KR20230158212A - Rare metal recovery complex comprising magnetic nano structure and microorganism and rare metal recovery system comprising the complex - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자성 나노 구조체 및 미생물을 포함하는 희유금속 회수용 복합체, 상기 복합체를 포함하는 희유금속 회수 시스템, 및 상기 복합체를 이용한 희유금속 회수 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 자성 나노 구조체가 표면에 부착된 미생물을 포함하는 복합체는 미생물을 포함하고 있어 미생물을 포함한 복합체의 이동 속도를 쉽게 조절할 수 있고, 이를 통해 상기 복합체에의 희유금속의 흡착 효율을 향상시킬 수 있으며, 자성 나노입자를 포함함으로써 희유금속을 흡착 및 회수 효율을 향상시킬 수 있고, 회수 대상 시료 내에서 상기 복합체의 희유금속의 흡착 속도와 흡착 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 자기장 변화에 의해 회수 대상 시료 내에 분산되어 있는 희유금속 회수용 복합체의 회수 효율을 증가시킬 수 있어, 희유금속 탈착 시 필요한 약품 사용을 감소시킬 수 있는 바, 유해화학약품의 사용 및 오염물질의 발생을 최소화하면서도 효율적으로 희유금속의 회수할 수 있는 우수한 효과가 있다.The present invention relates to a composite for recovering rare metals containing a magnetic nanostructure and microorganisms, a rare metal recovery system including the composite, and a method for recovering rare metals using the composite. According to one aspect of the present invention, the magnetic nanostructure A complex containing microorganisms with a structure attached to the surface contains microorganisms, so the movement speed of the complex containing microorganisms can be easily controlled, and through this, the adsorption efficiency of rare metals on the complex can be improved, and magnetic nanoparticles By including it, the adsorption and recovery efficiency of rare metals can be improved, and the adsorption speed and adsorption efficiency of the rare metals of the complex within the sample to be recovered can be improved, as well as being dispersed in the sample to be recovered by changing the magnetic field. It is possible to increase the recovery efficiency of complexes for rare metal recovery, thereby reducing the use of chemicals required for rare metal desorption, allowing efficient recovery of rare metals while minimizing the use of hazardous chemicals and the generation of contaminants. It has excellent effects.
Description
본 명세서에는 자성 나노 구조체 및 미생물을 포함하는 희유금속 회수용 복합체, 상기 복합체를 포함하는 희유금속 회수 시스템, 및 상기 복합체와 복합체를 포함하는 희유금속 회수 시스템을 이용한 희유금속 회수 방법에 관한 것이다.This specification relates to a composite for recovering rare metals containing magnetic nanostructures and microorganisms, a rare metal recovery system including the composite, and a rare metal recovery method using the composite and a rare metal recovery system including the composite.
전기자동차 및 소형 운송 장치의 수요가 크게 증가함에 따라 리튬 배터리 수요가 급증하고 있다. 이에 따른 폐 배터리가 발생하고 있으며, 세계 배터리 재활용 시장 규모도 커지고 있다. 리튬을 포함한 희유금속과 같은 유가자원의 회수 필요성이 대두되고 있으며, 희유금속 확보 경쟁이 심화되고 있다. 유럽은 2015년 12월에 순환경제패키지(Circular Economy Package)를 제안하였으며, 자원을 효율적으로 소비하고, 자원의 재사용 및 재활용을 촉진하는 경제체제로 전환하고자 하였다. 특히 신제품 생산 시 재생원료인 이차 자원(secondary raw materials)의 사용을 촉진하기 위한 품질 기준을 마련하고 있다. 화학물질관리법이 2020년 1월 1일부터 시행됨에 따라 유해화학물질(수산화나트륨, 황산, 염산, 질산, 톨루엔, 메틸에팅케론, 자일렌 등)을 적게 사용할 수 있는 신규 기술 및 공정에 대한 수요가 발생하고 있으며, 기후 변화 대응을 위해 에너지를 적게 소모하는 공정에 대한 수요가 지속적으로 증대되고 있다.As demand for electric vehicles and small transportation devices increases significantly, demand for lithium batteries is rapidly increasing. As a result, waste batteries are being generated, and the size of the global battery recycling market is also growing. The need to recover valuable resources such as rare metals, including lithium, is emerging, and competition to secure rare metals is intensifying. Europe proposed the Circular Economy Package in December 2015, seeking to transform into an economic system that consumes resources efficiently and promotes reuse and recycling of resources. In particular, quality standards are being established to promote the use of secondary raw materials, which are recycled raw materials when producing new products. As the Chemical Substances Management Act goes into effect on January 1, 2020, there is a demand for new technologies and processes that can use less hazardous chemicals (sodium hydroxide, sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, toluene, methyl etchingerone, xylene, etc.) is occurring, and the demand for processes that consume less energy to respond to climate change is continuously increasing.
기존에 폐 리튬 배터리는 파쇄 및 분해 후 습식제련을 통해 주로 회수하였는데, 선택적으로 금속 이온을 회수하는 기술로는 침전법, 흡착법, 용매추출법, 전기화학법 등이 있다. 전기차 시장 증대로 인해 향후 발생할 3상 배터리(Ni-Co-Mn계) 처리에 대한 정형화된 기술개발은 미진한 상태이며, 현재 상용화에 가장 근접한 기술은 Co 회수에 특화된 용매추출법이, 사용되는 화학약품(추출용매, 스티리핑용 황산 등)으로 인한 환경적 부담이 발생하여, 친환경적이고 약품 사용을 최소화하는 효율적 공정이 필요하다. 또한, 리튬 배터리에서 유용한 금속 자원(희유금속)을 회수하기 위하여 물리적 파쇄, 산을 이용한 용출 및 침전 또는 흡착 회수 공정 중 발생하는 오염 물질로 인한 환경적 부담이 발생하고 있어, 다양한 메커니즘을 이용한 흡착 연구가 다수 진행되고 있다.Previously, waste lithium batteries were mainly recovered through hydrometallurgy after crushing and decomposition. Technologies for selectively recovering metal ions include precipitation, adsorption, solvent extraction, and electrochemical methods. Due to the increase in the electric vehicle market, the development of standardized technologies for processing three-phase batteries (Ni-Co-Mn series), which will occur in the future, is at a low level. Currently, the technology closest to commercialization is a solvent extraction method specialized for Co recovery, and the chemicals used ( Due to the environmental burden caused by extraction solvents, sulfuric acid for stripping, etc.), an efficient process that is environmentally friendly and minimizes the use of chemicals is needed. In addition, in order to recover useful metal resources (rare metals) from lithium batteries, there is an environmental burden due to contaminants generated during physical crushing, acid elution and precipitation, or adsorption recovery processes, so adsorption research using various mechanisms is occurring. A lot is going on.
한편, 화학적 침전법을 이용한 희유금속 회수 방법은 수산화물 또는 pH 조절, 이온화기가 부착된 고형물 등의 화학약품을 첨가하여 금속 이온과 함께 응집시킨 후 침전 후 희유금속을 회수하는 방법으로, 화학적 침전법에 사용되는 화학약물에 의한 2차 오염의 우려가 있다. 또한, 자력 등으로 회수 가능한 나노 입자의 표면을 화학적으로 처리하여 중금속을 흡착하는 방법 등이 연구되고 있지만, 아직은 연구 단계의 기술이며 기술 효용성 증대를 위한 연구 개발이 절실한 실정이다.Meanwhile, the rare metal recovery method using chemical precipitation is a method of recovering rare metals after precipitation by adding chemicals such as hydroxide, pH adjustment, or solids with an ionizer to coagulate them with metal ions. There is a risk of secondary contamination due to the chemicals used. In addition, methods for adsorbing heavy metals by chemically treating the surface of nanoparticles that can be recovered using magnetism, etc. are being studied, but the technology is still in the research stage and research and development to increase the utility of the technology is urgently needed.
이에, 본 발명자들은 유해화학약품의 사용을 최소화하면서 회수 공정 중 오염물질의 발생을 줄일 수 있는 희유금속 회수 방법을 개발하고자 연구를 수행하였다.Accordingly, the present inventors conducted research to develop a rare metal recovery method that can reduce the generation of contaminants during the recovery process while minimizing the use of hazardous chemicals.
본 발명은 유해화학약품의 사용 및 회수 공정 중 발생하는 오염물질의 발생을 최소화하면서 효율적으로 희유금속을 회수하기 위한 방법을 개발하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to develop a method for efficiently recovering rare metals while minimizing the use of hazardous chemicals and the generation of contaminants generated during the recovery process.
일 측면에서, 본 발명의 목적은, 자성 나노 구조체가 표면에 부착된 미생물을 포함하는, 희유금속 회수용 복합체를 제공하고자 하는 것이다.In one aspect, the purpose of the present invention is to provide a composite for recovering rare metals, which includes microorganisms attached to the surface of a magnetic nanostructure.
다른 측면에서, 본 발명의 목적은, 상기 희유금속 회수용 복합체; 및 외부 자기장;을 포함하는 희유금속 회수 시스템을 제공하고자 하는 것이다.In another aspect, an object of the present invention is to provide a composite for recovering rare metals; The object is to provide a rare metal recovery system including; and an external magnetic field.
또 다른 측면에서, 본 발명의 목적은, 희유금속이 존재할 것으로 의심되는 회수 대상 시료에 상기 희유금속 회수용 복합체를 접촉시키는 단계; 외부 자기장을 제어하여 상기 희유금속 회수용 복합체를 회수하는 단계; 상기 회수된 희유금속 회수용 복합체에서 흡착된 희유금속을 탈착하는 단계; 및 상기 탈착된 희유금속을 회수하는 단계;를 포함하는, 희유금속 회수 방법을 제공하고자 하는 것이다.In another aspect, an object of the present invention is to contact the composite for recovering rare metals with a sample to be recovered where rare metals are suspected to be present; Recovering the rare metal recovery composite by controlling an external magnetic field; Desorbing the rare metal adsorbed from the recovered rare metal recovery composite; The object is to provide a rare metal recovery method comprising: and recovering the desorbed rare metal.
일 측면에서, 본 발명은, 자성 나노 구조체가 표면에 부착된 미생물을 포함하는, 희유금속 회수용 복합체를 제공한다.In one aspect, the present invention provides a composite for recovering rare metals, including microorganisms attached to the surface of a magnetic nanostructure.
다른 측면에서, 본 발명은, 상기 희유금속 회수용 복합체; 및 외부 자기장;을 포함하는 희유금속 회수 시스템을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a composite for recovering rare metals; and an external magnetic field. It provides a rare metal recovery system including a.
또 다른 측면에서, 본 발명은, 희유금속이 존재할 것으로 의심되는 회수 대상 시료에 상기 희유금속 회수용 복합체를 접촉시키는 단계; 외부 자기장을 제어하여 상기 희유금속 회수용 복합체를 회수하는 단계; 상기 회수된 희유금속 회수용 복합체에서 흡착된 희유금속을 탈착하는 단계; 및 상기 탈착된 희유금속을 회수하는 단계;를 포함하는, 희유금속 회수 방법을 제공한다.In another aspect, the present invention includes the steps of contacting the composite for recovering rare metals with a sample to be recovered where rare metals are suspected to be present; Recovering the rare metal recovery composite by controlling an external magnetic field; Desorbing the rare metal adsorbed from the recovered rare metal recovery composite; and recovering the desorbed rare metal. It provides a rare metal recovery method comprising a.
본 발명의 일 측면에 따르면, 자성 나노 구조체가 표면에 부착된 미생물을 포함하는 복합체는 미생물을 포함하고 있어 미생물을 포함한 복합체의 분산 및 이동성을 조절할 수 있고, 이를 통해 상기 복합체에의 희유금속의 흡착 효율을 향상시킬 수 있으며, 자성 나노입자를 포함함으로써 외부 자기장을 이용하여 복합체의 이동성을 조절하여 회수 대상 시료 내에서 상기 복합체의 희유금속의 흡착 속도와 흡착 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 자기장 변화에 의해 회수 대상 시료 내에 분산되어 있는 희유금속 회수용 복합체의 회수 효율을 증가시킬 수 있어, 희유금속 탈착 시 필요한 약품 사용을 감소시킬 수 있는 바, 유해화학약품의 사용 및 오염물질의 발생을 최소화하면서도 효율적으로 희유금속의 회수할 수 있는 우수한 효과가 있다.According to one aspect of the present invention, a complex containing microorganisms to which a magnetic nanostructure is attached to the surface contains microorganisms, so that the dispersion and mobility of the complex containing microorganisms can be controlled, and through this, the adsorption of rare metals to the complex. Efficiency can be improved, and by including magnetic nanoparticles, the mobility of the composite can be controlled using an external magnetic field to improve the adsorption speed and adsorption efficiency of the rare metal of the composite within the sample to be recovered, as well as by changing the magnetic field. This can increase the recovery efficiency of the rare metal recovery complex dispersed in the sample to be recovered, thereby reducing the use of chemicals required for rare metal desorption, while minimizing the use of hazardous chemicals and the generation of contaminants. It has an excellent effect of efficiently recovering rare metals.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 희유금속 회수용 복합체 및 희유금속 회수 시스템을 개략적으로 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 일 측면에 따른 자성 나노 구조체를 개략적으로 나타낸 도이다.Figure 1 is a diagram schematically showing a rare metal recovery composite and a rare metal recovery system according to one aspect of the present invention.
Figure 2 is a diagram schematically showing a magnetic nanostructure according to one aspect of the present invention.
본 발명의 일 측면에서, "회수 대상 시료"는 희유금속이 존재할 것으로 의심되는 시료일 수 있고, 구체적으로 유체일 수 있다.In one aspect of the present invention, the “sample to be recovered” may be a sample suspected of containing rare metals, and may specifically be a fluid.
본 발명의 일 측면에서, "외부 자기장"은 본 발명의 일 측면에 따른 희유금속 회수용 복합체의 외부에 존재하는 자기장으로서, 구체적으로 영구자석, 전자석, 또는 이들의 혼합 구조일 수 있다.In one aspect of the present invention, the “external magnetic field” is a magnetic field that exists outside the composite for rare metal recovery according to one aspect of the present invention, and may specifically be a permanent magnet, an electromagnet, or a mixed structure thereof.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
일 측면에서, 본 발명은 자성 나노 구조체가 표면에 부착된 미생물을 포함하는, 희유금속 회수용 복합체를 제공한다.In one aspect, the present invention provides a composite for recovering rare metals, including microorganisms attached to the surface of a magnetic nanostructure.
본 발명의 일 측면에 따른 상기 희유금속은 회수 대상 시료에서 회수하고자 하는 금속으로서, 구체적으로 리튬, 니켈, 인듐, 몰리브덴, 티타늄, 규소, 저마늄, 베릴륨, 우라늄, 지르코늄, 코발트, 망간 및 구리로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있으나, 회수 대상 시료에서 회수하고자 하는 금속이라면 이에 제한되지 않는다.The rare metal according to one aspect of the present invention is a metal to be recovered from a sample to be recovered, specifically lithium, nickel, indium, molybdenum, titanium, silicon, germanium, beryllium, uranium, zirconium, cobalt, manganese and copper. It may be one or more selected from the group consisting of, but is not limited thereto as long as it is a metal to be recovered from the sample to be recovered.
본 발명의 일 측면에 따른 상기 미생물은 주성을 가진 미생물일 수 있다. 상기 주성(taxis)은 생물이 외부 자극에 대하여 행하는 방향성이 있는 운동으로서, 구체적으로 상기 미생물은 주화성, 주광성, 주자성, 주수성, 주전성 등의 특성을 가진 것일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 미생물은 세균, 고세균 및 진핵생물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있으나, 주성을 가진 미생물로서 이를 이용하여 희유금속을 회수할 수 있는 미생물이라면 이에 제한되지 않는다. 본 발명의 일 측면에 따른 희유금속 회수용 복합체는 주성을 가진 미생물을 포함하고 있어, 상기 미생물의 운동성 또는 상기 미생물의 운동성에 영향을 주는 외부 자극을 제어함으로써 회수 대상 시료의 종류, 희유금속의 종류 등의 조건에 따라 미생물의 운동 속도를 쉽게 조절할 수 있고, 이를 통해 상기 복합체에의 희유금속의 흡착 속도 증대를 기대할 수 있다. 본 발명의 일 측면에 따른 상기 자성 나노 구조체는 희유금속 흡착제 및 자성 나노 입자를 포함할 수 있다. The microorganism according to one aspect of the present invention may be a microorganism with chemotaxis. The tataxis is a directional movement that a living organism performs in response to an external stimulus. Specifically, the microorganism may have characteristics such as chemotaxis, phototaxis, tropism, tropism, and tropism. More specifically, the microorganism may be one or more selected from the group consisting of bacteria, archaea, and eukaryotes, but is not limited thereto as long as it is a microorganism with a chemotaxis and can recover rare metals using the microorganism. The complex for recovering rare metals according to one aspect of the present invention contains microorganisms with viability, and controls the motility of the microorganisms or external stimuli that affect the motility of the microorganisms to determine the type of sample to be recovered and the type of rare metal. The movement speed of microorganisms can be easily adjusted according to conditions such as the like, and through this, an increase in the adsorption speed of rare metals into the complex can be expected. The magnetic nanostructure according to one aspect of the present invention may include a rare metal adsorbent and magnetic nanoparticles.
본 발명의 일 측면에 따른 상기 희유금속 흡착제는 희유 금속과 특이적 또는 선택적으로 결합을 할 수 있는 것일 수 있다. 또한, 상기 희유금속 흡착제는 입경이 1 μm 미만일 수 있다. 기존에 사용되는 흡착제는 적어도 1 μm 이상의 입경을 가지고 있어, 흡착제를 칼럼에 충전시켜 사용하는 경우 칼럼에 충진율이 매우 높아 높은 수압이 요구되거나, 회수 대상 시료 내 분산 시켜 사용하는 경우 분산된 흡착제를 회수하기 어려운 문제가 있었다. 그러나, 본 발명의 일 측면에 따른 희유금속 흡착제는 매우 작은 입경을 가지고 있어, 단위 무게당 비표면적 증가로 인한 흡탈착 속도 증가 및 단위 무게당 흡착 용량 증가의 효과를 얻을 수 있다. 본 발명의 일 측면에 따른 상기 입경이 1 μm 미만의 희유금속 흡착제는, 입경을 감소시킴으로써 기존의 적어도 1 μm 이상의 입경을 가진 흡착제가 가진 한계, 즉 흡착제의 표면에서 주로 흡/탈착이 진행되어 본래 흡착제가 갖고 있는 흡착 속도 및 용량을 온전히 활용할 수 없는 한계를 극복할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 측면에 따른 상기 입경이 1 μm 미만의 희유금속 흡착제는 탈착 단계에서 소모되는 산의 사용을 저감할 수 있어, 대체 산 (유기산, 약산 등)을 사용함에 따라 얻어지는 경제적인 이득을 수반할 수 있다. 구체적으로, 상기 희유금속 흡착제는 산화금속류 흡착제일 수 있고, 보다 구체적으로 리튬산화망간, 리튬산화티타늄 및 리튬인산철로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The rare metal adsorbent according to one aspect of the present invention may be capable of specifically or selectively binding to rare metals. Additionally, the rare metal adsorbent may have a particle size of less than 1 μm. Existing adsorbents have a particle size of at least 1 μm or more, so when the adsorbent is used by filling it in a column, the filling rate in the column is very high and high water pressure is required, or when it is used by dispersing it in the sample to be recovered, the dispersed adsorbent must be recovered. There was a problem that was difficult to solve. However, the rare metal adsorbent according to one aspect of the present invention has a very small particle size, and can achieve the effects of increased adsorption and desorption speed and increased adsorption capacity per unit weight due to an increase in specific surface area per unit weight. The rare metal adsorbent with a particle size of less than 1 μm according to an aspect of the present invention overcomes the limitations of existing adsorbents with a particle size of at least 1 μm by reducing the particle size, that is, adsorption/desorption mainly occurs on the surface of the adsorbent, thereby eliminating the original adsorbent. It is possible to overcome the limitations of not being able to fully utilize the adsorption speed and capacity of the adsorbent. In addition, the rare metal adsorbent with a particle size of less than 1 μm according to one aspect of the present invention can reduce the use of acid consumed in the desorption step, resulting in economic benefits obtained by using alternative acids (organic acids, weak acids, etc.) It may entail. Specifically, the rare metal adsorbent may be a metal oxide adsorbent, and more specifically, may be one or more selected from the group consisting of lithium manganese oxide, lithium titanium oxide, and lithium iron phosphate, but is not limited thereto.
본 발명의 일 측면에 따른 상기 희유금속 회수용 복합체는 상기 자성 나노입자를 포함함으로써 희유금속의 흡착 및 회수 효율을 증가시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 복합체는 상기 자성 나노입자를 포함함으로써 외부 자기장에 의해 회수 대상 시료 내에서 상기 복합체의 분산 및 혼합을 증가시킬 수 있고, 이로 인해 상기 희유금속 회수용 복합체와 회수 대상 시료 내의 희유 금속과의 접촉을 증가시키고 결과적으로 희유금속의 흡착 속도와 흡착 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 복합체는 상기 자성 나노입자를 포함함으로써 자기장 변화에 의해 회수 대상 시료 내에 분산되어 있는 희유금속 회수용 복합체를 원활히 회수할 수 있다.The rare metal recovery composite according to one aspect of the present invention can increase the efficiency of adsorption and recovery of rare metals by including the magnetic nanoparticles. Specifically, the composite can increase the dispersion and mixing of the composite within the sample to be recovered by an external magnetic field by including the magnetic nanoparticles, which results in the composite for recovering rare metals and the rare metals in the sample to be recovered. can increase the contact and consequently improve the adsorption speed and adsorption efficiency of rare metals. In addition, by containing the magnetic nanoparticles, the composite can smoothly recover the rare metal recovery composite dispersed in the sample to be recovered due to changes in the magnetic field.
본 발명의 일 측면에 따른 상기 희유금속 회수용 복합체는 유체 내에 존재하는 희유금속을 회수하는 것일 수 있다. 즉, 상기 복합체는 유체에 적용되는 것일 수 있다. The rare metal recovery complex according to one aspect of the present invention may recover rare metals present in a fluid. That is, the composite may be applied to a fluid.
다른 측면에서, 본 발명은 상기 희유금속 회수용 복합체; 및 외부 자기장;을 포함하는 희유금속 회수 시스템을 제공한다. 상기 희유금속, 희유금속 회수용 복합체 등에 대한 설명은 상술한 바와 같다.In another aspect, the present invention provides a composite for recovering rare metals; and an external magnetic field. It provides a rare metal recovery system including a. The description of the rare metal, rare metal recovery complex, etc. is as described above.
본 발명의 일 측면에 따른 상기 시스템은 상기 외부 자기장을 제어하는 제어부를 추가로 포함할 수 있다.The system according to one aspect of the present invention may further include a control unit that controls the external magnetic field.
또 다른 측면에서, 본 발명은 회수 대상 시료에 상기 희유금속 회수용 복합체를 접촉시키는 단계; 외부 자기장을 제어하여 상기 희유금속 복합체를 회수하는 단계; 상기 회수된 희유금속 회수용 복합체에서 흡착된 희유금속을 탈착하는 단계; 및 상기 탈착된 희유금속을 회수하는 단계;를 포함하는, 희유금속 회수 방법을 제공한다. 상기 희유금속, 희유금속 회수용 복합체 등에 대한 설명은 상술한 바와 같다.In another aspect, the present invention includes the steps of contacting the rare metal recovery composite with a sample to be recovered; Recovering the rare metal complex by controlling an external magnetic field; Desorbing the rare metal adsorbed from the recovered rare metal recovery composite; and recovering the desorbed rare metal. It provides a rare metal recovery method comprising a. The description of the rare metal, rare metal recovery complex, etc. is as described above.
본 발명의 일 측면에 따른 희유금속 회수 방법은 상기 회수 대상 시료에 상기 희유금속 회수용 복합체를 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 접촉 단계는 희유금속이 포함되어 있는 회수 대상 시료에 상기 희유금속 회수용 복합체를 투여하는 것을 포함할 수 있다. 상기 투여된 희유금속 회수용 복합체는 상기 회수 대상 시료 내에서 용해되어 있는 희유금속과 접촉하여 희유금속 이온을 흡착할 수 있다. 상기 희유금속 회수용 복합체에 포함되어 있는 희유금속 흡착제는 선택적 또는 특이적 흡착 성질을 가지고 있어 회수 대상인 특정 금속 이온만 흡착할 수 있다. 상기 희유금속 회수용 복합체는 미생물을 포함하고 있어, 상기 미생물의 운동성으로 회수 대상 시료 내 희유금속 이온의 물질 전달 확산 속도가 증가하여 회수 속도가 증대되는 효과를 가질 수 있다. 또한, 상기 희유금속 회수용 복합체는 상기 자성 나노입자를 포함함으로써 회수 대상 시료 내에서 상기 복합체의 분산 및 혼합을 증가시킬 수 있다.The rare metal recovery method according to one aspect of the present invention may include the step of contacting the rare metal recovery composite with the sample to be recovered. The contacting step may include administering the complex for recovering rare metals to a sample to be recovered containing rare metals. The administered complex for rare metal recovery may contact the rare metal dissolved in the sample to be recovered and adsorb rare metal ions. The rare metal adsorbent included in the rare metal recovery complex has selective or specific adsorption properties and can only adsorb specific metal ions to be recovered. Since the rare metal recovery complex contains microorganisms, the movement of the microorganisms increases the mass transfer and diffusion rate of rare metal ions in the sample to be recovered, which can have the effect of increasing the recovery rate. In addition, the rare metal recovery composite can increase dispersion and mixing of the composite in the sample to be recovered by including the magnetic nanoparticles.
본 발명의 일 측면에 따른 희유금속 회수 방법은 외부 자기장을 제어하여 상기 희유금속 복합체를 회수하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 희유금속 복합체는 자성 나노입자를 포함하여 외부 자기장을 제어함으로써 회수 대상 시료 내에 분산되어 있는 희유금속 회수용 복합체에 대한 회수 효율을 증대시킬 수 있으며, 외부 자기장을 이용한 복합체의 회수 공정을 포함하지 않는 경우, 전량 여과 방식 등을 이용하여 회수해야 하므로 회수 과정이 번거롭고 상당한 에너지 및 시간을 소비해야하는 문제가 발생할 수 있다.A rare metal recovery method according to an aspect of the present invention may include recovering the rare metal complex by controlling an external magnetic field. The rare metal complex contains magnetic nanoparticles and can increase the recovery efficiency of the rare metal recovery complex dispersed in the recovery target sample by controlling the external magnetic field, and does not include a recovery process of the complex using an external magnetic field. In this case, the entire amount must be recovered using a filtration method, which may cause problems in that the recovery process is cumbersome and requires significant energy and time consumption.
본 발명의 일 측면에 따른 희유금속 회수 방법은 상기 회수된 희유금속 회수용 복합체에서 흡착된 희유금속을 탈착하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 탈착 단계는 산 처리 단계를 포함할 수 있고, 상기 산은 황산, 질산, 염산 등과 같은 강산, 구연산, 아세트산, 탄산 등과 같은 유기산 또는 약산을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 측면에 따른 희유금속 회수용 복합체 또는 시스템을 이용 시, 상기 복합체에 흡착된 희유금속 이온이 수소 이온과 치환됨에 따라 상기 희유금속 회수용 복합체을 재사용할 수 있는 장점이 있다. 상기 탈착된 희유금속 이온은 pH 조절을 통해 침전시켜 고형화할 수 있다.The rare metal recovery method according to one aspect of the present invention may include the step of desorbing the rare metal adsorbed from the recovered rare metal recovery composite. The desorption step may include an acid treatment step, and the acid may include a strong acid such as sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, an organic acid such as citric acid, acetic acid, carbonic acid, or a weak acid. When using the rare metal recovery composite or system according to one aspect of the present invention, there is an advantage that the rare metal recovery composite can be reused as the rare metal ions adsorbed on the composite are replaced with hydrogen ions. The desorbed rare metal ions can be solidified by precipitation through pH adjustment.
본 발명의 일 측면에 따른 희유금속 회수 방법은 상기 탈착된 희유금속을 회수하는 단계를 포함할 수 있다.The rare metal recovery method according to one aspect of the present invention may include the step of recovering the desorbed rare metal.
1: 희유금속 회수용 복합체
2: 희유금속 회수 시스템
20: 자성 나노 구조체
21: 자성 나노 입자
22: 희유금속 흡착제
30: 미생물
40: 희유금속
50: 외부 자기장1: Complex for rare metal recovery
2: Rare metal recovery system
20: Magnetic nanostructure
21: Magnetic nanoparticles
22: Rare metal adsorbent
30: Microorganisms
40: Rare metal
50: external magnetic field
Claims (8)
상기 희유금속은 리튬, 니켈, 인듐, 몰리브덴, 티타늄, 규소, 저마늄, 베릴륨, 우라늄, 지르코늄, 코발트, 망간 및 구리로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인, 희유금속 회수용 복합체.According to paragraph 1,
The rare metal is one or more selected from the group consisting of lithium, nickel, indium, molybdenum, titanium, silicon, germanium, beryllium, uranium, zirconium, cobalt, manganese, and copper.
상기 미생물은 세균, 고세균 및 진핵생물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인, 희유금속 회수용 복합체.According to paragraph 1,
The microorganism is at least one selected from the group consisting of bacteria, archaea, and eukaryotes. A complex for recovering rare metals.
상기 자성 나노 구조체는 희유금속 흡착제 및 자성 나노 입자를 포함하고,
상기 희유금속 흡착제는 희유 금속과 특이적으로 결합을 할 수 있는 것인, 희유금속 회수용 복합체.According to paragraph 1,
The magnetic nanostructure includes a rare metal adsorbent and magnetic nanoparticles,
The rare metal adsorbent is a complex for recovering rare metals that can specifically bind to rare metals.
상기 복합체는 유체 내에 존재하는 희유금속을 회수하는 것인, 희유금속 회수용 복합체.According to paragraph 1,
The complex is a complex for recovering rare metals that recovers rare metals present in the fluid.
외부 자기장;을 포함하는 희유금속 회수 시스템.A composite for rare metal recovery according to any one of claims 1 to 5; and
A rare metal recovery system comprising an external magnetic field.
상기 시스템은 상기 외부 자기장을 제어하는 제어부를 추가로 포함하는, 희유금속 회수 시스템.According to clause 6,
The system further includes a control unit that controls the external magnetic field.
외부 자기장을 제어하여 상기 희유금속 회수용 복합체를 회수하는 단계;
상기 회수된 희유금속 회수용 복합체에서 흡착된 희유금속을 탈착하는 단계; 및
상기 탈착된 희유금속을 회수하는 단계;를 포함하는, 희유금속 회수 방법.A step of contacting the composite for recovering rare metals according to any one of claims 1 to 5 with a sample to be recovered where rare metals are suspected to be present;
Recovering the rare metal recovery composite by controlling an external magnetic field;
Desorbing the rare metal adsorbed from the recovered rare metal recovery composite; and
A rare metal recovery method comprising: recovering the desorbed rare metal.
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