JP2949227B1 - Hydrous bismuth compounds with excellent inorganic anion exchange properties and their production - Google Patents

Hydrous bismuth compounds with excellent inorganic anion exchange properties and their production

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Abstract

【要約】 【課題】 無機陰イオン交換性に優れた含水ビスマス化
合物の提供。 【解決手段】 式:BiO(NO3 )・XH2 O(5/
3≧X>0)で表される無機陰イオン交換性に優れた含
水ビスマス化合物を式:Bi2 3 の酸化ビスマスの粉
末と式:Bi(NO3 3 ・5H2 Oの硝酸ビスマス五
水和物の粉末との比がモル比でl:1になるように調整
して粉末混合物として室温〜80℃で反応させて製造す
る。この含水ビスマス化合物を有効成分とする無機陰イ
オン交換体を液体または気体中に含有されるハロゲン化
物イオンと反応させてBiOX(X=I,Br,Cl,
F)として除去する。
Abstract: PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydrated bismuth compound excellent in inorganic anion exchangeability. SOLUTION: The formula: BiO (NO 3 ) .XH 2 O (5 /
A powder of bismuth oxide having the formula: Bi 2 O 3 and a bismuth nitrate having the formula: Bi (NO 3 ) 3 .5H 2 O The hydrate is prepared by reacting at room temperature to 80 ° C. as a powder mixture by adjusting the molar ratio of the hydrate to the powder to be 1: 1. The inorganic anion exchanger containing the hydrated bismuth compound as an active ingredient is reacted with a halide ion contained in a liquid or gas to form BiOX (X = I, Br, Cl,
Removed as F).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、式中に(NO3
を含む新規な製造法により得られた含水ビスマス化合物
および該化合物を利用したハロゲン化物イオンの除去お
よび固化方法に関するものである。さらに詳しくは、本
発明は、水溶液や有機溶剤からのハロゲン化物イオンの
除去、ハロゲン化物イオンを含んだ産業廃液の処理、原
子力発電廃液からの放射性ハロゲン化物イオンの除去や
固定化、気体中のイオン性成分の回収および除去等に有
用な含水ビスマス化合物とこれを有効成分とするイオン
交換体を用いたハロゲン化物イオンの除去および固化方
法に関するものである。
The present invention relates to a compound represented by the formula (NO 3 )
And a method for removing and solidifying halide ions by using the compound. More specifically, the present invention is directed to removing halide ions from aqueous solutions and organic solvents, treating industrial wastewater containing halide ions, removing and fixing radioactive halide ions from nuclear power wastewater, The present invention relates to a hydrated bismuth compound useful for recovery and removal of a volatile component, and a method for removing and solidifying a halide ion using an ion exchanger containing the same as an active component.

【0002】[0002]

【従来の技術とその課題】本発明の化合物と組成的に直
接関連のある既知の化合物としては、BiO(NO3
・XH2 Oの式(X=2、1、1/2および0)で示さ
れる化合物が古い文献(1927年)で報告され、その
要旨はグメリン・ハンドブック(vol.19、Bi)
に紹介されている。それによると、酸化ビスマスを硝酸
に溶解し、少しずつ水を加える方法でこれらの化合物を
合成している。これらの化合物のうち、X=1および1
/2の化合物については、その構造解析も行われている
が、その構造は、いずれも本発明の化合物のものと同一
ではない。また、これらの化合物を無機陰イオン交換体
として利用した例は見当たらない。硝酸基を含む他のビ
スマス系化合物では、これまで、Bi5 7 (N
3 )、BiPbO2 (NO3 )などが無機陰イオン交
換体として報告されている(例えば、特開平6−550
81号公報、特開平9−52715号公報)。無機イオ
ン交換体としての利用が考えられる含水ビスマス化合物
としては、Bi6 6 (OH)X (NO3 6-X ・nH
2 O(但し、3.5≦X≦5.5,nは、0または正の
整数)の式で表される化合物が報告されている(特開昭
63−60112号公報)。しかしながら、この化合物
は、中性付近の溶液中でイオン交換に優れた性能を発揮
するものの、その組成中にOH基をかなりの割合で有す
るため耐酸性あるいは耐アルカリ性が弱く、また、その
製造法が極めて複雑である。
BACKGROUND OF THE INVENTION Known compounds which are directly related in composition to the compounds of the present invention include BiO (NO 3 ).
A compound represented by the formula of XH 2 O (X = 2, 1, 1/2, and 0) was reported in an old document (1927), and the summary of the compound was given in Gumelin Handbook (vol. 19, Bi).
Has been introduced. According to this, these compounds are synthesized by dissolving bismuth oxide in nitric acid and adding water little by little. Of these compounds, X = 1 and 1
The compound of the formula / 2 has also been subjected to structural analysis, but none of the structures is the same as that of the compound of the present invention. Further, there is no example in which these compounds are used as an inorganic anion exchanger. Other bismuth-based compounds containing a nitrate group have heretofore been Bi 5 O 7 (N
O 3 ) and BiPbO 2 (NO 3 ) have been reported as inorganic anion exchangers (for example, see JP-A-6-550).
81, JP-A-9-52715). Examples of the hydrated bismuth compound that can be used as an inorganic ion exchanger include Bi 6 O 6 (OH) X (NO 3 ) 6 -X · nH
A compound represented by the formula of 2 O (where 3.5 ≦ X ≦ 5.5, n is 0 or a positive integer) has been reported (JP-A-63-60112). However, although this compound exhibits excellent ion exchange performance in a solution near neutrality, it has a low proportion of OH groups in its composition and thus has poor acid or alkali resistance, and its production method Is extremely complicated.

【0003】[0003]

【課題を解決するするための手段】本発明は、上記の特
開昭63−60112号公報に示される化合物の有する
課題を解決するものとして、BiO(NO3 )・XH2
O(5/3≧X>0)の式で表される新規な含水ビスマ
ス化合物を見出し、これを有効成分とするイオン交換体
および該イオン交換体を用いて液体または気体中に含有
されるハロゲン化物イオンと反応させてBiOX(X=
I,Br,Cl,F)としてハロゲン化物イオンを除去
および固化する方法を提供する。さらに、本発明は、
式:Bi2 3 の酸化ビスマスの粉末と式:Bi(NO
33 ・5H2 Oの硝酸ビスマス五水和物の粉末との比
がモル比でl:1になるように調整して粉末混合物とし
て室温〜80℃で反応させる含水ビスマス化合物の製造
法を提供する。なお、原料のBi(NO3 3 ・5H2
Oは、約80℃あたりから分解し始めるので、この温度
までは反応可能である。本発明の含水ビスマス化合物で
あるBiO(NO3 )・XH2 Oは、製造法が極めて簡
単であり、耐酸性、耐アルカリ性、耐熱性に優れてお
り、また、その組成中に(NO3 )基を有することか
ら、陰イオン交換体としての機能を期待できる。
The present invention SUMMARY OF THE INVENTION The can as to solve the problems of the compounds shown in JP-63-60112 the above mentioned publications, BiO (NO 3) · XH 2
A novel hydrated bismuth compound represented by the formula of O (5/3 ≧ X> 0) has been found, an ion exchanger containing the same as an active ingredient, and a halogen contained in a liquid or gas using the ion exchanger. BiOX (X =
I, Br, Cl, F) are provided for removing and solidifying halide ions. Further, the present invention provides
Formula powder and wherein the bismuth oxide Bi 2 O 3: Bi (NO
In 3) 3 · 5H 2 O ratio of the powder of bismuth nitrate pentahydrate molar ratio l: preparation of hydrous bismuth compound to be reacted at room temperature to 80 ° C. as an adjustment to the powder mixture to be 1 to provide. The starting of the Bi (NO 3) 3 · 5H 2
O starts to decompose at about 80 ° C., so that reaction is possible up to this temperature. BiO (NO 3 ) .XH 2 O, which is a hydrated bismuth compound of the present invention, has a very simple production method, is excellent in acid resistance, alkali resistance, and heat resistance, and has a composition containing (NO 3 ) Since it has a group, it can be expected to function as an anion exchanger.

【0004】[0004]

【発明の実施の形態】本発明では、酸化ビスマス(Bi
2 3 )の粉末状試薬と硝酸ビスマス五水和物の粉末状
試薬を乳鉢を用いて室温〜80℃で混合すると、容易に
反応し、前述の式で表される組成の化合物が生成するこ
と、そして、この化合物は、酸性、中性、アルカリ性い
ずれの溶液中でも室温でイオン交換容量とイオン交換速
度が共に大きく、且つ安定性の優れた無機陰イオン交換
体となることを確認し、本発明の完成に至った。さら
に、本発明においては、前記の式で表される組成の化合
物を有効成分とする無機イオン交換体を用いて廃液等に
含有される塩化物イオンやヨウ化物イオン等を除去する
と同時に安定な固体化合物として固定化する方法も提供
する。本発明は、BiO(NO3 )・XH2 O(5/3
≧X>0)の式で表される化合物であって、これを有効
成分とする無機陰イオン交換体によって、ハロゲン化物
イオンを効果的に除去可能とする。室温において、酸
性、中性およびアルカリ性のいずれの水溶液においても
イオン交換性は有効である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION In the present invention, bismuth oxide (Bi
When the powdered reagent of 2 O 3 ) and the powdered reagent of bismuth nitrate pentahydrate are mixed in a mortar at room temperature to 80 ° C., they readily react to form a compound having the composition represented by the above formula. This compound was confirmed to be an inorganic anion exchanger having both high ion exchange capacity and high ion exchange rate at room temperature in both acidic, neutral and alkaline solutions, and excellent stability. The invention has been completed. Further, in the present invention, the use of an inorganic ion exchanger containing a compound having the composition represented by the above formula as an active ingredient to remove chloride ions and iodide ions contained in a waste liquid and the like, and at the same time, remove a stable solid A method for immobilizing the compound is also provided. The present invention relates to BiO (NO 3 ) .XH 2 O (5/3
.Gtoreq.X> 0), wherein halide ions can be effectively removed by an inorganic anion exchanger containing the compound as an active ingredient. At room temperature, ion exchangeability is effective in any of acidic, neutral and alkaline aqueous solutions.

【0005】なお、一部のビスマス酸化物硝酸化物系化
合物は、ハロゲン化物イオンに対してイオン交換性をも
つことが知られているが、そのような化合物は、その組
成中に含まれる水酸基や硝酸基がハロゲン化物イオンと
イオン交換することが明らかにされている。本発明の含
水ビスマス化合物の場合にも、その組成中に硝酸基を有
しており、これがハロゲン化物イオンとイオン交換する
ことが確かめられた。また、本発明では、含水ビスマス
系イオン交換体の組成中のBiと(NO3 )との比が
1:1であることが重要である。なぜなら、本発明で
は,ハロゲン化物イオンと含水ビスマス化合物とのイオ
ン交換に対して次の反応式(1)を想定しているからで
ある。 BiO(NO3 )・0.5H2 O+X- → BiOX+(NO3- +0.5H2 O (1) そして、生成したBiOX(X=I,Br,Cl,F)
は、水溶液中でも安定な固体であり、反応後、溶液から
分離することにより、ハロゲン化物イオンを安定な固化
体として保存できる。よって、本発明の含水ビスマス化
合物を有効成分とするイオン交換体は、放射性ヨウ化物
イオンや塩化物イオンの固化体としても利用できる。
[0005] Some bismuth oxide nitrate compounds are known to have ion-exchange properties with respect to halide ions. However, such compounds have a hydroxyl group or a hydroxyl group contained in the composition. It has been shown that nitrate groups exchange ions with halide ions. Also in the case of the hydrated bismuth compound of the present invention, it was confirmed that the composition contained a nitric acid group, and this ion exchanged with a halide ion. In the present invention, it is important that the ratio of Bi to (NO 3 ) in the composition of the hydrated bismuth-based ion exchanger is 1: 1. This is because, in the present invention, the following reaction formula (1) is assumed for ion exchange between a halide ion and a hydrated bismuth compound. BiO (NO 3 ) · 0.5H 2 O + X → BiOX + (NO 3 ) + 0.5H 2 O (1) And generated BiOX (X = I, Br, Cl, F)
Is a solid which is stable even in an aqueous solution, and can be separated from the solution after the reaction to store a halide ion as a stable solid. Therefore, the ion exchanger containing the hydrated bismuth compound of the present invention as an active ingredient can also be used as a solidified radioactive iodide ion or chloride ion.

【0006】ヨウ化物イオンおよび塩化物イオンを用い
た実際の実験でこれらの事を確かめてみた。反応後の固
体の構造を粉末X線回折法で調べた。その結果、pH=
13での反応生成物を除いて、すべての反応生成物は、
BiOIおよびBiOClであった。つまり、pH=1
から12の溶液中の反応では、式(1)が成り立つ。P
H=13の溶液中での反応生成物は前述の物ではなかっ
た。ヨウ化物イオンの場合には、Bi4 5 2 とBi
5 7 Iの混合物が、そして塩化物イオンの場合には、
Bi3 4 ClとBi2 2 CO3 との混合物が生成し
た。後で述べるように、この事がイオン交換容量がpH
=13で減少する原因になっている。イオン交換体に最
初に含まれている水は反応に直接関与していない。しか
し、構造水として、化合物の安定化に寄与しているもの
と推定される。
[0006] These facts have been confirmed by actual experiments using iodide ions and chloride ions. The structure of the solid after the reaction was examined by powder X-ray diffraction. As a result, pH =
Except for the reaction product at 13, all reaction products are
BiOI and BiOCl. That is, pH = 1
Equation (1) holds true for the reactions in the solutions from to 12. P
The reaction products in the solution with H = 13 were not those described above. In the case of iodide ions, Bi 4 O 5 I 2 and Bi
When the mixture of 5 O 7 I, and chloride ions,
A mixture of Bi 3 O 4 Cl and Bi 2 O 2 CO 3 formed. As will be described later, this means that the ion exchange capacity
= 13 causes a decrease. The water initially contained in the ion exchanger is not directly involved in the reaction. However, it is presumed that the structural water contributes to the stabilization of the compound.

【0007】[0007]

【実施例】以下、本発明による含水ビスマス化合物の製
造法について実施例により説明する。 実施例1 市販のビスマス酸化物(Bi2 3 )、4.66g
(0.01モル)の粉末と市販の硝酸ビスマス五水和物
(Bi(NO3 3 ・5H2 O)、4.85g(0.0
1モル)の粉末の混合物を原料として、これを乳鉢を用
いてよく混合し、室温にて数時間以上静置して反応させ
た。図1のA、Bに原料、図1のCに上記反応後の粉末
のX線回折のパターンを示す。これらの図から、図1の
Cに示す物質は、各原料の混合物ではなくて、反応生成
物であることが明らかである。また、図2のA、B、C
に反応生成物の経時変化を粉末X線回折のパターンで示
す。図2から、反応は、開始後約6時間以内にほぼ終了
しており、そして、その後は、わずかに進行して、20
日後には完了していることがわかる。反応生成物を空気
中、室温で長時間、自然乾燥した後(混合後9カ月経過
した試料)、窒素、水素の元素分析を行い生成物の組成
を求めたところ、BiO(NO3 )・0.5H2Oと決
定した。
EXAMPLES The method for producing a hydrated bismuth compound according to the present invention will be described below with reference to examples. Example 1 Commercially available bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), 4.66 g
Powder and commercial bismuth nitrate pentahydrate (0.01 mol) (Bi (NO 3) 3 · 5H 2 O), 4.85g (0.0
(1 mol) as a raw material, mixed well using a mortar, and allowed to stand at room temperature for several hours to react. 1A and 1B show X-ray diffraction patterns of the raw materials, and FIG. 1C shows an X-ray diffraction pattern of the powder after the reaction. From these figures, it is clear that the substance shown in FIG. 1C is not a mixture of the raw materials but a reaction product. Also, A, B, C in FIG.
2 shows the change over time of the reaction product in the form of a powder X-ray diffraction pattern. From FIG. 2 it can be seen that the reaction is almost complete within about 6 hours after initiation, and then progresses slightly to 20
You can see that it is completed after a day. After the reaction product was air-dried in air at room temperature for a long time (a sample after 9 months from mixing), the composition of the product was determined by elemental analysis of nitrogen and hydrogen, and BiO (NO 3 ) · 0 It was determined to .5H 2 O.

【0008】本発明の化合物が二つの原料の単なる混合
物でなく反応生成物であることは、粉末X線回折法によ
るだけではなく、熱重量分析法によっても確認した。図
3の曲線A、Bは、Bi(NO3 3 ・5H2 Oおよび
BiO(NO3 )・0.5H2 Oそれぞれの試料をアル
ゴン気流中で室温から700℃間で同一条件下で加熱し
た際の得られた熱重量曲線を示す。酸化ビスマスは加熱
に対して安定で、前記の実験条件下では重量変化を示さ
ない。従って、もし原料が反応していなければ、酸化ビ
スマスの重量の分を考慮するにしても、曲線AとBは加
熱に対して似たような変化を示すはずである。図3に示
した二つの曲線は異なる変化を示しており、それは二つ
の化合物は、同一ではない反応生成物であることを示し
ている。
The fact that the compound of the present invention is not a mere mixture of the two starting materials but a reaction product was confirmed not only by powder X-ray diffraction but also by thermogravimetric analysis. Curves A and B in FIG. 3 represent Bi (NO 3 ) 3 .5H 2 O and BiO (NO 3 ) .0.5H 2 2 shows a thermogravimetric curve obtained when each sample of O was heated in a stream of argon from room temperature to 700 ° C. under the same conditions. Bismuth oxide is stable to heating and shows no weight change under the experimental conditions described above. Thus, if the raw materials have not reacted, curves A and B should show similar changes to heating, even considering the bismuth oxide weight. The two curves shown in FIG. 3 show different changes, indicating that the two compounds are non-identical reaction products.

【0009】以下、本発明の含水ビスマス化合物を利用
した無機陰イオン交換反応について実施例により説明す
る。 実施例2 BiO(NO3 )・0.5H2 O、0.2g(4.3×
10-4モル)と0.2mo1 dm-1のNaI溶液(但
し溶液のpH=l,7,13の三種類:HNO3 および
NaOHを用いてpHを調整)、4ml(I- :約8×
l0-4グラムイオン)を蓋付き容器に入れて、恒温槽中
にて25℃の温度で時間を変えて反応させ、反応の進み
具合を調べた。反応中、容器を震盪することによって、
溶液を攪拌した。一定時間経過後、容器を取り出し、液
体と固体を分離して、溶液中に残留するヨウ化物イオン
の濃度をイオンクロマトグラフで測定し、除去されたイ
オンの量を調べた。
Hereinafter, an inorganic anion exchange reaction using the hydrated bismuth compound of the present invention will be described with reference to examples. Example 2 BiO (NO 3 ) · 0.5H 2 O, 0.2 g (4.3 ×
10 -4 mol) and 0.2 mol dm -1 of NaI solution (three kinds of solutions: pH = 1, 7, 13: pH is adjusted using HNO 3 and NaOH), 4 ml (I : about 8 ×
10 −4 g ion) was placed in a container with a lid, and allowed to react in a thermostat at a temperature of 25 ° C. for various times, and the progress of the reaction was examined. During the reaction, by shaking the container,
The solution was stirred. After a certain period of time, the container was taken out, the liquid and the solid were separated, and the concentration of iodide ions remaining in the solution was measured by ion chromatography to determine the amount of removed ions.

【0010】添付した図面の図4は、ヨウ化物イオンに
ついての反応時間とイオン交換容量との関係を示したも
のである。なお、イオン交換容量とは、イオン交換体1
g当たりの吸着またはイオン交換したイオンの当量数
(またはミリグラム当量数)で表し、単位はeq g-1
(グラム当たりの当量数)またはmeq g-1(グラム
当たりのミリグラム当量数)である。図中の曲線は、短
時間で最大イオン交換容量の値に近づくほど、反応速度
が早いことを意味している。いずれのpHでも、立ち上
がりの反応は極めて早く進み、反応開始から60分後に
溶液から除去されるヨウ化物イオンの濃度はそれぞれの
溶液についての最大値の85%(pH=l)、70%
(pH=7)、87%(pH=13)に達する。反応が
終結する時間は、pHによって多少異なり、pH=lお
よび13では約5時間、pH=7では約20時間であ
る。
FIG. 4 of the accompanying drawings shows the relationship between the reaction time for iodide ions and the ion exchange capacity. In addition, the ion exchange capacity means the ion exchanger 1
It is represented by the number of equivalents (or milligram equivalents) of the adsorbed or ion-exchanged ion per g, and the unit is eq g -1.
(Equivalents per gram) or meq g -1 (milligram equivalents per gram). The curve in the figure means that the reaction speed becomes faster as the value approaches the maximum ion exchange capacity in a short time. At any pH, the onset reaction proceeded very quickly and the concentration of iodide ions removed from the solution 60 minutes after the start of the reaction was 85% (pH = 1), 70% of the maximum value for each solution.
(PH = 7), reaching 87% (pH = 13). The time at which the reaction is terminated depends somewhat on the pH, about 5 hours at pH = 1 and 13, and about 20 hours at pH = 7.

【0011】実施例3 BiO(NO3 )・0.5H2 O、0.2g(4.3×
l0-4モル)と0.2mo1 dm-1のNaCl溶液
(pH=l、7、13の三種類:HNO3 およびNaO
Hを用いてpHを調整)、4ml(Cl- :約8×10
-4グラムイオン)を蓋付き容器に入れて、恒温槽中にて
25℃の温度で時間を変えて反応させ、反応の進み具合
を調べた。反応中、容器を震盪することによって、溶液
を攪拌した。一定時間経過後、容器を取り出し、液体と
固体を分離して、溶液中から除去される塩化物イオンの
濃度をイオンクロマトグラフで測定し、除去されたイオ
ンの量を調べた。
Example 3 BiO (NO 3 ) .0.5H 2 O, 0.2 g (4.3 ×
10-4 mol) and 0.2 mol dm -1 of NaCl solution (three kinds of pH = 1, 7, 13: HNO 3 and NaO)
H), 4 ml (Cl : about 8 × 10
−4 g ion) was placed in a container with a lid, and allowed to react in a thermostat at a temperature of 25 ° C. for various times, and the progress of the reaction was examined. During the reaction, the solution was agitated by shaking the vessel. After a certain period of time, the container was taken out, the liquid and the solid were separated, and the concentration of chloride ions removed from the solution was measured by ion chromatography to determine the amount of removed ions.

【0012】添付した図面の図5は、塩化物イオンにつ
いて反応時間とイオン交換容量との関係を示したもので
ある。図中の曲線は、いずれのpHでも、立ち上がりの
反応は極めて早く進むことを示しており、反応開始から
60分後に溶液中に残留する塩化物イオンの濃度は、そ
れぞれの溶液についての最大値の99%(pH=1)、
94%(pH=7)、100%(pH=13)に達す
る。反応が終結する時間は、pHによって多少異なり、
pH=lおよび6では約5時間、pH=13では1時間
以内である。
FIG. 5 of the accompanying drawings shows the relationship between the reaction time and the ion exchange capacity for chloride ions. The curves in the figure show that the rise reaction proceeds extremely quickly at any pH, and the concentration of chloride ions remaining in the solution 60 minutes after the start of the reaction is the maximum value of each solution. 99% (pH = 1),
It reaches 94% (pH = 7) and 100% (pH = 13). The time at which the reaction ends varies slightly depending on the pH,
At pH = 1 and 6, about 5 hours, and at pH = 13 within 1 hour.

【0013】実施例4 本実施例においては、いろいろなpH値を示すNaI溶
液中でのBiO(NO3 )・0.5H2 Oのイオン交換
容量を測定した。BiO(NO3 )・0.5H2 O、
0.2gと0.2mo1 dm-3のNaI溶液4mlと
を蓋付き容器に入れて密閉し、恒温槽中にて25℃で2
0時間反応させた。反応中、容器を震盪することによっ
て、溶液を攪拌した。反応後、容器を取り出し、液体と
固体を分離して、溶液中に残存するヨウ化物イオンの濃
度をイオンクロマトグラフで測定することにより、イオ
ン交換容量を求めた。溶液のpHは1から13まで変化
させたが、pHの調整に酸性側では硝酸溶液を、アルカ
リ性側では水酸化ナトリウム溶液を用いた。
Example 4 In this example, the ion exchange capacity of BiO (NO 3 ) .0.5H 2 O in NaI solutions showing various pH values was measured. BiO (NO 3 ) · 0.5H 2 O,
0.2 g and 4 ml of a 0.2 mol dm -3 NaI solution were placed in a container with a lid, and the container was hermetically sealed.
The reaction was performed for 0 hours. During the reaction, the solution was agitated by shaking the vessel. After the reaction, the container was taken out, the liquid and the solid were separated, and the concentration of iodide ions remaining in the solution was measured by ion chromatography to determine the ion exchange capacity. The pH of the solution was changed from 1 to 13, but the pH was adjusted using a nitric acid solution on the acidic side and a sodium hydroxide solution on the alkaline side.

【0014】添付した図面の図6は、25℃で測定され
たヨウ化物イオンのイオン交換容量と水溶液のpHとの
関係を示したものである。図から明らかなように、本発
明の化合物は測定した全pH領域で大きなイオン交換容
量を持つことが分かる。イオン交換容量はpH=1で最
大値を、pH=2から12の間でそれより少し小さいが
ほぼ一定の値を、そして、pH=13でかなり小さい値
を示す。しかし、このpH=13の値でも、これまで発
明されたビスマス系陰イオン交換体の持つヨウ化物イオ
ンに対するイオン交換容量の値と同じくらいであり、こ
れ以外のpHではかなり大きい値を示している。
FIG. 6 of the accompanying drawings shows the relationship between the ion exchange capacity of iodide ions measured at 25 ° C. and the pH of the aqueous solution. As is clear from the figure, it can be seen that the compound of the present invention has a large ion exchange capacity in all the measured pH ranges. The ion exchange capacity shows a maximum value at pH = 1, a slightly smaller but almost constant value between pH = 2 and 12, and a considerably smaller value at pH = 13. However, the value of pH = 13 is almost the same as the value of the ion exchange capacity for the iodide ion of the bismuth-based anion exchanger invented so far, and shows a considerably large value at other pH values. .

【0015】実施例5 本実施例においては、いろいろなpH値を示すNaCl
溶液中でのBiO(NO3 )・0.5H2 Oのイオン交
換容量を測定した。BiO(NO3 )・0.5H2 O、
0.2gと0.2mol dm-3のNaCl溶液4ml
とを蓋付き容器に入れて密閉し、恒温槽中にて25℃で
20時間反応させた。反応中、容器を震盪することによ
って、溶液を攪拌した。反応後、容器を取り出し、液体
と固体を分離して、溶液中に残存する塩化物イオンの濃
度をイオンクロマトグラフで測定することにより、イオ
ン交換容量を求めた。溶液のpHは1から13まで変化
させた。
Embodiment 5 In this embodiment, NaCl having various pH values was used.
The ion exchange capacity of BiO (NO 3 ) .0.5H 2 O in the solution was measured. BiO (NO 3 ) · 0.5H 2 O,
0.2g and 0.2ml dm -3 NaCl solution 4ml
Was sealed in a container with a lid, and reacted at 25 ° C. for 20 hours in a thermostat. During the reaction, the solution was agitated by shaking the vessel. After the reaction, the container was taken out, the liquid and the solid were separated, and the concentration of chloride ions remaining in the solution was measured by ion chromatography to determine the ion exchange capacity. The pH of the solution was varied from 1 to 13.

【0016】添付した図面の図7は、25℃で測定され
た塩化物イオンのイオン交換容量と水溶液のpHとの関
係を示したものである。図から明らかなように、本発明
の物質が測定した全pH領域で良好なイオン交換容量を
持つことが分かる。イオン交換容量はpH=1から12
の間でほぼ一定の値を、そして、pH=13でのみかな
り小さい値を示す。ヨウ化物イオンの場合と同様に、こ
のpH=13の値でも、これまで発明されたビスマス系
陰イオン交換体の持つ塩化物イオンに対するイオン交換
容量の値と同じくらいであり、これ以外のpHではかな
り大きい値を示している。
FIG. 7 of the accompanying drawings shows the relationship between the ion exchange capacity of chloride ions measured at 25 ° C. and the pH of the aqueous solution. As is clear from the figure, it can be seen that the substance of the present invention has a good ion exchange capacity in the whole measured pH range. Ion exchange capacity is pH = 1 to 12
It shows a nearly constant value between and only at pH = 13. As in the case of iodide ions, the value of pH = 13 is almost the same as the value of the ion exchange capacity of the bismuth-based anion exchanger invented so far for chloride ions. It shows a fairly large value.

【0017】実施例6 BiO(NO3 )・0.5H2 O、約0.76g(約
2.75×10-3グラム分子)と0.05 mol d
-3のNaIまたはNaCl溶液(pH=l、pH=7
およびpH=13に調整)5ml(I- およびC
- :約2.5×10-4グラムイオン)をそれぞれ別の
蓋付き容器に入れて密閉し、恒温槽中にて25℃で25
時間、容器を震盪しながら反応させた。この実施例で
は、実施例1、2、3、4に比べてヨウ化物イオンおよ
び塩化物イオンに対するイオン交換体の割合を大きくし
てある。結果を表1に示す。この表1から明らかなよう
に、pH=l、pH=7およびpH=13のいずれの溶
液においても、ハロゲン化物イオンが効率よく除去され
ている。
Example 6 BiO (NO 3 ) .0.5H 2 O, about 0.76 g (about 2.75 × 10 −3 gram molecule) and 0.05 mol d
m -3 NaI or NaCl solution (pH = 1, pH = 7
And pH = 13) 5 ml (I - and C
l : about 2.5 × 10 −4 gram ion) were placed in separate containers with lids, sealed, and placed in a thermostat at 25 ° C. at 25 ° C.
The reaction was carried out for a time while shaking the container. In this embodiment, the ratio of the ion exchanger to iodide ions and chloride ions is larger than that in Examples 1, 2, 3, and 4. Table 1 shows the results. As is apparent from Table 1, the halide ions were efficiently removed in any of the solutions at pH = 1, pH = 7 and pH = 13.

【0018】[0018]

【表1】 [Table 1]

【0019】[0019]

【発明の効果】以上詳しく説明したとおり、本発明は、
新規な簡単な製造法により組成中に(NO3 )を有する
含水ビスマス化合物を提供し、本発明により、イオン交
換容量およびイオン交換速度が大きく、かつ耐酸性およ
び耐アルカリ性に優れ、酸性、中性およびアルカリ性い
ずれの水溶液中でも有効な含水ビスマス化合物と、これ
を有効成分とする無機陰イオン交換体を用いたハロゲン
化物イオンの除去および固化材が提供される。
As described in detail above, the present invention provides:
The present invention provides a hydrated bismuth compound having (NO 3 ) in its composition by a novel and simple production method. According to the present invention, the ion exchange capacity and the ion exchange rate are large, the acid resistance and the alkali resistance are excellent, and the acid and neutral The present invention provides a hydrated bismuth compound which is effective in both aqueous and alkaline aqueous solutions, and a halide ion removing and solidifying material using an inorganic anion exchanger containing the same as an active ingredient.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】粉末X線回折パターンを示す図である。Aは、
化合物Bi2 3 の場合、Bは、化合物Bi(NO3
3 ・5H2 Oの場合、Cは、化合物BiO(NO3 )・
XH2 O(反応時間20日)の場合である。
FIG. 1 shows a powder X-ray diffraction pattern. A is
In the case of compound Bi 2 O 3 , B is a compound Bi (NO 3 )
For 3 · 5H 2 O, C, the compound BiO (NO 3) ·
XH 2 O (reaction time 20 days).

【図2】化合物BiO(NO3 )・XH2 Oの粉末X線
回折パターンを示す図である。Aは、反応時間6時の場
合、Bは、反応時間20日間の場合、Cは、反応時間4
9日間の場合である。
FIG. 2 is a view showing a powder X-ray diffraction pattern of a compound BiO (NO 3 ) .XH 2 O. A indicates a reaction time of 6:00, B indicates a reaction time of 20 days, C indicates a reaction time of 4
9 days.

【図3】熱重量曲線を示す図である。Aは、化合物Bi
(NO3 3 ・5H2 Oの場合、Bは、化合物BiO
(NO3 )・0.5H2 Oの場合である。
FIG. 3 is a diagram showing a thermogravimetric curve. A is a compound Bi
(NO 3) For 3 · 5H 2 O, B, the compound BiO
(NO 3 ) · 0.5 H 2 O.

【図4】pH=l、7、13の溶液中で、反応時間を変
化させたときのイオン交換体のヨウ化物イオンに対する
イオン交換容量の変化を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a change in ion exchange capacity of an ion exchanger with respect to iodide ions when a reaction time is changed in a solution of pH = 1, 7, and 13.

【図5】pH=1、7、13の溶液中で、反応時間を変
化させたときのイオン交換体の塩化物イオンに対するイ
オン交換容量変化を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing a change in ion exchange capacity with respect to chloride ions of an ion exchanger when a reaction time is changed in a solution of pH = 1, 7, 13;

【図6】種々のpHの溶液中でのヨウ化物イオンに対す
るイオン交換体のイオン交換容量の値を示す図である。
FIG. 6 is a graph showing the value of the ion exchange capacity of an ion exchanger with respect to iodide ions in solutions at various pHs.

【図7】種々のpHの溶液中での塩化物イオンに対する
イオン交換体のイオン交換容量の値を示す図である。
FIG. 7 is a graph showing the value of the ion exchange capacity of an ion exchanger with respect to chloride ions in solutions having various pH values.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C01G 29/00 B01J 41/02 B01J 41/10 C02F 1/42 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) C01G 29/00 B01J 41/02 B01J 41/10 C02F 1/42

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 式:BiO(NO3 )・XH2 O(5/
3≧X>0)で表される無機陰イオン交換性に優れた含
水ビスマス化合物。
1. The formula: BiO (NO 3 ) .XH 2 O (5 /
A water-containing bismuth compound excellent in inorganic anion exchangeability represented by 3 ≧ X> 0).
【請求項2】 請求項1記載の式:BiO(NO3 )・
XH2 O(5/3≧X>0)で表される含水ビスマス化
合物を有効成分とする無機陰イオン交換体。
2. The formula according to claim 1, wherein: BiO (NO 3 ).
An inorganic anion exchanger containing, as an active ingredient, a hydrated bismuth compound represented by XH 2 O (5/3 ≧ X> 0).
【請求項3】 請求項2記載の無機陰イオン交換体を液
体または気体中に含有されるハロゲン化物イオンと反応
させてBiOX(X=I,Br,Cl,F)として除去
することを特徴とする無機陰イオンの除去方法。
3. The method according to claim 2, wherein the inorganic anion exchanger according to claim 2 is reacted with halide ions contained in a liquid or a gas to remove BiOX (X = I, Br, Cl, F). To remove inorganic anions.
【請求項4】 式:Bi2 3 の酸化ビスマスの粉末と
式:Bi(NO3 3 ・5H2 Oの硝酸ビスマス五水和
物の粉末との比がモル比でl:1になるように調整して
粉末混合物として室温〜80℃で反応させることを特徴
とする請求項1記載の含水ビスマス化合物の製造法。
4. Bismuth oxide powder of formula: Bi 2 O 3 and formula: Bi (NO 3 ) 3 2. The method according to claim 1, wherein the molar ratio of 5H 2 O to bismuth nitrate pentahydrate powder is adjusted to 1: 1 to react as a powder mixture at room temperature to 80 ° C. A method for producing a hydrated bismuth compound.
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