离子选择透过膜及离子回收装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种能够有效地回收水溶液中的离子特别是金属离子的离子选择透过膜及使用了该离子选择透过膜的离子回收装置，该离子选择透过膜具有包含由无机物构成的离子传导体的离子传导层，且具备在支承体层的至少一方的主面侧具有所述离子传导层的构成(I)、或者在所述离子传导层的至少一方的主面侧具有电极及催化剂的构成(II)。极及催化剂的构成(II)。极及催化剂的构成(II)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】离子选择透过膜及离子回收装置


[0001]本专利技术涉及离子选择透过膜及使用了该离子选择透过膜的离子回收装置。

技术介绍

[0002]从资源的有效利用和降低因工业活动而产生的废水对地球环境的负荷的观点出发，期望开发有效地回收各种金属离子的方法。特别地，大量使用锂二次电池等作为各种便携设备用二次电池，十分期望开发高效地回收在该二次电池中使用的锂离子的技术。此外，也在为了应对二氧化碳排放规定而开发的混合动力汽车及电动汽车中使用锂二次电池。迄今为止开发有大量该锂二次电池的循环利用技术，但迫切期望开发效率性高的锂回收技术。
[0003]作为金属离子(钠离子)的回收技术，例如已知有专利文献1中记载的技术。该技术是使用离子交换膜(NafionN
‑
962杜邦制)的技术，而不是选择性地回收特定的金属离子种类的技术。此外，还已知有专利文献2中记载的使用锂离子选择透过膜的锂离子的回收技术。该锂离子选择透过膜在其构成元素之一中包括锂原子，晶体外的锂离子在晶体中的锂位点之间移动，由此表现出离子传导性，能够选择性地回收锂离子。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：日本特开2000
‑
178782号公报
[0007]专利文献2：日本特开2017
‑
131863号公报

技术实现思路

[0008]专利技术要解决的技术问题
[0009]在回收离子的方法中，为了增加其回收效率，增大分离所使用的膜的表面积、增大与包含回收的离子的溶液的接触面积至关重要。为此需要使离子选择透过膜大面积化，但例如若大面积化则离子选择透过膜变重而难以进行处理，并且在强度上也会产生问题。在如专利文献1那样使用离子交换膜的方法中，虽然能够进行比较大的大面积化，但是难以仅将特定的离子选择性地回收。此外，在使用专利文献2中记载的锂离子选择透过膜的情况下，在维持机械强度且实现轻量化的同时进行大面积化非常困难。
[0010]在专利文献1及2所记载的专利技术中，要求对高效且选择性地进行特定的离子的回收进行改良。此外，专利文献1及2中记载的方法具有随着锂离子的回收推进而其回收效率降低这样的问题点，还要求对以能在工业上实施的规模有效地进行特定的离子种类的回收进行改良。
[0011]此外，还期望从锂离子电池的制造工序中产生的废水、温泉水等地热水、矿山废水等金属离子的含有浓度较少的液体中回收锂离子，还要求提高来自这些稀溶液的金属离子的回收效率。
[0012]本专利技术的目的在于提供一种能够有效地回收水溶液中的离子、特别是金属离子的
离子选择透过膜及使用该离子选择透过膜的离子回收装置。
[0013]用于解决上述技术问题的方案
[0014]本专利技术人为了解决上述技术问题而进行了深入研究，结果发现通过与离子传导体一起设置支承体，能够提供能够有效地回收水溶液中的离子、特别是金属离子的离子选择透过膜及使用了该离子选择透过膜的离子回收装置。
[0015]即，本专利技术提供以下的[1]及[2]。
[0016][1]一种离子选择透过膜，具有包含由无机物构成的离子传导体的离子传导层，具备以下的构成(I)或构成(II)。
[0017]构成(I)，在支承体层的至少一方的主面侧具有所述离子传导层。
[0018]构成(II)，在所述离子传导层的至少一方的主面侧具有从电极及催化剂中选择的至少一方。
[0019][2]一种离子回收装置，具有上述[1]所述的离子选择透过膜。
[0020]专利技术效果
[0021]根据本专利技术，能够提供一种能够有效地回收水溶液中的离子、特别是金属离子的离子选择透过膜及使用该离子选择透过膜的离子回收装置。
附图说明
[0022]图1是示出本实施方式的具有构成(I)的离子选择透过膜的优选构成的一例的示意图。
[0023]图2是示出本实施方式的具有构成(I)的离子选择透过膜的优选构成的一例的示意图。
[0024]图3是示出本实施方式的具有构成(I)的离子选择透过膜中的催化剂与电极的优选构成的一例的示意图。
[0025]图4是示出本实施方式的具有构成(I)的离子选择透过膜中的催化剂与电极的优选构成的一例的示意图。
[0026]图5是示出本实施方式的具有构成(I)的离子选择透过膜中的催化剂与电极的优选构成的一例的示意图。
[0027]图6是示出本实施方式的具有构成(I)的离子选择透过膜的优选层构成的一例的示意图。
[0028]图7是示出本实施方式的具有构成(I)的离子选择透过膜的优选层构成的一例的示意图。
[0029]图8是示出本实施方式的具有构成(I)的离子选择透过膜的优选层构成的一例的示意图。
[0030]图9是示出本实施方式的离子回收装置的优选构成的一例的示意图。
[0031]图10是示出本实施方式的具有构成(I)的离子选择透过膜的优选构成的一例的示意图。
[0032]图11是示出在实施例1中使用的狭缝状的金属掩模的示意图。
[0033]图12是在离子传导层中制作催化网状的催化剂的示意图。
[0034]图13是示出本实施方式的具有构成(II)的离子选择透过膜的优选构成的一例的
示意图，是在图12中进一步制作网格状的电极，以A
‑
B切断时的剖视图的示意图。
[0035]图14是示出本实施方式的具有构成(II)的离子选择透过膜的另一优选构成的一例的示意图。
[0036]图15是示出本实施方式的具有构成(II)的离子选择透过膜的又一优选构成的一例的示意图。
[0037]图16是示出本实施方式的具有构成(II)的离子选择透过膜中的催化剂与电极的优选配置的一例的示意图。
[0038]图17是示出本实施方式的具有构成(II)的离子选择透过膜中的催化剂与电极的优选配置的一例的示意图。
[0039]图18是示出本实施方式的具有构成(II)的离子选择透过膜中的催化剂与电极的优选配置的一例的示意图。
具体实施方式
[0040]以下，对本专利技术的一实施方式(以下称为“本实施方式”)的离子选择透过膜及使用了该离子选择透过膜的离子回收装置进行说明。另外，本专利技术的一实施方式的离子选择透过膜及离子回收装置仅为本专利技术的一实施方式，本专利技术并不被本专利技术的一实施方式的离子选择透过膜及离子回收装置所限定。
[0041]此外，在本说明书中，锂是指锂或锂离子双方，只要在技术上不产生矛盾，就可适当进行解释。
[0042]〔离子选择透过膜〕
[0043]本实施方式的离子选择透过膜是具有包含由无机物构成的离子传导体的离子传导层，且具备以下的构成(I)或构成(II)的离子选择透过膜。
[0044]构成(I)，在支承体层的至少一方的主面侧具有所述离子传导层。
[0045]构成(II)，在所述离子传导层的至少一方的主面侧具有从电极及催本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种离子选择透过膜，其特征在于，具有包含由无机物构成的离子传导体的离子传导层，具备以下的构成(I)或构成(II)，构成(I)，在支承体层的至少一方的主面侧具有所述离子传导层；构成(II)，在所述离子传导层的至少一方的主面侧具有从电极及催化剂中选择的至少一方。2.如权利要求1所述的离子选择透过膜，其特征在于，所述支承体层为多孔体。3.如权利要求2所述的离子选择透过膜，其特征在于，所述多孔体是由从碳、金属、聚合物及陶瓷中选择的至少一种构成的无纺布或多孔质体。4.如权利要求1～3的任一项所述的离子选择透过膜，其特征在于，所述离子传导层包含含有所述离子传导体的粒子的粒子层及作为所述离子传导体的薄膜的薄膜层中的至少任一方。5.如权利要求4所述的离子选择透过膜，其特征在于，所述离子传导层同时包含所述粒子层及所述薄膜层。6.如权利要求4或5所述的离子选择透过膜，其特征在于，所述薄膜层为蒸镀膜。7.如权利要求1～6的任一项所述的离子选择透过膜，其特征在于，具有2层所述支承体层，所述离子传导层被该2层支承体层夹持。8.如权利要求1～7的任一项所述的离子选择透过膜，其特征在于，所述离子传导体包含含锂氧化物及含锂氮氧化物中的至少任一方的锂离子传导体。9.如权利要求8所述的离子选择透过膜，其特征在于，所述含锂氧化物是包含从La、Zr、Ti、Al及Si中选择的至少一种的氧化物。10.如权利要求9所述的离子选择透过膜，其特征在于，所述含锂氧化物是从Li3PO4、Li
‑
La
‑
Zr
‑
O(LLZO)、Li
‑
La
‑
Ti
‑
O(LLTO)及Li
‑
Al
‑
Si
‑
P
‑
Ti
‑
Ge
‑
O(LASiPTiGeO)中选择的至少1种氧化物。11.如权利要求8～10的任...

【专利技术属性】
技术研发人员：宇都野太，贾庆鑫，胁一太郎，冨田仁，
申请(专利权)人：出光兴产株式会社，
类型：发明
国别省市：