JPH0248411A - Production of swelling synthetic saponite-type clay mineral - Google Patents
Production of swelling synthetic saponite-type clay mineralInfo
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- JPH0248411A JPH0248411A JP19449288A JP19449288A JPH0248411A JP H0248411 A JPH0248411 A JP H0248411A JP 19449288 A JP19449288 A JP 19449288A JP 19449288 A JP19449288 A JP 19449288A JP H0248411 A JPH0248411 A JP H0248411A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、合成サポナイトの製法に関するもので、より
詳細には、水性分散体としたときの透明性に優れた合成
サポナイトの製法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method for producing synthetic saponite, and more particularly, to a method for producing synthetic saponite that has excellent transparency when made into an aqueous dispersion.
(従来の技術及びその問題点)
サポナイト粘土鉱物は、ヘクトライト、スチブンサイト
と同様の3−八面体型スメクタイト粘土鉱物であり、八
面体層にリチウムを含まぬ点でヘクトライトとは異なり
、またアルミニウムが四面体層のケイ素の置換だけであ
ってもよく、八面体層のマグネシウムの置換を伴なって
もよい点でスチブンサイトとは異なるが、サポナイトは
3−八面体型粘土鉱物としては、ヘクトライト、スチブ
ンサイトと類似した構造を有することから合成サポナイ
トは合成へクトライト、合成スチブンサイトと同様に大
きな水膨潤性、ゲル形成性ならびに有機及び無機化合物
の包接機能等を有しており、増粘剤、ゲル化剤、被覆剤
としての多くの用途を有している。従来、その製造法と
して下記の提案がなされている。(Prior art and its problems) Saponite clay mineral is a 3-octahedral smectite clay mineral similar to hectorite and stevensite, but differs from hectorite in that it does not contain lithium in the octahedral layer, and it also contains aluminum. differs from stevensite in that it may be accompanied by substitution of silicon in the tetrahedral layer or magnesium in the octahedral layer, but as a 3-octahedral clay mineral, saponite is similar to hectorite. Synthetic saponite has a structure similar to that of synthetic hectorite and stevensite, so like synthetic hectorite and synthetic stevensite, synthetic saponite has high water swelling properties, gel-forming properties, and inclusion functions for organic and inorganic compounds. It has many uses as a gelling agent and coating agent. Conventionally, the following proposals have been made as the manufacturing method.
例えば粘土鉱物サポナイトに類似した構造を有する合成
ケイ酸塩として特公昭63−6486号公報には、ケイ
酸ナトリウム、マグネシウム塩、アルミニウム塩の混合
液から過剰のアルカリ、特にアンモニアで水和ゲルを沈
殿させ、副生溶解質を水洗除去した後、−価或いは二価
の陽イオン及びフッ素イオンを添加し、これを水熱反応
に付することによって、下記式で、
((Si(h) a・(MgO) b・(A12O3)
c/2・(OH)4−d・Fd) −・My″″8/y
・・・(1)ここに()内は結晶格子成分、Mはア
ルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオンおよび
アンモニウムイオンからなる群から選んだ少なくとも1
個のイオン、a、b、c、d%Xおよびyは以下の値を
もつ。For example, as a synthetic silicate having a structure similar to the clay mineral saponite, Japanese Patent Publication No. 63-6486 discloses that a hydrated gel is precipitated from a mixture of sodium silicate, magnesium salt, and aluminum salt with excess alkali, especially ammonia. After removing by-product solutes by washing with water, -valent or divalent cations and fluorine ions are added, and this is subjected to a hydrothermal reaction to form ((Si(h) a. (MgO)b・(A12O3)
c/2・(OH)4-d・Fd) −・My″″8/y
...(1) Here, the numbers in parentheses are crystal lattice components, and M is at least one selected from the group consisting of alkali metal cations, alkaline earth metal cations, and ammonium ions.
ions, a, b, c, d%X and y have the following values:
6 ≦a ≦7.5
4.5 ≦b ≦ 6
0.5 ≦C≦3.5
0 ≦d ≦ 4
0.5 ≦X ≦1.0
1 ≦y ≦ 2
表わされるサポナイト型鉱物を合成することか記載され
ている。6 ≦a ≦7.5 4.5 ≦b≦6 0.5 ≦C≦3.5 0 ≦d≦4 0.5 ≦X ≦1.0 1 ≦y≦2 Synthesize the saponite-type mineral represented It is stated that.
しかしながら、この方法は先ず第1に、シリカ、マグネ
シウム及びアルミニウムの酸化物水和物を調製し、第2
に該ゲルに交換性カチオン成分及び要すればフッ素イオ
ンを添加し、出発ゲル組成物スラリーを調製し、第3に
このスラリーを水熱反応に処してサポナイト型合成ケイ
酸塩を生成させる。中でも最も重要な第1工程は、まず
、水溶性マグネシウム塩にアンモニア性水ガラスを滴下
し、次いで水溶性アルミニウム塩を滴下し、昼夜放置し
て熟成したのち、デ過・洗浄をくり返して副生塩を除去
する操作からなり、目的のモル比の該水和ゲルを得るた
めに、アンモニア性水ガラスが必須であって、しかも上
記反応順序を遵守しなければならないと記載されている
。However, this method first prepares oxide hydrates of silica, magnesium and aluminum, and then
An exchangeable cation component and optionally fluoride ions are added to the gel to prepare a starting gel composition slurry, and third the slurry is subjected to a hydrothermal reaction to form a saponite-type synthetic silicate. The first step, which is the most important, is to first drop ammonia water glass onto water-soluble magnesium salt, then drop water-soluble aluminum salt, leave it to mature day and night, and then repeat defiltration and washing to remove by-products. It is described that the method consists of an operation for removing salts, that ammoniacal water glass is essential in order to obtain the hydrated gel with the desired molar ratio, and that the above reaction sequence must be followed.
従って、この合成方法は多量のアンモニアまたはアルカ
リを用いることから多量の副生塩を生ずる、反応操作が
複数段である、しかも水熱反応の好適条件が300℃で
、2O時間を要すること等から、製造コストの点で未だ
十分満足し得るものでなない。Therefore, this synthesis method uses a large amount of ammonia or alkali, resulting in a large amount of by-product salts, requires multiple reaction steps, and the preferred conditions for the hydrothermal reaction are 300°C, which requires 20 hours. However, it is still not completely satisfactory in terms of manufacturing cost.
(発明が解決しようとする問題点)
本発明者等は出発原料のマグネシウム成分に塩基性炭酸
マグネシウムを用いることによって、従来法のサポナイ
ト合成において必須成分でありたフッ素イオンを含有す
ることなく、しかもシリカ成分にケイ酸ナトリウム、ア
ルミニウム成分にアルミン酸ソーダの水溶性原料を用い
て、三者の均質懸濁物を形成させ、従来法より著しく温
和な水熱反応条件で、しかも−段の反応操作によるサポ
ナイト鉱物の合成する方法を見出した。(Problems to be Solved by the Invention) The present inventors have discovered that by using basic magnesium carbonate as the magnesium component of the starting material, the present inventors can eliminate the fluorine ions that are an essential component in the conventional method of saponite synthesis. Using water-soluble raw materials of sodium silicate for the silica component and sodium aluminate for the aluminum component, a homogeneous suspension of the three components is formed, and the reaction process is performed under significantly milder hydrothermal reaction conditions than conventional methods, and in one stage. discovered a method of synthesizing saponite minerals.
またマグネシウム成分に塩基性炭酸マグネシウムを用い
る限りにおいて、シリカ成分に非晶質ゲル、アルミナ成
分に非晶質ヒドロゲルを含む均質懸濁物を出発原料に用
いることも見出した。It has also been found that, as long as basic magnesium carbonate is used as the magnesium component, a homogeneous suspension containing an amorphous gel as the silica component and an amorphous hydrogel as the alumina component can be used as the starting material.
本発明の目的は、透明性、水膨潤性及び増粘速度に優れ
た合成サポナイトをフッ素イオンを用いることなく容易
に製造し得る方法を提供するにある。An object of the present invention is to provide a method for easily producing synthetic saponite with excellent transparency, water swelling properties, and thickening rate without using fluorine ions.
また本発明の他の目的は、合成サポナイトの製造が、均
斉な粒度のものとして、しかも優れたが過性や水洗性等
をもって容易に行われる方法を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a method for easily producing synthetic saponite with uniform particle size and excellent susceptibility and washability.
本発明の更に他の目的は、原料コストが低く、簡単な反
応操作であることより、安価な合成サポナイトの製法を
提供するにある。Still another object of the present invention is to provide a method for producing synthetic saponite that is inexpensive due to low raw material costs and simple reaction operations.
(問題点を解決するための手段)
本発明によれば、金属成分が実質上マグネシウム、シリ
カ、ナトリウム及びリチウムから成り、実質上下記式、
a Na、0(6MgO) [bSiO2cAp2O.
]n)12O式中のa、b、c及びnは、式0 < a
<2゜6<b<8.c= (b−6)/2及びn≧2
を満足する数である、
で表わされる組成を有し且つ3−八面体型スメクタイト
粘土鉱物に属するサポナイトを合成するにあたり、(a
)塩基性マグネシウムと、(b)(+)ケイ酸ナトリウ
ム、 (ii)ケイ酸ナトリウム及び非晶質シリカの組
合せ、(lii)非晶質シリカ及び水酸化ナトリウムの
組合せから成る群より選ばれたシリカ−ナトリウム成分
と、(c) (i ) アルミン酸ナトリウム、 (
ii)アルミン酸ナトリウム及び非晶質アルミナ、から
成る群より選ばれたアルミナ−ナトリウム成分とを実質
的に上記式で表わされる組成比で含有する均質懸濁組成
物を製造し、該組成物を水熱処理することを特徴とする
膨潤性合成サポナイト型粘土鉱物の製造方法が提供され
る。(Means for Solving the Problems) According to the present invention, the metal component substantially consists of magnesium, silica, sodium and lithium, and substantially has the following formula: a Na, 0(6MgO) [bSiO2cAp2O.
]n) a, b, c, and n in the 12O formula satisfy the formula 0 < a
<2゜6<b<8. c= (b-6)/2 and n≧2
In synthesizing saponite which has a composition represented by and which belongs to the 3-octahedral smectite clay mineral, (a
) basic magnesium; (b) (+) sodium silicate; (ii) a combination of sodium silicate and amorphous silica; (lii) a combination of amorphous silica and sodium hydroxide. silica-sodium component, (c) (i) sodium aluminate, (
ii) producing a homogeneous suspension composition containing an alumina-sodium component selected from the group consisting of sodium aluminate and amorphous alumina in a composition ratio substantially represented by the above formula; Provided is a method for producing a swellable synthetic saponite-type clay mineral, which is characterized by hydrothermal treatment.
(作用)
本発明は、合成サポナイトのマグネシウム成分の出発原
料として、塩基性炭酸マグネシウム、特にハイドロマグ
ネサイトを使用すると、フッ素イオンを存在させること
なしに、合成サポナイトが容易に合成されるという知見
に基づくものである。(Function) The present invention is based on the knowledge that synthetic saponite can be easily synthesized without the presence of fluorine ions when basic magnesium carbonate, especially hydromagnesite, is used as a starting material for the magnesium component of synthetic saponite. It is based on
サポナイトは、基本的には下記式
で表わされる基本骨格を有して成る。従来のサポナイト
には、フッ素イオンを含まないものも知られているが、
実用上得られるものは殆んどフッ素イオンを含むもので
あり、しかも含まないものでは水熱合成に際してより厳
しい水熱条件が要求される。Saponite basically has a basic skeleton represented by the following formula. Some conventional saponites do not contain fluorine ions, but
Most of the materials obtained in practical use contain fluorine ions, and those that do not contain fluorine ions require more severe hydrothermal conditions during hydrothermal synthesis.
即ち、3−八面体型スメクタイト構造を形成するMgイ
オンは位置的にかなり制約があり、Mgイオンが小さめ
であること、及びMgイオンが成る程度自由にずれ易い
という自由度をもつことが必要と思われる。水酸イオン
とフッ素イオンとを比較した場合、フッ素イオンの電気
陰性度が大きいため、Mgイオンの周囲をフッ素イオン
が取囲んでいると、Mgイオンの電子はフッ素の方に引
かれ、Mgイオンが小さくなり、3−八面体型構造がと
りやすくなると思われる。また、Mgイオンは水和じや
すく、このため見掛上のイオン半径はかなり大きくなる
が、フッ素イオンが周囲にあると、当然水和も抑制され
、これも構造をつくりやすくする原因と考えられる。In other words, the Mg ions that form the 3-octahedral smectite structure are highly constrained in terms of position, and it is necessary that the Mg ions be small and have a degree of freedom that allows them to easily shift to the extent that they form. Seem. When comparing hydroxide ions and fluorine ions, the electronegativity of fluorine ions is large, so when fluorine ions surround Mg ions, the electrons of Mg ions are attracted to fluorine, and the Mg ions It is thought that this makes it easier to form a 3-octahedral structure. In addition, Mg ions are easily hydrated, so the apparent ionic radius becomes quite large, but when fluorine ions are around, hydration is naturally suppressed, which is also thought to be the reason why it is easier to form structures. .
これに対して、本発明によればフッ素イオンの存在なし
にサポナイトが容易に合成されるのは、次のような理由
と考えられる。即ち、例えばハイドロマグネサイト(4
MgCO3・Mg(叶)2・4H2O)のような塩基性
炭酸マグネシウムは、従来のマグネシウム塩、例えばM
g (OH) 2に比して水和度の著しく小さい形で存
在する。またこの原料を用いると、反応時に炭酸ガスが
式
%式%
のように発生すると共に、活性に富んだ発生期のMg0
−Mg (OH) 2が生成し、有効に反応に関与する
ものと思われる。またMg (OH) 2等は巨大分子
化されており、(Sin4)の四面体層と規則性をもっ
て配列するのに時間を要するが、上記Mg0−Mg (
0)1) 2は、小さく分断された形になっており、M
gイオンの自由度も高く、配列もしやすいものと思われ
る。これらにより、本発明によればフッ素イオンの存在
なしに合成サポナイトが容易に得られるものと認められ
る。On the other hand, the reason why saponite is easily synthesized without the presence of fluorine ions according to the present invention is considered to be as follows. That is, for example, hydromagnesite (4
Basic magnesium carbonate such as MgCO3.
It exists in a form with a significantly lower degree of hydration than g (OH) 2. In addition, when this raw material is used, carbon dioxide gas is generated during the reaction as shown in the formula % formula %, and Mg0 is generated during the highly active nascent stage.
It is thought that -Mg (OH) 2 is produced and effectively participates in the reaction. In addition, Mg (OH) 2 etc. are made into macromolecules, and it takes time to arrange them regularly with the tetrahedral layer of (Sin4), but the Mg0-Mg (
0) 1) 2 is divided into small pieces, and M
The degree of freedom of g ions is also high, and it is thought that it is easy to arrange them. From these, it is recognized that according to the present invention, synthetic saponite can be easily obtained without the presence of fluorine ions.
(発明の好適態様)
本発明によれば、上記合成サポナイトは塩基性炭酸マグ
ネシウムとケイ酸ナトリウム等及びアルミン酸ソーダ等
との組合せから成る均質懸濁組成物を水熱処理すること
によって得られる。(Preferred Embodiment of the Invention) According to the present invention, the synthetic saponite is obtained by hydrothermally treating a homogeneous suspension composition comprising a combination of basic magnesium carbonate, sodium silicate, etc., and sodium aluminate, etc.
マグネシウム原料として塩基性炭酸マグネシウムを選択
することにより、従来法において必須成分であるフッ素
イオンを含有せずにサポナイトの合成が可能となり、更
に高収率及び高純度での製造が可能となる。塩基性炭酸
マグネシウムとしては、任意のものを使用し得るが、炭
酸マグネシウムや、水酸化マグネシウム或いはこれらの
混合物を使用したのではサポナイトの高収率及び高純度
での製造は期待できない。塩基性炭酸マグネシウムとし
ては、ハイドロマグネサイトを使用するのが特に望まし
く、このものは下記式
%式%(4)
で示される化学組成と、ASTM No 25−513
に帰属されるX−線回折像とを有する。By selecting basic magnesium carbonate as the magnesium raw material, saponite can be synthesized without containing fluorine ions, which is an essential component in conventional methods, and can be produced in high yield and purity. Any basic magnesium carbonate can be used, but if magnesium carbonate, magnesium hydroxide, or a mixture thereof is used, saponite cannot be produced in high yield and purity. As the basic magnesium carbonate, it is particularly desirable to use hydromagnesite, which has a chemical composition represented by the following formula % (4) and a chemical composition according to ASTM No. 25-513.
It has an X-ray diffraction image assigned to .
St及びNa成分原料としては、ケイ酸ナトリウム水溶
液が有利に使用されるが、非晶質シリカと水酸化ナトリ
ウムとの組合せを使用することもできる。ケイ酸ナトリ
ウムとしては式
%式%(5)
式中、nは1乃至5の数、特に2.0乃至3.5の数で
ある、
のケイ酸ナトリウムが使用される。また、非晶質シリカ
としては、シリカのヒドロシル、ヒドロゲル、キセロゲ
ルや、湿式性非晶質シリカ或いは気相法非晶質シリカ等
が使用される。As the raw material for the St and Na components, an aqueous sodium silicate solution is advantageously used, but a combination of amorphous silica and sodium hydroxide can also be used. As sodium silicate, sodium silicate of the formula % (5) is used, where n is a number from 1 to 5, in particular from 2.0 to 3.5. Further, as the amorphous silica, silica hydrosil, hydrogel, xerogel, wet amorphous silica, vapor phase amorphous silica, etc. are used.
Affi成分原料としては、アルミン酸ナトリウム水溶
液が有利に使用されるが、非晶質アルミナと水酸化ナト
リウムとの組合せを使用することもできる。As the raw material for the Affi component, an aqueous sodium aluminate solution is advantageously used, but a combination of amorphous alumina and sodium hydroxide can also be used.
アルミン酸ナトリウムとしてはオルト型(Na3Afo
s)及びメタ型(Na AffiO2)のいずれも使用
される。また、非晶質アルミナとしては、アルミナのヒ
ドロシル、ヒドロゲル等が使用される。As sodium aluminate, the ortho form (Na3Afo
Both the s) and meta-type (Na AffiO2) are used. Further, as the amorphous alumina, alumina hydrosil, hydrogel, etc. are used.
上記(a) 、 (b)及び(C)成分の使用比率はサ
ポナイトの化学組成となるように定める。本発明によれ
ば、各原料を化学量論的量に近い組成比で用いて合成サ
ポナイトを容易に得られるのが顕著な特徴である。反応
原料混合物のpi(は一般に8乃¥11、特に8.5乃
至10の範囲内にあることが望ましい。pHの調節は、
必要に応じアルカリ金属の2水酸化物或いは炭酸塩を反
応系に添加することにより行われる。The usage ratios of the above components (a), (b) and (C) are determined so as to give the chemical composition of saponite. According to the present invention, a remarkable feature is that synthetic saponite can be easily obtained using each raw material in a composition ratio close to the stoichiometric amount. It is desirable that pi of the reaction raw material mixture is generally in the range of 8 to 11, particularly 8.5 to 10.Adjustment of pH is as follows:
This is carried out by adding an alkali metal dihydroxide or carbonate to the reaction system, if necessary.
水熱反応に先立って、用いる原料を可及的に均一に混合
させて、均質化した水性スラリーを形成させることが、
収率及び純度向上の見地から望ましい。この均質混合は
強剪断攪拌下に行うのがよく、この目的に、高速剪断ミ
キサー、ボールミル、サンドミル、コロイドミル、超音
波照射等を用いることができる。Prior to the hydrothermal reaction, the raw materials used are mixed as uniformly as possible to form a homogenized aqueous slurry.
Desirable from the standpoint of improving yield and purity. This homogeneous mixing is preferably carried out under strong shear stirring, and for this purpose, a high-shear mixer, ball mill, sand mill, colloid mill, ultrasonic irradiation, etc. can be used.
また、少量のケイ酸ナトリウムは水溶液中で塩基性炭酸
マグネシウムを均一に分散させる効果があるので、原料
としてケイ酸ナトリウムで分散させた分散スラリーを調
合してから残りの原料を加えても、均一混合の目的を達
成できる。この場合に用いるケイ酸ナトリウムは水性ス
ラリーに対して001乃至10重量%の範囲で用いるの
が望ましい。In addition, a small amount of sodium silicate has the effect of uniformly dispersing basic magnesium carbonate in an aqueous solution, so even if you prepare a dispersion slurry in which sodium silicate is dispersed as a raw material and then add the remaining raw materials, it will be uniform. Can achieve the purpose of mixing. The sodium silicate used in this case is desirably used in a range of 0.001 to 10% by weight based on the aqueous slurry.
また、水性混合物中の固形分濃度(ま、一般に1乃至3
0重1%、特に5乃至”15重量%の範囲にあることが
望ましい。Also, the solid content concentration in the aqueous mixture (well, generally 1 to 3
It is preferably in the range of 0% to 1% by weight, particularly 5 to 15% by weight.
この混合物をオートクし・−ブに仕込み、水熱処理を行
なう。水熱処理条件は、従来法に比して比較的温和な条
件であってよく、例えば一般に100乃至300℃、特
に150乃至2O0℃の温度で、0乃至100 Kg/
cm2(ゲージ)、特に6乃至40 Kg/crn2G
の圧力下に行f♂うのがよい。反応時間は一般に0.5
乃至2O時間のオーダーで十分である。反応により得ら
れる合成サポナイトは母液から固−液分離し、水洗し、
乾燥して製品とする。This mixture is placed in an autoclave and subjected to hydrothermal treatment. The hydrothermal treatment conditions may be relatively mild compared to conventional methods, for example, generally at a temperature of 100 to 300°C, particularly 150 to 200°C, and at a temperature of 0 to 100 Kg/
cm2 (gauge), especially 6 to 40 Kg/crn2G
It is best to do this under pressure. The reaction time is generally 0.5
A time on the order of 20 to 20 hours is sufficient. The synthetic saponite obtained by the reaction is separated from the mother liquor into solid and liquid, washed with water,
Dry to make a product.
木々、明によれば、−段の反応(水熱処理)で目的とす
るサポナイトが収率よく容易に得らね、しかもその合成
条件は従来法に比し、比較的温和な条件でよいことも一
つの利点である。しかもサポナイトを合成する過程で得
られたスラリー乃至は」過ケーキの状態では勿論のこと
、水洗した状態でも実質上非膨潤状態であり、これを乾
燥することによって、膨潤性及び水性分散体としたとき
の透明性が顕著に優れた特徴を有する合成サポナイトと
なる。しかも、この生成したばかりのサポナイトは、」
過性に優れ、水洗等の精製操作も至フて容易に行われる
という利点がある。According to Ki and Akira, the desired saponite cannot be easily obtained in a good yield in the -stage reaction (hydrothermal treatment), and the synthesis conditions may be relatively mild compared to conventional methods. This is one advantage. Moreover, the slurry or "overcake" obtained in the process of synthesizing saponite is of course in a non-swelling state even after washing with water, and by drying it, it can be made into a swellable and aqueous dispersion. The result is a synthetic saponite with outstanding transparency. Moreover, this newly generated saponite...
It has the advantage that it has excellent permeability and that purification operations such as washing with water can be carried out very easily.
本発明による合成サポナイトは、一般に、JIS−K
0069化学品のフルイ残分試験方法(乾式方法)で1
00メツシュ通過残10%以下、55メツシュ通過残5
%以下の粒子として得られる。The synthetic saponite according to the present invention is generally JIS-K
0069 Chemical sieve residue test method (dry method): 1
00 mesh passing remaining 10% or less, 55 mesh passing remaining 5
% or less of particles.
また、この粉末は、一般に0.8乃至2.0g/m、g
の嵩密度を有し、0.2ミリ当量/g以上の陽イオン交
換容量を有し、150m27g以上のBET比表面積を
有し、合成法で得られることに関連して、結晶粒子は微
細でb軸方向結晶子サイズとして2O0Å以下であって
、しかも不純物の含有量は少す<、そのハンター白色度
は一般に80%以上、特に85%以上である。In addition, this powder is generally 0.8 to 2.0 g/m, g
It has a bulk density of 0.2 meq/g or more, a cation exchange capacity of 0.2 meq/g or more, a BET specific surface area of 150 m27g or more, and the crystal grains are fine in relation to being obtained by the synthetic method. The crystallite size in the b-axis direction is 200 Å or less, the content of impurities is small, and the Hunter whiteness is generally 80% or more, particularly 85% or more.
(発明の効果)
本発明によりて、マグネシウム成分の出発原料に塩基性
炭酸マグネシウムを用いることによって、フッ素成分を
含まず、しかも安価で高収率で得られる水膨潤性スメク
タイト型の合成サポナイトの製造法を提供することが出
来た。(Effects of the Invention) According to the present invention, by using basic magnesium carbonate as the starting material for the magnesium component, water-swellable smectite-type synthetic saponite that does not contain a fluorine component and can be obtained at low cost and in high yield is produced. could provide the law.
実施例 1
マグネシウム、シリカ及びアルミニウム成分の原料にそ
れぞれ市販の塩基性炭酸マグネシウム、3号ケイ酸ナト
リウム、オルト型アルミン酸ナトリウムを用いて、下記
の方法でサポナイト型粘土鉱物を合成した。Example 1 A saponite clay mineral was synthesized by the following method using commercially available basic magnesium carbonate, No. 3 sodium silicate, and ortho-type sodium aluminate as raw materials for magnesium, silica, and aluminum components, respectively.
まず3号ケイ酸ナトリウム溶液の444g(St(h分
として99.og)のうち426gを氷で冷しながら水
を加えて750mJの希釈ケイ酸ナトリウム(A液)を
調製した。次いでアルミン酸ナトリウムの93 g (
Al2O5分として7.5g)を同様にして750mJ
の希釈アルミン酸ナトリウム溶液(B液)とした後、こ
のA液に冷却、攪拌下にB液をゆっくり注下し透明な均
質溶液(C液)を得た。First, 750 mJ of diluted sodium silicate (liquid A) was prepared by adding water to 426 g of 444 g (St (99.og as h minute) of No. 3 sodium silicate solution while cooling it with ice. Then, sodium aluminate 93 g (
7.5g of Al2O for 5 minutes) was added to 750mJ in the same way.
After preparing a diluted sodium aluminate solution (liquid B), liquid B was slowly poured into liquid A while cooling and stirring to obtain a transparent homogeneous solution (liquid C).
次いで、あらかじめ調製しておいた塩基性炭酸マグネシ
ウム(徳山曹達製)の144g(MgO分として59.
4g)を600mpの水でスラリー化した後、残りの3
号ケイ酸ナトリウムの18gを加えたマグネシウム成分
の均質スラリーを上記C液に攪拌下に注下して原料3者
から成る均質懸濁物を得た。Next, 144 g of basic magnesium carbonate (manufactured by Tokuyama Soda) prepared in advance (59.0 g as MgO content) was added.
After slurrying 4g) with 600mp water, the remaining 3g)
A homogeneous slurry of the magnesium component to which 18 g of sodium silicate No. 1 was added was poured into the above liquid C with stirring to obtain a homogeneous suspension consisting of the three raw materials.
この該組成物を3等分して、それぞれ内容積11のオー
トクレーブに入れた。攪拌しながらそれぞれ145℃、
170℃及び190℃で5時間水熱処理をした。途中発
生した気体を時々排気した。反応終了後、放冷してから
内容物を取り出し、更過、乾燥し、それぞれ74g、7
7g及び78.5gの生成物を得た。This composition was divided into three equal parts, each of which was placed in an autoclave having an internal volume of 11. 145℃ while stirring,
Hydrothermal treatment was performed at 170°C and 190°C for 5 hours. Gas generated during the process was occasionally exhausted. After the reaction was completed, the contents were allowed to cool and then taken out, filtered and dried to give 74g and 7g, respectively.
7g and 78.5g of product were obtained.
この生成物をサンプルミルでそれぞね粉砕して得られた
粉末について白色度は、90〜95%であった。また陽
イオン交換容量は0.45乃至0.51ミリ当量/gで
、BET比表面積は300乃至400m2/gであり、
b軸方向結晶子サイズは、130乃至170人であった
。The whiteness of the powder obtained by pulverizing this product in a sample mill was 90 to 95%. In addition, the cation exchange capacity is 0.45 to 0.51 meq/g, and the BET specific surface area is 300 to 400 m2/g.
The b-axis crystallite size was 130 to 170 crystallites.
なお本発明に用いた試験方法を下記に示した。The test method used in the present invention is shown below.
1、陽イオン交換容量(C,E、C,)日本鋳物協会、
東海支部、無機砂型研究部会発行の試験方法TIKS−
413に準拠した。1. Cation exchange capacity (C, E, C,) Japan Foundry Association,
Test method TIKS- published by Tokai Branch, Inorganic Sand Mold Research Group
413.
2、 BET比表面積
自動BET比表面積測定装置(CARLOERBA社製
Sorptomatic 5eries 1800)を
用いて測定した。2. BET specific surface area Measured using an automatic BET specific surface area measuring device (Sorptomatic 5eries 1800 manufactured by CARLOERBA).
3、 ハンター白色度 JISに−8123に準じて測定した。3. Hunter whiteness Measured according to JIS-8123.
4、結晶子サイズ
粉末試料の結晶子サイズは、”実験化学講座4”第23
8頁(1956年)丸首(株)発行に記載されているX
線回折法に拠って面指数[06]の回折ピークを測定し
、b軸方向での結晶子サイズを人単位で求めた。4. Crystallite size The crystallite size of the powder sample is determined from “Experimental Chemistry Course 4” No. 23.
X listed on page 8 (1956) published by Marukubi Co., Ltd.
The diffraction peak of plane index [06] was measured by a line diffraction method, and the crystallite size in the b-axis direction was determined in units of individuals.
実施例 2
実施例工において原料の3号ケイ酸ナトリウムの半分を
下記の方法によって得られた非晶質シリカを用いた以外
は実施例1と同様にしてサポナイト型粘土鉱物を合成し
た。Example 2 A saponite-type clay mineral was synthesized in the same manner as in Example 1, except that amorphous silica obtained by the following method was used as half of the No. 3 sodium silicate raw material.
3号ケイ酸ナトリウム67 g (Si02分として1
5.14g)溶液を60℃に加温した50%硫酸溶液中
に攪拌下に滴下し、十分に攪拌熟成した後、」過、水洗
して非晶質シリカヒドロゲルを得た。次いでこのゲルを
家庭用ミキサーで5f02濃度が5重量%の均質スラリ
ーとした。67 g of No. 3 sodium silicate (1 as Si02 min.
The solution (5.14 g) was added dropwise to a 50% sulfuric acid solution heated to 60° C. under stirring, and after sufficiently stirring and aging, filtered and washed with water to obtain an amorphous silica hydrogel. This gel was then made into a homogeneous slurry with a 5f02 concentration of 5% by weight in a household mixer.
このスラリーに3号ケイ酸ナトリウム溶液の6g (S
z02分として1.36g)を冷却下に攪拌しながら加
えた。次いでAlxOs分として2.5gのアルミン酸
ナトリウムのB液を冷却下に攪拌しながらゆっくり注下
し半透明の均質ゾルを得た。Add 6g of No. 3 sodium silicate solution to this slurry (S
1.36 g (1.36 g) was added under cooling and stirring. Next, 2.5 g of solution B of sodium aluminate as the AlxOs portion was slowly poured into the solution while stirring while cooling to obtain a translucent homogeneous sol.
次いで、あらかじめ実施例1と同様にして調製したMg
O分が19.8gを含有し、3号ケイ酸ナトリウム溶液
6gを含む塩基性炭酸マグネシウムの均質スラリーを濃
度40%の水酸化ナトリウム溶液2.5gと共に、上記
ゾルに注下して実施例1と同様の均質懸濁物を得た。Next, Mg prepared in advance in the same manner as in Example 1
Example 1 A homogeneous slurry of basic magnesium carbonate containing 19.8 g of O content and 6 g of No. 3 sodium silicate solution was poured into the above sol together with 2.5 g of a 40% concentration sodium hydroxide solution. A homogeneous suspension similar to that was obtained.
次いで、この該懸濁物を12のオートクレーブに入れ、
170℃で5時間の水熱処理を行ない、以下同様にして
73.4gの乾燥生成物を得た。This suspension was then placed in 12 autoclaves,
Hydrothermal treatment was carried out at 170° C. for 5 hours, and 73.4 g of a dry product was obtained in the same manner.
なお、この生成物の白色度は90%、C,E、C,は0
.44ミリ当量7g、BET比表面積は335 m2/
g。Note that the whiteness of this product is 90%, and C, E, and C are 0.
.. 44 milliequivalent 7g, BET specific surface area 335 m2/
g.
b軸方向結晶子サイズは140人であった。The b-axis crystallite size was 140.
実施例 3
原料のシリカ分に市販のシリカヒドロシルを用い、この
ゾル中のSin、分に対しNa2O分として1,3モル
倍相当の水酸化ナトリウムを用いた以外は実施例1と同
様にして原料3者から成る均質懸濁物を調製し、この該
懸濁物の全量を102のオートクレーブに入れ、170
℃で5時間の水熱処理を行ない225gの合成サポナイ
トの乾燥生成物を得た。Example 3 The same procedure as in Example 1 was carried out, except that commercially available silica hydrosil was used as the silica component of the raw material, and sodium hydroxide was used in an amount equivalent to 1.3 times the mole of Na2O with respect to the Sin content in this sol. A homogeneous suspension consisting of the three raw materials was prepared, and the entire amount of this suspension was placed in a 102 autoclave.
Hydrothermal treatment was carried out at .degree. C. for 5 hours to obtain 225 g of a dried synthetic saponite product.
なお、この生成物の白色度は88%、C,E、(:、は
0.42ミリ当量/g%BET比表面積は310 m2
7g。In addition, the whiteness of this product is 88%, C, E, (:, is 0.42 milliequivalent/g% BET specific surface area is 310 m2
7g.
b軸方向結晶子サイズは210人であった。The b-axis crystallite size was 210.
比較例 1
原料のマグネシウム分に塩基性炭酸マグネシウムの代り
に、下記の方法によって得られたマグネシウムの水酸化
物を用いた以外は、実施例1と同様にしてサポナイトの
合成を行った。Comparative Example 1 Saponite was synthesized in the same manner as in Example 1, except that magnesium hydroxide obtained by the following method was used instead of basic magnesium carbonate for the magnesium component of the raw material.
まず、市販の塩化グネシウム(MgO分として19.8
g)の水希釈液を80℃に加温したアンモニアを含む水
酸化ナトリウム溶液中に攪拌下で注加した。First, commercially available gnesium chloride (19.8 as MgO content)
The water diluted solution of g) was poured into a sodium hydroxide solution containing ammonia heated to 80° C. under stirring.
次いで得られたpHが1O05のマグネシウム水酸化物
スラリーを加温下に1時間の攪拌熟成を行ない、」4後
、0.5%アンモニアの温水で十分に洗浄した後、この
ケーキを家庭用ミキサーで解砕して、水酸化マグネシウ
ムのスラリーとした。Next, the obtained magnesium hydroxide slurry with a pH of 1005 was aged with stirring for 1 hour under heating, and after washing thoroughly with warm water containing 0.5% ammonia, the cake was mixed with a household mixer. It was crushed to make a slurry of magnesium hydroxide.
次いで、SfO□分として33.0gのA液とAlz0
3分として2.5gのB液とを均一に混合したC液に、
上記水酸化マグネシウムのスラリーと3号ケイ酸ナトリ
ウム溶液の6gを攪拌下に注下して、原料3者から成る
懸濁物を得た。Next, 33.0 g of liquid A and Alz0 were added as SfO□.
For 3 minutes, 2.5g of B solution was evenly mixed with C solution,
6 g of the above magnesium hydroxide slurry and No. 3 sodium silicate solution were poured into the solution with stirring to obtain a suspension consisting of the three raw materials.
この懸濁を12のオートクレーブに入れ、190℃で5
時間の水熱処理を行ない、以下実施例1と同様にして得
た乾燥反応物をX線回折及び化学分析で同定したが、サ
ポナイト型粘土鉱物ではなかった。This suspension was placed in an autoclave for 12 hours and heated to 190℃ for 5 hours.
Hydrothermal treatment was carried out for several hours, and the dried reaction product obtained in the same manner as in Example 1 was identified by X-ray diffraction and chemical analysis, but it was not found to be a saponite clay mineral.
Claims (3)
3]nH_2O式中のa、b、c及びnは、式 0<a<2、6<b<8、c=(b− 6)/2、及びn≧2を満足する数であ る、 で表わされる組成を有し且つ3−八面体型スメクタイト
粘土鉱物に属するサポナイトを合成するにあたり、(a
)塩基性マグネシウムと、(b)(i)ケイ酸ナトリウ
ム、(ii)ケイ酸ナトリウム及び非晶質シリカの組合
せ、(iii)非晶質シリカ及び水酸化ナトリウムの組
合せから成る群より選ばれたシリカ−ナトリウム成分と
、(c)(i)アルミン酸ナトリウム、(ii)アルミ
ン酸ナトリウム及び非晶質アルミナ、から成る群より選
ばれたアルミナ−ナトリウム成分とを実質的に上記式で
表わされる組成比で含有する均質懸濁組成物を製造し、
該組成物を水熱処理することを特徴とする合成膨潤性サ
ポナイト型粘土鉱物の製法。(1) Substantially the following formula, aNa2O(6MgO)[bSiO_2cAl_2O_
3] a, b, c, and n in the nH_2O formula are numbers that satisfy the formulas 0<a<2, 6<b<8, c=(b-6)/2, and n≧2. In synthesizing saponite having the composition shown and belonging to the 3-octahedral smectite clay mineral, (a
) basic magnesium; and (b) selected from the group consisting of (i) sodium silicate, (ii) a combination of sodium silicate and amorphous silica, and (iii) a combination of amorphous silica and sodium hydroxide. A composition comprising a silica-sodium component and an alumina-sodium component selected from the group consisting of (c) (i) sodium aluminate, (ii) sodium aluminate and amorphous alumina substantially represented by the above formula. producing a homogeneous suspension composition containing at a ratio of
A method for producing a synthetic swellable saponite-type clay mineral, which comprises subjecting the composition to a hydrothermal treatment.
である請求項(1)記載の製法。(2) The method according to claim (1), wherein the basic magnesium carbonate is hydromagnesite.
アルミナ分及びナトリウム分等が実質上化学量論的量で
用いられている請求項(1)記載の製法。(3) Magnesium content and silica content in the homogeneous suspension composition,
The manufacturing method according to claim (1), wherein the alumina content, sodium content, etc. are used in substantially stoichiometric amounts.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19449288A JPH0248411A (en) | 1988-08-05 | 1988-08-05 | Production of swelling synthetic saponite-type clay mineral |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19449288A JPH0248411A (en) | 1988-08-05 | 1988-08-05 | Production of swelling synthetic saponite-type clay mineral |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0248411A true JPH0248411A (en) | 1990-02-19 |
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ID=16325423
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|---|---|---|---|
| JP19449288A Pending JPH0248411A (en) | 1988-08-05 | 1988-08-05 | Production of swelling synthetic saponite-type clay mineral |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0248411A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001012545A1 (en) * | 1999-08-11 | 2001-02-22 | Akzo Nobel N.V. | Process for the preparation of smectites using waterglass |
| JP2002137915A (en) * | 2000-10-25 | 2002-05-14 | Mizusawa Ind Chem Ltd | Titanium-containing synthetic smectite and its production method |
| JP2011522688A (en) * | 2008-05-20 | 2011-08-04 | 中国石油化工股▲ふん▼有限公司 | Acid-containing inferior crude oil reforming catalyst, its production method and its application |
-
1988
- 1988-08-05 JP JP19449288A patent/JPH0248411A/en active Pending
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| US9259711B2 (en) | 2008-05-20 | 2016-02-16 | China Petroleum & Chemical Corporation | Catalyst for upgrading inferior acid-containing crude oil, process for manufacturing the same, and application thereof |
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