JP2005161301A - Separation system of supporting-type liquid membrane - Google Patents

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蔡金英
Hoju Yo
楊奉儒
Seiyu Kan
簡正雄
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莊鉦賢
Bunkyo Chin
陳文卿
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separation system of a supporting-type liquid membrane for the recycling of a noble metal. <P>SOLUTION: In the system, separation tanks are additionally installed in series in order to increase an effective separation area, the pH value of a feed solution is controlled by a pH controlling arrangement in order to maintain a reaction rate and to solve settling problems of metals caused by a variation in pH value, and the solution is circulated by gravity and with a pump in order to solve the problem that the liquid membrane is lost because of pressure gradients. The separation system of the supporting-type liquid membrane can increase the separation area and the treatment capacity of the supporting-type liquid membrane so that the separation system can be used for the recycling of the noble metal. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、貴金属をリサイクルするための支持型液体膜の分離システムに関する。   The present invention relates to a supported liquid membrane separation system for recycling precious metals.

貴金属をリサイクルするために最初に行うべきことは、廃水から重金属を分離することである。これは化学的沈殿、イオン交換、溶媒抽出、電気分解、及び液体膜分離等によって遂行することができる。液体膜分離は、近年新たに開発された技術であり、必要な溶媒が少なく、反応容積が小さく、そしてエネルギ消費が少ないことから有利である。この新しい方法によれば、廃水内に含まれる金属イオンを濃縮し、次いで再使用のために分離することができるので環境保護及び資源リサイクリングの目的が達成される。   The first thing to do to recycle precious metals is to separate heavy metals from wastewater. This can be accomplished by chemical precipitation, ion exchange, solvent extraction, electrolysis, liquid membrane separation, and the like. Liquid membrane separation is a newly developed technique in recent years and is advantageous because it requires less solvent, has a small reaction volume, and consumes less energy. According to this new method, the objectives of environmental protection and resource recycling are achieved because the metal ions contained in the wastewater can be concentrated and then separated for reuse.

作業メカニズムによれば、液体膜には２つの基本の型、即ち乳化型液体膜（ＥＬＭ）、及び支持型液体膜（ＳＬＭ）が存在する。乳化型液体膜は物質移動束が高いという利点はあるが、膜の安定度、吸水性、二次乳化、及び制御ファクタの複雑さの故にその応用が限られる。支持型液体膜は、一般的には、適切な有機抽出剤を充填させた多孔性高分子材料であり、この多孔性高分子材料が支持用マトリックスを構成している。若干の金属イオンに対する液体膜の選択性は、フィード相及び液体膜内の金属イオンの溶解度及び拡散係数の関数であるイオン分配係数によって決定される。従って、特定の金属イオンに対するこの液体膜の分配係数を高め、ある金属イオンに対する液体膜の選択性を増加させるためには液体膜内に抽出剤を添加すべきである。   According to the working mechanism, there are two basic types of liquid membranes: emulsifying liquid membranes (ELM) and supporting liquid membranes (SLM). Although emulsified liquid membranes have the advantage of high mass transfer flux, their application is limited due to the complexity of membrane stability, water absorption, secondary emulsification, and control factors. The supporting liquid film is generally a porous polymer material filled with a suitable organic extractant, and this porous polymer material constitutes a supporting matrix. The selectivity of the liquid film for some metal ions is determined by the ion partition coefficient, which is a function of the solubility and diffusion coefficient of the metal ions in the feed phase and the liquid film. Therefore, in order to increase the partition coefficient of this liquid membrane for a specific metal ion and increase the selectivity of the liquid membrane for a certain metal ion, an extractant should be added within the liquid membrane.

支持型液体膜システムにおいては、錯体拡散の駆動力は濃度差から生ずる。より高い濃度を有するフィード界面内の有機金属錯体はストリップ界面へ拡散し、より高い濃度を有するストリップ界面内のキャリヤーはフィード界面へ拡散する。この分離プロセスは、交換反応及び濃度に起因する拡散反応の下で連続する。金属回収率は、適切な操作の下で99％まで到達させることができる。   In a supported liquid membrane system, the driving force for complex diffusion results from the concentration difference. Organometallic complexes in the feed interface having a higher concentration diffuse to the strip interface, and carriers in the strip interface having a higher concentration diffuse to the feed interface. This separation process continues under an exchange reaction and a diffusion reaction due to concentration. Metal recovery can reach 99% under proper operation.

支持型液体膜の分離手順は、抽出、ストリッピング、及び拡散プロセスを組合わせている。始めに金属イオンが拡散し、次いでフィード溶液内の有機金属錯体からのキャリヤーによって抽出され（これらの錯体は、その後にストリップ界面への液体膜内に拡散する）、そして錯体の金属イオンはストリップ溶液内でストリップされる。液体膜の分離能力に影響するファクタは、ｐＨ値、濃度、イオン強度、攪拌速度、ストリップ溶液、及び液体膜の組成及び厚み等を含む。一般に、液体膜の分離効率は、浸透率、膜分離ファクタ、及び金属回収率によって表される。   The supported liquid membrane separation procedure combines extraction, stripping, and diffusion processes. The metal ions first diffuse and then are extracted by the carriers from the organometallic complexes in the feed solution (these complexes then diffuse into the liquid film to the strip interface), and the complex metal ions are removed from the strip solution. Stripped inside. Factors affecting the separation ability of the liquid membrane include pH value, concentration, ionic strength, stirring speed, strip solution, liquid membrane composition and thickness, and the like. In general, the separation efficiency of a liquid membrane is represented by a permeability, a membrane separation factor, and a metal recovery rate.

諸論文によれば、重金属を分離するための支持型液体膜の使用は、未だに研究室規模に留まっている。図１に示すように、従来の板支持型液体膜装置は、単に支持型液体膜１によって２つの領域、即ちフィード領域２及びストリップ領域３に分割されているだけであり、ｐＨ制御機能は設けられていない。このような従来の板支持型液体膜の分離効率が、その簡単な物質移動モードに従うことは容易に予測される。しかしながら、その有効分離面積が小さいこと、及び分離速度及び金属イオンの両者がｐＨ値によって影響を受けることから、この支持型液体膜システムを拡大して商業化することは大いなる挑戦である。   According to various papers, the use of supported liquid membranes to separate heavy metals remains at the laboratory scale. As shown in FIG. 1, the conventional plate-supporting liquid membrane device is simply divided into two regions, that is, a feed region 2 and a strip region 3 by a supporting liquid film 1, and a pH control function is not provided. It is not done. It is easily predicted that the separation efficiency of such a conventional plate-supported liquid membrane follows the simple mass transfer mode. However, it is a great challenge to expand and commercialize this supported liquid membrane system because its effective separation area is small and both the separation rate and metal ions are affected by the pH value.

従って、ｐＨ制御及び大きい処理容積を有する新しい液体膜システムを開発すべきである。   Therefore, a new liquid membrane system with pH control and large processing volume should be developed.

公知の支持型液体膜システムの欠陥を解決するために、本発明はｐＨ制御機能及び大きい有効分離面積を有する支持型液体膜の新しい分離システムを提供する。   In order to solve the deficiencies of known supported liquid membrane systems, the present invention provides a new separation system for supported liquid membranes having a pH control function and a large effective separation area.

本発明は、支持型液体膜の分離システムに関し、本システムは、
２つの支持型液体膜によって３つの領域に分割された分離槽を含み、３つの領域の左及び右領域はフィード領域であり、中央領域はストリップ領域であり、３つの領域の全てにはドレン管及び排出管がそれぞれ取り付けられており、
上記システムは更に、
フィード溶液を貯蔵するためのフィード槽と、
過剰フィード溶液を貯蔵するためのフィード緩衝槽と、
ストリップ溶液を貯蔵するためのストリップ槽と、
過剰ストリップ溶液を貯蔵するためのストリップ緩衝槽と、
システムのｐＨ値を検出して制御するためのｐＨ制御装置と、
各フィード領域または各ストリップ領域を連絡するための複数のドレン管と、
液体膜の両側の圧力差を減少させるための複数の排出管と、
システム内の溶液を循環させる駆動力を与えるための複数のポンプと、
を含む。 The present invention relates to a supported liquid membrane separation system, the system comprising:
It includes a separation tank divided into three regions by two supported liquid membranes, the left and right regions of the three regions are feed regions, the central region is a strip region, and all three regions have a drain tube And a discharge pipe, respectively,
The system further includes
A feed tank for storing the feed solution;
A feed buffer tank for storing excess feed solution;
A strip bath for storing the strip solution;
Strip buffer tank for storing excess strip solution;
A pH control device for detecting and controlling the pH value of the system;
A plurality of drain pipes for communicating each feed area or each strip area;
A plurality of discharge pipes for reducing the pressure difference across the liquid film;
A plurality of pumps for providing a driving force for circulating the solution in the system;
including.

本発明の分離システムにおいては、フィード槽内のフィード溶液及びストリップ槽内のストリップ溶液はそれぞれ重力によって分離槽のフィード領域及びストリップ領域内へ流入し、それぞれフィード緩衝槽及びストリップ緩衝槽へオーバーフローする。フィード槽、分離槽のフィード領域、及びフィード緩衝槽はドレン管を通して連絡しており、フィード溶液はポンプの援助によってそれらの中を循環的に流れる。ストリップ槽、分離槽のストリップ領域、及びストリップ緩衝槽もドレン管を通して連絡しており、ストリップ溶液はポンプの援助によってそれらの中を循環的に流れる。   In the separation system of the present invention, the feed solution in the feed tank and the strip solution in the strip tank flow into the feed area and strip area of the separation tank by gravity, and overflow into the feed buffer tank and strip buffer tank, respectively. The feed tank, the feed area of the separation tank, and the feed buffer tank communicate with each other through a drain pipe, and the feed solution flows cyclically through them with the aid of a pump. The strip tank, the strip area of the separation tank, and the strip buffer tank are also in communication through the drain tube, and the strip solution flows cyclically through them with the aid of a pump.

本発明の分離システムのｐＨ制御装置は、ｐＨ調整槽、ｐＨ計、及びｐＨ調整ポンプを含む。この装置は、金属の沈殿を回避し且つ反応速度を維持する目的から、分離システムのｐＨ値を適切なｐＨ状態に制御するために使用される。   The pH control device of the separation system of the present invention includes a pH adjustment tank, a pH meter, and a pH adjustment pump. This device is used to control the pH value of the separation system to an appropriate pH state for the purpose of avoiding metal precipitation and maintaining the reaction rate.

本発明の分離システムの好ましい実施の形態においては、もし必要ならば、分離槽を直列に追加することによって支持型液体膜の分離面積を増加させることができる。この場合、分離槽の各フィード領域はドレン管を通してフィード緩衝槽と連絡させ、また分離槽の各ストリップ領域はドレン管を通してストリップ緩衝槽と連絡させる。支持型液体膜の直列分離システムにおいては、分離槽の各フィード領域内に取り付けたドレン管及び排出管はそれぞれ互いに連絡しており、また分離槽の各ストリップ領域内に取り付けたドレン管はそれぞれ互いに連絡している。   In a preferred embodiment of the separation system of the present invention, if necessary, the separation area of the supported liquid membrane can be increased by adding a separation tank in series. In this case, each feed region of the separation tank communicates with the feed buffer tank through the drain tube, and each strip region of the separation tank communicates with the strip buffer tank through the drain tube. In the supported liquid membrane serial separation system, the drain pipe and the discharge pipe attached in each feed area of the separation tank are in communication with each other, and the drain pipes attached in each strip area of the separation tank are mutually connected. I'm in touch.

金属分離手順は、低コスト、高効率、及び低二次公害の長所を提供すべきである。本発明の分離システムは、実効分離面積を増加させるために分離槽を直列に追加し、反応速度を維持し且つｐＨ値の変動に起因する金属沈殿の問題を解消するためにｐＨ制御装置によってフィード溶液のｐＨ値を制御し、そして圧力勾配に起因して液体膜が失われる問題を解消するために重力及びポンプによって液体を循環させることを特徴としている。これによって、貴金属をリサイクルさせるための新しい高効率の支持型液体膜の分離システムが得られる。   The metal separation procedure should provide the advantages of low cost, high efficiency, and low secondary pollution. The separation system of the present invention adds a separation tank in series to increase the effective separation area and is fed by a pH controller to maintain the reaction rate and eliminate the problem of metal precipitation due to pH value fluctuations. It is characterized by circulating the liquid by gravity and a pump to control the pH value of the solution and to eliminate the problem of losing the liquid film due to pressure gradient. This provides a new and highly efficient supported liquid membrane separation system for recycling precious metals.

本発明による支持型液体膜の分離システム１００の一実施形態を図２に示す。分離システム１００は、２つの支持型液体膜８０によって３つの領域に分割された分離槽１０を含み、左及び右領域はフィード領域１１，１２であり、３つの領域の中央領域はストリップ領域１３であり、３つの領域の全てにドレン管及び排出管がそれぞれ取り付けられており、上記システム１００は更に、フィード溶液を貯蔵するためのフィード槽２０と、過剰フィード溶液を貯蔵するためのフィード緩衝槽３０と、ストリップ溶液を貯蔵するためのストリップ槽４０と、過剰ストリップ溶液を貯蔵するためのストリップ緩衝槽５０と、システムのｐＨ値を検出して制御するためのｐＨ制御装置とを含み、ｐＨ制御装置は、ｐＨ調整槽６１、ｐＨ計６３、及びｐＨ調整ポンプ６２を含み、上記システム１００は更に、各フィード領域または各ストリップ領域を連絡するための複数のドレン管（実線で示す）と、液体膜の両側の圧力差を減少させるための複数の排出管（鎖線で示す）と、システム内の溶液を循環させる駆動力を与えるための複数のポンプとを含み、これらのポンプは、フィードポンプ７１及びストリップポンプ７２を含む。   One embodiment of a supported liquid membrane separation system 100 according to the present invention is shown in FIG. The separation system 100 includes a separation tank 10 divided into three regions by two supported liquid membranes 80, the left and right regions are feed regions 11 and 12, and the central region of the three regions is a strip region 13. Yes, all three areas have drain and exhaust pipes attached respectively, and the system 100 further includes a feed tank 20 for storing the feed solution and a feed buffer tank 30 for storing the excess feed solution. A pH control device comprising: a strip bath 40 for storing strip solution; a strip buffer bath 50 for storing excess strip solution; and a pH control device for detecting and controlling the pH value of the system. Includes a pH adjustment tank 61, a pH meter 63, and a pH adjustment pump 62, and the system 100 further includes each feed region or Multiple drain pipes (shown by solid lines) for connecting strip regions, multiple drain pipes (shown by chain lines) for reducing the pressure difference across the liquid film, and driving force to circulate the solution in the system These pumps include a feed pump 71 and a strip pump 72.

上述した分離槽１０の支持型液体膜８０は、抽出剤を充填した多孔性の膜である。多孔性の膜の例は、限定するものではないが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリ（二フッ化ビニリデン）（ＰＶＤＦ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、その他のポリマーからなる多孔性の膜を含む。   The support liquid film 80 of the separation tank 10 described above is a porous film filled with an extractant. Examples of porous membranes include, but are not limited to, porous composed of polytetrafluoroethylene (PTFE), poly (vinylidene difluoride) (PVDF), polypropylene (PP), polystyrene (PS), and other polymers. Sex membranes.

支持型液体膜８０内に含まれる抽出剤は、分離することを望む金属に依存する。抽出剤は、酸性抽出剤または塩基性抽出剤を含む。酸性抽出剤の例は、限定するものではないが、カルボン酸、スルホン酸、またはリン酸含有酸性抽出剤を含む。塩基性抽出剤の例は、限定するものではないが、第一、第二、第三、または第四アミン塩を含む。   The extractant contained within the supported liquid membrane 80 depends on the metal that it is desired to separate. The extractant includes an acidic extractant or a basic extractant. Examples of acidic extractants include, but are not limited to, carboxylic acid, sulfonic acid, or phosphoric acid-containing acidic extractants. Examples of basic extractants include, but are not limited to, primary, secondary, tertiary, or quaternary amine salts.

上述した支持型液体膜８０は、希釈剤及び抽出剤の両者を更に含むことができる。希釈剤は、抽出溶剤の濃度または有機相の金属錯体の溶解度を変えることによって抽出効率を最適化するために使用される。例えば、コバルトは灯油で希釈したジ（２エチルヘキシル）リン酸エステルによって抽出することができる。   The support liquid film 80 described above can further include both a diluent and an extractant. Diluents are used to optimize extraction efficiency by changing the concentration of the extraction solvent or the solubility of the metal complex in the organic phase. For example, cobalt can be extracted with di (2-ethylhexyl) phosphate diluted with kerosene.

本発明に使用されるストリップ溶液は一般的には無機酸であって、限定するものではないが、ＨＣl、Ｈ2ＳＯ4、ＨＮＯ3、ＮＨ4Ｆ、またはＮa2Ｓ2Ｏ3を含む。本発明に使用される槽は、耐酸性、耐塩基性、または耐有機物のような化学耐性を有する材料で製造することができる。これらの材料の例は、限定するものではないが、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、テフロン（登録商標）、またはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含む。 The strip solution used in the present invention is generally an inorganic acid and includes, but is not limited to, HCl, H 2 SO 4 , HNO 3 , NH 4 F, or Na 2 S 2 O 3 . The tank used in the present invention can be made of a material having chemical resistance such as acid resistance, base resistance, or organic resistance. Examples of these materials include, but are not limited to, polyvinyl chloride (PVC), Teflon®, or polytetrafluoroethylene (PTFE).

以下に、貴金属をリサイクルするための、図２に示すような支持型液体膜の分離システム１００の操作手順を詳細に説明する。開始時には、フィード槽２０には金属含有溶液がロードされ、またストリップ槽４０には予め準備されたストリップ溶液がロードされている。分離槽１０内の各領域の全ての排出弁９０、及びフィード槽２０、ｐＨ調整槽６１、及びストリップ槽４０の全てのドレン弁を開いて、フィード溶液及びストリップ溶液を重力によってそれぞれ分離槽１０のフィード領域１１，１２及びストリップ領域１３内へ流入させ、フィード緩衝槽３０及びストリップ緩衝槽４０内へオーバーフローさせる。その後に、フィードポンプ７１、ストリップポンプ７２、及びｐＨ調整ポンプ６２を始動させて溶液をポンプして循環させる。フィード緩衝槽３０内のフィード溶液をフィード槽２０内へポンプし、ストリップ緩衝槽５０内のストリップ溶液をストリップ槽４０内へポンプしながら、フィード溶液のｐＨ値を維持するためにｐＨ調整ポンプ６２によってｐＨ調整溶液をフィード槽２０内へポンプする。   Hereinafter, an operation procedure of the supported liquid membrane separation system 100 as shown in FIG. 2 for recycling the noble metal will be described in detail. At the start, the feed tank 20 is loaded with a metal-containing solution and the strip tank 40 is loaded with a previously prepared strip solution. All drain valves 90 in each region in the separation tank 10 and all drain valves of the feed tank 20, the pH adjustment tank 61, and the strip tank 40 are opened, and the feed solution and the strip solution are separated from the separation tank 10 by gravity. It flows into the feed regions 11 and 12 and the strip region 13 and overflows into the feed buffer tank 30 and the strip buffer tank 40. Thereafter, the feed pump 71, the strip pump 72, and the pH adjustment pump 62 are started to pump and circulate the solution. A pH adjustment pump 62 is used to maintain the pH value of the feed solution while pumping the feed solution in the feed buffer tank 30 into the feed tank 20 and pumping the strip solution in the strip buffer tank 50 into the strip tank 40. The pH adjusting solution is pumped into the feed tank 20.

もし必要ならば、本発明の分離システムの分離槽１０を直列に追加することができる。図３、図４、図５、及び図６に示す支持型液体膜の直列分離システムの例は、実効分離面積を増加させるために１１の分離槽１０が直列に接続されている。本発明の直列分離システムにおいては、各フィード領域１１，１２のドレン管は連通しており、各ストリップ領域１３のドレン管は連通しており、各フィード領域１１，１２の排出管は連通しており、そして各ストリップ領域１３の排出管は連通している。支持型液体膜の直列分離システムにおけるフィード溶液の流路を図３に示す。フィード槽２０、分離槽１０のフィード領域１１，１２、及びフィード緩衝槽３０は、ドレン管を介して連通している。フィード槽２０内のフィード溶液は、始めに重力によって第１の分離槽１０のフィード領域１１，１２内へ流入し、直列接続された後続フィード領域を順次通過した後にフィード緩衝槽３０内へオーバーフローする。フィード溶液をシステム内で循環させ、分離反応の継続を維持するために、フィード緩衝槽３０内のフィード溶液はフィードポンプ７１によってフィード槽２０内へポンプされる。図５に示すように、分離槽の各フィード領域を連通しているドレン管の他に、各フィード領域内のサンプルをフィード緩衝槽３０へ直接流入させるためのドレン管が設けられている。   If necessary, the separation tank 10 of the separation system of the present invention can be added in series. In the example of the supported liquid membrane series separation system shown in FIGS. 3, 4, 5, and 6, eleven separation tanks 10 are connected in series to increase the effective separation area. In the serial separation system of the present invention, the drain pipes of the feed regions 11 and 12 are communicated, the drain pipes of the strip regions 13 are communicated, and the discharge pipes of the feed regions 11 and 12 are communicated. And the discharge pipe of each strip region 13 is in communication. The flow path of the feed solution in the serial separation system of the supported liquid membrane is shown in FIG. The feed tank 20, the feed regions 11 and 12 of the separation tank 10, and the feed buffer tank 30 communicate with each other via a drain pipe. The feed solution in the feed tank 20 first flows into the feed areas 11 and 12 of the first separation tank 10 by gravity, and then sequentially flows through the subsequent feed areas connected in series, and then overflows into the feed buffer tank 30. . In order to circulate the feed solution in the system and maintain the continuation of the separation reaction, the feed solution in the feed buffer tank 30 is pumped into the feed tank 20 by a feed pump 71. As shown in FIG. 5, in addition to the drain pipe communicating with each feed area of the separation tank, a drain pipe for directly flowing the sample in each feed area into the feed buffer tank 30 is provided.

支持型液体膜の直列分離システムにおけるストリップ溶液の流路を図４に示す。ストリップ槽４０、分離槽１０のストリップ領域１３、及びストリップ緩衝槽５０は、ドレン管を介して連通している。フィード領域と同様に、ストリップ槽４０内のストリップ溶液は、始めに重力によって第１の分離槽１０のストリップ領域１３内へ流入し、直列接続された他のストリップ領域を順次通過した後にストリップ緩衝槽５０内へオーバーフローする。ストリップ溶液をシステム内で循環させるために、ストリップ緩衝槽５０内のストリップ溶液はストリップポンプ７２によってストリップ槽４０内へポンプされる。図５に示すように、分離槽の各ストリップ領域を連通させるためのドレン管の他に、各ストリップ領域内のサンプルをストリップ緩衝槽５０へ直接流入させるためのドレン管が設けられている。支持型液体膜直列分離システムの排出管を図６に示す。分離槽の各フィード領域の全ての排出管は主フィード排出管に連絡し、各ストリップ領域の全ての排出管は主ストリップ排出管と連通している。   FIG. 4 shows the flow path of the strip solution in the serial separation system of the supported liquid membrane. The strip tank 40, the strip region 13 of the separation tank 10, and the strip buffer tank 50 communicate with each other through a drain pipe. Similar to the feed area, the strip solution in the strip tank 40 first flows into the strip area 13 of the first separation tank 10 by gravity and sequentially passes through the other strip areas connected in series, and then the strip buffer tank. Overflow into 50. In order to circulate the strip solution in the system, the strip solution in the strip buffer tank 50 is pumped into the strip tank 40 by the strip pump 72. As shown in FIG. 5, in addition to the drain pipe for communicating each strip area of the separation tank, a drain pipe for directly flowing the sample in each strip area into the strip buffer tank 50 is provided. A discharge pipe of the supported liquid membrane serial separation system is shown in FIG. All the discharge pipes in each feed area of the separation tank communicate with the main feed discharge pipe, and all the discharge pipes in each strip area communicate with the main strip discharge pipe.

以下の実施例は、単に本発明を説明するために使用したものであり、本発明の範囲を限定しようとするものではない。これらの実施例には、本発明の思想から逸脱することなく多くの変更を行うことが可能であり、これらの変更は、本発明の特許請求の範囲内に含まれる。   The following examples are merely used to illustrate the present invention and are not intended to limit the scope of the invention. Many modifications may be made to these embodiments without departing from the spirit of the invention, and these modifications are within the scope of the claims of the invention.

この実施例に使用されている貴金属をリサイクルするための支持型液体膜の分離システムを図３、図４、図５、及び図６に示す。システムは、３０リットルの容積を有するＰＶＣ製フィード槽と、３０リットルの容積を有するＰＶＣ製フィード緩衝槽と、３０リットルの容積を有するＰＶＣ製ストリップ槽と、３０リットルの容積を有するＰＶＣ製ストリップ緩衝槽と、３０リットルの容積を有するＰＶＣ製ｐＨ調整槽と、フィードポンプと、ストリップポンプと、ｐＨ調整ポンプと、１１のＰＶＣ製分離槽とを含む。分離槽は、２つの支持型液体膜によって３つの領域に分割されており、左及び右領域は、それぞれ０．９リットルの容積を有するフィード領域であり、中央領域は、１．８リットルの容積を有するストリップ領域であり、３つの領域の全てにドレン管及び排出管がそれぞれ取り付けられている。フィード領域の全ての排出管、ストリップ領域の全ての排出管、フィード領域の全てのドレン管、及びストリップ領域の全てのドレン管はそれぞれ連通している。   A supported liquid membrane separation system for recycling the precious metal used in this example is shown in FIGS. 3, 4, 5, and 6. FIG. The system includes a PVC feed tank having a volume of 30 liters, a PVC feed buffer tank having a volume of 30 liters, a PVC strip tank having a volume of 30 liters, and a PVC strip buffer having a volume of 30 liters. It includes a tank, a PVC pH adjusting tank having a volume of 30 liters, a feed pump, a strip pump, a pH adjusting pump, and 11 PVC separating tanks. The separation tank is divided into three regions by two supported liquid membranes, the left and right regions are feed regions each having a volume of 0.9 liters, and the central region is a volume of 1.8 liters. A drain region and a drain tube are attached to all three regions, respectively. All the exhaust pipes in the feed area, all the exhaust pipes in the strip area, all the drain pipes in the feed area, and all the drain pipes in the strip area communicate with each other.

本発明の支持型液体膜の分離システムを、ヒ化ガリウム（ＧaＡs）を分離するために使用した。抽出剤としてＰＣ８８Ａを使用した。支持された材料として、０．２μｍのＰＴＦＥ膜を使用した。フィード溶液のｐＨ値は、１．８に維持した。ストリップ溶液は、２ＭのＨＣlであった。分離時間と、ストリップ溶液内のガリウム及びヒ素の濃度との関係を表１に示す。開始時の未処理フィード溶液は、１２００ｍｇ／lのガリウムと、４００ｍｇ／lのヒ素とを含んでいた。システム内において７２時間にわたって処理した後に、ストリップ溶液は、１０９０ｍｇ／lのガリウムと、１．３ｍｇ／lのヒ素とを含んでいた。ガリウムの回収率は９１％であり、ガリウムとヒ素との比は３：１から８００：１まで増加していた。この結果は、抽出剤を選択することによって、本発明の支持型液体膜の分離システムがフィード溶液から貴金属を効果的に抽出できることを示している。   The supported liquid membrane separation system of the present invention was used to separate gallium arsenide (GaAs). PC88A was used as an extractant. A 0.2 μm PTFE membrane was used as the supported material. The pH value of the feed solution was maintained at 1.8. The strip solution was 2M HCl. Table 1 shows the relationship between the separation time and the concentrations of gallium and arsenic in the strip solution. The starting raw feed solution contained 1200 mg / l gallium and 400 mg / l arsenic. After treatment for 72 hours in the system, the strip solution contained 1090 mg / l gallium and 1.3 mg / l arsenic. The recovery rate of gallium was 91%, and the ratio of gallium to arsenic increased from 3: 1 to 800: 1. This result shows that by selecting an extractant, the supported liquid membrane separation system of the present invention can effectively extract noble metals from the feed solution.

Figure 2005161301
Figure 2005161301

本明細書に開示されている全ての特色は、いかなる組合わせにおいても組合わせることが可能である。本明細書に開示されている各特色は、同一の、等価の、または類似の目的によって置換することができる。従って、特に明示しない限り、開示した各特徴は、単に均等な、または類似の特徴の包括的な一連の例に過ぎない。   All the features disclosed herein can be combined in any combination. Each feature disclosed in this specification may be replaced by the same, equivalent, or similar purpose. Thus, unless expressly stated otherwise, each feature disclosed is only a generic series of equivalent or similar features.

当業者ならば以上の説明から、種々の用途及び状態に適合させるために、本発明の思想及び範囲から逸脱することなく本発明の本質的な特徴に対して種々の変更及び修正をなし得ることが容易に理解されよう。   From the above description, those skilled in the art can make various changes and modifications to the essential features of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention in order to adapt to various uses and conditions. Will be easily understood.

従来の板支持型液体膜装置の概略図である。It is the schematic of the conventional board support type liquid membrane apparatus. 本発明の支持型液体膜の分離システムの概略図である。It is the schematic of the separation system of the support type liquid membrane of this invention. 本発明の支持型液体膜の直列分離システムにおけるフィード溶液の流路を示す図である。It is a figure which shows the flow path of the feed solution in the serial separation system of the support type liquid membrane of this invention. 本発明の支持型液体膜の直列分離システムにおけるストリップ溶液の流路を示す図である。It is a figure which shows the flow path of the strip solution in the serial separation system of the support type liquid membrane of this invention. 本発明の支持型液体膜の直列分離システムのドレン管を示す図である。It is a figure which shows the drain pipe of the serial separation system of the support type liquid membrane of this invention. 本発明の支持型液体膜の直列分離システムの排出管を示す図である。It is a figure which shows the discharge pipe of the serial separation system of the support type liquid membrane of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ 液体膜
２ フィード領域
３ ストリップ領域
１０ 分離槽
１１，１２ フィード領域
１３ ストリップ領域
２０ フィード槽
３０ フィード緩衝槽
４０ ストリップ槽
５０ ストリップ緩衝槽
６１ ｐＨ調整槽
６２ ｐＨ調整ポンプ
６３ ｐＨ計
７１ フィードポンプ
７２ ストリップポンプ
８０ 支持型液体膜
９０ 排出弁
１００ 支持型液体膜の分離システム DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquid film 2 Feed area 3 Strip area 10 Separation tank 11,12 Feed area 13 Strip area 20 Feed tank 30 Feed buffer tank 40 Strip tank 50 Strip buffer tank 61 pH adjustment tank 62 pH adjustment pump 63 pH meter 71 Feed pump 72 Strip Pump 80 supported liquid membrane 90 discharge valve 100 supported liquid membrane separation system

Claims (15)

支持型液体膜の分離システムであって、
２つの支持型液体膜によって３つの領域に分割された分離槽を含み、上記３つの領域の左及び右領域はフィード領域であり、中央領域はストリップ領域であり、上記３つの領域の全てにドレン管及び排出管がそれぞれ取り付けられており、
上記システムは更に、
フィード溶液を貯蔵するためのフィード槽と、
過剰フィード溶液を貯蔵するためのフィード緩衝槽と、
ストリップ溶液を貯蔵するためのストリップ槽と、
過剰ストリップ溶液を貯蔵するためのストリップ緩衝槽と、
上記システムのｐＨ値を検出して制御するためのｐＨ制御装置と、
上記各フィード領域または上記各ストリップ領域を連絡するための複数のドレン管と、
上記液体膜の両側の圧力差を減少させるための複数の排出管と、
上記システム内の溶液を循環させる駆動力を与えるための複数のポンプと、
を有することを特徴とする分離システム。 A supported liquid membrane separation system,
It includes a separation tank divided into three regions by two supported liquid membranes, the left and right regions of the three regions are feed regions, the central region is a strip region, and all of the three regions are drained. A pipe and a discharge pipe are attached,
The system further includes
A feed tank for storing the feed solution;
A feed buffer tank for storing excess feed solution;
A strip bath for storing the strip solution;
Strip buffer tank for storing excess strip solution;
A pH controller for detecting and controlling the pH value of the system;
A plurality of drain pipes for communicating the feed regions or the strip regions;
A plurality of discharge pipes for reducing a pressure difference between both sides of the liquid film;
A plurality of pumps for providing a driving force for circulating the solution in the system;
A separation system characterized by comprising: 上記分離槽が、直列に上記分離システムに追加される請求項１記載の分離システム。   The separation system according to claim 1, wherein the separation tank is added to the separation system in series. 上記分離槽の各フィード領域の上記ドレン管は連通しており、上記分離槽の各ストリップ領域の上記ドレン管は連通しており、上記分離槽の各フィード領域の上記排出管は連通しており、そして上記分離槽の各ストリップ領域の上記排出管は連通している請求項２記載の分離システム。   The drain pipe in each feed area of the separation tank is in communication, the drain pipe in each strip area of the separation tank is in communication, and the discharge pipe in each feed area of the separation tank is in communication. 3. The separation system according to claim 2, wherein the discharge pipes of the strip regions of the separation tank communicate with each other. 上記分離槽の各フィード領域は、上記ドレン管を介して上記フィード緩衝槽と連通しており、また上記分離槽の各ストリップ領域は、上記ドレン管を介して上記ストリップ緩衝槽と連通している請求項３記載の分離システム。   Each feed area of the separation tank communicates with the feed buffer tank via the drain pipe, and each strip area of the separation tank communicates with the strip buffer tank via the drain pipe. The separation system according to claim 3. 上記フィード槽、上記分離槽のフィード領域、及び上記フィード緩衝槽は上記ドレン管を通して連絡し、上記フィード溶液は上記ポンプの援助によってそれらの中を循環的に流れることを特徴とする請求項１に記載の分離システム。   2. The feed tank, the feed area of the separation tank, and the feed buffer tank communicate with each other through the drain pipe, and the feed solution circulates through them with the assistance of the pump. The separation system described. 上記ストリップ槽、上記分離槽のストリップ領域、及び、上記ストリップ緩衝槽は、上記ドレン管を介して連通し、上記ストリップ溶液は、ポンプの援助によってそれらの中を循環的に流れる請求項１記載の分離システム。   The strip tank, the strip region of the separation tank, and the strip buffer tank communicate with each other via the drain pipe, and the strip solution flows cyclically through them with the aid of a pump. Separation system. 上記ｐＨ制御装置は、ｐＨ調整槽と、ｐＨ計と、ｐＨ調整ポンプとを含む請求項１記載の分離システム。   The separation system according to claim 1, wherein the pH control device includes a pH adjustment tank, a pH meter, and a pH adjustment pump. 上記分離槽内の上記支持型液体膜は、抽出剤を充填した多孔性の膜である請求項１記載の分離システム。   The separation system according to claim 1, wherein the supporting liquid membrane in the separation tank is a porous membrane filled with an extractant. 上記多孔性の膜は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリ（二フッ化ビニリデン）（ＰＶＤＦ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、または他のポリマーを含む多孔性の膜からなる請求項８記載の分離システム。   The porous membrane comprises a porous membrane comprising polytetrafluoroethylene (PTFE), poly (vinylidene difluoride) (PVDF), polypropylene (PP), polystyrene (PS), or other polymer. 9. Separation system according to 8. 上記分離槽内の上記支持型液体膜は、抽出剤及び希釈材を充填した多孔性の膜である請求項８記載の分離システム。   The separation system according to claim 8, wherein the supporting liquid membrane in the separation tank is a porous membrane filled with an extractant and a diluent. 上記ストリップ溶液は、無機酸である請求項１記載の分離システム。   The separation system according to claim 1, wherein the strip solution is an inorganic acid. 上記分離槽は、化学耐性を有する材料で製造されている請求項１記載の分離システム。   The separation system according to claim 1, wherein the separation tank is made of a material having chemical resistance. 上記化学耐性を有する材料は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、テフロン（登録商標）、またはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含む請求項１２記載の分離システム。   The separation system according to claim 12, wherein the material having chemical resistance includes polyvinyl chloride (PVC), Teflon (registered trademark), or polytetrafluoroethylene (PTFE). 上記フィード槽内のフィード溶液及び上記ストリップ槽内のストリップ溶液は、それぞれ重力によって上記分離槽のフィード領域及びストリップ領域内へ流入し、次いで上記フィード緩衝槽及び上記ストリップ緩衝槽へそれぞれオーバーフローする請求項１記載の分離システム。   The feed solution in the feed tank and the strip solution in the strip tank respectively flow into the feed area and the strip area of the separation tank by gravity, and then overflow into the feed buffer tank and the strip buffer tank, respectively. The separation system according to 1. 上記ポンプは、上記フィード溶液及びストリップ溶液を上記分離システム内で循環させるために使用される請求項１記載の分離システム。   The separation system of claim 1, wherein the pump is used to circulate the feed solution and strip solution within the separation system.
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