化学的方法と組み合わせて、部分的または完全な蒸発、部分的または完全な脱水に繋がるか焼またはガラス化および部分的／全体の再結晶により、同様に達成され得る。LDHまたはHTと一緒に共改良剤の使用、またはLDHまたはHTのカプセル化もまた、物理的または化学的安定性をさらに高めるための選択肢となり得る。

国際原子力機関（これは、安全、安心、平和的核技術を推進するための世界中の加盟国および複数のパートナーと共に作業する核分野における国際協力センターである）は、2004年にウラニウム鉱山および工場から出る排水の処理分野における最先端技術をまとめた報告書を発表した。重要なのは、溶液化学を改良してLDHまたはHTを形成する化学化合物の添加を使った本明細書に記載の本発明の新規性は、ウラニウム鉱山から出る排水の処理に関する類似の記載またはプロセスが何らないこと（IAEA，2004）により例証されることである。

本明細書で先行技術刊行物に言及される場合、この言及が、その刊行物がオーストラリアまたは任意の他の国における当該技術分野の一般的共通知識の一部を形成するということを承認するものではないことは明確に理解されよう。

一態様では、本発明は、1種または複数の溶解カチオン種および／または1種または複数の溶解アニオン種を含む水を処理するプロセスを提供し、該プロセスは、
（a）マグネシウムおよび／またはアルミニウム含有ケイ酸塩材料を水に加え、少なくとも一部のケイ酸塩材料を水に溶解し、それにより、少なくとも一部のマグネシウムおよび／またはアルミニウムをケイ酸塩材料から水中に浸出させるステップ；および
（b）主な化学種として、層状複水酸化物（LDH）の格子中にMgおよびAlを含むLDHのイン・サイチュ（in situ）形成／沈殿のために、水中で適切なMg：Al比を達成するように反応条件を制御するステップ、を含み、
少なくとも1つの前記溶解したカチオンおよび／またはアニオン種は、イン・サイチュ（in situ）形成されたLDH中に組み込まれる。

出願者らは、例えば、Mg含有海泡石、バーミキュライト、アタパルジャイトまたは滑石またはカオリナイトまたはゼオライトまたはその他の粘土材料などの天然または合成鉱物などのマグネシウムおよび／またはアルミニウム含有ケイ酸塩の添加は、少なくとも一部のケイ酸塩材料が本発明のプロセスの溶解ステップ（ステップ［a］）に供される場合に、マグネシウムおよび／またはアルミニウムイオンを水中に与え得ることに気付いた。理論に束縛されるものではないが、少なくとも一部のマグネシウムおよびアルミニウムイオンの水中への浸出により、LDH材料のイン・サイチュ（in situ）形成のために、浸出マグネシウムおよび／またはアルミニウムイオンが取り込まれるという結果になることが理論付けられる。

マグネシウム含有および／またはアルミニウム含有ケイ酸塩材料のマグネシウムおよび／またはアルミニウムイオンのLDH材料の形成のための供給源としての利用は、いくつかの利点を示す。

出願者は、前記ケイ酸塩の水への添加に続き、少なくとも一部のケイ酸塩の溶解により、最初にケイ酸塩材料中に存在した、少なくとも一部のマグネシウムおよび／またはアルミニウムイオンの浸出が生ずると考えている。しかし、出願者らは、意外にも、残りの非溶解ケイ酸塩材料が、LDH材料のイン・サイチュ（in situ）形成または沈殿を容易にし、それにより、水中に形成されたLDHの収率を向上させるための、核形成部位を提供することを見出した。

非溶解ケイ酸塩材料はまた、イン・サイチュ（in situ）形成されたLDHの密度および／または凝集粒径を高めるための薬剤としても機能し、それにより、LDHを水中に沈降させるおよび／または脱水または物理的分離および回収するのを支援することもさらに理解される。

本発明のプロセスにより示される別の利点は、非溶解ケイ酸塩材料はまた、水中での追加のカチオンまたはアニオン交換剤として機能し得るということである。これは、LDH材料に加えて、非溶解ケイ酸塩材料が水中に溶解したイオン種に対する吸着剤として機能するように寄与し得ることを意味する。

前述のケイ酸塩材料として、アタパルジャイト；斜プチロル沸石；海泡石；滑石；バーミキュライト、岩の形態の鉱物凝集体または会合体（例えば、粉砕花崗岩、緑色岩または蛇紋岩）、表土、土壌、例えば、アルミナ製錬（赤泥）または石炭燃焼（石炭灰）からの沈殿物または廃棄物の内の1種または複数を挙げ得るが、これらに限定されない。

少なくともいくつかの実施形態では、ステップ（a）からの非溶解ケイ酸塩材料およびステップ（b）でイン・サイチュ（in situ）形成されたLDHは、不溶性の粘土材料混合物を形成し、この粘土材料混合物は、前記少なくとも1種または複数の溶解したカチオン種および／または1種または複数の溶解したアニオン種を組み込む。この混合物は、ハイブリッド粘土混合物とも呼び得る。

一実施形態では、マグネシウムおよびアルミニウム含有ケイ酸塩材料を溶解するステップは、酸性のpH条件下で、マグネシウムおよびアルミニウムをケイ酸塩材料から浸出させることを含む。例えば、ケイ酸塩材料は、塩酸溶液および／または硫酸溶液などの酸性溶液を導入することにより溶解し得る。出願者らは、アルミニウムおよびマグネシウムの両方を含むケイ酸塩材料の酸処理または酸浸出は、アルミニウムイオンおよびマグネシウムイオンのケイ酸塩材料から水中への侵出または放出を生じ得ることに気付いた。したがって、少なくともいくつかの実施形態では、酸性条件下で溶解するステップを行うことは、マグネシウムおよびアルミニウムイオンの水中への浸出をもたらすことができる。浸出イオンは、Mg：Al比を調整するために、およびマグネシウムおよびアルミニウムイオンをイン・サイチュ（in situ）形成されるLDHのための構成単位として使用するために利用し得る。

別の実施形態では、マグネシウムおよび／またはアルミニウム含有ケイ酸塩材料を溶解するステップは、アルカリ性条件下で、マグネシウムおよび／またはアルミニウムをケイ酸塩材料から浸出させることを含む。アルカリ性条件下でケイ酸塩材料（マグネシウムおよびアルミニウムの両方を含む）の溶解ステップを行うことは、水中へのマグネシウムの溶解が少なくなり、比較的に、アルミニウムイオンの溶解がより高くなる。少なくともいくつかの実施形態では、アルカリ性条件下で溶解ステップを行うことは、少なくともアルミニウムイオンの水中への浸出もたらすことができ、これは、Mg：Al比を調整するために、および浸出アルミニウムイオンをイン・サイチュ（in situ）形成されるLDHのための構成単位として使用するために利用し得る。

さらに、少なくともいくつかの実施形態では、本発明の溶解ステップの結果として、Siも水中に侵出し得る。過剰浸出シリカは、可能性として、形成中にLDH内の層間アニオン交換部位を占有し得るか、またはLDH形成の間に浸出したアルミニウムイオンと結合して他の化合物を形成し得る。いくつかの実施形態では、プロセスはまたシリカの水中への侵出を制御することを含む。

少なくともいくつかの実施形態では、溶解するステップは、ケイ酸塩材料から前記少なくとも一部のマグネシウムおよび／またはアルミニウムを侵出させるために、ケイ酸塩材料を水中で撹拌することを含む。撹拌は、1種または複数の方法、例えば、撹拌および／または超音波処理および／または任意の他の望ましい攪拌手段により実施し得る。また、一連の撹拌ステップがケイ酸塩材料の撹拌に利用され得ることも想定される。出願者らは、ケイ酸塩材料の撹拌が、マグネシウムおよび／またはアルミニウムイオンのケイ酸塩材料から水中への侵出を高めることになることに気付いた。

少なくともいくつかの実施形態では、添加ステップは、前記マグネシウムおよび／またはアルミニウム含有ケイ酸塩材料および追加のケイ酸塩材料を含む混合物の添加を含む。1種または複数のマグネシウムおよび／またはアルミニウム含有ケイ酸塩材料を所望の比率で注意深く混合することにより、LDHの形成に必要な、二価の三価に対する比率（Mg：Al）の変更を実施し得ることは重要である。その結果、追加で加えられる必要量のMgまたはAlが減らされ、これは、大きな利点をもたらすことができる。

さらなる実施形態では、反応条件を制御するステップは、LDHのイン・サイチュ（in situ）形成のために、水中での適切なMg：Al比率を得るように、少なくとも1種のMg含有化合物および／または少なくとも1種のAl含有化合物の添加を含む。

水中に溶解したMgまたはAlは、溶解したケイ酸塩材料由来の浸出したマグネシウムおよび／またはアルミニウムイオンを含み、少なくともいくつかの実施形態では、本発明のプロセスに供される一部の水中に溶解したカチオンを形成するマグネシウムおよび／またはアルミニウムイオンを同様に含み得る。

これにより、多くの天然水または特に廃水は、溶解したマグネシウムおよび／またはアルミニウムイオンを含み得ることがわかる。本発明では、水中に存在するMgイオンおよびAlイオンは、LDHの形成により取り込まれる（MgおよびAlをLDHの格子構造中の主要な金属種として含む）。好都合にも、LDHはまた、他の大部分のイオンを取り込み、その大部分を格子間の層間空間中に固定化できる。したがって、他のイオンも、水から抜き出し、大部分を固定化できる。

例えば、前記少なくとも1種のアルミニウム含有化合物は、アルミン酸塩（Al(OH)₄またはAlO₂ ⁻・2H₂O）または硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウムまたはアルミニウムを含む有機金属化合物を含み得る。

硫酸アルミニウム（例えば、Al₂(SO₄)S・18H₂O)、水酸化アルミニウム（Al(OH)₃）または有機金属化合物（例えば、アルミニウムアセチルアセトナートC₁₅H₂₁ AlO₆）などの他の無機化合物も、Al源が必要な場合には使用し得る。好ましくは、これらのAl源は、溶液のpHをLDHまたはHT形成に適切なレベルまで挙げるためにアルカリ性であるが、また、最終溶液pHまたはこれらの組み合わせまたは他の化合物がアルカリ性である場合に使用されてもよい。

本発明のいくつかの実施形態では、格子中にMgおよびAlを主要な金属種として含むLDHまたはHTを得ることを目的として水中のAlのMgに対する比率を所望のレベルに調節するために、水中に追加のMgを添加することが必要となる場合もある。これは、例えば、MgOまたはMg(OH)₂を水に加えることにより達成され得る。また、好都合にも、MgOまたはMg(OH)₂は、HTなどのLDHの形成に好適する望ましいpH特性を得るのを支援する。

本発明のいくつかの実施形態では、少なくとも1種のMg含有化合物または少なくとも1種のAl含有化合物に加えて、天然水または廃水に対し追加のアルカリ性または酸中和物質を添加するのが必要または望ましい場合がある。追加のアルカリ性または酸中和物質は、1種または複数のアルカリ性または酸中和溶質、スラリーまたは固形物質またはこれらの混合物、例えば、石灰、消石灰、か焼マグネシア、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウムまたはケイ酸ナトリウムから選択し得る。このリストは包括的なものではなく、その他のアルカリ性または酸中和物質も添加し得る。少なくとも1種のMg含有化合物または少なくとも1種のAl含有化合物の天然水または廃水への添加の前に、少なくとも1種のMg含有化合物または少なくとも1種のAl含有化合物の天然水または廃水への添加と一緒に、または少なくとも1種のMg含有化合物または少なくとも1種のAl含有化合物の天然水または廃水への添加の後に、追加のアルカリ性または酸中和物質を添加し得る。

本発明のいくつかの実施形態では、種々のアルカリ性または酸中和物質の、本明細書の別の箇所で記載の酸性水、廃水、スラリーまたはプロセス水への添加順序または手順は、特定の利益を付与する場合がある。例えば、添加の順序は、中和プロセスおよび層状複水酸化物（LDH）および他の鉱物沈殿物の形成に地球化学的および／または操作上の利点を付与する場合がある。

種々のアルカリ性または酸中和物質の酸性水、廃水またはプロセス水への添加による、または本明細書の別の箇所で記載のように、酸性水、廃水またはスラリーの種々アルカリ性または酸中和物質への添加による、種々の反応段階での層状複水酸化物（LDH）および／または他の非溶解ケイ酸塩材料および／または鉱物沈殿物またはスラリー成分の選択的、部分的または全体の除去もまた、有利であると思われる。

このような例は、残りの溶質の一部または全てを除去する逆浸透または蒸発脱水の導入の前に、沈殿物または既存の固形物または凝集体、それらの混合物または共沈殿物の除去を必要とする。種々のアルカリ性または酸中和物質の酸性水、廃水またはプロセス水への添加による、または本明細書の別の箇所で記載のように、酸性水、廃水またはプロセス水の種々アルカリ性または酸中和物質への添加による、この層状複水酸化物（LDH）および／または種々の反応段階での非溶解ケイ酸塩を含む他の鉱物沈殿物の除去は、機械的（例えば、遠心分離）または化学的（例えば、凝集剤の添加による）手段またはこれらの組み合わせにより促進または強化され得る。

本発明のいくつかの実施形態では、例えば、部分的または全体蒸発または蒸留による、水またはその他の溶媒または混和性または不混和性の溶質の部分的または全体除去を使って、1種または複数の溶解した成分、コロイド状成分もしくは粒子成分またはMgおよび／またはAl（例えば、適切なAlのMgに対する比率を調整するために）などの追加で添加された成分の濃度を高めて、LDHの形成を誘発するのに十分な程度に濃度を高め得る。

少なくともいくつかの実施形態では、本発明はまた、Mgおよび／またはAlをほとんどもしくは全く含まないまたはその他の溶解したカチオンおよび／またはアニオンがほとんどであるプロセス水を含む水および水流（例えば、いくつかの酸性硫酸塩土壌、工業プロセスまたは原子力発電所、兵器または研究施設に由来するものなど）にも関する。全ての水（例えば、プロセス水または廃水）がLDHまたはMg−Al HTまたは類似の組成物などの特定の種類のLDHの形成に好適する主要なイオン化学を有するとは限らないことに留意されたい。したがって、LDHまたは特にMg−Al HTの形成のためにこの化学を調整する必要があり得る。溶液化学の調整には、ステップ（a）で述べたようにケイ酸塩材料を添加するステップを含み、さらに、LDHのイン・サイチュ（in situ）形成を促進するのに好適なMg：Al比率を達成するためのMgおよび／またはAlを含むものなどの1種または複数の試薬の添加を含む。

いくつかの実施形態では、プロセス流などの水流から水中に溶解した少なくとも1種のアニオンは、少なくとも1種の錯体アニオンがイン・サイチュ（in situ）形成されたLDHの層間中にインターカレートされるように錯体アニオンを含み得、1種または複数の溶解したカチオンは、LDH材料の結晶構造またはマトリックス中に組み込まれる。好ましくは、プロセスは、水中のpHレベルを制御し、それにより、錯体アニオンのスペシエーションを制御するステップをさらに含み得る。

金属カチオンなどのカチオンは、結晶構造またはマトリックスを形成するLDHの金属酸化物層中に組み込まれ得ることがわかっている。出願者はまた、いくつかの金属成分、特に、ウラニウム（または、さらなる実施形態では、バナジウムまたはクロム）などの金属は通常、大きなサイズのUO₂ ²⁺などのオキシカチオンとして存在し、これは、結晶構造またはマトリックス中に収容できないことに気付いた。出願者は、pH条件などの反応条件を調整または制御することによりおよび／または反応試薬などを添加することにより、このような大きなサイズのUO₂ ²⁺などのオキシカチオンをUO₂(CO₃)₂ ²⁻、UO₂(CO₃)₃ ⁴⁻、CaUO₂(CO₃)₃ ²⁻、UO₂ ²⁺−SO₄のいずれか1種などの1種または複数の錯体アニオン種の選択的形成のために利用し得ることを発見した。例えば、より低いpHでは、UO₂ ²⁺−SO₄錯体（例えば、UO₂(SO₄)₃ ⁴⁻）が支配的であり、一方、中間からより高いpHでは、UO₂ ²⁺−CO₃ ²⁻アニオン性錯体（例えば、UO₂(CO₃)₂ ²⁻、UO₂(CO₃)₃ ⁴⁻、CaUO₂(CO₃)₃ ²⁻）が支配的であり得る。アニオン性錯体をこのウラニルイオン（UO₂ ²⁺）のスペシエーションとすると、これらのアニオン性錯体は、LDH材料のアニオン性層間に選択的に分配される。したがって、水溶液が、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn、希土類元素（REE；15個の金属元素、原子番号は57〜71の範囲にわたる；REEは、多くの場合、ランタニドシリーズの一部として記載され、便宜上、時にはLn³⁺として表される）およびウラニウムなどの金属の混合物を含む場合、本発明のプロセスは、LDHの層間にインターカレートされるはずのウラニル錯体アニオン性錯体の選択的形成により、ウラニウムを残りの金属、半金属および希土類元素から分離し、一方で、少なくとも一部の金属および希土類元素は、LDHの結晶構造中に組み込まれるであろう。例えば、ほとんどがLn³⁺カチオン（＋3および＋4酸化状態としてのCe、＋2および＋3酸化状態としてのEu）であるREEは、LDH材料の初期金属水酸化物層中に大きく分配され、AlおよびFeなどの他の＋3カチオンを置換する。本発明のプロセスの結果として、REEは、例えば、LDHの金属水酸化物層内に含有され、有用なウラニウムは、アニオン性錯体としてLDH層間内に含有される。

本実施形態はまた、典型的には、30％過剰のUおよび0〜50％過剰のREEを含み得るLDH材料が形成される。このような得られたウラニウムおよび希土類金属の量は通常、典型的な鉱石品位のこれらの元素より100〜300倍多く、したがって、価値のある有用物の実質的な濃縮を可能とする。本発明により得られる別の大きな利点は、プロセスが、Na、ClおよびSO₄または他の添加物もしくは鉱物処理または水流由来の成分などの、潜在的に問題があるイオンの効果的な分離をもたらし、それにより、可能性として、より単純な処理、さらなる濃縮、回収または精製を容易にすることである。本発明の少なくともいくつかの実施形態でのさらに別の利点は、より清浄な排水の生成であり、この排水は、可能性として、追加の処理なしに（または最小限の処理で）、鉱物処理またはその他の現場適用またはその他のプラントで再使用し得る。

したがって、少なくともいくつかの実施形態では、本発明はまた、選択的に分離した、水溶液の形態で得られる水の成分を回収するために、プロセス水を処理する方法またはプロセスを提供し、ステップ（b）からのLDHをさらなる回収処理ステップに供することにより、異なる成分が異なる取り込み機構によりLDHにより取り込まれている（例えば、ウラニウムがLDHの層間に、また、REEがLDHの結晶構造中または金属酸化物層中に）。利用可能な種々の回収処理ステップが本明細書の前の節で詳述されている。

いくつかの実施形態では、プロセスは、ステップ（b）から分離したLDHを回収処理ステップに供する前に、水流からのLDHの回収を含む。このようなLDHの回収は、沈殿、凝集または濾過などの回収手段により実施し得る。

ある実施形態では、プロセスは、水溶液のpHレベルを制御し、それにより、錯体アニオンのスペシエーションを制御するステップをさらに含む。出願者らは、pH条件を調整することにより、アニオン性錯体のスペシエーションが適切に調整または制御され得ることを発見した。例えば、より低いpHでは、UO₂ ²⁺−SO₄錯体（例えば、UO₂(SO₄)₃ ⁴⁻）が支配的に形成され、一方、中間からより高いpH条件では、UO₂ ²⁺−CO₃ ²⁻アニオン性錯体（例えば、UO₂(CO₃)₂ ²⁻、UO₂(CO₃)₃ ⁴⁻、CaUO₂(CO₃)₃ ²⁻）が支配的に形成され得る。

分離したLDHを処理してそこからの成分を回収し得る。いくつかのさらなる実施形態では、回収処理ステップは、分離したLDHをイオン交換溶液に導入し、イオン交換を起こさせ、それにより、LDHの層間の金属成分錯体アニオンがイオン交換溶液中のアニオンとイオン交換されることにより実施され得る。このようにして、金属溶液の錯体アニオンは、イオン交換ステップを実施することにより溶液中に入る。このイオン交換ステップは、イオン交換機構により、置換基イオンが少なくとも一部のインターカレートされたアニオンまたは錯体アニオンと置換し、それにより、アニオンまたは錯体アニオンがLDH層間からイオン交換溶液中に放出されるように、少なくとも1種の置換基アニオンを有するイオン交換溶液を必要とすることは理解されよう。一方で、金属成分のインターカレートされたアニオンまたは錯体アニオンは、LDHの層間から放出され、LDHの結晶構造またはマトリックス中に存在するその他の金属（例えば、REE／金属）は、LDH材料の結晶構造またはマトリックス中に組み込まれたままで残る。

出願者は、ステップ（a）での初期水溶液が高塩濃度を有する浸出液（ウラニウムを回収するための浸出プロセスで使用されるものなど）を含む場合に、ステップ（b）からLDHを回収すること、およびその後イオン交換プロセスを実施することは、特に有益であることに気付いた。理由は、鉱業廃棄物溶液などのこのような浸出液中で最適イオン交換効率を得ることは、困難であることがわかったからである。ステップ（b）から、および上述のように、LDHを分離するステップを含むいくつかの実施形態に記載されているプロセスを適用することにより、より高いイオン交換効率が得られ、それにより、LDHからインターカレートされた金属成分のより良好な分離がもたらされる。

さらなる実施形態では、イオン交換ステップはまた、pH条件を制御してアニオンまたは錯体アニオンの層間からの置換を促進すること、および／または他のアニオンまたは錯体アニオンより好ましいタイプのアニオンまたは錯体アニオンのスペシエーションを促進することを含む。例えば、強アルカリを加えて、pHを上げることにより、UO₂ ²⁺−SO₄またはUO₂ ²⁺−CO₃錯体をOHアニオンにより置換し得る。このような回収処理ステップは、REEがLDH結晶構造中に組み込まれたままで残されていても、ウラニウム（ウラニル錯体アニオンの形態の）を回収して水溶液中へ戻すことを必要とすることは理解されよう。あるいは、強酸を添加し、それにより、電荷を持つまたは中性のUO₂ ²⁺錯体がLDHの層間から置換されるように、pHを下げることも可能である。この場合、継続される酸の添加はまた、LDH結晶構造を充分に分解し、REEまたは他の金属または元素を遊離させ得る。

いくつかの実施形態では、置換剤は、次のニトリロ三酢酸（NTA）、エチレンジアミン四酢酸（EDTA）またはクラウンエーテルなどの一連の他の錯化剤またはその他の有機または（錯体）無機配位子の内の1種または複数を含み得る。置換剤はLDH材料中のインターカレートされた錯体アニオンに比べて実質的により大きい電気陰性度であり、そのために、錯体アニオンを層間から置換するEDTAおよび／またはNTAなどの置換剤になる。

さらなる実施形態では、回収ステップは、イオン交換ステップが完了した後で、LDH材料を分離することをさらに含む。イオン交換ステップ完了後にLDH材料を分離することにより、組み込んだ金属カチオンまたは分離したLDH材料の結晶構造中に存在するREEを含む分離したLDH材料を得ることは理解され得る。組み込んだ金属カチオンまたは分離したLDH由来のREEは、分離したLDH材料の熱処理または熱分解などの方法により回収し、それにより、崩壊したまたは準安定性の材料が形成され得る。

さらなる実施形態では、プロセスは、熱処理または熱分解の前またはその間に、LDH材料に対するさらなる添加物（シリカなど）の添加を含み得る。好ましくは、プロセスは、熱処理または熱分解時に、酸化物材料の形成を選択的に制御するために、さらなる添加物のLDH材料に対する比率を制御することを必要とし得る。

シリカなどの添加物はまた、結晶質シリカ（例えば、石英）、非晶質または化学的沈殿シリカ、ケイ酸、テトラエチルシリカ（シリケート）を含む有機物形態またはLDH層間に添加されるシリカを含む範囲の形態で、熱処理または熱分解ステップの前にまたはその間に、LDHに添加し得る。

LDH材料を回収することに加えて、ステップ（a）からの非溶解ケイ酸塩材料もLDHで回収して、利用し得ることを理解することは重要である。シリカのLDHに対する比率を制御することおよび／または熱処理の温度を制御することにより、添加した形態のシリカとLDHとの間の一連の反応を生じ、ホルステライトおよびクリストバライトを含む高温型に変換したシリカを含む他の鉱物を含むエンスタタイト、橄欖石などの輝石などの鉱物のような（またはスピネルおよびペリクレースに加えて）一連の物質が形成され得る。

1種または複数の形態のシリカまたはその他の元素の量をLDHに対し変化させることにより（シリカのLDH材料に対する比率を制御することにより）、熱処理ステップの結果として、異なる比率、または一連の鉱物が形成されることが理解されよう。上述の添加物を含めるこのプロセスは、2つの理由で特に重要である。第1の利点は、放射性核種を含む一連の汚染物質のための好適な長期収納場所を構成し得る金属ケイ酸塩または輝石などの二次鉱物酸化物が形成され得ることである。第2の利点は、熱処理の結果として形成された材料中に選択元素が分配され得ることを考慮すれば、形成された材料は、選択鉱物内に含まれる特定の元素の選択的回収（LDHの組成および添加物のタイプおよび比率により特定して）を支援し得ることである。さらなる実施形態では、シリカは、その他の添加物で置換し得、また、上記実施形態は、シリカの添加により何ら制限されない。

したがって、本発明のステップ（a）でのケイ酸塩材料の添加はまた、1種または複数の溶解種（カチオン性またはアニオン性）のLDH材料からの回収を支援し得る。

いくつかの別の実施形態では、分離したLDHは、溶解ステップに供され、分離したLDHは、酸などの溶解溶媒中に溶解され、インターカレートされた錯体アニオンおよび金属カチオンが分離したLDHの結晶構造から溶解溶媒中に放出される。ステップ（b）に従って、LDH材料中に低濃度の金属種を含む初期水溶液からの金属種の捕捉、LDH材料の分離、およびその後の分離したLDHの溶解溶媒中への再溶解により、比較的高濃度レベル（初期水溶液の低濃度レベルに比べて）の金属種を含む溶媒が得られる。比較的高い濃度レベルの金属種を含む溶液からの金属種の回収は、より望ましく、費用対効果が大きく、したがって、本発明のステップ（a）で利用される少なくともいくつかの実施形態の水溶液中に存在する微量の金属種を捕捉するために他の方法では無効となり得る、従来の冶金学的回収法の使用の機会が当業者に対し提供されることは理解されるであろう。したがって、この実施形態は、低濃度の金属種を含む水溶液から金属種を回収するための有効な方法またはプロセスを提供することによる大きな商業上の利点を示す。

プロセスの別の実施形態では、インターカレートされた錯体アニオンのイオン交換が実施されない場合がある。その代わりに、インターカレートされた錯体アニオンおよび組み込まれた1種または複数の金属およびステップ（b）から得られた他の材料を含むLDHが分離され、続けて、上述のような熱処理プロセスに供され得る。このような熱処理プロセスは、最初にLDH材料の崩壊が生じ、LDH材料の層状構造的特性が消失し、その後、LDH材料の再結晶化が起こる。特に、熱処理および崩壊LDHの再結晶化により、金属成分を含む第1の酸化物材料および1種または複数のその他の金属を含む第2の酸化物材料が形成される。例えば、本出願者らは、意外にも、インターカレートされたウラニル錯体カチオンおよび結晶構造中に組み込まれた希土類金属LDHのか焼により、一定の比率のウラニウムを組み込んだペリクレースの形態の第1の結晶酸化物材料およびREEなどの他の有用物を組み込んだスピネル酸化物の形態の第2の結晶酸化物材料が生成されることを発見した。

さらなる実施形態では、ステップ（b）で得られたLDH材料の層間内に存在するインターカレートされた錯体アニオンを還元するために、実質的還元条件下で熱処理が実施され得る。例えば、インターカレートされたウラニル錯体アニオンを含むLDHの熱処理中に、無酸素性条件（例えば、N₂）または還元条件（例えば、COまたはC）下で熱処理を実施し、還元されたU鉱物を形成し、例えば、閃ウラン鉱（UO₂）を生成し得る。いくつかの別の実施形態では、他の薬剤を加えてUF₆を気相として形成し、Uまたは特定のU同位体の分離および回収を支援し得る。

いくつかのさらなる実施形態では、プロセスは、1種または複数のその他の金属のLDHの結晶構造またはマトリックス中への選択的組み込みのための、LDH材料の結晶構造またはマトリックスの最適化を含み得る。例えば、最適化は、選択または特定の希土類元素の、LDHの結晶構造またはマトリックス中への取り込みの調整のために、アルカリ性液中の炭酸塩などの添加剤を水溶液に導入することにより実施し得る。理論に束縛されるものではないが、炭酸塩または重炭酸塩に対する中から重REEの親和性の増加を仮定すると、水溶液中の重炭酸塩／炭酸塩の量／スペシエーションは、LDH材料（ハイドロタルサイトなど）にいくつかの選択性を与え得ることが理論付けられる。

ある実施形態では、所定の金属成分は、ウラニウムまたはバナジウムを含み、1種または複数のその他の金属はREEを含む。前述の通り、錯体アニオン［アニオン］は、例えば、UO₂(CO₃)₂ ²⁻、UO₂(CO₃)₃ ⁴⁻、CaUO₂(CO₃)₃ ²⁻、UO₂(SO₄)₃ ⁴⁻、VO₂(OH)²⁻、VO₃OH²⁻、V₁₀O₂₈ ⁶⁻、Cr₂O₇ ²⁻のウラニル錯体アニオンを含み得るが、これらに限定されない。
少なくともいくつかの実施形態では、溶液のpHは、ウラニル錯体アニオンのスペシエーションを決定する。

一実施形態では、インターカレートされたウラニル錯体は、EDTA、NTA、クラウンエーテルなどの置換剤の添加により、以前のセクションで記載のイオン交換ステップによってLDHの層間から置換され得る。

別の実施形態では、LDH材料は、熱処理によりLDH材料が熱分解し、ウラニウムが第1の金属酸化物中に組み込まれ、1種または複数のREEが第2の結晶酸化物中に組み込まれるように、第1の結晶酸化物および第2の結晶酸化物として再結晶する熱処理ステップに供され得る。好ましくは、熱処理は、ウラニルイオンを＋6から＋4の酸化状態またはこれらの混合物に還元するために、実質的に還元条件下で実行し得る。

少なくともいくつかの実施形態では、プロセスは、少なくとも一部のLDH材料を溶液中に溶解するために、分離したLDH材料を水溶液と接触させて、それにより溶液中に溶解したLDHを得るステップ、続けて、LDH材料の溶解したLDH材料からのイン・サイチュ（in situ）沈殿のために、錯体アニオンがイン・サイチュ（in situ）形成されたLDH材料の層間内にインターカレートされるように水溶液中の反応条件を制御するステップを含み、1種または複数のその他カチオンは、イン・サイチュ（in situ）形成されたLDH材料の結晶構造またはマトリックス中に組み込まれる。好ましくは、水溶液中でLDHを溶解するステップは、水溶液のpHを、好ましくは7未満のpHレベルに、より好ましくは5未満のレベルに、さらにより好ましくは3未満のレベルに制御することを含む。溶解したLDH構成物からLDHのイン・サイチュ（in situ）沈殿は、水溶液中の反応条件を制御すること、および水溶液のpHを、好ましくは8より大きいpHレベルに制御することにより実施し得る。

本明細書で記載のいずれかの特徴は、任意の組み合わせで、本明細書で記載のその他の特徴のいずれか1種または複数と、本発明の範囲内で、組み合わせることができる。

本明細書における任意の先行技術に対する参照は、先行技術が一般的共通知識の一部を形成することの承認または何らかの形の示唆として受け取られるものではなく、また、そのように受け取るべきではない。

本開示の実施形態による、濾過粘土およびゼオライト溶液の撹拌（1〜4時間）後、および超音波処理＋撹拌（1時間）後の1MのHClおよび1MのNaOHにより生成されたAl／SiおよびMg／Alのモル比を示す図である。赤の線は、0．5のAl／Siモル比および3のMg／Alモル比を示す（明細書本文参照）。

海泡石／白色斜プチロル沸石−ハイドロタルサイトナノハイブリッドのX線回折（XRD）スペクトルを示す図である。海泡石および斜プチロル沸石前駆物質に対応するピークおよび約13度と26度（θ）の特徴的ハイドロタルサイト（薄青色）／Mg−Al水酸化物（ピンク）のピークに留意されたい。

本調査で合成した一連の粘土／ゼオライトナノハイブリッド材料のリン取り込み能力を示す図である。

本発明の好ましい実施形態によるプロセスを採用することにより、水溶液中の1種または複数の金属有用物を分離するためのプロセスのフローチャート図である。

大気と平衡状態にあるpH2〜10の場合のU−H₂O−SO₄−CO₃系のスペシエーション図を示す。

発明の詳細な説明
実施例
以下の節では、本発明による実施例の形の1つまたは複数の実施形態が記載される。

原材料として、主にMg−AlまたはAl含有アルミノケイ酸塩粘土（例えば、バーミキュライト、アタパルジャイト、海泡石、滑石、カオリナイト）およびゼオライト（白色およびピンク斜プチロル沸石）を工業品および市販品入手源から調達した。超音波処理の使用により支援した酸およびアルカリ溶解実験の間、これらの粘土およびゼオライトを主としてAlおよびMgの原料源として使用した。

酸およびアルカリの両方中でのアルミノケイ酸塩の初期バッチ分解反応を超音波処理を含む撹拌の追加使用により完了した。撹拌（1〜4時間）または超音波処理＋撹拌（1時間）と組み合わせた酸またはアルカリによる溶解度の定量化を行うためのICP分析の結果を表1および図1に示す。これらの結果は、ハイドロタルサイト合成に必要な実質的MgおよびAl放出（好ましくは、＞3：1 Mg／Alモル比）が粘土またはゼオライトの酸抽出中に達成できることを示す。さらに、海泡石（表1）などのいくつかの粘土では、高濃度のMgおよびAlならびに高Mg／Alモル比の両方が得られた。酸性条件下で、全粘土およびゼオライトは、溶質のMg／AlおよびAl／Si比率が固体より高く、非調和溶解を示した。対照的に、アルカリ性条件下では、二次析出反応により、いずれの非調和溶解も覆い隠された。

重要なのは、MgおよびAlの溶解は、撹拌単独に比べて、超音波処理＋撹拌の組み合わせを使って実質的に高められることである。酸消化中に、十分なSiならびにFeおよびCaなどの他の元素も同様に、粘土またはゼオライトの化学および純度に応じて、放出され得る。過剰シリカは、可能性として、形成中にLDHもしくはHT内の層間アニオン交換部位を占有でき、またはLDHもしくはHT合成の間にAlと結合して他の化合物を形成し得るので、これは望ましくない。特に、Al／Siモル比は、図1に示すように、0．5未満であることが望ましい。さらに、豊富なFeは、LDHまたはHT構造中のMgおよびAlの片方または両方を置換し得る。Feが十分な量で存在する場合、これは、不安定なグリーンラストの形成という結果をもたらし得る。

撹拌または超音波処理＋撹拌を使ったアルカリ溶解は、予想されるように、実質的に異なる溶液組成物をもたらし、AlよりもSiの溶解が向上したが、Mgの溶解は、水滑石−（Mg(OH)₂）として沈殿した可能性があるので、少なかった。過剰シリカは通常、上述のように、LDHまたはHTの形成に望ましくなく、残留粘土（remnant clay）またはゼオライトを溶解後にLDHまたはHT核形成用の基材として使用する可能性も存在する。

高Siが存在する場合では、これは、LDHまたはHT構造の少なくとも一部のアニオン性層間を占有し得る。別の箇所で記載のように、他の高温相の形成にか焼が必要な場合には、この性質を活用し得る。

HClの代わりにH₂SO₄を使って、異なる酸の使用の効果（もしあれば）を調査するために、さらなる粘土溶解実験を行った。これらの結果を表2に示すが、結果は、H₂SO₄の存在下では、比較してSiの溶解がより少なく、より小さいAl／Si比が得られることを示す。前に概略を述べたように、これは、粘土またはゼオライト溶解により生成した溶液からのLDHまたはHTの合成にとって重要であると考えられる。さらに、Mg／Al比率は通常、HClの代わりにH₂SO₄を使うと、増加する。

HClの代わりにH₂SO₄を使った上記溶解実験および補足実験をベースにして、一連の粘土およびゼオライトを使ってナノハイブリッド材料の合成を行った。さらに、追加のAlの原材料、および中和剤の両方として、アルミン酸塩も使用した。生成したナノハイブリッド材料のリストおよびそれらのP−取り込み能力を表3に示す。

残留粘土またはゼオライト固形物の有無の場合の両方の溶液の混合比率を下記の方程式を使って決定した：
v₁／v₂ ＝（r ［Mg］₂ − ［Al］₂）／（［Al］₁ − r ［Mg］₁）
式中、v₁およびv₂は、最終溶液中の必要なMg：Al比r（この場合は3）を与えるのに必要な2つの粘土またはゼオライト溶液の体積比であり、［Mg］₁と［Mg］₂および［Al］₁と［Al］₂は、それぞれ、溶液1と2のMgとAlの濃度である。アルミン酸塩が添加される場合は、目標Mg／Alモル比の3が計算された。

ナノハイブリッド材料の鉱物学的（XRD）分析は、ハイドロタルサイト核形成の足場として機能した残留粘土またはゼオライト鉱物に加えて、ハイドロタルサイトの存在を示した。沈殿物を図2に示す。

ここで提示する実施例の意義は、市販の粘土中に含まれる元素を利用して、元の粘土またはゼオライト基材上にグラフト化したハイドロタルサイトの形態のLDHを含むナノハイブリッドを生成する新規調製方法を用いて新しい種類の材料が合成されたということである。選鉱プロセスは、達成された高P−取り込み（リン酸塩として）により示されるように、重要な有用性および価値を商業的採掘粘土およびゼオライトに対し付与する。高P−取り込みは、その他の単純または錯体アニオン、例えば、ウラニル−炭酸塩錯体が同様に、これらの材料を使って、溶液から取り出され得ることを示す。

図4に示すフローチャートを参照すると、ウラニウムおよびREEなどの複数の金属の成分を含む鉱体を水性の浸出液に導入して、肥沃な浸出液または水流が得られる。ウラニウムなどのいくつかの金属成分は、前に記載のセクションで記載のように、溶液中でウラニルアニオン性錯体などの錯体アニオンを形成し得る。いくつかのその他の金属の成分、特にREEなどの成分は、通常、水溶液中でカチオンを形成し得る。溶解したアニオンおよびカチオンを含む液相の肥沃な侵出溶液は、非溶解固形物から分離され、反応ステップに送られ得る。反応ステップは、pH制御などのステップを含み、このpH制御は、図5に示されるように、ウラニル錯体のスペシエーションを決定し得る。反応ステップは、金属成分（例えば、ウラニウム）を含む錯体アニオンを形成し得る。反応ステップの次にLDH形成ステップあるいはLDH添加ステップまたはLDH添加と部分的な溶解を生じさせるpHの循環およびLDHの再構成が続き得る。

LDH形成ステップでは、MgOなどの二価の添加剤などの添加剤が、可溶性アルミナ塩などの三価の添加剤と、特定の比率で、好適なpH（アルカリ性pH）下で、組み合わせて添加され、溶液中でのLDH材料のイン・サイチュ（in situ）形成が促進され得る。このようなLDH形成ステップはまた、錯体アニオン（例えば、ウラニル錯体アニオン）のイン・サイチュ（in situ）形成されたLDH材料の層間へのインターカレーションを生じる。金属カチオンはまた、イン・サイチュ（in situ）形成されたLDH材料の金属酸化物層中に組み込まれ、それにより、LDHの結晶構造またはマトリックスの一部を形成する。このような金属種の分離は、イン・サイチュ（in situ）形成されたLDH材料により提供された、異なるイオンに対する異なる取り込み機構に基づいている。

前述の通り、LDH形成ステップは、LDH添加ステップにより置換または補足され得る。LDH添加ステップでは、予め形成されたLDH材料が錯体アニオン（ウラニル錯体アニオン）および金属カチオンを含む溶液に添加され得る。予め形成されたLDH材料を添加するステップはまた、錯体アニオン（例えば、ウラニル錯体アニオン）のLDH材料の層間へのインターカレーションを生じる。このステップはまた、一部のLDHが最初、十分な程度のLDH溶解を得るのに必要な指定時間間隔にわたり9未満のpHおよびpH1もの低さで溶解され、続けて、LDH材料のイン・サイチュ（in situ）再構成を促進するためにpHを上げ得るような、pH制御も含み得る。この再構成ステップの間に、REEカチオンなどの他のカチオンが金属水酸化物層中に組み込まれ、最初に添加されたLDH中の元のカチオンが置換され得る。このプロセス中、いくつかのアニオン、特に、ウラニルアニオン性錯体からなるアニオンも同様にLDH材料の層間へ置換され得る。溶解または再構成ステップでは、(超)音波処理または必要に応じてその他の溶媒または試薬の添加を含む、その他の技術も同様に使用し得ることに留意されたい。

インターカレートされた錯体アニオンを含むLDH材料およびLDH形成ステップまたはLDH添加ステップから得られるLDH材料は、沈殿、凝集、濾過、サイクロン型分離またはその他の既知の分離法などのプロセスにより分離され得る。分離したLDH材料はその後、インターカレートされた錯体アニオン（ウラニル錯体アニオン）を回収するための、本明細書の前のセクションで記載のステップによるイオン交換プロセスなどのさらなるプロセスに供され得る。インターカレートされた金属成分を回収する別の方法もまた、前のセクションで詳述したプロセスステップにしたがって採用し得る。前に考察したように、回収処理ステップは、ウラニル錯体アニオンなどのインターカレートされた金属成分の回収に限定されることなく、LDH形成ステップでLDHマトリックス中に組み込まれたREEなどの金属カチオンの回収をさらに含み得る。

本明細書中に記載する発明は、金属種の分離方法のように、異なる金属イオン種に対する異なる取り込み機構を利用する。本発明では、少なくとも1種の金属成分（例えば、ウラニル錯体アニオン）をLDH（イン・サイチュ（in situ）形成または溶液に添加された）の層間にインターカレートし、その後、さらなる回収ステップにより金属成分をLDHから回収することにより、望ましい分離および回収が実現される。
実施例
実施例1

最初の例示的実施形態（実施例1）では、本プロセスはウラニウム含有鉱石の処理に利用され得る。ウラニウム含有鉱石では、ウラニウムに加えて、一連の他の元素が存在するのが一般的である。他の元素には、As、Se、Cuおよび希土類元素（REE− La−Lu＋Sc＋Yを含むLn³⁺）などの元素を含み得る。出願者により行われた広範囲にわたる研究により、REEは、主にLn³⁺カチオンとして＋3の酸化状態で存在することが示された。セリウムは＋3と＋4の酸化状態で存在する。ユーロピウムは＋2と＋3の酸化状態で存在する。例示的プロセスでは、ウラニウム鉱石の浸出由来のウラニウム含有溶液がLDH材料と接触された。

ウラニル錯体アニオンのインターカレーションが実現され得る2つの異なる方法が存在する。第1の可能な方法では、ウラニル錯体アニオンは、溶液に添加したLDH材料の層間中に容易にインターカレートするであろう。しかし、このような方法の利用は、ウラニウムに添加されたLDH材料のマトリックスまたは結晶構造中へのREEの取り込みが生じない。

より好ましい方法では、ウラニウム含有溶液に添加したLDH材料は、溶液のpHを3未満に下げることにより、ウラニウム含有溶液中で溶解された。pHレベルを下げることにより、LDH材料が溶解し、それにより、二価および三価のカチオン（これはLDH材料の金属酸化物層を形成する）の溶液中への放出が生じる。LDH材料の溶解後、pHを上げて、溶液中でのアルカリ性反応条件を与える。このようなアルカリ性条件を与えることにより、LDH材料の溶液中での沈殿の結果として、LDH材料が再構成される。LDH材料の再構成の間に、溶液中に溶解（初期溶解ステップの結果として）した二価および三価のカチオンが沈殿し、再構成されたLDH材料の金属酸化物層を形成した。再構成ステップの間に、少なくとも一部のREEカチオンはまた、再構成されたLDH材料の結晶構造中に組み込まれた。アニオン性ウラニル錯体はまた、再構成されたLDH材料の層間にインターカレートされた。重要なのは、LDHの初期金属水酸化物層中の金属の二価の、三価に対する比率は通常、2：1〜4：1の間で変化するので、この比率の変化は、溶液からの他カチオンの組み込みにより再構成されたLDH中で起こり得るが、それでも安定なLDHの形成を可能とすることが認識されたことである。

このプロセスの過程で、REEは、再構成されたLDH材料の初期金属水酸化物層中に大きく分配されて、初期に添加したLDH材料中に存在するAlおよびFeなどの他の＋3カチオンを置換することが示された。REEカチオンと異なり、ウラニルイオン（ウラニウムはUO₂ ²⁺オキシカチオンとして溶液中に存在することがわかっている）は、大きすぎて、LDH材料の金属水酸化物層中に通常存在するMg²⁺アルカリ土類および遷移金属などの＋2カチオンを置換できないと考えられる。図2に示すように、低pH条件下では、アニオン性ウラニル錯体、特に、UO₂ ²⁺−SO₄錯体（例えば、UO₂(SO₄)₃ ⁴⁻）が形成される。中間からより高いpH下では、UO₂ ²⁺−CO₃ ²⁻アニオン性錯体（例えば、UO₂(CO₃)₂ ²⁻、UO₂(CO₃)₃ ⁴⁻、CaUO₂(CO₃)₃ ²⁻）が支配的であり得る。アニオン性錯体をUO₂ ²⁺のスペシエーションとすると、これらのウラニルアニオン性錯体は、LDH材料のアニオン性層間に選択的に分配される。結果として、実施例1のプロセスは、以下の利点を提供する：
・価値のあるREEは、LDHの金属水酸化物層内に含まれている。
・価値のあるUは、アニオン性錯体としてLDH層間に含まれている。これらの2種の価値のある有用物UおよびREEの分離は、それらが初期溶液中で結合されている方式の観点から、相互からの分離のみではなく、他の方法では、UまたはREE回収プロセスに干渉し得るいくつかの汚染物質、塩またはイオンなどのその他の成分からの分離も行われ、後で行う分離、回収および精製にとって極めて有益である。
・固体LDHは、30％U過剰および0〜50％REE過剰で、通常、典型的鉱石品位の100〜300倍のこれらの元素を通常含み得、有用物の実質的濃縮を可能とする。
・Na、ClおよびSO₄または鉱物処理流からの他の添加物などの潜在的に問題があるイオンの効果的分離（より単純な処理、さらなる濃縮または回収を生み出す可能性を有する）。
・より清浄な排水の生成。この排水は、可能性として、追加の処理なしに（または最小限の処理で）、鉱物処理またはその他の現場またはその他の作業で再使用し得る。

上記に加えて、REEからUの異なる分配または分離を仮定すると、上記で明らかにしたように、実現した有用物の分離に基づいて、目的の有用物の回収のためのいくつかの方法を利用し得る。1種または複数の有用物の回収は、1種または複数の次のさらなるステップにより効果的に実施し得る：
・UO₂ ²⁺−SO₄錯体をOHアニオンにより置換するための強アルカリの添加、またはより電荷の少ないまたは中性のUO₂錯体がLDH層間から置換されるように、pHを下げること。
・他の錯化配位子または他のアニオン（例えば、NTA、EDTA）をLDHに添加して、UO₂錯体を置換し、新しいNTA、EDTA錯体を形成する。
・リン酸塩、バナジン酸塩または無機もしくは有機ペルオキシド、またはこれらの組み合わせなどの他の化学試薬を添加して、ウラニウムの沈殿を生じさせる。
・酸の添加によるU含有LDH、REE金属含有LDHの部分的または完全溶解および従来の手段による成分の回収。
・ウラニル錯体（U：＋6の酸化状態）を、例えば、UO₂としてU（＋4の酸化状態）に還元するための還元剤、無酸素状態またはガス（例えば、CO）を加え、電荷に基づいて炭酸塩とのウラニルの錯化を解消し、＋4の酸化状態のUの回収を可能にする。このような回収方法は、還元されたUを回収するための物理的（例えば、超音波処理）または別の方法による化学的（溶媒系）LDHの層間剥離、または必要に応じ他の物理化学的方法の適用を含み得る。
・典型的には100〜1200℃の範囲の加熱により、LDHの層崩壊および再結晶化が起こり、別々のまたは緊密に結合したスピネルおよびペリクレースなどの鉱物相の形成に繋がるようにか焼を含み得る他の分離方法。か焼から形成した鉱物相の異なる物理化学的性質を考慮すると、これらの相は、それらの化学結晶構造のために、1つまたは複数の目的元素を収容し得るか、または特定の元素の回収の機会向上を提供し得る。

本明細書で記載された安定化の方法はまた、核エネルギーまたは兵器産業で、超ウラン元素または娘核種を含むウラニウム含有材料または廃棄物を封じ込めるのを手助けするために応用され得る。
実施例2

第2の例示的実施形態（実施例2）では、本発明のプロセスはウラニウム含有鉱石の処理に利用され得る。この処理では、LDHは、ウラニウム含有鉱石を含む鉱物処理流または冶金プロセス流内でイン・サイチュ（in situ）形成できる。ウラニウム鉱石を含むプロセス流は通常、MgおよびAl含有化合物の片方または両方が添加されて、プロセス流中で所望の比率のMg／Alが達成され、これにより、ハイドロタルサイトなどのLDHの沈殿が生じる。実施例1で説明したように、ウラニウム含有鉱石は、ウラニウムに加えて、重金属、半金属および／またはREEを含む、一連の他の元素を含む。イン・サイチュ（in situ）でのLDH材料の形成はまた、Ln³⁺カチオンおよび／またはCe³⁺およびCe⁴⁺および／またはEu²⁺またはEu³⁺酸化状態のカチオンなどのカチオンの組み込みが生じる。LDHのイン・サイチュ（in situ）形成はまた、LDHの初期金属水酸化物中に大きく分配されることが示されているREEカチオンを生じる。前に考察したように、ウラニウムは、ウラニル（UO₂ ²⁺）カチオンとして一般的に知られるようにオキシカチオンとして存在するので、ウラニルイオンは、大きすぎて、Mg²⁺などの＋2カチオンをLDH中で置換できない。アルカリ土類および遷移金属は通常、LDHの金属水酸化物層中に存在する。再度述べるが、低pH条件下では、アニオン性ウラニル錯体、特に、UO₂ ²⁺−SO₄錯体（例えば、UO₂(SO₄)₃ ⁴⁻）が形成される。中間からより高いpH下では、UO₂ ²⁺−CO₃ ²⁻アニオン性錯体（例えば、UO₂(CO₃)₂ ²⁻、UO₂(CO₃)₃ ⁴⁻、CaUO₂(CO₃)₃ ²⁻）が支配的であり得る。アニオン性錯体をUO₂ ²⁺のスペシエーションとすると、これらのウラニルアニオン性錯体は、イン・サイチュ（in situ）形成されたLDH材料のアニオン性層間に選択的に分配される。実施例2で記載のプロセスはまた、上記でまとめた実施例1のプロセスのいくつかの利点の内の1つまたは複数の利点を与える。目的の有用物はまた、実施例1でリストされた1つまたは複数のさらなる回収ステップにより回収され得る。
実施例3

第3の例示的実施形態（実施例3）では、本発明のプロセスはウラニウム含有鉱石の処理に利用され得る。この処理では、LDHは、ウラニウム含有鉱石を含むアルカリ鉱物処理流または冶金プロセス流内でイン・サイチュ（in situ）形成できる。

ウラニウム鉱石含有プロセス流は通常、MgおよびAl含有化合物の内の片方または両方が添加されて、プロセス流中で所望の比率のMg／Alが達成され、これにより、ハイドロタルサイトなどのLDHの沈殿が生じる。アルカリ鉱物処理流または冶金プロセス流の前から存在するアルカリ性条件（少なくとも7を超えるpH、好ましくは8を超えるpH）に起因して、所望の比率のMg／Alが達成される場合にLDHのイン・サイチュ（in situ）形成が行われるのが好ましい。実施例1で説明したように、ウラニウム含有鉱石は、ウラニウムに加えて、重金属、半金属および／またはREEを含む一連の他の元素を含む。イン・サイチュ（in situ）でのLDH材料の形成ではまた、Ln³⁺カチオンおよび／またはCe³⁺およびCe⁴⁺および／またはEu²⁺またはEu³⁺酸化状態のカチオンなどのカチオンおよびオキソ金属アニオンまたはオキシアニオンを含む一連のアニオンの組み込みが生じる。実験室試験は、Al含有化合物は、好ましくは、最初に添加、または任意のMg含有化合物と共に添加され、これはLDHの形成に利用されるのではなく、MgCO₃などのMg炭酸塩化合物としてのMgの沈殿を防止することを示した。

LDHのイン・サイチュ（in situ）形成はまた、LDHの初期金属水酸化物中に大きく分配されることが示されているREEカチオンを生じる。前に考察したように、ウラニウムは、ウラニル（UO₂ ²⁺）カチオンとして一般的に知られるようにオキシカチオンとして存在するので、ウラニルイオンは、大きすぎて、Mg²⁺などの＋2カチオンをLDH中で置換できない。アルカリ土類および遷移金属は通常、LDHの金属水酸化物層中に存在する。再度述べるが、アルカリ性のプロセス流条件下では、アニオン性ウラニル錯体が形成される。中間からより高いプロセス流のpH条件下では、UO₂ ²⁺−CO₃ ²⁻アニオン性錯体（例えば、UO₂(CO₃)₂ ²⁻、UO₂(CO₃)₃ ⁴⁻、CaUO₂(CO₃)₃ ²⁻）が支配的であり得る。アニオン性錯体をUO₂ ²⁺の選択スペシエーションとすると、これらのウラニルアニオン性錯体は、イン・サイチュ（in situ）形成されたLDHのアニオン性層間に選択的に分配される。

実施例3の反応条件下では、上記で説明したように、既知のMREEおよびHREEの炭酸塩配位子による選択的錯化に起因して、炭酸塩錯体のみが支配的であり、いくつかのREE、特に中間（MREE）および重REE（HREE）が溶液中に選択的に保持され得ることを認識することが重要である。MREEおよびHREEは通常、低存在量であることが多いことにより、REEの最も価値のある成分と見なされていることを考慮すると、このアルカリ性条件下での選択的スペシエーションを都合よく使用し得る。

（定義）
本明細書および請求項（もしあれば）では、単語の「含む（comprising）」ならびに「含む（comprises）」および「含む（comprise）」を含むその派生語は、それぞれの記載整数を含むが、1つまたは複数のさらなる整数の包含を排除しない。

本明細書を通して「一実施形態（one embodiment）」または「ある実施形態（an embodiment）」への参照は、その実施形態に関して記載された特定の特徴、構造、または特性が本発明の少なくとも1つの実施形態に含まれているということを意味する。したがって、本明細書全体における種々の箇所における「一実施形態では」または「ある実施形態では」という語句の出現は、必ずしも全てが同じ実施形態を参照することを意味しない。さらに、特定の特徴、構造、または特性は、任意の好適な方式で1つまたは複数の組み合わせにより組み合わせてよい。

法令を順守して、本発明は、ある程度構造または方法の特徴に特異的な用語で記載されている。本明細書で記載の手段は、本発明を実施する好ましい形態を含むので、本発明は示されまたは記載された特定の特徴に限定されないことを理解されたい。したがって、本発明は、当業者によって適切に解釈される添付の請求項（もしあれば）の適切な範囲内のその形態または修正物のいずれかで請求される。

参考文献

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Claims (40)

1種または複数の溶解カチオン種および／または1種または複数の溶解アニオン種を含む水を処理するプロセスであって、（a）マグネシウムおよび／またはアルミニウム含有ケイ酸塩材料を水に加え、少なくとも一部の前記ケイ酸塩材料を前記水に溶解し、それにより、少なくとも一部の前記マグネシウムおよび／またはアルミニウムを前記ケイ酸塩材料から前記水中に浸出させるステップ；および（b）主な化学種として、層状複水酸化物(LDH)の格子中にMgおよびAlを含むLDHのイン・サイチュ（in situ）形成のために、前記水中で適切なMg：Al比を達成するように反応条件を制御するステップ、を含み、少なくとも1つの前記溶解したカチオンおよび／またはアニオン種は、イン・サイチュ（in situ）形成された前記LDH中に組み込まれるプロセス。

前記マグネシウムおよびアルミニウム含有ケイ酸塩材料を溶解するステップは、酸性のpH条件下で、前記マグネシウムおよびアルミニウムを前記ケイ酸塩材料から浸出させることを含む、請求項1に記載のプロセス。

前記マグネシウムおよび／またはアルミニウム含有ケイ酸塩材料を溶解するステップは、アルカリ性条件下で、前記アルミニウムを前記ケイ酸塩材料から浸出させることを含む、請求項1に記載のプロセス。

前記ケイ酸塩材料を溶解するステップは、前記ケイ酸塩材料から少なくとも一部のシリカを侵出させることをさらに含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載のプロセス。

前記溶解するステップは、前記ケイ酸塩材料から前記少なくとも一部のマグネシウムおよび／またはアルミニウムを侵出させるために、前記ケイ酸塩材料を前記水中で撹拌することを含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載のプロセス。

前記添加ステップは、前記マグネシウムおよび／またはアルミニウム含有ケイ酸塩材料および追加のケイ酸塩材料を含む混合物の添加を含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載のプロセス。

前記反応条件を制御するステップは、前記LDHのイン・サイチュ（in situ）形成のために、前記水中での適切なMg：Al比率を得るように、少なくとも1種のMg含有化合物および／または少なくとも1種のAl含有化合物の添加を含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載のプロセス。

前記少なくとも1種のアルミニウム含有化合物は、アルミン酸塩（Al(OH)₄またはAlO₂ ⁻・2H₂O）または硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウムまたはアルミニウムを含む有機金属化合物を含む、請求項6に記載のプロセス。

前記少なくとも1種のMg含有化合物は、MgOまたはMg（OH）₂またはこれらの混合物を含む、請求項6または請求項7に記載のプロセス。

前記反応条件を制御するステップは、前記LDHのイン・サイチュ（in situ）形成のために、実質的にアルカリ性反応条件を与えることをさらに含む、請求項1〜9のいずれか1項に記載のプロセス。

前記反応条件を制御するステップは、前記LDHのイン・サイチュ（in situ）形成のために、アルカリ性または酸中和物質の添加をさらに含む、請求項1〜10のいずれか1項に記載のプロセス。

前記追加のアルカリ性または酸中和物質は、石灰、消石灰、か焼マグネシア、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウムまたはケイ酸ナトリウムを含む、1種または複数のアルカリ性または酸中和溶質、スラリーまたは固形物質またはこれらの混合物から選択される、請求項10に記載のプロセス。

少なくとも一部のイン・サイチュ（in situ）形成されたハイドロタルサイトを除去するステップをさらに含み、前記少なくとも1つの前記溶解したカチオンおよび／またはアニオン種は、前記ハイドロタルサイトまたは前記LDH中に組み込まれる、請求項1〜12のいずれか1項に記載のプロセス。

前記ケイ酸塩材料は、アタパルジャイト；斜プチロル沸石；海泡石；滑石；バーミキュライト、粉砕花崗岩、緑色岩または蛇紋岩などの岩石の形態の鉱物凝集体または会合体、または表土、土壌、例えば、アルミナ製錬（赤泥）または石炭燃焼（石炭灰）からの沈殿物または廃棄物の内の1種または複数を含む、請求項1〜13のいずれか1項に記載のプロセス。

ステップ（a）からの少なくとも一部の前記ケイ酸塩材料およびステップ（b）でイン・サイチュ（in situ）形成された前記LDHは、不溶性の粘土材料混合物を形成し、前記粘土材料混合物は、前記少なくとも1種または複数の溶解したカチオン種および／または前記1種または複数の溶解したアニオン種を組み込む、請求項1〜14のいずれか1項に記載のプロセス。

ステップ（a）からの非溶解粘土材料粒子は、ステップ（b）でイン・サイチュ（in situ）形成された少なくとも一部の前記LDHの形成のための核形成部位を提供する、請求項1〜15のいずれか1項に記載のプロセス。

前記1種または複数の溶解した前記水中のカチオン種は、少なくとも一部の前記溶解したマグネシウムおよび／またはアルミニウムがイン・サイチュ（in situ）形成された前記LDHの格子中に組み込まれるように、マグネシウムおよび／またはアルミニウムカチオンを含む、請求項1〜16のいずれか1項に記載のプロセス。

少なくとも1種の前記水中に溶解したアニオンは、少なくとも1種の錯体イオンがイン・サイチュ（in situ）形成された前記LDHの層間中にインターカレートされるような錯体アニオンである、請求項1〜17のいずれか1項に記載のプロセス。

イン・サイチュ（in situ）形成された前記LDHは、ハイドロタルサイトを含む、請求項1〜18のいずれか1項に記載のプロセス。

溶解した金属錯体アニオンおよび1種または複数の溶解したカチオンを含む水を処理し、それより、前記金属錯体アニオンが前記LDH材料の層間内にインターカレートされ、1種または複数のその他カチオンが前記LDH材料の結晶構造またはマトリックス中に組み込まれる、請求項1〜19のいずれか1項に記載のプロセス。

前記水中のpHレベルを制御し、それにより、前記水中の錯体アニオンのスペシエーションを制御するステップをさらに含む、請求項20に記載のプロセス。

ステップ（b）で、前記LDHを前記水から分離すること、および前記分離したLDHを回収処理ステップに供することにより、前記金属成分を前記LDHの層間から回収することをさらに含む、請求項20または21のいずれか1項に記載のプロセス。

前記回収処理ステップは、少なくとも1種の置換基アニオンのイオン交換溶液への添加および前記分離したLDHの前記イオン交換溶液への導入を含むイオン交換ステップを含み、それにより、前記置換基アニオンが少なくとも一部の前記インターカレートされた錯体アニオンをイオン交換機構により置換し、それにより、前記錯体アニオンが前記LDHの層間から前記イオン交換溶液中に放出される、請求項22に記載のプロセス。

前記イオン交換ステップは、pH条件を制御して前記錯体アニオンの層間からの置換を促進すること、および／またはその他の錯体アニオンより好ましいタイプの錯体アニオンのスペシエーションを促進することをさらに含む、請求項23に記載のプロセス。

置換剤は、次のNTA、EDTAの内の1種または複数を含み、および／または前記置換剤は前記LDH材料中のインターカレートされた錯体アニオンに比べて実質的により大きい電気陰性度である、請求項23または請求項24に記載のプロセス。

前記回収ステップは、前記イオン交換ステップ後、前記LDH材料を分離することをさらに含む、請求項23〜25のいずれか1項に記載のプロセス。

前記回収処理ステップは、前記LDH材料を熱処理または熱分解に供し、それにより、崩壊したまたは準安定性な材料を形成することを含む、請求項20〜22のいずれか1項に記載のプロセス。

前記熱処理ステップにより、熱分解後に前記LDH材料の再結晶化が起こり、事前に選択した金属成分を含む第1の酸化物材料および1種または複数のその他の金属を含む第2の酸化物材料が形成される、請求項20〜22のいずれか1項に従属する場合の請求項27に記載のプロセス。

前記熱処理は、実質的還元条件下で実施される、請求項27または28のいずれか1項に記載のプロセス。

前記熱処理または熱分解の前またはその間に、前記LDH材料に対するさらなる添加物の添加をさらに含む、請求項27〜29のいずれか1項に記載のプロセス。

前記プロセスは、前記熱処理または熱分解時に、酸化物材料の形成を選択的に制御するために、前記さらなる添加物のLDH材料に対する比率を制御することをさらに含む、請求項27〜30のいずれか1項に記載のプロセス。

前記回収処置ステップは、1種または複数の前記他のカチオンのステップ（b）での前記LDHの結晶構造またはマトリックス中への選択的組み込みのための、前記LDH材料の結晶構造またはマトリックスの最適化を含む、請求項20〜31のいずれか1項に記載のプロセス。

前記錯体金属アニオンは、ウラニウムまたはバナジウムを含み、前記1種または複数のその他の金属は希土類金属を含む、請求項1〜32のいずれか1項に記載のプロセス。

前記錯体アニオンは、UO₂(CO₃)₂ ²⁻、UO₂(CO₃)₃ ⁴⁻、CaUO₂(CO₃)₃ ²⁻、UO₂(SO₄)₃ ⁴⁻などのウラニル錯体アニオンを含む、請求項20〜33のいずれか1項に記載のプロセス。

溶液の前記pHを制御することが、前記ウラニル錯体アニオンのスペシエーションを決定する、請求項21に従属する場合の請求項34に記載のプロセス。

前記インターカレートされたウラニル錯体は、請求項23〜27のいずれか1項に記載のイオン交換ステップにより前記LDHの層間から置換される、請求項34または35に記載のプロセス。

前記LDH材料は、前記ウラニルイオンをU⁴⁺および／またはU⁶⁺に還元するために、前記熱処理は好ましくは実質的に還元条件下で実施されるように、請求項27〜30に記載の熱処理ステップに供される、請求項33または34のいずれか1項に記載のプロセス。

少なくとも一部のLDH材料を溶液中に溶解するために、前記分離したLDH材料を前記水溶液と接触させて、それにより、前記溶液中に溶解したLDHを得るステップ、続けて、LDH材料の前記溶解したLDH材料からのイン・サイチュ（in situ）沈殿のために、前記錯体アニオンがイン・サイチュ（in situ）形成された前記LDH材料の層間内にインターカレートされるように、前記水溶液中の反応条件を制御するステップをさらに含み、1種または複数のその他カチオンは、イン・サイチュ（in situ）形成された前記LDH材料の結晶構造またはマトリックス中に組み込まれる、請求項22に従属する場合の請求項22または請求項23〜37のいずれか1項に記載のプロセス。

前記水溶液中で前記LDHを溶解するステップは、前記水溶液のpHを、好ましくは7未満のpHレベルに、およびより好ましくは5未満のレベルに、およびさらにより好ましくは3未満のレベルに制御することを含む、請求項38に記載のプロセス。

前記水溶液中で前記反応条件を制御するステップは、前記水溶液のpHを、好ましくは8より大きいpHレベルに制御することを含む、請求項38または39に記載のプロセス。

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