JPS6168317A - ケイ酸アンモニウムの製造方法 - Google Patents

ケイ酸アンモニウムの製造方法

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JPS6168317A
JPS6168317A JP19297284A JP19297284A JPS6168317A JP S6168317 A JPS6168317 A JP S6168317A JP 19297284 A JP19297284 A JP 19297284A JP 19297284 A JP19297284 A JP 19297284A JP S6168317 A JPS6168317 A JP S6168317A
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JP
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silicate
ammonium
exchange resin
solution
resin
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JP19297284A
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Tomoji Morita
森田 知二
Yoshio Takada
良雄 高田
Ken Sato
建 佐藤
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ケイ酸アンモニウムの製造方法に関するも
のである。
〔従来の技術〕
従来、水に可溶なケイ酸塩としてケイ酸ナトリウム(ケ
イ酸ソーダ)、ケイ酸カリウム(ケイ酸カリ)(以後、
総称してケイ酸アルカリと記す)が知られており、これ
らケイ酸アルカリの溶液;こカルシウムイオン溶液やア
ルミニウムイオン溶液を加えると溶媒に不溶なケイ酸カ
ルシウムやアルミノケイ酸塩が生成することは古くから
知られている。また、ケイ酸アルカリの溶液に酸等を作
用させると5i02が生成することも知られている。
このようにケイ酸イオンを含む溶液に金属イオンを加え
溶媒に不溶なケイ酸塩を生成する方法や溶液から5f0
2を生成させる方法ではケイ酸アルカリが原料の代表的
なものであるが、生成物にはアルカリが含まれ、洗浄、
加熱等の除去操作が極めて繁雑になり、場合によっては
このような手段では除去が困難になったりする。例とし
てメタケイ酸ナトリウム溶液から合成したケイ酸カルシ
ウムのナトリウム含有量と洗浄回数の関係を表1に示す
表     1 表1から明らかなように、ケイ酸カルシウム中のナトリ
ウム含有量は洗浄回数により減少することなく、ナトリ
ウムはケイ酸カルシウム固体中に取り込まれていると考
えられ除去が極めて困難なことが示唆される。すなわち
、含有アルカリが電気特性に大きな影響を与えるエレク
トロセラミックス(たとえば酸化亜鉛を主成分とし5i
02を微量添加する電圧非直線性抵抗体では1100p
pの含有ナトリウムが問題になる)の原料や、あるいは
アルカリ分を含まない高純度の化合物を合成する原料と
してはケイ酸アルカリは不適当であるためアルカリイオ
ンを残さないための一つの方法として、従来加熱により
除去可能なアンモニウムイオンにアルカリイオンを置換
する方法として、単純にアンモニウム化合物をケイ酸ア
ルカリ溶液に加えるという方法があった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来用いた方法では溶媒に不溶な二酸化ケイ素がただち
に沈澱する。例としてメタケイ酸ナトリウムト塩化アン
モニウムおよび硫酸アンモニウムを水溶液中で反応させ
た場合の反応式を次に示す。
0メタケイ酸ナトリウムと塩化アンモニウムNaz S
 ioa + 2NLCl−S iOz (自沈)+2
NaCA’+2NH,↑ 0メタケイ酸ナトリウムと硫酸アンモニウムNa2 S
 i03 + (NH4)2 SOa →S ioz 
(自沈)+Naa S04 + 2NHs↑ 以上のようにアンモニウムイオンはアンモニア分子にな
り、ケイ酸イオンは二酸化ケイ素になる。
このようにアンモニウム化合物とケイ酸アルカリを反応
させる方法では、ただちに種々の溶媒に不溶で反応不活
性な二酸化ケイ素が沈澱してしまい、上記方法によりケ
イ酸アンモニウムを得ることは不可能であるといった問
題点があった。
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、二酸化ケイ素の沈澱形成がなく、残留アルカリに
よる純度の低下のないケイ酸アンモニウムの製造方法を
得ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明のケイ酸アンモニウムの製造方法は、ケイ酸塩
を溶媒に溶解したケイ酸塩溶液と、陰イオン交換樹脂を
含むイオン交換樹脂間でイオン交換を行ない、アンモニ
ウム化合物溶液によりケイ酸イオンを溶離する方法であ
る。
この発明においては、イオン交換樹脂を用いているので
上記目的を達成できる。
〔実施例〕
この発明の溶媒としては極性溶媒が用いられ、用いるケ
イ酸塩およびケイ酸アンモニウムを溶解する溶媒が望ま
しい。
溶媒に可溶なケイ酸塩を陰イオン交換樹脂に通して、ケ
イ酸イオンを樹脂に吸着させた後、加熱により分解消失
する陰イオン(たとえば504”−。
N0s−)を含むアンモニウム化合物溶液によってケイ
酸イオンを溶離することにより、ケイ酸アンモニウム溶
液を得る方法である。陰イオン交換樹脂は加熱により分
解消失する陰イオン型(例えば5042−、 N0a−
)にしておくのが望ましい。
なお、上記溶媒に可溶なケイ酸塩を陰イオン交換樹脂に
通す前又は後に、陽イオン交換樹脂に通すことも可能で
、好ましい結果を与える。即ち、溶媒に可溶なケイ酸塩
をNH4+型陽イオン交換樹脂を用いて、ケイ酸塩の陽
イオン(例えばナトリウムイオン)をアンモニウムへ変
換することにより行ない、ケイ酸アンモニウム溶液を得
る方法である。イオン交換はカラム法およびバッチ法が
ある。
カラム法は図面に示す装置により行う。すなわち、図面
はこの発明の一実施例にかかわるカラム法によるイオン
交換の際に用いる装置の断面図であり、陽イオン交換樹
脂の場合を示す。図において、(1)はビーカー、(2
)はケイ酸塩を溶解したケイ酸塩溶液、(3)はガラス
管、(4)はタイボンチューブ。
(5)はフィルタ付カラムクロマト管、(6)はゴム栓
(7)はNH4+型陽イオン交換樹脂、(8)はケイ酸
アンモニウム溶液、(9)はスタンドであり、ケイ酸塩
溶液(2)がNH4+型陽イオン交換樹脂(7)を通過
している間に、ケイ酸塩溶液に含まれる陽イオンが樹脂
に吸着し、代わりにNH4+が脱離し溶液内に出てきて
、ケイ酸アンモニウム溶液となる様子を示す。陰イオン
交換樹脂の場合、ケイ酸塩溶液が樹脂内を通過する際に
ケイ酸イオンが樹脂に吸着し、ケイ酸塩溶液に含まれる
陽イオンはそのまま流出液に含まれる。しかるのち、加
熱等により分解消失する陰イオンを含むアンモニウム化
合物(たとえば硫酸アンモニウム)を溶離剤として、そ
の溶液を陰イオン交換樹脂に通してケイ酸イオンを溶離
し、ケイ酸アンモニウム溶液を得る。
バッチ法はイオン交換樹脂とケイ酸塩溶液をビーカー等
内にてかくはんすることによりイオン交換を行い、交換
法のイオン交換樹脂を 別することによりケイ酸アンモ
ニウム溶液を得る方法である。陰イオン交換樹脂を用い
た場合は、イオン交換を行なった後、更にアンモニウム
化合物溶液にイオン交換樹脂を入れ、再びイオン交換を
行なうのである。
なお、イオン交換樹脂は、使用した溶媒により変質しな
いものが用いられる。
以下実施例によりこの発明の詳細な説明するが、これに
よりこの発明を限定しない。
実施例l 504”−型陰イオン交換樹脂としてDIAION 5
AIOAS04”−°型(三菱化成製)を使用した。
図面に示すように、カラムクロマト管(5)にDI−A
ION 5AIOA 504”−型を500m1l入れ
、これにメタケイ酸ナトリウムNa2SiO395,O
fを水20 om(lに溶かした溶液を通した。滴下速
度は1〜4滴/秒にした。陰イオン交換樹脂中をメタケ
イ酸ナトリウム水溶液が通過する際に、ケイ酸イオンが
樹脂に吸着し、代わりに硫酸イオンが溶液内に脱離して
くる。水洗1)だ後、2.0M硫酸アンモニウム水溶液
を樹脂に通した。吸着したケイ酸イオンが溶離された。
溶離液200mAをメタケイ酸アンモニウム水溶液(た
だし硫酸アンモニウムを含む)として得た。
この14%溶液中のナトリウム含有量等の分析結果を表
2に示す。Na、に、Ca、(J?は原子吸光法、Si
は沈澱法、N、H,Sは燃焼法により分析した。
さらに、この溶液を蒸発乾固させ得られた白色粉末を6
00°C2時間加熱した。この粉末の分析結果を市販の
メタケイ酸ナトリウムの分析結果とあわせて表2に示す
実施例2 NH4+型陽イオン交換樹脂としてDIAION 5K
IBNH,+型(三菱化成工業■製) 、 so、’−
型陰イオン交換樹脂としてDIAION SAI OA
 5042−型(三菱化成工業■製)を使用した。
図面に示すように、カラムクロマト管(5)にDI−A
ION 5KIB NH4+型を500md入れ、これ
にメタケイ酸ナトリウムNa2 S i Os  95
.Ofを水200m1tに溶かした溶液を通した。滴下
速度は1〜4滴/秒にした。陽イオン交換樹脂中をメタ
ケイ酸ナトリウム水溶液が通過する際に、ナトリウムイ
オンが樹脂に吸着し、代わりにアンモニウムイオンが脱
離し溶液内に出てくる。流出液800mlをメタケイ酸
アンモニウム水溶液として得た。
続いて、DIAION 5AIOA 504”−型を5
00m1入れたカラムクロマト管に上記メタケイ酸アン
モニウム水溶液を通した。陰イオン交換樹脂中をメタケ
イ酸アンモニウム水溶液が通過する際に、ケイ酸イオン
が樹脂に吸着し、代わりに硫酸イオンが溶液内に脱離し
てくる。水洗した後、2.0M硫酸アンモニウム水溶液
を樹脂に通した。吸着したケイ酸イオンが溶離され、溶
離液200mlをメタケイ酸アンモニウム水溶液(ただ
し硫酸アンモニウムを含む)として得た。
この1496水溶液中のナトリウム含有量等の分析結果
を表2に示す。この水溶液を蒸発乾固させ得られた白色
粉末を600°C2時間加熱した。この粉末の分析結果
についても表2に示す。各元素の分析は、実施例1と同
様に行なった。
表2から明らかなように、この発明によるメタケイ酸ア
ンモニウム(14%)水溶液中のナトリウム含有量は1
 ppm以下であり、また水溶液を蒸発乾固、加熱処理
した試料においてもIQppmとなっており、陰イオン
交換樹脂を含むイオン交換樹脂によるナトリウムイオン
の除去はほぼ完全である。同様にに、Ca、C1の含有
量も溶液では分析機器の検出限界よりも少なく、蒸発乾
固、加熱処理した試料においても、市販メタケイ酸ナト
リウムに比べて半分以下から1ケタさがっている。また
、実施例1の陰イオン交換樹脂のみを用いて合成し妊メ
タケイ酸アンモニウム水溶液を蒸発乾固、加熱処理した
試料中に含まれるNa 、 K 、 Ca 、 C1l
の量と実施例2とを比較しても、実施例2の方法による
試料の方が純度がよりあがっていることがわかる。この
ように、陽イオン交換樹脂および陰イオン交換樹脂の併
用により、ケイ酸ナトリウムのケイ酸アンモニウムへの
変換は更に完全に行われ、より純度もあがることがわか
る。
また、600°Cの加熱処理をした試料のN、H,Sの
分析値から、硫酸アンモニウムおよびアンモニウムイオ
ンが分解消失していることがわかる。溶液では硫酸アン
モニウムが不純物として存在するが、熱処理によって分
解消失する。すなわち、上記分析結果からケイ酸アンモ
ニウムでは陽イオンおよび溶離剤の加熱による除去が容
易であり、従来品のような残留アルカリによる純度の低
下をまねくことはない。
なお、上記実施例ではDIAION 5KIB  およ
び5AIOAの場合について説明したが、他のイオン交
換樹脂であってもよく、要は陽イオン交換樹脂において
は陽イオンをアンモニウムイオンに変換する能力のある
もの、陰イオン交換樹脂においてはケイ酸イオンを吸着
し、溶離剤の陰イオンの揮類に応じた一定濃度の溶離液
によりケイ酸イオンを脱離する能力のあるものであれば
よく上記実施例と同様の効果を奏する。
また、上記実施例ではカラムにイオン交換樹脂をつめて
溶液を通すカラム法の場合について説明したが、ビーカ
ー等内にてイオン交換樹脂と溶液をかくはんするパッチ
法の場合であってもよく、上記実施例と同様の効果を奏
する。また、上記実施例ではメタケイ酸ナトリウムの場
合について説明したが、溶媒に可溶な他のケイ酸塩であ
ってもよく、上記実施例と同様の効果を奏する。溶離剤
についても上記実施例では硫酸アンモニウムの場合につ
いて説明したが、加熱等により分解消失する陰イオンを
含むアンモニウム化合物の場合であってもよく、上記実
施例と同様の効果を奏する。
また、イオン交換樹脂に溶液を通す順序についても上記
実施例では陽イオン交換樹脂を先にして行ったが、逆の
場合であってもよく、陰イオン交換樹脂を先にしても上
記実施例と同様の効果を奏する。
〔発明の効果〕
この発明は、以上説明したとおり、ケイ酸塩を溶媒に溶
解したケイ酸塩溶液と、陰イオン交換樹脂を含むイオン
樹脂間でイオン交換を行ない、アンモニウム化合物溶液
によりケイ酸イオンを溶離することにより、二酸化ケイ
素の沈澱形成がなく、残留アルカリによる純度の低下の
ないケイ酸アンモニウムの製造方法を得ることができる
なお、特許請求の範囲第2項のように陰イオン交換樹脂
と陽イオン交換樹脂を併用すれば、アルカリイオンのア
ンモニウムイオンへの変換が更に完全に行なわれ、ケイ
酸アンモニウムの純度がより上がるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
図面はこの発明の一実施例のカラム法によるイオン交換
の際に用いる装置の断面図である。 図において、(2)・・・メタケイ酸ナトリウム水溶液
(7)・・・NH4+型陽イオン交換樹脂、(8)・・
・メタケイ酸アンモニウム水溶液である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ケイ酸塩を溶媒に溶解したケイ酸塩溶液と、少な
    くとも陰イオン交換樹脂間でイオン交換を行ない、アン
    モニウム化合物溶液によりケイ酸イオンを溶離するケイ
    酸アンモニウムの製造方法。
  2. (2)ケイ酸塩を溶媒に溶解したケイ酸塩溶液と、陰イ
    オン交換樹脂および陽イオン交換樹脂間でイオン交換を
    行なう特許請求の範囲第1項記載のケイ酸アンモニウム
    の製造方法。
  3. (3)ケイ酸塩溶液と、少なくとも陰イオン交換樹脂間
    でのイオン交換をカラム法により行なう特許請求の範囲
    第1項又は第2項記載のケイ酸アンモニウムの製造方法
  4. (4)ケイ酸塩溶液と、少なくとも陰イオン交換樹脂間
    でのイオン交換をバッチ法により行なう特許請求の範囲
    第1項ないし第3項の何れかに記載のケイ酸アンモニウ
    ムの製造方法。
JP19297284A 1984-09-12 1984-09-12 ケイ酸アンモニウムの製造方法 Pending JPS6168317A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63303808A (ja) * 1987-05-30 1988-12-12 Hayashi Akira ケイ酸アンモニウムの製造法およびケイ酸アンモニウムの利用法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63303808A (ja) * 1987-05-30 1988-12-12 Hayashi Akira ケイ酸アンモニウムの製造法およびケイ酸アンモニウムの利用法

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