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本研究では、海洋深層水中からのリチウムの高効率、高選択的分離回収システムを開発している。詳細には、(1)リチウム/ナトリウム選択性の極めて高い新規のλ型2酸化マンガン系吸着剤の開発、(2)この吸着剤の性能評価、(3)カラム法での流通時の圧力損失を防ぐための吸着剤の造粒・整粒方法の開発および(4)海水からのリチウムの選択的分離回収試験を行うことによって、高効率的に海水中からリチウムを高選択的分離回収するシステムの構築を行った。
今までの研究結果、以下のような成果が得られた。
(1)リチウム/ナトリウム選択性の極めて高い新規のλ型二酸化マンガン系吸着剤の開発
四酸化三マンガンと水酸化リチウムを原料として、酸素雰囲気下高温の電気炉で焼成を行うことによってスピネル型酸素過剰マンガン酸リチウムを製造した。この中間体から、塩酸水溶液を用いてリチウムを溶離することによって、リチウムイオンを高選択的に認識するλ型二酸化マンガン系吸着剤を開発した。
(2)新規のλ型二酸化マンガン系リチウム吸着剤の性能評価
以上で合成した吸着剤のリチウム/ナトリウム選択性を測定した結果、カラム法では2300倍の選択性が得られた。この研究成果については、特許を出願するとともに、学術論文および国際会議にて発表した。
(3)吸着剤の新規造粒法の開発
高粘性キチン溶液をバインダーとして使用して造粒を行い、数ミリの粒状吸着剤を得た。吸着剤粒子の観察と結晶構造の確認は、走査型電子顕微鏡と粉末X線解析装置を用いて行った。
(4)模擬海水および実海水からのリチウムの選択的分離回収試験
リチウムの連続式分離回収システムを用いて、模擬海水でのリチウムの吸着特性に対する実験条件の影響について詳細に調べた。加えて、リチウムイオンを負荷した吸着カラムから1mol/Lの希塩酸を溶離剤として用いて、塩化リチウムとしての溶離挙動を明らかにした。この研究成果については、学術論文および国際会議にて発表した。
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