JP7362439B2 - Electrolytic extraction equipment and electrolytic extraction method - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、電解抽出装置および電解抽出方法に関する。 Embodiments of the present invention relate to an electrolytic extraction apparatus and an electrolytic extraction method.
従来、溶液に含まれる金属を分離回収する技術として、遠心抽出装置を用いたものがあり、抽出前の溶液の価数を調整する技術が知られている。 Conventionally, as a technique for separating and recovering metals contained in a solution, there is a technique using a centrifugal extraction device, and a technique for adjusting the valence of the solution before extraction is known.
遠心抽出装置以外にも、抽出膜を用いて金属を分離回収する技術がある。このような金属を分離回収する技術では、抽出効率をさらに向上させたいという要望がある。 In addition to centrifugal extraction equipment, there is a technology that uses extraction membranes to separate and recover metals. In the technology for separating and recovering such metals, there is a desire to further improve the extraction efficiency.
本発明の実施形態は、このような事情を考慮してなされたもので、溶液に含まれる金属の抽出効率を向上させることができる電解抽出技術を提供することを目的とする。 The embodiments of the present invention have been made in consideration of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an electrolytic extraction technique that can improve the extraction efficiency of metals contained in a solution.
本発明の実施形態に係る電解抽出装置は、金属イオンが含まれる第1溶液が収容された第1電解槽と、前記第1電解槽と連通され、前記第1電解槽から前記金属イオンが移動する第2溶液が収容された第2電解槽と、前記第1溶液に接触する位置に設けられ、かつ電圧が印加されることにより、前記第1電解槽にある前記金属イオンの価数を第1特定価数に調整する第1電極と、連通された前記第1電解槽の内部と前記第2電解槽の内部とを仕切り、前記第1特定価数の前記金属イオンを吸着する抽出剤が含浸され、前記第1電解槽の前記第1溶液から前記第2電解槽の前記第2溶液に前記金属イオンが移動可能となっている抽出膜と、前記第2溶液に接触する位置に設けられ、かつ電圧が印加されることにより、前記抽出膜に吸着された前記金属イオンの前記価数を前記抽出膜に対して抽出性のある前記第1特定価数から前記抽出膜に対して非抽出性の第2特定価数に調整して前記金属イオンを前記抽出膜から脱離させる第2電極と、を備え、前記第1特定価数は、電圧により調整されるものであり、前記抽出膜の前記金属イオンに対する吸着性能を、前記第1電極に電圧を印加して向上させるものであり、前記第2特定価数は、電圧により調整されるものであり、前記抽出膜の前記金属イオンに対する吸着性能を、前記第2電極に電圧を印加して低下させるものである。 The electrolytic extraction device according to the embodiment of the present invention communicates with the first electrolytic cell and a first electrolytic cell containing a first solution containing metal ions, and the metal ions are transferred from the first electrolytic cell. A second electrolytic cell containing a second solution is provided at a position in contact with the first solution, and by applying a voltage , the valence of the metal ions in the first electrolytic cell is changed to a second electrolytic cell. A first electrode to be adjusted to a specific valence of 1, and an extractant that partitions the inside of the first electrolytic cell and the inside of the second electrolytic cell that are communicated with each other, and adsorbs the metal ions of the first specific valence. an extraction membrane that is impregnated so that the metal ions can move from the first solution in the first electrolytic cell to the second solution in the second electrolytic cell; and an extraction membrane provided at a position in contact with the second solution. , and by applying a voltage , the valence of the metal ions adsorbed on the extraction membrane is changed from the first specific valence that is extractable to the extraction membrane to non-extractable to the extraction membrane. a second electrode that adjusts the metal ion to a second specific valence and desorbs the metal ion from the extraction membrane ; the first specific valence is adjusted by voltage; The adsorption performance of the membrane for the metal ions is improved by applying a voltage to the first electrode, the second specific valence is adjusted by the voltage, and the metal ions of the extraction membrane are improved . The adsorption performance of the liquid is reduced by applying a voltage to the second electrode.
本発明の実施形態により、溶液に含まれる金属の抽出効率を向上させることができる電解抽出技術が提供される。 Embodiments of the present invention provide electrolytic extraction techniques that can improve the extraction efficiency of metals contained in a solution.
(第1実施形態)
以下、図面を参照しながら、電解抽出装置および電解抽出方法の実施形態について詳細に説明する。まず、第1実施形態の電解抽出装置および電解抽出方法について図1から図3を用いて説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, embodiments of an electrolytic extraction apparatus and an electrolytic extraction method will be described in detail with reference to the drawings. First, an electrolytic extraction apparatus and an electrolytic extraction method according to a first embodiment will be described using FIGS. 1 to 3.
図1の符号1は、第1実施形態の電解抽出装置である。電解抽出装置1は、第1電解槽2と第2電解槽3と第1電極4と第2電極5と槽接続部6と抽出膜7と制御部8とを備える。
第1電解槽2および第2電解槽3は、箱状を成す容器である。第1電解槽2には、金属イオンMが含まれる第1溶液11が収容される。第2電解槽3には、第2溶液12が収容される。なお、第1溶液11および第2溶液12には、硝酸濃度が異なる液組成のものを用いても良いし、硝酸濃度が同じ液組成のものを用いても良い。
The first
第1電解槽2(供給槽)には、導入口9が設けられている。この導入口9から第1溶液11が供給される。第2電解槽3(回収槽)には、排出口10が設けられている。この排出口10から回収対象となる金属イオンMを含む第2溶液12が回収される。
An
なお、バッチ処理の場合は、第1電解槽2の内部と第2電解槽3の内部の溶液をくみ出して入れ替えることがある。例えば、第1電解槽2から溶液をくみ出す際には、導入口9が排出口となり得る。また、第2電解槽3に溶液を導入する際には、排出口10が導入口となり得る。
In addition, in the case of batch processing, the solution inside the first
また、第1電解槽2(供給槽)に対する第1溶液11の導入と排出を連続的に実施しても良い。例えば、第1電解槽2に対して、導入口9の他に排出口を設けるようにし、導入口9から第1溶液11を導入し続けるとともに、排出口から第1溶液11を排出し続けるようにしても良い。
Furthermore, the introduction and discharge of the
また、第2電解槽3(回収槽)に対する第2溶液12の導入と排出を連続的に実施しても良い。例えば、第2電解槽3に対して、排出口10の他に導入口を設けるようにし、導入口から第2溶液12を導入し続けるとともに、排出口10から第2溶液12を排出し続けるようにしても良い。
Furthermore, the introduction and discharge of the
槽接続部6は、第1電解槽2と第2電解槽3とを連通可能な状態で接続する。この槽接続部6に抽出膜7が設けられている。第1電解槽2の内部と第2電解槽3の内部とが、抽出膜7により仕切られている。抽出膜7により隔てられることで、第1電解槽2の第1溶液11と第2電解槽3の第2溶液12とが混じらないようになっている。この抽出膜7には、金属イオンMを吸着する抽出剤が含浸されている。
The
抽出膜7は、抽出剤が含浸可能な多孔質の樹脂などで構成される板状(フィルム状)を成す部材である。この抽出膜7を介して第1電解槽2の第1溶液11から第2電解槽3の第2溶液12に金属イオンMが移動可能となっている。なお、抽出膜7は、イオン交換樹脂で構成されても良い。
The
第1電極4は、第1電解槽2の内部に設けられている。第2電極5は、第2電解槽3の内部に設けられている。制御部8は、第1電極4および第2電極5に電力を供給し、第1溶液11および第2溶液12に含まれる金属物質を所定の価数(原子価、イオン価)の金属イオンMにする制御を行う。
The
本実施形態の電解抽出装置1は、第1電極4および第2電極5を用いて、第1溶液11および第2溶液12に含まれる金属イオンMを価数調整することで、抽出性および非抽出性の金属イオンMにすることができる。そして、抽出膜7を介して、分離回収の対象となる金属イオンMを効率的に抽出する。
The
再処理効用の溶解槽または配管の除染剤として検討されているセリウム(Ce)、環境負荷を考慮する上で重要なプルトニウム(Pu)またはネプツニウム(Np)などの物質は、価数によって化学的性質が変わる。これらの物質の価数を調整することによって、抽出性能が変化する。そのため、この性能を利用して溶液に含まれる所定の物質の抽出を行うようにする。その他、セレン(Se)、テルル(Te)、タリウム(Tl)どの水溶液中で価数が変化する物質についても価数変化を利用することで、効率的にかつ選択的に抽出することが可能となる。 Substances such as cerium (Ce), which is being considered as a decontamination agent for dissolution tanks or piping for reprocessing effectiveness, and plutonium (Pu) and neptunium (Np), which are important in consideration of environmental impact, are chemically classified by valence. Character changes. By adjusting the valence of these substances, the extraction performance changes. Therefore, this performance is utilized to extract a predetermined substance contained in the solution. In addition, it is possible to efficiently and selectively extract substances whose valence changes in an aqueous solution such as selenium (Se), tellurium (Te), and thallium (Tl) by utilizing the change in valence. Become.
これらの効果を発揮するために、第1電解槽2の第1電極4で金属イオンMの電解価数調整を行うことにより、抽出膜7に吸着される金属イオンMの吸着性能を向上させることができる。そのため、抽出膜7による第1電解槽2から金属イオンMを抽出する性能を向上させることができる。また、複数種類の金属イオンMが第1溶液11に含まれている場合には、分離回収の対象となる金属イオンMのみを抽出膜7で選択的に抽出することもできる。
In order to exhibit these effects, the adsorption performance of the metal ions M adsorbed on the
さらに、第2電解槽3の第2電極5で金属イオンMの電解価数調整を行うことにより、抽出膜7に吸着される金属イオンMの吸着性能を低下させることができる。そのため、抽出膜7から第2電解槽3に金属イオンMを移動させる性能を向上させることができる。これにより、抽出膜7による抽出および逆抽出で相乗的に抽出効率が向上する。
Furthermore, by adjusting the electrolytic valence of the metal ions M at the second electrode 5 of the second
また、本実施形態では、従来の技術で価数調整に必要だった薬剤注入が不要になり、かつ価数調整による薬剤による影響がないようにできる。そのため、金属イオンMの電解価数調整に基づいて、抽出膜7の抽出性能が向上および低下する性質を、薬剤とともに利用することが可能となる。
Furthermore, in this embodiment, the injection of a drug, which was necessary for valence adjustment in the conventional technique, is no longer necessary, and the influence of the drug due to valence adjustment can be eliminated. Therefore, based on the adjustment of the electrolytic valence of the metal ion M, the property of the
また、従来の技術では、金属イオンの価数調整しないことで効率的な抽出ができなかった。仮に、抽出性の金属イオンとして抽出膜に吸着させた場合であっても、抽出膜から金属イオンを逆抽出することが困難となる場合がある。本実施形態は、このような課題を解決することができる。 Furthermore, with conventional techniques, efficient extraction was not possible because the valence of metal ions was not adjusted. Even if the metal ions are adsorbed onto the extraction membrane as extractable metal ions, it may be difficult to back-extract the metal ions from the extraction membrane. This embodiment can solve such problems.
金属イオンMの価数調整を第1電解槽2側と第2電解槽3側とで行うことにより、抽出膜7の吸着側と脱離側との相乗効果により、金属イオンMを効率的に抽出分離することができる。つまり、本実施形態の電解抽出装置1では、従来の技術と比較して、抽出速度または分離係数を向上させることができる。また、金属イオンMの電解価数調整を行うことで、試薬添加することなしに抽出性能が向上させることができる。また、非抽出価数で処理後、抽出価数で処理することで、回収物(金属イオンM)を高純度とすることができる。また、第1電解槽2および第2電解槽3に収容される第1溶液11および第2溶液12が、同じマトリックスを用いたものも価数の違いを利用した分離が可能となる。
By adjusting the valence of the metal ions M on the first
図1に示すように、第1電極4は、第1電解槽2にある第1溶液11に所定の電圧を印加することで、この第1溶液11に含まれる金属イオンM1の価数を第1特定価数に調整する。抽出膜7に含浸されている抽出剤は、第1特定価数の金属イオンを吸着する性質を有している。つまり、抽出膜7は、第1電解槽2の第1溶液11に含まれる第1特定価数の金属イオンM1を吸着する。
As shown in FIG. 1, the
第2電極5は、第2電解槽3にある第2溶液12に所定の電圧を印加することで、抽出膜7に吸着された金属イオンM2の価数を第1特定価数とは異なる第2特定価数に調整する。抽出膜7は、第2特定価数の金属イオンM2を脱離する性質を有している。つまり、抽出膜7から脱離された第2特定価数の金属イオンM2が第2電解槽3の内部の第2溶液12に移動する。
The second electrode 5 applies a predetermined voltage to the
抽出膜7の抽出剤は、第2特定価数の金属イオンM2の吸着率よりも第1特定価数の金属イオンM1の吸着率が高くなっている。このようにすれば、第1電解槽2の第1特定価数の金属イオンM1が抽出膜7に吸着され易くなる。また、抽出膜7に吸着された金属イオンM2が第2特定価数に変化することで、抽出膜7から脱離し易くなる。そのため、金属イオンMの抽出効率を高めることができる。
The extractant of the
第1実施形態の第1電極4および第2電極5は、棒部材の先端近傍に複数の円盤部が設けられている。このようにすれば、第1電極4および第2電極5の表面積を増やすことができる。また、第1電極4および第2電極5は、多孔質材料で形成されている。このようにすれば、第1電極4および第2電極5の表面積を増やして金属イオンMに効率的に電圧を印加することができる。なお、第1電極4と第2電極5の少なくともいずれか一方が多孔質材料となっていれば良い。
In the
次に、具体的な実施形態を説明する。分離回収の対象となる金属イオンMは、ネプツニウムを例示する。抽出膜7に含浸される抽出剤は、リン酸トリブチルを例示する。なお、金属イオンMは、その他の物質を対象としても良い。抽出剤は、その他の物質を用いても良い。
Next, a specific embodiment will be described. An example of the metal ion M to be separated and recovered is neptunium. An example of the extractant impregnated into the
図2は、30vol%のリン酸トリブチルの有機溶媒からのネプツニウムの分配比の硝酸濃度依存性を示すグラフである。このグラフに示すように、例えば、使用済燃料を、およそ3mol/Lの硝酸で溶解して酸溶解液(溶液)とする。ここで、ネプツニウムは、4価(Np(IV))と5価(Np(V))と6価(Np(VI))の価数を取ることができる。この酸溶解液に対して、電位が0.94V vs. SSE(SSE:銀-塩化銀参照極)以上となるように、電圧を印加する。 FIG. 2 is a graph showing the dependence of the distribution ratio of neptunium from the organic solvent of 30 vol % tributyl phosphate on the nitric acid concentration. As shown in this graph, for example, spent fuel is dissolved in approximately 3 mol/L nitric acid to form an acid solution. Here, neptunium can have a valence of four (Np(IV)), five (Np(V)), and six (Np(VI)). A voltage is applied to this acid solution so that the potential is 0.94 V vs. SSE (SSE: silver-silver chloride reference electrode) or higher.
また、硝酸濃度をさらに高めることによって、より効率的にネプツニウムを6価(Np(VI))に酸化させることもできる。ネプツニウムの価数を調整することにより、各価数により違う分配比(分配比=(有機溶媒中の対象金属濃度)/(水溶液中の対象金属濃度))を統一させることができ、有機溶媒および水溶液への分配が制御することができる。 Further, by further increasing the nitric acid concentration, neptunium can be oxidized to hexavalent (Np(VI)) more efficiently. By adjusting the valence of neptunium, it is possible to unify the distribution ratio (distribution ratio = (concentration of target metal in organic solvent) / (concentration of target metal in aqueous solution)), which differs depending on each valence, so that organic solvent and Distribution into aqueous solutions can be controlled.
第1実施形態では、金属イオンMであるネプツニウムの価数を調整する。ここで、第1特定価数を6価(Np(VI))とし、第2特定価数を5価(Np(V))とする。 In the first embodiment, the valence of neptunium, which is the metal ion M, is adjusted. Here, the first specific valence is set as hexavalence (Np(VI)), and the second specific valence is set as quintuvalence (Np(V)).
第1実施形態では、第1電極4が直流電源の正極に接続されて陽極(アノード)となる。また、第2電極5が直流電源の負極に接続されて陰極(カソード)となる。
In the first embodiment, the
第1電解槽2の第1電極4(陽極)により、金属イオンM1が第1特定価数としての6価(Np(VI))に調整される。この金属イオンM1は、抽出剤が含浸された抽出膜7に吸着される。そして、第2電解槽3の第2電極5(陰極)により、抽出膜7に吸着された金属イオンM2が第2特定価数としての5価(Np(V))に調整される。金属イオンM2が第2特定価数になると抽出膜7から脱離され、第2電解槽3の第2溶液12に移動するようになる。
The first electrode 4 (anode) of the first
このように、第2電解槽3の第2溶液12には、分離回収の対象となる金属イオンMのみが含まれるようになる。つまり、第1電解槽2の第1溶液11から金属イオンMのみを分離回収することができる。
In this way, the
なお、その他の態様であっても良い。例えば、変形例として、金属イオンMであるネプツニウムの価数を調整する場合に、第1特定価数を4価(Np(IV))とし、第2特定価数を5価(Np(V))としても良い。 Note that other embodiments may also be used. For example, as a modification, when adjusting the valence of neptunium, which is the metal ion M, the first specific valence is set to 4 (Np(IV)), and the second specific valence is set to 5 (Np(V)). ) may also be used.
この変形例では、第1電極4が直流電源の負極に接続されて陰極(カソード)となる。また、第2電極5が直流電源の正極に接続されて陽極(アノード)となる。
In this modification, the
第1電解槽2の第1電極4(陰極)により、金属イオンM1が第1特定価数としての4価(Np(IV))に調整される。この金属イオンM1は、抽出剤が含浸された抽出膜7に吸着される。そして、第2電解槽3の第2電極5(陽極)により、抽出膜7に吸着された金属イオンM2が第2特定価数としての5価(Np(V))に調整される。金属イオンM2が第2特定価数になると抽出膜7から脱離され、第2電解槽3の第2溶液12に移動するようになる。
The first electrode 4 (cathode) of the first
なお、分離回収の対象となる金属イオンMは、ネプツニウム以外の物質でも良い。例えば、非特許文献1(JAERI-1047 日本原子力研究所)に示すように、100%TBP-HCl系で、Se、Te、Tlは、価数によって大きく分配比が変化することが報告されている。 Note that the metal ion M to be separated and recovered may be a substance other than neptunium. For example, as shown in Non-Patent Document 1 (JAERI-1047 Japan Atomic Energy Research Institute), it has been reported that in a 100% TBP-HCl system, the distribution ratios of Se, Te, and Tl vary greatly depending on their valences. .
これらの金属に対しては、効率的に分離回収できることが期待できる。例えば、8~10M HClでは、Se(IV)、Te(IV)、Tl(III)は、分配比が高く抽出し易い金属イオンMとなる。本実施形態の電解抽出装置1を用いて価数を調整することにより、これらの金属イオンMを所定の第1溶液11から分離回収することができる。なお、セリウム(Ce)を分離回収の対象としても良い。
It is expected that these metals can be efficiently separated and recovered. For example, in 8 to 10 M HCl, Se (IV), Te (IV), and Tl (III) become metal ions M that have a high distribution ratio and are easy to extract. By adjusting the valence using the
また、Se(VI)、Te(VI)、Tl(i)は、分配比が低く抽出し難い金属イオンMとなっている。これらの特性を用いると、どの条件でも抽出性のないセシウム(Cs)から、これらの金属イオンMを分離することが可能となる。また、電解条件を調整することにより、それぞれ分離することも可能となる。抽出容量でこれらの元素を保持することも可能であり、それぞれの電解槽の条件により選択性を持たせることが可能となる。 Furthermore, Se(VI), Te(VI), and Tl(i) are metal ions M that have low distribution ratios and are difficult to extract. Using these characteristics, it becomes possible to separate these metal ions M from cesium (Cs), which is not extractable under any conditions. Furthermore, by adjusting the electrolytic conditions, it is also possible to separate them. It is also possible to retain these elements with the extraction capacity, and it is possible to provide selectivity depending on the conditions of each electrolytic cell.
また、第1電解槽2に収容された第1溶液11に複数種類の金属イオンMが含まれている場合には、特定種類の金属イオンMのみを第1特定価数の価数に調整するようにしても良い。例えば、第1溶液11から分離回収の対象となる特定種類の金属イオンMとしてネプツニウムを設定し、このネプツニウム以外の金属物質が第1溶液11に含まれている場合に、ネプツニウムの価数のみを抽出膜7に吸着可能な第1特定価数にする。また、第2溶液12に含まれるネプツニウムの価数のみを抽出膜7から脱離可能な第2特定価数にする。このようにすれば、価数を適宜調整することで、特定種類の金属イオンMのみを分離回収することができる。
Further, when the
さらに、特定種類以外の金属イオンMを第1特定価数以外の価数に調整しても良い。このようにすれば、特定種類以外の金属イオンMが抽出膜7に吸着されずに済むようになる。なお、金属イオンMを第1特定価数以外の価数に調整する態様は、第1電極4により電圧を印加しない態様を含む。さらに、第1電極4により電圧を印加して第1特定価数以外の価数に調整する態様を含む。
Furthermore, metal ions M other than the specific type may be adjusted to have a valence other than the first specific valence. In this way, metal ions M other than the specific type are not adsorbed by the
また、特定種類以外の金属イオンMを第2特定価数以外の価数に調整しても良い。このようにすれば、特定種類以外の金属イオンMが抽出膜7から脱離されずに済むようになる。なお、金属イオンMを第2特定価数以外の価数に調整する態様は、第2電極5により電圧を印加しない態様を含む。さらに、第2電極5により電圧を印加して第2特定価数以外の価数に調整する態様を含む。
Further, metal ions M other than the specific type may be adjusted to a valence other than the second specific valence. In this way, metal ions M other than the specific type do not have to be desorbed from the
次に、第1実施形態の電解抽出装置1が実行する電解抽出方法について図3のフローチャートを用いて説明する。この電解抽出装置1の動作によって受動的に生じる作用を含めて説明する。なお、図1を適宜参照する。
Next, the electrolytic extraction method executed by the
まず、ステップS11において、作業者は、金属イオンMが含まれる第1溶液11を第1電解槽2に収容する。また、第2溶液12を第2電解槽3に収容する。
First, in step S11, the operator stores the
次のステップS12において、制御部8は、第1電解槽2にある第1溶液11に所定の電圧を印加することで、この第1溶液11に含まれる金属イオンM1の価数を第1特定価数に調整する。
In the next step S12, the
次のステップS13において、第1特定価数の金属イオンM1を吸着する性質を有する抽出剤が含浸された抽出膜7に第1特定価数の金属イオンM1が吸着される。
In the next step S13, the metal ion M1 of the first specific valence is adsorbed by the
次のステップS14において、制御部8は、第2電解槽3にある第2溶液12に所定の電圧を印加することで、抽出膜7に吸着された金属イオンM2の価数を第1特定価数とは異なる第2特定価数に調整する。
In the next step S14, the
次のステップS15において、第2電解槽3に収容された第2溶液12に抽出膜7から脱離された第2特定価数の金属イオンM2が移動する。このようにして、第1溶液11に含まれる金属イオンMを分離回収することができる。
In the next step S15, the metal ions M2 of the second specific valence desorbed from the
なお、本実施形態のフローチャートにおいて、各ステップが直列に実行される形態を例示しているが、必ずしも各ステップの前後関係が固定されるものでなく、一部のステップの前後関係が入れ替わっても良い。また、一部のステップが他のステップと並列に実行されても良い。 Note that although the flowchart of this embodiment shows an example in which each step is executed in series, the sequential relationship of each step is not necessarily fixed, and even if the sequential relationship of some steps is swapped. good. Also, some steps may be executed in parallel with other steps.
(第2実施形態)
次に、第2実施形態の電解抽出装置1Aおよび電解抽出方法について図4を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
(Second embodiment)
Next, an
第2実施形態の電解抽出装置1Aでは、第1電極4Aおよび第2電極5Aが、第1電解槽2および第2電解槽3の外部に設けられている。
In the
第1電解槽2は、循環パイプ14を介して第1電極4Aと接続されている。また、第1電解槽2と第1電極4Aとの間で第1溶液11を循環させる循環ポンプ16が設けられている。
The first
第2電解槽3は、循環パイプ15を介して第2電極5Aと接続されている。また、第2電解槽3と第2電極5Aとの間で第2溶液12を循環させる循環ポンプ17が設けられている。
The second
第1電極4Aおよび第2電極5Aは、ボックス状を成している。それぞれの内部を通過する溶液11,12に含まれる金属イオンMに電圧を印加することができる。第1電極4Aを通過する第1溶液11に含まれる金属イオンM1が第1特定価数に調整される。第2電極5Aを通過する第2溶液12に含まれる金属イオンM2が第2特定価数に調整される。なお、循環ポンプ16,17は、制御部8により制御されても良い。
The
抽出膜7は、第1電解槽2の第1溶液11に含まれる第1特定価数の金属イオンM1を吸着する。そして、抽出膜7から脱離された第2特定価数の金属イオンM2が第2電解槽3の内部の第2溶液12に移動する。そのため、金属イオンMの抽出効率を高めることができる。
The
第2実施形態では、電極4A,5Aと電解槽2,3との間で溶液11,12がそれぞれ循環されるため、溶液11,12の全体に亘って金属イオンMの価数の調整を行うことができる。
In the second embodiment, since the
(第3実施形態)
次に、第3実施形態の電解抽出装置1Bおよび電解抽出方法について図5を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
(Third embodiment)
Next, an
第3実施形態の電解抽出装置1Bでは、第1電極4Bおよび第2電極5Bがメッシュ状を成し、抽出膜7を挟むように配置される。つまり、第1電極4Bが抽出膜7の一方の面に沿って広がるように配置されるとともに、第2電極5Bが抽出膜7の他方の面に沿って広がるように配置される。なお、第1電極4Bおよび第2電極5Bは、抽出膜7に接触しても良いし、抽出膜7の近傍に設けられても良い。
In the
第3実施形態では、抽出膜7に電極4B,5Bが対向して配置されるようになり、電極4B,5Bで価数が調整された金属イオンMが抽出膜7に対して反応し易くなる。そして、抽出膜7の両面で金属イオンMの吸着および脱離が効率的に行われる。
In the third embodiment, the
(第4実施形態)
次に、第4実施形態の電解抽出装置1Cおよび電解抽出方法について図6を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。
(Fourth embodiment)
Next, an
第4実施形態の電解抽出装置1Cでは、ボックス状を成す第1電極4Cが、第1電解槽2の外部に設けられている。第1電解槽2は、循環パイプ14を介して第1電極4Cと接続されている。また、第1電解槽2と第1電極4Cとの間で第1溶液11を循環させる循環ポンプ16が設けられている。
In the
また、メッシュ状を成す第2電極5Cが、抽出膜7の一方の面に沿って広がるように配置される。なお、第2電極5Cは、抽出膜7に接触しても良いし、抽出膜7の近傍に設けられても良い。
Further, a
第4実施形態では、第1電極4Cと第1電解槽2との間で第1溶液11が循環されるため、第1溶液11の全体に亘って金属イオンM1を第1特定価数に調整することができる。さらに、抽出膜7に第2電極5Cが対向して配置されているため、第2電極5Cで第2特定価数に調整された金属イオンM2が抽出膜7から脱離し易くなる。
In the fourth embodiment, since the
本実施形態に係る電解抽出装置および電解抽出方法を第1実施形態から第4実施形態に基づいて説明したが、いずれか1の実施形態において適用された構成を他の実施形態に適用しても良いし、各実施形態において適用された構成を組み合わせても良い。 Although the electrolytic extraction apparatus and electrolytic extraction method according to the present embodiment have been described based on the first to fourth embodiments, the configuration applied in any one embodiment may also be applied to other embodiments. Alternatively, the configurations applied in each embodiment may be combined.
以上説明した少なくとも1つの実施形態によれば、第1電解槽にある金属イオンの価数を第1特定価数に調整する第1電極を備えることにより、溶液に含まれる金属の抽出効率を向上させることができる。 According to at least one embodiment described above, the extraction efficiency of metals contained in the solution is improved by including the first electrode that adjusts the valence of metal ions in the first electrolytic cell to the first specific valence. can be done.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, changes, and combinations can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included within the scope and gist of the invention as well as within the scope of the invention described in the claims and its equivalents.
1(1A,1B,1C)…電解抽出装置、2…第1電解槽、3…第2電解槽、4(4A,4B,4C)…第1電極、5(4A,4B,4C)…第2電極、6…槽接続部、7…抽出膜、8…制御部、9…導入口、10…排出口、11…第1溶液、12…第2溶液、14,15…循環パイプ、16,17…循環ポンプ、M(M1,M2)…金属イオン。 1 (1A, 1B, 1C)...electrolytic extraction device, 2...first electrolytic cell, 3...second electrolytic cell, 4 (4A, 4B, 4C)...first electrode, 5 (4A, 4B, 4C)...first 2 electrodes, 6...tank connection part, 7...extraction membrane, 8...control unit, 9...inlet, 10...outlet, 11...first solution, 12...second solution, 14, 15...circulation pipe, 16, 17... Circulation pump, M (M1, M2)... Metal ion.
Claims (8)
前記第1電解槽と連通され、前記第1電解槽から前記金属イオンが移動する第2溶液が収容された第2電解槽と、
前記第1溶液に接触する位置に設けられ、かつ電圧が印加されることにより、前記第1電解槽にある前記金属イオンの価数を第1特定価数に調整する第1電極と、
連通された前記第1電解槽の内部と前記第2電解槽の内部とを仕切り、前記第1特定価数の前記金属イオンを吸着する抽出剤が含浸され、前記第1電解槽の前記第1溶液から前記第2電解槽の前記第2溶液に前記金属イオンが移動可能となっている抽出膜と、
前記第2溶液に接触する位置に設けられ、かつ電圧が印加されることにより、前記抽出膜に吸着された前記金属イオンの前記価数を前記抽出膜に対して抽出性のある前記第1特定価数から前記抽出膜に対して非抽出性の第2特定価数に調整して前記金属イオンを前記抽出膜から脱離させる第2電極と、
を備え、
前記第1特定価数は、電圧により調整されるものであり、前記抽出膜の前記金属イオンに対する吸着性能を、前記第1電極に電圧を印加して向上させるものであり、
前記第2特定価数は、電圧により調整されるものであり、前記抽出膜の前記金属イオンに対する吸着性能を、前記第2電極に電圧を印加して低下させるものである、
電解抽出装置。 a first electrolytic cell containing a first solution containing metal ions;
a second electrolytic cell communicating with the first electrolytic cell and containing a second solution in which the metal ions are transferred from the first electrolytic cell;
a first electrode that is provided at a position in contact with the first solution and adjusts the valence of the metal ions in the first electrolytic cell to a first specific valence by applying a voltage ;
The inside of the first electrolytic cell and the inside of the second electrolytic cell which are communicated with each other are impregnated with an extractant that adsorbs the metal ions of the first specific valence. an extraction membrane that allows the metal ions to move from the solution to the second solution in the second electrolytic cell ;
It is provided at a position in contact with the second solution, and by applying a voltage , the valence of the metal ions adsorbed on the extraction membrane is transferred to the first characteristic that is extractable with respect to the extraction membrane. a second electrode that adjusts the fixed valence to a second specific valence that is non-extractable with respect to the extraction membrane and desorbs the metal ions from the extraction membrane ;
Equipped with
The first specific valence is adjusted by voltage, and the adsorption performance of the extraction membrane for the metal ions is improved by applying a voltage to the first electrode.
The second specific valence is adjusted by voltage, and the adsorption performance of the extraction membrane for the metal ions is reduced by applying a voltage to the second electrode.
Electrolytic extraction equipment.
請求項1に記載の電解抽出装置。 The extractant used is one in which the adsorption rate of the metal ions of the first specific valence is higher than the adsorption rate of the metal ions of the second specific valence;
The electrolytic extraction device according to claim 1.
前記第1電極を用いて、印加する電圧を調整することで、前記第1溶液に含まれている特定種類の前記金属イオンを前記抽出膜で吸着可能な前記第1特定価数の前記価数に調整する、
請求項1または請求項2に記載の電解抽出装置。 The first solution contained in the first electrolytic cell contains a plurality of types of metal ions,
By adjusting the applied voltage using the first electrode, the valence of the first specific valence that allows the extraction membrane to adsorb the specific type of metal ion contained in the first solution. adjust to,
The electrolytic extraction apparatus according to claim 1 or 2.
請求項3に記載の電解抽出装置。 Adjusting the applied voltage using the first electrode to adjust the metal ions other than the specific type contained in the first solution to a valence other than the first specific valence;
The electrolytic extraction device according to claim 3.
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の電解抽出装置。 at least one of the first electrode and the second electrode is a porous material;
The electrolytic extraction device according to any one of claims 1 to 4.
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の電解抽出装置。 At least one of the first electrode and the second electrode has a mesh shape, spreads along the surface of the extraction membrane, and is disposed in contact with the extraction membrane or in the vicinity of the extraction membrane.
The electrolytic extraction device according to any one of claims 1 to 5.
請求項6に記載の電解抽出装置。 the first electrode and the second electrode form the mesh shape and are arranged at positions sandwiching the extraction membrane;
The electrolytic extraction device according to claim 6.
前記第1溶液に電圧が印加されることにより、前記第1電解槽にある前記金属イオンの価数を第1特定価数に調整するステップと、
前記第1特定価数の前記金属イオンを吸着する抽出剤が含浸され、前記第1電解槽の前記第1溶液から第2電解槽の第2溶液に前記金属イオンが移動可能となっている抽出膜に、この抽出膜に対して抽出性のある前記第1特定価数の前記金属イオンが吸着されるステップと、
前記第2電解槽に収容された前記第2溶液に電圧が印加されることにより、前記抽出膜に吸着された前記金属イオンの前記価数を前記第1特定価数から前記抽出膜に対して非抽出性の第2特定価数に調整して前記金属イオンを前記抽出膜から脱離させるステップと、
前記第2溶液に前記抽出膜から脱離された前記第2特定価数の前記金属イオンが移動するステップと、
を含み、
前記第1特定価数は、電圧により調整されるものであり、前記抽出膜の前記金属イオンに対する吸着性能を、前記第1溶液に電圧を印加して向上させるものであり、
前記第2特定価数は、電圧により調整されるものであり、前記抽出膜の前記金属イオンに対する吸着性能を、前記第2溶液に電圧を印加して低下させるものである、
電解抽出方法。 accommodating a first solution containing metal ions in a first electrolytic cell;
adjusting the valence of the metal ions in the first electrolytic cell to a first specific valence by applying a voltage to the first solution;
Extraction in which the metal ions are impregnated with an extractant that adsorbs the metal ions of the first specific valence, and the metal ions can be transferred from the first solution in the first electrolytic cell to the second solution in the second electrolytic cell. a step in which the metal ion of the first specific valence that is extractable with respect to the extraction membrane is adsorbed to the membrane;
By applying a voltage to the second solution contained in the second electrolytic cell, the valence of the metal ions adsorbed on the extraction membrane is changed from the first specific valence to the extraction membrane. adjusting the metal ion to a non-extractable second specific valence and desorbing the metal ion from the extraction membrane ;
moving the metal ions of the second specific valence desorbed from the extraction membrane to the second solution;
including;
The first specific valence is adjusted by voltage, and the adsorption performance of the extraction membrane for the metal ions is improved by applying a voltage to the first solution.
The second specific valence is adjusted by voltage, and the adsorption performance of the extraction membrane for the metal ions is reduced by applying a voltage to the second solution.
Electrolytic extraction method.
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