JP2015221729A - Tubular aluminum silicate and production method of tubular aluminum silicate - Google Patents

Tubular aluminum silicate and production method of tubular aluminum silicate Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tubular aluminum silicate in which aggregation of particles with one another is suppressed and which can easily be applied to respective fields.SOLUTION: A tubular aluminum silicate has an average particle diameter (D50) of 5-300 nm, which is measured by dynamic light scattering and the variation coefficient of the particle diameter of 35% or less. A production method of the tubular aluminum silicate has: a step to mix an inorganic silicic acid compound and an inorganic aluminum compound with each other and conduct hydrothermal treatment of the mixture; and a step to ultrafiltrate the mixed liquid obtained by the hydrothermal treatment. The hydrothermal treatment of the production method of the tubular aluminum silicate, conducts: a step to treat an inorganic silicon compound solution having an Si concentration of 4-10 mM with an ion exchanger and prepare an orthosilicic acid solution having electric conductivity of 5-15 μS/cm and pH of 3.5-7.5; and a step to mix the orthosilicic acid solution, an inorganic aluminum compound solution and urea or ammonia with one another, make pH be adjusted to 2.8-5.0 and subsequently conduct hydrothermal treatment for 3-120 hours.

Description

本発明は、チューブ状アルミニウムケイ酸塩及びチューブ状アルミニウムケイ酸塩の製造方法に関する。   The present invention relates to a tubular aluminum silicate and a method for producing a tubular aluminum silicate.

従来、アルミニウムケイ酸塩として、イモゴライトが知られている。イモゴライトとは、火山灰及び軽石等の降下火山噴出物を母材とする土壌に現れる天然の粘土成分の一種で、ナノサイズのチューブ状アルミニウムケイ酸塩である。このチューブ状アルミニウムケイ酸塩は、主な構成元素をケイ素(Si)、アルミニウム(Al)、酸素(O)及び水素(H)とし、多数の≡Si−O−Al≡結合で構成され、その形状は、外径2.0〜3.0nm、内径0.5〜1.5nm、長さ数十nm〜数μmのナノチューブ状構造である。   Conventionally, imogolite is known as an aluminum silicate. Imogolite is a kind of natural clay component that appears in soils based on descending volcanic ejecta such as volcanic ash and pumice, and is a nano-sized tubular aluminum silicate. This tubular aluminum silicate has silicon (Si), aluminum (Al), oxygen (O) and hydrogen (H) as main constituent elements, and is composed of many ≡Si—O—Al≡ bonds. The shape is a nanotube-like structure having an outer diameter of 2.0 to 3.0 nm, an inner diameter of 0.5 to 1.5 nm, and a length of several tens of nm to several μm.

チューブ状アルミニウムケイ酸塩は、ナノサイズにおけるチューブ状という特異な形状とそれによる高い比表面積、水との親和性、イオン交換能や物質吸着能力に優れることから、天然ガスの燃料貯蔵媒体、触媒担体、調湿材料、低温熱源を用いて冷媒を作るヒートポンプシステム熱交換剤等、様々な工業的用途が期待されている。   Tubular aluminum silicate has a unique nano tube shape and its high specific surface area, water affinity, ion exchange capacity and material adsorption capacity. Various industrial uses such as a heat pump system heat exchange agent that produces a refrigerant using a carrier, a humidity control material, and a low-temperature heat source are expected.

このようなチューブ状アルミニウムケイ酸塩において、細孔径及び長さを所定数値範囲に規定することで、水との親和性、イオン交換能及び物質吸着性等を向上させる技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   In such a tubular aluminum silicate, a technique for improving the affinity with water, the ion exchange ability, the substance adsorption property, etc. by defining the pore diameter and length within a predetermined numerical range has been proposed ( For example, see Patent Document 1).

特開2004−59330号公報JP 2004-59330 A

上記従来の技術においては、細孔径及び長さを規定することで機能性を向上させているが、チューブ状アルミニウムケイ酸塩の分散性については考慮されていない。高い分散性を有していないと、チューブ状アルミニウムケイ酸塩が他の部材に添加された際に凝集してしまう場合がある。粒子同士が凝集すると、チューブ状アルミニウムケイ酸塩の比表面積が低下したり、当該他の部材の中でチューブ状アルミニウムケイ酸塩が偏って充填されてしまったりすることで、触媒、吸着剤、イオン交換剤、光学材料、膜形成等の各分野で利用する際にチューブ状アルミニウムケイ酸塩として期待され得る特性を発揮することができなくなる場合がある。
一般的に、ナノ粒子や微粒子の分散性を向上させる場合、pHを調整し粒子表面を帯電させて静電反発させる方法、表面処理を施し立体障害を大きくして粒子同士を接近しにくくさせる方法、界面活性剤等の分散剤を用いる方法等が採用され得る。このような方法でチューブ状アルミニウムケイ酸塩の分散性を向上させると、処理が煩雑であったり、チューブ状アルミニウムケイ酸塩の機能性が低下したりする場合があり、好ましくない。
In the above prior art, the functionality is improved by defining the pore diameter and length, but the dispersibility of the tubular aluminum silicate is not considered. Without high dispersibility, the tubular aluminum silicate may aggregate when added to other members. When the particles are aggregated, the specific surface area of the tubular aluminum silicate is reduced, or the tubular aluminum silicate is unevenly filled in the other members, so that the catalyst, the adsorbent, When used in various fields such as ion exchange agents, optical materials, and film formation, the characteristics that can be expected as a tubular aluminum silicate may not be exhibited.
Generally, when improving the dispersibility of nanoparticles and fine particles, a method of adjusting the pH and charging the particle surface to electrostatically repel, a method of applying a surface treatment to increase steric hindrance and making the particles less accessible Further, a method using a dispersant such as a surfactant may be employed. If the dispersibility of the tubular aluminum silicate is improved by such a method, the treatment may be complicated or the functionality of the tubular aluminum silicate may be lowered, which is not preferable.

そこで、本発明の課題は、粒子同士の凝集が抑制され、各分野に用いられやすいチューブ状アルミニウムケイ酸塩及びその製造方法を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a tubular aluminum silicate that is easy to be used in various fields, in which aggregation of particles is suppressed, and a method for producing the same.

本発明に係る上記課題を解決すべく、上記問題の原因等について検討した結果、本発明者らは、チューブ状アルミニウムケイ酸塩において、動的光散乱法により測定される平均粒子径(D50)を5nm以上とし、粒子径の変動係数を35%以下として、チューブ状アルミニウムケイ酸塩の粒子径の均一性を高めることで、粒子の分散性を向上させることができ、結果として、粒子同士の凝集を抑制できることを見いだした。
すなわち、本発明に係る課題は、以下の手段により解決される。
As a result of investigating the cause of the above-mentioned problems in order to solve the above-mentioned problems relating to the present invention, the present inventors have found that the average particle diameter (D50) measured by the dynamic light scattering method in tubular aluminum silicates Is 5 nm or more, the coefficient of variation of the particle diameter is 35% or less, and the uniformity of the particle diameter of the tubular aluminum silicate can be improved, so that the dispersibility of the particles can be improved. It was found that aggregation can be suppressed.
That is, the subject concerning this invention is solved by the following means.

上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
動的光散乱法により測定される平均粒子径(D50)が5nm以上であって、粒子径の変動係数が35%以下であることを特徴とするチューブ状アルミニウムケイ酸塩が提供される。
In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention,
Provided is a tubular aluminum silicate having an average particle diameter (D50) measured by a dynamic light scattering method of 5 nm or more and a coefficient of variation of the particle diameter of 35% or less.

また、本発明の他の態様によれば、
無機原料溶液からチューブ状アルミニウムケイ酸塩を製造する方法であって、
無機ケイ酸化合物溶液と無機アルミニウム化合物溶液とを混合して水熱処理する工程と、
前記水熱処理して得られた混合液を限外濾過する工程と、を有することを特徴とするチューブ状アルミニウムケイ酸塩の製造方法が提供される。
According to another aspect of the invention,
A method for producing tubular aluminum silicate from an inorganic raw material solution,
Mixing the inorganic silicate compound solution and the inorganic aluminum compound solution and subjecting them to hydrothermal treatment;
And a step of ultrafiltration of the mixed liquid obtained by the hydrothermal treatment. A method for producing a tubular aluminum silicate is provided.

本発明によれば、粒子同士の凝集が抑制され、各分野に用いられやすいチューブ状アルミニウムケイ酸塩及びその製造方法を提供することができる。
これは、チューブ状アルミニウムケイ酸塩の凝集の原因となる、部分的に凝集した粒子径の大きな粒子(凝集体)や、極端に粒子径の小さい粒子の混在量を少なくすることができ、粒子同士が互いに凝集しにくくなったためと考えられる。
また、平均粒子径及び変動係数を上記数値範囲内とすることで、他の部材に添加した際に、均一に充填することができる。これは、凝集が抑制されて分散性が向上したことに加えて、上記数値範囲内とすることで、例えば粒子のアスペクト比が一定以上となる等、粒子形状がある程度特定され、粒子が配向しやすくなったためと考えられる。
また、本発明の製造方法によれば、上記数値範囲の平均粒子径及び変動係数を有するチューブ状アルミニウムケイ酸塩を、工業的に容易に製造することが可能となる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, aggregation of particle | grains is suppressed and the tubular aluminum silicate which is easy to be used for each field | area, and its manufacturing method can be provided.
This can reduce the amount of partially agglomerated particles (aggregates) that cause aggregation of the tubular aluminum silicate and extremely small particles, This is thought to be because they are less likely to aggregate with each other.
Moreover, when it adds to another member by making an average particle diameter and a coefficient of variation into the said numerical range, it can be filled uniformly. This is because the aggregation is suppressed and the dispersibility is improved, and within the above numerical range, the particle shape is specified to some extent, for example, the aspect ratio of the particles is more than a certain value, and the particles are oriented. This is thought to be easier.
In addition, according to the production method of the present invention, it is possible to easily produce a tubular aluminum silicate having an average particle diameter and a coefficient of variation in the above numerical range.

以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。なお、本願において、数値範囲を表す「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用する。   Hereinafter, the present invention, its components, and modes and modes for carrying out the present invention will be described in detail. In addition, in this application, "-" showing a numerical range is used by the meaning containing the numerical value described before and behind that as a lower limit and an upper limit.

《チューブ状アルミニウムケイ酸塩》
本発明のチューブ状アルミニウムケイ酸塩は、動的光散乱法により測定される平均粒子径(D50)が5nm以上であって、粒子径の変動係数が35%以下であることを特徴としている。
《Tubular aluminum silicate》
The tubular aluminum silicate of the present invention is characterized in that the average particle diameter (D50) measured by the dynamic light scattering method is 5 nm or more and the coefficient of variation of the particle diameter is 35% or less.

また、チューブ状アルミニウムケイ酸塩の短軸をa、長軸をbとしたとき、b/aが25以上500以下であることが好ましく、更に好ましくは25以上100以下である。b/aを25以上とすることで、チューブ状アルミニウムケイ酸塩のチューブ状構造としての特性をより好適に発揮させることができ、b/aを500以下とすることで、チューブ状アルミニウムケイ酸塩の長さを長くさせ過ぎることなく安定な構造とすることができる。   Further, when the short axis of the tubular aluminum silicate is a and the long axis is b, b / a is preferably 25 or more and 500 or less, and more preferably 25 or more and 100 or less. By setting b / a to 25 or more, the characteristics of the tubular aluminum silicate as a tubular structure can be more suitably exhibited. By setting b / a to 500 or less, tubular aluminum silicate A stable structure can be obtained without excessively increasing the length of the salt.

(1)動的光散乱法による平均粒子径(D50)の測定
本発明のチューブ状アルミニウムケイ酸塩の平均粒子径は、動的光散乱法により測定される。本発明において、動的光散乱法による測定とは、動的光散乱法に基づく粒子径分布測定装置を使用して行われるものをいう。
動的光散乱法は、溶媒中に分散している粒子にレーザー光を照射し、その散乱光を光子検出器で観測して行う。通常、溶媒中に分散している粒子はブラウン運動をしているが、粒子の動きは、粒子径が大きい粒子ほど遅くなり、粒子径が小さい粒子ほど速くなる。このとき、ブラウン運動をしている粒子にレーザー光を照射すると、粒子からの散乱光からそれぞれのブラウン運動に対応した揺らぎが観測される。この揺らぎを観測し、光子相関法により自己相関関数を求め、キュムラント法及びヒストグラム法解析を用いることでブラウン運動速度を示す拡散係数を求めることができ、更にはストークス・アインシュタインの式を使用して平均粒子径や粒子径分布を求めることができる。
(1) Measurement of average particle diameter (D50) by dynamic light scattering method The average particle diameter of the tubular aluminum silicate of the present invention is measured by a dynamic light scattering method. In the present invention, the measurement by the dynamic light scattering method means that performed using a particle size distribution measuring apparatus based on the dynamic light scattering method.
The dynamic light scattering method is performed by irradiating laser light to particles dispersed in a solvent and observing the scattered light with a photon detector. Normally, particles dispersed in a solvent have a Brownian motion, but the movement of particles becomes slower as the particle size becomes larger, and becomes faster as the particle size becomes smaller. At this time, when the laser beam is irradiated to the particles having Brownian motion, fluctuations corresponding to the Brownian motion are observed from the scattered light from the particles. By observing this fluctuation, the autocorrelation function is obtained by the photon correlation method, the diffusion coefficient indicating the Brownian motion velocity can be obtained by using the cumulant method and the histogram method analysis, and further using the Stokes-Einstein equation. The average particle size and particle size distribution can be determined.

動的光散乱法に基づく粒子径分布測定装置としては、例えば、ゼータ電位・粒径測定システムELSZ−2、DLS−8(以上、大塚電子株式会社製)、動的光散乱式粒径分布測定装置LB−550(株式会社堀場製作所製)、ゼータ電位・粒子径・分子量測定装置ゼータサイザーナノZSP(スペクトリス株式会社製)等が挙げられる。   Examples of the particle size distribution measuring apparatus based on the dynamic light scattering method include a zeta potential / particle size measurement system ELSZ-2, DLS-8 (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.), and dynamic light scattering particle size distribution measurement. Examples thereof include a device LB-550 (manufactured by Horiba, Ltd.), a zeta potential / particle diameter / molecular weight measuring device zeta sizer nano ZSP (manufactured by Spectris Co., Ltd.), and the like.

本発明のチューブ状アルミニウムケイ酸塩の、動的光散乱法により測定された平均粒子径は、5nm以上である。平均粒子径が5nm以上であることで、粒子径が小さい粒子が含まれないようにすることができ、粒子同士の凝集を抑制することができる。
また、好ましくは、動的光散乱法により測定された平均粒子径は、300nm以下であることが好ましい。これにより、粒子同士が凝集して粒子径が大きくなった凝集体が含まれないようにすることができ、当該凝集体を核とする更なる凝集を抑制することができ、粒子間の凝集の発生を更に効果的に抑制することが可能となる。
The average particle diameter of the tubular aluminum silicate of the present invention measured by a dynamic light scattering method is 5 nm or more. When the average particle size is 5 nm or more, particles having a small particle size can be prevented from being contained, and aggregation of particles can be suppressed.
Moreover, it is preferable that the average particle diameter measured by the dynamic light scattering method is 300 nm or less. As a result, it is possible to prevent the aggregation of particles and increase the particle diameter so as to prevent the aggregation of particles between the particles. Occurrence can be further effectively suppressed.

(2)粒子径の変動係数
本発明のチューブ状アルミニウムケイ酸塩の粒子径の変動係数(CV値)は、下記式より求められる。
CV値=粒子径分布の標準偏差/平均粒子径
なお、粒子径分布の標準偏差及び平均粒子径は、上記動的光散乱法による測定で得ることができる。
(2) Coefficient of variation of particle diameter The coefficient of variation (CV value) of the particle diameter of the tubular aluminum silicate of the present invention is obtained from the following formula.
CV value = standard deviation of particle size distribution / average particle size The standard deviation and average particle size of the particle size distribution can be obtained by measurement by the dynamic light scattering method.

本発明のチューブ状アルミニウムケイ酸塩の粒子径の変動係数は、35%以下である。変動係数が35%以下であることで、粒子のばらつきが少なく均一性の高いチューブ状アルミニウムケイ酸塩とすることができる。これにより、粒子径の小さい粒子や粒子径の大きい凝集体が含まれないようにすることができ、粒子同士の凝集の発生を抑制することができる。   The variation coefficient of the particle diameter of the tubular aluminum silicate of the present invention is 35% or less. When the variation coefficient is 35% or less, it is possible to obtain a tubular aluminum silicate with little variation in particles and high uniformity. As a result, particles having a small particle diameter and aggregates having a large particle diameter can be prevented from being contained, and the occurrence of aggregation between particles can be suppressed.

このように、チューブ状アルミニウムケイ酸塩の平均粒子径(D50)が5nm以上、粒子径の変動係数が35%以下であることで、粒子同士の凝集を効果的に抑制し、チューブ状アルミニウムケイ酸塩を他の部材に添加する際に均一に分散させることができ、チューブ状アルミニウムケイ酸塩が本来有する特性を好適に発揮させることができる。   Thus, when the average particle diameter (D50) of the tubular aluminum silicate is 5 nm or more and the variation coefficient of the particle diameter is 35% or less, aggregation of particles is effectively suppressed, and the tubular aluminum silicate is effectively suppressed. When the acid salt is added to another member, it can be uniformly dispersed, and the characteristics inherent to the tubular aluminum silicate can be suitably exhibited.

以下、動的光散乱法により測定される平均粒子径(D50)が5nm以上、粒子径の変動係数が35%以下であるチューブ状アルミニウムケイ酸塩を製造する上で好ましい製造方法について説明するが、当該チューブ状アルミニウムケイ酸塩を製造する方法としては、これに限られるものではない。   Hereinafter, a preferable production method for producing a tubular aluminum silicate having an average particle diameter (D50) measured by a dynamic light scattering method of 5 nm or more and a coefficient of variation of the particle diameter of 35% or less will be described. The method for producing the tubular aluminum silicate is not limited to this.

《チューブ状アルミニウムケイ酸塩の製造方法》
本発明のチューブ状アルミニウムケイ酸塩の製造方法は、無機ケイ酸化合物溶液と無機アルミニウム化合物溶液とを混合して水熱処理する工程(水熱処理工程)と、水熱処理して得られた混合液を限外濾過する工程(回収工程)と、を有することを特徴としている。水熱処理して得られた混合液を限外濾過することで、未反応物や水等を除去することができ、粒子径の均一性が高いチューブ状アルミニウムケイ酸塩を製造することができる。このため、粒子径の小さい粒子や、粒子同士が凝集した粒子径の大きい凝集体を含まないようにすることができ、粒子同士の凝集が抑制されて、各分野に適用させやすいチューブ状アルミニウムケイ酸塩を提供することができる。
<< Method for producing tubular aluminum silicate >>
The method for producing a tubular aluminum silicate according to the present invention comprises a step of hydrothermal treatment by mixing an inorganic silicate compound solution and an inorganic aluminum compound solution (hydrothermal treatment step), and a mixture obtained by hydrothermal treatment. And an ultrafiltration step (recovery step). By ultrafiltration of the liquid mixture obtained by hydrothermal treatment, unreacted substances, water and the like can be removed, and a tubular aluminum silicate with a high uniformity of particle diameter can be produced. For this reason, it is possible not to include particles having a small particle diameter or aggregates having a large particle diameter in which the particles are aggregated, and the aggregation of the particles is suppressed, so that the tubular aluminum silica that can be easily applied to each field is used. Acid salts can be provided.

(1)水熱処理工程
水熱処理工程においては、Si濃度が4〜10mMの無機ケイ素化合物溶液をイオン交換体で処理することで、電気伝導率5〜15μS/cm、pH3.5〜7.5のオルトケイ酸溶液を調製する第1工程と、調製したオルトケイ酸溶液、無機アルミニウム化合物溶液及び尿素又はアンモニアを混合し、pH2.8〜5.0に調整した後に3〜120時間水熱処理する第2工程と、を行うことが好ましい。
(1) Hydrothermal treatment step In the hydrothermal treatment step, by treating an inorganic silicon compound solution having a Si concentration of 4 to 10 mM with an ion exchanger, the electrical conductivity is 5 to 15 µS / cm and the pH is 3.5 to 7.5. A first step of preparing an orthosilicate solution and a second step of hydrothermal treatment for 3 to 120 hours after mixing the prepared orthosilicate solution, inorganic aluminum compound solution and urea or ammonia to adjust the pH to 2.8 to 5.0 Are preferably performed.

この場合、第1工程において無機ケイ素化合物溶液をイオン交換体で処理することでオルトケイ酸溶液を調製するため、高収率かつ短時間でオルトケイ酸溶液を調製することができる。このため、当該オルトケイ酸溶液を用いた第2工程を行うことにより、高収率かつ短時間でチューブ状アルミニウムケイ酸塩を製造することができる。
また、第1工程において、無機ケイ素化合物溶液のSi濃度を4〜10mMとすることで、イオン交換時にケイ酸からポリケイ酸が生成することを抑制でき、より高収率でチューブ状アルミニウムケイ酸塩を製造することができる。
また、第2工程において、オルトケイ酸溶液と、無機アルミニウム化合物溶液及び尿素又はアンモニアを混合し、pH2.8〜5.0に調整した後に、3〜120時間加熱することで、副生成物の生成を抑制することができるため、より高収率でチューブ状アルミニウムケイ酸塩を製造することができる。また、尿素を用いる場合においては、尿素の熱分解が促進されてチューブ状アルミニウムケイ酸塩の合成速度を向上させることができるとともに、短い時間で効率良くチューブ状アルミニウムケイ酸塩を得ることができるので、生産性を向上させることができる。更に、尿素を用いる場合、他の各種条件を適宜調整することで、形成されるチューブ状アルミニウムケイ酸塩の長さを精度良く調整することができるため、各粒子の均一性を向上させることができる。
In this case, since the orthosilicic acid solution is prepared by treating the inorganic silicon compound solution with the ion exchanger in the first step, the orthosilicic acid solution can be prepared in a high yield and in a short time. For this reason, a tubular aluminum silicate can be produced in a high yield and in a short time by performing the second step using the orthosilicate solution.
Further, in the first step, by setting the Si concentration of the inorganic silicon compound solution to 4 to 10 mM, it is possible to suppress the generation of polysilicic acid from silicic acid during ion exchange, and to obtain a tubular aluminum silicate with higher yield. Can be manufactured.
Further, in the second step, an orthosilicate solution, an inorganic aluminum compound solution and urea or ammonia are mixed and adjusted to pH 2.8 to 5.0, followed by heating for 3 to 120 hours, thereby generating by-products. Therefore, tubular aluminum silicate can be produced with higher yield. When urea is used, the thermal decomposition of urea can be promoted to improve the synthesis rate of the tubular aluminum silicate, and the tubular aluminum silicate can be efficiently obtained in a short time. Therefore, productivity can be improved. Furthermore, when urea is used, the length of the formed tubular aluminum silicate can be adjusted accurately by adjusting other various conditions as appropriate, so that the uniformity of each particle can be improved. it can.

(1.1)第1工程
第1工程では、Si濃度が4〜10mMの無機ケイ素化合物溶液をイオン交換体にてイオン交換処理することによって、電気伝導率5〜15μS/cm、pH3.5〜7.5のオルトケイ酸溶液を調製することが好ましい。
チューブ状アルミニウムケイ酸塩を合成するためには、原料として、オルトケイ酸が必要となるが、オルトケイ酸は一般には流通しておらず入手が困難である。上記第1工程を行うことで、容易にオルトケイ酸を調製することができる。
(1.1) First Step In the first step, an electric conductivity of 5 to 15 μS / cm, pH 3.5 to an ion exchange treatment of an inorganic silicon compound solution having a Si concentration of 4 to 10 mM with an ion exchanger. It is preferred to prepare a 7.5 orthosilicate solution.
In order to synthesize tubular aluminum silicate, orthosilicic acid is required as a raw material, but orthosilicic acid is generally not distributed and is difficult to obtain. By performing the first step, orthosilicic acid can be easily prepared.

(無機ケイ素化合物溶液)
無機ケイ素化合物溶液を構成するケイ素源としては、溶媒和した際にケイ酸イオンが生じるものであれば特に制限されない。そのようなケイ素源としては、例えば、オルトケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、メタケイ酸カリウム、水ガラス等が挙げられる。
(Inorganic silicon compound solution)
The silicon source constituting the inorganic silicon compound solution is not particularly limited as long as silicate ions are generated when solvated. Examples of such a silicon source include sodium orthosilicate, sodium metasilicate, potassium metasilicate, and water glass.

溶媒としては、原料であるケイ酸源と溶媒和しやすいものを適宜選択して使用することができる。具体的には、例えば、水、アルコール類等を使用することができる。塩の溶解性及び加熱時の取扱い易さの観点から、水を用いることが好ましい。   As the solvent, a solvent that can easily be solvated with the raw material silicic acid source can be appropriately selected and used. Specifically, water, alcohols, etc. can be used, for example. From the viewpoint of salt solubility and ease of handling during heating, water is preferably used.

また、Si濃度が4〜10mMの無機ケイ素化合物溶液を用いることで、イオン交換時にケイ酸からポリケイ酸が生成することを抑制することができる。   Moreover, it can suppress that polysilicic acid produces | generates from silicic acid at the time of ion exchange by using the inorganic silicon compound solution whose Si concentration is 4-10 mM.

(イオン交換体)
無機ケイ素化合物溶液のイオン交換処理に用いられるイオン交換体は、陰イオン交換体や陽イオン交換体が用いられる。陰イオン交換体としては、陰イオン交換膜等が挙げられ、陽イオン交換体としては、陽イオン交換樹脂、陽イオン交換膜等が挙げられ、特に限定されるものではないが、イオン交換能が高いことやケイ素の濃度管理が容易なことから陽イオン交換樹脂を用いることが好ましい。具体的には、処理後に得られるオルトケイ酸溶液の電気伝導率を5〜15μS/cm、pHを3.5〜7.5とすることができるものであれば、従来公知のいずれのイオン交換体を用いても良い。
(Ion exchanger)
As the ion exchanger used for the ion exchange treatment of the inorganic silicon compound solution, an anion exchanger or a cation exchanger is used. Examples of the anion exchanger include an anion exchange membrane and the like, and examples of the cation exchanger include a cation exchange resin and a cation exchange membrane. It is preferable to use a cation exchange resin because it is high and silicon concentration control is easy. Specifically, any conventionally known ion exchanger can be used as long as the orthosilicic acid solution obtained after the treatment can have an electric conductivity of 5 to 15 μS / cm and a pH of 3.5 to 7.5. May be used.

陽イオン交換樹脂としては、強酸性陽イオン交換樹脂及び弱酸性陽イオン交換樹脂のいずれを用いても良く、複数組み合わせて用いるものとしても良い。   As the cation exchange resin, either a strong acid cation exchange resin or a weak acid cation exchange resin may be used, or a plurality of cation exchange resins may be used in combination.

強酸性陽イオン交換樹脂としては、例えば、アンバーライトIR120B(オルガノ社製)、アンバーライトIR124(オルガノ社製)、アンバーライト200CT(オルガノ社製)、アンバーライト252(オルガノ社製)、ダイヤイオンSK104(三菱化学社製)、ダイヤイオンSK110(三菱化学社製)、ダイヤイオンSK112(三菱化学社製)、ダイヤイオンPK212(三菱化学社製)、ダイヤイオンPK216(三菱化学社製)、ダイヤイオンPK228(三菱化学社製)、ダイヤイオンUBK08(三菱化学社製)、ダイヤイオンUBK10(三菱化学社製)、ダイヤイオンUBK12(三菱化学社製)、ダイヤイオンUBK510L(三菱化学社製)、ダイヤイオンUBK530(三菱化学社製)、ダイヤイオンUBK550(三菱化学社製)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。   Examples of the strongly acidic cation exchange resin include Amberlite IR120B (manufactured by Organo), Amberlite IR124 (manufactured by Organo), Amberlite 200CT (manufactured by Organo), Amberlite 252 (manufactured by Organo), Diaion SK104. (Mitsubishi Chemical Corporation), Diaion SK110 (Mitsubishi Chemical Corporation), Diaion SK112 (Mitsubishi Chemical Corporation), Diaion PK212 (Mitsubishi Chemical Corporation), Diaion PK216 (Mitsubishi Chemical Corporation), Diaion PK228 (Mitsubishi Chemical), Diaion UBK08 (Mitsubishi Chemical), Diaion UBK10 (Mitsubishi Chemical), Diaion UBK12 (Mitsubishi Chemical), Diaion UBK510L (Mitsubishi Chemical), Diaion UBK530 (Mitsubishi Chemical Corporation), Diaion U K550 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) and the like, but not limited thereto.

弱酸性陽イオン交換樹脂としては、例えば、アンバーライトFPC3500(オルガノ社製)、アンバーライトIRC76(オルガノ社製)、ダイヤイオンWK10(三菱化学社製)、ダイヤイオンWK11(三菱化学社製)、ダイヤイオンWK100(三菱化学社製)、ダイヤイオンWK40L(三菱化学社製)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。   Examples of the weak acid cation exchange resin include Amberlite FPC3500 (manufactured by Organo), Amberlite IRC76 (manufactured by Organo), Diaion WK10 (manufactured by Mitsubishi Chemical), Diaion WK11 (manufactured by Mitsubishi Chemical), Dia Examples include, but are not limited to, ion WK100 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) and diamond ion WK40L (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation).

イオン交換樹脂を用いた場合、無機ケイ素化合物溶液のイオン交換処理の方法としては、例えば、バッチ法やカラム法等が用いられる。   When ion exchange resin is used, as a method of ion exchange treatment of the inorganic silicon compound solution, for example, a batch method or a column method is used.

バッチ法の場合、コンディショニング済みのイオン交換樹脂を容器に投入し、これに濃度調整した無機ケイ素化合物溶液を加え、イオン交換樹脂が浮遊する程度の強さで撹拌又は振盪しながら2時間程度反応させた後、イオン交換樹脂を濾別し、濾過液を回収することでオルトケイ酸溶液を得る。なお、マグネチックスターラーを使用すると、イオン交換樹脂の種類によってはイオン交換樹脂が破壊される場合があるので、混合の際には振盪を行うことが望ましい。ここで、コンディショニングとは、イオン交換樹脂をイオン交換能が発揮できる状態に復帰させることをいう。   In the case of the batch method, a conditioned ion exchange resin is put into a container, an inorganic silicon compound solution whose concentration is adjusted is added thereto, and the reaction is performed for about 2 hours while stirring or shaking at a strength that allows the ion exchange resin to float. Thereafter, the ion exchange resin is filtered off, and the filtrate is recovered to obtain an orthosilicate solution. If a magnetic stirrer is used, depending on the type of ion exchange resin, the ion exchange resin may be destroyed. Therefore, it is desirable to perform shaking during mixing. Here, conditioning means returning the ion exchange resin to a state where the ion exchange ability can be exhibited.

カラム法の場合、コンディショニング済みのイオン交換樹脂をカラムに充填し、濃度調整した無機ケイ素化合物溶液をカラム内に一定の流速で流入し、カラムから流出される溶液を回収することでオルトケイ酸溶液を得る。   In the case of the column method, an ion-exchange resin that has been conditioned is packed into a column, an inorganic silicon compound solution whose concentration is adjusted is flowed into the column at a constant flow rate, and the solution that flows out of the column is recovered to obtain an orthosilicate solution. obtain.

得られるオルトケイ酸溶液の電気伝導率は、バッチ法の場合には、撹拌又は振盪の程度、反応時間等により調整でき、カラム法の場合には、カラム内を流れる試料の流速、カラムの体積(半径や長さ等)、イオン交換樹脂の充填量等により調整できる。つまり、オルトケイ酸溶液の電気伝導率は、無機ケイ素化合物溶液とイオン交換体との接触時間及び接触面積を適宜変更することで、調整することができる。
また、得られるオルトケイ酸溶液のpHは、使用するイオン交換樹脂の種類、イオン交換樹脂と無機ケイ素化合物溶液の接触時間等により調整することができる。具体的には、陽イオン交換樹脂を用いる場合、イオン交換が進む程、得られるオルトケイ酸溶液のpHは低くなるため、イオン交換率の高い強酸性陽イオン交換樹脂を使用するとオルトケイ酸溶液のpHはより低くなり、イオン交換率の低い弱酸性陽イオン交換樹脂を使用するとオルトケイ酸溶液のpHは高いままとなる。
In the case of the batch method, the electric conductivity of the resulting orthosilicate solution can be adjusted by the degree of stirring or shaking, the reaction time, etc. In the case of the column method, the flow rate of the sample flowing in the column, the volume of the column ( Radius, length, etc.), the amount of ion-exchange resin filling, and the like. That is, the electrical conductivity of the orthosilicate solution can be adjusted by appropriately changing the contact time and the contact area between the inorganic silicon compound solution and the ion exchanger.
The pH of the resulting orthosilicate solution can be adjusted by the type of ion exchange resin used, the contact time between the ion exchange resin and the inorganic silicon compound solution, and the like. Specifically, when a cation exchange resin is used, the pH of the orthosilicate solution obtained becomes lower as the ion exchange proceeds. Therefore, when a strongly acidic cation exchange resin having a high ion exchange rate is used, the pH of the orthosilicate solution is increased. The pH of the orthosilicic acid solution remains high when a weakly acidic cation exchange resin with a lower ion exchange rate is used.

また、本発明においては、上記したように、イオン交換体としてイオン交換膜を用いても良い。イオン交換膜は、イオン交換樹脂を膜状に成形したもので、異符号のイオンの通過を阻止し、同符号のイオンのみを通過させる性質を有するイオン濾過膜である。
イオン交換膜を用いる場合には、陰イオン交換膜と陽イオン交換膜とを併用することが好ましいが、他の方法と組み合わせることでそれぞれを単独で用いるものとしても良い。
陰イオン交換膜は、膜に陽イオン基が固定されているため正に帯電しており、陽イオンを反発して通過させず、陰イオンのみを通過させる。このような陰イオン交換膜は、例えば、海水濃縮製塩、金属イオンの濃縮・除去、放射性イオン/物質の除去等に利用されている。このような陰イオン交換膜を用いることにより、無機ケイ素化合物溶液中の陰イオンのみを透過させて、目的のオルトケイ酸溶液を調製することができる。
また、陽イオン交換膜は、膜に陰イオン基が固定されているため負に帯電しており、陰イオンを反発して通過させず、陽イオンのみを通過させる。
In the present invention, as described above, an ion exchange membrane may be used as the ion exchanger. The ion exchange membrane is an ion filtration membrane formed by molding an ion exchange resin into a film shape, and has a property of blocking the passage of ions having different signs and allowing only ions having the same sign to pass.
When an ion exchange membrane is used, it is preferable to use an anion exchange membrane and a cation exchange membrane together, but each may be used alone by combining with other methods.
The anion exchange membrane is positively charged because the cation group is fixed to the membrane, and only the anion is allowed to pass through without repelling the cation. Such anion exchange membranes are used, for example, for seawater concentration salt production, concentration / removal of metal ions, removal of radioactive ions / substances, and the like. By using such an anion exchange membrane, only the anion in the inorganic silicon compound solution can be permeated to prepare a target orthosilicate solution.
The cation exchange membrane is negatively charged because the anion group is fixed to the membrane, and only the cation is allowed to pass without repelling the anion.

(オルトケイ酸溶液のpH)
イオン交換体による処理条件は、イオン交換体による処理で調製されたオルトケイ酸溶液のpHが3.5〜7.5となるように設定されていることが好ましい。pHが7.5以下であると、溶液中のオルトケイ酸が重合してポリケイ酸が生成してしまうことを抑制することができ、pHが3.5以上であると、第2工程のpH調整におけるアルカリ添加量を低減することができる。
(PH of orthosilicate solution)
The treatment conditions with the ion exchanger are preferably set so that the pH of the orthosilicic acid solution prepared by the treatment with the ion exchanger is 3.5 to 7.5. When the pH is 7.5 or less, it is possible to suppress the formation of polysilicic acid by polymerization of orthosilicic acid in the solution, and when the pH is 3.5 or more, the pH adjustment in the second step The amount of alkali added in can be reduced.

pH測定は、一般的なガラス電極を用いたpHメーターによって測定できる。具体的には、例えば、MODEL(F−71S)(株式会社堀場製作所)を使用することができる。オルトケイ酸溶液のpHは、フタル酸塩pH標準液(pH:4.01)と、中性リン酸塩pH標準液(pH:6.86)と、ホウ酸塩pH標準液(pH:9.18)とをpH標準液として用い、pHメーターを3点校正した後、pHメーターの電極をオルトケイ酸溶液に入れて、5分以上経過して安定した後の値を読み取ることで得られる。このとき、pH標準液とオルトケイ酸溶液の液温は、例えば25℃とすることができる。   The pH can be measured by a pH meter using a general glass electrode. Specifically, for example, MODEL (F-71S) (Horiba, Ltd.) can be used. The pH of the orthosilicate solution is as follows: phthalate pH standard solution (pH: 4.01), neutral phosphate pH standard solution (pH: 6.86), and borate pH standard solution (pH: 9.01). 18) is used as a pH standard solution, the pH meter is calibrated at three points, the electrode of the pH meter is placed in an orthosilicic acid solution, and the value after 5 minutes has elapsed and is read is read. At this time, the liquid temperature of the pH standard solution and the orthosilicate solution can be set to 25 ° C., for example.

(オルトケイ酸溶液の電気伝導率σ)
イオン交換体による処理条件は、イオン交換体による処理で調製されたオルトケイ酸溶液の電気伝導率が5〜500μS/cmとなるように設定されていることが好ましい。特に、陽イオン交換樹脂を用いてカラム法によりイオン交換処理する場合には、カラムの流速を調整することで、電気伝導率を調整することが可能である。オルトケイ酸溶液の電気伝導率としては、好ましくは5〜100μS/cmであり、更に好ましくは5〜15μS/cmである。
オルトケイ酸溶液の電気伝導率が500μS/cm以下であると、第2工程で調製される混合液への塩の混入が抑えられ、高収率でチューブ状アルミニウムケイ酸塩を製造することができる。また、オルトケイ酸溶液の電気伝導率が10μS/cm以上であると、イオン交換体による処理時間を短縮でき、生産性を向上させることができる。
(Electric conductivity σ of orthosilicate solution)
The treatment conditions with the ion exchanger are preferably set such that the electrical conductivity of the orthosilicic acid solution prepared by the treatment with the ion exchanger is 5 to 500 μS / cm. In particular, when ion exchange treatment is performed by a column method using a cation exchange resin, it is possible to adjust the electrical conductivity by adjusting the flow rate of the column. The electric conductivity of the orthosilicate solution is preferably 5 to 100 μS / cm, more preferably 5 to 15 μS / cm.
When the electrical conductivity of the orthosilicate solution is 500 μS / cm or less, the mixing of the salt into the mixed solution prepared in the second step is suppressed, and a tubular aluminum silicate can be produced with a high yield. . Moreover, the treatment time by an ion exchanger can be shortened and productivity can be improved as the electrical conductivity of an orthosilicic acid solution is 10 microsiemens / cm or more.

理論純水の電気伝導率は、約0.055μS/cmの絶縁体であるため、特にオルトケイ酸溶液の溶媒が水の場合、電気伝導率は溶液中の全イオン量を示す指標といえる。   Since the electrical conductivity of theoretical pure water is an insulator of about 0.055 μS / cm, it can be said that the electrical conductivity is an index indicating the total amount of ions in the solution, particularly when the solvent of the orthosilicate solution is water.

オルトケイ酸溶液の電気伝導率は、一般的な電気伝導率計によって測定でき、具体的には、例えば、ES−51(株式会社堀場製作所)を用いて、常温(25℃)で測定される。   The electrical conductivity of the orthosilicic acid solution can be measured with a general electrical conductivity meter, and specifically, for example, it is measured at room temperature (25 ° C.) using ES-51 (Horiba, Ltd.).

(1.2)第2工程
第2工程では、オルトケイ酸溶液、無機アルミニウム化合物溶液及び尿素又はアンモニアを混合し、pH2.8〜5.0に調整した後に3〜120時間水熱処理することが好ましい。
また、第2工程において、オルトケイ酸溶液と無機アルミニウム化合物溶液等を混合してなる混合液の元素モル比Si/Alが、0.3〜1.0であることが好ましい。このように、第2工程において、混合液の元素モル比Si/Alを調整することで、製造されるチューブ状アルミニウムケイ酸塩の組成比を変更することができる。元素モル比Si/Alを当該範囲とすることにより、目的のチューブ状アルミニウムケイ酸塩を高純度で得ることができ、ベーマイト、ギブサイト、非結晶シリカ及びアロフェン等の副生成物の生成を抑制することができる。
(1.2) Second Step In the second step, it is preferable to mix an orthosilicic acid solution, an inorganic aluminum compound solution and urea or ammonia and adjust the pH to 2.8 to 5.0, followed by hydrothermal treatment for 3 to 120 hours. .
In the second step, the element molar ratio Si / Al of the mixed solution obtained by mixing the orthosilicate solution and the inorganic aluminum compound solution is preferably 0.3 to 1.0. Thus, in the second step, the composition ratio of the tubular aluminum silicate to be produced can be changed by adjusting the element molar ratio Si / Al of the mixed solution. By setting the element molar ratio Si / Al within this range, the target tubular aluminum silicate can be obtained with high purity, and the production of by-products such as boehmite, gibbsite, amorphous silica and allophane is suppressed. be able to.

(無機アルミニウム化合物溶液)
無機アルミニウム化合物溶液を構成するアルミニウム源としては、溶媒和した際にアルミニウムイオンが生じるものであれば特に制限されない。そのようなアルミニウム源としては、例えば、塩化アルミニウム、過塩素酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、アルミニウムsec−ブトキシド等が挙げられる。
(Inorganic aluminum compound solution)
The aluminum source constituting the inorganic aluminum compound solution is not particularly limited as long as aluminum ions are generated when solvated. Examples of such an aluminum source include aluminum chloride, aluminum perchlorate, aluminum nitrate, and aluminum sec-butoxide.

溶媒としては、原料であるアルミニウム源と溶媒和しやすいものを適宜選択して使用することができる。具体的には、例えば、水、アルコール類等を使用することができる。塩の溶解性及び加熱時の取扱い易さの観点から、水を用いることが好ましい。   As the solvent, a solvent that can easily be solvated with the aluminum source as a raw material can be appropriately selected and used. Specifically, water, alcohols, etc. can be used, for example. From the viewpoint of salt solubility and ease of handling during heating, water is preferably used.

(尿素又はアンモニア)
尿素又はアンモニアとしては、いずれか一方を用いれば良く、所定の濃度に調整された溶液として添加することが取扱い性の観点から好ましい。特に、尿素を用いる場合、他の各種条件を適宜調整することで、形成されるチューブ状アルミニウムケイ酸塩の長さを精度良く調整することができるため、各粒子の均一性を向上させることができる。
(Urea or ammonia)
Either urea or ammonia may be used, and it is preferable from the viewpoint of handleability to add as a solution adjusted to a predetermined concentration. In particular, when urea is used, the length of the formed tubular aluminum silicate can be accurately adjusted by appropriately adjusting other various conditions, so that the uniformity of each particle can be improved. it can.

(混合液のpH調整)
第2工程においては、オルトケイ酸溶液、無機アルミニウム化合物溶液及び尿素又はアンモニアを混合した混合液を、pH2.8〜5.0に調整することが好ましい。pHを当該範囲に調整するためには、例えば、水酸化ナトリウム水溶液又は水酸化カリウム水溶液等の塩基性溶液を添加する方法や、例えば、塩酸、酢酸又は硝酸等の酸性溶液を添加する方法等が挙げられる。
(Adjusting the pH of the mixture)
In the second step, it is preferable to adjust the mixed solution obtained by mixing the orthosilicic acid solution, the inorganic aluminum compound solution, and urea or ammonia to pH 2.8 to 5.0. In order to adjust the pH to the range, for example, a method of adding a basic solution such as an aqueous sodium hydroxide solution or an aqueous potassium hydroxide solution, or a method of adding an acidic solution such as hydrochloric acid, acetic acid or nitric acid, etc. Can be mentioned.

(水熱処理)
第2工程においては、pH調整後の混合液に対して水熱処理を行う。このときの加熱温度は特に限定されないが、より高純度なチューブ状アルミニウムケイ酸塩を得る観点から80〜120℃であることが好ましい。
加熱温度が120℃以下であると、副生成物であるベーマイト(一水和アルミニウム酸化物)の析出を抑制することができる傾向がある。なお、尿素を用いる場合には、加熱温度が高すぎると加熱開始初期で急速な熱分解が起き、混合液中のアンモニア濃度が急上昇してpHがアルカリ性側に近似する可能性があるため、中性〜弱酸性で形成されるチューブ状アルミニウムケイ酸塩の製造には不向きだと考えられる。
また、加熱温度が80℃以上であると、尿素の熱分解とそれに続くチューブ状アルミニウムケイ酸塩の合成速度が向上し、生産性を向上させることができる。
(Hydrothermal treatment)
In the second step, hydrothermal treatment is performed on the mixed solution after pH adjustment. Although the heating temperature at this time is not specifically limited, It is preferable that it is 80-120 degreeC from a viewpoint of obtaining higher purity tubular aluminum silicate.
There exists a tendency which can suppress precipitation of the boehmite (monohydric aluminum oxide) which is a by-product as heating temperature is 120 degrees C or less. When urea is used, if the heating temperature is too high, rapid thermal decomposition may occur at the beginning of heating, and the ammonia concentration in the mixed solution may rise rapidly, causing the pH to approximate the alkaline side. It is thought that it is unsuitable for manufacture of the tubular aluminum silicate formed in the property-weak acidity.
Further, when the heating temperature is 80 ° C. or higher, the thermal decomposition of urea and the subsequent synthesis rate of the tubular aluminum silicate are improved, and the productivity can be improved.

加熱時間は、3〜120時間であることが好ましい。加熱時間を3時間以上とすることで、平均粒子径(D50)が5nm以上のチューブ状アルミニウムケイ酸塩をより精度良く形成することができる。また、加熱時間を120時間以下とすることで、平均粒子径(D50)が300nm以下のチューブ状アルミニウムケイ酸塩をより精度良く形成することができ、また、チューブ状アルミニウムケイ酸塩の製造を効率的に行うことができる。   The heating time is preferably 3 to 120 hours. By setting the heating time to 3 hours or more, a tubular aluminum silicate having an average particle diameter (D50) of 5 nm or more can be formed with higher accuracy. In addition, by setting the heating time to 120 hours or less, a tubular aluminum silicate having an average particle diameter (D50) of 300 nm or less can be formed with higher accuracy. Can be done efficiently.

(2)回収工程
本発明のチューブ状アルミニウムケイ酸塩の製造方法においては、上記した水熱処理工程で得られた混合液から、未反応物や水等を除去してチューブ状アルミニウムケイ酸塩を分離回収するため回収工程を行う。本発明の製造方法においては、回収工程は、限外濾過により行う。
(2) Recovery process In the manufacturing method of the tubular aluminum silicate of the present invention, unreacted substances, water, and the like are removed from the mixed liquid obtained in the hydrothermal treatment process described above to obtain the tubular aluminum silicate. A recovery process is performed to separate and recover. In the production method of the present invention, the recovery step is performed by ultrafiltration.

(限外濾過)
限外濾過は、濾過の一種で、英語の頭文字からUF(Ultrafiltration)とも呼ばれ、主として、タンパク質、DNA、デンプン、及び天然又は合成ポリマー等の可溶性高分子の濃縮又はダイアフィルトレーションに使用される。限外濾過膜の孔径は、逆浸透膜(RO膜、NF膜)より大きく精密濾過膜(MF膜)よりも小さいとされるが、孔といっても精密濾過膜のような孔は電子顕微鏡で観察しても見られないことが多く、そうした孔径が計測しにくいものについては、膜の分離能力は孔径ではなく、分子量が明らかなタンパク質やデキストランの阻止率による「公称分画分子量(NMWL;Nominal Molecular. Weight Limit)」又は「分子量カットオフ評価(MWCO;Molecular Weight Cut Off)」から表されることが多い。
(Ultrafiltration)
Ultrafiltration is a type of filtration, also called UF (Ultrafiltration) from the English initials, and is mainly used for concentration or diafiltration of soluble polymers such as proteins, DNA, starch, and natural or synthetic polymers Is done. The pore size of the ultrafiltration membrane is larger than the reverse osmosis membrane (RO membrane, NF membrane) and smaller than the microfiltration membrane (MF membrane). When the pore size is difficult to measure, the separation ability of the membrane is not based on the pore size, but is based on the blocking rate of proteins and dextran whose molecular weight is obvious. Nominal Molecular. Weight Limit ”or“ Molecular Weight Cut Off ”(MWCO).

限外濾過は、接線流濾過方式(クロスフロー方式)や全量濾過方式によって行う。大部分の用途では、限外濾過は接線流濾過方式で実施され、この場合には、供給液体が膜表面を通過するときに、膜の孔径よりも小さな分子は透過し(濾液)、残り(保持液)が膜を透過せずに残留する。接線流濾過方式を使用する利点としては、膜の面全体を流体が常に流れるので、膜表面及びその付近でゲル層、ケーキ層の生成が抑制され、これによって安定した透過液量と除去性能が得られやすく膜の寿命が延長されることである。
接線流濾過方式としては、ビバフロー50限外濾過濃縮機 VF05P9(MWCO:3000)、VF05P1(MWCO:5000)、VF05P0(MWCO:10000)、VF05C0(MWCO:10000)、VF05P2(MWCO:30000)、VF05P3(MWCO:50000)、VF05P4(MWCO:100000)、VF05C4(MWCO:100000)、VF05P6(MWCO:1000000)、VF05P7(孔径:0.2μm)、ビバフロー200限外濾過濃縮機 VF20H9(MWCO:2000)、VF20P9(MWCO:3000)、VF20P1(MWCO:5000)、VF20H1(MWCO:5000)、VF20P1(MWCO:5000)、VF20H1(MWCO:5000)、VF20P0(MWCO:10000)、VF20H0(MWCO:10000)、VF20P2(MWCO:30000)、VF20H2(MWCO:30000)、VF20P3(MWCO:50000)、VF20P4(MWCO:100000)、VF20C4(MWCO:100000)、VF20P7(孔径:0.2μm)(以上、Sartorius AG社製)、チューブラー型モジュール MH25−NV−DUYM010(MWCO:20000)、MH25−NV−DUYL010(MWCO:40000)、MH25−NV−DUS0410(MWCO:40000)、MH25−NV−DUS1010(MWCO:100000)、20100P18A(MWCO:100000)、20100P18B(MWCO:100000)、20100P18LP(MWCO:100000)(以上、ダイセン・メンブレン・システムズ(株)製)等を用いて行うことができるが、これらに限定されるものではない。
The ultrafiltration is performed by a tangential flow filtration method (cross flow method) or a total amount filtration method. For most applications, ultrafiltration is carried out in a tangential flow filtration fashion, where molecules smaller than the pore size of the membrane are permeated (filtrate) and the rest (filtrate) as the feed liquid passes through the membrane surface. Retentate) remains without passing through the membrane. The advantage of using the tangential flow filtration method is that the fluid always flows over the entire surface of the membrane, so the formation of gel layer and cake layer on the surface of the membrane and its vicinity is suppressed, which ensures stable permeate volume and removal performance. It is easy to obtain and the lifetime of a film | membrane is extended.
As a tangential flow filtration method, Vivaflow 50 ultrafiltration concentrator VF05P9 (MWCO: 3000), VF05P1 (MWCO: 5000), VF05P0 (MWCO: 10,000), VF05C0 (MWCO: 10,000), VF05P2 (MWCO: 30000), VF05P3 (MWCO: 50000), VF05P4 (MWCO: 100000), VF05C4 (MWCO: 100000), VF05P6 (MWCO: 1000000), VF05P7 (pore diameter: 0.2 μm), Vivaflow 200 ultrafiltration concentrator VF20H9 (MWCO: 2000), VF20P9 (MWCO: 3000), VF20P1 (MWCO: 5000), VF20H1 (MWCO: 5000), VF20P1 (MWCO: 5000), VF20H1 (MWCO: 5000), VF20P0 (MWCO: 10000), VF20H0 (MWCO: 10000), VF20P2 (MWCO: 30000), VF20H2 (MWCO: 30000), VF20P3 (MWCO: 50000), VF20P4 (MWCO: 100000), VF20C40000 (MW) ), VF20P7 (pore diameter: 0.2 μm) (above, manufactured by Sartorius AG), tubular module MH25-NV-DUYM010 (MWCO: 20000), MH25-NV-DUYL010 (MWCO: 40000), MH25-NV-DUS0410 (MWCO: 40000), MH25-NV-DUS1010 (MWCO: 100000), 20100P18A (MWCO: 100000), 20100P18B (MWCO: 100,000), 20100P18LP (MWCO: 100,000) (above, manufactured by Daisen Membrane Systems Co., Ltd.) and the like, but are not limited thereto.

また、全量濾過方式の場合には、流体の流れ全体がフィルターを透過して濾過され、フィルターを通過しないあらゆる材料は、フィルター上面に残留する。このため、阻止された微粒子や不純物により短時間で膜が閉塞する場合がある。   Further, in the case of the total amount filtration method, the entire fluid flow is filtered through the filter, and any material that does not pass through the filter remains on the upper surface of the filter. For this reason, the film may be blocked in a short time due to the blocked fine particles and impurities.

本発明においては、限外濾過は接線流濾過方式と全量濾過方式ともに実施可能であるが、フィルターが詰まりにくく膜の寿命が延長され、経済的に有利な点から接線流濾過方式が望ましい。   In the present invention, the ultrafiltration can be carried out by both the tangential flow filtration method and the total amount filtration method, but the tangential flow filtration method is desirable from the point of economical advantage because the filter is difficult to clog and the life of the membrane is extended.

限外濾過を行う際の条件としては、水熱処理して得られた混合液の固形分濃度を1〜20%、pHを3〜8、電気伝導度(塩濃度)を10〜5000μS/cmとすることが好ましく、更に、当該混合液の固形分濃度を1〜5%、pHを3〜5、電気伝導度(塩濃度)を10〜200μS/cmとすることがより好ましい。これにより、水熱処理して得られた混合液中においてチューブ状アルミニウムケイ酸塩の分散性が向上し、平均粒子径(D50)が5nm以上であって、粒子径の変動係数が35%以下のチューブ状アルミニウムケイ酸塩をより確実に得ることができる。
また、本発明の製造方法においては、孔径が異なる限外濾過膜を用いて、限外濾過を複数回行うものとしても良い。例えば、孔径の大きい限外濾過膜を用いて粒径が大きい粒子を除去した後、孔径の小さい限外濾過膜を用いて粒径が小さい粒子を除去することものとしても良い。これにより、平均粒子径(D50)が5nm以上であって、粒子径の変動係数が35%以下のチューブ状アルミニウムケイ酸塩をより確実に得ることができる。
As conditions for performing ultrafiltration, the solid content concentration of the liquid mixture obtained by hydrothermal treatment is 1 to 20%, the pH is 3 to 8, and the electrical conductivity (salt concentration) is 10 to 5000 μS / cm. Furthermore, it is more preferable that the solid content concentration of the mixed solution is 1 to 5%, the pH is 3 to 5, and the electric conductivity (salt concentration) is 10 to 200 μS / cm. Thereby, the dispersibility of the tubular aluminum silicate is improved in the mixture obtained by hydrothermal treatment, the average particle size (D50) is 5 nm or more, and the variation coefficient of the particle size is 35% or less. Tubular aluminum silicate can be obtained more reliably.
Moreover, in the manufacturing method of this invention, it is good also as what performs ultrafiltration in multiple times using the ultrafiltration membrane from which a hole diameter differs. For example, after removing particles having a large particle size using an ultrafiltration membrane having a large pore size, particles having a small particle size may be removed using an ultrafiltration membrane having a small pore size. Thereby, a tubular aluminum silicate having an average particle diameter (D50) of 5 nm or more and a coefficient of variation of the particle diameter of 35% or less can be obtained more reliably.

(3)その他
本発明のチューブ状アルミニウムケイ酸塩の製造方法は、必要に応じて、溶媒置換、粉末乾燥など更に別の工程を有していても良い。
(3) Others The method for producing the tubular aluminum silicate of the present invention may have further steps such as solvent replacement and powder drying, if necessary.

なお、本発明の製造方法においては、チューブ状アルミニウムケイ酸塩を限外濾過により回収するものであるが、上記平均粒子径(D50)が5nm以上であって、粒子径の変動係数が35%以下のチューブ状アルミニウムケイ酸塩を得る方法としては、当該方法に限られるものではなく、チューブ状アルミニウムケイ酸塩を塩析により回収するものとしても良い。ただし、より均一なチューブ状アルミニウムケイ酸塩を得る観点から、限外濾過により回収工程を行うことが好ましい。   In the production method of the present invention, the tubular aluminum silicate is recovered by ultrafiltration. The average particle size (D50) is 5 nm or more, and the variation coefficient of the particle size is 35%. The method for obtaining the following tubular aluminum silicate is not limited to this method, and the tubular aluminum silicate may be recovered by salting out. However, from the viewpoint of obtaining a more uniform tubular aluminum silicate, it is preferable to perform the recovery step by ultrafiltration.

水熱処理して得られた混合液から塩析によりチューブ状アルミニウムケイ酸塩を回収する場合には、凝集剤としてNaCl水溶液を添加して当該混合液をゲル化させ、これを遠心分離することでチューブ状アルミニウムケイ酸塩を回収することができる。上記した本発明のチューブ状アルミニウムケイ酸塩を得るためには、凝集剤として添加するNaCl水溶液の濃度及び添加量を適宜調整して行う必要がある。NaCl水溶液の濃度及び添加量が大き過ぎるとチューブ状アルミニウムケイ酸塩が凝集し過ぎてしまい、粒子径の変動係数が35%より大きいチューブ状アルミニウムケイ酸塩が得られてしまい、逆にNaCl水溶液の濃度及び添加量が小さ過ぎるとチューブ状アルミニウムケイ酸塩がほとんど凝集されず、遠心分離してもチューブ状アルミニウムケイ酸塩を得ることができない。   When tubular aluminum silicate is recovered by salting out from a mixture obtained by hydrothermal treatment, an aqueous NaCl solution is added as a flocculant to gel the mixture, and this is centrifuged. Tubular aluminum silicate can be recovered. In order to obtain the tubular aluminum silicate of the present invention described above, it is necessary to adjust the concentration and addition amount of the NaCl aqueous solution added as a flocculant as appropriate. If the concentration and addition amount of the NaCl aqueous solution are too large, the tubular aluminum silicate is agglomerated too much, and a tubular aluminum silicate having a coefficient of variation of particle diameter of more than 35% is obtained. If the concentration and the amount added are too small, the tubular aluminum silicate is hardly agglomerated, and the tubular aluminum silicate cannot be obtained even by centrifugation.

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。また、実施例において「部」あるいは「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」あるいは「質量%」を表す。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. Further, in the examples, “part” or “%” is used, but “part by mass” or “% by mass” is expressed unless otherwise specified.

《サンプル1の調製》
まず、オルトケイ酸ナトリウムをイオン交換水に溶解し、Si濃度3.0mMのオルトケイ酸ナトリウム水溶液を10L調製した。調製したオルトケイ酸ナトリウム水溶液を、カラムに充填した陽イオン交換樹脂に流入してイオン交換処理し、3.0mMのオルトケイ酸水溶液を得た。カラムの流速は、得られるオルトケイ酸水溶液の電気伝導率が500μS/cm以下になるように設定した。なお、オルトケイ酸水溶液の電気伝導率は、電気伝導率計ES−51(堀場製作所社製)を用いて、25℃で測定した。また、陽イオン交換樹脂としては、オルトケイ酸水溶液のpHが5.0になるように、強酸性陽イオン交換樹脂であるアンバーライトIR120B(オルガノ社製)を使用した。オルトケイ酸水溶液のpHは、MODEL(F−71S)(株式会社堀場製作所)を用いて上記方法により測定した。
<< Preparation of Sample 1 >>
First, sodium orthosilicate was dissolved in ion-exchanged water to prepare 10 L of a sodium orthosilicate aqueous solution having a Si concentration of 3.0 mM. The prepared sodium orthosilicate aqueous solution was introduced into a cation exchange resin packed in a column and subjected to ion exchange treatment to obtain a 3.0 mM orthosilicate aqueous solution. The flow rate of the column was set so that the electrical conductivity of the resulting orthosilicate aqueous solution was 500 μS / cm or less. In addition, the electrical conductivity of the orthosilicate aqueous solution was measured at 25 ° C. using an electrical conductivity meter ES-51 (manufactured by Horiba, Ltd.). Further, as the cation exchange resin, Amberlite IR120B (manufactured by Organo Co., Ltd.), which is a strongly acidic cation exchange resin, was used so that the pH of the orthosilicate aqueous solution was 5.0. The pH of the orthosilicate aqueous solution was measured by the above method using MODEL (F-71S) (Horiba, Ltd.).

次に、得られた3.0mMのオルトケイ酸水溶液を5L、30mMの硝酸アルミニウム水溶液を1L、28mMの尿素水溶液を1L、3.8mMのNaOH水溶液を1L、イオン交換水を2L混合して、SiとAlのモル濃度が1:2の比の混合液を調製した。更に、混合液のpHが3.5になるように4MのNaOH水溶液を滴下した。調製した混合液のpHは上記と同様の方法により測定した。調製した混合液を充分に撹拌した後、この混合液をオートクレーブにて100℃で3時間加熱することで、水熱処理した(水熱処理工程)。   Next, 5 L of the obtained 3.0 mM orthosilicate aqueous solution, 1 L of 30 mM aluminum nitrate aqueous solution, 1 L of 28 mM urea aqueous solution, 1 L of 3.8 mM NaOH aqueous solution, and 2 L of ion-exchanged water were mixed, and Si A liquid mixture having a molar ratio of Al and Al of 1: 2 was prepared. Further, 4M NaOH aqueous solution was added dropwise so that the pH of the mixed solution was 3.5. The pH of the prepared mixed solution was measured by the same method as described above. After fully stirring the prepared liquid mixture, this liquid mixture was hydrothermally treated by heating at 100 ° C. for 3 hours in an autoclave (hydrothermal treatment step).

混合液が室温に戻った後、ビバフロー200限外濾過濃縮機 VF20H9(MWCO:2000、Sartorius AG社製)を使用して限外濾過して100倍に濃縮し、硝酸でpH3.5に調整したイオン交換水を用いて濾過排液の電気伝導度が200μS/cm以下になるまで洗浄を行い、チューブ状アルミニウムケイ酸塩の水分散液を得た(回収工程)。   After the mixture returned to room temperature, it was ultrafiltered using a Vivaflow 200 ultrafiltration concentrator VF20H9 (MWCO: 2000, manufactured by Sartorius AG), concentrated 100 times, and adjusted to pH 3.5 with nitric acid. Washing was performed using ion-exchanged water until the electric conductivity of the filtered effluent became 200 μS / cm or less to obtain an aqueous dispersion of tubular aluminum silicate (recovery step).

《サンプル2の調製》
サンプル1の調製において、ビバフロー200限外濾過濃縮機 VF20P4(MWCO:100000、Sartorius AG社製)を使用して限外濾過した以外は同様にして、チューブ状アルミニウムケイ酸塩の水分散液を得た。
<< Preparation of Sample 2 >>
In the preparation of Sample 1, an aqueous dispersion of tubular aluminum silicate was obtained in the same manner except that ultrafiltration was performed using a Vivaflow 200 ultrafiltration concentrator VF20P4 (MWCO: 100,000, manufactured by Sartorius AG). It was.

《サンプル3の調製》
サンプル1の調製において、オートクレーブでの加熱時間を24時間に変更し、ビバフロー200限外濾過濃縮機 VF20P0(MWCO:10000、Sartorius AG社製)を使用して限外濾過した以外は同様にして、チューブ状アルミニウムケイ酸塩の水分散液を得た。
<< Preparation of Sample 3 >>
In the preparation of Sample 1, the heating time in the autoclave was changed to 24 hours, and the same was performed except that ultrafiltration was performed using a Vivaflow 200 ultrafiltration concentrator VF20P0 (MWCO: 10,000, manufactured by Sartorius AG). An aqueous dispersion of tubular aluminum silicate was obtained.

《サンプル4の調製》
サンプル1の調製において、オートクレーブでの加熱時間を24時間に変更し、ビバフロー200限外濾過濃縮機 VF20P9(MWCO:3000、Sartorius AG社製)を使用して限外濾過した以外は同様にして、チューブ状アルミニウムケイ酸塩の水分散液を得た。
<< Preparation of Sample 4 >>
In the preparation of Sample 1, the heating time in the autoclave was changed to 24 hours, and the same was performed except that ultrafiltration was performed using a Vivaflow 200 ultrafiltration concentrator VF20P9 (MWCO: 3000, manufactured by Sartorius AG). An aqueous dispersion of tubular aluminum silicate was obtained.

《サンプル5の調製》
サンプル1の調製において、オートクレーブでの加熱時間を60時間に変更し、ビバフロー200限外濾過濃縮機 VF20P0(MWCO:10000)を使用して限外濾過した以外は同様にして、チューブ状アルミニウムケイ酸塩の水分散液を得た。
<< Preparation of Sample 5 >>
In the preparation of Sample 1, tubular aluminum silicate was used in the same manner except that the heating time in the autoclave was changed to 60 hours and ultrafiltration was performed using a Vivaflow 200 ultrafiltration concentrator VF20P0 (MWCO: 10000). An aqueous dispersion of salt was obtained.

《サンプル6の調製》
サンプル1の調製において、オートクレーブでの加熱時間を60時間に変更し、ビバフロー200限外濾過濃縮機 VF20P2(MWCO:30000、Sartorius AG社製)を使用して限外濾過した以外は同様にして、チューブ状アルミニウムケイ酸塩の水分散液を得た。
<< Preparation of Sample 6 >>
In the preparation of Sample 1, the heating time in the autoclave was changed to 60 hours, and the same was performed except that ultrafiltration was performed using a Vivaflow 200 ultrafiltration concentrator VF20P2 (MWCO: 30000, manufactured by Sartorius AG). An aqueous dispersion of tubular aluminum silicate was obtained.

《サンプル7の調製》
サンプル1の調製において、オートクレーブでの加熱時間を120時間に変更し、ビバフロー200限外濾過濃縮機 VF20P3(MWCO:50000、Sartorius AG社製)を使用して限外濾過した以外は同様にして、チューブ状アルミニウムケイ酸塩の水分散液を得た。
<< Preparation of Sample 7 >>
In the preparation of Sample 1, the heating time in the autoclave was changed to 120 hours, and the same was performed except that ultrafiltration was performed using a Vivaflow 200 ultrafiltration concentrator VF20P3 (MWCO: 50000, manufactured by Sartorius AG). An aqueous dispersion of tubular aluminum silicate was obtained.

《サンプル8の調製》
サンプル1の調製において、オートクレーブでの加熱時間を120時間に変更し、ビバフロー200限外濾過濃縮機 VF20P4(MWCO:100000、Sartorius AG社製)を使用して限外濾過した以外は同様にして、チューブ状アルミニウムケイ酸塩の水分散液を得た。
<< Preparation of Sample 8 >>
In the preparation of Sample 1, the heating time in the autoclave was changed to 120 hours, and the same was performed except that ultrafiltration was performed using a Vivaflow 200 ultrafiltration concentrator VF20P4 (MWCO: 100,000, manufactured by Sartorius AG). An aqueous dispersion of tubular aluminum silicate was obtained.

《サンプル9の調製》
まず、サンプル1の調製と同様の手法で、1.5mMのオルトケイ酸水溶液を調製した。
次に、得られた1.5mMのオルトケイ酸水溶液を5L、3.0mMの硝酸アルミニウム水溶液を5L混合して、SiとAlのモル濃度が1:2の比になるように混合液を調製した。調製した混合液を良く撹拌しながら、pH5.0になるまで0.5mL/minの速度で100mMの水酸化ナトリウム水溶液を加え、オートクレーブにて100℃で3時間加熱することで、水熱処理した。
<< Preparation of Sample 9 >>
First, a 1.5 mM orthosilicate aqueous solution was prepared in the same manner as in the preparation of Sample 1.
Next, 5 L of the obtained 1.5 mM orthosilicic acid aqueous solution and 5 L of 3.0 mM aluminum nitrate aqueous solution were mixed to prepare a mixture so that the molar concentration of Si and Al was 1: 2. . While thoroughly stirring the prepared mixed solution, 100 mM sodium hydroxide aqueous solution was added at a rate of 0.5 mL / min until pH 5.0, and the mixture was hydrothermally treated by heating at 100 ° C. for 3 hours in an autoclave.

混合液が室温に戻った後、ビバフロー200限外濾過濃縮機 VF20P3(MWCO:50000)を使用して限外濾過して100倍に濃縮し、硝酸でpH3.5に調整したイオン交換水を用いて濾過排液の電気伝導度が200μS/cm以下になるまで洗浄を行い、チューブ状アルミニウムケイ酸塩の水分散液を得た。   After the mixture returns to room temperature, it is ultrafiltered using a Vivaflow 200 ultrafiltration concentrator VF20P3 (MWCO: 50000), concentrated 100 times, and ion-exchanged water adjusted to pH 3.5 with nitric acid is used. Then, washing was carried out until the electric conductivity of the filtered waste liquid became 200 μS / cm or less to obtain an aqueous dispersion of tubular aluminum silicate.

《サンプル10の調製》
サンプル9の調製において、オートクレーブでの加熱時間を6時間に変更し、限外濾過による回収工程を以下のようにして行った以外は同様にして、チューブ状アルミニウムケイ酸塩の分散液を調製した。
<< Preparation of Sample 10 >>
In the preparation of Sample 9, a tube-shaped aluminum silicate dispersion was prepared in the same manner except that the heating time in the autoclave was changed to 6 hours and the collection step by ultrafiltration was performed as follows. .

水熱処理工程で得られた混合液が室温に戻った後、第1の分離操作としてビバフロー200限外濾過濃縮機 VF20P0(MWCO:10000)を使用して限外濾過して濾過液を回収し、更に、第2の分離操作としてビバフロー200限外濾過濃縮機 VF20H9(MWCO:2000)を使用して限外濾過して100倍に濃縮し、硝酸でpH3.5に調整したイオン交換水を用いて濾過排液の電気伝導度が200μS/cm以下になるまで洗浄を行い、チューブ状アルミニウムケイ酸塩の水分散液を得た。   After the liquid mixture obtained in the hydrothermal treatment step returns to room temperature, the filtrate is recovered by ultrafiltration using a Vivaflow 200 ultrafiltration concentrator VF20P0 (MWCO: 10000) as a first separation operation, Further, as a second separation operation, ultrafiltration using a Vivaflow 200 ultrafiltration concentrator VF20H9 (MWCO: 2000) was concentrated 100 times, and ion exchange water adjusted to pH 3.5 with nitric acid was used. Washing was carried out until the electrical conductivity of the filtered effluent became 200 μS / cm or less to obtain an aqueous dispersion of tubular aluminum silicate.

《サンプル11の調製》
サンプル9の調製において、オートクレーブでの加熱時間を48時間に変更し、ビバフロー200限外濾過濃縮機 VF20H9(MWCO:2000)を使用して限外濾過した以外は同様にして、チューブ状アルミニウムケイ酸塩の水分散液を得た。
<< Preparation of Sample 11 >>
In the preparation of sample 9, except that the heating time in the autoclave was changed to 48 hours, and ultrafiltration was performed using a Vivaflow 200 ultrafiltration concentrator VF20H9 (MWCO: 2000), tubular aluminum silicate An aqueous dispersion of salt was obtained.

《サンプル12の調製》
サンプル10の調製において、オートクレーブでの加熱時間を120時間に変更し、更に、第1の分離操作にビバフロー200限外濾過濃縮機 VF20P4(MWCO:100000)を使用し、第2の分離操作にビバフロー200限外濾過濃縮機 VF20P3(MWCO:50000)を使用した以外は同様にして、チューブ状アルミニウムケイ酸塩の水分散液を得た。
<< Preparation of Sample 12 >>
In the preparation of sample 10, the heating time in the autoclave was changed to 120 hours, and the Vivaflow 200 ultrafiltration concentrator VF20P4 (MWCO: 100000) was used for the first separation operation, and Vivaflow was used for the second separation operation. An aqueous dispersion of tubular aluminum silicate was obtained in the same manner except that 200 ultrafiltration concentrator VF20P3 (MWCO: 50000) was used.

《サンプル13の調製》
サンプル10の調製において、オートクレーブでの加熱時間を120時間に変更し、更に、第1の分離操作にビバフロー200限外濾過濃縮機 VF20P7(孔径:0.2μm、Sartorius AG社製)を使用し、第2の分離操作にビバフロー200限外濾過濃縮機 VF20P3(MWCO:50000)を使用した以外は同様にして、チューブ状アルミニウムケイ酸塩の水分散液を得た。
<< Preparation of Sample 13 >>
In the preparation of sample 10, the heating time in the autoclave was changed to 120 hours, and further, a Vivaflow 200 ultrafiltration concentrator VF20P7 (pore size: 0.2 μm, manufactured by Sartorius AG) was used for the first separation operation. An aqueous dispersion of tubular aluminum silicate was obtained in the same manner except that the Vivaflow 200 ultrafiltration concentrator VF20P3 (MWCO: 50000) was used for the second separation operation.

《サンプル14の調製》
サンプル1の調製において、回収工程を下記の方法に変更した以外は同様にして、チューブ状アルミニウムケイ酸塩の水分散液を得た。
すなわち、水熱処理工程で得られた混合液が室温に戻った後、凝集剤として5MのNaCl水溶液を混合液に対して1/10体積量加えてゲル化させ、遠心分離することで透明なチューブ状アルミニウムケイ酸塩のゲルを得た。得られたゲルに含まれる塩であるNaClを透析膜を用いて除去し、チューブ状アルミニウムケイ酸塩の水分散液を得た。
<< Preparation of Sample 14 >>
In the preparation of Sample 1, an aqueous dispersion of tubular aluminum silicate was obtained in the same manner except that the recovery step was changed to the following method.
That is, after the liquid mixture obtained in the hydrothermal treatment step returns to room temperature, a transparent tube is obtained by adding 1/10 volume of 5M NaCl aqueous solution as a flocculant to the liquid mixture, gelling, and centrifuging. A gel of aluminum silicate was obtained. NaCl, which is a salt contained in the obtained gel, was removed using a dialysis membrane to obtain an aqueous dispersion of tubular aluminum silicate.

《サンプル15の調製》
サンプル14の調製において、凝集剤として1MのNaCl水溶液を混合液に対して1/10体積量加えてゲル化させた以外は同様にして、チューブ状アルミニウムケイ酸塩の水分散液を得た。
<< Preparation of Sample 15 >>
An aqueous dispersion of tubular aluminum silicate was obtained in the same manner as in the preparation of Sample 14, except that 1M NaCl aqueous solution as a flocculant was added to the mixture to make it gel.

《サンプル16の調製》
サンプル14の調製において、オートクレーブでの加熱時間を36時間に変更した以外は同様にして、チューブ状アルミニウムケイ酸塩の水分散液を得た。
<< Preparation of Sample 16 >>
In the preparation of Sample 14, an aqueous dispersion of tubular aluminum silicate was obtained in the same manner except that the heating time in the autoclave was changed to 36 hours.

《サンプル17の調製》
サンプル14の調製において、オートクレーブでの加熱時間を60時間に変更した以外は同様にして、チューブ状アルミニウムケイ酸塩の水分散液を得た。
<< Preparation of Sample 17 >>
In the preparation of Sample 14, an aqueous dispersion of tubular aluminum silicate was obtained in the same manner except that the heating time in the autoclave was changed to 60 hours.

《サンプル18の調製》
サンプル14の調製において、オートクレーブでの加熱時間を80時間に変更した以外は同様にして、チューブ状アルミニウムケイ酸塩の水分散液を得た。
<< Preparation of Sample 18 >>
In the preparation of Sample 14, an aqueous dispersion of tubular aluminum silicate was obtained in the same manner except that the heating time in the autoclave was changed to 80 hours.

《サンプル19の調製》
サンプル14の調製において、オートクレーブでの加熱時間を120時間に変更し、凝集剤として1MのNaCl水溶液を混合液に対して1/10体積量加えてゲル化させた以外は同様にして、チューブ状アルミニウムケイ酸塩の水分散液を得た。
<< Preparation of Sample 19 >>
In the preparation of sample 14, the heating time in the autoclave was changed to 120 hours, and the tube was formed in the same manner except that 1M NaCl aqueous solution as a flocculant was added to the mixture to cause gelation. An aqueous dispersion of aluminum silicate was obtained.

《サンプル20の調製》
サンプル14の調製において、オートクレーブでの加熱時間を120時間に変更し、凝集剤として3MのNaCl水溶液を混合液に対して1/5体積量加えてゲル化させた以外は同様にして、チューブ状アルミニウムケイ酸塩の水分散液を得た。
<< Preparation of Sample 20 >>
Sample 14 was prepared in the same manner except that the heating time in the autoclave was changed to 120 hours and a 1M volume of 3M NaCl aqueous solution was added as a flocculant to the mixture to cause gelation. An aqueous dispersion of aluminum silicate was obtained.

《サンプル1〜20のチューブ状アルミニウムケイ酸塩の物性値》
サンプル1〜20の調製で得られたチューブ状アルミニウムケイ酸塩の水分散液に、イオン交換水を加えて固形分0.03%とし、超音波分散機で30分間分散させた後、粒子径分布測定装置としてゼータ電位・粒径測定システムELSZ−2(大塚電子株式会社製)を用いて動的光散乱法により平均粒子径(D50)を測定した。測定は各サンプルにつき5回行い、その平均値を表1に示す。併せて、得られた測定結果から求めた各サンプルの粒子径の変動係数(CV値)を表1に示す。
<< Physical properties of tubular aluminum silicate samples 1 to 20 >>
Ion exchange water is added to the aqueous dispersion of tubular aluminum silicate obtained in the preparation of samples 1 to 20 to a solid content of 0.03%, and after 30 minutes of dispersion with an ultrasonic disperser, the particle size The average particle size (D50) was measured by a dynamic light scattering method using a zeta potential / particle size measurement system ELSZ-2 (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) as a distribution measuring device. The measurement was performed 5 times for each sample, and the average value is shown in Table 1. In addition, Table 1 shows the coefficient of variation (CV value) of the particle diameter of each sample obtained from the obtained measurement results.

《サンプル1〜20のチューブ状アルミニウムケイ酸塩の評価》
サンプル1〜20の調製で得られたチューブ状アルミニウムケイ酸塩について、下記に示す評価を行った。得られた評価結果を表1に示す。
<< Evaluation of Tubular Aluminum Silicate for Samples 1-20 >>
The tubular aluminum silicate obtained in the preparation of samples 1 to 20 was evaluated as follows. The obtained evaluation results are shown in Table 1.

なお、下記光学特性の評価及び膜強度評価については、サンプル1〜20の調製で得られたチューブ状アルミニウムケイ酸塩を含有する膜を以下のようにして作製し、当該膜に対して評価を行った。
メチルトリメトキシシラン60.3g、メタノール40.0g及びアセトン40.0gを混合し、撹拌した。当該混合物に60%硝酸水溶液4.7μLを加え、3時間撹拌した後、更に26℃で2日間熟成させた。得られた組成物をポリシロキサン固形分値が10質量%となるようにメタノールで希釈し、ポリシロキサン溶液を得た。当該ポリシロキサン溶液75gに、調製したチューブ状アルミニウムケイ酸塩の1%水分散液を25g添加して撹拌し、塗布液を調製した。当該塗布液をガラス基板上にスプレー塗布し、ガラス基板上に膜厚50μmの膜を作製した。
In addition, about evaluation of the following optical characteristics and film strength evaluation, the film containing the tubular aluminum silicate obtained by the preparation of Samples 1 to 20 was produced as follows, and the film was evaluated. went.
60.3 g of methyltrimethoxysilane, 40.0 g of methanol and 40.0 g of acetone were mixed and stirred. To the mixture was added 4.7 μL of a 60% nitric acid aqueous solution, and the mixture was stirred for 3 hours and further aged at 26 ° C. for 2 days. The obtained composition was diluted with methanol so that the polysiloxane solid content value was 10% by mass to obtain a polysiloxane solution. To 75 g of the polysiloxane solution, 25 g of the prepared 1% aqueous dispersion of tubular aluminum silicate was added and stirred to prepare a coating solution. The coating solution was spray-coated on a glass substrate to produce a film having a thickness of 50 μm on the glass substrate.

(1)光学特性評価(透過率測定)
日本工業規格JISR3106『板ガラス類の透過率・反射率・放射率・日射熱取得率の試験方法』に基づき、分光光度計(株式会社日立ハイテクノロジーズ製U4100)にて、各サンプルの可視光透過率(波長領域380〜780nm)を測定した。それぞれについて、下記の基準で可視光領域の透過率を評価した。
○:ガラス板を100%とした場合の透過率が98%以上
△:ガラス板を100%とした場合の透過率が95%以上、98%未満
×:ガラス板を100%とした場合の透過率が95%未満
(1) Optical characteristic evaluation (transmittance measurement)
Based on Japanese Industrial Standard JISR3106 “Testing method of transmittance, reflectance, emissivity, and solar heat gain of flat glass”, visible light transmittance of each sample with spectrophotometer (U4100 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation) (Wavelength region 380-780 nm) was measured. About each, the transmittance | permeability of visible region was evaluated on the following reference | standard.
○: The transmittance when the glass plate is 100% is 98% or more Δ: The transmittance when the glass plate is 100% is 95% or more and less than 98% ×: The transmission when the glass plate is 100% Rate is less than 95%

(2)膜強度評価(クラック耐性評価)
作製した膜を200℃で100時間処理した後、走査型電子顕微鏡SEM(VE7800;株式会社キーエンス製)にて、拡大倍率1000倍で外観観察した。それぞれについて、下記の基準でクラックの有無を評価した。
◎:膜に1μm以上の長さの亀裂がない
○:膜に1μm以上10μm未満の長さの亀裂が1本ある
△:膜に10μm以上の長さの亀裂が1本以上5本以下ある
×:膜に10μm以上の長さの亀裂が5本以上ある
(2) Film strength evaluation (crack resistance evaluation)
After the produced film was treated at 200 ° C. for 100 hours, the appearance was observed with a scanning electron microscope SEM (VE7800; manufactured by Keyence Corporation) at a magnification of 1000 times. About each, the presence or absence of the crack was evaluated on the following reference | standard.
A: The film does not have a crack with a length of 1 μm or more. ○: The film has one crack with a length of 1 μm or more and less than 10 μm. Δ: The film has one or more cracks with a length of 10 μm or more. : The film has 5 or more cracks with a length of 10 μm or more.

(3)イオントラップ評価(マイグレーション評価)
チューブ状アルミニウムケイ酸塩1質量部及び水100質量部からなるチューブ状アルミニウムケイ酸塩の水分散液を調製し、エタノール1000質量部を混合し、チューブ状アルミニウムケイ酸塩分散液を調製した。このチューブ状アルミニウムケイ酸塩分散液100質量部に対し、シリコーン樹脂100質量部を混合し、プリント基板上に滴下し、焼成することにより、チューブ状アルミニウムケイ酸塩が分散したシリコーン樹脂層が形成されたプリント基板を20個ずつ作製した。
作製したプリント基板を、85℃85%の恒温恒湿試験槽内で3000h連続通電させた。この試験後において顕微鏡で電極部のマイグレーションが発生しているか否かを観察し、マイグレーションが発生している基板の個数を下記の基準に従って評価した。
◎:マイグレーションが発生した基板の個数が1個又は0個
○:マイグレーションが発生した基板の個数が2個
△:マイグレーションが発生した基板の個数が3個
×:マイグレーションが発生した基板の個数が4個以上
(3) Ion trap evaluation (migration evaluation)
An aqueous dispersion of tubular aluminum silicate composed of 1 part by mass of tubular aluminum silicate and 100 parts by mass of water was prepared, and 1000 parts by mass of ethanol was mixed to prepare a tubular aluminum silicate dispersion. A silicone resin layer in which the tubular aluminum silicate is dispersed is formed by mixing 100 parts by mass of the silicone resin with 100 parts by mass of the tubular aluminum silicate dispersion, dropping the mixture on a printed circuit board, and baking the mixture. Twenty printed boards were prepared.
The produced printed circuit board was continuously energized for 3000 hours in a constant temperature and humidity test tank at 85 ° C. and 85%. After this test, it was observed whether migration of the electrode portion occurred with a microscope, and the number of substrates on which migration occurred was evaluated according to the following criteria.
A: The number of substrates on which migration has occurred is 1 or 0. O: The number of substrates on which migration has occurred 2: Δ: The number of substrates on which migration has occurred 3: The number of substrates on which migration has occurred 4 More than

Figure 2015221729
Figure 2015221729

表1より、動的光散乱法により測定される平均粒子径(D50)が5nm以上であって、粒子径の変動係数が35%以下である本発明のチューブ状アルミニウムケイ酸塩は、平均粒子径(D50)が5nm以上の範囲内になく、粒子径の変動係数が35%以下の範囲内にない比較例のチューブ状アルミニウムケイ酸塩よりも、優れた光学特性、膜強度及びイオントラップ性能を有していることが分かる。これは、チューブ状アルミニウムケイ酸塩の均一性が高く、粒子径の小さい粒子や凝集して粒子径の大きくなった凝集体が含有されることが抑制されたため、粒子同士の凝集を抑制できたためと考えられる。   From Table 1, the average particle size (D50) measured by the dynamic light scattering method is 5 nm or more, and the tubular aluminum silicate of the present invention having a particle size variation coefficient of 35% or less is the average particle size. Superior optical properties, film strength, and ion trap performance compared to the tubular aluminum silicate of the comparative example in which the diameter (D50) is not in the range of 5 nm or more and the variation coefficient of the particle diameter is not in the range of 35% or less. It can be seen that This is because the tube-shaped aluminum silicate has high uniformity, and particles containing small particles or aggregates that have been aggregated to increase the particle size are suppressed, so that aggregation of particles can be suppressed. it is conceivable that.

また、本発明の製造方法にて得られたサンプル1〜13のチューブ状アルミニウムケイ酸塩は、回収方法として塩析を用いて得られたサンプル14〜20のチューブ状アルミニウムケイ酸塩よりも優れた性能を示している。これは、塩析を用いてチューブ状アルミニウムケイ酸塩を回収する場合、凝集剤を添加することでチューブ状アルミニウムケイ酸塩をある程度凝集させる必要があるためと考えられる。   Moreover, the tubular aluminum silicate of the samples 1-13 obtained by the manufacturing method of this invention is superior to the tubular aluminum silicate of the samples 14-20 obtained using salting out as a collection | recovery method. Performance. This is considered to be because when the tubular aluminum silicate is recovered by salting out, the tubular aluminum silicate needs to be aggregated to some extent by adding a flocculant.

また、水熱処理工程において、Si濃度が4〜10mMの無機ケイ素化合物溶液をイオン交換体で処理することで、電気伝導率5〜15μS/cm、pH3.5〜7.5のオルトケイ酸溶液を調製する工程と、調製したオルトケイ酸溶液、無機アルミニウム化合物溶液及び尿素を混合し、pH2.8〜5.0に調整した後に3〜120時間水熱処理する工程とを行ったサンプル1〜8のチューブ状アルミニウムケイ酸塩は、尿素を添加することなく水熱処理工程を行ったサンプル9〜13のチューブ状アルミニウムケイ酸塩よりも優れた性能を示している。尿素を添加することで、均一な粒子径のチューブ状アルミニウムケイ酸塩が得られやすくなったためと考えられる。   Further, in the hydrothermal treatment step, an orthosilicic acid solution having an electric conductivity of 5 to 15 μS / cm and a pH of 3.5 to 7.5 is prepared by treating an inorganic silicon compound solution having a Si concentration of 4 to 10 mM with an ion exchanger. Tube-like samples 1 to 8 that were subjected to a step of hydrothermal treatment for 3 to 120 hours after mixing the prepared orthosilicic acid solution, inorganic aluminum compound solution and urea and adjusting the pH to 2.8 to 5.0 The aluminum silicate shows performance superior to the tubular aluminum silicates of Samples 9 to 13 in which the hydrothermal treatment process was performed without adding urea. It is considered that the addition of urea makes it easier to obtain a tubular aluminum silicate having a uniform particle size.

Claims (4)

動的光散乱法により測定される平均粒子径(D50)が5nm以上であって、粒子径の変動係数が35%以下であることを特徴とするチューブ状アルミニウムケイ酸塩。   A tubular aluminum silicate having an average particle diameter (D50) measured by a dynamic light scattering method of 5 nm or more and a coefficient of variation of the particle diameter of 35% or less. 動的光散乱法により測定される平均粒子径(D50)が300nm以下であることを特徴とする請求項1に記載のチューブ状アルミニウムケイ酸塩。   The tubular aluminum silicate according to claim 1, wherein an average particle diameter (D50) measured by a dynamic light scattering method is 300 nm or less. 無機原料溶液からチューブ状アルミニウムケイ酸塩を製造する方法であって、
無機ケイ酸化合物溶液と無機アルミニウム化合物溶液とを混合して水熱処理する工程と、
前記水熱処理して得られた混合液を限外濾過する工程と、を有することを特徴とするチューブ状アルミニウムケイ酸塩の製造方法。
A method for producing tubular aluminum silicate from an inorganic raw material solution,
Mixing the inorganic silicate compound solution and the inorganic aluminum compound solution and subjecting them to hydrothermal treatment;
And a step of ultrafiltering the liquid mixture obtained by the hydrothermal treatment. A method for producing a tubular aluminum silicate, comprising:
前記水熱処理する工程において、
Si濃度が4〜10mMの無機ケイ素化合物溶液をイオン交換体で処理することで、電気伝導率5〜15μS/cm、pH3.5〜7.5のオルトケイ酸溶液を調製する工程と、
前記オルトケイ酸溶液、無機アルミニウム化合物溶液及び尿素又はアンモニアを混合し、pH2.8〜5.0に調整した後に3〜120時間水熱処理する工程と、を行うことを特徴とする請求項3に記載のチューブ状アルミニウムケイ酸塩の製造方法。
In the hydrothermal treatment step,
A step of preparing an orthosilicate solution having an electrical conductivity of 5 to 15 μS / cm and a pH of 3.5 to 7.5 by treating an inorganic silicon compound solution having a Si concentration of 4 to 10 mM with an ion exchanger;
The step of hydrothermally treating for 3 to 120 hours after mixing the orthosilicic acid solution, the inorganic aluminum compound solution and urea or ammonia and adjusting the pH to 2.8 to 5.0 is performed. Method for producing tubular aluminum silicate.
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