特許 7362439 電解抽出装置および電解抽出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-06

(45)【発行日】2023-10-17

(54)【発明の名称】電解抽出装置および電解抽出方法

(51)【国際特許分類】

   B01D 61/46 20060101AFI20231010BHJP

   C25B 1/01 20210101ALI20231010BHJP

   C25B 13/04 20210101ALI20231010BHJP

   C25B 11/03 20210101ALI20231010BHJP

   B01D 69/00 20060101ALI20231010BHJP

   G21F 9/06 20060101ALI20231010BHJP

   G21F 9/12 20060101ALI20231010BHJP

   C25B 9/00 20210101ALI20231010BHJP

【ＦＩ】

B01D61/46 500

C25B1/01 Z

C25B13/04 301

C25B11/03

B01D69/00 500

G21F9/06 561

G21F9/06 511A

G21F9/06 511E

G21F9/12 501J

G21F9/12 501K

C25B9/00 Z

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019205904

(22)【出願日】2019-11-14

(65)【公開番号】P2021079300

(43)【公開日】2021-05-27

【審査請求日】2022-02-22

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001380

【氏名又は名称】弁理士法人東京国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高橋 優也

【審査官】高橋 成典

(56)【参考文献】

【文献】特公昭４９－０１５５４９（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開平０３－０２６３０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特公昭５６－０４２９６４（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開昭４６－００６５１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０６９６７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６４－３２１９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｄ ６１／００ － ７１／８２

３９／００ － ４１／０４

１１／００ － １２／００

Ｃ２５Ｂ １／００ － ９／７７

１３／００ － １５／０８

１１／００ － １１／０９７

Ｃ２５Ｃ １／００ － ７／０８

Ｇ２１Ｃ １９／００ － １９／５０

２３／００

Ｇ２１Ｆ ９／００ － ９／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属イオンが含まれる第１溶液が収容された第１電解槽と、
前記第１電解槽と連通され、前記第１電解槽から前記金属イオンが移動する第２溶液が収容された第２電解槽と、
前記第１溶液に接触する位置に設けられ、かつ電圧が印加されることにより、前記第１電解槽にある前記金属イオンの価数を第１特定価数に調整する第１電極と、
連通された前記第１電解槽の内部と前記第２電解槽の内部とを仕切り、前記第１特定価数の前記金属イオンを吸着する抽出剤が含浸され、前記第１電解槽の前記第１溶液から前記第２電解槽の前記第２溶液に前記金属イオンが移動可能となっている抽出膜と、
前記第２溶液に接触する位置に設けられ、かつ電圧が印加されることにより、前記抽出膜に吸着された前記金属イオンの前記価数を前記抽出膜に対して抽出性のある前記第１特定価数から前記抽出膜に対して非抽出性の第２特定価数に調整して前記金属イオンを前記抽出膜から脱離させる第２電極と、
を備え、
前記第１特定価数は、電圧により調整されるものであり、前記抽出膜の前記金属イオンに対する吸着性能を、前記第１電極に電圧を印加して向上させるものであり、
前記第２特定価数は、電圧により調整されるものであり、前記抽出膜の前記金属イオンに対する吸着性能を、前記第２電極に電圧を印加して低下させるものである、
電解抽出装置。

【請求項2】

前記抽出剤には、前記第２特定価数の前記金属イオンの吸着率よりも前記第１特定価数の前記金属イオンの前記吸着率が高くなっているものが用いられている、
請求項１に記載の電解抽出装置。

【請求項3】

前記第１電解槽に収容された前記第１溶液に複数種類の前記金属イオンが含まれており、
前記第１電極を用いて、印加する電圧を調整することで、前記第１溶液に含まれている特定種類の前記金属イオンを前記抽出膜で吸着可能な前記第１特定価数の前記価数に調整する、
請求項１または請求項２に記載の電解抽出装置。

【請求項4】

前記第１電極を用いて、印加する電圧を調整することで、前記第１溶液に含まれている前記特定種類以外の前記金属イオンを前記第１特定価数以外の前記価数に調整する、
請求項３に記載の電解抽出装置。

【請求項5】

前記第１電極と前記第２電極の少なくともいずれか一方が多孔質材料となっている、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電解抽出装置。

【請求項6】

前記第１電極と前記第２電極の少なくともいずれか一方がメッシュ状を成し、前記抽出膜の面に沿って広がり、前記抽出膜に接触して配置または前記抽出膜の近傍に配置される、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電解抽出装置。

【請求項7】

前記第１電極および前記第２電極が前記メッシュ状を成し、前記抽出膜を挟む位置に配置される、
請求項６に記載の電解抽出装置。

【請求項8】

金属イオンが含まれる第１溶液を第１電解槽に収容するステップと、
前記第１溶液に電圧が印加されることにより、前記第１電解槽にある前記金属イオンの価数を第１特定価数に調整するステップと、
前記第１特定価数の前記金属イオンを吸着する抽出剤が含浸され、前記第１電解槽の前記第１溶液から第２電解槽の第２溶液に前記金属イオンが移動可能となっている抽出膜に、この抽出膜に対して抽出性のある前記第１特定価数の前記金属イオンが吸着されるステップと、
前記第２電解槽に収容された前記第２溶液に電圧が印加されることにより、前記抽出膜に吸着された前記金属イオンの前記価数を前記第１特定価数から前記抽出膜に対して非抽出性の第２特定価数に調整して前記金属イオンを前記抽出膜から脱離させるステップと、
前記第２溶液に前記抽出膜から脱離された前記第２特定価数の前記金属イオンが移動するステップと、
を含み、
前記第１特定価数は、電圧により調整されるものであり、前記抽出膜の前記金属イオンに対する吸着性能を、前記第１溶液に電圧を印加して向上させるものであり、
前記第２特定価数は、電圧により調整されるものであり、前記抽出膜の前記金属イオンに対する吸着性能を、前記第２溶液に電圧を印加して低下させるものである、
電解抽出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、電解抽出装置および電解抽出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、溶液に含まれる金属を分離回収する技術として、遠心抽出装置を用いたものがあり、抽出前の溶液の価数を調整する技術が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１０－４３９５３号公報

【非特許文献】

【0004】

【文献】石森富太郎、中村永子、ＪＡＥＲＩ－１０４７ 日本原子力研究所

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

遠心抽出装置以外にも、抽出膜を用いて金属を分離回収する技術がある。このような金属を分離回収する技術では、抽出効率をさらに向上させたいという要望がある。

【0006】

本発明の実施形態は、このような事情を考慮してなされたもので、溶液に含まれる金属の抽出効率を向上させることができる電解抽出技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の実施形態に係る電解抽出装置は、金属イオンが含まれる第１溶液が収容された第１電解槽と、前記第１電解槽と連通され、前記第１電解槽から前記金属イオンが移動する第２溶液が収容された第２電解槽と、前記第１溶液に接触する位置に設けられ、かつ電圧が印加されることにより、前記第１電解槽にある前記金属イオンの価数を第１特定価数に調整する第１電極と、連通された前記第１電解槽の内部と前記第２電解槽の内部とを仕切り、前記第１特定価数の前記金属イオンを吸着する抽出剤が含浸され、前記第１電解槽の前記第１溶液から前記第２電解槽の前記第２溶液に前記金属イオンが移動可能となっている抽出膜と、前記第２溶液に接触する位置に設けられ、かつ電圧が印加されることにより、前記抽出膜に吸着された前記金属イオンの前記価数を前記抽出膜に対して抽出性のある前記第１特定価数から前記抽出膜に対して非抽出性の第２特定価数に調整して前記金属イオンを前記抽出膜から脱離させる第２電極と、を備え、前記第１特定価数は、電圧により調整されるものであり、前記抽出膜の前記金属イオンに対する吸着性能を、前記第１電極に電圧を印加して向上させるものであり、前記第２特定価数は、電圧により調整されるものであり、前記抽出膜の前記金属イオンに対する吸着性能を、前記第２電極に電圧を印加して低下させるものである。

【発明の効果】

【0008】

本発明の実施形態により、溶液に含まれる金属の抽出効率を向上させることができる電解抽出技術が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態の電解抽出装置を示す断面図。

【図2】ネプツニウムの分配比の硝酸濃度依存性を示すグラフ。

【図3】第１実施形態の電解抽出方法を示すフローチャート。

【図4】第２実施形態の電解抽出装置を示す断面図。

【図5】第３実施形態の電解抽出装置を示す断面図。

【図6】第４実施形態の電解抽出装置を示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

（第１実施形態）
以下、図面を参照しながら、電解抽出装置および電解抽出方法の実施形態について詳細に説明する。まず、第１実施形態の電解抽出装置および電解抽出方法について図１から図３を用いて説明する。

【0011】

図１の符号１は、第１実施形態の電解抽出装置である。電解抽出装置１は、第１電解槽２と第２電解槽３と第１電極４と第２電極５と槽接続部６と抽出膜７と制御部８とを備える。

【0012】

第１電解槽２および第２電解槽３は、箱状を成す容器である。第１電解槽２には、金属イオンＭが含まれる第１溶液１１が収容される。第２電解槽３には、第２溶液１２が収容される。なお、第１溶液１１および第２溶液１２には、硝酸濃度が異なる液組成のものを用いても良いし、硝酸濃度が同じ液組成のものを用いても良い。

【0013】

第１電解槽２（供給槽）には、導入口９が設けられている。この導入口９から第１溶液１１が供給される。第２電解槽３（回収槽）には、排出口１０が設けられている。この排出口１０から回収対象となる金属イオンＭを含む第２溶液１２が回収される。

【0014】

なお、バッチ処理の場合は、第１電解槽２の内部と第２電解槽３の内部の溶液をくみ出して入れ替えることがある。例えば、第１電解槽２から溶液をくみ出す際には、導入口９が排出口となり得る。また、第２電解槽３に溶液を導入する際には、排出口１０が導入口となり得る。

【0015】

また、第１電解槽２（供給槽）に対する第１溶液１１の導入と排出を連続的に実施しても良い。例えば、第１電解槽２に対して、導入口９の他に排出口を設けるようにし、導入口９から第１溶液１１を導入し続けるとともに、排出口から第１溶液１１を排出し続けるようにしても良い。

【0016】

また、第２電解槽３（回収槽）に対する第２溶液１２の導入と排出を連続的に実施しても良い。例えば、第２電解槽３に対して、排出口１０の他に導入口を設けるようにし、導入口から第２溶液１２を導入し続けるとともに、排出口１０から第２溶液１２を排出し続けるようにしても良い。

【0017】

槽接続部６は、第１電解槽２と第２電解槽３とを連通可能な状態で接続する。この槽接続部６に抽出膜７が設けられている。第１電解槽２の内部と第２電解槽３の内部とが、抽出膜７により仕切られている。抽出膜７により隔てられることで、第１電解槽２の第１溶液１１と第２電解槽３の第２溶液１２とが混じらないようになっている。この抽出膜７には、金属イオンＭを吸着する抽出剤が含浸されている。

【0018】

抽出膜７は、抽出剤が含浸可能な多孔質の樹脂などで構成される板状（フィルム状）を成す部材である。この抽出膜７を介して第１電解槽２の第１溶液１１から第２電解槽３の第２溶液１２に金属イオンＭが移動可能となっている。なお、抽出膜７は、イオン交換樹脂で構成されても良い。

【0019】

第１電極４は、第１電解槽２の内部に設けられている。第２電極５は、第２電解槽３の内部に設けられている。制御部８は、第１電極４および第２電極５に電力を供給し、第１溶液１１および第２溶液１２に含まれる金属物質を所定の価数（原子価、イオン価）の金属イオンＭにする制御を行う。

【0020】

本実施形態の電解抽出装置１は、第１電極４および第２電極５を用いて、第１溶液１１および第２溶液１２に含まれる金属イオンＭを価数調整することで、抽出性および非抽出性の金属イオンＭにすることができる。そして、抽出膜７を介して、分離回収の対象となる金属イオンＭを効率的に抽出する。

【0021】

再処理効用の溶解槽または配管の除染剤として検討されているセリウム（Ｃｅ）、環境負荷を考慮する上で重要なプルトニウム（Ｐｕ）またはネプツニウム（Ｎｐ）などの物質は、価数によって化学的性質が変わる。これらの物質の価数を調整することによって、抽出性能が変化する。そのため、この性能を利用して溶液に含まれる所定の物質の抽出を行うようにする。その他、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）、タリウム（Ｔｌ）どの水溶液中で価数が変化する物質についても価数変化を利用することで、効率的にかつ選択的に抽出することが可能となる。

【0022】

これらの効果を発揮するために、第１電解槽２の第１電極４で金属イオンＭの電解価数調整を行うことにより、抽出膜７に吸着される金属イオンＭの吸着性能を向上させることができる。そのため、抽出膜７による第１電解槽２から金属イオンＭを抽出する性能を向上させることができる。また、複数種類の金属イオンＭが第１溶液１１に含まれている場合には、分離回収の対象となる金属イオンＭのみを抽出膜７で選択的に抽出することもできる。

【0023】

さらに、第２電解槽３の第２電極５で金属イオンＭの電解価数調整を行うことにより、抽出膜７に吸着される金属イオンＭの吸着性能を低下させることができる。そのため、抽出膜７から第２電解槽３に金属イオンＭを移動させる性能を向上させることができる。これにより、抽出膜７による抽出および逆抽出で相乗的に抽出効率が向上する。

【0024】

また、本実施形態では、従来の技術で価数調整に必要だった薬剤注入が不要になり、かつ価数調整による薬剤による影響がないようにできる。そのため、金属イオンＭの電解価数調整に基づいて、抽出膜７の抽出性能が向上および低下する性質を、薬剤とともに利用することが可能となる。

【0025】

また、従来の技術では、金属イオンの価数調整しないことで効率的な抽出ができなかった。仮に、抽出性の金属イオンとして抽出膜に吸着させた場合であっても、抽出膜から金属イオンを逆抽出することが困難となる場合がある。本実施形態は、このような課題を解決することができる。

【0026】

金属イオンＭの価数調整を第１電解槽２側と第２電解槽３側とで行うことにより、抽出膜７の吸着側と脱離側との相乗効果により、金属イオンＭを効率的に抽出分離することができる。つまり、本実施形態の電解抽出装置１では、従来の技術と比較して、抽出速度または分離係数を向上させることができる。また、金属イオンＭの電解価数調整を行うことで、試薬添加することなしに抽出性能が向上させることができる。また、非抽出価数で処理後、抽出価数で処理することで、回収物（金属イオンＭ）を高純度とすることができる。また、第１電解槽２および第２電解槽３に収容される第１溶液１１および第２溶液１２が、同じマトリックスを用いたものも価数の違いを利用した分離が可能となる。

【0027】

図１に示すように、第１電極４は、第１電解槽２にある第１溶液１１に所定の電圧を印加することで、この第１溶液１１に含まれる金属イオンＭ１の価数を第１特定価数に調整する。抽出膜７に含浸されている抽出剤は、第１特定価数の金属イオンを吸着する性質を有している。つまり、抽出膜７は、第１電解槽２の第１溶液１１に含まれる第１特定価数の金属イオンＭ１を吸着する。

【0028】

第２電極５は、第２電解槽３にある第２溶液１２に所定の電圧を印加することで、抽出膜７に吸着された金属イオンＭ２の価数を第１特定価数とは異なる第２特定価数に調整する。抽出膜７は、第２特定価数の金属イオンＭ２を脱離する性質を有している。つまり、抽出膜７から脱離された第２特定価数の金属イオンＭ２が第２電解槽３の内部の第２溶液１２に移動する。

【0029】

抽出膜７の抽出剤は、第２特定価数の金属イオンＭ２の吸着率よりも第１特定価数の金属イオンＭ１の吸着率が高くなっている。このようにすれば、第１電解槽２の第１特定価数の金属イオンＭ１が抽出膜７に吸着され易くなる。また、抽出膜７に吸着された金属イオンＭ２が第２特定価数に変化することで、抽出膜７から脱離し易くなる。そのため、金属イオンＭの抽出効率を高めることができる。

【0030】

第１実施形態の第１電極４および第２電極５は、棒部材の先端近傍に複数の円盤部が設けられている。このようにすれば、第１電極４および第２電極５の表面積を増やすことができる。また、第１電極４および第２電極５は、多孔質材料で形成されている。このようにすれば、第１電極４および第２電極５の表面積を増やして金属イオンＭに効率的に電圧を印加することができる。なお、第１電極４と第２電極５の少なくともいずれか一方が多孔質材料となっていれば良い。

【0031】

次に、具体的な実施形態を説明する。分離回収の対象となる金属イオンＭは、ネプツニウムを例示する。抽出膜７に含浸される抽出剤は、リン酸トリブチルを例示する。なお、金属イオンＭは、その他の物質を対象としても良い。抽出剤は、その他の物質を用いても良い。

【0032】

図２は、３０ｖｏｌ％のリン酸トリブチルの有機溶媒からのネプツニウムの分配比の硝酸濃度依存性を示すグラフである。このグラフに示すように、例えば、使用済燃料を、およそ３ｍｏｌ／Ｌの硝酸で溶解して酸溶解液（溶液）とする。ここで、ネプツニウムは、４価（Ｎｐ（ＩＶ））と５価（Ｎｐ（Ｖ））と６価（Ｎｐ（ＶＩ））の価数を取ることができる。この酸溶解液に対して、電位が０．９４Ｖ ｖｓ. ＳＳＥ（ＳＳＥ：銀－塩化銀参照極）以上となるように、電圧を印加する。

【0033】

また、硝酸濃度をさらに高めることによって、より効率的にネプツニウムを６価（Ｎｐ（ＶＩ））に酸化させることもできる。ネプツニウムの価数を調整することにより、各価数により違う分配比（分配比＝（有機溶媒中の対象金属濃度）／（水溶液中の対象金属濃度））を統一させることができ、有機溶媒および水溶液への分配が制御することができる。

【0034】

第１実施形態では、金属イオンＭであるネプツニウムの価数を調整する。ここで、第１特定価数を６価（Ｎｐ（ＶＩ））とし、第２特定価数を５価（Ｎｐ（Ｖ））とする。

【0035】

第１実施形態では、第１電極４が直流電源の正極に接続されて陽極（アノード）となる。また、第２電極５が直流電源の負極に接続されて陰極（カソード）となる。

【0036】

第１電解槽２の第１電極４（陽極）により、金属イオンＭ１が第１特定価数としての６価（Ｎｐ（ＶＩ））に調整される。この金属イオンＭ１は、抽出剤が含浸された抽出膜７に吸着される。そして、第２電解槽３の第２電極５（陰極）により、抽出膜７に吸着された金属イオンＭ２が第２特定価数としての５価（Ｎｐ（Ｖ））に調整される。金属イオンＭ２が第２特定価数になると抽出膜７から脱離され、第２電解槽３の第２溶液１２に移動するようになる。

【0037】

このように、第２電解槽３の第２溶液１２には、分離回収の対象となる金属イオンＭのみが含まれるようになる。つまり、第１電解槽２の第１溶液１１から金属イオンＭのみを分離回収することができる。

【0038】

なお、その他の態様であっても良い。例えば、変形例として、金属イオンＭであるネプツニウムの価数を調整する場合に、第１特定価数を４価（Ｎｐ（ＩＶ））とし、第２特定価数を５価（Ｎｐ（Ｖ））としても良い。

【0039】

この変形例では、第１電極４が直流電源の負極に接続されて陰極（カソード）となる。また、第２電極５が直流電源の正極に接続されて陽極（アノード）となる。

【0040】

第１電解槽２の第１電極４（陰極）により、金属イオンＭ１が第１特定価数としての４価（Ｎｐ（ＩＶ））に調整される。この金属イオンＭ１は、抽出剤が含浸された抽出膜７に吸着される。そして、第２電解槽３の第２電極５（陽極）により、抽出膜７に吸着された金属イオンＭ２が第２特定価数としての５価（Ｎｐ（Ｖ））に調整される。金属イオンＭ２が第２特定価数になると抽出膜７から脱離され、第２電解槽３の第２溶液１２に移動するようになる。

【0041】

なお、分離回収の対象となる金属イオンＭは、ネプツニウム以外の物質でも良い。例えば、非特許文献１（ＪＡＥＲＩ－１０４７ 日本原子力研究所）に示すように、１００％ＴＢＰ－ＨＣｌ系で、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｔｌは、価数によって大きく分配比が変化することが報告されている。

【0042】

これらの金属に対しては、効率的に分離回収できることが期待できる。例えば、８～１０Ｍ ＨＣｌでは、Ｓｅ（ＩＶ）、Ｔｅ（ＩＶ）、Ｔｌ（ＩＩＩ）は、分配比が高く抽出し易い金属イオンＭとなる。本実施形態の電解抽出装置１を用いて価数を調整することにより、これらの金属イオンＭを所定の第１溶液１１から分離回収することができる。なお、セリウム（Ｃｅ）を分離回収の対象としても良い。

【0043】

また、Ｓｅ（ＶＩ）、Ｔｅ（ＶＩ）、Ｔｌ（ｉ）は、分配比が低く抽出し難い金属イオンＭとなっている。これらの特性を用いると、どの条件でも抽出性のないセシウム（Ｃｓ）から、これらの金属イオンＭを分離することが可能となる。また、電解条件を調整することにより、それぞれ分離することも可能となる。抽出容量でこれらの元素を保持することも可能であり、それぞれの電解槽の条件により選択性を持たせることが可能となる。

【0044】

また、第１電解槽２に収容された第１溶液１１に複数種類の金属イオンＭが含まれている場合には、特定種類の金属イオンＭのみを第１特定価数の価数に調整するようにしても良い。例えば、第１溶液１１から分離回収の対象となる特定種類の金属イオンＭとしてネプツニウムを設定し、このネプツニウム以外の金属物質が第１溶液１１に含まれている場合に、ネプツニウムの価数のみを抽出膜７に吸着可能な第１特定価数にする。また、第２溶液１２に含まれるネプツニウムの価数のみを抽出膜７から脱離可能な第２特定価数にする。このようにすれば、価数を適宜調整することで、特定種類の金属イオンＭのみを分離回収することができる。

【0045】

さらに、特定種類以外の金属イオンＭを第１特定価数以外の価数に調整しても良い。このようにすれば、特定種類以外の金属イオンＭが抽出膜７に吸着されずに済むようになる。なお、金属イオンＭを第１特定価数以外の価数に調整する態様は、第１電極４により電圧を印加しない態様を含む。さらに、第１電極４により電圧を印加して第１特定価数以外の価数に調整する態様を含む。

【0046】

また、特定種類以外の金属イオンＭを第２特定価数以外の価数に調整しても良い。このようにすれば、特定種類以外の金属イオンＭが抽出膜７から脱離されずに済むようになる。なお、金属イオンＭを第２特定価数以外の価数に調整する態様は、第２電極５により電圧を印加しない態様を含む。さらに、第２電極５により電圧を印加して第２特定価数以外の価数に調整する態様を含む。

【0047】

次に、第１実施形態の電解抽出装置１が実行する電解抽出方法について図３のフローチャートを用いて説明する。この電解抽出装置１の動作によって受動的に生じる作用を含めて説明する。なお、図１を適宜参照する。

【0048】

まず、ステップＳ１１において、作業者は、金属イオンＭが含まれる第１溶液１１を第１電解槽２に収容する。また、第２溶液１２を第２電解槽３に収容する。

【0049】

次のステップＳ１２において、制御部８は、第１電解槽２にある第１溶液１１に所定の電圧を印加することで、この第１溶液１１に含まれる金属イオンＭ１の価数を第１特定価数に調整する。

【0050】

次のステップＳ１３において、第１特定価数の金属イオンＭ１を吸着する性質を有する抽出剤が含浸された抽出膜７に第１特定価数の金属イオンＭ１が吸着される。

【0051】

次のステップＳ１４において、制御部８は、第２電解槽３にある第２溶液１２に所定の電圧を印加することで、抽出膜７に吸着された金属イオンＭ２の価数を第１特定価数とは異なる第２特定価数に調整する。

【0052】

次のステップＳ１５において、第２電解槽３に収容された第２溶液１２に抽出膜７から脱離された第２特定価数の金属イオンＭ２が移動する。このようにして、第１溶液１１に含まれる金属イオンＭを分離回収することができる。

【0053】

なお、本実施形態のフローチャートにおいて、各ステップが直列に実行される形態を例示しているが、必ずしも各ステップの前後関係が固定されるものでなく、一部のステップの前後関係が入れ替わっても良い。また、一部のステップが他のステップと並列に実行されても良い。

【0054】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態の電解抽出装置１Ａおよび電解抽出方法について図４を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

【0055】

第２実施形態の電解抽出装置１Ａでは、第１電極４Ａおよび第２電極５Ａが、第１電解槽２および第２電解槽３の外部に設けられている。

【0056】

第１電解槽２は、循環パイプ１４を介して第１電極４Ａと接続されている。また、第１電解槽２と第１電極４Ａとの間で第１溶液１１を循環させる循環ポンプ１６が設けられている。

【0057】

第２電解槽３は、循環パイプ１５を介して第２電極５Ａと接続されている。また、第２電解槽３と第２電極５Ａとの間で第２溶液１２を循環させる循環ポンプ１７が設けられている。

【0058】

第１電極４Ａおよび第２電極５Ａは、ボックス状を成している。それぞれの内部を通過する溶液１１，１２に含まれる金属イオンＭに電圧を印加することができる。第１電極４Ａを通過する第１溶液１１に含まれる金属イオンＭ１が第１特定価数に調整される。第２電極５Ａを通過する第２溶液１２に含まれる金属イオンＭ２が第２特定価数に調整される。なお、循環ポンプ１６，１７は、制御部８により制御されても良い。

【0059】

抽出膜７は、第１電解槽２の第１溶液１１に含まれる第１特定価数の金属イオンＭ１を吸着する。そして、抽出膜７から脱離された第２特定価数の金属イオンＭ２が第２電解槽３の内部の第２溶液１２に移動する。そのため、金属イオンＭの抽出効率を高めることができる。

【0060】

第２実施形態では、電極４Ａ，５Ａと電解槽２，３との間で溶液１１，１２がそれぞれ循環されるため、溶液１１，１２の全体に亘って金属イオンＭの価数の調整を行うことができる。

【0061】

（第３実施形態）
次に、第３実施形態の電解抽出装置１Ｂおよび電解抽出方法について図５を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

【0062】

第３実施形態の電解抽出装置１Ｂでは、第１電極４Ｂおよび第２電極５Ｂがメッシュ状を成し、抽出膜７を挟むように配置される。つまり、第１電極４Ｂが抽出膜７の一方の面に沿って広がるように配置されるとともに、第２電極５Ｂが抽出膜７の他方の面に沿って広がるように配置される。なお、第１電極４Ｂおよび第２電極５Ｂは、抽出膜７に接触しても良いし、抽出膜７の近傍に設けられても良い。

【0063】

第３実施形態では、抽出膜７に電極４Ｂ，５Ｂが対向して配置されるようになり、電極４Ｂ，５Ｂで価数が調整された金属イオンＭが抽出膜７に対して反応し易くなる。そして、抽出膜７の両面で金属イオンＭの吸着および脱離が効率的に行われる。

【0064】

（第４実施形態）
次に、第４実施形態の電解抽出装置１Ｃおよび電解抽出方法について図６を用いて説明する。なお、前述した実施形態に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

【0065】

第４実施形態の電解抽出装置１Ｃでは、ボックス状を成す第１電極４Ｃが、第１電解槽２の外部に設けられている。第１電解槽２は、循環パイプ１４を介して第１電極４Ｃと接続されている。また、第１電解槽２と第１電極４Ｃとの間で第１溶液１１を循環させる循環ポンプ１６が設けられている。

【0066】

また、メッシュ状を成す第２電極５Ｃが、抽出膜７の一方の面に沿って広がるように配置される。なお、第２電極５Ｃは、抽出膜７に接触しても良いし、抽出膜７の近傍に設けられても良い。

【0067】

第４実施形態では、第１電極４Ｃと第１電解槽２との間で第１溶液１１が循環されるため、第１溶液１１の全体に亘って金属イオンＭ１を第１特定価数に調整することができる。さらに、抽出膜７に第２電極５Ｃが対向して配置されているため、第２電極５Ｃで第２特定価数に調整された金属イオンＭ２が抽出膜７から脱離し易くなる。

【0068】

本実施形態に係る電解抽出装置および電解抽出方法を第１実施形態から第４実施形態に基づいて説明したが、いずれか１の実施形態において適用された構成を他の実施形態に適用しても良いし、各実施形態において適用された構成を組み合わせても良い。

【0069】

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、第１電解槽にある金属イオンの価数を第１特定価数に調整する第１電極を備えることにより、溶液に含まれる金属の抽出効率を向上させることができる。

【0070】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0071】

１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）…電解抽出装置、２…第１電解槽、３…第２電解槽、４（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ）…第１電極、５（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ）…第２電極、６…槽接続部、７…抽出膜、８…制御部、９…導入口、１０…排出口、１１…第１溶液、１２…第２溶液、１４，１５…循環パイプ、１６，１７…循環ポンプ、Ｍ（Ｍ１，Ｍ２）…金属イオン。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】