JPH0531358A - 陽イオン吸着剤 - Google Patents

陽イオン吸着剤

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JPH0531358A
JPH0531358A JP27444491A JP27444491A JPH0531358A JP H0531358 A JPH0531358 A JP H0531358A JP 27444491 A JP27444491 A JP 27444491A JP 27444491 A JP27444491 A JP 27444491A JP H0531358 A JPH0531358 A JP H0531358A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】アルミニウム、マグネシウム及びケイ素からな
り、これらの構成元素が、酸素原子を介して3次元的に
重合した非晶質の複合酸化物(一般式、Al/a
MgO/bSiO・nHOで表され、一般式中、a
=0.3〜3、 b=0.3〜5である)からなる陽イ
オン吸着剤。 【効果】陽イオンを効果的に吸着し、かつ、吸着した陽
イオンの経時的溶出をほとんど抑え得る陽イオン吸着剤
を提供することができた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム、マグネ
シウム及びケイ素からなり、これらの構成元素が、酸素
原子を介して3次元的に重合した非晶質の複合酸化物か
らなる陽イオン吸着剤、より詳しくは、吸着された金属
イオンの溶出がほとんど認められない特性を有する陽イ
オン吸着剤に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、水溶液中の陽イオンを吸着除去す
る方法として、有機系及び無機系のイオン交換物質を用
いることが公知である。有機系のイオン交換物質を用い
る例としては、フェノールスルホン酸系、ポリスチレン
スルホン酸系、フェノールカルボン酸系等の陽イオン交
換樹脂を用いる方法が知られており、一方、無機系のイ
オン交換物質を用いる例としては、天然または合成の、
モンモリロナイト、イライト、ベントナイト、バーミキ
ュライト、ゼオライト等を用いることが知られている。
【0003】一般に上記有機系の陽イオン交換樹脂は、
高いイオン交換能を有し、陽イオン交換容量(以下、C
ECと省略する)が400meq/100g前後のもの
まで製造されている。しかしながら、高価なため、その
用途はイオン交換クロマトグラフィー用充填剤など、小
規模な使用や純水製造用のイオン交換体としての使用に
限定され、一般的な廃水処理等の、大規模で安価な処理
工程では使用されていない。
【0004】一方、上記無機系のイオン交換物質は、安
価であるが、そのCECは、例えばモンモリロナイトで
100meq/100g、また、ゼオライトで150m
eq/100g程度である。しかしながら、従来のこれ
ら陽イオン交換剤は、可逆的なイオン交換能を示すた
め、毒性、安全性の面で間題のある陽イオン、例えば特
異な放射性物質を、吸着させた場合に、吸着後の経時的
な溶出にかなりの注意を払わなければならないという問
題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、吸着
された陽イオンの経時的な溶出がほとんど認められな
い、かつ、安全性の点で問題のない新規な陽イオン吸着
剤を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、弱酸性の
金属塩の水溶液に非晶質のケイ酸アルミン酸マグネシウ
ムを加えると、ケイ酸アルミン酸マグネシウム中の重合
している骨格中のマグネシウムの一部がイオンとして溶
出すると同時に、上記金属イオンがマグネシウムの溶出
した部分に金属酸化イオンとして吸着されるという知見
に基づき、上記問題点を解決すべく鋭意検討した結果、
吸着された陽イオンの経時的な溶出がほとんど認められ
ない、かつ、安全性の点で全く問題のない新規な吸着剤
を提供することに成功した。
【0007】本発明は、アルミニウム、マグネシウム及
びケイ素からなり、これらの構成元素が酸素原子を介し
て3次元的に重合した非晶質の複合酸化物からなる新規
な陽イオン吸着剤を提供するものである。本発明で用い
られる非晶質の複合酸化物は、一般式、Al/a
MgO/bSiO・nHO(式中、a=0.3〜
3、b=0.3〜5である)で示される。例としては、
ケイ酸アルミン酸マグネシウム(Al/2MgO
/SiO・nHO、商品名ノイシリンA(R))、
メタケイ酸アルミン酸マグネシウム(Al/Mg
O/1.7SiO・nHO、商品名ノイシリン
(R))などを挙げることができる。これら複合酸化物
の比表面積は100〜300m/gである。
【0008】本発明の複合酸化物の製造法及び陽イオン
吸着剤としての使用につき、以下に詳細に説明する。
【0009】本発明で用いられる非晶質の複合酸化物
は、通常、水溶性アルミニウム塩に苛性ソーダを加えた
水溶液にケイ酸アルカリ塩及びマグネシウム塩等の水溶
液とを反応させ、得られた懸濁液をろ過し、適量の水で
洗浄し、乾燥後、粉砕することにより得られる。上記の
水溶性のアルミニウム塩としては、アルミン酸ソーダ、
又は塩化アルミニウム及び硫酸アルミニウム等を挙げる
ことができ、ケイ酸アルカリ塩としては、例えばケイ酸
ソーダを挙げることができ、マグネシウム塩としては、
塩化マグネシウム及び硫酸マグネシウム塩を挙げること
ができる。上記製法において、洗浄、ろ過、乾燥、粉砕
等の方法は特に限定されるものではない。
【0010】本発明の非晶質の複合酸化物は、通常、そ
のまま用いてもよいが、所望により、焼成してもよい。
この際の焼成温度は、非晶質の複合酸化物が結晶化する
と吸着能が低下するので100〜600°Cが好まし
い。上記、非晶質の複合酸化物の比表面積は100〜3
00m/gであり、従来のものと同等である。
【0011】本発明の非晶質の複合酸化物を陽イオン吸
着剤として用いるには、そのまま直接、陽イオンを含む
水溶液に添加し、好ましくは攪拌しながら使用すれば、
効率よく陽イオンを吸着除去できる。また、所望によ
り、カラム等に充填して用いることも可能である。ま
た、上記の陽イオンを含む水溶液のpHの範囲は、好ま
しくは陽イオンを含有する水溶液と接触させた場合に、
骨格中のマグネシウムが溶出し易いように、酸性側であ
るほうがよく、さらに好ましくは骨格中のアルミニウム
が溶出しないpH3.5〜7の範囲である。
【0012】上記の陽イオンとしては、Ca、Cu、F
e、Sr、Y、Cr、Mn、Ni、Zn、Ag、Co、
Rb、Ru、Cs及びCe等を例示することができる。
【0013】本発明の上記吸着剤が、マグネシウムが溶
出した部分に置換した陽イオンの溶出を抑えていること
は、これらの吸着剤に適当な陽イオンを吸着させた後、
ろ過し、洗浄した場合に、ろ液及び洗浄液中に、該当す
る陽イオンが検出されないこと及び、ろ取した固形物
を、例えばNaCl又はKClなどの水溶液に加え、室
温〜100°Cで、2〜72時間攪拌しても、この懸濁
液を遠心分離した上澄液中に、該当する陽イオンが全く
検出されないことからも確認できる。
【0014】上記のろ液、洗浄液及び上澄液中の金属イ
オン量は原子吸光度計を用いて測定することができる。
また、本発明において用いた吸着剤のCECは、常法に
より、具体的には、吸着剤1g当たりに吸着した陽イオ
ン量をイオンの当量数で求め、吸着剤の重量当りに換算
して求めることができる。例えば、本発明の実施例5に
記載された吸着剤の例では、CECは364(meq/
100g)であった。
【0015】また、本発明の上記吸着剤はゼオライトな
どとはその吸着機構が全く異なり、吸着した金属イオン
が吸着剤の骨格に取り込まれるため、吸着剤の骨格が破
壊されない限り、吸着した金属イオンの溶出を完全に抑
えることができる。
【0016】以下、実施例で詳細に説明する。
【0017】
【実施例】
実施例1 (製法) アルミン酸ソーダ(Al:18.7
%) 80.4gに水を加えて全量500mlとし、こ
れをA液とする。3号ケイ酸ソーダ(SiO:29.
5%)124.8gに水を加えて全量250mlとし、
これをB液とする。塩化マグネシウム六水塩(MgO:
19.8%)41.7gと硫酸アルミニウム(Al
:17.2%)34.0gを水に溶解させ全量250
mlとし、これをC液とする。反応槽にA液を入れ、攪
拌しながらB液を10ml/毎分の速度で添加した。次
いでC液を約25ml/毎分で添加した。C液添加後、
30分間熟成させた後、生成物をろ過し、水洗した。9
0°Cで約20時間乾燥後、乳鉢で粉砕し、100メッ
シュ篩で篩過し、無定形の無機粉体物質を白色の粉末と
して得た。その組成分析の結果は、Alの1モル
に対し、MgOが1.15モル、SiOが2.84モ
ルであった。
【0018】(吸着試験) 塩化第二銅二水塩1.34
gをイオン交換水50mlに溶解させ反応槽にいれる。
この溶液に、上記製法で得られた無機粉体物質5gを添
加し、6時間攪拌した。攪拌後、懸濁液をろ過し、固形
分を塩素イオンが検出されなくなるまでイオン交換水で
洗浄した。固形分は60°Cで約20時間乾燥し、青白
色の無機粉体物質を得た。ろ液、洗浄液は全て集め、こ
の溶液中の銅イオンの測定を行ったところ、ろ液、洗浄
液中には全く銅イオンが検出されなかった。
【0019】(溶出試験) 上記吸着試験の方法で得ら
れた青白色の無機粉体物質、各々2gを1%NaCl水
溶液50mlに懸濁させ、室温で24、48、72時間
攪拌した。攪拌後、懸濁液を遠心分離し、得られた上澄
液の銅イオンを測定したところ、各々の上澄液には全く
銅イオンが検出されなかった。
【0020】実施例2 (溶出試験) 実施例1の吸着試験で得られた青白色の
無機粉体物質2gを1%NaCl水溶液50mlに添加
し、60°Cで20時間攪拌した。以下実施例1の溶出
試験と同様に処理し、銅イオンを測定したところ、上澄
液には全く銅イオンが検出されなかった。
【0021】実施例3 (溶出試験) 実施例1の吸着試験で得られた青白色の
無機粉体物質2gを、1%NaCl水溶液50mlに添
加し、95°Cで4時間攪拌した。以下実施例1の溶出
試験と同様に処理し、銅イオンを測定したところ、上澄
液には全く銅イオンが検出されなかった。
【0022】実施例4 (製法) アルミン酸ソーダ(Al:18.7
%) 138.1gに水を加えて全量500mlとし、
これをA液とする。3号ケイ酸ソーダ(SiO:2
9.5%)76.4gに水を加えて全量250mlと
し、これをB液とする。塩化マグネシウム六水塩(Mg
O:19.8%)25.5gと硫酸アルミニウム(Al
2O3:17.2%)74.4gを水に溶解させ全量2
50mlとし、これをC液とする。以下実施例1と同様
に処理し、無定形の白色粉末を得た。その組成分析の結
果は、Al1モルに対し、MgOが0.37モ
ル、SiOが1モルであった。
【0023】(吸着試験) 塩化コバルト六水塩1.8
0gをイオン交換水50mlに溶解させ反応槽にいれ
る。この溶液に、上記製法で得られた無機粉体物質5g
を添加し、24時間攪拌した。以下実施例1と同様に処
理し、淡いピンク色の無機粉体物質を得た。ろ液、洗浄
液中のコバルトイオンを実施例1の吸着試験と同様に測
定したところ、ろ液及び洗浄液には全くコバルトイオン
が検出されなかった。
【0024】(溶出試験) 上記吸着試験で得られた淡
いピンク色の無機粉体物質2gを1%KCl水溶液50
mlに添加し、60°Cで24時間攪拌した。以下実施
例1と同様に処理し、コバルトイオンの溶出を測定した
ところ上澄液には全くコバルトイオンが検出されなかっ
た。
【0025】実施例5 (吸着試験) 塩化第一マンガン四水塩1.80gをイ
オン交換水50mlに溶解させた溶液に、実施例4で得
られた無機紛体物質5gを添加し、20時間攪拌した。
以下実施例1と同様に処理し、淡黄色の無機粉体物質を
得た。ろ液と洗浄液中のマンガンイオンを実施例1の吸
着試験と同様に測定したところ、ろ液及び洗浄液には全
くマンガンイオンが検出されなかった。
【0026】(溶出試験) 上記吸着試験で得られた淡
黄色の無機粉体物質2gを1%KCl水溶液50mlに
添加し、60°Cで24時間攪拌した。以下実施例1と
同様に処理し、マンガンイオンの溶出を測定したところ
上澄液には全くマンガンイオンが検出されなかった。ま
た、以上の結果を基づいてCECを求めたところ364
(meq/100g)であった。
【0027】実施例6 (吸着試験) 塩化亜鉛1.04gをイオン交換水50
ml及び適量の希塩酸に溶解させた溶液に、実施例4で
得られた無機粉体物質5gを添加し、17時間攪拌し
た。以下実施例1と同様に処理し、白色の無機粉体物質
を得た。ろ液、洗浄液中の亜鉛イオンを実施例1の吸着
試験と同様に測定したところ、ろ液及び洗浄液中には全
く亜鉛イオンが検出されなかった。
【0028】(溶出試験) 上記吸着試験で得られた白
色の無機粉体物質2gを1%KCl水溶液50mlに添
加し、60°Cで17時間攪拌した。以下実施例1と同
様に処理し、亜鉛イオンの溶出を測定したところ上澄液
には全く亜鉛イオンが検出されなかった。
【0029】実施例7 実施例1の方法で得られた無機粉体物質を500°Cで
約1時間焼成し、実施例1と同様に吸着試験及び溶出試
験を行った結果、上澄液には全く銅イオンが検出されな
かった。
【0030】
【発明の効果】本発明により、陽イオンを効果的に吸着
し、かつ、吸着した陽イオンの経時的溶出をほとんど抑
え得る陽イオン吸着剤を提供することができた。このも
のは外部環境への溶出汚染が安全性、毒性の点で問題と
なる重金属、放射性物質の廃水処理分野等での利用に極
めて有利である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルミニウム、マグネシウム及びケイ素
    からなり、これらの構成元素が、酸素原子を介して3次
    元的に重合した非晶質の複合酸化物からなる陽イオン吸
    着剤。
  2. 【請求項2】 一般式、Al/aMgO/bSi
    ・nHO(式中、a=0.3〜3、b=0.3〜
    5である)で示される請求項1記載の陽イオン吸着剤。
  3. 【請求項3】 pH3.5〜7の範囲で使用することを
    特徴とする請求項1または請求項2記載の非晶質の複合
    酸化物からなる陽イオン吸着剤。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2013027403A1 (ja) * 2011-08-23 2013-02-28 株式会社 東芝 陽イオン吸着剤とそれを用いた溶液の処理方法
WO2017215011A1 (zh) * 2016-06-16 2017-12-21 深圳市东丽华科技有限公司 离子筛材料及其制备和使用方法

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