KR20240014047A - 리튬 추출을 위한 이온 교환 장치 - Google Patents
리튬 추출을 위한 이온 교환 장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20240014047A KR20240014047A KR1020237039520A KR20237039520A KR20240014047A KR 20240014047 A KR20240014047 A KR 20240014047A KR 1020237039520 A KR1020237039520 A KR 1020237039520A KR 20237039520 A KR20237039520 A KR 20237039520A KR 20240014047 A KR20240014047 A KR 20240014047A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- ion exchange
- less
- vessel
- lithium
- flow
- Prior art date
Links
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 428
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 421
- 238000000605 extraction Methods 0.000 title claims abstract description 143
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 title claims description 1330
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 527
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 741
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims description 460
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 216
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 197
- 239000012267 brine Substances 0.000 claims description 187
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 187
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 182
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 155
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 143
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 136
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 120
- -1 hydrogen ions Chemical class 0.000 claims description 108
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 108
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 101
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 87
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 85
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 80
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 70
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 70
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 65
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 64
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 46
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 45
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 41
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 36
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 36
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 34
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 33
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 33
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims description 30
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims description 29
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 claims description 29
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 claims description 27
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 claims description 27
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 25
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 25
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 25
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 claims description 24
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 23
- 229920000840 ethylene tetrafluoroethylene copolymer Polymers 0.000 claims description 23
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 22
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims description 22
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 20
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 19
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 claims description 19
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 19
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 19
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 16
- QHSJIZLJUFMIFP-UHFFFAOYSA-N ethene;1,1,2,2-tetrafluoroethene Chemical group C=C.FC(F)=C(F)F QHSJIZLJUFMIFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 14
- 229920000779 poly(divinylbenzene) Polymers 0.000 claims description 14
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 14
- 239000013535 sea water Substances 0.000 claims description 14
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 claims description 14
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 claims description 12
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 claims description 12
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 11
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 11
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 11
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims description 11
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 10
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 10
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 10
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 9
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 claims description 9
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 8
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 claims description 7
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910010707 LiFePO 4 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims description 5
- 229910015118 LiMO Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910015643 LiMn 2 O 4 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N ZrO Inorganic materials [Zr]=O GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 146
- 239000002585 base Substances 0.000 description 49
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 45
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 44
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 36
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 31
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 30
- 229920001780 ECTFE Polymers 0.000 description 28
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 26
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 25
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 23
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 19
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 19
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 18
- 229920001084 poly(chloroprene) Polymers 0.000 description 18
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 17
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 17
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 16
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 16
- 229920002620 polyvinyl fluoride Polymers 0.000 description 16
- 239000004676 acrylonitrile butadiene styrene Substances 0.000 description 15
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 15
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 15
- CHJAYYWUZLWNSQ-UHFFFAOYSA-N 1-chloro-1,2,2-trifluoroethene;ethene Chemical group C=C.FC(F)=C(F)Cl CHJAYYWUZLWNSQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000004812 Fluorinated ethylene propylene Substances 0.000 description 14
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 14
- 239000004794 expanded polystyrene Substances 0.000 description 14
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 14
- 229920009441 perflouroethylene propylene Polymers 0.000 description 14
- 239000010702 perfluoropolyether Substances 0.000 description 14
- 229920002493 poly(chlorotrifluoroethylene) Polymers 0.000 description 14
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 description 14
- 239000000047 product Substances 0.000 description 14
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910001410 inorganic ion Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 11
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 11
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 11
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 11
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 11
- BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M sulfonate Chemical compound [O-]S(=O)=O BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 11
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 10
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 10
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 10
- 229920002449 FKM Polymers 0.000 description 9
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 description 9
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 9
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 9
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 9
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 9
- 239000004811 fluoropolymer Substances 0.000 description 9
- 229920001684 low density polyethylene Polymers 0.000 description 9
- 239000004702 low-density polyethylene Substances 0.000 description 9
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 9
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 9
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 9
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229920001903 high density polyethylene Polymers 0.000 description 8
- 239000004700 high-density polyethylene Substances 0.000 description 8
- 238000010979 pH adjustment Methods 0.000 description 8
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 8
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- AUUAIQGEFIEHRO-UHFFFAOYSA-N 1,1,2,2-tetrafluoro-2-[1,1,1,2,3,3-hexafluoro-3-(1,2,2-trifluoroethenoxy)propan-2-yl]oxyethanesulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)C(F)(F)C(F)(F)OC(F)(C(F)(F)F)C(F)(F)OC(F)=C(F)F AUUAIQGEFIEHRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 7
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 7
- 229920000362 Polyethylene-block-poly(ethylene glycol) Polymers 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 7
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 7
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 7
- 229920001495 poly(sodium acrylate) polymer Polymers 0.000 description 7
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 7
- NNMHYFLPFNGQFZ-UHFFFAOYSA-M sodium polyacrylate Chemical compound [Na+].[O-]C(=O)C=C NNMHYFLPFNGQFZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 7
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 6
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 6
- 229960004592 isopropanol Drugs 0.000 description 6
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 6
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000009388 chemical precipitation Methods 0.000 description 5
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 5
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 5
- 229910000856 hastalloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000013056 hazardous product Substances 0.000 description 5
- GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N hydron Chemical compound [H+] GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000003014 ion exchange membrane Substances 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 5
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 5
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 5
- 229920002943 EPDM rubber Polymers 0.000 description 4
- 229910013641 LiNbO 3 Inorganic materials 0.000 description 4
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920000459 Nitrile rubber Polymers 0.000 description 4
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 4
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 4
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 4
- 239000006193 liquid solution Substances 0.000 description 4
- 150000002641 lithium Chemical class 0.000 description 4
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 4
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 4
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 4
- 229920005597 polymer membrane Polymers 0.000 description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 4
- 235000020637 scallop Nutrition 0.000 description 4
- JOHWNGGYGAVMGU-UHFFFAOYSA-N trifluorochlorine Chemical compound FCl(F)F JOHWNGGYGAVMGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 4
- 229910016569 AlF 3 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052493 LiFePO4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910019440 Mg(OH) Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 3
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 3
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229920001400 block copolymer Polymers 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 3
- 229920006037 cross link polymer Polymers 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 3
- 229920001477 hydrophilic polymer Polymers 0.000 description 3
- 229920001600 hydrophobic polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000012500 ion exchange media Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 description 3
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 3
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 3
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 3
- 229910017119 AlPO Inorganic materials 0.000 description 2
- KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K Aluminium flouride Chemical compound F[Al](F)F KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 2
- 229910010158 Li2MO3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910011981 Li4Mn5O12 Inorganic materials 0.000 description 2
- 241000237509 Patinopecten sp. Species 0.000 description 2
- 241000237503 Pectinidae Species 0.000 description 2
- 229920001328 Polyvinylidene chloride Polymers 0.000 description 2
- 229910006501 ZrSiO Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000002144 chemical decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 239000013626 chemical specie Substances 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- QXYJCZRRLLQGCR-UHFFFAOYSA-N dioxomolybdenum Chemical compound O=[Mo]=O QXYJCZRRLLQGCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003480 eluent Substances 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 2
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 description 2
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 2
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 2
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 2
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N perchloric acid Chemical compound OCl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 2
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 2
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 2
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 2
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SELFXCFVPOJKBE-UHFFFAOYSA-N 2-(1-ethenoxypropan-2-yloxy)ethanesulfonic acid Chemical compound C=COCC(C)OCCS(O)(=O)=O SELFXCFVPOJKBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BMYNFMYTOJXKLE-UHFFFAOYSA-N 3-azaniumyl-2-hydroxypropanoate Chemical compound NCC(O)C(O)=O BMYNFMYTOJXKLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000619 316 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 229910021532 Calcite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 229910018068 Li 2 O Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001555 Li2Si3O7 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007848 Li2TiO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007822 Li2ZrO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910011312 Li3VO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002986 Li4Ti5O12 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010488 Li4TiO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013191 LiMO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000668 LiMnPO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003327 LiNbO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002097 Lithium manganese(III,IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000792 Monel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 241001122767 Theaceae Species 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JDZCKJOXGCMJGS-UHFFFAOYSA-N [Li].[S] Chemical compound [Li].[S] JDZCKJOXGCMJGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N acrylonitrile butadiene styrene Chemical compound C=CC=C.C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 150000001649 bromium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-N chloric acid Chemical compound OCl(=O)=O XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940005991 chloric acid Drugs 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000909 electrodialysis Methods 0.000 description 1
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- 229910001026 inconel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 1
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021450 lithium metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 1
- GLNWILHOFOBOFD-UHFFFAOYSA-N lithium sulfide Chemical compound [Li+].[Li+].[S-2] GLNWILHOFOBOFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 150000002891 organic anions Chemical class 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000010412 perfusion Effects 0.000 description 1
- 239000006187 pill Substances 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000131 polyvinylidene Polymers 0.000 description 1
- 239000005033 polyvinylidene chloride Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000011163 secondary particle Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
- C22B3/20—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching
- C22B3/42—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching by ion-exchange extraction
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
- B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
- B01D15/10—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features
- B01D15/18—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features relating to flow patterns
- B01D15/1814—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features relating to flow patterns recycling of the fraction to be distributed
- B01D15/1821—Simulated moving beds
- B01D15/1842—Simulated moving beds characterized by apparatus features
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
- B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
- B01D15/26—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by the separation mechanism
- B01D15/36—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by the separation mechanism involving ionic interaction
- B01D15/361—Ion-exchange
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J39/00—Cation exchange; Use of material as cation exchangers; Treatment of material for improving the cation exchange properties
- B01J39/02—Processes using inorganic exchangers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J39/00—Cation exchange; Use of material as cation exchangers; Treatment of material for improving the cation exchange properties
- B01J39/08—Use of material as cation exchangers; Treatment of material for improving the cation exchange properties
- B01J39/09—Inorganic material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J47/00—Ion-exchange processes in general; Apparatus therefor
- B01J47/02—Column or bed processes
- B01J47/022—Column or bed processes characterised by the construction of the column or container
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/0242—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid flow within the bed being predominantly vertical
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/0292—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds with stationary packing material in the bed, e.g. bricks, wire rings, baffles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
- B01J8/0446—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical
- B01J8/0449—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical beds
- B01J8/0453—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical beds the beds being superimposed one above the other
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/42—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B26/00—Obtaining alkali, alkaline earth metals or magnesium
- C22B26/10—Obtaining alkali metals
- C22B26/12—Obtaining lithium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/42—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange
- C02F2001/425—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange using cation exchangers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/08—Seawater, e.g. for desalination
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)
- Removal Of Specific Substances (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Extraction Or Liquid Replacement (AREA)
- Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
Abstract
본 발명은 액체 자원, 예컨대 천연 및 합성 염수, 점토 및 광물, 및 재활용 제품으로부터의 침출액 용액으로부터의 리튬의 추출에 관한 것이다.
Description
상호 참조
본 특허 출원은 2021년 4월 23일에 출원된 미국 가출원 제63/179,153호의 이익을 주장하고, 이는 그 전체가 본원에 참고로 포함된다.
리튬은 고에너지 충전형 배터리 및 다른 기술에 대한 필수 요소이다. 리튬은 천연 및 합성 염수 및 광물 및 재활용 제품으로부터의 침출액 용액을 포함하는 다양한 액체 자원에서 발견된다.
리튬은 무기 이온 교환 재료에 기초한 이온 교환 공정을 사용하여 액체 자원으로부터 추출될 수 있다. 무기 이온 교환 재료는 수소 이온을 방출하면서 액체 자원으로부터 리튬 이온을 흡수하고, 이후 수소 이온을 흡수하면서 산에서 리튬 이온을 용리시킨다. 이온 교환 공정은 액체 자원으로부터 리튬 이온을 추출하고 농축 리튬 이온 용액을 생성하도록 반복될 수 있다. 농축 리튬 이온 용액은 배터리 산업 또는 다른 산업을 위해 화학물질로 추가로 가공될 수 있다.
액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치가 본원에 개시되어 있고, 상기 장치는 1) 이온 교환 재료를 포함하는 하나 이상의 층; 및 2) 하나 이상의 흐름 분배장치를 포함하고, 상기 흐름 분배장치는 하나 이상의 층을 통한 액체의 흐름을 유도하도록 구성되고, 이온 교환 재료는 리튬 이온 및 수소 이온을 교환하고, 하나 이상의 흐름 분배장치 및 하나 이상의 층은 이온 교환 재료를 통해 액체를 흐르게 하는 데 필요한 정수압을 최소화하도록 구성된다. 일부 실시형태에서, 상기 장치는 상기 하나 이상의 흐름 분배장치에 걸친 상기 액체 자원의 압력을 조절하도록 구성된 조절장치를 추가로 포함한다. 일부 실시형태에서, 하나 이상의 흐름 분배장치는 천공된 관 또는 플레이트를 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 하나 이상의 흐름 분배장치 및 이온 교환 재료에 걸친 상기 액체의 압력은 상기 하나 이상의 흐름 분배장치가 없는 장치와 비교하여 감소된다. 일부 실시형태에서, 상기 하나 이상의 흐름 분배장치 및 이온 교환 재료에 걸친 상기 액체의 압력은 50 psi 미만이다. 일부 실시형태에서, 상기 하나 이상의 흐름 분배장치 및 이온 교환 재료에 걸친 상기 액체의 압력은 10 psi 미만이다. 일부 실시형태에서, 상기 하나 이상의 흐름 분배장치 및 이온 교환 재료에 걸친 상기 액체 자원의 압력은 약 0.1 psi 내지 약 1 psi이다. 일부 실시형태에서, 상기 하나 이상의 흐름 분배장치 및 이온 교환 재료에 걸친 상기 액체 자원의 압력은 약 1 psi 내지 약 10 psi이다. 일부 실시형태에서, 상기 하나 이상의 흐름 분배장치 및 이온 교환 재료에 걸친 상기 액체 자원의 압력은 약 10 psi 내지 약 20 psi이다. 일부 실시형태에서, 상기 하나 이상의 흐름 분배장치 및 이온 교환 재료에 걸친 상기 액체 자원의 압력은 약 20 psi 내지 약 40 psi이다. 일부 실시형태에서, 상기 하나 이상의 흐름 분배장치 및 이온 교환 재료에 걸친 상기 액체 자원의 압력은 약 40 psi 내지 약 80 psi이다. 일부 실시형태에서, 상기 하나 이상의 흐름 분배장치 및 이온 교환 재료에 걸친 상기 액체 자원의 압력은 약 80 psi 내지 약 160 psi이다. 일부 실시형태에서, 하나 이상의 층은 복수의 층이고, 각각의 층은 제1 흐름 분배장치를 통해 유체를 수용하고 제2 흐름 분배장치로 유체를 방출하도록 구성된다. 일부 실시형태에서, 상기 액체 자원은 병렬의 복수의 층을 통해 흐르도록 구성된다. 일부 실시형태에서, 상기 액체 자원은 직렬의 복수의 층을 통해 흐르도록 구성된다. 일부 실시형태에서, 하나 이상의 층은 구조 지지체를 갖는 상기 용기 내부에 탑재된다.
액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치가 본원에 개시되고, 상기 장치는 1) 이온 교환 재료를 포함하는 층; 2) 수성 용액; 3) 일정 부피의 가스; 및 4) 수위 측정 장치를 포함하고, 이온 교환 재료는 리튬 이온 및 수소 이온을 교환하고, 용기에서의 유체 수위가 제어된다. 일부 실시형태에서, 수성 용액은 액체 자원, 산성 용액 또는 세척 용액이다. 일부 실시형태에서, 수위 측정 장치는 수위 센서이다. 일부 실시형태에서, 상기 용기에서의 유체 수위는 제어 밸브를 사용하여 제어된다. 일부 실시형태에서, 상기 용기에서의 유체 수위는 일정 부피의 가스의 압력을 조정함으로써 제어된다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 재료를 포함하는 층은 용기 내부에서의 유체에서 유동화된다.
액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치가 본원에 개시되고, 상기 장치는 상기 액체 자원이 원통형 용기에 방사상으로 배향된 방향으로 상기 이온 교환 재료를 통해 흐르도록 배열된 이온 교환 재료가 로딩된 내부 구획을 포함하는 상기 원통형 용기를 포함한다. 2개의 비교차 투과성 파티션 사이에 배치된 이온 교환 재료의 층을 포함하는 용기를 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치가 본원에 개시되고, 흐름은 하나의 파티션으로부터 또 다른 파티션으로 그리고 이온 교환 층에 걸쳐 발생한다. 2개의 파티션 사이에 배치된 이온 교환 재료를 포함하는 용기를 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치가 본원에 개시된다. 일부 실시형태에서, 상기 파티션은 원통형이다. 일부 실시형태에서, 상기 파티션은 동심원형이다. 일부 실시형태에서, 상기 파티션은 직사각형이다. 일부 실시형태에서, 상기 파티션은 투과성이다. 일부 실시형태에서, 상기 투과성 파티션은 다공성이다. 일부 실시형태에서, 상기 파티션은 동심원형 투과성 원통이다.
이온 교환 재료 및 용기에 방사상으로 배향된 방향에서 이온 교환 재료를 통한 액체의 흐름을 수월하게 하는 용기의 중앙 근처의 투과성 파이프를 포함하는 용기가 본원에 개시된다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 재료는 리튬 이온 및 수소 이온을 교환한다.
1) 용기 하우징(상기 용기 하우징은 내부 원통형 용기 및 외부 원통형 용기를 포함함) 및 2) 상기 내부 원통형 용기와 상기 외부 원통형 용기 사이에 수용된 이온 교환 재료를 포함하는, 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치가 본원에 개시된다. 일부 실시형태에서, 상기 내부 원통형 용기 및 상기 외부 원통형 용기는 투과성이어서 상기 이온 교환 재료를 통한 상기 액체 자원의 흐름을 수월하게 한다. 일부 실시형태에서, 상기 내부 원통형 용기 및/또는 상기 외부 원통형 용기는 상기 용기 하우징의 내부에 상기 이온 교환 재료를 포함하면서 상기 이온 교환 재료를 통한 상기 액체 자원의 흐름을 수월하게 하도록 홀, 슬릿, 노즐, 메시 또는 이들의 조합에 의해 고정된다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 재료는 리튬 이온 및 수소 이온을 교환한다.
외부 동심원 원통형 구조물과 내부 동심원 원통형 구조물 사이에 배치된 이온 교환 재료를 포함하는 원통형 용기를 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치가 본원에 개시되고, 상기 내부 원통형 구조물, 상기 외부 원통형 구조물 및 상기 이온 교환 재료는 유체 연통된다. 일부 실시형태에서, 상기 액체 자원은 상기 외부 동심원 원통형 구조물의 외부 근처로부터 상기 내부 동심원 원통형 구조물의 내부 근처로 상기 이온 교환 재료를 통해 방사상 배향으로 흐른다. 일부 실시형태에서, 상기 액체 자원은 상기 내부 동심원 원통형 구조물의 내부 근처로부터 상기 외부 동심원 원통형 구조물의 외부 근처로 상기 이온 교환 재료를 통해 방사상 배향으로 흐른다.
내부 흐름 분배장치를 포함하고 이온 교환 재료를 포함하는 용기를 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치가 본원에 개시된다. 이온 교환 재료가 로딩된 용기를 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치가 본원에 개시되고, 상기 액체 자원은 상기 용기의 2개의 대향하는 말단 근처에 위치한 다수의 흐름 분배장치로부터 상기 용기에 들어가고 상기 용기의 2개의 대향하는 말단 사이의 중심점 근처에 위치한 하나 이상의 흐름 분배장치로부터 상기 용기를 빠져나간다. 이온 교환 재료가 로딩된 용기를 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치가 본원에 제공되고, 상기 액체 자원은 상기 용기의 2개의 대향하는 말단 근처에 위치한 다수의 흐름 분배장치로부터 상기 용기를 빠져나가고 상기 용기의 2개의 대향하는 말단 사이의 중심점 근처에 위치한 하나 이상의 흐름 분배장치로부터 상기 용기에 들어간다. 하나 이상의 캔들을 포함하는 하나 이상의 용기를 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치가 본원에 제공되고, 각각의 상기 캔들은 상기 액체 자원의 흐름에 투과성인 원통형 파티션을 포함하고, 상기 파티션에 의해 둘러싸인 공간은 이온 교환 재료를 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 액체 자원은 상기 용기로, 상기 투과성 파티션을 통해, 투과성 파티션에 의해 둘러싸인 공간으로, 이온 교환 재료를 통해 흐르고 이후 용기를 빠져나간다. 일부 실시형태에서, 상기 액체 자원은 상기 용기로, 상기 투과성 파티션에 의해 둘러싸인 공간으로, 투과성 파티션을 통해, 이온 교환 재료를 통해 흐르고 이후 용기를 빠져나간다. 일부 실시형태에서, 상기 하나 이상의 용기는 4개 이상의 캔들을 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 하나 이상의 용기는 8개 이상의 캔들을 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 하나 이상의 용기는 20개 이상의 캔들을 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 하나 이상의 용기는 50개 이상의 캔들을 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 하나 이상의 용기는 100개 이상의 캔들을 포함한다.
a) 용기; b) 상기 용기 내부의 권취된 이온 교환 부재를 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치가 본원에 개시되고, 여기서 상기 부재는 a. 비다공성 막, b. 선택적으로 제1 흐름 분배 스캐폴드, c. 선택적으로 제1 다공성 막, d. 이온 교환 재료의 층, e. 선택적으로 제2 다공성 막, f. 선택적으로 제2 흐름 분배 스캐폴드를 포함한다. a) 용기; b) 용기 내부의 권취된 이온 교환 부재를 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치가 본원에 개시되고, 여기서 상기 부재는 a. 비다공성 막, b. 제1 흐름 분배 스캐폴드, c. 제1 다공성 막, d. 이온 교환 재료의 층, e. 제2 다공성 막, f. 제2 흐름 분배 스캐폴드를 포함한다. a) 용기; b) 용기 내부의 권취된 이온 교환 부재를 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치가 본원에 개시되고, 여기서 상기 부재는 a. 비다공성 막, b. 제1 흐름 분배 스캐폴드, c. 이온 교환 재료의 층, d. 제2 흐름 분배 스캐폴드를 포함한다. a) 용기; b) 용기 내부의 권취된 이온 교환 부재를 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치가 본원에 개시되고, 여기서 상기 부재는 a. 비다공성 막, b. 제1 다공성 막, c. 이온 교환 재료의 층, d. 제2 다공성 막을 포함한다. a) 용기; b) 용기 내부의 권취된 이온 교환 부재를 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치가 본원에 개시되고, 여기서 상기 부재는 a. 제1 흐름 분배 스캐폴드, b. 제1 다공성 막, c. 이온 교환 재료의 층, d. 제2 다공성 막, e. 제2 흐름 분배 스캐폴드를 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 이온 교환 부재는 이온 교환 재료의 얇은 층의 물리적 발자국(physical footprint)을 감소시킨다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 재료는 2개의 다공성 막 사이에 포함된다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 재료는 2개의 흐름 분배 스캐폴드 사이에 포함된다. 일부 실시형태에서, 흐름 분배 스캐폴드는 다공성이다. 일부 실시형태에서, 임의의 막은 롤로 권취되어 나선을 형성한다.
이온 교환 재료 및 충전제 재료가 로딩된 용기를 포함하는, 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치가 본원에 개시된다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 층은 수소 이온에 대해 리튬을 교환하지 않는 하나 이상의 충전제 재료를 추가로 포함한다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 층은 이온 교환 층의 입구 또는 출구 근처에 상기 충전제 재료가 로딩된다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 층은 상기 충전제 재료와 혼합된다. 이온 교환 재료가 로딩되고 충전제 재료와 혼합된 용기를 포함하는, 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치가 본원에 개시된다. 일부 실시형태에서, 용기는 이온 교환 재료 및 충전제 재료가 로딩되고, 충전제 재료는 이온 교환 재료와 혼합되어 이온 교환 재료에 걸친 압력을 감소시킨다. 일부 실시형태에서, 용기는 이온 교환 재료 및 충전제 재료가 로딩되고, 충전제 재료는 이온 교환 재료와 혼합되어 이온 교환 재료의 층의 강도를 개선한다. 일부 실시형태에서, 용기는 이온 교환 재료 및 충전제 재료가 로딩되고, 충전제 재료는 이온 교환 재료와 혼합되어 이온 교환 재료의 하나 이상의 층에 대한 지지를 제공한다. 일부 실시형태에서, 충전제 재료는 상기 액체 자원 또는 용기에 들어가는 임의의 다른 유체가 상기 층을 통해 흐를 때 층의 전체 횡단면에 걸친 균일한 압력 강하를 가능하게 한다. 일부 실시형태에서, 상기 충전제 재료는 산 및 염수에 불활성이다. 일부 실시형태에서, 상기 충전제는 중합체 또는 세라믹으로부터 구축된다. 일부 실시형태에서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 기공을 갖는다. 일부 실시형태에서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 약 10 마이크론 또는 약 100 마이크론보다 큰 기공을 갖는다. 일부 실시형태에서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 약 1 밀리미터, 약 1 센티미터 또는 약 10 센티미터보다 큰 기공을 갖는다. 일부 실시형태에서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 약 10 센티미터 또는 약 25 센티미터보다 큰 기공을 갖는다. 일부 실시형태에서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 약 10 마이크론 또는 약 100 마이크론보다 작은 기공을 갖는다. 일부 실시형태에서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 약 1 밀리미터, 약 1 센티미터 또는 약 10 센티미터보다 작은 기공을 갖는다. 일부 실시형태에서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 약 10 센티미터 또는 약 25 센티미터보다 작은 기공을 갖는다. 일부 실시형태에서, 상기 충전제 재료는 경질 스캐폴딩이다.
하나 이상의 본원에 기재된 용기의 망상조직을 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 시스템이 본원에 개시된다. 다수의 본원에 기재된 용기의 망상조직을 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 시스템이 본원에 개시되고, 여기서 상기 액체 자원은 하나의 용기를 통해 그리고 또 다른 용기로 흐른다. 복수의 본원에 기재된 용기의 망상조직을 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 시스템이 본원에 개시되고, 여기서 상기 액체 자원은 순차적으로 복수의 용기의 하나 이상의 용기를 통해 흐른다. 다수의 본원에 기재된 용기의 망상조직을 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 시스템이 본원에 개시되고, 여기서 상기 액체 자원은 하나의 용기를 통해, 액체 자원의 pH를 증가시키는 유닛을 통해 그리고 또 다른 용기로 흐른다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 재료는 다공성 이온 교환 비드를 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 이온 교환 재료는 50 마이크론 내지 100 마이크론의 평균 직경을 갖는 다공성 이온 교환 비드를 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 이온 교환 재료는 100 마이크론 내지 200 마이크론의 평균 직경을 갖는 다공성 이온 교환 비드를 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 이온 교환 재료는 200 마이크론 내지 300 마이크론의 평균 직경을 갖는 다공성 이온 교환 비드를 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 이온 교환 재료는 200 마이크론 내지 400 마이크론의 평균 직경을 갖는 다공성 이온 교환 비드를 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 이온 교환 재료는 400 마이크론 내지 600 마이크론의 평균 직경을 갖는 다공성 이온 교환 비드를 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 이온 교환 재료는 400 마이크론 내지 800 마이크론의 평균 직경을 갖는 다공성 이온 교환 비드를 포함한다. 일부 실시형태에서, 액체 자원이 이온 교환 재료를 통해 흐를 때 이의 정수압의 변화는 10 psi 미만이다. 일부 실시형태에서, 액체 자원이 이온 교환 재료를 통해 흐를 때 이의 정수압의 변화는 20 psi 미만이다. 일부 실시형태에서, 액체 자원이 이온 교환 재료를 통해 흐를 때 이의 정수압의 변화는 50 psi 미만이다. 일부 실시형태에서, 액체 자원이 이온 교환 재료를 통해 흐를 때 이의 정수압의 변화는 100 psi 미만이다. 일부 실시형태에서, 액체 자원이 이온 교환 재료를 통해 흐를 때 이의 정수압의 변화는 200 psi 미만이다. 일부 실시형태에서, 임의의 용기의 입구에서 출구까지의 정수압의 변화는 10 psi 미만이다. 일부 실시형태에서, 임의의 용기의 입구에서 출구까지의 정수압의 변화는 20 psi 미만이다. 일부 실시형태에서, 임의의 용기의 입구에서 출구까지의 정수압의 변화는 50 psi 미만이다. 일부 실시형태에서, 임의의 용기의 입구에서 출구까지의 정수압의 변화는 100 psi 미만이다. 일부 실시형태에서, 임의의 용기의 입구에서 출구까지의 정수압의 변화는 200 psi 미만이다. 일부 실시형태에서, 상기 시스템은 시스템에서의 액체 자원의 pH를 증가시키기 위한 pH 조절 설정을 추가로 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 시스템은 액체 자원을 중화시키기 위해 시스템에서의 액체 자원의 pH를 증가시키기 위한 pH 조절 설정을 추가로 포함한다. 일부 실시형태에서, 천공된 재료는 이온 교환 재료를 고정시키는 데 사용된다. 일부 실시형태에서, 메시 재료는 이온 교환 재료를 고정시키는 데 사용된다. 일부 실시형태에서, 천공된 재료 및 메시 재료는 이온 교환 재료를 고정시키는 데 사용된다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 재료는 양성자를 방출하면서 액체 자원으로부터 리튬을 흡수한다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 재료는 양성자를 흡수하면서 리튬을 방출한다. 일부 실시형태에서, 상기 이온 교환 재료는 액체 자원으로부터의 리튬이 로딩되고, 이후 리튬은 산을 사용하여 상기 이온 교환 재료로부터 용리된다. 일부 실시형태에서, 상기 이온 교환 재료는 중합체 또는 세라믹 재료로 구축된 노즐, 슬릿, 홀 또는 메시를 사용하여 상기 용기에 포함된다. 일부 실시형태에서, 상기 이온 교환 재료는 폴리에테르 에테르 케톤, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리설폰, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 디플루오라이드, 에틸렌 테트라플루오로에틸렌, 스테인리스 강, 코팅된 스테인리스 강, 중합체에서 코팅된 스테인리스 강, 티탄, 고 니켈 합금 또는 이들의 조합으로 구축된 노즐, 슬릿, 홀, 메시 또는 이들의 조합을 사용하여 상기 용기에 포함된다. 일부 실시형태에서, 상기 이온 교환 재료는 LiFePO4, LiMnPO4, Li2MO3(M = Ti, Mn, Sn), Li4Ti5O12, Li4Mn5O12, LiMn2O4, Li1.6Mn1.6O4, LiMO2(M = Al, Cu, Ti), Li4TiO4, Li7Ti11O24, Li3VO4, Li2Si3O7, Li2CuP2O7, 이들의 변형, 이들의 고용액 또는 이들의 조합을 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 이온 교환 재료는 옥사이드, 중합체 또는 이들의 조합으로부터 선택된 코팅에 의한 코팅된 이온 교환 재료이다. 일부 실시형태에서, 상기 이온 교환 재료는 SiO2, TiO2, ZrO2, 폴리비닐리덴 디플루오라이드, 폴리비닐 클로라이드, 폴리스티렌, 폴리부타디엔, 폴리디비닐벤젠 또는 이들의 조합으로부터 선택된 코팅에 의한 코팅된 이온 교환 재료이다. 일부 실시형태에서, 상기 액체 자원은 천연 염수, 전처리된 염수, 용해된 솔트 플랫, 해수, 농축 해수, 담수화 유출물, 농축 염수, 가공 염수, 유전 염수, 이온 교환 공정으로부터의 액체, 용매 추출 공정으로부터의 액체, 합성 염수, 광석 또는 광석의 조합으로부터의 침출액, 광물 또는 광물의 조합으로부터의 침출액, 점토 또는 점토의 조합으로부터의 침출액, 재활용 제품으로부터의 침출액, 재활용 재료로부터의 침출액 또는 이들의 조합이다.
a) 이온 교환 비드를 포함하는 슬러리를 형성하는 단계; b) 상기 슬러리를 용기 내의 구획으로 흐르게 하는 단계; 및 c) 상기 이온 교환 비드를 압축하기 위해 액체를 상기 구획을 통해 흐르게 하는 단계를 포함하는 이온 교환 층을 형성하는 방법이 본원에 개시된다. a) 이온 교환 비드를 포함하는 슬러리를 형성하는 단계; b) 상기 슬러리를 다공성 구획으로 흐르게 하는 단계; c) 상기 다공성 구획의 섹션을 통해 흐름을 유도하도록 흐름 우회 장치를 도입하는 단계; 및 d) 상기 이온 교환 비드를 압축하기 위해 액체를 상기 구획을 통해 흐르게 하는 단계를 포함하는 이온 교환 층을 형성하는 방법이 본원에 개시된다. a) 이온 교환 비드를 포함하는 슬러리를 형성하는 단계; b) 상기 슬러리를 다공성 구획으로 흐르게 하는 단계; 및 c) 상기 이온 교환 비드를 압축하기 위해 액체를 상기 구획의 섹션을 통해 흐르게 하는 단계를 포함하는 이온 교환 층을 형성하는 방법이 본원에 개시된다. a) 이온 교환 비드를 용기 내의 다공성 구획으로 로딩하는 단계; b) 상기 구획의 섹션을 통해 흐름을 유도하도록 흐름 우회 장치를 도입하는 단계; 및 c) 상기 이온 교환 비드를 압축하기 위해 액체를 상기 구획의 상기 부분을 통해 흐르게 하는 단계를 포함하는 이온 교환 층을 형성하는 방법이 본원에 개시된다. a) 이온 교환 비드를 용기 내의 다공성 구획으로 로딩하는 단계; b) 상기 이온 교환 비드를 압축하기 위해 액체를 구획의 상기 부분을 통해 흐르게 하는 단계를 포함하는 이온 교환 층을 형성하는 방법이 본원에 개시된다. 일부 실시형태에서, 불활성 비드는 용기의 소정의 부분으로 흐름을 유도하는 역할을 한다.
a) 이온 교환 비드를 포함하는 슬러리를 제조하기 위한 장치; b) 상기 슬러리를 용기 내의 구획으로 흐르게 하기 위한 장치; 및 c) 상기 이온 교환 비드를 압축하기 위해 액체를 상기 구획을 통해 흐르게 하기 위한 장치를 포함하는 이온 교환 층을 형성하기 위한 장치가 본원에 개시된다. a) 이온 교환 비드를 포함하는 슬러리를 제조하기 위한 장치; b) 상기 슬러리를 다공성 구획으로 흐르게 하기 위한 장치; c) 이온 교환 층을 압축하기 위해 흐름을 우회시키고 이것을 상기 다공성 구획의 섹션을 통해 유도하기 위한 장치를 포함하는 이온 교환 층을 형성하기 위한 장치가 본원에 개시된다. a) 이온 교환 비드를 포함하는 슬러리를 형성하기 위한 장치; b) 상기 슬러리를 다공성 구획으로 흐르게 하기 위한 장치; 및 c) 상기 이온 교환 비드를 압축하기 위해 액체를 상기 구획의 섹션을 통해 흐르게 하기 위한 장치를 포함하는 이온 교환 층을 형성하기 위한 장치가 본원에 개시된다. a) 이온 교환 비드를 용기 내의 다공성 구획으로 로딩하기 위한 장치; b) 이온 교환 층을 압축하기 위해 흐름을 우회시키고 이것을 상기 다공성 구획의 섹션을 통해 유도하기 위한 장치를 포함하는 이온 교환 층을 형성하기 위한 장치가 본원에 개시된다. a) 이온 교환 비드를 용기 내의 다공성 구획으로 로딩하기 위한 장치; b) 상기 이온 교환 비드를 압축하기 위해 상기 구획의 섹션을 통해 액체를 흐르게 하기 위한 장치를 포함하는 이온 교환 층을 형성하기 위한 장치가 본원에 개시된다. a) 이온 교환 비드를 용기 내의 다공성 구획으로 로딩하기 위한 장치; b) 상기 이온 교환 비드를 압축하기 위해 상기 구획을 통해 액체를 흐르게 하기 위한 장치를 포함하는 이온 교환 층을 형성하기 위한 장치가 본원에 개시된다. 상기 이온 교환 층을 압축하기 위해 흐름을 용기를 통해 우회시키고 이것을 이온 교환 층의 섹션으로 유도하기 위한 장치를 포함하는 이온 교환 층을 형성하기 위한 장치가 본원에 개시된다. 상기 이온 교환 층을 압축하기 위해 흐름을 용기를 통해 우회시키고 이것을 이온 교환 층의 섹션으로 유도하기 위한 장치를 포함하는 이온 교환 층을 형성하기 위한 장치가 본원에 개시되고, 상기 이온 교환 층은 리튬 이온 및 수소 이온을 교환한다. 리튬 추출을 위한 이온 교환 층으로 이온 교환 비드를 형성하기 위한 장치가 본원에 개시된다. 일부 실시형태에서, 상기 장치는 용기의 형상에 정합한다. 일부 실시형태에서, 상기 장치는 이온 교환 층의 섹션으로의 흐름을 제한하는 역할을 한다. 일부 실시형태에서, 상기 장치 중 하나 이상은 이온 교환 층의 섹션으로의 흐름을 제한하는 역할을 한다. 일부 실시형태에서, 흐름 제한 장치는 이것에 인접한 층의 섹션으로의 흐름을 차단한다. 일부 실시형태에서, 흐름 제한 장치는 이것에 인접한 층의 섹션으로의 흐름을 허용하고, 층의 다른 섹션으로의 흐름을 차단한다. 일부 실시형태에서, 흐름 제한 장치는 이의 대칭 축에 수직인 흐름을 차단한다. 일부 실시형태에서, 흐름 제한 장치는 이의 대칭 축에 수직인 흐름을 가능하게 한다. 일부 실시형태에서, 흐름 제한 장치는 이의 대칭 축에 평행한 흐름을 차단한다. 일부 실시형태에서, 흐름 제한 장치는 이의 대칭 축에 평행한 흐름을 허용한다. 일부 실시형태에서, 흐름 제한 장치는 파이프를 포함한다. 일부 실시형태에서, 불활성 비드는 용기의 소정의 부분으로 흐름을 유도하는 역할을 한다. 일부 실시형태에서, 장치는 본원에 기재된 시스템에 대한 이온 교환 층을 형성하도록 사용된다. 일부 실시형태에서, 장치는 본원에 기재된 시스템에 대한 이온 교환 층을 형성하도록 사용된다. 임의의 본원에 기재된 시스템 내에 이온 교환 층으로 이온 교환 비드를 형성하는 방법이 본원에 개시된다. 본원에 기재된 용기, 장치 또는 시스템에 의해 액체 자원으로부터 리튬을 추출하는 방법이 본원에 개시된다.
a) 물; b) 리튬(여기서, 리튬의 농도는 리터당 200 밀리그램 미만임); c) 나트륨(여기서, 나트륨의 농도는 리터당 약 10,000 밀리그램 초과 및 리터당 약 150,000 밀리그램 미만임); d) 칼슘(여기서, 칼슘의 농도는 리터당 약 100 밀리그램 초과 및 리터당 약 30,000 밀리그램 미만임); 및 e) 마그네슘(여기서, 마그네슘의 농도는 리터당 약 100 밀리그램 초과 및 리터당 약 30,000 밀리그램 미만임)을 포함하는 고갈된 리튬 이온 교환 용리물 용액이 본원에 개시된다. 일부 실시형태에서, 리튬의 농도는 리터당 150 밀리그램 미만이다. 일부 실시형태에서, 리튬의 농도는 리터당 100 밀리그램 미만이다. 일부 실시형태에서, 나트륨의 농도는 리터당 약 10,000 밀리그램 및 리터당 약 100,000 밀리그램 미만이다. 일부 실시형태에서, 나트륨의 농도는 리터당 약 50,000 밀리그램 및 리터당 약 150,000 밀리그램 미만이다. 일부 실시형태에서, 칼슘의 농도는 리터당 약 1,000 밀리그램 및 리터당 약 30,000 밀리그램 미만이다. 일부 실시형태에서, 칼슘의 농도는 리터당 약 1,000 밀리그램 및 리터당 약 10,000 밀리그램 미만이다. 일부 실시형태에서, 마그네슘의 농도는 리터당 약 1,000 밀리그램 및 리터당 약 30,000 밀리그램 미만이다. 일부 실시형태에서, 마그네슘의 농도는 리터당 약 1,000 밀리그램 및 리터당 약 10,000 밀리그램 미만이다.
본원에 기재된 양태는 a) 이온 교환 재료; 및 b) 이온 교환 재료 위로의 액체 자원 및 다른 유체의 최적의 흐름을 수월하게 하도록 층에서의 이 이온 교환 재료를 보유하기 위한 하나 이상의 용기를 포함하는, 액체 자원으로부터의 리튬 이온의 추출을 위한 장치이다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 재료는 용기에서 로딩된다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 재료는 복수의 용기에서 로딩된다. 일부 실시형태에서, 용기는 이온 교환 재료를 통한 액체 자원 및 다른 유체의 흐름을 유도하기 위해 내부 구조물을 갖는다. 일부 실시형태에서, 내부 구조물은 이온 교환 재료를 통한 펌핑 압력을 최소화하도록 배열된다. 일부 실시형태에서, 용기는 이온 교환 재료를 통한 액체 자원 및 다른 유체의 방사상 흐름을 위해 구성된다.
일부 실시형태에서, pH 조절 설정은 이온 교환 재료가 로딩된 용기에 연결된다. 일부 실시형태에서, 용기는 복수의 주입 포트를 추가로 포함하고, 여기서 복수의 주입 포트는 시스템에서의 액체 자원의 pH를 증가시키도록 사용된다. 일부 실시형태에서, pH 조절 설정은 하나 이상의 탱크를 추가로 포함한다.
일부 실시형태에서, pH 조절 설정은 a) 하나 이상의 구획; 및 b) 하나 이상의 구획을 통해 액체 자원을 이동시키기 위한 수단을 포함하는 탱크이다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 재료는 적어도 하나의 구획에서 로딩된다. 일부 실시형태에서, 탱크는 탱크에 걸쳐 액체 자원을 순환시키기 위한 수단을 추가로 포함한다. 일부 실시형태에서, 탱크에 걸쳐 액체 자원을 순환시키기 위한 수단은 혼합 장치이다. 일부 실시형태에서, 탱크는 주입 포트를 추가로 포함한다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 재료가 로딩된 하나 이상의 용기는 pH 조절 장치에 의해 분리된다. 일부 실시형태에서, 액체 자원은 하나의 용기를 통해 흐르고, 액체 자원의 pH를 증가시키도록 염기로 처리되고, 이후 또 다른 용기를 통해 흐른다.
일부 실시형태에서, 복수의 용기 중 적어도 하나는 산성 용액을 포함한다. 일부 실시형태에서, 복수의 용기 중 적어도 하나는 액체 자원을 포함한다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 재료는 복수의 이온 교환 입자를 포함한다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 재료에서의 복수의 이온 교환 입자는 비코팅된 이온 교환 입자, 코팅된 이온 교환 입자 및 이들의 조합으로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 재료는 다공성 이온 교환 재료이다. 일부 실시형태에서, 다공성 이온 교환 재료는 다공성 이온 교환 재료의 표면으로부터 복수의 이온 교환 입자로 액체가 신속히 이동하게 하는 기공의 망상조직을 포함한다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 재료는 다공성 이온 교환 비드의 형태이다. 일부 실시형태에서, 액체 자원은 천연 염수, 용해된 솔트 플랫, 해수, 농축 해수, 담수화 유출물, 농축 염수, 가공 염수, 유전 염수, 이온 교환 공정으로부터의 액체, 용매 추출 공정으로부터의 액체, 합성 염수, 광석 또는 광석의 조합으로부터의 침출액, 광물 또는 광물의 조합으로부터의 침출액, 점토 또는 점토의 조합으로부터의 침출액, 재활용 제품으로부터의 침출액, 재활용 재료로부터의 침출액 또는 이들의 조합이다.
본원에 기재된 양태는 낮은 펌핑 압력에 의해 각각의 용기를 통한 액체 자원의 흐름을 동시에 수용하도록 독립적으로 구성된 하나 이상의 용기를 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이다.
본원에 기재된 양태는 이온 교환 재료를 통한 액체 자원의 흐름을 수용하도록 구성된 필터 뱅크를 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이다. 본원에 기재된 양태는 이온 교환 재료를 통한 액체 자원의 흐름을 수용하도록 구성된 필터 뱅크의 망상조직을 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이다.
본원에 기재된 양태는 이온 교환 재료를 통한 액체 자원의 흐름을 수용하도록 유체 수위 제어를 갖는 용기를 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이다. 본원에 기재된 양태는 이온 교환 재료를 통한 액체 자원의 흐름을 수용하도록 구성된 유체 수위 제어를 갖는 용기의 망상조직을 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이다.
본원에 기재된 양태는 이온 교환 재료를 통한 액체 자원의 흐름을 수용하도록 내부 구조 지지체를 갖는 용기를 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이다. 본원에 기재된 양태는 이온 교환 재료를 통한 액체 자원의 흐름을 수용하도록 구성된 내부 구조 지지체를 갖는 용기의 망상조직을 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이다.
본원에 기재된 양태는 이온 교환 재료를 통한 액체 자원의 흐름을 수용하도록 구성된 방사 흐름 용기를 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이다. 본원에 기재된 양태는 이온 교환 재료를 통한 액체 자원의 흐름을 수용하도록 구성된 방사 흐름 용기의 망상조직을 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이다.
본원에 기재된 양태는 이온 교환 재료를 통한 액체 자원의 흐름을 수용하도록 구성된 천공된 용기를 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이다. 본원에 기재된 양태는 이온 교환 재료를 통한 액체 자원의 흐름을 수용하도록 구성된 천공된 용기의 망상조직을 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이다.
본원에 기재된 양태는 이온 교환 재료를 통한 액체 자원의 흐름을 수용하도록 구성된 상부 및 하부에서의 입구 및 중간에서의 출구를 갖는 용기를 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이다. 본원에 기재된 양태는 이온 교환 재료를 통한 액체 자원의 흐름을 수용하도록 구성된 상부 및 하부에서의 입구 및 중간에서의 출구를 갖는 용기의 망상조직을 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이다.
본원에 기재된 양태는 이온 교환 재료를 통한 액체 자원의 흐름을 수용하도록 구성된 상부 및 하부에서의 출구 및 중간에서의 입구를 갖는 용기를 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이다. 본원에 기재된 양태는 이온 교환 재료를 통한 액체 자원의 흐름을 수용하도록 구성된 상부 및 하부에서의 출구 및 중간에서의 입구를 갖는 용기의 망상조직을 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이다.
본원에 기재된 양태는 이온 교환 재료를 통한 액체 자원의 흐름을 수용하도록 구성된 상부 및 하부에서의 출구 및 중간에서의 입구를 갖는 용기를 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이다. 본원에 기재된 양태는 이온 교환 재료를 통한 액체 자원의 흐름을 수용하도록 구성된 상부 및 하부에서의 출구 및 중간에서의 입구를 갖는 용기의 망상조직을 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이다.
본원에 기재된 양태는 이온 교환 재료를 통한 액체 자원의 흐름을 수용하도록 이온 교환 재료가 로딩된 다수의 다공성 구조물을 포함하는 용기를 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이다. 본원에 기재된 양태는 이온 교환 재료를 통한 액체 자원의 흐름을 수용하도록 구성된 이온 교환 재료가 로딩된 다수의 다공성 구조물을 포함하는 용기의 망상조직을 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이다.
본원에 기재된 양태는 이온 교환 재료를 통한 액체 자원의 흐름을 수용하도록 이온 교환 재료 및 충전제 재료를 포함하는 용기를 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이다. 본원에 기재된 양태는 이온 교환 재료를 통한 액체 자원의 흐름을 수용하도록 구성된 이온 교환 재료 및 충전제 재료를 포함하는 용기의 망상조직을 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이다.
본원에 기재된 양태는 상기 용기 내부에서의 이온 교환 재료의 다수의 층을 통한 상기 액체 자원의 흐름을 유도하는 내부 흐름 분배장치를 갖는 용기를 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이다. 본원에 기재된 또 다른 양태는 a) 용기; b) 상기 용기 내부에서의 이온 교환 재료의 다수의 층; 및 c) 이온 교환 재료의 상기 층을 통한 상기 액체 자원의 흐름을 유도하기 위한 흐름 분배장치를 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이다. 본원에 기재된 또 다른 양태는 a) 내부에 복수의 흐름 분배장치를 획정하는 용기; 및 b) 유체가 복수의 흐름 분배장치를 통한 이온 교환 재료의 복수의 층에 걸쳐 흐르도록 유도되도록 구성되도록 용기 내에 배치되고 복수의 흐름 분배장치와 유체 연통하는 이온 교환 재료의 복수의 층을 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이다.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 층의 각각의 층은 복수의 흐름 분배장치의 상응하는 흐름 분배장치를 통해 유체를 수용하고 복수의 채널의 또 다른 상응하는 흐름 분배장치로 유체를 방출하도록 구성된 것인 장치.
일부 실시형태에서, 상기 액체 자원은 병렬의 이온 교환 재료의 상기 다수의 층을 통해 흐른다. 일부 실시형태에서, 상기 액체 자원은 직렬의 이온 교환 재료의 상기 다수의 층을 통해 흐른다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 재료의 상기 층은 구조 지지체를 갖는 상기 용기 내부에 탑재된다.
본원에 기재된 양태는 이온 교환 재료의 층 및 수위 센서를 사용하여 제어되는 일정 부피의 가스를 포함하는 용기를 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이다. 본원에 기재된 또 다른 양태는 상기 액체 자원이 상기 원통형 용기에 방사상으로 배향된 방향으로 상기 이온 교환 재료를 통해 흐르도록 배열된 이온 교환 재료가 로딩된 내부 구획을 포함하는 원통형 용기를 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이다. 본원에 기재된 또 다른 양태는 2개의 동심원 원통형 구조물 사이에 배치된 이온 교환 재료를 포함하는 원통형 용기를 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이다. 본원에 기재된 또 다른 양태는 이온 교환 재료 및 용기에 방사상으로 배향된 방향에서 이온 교환 재료를 통한 상기 액체 자원의 흐름을 수월하게 하는 용기의 중앙 근처의 천공된 파이프를 포함하는 용기를 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이다. 본원에 기재된 또 다른 양태는 상기 내부 원통형 용기와 상기 외부 원통형 용기 사이에 수용된 이온 교환 재료를 갖는 내부 원통형 용기 및 외부 원통형 용기를 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이다. 본원에 기재된 또 다른 양태는 외부 동심원 원통형 구조물과 내부 동심원 원통형 구조물 사이에 배치된 이온 교환 재료를 포함하는 원통형 용기를 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이고, 여기서 상기 액체 자원이 내부 부피로 원통형 용기에 들어가고 원통형 용기를 빠져나가기 전에 내부 동심원 원통형 구조물, 이온 교환 재료 및 외부 동심원 원통형 구조물을 통해 통과하도록 구성되도록 원통형 용기에 대한 입구는 내부 동심원 원통형 구조물에 위에 획정된 내부 부피와 유체 연통한다.
일부 실시형태에서, 본원에 기재된 장치에 대해, 상기 내부 원통형 용기 및 상기 외부 원통형 용기는 투과성이어서 상기 이온 교환 재료를 통한 상기 액체 자원의 흐름을 수월하게 한다. 일부 실시형태에서, 본원에 기재된 장치에 대해, 상기 내부 원통형 용기 및 상기 외부 원통형 용기는 상기 용기의 내부에 상기 이온 교환 재료를 포함하면서 상기 이온 교환 재료를 통한 상기 액체 자원의 흐름을 수월하게 하도록 홀, 슬릿, 노즐, 메시 또는 이들의 조합에 의해 고정된다. 일부 실시형태에서, 본원에 기재된 장치에 대해, 상기 액체 자원은 상기 용기의 외부 근처로부터 상기 용기의 내부 근처로 상기 이온 교환 재료를 통해 방사상 배향으로 흐른다. 일부 실시형태에서, 본원에 기재된 장치에 대해, 상기 액체 자원은 상기 용기의 내부 근처로부터 상기 용기의 외부 근처로 상기 이온 교환 재료를 통해 방사상 배향으로 흐른다.
본원에 기재된 양태는 내부 흐름 분배장치를 포함하고 이온 교환 재료를 포함하는 용기를 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이다. 이온 교환 재료가 로딩된 용기를 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치가 본원에 제공되고, 상기 액체 자원은 상기 용기의 2개의 대향하는 말단 근처에 위치한 다수의 흐름 분배장치로부터 상기 용기에서 나가고 상기 용기의 2개의 대향하는 말단 사이의 중심점 근처에 위치한 하나 이상의 흐름 분배장치로부터 상기 용기를 빠져나간다. 본원에 기재된 장치의 또 다른 양태는 이온 교환 재료가 로딩된 용기를 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이고, 상기 액체 자원은 상기 용기의 2개의 대향하는 말단 근처에 위치한 다수의 흐름 분배장치로부터 상기 용기를 빠져나가고 상기 용기의 2개의 대향하는 말단 사이의 중심점 근처에 위치한 하나 이상의 흐름 분배장치로부터 상기 용기에 들어간다.
본원에 기재된 양태는 하나 이상의 캔들을 포함하는 하나 이상의 용기를 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이고, 각각의 상기 캔들은 상기 액체 자원의 흐름에 투과성이고 이온 교환 재료를 포함하는 2개의 동심원형 구조물을 포함한다. 본원에 기재된 또 다른 양태는 하나 이상의 캔들을 포함하는 하나 이상의 용기를 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이고, 각각의 상기 캔들은 상기 액체 자원의 흐름에 투과성이고 이온 교환 재료를 포함하는 2개의 동심원 원통형 구조물을 포함한다.
일부 실시형태에서, 본원에 기재된 장치에 대해, 상기 액체 자원은 상기 용기로, 외부 동심원형 구조물을 통해, 이온 교환 재료를 통해, 내부 동심원형 구조물을 통해 흐르고, 이후 용기를 빠져나간다. 일부 실시형태에서, 본원에 기재된 장치에 대해, 상기 액체 자원은 상기 용기로, 내부 동심원형 구조물을 통해, 이온 교환 재료를 통해, 외부 동심원형 구조물을 통해 흐르고, 이후 용기를 빠져나간다. 일부 실시형태에서, 본원에 기재된 장치에 대해, 상기 캔들은 4개 초과의 수이다. 일부 실시형태에서, 본원에 기재된 장치에 대해, 상기 캔들은 8개 초과의 수이다. 일부 실시형태에서, 본원에 기재된 장치에 대해, 상기 캔들은 20개 초과의 수이다. 일부 실시형태에서, 본원에 기재된 장치에 대해, 상기 캔들은 50개 초과의 수이다. 일부 실시형태에서, 본원에 기재된 장치에 대해, 상기 캔들은 100개 초과의 수이다.
본원에 기재된 양태는 이온 교환 재료 및 충전제 재료가 로딩된 용기를 포함하는, 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이다. 본원에 기재된 또 다른 양태는 용기의 상부 및/또는 하부 근처에 충전제 재료가 로딩되고 이온 교환 재료가 또한 로딩된 용기를 포함하는, 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이다. 본원에 기재된 또 다른 양태는 함께 혼합된 이온 교환 재료 및 충전제 재료가 로딩된 용기를 포함하는, 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이다. 본원에 기재된 또 다른 양태는 이온 교환 재료와 혼합되어 이온 교환 재료에 걸친 압력을 감소시키는 충전제 재료와 함께 이온 교환 재료가 로딩된 용기를 포함하는, 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이다. 본원에 기재된 또 다른 양태는 이온 교환 재료와 혼합되어 이온 교환 재료의 층의 강도를 개선하는 충전제 재료와 함께 이온 교환 재료가 로딩된 용기를 포함하는, 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이다.
일부 실시형태에서, 상기 충전제 재료는 산 및 염수에 불활성이다. 일부 실시형태에서, 상기 충전제는 중합체 또는 세라믹으로부터 구축된다. 일부 실시형태에서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 기공을 갖는다. 일부 실시형태에서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 10 마이크론보다 큰 작은 기공을 갖는다. 일부 실시형태에서, 상기 재료 충전제는 이온 교환 재료를 포함하는 100 마이크론보다 큰 작은 기공을 갖는다. 일부 실시형태에서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 1 밀리미터보다 큰 작은 기공을 갖는다. 일부 실시형태에서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 1 센티미터보다 큰 작은 기공을 갖는다. 일부 실시형태에서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 1 센티미터보다 큰 기공을 갖는다. 일부 실시형태에서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 10 센티미터보다 큰 기공을 갖는다. 일부 실시형태에서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 약 10 마이크론 또는 약 100 마이크론보다 큰 기공을 갖는다. 일부 실시형태에서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 약 1 밀리미터, 약 1 센티미터 또는 약 10 센티미터보다 큰 기공을 갖는다. 일부 실시형태에서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 약 10 센티미터 또는 약 25 센티미터보다 큰 기공을 갖는다. 일부 실시형태에서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 약 10 마이크론 또는 약 100 마이크론보다 작은 기공을 갖는다. 일부 실시형태에서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 약 1 밀리미터, 약 1 센티미터 또는 약 10 센티미터보다 작은 큰 기공을 갖는다. 일부 실시형태에서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 약 10 센티미터 또는 약 25 센티미터보다 작은 큰 기공을 갖는다. 일부 실시형태에서, 상기 충전제 재료는 경질 스캐폴딩이다.
본원에 기재된 양태는 본원에 기재된 용기에 상응하는 다수의 용기의 망상조직을 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이다. 본원에 기재된 또 다른 양태는 본원에 기재된 용기에 상응하는 다수의 용기의 망상조직을 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 공정이고, 여기서 염수는 하나의 용기를 통해 그리고 또 다른 용기로 흐른다. 본원에 기재된 또 다른 양태는 본원에 기재된 용기에 상응하는 다수의 용기의 망상조직을 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이고, 여기서 염수는 하나의 용기를 통해, 염수의 pH를 증가시키는 유닛을 통해 그리고 또 다른 용기로 흐른다. 본원에 기재된 또 다른 양태는 본원에 기재된 용기에 상응하는 다수의 용기의 망상조직을 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이고, 여기서 염수는 하나의 용기를 통해, 염수의 pH를 증가시키는 유닛을 통해 그리고 또 다른 용기로 흐른다. 본원에 기재된 용기에 상응하는 복수의 용기의 망상조직을 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치로서, 상기 액체 자원은 순차적으로 복수의 용기의 하나 이상의 용기를 통해 흐른다.
일부 실시형태에서, 본원에 기재된 장치에 대해, 이온 교환 재료는 다공성 이온 교환 비드를 포함한다. 일부 실시형태에서, 본원에 기재된 장치에 대해, 상기 이온 교환 재료는 50 마이크론 내지 100 마이크론의 평균 직경을 갖는 다공성 이온 교환 비드를 포함한다. 일부 실시형태에서, 본원에 기재된 장치에 대해, 상기 이온 교환 재료는 100 마이크론 내지 200 마이크론의 평균 직경을 갖는 다공성 이온 교환 비드를 포함한다. 일부 실시형태에서, 본원에 기재된 장치에 대해, 상기 이온 교환 재료는 200 마이크론 내지 300 마이크론의 평균 직경을 갖는 다공성 이온 교환 비드를 포함한다. 일부 실시형태에서, 본원에 기재된 장치에 대해, 상기 이온 교환 재료는 200 마이크론 내지 400 마이크론의 평균 직경을 갖는 다공성 이온 교환 비드를 포함한다. 일부 실시형태에서, 본원에 기재된 장치에 대해, 상기 이온 교환 재료는 400 마이크론 내지 600 마이크론의 평균 직경을 갖는 다공성 이온 교환 비드를 포함한다. 일부 실시형태에서, 본원에 기재된 장치에 대해, 상기 이온 교환 재료는 400 마이크론 내지 800 마이크론의 평균 직경을 갖는 다공성 이온 교환 비드를 포함한다. 일부 실시형태에서, 본원에 기재된 장치에 대해, 상기 이온 교환 재료를 통한 상기 액체 자원의 흐름은 20 psi 미만의 상기 이온 교환 재료에서의 압력에 적용된다. 일부 실시형태에서, 본원에 기재된 장치에 대해, 상기 이온 교환 재료를 통한 상기 액체 자원의 흐름은 50 psi 미만의 상기 이온 교환 재료에서의 압력에 적용된다. 일부 실시형태에서, 본원에 기재된 장치에 대해, 상기 이온 교환 재료를 통한 상기 액체 자원의 흐름은 100 psi 미만의 상기 이온 교환 재료에서의 압력에 적용된다. 일부 실시형태에서, 본원에 기재된 장치에 대해, 상기 이온 교환 재료를 통한 상기 액체 자원의 흐름은 200 psi 미만의 상기 이온 교환 재료에서의 압력에 적용된다. 일부 실시형태에서, 본원에 기재된 장치에 대해, 상기 장치는 시스템에서의 액체 자원의 pH를 증가시키기 위한 pH 조절 설정을 추가로 포함한다. 일부 실시형태에서, 본원에 기재된 장치에 대해, 상기 장치는 유체(예를 들면, 액체 자원)를 중화시키기 위해 시스템에서의 액체 자원의 pH를 증가시키기 위한 pH 조절 설정을 추가로 포함한다. 일부 실시형태에서, 본원에 기재된 장치에 대해, 천공된 재료는 이온 교환 재료를 고정시키는 데 사용된다. 일부 실시형태에서, 본원에 기재된 장치에 대해, 메시 재료는 이온 교환 재료를 고정시키는 데 사용된다. 일부 실시형태에서, 본원에 기재된 장치에 대해, 천공된 재료 및 메시 재료는 이온 교환 재료를 고정시키는 데 사용된다. 일부 실시형태에서, 본원에 기재된 장치에 대해, 이온 교환 재료는 양성자를 방출하면서 염수로부터 리튬을 흡수한다. 일부 실시형태에서, 본원에 기재된 장치에 대해, 상기 이온 교환 재료는 염수로부터의 리튬이 로딩되고, 이후 리튬은 산을 사용하여 상기 이온 교환 재료로부터 용리된다. 일부 실시형태에서, 본원에 기재된 장치에 대해, 상기 이온 교환 재료는 중합체 또는 세라믹 재료로 구축된 노즐, 슬릿, 홀 또는 메시를 사용하여 상기 용기에 포함된다. 일부 실시형태에서, 본원에 기재된 장치에 대해, 상기 이온 교환 재료는 폴리에테르 에테르 케톤, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리설폰, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 디플루오라이드, 에틸렌 테트라플루오로에틸렌, 스테인리스 강, 코팅된 스테인리스 강, 중합체에서 코팅된 스테인리스 강, 티탄, 고 니켈 합금 또는 이들의 조합으로 구축된 노즐, 슬릿, 홀, 메시 또는 이들의 조합을 사용하여 상기 용기에 포함된다. 일부 실시형태에서, 본원에 기재된 장치에 대해, 상기 이온 교환 재료는 LiFePO4, LiMnPO4, Li2MO3(M = Ti, Mn, Sn), Li4Ti5O12, Li4Mn5O12, LiMn2O4, Li1.6Mn1.6O4, LiMO2(M = Al, Cu, Ti), Li4TiO4, Li7Ti11O24, Li3VO4, Li2Si3O7, Li2CuP2O7, 이들의 변형, 이들의 고용액 또는 이들의 조합으로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 본원에 기재된 장치에 대해, 상기 이온 교환 재료는 옥사이드, 중합체 또는 이들의 조합으로부터 선택된 코팅에 의한 코팅된 이온 교환 재료이다. 일부 실시형태에서, 본원에 기재된 장치에 대해, 상기 이온 교환 재료는 SiO2, TiO2, ZrO2, 폴리비닐리덴 디플루오라이드, 폴리비닐 클로라이드, 폴리스티렌, 폴리부타디엔, 폴리디비닐벤젠 또는 이들의 조합으로부터 선택된 코팅에 의한 코팅된 이온 교환 재료이다. 일부 실시형태에서, 본원에 기재된 장치에 대해, 상기 액체 자원은 천연 염수, 전처리된 염수, 용해된 솔트 플랫, 해수, 농축 해수, 담수화 유출물, 농축 염수, 가공 염수, 유전 염수, 이온 교환 공정으로부터의 액체, 용매 추출 공정으로부터의 액체, 합성 염수, 광석 또는 광석의 조합으로부터의 침출액, 광물 또는 광물의 조합으로부터의 침출액, 점토 또는 점토의 조합으로부터의 침출액, 재활용 제품으로부터의 침출액, 재활용 재료로부터의 침출액 또는 이들의 조합이다.
참고에 의한 포함
본 명세서에 언급된 모든 공보, 특허 및 특허 출원은 각각의 개별 공보, 특허 또는 특허 출원이 참고로 포함된 것으로 구체적으로 및 개별적으로 표시되는 것과 동일한 정도로 본원에 참고로 포함된다.
본 발명의 신규의 특징은 첨부된 청구항에 특히 기재된다. 본 발명의 특징 및 이점의 더 양호한 이해는 본 발명의 원칙이 사용된 예시적인 실시형태를 기재한 하기 상세한 설명 및 하기의 첨부된 도면을 참조하여 얻어질 것이다:
도 1은 이온 교환 비드가 로딩된 하나 이상의 필터 뱅크를 갖는 용기를 포함하는 리튬 추출 장치를 예시한다.
도 2는 이온 교환 비드가 로딩된 하나 이상의 유체 수위 조절장치를 갖는 용기를 포함하는 리튬 추출 장치를 예시한다.
도 3은 최소 흐름 저항을 갖는 적어도 하나의 방사 흐름 패킹된 이온 교환 층을 갖는 용기를 포함하는 리튬 추출 장치를 예시한다.
도 4는 이온 교환 비드가 로딩된 트레이를 갖는 용기를 포함하는 리튬 추출 장치를 예시한다.
도 5는 내부 흐름 분배장치를 갖는 이온 교환 비드를 갖는 용기를 포함하는 리튬 추출 장치를 예시한다.
도 6은 이온 교환 비드가 로딩된 내부 흐름 분배장치를 갖는 용기를 포함하는 리튬 추출 장치를 예시한다.
도 7은 불활성 충전제 재료가 공동로딩된 이온 교환 비드가 로딩된 유체 수위 조절장치를 갖는 용기를 포함하는 리튬 추출 장치를 예시한다.
도 8은 이온 교환 비드 및 불활성 충전제가 로딩된 유체 수위 조절장치를 갖는 용기를 포함하는 리튬 추출 장치를 예시한다.
도 9는 pH 조절 유닛과 연결된 이온 교환 비드가 로딩된 필터 뱅크를 갖는 용기의 망상조직을 포함하는 리튬 추출 장치를 예시한다.
도 10은 pH 조절 유닛과 연결된 이온 교환 비드가 로딩된 유체 수위 조절장치를 갖는 용기의 망상조직을 포함하는 리튬 추출 장치를 예시한다.
도 11은 pH 조절 유닛과 연결된 방사 흐름 패킹된 이온 교환 층을 갖는 용기의 망상조직을 포함하는 리튬 추출 장치를 예시한다.
도 12는 pH 조절 유닛과 연결된 이온 교환 비드가 로딩된 트레이를 포함하는 용기의 망상조직을 포함하는 리튬 추출 장치를 예시한다.
도 13은 pH 조절 유닛과 연결된 내부 흐름 분배장치를 갖는 이온 교환 비드를 갖는 용기의 망상조직을 포함하는 리튬 추출 장치를 예시한다.
도 14는 pH 조절 유닛과 연결된 이온 교환 비드가 로딩된 필터 뱅크를 갖는 용기의 망상조직을 포함하는 리튬 추출 장치를 예시한다.
도 15는 막 사이에 포함되고 나선으로 권취된 이온 교환 비드의 층을 갖는 용기의 망상조직을 포함하는 리튬 추출 장치를 예시한다.
도 16은 이온 교환 층을 형성하기 위한 장치를 사용하여 형성된 이온 교환 비드의 층을 포함하는 리튬 추출 장치를 예시한다.
도 17은 pH 조절 유닛과 연결된 방사 흐름 구성에서의 이온 교환 비드의 층을 포함하는 용기의 망상조직을 포함하는 리튬 추출 장치를 예시한다.
도 18은 내부 흐름 분배장치를 갖는 이온 교환 비드를 갖는 용기의 망상조직을 포함하는 리튬 추출 장치를 예시한다.
도 1은 이온 교환 비드가 로딩된 하나 이상의 필터 뱅크를 갖는 용기를 포함하는 리튬 추출 장치를 예시한다.
도 2는 이온 교환 비드가 로딩된 하나 이상의 유체 수위 조절장치를 갖는 용기를 포함하는 리튬 추출 장치를 예시한다.
도 3은 최소 흐름 저항을 갖는 적어도 하나의 방사 흐름 패킹된 이온 교환 층을 갖는 용기를 포함하는 리튬 추출 장치를 예시한다.
도 4는 이온 교환 비드가 로딩된 트레이를 갖는 용기를 포함하는 리튬 추출 장치를 예시한다.
도 5는 내부 흐름 분배장치를 갖는 이온 교환 비드를 갖는 용기를 포함하는 리튬 추출 장치를 예시한다.
도 6은 이온 교환 비드가 로딩된 내부 흐름 분배장치를 갖는 용기를 포함하는 리튬 추출 장치를 예시한다.
도 7은 불활성 충전제 재료가 공동로딩된 이온 교환 비드가 로딩된 유체 수위 조절장치를 갖는 용기를 포함하는 리튬 추출 장치를 예시한다.
도 8은 이온 교환 비드 및 불활성 충전제가 로딩된 유체 수위 조절장치를 갖는 용기를 포함하는 리튬 추출 장치를 예시한다.
도 9는 pH 조절 유닛과 연결된 이온 교환 비드가 로딩된 필터 뱅크를 갖는 용기의 망상조직을 포함하는 리튬 추출 장치를 예시한다.
도 10은 pH 조절 유닛과 연결된 이온 교환 비드가 로딩된 유체 수위 조절장치를 갖는 용기의 망상조직을 포함하는 리튬 추출 장치를 예시한다.
도 11은 pH 조절 유닛과 연결된 방사 흐름 패킹된 이온 교환 층을 갖는 용기의 망상조직을 포함하는 리튬 추출 장치를 예시한다.
도 12는 pH 조절 유닛과 연결된 이온 교환 비드가 로딩된 트레이를 포함하는 용기의 망상조직을 포함하는 리튬 추출 장치를 예시한다.
도 13은 pH 조절 유닛과 연결된 내부 흐름 분배장치를 갖는 이온 교환 비드를 갖는 용기의 망상조직을 포함하는 리튬 추출 장치를 예시한다.
도 14는 pH 조절 유닛과 연결된 이온 교환 비드가 로딩된 필터 뱅크를 갖는 용기의 망상조직을 포함하는 리튬 추출 장치를 예시한다.
도 15는 막 사이에 포함되고 나선으로 권취된 이온 교환 비드의 층을 갖는 용기의 망상조직을 포함하는 리튬 추출 장치를 예시한다.
도 16은 이온 교환 층을 형성하기 위한 장치를 사용하여 형성된 이온 교환 비드의 층을 포함하는 리튬 추출 장치를 예시한다.
도 17은 pH 조절 유닛과 연결된 방사 흐름 구성에서의 이온 교환 비드의 층을 포함하는 용기의 망상조직을 포함하는 리튬 추출 장치를 예시한다.
도 18은 내부 흐름 분배장치를 갖는 이온 교환 비드를 갖는 용기의 망상조직을 포함하는 리튬 추출 장치를 예시한다.
리튬은 배터리 및 다른 기술에 대한 필수 요소이다. 리튬은 천연 및 합성 염수 및 광물, 점토 및 재활용 제품으로부터의 침출액 용액을 포함하는 다양한 액체 자원에서 발견된다. 리튬은 무기 이온 교환 재료에 기초한 이온 교환 공정을 사용하여 이러한 액체 자원으로부터 추출된다. 이 무기 이온 교환 재료는 수소를 방출하면서 액체 자원으로부터 리튬을 흡수하고, 이후 수소를 흡수하면서 산에서 리튬을 용리시킨다. 이 이온 교환 공정은 선택적으로 액체 자원으로부터 리튬을 추출하고 농축 리튬 용액을 생성하도록 반복된다. 농축 리튬 용액은 선택적으로 배터리 산업 또는 다른 산업을 위해 화학물질로 추가로 가공된다.
이온 교환 입자, 이온 교환 재료, 이온 교환 매체, 다공성 이온 교환 비드 및/또는 코팅된 이온 교환 입자를 포함하는 이온 교환 비드는 이온 교환 용기로 로딩된다. 염수, 산 및 다른 용액의 교대 흐름은 선택적으로 염수로부터 리튬을 추출하고 산을 사용하여 칼럼 또는 용기로부터 용리된 리튬 농축액을 생성하기 위해 이온 교환 칼럼 또는 용기를 통해 흐른다. 염수가 이온 교환 칼럼 또는 용기를 통해 흐르면서, 비드는 수소를 방출하면서 리튬을 흡수하고, 리튬 및 수소 둘 다는 양이온이다. 비드가 리튬을 흡수한 후, 산은 용리물 또는 리튬 풍부 용액을 생성하도록 이온 교환 비드로부터 리튬을 용리시키도록 사용된다.
이온 교환 비드는 약 1 밀리미터 또는 미만보다 낮은 작은 직경을 가져서, 층을 통한 액체 자원 및 다른 유체의 펌핑 동안 비드의 패킹된 층에 걸쳐 높은 압력 차이를 야기할 수 있다. 패킹된 층에 걸쳐 압력을 최소화하고 연관된 펌핑 에너지를 최소화하기 위해, 최적화된 기하구조를 갖는 용기는 이온 교환 비드의 패킹된 층에 걸친 흐름 거리를 감소시키도록 사용된다. 이들 용기는 액체 자원의 pH의 적절한 제어를 달성하도록 pH 조절 유닛과 네트워킹될 수 있다. 일부 실시형태에서 이온 교환 재료가 로딩된 용기의 망상조직은 2개의 용기, 3개의 용기, 4개의 용기, 5개의 용기, 6개의 용기, 7개의 용기, 8개의 용기, 9개의 용기, 10개의 용기, 11개의 용기, 12개의 용기, 13-14개의 용기, 15-20개의 용기, 20-30개의 용기, 30-50개의 용기, 50-70개의 용기, 70-100개의 용기 또는 100개 초과의 용기를 포함할 수 있다.
패킹된 층에 걸쳐 압력을 최소화하는 것은 이온 교환 비드에 의한 리튬 추출의 효율을 최대화하기 위해 중요하다. 예를 들면, 약 0.5 mm의 평균 입자 직경의 이온 교환 비드는 길이 1 m의 흐름 욕에 의해 욕에서 배열된다. 염수가 상기 층을 통해 흐를 때, 생성된 압력 강하는 75 psi이고, 염수에서의 이온 가능한 리튬의 80%는 회수된다. 실시예 4에 예시된 것처럼, 약 0.25 mm의 평균 입자 직경의 이온 교환 비드가 길이 1 m의 흐름 욕에 의해 욕에서 배열되면, 염수가 흐를 때 생성된 압력 강하는 100 psi이어서, 이것이 상업적 사용에 비현실적이게 한다. 대신에, 이들 비드는 본 특허에 기재된 것처럼 최소 흐름 거리에 대해 설계된 용기를 사용하여 4개의 25 cm 층으로 배열된다. 이러한 용기가 사용될 때, 압력 강하는 불과 25 psi이고, 염수에서의 리튬의 90%는 회수된다. 따라서, 이온 교환 층에 걸친 최소 흐름 거리에 설계된 용기의 사용은 성능을 개선하고 이온 교환에 의한 리튬 추출의 성공적인 상업적 실행을 수월하게 할 수 있다.
이온 교환의 성능을 최대화하는 것은 이온 교환에 의한 리튬 제조에 유리하다. 이온 교환 비드에 걸친 액체의 흐름에 대한 저항을 최소화함으로써 이온 교환의 성능을 최대화하기 위한 시스템 및 연관된 방법 및 공정이 본원에 개시된다. 일부 실시형태에서, 리튬이 추출된 액체 자원, 이온 교환 비드의 세척에 사용된 물 및 리튬을 용리하기 위해 사용된 산을 포함하는 이온 교환 층에 걸친 흐름에 대한 액체의 흐름 저항을 최소화하는 것은 이온 교환 층에 걸친 펌핑에 연관된 더 낮은 에너지 및 개선된 공정 성능 매개변수를 생성시킨다. 일부 실시형태에서, 이러한 개선된 성능은 본원에 기재된 용기 및 시스템을 사용한 이온 교환 재료에 걸친 액체의 동일한 양의 흐름에 대한 더 낮은 압력 강하에 의해 드러난다. 일부 실시형태에서, 이러한 개선된 성능은 본원에 기재된 용기 및 시스템을 사용한 이온 교환 재료에 걸친 액체의 동일한 양의 흐름에 대한 더 높은 리튬 제조 속도에 의해 드러난다. 일부 실시형태에서, 이러한 개선된 성능은 본원에 기재된 용기 및 시스템을 사용한 이온 교환 재료에 걸친 액체의 동일한 양의 흐름에 대한 제조된 리튬의 더 높은 리튬 순도에 의해 드러난다.
최소 흐름 거리를 갖는 이온 교환 비드의 층을 위한 용기
이온 교환을 사용한 리튬의 상업적 제조를 위해, 이온 교환 비드의 많은 분량을 포함하는 대규모 이온 교환 모듈을 구축하는 것이 바람직하다. 그러나, 약 1 톤 이상의 이온 교환 비드를 보유할 수 있는 가장 큰 용기는 약 1 미터 이상의 큰 유체 흐름 거리를 갖는다. 이 유체 흐름 거리는 큰 압력 강하를 야기한다. 이온 교환 층에 걸친 압력 강하를 감소시키기 위해, 이온 교환 비드는 용기로 로딩되어서 더 짧은 유체 흐름 거리로 이온 교환 비드에 걸친 흐름을 수월하게 한다. 이 용기는 이온 교환 비드를 통한 액체 자원 및 다른 유체의 흐름을 균등하게 분포시키도록 설계된다.
일부 실시형태에서, 용기는 수직으로, 수평으로 또는 수평 축에 대한 임의의 각도로 배향된다. 일부 실시형태에서, 용기는 원통형, 직사각형, 구형, 또 다른 형상 또는 이들의 조합이다. 일부 실시형태에서, 용기는 일정한 단면적 또는 변하는 단면적을 가질 수 있다.
일부 실시형태에서, 용기는 약 0.1 미만, 0.5, 약 1 미만, 약 2 미만, 약 5 미만, 약 10 미만, 약 0.1 초과, 약 0.5 초과, 약 1 초과, 약 2 초과, 약 5 초과, 약 10 초과의 높이 대 직경 비를 갖는다. 일 실시형태에서, 용기 내부는 중합체 재료 또는 고무 재료로 코팅된다. 일 실시형태에서 용기는 출구 수집장치 트레이가 구비된다. 일 실시형태에서 용기는 입구 또는 출구 흐름을 위한 다수의 주입 포트를 갖는다. 일 실시형태에서 흐름은 용기의 하부, 상부, 중간 또는 이들의 조합으로부터 도입된다. 일 실시형태에서 용기는 유체 제트를 파괴하도록 배플 또는 플레이트가 갖춰진다.
최소 흐름 저항을 갖는 이온 교환 재료의 패킹된 층에 사용된 용기의 유형은 실시예 1 내지 18 및 연관된 도 1 내지 18에 기재되어 있다.
최소 흐름 거리를 갖는 용기 내에 포함된 이온 교환 비드
일부 실시형태에서, 이러한 용기 내에 포함된 이온 교환 비드는 약 10 ㎛ 미만, 약 20 ㎛ 미만, 약 30 ㎛ 미만, 약 40 ㎛ 미만, 약 50 ㎛ 미만, 약 60 ㎛ 미만, 약 70 ㎛ 미만, 약 80 ㎛ 미만, 약 90 ㎛ 미만, 약 100 ㎛ 미만, 약 200 ㎛ 미만, 약 300 ㎛ 미만, 약 400 ㎛ 미만, 약 500 ㎛ 미만, 약 600 ㎛ 미만, 약 700 ㎛ 미만, 약 800 ㎛ 미만, 약 900 ㎛ 미만, 약 1000 ㎛ 미만, 약 2000 ㎛ 미만의 평균 입자 직경을 갖는다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 비드는 약 10 ㎛ 초과, 약 20 ㎛ 초과, 약 30 ㎛ 초과, 약 40 ㎛ 초과, 약 50 ㎛ 초과, 약 60 ㎛ 초과, 약 70 ㎛ 초과, 약 80 ㎛ 초과, 약 90 ㎛ 초과, 약 100 ㎛ 초과, 약 200 ㎛ 초과, 약 300 ㎛ 초과, 약 400 ㎛ 초과, 약 500 ㎛ 초과, 약 600 ㎛ 초과, 약 700 ㎛ 초과, 약 800 ㎛ 초과, 약 900 ㎛ 초과, 약 1000 ㎛ 초과, 약 2000 ㎛ 초과의 평균 입자 직경을 갖는다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 비드는 약 10 ㎛ 내지 약 20 ㎛, 약 20 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 약 40 ㎛ 내지 약 80 ㎛, 약 80 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 약 200 ㎛ 내지 약 800 ㎛, 약 400 ㎛ 내지 약 1000 ㎛, 약 600 ㎛ 내지 약 2000 ㎛, 약 1000 ㎛ 내지 약 2000 ㎛의 특징적인 입자 크기를 갖는다.
일부 실시형태에서, 이러한 용기 내에 포함된 이온 교환 비드는 이온 교환 공정을 겪지 않은 불활성 비드가 공동로딩된다. 이는 도 7 및 8 및 연관된 실시예 7 및 8에 예시되어 있다. 이온 교환 비드의 불활성 비드의 이러한 공동로딩은 공정 유체의 더 최적인 흐름 분포 및/또는 이온 교환 비드의 층에 걸친 흐름에 대한 저항을 감소시키는 것을 보조할 수 있다. 일부 실시형태에서, 불활성 비드는 이온 교환 비드에 인접한 용기로 로딩되거나, 이온 교환 비드와 혼합되거나 또는 이들의 조합일 수 있다. 일부 실시형태에서, 불활성 비드는 중합체, 세라믹, 금속, 카바이드, 니트라이드, 옥사이드, 포스페이트, 플루오라이드, 중합체, 탄소, 탄소질 재료 또는 이들의 조합으로 이루어진다. 추가의 양태에서, 불활성 비드는 코팅된다. 일부 실시형태에서, 코팅 재료는 클로로-중합체, 플루오로-중합체, 클로로-플루오로-중합체, 친수성 중합체, 소수성 중합체, 이들의 공중합체, 이들의 혼합물 또는 이들의 조합을 포함한다. 추가의 양태에서, 코팅 재료는 공중합체, 블록 공중합체, 선형 중합체, 분지된 중합체, 가교결합된 중합체, 열 처리된 중합체, 용액 가공된 중합체, 이들의 공중합체, 이들의 혼합물 또는 이들의 조합을 포함한다. 추가의 양태에서, 코팅 재료는 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리아미드의 유형, 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK), 폴리설폰, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리(4-비닐 피리딘-코-스티렌)(PVPCS), 폴리스티렌(PS), 폴리부타디엔, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 중합체(ETFE), 폴리(클로로트리플루오로에틸렌)(PCTFE), 에틸렌 클로로트리플루오로 에틸렌(Halar), 폴리비닐플루오라이드(PVF), 불화된 에틸렌-프로필렌(FEP), 과불화된 엘라스토머, 클로로트리플루오로에틸렌비닐리덴 플루오라이드(FKM), 퍼플루오로폴리에테르(PFPE), 퍼플루오로-3,6-디옥사-4-메틸-7-옥텐-설폰산(NAFION®(퍼플루오로-3,6-디옥사-4-메틸-7-옥텐-설폰산 및 테트라플루오로에틸렌의 공중합체)), 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리에틸렌 글리콜, 나트륨 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌-블록-폴리(에틸렌 글리콜), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리클로로프렌(네오프렌), 폴리비닐 부티랄(PVB), 팽창 폴리스티렌(EPS), 폴리디비닐벤젠, 이들의 공중합체, 이들의 혼합물 또는 이들의 조합을 포함한다. 추가의 양태에서, 코팅 재료는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 에틸렌 클로로트리플루오로 에틸렌(Halar), 폴리(4-비닐 피리딘-코-스티렌)(PVPCS), 폴리스티렌(PS), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 발포 폴리스티렌(EPS), 폴리페닐렌 설파이드, 설포네이트화 중합체, 카복실화 중합체, 다른 중합체, 이들의 공중합체, 이들의 혼합물 또는 이들의 조합을 포함한다. 일 실시형태에서, 코팅 재료는 저밀도 폴리에틸렌을 포함한다. 일 실시형태에서, 코팅 재료는 폴리프로필렌을 포함한다. 일 실시형태에서, 코팅 재료는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)을 포함한다. 일 실시형태에서, 코팅 재료는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)를 포함한다. 일 실시형태에서, 코팅 재료는 폴리비닐 클로라이드(PVC)를 포함한다. 일 실시형태에서, 코팅 재료는 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 중합체(ETFE)를 포함한다.
일부 실시형태에서, 불활성 비드는 약 10 ㎛ 미만, 약 20 ㎛ 미만, 약 30 ㎛ 미만, 약 40 ㎛ 미만, 약 50 ㎛ 미만, 약 60 ㎛ 미만, 약 70 ㎛ 미만, 약 80 ㎛ 미만, 약 90 ㎛ 미만, 약 100 ㎛ 미만, 약 200 ㎛ 미만, 약 300 ㎛ 미만, 약 400 ㎛ 미만, 약 500 ㎛ 미만, 약 600 ㎛ 미만, 약 700 ㎛ 미만, 약 800 ㎛ 미만, 약 900 ㎛ 미만, 약 1000 ㎛ 미만, 약 2000 ㎛ 미만의 평균 입자 직경을 갖는다. 일부 실시형태에서, 불활성 비드는 약 10 ㎛ 초과, 약 20 ㎛ 초과, 약 30 ㎛ 초과, 약 40 ㎛ 초과, 약 50 ㎛ 초과, 약 60 ㎛ 초과, 약 70 ㎛ 초과, 약 80 ㎛ 초과, 약 90 ㎛ 초과, 약 100 ㎛ 초과, 약 200 ㎛ 초과, 약 300 ㎛ 초과, 약 400 ㎛ 초과, 약 500 ㎛ 초과, 약 600 ㎛ 초과, 약 700 ㎛ 초과, 약 800 ㎛ 초과, 약 900 ㎛ 초과, 약 1000 ㎛ 초과, 약 2000 ㎛ 초과의 평균 입자 직경을 갖는다. 일부 실시형태에서, 불활성 비드는 약 10 ㎛ 내지 약 20 ㎛, 약 20 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 약 40 ㎛ 내지 약 80 ㎛, 약 80 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 약 200 ㎛ 내지 약 800 ㎛, 약 400 ㎛ 내지 약 1000 ㎛, 약 600 ㎛ 내지 약 2000 ㎛, 약 1000 ㎛ 내지 약 2000 ㎛의 특징적인 입자 크기를 갖는다.
일부 실시형태에서, 이러한 용기 내에 포함된 이온 교환 비드는 용해 가능한 입자가 공동로딩된다. 일부 실시형태에서, 용해 가능한 입자는 카보네이트, 설페이트, 클로라이드, 플루오라이드, 브로마이드, 포스페이트, 니트레이트, 유기 음이온, 중합체 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 용해 가능한 입자는 나트륨, 암모늄, 칼륨, 마그네슘, 칼슘, 리튬, 알루미늄 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 용해 가능한 입자는 층으로의 공동로딩 후 이온 교환 층으로부터 용해된다. 일부 실시형태에서, 용해는 물, 산, 염기 또는 이들의 조합에 의한 처리에 의해 달성된다. 일부 실시형태에서, 용해는 상승된 온도에서 물, 산, 염기 또는 이들의 조합에 의한 처리에 의해 달성된다. 일부 실시형태에서, 용해에 사용된 산은 염산, 인산, 황산, 시트르산, 아세트산, 질산, 탄산 또는 이들의 조합을 포함한다. 일부 실시형태에서, 용해에 사용된 염기는 수산화나트륨, 수산화리튬, 수산화칼륨, 수산화마그네슘, 수산화칼슘 또는 이들의 조합을 포함한다.
유체 흐름이 방사상으로 배향된 이온 교환 비드의 층을 위한 용기를 포함하는 실시형태
일부 실시형태에서, 상기 이온 교환 비드 또는 불활성 비드를 포함하는 비드는 복수의 동심원형 벽: 용기의 모든 내부 성분을 포함하는 외부 벽, 외부 천공된 벽 및 내부 천공된 벽으로 이루어진다. 외부 벽의 치수는 외부 천공된 벽의 치수보다 크고, 이것은 내부 천공된 벽의 치수보다 크다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 비드는 내부 천공된 벽과 외부 천공된 벽 사이의 공간에 의해 형성된 구획에 포함된다. 일부 실시형태에서, 액체의 흐름은 이온 교환 비드 구획으로의 그리고 이로부터의 내부 천공된 벽의 내부의 공간을 통해 발생한다. 일부 실시형태에서, 액체 흐름은 이온 교환 비드 구획으로의 그리고 이로부터의 외부 용기 벽과 외부 천공된 벽 사이의 공간을 통해 발생한다. 이러한 용기는 실시예 3 및 11 및 연관된 도 3 및 11에 기재되어 있다.
일부 실시형태에서, 모든 이온 교환 매체가 외부 천공된 벽 내에 포함되도록 상기 용기는 내부 천공된 벽을 포함하지 않는다. 일부 실시형태에서, 모든 이온 교환 매체가 내부 천공된 벽을 둘러싸는 용기의 외부 벽 내에 포함되도록 상기 용기는 외부 천공된 벽을 포함하지 않는다.
일부 실시형태에서, 액체 자원의 흐름은 하기와 같이 용기의 내에서 및 밖에서 발생한다: 용기의 외부 천공된 벽 외부 벽에 의해 형성된 구획의 상부 및 하부로부터, 외부 천공된 벽을 통해, 이온 교환 비드를 포함하는 구획으로의 및 이를 통해, 내부 천공된 벽을 통해 그리고 내부 천공된 벽에 의해 형성된 구획의 상부 및 하부 밖으로. 일부 실시형태에서, 액체 자원의 흐름은 하기와 같이 용기의 내에서 및 밖에서 발생한다: 내부 천공된 벽에 의해 형성된 구획의 상부 및 하부로부터, 내부 천공된 벽을 통해, 이온 교환 비드를 포함하는 구획으로의 및 이를 통해, 외부 천공된 벽을 통해 그리고 외부 천공된 벽 및 용기의 외부 벽에 의해 형성된 구획 밖으로. 이 후자의 시나리오는 도 3 및 연관된 실시예 3에 예시되어 있다.
일부 실시형태에서, 산성 용액의 흐름은 하기와 같이 용기의 내에서 및 밖에서 발생한다: 용기의 외부 천공된 벽 외부 벽에 의해 형성된 구획의 상부 및 하부로부터, 외부 천공된 벽을 통해, 이온 교환 비드를 포함하는 구획으로의 및 이를 통해, 내부 천공된 벽을 통해 그리고 내부 천공된 벽에 의해 형성된 구획의 상부 및 하부 밖으로. 일부 실시형태에서, 산성 용액의 흐름은 하기와 같이 용기의 내에서 및 밖에서 발생한다: 내부 천공된 벽에 의해 형성된 구획의 상부 및 하부로부터, 내부 천공된 벽을 통해, 이온 교환 비드를 포함하는 구획으로의 및 이를 통해, 외부 천공된 벽을 통해 그리고 용기의 외부 천공된 벽 및 외부 벽에 의해 형성된 구획 밖으로.
일부 실시형태에서, 이온 교환 비드는 리튬을 포함하는 액체 자원과 접촉하고, 흐름은 더 큰 직경의 천공된 벽으로부터 더 작은 직경의 천공된 벽으로 이온 교환 비드 층에 걸친 가장 짧은 가능한 경로를 통해 발생하여서, 상기 이온 교환 비드에 의한 리튬의 흡수를 생성시킨다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 비드는 리튬을 포함하는 액체 자원과 접촉하고, 흐름은 도 3 및 연관된 실시예 3에 예시된 것처럼 더 작은 직경의 천공된 벽으로부터 더 큰 직경의 천공된 벽으로 발생하여서, 상기 이온 교환 비드에 의한 리튬의 흡수를 생성시킨다. 일부 실시형태에서, 리튬을 흡수한 이온 교환 비드는 산으로부터의 수소 이온과 접촉하고, 흐름은 더 큰 직경의 천공된 벽으로부터 더 작은 직경의 천공된 벽으로 발생하여서, 흡수된 리튬의 방출을 생성시켜서 리튬 용리물을 생성시킨다. 일부 실시형태에서, 리튬을 흡수한 이온 교환 비드는 산으로부터의 수소 이온과 접촉하고, 흐름은 더 작은 직경의 천공된 벽으로부터 더 큰 직경의 천공된 벽으로 발생하여서, 흡수된 리튬의 방출을 생성시켜서 리튬 용리물을 생성시킨다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 비드는 리튬을 포함하는 액체 자원과 접촉하고, 흐름은 이온 교환 비드를 포함하는 구획의 상부 및 하부로부터 그리고 더 작은 직경의 천공된 벽으로 발생하여서, 상기 이온 교환 비드에 의한 리튬의 흡수를 생성시킨다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 비드는 리튬을 포함하는 액체 자원과 접촉하고, 흐름은 더 작은 직경의 천공된 벽으로부터 이온 교환 비드를 포함하는 구획의 상부 및 하부로 발생하여서, 상기 이온 교환 비드에 의한 리튬의 흡수를 생성시킨다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 비드는 리튬을 포함하는 액체 자원과 접촉하고, 흐름은 더 작은 직경의 천공된 벽으로부터 이온 교환 비드를 포함하는 구획의 상부 또는 하부로 발생하여서, 상기 이온 교환 비드에 의한 리튬의 흡수를 생성시킨다. 일부 실시형태에서, 리튬을 흡수한 이온 교환 비드는 산으로부터의 수소 이온과 접촉하고, 흐름은 이온 교환 비드의 상부 및 하부로부터 그리고 더 작은 직경의 천공된 벽으로 발생하여서, 흡수된 리튬의 방출을 생성시켜서 리튬 용리물을 생성시킨다. 일부 실시형태에서, 리튬을 흡수한 이온 교환 비드는 산으로부터의 수소 이온과 접촉하고, 흐름은 더 작은 직경의 천공된 벽으로부터 이온 교환 비드를 포함하는 구획의 상부 및 하부로 발생하여서, 흡수된 리튬의 방출을 생성시켜서 리튬 용리물을 생성시킨다. 일부 실시형태에서, 리튬을 흡수한 이온 교환 비드는 산으로부터의 수소 이온과 접촉하고, 흐름은 더 작은 직경의 천공된 벽으로부터 이온 교환 비드를 포함하는 구획의 상부 또는 하부로 발생하여서, 흡수된 리튬의 방출을 생성시켜서 리튬 용리물을 생성시킨다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 비드를 포함하는 구획은 용기의 수직 길이를 따라 균일한 내부 직경의 천공된 벽 및 외부 직경의 천공된 벽으로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 비드를 포함하는 구획은 변하는 직경을 갖는 내부 직경의 천공된 벽 및 외부 직경의 천공된 벽으로 이루어져서, 용기의 수직 길이를 따라 변하는 유체 흐름 거리를 생성시키고, 이로써 이온 교환 비드를 포함하는 구획의 유체 흐름의 균등한 분포를 수월하게 한다. 일 실시형태에서, (종축에 대한) 용기의 중앙에서의 이온 교환 층의 거리는 최소에 있는 반면, (종축에 대한) 용기의 상부 및 하부에서의 이온 교환 층의 거리는 최대에 있다. 또 다른 실시형태에서, (종축에 대한) 용기의 상부 및 하부에서의 이온 교환 층의 거리는 최소에 있는 반면, (종축에 대한) 용기의 중앙에서의 이온 교환 층의 거리는 최대에 있다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 비드를 포함하는 구획은 용기에 대한 방사 방향으로 더 짧은 흐름 경로에 걸쳐 흐르는 유체와 접촉한다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 비드를 포함하는 구획은 용기에 대한 축 방향으로 더 긴 흐름 경로에 걸쳐 흐르는 유체와 접촉한다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 비드를 포함하는 구획은 용기에 대한 방사 방향 및 축 방향 둘 다에서 유체와 접촉한다.
일 실시형태에서, 이온 교환 비드가 유체와 접촉 동안 이의 포함 구획 내에 자유로이 이동하도록 이온 교환 구획은 이온 교환 비드로 부분적으로 충전된다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 비드가 제자리에 고정되고 유체와 접촉 동안 포함 구획 내에 자유로이 이동할 수 없도록 반응기 용기 내의 이온 교환 구획은 이온 교환 비드로 이의 용량까지 충전된다. 일 실시형태에서, 반응기 용기 내의 이온 교환 구획은 부분적으로 충전되고 상기 비드를 소정의 유체와 접촉시킬 때 발생하는 이온 교환 비드의 부피의 변화에 의해 완전히 충전되게 된다. 일부 실시형태에서, 이 유체 흐름이 축 방향 또는 방사 방향, 밖에서 안 방향 또는 안에서 밖 방향, 하향식 방향 또는 상향식 방향으로 있든 이온 교환 비드가 이것이 접촉하는 유체에 의해 운반된 이온 교환 비드 구획에 들어가고 이것을 떠날 수 있도록 용기는 구성된다. 일 실시형태에서, 이온 교환 비드는 상부 또는 하부를 통해 축으로 또는 내부 천공된 벽 또는 외부 천공된 벽을 통해 방사상으로 상기 구획으로 로딩되고 상기 구획으로부터 비로딩될 수 있다.
일부 실시형태에서, 반응기 용기의 통상적인 길이는 약 10 cm 미만, 약 20 cm 미만, 약 40 cm 미만, 약 60 cm 미만, 약 80 cm 미만, 약 100 cm 미만, 약 200 cm 미만, 약 400 cm 미만, 약 600 cm 미만, 약 800 cm 미만, 약 1 m 미만, 약 2 m 미만, 약 4 m 미만, 약 6 m 미만, 약 8 m 미만, 약 10 m 미만, 약 20 m 미만, 약 40 m 미만이다. 일부 실시형태에서, 반응기 용기의 통상적인 길이는 약 10 cm 초과, 약 20 cm 초과, 약 40 cm 초과, 약 60 cm 초과, 약 80 cm 초과, 약 100 cm 초과, 약 200 cm 초과, 약 400 cm 초과, 약 600 cm 초과, 약 800 cm 초과, 약 1 m 초과, 약 2 m 초과, 약 4 m 초과, 약 6 m 초과, 약 8 m 초과, 약 10 m 초과, 약 20 m 초과, 약 40 m 초과이다. 일부 실시형태에서, 반응기 용기의 통상적인 길이는 약 10 cm 내지 약 20 cm, 약 20 cm 내지 약 40 cm, 약 40 cm 내지 약 80 cm, 약 80 cm 내지 약 2 m, 약 1 m 내지 약 4 m, 약 2 m 내지 약 8 m, 약 4 m 내지 약 10 m, 약 6 m 내지 약 20 m, 약 10 m 내지 약 40 m이다.
일부 실시형태에서, 용기 내의 내부 천공된 벽의 통상적인 반경은 약 1 cm 미만, 약 2 cm 미만, 약 4 cm 미만, 약 6 cm 미만, 약 8 cm 미만, 약 10 cm 미만, 약 20 cm 미만, 약 40 cm 미만, 약 60 cm 미만, 약 80 cm 미만, 약 1 m 미만, 약 2 m 미만, 약 4 m 미만이다. 일부 실시형태에서, 용기 내의 내부 천공된 벽의 통상적인 반경은 약 1 cm 초과, 약 2 cm 미만, 약 4 cm 미만, 약 6 cm 미만, 약 8 cm 미만, 약 10 cm 미만, 약 20 cm 미만, 약 40 cm 미만, 약 60 cm 미만, 약 80 cm 미만, 약 1 m 미만, 약 2 m 미만, 약 4 m 미만이다. 일부 실시형태에서, 용기 내의 내부 천공된 벽의 통상적인 반경은 약 1 cm 내지 약 2 cm, 약 2 cm 내지 약 4 cm, 약 4 cm 내지 약 8 cm, 약 8 cm 내지 약 20 cm, 약 20 cm 내지 약 40 cm, 약 40 cm 내지 약 80 cm, 약 80 cm 내지 약 120 cm, 약 120 cm 내지 약 2 m, 약 2 m 내지 약 4 m, 약 4 m 내지 약 8 m이다.
일부 실시형태에서, 용기 내의 외부 천공된 벽의 통상적인 반경은 약 1 cm 미만, 약 2 cm 미만, 약 4 cm 미만, 약 6 cm 미만, 약 8 cm 미만, 약 10 cm 미만, 약 20 cm 미만, 약 40 cm 미만, 약 60 cm 미만, 약 80 cm 미만, 약 1 m 미만, 약 2 m 미만, 약 4 m 미만이다. 일부 실시형태에서, 용기 내의 외부 천공된 벽의 통상적인 반경은 약 1 cm 초과, 약 2 cm 미만, 약 4 cm 미만, 약 6 cm 미만, 약 8 cm 미만, 약 10 cm 미만, 약 20 cm 미만, 약 40 cm 미만, 약 60 cm 미만, 약 80 cm 미만, 약 1 m 미만, 약 2 m 미만, 약 4 m 미만이다. 일부 실시형태에서, 용기 내의 외부 천공된 벽의 통상적인 반경은 약 1 cm 내지 약 2 cm, 약 2 cm 내지 약 4 cm, 약 4 cm 내지 약 8 cm, 약 8 cm 내지 약 20 cm, 약 20 cm 내지 약 40 cm, 약 40 cm 내지 약 80 cm, 약 80 cm 내지 약 120 cm, 약 120 cm 내지 약 2 m, 약 2 m 내지 약 4 m, 약 4 m 내지 약 8 m이다.
일부 실시형태에서, 내부 천공된 벽에서의 개구의 크기는 상기 벽의 길이 및 원주에 걸쳐 일정하거나 거의 일정하다. 일부 실시형태에서, 내부 천공된 벽에서의 개구의 직경은 상기 벽의 길이를 따라 변하고, 상부 및 하부에서 가장 길고 중앙에서 가장 작거나, 중앙에서 가장 길고 상부 및 하부에서 가장 작거나, 상부에서 가장 길고 하부에서 가장 작거나, 상부에서 가장 작고 하부에서 가장 길거나, 이들의 조합이거나, 무작위로 분포된다. 일부 실시형태에서, 내부 천공된 벽에서의 개구의 치수는 상기 벽의 원주를 따라 또한 변한다. 일부 실시형태에서, 입구 스트림 및 출구 스트림에 대한 내부 천공된 벽의 길이 및 원주를 따른 기공 개구 크기의 선택은 이온 교환 비드의 층에 걸쳐 흐름의 균일한 분포로부터 이익이고 최소 흐름 저항을 보장한다. 일부 실시형태에서, 외부 천공된 벽에서의 제곱 센티미터당 천공의 수는 용기를 통한 그리고 이온 교환 비드를 통한 최적의 흐름 분포를 달성하도록 외부 천공된 벽을 따라 변한다. 일부 실시형태에서, 외부 천공된 벽에서의 개구는 수직 또는 수평 슬릿, 정사각형, 십자, 직사각형, 삼각형, 불규칙한 형상 또는 이들의 조합으로서 형상화된다. 일부 실시형태에서, 내부 천공된 벽에서의 개구는 약 10 ㎛ 미만, 약 20 ㎛ 미만, 약 30 ㎛ 미만, 약 40 ㎛ 미만, 약 50 ㎛ 미만, 약 60 ㎛ 미만, 약 70 ㎛ 미만, 약 80 ㎛ 미만, 약 90 ㎛ 미만, 약 100 ㎛ 미만, 약 200 ㎛ 미만, 약 300 ㎛ 미만, 약 400 ㎛ 미만, 약 500 ㎛ 미만, 약 600 ㎛ 미만, 약 700 ㎛ 미만, 약 800 ㎛ 미만, 약 900 ㎛ 미만, 약 1000 ㎛ 미만, 약 2000 ㎛ 미만의 치수이다. 일부 실시형태에서, 내부 천공된 벽에서의 천공된 개구는 약 10 ㎛ 초과, 약 20 ㎛ 초과, 약 30 ㎛ 초과, 약 40 ㎛ 초과, 약 50 ㎛ 초과, 약 60 ㎛ 초과, 약 70 ㎛ 초과, 약 80 ㎛ 초과, 약 90 ㎛ 초과, 약 100 ㎛ 초과, 약 200 ㎛ 초과, 약 300 ㎛ 초과, 약 400 ㎛ 초과, 약 500 ㎛ 초과, 약 600 ㎛ 초과, 약 700 ㎛ 초과, 약 800 ㎛ 초과, 약 900 ㎛ 초과, 약 1000 ㎛ 초과, 약 2000 ㎛ 초과의 치수이다. 일부 실시형태에서, 내부 천공된 벽에서의 천공된 개구는 약 10 ㎛ 내지 약 20 ㎛, 약 20 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 약 40 ㎛ 내지 약 80 ㎛, 약 80 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 약 200 ㎛ 내지 약 800 ㎛, 약 400 ㎛ 내지 약 1000 ㎛, 약 600 ㎛ 내지 약 2000 ㎛, 약 1000 ㎛ 내지 약 2000 ㎛의 치수이다.
일부 실시형태에서, 외부 천공된 벽에서의 개구의 치수는 상기 벽의 길이 및 원주에 걸쳐 일정하거나 거의 일정하다. 일부 실시형태에서, 외부 천공된 벽에서의 개구의 치수는 상기 벽의 길이를 따라 변하고, 상부 및 하부에서 가장 길고 중앙에서 가장 작거나, 중앙에서 가장 길고 상부 및 하부에서 가장 작거나, 상부에서 가장 길고 하부에서 가장 작거나, 상부에서 가장 작고 하부에서 가장 길거나, 이들의 조합이거나, 무작위로 분포된다. 일부 실시형태에서, 외부 천공된 벽에서의 개구의 치수는 또한 상기 벽의 원주를 따라 또한 변한다. 일부 실시형태에서, 입구 스트림 및 출구 스트림에 대한 외부 천공된 벽의 길이 및 원주를 따른 기공 개구 치수의 선택은 이온 교환 비드의 층에 걸쳐 흐름의 균일한 분포로부터 이익이고 최소 흐름 저항을 보장한다. 일부 실시형태에서, 외부 천공된 벽에서의 제곱 센티미터당 홀의 수는 용기를 통한 그리고 이온 교환 비드를 통한 최적의 흐름 분포를 달성하도록 외부 천공된 벽을 따라 변한다. 일부 실시형태에서, 외부 천공된 벽에서의 개구는 원형, 타원형, 수직 또는 수평 슬릿, 정사각형, 십자, 직사각형, 삼각형, 불규칙한 형상 또는 이들의 조합으로서 형상화된다.
일부 실시형태에서, 외부 천공된 벽에서의 개구는 약 10 ㎛ 미만, 약 20 ㎛ 미만, 약 30 ㎛ 미만, 약 40 ㎛ 미만, 약 50 ㎛ 미만, 약 60 ㎛ 미만, 약 70 ㎛ 미만, 약 80 ㎛ 미만, 약 90 ㎛ 미만, 약 100 ㎛ 미만, 약 200 ㎛ 미만, 약 300 ㎛ 미만, 약 400 ㎛ 미만, 약 500 ㎛ 미만, 약 600 ㎛ 미만, 약 700 ㎛ 미만, 약 800 ㎛ 미만, 약 900 ㎛ 미만, 약 1000 ㎛ 미만, 약 2000 ㎛ 미만, 약 4000 ㎛ 미만, 약 8000 ㎛ 미만 또는 약 10000 ㎛ 미만의 개구를 갖는다. 일부 실시형태에서, 외부 천공된 벽에서의 천공된 개구는 약 10 ㎛ 초과, 약 20 ㎛ 초과, 약 30 ㎛ 초과, 약 40 ㎛ 초과, 약 50 ㎛ 초과, 약 60 ㎛ 초과, 약 70 ㎛ 초과, 약 80 ㎛ 초과, 약 90 ㎛ 초과, 약 100 ㎛ 초과, 약 200 ㎛ 초과, 약 300 ㎛ 초과, 약 400 ㎛ 초과, 약 500 ㎛ 초과, 약 600 ㎛ 초과, 약 700 ㎛ 초과, 약 800 ㎛ 초과, 약 900 ㎛ 초과, 약 1000 ㎛ 초과, 약 2000 ㎛ 초과, 약 4000 ㎛ 초과, 약 8000 ㎛ 초과 또는 약 10000 ㎛ 초과의 치수이다. 일부 실시형태에서, 외부 천공된 벽에서의 천공된 개구는 약 10 ㎛ 내지 약 20 ㎛, 약 20 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 약 40 ㎛ 내지 약 80 ㎛, 약 80 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 약 200 ㎛ 내지 약 800 ㎛, 약 400 ㎛ 내지 약 1000 ㎛, 약 600 ㎛ 내지 약 2000 ㎛, 약 1000 ㎛ 내지 약 2000 ㎛, 약 2000 ㎛ 내지 약 4000 ㎛, 약 4000 ㎛ 내지 약 8000 ㎛, 약 6000 ㎛ 내지 약 10000 ㎛의 치수이다.
일부 실시형태에서, 외부 천공된 벽 및 내부 천공된 벽은 이온 교환 비드 층, 화학 보호, 보조 여과 또는 이들의 조합을 위한 지지를 제공하는 다공성 파티션에 의해 둘러싸인다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 다공성 중합체 파티션이다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 메시 또는 중합체 막이다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 유사한 또는 상이한 조성, 유사한 또는 상이한 어퍼쳐 크기, 유사한 또는 상이한 퍼센트 개방 면적의 하나 이상의 메시를 포함한다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 구조 지지 및/또는 여과 역량을 제공하도록 하나 이상의 메시를 포함한다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 폴리에테르 에테르 케톤 메시, 폴리프로필렌 메시, 폴리에틸렌 메시, 폴리설폰 메시, 폴리에스테르 메시, 폴리아미드 메시, 폴리테트라플루오로에틸렌 메시, 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 중합체 메시, 스테인리스 강 메시, 중합체에서 코팅된 스테인리스 강 메시, 세라믹에서 코팅된 스테인리스 강 메시, 티탄 메시 또는 이들의 조합을 포함하고, 메시는 조악한 메시, 미세한 메시 또는 이들의 조합이다.
일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 약 1 ㎛ 미만, 약 2 ㎛ 미만, 약 5 ㎛ 미만, 약 10 ㎛ 미만, 약 20 ㎛ 미만, 약 30 ㎛ 미만, 약 40 ㎛ 미만, 약 50 ㎛ 미만, 약 60 ㎛ 미만, 약 70 ㎛ 미만, 약 80 ㎛ 미만, 약 90 ㎛ 미만, 약 100 ㎛ 미만, 약 200 ㎛ 미만, 약 300 ㎛ 미만, 약 400 ㎛ 미만, 약 500 ㎛ 미만, 약 600 ㎛ 미만, 약 700 ㎛ 미만, 약 800 ㎛ 미만, 약 900 ㎛ 미만, 약 1000 ㎛ 미만, 약 2000 ㎛ 미만의 통상적인 특징적인 크기를 갖는 개구로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 약 1 ㎛ 초과, 약 2 ㎛ 초과, 약 5 ㎛ 초과, 약 10 ㎛ 초과, 약 20 ㎛ 초과, 약 30 ㎛ 초과, 약 40 ㎛ 초과, 약 50 ㎛ 초과, 약 60 ㎛ 초과, 약 70 ㎛ 초과, 약 80 ㎛ 초과, 약 90 ㎛ 초과, 약 100 ㎛ 초과, 약 200 ㎛ 초과, 약 300 ㎛ 초과, 약 400 ㎛ 초과, 약 500 ㎛ 초과, 약 600 ㎛ 초과, 약 700 ㎛ 초과, 약 800 ㎛ 초과, 약 900 ㎛ 초과, 약 1000 ㎛ 초과, 약 2000 ㎛ 초과의 통상적인 특징적인 크기를 갖는 개구로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 약 20 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 약 40 ㎛ 내지 약 80 ㎛, 약 80 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 약 200 ㎛ 내지 약 800 ㎛, 약 400 ㎛ 내지 약 1000 ㎛, 약 600 ㎛ 내지 약 2000 ㎛, 약 1000 ㎛ 내지 약 2000 ㎛의 통상적인 특징적인 크기를 갖는 개구로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 약 1 ㎛ 내지 약 2 ㎛, 약 2 ㎛ 내지 약 4 ㎛, 약 4 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 20 ㎛, 약 20 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 약 40 ㎛ 내지 약 100 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 200 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 약 400 ㎛ 내지 약 1000 ㎛, 약 1000 ㎛ 내지 약 2000 ㎛의 통상적인 특징적인 크기를 갖는 개구로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 약 1 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 100 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 1000 ㎛, 약 1000 ㎛ 내지 약 10000 ㎛의 통상적인 특징적인 크기를 갖는 개구로 이루어진다.
일부 실시형태에서, 다공성 중합체 파티션의 통상적인 특징적인 개구는 다공성 파티션의 길이를 따라 변한다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션의 특징적인 개구에서의 변동은 균일한 수직 흐름이 다공성 중합체 파티션의 전체 길이를 따라 유지되도록 선택된다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션의 특징적인 개구에서의 변동은 이온 교환 층의 소정의 부위에 대한 흐름을 유도하도록 선택된다. 일부 실시형태에서, 다공성 중합체 파티션의 기공 크기는 다공성 파티션을 따라 변한다. 일부 실시형태에서, 다공성 중합체 파티션의 기공 밀도는 다공성 파티션을 따라 변한다. 일부 실시형태에서, 다공성 중합체 파티션의 흐름 저항은 다공성 파티션을 따라 변한다. 일부 실시형태에서, 다공성 중합체 파티션의 기공의 수는 다공성 파티션을 따라 변한다. 일부 실시형태에서, 다공성 중합체 파티션의 두께는 다공성 파티션을 따라 변한다. 일부 실시형태에서, 다공성 중합체 파티션은 다공성 중합체 파티션을 통한 압력 강하를 제어하도록 하나 이상의 축을 따라 변한다.
일부 실시형태에서, 다공성 파티션에서의 개구의 치수는 다공성 파티션의 길이를 따라 변한다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션에서의 개구의 치수의 변동은 균일한 흐름이 다공성 파티션의 전체 길이를 따라 유지되도록 선택된다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션의 개구에서의 변동은 이온 교환 층의 소정의 부위에 대한 흐름을 유도하도록 선택된다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션의 기공 크기는 다공성 파티션을 따라 변한다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션의 기공 밀도는 다공성 파티션을 따라 변한다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션의 흐름 저항은 다공성 파티션을 따라 변한다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션의 기공의 수는 다공성 파티션을 따라 변한다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션의 두께는 다공성 파티션을 따라 변한다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 다공성 파티션을 통한 압력 강하를 제어하도록 하나 이상의 축을 따라 변한다.
일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 약 1 ㎛ 미만, 약 2 ㎛ 미만, 약 5 ㎛ 미만, 약 10 ㎛ 미만, 약 20 ㎛ 미만, 약 30 ㎛ 미만, 약 40 ㎛ 미만, 약 50 ㎛ 미만, 약 60 ㎛ 미만, 약 70 ㎛ 미만, 약 80 ㎛ 미만, 약 90 ㎛ 미만, 약 100 ㎛ 미만, 약 200 ㎛ 미만, 약 300 ㎛ 미만, 약 400 ㎛ 미만, 약 500 ㎛ 미만, 약 600 ㎛ 미만, 약 700 ㎛ 미만, 약 800 ㎛ 미만, 약 900 ㎛ 미만, 약 1000 ㎛ 미만, 약 2000 ㎛ 미만의 통상적인 특징적인 크기이다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 약 1 ㎛ 초과, 약 2 ㎛ 초과, 약 5 ㎛ 초과, 약 10 ㎛ 초과, 약 20 ㎛ 초과, 약 30 ㎛ 초과, 약 40 ㎛ 초과, 약 50 ㎛ 초과, 약 60 ㎛ 초과, 약 70 ㎛ 초과, 약 80 ㎛ 초과, 약 90 ㎛ 초과, 약 100 ㎛ 초과, 약 200 ㎛ 초과, 약 300 ㎛ 초과, 약 400 ㎛ 초과, 약 500 ㎛ 초과, 약 600 ㎛ 초과, 약 700 ㎛ 초과, 약 800 ㎛ 초과, 약 900 ㎛ 초과, 약 1000 ㎛ 초과, 약 2000 ㎛ 초과의 통상적인 특징적인 크기를 갖는 개구로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 약 20 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 약 40 ㎛ 내지 약 80 ㎛, 약 80 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 약 200 ㎛ 내지 약 800 ㎛, 약 400 ㎛ 내지 약 1000 ㎛, 약 600 ㎛ 내지 약 2000 ㎛, 약 1000 ㎛ 내지 약 2000 ㎛의 통상적인 특징적인 크기를 갖는 개구로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 약 1 ㎛ 내지 약 2 ㎛, 약 2 ㎛ 내지 약 4 ㎛, 약 4 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 20 ㎛, 약 20 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 약 40 ㎛ 내지 약 100 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 200 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 약 400 ㎛ 내지 약 1000 ㎛, 약 1000 ㎛ 내지 약 2000 ㎛의 통상적인 특징적인 크기를 갖는 개구로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 약 1 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 100 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 1000 ㎛, 약 1000 ㎛ 내지 약 10000 ㎛의 통상적인 특징적인 크기를 갖는 개구로 이루어진다.
일부 실시형태에서, 용기의 내부 성분은 리튬을 포함하는 액체 자원, 수소 이온을 포함하는 산 및 용기의 작동에 필요한 임의의 다른 유체의 유체 흐름의 최적 분포를 제공하도록 구성된다. 일부 실시형태에서, 용기의 외부 천공된 벽과 외부 벽 사이에 형성된 구획은 외부 천공된 벽을 통해 이온 교환 비드 구획에 들어가거나 이것을 빠져나가는 흐름을 분포시키도록 작용하고; 이 구획은 이로써 외부 흐름 분포 구획이라 칭해진다. 일부 실시형태에서, 내부 천공된 벽 내부에 형성된 구획은 내부 천공된 벽을 통해 이온 교환 비드 구획에 들어가거나 이것을 빠져나가는 흐름을 분포시키도록 작용하고; 이 구획은 이로써 내부 흐름 분포 구획이라 칭해진다.
일 실시형태에서, 외부 흐름 분포 및/또는 내부 흐름 분포 구획은 비거나, 유체로 부분적으로 충전되거나 완전히 충전되거나, 이들의 조합이다. 일부 실시형태에서, 외부 흐름 분포 및/또는 내부 흐름 분포 구획은 원통형, 직사각형, 구형 또는 이들의 조합이다. 일부 실시형태에서, 외부 흐름 분포 및/또는 내부 흐름 분포 구획은 일정한 단면적 또는 변하는 단면적을 갖는다.
일 실시형태에서, 외부 흐름 분포 및/또는 내부 흐름 분포 구획은 더 최적인 흐름 분포를 또한 제공하면서 용기에 대한 구조 지지를 제공하도록 내부 빔을 포함한다. 일 실시형태에서, 외부 흐름 분포 및/또는 내부 흐름 분포 구획은 내부 천공된 벽 및 외부 천공된 벽에서 개별 천공으로의 흐름을 유도하는 파이프 및 관을 포함한다. 일 실시형태에서, 외부 흐름 분포 및/또는 내부 흐름 분포 구획은 흐름을 유도하는 트레이를 포함한다. 일부 실시형태에서,
일부 실시형태에서, 외부 흐름 분포 및/또는 내부 흐름 분포 구획은 더 최적인 흐름 분포를 또한 제공하면서 용기에 대한 구조 지지를 제공하도록 충전제 재료를 포함한다. 일부 실시형태에서, 충전제 재료는 중합체, 세라믹, 금속, 이온 교환 비드 또는 이들의 조합으로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 외부 흐름 분포 및/또는 내부 흐름 분포 구획 내에 포함된 충전제 재료는 약 10 ㎛ 미만, 약 20 ㎛ 미만, 약 30 ㎛ 미만, 약 40 ㎛ 미만, 약 50 ㎛ 미만, 약 60 ㎛ 미만, 약 70 ㎛ 미만, 약 80 ㎛ 미만, 약 90 ㎛ 미만, 약 100 ㎛ 미만, 약 200 ㎛ 미만, 약 300 ㎛ 미만, 약 400 ㎛ 미만, 약 500 ㎛ 미만, 약 600 ㎛ 미만, 약 700 ㎛ 미만, 약 800 ㎛ 미만, 약 900 ㎛ 미만, 약 1000 ㎛ 미만, 약 2000 ㎛ 미만; 약 10 ㎛ 초과, 약 20 ㎛ 초과, 약 30 ㎛ 초과, 약 40 ㎛ 초과, 약 50 ㎛ 초과, 약 60 ㎛ 초과, 약 70 ㎛ 초과, 약 80 ㎛ 초과, 약 90 ㎛ 초과, 약 100 ㎛ 초과, 약 200 ㎛ 초과, 약 300 ㎛ 초과, 약 400 ㎛ 초과, 약 500 ㎛ 초과, 약 600 ㎛ 초과, 약 700 ㎛ 초과, 약 800 ㎛ 초과, 약 900 ㎛ 초과, 약 1000 ㎛ 초과, 약 2000 ㎛ 초과; 약 10 ㎛ 내지 약 20 ㎛, 약 20 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 약 40 ㎛ 내지 약 80 ㎛, 약 80 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 약 200 ㎛ 내지 약 800 ㎛, 약 400 ㎛ 내지 약 1000 ㎛, 약 600 ㎛ 내지 약 2000 ㎛, 약 1000 ㎛ 내지 약 2000 ㎛의 평균 입자 직경을 갖는다.
일부 실시형태에서, 외부 흐름 분포 구획으로의 및 이것으로부터의 흐름은 상기 구획의 상부, 측면, 하부 또는 이들의 조합으로부터 발생한다. 일부 실시형태에서, 내부 흐름 분포 구획으로의 및 이것으로부터의 흐름은 상기 구획의 상부, 측면 또는 하부, 또는 이들의 조합으로부터 발생한다.
일부 실시형태에서, 용기는 용기의 상부, 하부 또는 측면에서 추가의 흐름 분포 매니폴드를 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 흐름 분포 구획은 내부 흐름 분포 구획으로의 그리고 이로부터의 그리고 외부 흐름 분포 구획으로의 그리고 이로부터의 흐름을 유도하도록 파이프, 배관 또는 내부 파티션을 포함한다. 일부 실시형태에서, 흐름 분포 매니폴드는 상기 매니폴드의 상부, 하부 또는 측면에서 입구 및 출구를 갖는다.
일부 실시형태에서, 단일 용기는 하나의 외부 압력-보유 벽을 포함하고, 이것 내에 다수의 이온 교환 층이 포함되고, 다공성 벽의 하나로부터 다른 하나로 그리고 이온 교환 층에 걸쳐 흐름이 방사상 발생하도록 각각의 이온 교환 층은 2개의 비교차 동심원형 다공성 벽 사이에 포함된다. 실시예 17은 이러한 용기의 하나의 실시형태를 예시한다. 일부 실시형태에서, 흐름은 복수의 이온 교환 층의 내부 흐름 분포 구획으로, 내부 다공성 벽 및 이온 교환 층을 통해 밖으로, 외부 다공성 벽을 통해 발생하고, 유체는 이것이 용기를 빠져나가는 단일 용기 내부에서 수집된다. 일부 실시형태에서, 흐름은 복수의 이온 교환 층을 포함하는 용기로, 외부 다공성 벽을 통해, 이온 교환 층을 통해 안으로, 내부 다공성 벽을 통해, 복수의 내부 흐름 분포 구획을 통해 그리고 용기 밖으로 발생한다.
일부 실시형태에서, 이러한 용기는 2개 초과, 4개 초과, 8개 초과, 16개 초과, 32개 추가, 100개 초과의 개별 이온 교환 층을 포함한다. 일부 실시형태에서, 이러한 용기는 2개, 3개, 4개, 5개, 8개, 10개, 15개, 20개, 25개, 30개, 40개, 50개, 60개, 80개 또는 100개의 개별 이온 교환 층을 포함한다.
일부 실시형태에서 이들 이온 교환 층 중 하나 이상의 내부 흐름 분포 구획은 동일한 용기 내에 포함된 또 다른 이온 교환 층의 하나 이상의 내부 흐름 분포 구획과 유체 연통한다. 일부 실시형태에서 이들 이온 교환 층 중 하나 이상의 내부 흐름 분포 구획은 상이한 용기 내에 포함된 또 다른 이온 교환 층의 하나 이상의 내부 흐름 분포 구획과 유체 연통한다.
이온 교환 비드의 다수의 층을 위한 용기를 포함하는 실시형태
일부 실시형태에서, 이온 교환 비드를 포함하는 용기는 단일 용기 내에 배열된 다수의 이온 교환 구획 및 별개의 이온 교환 구획으로 이루어진다. 이들 실시형태는 실시예 1, 4, 9, 12 및 17 및 연관된 도면에 기재되어 있다.
일부 실시형태에서, 액체 자원은 각각의 이온 교환 구획의 하나의 측면으로 흐르고, 이온 교환 공정을 겪은 교환 구획의 다른 측에서 빠져나간다. 일부 실시형태에서, 흐름 분포 망상조직이 독립적으로 이들 이온 교환 구획의 각각의 하나에 액체 자원을 전달하도록 용기가 구축된다. 일부 실시형태에서, 흐름 분포 망상조직이 독립적으로 이들 이온 교환 구획의 각각의 하나로부터 이온 교환을 겪은 액체 자원을 회수하도록 용기가 구축된다. 일부 실시형태에서, 이는 동일한 용기 내의 다수의 동시의 및 공존하는 이온 교환 공정을 허용한다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 매체의 몇몇 독립적인 이온 교환 구획으로의 분리는 이온 교환 비드를 통한 최소 흐름 거리를 생성시킨다.
일부 실시형태에서, 이러한 용기는 일련의 필터 뱅크를 사용하여 구축되고, 필터는 실시예 1 및 9 및 연관된 도면에 예시된 것처럼 이온 교환 비드를 포함한다. 일부 실시형태에서, 다수의 이온 교환 구획이 수직으로 또는 수평으로 배열된 이러한 용기가 구축된다. 일부 실시형태에서, 이러한 필터 뱅크는 이온 교환 비드를 로딩하고 비로딩하도록 분리된다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 비드는 이온 교환 비드를 이온 교환 용기로 로딩하기 위한 슬러리로서 필터 뱅크로 운반된다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 비드의 로딩은 이온 교환 공정 동안 흐름의 법선 방향에 대해 동일한 방향, 반대의 방향, 직각 방향 또는 다른 방향으로 발생한다. 일부 실시형태에서, 필터 뱅크를 함께 보유하는 장력은 이온 교환 공정 동안 증가되거나 감소되거나 유지된다.
일 실시형태에서, 최소 흐름 거리를 갖는 이온 교환 비드의 패킹된 층을 위한 용기에서의 오직 하나의 이온 교환 구획이 있다. 일부 실시형태에서, 최소 흐름 거리를 갖는 이온 교환 비드의 패킹된 층을 위한 용기에서의 하나 초과의 이온 교환 구획이 있다. 일부 실시형태에서, 용기에서의 약 2개 미만, 약 3개 미만, 약 5개 미만, 약 10개 미만, 약 12개 미만, 약 13개 미만, 약 50개 미만, 약 100개 미만, 약 2개 초과, 약 3개 초과, 약 5개 초과, 약 10개 초과, 약 20개 초과, 약 30개 초과, 약 50개 초과, 약 100개 초과의 이온 교환 구획이 있다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 구획의 수가 조정되도록 이온 교환 구획은 기계적 수단에 의해 첨가되거나 용기로부터 제거된다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 구획 및 이들의 성분은 구획 및 구획 사이의 파티션을 청소하고 대체하고 충전하도록 기계적으로 분리된다.
일부 실시형태에서, 본원에 기재된 장치, 용기 시스템 및 방법은 장치, 용기 및 시스템을 통한 다양한 용액 또는 가스의 흐름을 최적화하도록 흐름 분포 구획을 이용한다. 일부 실시형태에서, 흐름 분포 구획은 내부 흐름 분포 구획 및/또는 외부 흐름 분포 구획이다. 일부 실시형태에서, 흐름 분포 구획은 선택적으로 리튬 포함 자원, 수소 이온 포함 산, 물 또는 용기를 통해 흐르는 유체의 농도, 조성, pH 또는 위험물질 수준을 조정하는 목적을 위한 다른 용액에 의해 처리된다. 이는 흐름 분포 구획으로의 및 이것으로부터의 선택적인 입구 및 출구 흐름의 수단에 의해 달성된다. 일부 실시형태에서, 흐름 분포 구획으로의 및 이것으로부터의 입구 및 출구 흐름은 상기 구획의 상부, 하부 또는 측면에 위치한다. 일부 실시형태에서, 흐름 분포 구획으로의 및 이것으로부터의 입구 및 출구 흐름은 파이핑, 배관 또는 상기 구획으로 돌출하는 다른 내부 성분의 수단에 의해 상기 구획의 내부 공간으로부터 주입되고 제거된다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 비드를 포함하는 구획은 선택적으로 물 또는 용기를 통해 흐르는 유체의 농도, 조성, pH 또는 위험물질 수준을 조정하는 목적을 위한 다른 용액에 의해 처리된다. 이는 상기 구획으로의 및 이것으로부터의 선택적인 입구 및 출구 흐름의 수단에 의해 달성된다. 일부 실시형태에서, 이러한 입구 및 출구 흐름은 상기 구획의 상부, 하부 또는 측면에 위치한다. 일부 실시형태에서, 상기 구획으로의 및 이것으로부터의 입구 및 출구 흐름은 파이핑, 배관 또는 상기 구획으로 돌출하는 다른 내부 성분의 수단에 의해 상기 구획의 내부 공간으로부터 주입되고 제거된다.
일 실시형태에서, 이온 교환 비드가 유체와 접촉 동안 이의 포함 구획 내에 자유로이 이동하도록 각각의 이온 교환 구획 내의 이온 교환 구획은 이온 교환 비드로 부분적으로 충전된다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 비드가 제자리에 고정되고 유체와 접촉 동안 포함 구획 내에 자유로이 이동할 수 없도록 이온 교환 구획은 이온 교환 비드로 이의 용량까지 충전된다. 일 실시형태에서, 이온 교환 구획은 부분적으로 충전되고 상기 비드를 소정의 유체와 접촉시킬 때 발생하는 이온 교환 비드의 부피의 변화에 의해 완전히 충전되게 된다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 비드가 하향식 방향 또는 상향식 방향으로 이것이 접촉하는 유체에 의해 운반된 이온 교환 구획에 들어가고 이를 떠날 수 있도록 이온 교환 구획이 구성된다. 일 실시형태에서, 이온 교환 비드는 구획의 상부 또는 하부를 통해, 측면을 통해 또는 이온 교환 구획을 노출시키도록 그 구획을 기계적으로 분리하고 개방하고 후속하여 상기 구획을 이온 교환 비드로 충전함으로써 상기 구획으로 로딩되고 상기 구획으로부터 비로딩될 수 있다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 구획을 포함하는 용기의 통상적인 길이는 약 10 cm 미만, 약 20 cm 미만, 약 40 cm 미만, 약 60 cm 미만, 약 80 cm 미만, 약 100 cm 미만, 약 200 cm 미만, 약 400 cm 미만, 약 600 cm 미만, 약 800 cm 미만, 약 1 m 미만, 약 2 m 미만, 약 4 m 미만, 약 6 m 미만, 약 8 m 미만, 약 10 m 미만, 약 20 m 미만, 약 40 m 미만이다. 일부 실시형태에서, 상기 용기의 통상적인 길이는 약 10 cm 초과, 약 20 cm 초과, 약 40 cm 초과, 약 60 cm 초과, 약 80 cm 초과, 약 100 cm 초과, 약 200 cm 초과, 약 400 cm 초과, 약 600 cm 초과, 약 800 cm 초과, 약 1 m 초과, 약 2 m 초과, 약 4 m 초과, 약 6 m 초과, 약 8 m 초과, 약 10 m 초과, 약 20 m 초과, 약 40 m 초과이다. 일부 실시형태에서, 상기 용기의 통상적인 길이는 약 10 cm 내지 약 20 cm, 약 20 cm 내지 약 40 cm, 약 40 cm 내지 약 80 cm, 약 80 cm 내지 약 2 m, 약 1 m 내지 약 4 m, 약 2 m 내지 약 8 m, 약 4 m 내지 약 10 m, 약 6 m 내지 약 20 m, 약 10 m 내지 약 40 m이다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 구획을 포함하는 용기의 높이 및 폭은 약 1 cm 미만, 약 2 cm 미만, 약 4 cm 미만, 약 6 cm 미만, 약 8 cm 미만, 약 10 cm 미만, 약 20 cm 미만, 약 40 cm 미만, 약 60 cm 미만, 약 80 cm 미만, 약 1 m 미만, 약 2 m 미만, 약 4 m 미만이다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 구획을 포함하는 용기의 높이 및 폭은 약 1 cm 초과, 약 2 cm 미만, 약 4 cm 미만, 약 6 cm 미만, 약 8 cm 미만, 약 10 cm 미만, 약 20 cm 미만, 약 40 cm 미만, 약 60 cm 미만, 약 80 cm 미만, 약 1 m 미만, 약 2 m 미만, 약 4 m 미만이다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 구획을 포함하는 용기의 높이 및 폭은 약 1 cm 내지 약 2 cm, 약 2 cm 내지 약 4 cm, 약 4 cm 내지 약 8 cm, 약 8 cm 내지 약 20 cm, 약 20 cm 내지 약 40 cm, 약 40 cm 내지 약 80 cm, 약 80 cm 내지 약 120 cm, 약 120 cm 내지 약 2 m, 약 2 m 내지 약 4 m, 약 4 m 내지 약 8 m이다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 구획을 포함하는 용기 내의 분포 구획의 통상적인 두께는 약 1 cm 미만, 약 2 cm 미만, 약 4 cm 미만, 약 6 cm 미만, 약 8 cm 미만, 약 10 cm 미만, 약 20 cm 미만, 약 40 cm 미만, 약 60 cm 미만, 약 80 cm 미만, 약 1 m 미만, 약 2 m 미만, 약 4 m 미만이다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 구획을 포함하는 용기 내의 분포 구획의 통상적인 두께는 약 1 cm 초과, 약 2 cm 미만, 약 4 cm 미만, 약 6 cm 미만, 약 8 cm 미만, 약 10 cm 미만, 약 20 cm 미만, 약 40 cm 미만, 약 60 cm 미만, 약 80 cm 미만, 약 1 m 미만, 약 2 m 미만, 약 4 m 미만이다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 구획을 포함하는 용기 내의 분포 구획의 통상적인 두께는 약 1 cm 내지 약 2 cm, 약 2 cm 내지 약 4 cm, 약 4 cm 내지 약 8 cm, 약 8 cm 내지 약 20 cm, 약 20 cm 내지 약 40 cm, 약 40 cm 내지 약 80 cm, 약 80 cm 내지 약 120 cm, 약 120 cm 내지 약 2 m, 약 2 m 내지 약 4 m이다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 구획을 포함하는 용기 내의 이온 교환 비드를 포함하는 구획의 통상적인 두께는 약 1 cm 미만, 약 2 cm 미만, 약 4 cm 미만, 약 6 cm 미만, 약 8 cm 미만, 약 10 cm 미만, 약 20 cm 미만, 약 40 cm 미만, 약 60 cm 미만, 약 80 cm 미만, 약 1 m 미만, 약 2 m 미만, 약 4 m 미만이다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 구획을 포함하는 용기 내의 이온 교환 비드를 포함하는 구획의 통상적인 두께는 약 1 cm 초과, 약 2 cm 미만, 약 4 cm 미만, 약 6 cm 미만, 약 8 cm 미만, 약 10 cm 미만, 약 20 cm 미만, 약 40 cm 미만, 약 60 cm 미만, 약 80 cm 미만, 약 1 m 미만, 약 2 m 미만, 약 4 m 미만이다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 구획을 포함하는 용기 내의 이온 교환 비드를 포함하는 구획의 통상적인 두께는 약 1 cm 내지 약 2 cm, 약 2 cm 내지 약 4 cm, 약 4 cm 내지 약 8 cm, 약 8 cm 내지 약 20 cm, 약 20 cm 내지 약 40 cm, 약 40 cm 내지 약 80 cm, 약 80 cm 내지 약 120 cm, 약 120 cm 내지 약 2 m, 약 2 m 내지 약 4 m이다.
일부 실시형태에서, 본원에 기재된 장치, 용기 시스템 및 방법은 장치, 용기 및 시스템을 통한 다양한 용액 또는 가스의 흐름을 최적화하도록 흐름 분포 구획을 이용한다. 일부 실시형태에서, 흐름 분포 구획은 내부 흐름 분포 구획 및/또는 외부 흐름 분포 구획이다. 일부 실시형태에서, 흐름 분포 구획과 이온 교환 비드를 포함하는 구획 사이에 파티션이 있다. 일부 실시형태에서, 파티션은 투과성 파티션이다. 일부 실시형태에서, 투과성 파티션은 이온 교환 비드 층, 화학 보호, 보조 여과 또는 이들의 조합을 위한 지지를 제공하는 슬릿화된 파티션이다. 일부 실시형태에서, 투과성 파티션은 이온 교환 비드 층, 화학 보호, 보조 여과 또는 이들의 조합을 위한 지지를 제공하는 다공성 파티션이다. 일부 실시형태에서, 흐름 분포 구획과 이온 교환 비드를 포함하는 구획 사이의 파티션은 이온 교환 비드 층, 화학 보호, 보조 여과 또는 이들의 조합을 위한 지지를 제공하는 다공성 파티션으로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 다공성 중합체 파티션이다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 메시 또는 중합체 막이다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 유사한 또는 상이한 조성, 유사한 또는 상이한 어퍼쳐 크기, 유사한 또는 상이한 퍼센트 개방 면적의 하나 이상의 메시를 포함한다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 구조 지지 및/또는 여과 역량을 제공하도록 하나 이상의 메시를 포함한다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 v-와이어 스크린, 소결된 금속 스크린, 소결된 중합체 스크린, 플랫 스크린, 원통형 스크린, 원통형 단면을 갖는 와이어로 이루어진 스크린, 정사각형 단면을 갖는 와이어로 이루어진 스크린, 직사각형 단면을 갖는 와이어로 이루어진 스크린, 장능형 단면을 갖는 와이어로 이루어진 스크린, 삼각형 단면을 갖는 와이어로 이루어진 스크린, 불규칙한 단면을 갖는 와이어로 이루어진 스크린, 슬롯 와이어 스크린, 메시 또는 이들의 조합을 포함하고, 상기 다공성 파티션은 조악하거나, 미세하거나, 또는 이들의 조합이다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 폴리에테르 에테르 케톤, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리설폰 메시, 폴리에스테르 메시, 폴리아미드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 중합체, 스테인리스 강, 중합체에서 코팅된 스테인리스 강 메시, 세라믹에서 코팅된 스테인리스 강 메시, 티탄 또는 이들의 조합을 포함한다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 이온 교환 입자를 포함한다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 다공성 이온 교환 입자를 포함한다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 이온 교환 입자와 상기 기재된 다른 중합체의 혼합물을 포함한다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 다수의 층을 포함한다.
일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 약 1 ㎛ 미만, 약 2 ㎛ 미만, 약 5 ㎛ 미만, 약 10 ㎛ 미만, 약 20 ㎛ 미만, 약 30 ㎛ 미만, 약 40 ㎛ 미만, 약 50 ㎛ 미만, 약 60 ㎛ 미만, 약 70 ㎛ 미만, 약 80 ㎛ 미만, 약 90 ㎛ 미만, 약 100 ㎛ 미만, 약 200 ㎛ 미만, 약 300 ㎛ 미만, 약 400 ㎛ 미만, 약 500 ㎛ 미만, 약 600 ㎛ 미만, 약 700 ㎛ 미만, 약 800 ㎛ 미만, 약 900 ㎛ 미만, 약 1000 ㎛ 미만, 약 2000 ㎛ 미만의 통상적인 특징적인 크기를 갖는 개구로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 약 1 ㎛ 초과, 약 2 ㎛ 초과, 약 5 ㎛ 초과, 약 10 ㎛ 초과, 약 20 ㎛ 초과, 약 30 ㎛ 초과, 약 40 ㎛ 초과, 약 50 ㎛ 초과, 약 60 ㎛ 초과, 약 70 ㎛ 초과, 약 80 ㎛ 초과, 약 90 ㎛ 초과, 약 100 ㎛ 초과, 약 200 ㎛ 초과, 약 300 ㎛ 초과, 약 400 ㎛ 초과, 약 500 ㎛ 초과, 약 600 ㎛ 초과, 약 700 ㎛ 초과, 약 800 ㎛ 초과, 약 900 ㎛ 초과, 약 1000 ㎛ 초과, 약 2000 ㎛ 초과의 통상적인 특징적인 크기를 갖는 개구로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 약 20 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 약 40 ㎛ 내지 약 80 ㎛, 약 80 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 약 200 ㎛ 내지 약 800 ㎛, 약 400 ㎛ 내지 약 1000 ㎛, 약 600 ㎛ 내지 약 2000 ㎛, 약 1000 ㎛ 내지 약 2000 ㎛의 통상적인 특징적인 크기를 갖는 개구로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 약 1 ㎛ 내지 약 2 ㎛, 약 2 ㎛ 내지 약 4 ㎛, 약 4 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 20 ㎛, 약 20 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 약 40 ㎛ 내지 약 100 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 200 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 약 400 ㎛ 내지 약 1000 ㎛, 약 1000 ㎛ 내지 약 2000 ㎛의 통상적인 특징적인 크기를 갖는 개구로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 약 1 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 100 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 1000 ㎛, 약 1000 ㎛ 내지 약 10000 ㎛의 통상적인 특징적인 크기를 갖는 개구로 이루어진다.
일 실시형태에서, 흐름 분포 구획 및/또는 이온 교환 비드 구획은 비거나, 유체로 부분적으로 충전되거나 완전히 충전되거나, 이들의 조합이다. 일부 실시형태에서, 흐름 분포 구획 및/또는 이온 교환 비드 구획은 원통형, 직사각형, 불규칙 또는 이들의 조합이다. 일부 실시형태에서, 흐름 분포 구획은 일정한 단면적 또는 변하는 단면적을 갖는다.
일 실시형태에서, 흐름 분포 구획 및/또는 이온 교환 비드 구획은 용기에 대한 구조 지지를 제공하도록 내부 빔을 포함한다. 일부 실시형태에서, 내부 빔은 흐름 분포를 최적화하도록 배치된다. 일 실시형태에서, 흐름 분포 구획 및/또는 이온 교환 비드 구획은 내부 천공된 벽 및 외부 천공된 벽에서 개별 천공으로의 흐름을 유도하는 파이프 및 관을 포함한다. 일 실시형태에서 흐름 분포 구획 및/또는 이온 교환 비드 구획은 흐름을 유도하는 트레이를 포함한다.
일부 실시형태에서, 흐름 분포 구획 및/또는 이온 교환 비드 구획은 더 최적인 흐름 분포를 또한 제공하면서 용기에 대한 구조 지지를 제공하도록 충전제 재료를 포함한다. 일부 실시형태에서, 충전제 재료는 중합체, 세라믹, 금속, 이온 교환 비드 또는 이들의 조합으로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 외부 흐름 분포 및/또는 내부 흐름 분포 구획 내에 포함된 충전제 재료는 약 10 ㎛ 미만, 약 20 ㎛ 미만, 약 30 ㎛ 미만, 약 40 ㎛ 미만, 약 50 ㎛ 미만, 약 60 ㎛ 미만, 약 70 ㎛ 미만, 약 80 ㎛ 미만, 약 90 ㎛ 미만, 약 100 ㎛ 미만, 약 200 ㎛ 미만, 약 300 ㎛ 미만, 약 400 ㎛ 미만, 약 500 ㎛ 미만, 약 600 ㎛ 미만, 약 700 ㎛ 미만, 약 800 ㎛ 미만, 약 900 ㎛ 미만, 약 1000 ㎛ 미만, 약 2000 ㎛ 미만; 약 10 ㎛ 초과, 약 20 ㎛ 초과, 약 30 ㎛ 초과, 약 40 ㎛ 초과, 약 50 ㎛ 초과, 약 60 ㎛ 초과, 약 70 ㎛ 초과, 약 80 ㎛ 초과, 약 90 ㎛ 초과, 약 100 ㎛ 초과, 약 200 ㎛ 초과, 약 300 ㎛ 초과, 약 400 ㎛ 초과, 약 500 ㎛ 초과, 약 600 ㎛ 초과, 약 700 ㎛ 초과, 약 800 ㎛ 초과, 약 900 ㎛ 초과, 약 1000 ㎛ 초과, 약 2000 ㎛ 초과; 약 10 ㎛ 내지 약 20 ㎛, 약 20 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 약 40 ㎛ 내지 약 80 ㎛, 약 80 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 약 200 ㎛ 내지 약 800 ㎛, 약 400 ㎛ 내지 약 1000 ㎛, 약 600 ㎛ 내지 약 2000 ㎛, 약 1000 ㎛ 내지 약 2000 ㎛의 평균 입자 직경을 갖는다.
흐름 분배장치를 포함하는 용기를 포함하는 실시형태
일부 실시형태에서, 이온 교환 비드를 포함하는 용기는 하나 이상의 이온 교환 구획으로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 흐름 분배장치는 이들 이온 교환 구획의 각각 내에 상부, 하부에서 및 하나 이상의 위치에서 배치된다. 이러한 용기를 예시하는 실시형태는 실시예 4, 5, 6, 12, 13, 18 및 연관된 도면에 포함된다.
일부 실시형태에서, 용기 내의 흐름 분배장치의 수는 약 1개, 약 2개, 약 3개, 약 4개, 약 5개, 약 6개, 약 7개, 약 8개, 약 9개, 약 10개, 약 15개, 약 20개, 약 25개, 약 30개, 약 40개, 약 50개이다. 일부 실시형태에서, 이들 흐름 분배장치의 배열은 균일하게 이격되거나 불규칙하게 이격된다.
일부 실시형태에서, 유체는 다수의 흐름 분배장치로부터 상기 용기에 들어가고, 다수의 흐름 분배장치로부터 상기 용기를 빠져나간다. 이러한 용기의 하나의 실시형태는 실시예 18 및 연관된 도면에 예시되어 있다. 일부 실시형태에서, 흐름은 1개, 2개, 4개, 8개, 12개, 20개, 1개 내지 2개, 2개 내지 4개, 4개 내지 8개, 8개 내지 12개, 12개 내지 20개의 독립적인 흐름 분배장치로부터 용기에 들어간다. 일부 실시형태에서, 흐름은 1개, 2개, 4개, 8개, 12개, 20개, 1개 내지 2개, 2개 내지 4개, 4개 내지 8개, 8개 내지 12개, 12개 내지 20개의 독립적인 흐름 분배장치로부터 용기를 빠져나간다.
일부 실시형태에서, 흐름 분배장치는 서로에 연결된 천공된 관 또는 플레이트를 포함한다. 일부 실시형태에서, 이들 관 또는 플레이트는 원형 단면, 타원형 단면, 정사각형 단면, 직사각형 단면, 십자 형상 단면, 별 형상 단면, 불규칙한 단면, 또 다른 기하학적 단면 또는 이들의 조합을 갖는다. 일부 실시형태에서, 용기에서의 모든 흐름 분배장치는 동일한 형상 및 유형을 갖는다. 일부 실시형태에서, 용기에서의 상이한 흐름 분배장치는 이의 형상 및 크기가 변한다.
일부 실시형태에서, 흐름 분배장치에서의 개구 또는 천공은 원형, 타원형, 수직 또는 수평 슬릿, 정사각형, 십자, 직사각형, 삼각형, 불규칙한 형상 또는 이들의 조합으로서 형상화된다. 일부 실시형태에서, 흐름 분배장치에서의 개구는 약 10 ㎛ 미만, 약 20 ㎛ 미만, 약 30 ㎛ 미만, 약 40 ㎛ 미만, 약 50 ㎛ 미만, 약 60 ㎛ 미만, 약 70 ㎛ 미만, 약 80 ㎛ 미만, 약 90 ㎛ 미만, 약 100 ㎛ 미만, 약 200 ㎛ 미만, 약 300 ㎛ 미만, 약 400 ㎛ 미만, 약 500 ㎛ 미만, 약 600 ㎛ 미만, 약 700 ㎛ 미만, 약 800 ㎛ 미만, 약 900 ㎛ 미만, 약 1000 ㎛ 미만, 약 2000 ㎛ 미만, 약 4000 ㎛ 미만, 약 8000 ㎛ 미만 또는 약 10000 ㎛ 미만의 치수를 갖는다. 일부 실시형태에서, 흐름 분배장치에서의 개구는 약 10 ㎛ 초과, 약 20 ㎛ 초과, 약 30 ㎛ 초과, 약 40 ㎛ 초과, 약 50 ㎛ 초과, 약 60 ㎛ 초과, 약 70 ㎛ 초과, 약 80 ㎛ 초과, 약 90 ㎛ 초과, 약 100 ㎛ 초과, 약 200 ㎛ 초과, 약 300 ㎛ 초과, 약 400 ㎛ 초과, 약 500 ㎛ 초과, 약 600 ㎛ 초과, 약 700 ㎛ 초과, 약 800 ㎛ 초과, 약 900 ㎛ 초과, 약 1000 ㎛ 초과, 약 2000 ㎛ 초과, 약 4000 ㎛ 초과, 약 8000 ㎛ 초과 또는 약 10000 ㎛ 초과의 치수를 갖는다. 일부 실시형태에서, 흐름 분배장치에서의 개구는 약 10 ㎛ 내지 약 20 ㎛, 약 20 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 약 40 ㎛ 내지 약 80 ㎛, 약 80 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 약 200 ㎛ 내지 약 800 ㎛, 약 400 ㎛ 내지 약 1000 ㎛, 약 600 ㎛ 내지 약 2000 ㎛, 약 1000 ㎛ 내지 약 2000 ㎛, 약 2000 ㎛ 내지 약 4000 ㎛, 약 4000 ㎛ 내지 약 8000 ㎛, 약 6000 ㎛ 내지 약 10000 ㎛의 치수이다.
일부 실시형태에서, 흐름 분배장치의 관 또는 플레이트는 이온 교환 비드 층, 화학 보호, 보조 여과 또는 이들의 조합을 위한 지지를 제공하는 다공성 파티션에 의해 둘러싸인다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 다공성 중합체 파티션이다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 메시 또는 중합체 막이다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 유사한 또는 상이한 조성, 유사한 또는 상이한 어퍼쳐 크기, 유사한 또는 상이한 퍼센트 개방 면적의 하나 이상의 메시를 포함한다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 구조 지지 및/또는 여과 역량을 제공하도록 하나 이상의 메시를 포함한다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 v-와이어 스크린, 소결된 금속 스크린, 소결된 플라스틱 스크린, 원통형 와이어 스크린, 슬롯 와이어 스크린, 메시 또는 이들의 조합을 포함하고, 상기 다공성 파티션은 조악하거나, 미세하거나, 또는 이들의 조합이다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 폴리에테르 에테르 케톤, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리설폰 메시, 폴리에스테르 메시, 폴리아미드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 중합체, 스테인리스 강, 중합체에서 코팅된 스테인리스 강 메시, 세라믹에서 코팅된 스테인리스 강 메시, 티탄 또는 이들의 조합을 포함한다.
일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 약 1 ㎛ 미만, 약 2 ㎛ 미만, 약 5 ㎛ 미만, 약 10 ㎛ 미만, 약 20 ㎛ 미만, 약 30 ㎛ 미만, 약 40 ㎛ 미만, 약 50 ㎛ 미만, 약 60 ㎛ 미만, 약 70 ㎛ 미만, 약 80 ㎛ 미만, 약 90 ㎛ 미만, 약 100 ㎛ 미만, 약 200 ㎛ 미만, 약 300 ㎛ 미만, 약 400 ㎛ 미만, 약 500 ㎛ 미만, 약 600 ㎛ 미만, 약 700 ㎛ 미만, 약 800 ㎛ 미만, 약 900 ㎛ 미만, 약 1000 ㎛ 미만, 약 2000 ㎛ 미만의 통상적인 특징적인 크기를 갖는 개구로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 약 1 ㎛ 초과, 약 2 ㎛ 초과, 약 5 ㎛ 초과, 약 10 ㎛ 초과, 약 20 ㎛ 초과, 약 30 ㎛ 초과, 약 40 ㎛ 초과, 약 50 ㎛ 초과, 약 60 ㎛ 초과, 약 70 ㎛ 초과, 약 80 ㎛ 초과, 약 90 ㎛ 초과, 약 100 ㎛ 초과, 약 200 ㎛ 초과, 약 300 ㎛ 초과, 약 400 ㎛ 초과, 약 500 ㎛ 초과, 약 600 ㎛ 초과, 약 700 ㎛ 초과, 약 800 ㎛ 초과, 약 900 ㎛ 초과, 약 1000 ㎛ 초과, 약 2000 ㎛ 초과의 통상적인 특징적인 크기를 갖는 개구로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 약 20 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 약 40 ㎛ 내지 약 80 ㎛, 약 80 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 약 200 ㎛ 내지 약 800 ㎛, 약 400 ㎛ 내지 약 1000 ㎛, 약 600 ㎛ 내지 약 2000 ㎛, 약 1000 ㎛ 내지 약 2000 ㎛의 통상적인 특징적인 크기를 갖는 개구로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 약 1 ㎛ 내지 약 2 ㎛, 약 2 ㎛ 내지 약 4 ㎛, 약 4 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 20 ㎛, 약 20 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 약 40 ㎛ 내지 약 100 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 200 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 약 400 ㎛ 내지 약 1000 ㎛, 약 1000 ㎛ 내지 약 2000 ㎛의 통상적인 특징적인 크기를 갖는 개구로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 약 1 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 100 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 1000 ㎛, 약 1000 ㎛ 내지 약 10000 ㎛의 통상적인 특징적인 크기를 갖는 개구로 이루어진다.
일부 실시형태에서, 하나 이상의 흐름 분배장치는 액체 자원, 수소 이온 포함 산, 물 또는 다른 공정 유체를 이온 교환 구획으로 주입하도록 사용된다. 일부 실시형태에서, 하나 이상의 흐름 분배장치는 이온 교환 구획으로부터 액체 자원, 수소 이온 포함 산, 물 또는 다른 공정 유체를 회수하도록 사용된다.
일부 실시형태에서, 용기는 용기의 상부, 하부 또는 측면에서 추가의 흐름 분포 매니폴드를 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 흐름 분포 구획은 내부 흐름 분포 구획으로의 그리고 이로부터의 그리고 외부 흐름 분포 구획으로의 그리고 이로부터의 흐름을 유도하도록 파이프, 배관 또는 내부 파티션을 포함한다. 일부 실시형태에서, 흐름 분포 매니폴드는 상기 매니폴드의 상부, 하부 또는 측면에서 입구 및 출구를 갖는다.
일부 실시형태에서, 상기 기재된 흐름 분배장치는 캔들을 포함하고, 여기서 각각은 흐름에 투과성인 2개의 동심원형 구조물을 포함한다. 이러한 용기를 예시하는 하나의 실시형태는 실시예 6 및 연관된 도면에 기재되어 있다. 일부 실시형태에서, 하나 이상의 캔들은 각각의 용기 내에 포함된다. 일부 실시형태에서, 상기 캔들은 흐름 분배장치로서 작용한다. 일부 실시형태에서, 상기 캔들은 이온 교환 재료로 충전된다. 일부 실시형태에서 캔들은 원통형, 구형, 정사각형, 직사각형으로 형상화되거나, 가리비 형상이거나, 또는 이들의 조합이다. 일부 실시형태에서, 상기 캔들은 수평으로, 수직으로, 용기의 길이와 관련한 각도로 또는 이들의 조합으로 배향된다. 일부 실시형태에서 상기 캔들은 다공성 파이프, 중합체 메시, 필터 백, 스크린 또는 이들의 조합을 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 캔들은 2개 초과의 수이다. 일부 실시형태에서, 본원에 기재된 장치에 대해, 상기 캔들은 4개 초과의 수이다. 일부 실시형태에서, 본원에 기재된 장치에 대해, 상기 캔들은 8개 초과의 수이다. 일부 실시형태에서, 본원에 기재된 장치에 대해, 상기 캔들은 20개 초과의 수이다. 일부 실시형태에서, 본원에 기재된 장치에 대해, 상기 캔들은 50개 초과의 수이다. 일부 실시형태에서, 본원에 기재된 장치에 대해, 상기 캔들은 100개 초과의 수이다.
이온 교환 비드 및 유체로 부분적으로 충전된 용기를 포함하는 실시형태
일부 실시형태에서, 이온 교환 비드를 포함하는 용기는 이온 교환 비드로 부분적으로 충전된 탱크로 이루어진다. 이러한 용기의 실시형태는 실시예 2, 7, 8, 10 및 연관된 도면에 기재되어 있다.
일부 실시형태에서, 상기 탱크는 리튬 포함 자원, 수소 이온 포함 산, 물 또는 용기를 통해 흐르는 유체의 농도, 조성, pH 또는 위험물질 수준을 조정하는 목적을 위한 다른 용액인 유체를 포함한다. 일부 실시형태에서, 유체 수위는 탱크에서의 이온 교환 비드의 수위보다 높은 유체 수위를 유지시키도록 조심스럽게 제어된다.
일부 실시형태에서, 유체의 수위는 탱크의 시각 검사에 의해 모니터링된다. 일부 실시형태에서, 유체의 수위는 부유 센서, 커패시턴스 센서, 적외선 센서, 초음파 센서, 압력 센서, 레이더 센서, 임의의 다른 유체 센서 또는 이들의 조합에 기초하여 탱크 수위의 측정에 의해 모니터링된다. 일부 실시형태에서, 수위 제어는 밸브, 펌프, 압력 및 용기로의 그리고 이것 밖으로의 유체 흐름에 영향을 미치는 임의의 다른 매개변수의 기계적 조정에 의해 탱크로의 그리고 탱크 밖으로의 유체 흐름의 조심스러운 제어에 의해 달성된다. 일부 실시형태에서, 탱크의 내부의 가스의 압력은 탱크로부터의 방출의 속도 및 따라서 탱크에서의 유체 수위를 제어하도록 사용된다.
일 실시형태에서, 이온 교환 비드는 유체와의 접촉 동안 이의 포함 구획 내에서 아지테이션되고 자유로이 이동할 수 있다. 일부 실시형태에서, 아지테이션은 이온 교환 비드가 상기 이온 교환 비드와 접촉하는 액체에서 유동화되게 한다. 일부 실시형태에서, 아지테이션은 기계적 아지테이터, 에덕터(eductor), 유체 재순환, 배플, 진탕 또는 이들의 조합에 의해 발생된다. 일부 실시형태에서, 용기는 혼합을 개선하기 위해 기계적 아지테이터의 샤프트에 평행하게 배열된 하나 이상의 배플을 포함한다. 일부 실시형태에서, 용기는 모터, 샤프트 및 상기 샤프트에 탑재된 하나 이상의 임펠러를 포함하는 기계적 아지테이터에 의해 아지테이션된다. 일부 실시형태에서, 상기 하나 이상의 임펠러는 프로펠러, 앵커, 임펠러, 하이드로포일, 경사 블레이드 터빈, 곡선 블레이드 터빈, 나선 터빈, 편평한 블레이드 터빈, 방사상 블레이드 또는 이들의 조합을 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 임펠러는 하나 이상의 블레이드를 포함한다. 일부 실시형태에서, 샤프트 및 임펠러는 탄소 강, 스테인리스 강, 티탄, 하스텔로이(Hastelloy) 또는 이들의 조합으로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 샤프트 및 임펠러는 유리, 에폭시, 고무, 중합체 코팅 또는 이들의 조합으로 코팅된다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 비드는 유체와 접촉 동안 제자리에 고정되어 있도록 아지테이션되지 않는다. 일부 실시형태에서, 스크린, 메시 또는 다른 파티션은 유체와의 접촉 동안 이온 교환 비드의 위치를 제어하고 이동을 제한하기 위해 탱크 내에 선택적으로 포함된다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 비드가 하향식 방향 또는 상향식 방향으로 이것이 접촉하는 유체에 의해 운반된 이온 교환 구획에 들어가고 이것을 떠날 수 있도록 탱크가 구성된다. 일 실시형태에서, 이온 교환 비드는 탱크의 상부 또는 하부를 통해 또는 이의 측면을 통해 상기 탱크로 로딩되고 상기 탱크로부터 비로딩될 수 있다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 비드를 포함하는 탱크는 선택적으로 리튬 포함 자원, 수소 이온 포함 산, 알칼리, 물 또는 용기를 통해 흐르는 유체의 농도, 조성, pH 또는 위험물질 수준을 조정하는 목적을 위한 다른 용액에 의해 처리된다. 이는 탱크로의 및 이것으로부터의 선택적인 입구 및 출구 흐름의 수단에 의해 달성된다. 일부 실시형태에서, 탱크로의 및 탱크로부터의 입구 및 출구 흐름은 상기 탱크의 상부, 하부 또는 측면에 위치한다. 일부 실시형태에서, 탱크로의 및 이것으로부터의 입구 및 출구 흐름은 파이핑, 배관 또는 상기 구획으로 돌출하는 다른 내부 성분의 수단에 의해 상기 탱크의 내부 공간으로부터 주입되고 제거된다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 비드를 포함하는 탱크의 통상적인 길이는 약 10 cm 미만, 약 20 cm 미만, 약 40 cm 미만, 약 60 cm 미만, 약 80 cm 미만, 약 100 cm 미만, 약 200 cm 미만, 약 400 cm 미만, 약 600 cm 미만, 약 800 cm 미만, 약 1 m 미만, 약 2 m 미만, 약 4 m 미만, 약 6 m 미만, 약 8 m 미만, 약 10 m 미만, 약 20 m 미만, 약 40 m 미만이다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 비드를 포함하는 탱크의 통상적인 길이는 약 10 cm 초과, 약 20 cm 초과, 약 40 cm 초과, 약 60 cm 초과, 약 80 cm 초과, 약 100 cm 초과, 약 200 cm 초과, 약 400 cm 초과, 약 600 cm 초과, 약 800 cm 초과, 약 1 m 초과, 약 2 m 초과, 약 4 m 초과, 약 6 m 초과, 약 8 m 초과, 약 10 m 초과, 약 20 m 초과, 약 40 m 초과이다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 비드를 포함하는 탱크의 통상적인 길이는 약 10 cm 내지 약 20 cm, 약 20 cm 내지 약 40 cm, 약 40 cm 내지 약 80 cm, 약 80 cm 내지 약 2 m 약 1 m 내지 약 4 m, 약 2 m 내지 약 8 m, 약 4 m 내지 약 10 m, 약 6 m 내지 약 20 m, 약 10 m 내지 약 40 m이다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 비드를 포함하는 탱크의 통상적인 반경 또는 폭은 약 10 cm 미만, 약 20 cm 미만, 약 40 cm 미만, 약 60 cm 미만, 약 80 cm 미만, 약 100 cm 미만, 약 200 cm 미만, 약 400 cm 미만, 약 600 cm 미만, 약 800 cm 미만, 약 1 m 미만, 약 2 m 미만, 약 4 m 미만, 약 6 m 미만, 약 8 m 미만, 약 10 m 미만이다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 비드를 포함하는 탱크의 통상적인 반경 또는 폭은 약 10 cm 미만, 약 20 cm 초과, 약 40 cm 초과, 약 60 cm 초과, 약 80 cm 초과, 약 100 cm 초과, 약 200 cm 초과, 약 400 cm 초과, 약 600 cm 초과, 약 800 cm 초과, 약 1 m 초과, 약 2 m 초과, 약 4 m 초과, 약 6 m 초과, 약 8 m 초과, 약 10 m 초과이다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 비드를 포함하는 탱크의 통상적인 반경 또는 폭은 약 10 cm 미만 내지 약 20 cm, 약 20 cm 내지 약 40 cm, 약 40 cm 내지 약 80 cm, 약 80 cm 내지 약 2 m 약 1 m 내지 약 4 m, 약 2 m 내지 약 8 m, 약 4 m 내지 약 10 m이다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 비드를 포함하는 용기는 하나 이상의 이온 교환 구획으로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 비드를 포함하는 용기는 하나 이상의 흐름 분포 구획으로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 용기 내의 임의의 구획은 원통형, 직사각형, 구형, 십자 형상, 가리비형, 오목, 볼록, 토러스(torus) 형상, 임의의 또 다른 형상 또는 이들의 조합이다. 일부 실시형태에서, 구획은 용기의 부분 길이 또는 오직 하위부분을 점유할 수 있다.
일부 실시형태에서, 용기 내의 구획의 수는 약 1개, 약 2개, 약 3개, 약 4개, 약 5개, 약 6개, 약 7개, 약 8개, 약 9개, 약 10개, 약 15개, 약 20개, 약 25개, 약 30개, 약 40개, 약 50개이다. 일부 실시형태에서, 구획의 배열은 균일하게 이격되거나 불규칙하게 이격된다. 일부 실시형태에서, 하나 이상의 흐름 분포 구획은 이온 교환 구획 중 하나 이상 내에 배치된다. 일부 실시형태에서, 하나 이상의 흐름 이온 교환 구획은 흐름-분포 구획 중 하나 이상 내에 배치된다.
일부 실시형태에서, 스크린, 메시 또는 다른 파티션은 유체와의 접촉 동안 이온 교환 비드의 위치를 제어하고 이동을 제한하기 위해 탱크 내에 선택적으로 포함된다. 일부 실시형태에서, 상기 파티션은 이온 교환 구획을 흐름-분포 구획으로부터 분리한다. 일부 실시형태에서, 상기 파티션은 흐름-분포 구획을 이온 교환 구획으로부터 분리한다. 일부 실시형태에서, 이 다공성 파티션은 이온 교환 비드 층에 대한 지지, 화학 보호, 보조 여과 또는 이들의 조합을 선택적으로 제공한다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 다공성 중합체 파티션이다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 메시 또는 중합체 막이다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 유사한 또는 상이한 조성, 유사한 또는 상이한 어퍼쳐 크기, 유사한 또는 상이한 퍼센트 개방 면적의 하나 이상의 메시를 포함한다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 구조 지지 및/또는 여과 역량을 제공하도록 하나 이상의 메시를 포함한다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 폴리에테르 에테르 케톤, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리설폰, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 중합체, 스테인리스 강, 중합체에서 코팅된 스테인리스 강, 세라믹에서 코팅된 스테인리스 강 메시, 코팅된 강, 티탄, 하스텔로이 C276 메시 또는 이들의 조합을 포함하고, 파티션에서의 개구는 조악하거나, 미세하거나, 또는 이들의 조합이다. 일 실시형태에서, 다공성 파티션은 하스텔로이 C276 스크린을 포함한다. 일 실시형태에서, 다공성 파티션은 티탄 스크린을 포함한다. 일 실시형태에서, 다공성 파티션은 316 스테인리스 강 스크린을 포함한다.
일부 실시형태에서, 상기 다공성 파티션은 용기-구획 벽으로 고정된다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 용기-구획 벽에 가요성으로 접합되고 물리적으로 접합되지 않는다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 용기 내의 구획의 하나 이상 내에 이동하거나, 떨리거나, 흔들리거나, 회전하거나, 확장하거나, 수축하기에 자유롭다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 작동에 걸쳐 확장한다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 작동에 걸쳐 수축한다.
일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 약 1 ㎛ 미만, 약 2 ㎛ 미만, 약 5 ㎛ 미만, 약 10 ㎛ 미만, 약 20 ㎛ 미만, 약 30 ㎛ 미만, 약 40 ㎛ 미만, 약 50 ㎛ 미만, 약 60 ㎛ 미만, 약 70 ㎛ 미만, 약 80 ㎛ 미만, 약 90 ㎛ 미만, 약 100 ㎛ 미만, 약 200 ㎛ 미만, 약 300 ㎛ 미만, 약 400 ㎛ 미만, 약 500 ㎛ 미만, 약 600 ㎛ 미만, 약 700 ㎛ 미만, 약 800 ㎛ 미만, 약 900 ㎛ 미만, 약 1000 ㎛ 미만, 약 2000 ㎛ 미만의 두께를 갖는다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 약 1 ㎛ 초과, 약 2 ㎛ 초과, 약 5 ㎛ 초과, 약 10 ㎛ 초과, 약 20 ㎛ 초과, 약 30 ㎛ 초과, 약 40 ㎛ 초과, 약 50 ㎛ 초과, 약 60 ㎛ 초과, 약 70 ㎛ 초과, 약 80 ㎛ 초과, 약 90 ㎛ 초과, 약 100 ㎛ 초과, 약 200 ㎛ 초과, 약 300 ㎛ 초과, 약 400 ㎛ 초과, 약 500 ㎛ 초과, 약 600 ㎛ 초과, 약 700 ㎛ 초과, 약 800 ㎛ 초과, 약 900 ㎛ 초과, 약 1000 ㎛ 초과, 약 2000 ㎛ 초과의 두께를 갖는다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 약 20 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 약 40 ㎛ 내지 약 80 ㎛, 약 80 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 약 200 ㎛ 내지 약 800 ㎛, 약 400 ㎛ 내지 약 1000 ㎛, 약 600 ㎛ 내지 약 2000 ㎛, 약 1000 ㎛ 내지 약 2000 ㎛의 통상적인 특징적인 크기를 갖는 개구로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 약 1 ㎛ 내지 약 2 ㎛, 약 2 ㎛ 내지 약 4 ㎛, 약 4 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 20 ㎛, 약 20 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 약 40 ㎛ 내지 약 100 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 200 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 약 400 ㎛ 내지 약 1000 ㎛, 약 1000 ㎛ 내지 약 2000 ㎛의 두께를 갖는다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 약 1 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 100 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 1000 ㎛, 약 1000 ㎛ 내지 약 10000 ㎛의 통상적인 특징적인 크기를 갖는 개구로 이루어진다.
일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 약 1 ㎛ 미만, 약 2 ㎛ 미만, 약 5 ㎛ 미만, 약 10 ㎛ 미만, 약 20 ㎛ 미만, 약 30 ㎛ 미만, 약 40 ㎛ 미만, 약 50 ㎛ 미만, 약 60 ㎛ 미만, 약 70 ㎛ 미만, 약 80 ㎛ 미만, 약 90 ㎛ 미만, 약 100 ㎛ 미만, 약 200 ㎛ 미만, 약 300 ㎛ 미만, 약 400 ㎛ 미만, 약 500 ㎛ 미만, 약 600 ㎛ 미만, 약 700 ㎛ 미만, 약 800 ㎛ 미만, 약 900 ㎛ 미만, 약 1000 ㎛ 미만, 약 2000 ㎛ 미만의 통상적인 특징적인 크기를 갖는 개구로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 약 1 ㎛ 초과, 약 2 ㎛ 초과, 약 5 ㎛ 초과, 약 10 ㎛ 초과, 약 20 ㎛ 초과, 약 30 ㎛ 초과, 약 40 ㎛ 초과, 약 50 ㎛ 초과, 약 60 ㎛ 초과, 약 70 ㎛ 초과, 약 80 ㎛ 초과, 약 90 ㎛ 초과, 약 100 ㎛ 초과, 약 200 ㎛ 초과, 약 300 ㎛ 초과, 약 400 ㎛ 초과, 약 500 ㎛ 초과, 약 600 ㎛ 초과, 약 700 ㎛ 초과, 약 800 ㎛ 초과, 약 900 ㎛ 초과, 약 1000 ㎛ 초과, 약 2000 ㎛ 초과의 통상적인 특징적인 크기를 갖는 개구로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 약 20 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 약 40 ㎛ 내지 약 80 ㎛, 약 80 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 약 200 ㎛ 내지 약 800 ㎛, 약 400 ㎛ 내지 약 1000 ㎛, 약 600 ㎛ 내지 약 2000 ㎛, 약 1000 ㎛ 내지 약 2000 ㎛의 통상적인 특징적인 크기를 갖는 개구로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 약 1 ㎛ 내지 약 2 ㎛, 약 2 ㎛ 내지 약 4 ㎛, 약 4 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 20 ㎛, 약 20 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 약 40 ㎛ 내지 약 100 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 200 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 약 400 ㎛ 내지 약 1000 ㎛, 약 1000 ㎛ 내지 약 2000 ㎛의 통상적인 특징적인 크기를 갖는 개구로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 약 1 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 100 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 1000 ㎛, 약 1000 ㎛ 내지 약 10000 ㎛의 통상적인 특징적인 크기를 갖는 개구로 이루어진다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 비드를 포함하는 탱크는 더 최적인 흐름 분포를 또한 제공하면서 용기에 대한 구조 지지를 제공하도록 내부 빔을 포함한다. 일 실시형태에서, 흐름 분포 구획 및/또는 이온 교환 비드 구획은 내부 천공된 벽 및 외부 천공된 벽에서 개별 천공으로의 흐름을 유도하는 파이프 및 관을 포함한다. 일 실시형태에서 흐름 분포 구획 및/또는 이온 교환 비드 구획은 흐름을 유도하는 트레이를 포함한다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 비드를 포함하는 탱크는 더 최적인 흐름 분포를 또한 제공하면서 용기에 대한 구조 지지를 제공하도록 충전제 재료를 포함한다. 이러한 충전제 재료의 사용을 예시하는 실시형태는 실시예 7 및 8 및 연관된 도면에 포함된다. 일부 실시형태에서, 충전제 재료는 중합체, 세라믹, 금속, 이온 교환 비드 또는 이들의 조합으로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 외부 흐름 분포 및/또는 내부 흐름 분포 구획 내에 포함된 충전제 재료는 약 10 ㎛ 미만, 약 20 ㎛ 미만, 약 30 ㎛ 미만, 약 40 ㎛ 미만, 약 50 ㎛ 미만, 약 60 ㎛ 미만, 약 70 ㎛ 미만, 약 80 ㎛ 미만, 약 90 ㎛ 미만, 약 100 ㎛ 미만, 약 200 ㎛ 미만, 약 300 ㎛ 미만, 약 400 ㎛ 미만, 약 500 ㎛ 미만, 약 600 ㎛ 미만, 약 700 ㎛ 미만, 약 800 ㎛ 미만, 약 900 ㎛ 미만, 약 1000 ㎛ 미만, 약 2000 ㎛ 미만; 약 10 ㎛ 초과, 약 20 ㎛ 초과, 약 30 ㎛ 초과, 약 40 ㎛ 초과, 약 50 ㎛ 초과, 약 60 ㎛ 초과, 약 70 ㎛ 초과, 약 80 ㎛ 초과, 약 90 ㎛ 초과, 약 100 ㎛ 초과, 약 200 ㎛ 초과, 약 300 ㎛ 초과, 약 400 ㎛ 초과, 약 500 ㎛ 초과, 약 600 ㎛ 초과, 약 700 ㎛ 초과, 약 800 ㎛ 초과, 약 900 ㎛ 초과, 약 1000 ㎛ 초과, 약 2000 ㎛ 초과; 약 10 ㎛ 내지 약 20 ㎛, 약 20 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 약 40 ㎛ 내지 약 80 ㎛, 약 80 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 약 200 ㎛ 내지 약 800 ㎛, 약 400 ㎛ 내지 약 1000 ㎛, 약 600 ㎛ 내지 약 2000 ㎛, 약 1000 ㎛ 내지 약 2000 ㎛의 평균 입자 직경을 갖는다.
일부 실시형태에서, 용기는 탱크의 상부, 하부 또는 측면에서 추가의 흐름 분포 매니폴드를 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 흐름 분포 구획은 내부 흐름 분포 구획으로의 그리고 이로부터의 그리고 외부 흐름 분포 구획으로의 그리고 이로부터의 흐름을 유도하도록 파이프, 배관 또는 내부 파티션을 포함한다. 일부 실시형태에서, 흐름 분포 매니폴드는 상기 매니폴드의 상부, 하부 또는 측면에서 입구 및 출구를 갖는다.
실시형태에서, 용기는 이온 교환 비드에 걸쳐 흐름을 균등하게 분포하도록 설계된다. 일부 실시형태에서, 용기는 중심 및 측면 분배장치, 헤더 및 측면 분배장치, 필터 플레이트, 스프레이 노즐, 분배장치 트레이, 동심원 천공된 파이프 또는 이들의 조합의 형태의 흐름 분배장치를 갖는다. 일 실시형태에서 측면 분배장치는 수지 보유 메시, 막, 스크린 또는 필터 노즐이 갖춰진다. 일 실시형태에서, 메시는 강도를 위한 2차 지지 층으로 지지된다. 일 실시형태에서 다공성 메시는 용기의 중앙에서 원통형 지지체 주위에 둘러싸인다. 일 실시형태에서, 메시는 중합체, 세라믹 또는 금속으로 제조된다. 일 실시형태에서, 흐름 분배장치는 상부, 하부, 중간에서, 용기 내의 임의의 다른 위치에서 또는 이들의 조합에서 위치한다. 일 실시형태에서 용기는 이것에 부착된 노즐을 갖는 플레이트를 갖는다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 용기 내의 흐름 분포는 파이프, 배관, 채널, 슬릿, 빔, 배플, 바스킷, 스캘럽, 노즐 또는 메시 중 하나 이상을 통해 발생한다. 일부 실시형태에서, 용기 내의 흐름을 유도하는 성분은 천공된다. 일부 실시형태에서, 흐름을 분포시키는 성분에서의 개구 또는 천공은 원형, 타원형, 수직 또는 수평 슬릿, 정사각형, 십자, 직사각형, 삼각형, 불규칙한 형상 또는 이들의 조합으로서 형상화된다.
일 실시형태에서, 용기는 흐름을 균등하게 분포시키도록 설계된 내부 노즐을 갖는다. 일 실시형태에서, 용기는 지지 플레이트에서 서로 동일 거리에 배치된 노즐을 갖는다. 일 실시형태에서 노즐은 각각의 노즐이 동일한 부위를 덮도록 이격된다. 일 실시형태에서 노즐은 0.1 ㎛ 미만, 1 ㎛ 미만, 10 ㎛ 미만, 100 ㎛ 미만 또는 1 mm 미만의 폭의 슬릿 또는 홀을 갖는다. 일 실시형태에서, 용기는 0.1 ㎛ 미만, 1 ㎛ 미만, 10 ㎛ 미만, 100 ㎛ 미만 또는 1000 ㎛ 미만의 홀을 갖는 메시를 갖는다.
최적의 흐름 분포를 갖는 용기를 포함하는 다른 실시형태
일부 실시형태에서, 용기는 이온 교환 재료를 포함하는 용기 내의 구획으로 그리고 구획으로부터 흐름을 유도하는 흐름 분배장치를 갖는다. 일부 실시형태에서, 흐름 분포는 유체가 흐르는 특징적인 개구를 갖는 흐름 분포 부재를 통해 발생한다. 일부 실시형태에서, 상기 흐름 분포 부재는 파이프, 배관, 채널, 슬릿, 빔, 배플, 바스킷, 스캘럽, 노즐 또는 메시 중 하나 이상을 포함한다. 일부 실시형태에서, 파이프, 배관, 채널, 슬릿, 빔, 배플, 바스킷, 스캘럽, 노즐 또는 메시 중 하나 이상은 개구 또는 천공을 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 흐름 분포 부재의 특징적인 개구 또는 천공은 약 10 ㎛ 미만, 약 20 ㎛ 미만, 약 30 ㎛ 미만, 약 40 ㎛ 미만, 약 50 ㎛ 미만, 약 60 ㎛ 미만, 약 70 ㎛ 미만, 약 80 ㎛ 미만, 약 90 ㎛ 미만, 약 100 ㎛ 미만, 약 200 ㎛ 미만, 약 300 ㎛ 미만, 약 400 ㎛ 미만, 약 500 ㎛ 미만, 약 600 ㎛ 미만, 약 700 ㎛ 미만, 약 800 ㎛ 미만, 약 900 ㎛ 미만, 약 1000 ㎛ 미만, 약 2000 ㎛ 미만, 약 4000 ㎛ 미만, 약 8000 ㎛ 미만 또는 약 10000 ㎛ 미만의 치수를 갖는다. 일부 실시형태에서, 흐름 분포 성분에 대한 하나 이상에서의 개구 또는 천공은 약 10 ㎛ 미만, 약 20 ㎛ 초과, 약 30 ㎛ 초과, 약 40 ㎛ 초과, 약 50 ㎛ 초과, 약 60 ㎛ 초과, 약 70 ㎛ 초과, 약 80 ㎛ 초과, 약 90 ㎛ 초과, 약 100 ㎛ 초과, 약 200 ㎛ 초과, 약 300 ㎛ 초과, 약 400 ㎛ 초과, 약 500 ㎛ 초과, 약 600 ㎛ 초과, 약 700 ㎛ 초과, 약 800 ㎛ 초과, 약 900 ㎛ 초과, 약 1000 ㎛ 초과, 약 2000 ㎛ 초과, 약 4000 ㎛ 초과, 약 8000 ㎛ 초과 또는 약 10000 ㎛ 초과의 치수를 갖는다. 일부 실시형태에서, 흐름 분포 성분에 대한 하나 이상에서의 개구 또는 천공은 약 10 ㎛ 미만 내지 약 20 ㎛, 약 20 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 약 40 ㎛ 내지 약 80 ㎛, 약 80 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 약 200 ㎛ 내지 약 800 ㎛, 약 400 ㎛ 내지 약 1000 ㎛, 약 600 ㎛ 내지 약 2000 ㎛, 약 1000 ㎛ 내지 약 2000 ㎛, 약 2000 ㎛ 내지 약 4000 ㎛, 약 4000 ㎛ 내지 약 8000 ㎛, 약 6000 ㎛ 내지 약 10000 ㎛의 치수를 갖는다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 용기 내의 효과적인 흐름 분포는 이온 교환 용기를 포함하는 구획 중 하나 이상 내에 패킹된 하나 이상의 형상화된 물체 또는 입자를 통해 발생한다. 일부 실시형태에서, 이러한 형상의 물체 또는 입자는 "충전제 재료", "불활성 재료", "패킹 재료" 또는 "패킹"으로 칭해지고; 이들 용어는 상호교환 가능하게 사용된다. 일부 실시형태에서, 용기는 층 지지 또는 흐름 분포를 위해 충전제 재료로 충전된다. 일 실시형태에서, 충전제 재료는 유리, 실리카, 자갈, 활성탄, 세라믹, 알루미나, 제올라이트, 방해석, 중합체, 공중합체, 이들의 혼합물 또는 이들의 조합으로부터 제조된다. 일부 실시형태에서, 충전제 재료는 폴리비닐 클로라이드, 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴 디플루오라이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, 폴리에테르 에테르 케톤, 이들의 공중합체, 이들의 혼합물 또는 조합으로부터 제조될 수 있었다. 일 실시형태에서 충전제 재료는 용기의 상부에, 용기의 하부에 또는 둘 다에 배치된다. 일 실시형태에서 충전제 재료는 이온 교환 수지와 혼합된다. 본원에 기재된 또 다른 양태는 이온 교환 재료 및 충전제 재료의 하나 이상의 층이 로딩된 용기를 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이고, 충전제 재료는 이온 교환 재료의 하나 이상의 층과 혼합되어서, 하나 이상의 층에 대한 지지를 제공하고/하거나 상기 액체 자원 또는 용기에 들어가는 또 다른 유체에 대한 더 양호한 흐름 분포가 가능하게 한다. 상기 더 양호한 흐름 분포는 이온 교환 층 내의 이온 교환 재료의 모두가 이온 교환 비드의 모두에 걸쳐 동일한 양의 액체와 접촉하고, 층에 걸친 유체 흐름을 유발하는 데 필요한 정수압이 이온 교환 층의 단면에 걸쳐 균일하다는 것을 보장한다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 용기 내의 효과적인 흐름 분포는 이온 교환 용기를 포함하는 구획 중 하나 이상 내에 패킹된 하나 이상의 형상화된 물체 또는 입자를 통해 발생한다. 일부 실시형태에서, 충전제 재료는 구형, 회전타원체, 달걀면, 십자, 관, 토루스, 고리, 안장 고리, 관, 삼각형, 다른 복잡한 기하 형상 또는 이들의 조합으로서 형상화된다. 일부 실시형태에서, 패킹은 무작위화 입자 밀도로 분포된다. 일부 실시형태에서, 충전제 재료는 균일한 입자 밀도로 분포된다. 일부 실시형태에서, 충전제 재료는 분포 챔버 내에 무작위로 첨가되고 분포된 충전제 재료의 하나 이상의 유형으로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 충전제 재료는 잘 한정된 영역 내에 유체 분포 챔버 내에 첨가되고 분포된 충전제 재료의 하나 이상의 유형으로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 유체 분포 챔버의 부분은 비어 있고, 동일한 챔버의 부분은 충전제 재료를 포함한다. 일부 실시형태에서, 충전제 재료는 약 10 ㎛ 미만, 약 20 ㎛ 미만, 약 30 ㎛ 미만, 약 40 ㎛ 미만, 약 50 ㎛ 미만, 약 60 ㎛ 미만, 약 70 ㎛ 미만, 약 80 ㎛ 미만, 약 90 ㎛ 미만, 약 100 ㎛ 미만, 약 200 ㎛ 미만, 약 300 ㎛ 미만, 약 400 ㎛ 미만, 약 500 ㎛ 미만, 약 600 ㎛ 미만, 약 700 ㎛ 미만, 약 800 ㎛ 미만, 약 900 ㎛ 미만, 약 1000 ㎛ 미만, 약 2000 ㎛ 미만; 약 10 ㎛ 초과, 약 20 ㎛ 초과, 약 30 ㎛ 초과, 약 40 ㎛ 초과, 약 50 ㎛ 초과, 약 60 ㎛ 초과, 약 70 ㎛ 초과, 약 80 ㎛ 초과, 약 90 ㎛ 초과, 약 100 ㎛ 초과, 약 200 ㎛ 초과, 약 300 ㎛ 초과, 약 400 ㎛ 초과, 약 500 ㎛ 초과, 약 600 ㎛ 초과, 약 700 ㎛ 초과, 약 800 ㎛ 초과, 약 900 ㎛ 초과, 약 1000 ㎛ 초과, 약 2000 ㎛ 초과; 약 10 ㎛ 내지 약 20 ㎛, 약 20 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 약 40 ㎛ 내지 약 80 ㎛, 약 80 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 약 200 ㎛ 내지 약 800 ㎛, 약 400 ㎛ 내지 약 1000 ㎛, 약 600 ㎛ 내지 약 2000 ㎛, 약 1000 ㎛ 내지 약 2000 ㎛의 평균 입자 직경을 갖는다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 비드는 슬러리로서 이온 교환 용기로 로딩된다. 일부 실시형태에서, 이러한 슬러리의 액체 성분은 물, 산, 염기 또는 용매이다. 일부 실시형태에서, 슬러리에서의 액체의 백분율은 약 1% 미만, 약 2% 미만, 약 5% 미만, 약 10% 미만, 약 20% 미만, 약 50% 미만, 약 75% 미만, 약 90% 초과, 약 1% 초과, 약 2% 초과, 약 5% 초과, 약 10% 초과, 약 20% 초과, 약 50% 초과, 약 75% 초과, 약 90% 초과, 약 0% 내지 5%, 약 5% 내지 10%, 약 10% 내지 20%, 약 20% 내지 50%, 약 50% 내지 75%, 약 75% 내지 90%, 약 90% 내지 100%이다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 비드는 건조 분말로서 이온 교환 용기로 로딩된다.
일부 실시형태에서, 상기에 기재된 이온 교환 비드를 포함하는 용기의 하나 이상은 하나의 용기의 출구 스트림이 또 다른 용기의 입구로 유도되도록 배열된다. 일부 실시형태에서, 이러한 스트림은 이온 교환 용기 사이에서 처리된다. 일부 실시형태에서, 처리는 스트림에서 리튬 포함 자원, 수소 이온 포함 산, 물 또는 유체의 농도, 조성, pH 또는 위험물질 수준을 조정하는 목적을 위한 다른 용액에 의해 발생한다.
권취된 이온 교환 부재를 포함하는 실시형태
일부 실시형태에서, 이온 교환 비드를 포함하는 용기는 권취된 이온 교환 부재로 이루어진다. 이러한 이온 교환 부재의 하나의 실시형태는 실시예 15 및 연관된 도면에 기재되어 있다. 일부 실시형태에서, 상기 부재는 (a) 비다공성 막, (b) 선택적으로 제1 흐름 분배 스캐폴드, (c) 선택적으로 제1 다공성 막, (d) 이온 교환 재료의 층, (e) 선택적으로 제2 다공성 막, (f) 선택적으로 제2 흐름 분배 스캐폴드를 적층함으로써 구축된다. 이 스택은 나선으로 권취되어 이온 교환 부재를 형성한다. 일부 실시형태에서, 유체는 제1 흐름 분배 스캐폴드를 통해, 제1 다공성 막을 통해 그리고 이온 교환 층으로 그리고 제2 다공성 막 밖으로 흐르고, 여기서 이것은 수집되고 제2 흐름 분배 스캐폴드를 통해 용기를 빠져나간다. 일부 실시형태에서, 2개의 다공성 막 사이에 이온 교환 막을 포함함으로써, 흐름은 넓은 표면적 위로 분포되고 최소 흐름 거리로 이온 교환 층을 통해 흘러서, 유체 흐름에 대한 최소 구동력을 생성시킨다. 일부 실시형태에서, 스택을 나선으로 권취함으로써, 이온 교환 부재의 물리적 발자국은 최소화된다. 일부 실시형태에서, 부재 (a) - (f) 중 하나 이상이 존재하지 않는다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 비드를 포함하는 용기는 이온 교환 부재로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 상기 이온 교환 부재는 권취된 이온 교환 부재이다. 일부 실시형태에서, 상기 이온 교환 부재는 막을 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 이온 교환 부재는 하나 이상의 다공성 막을 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 이온 교환 부재는 하나 이상의 비다공성 막을 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 이온 교환 부재는 막의 스택을 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 이온 교환 부재는 막 및 이온 교환 재료의 스택을 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 부재는 성분 (a) - (f)의 상술된 순서로 또는 상이한 순서로 (a) 비다공성 막, (b) 선택적으로 제1 흐름 분배 스캐폴드, (c) 선택적으로 제1 다공성 막, (d) 이온 교환 재료의 층, (e) 선택적으로 제2 다공성 막, (f) 선택적으로 제2 흐름 분배 스캐폴드를 적층함으로써 구축된다. 일부 실시형태에서, 하나 이상의 성분은 나선으로 권취되어 이온 교환 부재를 형성한다. 일부 실시형태에서, 유체는 하나 이상의 흐름 분배 스캐폴드를 통해 흐른다. 일부 실시형태에서, 유체는 하나 이상의 다공성 막을 통해 흐른다. 일부 실시형태에서, 유체는 이온 교환 층을 통해 흐른다. 일부 실시형태에서, 흐름은 흐름 분배 스캐폴드를 사용하여 넓은 표면적에 걸쳐 분포되어서, 최소 흐름 거리를 생성시킨다. 일부 실시형태에서, 부재는 나선으로 권취되어 이온 교환 부재의 물리적 발자국을 최소화한다. 일부 실시형태에서, 부재는 편평한 이온 교환 부재이다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 비드를 포함하는 용기는 권취된 이온 교환 부재로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 상기 부재는 (a) 비다공성 중합체 막, (b) 큰 개구 중합체 메시를 포함하는 제1 흐름 분배 스캐폴드, (c) 제1 다공성 중합체 막, (d) 이온 교환 재료의 얇은 층, (e) 제2 다공성 중합체 막 및 (f) 제2 흐름 분배 스캐폴드를 적층함으로써 구축된다. 이후, 이 스택은 내부 직경이 이온 교환 층의 두께와 동일한 홀을 갖는 천공된 관 주위에 권취된다. 이 권취된 스택은 이온 교환 부재이다. 일부 실시형태에서, 유체는 제1 흐름 분배 스캐폴드를 통해, 제1 다공성 막을 통해 그리고 이온 교환 층으로 그리고 제2 다공성 막 밖으로 흐르고, 여기서 이것은 수집되고 제2 흐름 분배 스캐폴드를 통해 용기를 빠져나간다. 2개의 다공성 막 사이에 이온 교환 막을 포함함으로써, 흐름은 넓은 표면적 위로 분포되고 최소 흐름 거리로 이온 교환 층을 통해 흘러서, 유체 흐름에 대한 최소 구동력을 생성시킨다. 스택을 나선으로 권취함으로써, 이온 교환 부재의 물리적 발자국은 최소화된다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 비드를 포함하는 용기는 올바르게 권취된 이온 교환 부재로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 상기 부재는 (a) 비다공성 중합체 막, (b) 약 1 내지 약 5 mm의 개구를 갖는 중합체 메시를 포함하는 흐름 분배 스캐폴드, (c) 약 5 마이크론보다 작은 기공 크기를 갖는 제1 다공성 중합체 막, (d) 약 5 mm 길이의 이온 교환 재료의 층, (e) 약 5 마이크론의 기공 크기를 갖는 제2 다공성 중합체 막 및 (f) 약 4 mm의 메시 개구를 갖는 제2 흐름 분배 스캐폴드를 적층함으로써 구축된다. 스택의 부재는 폴리우레탄 접착제를 사용하여 함께 글루잉된다. 제2 흐름 분배 스캐폴드(f)는 3 mm의 원형 홀을 갖는 천공된 파이프에 접착된다. 이후, 제2 흐름 분배 스캐폴드(f)가 천공된 파이프를 완전히 둘러싸고 이후 비다공성 막(a)의 측면의 하나를 접촉시키도록 스택은 이 중앙 파이프 주위에 방사된다. 이 권취된 스택은 이온 교환 부재이다. 일부 실시형태에서, 유체는 제1 흐름 분배 스캐폴드를 통해, 제1 다공성 막을 통해 그리고 이온 교환 층으로 그리고 제2 다공성 막 밖으로 흐르고, 여기서 이것은 수집되고 제2 흐름 분배 스캐폴드를 통해 용기를 빠져나간다. 2개의 다공성 막 사이에 이온 교환 막을 포함함으로써, 흐름은 넓은 표면적 위로 분포되고 최소 흐름 거리로 이온 교환 층을 통해 흘러서, 유체 흐름에 대한 최소 구동력을 생성시킨다. 스택을 나선으로 권취함으로써, 이온 교환 부재의 물리적 발자국은 최소화된다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 비드를 포함하는 용기는 단단히 권취된 이온 교환 부재로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 상기 부재는 (a) 비다공성 중합체 막, (b) 약 1 내지 약 5 mm의 개구를 갖는 중합체 메시를 포함하는 흐름 분배 스캐폴드, (c) 약 5 마이크론보다 작은 기공 크기를 갖는 제1 다공성 중합체 막, (d) 약 5 mm 길이의 이온 교환 재료의 층, (e) 약 5 마이크론의 기공 크기를 갖는 제2 다공성 중합체 막 및 (f) 약 4 mm의 메시 개구를 갖는 제2 흐름 분배 스캐폴드를 적층함으로써 구축된다. 스택의 일부 부재는 폴리우레탄 접착제를 사용하여 함께 글루잉된다. 제2 흐름 분배 스캐폴드(f)는 3 mm의 원형 홀을 갖는 천공된 파이프에 접착된다. 이후, 제2 흐름 분배 스캐폴드(f)가 천공된 파이프를 완전히 둘러싸고 이후 비다공성 막(a)의 측면의 하나를 접촉시키도록 스택은 이 중앙 파이프 주위에 방사된다. 이 권취된 스택은 이온 교환 부재이다. 일부 실시형태에서, 유체는 제1 흐름 분배 스캐폴드를 통해, 제1 다공성 막을 통해 그리고 이온 교환 층으로 그리고 제2 다공성 막 밖으로 흐르고, 여기서 이것은 수집되고 제2 흐름 분배 스캐폴드를 통해 용기를 빠져나간다. 2개의 다공성 막 사이에 이온 교환 막을 포함함으로써, 흐름은 넓은 표면적 위로 분포되고 최소 흐름 거리로 이온 교환 층을 통해 흘러서, 유체 흐름에 대한 최소 구동력을 생성시킨다. 스택을 나선으로 권취함으로써, 이온 교환 부재의 물리적 발자국은 최소화된다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 비드를 포함하는 용기는 단단히 권취된 이온 교환 부재로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 상기 부재는 84 x 12"인 몇몇 얇은 부재를 적층함으로써 구축된다. 처음에, (a) 비다공성 중합체 막은 편평하게 놓이고, (b) 이후 약 5 mm의 개구를 갖는 폴리프로필렌을 포함하는 흐름 분포 메시는 이의 상부에 놓이고, 이후, (c) 약 5 마이크론보다 작은 기공 크기를 갖는 다공성 중합체 미세여과 폴리비닐 디플루오라이드 막은 이의 상부에 놓이고, 이후 (d) 약 5 mm 두께의 이온 교환 재료의 층은 이의 상부에 놓이고, 이후 (e) 약 1 마이크론보다 작은 기공 크기를 갖는 다공성 중합체 미세여과 폴리비닐 디플루오라이드 막은 이의 상부에 놓이고, 마지막으로 (f) 약 2 mm의 메시 개구를 갖는 제2 폴리프로필렌 흐름 분배 스캐폴드는 이의 상부에 놓인다. 부재 (c) - (e)는 함께 글루잉되고 폴리우레탄 접착제를 사용하여 모두 주위에 실링된다. 제2 흐름 분배 스캐폴드(f)의 짧은 측면은 12" 길이 및 ½" 직경인 3 mm 원형 홀을 갖는 천공된 파이프에 글루잉된다. 이후, 제2 흐름 분배 스캐폴드(f)가 천공된 파이프를 완전히 둘러싸고 이후 비다공성 막(a)의 측면의 하나를 여러 번 접촉시키도록 스택은 이 중앙 파이프 주위에 약 30회 방사된다. 이 권취된 스택은 이온 교환 부재이다. 이 부재는 14" 길이 및 6" 직경인 용기에 배치된다. 일부 실시형태에서, 유체는 원통형 권취된 부재의 축 방향으로 용기의 상부를 통해 흐르고, (b) 흐름 분포 메시를 통해 원통에 축 방향으로 들어가고; 이 유체는 제1 다공성 막을 통해 그리고 이온 교환 층으로 그리고 제2 다공성 막으로부터 흐르고, 여기서 이것은 제2 흐름 분배 스캐폴드를 통해 수집되고; 제2 흐름 분배 스캐폴드가 천공된 관에 연결되므로, 천공된 관은 모든 유출물을 수집하고, 파이프를 통해 용기를 통해 이것을 제거한다. 2개의 다공성 막 사이에 이온 교환 막을 포함함으로써, 흐름은 넓은 표면적 위로 분포되고 최소 흐름 거리로 이온 교환 층을 통해 흘러서, 이온 교환 공정 동안 유체 흐름에 대한 최소 구동력을 생성시킨다. 스택을 나선으로 권취함으로써, 이온 교환 부재의 물리적 발자국은 최소화된다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 부재의 길이는 5 cm 미만, 10 cm 미만, 20 cm 미만, 50 cm 미만, 100 cm 미만, 200 cm 미만, 500 cm 미만이다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 부재의 길이는 5 cm 초과, 10 cm 초과, 20 cm 초과, 50 cm 초과, 100 cm 초과, 200 cm 초과, 500 cm 초과이다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 부재의 길이는 약 5 cm 내지 약 10 cm, 약 10 cm 내지 약 20 cm, 약 20 cm 내지 약 50 cm, 약 50 cm 내지 약 100 cm, 약 100 cm 내지 약 200 cm, 약 200 cm 내지 약 500 cm이다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 부재의 직경은 1 cm 미만, 2 cm 미만, 4 cm 미만, 6 cm 미만, 10 cm 미만, 20 cm 미만, 50 cm 미만, 100 cm 미만이다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 부재의 직경은 1 cm 초과, 2 cm 초과, 4 cm 초과, 6 cm 초과, 10 cm 초과, 20 cm 초과, 50 cm 초과, 100 cm 초과이다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 부재의 직경은 약 1 cm 내지 약 2 cm, 약 2 cm 내지 약 4 cm, 약 4 cm 내지 약 6 cm, 약 6 cm 내지 약 10 cm, 약 10 cm 내지 약 20 cm, 약 20 cm 내지 약 50 cm, 약 50 cm 내지 약 100 cm이다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 부재가 권취되기 전에 이것의 적층된 성분은 10 cm 미만, 20 cm 미만, 40 cm 미만, 60 cm 미만, 100 cm 미만, 200 cm 미만, 500 cm 미만, 1000 cm 미만인 폭을 갖는다. 일부 실시형태에서, 막 스택이 권취되기 전에 이것의 폭은 10 cm 초과, 20 cm 초과, 40 cm 초과, 60 cm 초과, 100 cm 초과, 200 cm 초과, 500 cm 초과, 1000 cm 초과이다. 일부 실시형태에서, 막 스택이 권취되기 전에 이것의 폭은 약 10 cm 내지 약 20 cm, 약 20 cm 내지 약 40 cm, 약 40 cm 내지 약 60 cm, 약 60 cm 내지 약 100 cm, 약 100 cm 내지 약 200 cm, 약 200 cm 내지 약 500 cm, 약 500 cm 내지 약 1000 cm이다.
일부 실시형태에서, 부재에서의 권취의 수는 약 1 초과, 약 2 초과, 약 4 초과, 약 10 초과, 약 50 초과, 약 100 초과이다. 일부 실시형태에서, 부재에서의 권취의 수는 약 1 미만, 약 2 미만, 약 4 미만, 약 10 미만, 약 50 미만, 약 100 미만이다. 일부 실시형태에서, 부재에서의 권취의 수는 약 1 내지 약 2, 약 2 내지 약 4, 약 4 내지 약 6, 약 10 내지 약 50, 약 50 내지 약 100이다.
일부 실시형태에서, 비다공성 막은 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리아미드의 유형, 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK), 폴리설폰, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리(4-비닐 피리딘-코-스티렌)(PVPCS), 폴리스티렌(PS), 폴리부타디엔, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 중합체(ETFE), 폴리(클로로트리플루오로에틸렌)(PCTFE), 에틸렌 클로로트리플루오로 에틸렌(Halar), 폴리비닐플루오라이드(PVF), 불화된 에틸렌-프로필렌(FEP), 과불화된 엘라스토머, 클로로트리플루오로에틸렌비닐리덴 플루오라이드(FKM), 퍼플루오로폴리에테르(PFPE), 퍼플루오로-3,6-디옥사-4-메틸-7-옥텐-설폰산(NAFION®(퍼플루오로-3,6-디옥사-4-메틸-7-옥텐-설폰산 및 테트라플루오로에틸렌의 공중합체)), 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리에틸렌 글리콜, 나트륨 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌-블록-폴리(에틸렌 글리콜), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리클로로프렌(네오프렌), 폴리비닐 부티랄(PVB), 팽창 폴리스티렌(EPS), 폴리디비닐벤젠, 이들의 공중합체, 이들의 혼합물 또는 이들의 조합으로 이루어진다. 추가의 양태에서, 코팅 재료는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 에틸렌 클로로트리플루오로 에틸렌(Halar), 폴리(4-비닐 피리딘-코-스티렌)(PVPCS), 폴리스티렌(PS), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 발포 폴리스티렌(EPS), 폴리페닐렌 설파이드, 설포네이트화 중합체, 카복실화 중합체, 다른 중합체, 이들의 공중합체, 이들의 혼합물 또는 이들의 조합을 포함한다.
일부 실시형태에서, 다공성 막은 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리아미드의 유형, 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK), 폴리설폰, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리(4-비닐 피리딘-코-스티렌)(PVPCS), 폴리스티렌(PS), 폴리부타디엔, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 중합체(ETFE), 폴리(클로로트리플루오로에틸렌)(PCTFE), 에틸렌 클로로트리플루오로 에틸렌(Halar), 폴리비닐플루오라이드(PVF), 불화된 에틸렌-프로필렌(FEP), 과불화된 엘라스토머, 클로로트리플루오로에틸렌비닐리덴 플루오라이드(FKM), 퍼플루오로폴리에테르(PFPE), 퍼플루오로-3,6-디옥사-4-메틸-7-옥텐-설폰산(NAFION®(퍼플루오로-3,6-디옥사-4-메틸-7-옥텐-설폰산 및 테트라플루오로에틸렌의 공중합체)), 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리에틸렌 글리콜, 나트륨 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌-블록-폴리(에틸렌 글리콜), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리클로로프렌(네오프렌), 폴리비닐 부티랄(PVB), 팽창 폴리스티렌(EPS), 폴리디비닐벤젠, 이들의 공중합체, 이들의 혼합물 또는 이들의 조합으로 이루어진다. 추가의 양태에서, 코팅 재료는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 에틸렌 클로로트리플루오로 에틸렌(Halar), 폴리(4-비닐 피리딘-코-스티렌)(PVPCS), 폴리스티렌(PS), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 발포 폴리스티렌(EPS), 폴리페닐렌 설파이드, 설포네이트화 중합체, 카복실화 중합체, 다른 중합체, 이들의 공중합체, 이들의 혼합물 또는 이들의 조합을 포함한다.
일부 실시형태에서, 다공성 막은 개구를 갖는다. 일부 실시형태에서, 다공성 막은 원형, 관형, 정사각형, 직사각형, 장능형, 별 형상, 슬릿 형상, 불규칙한 형상 또는 이들의 조합인 개구를 갖는다. 일부 실시형태에서, 다공성 막은 약 0.02 ㎛ 미만, 약 0.1 ㎛ 미만, 약 0.2 ㎛ 미만, 약 1 ㎛ 미만, 약 2 ㎛ 미만, 약 5 ㎛ 미만, 약 10 ㎛ 미만, 약 25 ㎛ 미만, 약 100 ㎛ 미만, 약 1000 ㎛ 미만의 개구를 갖는다. 일부 실시형태에서, 다공성 막은 약 0.02 ㎛ 초과, 약 0.1 ㎛ 초과, 약 0.2 ㎛ 초과, 약 1 ㎛ 초과, 약 2 ㎛ 초과, 약 5 ㎛ 초과, 약 10 ㎛ 초과, 약 25 ㎛ 초과, 약 100 ㎛ 초과의 개구를 갖는다. 일부 실시형태에서, 다공성 막은 약 0.02 ㎛ 내지 약 0.1 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 0.2 ㎛, 약 0.2 ㎛ 내지 약 0.5 ㎛, 약 0.5 ㎛ 내지 약 1 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 약 5 ㎛, 약 5 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 25 ㎛, 약 25 ㎛ 내지 약 100 ㎛의 개구를 갖는다.
일부 실시형태에서, 흐름 분배 스캐폴드는 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리아미드의 유형, 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK), 폴리설폰, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리(4-비닐 피리딘-코-스티렌)(PVPCS), 폴리스티렌(PS), 폴리부타디엔, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 중합체(ETFE), 폴리(클로로트리플루오로에틸렌)(PCTFE), 에틸렌 클로로트리플루오로 에틸렌(Halar), 폴리비닐플루오라이드(PVF), 불화된 에틸렌-프로필렌(FEP), 과불화된 엘라스토머, 클로로트리플루오로에틸렌비닐리덴 플루오라이드(FKM), 퍼플루오로폴리에테르(PFPE), 퍼플루오로-3,6-디옥사-4-메틸-7-옥텐-설폰산(NAFION®(퍼플루오로-3,6-디옥사-4-메틸-7-옥텐-설폰산 및 테트라플루오로에틸렌의 공중합체)), 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리에틸렌 글리콜, 나트륨 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌-블록-폴리(에틸렌 글리콜), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리클로로프렌(네오프렌), 폴리비닐 부티랄(PVB), 팽창 폴리스티렌(EPS), 폴리디비닐벤젠, 이들의 공중합체, 이들의 혼합물 또는 이들의 조합으로 이루어진다. 추가의 양태에서, 코팅 재료는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 에틸렌 클로로트리플루오로 에틸렌(Halar), 폴리(4-비닐 피리딘-코-스티렌)(PVPCS), 폴리스티렌(PS), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 발포 폴리스티렌(EPS), 폴리페닐렌 설파이드, 설포네이트화 중합체, 카복실화 중합체, 다른 중합체, 이들의 공중합체, 이들의 혼합물 또는 이들의 조합을 포함한다.
일부 실시형태에서, 흐름 분배 스캐폴드는 흐름을 허용하도록 개방적이다. 일부 실시형태에서, 흐름 분배 스캐폴드는 원형, 관형, 정사각형, 직사각형, 장능형, 별 형상, 슬릿 형상, 불규칙한 형상 또는 이들의 조합인 개구를 갖는다. 일부 실시형태에서, 흐름 분배 스캐폴드는 약 2 ㎛ 미만, 약 10 ㎛ 미만, 약 100 ㎛ 미만, 약 1 mm 미만, 약 1 cm 미만, 약 5 cm 미만, 약 10 cm 미만의 개구를 갖는다. 일부 실시형태에서, 흐름 분배 스캐폴드는 약 2 ㎛ 초과, 약 10 ㎛ 초과, 약 100 ㎛ 초과, 약 1 mm 초과, 약 1 cm 초과, 약 5 cm 초과, 약 10 cm 초과의 개구를 갖는다. 일부 실시형태에서, 흐름 분배 스캐폴드는 약 2 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 100 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 1 mm, 약 1 cm 내지 약 5 cm, 약 5 cm 내지 약 10 cm의 개구를 갖는다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 부재는 이온 교환 용기에 위치한다. 일부 실시형태에서, 2개 이상의 이온 교환 부재는 이온 교환 용기에 위치한다. 일부 실시형태에서, 2개 이상의 이온 교환 부재는 직렬로 연결된다. 일부 실시형태에서, 2개 이상의 이온 교환 부재는 병렬로 연결된다. 일부 실시형태에서, 하나 이상의 이온 교환 부재를 포함하는 2개 이상의 이온 교환 용기는 직렬로 연결된다. 일부 실시형태에서, 하나 이상의 이온 교환 부재를 포함하는 2개 이상의 이온 교환 용기는 병렬로 연결된다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 용기는 이온 교환 부재로 흐름을 분포시키도록 흐름 우회 장치를 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 흐름 우회 장치는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리클로로프렌(네오프렌), 에틸렌 프로필렌 디엔 단량체(EPDM), Viton, 니트릴 고무(Buna-N), 실리콘, 플루오로중합체, 폴리우레탄, 플루오로실리콘 또는 이들의 조합으로 이루어진다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 용기는 이온 교환 부재로부터 유출물을 수집하기 위해 흐름 분배장치 관을 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 흐름 분배장치 관은 다공성이다. 일부 실시형태에서, 다공성 흐름 분배장치 관은 중합체, 금속 또는 세라믹으로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 폴리에테르 에테르 케톤, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리설폰, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 중합체, 스테인리스 강, 중합체에서 코팅된 스테인리스 강 메시, 세라믹에서 코팅된 스테인리스 강, 티탄, 하스텔로이, 지르코늄, 탄탈럼, 이들의 복합체, 이들의 공중합체 또는 이들의 조합을 포함한다. 일부 실시형태에서, 흐름 분배장치 관은 약 1 ㎛ 미만, 약 2 ㎛ 미만, 약 5 ㎛ 미만, 약 10 ㎛ 미만, 약 20 ㎛ 미만, 약 30 ㎛ 미만, 약 40 ㎛ 미만, 약 50 ㎛ 미만, 약 60 ㎛ 미만, 약 70 ㎛ 미만, 약 80 ㎛ 미만, 약 90 ㎛ 미만, 약 100 ㎛ 미만, 약 200 ㎛ 미만, 약 300 ㎛ 미만, 약 400 ㎛ 미만, 약 500 ㎛ 미만, 약 600 ㎛ 미만, 약 700 ㎛ 미만, 약 800 ㎛ 미만, 약 900 ㎛ 미만, 약 1000 ㎛ 미만, 약 2000 ㎛ 미만의 통상적인 특징적인 크기를 갖는 개구로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 흐름 분배장치 관은 약 1 ㎛ 초과, 약 2 ㎛ 초과, 약 5 ㎛ 초과, 약 10 ㎛ 초과, 약 20 ㎛ 초과, 약 30 ㎛ 초과, 약 40 ㎛ 초과, 약 50 ㎛ 초과, 약 60 ㎛ 초과, 약 70 ㎛ 초과, 약 80 ㎛ 초과, 약 90 ㎛ 초과, 약 100 ㎛ 초과, 약 200 ㎛ 초과, 약 300 ㎛ 초과, 약 400 ㎛ 초과, 약 500 ㎛ 초과, 약 600 ㎛ 초과, 약 700 ㎛ 초과, 약 800 ㎛ 초과, 약 900 ㎛ 초과, 약 1000 ㎛ 초과, 약 2000 ㎛ 초과의 통상적인 특징적인 크기를 갖는 개구로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 흐름 분배장치 관은 약 20 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 약 40 ㎛ 내지 약 80 ㎛, 약 80 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 약 200 ㎛ 내지 약 800 ㎛, 약 400 ㎛ 내지 약 1000 ㎛, 약 600 ㎛ 내지 약 2000 ㎛, 약 1000 ㎛ 내지 약 2000 ㎛의 통상적인 특징적인 크기를 갖는 개구로 이루어진다.
일부 실시형태에서, 유체, 예컨대 액체 리튬 자원, 세척 용액 또는 산은 권취된 이온 교환 부재를 통해 흐른다. 일부 실시형태에서, 권취된 이온 교환 부재를 통과한 유체를 버린다. 일부 실시형태에서, 권취된 이온 교환 부재를 통과한 유체는 이온 교환 부재의 입구로 재순환된다. 일부 실시형태에서, 흐름은 이온 교환 부재의 출구가 입구가 되고 입구가 출구가 되도록 반전된다.
일부 실시형태에서, 권취된 이온 교환 부재의 입구에서의 압력은 약 1 psi 미만, 약 2 psi 미만, 약 5 psi 미만, 약 10 psi 미만, 약 50 psi 미만, 약 100 psi 미만, 약 500 psi 미만, 약 1000 psi 미만, 약 5000 psi 미만이다. 일부 실시형태에서, 권취된 이온 교환 부재의 입구에서의 압력은 약 1 psi 초과, 약 2 psi 초과, 약 5 psi 초과, 약 10 psi 초과, 약 50 psi 초과, 약 100 psi 초과, 약 500 psi 초과, 약 1000 psi 초과, 약 5000 psi 초과이다. 일부 실시형태에서, 권취된 이온 교환 부재의 입구에서의 압력은 약 1 psi 내지 약 2 psi, 약 2 psi 내지 약 5 psi, 약 5 psi 내지 약 10 psi, 약 10 psi 내지 약 50 psi, 약 50 psi 내지 약 100 psi, 약 100 psi 내지 약 500 psi, 약 500 psi 내지 약 1000 psi, 약 1000 psi 내지 약 5000 psi이다.
일부 실시형태에서, 권취된 이온 교환 부재의 출구에서의 압력은 약 1 psi 미만, 약 2 psi 미만, 약 5 psi 미만, 약 10 psi 미만, 약 50 psi 미만, 약 100 psi 미만, 약 500 psi 미만, 약 1000 psi 미만, 약 5000 psi 미만이다. 일부 실시형태에서, 권취된 이온 교환 부재의 출구에서의 압력은 약 1 psi 초과, 약 2 psi 초과, 약 5 psi 초과, 약 10 psi 초과, 약 50 psi 초과, 약 100 psi 초과, 약 500 psi 초과, 약 1000 psi 초과, 약 5000 psi 초과이다. 일부 실시형태에서, 권취된 이온 교환 부재의 출구에서의 압력은 약 1 psi 내지 약 2 psi, 약 2 psi 내지 약 5 psi, 약 5 psi 내지 약 10 psi, 약 10 psi 내지 약 50 psi, 약 50 psi 내지 약 100 psi, 약 100 psi 내지 약 500 psi, 약 500 psi 내지 약 1000 psi, 약 1000 psi 내지 약 5000 psi이다.
용기를 이온 교환 비드로 로딩하기 위한 시스템
이온 교환 비드의 최적 성능을 보장하도록 이온 교환 층에 걸쳐 균일한 흐름 분포를 달성하는 것이 바람직하다. 일부 실시형태에서, 균일한 흐름 분포는 층의 전체 단면적에 걸쳐 유체 흐름에 대한 동일한 정수압 하강을 암시한다. 일부 실시형태에서, 균일한 흐름 분포는 흐름의 방향에 직각인 층의 전체 단면적에 걸쳐 유체 흐름에 대한 동일한 정수압 하강을 암시한다. 일부 실시형태에서, 이러한 균일한 압력 강하는 액체의 동일한 양이 이온 교환 층의 모든 부분에 걸쳐 흐르는 것을 보장하여서, 이온 교환 재료와 액체 자원, 세척 용액, 산성 용리물 또는 임의의 이들의 조합의 균일한 접촉을 보장한다.
이온 교환 비드는 흐름 분포 균일성을 개선하도록 균일한 이온 교환 층으로 패킹된다. 이 패킹은 이온 교환 층의 균일한 구조를 보장한다. 균일한 이온 교환 층으로의 이온 교환 층의 패킹의 공정은 이온 교환 층의 "패킹", "형성" 또는 "형상화"라 칭해진다. 본 발명의 목적을 위해, "패킹", "형성" 또는 "형상화"의 용어는 상호교환 가능하게 사용된다.
최적의 흐름 분포로 이온 교환 비드를 이온 교환 층으로 형상화하기 위한 시스템의 하나의 실시형태는 실시예 16 및 연관된 도면에 기재되어 있다.
이온 교환 비드를 이온 교환 층으로 형상화하기 위해, 상기 비드는 처음에 이온 교환 용기로 로딩된다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 비드는 슬러리로서 용기로 흘려서, 용기를 통해 진공을 인가하고 비드를 용기로 당겨서, 슬러리를 슬러리 이송 장치에 의해 용기에 부어서, 슬러리를 슬러리 이송 장치에 의해 용기로 펌핑하여서 또는 이들의 조합에 의해 용기로 로딩된다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 비드는 건조 분말로서 로딩된다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 비드는 고체로서 로딩된다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 비드는 분말로서 이온 교환 용기에 건조 분말을 부어서 건조 분말로서 로딩된다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 비드는 건조 분말 로딩 용기를 두들기면서 이온 교환 용기에 건조 분말을 부어서 건조 분말로서 로딩된다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 비드는 취입기, 진공, 압축 공기, 컨베이어 벨트, 팬 또는 이들의 조합을 사용하여 건조 분말을 이온 교환 용기로 공압으로 운반함으로써 건조 분말로서 로딩된다.
일부 실시형태에서, 로딩된 비드는 최적의 흐름 분포로 이온 교환 층을 형상화하도록 패킹된다. 일부 실시형태에서, 패킹은 이온 교환 비드를 통해 유체를 흐르게 하여 수행된다. 일부 실시형태에서, 소정의 흐름 속도 및 압력은 이온 교환 비드의 균일한 패킹을 달성하도록 이온 교환 층에 걸쳐 흐름 동안 유지된다. 일부 실시형태에서, 패킹을 위한 유체는 물, 수성 용액, 염수, 산성 용액, 유기 용매, 공기, 질소 가스, 아르곤 가스 또는 이들의 조합이다.
일부 실시형태에서, 패킹에 사용된 유체 속도는 1 cm/분 미만, 5 cm/분 미만, 10 cm/분 미만, 20 cm/분 미만, 30 cm/분 미만, 40 cm/분 미만, 50 cm/분 미만, 100 cm/분 미만, 200 cm/분 미만, 500 cm/분 미만, 10 m/분 미만, 100 m/분 미만 또는 이들의 조합이다. 일부 실시형태에서, 패킹에 사용된 유체 속도는 1 cm/분 초과, 5 cm/분 초과, 10 cm/분 초과, 20 cm/분 초과, 30 cm/분 초과, 40 cm/분 초과, 50 cm/분 초과, 100 cm/분 초과, 200 cm/분 초과, 500 cm/분 초과, 10 m/분 초과, 100 m/분 초과 또는 이들의 조합이다. 일부 실시형태에서, 유체 속도는 약 1 cm/분 내지 약 5 cm/분, 약 5 cm/분 내지 약 20 cm/분, 약 20 cm/분 내지 약 100 cm/분, 약 100 cm/분 내지 약 200 cm/분, 약 200 cm/분 내지 약 500 cm/분, 약 500 cm/분 내지 약 10 m/분, 약 10 m/분 내지 약 100 m/분 또는 이들의 조합이다. 일부 실시형태에서, 유체 속도는 이온 교환 층을 형상화하기 위해 패킹 공정에 걸쳐 변한다. 일부 실시형태에서, 유체 속도는 패킹 공정에 걸쳐 증가한다. 일부 실시형태에서, 유체 속도는 패킹 공정에 걸쳐 감소한다. 일부 실시형태에서, 유체 속도는 처음에 증가하고 이후에 감소한다. 일부 실시형태에서, 유체 속도는 시간에 따라 사인파로 변한다. 일부 실시형태에서, 유체 속도는 위로, 아래로, 사인파로, 변하는 속도로 또는 이들의 조합으로 변한다.
일부 실시형태에서, 흐름은 이온 교환 공정 동안 유체 흐름으로서 동일한 방향으로, 이온 교환 공정 동안 유체 흐름으로서 반대의 방향으로, 이온 교환 공정 동안 유체 흐름으로서 탄젠트 방향으로, 이온 교환 공정 동안 유체 흐름으로서 직각 방향으로, 이온 교환 공정 동안 유체 흐름으로서 중간 방향으로 또는 이들의 조합으로 유도된다. 일부 실시형태에서, 유체는 이온 교환 층의 가장 긴 배향을 따라 축으로 이온 교환 비드에 걸쳐 흐른다. 일부 실시형태에서, 유체는 이온 교환 층의 방사상 배향에 걸쳐 방사상으로 이온 교환 비드에 걸쳐 흐른다. 일부 실시형태에서, 유체는 이온 교환 층의 가장 짧은 배향을 따라 이온 교환 비드에 걸쳐 흐른다. 일부 실시형태에서, 유체는 이온 교환 층의 가장 긴 배향을 따라, 이온 교환 층의 가장 짧은 배향을 따라 축으로 또는 이온 교환 층의 방사상 배향을 따라 방사상으로의 조합으로 흐른다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 비드는 이온 교환 공정이 발생하는 동일한 챔버에서 패킹된다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 비드는 이온 교환 공정이 발생하는 별개의 챔버에서 패킹된다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 비드는 이온 교환 층에 압력을 가하여 패킹된다. 일부 실시형태에서, 압력은 유체 흐름에 의해 야기된 중량 또는 정수 힘에 의해 이온 교환 층에 인가된다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 층에 인가된 중량은 1 kg 미만, 5 kg 미만, 10 kg 미만, 50 kg 미만, 100 kg 미만, 500 kg 미만 또는 1000 kg 미만이다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 층에 인가된 중량은 1 kg 초과, 5 kg 초과, 10 kg 초과, 50 kg 초과, 100 kg 초과, 500 kg 초과 또는 1000 kg 초과이다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 층에 인가된 중량은 1 kg 내지 5 kg, 5 kg 내지 10 kg, 10 kg 내지 50 kg, 50 kg 내지 100 kg, 100 kg 내지 500 kg 또는 500 kg 내지 1000 kg이다.
일부 실시형태에서 이온 교환 비드에 인가된 정수 힘은 50 psi 미만, 150 psi 미만, 500 psi 미만, 1000 psi 미만, 2500 psi 미만 또는 5000 psi 미만이다. 일부 실시형태에서 이온 교환 비드에 인가된 정수 힘은 50 psi 초과, 150 psi 초과, 500 psi 초과, 1000 psi 초과, 2500 psi 초과 또는 5000 psi 초과이다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 비드에 인가된 정수 힘은 50 psi 내지 150 psi, 150 psi 내지 500 psi, 500 psi 내지 1000 psi, 1000 psi 내지 2500 psi, 2500 psi 내지 5000 psi이다.
본원에 기재된 양태는 이온 교환에 의한 리튬 추출을 위한 균일한 및 최적의 흐름 특성을 갖는 이온 교환 층으로 이온 교환 비드를 형성하는 유체 우회 장치이다. 본원에 기재된 양태는 균일한 밀도 또는 거의 균일한 밀도를 갖는 이온 교환 층으로 이온 교환 비드를 형성하는 유체 우회 장치이다. 본원에 기재된 양태는 균일한 밀도 또는 거의 균일한 밀도를 갖는 이온 교환 층으로 이온 교환 비드를 형성하는 유체 우회 장치이다.
일부 실시형태에서, 상기 유체 우회 장치는 원통형, 정사각형, 직사각형, 삼각형, 타원형 형상, 별 형상, 불규칙 형상, 이들의 혼합물 또는 이들의 조합이다. 일부 실시형태에서, 상기 유체 우회 장치는 이것이 사용된 용기의 형상에 정합한다. 일부 실시형태에서, 상기 유체 우회 장치는 이것이 배치된 파이프의 형상에 정합한다. 일부 실시형태에서, 상기 유체 우회 장치는 이것으로 흐르거나 이것으로부터 흐르거나 또는 이것을 통해 흐르는 유체에 따라 형상을 변경한다. 일부 실시형태에서, 상기 유체 우회 장치는 이온 교환 층 형상화 공정 전에, 동안에, 몇몇 시점에 또는 후에 형상을 변경한다. 일부 실시형태에서, 상기 유체 우회 장치는 유체에 의해 이것에 가해진 압력에 따라 형상을 변경한다.
일부 실시형태에서, 유체 우회 장치는 용기의 구획을 실링함으로써 유체 흐름을 차단한다. 일부 실시형태에서, 이 장치는 o-링, 개스킷, 확장 가요성 고리, 벌룬 또는 이들의 조합으로 흐름을 차단한다. 일부 실시형태에서, 유체 우회 장치 시일은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리클로로프렌(네오프렌), 에틸렌 프로필렌 디엔 단량체(EPDM), Viton, 니트릴 고무(Buna-N), 실리콘, 플루오로중합체, 폴리우레탄, 플루오로실리콘 또는 이들의 조합을 포함한다.
일부 실시형태에서, 유체 우회 장치는 형성되고 패킹된 이온 교환 층의 특정 부분에 대한 흐름을 유도하도록 이온 교환 층의 섹션을 차단한다. 일부 실시형태에서, 상기 유체 우회 장치는 상기 흐름 분배장치를 통한 그리고 이온 교환 층으로의 흐름을 방지하도록 흐름 분배장치 내에서 공간을 점유함으로써 흐름을 차단한다. 일부 실시형태에서, 상기 유체 우회 장치는 이온 교환 층에 유체를 전달하는 흐름 분배장치의 부분을 통해 흐름을 차단한다. 일부 실시형태에서, 상기 유체 우회 장치는 이온 교환 층에서 유체를 수집하는 흐름 분배장치의 부분을 통해 흐름을 차단한다. 일부 실시형태에서, 상기 유체 우회 장치는 이온 교환 용기에서 다공성 파티션 분배 구획의 기공을 차단함으로써 흐름을 차단한다.
일부 실시형태에서, 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 7개, 8개, 9개 또는 10개의 유체 우회 장치는 단일 용기 내에, 스스로, 조합으로 또는 패킹 처리의 기간에 걸쳐 수 및 유형이 변경하여 사용된다.
일부 실시형태에서, 하나 초과의 유체 우회 장치는 동일한 이온 교환 용기 내에 존재한다. 일부 실시형태에서, 약 2개 초과, 약 4개 초과, 약 6개 초과, 약 10개 초과, 약 20개 초과, 약 50개 초과의 유체 우회 장치는 동일한 이온 교환 용기 내에 존재한다. 일부 실시형태에서, 약 2개 미만, 약 4개 미만, 약 6개 미만, 약 10개 미만, 약 20개 미만, 약 50개 미만의 유체 우회 장치는 동일한 이온 교환 용기 내에 존재한다. 일부 실시형태에서, 약 1개 내지 약 2개, 약 2개 내지 약 4개, 약 4개 내지 약 6개, 약 4개 내지 약 10개, 약 10개 내지 약 20개, 약 20개 내지 약 50개의 유체 우회 장치는 동일한 이온 교환 용기 내에 존재한다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 층의 형성은 이온 교환 챔버의 전부가 패킹될 때까지 이온 교환 층의 섹션을 패킹하기 위해 상기 유체 우회 장치를 사용하여 발생한다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 층의 형성은 이온 교환 용기의 길이를 따라 유체 우회 장치를 연속하여 이동시킴으로써 발생한다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 층은 4개 미만의 부분, 8개 미만의 부분, 20개 미만의 부분, 50개 미만의 부분, 100개 미만의 부분에서 패킹된다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 층은 1개 초과의 부분, 4개 초과의 부분, 8개 초과의 부분, 20개 초과의 부분, 50개 초과의 부분, 100개 초과의 부분에서 패킹된다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 층은 약 1 내지 약 4개의 부분, 약 4개의 부분 내지 약 8개의 부분, 약 8개의 부분 내지 약 20개의 부분, 약 20개의 부분 내지 약 50개의 부분, 약 50개의 부분 내지 약 100개의 부분에서 패킹된다.
일부 실시형태에서, 유체는 상부로, 하부로, 일정 각도로, 상기 유체 우회 장치를 통해 또는 이에 걸쳐 흐른다. 일부 실시형태에서, 상기 유체 우회 장치는 유체가 흐르는 파이프를 포함한다. 일부 실시형태에서, 상기 유체 우회 장치는 파이프에 걸쳐 이동한다. 일부 실시형태에서, 유체는 용기의 상이한 위치로 이동한다. 일부 실시형태에서, 유체는 유체 흐름에 반응하여 용기에서 상이한 위치로 이동한다. 일부 실시형태에서, 유체는 압력에 반응하여 용기에서 상이한 위치로 이동한다. 일부 실시형태에서, 유체는 용기에서의 액체 수위에 반응하여 용기에서 상이한 위치로 이동한다.
일부 실시형태에서, 유체 우회 장치는 1 cm 미만, 5 cm 미만, 15 cm 미만, 50 cm 미만, 100 cm 미만 또는 200 cm 미만의 길이를 갖는 부분을 차단한다. 일부 실시형태에서, 유체 우회 장치는 1 cm 초과, 5 cm 초과, 15 cm 초과, 50 cm 초과, 100 cm 초과 또는 200 cm 초과의 길이를 갖는 부분을 차단한다. 일부 실시형태에서, 유체 우회 장치는 1 cm 내지 5 cm, 5 cm 내지 15 cm, 15 cm 내지 50 cm, 50 cm 내지 100 cm, 100 cm 내지 200 cm의 길이를 갖는 부분을 차단한다.
일부 실시형태에서, 유체 우회 장치는 1 cm 미만, 5 cm 미만, 15 cm 미만, 50 cm 미만, 100 cm 미만 또는 200 cm 미만의 길이를 갖는다. 일부 실시형태에서, 유체 우회는 1 cm 초과, 5 cm 초과, 15 cm 초과, 50 cm 초과, 100 cm 초과 또는 200 cm 초과의 길이를 갖는다. 일부 실시형태에서, 유체 우회 장치는 1 cm 내지 5 cm, 5 cm 내지 15 cm, 15 cm 내지 50 cm, 50 cm 내지 100 cm, 100 cm 내지 200 cm의 길이를 갖는다. 일부 실시형태에서, 유체 우회 장치는 1 cm 미만, 5 cm 미만, 15 cm 미만, 50 cm 미만, 100 cm 미만 또는 200 cm 미만의 폭을 갖는다. 일부 실시형태에서, 유체 우회는 1 cm 초과, 5 cm 초과, 15 cm 초과, 50 cm 초과, 100 cm 초과 또는 200 cm 초과의 폭을 갖는다. 일부 실시형태에서, 유체 우회 장치는 1 cm 내지 5 cm, 5 cm 내지 15 cm, 15 cm 내지 50 cm, 50 cm 내지 100 cm, 100 cm 내지 200 cm의 폭을 갖는다. 일부 실시형태에서, 유체 우회 장치는 1 cm 미만, 5 cm 미만, 15 cm 미만, 50 cm 미만, 100 cm 미만 또는 200 cm 미만의 반경을 갖는다. 일부 실시형태에서, 유체 우회는 1 cm 초과, 5 cm 초과, 15 cm 초과, 50 cm 초과, 100 cm 초과 또는 200 cm 초과의 반경을 갖는다. 일부 실시형태에서, 유체 우회 장치는 1 cm 내지 5 cm, 5 cm 내지 15 cm, 15 cm 내지 50 cm, 50 cm 내지 100 cm, 100 cm 내지 200 cm의 반경을 갖는다.
일부 실시형태에서, 패킹은 용기의 소정의 부분으로부터 유체 흐름 경로를 제한하도록 불활성 비드를 사용함으로써 보조된다. 일부 실시형태에서, 불활성 비드는 이온 교환 비드로부터 별개의 구획에서 로딩된다; 이는 상기 불활성 비드를 포함하고 흐름을 이온 교환 비드를 포함하는 구획으로 유도하는 구획에서의 유체 흐름을 제한한다. 일부 실시형태에서, 불활성 비드는 이온 교환 비드로 동일한 구획에서 로딩되고; 이는 상기 불활성 비드를 포함하고 흐름을 이온 교환 비드로 유도하는 구획의 부위에서의 유체 흐름을 제한한다.
일부 실시형태에서, 불활성 비드는 슬러리로서 용기로 흘려서, 용기를 통해 진공을 인가하고 비드를 용기로 당겨서, 슬러리를 슬러리 이송 장치에 의해 용기에 부어서, 또는 이들의 조합에 의해 용기로 로딩된다. 일부 실시형태에서, 불활성 비드는 슬러리로서 용기로 흘려서, 용기를 통해 진공을 인가하고 비드를 용기로 당겨서, 슬러리를 슬러리 이송 장치에 의해 용기에 부어서, 또는 이들의 조합에 의해 용기로 비로딩된다. 일부 실시형태에서, 불활성 비드는 건조 분말로서 로딩된다. 일부 실시형태에서, 불활성 비드는 고체로서 로딩된다. 일부 실시형태에서, 불활성 비드는 분말로서 이온 교환 용기에 건조 분말을 부어서 건조 분말로서 로딩된다. 일부 실시형태에서, 불활성 비드는 건조 분말 로딩 용기를 두들기면서 이온 교환 용기에 건조 분말을 부어서 건조 분말로서 로딩된다. 일부 실시형태에서, 불활성 비드는 취입기, 진공 압축 공기, 컨베이어 벨트, 팬 또는 이들의 조합을 사용하여 건조 분말을 이온 교환 용기로 공압으로 운반함으로써 건조 분말로서 로딩된다.
일부 실시형태에서, 불활성 비드는 중합체, 세라믹, 금속, 카바이드, 니트라이드, 옥사이드, 포스페이트, 플루오라이드, 중합체, 탄소, 탄소질 재료 또는 이들의 조합으로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 불활성 비드는 클로로-중합체, 플루오로-중합체, 클로로-플루오로-중합체, 친수성 중합체, 소수성 중합체, 이들의 공중합체, 이들의 혼합물 또는 이들의 조합을 포함한다. 추가의 실시형태에서, 코팅은 이들 불활성 비드에 도포된다. 일부 실시형태에서, 코팅 재료는 공중합체, 블록 공중합체, 선형 중합체, 분지된 중합체, 가교결합된 중합체, 열 처리된 중합체, 용액 가공된 중합체, 이들의 공중합체, 이들의 혼합물 또는 이들의 조합을 포함한다. 추가의 양태에서, 코팅 재료는 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리아미드의 유형, 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK), 폴리설폰, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리(4-비닐 피리딘-코-스티렌)(PVPCS), 폴리스티렌(PS), 폴리부타디엔, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 중합체(ETFE), 폴리(클로로트리플루오로에틸렌)(PCTFE), 에틸렌 클로로트리플루오로 에틸렌(Halar), 폴리비닐플루오라이드(PVF), 불화된 에틸렌-프로필렌(FEP), 과불화된 엘라스토머, 클로로트리플루오로에틸렌비닐리덴 플루오라이드(FKM), 퍼플루오로폴리에테르(PFPE), 퍼플루오로-3,6-디옥사-4-메틸-7-옥텐-설폰산(NAFION®(퍼플루오로-3,6-디옥사-4-메틸-7-옥텐-설폰산 및 테트라플루오로에틸렌의 공중합체)), 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리에틸렌 글리콜, 나트륨 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌-블록-폴리(에틸렌 글리콜), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리클로로프렌(네오프렌), 폴리비닐 부티랄(PVB), 팽창 폴리스티렌(EPS), 폴리디비닐벤젠, 이들의 공중합체, 이들의 혼합물 또는 이들의 조합을 포함한다. 추가의 양태에서, 코팅 재료는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 에틸렌 클로로트리플루오로 에틸렌(Halar), 폴리(4-비닐 피리딘-코-스티렌)(PVPCS), 폴리스티렌(PS), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 발포 폴리스티렌(EPS), 폴리페닐렌 설파이드, 설포네이트화 중합체, 카복실화 중합체, 다른 중합체, 이들의 공중합체, 이들의 혼합물 또는 이들의 조합을 포함한다.
일부 실시형태에서, 불활성 비드는 구형, 회전타원체, 달걀면, 십자, 관, 토루스, 고리, 안장 고리, 관, 삼각형, 원통형, 마름모형, 정사각형, 직사각형, 다른 복잡한 기하 형상 또는 이들의 조합으로서 형상화된다.
일부 실시형태에서, 불활성 비드는 약 1 ㎛ 미만, 약 10 ㎛ 미만, 약 20 ㎛ 미만, 약 30 ㎛ 미만, 약 40 ㎛ 미만, 약 50 ㎛ 미만, 약 60 ㎛ 미만, 약 70 ㎛ 미만, 약 80 ㎛ 미만, 약 90 ㎛ 미만, 약 100 ㎛ 미만, 약 200 ㎛ 미만, 약 300 ㎛ 미만, 약 400 ㎛ 미만, 약 500 ㎛ 미만, 약 600 ㎛ 미만, 약 700 ㎛ 미만, 약 800 ㎛ 미만, 약 900 ㎛ 미만, 약 1000 ㎛ 미만, 약 2000 ㎛ 미만의 평균 입자 직경을 갖는다. 일부 실시형태에서, 불활성 비드는 약 1 ㎛ 초과, 약 10 ㎛ 초과, 약 20 ㎛ 초과, 약 30 ㎛ 초과, 약 40 ㎛ 초과, 약 50 ㎛ 초과, 약 60 ㎛ 초과, 약 70 ㎛ 초과, 약 80 ㎛ 초과, 약 90 ㎛ 초과, 약 100 ㎛ 초과, 약 200 ㎛ 초과, 약 300 ㎛ 초과, 약 400 ㎛ 초과, 약 500 ㎛ 초과, 약 600 ㎛ 초과, 약 700 ㎛ 초과, 약 800 ㎛ 초과, 약 900 ㎛ 초과, 약 1000 ㎛ 초과, 약 2000 ㎛ 초과의 평균 입자 직경을 갖는다. 일부 실시형태에서, 불활성 비드는 약 10 ㎛ 내지 약 20 ㎛, 약 20 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 약 40 ㎛ 내지 약 80 ㎛, 약 80 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 약 200 ㎛ 내지 약 800 ㎛, 약 400 ㎛ 내지 약 1000 ㎛, 약 600 ㎛ 내지 약 2000 ㎛, 약 1000 ㎛ 내지 약 2000 ㎛의 특징적인 입자 크기를 갖는다.
일부 실시형태에서, 상기 충전제 재료는 산 및 염수에 불활성이다. 일부 실시형태에서, 상기 충전제는 중합체 또는 세라믹으로부터 구축된다. 일부 실시형태에서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 기공을 갖는다. 일부 실시형태에서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 10 마이크론보다 큰 작은 기공을 갖는다. 일부 실시형태에서, 상기 재료 충전제는 이온 교환 재료를 포함하는 100 마이크론보다 큰 작은 기공을 갖는다. 일부 실시형태에서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 1 밀리미터보다 큰 작은 기공을 갖는다. 일부 실시형태에서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 1 센티미터보다 큰 작은 기공을 갖는다. 일부 실시형태에서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 1 센티미터보다 큰 기공을 갖는다. 일부 실시형태에서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 10 센티미터보다 큰 기공을 갖는다. 일부 실시형태에서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 약 10 마이크론 또는 약 100 마이크론보다 큰 기공을 갖는다. 일부 실시형태에서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 약 1 밀리미터, 약 1 센티미터 또는 약 10 센티미터보다 큰 기공을 갖는다. 일부 실시형태에서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 약 10 센티미터 또는 약 25 센티미터보다 큰 기공을 갖는다. 일부 실시형태에서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 약 10 마이크론 또는 약 100 마이크론보다 작은 기공을 갖는다. 일부 실시형태에서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 약 1 밀리미터, 약 1 센티미터 또는 약 10 센티미터보다 작은 큰 기공을 갖는다. 일부 실시형태에서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 약 10 센티미터 또는 약 25 센티미터보다 작은 큰 기공을 갖는다. 일부 실시형태에서, 상기 충전제 재료는 경질 스캐폴딩이다.
일부 실시형태에서, 스크린, 메시 또는 다른 파티션은 유체와의 접촉 동안 이온 교환 비드의 위치를 제어하고 이동을 제한하기 위해 이온 교환 용기 내에 선택적으로 포함된다. 일부 실시형태에서, 상기 파티션은 이온 교환 구획을 흐름-분포 구획으로부터 분리한다. 일부 실시형태에서, 상기 파티션은 흐름-분포 구획을 이온 교환 구획으로부터 분리한다. 일부 실시형태에서, 이 다공성 파티션은 이온 교환 비드 층에 대한 지지, 화학 보호, 보조 여과 또는 이들의 조합을 선택적으로 제공한다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 다공성 중합체 파티션이다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 메시 또는 중합체 막이다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 유사한 또는 상이한 조성, 유사한 또는 상이한 어퍼쳐 크기, 유사한 또는 상이한 퍼센트 개방 면적의 하나 이상의 메시를 포함한다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 구조 지지 및/또는 여과 역량을 제공하도록 하나 이상의 메시를 포함한다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 폴리에테르 에테르 케톤 메시, 폴리프로필렌 메시, 폴리에틸렌 메시, 폴리설폰 메시, 폴리에스테르 메시, 폴리아미드 메시, 폴리테트라플루오로에틸렌 메시, 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 중합체 메시, 스테인리스 강 메시, 중합체에서 코팅된 스테인리스 강 메시, 세라믹에서 코팅된 스테인리스 강 메시, 티탄 메시 또는 이들의 조합을 포함하고, 메시는 조악한 메시, 미세한 메시 또는 이들의 조합이다.
일부 실시형태에서 다공성 파티션은 다공성 파이프이다. 일부 실시형태에서 다공성 파이프는 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리아미드의 유형, 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK), 폴리설폰, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리(4-비닐 피리딘-코-스티렌)(PVPCS), 폴리스티렌(PS), 폴리부타디엔, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 중합체(ETFE), 폴리(클로로트리플루오로에틸렌)(PCTFE), 에틸렌 클로로트리플루오로 에틸렌(Halar), 폴리비닐플루오라이드(PVF), 불화된 에틸렌-프로필렌(FEP), 과불화된 엘라스토머, 클로로트리플루오로에틸렌비닐리덴 플루오라이드(FKM), 퍼플루오로폴리에테르(PFPE), 퍼플루오로-3,6-디옥사-4-메틸-7-옥텐-설폰산(NAFION®(퍼플루오로-3,6-디옥사-4-메틸-7-옥텐-설폰산 및 테트라플루오로에틸렌의 공중합체)), 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리에틸렌 글리콜, 나트륨 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌-블록-폴리(에틸렌 글리콜), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리클로로프렌(네오프렌), 폴리비닐 부티랄(PVB), 팽창 폴리스티렌(EPS), 폴리디비닐벤젠, 이들의 공중합체, 이들의 혼합물 또는 이들의 조합을 포함한다. 추가의 양태에서, 코팅 재료는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 에틸렌 클로로트리플루오로 에틸렌(Halar), 폴리(4-비닐 피리딘-코-스티렌)(PVPCS), 폴리스티렌(PS), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 발포 폴리스티렌(EPS), 폴리페닐렌 설파이드, 설포네이트화 중합체, 카복실화 중합체, 다른 중합체, 이들의 공중합체, 이들의 혼합물 또는 이들의 조합을 포함한다. 일부 실시형태에서 다공성 파이프는 소결된 금속, 스테인리스 강, 티탄, 세라믹에서 코팅된 스테인리스 강, 하스텔로이, 모넬, 인코넬 또는 이들의 조합을 포함한다.
일부 실시형태에서, 다공성 파이프는 약 1 ㎛ 미만, 약 2 ㎛ 미만, 약 5 ㎛ 미만, 약 10 ㎛ 미만, 약 20 ㎛ 미만, 약 30 ㎛ 미만, 약 40 ㎛ 미만, 약 50 ㎛ 미만, 약 60 ㎛ 미만, 약 70 ㎛ 미만, 약 80 ㎛ 미만, 약 90 ㎛ 미만, 약 100 ㎛ 미만, 약 200 ㎛ 미만, 약 300 ㎛ 미만, 약 400 ㎛ 미만, 약 500 ㎛ 미만, 약 600 ㎛ 미만, 약 700 ㎛ 미만, 약 800 ㎛ 미만, 약 900 ㎛ 미만, 약 1000 ㎛ 미만, 약 2000 ㎛ 미만의 통상적인 특징적인 크기를 갖는 개구로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 약 1 ㎛ 초과, 약 2 ㎛ 초과, 약 5 ㎛ 초과, 약 10 ㎛ 초과, 약 20 ㎛ 초과, 약 30 ㎛ 초과, 약 40 ㎛ 초과, 약 50 ㎛ 초과, 약 60 ㎛ 초과, 약 70 ㎛ 초과, 약 80 ㎛ 초과, 약 90 ㎛ 초과, 약 100 ㎛ 초과, 약 200 ㎛ 초과, 약 300 ㎛ 초과, 약 400 ㎛ 초과, 약 500 ㎛ 초과, 약 600 ㎛ 초과, 약 700 ㎛ 초과, 약 800 ㎛ 초과, 약 900 ㎛ 초과, 약 1000 ㎛ 초과, 약 2000 ㎛ 초과의 통상적인 특징적인 크기를 갖는 개구로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 약 20 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 약 40 ㎛ 내지 약 80 ㎛, 약 80 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 약 200 ㎛ 내지 약 800 ㎛, 약 400 ㎛ 내지 약 1000 ㎛, 약 600 ㎛ 내지 약 2000 ㎛, 약 1000 ㎛ 내지 약 2000 ㎛의 통상적인 특징적인 크기를 갖는 개구로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 약 1 ㎛ 내지 약 2 ㎛, 약 2 ㎛ 내지 약 4 ㎛, 약 4 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 20 ㎛, 약 20 ㎛ 내지 약 40 ㎛, 약 40 ㎛ 내지 약 100 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 200 ㎛ 내지 약 400 ㎛, 약 400 ㎛ 내지 약 1000 ㎛, 약 1000 ㎛ 내지 약 2000 ㎛의 통상적인 특징적인 크기를 갖는 개구로 이루어진다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 약 1 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 100 ㎛, 약 100 ㎛ 내지 약 1000 ㎛, 약 1000 ㎛ 내지 약 10000 ㎛의 통상적인 특징적인 크기를 갖는 개구로 이루어진다.
액체 자원으로부터 리튬을 추출하기 위한 장치의 다른 실시형태
본원에 기재된 일 양태에서, 일 방향으로 이동하는 이온 교환 비드 및 대안적으로 순 반대 방향으로 이동하는 산, 염수 및 선택적으로 다른 용액을 동시에 수용하도록 독립적으로 구성된 하나 이상의 용기를 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이다.
본원에 기재된 일 양태에서, 이온 교환 용기, 이온 교환 재료 및 이온 교환 용기에서 액체 자원의 pH를 증가시키기 위한 pH 조절 설정을 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치가 있다.
본원에 기재된 일 양태에서, 이온 교환 용기로부터 액체 자원, 세척 유체 및 산 용액의 제거를 허용하면서 이온 교환 용기, 이온 교환 재료, 교반 탱크 반응기에서 액체 자원의 pH를 증가시키기 위한 pH 조절 설정 및 교반 탱크 반응기에서 이온 교환 재료를 포함하기 위한 구획을 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치이다.
일 실시형태에서, 하나 이상의 용기 중 적어도 하나는 다공성 이온 교환 비드를 위로 이동시키고 동시에 산, 염수 및 선택적으로 다른 용액의 순 흐름을 아래로 허용하도록 적절하게 갖춰진 컨베이어 시스템이 장착된다. 일 실시형태에서, 컨베이어 시스템은 홀을 갖는 핀을 포함한다. 일 실시형태에서, 핀은 제자리에 고정된 슬라이딩 표면 위에 위로 미끄러진다. 일 실시형태에서, 핀은 제자리에 고정된 슬라이딩 표면 위에 위로 미끄러진다. 일 실시형태에서, 하나 이상의 용기의 전부는 다공성 이온 교환 비드를 위로 이동시키고 동시에 산, 염수 및 선택적으로 다른 용액의 순 흐름을 아래로 허용하도록 적절하게 갖춰진 컨베이어 시스템이 장착된다. 일 실시형태에서, 짝수의 용기가 있다. 일 실시형태에서, 홀수의 용기가 있다. 일 실시형태에서, 용기는 칼럼이다.
일부 실시형태에서, 홀을 갖는 구조물은 이온 교환 재료를 하나 이상의 용기를 통해 이동시키도록 사용된다. 일부 실시형태에서, 구조물에서 홀은 10 마이크론 미만, 100 마이크론 미만, 1,000 마이크론 미만 또는 10,000 마이크론 미만일 수 있다. 일부 실시형태에서, 구조물은 컨베이어 시스템에 부착될 수 있다. 일부 실시형태에서, 구조물은 다공성 구획, 다공성 파티션 또는 다른 다공성 구조물을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 구조물은 고정된 또는 유동화된 이온 교환 재료의 층을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 구조물은 염수, 수성 용액 또는 산 용액이 구조물을 통해 통과하게 하면서 이온 교환 재료를 포함할 수 있다.
일 실시형태에서, 다공성 이온 교환 비드는 리튬 및 수소를 가역적으로 교환하는 이온 교환 입자 및 구조적 매트릭스 재료를 포함하고, 기공 망상조직을 갖는다. 일 실시형태에서, 액체 자원은 천연 염수, 용해된 솔트 플랫, 농축 염수, 가공 염수, 여과된 염수, 이온 교환 공정으로부터의 액체, 용매 추출 공정으로부터의 액체, 합성 염수, 광석으로터의 침출액, 광물로부터의 침출액, 점토로부터의 침출액, 재활용 제품으로부터의 침출액, 재활용 재료로부터의 침출액 또는 이들의 조합을 포함한다.
이온 교환 재료
본원에 기재된 발명의 양태는 이온 교환 재료가 복수의 이온 교환 입자를 포함하는 시스템이다. 일 실시형태에서, 이온 교환 재료에서의 복수의 이온 교환 입자는 비코팅된 이온 교환 입자, 코팅된 이온 교환 입자 및 이들의 조합으로부터 선택된다. 일 실시형태에서, 이온 교환 재료는 다공성 이온 교환 재료이다. 일 실시형태에서, 다공성 이온 교환 재료는 다공성 이온 교환 재료의 표면으로부터 복수의 이온 교환 입자로 액체가 신속히 이동하게 하는 기공의 망상조직을 포함한다. 일 실시형태에서, 이온 교환 재료는 다공성 이온 교환 비드의 형태이다. 일 실시형태에서, 액체 자원은 천연 염수, 용해된 솔트 플랫, 해수, 농축 해수, 담수화 유출물, 농축 염수, 가공 염수, 유전 염수, 이온 교환 공정으로부터의 액체, 용매 추출 공정으로부터의 액체, 합성 염수, 광석 또는 광석의 조합으로부터의 침출액, 광물 또는 광물의 조합으로부터의 침출액, 점토 또는 점토의 조합으로부터의 침출액, 재활용 제품으로부터의 침출액, 재활용 재료로부터의 침출액 또는 이들의 조합이다.
이온 교환 재료는 미세한 분말을 함께 구성하는 통상적으로 작은 입자이다. 일부 실시형태에서, 작은 입자 크기는 리튬이 이온 교환 입자의 코어로 이동해야 하는 확산 거리를 최소화한다. 일부 경우에, 이들 입자는 입자로의 그리고 이로부터의 리튬 및 수소의 효과적인 이동을 허용하면서 이온 교환 재료의 용해를 최소화하도록 보호 표면 코팅으로 선택적으로 코팅된다.
일 실시형태에서, 코팅된 이온 교환 입자는 이온 교환 재료 및 코팅 재료로 이루어지고, 여기서 이온 교환 재료는 Li4Mn5O12, Li1.6Mn1.6O4, Li2MO3(M = Ti, Mn, Sn), LiFePO4, 이들의 고용액 또는 이들의 조합을 포함하고, 코팅 재료는 TiO2, ZrO2, MoO2, Li2TiO3, Li2ZrO3, LiNbO3, AlF3, SiC, Si3N4, 흑연질 탄소, 무정질 탄소, 다이아몬드 유사 탄소 또는 이들의 조합을 포함한다. 코팅된 이온 교환 입자는 약 100 nm 미만, 약 1,000 nm 미만 또는 약 10,000 nm 미만의 평균 직경을 갖고, 코팅 두께는 약 1 nm 미만, 약 10 nm 미만 또는 약 100 nm 미만이다. 입자는 처음에 열수, 솔리드 스테이트 또는 마이크로파와 같은 방법을 사용하여 이온 교환 재료를 합성함으로써 생성된다. 이후, 코팅 재료는 화학 증기 침착, 열수, 용매열, 졸-겔, 침전 또는 마이크로파와 같은 방법을 사용하여 이온 교환 재료의 표면에 침착된다. 코팅된 이온 교환 입자는 염산, 황산, 질산 또는 이들의 조합으로 제조된 산 용액으로 처리되고, 산 용액의 농도는 약 0.1 M 초과, 약 1.0 M 초과, 약 5 M 초과, 약 10 M 초과 또는 이들의 조합이다. 산 처리 동안, 입자는 리튬을 방출하면서 수소를 흡수한다. 이온 교환 재료는 수소 풍부 조성물에 의해 수화된 상태로 전환된다. 코팅 재료는 이온 교환 재료의 용해를 제한하는 보호 장벽을 제공하면서 각각 이온 교환 재료로의 그리고 이로부터의 수소 및 리튬의 확산을 허용한다. 산에서의 처리 후, 수화된 코팅된 이온 교환 입자는 액체 자원에 의해 처리되고, 여기서 액체 자원은 천연 염수, 용해된 솔트 플랫, 농축 염수, 가공 염수, 합성 염수, 이온 교환 공정으로부터의 액체, 용매 추출 공정으로부터의 액체, 광물로부터의 침출액, 점토로부터의 침출액, 재활용 제품으로부터의 침출액, 재활용 재료로부터의 침출액 또는 이들의 조합이다. 코팅된 이온 교환 입자는 수소를 방출하면서 리튬을 흡수한다. 이후, 리튬 염 용액을 수집한다. 이후, 코팅된 이온 교환 입자는 약 10 사이클 초과, 약 30 사이클 초과, 약 100 사이클 초과 또는 약 300 사이클 초과의 다수의 사이클에 대해 반복적으로 이온 교환 반응을 수행할 수 있다.
무기 이온 교환 입자를 사용한 리튬 추출을 위한 하나의 주요 도전은 염수 및 산이 최소 막힘으로 칼럼을 통해 선택적으로 효율적으로 펌핑되는 방식의 이온 교환 칼럼으로의 입자의 로딩이다. 재료는 선택적으로 비드로 형성되고, 비드는 선택적으로 칼럼으로 로딩된다. 이 비드 로딩은 비드 사이에 보이드 공간을 생성하고, 이 보이드 공간은 칼럼을 통한 펌핑을 수월하게 한다. 비드는 제자리에 이온 교환 입자를 보유하고 칼럼에 걸쳐 입자의 자유 이동을 방지한다. 재료가 비드로 형성될 때, 비드로의 염수 및 산 용액의 침투는 느려지고 힘들어진다. 비드로의 산 및 염수 용액의 대류 및 확산의 느린 속도는 리튬 흡수 및 방출의 동력학을 느리게 한다. 이러한 느린 동력학은 칼럼 작동에 대한 문제를 생성할 수 있다. 느린 동력학은 칼럼을 통한 느린 펌핑 속도를 요할 수 있다. 느린 동력학은 또한 리튬을 용리시키기에 염수로부터의 낮은 리튬 회수 및 산의 비효과적인 사용으로 이어질 수 있다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 비드는 이온 교환 칼럼을 통해 펌핑된 용액의 비드로의 수송을 수월하게 하는 기공의 망상조직을 갖는 다공성 이온 교환 비드이다. 기공 망상조직은 염수 및 산 용액이 비드로 침투하기 위한 신속하고 분포된 접근을 제공하고 그리고 리튬 및 수소를 이온 교환 입자로 전달하기 위해 선택적으로 전략적으로 제어된다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 비드는 이온 교환 입자, 매트릭스 재료 및 충전제 재료를 혼합함으로써 형성된다. 이 성분은 혼합되고 비드로 형성된다. 이후, 충전제 재료는 비드로부터 제거되어 기공이 남는다. 충전제 재료는 빠른 동력학으로 리튬 및 수소의 수송이 가능하게 하는 기공 구조물이 남는 방식으로 비드에 분산된다. 이 방법은 선택적으로 다수의 이온 교환 재료, 다수의 중합체 재료 및 다수의 충전제 재료를 수반한다.
무기 이온 교환 재료를 사용한 리튬 추출을 위한 또 다른 주요 도전은 특히 산에서의 리튬 용리 동안, 또한 액체 자원에서의 리튬 흡수 동안 재료의 용해 및 분해이다. 이온 교환 공정으로부터 농축 리튬 용액을 생성하기 위해, 리튬을 용리시키기 위해 농축 산 용액을 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 농축 산 용액은 무기 이온 교환 재료를 용해하고 분해하고, 이는 재료의 성능 및 수명을 감소시킨다. 따라서, 다공성 이온 교환 비드는 이온 교환 재료 및 입자 표면을 보호하는 코팅 재료로 이루어진 리튬 추출을 위한 코팅된 이온 교환 입자를 선택적으로 포함한다. 코팅은 산에서의 리튬 용리 동안, 액체 자원으로부터의 리튬 흡수 동안 및 이온 교환 공정의 다른 양태 동안 용해 및 분해로부터 이온 교환 재료를 보호한다. 이 코팅된 입자는 농축 리튬 용액을 생성하기 위해 이온 교환 공정에서 농축 산의 사용이 가능하게 한다.
본 발명에서, 이온 교환 재료는 높은 리튬 흡수 역량, 다른 이온, 예컨대 나트륨 및 마그네슘에 대한 액체 자원에서의 리튬에 대한 높은 선택도, 리튬의 낮은 농도를 갖는 것을 포함하는 액체 자원에서의 강한 리튬 흡수, 작은 과량의 산에 의한 리튬의 손쉬운 용리 및 신속한 이온 확산에 대해 선택된다. 코팅 재료는 선택적으로 산에서의 리튬 회수 동안 및 또한 다양한 액체 자원에서의 리튬 흡수 동안 용해 및 화학 분해로부터 입자를 보호하도록 선택된다. 코팅 재료는 선택적으로 또한 입자와 액체 자원 사이의 리튬 및 수소의 확산을 수월하게 하고, 구조 지지체에 대한 입자의 부착이 가능하게 하고, 입자의 구조적 및 기계적 분해를 억제하도록 선택된다.
다공성 이온 교환 비드가 이온 교환 칼럼에 사용될 때, 이온 교환 입자가 수소를 방출하면서 액체 자원으로부터 리튬을 흡수하도록 리튬을 포함하는 액체 자원은 이온 교환 칼럼을 통해 펌핑된다. 비드가 리튬을 흡수한 후, 입자가 수소를 흡수하면서 리튬을 산 용액으로 방출하도록 산 용액은 칼럼을 통해 펌핑된다. 칼럼은 동일한 방향에서 칼럼을 통해 교대하여 흐르는 액체 자원 및 산 용액에 의해 정흐름 방식으로 선택적으로 작동되거나, 칼럼은 반대의 방향에서 칼럼을 통해 교대하여 흐르는 액체 자원 및 산 용액에 의해 역흐름 방식으로 선택적으로 작동된다. 액체 자원과 산 용액의 흐름 사이에, 칼럼은 칼럼에서의 pH의 조정 또는 잠재적 오염물질의 제거와 같은 목적을 위해 선택적으로 물 또는 다른 용액에 의해 처리되거나 세척된다. 비드는 선택적으로 고정 층 또는 이동 층을 형성하고, 이동 층은 선택적으로 염수 및 산 흐름에 역흐름으로 이동한다. 비드는 상이한 칼럼이 염수, 산, 물 또는 다른 흐름에 사용된 이동 층을 갖는 다수의 칼럼 사이에 선택적으로 이동된다. 칼럼을 통해 액체 자원이 흐르기 전에 또는 흐른 후에, 액체의 pH는 이온 교환 반응을 수월하게 하기 위해 뿐만 아니라 소비된 액체 자원의 취급 또는 폐기를 위해 NaOH 또는 다른 화학물질에 의해 선택적으로 조정된다. 칼럼을 통해 액체 자원이 흐르기 전에 또는 흐른 후에, 액체 자원은 리튬을 제거하기 위해, 다른 화학 종을 제거하기 위해 또는 그렇지 않으면 염수를 처리하기 위해 선택적으로 다른 이온 교환 공정, 용매 추출, 증발, 화학 처리 또는 침전을 포함하는 다른 공정으로 처리된다.
이온 교환 입자가 산으로 처리될 때, 리튬 용액이 제조된다. 이 리튬 용액은 리튬 화학물질을 제조하기 위해 선택적으로 추가로 가공된다. 이 리튬 화학물질은 산업 분야를 위해 선택적으로 공급된다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 재료는 옥사이드, 포스페이트, 옥시플루오라이드, 플루오로포스페이트 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 재료는 LiFePO4, LiMnPO4, Li2MO3(M = Ti, Mn, Sn), Li4Ti5O12, Li4Mn5O12, LiMn2O4, Li1.6Mn1.6O4, LiMO2(M = Al, Cu, Ti), Li4TiO4, Li7Ti11O24, Li3VO4, Li2Si3O7, Li2CuP2O7, Al(OH)3, LiCl.xAl(OH)3.yH2O, SnO2.xSb2O5.yH2O, TiO2.xSb2O5.yH2O, 이들의 고용액 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된다. 추가의 양태에서, 이온 교환 재료는 LiFePO4, Li2SnO3, Li2MnO3, Li2TiO3, Li4Ti5O12, Li4Mn5O12, Li1.6Mn1.6O4, 이들의 고용액 또는 이들의 조합을 포함한다.
본원에 기재된 추가의 양태에서, 코팅 재료는 이온 교환 재료로의 그리고 이로부터의 확산을 허용한다. 특히, 코팅 재료는 입자와 액체 자원 사이의 리튬 및 수소의 확산이 수월하게 하고, 구조 지지체에 대한 입자의 부착이 가능하게 하고, 입자의 구조적 및 기계적 분해를 억제한다. 본원에 기재된 추가의 양태에서, 코팅 재료는 카바이드, 니트라이드, 옥사이드, 포스페이트, 플루오라이드, 중합체, 탄소, 탄소질 재료 또는 이들의 조합을 포함한다. 추가의 양태에서, 코팅 재료는 폴리비닐리덴 디플루오라이드, 폴리비닐 클로라이드, 플루오로-중합체, 클로로-중합체 또는 플루오로-클로로-중합체를 포함한다. 추가의 양태에서, 코팅 재료는 Nb2O5, Ta2O5, MoO2, TiO2, ZrO2, SnO2, SiO2, Li2O, Li2TiO3, Li2ZrO3, Li2MoO3, LiNbO3, LiTaO3, Li2SiO3, Li2Si2O5, Li2MnO3, ZrSiO4, AlPO4, LaPO4, ZrP2O7, MoP2O7, Mo2P3O12, BaSO4, AlF3, SiC, TiC, ZrC, Si3N4, ZrN, BN, 탄소, 흑연질 탄소, 무정질 탄소, 경질 탄소, 다이아몬드 유사 탄소, 이들의 고용액 또는 이들의 조합을 포함한다. 추가의 양태에서, 코팅 재료는 TiO2, ZrO2, SiO2, Li2TiO3, Li2ZrO3, Li2MnO3, ZrSiO4 또는 LiNbO3를 포함한다. 추가의 양태에서, 코팅 재료는 클로로-중합체, 플루오로-중합체, 클로로-플루오로-중합체, 친수성 중합체, 소수성 중합체, 이들의 공중합체, 이들의 혼합물 또는 이들의 조합을 포함한다. 추가의 양태에서, 코팅 재료는 공중합체, 블록 공중합체, 선형 중합체, 분지된 중합체, 가교결합된 중합체, 열 처리된 중합체, 용액 가공된 중합체, 이들의 공중합체, 이들의 혼합물 또는 이들의 조합을 포함한다. 추가의 양태에서, 코팅 재료는 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리아미드의 유형, 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK), 폴리설폰, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리(4-비닐 피리딘-코-스티렌)(PVPCS), 폴리스티렌(PS), 폴리부타디엔, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 중합체(ETFE), 폴리(클로로트리플루오로에틸렌)(PCTFE), 에틸렌 클로로트리플루오로 에틸렌(Halar), 폴리비닐플루오라이드(PVF), 불화된 에틸렌-프로필렌(FEP), 과불화된 엘라스토머, 클로로트리플루오로에틸렌비닐리덴 플루오라이드(FKM), 퍼플루오로폴리에테르(PFPE), 퍼플루오로-3,6-디옥사-4-메틸-7-옥텐-설폰산(NAFION®(퍼플루오로-3,6-디옥사-4-메틸-7-옥텐-설폰산 및 테트라플루오로에틸렌의 공중합체)), 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리에틸렌 글리콜, 나트륨 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌-블록-폴리(에틸렌 글리콜), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리클로로프렌(네오프렌), 폴리비닐 부티랄(PVB), 팽창 폴리스티렌(EPS), 폴리디비닐벤젠, 이들의 공중합체, 이들의 혼합물 또는 이들의 조합을 포함한다. 추가의 양태에서, 코팅 재료는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 에틸렌 클로로트리플루오로 에틸렌(Halar), 폴리(4-비닐 피리딘-코-스티렌)(PVPCS), 폴리스티렌(PS), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 발포 폴리스티렌(EPS), 폴리페닐렌 설파이드, 설포네이트화 중합체, 카복실화 중합체, 다른 중합체, 이들의 공중합체, 이들의 혼합물 또는 이들의 조합을 포함한다. 추가의 양태에서, 코팅은 건조 혼합, 용매에서의 혼합, 유화, 압출, 하나의 용매의 또 다른 용매로의 버블링, 캐스팅, 가열, 증발, 진공 증발, 분무 건조, 증기 침착, 화학 증기 침착, 마이크로웨이빙, 열수 합성, 중합, 공중합, 가교결합, 조사, 촉매작용, 발포, 다른 침착 방법 또는 이들의 조합에 의해 이온 교환 입자로 침착된다. 추가의 양태에서, 코팅은 N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸 설폭사이드, 테트라하이드로푸란, 디메틸포름아미드, 디메틸아세타미드, 메틸 에틸 케톤, 에탄올, 아세톤, 다른 용매 또는 이들의 조합을 포함하는 용매를 사용하여 침착된다. 추가의 양태에서, 코팅은 N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸 설폭사이드, 테트라하이드로푸란, 디메틸포름아미드, 디메틸아세타미드, 메틸 에틸 케톤, 에탄올, 아세톤 또는 이들의 조합을 포함하는 용매를 사용하여 침착된다.
본원에 기재된 추가의 양태에서, 코팅된 이온 교환 입자는 약 10 nm 미만, 약 100 nm 미만, 약 1,000 nm 미만, 약 10,000 nm 미만 또는 약 100,000 nm 미만의 평균 직경을 갖는다. 추가의 양태에서, 코팅된 이온 교환 입자는 약 100 nm 미만, 약 1,000 nm 미만 또는 약 10,000 nm 미만의 평균 크기를 갖는다. 추가의 양태에서, 코팅된 이온 교환 입자는 선택적으로 약 10 nm 미만, 약 100 nm 미만, 약 1,000 nm 미만, 약 10,000 nm 미만 또는 약 100,000 nm 미만의 평균 직경을 갖는 더 작은 1차 입자로 이루어진 2차 입자이다. 추가의 양태에서, 코팅은 선택적으로 1차 이온 교환 입자를 코팅한다. 추가의 양태에서, 코팅은 선택적으로 2차 이온 교환 입자를 코팅한다. 추가의 양태에서, 코팅은 선택적으로 2차 이온 교환 입자를 코팅한다. 추가의 양태에서, 코팅은 선택적으로 1차 이온 교환 입자 및 2차 이온 교환 입자 둘 다를 코팅한다. 추가의 양태에서, 1차 이온 교환 입자는 선택적으로 제1 코팅을 갖고, 2차 이온 교환 입자는 선택적으로 제1 코팅과 조성이 선택적으로 동일한, 유사한 또는 상이한 제2 코팅을 갖는다.
본원에 기재된 일부 실시형태에서, 코팅 재료는 약 1 nm 미만, 약 10 nm 미만, 약 100 nm 미만, 약 1,000 nm 미만 또는 약 10,000 nm 미만의 두께를 갖는다. 추가의 실시형태에서, 코팅 재료는 약 5 nm 미만, 약 50 nm 미만 또는 약 500 nm 미만의 두께를 갖는다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 입자는 1 nm 미만, 10 nm 미만, 100 nm 미만 또는 1,000 nm 미만의 목록으로부터 선택된 두께를 갖는 코팅 재료를 갖는다. 일부 실시형태에서, 코팅 재료는 1 nm 미만, 10 nm 미만 또는 100 nm 미만의 목록으로부터 선택된 두께를 갖는다. 소정의 실시형태에서, 코팅 재료는 약 0.5 nm 내지 약 1000 nm의 두께를 갖는다. 일부 실시형태에서, 코팅 재료는 약 1 nm 내지 약 100 nm의 두께를 갖는다.
본원에 기재된 추가의 양태에서, 이온 교환 재료 및 코팅 재료는 입자의 화학 조성이 2종 이상의 조성 사이에 있는 하나 이상의 농도 구배를 형성한다. 추가의 양태에서, 화학 조성은 선택적으로 입자의 상이한 영역에서 연속, 불연속 또는 연속 및 불연속인 방식으로 이온 교환 재료와 코팅 사이에 변한다. 추가의 양태에서, 이온 교환 재료 및 코팅 재료는 약 1 nm 미만, 약 10 nm 미만, 약 100 nm 미만, 약 1,000 nm 미만, 약 10,000 nm 미만 또는 약 100,000 nm 미만의 두께에 걸쳐 연장하는 농도 구배를 형성한다. 추가의 양태에서, 이온 교환 재료 및 코팅 재료는 약 1 nm 내지 약 1,000 nm의 두께에 걸쳐 연장하는 농도 구배를 형성한다.
본원에 기재된 추가의 양태에서, 이온 교환 재료는 열수, 용매열, 졸-겔, 솔리드 스테이트, 용융된 염 플럭스, 이온 교환, 마이크로파, 볼 밀링, 화학 침전, 공침, 증기 침착 또는 이들의 조합과 같은 방법에 의해 합성된다. 추가의 양태에서, 이온 교환 재료는 화학 침전, 열수, 솔리드 스테이트 또는 이들의 조합과 같은 방법에 의해 형성된다.
본원에 기재된 추가의 양태에서, 코팅 재료는 화학 증기 침착, 원자 층 침착, 물리적 증기 침착, 열수, 용매열, 졸-겔, 솔리드 스테이트, 용융된 염 플럭스, 이온 교환, 마이크로파, 화학 침전, 공침, 볼 밀링, 열분해 또는 이들의 조합과 같은 방법에 의해 침착된다. 추가의 양태에서, 코팅 재료는 졸-겔, 화학 침전 또는 이들의 조합과 같은 방법에 의해 침착된다. 추가의 양태에서, 코팅 재료는 선택적으로 뱃지 탱크 반응기, 연속 탱크 반응기, 뱃지 퍼니스, 연속 퍼니스, 관 퍼니스, 회전 관 퍼니스 또는 이들의 조합인 반응기에서 침착된다.
일부 실시형태에서, 코팅 재료는 결정질, 무정질, 완전 커버리지, 부분 커버리지, 균일, 비균일 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된 물리적 특징에 의해 침착된다.
일부 실시형태에서, 다수의 코팅은 동심원, 패치워크 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된 배열로 이온 교환 재료에 선택적으로 침착된다.
일부 실시형태에서, 매트릭스는 중합체, 옥사이드, 포스페이트 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 구조 지지체는 폴리비닐 플루오라이드, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 설포네이트화 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리스티렌, 폴리디비닐벤젠, 폴리부타디엔, 설포네이트화 중합체, 카복실화 중합체, Nafion, 이들의 공중합체 및 이들의 조합의 목록으로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 구조 지지체는 폴리비닐리덴 디플루오라이드, 폴리비닐 클로라이드, 설포네이트화 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리스티렌, 폴리디비닐벤젠, 이들의 공중합체 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 구조 지지체는 이산화티탄, 이산화지르코늄, 이산화규소, 이들의 고용액 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 매트릭스 재료는 내열성, 내산성 및/또는 다른 내약품성에 대해 선택된다.
일부 실시형태에서, 다공성 비드는 이온 교환 입자, 매트릭스 재료 및 충전제 재료를 한번에 함께 혼합함으로써 형성된다. 일부 실시형태에서, 다공성 비드는 처음에 이온 교환 입자 및 매트릭스 재료를 혼합하고 이후 충전제 재료와 혼합함으로써 형성된다. 일부 실시형태에서, 다공성 비드는 처음에 이온 교환 입자 및 충전제 재료를 혼합하고 이후 매트릭스 재료와 혼합함으로써 형성된다. 일부 실시형태에서, 다공성 비드는 처음에 매트릭스 재료 및 충전제 재료를 혼합하고 이후 이온 교환 입자와 혼합함으로써 형성된다.
일부 실시형태에서, 다공성 비드는 이온 교환 입자, 매트릭스 재료 및/또는 충전제 재료를 성분 중 하나 이상을 용해시키는 용매와 혼합함으로써 형성된다. 일부 실시형태에서, 다공성 비드는 혼합기 또는 볼 밀에서 건조 분말로서 이온 교환 입자, 매트릭스 재료 및/또는 충전제 재료를 혼합함으로써 형성된다. 일부 실시형태에서, 다공성 비드는 스프레이 건조기에서 이온 교환 입자, 매트릭스 재료 및/또는 충전제 재료를 혼합함으로써 형성된다.
일부 실시형태에서, 매트릭스 재료는 n-메틸-2-피롤리돈, 디메틸 설폭사이드, 테트라하이드로푸란, 디메틸포름아미드, 디메틸아세타미드, 메틸 에틸 케톤 또는 이들의 조합의 목록으로부터의 용매를 사용하여 용해되고 이온 교환 입자 및/또는 충전제 재료와 혼합된 중합체이다. 일부 실시형태에서, 충전제 재료는 물, 에탄올, 이소-프로필 알코올, 아세톤 또는 이들의 조합의 목록으로부터의 용매를 사용하여 용해되고 이온 교환 입자 및/또는 매트릭스 재료와 혼합된 염이다.
일부 실시형태에서, 충전제 재료는 물, 에탄올, 이소-프로필 알코올, 계면활성제 혼합물, 산, 염기 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된 용액을 사용하여 기공을 형성하기 위해 비드로부터 용해된 염이다. 일부 실시형태에서, 충전제 재료는 기공을 형성하기 위해 가스가 비드를 남길 수 있도록 높은 온도에서 가스를 형성하기 위해 열 분해하는 재료이고, 여기서 가스는 수증기, 산소, 질소, 염소, 이산화탄소, 질소 산화물, 유기 증기 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된다.
일부 실시형태에서, 다공성 이온 교환 비드는 기계적 프레스, 펠릿 프레스, 태블릿 프레스(tablet press), 필 프레스(pill press), 회전 프레스 또는 이들의 조합을 사용하여 건조 분말로부터 형성된다. 일부 실시형태에서, 다공성 이온 교환 비드는 상이한 액체 용액으로 슬러리를 드립핑함으로써 용매 슬러리로부터 형성된다. 용매 슬러리는 선택적으로 n-메틸-2-피롤리돈, 디메틸 설폭사이드, 테트라하이드로푸란, 디메틸포름아미드, 디메틸아세타미드, 메틸 에틸 케톤 또는 이들의 조합의 용매를 사용하여 형성된다. 상이한 액체 용액은 물, 에탄올, 이소-프로필 알코올, 아세톤 또는 이들의 조합을 사용하여 선택적으로 형성된다.
일부 실시형태에서, 다공성 이온 교환 비드는 10 ㎛ 미만, 100 ㎛ 미만, 1 mm 미만, 1 cm 미만 또는 10 cm 미만의 목록으로부터 선택된 평균 직경으로 대략 구형이다. 일부 실시형태에서, 다공성 이온 교환 비드는 200 ㎛ 미만, 2 mm 미만 또는 20 mm 미만의 목록으로부터 선택된 평균 직경으로 대략 구형이다. 소정의 실시형태에서, 다공성 이온 교환 비드는 10 ㎛ 내지 2 mm의 평균 직경으로 대략 구형이다.
일부 실시형태에서, 다공성 이온 교환 비드는 1 mm 미만, 2 mm 미만, 4 mm 미만, 8 mm 미만 또는 20 mm 미만의 직경 및 1 mm 미만, 2 mm 미만, 4 mm 미만, 8 mm 미만 또는 20 mm 미만의 직경을 갖는 정제 형상이다. 소정의 실시형태에서, 다공성 이온 교환 비드는 500 ㎛ 내지 10 mm의 직경으로 정제 형상이다.
일부 실시형태에서, 다공성 이온 교환 비드는 선택적으로 막, 나선 권취된 막, 중공 섬유 막 또는 메시인 지지 구조물에서 임베딩된다. 일부 실시형태에서, 다공성 이온 교환 비드는 중합체, 세라믹 또는 이들의 조합으로 이루어진 지지 구조물에 임베딩된다. 일부 실시형태에서, 다공성 이온 교환 비드는 추가의 지지 구조물 없이 이온 교환 칼럼으로 직접적으로 로딩된다.
일부 실시형태에서, 액체 자원은 천연 염수, 용해된 솔트 플랫, 지열 염수, 해수, 농축 해수, 담수화 유출물, 농축 염수, 가공 염수, 이온 교환 공정으로부터의 액체, 용매 추출 공정으로부터의 액체, 합성 염수, 광석으로부터의 침출액, 광물로부터의 침출액, 점토로부터의 침출액, 재활용 제품으로부터의 침출액, 재활용 재료로부터의 침출액 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 액체 자원은 천연 염수, 용해된 솔트 플랫, 농축 염수, 가공 염수, 합성 염수, 지열 염수, 이온 교환 공정으로부터의 액체, 용매 추출 공정으로부터의 액체, 광물로부터의 침출액, 점토로부터의 침출액, 재활용 제품으로부터의 침출액, 재활용 재료로부터의 침출액 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 액체 자원은 현탁된 고체, 탄화수소 또는 유기 분자를 제거하기 위해 이온 교환 반응기에 들어가기 전에 선택적으로 전처리된다. 일부 실시형태에서, 액체 자원은 이의 원천으로부터의 임의의 전처리 없이 선택적으로 이온 교환 반응기에 들어간다.
일부 실시형태에서, 액체 자원은 100,000 mg/ℓ 미만, 10,000 mg/ℓ 미만, 1,000 mg/ℓ 미만, 100 mg/ℓ 미만, 10 mg/ℓ 미만 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된 리튬 농도에 의해 선택된다. 일부 실시형태에서, 액체 자원은 5,000 mg/ℓ 미만, 500 mg/ℓ 미만, 50 mg/ℓ 미만 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된 리튬 농도에 의해 선택된다.
액체 자원으로부터 리튬을 추출하는 공정
본원에 기재된 일 양태에서, 비드가 산, 염수 및 선택적으로 다른 용액에 대한 순 반대 방향에서 이동하는 구성에서 산, 염수 및 선택적으로 다른 용액으로 교대하여 이온 교환 비드를 처리하여 액체 자원으로부터 리튬 풍부 용액을 제조하는 것을 포함하는 액체 자원으로부터 리튬 추출을 위한 공정이 있다. 일 실시형태에서, 상기 공정은 (a) 수소 풍부 비드를 생성하기 위해 수소를 흡수하고 리튬 풍부 용액을 생성하기 위해 리튬을 방출하기에 적합한 조건 하에 산에 의해 이온 교환 비드를 처리하는 것; (b) 선택적으로 실질적으로 잔류 산이 없는 수소 풍부 비드를 생성하기 위해 물로 수소 풍부 비드를 세척하는 것; (c) 리튬 풍부 비드를 생성하기 위해 리튬을 흡수하기에 적합한 조건 하에 액체 자원에 의해 수소 풍부 비드를 처리하는 것; (d) 선택적으로 실질적으로 액체 자원이 없는 리튬 풍부 비드를 생성하기 위해 물로 리튬 풍부 비드를 세척하는 것; 및 (e) 액체 자원으로부터 리튬 풍부 용액을 제조하기 위해 사이클을 반복하는 것을 포함한다.
일부 실시형태에서, 리튬을 추출하는 공정은 본원에 개시된 리튬 추출을 위한 하나 이상의 장치 내에 상기 기재된 용액을 이온 교환 비드와 접촉시킴으로써 발생한다. 이러한 장치에 의한 리튬 추출의 예는 실시예 1 내지 18 및 연관된 도면에 제공된다.
본원에 기재된 일 양태에서, 이온 교환 재료가 산, 염수 및 선택적으로 다른 용액에 대한 순 반대 방향에서 이동하는 구성에서 산, 염수 및 선택적으로 다른 용액으로 교대하여 이온 교환 재료를 처리하여 액체 자원으로부터 리튬 풍부 용액을 제조하는 것을 포함하는 액체 자원으로부터 리튬 추출을 위한 공정이 있다. 본원에 기재된 일 양태에서, 이온 교환 재료가 산, 액체 자원 및 선택적으로 다른 용액에 대한 순 반대 방향에서 이동하는 구성에서 산, 액체 자원 및 선택적으로 다른 용액으로 교대하여 이온 교환 재료를 처리하여 액체 자원으로부터 리튬 풍부 용액을 제조하는 것을 포함하는 액체 자원으로부터 리튬 추출을 위한 공정이 있다. 본원에 기재된 일 양태에서, 이온 교환 재료가 산, 염수 및 선택적으로 다른 용액에 대한 순 반대 방향에서 이동하는 구성에서 산, 염수 및 선택적으로 다른 용액으로 교대하여 이온 교환 재료를 처리하여 염수로부터 리튬 풍부 용액을 제조하는 것을 포함하는 액체 자원으로부터 리튬 추출을 위한 공정이 있다. 일 실시형태에서, 상기 공정은 (a) 수소 풍부 재료를 생성하기 위해 수소를 흡수하고 리튬 풍부 용액을 생성하기 위해 리튬을 방출하기에 적합한 조건 하에 산에 의해 이온 교환 재료를 처리하는 것; (b) 선택적으로 실질적으로 잔류 산이 없는 수소 풍부 재료를 생성하기 위해 물로 수소 풍부 재료를 세척하는 것; (c) 리튬 풍부 재료를 생성하기 위해 리튬을 흡수하기에 적합한 조건 하에 액체 자원에 의해 수소 풍부 재료를 처리하는 것; (d) 선택적으로 실질적으로 액체 자원이 없는 리튬 풍부 비드를 생성하기 위해 물로 리튬 풍부 비드를 세척하는 것; 및 (e) 액체 자원으로부터 리튬 풍부 용액을 제조하기 위해 사이클을 반복하는 것을 포함한다.
일 실시형태에서, 이온 교환 비드는 리튬 및 수소를 가역적으로 교환하는 이온 교환 입자 및 구조적 매트릭스 재료를 포함하고, 기공 망상조직을 갖는다. 일 실시형태에서, 액체 자원은 천연 염수, 용해된 솔트 플랫, 농축 염수, 가공 염수, 여과된 염수, 이온 교환 공정으로부터의 액체, 용매 추출 공정으로부터의 액체, 합성 염수, 광석으로터의 침출액, 광물로부터의 침출액, 점토로부터의 침출액, 재활용 제품으로부터의 침출액, 재활용 재료로부터의 침출액 또는 이들의 조합을 포함한다.
본원에서 일부 실시형태에서, 비드가 산, 염수 및 선택적으로 다른 용액에 대한 순 반대 방향에서 이동하는 구성에서 산, 염수 및 선택적으로 다른 용액으로 교대하여 이온 교환 비드를 처리하여 액체 자원으로부터 리튬 풍부 용액을 제조하는 것을 포함하는 액체 자원으로부터 리튬 추출을 위한 공정이 있고, 상기 공정은 (a) 수소 풍부 비드를 생성하기 위해 수소를 흡수하고 리튬 풍부 용액을 생성하기 위해 리튬을 방출하기에 적합한 조건 하에 산에 의해 이온 교환 비드를 처리하는 것; (b) 선택적으로 실질적으로 잔류 산이 없는 수소 풍부 비드를 생성하기 위해 물로 수소 풍부 비드를 세척하는 것; (c) 리튬 풍부 비드를 생성하기 위해 리튬을 흡수하기에 적합한 조건 하에 액체 자원에 의해 수소 풍부 비드를 처리하는 것; (d) 선택적으로 실질적으로 액체 자원이 없는 리튬 풍부 비드를 생성하기 위해 물로 리튬 풍부 비드를 세척하는 것; 및 (e) 액체 자원으로부터 리튬 풍부 용액을 제조하기 위해 사이클을 반복하는 것을 포함한다.
본원에 기재된 일 양태에서, a. 이온 교환 재료; b. 이온 교환 용기; 및 c. 시스템에서의 액체 자원의 pH를 증가시키기 위한 pH 조절 설정을 포함하는, 액체 자원으로부터 리튬 이온의 추출을 위한 시스템에서 액체 자원, 세척 유체 및 산으로 교대하여 이온 교환 입자를 처리하는 것을 포함하는 액체 자원으로부터 리튬 추출을 위한 공정이 있다.
본원에 기재된 일 양태에서, 이온 교환 용기로부터 액체 자원, 세척 유체 및 산 용액의 제거를 허용하면서 교반 탱크 반응기, 이온 교환 재료, 이온 교환 용기에서의 액체 자원의 pH를 증가시키기 위한 pH 조절 설정 및 이온 교환 용기에서 이온 교환 재료를 포함하기 위한 구획을 포함하는, 액체 자원으로부터 리튬 이온의 추출을 위한 시스템에 의해 액체 자원, 세척 유체 및 산 용액으로 교대하여 이온 교환 입자를 처리하는 것을 포함하는 액체 자원으로부터 리튬 추출을 위한 공정이 있다.
리튬의 추출을 위해 pH를 조절하는 공정
본원에 기재된 발명의 양태는 a) 이온 교환 재료를 액체 자원과 접촉시키는 것; 및 b) 이온 교환 재료와의 접촉 전에, 이온 교환 재료와의 접촉 동안, 이온 교환 재료와의 접촉 후에 및 이들의 조합에서 액체 자원의 pH를 증가시키는 것을 포함하는 액체 자원으로부터 리튬 이온의 추출을 위한 공정이다.
일부 실시형태에서, 액체 자원을 이온 교환 재료와 접촉시키는 공정은 본원에 개시된 리튬 추출을 위한 하나 이상의 장치 내에 발생한다. 일부 실시형태에서, 몇몇 이러한 장치는 연결되고, 액체 자원은 하나의 이러한 용기로부터 다음의 것으로 흐를 때 이의 pH를 증가시키도록 처리를 겪는다. 액체 자원의 pH가 증가된 공정을 도입한 이러한 장치의 망상조직의 예는 실시예 9 내지 14 및 17 및 연관된 도면에 포함된다.
본원에 기재된 또 다른 양태는 a) 이온 교환 재료를 액체 자원과 접촉시키는 것; 및 b) 이온 교환 재료와의 접촉 전에, 이온 교환 재료와의 접촉 동안, 이온 교환 재료와의 접촉 후에 또는 이들의 조합에서 액체 자원의 pH를 증가시키는 것을 포함하는 액체 자원으로부터 리튬 이온의 추출을 위한 공정이다. 상기 공정의 일부 실시형태에서, 액체 자원의 pH를 증가시키는 것은 이온 교환 재료를 액체 자원과 접촉시키기 전에 있다. 상기 공정의 일부 실시형태에서, 액체 자원의 pH를 증가시키는 것은 이온 교환 재료를 액체 자원과 접촉시키는 동안에 있다. 상기 공정의 일부 실시형태에서, 액체 자원의 pH를 증가시키는 것은 이온 교환 재료를 액체 자원과 접촉시킨 후에 있다. 상기 공정의 일부 실시형태에서, 액체 자원의 pH를 증가시키는 것은 이온 교환 재료를 액체 자원과 접촉시키기 전에 및 접촉시키는 동안에 있다. 상기 공정의 일부 실시형태에서, 액체 자원의 pH를 증가시키는 것은 이온 교환 재료를 액체 자원과 접촉시키기 전에 및 접촉시킨 후에 있다. 상기 공정의 일부 실시형태에서, 액체 자원의 pH를 증가시키는 것은 이온 교환 재료를 액체 자원과 접촉시키는 동안에 및 접촉시킨 후에 있다. 상기 공정의 일부 실시형태에서, 액체 자원의 pH를 증가시키는 것은 이온 교환 재료를 액체 자원과 접촉시키기 전에, 접촉시키는 동안에 및 접촉시킨 후에 있다.
본원에 기재된 방법의 양태는 이온 교환 재료가 칼럼으로 로딩된 공정이다. 일 실시형태에서, 상기 공정은 a) 액체 자원을 하나 이상의 액체 자원 탱크로 로딩하는 것; b) 칼럼을 하나 이상의 액체 자원 탱크에 연결하는 것; 및 c) 액체 자원을 하나 이상의 액체 자원 탱크로부터 칼럼을 통해 통과시키는 것(여기서, 액체 자원의 통과는 적어도 1회 발생함)을 추가로 포함한다. 일 실시형태에서, 상기 공정은 하나 이상의 pH 증가 탱크에서 액체 자원의 pH를 증가시키는 것을 추가로 포함한다. 일 실시형태에서, 상기 공정은 하나 이상의 침강 탱크에서 침전물을 침강시키는 것을 추가로 포함한다. 일 실시형태에서, 상기 공정은 칼럼을 통해 액체 자원을 순환시키기 전에 또는 순환시킨 후에 하나 이상의 저장 탱크에서 액체 자원을 저장하는 것을 추가로 포함한다.
본원에 기재된 발명의 양태는 공정이 a) 액체 자원을 하나 이상의 액체 자원 탱크로 로딩하는 것; b) 칼럼을 하나 이상의 액체 자원 탱크에 연결하는 것; c) 액체 자원을 하나 이상의 액체 자원 탱크로부터 칼럼을 통해 통과시키는 것(여기서, 액체 자원의 통과는 적어도 1회 발생함); d) 하나 이상의 pH 증가 탱크에서 c.로부터 생긴 액체의 pH를 증가시키는 것; e) 하나 이상의 침강 탱크에서 d.로부터 생긴 액체의 침전물을 침강시키는 것; 및 f) 하나 이상의 저장 탱크에서 e.로부터 생긴 액체를 저장하는 것을 추가로 포함하는 공정이다.
본원에 기재된 방법의 양태는 이온 교환 재료가 복수의 칼럼에서 로딩된 공정이다. 일 실시형태에서, 복수의 탱크는 복수의 칼럼에 연결되고, 여기서 복수의 탱크의 각각은 복수의 칼럼의 하나에 바로 연결된다. 일 실시형태에서, 복수의 칼럼의 2개 이상은 적어도 하나의 회로를 형성한다. 일 실시형태에서, 적어도 하나의 회로는 액체 자원 회로, 물 세척 회로 및 산 용액 회로로부터 선택된다. 일 실시형태에서, 액체 자원의 pH는 액체 자원 회로에서 복수의 칼럼에 연결된 복수의 탱크에서 증가된다. 일 실시형태에서, 액체 자원 회로는 복수의 탱크에 연결된 복수의 칼럼을 포함하고, 여기서 복수의 탱크의 각각은 복수의 칼럼의 하나에 바로 연결된다.
본원에 기재된 발명의 양태는 공정이 a) 액체 자원을 액체 자원 회로에서 복수의 칼럼을 통해 통과시키는 것; b) 산 용액을 산 용액 회로에서 1회 이상 복수의 칼럼을 통해 통과시키는 것; 및 c) 물을 물 세척 회로에서 복수의 칼럼을 통해 통과시키는 것을 추가로 포함하는 공정이다. 일 실시형태에서, 상기 공정은 a) 액체 자원 회로에서의 복수의 칼럼의 적어도 하나가 물 세척 회로에서의 복수의 칼럼의 적어도 하나 및/또는 산 용액 회로에서의 복수의 칼럼의 적어도 하나가 되고/되거나; b) 물 세척 회로에서의 복수의 칼럼의 적어도 하나가 산 용액 회로에서의 복수의 칼럼의 적어도 하나 및/또는 액체 자원 회로에서의 복수의 칼럼의 적어도 하나가 되고/되거나; c) 산 용액 회로에서의 복수의 칼럼의 적어도 하나가 액체 자원 회로에서의 복수의 칼럼의 적어도 하나 및/또는 물 세척 회로에서의 복수의 칼럼의 적어도 하나가 되도록 액체 자원 회로, 물 세척 회로와 산 용액 회로 사이에 복수의 칼럼을 교환하는 것을 추가로 포함한다.
본원에 기재된 발명의 양태는 이온 교환 재료가 탱크에서의 하나 이상의 구획으로 로딩된 공정이다. 일 실시형태에서, 상기 공정은 탱크에서 하나 이상의 구획을 통해 액체 자원을 이동시키는 것을 추가로 포함한다. 일 실시형태에서, 탱크는 주입 포트를 포함한다. 일 실시형태에서, 상기 공정은 이온 교환 재료와의 접촉 전에, 이온 교환 재료와의 접촉 동안, 이온 교환 재료와의 접촉 후에 및 이들의 조합에서 액체 자원의 pH를 증가시키기 위해 주입 포트를 사용하는 것을 추가로 포함한다.
일부 실시형태에서, 상기 공정은 이온 교환 재료와의 접촉 전에, 이온 교환 재료와의 접촉 동안, 이온 교환 재료와의 접촉 후에 또는 이들의 조합에서 액체 자원의 pH를 증가시키기 위해 주입 포트를 사용하는 것을 추가로 포함한다.
본원에 기재된 발명의 양태는 칼럼이 복수의 주입 포트를 추가로 포함하는 공정이다. 일 실시형태에서, 상기 공정은 이온 교환 재료와의 접촉 전에, 이온 교환 재료와의 접촉 동안, 이온 교환 재료와의 접촉 후에 및 이들의 조합에서 액체 자원의 pH를 증가시키기 위해 복수의 주입 포트를 사용하는 것을 추가로 포함한다.
일부 실시형태에서, 상기 공정은 이온 교환 재료와의 접촉 전에, 이온 교환 재료와의 접촉 동안, 이온 교환 재료와의 접촉 후에 또는 이들의 조합에서 액체 자원의 pH를 증가시키기 위해 복수의 주입 포트를 사용하는 것을 추가로 포함한다.
일 실시형태에서, 이온 교환 재료는 복수의 이온 교환 입자를 포함한다. 일 실시형태에서, 이온 교환 재료에서의 복수의 이온 교환 입자는 비코팅된 이온 교환 입자, 코팅된 이온 교환 입자 및 이들의 조합으로부터 선택된다. 일 실시형태에서, 이온 교환 재료는 이온 교환 재료이다. 일 실시형태에서, 이온 교환 재료는 이온 교환 재료의 표면으로부터 복수의 이온 교환 입자로 액체가 신속히 이동하게 하는 기공의 망상조직을 포함한다. 일 실시형태에서, 이온 교환 재료는 이온 교환 비드의 형태이다.
일 실시형태에서, 이온 교환 재료는 액체 자원으로부터 리튬 이온을 추출한다. 이온 교환 재료에 의한 액체 자원으로부터의 리튬 이온의 추출 동안, 액체 자원의 pH는 선택적으로 감소한다. 시스템에서의 액체 자원의 pH를 증가시키는 것은 이온 교환 재료에 의한 리튬 이온 흡수에 적합한 범위에서 pH를 유지시킨다. 일 실시형태에서, pH를 증가시키는 것은 시스템의 pH를 측정하는 것 및 리튬 추출에 대한 이상적인 pH 범위로 시스템의 pH를 조정하는 것을 포함한다. 일 실시형태에서, 이온 교환 재료가 염수로부터 리튬을 흡수하기 위해, 염수에 대한 이상적인 pH 범위는 선택적으로 6 내지 9이고, 바람직한 pH 범위는 선택적으로 4 내지 9이고, 허용 가능한 pH 범위는 선택적으로 2 내지 9이다. 일 실시형태에서, pH를 증가시키는 것은 시스템의 pH를 측정하는 것을 포함하고 시스템의 pH는 6 미만, 4 미만 또는 2 미만이고 시스템의 pH는 2 내지 9의 pH, 4 내지 9의 pH 또는 6 내지 9의 pH로 조정된다.
리튬 추출을 위한 연속 공정
리튬은 배터리 및 다른 기술에 대한 필수 요소이다. 리튬은 천연 및 합성 염수 및 광물, 점토 및 재활용 제품으로부터의 침출액 용액을 포함하는 다양한 액체 자원에서 발견된다. 리튬은 무기 이온 교환 재료에 기초한 이온 교환 공정을 사용하여 이러한 액체 자원으로부터 추출될 수 있다. 이 무기 이온 교환 재료는 수소를 방출하면서 액체 자원으로부터 리튬을 흡수하고, 이후 수소를 흡수하면서 산에서 리튬을 용리시킨다. 이 이온 교환 공정은 액체 자원으로부터 리튬을 추출하고 농축 리튬 용액을 생성하도록 반복될 수 있다. 농축 리튬 용액은 배터리 산업 또는 다른 산업을 위해 화학물질로 추가로 가공될 수 있다.
이온 교환 재료는 미세한 분말을 함께 구성하는 통상적으로 작은 입자이다. 작은 입자 크기는 리튬이 이온 교환 입자의 코어로 이동해야 하는 확산 거리를 최소화하기 위해 필요하다. 일부 경우에, 이들 입자는 발명의 명칭이 "Lithium Extraction with Coated Ion Exchange Particles"이고 그 전체가 참고로 포함된 2016년 11월 14일에 출원된 계류 중인 미국 가출원 제62/421,934호에 개시된 것처럼 입자로의 그리고 이로부터의 리튬 및 수소의 효과적인 이동을 허용하면서 이온 교환 재료의 용해를 최소화하도록 보호 표면 코팅으로 코팅될 수 있다.
무기 이온 교환 입자를 사용한 리튬 추출을 위한 하나의 주요 도전은 염수 및 산이 최소 막힘으로 칼럼을 통해 효율적으로 펌핑되는 방식으로 이온 교환 칼럼으로의 입자의 로딩이다. 재료는 비드로 형성되고, 비드는 칼럼으로 로딩된다. 이 비드 로딩은 비드 사이에 보이드 공간을 생성하고, 이 보이드 공간은 칼럼을 통한 펌핑을 수월하게 한다. 비드는 제자리에 이온 교환 입자를 보유하고 칼럼에 걸쳐 입자의 자유 이동을 방지한다. 재료가 비드로 형성될 때, 비드로의 염수 및 산 용액의 침투는 느려지고 도전적이 될 수 있다. 비드로의 산 및 염수 용액의 대류 및 확산의 느린 속도는 리튬 흡수 및 방출의 동력학을 느리게 한다. 이러한 느린 동력학은 칼럼 작동에 대한 문제를 생성할 수 있다. 느린 동력학은 칼럼을 통한 느린 펌핑 속도를 요할 수 있다. 느린 동력학은 또한 리튬을 용리시키기에 염수로부터의 낮은 리튬 회수 및 산의 비효과적인 사용으로 이어질 수 있다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 비드는 이온 교환 칼럼을 통해 펌핑된 용액의 비드로의 수송을 수월하게 하는 기공의 망상조직을 갖는 이온 교환 비드이다. 기공 망상조직은 염수 및 산 용액이 비드로 침투하기 위한 신속한 및 분포된 접근을 제공하고 리튬 및 수소를 이온 교환 입자로 전달하기 위해 전략적으로 제어된다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 비드는 이온 교환 입자, 매트릭스 재료 및 충전제 재료의 혼합에 의해 형성된다. 이 성분은 혼합되고 비드로 형성된다. 이후, 충전제 재료는 비드로부터 제거되어 기공이 남는다. 충전제 재료는 빠른 동력학으로 리튬 및 수소의 수송이 가능하게 하는 기공 구조물이 남는 방식으로 비드에 분산된다. 이 방법은 다수의 이온 교환 재료, 다수의 중합체 재료 및 다수의 충전제 재료를 수반할 수 있다.
무기 이온 교환 재료를 사용한 리튬 추출을 위한 또 다른 주요 도전은 특히 산에서의 리튬 용리 동안, 또한 액체 자원에서의 리튬 흡수 동안 재료의 용해 및 분해이다. 이온 교환 공정으로부터 농축 리튬 용액을 생성하기 위해, 리튬을 용리시키기 위해 농축 산 용액을 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 농축 산 용액은 무기 이온 교환 재료를 용해하고 분해하고, 이는 재료의 성능 및 수명을 감소시킨다. 따라서, 이온 교환 비드는 이온 교환 재료 및 입자 표면을 보호하는 코팅 재료로 이루어진 리튬 추출을 위한 코팅된 이온 교환 입자를 포함할 수 있다. 코팅은 산에서의 리튬 용리 동안, 액체 자원으로부터의 리튬 흡수 동안 및 이온 교환 공정의 다른 양태 동안 용해 및 분해로부터 이온 교환 재료를 보호한다. 이 코팅된 입자는 농축 리튬 용액을 생성하기 위해 이온 교환 공정에서 농축 산의 사용이 가능하게 한다.
본원에 기재된 일 양태에서, 이온 교환 재료는 높은 리튬 흡수 역량, 다른 이온, 예컨대 나트륨 및 마그네슘에 대한 액체 자원에서의 리튬에 대한 높은 선택도, 리튬의 낮은 농도, 작은 과량의 산에 의한 리튬의 손쉬운 용리 및 신속한 이온 확산을 갖는 것을 포함하는 액체 자원에서의 강한 리튬 흡수에 대해 선택된다. 본원에 기재된 일 양태에서, 코팅 재료는 산에서의 리튬 회수 동안 및 또한 다양한 액체 자원에서의 리튬 흡수 동안 용해 및 화학 분해로부터 입자를 보호하도록 선택된다. 일부 실시형태에서, 코팅 재료는 하기 목적 중 하나 이상을 수월하게 하도록 또한 선택될 수 있다: 입자와 액체 자원 사이의 리튬 및 수소의 확산, 구조 지지체에 대한 입자의 부착이 가능하게 함 및 입자의 구조적 및 기계적 분해를 억제함.
이온 교환 비드가 이온 교환 칼럼에 사용될 때, 이온 교환 입자가 수소를 방출하면서 액체 자원으로부터 리튬을 흡수하도록 리튬을 포함하는 액체 자원은 이온 교환 칼럼을 통해 펌핑된다. 비드가 리튬을 흡수한 후, 입자가 수소를 흡수하면서 리튬을 산 용액으로 방출하도록 산 용액은 칼럼을 통해 펌핑된다. 칼럼은 동일한 방향에서 칼럼을 통해 교대하여 흐르는 액체 자원 및 산 용액에 의해 정흐름 방식으로 작동될 수 있거나, 칼럼은 반대의 방향에서 칼럼을 통해 교대하여 흐르는 액체 자원 및 산 용액에 의해 역흐름 방식으로 작동될 수 있다. 액체 자원과 산 용액의 흐름 사이에, 칼럼은 칼럼에서의 pH의 조정 또는 잠재적 오염물질의 제거와 같은 목적을 위해 물 또는 다른 용액에 의해 처리되거나 세척될 수 있다. 비드는 고정 층 또는 이동 층을 형성할 수 있고, 이동 층은 염수 및 산 흐름에 역흐름으로 이동할 수 있다. 비드는 상이한 칼럼이 염수, 산, 물 또는 다른 흐름에 사용된 이동 층을 갖는 다수의 칼럼 사이에 이동될 수 있다. 칼럼을 통해 액체 자원이 흐르기 전에 또는 흐른 후에, 액체의 pH는 이온 교환 반응을 수월하게 하기 위해 뿐만 아니라 소비된 액체 자원의 취급 또는 폐기를 위해 NaOH 또는 다른 화학물질에 의해 조정될 수 있다. 칼럼을 통해 액체 자원이 흐르기 전에 또는 흐른 후에, 액체 자원은 리튬을 제거하기 위해, 다른 화학 종을 제거하기 위해 또는 그렇지 않으면 염수를 처리하기 위해 다른 이온 교환 공정, 용매 추출, 증발, 화학 처리 또는 침전을 포함하는 다른 공정으로 처리될 수 있다.
이온 교환 입자가 산으로 처리될 때, 리튬 용액이 제조된다. 이 리튬 용액은 리튬 화학물질을 제조하기 위해 추가로 가공될 수 있다. 이 리튬 화학물질은 산업 분야를 위해 제공될 수 있다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 재료는 옥사이드, 포스페이트, 옥시플루오라이드, 플루오로포스페이트 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 재료는 Li4Mn5O12, Li4Ti5O12, Li2MO3(M = Ti, Mn, Sn), LiMn2O4, Li1.6Mn1.6O4, LiMO2(M = Al, Cu, Ti), Li4TiO4, Li7Ti11O24, Li3VO4, Li2Si3O7, LiFePO4, LiMnPO4, Li2CuP2O7, Al(OH)3, LiCl.xAl(OH)3.yH2O, SnO2.xSb2O5.yH2O, TiO2.xSb2O5.yH2O, 이들의 고용액 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 재료는 Li4Mn5O12, Li4Ti5O12, Li1.6Mn1.6O4, Li2MO3(M = Ti, Mn, Sn), LiFePO4, 이들의 고용액 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 재료의 표면을 보호하기 위한 코팅 재료는 카바이드, 니트라이드, 옥사이드, 포스페이트, 플루오라이드, 중합체, 탄소, 탄소질 재료 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 코팅 재료는 TiO2, ZrO2, MoO2, SnO2, Nb2O5, Ta2O5, SiO2, Li2TiO3, Li2ZrO3, Li2SiO3, Li2MnO3, Li2MoO3, LiNbO3, LiTaO3, AlPO4, LaPO4, ZrP2O7, MoP2O7, Mo2P3O12, BaSO4, AlF3, SiC, TiC, ZrC, Si3N4, ZrN, BN, 탄소, 흑연질 탄소, 무정질 탄소, 경질 탄소, 다이아몬드 유사 탄소, 이들의 고용액 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 코팅 재료는 TiO2, ZrO2, MoO2, SiO2, Li2TiO3, Li2ZrO3, Li2SiO3, Li2MnO3, LiNbO3, AlF3, SiC, Si3N4, 흑연질 탄소, 무정질 탄소, 다이아몬드 유사 탄소, 이들의 고용액 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 입자는 10 nm 미만, 100 nm 미만, 1,000 nm 미만, 10,000 nm 미만 또는 100,000 nm 미만의 목록으로부터 선택된 평균 직경을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 입자는 200 nm 미만, 2,000 nm 미만 또는 20,000 nm 미만의 목록으로부터 선택된 평균 크기를 가질 수 있다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 입자는 10 nm 미만, 100 nm 미만, 1,000 nm 미만 또는 10,000 nm 미만의 목록으로부터 선택된 평균 직경을 가질 수 있는 더 작은 1차 입자로 이루어진 2차 입자일 수 있다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 입자는 1 nm 미만, 10 nm 미만, 100 nm 미만 또는 1,000 nm 미만의 목록으로부터 선택된 두께를 갖는 코팅 재료를 갖는다. 일부 실시형태에서, 코팅 재료는 1 nm 미만, 10 nm 미만 또는 100 nm 미만의 목록으로부터 선택된 두께를 갖는다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 재료 및 코팅 재료는 입자의 화학 조성이 2종 이상의 조성 사이에 있는 하나 이상의 농도 구배를 형성할 수 있다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 재료 및 코팅 재료는 1 nm 미만, 10 nm 미만, 100 nm 미만, 1,000 nm 미만, 10,000 nm 미만 또는 100,000 nm 미만의 목록으로부터 선택된 두께에 걸쳐 연장하는 농도 구배를 형성할 수 있다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 재료는 열수, 용매열, 졸-겔, 솔리드 스테이트, 용융된 염 플럭스, 이온 교환, 마이크로파, 볼 밀링, 침전 또는 증기 침착의 목록으로부터 선택된 방법에 의해 합성된다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 재료는 열수, 솔리드 스테이트 또는 마이크로파의 목록으로부터 선택된 방법에 의해 합성된다.
일부 실시형태에서, 코팅 재료는 화학 증기 침착, 원자 층 침착, 물리적 증기 침착, 열수, 용매열, 졸-겔, 솔리드 스테이트, 용융된 염 플럭스, 이온 교환, 마이크로파, 습식 함침, 침전, 적정, 시효, 볼 밀링 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된 방법에 의해 침착된다. 일부 실시형태에서, 코팅 재료는 화학 증기 침착, 열수, 적정, 용매열, 습식 함침, 졸-겔, 침전, 마이크로파 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된 방법에 의해 침착된다.
일부 실시형태에서, 코팅 재료는 결정질, 무정질, 완전 커버리지, 부분 커버리지, 균일, 비균일 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된 물리적 특징에 의해 침착된다.
일부 실시형태에서, 다수의 코팅은 동심원, 패치워크 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된 배열로 이온 교환 재료에 침착될 수 있다.
일부 실시형태에서, 매트릭스는 중합체, 옥사이드, 포스페이트 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 구조 지지체는 폴리비닐 플루오라이드, 폴리비닐리덴 디플루오라이드, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐리덴 디클로라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 설포네이트화 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리스티렌, 폴리디비닐벤젠, 폴리부타디엔, 설포네이트화 중합체, 카복실화 중합체, Nafion, 이들의 공중합체 및 이들의 조합의 목록으로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 구조 지지체는 폴리비닐리덴 디플루오라이드, 폴리비닐 클로라이드, 설포네이트화 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리스티렌, 폴리디비닐벤젠, 이들의 공중합체 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 구조 지지체는 이산화티탄, 이산화지르코늄, 이산화규소, 이들의 고용액 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 매트릭스 재료는 내열성, 내산성 및/또는 다른 내약품성에 대해 선택된다.
일부 실시형태에서, 다공성 비드는 이온 교환 입자, 매트릭스 재료 및 충전제 재료를 한번에 함께 혼합함으로써 형성된다. 일부 실시형태에서, 다공성 비드는 처음에 이온 교환 입자 및 매트릭스 재료를 혼합하고 이후 충전제 재료와 혼합함으로써 형성된다. 일부 실시형태에서, 다공성 비드는 처음에 이온 교환 입자 및 충전제 재료를 혼합하고 이후 매트릭스 재료와 혼합함으로써 형성된다. 일부 실시형태에서, 다공성 비드는 처음에 매트릭스 재료 및 충전제 재료를 혼합하고 이후 이온 교환 입자와 혼합함으로써 형성된다.
일부 실시형태에서, 다공성 비드는 이온 교환 입자, 매트릭스 재료 및/또는 충전제 재료를 성분 중 하나 이상을 용해시키는 용매와 혼합함으로써 형성된다. 일부 실시형태에서, 다공성 비드는 혼합기 또는 볼 밀에서 건조 분말로서 이온 교환 입자, 매트릭스 재료 및/또는 충전제 재료를 혼합함으로써 형성된다. 일부 실시형태에서, 다공성 비드는 스프레이 건조기에서 이온 교환 입자, 매트릭스 재료 및/또는 충전제 재료를 혼합함으로써 형성된다.
일부 실시형태에서, 매트릭스 재료는 n-메틸-2-피롤리돈, 디메틸 설폭사이드, 테트라하이드로푸란, 디메틸포름아미드, 디메틸아세타미드, 메틸 에틸 케톤 또는 이들의 조합의 목록으로부터의 용매를 사용하여 용해되고 이온 교환 입자 및/또는 충전제 재료와 혼합된 중합체이다. 일부 실시형태에서, 충전제 재료는 물, 에탄올, 이소-프로필 알코올, 아세톤 또는 이들의 조합의 목록으로부터의 용매를 사용하여 용해되고 이온 교환 입자 및/또는 매트릭스 재료와 혼합된 염이다.
일부 실시형태에서, 충전제 재료는 물, 에탄올, 이소-프로필 알코올, 계면활성제 혼합물, 산, 염기 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된 용액을 사용하여 기공을 형성하기 위해 비드로부터 용해된 염이다. 일부 실시형태에서, 충전제 재료는 기공을 형성하기 위해 가스가 비드를 남길 수 있도록 높은 온도에서 가스를 형성하기 위해 열 분해하는 재료이고, 여기서 가스는 수증기, 산소, 질소, 염소, 이산화탄소, 질소 산화물, 유기 증기 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된다.
일부 실시형태에서, 다공성 이온 교환 비드는 기계적 프레스, 펠릿 프레스, 태블릿 프레스, 필 프레스, 회전 프레스 또는 이들의 조합을 사용하여 건조 분말로부터 형성된다. 일부 실시형태에서, 다공성 이온 교환 비드는 상이한 액체 용액으로 슬러리를 드립핑함으로써 용매 슬러리로부터 형성된다. 용매 슬러리는 n-메틸-2-피롤리돈, 디메틸 설폭사이드, 테트라하이드로푸란, 디메틸포름아미드, 디메틸아세타미드, 메틸 에틸 케톤 또는 이들의 조합의 용매를 사용하여 형성될 수 있다. 상이한 액체 용액은 물, 에탄올, 이소-프로필 알코올, 아세톤 또는 이들의 조합을 사용하여 형성될 수 있다.
일부 실시형태에서, 다공성 이온 교환 비드는 10 ㎛ 미만, 100 ㎛ 미만, 1 mm 미만, 1 cm 미만 또는 10 cm 미만의 목록으로부터 선택된 평균 직경으로 대략 구형이다. 일부 실시형태에서, 다공성 이온 교환 비드는 200 ㎛ 미만, 2 mm 미만 또는 20 mm 미만의 목록으로부터 선택된 평균 직경으로 대략 구형이다.
일부 실시형태에서, 다공성 이온 교환 비드는 1 mm 미만, 2 mm 미만, 4 mm 미만, 8 mm 미만 또는 20 mm 미만의 직경 및 1 mm 미만, 2 mm 미만, 4 mm 미만, 8 mm 미만 또는 20 mm 미만의 직경을 갖는 정제 형상이다.
일부 실시형태에서, 다공성 이온 교환 비드는 막, 나선 권취된 막, 중공 섬유 막 또는 메시일 수 있는 지지 구조물에 임베딩된다. 일부 실시형태에서, 다공성 이온 교환 비드는 중합체, 세라믹 또는 이들의 조합으로 이루어진 지지 구조물에 임베딩된다. 일부 실시형태에서, 다공성 이온 교환 비드는 추가의 지지 구조물 없이 이온 교환 칼럼으로 직접적으로 로딩된다.
일부 실시형태에서, 액체 자원은 천연 염수, 용해된 솔트 플랫, 지열 염수, 해수, 농축 해수, 담수화 유출물, 농축 염수, 가공 염수, 이온 교환 공정으로부터의 액체, 용매 추출 공정으로부터의 액체, 합성 염수, 광석으로부터의 침출액, 광물로부터의 침출액, 점토로부터의 침출액, 재활용 제품으로부터의 침출액, 재활용 재료로부터의 침출액 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 액체 자원은 천연 염수, 용해된 솔트 플랫, 농축 염수, 가공 염수, 합성 염수, 지열 염수, 이온 교환 공정으로부터의 액체, 용매 추출 공정으로부터의 액체, 광물로부터의 침출액, 점토로부터의 침출액, 재활용 제품으로부터의 침출액, 재활용 재료로부터의 침출액 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된다.
일부 실시형태에서, 액체 자원은 100,000 mg/ℓ 미만, 10,000 mg/ℓ 미만, 1,000 mg/ℓ 미만, 100 mg/ℓ 미만, 10 mg/ℓ 미만 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된 리튬 농도에 의해 선택된다. 일부 실시형태에서, 액체 자원은 5,000 mg/ℓ 미만, 500 mg/ℓ 미만, 50 mg/ℓ 미만 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된 리튬 농도에 의해 선택된다.
일부 실시형태에서, 다공성 이온 교환 비드로부터 리튬을 회수하기 위해 사용된 산은 염산, 황산, 인산, 브롬화수소산, 염소산, 과염소산, 질산, 포름산, 아세트산 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 다공성 이온 교환 비드로부터 리튬을 회수하기 위해 사용된 산은 염산, 황산, 질산 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된다.
일부 실시형태에서, 다공성 이온 교환 비드로부터 리튬을 회수하기 위해 사용된 산은 0.1 M 미만, 1.0 M 미만, 5 M 미만, 10 M 미만 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된 농도를 갖는다.
일부 실시형태에서, 다공성 이온 교환 비드는 10 사이클 초과, 30 사이클 초과, 100 사이클 초과, 300 사이클 초과 또는 1,000 사이클 초과의 목록으로부터 선택된 다수의 사이클에 걸쳐 반복적으로 이온 교환 반응을 수행한다. 일부 실시형태에서, 다공성 이온 교환 비드는 50 사이클 초과, 100 사이클 초과 또는 200 사이클 초과의 목록으로부터 선택된 다수의 사이클에 걸쳐 반복적으로 이온 교환 반응을 수행한다.
일부 실시형태에서, 다공성 이온 교환 비드로부터 생성된 농축 리튬 용액은 용매 추출, 이온 교환, 화학 침전, 전기투석, 전해채취, 직접적인 태양 에너지에 의한 증발, 농축 태양 에너지에 의한 증발, 농축 태양 에너지에 의해 가열된 열 이동 매체에 의한 증발, 지열 염수로부터의 열에 의한 증발, 연소로부터의 열에 의한 증발 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된 방법을 사용하여 리튬 원료로 추가로 가공된다.
일부 실시형태에서, 다공성 이온 교환 비드로부터 생성된 농축 리튬 용액은 염화리튬, 탄산리튬, 수산화리튬, 리튬 금속, 리튬 금속 옥사이드, 리튬 금속 포스페이트, 리튬 설파이드 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된 리튬 화학물질로 추가로 가공된다. 일부 실시형태에서, 다공성 이온 교환 비드로부터 생성된 농축 리튬 용액은 고체, 액체, 수화 또는 무수인 리튬 화학물질로 추가로 가공된다.
일부 실시형태에서, 다공성 이온 교환 비드를 사용하여 제조된 리튬 화학물질은 리튬 배터리, 금속 합금, 유리, 그리스 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된 산업 분야에 사용된다. 일부 실시형태에서, 코팅된 이온 교환 입자를 사용하여 제조된 리튬 화학물질은 리튬 배터리, 리튬 이온 배터리, 리튬 황 배터리, 리튬 솔리드 스테이트 배터리 및 이들의 조합의 목록으로부터 선택된 분야에 사용된다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 재료는 리튬에 의해 완전히 또는 부분적으로 점유된 하위격자에 의해 리튬화된 상태로 합성된다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 재료는 수소에 의해 완전히 또는 부분적으로 점유된 하위격자에 의해 수화된 상태로 합성된다.
리튬의 추출을 위해 pH를 조절하기 위한 시스템
염수의 pH가 열역학적으로 양호한 리튬 흡수 및 수반되는 수소 방출을 수월하게 하도록 적합한 범위에서 선택적으로 유지되지 않으면 리튬 흡수 동안 수소의 방출은 염수를 산성화시키고 리튬 흡수를 제한할 것이다. 염수의 pH를 제어하고 pH를 이온 교환 칼럼에서 리튬 흡수에 적합한 범위에서 유지시키기 위해, NaOH, Ca(OH)2, CaO, KOH 또는 NH3과 같은 염기는 선택적으로 고체, 수성 용액으로서 또는 다른 형태로 염수에 첨가된다. 2가 이온, 예컨대 Mg, Ca, Sr 또는 Ba를 포함하는 염수에 대해, 염수에 대한 염기의 첨가는 이온 교환 반응에 대해 문제를 야기할 수 있는 Mg(OH)2 또는 Ca(OH)2와 같은 고체의 침전을 야기한다. 이 침전물은 적어도 3개의 방식으로 문제를 야기한다. 첫째로, 침전은 용액으로부터 염기를 제거하여서, 양성자를 중화시키고 pH를 이온 교환 칼럼에서 리튬 흡수에 적합한 범위에서 유지시키기 위해 용액에서 이용 가능한 더 적은 염기를 남긴다. 둘째로, 염기 첨가로 인해 형성하는 침전물은 이온 교환 비드의 표면 및 기공의 막힘 및 이온 교환 비드 사이의 보이드를 포함하여 이온 교환 칼럼을 막을 수 있다. 이 막힘은 리튬이 비드에 들어가고 이온 교환 재료에 의해 흡수되는 것을 방지할 수 있다. 막힘은 또한 칼럼에서 큰 압력 헤드를 야기할 수 있다. 셋째로, 칼럼에서의 침전물은 산 용리 동안 용해하고 이로써 이온 교환 시스템에 의해 제조된 리튬 농축물을 오염시킨다. 이온 교환 비드가 염수로부터 리튬을 흡수하기 위해, 염수에 대한 이상적인 pH 범위는 선택적으로 6 내지 9이고, 바람직한 pH 범위는 선택적으로 4 내지 9이고, 허용 가능한 pH 범위는 선택적으로 2 내지 9이다.
본원에 기재된 발명의 양태는 염수 또는 다른 리튬 이온 포함 액체 자원으로부터의 리튬 흡수 동안 pH 제어를 허용하는 형태의 리튬 추출을 위한 이온 교환 반응기이다. 이 반응기는 염기 첨가로부터의 침전과 연관된 문제를 해결하면서 리튬 흡수 동안 방출된 수소를 중화시키도록 작용한다.
본원에 기재된 발명의 양태는 a) 이온 교환 재료; 및 b) 시스템에서의 액체 자원의 pH를 증가시키기 위한 pH 조절 설정을 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 이온의 추출을 위한 시스템이다. 이온 교환 재료는 액체 자원으로부터 리튬 이온을 추출한다. 이온 교환 재료에 의한 액체 자원으로부터의 리튬 이온의 추출 동안, 액체 자원의 pH는 선택적으로 감소한다. pH 조절 설정을 사용하여 시스템에서의 액체 자원의 pH를 증가시키는 것은 이온 교환 재료에 의한 리튬 이온 흡수에 적합한 범위에서 pH를 유지시킨다. 일 실시형태에서, pH 조절 설정은 시스템의 pH를 측정하는 것 및 리튬 추출에 대한 이상적인 pH 범위로 시스템의 pH를 조정하는 것을 포함한다. 일 실시형태에서, 이온 교환 재료가 염수로부터 리튬을 흡수하기 위해, 염수에 대한 이상적인 pH 범위는 선택적으로 6 내지 9이고, 바람직한 pH 범위는 선택적으로 4 내지 9이고, 허용 가능한 pH 범위는 선택적으로 2 내지 9이다. 일 실시형태에서, pH 조절 설정은 시스템의 pH를 측정하는 것을 포함하고 시스템의 pH는 6 미만, 4 미만 또는 2 미만이고 시스템의 pH는 2 내지 9의 pH, 4 내지 9의 pH 또는 6 내지 9의 pH로 조정된다.
재순환 뱃지 시스템
시스템의 일 실시형태에서, 이온 교환 재료는 칼럼에서 로딩된다. 시스템의 일 실시형태에서, pH 조절 설정은 이온 교환 재료가 로딩된 칼럼에 연결된다. 시스템의 일 실시형태에서, pH 조절 설정은 하나 이상의 탱크를 포함한다.
본원에 기재된 시스템의 일부 실시형태에서, 이온 교환 재료는 용기에서 로딩된다. 일부 실시형태에서, pH 조절 설정은 이온 교환 재료가 로딩된 용기와 유체 연통한다. 일부 실시형태에서, pH 조절 설정은 이온 교환 재료가 로딩된 칼럼과 유체 연통한다.
시스템의 일 실시형태에서, 하나 이상의 이온 교환 칼럼은 이온 교환 비드의 고정 층 또는 유동화 층이 로딩된다. 시스템의 일 실시형태에서, 이온 교환 칼럼은 입구 및 출구 포트를 갖는 원통형 구조물이다. 추가의 실시형태에서, 이온 교환 칼럼은 선택적으로 입구 및 출구 포트를 갖는 비원통형 구조물이다. 추가의 실시형태에서, 이온 교환 칼럼은 선택적으로 염수 펌핑을 위한 입구 및 출구 포트 및 칼럼으로 그리고 이것으로부터 이온 교환 비드를 로딩하고 비로딩하기 위한 추가의 문 또는 해치를 갖는다. 추가의 실시형태에서, 이온 교환 칼럼은 선택적으로 이온 교환 비드의 도용의 위험을 감소시키기 위해 하나 이상의 보안 장치가 장착된다. 일 실시형태에서, 이들 비드는 가역적으로 염수로부터 리튬을 흡수하고 산에서 리튬을 방출할 수 있는 이온 교환 재료를 포함한다. 일 실시형태에서, 이온 교환 재료는 이온 교환 재료의 용해 또는 분해를 제한하기 위해 코팅 재료, 예컨대 SiO2, ZrO2 또는 TiO2에 의해 선택적으로 보호된 입자로 이루어진다. 일 실시형태에서, 이들 비드는 이온 교환 재료에 결합하는 구조 성분, 예컨대 내산성 중합체를 포함한다. 일 실시형태에서, 비드는 비드로 그리고 비드로부터 리튬 및 수소를 전달하기 위해 또는 비드를 세척하기 위해 비드로의 염수, 산, 수성 및 다른 용액의 침투를 수월하게 하는 기공을 포함한다. 일 실시형태에서, 비드 기공은 기공 크기의 분포를 갖는 기공의 연결된 망상조직을 형성하도록 구조화되고, 비드 형성 동안 충전제 재료를 혼입하고 이후에 액체 또는 가스에서 그 충전제 재료를 제거함으로써 구조화된다.
시스템의 일 실시형태에서 시스템은 염기를 염수로 혼합하고, 염기 첨가 후 임의의 침전물을 침강시키고, 이온 교환 칼럼 또는 다른 탱크로의 재주입 전에 염수를 저장하기 위해 하나 이상의 탱크에 연결된 이온 교환 칼럼을 포함하는 재순환 뱃지 시스템이다. 재순환 뱃지 시스템의 일 실시형태에서, 염수는 하나 이상의 탱크로 로딩되고, 이온 교환 칼럼을 통해 펌핑되고, 일련의 탱크를 통해 펌핑되고, 이후 루프에서 이온 교환 칼럼으로 돌아간다. 일 실시형태에서, 염수는 선택적으로 이 루프를 반복적으로 횡단한다. 일 실시형태에서, 염수는 비드에 의한 최적의 리튬 흡수가 가능하게 하도록 이온 교환 칼럼을 통해 재순환된다. 일 실시형태에서, 염기는 pH가 리튬 흡수에 적절한 수준에서 유지되는 방식으로 그리고 이온 교환 칼럼에서의 염기 관련된 침전물의 양이 최소화되는 방식으로 염기에 첨가된다.
일 실시형태에서, 염수가 재순환 뱃지 시스템을 통해 펌핑되면서, 염수 pH는 리튬 흡수 동안 이온 교환 비드로부터의 수소 방출로 인해 이온 교환 칼럼에서 하강하고, 염수 pH는 고체, 수성 용액 또는 다른 형태로서 염기의 첨가에 의해 위로 조정된다. 일 실시형태에서, 이온 교환 시스템은 완료에 가깝게 이온 교환 반응을 유발하고, 이온 교환 칼럼을 떠나는 염수의 pH는 이온 교환 칼럼에 들어가는 염수의 pH에 접근한다. 일 실시형태에서, 첨가된 염기의 양은 염기성 침전물이 형성되지 않는 방식으로 선택적으로 이온 교환 비드에 의해 방출된 수소를 중화시키도록 제어된다. 일 실시형태에서, 염기의 과량 또는 염기의 일시적인 과량은 선택적으로 염기 침전물이 형성하는 방식으로 첨가된다. 일 실시형태에서, 염기 침전물은 일시적으로 형성되고, 이후 이온 교환 칼럼으로부터 방출된 수소에 의해 부분적으로 또는 완전히 재용해된다. 시스템의 일 실시형태에서, 염기는 선택적으로 이온 교환 칼럼 전에, 이온 교환 칼럼 후에, 하나 이상의 탱크 전에 또는 하나 이상의 탱크 후에 염수 흐름에 첨가된다.
재순환 뱃지 시스템의 일 실시형태에서, 탱크는 염기가 염수와 혼합된 혼합 탱크를 포함한다. 일 실시형태에서, 탱크는 침전물, 예컨대 Mg(OH)2가 선택적으로 이온 교환 칼럼으로의 침전물의 주입을 피하도록 침강 탱크의 하부에서 침강하는 침강 탱크를 포함한다. 일 실시형태에서, 탱크는 이온 교환 칼럼, 혼합 탱크, 침강 탱크 또는 다른 탱크로의 재주입 전에 염수가 저장된 저장 탱크를 포함한다. 일 실시형태에서, 탱크는 산 재순환 탱크를 포함한다. 일 실시형태에서, 재순환 뱃지 반응기에서의 일부 탱크는 선택적으로 염기 혼합 탱크, 침강 탱크, 산 재순환 탱크 또는 저장 탱크를 포함하는 목적의 조합을 제공한다. 임의의 실시형태에서, 탱크는 선택적으로 동일한 시간에 2개의 기능을 성취하지 않는다. 예를 들면, 탱크는 염기 혼합 탱크 및 침강 탱크가 아니다.
재순환 뱃지 시스템의 일 실시형태에서, 염기는 혼합 탱크에 첨가되고, 이것은 하부에서 잘 혼합되고 상부 근처에서 침강된 수직 칼럼의 형상으로 선택적으로 연속 교반 탱크 시스템, 산성화된 염수 흐름 및 염기 흐름의 합류지점, 이어서 정적 혼합기, 산성화된 염수 흐름 및 염기 흐름의 합류지점, 이어서 패들 혼합기, 산성화된 염수 흐름 및 염기 흐름의 합류지점, 이어서 터빈 임펠러 혼합기 또는 연속 교반 탱크 시스템이다. 일 실시형태에서, 염기는 선택적으로 고체로서 또는 수성 용액으로서 첨가된다. 일 실시형태에서, 염기는 선택적으로 일정한 속도 또는 가변적인 속도로 연속하여 첨가된다. 일 실시형태에서, 염기는 선택적으로 일정한 또는 가변적인 액적 또는 뱃지에서 분리되어 첨가된다. 일 실시형태에서, 염기는 선택적으로 이온 교환 칼럼의 하부에서 또는 그 외 재순환 뱃지 시스템에서 염수를 샘플링하는 하나 이상의 pH 미터에 따라 선택적으로 첨가된다. 일 실시형태에서, 필터는 선택적으로 침전물이 혼합 탱크를 떠나는 것을 막도록 사용된다. 일 실시형태에서, 필터는 선택적으로 플라스틱 메시 스크린, 과립 매체, 예컨대 모래, 실리카 또는 알루미나를 포함하는 작은 패킹된 칼럼, 다공성 매체 필터를 포함하는 작은 패킹된 칼럼 또는 막이다.
재순환 뱃지 시스템의 일 실시형태에서, 침강 탱크는 선택적으로 하부에서의 유입물 및 상부에서의 유출물을 갖는 침강 탱크 또는 하나의 말단에서 유입물 및 또 다른 말단에서 유출물을 갖는 침강 탱크이다. 일 실시형태에서, 챔버의 둑(weir)은 염수가 반응기로 재순환되기 전에 침전물을 완전히 침강시키도록 사용된다. 일 실시형태에서, 고체 염기 침전물은 침강 탱크의 하부에서 수집되고 혼합기로 재순환된다. 일 실시형태에서, 침전물, 예컨대 Mg(OH)2는 선택적으로 탱크의 하부 근처에서 침강한다. 일 실시형태에서, 염수는 침강 탱크의 상부로부터 제거되고, 여기서 현탁된 침전물의 양은 최소이다. 일 실시형태에서, 침전물은 선택적으로 중력, 원심분리 작용 또는 다른 힘과 같은 힘 하에 침강한다. 일 실시형태에서, 필터는 선택적으로 침전물이 침강 탱크를 떠나는 것을 막도록 사용된다. 일 실시형태에서, 필터는 선택적으로 플라스틱 메시 스크린, 과립 매체, 예컨대 모래, 실리카 또는 알루미나를 포함하는 작은 패킹된 칼럼, 다공성 매체 필터를 포함하는 작은 패킹된 칼럼 또는 막이다. 일 실시형태에서, 배플은 선택적으로 침전물의 침강을 보장하고 침전물이 침강 탱크에서 빠져나가고 칼럼에 들어가는 것을 막도록 사용된다.
재순환 뱃지 시스템의 일 실시형태에서, 염기성 침전물은 선택적으로 침강 탱크로부터 수집되고 혼합 탱크에서 또는 그 외 염수의 pH를 조정하도록 염수로 재주입된다.
재순환 뱃지 시스템의 일 실시형태에서, 하나 이상의 이온 교환 칼럼은 선택적으로 하나 이상의 탱크 또는 탱크의 세트에 연결된다. 재순환 뱃지 시스템의 일 실시형태에서, 선택적으로 혼합, 침강 및 저장 탱크의 공유된 세트를 통해 염수를 재순환시키는 다수의 이온 교환 칼럼이 있다. 재순환 뱃지 시스템의 일 실시형태에서, 선택적으로 혼합, 침강 및 저장 탱크의 다수의 세트를 통해 염수를 재순환시키는 하나의 이온 교환 칼럼이 있다.
칼럼 교환 시스템
본원에 기재된 방법의 양태는 이온 교환 재료가 복수의 칼럼에서 로딩된 시스템이다. 일 실시형태에서, pH 조절 설정은 복수의 칼럼에 연결된 복수의 탱크를 포함하고, 여기서 복수의 탱크의 각각은 복수의 칼럼의 하나에 바로 연결된다. 일 실시형태에서, 복수의 칼럼에 연결된 복수의 탱크의 2개 이상은 적어도 1개의 회로를 형성한다. 일 실시형태에서, 복수의 칼럼에 연결된 복수의 탱크의 3개 이상은 적어도 2개의 회로를 형성한다. 일 실시형태에서, 복수의 칼럼에 연결된 복수의 탱크의 3개 이상은 적어도 3개의 회로를 형성한다. 일 실시형태에서, 적어도 1개의 회로는 액체 자원 회로이다. 일 실시형태에서, 적어도 1개의 회로는 물 세척 회로이다. 일 실시형태에서, 적어도 1개의 회로는 산 용액 회로이다. 일 실시형태에서, 적어도 2개의 회로는 물 세척 회로이다.
이온 교환 시스템의 일 실시형태에서 시스템은 일련의 이온 교환 칼럼이 연결되어 염수 회로, 산 회로, 물 세척 회로 및 선택적으로 다른 회로를 형성하는 칼럼 교환 시스템이다. 염수 회로의 일 실시형태에서, 염수는 염수 회로에서 제1 칼럼을 통해, 이후 염수 회로에서 다음의 칼럼으로 및 기타 등등으로 흘러서, 리튬은 염수가 하나 이상의 칼럼을 통해 흐르면서 염수로부터 제거된다. 염수 회로의 일 실시형태에서, 염기는 이온 교환 비드에 의한 리튬 흡수를 위한 적합한 범위에서 염수의 pH를 유지시키기 위해 염수 회로에서의 각각의 이온 교환 칼럼 또는 소정의 이온 교환 칼럼 전에 또는 후에 염수에 첨가된다. 산 회로의 일 실시형태에서, 산은 산 회로에서 제1 칼럼을 통해, 이후 산 회로에서 다음의 칼럼으로 및 기타 등등으로 흘러서, 리튬은 리튬 농축물을 생성하기 위해 산을 갖는 칼럼으로부터 용리된다. 산 회로의 일 실시형태에서, 산은 산 회로에서 제1 칼럼을 통해, 이후 선택적으로 산 회로에서 다음의 칼럼으로 및 기타 등등으로 흘러서, 리튬은 리튬 농축물을 생성하기 위해 산을 갖는 칼럼으로부터 용리된다. 물 세척 회로의 일 실시형태에서, 물은 물 세척 회로에서 제1 칼럼을 통해, 이후 선택적으로 물 세척 회로에서 다음의 칼럼으로 및 기타 등등으로 흘러서, 물 세척 회로에서의 칼럼의 보이드 공간, 기공 공간 또는 헤드 공간에서의 염수는 세척된다.
칼럼 교환 시스템의 일 실시형태에서, 이온 교환 칼럼은 염수 회로, 물 세척 회로와 산 회로 사이에 교환된다. 일 실시형태에서, 염수 회로에서의 제1 칼럼은 리튬이 로딩되고, 이후 칼럼의 보이드 공간, 기공 공간 또는 헤드 공간으로부터 염수를 제거하도록 물 세척 회로로 교환된다. 일 실시형태에서, 물 세척 회로에서의 제1 칼럼은 염수를 제거하도록 세척되고 이후 산 회로로 교환되고, 여기서 리튬은 리튬 농축물을 형성하도록 산으로 용리된다. 일 실시형태에서, 산 회로에서의 제1 칼럼은 산으로 용리되고, 이후 염수로부터 리튬을 흡수하도록 염수 회로로 교환된다. 칼럼 교환 시스템의 일 실시형태에서, 2개의 물 세척 회로는 염수 회로 및 산 회로 둘 다 후에 칼럼을 세척하도록 사용된다. 칼럼 교환 시스템의 일 실시형태에서, 오직 1개의 물 세척 회로는 염수 회로 후 칼럼을 세척하도록 사용되는 반면, 과량의 산은 염수 회로에서 염기로 중화되거나 칼럼으로부터 세척된다.
칼럼 교환 시스템의 일 실시형태에서, 염수 회로에서의 제1 칼럼은 교환되어서 물 세척 회로에서 마지막 칼럼이 된다. 칼럼 교환 시스템의 일 실시형태에서, 물 세척 회로에서의 제1 칼럼은 교환되어서 산 회로에서 마지막 칼럼이 된다. 칼럼 교환 시스템의 일 실시형태에서, 산 회로에서의 제1 칼럼은 교환되어서 염수 회로에서 마지막 칼럼이 된다.
칼럼 교환 시스템의 일 실시형태에서, 염수 회로에서의 각각의 칼럼은 염기를 염수로 혼합하고 선택적으로 염기 첨가 후에 형성하는 임의의 염기성 침전물을 침강시키기 위한 하나 이상의 탱크 또는 교차지점을 포함한다. 칼럼 교환 시스템의 일 실시형태에서, 염수 회로에서의 각각의 칼럼은 침강 또는 여과를 통해 염기성 침전물 또는 다른 입자를 제거하기 위한 연관된 하나 이상의 탱크 또는 교차지점을 갖는다. 칼럼 교환 시스템의 일 실시형태에서, 각각의 칼럼 또는 칼럼의 다양한 클러스터는 이온 교환 비드로부터 탈착한 입자를 포함하는 입자를 제거하는 연관된 하나 이상의 침강 탱크 또는 필터를 갖는다.
칼럼 교환 시스템의 일 실시형태에서, 염수 회로에서의 칼럼의 수는 선택적으로 약 3개 미만, 약 10개 미만, 약 30개 미만 또는 약 100개 미만이다. 칼럼 교환 시스템의 일 실시형태에서, 산 회로에서의 칼럼의 수는 선택적으로 약 3개 미만, 약 10개 미만, 약 30개 미만 또는 약 100개 미만이다. 칼럼 교환 시스템의 일 실시형태에서, 물 세척 회로에서의 칼럼의 수는 선택적으로 약 3개 미만, 약 10개 미만, 약 30개 미만 또는 약 100개 미만이다. 소정의 실시형태에서, 염수 회로에서의 칼럼의 수는 1개 내지 10개이다. 일부 실시형태에서, 산 회로에서의 칼럼의 수는 1개 내지 10개이다. 일부 실시형태에서, 세척 회로에서의 칼럼의 수는 1개 내지 10개이다.
칼럼 교환 시스템의 일 실시형태에서, 선택적으로 하나 이상의 염수 회로, 하나 이상의 산 회로 및 하나 이상의 물 세척 회로가 있다. 칼럼 교환 시스템의 일 실시형태에서, 이온 교환 칼럼은 칼럼 작동의 방해 없이 선택적으로 새로운 이온 교환 비드가 공급된다. 칼럼 교환 시스템의 일 실시형태에서, 커패시티에서 고갈된 비드를 갖는 이온 교환 칼럼은 작동 칼럼의 방해 없이 선택적으로 새로운 이온 교환 비드를 갖는 이온 교환 칼럼으로 대체된다.
칼럼 교환 시스템의 일 실시형태에서, 칼럼은 이온 교환 재료의 유동화 층을 포함한다. 칼럼 교환 시스템의 일 실시형태에서, 칼럼은 이온 교환 재료의 생성된 유동화 층의 수단, 예컨대 오버헤드 교반기 또는 펌프를 갖는다. 칼럼 교환 시스템의 일 실시형태에서, 칼럼은 이온 교환 재료의 유동화 층을 포함한다. 이온 교환 시스템의 일 실시형태에서 시스템은 교환 시스템이고, 용기는 이온 교환 용기이다. 교환 시스템의 일 실시형태에서, 염기는 이온 교환 재료를 포함하는 칼럼 또는 다른 탱크에 직접 첨가될 수 있다. 교환 시스템의 일 실시형태에서, 염기는 별개의 혼합 탱크에서 염수 또는 또 다른 용액에 첨가되고, 이후 이온 교환 재료를 포함하는 칼럼 또는 다른 탱크에 첨가될 수 있다.
이온 교환 시스템의 일 실시형태에서, 이온 교환 비드는 이온 교환 칼럼으로 로딩되고, 염수로부터 리튬 흡수 후에, 리튬은 산 재순환 루프를 사용하여 이온 교환 칼럼으로부터 용리된다. 산 재순환 루프의 일 실시형태에서, 산은 이온 교환 칼럼을 통해, 탱크로 흐르고, 이후 리튬 용리를 최적화하도록 이온 교환 칼럼을 통해 재순환된다. 이온 교환 시스템의 일 실시형태에서, 이온 교환 비드는 이온 교환 칼럼으로 로딩되고, 염수로부터 리튬 흡수 후에, 리튬은 산의 관류 흐름을 사용하여 각각의 이온 교환 칼럼으로부터 용리된다. 이온 교환 시스템의 일 실시형태에서, 이온 교환 비드는 이온 교환 칼럼으로 로딩되고, 염수로부터 리튬 흡수 후에, 리튬은 칼럼 교환 회로를 사용하여 이온 교환 칼럼으로부터 용리된다.
이온 교환 시스템의 일 실시형태에서, 이온 교환 칼럼은 재순환 뱃지 시스템을 사용하여 칼럼을 통해 염수를 흘려서 리튬이 로딩되고, 이후 리튬은 칼럼 교환 시스템을 사용하여 칼럼으로부터 용리된다. 이온 교환 시스템의 일 실시형태에서, 이온 교환 칼럼은 칼럼 교환 시스템을 사용하여 칼럼을 통해 염수를 흘려서 리튬이 로딩되고, 이후 리튬은 재순환 뱃지 시스템을 사용하여 칼럼으로부터 용리된다. 이온 교환 시스템의 일 실시형태에서, 이온 교환 칼럼은 재순환 뱃지 시스템을 사용하여 칼럼을 통해 염수를 흘려서 리튬이 로딩되고, 이후 리튬은 재순환 뱃지 시스템을 사용하여 칼럼으로부터 용리된다. 이온 교환 시스템의 일 실시형태에서, 이온 교환 칼럼은 칼럼 교환 시스템을 사용하여 칼럼을 통해 염수를 흘려서 리튬이 로딩되고, 이후 리튬은 칼럼 교환 시스템을 사용하여 칼럼으로부터 용리된다.
교반 탱크 시스템
본원에 기재된 발명의 양태는 pH 조절 설정이 a) 하나 이상의 구획; 및 b) 하나 이상의 구획을 통해 액체 자원을 이동시키기 위한 수단을 포함하는 탱크인 시스템이다. 일 실시형태에서, 이온 교환 재료는 적어도 하나의 구획에서 로딩된다. 일 실시형태에서, 액체 자원을 하나 이상의 구획을 통해 이동시키기 위한 수단은 파이프이다. 추가의 실시형태에서, 액체 자원을 하나 이상의 구획을 통해 이동시키기 위한 수단은 파이프 및 적합하게 구성된 펌프이다. 일 실시형태에서, 탱크는 탱크에 걸쳐 액체 자원을 순환시키기 위한 수단을 추가로 포함한다. 일 실시형태에서, 탱크에 걸쳐 액체 자원을 순환시키기 위한 수단은 혼합 장치이다. 일 실시형태에서, 탱크는 주입 포트를 추가로 포함한다.
일부 실시형태에서, 탱크는 하나 이상의 주입 포트를 추가로 포함한다. 일부 실시형태에서, 탱크는 복수의 주입 포트를 추가로 포함한다.
본원에 기재된 양태는 탱크를 포함하는 액체 자원으로부터 리튬 이온의 추출을 위한 시스템이고, 탱크는 a) 하나 이상의 구획; b) 이온 교환 재료; c) 혼합 장치; 및 d) 시스템의 pH를 변화시키기 위한 pH 조절 설정을 추가로 포함하고, 이온 교환 재료는 액체 자원으로부터 리튬 이온을 추출하도록 사용된다. 일 실시형태에서, pH 조절 설정은 시스템에서의 액체 자원의 pH를 변화시킨다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 재료는 하나 이상의 구획의 적어도 하나에서 로딩된다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 재료는 하나 이상의 구획의 적어도 하나에서 유동화된다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 재료는 하나 이상의 구획의 적어도 하나에서 비유동화된다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 재료는 하나 이상의 구획의 적어도 하나에서 고정된 위치를 점유한다.
일부 실시형태에서, pH 조절 설정은 pH 측정 장치 및 염기를 첨가하기 위한 입구를 포함한다. 일부 실시형태에서, pH 측정 장치는 pH 프로브이다. 일부 실시형태에서, 입구는 파이프이다. 일부 실시형태에서, 입구는 주입 포트이다.
일부 실시형태에서, 탱크는 다공성 파티션을 추가로 포함한다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 다공성 중합체 파티션이다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 메시 또는 막이다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 중합체 메시 또는 중합체 막이다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 메시, 막 또는 다른 다공성 구조물의 하나 이상의 층을 포함한다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 구조 지지를 제공하는 하나 이상의 조악한 메시 및 여과를 제공하는 하나 이상의 미세한 메시 및/또는 막을 포함한다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 폴리에테르 에테르 케톤 메시, 폴리프로필렌 메시, 폴리에틸렌 메시, 폴리설폰 메시, 폴리에스테르 메시, 폴리아미드 메시, 폴리테트라플루오로에틸렌 메시, 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 중합체 메시, 스테인리스 강 메시, 중합체에서 코팅된 스테인리스 강 메시, 세라믹에서 코팅된 스테인리스 강 메시 또는 이들의 조합을 포함하고, 메시는 조악한 메시, 미세한 메시 또는 이들의 조합이다. 일부 실시형태에서, 다공성 중합체 파티션은 폴리에테르 에테르 케톤, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리설폰, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리테트라플루오로에틸렌 또는 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 중합체 중 2종 이상의 하나 이상의 블렌드를 포함하는 메시를 포함한다. 일부 실시형태에서, 다공성 파티션은 폴리에테르 에테르 케톤 막, 폴리프로필렌 막, 폴리에틸렌 막, 폴리설폰 막, 폴리에스테르 막, 폴리아미드 막, 폴리테트라플루오로에틸렌 막, 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 중합체 막 또는 이들의 조합을 포함한다.
이온 교환 시스템의 일 실시형태에서, 상기 시스템은 이온 교환 비드가 로딩된 염수 포함 투과성 비드 구획의 탱크, 예컨대 투과성 파레트, 케이스, 박스 또는 다른 용기로 이루어진 교반 탱크 시스템이고, 염수는 뱃지 공정에서 탱크를 통해 교반된다. 교반 탱크 시스템의 일 실시형태에서, 염기는 선택적으로 고체로서 또는 수성 용액에서 점진적으로 또는 한번에 탱크에 직접 첨가된다. 교반 탱크 시스템의 일 실시형태에서, 염수 흡수 단계가 완료된 후, 투과성 비드 용기는 선택적으로 산 용리를 위해 또 다른 탱크로 이동된다. 교반 탱크 시스템의 일 실시형태에서, 투과성 비드 구획은 염수 단계 동안 및 염수 단계가 완료된 후 교반 탱크의 하부에 위치하고, 이후 염수는 제거되고, 교반 탱크의 하부는 투과성 비드 구획이 산의 최적 부피로 덮이는 방식으로 리튬을 용리시키도록 산으로 충전된다.
교반 탱크 시스템의 일 실시형태에서, 이온 교환 비드는 내부 혼합 장치를 갖는 탱크에서 플라스틱 구조 지지물을 사용하여 현탁된다. 교반 탱크 시스템의 일 실시형태에서, 염수의 스트림은 탱크로부터 제거되고 칼럼을 통해 통과하고, 여기서 이온 교환에 의해 제조된 염수에서의 수소 이온은 용액 중의 또는 고체로서 첨가된 희생 염기를 사용하여 또는 이온 교환 수지에 의해 중화된다. 이 pH 수정된 스트림은 리튬이 계속해서 제거되는 시스템으로 다시 수송된다. 교반 탱크 시스템의 일 실시형태에서, 비드 구획을 통해 통과한 염수는 선택적으로 탱크에 내부 또는 외부인 파이프를 통해 탱크의 반대 말단으로 반환된다. 교반 탱크 시스템의 일 실시형태에서, 염기는 선택적으로 탱크 내부에서 또는 탱크 외부에서 염기 첨가 탱크에서 염수에 첨가된다.
교반 탱크 시스템의 일 실시형태에서, 새로운 염수는 뱃지 방식 대신에 연속 교반 탱크 시스템에서 작동시키도록 시스템에 공급된다. 재순환 뱃지 시스템의 일 실시형태에서, 새로운 염수는 뱃지 방식 대신에 연속 교반 탱크 시스템에서 작동시키도록 시스템에 공급된다.
이온 교환 시스템의 일 실시형태에서, 이온 교환 재료는 교반 탱크 반응기에서 액체 자원과 혼합된다. 일 실시형태에서, 이온 교환 재료는 코팅된 입자, 비코팅된 입자, 다공성 비드 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.
이온 교환 시스템의 일 실시형태에서, 교반 탱크 반응기는 이온 교환 재료로 액체 자원으로부터의 리튬의 흡수가 가능하게 하도록 액체 자원에서 이온 교환 재료를 유동화하도록 사용된다. 일 실시형태에서, 교반 탱크 반응기는 이온 교환 재료로부터 잔류 염수, 산 또는 다른 오염물질을 제거하기 위해 세척 유체에서 이온 교환 재료를 유동화하도록 사용된다. 일 실시형태에서, 교반 탱크 반응기는 이온 교환 재료에서의 리튬을 양성자로 대체하면서 이온 교환 재료로부터 리튬을 용리시키도록 산 용액에서 이온 교환 재료를 유동화하도록 사용된다. 일 실시형태에서, 단일 교반 탱크 반응기는 이온 교환 재료를 액체 자원, 세척 유체 및 산 용액과 혼합하도록 사용된다.
일부 실시형태에서, 탱크를 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 시스템으로서, 탱크는 a) 하나 이상의 구획; b) 이온 교환 재료; c) 혼합 장치; 및 d) 시스템에서의 액체 자원의 pH를 변화시키기 위한 pH 조절 설정(여기서, 이온 교환 재료는 액체 자원으로부터 리튬 이온을 추출하도록 사용됨)을 추가로 포함하고, 또 다른 탱크를 추가로 포함하고, 다른 탱크는 a) 하나 이상의 구획; b) 이온 교환 재료; c) 혼합 장치; 및 d) 시스템에서의 액체 자원의 pH를 변화시키기 위한 pH 조절 설정을 추가로 포함한다. 일부 실시형태에서, 탱크는 다른 탱크와 유체 연통한다.
일부 실시형태에서, 탱크를 포함하는 액체 자원으로부터 리튬 이온의 추출을 위한 시스템으로서, 상기 시스템은 또 다른 탱크를 추가로 포함하고, 다른 탱크는 a) 하나 이상의 구획; b) 이온 교환 재료; c) 혼합 장치; 및 d) 시스템에 산을 첨가하기 위한 산 입구를 추가로 포함한다. 추가의 실시형태에서, 이온 교환 재료는 탱크와 다른 탱크 사이에 이동된다.
일부 실시형태에서, 탱크를 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 시스템으로서, 탱크는 a) 하나 이상의 구획; b) 이온 교환 재료; c) 혼합 장치; 및 d) 시스템에서의 액체 자원의 pH를 변화시키기 위한 pH 조절 설정(여기서, 이온 교환 재료는 액체 자원으로부터 리튬 이온을 추출하도록 사용됨)을 추가로 포함하고, 복수의 탱크를 추가로 포함하고, 각각의 탱크는 a) 하나 이상의 구획; b) 이온 교환 재료; c) 혼합 장치; 및 d) 시스템에서의 액체 자원의 pH를 변화시키기 위한 pH 조절 설정을 추가로 포함한다. 일부 실시형태에서 시스템의 각각의 탱크는 시스템의 각각의 다른 탱크와 유체 연통한다.
일부 실시형태에서, 상기 시스템은 또 다른 복수의 탱크를 추가로 포함하고, 각각의 탱크는 a) 하나 이상의 구획; b) 이온 교환 재료; 및 c) 혼합 장치를 추가로 포함한다.
일부 실시형태에서, 상기 시스템은 뱃지 방식으로 작동하도록 구성된다. 일부 실시형태에서, 상기 시스템은 연속 방식으로 작동하도록 구성된다. 일부 실시형태에서, 상기 시스템은 뱃지 방식 및 연속 방식으로 작동하도록 구성된다. 일부 실시형태에서 시스템에서의 하나 이상의 탱크는 뱃지 방식으로 작동하도록 구성되고 시스템에서의 하나 이상의 탱크는 연속 방식으로 작동하도록 구성된다. 일부 실시형태에서 시스템에서의 하나 이상의 탱크는 뱃지 방식으로 작동하도록 구성되고 시스템에서의 하나 이상의 탱크는 반연속 방식으로 작동하도록 구성된다. 일부 실시형태에서 시스템에서의 하나 이상의 탱크는 반연속 방식으로 작동하도록 구성되고 시스템에서의 하나 이상의 탱크는 연속 방식으로 작동하도록 구성된다. 일부 실시형태에서 시스템에서의 하나 이상의 탱크는 뱃지 방식으로 작동하도록 구성되고 시스템에서의 하나 이상의 탱크는 반연속 방식으로 작동하도록 구성되고 시스템에서의 하나 이상의 탱크는 연속 방식으로 작동하도록 구성된다. 일부 실시형태에서 시스템은 반연속 방식, 뱃지 방식, 연속 방식 또는 이들의 조합으로 작동하도록 구성된다.
이온 교환 시스템의 일 실시형태에서, 복수의 교반 탱크 반응기는 이온 교환 재료를 액체 자원, 세척 유체 및 산 용액과 혼합하도록 사용된다. 일 실시형태에서, 교반 탱크 반응기는 상이한 크기일 수 있고, 액체 자원, 세척 유체 및 산 용액의 상이한 부피를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 교반 탱크는 원통형, 원뿔, 직사각형, 각뿔 또는 이들의 조합일 수 있다. 이온 교환 시스템의 일 실시형태에서, 이온 교환 재료는 액체 자원, 세척 유체 또는 산 용액의 반대 방향에서 복수의 교반 탱크 반응기를 통해 이동할 수 있다.
이온 교환 시스템의 일 실시형태에서, 복수의 교반 탱크 반응기가 사용될 수 있고, 여기서 하나 이상의 교반 탱크 반응기는 이온 교환 재료를 액체 자원과 혼합하고, 하나 이상의 교반 탱크 반응기는 이온 교환 재료를 세척 유체와 혼합하고, 하나 이상의 교반 탱크 반응기는 이온 교환 재료를 산 용액과 혼합한다.
이온 교환 시스템의 일 실시형태에서, 교반 탱크 반응기는 연속, 반연속 또는 뱃지 방식으로 작동될 수 있고, 여기서 액체 자원은 교반 탱크 반응기를 통해 연속으로, 반연속으로 또는 뱃지식으로 흐른다. 이온 교환 시스템의 일 실시형태에서, 교반 탱크 반응기는 연속, 반연속 또는 뱃지 방식으로 작동될 수 있고, 여기서 이온 교환 재료는 교반 탱크 반응기를 통해 연속으로, 반연속으로 또는 뱃지식으로 흐른다. 이온 교환 시스템의 일 실시형태에서, 교반 탱크 반응기는 이온 교환 재료가 탱크에 남아 있는 방식으로 작동될 수 있는 한편, 액체 자원, 세척 유체 또는 산 용액의 흐름이 연속, 반연속 또는 뱃지 흐름으로 탱크를 통해 흐른다.
일 실시형태에서, 이온 교환 재료는 탱크의 상부, 하부 또는 측면을 통해 교반 탱크 반응기로 로딩되거나 이로부터 제거될 수 있다.
이온 교환 시스템의 일 실시형태에서, 교반 탱크 반응기는 하나 이상의 구획을 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 구획은 유동화된, 고정된, 부분적으로 유동화된, 부분적으로 고정된, 대안적으로 유동화된, 대안적으로 고정된 또는 이들의 조합인 층에서 이온 교환 재료를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 구획은 구획의 하부, 구획의 크기, 구획의 상부 또는 이들의 조합에서 다공성 지지체로 이루어질 수 있다. 일 실시형태에서, 구획은 원뿔, 원통형, 직사각형, 각뿔, 다른 형상 또는 이들의 조합일 수 있다. 일 실시형태에서, 구획은 탱크의 하부에 위치할 수 있다. 일 실시형태에서, 구획의 형상은 교반 탱크 반응기의 형상에 정합할 수 있다. 일 실시형태에서, 구획은 교반 탱크 반응기의 탱크로 부분적으로 또는 완전히 이루어질 수 있다.
일 실시형태에서, 구획은 다공성 구조물로 이루어질 수 있다. 일 실시형태에서, 구획은 중합체, 세라믹, 금속 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 일 실시형태에서, 구획은 다공성 재료 또는 메시로 부분적으로 또는 완전히 이루어질 수 있다. 일 실시형태에서, 구획은 탱크의 상부에 있을 수 있다. 일 실시형태에서, 구획은 하나 이상의 다공성 재료를 갖는 탱크의 나머지로부터 분리될 수 있다. 일 실시형태에서, 구획은 탱크의 상부에 있을 수 있다. 일 실시형태에서, 구획은 강도를 위해 조악한 메시의 1개의 층 및 구획에서 더 작은 입자를 포함하도록 미세한 메시의 1개의 층을 포함하는 이중층 메시를 갖는 탱크의 나머지로부터 분리될 수 있다. 일 실시형태에서, 구획은 액체가 교반 탱크 반응기를 통해 그리고 구획을 통해 자유롭게 흐르게 할 수 있다. 일 실시형태에서, 구획은 상부에서 개방일 수 있다. 일 실시형태에서, 구획은 탱크에서 이온 교환 재료를 포함할 수 있지만, 이온 교환 재료가 탱크에 걸쳐 이동하게 한다. 일 실시형태에서, 구획은 탱크 부피의 대부분 또는 소수를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 구획은 1 퍼센트 초과, 10 퍼센트 초과, 50 퍼센트 초과, 90 퍼센트 초과, 99 퍼센트 초과 또는 99.9 퍼센트 초과인 탱크의 부피의 분획을 나타낼 수 있다. 일 실시형태에서, 교반, 혼합 또는 펌핑을 위한 하나 이상의 장치는 유체를 구획, 교반 탱크 반응기 또는 이들의 조합을 통해 이동시키도록 사용될 수 있다.
이온 교환 시스템의 일 실시형태에서, 교반 탱크 반응기는 염수, 세척 유체 및 산 용액의 흐름이 직접적으로 상이한 칼럼을 통해서인 망상조직으로 배열될 수 있다. 일 실시형태에서, 교반 탱크 반응기의 망상조직은 다양한 교반 탱크 반응기를 통한 이온 교환 재료의 물리적 이동을 수반할 수 있다. 일 실시형태에서, 교반 탱크 반응기의 망상조직은 다양한 교반 탱크 반응기를 통한 이온 교환 재료의 비물리적 이동을 수반할 수 있다. 일 실시형태에서, 교반 탱크 반응기의 망상조직은 다양한 교반 탱크 반응기를 통한 염수, 세척 유체 및 산 용액의 흐름의 전환을 수반할 수 있다. 일 실시형태에서, 염수는 연속 또는 뱃지 방식으로 교반 탱크 반응기로 갈 수 있다. 일 실시형태에서, 염수는 시스템을 빠져나가기 전에 하나 이상의 반응기에서 이온 교환 재료와 혼합될 수 있다. 일 실시형태에서, 교반 탱크 반응기의 망상조직은 염수의 흐름에 대한 이온 교환 재료의 역흐름 노출로 염수 회로를 수반할 수 있다. 일 실시형태에서, 교반 탱크 반응기의 망상조직은 세척 유체의 흐름에 대한 이온 교환 재료의 역흐름 노출로 세척 회로를 수반할 수 있다. 일 실시형태에서, 교반 탱크 반응기의 망상조직은 산 용액의 흐름에 대한 이온 교환 재료의 역흐름 노출로 산 회로를 수반할 수 있다. 일 실시형태에서, 세척 유체는 물, 수성 용액 또는 스케일방지제(anti-scalant)를 포함하는 용액일 수 있다.
교반 탱크 반응기의 일 실시형태에서, 산은 용리의 시작 시 첨가된다. 교반 탱크 반응기의 일 실시형태에서, 산은 용리의 시작 시 및 다시 용리 동안 첨가된다. 교반 탱크 반응기의 일 실시형태에서, 더 낮은 농도의 산은 용리의 시작 시 첨가되고, 높은 농도의 추가의 산은 용리를 계속하도록 첨가된다.
본원에 기재된 양태는 a) 이온 교환 재료; b) 하나 이상의 구획을 포함하는 탱크; 및 c) 혼합 장치를 포함하는 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 시스템이고, 여기서 이온 교환 재료는 액체 자원으로부터 리튬 이온을 추출하도록 사용된다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 재료는 하나 이상의 구획의 적어도 하나에서 로딩된다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 재료는 하나 이상의 구획의 적어도 하나에서 유동화되거나 부분적으로 유동화된다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 재료는 하나 이상의 구획의 적어도 하나에서 고정된 위치를 점유한다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 재료는 하나 이상의 구획 중 적어도 하나에서 탑재된다.
본원에 기재된 양태는 a) 이온 교환 재료를 포함하는 칼럼; 및 b) 시스템에서 액체 자원의 pH를 변화시키기 위한 pH 조절 설정을 포함하는 액체 자원으로부터 리튬 이온의 추출을 위한 시스템이고, pH 조절 설정은 칼럼과 유체 연통하고, 이온 교환 재료는 액체 자원으로부터 리튬 이온을 추출하도록 사용된다.
시스템의 다른 유형
본원에 기재된 양태는 a) 복수의 칼럼(여기서, 복수의 칼럼의 각각은 이온 교환 재료를 포함함); 및 b) 시스템에서 액체 자원의 pH를 변화시키기 위한 pH 조절 설정을 포함하는 액체 자원으로부터 리튬 이온의 추출을 위한 시스템이고, pH 조절 설정은 복수의 칼럼의 각각과 유체 연통하고, 이온 교환 재료는 액체 자원으로부터 리튬 이온을 추출하도록 사용된다.
일부 실시형태에서, pH 조절 설정은 복수의 탱크를 포함하고, 여기서 복수의 탱크의 각각은 복수의 칼럼의 하나에 바로 연결된다. 일 실시형태에서, pH 조절 설정은 복수의 탱크를 포함하고, 여기서 복수의 탱크의 각각은 복수의 칼럼의 하나와 즉시 액체 연통한다. 일부 실시형태에서, 복수의 칼럼 중 2개 이상에 연결된 복수의 탱크의 2개 이상은 적어도 1개의 회로를 형성한다. 일부 실시형태에서, 복수의 칼럼 중 2개 이상에 연결된 복수의 탱크의 2개 이상은 적어도 2개의 회로를 형성한다. 일부 실시형태에서, 복수의 칼럼 중 3개 이상에 연결된 복수의 탱크의 3개 이상은 적어도 2개의 회로를 형성한다. 일부 실시형태에서, 복수의 칼럼 중 3개 이상에 연결된 복수의 탱크의 3개 이상은 적어도 3개의 회로를 형성한다.
일부 실시형태에서, pH 조절 설정은 복수의 탱크를 포함하고, 여기서 복수의 탱크의 각각은 여과 시스템을 통해 복수의 칼럼에 연결된다. 일부 실시형태에서, 복수의 탱크의 2개 이상은 적어도 1개의 회로를 형성하도록 필터 시스템을 통해 복수의 칼럼 중 2개 이상에 연결된다. 일부 실시형태에서, 복수의 탱크의 2개 이상은 적어도 2개의 회로를 형성하도록 필터 시스템을 통해 복수의 칼럼 중 2개 이상에 연결된다. 일부 실시형태에서, 복수의 탱크의 3개 이상은 적어도 2개의 회로를 형성하도록 필터 시스템을 통해 복수의 칼럼 중 2개 이상에 연결된다. 일부 실시형태에서, 복수의 탱크의 3개 이상은 적어도 3개의 회로를 형성하도록 필터 시스템을 통해 복수의 칼럼 중 2개 이상에 연결된다.
일부 실시형태에서, 여과 시스템은 백 필터, 캔들 필터, 카트리지 필터, 매체 필터, 깊이 필터, 모래 필터, 막 필터, 한외여과 시스템, 미세여과 필터, 나노여과 필터, 교차-흐름 필터, 데드-엔드 필터, 드럼 필터, 필터 프레스 또는 이들의 조합을 포함한다. 일부 실시형태에서, 이 필터에서의 개구는 약 0.02 ㎛ 미만, 약 0.1 ㎛ 미만, 약 0.2 ㎛ 미만, 약 1 ㎛ 미만, 약 2 ㎛ 미만, 약 5 ㎛ 미만, 약 10 ㎛ 미만, 약 25 ㎛ 미만, 약 100 ㎛ 미만, 약 1000 ㎛ 미만이다. 일부 실시형태에서, 외부 천공된 벽에서의 천공된 개구는 약 0.02 ㎛ 초과, 약 0.1 ㎛ 초과, 약 0.2 ㎛ 초과, 약 1 ㎛ 초과, 약 2 ㎛ 초과, 약 5 ㎛ 초과, 약 10 ㎛ 초과, 약 25 ㎛ 초과, 약 100 ㎛ 초과의 치수이다. 일부 실시형태에서, 외부 천공된 벽에서의 천공된 개구는 약 0.02 ㎛ 내지 약 0.1 ㎛, 약 0.1 ㎛ 내지 약 0.2 ㎛, 약 0.2 ㎛ 내지 약 0.5 ㎛, 약 0.5 ㎛ 내지 약 1 ㎛, 약 1 ㎛ 내지 약 5 ㎛, 약 5 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 25 ㎛, 약 25 ㎛ 내지 약 100 ㎛의 치수이다. 일부 실시형태에서, 필터 재료는 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리아미드의 유형, 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK), 폴리설폰, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리(4-비닐 피리딘-코-스티렌)(PVPCS), 폴리스티렌(PS), 폴리부타디엔, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 중합체(ETFE), 폴리(클로로트리플루오로에틸렌)(PCTFE), 에틸렌 클로로트리플루오로 에틸렌(Halar), 폴리비닐플루오라이드(PVF), 불화된 에틸렌-프로필렌(FEP), 과불화된 엘라스토머, 클로로트리플루오로에틸렌비닐리덴 플루오라이드(FKM), 퍼플루오로폴리에테르(PFPE), 퍼플루오로-3,6-디옥사-4-메틸-7-옥텐-설폰산(NAFION®(퍼플루오로-3,6-디옥사-4-메틸-7-옥텐-설폰산 및 테트라플루오로에틸렌의 공중합체)), 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리에틸렌 글리콜, 나트륨 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌-블록-폴리(에틸렌 글리콜), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리클로로프렌(네오프렌), 폴리비닐 부티랄(PVB), 팽창 폴리스티렌(EPS), 폴리디비닐벤젠, 이들의 공중합체, 이들의 혼합물 또는 이들의 조합을 포함한다. 추가의 양태에서, 코팅 재료는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 에틸렌 클로로트리플루오로 에틸렌(Halar), 폴리(4-비닐 피리딘-코-스티렌)(PVPCS), 폴리스티렌(PS), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 발포 폴리스티렌(EPS), 폴리페닐렌 설파이드, 설포네이트화 중합체, 카복실화 중합체, 다른 중합체, 이들의 공중합체, 이들의 혼합물 또는 이들의 조합을 포함한다. 일부 실시형태에서, 필터 재료는 철, 스테인리스 강, 니켈, 탄소 강, 티탄, 하스텔로이, 인코넬, 지르코늄, 탄탈럼, 이들의 합금, 이들의 혼합물 또는 이들의 조합을 포함한다.
일부 실시형태에서, 적어도 하나의 회로는 액체 자원 회로이다. 일부 실시형태에서, 적어도 하나의 회로는 물 세척 회로이다. 일부 실시형태에서, 적어도 2개의 회로는 물 세척 회로이다. 일부 실시형태에서, 적어도 1개의 회로는 산 용액 회로이다.
본원에 기재된 양태는 이온 교환 재료 및 복수의 용기를 포함하는 액체 자원으로부터 리튬 이온의 추출을 위한 시스템이고, 복수의 용기의 각각은 용기의 길이를 따라 이온 교환 재료를 수송하도록 구성되고, 이온 교환 재료는 액체 자원으로부터 리튬 이온을 추출하도록 사용된다. 일부 실시형태에서, 복수의 용기 중 적어도 하나는 산성 용액을 포함한다. 일부 실시형태에서, 복수의 용기 중 적어도 하나는 액체 자원을 포함한다. 일부 실시형태에서, 복수의 용기의 각각은 파이프 시스템 또는 내부 컨베이어 시스템에 의해 이온 교환 재료를 수송하도록 구성된다.
본원에 기재된 양태는 이온 교환 재료 및 복수의 칼럼을 포함하는 액체 자원으로부터 리튬 이온의 추출을 위한 시스템이고, 복수의 칼럼의 각각은 칼럼의 길이를 따라 이온 교환 재료를 수송하도록 구성되고, 이온 교환 재료는 액체 자원으로부터 리튬 이온을 추출하도록 사용된다.
일부 실시형태에서, 복수의 칼럼 중 적어도 하나는 산성 용액을 포함한다. 일부 실시형태에서, 복수의 칼럼 중 적어도 하나는 액체 자원을 포함한다. 일부 실시형태에서, 복수의 칼럼의 각각은 파이프 시스템 또는 내부 컨베이어 시스템에 의해 이온 교환 재료를 수송하도록 구성된다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 재료는 이온 교환 입자를 포함한다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 재료의 적어도 일부는 이온 교환 입자의 형태이다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 입자는 비코팅된 이온 교환 입자, 코팅된 이온 교환 입자 및 이들의 조합으로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 입자는 비코팅된 이온 교환 입자를 포함한다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 입자는 코팅된 이온 교환 입자를 포함한다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 입자는 비코팅된 이온 교환 입자 및 코팅된 이온 교환 입자의 혼합물을 포함한다.
일부 실시형태에서, 코팅된 이온 교환 입자는 이온 교환 재료 및 코팅 재료를 포함한다.
일부 실시형태에서, 코팅된 이온 교환 입자의 코팅 재료는 카바이드, 니트라이드, 옥사이드, 포스페이트, 플루오라이드, 중합체, 탄소, 탄소질 재료 또는 이들의 조합을 포함한다. 일부 실시형태에서, 코팅된 이온 교환 입자의 코팅 재료는 TiO2, ZrO2, MoO2, SnO2, Nb2O5, Ta2O5, SiO2, Li2TiO3, Li2ZrO3, Li2SiO3, Li2MnO3, Li2MoO3, LiNbO3, LiTaO3, AlPO4, LaPO4, ZrP2O7, MoP2O7, Mo2P3O12, BaSO4, AlF3, SiC, TiC, ZrC, Si3N4, ZrN, BN, 탄소, 흑연질 탄소, 무정질 탄소, 경질 탄소, 다이아몬드 유사 탄소, 이들의 고용액 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일부 실시형태에서, 코팅된 이온 교환 입자의 이온 교환 재료는 옥사이드, 포스페이트, 옥시플루오라이드, 플루오로포스페이트 또는 이들의 조합을 포함한다. 일부 실시형태에서, 코팅된 이온 교환 입자의 이온 교환 재료는 Li4Mn5O12, Li4Ti5O12, Li2TiO3, Li2MnO3, Li2SnO3, LiMn2O4, Li1.6Mn1.6O4, LiAlO2, LiCuO2, LiTiO2, Li4TiO4, Li7Ti11O24, Li3VO4, Li2Si3O7, LiFePO4, LiMnPO4, Li2CuP2O7, Al(OH)3, LiCl.xAl(OH)3.yH2O, SnO2.xSb2O5.yH2O, TiO2.xSb2O5.yH2O, 이들의 고용액 및 이들의 조합(여기서, x는 0.1 내지 10이고; y는 0.1 내지 10임)으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일부 실시형태에서, 비코팅된 이온 교환 입자는 이온 교환 재료를 포함한다. 일부 실시형태에서, 비코팅된 이온 교환 입자의 이온 교환 재료는 옥사이드, 포스페이트, 옥시플루오라이드, 플루오로포스페이트 또는 이들의 조합을 포함한다. 일부 실시형태에서, 비코팅된 이온 교환 입자의 이온 교환 재료는 Li4Mn5O12, Li4Ti5O12, Li2TiO3, Li2MnO3, Li2SnO3, LiMn2O4, Li1.6Mn1.6O4, LiAlO2, LiCuO2, LiTiO2, Li4TiO4, Li7Ti11O24, Li3VO4, Li2Si3O7, LiFePO4, LiMnPO4, Li2CuP2O7, Al(OH)3, LiCl.xAl(OH)3.yH2O, SnO2.xSb2O5.yH2O, TiO2.xSb2O5.yH2O, 이들의 고용액 및 이들의 조합(여기서, x는 0.1 내지 10이고; y는 0.1 내지 10임)으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 재료는 다공성이다. 일부 실시형태에서, 다공성 이온 교환 재료는 다공성 이온 교환 재료의 표면으로부터 복수의 이온 교환 입자로 액체가 신속히 이동하게 하는 기공의 망상조직을 포함한다. 일부 실시형태에서, 다공성 이온 교환 재료는 다공성 이온 교환 재료의 표면으로부터 복수의 이온 교환 입자로 액체가 이동하게 하는 기공의 망상조직을 포함한다. 일부 실시형태에서, 다공성 이온 교환 재료는 다공성 이온 교환 재료의 표면으로부터 복수의 이온 교환 입자로 액체가 신속히 이동하게 하는 기공의 망상조직을 포함한다. 일부 실시형태에서, 다공성 이온 교환 재료는 다공성 이온 교환 비드이다. 일부 실시형태에서, 다공성 이온 교환 재료는 다공성 이온 교환 비드로 이루어진다.
본원에 기재된 시스템의 일부 실시형태에서, 액체 자원은 천연 염수, 용해된 솔트 플랫, 해수, 농축 해수, 담수화 유출물, 농축 염수, 가공 염수, 브롬 추출 공정으로부터의 폐염수, 유전 염수, 이온 교환 공정으로부터의 액체, 용매 추출 공정으로부터의 액체, 합성 염수, 광석 또는 광석의 조합으로부터의 침출액, 광물 또는 광물의 조합으로부터의 침출액, 점토 또는 점토의 조합으로부터의 침출액, 재활용 제품으로부터의 침출액, 재활용 재료로부터의 침출액 또는 이들의 조합이다. 본원에 기재된 시스템의 일부 실시형태에서, 액체 자원은 염수이다. 본원에 기재된 시스템의 일부 실시형태에서, 액체 자원은 천연 염수, 합성 염수 또는 천연 염수 및 합성 염수의 혼합물을 포함한다. 본원에 기재된 시스템의 일부 실시형태에서, 액체 자원은 천연 염수, 용해된 솔트 플랫, 해수, 농축 해수, 담수화 유출물, 농축 염수, 가공 염수, 브롬 추출 공정으로부터의 폐염수, 유전 염수, 이온 교환 공정으로부터의 액체 또는 이들의 조합이다.
본원에 기재된 발명의 양태는 칼럼이 복수의 주입 포트를 추가로 포함하는 시스템이고, 여기서 복수의 주입 포트는 시스템에서의 액체 자원의 pH를 증가시키도록 사용된다.
이온 교환 시스템의 일 실시형태에서, 상기 시스템은 이온 교환 칼럼 및 혼합 챔버를 포함하는 혼합 염기 시스템이고, 여기서 염기는 칼럼으로의 염수의 주입 직전에 염수로 혼합된다.
이온 교환 시스템의 일 실시형태에서, 상기 시스템은 칼럼을 통한 염수 흐름의 방향을 따른 간격으로 이격된 수성 염기의 주입을 위한 다수의 포트를 갖는 포트가 있는 이온 교환 칼럼 시스템이다. 염수가 칼럼을 통해 흐르면서, 비드가 리튬 흡수의 가장 큰 속도를 경험하는 칼럼의 영역이 있고, 이 영역은 염수 흐름의 방향으로 칼럼을 통해 이동한다. 포트가 있는 이온 교환 칼럼 시스템에서, 염기는 이온 교환 반응에 의해 방출된 양성자를 중화시키도록 그 영역 근처에서 주입된다. 비드가 리튬으로 포화되고 양성자의 방출 속도가 느려지는 칼럼의 영역에서, 주입된 염기는 염기 침전물의 형성을 피하도록 감소되거나 종료된다.
이온 교환 시스템의 일 실시형태에서, 상기 시스템은 염수의 흐름에 반대인 방향에서 이동하는 비드의 이동 층을 갖고, 이온 교환 반응으로부터 방출된 양성자를 중화시키기 위해 칼럼에서 최대 속도로 이온 교환 반응이 근처에서 발생하는 영역에서 염기는 칼럼에서의 하나 이상의 고정 점에서 주입된다. 이온 교환 시스템의 일 실시형태에서, 염수에 첨가된 염기는 선택적으로 NaOH, KOH, Mg(OH)2, Ca(OH)2, CaO, NH3, Na2SO4, K2SO4, NaHSO4, KHSO4, NaOCl, KOCl, NaClO4, KClO4, NaH2BO4, Na2HBO4, Na3BO4, KH2BO4, K2HBO4, K3BO4, MgHBO4, CaHBO4, NaHCO3, KHCO3, NaCO3, KCO3, MgCO3, CaCO3, Na2O, K2O, Na2CO3, K2CO3, Na3PO4, Na2HPO4, NaH2PO4, K3PO4, K2HPO4, KH2PO4, CaHPO4, MgHPO4, 아세트산나트륨, 아세트산칼륨, 아세트산마그네슘, 폴리(비닐피리딘), 폴리(비닐아민), 폴리아크릴로니트릴, 다른 염기 또는 이들의 조합이다. 일 실시형태에서, 염기는 선택적으로 이의 순수한 형태로 또는 수성 용액으로서 염수에 첨가된다. 일 실시형태에서, 염기는 선택적으로 가스 NH3와 같이 가스 상태로 첨가된다. 일 실시형태에서, 염기는 선택적으로 고정적 스트림, 가변적 스트림, 고정적 액적 또는 가변적 액적으로 염수에 첨가된다. 일 실시형태에서, 염기는 선택적으로 H2 및 Cl2 가스를 제거하기 위해 전기화학 전지를 사용하여 염수에서 생성되고, 이것은 선택적으로 시스템으로부터 리튬을 용리시키기 위해 또는 다른 목적을 위해 사용되는 HCl 산을 생성하기 위해 별개의 시스템에서 조합된다.
일부 실시형태에서, 고체 염기는 염기성 용액을 생성하기 위해 액체 자원과 혼합된다. 일부 실시형태에서, 고체 염기는 염기성 용액을 생성하기 위해 액체 자원과 혼합되고, 생성된 염기성 용액은 액체 자원의 제2 부피의 pH를 증가시키기 위해 액체 자원의 제2 부피에 첨가된다. 일부 실시형태에서, 고체 염기는 염기성 용액을 생성하기 위해 액체 자원과 혼합되고, 여기서 생성된 염기성 용액은 제2 용액의 pH를 조정하거나 제어하도록 사용된다. 일부 실시형태에서, 고체 염기는 염기성 슬러리를 생성하기 위해 액체 자원과 혼합된다. 일부 실시형태에서, 고체 염기는 염기성 슬러리를 생성하기 위해 액체 자원과 혼합되고, 생성된 염기성 슬러리는 액체 자원의 제2 부피의 pH를 증가시키기 위해 액체 자원의 제2 부피에 첨가된다. 일부 실시형태에서, 고체 염기는 염기성 슬러리를 생성하기 위해 액체 자원과 혼합되고, 생성된 염기성 슬러리는 제2 용액의 pH를 조정하거나 제어하도록 사용된다. 일부 실시형태에서, 염기는 염기 및 액체 자원의 혼합물 또는 슬러리로서 액체 자원에 첨가될 수 있다.
이온 교환 시스템의 일 실시형태에서, 염수는 염수로 용해하고 염수의 pH를 상승시키는 NaOH, CaO 또는 Ca(OH)2와 같은 고체 희생 염기 입자를 포함하는 pH 제어 칼럼을 통해 흐른다. 이온 교환 시스템의 일 실시형태에서, 염수는 수소 이온과 반응하는 고정된 재생 가능한 OH 포함 이온 교환 수지 또는 HCl과 공액하여서 산성화된 염수를 중화시키는 재생 가능한 염기성 종, 예컨대 고정된 폴리피리딘을 포함하는 pH 제어 칼럼을 통해 흐른다. 이온 교환 수지가 이의 OH 기가 고갈되거나 HCl로 포화될 때, 이것은 선택적으로 염기, 예컨대 NaOH에 의해 재생된다.
이온 교환 시스템의 일 실시형태에서, pH 미터는 선택적으로 pH를 모니터링하고 시스템에 걸쳐 다양한 위치에서 염기 첨가의 속도 및 양을 제어하기 위해 탱크, 파이프, 칼럼 및 시스템의 다른 성분에서 설치된다.
이온 교환 시스템의 일 실시형태에서, 칼럼, 탱크, 파이프 및 시스템의 다른 성분은 선택적으로 플라스틱, 플라스틱 라이닝을 갖는 금속, 또는 염수 또는 산에 의한 부식에 저항적인 다른 재료를 사용하여 구축된다.
이온 교환 시스템의 일 실시형태에서, 이온 교환 칼럼은 산 용리 전에 칼럼으로부터의 임의의 염기성 침전물을 제거하기 위해 선택적으로 완충액을 포함하는 약간 산성인 물로 선택적으로 세척된다.
이온 교환 칼럼이 리튬으로 포화되거나 거의 포화된 후, 리튬은 산을 사용하여 이온 교환 칼럼으로부터 플러싱된다. 산은 선택적으로 리튬을 용리시키기 위해 칼럼을 통해 1회 이상 흐른다. 일 실시형태에서, 산은 선택적으로 탱크에 연결된 이온 교환 칼럼으로 이루어진 재순환 뱃지 시스템을 사용하여 이온 교환 칼럼을 통해 흐른다. 일 실시형태에서, 산 흐름에 사용된 탱크는 선택적으로 염수 흐름에 사용된 동일한 탱크이다. 추가의 실시형태에서, 산 흐름에 사용된 탱크는 선택적으로 염수 흐름에 사용된 것과 상이한 탱크이다. 추가의 실시형태에서, 산은 이온 교환 칼럼의 상부에 분포되고 추가의 탱크를 갖지 않는 칼럼을 통해 퍼지고 이 칼럼으로 즉시 재순환되도록 허용된다. 일 실시형태에서, 산 첨가는 선택적으로 산 흐름에 사용된 탱크 없이 발생한다.
이온 교환 시스템의 일 실시형태에서, 칼럼은 선택적으로 염수 및/또는 산 단계 후 물로 세척되고, 세척으로부터의 유출물 물은 선택적으로 pH 중화를 사용하여 처리되고 공정수를 생성하기 위해 삼투를 역전시킨다.
이온 교환 시스템의 일 실시형태에서, 이온 교환 칼럼은 선택적으로 원통, 직사각형 또는 또 다른 형상과 같이 형상화된다. 일 실시형태에서, 이온 교환 칼럼은 선택적으로 이의 직경보다 크거나 작은 높이를 갖는 원통 형상을 갖는다. 일 실시형태에서, 이온 교환 칼럼은 선택적으로 10 cm 미만, 1 미터 미만 또는 10 미터 미만인 높이를 갖는 원통 형상을 갖는다. 일 실시형태에서, 이온 교환 칼럼은 선택적으로 10 cm 미만, 1 미터 미만 또는 10 미터 미만인 직경을 갖는 원통 형상을 갖는다.
이온 교환 시스템의 일 실시형태에서, 상기 시스템은 선택적으로 이온 교환 칼럼을 새로운 이온 교환 비드가 로딩된 새로운 칼럼으로 교환함으로써 새로운 이온 교환 비드로 재공급된다. 이온 교환 시스템의 일 실시형태에서, 상기 시스템은 선택적으로 칼럼으로부터 비드를 제거하고 새로운 비드를 칼럼으로 로딩함으로써 새로운 이온 교환 비드로 재공급된다. 이온 교환 시스템의 일 실시형태에서, 새로운 비드는 선택적으로 시스템에서의 모든 칼럼에 동시에 공급된다. 이온 교환 시스템의 일 실시형태에서, 새로운 비드는 선택적으로 하나 이상의 칼럼에 한번에 공급된다. 이온 교환 시스템의 일 실시형태에서, 새로운 비드는 선택적으로 작동을 계속하는 다른 칼럼에 대한 간섭 없이 선택적으로 하나 이상의 칼럼에 공급된다.
이온 교환 시스템의 일 실시형태에서, 염수 펌핑은 이온 교환 비드가 선택적으로 약 1시간 미만, 약 2시간 미만, 약 4시간 미만, 약 8시간 미만, 약 24시간 미만, 약 48시간 미만 또는 약 1주 미만인 시간의 기간에 걸쳐 리튬 포화의 점에 도달할 때까지 선택적으로 계속한다. 이온 교환 시스템의 일 실시형태에서, 염수 펌핑은 이온 교환 비드가 선택적으로 약 1주 초과인 시간의 기간에 걸쳐 리튬 포화의 점에 도달할 때까지 선택적으로 계속한다. 이온 교환 시스템의 소정의 실시형태에서, 염수 펌핑은 이온 교환 비드가 선택적으로 30분 내지 24시간인 시간의 기간에 걸쳐 리튬 포화의 점에 도달할 때까지 선택적으로 계속한다. 이온 교환 시스템의 일 실시형태에서, 산 펌핑은 이온 교환 비드가 선택적으로 약 1시간 미만, 약 2시간 미만, 약 4시간 미만, 약 8시간 미만, 약 24시간 미만 또는 약 48시간 미만인 시간의 기간에 걸쳐 수소 포화의 점에 도달할 때까지 선택적으로 계속한다. 이온 교환 시스템의 일 실시형태에서, 염수 펌핑은 이온 교환 비드가 선택적으로 약 48시간 초과인 시간의 기간에 걸쳐 수소 포화의 점에 도달할 때까지 선택적으로 계속한다. 이온 교환 시스템의 소정의 실시형태에서, 염수 펌핑은 이온 교환 비드가 선택적으로 30분 내지 24시간인 시간의 기간에 걸쳐 수소 포화의 점에 도달할 때까지 선택적으로 계속한다.
이온 교환 재료
본원에 기재된 발명의 양태는 이온 교환 재료가 복수의 이온 교환 입자를 포함하는 시스템이다. 일 실시형태에서, 이온 교환 재료에서의 복수의 이온 교환 입자는 비코팅된 이온 교환 입자, 코팅된 이온 교환 입자 및 이들의 조합으로부터 선택된다. 일 실시형태에서, 이온 교환 재료는 다공성 이온 교환 재료이다. 일 실시형태에서, 다공성 이온 교환 재료는 다공성 이온 교환 재료의 표면으로부터 복수의 이온 교환 입자로 액체가 신속히 이동하게 하는 기공의 망상조직을 포함한다. 일 실시형태에서, 이온 교환 재료는 다공성 이온 교환 비드의 형태이다. 일 실시형태에서, 액체 자원은 천연 염수, 용해된 솔트 플랫, 해수, 농축 해수, 담수화 유출물, 농축 염수, 가공 염수, 유전 염수, 이온 교환 공정으로부터의 액체, 용매 추출 공정으로부터의 액체, 합성 염수, 광석 또는 광석의 조합으로부터의 침출액, 광물 또는 광물의 조합으로부터의 침출액, 점토 또는 점토의 조합으로부터의 침출액, 재활용 제품으로부터의 침출액, 재활용 재료로부터의 침출액 또는 이들의 조합이다.
이온 교환 재료는 미세한 분말을 함께 구성하는 통상적으로 작은 입자이다. 일부 실시형태에서, 작은 입자 크기는 리튬이 이온 교환 입자의 코어로 이동해야 하는 확산 거리를 최소화한다. 일부 경우에, 이들 입자는 입자로의 그리고 이로부터의 리튬 및 수소의 효과적인 이동을 허용하면서 이온 교환 재료의 용해를 최소화하도록 보호 표면 코팅으로 선택적으로 코팅된다.
일 실시형태에서, 코팅된 이온 교환 입자는 이온 교환 재료 및 코팅 재료로 이루어지고, 여기서 이온 교환 재료는 Li4Mn5O12, Li1.6Mn1.6O4, Li2MO3(M = Ti, Mn, Sn), LiFePO4, 이들의 고용액 또는 이들의 조합을 포함하고, 코팅 재료는 TiO2, ZrO2, MoO2, Li2TiO3, Li2ZrO3, LiNbO3, AlF3, SiC, Si3N4, 흑연질 탄소, 무정질 탄소, 다이아몬드 유사 탄소 또는 이들의 조합을 포함한다. 코팅된 이온 교환 입자는 약 100 nm 미만, 약 1,000 nm 미만 또는 약 10,000 nm 미만의 평균 직경을 갖고, 코팅 두께는 약 1 nm 미만, 약 10 nm 미만 또는 약 100 nm 미만이다. 입자는 처음에 열수, 솔리드 스테이트 또는 마이크로파와 같은 방법을 사용하여 이온 교환 재료를 합성함으로써 생성된다. 이후, 코팅 재료는 화학 증기 침착, 열수, 용매열, 졸-겔, 침전 또는 마이크로파와 같은 방법을 사용하여 이온 교환 재료의 표면에 침착된다. 코팅된 이온 교환 입자는 염산, 황산, 질산 또는 이들의 조합으로 제조된 산 용액으로 처리되고, 산 용액의 농도는 약 0.1 M 초과, 약 1.0 M 초과, 약 5 M 초과, 약 10 M 초과 또는 이들의 조합이다. 산 처리 동안, 입자는 리튬을 방출하면서 수소를 흡수한다. 이온 교환 재료는 수소 풍부 조성물에 의해 수화된 상태로 전환된다. 코팅 재료는 이온 교환 재료의 용해를 제한하는 보호 장벽을 제공하면서 각각 이온 교환 재료로의 그리고 이로부터의 수소 및 리튬의 확산을 허용한다. 산에서의 처리 후, 수화된 코팅된 이온 교환 입자는 액체 자원에 의해 처리되고, 여기서 액체 자원은 천연 염수, 용해된 솔트 플랫, 농축 염수, 가공 염수, 합성 염수, 이온 교환 공정으로부터의 액체, 용매 추출 공정으로부터의 액체, 광물로부터의 침출액, 점토로부터의 침출액, 재활용 제품으로부터의 침출액, 재활용 재료로부터의 침출액 또는 이들의 조합이다. 코팅된 이온 교환 입자는 수소를 방출하면서 리튬을 흡수한다. 이후, 리튬 염 용액을 수집한다. 이후, 코팅된 이온 교환 입자는 약 10 사이클 초과, 약 30 사이클 초과, 약 100 사이클 초과 또는 약 300 사이클 초과의 다수의 사이클에 대해 반복적으로 이온 교환 반응을 수행할 수 있다.
무기 이온 교환 입자를 사용한 리튬 추출을 위한 하나의 주요 도전은 염수 및 산이 최소 막힘으로 칼럼을 통해 선택적으로 효율적으로 펌핑되는 방식의 이온 교환 칼럼으로의 입자의 로딩이다. 재료는 선택적으로 비드로 형성되고, 비드는 선택적으로 칼럼으로 로딩된다. 이 비드 로딩은 비드 사이에 보이드 공간을 생성하고, 이 보이드 공간은 칼럼을 통한 펌핑을 수월하게 한다. 비드는 제자리에 이온 교환 입자를 보유하고 칼럼에 걸쳐 입자의 자유 이동을 방지한다. 재료가 비드로 형성될 때, 비드로의 염수 및 산 용액의 침투는 느려지고 힘들어진다. 비드로의 산 및 염수 용액의 대류 및 확산의 느린 속도는 리튬 흡수 및 방출의 동력학을 느리게 한다. 이러한 느린 동력학은 칼럼 작동에 대한 문제를 생성할 수 있다. 느린 동력학은 칼럼을 통한 느린 펌핑 속도를 요할 수 있다. 느린 동력학은 또한 리튬을 용리시키기에 염수로부터의 낮은 리튬 회수 및 산의 비효과적인 사용으로 이어질 수 있다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 비드는 이온 교환 칼럼을 통해 펌핑된 용액의 비드로의 수송을 수월하게 하는 기공의 망상조직을 갖는 다공성 이온 교환 비드이다. 기공 망상조직은 염수 및 산 용액이 비드로 침투하기 위한 신속하고 분포된 접근을 제공하고 그리고 리튬 및 수소를 이온 교환 입자로 전달하기 위해 선택적으로 전략적으로 제어된다.
일부 실시형태에서, 이온 교환 비드는 이온 교환 입자, 매트릭스 재료 및 충전제 재료를 혼합함으로써 형성된다. 이 성분은 혼합되고 비드로 형성된다. 이후, 충전제 재료는 비드로부터 제거되어 기공이 남는다. 충전제 재료는 빠른 동력학으로 리튬 및 수소의 수송이 가능하게 하는 기공 구조물이 남는 방식으로 비드에 분산된다. 이 방법은 선택적으로 다수의 이온 교환 재료, 다수의 중합체 재료 및 다수의 충전제 재료를 수반한다.
무기 이온 교환 재료를 사용한 리튬 추출을 위한 또 다른 주요 도전은 특히 산에서의 리튬 용리 동안, 또한 액체 자원에서의 리튬 흡수 동안 재료의 용해 및 분해이다. 이온 교환 공정으로부터 농축 리튬 용액을 생성하기 위해, 리튬을 용리시키기 위해 농축 산 용액을 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 농축 산 용액은 무기 이온 교환 재료를 용해하고 분해하고, 이는 재료의 성능 및 수명을 감소시킨다. 따라서, 다공성 이온 교환 비드는 이온 교환 재료 및 입자 표면을 보호하는 코팅 재료로 이루어진 리튬 추출을 위한 코팅된 이온 교환 입자를 선택적으로 포함한다. 코팅은 산에서의 리튬 용리 동안, 액체 자원으로부터의 리튬 흡수 동안 및 이온 교환 공정의 다른 양태 동안 용해 및 분해로부터 이온 교환 재료를 보호한다. 이 코팅된 입자는 농축 리튬 용액을 생성하기 위해 이온 교환 공정에서 농축 산의 사용이 가능하게 한다.
본 발명에서, 이온 교환 재료는 높은 리튬 흡수 역량, 다른 이온, 예컨대 나트륨 및 마그네슘에 대한 액체 자원에서의 리튬에 대한 높은 선택도, 리튬의 낮은 농도를 갖는 것을 포함하는 액체 자원에서의 강한 리튬 흡수, 작은 과량의 산에 의한 리튬의 손쉬운 용리 및 신속한 이온 확산에 대해 선택된다. 코팅 재료는 선택적으로 산에서의 리튬 회수 동안 및 또한 다양한 액체 자원에서의 리튬 흡수 동안 용해 및 화학 분해로부터 입자를 보호하도록 선택된다. 코팅 재료는 선택적으로 또한 입자와 액체 자원 사이의 리튬 및 수소의 확산을 수월하게 하고, 구조 지지체에 대한 입자의 부착이 가능하게 하고, 입자의 구조적 및 기계적 분해를 억제하도록 선택된다.
다공성 이온 교환 비드가 이온 교환 칼럼에 사용될 때, 이온 교환 입자가 수소를 방출하면서 액체 자원으로부터 리튬을 흡수하도록 리튬을 포함하는 액체 자원은 이온 교환 칼럼을 통해 펌핑된다. 비드가 리튬을 흡수한 후, 입자가 수소를 흡수하면서 리튬을 산 용액으로 방출하도록 산 용액은 칼럼을 통해 펌핑된다. 칼럼은 동일한 방향에서 칼럼을 통해 교대하여 흐르는 액체 자원 및 산 용액에 의해 정흐름 방식으로 선택적으로 작동되거나, 칼럼은 반대의 방향에서 칼럼을 통해 교대하여 흐르는 액체 자원 및 산 용액에 의해 역흐름 방식으로 선택적으로 작동된다. 액체 자원과 산 용액의 흐름 사이에, 칼럼은 칼럼에서의 pH의 조정 또는 잠재적 오염물질의 제거와 같은 목적을 위해 선택적으로 물 또는 다른 용액에 의해 처리되거나 세척된다. 비드는 선택적으로 고정 층 또는 이동 층을 형성하고, 이동 층은 선택적으로 염수 및 산 흐름에 역흐름으로 이동한다. 비드는 상이한 칼럼이 염수, 산, 물 또는 다른 흐름에 사용된 이동 층을 갖는 다수의 칼럼 사이에 선택적으로 이동된다. 칼럼을 통해 액체 자원이 흐르기 전에 또는 흐른 후에, 액체의 pH는 이온 교환 반응을 수월하게 하기 위해 뿐만 아니라 소비된 액체 자원의 취급 또는 폐기를 위해 NaOH 또는 다른 화학물질에 의해 선택적으로 조정된다. 칼럼을 통해 액체 자원이 흐르기 전에 또는 흐른 후에, 액체 자원은 리튬을 제거하기 위해, 다른 화학 종을 제거하기 위해 또는 그렇지 않으면 염수를 처리하기 위해 선택적으로 다른 이온 교환 공정, 용매 추출, 증발, 화학 처리 또는 침전을 포함하는 다른 공정으로 처리된다.
이온 교환 입자가 산으로 처리될 때, 리튬 용액이 제조된다. 이 리튬 용액은 리튬 화학물질을 제조하기 위해 선택적으로 추가로 가공된다. 이 리튬 화학물질은 산업 분야를 위해 선택적으로 공급된다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 재료는 옥사이드, 포스페이트, 옥시플루오라이드, 플루오로포스페이트 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 재료는 LiFePO4, LiMnPO4, Li2MO3(M = Ti, Mn, Sn), Li4Ti5O12, Li4Mn5O12, LiMn2O4, Li1.6Mn1.6O4, LiMO2(M = Al, Cu, Ti), Li4TiO4, Li7Ti11O24, Li3VO4, Li2Si3O7, Li2CuP2O7, Al(OH)3, LiCl.xAl(OH)3.yH2O, SnO2.xSb2O5.yH2O, TiO2.xSb2O5.yH2O, 이들의 고용액 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된다. 추가의 양태에서, 이온 교환 재료는 LiFePO4, Li2SnO3, Li2MnO3, Li2TiO3, Li4Ti5O12, Li4Mn5O12, Li1.6Mn1.6O4, 이들의 고용액 또는 이들의 조합을 포함한다.
본원에 기재된 추가의 양태에서, 코팅 재료는 이온 교환 재료로의 그리고 이로부터의 확산을 허용한다. 특히, 코팅 재료는 입자와 액체 자원 사이의 리튬 및 수소의 확산이 수월하게 하고, 구조 지지체에 대한 입자의 부착이 가능하게 하고, 입자의 구조적 및 기계적 분해를 억제한다. 본원에 기재된 추가의 양태에서, 코팅 재료는 카바이드, 니트라이드, 옥사이드, 포스페이트, 플루오라이드, 중합체, 탄소, 탄소질 재료 또는 이들의 조합을 포함한다. 추가의 양태에서, 코팅 재료는 폴리비닐리덴 디플루오라이드, 폴리비닐 클로라이드, 플루오로-중합체, 클로로-중합체 또는 플루오로-클로로-중합체를 포함한다. 추가의 양태에서, 코팅 재료는 Nb2O5, Ta2O5, MoO2, TiO2, ZrO2, SnO2, SiO2, Li2O, Li2TiO3, Li2ZrO3, Li2MoO3, LiNbO3, LiTaO3, Li2SiO3, Li2Si2O5, Li2MnO3, ZrSiO4, AlPO4, LaPO4, ZrP2O7, MoP2O7, Mo2P3O12, BaSO4, AlF3, SiC, TiC, ZrC, Si3N4, ZrN, BN, 탄소, 흑연질 탄소, 무정질 탄소, 경질 탄소, 다이아몬드 유사 탄소, 이들의 고용액 또는 이들의 조합을 포함한다. 추가의 양태에서, 코팅 재료는 TiO2, ZrO2, SiO2, Li2TiO3, Li2ZrO3, Li2MnO3, ZrSiO4 또는 LiNbO3를 포함한다. 추가의 양태에서, 코팅 재료는 클로로-중합체, 플루오로-중합체, 클로로-플루오로-중합체, 친수성 중합체, 소수성 중합체, 이들의 공중합체, 이들의 혼합물 또는 이들의 조합을 포함한다. 추가의 양태에서, 코팅 재료는 공중합체, 블록 공중합체, 선형 중합체, 분지된 중합체, 가교결합된 중합체, 열 처리된 중합체, 용액 가공된 중합체, 이들의 공중합체, 이들의 혼합물 또는 이들의 조합을 포함한다. 추가의 양태에서, 코팅 재료는 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리아미드의 유형, 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK), 폴리설폰, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리(4-비닐 피리딘-코-스티렌)(PVPCS), 폴리스티렌(PS), 폴리부타디엔, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 중합체(ETFE), 폴리(클로로트리플루오로에틸렌)(PCTFE), 에틸렌 클로로트리플루오로 에틸렌(Halar), 폴리비닐플루오라이드(PVF), 불화된 에틸렌-프로필렌(FEP), 과불화된 엘라스토머, 클로로트리플루오로에틸렌비닐리덴 플루오라이드(FKM), 퍼플루오로폴리에테르(PFPE), 퍼플루오로-3,6-디옥사-4-메틸-7-옥텐-설폰산(NAFION®(퍼플루오로-3,6-디옥사-4-메틸-7-옥텐-설폰산 및 테트라플루오로에틸렌의 공중합체)), 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리에틸렌 글리콜, 나트륨 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌-블록-폴리(에틸렌 글리콜), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리클로로프렌(네오프렌), 폴리비닐 부티랄(PVB), 팽창 폴리스티렌(EPS), 폴리디비닐벤젠, 이들의 공중합체, 이들의 혼합물 또는 이들의 조합을 포함한다. 추가의 양태에서, 코팅 재료는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 에틸렌 클로로트리플루오로 에틸렌(Halar), 폴리(4-비닐 피리딘-코-스티렌)(PVPCS), 폴리스티렌(PS), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 발포 폴리스티렌(EPS), 폴리페닐렌 설파이드, 설포네이트화 중합체, 카복실화 중합체, 다른 중합체, 이들의 공중합체, 이들의 혼합물 또는 이들의 조합을 포함한다. 추가의 양태에서, 코팅은 건조 혼합, 용매에서의 혼합, 유화, 압출, 하나의 용매의 또 다른 용매로의 버블링, 캐스팅, 가열, 증발, 진공 증발, 분무 건조, 증기 침착, 화학 증기 침착, 마이크로웨이빙, 열수 합성, 중합, 공중합, 가교결합, 조사, 촉매작용, 발포, 다른 침착 방법 또는 이들의 조합에 의해 이온 교환 입자로 침착된다. 추가의 양태에서, 코팅은 N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸 설폭사이드, 테트라하이드로푸란, 디메틸포름아미드, 디메틸아세타미드, 메틸 에틸 케톤, 에탄올, 아세톤, 다른 용매 또는 이들의 조합을 포함하는 용매를 사용하여 침착된다. 추가의 양태에서, 코팅은 N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸 설폭사이드, 테트라하이드로푸란, 디메틸포름아미드, 디메틸아세타미드, 메틸 에틸 케톤, 에탄올, 아세톤 또는 이들의 조합을 포함하는 용매를 사용하여 침착된다.
본원에 기재된 추가의 양태에서, 코팅된 이온 교환 입자는 약 10 nm 미만, 약 100 nm 미만, 약 1,000 nm 미만, 약 10,000 nm 미만 또는 약 100,000 nm 미만의 평균 직경을 갖는다. 추가의 양태에서, 코팅된 이온 교환 입자는 약 100 nm 미만, 약 1,000 nm 미만 또는 약 10,000 nm 미만의 평균 크기를 갖는다. 추가의 양태에서, 코팅된 이온 교환 입자는 선택적으로 약 10 nm 미만, 약 100 nm 미만, 약 1,000 nm 미만, 약 10,000 nm 미만 또는 약 100,000 nm 미만의 평균 직경을 갖는 더 작은 1차 입자로 이루어진 2차 입자이다. 추가의 양태에서, 코팅은 선택적으로 1차 이온 교환 입자를 코팅한다. 추가의 양태에서, 코팅은 선택적으로 2차 이온 교환 입자를 코팅한다. 추가의 양태에서, 코팅은 선택적으로 2차 이온 교환 입자를 코팅한다. 추가의 양태에서, 코팅은 선택적으로 1차 이온 교환 입자 및 2차 이온 교환 입자 둘 다를 코팅한다. 추가의 양태에서, 1차 이온 교환 입자는 선택적으로 제1 코팅을 갖고, 2차 이온 교환 입자는 선택적으로 제1 코팅과 조성이 선택적으로 동일한, 유사한 또는 상이한 제2 코팅을 갖는다.
본원에 기재된 일부 실시형태에서, 코팅 재료는 약 1 nm 미만, 약 10 nm 미만, 약 100 nm 미만, 약 1,000 nm 미만 또는 약 10,000 nm 미만의 두께를 갖는다. 추가의 실시형태에서, 코팅 재료는 약 5 nm 미만, 약 50 nm 미만 또는 약 500 nm 미만의 두께를 갖는다. 일부 실시형태에서, 이온 교환 입자는 1 nm 미만, 10 nm 미만, 100 nm 미만 또는 1,000 nm 미만의 목록으로부터 선택된 두께를 갖는 코팅 재료를 갖는다. 일부 실시형태에서, 코팅 재료는 1 nm 미만, 10 nm 미만 또는 100 nm 미만의 목록으로부터 선택된 두께를 갖는다. 소정의 실시형태에서, 코팅 재료는 약 0.5 nm 내지 약 1000 nm의 두께를 갖는다. 일부 실시형태에서, 코팅 재료는 약 1 nm 내지 약 100 nm의 두께를 갖는다.
본원에 기재된 추가의 양태에서, 이온 교환 재료 및 코팅 재료는 입자의 화학 조성이 2종 이상의 조성 사이에 있는 하나 이상의 농도 구배를 형성한다. 추가의 양태에서, 화학 조성은 선택적으로 입자의 상이한 영역에서 연속, 불연속 또는 연속 및 불연속인 방식으로 이온 교환 재료와 코팅 사이에 변한다. 추가의 양태에서, 이온 교환 재료 및 코팅 재료는 약 1 nm 미만, 약 10 nm 미만, 약 100 nm 미만, 약 1,000 nm 미만, 약 10,000 nm 미만 또는 약 100,000 nm 미만의 두께에 걸쳐 연장하는 농도 구배를 형성한다. 추가의 양태에서, 이온 교환 재료 및 코팅 재료는 약 1 nm 내지 약 1,000 nm의 두께에 걸쳐 연장하는 농도 구배를 형성한다.
본원에 기재된 추가의 양태에서, 이온 교환 재료는 열수, 용매열, 졸-겔, 솔리드 스테이트, 용융된 염 플럭스, 이온 교환, 마이크로파, 볼 밀링, 화학 침전, 공침, 증기 침착 또는 이들의 조합과 같은 방법에 의해 합성된다. 추가의 양태에서, 이온 교환 재료는 화학 침전, 열수, 솔리드 스테이트 또는 이들의 조합과 같은 방법에 의해 형성된다.
본원에 기재된 추가의 양태에서, 코팅 재료는 화학 증기 침착, 원자 층 침착, 물리적 증기 침착, 열수, 용매열, 졸-겔, 솔리드 스테이트, 용융된 염 플럭스, 이온 교환, 마이크로파, 화학 침전, 공침, 볼 밀링, 열분해 또는 이들의 조합과 같은 방법에 의해 침착된다. 추가의 양태에서, 코팅 재료는 졸-겔, 화학 침전 또는 이들의 조합과 같은 방법에 의해 침착된다. 추가의 양태에서, 코팅 재료는 선택적으로 뱃지 탱크 반응기, 연속 탱크 반응기, 뱃지 퍼니스, 연속 퍼니스, 관 퍼니스, 회전 관 퍼니스 또는 이들의 조합인 반응기에서 침착된다.
일부 실시형태에서, 코팅 재료는 결정질, 무정질, 완전 커버리지, 부분 커버리지, 균일, 비균일 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된 물리적 특징에 의해 침착된다.
일부 실시형태에서, 다수의 코팅은 동심원, 패치워크 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된 배열로 이온 교환 재료에 선택적으로 침착된다.
일부 실시형태에서, 매트릭스는 중합체, 옥사이드, 포스페이트 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 구조 지지체는 폴리비닐 플루오라이드, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 설포네이트화 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리스티렌, 폴리디비닐벤젠, 폴리부타디엔, 설포네이트화 중합체, 카복실화 중합체, Nafion, 이들의 공중합체 및 이들의 조합의 목록으로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 구조 지지체는 폴리비닐리덴 디플루오라이드, 폴리비닐 클로라이드, 설포네이트화 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리스티렌, 폴리디비닐벤젠, 이들의 공중합체 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 구조 지지체는 이산화티탄, 이산화지르코늄, 이산화규소, 이들의 고용액 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 매트릭스 재료는 내열성, 내산성 및/또는 다른 내약품성에 대해 선택된다.
일부 실시형태에서, 다공성 비드는 이온 교환 입자, 매트릭스 재료 및 충전제 재료를 한번에 함께 혼합함으로써 형성된다. 일부 실시형태에서, 다공성 비드는 처음에 이온 교환 입자 및 매트릭스 재료를 혼합하고 이후 충전제 재료와 혼합함으로써 형성된다. 일부 실시형태에서, 다공성 비드는 처음에 이온 교환 입자 및 충전제 재료를 혼합하고 이후 매트릭스 재료와 혼합함으로써 형성된다. 일부 실시형태에서, 다공성 비드는 처음에 매트릭스 재료 및 충전제 재료를 혼합하고 이후 이온 교환 입자와 혼합함으로써 형성된다.
일부 실시형태에서, 다공성 비드는 이온 교환 입자, 매트릭스 재료 및/또는 충전제 재료를 성분 중 하나 이상을 용해시키는 용매와 혼합함으로써 형성된다. 일부 실시형태에서, 다공성 비드는 혼합기 또는 볼 밀에서 건조 분말로서 이온 교환 입자, 매트릭스 재료 및/또는 충전제 재료를 혼합함으로써 형성된다. 일부 실시형태에서, 다공성 비드는 스프레이 건조기에서 이온 교환 입자, 매트릭스 재료 및/또는 충전제 재료를 혼합함으로써 형성된다.
일부 실시형태에서, 매트릭스 재료는 n-메틸-2-피롤리돈, 디메틸 설폭사이드, 테트라하이드로푸란, 디메틸포름아미드, 디메틸아세타미드, 메틸 에틸 케톤 또는 이들의 조합의 목록으로부터의 용매를 사용하여 용해되고 이온 교환 입자 및/또는 충전제 재료와 혼합된 중합체이다. 일부 실시형태에서, 충전제 재료는 물, 에탄올, 이소-프로필 알코올, 아세톤 또는 이들의 조합의 목록으로부터의 용매를 사용하여 용해되고 이온 교환 입자 및/또는 매트릭스 재료와 혼합된 염이다.
일부 실시형태에서, 충전제 재료는 물, 에탄올, 이소-프로필 알코올, 계면활성제 혼합물, 산, 염기 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된 용액을 사용하여 기공을 형성하기 위해 비드로부터 용해된 염이다. 일부 실시형태에서, 충전제 재료는 기공을 형성하기 위해 가스가 비드를 남길 수 있도록 높은 온도에서 가스를 형성하기 위해 열 분해하는 재료이고, 여기서 가스는 수증기, 산소, 질소, 염소, 이산화탄소, 질소 산화물, 유기 증기 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된다.
일부 실시형태에서, 다공성 이온 교환 비드는 기계적 프레스, 펠릿 프레스, 태블릿 프레스, 필 프레스, 회전 프레스 또는 이들의 조합을 사용하여 건조 분말로부터 형성된다. 일부 실시형태에서, 다공성 이온 교환 비드는 상이한 액체 용액으로 슬러리를 드립핑함으로써 용매 슬러리로부터 형성된다. 용매 슬러리는 선택적으로 n-메틸-2-피롤리돈, 디메틸 설폭사이드, 테트라하이드로푸란, 디메틸포름아미드, 디메틸아세타미드, 메틸 에틸 케톤 또는 이들의 조합의 용매를 사용하여 형성된다. 상이한 액체 용액은 물, 에탄올, 이소-프로필 알코올, 아세톤 또는 이들의 조합을 사용하여 선택적으로 형성된다.
일부 실시형태에서, 다공성 이온 교환 비드는 10 ㎛ 미만, 100 ㎛ 미만, 1 mm 미만, 1 cm 미만 또는 10 cm 미만의 목록으로부터 선택된 평균 직경으로 대략 구형이다. 일부 실시형태에서, 다공성 이온 교환 비드는 200 ㎛ 미만, 2 mm 미만 또는 20 mm 미만의 목록으로부터 선택된 평균 직경으로 대략 구형이다. 소정의 실시형태에서, 다공성 이온 교환 비드는 10 ㎛ 내지 2 mm의 평균 직경으로 대략 구형이다.
일부 실시형태에서, 다공성 이온 교환 비드는 1 mm 미만, 2 mm 미만, 4 mm 미만, 8 mm 미만 또는 20 mm 미만의 직경 및 1 mm 미만, 2 mm 미만, 4 mm 미만, 8 mm 미만 또는 20 mm 미만의 직경을 갖는 정제 형상이다. 소정의 실시형태에서, 다공성 이온 교환 비드는 500 ㎛ 내지 10 mm의 직경으로 정제 형상이다.
일부 실시형태에서, 다공성 이온 교환 비드는 선택적으로 막, 나선 권취된 막, 중공 섬유 막 또는 메시인 지지 구조물에서 임베딩된다. 일부 실시형태에서, 다공성 이온 교환 비드는 중합체, 세라믹 또는 이들의 조합으로 이루어진 지지 구조물에 임베딩된다. 일부 실시형태에서, 다공성 이온 교환 비드는 추가의 지지 구조물 없이 이온 교환 칼럼으로 직접적으로 로딩된다.
일부 실시형태에서, 액체 자원은 천연 염수, 용해된 솔트 플랫, 지열 염수, 해수, 농축 해수, 담수화 유출물, 농축 염수, 가공 염수, 이온 교환 공정으로부터의 액체, 용매 추출 공정으로부터의 액체, 합성 염수, 광석으로부터의 침출액, 광물로부터의 침출액, 점토로부터의 침출액, 재활용 제품으로부터의 침출액, 재활용 재료로부터의 침출액 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 액체 자원은 천연 염수, 용해된 솔트 플랫, 농축 염수, 가공 염수, 합성 염수, 지열 염수, 이온 교환 공정으로부터의 액체, 용매 추출 공정으로부터의 액체, 광물로부터의 침출액, 점토로부터의 침출액, 재활용 제품으로부터의 침출액, 재활용 재료로부터의 침출액 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된다. 일부 실시형태에서, 액체 자원은 현탁된 고체, 탄화수소 또는 유기 분자를 제거하기 위해 이온 교환 반응기에 들어가기 전에 선택적으로 전처리된다. 일부 실시형태에서, 액체 자원은 이의 원천으로부터의 임의의 전처리 없이 선택적으로 이온 교환 반응기에 들어간다.
일부 실시형태에서, 액체 자원은 100,000 mg/ℓ 미만, 10,000 mg/ℓ 미만, 1,000 mg/ℓ 미만, 100 mg/ℓ 미만, 10 mg/ℓ 미만 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된 리튬 농도에 의해 선택된다. 일부 실시형태에서, 액체 자원은 5,000 mg/ℓ 미만, 500 mg/ℓ 미만, 50 mg/ℓ 미만 또는 이들의 조합의 목록으로부터 선택된 리튬 농도에 의해 선택된다.
정의
"리튬", "리튬 이온", "Li" 및 "Li+"의 용어는 임의의 특정한 반대이온과 관련 없는 양이온성 리튬 원자 종을 기재하고, 본 명세서에서 상호교환 가능하게 사용된다. 이들 용어는 반대로 구체적으로 기술되지 않는 한 동의어이다.
"리튬 염"의 용어는 적어도 하나의 리튬 양이온 및 적어도 하나의 음이온을 포함하는 화학 집합체를 나타내도록 사용된다.
"수소", "수소 이온", "양성자" 및 "H+"의 용어는 양이온성 수소 원자를 기재하고, 본 명세서에서 상호교환 가능하게 사용되고, 이들 용어는 반대로 구체적으로 기술되지 않는 한 동의어이다.
본원에 사용된 것과 같이 "칼럼" 및 "용기"의 단어는 상호교환 가능하게 사용된다. "용기"를 지칭하는 본원에 기재된 일부 실시형태에서, 용기는 칼럼이다. "칼럼"을 지칭하는 본원에 기재된 일부 실시형태에서, 칼럼은 용기이다.
pH의 단어는 액체의 수소 이온의 농도를 지칭하고, 이의 숫자 값은 용액 중의 수소 이온의 활성의 염기 10 대수의 음수로서 정의된다. "시스템의 pH" 또는 시스템의 성분의 "pH"의 용어가 사용될 때, pH는 시스템에 포함되거나 존재하는 또는 상기 시스템의 하나 이상의 성분에 포함되거나 존재하는 액체 매질의 pH를 지칭한다. 일부 실시형태에서, 하나 이상의 유체는 시스템의 하나 이상의 성분에 존재한다. 일부 실시형태에서 시스템 또는 이의 하나 이상의 성분에 포함된 액체 매질은 액체 자원이다. 일부 실시형태에서 시스템 또는 이의 하나 이상의 성분에 포함된 액체 매질은 염수이다. 일부 실시형태에서 시스템 또는 이의 하나 이상의 성분에 포함된 액체 매질은 산 용액, 수성 용액, 세척 용액, 염 용액, 리튬 이온을 포함하는 염 용액 또는 리튬 풍부 용액이다.
본원에 사용된 것과 같이, 이온 교환 재료의 "층"의 용어는 이온 교환 재료로 충전된 용기 내의 구획을 지칭하고, 유체는 상기 구획으로 그리고 이것 밖으로 흐를 수 있다. 일부 실시형태에서, 이러한 "층"은 "패킹된 층" 또는 "고정된 층"이고, 이온 교환 재료는 공정 유체가 이온 교환 재료를 포함하는 구획에 걸쳐 흐르면서 부동성이다. 일부 실시형태에서, 이러한 "층"은 "유동화 층"이고, 교환 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 구획에 존재하는 공정 유체에서 아지테이션되고 현탁된다.
본원에 사용된 것과 같이, "유체 연통"의 용어는 정수압에 의해 유발된 용기의 하나의 부분으로부터 상기 용기의 상이한 부분으로 자유롭게 흐르는 유체의 능력을 지칭한다. 일부 실시형태에서, 유체 연통은 용기의 2개의 파트 사이에 유체 경로가 존재한다는 것을 암시한다; 이러한 경로는 구획, 다공성 파티션, 파이프, 흐름 분배장치 및 다른 흐름 성분을 포함할 수 있다.
본원에 사용된 것과 같이, "투과성"의 용어는 상기 성분에 걸쳐 유체 연통이 가능하게 하는 용기의 성분을 지칭한다. 일 실시형태에서, 투과성 파티션은 압력이 인가될 때 상기 파티션의 하나의 측면으로부터 또 다른 측면으로 유체가 자유롭게 흐를 수 있는 용기 내의 파티션이다. 투과성 파티션의 예는 다공성 파티션 및 슬릿 또는 규칙화된 기하학적 형상의 오리피스를 갖는 파티션을 포함한다.
본원에 사용된 것과 같이, "흐름 분배장치"의 용어는 유체 경로에 걸쳐 하나 이상의 위치로부터 하나 이상의 위치의 상이한 세트로 유체를 전달하는 성분을 지칭한다. 일부 실시형태에서, 흐름 분배장치는 용기의 입구로부터 하나 이상의 이온 교환 층으로 유체를 전달하는 파이프이다. 일부 실시형태에서, 흐름 분배장치는 하나 이상의 이온 교환 층으로부터 용기의 출구로 유체를 전달하는 파이프이다. 일부 실시형태에서, 흐름 분배장치는 파이프, 스크린, 메시, 유체 스플리터, 유체 농축장치 및 흐름을 유도하는 역할을 하는 다른 성분을 포함한다. 일부 실시형태에서, 흐름 분배장치는 본원에 기재된 용기 시스템 및 장치에 걸쳐 액체의 흐름을 최적화한다. 일부 실시형태에서, 흐름 분배장치는 본원에 기재된 용기 시스템 및 장치가 작동하기 위해 필요한 액체 압력의 감소를 허용한다. 일부 실시형태에서, 흐름 분배장치는 본원에 기재된 용기 시스템 및 장치에 걸쳐 액체를 펌핑하는 데 필요한 정수압을 감소시킴으로써 본원에 기재된 용기 시스템 및 장치의 효율을 증가시킨다. 정수압의 감소는 전력 요건의 감소로 이어지고 성분의 비용을 감소시킨다. 일부 실시형태에서, 흐름 분배장치는 액체 자원으로부터 추출된 리튬의 양을 증가시킴으로써 본원에 기재된 용기 시스템 및 장치의 효율을 증가시킨다. 일부 실시형태에서, 흐름 분배장치는 흐름 분배장치가 없고 동일한 압력을 사용하는 용기 시스템 및 장치와 비교하여 액체 자원으로부터 추출된 리튬의 양을 증가시킴으로써 본원에 기재된 용기 시스템 및 장치의 효율을 증가시킨다.
본원에 기재된 것과 같이, 이온 교환 용기에 걸쳐 액체를 펌핑하는 데 필요한 정수압은 압력 측정 장치에 의해 측정된 것과 같이 상기 용기의 입구와 출구 사이에 정수압의 차이를 지칭한다. 일부 실시형태에서, 이러한 압력 측정 장치는 압력 게이지, 압력 인디케이터, 압력 트랜스미터, 마노미터, 바로미터, 아네로이드, 압력 센서, 압저항식 압력 센서, 다른 압력 측정 장치 또는 이들의 조합을 포함한다.
실시예
실시예 1: 이온 교환 비드가 로딩된 필터 뱅크를 갖는 용기를 사용한 리튬 추출 장치 .
리튬은 각각의 필터 뱅크로의 그리고 이것으로부터의 평행한 흐름으로 용기의 길이를 따라 배열된 이온 교환 비드로 충전된 필터 뱅크를 포함하는 용기를 사용하여 염수로부터 추출된다. (도 1). 각각의 필터 뱅크는 개별 이온 교환 구획으로서 작용한다.
용기의 내부 특징은 도 1에 도시되어 있다. 용기는 직사각형이고 수평으로 배열되고, 대략 75 cm 길이이고, 대략 15 cm의 폭 및 높이를 갖는다. 이것은 세라믹 내부 디비전을 갖는 중합체 코팅된 스테인리스 강으로 구축된다. 용기는 이온 교환 구획(103)으로서 작용하는 3개의 필터 뱅크 및 3개의 필터 뱅크의 각각에 대한 흐름을 분포시키고 3개의 필터 뱅크의 각각으로부터의 출구 흐름을 수집하는 빈 파이프로 이루어진다. 액체 전달 및 수집 시스템은 서로 독립적이다. 입구 및 출구 흐름 분포 시스템은 오직 이온 교환 구획을 통해 서로에 연결한다. 흐름을 분포시키는 파이프는 2.5 cm의 폭 및 직경으로 직사각형이다.
이온 교환 구획(103)은 5 cm의 길이, 10 cm 폭 및 10 cm 높이이다. 이온 교환 비드 구획의 입구 및 출구는 비드의 탈출을 방지하기 위해 50 마이크론 기공 크기를 갖는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 메시로 이루어진다. 각각의 이온 교환 구획에서, 유체는 이온 교환 층을 통해, 중합체 지지체를 통해 그리고 유체 수집 시스템으로 압력 유발 흐름에 의해 수송된다. 각각의 이온 교환 구획에 대한 균등한 흐름이 보장되는데, 이온 교환 비드에 걸친 압력 강하가 입구 및 출구 흐름 분포 시스템에서의 마찰 손실로 인한 압력 강하보다 120배 더 높기 때문이다.
각각의 흐름 이온 교환 구획을 기계적으로 분리하고, 개재 공간에서 이온 교환 비드를 로딩함으로써 이온 교환 비드는 이온 교환 구획의 각각으로 로딩된다. 다공성 이온 교환 비드는 이온 교환 입자 및 중합체 매트릭스로 이루어진다. 이온 교환 입자는 SiO2 코팅을 갖는 Li2TiO3 코어로 이루어진 코팅된 이온 교환 입자이다. 입자는 5.0 마이크론 내지 30.0 마이크론의 평균 직경으로 대략 구형이고, 코팅 두께는 대략 10.0 nm이다. 중합체 매트릭스는 폴리비닐리덴 디플루오라이드로 이루어진다. 다공성 비드는 비드 표면으로부터 비드 내부로의 그리고 이온 교환 입자로의 확산 채널을 제공하는 기공 크기의 제어된 분포를 갖는 다공성 망상조직을 포함한다. 비드는 400 마이크론의 평균 직경을 갖는다.
액체 자원은 측면 플랜지(101)로부터 용기로 흐르고, 여기서 이것은 이온 교환 챔버의 각각의 하나로 이것을 전달하는 흐름 분포 파이프로 흐른다. 액체는 상기 언급된 메시를 통해, 이온 교환 비드(103)의 층을 통해, 상기 언급된 메시 밖으로 그리고 출구 흐름 분포 파이프로 흐른다. 이후, 수집된 유출물은 이온 교환 용기의 다른 측면에서 플랜지(102)를 통해 빠져나간다.
리튬이 추출된 염수는 대략 100 mg/ℓ의 Li, 60,000 mg/ℓ의 Na, 10,000 mg/ℓ의 Ca 및 30,000 mg/ℓ의 Mg 및 K 및 클로라이드를 포함하는 다른 화학 종을 포함하는 천연 수성 클로라이드 용액으로 이루어진다. 이 액체 자원이 용기에 들어갈 때, 10 ℓ/분의 속도로 상기 자원을 흐르게 하기 위해 필요한 압력은 10 psi이다. 이 이온 교환 재료를 통한 흐름은 대략 12 mg/ℓ의 Li, 60,000 mg/ℓ의 Na, 10,000 mg/ℓ의 Ca 및 30,000 mg/ℓ의 Mg 및 K 및 클로라이드를 포함하는 다른 화학 종을 포함하는 출구 흐름을 생성시킨다.
실시예 2: 이온 교환 비드가 로딩된 유체 수위 조절장치를 포함하는 용기를 사용한 리튬 추출 장치.
리튬은 이온 교환 비드를 포함하는 용기를 사용하여 염수로부터 추출되고, 여기서 용기에서의 액체 수위는 이온 교환 비드를 완전히 침지시키도록 제어된다(도 2). 유체 수위 조절장치를 포함하는 용기의 내부 특징은 도 2에 도시되어 있다. 용기는 원통형이고 수직으로 배열되고, 대략 120 cm 높이이고, 대략 15 cm의 직경을 갖는다. 이것은 폴리비닐 클로라이드로 구축되었다.
유체는 용기의 상부에서 돔으로 상부 플랜지(201)로부터 용기로 흐르고, 여기서 이것은 주요 유체 수위(204)로 파이프(205)를 통해 흘렀다. 유체 수위는 수위 스위치(206)를 사용하여 계속해서 모니터링되고, 이온 교환 비드가 계속해서 침지되도록(204) 수위는 일정한 높이에 있도록 계속해서 조정된다. 탱크의 액체 수위는 용기의 하부로부터 100 cm에서 유지되었다. 유체 수위의 제어는 탱크에 공급하는 펌프를 온(유체 수위가 스위치 아래일 때) 및 오프(유체 수위가 스위치 위일 때)로 바꾸는 온-오프 조절장치를 통해 달성되었다. 탱크의 상부는 용기로 염수를 전달하는 펌프에 의해 15 psi의 일정한 압력에서 유지된다.
이온 교환 비드는 부분적으로 용기의 용적을 충전하였다. 이온 교환 비드(203)의 높이는 용기의 하부로부터 18 cm였고, 용기의 상부 20 cm는 가스로 충전되었다. 용기의 출구는 비드의 탈출을 방지하기 위해 20 마이크론 기공 크기를 갖는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 메시로 이루어진 다공성 중합체 지지체를 포함하였다. 유체는 이온 교환 층을 통해, 중합체 지지체를 통해 그리고 용기의 하부 출구(202)를 통해 압력 유발 흐름에 의해 수송된다.
볼트로 접합된 PVC 플랜지를 통해 용기의 나머지에 부착된 용기의 상부 플랜지를 기계적으로 제거함으로써 이온 교환 비드는 초기에 로딩될 때 용기로 운반되었다.
이온 교환 용기는 다공성 이온 교환 비드의 패킹된 층이 로딩되었다. 다공성 이온 교환 비드는 코팅된 이온 교환 입자 및 중합체 매트릭스로 이루어졌다. 이온 교환 입자는 PVC 코팅을 갖는 Li2Mn2O5 코어로 이루어진 코팅된 이온 교환 입자였다. 입자는 5 마이크론 내지 10 마이크론의 평균 직경으로 대략 구형이고, 코팅 두께는 대략 6.0 nm였다. 중합체 매트릭스는 폴리비닐리덴 디플루오라이드로 이루어졌다. 다공성 비드는 비드 표면으로부터 비드 내부로의 그리고 이온 교환 입자로의 확산 채널을 제공하는 기공 크기의 제어된 분포를 갖는 다공성 망상조직을 포함하였다. 비드는 200 마이크론의 평균 직경을 갖는다.
리튬이 추출된 염수는 대략 2,000 mg/ℓ의 Li, 75,000 mg/ℓ의 Na, 500 mg/ℓ의 Ca 및 15,000 mg/ℓ의 Mg 및 K 및 클로라이드를 포함하는 다른 화학 종을 포함하는 천연 수성 클로라이드 용액으로 이루어졌다. 이 이온 교환 재료를 통한 흐름은 대략 100 mg/ℓ의 Li, 75,000 mg/ℓ의 Na, 500 mg/ℓ의 Ca 및 15,000 mg/ℓ의 Mg 및 K 및 클로라이드를 포함하는 다른 화학 종을 포함하는 출구 흐름을 생성시킨다.
리튬 선택적 이온 교환 비드가 리튬으로 로딩된 후, 잔류 염수는 리튬 선택적 이온 교환 비드로부터 세척되었다. 산성 클로라이드 용액은 이후 리튬 선택적 이온 교환 비드로부터 리튬을 용리시키도록 용기로 흐르는 한편, 리튬 선택적 이온 교환 비드는 양성자를 흡수하였다. 산성 클로라이드 용액에서의 리튬은 800 mg/ℓ의 리튬 농도에서 용리되는 한편, 산성 클로라이드 용액에서의 나트륨의 농도는 500 mg/ℓ 미만이였다.
실시예 3: 최소 흐름 저항을 갖는 방사 흐름 패킹된 이온 교환 층을 갖는 용기를 사용한 리튬 추출 장치
리튬은 최소 흐름 저항으로 방사 흐름 층으로 패킹된 이온 교환 비드를 포함하는 용기를 사용하여 염수로부터 추출되었다(도 3). 방사 흐름 이온 교환 용기의 내부 특징은 도 3에 도시되어 있다. 용기는 원통형이고 수직으로 배열되고, 대략 30 cm 높이이고, 대략 10 cm의 직경을 갖는다. 이것은 금속 및 PVC 플라스틱으로 구축되었다.
액체 자원 또는 다른 공정 유체는 용기의 하부(301)에서 플랜지로부터 이온 교환 칼럼으로 흘렀다. 유체는 내부 흐름-분포 구획(307)으로부터, 내부 천공된 벽(306)을 통해, 이온 교환 비드 구획(303)을 통해, 외부 천공된 벽(305)을 통해 그리고 외부 흐름 분포 구획(308)으로 통과한다. 여기로부터, 유체는 용기의 상부로 흐르고 상부 플랜지 연결(302)을 통해 용기를 빠져나간다.
이 내부 흐름 분포 구획(307)은 내부 천공된 벽(306) 내에 있는 대략 10 cm의 직경을 갖는 원통에 의해 획정된다. 외부 흐름 분포 구획(308)은 대략 8 cm의 직경을 갖는 외부 천공된 벽(308)과 10 cm의 직경을 갖는 용기-외부 벽(304) 사이에 환형 영역에 의해 획정된다. 이온 교환 비드 구획은 대략 8 cm의 직경을 갖는 외부 천공된 벽과 대략 3 cm의 직경을 갖는 내부 천공된 벽 사이에 환형 영역에 의해 획정된다. 따라서, 환형 이온 교환 층을 통한 전체 흐름 경로는 대략 2.5 cm였다.
이들 구획은 10 마이크론 기공 크기를 갖는 다공성 폴리에틸렌 벽에 의해 분리되었다. 다공성 중합체 지지체는 이온 교환 구획 내에 이온 교환 비드를 포함하고, 이온 교환 비드 구획으로부터 이온 교환 비드를 운반하지 않으면서 이 구획으로 그리고 이것 밖으로 유체가 흐르게 한다.
이온 교환 칼럼은 다공성 이온 교환 비드가 로딩되었다. 다공성 이온 교환 비드는 이온 교환 입자 및 중합체 매트릭스로 이루어졌다. 이온 교환 입자는 비코팅된 Li4Ti5O12 코어로 이루어진 비코팅된 이온 교환 입자였다. 입자는 3 내지 5 마이크론의 평균 직경으로 대략 구형이였다. 중합체 매트릭스는 폴리비닐리덴 디플루오라이드로 이루어졌다. 다공성 비드는 비드 표면으로부터 비드 내부로의 그리고 이온 교환 입자로의 확산 채널을 제공하는 기공 크기의 제어된 분포를 갖는 다공성 망상조직을 포함한다. 비드는 150 마이크론의 평균 직경을 갖는다.
리튬이 추출된 염수는 대략 1000 mg/ℓ의 Li, 60,000 mg/ℓ의 Na, 10,000 mg/ℓ의 Ca 및 5,000 mg/ℓ의 Mg 및 설페이트를 포함하는 다른 화학 종을 포함하는 천연 수성 클로라이드 용액으로 이루어졌다. 이 액체 자원이 용기에 들어갈 때, 압력은 70 psi였다. 이 이온 교환 재료를 통한 흐름은 100 mg/ℓ의 Li, 60,000 mg/ℓ의 Na, 10,000 mg/ℓ의 K, 5,000 mg/ℓ의 Ca 및 5,000 mg/ℓ의 Mg 및 설페이트를 포함하는 다른 화학 종을 포함하는 출구 흐름을 생성시킨다.
리튬 선택적 이온 교환 비드가 리튬으로 로딩된 후, 잔류 염수는 리튬 선택적 이온 교환 비드로부터 세척되었다. 산성 클로라이드 용액은 이후 리튬 선택적 이온 교환 비드로부터 리튬을 용리시키도록 용기로 흐르는 한편, 리튬 선택적 이온 교환 비드는 양성자를 흡수하였다. 산성 클로라이드 용액에서의 리튬은 1000 mg/ℓ의 리튬 농도에서 용리되는 한편, 산성 클로라이드 용액에서의 나트륨의 농도는 400 mg/ℓ 미만이였다.
실시예 4: 이온 교환 비드가 로딩된 트레이를 포함하는 용기를 사용한 리튬 추출 장치.
리튬은 이온 교환 비드가 로딩된 트레이를 포함하는 용기를 사용하여 염수로부터 추출된다. 트레이는 용기의 높이를 따라 수직으로 적층된다(도 4). 각각의 트레이는 개별 이온 교환 구획으로서 작용한다. 용기의 내부 특징은 도 4에 도시되어 있다. 용기는 원통형이고 수직으로 배열되고, 대략 200 cm 길이이고, 대략 45 cm의 폭 및 높이를 갖는다. 이것은 1 mm의 폴리테트라플루오로에틸렌으로 코팅된 스테인리스 강으로 구축된다. 용기는 이온 교환 비드(403)가 로딩된 4개의 트레이로 이루어진다.
액체 자원은 상부 플랜지(401)로부터 용기로 흐르고, 여기서 이것은 제1 이온 교환 트레이로 흐른다. 액체는 트레이에서의 이온 교환 층을 통해 그리고 다음의 트레이로 흘러서, 결국 모든 4개의 이온 교환 트레이를 통해 흐른다. 이후, 수집된 유출물은 이온 교환 용기(402)의 하부에서 플랜지를 통해 빠져나간다.
이온 교환 트레이는 대략 25 cm 두께 및 45 cm 직경인 이온 교환 층을 지지한다. 트레이는 트레이에서 압력을 지지하도록 금속으로 구조적으로 강화된다. 이온 교환 비드 구획의 입구 및 출구는 비드의 탈출을 방지하기 위해 100 마이크론 슬릿을 갖는 중합체 노즐로 이루어진다. 각각의 트레이를 기계적으로 분리하고, 포함 메시가 늘어선 각각의 트레이 내에 이온 교환 비드를 로딩함으로써 이온 교환 비드는 이온 교환 구획의 각각으로 로딩된다. 각각의 트레이에서, 유체는 이온 교환 층을 통해, 슬릿 및 중합체 메시를 통해 그리고 액체 수집 시스템으로 압력 유발 흐름에 의해 수송된다.
다공성 이온 교환 비드는 이온 교환 입자 및 중합체 매트릭스로 이루어진다. 이온 교환 입자는 ZrO2 코팅을 갖는 Li4Mn5O12 코어로 이루어진 코팅된 이온 교환 입자이다. 입자는 10 마이크론의 평균 직경으로 대략 구형이고, 코팅은 대략 2 nm 두께이다. 다공성 비드는 비드 표면으로부터 비드 내부로의 그리고 이온 교환 입자로의 확산 채널을 제공하는 기공 크기의 제어된 분포를 갖는 다공성 망상조직을 포함한다. 중합체 매트릭스는 폴리비닐 클로라이드로 이루어진다. 비드는 250 마이크론의 평균 직경을 갖는다.
리튬이 추출된 염수는 대략 250 mg/ℓ의 Li, 80,000 mg/ℓ의 Na, 1,000 mg/ℓ의 Ca 및 1,000 mg/ℓ의 Mg 및 K 및 설페이트를 포함하는 다른 화학 종을 포함하는 천연 수성 클로라이드 용액으로 이루어진다. 이 액체 자원이 용기에 들어갈 때, 12 ℓ/분의 속도로 상기 자원을 흐르게 하기 위해 필요한 압력은 25 psi이다. 이 이온 교환 재료를 통한 흐름은 대략 25 mg/ℓ의 Li, 80,000 mg/ℓ의 Na, 1,000 mg/ℓ의 Ca 및 1,000 mg/ℓ의 Mg 및 K 및 설페이트를 포함하는 다른 화학 종을 포함하는 출구 흐름을 생성시킨다.
이온 교환 비드가 각각 25 cm 길이인 4개의 트레이 내에 4개의 이온 교환 층으로 분할되기 보다는 1 m 길이인 단일 이온 교환 칼럼에 배열되면, 이온 교환 층에 걸친 압력 강하는 50 mg/ℓ의 Li를 포함하는 출구 흐름으로 100 psi이다. 따라서, 복수의 이온 교환 층을 포함하는 이온 교환 용기의 설계는 리튬을 흡수하기 위해 이온 교환 층을 통한 액체 자원의 펌핑과 연관된 에너지를 감소시키고 리튬 회수를 개선하여서, 이온 교환을 통한 리튬 제조의 전체 공정을 개선한다.
실시예 5: 내부 흐름 분배장치를 갖는 용기를 사용한 리튬 추출 장치
리튬은 내부 흐름 분배장치를 포함하는 용기를 사용하여 염수로부터 추출된다. (도 5). 용기의 내부 특징은 도 5에 도시되어 있다. 용기는 원통형이고 수직으로 배열되고, 대략 120 cm 길이이고, 120 cm의 직경을 갖는다. 이것은 섬유유리로 구축된다. 용기는 수직으로 배향된다.
용기는 이온 교환 비드가 로딩된 하나의 내부 구획(503)을 포함한다. 상기 이온 교환 구획은 3개의 흐름 분배장치(506)에 도시된 상부 도면)를 추가로 포함한다. 2개의 흐름 분배장치는 이온 교환 구획(504)의 상부 및 하부로 염수를 전달한다. 이온 교환 층의 중간 수집 점에 위치한 하나의 흐름 분배장치는 이온 교환을 겪은 액체를 수집하고 이것을 이온 교환 층(505)으로부터 제거한다. 흐름 분배장치는 천공된 폴리비닐 클로라이드 파이프로 이루어진다. 각각의 흐름 분배장치는 유체가 이온 교환 구획 밖으로 비드를 수송하는 것을 방지하도록 평균 55 마이크론 기공 크기를 갖는 폴리에스테르 메시에 의해 둘러싸인다.
액체 자원은 상부 및 하부 플랜지(501)로부터 용기로 흐르고, 여기서 이것은 상부 및 하부 흐름 분배장치(504)로 흐른다. 이 분배장치는 이온 교환 비드 구획으로의 액체 자원의 균일한 흐름을 보장한다. 액체 자원은 이온 교환 비드(503)를 통해 그리고 탱크의 중간(505)에서 액체 분배장치로 흐른다. 이 후자의 분배장치는 이온 교환을 겪은 자원을 수집하고, 이것은 측면(502)에서 플랜지를 통해 용기를 빠져나간다.
플랜지 개구를 통해 용기의 상부를 개방하고 용기를 밀폐함으로써 이온 교환 매체가 로딩된다. 이온 교환 비드는 용기의 전체를 점유한다. 흐름 분배장치는 이온 교환 비드 내에 침지된다.
다공성 이온 교환 비드는 이온 교환 입자 및 중합체 매트릭스로 이루어진다. 이온 교환 입자는 SiO2 코팅을 갖는 Li4Ti5O12 코어로 이루어진 코팅된 이온 교환 입자이다. 입자는 5 마이크론의 평균 직경으로 대략 구형이고, 코팅은 대략 10 nm 두께이다. 다공성 비드는 비드 표면으로부터 비드 내부로의 그리고 이온 교환 입자로의 확산 채널을 제공하는 기공 크기의 제어된 분포를 갖는 다공성 망상조직을 포함한다. 중합체 매트릭스는 폴리비닐리덴 플루오라이드로 이루어진다. 비드는 400 마이크론의 평균 직경을 갖는다.
리튬이 추출된 염수는 대략 850 mg/ℓ의 Li, 20,000 mg/ℓ의 Na, 20,000 mg/ℓ의 Ca 및 20,000 mg/ℓ의 Mg 및 K 및 설페이트를 포함하는 다른 화학 종을 포함하는 천연 수성 클로라이드 용액으로 이루어진다. 이 액체 자원이 용기에 들어갈 때, 압력은 150 psi이다. 이 이온 교환 재료를 통한 흐름은 대략 85 mg/ℓ의 Li, 20,000 mg/ℓ의 Na, 20,000 mg/ℓ의 Ca 및 20,000 mg/ℓ의 Mg 및 K 및 설페이트를 포함하는 다른 화학 종을 포함하는 출구 흐름을 생성시킨다.
실시예 6: 흐름 분배장치로 로딩된 이온 교환 비드를 갖는 용기를 사용한 리튬 추출 장치
리튬은 이온 교환 비드로 충전된 내부 흐름 분배장치를 포함하는 용기를 사용하여 염수로부터 추출된다(도 6). 용기의 내부 특징은 도 6에 도시되어 있다. 용기는 원통형이고, 대략 150 cm 길이이고, 120 cm의 직경을 갖는다. 이것은 티탄으로 구축된다.
용기는 이온 교환 용기의 하부(602)에서 출구에 연결된 천공된 벽(603)을 갖는 30개의 좁은 구획을 포함한다. 각각의 구획은 이온 교환 비드의 층에 의해 둘러싸인 내부 천공된 파이프를 포함한다.
천공된 구획은 10 cm 직경인 원통형 천공된 폴리비닐 클로라이드로 이루어진다. 모든 파이프는 유체가 이온 교환 구획 밖으로 비드를 수송하는 것을 방지하도록 평균 70 마이크론 기공 크기를 갖는 폴리에스테르 메시에 의해 둘러싸인다. 이온 교환 매체는 이온 교환 재료의 슬러리를 구획으로 펌핑함으로써 구획의 내부로 로딩된다.
작동 하에, 액체 자원은 상부 플랜지(601)로부터 용기로 흐르고, 여기서 이것은 이온 교환 비드를 포함하는 천공된 구획에 의해 걸친 구획으로 흐른다. 이 구획은 액체로 충전되고, 이후 이것은 천공 및 상기 도시된 남은 메시를 통해 천공된 파이프로 밀려진다. 이후, 유체는 이온 교환 입자의 층(603)을 통해 그리고 구획 내에서 내부 천공된 파이프를 통해 흐르고, 결국 용기의 하부(602)에서 빠져나간다.
다공성 이온 교환 비드는 이온 교환 입자 및 중합체 매트릭스로 이루어진다. 이온 교환 입자는 TiO2 코팅을 갖는 Li4Mn5O12 코어로 이루어진 코팅된 이온 교환 입자이다. 입자는 8 마이크론의 평균 직경으로 대략 구형이고, 코팅은 대략 20 nm 두께이다. 다공성 비드는 비드 표면으로부터 비드 내부로의 그리고 이온 교환 입자로의 확산 채널을 제공하는 기공 크기의 제어된 분포를 갖는 다공성 망상조직을 포함한다. 중합체 매트릭스는 폴리비닐리덴 플루오라이드로 이루어진다. 비드는 150 마이크론의 평균 직경을 갖는다.
리튬이 추출된 염수는 대략 500 mg/ℓ의 Li, 20,000 mg/ℓ의 Na, 20,000 mg/ℓ의 Ca 및 20,000 mg/ℓ의 Mg 및 K 및 설페이트를 포함하는 다른 화학 종을 포함하는 천연 수성 클로라이드 용액으로 이루어진다. 이 액체 자원이 60 psi의 압력에서 용기로 펌핑될 때. 이 이온 교환 재료를 통한 흐름은 대략 75 mg/ℓ의 Li, 20,000 mg/ℓ의 Na, 20,000 mg/ℓ의 Ca 및 20,000 mg/ℓ의 Mg 및 K 및 설페이트를 포함하는 다른 화학 종을 포함하는 출구 흐름을 생성시킨다.
실시예 7: 불활성 충전제 재료가 공동로딩된 이온 교환 비드가 로딩된 유체 수위 조절장치를 포함하는 용기를 사용한 리튬 추출 장치
리튬은 이온 교환 비드를 포함하는 용기를 사용하여 염수로부터 추출되고, 여기서 용기에서의 액체 수위는 이온 교환 비드를 완전히 침지시키도록 제어된다(도 7).
유체 수위 조절장치를 포함하는 용기의 내부 특징은 도 7에 도시되어 있다. 용기는 원통형이고 수직으로 배열되고, 대략 10 cm 높이이고, 대략 3 cm의 직경을 갖는다. 이것은 PVC로 구축되었다.
유체는 용기의 상부에서 돔으로 상부 플랜지(701)로부터 용기로 흐르고, 여기서 이것은 주요 유체 수위(704)로 0.2 cm 직경 및 1 cm 길이 파이프(705)를 통해 흘렀다. 유체 수위는 초음파 수위 센서를 사용하여 계속해서 모니터링되고, 이온 교환 비드가 계속해서 침지되도록(704) 수위는 일정한 높이에 있도록 계속해서 조정된다. 탱크의 액체 수위는 용기의 하부로부터 6 cm에서 유지되었다. 유체 수위의 제어는 탱크의 하부에서 밸브(706)를 통해 배수 속도를 조절하는 비례 적분 미분 조절장치를 통해 달성된다. 탱크의 상부는 용기로 염수를 전달하는 펌프에 의해 10 psi의 일정한 압력에서 유지된다.
이온 교환 비드는 부분적으로 용기의 용적을 충전하였다. 이온 교환 비드(703)의 높이는 용기의 하부로부터 6 cm였고, 용기의 상부 4 cm는 가스로 충전되었다. 용기의 출구는 비드의 탈출을 방지하기 위해 100 마이크론 슬릿을 갖는 흐름 분배장치로 이루어졌다. 유체는 이온 교환 층을 통해, 중합체 지지체를 통해 그리고 용기의 하부 출구(702)를 통해 압력 유발 흐름에 의해 수송된다.
유니온을 통해 용기의 나머지에 부착된 용기의 상부를 기계적으로 제거함으로써 이온 교환 비드(707)는 초기에 로딩될 때 용기로 운반되었다. 이온 교환 비드(707)는 24 mm의 평균 직경을 갖는 중합체 구를 포함하는 불활성 충전제 재료(708)가 공동로딩되었다.
다공성 이온 교환 비드는 코팅된 이온 교환 입자 및 중합체 매트릭스로 이루어졌다. 이온 교환 입자는 TiO2 코팅을 갖는 Li2TiO3 코어로 이루어진 코팅된 이온 교환 입자였다. 입자는 15.0 마이크론 내지 40.0 마이크론의 평균 직경으로 대략 구형이고, 코팅 두께는 대략 3.0 nm였다. 중합체 매트릭스는 폴리비닐리덴 디플루오라이드로 이루어졌다. 다공성 비드는 비드 표면으로부터 비드 내부로의 그리고 이온 교환 입자로의 확산 채널을 제공하는 기공 크기의 제어된 분포를 갖는 다공성 망상조직을 포함하였다. 비드는 400 마이크론의 평균 직경을 갖는다.
리튬이 추출된 염수는 대략 350 mg/ℓ의 Li, 60,000 mg/ℓ의 Na, 5,000 mg/ℓ의 Ca 및 5,000 mg/ℓ의 Mg 및 K, 클로라이드 및 설페이트를 포함하는 다른 화학 종을 포함하는 천연 수성 클로라이드 용액으로 이루어진다. 이 액체 자원이 용기에 들어갈 때, 25 ℓ/분의 속도에서 상기 자원을 흐르게 하는 데 압력이 필요하였다. 이 이온 교환 재료를 통한 흐름은 대략 45 mg/ℓ의 Li, 30,000 mg/ℓ의 Na, 5,000 mg/ℓ의 Ca 및 5,000 mg/ℓ의 Mg 및 K, 클로라이드 및 설페이트를 포함하는 다른 화학 종을 포함하는 출구 흐름을 생성시킨다.
리튬 선택적 이온 교환 비드가 리튬으로 로딩된 후, 잔류 염수는 리튬 선택적 이온 교환 비드로부터 세척되었다. 산성 클로라이드 용액은 이후 리튬 선택적 이온 교환 비드로부터 리튬을 용리시키도록 용기로 흐르는 한편, 리튬 선택적 이온 교환 비드는 양성자를 흡수하였다. 산성 클로라이드 용액에서의 리튬은 750 mg/ℓ의 리튬 농도에서 용리되는 한편, 산성 용액에서의 나트륨의 농도는 400 mg/ℓ 미만에서 유지되었다.
실시예 8: 이온 교환 비드 및 불활성 충전제 재료가 로딩된 유체 수위 조절장치를 포함하는 용기를 사용한 리튬 추출 장치
리튬은 이온 교환 비드를 포함하는 용기를 사용하여 염수로부터 추출되고, 여기서 용기에서의 액체 수위는 이온 교환 비드를 완전히 침지시키도록 제어된다(도 8).
유체 수위 조절장치를 포함하는 용기의 내부 특징은 도 8에 도시되어 있다. 용기는 원통형이고 수직으로 배열되고, 대략 90 cm 높이이고, 대략 20 cm의 직경을 갖는다. 이것은 폴리비닐 클로라이드로 구축된다.
유체는 용기의 상부에서 돔으로 상부 플랜지(801)로부터 용기로 흐르고, 여기서 이것은 주요 유체 수위(804)로 5 cm 직경 및 50 cm 길이 파이프(805)를 통해 흘렀다. 유체 수위는 초음파 수위 센서를 사용하여 계속해서 모니터링되고, 이온 교환 매체가 계속해서 침지되도록(804) 수위는 일정한 높이에 있도록 계속해서 조정된다. 탱크의 액체 수위는 용기의 하부로부터 60 cm에서 유지된다. 유체 수위의 제어는 탱크의 하부에서 밸브(806)의 어퍼쳐를 조절하는 비례 적분 미분 조절장치를 통해 달성된다. 탱크의 상부는 용기로 염수를 전달하는 펌프에 의해 25 psi의 일정한 압력에서 유지된다.
이온 교환 비드는 부분적으로 용기의 용적을 충전한다. 이온 교환 비드(803)의 높이는 용기의 하부로부터 35 cm이다. 용기의 출구는 비드의 탈출을 방지하기 위해 45 마이크론 기공 크기를 갖는 폴리에스테르 메시로 이루어진 다공성 중합체 지지체를 포함한다. 유체는 이온 교환 층을 통해, 중합체 지지체를 통해 그리고 용기의 하부 출구(802)를 통해 압력 유발 흐름에 의해 수송된다.
볼트로 접합된 스테인리스 강 플랜지를 통해 용기의 나머지에 부착된 용기의 상부 돔을 기계적으로 제거함으로써 이온 교환 비드는 초기에 로딩될 때 용기로 운반된다. 이온 교환 비드가 로딩되면, 용기 내의 남은 빈 공간은 50 mm의 폭을 갖는 티탄 십자 형상의 충전제 재료를 포함하는 불활성 충전제 재료(807)로 충전된다.
다공성 이온 교환 비드는 코팅된 이온 교환 입자 및 중합체 매트릭스로 이루어진다. 이온 교환 입자는 ZrO2 코팅을 갖는 Li4Mn5O12 코어로 이루어진 코팅된 이온 교환 입자이다. 입자는 5.0 마이크론 내지 25.0 마이크론의 평균 직경으로 대략 구형이고, 코팅 두께는 대략 10.0 nm이다. 중합체 매트릭스는 폴리비닐리덴 디플루오라이드로 이루어진다. 다공성 비드는 비드 표면으로부터 비드 내부로의 그리고 이온 교환 입자로의 확산 채널을 제공하는 기공 크기의 제어된 분포를 갖는 다공성 망상조직을 포함한다. 비드는 600 마이크론의 평균 직경을 갖는다.
리튬이 추출된 염수는 대략 450 mg/ℓ의 Li, 60,000 mg/ℓ의 Na, 5,000 mg/ℓ의 Ca 및 15,000 mg/ℓ의 Mg 및 K, 클로라이드 및 설페이트를 포함하는 다른 화학 종을 포함하는 천연 수성 클로라이드 용액으로 이루어진다. 이 액체 자원이 용기에 들어갈 때, 25 ℓ/분의 속도에서 상기 자원을 흐르게 하는 데 압력이 필요하였다. 이 이온 교환 재료를 통한 흐름은 대략 75 mg/ℓ의 Li, 30,000 mg/ℓ의 Na, 15,000 mg/ℓ의 Ca 및 5,000 mg/ℓ의 Mg 및 K, 클로라이드 및 설페이트를 포함하는 다른 화학 종을 포함하는 출구 흐름을 생성시킨다.
실시예 9: pH 조절 유닛과 연결된 이온 교환 비드가 로딩된 필터 뱅크를 포함하는 용기의 망상조직을 사용한 리튬 추출 장치
리튬은 이온 교환 비드를 포함하는 용기의 망상조직을 사용하여 액체 자원으로부터 추출된다.
각각의 용기는 각각의 필터 뱅크로의 그리고 이것으로부터의 평행한 흐름으로 용기의 길이를 따라 배열된 이온 교환 비드로 충전된 필터 뱅크를 포함한다. 각각의 필터 뱅크는 개별 이온 교환 구획으로서 작용한다. 용기의 내부 특징은 도 9에 도시되어 있다. 용기는 직사각형이고 수평으로 배열되고, 대략 180 cm 길이이고, 대략 50 cm의 폭 및 높이를 갖는다. 이것은 중합체 코팅된 스테인리스 강으로 구축된다. 용기는 이온 교환 구획(909)으로서 작용하는 3개의 필터 뱅크 및 3개의 필터 뱅크의 각각에 대한 흐름을 분포시키고 3개의 필터 뱅크의 각각으로부터의 출구 흐름을 수집하는 흐름 채널로 이루어진다. 입구 및 출구 흐름 분포 시스템은 오직 이온 교환 구획을 통해 서로에 연결한다.
이온 교환 구획(909)은 40 cm의 길이, 40 cm 폭 및 40 cm 높이이다. 각각의 이온 교환 비드 구획의 입구 및 출구는 100 마이크론 슬릿을 갖는 중합체 노즐로 이루어진다. 각각의 이온 교환 구획에서, 유체는 이온 교환 층을 통해, 중합체 지지체를 통해 그리고 유체 수집 시스템으로 압력 유발 흐름에 의해 수송된다. 각각의 이온 교환 구획에 대한 균등한 흐름이 보장되는데, 이온 교환 비드에 걸친 압력 강하가 입구 및 출구 흐름 분배장치에서의 마찰 손실로 인한 압력 강하보다 대략 100배 더 높기 때문이다.
각각의 흐름 이온 교환 구획을 기계적으로 분리하고, 개재 공간에서 이온 교환 비드를 로딩함으로써 이온 교환 비드는 이온 교환 구획의 각각으로 로딩된다. 다공성 이온 교환 비드는 이온 교환 입자 및 중합체 매트릭스로 이루어진다. 이온 교환 입자는 TiO2 코팅을 갖는 Li2Mn2O5 코어로 이루어진 코팅된 이온 교환 입자이다. 입자는 10 마이크론의 평균 직경으로 대략 구형이고, 코팅 두께는 대략 5 nm 두께이다. 중합체 매트릭스는 폴리비닐 클로라이드로 이루어진다. 다공성 비드는 비드 표면으로부터 비드 내부로의 그리고 이온 교환 입자로의 확산 채널을 제공하는 기공 크기의 제어된 분포를 갖는 다공성 망상조직을 포함한다. 비드는 200 마이크론의 평균 직경을 갖는다.
액체 자원은 측면 플랜지(907)로부터 각각의 용기로 흐르고, 여기서 이것은 이온 교환 챔버의 각각의 하나로 이것을 전달하는 흐름 분포 파이프로 흐른다. 액체는 상기 언급된 메시를 통해, 이온 교환 비드의 층(909)을 통해, 상기 언급된 메시 밖으로 그리고 출구 흐름 분포 파이프로 흐른다. 이후, 수집된 유출물은 이온 교환 용기의 다른 측면에서 플랜지(908)를 통해 빠져나간다.
리튬이 추출된 염수는 대략 1000 mg/ℓ의 Li, 60,000 mg/ℓ의 Na, 10,000 mg/ℓ의 Ca 및 30,000 mg/ℓ의 Mg 및 K 및 클로라이드를 포함하는 다른 화학 종을 포함하는 천연 수성 클로라이드 용액으로 이루어진다.
3개의 이러한 용기는 망상조직을 형성하도록 연결된다. 용기는 도 9에 예시된 것처럼 염수의 pH가 조정되는 탱크를 통해 연결된다. 망상조직은 이온 교환 용기(901, 903, 905) 및 염기 및 염수를 위한 혼합 탱크(902, 904, 906)로 이루어진다. 염수 회로에서의 혼합 탱크(902, 904, 906)에 대해, NaOH의 수성 염기 용액은 염수의 pH를 7.5로 증가시키기 위해 첨가된다. 염수의 pH는 수성 염기 용액의 첨가의 속도를 제어하기 위해 염수 회로에서 각각의 혼합 탱크 전에 및 후에 모니터링된다.
이 실시예의 목적을 위해, 흐름 구성은 하기일 것이다: 액체 자원은 탱크(902)로, 이후 용기(903)로, 탱크(904)로, 용기(905)로, 이것이 시스템을 떠나는 탱크(906)로 흐른다. 산은 용기(901)를 통해 동시에 흐른다.
3개의 용기의 망상조직의 작동 동안 임의의 점에서, 리튬은 2개의 용기에 의해 염수로부터 추출된다. 염수는 6.5의 pH에서 제1 혼합 탱크(예를 들면, 902)로 흐르고, 이의 pH는 7.5의 값으로 조정된다. 이 염수는 제1 이온 교환 용기(예를 들면, 902)로 공급된다. 제1 용기는 대부분의 리튬을 흡수하여서(예를 들면, 903), 양성자를 방출한다; 이는 1000 mg/ℓ로부터 200 mg/ℓ로의 Li 농도의 하강 및 3.0의 값으로의 pH의 하강을 생성시킨다. 후속하여, 후속하는 혼합 탱크(예를 들면, 904)에서, 상기 염수의 pH는 약 7.5로 상승되고, 염수는 남은 리튬을 흡수하는 제2 칼럼(예를 들면, 905)으로 흐르고, Li 농도는 200 g/ℓ로부터 90 g/ℓ로 하강한다.
제3 용기(예를 들면, 901)는 이전의 이온 교환 사이클로부터 리튬으로 포화되고, 따라서 염화리튬 농축액을 생성하기 위해 1.0 M 염산으로 처리된다. 산 용액은 이온 교환 용기를 통해 흐르고, 여기서 산으로부터의 양성자는 이온 교환 비드로 들어가고 리튬에 대해 교환된다. 리튬은 이로써 비드로부터 방출되고 산 용액에 들어간다.
이온 교환 비드에 의한 리튬 흡수의 속도가 느릴 때 시스템을 통한 펌핑은 종료되고, 염수를 포함하는 용기는 물에 의해 세척된다. 이후, 염수, 물 및 산의 흐름은 재지향되어서 새로운 용기는 산으로 처리되고 다른 용기는 염수로 처리된다.
이 시스템 작동은 반복되어서 리튬을 포화까지 각각의 칼럼으로 로딩하고, 리튬을 방출하기 위해 포화된 칼럼이 산으로 처리되면서 흐름의 다음의 구성으로 흐름을 재지향한다. 상기 공정은 염수로부터 리튬을 추출하고, 염화리튬 농축물을 생성시키고, 이것은 이후 탄산리튬 생성물을 침전시키기 위해 탄산나트륨으로 처리된다.
실시예 10: pH 조절 유닛과 연결된 이온 교환 비드가 로딩된 유체 수위 조절장치를 포함하는 용기의 망상조직을 사용한 리튬 추출 장치
리튬은 이온 교환 비드를 포함하는 용기의 망상조직을 사용하여 염수로부터 추출되고, 여기서 용기에서의 액체 수위는 이온 교환 비드를 완전히 침지시키도록 제어된다(도 10). 망상조직에서의 용기는 pH 조절 탱크에 의해 연결된다.
유체 수위 조절장치를 포함하는 용기의 내부 특징은 도 10에 도시되어 있다. 용기는 원통형이고 수직으로 배열되고, 대략 150 cm 높이이고, 대략 150 cm의 직경을 갖는다. 이것은 티탄으로 구축된다.
유체는 용기의 상부에서 돔으로 상부 플랜지(1007)로부터 용기로 흐르고, 여기서 이것은 주요 유체 수위(1010)로 파이프(1011)를 통해 흐른다. 유체 수위는 초음파 수위 센서를 사용하여 계속해서 모니터링되고, 이온 교환 매체가 계속해서 침지되도록(1010) 수위는 일정한 높이에 있도록 계속해서 조정된다. 탱크의 액체 수위는 용기의 하부로부터 100 cm에서 유지된다. 유체 수위의 제어는 탱크의 하부에서 밸브의 어퍼쳐(1012)를 조절하는 비례 적분 미분 조절장치를 통해 달성된다. 염수는 120 psi에서 용기로 펌핑된다.
이온 교환 비드는 부분적으로 용기의 용적을 충전한다. 이온 교환 비드(1009)의 높이는 용기의 하부로부터 70 cm이다. 용기의 출구는 100 마이크론 슬릿을 갖는 노즐을 갖는 분배장치를 포함한다. 유체는 이온 교환 층을 통해, 중합체 지지체를 통해 그리고 용기의 하부 출구(1008)를 통해 압력 유발 흐름에 의해 수송된다.
볼트로 접합된 스테인리스 강 플랜지를 통해 용기의 나머지에 부착된 용기의 상부 돔을 기계적으로 제거함으로써 이온 교환 비드는 초기에 로딩될 때 용기로 운반된다.
다공성 이온 교환 비드는 코팅된 이온 교환 입자 및 중합체 매트릭스로 이루어진다. 이온 교환 입자는 PVC 코팅을 갖는 Li2TiO3 코어로 이루어진 코팅된 이온 교환 입자이다. 입자는 5 마이크론의 평균 직경으로 대략 구형이고, 코팅 두께는 대략 10 nm 두께이다. 중합체 매트릭스는 폴리비닐리덴 디플루오라이드로 이루어진다. 다공성 비드는 비드 표면으로부터 비드 내부로의 그리고 이온 교환 입자로의 확산 채널을 제공하는 기공 크기의 제어된 분포를 갖는 다공성 망상조직을 포함한다. 비드는 250 마이크론의 평균 직경을 갖는다.
리튬이 추출된 염수는 대략 450 mg/ℓ의 Li, 80,000 mg/ℓ의 Na, 5,000 mg/ℓ의 Ca 및 5,000 mg/ℓ의 Mg 및 K 및 클로라이드를 포함하는 다른 화학 종을 포함하는 천연 수성 클로라이드 용액으로 이루어진다.
3개의 이러한 용기는 망상조직을 형성하도록 연결된다. 용기는 도 10에 예시된 것처럼 염수의 pH가 조정되는 탱크를 통해 연결된다. 망상조직은 이온 교환 용기(1001, 1003, 1005) 및 염기 및 염수를 위한 혼합 탱크(1002, 1004, 1006)로 이루어진다. 염수 회로에서의 혼합 탱크(1002, 1004, 1006)에 대해, NaOH의 수성 염기 용액은 염수의 pH를 7.5로 증가시키기 위해 첨가된다. 염수의 pH는 수성 염기 용액의 첨가의 속도를 제어하기 위해 염수 회로에서 각각의 혼합 탱크 전에 및 후에 모니터링된다.
이 실시예의 목적을 위해, 흐름 구성은 하기일 것이다: 액체 자원은 탱크(1002)로, 이후 용기(1003)로, 용기(1004)로, 용기(1005)로, 이것이 시스템을 떠나는 탱크(1006)로 흐른다. 산은 용기(1001)를 통해 흐른다.
3개의 용기의 망상조직의 작동 동안 임의의 점에서, 리튬은 2개의 용기에 의해 염수로부터 추출된다. 제3 용기(예를 들면, 1001)는 이전의 이온 교환 사이클로부터 리튬으로 포화되고, 따라서 염화리튬 용액을 생성하기 위해 0.1 M 염산으로 처리된다. 산 용액은 이온 교환 용기를 통해 흐르고, 여기서 산으로부터의 양성자는 이온 교환 비드로 들어가고 리튬에 대해 교환된다. 리튬은 이로써 비드로부터 방출되고 산 용액에 들어간다.
이온 교환 비드에 의한 리튬 흡수의 속도가 느릴 때 시스템을 통한 펌핑은 종료되고, 염수를 포함하는 용기는 물에 의해 세척된다. 이후, 염수, 물 및 산의 흐름은 산으로 처리하도록 재지향되고, 용기의 하나는 염수로 최근에 처리된다.
이 시스템 작동은 반복되어서 리튬을 포화까지 각각의 칼럼으로 로딩하고, 리튬을 방출하기 위해 포화된 칼럼이 산으로 처리되면서 흐름의 다음의 구성으로 흐름을 재지향한다. 상기 공정은 염수로부터 리튬을 추출하고, 염화리튬 농축물을 생성시키고, 이것은 탄산리튬을 침전시키기 위해 탄산나트륨으로 처리되고, 이후 석회로 처리되어서 증발기에서 결정화되는 수산화리튬을 생성시킨다.
실시예 11: pH 조절 유닛과 연결된 방사상 흐름 패킹된 이온 교환 층을 포함하는 용기의 망상조직을 사용한 리튬 추출 장치
리튬은 최소 흐름 저항으로 방사 흐름 층으로 패킹된 이온 교환 비드를 포함하는 용기의 망상조직을 사용하여 염수로부터 추출된다(도 11). 망상조직에서의 용기는 pH 조절 탱크에 의해 연결된다.
방사 흐름 이온 교환 용기의 내부 특징은 도 11에 도시되어 있다. 용기는 원통형이고 수직으로 배열되고, 대략 300 cm 높이이고, 대략 80 cm의 직경을 갖는다. 이것은 중합체 코팅된 스테인리스 강으로 구축된다.
액체 자원 또는 다른 공정 유체는 용기의 하부(1107)에서 플랜지로부터 이온 교환 용기로 흐른다. 유체는 내부 흐름-분포 구획(1110)으로부터, 내부 천공된 벽(1113)을 통해, 이온 교환 비드 구획(1109)을 통해, 외부 천공된 벽(1112)을 통해 그리고 외부 흐름 분포 구획(1114)으로 통과한다. 여기로부터, 유체는 용기의 상부로 흐르고 상부 플랜지 연결(1108)을 통해 용기를 빠져나간다.
이 내부 흐름 분포 구획(1110)은 내부 천공된 벽(1113) 내에 있는 대략 7.5 cm의 직경을 갖는 원통에 의해 획정된다. 외부 흐름 분포 구획(1114)은 대략 75 cm의 직경을 갖는 외부 천공된 벽(1112)과 80 cm의 직경을 갖는 용기-외부 벽(1111) 사이에 환형 영역에 의해 획정된다. 이온 교환 비드 구획은 대략 75 cm의 직경을 갖는 외부 천공된 벽과 대략 7.5 cm의 직경을 갖는 내부 천공된 벽 사이에 환형 영역에 의해 획정된다. 따라서, 환형 이온 교환 층을 통한 전체 흐름 경로는 67.5 cm이다.
이 구획은 1/8 인치 직경인 균등하게 이격된 천공을 갖는 천공된 벽에 의해 분리된다. 외부 천공된-벽의 내부 직경 및 내부 천공된-벽의 내부 직경에서, 50 마이크론 기공 크기를 갖는 폴리프로필렌 메시로 이루어진 다공성 중합체 지지체가 있다. 다공성 중합체 지지체는 이온 교환 구획 내에 이온 교환 비드를 포함하고, 이온 교환 비드 구획으로부터 이온 교환 비드를 운반하지 않으면서 이 구획으로 그리고 이것 밖으로 유체가 흐르게 한다.
이온 교환 용기는 다공성 이온 교환 비드의 방사상 층이 로딩된다. 다공성 이온 교환 비드는 이온 교환 입자 및 중합체 매트릭스로 이루어진다. 이온 교환 입자는 TiO2 코팅을 갖는 Li2Mn2O5 코어로 이루어진 코팅된 이온 교환 입자이다. 입자는 20 마이크론의 평균 직경으로 대략 구형이고, 코팅은 대략 10 nm 두께이다. 다공성 비드는 비드 표면으로부터 비드 내부로의 그리고 이온 교환 입자로의 확산 채널을 제공하는 기공 크기의 제어된 분포를 갖는 다공성 망상조직을 포함한다. 중합체 매트릭스는 폴리비닐 클로라이드로 이루어진다. 비드는 350 마이크론의 평균 직경을 갖는다.
리튬이 추출된 염수는 대략 200 mg/ℓ의 Li, 100,000 mg/ℓ의 Na, 3,000 mg/ℓ의 Ca 및 3,000 mg/ℓ의 Mg 및 K 및 클로라이드를 포함하는 다른 화학 종을 포함하는 천연 수성 클로라이드 용액으로 이루어진다.
3개의 이러한 용기는 망상조직을 형성하도록 연결된다. 용기는 도 11에 예시된 것처럼 염수의 pH가 조정되는 탱크를 통해 연결된다. 망상조직은 이온 교환 용기(1101, 1103, 1105) 및 염기 및 염수를 위한 혼합 탱크(1102, 1104, 1106)로 이루어진다. 염수 회로에서의 혼합 탱크(1102, 1104, 1106)에 대해, NaOH의 수성 염기 용액은 염수의 pH를 7.5로 증가시키기 위해 첨가된다. 염수의 pH는 수성 염기 용액의 첨가의 속도를 제어하기 위해 염수 회로에서 각각의 혼합 탱크 전에 및 후에 모니터링된다.
이 실시예의 목적을 위해, 흐름 구성은 하기일 것이다: 액체 자원은 탱크(1102)로, 이후 용기(1103)로, 용기(1104)로, 용기(1105)로, 이것이 시스템을 떠나는 탱크(1106)로 흐른다. 산은 용기(1101)를 통해 동시에 흐른다.
3개의 용기의 망상조직의 작동 동안 임의의 점에서, 리튬은 2개의 용기에 의해 염수로부터 추출된다. 염수는 4의 pH에서 제1 혼합 탱크(예를 들면, 1102)로 흐르고, 이의 pH는 8의 값으로 조정된다. 이 염수는 제1 이온 교환 용기(예를 들면, 1102)로 공급된다. 제1 용기는 대부분의 리튬을 흡수하여서(예를 들면, 1103), 양성자를 방출한다; 이는 200 mg/ℓ로부터 120 mg/ℓ로의 Li 농도의 하강 및 4의 값으로의 pH의 하강을 생성시킨다. 후속하여, 후속하는 혼합 탱크(예를 들면, 1104)에서, 상기 염수의 pH는 약 8로 상승되고, 염수는 남은 리튬을 흡수하는 제2 칼럼(예를 들면, 1105)으로 흐르고, Li 농도는 120 g/ℓ로부터 40 g/ℓ로 하강한다.
제3 용기(예를 들면, 1101)는 이전의 이온 교환 사이클로부터 리튬으로 포화되고, 따라서 염화리튬 농축액을 생성하기 위해 1.0 M 염산으로 처리된다. 산 용액은 이온 교환 용기를 통해 흐르고, 여기서 산으로부터의 양성자는 이온 교환 비드로 들어가고 리튬에 대해 교환된다. 리튬은 이로써 비드로부터 방출되고 산 용액에 들어간다.
이온 교환 비드에 의한 리튬 흡수의 속도가 느릴 때 시스템을 통한 펌핑은 종료되고, 염수를 포함하는 용기는 물에 의해 세척된다. 이후, 염수, 물 및 산의 흐름은 재지향되어서 염수로 최근에 처리된 용기가 이후 산으로 처리된다.
이 시스템 작동은 반복되어서 리튬을 포화까지 각각의 칼럼으로 로딩하고, 리튬을 방출하기 위해 포화된 칼럼이 산으로 처리되면서 흐름의 다음의 구성으로 흐름을 재지향한다. 상기 공정은 염수로부터 리튬을 추출하고, 탄산리튬 및 다른 리튬 화학물질의 제조를 위해 염화리튬 농축물을 생성시킨다.
실시예 12: pH 조절 유닛과 연결된 이온 교환 비드가 로딩된 트레이를 포함하는 용기의 망상조직을 사용한 리튬 추출 장치
리튬은 이온 교환 비드가 로딩된 트레이를 포함하는 용기의 망상조직을 사용하여 염수로부터 추출된다. 망상조직에서의 용기는 pH 조절 탱크에 의해 연결된다.
각각의 용기 내에, 트레이는 용기의 높이를 따라 수직으로 적층된다(도 12). 각각의 트레이는 개별 이온 교환 구획으로서 작용한다. 용기의 내부 특징은 도 12에 도시되어 있다. 용기는 정사각형이고 수직으로 배열되고, 대략 50 cm 길이이고, 대략 10 cm의 폭 및 높이를 갖는다. 이것은 티탄으로 구축된다. 용기는 이온 교환 비드(1209)가 로딩된 4개의 트레이로 이루어진다.
액체 자원은 상부 플랜지(1207)로부터 용기로 흐르고, 여기서 이것은 제1 이온 교환 트레이로 흐른다. 액체는 트레이에서의 이온 교환 층을 통해 그리고 다음의 트레이로 흘러서, 결국 모든 4개의 이온 교환 트레이를 통해 흐른다. 이후, 수집된 유출물은 이온 교환 용기의 하부(1208)에서 플랜지를 통해 빠져나간다.
이온 교환 트레이는 대략 7.5 cm 두께 및 10 cm 직경인 이온 교환 층을 지지한다. 트레이를 구성하는 금속의 두께는 1/4 인치이다. 이온 교환 비드 구획의 입구 및 출구는 비드의 탈출을 방지하기 위해 50 마이크론 기공 크기를 갖는 폴리에스테르 메시로 이루어진다. 트레이의 하부는 트레이의 전체 폭에 이르는 좁은 슬릿을 포함한다. 각각의 슬릿은 1/8 인치 폭이고, 각각의 슬릿은 1/4 인치 분리된다. 각각의 트레이를 기계적으로 분리하고, 포함 메시가 늘어선 각각의 트레이 내에 이온 교환 비드를 로딩함으로써 이온 교환 비드는 이온 교환 구획의 각각으로 로딩된다. 각각의 트레이에서, 유체는 이온 교환 층을 통해, 슬릿 및 중합체 메시를 통해 그리고 액체 수집 시스템으로 압력 유발 흐름에 의해 수송된다.
다공성 이온 교환 비드는 이온 교환 입자 및 중합체 매트릭스로 이루어진다. 이온 교환 입자는 비코팅된 Li4Mn5O12 코어로 이루어진 비코팅된 이온 교환 입자이다. 입자는 10 마이크론의 평균 직경으로 대략 구형이다. 다공성 비드는 비드 표면으로부터 비드 내부로의 그리고 이온 교환 입자로의 확산 채널을 제공하는 기공 크기의 제어된 분포를 갖는 다공성 망상조직을 포함한다. 비드는 250 마이크론의 평균 직경을 갖는다.
리튬이 추출된 염수는 대략 1000 mg/ℓ의 Li, 75,000 mg/ℓ의 Na, 5,000 mg/ℓ의 Ca 및 5,000 mg/ℓ의 Mg 및 K 및 클로라이드를 포함하는 다른 화학 종을 포함하는 천연 수성 클로라이드 용액으로 이루어진다.
3개의 이러한 용기는 망상조직을 형성하도록 연결된다. 용기는 도 12에 예시된 것처럼 염수의 pH가 조정되는 탱크를 통해 연결된다. 망상조직은 이온 교환 용기(1201, 1203, 1205) 및 염기 및 염수를 위한 혼합 탱크(1202, 1204, 1206)로 이루어진다. 염수 회로에서의 혼합 탱크(1202, 1204, 1206)에 대해, NaOH의 수성 염기 용액은 염수의 pH를 7.5로 증가시키기 위해 첨가된다. 염수의 pH는 수성 염기 용액의 첨가의 속도를 제어하기 위해 염수 회로에서 각각의 혼합 탱크 전에 및 후에 모니터링된다.
이 실시예의 목적을 위해, 흐름 구성은 하기일 것이다: 액체 자원은 탱크(1202)로, 이후 용기(1203)로, 용기(1204)로, 용기(1205)로, 이것이 시스템을 떠나는 탱크(1206)로 흐른다. 산은 용기(1201)를 통해 동시에 흐른다.
3개의 용기의 망상조직의 작동 동안 임의의 점에서, 리튬은 2개의 용기에 의해 염수로부터 추출된다. 염수는 6.5의 pH에서 제1 혼합 탱크(예를 들면, 1202)로 흐르고, 이의 pH는 7.5의 값으로 조정된다. 이 염수는 제1 이온 교환 용기(예를 들면, 1202)로 공급된다. 제1 용기는 대부분의 리튬을 흡수하여서(예를 들면, 1203), 양성자를 방출한다; 이는 1000 mg/ℓ로부터 300 mg/ℓ로의 Li 농도의 하강 및 3.0의 값으로의 pH의 하강을 생성시킨다. 후속하여, 후속하는 혼합 탱크(예를 들면, 1204)에서, 상기 염수의 pH는 약 7.5로 상승되고, 염수는 남은 리튬을 흡수하는 제2 칼럼(예를 들면, 1205)으로 흐르고, Li 농도는 300 g/ℓ로부터 100 g/ℓ로 하강한다.
제3 용기(예를 들면, 1201)는 이전의 이온 교환 사이클로부터 리튬으로 포화되고, 따라서 염화리튬 농축액을 생성하기 위해 0.1 M 염산으로 처리된다. 산 용액은 이온 교환 용기를 통해 흐르고, 여기서 산으로부터의 양성자는 이온 교환 비드로 들어가고 리튬에 대해 교환된다. 리튬은 이로써 비드로부터 방출되고 산 용액에 들어간다.
이온 교환 비드에 의한 리튬 흡수의 속도가 느릴 때 시스템을 통한 펌핑은 종료되고, 염수를 포함하는 용기는 물에 의해 세척된다. 이후, 염수, 물 및 산의 흐름은 재지향되어서 염수로 최근에 처리된 용기가 이후 산으로 처리된다.
이 시스템 작동은 반복되어서 리튬을 포화까지 각각의 칼럼으로 로딩하고, 리튬을 방출하기 위해 포화된 칼럼이 산으로 처리되면서 칼럼의 다음의 세트로 흐름을 재지향한다. 상기 공정은 염수로부터 리튬을 추출하고, 탄산리튬 또는 다른 리튬 화학물질의 제조를 위해 염화리튬 농축물을 생성시킨다.
실시예 13: 내부 흐름 분배장치를 갖는 이온 교환 비드가 로딩된 용기의 망상조직을 포함하는 리튬 추출 장치
리튬은 내부 흐름 분배장치를 포함하는 용기의 망상조직을 사용하여 염수로부터 추출된다. (도 13). 용기의 내부 특징은 도 13에 도시되어 있다. 용기는 원통형이고 수직으로 배열되고, 대략 150 cm 길이이고, 120 cm의 직경을 갖는다. 이것은 섬유-유리 강화된 중합체로 구축된다. 용기는 수직으로 배향된다.
용기는 이온 교환 비드가 로딩된 하나의 내부 구획(1306)을 포함한다. 2개의 흐름 분배장치는 이온 교환 구획(1307)의 상부 및 하부로 염수를 전달한다. 이온 교환 층의 중간 수집 점에 위치한 하나의 흐름 분배장치는 이온 교환을 겪은 액체를 수집하고 이것을 이온 교환 층(1308)으로부터 제거한다. 흐름 분배장치는 비드를 고정하면서 흐름을 수월하게 하도록 100 마이크론 슬릿을 갖는 중합체 노즐을 갖는 2-4 cm 직경인 천공된 폴리비닐 클로라이드 파이프로 이루어진다.
액체 자원은 상부 및 하부 플랜지(1304)로부터 용기로 흐르고, 여기서 이것은 상부 및 하부 흐름 분배장치(1307)로 흐른다. 이 분배장치는 이온 교환 비드 구획으로의 액체 자원의 균일한 흐름을 보장한다. 액체 자원은 이온 교환 비드(1306)를 통해 그리고 탱크(1308)의 중간에서 액체 분배장치로 흐른다. 이 후자의 분배장치는 이온 교환을 겪은 자원을 수집하고, 이것은 측면(1305)에서 플랜지를 통해 용기를 빠져나간다.
플랜지 개구를 통해 용기의 상부를 개방하고 용기를 밀폐함으로써 이온 교환 매체가 로딩된다. 이온 교환 비드는 용기의 전체를 점유한다. 흐름 분배장치는 이온 교환 비드 내에 침지된다.
다공성 이온 교환 비드는 이온 교환 입자 및 중합체 매트릭스로 이루어진다. 이온 교환 입자는 ZrO2 코팅을 갖는 Li4Ti5O12 코어로 이루어진 코팅된 이온 교환 입자이다. 입자는 10 마이크론의 평균 직경으로 대략 구형이고, 코팅은 대략 5 nm 두께이다. 다공성 비드는 비드 표면으로부터 비드 내부로의 그리고 이온 교환 입자로의 확산 채널을 제공하는 기공 크기의 제어된 분포를 갖는 다공성 망상조직을 포함한다. 중합체 매트릭스는 폴리비닐리덴 플루오라이드로 이루어진다. 비드는 100 마이크론 mm 평균 직경을 갖는 형상의 분포를 갖는다.
리튬이 추출된 염수는 대략 300 mg/ℓ의 Li, 100,000 mg/ℓ의 Na, 1,000 mg/ℓ의 Ca 및 2,000 mg/ℓ의 Mg 및 K 및 클로라이드를 포함하는 다른 화학 종을 포함하는 천연 수성 클로라이드 용액으로 이루어진다.
3개의 이러한 용기는 도 13에 예시된 것처럼 망상조직을 형성하도록 연결된다. 망상조직은 이온 교환 용기(1301, 1302, 1303)로 이루어진다. 이 실시예의 목적을 위해, 흐름 구성은 하기일 것이다: 액체 자원은 용기(1301)로, 이것이 시스템을 떠나는 용기(1302)로 흐른다. 산은 용기(1303)를 통해 동시에 흐른다.
3개의 용기의 망상조직의 작동 동안 임의의 점에서, 리튬은 2개의 용기에 의해 염수로부터 추출된다. 이 염수는 제1 이온 교환 용기(예를 들면, 1301)로 공급된다. 제1 용기는 대부분의 리튬을 흡수하여서(예를 들면, 1301), 양성자를 방출한다; 이는 300 mg/ℓ로부터 180 mg/ℓ로의 Li 농도의 하강을 발생시키고, 염수는 남은 리튬을 흡수하는 제2 칼럼(예를 들면, 1302)으로 흐르고, Li 농도는 180 g/ℓ로부터 50 g/ℓ로 하강한다.
제3 용기(예를 들면, 1303)는 이전의 이온 교환 사이클로부터 리튬으로 포화되고, 따라서 염화리튬 농축액을 생성하기 위해 1.0 M 염산으로 처리된다. 산 용액은 이온 교환 용기를 통해 흐르고, 여기서 산으로부터의 양성자는 이온 교환 비드로 들어가고 리튬에 대해 교환된다. 리튬은 이로써 비드로부터 방출되고 산 용액에 들어간다.
이온 교환 비드에 의한 리튬 흡수의 속도가 느릴 때 시스템을 통한 펌핑은 종료되고, 리튬으로 포화된 비드를 포함하는 용기는 물에 의해 세척된다. 이후, 염수, 물 및 산의 흐름은 재지향되어서 리튬으로 최근에 포화된 용기가 이후 산으로 처리된다.
이 시스템 작동은 반복되어서 리튬을 포화까지 각각의 칼럼으로 로딩하고, 리튬을 방출하기 위해 포화된 칼럼이 산으로 처리되면서 칼럼의 다음의 세트로 흐름을 재지향한다. 상기 공정은 염수로부터 리튬을 추출하고, 탄산리튬 및 다른 리튬 화학물질의 제조를 위해 염화리튬 농축물을 생성시킨다.
실시예 14: pH 조절 유닛과 연결된 이온 교환 비드가 로딩된 필터 뱅크를 포함하는 용기의 망상조직을 사용한 리튬 추출 장치
리튬은 이온 교환 비드를 포함하는 용기의 망상조직을 사용하여 액체 자원으로부터 추출되었다.
각각의 용기는 용기의 길이를 따라 배열된 이온 교환 비드로 충전된 필터 뱅크를 포함하였다. 각각의 필터 뱅크는 개별 이온 교환 구획으로서 작용하였다. 용기의 내부 특징은 도 14에 도시되어 있다. 용기는 원통형이고 수평으로 배열되고, 대략 25 cm 길이이고, 대략 2 cm의 폭 및 높이를 가졌다. 이것은 PVC로 구축되었다. 용기는 이온 교환 구획(1409)으로서 작용하는 하나의 필터 뱅크 및 흐름을 필터 뱅크로 분포시키고 3개의 필터 뱅크의 각각으로부터의 출구 흐름을 수집하는 흐름 분배장치로 이루어졌다.
이온 교환 구획(1409)은 24 cm의 길이, 1.5 cm 폭 및 24 cm 높이였다. 각각의 이온 교환 비드 구획의 입구 및 출구는 50-마이크론 슬릿을 갖는 중합체 메시로 이루어졌다. 각각의 이온 교환 구획에서, 유체는 이온 교환 층을 통해, 중합체 지지체를 통해 그리고 유체 수집 시스템으로 압력 유발 흐름에 의해 수송되었다. 각각의 이온 교환 구획에 대한 균등한 흐름이 보장되었는데, 이온 교환 비드에 걸친 압력 강하가 입구 및 출구 흐름 분배장치에서의 마찰 손실로 인한 압력 강하보다 대략 100배 더 높기 때문이다.
이온 교환 구획을 기계적으로 분리하고, 개재 공간으로 이온 교환 비드를 로딩함으로써 이온 교환 비드는 이온 교환 구획의 각각으로 로딩되었다. 다공성 이온 교환 비드는 이온 교환 입자 및 중합체 매트릭스로 이루어졌다. 이온 교환 입자는 TiO2 코팅을 갖는 Li2Mn2O5 코어로 이루어진 코팅된 이온 교환 입자였다. 입자는 10 마이크론의 평균 직경으로 대략 구형이고, 코팅 두께는 대략 5 nm 두께였다. 중합체 매트릭스는 폴리비닐 클로라이드로 이루어졌다. 다공성 비드는 비드 표면으로부터 비드 내부로의 그리고 이온 교환 입자로의 확산 채널을 제공하는 기공 크기의 제어된 분포를 갖는 다공성 망상조직을 포함하였다. 비드는 200 마이크론의 평균 직경을 가졌다.
액체 자원은 유니온(1407)으로부터 각각의 용기로 흐르고, 여기서 이것은 흐름 분포 메시로 그리고 이온 교환 챔버로 흘렀다. 액체는 상기 언급된 메시를 통해, 이온 교환 비드의 층(1409)을 통해, 상기 언급된 메시 밖으로 그리고 출구 흐름 분포 파이프로 흐른다. 이후, 수집된 유출물은 이온 교환 용기의 다른 측면에서 유니온(1408)을 통해 빠져나간다.
리튬이 추출된 염수는 대략 275 mg/ℓ의 Li, 100,000 mg/ℓ의 Na, 500 mg/ℓ의 Ca 및 4,000 mg/ℓ의 Mg 및 K 및 클로라이드를 포함하는 다른 화학 종을 포함하는 천연 수성 클로라이드 용액으로 이루어졌다.
3개의 이러한 용기는 망상조직을 형성하도록 연결되었다. 용기는 도 14에 예시된 것처럼 염수의 pH가 조정되는 탱크를 통해 연결되었다. 망상조직은 이온 교환 용기(1401, 1403, 1405) 및 염기 및 염수를 위한 혼합 탱크(1402, 1404, 1406)로 이루어졌다. 염수 회로에서의 혼합 탱크(1402, 1404, 1406)에 대해, NaOH의 수성 염기 용액은 염수의 pH를 7.5로 증가시키기 위해 첨가된다. 염수의 pH는 수성 염기 용액의 첨가의 속도를 제어하기 위해 염수 회로에서 각각의 혼합 탱크 전에 및 후에 모니터링되었다.
이 실시예의 목적을 위해, 흐름 구성은 하기일 것이다: 액체 자원은 탱크(1402)로, 이후 용기(1403)로, 용기(1404)로, 용기(1405)로, 이것이 시스템을 떠나는 탱크(1406)로 흐른다. 산은 용기(1401)를 통해 동시에 흘렀다.
3개의 용기의 망상조직의 작동 동안 임의의 점에서, 리튬은 2개의 용기에 의해 염수로부터 추출되었다. 염수는 6.5의 pH에서 제1 혼합 탱크(예를 들면, 1402)로 흐르고, 이의 pH는 7.5의 값으로 조정되었다. 이 염수는 제1 이온 교환 용기(예를 들면, 1402)로 공급되었다. 제1 용기는 대부분의 리튬을 흡수하여서(예를 들면, 1403) 양성자를 방출한다; 이는 275 mg/ℓ로부터 75 mg/ℓ로의 Li 농도의 하강 및 3.0의 값으로의 pH의 하강을 생성시킨다. 후속하여, 후속하는 혼합 탱크(예를 들면, 1404)에서, 상기 염수의 pH는 약 7.5로 상승되고, 염수는 남은 리튬을 흡수하는 제2 칼럼(예를 들면, 1405)으로 흐르고, Li 농도는 75 g/ℓ로부터 50 g/ℓ로 하강한다.
제3 용기(예를 들면, 1401)는 이전의 이온 교환 사이클로부터 리튬으로 포화되고, 따라서 염화리튬 농축액을 생성하기 위해 1.0 M 염산으로 처리되었다. 산 용액은 이온 교환 용기를 통해 흐르고, 여기서 산으로부터의 양성자는 이온 교환 비드로 들어가고 리튬에 대해 교환되었다. 리튬은 이로써 비드로부터 방출되고 산 용액에 들어갔다. 리튬은 2000 mg/ℓ의 리튬 농도에서 용리되는 한편, 산성 클로라이드 용액에서의 나트륨의 농도는 700 mg/ℓ 미만에서 유지되었다.
이온 교환 비드에 의한 리튬 흡수의 속도가 느릴 때 시스템을 통한 펌핑은 종료되고, 염수를 포함하는 용기는 물에 의해 세척된다. 이후, 염수, 물 및 산의 흐름은 재지향되어서 새로운 용기는 산으로 처리되고 다른 용기는 염수로 처리되었다.
이 시스템 작동은 반복되어서 리튬을 포화까지 각각의 칼럼으로 로딩하고, 리튬을 방출하기 위해 포화된 칼럼이 산으로 처리되면서 흐름의 다음의 구성으로 흐름을 재지향하였다. 상기 공정은 염수로부터 리튬을 추출하고, 염화리튬 농축물을 생성시키고, 이것은 이후 탄산리튬 생성물을 침전시키기 위해 탄산나트륨으로 처리되었다.
실시예 15. 최소 흐름 거리를 위한 막 사이에 포함된 패킹된 이온 교환 층을 갖는 용기를 사용한 리튬 추출
리튬은 최소 흐름 거리를 생성시키는 권취된 이온 교환 부재를 형성하는 2개의 막 사이에 포함된 이온 교환 비드를 포함하는 용기를 사용하여 염수로부터 추출된다(도 15). 이온 교환 용기의 내부 특징은 도 15에 도시되어 있다. 용기는 원통형이고 수직으로 배열되고, 대략 60 cm 높이이고, 대략 12 cm의 직경을 갖는다. 이것은 섬유 강화된 플라스틱으로 구축된다.
액체 자원 또는 다른 공정 유체는 용기의 상부(1501)에서의 입구로부터 EPDM 개스킷(1514)에 의해 용기의 하부로부터 분리된 상부 유체 분포 챔버로 이온 교환 용기로 흐르고, 여기서 흐름은 상기 부재의 축 방향을 따라 탄젠트로 권취된 이온 교환 부재 흐름 채널(1502)을 통해 흐르도록 분포된다.
막 횡단면(1506)은 도 15에 도시되어 있다. 막은 몇몇 구성 성분을 적층함으로써 구축된다. 처음에, 폴리에틸렌을 포함하는 비투과성 막(1512), 이어서 폴리에틸렌으로 이루어진 5 mm 장능형 개구를 갖는 스페이서(1507) 및 0.2 마이크론 다공성 개구를 갖는 폴리비닐 플루오라이드로 이루어진 다공성 미세여과 막(1510)이 놓인다. 이로부터, 다공성 이온 교환 입자의 얇은 4 mm 층은 침착되고(1511), 또 다른 미세여과 막(1510) 및 폴리에틸렌으로 이루어진 7 mm 장능형 개구를 갖는 하류 수집 스페이서(1508)에 의해 덮인다. 이 스택의 하나의 측면은 천공된 수집 관(1505)에 부착되고, 부재는 나선으로 권취된다. 이 실시예에서, 막은 50 cm 및 10 cm 폭이고 이의 짧은 말단 주위에 대략 1 및 1/2회 방사된다.
리튬 풍부 염수는 1 ℓ/초의 흐름 속도로 흐름 채널(1502)을 통해 통과하고, 800 mL/초의 흐름 속도로 출구(1503)를 통해 용기의 하부로부터 방출되고; 유체는 각각 10 및 8 psi의 압력으로 1501을 통해 들어가고 1503을 통해 막 부재를 빠져나간다. 유체가 흐름 채널(1502)을 통해 통과하면서, 부분(200 mL/초)은 미세여과 막(1510)을 통해, 이온 교환 비드(1511)를 통해 그리고 하류 수집 공간(1508)으로 투과한다. 리튬 고갈된 염수가 이의 수집 공간을 통해 그리고 이것이 용기를 빠져나가는(1504) 천공된 수집 관으로 나선 권취된 부재 주위에 각지게(1509) 흐른다. 이온 교환 비드에 걸친 총 압력 강하는 따라서 10 psi 미만이다. 이온 교환 비드를 통해 투과하지 않고 1503을 통해 용기를 떠난 임의의 염수는 이온 교환 비드가 임의의 더 많은 리튬을 흡수하지 않을 때까지 이온 교환 용기로 다시 재순환된다.
이온 교환 비드는 다공성 이온 교환 비드이다. 다공성 이온 교환 비드는 이온 교환 입자 및 중합체 매트릭스로 이루어진다. 이온 교환 입자는 비코팅된 Li4Ti5O12 코어로 이루어진 비코팅된 이온 교환 입자이다. 입자는 3 내지 5 마이크론의 평균 직경으로 대략 구형이다. 중합체 매트릭스는 폴리비닐리덴 디플루오라이드로 이루어진다. 다공성 비드는 비드 표면으로부터 비드 내부로의 그리고 이온 교환 입자로의 확산 채널을 제공하는 기공 크기의 제어된 분포를 갖는 다공성 망상조직을 포함한다. 비드는 25 마이크론의 평균 직경을 갖는다.
리튬이 추출된 염수는 대략 250 mg/ℓ의 Li, 70,000 mg/ℓ의 Na, 10,000 mg/ℓ의 Ca 및 2,000 mg/ℓ의 Mg 및 설페이트를 포함하는 다른 화학 종을 포함하는 천연 수성 클로라이드 용액으로 이루어진다. 이 액체 자원이 용기에 들어갈 때, 압력은 70 psi이다. 이 이온 교환 재료를 통한 흐름은 50 mg/ℓ의 Li, 70,000 mg/ℓ의 Na, 10,000 mg/ℓ의 K, 3,000 mg/ℓ의 Ca 및 2,000 mg/ℓ의 Mg 및 설페이트를 포함하는 다른 화학 종을 포함하는 출구 흐름을 생성시킨다.
실시예 16: 필터 뱅크 내의 패킹된 이온 교환 비드의 형성된 층을 갖는 용기를 사용한 리튬 추출
이온 교환 비드는 필터 뱅크를 포함하는 용기 내부에 패킹된다(도 16). 이온 교환 용기의 내부 특징은 도 16에 도시되어 있다. 용기는 용기의 길이를 따라 배열된 이온 교환 비드로 충전된 필터 뱅크로 이루어진다. 각각의 필터 뱅크는 개별 이온 교환 구획으로서 작용한다. 용기의 내부 특징은 도 16에 도시되어 있다. 용기는 정사각형이고 수직으로 배열되고, 대략 20 cm 길이이고, 대략 2 m의 폭 및 높이를 갖는다. 이것은 탄소 강으로 구축된다. 용기는 이온 교환 구획(1601)으로서 작용하는 하나의 필터 뱅크 및 흐름을 필터 뱅크로 분포시키고 각각으로부터의 출구 흐름을 수집하는 흐름 채널로 이루어진다. 이온 교환 층의 두께는 10 cm이다. 용기는 2개의 유체 우회 장치(1604 및 1605)를 포함한다. 이들은 용기에서 측면 포트에 연결되고, 용기의 말단을 개방함으로써 위치에서 이동된다.
다공성 이온 교환 비드는 이온 교환 입자 및 중합체 매트릭스로 이루어진다. 이온 교환 입자는 비코팅된 Li4Ti5O12 코어로 이루어진 비코팅된 이온 교환 입자이다. 입자는 5 내지 10 마이크론의 평균 직경으로 대략 구형이다. 중합체 매트릭스는 PVC로 이루어진다. 다공성 비드는 비드 표면으로부터 비드 내부로의 그리고 이온 교환 입자로의 확산 채널을 제공하는 기공 크기의 제어된 분포를 갖는 다공성 망상조직을 포함한다.
최적의 흐름 특징을 보장하기 위해 이온 교환 층을 균일한 및 압축 분말로 압축하기 위해, 유체 우회 장치(1604 및 1605)가 사용된다. 상기 유체 우회 장치는 이온 교환 층의 오직 소정의 부분으로 유체를 유도한다. 물을 포함하는 유체는 분당 1 갤런의 흐름 속도로 이온 교환 장치로 흘러서, 플랜지 연결(1602)을 통해 유체 분포 구획(1608)으로 상기 용기에 들어간다. 유체는 입구 유체 분포 구획의 길이를 따라 미끌어지고 용기에서 측면 포트에 연결된 파이프를 통해 유체 우회 장치로 주입된 압축 공기에 의해 팽창된 고체 EPDM 팽창 가능한 플러그로 이루어진 제1 우회 장치(1604)와 마주친다. 팽창 시, 이 유체 우회 장치는 이의 가장 긴 치수를 따라 용기의 전체 횡단면을 점유한다. 흐름은 상기 제1 유체 우회 장치와 마주칠 시 필터 뱅크의 필터 클로스 내에 포함된 이온 교환 층(1601)으로 우회된다. 물은 적어도 1 cm/초의 속도로 이온 교환 층을 통해 흐른다. 유체는 이온 교환 층을 횡단 시 출구 유체 분포 구획(1609)으로 빠져나간다. 용기의 플랜지 출구(1603)는 개스킷 블랭크 플랜지에 의해 차단된다. 이는 유체가 출구 유체 분포 구획(1609) 내에 제2 유체 우회 장치(1605)에 포함된 파이프를 통해 빠져나가게 강제한다. 이 제2 유체 우회 장치는 이의 가장 긴 치수에 걸쳐 용기의 전체 횡단면을 점유하고 이것을 횡단하고 유체 구획과 접촉된 파이프를 포함하는 고체 EPDM 플러그 장치로 이루어진다. 이 파이프는 측면 포트를 통해 용기의 외부에 연결된다. 흐름이 차단되므로 유체 우회 장치의 위치 위에서 또는 아래에서 발생하지 않아서, 흐름이 용기의 제한된 부분(1607)을 통해 발생하게 강제한다. 이는 부분(1607)에서 이온 교환 비드를 압축시킨다.
유체가 다른 용기의 다른 부위로 흐르는 것을 방지하도록, 알루미늄 옥사이드 불활성 비드는 출구 흐름 분포 구획의 섹션 내에 로딩되고, 여기서 흐름은 원해지지 않고(1606); 이들 비드의 크기는 50 ㎛ 내지 100 ㎛이다. 이 비드는 패킹 공정의 완료 시 출구 포트(1603)에서 제거된다.
이온 교환 층의 하나의 부분(1607)이 패킹된 후, 유체 우회 장치는 용기의 모든 부분이 처리될 때까지 팽창 가능한 패킹 장치(1604)를 수축시키거나 고체 패킹 장치(1605)를 이동시킴으로써 층의 상이한 부분으로 이동된다. 6의 반복 또는 부분이 이 용기에서 수행된다.
리튬은 상기 도시된 것처럼 용기로 패킹된 비드를 사용하여 염수로부터 추출된다. 리튬이 추출된 염수는 대략 800 mg/ℓ의 Li, 65,000 mg/ℓ의 Na, 5,000 mg/ℓ의 K, 5,000 mg/ℓ의 Ca 및 5,000 mg/ℓ의 Mg 및 설페이트를 포함하는 다른 화학 종을 포함하는 천연 수성 클로라이드 용액으로 이루어졌다. 이 이온 교환 재료를 통한 흐름은 100 mg/ℓ의 Li, 65,000 mg/ℓ의 Na, 5,000 mg/ℓ의 K, 5,000 mg/ℓ의 Ca 및 5,000 mg/ℓ의 Mg 및 설페이트를 포함하는 다른 화학 종을 포함하는 출구 흐름을 생성시킨다.
실시예 17: pH 조절 유닛과 연결된 다수의 방사상 흐름 패킹된 이온 교환 층을 포함하는 용기를 포함하는 용기의 망상조직을 사용한 리튬 추출 장치
리튬은 다수의 방사상 흐름 패킹된 이온 교환 층을 포함하는 용기의 망상조직을 사용하여 염수로부터 추출된다(도 17). 망상조직에서의 용기는 pH 조절 탱크에 의해 연결된다.
각각의 용기(1715)는 이온 교환 층(1709)을 포함하는 관형 구획(1709)을 포함한다. 이들 관형 구획 중 2개는 직렬로 연결되고, 이들 2개 구획 유닛 중 3개는 각각의 용기 내에 포함된다. 2개 구획 유닛의 각각은 개별 이온 교환 유닛으로서 작용한다. 용기의 내부 특징은 도 17에 도시되어 있다. 용기는 원통형이고 수평으로 배열되고, 대략 100 cm 길이이고, 대략 50 cm의 폭 및 높이를 갖는다. 이것은 티탄이 늘어선 탄소 강으로 구축된다. 각각의 이온 교환 구획은 40 cm 길이 및 10 cm 직경이다.
각각의 관형 구획의 측면도(1710) 및 횡단도(1711)는 도 17에 도시되어 있다. 각각의 구획은 환형 이온 교환 구획(1714)이 액체가 흐르는 내부 천공된 관형 파티션(1713)을 둘러싸는 방사 흐름 층을 포함한다. 이 내부 관형 파티션(1713)은 2 cm의 직경을 갖는 원통에 의해 획정되고, 20 ㎛의 평균 개구를 갖는 다공성 티탄 벽 내에 포함된다. 이온 교환 층(1714)은 이 내부 관형 파티션과 관형 이온 교환 구획(1709)의 외부 벽 사이의 환형 영역 내에 포함된다. 이 외부 벽은 10 cm의 직경을 갖고, 20 ㎛의 평균 개구를 갖는 다공성 티탄 벽으로 구축된다. 따라서, 환형 이온 교환 층을 통한 전체 흐름 경로는 대략 4 cm이다.
액체 자원은 각각의 2개 구획 유닛에 연결하는 관(1707)을 통해 그리고 내부 관형 파티션(1713)으로 용기로 흐르고, 이것으로부터 이것은 이온 교환 층(1714)을 통해 그리고 주요 용기(1715)로 밖으로 방사상으로 흐르고, 여기서 이것은 용기의 하부에서 수집되고 출구 플랜지(1708)를 통해 용기를 빠져나간다. 흐름은 압력에 의해 유발되고, 입구(1707)와 출구(1708) 사이의 총 압력 강하는 10 psi이다.
이온 교환 비드는 다공성 이온 교환 비드이고, 이온 교환 입자 및 중합체 매트릭스로 이루어진다. 이온 교환 입자는 비코팅된 Li4Mn5O12 코어로 이루어진 비코팅된 이온 교환 입자이다. 입자는 5 마이크론의 평균 직경으로 대략 구형이다. 다공성 비드는 비드 표면으로부터 비드 내부로의 그리고 이온 교환 입자로의 확산 채널을 제공하는 기공 크기의 제어된 분포를 갖는 다공성 망상조직을 포함한다. 비드는 150 마이크론의 평균 직경을 갖는다.
리튬이 추출된 염수는 대략 1,000 mg/ℓ의 Li, 75,000 mg/ℓ의 Na, 5,000 mg/ℓ의 Ca 및 5,000 mg/ℓ의 Mg 및 K 및 클로라이드를 포함하는 다른 화학 종을 포함하는 천연 수성 클로라이드 용액으로 이루어진다.
3개의 이러한 용기(1715)는 망상조직을 형성하도록 연결된다. 용기는 도 17에 예시된 것처럼 염수의 pH가 조정되는 탱크를 통해 연결된다. 망상조직는 이온 교환 용기(1701, 1703, 1705) 및 염기 및 염수를 위한 혼합 탱크(1702, 1704, 1706)로 이루어진다. 염수 회로에서의 혼합 탱크(1702, 1704, 1706)에 대해, NaOH의 수성 염기 용액은 염수의 pH를 7.5로 증가시키기 위해 첨가된다. 염수의 pH는 수성 염기 용액의 첨가의 속도를 제어하기 위해 염수 회로에서 각각의 혼합 탱크 전에 및 후에 모니터링된다. 5 마이크론의 특징적인 최대 개구를 갖는 필터 백은 이들 탱크의 각각의 출구에서 설치된다.
이 실시예의 목적을 위해, 흐름 구성은 하기일 것이다: 액체 자원은 탱크(1702)로, 이후 용기(1703)로, 용기(1704)로, 용기(1705)로, 이것이 시스템을 떠나는 탱크(1706)로 흐른다. 산은 용기(1701)를 통해 동시에 흐른다.
3개의 용기의 망상조직의 작동 동안 임의의 점에서, 리튬은 2개의 용기에 의해 염수로부터 추출된다. 염수는 6.5의 pH에서 제1 혼합 탱크(예를 들면, 1702)로 흐르고, 이의 pH는 7.5의 값으로 조정된다. 이 염수는 제1 이온 교환 용기(예를 들면, 1702)로 공급된다. 제1 용기는 대부분의 리튬을 흡수하여서(예를 들면, 1703), 양성자를 방출한다; 이는 1000 mg/ℓ로부터 300 mg/ℓ로의 Li 농도의 하강 및 3.0의 값으로의 pH의 하강을 생성시킨다. 후속하여, 후속하는 혼합 탱크(예를 들면, 1704)에서, 상기 염수의 pH는 약 7.5로 상승되고, 염수는 남은 리튬을 흡수하는 제2 칼럼(예를 들면, 1705)으로 흐르고, Li 농도는 300 mg/ℓ로부터 100 mg/ℓ로 하강한다.
제3 용기(예를 들면, 1701)는 이전의 이온 교환 사이클로부터 리튬으로 포화되고, 따라서 염화리튬 농축액을 생성하기 위해 0.25 M 염산으로 처리된다. 산 용액은 이온 교환 용기를 통해 흐르고, 여기서 산으로부터의 양성자는 이온 교환 비드로 들어가고 리튬에 대해 교환된다. 리튬은 이로써 비드로부터 방출되고 산 용액에 들어간다.
이온 교환 비드에 의한 리튬 흡수의 속도가 느릴 때 시스템을 통한 펌핑은 종료되고, 염수를 포함하는 용기는 물에 의해 세척된다. 이후, 염수, 물 및 산의 흐름은 재지향되어서 염수로 최근에 처리된 용기가 이후 산으로 처리된다.
이 시스템 작동은 반복되어서 리튬을 포화까지 각각의 칼럼으로 로딩하고, 리튬을 방출하기 위해 포화된 칼럼이 산으로 처리되면서 칼럼의 다음의 세트로 흐름을 재지향한다. 상기 공정은 염수로부터 리튬을 추출하고, 탄산리튬 또는 다른 리튬 화학물질의 제조를 위해 염화리튬 농축물을 생성시킨다.
실시예 18: 다수의 내부 흐름 분배장치를 갖는 용기를 사용한 리튬 추출 장치
리튬은 다수의 내부 흐름 분배장치를 포함하는 용기를 사용하여 염수로부터 추출된다. (도 18). 용기의 내부 특징은 도 18에 도시되어 있다. 용기는 원통형이고 수직으로 배열되고, 대략 140 cm 길이이고, 30 cm의 직경을 갖는다. 이것은 하스텔로이 C276으로 구축된다. 용기는 수직으로 배향된다.
주요 용기는 로딩된 이온 교환 비드이다. 상기 용기 내에, 8개의 흐름 분배장치(1804)에서 상세히 도시됨)는 20 cm 떨어져 용기를 따라 배치되고 균등하게 분포된다. 4개의 흐름 분배장치는 염수를 이온 교환 구획(1801)으로 전달하는 한편, 4개의 출구 흐름 분배장치(1802)는 이온 교환을 겪은 액체를 수집하고 이것을 이온 교환 층으로부터 제거한다. 흐름 분배장치는 이의 원주를 따라 절단된 슬릿을 갖는 폴리비닐 클로라이드 파이프로 이루어진다. 슬릿은 5 mm 떨어져 있고 50 마이크론의 개구를 가져서, 유체가 이온 교환 구획 밖으로 비드를 운반하는 것을 막는다.
액체 자원은 입구 흐름 분배장치(1801)로부터, 이온 교환 비드(1803)를 통해 용기로 그리고 유체가 용기를 빠져나가는 출구 흐름 분배장치(1802)를 통해 용기 밖으로 흐른다. 이 분배장치는 이온 교환 비드 구획으로의 그리고 이를 통한 액체 자원의 균일한 흐름을 보장한다.
플랜지 개구를 통해 용기의 상부를 개방하고 용기를 밀폐함으로써 이온 교환 매체가 로딩된다. 이온 교환 비드는 용기의 전체를 점유한다. 흐름 분배장치는 이온 교환 비드 내에 침지된다.
다공성 이온 교환 비드는 이온 교환 입자 및 중합체 매트릭스로 이루어진다. 이온 교환 입자는 SiO2 코팅을 갖는 Li4Mn5O12 코어로 이루어진 코팅된 이온 교환 입자이다. 입자는 10 마이크론의 평균 직경으로 대략 구형이고, 코팅은 대략 5 nm 두께이다. 다공성 비드는 비드 표면으로부터 비드 내부로의 그리고 이온 교환 입자로의 확산 채널을 제공하는 기공 크기의 제어된 분포를 갖는 다공성 망상조직을 포함한다. 중합체 매트릭스는 폴리비닐리덴 플루오라이드로 이루어진다. 비드는 200 마이크론의 평균 직경을 갖는다.
리튬이 추출된 염수는 대략 1,000 mg/ℓ의 Li, 20,000 mg/ℓ의 Na, 20,000 mg/ℓ의 Ca 및 20,000 mg/ℓ의 Mg 및 K 및 설페이트를 포함하는 다른 화학 종을 포함하는 천연 수성 클로라이드 용액으로 이루어진다. 이 액체 자원이 용기에 들어갈 때, 압력은 10 psi이다. 이 이온 교환 재료를 통한 흐름은 대략 150 mg/ℓ의 Li, 20,000 mg/ℓ의 Na, 20,000 mg/ℓ의 Ca 및 20,000 mg/ℓ의 Mg 및 K 및 설페이트를 포함하는 다른 화학 종을 포함하는 출구 흐름을 생성시킨다.
추가의 실시형태
실시형태 1. 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치로서, 상기 용기 내부에서의 이온 교환 재료의 다수의 층을 통한 상기 액체 자원의 흐름을 유도하는 내부 흐름 채널을 갖는 용기를 포함하는 것인 장치.
실시형태 2. 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치로서,
a) 용기;
b) 상기 용기 내부의 이온 교환 재료의 다수의 층;
c) 이온 교환 재료의 상기 다수의 층을 통한 상기 액체 자원의 흐름을 유도하기 위한 흐름 채널을 포함하는 것인 장치.
실시형태 3. 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치로서,
a) 내부에 복수의 흐름 채널을 획정하는 용기;
b) 유체가 복수의 흐름 채널을 통한 이온 교환 재료의 복수의 층에 걸쳐 흐르도록 유도되도록 구성되도록 용기 내에 배치되고 복수의 흐름 채널과 유체 연통하는 이온 교환 재료의 복수의 층을 포함하는 것인 장치.
실시형태 4. 실시형태 1 내지 실시형태 3 중 어느 하나에 있어서, 복수의 층의 각각의 층은 복수의 흐름 채널의 상응하는 흐름 채널을 통해 유체를 수용하고 복수의 채널의 또 다른 상응하는 흐름 채널로 유체를 방출하도록 구성된 것인 장치.
실시형태 5. 실시형태 1 내지 실시형태 4 중 어느 하나에 있어서, 상기 액체 자원은 병렬의 이온 교환 재료의 상기 다수의 층을 통해 흐르는 것인 장치.
실시형태 6. 실시형태 1 내지 실시형태 2에 있어서, 상기 액체 자원은 직렬의 이온 교환 재료의 상기 다수의 층을 통해 흐르는 것인 장치.
실시형태 7. 실시형태 1 내지 실시형태 4에 있어서, 이온 교환 재료의 상기 복수의 층은 구조 지지체를 갖는 상기 용기 내부에 탑재되는 것인 장치.
실시형태 8. 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치로서, 이온 교환 재료의 층 및 수위 센서를 사용하여 제어되는 일정 부피의 가스를 포함하는 용기를 포함하는 것인 장치.
실시형태 9. 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치로서, 상기 액체 자원이 상기 원통형 용기에 방사상으로 배향된 방향으로 상기 이온 교환 재료를 통해 흐르도록 배열된 이온 교환 재료가 로딩된 내부 구획을 포함하는 원통형 용기를 포함하는 것인 장치.
실시형태 10. 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치로서, 2개의 동심원 원통형 구조물 사이에 배치된 이온 교환 재료를 포함하는 원통형 용기를 포함하는 것인 장치.
실시형태 11. 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치로서, 이온 교환 재료 및 용기에 방사상으로 배향된 방향에서 이온 교환 재료를 통한 상기 액체 자원의 흐름을 수월하게 하는 용기의 중앙 근처의 천공된 파이프를 포함하는 용기를 포함하는 것인 장치.
실시형태 12. 용기 하우징을 포함하는, 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치로서, 상기 용기 하우징은 이온 교환 재료가 내부 원통형 용기와 외부 원통형 용기 사이에 수용된 상기 내부 원통형 용기 및 상기 외부 원통형 용기를 포함하는 것인 장치.
실시형태 13. 실시형태 12에 있어서, 상기 내부 원통형 용기 및 상기 외부 원통형 용기는 투과성이어서 상기 이온 교환 재료를 통한 상기 액체 자원의 흐름을 수월하게 하는 것인 장치.
실시형태 14. 실시형태 12에 있어서, 상기 내부 원통형 용기 및/또는 상기 외부 원통형 용기는 상기 용기 하우징의 내부에 상기 이온 교환 재료를 포함하면서 상기 이온 교환 재료를 통한 상기 액체 자원의 흐름을 수월하게 하도록 홀, 슬릿, 노즐, 메시 또는 이들의 조합에 의해 고정되는 것인 장치.
실시형태 15. 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치로서, 외부 동심원 원통형 구조물과 내부 동심원 원통형 구조물 사이에 배치된 이온 교환 재료를 포함하는 원통형 용기를 포함하고, 상기 액체 자원이 내부 부피로 원통형 용기에 들어가고 원통형 용기를 빠져나가기 전에 내부 동심원 원통형 구조물, 이온 교환 재료 및 외부 동심원 원통형 구조물을 통해 통과하도록 구성되도록 원통형 용기에 대한 입구는 내부 동심원 원통형 구조물에 위에 획정된 내부 부피와 유체 연통하는 것인 장치.
실시형태 16. 실시형태 8 내지 실시형태 15 중 어느 하나에 있어서, 상기 액체 자원은 상기 용기의 외부 근처로부터 상기 용기의 내부 근처로 상기 이온 교환 재료를 통해 방사상 배향으로 흐르는 것인 장치.
실시형태 17. 실시형태 8 내지 실시형태 15 중 어느 하나에 있어서, 상기 액체 자원은 상기 용기의 내부 근처로부터 상기 용기의 외부 근처로 상기 이온 교환 재료를 통해 방사상 배향으로 흐르는 것인 장치.
실시형태 18. 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치로서, 내부 흐름 분배장치를 포함하고 이온 교환 재료를 포함하는 용기를 포함하는 것인 장치.
실시형태 19. 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치로서, 이온 교환 재료가 로딩된 용기를 포함하고, 상기 액체 자원은 상기 용기의 2개의 대향하는 말단 근처에 위치한 다수의 흐름 분배장치로부터 상기 용기에 들어가고 상기 용기의 2개의 대향하는 말단 사이의 중심점 근처에 위치한 하나 이상의 흐름 분배장치로부터 상기 용기를 빠져나가는 것인 장치.
실시형태 20. 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치로서, 이온 교환 재료가 로딩된 용기를 포함하고, 상기 액체 자원은 상기 용기의 2개의 대향하는 말단 근처에 위치한 다수의 흐름 분배장치로부터 상기 용기를 빠져나가고 상기 용기의 2개의 대향하는 말단 사이의 중심점 근처에 위치한 하나 이상의 흐름 분배장치로부터 상기 용기에 들어가는 것인 장치.
실시형태 21. 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치로서, 하나 이상의 캔들을 포함하는 용기를 포함하고, 각각의 상기 캔들은 상기 액체 자원의 흐름에 투과성이고 이온 교환 재료를 포함하는 2개의 동심원형 구조물을 포함하는 것인 장치.
실시형태 22. 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치로서, 하나 이상의 캔들을 포함하는 용기를 포함하고, 각각의 상기 캔들은 상기 액체 자원의 흐름에 투과성이고 이온 교환 재료를 포함하는 2개의 동심원 원통형 구조물을 포함하는 것인 장치.
실시형태 23. 실시형태 21 내지 실시형태 22 중 어느 하나에 있어서, 상기 액체 자원은 상기 용기로, 외부 동심원형 구조물을 통해, 이온 교환 재료를 통해, 내부 동심원형 구조물을 통해 흐르고, 이후 용기를 빠져나가는 것인 장치.
실시형태 24. 실시형태 21 내지 실시형태 22 중 어느 하나에 있어서, 상기 액체 자원은 상기 용기로, 내부 동심원형 구조물을 통해, 이온 교환 재료를 통해, 외부 동심원형 구조물을 통해 흐르고, 이후 용기를 빠져나가는 것인 장치.
실시형태 25. 실시형태 21 내지 실시형태 24 중 어느 하나에 있어서, 상기 하나 이상의 캔들은 4개 이상의 캔들을 포함하는 것인 장치.
실시형태 26. 실시형태 21 내지 실시형태 24 중 어느 하나에 있어서, 상기 하나 이상의 캔들은 8개 이상의 캔들을 포함하는 것인 장치.
실시형태 27. 실시형태 21 내지 실시형태 24 중 어느 하나에 있어서, 상기 하나 이상의 캔들은 20개 이상의 캔들을 포함하는 것인 장치.
실시형태 28. 실시형태 21 내지 실시형태 24 중 어느 하나에 있어서, 상기 하나 이상의 캔들은 50개 이상의 캔들을 포함하는 것인 장치.
실시형태 29. 실시형태 21 내지 실시형태 24 중 어느 하나에 있어서, 상기 하나 이상의 캔들은 100개 이상의 캔들을 포함하는 것인 장치.
실시형태 30. 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치로서, 이온 교환 재료 및 충전제 재료가 로딩된 용기를 포함하는 것인 장치.
실시형태 31. 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치로서, 1) 용기의 상부 및/또는 하부 근처에 하나 이상의 충전제 재료 및 2) 이온 교환 재료가 로딩된 용기를 포함하는 것인 장치.
실시형태 32. 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치로서, 함께 혼합된 이온 교환 재료 및 충전제 재료가 로딩된 용기를 포함하는 것인 장치.
실시형태 33. 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치로서, 이온 교환 재료 및 충전제 재료가 로딩된 용기를 포함하고, 충전제 재료는 이온 교환 재료와 혼합되어 이온 교환 재료에 걸친 압력을 감소시키는 것인 장치.
실시형태 34. 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치로서, 이온 교환 재료 및 충전제 재료가 로딩된 용기를 포함하고, 충전제 재료는 이온 교환 재료와 혼합되어 이온 교환 재료의 층의 강도를 개선하는 것인 장치.
실시형태 35. 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치로서, 이온 교환 재료 및 충전제 재료의 하나 이상의 층이 로딩된 용기를 포함하고, 충전제 재료는 이온 교환 재료의 하나 이상의 층과 혼합되어서, 하나 이상의 층에 대한 지지를 제공하고/하거나 상기 액체 자원 또는 용기에 들어가는 또 다른 유체에 대한 더 양호한 흐름 분포가 가능하게 하는 것인 장치.
실시형태 36. 실시형태 30 내지 실시형태 35 중 어느 하나에 있어서, 상기 충전제 재료는 산 및 염수에 불활성인 것인 장치.
실시형태 37. 실시형태 30 내지 실시형태 36 중 어느 하나에 있어서, 상기 충전제 재료는 중합체 또는 세라믹으로부터 구축되는 것인 장치.
실시형태 38. 실시형태 30 내지 실시형태 37 중 어느 하나에 있어서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 기공을 갖는 것인 장치.
실시형태 39. 실시형태 30 내지 실시형태 38 중 어느 하나에 있어서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 약 10 마이크론 또는 약 100 마이크론보다 큰 기공을 갖는 것인 장치.
실시형태 40. 실시형태 30 내지 실시형태 38 중 어느 하나에 있어서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 약 1 밀리미터, 약 1 센티미터 또는 약 10 센티미터보다 큰 기공을 갖는 것인 장치.
실시형태 41. 실시형태 30 내지 실시형태 38 중 어느 하나에 있어서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 약 10 센티미터 또는 약 25 센티미터보다 큰 기공을 갖는 것인 장치.
실시형태 42. 실시형태 30 내지 실시형태 38 중 어느 하나에 있어서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 약 10 마이크론 또는 약 100 마이크론보다 작은 기공을 갖는 것인 장치.
실시형태 43. 실시형태 30 내지 실시형태 38 중 어느 하나에 있어서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 약 1 밀리미터, 약 1 센티미터 또는 약 10 센티미터보다 작은 기공을 갖는 것인 장치.
실시형태 44. 실시형태 30 내지 실시형태 38 중 어느 하나에 있어서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 약 10 센티미터 또는 약 25 센티미터보다 작은 기공을 갖는 것인 장치.
실시형태 45. 실시형태 30 내지 실시형태 44 중 어느 하나에 있어서, 상기 충전제 재료는 경질 스캐폴딩인 것인 장치.
실시형태 46. 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치로서, 실시형태 1 내지 45에 기재된 다수의 용기의 망상조직을 포함하는 것인 장치.
실시형태 47. 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치로서, 실시형태 1 내지 45에 기재된 다수의 용기의 망상조직을 포함하고, 상기 액체 자원은 하나의 용기를 통해 그리고 또 다른 용기로 흐르는 것인 장치.
실시형태 48. 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치로서, 실시형태 1 내지 45에 기재된 복수의 용기의 망상조직을 포함하고, 상기 액체 자원은 순차적으로 복수의 용기의 하나 이상의 용기를 통해 흐르는 것인 장치.
실시형태 49. 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치로서, 실시형태 1 내지 45에 기재된 다수의 용기의 망상조직을 포함하고, 상기 액체 자원은 하나의 용기를 통해, 액체 자원의 pH를 증가시키는 유닛을 통해 그리고 또 다른 용기로 흐르는 것인 장치.
실시형태 50. 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치로서, 실시형태 1 내지 45에 기재된 다수의 용기의 망상조직을 포함하고, 상기 액체 자원은 하나의 용기를 통해, 액체 자원의 pH를 증가시키는 유닛을 통해 그리고 또 다른 용기로 흐르는 것인 장치.
실시형태 51. 실시형태 1 내지 실시형태 50 중 어느 하나에 있어서, 이온 교환 재료는 다공성 이온 교환 비드를 포함하는 것인 장치.
실시형태 52. 실시형태 1 내지 실시형태 51 중 어느 하나에 있어서, 상기 이온 교환 재료는 50 마이크론 내지 100 마이크론의 평균 직경을 갖는 다공성 이온 교환 비드를 포함하는 것인 장치.
실시형태 53. 실시형태 1 내지 실시형태 51 중 어느 하나에 있어서, 상기 이온 교환 재료는 100 마이크론 내지 200 마이크론의 평균 직경을 갖는 다공성 이온 교환 비드를 포함하는 것인 장치.
실시형태 54. 실시형태 1 내지 실시형태 51 중 어느 하나에 있어서, 상기 이온 교환 재료는 200 마이크론 내지 300 마이크론의 평균 직경을 갖는 다공성 이온 교환 비드를 포함하는 것인 장치.
실시형태 55. 실시형태 1 내지 실시형태 51 중 어느 하나에 있어서, 상기 이온 교환 재료는 200 마이크론 내지 400 마이크론의 평균 직경을 갖는 다공성 이온 교환 비드를 포함하는 것인 장치.
실시형태 56. 실시형태 1 내지 실시형태 51 중 어느 하나에 있어서, 상기 이온 교환 재료는 400 마이크론 내지 600 마이크론의 평균 직경을 갖는 다공성 이온 교환 비드를 포함하는 것인 장치.
실시형태 57. 실시형태 1 내지 실시형태 51 중 어느 하나에 있어서, 상기 이온 교환 재료는 400 마이크론 내지 800 마이크론의 평균 직경을 갖는 다공성 이온 교환 비드를 포함하는 것인 장치.
실시형태 58. 실시형태 1 내지 실시형태 57 중 어느 하나에 있어서, 상기 이온 교환 재료를 통한 상기 액체 자원의 흐름은 20 psi 미만의 상기 이온 교환 재료에서의 압력에 적용되는 것인 장치.
실시형태 59. 실시형태 1 내지 실시형태 57 중 어느 하나에 있어서, 상기 이온 교환 재료를 통한 상기 액체 자원의 흐름은 50 psi 미만의 상기 이온 교환 재료에서의 압력에 적용되는 것인 장치.
실시형태 60. 실시형태 1 내지 실시형태 57 중 어느 하나에 있어서, 상기 이온 교환 재료를 통한 상기 액체 자원의 흐름은 100 psi 미만의 상기 이온 교환 재료에서의 압력에 적용되는 것인 장치.
실시형태 61. 실시형태 1 내지 실시형태 57 중 어느 하나에 있어서, 상기 이온 교환 재료를 통한 상기 액체 자원의 흐름은 200 psi 미만의 상기 이온 교환 재료에서의 압력에 적용되는 것인 장치.
실시형태 62. 실시형태 1 내지 실시형태 61 중 어느 하나에 있어서 시스템에서의 액체 자원의 pH를 증가시키기 위한 pH 조절 설정을 추가로 포함하는 것인 장치.
실시형태 63. 실시형태 1 내지 실시형태 61 중 어느 하나에 있어서, 액체 자원을 중화시키기 위해 시스템에서의 액체 자원의 pH를 증가시키기 위한 pH 조절 설정을 추가로 포함하는 것인 장치.
실시형태 64. 실시형태 1 내지 실시형태 63 중 어느 하나에 있어서, 천공된 재료는 이온 교환 재료를 고정시키는 데 사용되는 것인 장치.
실시형태 65. 실시형태 1 내지 실시형태 63 중 어느 하나에 있어서, 메시 재료는 이온 교환 재료를 고정시키는 데 사용되는 것인 장치.
실시형태 66. 실시형태 1 내지 실시형태 63 중 어느 하나에 있어서, 천공된 재료 및 메시 재료는 이온 교환 재료를 고정시키는 데 사용되는 것인 장치.
실시형태 67. 실시형태 1 내지 실시형태 66 중 어느 하나에 있어서, 이온 교환 재료는 양성자를 방출하면서 액체 자원으로부터 리튬을 흡수하는 것인 장치.
실시형태 68. 실시형태 1 내지 실시형태 67 중 어느 하나에 있어서, 상기 이온 교환 재료는 액체 자원으로부터의 리튬이 로딩되고, 이후 리튬은 산을 사용하여 상기 이온 교환 재료로부터 용리되는 것인 장치.
실시형태 69. 실시형태 1 내지 실시형태 68 중 어느 하나에 있어서, 상기 이온 교환 재료는 중합체 또는 세라믹 재료로 구축된 노즐, 슬릿, 홀 또는 메시를 사용하여 상기 용기에 포함되는 것인 장치.
실시형태 70. 실시형태 1 내지 실시형태 68 중 어느 하나에 있어서, 상기 이온 교환 재료는 폴리에테르 에테르 케톤, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리설폰, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 디플루오라이드, 에틸렌 테트라플루오로에틸렌, 스테인리스 강, 코팅된 스테인리스 강, 중합체에서 코팅된 스테인리스 강, 티탄, 고 니켈 합금 또는 이들의 조합으로 구축된 노즐, 슬릿, 홀, 메시 또는 이들의 조합을 사용하여 상기 용기에 포함되는 것인 장치.
실시형태 71. 실시형태 1 내지 실시형태 70 중 어느 하나에 있어서, 상기 이온 교환 재료는 LiFePO4, LiMnPO4, Li2MO3(M = Ti, Mn, Sn), Li4Ti5O12, Li4Mn5O12, LiMn2O4, Li1.6Mn1.6O4, LiMO2(M = Al, Cu, Ti), Li4TiO4, Li7Ti11O24, Li3VO4, Li2Si3O7, Li2CuP2O7, 이들의 변형, 이들의 고용액 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 장치.
실시형태 72. 실시형태 1 내지 실시형태 71 중 어느 하나에 있어서, 상기 이온 교환 재료는 옥사이드, 중합체 또는 이들의 조합으로부터 선택된 코팅에 의한 코팅된 이온 교환 재료인 것인 장치.
실시형태 73. 실시형태 1 내지 실시형태 72 중 어느 하나에 있어서, 상기 이온 교환 재료는 SiO2, TiO2, ZrO2, 폴리비닐리덴 디플루오라이드, 폴리비닐 클로라이드, 폴리스티렌, 폴리부타디엔, 폴리디비닐벤젠 또는 이들의 조합으로부터 선택된 코팅에 의한 코팅된 이온 교환 재료인 것인 장치.
실시형태 74. 실시형태 1 내지 실시형태 73 중 어느 하나에 있어서, 상기 액체 자원은 천연 염수, 전처리된 염수, 용해된 솔트 플랫, 해수, 농축 해수, 담수화 유출물, 농축 염수, 가공 염수, 유전 염수, 이온 교환 공정으로부터의 액체, 용매 추출 공정으로부터의 액체, 합성 염수, 광석 또는 광석의 조합으로부터의 침출액, 광물 또는 광물의 조합으로부터의 침출액, 점토 또는 점토의 조합으로부터의 침출액, 재활용 제품으로부터의 침출액, 재활용 재료로부터의 침출액 또는 이들의 조합인 것인 장치.
Claims (166)
1) 이온 교환 재료를 포함하는 하나 이상의 층; 및
2) 하나 이상의 흐름 분배장치
를 포함하는, 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치로서,
상기 흐름 분배장치는 하나 이상의 층을 통한 액체의 흐름을 유도하도록 구성되고,
이온 교환 재료는 리튬 이온 및 수소 이온을 교환하고,
하나 이상의 흐름 분배장치 및 하나 이상의 층은 이온 교환 재료를 통해 액체를 흐르게 하는 데 필요한 정수압을 최소화하도록 구성되는 것인 장치.
2) 하나 이상의 흐름 분배장치
를 포함하는, 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치로서,
상기 흐름 분배장치는 하나 이상의 층을 통한 액체의 흐름을 유도하도록 구성되고,
이온 교환 재료는 리튬 이온 및 수소 이온을 교환하고,
하나 이상의 흐름 분배장치 및 하나 이상의 층은 이온 교환 재료를 통해 액체를 흐르게 하는 데 필요한 정수압을 최소화하도록 구성되는 것인 장치.
제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 흐름 분배장치에 걸친 상기 액체 자원의 압력을 조절하도록 구성된 조절장치를 추가로 포함하는 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 이상의 흐름 분배장치는 천공된 관 또는 플레이트를 포함하는 것인 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 흐름 분배장치 및 이온 교환 재료에 걸친 상기 액체의 압력은 상기 하나 이상의 흐름 분배장치가 없는 장치와 비교하여 감소되는 것인 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 흐름 분배장치 및 이온 교환 재료에 걸친 상기 액체의 압력은 50 psi 미만인 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 흐름 분배장치 및 이온 교환 재료에 걸친 상기 액체의 압력은 10 psi 미만인 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 흐름 분배장치 및 이온 교환 재료에 걸친 상기 액체 자원의 압력은 약 0.1 psi 내지 약 1 psi인 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 흐름 분배장치 및 이온 교환 재료에 걸친 상기 액체 자원의 압력은 약 1 psi 내지 약 10 psi인 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 흐름 분배장치 및 이온 교환 재료에 걸친 상기 액체 자원의 압력은 약 10 psi 내지 약 20 psi인 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 흐름 분배장치 및 이온 교환 재료에 걸친 상기 액체 자원의 압력은 약 20 psi 내지 약 40 psi인 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 흐름 분배장치 및 이온 교환 재료에 걸친 상기 액체 자원의 압력은 약 40 psi 내지 약 80 psi인 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 흐름 분배장치 및 이온 교환 재료에 걸친 상기 액체 자원의 압력은 약 80 psi 내지 약 160 psi인 장치.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 층은 복수의 층이고, 각각의 층은 제1 흐름 분배장치를 통해 유체를 수용하고 제2 흐름 분배장치로 유체를 방출하도록 구성되는 것인 장치.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 자원은 병렬의 복수의 층을 통해 흐르도록 구성되는 것인 장치.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 자원은 직렬의 복수의 층을 통해 흐르도록 구성되는 것인 장치.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 층은 구조 지지체를 갖는 상기 용기 내부에 탑재되는 것인 장치.
1) 이온 교환 재료를 포함하는 층;
2) 수성 용액;
2) 일정 부피의 가스; 및
3) 수위 측정 장치
를 포함하는, 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치로서,
이온 교환 재료는 리튬 이온 및 수소 이온을 교환하고,
용기에서의 유체 수위가 제어되는 것인 장치.
2) 수성 용액;
2) 일정 부피의 가스; 및
3) 수위 측정 장치
를 포함하는, 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치로서,
이온 교환 재료는 리튬 이온 및 수소 이온을 교환하고,
용기에서의 유체 수위가 제어되는 것인 장치.
제17항에 있어서, 수성 용액은 액체 자원, 산성 용액 또는 세척 용액인 장치.
제17항에 있어서, 수위 측정 장치는 수위 센서인 장치.
제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용기에서의 유체 수위는 제어 밸브를 사용하여 제어되는 것인 장치.
제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용기에서의 유체 수위는 일정 부피의 가스의 압력을 조정함으로써 제어되는 것인 장치.
제17항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 이온 교환 재료를 포함하는 층은 용기 내부의 유체에서 유동화되는 것인 장치.
액체 자원이 원통형 용기에 방사상으로 배향된 방향으로 이온 교환 재료를 통해 흐르도록 배열된, 이온 교환 재료가 로딩된 내부 구획을 포함하는 원통형 용기를 포함하는, 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치.
2개의 비교차 투과성 파티션 사이에 배치된 이온 교환 재료의 층을 포함하는 용기를 포함하는, 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치로서, 흐름은 하나의 파티션으로부터 또 다른 파티션으로 그리고 이온 교환 층에 걸쳐 발생하는 것인 장치.
2개의 파티션 사이에 배치된 이온 교환 재료를 포함하는 용기를 포함하는, 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치.
제23항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파티션은 원통형인 장치.
제23항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파티션은 동심원형인 장치.
제23항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파티션은 직사각형인 장치.
제23항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파티션은 투과성인 장치.
제29항에 있어서, 상기 투과성 파티션은 다공성인 장치.
제29항에 있어서, 상기 파티션은 동심원형 투과성 원통인 장치.
이온 교환 재료 및, 용기에 방사상으로 배향된 방향에서 이온 교환 재료를 통한 액체의 흐름을 수월하게 하는, 용기의 중앙 근처의 투과성 파이프를 포함하는 용기.
제32항에 있어서, 이온 교환 재료는 리튬 이온 및 수소 이온을 교환하는 것인 장치.
1) 내부 원통형 용기 및 외부 원통형 용기를 포함하는 용기 하우징 및 2) 상기 내부 원통형 용기와 상기 외부 원통형 용기 사이에 수용된 이온 교환 재료를 포함하는, 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치.
제34항에 있어서, 상기 내부 원통형 용기 및 상기 외부 원통형 용기는 투과성이어서 상기 이온 교환 재료를 통한 상기 액체 자원의 흐름을 수월하게 하는 것인 장치.
제34항에 있어서, 상기 내부 원통형 용기 및/또는 상기 외부 원통형 용기는 홀, 슬릿, 노즐, 메시 또는 이들의 조합에 의해 고정되어 상기 용기 하우징의 내부에 상기 이온 교환 재료를 포함하면서 상기 이온 교환 재료를 통한 상기 액체 자원의 흐름을 수월하게 하는 것인 장치.
제34항에 있어서, 이온 교환 재료는 리튬 이온 및 수소 이온을 교환하는 것인 장치.
외부 동심원 원통형 구조물과 내부 동심원 원통형 구조물 사이에 배치된 이온 교환 재료를 포함하는 원통형 용기를 포함하고, 상기 내부 원통형 구조물, 상기 외부 원통형 구조물 및 상기 이온 교환 재료는 유체 연통되는, 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치.
제23항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 자원은 상기 외부 동심원 원통형 구조물의 외부 근처로부터 상기 내부 동심원 원통형 구조물의 내부 근처로 상기 이온 교환 재료를 통해 방사상 배향으로 흐르는 것인 장치.
제23항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 자원은 상기 내부 동심원 원통형 구조물의 내부 근처로부터 상기 외부 동심원 원통형 구조물의 외부 근처로 상기 이온 교환 재료를 통해 방사상 배향으로 흐르는 것인 장치.
내부 흐름 분배장치를 포함하고 이온 교환 재료를 포함하는 용기를 포함하는, 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치.
이온 교환 재료가 로딩된 용기를 포함하는, 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치로서, 상기 액체 자원은 상기 용기의 2개의 대향하는 말단 근처에 위치한 다수의 흐름 분배장치로부터 상기 용기에 들어가고 상기 용기의 2개의 대향하는 말단 사이의 중심점 근처에 위치한 하나 이상의 흐름 분배장치로부터 상기 용기를 빠져나가는 것인 장치.
이온 교환 재료가 로딩된 용기를 포함하는, 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치로서, 상기 액체 자원은 상기 용기의 2개의 대향하는 말단 근처에 위치한 다수의 흐름 분배장치로부터 상기 용기를 빠져나가고 상기 용기의 2개의 대향하는 말단 사이의 중심점 근처에 위치한 하나 이상의 흐름 분배장치로부터 상기 용기에 들어가는 것인 장치.
하나 이상의 캔들을 포함하는 하나 이상의 용기를 포함하는, 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치로서, 각각의 상기 캔들은 상기 액체 자원의 흐름에 투과성인 원통형 파티션을 포함하고, 상기 파티션에 의해 둘러싸인 공간은 이온 교환 재료를 포함하는 것인 장치.
제44항에 있어서, 상기 액체 자원은 상기 용기 내로, 상기 투과성 파티션을 통해, 투과성 파티션에 의해 둘러싸인 공간 내로, 이온 교환 재료를 통해 흐르고, 이후 용기를 빠져나가는 것인 장치.
제44항에 있어서, 상기 액체 자원은 상기 용기로, 상기 투과성 파티션에 의해 둘러싸인 공간으로, 투과성 파티션을 통해, 이온 교환 재료를 통해 흐르고 이후 용기를 빠져나가는 것인 장치.
제44항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 용기는 4개 이상의 캔들을 포함하는 것인 장치.
제44항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 용기는 8개 이상의 캔들을 포함하는 것인 장치.
제44항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 용기는 20개 이상의 캔들을 포함하는 것인 장치.
제44항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 용기는 50개 이상의 캔들을 포함하는 것인 장치.
제44항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 용기는 100개 이상의 캔들을 포함하는 것인 장치.
액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치로서,
a) 용기;
b) a. 비다공성 막,
b. 선택적으로 제1 흐름 분배 스캐폴드,
c. 선택적으로 제1 다공성 막,
d. 이온 교환 재료의 층,
e. 선택적으로 제2 다공성 막,
f. 선택적으로 제2 흐름 분배 스캐폴드
를 포함하는, 상기 용기 내부의 권취된 이온 교환 부재
를 포함하는 장치.
a) 용기;
b) a. 비다공성 막,
b. 선택적으로 제1 흐름 분배 스캐폴드,
c. 선택적으로 제1 다공성 막,
d. 이온 교환 재료의 층,
e. 선택적으로 제2 다공성 막,
f. 선택적으로 제2 흐름 분배 스캐폴드
를 포함하는, 상기 용기 내부의 권취된 이온 교환 부재
를 포함하는 장치.
액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치로서,
a) 용기;
b) a. 비다공성 막,
b. 제1 흐름 분배 스캐폴드,
c. 제1 다공성 막,
d. 이온 교환 재료의 층,
e. 제2 다공성 막,
f. 제2 흐름 분배 스캐폴드
를 포함하는, 용기 내부의 권취된 이온 교환 부재
를 포함하는 장치.
a) 용기;
b) a. 비다공성 막,
b. 제1 흐름 분배 스캐폴드,
c. 제1 다공성 막,
d. 이온 교환 재료의 층,
e. 제2 다공성 막,
f. 제2 흐름 분배 스캐폴드
를 포함하는, 용기 내부의 권취된 이온 교환 부재
를 포함하는 장치.
액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치로서,
a) 용기;
b) a. 비다공성 막,
b. 제1 흐름 분배 스캐폴드,
c. 이온 교환 재료의 층,
d. 제2 흐름 분배 스캐폴드
를 포함하는, 용기 내부의 권취된 이온 교환 부재
를 포함하는 장치.
a) 용기;
b) a. 비다공성 막,
b. 제1 흐름 분배 스캐폴드,
c. 이온 교환 재료의 층,
d. 제2 흐름 분배 스캐폴드
를 포함하는, 용기 내부의 권취된 이온 교환 부재
를 포함하는 장치.
액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치로서,
a) 용기;
b) a. 비다공성 막,
b. 제1 다공성 막,
c. 이온 교환 재료의 층,
d. 제2 다공성 막
을 포함하는, 용기 내부의 권취된 이온 교환 부재
를 포함하는 장치.
a) 용기;
b) a. 비다공성 막,
b. 제1 다공성 막,
c. 이온 교환 재료의 층,
d. 제2 다공성 막
을 포함하는, 용기 내부의 권취된 이온 교환 부재
를 포함하는 장치.
액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치로서,
c) 용기;
d) a. 제1 흐름 분배 스캐폴드,
b. 제1 다공성 막,
c. 이온 교환 재료의 층,
d. 제2 다공성 막,
e. 제2 흐름 분배 스캐폴드
를 포함하는, 용기 내부의 권취된 이온 교환 부재
를 포함하는 것인 장치.
c) 용기;
d) a. 제1 흐름 분배 스캐폴드,
b. 제1 다공성 막,
c. 이온 교환 재료의 층,
d. 제2 다공성 막,
e. 제2 흐름 분배 스캐폴드
를 포함하는, 용기 내부의 권취된 이온 교환 부재
를 포함하는 것인 장치.
제52항 내지 제56항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이온 교환 부재는 이온 교환 재료의 얇은 층의 물리적 발자국(physical footprint)을 감소시키는 것인 장치.
제52항 내지 제57항 중 어느 한 항에 있어서, 이온 교환 재료는 2개의 다공성 막 사이에 포함되는 것인 장치.
제52항 내지 제58항 중 어느 한 항에 있어서, 이온 교환 재료는 2개의 흐름 분배 스캐폴드 사이에 포함되는 것인 장치.
제52항 내지 제59항 중 어느 한 항에 있어서, 흐름 분배 스캐폴드는 다공성인 것인 장치.
제52항 내지 제60항 중 어느 한 항에 있어서, 임의의 막은 롤로 권취되어 나선을 형성하는 것인 장치.
이온 교환 재료 및 충전제 재료가 로딩된 용기를 포함하는, 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치.
제1항 내지 제62항 중 어느 한 항에 있어서, 이온 교환 층은 수소 이온에 대해 리튬을 교환하지 않는 하나 이상의 충전제 재료를 추가로 포함하는 것인 장치.
제63항에 있어서, 이온 교환 층은 이온 교환 층의 입구 또는 출구 근처에 상기 충전제 재료가 로딩되는 것인 장치.
제63항에 있어서, 이온 교환 층은 상기 충전제 재료와 혼합되는 것인 장치.
이온 교환 재료가 로딩되고 충전제 재료와 혼합되는 용기를 포함하는, 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 장치.
제1항 내지 제66항 중 어느 한 항에 있어서, 이온 교환 재료 및 충전제 재료가 로딩된 용기를 포함하는 장치로서, 충전제 재료는 이온 교환 재료와 혼합되어 이온 교환 재료에 걸친 압력을 감소시키는 것인 장치.
제1항 내지 제67항 중 어느 한 항에 있어서, 이온 교환 재료 및 충전제 재료가 로딩된 용기를 포함하는 장치로서, 충전제 재료는 이온 교환 재료와 혼합되어 이온 교환 재료의 층의 강도를 개선하는 것인 장치.
제1항 내지 제68항 중 어느 한 항에 있어서, 이온 교환 재료 및 충전제 재료가 로딩된 용기를 포함하는 장치로서, 충전제 재료는 이온 교환 재료와 혼합되어 이온 교환 재료의 하나 이상의 층에 대한 지지를 제공하는 것인 장치.
제66항에 있어서, 상기 액체 자원 또는 용기에 들어가는 임의의 다른 유체가 상기 층을 통해 흐를 때 충전제 재료는 층의 전체 횡단면에 걸친 균일한 압력 강하를 가능하게 하는 것인 장치.
제62항 내지 제70항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 충전제 재료는 산 및 염수에 불활성인 것인 장치.
제62항 내지 제71항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 충전제 재료는 중합체 또는 세라믹으로부터 구축되는 것인 장치.
제62항 내지 제71항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 기공을 갖는 것인 장치.
제73항에 있어서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 약 10 마이크론 또는 약 100 마이크론보다 큰 기공을 갖는 것인 장치.
제73항에 있어서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 약 1 밀리미터, 약 1 센티미터 또는 약 10 센티미터보다 큰 기공을 갖는 것인 장치.
제73항에 있어서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 약 10 센티미터 또는 약 25 센티미터보다 큰 기공을 갖는 것인 장치.
제73항에 있어서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 약 10 마이크론 또는 약 100 마이크론보다 작은 기공을 갖는 것인 장치.
제73항에 있어서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 약 1 밀리미터, 약 1 센티미터 또는 약 10 센티미터보다 작은 기공을 갖는 것인 장치.
제73항에 있어서, 상기 충전제 재료는 이온 교환 재료를 포함하는 약 10 센티미터 또는 약 25 센티미터보다 작은 기공을 갖는 것인 장치.
제62항 내지 제79항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 충전제 재료는 경질 스캐폴딩인 장치.
제1항 내지 제80항 중 어느 한 항에 기재된 하나 이상의 용기의 망상조직을 포함하는, 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 시스템.
제1항 내지 제81항 중 어느 한 항에 기재된 다수의 용기의 망상조직을 포함하는, 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 시스템으로서, 상기 액체 자원은 하나의 용기를 통해 그리고 또 다른 용기 내로 흐르는 것인 시스템.
제1항 내지 제82항 중 어느 한 항에 기재된 복수의 용기의 망상조직을 포함하는, 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 시스템으로서, 상기 액체 자원은 복수의 용기 중 하나 이상의 용기를 통해 순차적으로 흐르는 것인 시스템.
제1항 내지 제83항 중 어느 한 항에 기재된 다수의 용기의 망상조직을 포함하는, 액체 자원으로부터의 리튬 추출을 위한 시스템으로서, 상기 액체 자원은 하나의 용기를 통해, 액체 자원의 pH를 증가시키는 유닛을 통해 그리고 또 다른 용기 내로 흐르는 것인 시스템.
제1항 내지 제84항 중 어느 한 항에 있어서, 이온 교환 재료는 다공성 이온 교환 비드를 포함하는 것인 시스템.
제1항 내지 제85항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이온 교환 재료는 50 마이크론 내지 100 마이크론의 평균 직경을 갖는 다공성 이온 교환 비드를 포함하는 것인 시스템.
제1항 내지 제85항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이온 교환 재료는 100 마이크론 내지 200 마이크론의 평균 직경을 갖는 다공성 이온 교환 비드를 포함하는 것인 시스템.
제1항 내지 제85항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이온 교환 재료는 200 마이크론 내지 300 마이크론의 평균 직경을 갖는 다공성 이온 교환 비드를 포함하는 것인 시스템.
제1항 내지 제85항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이온 교환 재료는 200 마이크론 내지 400 마이크론의 평균 직경을 갖는 다공성 이온 교환 비드를 포함하는 것인 시스템.
제1항 내지 제85항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이온 교환 재료는 400 마이크론 내지 600 마이크론의 평균 직경을 갖는 다공성 이온 교환 비드를 포함하는 것인 시스템.
제1항 내지 제85항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이온 교환 재료는 400 마이크론 내지 800 마이크론의 평균 직경을 갖는 다공성 이온 교환 비드를 포함하는 것인 시스템.
제1항 내지 제91항 중 어느 한 항에 있어서, 액체 자원이 이온 교환 재료를 통해 흐를 때 액체 자원의 정수압의 변화는 10 psi 미만인 시스템.
제1항 내지 제91항 중 어느 한 항에 있어서, 액체 자원이 이온 교환 재료를 통해 흐를 때 액체 자원의 정수압의 변화는 20 psi 미만인 시스템.
제1항 내지 제91항 중 어느 한 항에 있어서, 액체 자원이 이온 교환 재료를 통해 흐를 때 액체 자원의 정수압의 변화는 50 psi 미만인 시스템.
제1항 내지 제91항 중 어느 한 항에 있어서, 액체 자원이 이온 교환 재료를 통해 흐를 때 액체 자원의 정수압의 변화는 100 psi 미만인 시스템.
제1항 내지 제91항 중 어느 한 항에 있어서, 액체 자원이 이온 교환 재료를 통해 흐를 때 액체 자원의 정수압의 변화는 200 psi 미만인 시스템.
제1항 내지 제91항 중 어느 한 항에 있어서, 임의의 용기의 입구에서 출구까지의 정수압의 변화는 10 psi 미만인 시스템.
제1항 내지 제91항 중 어느 한 항에 있어서, 임의의 용기의 입구에서 출구까지의 정수압의 변화는 20 psi 미만인 시스템.
제1항 내지 제91항 중 어느 한 항에 있어서, 임의의 용기의 입구에서 출구까지의 정수압의 변화는 50 psi 미만인 시스템.
제1항 내지 제91항 중 어느 한 항에 있어서, 임의의 용기의 입구에서 출구까지의 정수압의 변화는 100 psi 미만인 시스템.
제1항 내지 제91항 중 어느 한 항에 있어서, 임의의 용기의 입구에서 출구까지의 정수압의 변화는 200 psi 미만인 시스템.
제1항 내지 제91항 중 어느 한 항에 있어서, 시스템의 액체 자원의 pH를 증가시키기 위한 pH 조절 설정을 추가로 포함하는 시스템.
제1항 내지 제102항 중 어느 한 항에 있어서, 시스템의 액체 자원의 pH를 증가시켜 액체 자원을 중화시키기 위한 pH 조절 설정을 추가로 포함하는 시스템.
제1항 내지 제103항 중 어느 한 항에 있어서, 천공된 재료를 이용하여 이온 교환 재료를 고정시키는 것인 시스템.
제1항 내지 제104항 중 어느 한 항에 있어서, 메시 재료를 이용하여 이온 교환 재료를 고정시키는 것인 시스템.
제1항 내지 제105항 중 어느 한 항에 있어서, 천공된 재료 및 메시 재료를 이용하여 이온 교환 재료를 고정시키는 것인 시스템.
제1항 내지 제106항 중 어느 한 항에 있어서, 이온 교환 재료는 양성자를 방출하면서 액체 자원으로부터 리튬을 흡수하는 것인 시스템.
제1항 내지 제107항 중 어느 한 항에 있어서, 이온 교환 재료는 양성자를 흡수하면서 리튬을 방출하는 것인 시스템.
제1항 내지 제108항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이온 교환 재료는 액체 자원으로부터의 리튬이 로딩되고, 이후 리튬은 산을 사용하여 상기 이온 교환 재료로부터 용리되는 것인 시스템.
제1항 내지 제109항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이온 교환 재료는 중합체 또는 세라믹 재료로 구축된 노즐, 슬릿, 홀 또는 메시를 사용하여 상기 용기에 포함되는 것인 시스템.
제1항 내지 제110항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이온 교환 재료는 폴리에테르 에테르 케톤, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리설폰, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 디플루오라이드, 에틸렌 테트라플루오로에틸렌, 스테인리스 강, 코팅된 스테인리스 강, 중합체에서 코팅된 스테인리스 강, 티탄, 고 니켈 합금 또는 이들의 조합으로 구축된 노즐, 슬릿, 홀, 메시 또는 이들의 조합을 사용하여 상기 용기에 포함되는 것인 시스템.
제1항 내지 제111항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이온 교환 재료는 LiFePO4, LiMnPO4, Li2MO3(M = Ti, Mn, Sn), Li4Ti5O12, Li4Mn5O12, LiMn2O4, Li1.6Mn1.6O4, LiMO2(M = Al, Cu, Ti), Li4TiO4, Li7Ti11O24, Li3VO4, Li2Si3O7, Li2CuP2O7, 이들의 변형, 이들의 고용액 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 시스템.
제1항 내지 제112항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이온 교환 재료는 옥사이드, 중합체 또는 이들의 조합으로부터 선택된 코팅을 갖는 코팅된 이온 교환 재료인 시스템.
제1항 내지 제113항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이온 교환 재료는 SiO2, TiO2, ZrO2, 폴리비닐리덴 디플루오라이드, 폴리비닐 클로라이드, 폴리스티렌, 폴리부타디엔, 폴리디비닐벤젠 또는 이들의 조합으로부터 선택된 코팅을 갖는 코팅된 이온 교환 재료인 시스템.
제1항 내지 제114항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 자원은 천연 염수, 전처리된 염수, 용해된 솔트 플랫, 해수, 농축 해수, 담수화 유출물, 농축 염수, 가공 염수, 유전 염수, 이온 교환 공정으로부터의 액체, 용매 추출 공정으로부터의 액체, 합성 염수, 광석 또는 광석의 조합으로부터의 침출액, 광물 또는 광물의 조합으로부터의 침출액, 점토 또는 점토의 조합으로부터의 침출액, 재활용 제품으로부터의 침출액, 재활용 재료로부터의 침출액 또는 이들의 조합인 시스템.
a) 이온 교환 비드를 포함하는 슬러리를 형성하는 단계;
b) 상기 슬러리를 용기 내의 구획으로 흐르게 하는 단계; 및
c) 상기 구획을 통해 액체를 흐르게 하여 상기 이온 교환 비드를 압축하는 단계
를 포함하는, 이온 교환 층을 형성하는 방법.
b) 상기 슬러리를 용기 내의 구획으로 흐르게 하는 단계; 및
c) 상기 구획을 통해 액체를 흐르게 하여 상기 이온 교환 비드를 압축하는 단계
를 포함하는, 이온 교환 층을 형성하는 방법.
a) 이온 교환 비드를 포함하는 슬러리를 형성하는 단계;
b) 상기 슬러리를 다공성 구획 내로 흐르게 하는 단계;
c) 흐름 우회 장치를 도입하여 상기 다공성 구획의 섹션을 통한 흐름을 유도하는 단계; 및
d) 상기 구획을 통해 액체를 흐르게 하여 상기 이온 교환 비드를 압축하는 단계
를 포함하는, 이온 교환 층을 형성하는 방법.
b) 상기 슬러리를 다공성 구획 내로 흐르게 하는 단계;
c) 흐름 우회 장치를 도입하여 상기 다공성 구획의 섹션을 통한 흐름을 유도하는 단계; 및
d) 상기 구획을 통해 액체를 흐르게 하여 상기 이온 교환 비드를 압축하는 단계
를 포함하는, 이온 교환 층을 형성하는 방법.
a) 이온 교환 비드를 포함하는 슬러리를 형성하는 단계;
b) 상기 슬러리를 다공성 구획 내로 흐르게 하는 단계; 및
c) 상기 구획의 섹션을 통해 액체를 흐르게 하여 상기 이온 교환 비드를 압축하는 단계
를 포함하는, 이온 교환 층을 형성하는 방법.
b) 상기 슬러리를 다공성 구획 내로 흐르게 하는 단계; 및
c) 상기 구획의 섹션을 통해 액체를 흐르게 하여 상기 이온 교환 비드를 압축하는 단계
를 포함하는, 이온 교환 층을 형성하는 방법.
a) 이온 교환 비드를 용기 내의 다공성 구획 내에 로딩하는 단계;
b) 흐름 우회 장치를 도입하여 상기 구획의 섹션을 통한 흐름을 유도하는 단계; 및
c) 액체를 상기 구획의 상기 부분을 통해 흐르게 하여 상기 이온 교환 비드를 압축하는 단계
를 포함하는, 이온 교환 층을 형성하는 방법.
b) 흐름 우회 장치를 도입하여 상기 구획의 섹션을 통한 흐름을 유도하는 단계; 및
c) 액체를 상기 구획의 상기 부분을 통해 흐르게 하여 상기 이온 교환 비드를 압축하는 단계
를 포함하는, 이온 교환 층을 형성하는 방법.
a) 이온 교환 비드를 용기 내의 다공성 구획 내에 로딩하는 단계;
b) 액체를 구획의 상기 섹션을 통해 흐르게 하여 상기 이온 교환 비드를 압축하는 단계
를 포함하는, 이온 교환 층을 형성하는 방법.
b) 액체를 구획의 상기 섹션을 통해 흐르게 하여 상기 이온 교환 비드를 압축하는 단계
를 포함하는, 이온 교환 층을 형성하는 방법.
제116항 내지 제120항 중 어느 한 항에 있어서, 불활성 비드는 용기의 소정의 부분으로 흐름을 유도하는 역할을 하는 것인 방법.
a) 이온 교환 비드를 포함하는 슬러리를 제조하기 위한 장치;
b) 상기 슬러리를 용기 내의 구획 내로 흐르게 하기 위한 장치; 및
c) 상기 구획을 통해 액체를 흐르게 하여 상기 이온 교환 비드를 압축하기 위한 장치
를 포함하는, 이온 교환 층을 형성하기 위한 장치.
b) 상기 슬러리를 용기 내의 구획 내로 흐르게 하기 위한 장치; 및
c) 상기 구획을 통해 액체를 흐르게 하여 상기 이온 교환 비드를 압축하기 위한 장치
를 포함하는, 이온 교환 층을 형성하기 위한 장치.
a) 이온 교환 비드를 포함하는 슬러리를 제조하기 위한 장치;
b) 상기 슬러리를 다공성 구획 내로 흐르게 하기 위한 장치;
c) 흐름을 우회시키고 상기 다공성 구획의 섹션을 통과하도록 흐름을 유도하여 이온 교환 층을 압축하기 위한 장치
를 포함하는, 이온 교환 층을 형성하기 위한 장치.
b) 상기 슬러리를 다공성 구획 내로 흐르게 하기 위한 장치;
c) 흐름을 우회시키고 상기 다공성 구획의 섹션을 통과하도록 흐름을 유도하여 이온 교환 층을 압축하기 위한 장치
를 포함하는, 이온 교환 층을 형성하기 위한 장치.
a) 이온 교환 비드를 포함하는 슬러리를 형성하기 위한 장치;
b) 상기 슬러리를 다공성 구획 내로 흐르게 하기 위한 장치; 및
c) 상기 구획의 섹션을 통해 액체를 흐르게 하여 상기 이온 교환 비드를 압축하기 위한 장치
를 포함하는, 이온 교환 층을 형성하기 위한 장치.
b) 상기 슬러리를 다공성 구획 내로 흐르게 하기 위한 장치; 및
c) 상기 구획의 섹션을 통해 액체를 흐르게 하여 상기 이온 교환 비드를 압축하기 위한 장치
를 포함하는, 이온 교환 층을 형성하기 위한 장치.
a) 용기 내의 다공성 구획 내로 이온 교환 비드를 로딩하기 위한 장치;
b) 흐름을 우회시키고 상기 다공성 구획의 섹션을 통과하도록 흐름을 유도하여 이온 교환 층을 압축하기 위한 장치
를 포함하는, 이온 교환 층을 형성하기 위한 장치.
b) 흐름을 우회시키고 상기 다공성 구획의 섹션을 통과하도록 흐름을 유도하여 이온 교환 층을 압축하기 위한 장치
를 포함하는, 이온 교환 층을 형성하기 위한 장치.
a) 용기 내의 다공성 구획 내로 이온 교환 비드를 로딩하기 위한 장치;
b) 상기 구획의 섹션을 통해 액체를 흐르게 하여 상기 이온 교환 비드를 압축하기 위한 장치
를 포함하는, 이온 교환 층을 형성하기 위한 장치.
b) 상기 구획의 섹션을 통해 액체를 흐르게 하여 상기 이온 교환 비드를 압축하기 위한 장치
를 포함하는, 이온 교환 층을 형성하기 위한 장치.
a) 용기 내의 다공성 구획 내로 이온 교환 비드를 로딩하기 위한 장치;
b) 상기 구획으로 액체를 흐르게 하여 상기 이온 교환 비드를 압축하기 위한 장치
를 포함하는, 이온 교환 층을 형성하기 위한 장치.
b) 상기 구획으로 액체를 흐르게 하여 상기 이온 교환 비드를 압축하기 위한 장치
를 포함하는, 이온 교환 층을 형성하기 위한 장치.
이온 교환 층을 형성하기 위한 장치로서, 용기를 통하도록 흐름을 우회시키고 흐름을 이온 교환 층의 섹션으로 유도하여 상기 이온 교환 층을 압축하기 위한 장치를 포함하는 장치.
이온 교환 층을 형성하기 위한 장치로서, 용기를 통하도록 흐름을 우회시키고 흐름을 이온 교환 층의 섹션으로 유도하여 상기 이온 교환 층을 압축하기 위한 장치를 포함하고, 상기 이온 교환 층은 리튬 이온 및 수소 이온을 교환하는 것인 장치.
리튬 추출을 위한 이온 교환 층 내에 이온 교환 비드를 형성하기 위한 장치.
제116항 내지 제130항 중 어느 한 항에 있어서, 용기의 형상에 정합하는 장치.
제116항 내지 제130항 중 어느 한 항에 있어서, 이온 교환 층의 섹션으로의 흐름을 제한하는 역할을 하는 장치.
제116항 내지 제130항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치 중 하나 이상은 이온 교환 층의 섹션으로의 흐름을 제한하는 역할을 하는 것인 장치.
제116항 내지 제130항 중 어느 한 항에 있어서, 흐름 제한 장치는 이에 인접한 층의 섹션으로의 흐름을 차단하는 것인 장치.
제116항 내지 제130항 중 어느 한 항에 있어서, 흐름 제한 장치는 이에 인접한 층의 섹션으로의 흐름을 허용하고, 층의 다른 섹션으로의 흐름을 차단하는 것인 장치.
제116항 내지 제130항 중 어느 한 항에 있어서, 흐름 제한 장치는 이의 대칭 축에 수직인 흐름을 차단하는 것인 장치.
제116항 내지 제130항 중 어느 한 항에 있어서, 흐름 제한 장치는 이의 대칭 축에 수직인 흐름을 가능하게 하는 것인 장치.
제116항 내지 제130항 중 어느 한 항에 있어서, 흐름 제한 장치는 이의 대칭 축에 평행한 흐름을 차단하는 것인 장치.
제116항 내지 제130항 중 어느 한 항에 있어서, 흐름 제한 장치는 이의 대칭 축에 평행한 흐름을 허용하는 것인 장치.
제116항 내지 제130항 중 어느 한 항에 있어서, 흐름 제한 장치는 파이프를 포함하는 것인 장치.
제116항 내지 제130항 중 어느 한 항에 있어서, 불활성 비드는 용기의 소정의 부분으로 흐름을 유도하는 역할을 하는 것인 장치.
제116항 내지 제130항 중 어느 한 항에 있어서, 제1항 내지 제115항 중 어느 한 항에 기재된 시스템에 대한 이온 교환 층을 형성하는 데 사용되는 장치.
제116항 내지 제130항 중 어느 한 항에 있어서, 제1항 내지 제115항 중 어느 한 항에 기재된 시스템에 대한 이온 교환 층을 형성하는 데 사용되는 방법.
제1항 내지 제115항 중 어느 한 항에 기재된 임의의 시스템 내의 이온 교환 층으로 이온 교환 비드를 형성하는 방법.
제1항 내지 제115항 및 제122항 내지 제143항 중 어느 한 항의 용기, 장치 또는 시스템으로 액체 자원으로부터 리튬을 추출하는 방법.
a) 물;
b) 농도가 리터당 최대 약 200 밀리그램인 리튬;
c) 농도가 리터당 적어도 약 10,000 밀리그램 및 리터당 최대 약 150,000 밀리그램인 나트륨;
d) 농도가 리터당 적어도 약 100 밀리그램 및 리터당 최대 약 30,000 밀리그램인 칼슘; 및
e) 농도가 리터당 적어도 약 100 밀리그램 및 리터당 최대 약 30,000 밀리그램인 마그네슘
을 포함하는, 리튬 고갈된 액체 자원 용액.
b) 농도가 리터당 최대 약 200 밀리그램인 리튬;
c) 농도가 리터당 적어도 약 10,000 밀리그램 및 리터당 최대 약 150,000 밀리그램인 나트륨;
d) 농도가 리터당 적어도 약 100 밀리그램 및 리터당 최대 약 30,000 밀리그램인 칼슘; 및
e) 농도가 리터당 적어도 약 100 밀리그램 및 리터당 최대 약 30,000 밀리그램인 마그네슘
을 포함하는, 리튬 고갈된 액체 자원 용액.
제146항에 있어서, 리튬의 농도는 리터당 약 175 밀리그램 미만인 리튬 고갈된 액체 자원 용액.
제146항에 있어서, 리튬의 농도는 리터당 약 150 밀리그램 미만인 리튬 고갈된 액체 자원 용액.
제146항에 있어서, 리튬의 농도는 리터당 약 125 밀리그램 미만인 리튬 고갈된 액체 자원 용액.
제146항에 있어서, 리튬의 농도는 리터당 약 100 밀리그램 미만인 리튬 고갈된 액체 자원 용액.
제146항에 있어서, 리튬의 농도는 리터당 약 50 밀리그램 미만인 리튬 고갈된 액체 자원 용액.
제146항에 있어서, 리튬의 농도는 리터당 적어도 약 1 밀리그램 및 리터당 최대 약 200 밀리그램인 리튬 고갈된 액체 자원 용액.
제146항에 있어서, 리튬의 농도는 리터당 적어도 약 10 밀리그램 및 리터당 최대 약 200 밀리그램인 리튬 고갈된 액체 자원 용액.
제146항에 있어서, 리튬의 농도는 리터당 적어도 약 100 밀리그램 및 리터당 최대 약 200 밀리그램인 리튬 고갈된 액체 자원 용액.
제146항에 있어서, 리튬의 농도는 리터당 적어도 약 10 밀리그램 및 리터당 최대 약 100 밀리그램인 리튬 고갈된 액체 자원 용액.
제146항에 있어서, 리튬의 농도는 리터당 적어도 약 50 밀리그램 및 리터당 최대 약 50 밀리그램인 리튬 고갈된 액체 자원 용액.
제146항 내지 제156항 중 어느 한 항에 있어서, 나트륨의 농도는 리터당 적어도 약 10,000 밀리그램 및 리터당 최대 약 100,000 밀리그램인 리튬 고갈된 액체 자원 용액.
제146항 내지 제156항 중 어느 한 항에 있어서, 나트륨의 농도는 리터당 적어도 약 50,000 밀리그램 및 리터당 최대 약 150,000 밀리그램인 리튬 고갈된 액체 자원 용액.
제146항 내지 제158항 중 어느 한 항에 있어서, 칼슘의 농도는 리터당 적어도 약 1,000 밀리그램 및 리터당 최대 약 30,000 밀리그램인 리튬 고갈된 액체 자원 용액.
제146항 내지 제158항 중 어느 한 항에 있어서, 칼슘의 농도는 리터당 적어도 약 1,000 밀리그램 및 리터당 최대 약 10,000 밀리그램인 리튬 고갈된 액체 자원 용액.
제146항 내지 제160항 중 어느 한 항에 있어서, 마그네슘의 농도는 리터당 적어도 약 1,000 밀리그램 및 리터당 최대 약 30,000 밀리그램인 리튬 고갈된 액체 자원 용액.
제146항 내지 제161항 중 어느 한 항에 있어서, 마그네슘의 농도는 리터당 적어도 약 1,000 밀리그램 및 리터당 최대 약 10,000 밀리그램인 리튬 고갈된 액체 자원 용액.
제146항 내지 제162항 중 어느 한 항에 있어서, 리터당 적어도 약 100 밀리그램 및 리터당 최대 약 30,000 밀리그램의 농도의 칼륨을 추가로 포함하는 리튬 고갈된 액체 자원 용액.
제163항에 있어서, 칼륨의 농도는 리터당 적어도 약 1,000 밀리그램 및 리터당 최대 약 20,000 밀리그램인 리튬 고갈된 액체 자원 용액.
제163항에 있어서, 칼륨의 농도는 리터당 적어도 약 5,000 밀리그램 및 리터당 최대 약 20,000 밀리그램인 리튬 고갈된 액체 자원 용액.
제163항에 있어서, 칼륨의 농도는 리터당 적어도 약 1,000 밀리그램 및 리터당 약 15,000 밀리그램 미만인 리튬 고갈된 액체 자원 용액.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US202163179153P | 2021-04-23 | 2021-04-23 | |
| US63/179,153 | 2021-04-23 | ||
| PCT/US2022/025810 WO2022226219A1 (en) | 2021-04-23 | 2022-04-21 | Ion exchange devices for lithium extraction |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240014047A true KR20240014047A (ko) | 2024-01-31 |
Family
ID=83723163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020237039520A KR20240014047A (ko) | 2021-04-23 | 2022-04-21 | 리튬 추출을 위한 이온 교환 장치 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11986816B2 (ko) |
| EP (1) | EP4326413A1 (ko) |
| JP (1) | JP2024519679A (ko) |
| KR (1) | KR20240014047A (ko) |
| AR (1) | AR125722A1 (ko) |
| CA (1) | CA3216001A1 (ko) |
| CL (1) | CL2023003141A1 (ko) |
| WO (1) | WO2022226219A1 (ko) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018089932A1 (en) | 2016-11-14 | 2018-05-17 | Lilac Solutions, Inc. | Lithium extraction with coated ion exchange particles |
| EP3661619A4 (en) | 2017-08-02 | 2021-05-05 | Lilac Solutions, Inc. | LITHIUM EXTRACTION WITH POROUS ION EXCHANGE BEADS |
| MA52428A (fr) | 2018-02-28 | 2021-06-02 | Lilac Solutions Inc | Réacteur d'échange d'ions à piège à particules pour extraction de lithium |
| EP4162087A1 (en) | 2020-06-09 | 2023-04-12 | Lilac Solutions, Inc. | Lithium extraction in the presence of scalants |
| KR20240014047A (ko) | 2021-04-23 | 2024-01-31 | 리락 솔루션즈, 인크. | 리튬 추출을 위한 이온 교환 장치 |
| GB202210875D0 (en) * | 2022-06-24 | 2022-09-07 | Chemionex Inc | Process for recovery of lithium from brine |
Family Cites Families (165)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2608465A (en) | 1946-10-28 | 1952-08-26 | American Potash & Chem Corp | Process of producing lithium sulfate from lithium phosphates |
| US2609341A (en) | 1947-09-25 | 1952-09-02 | Ionics | Method of purifying water |
| US4382124B1 (en) | 1958-07-18 | 1994-10-04 | Rohm & Haas | Process for preparing macroreticular resins, copolymers and products of said process |
| GB959227A (en) | 1961-02-11 | 1964-05-27 | Asahi Chemical Ind | A method for the recovery of metallic and metal complex ions from a slurry containing the same |
| US3793433A (en) | 1971-07-23 | 1974-02-19 | Atomic Energy Commission | Extraction of lithium from neutral brines using a beta diketone and trioctylphosphine oxide |
| DE2228657C3 (de) * | 1972-06-13 | 1978-10-19 | Layer + Knoedler Abwassertechnik + Kunststoffbau Gmbh, 7050 Waiblingen | Vorrichtung zum Behandeln von Wasser oder wäßrigen Lösungen |
| US4058585A (en) | 1975-11-10 | 1977-11-15 | General Mills Chemicals, Inc. | Solvent extraction of metals from acidic solutions with quaternary ammonium salts of hydrogen ion exchange agents |
| US4116858A (en) | 1977-07-05 | 1978-09-26 | The Dow Chemical Company | Recovery of lithium from brines |
| US4347327A (en) | 1978-09-05 | 1982-08-31 | The Dow Chemical Company | Recovery of lithium from brines |
| US4291001A (en) | 1979-12-26 | 1981-09-22 | The Dow Chemical Company | Recovery of lithium from brine |
| JPS61283342A (ja) | 1985-06-05 | 1986-12-13 | Agency Of Ind Science & Technol | リチウム吸着剤とその製造方法 |
| US4747949A (en) | 1986-10-23 | 1988-05-31 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Liquid membrane coated ion-exchange column solids |
| EP0318589B1 (en) | 1987-06-12 | 1993-08-04 | Asahi Glass Company Ltd. | Method for producing an alkali metal hydroxide |
| JPH0626661B2 (ja) | 1989-06-02 | 1994-04-13 | 工業技術院長 | 粒状リチウム吸着剤及びそれを用いたリチウム回収方法 |
| CZ375092A3 (en) | 1992-01-10 | 1993-10-13 | Rohm & Haas | Column for ion-exchange process application |
| US5242119A (en) * | 1992-01-13 | 1993-09-07 | Vichai Jariyasunant | Laminar spout attachment |
| ATE163657T1 (de) | 1992-05-29 | 1998-03-15 | Rohm & Haas | Verfahren zur herstellung vernetzter copolymere von methacrylsäureanhydrid |
| AUPM807094A0 (en) | 1994-09-09 | 1994-10-06 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Polymer beads and method for preparation thereof |
| JP3172388B2 (ja) | 1995-02-27 | 2001-06-04 | 三洋電機株式会社 | リチウム二次電池 |
| US5626750A (en) | 1995-07-26 | 1997-05-06 | Drake Recovery Systems, Inc. | Apparatus for treating a fluid in an ion exchange process |
| US6048507A (en) | 1997-12-09 | 2000-04-11 | Limtech | Process for the purification of lithium carbonate |
| US6325976B1 (en) * | 1998-02-26 | 2001-12-04 | Dionex Corporation | Continuous electrolytically regenerated packed bed suppressor for ion chromatography |
| US7157065B2 (en) | 1998-07-16 | 2007-01-02 | Chemetall Foote Corporation | Production of lithium compounds directly from lithium containing brines |
| CA2270771A1 (fr) | 1999-04-30 | 2000-10-30 | Hydro-Quebec | Nouveaux materiaux d'electrode presentant une conductivite de surface elevee |
| DE19922522A1 (de) | 1999-05-15 | 2000-11-16 | Merck Patent Gmbh | Beschichtete Lithium-Mischoxid-Partikel und deren Verwendung |
| US7390466B2 (en) | 1999-07-14 | 2008-06-24 | Chemetall Foote Corporation | Production of lithium compounds directly from lithium containing brines |
| AU2002232565A1 (en) * | 2000-10-23 | 2002-05-06 | Bechtel Bwxt Idaho, Llc | Composite media for ion processing |
| JP2002167626A (ja) | 2000-11-28 | 2002-06-11 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | リチウム回収装置および方法 |
| US20030231996A1 (en) | 2002-06-18 | 2003-12-18 | Industrial Technology Research Institute | Method for adsorbing lithium ions from a lithium-containing aqueous solution by a granular adsorbent |
| JP4011440B2 (ja) * | 2002-08-28 | 2007-11-21 | オルガノ株式会社 | イオン吸着モジュール及び水処理方法 |
| JP2004230215A (ja) | 2003-01-28 | 2004-08-19 | Nissan Motor Co Ltd | イオン交換樹脂フィルタ |
| AU2004210275B2 (en) | 2003-02-10 | 2006-03-09 | Nippon Shokubai Co., Ltd. | Particulate water absorbent containing water absorbent resin as a main component |
| US20050196370A1 (en) | 2003-03-18 | 2005-09-08 | Zhi-Jian Yu | Stable ophthalmic oil-in-water emulsions with sodium hyaluronate for alleviating dry eye |
| CA2478516C (en) | 2003-09-30 | 2007-12-11 | Jaguar Nickel Inc. | A process for the recovery of value metals from base metal sulfide ores |
| JP2005296811A (ja) | 2004-04-12 | 2005-10-27 | Eco Solution:Kk | 金属イオンの分離方法 |
| JP2006159039A (ja) | 2004-12-03 | 2006-06-22 | Hiroyuki Yoshida | 浄水シリンダー及び浄水シリンダーの製造方法 |
| US8343546B2 (en) | 2005-09-13 | 2013-01-01 | Coating Place, Inc. | Ion exchange resin treated to control swelling |
| JP4955015B2 (ja) | 2005-12-20 | 2012-06-20 | セラマテック・インク | Ｎａイオン伝導セラミックス膜を使用した次亜塩素酸ナトリウム製造の電解プロセス |
| US7674835B2 (en) | 2005-12-21 | 2010-03-09 | 3M Innovative Properties Company | Method of making macroporous anion exchange resins |
| US7820327B2 (en) | 2006-04-11 | 2010-10-26 | Enerdel, Inc. | Lithium titanate and lithium cells and batteries including the same |
| US8168330B2 (en) | 2006-04-11 | 2012-05-01 | Enerdel, Inc. | Lithium titanate cell with reduced gassing |
| US7541016B2 (en) | 2006-04-11 | 2009-06-02 | Enerdel, Inc. | Lithium titanate and method of forming the same |
| JP2010042395A (ja) | 2008-03-05 | 2010-02-25 | Mitsubishi Chemicals Corp | アニオン交換樹脂、マクロポーラス型アニオン交換樹脂の製造方法、脱塩装置、発電所用復水脱塩装置、および懸濁性金属腐蝕生成物の除去方法 |
| RU2470861C2 (ru) | 2008-04-22 | 2012-12-27 | Роквуд Литиэм Инк. | Способ получения гидроксида лития высокой чистоты и соляной кислоты |
| JP2012504190A (ja) | 2008-09-29 | 2012-02-16 | 韓国地質資源研究院 | 分離膜貯留層を用いるリチウム回収装置、これを用いるリチウム回収方法、及びこれを用いるリチウム吸脱着システム |
| EP2365867A4 (en) | 2008-11-17 | 2012-06-06 | Chemetall Foote Corp | RECOVERY OF LITHIUM FROM AQUEOUS SOLUTIONS |
| FI121785B (fi) | 2009-03-11 | 2011-04-15 | Outotec Oyj | Menetelmä litiumbikarbonaatin puhdistamiseksi |
| US9034294B1 (en) | 2009-04-24 | 2015-05-19 | Simbol, Inc. | Preparation of lithium carbonate from lithium chloride containing brines |
| US8454816B1 (en) | 2009-09-11 | 2013-06-04 | Simbol Inc. | Selective recovery of manganese and zinc from geothermal brines |
| US10190030B2 (en) * | 2009-04-24 | 2019-01-29 | Alger Alternative Energy, Llc | Treated geothermal brine compositions with reduced concentrations of silica, iron and lithium |
| CN101764209A (zh) | 2010-01-04 | 2010-06-30 | 苏州星恒电源有限公司 | 具有表面包覆层的钛酸锂复合电极材料 |
| US9120037B2 (en) * | 2010-01-25 | 2015-09-01 | Spf Innovations, Llc | Stackable planar adsorptive devices |
| WO2011103298A2 (en) | 2010-02-17 | 2011-08-25 | Simbol Mining Corp. | Processes for preparing highly pure lithium carbonate and other highly pure lithium containing compounds |
| CA3093363A1 (en) | 2010-04-23 | 2011-10-27 | Terralithium Llc | Processes for electrolyzing lithium chloride |
| WO2012005545A2 (en) | 2010-07-09 | 2012-01-12 | Research Institute Of Industrial Science & Technology | Method for economical extraction of lithium from solution including lithium |
| KR101238898B1 (ko) | 2010-08-12 | 2013-03-04 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 해수로부터 리튬, 탄산리튬 및 수산화 리튬을 고순도로 회수하는 방법과, 리튬 2차전지 양극재 및 리튬 2차전지용 ＬｉＦｅＰＯ₄양극재의 제조 방법 |
| CN101961634B (zh) | 2010-09-16 | 2012-05-30 | 中南大学 | 一种锰系锂离子筛吸附剂及其前躯体的制备方法 |
| KR101047986B1 (ko) | 2010-11-26 | 2011-07-13 | 한국지질자원연구원 | Ｃｃｄ 공정을 이용한 리튬 이온의 흡착/탈착 장치 및 그 방법 |
| KR101321070B1 (ko) | 2010-12-07 | 2013-10-23 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 염수로부터 고순도의 인산리튬 추출 방법 |
| US8834605B2 (en) * | 2011-02-18 | 2014-09-16 | Lawrence Livermore National Security, Llc. | Separation of a target substance from a fluid or mixture using encapsulated sorbents |
| WO2012148040A1 (ko) | 2011-04-28 | 2012-11-01 | 한국지질자원연구원 | 스피넬형 구조를 갖는 다공성 망간산화물계 리튬 흡착제 및 그 제조방법 |
| US8679224B2 (en) | 2011-08-31 | 2014-03-25 | Babcock & Wilcox Technical Services Y-12, Llc | Hydrogen, lithium, and lithium hydride production |
| WO2013071304A1 (en) | 2011-11-10 | 2013-05-16 | Davis Jake | Electrochemical ion exchange water treatment |
| US10017838B2 (en) | 2011-12-12 | 2018-07-10 | Research Institute Of Industrial Science & Technology | Method for extraction of lithium from lithium bearing solution |
| AU2012368870B2 (en) | 2012-02-10 | 2016-07-21 | Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. | Method for recovering lithium |
| EP2833984A4 (en) | 2012-04-05 | 2016-01-06 | 3M Innovative Properties Co | COMPOSITE ION EXCHANGE MEDIA FOR LIQUID FILTRATION SYSTEMS |
| KR101405486B1 (ko) | 2012-04-05 | 2014-06-13 | 주식회사 포스코 | 수산화리튬의 제조 방법 및 이를 이용한 탄산리튬의 제조 방법 |
| CA3013134C (en) | 2012-04-23 | 2021-05-18 | Nemaska Lithium Inc. | Process for preparing lithium sulphate |
| KR101405484B1 (ko) | 2012-07-31 | 2014-06-13 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 리튬 함유 용액으로부터 리튬을 추출하는 방법 |
| AU2013201833B2 (en) | 2012-08-13 | 2014-07-17 | Reed Advanced Materials Pty Ltd | Processing of Lithium Containing Ore |
| CN102872792A (zh) | 2012-08-28 | 2013-01-16 | 常州大学 | 一种去除天然水体中锂离子的复合吸附材料及其制备方法 |
| ES2737024T3 (es) | 2012-08-31 | 2020-01-09 | Glaxosmithkline Biologicals Sa | Proteínas estabilizadas para inmunización contra Staphylococcus aureus |
| JP5898021B2 (ja) | 2012-09-11 | 2016-04-06 | 株式会社日立製作所 | リチウムイオン電池の再資源化方法、およびその装置 |
| US20140076734A1 (en) | 2012-09-19 | 2014-03-20 | Consejo Nacional De Investigaciones Cientificas Y Tecnicas (Conicet) | Method and electrochemical device for low environmental impact lithium recovery from aqueous solutions |
| US9059451B2 (en) | 2012-10-18 | 2015-06-16 | GM Global Technology Operations LLC | Coatings for lithium titanate to suppress gas generation in lithium-ion batteries and methods for making and use thereof |
| KR101983235B1 (ko) | 2012-12-21 | 2019-05-28 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 해수 내 리튬을 회수하는 방법 |
| CN103318928B (zh) | 2013-06-20 | 2014-12-03 | 西藏金浩投资有限公司 | 一种快速提取盐湖水中碳酸锂的方法及*** |
| JP2015020090A (ja) | 2013-07-16 | 2015-02-02 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | リチウム吸着材料の製造方法およびリチウム吸着材料 |
| WO2015037842A1 (ko) | 2013-09-12 | 2015-03-19 | 한국지질자원연구원 | 근해의 리튬 흡착설비와 연안의 리튬 분리설비를 사용한 해수의 리튬 회수장치, 리튬 회수 스테이션, 및 에어레이션을 이용한 리튬 탈착 장치 |
| ES2863453T3 (es) | 2014-02-24 | 2021-10-11 | Nemaska Lithium Inc | Procedimientos para tratar materiales que contienen litio |
| CN103794779A (zh) | 2014-02-27 | 2014-05-14 | 广西师范大学 | 氧化铝包覆尖晶石锰酸锂正极材料及其制备方法 |
| US9745644B2 (en) | 2014-03-11 | 2017-08-29 | Myongji University Industry And Academia Cooperation Foundation | Composite nanofiber membrane for adsorbing lithium, method of manufacturing the same and apparatus and method for recovering lithium using the same |
| US10682641B2 (en) | 2014-04-15 | 2020-06-16 | Trailblazer Technologies (Pty) Ltd | Ion exchange process |
| WO2015171109A1 (en) | 2014-05-05 | 2015-11-12 | Simbol, Inc. | Improved sorbent for lithium extraction |
| EP2945211B1 (en) | 2014-05-15 | 2018-11-21 | Saft Groupe S.A. | Lithium titanate oxide as negative electrode in li-ion cells |
| AU2015336234A1 (en) | 2014-10-20 | 2017-04-20 | Albemarle Corporation | Forward osmosis process for concentration of lithium containing solutions |
| MX2017005919A (es) | 2014-11-05 | 2017-08-03 | Reed Advanced Mat Pty Ltd | Produccion de hidroxido de litio. |
| AR100672A1 (es) | 2015-01-27 | 2016-10-26 | Reed Advanced Mat Pty Ltd | PROCESAMIENTO DE MATERIAL QUE CONTIENE LITIO INCLUYENDO INYECCIÓN DE HCl |
| KR101529897B1 (ko) | 2015-01-28 | 2015-06-19 | 한국지질자원연구원 | 대면적 리튬 흡착제 제조 방법 |
| US9540303B2 (en) * | 2015-04-01 | 2017-01-10 | Celanese International Corporation | Processes for producing acetic acid |
| FR3034781B1 (fr) | 2015-04-07 | 2017-05-19 | Ceram Hyd | Cellule electrolytique pour la production d'au moins une substance chimique |
| EP3285906B1 (en) | 2015-04-22 | 2019-10-09 | Arkema, Inc. | Porous article having polymer binder sub-micron particle |
| KR101905398B1 (ko) | 2015-04-23 | 2018-10-08 | 최병락 | 방풍부재용 연질필름을 이용한 방풍부재 |
| CN105152193B (zh) | 2015-05-18 | 2017-01-04 | 北京化工大学 | 从卤水中提取镁、锂同时生产水滑石的工艺方法 |
| CN104961143B (zh) | 2015-07-03 | 2017-08-01 | 青海恒信融锂业科技有限公司 | 从盐湖卤水中提取锂的方法 |
| CN107921328A (zh) | 2015-08-06 | 2018-04-17 | 因尼威森有限公司 | 从卤水中提取锂 |
| US10648061B2 (en) | 2015-08-28 | 2020-05-12 | Albemarle Corporation | Processes for recovering lithium values from lithium-containing brines |
| KR101604954B1 (ko) | 2015-09-22 | 2016-03-18 | 강원대학교산학협력단 | 폐전지의 리튬폐액을 활용한 고순도 인산리튬 제조방법 |
| CN105238927B (zh) | 2015-11-09 | 2017-10-03 | 华东理工大学 | 一种钛系锂离子筛吸附剂、其前驱体、制备方法及应用 |
| CN105289455A (zh) | 2015-11-27 | 2016-02-03 | 上海空间电源研究所 | 一种限制实际使用容量以提高锂离子筛吸附剂寿命的方法 |
| CN105251436A (zh) | 2015-11-27 | 2016-01-20 | 上海空间电源研究所 | 提高锂离子筛吸附剂使用寿命的流水线***及其操作方法 |
| CN205151853U (zh) | 2015-11-27 | 2016-04-13 | 福州一化化学品股份有限公司 | 一种双单元共阴极处理含盐废水同时回收酸碱的电解槽 |
| CN106906359B (zh) | 2015-12-22 | 2018-12-11 | 理查德.亨威克 | 从硅酸盐矿物收取锂 |
| JP6818334B2 (ja) | 2016-01-29 | 2021-01-20 | 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 | リチウム選択透過膜、リチウム回収装置、リチウム回収方法、水素製造方法 |
| WO2017136328A1 (en) | 2016-02-01 | 2017-08-10 | Northwestern University | Compounds for lithium extraction via ion exchange |
| GB201602259D0 (en) | 2016-02-08 | 2016-03-23 | Bateman Advanced Technologies Ltd | Integrated Lithium production process |
| DE102016212048A1 (de) | 2016-07-01 | 2018-01-04 | Erdwärme Neustadt-Glewe GmbH | Verfahren zur Behandlung von Geothermalfluid- oder Formationswasserströmen durch kontinuierliche elektrochemische Abtrennung reduzierbarer Metall- und / oder Metalloidionen aus dem Förderstrom |
| CN106311190B (zh) | 2016-08-18 | 2018-11-23 | 佛山科学技术学院 | 多孔锰系锂离子筛吸附剂的制备方法 |
| US20180080133A1 (en) | 2016-09-19 | 2018-03-22 | Bes Technologies, LLC | Recycling lithium from mixtures including radioactive metal ions and other contaminants |
| EP3524575B1 (en) | 2016-10-10 | 2023-11-08 | POSCO Co., Ltd | Method for producing lithium compound |
| WO2018089932A1 (en) | 2016-11-14 | 2018-05-17 | Lilac Solutions, Inc. | Lithium extraction with coated ion exchange particles |
| CN106673023B (zh) | 2017-01-06 | 2018-07-31 | 深圳市聚能永拓科技开发有限公司 | 一种从天然卤水中提取锂的方法 |
| CN106622103B (zh) | 2017-01-06 | 2019-08-09 | 深圳市聚能永拓科技开发有限公司 | 一种制取从含锂卤水中提取锂所使用的锂离子富集材料的方法 |
| CN106835194A (zh) | 2017-01-12 | 2017-06-13 | 江苏凯力克钴业股份有限公司 | 一种氯化钴电积工艺 |
| KR101780248B1 (ko) | 2017-03-31 | 2017-09-20 | 한국지질자원연구원 | 리튬 이온 흡탈착 공정을 위한 육상형 리튬회수장치 및 이를 이용한 리튬회수방법 |
| US10688441B2 (en) * | 2017-04-19 | 2020-06-23 | Mann+Hummel Gmbh | Integrated ultrafiltration membrane and ion-exchange filtration system |
| CN107043116B (zh) | 2017-04-24 | 2018-10-23 | 北京化工大学 | 从除镁卤水中提取锂并制备电池级碳酸锂的方法 |
| US20180339286A1 (en) | 2017-05-25 | 2018-11-29 | Qatar Foundation For Education, Science And Community Development | Polymer-supported chelating agent |
| US11365128B2 (en) | 2017-06-15 | 2022-06-21 | Energysource Minerals Llc | Process for selective adsorption and recovery of lithium from natural and synthetic brines |
| US10604414B2 (en) | 2017-06-15 | 2020-03-31 | Energysource Minerals Llc | System and process for recovery of lithium from a geothermal brine |
| EP3645464A4 (en) | 2017-06-27 | 2021-03-31 | Purlucid Treatment Solutions (Canada) Inc. | METAL RECOVERY METAL PROCESS AND DEVICE FOR WATER TREATMENT |
| US10450633B2 (en) | 2017-07-21 | 2019-10-22 | Larry Lien | Recovery of lithium from an acid solution |
| EP3661619A4 (en) | 2017-08-02 | 2021-05-05 | Lilac Solutions, Inc. | LITHIUM EXTRACTION WITH POROUS ION EXCHANGE BEADS |
| EP3661620A4 (en) | 2017-08-02 | 2021-05-12 | Lilac Solutions, Inc. | ION EXCHANGE SYSTEM FOR EXTRACTION OF LITHIUM |
| WO2019046342A2 (en) | 2017-08-30 | 2019-03-07 | Corning Incorporated | METHOD FOR REMOVING RESIDUES CONTAINING LITHIUM PHOSPHATE COMPOUNDS FROM A SURFACE |
| KR101973479B1 (ko) | 2017-11-14 | 2019-09-02 | 강원대학교산학협력단 | 입도, 입도분포 및 형상이 조절된 고순도 탄산리튬의 제조방법 |
| KR101973483B1 (ko) | 2017-11-14 | 2019-04-29 | 강원대학교산학협력단 | 폐리튬이차전지를 이용한 고순도 탄산리튬 및 황산바륨의 제조방법 |
| JP7031263B2 (ja) | 2017-12-04 | 2022-03-08 | 住友金属鉱山株式会社 | リチウムの回収方法 |
| US11583830B2 (en) | 2017-12-27 | 2023-02-21 | Standard Lithium Ltd. | Process for recovery of lithium from brine |
| US11518686B2 (en) | 2017-12-27 | 2022-12-06 | Standard Lithium Ltd. | Process for recovery of lithium from brine |
| US11534748B2 (en) | 2017-12-27 | 2022-12-27 | Standard Lithium Ltd. | Process for recovery of lithium from brine |
| US10648090B2 (en) | 2018-02-17 | 2020-05-12 | Lilac Solutions, Inc. | Integrated system for lithium extraction and conversion |
| MA51843A (fr) | 2018-02-17 | 2021-05-26 | Lilac Solutions Inc | Système intégré d'extraction et de conversion de lithium |
| MA52428A (fr) | 2018-02-28 | 2021-06-02 | Lilac Solutions Inc | Réacteur d'échange d'ions à piège à particules pour extraction de lithium |
| US20210222270A1 (en) | 2018-05-30 | 2021-07-22 | Lithium Australia Nl | Process for recovering lithium phosphate and lithium sulfate from lithium-bearing silicates |
| CN112703260A (zh) | 2018-05-30 | 2021-04-23 | 澳大利亚锂公司 | 回收锂值的方法 |
| CN112805242A (zh) | 2018-08-02 | 2021-05-14 | 株式会社Posco | 硫酸锂制备装置及其制备方法 |
| CN209123481U (zh) | 2018-08-30 | 2019-07-19 | 成都泰利创富锂业科技有限公司 | 一种用于工业提锂的连续吸附解吸*** |
| KR102177039B1 (ko) | 2018-09-11 | 2020-11-10 | 주식회사 포스코 | 리튬 화합물 제조방법 |
| CN112573546A (zh) | 2019-09-30 | 2021-03-30 | 戴艾霖 | 硫酸锂与碳酸钠（钾）直产碳酸锂降低硫酸根含量新方法 |
| WO2021142147A1 (en) | 2020-01-09 | 2021-07-15 | Lilac Solutions, Inc. | Process for separating undesirable metals |
| EP4087825A4 (en) | 2020-01-09 | 2024-01-24 | Lilac Solutions Inc | PROCESS FOR SEPARATING UNWANTED METALS |
| AU2021207887A1 (en) | 2020-01-17 | 2022-09-01 | Bl Technologies, Inc. | Ion exchange system and method for conversion of aqueous lithium solution |
| JP7334356B2 (ja) | 2020-01-29 | 2023-08-28 | ウン チョン | リチウム抽出方法 |
| JP7156322B2 (ja) | 2020-02-17 | 2022-10-19 | 住友金属鉱山株式会社 | 水酸化リチウムの製造方法 |
| AU2020441128A1 (en) | 2020-04-08 | 2022-08-11 | Vulcan Energie Ressourcen Gmbh | System and process for direct lithium extraction and production of low carbon intensity lithium chemicals from geothermal brines |
| US20230234848A1 (en) | 2020-04-20 | 2023-07-27 | Recion Technologies, Inc. | Process to produce lithium compounds |
| JP2023524467A (ja) | 2020-04-28 | 2023-06-12 | １エス１ エナジー インコーポレイテッド | リチウム塩の選択抽出のための含酸素金属化合物及びその使用方法 |
| WO2021223014A1 (en) | 2020-05-07 | 2021-11-11 | Prairie Lithium Corporation | Methods and systems for recovery of valuable target species from brine solutions |
| AR122556A1 (es) | 2020-06-09 | 2022-09-21 | Lilac Solutions Inc | Extracción de litio en presencia de incrustantes |
| EP4162087A1 (en) | 2020-06-09 | 2023-04-12 | Lilac Solutions, Inc. | Lithium extraction in the presence of scalants |
| WO2022084145A1 (en) | 2020-10-23 | 2022-04-28 | Geolith | Composite material and process for extracting lithium using the same |
| WO2022109156A1 (en) | 2020-11-20 | 2022-05-27 | Lilac Solutions, Inc. | Lithium production with volatile acid |
| EP4247759A1 (en) | 2020-11-20 | 2023-09-27 | Lilac Solutions, Inc. | Lithium production with volatile acid |
| EP4063527A1 (de) | 2021-03-10 | 2022-09-28 | EnBW Energie Baden-Württemberg AG | Verfahren zur gewinnung von lithium aus sole und zur rückgewinnung von lithium beim recycling von lithium-ionen-akkumulatoren |
| KR20240014047A (ko) | 2021-04-23 | 2024-01-31 | 리락 솔루션즈, 인크. | 리튬 추출을 위한 이온 교환 장치 |
| CA3222737A1 (en) | 2021-06-11 | 2022-12-15 | Geo40 Limited | Process and system for lithium extraction |
| EP4384646A1 (en) | 2021-08-13 | 2024-06-19 | Bher Minerals, Llc | Lithium recovery from brine |
| AU2022379982A1 (en) | 2021-11-08 | 2024-05-23 | The Regents Of The University Of California | Compositions and methods for selective extraction of lithium |
| US11638916B1 (en) | 2021-11-22 | 2023-05-02 | Clayton McMonigle Jones | Ion lithium extraction apparatus |
| US20220121470A1 (en) | 2021-12-23 | 2022-04-21 | Intel Corporation | Optimizing deployment and security of microservices |
| WO2023192195A1 (en) | 2022-03-28 | 2023-10-05 | Lilac Solutions, Inc. | Devices for efficient sorbent utilization in lithium extraction |
| WO2023192623A2 (en) | 2022-04-01 | 2023-10-05 | Lilac Solutions, Inc. | Extraction of lithium with chemical additives |
| WO2023205073A1 (en) | 2022-04-18 | 2023-10-26 | Lilac Solutions, Inc. | Synthetic lithium solutions with controlled impurity profiles |
| WO2023215313A1 (en) | 2022-05-03 | 2023-11-09 | Lilac Solutions, Inc. | Removal of impurities from lithium eluate |
-
2022
- 2022-04-21 KR KR1020237039520A patent/KR20240014047A/ko unknown
- 2022-04-21 JP JP2023565208A patent/JP2024519679A/ja active Pending
- 2022-04-21 EP EP22792519.5A patent/EP4326413A1/en active Pending
- 2022-04-21 AR ARP220101034A patent/AR125722A1/es unknown
- 2022-04-21 CA CA3216001A patent/CA3216001A1/en active Pending
- 2022-04-21 WO PCT/US2022/025810 patent/WO2022226219A1/en active Application Filing
- 2022-07-07 US US17/859,875 patent/US11986816B2/en active Active
-
2023
- 2023-10-20 CL CL2023003141A patent/CL2023003141A1/es unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA3216001A1 (en) | 2022-10-27 |
| WO2022226219A1 (en) | 2022-10-27 |
| JP2024519679A (ja) | 2024-05-21 |
| CL2023003141A1 (es) | 2024-04-01 |
| AR125722A1 (es) | 2023-08-09 |
| US11986816B2 (en) | 2024-05-21 |
| EP4326413A1 (en) | 2024-02-28 |
| US20220349027A1 (en) | 2022-11-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20240014047A (ko) | 리튬 추출을 위한 이온 교환 장치 | |
| US10505178B2 (en) | Ion exchange system for lithium extraction | |
| US10648090B2 (en) | Integrated system for lithium extraction and conversion | |
| KR102667270B1 (ko) | 리튬 추출 및 전환을 위한 통합 시스템 | |
| US20240026495A1 (en) | Lithium extraction enhanced by an alternate phase | |
| US11975317B2 (en) | Ion exchange reactor with particle traps for lithium extraction | |
| US8741150B2 (en) | Lithium recovery device using separator reservoir, lithium recovery method and lithium adsorption/desorption system using the same | |
| US11794182B2 (en) | Lithium extraction with porous ion exchange beads | |
| WO2022109156A1 (en) | Lithium production with volatile acid | |
| EP1436069A2 (en) | Apparatus for fluid purification and methods of manufacture and use thereof | |
| WO2023192623A2 (en) | Extraction of lithium with chemical additives | |
| WO2023205073A1 (en) | Synthetic lithium solutions with controlled impurity profiles | |
| WO2020033668A1 (en) | Forward osmosis composite membranes for concentration of lithium containing solutions | |
| WO2024112604A2 (en) | Lithium extraction from brines with modulated ion concentrations | |
| WO2024077269A2 (en) | Integrated systems and methods for lithium recovery |