JP3929201B2 - カルシウムアルミネートゲルの合成方法及びアニオン捕集剤 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カルシウムアルミネートゲルの合成方法及びカルシウムアルミネートゲルを有効成分とするアニオン捕集剤に関するものでる。
【０００２】
【従来の技術】
カルシウムアルミネートゲルは、カルシウムアルミネート系水硬性物質の水和反応において生成すると言われているが、カルシウムアルミネートゲルの工業的な合成や利用は、これまでに行われていなかった。
一方、アニオン捕集剤として有用な無機化合物として、ハイドロタルサイト類が実用化されている（宮田繁雄,セッコウと石灰,No.187,pp.333〜339,1983、特公昭48-8394号公報、及び特開昭61-115089号公報等）。ハイドロタルサイトは、無機化合物としては高価な材料であり、これに代わる安価な材料の開発が待たれているのが実状である。又、ハイドロタルサイトと類似の化合物として、化学式3CaO・Al2O3・CaX・nH2O（但し、式中のXは１価又は２価のアニオンであり、ｎは整数）で示されるハイドロカルマイト類が知られている。そして、前記Ｘの内容が硝酸イオンや亜硝酸イオンのハイドロカルマイト類が、コンクリート中の鉄筋の防錆を目的に、アニオン、特に塩素イオン捕集剤として提案されている（特開平4-154648号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、カルシウムアルミネートゲルを安定して合成することは困難であった。又、従来のアニオン捕集剤は、イオン交換反応によってアニオンを捕集するものであり、目的とするアニオンは捕集できるが、それと交換して、他のアニオンを系外へ放出するため、例えば、浄水処理等には利用できないという課題があった。本発明者らは、このような状況を鑑み鋭意検討した結果、特定のカルシウムアルミネートゲルの合成方法及びアニオン捕集剤により、前記課題を解消できることを知見し、本発明を完成するに至った。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、酸化カルシウム及び／又は水酸化カルシウムと、アルミン酸アルカリ金属塩と、糖類、有機酸又はこれらの塩、アミン類、アミノ酸、尿素、及びヘキサメチレンテトラミンのうちの一種又は二種以上の有機化合物とを水の存在下で反応させることを特徴とするカルシウムアルミネートゲルの合成方法であり、該合成方法で合成したカルシウムアルミネートゲルを有効成分とするアニオン捕集剤である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【０００６】
本発明のカルシウムアルミネートゲル（以下、ＣＡＧという）とは、ＣａＯ、Ａｌ2Ｏ3及びＨ2Ｏを主成分とする、非晶質の物質を総称するものである。非晶質とは、例えば、粉末Ｘ線回折法により明瞭な回折線を得ることのできない物質である。
【０００７】
本発明のＣＡＧの合成方法は、酸化カルシウム及び／又は水酸化カルシウムとアルミン酸アルカリ金属塩と有機化合物とを水中で反応させるものである。本発明では、酸化カルシウム及び／又は水酸化カルシウムが使用可能であるが、得られるＣＡＧの品質が安定することから、又、安全性の面から、水酸化カルシウムを使用することが好ましい。反応温度は、特に限定されるものではないが、温度が高いと結晶質のカルシウムアルミネート水和物が生成し易く、通常、２０℃以下が好ましく、５〜１５℃がより好ましい。未反応物の残存量を低減するためには、熟成することが好ましい。
【０００８】
本発明のＣＡＧは、特に限定されるものではないが、ＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3モル比（以下、Ｃ/Ａモル比という）が０．５〜６．０の範囲にあるものが好ましく、Ｃ/Ａモル比が１．０〜３．０の範囲にあるものがより好ましい。Ｃ/Ａモル比が前記範囲外では十分なアニオン捕集能が得られない場合がある。
【０００９】
本発明のアルミン酸アルカリ金属塩（以下、アルミン酸塩という）とは、化学式Ａｌ2Ｏ3・ｍＲ2Ｏ（Ｒはアルカリ金属、ｍは通常、０．５〜２程度）で示されるものであり、特に限定されるものではなく、その具体例としては、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム及びアルミン酸リチウム等が挙げられ、本発明ではこれらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。又、アルミン酸塩は、１０モル以下の範囲で結晶水を有するものがあり、本発明では何れも使用可能である。
【００１０】
本発明では、酸化カルシウム及び／又は水酸化カルシウムとアルミン酸塩をＣ/Ａモル比が０．５〜６．０の範囲になるように配合することが好ましい。又、酸化カルシウム及び／又は水酸化カルシウムとアルミン酸塩は、各々１リットルの水に０．１モル〜６モルの範囲で配合することが好ましい。０．１モル未満ではＣＡＧの合成量が少なくなり、工業的に有益でなく、６モルを超えるような高濃度では、反応液の粘性が極めて強くなり、混合・撹拌が困難となる場合がある。
【００１１】
前記の方法により、ＣＡＧを合成する際、副生物として水酸化アルミニウムが生成し、又、未反応物として水酸化カルシウムが残存する場合があるが、本発明の効果を実質的に阻害しない範囲、具体的にはこれらの総量が５０重量％以下であれば特に問題とはならない。
【００１２】
本発明では、酸化カルシウム及び／又は水酸化カルシウムとアルミン酸塩の他に有機化合物を使用する。有機化合物を使用しない場合は、ＣＡＧは得られない。
【００１３】
本発明の有機化合物とは、特に限定されるものではないが、その具体例としては、しょ糖、ブドウ糖及び麦芽糖等の糖類、乳酸、ギ酸、リンゴ酸、クエン酸、グルコン酸、酢酸、コハク酸、酒石酸及びサリチル酸等の有機酸又はこれらの塩、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン及びトリエタノールアミン等のアミン類、グリシン等のアミノ酸、尿素、並びにヘキサメチレンテトラミン等が挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能であるが、比較的安価な糖類又は有機酸若しくはその塩を使用することが好ましい。
【００１４】
有機化合物の溶液濃度は、特に限定されるものではないが、通常、１０重量％以下の範囲が好ましく、１〜５重量％がより好ましい。１０重量％を超えて使用しても更なる効果の向上が期待できない。
【００１５】
【実施例】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
【００１６】
実施例１
酸化カルシウム、水酸化カルシウム及びアルミン酸塩Ａを表１に示すような割合で各々１リットルの水に配合し、これらと有機化合物−イの３重量％水溶液１リットルを混合し、１０℃で反応させてゲル状沈殿物を得た。この反応液を撹拌しながら７日間熟成した後、吸引濾過によって固液分離し、固相を純水で充分に洗浄した後、アセトンにより余剰水を除去して４０℃で乾燥した。得られた生成物について、非晶質であることを粉末Ｘ線回折法により同定し、Ｃ/Ａモル比を化学分析により測定した。その結果を表１に示す。
＜使用材料＞
酸化カルシウム：試薬１級
水酸化カルシウム：試薬１級
アルミン酸塩Ａ：試薬１級アルミン酸ナトリウム
有機化合物−イ：試薬１級しょ糖
水：純水
【００１７】
【表１】
【００１８】
本発明のＣＡＧは、何れも非晶質である。
【００１９】
実施例２
水酸化カルシウム及び有機化合物−イを使用し、アルミン酸塩の種類を変えたこと以外は、実施例１と同様に行った。その結果を表２に示す。
＜使用材料＞
アルミン酸塩Ａ：試薬１級アルミン酸ナトリウム
アルミン酸塩Ｂ：試薬１級アルミン酸カリウム
アルミン酸塩Ｃ：試薬１級アルミン酸リチウム
【００２０】
【表２】
【００２１】
本発明のＣＡＧは、何れも非晶質であることを示している。
【００２２】
実施例３
水酸化カルシウム及びアルミン酸塩Ａを使用し、有機化合物の種類と水溶液濃度を表３に示すように変えたこと以外は、実施例１と同様に行った。その結果を表３に示す。
＜使用材料＞
有機化合物−イ：試薬１級しょ糖
有機化合物−ロ：試薬１級クエン酸
有機化合物−ハ：試薬１級乳酸
有機化合物−ニ：試薬１級グルコン酸ナトリウム
有機化合物−ホ：試薬１級トリエタノールアミン
【００２３】
【表３】
【００２４】
有機化合物を配合していない比較例（実験No.3-1,3-2）では、生成物は結晶質であり、有機化合物を配合した本発明のＣＡＧは、非晶質であることを示している。
【００２５】
実施例４
実験No.1-6のＣＡＧを使用し、ＣＡＧ１ｇを表４に示す０．１モル/リットルの各種電解質溶液１００ミリリットル中に浸漬し、３時間マグネチックスターラーで撹拌した。その後、濾過して固液分離し、固相の同定を粉末Ｘ線回折法により、液相の分析を滴定により行った。その結果を表４に示す。
【００２６】
【表４】
【００２７】
本発明のＣＡＧは、何れも顕著なアニオン捕集能を示している。
【００２８】
【発明の効果】
本発明により、カルシウムアルミネートゲルを安定して合成することが可能となる。更に、カルシウムアルミネートゲルを有効成分とするアニオン捕集剤は、他のアニオンを系外へ放出することがなく、浄水処理等広範に使用することができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、カルシウムアルミネートゲルの合成方法及びカルシウムアルミネートゲルを有効成分とするアニオン捕集剤に関するものでる。
【０００２】
【従来の技術】
カルシウムアルミネートゲルは、カルシウムアルミネート系水硬性物質の水和反応において生成すると言われているが、カルシウムアルミネートゲルの工業的な合成や利用は、これまでに行われていなかった。
一方、アニオン捕集剤として有用な無機化合物として、ハイドロタルサイト類が実用化されている（宮田繁雄,セッコウと石灰,No.187,pp.333〜339,1983、特公昭48-8394号公報、及び特開昭61-115089号公報等）。ハイドロタルサイトは、無機化合物としては高価な材料であり、これに代わる安価な材料の開発が待たれているのが実状である。又、ハイドロタルサイトと類似の化合物として、化学式3CaO・Al2O3・CaX・nH2O（但し、式中のXは１価又は２価のアニオンであり、ｎは整数）で示されるハイドロカルマイト類が知られている。そして、前記Ｘの内容が硝酸イオンや亜硝酸イオンのハイドロカルマイト類が、コンクリート中の鉄筋の防錆を目的に、アニオン、特に塩素イオン捕集剤として提案されている（特開平4-154648号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、カルシウムアルミネートゲルを安定して合成することは困難であった。又、従来のアニオン捕集剤は、イオン交換反応によってアニオンを捕集するものであり、目的とするアニオンは捕集できるが、それと交換して、他のアニオンを系外へ放出するため、例えば、浄水処理等には利用できないという課題があった。本発明者らは、このような状況を鑑み鋭意検討した結果、特定のカルシウムアルミネートゲルの合成方法及びアニオン捕集剤により、前記課題を解消できることを知見し、本発明を完成するに至った。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、酸化カルシウム及び／又は水酸化カルシウムと、アルミン酸アルカリ金属塩と、糖類、有機酸又はこれらの塩、アミン類、アミノ酸、尿素、及びヘキサメチレンテトラミンのうちの一種又は二種以上の有機化合物とを水の存在下で反応させることを特徴とするカルシウムアルミネートゲルの合成方法であり、該合成方法で合成したカルシウムアルミネートゲルを有効成分とするアニオン捕集剤である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【０００６】
本発明のカルシウムアルミネートゲル（以下、ＣＡＧという）とは、ＣａＯ、Ａｌ2Ｏ3及びＨ2Ｏを主成分とする、非晶質の物質を総称するものである。非晶質とは、例えば、粉末Ｘ線回折法により明瞭な回折線を得ることのできない物質である。
【０００７】
本発明のＣＡＧの合成方法は、酸化カルシウム及び／又は水酸化カルシウムとアルミン酸アルカリ金属塩と有機化合物とを水中で反応させるものである。本発明では、酸化カルシウム及び／又は水酸化カルシウムが使用可能であるが、得られるＣＡＧの品質が安定することから、又、安全性の面から、水酸化カルシウムを使用することが好ましい。反応温度は、特に限定されるものではないが、温度が高いと結晶質のカルシウムアルミネート水和物が生成し易く、通常、２０℃以下が好ましく、５〜１５℃がより好ましい。未反応物の残存量を低減するためには、熟成することが好ましい。
【０００８】
本発明のＣＡＧは、特に限定されるものではないが、ＣａＯ／Ａｌ2Ｏ3モル比（以下、Ｃ/Ａモル比という）が０．５〜６．０の範囲にあるものが好ましく、Ｃ/Ａモル比が１．０〜３．０の範囲にあるものがより好ましい。Ｃ/Ａモル比が前記範囲外では十分なアニオン捕集能が得られない場合がある。
【０００９】
本発明のアルミン酸アルカリ金属塩（以下、アルミン酸塩という）とは、化学式Ａｌ2Ｏ3・ｍＲ2Ｏ（Ｒはアルカリ金属、ｍは通常、０．５〜２程度）で示されるものであり、特に限定されるものではなく、その具体例としては、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム及びアルミン酸リチウム等が挙げられ、本発明ではこれらのうちの一種又は二種以上が使用可能である。又、アルミン酸塩は、１０モル以下の範囲で結晶水を有するものがあり、本発明では何れも使用可能である。
【００１０】
本発明では、酸化カルシウム及び／又は水酸化カルシウムとアルミン酸塩をＣ/Ａモル比が０．５〜６．０の範囲になるように配合することが好ましい。又、酸化カルシウム及び／又は水酸化カルシウムとアルミン酸塩は、各々１リットルの水に０．１モル〜６モルの範囲で配合することが好ましい。０．１モル未満ではＣＡＧの合成量が少なくなり、工業的に有益でなく、６モルを超えるような高濃度では、反応液の粘性が極めて強くなり、混合・撹拌が困難となる場合がある。
【００１１】
前記の方法により、ＣＡＧを合成する際、副生物として水酸化アルミニウムが生成し、又、未反応物として水酸化カルシウムが残存する場合があるが、本発明の効果を実質的に阻害しない範囲、具体的にはこれらの総量が５０重量％以下であれば特に問題とはならない。
【００１２】
本発明では、酸化カルシウム及び／又は水酸化カルシウムとアルミン酸塩の他に有機化合物を使用する。有機化合物を使用しない場合は、ＣＡＧは得られない。
【００１３】
本発明の有機化合物とは、特に限定されるものではないが、その具体例としては、しょ糖、ブドウ糖及び麦芽糖等の糖類、乳酸、ギ酸、リンゴ酸、クエン酸、グルコン酸、酢酸、コハク酸、酒石酸及びサリチル酸等の有機酸又はこれらの塩、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン及びトリエタノールアミン等のアミン類、グリシン等のアミノ酸、尿素、並びにヘキサメチレンテトラミン等が挙げられ、これらのうちの一種又は二種以上が使用可能であるが、比較的安価な糖類又は有機酸若しくはその塩を使用することが好ましい。
【００１４】
有機化合物の溶液濃度は、特に限定されるものではないが、通常、１０重量％以下の範囲が好ましく、１〜５重量％がより好ましい。１０重量％を超えて使用しても更なる効果の向上が期待できない。
【００１５】
【実施例】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
【００１６】
実施例１
酸化カルシウム、水酸化カルシウム及びアルミン酸塩Ａを表１に示すような割合で各々１リットルの水に配合し、これらと有機化合物−イの３重量％水溶液１リットルを混合し、１０℃で反応させてゲル状沈殿物を得た。この反応液を撹拌しながら７日間熟成した後、吸引濾過によって固液分離し、固相を純水で充分に洗浄した後、アセトンにより余剰水を除去して４０℃で乾燥した。得られた生成物について、非晶質であることを粉末Ｘ線回折法により同定し、Ｃ/Ａモル比を化学分析により測定した。その結果を表１に示す。
＜使用材料＞
酸化カルシウム：試薬１級
水酸化カルシウム：試薬１級
アルミン酸塩Ａ：試薬１級アルミン酸ナトリウム
有機化合物−イ：試薬１級しょ糖
水：純水
【００１７】
【表１】
本発明のＣＡＧは、何れも非晶質である。
【００１９】
実施例２
水酸化カルシウム及び有機化合物−イを使用し、アルミン酸塩の種類を変えたこと以外は、実施例１と同様に行った。その結果を表２に示す。
＜使用材料＞
アルミン酸塩Ａ：試薬１級アルミン酸ナトリウム
アルミン酸塩Ｂ：試薬１級アルミン酸カリウム
アルミン酸塩Ｃ：試薬１級アルミン酸リチウム
【００２０】
【表２】
本発明のＣＡＧは、何れも非晶質であることを示している。
【００２２】
実施例３
水酸化カルシウム及びアルミン酸塩Ａを使用し、有機化合物の種類と水溶液濃度を表３に示すように変えたこと以外は、実施例１と同様に行った。その結果を表３に示す。
＜使用材料＞
有機化合物−イ：試薬１級しょ糖
有機化合物−ロ：試薬１級クエン酸
有機化合物−ハ：試薬１級乳酸
有機化合物−ニ：試薬１級グルコン酸ナトリウム
有機化合物−ホ：試薬１級トリエタノールアミン
【００２３】
【表３】
有機化合物を配合していない比較例（実験No.3-1,3-2）では、生成物は結晶質であり、有機化合物を配合した本発明のＣＡＧは、非晶質であることを示している。
【００２５】
実施例４
実験No.1-6のＣＡＧを使用し、ＣＡＧ１ｇを表４に示す０．１モル/リットルの各種電解質溶液１００ミリリットル中に浸漬し、３時間マグネチックスターラーで撹拌した。その後、濾過して固液分離し、固相の同定を粉末Ｘ線回折法により、液相の分析を滴定により行った。その結果を表４に示す。
【００２６】
【表４】
本発明のＣＡＧは、何れも顕著なアニオン捕集能を示している。
【００２８】
【発明の効果】
本発明により、カルシウムアルミネートゲルを安定して合成することが可能となる。更に、カルシウムアルミネートゲルを有効成分とするアニオン捕集剤は、他のアニオンを系外へ放出することがなく、浄水処理等広範に使用することができる。
Claims (2)
- 酸化カルシウム及び／又は水酸化カルシウムと、アルミン酸アルカリ金属塩と、糖類、有機酸又はこれらの塩、アミン類、アミノ酸、尿素、及びヘキサメチレンテトラミンのうちの一種又は二種以上の有機化合物とを水中下で反応させることを特徴とするカルシウムアルミネートゲルの合成方法。
- 請求項１に記載の合成方法で合成したカルシウムアルミネートゲルを有効成分とするアニオン捕集剤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11385499A JP3929201B2 (ja) | 1999-04-21 | 1999-04-21 | カルシウムアルミネートゲルの合成方法及びアニオン捕集剤 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11385499A JP3929201B2 (ja) | 1999-04-21 | 1999-04-21 | カルシウムアルミネートゲルの合成方法及びアニオン捕集剤 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000302438A JP2000302438A (ja) | 2000-10-31 |
| JP3929201B2 true JP3929201B2 (ja) | 2007-06-13 |
Family
ID=14622749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11385499A Expired - Fee Related JP3929201B2 (ja) | 1999-04-21 | 1999-04-21 | カルシウムアルミネートゲルの合成方法及びアニオン捕集剤 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3929201B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4718420B2 (ja) * | 2006-11-24 | 2011-07-06 | 電気化学工業株式会社 | フッ素捕集材及びそれを用いてなる水質浄化方法 |
| JP6598377B2 (ja) * | 2015-11-04 | 2019-10-30 | 多木化学株式会社 | アルミナコロイド含有水溶液 |
-
1999
- 1999-04-21 JP JP11385499A patent/JP3929201B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2000302438A (ja) | 2000-10-31 |
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