JPH0925117A - カリウム化合物の精製方法 - Google Patents

カリウム化合物の精製方法

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JPH0925117A
JPH0925117A JP17359095A JP17359095A JPH0925117A JP H0925117 A JPH0925117 A JP H0925117A JP 17359095 A JP17359095 A JP 17359095A JP 17359095 A JP17359095 A JP 17359095A JP H0925117 A JPH0925117 A JP H0925117A
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JP
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potassium
potassium compound
sodium
aqueous solution
zirconium phosphate
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JP17359095A
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Takaaki Sakai
貴明 酒井
Tetsuo Abe
哲夫 安部
Tomihiko Yamamoto
富彦 山本
Katsuhiko Ito
克彦 伊藤
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Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co Ltd
Osaka Soda Co Ltd
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Daiichi Kigenso Kagaku Kogyo Co Ltd
Daiso Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 Naイオンを含むカリウム化合物の溶液又は
溶融物に下式で示される結晶性リン酸ジルコニウムを接
触させてNaイオンを除去する。 AZr2 (PO4 )3 ・nH2 O (A:水素原子,K原子,n:0≦n≦2) 【効果】 例えばKOH製造原料として使用されるKC
l水溶液中又はKOH水溶液中のNa分の除去、あるい
はガラスの表面処理に用いる硝酸カリウム溶融物中のN
a分の除去等を有効に行いうる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はナトリウムイオンを含有
するカリウム化合物、例えばナトリウムイオンを含有す
る塩化カリウム水溶液を電解して水酸化カリウム水溶液
を得る場合、原料塩化カリウム水溶液又は得られた水酸
化カリウム水溶液に含まれるナトリウムイオンの除去、
さらにはガラスの表面処理に用いる硝酸カリウム溶融物
中のナトリウムイオン除去等に有用なカリウム化合物の
精製方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】工業的に生産されているカリウム化合物
中には通常0.05〜0.4重量%のナトリウムが不純
物として混在している。例えば主に電解法によって生産
されている水酸化カリウム中には原料である塩化カリウ
ム中に含まれた塩化ナトリウムに起因する水酸化ナトリ
ウムが0.07〜0.25重量%含有されている。カリ
ウムとナトリウムは化学的性質が類似しているため、イ
オン交換膜法による塩化カリウム水溶液の電解ではナト
リウムイオンを選択的に除去することはできない。従来
このような微量なナトリウムイオンは通常除去されるこ
となくそのまま使用されてきたが、最近、医薬品,光学
材料,電池材料等の分野において技術的な進展につれて
ナトリウム含量の少ないカリウム化合物が求められてい
る。
【0003】塩化カリウム水溶液よりナトリウムイオン
を除去する方法としては、塩化ナトリウムと塩化カリウ
ムの水に対する溶解度の差を利用する再結晶法、通常の
イオン交換膜法電解槽に陽イオン交換膜による中間室を
設けた3室電解法を使用する方法等がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記の再結晶法
はエネルギー消費量の増大や付帯機器の設置等、実用化
には問題点が多く、3室電解法は電解槽構造が複雑にな
り、消費電力量が大きくなる等コストの大幅増加が免れ
ない。また一般にキレート樹脂やイオン交換膜による方
法はナトリウムとカリウムとの交換選択性が小さく、少
量のナトリウムを含むカリウム化合物からナトリウム分
を除去することは困難である。また最近、結晶性アンチ
モン酸のイオン交換作用によるナトリウムイオンの除去
が提案されているが(特開昭61−10025号公
報)、イオン交換工程におけるアンチモンの溶出や、ま
たアンチモン酸は耐熱温度が400℃と低いため、高温
で溶融されるカリウム化合物中のナトリウムイオンの除
去には使用できないという課題がある。また塩基水溶液
中では比較的良好なナトリウムイオン除去性能を示す
が、中性から酸性領域において性能が劣るという課題も
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は以上の課題を解
決するためのもので、すなわちナトリウムイオンを含有
するカリウム化合物の溶液もしくは溶融物に式(1)で
示される結晶性リン酸ジルコニウムを接触させてナトリ
ウムイオンを除去することを特徴とするカリウム化合物
の精製方法である。 AZr2 (PO4 )3 ・nH2 O (1) (但し、Aは水素原子又はカリウム原子,nは0≦n≦
2の数値を表す。)
【0006】結晶性リン酸ジルコニウムがイオン交換能
を有することは公知であり、リンとジルコニウムの原子
比(P/Zr)が2であるα−Zr(HPO4 )2 ・H
2 O,β−Zr(H2 PO4 )(PO4 )・2H2 O,
θ−Zr(HPO4 )2 ・8H2 Oが一般によく知られ
ている。しかしこれらの結晶性リン酸ジルコニウムのア
ルカリ金属に対するイオン交換選択性はLi<Na<K
の順に高く、またイオン濃度が高い程、交換能が高い。
すなわちこれらの結晶性リン酸ジルコニウムは高濃度カ
リウム化合物中の微量のナトリウムイオンを交換除去す
るには選択性及び濃度の面から不可能である。
【0007】本発明者らは鋭意研究の結果、式(1)で
示される結晶性リン酸ジルコニウムがカリウムイオンに
比べてナトリウムイオンに対するイオン交換選択性が特
異的に優れていることを見出した。
【0008】式(1)で示される結晶性リン酸ジルコニ
ウム(以下、結晶性リン酸ジルコニウム(1)という)
は特開昭60−239313号公報に例示されているよ
うに、オキシ塩化ジルコニウム,硝酸ジルコニウム等の
ジルコニウム化合物と、シュウ酸,シュウ酸ナトリウ
ム,マレイン酸等のカルボキシル基を2個以上有するポ
リカルボン酸又はその塩と、リン酸,リン酸ナトリウム
等の水溶性又は酸により水可溶性となるリン酸化合物と
の混合物とをpH10以下で反応させて得られる。
【0009】例えばHZr2 (PO4 )3 はNH4 Zr
2 (PO4 )3 ・nH2 O(但し0≦n≦2)を400
〜1,000℃の範囲で熱処理することにより得ること
ができる。さらにHZr2 (PO4 )3 を水処理するこ
とにより、HZr2 (PO4)3 ・nH2 O(但し0<
n≦2)が得られる。このようにして得られた結晶性リ
ン酸ジルコニウム(1)は化学的,熱的に安定でナシコ
ン型三次元網目構造を有している。その結晶構造は下表
に示す面間隔(d)を持つX線回折図形によって特徴づ
けられる。
【0010】 HZr2 (PO4 )3 d(オングストローム) 比強度(100×I/Io) 低温型 高温型 6.41〜6.30 7〜68 4.66〜4.50 100 26〜100 4.66〜4.38 55〜100 100 3.86〜3.78 55〜128 3.20〜3.14 24〜82 2.93〜2.84 27〜83 2.57〜2.53 7〜60 1.99〜1.97 3〜40 1.68〜1.66 5〜45
【0011】 HZr2 (PO4 )3 ・nH2 O(但し0<n≦2) d(オングストローム) 比強度(100×I/Io) 6.49〜6.33 7〜58 4.73〜4.60 45〜90 4.44〜4.35 50〜110 3.86〜3.80 100 3.23〜3.17 30〜85 2.95〜2.90 25〜128 2.55〜2.52 5〜45 1.92〜1.90 5〜45 1.89〜1.81 3〜44 1.66〜1.65 3〜40
【0012】またこのHZr2 (PO4 )3 ・nH2 O
を水酸化カリウム,塩化カリウム,硝酸カリウム等カリ
ウム化合物水溶液と接触させ、濾過,乾燥させることに
よりKZr2 (PO4 )3 ・nH2 O(但し0≦n≦
2)を得ることができる。
【0013】本発明において精製されるカリウム化合物
の溶液が水溶液の場合には臭化カリウム,臭素酸カリウ
ム,炭酸カリウム,炭酸水素カリウム,塩化カリウム,
塩素酸カリウム,クロム酸カリウム,重クロム酸カリウ
ム,フッ化カリウム,リン酸カリウム,リン酸一水素カ
リウム,リン酸二水素カリウム,ヨウ化カリウム,ヨウ
素酸カリウム,過マンガン酸カリウム,マンガン酸カリ
ウム,硝酸カリウム,水酸化カリウム,亜硫酸カリウ
ム,硫酸カリウム等の無機カリウム化合物や酢酸カリウ
ム,シュウ酸カリウム等の有機カリウム化合物及びこれ
らの2種以上の混合物が挙げられる。またこれらのカリ
ウム化合物は溶解可能な有機溶媒溶液としても使用する
ことができる。
【0014】また精製されるカリウム化合物が溶融物の
場合は使用する結晶性リン酸ジルコニウム(1)の耐熱
温度が800℃であることから、融点が800℃以下の
単独カリウム化合物や混合カリウム化合物の溶融物が精
製可能であり、臭化カリウム,臭素酸カリウム,塩化カ
リウム,塩素酸カリウム,ヨウ化カリウム,ヨウ素酸カ
リウム,硝酸カリウム,水酸化カリウム,チオシアン酸
カリウム,三塩化二カリウム等が例示できる。
【0015】このようなカリウム化合物の精製に使用す
る結晶性リン酸ジルコニウム(1)の形状は粉末状,顆
粒状,繊維状のいずれでもよく、処理方式もバッチ方
式,カラム方式等任意の方法が選択できる。工業的には
無機質又は有機質のバインダーを用い、結晶性リン酸ジ
ルコニウム(1)を0.1〜10mm程度に造粒し、こ
れを充填したカラム方式によりカリウム化合物溶液を連
続処理する方法が好ましい。
【0016】カリウム化合物の水溶液を精製する場合、
結晶性リン酸ジルコニウム(1)の使用量は水溶液中の
カリウム化合物の濃度やこれに含まれるナトリウムの濃
度に依存するが、通常除去したいナトリウム量(Naと
して)の5〜1,000重量倍、好ましくは10〜10
0重量倍である。溶融物の場合も略同様である。
【0017】処理温度は室温から800℃まで任意に選
択できるが、水溶液の場合、温度が高い程イオン交換速
度が速く、他に支障がなければ80〜95℃で処理する
ことが好ましい。溶融物の場合には融体の粘度が低い程
結晶性リン酸ジルコニウム(1)との接触が起り易いた
め、融点以上かつ800℃以下において最も溶融粘度の
低い温度での処理が好ましい。処理時間は不純物である
ナトリウムの濃度に依存するがバッチ式の場合、通常3
0分から24時間撹拌することによりナトリウムイオン
を除去できる。
【0018】
【作用】本発明において使用される結晶性リン酸ジルコ
ニウム(1)はカリウムイオンに比べてナトリウムイオ
ンに対するイオン交換選択性が特に優れている。その優
れた選択性はこの化合物の三次元網目骨格構造の骨格中
のイオンを占める位置,大きさに起因しているものと思
われる。すなわち骨格中のイオンを占める大きさがナト
リウムイオンに最適で、イオン径の大きなカリウムイオ
ンよりナトリウムイオンの方がはるかにイオン交換を行
い易い。
【0019】
【実施例】以下、実施例及び比較例により本発明を説明
する。 実施例1 NaOH濃度2,000ppmの48.5重量%水酸化
カリウム水溶液100mLに対して、組成式HZr
2 (PO4 )3 ・0.1H2 Oで示される結晶性リン酸
ジルコニウム(第一稀元素化学工業(株)製、商品名
「NZP−100」)を8g添加し、30℃で1時間撹
拌後、濾過し濾液中のNaOH濃度をプラズマ発光分光
分析法により測定したところ、650ppmでありNa
量は約1/3に低減されていた。
【0020】実施例2 NaCl濃度1,000ppmの飽和塩化カリウム水溶
液(KCl300g/L)100mLに実施例1と同じ
結晶性リン酸ジルコニウム(「NZP−100」)を5
g添加し、80℃で30分間撹拌後、濾過し濾液中のN
aClを分析したところ200ppmであった。
【0021】実施例3 実施例2で得られた高純度塩化カリウム水溶液200m
Lに結晶性リン酸ジルコニウム(「NZP−100」)
5gを添加し、70℃で2時間撹拌後、濾別した粉体を
元素分析及びX線回折分析したところ組成式KZr
2 (PO4 )3 で示される結晶性リン酸ジルコニウムで
あった。NaNO3 濃度800ppmの25重量%硝酸
カリウム水溶液にこのK型結晶性リン酸ジルコニウムを
10g添加し、50℃で3時間撹拌後、濾過すると濾液
中のNaNO3 濃度は25ppmであった。
【0022】実施例4 NaNO3 濃度3,000ppmの硝酸カリウム溶融物
100gに結晶性リン酸ジルコニウム(「NZP−10
0」)を20g添加し、380℃で4時間混合し、濾過
した。濾過された融体を冷却後、水に溶解しNaNO3
を測定したところNaNO3 濃度は硝酸カリウムに対し
て1,300ppmであった。なお上記各実施例におい
て精製液中にジルコニウムの溶出は認められない。
【0023】比較例1 結晶性リン酸ジルコニウムとして組成式Zr(HP
O4 )2 ・H2 O(第一稀元素化学工業(株)製、商品
名「CZP−100」)を5g使用した以外は、全く実
施例2と同様にして、濾液の分析を行ったところ濾液中
のNaClは980ppmであった。
【0024】比較例2 結晶性リン酸ジルコニウムとして組成式Zr(HP
O4 )2 ・2H2 O(第一稀元素化学工業(株)製、商
品名「CZP−200」)を5g使用した以外は、全く
実施例2と同様にして、濾液の分析を行ったところ濾液
中のNaClは970ppmであった。
【0025】比較例3 結晶性リン酸ジルコニウムの代りに組成式HZr2 (P
O4 )3 ・H2 Oで示される非晶質リン酸ジルコニウム
を5g使用した以外は全く実施例2と同様にして、濾液
の分析を行ったところ濾液中のNaClは920ppm
であった。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば例えば水酸化カリウム製
造原料として使用される塩化カリウム水溶液中あるいは
製造された水酸化カリウム水溶液中のナトリウム分の除
去を効率良く行うことができる。また本発明はその他の
ナトリウム分を含む種々のカリウム化合物の精製にも適
用することができ、さらにはガラスの表面処理に用いる
高温な硝酸カリウム溶融物中のナトリウム分をも有効に
除去しうることも大きな特徴である。したがって医薬
品,光学材料,電池材料等の原料として要求される高純
度カリウム化合物の分野において利用価値が大である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 富彦 愛媛県松山市北吉田町77番地 (72)発明者 伊藤 克彦 兵庫県神戸市西区岩岡町西脇134−2

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ナトリウムイオンを含有するカリウム化
    合物の溶液もしくは溶融物に式(1)で示される結晶性
    リン酸ジルコニウムを接触させてナトリウムイオンを除
    去することを特徴とするカリウム化合物の精製方法。 AZr2 (PO4 )3 ・nH2 O (1) (但し、Aは水素原子又はカリウム原子,nは0≦n≦
    2の数値を表す。)
  2. 【請求項2】 カリウム化合物の溶液が水溶液である請
    求項1に記載のカリウム化合物の精製方法。
  3. 【請求項3】 カリウム化合物の溶融物が融点800℃
    以下の溶融物である請求項1に記載のカリウム化合物の
    精製方法。
JP17359095A 1995-07-10 1995-07-10 カリウム化合物の精製方法 Pending JPH0925117A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005161304A (ja) * 2003-11-06 2005-06-23 National Institute Of Advanced Industrial & Technology ナトリウムイオンの選択的除去方法
KR100836708B1 (ko) * 2007-01-08 2008-06-10 한국에너지기술연구원 고온 고압의 유기용매 내에서 알칼리금속이온 제거를 위한무기이온교환체

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