JP6355628B2 - 改良した微多孔性ケイ酸ジルコニウムの製造 - Google Patents

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Description

関連出願
本出願に係る請求項は、２０１２年６月１１日に提出した米国仮特許出願第６１／６５８，１１７号および２０１３年３月１５日に提出した米国実用特許出願第１３／８２９，４１５号に基づく優先権を享受するものであり、これらの内容は、参照によりその全体が本明細書に取り込まれる。
本発明は新規微多孔性ケイ酸ジルコニウム組成物およびこの新規組成物の作製方法に関する。この新規組成物は望ましい粒径分布を有する。本発明は、本明細書において開示される微多孔性ケイ酸ジルコニウム組成物を製造する新規技法にも関連する。これらの新規組成物は特定の生体外用途で特に有用であり、詳細にはこの用途は透析カラムにおける用途を含む。
ケイ酸ジルコニウム微多孔性イオン交換体またはケイ酸チタン微多孔性イオン交換体は米国特許第６，５７９，４６０号、同第６，０９９，７３７号および同第６，３３２，９８５号に記載されており、それぞれの全体が本明細書に取り込まれる。微多孔性イオン交換体のさらなる例は、米国特許第６，８１４，８７１号、同第５，８９１，４１７号および同第５，８８８，４７２号において見られ、それぞれの全体が本明細書に取り込まれる。改良したケイ酸ジルコニウム微多孔性イオン交換体は、２０１１年２月１１日に提出した米国仮出願第６１／４４１，８９３号および２０１２年２月１０日に提出した米国出願第１３／３７１，０８０号において開示されており、それらは参照によりその全体が本明細書に取り込まれる。これらのイオン交換体は、高カリウム血症の治療において、生体内でカリウムの除去に使用される場合のいくつかの望ましくない影響に対処した。例えば、スクリーニングを使用して３ミクロン未満の直径を有する粒子を除去することができ、このような粒子の除去は治療用ケイ酸ジルコニウム組成物にとって有益であることを、これらの出願が開示している。
２０１１年２月１１日に提出した米国仮出願第６１／４４１，８９３号および２０１２年２月１０日に提出した米国出願第１３／３７１，０８０号において記載されるとおり、図２に示すように旧反応容器設計では熱交換バッフルが含まれなかった。図３に示すように、反応容器の側壁に熱交換バッフルを付けることにより、高い陽イオン交換容量の微多孔性ケイ酸ジルコニウムを生成することができ、工程中での種結晶の必要性がなくなる。しかしながら、ＺＳ‐９結晶は幅広い粒径分布を有することが開示された。例えば、図４はスクリーニング前の試料の粒径分布を示す。
適切に限定された粒径分布を有する生成物を製造するため、反応容器から取り出した後、粒子をスクリーニングして望まないサイズを有する粒子を物理的に取り除く必要があった。開示されたスクリーニング法には、手動スクリーニング、エアジェットスクリーニング、ふるい分けもしくは濾過、フローティング、または他の任意の粒子分別の公知手段が含まれた。スクリーニングまたはふるい分けに加え、適切なサイズの粒子を生成させる造粒または他の凝集法を使用して、所望の粒径分布を得てもよいことも開示された。
本発明者は、新規ケイ酸ジルコニウムモレキュラーシーブ吸収体を見出し、この吸収体は、従来の改良吸収体の高い陽イオン交換容量を含む望ましい特性の多くを保持しながら、生体外での使用、例えば透析交換カートリッジにおける使用に理想的な粒径分布を含む。さらに、新規ケイ酸ジルコニウムモレキュラーシーブ吸収体は、従来必要とされたスクリーニング工程なしで所望の粒径分布を達成する技法を使用して製造することができる。
一態様においては、本発明は式：ＡｐＭｘＺｒ１−ｘＳｉｎＧｅｙＯｍ（Ｉ）のケイ酸ジルコニウムを含む陽イオン交換組成物に関しており、式中、Ａはカリウムイオン、ナトリウムイオン、ルビジウムイオン、セシウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、ヒドロニウムイオン、またはそれらの混合物であり、Ｍはハフニウム（４＋）、スズ（４＋）、ニオブ（５＋）、チタン（４＋）、セリウム（４＋）、ゲルマニウム（４＋）、プラセオジム（４＋）、テルビウム（４＋）またはそれらの混合物である１以上の骨格金属であり、「ｐ」は約１から約２０の値を有し、「ｘ」は０から1未満の値を有し、「ｎ」は約０から約１２の値を有し、「ｙ」は０から約１２の値を有し、「ｍ」は約３から約３６の値を有し、１≦ｎ＋ｙ≦１２である。この組成物は、１０％未満の粒子が５ミクロン未満のサイズを有し、１０％未満の粒子が２５ミクロンより大きいサイズを有する５〜２０ミクロンの体積加重平均粒径を示し、この粒径分布はスクリーニングまたは分別法によって得られるものではない。好ましくは、平均粒径は１０〜１５ミクロンである。好ましくは、陽イオン交換容量は、４．０ｍｅｑ／ｇより大きく、より好ましくは４．４ｍｅｑ／ｇより大きい。陽イオン交換組成物は、交換カラム、透析カラム等の多数の装置に組み入れられてもよい。
他の態様においては、本発明は、反応容器中にケイ酸ナトリウムおよび酢酸ジルコニウムを含む反応混合物を準備する工程、１以上のバッフル様構造体の存在下で、撹拌器を用いて８０ｒｐｍ〜３５０ｒｐｍの撹拌速度範囲内で反応混合物を撹拌する工程を含む方法を含む。この範囲内の撹拌速度で反応を行う場合に目的サイズの微多孔性ケイ酸ジルコニウムを生成することができることを期せずして見出している。本発明は有利に、微多孔性ケイ酸ジルコニウムのいずれのスクリーニングまたは分別も行う必要性がない。望ましい場合、所望の粒径分布を生じさせるために、異なるロットの微多孔性ケイ酸ジルコニウムを混合することができる。
図１は微多孔性ケイ酸ジルコニウムＮａ２．１９ＺｒＳｉ３．０１Ｏ９．１１・２．７１Ｈ２０（ＭＷ４２０．７１）の構造を示す多面体図である。 増強ＺＳ‐９作製用のバッフルを備えた反応容器 増強ＺＳ‐９作製用の２００Ｌ反応容器のバッフル設計の詳細 スクリーニングなしでのＵＺＳｉ‐９の粒径分布 実施例１ａの粒径分析 実施例１ａの最終生成物の粒径分布 実施例１ａのローゼンムント型からの固体の粒径分布 実施例２の粒径分析 実施例２の粒径分布 実施例３の粒子のＸＲＤ 実施例３の粒径分析 実施例３の粒径分布
２０１１年２月１１日に提出した米国仮出願第６１／４４１，８９３号および２０１２年２月１０日に提出した米国出願第１３／３７１，０８０号に記載のとおり、ケイ酸ジルコニウムはＺｒＯ２八面体ユニットおよびＳｉＯ２四面体ユニットで構成される微多孔性骨格構造を有する。図１は微多孔性ケイ酸ジルコニウムＮａ２．１９ＺｒＳｉ３．０１Ｏ９．１１・２．７１Ｈ２Ｏ（ＭＷ４２０．７１）の構造を示す多面体図である。濃色の多角形は八面体の酸化ジルコニウムユニットを表し、淡色の多角形は四面体の二酸化ケイ素ユニットを表す。図１において陽イオンは示されていない。
本発明の微多孔性交換体は、カリウムまたはアンモニウムに対して大きな容量および強い親和性を有し、すなわち選択性を有する。イオンに対してそれぞれ異なる親和性を有する１１種のケイ酸ジルコニウム（ＵＺＳｉ‐１〜ＵＺＳｉ‐１１）が入手可能であり、開発されている。米国特許第５，８９１，４１７号を参照のこと。ＵＺＳｉ‐９（あるいはＺＳ‐９として公知である）は、カリウムおよびアンモニウムの吸収に特に有効なケイ酸ジルコニウム吸収体である。これらのケイ酸ジルコニウムは、実験式：
ＡｐＭｘＺｒ１-ｘＳｉｎＧｅｙＯｍ（Ｉ）
を有し、式中、Ａはカリウムイオン、ナトリウムイオン、ルビジウムイオン、セシウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、ヒドロニウムイオンまたはそれらの混合物から選択される交換可能な陽イオンであり、Ｍはハフニウム（４＋）、スズ（４＋）、ニオブ（５＋）、チタン（４＋）、セリウム（４＋）、ゲルマニウム（４＋）、プラセオジム（４＋）およびテルビウム（４＋）からなる群より選択される１以上の骨格金属であり、「ｐ」は約１から約２０の値を有し、「ｘ」は０から1未満の値を有し、「ｎ」は約０から約１２の値を有し、「ｙ」は０から約１２の値を有し、「ｍ」は約３から約３６の値を有し、１≦ｎ＋ｙ≦１２である。ゲルマニウムは、ケイ素、ジルコニウムまたはそれらの組合せと置換することができる。ゲルマニウムおよび他の金属はしばしば微量で存在するするので、ｘおよびｙはゼロであるか、または両方ともゼロに近いことが好ましい。組成物は本質的には体液（中性または塩基性のｐＨ）に不溶であるので、消化器系における毒素を除去するためにそれらを経口摂取することができる。
ジルコニウムメタレートは、ジルコニウム、ケイ素および／またはゲルマニウムの反応性供給源、任意に１以上のＭ金属、１以上のアルカリ金属、ならびに水を混合することにより調製する反応混合物の水熱結晶化により調製する。アルカリ金属は鋳型剤として作用する。加水分解して酸化ジルコニウムまたは水酸化ジルコニウムになることができる任意のジルコニウム化合物を使用することができる。これらの化合物の具体例には、例えばジルコニウムｎ‐プロポキシド、水酸化ジルコニウム、酢酸ジルコニウム、オキシ塩化ジルコニウム、塩化ジルコニウム、リン酸ジルコニウムおよびオキシ硝酸ジルコニウム等のジルコニウムアルコキシドが含まれる。シリカの供給源には、コロイドシリカ、ヒュームドシリカおよびケイ酸ナトリウムが含まれる。ゲルマニウムの供給源には、酸化ゲルマニウム、ゲルマニウムアルコキシドおよび四塩化ゲルマニウムが含まれる。アルカリ供給源には、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ルビジウム、炭酸セシウム、ハロゲン化ナトリウム、ハロゲン化カリウム、ハロゲン化ルビジウム、ハロゲン化セシウム、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）ナトリウム、ＥＤＴＡカリウム、ＥＤＴＡルビジウム、およびＥＤＴＡセシウムが含まれる。Ｍ金属供給源には、Ｍ金属の酸化物、アルコキシド、ハロゲン化物塩、酢酸塩、硝酸塩および硫酸塩が含まれる。Ｍ金属供給源の具体例には、チタンアルコキシド、四塩化チタン、三塩化チタン、二酸化チタン、四塩化スズ、スズイソプロポキシド、ニオブイソプロポキシド、含水酸化ニオブ、ハフニウムイソプロポキシド、塩化ハフニウム、オキシ塩化ハフニウム、塩化セリウム、酸化セリウムおよび硫酸セリウムが含まれるが、これらに限定されるものではない。
一般に、本発明のジルコニウムメタレートイオン交換組成物またはチタンメタレートイオン交換組成物の調製に使用する水熱法は、酸化物のモル比により次式で表わされる反応混合物の形成を含む：
ａＡ２Ｏ：ｂＭＯｑ／２：１-ｂＺｒＯ２：ｃＳｉＯ２：ｄＧｅＯ２：ｅＨ２Ｏ
式中、「ａ」は約０．２５から約４０の値を有し、「ｂ」は約０から約１の値を有し、「ｑ」はＭの原子価であり、「ｃ」は約０．５から約３０の値を有し、「ｄ」は約０から約３０の値を有し、「ｅ」は１０から約３０００の値を有する。この反応混合物は、所望のジルコニウム、ケイ素および任意にゲルマニウム、アルカリ金属、ならびに任意にＭ金属の供給源を任意の順序で混合して所望の混合物を生成することにより調製する。混合物が塩基性ｐＨ、好ましくは８以上のｐＨを有することも必要である。混合物の塩基度は、水酸化アルカリおよび／または混合物の他の成分の塩基性化合物を過剰に添加することにより制御する。反応混合物の形成後、次に約１００℃〜約２５０℃の温度で約１〜約３０日間、密閉した反応容器内において自発圧力下で反応させる。所定の時間後、混合物を濾過して固体生成物を分離し、それを脱イオン水、酸または希酸で洗浄し、乾燥させる。真空乾燥、トレー乾燥、流動床乾燥を含む多数の乾燥法を使用することができる。例えば、濾過した物質を空気中で減圧下、乾燥器で乾燥してもよい。
容易に参照できるように、異なる構造型のケイ酸ジルコニウムモレキュラーシーブおよびゲルマニウム酸ジルコニウムモレキュラーシーブに任意名称ＵＺＳｉ‐１が与えられており、ここで「１」は構造型「１」の骨格を表わす。すなわち、異なる実験式を有する１以上のケイ酸ジルコニウムモレキュラーシーブおよび／またはゲルマニウム酸ジルコニウムモレキュラーシーブが同じ構造型を有することができる。
以下の実施例におけるＸ線パターンは、標準的なＸ線粉末回折法を使用して得られ、米国特許第５，８９１，４１７号において報告された。線源は、４５Ｋｖおよび３５ｍａで稼働した高強度Ｘ線管であった。銅Ｋ‐アルファ線からの回折パターンは、コンピューターを用いた適切な技法により得た。平らに圧縮した粉末試料を、２°（２θ）／分で連続走査した。オングストローム単位の格子面間隔（ｄ）は、２θとして表わした回折ピークの位置から得られ、ここでθはデジタル化したデータから観察したブラッグ角度である。強度はバックグラウンドを差し引いた後の回折ピークの積分面積から決定し、「Ｉ０」は最も強い線またはピークの強度であり、「Ｉ」は他の各ピークの強度である。
当業者に理解されるように、パラメーター２θの決定は人的誤差および機械的誤差を受けやすく、これらは合わせて約±０．４の不確定度を２θの各報告値に課する可能性がある。この不確定度はもちろん、θ値から計算される格子面間隔ｄの報告値においても現われる。この不正確性は当技術分野を通して一般的であり、本発明の結晶質物質を互いに、および従来技術の組成物から識別できないほどのものではない。報告したＸ線パターンのうちいくつかおいては、格子面間隔ｄの相対強度を記号ｖｓ、ｓ、ｍおよびｗにより表し、これらはそれぞれ、きわめて強い、強い、中等度、および弱いことを表す。１００×Ｉ／Ｉ０では、上の表記はｗ＝０〜１５；ｍ＝１５〜６０；ｓ＝６０〜８０およびｖｓ＝８０〜１００と規定する。
特定の例においては、合成した生成物の純度は、そのＸ線粉末回折パターンを参照して評価してもよい。したがって、例えば試料が純粋であるとする場合、その試料のＸ線パターンにおいて、結晶性不純物に帰属される線がないことのみを意味し、非晶質物質が存在しないことを意味するものではない。
本発明の結晶性組成物は、それらのＸ線粉末回折パターンにより特性評価してもよく、したがって以下の表に記載の格子面間隔ｄおよび強度を含むＸ線パターンのうちの１つを有してもよい。米国特許第５，８９１，４１７号において報告されたＺＳ‐１１のＸ線パターンは、以下のとおりである：
Figure 0006355628
米国特許出願第１３／３７１，０８０号（実施例１３、図１３）において、高純度、高ＫＥＣのＺＳ‐９のＸ線回折パターンは、以下の特徴的な格子面間隔ｄの範囲および強度を有することが報告されている：
Figure 0006355628
ケイ酸ジルコニウムの形成は、水酸化ナトリウムおよび水の存在下でのケイ酸ナトリウムと酢酸ジルコニウムの反応に伴う。高カリウムイオン交換容量および結晶性純度（ＸＲＤおよびＦＴＩＲスペクトルにより示されるとおり）を得るために、結晶化容器内で、撹拌器に関してバッフル様構造体を適切な位置に置くことが必要である。これらの条件があったとき、有意に高いレベルのカリウム交換容量（ＫＥＣ）を達成することが可能である。例えば、ＵＺＳｉ‐９結晶は、２．５ｍｅｑ／ｇより大きい、より好ましくは３．５ｍｅｑ／ｇより大きい、より好ましくは４．０ｍｅｑ／ｇより大きい、より好ましくは４．３〜４．８ｍｅｑ／ｇ、さらにより好ましくは４．４〜４．７ｍｅｑ／ｇ、最も好ましくは約４．５ｍｅｑ／ｇのカリウム交換容量を有するであろう。これらの技法では、種結晶を使用して行うこともできる。アンモニウム（ＮＨ４ ＋）、アルカリ金属陽イオン（Ｋ＋、Ｎａ＋、Ｒｂ＋、Ｃｓ＋）、アルカリ土類金属陽イオン（Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、Ｓｒ２＋、Ｂａ２＋）およびヒドロニウム等の他のイオンに対する高交換容量を達成することができる。アンモニウム陽イオンの吸収体として使用する場合、ＵＺＳｉ‐９結晶は、３．０ｍｅｑ／ｇより大きい、より好ましくは５．０ｍｅｑ／ｇより大きい、より好ましくは５．５ｍｅｑ／ｇより大きい、より好ましくは５〜６ｍｅｑ／ｇの交換容量を示すであろう。
これらの技法を使用して高い陽イオン交換容量の吸収体を作製する際、反応条件を注意深く制御することにより、所望の粒径分布を有する目的サイズの生成物を得ることができることを期せずして見出している。目的サイズの生成物の作製は、従来必要とされた引き続き行うスクリーニング工程のいずれも必要としないことにおいて有利である。以下の実施例は、バッフルを有する反応容器において撹拌速度を注意深く制御することにより、スクリーニング工程を使用せずに目的のサイズの吸収体を得ることができることを実証している。詳細には、低撹拌速度を使用する場合、生成物はより大きい平均粒径を有する傾向にあるであろう。高撹拌速度を使用する場合、生成物はより小さい平均粒径を有する傾向にあるであろう。いずれの場合においても、微多孔性ケイ酸ジルコニウムはさらなるスクリーニングなしで、粒子の使用に適した粒径分布を示した。これらの組成物は、より滑らかな粒径分布を示すことでスクリーニングした組成物と構造的に異なっており、この粒径分布は、ＰＳＤがスクリーニングまたは他の分別技法を使用して得られる場合の粒径分布ほど鋭くない。
本発明の方法では、いずれの粒子スクリーニングまたは分別の必要性も全くないと想定されるが、所望であれば本発明の微多孔性ケイ酸ジルコニウムをスクリーニングに付してもよい。スクリーニングという用語には、手動スクリーニング、エアジェットスクリーニング、ふるい分けもしくは濾過、フローティング、または他の任意の粒子分別の公知手段が含まれる。スクリーニングを使用する場合、本発明は所望のサイズに近い初期生成物を提供し、それによりスクリーニング効率を改良する。それに加え、所望であれば、本発明の生成物を造粒または凝集等の、適切なサイズの粒子を生成する他の方法に付してもよい。
実施例１ａ（工学測定＃４）‐１５０ＲＰＭおよび７７ｈ＠２１０℃
本実施例においては、酢酸ジルコニウム（１１．５ｋｇ）、ケイ酸ナトリウム（２７．８１ｋｇ）、ＮａＯＨ（３．６８ｋｇ）、および脱イオン水（５０．６７ｋｇ）を含む反応物を反応容器に入れ、２１０℃の温度に直線的に加熱した。この温度を７７時間保持した。次に１．５時間以上かけて温度を７６℃に下げた。本実施例では１５０ｒｐｍの撹拌速度を使用した。
最終生成物は７．７９Ｋｇであった。生成物は、明瞭なＡＴＲおよびＰＸＲＤスペクトルを有した。カリウム交換値は３．１６であり、固体ｐＨは８．６７であった。本測定中、プロトン付加スラリーをｐＨ＝４．６６に調節した。
以下の表３に粒径分析データをまとめる。
Figure 0006355628
実施例１ｂ（工学測定＃３）‐１５０ＲＰＭおよび６０ｈ＠２１０℃
本実施例においては、酢酸ジルコニウム（１１．５５ｋｇ）、ケイ酸ナトリウム（２７．８４ｋｇ）、ＮａＯＨ（３．６８ｋｇ）、および脱イオン水（５０．５７ｋｇ）を含む反応物を反応容器に入れ、２１０℃の温度に直線的に加熱した。この温度を６０時間保持した。本実施例では１５０ｒｐｍの撹拌速度を使用した。
最終生成物は７．８７Ｋｇであった。生成物は、明瞭なＡＴＲおよびＰＸＲＤスペクトルを有した。カリウム交換値は３．０７であり、固体ｐＨは８．７７であった。ナトリウム（Ｎａ＋）含有量は９．３８％であった。本測定中、プロトン付加スラリーをｐＨ＝４．８６に調節した。予備平均粒径測定値は１７．６μｍであり、６．３２５μｍ未満の粒子は存在しなかった。最終平均粒径は、より速い撹拌を使用した際のほぼ２倍で残存し（以下の実施例２〜３を参照のこと）、６．３２５μｍ未満の粒子は観測されなかった。
実施例１ａにおいても１５０ｒｐｍの遅い撹拌速度を使用して観測したとおり、粒径は、以下の実施例２〜３において示す、より速い３０７ｒｐｍを使用した実験における値より大きい。
実施例２（工学測定＃２）‐３０７ＲＰＭおよび６０ｈ＠２１０℃
本実施例においては、酢酸ジルコニウム（１１．５４ｋｇ）、ケイ酸ナトリウム（２７．９９ｋｇ）、ＮａＯＨ（３．６９ｋｇ）、および脱イオン水（５０．５９ｋｇ）を含む反応物を反応容器に入れ、２１０℃の温度に直線的に加熱した。この温度を６０時間保持した。本実施例では３０７ｒｐｍの撹拌速度を使用した。
最終生成物は７．３７Ｋｇであった。生成物は、明瞭なＡＴＲおよびＰＸＲＤスペクトルを有した。カリウム交換値は３．２１であり、固体ｐＨは８．７５であった。ナトリウム（Ｎａ＋）含有量は８．４３％であった。本測定中、プロトン付加スラリーをｐＨ＝４．９３に調節した。
以下の表４に本測定の全ＰＳＡデータをまとめ、新データの概要表および代表的な粒径分布（ＰＳＤ）図を載せた別図の一覧を示す。
Figure 0006355628
実施例３（工学測定＃５）‐３０７ＲＰＭおよび４５ｈ＠２１０℃
本実施例においては、酢酸ジルコニウム（１１．４９ｋｇ）、ケイ酸ナトリウム（２７．８６ｋｇ）、ＮａＯＨ（３．６８ｋｇ）、および脱イオン水（５０．７５ｋｇ）を含む反応物を反応容器に入れ、２１０℃の温度に直線的に加熱した。この温度を４８時間に短縮した時間保持した。本実施例では３０７ｒｐｍの撹拌速度を使用した。
最終生成物は７．７９Ｋｇであった。生成物は、明瞭なＡＴＲおよびＰＸＲＤスペクトルを有した。カリウム交換値は３．２３であり、固体ｐＨは８．８０であった。本測定中、プロトン付加スラリーをｐＨ＝４．８９に調節した。
以下の表５に本測定のＰＳＡデータをまとめ、概要表および代表的なＰＳＤ図を載せた別図の一覧を示す。
Figure 0006355628
上記のＰＳＡデータからわかるとおり、粒径は、より速い撹拌を用いた反応においては小さい。
生体外用途
実施例２〜３のケイ酸ジルコニウム吸収体組成物は、イオン交換カラム、吸収カラムまたは透析カートリッジ等の生体外用途の事例において特に有用である。また、このようにして得られた粒子をスクリーニングする必要がないため、目的のサイズの生成物を生成しなかった従来の方法と比較して、実施例２〜３の製造方法はより効率的である。
過去の透析カートリッジは、尿素分解から生成するアンモニウムイオンの吸収用にリン酸ジルコニウム等の吸収体を使用して製造されていた。例えば、Raymond Wongの米国特許第７，５６６，４３２号はＺｒＰを吸収剤物質として使用する透析カートリッジを開示しており、この内容は参照により本明細書に取り込まれる。本発明が特に好適である１つの具体的生体外用途は、透析カートリッジの製造においてである。これは、本発明のケイ酸ジルコニウム吸収体は、アンモニウムの高交換容量および望ましい粒径分布を有して作製することができるからである。これらの望ましい粒子は、粒子のスクリーニングまたは分別工程を使用せずに、本発明の方法を用いて得られる目的のサイズの粒子に基づいて調製することができる。
一態様においては、透析カートリッジは実施例１ａの吸収剤粒子を用いて調製し、充填する。透析カートリッジはこのようにして、１０％未満の粒子が８．８ｐｍ未満の粒径を有し、１０％未満の粒子が２８．５ｐｍより大きい粒径を有する１７．６ｐｍの体積加重平均粒径を有する微多孔性ケイ酸ジルコニウムを有するであろう。有意の量の１０ｐｍ未満の粒径を有する物質を除くことにより、透析カートリッジは、透析系において使用する圧力で適切な流速を示すであろう。さらに、透析カートリッジは、大きな陽イオン交換容量、ならびに粒子スクリーニングおよび／または分別のない製造方法によって有利であろう。
他の態様においては、透析カートリッジは実施例３の吸収剤粒子を用いて調製し、充填する。透析カートリッジはこのようにして、１０％未満の粒子が４．６ｐｍ未満の粒径を有し、１０％未満の粒子が１４．８ｐｍより大きい粒径を有する９．２ｐｍの体積加重平均粒径を有する微多孔性ケイ酸ジルコニウムを有するであろう。この透析カラムを通る流速は、透析機械の所定作動圧力において、実施例１ａの吸収剤を使用するカートリッジよりも低くなるであろう。
さらに他の態様においては、透析カラムは、２バッチ以上の本発明に従って調製した微多孔性ケイ酸ジルコニウムを混合することにより調製してもよい。異なるバッチの微多孔性ケイ酸ジルコニウムを混合することにより、スクリーニングまたは分別工程なしで、最適な粒径分布を有するカートリッジを調製することができる。
本発明は、特定の用途にさらなるスクリーニングまたは分別工程の必要性がないことを示してきたが、特定の用途には微多孔性ケイ酸ジルコニウムのバッチの混合物のバッチをスクリーニングすることが望ましい可能性もまだある。この場合においては、スクリーニング工程の数が有意に減少する可能性があるため、本発明の粒径分布はそれでもなお有利である。例えば、特定量未満のサイズを有する粒子をスクリーニングせずに、所定の遮断領域よりも大きいサイズを有する粒子をスクリーニングすることが望ましい可能性があり、逆も同様である。
本発明の他の実施形態および用途は、本明細書に開示した本発明の明細および実施を考慮することによって当業者に明らかであろう。米国特許、米国特許出願、外国特許および外国特許出願の全てを含む本明細書に引用した全ての参考文献は、参照によりその詳細および全体が本明細書に取り込まれる。本明細書および実施例は例示のみを意図しており、本発明の真の範囲および精神は以下の特許請求の範囲によって示されるものとする。

Claims (8)

  1. ケイ酸ジルコニウムを含む陽イオン交換組成物を作製する方法であって、
    反応容器内にシリカの反応性供給源及びジルコニウムの反応性供給源を含む反応混合物を準備すること、
    ２００Ｌ反応容器中、反応容器内側壁に垂直に設けられた四つのバッフル様構造体の存在下で、撹拌器を用いて、３０７ｒｐｍの撹拌速度、塩基性のｐＨ、及び１００℃〜２５０℃の温度で、１日〜３０日間、該反応混合物を撹拌すること、
    及び
    該反応容器から式（Ｉ）：
    ＡｐＭｘＺｒ１−ｘＳｉｎＧｅｙＯｍ （Ｉ）
    式中、
    Ａはナトリウムイオン及びヒドロニウムイオンの混合物であり、
    Ｍは１以上の骨格金属であって、該骨格金属はハフニウム（４＋）、スズ（４＋）、ニオブ（５＋）、チタン（４＋）、セリウム（４＋）、ゲルマニウム（４＋）、プラセオジム（４＋）、テルビウム（４＋）またはそれらの混合物であり、
    「ｐ」は１から２０の値を有し、
    「ｘ」は０から１未満の値を有し、
    「ｎ」は１から１２の値を有し、
    「ｙ」は０から１２の値を有し、
    「ｍ」は３から３６の値を有し、１≦ｎ＋ｙ≦１２である、
    のケイ酸ジルコニウムを含む陽イオン交換組成物を得ること、を含み、
    該組成物は、均質な微多孔性構造を示し、１０％未満の粒子が５ミクロン未満のサイズを有し、１０％未満の粒子が２８．５ミクロンより大きいサイズを有する５〜２０ミクロンの体積加重平均粒径を示す、
    方法。
  2. 前記ケイ酸ジルコニウムを強酸の希釈溶液および／または水と接触させる工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
  3. 異なるロットの前記陽イオン交換組成物を混合して所望の粒径分布を生じさせる工程を
    さらに含む、請求項１に記載の方法。
  4. 前記シリカの反応性供給源がケイ酸ナトリウムである、請求項１に記載の方法。
  5. 前記ジルコニウムの反応性供給源が酢酸ジルコニウムである、請求項１に記載の方法。
  6. 前記ケイ酸ジルコニウムがＺＳ−９である、請求項１に記載の方法。
  7. 前記ｘが０であり、前記ｎが３であり、前記ｍが９である、請求項１に記載の方法。
  8. 前記ケイ酸ジルコニウムが、銅Ｋ‐アルファ線源を用いて得られる以下：
    Figure 0006355628
     のＸ線回折パターンを有する、請求項１に記載の方法。
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