JP2020055713A - Method for producing silver carbonate - Google Patents

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Abstract

To provide a method for efficiently producing silver carbonate by using atmospheric carbon dioxide.SOLUTION: Silver carbonate is produced by sequentially performing mixing step S1 and precipitation step S2. In the mixing step S1, a water-soluble silver salt is mixed with a hydroxide of monovalent metal to produce an aqueous solution having a molar ratio of the monovalent metal ions to silver ions derived from the silver salt of 4.44 or greater. In the precipitation step S2, carbon dioxide is dissolved into the aqueous solution prepared in the mixing step S1, carbonate ions are generated from the dissolved carbon dioxide, and silver ions and carbonate ions contained in the aqueous solution are combined to precipitate silver carbonate.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、炭酸銀製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing silver carbonate.

銀は、貴金属としての価値を有する他、工業製品の材料としての利用価値も非常に高い金属である。銀イオンと陰イオンとが化合してなる銀塩も、抗菌性等を有することから利用価値が高い。水に不溶性の銀塩は、ろ別により容易に回収することができることから、資源として有用な銀を廃液等から回収するプロセスにおいて中間生成物として重要な化合物である。   Silver is a metal having a value as a precious metal and a very high value as a material for industrial products. Silver salts formed by combining silver ions and anions are also highly useful because they have antibacterial properties and the like. A water-insoluble silver salt is an important compound as an intermediate product in a process of recovering silver, which is useful as a resource, from a waste liquid or the like since it can be easily recovered by filtration.

特に、水に不溶性の銀塩の一つである炭酸銀は、加熱により容易に炭酸を除去して銀を回収することができ、そのときに発生するガスが低毒性である。炭酸銀は、そのままでも利用価値が高いだけでなく、触媒としての利用も可能である。また、炭酸銀は、容易に分解可能な有機酸銀の原料として用いられ、機能性材料の原料としても用いられる。   In particular, silver carbonate, which is one of water-insoluble silver salts, can easily remove carbonic acid by heating to recover silver, and the gas generated at that time has low toxicity. Silver carbonate has not only high utility value as it is, but also can be used as a catalyst. Further, silver carbonate is used as a raw material for easily decomposable organic acid silver and also as a raw material for functional materials.

従来の炭酸銀製造方法は、例えば、水に可溶性の銀塩である硝酸銀(AgNO)の水溶液に、炭酸アンモニウム((NHCO)または炭酸ナトリウム(NaCO)を添加する。そして、硝酸銀に由来する銀イオン(Ag)と、炭酸アンモニウムまたは炭酸ナトリウムに由来する炭酸イオン(CO 2-)とを化合させることで、炭酸銀(AgCO)を製造する。 In a conventional silver carbonate production method, for example, ammonium carbonate ((NH 4 ) 2 CO 3 ) or sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) is added to an aqueous solution of silver nitrate (AgNO 3 ), which is a silver salt soluble in water. . Then, the silver ions from silver nitrate (Ag +), that is compounds and carbonate ions (CO 3 2-) derived from ammonium carbonate or sodium carbonate, to produce silver carbonate (Ag 2 CO 3).

特許文献1には、炭酸銀を酸化銀に化学変化させる発明が開示されている。この文献に開示された発明は、炭酸銀を製造することを意図するものではない。この文献には、大気中の二酸化炭素または水溶液中に溶存している二酸化炭素が銀と反応することで、意図せず炭酸銀が製造されてしまう場合があることが記載されている。   Patent Document 1 discloses an invention in which silver carbonate is chemically changed into silver oxide. The invention disclosed in this document is not intended to produce silver carbonate. This document describes that silver carbonate may be produced unintentionally when carbon dioxide in the atmosphere or carbon dioxide dissolved in an aqueous solution reacts with silver.

特開昭55−149127号公報JP-A-55-149127

石田剛朗、他、「速度論に基づく高pH溶液中への二酸化炭素ガス溶解モデル」、土木学会論文集E, Vol.66, No.1, pp.80-93 (2010).Takero Ishida, et al., "A Model for Dissolution of Carbon Dioxide Gas in High pH Solution Based on Kinetics", Journal of Japan Society of Civil Engineers E, Vol.66, No.1, pp.80-93 (2010).

大気中の二酸化炭素を用いて炭酸銀を製造できる場合があることが特許文献1に示唆されていると言える。このような炭酸銀製造方法は、カーボンニュートラルであるので、環境負荷の点で好ましい。しかし、特許文献1には、酸化銀より炭酸銀を効率よく製造する為の条件については何ら記載がない。   It can be said that Patent Document 1 suggests that silver carbonate can be produced using carbon dioxide in the atmosphere. Since such a method for producing silver carbonate is carbon neutral, it is preferable from the viewpoint of environmental load. However, Patent Document 1 does not disclose any conditions for efficiently producing silver carbonate from silver oxide.

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、大気中の二酸化炭素を利用して炭酸銀を効率よく製造することができる方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide a method capable of efficiently producing silver carbonate using carbon dioxide in the atmosphere.

本発明の炭酸銀製造方法は、(1) 水に可溶性の銀塩と1価の金属の水酸化物とを混合して、銀塩に由来する銀イオンに対する金属のイオンのモル比が4.44倍以上である水溶液を作製する混合ステップと、(2) 化学平衡反応により、水溶液に二酸化炭素を溶解させ、その溶解した二酸化炭素から炭酸イオンを生成させ、水溶液に含まれる銀イオンと炭酸イオンとを化合させて炭酸銀を析出させる析出ステップと、を備える。   According to the method for producing silver carbonate of the present invention, (1) a silver salt soluble in water and a hydroxide of a monovalent metal are mixed, and the molar ratio of the metal ion to silver ion derived from the silver salt is 4. (2) dissolving carbon dioxide in the aqueous solution by a chemical equilibrium reaction, generating carbonate ions from the dissolved carbon dioxide, and forming silver ions and carbonate ions contained in the aqueous solution. And depositing silver carbonate to form silver carbonate.

本発明の炭酸銀製造方法は、析出ステップにおいて、水溶液を攪拌するのが好適であり、水溶液に対し通気を行うのが好適であり、また、水溶液の蒸発を防止するのが好適である。   In the method for producing silver carbonate of the present invention, in the precipitation step, it is preferable that the aqueous solution is stirred, the aqueous solution is preferably aerated, and the evaporation of the aqueous solution is preferably prevented.

本発明によれば、大気中の二酸化炭素を利用して炭酸銀を効率よく製造することができる。この炭酸銀製造方法は、カーボンニュートラルであるので、環境負荷の点で好ましい。   According to the present invention, silver carbonate can be efficiently produced using carbon dioxide in the atmosphere. Since this silver carbonate production method is carbon neutral, it is preferable from the viewpoint of environmental load.

図1は、本実施形態の炭酸銀製造方法のフローチャートである。FIG. 1 is a flowchart of the method for producing silver carbonate according to the present embodiment. 図2は、水溶液中での炭酸、炭酸水素イオンおよび炭酸イオンそれぞれの存在割合とpH値との関係を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the respective proportions of carbonic acid, bicarbonate ion, and carbonate ion in the aqueous solution and the pH value. 図3は、二酸化炭素溶解平衡時の炭酸イオン濃度と水酸化カリウム濃度との関係を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the concentration of carbonate ions and the concentration of potassium hydroxide during equilibrium of carbon dioxide dissolution. 図4は、実施例1における1時間静置後の析出物の顕微鏡写真である。FIG. 4 is a photomicrograph of a precipitate after standing for 1 hour in Example 1. 図5は、実施例1における24時間静置後の析出物の顕微鏡写真である。FIG. 5 is a photomicrograph of a precipitate after standing for 24 hours in Example 1. 図6は、実施例1における24時間静置後の析出物のX線回折パターンを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern of a precipitate after standing for 24 hours in Example 1. 図7は、実施例2におけるモル比が2.5倍である場合の析出物のラマンスペクトルを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a Raman spectrum of a precipitate in the case where the molar ratio in Example 2 is 2.5 times. 図8は、実施例2におけるモル比が25倍である場合の析出物のラマンスペクトルを示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a Raman spectrum of a precipitate in the case where the molar ratio in Example 2 is 25 times. 図9は、水酸化カリウムに替えて炭酸ナトリウムを添加した場合に得られた析出物のラマンスペクトルを示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a Raman spectrum of a precipitate obtained when sodium carbonate is added instead of potassium hydroxide.

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description. The present invention is not limited to these examples, but is indicated by the appended claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the appended claims.

図1は、本実施形態の炭酸銀製造方法のフローチャートである。本実施形態の炭酸銀製造方法は、混合ステップS1および析出ステップS2を順に行うことで、炭酸銀を製造する。   FIG. 1 is a flowchart of the method for producing silver carbonate according to the present embodiment. The silver carbonate production method of the present embodiment produces silver carbonate by sequentially performing the mixing step S1 and the precipitation step S2.

混合ステップS1では、水に可溶性の銀塩と1価の金属の水酸化物とを混合して、銀塩に由来する銀イオンに対する1価の金属のイオンのモル比が4.44倍以上である水溶液を作製する。水に可溶性の銀塩として、例えば、硝酸銀(AgNO)および硫酸銀(AgSO)等が挙げられる。1価の金属の水酸化物として、例えば、水酸化カリウム(KOH)、水酸化ナトリウム(NaOH)、水酸化リチウム(LiOH)、水酸化セシウム(CsOH)および水酸化ルビジウム(RbOH)等が挙げられる。水溶液において銀塩に由来する銀イオンに対する1価の金属のイオンのモル比を4.44倍以上とする理由については後述する。 In the mixing step S1, a water-soluble silver salt and a monovalent metal hydroxide are mixed, and the molar ratio of the monovalent metal ion to the silver ion derived from the silver salt is 4.44 times or more. Make an aqueous solution. Examples of the silver salt soluble in water include silver nitrate (AgNO 3 ) and silver sulfate (Ag 2 SO 4 ). Examples of the monovalent metal hydroxide include potassium hydroxide (KOH), sodium hydroxide (NaOH), lithium hydroxide (LiOH), cesium hydroxide (CsOH), and rubidium hydroxide (RbOH). . The reason why the molar ratio of the monovalent metal ion to the silver ion derived from the silver salt in the aqueous solution is 4.44 times or more will be described later.

析出ステップS2では、混合ステップS1で作製した水溶液に二酸化炭素を溶解させ、その溶解した二酸化炭素から炭酸イオンを生成させる。そして、水溶液に含まれる銀イオンと炭酸イオンとを化合させて炭酸銀を析出させる。水溶液に溶解させる二酸化炭素は、大気中に含まれるものであってよい。   In the precipitation step S2, carbon dioxide is dissolved in the aqueous solution prepared in the mixing step S1, and carbonate ions are generated from the dissolved carbon dioxide. Then, silver ions and carbonate ions contained in the aqueous solution are combined to precipitate silver carbonate. Carbon dioxide dissolved in the aqueous solution may be contained in the atmosphere.

下記(1)式で示される化学平衡反応により、大気中の二酸化炭素(CO(g))は水中に溶解する。さらに、下記(2)式で示される化学平衡反応により、その溶解した二酸化炭素(CO(aq))と水(HO)とから炭酸(HCO)が生成される。大気中の二酸化炭素の濃度は約400ppmであると言われている。たとえ精製された超純水等であっても、その水を大気中に静置すると、その水は或る濃度の炭酸を含むようになる。 The carbon dioxide (CO 2 (g)) in the atmosphere is dissolved in water by the chemical equilibrium reaction represented by the following formula (1). Further, carbon dioxide (H 2 CO 3 ) is generated from the dissolved carbon dioxide (CO 2 (aq)) and water (H 2 O) by a chemical equilibrium reaction represented by the following formula (2). It is said that the concentration of carbon dioxide in the atmosphere is about 400 ppm. Even if purified ultrapure water or the like is allowed to stand in the atmosphere, the water will contain a certain concentration of carbonic acid.

下記(3)式および(4)式で示される化学平衡反応により、水溶液のpH値が大きくなると、水溶液中の炭酸(HCO)から水素イオン(H)が乖離して、炭酸水素イオン(HCO )および炭酸イオン(CO 2-)が生成される。この化学平衡反応における酸解離定数(pKa値)は、温度25℃において6.35および10.56である。これらの値を用いると、水溶液中での炭酸、炭酸水素イオンおよび炭酸イオンそれぞれの存在割合を計算することができる。 When the pH value of the aqueous solution increases due to the chemical equilibrium reaction represented by the following formulas (3) and (4), hydrogen ions (H + ) dissociate from carbonic acid (H 2 CO 3 ) in the aqueous solution and hydrogen carbonate Ions (HCO 3 ) and carbonate ions (CO 3 2− ) are generated. The acid dissociation constants (pKa values) in this chemical equilibrium reaction are 6.35 and 10.56 at a temperature of 25 ° C. By using these values, it is possible to calculate the proportions of carbonic acid, bicarbonate ions and carbonate ions in the aqueous solution.

図2は、水溶液中での炭酸、炭酸水素イオンおよび炭酸イオンそれぞれの存在割合とpH値との関係を示すグラフである。この図を見て分かるとおり、水溶液のpH値が或る値より大きいアルカリ性の条件下では炭酸イオンの存在割合が大きい。すなわち、水溶液のpH値を大きくすることで、大気中の二酸化炭素の溶解が進み、炭酸イオンの生成が進む。このように、水溶液をアルカリ性とするのみで、水溶液中の炭酸イオンの存在割合を大きくすることができる。   FIG. 2 is a graph showing the relationship between the respective proportions of carbonic acid, bicarbonate ion, and carbonate ion in the aqueous solution and the pH value. As can be seen from this figure, under alkaline conditions where the pH value of the aqueous solution is greater than a certain value, the proportion of carbonate ions present is large. That is, by increasing the pH value of the aqueous solution, the dissolution of carbon dioxide in the atmosphere proceeds, and the generation of carbonate ions proceeds. As described above, only by making the aqueous solution alkaline, the proportion of carbonate ions in the aqueous solution can be increased.

水溶液に含まれる銀塩に由来する銀イオンと炭酸イオンとを化合させて炭酸銀を析出させる。炭酸銀の溶解度積は、温度20℃において8.58×10-12である。例えば、水溶液中の銀イオンの濃度が1mMである場合に、共存可能な炭酸イオンの濃度は8.58μMであり、炭酸イオン濃度がこの値を超えると炭酸銀が析出する。 Silver ions derived from silver salts contained in the aqueous solution are combined with carbonate ions to precipitate silver carbonate. The solubility product of silver carbonate is 8.58 × 10 −12 at a temperature of 20 ° C. For example, when the concentration of silver ions in the aqueous solution is 1 mM, the concentration of coexistable carbonate ions is 8.58 μM, and when the carbonate ion concentration exceeds this value, silver carbonate precipitates.

それぞれの化学平衡において下記(5)式〜(9)式で表される平衡定数が定義される。PCO2は、大気中の二酸化炭素の分圧である。[CO(aq)]は、水溶液中の二酸化炭素の濃度である。[HCO]は、水溶液中の炭酸(HCO)の濃度である。[H]は、水溶液中の水素イオン(H)の濃度である。[HCO ]は、水溶液中の炭酸水素イオン(HCO )の濃度である。[CO 2-]は、水溶液中の炭酸イオン(CO 2-)の濃度である。[H]は、水溶液中の水素イオン(H)の濃度である。[OH]は、水溶液中の水酸イオン(OH)の濃度である。それぞれの濃度の単位はM(=mol/L)である。Kは、上記(1)式の平衡定数である。Khydrは、上記(2)式の平衡定数である。Ka1は、上記(3)式の酸解離定数である。Ka2は、上記(4)式の酸解離定数である。Kは、水(HO)の自己解離定数である。 In each chemical equilibrium, equilibrium constants represented by the following equations (5) to (9) are defined. PC02 is the partial pressure of carbon dioxide in the atmosphere. [CO 2 (aq)] is the concentration of carbon dioxide in the aqueous solution. [H 2 CO 3 ] is the concentration of carbonic acid (H 2 CO 3 ) in the aqueous solution. [H + ] is the concentration of hydrogen ions (H + ) in the aqueous solution. [HCO 3 ] is the concentration of hydrogen carbonate ion (HCO 3 ) in the aqueous solution. [CO 3 2- ] is the concentration of carbonate ion (CO 3 2- ) in the aqueous solution. [H + ] is the concentration of hydrogen ions (H + ) in the aqueous solution. [OH ] is the concentration of hydroxyl ion (OH ) in the aqueous solution. The unit of each concentration is M (= mol / L). K H is the equilibrium constant of the above equation (1). K hydr is the equilibrium constant of the above equation (2). K a1 is the acid dissociation constant of the above formula (3). Ka2 is the acid dissociation constant of the above formula (4). K W is a self-dissociation constant of water (H 2 O).

1価の金属の水酸化物として水酸化カリウムを想定して、水溶液中のカリウムイオン(K)の濃度を[K]と表す。水素イオンの濃度[H]に関して上記(5)式〜(9)式を整理すると、下記(10)式が得られる。なお、水酸化カリウム以外の他の1価の金属の水酸化物を想定した場合にも、同じ式が得られる。これらの式を用いると、水溶液中の水酸化カリウム濃度から、二酸化炭素溶解平衡時の水溶液中の水素イオン濃度を計算することができ、さらに、水溶液中の炭酸イオン濃度を計算することができる。 Assuming potassium hydroxide as the monovalent metal hydroxide, the concentration of potassium ion (K + ) in the aqueous solution is represented as [K + ]. By rearranging the above equations (5) to (9) with respect to the hydrogen ion concentration [H + ], the following equation (10) is obtained. In addition, the same formula is obtained when assuming a hydroxide of a monovalent metal other than potassium hydroxide. Using these equations, the hydrogen ion concentration in the aqueous solution at the time of dissolution equilibrium with carbon dioxide can be calculated from the potassium hydroxide concentration in the aqueous solution, and further, the carbonate ion concentration in the aqueous solution can be calculated.

図3は、二酸化炭素溶解平衡時の炭酸イオン濃度と水酸化カリウム濃度との関係を示すグラフである。図中の丸印は、上記の式から計算により得られたものである。これを見て分かるとおり、炭酸イオン濃度は水酸化カリウム濃度に対して比例関係にあると見做すことができる。炭酸イオン濃度[CO 2-]とカリウムイオン濃度[K]との間の関係を最小二乗法により線形近似すると、下記(11)式で表すことができる。図には、この式で表される直線も示されている。 FIG. 3 is a graph showing the relationship between the concentration of carbonate ions and the concentration of potassium hydroxide during equilibrium of carbon dioxide dissolution. The circles in the figure are obtained by calculation from the above equation. As can be seen, the carbonate ion concentration can be considered to be proportional to the potassium hydroxide concentration. When the relationship between the carbonate ion concentration [CO 3 2- ] and the potassium ion concentration [K + ] is linearly approximated by the least square method, it can be expressed by the following equation (11). The figure also shows a straight line represented by this equation.

この直線の傾きは0.45である。したがって、はじめに溶解した金属イオンの量の0.45倍の量の炭酸イオンを溶解させることができ、この炭酸イオン量に応じた量の炭酸銀を得ることができる。炭酸銀(AgCO)は2:1の組成の塩であるので、銀塩に由来する銀イオンと金属水酸化物に由来する1価の金属イオンとのモル比は、0.45:2(=1:4.44)以上であることが望ましい。すなわち、1価の金属イオンの量は銀イオン量に対してモル比で4.44倍以上であることが望ましい。 The slope of this straight line is 0.45. Therefore, it is possible to dissolve 0.45 times the amount of carbonate ions that was initially dissolved, and to obtain silver carbonate in an amount corresponding to the amount of carbonate ions. Since silver carbonate (Ag 2 CO 3 ) is a salt having a 2: 1 composition, the molar ratio of silver ions derived from a silver salt to monovalent metal ions derived from a metal hydroxide is 0.45: 2 (= 1: 4.44) or more is desirable. That is, the amount of the monovalent metal ion is desirably 4.44 times or more as much as the molar amount of the silver ion.

次に実施例1について説明する。混合ステップS1では、等量の硝酸銀水溶液(100mM)および水酸化カリウム水溶液(500mM)を混合した水溶液を作製した。この水溶液において、カリウムイオン量は、銀イオン量に対してモル比で5倍である。析出ステップS2では、この水溶液を所定時間(1時間、24時間)に亘り室温で静置して、この間に化学平衡反応により析出物を生成した。   Next, a first embodiment will be described. In the mixing step S1, an aqueous solution was prepared by mixing equal amounts of an aqueous solution of silver nitrate (100 mM) and an aqueous solution of potassium hydroxide (500 mM). In this aqueous solution, the amount of potassium ions is five times the molar amount of silver ions. In the precipitation step S2, the aqueous solution was allowed to stand at room temperature for a predetermined time (1 hour, 24 hours), during which a precipitate was formed by a chemical equilibrium reaction.

図4は、実施例1における1時間静置後の析出物の顕微鏡写真である。図5は、実施例1における24時間静置後の析出物の顕微鏡写真である。それぞれの視野サイズは249μm×166μmである。図6は、実施例1における24時間静置後の析出物のX線回折パターンを示す図である。図6の横軸は回折角であり、縦軸は回折強度である。   FIG. 4 is a photomicrograph of a precipitate after standing for 1 hour in Example 1. FIG. 5 is a photomicrograph of a precipitate after standing for 24 hours in Example 1. Each field size is 249 μm × 166 μm. FIG. 6 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern of a precipitate after standing for 24 hours in Example 1. The horizontal axis in FIG. 6 is the diffraction angle, and the vertical axis is the diffraction intensity.

1時間静置後では、図4に示されるとおり粉末状の析出物が得られた。24時間静置御では、図5に示されるとおり結晶状の析出物が得られた。それぞれの析出物をX線回折により分析したところ、1時間静置後の析出物は主に酸化銀であり、24時間静置後の析出物は主に炭酸銀であることが分かった。24時間静置後の析出物のX線回折パターン(図6(a))は、データベース(Powder Diffraction File 26-0339)の炭酸銀のX線回折パターン(図6(b))とよく一致している。   After standing for 1 hour, a powdery precipitate was obtained as shown in FIG. After standing for 24 hours, a crystalline precipitate was obtained as shown in FIG. When each precipitate was analyzed by X-ray diffraction, it was found that the precipitate after standing for 1 hour was mainly silver oxide, and the precipitate after standing for 24 hours was mainly silver carbonate. The X-ray diffraction pattern of the precipitate after standing for 24 hours (FIG. 6 (a)) is in good agreement with the X-ray diffraction pattern of silver carbonate (FIG. 6 (b)) in the database (Powder Diffraction File 26-0339). ing.

高濃度の可溶性銀塩水溶液にアルカリ性水溶液を加えると酸化銀が生成されることが知られている(特許文献1参照)。この実施例1は、化学平衡反応により二酸化炭素の溶解が進むことで酸化銀が炭酸銀に変化することを示している。   It is known that silver oxide is generated when an alkaline aqueous solution is added to a high-concentration soluble silver salt aqueous solution (see Patent Document 1). Example 1 shows that the dissolution of carbon dioxide proceeds by a chemical equilibrium reaction, whereby silver oxide changes to silver carbonate.

二酸化炭素のアルカリ性水溶液への溶解が平衡に達するには、80mL程度の液量の場合に、静置した状態で百時間程度を要するとされている(非特許文献1参照)。実施例1でも、二酸化炭素の溶解が進行することで炭酸濃度が上昇し、この炭酸濃度上昇に伴って、溶液の混合当初には酸化銀であったものが、炭酸と反応して炭酸銀へと変化したものと考えられる。   It is said that it takes about 100 hours for the solution of carbon dioxide to dissolve in the alkaline aqueous solution to reach equilibrium in the case of a liquid volume of about 80 mL while standing still (Non-Patent Document 1). Also in Example 1, as the dissolution of carbon dioxide progresses, the carbonic acid concentration increases. With the increase in the carbonic acid concentration, silver oxide was initially mixed with the solution, but reacted with carbonic acid to form silver carbonate. It is thought that it changed.

次に実施例2について説明する。混合ステップS1では、スライドガラス等の基板上に100μLの硝酸銀水溶液(100mM)を滴下し、この滴下スポットに対して更に100μLの水酸化カリウム水溶液(250mM、2500mM)を滴下し、基板上にて混合して水溶液を作製した。この水溶液において、カリウムイオン量は、銀イオン量に対してモル比で2.5倍または25倍である。析出ステップS2では、この水溶液を48時間に亘り室温で静置して、この間に化学平衡反応により水溶液内に黄色の結晶状の析出物を生成した。また、析出ステップS2では、水溶液の蒸発を防止するために、湿度を高く保った状態で水溶液を静置した。   Next, a second embodiment will be described. In the mixing step S1, 100 μL of an aqueous solution of silver nitrate (100 mM) is dropped on a substrate such as a slide glass or the like, and a further 100 μL of an aqueous solution of potassium hydroxide (250 mM, 2500 mM) is dropped on the drop spot and mixed on the substrate. Thus, an aqueous solution was prepared. In this aqueous solution, the amount of potassium ions is 2.5 times or 25 times the molar amount of silver ions. In the precipitation step S2, the aqueous solution was allowed to stand at room temperature for 48 hours, during which a yellow crystalline precipitate was formed in the aqueous solution by a chemical equilibrium reaction. In addition, in the precipitation step S2, the aqueous solution was allowed to stand at a high humidity in order to prevent evaporation of the aqueous solution.

水溶液のpH値が低下しても二酸化炭素の溶解が可能であることが知られている(非特許文献1参照)。この実施例2でも、水溶液のpH値が低下しても48時間経過後に二酸化炭素の溶解が十分に生じていることを確認できた。実施例2では、量が少ないことから、二酸化炭素の溶解飽和までの時間が短いと考えられる。   It is known that carbon dioxide can be dissolved even when the pH value of an aqueous solution is lowered (see Non-Patent Document 1). Also in Example 2, it was confirmed that the dissolution of carbon dioxide was sufficient after 48 hours even if the pH value of the aqueous solution was lowered. In Example 2, since the amount is small, it is considered that the time until the solution saturation of carbon dioxide is short.

48時間静置後の水溶液中の析出物に対してラマン分光によりラマンスペクトルを測定した。図7は、実施例2におけるモル比が2.5倍である場合の析出物のラマンスペクトルを示す図である。図8は、実施例2におけるモル比が25倍である場合の析出物のラマンスペクトルを示す図である。図9は、比較のために示すものであり、水酸化カリウムに替えて炭酸ナトリウムを添加した場合に得られた析出物のラマンスペクトルを示す図である。これらの図において、横軸はラマンシフト量であり、縦軸はラマン光強度である。   The Raman spectrum of the precipitate in the aqueous solution after standing for 48 hours was measured by Raman spectroscopy. FIG. 7 is a diagram showing a Raman spectrum of a precipitate in the case where the molar ratio in Example 2 is 2.5 times. FIG. 8 is a diagram illustrating a Raman spectrum of a precipitate in the case where the molar ratio in Example 2 is 25 times. FIG. 9 is for comparison and is a diagram showing a Raman spectrum of a precipitate obtained when sodium carbonate was added instead of potassium hydroxide. In these figures, the horizontal axis is the Raman shift amount, and the vertical axis is the Raman light intensity.

図7〜図9の何れのラマンスペクトルにおいても、ラマンシフト量700cm-1、1050cm-1、1550cm-1それぞれの付近にピークが存在している。これらのピークは炭酸銀に帰属されるものである。 In any of the Raman spectra of FIGS. 7-9, the Raman shift 700 cm -1, 1050 cm -1, are present peak near 1550 cm -1, respectively. These peaks are attributed to silver carbonate.

図7のラマンスペクトルはラマンシフト量435cm-1にピークを有するが、このピークは図8および図9のスペクトルには認められない。このピークは酸化銀に帰属されるものである。これは、カリウムイオン量が銀イオン量に対してモル比で2.5倍である場合(図7)には、酸化銀から炭酸銀への十分な変化が起きておらず、炭酸銀を効率よく製造することができなかったことを示している。また、カリウムイオン量が銀イオン量に対してモル比で25倍である場合(図8)には、酸化銀から炭酸銀への十分な変化が起きて、炭酸銀を効率よく製造することができたことを示している。このことは、X線回折によっても確認された。 The Raman spectrum in FIG. 7 has a peak at a Raman shift of 435 cm −1 , but this peak is not recognized in the spectra in FIGS. 8 and 9. This peak is attributed to silver oxide. This is because when the amount of potassium ions is 2.5 times the molar amount of silver ions (FIG. 7), no sufficient change from silver oxide to silver carbonate has occurred, and the efficiency of silver carbonate is reduced. This indicates that it could not be manufactured well. When the amount of potassium ions is 25 times the molar amount of silver ions (FIG. 8), a sufficient change from silver oxide to silver carbonate occurs, and silver carbonate can be efficiently produced. Indicates that it was possible. This was also confirmed by X-ray diffraction.

これまでに説明した実施例では、少量の炭酸銀を製造した。より多くの量の炭酸銀を製造するには、混合ステップS1において作製する水溶液の量を多くする必要がある。水溶液の量が多くなると、析出ステップS2において水溶液を静置して化学平衡反応により析出物を生成するのでは、炭酸銀の製造に長時間を要することになる。そこで、析出ステップS2において、化学平衡反応を促進させて時間を短縮するために、水溶液を攪拌するのが好適であり、また、水溶液に対し通気を行うのも好適である。   In the examples described so far, a small amount of silver carbonate was produced. In order to produce a larger amount of silver carbonate, it is necessary to increase the amount of the aqueous solution produced in the mixing step S1. When the amount of the aqueous solution increases, it takes a long time to produce silver carbonate if the aqueous solution is allowed to stand in the precipitation step S2 to generate a precipitate by a chemical equilibrium reaction. Therefore, in the deposition step S2, it is preferable to stir the aqueous solution in order to promote the chemical equilibrium reaction and shorten the time, and it is also preferable to vent the aqueous solution.

例えば、混合ステップS1において、40mLの硝酸銀水溶液(1mM)と40mLの水酸化カリウム水溶液(5mM)とを容器内で混合して水溶液を作製する。そして、析出ステップS2において、72時間経過に亘って室温にて、この容器内の水溶液をミキサ等で攪拌するとともにポンプ等で通気を行い、化学平衡反応により水溶液内に黄色の結晶状の析出物を生成する。   For example, in the mixing step S1, 40 mL of an aqueous solution of silver nitrate (1 mM) and 40 mL of an aqueous solution of potassium hydroxide (5 mM) are mixed in a container to prepare an aqueous solution. Then, in the precipitation step S2, the aqueous solution in this container is stirred with a mixer or the like and ventilated with a pump or the like at room temperature for 72 hours, and a yellow crystalline precipitate is formed in the aqueous solution by a chemical equilibrium reaction. Generate

以上のとおり、本実施形態の炭酸銀製造方法は、外部から炭酸塩等を反応系へ導入することなく、大気中の二酸化炭素により生成される炭酸のみを利用して炭酸銀を製造することができる。この炭酸銀製造方法は、カーボンニュートラルであるので、環境負荷の点で好ましい。また、銀塩に由来する銀イオンに対する1価の金属のイオンのモル比が4.44倍以上であることにより、効率よく炭酸銀を製造することができる。   As described above, the silver carbonate production method of the present embodiment can produce silver carbonate using only carbonic acid generated by carbon dioxide in the atmosphere without introducing a carbonate or the like from the outside into the reaction system. it can. Since this silver carbonate production method is carbon neutral, it is preferable from the viewpoint of environmental load. When the molar ratio of the monovalent metal ion to silver ion derived from the silver salt is 4.44 or more, silver carbonate can be efficiently produced.

Claims (4)

水に可溶性の銀塩と1価の金属の水酸化物とを混合して、前記銀塩に由来する銀イオンに対する前記金属のイオンのモル比が4.44倍以上である水溶液を作製する混合ステップと、
化学平衡反応により、前記水溶液に二酸化炭素を溶解させ、その溶解した二酸化炭素から炭酸イオンを生成させ、前記水溶液に含まれる前記銀イオンと前記炭酸イオンとを化合させて炭酸銀を析出させる析出ステップと、
を備える炭酸銀製造方法。
Mixing by mixing a water-soluble silver salt and a monovalent metal hydroxide to produce an aqueous solution in which the molar ratio of the metal ion to silver ion derived from the silver salt is 4.44 times or more. Steps and
A precipitation step of dissolving carbon dioxide in the aqueous solution by a chemical equilibrium reaction, generating carbonate ions from the dissolved carbon dioxide, and combining the silver ions and the carbonate ions contained in the aqueous solution to precipitate silver carbonate. When,
A method for producing silver carbonate, comprising:
前記析出ステップにおいて前記水溶液を攪拌する、
請求項1に記載の炭酸銀製造方法。
Stirring the aqueous solution in the deposition step,
The method for producing silver carbonate according to claim 1.
前記析出ステップにおいて前記水溶液に対し通気を行う、
請求項1または2に記載の炭酸銀製造方法。
Performing aeration on the aqueous solution in the deposition step,
The method for producing silver carbonate according to claim 1.
前記析出ステップにおいて前記水溶液の蒸発を防止する、
請求項1〜3の何れか1項に記載の炭酸銀製造方法。
Preventing the evaporation of the aqueous solution in the deposition step,
The method for producing silver carbonate according to claim 1.
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