JPH06287009A - トリポリリン酸二水素鉄またはその二水和物の製造方法 - Google Patents
トリポリリン酸二水素鉄またはその二水和物の製造方法Info
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- JPH06287009A JPH06287009A JP10049393A JP10049393A JPH06287009A JP H06287009 A JPH06287009 A JP H06287009A JP 10049393 A JP10049393 A JP 10049393A JP 10049393 A JP10049393 A JP 10049393A JP H06287009 A JPH06287009 A JP H06287009A
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Abstract
業的に充分に採用できるトリポリリン酸二水素鉄または
その二水和物を提供する。 【構成】 (a)リン酸化合物と鉄酸化物とをリンと鉄
とのモル比P/Feで2.0〜3.5の割合で混合し、
100〜150℃で加熱する反応工程、(b)上記
(a)で得られた反応液を100〜180℃で加熱し
て、第一リン酸鉄の結晶とする工程、(c)上記(b)
で得られた第一リン酸鉄の結晶を水蒸気雰囲気中200
〜300℃で焼成して、トリポリリン酸二水素鉄とする
工程、という(a)、(b)および(c)の3工程を経
由して、トリポリリン酸二水素鉄またはその二水和物を
製造する。
Description
鉄またはその二水和物の製造方法に関する。
トリポリリン酸二水素アルミニウム(示性式:AlH2
P3 O10)およびその水和物がよく知られており、それ
らは、その特異な結晶構造と固体酸としての性質を利用
して、各種の反応触媒、吸着材、イオン交換体、防錆顔
料、水ガラス硬化剤、窯業原料、さらには、層状構造の
インターカレーション特性を利用した無機−有機複合
体、抗菌剤担体などに利用されている。
(示性式:FeH2 P3 O10)およびその水和物は、上
記のトリポリリン酸二水素アルミニウムのアルミニウム
原子を鉄原子で置換した結晶構造を持ち、アルミニウム
塩の場合と同様の物性と用途展開が期待される。
リポリリン酸二水素鉄の製造方法では、純度、特性面で
充分に満足できるトリポリリン酸二水素鉄が得られず、
またコスト的にも充分に満足できる方法とはいえなかっ
た。
ン酸二水素鉄の製造方法としては、Ferdinand
d’YvoireによるBull.Soc.Chi
m.Franceの1962年1224〜1236頁に
記載の方法がある。
ン酸と酸化鉄(Fe2 O3 )とを、リンと鉄のモル比P
/Feが5〜6となるように配合して、加熱、反応させ
て得られた反応液に、トリポリリン酸二水素アルミニウ
ム(または、その二水和物)を種結晶として添加した
後、220〜260℃で10〜48時間焼成することに
よって、白色ないし薄いバラ色のトリポリリン酸二水素
鉄を得ている。
リリン酸イオンを含む水溶液からの複分解反応によっ
て、トリポリリン酸二水素鉄を得ている。
voireの第一の方法では、原料のリン酸と酸化鉄と
の配合比が各元素のモル比でP/Fe=5〜6(得られ
るトリポリリン酸二水素鉄のP/Feの理論値は3.
0)と、高価なリン酸を大過剰に使用しているため、コ
スト的に問題がある上に、種結晶として異種の化合物を
添加しているため、化学的純度面でも問題を有してい
る。
含む水溶液からの複分解反応によってトリポリリン酸二
水素鉄を得る第二の方法では、生成物の粒径のコントロ
ールがむつかしく、比較的大きな結晶物しか得られない
ため、工業用原料として微粉末を用いる必要のある、防
錆顔料、吸着材、イオン交換体などの用途には、長時間
の粉砕工程が必要となり、そのような粉砕工程によっ
て、トリポリリン酸二水素鉄の特徴である層状結晶構造
のかなりの部分が破壊されるため、好ましくない。
1−560号公報などに記載されているようなトリポリ
リン酸二水素アルミニウムの製造方法をもとに、その金
属成分のアルミニウムを鉄に置き換えて反応させれば、
トリポリリン酸二水素鉄を得ることができるものと推測
されるが、後記の比較例1に示すとおり、本発明者らが
実験を行った限りでは、トリポリリン酸二水素鉄を得る
ことができなかった。
リリン酸二水素鉄の製造にあたって、これまで提案され
てきた方法は、純度面、特性面で充分に満足し得るトリ
ポリリン酸二水素鉄を得ることができず、また、製造コ
ストも高く、工業的に採用できる域には達していなかっ
た。そのため、トリポリリン酸二水素鉄は、トリポリリ
ン酸二水素アルミニウムと同様の物性および用途展開が
期待されながらも、充分に活用されるにいたらなかっ
た。
にも優れ、コスト面でも工業的に充分に採用できるトリ
ポリリン酸二水素鉄またはその二水和物を提供すること
を目的とする。
を達成するため鋭意検討を重ねた結果、リン酸化合物と
鉄酸化物とをリンと鉄とのモル比P/Feで2.0〜
3.5の割合で混合し、100〜150℃で反応させ
て、見掛け上、均一な融液とし、これを100〜180
℃で加熱脱水させると、第一リン酸鉄の結晶が得られる
こと、さらに、この第一リン酸鉄の結晶を水蒸気の存在
下200〜300℃で10〜50時間焼成すると、トリ
ポリリン酸二水素鉄が生成することを見い出し、本発明
に到達した。
P/Feで2.0〜3.5、好ましくは2.5〜3.0
の割合で配合し、100〜150℃、好ましくは110
〜120℃で加熱する反応工程
0〜180℃、好ましくは120〜140℃で加熱し
て、第一リン酸鉄の結晶とする工程
の結晶を水蒸気雰囲気中200〜300℃、好ましくは
260〜280℃で焼成して、トリポリリン酸二水素鉄
とする工程という(a)、(b)および(c)の3工程
を経由してトリポリリン酸二水素鉄またはその二水和物
を製造する方法に関する。
は、たとえばメタリン酸、ピロリン酸、オルトリン酸、
三リン酸などがあげられるが、特にオルトリン酸が好ま
しい。
化合物を反応させるが、この鉄酸化物とは、含水酸化鉄
や水酸化鉄をも含んだ広義の酸化鉄を意味しており、具
体的には、たとえば酸化第一鉄(FeO)、酸化第二鉄
(Fe2 O3 )、四三酸化鉄(Fe3 O4 )、水酸化第
一鉄〔Fe(OH)2 〕、水酸化第二鉄〔Fe(OH)
3 〕、オキシ水酸化鉄(FeOOH)、水酸化鉄ゾルな
どがあげられるが、これらの中でも、オキシ水酸化鉄
(FeOOH)、特にα−オキシ水酸化鉄(α−FeO
OH:黄色酸化鉄ともいう)が好ましい。
ては、各原料中のリンと鉄とのモル比P/Feがトリポ
リリン酸二水素鉄の理論値であるP/Fe=3.0から
離れるほど、原料に対する見掛け上の収率が低下する
が、P/Fe=2.0〜3.5において実用的な収率と
なり、工業的な反応条件として考えると、P/Fe=
2.5〜3.0が好ましい。
(a)の反応工程においては、混合物を攪拌しながら、
徐々に加熱し、反応物の温度が100〜150℃になる
まで加熱して、見掛け上、鉄酸化物がリン酸化合物に完
全に溶解するようになるまで加熱を続けることが好まし
い。
の水分の揮散が著しくなり、最終製品の収率を低下させ
る原因になるが、還流冷却などの手段で水分の揮散を抑
制すると、収率の低下を防止することができる。
化物の溶解が実用的な速度で進行せず、その結果、反応
が不充分となりやすいので、好ましくない。
加熱温度を110〜120℃とするのが好ましい。
て第一リン酸鉄の結晶を得る(b)の工程に関して、加
熱温度や加熱時間について調べてみたところ、加熱温度
については、加熱温度によって第一リン酸鉄のA型、B
型、D型などを含む種々の結晶形のものが生成するの
で、100〜180℃とするのが好ましく、加熱時間に
ついては、加熱温度によって好ましい範囲が異なるの
で、得られる第一リン酸鉄の結晶の600℃における加
熱減量が10〜30重量%になるように設定するのが好
ましい。
における加熱減量が30重量%より多い場合は、最終生
成物にピロリン酸鉄、メタリン酸鉄A型、メタリン酸鉄
C型などが生成して好ましくなく、また、加熱減量が1
0重量%より少ない場合は、酸性リン酸鉄、ピロリン酸
鉄、メタリン酸鉄などが生成するので好ましくない。
に加熱減量と、最終生成物中のトリポリリン酸二水素鉄
の収率との関係は複雑であって、一概に好適な条件を決
定することはむつかしいが、総合的にみると、加熱温度
を120〜140℃とし、得られる第一リン酸鉄の結晶
の600℃における加熱減量が10〜30重量%のとき
に、高収率でトリポリリン酸二水素鉄を得ることができ
る。
ン酸鉄の結晶を水蒸気雰囲気中200〜300℃で10
〜50時間焼成することによって、目的物とするトリポ
リリン酸二水素鉄を得ることができる。焼成温度や焼成
時間が上記範囲より低かったり、短かったりすると、ト
リポリリン酸二水素鉄への移行が不充分となり好ましく
なく、焼成温度や焼成時間が上記範囲より高かったり、
長かったりすると、メタリン酸鉄などの高温型の縮合リ
ン酸鉄の生成が促進されるので好ましくない。
分布という観点から判断すると、この(c)の焼成工程
では、260〜280℃で加熱して、時間短縮をはかる
のが好ましい。
リン酸二水素鉄は、結晶水を保持しない無水物型であ
り、結晶水を取り込む力が非常に強い。無水物を使用す
ることも可能であるが、工業的には、結晶水を取り込ん
だ二水和物の形で使用する方が取り扱いやすく、好まし
い。
は、焼成工程後の塊状物を多量の水または温水中に投入
して加水崩壊させ、得られるスラリーを濾過、乾燥し、
解砕することによって得られる。
晶性微粒子となり、しかも混在する水可溶性成分を除去
することができる。
二水素鉄またはその二水和物は、従来法による場合とは
異なり、異種の化合物を種結晶として添加していないの
で、化学的に高純度である。そして、微粉末状で得られ
るので、従来法による場合のような長時間の粉砕工程が
不要であり、したがって粉砕に伴う層状結晶構造の破壊
がなく、たとえば、鉄などの金属に対して優れた防錆力
を発揮するなど、その特性が優れている。
とをリンと鉄とのモル比を2.0〜3.5で使用してい
て、従来法のように高価なリン酸を大過剰に使用してい
ないので、工業的にも充分に採用できるコスト性を有し
ている。
リリン酸二水素鉄またはその二水和物は、酸化亜鉛と併
用すると、防錆顔料として優れた特性を発揮する。
必要とせず、通常、工業用として用いられるものであれ
ばよく、トリポリリン酸二水素鉄またはその二水和物と
酸化亜鉛との配合比率としては、重量比で1/10〜1
0/1が好ましい。
的に説明する。ただし、本発明はそれらの実施例のみに
限定されるものではない。
水酸化鉄(α−FeOOH:Fe2 O3 として88.5
重量%含有)209gとを、還流冷却器および攪拌翼を
装着した内容積1リットルのセパラブルフラスコに採
り、攪拌下、マントルヒーターにて加熱しながら、約1
20℃まで1時間かけて昇温した。上記リン酸とα−オ
キシ水酸化鉄のリンと鉄とのモル比はP/Fe=3.0
である。
α−オキシ水酸化鉄はすべてリン酸に溶解し、反応液は
透明になった。その後、還流冷却器をセパラブルフラス
コから取りはずし、約15分間かけて130℃まで昇温
すると、反応液は水分が蒸発するにしたがって増粘し、
最終的に結晶化した。
コから取り出して、結晶皿に移し、170℃で150分
間乾燥して、900gの第一リン酸鉄の結晶を得た。こ
の第一リン酸鉄の結晶は、600℃での加熱減量が1
5.2重量%であった。
℃に設定した乾燥機にて、水蒸気雰囲気中で20時間加
熱して焼成し、得られた焼成物を80℃の温水3リット
ル中に投入し、生ずるスラリーを約2時間攪拌した。
用いて濾別し、得られた脱水ケーキを90℃で12時間
乾燥した後、解砕機で微粉末状に粉砕することによっ
て、730gの粉末を得た。
ンを図1に示す。図1に示すように、この最終生成物は
2θ=11.1°付近に大きなピークを有することがわ
かる。
施例1で得られた最終生成物は、トリポリリン酸二水素
アルミニウムの場合と同様に、低角度に非常に大きなピ
ークを有していることから、層状であることが推測され
る。
パターンから、本実施例1で得られた最終生成物は、ト
リポリリン酸二水素鉄・二水和物(FeH2 P3 O10・
2H2 O)を主成分とするものであることがわかる。
とまったく同様に処理して、トリポリリン酸二水素鉄を
製造し、それを二水和化した。得られた生成物の粉末X
線回折パターンを測定したところ、図1とほぼ同じX線
回折パターンを示した。
とまったく同様に処理して、トリポリリン酸二水素鉄を
製造し、それを二水和化した。得られた生成物の粉末X
線回折パターンを測定したところ、図1とほぼ同じX線
回折パターンを示した。
以外は、実施例1とまったく同様に処理して、トリポリ
リン酸二水素鉄を製造し、それを二水和化した。得られ
た生成物の粉末X線回折パターンを測定したところ、図
1とほぼ同じX線回折パターンを示した。
とまったく同様に処理して、トリポリリン酸二水素鉄を
製造し、それを二水和化した。得られた生成物の粉末X
線回折パターンを測定したところ、図1とほぼ同じX線
回折パターンを示した。
し、結晶化物を170℃で1時間乾燥した以外は、実施
例1とまったく同様に処理して、トリポリリン酸二水素
鉄を製造し、それを二水和化した。得られた生成物の粉
末X線回折パターンを測定したところ、図1とほぼ同じ
X線回折パターンを示した。
上にて加熱し、その中に酸化鉄(II)(Fe2 O3 )
を231g投入し、攪拌した。生成する反応液から水が
飛散し、べとべとの餅状物質になるまで攪拌を続けた。
定した乾燥機にて、水蒸気雰囲気中で20時間加熱して
焼成し、得られた焼成物を80℃の温水3リットル中に
投入し、生ずるスラリーを約2時間攪拌した。
用いて濾別し、得られた脱水ケーキを90℃で12時間
乾燥した後、解砕機で粉砕して、粉末を得た。
ンを測定したところ、上記最終生成物はメタリン酸鉄
(C型)を主成分とするものであった。
従来法による場合とは異なり、種結晶として異種の化合
物を添加していないので、化学的に高純度のトリポリリ
ン酸二水素鉄またはその二水和物が得られる。
水素鉄またはその二水和物を微粉末状で得ることができ
るので、得られるトリポリリン酸二水素鉄またはその二
水和物は、従来法による場合のような長時間の粉砕工程
が不要であり、したがって粉砕に伴う層状結晶構造の破
壊がなく、たとえば優れた防錆力を発揮するなど、特性
が優れている。
酸化合物と鉄酸化物とをリンと鉄とのモル比P/Feを
2.0〜3.5で使用していて、従来法のように高価な
リン酸を大過剰に使用していないので、工業的にも充分
に採用できるコストでトリポリリン酸二水素鉄またはそ
の二水和物を得ることができる。
パターンである。
Claims (3)
- 【請求項1】 下記の(a)、(b)および(c)の3
工程を経由することを特徴とするトリポリリン酸二水素
鉄またはその二水和物の製造方法。 (a)リン酸化合物と鉄酸化物とをリンと鉄とのモル比
P/Feで2.0〜3.5の割合で混合し、100〜1
50℃で加熱する反応工程 (b)上記(a)で得られた反応液を100〜180℃
で加熱して、第一リン酸鉄の結晶とする工程 (c)上記(b)で得られた第一リン酸鉄の結晶を水蒸
気雰囲気中200〜300℃で焼成して、トリポリリン
酸二水素鉄とする工程 - 【請求項2】 リン酸化合物がオルトリン酸である請求
項1記載のトリポリリン酸二水素鉄またはその二水和物
の製造方法。 - 【請求項3】 鉄酸化物がオキシ水酸化鉄(FeOO
H)である請求項1記載のトリポリリン酸二水素鉄また
はその二水和物の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10049393A JP3503750B2 (ja) | 1993-04-01 | 1993-04-01 | トリポリリン酸二水素鉄またはその二水和物の製造方法 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
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JPH06287009A true JPH06287009A (ja) | 1994-10-11 |
JP3503750B2 JP3503750B2 (ja) | 2004-03-08 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10049393A Expired - Fee Related JP3503750B2 (ja) | 1993-04-01 | 1993-04-01 | トリポリリン酸二水素鉄またはその二水和物の製造方法 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP3503750B2 (ja) |
-
1993
- 1993-04-01 JP JP10049393A patent/JP3503750B2/ja not_active Expired - Fee Related
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