JPH08268708A - Inorganic cation exchanger - Google Patents

Inorganic cation exchanger

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JPH08268708A
JPH08268708A JP7410495A JP7410495A JPH08268708A JP H08268708 A JPH08268708 A JP H08268708A JP 7410495 A JP7410495 A JP 7410495A JP 7410495 A JP7410495 A JP 7410495A JP H08268708 A JPH08268708 A JP H08268708A
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JP
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alkali metal
water
crystalline
cation exchange
silicate
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JP7410495A
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Japanese (ja)
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Fumitomo Noritake
史智 乗竹
Taketoshi Ito
武利 伊藤
Yutaka Yamato
裕 大和
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Lion Corp
Original Assignee
Lion Corp
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Abstract

PURPOSE: To obtain an inorg. cation exchanger having a high cation exchange capacity and a high rate of cation exchange and suitable for use as a water treating agent, a water softening agent, a of a detergent, etc. CONSTITUTION: This inorg. cation exchanger is made of a crystalline alkali metallic silicate hydrate represented by the compositional formula xM2 O.(1-x) Na2 O.ySi2 -zH2 O [where M is an alkali metal other than Na, (x) is a figure of 0.01-1, (y) is a figure of 3-5 and (z) is a figure of 1-20].

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、新規な無機陽イオン交
換体、さらに詳しくは、水処理剤、水軟化剤、洗浄剤な
どに有用な、高い陽イオン交換容量及び陽イオン交換速
度を有する結晶性含水アルカリ金属ケイ酸塩から成る無
機陽イオン交換体に関するものである。
The present invention relates to a novel inorganic cation exchanger, more specifically, a high cation exchange capacity and a high cation exchange rate, which are useful as water treatment agents, water softening agents, detergents and the like. The present invention relates to an inorganic cation exchanger composed of a crystalline hydrous alkali metal silicate.

【0002】[0002]

【従来の技術】水道水中に含まれる硬度成分は、衣料、
食器、浴槽、便器などを洗浄する際に、洗浄剤に含まれ
る界面活性剤や汚垢中に含まれる脂肪酸などと結合し、
水不溶性の塩を生成し、著しく洗浄効果を減ずることが
古くから知られている。これを防止するために、通常水
道水中の硬度成分を捕捉あるいは封鎖する物質、すなわ
ち水軟化剤を洗浄剤に配合している。例えば、衣料用の
洗浄剤組成物には、古くはトリポリリン酸ナトリウムが
用いられていた。しかしながら、河川の富栄養化の問題
から、このトリポリリン酸ナトリウムの代替物質の探索
が行われ、合成ゼオライトの1種であるA型ゼオライト
が無機陽イオン交換体として水軟化剤に一般に用いられ
るようになった。
2. Description of the Related Art Hardness components contained in tap water are clothes,
When washing dishes, bathtubs, toilets, etc., it combines with surfactants contained in detergents and fatty acids contained in dirt,
It has long been known that it produces a water-insoluble salt and significantly reduces the cleaning effect. In order to prevent this, a substance that traps or blocks the hardness component in tap water, that is, a water softening agent is usually added to the cleaning agent. For example, sodium tripolyphosphate has long been used in detergent compositions for clothing. However, due to the problem of eutrophication in rivers, a search for alternative substances for sodium tripolyphosphate has been conducted, and A-type zeolite, which is one of synthetic zeolites, is generally used as an inorganic cation exchanger for water softeners. became.

【0003】一方、近年、家庭用洗浄剤のコンパクト化
が推進される中で、洗浄剤成分の高機能化が求められ、
水軟化剤もA型ゼオライトに変わりうる高機能の無機陽
イオン交換体が求められている。この目的において、
「無機陽イオン交換体の機能」とは水道水中の主たる硬
度成分であるカルシウムイオンの捕捉能、すなわち陽イ
オン交換容量によって主に評価されるが、同時に、無機
陽イオン交換体を水軟化剤として使用する場合、共存す
る界面活性剤や汚垢中の脂肪酸などと水道水中の硬度成
分が結合する前に速やかに硬度成分を捕捉あるいは封鎖
する必要があるため、このカルシウムイオンを捕捉する
速度(陽イオン交換速度)を大きくすることも重要であ
る。
On the other hand, in recent years, with the recent trend toward compact household cleaning agents, it has been demanded that cleaning agent components be highly functional.
There is a demand for a highly functional inorganic cation exchanger capable of changing the water softener to A-type zeolite. For this purpose,
"Inorganic cation exchanger function" is mainly evaluated by its ability to capture calcium ions, which is the main hardness component in tap water, that is, cation exchange capacity. At the same time, the inorganic cation exchanger is used as a water softener. When used, it is necessary to quickly capture or block the coexisting surfactant or fatty acid in dirt and the hardness component in tap water before binding, so the rate of capturing this calcium ion (positive It is also important to increase the ion exchange rate).

【0004】この無機陽イオン交換体の機能を高めるた
めに、種々研究が行われ、これまでδ型ジケイ酸ナトリ
ウムから成る水軟化剤(特公平1−41116号公
報)、周期表IIa、IIb、IIIa、IVa又はV
III族に属する金属を添加したアルカリ金属ケイ酸塩
から成る水軟化剤(特開平5−184946号公報)な
どが提案されている。しかしながら、δ型ジケイ酸ナト
リウムは、水溶性である上に、水に分散すると結晶構造
が変化し、カルシウムイオン捕捉能がA型ゼオライトよ
りも低下するという欠点があるし、上記の金属を添加し
たアルカリ金属ケイ酸塩も焼成により製造されるため、
無水物に変化し、イオン交換速度が低くなるのを免れな
い。このイオン交換速度を向上させるために、ナトリウ
ムとカリウムとを含ませた結晶性アルカリ金属ケイ酸塩
も提案されているが(特開平6−128590号公
報)、このものは、カリウム量を多くすると水溶性、吸
湿性、潮解性を示すようになり、取り扱いにくいという
欠点がある。
Various studies have been conducted in order to enhance the function of this inorganic cation exchanger, and up to now, a water softener composed of δ-type sodium disilicate (Japanese Patent Publication No. 41116/1989), periodic tables IIa, IIb, IIIa, IVa or V
A water softener composed of an alkali metal silicate to which a metal belonging to Group III has been added (JP-A-5-184946) has been proposed. However, δ-type sodium disilicate is disadvantageous in that it is water-soluble and, when dispersed in water, its crystal structure changes and its calcium ion-trapping ability is lower than that of A-type zeolite. Alkali metal silicates are also produced by firing,
It is converted to an anhydride, which inevitably lowers the ion exchange rate. In order to improve the ion exchange rate, a crystalline alkali metal silicate containing sodium and potassium has also been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 6-128590), but this one has a large amount of potassium. Since it becomes water-soluble, hygroscopic, and deliquescent, it is difficult to handle.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情のもとで、高い陽イオン交換容量と大きい交換速度
を有し、かつ水溶性、吸湿性、潮解性などを有しない無
機陽イオン交換体を提供することを目的としてなされた
ものである。
Under the circumstances described above, the present invention has an inorganic cation having a high cation exchange capacity and a high exchange rate, and having neither water solubility, hygroscopicity, nor deliquescent. It is made for the purpose of providing an ion exchanger.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、改良され
た性質を有する無機陽イオン交換体を開発すべく鋭意研
究を重ねた結果、特定の組成式を有する結晶性含水アル
カリ金属ケイ酸塩から成る無機陽イオン交換体が高い陽
イオン交換容量と大きい交換速度を有し、しかも水溶
性、吸湿性、潮解性を示さないことを見出し、この知見
に基づいて本発明を完成するに至った。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies to develop an inorganic cation exchanger having improved properties, the present inventors have found that crystalline hydrous alkali metal silicic acid having a specific composition formula. It was found that an inorganic cation exchanger composed of a salt has a high cation exchange capacity and a large exchange rate, and does not exhibit water solubility, hygroscopicity, or deliquescent, and based on this finding, the present invention was completed. It was

【0007】すなわち、本発明は、組成式 xM2O・(1−x)Na2O・ySiO2・zH2O (I) (式中のMはナトリウム以外のアルカリ金属、xは0.
01〜1の数、yは3〜5の数、zは1〜20の数であ
る)で表わされる結晶性含水アルカリ金属ケイ酸塩から
成る無機陽イオン交換体を提供するものである。
That is, the present invention provides a compositional formula xM 2 O. (1-x) Na 2 O.ySiO 2 .zH 2 O (I) (wherein M is an alkali metal other than sodium, x is 0.
The present invention provides an inorganic cation exchanger consisting of a crystalline hydrous alkali metal silicate represented by the formula: 01 to 1, y is 3 to 5, and z is 1 to 20).

【0008】ところで、結晶性の含水アルカリ金属ケイ
酸塩としては、カネマイト(NaHSi25・3H
2O)、マカタイト(Na2Si49・5H2O)、アイ
ラーアイト(Na2Si817・10H2O)、マガディ
アイト(Na2Si1429・10H 2O)、ケニヤアイト
(Na2Si2041・10H2O)などが一般に知られて
いる。これらはいずれもシリケートのみからなる層構造
とその層間に交換可能と通常考えられうるアルカリ金属
イオンを含有している。
By the way, crystalline hydrous alkali metal silicate
As the acid salt, kanemite (NaHSi2OFive・ 3H
2O), macatite (Na2SiFourO9・ 5H2O), eye
Raaite (Na2Si8O17・ 10H2O), Magadi
Ait (Na2Si14O29・ 10H 2O), Kenyaite
(Na2Si20O41・ 10H2O) etc. are generally known
There is. All of these are layer structures consisting of silicates only
Alkali metals that are usually considered to be interchangeable between and
Contains ions.

【0009】本発明の無機陽イオン交換体としては、前
記一般式(I)で表わされる結晶性含水アルカリ金属ケ
イ酸塩が用いられるが、特に前記のマカタイト及びマカ
タイト類似の構造を有するものが好適である。なお、通
常、これらの結晶構造の同定には粉末X線回折を用いる
が、層間に含まれる金属イオンの種類、組成の変化に伴
い回折パターンも変化するので、X線回折の結果のみか
ら前記物質のどれであるかを判断することは容易ではな
い。本発明でいう結晶性とはX線回折において回折ピー
クが観察されるものを示す。
As the inorganic cation exchanger of the present invention, the crystalline hydrous alkali metal silicate represented by the above general formula (I) is used, but those having a structure similar to the above-mentioned macatite and macatite are particularly preferable. Is. Although powder X-ray diffraction is usually used to identify these crystal structures, the diffraction pattern also changes with changes in the type and composition of metal ions contained in the layers. It is not easy to determine which one. The crystallinity referred to in the present invention means that a diffraction peak is observed in X-ray diffraction.

【0010】マカタイトは、ケニヤ[「Am.Mine
ral.」第55巻,第358ページ(1970年)]
やロシア[「Dokl Akad Nauk SSS
R」第255巻,第971ページ(1980年)]で産
出した天然品を改質することで、本発明の無機陽イオン
交換体として利用可能となる。しかしながら、このマカ
タイトを無機陽イオン交換体の用途に使用するには、性
能及び着色などの問題から不純物が少ないものが望まし
いが、天然品は不純物が多くて不適当である。
[0010] Macatite is a product of Kenya ["Am. Mine
ral. , Vol. 55, p. 358 (1970)]
And Russia ["Dokl Akad Nauk SSS
R ”, 255, 971 (1980)], it can be used as the inorganic cation exchanger of the present invention by modifying the natural product. However, in order to use this macatite for the purpose of the inorganic cation exchanger, it is preferable that the amount of impurities is small because of problems such as performance and coloring, but natural products are unsuitable because of the large amount of impurities.

【0011】純度の高いマカタイトは、合成することに
よって得ることができるが、マカタイトを実際に合成し
た例は、これまで、SiO2−Na2O−H2O系水熱反
応で合成したもの[「Z.Kristallogr.」
第197巻,第1ページ(1991年)]及びジエタノ
ールアミンを添加して合成したもの[「Z.Krist
allogr.」第159巻,第203ページ(198
2年)]のみしか報告されておらず、しかも後者の報告
では合成条件が不明瞭である。なお、天然、合成のいず
れのマカタイトも、組成はナトリウムケイ酸塩であり、
層間のナトリウムイオンの一部あるいはすべてをカリウ
ムで置き換えたものを実際に扱った例は、これまで知ら
れていない。
High-purity macatite can be obtained by synthesizing it. However, examples of actually synthesizing macatite have hitherto been synthesized by a hydrothermal reaction of SiO 2 —Na 2 O—H 2 O system [ "Z. Kristallogr."
Vol. 197, page 1 (1991)] and synthesized by adding diethanolamine [“Z. Krist”
allgr. 159, pp. 203 (198
Only 2 years)], and the synthesis conditions are unclear in the latter report. The composition of both natural and synthetic macatites is sodium silicate,
Until now, there has been no known example in which a part or all of the interlayer sodium ions is replaced with potassium.

【0012】本発明の無機陽イオン交換体として用いら
れる結晶性含水アルカリ金属ケイ酸塩は、組成式 xM2O・(1−x)Na2O・ySiO2・zH2O (I) で表わされる構造を有するものである。この組成式にお
いて、Mはナトリウム以外のアルカリ金属であるが、陽
イオン交換速度の向上効果が高い点から、カリウムが好
適である。xは0.01〜1の範囲の数であり、0.0
1未満では陽イオン交換速度が遅くなる。yは3〜5の
範囲の数である。このyの範囲が上記範囲を逸脱すると
層状構造を有する結晶性含水アルカリ金属ケイ酸塩が不
安定になったり、あるいはアルカリ金属イオンの一部が
水素イオンと交換したものとなり、捕捉すべき金属イオ
ンとの交換性が低下する。安定性及び陽イオン交換性な
どの面から、好ましいyは3.5〜4.5の範囲であ
る。一方、zは1〜20の範囲の数であり、したがっ
て、この結晶性含水アルカリ金属ケイ酸塩は、結晶分子
中に水を必ず含んでいることになる。結晶分子中に含ま
れる水と結晶粒子表面に吸着している水との区別は、粒
子表面に吸着している水は、低い温度で脱離するが、結
晶分子中に含まれる水は、より高い温度で脱離するの
で、この性質を利用して定量的に行うことができる。結
晶分子中に含まれる水の量すなわちzとしては、性状の
点から3〜7の範囲が好ましい。本発明の無機陽イオン
交換体として用いられる結晶性アルカリ金属ケイ酸塩
は、このように結晶水を含むことを必須としており、6
00℃以上の温度で焼成することによって製造される結
晶性アルカリ金属ケイ酸塩とは本質的に異なるものであ
る。
The crystalline hydrous alkali metal silicate used as the inorganic cation exchanger of the present invention is represented by the composition formula xM 2 O. (1-x) Na 2 O.ySiO 2 .zH 2 O (I). It has a structure that is In this composition formula, M is an alkali metal other than sodium, but potassium is preferable because of its high effect of improving the cation exchange rate. x is a number in the range of 0.01 to 1, and 0.0
If it is less than 1, the cation exchange rate becomes slow. y is a number in the range of 3-5. When the range of y deviates from the above range, the crystalline hydrated alkali metal silicate having a layered structure becomes unstable, or a part of the alkali metal ions is exchanged with hydrogen ions, and the metal ions to be trapped. Exchangeability with From the viewpoint of stability and cation exchangeability, the preferable y is in the range of 3.5 to 4.5. On the other hand, z is a number in the range of 1 to 20, and therefore this crystalline hydrous alkali metal silicate always contains water in the crystal molecule. The distinction between water contained in a crystal molecule and water adsorbed on the surface of a crystal particle is that the water adsorbed on the particle surface is desorbed at a low temperature, but the water contained in the crystal molecule is more Since desorption is carried out at a high temperature, it is possible to quantitatively utilize this property. The amount of water contained in the crystal molecule, that is, z, is preferably in the range of 3 to 7 from the viewpoint of properties. The crystalline alkali metal silicate used as the inorganic cation exchanger of the present invention is essential to contain water of crystallization as described above.
It is essentially different from the crystalline alkali metal silicate produced by firing at a temperature of 00 ° C. or higher.

【0013】次に、本発明の無機陽イオン交換体として
用いられる結晶性含水アルカリ金属ケイ酸塩の製造方法
の例について説明する。最も簡単な製造法としては、前
記「Z.Kristallogr.」第197巻,第1
ページ(1991年)に記載されている方法を応用した
ものが挙げられる。具体的には、SiO2/(Na2O+
2O)モル比0.05〜6、H2O/(Na2O+M
2O)モル比0.5〜10及びM2O/(Na2O+M
2O)モル比0.01〜1(ただし、Mはナトリウム以
外のアルカリ金属である)のアルカリ金属ケイ酸塩の含
水無定形物又は水溶液を用いて水熱反応させるものであ
る。
Next, an example of the method for producing the crystalline hydrous alkali metal silicate used as the inorganic cation exchanger of the present invention will be described. The simplest production method is described in "Z. Kristalllog." Vol. 197, Vol.
An example is an application of the method described on page (1991). Specifically, SiO 2 / (Na 2 O +
M 2 O) molar ratio 0.05 to 6, H 2 O / (Na 2 O + M
2 O) molar ratio 0.5 to 10 and M 2 O / (Na 2 O + M
2 O) A hydrothermal reaction is carried out using a water-containing amorphous or aqueous solution of an alkali metal silicate having a molar ratio of 0.01 to 1 (M is an alkali metal other than sodium).

【0014】この反応に用いられる原料については特に
制限はなく、種々のものを用いることができるが、製造
コストの面から、一般的に入手が容易な水ガラス、ある
いはアルカリ金属の水酸化物や炭酸塩水溶液と粉体シリ
カとの組合せなどが好適である。この原料を上記組成に
なるように、必要に応じ水と共に十分に均質に混合して
反応混合物を調製したのち、密閉容器内で通常80〜2
50℃、好ましくは90〜200℃の範囲の温度におい
て結晶化を行う。
There are no particular restrictions on the raw materials used in this reaction, and various materials can be used. However, from the viewpoint of production costs, water glass, alkali metal hydroxides, and alkali metal hydroxides, which are generally readily available, are used. A combination of an aqueous carbonate solution and powdered silica is suitable. If necessary, the raw material is sufficiently homogeneously mixed with water so as to have the above composition to prepare a reaction mixture, which is then usually heated to 80 to 2 in a closed container.
Crystallization is performed at a temperature of 50 ° C., preferably 90 to 200 ° C.

【0015】この製造方法においては、所望の結晶性含
水アルカリ金属ケイ酸塩を得るには、結晶化に通常数百
時間を要するが、上記の反応系に有機塩や無機塩を添加
することにより、結晶化時間を大幅に短縮することがで
きる。この有機塩や無機塩としては、種々のものが利用
可能であるが、特にクエン酸、酒石酸、酢酸、硫酸、塩
酸、臭化水素、ヨウ化水素、チオシアン酸、硝酸、塩素
酸などのアルカリ金属塩が、効果の点から好適である。
これらの有機塩や無機塩は、それぞれ単独で用いてもよ
いし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの
有機塩や無機塩は、前記アルカリ金属ケイ酸塩の含水無
定形物又は水溶液の固形分に対し、0.1〜300重量
%の割合で添加することが好ましい。この添加量が0.
1重量%未満では塩を添加した効果が十分に発揮されな
いし、300重量%を超えるとその量の割には効果の向
上がみられず、実質的に無意味である。効果の点から、
好ましい塩の添加量は、該固形分に対して0.1〜10
0重量%の範囲である。
In this production method, although it usually takes several hundred hours for crystallization to obtain a desired crystalline hydrous alkali metal silicate, it is possible to add an organic salt or an inorganic salt to the above reaction system. The crystallization time can be greatly shortened. As the organic salt and the inorganic salt, various ones can be used, but particularly alkali metals such as citric acid, tartaric acid, acetic acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, hydrogen bromide, hydrogen iodide, thiocyanic acid, nitric acid, and chloric acid. Salt is preferable in terms of effect.
These organic salts and inorganic salts may be used alone or in combination of two or more. These organic salts and inorganic salts are preferably added in a proportion of 0.1 to 300% by weight based on the solid content of the water-containing amorphous substance of the alkali metal silicate or the aqueous solution. This addition amount is 0.
If it is less than 1% by weight, the effect of adding a salt is not sufficiently exerted, and if it exceeds 300% by weight, the effect is not improved for the amount, and it is substantially meaningless. From the point of effect,
The preferable addition amount of salt is 0.1 to 10 relative to the solid content.
It is in the range of 0% by weight.

【0016】有機塩や無機塩の添加方法については特に
制限はなく、粉体のまま添加してもよいし、反応系の均
一性を高めるために、水溶液の形で添加してもよく、ま
た、室温で添加しても、加熱下で添加してもよい。添加
時には撹拌を行うことが必要である。加熱下に塩の添加
を行う場合、必要ならば、この混合物の異常な増粘、固
化が生じないように、蒸発した水蒸気を凝縮し混合物中
に戻すのに有効な装置を付加するのが有利である。密閉
系内において塩を添加する場合には、容器内には自生圧
力が生じるので、そのような条件下でも送液可能なポン
プを用いるのが望ましい。
The method of adding the organic salt or the inorganic salt is not particularly limited, and may be added as a powder, or in the form of an aqueous solution in order to enhance the homogeneity of the reaction system. It may be added at room temperature or under heating. It is necessary to stir at the time of addition. When adding salt under heating, it is advantageous to add an effective device for condensing evaporated water vapor and returning it to the mixture, if necessary, so that abnormal thickening and solidification of the mixture do not occur. Is. When salt is added in a closed system, a self-generated pressure is generated in the container, so it is desirable to use a pump that can deliver liquid even under such conditions.

【0017】このようにして調製されたアルカリ金属ケ
イ酸塩の含水無定形物や水溶液と有機塩や無機塩との反
応混合物は、必要に応じて水分調整される。この水分調
整は、該反応混合物におけるH2O/(Na2O+M
2O)(Na及びMは、前記有機塩や無機塩由来のもの
ではなく、アルカリ金属ケイ酸塩の含水無定形物又は水
溶液に含まれているもの)モル比が0.5〜10となる
ようにするのがよい。この水分調整は、いかなる方法や
条件で行ってもよく、例えば単に加熱するだけでもよい
し、スプレー乾燥や減圧乾燥を利用する方法を用いても
よい。また、この水分調整時に加熱することによって、
目的物質への結晶化も同時に起こりうる。この場合、水
分調整は、250℃以下の温度において行うのが有利で
ある。250℃を超えると所望の結晶性含水アルカリ金
属層状ケイ酸塩が得られにくい。
The water content of the water-containing amorphous or aqueous solution of the alkali metal silicate thus prepared and the organic salt or the inorganic salt is adjusted as necessary. This adjustment of water content is performed by adjusting H 2 O / (Na 2 O + M in the reaction mixture.
2 O) (Na and M are not derived from the above organic salts or inorganic salts, but are contained in a water-containing amorphous or aqueous solution of an alkali metal silicate) and have a molar ratio of 0.5 to 10 It is better to do so. This water content adjustment may be performed by any method and conditions, for example, simply heating, or a method utilizing spray drying or reduced pressure drying may be used. Also, by heating during this moisture adjustment,
Crystallization to the target substance can occur at the same time. In this case, it is advantageous to adjust the water content at a temperature of 250 ° C. or lower. If it exceeds 250 ° C, it is difficult to obtain a desired crystalline hydrous alkali metal layered silicate.

【0018】このようにして調製された反応混合物を、
熱処理することによって、所望の結晶性含水アルカリ金
属ケイ酸塩が得られる。この熱処理は、80〜250℃
の範囲の温度において行うのが望ましい。熱処理温度が
80℃未満では処理に長時間を要し、実用的でなく、ま
た250℃を超えると所望のケイ酸塩が生成されにく
い。短い処理時間で所望のケイ酸塩を効率よく得るに
は、熱処理温度は90〜200℃の範囲が好ましい。こ
の熱処理は、ある一定の温度に保持してもよいし、場合
によっては徐々に温度を上下させてもよい。また、前述
の水分調整時に加温したものはそのままこの熱処理に移
行することができる。この場合、水分調整工程と熱処理
工程は不可分なものとなるが、最終的に混合物中に残る
水分量がH2O/(Na2O+M2O)(Na及びMは有
機塩や無機塩由来のものではなく、アルカリ金属ケイ酸
塩の含水無定形物又は水溶液に含まれているもの)モル
比が0.5〜10の範囲にあることが望ましい。また、
この熱処理は水蒸気流通下に反応混合物をおいて行うこ
ともできる。
The reaction mixture thus prepared is
By heat treatment, the desired crystalline hydrous alkali metal silicate can be obtained. This heat treatment is from 80 to 250 ° C
It is desirable to carry out at a temperature in the range. If the heat treatment temperature is lower than 80 ° C, the treatment takes a long time and is not practical, and if it exceeds 250 ° C, a desired silicate is difficult to be produced. In order to efficiently obtain the desired silicate in a short treatment time, the heat treatment temperature is preferably in the range of 90 to 200 ° C. This heat treatment may be maintained at a certain constant temperature, or the temperature may be gradually raised or lowered in some cases. Further, the material that has been heated during the above-mentioned water content adjustment can be directly transferred to this heat treatment. In this case, the water content adjusting step and the heat treatment step are inseparable, but the amount of water finally remaining in the mixture is H 2 O / (Na 2 O + M 2 O) (Na and M are derived from organic salts or inorganic salts). It is desirable that the molar ratio of the alkali metal silicate contained in the water-containing amorphous substance or the aqueous solution) is in the range of 0.5 to 10. Also,
This heat treatment can also be carried out with the reaction mixture under the flow of steam.

【0019】この熱処理に要する時間は結晶化の進行程
度により決定するが、長くとも100時間以内、通常は
数十時間以内で完了することができる。また、結晶化を
促進するためには、目的の結晶性含水アルカリ金属ケイ
酸塩の種晶を前記の反応混合物に添加するのも有効であ
る。
The time required for this heat treatment is determined depending on the degree of progress of crystallization, but it can be completed within 100 hours at the longest, usually within several tens of hours. Further, in order to promote crystallization, it is also effective to add a seed crystal of the objective crystalline hydrous alkali metal silicate to the above reaction mixture.

【0020】このようにして熱処理した反応混合物を水
洗したのち、固液分離して乾燥処理することにより、目
的の結晶性含水アルカリ金属ケイ酸塩を得ることができ
る。固液分離の方法については特に制限はなく、いかな
る方法を用いてもよい。また、乾燥処理は、あまり高い
温度で行うと結晶構造が変化して、所望の結晶性含水ア
ルカリ金属ケイ酸塩が得られにくいことから、120℃
以下の温度で行うのがよい。
The desired crystalline hydrous alkali metal silicate can be obtained by washing the reaction mixture thus heat-treated in this manner with water, solid-liquid separation and drying treatment. The solid-liquid separation method is not particularly limited, and any method may be used. Further, if the drying treatment is carried out at an excessively high temperature, the crystal structure will change, and it will be difficult to obtain the desired crystalline hydrous alkali metal silicate.
It is preferable to carry out at the following temperature.

【0021】このような方法で製造したもの、あるいは
天然の結晶性含水アルカリ金属ケイ酸塩の陽イオン交換
容量が低い場合には、次のような方法で改質することも
できる。最も効果的な改質方法は、結晶性含水アルカリ
金属ケイ酸塩を酸性物質を用いて処理し、いったん、結
晶性のケイ酸塩又は結晶性ケイ酸にしたのち、アルカリ
金属の塩又は水酸化物を用いて処理する方法である。こ
の際、酸性物質による処理は、酸性物質を含むpH6以
下、好ましくは4以下の水溶液を用いて行うのが有利で
ある。酸性物質としては、例えば塩酸、硫酸、硝酸など
の鉱酸が、使用量が少なくてすみ、しかも価格が安いな
どの点から好適である。これらの酸性物質は、単独で用
いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
When the cation exchange capacity of the natural crystalline hydrous alkali metal silicate produced by such a method or the natural hydrate is also low, it can be modified by the following method. The most effective modification method is to treat the crystalline hydrous alkali metal silicate with an acidic substance to once transform it into a crystalline silicate or crystalline silicic acid, and then to dissolve the alkali metal salt or hydroxide. It is a method of treating with a thing. At this time, the treatment with an acidic substance is advantageously performed using an aqueous solution containing an acidic substance and having a pH of 6 or less, preferably 4 or less. As the acidic substance, for example, a mineral acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid or nitric acid is suitable from the viewpoints that the amount used is small and the price is low. These acidic substances may be used alone or in combination of two or more.

【0022】このような酸性物質による処理によって、
結晶性含水アルカリ金属ケイ酸塩は、その中に含まれる
アルカリ金属の量が、処理前の50%以下になるのが好
ましく、特にアルカリ金属のすべてが水素原子で置換さ
れたもの、すなわち結晶性ケイ酸に誘導されるのがより
好ましい。さらに、この酸性物質による処理において
は、結晶性含水アルカリ金属ケイ酸塩の層構造が破壊さ
れないことが重要である。なお、この「層構造が破壊さ
れない」とは、もとの結晶性アルカリ金属ケイ酸塩と全
く同じ層構造を保つことを必要条件としているわけでな
く、酸性物質による処理後に少なくとも一部がもとの層
構造を有していればよい。この酸性物質による処理は、
好ましくは酸性物質を溶解若しくは添加した水溶液に結
晶性アルカリ金属ケイ酸塩を分散することによって行う
が、この条件は水素によるイオン交換の程度と層構造の
保持が達成される範囲で選択される。このように酸性物
質で処理することによって得た結晶性ケイ酸塩又は結晶
性ケイ酸は、処理後に洗浄を行えば、乾燥の有無にかか
わらず次のアルカリ金属の塩又は水酸化物を用いた処理
に用いることができる。
By the treatment with such an acidic substance,
The amount of the alkali metal contained in the crystalline hydrated alkali metal silicate is preferably 50% or less before the treatment, and in particular, all of the alkali metals are replaced with hydrogen atoms, that is, the crystalline hydrate. More preferably, it is derived from silicic acid. Furthermore, in the treatment with this acidic substance, it is important that the layer structure of the crystalline hydrous alkali metal silicate is not destroyed. It should be noted that the phrase "the layer structure is not destroyed" does not mean that the layer structure is exactly the same as that of the original crystalline alkali metal silicate, and that at least a part of the crystalline alkali metal silicate is treated after the treatment with the acidic substance. It suffices to have a layered structure with. The treatment with this acidic substance is
It is preferably carried out by dispersing the crystalline alkali metal silicate in an aqueous solution in which an acidic substance is dissolved or added, and this condition is selected within a range in which the degree of ion exchange by hydrogen and the retention of the layer structure are achieved. Thus, the crystalline silicate or crystalline silicic acid obtained by treating with an acidic substance, if washed after treatment, used the following alkali metal salt or hydroxide regardless of the presence or absence of drying. It can be used for processing.

【0023】次に、アルカリ金属の塩又は水酸化物によ
る処理は、アルカリ金属の塩又は水酸化物を含むpH
7.5以上、好ましくは9以上の水溶液を用い、このも
のと前記の酸性物質で処理されて成る結晶性ケイ酸塩又
は結晶性ケイ酸とを混合することにより行うのが有利で
ある。また、アルカリ金属は、改質後の結晶性含水アル
カリ金属ケイ酸塩をどのような組成にするかを考慮して
選択されるが、ナトリウムやカリウムが好適である。塩
としては、例えば水溶性の塩化物、硫酸塩、硝酸塩、炭
酸塩などが好適である。このアルカリ金属の塩や水酸化
物は1種で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用
いてもよい。この処理において、水溶液のpHが7.5
未満では結晶性ケイ酸塩又は結晶性ケイ酸中の水素イオ
ンとアルカリ金属との交換が十分に行われず、また、交
換が十分に行われたとしても時間がかかるので好ましく
ない。処理条件は、水素イオンとアルカリ金属との交換
が所望の程度達成され、かつ改質結晶性含水アルカリ金
属ケイ酸塩の層状構造が少なくとも部分的に保たれるよ
うに選ばれる。アルカリ金属の塩又は水酸化物の水溶液
の濃度は特に限定されないが、その量は、結晶性ケイ酸
塩又は結晶性ケイ酸に対して当量以上、特に2当量以上
が好ましい。この量が当量未満では結晶性ケイ酸塩又は
結晶性ケイ酸中の水素イオンとアルカリ金属との交換が
十分に行われない。
Next, the treatment with the alkali metal salt or hydroxide is carried out at a pH containing the alkali metal salt or hydroxide.
It is advantageous to carry out by using an aqueous solution of 7.5 or more, preferably 9 or more, and mixing this with a crystalline silicate or crystalline silicic acid obtained by treating with the above-mentioned acidic substance. The alkali metal is selected in consideration of the composition of the modified crystalline hydrous alkali metal silicate, and sodium or potassium is preferable. As the salt, for example, water-soluble chloride, sulfate, nitrate, carbonate and the like are suitable. These alkali metal salts and hydroxides may be used alone or in combination of two or more. In this treatment, the pH of the aqueous solution is 7.5.
If the amount is less than the above, the hydrogen ions in the crystalline silicate or crystalline silicic acid are not sufficiently exchanged with the alkali metal, and even if the exchange is sufficiently performed, it takes time, which is not preferable. The processing conditions are chosen such that the exchange of hydrogen ions for alkali metal is achieved to the desired extent and the layered structure of the modified crystalline hydrous alkali metal silicate is at least partially retained. The concentration of the aqueous solution of the alkali metal salt or hydroxide is not particularly limited, but the amount is preferably equivalent or more, particularly preferably 2 equivalents or more with respect to the crystalline silicate or crystalline silicic acid. If this amount is less than the equivalent amount, the hydrogen ions in the crystalline silicate or crystalline silicic acid are not sufficiently exchanged with the alkali metal.

【0024】本発明の無機陽イオン交換体として、層間
に2種以上のアルカリ金属を含む結晶性含水アルカリ金
属塩が所望の場合には、その2種以上のアルカリ金属の
塩又は水酸化物を用いて、前記酸性物質の処理によって
得られた結晶性ケイ酸塩又は結晶性ケイ酸の処理を行
う。すなわち、このような改質方法を用いるのであれ
ば、未改質の結晶性含水アルカリ金属ケイ酸塩の層間に
含まれる金属イオンはいずれのものでもよいことにな
る。
When a crystalline hydrous alkali metal salt containing two or more kinds of alkali metals between layers is desired as the inorganic cation exchanger of the present invention, a salt or hydroxide of the two or more kinds of alkali metals is used. The crystalline silicate or the crystalline silicic acid obtained by the treatment of the acidic substance is used. That is, if such a modification method is used, any metal ion may be contained in the interlayer of the unmodified crystalline hydrous alkali metal silicate.

【0025】この際、水素イオン及び使用するアルカリ
金属イオンのイオン交換のしやすさにより、処理に使用
する塩又は水酸化物の量は増減させなければならない。
例えば、目的の結晶性含水アルカリ金属ケイ酸塩を(N
nm2Si49(マカタイト、n+m=1、H2Oは
省略)とすれば、NaとKの塩又は水酸化物で処理する
前の結晶性ケイ酸はH2Si417(酸型マカタイト、H
2Oは省略)であり、この場合、Naイオンの方がKイ
オンに比べて水素イオンとの交換が容易である。したが
って、酸型マカタイトをNa及びKの塩又は水酸化物
(仮にNaA及びKA′とする)を溶解した水溶液で処
理する際に、NaAとKA′の量比は目的の結晶性含水
アルカリ金属ケイ酸塩中の組成比K/Na=m/nより
もKを多く、すなわち、交換しにくいものを多くする必
要がある。なお、陽イオンの交換のしやすさは結晶性ケ
イ酸(塩)の種類によって異なる。
At this time, the amount of salt or hydroxide used in the treatment must be increased or decreased depending on the ease of ion exchange between hydrogen ions and the alkali metal ions used.
For example, the desired crystalline hydrous alkali metal silicate (N
a n K m ) 2 Si 4 O 9 (macatite, n + m = 1, H 2 O omitted), the crystalline silicic acid before treatment with the salt of Na and K or hydroxide is H 2 Si 4 O 17 (acid-type macatite, H
2 O is omitted), and in this case, Na ions are easier to exchange with hydrogen ions than K ions. Therefore, when the acid-type macatite is treated with an aqueous solution in which salts or hydroxides of Na and K (probably NaA and KA ') are dissolved, the quantitative ratio of NaA and KA' is set to the desired crystalline hydrous alkali metal silicate. It is necessary to increase K more than the composition ratio K / Na = m / n in the acid salt, that is, to increase the amount of those that are difficult to exchange. The ease of cation exchange depends on the type of crystalline silicic acid (salt).

【0026】以上の様に処理された結晶性含水アルカリ
金属ケイ酸塩を洗浄し、必要により乾燥することによ
り、本発明の無機陽イオン交換体に用いる結晶性含水ア
ルカリ金属ケイ酸塩が得られる。この改質方法で処理し
た結晶性含水アルカリ金属ケイ酸塩は、未改質のものに
比べ、大きな陽イオン交換容量をもつ。
The crystalline hydrous alkali metal silicate used in the inorganic cation exchanger of the present invention can be obtained by washing the crystalline hydrous alkali metal silicate treated as described above and, if necessary, drying it. . The crystalline hydrous alkali metal silicate treated by this modification method has a large cation exchange capacity as compared with the unmodified one.

【0027】本発明の無機陽イオン交換体は、前記の製
造法や改質法により得ることが可能であり、得られた結
晶性含水アルカリ金属ケイ酸塩は高い陽イオン交換容量
及び交換速度を示す。
The inorganic cation exchanger of the present invention can be obtained by the above-mentioned production method or modification method, and the obtained crystalline hydrous alkali metal silicate has a high cation exchange capacity and exchange rate. Show.

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明の結晶性含水アルカリ金属ケイ酸
塩から成る無機陽イオン交換体は、高い陽イオン交換容
量を有し、かつ陽イオン交換速度が速いことから、例え
ば水処理剤、水軟化剤、洗浄剤などに好適に用いること
ができる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The inorganic cation exchanger comprising the crystalline hydrated alkali metal silicate of the present invention has a high cation exchange capacity and a high cation exchange rate, and therefore, for example, a water treatment agent or water. It can be suitably used as a softening agent, a cleaning agent and the like.

【0029】[0029]

【実施例】次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定さ
れるものではない。なお、各物性は以下のようにして求
めた。
EXAMPLES Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. In addition, each physical property was calculated | required as follows.

【0030】(1)結晶構造の同定 粉末X線回折法を用い、マカタイト及び酸型マカタイト
については、「Z.Kristallogr.」第19
7巻,第1ページ(1991年)に記載の測定結果と比
較して行った。
(1) Identification of Crystal Structure Using powder X-ray diffractometry, as to the makatites and acid-type makatites, "Z. Kristalllog." No. 19
Volume 7, page 1 (1991) was compared with the measurement results.

【0031】(2)組成分析 表面吸着水は、105℃において72時間乾燥した際の
重量減少量から求め、結晶水は800℃、1時間での強
熱減量から表面吸着水を引いて求めた。Siとアルカリ
金属については蛍光X線法によった。
(2) Composition analysis The surface adsorbed water was obtained from the weight loss after drying at 105 ° C for 72 hours, and the crystal water was obtained by subtracting the surface adsorbed water from the ignition loss at 800 ° C for 1 hour. . Fluorescent X-ray method was used for Si and alkali metal.

【0032】(3)陽イオン交換容量 Ca交換能によって評価した。試料0.5g(固形分)
をイオン交換水200mlに超音波分散し、これとは別
にCaO換算で6000ppmの塩化カルシウム水溶液
25mlとアンモニア性塩化アンモニウムpH10緩衝
液3mlを含む300mlの水溶液を調製して試料分散
液に加え、25℃で10分間イオン交換させた。次い
で、ろ過してろ液のカルシウムイオン濃度をEDTAを
用いて定量し、次式より求めた。 陽イオン交換容量(CaCO3mg/g)=〔[供試し
たCa量(mol)−ろ液中のCa量(mol)]/試
料量(固形分:g)〕×105
(3) Cation exchange capacity It was evaluated by the Ca exchange capacity. Sample 0.5g (solid content)
Is ultrasonically dispersed in 200 ml of ion-exchanged water, and separately, 25 ml of a calcium chloride aqueous solution of 6000 ppm in terms of CaO and 300 ml of an aqueous solution containing 3 ml of ammoniacal ammonium chloride pH 10 buffer are prepared and added to the sample dispersion liquid at 25 ° C. And ion-exchanged for 10 minutes. Then, the mixture was filtered, and the calcium ion concentration of the filtrate was quantified using EDTA and calculated from the following equation. Cation exchange capacity (CaCO 3 mg / g) = [[Ca amount of test (mol) -Ca amount in filtrate (mol)] / sample amount (solid content: g)] × 10 5

【0033】(4)陽イオン交換速度 短時間の陽イオン交換容量で評価した。すなわち、陽イ
オン交換容量の測定法において、試料分散液とカルシウ
ムイオンを含む水溶液を混合してから、1分経過後ろ過
した。以下、同じ操作を行った。ただし、単位をCaC
3mg/g・minとする。
(4) Cation exchange rate The cation exchange capacity was evaluated in a short time. That is, in the method for measuring the cation exchange capacity, the sample dispersion liquid and the aqueous solution containing calcium ions were mixed and filtered after 1 minute. Hereinafter, the same operation was performed. However, the unit is CaC
o 3 mg / g · min.

【0034】実施例1 SiO2/Na2Oのモル比が3.07、固形分37.6
重量%の市販のケイ酸ナトリウム水溶液(3号水ガラ
ス)を120℃で水分調整し、H2O/Na2O(Naは
ケイ酸ナトリウム水溶液由来)のモル比が7となるよう
にした。この混合物をステンレス鋼製密閉容器に入れ1
20℃の温度で30日間かけて結晶化させ、その後、容
器より排出し、水洗して固液分離し、50℃で乾燥し
た。得られた粉末は、組成がNa2Si4.19.2・4.
9H2Oで粉末X線回折の結果と併せてマカタイトであ
ることが認められたが、陽イオン交換容量は55CaC
3mg/gであった。
Example 1 The SiO 2 / Na 2 O molar ratio was 3.07 and the solid content was 37.6.
The water content of a commercially available aqueous solution of sodium silicate (No. 3 water glass) at wt% was adjusted at 120 ° C. so that the molar ratio of H 2 O / Na 2 O (Na is derived from the sodium silicate aqueous solution) was 7. Place this mixture in a stainless steel closed container 1
Crystallization was carried out at a temperature of 20 ° C. for 30 days, after which it was discharged from the container, washed with water to separate solid and liquid, and dried at 50 ° C. The resulting powder had a composition of Na 2 Si 4.1 O 9.2 .
It was confirmed that the substance was macatite with the result of powder X-ray diffraction in 9H 2 O, but the cation exchange capacity was 55CaC.
It was O 3 mg / g.

【0035】次に、この未改質のマカタイト20重量部
(固形分換算)を1Nの塩酸1000重量部に分散し
た。1時間撹拌を続けたのち、ろ過、イオン交換水によ
る洗浄を行った。得られた粉体の組成分析を行ったとこ
ろ、Na2O/4SiO2=0.01で結晶構造は酸型マ
カタイトであった。
Next, 20 parts by weight (as solid content) of this unmodified macatite was dispersed in 1000 parts by weight of 1N hydrochloric acid. After continuing stirring for 1 hour, filtration and washing with ion-exchanged water were performed. When the composition of the obtained powder was analyzed, it was Na 2 O / 4SiO 2 = 0.01 and the crystal structure was acid-type macatite.

【0036】さらに、この酸型マカタイト15重量部を
0.5NのNaOHとKOHの水溶液[Na:K=1:
1(モル比)]1000重量部に投入し、1時間撹拌し
たのち、ろ過、イオン交換水による洗浄、固液分離、次
いで、60℃で乾燥を行った。得られた粉体は、結晶構
造がマカタイト類似の結晶性を示し、組成は、0.1K
2O・0.9Na2O・4.1SiO2・5.5H2Oであ
った。陽イオン交換容量、陽イオン交換速度、結晶水及
び付着水量などを表1及び表2に示す。
Further, 15 parts by weight of this acid-type macatite was added to a 0.5N aqueous solution of NaOH and KOH [Na: K = 1: 1].
1 (molar ratio)] and stirred for 1 hour, followed by filtration, washing with ion-exchanged water, solid-liquid separation, and then drying at 60 ° C. The obtained powder shows crystallinity similar to that of macatite and its composition is 0.1K.
Was 2 O · 0.9Na 2 O · 4.1SiO 2 · 5.5H 2 O. Tables 1 and 2 show the cation exchange capacity, cation exchange rate, water of crystallization and amount of attached water.

【0037】実施例2 粉末シリカゲル及び水酸化ナトリウムを用いて調製した
SiO2/Na2Oのモル比が3.1のケイ酸ナトリウム
水溶液(3号水ガラス)100重量部を撹拌しながら、
塩化ナトリウム17.5重量部(ケイ酸ナトリウム水溶
液の固形分に対して47重量%)を溶かした水溶液7
7.5重量部を添加した。次いでこの混合物を120℃
で水分調整し、全体量が77.5重量部となるようにし
た。このときH2O/Na2O(Naはケイ酸ナトリウム
水溶液由来)のモル比は7であった。この混合物をステ
ンレス鋼製密閉容器に入れ120℃の温度で48時間結
晶化させ、その後、容器より排出し、水洗して固液分離
し、60℃で乾燥した。得られた粉末は、組成がNa2
Si3.98.8・4.7H2Oで粉末X線回折の結果と併
せてマカタイトであることが認められた。陽イオン交換
容量は83CaCO3mg/gであった。
Example 2 100 parts by weight of an aqueous sodium silicate solution (No. 3 water glass) having a SiO 2 / Na 2 O molar ratio of 3.1 prepared using powdered silica gel and sodium hydroxide was stirred,
Aqueous solution 7 in which 17.5 parts by weight of sodium chloride (47% by weight based on the solid content of the sodium silicate aqueous solution) is dissolved
7.5 parts by weight were added. This mixture is then placed at 120 ° C.
The water content was adjusted to adjust the total amount to 77.5 parts by weight. At this time, the molar ratio of H 2 O / Na 2 O (Na is derived from an aqueous solution of sodium silicate) was 7. This mixture was placed in a stainless steel closed container and crystallized at a temperature of 120 ° C. for 48 hours, then discharged from the container, washed with water, solid-liquid separated, and dried at 60 ° C. The obtained powder has a composition of Na 2
It was observed Si 3.9 O 8.8 · 4.7H together with the results of powder X-ray diffraction at 2 O is makatite. The cation exchange capacity was 83 CaCO 3 mg / g.

【0038】次に、この未改質のマカタイトを実施例1
と同様に酸性物質で処理した。得られた粉体の組成分析
を行ったところ、Na2O/4SiO2=0.004で結
晶構造は酸型マカタイトであった。
Next, this unmodified macatite was used in Example 1.
Treated with acidic material as in. When the composition of the obtained powder was analyzed, it was Na 2 O / 4SiO 2 = 0.004 and the crystal structure was acid-type macatite.

【0039】さらに、この酸型マカタイト15重量部を
0.5NのNaOHとKOHの水溶液[Na:K=1:
2(モル比)]1000重量部に投入し、1時間撹拌し
たのち、ろ過、イオン交換水による洗浄、固液分離、次
いで、60℃で乾燥を行った。得られた粉体は結晶性を
示し、組成は、0.19K2O・0.81Na2O・4.
0SiO2・5.6H2Oであった。陽イオン交換容量、
陽イオン交換速度、結晶水及び付着水量などを表1及び
表2に示す。
Further, 15 parts by weight of this acid-type macatite was added to an aqueous solution of 0.5N NaOH and KOH [Na: K = 1: 1].
2 (molar ratio)] and stirred for 1 hour, followed by filtration, washing with ion-exchanged water, solid-liquid separation, and then drying at 60 ° C. The obtained powder shows crystallinity and has a composition of 0.19K 2 O.0.81Na 2 O.4.
It was 0SiO 2 · 5.6H 2 O. Cation exchange capacity,
Tables 1 and 2 show the cation exchange rate, the water of crystallization, the amount of attached water, and the like.

【0040】実施例3 製造法及び酸性物質による処理まで実施例2と同様であ
る。次に、得られた酸型マカタイト15重量部を0.5
NのNaOHとKOHの水溶液[Na:K=1:8(モ
ル比)]1000重量部に投入し、1時間撹拌したの
ち、ろ過、イオン交換水による洗浄、固液分離、次い
で、60℃で乾燥を行った。得られた粉体は結晶性を示
し、組成は、0.4K2O・0.6Na2O・4.0Si
2・5.2H2Oであった。陽イオン交換容量、陽イオ
ン交換速度、結晶水及び付着水量などを表1及び表2に
示す。
Example 3 The same as Example 2 up to the production method and the treatment with the acidic substance. Next, 0.5 part by weight of the obtained acid-type macatite is added to 0.5.
It was added to 1000 parts by weight of an aqueous solution of N NaOH and KOH [Na: K = 1: 8 (molar ratio)], stirred for 1 hour, filtered, washed with ion-exchanged water, solid-liquid separated, and then at 60 ° C. It was dried. The resulting powder showed crystallinity, composition, 0.4K 2 O · 0.6Na 2 O · 4.0Si
It was O 2 · 5.2H 2 O. Tables 1 and 2 show the cation exchange capacity, cation exchange rate, water of crystallization and amount of attached water.

【0041】実施例4 製造法及び酸性物質による処理まで実施例2と同様であ
る。次に、得られた酸型マカタイト15重量部を0.5
NのNaOHとLiOHの水溶液[Na:Li=2:1
(モル比)]1000重量部に投入し、1時間撹拌した
のち、ろ過、イオン交換水による洗浄、固液分離、次い
で、60℃で乾燥を行った。得られた粉体は結晶性を示
し、組成は、0.27Li2O・0.73Na2O・3.
9SiO 2・5.9H2Oであった。陽イオン交換容量、
陽イオン交換速度、結晶水及び付着水量などを表1及び
表2に示す。
Example 4 The same as Example 2 up to the production method and treatment with an acidic substance.
It Next, 0.5 part by weight of the obtained acid-type macatite is added to 0.5.
An aqueous solution of N NaOH and LiOH [Na: Li = 2: 1
(Mole ratio)] 1000 parts by weight, and stirred for 1 hour
After that, filtration, washing with deionized water, solid-liquid separation, next
Then, it was dried at 60 ° C. The powder obtained is crystalline.
The composition is 0.27 Li2O ・ 0.73Na2O.3.
9 SiO 2・ 5.9H2It was O. Cation exchange capacity,
The cation exchange rate, water of crystallization and amount of attached water are shown in Table 1 and
It is shown in Table 2.

【0042】比較例1 SiO2/Na2Oのモル比が3.0のケイ酸ナトリウム
水溶液(3号水ガラス)100重量部に水酸化ナトリウ
ム13重量部を加えた。これを、200℃で乾燥させた
のち、730℃、1時間焼成した。得られた粉末を粉砕
し、組成分析を行ったところ、Na2O・2SiO2で結
晶構造はδ型にα及びβ型が混入したアルカリ金属二ケ
イ酸塩であった。陽イオン交換容量、陽イオン交換速度
などを表1及び表2に示す。
Comparative Example 1 13 parts by weight of sodium hydroxide was added to 100 parts by weight of an aqueous solution of sodium silicate (No. 3 water glass) having a SiO 2 / Na 2 O molar ratio of 3.0. This was dried at 200 ° C. and then calcined at 730 ° C. for 1 hour. The obtained powder was pulverized and the composition was analyzed. As a result, it was found that the crystal structure of Na 2 O · 2SiO 2 was an alkali metal disilicate in which α and β types were mixed in δ type. The cation exchange capacity and the cation exchange rate are shown in Tables 1 and 2.

【0043】比較例2 比較例1において、水酸化ナトリウムの量を5.5重量
部にし、さらに、水酸化カリウム1.3重量部を加え
た。以下、焼成時間を3時間とした以外は、比較例1と
同様に処理した。得られた粉末は、組成が0.05K2
O・0.95Na2O・2.0SiO2で、結晶構造がδ
型アルカリ金属二ケイ酸塩であった。陽イオン交換容
量、陽イオン交換速度などを表1及び表2に示す。
Comparative Example 2 In Comparative Example 1, the amount of sodium hydroxide was adjusted to 5.5 parts by weight, and further 1.3 parts by weight of potassium hydroxide was added. Hereinafter, the same treatment as in Comparative Example 1 was performed except that the firing time was 3 hours. The obtained powder has a composition of 0.05 K 2
O ・ 0.95Na 2 O ・ 2.0SiO 2 , the crystal structure is δ
It was a type alkali metal disilicate. The cation exchange capacity and the cation exchange rate are shown in Tables 1 and 2.

【0044】比較例3 比較例1及び2で得られたアルカリ金属二ケイ酸塩を実
施例1と同様の改質方法で処理したところ、水酸化カリ
ウムと水酸化ナトリウムの水溶液で処理する段階で、9
8%が溶解してしまった。
COMPARATIVE EXAMPLE 3 The alkali metal disilicates obtained in Comparative Examples 1 and 2 were treated by the same modification method as in Example 1, and at the stage of treatment with an aqueous solution of potassium hydroxide and sodium hydroxide. , 9
8% has dissolved.

【0045】比較例4 シリカゲル、水酸化ナトリウムを用いて、SiO2/N
2Oのモル比が4.0のアルカリ金属ケイ酸水溶液を
作成した。これを200℃で一旦乾燥したのち、700
℃、38時間焼成した。この粉体のX線回折では結晶性
であることが確認されたが、陽イオン交換容量は62C
aCO3mg/gと小さかった。このものの性状を表1
及び表2に示す。
Comparative Example 4 Silica gel and sodium hydroxide were used to produce SiO 2 / N.
An aqueous solution of alkali metal silicic acid having a molar ratio of a 2 O of 4.0 was prepared. After drying it at 200 ℃, 700
Firing was performed at 38 ° C. for 38 hours. This powder was confirmed by X-ray diffraction to be crystalline, but had a cation exchange capacity of 62C.
It was as small as aCO 3 mg / g. Table 1 shows the properties of this product.
And shown in Table 2.

【0046】比較例5 比較例4で得られたアルカリ金属二ケイ酸塩を実施例1
と同様の改質方法で処理した。20%が処理過程で溶解
してしまったが、残ったものの性状を表1及び表2に示
す。
Comparative Example 5 The alkali metal disilicate obtained in Comparative Example 4 was used in Example 1
The same modification method as described above was used. Although 20% was dissolved during the treatment process, the properties of the remaining product are shown in Tables 1 and 2.

【0047】比較例6 実施例2において、酸型マカタイト15重量部を0.1
5NのNaOHとKOHの水溶液[Na:K=1:2
(モル比)]1000重量部に投入した以外は、実施例
2と同様に処理した。得られた物質は結晶性であった
が、組成は0.16K2O・0.84Na2O・5.5S
iO2・6.2H2Oであった。陽イオン交換容量、陽イ
オン交換速度、結晶水及び付着水量などを表1及び表2
に示す。
Comparative Example 6 In Example 2, 15 parts by weight of acid-type macatite was added to 0.1 parts by weight.
Aqueous solution of 5N NaOH and KOH [Na: K = 1: 2
(Mole ratio)] The same treatment as in Example 2 was carried out except that 1000 parts by weight was added. The obtained material was crystalline, but the composition was 0.16K 2 O.0.84Na 2 O.5.5S.
It was iO 2 · 6.2H 2 O. Table 1 and Table 2 show the cation exchange capacity, cation exchange rate, water of crystallization and amount of attached water.
Shown in

【0048】比較例7 実施例2において、酸型マカタイト15重量部を0.5
NのNaOH水溶液1000重量部に投入した以外は、
実施例2と同様に処理した。得られた物質はマカタイト
と同一の結晶構造をもち、組成もNa2O・3.9Si
2・4.9H2Oであった。陽イオン交換容量、陽イオ
ン交換速度、結晶水及び付着水量などを表1及び表2に
示す。
Comparative Example 7 In Example 2, 15 parts by weight of acid-type macatite was added to 0.5 parts.
Except that 1000 parts by weight of N NaOH aqueous solution was added.
Processed as in Example 2. The obtained substance has the same crystal structure as macatite, and the composition is Na 2 O.3.9Si.
It was O 2 · 4.9H 2 O. Tables 1 and 2 show the cation exchange capacity, cation exchange rate, water of crystallization and amount of attached water.

【0049】[0049]

【表1】 [Table 1]

【0050】[0050]

【表2】 [Table 2]

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 組成式 xM2O・(1−x)Na2O・ySiO2・zH2O (式中のMはナトリウム以外のアルカリ金属、xは0.
01〜1の数、yは3〜5の数、zは1〜20の数であ
る)で表わされる結晶性含水アルカリ金属ケイ酸塩から
成る無機陽イオン交換体。
1. A composition formula: xM 2 O. (1-x) Na 2 O.ySiO 2 .zH 2 O (wherein M is an alkali metal other than sodium, x is 0.
An inorganic cation exchanger comprising a crystalline hydrated alkali metal silicate represented by the formula: 01 to 1, y is 3 to 5, and z is 1 to 20).
【請求項2】 ナトリウム以外のアルカリ金属がカリウ
ムである請求項1記載の無機陽イオン交換体。
2. The inorganic cation exchanger according to claim 1, wherein the alkali metal other than sodium is potassium.
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