JPH06106031A - リチウム同位体分離剤及びそれを用いたリチウム同位体の分離方法 - Google Patents

リチウム同位体分離剤及びそれを用いたリチウム同位体の分離方法

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JPH06106031A
JPH06106031A JP18211391A JP18211391A JPH06106031A JP H06106031 A JPH06106031 A JP H06106031A JP 18211391 A JP18211391 A JP 18211391A JP 18211391 A JP18211391 A JP 18211391A JP H06106031 A JPH06106031 A JP H06106031A
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健太 大井
Yoshitaka Miyai
良孝 宮井
Hirobumi Kano
博文 加納
Shunsaku Kato
俊作 加藤
Takao Oi
隆夫 大井
Hidetake Kakihana
秀武 垣花
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 リチウム又はマグネシウムを含有する金属酸
化物から該リチウム又はマグネシウムを抽出除去して得
られたリチウム選択吸着性を有する金属酸化物から成る
リチウム同位体分離剤、及びリチウム同位体混合液中
に、該分離剤を添加するか、又は該分離剤にリチウム同
位体混合液を通液してリチウムを吸着させたのち、溶離
液でリチウムを脱着させてリチウム同位体を分離する方
法。 【効果】 リチウム同位体混合液から、LiとLi
とを極めて効率よく経済的に分離することができる。
Li及びLiは、例えばそれぞれ核融合炉用の原料及
び原子力発電における中性子捕捉剤などとして有用であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は新規なリチウム同位体分
離剤及びそれを用いたリチウム同位体の分離方法に関す
るものである。さらに詳しくいえば、本発明はリチウム
同位体の分離性能に優れた金属酸化物から成るリチウム
同位体分離剤及びこのものを用いて、吸着、脱着を行う
ことにより、容易にかつ経済的にリチウム同位体を分離
する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、リチウムは、例えばセラミック
ス、グリース、空調用冷媒、医薬品、電池などの原料と
して使用されており、また将来は、アルミニウム合金材
料などに用いられる重要な物質として注目されている。
これらはいずれも原子量6及び7のリチウム同位体の混
合物がその原料として用いられているが、それぞれ単一
の原子量のものに分離されたリチウムは原子力分野にお
いて有用であり、例えば原子量6のリチウムは核融合炉
用の原料として、原子量7のリチウムは、原子力発電に
おける中性子捕捉剤として注目されている。このため、
混合溶液からのリチウム同位体の相互分離技術の確立が
強く要望されている。
【0003】従来、リチウム同位体の分離方法として
は、例えばアマルガム法、溶融塩法、蒸留法、吸着法な
どが知られている。アマルガム法は、リチウムを水銀ア
マルガムとして電解することによって同位体を分離する
方法であるが、水銀を用いることから環境衛生上、大き
な問題がある。溶融塩法はリチウム化合物を加熱して溶
融状態にし、電気泳動を行って同位体を分離する方法で
あるが、加熱に高いエネルギーを要し、また装置が複雑
であるため分離コストが高くつくのを免れないという欠
点がある。蒸留法はリチウム金属やリチウム化合物を蒸
発させ同位体を分離する方法であるが、原材料が高価で
あることや高温にする必要があることから、やはり分離
コストが高くなるという欠点がある。
【0004】これらの方法に対し、吸着法はイオン交換
反応など溶液から固相への吸着反応を利用して同位体を
分離する方法であり、常温で操作ができ、かつ、装置が
簡単であるため、分離方法として適当な方法であるが、
同位体分離を行うためには、分離性能の高い吸着剤を使
用しなければならない。リチウム同位体の分離剤として
は、従来強酸性イオン交換樹脂やゼオライトが知られて
いる。しかしながら、強酸性イオン交換樹脂はLiと
Liとの分離係数が1.002と低いため、リチウム
同位体の完全な分離を行うためには、大量の樹脂を用
い、かつ分離処理を精密に行う必要があるなどの問題を
有しており、一方、セオライトは該分離係数が1.00
4〜1.006と比較的高いものの、水溶液中で不安定
であるという欠点を有している。
【0005】また、有機クリプタンド樹脂を用いるリチ
ウム同位体の分離法についても報告されているが、この
方法においては、樹脂の製造コストが高くつく上、分離
効率が十分ではないという欠点がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】化学交換法によるリチ
ウム同位体の分離においては、分離効率が高く、かつ水
溶液中で安定な分離剤が必要であるとともに、分離処理
費が安価な方法が要求される。すなわち、これら問題点
が解決できれば効率的かつ経済的なリチウム同位体分離
システムを構築することができる。
【0007】本発明は、このような要件を満足しうるリ
チウム同位体分離剤を提供するとともに、それを用いた
リチウム同位体の分離回収方法を提供することを目的と
してなされたものである。
【0008】
【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、リチウムやマ
グネシウムを含有する金属酸化物から該リチウムやマグ
ネシウムを抽出除去して得られたリチウム選択性を有す
る金属酸化物、特にマンガン酸化物がリチウム同位体に
対して高い分離効率を示すことを見い出し、この知見に
基づいて本発明を完成するに至った。
【0009】すなわち、本発明は、リチウム又はマグネ
シウムを含有する金属酸化物から、該リチウム又はマグ
ネシウムを抽出除去して得られたリチウム選択吸着性を
有する金属酸化物から成るリチウム同位体分離剤、リチ
ウム同位体を含む混合溶液中に、前記のリチウム同位体
分離剤を加え、リチウムを吸着させたのち、溶離液でリ
チウムを脱着することを特徴とするリチウム同位体の分
離方法、及び該リチウム同位体の分離剤に、リチウム同
位体を含む混合溶液を通液して接触させ、リチウムを吸
着させたのち、溶離液を通液して脱着させることを特徴
とするリチウム同位体の分離方法を提供するものであ
る。
【0010】本発明分離剤は、リチウム又はマグネシウ
ム含有金属酸化物から、該リチウム又はマグネシウムを
抽出除去することにより製造される。この際用いられる
リチウム又はマグネシウム含有金属酸化物としては、特
にマンガン酸化物が好適である。
【0011】リチウム又はマグネシウムを抽出除去して
得られたマンガン酸化物は、リチウムに対する選択吸着
性に優れ、また、水溶液中で安定であることから、海
水、地熱水など稀薄リチウム水溶液からのリチウム回収
用吸着剤として用いられている(特開昭61−1715
35号公報、特開昭62−270420号公報)。これ
らのマンガン酸化物は、通常粉末状のものであるが、そ
れをそのままリチウム同位体の分離剤として用いてもよ
いし、粉末を造粒し、粒状体として用いてもよく、ある
いは繊維状又は膜状に成形して用いてもよい。
【0012】このようなリチウム又はマグネシウムを抽
出除去して得られた金属酸化物から成るリチウム同位体
分離剤を用いてリチウム同位体を分離するには、リチウ
ム同位体を含有する混合溶液中に、該分離剤を加え、リ
チウムの吸着処理を行う工程をくり返し行えばよい。自
然に安定に存在するリチウム同位体LiとLiのう
ち、該分離剤により強く吸着されるLiは段階的に固
相中に移行し、一方溶液中のLiの割合は段階的に高
くなり、相互分離が完成する。
【0013】一般的には粒状に成形した該分離剤を充て
んしたクロマトグラフィー用カラムを作成して分離を行
う方法が用いられる。すなわち、該カラム中にリチウム
同位体を含有する混合溶液を一定量流すことによってリ
チウム吸着帯を形成し、次いで溶離液を該カラムの上部
より流し続けることによってリチウム吸着帯を移動させ
て同位体の分離を行う。この際、溶離液としては通常、
中性ないし弱酸性の水溶液が用いられる。この方法によ
り、該分離剤により強く吸着するLiを後端側に、よ
り弱く吸着するLiを前端側に濃縮させることができ
る。このような吸着−溶離による同位体の分離処理は、
繊維状あるいは膜状の分離剤を用いて行うこともでき
る。
【0014】
【発明の効果】本発明のリチウム同位体分離剤を用いる
ことにより、リチウム同位体を含有する混合溶液から
LiとLiの分離を高効率にかつ経済的に行うことが
できる。また、本発明のリチウム同位体分離剤は、同時
にリチウムに高選択的な吸着剤であるので、海水、地熱
水など稀薄リチウム資源からのリチウム回収とリチウム
同位体分離とを連続して行うことができる。したがっ
て、本発明方法は、試薬リチウム化合物を用いる必要は
なく、極めて経済的な分離方法である。
【0015】
【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。
【0016】実施例1 リチウム含有マンガン酸化物を酸処理して合成したマン
ガン酸化物から成るリチウム同位体分離剤1gを200
ppmのLiCl溶液を含むpH8.5のNHCl−
NH緩衝溶液200ml中に浸漬し、25℃で一昼夜
振とうした。振とう後のリチウム吸着量は17.2mg
/gであり、溶液中のリチウムの43%が吸着した。原
液及び上澄み溶液中のリチウム同位体比を表面電離型質
量分析装置で測定したところ、それぞれ11.83及び
11.95であった。分離係数Sを式
【数1】 [ただし、(Li/Li)Soln.は溶液中の同
位体比、(Li/Li)ad.は分離剤中の同位体
比である]に従って計算したところ、1.024であっ
た。
【0017】このことから、本発明の分離剤はイオン交
換樹脂やゼオライトに比べて、高い同位体分離性能を有
することは明らかである。
【0018】実施例2 リチウム含有マンガン酸化物をポリビニルクロライドで
造粒したのち、酸処理して合成した粒状マンガン酸化物
(粒径0.5〜0.7mm)から成るリチウム同位体分
離剤をカラムに充てんし、海水を21日間通してリチウ
ムを吸着させた。リチウム吸着後の試料を内径0.8c
mのカラムに層高20cmとなるようにつめたのち、上
部から0.1NHClをS.V.0.65h−1の速さ
で流し、リチウムの溶離を行った。溶離液中のリチウム
濃度を原子吸着法で測定し、リチウム同位体比を表面電
離型質量分析計で測定した。その結果を図1に示す。こ
の図から分かるように、リチウム溶離末期で同位体比は
顕著に減少しており、該マンガン酸化物は、原子量6の
リチウムを選択的にとり込むことは明らかである。
【0019】実施例3 マグネシウム含有マンガン酸化物を過硫酸アンモニウム
で処理して得たマンガン酸化物から成るリチウム同位体
分離剤0.1gを700ppmのリチウムを含む水酸化
リチウム溶液10ml中に入れ250℃で4日間振とう
した。吸着前後の溶液のリチウム濃度とリチウム同位体
比を実施例1と同様に測定し、分離係数を計算した。分
離係数は1.014となり、該分離剤は高い同位体分離
性能を有するのは明らかである。
【0020】
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例2における溶出容積とリチウム濃度及
Li/Li比との関係を示すグラフ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 俊作 香川県高松市花ノ宮町二丁目3番3号 工 業技術院四国工業技術試験所内 (72)発明者 大井 隆夫 東京都小金井市緑町3−10−21 (72)発明者 垣花 秀武 東京都渋谷区広尾5−1−21

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リチウム又はマグネシウムを含有する金
    属酸化物から、該リチウム又はマグネシウムを抽出除去
    して得られたリチウム選択吸着性を有する金属酸化物か
    ら成るリチウム同位体分離剤。
  2. 【請求項2】 リチウム又はマグネシウムを含有する金
    属酸化物がマンガン酸化物である請求項1記載のリチウ
    ム同位体分離剤。
  3. 【請求項3】 リチウム同位体を含む混合溶液中に、請
    求項1又は2記載のリチウム同位体分離剤を加え、リチ
    ウムを吸着させたのち、溶離液でリチウムを脱着するこ
    とを特徴とするリチウム同位体の分離方法。
  4. 【請求項4】 請求項1又は2記載のリチウム同位体分
    離剤に、リチウム同位体を含む混合溶液を通液して接触
    させ、リチウムを吸着させたのち、溶離液を通液して脱
    着させることを特徴とするリチウム同位体の分離方法。
JP3182113A 1991-04-22 1991-04-22 リチウム同位体分離剤及びそれを用いたリチウム同位体の分離方法 Expired - Lifetime JPH0659391B2 (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008119638A (ja) * 2006-11-14 2008-05-29 National Institute Of Advanced Industrial & Technology リチウム同位体分離剤及びそれを用いたリチウム同位体濃縮物の製造方法
CN102312110A (zh) * 2010-07-09 2012-01-11 何涛 膜萃取-反萃从盐湖卤水和海水中提取碱金属的方法
CN105498542A (zh) * 2015-12-17 2016-04-20 中国科学院青海盐湖研究所 萃取锂同位素的方法
CN109706323A (zh) * 2019-03-08 2019-05-03 中国科学院上海有机化学研究所 苯并杂环类化合物及其应用

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CN109706323B (zh) * 2019-03-08 2021-06-08 中国科学院上海有机化学研究所 苯并杂环类化合物及其应用

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