著者

吉塚 和治 西浜 章平

出版者

北九州市立大学

雑誌

基盤研究(B)

巻号頁・発行日

2008

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本研究ではリチウム、ストロンチウム、ルビジウムおよびモリブデンに対して高選択性を有する新規吸着分離剤を開発すると共に、これらのレアメタルの分離回収プロセスをハイブリッド化することにより、海水からの多元素同時分離回収システムを創成することを目的としている。本研究では、以下の研究を行った。(1)無機系イオン形状記憶型吸着剤の開発ストロンチウム吸着剤としてゼオライト系吸着剤、ルビジウム吸着剤として二酸化マンガン系吸着剤、およびモリブデン吸着剤としては酸化鉄系吸着剤を開発した。(2)吸着平衡と速度の測定と吸着機構の解明ターゲット金属の吸着量の時間変化を測定し、吸着速度のpH、金属イオン濃度、吸着剤量の依存性を明らかにした。(3)新規吸着剤の造粒手法の開発(1)および(2)で開発した新規吸着剤の造粒方法の開発を行い、バインダーの種類・量などについて検討した。(4)模擬海洋深層水からのレアメタルの分離回収の基礎実験開発した吸着剤を充填したカラムを用いて、模擬海洋深層水を用いたリチウム、ストロンチウム、ルビジウムおよびモリブデンの分離回収を各々個別に行う。実験に使用する海洋深層水は、平成17年度末に我々の研究グループが下関水産大学校と共同でサンプリングを行った東京都・沖ノ鳥島沖の海洋深層水のイオン分析結果を参考にして作成した「模擬海洋深層水」を用いた。模擬海洋深層水中の共存イオンの阻害を抑制しながら、各元素を高選択的に分離回収できるよう、供給液速度、吸着後のカラム洗浄(スクラビング)、溶離条件の最適化を行った。(5)模擬海洋深層水からの4元素同時分離回収の基礎実験ラボスケールの4元素同時分離回収システムを製作し、海洋深層水からのリチウム・ストロンチウム・ルビジウム・モリブデンの吸脱着挙動、分離挙動対する実験条件の影響について詳細に調べた。4元素の中で、リチウムとストロンチウムは高い回収率を達成したが、ルビジウムとモリブデンは低い回収率に留まった。これについては今後も引き続き検討していく。(6)海水からの4元素同時分離回収システムの実証試験1ヶ月に亘るリチウム・ストロンチウム・ルビジウム・モリブデンの選択的分離回収の実証試験を海水からのレアメタル回収用パイロットプラントを用いて行い、吸着カラムモジュールの選択的分離特性の変化及び長期間の耐久性について評価した。パイロットプラントは、佐賀大学海洋エネルギー研究センターに設置してある海水リチウム回収基礎研究装置を仕様変更して「海水レアメタル同時回収基礎研究装置」として使用した。長期間の回収試験により、リチウムについては高い選択率と回収率を達成したが、ストロンチウムやルビジウム、モリブデンについては低い選択率と回収率に留まった。これについては今後も引き続き検討していく。