JPH0645453B2 - Method for producing spherical silica gel - Google Patents

Method for producing spherical silica gel

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JPH0645453B2
JPH0645453B2 JP60281038A JP28103885A JPH0645453B2 JP H0645453 B2 JPH0645453 B2 JP H0645453B2 JP 60281038 A JP60281038 A JP 60281038A JP 28103885 A JP28103885 A JP 28103885A JP H0645453 B2 JPH0645453 B2 JP H0645453B2
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JP
Japan
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silica gel
silica sol
alkali metal
spherical
metal silicate
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和明 山本
英司 塩田
正明 佐々木
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Tosoh Corp
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Tosoh Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、球状シリカゲルの製造方法に関するものであ
る。シリカゲルは乾燥剤や液体クロマトグラフィー,ガ
スクロマトグラフィー用のカラム充填剤として広く使用
されている他、各種の反応用触媒として使用されてい
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing spherical silica gel. Silica gel is widely used as a desiccant, a column packing material for liquid chromatography and gas chromatography, and is also used as a catalyst for various reactions.

〔従来技術〕[Prior art]

従来シリカゲルについては、球状シリカゲルと破砕状シ
リカゲルとが知られている。球状シリカゲルは、破砕状
シリカゲルに比べて、その性能および使用特性の点で優
れている。しかしながら、球状シリカゲルの製造は容易
でなく高価であった。
Conventionally, spherical silica gel and crushed silica gel are known as silica gel. Spherical silica gel is superior to crushed silica gel in its performance and use characteristics. However, the production of spherical silica gel is not easy and expensive.

従来球状のシリカゲルを得る方法としては、以下の方法
が知られている。
The following methods are known as conventional methods for obtaining spherical silica gel.

(1)特開昭60−71515号公報には、 水ガラスゾルを第1の界面活性剤を含有する有機溶媒中
で乳化させ、続いて第2の界面活性剤を添加してゲル化
させる方法が記載されている。この方法では、乳化に使
用した有機溶媒とシリカゲルとを分離するため蒸留工程
を必要とし、経済的に不利である。
(1) Japanese Patent Laid-Open No. 60-71515 discloses a method in which a water glass sol is emulsified in an organic solvent containing a first surfactant and then a second surfactant is added to cause gelation. Have been described. This method requires a distillation step to separate the organic solvent used for emulsification and silica gel, and is economically disadvantageous.

(2)特公昭54−9588号公報には、 コロイド状シリカを、水に対して混和性を有する重合可
能な有機材料をバインダーとして用いて球状粒子を形成
させる方法が記載されている。この方法で得られるもの
は、シリカゾル粒子と有機材料の混合物であり、シリカ
ゲルを得るには500℃以上で4時間以の焼結によりポ
リマー化した有機材料を除去する工程が必要である。
(2) Japanese Patent Publication No. 54-9588 describes a method of forming spherical particles by using colloidal silica as a binder a polymerizable organic material having miscibility with water. The product obtained by this method is a mixture of silica sol particles and an organic material, and in order to obtain silica gel, a step of removing the polymerized organic material by sintering at 500 ° C. or higher for 4 hours or more is required.

上述の如き有機溶媒あるいは有機材料を使用することな
く球状シリカゲルを得る方法として噴霧乾燥法が知られ
ている。
A spray drying method is known as a method for obtaining spherical silica gel without using the above-mentioned organic solvent or organic material.

(3)特開昭53−65293号公報には、 シリカゾルを噴霧乾燥する方法が記載されている。(3) JP-A-53-65293 describes a method of spray drying silica sol.

しかしながら、本発明者等がこの方法を実施したとこ
ろ、生成物は球状ではあるが、中空あるいは大きな窪み
を有するシリカゲルに成り易いことが解った。このよう
な中空あるいは大きな窪みを有するシリカゲルは、機械
的強度が充分でなく破損したり、又充填密度の低下をき
たすので触媒担体,液体クロマトグラフィー用充填剤等
としては好ましくない。
However, when the present inventors carried out this method, it was found that the product was likely to be a silica gel having a hollow or a large depression although the product was spherical. Silica gel having such hollows or large dents is not preferable as a catalyst carrier, a packing material for liquid chromatography, etc., because it has insufficient mechanical strength and is damaged, and the packing density is lowered.

(4)特公昭47−3446号公報には、 アルカリ金属珪酸塩水溶液と鉱酸とを反応させてpH=9.
6〜10.9のシリカヒドロゾルを作り、ゲル化させ更に鉱
残と反応させ酸性シリカゲルスラリーとし、噴霧乾燥す
る方法が記載されている。
(4) Japanese Patent Publication No. 47-3446 discloses that an aqueous solution of an alkali metal silicate and a mineral acid are reacted to obtain pH = 9.
A method is described in which a silica hydrosol of 6 to 10.9 is prepared, gelled, further reacted with a mineral residue to form an acidic silica gel slurry, and spray-dried.

しかしながら、本発明者等がこの方法を実施したとこ
ろ、生成物は異形粒子あるいは表面に凹凸の多いシリカ
ゲルが混在するものが得られやすいことが解った。この
ようなシリカゲルは、球状シリカゲルに比べて充填効率
の低下をきたし好ましくない。
However, when the present inventors carried out this method, it was found that the product was likely to be irregularly shaped particles or a mixture of silica gel having many irregularities on the surface. Such silica gel is not preferable because it causes a decrease in packing efficiency as compared with spherical silica gel.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

本発明の目的は、上記従来技術のように有機溶媒あるい
は有機材料を使用することなく、より簡単な方法で、中
空,異形粒子の混在することのない極めて球状なシリカ
ゲルの製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a method for producing extremely spherical silica gel in which hollow and irregular particles are not mixed in a simpler method without using an organic solvent or an organic material as in the above-mentioned prior art. It is in.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の要旨は、シリカゾルを噴霧乾燥することによ
り、シリカゲルを製造する方法において、シリカゾルを
アルカリ金属珪酸塩水溶液と混合した後、噴霧乾燥する
ことを特徴とする球状シリカゲルの製造方法にあり、以
下その詳細について説明する。
The gist of the present invention is a method for producing silica gel by spray drying silica sol, in a method for producing spherical silica gel characterized by spray drying after mixing silica sol with an aqueous alkali metal silicate solution. The details will be described.

本発明において使用するシリカゾルとしては、市販のシ
リカゾルを使用することも可能であるし、またアルカリ
金属珪酸塩の酸分解法,イオン交換法あるいは電気透析
などで製造されたシリカゾルであってもよい。あるい
は、水和シリカゲルの解膠によって製造されたシリカゾ
ルであってもよいし、あるいは、また、加水分解性ケイ
素化合物より得られるシリカゾルであってもよい。
The silica sol used in the present invention may be a commercially available silica sol, or may be a silica sol produced by an acid decomposition method of an alkali metal silicate, an ion exchange method, electrodialysis or the like. Alternatively, it may be a silica sol produced by peptization of hydrated silica gel, or may be a silica sol obtained from a hydrolyzable silicon compound.

このようなシリカゾルをアルカリ金属珪酸塩水溶液と混
合する。アルカリ金属珪酸塩としては、珪酸ナトリウ
ム,珪酸カリウム等が挙げられるが、珪酸ナトリウムが
一般的である。
Such silica sol is mixed with an aqueous alkali metal silicate solution. Examples of alkali metal silicates include sodium silicate and potassium silicate, but sodium silicate is common.

アルカリ金属珪酸塩のシリカゾルに対する作用に関して
は不明であるが、シリカゾルをアルカリ金属珪酸塩水溶
液と混合した後、噴霧乾燥することにより、シリカゾル
単独で噴霧乾燥することによっては得ることが困難であ
った中空あるいは大きな窪みのない球状シリカゲルを容
易に得ることができる。
Although it is unknown about the action of alkali metal silicate on silica sol, it was difficult to obtain it by spray-drying silica sol alone by spray drying after mixing silica sol with alkali metal silicate aqueous solution. Alternatively, spherical silica gel without large depressions can be easily obtained.

シリカゾルをアルカリ金属珪酸塩水溶液と混合する方法
としては、撹拌下にあるシリカゾルにアルカリ金属珪酸
塩水溶液を添加する方法の他に、撹拌下にあるアルカリ
金属珪酸塩水溶液にシリカゾルを添加する方法、あるい
は、シリカゾルとアルカリ金属珪酸塩水溶液を連続的に
混合する方法も可能である。
As a method of mixing the silica sol with the alkali metal silicate aqueous solution, in addition to the method of adding the alkali metal silicate aqueous solution to the silica sol under stirring, a method of adding the silica sol to the alkali metal silicate aqueous solution under stirring, or Alternatively, a method of continuously mixing silica sol and an aqueous solution of an alkali metal silicate is also possible.

但し、この時、シリカゾル及びアルカリ金属珪酸塩水溶
液の各濃度、及び混合割合を調整することが必要であ
る。ここで、シリカゾルとアルカリ金属珪酸塩水溶液の
混合割合及び濃度は、最終的に得られるシリカゲルの形
状に重大な影響を及ぼす。即ち、混合液のSiO2濃度が5
〜30wt%好ましくは10〜25wt%になるように、シリ
カゾル及びアルカリ金属珪酸塩水溶液の各濃度を調整す
るのがよい。5wt%未満では中空粒子が混在しやすく、
30wt%を越えると混合液がゲル化し噴霧乾燥しにくく
なることがある。
However, at this time, it is necessary to adjust each concentration and mixing ratio of the silica sol and the alkali metal silicate aqueous solution. Here, the mixing ratio and concentration of the silica sol and the alkali metal silicate aqueous solution have a significant influence on the shape of the finally obtained silica gel. That is, the SiO 2 concentration of the mixed solution is 5
The respective concentrations of the silica sol and the alkali metal silicate aqueous solution may be adjusted so as to be -30 wt%, preferably 10-25 wt%. If it is less than 5 wt%, hollow particles are likely to be mixed,
If it exceeds 30 wt%, the mixed solution may gel and spray drying may be difficult.

シリカゾルとアルカリ金属珪酸塩水溶液との混合割合と
しては、シリカゾル中のSiO21重量部当りアルカリ金属
珪酸塩水溶液中のSiO2を0.8〜27.1重量部となるように
混合液を調整するのが好ましい。0.8重量部未満では、
アルカリ金属珪酸塩水溶液の効果が小さく、シリカゾル
単独を噴霧乾燥して得られた生成物と同様に球状ではあ
るが、大きな窪みを有する粒子が混在するものが得られ
やすい。逆に27.1重量部以上では、噴霧乾燥して得られ
た生成物は、大きな窪みを有する粒子が生成しやすい。
As a mixing ratio of the silica sol and the aqueous solution of alkali metal silicate, it is preferable to adjust the mixed solution such that SiO 2 in the aqueous solution of alkali metal silicate is 0.8 to 27.1 parts by weight per 1 part by weight of SiO 2 in the silica sol. . Below 0.8 parts by weight,
The effect of the alkali metal silicate aqueous solution is small, and although it is spherical like the product obtained by spray-drying the silica sol alone, it is easy to obtain a mixture of particles having large depressions. On the other hand, when the amount is 27.1 parts by weight or more, the product obtained by spray drying tends to form particles having large depressions.

混合温度は特に限定されるものではないが、室温程度で
良く、また加熱しても差し支えない。
The mixing temperature is not particularly limited, but may be about room temperature and may be heated.

このようにして得られたシリカゾルとアルカリ金属珪酸
塩との混合液を噴霧乾燥することにより球状の粒子を得
ることができる。噴霧乾燥機としては、ノズルタイプ,
ディスクタイプ,二流体方式等が一般的であり、いずれ
の方法も使用可能である。乾燥用の熱風温度は、100
〜300℃程度で差し支えない。
Spherical particles can be obtained by spray-drying the mixed solution of the silica sol thus obtained and the alkali metal silicate. As a spray dryer, nozzle type,
Disk type, two-fluid type, etc. are generally used, and either method can be used. Hot air temperature for drying is 100
About 300 ° C is acceptable.

次に、得られた球状粒子を洗浄及び乾燥し球状シリカゲ
ルを得る。ここで洗浄方法としては、得られた球状粒子
を酸により中和した後に水洗する方法、あるいは、単に
中性になるまで水洗するといった方法が可能である。
Next, the obtained spherical particles are washed and dried to obtain spherical silica gel. Here, as a washing method, a method of neutralizing the obtained spherical particles with an acid and then washing with water, or a method of simply washing with water until it becomes neutral can be used.

以上の方法により、表面が滑らかで、中空,異形粒子の
混在することのない球状シリカゲルを得ることができ
る。
By the above method, it is possible to obtain spherical silica gel having a smooth surface and free of hollow and irregular shaped particles.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、有機
溶媒あるいは有機材料を使用することなく、しかも、煩
雑な操作を要せず、簡単な方法で表面が滑らかで、中
空,異形粒子の混在することのない球状シリカゲルを得
ることができる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, without using an organic solvent or an organic material, without requiring complicated operations, the surface is smooth by a simple method, and hollow, irregular-shaped particles It is possible to obtain spherical silica gel that is not mixed.

〔実施例〕 次に本発明を実施例により更に具体的に説明する。EXAMPLES Next, the present invention will be described more specifically by way of examples.

〔実施例1〕 SiO2濃度15wt%に調整したシリカゾル(日産化学工業
株式会社製、商品名スノーテックスS、(以下、シリカ
ゾルはいずれも同社製である。))664gに、SiO2
度15wt%に調整した3号珪酸ナトリウム水溶液336
gを室温,撹拌下において10分間で添加した。得られ
た混合液をディスク回転数15000rpm,入口熱風温
度100℃及び出口熱風温度70℃にセットしたラボス
プレードライヤーにより供給速度720ml/hrにて噴霧
乾燥し球状粒子を得た。続いて、得られた球状粒子スラ
リーのpHが中性となるまで水洗し、110℃で一夜乾燥
した。
[Example 1] Silica sol adjusted to a SiO 2 concentration of 15 wt% (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., trade name Snowtex S, (hereinafter, silica sol is manufactured by the same company)) 664 g, SiO 2 concentration of 15 wt% No. 3 sodium silicate aqueous solution 336 adjusted to
g at room temperature with stirring for 10 minutes. The resulting mixed liquid was spray-dried at a feed rate of 720 ml / hr with a lab spray dryer set at a disk rotation speed of 15,000 rpm, an inlet hot air temperature of 100 ° C. and an outlet hot air temperature of 70 ° C. to obtain spherical particles. Subsequently, the obtained spherical particle slurry was washed with water until the pH became neutral, and dried at 110 ° C. overnight.

得られたシリカゲルは、第1図に示すように球状で表面
は滑らかであり、中空,異形粒子の混在はほとんど無か
った。
The silica gel thus obtained had a spherical shape and a smooth surface as shown in FIG. 1, and almost no hollow or irregularly shaped particles were mixed.

〔実施例2〕 SiO2濃度10wt%に調整した3号ケイ酸ナトリウム水溶
液860gに、SiO2濃度10wt%に調整したシリカゾル
(スノーテックスS)140gを添加した後、実施例1
と同様に噴霧乾燥,水洗及び乾燥しした。
In Example 2 SiO 2 concentration 10 wt% to adjust the No. 3 sodium silicate aqueous solution 860 g, was added silica sol (Snowtex S) 140 g which had been adjusted to SiO 2 concentration of 10 wt%, Example 1
Spray-dried, washed with water and dried in the same manner as in.

得られたシリカゲルは、実施例1と同様に表面は滑らか
であり、中空,異形粒子の混在はほとんど無かった。
The surface of the obtained silica gel was smooth as in Example 1, and there was almost no mixture of hollow and irregularly shaped particles.

〔実施例3〕 SiO2濃度15wt%に調整した3号ケイ酸ナトリウム水溶
液115gに、SiO2濃度15wt%に調整したシリカゾル
(スノーテックス30)385gを添加した後、実施例
1と同様に噴霧乾燥,水洗及び乾燥した。
In Example 3 SiO 2 concentration 15 wt% to adjust the No. 3 sodium silicate aqueous solution 115 g, was added SiO 2 concentration 15 wt% to adjust the silica sol (Snowtex 30) 385 g, likewise spray-dried as in Example 1 , Washed with water and dried.

得られたシリカゲルは、実施例1と同様に表面は滑らか
であり、中空,異形粒子の混在はほとんど無かった。
The surface of the obtained silica gel was smooth as in Example 1, and there was almost no mixture of hollow and irregularly shaped particles.

〔比較例1〕 SiO2濃度25wt%のシリカゾル(スノーテックスS)5
00gを実施例1と同様に噴霧乾燥,水洗及び乾燥し
た。
[Comparative Example 1] Silica sol having a SiO 2 concentration of 25 wt% (Snowtex S) 5
00 g was spray dried, washed with water and dried in the same manner as in Example 1.

得られたシリカゲルは、第2図に示すようにほとんど中
空,異形の粒子であった。
The resulting silica gel was almost hollow and irregularly shaped particles as shown in FIG.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、実施例1の方法により得られたシリカゲルの
粒子構造を示す顕微鏡写真(倍率200倍)である。第
2図は、比較例1の方法により得られたシリカゲルの粒
子構造を示す顕微鏡写真(倍率200倍)である。
FIG. 1 is a micrograph (magnification: 200 times) showing the particle structure of silica gel obtained by the method of Example 1. FIG. 2 is a micrograph (magnification: 200) showing the particle structure of silica gel obtained by the method of Comparative Example 1.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】シリカゾルを噴霧乾燥することにより、シ
リカゲルを製造する方法において、シリカゾルをアルカ
リ金属珪酸塩水溶液と混合した後、噴霧乾燥することを
特徴とする球状シリカゲルの製造方法。
1. A method for producing silica gel by spray-drying silica sol, which comprises mixing silica sol with an aqueous alkali metal silicate solution and then spray-drying.
JP60281038A 1985-12-16 1985-12-16 Method for producing spherical silica gel Expired - Lifetime JPH0645453B2 (en)

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KR101955184B1 (en) * 2016-03-28 2019-03-08 주식회사 엘지화학 Method of preparing for aerogel blanket with low dust and high thermal insulation

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