(57)【要約】【課題】海水に含まれる金属の捕集効率を向上させる。【解決手段】海水を電気分解して次亜塩素酸溶液を生成し、該次亜塩素酸溶液を用いて金属捕集材を殺菌する第１のシステムと、前記第１のシステムによって殺菌された前記金属捕集材を用いて海水に含まれる金属を捕集する第２のシステムとによって金属捕集システムを構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
海水を電気分解して次亜塩素酸溶液を生成し、該次亜塩素酸溶液を用いて金属捕集材を殺菌する第１のシステムと、
前記第１のシステムによって殺菌された前記金属捕集材を用いて海水に含まれる金属を捕集する第２のシステムと、
を具備することを特徴とする金属捕集システム。
【請求項２】
前記第１のシステムにおいて、前記次亜塩素酸溶液のｐＨ及び有効塩素濃度は、前記金属捕集材の酸化分解を回避可能な値に制御されることを特徴とする請求項１に記載の金属捕集システム。
【請求項３】
前記第１のシステムにおいて、前記次亜塩素酸溶液は、前記金属捕集材の酸化分解を回避可能なｐＨ６〜８、１／１０３〜１／１０５に希釈して用いることを特徴とする請求項２に記載の金属捕集システム。
【請求項４】
前記第１のシステムにおいて、前記金属捕集材の殺菌に使用された前記次亜塩素酸溶液は、前記海水の電気分解によって生成されたアルカリ溶液を用いて中和されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の金属捕集システム。
【請求項５】
前記第１のシステムにおいて、前記海水の電気分解に必要な電力は、太陽光、風力、波力、水力の少なくとも１つの自然エネルギーによって得られることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の金属捕集システム。
【請求項６】
前記第２のシステムにおいて、海水が貯留された流動床槽に前記殺菌された前記金属捕集材を投入し、前記流動床槽内で前記金属捕集材を流動させることにより、前記海水に含まれる金属を捕集することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の金属捕集システム。
【請求項７】
前記第２のシステムにおいて、前記流動床槽の周囲は遮光板によって囲まれていることを特徴とする請求項６に記載の金属捕集システム。
【請求項８】
海水を電気分解して次亜塩素酸溶液を生成し、該次亜塩素酸溶液を用いて金属捕集材を殺菌する第１の工程と、
前記第１のシステムによって殺菌された前記金属捕集材を用いて海水に含まれる金属を捕集する第２の工程と、
を有することを特徴とする金属捕集方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属捕集システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、モール状に成形された金属捕集材（ポリエチレンにアミドキシム基をグラフト重合させたもの）をアンカーに接続して海中に係留することで、海水に含まれる極微量のウランやバナジウム等の希少金属を効率良く捕集する技術が開示されている。
また、下記特許文献２には、海上に浮かぶ人工陸地や、橋の橋脚間、海中に張ったロープ、或いは浮体のプールなどから、アミドキシム基を有する捕集材で構成された捕集材ユニットを吊り下げて海中に係留することにより、海水に含まれる金属を捕集する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２８０６１５号公報
【特許文献２】特開２０００−２１２６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
海水中には多数の微生物（微生動物の卵や微生植物の胞子も含む）が浮遊しているが、これらの微生物が金属捕集材に付着すると、海水と金属捕集材との接触面積が減って金属の捕集効率が低下するという問題がある。上記の従来技術では、そのような問題に対して何ら対策を講じておらず、捕集効率向上の観点から改善の余地があった。
【０００５】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、海水に含まれる金属の捕集効率を向上させることが可能な金属捕集システム及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、金属捕集システムに係る第１の解決手段として、海水を電気分解して次亜塩素酸溶液を生成し、該次亜塩素酸溶液を用いて金属捕集材を殺菌する第１のシステムと、前記第１のシステムによって殺菌された前記金属捕集材を用いて海水に含まれる金属を捕集する第２のシステムと、を具備することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明では、金属捕集システムに係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記第１のシステムでは、前記次亜塩素酸溶液のｐＨ（水素イオン濃度指数）及び有効塩素濃度は、前記金属捕集材の酸化分解を回避可能な値に制御されることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明では、金属捕集システムに係る第３の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記第１のシステムでは、前記次亜塩素酸溶液は、前記金属捕集材の酸化分解を回避可能なｐＨ６〜８、１／１０３〜１／１０５に希釈して用いることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明では、金属捕集システムに係る第４の解決手段として、上記第１〜第３のいずれか１つの解決手段において、前記第１のシステムでは、前記金属捕集材の殺菌に使用された前記次亜塩素酸溶液は、前記海水の電気分解によって生成されたアルカリ溶液を用いて中和されることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明では、金属捕集システムに係る第５の解決手段として、上記第１〜第４のいずれか１つの解決手段において、前記第１のシステムでは、太陽光、風力、波力、水力の少なくとも１つの自然エネルギーによって得られることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明では、金属捕集システムに係る第６の解決手段として、上記第１〜第５のいずれか１つの解決手段において、前記第２のシステムでは、海水が貯留された流動床槽に前記殺菌された前記金属捕集材を投入し、前記流動床槽内で前記金属捕集材を流動させることにより、前記海水に含まれる金属を捕集することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明では、金属捕集システムに係る第７の解決手段として、上記第６の解決手段において、前記第２のシステムでは、前記流動床槽の周囲は遮光板によって囲まれていることを特徴とする。
【００１３】
一方、本発明では、金属捕集方法に係る解決手段として、海水を電気分解して次亜塩素酸溶液を生成し、該次亜塩素酸溶液を用いて金属捕集材を殺菌する第１の工程と、前記第１のシステムによって殺菌された前記金属捕集材を用いて海水に含まれる金属を捕集する第２の工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、海水中での金属捕集材への微生物の付着が抑制されるため、海水と金属捕集材との接触面積を確保でき、金属の捕集効率の維持及び向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態における金属捕集システムの構成概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態における金属捕集システムの構成概略図である。この図に示すように、本実施形態における金属捕集システムは、海水を電気分解して次亜塩素酸溶液を生成し、該次亜塩素酸溶液を用いて金属捕集材を殺菌する第１のシステムＡと、第１のシステムＡによって殺菌された金属捕集材を用いて海水に含まれる金属を捕集する第２のシステムＢとを備えている。
【００１７】
ポンプＰによって汲み上げられた海水は、高い位置から第１のシステムＡの海水貯留槽１へ向けて落下する。この海水貯留槽１には、回転軸が発電機（図示省略）と連結された発電水車２が設置されており、海水の落下によって発電水車２が回転して電力が発生する構成となっている。つまり、本実施形態において、海水の電気分解に必要な電力は、海水の流れを利用した水力発電によって得られる。
【００１８】
発電水車２の回転によって得られた電力は蓄電器３に蓄電される一方、海水貯留槽１に貯留された海水は電気分解槽４へ送出される。蓄電器３は、海水の電気分解に必要な電圧ＶＥ（例えば２．２Ｖ〜２０Ｖ）を電気分解槽４へ出力する。電気分解槽４において、海水は次亜塩素酸溶液Ｌ１とアルカリ溶液Ｌ２とに電気分解され、次亜塩素酸溶液Ｌ１は次亜塩素酸貯留槽５へ送出される。
【００１９】
次亜塩素酸貯留槽５には、金属捕集材ｍａが籠６に入れられた状態で投入される。金属吸着材ｍａとしては、特許文献１及び２に記載されているように、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン等にアミドキシム基やリン酸基等をグラフト重合させたものを用いることができる。また、金属吸着材ｍａの形状は帯状、モール状、球状、円筒形状など、海水との接触面積が大きい形状とすれば良い。このように、次亜塩素酸溶液Ｌ１が貯留された次亜塩素酸貯留槽５に金属捕集材ｍａを投入することにより、金属捕集材ｍａは殺菌される。
【００２０】
ここで、次亜塩素酸溶液Ｌ１のｐＨ及び有効塩素濃度によっては、金属捕集材ｍａの酸化分解を引き起こし、金属捕集材ｍａの金属捕集性能が低下する虞がある。そこで、本実施形態では、殺菌に使用される次亜塩素酸溶液Ｌ１のｐＨ及び有効塩素濃度は、金属捕集材ｍａの酸化分解を回避可能な値に制御されている。例えば、次亜塩素酸溶液Ｌ１のｐＨを中性に近いｐＨ６〜８程度とし、電気分解して得られた次亜塩素酸を１／１０３〜１／１０５に希釈した溶液であることが望ましい。なお、次亜塩素酸貯留槽５に海水を導入して次亜塩素酸溶液Ｌ１を希釈することにより、ｐＨ及び有効塩素濃度の制御を容易に行うことができる。
【００２１】
殺菌処理が終了すると、籠６は次亜塩素酸貯留槽５から引き出され、殺菌後の金属捕集材ｍａが籠６から取り出される。金属捕集材ｍａの殺菌に使用された次亜塩素酸溶液Ｌ１は次亜塩素酸貯留槽５から排出されるが、この時、電気分解槽４から送出されるアルカリ溶液Ｌ２が混合される。つまり、金属捕集材ｍａの殺菌に使用された次亜塩素酸溶液Ｌ１は、海水の電気分解によって生成されたアルカリ溶液Ｌ２を用いて中和された後に廃棄される。これにより、有害溶液の廃棄を防止することができる。
【００２２】
一方、ポンプＰによって汲み上げられた海水の一部は、第２のシステムＢの海水貯留タンク７に貯留された後、周囲を遮光板（図示省略）によって囲まれた流動床槽８に導入される。このように海水が貯留された流動床槽８に、第１のシステムＡによって殺菌された金属捕集材ｍａを投入を投入し、流動床槽８内で金属捕集材ｍａを流動させることにより、海水に含まれる金属（特にウランやバナジウム等の希少金属）を捕集する。
【００２３】
以上のような金属捕集システムによると、海水中での金属捕集材ｍａへの微生物の付着が抑制されるため、海水と金属捕集材ｍａとの接触面積を確保でき、金属の捕集効率の維持及び向上を図ることができる。また、金属捕集材ｍａの殺菌に用いる次亜塩素酸溶液Ｌ１は、海水の電気分解によって生成したものであるため、材料コストを抑えることができる。また、海水の電気分解に必要な電力は、海水の流れを利用した水力発電によって得たものであるため、省エネルギーである。
【００２４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、以下のような変形例が挙げられる。
（１）上記実施形態では、流動床槽８の周囲を遮光板によって囲む場合を例示した。これは、流動床槽８へ光が入射することを防ぐことで、海水中の微生物が増殖することを抑制するためである。しかしながら、流動床槽８が遮光板を必要としない位置（暗所等）に設置されている場合には必ずしも遮光板を設ける必要はない。
【００２５】
（２）上記実施形態では、海水貯留槽１、発電水車２、蓄電器３、電気分解槽４及び次亜塩素酸貯留槽５から構成された第１のシステムＡを例示したが、第１のシステムＡの構成はこれに限定されず、海水を電気分解して次亜塩素酸溶液を生成し、該次亜塩素酸溶液を用いて金属捕集材ｍａを殺菌する機能を備えるならば、他の構成を採用しても良い。例えば、海水の電気分解に必要な電力を、太陽光、風力、波力、水力の少なくとも１つの自然エネルギーを利用して発電しても良いし、或いは工場の排ガスを利用した発電などによって賄う構成を採用しても良い。
【００２６】
（３）上記実施形態では、海水貯留タンク７及び流動床槽８から構成された第２のシステムＢを例示したが、第２のシステムＢの構成はこれに限定されず、殺菌された金属捕集材ｍａを用いて海水に含まれる金属を捕集する機能を備えるならば、他の構成を採用しても良い。例えば、殺菌済みの金属捕集材ｍａをアンカーに接続して海中に係留するシステムとしても良いし、又は、海上に浮かぶ人工陸地や、橋の橋脚間、海中に張ったロープ、或いは浮体のプールなどから、殺菌済みの金属捕集材ｍａで構成された捕集材ユニットを吊り下げて海中に係留するシステムとしても良い。
【符号の説明】
【００２７】
Ａ…第１のシステム、Ｂ…第２のシステム、１…海水貯留槽、２…発電水車、３…蓄電器、４…電気分解槽、５…次亜塩素酸貯留槽、６…籠、７…海水貯留タンク、８…流動床槽、ｍａ…金属捕集材、Ｌ１…次亜塩素酸溶液、Ｌ２…アルカリ溶液、Ｐ…ポンプ
【図１】
2012122107.tif 000003