| 研究課題/領域番号 |
19H00842
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| 研究機関 | 北九州市立大学 |
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研究代表者 |
吉塚 和治 北九州市立大学, 国際環境工学部, 教授 (70191567)
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| 研究分担者 |
大島 達也 宮崎大学, 工学部, 教授 (00343335)
西浜 章平 北九州市立大学, 国際環境工学部, 教授 (00347668)
武井 孝行 鹿児島大学, 理工学域工学系, 准教授 (90468059)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | リチウム / 分離回収 / 高純度精製 / 統合型システム / 地熱水 / 吸着分離 / 電気透析 |
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| 研究実績の概要 |
(1) 吸着分離法を用いた地熱水からのリチウムの分離回収の基礎試験
リチウム吸着剤としては、我々の研究グループで開発したλ型二酸化マンガン系吸着剤を用いた。地熱水中のナトリウムやカリウム、シリカ、ヒ素などの共存イオンに対する吸着剤のリチウムの吸着特性や選択性について定量的な検討を行った。実験に使用する地熱水は、我々の研究グループがサンプリングを行っている大分県別府鉄輪温泉および九州電力八丁原地熱発電所の地熱水のイオン分析結果を参考にして作成した「模擬地熱水」を用いた。この模擬地熱水を用いて吸着平衡実験を行い、吸着選択性を明らかにした。
(2) 地熱水からのリチウムの分離回収の実証試験
リチウム吸着剤を充填した吸着分離カラムを設置した分離回収装置を用いて、長崎県小浜温泉の実地熱水よりリチウム吸着カラムにリチウムを選択的に吸着し、その後カラムの水洗浄、塩酸を用いて脱着して濃縮したリチウム脱着液を得る実証試験を行い、供給液速度、吸着後のカラム洗浄（スクラビング）、脱着についての最適操作条件の探索とその性能評価を行っている。
(3) バイポーラ電気透析法を用いたリチウムの分離回収の基礎試験
バイポーラ電気透析装置にて電解し、陰極室から水酸化リチウムの濃厚水溶液を、陽極室から塩酸の濃厚水溶液を直接得るための基礎研究として、塩化リチウムを溶解した水溶液を用いてバイポーラ電気透析装置による電解を行い、水酸化リチウムと塩酸の生産効率とpHやリチウム濃度、塩酸濃度、電圧、電流との関係を明らかにした。さらに、試料液／陰極液（＝陽極液）の液量比を10～20倍に変化させ、水酸化リチウムおよび塩酸の濃縮効果を検討している。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初平成31（令和元）年度に予定していた研究実施計画の3項目すべてを実施しており、おおむね順調に実験結果を積み上げることができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度は、令和元年度に引き続き「地熱水からのリチウムの分離回収ならびに高純度精製のための統合型システムの開発」に関する研究として、
(1) 地熱水からのリチウムの分離回収の実証試験
リチウム吸着剤として、我々の研究グループで開発したλ型二酸化マンガン系吸着剤を用い、地熱水中のナトリウムやカリウム、シリカ、ヒ素などの共存イオンに対する吸着剤のリチウムの吸着特性や選択性について定量的に解明するとともに、リチウムの吸着速度を測定し、吸着量の時間変化を測定する。吸着速度のpH、金属イオン濃度、吸着剤量および温度の依存性を明らかにし、吸着速度機構を解明する。また、リチウム吸着剤を充填した吸着分離カラムを設置した分離回収装置を用いて、供給液速度、吸着後のカラム洗浄（スクラビング）、脱着についての最適操作条件の探索とその性能評価を行う。
(2) バイポーラ電気透析法を用いたリチウムの分離濃縮試験
(1)の処理によって得られたリチウム脱着液をバイポーラ電気透析装置にて電解し、陰極室から水酸化リチウムの濃厚水溶液と陽極室から塩酸の濃厚水溶液を直接得るために、水酸化リチウムと塩酸の生産効率とpHやリチウム濃度、塩酸濃度、電圧、電流との関係を明らかにする。このとき、試料液と陰極液および陽極液の液量比を10～20倍に変化させ、水酸化リチウムおよび塩酸の濃縮効果を明らかにする。
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