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公開番号2025084764
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-03
出願番号2025017287,2021521946
出願日2025-02-05,2019-07-05
発明の名称ナノ粒子を用いて溶液からリチウムを回収するための方法および組成物
出願人モーゼルテクノロジーズ,リミテッドライアビリティーカンパニー,MOSELLE TECHNOLOGIES,LLC
代理人弁理士法人北青山インターナショナル
主分類C22B 26/12 20060101AFI20250527BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】金属イオンを回収する方法を提供する。
【解決手段】金属イオンを回収する方法であって、前記金属イオンを吸着するように構成された第1の媒体を提供するステップであって、前記第1の媒体はナノ粒子を含み、前記ナノ粒子はポリスチレン被覆及びクラウンエーテルを含むステップと、前記金属イオンを含む溶液を第1の媒体に曝して、前記金属イオンの豊富な第2の媒体と前記金属イオンの枯渇した液体とを形成するステップと、前記第2の媒体から前記金属イオンを抽出するステップと、前記第2の媒体を液体から磁気的に分離するステップとを備えることを特徴とする、方法である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
リチウムイオン含有液体からリチウムイオンを回収する方法であって、
ナノ粒子をスチレンモノマーで被覆するステップと、
スチレンモノマーを重合して、ポリスチレン被覆ナノ粒子を形成するステップと、
ポリスチレン被覆ナノ粒子にクラウンエーテルを付着させて、リチウム吸着媒体を形成するステップと、
リチウムイオン含有液体をリチウム吸着媒体に曝して、リチウムの豊富な吸着媒体と、リチウムの枯渇した液体とを形成するステップと、
リチウムの豊富な吸着媒体からリチウムイオンを抽出して、抽出したリチウムイオンと、再生したリチウム吸着媒体とを形成するステップとを備えることを特徴とする方法。
続きを表示（約 860 文字）【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
ナノ粒子が、１グラムあたり約１０平方メートル～１グラムあたり約５，０００平方メートルの表面積を有することを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、
ナノ粒子が、１グラムあたり約１００平方メートル～１グラムあたり約５００平方メートルの表面積を有することを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法において、
ナノ粒子が鉄材料を含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法において、
リチウムの豊富な吸着媒体を、リチウムの枯渇した液体から磁気的に分離するステップをさらに備えることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法において、
ナノ粒子が非磁性鉄を含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法において、
リチウムの豊富な吸着媒体からリチウムイオンを抽出することには、リチウムの豊富な吸着媒体を弱酸で処理することが含まれることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法において、
弱酸が、炭酸、酢酸、リン酸、フッ化水素酸、シュウ酸およびそれらの組合せのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法において、
抽出したリチウムイオンを、再生したリチウム吸着媒体から分離するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法において、
抽出したリチウムイオンを沈殿させて、沈殿したリチウム塩を形成するステップをさらに含み、沈殿したリチウム塩が、炭酸リチウム、ケイ酸リチウム、シュウ酸リチウムおよびそれらの組合せのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、いくつかの実施形態では、水源からリチウムを単離することに関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウムおよびリチウム塩は、医薬品、セラミックス、冶金、花火、軍事用途など、多くの用途がある。近年の再生可能エネルギーへの取り組みの急増により、携帯用電子機器や電気自動車などの充電式リチウムイオン電池の原料となるリチウムに対する需要が高まっている。
【０００３】
世界のリチウムの殆どは、地下プールから塩水を採取し、その塩水を池に入れた後、太陽の熱で池を蒸発させて塩分を残す方法で、得られている。リチウム鉱石の採掘は遙かにコストがかかり経済的ではないため、現在では、この方法が最も普及している。太陽蒸発はリチウム鉱石の直接採掘よりも安価であるが、太陽蒸発により得られる生成物は純粋ではなく、塩水に含まれる他の塩からリチウム塩を分離するために追加の処理が必要となる。
【０００４】
塩水から高純度のリチウム塩を安定した形態で選択的に回収することが望ましい。
【発明の概要】
【０００５】
一態様によれば、本方法は、ナノ粒子をスチレンモノマーで被覆するステップと、スチレンモノマーを重合してポリスチレン被覆ナノ粒子を形成するステップと、ポリスチレン被覆ナノ粒子にクラウンエーテルを付着させてリチウム吸着媒体を形成するステップとを含む。本方法は、リチウムイオン含有液体をリチウム吸着媒体に曝して、リチウムの豊富な吸着媒体と、リチウムの枯渇した液体とを形成するステップと、リチウムの豊富な吸着媒体からリチウムイオンを抽出して、抽出したリチウムイオンと、再生したリチウム吸着媒体とを形成するステップとを含むことができる。
【０００６】
一態様によれば、リチウムイオン含有液体からリチウムイオンを回収するためのリチウム吸着媒体は、ポリスチレン被覆ナノ粒子と、クラウンエーテルとを含み、このリチウム吸着媒体が、ナノ粒子をスチレンモノマーで被覆するステップと、スチレンモノマーを重合してポリスチレン被覆ナノ粒子を形成するステップと、ポリスチレン被覆ナノ粒子にクラウンエーテルを付着させてリチウム吸着媒体を形成するステップと、リチウムイオン含有液体をリチウム吸着媒体に曝して、リチウムの豊富な吸着媒体と、リチウムの枯渇した液体とを形成するステップと、リチウムの豊富な吸着媒体からリチウムイオンを抽出して、抽出したリチウムイオンと、再生したリチウム吸着媒体とを形成するステップとを含むプロセスによって調製されている。
【０００７】
一実施例では、ナノ粒子が、１グラム当たり約１０平方メートル～約５，０００平方メートルの表面積を有する。ナノ粒子は、１グラム当たり約１０平方メートル～約５００平方メートルの表面積を含むことができる。ナノ粒子は、磁性鉄などの鉄材料を含むことができる。ナノ粒子は、非磁性鉄を含むことができる。ナノ粒子は、鉄、第一鉄および酸化鉄を含むことができる。クラウンエーテルは、ジベンゾ－１２－クラウン－４－エーテル、ジアザ－１２－クラウン－４エーテル、ジベンゾ－１５－クラウン－５エーテル、ジアザ－１５－クラウン－５エーテル、ジベンゾ－１８－クラウン－６エーテル、およびジアザ－１８－クラウン－６エーテルを含むことができる。
【０００８】
一態様によれば、本方法は、再生したリチウム吸着媒体から、抽出したリチウムイオンを分離するステップを含む。いくつかの実施形態では、リチウムの豊富な吸着媒体は、リチウムの枯渇した液体から磁気的に分離される。リチウムの豊富な吸着媒体からリチウムイオンを抽出することは、リチウムの豊富な吸着媒体を弱酸で処理することによって行われるようにしてもよい。弱酸としては、炭酸、酢酸、リン酸、フッ化水素酸、シュウ酸およびそれらの組合せのうちの１または複数を含むことができる。
【０００９】
一態様によれば、本方法は、沈殿したリチウム塩を乾燥させて、乾燥リチウム塩を形成するステップと、遠心分離によって、リチウムの豊富な吸着媒体を、リチウムの枯渇した液体から分離するステップとを含む。いくつかの実施形態では、本方法は、遠心分離によって、リチウムの豊富な吸着媒体をリチウムが枯渇した液体から分離するステップを含む。重合は、リチウムイオンの吸着のために、クラウンエーテルの酸素およびナノ粒子との干渉を制限することにより、クラウンエーテルの好ましい付着部位を提供することができる。重合は、ナノ粒子を酸性条件下で使用して、ナノ粒子を分解することなく、またはナノ粒子の分解を制限しながら、リチウムの豊富な吸着媒体からリチウムイオンを除去することを可能にする。抽出には、リチウムの豊富な吸着媒体を、二酸化炭素を含む水に曝すことが含まれる。抽出したリチウムイオンは、沈殿して、沈殿リチウム塩を形成することができ、その場合、沈殿したリチウム塩は、炭酸リチウム、ケイ酸リチウム、シュウ酸リチウムおよびそれらの組合せを含むことができる。被覆には、スチレンモノマーおよびフリーラジカル開始剤を含む溶液にナノ粒子を添加することが含まれる。
【００１０】
いくつかの実施形態では、リチウム吸着媒体を生成するための方法が、ナノ粒子をスチレンモノマーで被覆するステップと、スチレンモノマーを重合してポリスチレン被覆ナノ粒子を形成するステップと、ポリスチレン被覆ナノ粒子にジベンゾ－１２－クラウン－４－エーテルを付着させてリチウム吸着媒体を形成するステップとを含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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