JP6808443B2 - 結晶性シリコチタネートの製造方法 - Google Patents
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Description
ケイ酸源と、ナトリウム化合物と、カリウム化合物と、四塩化チタンと、水とを混合して混合ゲルを得る第一工程と、
第一工程により得られた混合ゲルを反応させる第二工程とを有し、
第一工程において、混合ゲルに含まれるTiとSiとのモル比がTi/Si=1.2以上1.5以下で、且つM2OとSiO2のモル比がM2O/SiO2=3.8以上5.0以下となるように、ケイ酸源、ナトリウム化合物、カリウム化合物及び四塩化チタンを添加し、
第二工程において70℃以上110℃以下で大気圧下に反応を行うものである。
Mのモル数=(ナトリウム化合物由来のナトリウムのモル数)+(カリウム化合物由来のカリウムのモル数)
Mのモル数=(ケイ酸ソーダ由来のナトリウムのモル数)+(ケイ酸カリ由来のカリウムのモル数)+(ケイ酸ソーダ以外のナトリウム化合物由来のナトリウムのモル数)+(ケイ酸カリ以外のカリウム化合物由来のカリウムのモル数)
混合ゲルにおけるナトリウム及びカリウムの合計のNa2O換算の濃度(質量%)=[({Na2O質量}+{K2O質量/94.2×62.0})/(混合ゲル全質量)]×100
X線回折:Bruker社 D8 AdvanceSを用いた。線源としてCu−Kαを用いた。測定条件は、管電圧40kV、管電流40mA、走査速度0.1°/secとした。
ICP−AES:Varian社720−ESを用いた。
セシウム(Cs)の測定波長は697.327nm、ストロンチウム(Sr)の測定波長は216.596nmとしてCs及びSrの吸着試験を行った。標準試料はNaClを0.3%含有したCs:120ppmの水溶液、及びNaClを0.3%含有したSr:30ppmの水溶液を使用した。
・ケイ酸ソーダ:日本化学工業株式会社製(SiO2:28.96%、Na2O:9.37%、H2O:61.67%、SiO2/Na2O=3.1)
・苛性カリ水溶液:工業用48%水酸化カリウム(K2O:40.3%、H2O:59.7%)
・苛性ソーダ水溶液:工業用48%水酸化ナトリウム(Na2O:37.2%、H2O:62.8%)
・四塩化チタン水溶液:株式会社大阪チタニウムテクノロジーズ製36.48%水溶液
・模擬海水:Cs及びSrをそれぞれ100ppm含有した0.3%NaCl水溶液を模擬海水とした。模擬海水の調製は0.3%NaCl水溶液にCs及びSrがそれぞれ100ppmとなるように塩化Cs及び塩化Srを溶解させて調整した。
(1)第一工程
ケイ酸ソーダ、48%苛性ソーダ水溶液、48%苛性カリ水溶液及び純水を表1及び表2に示す量で混合し撹拌して混合水溶液を得た。この混合水溶液に、表1及び表2に示す量の四塩化チタン水溶液をペリスタポンプで0.5時間にわたって連続的に添加して混合ゲルを製造した。当該混合ゲルは、四塩化チタン水溶液の添加後、1時間にわたり室温(25℃)で撹拌下に熟成した。
第一工程で得られた混合ゲルをビーカーに入れ、ビーカーの口をアルミホイルで軽く蓋をした後1時間かけて表1及び表2に示す温度まで昇温した後、この温度を維持しながら撹拌下に反応を行った。反応時間は、表1及び表2に示すとおりとした。反応後のスラリーをろ過、洗浄、乾燥して塊状の結晶性シリコチタネートを得た。
実施例1ないし5並びに比較例1及び2で得られた塊状の結晶性シリコチタネートを乳鉢で粉砕し100μmの篩で分級して粉末状とした(<100μm)。この顆粒状の吸着剤を、100mlのポリ容器に0.05g取り、模擬海水100.00gを添加して蓋をした後、内容物を振り混ぜた。ポリ容器の倒立及び正立の動作を10回行い内容物を振り混ぜた。その後、静置して1時間経過した後、再び内容物を振り混ぜた。引き続き、内容物を約50ml抜き出し、これを5Cのろ紙でろ過し、ろ過によって得られたろ液を採取した。また、残りの50mlはそのまま静置し、更に23時間後(最初に振り混ぜてから24時間後)に再び振り混ぜた。そして内容物を5Cのろ紙でろ過し、ろ過によって得られたろ液を採取した。採取されたろ液を対象として、ICP−AESを用い、ろ液中のCs及びSrの含有量を測定し、下記式により、分配係数Kdを求めた。また、水熱合成により得られた市販の結晶性シリコチタネートを比較例3として同様な試験を行った。その結果を表4に併記した。
ここでC0:Cs及びSrの浸漬前の各濃度。
C:吸着剤添加から24時間後のCs及びSrの各濃度。
V:ポリ容器中の試験液の溶液量(ml)。
m:吸着剤の重量(g)。
また、本製造方法で得られた実施例1ないし5の結晶性シリコチタネートのストロンチウムの吸着能は、比較例1及び2の結晶性シリコチタネートと比べて優れており、また、比較例3の水熱合成により得られた市販の結晶性シリコチタネートと比べて同等又はそれ以上の吸着能を有することが分かる。
Claims (4)
- 一般式;M4Ti4Si3O16・nH2O(式中、MはNa及びKを示す。nは0〜8の数を示す。)で表される結晶性シリコチタネートの製造方法であって、
ケイ酸源と、ナトリウム化合物と、カリウム化合物と、四塩化チタンと、水とを混合して混合ゲルを得る第一工程と、
第一工程により得られた混合ゲルを反応させる第二工程とを有し、
第一工程において、混合ゲルに含まれるTiとSiとのモル比がTi/Si=1.2以上1.5以下で、且つM2OとSiO2のモル比がM2O/SiO2=4.2以上4.7以下となるように、ケイ酸源、ナトリウム化合物、カリウム化合物及び四塩化チタンを添加し、
第二工程において70℃以上110℃以下で大気圧下に反応を行う、結晶性シリコチタネートの製造方法。 - 第一工程において、混合ゲル中のナトリウムとカリウムの酸化物換算(M2O)の総モル数に対するカリウムの酸化物換算(K2O)のモル比(K2O/M2O)が、0より大きく0.6以下である請求項1に記載の結晶性シリコチタネートの製造方法。
- 第一工程において、混合ゲル中のナトリウムとカリウムの酸化物換算(M2O)の総モル数に対する水のモル比(H2O/M2O)が、50以上150以下である請求項1又は2に記載の結晶性シリコチタネートの製造方法。
- 第一工程は、混合ゲルを10℃以上70℃未満で撹拌下に熟成する熟成工程を含む請求項1ないし3のいずれか一項に記載の結晶性シリコチタネートの製造方法。
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