KR100715400B1 - A process for producing sodiumsesquicarbonate powder of nanometer size - Google Patents
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Abstract
본 발명은 (a) 무수소다회를 물과 혼합하여 균일한 무수소다회 수용액을 생성하는 단계; (b) 상기 생성된 수용액에 이산화탄소를 주입한 후 가열 반응시키는 단계; (c) 상기 이산화탄소가 주입된 수용액을 가압한 후 반응시켜 슬러리를 형성하는 단계, (d) 상기 형성된 슬러리를 건조시켜 분말을 생성하는 단계를 포함함을 특징으로 하여, 나노미터 크기의 소듐세스퀴카보네이트 분말을 제조하는 방법을 제공한다.The present invention comprises the steps of (a) mixing the anhydrous soda ash with water to produce a uniform aqueous soda ash solution; (b) injecting carbon dioxide into the produced aqueous solution and then heating the reaction; (c) pressurizing the aqueous solution in which the carbon dioxide is injected and reacting to form a slurry, and (d) drying the formed slurry to produce a powder, wherein the nanometer-sized sodium sesqui Provided are methods for preparing carbonate powders.
본 발명의 방법에 따르면, 원료 물질이 소량 소요되여 공정이 간단하다. 또한 결정구조 및 밀도 면에서 다른 제품보다 우수하며, 나노 크기의 미립자 형태를 가지고 있어 유동성, 용해도, 액상 물질 함유력 등의 품질과 효과 면에서 뛰어난 성능을 보인다. According to the method of the present invention, a small amount of raw material is required and the process is simple. In addition, it is superior to other products in terms of crystal structure and density, and has a nano-sized fine particle form, and shows excellent performance in terms of quality and effects such as fluidity, solubility, and liquid content.
소듐세스퀴카보네이트, 무수소다회, 물, 나노미터 Sodium Sesquicarbonate, Soda Ash, Water, Nanometer
Description
도 1은 본 발명에 따른 실시예 1에 의해 제조된 분말의 XRD 분석 결과를 나타내는 도,1 is a view showing the XRD analysis of the powder prepared by Example 1 according to the present invention,
도 2는 본 발명에 따른 실시예 2에 의해 제조된 분말의 XRD 분석결과를 나타내는 도,Figure 2 is a view showing the XRD analysis of the powder prepared by Example 2 according to the present invention,
도 3은 본 발명에 따른 실시예 4에 의해 제조된 분말의 XRD 분석결과를 나타내는 도,Figure 3 is a view showing the XRD analysis of the powder prepared by Example 4 according to the present invention,
도 4는 본 발명에 따른 실시예 1에 의해 제조된 소듐세스퀴카보네이트 분말 및 소듐세스퀴카보네이트 시약의 입자크기를 나타내는 도,Figure 4 is a view showing the particle size of the sodium sesquicarbonate powder and sodium sesquicarbonate reagent prepared by Example 1 according to the present invention,
도 5는 본 발명에 따른 소듐세스퀴카보네이트 분말의 SEM 사진이다.5 is a SEM photograph of sodium sesquicarbonate powder according to the present invention.
본 발명은 소듐세스퀴카보네이트 분말을 제조하는 방법에 관한 것이다. 보 다 자세하게는 화장품, 합성세제, 식품첨가제 및/또는 폐수처리제에 사용되는 알칼리제이며 나트륨염인 소듐세스퀴카보네이트를 나노미터 크기를 갖는 미립자 형태의 분말로 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process for preparing sodium sesquicarbonate powder. More specifically, the present invention relates to a method of preparing sodium sesquicarbonate, which is an alkaline agent used in cosmetics, synthetic detergents, food additives, and / or wastewater treatment agents, in the form of fine particles having a nanometer size.
알칼리제란 일반적으로 낮은 pH를 증가시키고자 할 경우 사용하며, 세제의 경우 세척작용을 높여줄 목적으로, 식품의 경우 중화제로서 사용되고, 폐수처리제의 경우 응집효과가 잘 일어날 수 있도록 첨가물질로 사용된다. Alkaline agents are generally used to increase low pH, detergents are used for the purpose of enhancing washing, foods are used as neutralizers, and wastewater treatment agents are used as additives so that coagulation effects can occur well.
이와 같은 알칼리제의 대표적인 물질로서 소듐세스퀴카보네이트(sodiumsesquicarbonate)가 있다.Sodium sesquicarbonate (Sodiumsesquicarbonate) is a typical material of such an alkali.
상기 소듐세스퀴카보네이트는 화학식으로 Na2CO3·NaHCO3·2H2O로 표현된다. 이러한 소듐세스퀴카보네이트를 상업적으로 생산하는 방법 중 하나는 천연 트로나(trona) 광석으로부터 회수하는 것이다. 천연 트로나 광석은 주성분이 소듐세스퀴카보네이트이고, 이 물질의 함량이 건조상태 기준으로 90% 정도이며, 그 외에 불용분으로서 철분과 유기물 등의 불순물을 포함하며, 생산지는 미국, 케냐, 탄자니아, 터키 및 중국 등이다. The sodium sesquicarbonate is represented by Na 2 CO 3 · NaHCO 3 · 2H 2 O in the chemical formula. One of the commercial methods for producing such sodium sesquicarbonate is recovery from natural trona ores. Natural trona ore is composed mainly of sodium sesquicarbonate, and its content is about 90% of dry matter. In addition, it is insoluble and contains impurities such as iron and organic matter, and its origin is USA, Kenya, Tanzania, Turkey and China.
트로나 광석을 정제하여 소듐세스퀴카보네이트를 제조하는 방법은 중국특허 제1,270,926호 및 미국특허 제2,346,140호, 미국특허 제2,639,217호, 미국특허 제3,028,215호, 미국특허 제3,780,160호 및 미국특허 제6,207,123호에 개시되어 있다. 그러나 이러한 방법에 의하여 제조된 소듐세스퀴카보네이트 분말은 결정구조, 입자크기 및 밀도 등에 있어서 품질이 낮기 때문에 품질향상을 위하여 각종 합성계 면활성제를 사용한 소듐세스퀴카보네이트의 재결정 방법이 미국특허 제2,954,282호에 개시되어 있고, 상기 중국특허 제1,270,926호에서도 음이온계 계면활성제를 사용하여 소듐세스퀴카보네이트를 재결정하는 방법이 개시되어 있다. The method for preparing sodium sesquicarbonate by refining trona ore is described in Chinese Patent Nos. 1,270,926 and 2,346,140, 2,639,217, 3,028,215, 3,780,160 and 6,207,123. Is disclosed. However, since sodium sesquicarbonate powder prepared by this method has low quality in crystal structure, particle size and density, a method of recrystallization of sodium sesquicarbonate using various synthetic surfactants for quality improvement is disclosed in US Patent No. 2,954,282. Chinese Patent No. 1,270,926 also discloses a method for recrystallizing sodium sesquicarbonate using an anionic surfactant.
소듐세스퀴카보네이트를 제조하는 또 다른 방법은 무수소다회, 산, 물 등을 적정 비율로 혼합하여 90℃ 이하에서 반응시켜 제조하는 것인데, 이 방법은 미국특허 제5,151,208호에 개시되어 있다. 또 다른 방법으로서, 무수소다회와 중조를 적정 비율로 하여 물에서 반응시켜 소듐세스퀴카보네이트를 제조할 수 있는데, 이 방법은 미국특허 제3,188,170호에 기술되어 있다. Another method for preparing sodium sesquicarbonate is to prepare anhydrous soda ash, acid, water and the like in a proper ratio and react at 90 ° C. or less, which method is disclosed in US Pat. No. 5,151,208. As another method, sodium sesquicarbonate can be prepared by reacting anhydrous soda ash with sodium bicarbonate in an appropriate ratio in water to produce sodium sesquicarbonate, which is described in US Pat. No. 3,188,170.
그러나 이러한 합성방법에 의해 제조된 소듐세스퀴카보네이트도 품질향상을 위해 이산화탄소를 통과시키거나 고온에서 건조시켜 재 결정화하는 방법이 미국특허 제4,115,525호에 기술되어 있다. However, sodium sesquicarbonate prepared by this synthesis method is also described in US Pat. No. 4,115,525 for the quality improvement by passing carbon dioxide or drying at high temperature to recrystallize.
본 발명자는 무수소다회 용액에 이산화탄소를 접촉시킨 뒤 질소를 이용하여 이를 고압에서 반응시키고, 생성된 물질을 건조시켜 분말을 형성한 결과 나노입자 크기 분포의 소듐세스퀴카보네이트가 생성되었음을 발견하였다. 특히, 검출되는 소듐세스퀴카보네이트는 재결정 공정을 거치지 않았음에도 불구하고 결정구조 및 밀도 면에서 높은 품질을 나타내며 입자구조에서도 나노미터 크기의 형태를 가지며, 입자 분포도 우수하다는 것이 확인되었다. 이러한 특징을 갖는 소듐세스퀴카보네이트는 유동성, 용해도 및 액상 함유율 등에 있어 기존 제품보다 높은 성능을 보인다. The present inventors found that sodium sesquicarbonate of nanoparticle size distribution was produced as a result of contacting carbon dioxide to anhydrous soda ash solution and reacting it at high pressure using nitrogen and drying the resulting material to form a powder. In particular, it was confirmed that the sodium sesquicarbonate detected had a high quality in terms of crystal structure and density despite having not undergone a recrystallization process, had a nanometer-sized shape in particle structure, and also had excellent particle distribution. Sodium sesquicarbonate having such characteristics shows higher performance than conventional products in fluidity, solubility and liquid content.
이에, 본 발명은 (a) 무수소다회를 물과 혼합하여 균일한 무수소다회 수용액을 생성하는 단계; (b) 상기 생성된 수용액에 이산화탄소를 주입한 후 가열 반응시키는 단계; (c) 상기 이산화탄소가 주입된 수용액을 가압한 후 반응시켜 슬러리를 형성하는 단계, (d) 상기 형성된 슬러리를 건조시켜 분말을 생성하는 단계를 포함함을 특징으로 하여, 나노미터 크기의 소듐세스퀴카보네이트 분말을 제조하는 방법을 제공한다.Thus, the present invention comprises the steps of (a) mixing the anhydrous soda ash with water to produce a uniform aqueous soda ash solution; (b) injecting carbon dioxide into the produced aqueous solution and then heating the reaction; (c) pressurizing the aqueous solution in which the carbon dioxide is injected and reacting to form a slurry, and (d) drying the formed slurry to produce a powder, wherein the nanometer-sized sodium sesqui Provided are methods for preparing carbonate powders.
출발물질Starting material
본 발명의 방법에서 사용되는 출발물질은 무수소다회, 물 및 이산화탄소이다.Starting materials used in the process of the invention are anhydrous soda ash, water and carbon dioxide.
(1) 무수소다회(1) anhydrous soda ash
무수소다회(sodium carbonate)는 통상적으로 암모니아와 소금을 이용한 솔베이법을 이용한 합성에 의한 방법과 천연소다회 광물에서 추출하는 방법으로 제조한다. 또한, 무수소다회는 트로나 광석으로부터 다단계 정제 과정을 통해 제조할 수 있다. 이러한 제조방법은, 예를 들면 미국특허 제2,346,140호, 제2,639,217호, 미국특허 제3,028,215호, 미국특허 제3,780,160호, 미국특허 제6,207,123호 및 중국특허 제1,270,926호에 기술되어 있다. 이러한 무수소다회는 식품, 제약, 사료, 제지 및 세제 등 산업 전반에 광범위하게 사용되고 있다. Anhydrous sodium carbonate is usually produced by the synthesis method using the Solvay method using ammonia and salt and the extraction from natural soda ash mineral. In addition, anhydrous soda ash can be prepared from a trona ore through a multistage purification process. Such methods are described, for example, in US Pat. Nos. 2,346,140, 2,639,217, US Pat. No. 3,028,215, US Pat. No. 3,780,160, US Pat. No. 6,207,123, and Chinese Patent No. 1,270,926. Such anhydrous soda ash is widely used throughout the industry, such as food, pharmaceuticals, feed, paper and detergents.
(2) 물(2) water
물은 상기 무수소다회와 혼합되어 무수소다회 수용액을 제조하기 위해 사용되는 것으로서, 소듐세스퀴카보네이트를 제조하기 위해 당업계에서 통상적으로 사용되는 물이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 증류수를 사용하는 것이 좋다. Water is mixed with the anhydrous soda ash to be used to prepare an anhydrous soda ash solution, and water may be used as long as it is commonly used in the art to prepare sodium sesquicarbonate, but preferably distilled water is used. Good to do.
(3) 이산화탄소(3) carbon dioxide
이산화탄소(carbon dioxide)는 건조 공기 중에 0.03%에 함유되어 있는 기체이며, 광합성 등 식물의 탄화동화에 사용된다. 상업적으로는 식품, 의약 및 석유화학 등에 다양하게 사용되고 있다. 이러한 이산화탄소를 공업적으로 제조하는 방법은 생석회(CaO) 제조시의 석회암의 가열분해에 의한 부산물로서 얻거나, 유기물의 연소시에 발생하는 기체로부터 회수하거나, 알코올 발효시 부산물로서 얻는다. 이산화탄소의 성질로는 무색, 무미 및 무취이며 공기보다 무겁다. Carbon dioxide is a gas contained in 0.03% of dry air and is used for plant carbonization such as photosynthesis. Commercially, it is widely used in food, medicine and petrochemical. Industrial methods for producing such carbon dioxide are obtained as by-products by pyrolysis of limestone in the production of quicklime (CaO), recovered from gases generated during the combustion of organic matter, or as by-products during alcoholic fermentation. Carbon dioxide is colorless, tasteless and odorless and heavier than air.
한편, 본 발명에 따른 나노미터 크기의 소듐세스퀴카보네이트 분말을 제조함에 있어서, 이산화탄소가 주입된 무수소다회 수용액을 가압하기 위하여 별도의 기체를 사용하는바, 상기 기체는 반응을 위한 적절한 압력을 제공하기 위한 것이므로 이산화탄소가 주입된 무수소다회 수용액과 반응을 하지 않는 불활성기체, 바람직하게는 질소를 사용하는 것이 좋다.Meanwhile, in preparing the nanometer-sized sodium sesquicarbonate powder according to the present invention, a separate gas is used to pressurize the anhydrous sodium hydroxide aqueous solution injected with carbon dioxide, and the gas provides an appropriate pressure for the reaction. For this purpose, it is preferable to use an inert gas, preferably nitrogen, which does not react with an aqueous solution of anhydrous soda ash injected with carbon dioxide.
여기서, 상기 질소는 건조 공기 중에 약 78% 존재하며, 반응성이 매우 적은 가스로서, 식품 포장 충진 가스로 많이 사용된다.Here, the nitrogen is present in about 78% in the dry air, a gas with very low reactivity, it is widely used as a food packaging filling gas.
본 발명의 방법은 공정의 진행 중에 이산화탄소의 양을 조절함으로써 수율을 높일 수 있다. 또한 불활성 기체, 바람직하게는 질소를 이용하여 압력을 조정함으로써 제조되는 입자의 크기를 조절 할 수 있다. 이때 사용되는 물의 양은 이산화탄소가 무수소다회 및 수용액에 충분히 용해될 수 있는 양이어야 하며, 바람직하게는 무수소다회 전체 중량에 50 내지 70%가 적당하다. 물의 양이 적을 경우 이산화탄소가 무수소다회와 반응하여 생성되는 중조(sodium bicarbonate)의 양이 적어져, 최종산물로 무수소다회와 수화소다회가 많이 생성된다. 압력은 이산화탄소로 인해 급격히 상승한 후 이산화탄소가 무수소다회와 반응한 후 다시 감소하여 평형을 유지 한다. 그 후 불활성 기체, 예를 들면 질소를 이용하여 압력을 5 내지 10Bar로 유지한다. The method of the present invention can increase the yield by controlling the amount of carbon dioxide during the process. It is also possible to control the size of the particles produced by adjusting the pressure with an inert gas, preferably nitrogen. The amount of water used should be such that carbon dioxide can be sufficiently dissolved in anhydrous soda ash and an aqueous solution, preferably 50 to 70% of the total weight of anhydrous soda ash. If the amount of water is small, the amount of sodium bicarbonate produced by the reaction of carbon dioxide with anhydrous soda ash is small, and anhydrous soda ash and hydrated soda ash are generated as a final product. The pressure rises rapidly due to carbon dioxide and then decreases again after carbon dioxide reacts with anhydrous soda ash to maintain equilibrium. The pressure is then maintained at 5-10 Bar with an inert gas, for example nitrogen.
여기서, 상기 중조는 무수소다회가 이산화탄소와 반응하여 생성된 물질로서, 통상 수성 소다회(sodium carbonate, Na2CO3)를 탄산화시킴으로써 제조된다.Here, the sodium bicarbonate is a material produced by the reaction of anhydrous soda ash with carbon dioxide, and is usually prepared by carbonating aqueous sodium carbonate (Na 2 CO 3 ).
제조 산물Manufacture product
본 발명의 방법에 따라 무수소다회 수용액에 이산화탄소를 녹여 반응시키고 불활성 기체, 예를 들면 질소로 고압을 유지하여 더 반응시킨 반응액을 건조시킴으 로써 다음의 성분으로 구성된 분말이 수득된다.According to the method of the present invention, a powder composed of the following components is obtained by dissolving carbon dioxide in an aqueous solution of anhydrous soda ash and drying the reaction solution further reacted by maintaining a high pressure with an inert gas such as nitrogen.
소듐세스퀴카보네이트Sodium sesquicarbonate
소듐세스퀴카보네이트는 NaCO3·NaHCO3·2H2O의 실험식으로 표시되며, 이 물질은 분말상태에서 침상 구조를 갖는 결정체이다. 소다회와 중조의 복염으로 알칼리성이 다른 알칼리제 보다 낮으나, 완충능력은 다른 알칼리제 보다 우수하다. 경수 연화 능력 또한 다른 탄산염이나 인산염 보다 우수한 성능을 보인다. 또한 소듐세스퀴카보네이트는 계면활성제 함유 능력이 제올라이트, 소다회 또는 중조 보다 우수하며 세척력이 뛰어나 세제 조성물로서 각광을 받고 있다. 또한 결정화된 미립자 소듐세스퀴카보네이트는 유동성, 용해도 및 액상 함유율면에서 기존 제품보다 높은 성능을 보인다.Sodium sesquicarbonate is represented by the empirical formula of NaCO 3 · NaHCO 3 · 2H 2 O, which is a crystal having a needle-like structure in the powder state. Sodium ash and sodium bicarbonate salts have lower alkalinity than other alkaline agents, but their buffering capacity is superior to other alkaline agents. Hard water softening performance is also better than other carbonates and phosphates. In addition, sodium sesquicarbonate has a spotlight as a detergent composition because it has superior surfactant-containing ability than zeolite, soda ash or sodium bicarbonate, and has excellent washing power. In addition, the crystallized particulate sodium sesquicarbonate shows higher performance than conventional products in terms of fluidity, solubility and liquid content.
반응 조건Reaction conditions
(1) 조성비(1) The furtherance ratio
본 발명에서, 출발물질은 무수소다회, 물 및 이산화탄소이며, 상기 이산화탄소는 무수소다회 및 물의 혼합물인 무수소다회 수용액에 주입되어 녹는다. 이때, 상기 무수소다회 수용액은 무수소다회 전체중량에 대해 물 50 내지 70중량%가 포함되도록 구성되며, 상기 무수소다회 수용액으로 용해되는 이산화탄소의 양은 전체 무수소다회 수용액 중량대비 10 내지 20중량%이다.In the present invention, the starting materials are anhydrous soda ash, water and carbon dioxide, and the carbon dioxide is injected into an aqueous solution of anhydrous soda ash, which is a mixture of anhydrous soda ash and water, and melts. At this time, the aqueous solution of anhydrous soda ash is configured to include 50 to 70% by weight of water relative to the total weight of anhydrous soda ash, the amount of carbon dioxide dissolved in the aqueous solution of anhydrous soda ash is 10 to 20% by weight relative to the total weight of anhydrous soda ash.
(2) 반응온도(2) reaction temperature
본 발명의 방법에 있어서, 무수소다회 수용액을 이산화탄소와 반응시킬 때 온도 조건은 80 내지 150℃ 정도가 바람직하다. 그 이유는 반응 온도가 약 80℃ 이하일 때는 소듐세스퀴카보네이트 생성반응이 활발히 일어나지 않아 결과물로 중조와 무소소다회 및/또는 수화소다회가 생성되며, 세스퀴는 미량 생성되기 때문이다. 한편, 온도 조건을 약 150℃ 이상으로 하는 경우에는 결과물로 수화소다회가 대부분 생성된다. In the method of the present invention, the temperature condition is preferably about 80 to 150 占 폚 when the anhydrous sodium hydroxide aqueous solution is reacted with carbon dioxide. The reason is that when the reaction temperature is about 80 ° C. or less, sodium sesquicarbonate generation reaction does not occur actively, and as a result, sodium bicarbonate, soda ash, and / or hydrated sodium ash are generated as a result, and a small amount of sesqui is produced. On the other hand, when temperature conditions are set to about 150 degreeC or more, most of the soda hydroxide is produced as a result.
(3) 반응압력(3) reaction pressure
본 발명에서, 무수소다회 수용액을 이산화탄소와 반응시킨 후 불활성 기체, 예를 들면 질소를 이용하여 압력을 증가시키는바, 상기 압력은 5 내지 10bar, 바람직하게는 약 7bar가 좋다. 그 이유는 반응 압력이 약 5bar 이하일 때는 나노미터 크기의 입자 생성이 적어 수율이 낮고, 결정화가 적게 일어나기 때문이다. 한편, 압력 조건을 약 10bar 이상으로 하는 경우에는 조건을 견딜 수 있는 반응기의 설계가 용이하지 않다. In the present invention, the anhydrous sodium hydroxide aqueous solution is reacted with carbon dioxide and then the pressure is increased by using an inert gas such as nitrogen, the pressure is 5 to 10bar, preferably about 7bar. The reason is that when the reaction pressure is about 5 bar or less, the production of nanometer-sized particles is small, so that the yield is low and crystallization occurs less. On the other hand, when the pressure condition is about 10 bar or more, the design of the reactor that can withstand the condition is not easy.
(4) 반응시간(4) reaction time
본 발명에서, 무수소다회 수용액을 이산화탄소와 반응시키는 시간, 즉 반응시간은 온도와 압력 조건에 따라 변동될 수 있는바, 적절한 시간과 압력은 당업자 에게 과도한 시행오차를 주지 않는 범위에서 실험을 반복함으로써 용이하게 결정할 수 있다. 본 발명의 바람직한 양태로서, 80 내지 150℃, 바람직하게는 약 85℃의 온도 및 5 내지 10bar, 바람직하게는 약 7bar의 압력에서 1시간 내지 1시간 30분 동안 반응시키는 경우 바람직한 수율을 얻을 수 있다.In the present invention, the time for reacting the aqueous anhydrous soda ash solution with carbon dioxide, that is, the reaction time may vary depending on the temperature and pressure conditions, so that the appropriate time and pressure can be easily repeated by repeating the experiment in a range that does not give an excessive trial error to those skilled in the art. You can decide. As a preferred embodiment of the present invention, a preferable yield can be obtained when reacting for 1 hour to 1 hour 30 minutes at a temperature of 80 to 150 ° C, preferably about 85 ° C and a pressure of 5 to 10 bar, preferably about 7 bar. .
건조 조건Dry condition
본 발명의 방법에 따라 제조된 소듐세스퀴카보네이트 슬러리는 가열함으로써 건조시킬 수 있다. 다른 건조 방식으로서, 분무식, 벨트식 및 진공식이 있으며 이들 방식은 모두 본 분야에 잘 알려져 있으므로 본 발명에서는 이를 선택하여 사용할 수 있다. 본 발명에서의 가열건조는 일반적으로 60 내지 70℃의 온도로 약 48시간 수행한다. 그러나 대규모로 제조하는 경우에는 가열건조보다는 분무건조와 진공건조가 바람직하다. The sodium sesquicarbonate slurry prepared according to the method of the present invention can be dried by heating. Other drying methods include spray, belt and vacuum, all of which are well known in the art and can be selected and used in the present invention. Heat drying in the present invention is generally carried out at a temperature of 60 to 70 ℃ for about 48 hours. However, when manufacturing on a large scale, spray drying and vacuum drying are preferable to heat drying.
반응 기전Reaction mechanism
무수소다회 수용액과 이산화탄소의 반응은 아래와 같이 일어난다.The reaction of anhydrous soda ash solution with carbon dioxide occurs as follows.
위 반응식을 보면 알 수 있듯이, 물과 이산화탄소의 양은 소듐세스퀴카보네이트를 형성하는 중조, 즉 무수소다회와 반응하여 생성된 물질을 합성시키는 중요한 물질이기 때문에 첨가되는 양이 민감하다. 과량의 이산화탄소를 주입하면 무수소다회가 모두 중조로 반응하며, 그 양이 적을 경우에는 무수소다회의 양이 과량으로 존재하여 반응물에 무수소다회나 수화소다회의 비율이 높게 나타난다. 또한, 적정한 온도 및 압력, 예를 들면 80 내지 150℃, 바람직하게는 약 85℃의 온도 및 5 내지 10bar, 바람직하게는 약 7bar의 압력 하에서 상기 반응이 가장 활발히 일어난다. 또한 압력은 나노미터 크기의 입자를 형성하는데 큰 영향을 준다.As can be seen from the above reaction, the amount of water and carbon dioxide is sensitive because it is an important substance for synthesizing the material produced by reaction with sodium bicarbonate, ie, anhydrous sodium ash, which forms sodium sesquicarbonate. When an excess amount of carbon dioxide is injected, all of the anhydrous soda ash reacts with sodium bicarbonate, and when the amount is small, the anhydrous soda ash is present in an excessive amount, so that the rate of anhydrous soda ash or hydrated soda ash is high in the reactants. In addition, the reaction takes place most actively under moderate temperatures and pressures, for example between 80 and 150 ° C., preferably around 85 ° C. and pressures between 5 and 10 bar, preferably about 7 bar. Pressure also has a great effect on the formation of nanometer sized particles.
본 발명은 하기 실시예로 보다 구체적으로 예시될 것이다. 그러나 이들 실시예는 단지 본 발명의 구현 예이며 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다. The invention will be more specifically illustrated by the following examples. However, these examples are merely embodiments of the present invention and do not limit the scope of the present invention.
<실시예 1><Example 1>
무수소다회 159g에 물 240㎖를 혼합하여 균일한 무수소다회 수용액을 제조하고, 상기 제조된 무수소다회 수용액에 이산화탄소(1.5kgf/㎠℃, 20℃, 2L/min)를 4분 동안 주입한 뒤 반응기에서 30분간 교반 한 후 반응기의 온도를 85℃로 상승시켰다.A uniform aqueous solution of sodium hydroxide was prepared by mixing 240 ml of water with 159 g of anhydrous soda ash, and injecting carbon dioxide (1.5 kgf /
그 다음, 질소를 이용하여 상기 반응기의 압력을 약 7Bar로 유지하면서 약 1시간 동안 반응시켜 수분 함량이 60%인 슬러리를 제조하였다. Then, using nitrogen to react for about 1 hour while maintaining the pressure of the reactor at about 7Bar to prepare a slurry having a moisture content of 60%.
그 다음, 이 슬러리를 60 내지 65℃에서 12시간 동안 건조시켜 흰색 분말을 생성하였다.This slurry was then dried at 60-65 ° C. for 12 hours to yield a white powder.
그 결과, 생성된 분말의 XRD 분석결과를 도 1로 나타냈다.As a result, the result of XRD analysis of the produced powder is shown in FIG.
<실시예 2><Example 2>
무수소다회 265g에 물 398㎖를 혼합하여 균일한 무수소다회 수용액을 제조하고, 상기 제조된 무수소다회 수용액에 이산화탄소(1.5kgf/㎠℃, 20℃, 2L/min)를 3분30초 동안 주입한 뒤 반응기에서 30분 동안 교반한 후 반응기의 온도를 약 85℃로 상승시켰다.After mixing 398 ml of water in 265 g of anhydrous soda ash to prepare a uniform aqueous soda ash solution, and injecting carbon dioxide (1.5 kgf /
그 다음, 질소를 이용하여 상기 반응기의 압력을 약 7Bar로 유지하면서 약 1시간 동안 반응시켜 수분 함량이 60%인 슬러리를 제조하였다.Then, using nitrogen to react for about 1 hour while maintaining the pressure of the reactor at about 7Bar to prepare a slurry having a moisture content of 60%.
그 다음, 이 슬러리를 60 내지 65℃에서 약 12시간 동안 건조시켜 흰색 분말을 생성하였다.This slurry was then dried at 60-65 ° C. for about 12 hours to yield a white powder.
그 결과, 생성된 분말의 XRD 분석결과를 도 2로 나타냈다.As a result, the XRD analysis of the resulting powder is shown in FIG.
<실시예 3><Example 3>
무수소다회 133g에 물 200㎖를 혼합하여 균일한 무수소다회 수용액을 제조하고, 상기 제조된 무수소다회 수용액에 이산화탄소(1.5kgf/㎠℃, 20℃, 2L/min)를 5분 동안 주입 뒤 반응기에서 30분 동안 교반 한 후 반응기의 온도를 약 85℃로 상승시켰다.A uniform aqueous solution of anhydrous soda ash was prepared by mixing 200 ml of water with 133 g of anhydrous soda ash, and injecting carbon dioxide (1.5 kgf /
그 다음, 질소를 이용하여 상기 반응기의 압력을 약 7Bar로 유지하면서 약 1시간 동안 반응시켜 수분 함량이 60%인 슬러리를 제조하였다.Then, using nitrogen to react for about 1 hour while maintaining the pressure of the reactor at about 7Bar to prepare a slurry having a moisture content of 60%.
그 다음, 이 슬러리를 60 내지 65℃에서 약 12시간 동안 건조시켜 흰색 분말을 생성하였다.This slurry was then dried at 60-65 ° C. for about 12 hours to yield a white powder.
<실시예 4><Example 4>
무수소다회 133g에 물 200㎖를 혼합하여 균일한 무수소다회 수용액을 제조하고, 상기 제조된 무수소다회 수용액에 이산화탄소(1.5kgf/㎠℃, 20℃, 2L/min)를 10분 동안 주입 뒤 반응기에서 10분 동안 교반 한 후 반응기의 온도를 약 85℃로 상승시켰다.200 ml of water was mixed with 133 g of anhydrous soda ash to prepare a uniform aqueous soda ash solution, and 10 minutes of carbon dioxide (1.5 kgf /
그 다음, 질소를 이용하여 상기 반응기의 압력을 약 7Bar로 유지하면서 약 1 시간 동안 반응시켜 수분 함량이 60%인 슬러리를 제조하였다.Then, using nitrogen to react for about 1 hour while maintaining the pressure of the reactor at about 7Bar to prepare a slurry having a moisture content of 60%.
그 다음, 이 슬러리를 60 내지 65℃에서 약 12시간 동안 건조시켜 흰색 분말을 생성하였다.This slurry was then dried at 60-65 ° C. for about 12 hours to yield a white powder.
그 결과, 생성된 분말의 XRD 분석결과를 도 3으로 나타냈다.As a result, the XRD analysis of the resulting powder is shown in FIG.
<실시예 5>Example 5
무수소다회 159g에 물 240㎖를 혼합하여 균일한 무수소다회 수용액을 제조하고, 상기 제조된 무수소다회 수용액에 이산화탄소(1.5kgf/㎠℃, 20℃, 2L/min)를 4분 동안 주입 뒤 반응기에서 10분 동안 교반 한 후 반응기의 온도를 약 85℃로 상승시켰다.240 ml of water was mixed with 159 g of anhydrous soda ash to prepare a uniform aqueous solution of anhydrous soda ash, followed by injecting carbon dioxide (1.5 kgf /
그 다음, 질소를 이용하여 상기 반응기의 압력을 약 7Bar로 유지하면서 약 1시간 동안 반응시켜 수분 함량이 60%인 슬러리를 제조하였다.Then, using nitrogen to react for about 1 hour while maintaining the pressure of the reactor at about 7Bar to prepare a slurry having a moisture content of 60%.
그 다음, 이 슬러리를 60 내지 65℃에서 약 12시간 동안 건조시켜 흰색 분말을 생성하였다.This slurry was then dried at 60-65 ° C. for about 12 hours to yield a white powder.
<비교 실시예 1>Comparative Example 1
무수소다회 159g에 물 240㎖를 혼합하여 균일한 무수소다회 수용액을 제조하고, 반응기 온도를 약 85℃로 상승시킨 후 약 1시간 동안 반응하여 수분 함량이 60%인 슬러리를 제조하였다. A uniform aqueous solution of anhydrous soda ash was prepared by mixing 240 ml of water with 159 g of anhydrous soda ash, and after raising the reactor temperature to about 85 ° C., reacting for about 1 hour to prepare a slurry having a moisture content of 60%.
그 다음, 이 슬러리를 60 내지 65℃에서 약 12시간 동안 건조시켜 흰색 분말 을 생성하였다.This slurry was then dried at 60-65 ° C. for about 12 hours to yield a white powder.
<비교 실시예 2>Comparative Example 2
무수소다회 159g에 물 240㎖를 혼합하여 균일한 무수소다회 수용액을 제조하고, 반응기 온도를 약 85℃로 상승시킨 후 질소를 이용하여 상기 반응기의 압력을 약 7Bar로 유지하면서 약 1시간 동안 반응시켜 수분 함량이 60%인 슬러리를 수득하였다. 240 ml of water was mixed with 159 g of anhydrous soda ash to prepare a uniform aqueous soda ash solution, and the reactor temperature was raised to about 85 ° C., followed by reacting for about 1 hour while maintaining the pressure of the reactor at about 7 Bar using nitrogen. A slurry with a content of 60% was obtained.
그 다음, 이 슬러리를 60 내지 65℃에서 약 12시간 동안 건조시켜 흰색 분말을 생성하였다.This slurry was then dried at 60-65 ° C. for about 12 hours to yield a white powder.
<실험 실시예>Experimental Example
실시예 1 내지 실시예 3에서 제조된 분말 샘플을 XRD로 분석한 결과 90%이상의 분말이 소듐세스퀴카보네이트( d = 3.06Å , 2.66Å 2θ = 29.17˚ , 33.67˚ )로 존재하였다(도 1 내지 도 3). As a result of analyzing the powder samples prepared in Examples 1 to 3 by XRD, more than 90% of the powders were present as sodium sesquicarbonate (d = 3.06Å, 2.66Å2θ = 29.17 ° , 33.67 ° ) (FIGS. 3).
실시예 2 내지 실시예 4에서 제조된 분말샘플의 경우, XRD로 분석한 결과 소듐세스퀴카보네이트도 존재하였으나 실시예 2에서는 10% 이상의 수화소다회와 무수소다회가, 실시예 4에서는 10% 이상의 중조와 함께 존재하였다(도 2 및 도 3). 비교실시예 1 내지 비교실시예 2에서 제조된 분말 샘플에서는 소듐세스퀴카보네이트가 존재하지 않았으며 수화소다회와 무수소다회만이 존재하였다. In the case of the powder samples prepared in Examples 2 to 4, sodium sesquicarbonate was also present as a result of XRD analysis, but in Example 2, at least 10% of hydrated soda ash and anhydrous soda ash, and in Example 4, at least 10% of sodium bicarbonate and Coexist (FIG. 2 and FIG. 3). In the powder samples prepared in Comparative Examples 1 to 2, sodium sesquicarbonate was not present, and only sodium hydroxide and anhydrous sodium ash were present.
추가로, 입자 크기 분석기(Particle size analyzer)에 의한 입자분포를 나타내는 도 4에 도시된 바와 같이, 실시예 1에 따라 제조된 분말은 2.089㎛ 크기의 입자가 가장 많이 존재하고 소듐세스퀴카보네이트 시약과 같이 입자크기의 분포가 넓게 형성되지 않았으므로 제조된 분말의 입자분포는 균일한 것으로 나타났다. 반면, 상업적으로 구입 가능한 소듐세스퀴카보네이트 시약은 144㎛ 크기의 입자가 가장 많이 존재하고 그 입자분포는 0.5 내지 576㎛ 범위였다.In addition, as shown in Figure 4 showing the particle distribution by the particle size analyzer (Particle size analyzer), the powder prepared according to Example 1 has the largest number of particles of 2.089 ㎛ size and sodium sesquicarbonate reagent As shown, since the distribution of particle size was not wide, the particle distribution of the prepared powder was uniform. On the other hand, commercially available sodium sesquicarbonate reagents had the largest number of particles having a size of 144 μm and their particle distribution ranged from 0.5 to 576 μm.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, SEM에 의해 결정 구조를 확인한 결과 소듐세스퀴카보네이트의 결정구조, 입자크기 및 밀도 등의 품질이 우수한 것으로 나타났다.In addition, as shown in FIG. 5, when the crystal structure was confirmed by SEM, the quality of the crystal structure, particle size and density of sodium sesquicarbonate was excellent.
이상의 설명으로부터, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시예 및 실험예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.From the above description, those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. In this regard, it should be understood that the embodiments and experimental examples described above are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention should be construed that all changes or modifications derived from the meanings of the appended claims and equivalent concepts thereof are included in the scope of the present invention rather than the detailed description.
본 발명의 방법은 나노입자 크기의 소듐세스퀴카보네이트를 제조할 수 있으 며 이러한 제조방법은 또한 간편하고 그 수율이 높다. 또한, 본 발명의 방법에 따라 제조된 분말에 함유되어 있는 소듐세스퀴카보네이트는 결정구조, 입자크기 및 밀도면에서 품질이 우수하다. The process of the present invention can produce sodium sesquicarbonates of nanoparticle size, which is also simple and high in yield. In addition, sodium sesquicarbonate contained in the powder prepared according to the method of the present invention is excellent in quality in terms of crystal structure, particle size and density.
Claims (6)
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020060017141A KR100715400B1 (en) | 2006-02-22 | 2006-02-22 | A process for producing sodiumsesquicarbonate powder of nanometer size |
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4115525A (en) | 1973-05-02 | 1978-09-19 | Allied Chemical Corporation | Absorptive low bulk density product from sodium sesquicarbonate |
| US4459272A (en) | 1983-04-26 | 1984-07-10 | Church & Dwight Co., Inc. | Dry carbonation process |
| US5262134A (en) | 1992-02-21 | 1993-11-16 | Fmc Corporation | Process for producing sodium salts from brines of sodium ores |
| KR20010082782A (en) * | 2001-07-20 | 2001-08-31 | 신세희 | Method for preparing detergent compositions |
| KR20040003076A (en) * | 2002-05-14 | 2004-01-13 | 주식회사 크렌비 | Laundry Detergent Composition |
-
2006
- 2006-02-22 KR KR1020060017141A patent/KR100715400B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4115525A (en) | 1973-05-02 | 1978-09-19 | Allied Chemical Corporation | Absorptive low bulk density product from sodium sesquicarbonate |
| US4459272A (en) | 1983-04-26 | 1984-07-10 | Church & Dwight Co., Inc. | Dry carbonation process |
| US5262134A (en) | 1992-02-21 | 1993-11-16 | Fmc Corporation | Process for producing sodium salts from brines of sodium ores |
| KR20010082782A (en) * | 2001-07-20 | 2001-08-31 | 신세희 | Method for preparing detergent compositions |
| KR20040003076A (en) * | 2002-05-14 | 2004-01-13 | 주식회사 크렌비 | Laundry Detergent Composition |
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