(57)【要約】リチウム含有塩水から、少なくともＣａ２＋及びＭｇ２＋を回収するためのプロセス。本プロセスは、（ｉ）溶解Ｃａ２＋及びＭｇ２＋不純物を、Ｌｉ＋：Ｃａ２＋の重量比は約４：１〜５０：１ｗｔ／ｗｔの範囲内で、かつＬｉ＋：Ｍｇ２＋の重量比は約４：１〜約５０：１の範囲内で含む、水性リチウム含有塩水原料を提供すること；（ｉｉ）前記塩水原料をナノ濾過して、Ｃａ２＋及びＭｇ２＋成分が同時に除去されるリチウム含有透過水を製造すること；ならびに（ｉｉｉ）分離が発生し、かつ濃縮溶液が元の水性リチウム含有塩水原料中の総Ｃａ２＋及びＭｇ２＋量の少なくとも７５％の総Ｃａ２＋及びＭｇ２＋量で形成されるようにナノ濾過を実施すること、ならびに元の水性リチウム含有塩水原料と比較して、溶解Ｃａ２＋及びＭｇ２＋の総含有量が２５％以下に低減されている水性リチウム含有透過溶液を形成することを含む。【選択図】図１
2018519992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともＣａ２＋及びＭｇ２＋を含む二価イオンを、リチウム含有塩水から除去するためのプロセスであって、
（ｉ）溶液中に少なくともＣａ２＋及びＭｇ２＋不純物を含み、溶解Ｌｉ＋：Ｃａ２＋の重量比は約４：１〜約５０：１の範囲内であり、かつ溶解Ｌｉ＋：Ｍｇ２＋の重量比は約４：１〜約５０：１の範囲内で含む、水性リチウム含有塩水供原料を提供すること；
（ｉｉ）前記リチウム含有塩水原料をナノ濾過して、Ｃａ２＋及びＭｇ２＋成分が同時に除去されるリチウム含有透過水を製造すること；ならびに
（ｉｉｉ）分離させ、濃縮溶液が元の水性リチウム含有塩水原料の総Ｃａ２＋及びＭｇ２＋量と比較して、少なくとも７５％の総Ｃａ２＋及びＭｇ２＋量で形成されるようにナノ濾過を実施すること、ならびに元の水性リチウム含有塩水原料と比較して、その総含有量が２５％以下となるように、溶解Ｃａ２＋及びＭｇ２＋の総含有量が低減されている水性リチウム含有透過溶液を形成すること
を含む、前記プロセス。
【請求項２】
（ｉ）において原料として使用される前記リチウム含有塩水が、初期含量が少なくとも２００ｐｐｍ（ｗｔ／ｗｔ）のＬｉ＋、初期含量が少なくとも２５ｐｐｍ（ｗｔ／ｗｔ）のＣａ２＋、初期含量が少なくとも２５ｐｐｍ（ｗｔ／ｗｔ）のＭｇ２＋を有する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
（ｉ）において原料として使用される前記水性リチウム含有塩水が、初期含量が少なくとも５００ｐｐｍ（ｗｔ／ｗｔ）のＬｉ＋、初期含量が少なくとも２５ｐｐｍ（ｗｔ／ｗｔ）のＣａ２＋、初期含量が少なくとも２５ｐｐｍ（ｗｔ／ｗｔ）のＭｇ２＋を有する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項４】
（ｉ）において原料として使用される前記水性リチウム含有塩水が、初期含量が少なくとも１０００ｐｐｍ（ｗｔ／ｗｔ）のＬｉ＋、初期含量が少なくとも５０ｐｐｍ（ｗｔ／ｗｔ）のＣａ２＋、初期含量が少なくとも５０ｐｐｍ（ｗｔ／ｗｔ）のＭｇ２＋を有する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項５】
前記ナノ濾過が、溶質除去性能及び特定のイオン種の膜を通じた水透過性能に作用する多官能性アミンなどの化学化合物で処理されていないナノ濾過膜を使用して実施される、請求項１〜４のいずれかに記載のプロセス。
【請求項６】
前記ナノ濾過が、直列に配置された、少なくとも一連の２以上のナノ濾過装置で実施される、請求項１〜５のいずれかに記載のプロセス。
【請求項７】
前記ナノ濾過が、並列に配置された、少なくとも一連の２以上のナノ濾過装置で実施される、請求項１〜５のいずれかに記載のプロセス。
【請求項８】
前記ナノ濾過プロセスが、その中に含む前記ナノ濾過膜が、酢酸セルロース膜である１以上のナノ濾過装置を用いて実施される、請求項１〜７のいずれかに記載のプロセス。
【請求項９】
前記ナノ濾過プロセスが、その中に含む前記ナノ濾過膜が、ポリエーテルスルホン多孔質層またはポリスルホン多孔質層に積層した少なくとも１のポリアミド薄層からなる１以上のナノ濾過装置を用いて実施される、請求項１〜７のいずれかに記載のプロセス。
【請求項１０】
前記ナノ濾過装置が直列に配置され、一部または全ナノ濾過装置間に、前記リチウム含有原料溶液が水溶液と共に沈殿し、７５の％Ｌｉ＋及びＭｇ２＋溶解イオン間ならびにＬｉ
＋及びＣａ２＋溶解イオン間の最小限の分離を保持する間、リチウム含有透過溶液の生成物率を上昇させる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１１】
（ｉ）において提供される前記リチウム含有塩水が、少なくとも５００ｐｐｍ（ｗｔ／ｗｔ）のＬｉ＋量、少なくとも２５ｐｐｍ（ｗｔ／ｗｔ）のＣａ２＋量及び少なくとも２５ｐｐｍ（ｗｔ／ｗｔ）のＭｇ２＋量を有し；前記ナノ濾過装置が直列に配置され、かつ一部または全ナノ濾過装置間において、７５％のＬｉ＋及びＭｇ２＋溶解イオン間ならびにＬｉ＋及びＣａ２＋溶解イオン間の最小限の分離を保持する間、リチウム含有原料溶液が水溶液で希釈され、リチウム含有透過溶液の生成物率を上昇させる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１２】
前記ナノ濾過プロセスが、その中に含むナノ濾過膜が酢酸セルロース膜である、１以上のナノ濾過装置を用いて実施される、請求項１１に記載のプロセス。
【請求項１３】
前記ナノ濾過プロセスが、その中に含む前記ナノ濾過膜が、ポリエーテルスルホン多孔質層またはポリスルホン多孔質層に積層した少なくとも１のポリアミド薄層を含む、１以上のナノ濾過装置を用いて実施される、請求項１１に記載のプロセス。
【請求項１４】
（ｉ）において提供される前記リチウム含有塩水が、少なくとも１０００ｐｐｍ（ｗｔ／ｗｔ）のＬｉ＋量、少なくとも５０ｐｐｍ（ｗｔ／ｗｔ）のＣａ２＋量、少なくとも５０ｐｐｍ（ｗｔ／ｗｔ）のＭｇ２＋量を有し；前記ナノ濾過装置が直列に配置され、一部または全ナノ濾過装置間において、７５％のＬｉ＋及びＭｇ２＋溶解イオン間ならびにＬｉ＋及びＣａ２＋溶解イオン間の最小限の分離を保持する間、リチウム含有原料溶液が水溶液で希釈され、リチウム含有透過溶液の生成物率を上昇させる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１５】
前記ナノ濾過プロセスが、その中に含むナノ濾過膜が酢酸セルロース膜である、１以上のナノ濾過装置を用いて実施される、請求項１４に記載のプロセス。
【請求項１６】
前記ナノ濾過プロセスが、その中に含む前記ナノ濾過膜が、ポリエーテルスルホン多孔質層またはポリスルホン多孔質層に積層した少なくとも１のポリアミド薄層を含む、１以上のナノ濾過装置を用いて実施される、請求項１４に記載のプロセス。
【請求項１７】
前記ナノ濾過が、スマックオーバー塩水由来の溶液に適用される、請求項１〜１６のいずれかに記載のプロセス。
【請求項１８】
前記の溶解Ｌｉ＋：Ｃａ２＋重量比ならびに溶解Ｌｉ＋：Ｍｇ２＋重量比を提供するため、前記スマックオーバー塩水のＬｉ＋、Ｃａ２＋、及びＭｇ２＋の量が調整される、請求項１７に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、好適で容易に入手可能な水性リチウム含有供給源から、リチウムまたはその塩を回収するための、経済的及び技術的に優れた生産技術に関する。より詳細には、好適な水性リチウム含有塩水溶液から、少なくともＣａ２＋及びＭｇ２＋種を分離するための改良された方法を特徴とする。
【背景技術】
【０００２】
近年、好適な供給源からリチウムまたはその塩の製造が可能な、より経済的及び効率的な技術に対する必要性が高まっている。これは、この対象に向けた調査活動の増加に反映されている。そして、この必要性がいまだどの先行技術によっても達成されていないことが明らかとなっている。
【発明の概要】
【０００３】
本発明は、好適なリチウム含有塩水供給源からリチウム有価物を回収するための、より効率的、経済的、及び環境的に所望される技術の開発において重要な前進であると考えられる生産技術を提供する。より詳細には、その実施形態の１つにおいては、本発明は、経済的及び技術的に優れた、Ｃａ２＋ならびにＭｇ２＋塩を、リチウム含有水性供給源から回収する方法を提供する。リチウム含有水性供給源は、不純物として、利用されるリチウム含有塩水供給源から同時に回収されることを可能にする好適な比率及び好ましくは、好適な濃度で、少なくともそれらの二価の化学種を溶液中に含む。また、Ｃａ２＋及びＭｇ２＋種が同時に除去される方法は、経済的に所望され、かつ好ましい実施形態においては、特に環境的にも所望される。
【０００４】
本開示において使用される場合、以下の用語は以下の意味を有する：
ナノ濾過は、限外濾過と逆浸透との間に転移を形成する、圧力駆動の膜分離工程である。ナノ濾過は、粒度が約１０−３〜１０−２ミクロンの範囲の粒子（つまり、逆浸透及び限外濾過によって分離可能な粒度範囲の粒子）の分離に適用可能である。
透過水溶液は、ナノ濾過膜を通過する溶液である。
濃縮水溶液は、ナノ濾過膜を通過しないナノ濾過内容物を含む溶液である。
【０００５】
その実施形態の１つにおいては、本発明は、少なくともＣａ２＋及びＭｇ２＋に含まれる二価イオンを、リチウム含有塩水から除去するためのプロセスを提供し、プロセスは、（ｉ）溶液中に少なくともＣａ２＋及びＭｇ２＋不純物を、溶解Ｌｉ＋：Ｃａ２＋の重量比は約４：１〜５０：１ｗｔ／ｗｔの範囲内で、かつ溶解Ｌｉ＋：Ｍｇ２＋の重量比は約４：１〜約５０：１の範囲内で含む、水性リチウム含有塩水原料を提供すること；
（ｉｉ）前記リチウム含有塩水原料をナノ濾過して、Ｃａ２＋及びＭｇ２＋成分が同時に除去されるリチウム含有透過水を製造すること；ならびに
（ｉｉｉ）分離させ、濃縮溶液が元の水性リチウム含有塩水原料の総Ｃａ２＋及びＭｇ２＋量と比較して、少なくとも７５％の総Ｃａ２＋及びＭｇ２＋量で形成されるようにナノ濾過を実施すること、ならびに元の水性リチウム含有塩水原料と比較して、その総含有量が２５％以下となるように、溶解Ｃａ２＋及びＭｇ２＋の総含有量が低減されている水性リチウム含有透過溶液を形成すること
を含む。
【０００６】
好ましくは、初期含量が少なくとも２００ｐｐｍ（ｗｔ／ｗｔ）のＬｉ＋、初期含量が少なくとも２５ｐｐｍ（ｗｔ／ｗｔ）のＣａ２＋、初期含量が少なくとも２５ｐｐｍ（ｗｔ／ｗｔ）のＭｇ２＋を有する、（ｉ）において原料として使用される水性リチウム含有塩
水によって、より好ましくは、初期含量が少なくとも５００ｐｐｍ（ｗｔ／ｗｔ）のＬｉ＋、初期含量少なくとも２５ｐｐｍ（ｗｔ／ｗｔ）のＣａ２＋、初期含量少なくとも２５ｐｐｍ（ｗｔ／ｗｔ）のＭｇ２＋を有する、（ｉ）における原料によって上記のプロセスが行われる。また更に好ましくは、（ｉ）における原料は、初期含量が少なくとも１０００ｐｐｍ（ｗｔ／ｗｔ）のＬｉ＋、初期含量が少なくとも５０ｐｐｍ（ｗｔ／ｗｔ）のＣａ２＋、初期含量が少なくとも５０ｐｐｍ（ｗｔ／ｗｔ）のＭｇ２＋を有する。
【０００７】
本発明の実施に使用されるリチウム含有塩水原料における他の特徴は、ナノ濾過に適していることである。このことにより、本プロセスにおいて用いるナノ濾過装置に使用される特定のナノ濾過膜を早く汚す可能性のある成分を含まないことが意味される。一般的に、本発明の実施において使用される膜に所望の実効耐用年数は少なくとも４年である。
【０００８】
１０，０００ｐｐｍに達する塩化物イオン濃度を有する本発明の塩水原料が、本発明による処理において順調に利用されている。したがって、原料塩水における塩化物イオン濃度は、より高くない場合でも、少なくとも約１，５００〜１５，０００ｐｐｍに達してよい。
【０００９】
通常、ナノ濾過は、直列に配置された少なくとも一連の２以上のナノ濾過装置を使用して、または並列に配置された少なくとも２以上のナノ濾過装置を使用して実施される。様々な異なる膜が適用されるが、望ましくは、ナノ濾過装置に含まれるナノ濾過膜は、酢酸セルロース膜であるか、またはポリエーテルスルホン多孔質層もしくはポリスルホン多孔質層に積層した少なくとも１のポリアミド層で構成される。
【００１０】
本発明における、上記及び他の実施形態、特徴、ならびに利点は、以下の説明及び添付の請求項からさらに明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一般的なナノ濾過を実施する室内試験装置を示す。
【図２】本開示の実施例１に得られたデータのプロット図を示す。
【図３】操作のそれぞれのステージ間における原料流の希釈を伴う、一連の操作をシュミレーションした実施例２に記載の室内試験に得られたデータの詳細を提供する。
【図４】室内操作で透過フラスコから試料採取した複合体の試料における結果を図表で示す。
【図５】実施例２において使用されるナノ濾過膜を通過した透過流束を示す。
【図６】実験室検査に基づいて予測されたナノ濾過プロセスにおけるステージ分類及び希釈を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、廃棄物のでない、効率的な、リチウム含有塩水流から二価イオン不純物を除去するためのプロセスを提供する。本プロセスにおいて、ナノ濾過技術を用いて２つの流体、すなわち、１）二価豊富不純物流（濃縮水）及び２）ほぼ二価を含まないリチウム豊富生成物流（透過水）を製造する。本プロセスは、消費原材料を必要とせず、廃棄物が精製されないため、現在の最新技術を超えた重要な改良を構成すると考えられている。二価豊富不純物流は、環境への安全帰還に好適である。
【００１３】
実際に、本ナノ濾過精製プロセスは、最新技術の現状を超えた数々の重要な利点を有する。発明されたプロセスの利点は、２つのキーポイントにより十分に要約され得る。
【００１４】
１．固形廃棄物が生成されないこと
従来の実施は、通常、沈殿を通じて二価イオンの除去を必要とする。沈殿による二価の
除去により、実質的量の固形廃棄物を生成される。本リチウム回収プロセスにおいては、従来の沈殿法を使用した固形廃棄物の生成は、製造された炭酸リチウム生成物の１メートルトンごとに約１８０ｋｇの固体炭酸カルシウム及び１３２ｋｇの固体水酸化マグネシウムとなり得る。
【００１５】
上記の通り、本ナノ濾過プロセスによって、２つの流体、すなわち１）二価豊富不純物流（濃縮水）及び２）ほぼ二価を含まないリチウム豊富生成物流（透過水）が生成される。
固形廃棄物の生成を避ける鍵は、濃縮水中の二価イオンが溶解したままであり、かつ化学組成物が変化しないことである。このことから、流体は固体を生成することなく、かつ廃棄物処理を必要とすることなく、容易に環境に返還されることが可能である。
【００１６】
２．原料の消耗を必要としないこと
前述した従来の二価イオン除去のための沈殿法は、可溶性塩化カルシウム塩ならびに塩化マグネシウム塩を不溶性カルシウム塩及びマグネシウム塩に変換するため、通常、石灰、炭酸ナトリウム及び水酸化ナトリウムなどの塩基を必要とする。対応する可溶性塩化カルシウム塩及び塩化マグネシウム塩に対し等モル量の塩基が必要である。特に好適な塩水からの本リチウム回収プロセスにおいては、生成された炭酸リチウム生成物の１メートルトンごとに、約０．２メートルトンの塩基が必要となり得る。
【００１７】
本プロセスは、いかなる消費原材料も必要としない（プロセスの設備保全及び潜在的化学洗浄を除いて）。原料におけるこの節減により、リチウム生成物１ポンドあたりの全コストにおいて大幅なコスト削減を提供される（＞１０％）。
【００１８】
本ナノ濾過プロセスの最重要な特徴は、リチウム含有塩水流から少なくとも７５％及び好ましくは８５％より多くの二価不純物（マグネシウムならびにカルシウム）を除去する能力である。好適なリチウム含有塩水からの全リチウム回収プロセスの一部として、二価イオンの除去は、最終的な炭酸リチウム／水酸化リチウム生成物に要求される純度を確立するために重要である。
【００１９】
本プロセスにおいては、ナノ濾過は、上述のＬｉ＋、Ｃａ２＋、及びＭｇ２＋の比率ならびに好ましくは濃度を有するリチウム含有塩水流から二価イオンを除去するために使用される。本プロセスは、二価不純物を含むリチウム含有塩水流（流体Ａ）をナノ濾過装置に通過させることによって操作される。流体Ａ‐濃縮水‐は、装置のナノ濾過膜の片方と接触する。中程度の圧力（１００〜５００ｐｓｉｇ）及び流量下において、流体Ａから膜を通って水が流入し、透過水流（流体Ｂ）が製造される。流体Ｂは、水と共に一価イオン、具体的にはリチウム及びナトリウム（約９０％）を含み、これは、操作条件下で膜を通過する。しかし、二価不純物‐マグネシウム及びカルシウムイオンを含む‐は、流体Ａに残る（好ましくは８５％を超えて）ため、容易に膜を透過せず、効果的に一価のリチウムイオンと二価のカルシウムならびにマグネシウムイオン間の分離を提供する。流束が温度に応じて膜を通過することを明記すべきである。３０℃〜９０℃の温度でプロセスが操作されることが好ましいが、理論上は、広範囲の温度で実行可能である。さらに、プロセスは所望の流束及び回収率に応じて、広範囲の圧力ならびに流量で操作してよい。
【００２０】
本プロセスは、膜を透過する一定の流束を維持すると同時に所望の分離レベルを達成するため、多くの直列または並列配置で操作されてよい。本発明は、単一パス操作、多重パス再循環、及び好適なリチウム含有塩水流から二価イオンを回収するための直列配置を含む。また、以下の実施例２及び３に示すように、本発明に従って、膜を通過する一定の流束を保つことが可能である。この所望の特性を達成するため、後の逆浸透装置操作で製造される水が、一連のナノ濾過プロセスに再利用される。ナノ濾過列におけるそれぞれのス
テージ間で、流体においてほぼ一定の塩濃度を保持するため、ならびにリチウム及び膜を通過した水が調和して一定の流束となるように流体Ａ‐濃縮水‐に水が添加される。
【００２１】
本発明の実施において利用されるリチウム含有塩水は、海水もしくは湖、川、または少なくともＬｉ＋、Ｃａ２＋、及びＭｇ２＋地下水源などの任意の好適な供給源由来であってよい。
【００２２】
米国における１つの好適な潜在源は、そのリチウム含有量の回復のため、現在までリチウム含有塩水の初期供給源として商業的に利用されていないスマックオーバー層である。米国特許第８，２８７，８２９号；第８，３０９，０４３号；第８，４３５，４６８号；第８，５７４，５１９号；第８，６３７，４２８号；第８，７４１，２５６号；及び第９，０１２，３５７号明細書は、すべてリチウム有価物の供給源としてスマックオーバー層を指している。しかし、これらの及び他の、この目的物質を得る苦労にもかかわらず、スマックオーバー塩水または地下資源をリチウム有価物の供給源として利用するための、商業的に十分な提供が、達成されていないことが明らかとなっている。これまでに知られるように、スマックオーバー塩水の唯一の成功した商業的利用は、元素状臭素の供給源としてのものである。本明細書に記載の技術が、バッテリー用途のための炭酸リチウムリチウムなどのリチウム有価物の供給源として、スマックオーバー塩水の良好な利用化において役割を果たし得ることを示すことは、非現実的であると考えられている。
【００２３】
Ｌｉ＋、Ｃａ２＋、及びＭｇ２＋のいずれか比率及び／または濃度を調整して、本プロセスの原料として提供されるリチウム含有塩水供給源に対して本明細書に規定される、特定の比率及び／または濃度を達成することを必要とする、スマックオーバー塩水などのリチウム含有塩水供給源などのリチウム含有塩水が通常の状態である場合、既知の手順を用いて、適正で好適な調整を行ってよい。かかる既知の処理の例は、逆浸透、正浸透、吸着、及び沈殿または少なくとも２つのかかる手順の組合せである。当然、技術的考慮と同程度に経済的考慮が適用されるであろう。
【実施例】
【００２４】
実施例１〜３は、本発明のナノ濾過技術を説明する実証であり、本発明の範囲をその中に記載された手順及び詳細のみに限定することを意図するものではない。
【００２５】
実施例１
実験室規模の操作において、２５０ｐｓｉｇの圧力下及び１．５Ｌ／分の流量で、ＬｉＣｌ、ＮａＣｌ、ＣａＣｌ２、ＭｇＣｌ２ならびにＢ（ＯＨ）３を含む塩溶液‐流体Ａ、浸透水‐を、ナノ濾過膜試験装置を通過させて再循環させた。市販で入手可能なナノ濾過膜（標準的な酢酸セルロースよりも高い流量及びより良好な機械的安定性を有するトリアセテート/ジアセテートブレンドであることが公表されているＧＥ  Ｏｓｍｏｎｉｃｓ  ＣＫ  ｍｅｍｂｒａｎｅ）を使用した。温度を３０℃未満に保持した。再循環溶液をナノ濾過膜の片側に接触させた。透過水を再循環させた溶液‐‐流体Ｂ‐‐を膜の反対側から採取した。時間あたりの透過水重量を採取して、膜を通過した流束を計算した。流体Ａ及び流体Ｂの初期ならびに終了時組成を表１に示す。
【表１】
2018519992.tif 000003
全開始時質量の７７％を透過水（流体Ｂ）として採取した。図２に示されるように、６０％超の一価イオン（リチウム及びナトリウム）が透過水流体Ｂに移動した。反対に、流体Ａの１５％未満の二価イオンが流体Ｂに移動した。示されたデータは最終的に達成可能な回収を表すものではなく、時間の問題のために終点の前に実験を停止した。
【００２６】
実施例２
図３は、各ステージ間の原料流Ａの希釈を伴う一連のナノ濾過操作をシミュレーションする実験室で行われた概念実証試験の役割を果たす実施例の結果を示す。市販で入手可能なナノ濾過膜（ＧＥ  Ｏｓｍｏｎｉｃｓ  ＣＫ  ｍｅｍｂｒａｎｅ）を使用した。温度を３０℃未満に保持した。再循環溶液をナノ濾過膜の片側に接触させた。透過水を再循環させた溶液‐‐流体Ｂ‐‐を膜の反対側から採取した。時間あたりの透過水重量を採取して、膜を通過した流束を計算した。出発原料溶液は、１．４０ｗｔ％のＬｉＣｌ；０．８６ｗｔ％のＮａＣｌ；０．０３８ｗｔ％のＣａＣｌ２；０．１０８ｗｔ％のＭｇＣｌ２，及び０．００４ｗｔ％のＢ（ＯＨ）３を含んだ（すべての代表的濃度は、ナノ濾過プロセスに用いるアーカンソー州マグノリアスマックオーバー塩水流から生産可能である）。溶液質量（出発時＋添加した量）の全７３％を、膜を通過させて透過水に移動させた。図４に示すように、実験中、透過水におけるそれぞれのイオン濃度は一定を保った（二価イオンの著しい透過はなかった）。さらに図５は、実験の間、流束も比較的一定であったことを示す。
【００２７】
実施例３
図６は、現在の室内試験結果に基づいて計画されたステージ分類及び提唱される化学的ナノ濾過プロセスの希釈度を示す。原料流（流体Ａ）中９４％のリチウムを流体Ｂにおける透過水として回収できることが期待されている。さらに、ステージ分類及び提唱される希釈度により、約９０％（１０％未満の二価イオンが透過水に移動される）の二価除去率の保持が期待される。
【００２８】
今度は、図面の数字に注目する。
【００２９】
図１は、本実験研究に利用されるような標準的なナノ濾過ベンチスケール実験組み立てを模式的に示す。ナノ濾過試験セルは平板ナノ濾過膜及びスペーサーを保持する。セルは
主に、単に膜評価及び検査に用いられる。本明細書に記載の実験において、水性リチウム含有塩水原料溶液は、栓付きの６ガロンポリエチレン（ＰＥ）カーボイに収容される。溶液を、高圧ポンプＰ‐１によってナノ濾過試験セルを通じて再循環した。必要な場合、弁をバイパス弁として使用した。ナノ濾過試験セルでは、セルの入口及び出口で圧力を測定した。透過液がナノ濾過膜を通じて流束になり、試験セルの頂上から出るたび、ラボ用天秤上のフラスコに採取し、その重量を記録した。膜を通じて流れない溶液（濃縮水）を、再循環のため６ガロンカーボイに戻した。セル内の圧力は、背圧レギュレータＢＰＶ‐１によって調整した。
温度はＰＩＤ制御の冷却または加熱コイルを、塩水溶液を含む６ガロンカーボイに配置して、調整した。
【００３０】
図２は、実施例１における化学種を含む、それぞれのリチウム含有塩水の反応時間に関するパーセント質量を示す図面での提示である。時間が増加するにつれ、透過水に移動するそれぞれの化学種の量も増加する。本発明の重要な特徴のひとつは、塩化マグネシウム及び塩化カルシウム種と比較して、透過水へ移動した塩化リチウムのパーセンテージである。
この特定の実験において６０％を超えるリチウムが透過水に移動した一方で、１５％未満の塩化マグネシウム及び塩化カルシウム種が透過溶液に侵入した。実施例は、初期概念実証を示し、これらはさらなる改良を用いずに得られた初期結果であった。
【００３１】
図３には、一連の本ナノ濾過操作の多層ステージ間に形成された濃縮水の希釈をシュミレーションするベンチスケール実験が詳細に記載されている。各ステージ間で、おおよそ６００グラムの脱イオン化（ＤＩ）水をリチウム含有塩水溶液に添加した。さらなる関連した結果を次の図４及び５に示す。
【００３２】
図４は、図３に示される実験から、透過水濃度実験データを示す。
グラフから、ステージ間の希釈により、比較的一定の透過プロファイルの保持及び一価リチウムならびに二価マグネシウム及びカルシウムの分離が可能となることが明らかである。グラフの終了付近のリチウム種の減少は、濃縮溶液において利用可能なリチウムの減少の結果である。この実施例は初期概念実証を示し、かかるプロセス操作におけるさらなる改良が望まれている。
【００３３】
図５に見られるように、時間あたりのナノ濾過膜を通過した流束は、図３に記載の実験についてグラフで示されている。ナノ濾過ステージ間の希釈の結果、比較的一定な流束が得られた。再び、実施例は初期概念実証を示し、結果においてさらなる改良が達成される可能性が高いと考えられている。水性リチウム含有塩水溶液の温度の上昇及び別のナノ濾過膜の選択により、より高い流束が達成され得る。
【００３４】
図６は、ステージ間の希釈を含む二価の除去へのナノ濾過の利用におけるサンプル商用モデルを表す。しかし、これは図３に示されたコンセプトに基づき、モデルは先に与えられた実施例（図３〜５）との直接の相関はない。図６は、リチウムを９４％含む初期水性リチウム含有塩水原料溶液は透過水中に移動されるが、おおよそ３５％の二価種（マグネシウム及びカルシウム）しか透過水中に移動しないと見なす。操作のモデルにおいて、さらなる改良が望まれている。
【００３５】
本明細書または特許請求の範囲のどこかで化学名または化学式によって参照される成分は、単数もしくは複数で示されているかどうかに関わらず、それらは化学名または化学型（例えば、他の成分、溶媒などに）によって参照される他の物質と接触する前に存在すると確認される。かかる変化、変換、及び／または反応は、本開示に従って要求される条件下で、特定の成分を共にもたらすのは自然な結果であるため、得られる混合物または溶液
中で起こる化学変化、変換及び/または反応がある場合でも、それは重要ではない。したがって、所望の操作を行うことに関連して、または所望の成分を形成することにおいて、共にもたらされる成分は原料として特定される。
【００３６】
また、以下の特許請求の範囲が、現在の時制（「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ（含む）」、「ｉｓ（である）」など）において物質、成分及び／または原料に言及していても、本開示に従い、１以上の他の物質、成分及び／または原料と接触、混和または混合される直前の時点で存在したものであるため、この言及は、物質、成分もしくは原料に対するものである。したがって、物質、成分または原料は、接触、混和もしくは混合操作の間、化学反応または変換を通じてその元の識別点を失った可能性があるという事実は、本開示に従い、かかる化学の当業者に実施された場合でも、実際的な関心事ではない。
【００３７】
本明細書で使用される場合、特に断らない限り、冠詞「a」または「an」は、限定するものではなく、かつ本明細書で引用する単一の要素に対する特許請求の範囲を限定するものと解釈するべきではない。むしろ、本明細書で使用される場合、冠詞「a」または「an」は、文脈において採用されたテキストがそうでないことを明確に示さない限り、１以上のかかる要素を包含する。
【００３８】
本発明はその実験における多量の変動に左右されやすい。それゆえ、前述の説明は限定を意図するものではなく、かつ前条に述べた特定の例証に対する本発明を限定するものと解釈するべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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