JPH0859226A - 合成混合層ケイ酸塩及びその製造方法 - Google Patents

合成混合層ケイ酸塩及びその製造方法

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JPH0859226A
JPH0859226A JP6222673A JP22267394A JPH0859226A JP H0859226 A JPH0859226 A JP H0859226A JP 6222673 A JP6222673 A JP 6222673A JP 22267394 A JP22267394 A JP 22267394A JP H0859226 A JPH0859226 A JP H0859226A
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Yoshiro Onodera
嘉郎 小野寺
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    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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Abstract

(57)【要約】 【構成】天然では見い出されていない蛇紋石とスメクタ
イトを成分層とする新規の合成混合層ケイ酸塩およびそ
の製造方法であり、ケイ素、マグネシウムおよびアルミ
ニウムの複合願水酸化物を設計・調製し、陽イオンおよ
び要すればフッ素イオンを添加してスラリーとし、100
℃〜500℃の水熱反応させ、反応生成物を必要に応じて
乾燥・粉砕して得られる。 【効果】上記合成混合層ケイ酸塩は水に分散してゾル・
ゲルを形成し、良好な調粘作用を有し、更に脱水するこ
とによって20Å〜70Åのメゾポア領域に細孔径を有する
多孔体となり、吸着・分離剤や触媒として有用である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は蛇紋石とスメクタイトを
成分層とする合成混合層ケイ酸塩およびその製造方法に
関するものである。さらに詳しくいえば、本発明は水中
で分散し優れたゲル形成能を有し、更には脱水後多孔体
となる特性を有する新規に開発された合成混合層ケイ酸
塩およびその水熱合成法を用いた製造方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】雲母/スメクタイトなど様々な混合層鉱
物が天然には存在することが知られている(例えばCrys
tal structures of clay minerals and their X-ray id
entification, Edited by G.W.Brindley and G.Brown,
Mineralogical Society, London, pp.249-303, 1980)
が、良質なものは少量しか産出せず工業材料としてはほ
とんど省みられていない。しかしながら、大部分の混合
層鉱物は非膨潤層と膨潤層が混在して積層した構造を有
する特異な素材であり、両者の特性を合わせ持っている
ため、混合層構造を制御することによって新たな機能性
材料の創製が期待されている。
【0003】1:1粘土鉱物は八面体シートにアルミニ
ウムが入った2−八面体型粘土鉱物であるカオリナイト
およびマグネシウムが八面体シート位置を占める3−八
面体型の蛇紋石の二種に分類される。非膨潤層として
1:1粘土鉱物および膨潤層としてスメクタイトを構成
層とする混合層鉱物はカオリナイト/スメクタイト混合
層鉱物が知られている(X-ray diffraction and the Id
entification and Analysis of Clay Minerals, D.M.Mo
ore and R.C.Reynolds,Jr., Oxford UniversityPress,
Oxford, pp.259-263, 1989)。しかしながら蛇紋石/ス
メクタイト混合層鉱物の存在は今まで報告されていな
い。
【0004】蛇紋石はかんらん石の変質で生成した蛇紋
岩の主要構成鉱物として産出する。繊維状のクリソタイ
ル、平板状のリザルダイト、平板状形態でx軸方向に波
状の超構造を有するアレチゴライトの三種類が知られて
いる。蛇紋石の四面体シートと八面体シートにアルミニ
ウムが一部置換している鉱物はアルミニウムリザルダイ
ト、アメサイトがあり、いずれも平板状である。
【0005】ケイ素、マグネシウムおよびアルミニウム
よりなる蛇紋石の理想化学組成は一般式(III) Si2-a Al2a Mg3-aO5(OH)4 (III) (式中のaの値は0≦a≦1である)で示される。平板
状の蛇紋石はaの値がa=0かあるいはほとんど0に近
い値のものがリザルダイトに、またa=1のものがアメ
サイトに分類され、その中間組成がアルミニウムリザル
ダイトに相当する。
【0006】アルミニウムリザルダイトは500℃以下の
水熱反応によって合成されている(F.H.Gillery, Am.Mi
ner., 44, 143-152, 1959)。
【0007】蛇紋石は構造的には層電荷は発現せず、従
って陽イオン交換能は認められない。また水中で分散せ
ず、従ってゾル・ゲルを形成することはない。蛇紋石の
うち、クリソタイルは繊維状をしているため、工業的に
はアスベストとして様々な用途に用いられている。しか
しながら、他の蛇紋石はほとんど工業的には用いられて
いない。
【0008】一方、スメクタイトは微粒の粘土鉱物であ
り、層電荷より発現するイオン交換能、膨潤性、分散
性、インターカレーション機能など特異な性質を有して
おり、陶磁器顔料として用いられるカオリナイトなど他
の粘土鉱物とは異なり、ボーリング泥水、鋳物砂、有機
スメクタイトなど特殊な工業的用途に用いられている。
【0009】スメクタイトは2−八面体型スメクタイト
と3−八面体型スメクタイトに大別され、前者は八面体
シート中に3価のアルミニウムおよび後者は2価のマグ
ネシウムが存在する場合が多い。それぞれ八面体シート
あるいは四面体シートで価数の異なる金属との置換によ
って層電荷が生じており、鉱物名もそれに対応してい
る。2−八面体型スメクタイトとしてはモンモリロナイ
ト、バイデライトなどが知られている。3−八面体型ス
メクタイトとしてはサポナイト、ヘクトライト、スチブ
ンサイトなどが知られている。
【0010】ケイ素、マグネシウム及びアルミニウムか
らなるサポナイトの理想化学組成は一般式(IV) Si4-c-dAlc+2dMg3-dO10(OH)2・(Na)c (IV) で示され、層電荷は四面体シート中のアルミニウム置換
量から八面体シート中のアルミニウム置換量を差し引い
た値cによって規定される。サポナイトは350℃以下の
水熱処理によって合成する方法が知られている(特開昭
58−181718)。
【0011】また。サポナイト様結晶格子間にマグネシ
ア、水酸化マグネシウム、水和マグネシアからなる群か
ら選択されたアクセサリ相が内部的に会合した構造を有
する合成スメクタイト組成物及びその製造方法の発明が
報告されている(米国特許、3,855,147号、1974年12月1
7日)。水酸化マグネシウムあるいは水和マグネシアがサ
ポナイト様結晶格子内会合したものはむしろクロライト
類似の粘土鉱物に近い人工鉱物が生成していると考えら
れる。また、マグネシアのみを単独のアクセサリ相とす
る合成スメクタイト組成物も実施例にあり、上記の合成
スメクタイト組成物は本発明の合成混合層ケイ酸塩とは
全く異なった物質と考えられる。
【0012】
【本発明が解決しようとする課題】本発明は天然ではそ
の存在が知られていない蛇紋石とスメクタイトを構成層
とする新規の合成混合層ケイ酸塩およびその製造方法を
提供することを目的としてなされたものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明者らは混合層鉱物
を工業材料として応用するために鋭意研究を重ねた結
果、新規物質である合成混合層ケイ酸塩およびその製造
方法の発明をなすに至った。すなわち、本発明は水中で
分散し、優れたゲル形成能を有し、脱水後多孔体となる
蛇紋石とスメクタイトを成分層とする合成混合層ケイ酸
塩およびその製造方法を提供するものである。
【0014】混合層鉱物の構造については異なった成分
層を含有するため、成分層を結晶化学的にどうとらえる
かという問題がある。たとえば、P、Qの異なる二層か
ら構成される混合層鉱物の場合、P層とQ層の四面体シ
ート組成あるいは八面体シート組成がどうなっているか
は興味深い課題と考えられる。しかしながら、現在の分
析レベルでは層毎あるいはシート毎の分析は出来ず、た
だ全体の分析値を測定することが出来るだけである。し
かしながら単独の鉱物、PあるいはQについてのシート
毎の組成値は調べられており、組成範囲も既知の場合が
多い。従ってそれらの値を使用してP層とQ層から成る
混合層鉱物の組成を設計することは可能である。
【0015】本発明の合成混合層ケイ酸塩についてもそ
れぞれ蛇紋石層およびスメクタイト層の四面体シートあ
るいは八面体シートの化学組成を想定し、蛇紋石層とス
メクタイト層の割合を決定すれば、目的の合成混合層ケ
イ酸塩の組成を設計することができる。
【0016】たとえば本発明の合成混合層ケイ酸塩は次
の様にその組成が規定されている。蛇紋石は一般式
(I) Si2-a Al2a Mg3-a O5(OH)4-b Fb (I) (式中のaおよびbの値は0≦a≦1および0≦b≦4
である)で表わされ、およびサポナイトが一般式(II) [Si4-c-dAlc+2dMg3-dO10(OH)2-eFe]c-・Mf+ c/f (II) (式中のc,d,eおよびfの値は0<c<1、0≦d<
1、0≦e≦2および1≦f≦2とし、Mはアルカリ金
属イオン、アルカリ土類金属イオおよびアンモニウムイ
オンからなる群から選んだ少なくとも1個の陽イオンで
ある)で表わされ、および蛇紋石x層とサポナイトy層
(xとyの値は0<x/y<100である)とから基本構
造が構成される合成混合層ケイ酸塩。
【0017】一般式(I)および一般式(II)における
a、b、c、d、e、fおよび蛇紋石とサポナイトの割
合を決めるxとyの値を設定することにより、目的とす
る本発明の合成混合層ケイ酸塩におけるケイ素、マグネ
シウム、アルミニウムおよびフッ素の構成元素の組成を
設計できる。
【0018】本発明を達成するための方法については以
下に述べる。本発明の製造方法は次の工程からなる。第
一にケイ素、マグネシウムおよびアルミニウムの複合含
水酸化物を調製し、第二にこの複合含水酸化物に交換性
陽イオンおよび必要に応じてフッ素イオンを添加して出
発原料組成物スラリーとし、第三に該スラリーを水熱反
応により合成混合層ケイ酸塩を生成させ、第四にこの水
熱反応物を必要に応じて乾燥し、粉砕することによって
本発明製品を得ることができる。
【0019】第一段階において、前記では設計した目的
の合成混合層ケイ酸塩の組成割合にしたケイ素、マグネ
シウムおよびアルミニウムの複合含水酸化物を沈殿さ
せ、濾過、水洗により副生溶解質を除去することにより
複合含水酸化物が調製される。
【0020】ケイ酸、マグネシウム塩およびアルミニウ
ム塩を混合して作製した酸性均質混合液をアルカリ溶液
と混合して沈殿させて、複合含水酸化物を得ることがで
きる。またケイ酸ナトリウムとアルカリ溶液を混合し、
マグネシウム塩とアルミニウム塩の酸性水溶液と混合し
て複合含水酸化物を得ることができる。マグネシウム塩
とアルミニウム塩はそれぞれ別個に添加することもでき
る。更にケイ酸ナトリウム、アルミン酸ナトリウムとア
ルカリ溶液からアルカリ性均質溶液を調製し、マグネシ
ウム塩および必要に応じてアルミニウム塩の水溶液との
混合によって複合含水酸化物を調製できる。
【0021】ケイ酸溶液はケイ酸ナトリウムと鉱酸を混
合し、液のpHを酸性とすることにより得られる。ケイ酸
ナトリウムと鉱酸を混合する場合、ゲル化を防ぐため、
ケイ酸溶液のpHは1〜3の間になる様にするのが望まし
い。ケイ酸ナトリウムは一般に市販されている1号ない
し3号水ガラスならびにメタケイ酸ナトリウムはいずれ
も使用できる。鉱酸としては硝酸、塩酸、硫酸などが用
いられる。マグネシウム塩およびアルミニウム塩として
は塩化物塩、硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩、過塩素酸塩など
はいずれも使用できる。アルカリ溶液としてはアンモニ
ア水、水酸化ナトリウム溶液、水酸化カリウム溶液、水
酸化リチウム溶液などが用いられうる。
【0022】複合含水酸化物はケイ素、マグネシウムお
よびアルミニウムが単独あるいは混合して溶解している
酸性水溶液およびアルカリ性水溶液を混合して沈殿させ
ることによって得られる。沈殿させる時のpHは重要であ
り、pHが低い場合はマグネシウムとアルミニウムが完全
には沈殿し難く、pHが高い場合はケイ素が溶液中に残存
する場合が多い。沈殿pHは7〜12の範囲であれば良い
が、好ましくは9〜11の範囲に設定するのが良い。
【0023】酸性水溶液とアルカリ性水溶液を混合する
場合、アルカリ性水溶液に酸性水溶液を滴下して沈殿せ
しめても良く、あるいはその逆の順序に滴下しても良
い。また、両方の溶液を瞬時に混合しても複合含水酸化
物の沈殿は得られる。混合の際、特に攪拌は必要ない
が、攪拌することは一向にさしつかえない。次いで濾
過、水洗を繰り返して副生した電解質を充分に除去す
る。
【0024】第二工程の出発原料スラリーは第一工程で
得た複合含水酸化物に水、陽イオンの水酸化物、フッ化
物あるいはそれらの混合水溶液を加え、あるいは要すれ
ばフッ化水素酸を加えることによって調製される。交換
性陽イオンの添加量は一般式(II)のcによって与えら
れるが、その4倍量程度までは添加は許容される。フッ
素の添加は特に必要としないが、必要に応じて添加して
も良い。
【0025】第三工程の水熱反応は第二工程で得られた
出発原料スラリーをオートクレーブに仕込み、100℃な
いし500℃の温度で反応させ、本発明の合成混合層ケイ
酸塩を生成せしめる。自生圧力下で反応は進行するが、
加圧して圧力を高くするのは一向にさしつかえない。反
応中特に攪拌を必要としないが、攪拌することは一向に
さしつかえない。一般に反応温度が高いほど反応速度は
大となり、反応時間が長いほど結晶性は良好となる。
【0026】第四工程においては、第三工程の水熱反応
終了後、オートクレーブ内容物を取り出し、要すれば60
℃以上の温度で乾燥し、必要に応じ粉砕することにより
最終製品が得られる。スプレードライ方式を採用すれば
粉砕する必要はない。
【0027】本発明を実施することによって製造した新
規の合成混合層ケイ酸塩はX線回折、示差熱分析、赤外
吸収スペクトル、化学分析、陽イオン交換容量、分散水
溶液の粘性特性、細孔特性などによって評価することが
できる。
【0028】
【発明の効果】本発明製品中の蛇紋石とスメクタイトの
割合に応じて0〜130ミリ当量/gの陽イオン交換容量を
示す。蛇紋石/スメクタイトの値が4/1よりスメクタ
イトの割合が多くなる本発明製品は水に対して分散性お
よび優れたゲル形成能を示し、チクソトロピー性を有す
るため、水溶性塗料、化粧品、セラミック原料、スラリ
ー安定剤、沈降防止剤、増粘剤、粘結剤、懸濁安定剤、
チクソトロピー性付与剤などとして極めて有用である。
更に高温で安定であるため深部地熱や石油の掘削ボーリ
ング泥水としても用いられうる。また、加熱等による脱
水で20〜70Åのメゾポアを有する多孔体となるため、触
媒、触媒担体、吸着剤、分離剤なとどして利用され得
る。また、層状構造を有し、平板状であるため、高分子
材料の充てん剤、複合材などにも用いられうる。
【0029】
【実施例】
実施例1 1000mlのビーカーに水400mlを入れ、3号水ガラス(SiO
2=28%、Na2O=9%、モル比=3.22)68.7gを溶解し、
16規定硝酸溶液18mlを攪拌しながら加えてケイ酸溶液を
得た。このケイ酸溶液に塩化マグネシウム六水和物一級
試薬(純度98%)71.1gおよび塩化アルミニウム六水和
物一級試薬(純度98%)5.66gを加えて作製したケイ酸
−マグネシウム−アルミニウム均質溶液を2規定水酸化
ナトリウム溶液420ml中に攪拌しながら5分間で滴下し
た。沈澱pHは10.2であった。直ちに得られた複合含水酸
化物を濾過し、充分に水洗した後、1規定水酸化ナトリ
ウム溶液21mlを加えて原料スラリーを調製し、オートク
レーブに移し、自生圧下300℃2時間で反応させた。原
料スラリーのpHは11.6で、合成後のpH10.4であった。冷
却後反応物を取り出し、80℃で乾燥した後、擂潰機にて
粉砕した。
【0030】本製品はa=0、b=0、c=0.4、d=
0、e=0、f=1、x=1およびy=1で設計して製
造したもので、分析値より得られた組成はA=8.0、B
=0.55、C=8.43、D=0.56およびE=0であった。交
換性陽イオン交換容量は0.70ミリグラム当量/gであっ
た。定方位試料のX線回折像では21.3Åおよび11.0Åに
ブロードなピークが観察され、それぞれ001および002ピ
ークに相当すると考えられる。粉末X線回折像から得ら
れた(35、06)反射ピークのd値は1.535Åであった。
2.5%水溶液は一昼夜放置後、チクソトロピー性のある
透明な固体ゲルを形成した。
【0031】実施例2 実施例1と同様な操作で複合含水酸化物を調製した。た
だし、使用する試薬は次の通りである。沈澱pHは10.5で
あった。 3号水ガラス 68.7g 塩化マグネシウム六水和物一級試薬 79.3g 塩化アルミニウム六水和物一級試薬 13.1g 16規定硝酸 18ml 2規定水酸化ナトリウム水溶液 530ml 次に得られた複合含水酸化物に1規定水酸化ナトリウム
水溶液18mlを加えてスラリーとし、オートクレーブに移
し、300℃、24時間反応させた。原料スラリーのpHは11.
5で、合成後のpHは10.1であった。冷却後、反応物を取
り出し80℃で乾燥した後、擂潰機にて粉砕した。
【0032】本製品はa=0.2、b=0、c=0.4、d=
0、e=0、f=1、x=2およびy=1で設計して製
造したもので、分析値より得られた組成はA=8.0、B
=1.29、C=9.08、D=0.45およびE=0であった。交
換性陽イオンはナトリウムであり、本製品の陽イオン交
換容量は0.54ミリグラム当量/gであった。定方位試料
のX線回折像では30.56Å、10.8Åおよび7.50Åのブロ
ードなピークが観察され、それぞれ001、003および004
のピークに相当すると考えられる。(35、06)反射ピー
クのd値は1.537Åであった。2.5%水溶液は一昼夜放置
後、チクソトロピー性のある透明な固体ゲルを形成し
た。
【0033】実施例3 実施例1と同様な操作で複合含水酸化物を調製した。た
だし、使用する試薬は次の通りである。沈澱pHは10.5で
あった。 3号水ガラス 68.7g 塩化マグネシウム六水和物一級試薬 62.2g 塩化アルミニウム六水和物一級試薬 10.0g 16規定硝酸 18ml 2規定水酸化ナトリウム水溶液 400ml 次に得られた複合含水酸化物に1規定水酸化ナトリウム
水溶液31mlを加えてスラリーとし、オートクレーブに移
し、300℃、24時間反応させた。原料スラリーのpHは12.
0で、反応後のpHは9.4であった。冷却後、反応物を取り
出し80℃で乾燥した後、擂潰機にて粉砕して商品とし
た。
【0034】本製品はa=0.2、b=0、c=0.4、d=
0、e=0、f=1、x=1およびy=3で設計して製
造したもので、分析値より得られた組成はA=8.0、B
=0.91、C=7.64、D=0.82およびE=0であった。交
換性陽イオンはナトリウムであり、本製品の陽イオン交
換容量は0.83ミリグラム当量/gであった。定方位試料
のX線回折図では20.1Å、12.5Åのブロードなピークが
認められ、それぞれ003および004ピークに相当すると考
えられる。(35、06)反射ピークのd値は1.534Åであ
った。2.5%水溶液はチクソトロピーの大なる透明な固
体ゲルを形成した。
【0035】実施例4 実施例1、2および3の本発明製品の2.5%分散水溶液
および比較として用いた市販のベントナイト製品クニゲ
ルV1と精製ベントナイト製品クニピアFの各2.5%分
散水溶液の粘性特性をファンVGメーターで測定し、得
られた結果を表1に示す。表からわかる様に実施例1お
よび3の本発明製品は市販の製品であるクニゲルV1あ
るいはクニピアFより良好な粘性特性を示し、特に降伏
値、ゲル強度あるいは低ずり速度における見掛け粘度は
非常に高い値を示すのがわかる。
【0036】
【表1】
【0037】一方、実施例2の本発明製品は2.5%分散
水溶液ではクニゲルV1よりやや良好な特性を示すに過
ぎない。しかしながら表2に認められる様に分散濃度を
高くしてゆくと、クニゲルV1は高ずり速度における見
掛け粘度およびプラスチック粘度のみの増加が目につく
程度に対し、実施例2の本発明製品は全ての粘性特性が
高くなっており、特に低ずり速度における見掛け粘度や
ゲル強度あるいは降伏値の増加が著しいことがわかり、
ゲル化剤として有用である。
【0038】
【表2】
【0039】本発明製品は分散水溶液で良好な粘性特性
を示すが、更に海水中、アルカリ水溶液あるいは酸溶液
中でも特徴的な粘性特性を示す。表3は海水中における
本発明製品および比較製品であるクニピアFの見掛け粘
度を〓東京計器製デジタル粘度計DV−Bで測定したも
のである。表3に示されるように実施例2の本発明製品
は海水中でも良好なゲル形成能を示し、精製ベントナイ
ト製品であるクニピアFより著しく高い見掛け粘度を示
す。
【0040】
【表3】
【0041】表4は1規定水酸化ナトリウム水溶液中に
おける本発明製品およびクニピアFの見掛け粘度をデジ
タル粘度計DV−Bで測定したものである。1規定水酸
化ナトリウム水溶液中に8%分散させた実施例1の本発
明製品分散液は8%クニピアF分散液より非常に高い粘
性特性を示す。更に低濃度である3%分散させた実施例
2の本発明製品分散液は8%分散の実施例1の本発明製
品分散液とほぼ同等の粘性特性を示し、実施例2の本発
明製品は水酸化ナトリウム水溶液中で著しく良好なゲル
形成能を示すことが判明した。
【0042】
【表4】
【0043】表5は1規定水酸化ナトリウム水溶液中に
おける本発明製品およびクニピアFの見掛け粘度をデジ
タル粘度計DV−Bで測定したものである。表5に示さ
れる様に、実施例1の本発明製品は1規定塩酸水溶液に
10%分散させた時、クニピアFより良好なゲル形成能を
有することが判明した。また8%分散させた実施例3の
本発明製品は更に高い見掛け粘度を与え、酸溶液に対し
て良好なゲル化剤として有望なことがわかる。
【0044】
【表5】
【0045】実施例5 実施例1と同様な操作で複合含水酸化物を調製した。た
だし使用する試薬は次の通りである。沈澱pHは10.5であ
った。 3号水ガラス 68.7g 塩化マグネシウム六水和物一級試薬 65.8g 塩化アルミニウム六水和物一級試薬 30.7g 16規定硝酸 18ml 2規定水酸化ナトリウム水溶液 520ml 次に得られた複合含水酸化物に1規定水酸化ナトリウム
水溶液37mlを加えてスラリーとし、オートクレーブに移
し、300℃、24時間反応させた。原料スラリーのpHは11.
8で、反応後のpHは10.7であった。冷却後、反応物を取
り出し80℃で乾燥した後擂潰機にて粉砕した。
【0046】本製品はa=0.3、b=0、c=0.6、d=
0.4、e=0、f=1、x=1およびy=1で設計して
製造したもので、分析値より得られた組成は、A=8.
0、B=3.21、C=9.32、D=1.44およびE=0であっ
た。交換性陽イオンはナトリウムで本製品の陽イオン交
換容量は0.45ミリグラム当量/gであった。本製品の2.5
%分散水溶液は透明なゾル溶液であった。
【0047】実施例6 実施例1と同様な操作で複合含水酸化物を調製した。た
だし、2規定水酸化ナトリウム溶液420mlの代わりに28
%アンモニア水400mlを使用した。沈澱pHは10.7であっ
た。直ちに得られた複合含水酸化物を濾過し、充分に水
洗した後、1規定水酸化ナトリウム溶液21mlを加えて原
料スラリーを調製し、オートクレーブに移し、自生圧力
下250℃、24時間で反応させた。原料スラリーのpHは10.
7で、反応後のpHは10.1であった。冷却後反応生成物を
取り出し、80℃で乾燥した後、擂潰機にて粉砕した。
【0048】本製品はa=0、b=0、c=0.4、d=
0、e=0、f=1、x=1およびy=1で設計して製
造したもので、分析値より得られた組成は、A=8.0、
B=0.50、C=8.42、D=0.21およびE=0であった。
交換性陽イオン交換容量は0.61ミリグラム当量/gであ
った。2%水溶液は一昼夜放置後、チクソトロピー性の
ある透明な固体ゲルを形成した。3.5%分散水溶液の粘
性特性値は次の通りである:見掛け粘度;1022/s=24c
p、5.1/s=2,000cp、プラスチック粘度;8.5cp、降伏
値;31 lb/100ft2、ゲル強度;10秒後=29 lb/100ft2
10分後=67 lb/100ft2
【0049】実施例7 実施例1に従って複合含水酸化物を調製し、1規定水酸
化ナトリウム溶液21mlおよび10%フッ化水素酸52mlを加
えてスラリーを作製し、オートクレーブ中で自生圧力下
200℃、24時間反応させた。原料スラリーのpHは8.4で、
反応後のpHは8.7であった。冷却後反応生成物を取り出
し、80℃で乾燥した後、擂潰機にて粉砕した。
【0050】本製品はa=0、b=3、c=0.4、d=
0、e=1.5、f=1、x=1およびy=1で設計して
製造したもので、分析値より得られた組成は、A=8.
0、B=0.54、C=8.48、D=0.51およびE=6.33であ
った。交換性陽イオン交換容量は0.75ミリグラム当量/
gであった。2.5%分散水溶液の粘性特性は次の通りであ
る:見掛け粘度;1022/s=3.3cp、10.2/s=50cp、プラ
スチック粘度;2.5cp、降伏値;1.5 lb/100ft2、ゲル強
度;10秒後=1lb/100ft2、10分後=5lb/100ft2
【0051】実施例8 実施例1と同様な操作で本発明製品を調製した。ただ
し、水熱合成条件を自生圧力下200℃、24時間とした。
【0052】本製品はa=0、b=0、c=0.4、d=
0、e=0、f=1、x=1およびy=1で設計して製
造したもので、分析値より得られた組成は、A=8.0、
B=0.54、C=8.58、D=0.13およびE=0であった。
交換性陽イオン交換容量は0.48ミリグラム当量/gであ
った。本発明製品は脱水後、多孔性を示し、比表面積の
値は451m2/gであった。
【0053】実施例9 1000mlのビーカーに水160mlを入れ、3号水ガラス68.7g
とアルミン酸ナトリウム1.9gを溶解し、28wt%アンモニ
ア水42mlを加えてアルカリ性混合溶液を調製した。次に
塩化マグネシウム六水和物一級試薬え71.2gを200mlの水
に溶解した。この酸性の塩化マグネシウム水溶液をあら
かじめ調製しておいたアルカリ性混合液に5分間で滴化
して複合含水酸化物を沈殿させ、濾過・水洗によって副
生溶解質を除去した。沈澱pHは9.7であった。複合含水
酸化物に1規定水酸化ナトリウム水溶液11mlを添加して
スラリーとし、オートクレーブ中で自生圧力下450℃、2
4時間反応させた。原料スラリーのpHは11.5で、反応後
のpHは10.3であった。得られた反応生成物を80℃で乾燥
し、粉砕した。
【0054】本製品はa=0、b=0、c=0.4、d=
0、e=0、f=1、x=1およびy=1で設計して製
造したもので、分析値より得られた組成は、A=8.0、
B=0.27、C=8.02、D=0.25およびE=0であった。
陽イオン交換容量は0.64ミリグラム当量/gであった。
2%水溶液は透明なゲルを形成した。比表面積の値は20
2m2/gであった。
【0055】実施例10 1000mlのビーカーに水160mlを入れ、3号水ガラス68.7g
を溶解し、28wt%アンモニア水50mlを加えてアルカリ性
混合溶液を調製した。次に塩化マグネシウム六水和物一
級試薬71.2gおよび塩化アルミニウム六水和物一級試薬
5.6gを100mlの水に溶解し、アルカリ性混合溶液に対し
て5分間で滴下して複合含水酸化物を沈殿させ、濾過・
水洗によって副生溶解質を除去した。沈澱pHは10.2であ
った。これに1規定水酸化ナトリウム水溶液11mlを添加
してスラリーとしてオートクレーブ中自生圧力下250℃
で2時間反応させた。原料スラリーpHは11.1で反応後の
pHは10.2であった。反応生成物を80℃で乾燥後、粉砕し
て製品とした。
【0056】本製品はa=0、b=0、c=0.4、d=
0、e=0、f=1、x=1およびy=1で設計して製
造したものである。陽イオン交換容量は0.49ミリグラム
当量/gであった。300℃加熱処理での比表面積の値は37
0m2/gであった。
【0057】実施例11 実施例1と同様な操作で複合含水酸化物を調製した。た
だし使用する試薬は次の通りである。沈澱pHは10.5であ
った。 3号水ガラス 68.7g 塩化マグネシウム六水和物一級試薬 77.0g 塩化アルミニウム六水和物一級試薬 82.0g 16規定硝酸 18ml 4規定水酸化ナトリウム水溶液 440ml 次に得られた複合含水酸化物に1規定水酸化ナトリウム
51mlを加えてスラリーとし、オートクレーブに移し、30
0℃、24時間反応させた。原料スラリーのpHは11.7で、
反応後のpHは7.5であった。冷却後、反応物を取り出
し、80℃で乾燥した後、擂潰機にて粉砕した。
【0058】本製品はa=0.75、b=0、c=0.6、d
=0.9、e=0、f=1、x=1およびy=1で設計し
て製造したものであり、分析値はA=8.0、B=7.50、
C=9.28、D=1.45およびE=0であった。300℃加熱
処理での比表面積の値は199m2/gであった。
【0059】実施例12 実施例6〜11で得られた本発明製品の細孔特性を表6に
示す。300℃で加熱脱水後、-196℃における窒素ガス吸
着より求めたものである。比表面積199〜451m2/g、細
孔容積が0.232〜0.523cm3/gであり、多孔体として有用
である。また平均細孔径は26.0〜61.2Åのメゾポア領域
にあり、通常のガス分離のみならず、生体関連物質等の
様な大きい有機物質の吸着分離や触媒等に用いられう
る。
【表6】

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】蛇紋石とスメクタイトを成分層とする合成
    混合層ケイ酸塩。
  2. 【請求項2】スメクタイトがサポナイトである請求項1
    の合成混合層ケイ酸塩。
  3. 【請求項3】蛇紋石が一般式(I) Si2-a Al2a Mg3-a O5(OH)4-bFb (I) (式中のaおよびbの値は0≦a≦1および0≦b≦4
    である)で表わされ、およびサポナイトが一般式(II) [Si4-c-d Alc+2d Mg3-dO10(OH)2-eFe]c-・Mf+ c/f (II) (式中のc、d、eおよびfの値は0<c<1、0≦d
    <1、0≦e≦2および1≦f≦2とし、Mはアルカリ
    金属イオン、アルカリ土類金属イオンおよびアンモニウ
    ムイオンからなる群から選んだ少なくとも1個の陽イオ
    ンである)で表わされ、および蛇紋石x層とサポナイト
    y層(xとyの値は0<x/y<100である)とから基本構
    造が構成される請求項2の合成混合層ケイ酸塩。
  4. 【請求項4】yがy=1の場合、xの値が0.1≦x≦10
    で示される請求項3の合成混合層ケイ酸塩。
  5. 【請求項5】ケイ素、アルミニウム、マグネシウム、ナ
    トリウムおよびフッ素の値をA、B、C、DおよびEと
    した場合、A=(2−a)x+(4−c−d)y、B=
    2ax+(c+2d)y、C=(3−a)x+(3−
    d)y、D=cyおよびE=bx+ey(a、b、c、
    d、e、xおよびyは前記と同義の係数を表わし、また
    A=8に設定した場合、B、C、DおよびEの値は0<
    B<8、6<C<12、0<D<2および0≦E<16であ
    る)で示される請求項2、3および4の合成混合ケイ酸
    塩。
  6. 【請求項6】陽イオン交換容量が0〜1.3meq・g-1である
    請求項2の合成混合層ケイ酸塩。
  7. 【請求項7】蛇紋石およびサポナイトの混合層構造を反
    映した長周期反射あるいはその高次反射が10Å以上に認
    められる請求項2の合成混合層ケイ酸塩。
  8. 【請求項8】特許請求範囲の請求項3、4および5の記
    載に従って定められた割合にケイ素、マグネシウムおよ
    びアルミニウムの複合含水酸化物を調製し、濾過水洗に
    よって副生塩を除去した後、陽イオンおよび要すればフ
    ッ素イオンを添加し、100℃ないし500℃の条件下で水熱
    反応を行い、必要に応じて乾燥した後粉砕することを特
    徴とする請求項2、3、4および5記載の合成混合層ケ
    イ酸塩の製造方法。
  9. 【請求項9】ケイ酸、マグネシウム塩およびアルミニウ
    ム塩の均質混合容液をアルカリ溶液で沈殿させて得られ
    たケイ素、マグネシウムおよびアルミニウムの複合含水
    酸化物を用いる請求項8記載の合成混合層ケイ酸塩の製
    造方法。
  10. 【請求項10】ケイ酸ナトリウムとアルカリ溶液を混合
    して均質溶液を調製し、次いでマグネシウム塩とアルミ
    ニウム塩の水溶液と混合することによって沈殿させたケ
    イ素、マグネシウムおよびアルミニウムの複合含水酸化
    物を用いる請求項8記載の合成混合層ケイ酸塩の製造方
    法。
  11. 【請求項11】ケイ酸ナトリウム、アルミン酸ナトリウ
    ムとアルカリ溶液を混合して均質溶液を調製し、次いで
    マグネシウム塩および必要に応じてアルミニウム塩の水
    溶液と混合することによって沈殿させたケイ素、マグネ
    シウムおよびアルミニウム複合含水酸化物を用いる請求
    項8記載の合成混合層ケイ酸塩の製造方法。
  12. 【請求項12】陽イオンがアルカリイオンである請求項
    8記載の合成混合層ケイ酸塩の製造方法。
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