JPH0624971B2 - イオン固着により減少したモンモリロナイトのカチオン交換容量の回復法 - Google Patents
イオン固着により減少したモンモリロナイトのカチオン交換容量の回復法Info
- Publication number
- JPH0624971B2 JPH0624971B2 JP1053580A JP5358089A JPH0624971B2 JP H0624971 B2 JPH0624971 B2 JP H0624971B2 JP 1053580 A JP1053580 A JP 1053580A JP 5358089 A JP5358089 A JP 5358089A JP H0624971 B2 JPH0624971 B2 JP H0624971B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cation exchange
- montmorillonite
- exchange capacity
- recovering
- reduced
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J39/00—Cation exchange; Use of material as cation exchangers; Treatment of material for improving the cation exchange properties
- B01J39/08—Use of material as cation exchangers; Treatment of material for improving the cation exchange properties
- B01J39/14—Base exchange silicates, e.g. zeolites
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 大きなカチオン交換容量および膨潤能を有することで知
られるモンモリロナイトは，その特長を活かして多方面
に利用されている。モンモリロナイトのカチオン交換容
量は，それが加熱されるとイオン固着現象が生じて減少
し，もはや利用価値がなくなつてしまう欠点を持つてい
る。本発明は，モンモリロナイトのこれらの欠点を解決
するものであり，これはモンモリロナイトのイオン交換
特性を利用する産業に多いに貢献することが期待され
る。
られるモンモリロナイトは，その特長を活かして多方面
に利用されている。モンモリロナイトのカチオン交換容
量は，それが加熱されるとイオン固着現象が生じて減少
し，もはや利用価値がなくなつてしまう欠点を持つてい
る。本発明は，モンモリロナイトのこれらの欠点を解決
するものであり，これはモンモリロナイトのイオン交換
特性を利用する産業に多いに貢献することが期待され
る。
〈従来の技術〉 従来，減少したモンモリロナイトのカチオン交換容量を
回復させる技術は確立されていない。
回復させる技術は確立されていない。
〈発明が解決しようとする問題点〉 膨潤性粘土としてよく知られるモンモリロナイトのカチ
オン交換容量は，加熱処理することにより減少すること
が知られている。これは，交換性イオンである層間イオ
ンがシリケート層に固着し，そのために，もはや交換性
を失うことによると考えられる。この現象を利用してモ
ンモリロナイトのカチオン交換容量をコントロールする
方法が本発明者らにより見い出された（特願昭62-29262
9，特願昭63-207526）。これらの本発明，カチオン交換
容量を減少させることにより，それをコントロールする
方法であるので，一旦減少させたカチオン交換容量を逆
に回復させたい要望が出されていた。本発明者らは，鋭
意研究を進めた結果，カチオン交換容量を回復させる方
法を見い出し，本発明に至った。
オン交換容量は，加熱処理することにより減少すること
が知られている。これは，交換性イオンである層間イオ
ンがシリケート層に固着し，そのために，もはや交換性
を失うことによると考えられる。この現象を利用してモ
ンモリロナイトのカチオン交換容量をコントロールする
方法が本発明者らにより見い出された（特願昭62-29262
9，特願昭63-207526）。これらの本発明，カチオン交換
容量を減少させることにより，それをコントロールする
方法であるので，一旦減少させたカチオン交換容量を逆
に回復させたい要望が出されていた。本発明者らは，鋭
意研究を進めた結果，カチオン交換容量を回復させる方
法を見い出し，本発明に至った。
〈問題点を解決するための手段〉 本発明は，イオン固着により減少したモンモリロナイト
のカチオン交換容量を水熱処理により回復させる方法に
関するものである。
のカチオン交換容量を水熱処理により回復させる方法に
関するものである。
本発明で使用される粘土はモンモリロナイトであるが，
以下において説明する性質と同じ性質を有する粘土であ
れば，これに限るものではない。モンモリロナイトの結
晶構造は，けい酸四面体−アルミナ八面体−けい酸四面
体がそれぞれの酸素原子を共有して積み重なつて結合
し，一枚の結晶層を形成している。この結晶層をシリケ
ート層と呼ぶ。シリケート層中のアルミナ八面体の中心
金属であるアルミニウムの一部分がそれよりも陽電荷の
小さいマグネシウムによって置換されている。また，け
い酸四面体のシリコンの一部分がそれよりも陽電荷の小
さいアルミニウムによつて置換されている。これらの置
換により，シリケート層は電荷バランスを失い，負電荷
を帯びている。この負電荷に応じて陽イオン（例えば，
Na+,Ca2+等）がシリケート層間に存在し，全体の電荷バ
ランスを保つように配置されている。これらの陽イオン
は，交換性を有しており，他の陽イオンと交換可能であ
る。この陽イオン量をカチオン交換容量と称し，およそ
130meq/100g程度である。
以下において説明する性質と同じ性質を有する粘土であ
れば，これに限るものではない。モンモリロナイトの結
晶構造は，けい酸四面体−アルミナ八面体−けい酸四面
体がそれぞれの酸素原子を共有して積み重なつて結合
し，一枚の結晶層を形成している。この結晶層をシリケ
ート層と呼ぶ。シリケート層中のアルミナ八面体の中心
金属であるアルミニウムの一部分がそれよりも陽電荷の
小さいマグネシウムによって置換されている。また，け
い酸四面体のシリコンの一部分がそれよりも陽電荷の小
さいアルミニウムによつて置換されている。これらの置
換により，シリケート層は電荷バランスを失い，負電荷
を帯びている。この負電荷に応じて陽イオン（例えば，
Na+,Ca2+等）がシリケート層間に存在し，全体の電荷バ
ランスを保つように配置されている。これらの陽イオン
は，交換性を有しており，他の陽イオンと交換可能であ
る。この陽イオン量をカチオン交換容量と称し，およそ
130meq/100g程度である。
モンモリロナイトのカチオン交換容量は，それを加熱す
ると減少する。これは層間イオンのシリケート層への固
着（イオン固着）として説明される。ここで，イオン固
着について説明する。モンモリロナイトのシリケート層
を面方向から観察すると，けい酸四面体を形成する酸素
原子が，直径約2.8Aの空孔を作るようにして 6個集まっ
ている。いわゆる酸素原子による六角網が形成されてい
る。モンモリロナイが加熱されると，シリケート層間に
存在する交換性の陽イオンは，シリケート層の酸素原子
で形成される六角網内に固着され，その結果，交換性を
失うことになる。固着の程度は陽イオンの種類および加
熱温度により異なる。即ち，多価イオンでイオン半径の
小さいものほど，さらに加熱温度は高いほど固着するイ
オン量は多い。このことは，固着しなくて依然として残
っている交換性陽イオンが少なくなる。即ち，カチオン
交換容量がそれだけ減少することを意味している。イオ
ン固着の一例として，交換性陽イオンとしてNi2+イオン
を有するニッケル−モンモリロナイトの加熱によるカチ
オン交換容量の変化を第１図に示す。図から明らかなよ
うに，加熱温度の上昇とともにニッケル−モンモリロナ
イトのカチオン交換容量は減少し，600℃でゼロにな
る。
ると減少する。これは層間イオンのシリケート層への固
着（イオン固着）として説明される。ここで，イオン固
着について説明する。モンモリロナイトのシリケート層
を面方向から観察すると，けい酸四面体を形成する酸素
原子が，直径約2.8Aの空孔を作るようにして 6個集まっ
ている。いわゆる酸素原子による六角網が形成されてい
る。モンモリロナイが加熱されると，シリケート層間に
存在する交換性の陽イオンは，シリケート層の酸素原子
で形成される六角網内に固着され，その結果，交換性を
失うことになる。固着の程度は陽イオンの種類および加
熱温度により異なる。即ち，多価イオンでイオン半径の
小さいものほど，さらに加熱温度は高いほど固着するイ
オン量は多い。このことは，固着しなくて依然として残
っている交換性陽イオンが少なくなる。即ち，カチオン
交換容量がそれだけ減少することを意味している。イオ
ン固着の一例として，交換性陽イオンとしてNi2+イオン
を有するニッケル−モンモリロナイトの加熱によるカチ
オン交換容量の変化を第１図に示す。図から明らかなよ
うに，加熱温度の上昇とともにニッケル−モンモリロナ
イトのカチオン交換容量は減少し，600℃でゼロにな
る。
本発明は，イオン固着により減少したモンモリロナイト
のカチオン交換容量を回復させる方法を提供することに
ある。本発明者らは，鋭意研究を進めた結果，イオン固
着でカチオン交換容量が減少したモンモリロナイトに水
熱処理を施すことにより，カチオン交換容量が回復する
ことを見い出した。この現象（脱固着と呼ぶことにす
る）を科学的に解明することは，現在のところ困難であ
るが，いずれ解明されるものと考えられる。水熱処理は
オートクレーブ(圧力がま)を用いて行われるので，オー
トクレーブについて詳しく説明する。オートクレーブ
は，「高温高圧下で化学反応あるいは抽出，殺菌などを
行わせる耐熱耐圧の器」（化学大辞典 2，p.166，共立
出版）を言う。形式は静止式，内部攪拌式，振とう式，
回転式の四形式があるが，本発明で用いるものとして
は、構造が簡単な静止式でよい。静止式のオートクレー
ブについてさらに詳しく説明する。これは，縦型が多
く，密封容器の鋼製の管，圧力計，安全弁等から成って
いる。使用法は簡単であり，ただ密封容器に水を入れ，
密封状態を確認の上，容器全体を適当な温度で加熱しさ
えすればよい。
のカチオン交換容量を回復させる方法を提供することに
ある。本発明者らは，鋭意研究を進めた結果，イオン固
着でカチオン交換容量が減少したモンモリロナイトに水
熱処理を施すことにより，カチオン交換容量が回復する
ことを見い出した。この現象（脱固着と呼ぶことにす
る）を科学的に解明することは，現在のところ困難であ
るが，いずれ解明されるものと考えられる。水熱処理は
オートクレーブ(圧力がま)を用いて行われるので，オー
トクレーブについて詳しく説明する。オートクレーブ
は，「高温高圧下で化学反応あるいは抽出，殺菌などを
行わせる耐熱耐圧の器」（化学大辞典 2，p.166，共立
出版）を言う。形式は静止式，内部攪拌式，振とう式，
回転式の四形式があるが，本発明で用いるものとして
は、構造が簡単な静止式でよい。静止式のオートクレー
ブについてさらに詳しく説明する。これは，縦型が多
く，密封容器の鋼製の管，圧力計，安全弁等から成って
いる。使用法は簡単であり，ただ密封容器に水を入れ，
密封状態を確認の上，容器全体を適当な温度で加熱しさ
えすればよい。
モンモリロナイトのカチオン交換容量の回復度合，即
ち，脱固着の程度は，オートクレーブの温度，圧力，時
間で決められる水熱処理条件により異なる。即ち，揺る
やかな処理条件（低温度，低圧力，短時間）では脱固着
の程度も小さく，一方，過酷な処理条件（高温度，高圧
力，長時間）ではその程度も大きくなる。水熱処理は，
上記で説明したオートクレーブを用いて行う方法が望ま
しいが，水熱処理が施される方法でありさえすれば，他
のいかなる方法でも構わない。
ち，脱固着の程度は，オートクレーブの温度，圧力，時
間で決められる水熱処理条件により異なる。即ち，揺る
やかな処理条件（低温度，低圧力，短時間）では脱固着
の程度も小さく，一方，過酷な処理条件（高温度，高圧
力，長時間）ではその程度も大きくなる。水熱処理は，
上記で説明したオートクレーブを用いて行う方法が望ま
しいが，水熱処理が施される方法でありさえすれば，他
のいかなる方法でも構わない。
〈発明の効果〉 イオン交換反応を利用して合成される架橋粘土層間化合
物にカチオン交換能を復活させ，同多孔体の利用分野の
より一層の拡大が期待される。
物にカチオン交換能を復活させ，同多孔体の利用分野の
より一層の拡大が期待される。
以下，実施例にて本発明を詳細に説明する。
実施例１ 加熱後 0.24 meq/g のカチオン交換容量を有するニッケ
ル−モンモリロナイト1.0gをビーカーに計り採り，オー
トクレーブにて水熱処理（処理条件；温度 150℃，圧力
3.5Kg/cm2，時間 3時間）を施した。水熱処理後のカチ
オン交換容量は処理前の約1.7倍に相当する 0.40meq/g
に回復した。
ル−モンモリロナイト1.0gをビーカーに計り採り，オー
トクレーブにて水熱処理（処理条件；温度 150℃，圧力
3.5Kg/cm2，時間 3時間）を施した。水熱処理後のカチ
オン交換容量は処理前の約1.7倍に相当する 0.40meq/g
に回復した。
実施例２ 加熱後 0.36meq/g のカチオン交換容量を有するニッケ
ル−モンモリロナイト1.0gをビーカーに計り採り，オー
トクレーブにて水熱処理（処理条件；温度 150℃，圧力
3.5Kg/cm2，時間 3時間）を施した。水熱処理後のカチ
オン交換容量は処理前の約3.5倍に相当する 0.12meq/g
に回復した。
ル−モンモリロナイト1.0gをビーカーに計り採り，オー
トクレーブにて水熱処理（処理条件；温度 150℃，圧力
3.5Kg/cm2，時間 3時間）を施した。水熱処理後のカチ
オン交換容量は処理前の約3.5倍に相当する 0.12meq/g
に回復した。
実施例３ 加熱後 0.20meq/gのカチオン交換容量を有するニッケル
−モンモリロナイト1.0gをビーカーに計り採り，オート
クレーブにて水熱処理（処理条件；温度 185℃，圧力
9.5Kg/cm2，時間 24時間）を施した。水熱処理後のカチ
オン交換容量は処理前の約5.7倍に相当する 1.14meq/g
に回復した。
−モンモリロナイト1.0gをビーカーに計り採り，オート
クレーブにて水熱処理（処理条件；温度 185℃，圧力
9.5Kg/cm2，時間 24時間）を施した。水熱処理後のカチ
オン交換容量は処理前の約5.7倍に相当する 1.14meq/g
に回復した。
実施例４ 加熱後 0.50meq/g のカチオン交換容量を有するニッケ
ル−モンモリロナイト1.0gをビーカーに計り採り，オー
トクレーブにて水熱処理（処理条件；温度 185℃，圧力
9.5Kg/cm2，時間 24時間）を施した。水熱処理後のカ
チオン交換容量は処理前の約11倍に相当する 0.60meq/g
に回復した。
ル−モンモリロナイト1.0gをビーカーに計り採り，オー
トクレーブにて水熱処理（処理条件；温度 185℃，圧力
9.5Kg/cm2，時間 24時間）を施した。水熱処理後のカ
チオン交換容量は処理前の約11倍に相当する 0.60meq/g
に回復した。
第1図はニッケル-モンモリロナイトが有するカチオン交
換容量と加熱温度との関係について示す。
換容量と加熱温度との関係について示す。
Claims (1)
- 【請求項１】イオン固着により減少したモンモリロナイ
トのカチオン交換容量を水熱処理により回復させる方
法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1053580A JPH0624971B2 (ja) | 1989-03-06 | 1989-03-06 | イオン固着により減少したモンモリロナイトのカチオン交換容量の回復法 |
| US07/482,491 US5084428A (en) | 1989-03-06 | 1990-02-21 | Method for enhancing cation-exchange capacity of montmorillonite decreased by fixation of ion |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1053580A JPH0624971B2 (ja) | 1989-03-06 | 1989-03-06 | イオン固着により減少したモンモリロナイトのカチオン交換容量の回復法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02233517A JPH02233517A (ja) | 1990-09-17 |
| JPH0624971B2 true JPH0624971B2 (ja) | 1994-04-06 |
Family
ID=12946778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1053580A Expired - Lifetime JPH0624971B2 (ja) | 1989-03-06 | 1989-03-06 | イオン固着により減少したモンモリロナイトのカチオン交換容量の回復法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5084428A (ja) |
| JP (1) | JPH0624971B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5369069A (en) * | 1992-10-20 | 1994-11-29 | Agency Of Industrial Science & Technology | Method for production of pillared clay having cation-exchange capacity |
| FI96282C (fi) * | 1994-12-20 | 1996-06-10 | Valtion Teknillinen | Metallipäällysteinen kantoainekatalysaattori, sen valmistusmenetelmä ja käyttö |
| GB9815450D0 (en) | 1998-07-17 | 1998-09-16 | Colin Stewart Minchem Ltd | Process for treating bentonite and products thereof |
| RU2561117C1 (ru) * | 2014-04-08 | 2015-08-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова Российской академии наук (ИХС РАН) | Способ получения сорбента для очистки растворов от ионов тяжелых металлов |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2744057A (en) * | 1952-09-18 | 1956-05-01 | Gulf Research Development Co | Catalytic conversion process with the use of a base-exchanged silica-alumina catalyst |
| NZ201556A (en) * | 1981-08-21 | 1985-07-31 | British Petroleum Co Plc | A method for promoting and/or extending the life of cation exchangeable layered clay catalysts in proton-catalysed reactions |
| NL8104950A (nl) * | 1981-11-02 | 1983-06-01 | Shell Int Research | Werkwijze voor het isomeriseren van paraffinen. |
| GB8519008D0 (en) * | 1985-07-27 | 1985-09-04 | British Petroleum Co Plc | Chemical process |
| JPH01133918A (ja) * | 1987-11-19 | 1989-05-26 | Agency Of Ind Science & Technol | 交換性カチオン量の異なったスメクタイトの製造法 |
-
1989
- 1989-03-06 JP JP1053580A patent/JPH0624971B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-02-21 US US07/482,491 patent/US5084428A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5084428A (en) | 1992-01-28 |
| JPH02233517A (ja) | 1990-09-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |