JP3690876B2 - リチウムアルミニウム複合水酸化物の合成方法 - Google Patents
リチウムアルミニウム複合水酸化物の合成方法 Download PDFInfo
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- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に、樹脂添加剤、有機合成触媒、及びセメント混和材等として使用されるリチウムアルミニウム複合水酸化物の合成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
従来、リチウムアルミニウム複合水酸化物はハロゲン化樹脂の安定剤や有機化合物の合成の際に使用する触媒として提案されている（特開昭52−5724号公報、特開平 5−179052号公報、特開平 7−216157号公報、特開平 7−233225号公報、特開平 7−298792号公報、及び特開平 7−300313号公報等）。
【０００３】
このように、リチウムアルミニウム複合水酸化物は工業的に有益な化合物であり、これを得るための合成方法としては、例えば、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、塩化リチウム、及び塩化アルミニウムと水とを反応させる方法、また、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸リチウム、及び塩化アルミニウムと水とを反応させるにあたって、高級脂肪酸又は界面活性剤を添加する方法等が知られている（特開平 5−179052号公報や特開平 7−300313号公報など）。
しかしながら、これらの方法では、合成時に存在する塩素イオンが設備の腐食を著しく促すという課題があった。
【０００４】
本発明者は、特定の原料を使用すると、塩素イオンを含まないため、設備を腐食させることがないという知見を得て本発明を完成するに至った。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、アルミン酸アルカリ金属塩と、アルミン酸アルカリ金属塩以外のアルカリ金属塩及び／又はアルカリ金属水酸化物とのどちらか一方にリチウム塩を使用し、アルミン酸アルカリ金属塩と、アルミン酸アルカリ金属塩以外のアルカリ金属塩及び／又はアルカリ金属水酸化物とを水中で１０〜８０℃の温度で反応させることを特徴とするリチウムアルミニウム複合水酸化物の合成方法である。
【０００６】
以下、本発明を詳しく説明する。
【０００７】
本発明に係るリチウムアルミニウム複合水酸化物（以下ＬＡＣＳという）とは、一般式[Al2Li(OH)6]nX・ mH2Oで表される化合物を総称するものである。式中のＸは、例えば、炭酸イオン、重炭酸イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、亜硝酸イオン、及び水酸化物イオン等のアニオンを示し、ｎは１又は２、ｍは０〜５の値である。
ただし、ＬＡＣＳを合成する際の水中には、溶存炭酸イオンが存在していることや、溶媒のｐＨが強アルカリ条件であることから、硫酸イオン、硝酸イオン、亜硝酸イオン、及び水酸化物イオン等のアニオンを有するＬＡＣＳを合成する場合でも、多少の炭酸イオンが含まれることが多い。
即ち、純粋な硫酸イオン、硝酸イオン、亜硝酸イオン、及び水酸化物イオン等のアニオンを有するＬＡＣＳを合成するためには、溶存炭酸イオンを完全に除去した水を使用し、空気中の炭酸ガスが溶媒中に吸収されないように遮断して合成を行わなければならないが、本発明では、硫酸イオン、硝酸イオン、亜硝酸イオン、及び水酸化物イオン等のアニオンを有するＬＡＣＳに含まれる炭酸イオンの存在は特に問題にならない。
ＬＡＣＳは層状構造を有する化合物であり、粉末Ｘ線回折法（ＸＲＤ）の回折パタ−ンが底面反射型であることから容易に確認することができる。
【０００８】
本発明で使用するアルミン酸アルカリ金属塩（以下アルミン酸塩という）とは、一般式mR2O・ nAl2O3（R はアルカリ金属）で表される化合物を総称するものであり、式中のｍ／ｎモル比は一定ではなく、通常、0.5 〜２程度であり、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、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。
アルミン酸塩の中には、結晶水を有するものが有るが、本発明では、これらの結晶水の存在は特に限定されるものではない。
【０００９】
本発明で使用するアルミン酸塩以外のアルカリ金属塩（以下アルカリ塩という）とは、アルカリ金属の炭酸塩、重炭酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、及び硫酸塩からなる群より選ばれる少なくとも１種であり、例えば、ナトリウム、カリウム、又はリチウムの炭酸塩、重炭酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、及び硫酸塩等が挙げられ、本発明ではこれらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。
なお、アルカリ金属の炭酸塩、重炭酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、及び硫酸塩の中には結晶水を有するものが有るが、本発明では、これら結晶水の存在は特に限定されるものではない。
【００１０】
本発明で使用するアルカリ金属水酸化物（以下水酸化物という）とは、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、本発明ではこれらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。
なお、水酸化物の中には結晶水を有するものが有るが、本発明では、これら結晶水の存在は特に限定されるものではない。
【００１１】
本発明は、アルミン酸塩と、アルカリ塩及び／又は水酸化物を水中で反応させることを特徴とするリチウムアルミニウム複合水酸化物の合成方法であるが、アルミン酸塩として、アルミン酸ナトリウム及び／又はアルミン酸カリウムを使用した場合、アルカリ塩及び／又は水酸化物としては、リチウム塩を使用することが必要である。
また、アルカリ塩及び／又は水酸化物としてナトリウム及び／又はカリウム塩を使用した場合は、アルミン酸塩としてアルミン酸リチウムを使用する必要がある。
【００１２】
本発明において、アルミン酸塩、アルカリ塩、及び水酸化物の使用量は特に限定されるものではないが、通常、水中の濃度が、それぞれ、0.1 〜２mol/l 程度が好ましい。0.1mol/l未満では得られるＬＡＣＳの量が少なく、不経済であり、２mol/l を越えると粘度が大きくなりすぎて合成が困難になる傾向がある。
【００１３】
反応系における各イオン割合は、特に限定されるものではないが、効率良く、かつ、経済的に合成できるように、化学量論に近い割合で行うことが好ましい。即ち、Li／Alモル比はほぼ0.5 で、Li／アニオンのモル比は、水酸化物イオン、重炭酸イオン、硝酸イオン、及び亜硝酸イオン等の１価のアニオンの場合は、ほぼ１であり、炭酸イオンや硫酸イオンなどの２価のアニオンの場合は、ほぼ２である。
また、反応系のｐＨは、通常、10〜13であり、強アルカリ領域である。
反応系の温度は、特に限定されるものではないが、通常、10〜80℃程度であり、20〜60℃程度が好ましい。10℃未満では合成時間が長くなる傾向があり、80℃を越えると突沸する可能性があり、安全面から好ましくない。
合成時間は、特に限定されるものではないが、通常、15分〜24時間程度おこなうことが好ましく、30分〜６時間程度行うことがより好ましい。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説明する。
【００１５】
実施例１
アルミン酸塩と水酸化物を表１に示すように配合し、水１リットル中、40℃で３時間反応させ、沈殿生成物を得た。
得られた沈殿生成物を濾過により固液分離し、純水でよく洗浄して50℃で乾燥した。合成物が水酸化物イオンを有するＬＡＣＳであることを粉末Ｘ線回折法により確認した。結果を表１に示す。
【００１６】
＜使用材料＞
アルミン酸塩Ａ：試薬１級アルミン酸ナトリウム、1.5Na2O ・ Al2O3 ・4.7H2O
アルミン酸塩Ｂ：試薬１級アルミン酸リチウム、Li2O・ Al2O3
アルミン酸塩Ｃ：試薬１級アルミン酸カリウム、K2O ・ Al2O3 ・3H2O
水酸化物イ ：試薬１級の水酸化リチウム、LiOH
水酸化物ロ ：試薬１級の水酸化ナトリウム、NaOH
水酸化物ハ ：試薬１級の水酸化カリウム、KOH
水 ：純水
【００１７】
【表１】
【００１８】
実施例２
表２に示すアルミン酸塩Ａと水酸化物イとを配合したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表２に示す。
【００１９】
【表２】
【００２０】
実施例３
表３に示すようにアルミン酸塩とアルカリ塩とを配合したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表３に示す。
【００２１】
＜使用材料＞
アルカリ塩ａ：試薬１級炭酸リチウム、Li2CO3
アルカリ塩ｂ：試薬１級重炭酸リチウム、LiHCO3
アルカリ塩ｃ：試薬１級硫酸リチウム、Li2SO4
アルカリ塩ｄ：試薬１級硝酸リチウム、LiNO3
【００２２】
【表３】
【００２３】
実施例４
表４に示すようにアルミン酸塩Ａとアルカリ塩ｂとを配合したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表４に示す。
【００２４】
【表４】
【００２５】
実施例５
表５に示すように、アルミン酸塩、水酸化物、及びアルカリ塩を配合したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表５に示す。
【００２６】
【表５】
【００２７】
【発明の効果】
本発明のリチウムアルミニウム複合水酸化物の合成方法は、従来の合成方法のように塩化物を使用しないので、設備の腐食がなく、しかも、簡便にリチウムアルミニウム複合水酸化物が得られる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に、樹脂添加剤、有機合成触媒、及びセメント混和材等として使用されるリチウムアルミニウム複合水酸化物の合成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
従来、リチウムアルミニウム複合水酸化物はハロゲン化樹脂の安定剤や有機化合物の合成の際に使用する触媒として提案されている（特開昭52−5724号公報、特開平 5−179052号公報、特開平 7−216157号公報、特開平 7−233225号公報、特開平 7−298792号公報、及び特開平 7−300313号公報等）。
【０００３】
このように、リチウムアルミニウム複合水酸化物は工業的に有益な化合物であり、これを得るための合成方法としては、例えば、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、塩化リチウム、及び塩化アルミニウムと水とを反応させる方法、また、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸リチウム、及び塩化アルミニウムと水とを反応させるにあたって、高級脂肪酸又は界面活性剤を添加する方法等が知られている（特開平 5−179052号公報や特開平 7−300313号公報など）。
しかしながら、これらの方法では、合成時に存在する塩素イオンが設備の腐食を著しく促すという課題があった。
【０００４】
本発明者は、特定の原料を使用すると、塩素イオンを含まないため、設備を腐食させることがないという知見を得て本発明を完成するに至った。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、アルミン酸アルカリ金属塩と、アルミン酸アルカリ金属塩以外のアルカリ金属塩及び／又はアルカリ金属水酸化物とのどちらか一方にリチウム塩を使用し、アルミン酸アルカリ金属塩と、アルミン酸アルカリ金属塩以外のアルカリ金属塩及び／又はアルカリ金属水酸化物とを水中で１０〜８０℃の温度で反応させることを特徴とするリチウムアルミニウム複合水酸化物の合成方法である。
【０００６】
以下、本発明を詳しく説明する。
【０００７】
本発明に係るリチウムアルミニウム複合水酸化物（以下ＬＡＣＳという）とは、一般式[Al2Li(OH)6]nX・ mH2Oで表される化合物を総称するものである。式中のＸは、例えば、炭酸イオン、重炭酸イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、亜硝酸イオン、及び水酸化物イオン等のアニオンを示し、ｎは１又は２、ｍは０〜５の値である。
ただし、ＬＡＣＳを合成する際の水中には、溶存炭酸イオンが存在していることや、溶媒のｐＨが強アルカリ条件であることから、硫酸イオン、硝酸イオン、亜硝酸イオン、及び水酸化物イオン等のアニオンを有するＬＡＣＳを合成する場合でも、多少の炭酸イオンが含まれることが多い。
即ち、純粋な硫酸イオン、硝酸イオン、亜硝酸イオン、及び水酸化物イオン等のアニオンを有するＬＡＣＳを合成するためには、溶存炭酸イオンを完全に除去した水を使用し、空気中の炭酸ガスが溶媒中に吸収されないように遮断して合成を行わなければならないが、本発明では、硫酸イオン、硝酸イオン、亜硝酸イオン、及び水酸化物イオン等のアニオンを有するＬＡＣＳに含まれる炭酸イオンの存在は特に問題にならない。
ＬＡＣＳは層状構造を有する化合物であり、粉末Ｘ線回折法（ＸＲＤ）の回折パタ−ンが底面反射型であることから容易に確認することができる。
【０００８】
本発明で使用するアルミン酸アルカリ金属塩（以下アルミン酸塩という）とは、一般式mR2O・ nAl2O3（R はアルカリ金属）で表される化合物を総称するものであり、式中のｍ／ｎモル比は一定ではなく、通常、0.5 〜２程度であり、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、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。
アルミン酸塩の中には、結晶水を有するものが有るが、本発明では、これらの結晶水の存在は特に限定されるものではない。
【０００９】
本発明で使用するアルミン酸塩以外のアルカリ金属塩（以下アルカリ塩という）とは、アルカリ金属の炭酸塩、重炭酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、及び硫酸塩からなる群より選ばれる少なくとも１種であり、例えば、ナトリウム、カリウム、又はリチウムの炭酸塩、重炭酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、及び硫酸塩等が挙げられ、本発明ではこれらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。
なお、アルカリ金属の炭酸塩、重炭酸塩、硝酸塩、亜硝酸塩、及び硫酸塩の中には結晶水を有するものが有るが、本発明では、これら結晶水の存在は特に限定されるものではない。
【００１０】
本発明で使用するアルカリ金属水酸化物（以下水酸化物という）とは、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、本発明ではこれらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。
なお、水酸化物の中には結晶水を有するものが有るが、本発明では、これら結晶水の存在は特に限定されるものではない。
【００１１】
本発明は、アルミン酸塩と、アルカリ塩及び／又は水酸化物を水中で反応させることを特徴とするリチウムアルミニウム複合水酸化物の合成方法であるが、アルミン酸塩として、アルミン酸ナトリウム及び／又はアルミン酸カリウムを使用した場合、アルカリ塩及び／又は水酸化物としては、リチウム塩を使用することが必要である。
また、アルカリ塩及び／又は水酸化物としてナトリウム及び／又はカリウム塩を使用した場合は、アルミン酸塩としてアルミン酸リチウムを使用する必要がある。
【００１２】
本発明において、アルミン酸塩、アルカリ塩、及び水酸化物の使用量は特に限定されるものではないが、通常、水中の濃度が、それぞれ、0.1 〜２mol/l 程度が好ましい。0.1mol/l未満では得られるＬＡＣＳの量が少なく、不経済であり、２mol/l を越えると粘度が大きくなりすぎて合成が困難になる傾向がある。
【００１３】
反応系における各イオン割合は、特に限定されるものではないが、効率良く、かつ、経済的に合成できるように、化学量論に近い割合で行うことが好ましい。即ち、Li／Alモル比はほぼ0.5 で、Li／アニオンのモル比は、水酸化物イオン、重炭酸イオン、硝酸イオン、及び亜硝酸イオン等の１価のアニオンの場合は、ほぼ１であり、炭酸イオンや硫酸イオンなどの２価のアニオンの場合は、ほぼ２である。
また、反応系のｐＨは、通常、10〜13であり、強アルカリ領域である。
反応系の温度は、特に限定されるものではないが、通常、10〜80℃程度であり、20〜60℃程度が好ましい。10℃未満では合成時間が長くなる傾向があり、80℃を越えると突沸する可能性があり、安全面から好ましくない。
合成時間は、特に限定されるものではないが、通常、15分〜24時間程度おこなうことが好ましく、30分〜６時間程度行うことがより好ましい。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説明する。
【００１５】
実施例１
アルミン酸塩と水酸化物を表１に示すように配合し、水１リットル中、40℃で３時間反応させ、沈殿生成物を得た。
得られた沈殿生成物を濾過により固液分離し、純水でよく洗浄して50℃で乾燥した。合成物が水酸化物イオンを有するＬＡＣＳであることを粉末Ｘ線回折法により確認した。結果を表１に示す。
【００１６】
＜使用材料＞
アルミン酸塩Ａ：試薬１級アルミン酸ナトリウム、1.5Na2O ・ Al2O3 ・4.7H2O
アルミン酸塩Ｂ：試薬１級アルミン酸リチウム、Li2O・ Al2O3
アルミン酸塩Ｃ：試薬１級アルミン酸カリウム、K2O ・ Al2O3 ・3H2O
水酸化物イ ：試薬１級の水酸化リチウム、LiOH
水酸化物ロ ：試薬１級の水酸化ナトリウム、NaOH
水酸化物ハ ：試薬１級の水酸化カリウム、KOH
水 ：純水
【００１７】
【表１】
実施例２
表２に示すアルミン酸塩Ａと水酸化物イとを配合したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表２に示す。
【００１９】
【表２】
実施例３
表３に示すようにアルミン酸塩とアルカリ塩とを配合したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表３に示す。
【００２１】
＜使用材料＞
アルカリ塩ａ：試薬１級炭酸リチウム、Li2CO3
アルカリ塩ｂ：試薬１級重炭酸リチウム、LiHCO3
アルカリ塩ｃ：試薬１級硫酸リチウム、Li2SO4
アルカリ塩ｄ：試薬１級硝酸リチウム、LiNO3
【００２２】
【表３】
実施例４
表４に示すようにアルミン酸塩Ａとアルカリ塩ｂとを配合したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表４に示す。
【００２４】
【表４】
実施例５
表５に示すように、アルミン酸塩、水酸化物、及びアルカリ塩を配合したこと以外は実施例１と同様に行った。結果を表５に示す。
【００２６】
【表５】
【発明の効果】
本発明のリチウムアルミニウム複合水酸化物の合成方法は、従来の合成方法のように塩化物を使用しないので、設備の腐食がなく、しかも、簡便にリチウムアルミニウム複合水酸化物が得られる。
Claims (1)
- アルミン酸アルカリ金属塩と、アルミン酸アルカリ金属塩以外のアルカリ金属塩及び／又はアルカリ金属水酸化物とのどちらか一方にリチウム塩を使用し、アルミン酸アルカリ金属塩と、アルミン酸アルカリ金属塩以外のアルカリ金属塩及び／又はアルカリ金属水酸化物とを水中で１０〜８０℃の温度で反応させることを特徴とするリチウムアルミニウム複合水酸化物の合成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16758696A JP3690876B2 (ja) | 1996-06-27 | 1996-06-27 | リチウムアルミニウム複合水酸化物の合成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16758696A JP3690876B2 (ja) | 1996-06-27 | 1996-06-27 | リチウムアルミニウム複合水酸化物の合成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1017322A JPH1017322A (ja) | 1998-01-20 |
| JP3690876B2 true JP3690876B2 (ja) | 2005-08-31 |
Family
ID=15852510
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16758696A Expired - Fee Related JP3690876B2 (ja) | 1996-06-27 | 1996-06-27 | リチウムアルミニウム複合水酸化物の合成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3690876B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4657417B2 (ja) * | 2000-05-01 | 2011-03-23 | 電気化学工業株式会社 | セメント急結剤 |
| JP6301814B2 (ja) * | 2014-11-06 | 2018-03-28 | Ｊｘ金属株式会社 | アルミニウム含有酸性溶液からのアルミニウム分離方法、リチウム・アルミニウム系複合水酸化物の製造方法 |
-
1996
- 1996-06-27 JP JP16758696A patent/JP3690876B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1017322A (ja) | 1998-01-20 |
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