高勾配磁場による希土類イオンの濃縮と回収

利用高梯度磁场浓缩和回收稀土离子

• 批准号: 20K12236
• 负责人: 山本 勲
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Yokohama National University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K12236/
• 关键词: 磁気濃縮; 希土類イオン; マッハツェンダー干渉計; ハルバッハ配列磁石; 磁場効果; 磁気力; リサイクル; 高勾配磁場; 磁気力効果; 濃縮; 回収; 磁気濃縮; 希土類イオン; マッハツェンダー干渉計; ハルバッハ配列磁石; 磁場効果; 磁気力; リサイクル; 高勾配磁場; 磁気力効果; 濃縮; 回収

ネオジム永久磁石をハルバッハ配列にして磁束密度0.5 Ｔ、磁気力場90 T^2/mに増強した磁気力場を用いて、水溶液中のDy濃度を1.00 wt.%から20分間で1.12 wt.%まで濃化させることに成功した。マッハツェンダー干渉計を用いることで濃度変化をその場観測できる測定系を構築し、40 ミクロンの空間分解能、33 msの時間分解能、0.25 x 10^-3 wt%の濃度分解能を実現した。10ｘ10ｘ50 ｍｍ^3の光学セルに試料溶液を入れ、セルの上面、側面、底面に磁石を配置し、磁気濃縮の挙動を観測し、可視化した。磁石の位置によって最高濃度と最高濃度に至るまでの時間、最高濃度からの濃度低下の様子に顕著な差が生じた。磁石を上面に配置した場合、60 s後に最大0.16 wt.%に達し6％の濃化が観測された。その後緩やかに濃度は低下し、1200 ｓ後に濃化は消失した。磁石を底面に配置した場合は、150 s後に最大7％の濃化が観測され、その後磁石上の配置より緩やかに濃度が低下し、1200 ｓ後でも6 ％の濃化を維持した。この濃縮挙動の差は、濃度の高い溶液は比重が高いので密度差対流が原因であると考えられる。この数％の濃化率は、磁気エネルギーから計算した期待値の数千倍の大きさであり、過渡的にどのような現象が起こっているかは未解明である。さらに濃縮を高める方法として、メンブレンフィルター装着による蒸発の補助による濃化を調査した。蒸発補助によって濃化が減衰せずに濃化がより進行し、初期濃度1.00 wt.%を1.12 wt.%まで12 ％濃化することができた。

使用Halbach neododymium permanent磁铁，增加0.5 t的磁通量和90 t^2/m的磁力场，我们成功地将Dy浓度浓缩在水溶液中，从1.00 wt。％至1.12 wt。％到20分钟。使用Mach-Zhhnder干涉仪，我们构建了一个测量系统，该系统允许对浓度变化的原位观察，实现了40微米的空间分辨率，时间分辨率为33 ms，浓度分辨率为0.25 x 10^-3 wt％。将样品溶液放置在10 x 10 x 50 mm^3的光电池中，并将磁体放在电池的顶部，侧面和底部，并观察并观察到磁浓度的行为。根据磁铁的位置，达到最高浓度的时间与浓度最高浓度的浓度下降之间存在显着差异。当将磁铁放在顶部表面时，在60 s后达到最大0.16 wt。％，观察到6％的富集。浓度逐渐降低，此后浓度在1200 s后消失。当将磁铁放在底部时，在150 s后观察到高达7％的富集，然后浓度从磁铁上的排列逐渐降低，即使在1200 s之后，凝结也达到6％。浓度行为的这种差异被认为是由密度差异对流引起的，因为具有高浓度的溶液具有很高的特异性重力。这种富集速率为几个百分之几的是磁能计算出的预期值的数千倍，尚不清楚瞬时发生哪种现象。此外，作为提高浓度的一种方法，我们通过连接膜过滤器来研究浓度，这是由于蒸发的帮助。蒸发援助允许进一步的浓度在不衰减的情况下进行，从而使初始浓度可以增加1.00 wt。％至1.12 wt。％。