JP3487987B2 - マクロポアの増大した球状シリカゲル及びその製法 - Google Patents

マクロポアの増大した球状シリカゲル及びその製法

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JP3487987B2 JP27544195A JP27544195A JP3487987B2 JP 3487987 B2 JP3487987 B2 JP 3487987B2 JP 27544195 A JP27544195 A JP 27544195A JP 27544195 A JP27544195 A JP 27544195A JP 3487987 B2 JP3487987 B2 JP 3487987B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マクロポアが増大し且
つ耐水破砕性が向上した球状シリカゲル及びその製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】球状シリカゲルは、乾燥剤をはじめとし
て、各種吸着剤、各種触媒担体、その他の薬品の担体等
として広く使用されている。
【0003】球状シリカゲルの製法としては、シリカの
ヒドロゾルを灯油等の液体媒体に懸濁させ、懸濁中に固
化させる方法(特公昭26−4113号公報)や、ケイ
酸アルカリ水溶液と酸とを、放出口を有する容器内に別
個の導入口より同時に導入して、濃度に換算して濃度1
30乃至173g/1、pH6乃至10.5の1.2秒
以内でゲル化しうるシリカゾルを生成せしめ、該シリカ
ゾルを直ちに気体媒体中に放出して球状シリカゲルを得
る方法(特公昭48−13834号公報)等が知られて
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】公知のシリカゲルは、
乾燥剤、吸着剤等の用途には、概ね満足しうるものでは
あるが、水と接触すると容易に破砕する、PSA方式の
吸着装置等に使用すると温度変化、圧力変化に対する耐
久性が未だ十分でない、また吸脱着の速度も未だ不十分
である、等の未だ解決すべき問題点を有している。
【0005】本発明者らの研究によると、公知のシリカ
ゲルは、吸着サイト或いは活性サイトとなるミクロポ
ア、メソポアは比較的大きいが、マクロポアの含有量が
比較的小さく、これが上記問題点の原因と考えられる。
【0006】本発明者らは、ケイ酸アルカリ溶液と鉱酸
とを瞬時に混合してゾルを形成させ、形成されるゾルを
気体媒体中に放出させてゲルを形成させる際、ケイ酸ア
ルカリ溶液或いは鉱酸の少なくとも一方に水不溶性固体
粒子を分散させておくと、この固体粒子がマクロポア増
進剤として作用し、球状シリカゲルのマクロポアが顕著
に増大することを見いだした。また、この球状シリカゲ
ルでは、耐水破砕性も著しく改善され、温度変化、圧力
変化に対する耐性も向上し、吸脱着の速度も顕著に向上
することを見いだした。
【0007】即ち、本発明の目的は、マクロポアが顕著
に増大し、耐水破砕性も著しく改善され、温度変化、圧
力変化に対する耐性も向上し、吸脱着の速度も顕著に向
上した球状シリカゲル及びその製造方法を提供するにあ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ケイ酸
アルカリ溶液と鉱酸とを瞬時に混合してゾルを形成さ
せ、形成されるゾルを気体媒体中に放出させてゲルを形
成させることからなる球状シリカゲルの製造方法におい
て、ケイ酸アルカリ溶液或いは鉱酸の少なくとも一方
、0.1乃至15μmの平均粒径を有する水不溶性固
体粒子をマクロポア増進剤として分散させることを特徴
とする球状シリカゲルの製造方法が提供される。
【0009】本発明によればまた、シリカゲルのマトリ
ックスと該マトリックス中に分散されたマクロポア増進
剤としての0.1乃至15μmの平均粒径を有する水不
溶性固体粒子とから成り、該マトリックス中のSiO
と固体粒子(SP)とは、95:5乃至55:45の重
量比で存在し、水銀圧入法により細孔半径10乃至75
00nmの範囲で測定して、0.08ml/g以上の
孔容積を有することを特徴とする球状シリカゲルが提供
される。
【0010】
【作用】本発明の製造方法は、ケイ酸アルカリ溶液と鉱
酸とを瞬時に混合してゾルを形成させ、形成されるゾル
を気体媒体中に放出させてゲルを形成させる点では、公
知の方法と変わるところがないが、ケイ酸アルカリ溶液
或いは鉱酸の少なくとも一方に水不溶性固体粒子をマク
ロポア増進剤として分散させることが特徴である。
【0011】即ち、ケイ酸アルカリまたは鉱酸の何れか
に、予め水不溶性固体粒子を分散させておき、この状態
でケイ酸アルカリと鉱酸との反応によるシリカゾルの生
成及びゲル化を行うと、得られる球状シリカゲルのマク
ロポアが顕著に増大するのである。
【0012】添付図面の図1は、ケイ酸アルカリに水酸
化アルミニウムに分散させた溶液と鉱酸とを反応させる
ことにより得られた球状シリカゲル、及び水酸化アルミ
ニウム未配合のケイ酸アルカリと鉱酸とから得られた球
状シリカゲルについて、水銀圧入法により得られた細孔
半径と細孔容積との関係をプロットしたものである(詳
細は後述する例参照)。この結果によると、水酸化アル
ミニウム未配合のケイ酸アルカリから得られた球状シリ
カゲル、即ち通常の球状シリカゲルは、細孔半径10n
m以上のマクロポアを殆ど有しないのに対して、水酸化
アルミニウムを配合したものでは、配合量の増大に伴っ
て、マクロポアが顕著に増大していることが了解され
る。
【0013】また、図2は、非晶質シリカ微粉末を分散
させた鉱酸とケイ酸アルカリ溶液とを反応させることに
より得られた球状シリカゲル、及び非晶質シリカ未配合
の鉱酸とケイ酸アルカリ溶液とから得られた球状シリカ
ゲルについて、水銀圧入法により得られた細孔半径と細
孔容積との関係をプロットしたものである(詳細は後述
する例参照)。この結果によると、非晶質シリカ未配合
の鉱酸とケイ酸アルカリから得られた球状シリカゲル、
即ち通常の球状シリカゲルは、細孔半径10nm以上の
マクロポアを殆ど有しないのに対して、非晶質シリカを
配合したものでは、配合量の増大に伴って、マクロポア
が顕著に増大していることが了解される。
【0014】本発明による球状シリカゲルは、水銀圧入
法により細孔半径10乃至7500nmの範囲で測定し
て、0.08ml/g以上、特に0.1ml/g以上の
細孔容積を有していることが顕著な特徴である。
【0015】本発明の球状シリカゲルは、マクロポアが
著しく増大していることに関連して、耐水破砕性も著し
く改善される。即ち、後述する例に示すとおり、マクロ
ポアの容積が0.06ml/gを下回る球状シリカゲル
では、水と接触したときの破砕個数%が60%以上であ
る(比較例1)のに対して、本発明に従いマクロポアが
上記の容積にある球状シリカゲルでは、水と接触したと
きの破砕個数%が1.0%以下に抑制される(実施例
1)のである。
【0016】シリカゲルが水と接触したとき、このゲル
が破砕する理由は、吸着熱による著しい温度上昇によ
り、ゲルが熱膨張し、この膨張の歪みにゲルが耐えられ
ないためであるが、本発明による球状シリカゲルでは、
内部のマクロポアがこの歪みを緩和し、破砕を防止しう
るものと思われる。
【0017】上記のマクロポアは、PSA吸着装置にお
ける温度変化、圧力変化に対しても、これらの変化に対
応して発生する歪みを緩和させるように作用するので、
球状シリカゲルの耐性が顕著に向上し、乾燥剤、吸着
剤、担体としての寿命を著しく延長することができる。
【0018】また、シリカゲルの吸脱着に際しては、シ
リカゲルの活性サイトへの拡散活性サイトからの拡散が
律速となるが、本発明の球状シリカゲルでは、その中の
マクロポアが拡散を容易にするので、吸脱着の速度も顕
著に向上する。
【0019】本発明において、水不溶性固体粒子の存在
により球状シリカゲルのマクロポアが増大する理由は、
シリカのゾル及びゲル中に固体粒子が骨材或いはスペー
サーとして存在し、これが最終ゲルへの形成時にゲルマ
トリックス中に空隙を形成するように作用するためと思
われる。
【0020】このため、固体粒子としては、水不溶性で
水性媒体になじみ(親和性)があり且つ安定であるもの
であれば、無機のものでも有機のものでも広く使用しう
るが、一般には無機のものが好ましい。
【0021】固体粒子は、ケイ酸アルカリ溶液に分散さ
せても、鉱酸に分散させてもよく、アルカリに安定な固
体粒子はケイ酸アルカリに加えるのがよく、一方、酸に
安定な固体粒子は鉱酸に加えるのがよい。
【0022】固体粒子は、0.1乃至15μm、特に4
乃至10μmの平均粒径を有しているべきであり、上記
粒径より小さいとマクロポアの増大の程度が小さくな
り、また上記粒径よりも大きいとゲルの強度が小さくな
ってしまう。
【0023】固体粒子(SP)は、ケイ酸アルカリ中の
シリカ(SiO2 )基準で、SiO 2 :SP=95:5
乃至55:45、特に85:15乃至70:30の重量
比となる量で用いるべきであるのがよく、固体粒子の量
が上記範囲より少ないとマクロポアの増大の程度が小さ
くなり、また上記範囲よりも多いとゲルの強度が小さく
なりまた吸着活性等も低下し、何れも好ましくない。
【0024】また、固体粒子を分散させたケイ酸アルカ
リ溶液或いは鉱酸は、20センチポイズ以下の粘度を有
するべきであり、上記粘度よりも高いと、ケイ酸アルカ
リと鉱酸との混合を極めて短時間の内にしかも均一に行
うことが困難となる。
【0025】以上説明したとおり、本発明によれば、マ
クロポアが顕著に増大し、耐水破砕性も著しく改善さ
れ、温度変化、圧力変化に対する耐性も向上し、吸脱着
の速度も顕著に向上した球状シリカゲルが得られると共
に、必要な手段もケイ酸アルカリまたは鉱酸に固体粒子
を分散させることであるので、製造手段が簡単であり、
少ない工程数で、生産性よく、球状シリカゲルを製造で
きるという利点もある。
【0026】
【発明の好適態様】
(ケイ酸アルカリ)ケイ酸アルカリとしては、式(1) Na2 O・mSiO2 ‥‥(1) 式中、mは1乃至4の数、特に2.5乃至3.5の数で
ある。の組成を有するケイ酸アルカリ、特にケイ酸ナト
リウムの水溶液を使用する。
【0027】このケイ酸アルカリの組成は、ゾルの安定
性と生成する粒子の収率及び粒子サイズとに関係してい
る。SiO2 のモル比(m)が上記範囲よりも小さい
と、収率が低下したり粒子形状や粒子形態が不揃いにな
り易く、また部分中和に多量の酸が必要になり好ましく
ない。一方、SiO2 のモル比が上記範囲よりも大きく
なると、ゾルの安定性が低下して吸着活性が低下した
り、粒子形態が真球状から外れたものとなったり、粒径
分布もシャープでなくなる等の不都合がある。
【0028】ケイ酸アルカリの濃度は、SiO2 基準で
100乃至225g/1の濃度、特に130乃至150
g/1の濃度を有するものが好適である。
【0029】(酸)酸としては、種々の無機酸や有機酸
が使用されるが、経済的見地からは、硫酸、塩酸、硝
酸、りん酸等の鉱酸を用いるのがよく、これらの内で
も、球状シリカゲルの性能、粒径及び形態の一様さの点
で硫酸が最も優れている。均質な反応を行うためには、
希釈水溶液の形で用いるのがよく、一般に1乃至15重
量%の濃度で使用するのがよい。
【0030】(固体粒子)固体粒子としては、水不溶性
で水性媒体になじみ(親和性)があり且つ安定であるも
のであれば、無機のものでも有機のものでも広く使用し
うるが、一般には無機のものが好ましい。
【0031】無機の固体粒子として、周期律表第III A
族、第IVA族、第IVB族、第VB族、或いは第VIII 族
元素の酸化物、複合酸化物、水酸化物、または複合水酸
化物を挙げることができる。具体的には、アルミナ、シ
リカ、チタニア、ジルコニア、酸化バナジウム、酸化ニ
オブ、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステ
ン、酸化鉄、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化パラジ
ウム、酸化白金、ケイ酸ジルコニウム等が挙げられる。
【0032】これらの内でも、シリカ、アルミナ、チタ
ニアまたはジルコニアが好適なものであり、特にシリカ
としては非晶質シリカ、アルミナとしてはギブサイト型
水酸化アルミニウム、擬ベーマイト型アルミナゲル等の
比表面積が50m2 /g以上のものが有利に使用され
る。
【0033】また、無機の固体粒子としては、テクトア
ルミノケイ酸塩或いはフィロアルミノケイ酸塩、特に天
然または合成の粘土或いはゼオライトを用いることがで
きる。粘土鉱物としては、モンモリロナイト、バイデラ
イト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、ソ
ーコナイト、ハロイサイト、パイロフィライト、カオリ
ナイト、アンチゴライト、セピオライト、パリゴルスカ
イト、バーミキュライト等を挙げることができる。ゼオ
ライトとしては、A型、X型、Y型、P型の各種ゼオラ
イト、モルデナイト、シリカライト、GS5等を挙げる
ことができる。また、これらの酸処理物や焼成品を用い
ることもでき、更に、固体粒子として、活性炭を用いる
こともできる。
【0034】固体粒子が0.1乃至15μmの平均粒
径、特に4〜10μmの平均粒径を有する粒子であるの
が好ましい。
【0035】(原料液の調製)固体粒子は、ケイ酸アル
カリ溶液に分散させても、鉱酸に分散させてもよく、ア
ルカリに安定な固体粒子、例えば水酸化アルミニウムは
ケイ酸アルカリに加えるのがよく、一方酸に安定な固体
粒子、例えば非晶質シリカは鉱酸に加えるのがよい。
【0036】固体粒子(SP)は、ケイ酸アルカリ中の
シリカ(SiO2 )基準で、SiO 2 :SP=95:5
乃至55:45、特に85:15乃至70:30の重量
比となる量で用いるのがよい。
【0037】また、固体粒子を分散させたケイ酸アルカ
リ溶液或いは鉱酸は、20センチポイズ以下の粘度を有
するべきであり、上記粘度に維持することにより、ケイ
酸アルカリと鉱酸との混合を極めて短時間の内にしかも
均一に行うことができる。
【0038】(シリカゲルの製造)本発明によれば、こ
のように製造した、少なくとも一方に固体粒子が添加さ
れたケイ酸アルカリと鉱酸とを二流体ノズルに供給し、
両者を瞬時に混合してゾルを形成させ、次いで気体媒体
中に放出してゲル化させる。
【0039】二流体ノズルに対するケイ酸アルカリ及び
鉱酸の供給比率は、混合時のpHが6乃至11となるよ
うなものであるのがよく、また流量の比率は、種々変化
させうるが、一般に70:30乃至50:50の範囲に
あるのが望ましい。
【0040】二流体ノズルとしては、内筒部と外筒部と
を備え、内筒部の先に混合部及び混合部の先に吐出口が
あるノズルが使用され、内筒部に一方の流体を供給し、
内筒部と外筒部との間の環状部に他方の流体の通路があ
るものが適している。内筒部及び環状部に流体を供給す
るには、その接線方向に流体を導入して、旋回流を生じ
させることが瞬時の混合を可能にする上で好ましく、両
者の旋回方向が互いに逆向きであることが最も好まし
い。一般に必要でないが、特公昭48−13834号公
報に記載されているように旋回流発生用の案内羽根を設
けることもできる。
【0041】二流体ノズルから吐出されるシリカゾル
は、気体媒体中で液滴の形に保たれながらゲル化し、球
状のシリカヒドロゲルとなる。ノズルからのヒドロゾル
の吐出は、任意の方向に行ってよく、例えば円錐状に下
向きに行ってもよく、また上向き或いは横向きに行って
もよい。
【0042】シリカヒドロゲルの落下方向には、水性媒
体を収容したシリカヒドロゲルの受け貯槽を設けるのが
よい。この受け貯槽では、シリカヒドロゲルの熟成或い
は脱アルカリ等を行わせることが好ましい。
【0043】一般に、受け貯槽に希アルカリ水溶液を張
り込んでおくと、シリカヒドロゲルを破砕することなく
回収できると共に、これを熟成することによって、性能
及び形状の安定したシリカゲルを得ることができる。熟
成処理は、40乃至15℃の温度で4乃至16時間程度
が適当である。
【0044】熟成処理を終えたシリカヒドロゲルは、ゲ
ル中に残留するアルカリ分を除くために、酸処理による
脱アルカリ処理に付するのがよい。この脱アルカリ処理
は、pH1乃至3.5の酸水溶液を使用して、40乃至
15℃の温度で8乃至24時間程度の処理が適当であ
る。
【0045】これらの処理を終えたシリカゲルは洗浄処
理に付する。洗浄処理は、流水を使用して、pHが7.
5±0.1の範囲にあり、且つ伝導度が50mSの範囲
となるようにするのがよい。
【0046】最後に得られたシリカゲルを乾燥して、シ
リカのキセロゲルとする。この乾燥は、80乃至200
℃の温度で、12乃至48時間程度行うのが好ましい。
乾燥は、水蒸気の存在下に、所謂蒸し乾燥として行うこ
ともできる。
【0047】(シリカゲル)本発明によるシリカゲル
は、一般に1乃至6mm、特に2乃至5mmの平均粒径
を有することが最終用途の点で好ましい。
【0048】このシリカゲルは、一般に水銀圧入法によ
り細孔半径10乃至7500nmの範囲で測定して、
0.08ml/g以上、特に0.09乃至0.15ml
/gの細孔容積を有していることが好ましく、全細孔容
積は1.19cc/g乃至1.25cc/gの範囲にあ
るのが適当である。
【0049】また、その比表面積は250乃至650m
2 /g、特に500乃至600m2/gの範囲にあるの
がよい。本発明の球状シリカゲルは、マクロポアを多く
含有することに関連して軽量であるが、その嵩密度は
0.08乃至0.35g/mlの範囲にある。
【0050】
【実施例】本発明を次の例で説明する。本発明によるマ
クロポア増進剤(以下SPと記す)を含む耐水破砕性と
高マクロポアを有する球状シリカゲルの製法とその物性
について次の例で説明する。尚本発明においての各種物
性の測定は次の方法によった。 (1)比表面積 カルロエルバ社製 Sorptomatic Series 1800 を使用
しBET法により測定した。 (2)細孔容積−1 (1)と同じく Sorptomatic Series 1800 BJH法
により測定した。 (3)細孔容積−2 150℃、3時間乾燥した試料0.5gを水銀圧入法ポ
ロシメーター(マイ クロメリチクス社製オートポア
9220)を用いて半径7.5〜7500n mのポ
アサイズに於ける細孔容積を求めた。 (4)充填密度 500mlメスシリンダーに試料200gを投入し試料
容積が変化しなくなるまで振とうさせて容量を読みと
る。同試料を150℃で2時間乾燥させて水分を測定
し、無水換算のg/mlを求めた。 (5)耐圧強度 アイコーエンジニアリング(社)製卓上荷重測定器に5
0kgf容量ロードセルを装着して測定を行った。又、
荷重スピードは5mm/minで、試料が破壊した時の
荷重がデジタル表示され、それを読みとるものである。 (6)粘度 20℃にてB型粘度計(東京計器製造所製)を用いて測
定した。 (7)耐水破砕性 150℃で乾燥した試料50粒を150mlの常温の水
に投入し、破砕するものの有無で耐水性を判断した。数
粒でも割れが認められるものは不良、全く割れの認めら
れないものを良とした。
【0051】(実施例1)SiO2 基準で0.147g
/ml濃度の市販の3号珪酸ソーダ溶液(A液)に平均
粒子径8μmのギブサイト型水酸化アルミニウム粉末
(昭和電工製ハイジライトH−32)を(SP)とする
A液中のSiO2 基準でSiO2 :SP=85:15の
重量比で含む珪酸ソーダ溶液と10%濃度硫酸とを放出
口3mmΦ、長さ200mmの2流体ノズルを用いて、
それぞれ平均流速3.6リットル/mimと1.5リッ
トル/mimで放出口を約80゜斜め上方に向けて両者
を瞬時に混合大気中に放出(放出圧力約3.5kg/c
2 )させ、20m3 のステンレス製受け槽の水中に降
らせ、室温下にpH8〜10の範囲で熟成させ、シリカ
のゾル−ゲル反応によって、球状シリカゲルを調製し、
次いで濃度40%硫酸を添加し、全体がpH3〜4とし
た後、約2.5m3 /hrの流水下で、洗液の比抵抗が
6000Ωcmになるまで水洗し、約130〜140℃
で乾燥させて本発明による試料No.S−1の平均粒径
4.3mmの球状シリカゲルを得た。平均粒径4mm、
細孔容積−2 0.15cc/g、充填密度0.600g/
ml、耐圧強度18kgf、耐水破砕性は良好であっ
た。
【0052】(実施例2)SiO2 基準で0.100g
/ml濃度の市販の3号珪酸ソーダ溶液(A液、粘度=
8cp)に平均粒径6μmのシリカ粉末を(SP)とし
てA液中のSiO 2 基準でSiO2 :SP=95:5の
重量比で含む珪酸ソーダ溶液と6%濃度硫酸とを用いた
以外は、実施例1と同様にして本発明による球状シリカ
ゲルの試料No.S−2を得た。平均粒径3mm、細孔
容積0.12cc/g、充填密度0.650g/ml、
耐圧強度17kgf、耐水破砕性良好であった。
【0053】(実施例3)SiO2 基準で0.147g
/ml濃度の市販の3号珪酸ソーダ溶液(A液、粘度=
10cp)に平均粒径0.7μmの酸化チタン粉末を
(SP)としてA液中のSiO2 基準でSiO2 :SP
=85:15の重量比で含む珪酸ソーダ溶液と10%硫
酸とを用いた以外は、実施例1と同様にして本発明によ
る球状シリカゲルの試料No.S−3を得た。平均粒径
5mm、細孔容積−2 0.13cc/g、充填密度0.6
30g/ml、耐圧強度15kgf、耐水破砕性良好で
あった。
【0054】(実施例4)SiO2 基準で0.147g
/ml濃度の市販の3号珪酸ソーダ溶液(A液、粘度=
10cp)に平均粒径1μmのジルコニア粉末を(S
P)としてA液中のSiO2 基準でSiO2 :SP=8
0:20の重量比で含む珪酸ソーダ溶液と10%硫酸と
を用いた以外は、実施例1と同様にして本発明による球
状シリカゲルの試料No.S−4を得た。平均粒径5.
3mm、細孔容積−2 0.14cc/g、充填密度0.6
40g/ml、耐圧強度16kgf、耐水破砕性良好で
あった。
【0055】(実施例5)SiO2 基準で0.147g
/ml濃度の市販の3号珪酸ソーダ溶液(A液、粘度=
10cp)に平均粒径2μmの活性炭粉末を(SP)と
してA液中のSiO2 基準でSiO2 :SP=97:3
の重量比で含む珪酸ソーダ溶液と10%硫酸とを用いた
以外は、実施例1と同様にして本発明による球状シリカ
ゲルの試料No.S−5を得た。平均粒径4.8mm、
細孔容積0.1cc/g、充填密度0.650g/m
l、耐圧強度15kgf、耐水破砕性良好であった。
【0056】(実施例6)SiO2 基準で0.147g
/ml濃度の市販の3号珪酸ソーダ溶液(A液、粘度=
10cp)に平均粒径6μmの酸化バナジウム粉末を
(SP)としてA液中のSiO2 基準でSiO2 :SP
=85:15の重量比で含む珪酸ソーダ溶液と10%硫
酸とを用いた以外は、実施例1と同様にして本発明によ
る球状シリカゲルの試料No.S−6を得た。平均粒径
5mm、細孔容積−2 0.08cc/g、充填密度0.6
60g/ml、耐圧強度16kgf、耐水破砕性良好で
あった。
【0057】(実施例7)SiO2 基準で0.147g
/ml濃度の市販の3号珪酸ソーダ溶液(A液、粘度=
10cp)に平均粒径4μmの酸化ニオブ粉末を(S
P)としてA液中のSiO2 基準でSiO2 :SP=9
0:10の重量比で含む珪酸ソーダ溶液と10%硫酸と
を用いた以外は、実施例1と同様にして本発明による球
状シリカゲルの試料No.S−7を得た。平均粒径6m
m、細孔容積−2 0.13cc/g、充填密度0.690
g/ml、耐圧強度17kgf、耐水破砕性良好であっ
た。
【0058】(実施例8)SiO2 基準で0.147g
/ml濃度の市販の3号珪酸ソーダ溶液(A液、粘度=
10cp)に平均粒径6μmの酸化クロム粉末を(S
P)としてA液中のSiO2 基準でSiO2 :SP=9
0:10の重量比で含む珪酸ソーダと10%硫酸とを用
いた以外は、実施例1と同様にして本発明による球状シ
リカゲルの試料No.S−8を得た。平均粒径4.6m
m、細孔容積−2 0.10cc/g、充填密度0.690
g/ml、耐圧強度18kgf、耐水破砕性良好であっ
た。
【0059】(実施例9)SiO2 基準で0.150g
/ml濃度の市販の3号珪酸ソーダ溶液(A液、粘度=
10cp)に平均粒径5μmの酸化モリブデン粉末を
(SP)としてA液中のSiO2 基準でSiO2 :SP
=60:40の重量比で含む珪酸ソーダ溶液と10%硫
酸とを用いた以外は、実施例1と同様にして本発明によ
る球状シリカゲルの試料No.S−9を得た。平均粒径
5mm、細孔容積−2 0.14cc/g、充填密度0.6
70g/ml、耐圧強度17kgf、耐水破砕性良好で
あった。
【0060】(実施例10)SiO2 基準で0.147
g/ml濃度の市販の3号珪酸ソーダ溶液(A液、粘度
=10cp)に平均粒径5μmの酸化タングステン粉末
を(SP)としてA液中のSiO2 基準でSiO2 :S
P=85:15の重量比で含む珪酸ソーダと10%硫酸
とを用いた以外は、実施例1と同様にして本発明による
球状シリカゲルの試料No.S−10を得た。平均粒径
4.5mm、細孔容積−2 0.12cc/g、充填密度
0.700g/ml、耐圧強度16kgf、耐水破砕性
良好であった。
【0061】(実施例11)SiO2 基準で0.147
g/ml濃度の市販の3号珪酸ソーダ溶液(A液、粘度
=10cp)に平均粒径3μmの酸化マンガン粉末を
(SP)としてA液中のSiO2 基準でSiO2 :SP
=85:15の重量比で含む珪酸ソーダと10%硫酸と
を用いた以外は、実施例1と同様にして本発明による球
状シリカゲルの試料No.S−11を得た。平均粒径5
mm、細孔容積−2 0.13cc/g、充填密度0.68
0g/ml、耐圧強度15kgf、耐水破砕性良好であ
った。
【0062】(実施例12)SiO2 基準で0.147
g/ml濃度の市販の3号珪酸ソーダ溶液(A液、粘度
=10cp)に平均粒子径0.5μmの酸化鉄粉末を
(SP)としてA液中のSiO2 基準でSiO2 :SP
=90:10の重量比で含む珪酸ソーダと10%硫酸と
を用いた以外は、実施例1と同様にして本発明による球
状シリカゲルの試料No.S−12を得た。平均粒径
4.8mm、細孔容積−2 0.11cc/g、充填密度
0.670g/ml、耐圧強度17kgf、耐水破砕性
良好であった。
【0063】(実施例13)SiO2 基準で0.147
g/ml濃度の市販の3号珪酸ソーダ溶液(A液、粘度
=10cp)に平均粒径10μmの酸化コバルト粉末を
(SP)としてA液中のSiO2 基準でSiO2 :SP
=95:5の重量比で含む珪酸ソーダ溶液と10%硫酸
とを用いた以外は、実施例1と同様にして本発明による
球状シリカゲルの試料No.S−13を得た。平均粒径
4.3mm、細孔容積−2 0.13cc/g、充填密度
0.650g/ml、耐圧強度18kgf、耐水破砕性
良好であった。
【0064】(実施例14)SiO2 基準で0.147
g/ml濃度の市販の3号珪酸ソーダ溶液(A液、粘度
=10cp)に平均粒径2μmの酸化ニッケル粉末を
(SP)としてA液中のSiO2 基準でSiO2 :SP
=95:5の重量比で含む珪酸ソーダと10%硫酸とを
用いた以外は、実施例1と同様にして本発明による球状
シリカゲルの試料No.S−14を得た。平均粒径5m
m、細孔容積−2 0.1cc/g、充填密度0.670
g/ml、耐圧強度17kgf、耐水破砕性良好であっ
た。
【0065】(実施例15)SiO2 基準で0.147
g/ml濃度の市販の3号珪酸ソーダ溶液(A液、粘度
=10cp)に平均粒径3μmのゼオライト粉末を(S
P)としてA液中のSiO2 基準でSiO2 :SP=5
5:45の重量比で含む珪酸ソーダと10%硫酸とを用
いた以外は、実施例1と同様にして本発明による球状シ
リカゲルの試料No.S−15を得た。平均粒径5.5
mm、細孔容積−2 0.14cc/g、充填密度0.68
0g/ml、耐圧強度15kgf、耐水破砕性良好であ
った。
【0066】(実施例16)SiO2 基準で0.147
g/ml濃度の市販の3号珪酸ソーダ溶液(A液、粘度
=10cp)に平均粒径13μmのベントナイト粉末を
(SP)としてA液中のSiO2 基準でSiO2 :SP
=90:10の重量比で含む珪酸ソーダと10%硫酸と
を用いた以外は、実施例1と同様にして本発明による球
状シリカゲルの試料No.S−16を得た。平均粒径
4.8mm、細孔容積−2 0.12cc/g、充填密度
0.650g/ml、耐圧強度15kgf、耐水破砕性
良好であった。
【0067】(実施例17)SiO2 基準で0.225
g/ml濃度の市販の3号珪酸ソーダ溶液(A液、粘度
=12cp)に平均粒子径15μmの酸性白土粉末を
(SP)としてA液中のSiO2 基準でSiO2 :SP
=80:20の重量比で含む珪酸ソーダと12%硫酸と
を用いた以外は、実施例1と同様にして本発明による球
状シリカゲルの試料No.S−17を得た。平均粒径5
mm、細孔容積−2 0.13cc/g、充填密度0.69
0g/ml、耐圧強度15kgf、耐水破砕性良好であ
った。
【0068】(実施例18)SiO2 基準で0.147
g/ml濃度の市販の3号珪酸ソーダ溶液(A液、粘度
=10cp)に平均粒径10μmの合成層状粘土化合物
のスチブンサイト粉末を(SP)としてA液中のSiO
2 基準でSiO2 :SP=90:5の重量比で含む珪酸
ソーダと10%硫酸とを用いた以外は、実施例1と同様
にして本発明による球状シリカゲルの試料No.S−1
8を得た。平均粒径5.2mm、細孔容積−2 0.11c
c/g、充填密度0.670g/ml、耐圧強度16k
gf、耐水破砕性良好であった。
【0069】(実施例19)珪酸ソーダと硫酸の混合液
を下向きに放出した以外は、実施例1と同様にして、本
発明による球状シリカゲルの試料No.19を得た。平
均粒径400μm、細孔容積−2 0.14cc/g、充填
密度0.680g/ml、耐圧強度19kgf、耐水破
砕性良好であった。
【0070】(比較例1)SiO2 基準で0.147g
/ml濃度の市販の3号珪酸ソーダ溶液と10%濃度の
硫酸とを放出口3mmΦ、長さ200mmの2流体ノズ
ルを用いて、それぞれ平均流速3.6リットル/min
と1.5リットル/minで放出口を約80゜斜め上方
に向けて両者を瞬時に混合大気中に放出(放出圧力約
3.5kg/cm2 )させ、20m3 のステンレス製受
け槽の水中に降らせ、室温中にpH8〜10の範囲で熟
成させ、シリカのゾル−ゲル反応によって、球状シリカ
ゲルを調製し、次いで濃度40%硫酸を添加し、全体が
pH3〜4とした後、約2.5m3 /hrの流速で、洗
液の比抵抗が6000Ωcmになるまで水洗し、約13
0〜140℃で乾燥させて球状シリカゲルを得た。平均
粒径4.2μm、細孔容積0.05cc/g、充填密度
0.730g/ml、耐水破砕個数は70%であった。
【0071】
【発明の効果】本発明によれば、マクロポアが顕著に増
大し、耐水破砕性も著しく改善され、温度変化、圧力変
化に対する耐性も向上し、吸脱着の速度も顕著に向上し
た球状シリカゲルが得られると共に、必要な手段もケイ
酸アルカリまたは鉱酸に固体粒子を分散させることであ
るので、製造手段が簡単であり、少ない工程数で、生産
性よく、球状シリカゲルを製造できるという利点もあ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】ケイ酸アルカリに水酸化アルミニウムに分散さ
せた溶液と鉱酸とを反応させることにより得られた球状
シリカゲル、及び水酸化アルミニウム未配合のケイ酸ア
ルカリと鉱酸とから得られた球状シリカゲルについて、
水銀圧入法により得られた細孔半径と細孔容積との関係
をプロットしたグラフである。
【図2】非晶質シリカ微粉末を分散させた鉱酸とケイ酸
アルカリ溶液とを反応させることにより得られた球状シ
リカゲル、及び非晶質シリカ未配合の鉱酸とケイ酸アル
カリ溶液とから得られた球状シリカゲルについて、水銀
圧入法により得られた細孔半径と細孔容積との関係をプ
ロットしたグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−157020(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C01B 33/12

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ケイ酸アルカリ溶液と鉱酸とを瞬時に混
    合してゾルを形成させ、形成されるゾルを気体媒体中に
    放出させてゲルを形成させることからなる球状シリカゲ
    ルの製造方法において、ケイ酸アルカリ溶液或いは鉱酸
    の少なくとも一方に、0.1乃至15μmの平均粒径を
    有する水不溶性固体粒子をマクロポア増進剤として分散
    させることを特徴とする球状シリカゲルの製造方法。
  2. 【請求項2】 固体粒子が周期律表第IVB族、第IIIA
    族、第IVA族、第VB族、或いは第VIII族元素の酸化
    物、複合酸化物、水酸化物または複合水酸化物である請
    求項1記載の製造方法。
  3. 【請求項3】 固体粒子が、シリカ、アルミナ、チタニ
    アまたはジルコニアである請求項1または2記載の製造
    方法。
  4. 【請求項4】 固体粒子がテクトアルミノケイ酸塩或い
    はフィロアルミノケイ酸塩、これらの酸処理物、または
    焼成品である請求項1記載の製造方法。
  5. 【請求項5】 固体粒子が天然または合成の粘土或いは
    ゼオライトである請求項1または4記載の製造方法。
  6. 【請求項6】 固体粒子が活性炭である請求項1または
    4記載の製造方法。
  7. 【請求項7】 固体粒子(SP)を、ケイ酸アルカリ中
    のシリカ(SiO)基準で、SiO:SP=95:
    5乃至55:45の重量比で用いる請求項1乃至6の何
    れかに記載の製造方法。
  8. 【請求項8】 固体粒子を分散させたケイ酸アルカリ溶
    液或いは鉱酸が20センチポイズ以下の粘度を有するも
    のである請求項1乃至7の何れかに記載の製造方法。
  9. 【請求項9】 ケイ酸アルカリ溶液が、SiO基準で
    100乃至225g/lの濃度を有するものである請求
    1乃至8の何れかに記載の製造方法。
  10. 【請求項10】 シリカゲルのマトリックスと該マトリ
    ックス中に分散されたマクロポア増進剤としての0.1
    乃至15μmの平均粒径を有する水不溶性固体粒子とか
    ら成り、該マトリックス中のSiOと固体粒子(S
    P)とは、95:5乃至55:45の重量比で存在し、
    水銀圧入法により細孔半径10乃至7500nmの範囲
    で測定して、0.08ml/g以上の細孔容積を有する
    ことを特 徴とする球状シリカゲル。
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