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公開番号2024070482
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-23
出願番号2022181003
出願日2022-11-11
発明の名称海水中のマグネシウム回収システム及び水酸化マグネシウムの製造方法
出願人清水建設株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類C01F 5/14 20060101AFI20240516BHJP(無機化学)
要約【課題】純度の高い水酸化マグネシウムを優れたエネルギー効率で得られる海水中のマグネシウム回収システム及び水酸化マグネシウムの製造方法を提供する。
【解決手段】中性海水から酸性化濃縮海水と塩基性化濃縮海水を生成するバイポーラ膜電気透析装置1と、海水に前記酸性化濃縮海水が導入され酸性化海水を生成する酸性化タンク2と、前記酸性化海水から二酸化炭素濃度が低減した酸性化海水を生成する二酸化炭素分離ユニット3と、前記酸性化海水を塩基性液で中和して二酸化炭素濃度が低減した中性海水を生成する中和タンク4と、バイポーラ膜電気透析装置1から前記塩基性化濃縮海水が導入され、水酸化マグネシウムの沈殿を生成する水酸化マグネシウム沈殿槽5とを備え、バイポーラ膜電気透析装置1に導入される中性海水は、中和タンク4で生成した二酸化炭素濃度が低減した中性海水である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
中性海水が導入され、酸性化濃縮海水と塩基性化濃縮海水を生成するバイポーラ膜電気透析装置と、
海水が導入されると共に、前記バイポーラ膜電気透析装置から前記酸性化濃縮海水が導入されることにより、酸性化海水を生成する酸性化タンクと、
前記酸性化タンクから前記酸性化海水が導入され、気体状の二酸化炭素を分離することにより、二酸化炭素濃度が低減した酸性化海水を生成する二酸化炭素分離ユニットと、
前記二酸化炭素分離ユニットから二酸化炭素濃度が低減した酸性化海水が導入されると共に、塩基性液が導入されることにより、二酸化炭素濃度が低減した中性海水を生成する中和タンクと、
前記バイポーラ膜電気透析装置から前記塩基性化濃縮海水が導入され、水酸化マグネシウムの沈殿を生成する水酸化マグネシウム沈殿槽とを備え、
前記バイポーラ膜電気透析装置に導入される中性海水は、前記中和タンクで生成した二酸化炭素濃度が低減した中性海水である、海水中のマグネシウム回収システム。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記中和タンクに導入される前記塩基性液が、前記水酸化マグネシウム沈殿槽において水酸化マグネシウムが回収された後の前記塩基性化濃縮海水である、請求項１に記載の海水中のマグネシウム回収システム。
【請求項３】
さらに、前記水酸化マグネシウム沈殿槽において水酸化マグネシウムが回収された後の前記塩基性化濃縮海水と、前記二酸化炭素分離ユニットで分離された気体状の二酸化炭素が導入され、炭酸塩鉱物の沈殿を生成する炭酸塩鉱物沈殿槽を備え、
前記中和タンクに導入される前記塩基性液が、前記炭酸塩鉱物沈殿槽において炭酸塩鉱物が回収された後の前記塩基性化濃縮海水である、請求項１に記載の海水中のマグネシウム回収システム。
【請求項４】
中性海水からバイポーラ膜電気透析法により酸性化濃縮海水と塩基性化濃縮海水を生成する透析工程と、
海水に前記酸性化濃縮海水を添加して酸性化海水を生成する酸性化工程と、
前記酸性化工程で得られた酸性化海水から気体状の二酸化炭素を分離する二酸化炭素分離工程と、
前記二酸化炭素分離工程で二酸化炭素濃度が低減した酸性化海水を塩基性液で中和して二酸化炭素濃度が低減した中性海水を生成する中和工程と、
前記透析工程で得られた前記塩基性化濃縮海水を水酸化マグネシウム沈殿槽に導入して水酸化マグネシウムを沈殿させる水酸化マグネシウム沈殿工程とを備え、
前記透析工程で使用する中性海水は、前記中和工程で生成した二酸化炭素濃度が低減した中性海水である、水酸化マグネシウムの製造方法。
【請求項５】
前記中和工程で使用する前記塩基性液が、前記水酸化マグネシウム沈殿工程において水酸化マグネシウムが回収された後の前記塩基性化濃縮海水である、請求項４に記載の水酸化マグネシウムの製造方法。
【請求項６】
さらに、前記水酸化マグネシウム沈殿工程において水酸化マグネシウムが回収された後の前記塩基性化濃縮海水と、前記二酸化炭素分離工程で分離された気体状の二酸化炭素を炭酸塩鉱物沈殿槽に導入して炭酸塩鉱物を沈殿させる炭酸塩鉱物沈殿工程を備え、
前記中和工程で使用する前記塩基性液が、前記炭酸塩鉱物沈殿工程において炭酸塩鉱物が回収された後の前記塩基性化濃縮海水である、請求項４に記載の水酸化マグネシウムの製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、海水中のマグネシウム回収システム及び水酸化マグネシウムの製造方法に関する。
続きを表示（約 3,100 文字）【背景技術】
【０００２】
海水中には金属資源としてナトリウム（１．１質量％）、マグネシウム（０．１３質量％）、カルシウム（０．０４質量％）、カリウム（０．０４質量％）、ストロンチウム（７．８質量ｐｐｍ）、リチウム（０．１７質量ｐｐｍ）などが含まれており、種々の方法で、これらの金属資源を濃縮し、分離することが行われてきた。
【０００３】
特にマグネシウムについては、海水から回収する様々な技術が開発されてきた。
例えば水酸化マグネシウムを得る手法として、海水に塩基性鉱物を添加して水酸化マグネシウムの沈殿を得る手法（特許文献１）、濃縮海水から、電気透析によりマグネシウムを濃縮した画分を得、これに、塩基性溶液を添加して水酸化マグネシウムの沈殿を得る手法（特許文献２）、濃縮海水を電気分解して、得られた塩基性化海水中のマグルシウムイオンを水酸化マグネシウムとして沈殿させる手法（特許文献３、４）が提案されている。
【０００４】
これらは、いずれも海水の塩基性化により水酸化マグネシウムの沈殿を回収する方法であるが、水酸化マグネシウムを沈殿させる際に、溶存している二酸化炭素とカルシウムから炭酸カルシウムが同時に生成してしまうと、マグネシウム化合物の純度が低下する問題がある。
そこで、海水の塩基性化に先立ち、特許文献４では、海水を加熱沸騰させたり電解したりすることにより溶存二酸化炭素を除去することが提案されている。また、特許文献５では、海水に酸と気泡剤を吹き込んで、溶存二酸化炭素を除去することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開昭６４－３７４１５号公報
特開２０１２－２１３７６７号公報
特表２０１５－５１３８９９号公報
特開２０２１－７０８６１号公報
特開昭５５－７５７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献４、５では、溶存二酸化炭素を除去するために、多量のエネルギーを必要としていた。
本発明は、上記事情に鑑みて、純度の高い水酸化マグネシウムを優れたエネルギー効率で得られる海水中のマグネシウム回収システム及び水酸化マグネシウムの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
［１］中性海水が導入され、酸性化濃縮海水と塩基性化濃縮海水を生成するバイポーラ膜電気透析装置と、
海水が導入されると共に、前記バイポーラ膜電気透析装置から前記酸性化濃縮海水が導入されることにより、酸性化海水を生成する酸性化タンクと、
前記酸性化タンクから前記酸性化海水が導入され、気体状の二酸化炭素を分離することにより、二酸化炭素濃度が低減した酸性化海水を生成する二酸化炭素分離ユニットと、
前記二酸化炭素分離ユニットから二酸化炭素濃度が低減した酸性化海水が導入されると共に、塩基性液が導入されることにより、二酸化炭素濃度が低減した中性海水を生成する中和タンクと、
前記バイポーラ膜電気透析装置から前記塩基性化濃縮海水が導入され、水酸化マグネシウムの沈殿を生成する水酸化マグネシウム沈殿槽とを備え、
前記バイポーラ膜電気透析装置に導入される中性海水は、前記中和タンクで生成した二酸化炭素濃度が低減した中性海水である、海水中のマグネシウム回収システム。
［２］前記中和タンクに導入される前記塩基性液が、前記水酸化マグネシウム沈殿槽において水酸化マグネシウムが回収された後の前記塩基性化濃縮海水である、［１］に記載の海水中のマグネシウム回収システム。
［３］さらに、前記水酸化マグネシウム沈殿槽において水酸化マグネシウムが回収された後の前記塩基性化濃縮海水と、前記二酸化炭素分離ユニットで分離された気体状の二酸化炭素が導入され、炭酸塩鉱物の沈殿を生成する炭酸塩鉱物沈殿槽を備え、
前記中和タンクに導入される前記塩基性液が、前記炭酸塩鉱物沈殿槽において炭酸塩鉱物が回収された後の前記塩基性化濃縮海水である、［１］に記載の海水中のマグネシウム回収システム。
［４］中性海水からバイポーラ膜電気透析法により酸性化濃縮海水と塩基性化濃縮海水を生成する透析工程と、
海水に前記酸性化濃縮海水を添加して酸性化海水を生成する酸性化工程と、
前記酸性化工程で得られた酸性化海水から気体状の二酸化炭素を分離する二酸化炭素分離工程と、
前記二酸化炭素分離工程で二酸化炭素濃度が低減した酸性化海水を塩基性液で中和して二酸化炭素濃度が低減した中性海水を生成する中和工程と、
前記透析工程で得られた前記塩基性化濃縮海水を水酸化マグネシウム沈殿槽に導入して水酸化マグネシウムを沈殿させる水酸化マグネシウム沈殿工程とを備え、
前記透析工程で使用する中性海水は、前記中和工程で生成した二酸化炭素濃度が低減した中性海水である、水酸化マグネシウムの製造方法。
［５］前記中和工程で使用する前記塩基性液が、前記水酸化マグネシウム沈殿工程において水酸化マグネシウムが回収された後の前記塩基性化濃縮海水である、［４］に記載の水酸化マグネシウムの製造方法。
［６］さらに、前記水酸化マグネシウム沈殿工程において水酸化マグネシウムが回収された後の前記塩基性化濃縮海水と、前記二酸化炭素分離工程で分離された気体状の二酸化炭素を炭酸塩鉱物沈殿槽に導入して炭酸塩鉱物を沈殿させる炭酸塩鉱物沈殿工程を備え、
前記中和工程で使用する前記塩基性液が、前記炭酸塩鉱物沈殿工程において炭酸塩鉱物が回収された後の前記塩基性化濃縮海水である、［４］に記載の水酸化マグネシウムの製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の海水中のマグネシウム回収システム及び水酸化マグネシウムの製造方法によれば、純度の高い水酸化マグネシウムを優れたエネルギー効率で得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の第１実施形態に係る海水中のマグネシウム回収システムの概略構成図である。
本発明の実施形態に係る海水中のマグネシウム回収システムで使用するバイポーラ膜電気透析装置の模式図である。
本発明の第２実施形態に係る海水中のマグネシウム回収システムの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜第１実施形態＞
［海水中のマグネシウム回収システム］
本発明の第１実施形態に係る海水中のマグネシウム回収システムを図１に基づいて説明する。なお、図１において、波線の矢印は気体の経路、一重線の矢印は液体の経路、二重線の矢印は固体の経路を示す。
図１に示すように、本実施形態の海水中のマグネシウム回収システムは、バイポーラ膜電気透析装置１と、酸性化タンク２と、二酸化炭素分離ユニット３（図中では、「ＣＯ
２
分離ユニット」と表示）と、中和タンク４と、水酸化マグネシウム沈殿槽５と、真空ポンプ７とから概略構成されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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