JPS6362546A - 複合型リチウム吸着剤及びその製造方法 - 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 本発明はリチウム吸着剤の製造方法に間するものである
。更に詳しく言えば、リチウムに対する逼沢吸着性が優
れ、かつ吸着容量及び吸着速度が大きく、リチウム希薄
溶液中で安定であって、毒性が少なく安価なリチウム吸
着剤の製造方法に関するものである。

近年、リチウム金属及びその化合物は、多くの分野、例
えばセラミックス、電池、吸収型冷媒、医薬品などに用
いられており、また将来、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考えられており
、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９７巻、第２２１　　ページ〕。

前記リチウム金属及びその化合物は、現在上としてスボ
ジュメン、アンブリゴナイト、ベタライト、レビドライ
トなどのリチウム含有鉱石（リチウム含有量２〜６％）
、及びリチウム濃度の高い塩湖や地下かん水（リチウム
濃度５０〜２００ｐｐｍ）などを原料として製造されて
いる。　　。

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
ものがある。また周囲をとりま＜　ｉｌＷ洋中にも微ｌ
のリチウム（０，１７ｐｐｍ）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。

従来の技術 従来、海水などのリチウムを含む希薄溶液から該リチウ
ムを回収する方法としては、例えば水酸化アルミニウム
共沈法〔「日本化学会第４３年金、講演要旨集ＩＪ、第
１２４０ページ（＋９８１））−あるいは筈定形水酸化
アルミニウム〔「）ｍ氷詰」、第３２巻、第７８ページ
（１９７８）　、ｒ日本鉱業会誌」、第９９巻、第５８
５ページ（＋９８３））　、金属アルミニウム〔「防錆
管理」、第１９８２巻、第３６９ページ〕、含水酸化ス
ズ〔「日本鉱業会誌」、第９９巻、第９３３る。

また太陽熱で塩湖水や７ｍ水を蒸発し、食塩などを析出
除去した後、リチウム塩を採取する方法などが検討され
ている（Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　５ｕｒｖｅｙ　Ｐｒｏ
ｆｅｓｓｉｏｎａｌ　Ｐａｐｅｒ　　第１００５巻、第
７９ページ（１９７６））　。

しかしながら、前記の吸着法はリチウムに対する吸着容
量及び吸着速度が小さいという欠点があるし、太陽熱を
利用する蒸発法では莫大な面積と気象条件がそろわなけ
ればならない欠点があり、いずれも実用化は困難である
。また、ヒ酸トリウム（ｒＪ、　ｌｎｏｒｇ、　Ｎｕｃ
ｌ、　ＣｈｅｌＷ、　Ｊ第３２巻、第１７１９ページ（
＋９７０））　、アンチモン酸スズ（ｒｌｌｙｄｒｏｍ
ｅｔａｌｌｕｒｇｙ　Ｊ第１２巻、第８３ページ（１り
８４））などもリチウム吸着性を示すことが撥きされて
いるが、実用化するには吸着性の向上、脱＠法なとの課
題が残されている。

このほか各種のイオンシーブ型の吸着剤がリチウムに対
して吸着性を示すことも母告されているが（ｒＮｅｏｒ
ｇａｎ、門ａｔ、　Ｊ　、第９巻、第１０４１ページム
吸若性なとは明確ζこされておらず、まだ、実用的性能
に至っていない。

発明が解決しようとする問題点 リチウムを含む海水、地熱水、地下かん水などの希薄溶
液から該リチウムを実用的に吸着回収するためには、リ
チウムに対する選択吸着性に優れ、かつ吸着速度及び吸
着容量が大きく、その上該希薄溶）α中で安定であって
、毒性が少なく、更に吸着・脱着の繰り返しが可能であ
る吸着剤の開発が必要である。

本発明の目的は、このような要件を満足しうる吸で剤の
製造方法を提供することにある。

問題点を解決するための手段 本発明者らは種々の吸着剤の合成研究を重ねた結果、マ
グネシウムを含有するマンガン−アルミニウム複合化合
物を加熱処理した後、酸処理してすリチウム吸着剤であ
ることを認め、本発明をするに至った。　！口ち、マグ
ネシウムを含有するマンガン−アルミニウム複合化合物
％６００℃以上の温度で加熱した後、ｐＨ３以下の酸溶
澄て処理してマグネシウムを溶出してｙＡ製した吸着剤
は優れたリチウム選択吸着性を示した。

本発明において用いるマグネシウムを含有するマンガン
−アルミニウム複合化合物は特定の方法でＸｌ！ｌ製し
たものではなく、各種の方法で調製したものが使用可能
である。

例えば、マグネシウムイオンを含む溶液とマンガンイオ
ンとアルミニウムイオンを含有する溶液を混合し、ｐＨ
１０以上に調整して共沈させる共沈法、マグネシウムイ
オンを含む溶液に酸化マンガン等のマンガン酸化物と水
酸化アルミニウム等の７５ルミニウム化合物ＣＺ加して
、マグネシウムを吸着させる吸着法、水酸化マグネシウ
ム等のマグネシウム化合物と水酸化酸化マンガンと水酸
化アルミニウム等の化合物を一定割合で混合する混−リ
去等が使用できる。

アルミニウムーマンガン複合化合物中のマンガンの割合
が少ない場合、リチウム吸着性は低いが、マンガンの割
合が増すにつれてリチウム吸着性が増し、１：ｌで最大
となり、更に割合を増すと逆に低下し、複合効果がある
ことが認められた。

マグネシウム含有マンガン−アルミニウム複合化合物の
加熱処理温度は６００℃以上が、望ましくは７５０℃以
上が必要である。

加熱とともに急激に結晶化反応は進むが、少なくとも１
０分以上は必要であり、望ましくは１時間以上は必要で
ある。

加熱処理物からのマグネシウムの溶出はｐＨ３以上の弱
酸溶液で数時間以上、望ましくは１日以上処理すること
によって達成できる。溶出するのに用いる酸としてはｐ
Ｈ３以下の酸性溶液であればよいが、望ましくは塩酸、
硫酸、硝酸、リン酸などの鉱酸がよい。

本発明の方法で製造した吸着剤は海水及び地熱水などの
希薄溶液からリチウムを選択的に吸着し発明の効果 本発明の方法で調製したマグネシウム含有マンガン酸化
物から製造した吸着剤はミクロボアな多く持ち、リチウ
ムに対する退択吸着性が優れ、かつ吸着速度及び吸着容
量が極めて大きく、しかも毒性がなく、水溶液中で安定
であり、吸着剤中のリチウム濃度は鉱石なみになり、末
法で製造した吸着剤を用いることにより、希ｉｉｉαか
ら該リチウムを極めて効率よく経済的に回収することが
できる。これらのマグネシウムをドーピングした吸着剤
では、イオン半径がマグネシウムイオンとリチウムイオ
ンとはほぼ等しいものの、水和エネルギーはマグネシウ
ムの方が大きいためにリチウムが選択的に吸着されるも
のと思われる。

実施例 次に実施例により本発明を更に詳細に説明する。

町方ｔｐグリ　１ 水酸化酸化マンガン２．２０　ｇ、水酸化アルミニウム
１．９６ｇ及び水酸化マグネシウム１．４６　ｇを粉砕
混合した後、５５０−１１５０℃の所定温度で１時間加
熱処理した。この加熱生成物のＩｇｌｔＯ，ＩＮ塩酸５
００１中に１０日間漫；賃してマグネシウムを溶出させ
た後、水洗、風乾して吸着剤■ｌした。

このようにして得られた吸着剤３０ｍｇを塩化リチウム
水溶潰（リチウム濃度６．２ｐｐｍ、　ｐ　１４８．５
）２５ｍｌ中に加えて７日間かきまぜた後、１凍液中の
リチウム濃度を定量してリチウム吸着量を算出した。５
５０〜１１５０℃の各温度で調製した吸着剤について吸
着量を測定した結果を表１に示す。これらの吸着剤のリ
チウム吸着量は加熱温度が高くなるにつれて増大し、８
５０〜１０５０℃でほぼ一定になり、リチウム吸着率は
９９％、分配係′Ｆ１８．５ＸＩＯ’に達した。更に高
温の１１５０℃で加熱して調製した吸着剤は逆に吸着性
能が低下する傾向が認められた。なお、ここでの分配係
数は溶液中の平衡金属イオン濃度と吸着剤に吸着された
金属イオン濃度の比て勇アリ、次式で表されるものであ
る。

二１ 征１ ＋１ 表１　加熱温度とリチウム吸着性 二実方１５ｆグリ　２ Ｊｊ実施例１で：Ａ羨した吸着剤５０ｍｇを天然１ａ水
２−一′ Ｌ中に加えて７日間かきまぜた後、１澄液中のリチウム
濃度を定量し、リチウム吸着量を算出した結果、表２に
示したようにリチウム吸ｙ　率は最高で６５％で、吸着
量は４．４ｍｇ／ｇで、この吸着剤は海表２　　ｉ１ｍ
水中におけるリチウム吸着性・迷中のリチウムに対し大
きな吸着性を示し、零発゛明の吸着剤は優れたリチウム
吸着剤であること（１明らかである。

実施例３ 水酸化酸化マンガン、水酸化アルミニウム及び水酸１ヒ
マグネシウムを１々の割合で混合粉砕し、９５０℃で１
時間加熱処理した。それぞれの生成物１ｇを０．Ｉ　Ｎ
塩酸水溶液５００　ｍｌ中ζどＯ日間浸；スしてマグネ
シウムを溶出した後、水洗、風乾して各種の吸着剤を調
製した。これらの吸着剤各３０ｍｇを塩化リチウム溶液
（リチウム濃度６．２ｐｐｍ、　ｐＨ８，５）２５ｍ　
ｌ中に加えて７日間かきまぜた後、上Ｐｔ液中のリチウ
ム濃度を１ｌｌｌ定してリチウム吸着ｆｆｉを算出した
。その結果、第３表に示したように０ずれの吸着剤とも
高いリチウム吸着性を示した。特りこＮ。

１７の混合比率（モル比）１　：　１　：　ｔのもの力
＜優れたリチウム吸着性を示し、本発明の吸着剤ｂ１優
れたリチウム吸着性を有することは明らかである。

第３表 実施例４ 実施ｆｉｌｌ　３で調整した吸着剤５０ｍｇを海水２Ｌ
中に添加し、７日間かきまぜたのち、上ン登ン夜中のＩ
Ｊチウム濃度を泗定してリチウム吸着量を求めた。

第４表に示すように海水からもリチウムを通訳ｎつに吸
着することは明らか−Ｊある。特ζこＭｎ：Ａｌ力Ｓ１
：１第　　　　４　　　　表 のものが最も憂れた吸着性を示した。

二〇のように本発明の方法で製造した吸着剤カイ優れた
リチウム吸着性を示し、本発明の製造方Ｖ去が優れてい
ることは明らかである。

特許出願人　　工業技術院長　飯　塚　幸　三指定代理
人　　工業技術院四国工業技ｉｆｉ試験所長蕾　　破　
　和　　彦

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　マグネシウムを含むマンガン−アルミニウム複合酸
   化物の加熱処理物からマグネシウムを酸で溶出して調製
   したリチウム吸着剤。 ２　マグネシウムを含むマンガン−アルミニウム複合酸
   化物を６００℃以上温度で加熱した後、酸処理してマグ
   ネシウムを溶出させることを特徴とするリチウム吸着剤
   の製造方法。 ３　リチウムを溶出させるために用いる酸としてはｐＨ
   ３以下の溶液であることを特徴とする特許請求範囲第２
   項記載のリチウム吸着剤の製造方法。