JPS5824335A - 水溶液の濃化法 - Google Patents

水溶液の濃化法

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JPS5824335A
JPS5824335A JP57081363A JP8136382A JPS5824335A JP S5824335 A JPS5824335 A JP S5824335A JP 57081363 A JP57081363 A JP 57081363A JP 8136382 A JP8136382 A JP 8136382A JP S5824335 A JPS5824335 A JP S5824335A
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dispersion
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montmorillonite
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    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/06Solidifying liquids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C05FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05GMIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
    • C05G5/00Fertilisers characterised by their form
    • C05G5/20Liquid fertilisers
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はゲル化用粘土に関し、特に普通はrル  ;化
しない粘土を、水性及び有機の液体系f濃厚にするため
のゲル化用粘土として用いることができるように処理す
る方法に関する。
成る粘土鉱物製品はゲル化用粘土として知られている。
そのような粘土は、削孔用泥状物、ff体動物用餌、懸
濁肥料、アスファルト減量剤、油性鋳物砂結合剤等を稠
密にするのに用いられ、亦。
石炭・油混合物を安定化するのにも用いられる。
典ll的なゲル化用粘土にはワイオミング(Wyani
ng)ベントナイト、アタパルがイト、セピオライト及
びヘクトライトかある。これらのゲル化用粘土は。
規定された負の粘土を水の中に攪拌して入れることによ
り、水を濃化するのに用いることができる。
達成される濃化の程度は、用いられた粘土の量及び攪拌
剪断によって系、に加えられた仕事量の直接の関数であ
る。同じ之等の粘土を、液体中へ攪拌して入れる前に、
成る有機表面活性剤で前処理することにより、或は表面
活性剤と同時に液体に粘土を添加し、その場で粘土と表
面活性剤との相互作用を達成することにより、有機液体
を濃厚にてるのに用いることができる。
上記粘土の中で、ワイオミング ベントナイト及びヘク
トライトが水を吸収して膨潤し、#に化効果を達成する
ことができる板状粘土である。膨潤は之等の粘土鉱物の
固有の性質である。なぜなら隣接した板状結晶間の陽イ
オンがそれらに水を取り込ませるような截(例えばNム
りのものになっているからである。水のイオン含有量が
大きい時。
それらは水を吸収せず、従って塩含有溶液に対しては濃
化剤にはならない。
アタパルガイド、セビオライト及びペリゴルスカイト(
palygorskite )は、単にそれらを水中に
攪拌しながら入れるだけで水を濃化することができる針
状粘土鉱物である。之等の鉱物では個々の針状結晶が分
離し、拡がったrル構造として相互作用し、連続的な水
の相を濃化することにより。
濃化が達成される。之等の鉱物群は、その粘度を増大で
る仕方に起因して、イオンmffの高い水溶液1例えに
飽和NaC1,石膏、 Mg804等々を含む水溶液を
効果的に濃化し、之等の鉱物による汚染が認められる場
合は一般に商業的に用いられている。
2尋粘土鉱物は全て、メルク(Merck ) 社カb
商標名カルボン(Oalgon )として販売されてい
る六メタ燐酸ナトリウム、 TSPF (ピロ燐酸四ナ
トリウム)及び成る燐酸塩ガラスの如き化学分散剤と共
に水中に予かしめ分散させることができ。
その分散剤に対する中和4J (C!a”、 Al””
或は他の多価陽イオンを含む)を添加するか、又は二重
層を壊すのに光分なイオン物質を添加することにより、
濃化剤として粘土を再凝集するのに用いることができる
。ワイオミング ベントナイトの如き板状ゲル化性物質
で濃化された水系は、高濃度のイオン性物質或は低濃度
の多価陽イオンを添加した時、不安定になる傾向がある
。再凝集化された針状粘土で濃化された水系は、同じ液
体が乾燥(未分散)粘土添加物で濃化されに場合よりも
一層安定である傾向があるのみならず、一層大きなゲル
化効率を示す。
ジョーシア州オクロツク= −(0chlockn@e
 )の地域に産する成るモンモリロナイト型粘土は。
はとんど水を濃化又はゲル化する能力を示さないので、
非aI瀾性粘土として分類されている。之は。
それら板状結晶間に存在している成る樵のイオン(At
”及びいくらかのaa + 2 )か自然的に水を吸収
しπすl潤し1こりするのを妨げる結果による。実際、
之等の粘土は高剪断攪拌を用いても水をゲル化しない。
それらの粘土は商業的に採掘されており、熱的及び機械
的に処理して、油及びグリース吸収剤、ペットの敷きわ
ら、貴業用化学的担体等等として販売されている粒状吸
収剤をつくっている。
本発明によiは、モンモリロナイト (montmorillonite) ill粘土はJ
y’ル化特性をそれらに賦与するように処理できること
が発見された。
粘土を水性系に対するゲル化剤として適切なものにする
ために、粘土をmyg*水分1水分10〜九5より細か
くなるようにする。乾燥・粉砕しに粘土、!に化学的分
散剤で水中に分散し,然る後その混合物を分散剤の分散
能力を中和する種類の凝集剤と共に,ゲル化しようとす
る系に添加する。意外なことに,この棟の予かしめ分散
させたモンモリロナイト粘土でゲル化しにイオン含有の
高−・水性系を1,艮好な安定性を示す。同じ乾燥・粉
砕しπ粘土は,適当な表面活性剤と共に液体へ攪拌しな
カ1ら入れた場合,有機液体のゲル化剤として用(する
こともできる。
本発明を実施するのに今迄行われてきた試験&家。
アルミニウム及びカルシウム モンモリロナイト粘土を
用いている。アルミニウム モンモリロナイト粘土はジ
ョーシア州オクロクニーからのものであつy=表Iにア
ルミニウム モンモリロナイト粘土の典裂的な化学的分
析値が記載しである。
表に列挙した成分は酸化物の係として表わされているが
,それら成分は実際には複雑なアルミノ珪酸塩として粘
土中に存在して(蔦る。表Iに示した係は揮発性遊離成
分に基いて−・る(1200’l?)。
表  I 成分    憾 5102  としてのSi       69.491
F820BとしてのFe         7.94A
120.とじてのAl        16.65Ti
Og としてのTi        O.560aO 
 としてのoa        O.O4MgO  と
してのMg1・78 Na20 としてのNIL        0.15に
20  としてのK         O.06ao2
  としてのc         O.15so2, 
 としてのs         2.63P203  
としてのP         0.55合  計   
        99.90本発明を水性系を濃化する
ために用−)る例を示すために行われたい(つ力・の試
験を次に記述する。
実施例1 オクロクニー アルミニウム モンモIJ o f イ
ト鉱床からの粗製粘土を、1001が6メツシユより細
かくなるように粉砕し、遊離水分が12%になる迄10
5?で乾燥し、ハンマーミルで約100憾が325メツ
シユ(45ミクロン)ヲ通るように粉砕した。粉末粘土
の最終遊離水分は10.54であった。この粘土の分散
物は1分散剤として’rsppを用いて表■に示したよ
うに調製した。用いた混合装置は中程度剪断スターリン
グ・マルテイミキサー(Sterling Multi
mixer )であった。処理方法は水又は尿素溶液中
に’rsppを攪拌しながら溶解し、粘土を添加し、粉
末粘土の全てが分散する迄撹拌し続ける(約10分)こ
とからなる。
今後ll!!濁試験と呼ぶ試験は1表■に示した25畳
前分散物(FD粘土〕の評価のために行われた0それら
の試験では2次の成分を用いて作られた擬似3−10−
27懸濁肥料を用いた。
水          1901 FD粘土     80y(乾燥状態で2憾の粘土)1
0−34−0  295y 粉末KC14559 ooofI 生成物10−34−0はTVA管状反応器で作られr燐
酸アンモニウム水溶液である。それは約60唾のポリ燐
酸塩を含んでいる。各試験は可変変圧器(パワースタッ
ト)により速度を調節したワーリング・デレンダ−(W
aring blender)で行われCe100Vで
駆動しながら水とFD粘土試料を1分間混合した。10
−34−0を攪拌しながら添加し、6分間攪拌した。K
CI凝集剤を添加し、電圧を120vへ増加しy、zo
KCIの全てを配合しπ後、混合物を5分間120vで
債拌した。
6 ORPMでのブルックフィールド粘度を、処理後に
決定した。各最終試料を1000−円筒中で一晩保存し
、沈降、上澄み液(8N)及び保存後の沈殿物について
調べた。各試料を均質にし、希望の保存期間後2例えば
24時間、48時間、1週間。
1力月等にの後、デルツクフィールド粘土について再検
量した。懸濁試験で12000I)の最小粘度は奸容で
きる。表■に示すように、試料D−Gはこの最小の数値
に合うか又はそれを超えている。(従ってTgPP賃1
.5嗟〜6.0係(乾燥重量に基いて)で、試験した粘
土分散物に対し満足すべき性能を示している。
前分散物試料E及びσを、もつと効果的にゲル化できた
かどうかを決定するため、それらを高剪断ワーリングデ
レンダーで5分間再撹拌した。この追加処理後に得られ
T−懸濁試験粘度を表■に示す。
表■ 処理     6 RPMでの初期ブルックフィールド
粘土s Op 試料X   試料G 中程度剪′断混合 1200   1200上の結果は
、前分散物の調製中付加的な高剪断混合によりFD粘土
の性能が改良されることを示している 実施例2 表IIK示しに如く、予かじめ分散させたモンモリロナ
イトに対する初期の仕事は25チめ粘土水準で行われた
。他の粘土水準が好ましいか否かを決定するため、実施
例1の粘土を25%、50%及び351KL、て3%の
78PP C粘土重量に基く%)を用いて予かしめ分散
させた。配合及び評価の結果を表■に示す。処理は中程
度の剪断条件で行われ1こ。乾燥状態を基準にした粘土
の量を、FD粘土の添加璽を調節することにより、懸濁
試験の全てにおいて2嗟に調節した。三つの前分散物は
全て懸濁試験で良好な性能を示したが、試料Bは最も満
足のできる前分散物である。
実施例6 押し出し及び押し出しとソーダ灰添加のモンモリロナイ
ト粘土濃化能力に与える影響を決定するため、実施例1
の粗製物に、FM(遊離水分)を51優に増大するのに
光分な水といっしょに練った。押し出し吻を105″F
の炉中で15 % FM迄乾燥し、ハンマーミルで粉砕
した。粉砕粘土を6優のT8PP (粘土重量に基(嗟
)を用いて固形物60畳として前分散物とし、Ws濁試
験で評価した。
押し出した粘土は前に評価した押し出しをしなかった粘
土よりも早く分散することが認められた。
押し出した粘土についての懸濁試験粘度は、最初205
0 opで、24時間後には2250 cpであった。
押し出し及び1qbのソーダ灰処理を施した粘土は、最
初2600で、24時間抜2!1500Pであった。之
等の方法のどちらも、一層容易に分散することから価値
のあるものであると思われる。
実施例41 実施例1に記載したようにして、第二の粗製子ンそりロ
ナイト試料を処理した。之をコロイド状アタパルがイト
に通常用いられている一連の品質試験で粘稠化性につい
て調べた。そのような試験はファイアトロール(Fir
strom )試験、 TVA l1l−試験及びムP
工収率試験である。9m試験も行われた・未分散粘土、
6壬のT8PP(粘土重量に基く%)で分散させた60
チ前分散物及びMin−U−Gel 200 +コロイ
ド状アタパルガイドについて行なりた試験結果を表Vに
示す。
表  V 7M4       16.3  −−−     1
5.4API 収率 (Bb工/T) 新鮮な水      a 2    、−−(1112
4塩   水          5     88 
     105注=(1)水のrル化しない大略の粘
度(2)1いrル 実施例5 ミズーリ州コロンビアのミズーリ大学地質学部ソースー
クレイ・ミネラルズ・リボシトリ(8ourceC1a
y Minerals Rθpogitory )から
得られたカルシウムモンモリロナイトで試験した。試料
は(1)STニー□Oaモンモリロナイト(白色)(テ
キサス州インプレス区〕及び(2)  8A、−0Oa
モンモリロナイト〔チェト(ChθtO月(アリシナ州
アパッチ区〕であった。それらは標準の一考粘土鉱物で
膨潤せず、パンΦオルフェン(Van 01phen 
) 及びフリビアット(?ripiat J II集、
ペルガモン・ゾv x (Pergamon Pres
s ) 1979年刊行の「粘土鉱物及び非金楓鉱物の
データーハンドブック(Data Hand’book
 for C1ay Materia’ls andN
on−M@tallic Minerals月に詳述さ
れている。
それらの非*11iil性、非rル化特性は、蒸留水中
60重量係スラリーとしてスターリング・マルチミキサ
ーで10分間攪拌することによって確認されている。ゲ
ルは全く得られていない。同様な結果は、ワーリングプ
レンダー混合機を用いた時にも認められている。試料B
Tエニー及びSAM−0を3憾のTSPP (粘土重量
に基(]を用い251Gの水準で、5分間スターリング
マルチミキサーで攪拌することに、、cり水中の前分散
物にした。次に、それらの前分散粘度を懸濁試験で1べ
た。評価結果を表■に示す。
表■ カルシウム モンモリロナイト(Oa、Mont、)の
性質−FM、  %               I
Q、5     10.9API収率: t+1zl/
を 塩 水            ゲル化無し  ゲル化
無し新鮮な水       II @濁試験 ブルックフィールド粘度 63RPM、cp。
乾燥粘土         200   100前分散
粘土       1300   500SA、−0は
艮くない結果を示したので、高剪断混合装置、ワーリン
グ プレンダーを用いて第二の水中25蚤前分散物を作
ることにより更に評価した。’rspp含有童は5%に
増大した(粘土重量に基く)。この前分散物を懸濁試験
で鉤べると。
6 Q RPMデルツクフィールド粘度11000Pで
あった。之等の結果は、 Oaモンモリロナイトが本発
明の処理法を受は易いことを示している口この理論に束
縛されるものではないが、非膨潤性、非ゲル化性モンモ
リロナイト粘土を中程度の剪断又は高度の剪断条件下で
化学的分散剤を用いて水中に分散させると、粘土結晶の
C”軸を横切る層剥離型の臂開を起し、多くの薄い薄片
を生ずる。それらの薄い薄片が分散剤を吸収するとりそ
れらは電荷を帯びて鉱物分散物の低粘度特性を示す。し
かし粘土1i子を凝集させることにより。
保護帯電損得が破壊されると2粒子が相互作用を及ぼし
て粘性を生ずるゲル構造を与える。
粘土前分散物の凝集化は1分散剤と反応する可溶性多価
陽イオン(例えばC!L++、Al++勺或は高イオン
濃度物(例えばK” 、 NH4”l IJa+)の如
き分散剤中和剤の一つによって2分散された粒子の荷電
層を壊すことにより達成することができる。
石油留分(ナフサ、鉱油、m滑油)、アルキッド樹脂、
アルコール、ポリエーテル、その他多りのものの如き有
機液体のkめのゲル化剤として植種の無機物が長い間用
いられてきた。鉱物ゲル化剤には、エーテル化疎水性無
定形シリカ〔エステルシル(l1fatersil )
) 、無定形シリカエアロデル及び陽イオン性表面活性
剤で処理したフユームF(fumed )シリカ、アミ
ン塩又は第四級窒素化合物で処理したワイオミングベン
トナイト粘土〔ベントン(Bentone ):l *
 TIE四級窒素化合物で反応させたヘクトライト粘土
及びイミダシリン又はアルカノールアミドで処理しにコ
ロイド状アタパルがイトが含まれる。粘土/表面活性剤
の組み合せでゲル化した油は、一般に多くのものがあり
、得られるゲルはチクソトロピー性で、擬可塑性であり
、良好なrル強度を示し、非常に耐熱性である。
熱抵抗は高温グリースのような用途では非常に重喪であ
る。鍛近アタパルがイト・表面活性剤rル化油のための
新しい用途が考えられてきている。
それらは石炭/油混合物(C!10M )で2石炭粒子
を懸濁させるために油相のゲル化剤としてアタパルがイ
ト粘土/表面活性剤と一緒に、約50優の微粉石炭を燃
料油中に分散させたものからなる。
本発明は亦、適切にa11!!!!l!されたアルミニ
ウムモンモリロナイト粘土はこの用途及び他の有機液体
ゲル化用に1表面活性化剤と共に用いて優れた結果を得
ることができるという発見にも基いている。次の実施例
はその発明を例示するものである。
実施例6 実施例1に記載したように調製されたモンモリロナイト
粘土を、アミン(Am1ne )?(アミノエチルエタ
ノールアミン及びタロー脂肪酸のイミダシリン)180
″F′で溶解し、粘土を二枚羽根スターリング マルチ
ミキサーで混合しながら添加し。
粘土がゲル化する迄混合を続けることにより、す6燃料
油中でのゲル化性について幽べた。三つのモンモリロナ
イト粘土試料及びアタパルガイド粘土対照についての配
合及び評価結果を表■に示す。
聾 々 〇 一一―   −嘴  さ 実施4?IJ7 モンモリロナイト粘土を実施例1の如(処理した。粘土
を表■に夕1j挙した添加順序で、実施例6に記載した
ように表面活性剤としてアミンTを用い、す6燃料油中
で予かじめrル化した。次に80優〜200メツシユに
粉砕したケンタラキー瀝青炭50%を、更に攪拌しなが
ら添加した。試みた配合及び評価結果を表1に示す。表
■中試料人及びBは、アミンT(10%]の溶液を含ん
でい1こことが分る。余分の水は処理及び保存中に失わ
れた。試料Cを希釈してないアミンTで処理した。最良
の結果は試料Cで得られた。二番目によいものは試料ム
で、試料Bは、もし2週間内の処理を用いれに成功であ
る。
5        唖  −−− 唖     −00へ     − Vl      寸     寸     寸    
 噂結論として2本発明は、非デル化性モンモリロナイ
ト粘土は一般に非ゲル化性であるとして認められている
ためrル化剤として用いることはできないという従来も
たれていた考えは誤りであるという発見に基いている。
ここに記述した本発明に従い、そのような粘土を特別に
処理及び配合することにより、それらの粘土を水性及び
有機の両方の液体系をrル化するのく適したものにする
ことができる。
代理人浅村 皓 手続補正書(自発2 昭和57年6月λ90 特許庁長官殿 1、事件の表示 昭和57 年特許願第 81 !163  号3、補正
をする者 事件との関係 特許出願人 4、代理人 昭和  年  月  日 6、補正により増加する発明の数 明細書の浄書 (内容に変更なじ)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 fil  普通はゲル化しない粘土を1、:いて水溶液
    を濃厚にする方法において、アルミ;、ラムモンモリロ
    ナイトとカルシウムモンモリロナイトからなる群から選
    はれた粘土を用意し、その粘土を遊離水分10〜15%
    迄乾燥し、少なくとも100係約45ミクロンより細か
    (なるように該粘土を粉砕し、粘土に化学的分散剤を添
    加して前分散物を形成し、&f分散剤を中和することが
    できる凝集剤を用意し、cll仕分散物凝集剤を水溶液
    に添加し。 その溶液を濃厚になる迄攪拌する諸工程からなる水溶液
    の濃化法。 (2)凝集剤が1)分散剤と反応する多価陽イオンとl
    )粘土粒子上の保護性の分散剤荷電層を壊すことができ
    る高イオン濃度物とからなる群から選択されている前記
    第1項に記載の方法。 (3)  分散剤が濃燐酸塩であり、凝集剤がm燐酸塩
    の分散特性を中和することができる前記第1項に記載の
    方法。 (4)普通はゲル化しない粘土を用いて水性液体を濃厚
    にする方法において、アルミニウム又はカルシウム モ
    ンモリロナイト粘土を遊離水分10〜15%迄乾燥し、
    該粘土を少なくとも100憾約45ミクロンより細かく
    なるように粉砕し、該粘土を水又は尿素水溶液中に化学
    的分散剤で分散させて前分散物を形成し、1%にしよう
    とする水性液体に咳前分散物を、該分散剤を中和するこ
    とができる凝集剤と共に添加し、得られた生成物を。 粘土がゲル化する迄攪拌する諸工程からなる水性液体の
    濃化法。 (5)分散剤かぎ口燐酸四す) IJウム(TSPP 
    )で。 凝集剤がその78PPの分散特性を中和することができ
    る前記第4項に記載の方法。 (6)凝集剤が高イオン濃度物である前記第5項に記載
    の方法◎ (7)  TBPPが粘土に基いて約2〜6重童優に等
    しい量で存在する前記第5現に記載の方法。 (8)粘土が前分散物の全重量の約25〜65優に等し
    い量で前分散物中に存在する前期第5項に記帳の方法。 (9)  前分散物が比較的高い剪断混合によって形成
    される前記第5項に記載の方法。 α呻 粘土を、前分散物を形成する前に押し出て前記第
    5項に記載の方法。 αυ ソーダ灰を、押し出し前に粘土へ添加する前記第
    10項に記載の方法。 ・/(13普通はゲル化しない粘土を用いて有機液体を
    濃厚にする方法において、アルミニウム又はカルシウム
     モンモリロナイト粘土を遊離水分10〜15鴫迄乾燥
    し、粘土を少なくとも1oos約45ミクロンより細か
    くなるように粉砕し、該粘土を表面活性剤と共に有機液
    体に添加し、得られた生成物を粘土がゲル化する迄攪拌
    する諸工程からなる有機液体濃化法。 u3  第四級アンモニウム化合物、アミン塩、イミダ
    シリン、アルカノールアミド及び脂肪酸のアミン塩から
    なる群から選択される前記第12項に記載の方法。 α4J  表面活性剤がアミノエチルエタノールアミン
    及びタロー脂肪酸のイミダシリンである前記凭12項に
    記載の方法。 α9 粉砕石炭を生成物中へ攪拌して入れる前記第12
    項に記載の方法@ )αe アルミニウム モンモリロナイトとカルシウム
     モンモリロナイトからなる群から選択された粘土であ
    って、遊離水分10〜159&迄乾燥されており、少な
    くとも100%約45ミクロンヨリ細かくなっている粘
    土と、化学的分散剤及び表面活性剤からなる群から選択
    された薬剤とからなる濃化片前分散物。 a7)薬剤が化学的分散剤であり、尿素、グリコール及
    びグリセリンからなる群から選択された補足剤を添加す
    る前記第16項に記載の前分散物。
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