JP2001097935A - アミノポリカルボン酸鉄塩の製法 - Google Patents

アミノポリカルボン酸鉄塩の製法

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JP2001097935A
JP2001097935A JP27317999A JP27317999A JP2001097935A JP 2001097935 A JP2001097935 A JP 2001097935A JP 27317999 A JP27317999 A JP 27317999A JP 27317999 A JP27317999 A JP 27317999A JP 2001097935 A JP2001097935 A JP 2001097935A
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Nobuyoshi Nanbu
信義 南部
Masanori Furukawa
正法 古川
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Chubu Chelest Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 マグネタイトを原料として使用し、高純度の
アミノポリカルボン酸鉄塩を工業的に有利に製造するこ
とができる方法を提供すること。 【解決手段】 マグネタイトを非酸化雰囲気中で加熱処
理することによって反応活性を高め、この活性マグネタ
イトを鉄源として使用することにより、高純度のアミノ
ポリカルボン酸鉄塩を高収率で得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、写真用薬剤、植物
の微量成分肥料、燃焼助剤等として有用なアミノポリカ
ルボン酸鉄塩の製法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】写真用処理剤等として用いられるアミノ
ポリカルボン酸第二鉄塩が、水溶液状の無機鉄塩(硫酸
第一鉄、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、硝酸鉄など)とアミ
ノポリカルボン酸又はそのアルカリ塩(ナトリウム塩、
カリウム塩、アンモニウム塩、アミン塩など)との反応
によって製造されること周知である。
【0003】ところがこれらの方法では、同時に生成す
る無機塩(塩化ナトリウム、硫酸ナトリウム、硝酸アン
モニウムなど)が処理設備の腐食原因になったり、使用
条件によっては、該無機塩がアミノポリカルボン酸第二
鉄塩の写真処理剤などとしての反応を阻害することがあ
るので、反応液をそのまま使用することはできない。そ
こで、反応生成物からアミノポリカルボン酸第二鉄塩の
結晶を単離・精製して使用する必要があり、製造コスト
が高くなるという大きな難点がある。
【0004】そこで特開昭46−1318号公報には、
副反応物を生成する無機鉄塩を使用しない方法として、
マグネタイト(四三酸化鉄)を鉄源として用いる方法が
提案されている。ところがマグネタイトは、アミノポリ
カルボン酸との反応速度が非常に遅いため、高温・長時
間の反応が必要であり、この間にアミノポリカルボン酸
の加水分解や縮合等によって別の副反応物が多量生成
し、収率が大幅に低下してくる。この改善策として、特
開昭49−93325号公報には金属鉄粉末を併用する
ことにより、また特開昭59−167595号には還元
剤を併用することにより、反応速度を高める方法が提案
された。ところが、反応生成物中には多量の第一鉄塩が
混入してくるので、写真用漂白剤の如く高純度の第二鉄
塩が求められる用途では、副生した第一鉄塩を第二鉄塩
に酸化するための酸化処理が不可欠であり、該酸化反応
に長時間を要する他、酸化過程でアミノポリカルボン酸
鉄塩が分解するといった問題も指摘される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の様な事
情に着目してなされたものであって、その目的は、マグ
ネタイトの反応活性を高める処理法を開発し、それによ
り、副反応生成物含量の少ない高純度のアミノポリカル
ボン酸鉄塩を高収率で得ることのできる方法を提供する
ことにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明に係るアミノポリカルボン酸鉄塩の製法
とは、非酸化性雰囲気下で加熱処理したマグネタイトを
鉄源として使用し、これをアミノポリカルボン酸又はそ
の塩と反応させるところに要旨がある。
【0007】マグネタイトの反応活性を高めるために行
われる上記非酸化性雰囲気下での加熱処理条件として
は、100〜500℃で30分〜5時間が適当であり、
こうした加熱処理条件を採用することによって、アミノ
ポリカルボン酸化合物に対するマグネタイトの反応活性
を著しく高めることができ、副反応物の生成量を可及的
に抑えて高純度のアミノポリカルボン酸鉄塩を高収率で
得ることが可能となる。
【0008】上記加熱処理の行われる非酸化性雰囲気と
は、要は酸化性雰囲気を排除する趣旨であって、真空、
もしくはアルゴンやヘリウムなどの希ガス、窒素、水
素、炭酸ガス雰囲気などが採用され、これらは必要によ
り2以上を組み合わせて実施することが可能である。
【0009】
【発明の実施の形態】先に述べた様に、アミノポリカル
ボン酸鉄塩を製造する際に用いられる鉄源としては様々
の鉄化合物が知られているが、それらの中でも、アミノ
ポリカルボン酸との反応工程で殆ど副反応物を生成する
ことのないマグネタイトが一般的に使用されている。
【0010】マグネタイトの製法としては、酸化第二鉄
を還元する方法と硫酸第一鉄を湿式酸化する方法があ
り、どちらの製法でも、製造後の粉砕や乾燥工程の履歴
によってアミノポリカルボン酸との反応性に大きな差が
生じてくる。また天然鉱石として得られるマグネタイト
にも様々のグレードのものが市販されているが、そのグ
レードによっても、アミノポリカルボン酸との反応性は
著しく異なる。これは、マグネタイトの表面が空気との
接触により酸化されて酸化第二鉄になるためと予想され
るが、アミノポリカルボン酸又はその塩の水溶液とマグ
ネタイトとの反応は固液反応であり、反応のメカニズム
は明確にされていない。
【0011】本発明者らは、生成履歴などによってマグ
ネタイトの反応性が著しく異なる点に注目し、マグネタ
イトに適切な予備処理を施してやれば、アミノポリカル
ボン酸との反応活性を効果的に高めることができるので
はないかと考え、その線に沿って研究を進めてきた。
【0012】その結果、通常の市販マグネタイトを非酸
化性雰囲気下で加熱処理してやれば、アミノポリカルボ
ン酸との反応活性が著しく高められ、該反応過程で副反
応物を生成することなく、高純度のアミノポリカルボン
酸鉄塩が極めて高収率で得られることを知り、本発明に
想到したものである。
【0013】ここで非酸化性雰囲気とは、酸素ガスが存
在しない雰囲気状態をいい、処理系内を真空とし、又は
非酸化性ガス(ヘリウムやアルゴン等の希ガス、窒素、
水素、炭酸ガスなど)で充満させた状態をいうが、安全
性やコストなどを考慮して最も一般的なのは、空気を窒
素で置換して非酸化性雰囲気を得る方法である。系内に
酸素が存在する状態で加熱すると、マグネタイトが酸化
を受けて褐色の酸化第二鉄になり、アミノポリカルボン
酸との反応速度が極めて遅くなると共に、生成したアミ
ノポリカルボン酸鉄塩水溶液中に不溶性の酸化第二鉄が
多量に混入してくる。
【0014】熱処理温度は反応時間と希望する反応速度
(反応活性)によって適宜選択されるが、100℃以下
では処理に長時間を要するため生産性が悪く、また50
0℃を超えて過度に高温とすることは、熱処理設備の耐
熱構造に要する費用が増大するばかりでなく、運転コス
トやランニングコスト、更には設備保全面からも不利で
あり、加えて熱処理後の冷却にも長時間を要するので実
用的でない。こうした観点から、熱処理の好ましい温度
は120℃以上、より好ましくは150℃以上で、40
0℃以下、より好ましくは300℃以下である。
【0015】熱処理時間は、熱処理温度が低い場合は相
対的に長時間、熱処理温度が高い場合は相対的に短時間
の処理でその目的を果たすことができるが、標準的な条
件として示すならば、100℃の時は5時間程度、50
0℃の時は30分程度であり、好ましい処理温度である
120〜400℃の範囲では40分〜4時間、更に好ま
しい処理温度である150〜300℃の範囲であれば5
0分〜3時間程度である。
【0016】該熱処理は、マグネタイトを静止状態のま
まで処理することも可能であるが、適当な攪拌設備や加
振設備などで攪拌や振動を加えながら処理する方法を採
用すれば、より低温・短時間の処理で賦活化の目的を果
たすことができるので好ましい。
【0017】上記条件で加熱熱処理したマグネタイトと
反応させるアミノポリカルボン酸化合物としては、エチ
レンジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、ト
リエチレンテトラミン六酢酸、1,3−プロパンジアミ
ン四酢酸、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸、ニトリロ三
酢酸、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸、ジア
ミノプロパノール四酢酸、ジカルボキシメチルグルタミ
ン酸、2−カルボキシフェニルイミノ二酢酸、S,S−
エチレンジアミンジコハク酸、1,2−シクロヘキサン
ジアミン四酢酸などが例示され、これらの酸タイプ、も
しくはアルカリ塩が好ましく使用される。
【0018】マグネタイトとアミノポリカルボン酸化合
物との反応条件などは特に制限されず、通常の方法を実
質的にそのまま採用すればよいが、マグネタイトとアミ
ノポリカルボン酸化合物との使用比率は略当モル量が一
般的であり、反応液のpHは4〜5が好ましい。
【0019】前述の方法で加熱処理したマグネタイトの
アミノカルボン酸に対する反応活性は非常に高く、通常
は50〜60℃の低温でも十分に反応する。このため、
未処理のままのマグネタイトを鉄源として用いた場合に
比べて、アミノポリカルボン酸鉄塩の収率は大幅に向上
し、不純物含有量の少ない高純度のアミノポリカルボン
酸鉄塩を高収率で得ることができる。
【0020】従って、この方法によって得られる鉄塩
は、例えばアミノポリカルボン酸第二鉄塩として殊更に
精製処理を施すことなく現像用の写真用薬剤等として有
効に活用することができる。また本発明によって得られ
るアミノポリカルボン酸鉄塩は、写真用薬剤としての利
用の他、植物の微量成分肥料や燃焼助剤、研磨促進剤な
どとしても有効に活用できる。
【0021】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限
を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範
囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、そ
れらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【0022】実施例1〜4 300mlナスフラスコに市販のマグネタイト(A)
[チタン工業社製「BL100」]200gを入れ、窒
素ガスを吹き込んで空気を置換してから密栓し、所定温
度に保った恒温槽に入れて所定時間加熱処理した。得ら
れた加熱処理マグネタイトを用いて下記の反応を行い、
加熱処理の効果を確認した。
【0023】攪拌機および温度指示調節器を備えた反応
容器に、水516g、エチレンジアミン四酢酸[以下、
EDTAと記す]324g(純度99.0%、1.10
0モル)、および25%アンモニア水74.8g(1.
100モル)を加え、60℃に昇温した。次に、熱処理
をした上記マグネタイトを85.3g(鉄含量72.0
%、1.100モル)を添加し、液温を60℃に保ちな
がら反応を行なった。反応中、一定時間毎に反応液をサ
ンプリングし、液体クロマトグラフィー(GPCカラム
使用)で未反応EDTAの濃度を測定して反応速度を求
めた。1時間反応を行なった後、室温まで冷却し、反応
液中のEDTA鉄第二塩の濃度を測定(サンプルをアル
カリ性にしてEDTA鉄塩の鉄を水酸化鉄として濾別
し、EDTAの濃度をキレート滴定で測定)して、ED
TAのEDTA鉄第二塩への反応収率を求めた。
【0024】比較例1 上記実施例1〜4で用いた市販のマグネタイト(A)
[同前]を、熱処理することなくそのまま使用し、反応
時間を2時間にした以外は実施例1〜4と同じ条件で反
応を行なった。
【0025】上記実施例1〜4および比較例1の結果は
表1に示す通りであり、比較例1(未処理マグネタイ
ト)に比べて実施例1〜4の熱処理を施したマグネタイ
トは反応速度が著しく高められており、反応時間の短縮
に伴って反応収率も増大していることが分かる。
【0026】
【表1】
【0027】実施例5,6 市販のマグネタイト(B)[チタン工業社製「BL1
0」]およびマグネタイト(C)[チタン工業社製「B
L400」]について、前記実施例1〜4と同様の熱処
理を施すと共に、同様の方法で反応性を調べた。
【0028】比較例2,3 上記実施例5,6で用いた市販のマグネタイト(B),
(C)[同前]を、熱処理することなくそのままで使用
し、反応時間を4時間に代えた以外は実施例5〜6と同
じ条件で反応を行なった。
【0029】上記実施例5,6および比較例2,3の結
果は表2に示す通りであり、異なる品種のマグネタイト
であっても、熱処理によりアミノポリカルボン酸との反
応性が大幅に高められることが分かる。
【0030】
【表2】
【0031】実施例7 市販のマグネタイト(D)[戸田工業社製「S2」]2
00gを300mlのナスフラスコに入れ、窒素ガスを
吹き込んで空気を置換してから密栓し、200℃の恒温
槽に2時間入れて熱処理を行なった。得られた熱処理マ
グネタイトについて熱処理の効果を確認するため、次の
反応を行なった。
【0032】攪拌機、温度指示調節器を有する反応器
に、水731g、S,S−エチレンジアミンジコハク酸
[以下、EDDSと記す]189g(純度85.3%、
0.552モル)、および25%アンモニア水37.5
g(0.552モル)を加え、60℃まで昇温した。次
に、熱処理を施した上記マグネタイト42.8g(鉄含
量72.0%、0.552モル)を添加し、液温を60
℃に保って反応を行なった。反応中、一定時間毎に反応
液をサンプリングし、液体クロマトグラフィー(GPC
カラム使用)で未反応EDDSの濃度を測定することに
より反応速度を求めた。4時間反応を行なってから室温
まで冷却し、反応液中のEDDS第二鉄塩の濃度を測定
(サンプルをアルカリ性にしてEDDS鉄塩の鉄を水酸
化鉄として濾別し、EDDSの濃度を測定)し、EDD
SのEDDS第二鉄塩への反応収率を求めた。別途、E
DDSの脱水縮合副反応で生成する環化物の含量を液体
クロマトグラフィーで測定し、使用したEDDSに対す
る副生量を求めた。
【0033】比較例4 上記実施例7で用いたのと同じ市販のマグネタイト
(D)[同前]を、熱処理することなくそのまま使用
し、反応時間を8時間に代えた以外は実施例7と同じ条
件で反応を行なった。
【0034】実施例7および比較例4の結果は表3に示
す通りであり、実施例7では、熱処理によってマグネタ
イトの反応速度が大幅に高められていることが明白であ
り、第二鉄塩の生成反応と並行して起こる環化反応によ
る副生物も著しく減少していることが分かる。
【0035】
【表3】
【0036】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、マ
グネタイトに適度の熱処理を施すことによってアミノポ
リカルボン酸との反応活性を著しく高めることができ、
該活性を高めたマグネタイトを鉄源として使用すること
によって、副反応生成物を可及的に低減しつつ、高純度
のアミノポリカルボン酸鉄塩を高収率で製造し得ること
になった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古川 正法 三重県四日市市日永東3丁目3−3 中部 キレスト株式会社四日市工場内 Fターム(参考) 4H006 AA02 AC47 BB61 BC10 BC19 BE61 BE62 BE63 BS10 BU32

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 非酸化性雰囲気下で加熱処理したマグネ
    タイトを鉄原料として使用し、これをアミノポリカルボ
    ン酸又はその塩と反応させることを特徴とするアミノポ
    リカルボン酸鉄塩の製法。
  2. 【請求項2】 非酸化性雰囲気下でのマグネタイトの加
    熱処理を、100〜500℃×30分〜5時間とする請
    求項1に記載の製法。
  3. 【請求項3】 非酸化性雰囲気が真空もしくは、希ガ
    ス、窒素、水素、炭酸ガスよりなる群より選択される少
    なくとも一種である請求項1または2に記載の製法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7034172B1 (en) 2005-06-07 2006-04-25 Basf Corporation Ferric and acid complex
CN111908513A (zh) * 2020-07-08 2020-11-10 傅尚真 一种用于染料吸附的介晶铁氧化物材料及其制备方法

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