JPH038443A - リチウム吸着剤及びそれを用いたリチウム回収方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、新規なリチウム吸着剤、及びそれを用いたリ
チウム回収方法に関するものである。さらに詳しくいえ
ば、本発明は、リチウム吸着能を有する粉体を多孔質膜
を用いて包含し、取扱い性を向上させたリチウム吸着剤
、及びこのものを用いて、希薄溶液中のリチウムを効率
よく回収する方法に関するものである。

従来の技術 近年、リチウム金属やその化合物は、多くの分野におい
て種々の用途、例えばセラミックス、電池、冷媒吸収剤
、医薬品などに用いられており、さらに、将来大容量電
池、アルミニウム合金材料、核融合燃料などとしての利
用が期待されていることから、リチウムの需要の著しい
増大が見込まれている〔「日本鉱業会誌」、第７９巻、
第２２１ページ〕。

前記リチウム金属やその化合物は、現在主としてスポジ
ューメン、アンブリゴナイト、ペタライト、レビドライ
トなどのリチウム含有鉱石及びリチウム濃度の高い塩湖
や地下かん木などを原料として製造されている。

しかるに、わが国においては、前記のようなリチウム鉱
石資源がなく、リチウム金属やその化合物は全量輸入に
依存しているのが現状である。

方、わが国の地熱水や温泉水にはかなりのリチウムを含
有するものがあり、また、周囲をとりまく海水中にも微
量のリチウムが含まれている。したがって、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
る技術を確立することが強く要望されている。

従来、海水やかん水などのリチウムを含む溶液から、該
リチウムを回収するために、各種の吸着剤が開発されて
いる。例えば無定形水酸化アルミニウム（特開昭５５−
１０５４１号公報）、含水酸化スズ（特開昭５７−６１
６２３号公報）、アンチモン酸スズ（特開昭５８−１６
７４２４号公報）、リン酸ビスマス（特開昭５９−１９
５５２５号公報）、チタン酸加熱処理物（特開昭６１−
７２６２３号公報）、マンガン酸化物（特開昭６１−１
７１５３５号公報、同６１−２２８３３４号公報）など
が知られている。

これらの吸着剤の中でも、特にマンガン酸化物系吸着剤
は高いリチウム選択性を示し、その吸着量は低品位鉱石
のリチウム含量に匹敵するほどに高められており、実用
化に最も近い吸着剤として期待されている。

しかしながら、該吸着剤は通常粉末であるため、多量の
海水やかん水などと接触させて吸着処理を行う場合、溶
液からの分離回収が極めて困難であるという欠点を有し
、このことはリチウム回収プロセスの実用化にとって大
きな阻害要因となっている。

したがって、リチウムを含む海水、地熱水、地下かん木
などの希薄溶液からリチウムを回収するプロセスを実用
化するために、リチウムに対する選択吸着性に優れ、か
つ吸着速度や吸着容量が大きい上、毒性が少なく、希薄
溶液中で安定であって、しかも取扱い性が良好で、希薄
リチウム溶液からの分離回収が容易であるなどの性能を
有するリチウム吸着剤の開発が急務となっている。

発明が解決しようとする課題 本発明は、このような事情のもとで、特に取扱い性が良
好で、希薄リチウム溶液からの分離回収が容易である上
、吸着−脱着の繰り返し操作においても損失が極めて少
ないなど、優れた特徴を有するリチウム吸着剤、及びこ
のものを用いて希薄溶液からリチウムを効率よく回収す
る方法を提供することを目的としてなされｌこものであ
る。

課題を解決するための手段 本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重
ねた結果、リチウム吸着能を有する粉体を多孔質膜で包
含することにより、前記の優れた特徴を有するリチウム
吸着剤が得られること、及びこのリチウム吸着剤にリチ
ウムを含む希薄溶液を接触させて該リチウムを吸着させ
たのち、酸溶液を用いた吸着リチウムを脱着させること
により、希薄溶液からリチウムを効率よく回収しうろこ
とを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至
った。

すなわち、本発明は、リチウム吸着能を有する粉体を多
孔質膜で包含して成るリチウム吸着剤、及びリチウム吸
着剤にリチウムを含む希薄溶液を接触させて該リチウム
を吸着させたのち、酸溶液を用いて前記吸着剤に吸着さ
れたリチウムを脱着させることを特徴とするリチウム回
収方法を提供するものである。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明のリチウム吸着剤に用いられるリチウム吸着能を
有する粉体については海水、かん木などの希薄溶液中の
リチウムに対して優れた吸着性を示し、かつ化学的安定
性が良好なものであればよく、特に制限はない。この粉
体の粒子径としては、リチウム吸着速度などの点から０
．１〜１０μｍの範囲にあるのが有利である。

前記リチウム吸着能を有する粉体を包含するのに用いら
れる多孔質膜については、該粉体を保持することができ
、水溶液中でリチウム吸着剤を示し、かつリチウム含有
希薄溶液及び脱着用酸溶液に耐性を有するものであれば
よく、特に制限はない。−船釣には粒子径が５μｍ以上
の粉体に対して、例えばろ紙やろ布などを用いることが
でき、また粒子径が５μｍ以下の粉体に対しては、例え
ばメンブランフィルタ−１限外ろ過膜、透析膜などを用
いることができるが、通常、該粉体中には粒子径が５μ
ｍ以下の微細な粒子が含まれており、また、吸着−脱着
工程においては粒子の破砕が生じることがあるので、粉
体粒子の保持の点がら、メンブランフィルタ−１限外ろ
過膜及び透析膜が好ましく、さらに水溶液中におけるリ
チウムイオンの透過性及び水溶液中における膜強度を考
慮すると透析膜が好適である。

この透析膜としては、例えばセルロース、ポリエチレン
、ポリビニルアルコーノ呟ホリビニルビロリドン、ブロ
ックポリウレタン、ブロックポリカーボネート、ポリア
クリロニトリルなどから成る膜やそれらの複合膜などが
挙げられるが、これらの中で物理的強度やリチウム透過
性などの点から、セルロース系、ブロックポリカーボネ
ート系及びポリアクリロニトリル系の膜が好適である。

前記透析膜を用いてリチウム吸着能を有する粉体を包含
するには、例えば該粉体を水溶液中に浸せきしｔ；まま
で、透析膜中に充てんしたのち、出入口を通常の方法で
密閉すればよい。したがって、形状の異なった透析膜を
用いることにより、異なった形態のリチウム吸着剤を製
造することができる。

例えば円筒状透析膜を用いれば円筒型吸着剤が得られ、
平板状透析膜を用いれば薄層型吸着剤が得られる。さら
に透析膜を用いｔ；マイクロカプセル型吸着剤も製造可
能である。

このようにして得られたリチウム吸着剤を用いて海水、
かん木などの希薄リチウム溶液からリチウムを回収する
には、該吸着剤を溶液中に浸せきして、リチウムを吸着
させたのち、酸溶液を用いて吸着リチウムを脱着させれ
ばよい。この際、リチウムの吸着効率を高めるためには
、該吸着剤と希薄リチウム溶液との接触効率を高めるこ
とが必要で、例えば円筒状や球状の吸着剤においては、
該希薄溶液をかきまぜることにより、接触効率を高める
ことができるし、平板状吸着剤においては薄層流型装置
を用いることにより接触効率を高めることができる。ま
た、脱着用の酸溶液としては、通常塩酸、硫酸、硝酸、
リン酸などの０．Ｏ１〜０．５Ｍ濃度の水溶液が用いら
れる。

発明の効果 本発明のリチウム吸着剤は、リチウム吸着能を有する粉
体を、多孔質膜で包含したものであって、（１）リチウ
ム吸着能に優れている、（２）取扱い性が良好である、
（３）希薄リチウム溶液及び脱着用酸溶液中において安
定で、吸着−脱着の繰り返し操作が可能である、（４）
吸着−脱着の際の吸着剤の損失がない、（５）リチウム
吸着能を有する粉体への処理溶液中の浮遊物の付着がな
く、吸着性能の低下が小さい、などの特徴を有し゛、実
用的リチウム吸着剤として工業的価値が極めて大きい。

さらに、本発明のリチウム吸着剤は、海流中に保護ネッ
トなどを利用して固定することにより、多量の海水と接
触させることができ、経済的な吸着処理システムを提供
することができる。

実施例 次に実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本
発明はこれらの例によってなんら限定されるものではな
い。

実施例１ マンガン酸化物系リチウム吸着性粉体０．２５９を市販
の酢酸セルロース製円筒状透析膜（直径２０■、長さ３
０■、細孔径２４人）に入れ、これに海水約５ｍＱを加
えｔ；のち密封し、本発明のリチウム吸着剤を作−製し
た。

次にこのリチウム吸着剤を海水ｌｏＱ中に浸せきし、ｌ
Ｏ日日間きまぜて海水中のリチウムを吸着させた。その
後開封して粉体中のリチウムを定量し、吸着リチウム量
及び採取率を求めた。

一方、前記リチウム吸着性粉体０．２５ｇを海水１゜Ｑ
に加えてかきまぜたのち、該粉体をろ過分離いリチウム
吸着量及び採取率を求めた。これらの結果を第１表に示
す。

第　　　　１　　　　表 第１表から明らかなように、本発明のリチウム吸着剤を
用いた場合と、リチウム吸着性粉体を直接海水中に添加
した場合の吸着性能はほぼ同じであり、膜による吸着性
能への影響は小さいこ七が認められた。

本発明のリチウム吸着剤は、吸着処理後の海水との分離
が極めて容易であった。

実施例２ 実施例１と同一のリチウム吸着剤を作製し、直径５０ｍ
ｍのカラムに入れ、海水を２０ｍＱ１分の流速で１３日
間流して吸着実験を行った。第２表に各吸着時間におけ
るリチウム吸着量を示す。

第　　　　２　　　　表 に達し、リチウム吸着量及び吸着速度は大きいことが分
かった。

このように、リチウム吸着性粉体を透析膜で包含したリ
チウム吸着剤の使用により、多量の海水との吸着処理を
容易に行うことができた。

実施例３ 実施例１と同様にして作製したリチウム吸着剤を用いて
、吸着−脱着の繰り返し試験を行った。

吸着処理は実施例２と同じ条件で１３日間行った。

脱着処理は吸着処理後のリチウム吸着剤を０．２５Ｍ塩
酸溶液５０ｍＱ中に２０時間浸せきして行った。

その結果を第３表に示す。

第３表 第２表から、吸着時間１３日でほぼ平衡吸着量第３表か
ら、３回の繰り返し試験において、リチウム吸着性能の
低下はみられず、また本発明のリチウム吸着剤の使用に
よるリチウムの脱着が可能であることが分かった。

このように、本発明のリチウム吸着剤により、吸着−脱
着の繰り返しが可能となり、希薄リチウム溶液からのリ
チウムの回収を極めて効率的、かつ経済的に行うことが
できた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　リチウム吸着能を有する粉体を多孔質膜で包含して
   成るリチウム吸着剤。 ２　請求項１記載のリチウム吸着剤にリチウムを含む希
   薄溶液を接触させて該リチウムを吸着させたのち、酸溶
   液を用いて前記吸着剤に吸着されたリチウムを脱着させ
   ることを特徴とするリチウム回収方法。