JPH0360424A - アルカリ金属メタホウ酸塩溶液の精製方法及び該溶液から製造されるアルカリ金属過ホウ酸塩 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアルカリ金属メタホウ酸塩溶液の精製方法に関
する。

アルカリ金属メタホウ酸塩の溶液は、過酸化水素と反応
させることにより、過ホウ酸塩を製造することができる
。過ホウ酸塩は、活性酸素を含むため、洗剤中の漂白剤
としてしばしば使用される。

残念ながら、アルカリ金属メタホウ酸塩溶液はしばしば
黄色を帯びた色であるという特性を有する。従って、そ
れらが過ホウ酸塩に転化され、それらが洗剤中に混合さ
れる前に、それらの溶液を精製するのが望ましく、この
ことは慣用の単純な濾過方法が有効でないことを意味す
る。

英国特許第１．０２０．４４６号（Ｌａｐｏｒｔｅ　Ｃ
ｈｅｍｉｃａｌｓＬｔｄ、　）においては、アルカリ金
属ビロリン酸塩及びアルカリ金属メタホウ酸塩の溶液を
、放置期間後及び還元剤（Ｎａ２Ｓ及びＮａ＊Ｓ−０４
）の添加後に濾過により又は有機溶媒による抽出により
分離しうる不溶の錯体を生成させるために、金属イオン
封鎖剤で処理することにより精製する。

ドイツ特許第２．６０８．５９７号（Ｔｒｅｉｂａｃｈ
ｅｒ　Ｃｈｅｍ。

１ｌｌｅｒｋｅ）においては、コールマン石（Ｃａ、８
６Ｇ、ｔ）をアルカリ金属水酸化物の水溶液で、ｉ　ｏ
　ｏ　ｔと７００℃の間の温度でｌ０分間〜３時間処理
し、得られた溶液を約９０℃の温度に維持されたＮａ、
、ＣＤ、の溶液と混合し、そして、最後にメタホウ酸塩
溶液を減圧下で濾過することにより、メタホウ酸塩溶液
を製造する。

これらの公知の方法は、多くの連続した操作を用いるこ
とを要求し、それらは−膜内には化学的処理又は熱処理
であり、これらは時間を要し、費用を要するだけでなく
、組成物又は続いての溶液の作用に好ましくない影響を
与える。

従って、本発明はアルカリ金属メタホウ酸塩溶液の精製
方法に関し、該方法においては、溶液アルカリ金属メタ
ホウ酸塩を、直径が１０μｍ以下、０．２μｍ以上であ
る懸濁粒子を除去することにより透明にする。

本発明による方法の適用により、出発鉱物中に存在する
不純物により起こる濁り現象が原因であると思われる溶
液のもとの色が消え、反応体の使用又は多工程処理を要
する必要なく、透明になった溶液が得られる。

“透明にする”の語は、処理すべきメタホウ酸塩溶液を
透明且つ無色にすることを意味する。

大抵の場合、溶液は水溶液である。本発明は特に、重量
濃度が溶液１　ｋｇ当たりアルカリ金属メタホウ酸塩が
少なくとも１０ｇで３５０ｇ以下である濃度である。あ
らゆる溶液に適用される。

これらの溶液のｐＨは大抵の場合、１１と１４の間であ
る。前記溶液は通常カルシウムホウ素（ｃａｌｃｉｏｂ
ｏｒｉｃ）　（ＣａＪｓＯ＋　＋）鉱物又はナトリウム
ホウ素（ｓｏｄｉｏｂｏｒｉｃ）　（ＮａＪ＊Ｏ１）鉱
物のアルカリ分解により得られる。種々の懸濁粒子が含
まれうる。

特に、ナトリウムホウ素鉱物の分解により得られる溶液
においては、溶液１　ｋｇ当たり１０〜１７０ｍｇの固
体粒子を見出すことが可能である。

本発明による方法を用いて、種々のアルカリ金属メタホ
ウ酸塩の溶液が精製されうる。アルカリ金属はしばしば
す）　ＩＪウムである。

非常に小さな粒子を除去するために、種々の技術が使用
されつる。特に、遠心分離が有利であることが見出され
ている。特に能率の良い他の方法としては、粒子を微８
Ａ濾過膜上に捕集する方法がある。これらの方法は、直
径が１０μｍ以下で０．２μｍ以上の懸濁粒子を除去す
ることのみにより、完全に透明にした濾液を抽出するこ
とを可能にする。微細濾過技術を用いることにより、優
れた結果が得られる。

微細濾過の間に、透明にすべき液体は膜に対して垂直又
は平行に移動する。多くの場合は、膜に対して平行に・
移動し、濾液は該方向に垂直に流れ、該微細濾過は“十
字流微細濾過”として知られる。

これに関連する構造は、膜の孔を塞ぐ危険を導く付着物
の層の形成を減少する。

種々の膜の構造を選択しうる。特に管状の膜による微細
濾過は非常に良好な結果を導く。

本発明の方法による微細濾過処理は、連続的に又は非連
続的に、１又はそれ以上の工程で実施されうる。本発明
の用途のタイプにおいては、溶液の低いスラッジ含有量
から見て、所望の最終濃度で、溶液の流入及び濾液の抽
出を連続的に行って処理される微細濾過を単一の工程（
単一工程再循１ｍ）　ｌこより実方缶することができる
。

本発明において、精製は種々の温度で実施することがで
き、該温度は臨界的ではない。しかしながら、高い処理
温度を選択すると、溶液粘度が減少し、上記設備の場合
において濾液の流量を上げることが可能になる。通常、
膜が許容しつる処理温度は、２０〜６５℃での処理を可
能にする。

同様に、本方法の出口の能率は、Ｉｌ／時間ｍ゛で表さ
れ、膜を横切る圧力差により特徴づけられる作動圧力を
増加することにより改良することができる。高濃度の不
溶の粒子を含む溶液の微細濾過の場合には、作動圧力を
著しく増加すると、膜の孔の閉塞が生じ、出口効率の比
率は改良されない。

本発明の場合においては、低濃度の懸濁粒子については
、作動圧力の制限は実質的に設備の機械的強度による。

通常、作動圧力はＯ１ｌ〜３バールの範囲でありうる。

実際には、１．２〜３バールの値が有利である。

高めた作動圧力における前記操作においては、膜内部の
溶液の移動速度は５ｍ／秒を超えない場合に小さな効果
しかない。

本発明による方法においては、膜を塞ぐ粒子を孔から抽
出するために、濾液を定期的に逆流させることによる向
流（バックフラッシング）により膜を洗浄するのが特に
有利である。これらのフラッシングは種々の周期及び期
間で実施されうる。

該フラッシングは通常１時間に１〜７０回実施される。

各フラッシングは同じ期間前われ□、多くの場合該期間
は０．５〜１０秒間である。

さらに、定期的に化学的処理を用いて微細濾過膜を再生
することも有意義でありうる。通常は、この処理は３〜
２５０時間の処理時間の後に実施される。

この再生の特別な実施態様においては、苛性ソーダ（Ｎ
ａＯｔｌ）による処理と塩酸（ＨＣｊ２）による処理の
二つの連続する処理が非常に有効であることが見出され
る。実際には、溶液１００ｇ当たり５〜１５ｇのＨＣｆ
の溶液の使用及び溶液１００ｇ当たり３〜２５ｇのＮ　
ａ　ＯＩｆの溶液の使用が優れた結果を与える。

本発明はさらに過酸化水素溶液及び上記方法により得ら
れたアルカリ金属メタホウ酸塩溶液を用いて製造された
アルカリ金属湯ホウ酸塩にも関する。下記の参考例及び
実施例は本発明を説明するものであるが、本発明の範囲
を限定するものではない。

参考例１ 濁った、黄色がかったメタホウ酸ナトリウムの溶液を２
５０〜３００ｍｌの６つのサンプルに分画し、続いて室
温で０．３３〜０．９７バールの範囲で変化する圧力で
、デュリュックス（Ｄｕｒｉｅｕｘ）ペーパーを通して
濾過する。

最初の試験の間、フ化ルターの平均透過度は６７４０ｋ
ｇ／時間ｍ１バールである。得られた濾液はまだ濁って
おり、黄色を帯びている。

種々のサンプルを連続的に濾過している間に、濾紙は褐
色になる。これに対応して、平均透過度は６番目のサン
プルで９２ｋｇ／時間ｍ″バールｔｉテ減少する。

この６番目の試験の間に得られた濾液は最初の試験で得
られたものよりはるかに透明ではあるが、まだ懸濁粒子
を含んでいる。

この実験により、濾紙への付着物の形成の主な影響、即
ち、該付着物が濾過の効果を改良することを示す。

ともかく、慣用の濾過は全ての懸濁粒子をメタホウ酸ナ
トリウム溶液から除去することを保証するものではない
。

参考例２ ナトリウムホウ素５水和物鉱物ＮａＪ４０ｉ・５１１２
［］＜３３ｋｇを、水性媒体（水８．５Ａ）中、４５℃
で、苛性ソーダＮａ０ｌ（（２５％濃度２゜８Ａ＞の溶
液で分解する。得られたメタホウ酸ナトリウムの溶液は
黄色を帯びており、溶液１ｋｇ当たり固体成分８３ｍｇ
を含む。

この固体成分の分析により、鉄カチオンの存在が大部分
を占めるが、さらにナトリウム、シリコン、アルミニウ
ム、マグネシウム等も存在することが示される。

溶液に存在するスラッジの粒径分析により、該スラッジ
の９０％が直径３〜２０μｍの粒子からなり、それらの
平均粒径が６〜７μｍの範囲にあることが示される。

２時間放置した後、液体の上部１／３を除去すると、そ
れはなお初期の固体成分量の２２％を含んでいた。

実施例１ 処理されたメタホウ酸塩溶液を参考例２中の溶液と比較
しうる。参考例２と同じ反応により、ただし別のサンプ
ルのす）　ＩＪウムホウ素鉱物を出発物質として製造し
た。初期の固体成分量は溶液１ｋｇ当たり１３３ｎ＋ｇ
である。これを下記の性質を有するパイロットユニット
中で微細濾過した：膜はポリプロピレン製の管状であり
、内径が５．５叩、外径が８．６　ｍｍであり、容管の
長さが１．５　ｍであり、各ユニットが４３の管からな
り、総交換表面積がｌ　ｍ’である。膜の孔の平均直径
は０．２２μｍ（３ｎｋａの商標の膜Ａｃｃｕｒｅｌ　
ＭＤ　０８０　ＴＰ　２Ｎ型）である。

試験は、４５℃の温度で、０゜７５バールの作動圧力で
、３．５ｍ／秒の移動速度で、２５０１／時間ｍ′バー
ルの透過度で行われる。膜のバックフラッシングは２バ
ールの作動圧力で６時間−１の頻度で５秒間行われる。

微細濾過の後、固体成分Ｏｍｇが濾液中で測定された。

溶液は完全に透明で無色であった。

実施例２ 処理されたメタホウ酸の溶液を参考例２の溶液と比較し
うる。該溶液は、参考例２と同じ反応により、ただしナ
トリウムホウ素鉱物の別のサンプルを出発物質として製
造される。初期の固体成分量は溶液（キログラム当たり
１１５ｍｇである。実施例Ｉと同じ性質を有するが交換
表面積が２ｍ′であるパイロットユニットで微細濾過す
る。

試験は、４５℃の温度で、０，７〜１．７バールの作動
圧力で、３．６ｍ／秒の移動速度で、１２０〜１７５　
Ｒ／時間ｍ′バールで実施される。膜のバックフラッシ
ングは６時間−１の頻度で、５秒間、ｌ〜１．９バール
の作動圧力で行った。

微細濾過後、濾液中の固体成分は０■であることが測定
され、溶液は完全に透明で無色であった。

本試験を３時間継続した後には、初期には１０５０Ａ／
時間ｍ′バールであった膜の水透過性は、４９５ｆ／時
間ｍ’バールに低下した。その後、下記の方法に従って
再生を行った： 通常の方向く内部（濃縮側）から外部く濾液側〉への方
向）の、０，１〜０．３バールの作動圧力下、１．５〜
３．５ｍ／秒の濃縮側の移動速度の水の透過による、４
５℃における、１５分間の管状膜の水洗を行い、 通常の方向の、０゜１〜０．３バールの作動圧力下、１
．５〜３．５ｍ／秒の濃縮側の移動速度の１０％Ｈｉの
透過による、４５℃における、１５分間の１０％ＨＣＩ
による管状膜の洗浄を行い、通常の方向の、０．１〜０
．３バールの作動圧力下、１．５〜３．５ｍ／秒の濃縮
側の移動速度の水の透過による、４５℃における、■５
分間の管状膜の水洗を行い、 向流方向（外部（濾液側）から内部（濃縮側）への方向
）の、０．５〜１．５バールの作動圧力下の水の透過に
よる、４５℃における、３０分間の５％のＮａ田１によ
る膜の洗浄を行い、該透過の間のＮ　ａ　Ｏｆｌの移動
速度は０であり（前端濾過（ｊ「０ｎｔａｌｆｉｌｔｒ
ａｔｉｏｎ））、 通常の方向の、０．１〜０．３バールの作動圧力下、１
、５〜３．５ｍ／秒の濃縮側の移動速度の水の透過によ
る、４５℃における、１５分間の管状膜の水洗を行う。

この処理の最後には、８４３　ｆｌ／ｌ／時間ｍ−バー
水通過度が得られた。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルカリ金属メタホウ酸塩溶液を、直径が１０μ
   ｍ以下、０．２μｍ以上である懸濁粒子を除去すること
   により透明にすることを特徴とするアルカリ金属メタホ
   ウ酸塩溶液の精製方法。
2. （２）アルカリ金属がナトリウムであることを特徴とす
   る請求項（１）記載の方法。
3. （３）懸濁粒子を遠心分離により除去することを特徴と
   する請求項（１）又は（２）のいずれか１項に記載の方
   法。
4. （４）懸濁粒子を微細濾過膜上に保持することにより除
   去することを特徴とする請求項（１）又は（２）のいず
   れか１項に記載の方法。
5. （５）微細濾過を、十字流微細濾過により、単一の工程
   で、且つ連続的に行うことを特徴とする請求項（４）記
   載の方法。
6. （６）微細濾過を、２０〜６５℃の温度範囲で、作動圧
   力を０．１〜３バールの範囲で変化させて行うことを特
   徴とする請求項（４）又は（５）のいずれか１項に記載
   の方法。
7. （７）前記膜を、１時間に１〜７０回、０．５〜１０秒
   間、向流式で洗浄することを特徴とする請求項（４）〜
   （６）のいずれか１項に記載の方法。
8. （８）前記膜を３〜２５０時間の処理時間の後、化学的
   に再生させることを特徴とする請求項（４）〜（７）の
   いずれか１項に記載の方法。
9. （９）膜の化学的再生が、苛性ソーダ（ＮａＯＨによる
   処理と塩酸（ＨＣｌ）による処理の二つの連続的処理に
   より行われることを特徴とする請求項（８）記載の方法
   。
10. （１０）請求項（１）〜（９）のいずれか１項に記載の
    方法により得られるアルカリ金属メタホウ酸塩溶液から
    製造されるアルカリ金属過ホウ酸塩。