JPH09241019A - 炭酸型ハイドロカルマイトの合成方法 - Google Patents
炭酸型ハイドロカルマイトの合成方法Info
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- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
短時間で効率良く合成できる合成方法を提供すること。 【解決手段】 アルミン酸アルカリ塩又は水酸化アルミ
ニウムと、炭酸塩とを混合した懸濁液に、また、水酸化
アルミニウム又は酸化アルミニウム、アルカリ金属水酸
化物、及び炭酸塩を混合した懸濁液に、水酸化カルシウ
ムを混合して反応させる炭酸型ハイドロカルマイトの合
成方法を、また、合成された炭酸型ハイドロカルマイト
を、さらには、該炭酸型ハイドロカルマイトを、また、
該炭酸型ハイドロカルマイト又はその前駆体を100 〜50
0 ℃で加熱して得た熱処理物を有効成分とする吸着剤を
構成とする。
Description
活性化する制酸剤、ゴム添加剤、アニオン吸着剤、及び
樹脂添加剤等として有用な炭酸型ハイドロカルマイトの
合成方法、その炭酸型ハイドロカルマイト、及びそれを
用いた吸着剤に関する。
アニオン吸着剤、及び樹脂添加剤として有用な無機化合
物としてハイドロタルサイト類が実用化されている。ハ
イドロタルサイト類は、化学式Mg6Al12(OH)16(CO3)・4H2
O で示される無機層状化合物であり、優れた酸吸着能力
とアニオン吸着能力とを有する化合物であることが知ら
れている(宮田繁雄;セッコウと石灰;No.187,p333〜33
9,1983、特公昭48−8394号公報、及び特開昭61−115089
号公報等)。しかしながら、ハイドロタルサイト類は極
めて高価な材料であり、これに代わる安価な材料の開発
が待たれているのが現状である。
機層状化合物として、化学式3CaO・Al2O3 ・CaX2/m・nH
2O(ただし、Xは1価又は2価のアニオンであり、mは
アニオンの価数を示し、nは整数で20以下である)で示
されるハイドロカルマイト類が知られている(BUTTLER
F.G.et al;Journal of The American Ceramic Societ
y;Vol.42,No.3,p121〜126,1959)。ハイドロカルマイト
類としては、前記Xの種類によって、硝酸型、亜硝酸
型、及び炭酸型等があり、工業的な有益性はハイドロタ
ルサイト類ほど広範には見いだされていないのが現状で
ある。このうち、硝酸型や亜硝酸型のハイドロカルマイ
トの合成方法については種々提案されている(特開平 4
−154648号公報、特開平 7− 33430号公報、及び特開平
7− 33431号公報等)。そして、ハイドロカルマイト類
の工業的な有益性は、これら硝酸型や亜硝酸型のハイド
ロカルマイトが鉄筋コンクリ−ト中の鉄筋の防錆を目的
に塩素イオン補集剤として提案されているのみである
(特開平 4−154648号公報)。
としては、カルシウムアルミネ−トと炭酸カルシウムと
を水和反応させる方法や、カルシウムアルミネ−ト溶液
に水酸化カルシウム溶液と炭酸ナトリウムとを反応させ
る方法などが提案されている(セメント技術年報15−54
やTurriziani,R.and Schippa,G.;Ricerca Sci;27,3654,
1957)。しかしながら、カルシウムアルミネ−トと炭酸
カルシウムとを水和反応させる方法では、反応生成物を
得るのに8週間もの時間をかけなければならないという
課題があった。また、カルシウムアルミネ−ト溶液に水
酸化カルシウム溶液と炭酸ナトリウムとを反応させる方
法では、反応生成物の量がごくわずかしか得られないと
いう課題があった。
の合成方法により炭酸型ハイドロカルマイトが比較的安
価に製造でき、これまで工業的有益性が見られなかった
炭酸型ハイドロカルマイトやその熱処理物がハイドロタ
ルサイトと同様に酸吸着作用やアニオン吸着作用などを
有することを知見し本発明を完成するに至った。
ン酸アルカリ塩又は水酸化アルミニウムと炭酸塩とを混
合した懸濁液と、また、水酸化アルミニウム又は酸化ア
ルミニウム、アルカリ金属水酸化物、及び炭酸塩を混合
した懸濁液と、水酸化カルシウムとを混合して反応させ
ることを特徴とする炭酸型ハイドロカルマイトの合成方
法であり、これら炭酸型ハイドロカルマイトの合成方法
で合成された炭酸型ハイドロカルマイトであり、該炭酸
型ハイドロカルマイトを有効成分とする吸着剤であり、
該炭酸型ハイドロカルマイト又はその前駆体を100 〜50
0 ℃で加熱して得た熱処理物を有効成分とする吸着剤で
ある。
2O3 ・CaX2/m・nH2O(ただし、Xは1価又は2価のアニ
オンであり、mはアニオンの価数を示し、nは整数で20
以下である)で示される化合物を総称するものである
が、本発明においては、XのアニオンがCO3 2-に限定さ
れるものであり、化学式は3CaO・Al2O3 ・CaCO3 ・11H2
O で示され、カルシウムアルミネ−トモノカ−ボネ−ト
(ハイドレ−ト)又はカルシウムカルボアルミネ−トな
どとも称されることがある。本発明では、炭酸型ハイド
ロカルマイト(以下HCCという)を合成する際に生成
する不純物の存在は特に限定されるものではなく、例え
ば、若干の炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、水酸化
アルミニウム、及びカルシウムアルミネート水和物等が
副生していても使用可能である。
は、化学式Al2O3 ・mR2O (Rはアルカリ金属、mは、通
常、0.5 〜2程度)で示されるものであり、具体的に
は、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、及び
アルミン酸リチウム等が挙げられ、本発明ではこれらの
うちの一種又は二種以上を使用することが可能である。
また、アルミン酸アルカリ塩は10モル以下の範囲で結晶
水を有するものがあり、本発明ではいずれも使用するこ
とが可能である。アルミン酸アルカリ塩の使用量は特に
限定されるものではなく、アルミン酸アルカリ塩と炭酸
塩とを混合した懸濁液中のCO3 /Alモル比の範囲で使用
することが好ましい。アルミン酸アルカリ塩は、通常、
0.1 〜2mol/リットルの濃度で使用する。0.1 mol/リッ
トル未満ではHCCの合成量が少なくなり、必ずしも工
業的に有益とはいえず、2mol/リットルを越えるような
高濃度では反応液の粘性が極めて強くなり、撹拌・混合
が困難となる場合がある。
は、Al(OH)3 やAl2O3 ・H2O と示される化合物を総称す
るものであり、結晶質又は非晶質のいずれも使用でき
る。水酸化アルミニウムの使用量は特に限定されるもの
ではなく、水酸化アルミニウムと炭酸塩とを混合した懸
濁液中の、また、水酸化アルミニウム、アルカリ金属水
酸化物、及び炭酸塩を混合した懸濁液中のCO3 /Alモル
比の範囲で使用することが好ましい。水酸化アルミニウ
ムは、通常、0.1 〜2mol/リットルの濃度で使用する。
0.1mol/リットル未満ではHCCの合成量が少なくな
り、必ずしも工業的に有益とはいえず、2mol/リットル
を越えるような高濃度では、反応液の粘性が極めて強く
なり、撹拌・混合が困難となる場合がある。
リ金属水酸化物を併用することは、HCCの合成を迅速
化する面から好ましく、HCCの合成速度が増加するた
め合成に費やす時間が削減できる。特に、あらかじめ水
酸化アルミニウムを、例えば、30〜80℃のアルカリ金属
水酸化物の水溶液中に浸漬してから使用することが好ま
しく、40〜60℃のアルカリ金属水酸化物の水溶液中に浸
漬してから使用することがより好ましい。
2O3 と示される化合物を総称し、結晶質又は非晶質のい
ずれの使用も可能であり、工業的には、ボ−キサイト、
粘土質物質、及びアルミ残灰等が使用可能である。
水酸化物とを併用することは、HCCの合成を迅速化す
る面から必要であり、HCCの合成速度が増加するため
合成に費やす時間を削減することができる。本発明で
は、あらかじめ酸化アルミニウムをアルカリ金属水酸化
物の水溶液中に浸漬することが好ましい。酸化アルミニ
ウムをアルカリ金属水酸化物の水溶液中に浸漬しない
と、HCCの合成速度が極めて緩慢になる場合がある。
酸化アルミニウムを浸漬するアルカリ金属水酸化物水溶
液の温度は特に限定されるものではないが、通常、30〜
80℃が好ましく、40〜60℃がより好ましい。
されるものではなく、例えば、水酸化ナトリウム、水酸
化カリウム、及び水酸化リチウム等が挙げられ、これら
のうちの一種又は二種以上の使用が可能である。水酸化
アルミニウム又は酸化アルミニウムと併用する際のアル
カリ金属水酸化物の使用量は特に限定されるものではな
いが、水酸化アルミニウム又は酸化アルミニウム100重
量部に対して、通常、10〜200 重量部が好ましく、50〜
150 重量部がより好ましい。10重量部未満ではHCCの
合成量が少なくなる場合や、未反応の酸化アルミニウム
が残存する場合があり、200 重量部を越えて使用しても
さらなる効果の増大は期待できない。
ウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム、及び炭酸カリウム
ナトリウム等のアルカリ金属炭酸塩、重炭酸ナトリウ
ム、重炭酸カリウム、及び重炭酸リチウム等のアルカリ
金属重炭酸塩、並びに、炭酸アンモニウムや重炭酸アン
モニウムなどのアンモニウム塩等が挙げられ、これらの
うちの一種又は二種以上の使用が可能である。また、こ
れらの炭酸塩の中には、無水塩と含水塩があるが、本発
明ではいずれも使用可能である。炭酸塩の使用量は特に
限定されるものではなく、アルミン酸アルカリ塩又は水
酸化アルミニウムと炭酸塩とを混合した懸濁液中の、ま
た、水酸化アルミニウム又は酸化アルミニウム、アルカ
リ金属水酸化物、及び炭酸塩を混合した懸濁液中のCO3
/Alモル比の範囲で使用することが好ましい。炭酸塩
は、通常、0.1 〜2mol/リットルの濃度で使用する。0.
1 mol/リットル未満ではHCCの合成量が少なくなり、
必ずしも工業的に有益とはいえず、2mol/リットルを越
えるような高濃度では、反応液の粘性が極めて強くな
り、撹拌・混合が困難となる場合がある。
限定されるものではなく、試薬や工業原料など全て使用
でき、粉状でもスラリー状でも使用でき、工業的には安
価な材料である。本発明では、分散性の面から水酸化カ
ルシウムのスラリーを使用することが好ましい。また、
本発明では酸化カルシウムも使用可能であるが、安全性
の面から水酸化カルシウムの使用が好ましい。水酸化カ
ルシウムの使用量は特に限定されるものではなく、アル
ミン酸アルカリ塩又は水酸化アルミニウムと炭酸塩とを
混合した懸濁液と、また、水酸化アルミニウム又は酸化
アルミニウム、アルカリ金属水酸化物、及び炭酸塩を混
合した懸濁液と、水酸化カルシウムとを混合した反応系
におけるCa/Alのモル比の範囲で使用することが好まし
い。水酸化カルシウムは、通常、0.1 〜2mol/リットル
の濃度で使用する。0.1 mol/リットル未満ではHCCの
合成量が少なくなり、必ずしも工業的に有益とはいえ
ず、2mol/リットルを越えるような高濃度では反応液の
粘性が極めて強くなり、撹拌・混合が困難となる場合が
ある。
酸アルカリ塩又は水酸化アルミニウムと炭酸塩とを混合
した懸濁液と、また、水酸化アルミニウム又は酸化アル
ミニウム、アルカリ金属水酸化物、及び炭酸塩を混合し
た懸濁液と、水酸化カルシウムとを混合して反応させる
か、水酸化カルシウムをあらかじめ水に分散させ、スラ
リー状として混合して反応させることが可能であるが、
アルミン酸アルカリ塩又は水酸化アルミニウムと炭酸塩
とを、また、水酸化アルミニウム又は酸化アルミニウ
ム、アルカリ金属水酸化物、及び炭酸塩を先に混合して
懸濁液を調製し、次いで水酸化カルシウムを混合して反
応させることが好ましい。アルミン酸アルカリ塩又は水
酸化アルミニウムと水酸化カルシウムとを混合してから
炭酸塩を混合して反応させると、また、水酸化アルミニ
ウム又は酸化アルミニウム、アルカリ金属水酸化物、及
び水酸化カルシウムを混合してから炭酸塩を混合して反
応させると、ハイドロガーネットと呼ばれるカルシウム
アルミネート水和物の一種や炭酸カルシウムが生成しや
すく、また、炭酸塩と水酸化カルシウムを混合してか
ら、アルミン酸アルカリ塩又は水酸化アルミニウムと、
又は、水酸化アルミニウム又は酸化アルミニウムやアル
カリ金属水酸化物とを混合して反応させると、炭酸カル
シウムが生成しやすく、各々HCCの純度が悪くなる場
合がある。
つことが好ましく、40〜70℃に保つことがより好まし
い。反応温度が30℃未満では反応速度が極めて遅く、有
益でないばかりか、水酸化カルシウムの残存量が著しく
多く、得られるHCCの結晶性も著しく低く、80℃を越
えると突沸の危険性が生じる傾向がある。
間以上放置して熟成することが好ましく、4時間以上熟
成することがより好ましい。熟成を行わない場合は、得
られるHCCの結晶性が低く、未反応の水酸化カルシウ
ムが残存する場合がある。
酸化アルミニウムと、炭酸塩との混合懸濁液、また、水
酸化アルミニウム又は酸化アルミニウム、アルカリ金属
水酸化物、及び炭酸塩の混合懸濁液におけるCO3 /Alモ
ル比は、0.7 以下が好ましく、0.5 以下がより好まし
い。0.7 を越えると副生する炭酸カルシウム量が増大す
る場合がある。
ルミニウムと炭酸塩とを混合した懸濁液と、また、水酸
化アルミニウム又は酸化アルミニウム、アルカリ金属水
酸化物、及び炭酸塩を混合した懸濁液と、水酸化カルシ
ウムとを混合した反応系におけるCa/Alモル比は、4以
下が好ましく、2以下がより好ましい。Ca/Alモル比が
4を越えると未反応の水酸化カルシウムが残存する場合
がある。
吸着剤として使用可能であるが、HCC又はHCCが結
晶化する前のゲル状沈殿物であるHCCの前駆体を100
〜500 ℃で加熱することによって得られる熱処理物は吸
着剤として有効である。HCCは結晶性であり、X線回
折法によって容易に同定することが可能であるが、この
熱処理物は温度によって構造が変化し、100 〜200 ℃程
度までは脱水しながらも結晶性を保持しているが、200
〜500 ℃では非晶質性となり、X線回折法によって特定
化することはできない。本発明ではこれらいずれも吸着
剤として使用可能であるが、200 〜500 ℃の範囲で加熱
した非晶質の熱処理物が最も吸着能力に優れているため
好ましい。
トルに溶解して調製した懸濁液と、表1に示す水酸化カ
ルシウムを水1リットルに分散して調製したスラリーと
を混合した後、60℃に加温し、4時間熟成し、熟成後、
沈澱物を濾過し、水で洗浄し、60℃で乾燥して合成物を
得た。得られた合成物を粉末X線回折法(XRD)によ
り同定した。結果を表1に併記する。なお、比較のため
に、アルミン酸アルカリ塩、炭酸塩、及び水酸化カルシ
ウムの各材料を同時に水に混合した結果を併記する。
1級、Al2O3 ・1.5Na2O・4.7H2O アルミン酸アルカリ塩β:アルミン酸カリウム、試薬1
級、Al2O3 ・1.2Na2O ・3H2O水和物 炭酸塩a:炭酸ナトリウム、試薬1級 炭酸塩b:炭酸ナトリウム、試薬1級、10水和物 炭酸塩c:炭酸水素ナトリウム、試薬1級 炭酸塩d:炭酸カリウム、試薬1級 炭酸塩e:炭酸リチウム、試薬1級 炭酸塩f:炭酸水素アンモニウム、試薬1級 水酸化カルシウム:試薬1級 水 :水道水
ルに溶解して調製した懸濁液と、表2に示す水酸化カル
シウムを水1リットルに分散して調製したスラリ−とを
それぞれ30分撹拌した後混合し、60℃に加温し、撹拌し
ながら24時間熟成し、熟成後、沈澱物を濾過し、水で洗
浄し、60℃で乾燥して合成物を得た。得られた合成物を
XRDにより同定した。結果を表2に併記する。なお、
比較のために、水酸化アルミニウム、炭酸塩、及び水酸
化カルシウムの各材料を同時に水に混合した結果を併記
する。
酸化物、及び炭酸塩a0.5 モルを水1リットルに溶解し
て調製した懸濁液と、水酸化カルシウム2モルを水1リ
ットルに分散して調製したスラリ−とをそれぞれ30分撹
拌した後混合し、60℃に加温し、撹拌しながら3時間熟
成し、熟成後、沈澱物を濾過し、水で洗浄し、60℃で乾
燥して合成物を得た。得られた化合物をXRDにより同
定した。結果を表3に併記する。なお、比較のために、
水酸化アルミニウム、アルカリ金属水酸化物、炭酸塩、
及び水酸化カルシウムの各材料を同時に水に混合した場
合の結果を併記する。
酸化物、及び炭酸塩を水1リットルに溶解して調製した
懸濁液と、表4に示す水酸化カルシウムを水1リットル
に分散して調製したスラリ−とをそれぞれ30分撹拌した
後混合し、60℃に加温し、撹拌しながら24時間熟成し、
熟成後、沈澱物を濾過し、水で洗浄し、60℃で乾燥して
合成物を得た。得られた合成物をXRDにより同定し
た。結果を表4に併記する。なお、比較のために、酸化
アルミニウム、アルカリ金属水酸化物、炭酸塩、及び水
酸化カルシウムの各材料を同時に水に混合した結果を併
記する。
を水1リットルに溶解して調製した懸濁液と、水酸化カ
ルシウム2モルを水1リットルに分散して調製したスラ
リーとを混合したこと以外は実施例1と同様にして合成
したHCCを使用し、表5に示す各種吸着剤を調製し、
吸着能力の確認試験を実施した。調製した吸着剤1g
を、0.5 mol/リットルの食塩水に浸漬し、マグネチック
スタ−ラ−で撹拌しながら24時間放置した後、濾過して
固液分離した。固相は付着した塩素イオンを除去するた
めに、純水で十分に洗浄した。分離した液相の塩素イオ
ン濃度と固相の同定を行った。結果を表5に併記する。
滴定、フォルハルト法 固相分析:XRDで合成物の同定、SEM−EDSで塩
素の元素分析
した酢酸水溶液100 mlに、実施例5で調製した各種吸着
剤1gを入れ、30分撹拌した後、上澄み液のpHを測定
した。結果を表6に示す。
れ、30分撹拌した後、固液分離し、固体を40℃で乾燥し
て重量増加量を測定した。また、併せて固体の同定をX
RDにより行った。結果を表7に示す。
り、合成に費やす時間が短く、効率が良く、得られるH
CCの純度が高い等の効果を奏する。また、本発明のH
CC及びその熱処理生成物は酸、アニオン、及び水等の
吸着剤として優れ、従来の吸着剤より安価であるため工
業的に有益である。
Claims (7)
- 【請求項1】 アルミン酸アルカリ塩と炭酸塩とを混合
した懸濁液と、水酸化カルシウムとを混合して反応させ
ることを特徴とする炭酸型ハイドロカルマイトの合成方
法。 - 【請求項2】 水酸化アルミニウムと炭酸塩とを混合し
た懸濁液と、水酸化カルシウムとを混合して反応させる
ことを特徴とする炭酸型ハイドロカルマイトの合成方
法。 - 【請求項3】 水酸化アルミニウム、アルカリ金属水酸
化物、及び炭酸塩を混合した懸濁液と、水酸化カルシウ
ムとを混合して反応させることを特徴とする炭酸型ハイ
ドロカルマイトの合成方法。 - 【請求項4】 酸化アルミニウム、アルカリ金属水酸化
物、及び炭酸塩を混合した懸濁液と、水酸化カルシウム
とを混合して反応させることを特徴とする炭酸型ハイド
ロカルマイトの合成方法。 - 【請求項5】 請求項1〜4のうちの1項記載の炭酸型
ハイドロカルマイトの合成方法で合成された炭酸型ハイ
ドロカルマイト。 - 【請求項6】 請求項5記載の炭酸型ハイドロカルマイ
トを有効成分とする吸着剤。 - 【請求項7】 請求項5記載の炭酸型ハイドロカルマイ
ト又はその前駆体を100 〜500 ℃で加熱して得た熱処理
物を有効成分とする吸着剤。
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|---|---|---|---|
| JP05325796A JP4330182B2 (ja) | 1996-03-11 | 1996-03-11 | 炭酸型ハイドロカルマイトの合成方法 |
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| JPH09241019A true JPH09241019A (ja) | 1997-09-16 |
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|---|---|---|---|---|
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| CN113274983A (zh) * | 2021-07-07 | 2021-08-20 | 邵阳学院 | 一种豆渣-水铝钙石复合材料吸附去除刚果红的方法 |
-
1996
- 1996-03-11 JP JP05325796A patent/JP4330182B2/ja not_active Expired - Fee Related
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