JPH0468248B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は不純物含有ケイ酸アルカリの精製法に
関するもので、より詳細にはケイ酸アルカリ溶液
中に含有される鉄分等の不純物を簡便な手段で効
率良く分離し、精製する方法に関する。 （従来の技術） ケイ酸アルカリは、それ自体水ガラスとして粘
結剤、結合剤等の用途に用いられるばかりではな
く、ケイ酸ヒドロゲル、無定形シリカ、各種ケイ
酸塩製造用の中間原料として重要な用途を有する
無機薬品である。 ケイ酸ソーダの製法には、ケイ砂と炭酸ソーダ
との混合物を溶融し、この溶融物をオートクレー
ブ内でケイ酸ソーダ水溶液とする乾式法と、ケイ
酸白土と苛性ソーダ水溶液とをオートクレーブ内
で接触させてケイ酸ソーダ水溶液とする湿式法と
が知られているが、これらのケイ酸ソーダ溶液中
には原料中に含有される不純鉄分が含有され、特
に後者の湿式法ではかなり多量の鉄分が不純物と
して含有されている。 従来、ケイ酸ソーダの精製法としては、特公昭
39−27314号公報に見られる通り、ケイ酸質原料
と苛性アルカリとを活性炭素の存在下で反応せし
めることが知られている。 （発明が解決しようとする問題点） 上記先行技術の教示に従い、ケイ酸ソーダ溶液
を活性炭と接触させると、該溶液の着色成分は除
去され、その透明性は確かに向上するが、この透
明なケイ酸ソーダ溶液中には未だ50乃至300ppm
の鉄分が含有されることがわかつた。 しかして、この量の鉄分を含有するケイ酸ソー
ダを原料として、各種ケイ酸或いはケイ酸塩を製
造すると、夾雑鉄分の存在により製品が不都合に
着色するばかりでなく、これらのケイ酸塩ゲル
を、液体食品、飲料類、或いはビール等の酒精飲
料の精製に用いると、夾雑鉄分が処理物中に移行
して、製品のフレーバー（香味）特性を著しく損
うという欠陥がある。 従来、ケイ酸ソーダ中に含有される微量の鉄分
を簡便な手段で効率良く分離除去する方法は、本
発明者等の知る限り未だ知られていない。 （問題点を解決するための手段） 本発明者用等は、鉄不純物を含有するケイ酸ア
ルカリ溶液に石炭等のアルカリ土類金属の水酸化
物又は酸化物を添加すると、鉄分を含有する共沈
物が生成し、これを固形分としてケイ酸アルカリ
溶液から容易に分離し得ることを見出した。ま
た、本発明者等は、石炭等は添加に先立つて、不
純ケイ酸アルカリ溶液に予じめ活性炭を添加し、
有機不純物等を活性炭に吸着させ、次いで石炭等
による処理を行ない、不純物吸着活性炭及び石
炭・鉄不純物共沈物を同時にケイ酸ソーダ溶液か
ら全ての不純物の除去が、良好な過性を以つて
可能となることを見出した。 本発明によれば、鉄不純物を含有するケイ酸ア
ルカリ溶液にアルカリ土類金属の水酸化物又は酸
化物を添加し、生成する共沈固形分をケイ酸アル
カリ溶液から分離することを特徴とする不純物含
有ケイ酸アルカリの精製法が提供される。 本発明によればまた、鉄不純物及び有機不純物
を含有するケイ酸アルカリ溶液に活性炭を添加し
て有機不純物を活性炭に吸着させ、次いでこの系
中にアルカリ土類金属の酸化物又は水酸化物を添
加して鉄分を含有する沈殿を生成させ、不純物吸
着活性炭及び鉄分含有共沈物をケイ酸アルカリ溶
液から分離することを特徴とするケイ酸アルカリ
の精製法が提供される。 本発明をケイ酸ソーダの場合を例にとつて説明
するが、本発明はケイ酸カリ等の他のケイ酸アル
カリにも同様に適用し得ることが理解されるべき
である。 （作用） 本発明は、ケイ酸ソーダ溶液中に透明な状態で
含有されている不純鉄分が石炭の添加により特異
的に且つ効率良く除去されるという新規知見に基
づくものである。 下記第１表は、ケイ酸白土を苛性ソーダと反応
させることにより得られた湿式法３号ケイ酸ソー
ダ（SiO₂としての濃度22〜23％）に種々のアル
カリ土類金属の水酸化物及び炭酸塩を１重量％の
量で添加し、90℃で２時間処理後、過して得ら
れるケイ酸ソーダ水溶液について、SiO₂濃度、
Na₂Ｏ濃度及び鉄分の含有量を測定した結果を示
すものである。

【表】 上記第１表の結果によると、炭酸カルシウムの
ような炭酸塩では鉄分の除去効果は著しく少ない
が、アルカリ土類金属の水酸化物を用いることに
より、90％以上にも達する高い除去率で鉄分を分
離除去し得ることが明らかである。尚、アルカリ
土類金属の酸化物を使用する場合には、系中で水
酸化物が生成し、同様の効果が達成されることが
明白であろう。 次に、アルカリ土類金属水酸化物の代表例とし
て消石炭を用いた場合、上記と同様の条件で処理
を行い、ケイ酸ソーダ溶液中のSiO₂，Na₂Ｏ、鉄
分及びカルシウム分を経時的に分析した結果を第
２表に示す。尚、消石炭の注加時間は35分を要し
た。

【表】 上記第２表によると、添加中にも鉄分の除去が
進行しているが、添加と共に溶液中に溶解したカ
ルシウム分の濃度が著しく増加するが、経時と共
に溶解カルシウム分が再び減少し、このカルシウ
ム分の減少に伴なつて、鉄分の除去が可能となつ
ていることがわかる。 本発明において、アルカリ土類金属の水酸化物
又は酸化物を添加することによりケイ酸ソーダ中
の鉄分の除去が可能となる理由は、これに拘束さ
れるものではないが、次のようなものと思われ
る。ケイ酸ソーダ溶液はPH11〜13の強アルカリ性
であり、この中で鉄は鉄酸ナトリウム或いは亜鉄
酸ナトリウム或いは硫化鉄のような形で比較的安
定に溶解乃至分散しているものと思われる。この
系中にアルカリ土類金属の水酸化物等を添加する
と、系中に溶解するアルカリ土類金属イオンと鉄
酸塩或いは亜鉄酸塩或いは硫化鉄が反応してケイ
酸アルカリ溶液に不溶な鉄酸塩或いは亜鉄酸塩等
の鉄塩を形成し、これがアルカリ土類金属水酸化
物の表面に捕捉されて共沈物を形成する。かくし
て、この共沈物とケイ酸ソーダ溶液から、過等
の固液分離操作に賦することにより鉄分の除去分
離が容易に行われる。 湿式法によるケイ酸ソーダ溶液にはフミン質等
の着色有機成分が含有されていることが多い。こ
のような着色成分の除去は活性炭による吸着処理
により有効に除去することができる。本発明の一
つの態様では、アルカリ土類金属水酸化物等によ
る処理に先立つて活性炭による吸着処理を行な
い、次いでこの系に消石炭等を添加して前述した
鉄分を共沈させ、最後に不純物吸着活性炭及び鉄
分含有共沈物を同時にケイ酸ソーダ溶液から分離
することにより、不純成分を総合的に除去し、し
かもアルカリ土類成分と鉄分との共沈物が単独で
は過性に乏しいという欠点を解消し、全ての不
純物を良好な過性をもつて分離除去することが
可能となる。 （発明の作用効果） 本発明によれば、ケイ酸ソーダ溶液中に含有さ
れる鉄分を、系中にアルカリ土類金属の水酸化物
を添加し、過分離するという簡単な操作で、従
来法では困難であつた数ppmのオーダー迄除去す
ることができ、操作の簡便さ、及び除去効率の点
で優れている。この場合、生成する共沈物は比較
的過しにくいものであり、過助剤を使用すれ
ば勿論過容易となるが、アルカリ土類金属成分
の添加に先立つて、活性炭による有機物吸着を行
つておくと、このものが共沈物の過助剤として
の作用を行い、総合的な精製処理が良好な過性
をもつて可能となる。 （発明の好適態様の説明） 本発明において、原料ケイ酸アルカリ溶液とし
ては、ケイ砂と炭酸ソーダとの混合物を溶融し、
この溶融物をオートクレーブ内で水で抽出処理し
て得られる乾式法ケイ酸ソーダでも、またケイ酸
白土等のアルカリ可溶性ケイ酸類を苛性ソーダ水
溶液で反応させることにより得られた湿式法ケイ
酸ソーダであつてもよい。 原料ケイ酸ソーダ溶液は、所謂１号、２号或い
は３号ケイ酸ソーダであつてもよく、Na₂Ｏ／
SiO₂のモル比は2.0乃至4.0、特に2.5乃至3.5の範
囲内にあつてよい。ケイ酸ソーダ溶液の濃度は、
SiO₂として表わして、10乃至38重量％、特に15
乃至30重量％の範囲内にあるのがよい。これらケ
イ酸ソーダ溶液には、シリカ原料中に含有される
鉄分が必然的に含有され、その量はFe₂O₃として
表わして乾式法で30乃至200ppm、湿式法で50乃
至300ppmのオーダーである。また、湿式法では、
ケイ酸白土中に、0.1乃至５重量％の量のフミン
質等の有機物や、0.1乃至３重量％の量の硫黄乃
至硫化物等が、その成因に応じて含んでいる。本
発明によれば、これらの不純物を全て除去するこ
とができる。 アルカリ土類金属の水酸化物又は酸化物として
は任意のものを用いることができるが除去効率に
特に優れたものとして、水酸化カルシウム、水酸
化バリウム等を挙げることができる。この中で
も、水酸化カルシウムは人手が容易で且つ価格も
低廉であることから、本発明の目的に特に望まし
い。 ケイ酸ソーダ溶液へのアルカリ土類金属水酸化
物又は酸化物の添加量は、0.1乃至５重量％、特
に0.25乃至２重量％の範囲にあることが望まし
い。既に述べた通り本発明においては、鉄化合物
とアルカリ土類金属分との反応物が水酸化物に吸
着された形で共沈することから、ケイ酸ソーダ溶
液中の鉄分に対して過剰のアルカリ土類金属水酸
化物を用いることが必要である。即ち、上記範囲
よりも少ない場合には鉄分の除去効率の点で不満
足であり、一方上記範囲よりも多い量で使用して
も、除去効率の点で格別の利点はなく、経済的に
は不利となる。アルカリ土類金属水酸化物等の添
加は、所謂石炭乳のような水性分散液の形で行う
のが望ましい。 ケイ酸ソーダ溶液のアルカリ土類金属水酸化物
による処理は、両者の接触が緊密に行われるよう
に攪拌下に行うのがよい。処理温度は、特に制限
はないが、一般に70乃至100℃の温度で行うのが
よく、処理時間は温度にも依存するが、0.5乃至
５時間の範囲が適当である。 処理後のケイ酸ソーダ溶液は、これを過、遠
心分離、デカンテーシヨン等の固液分離操作によ
り、アルカリ土類金属水酸化物と鉄分との共沈物
を分離除去する。この共沈物は過性に乏しいこ
とから、過分離を用いることが望ましい。 本発明の好適態様では、湿式法ケイ酸ソーダの
鉄分離除去に先立つて、ケイ酸ソーダ溶液に活性
炭を添加し、該溶液中に含有されるフミン質等の
有機着色成分を活性炭に吸着させ、この処理後の
ケイ酸ソーダ溶液にアルカリ土類金属水酸化物を
添加し、上記と同様に処理する。活性炭の添加量
は、有機着色成分の含有量によつても相違する
が、一般に0.03乃至2.0重量％、特に0.05乃至1.5
重量％であつてよい。処理温度は、アルカリ土類
金属成分による処理温度と同じであつてもよい
し、また所望により若干高温にしたり或いは低温
にすることは許容される。この活性炭による前処
理を行うことにより、ケイ酸ソーダ溶液の透明性
は顕著に向上する。 本発明において、アルカリ土類金属分で処理さ
れたケイ酸ソーダを、共沈物の分離に先立つて、
過酸化水素処理することができる。この過酸化水
素による処理で、ケイ酸ソーダ溶液中に含有され
ている硫黄や硫化物等の除去が有効に行われる。
過酸化水素の添加量は、ケイ酸ソーダ溶液当り、
0.1乃至3.0重量％、特に0.5乃至2.0重量％の範囲
とするのがよい。 本発明において、上述した活性炭吸着処理、ア
ルカリ土類金属分による処理、過酸化水素処理及
び最後に過分離を行うきには、ケイ酸ソーダ中
の含有有害不純物の全てを有効に除去することが
可能となり、このケイ酸ソーダは、各種シリカゲ
ル吸着剤、非晶質シリカ填剤、各種ケイ酸塩の製
造原料として有用である。 実施例 １ 原料ケイ酸ソーダ溶液として、ケイ酸白土を苛
性ソーダ溶液でオートクレーブ処理することによ
り得られた第３表組成のものを使用した。 このケイ酸ソーダ水溶液10を90℃に昇温し、
粉末活性炭10g（0.1％）を添加した。次いで消石
炭をCaOとして0.9％を添加した。添加には約10
分を要した。さらに30％H₂O₂100ml（１％）を約
15分かけて注加した。添加終了後、溶液を90℃の
温度に保つて全体としての時間が２時間となるよ
うに処理を続行した。 処理終了後、約110乃至160mmHgの減圧下に
過を行つた。精製ケイ酸ソーダ溶液は無色透明
でありその分析結果を第３表に示す。 実施例 ２ 実施例１において活性炭を添加しない以外は、
実施例１と同様に処理を行い、精製ケイ酸ソーダ
溶液を得た。その分析結果を第３表に示す。 比較例 １ 実施例１において活性炭及び消石炭を添加せ
ず、H₂O₂のみを添加して、実施例１と同様に処
理を行つた。得られたケイ酸ソーダ溶液は赤味の
あるやや濁つた液であり、その分析結果を第３表
に示す。 比較例 ２ 実施例１において消石炭を添加しない以外は実
施例１と同様にして処理を行い、赤味を帯びたケ
イ酸ソーダ溶液を得た。その分析結果を第３表に
示す。 上記実施例及び比較例において、処理後のケイ
酸ソーダ溶液１を取り、NO.2の紙を使用し
径12.5cmのヌツチエで過時間を測定した。測定
結果を第３表に合わせて示す。 第３表の結果によると、消石炭の添加によりケ
イ酸ソーダ溶液中の鉄分の除去が効率よく行わ
れ、特に活性炭と消石炭の組合せ処理によれば鉄
分の除去が最も効率よく行われると共に精製ケイ
酸ソーダ溶液の過も容易に行われることが明ら
かである。

【表】

【表】 実施例 ３ 原料ケイ酸ソーダ溶液として第４表の組成のも
のを使用した。 このケイ酸ソーダ溶液14m³を20m³の精製処理槽
で95℃に昇温し粉末活性炭14Kg（0.1％）を約５
分かけて添加し30分間熟成した。次いで消石炭
140Kg（１％）を水350に溶かしCaOとして35分
かけて添加した。さらに35％H₂O₂160を約25分
かけて注加した。添加終了後、溶液を95℃の温度
に保ち、全体としての時間が2.5時間となるよう
に処理を続行した。途中サンプリングしたものを
過した。その結果いずれも過性は良好であつ
た。さらに色相も見た結果いずれも無色透明であ
つた。またその分析結果を第４表に示す。 第４表によると消石炭の添加中にも鉄分の除去
が進行している。添加と共に溶液中に溶解したカ
ルシウムの濃度が著しく増加するが、経時と共に
溶解カルシウム分が再び減少し、このカルシウム
分の減少に伴つて鉄分の除去が可能となつている
ことがわかる。 処理終了後、約110乃至160mmHgの減圧下で
過を行つた。７m³，7.5m³の２回に分けて過
を行つた結果、過時間はそれぞれ１時間10分、
１時間45分かつかた。精製ケイ酸ソーダ溶液は無
色透明であり、それを冷却したものの分析結果を
第４表に示す。

【表】

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鉄不純物を含有するケイ酸アルカリ溶液にア
   ルカリ土類金属の水酸化物又は酸化物を添加し、
   生成する共沈固形分をケイ酸アルカリ溶液から分
   離することを特徴とする不純物含有ケイ酸アルカ
   リの精製法。 ２ 鉄不純物及び有機不純物を含有するケイ酸ア
   ルカリ溶液に活性炭を添加して有機不純物を活性
   炭に吸着させ、次いでこの系中にアルカリ土類金
   属の酸化物又は水酸化物を添加して鉄分を含有す
   る沈殿を生成させ、不純物吸着活性炭及び鉄分含
   有共沈物をケイ酸アルカリ溶液から分離すること
   を特徴とするケイ酸アルカリの精製法。