バイポーラ膜電気透析法を用いた無機系廃棄物からの有価物の濃縮・分離・回収技術

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バイポーラ膜電気透析法は,荷電膜によるイオンの分離とバイポーラ膜による水の解離反応を同時に進行させることにより溶液のpHを制御することが可能な膜分離技術である.本研究では,無機系廃棄物に含まれる多くの金属の化学的性状がpHにより大きく変化することに着目し,バイポーラ膜電気透析法を用いてpHの制御を行うことにより,無機系廃棄物に含まれる有用な金属をイオンとして分離し酸化物,水酸化物あるいは炭酸塩として回収することにより再資源化を行う技術の開発を行った.例えば,金属イオンとキレート剤との錯体平衡を考えると,金属毎に固有の平衡定数を有しており,バイポーラ膜電気透析法によりpHを適切に制御すれば,特定の金属のみを錯体化させ荷電膜により選択的に分離することが可能である.例えば,本研究では事例研究として,リチウムイオン二次電池の再資源化を想定し,電池に含まれる金属であるリチウム及びコバルトの分離回収を行う方法としてEDTAをキレート剤に用いる方法を提案し,99%を超える高い選択性を持ってリチウム及びコバルトの分離を行うことが可能であることを実験的に確認した.また,同様の分離操作を様々な金属の混合物で行った際の分離結果を予測しプロセス設計を行うためのツールとしてバイポーラ膜電気透析プロセスモデルを構築した.本研究で開発した技術は,従来は困難であった無機系廃棄物に含まれる有用金属の再資源化を促進し,資源の循環利用,廃棄物排出量の削減を実現し,環境負荷を抑制可能な技術であることが期待される.