KR101239605B1 - 수산화 알루미늄겔 입자 및 그 제조 방법 - Google Patents

수산화 알루미늄겔 입자 및 그 제조 방법

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KR101239605B1 KR1020117003233A KR20117003233A KR101239605B1 KR 101239605 B1 KR101239605 B1 KR 101239605B1 KR 1020117003233 A KR1020117003233 A KR 1020117003233A KR 20117003233 A KR20117003233 A KR 20117003233A KR 101239605 B1 KR101239605 B1 KR 101239605B1
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Abstract

본 발명의 목적은, 고순도이며 산 반응성이 매우 양호한 수산화 알루미늄겔 입자 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다. 본 발명은, 철 원소 (Fe) 함유량이 1 ∼ 10 ppm 인 수산화 알루미늄겔 입자 및 그 제조 방법이다.

Description

수산화 알루미늄겔 입자 및 그 제조 방법{ALUMINUM HYDROXIDE GEL PARTICLES AND PROCESS FOR PRODUCTION OF SAME}
본 발명은, 고성능 광학 렌즈 원료, 전기·전자 재료로서 유용한 고순도 수산화 알루미늄겔 입자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
수산화 알루미늄겔 입자는, 의약용 제산제, 난연제, 전기·전자 재료로서 다방면에 걸쳐 사용되어 오고 있다. 그러나, Fe 함유량이 200 ppm 에 가깝기 때문에 고순도의 재료가 요구되는 전기·전자 재료로서의 사용에는 한계가 있었다.
수산화 알루미늄을 제조하는 방법으로서 알루민산나트륨 용액을 출발 원료로 하는 방법이 알려져 있다. 예를 들어, 특허문헌 1 에는, 이하의 공정에 의해 수산화 알루미늄을 제조하는 방법이 제안되어 있다. 즉, 알루민산나트륨 수용액에 산화제를 작용시켜, 알루민산나트륨 중에 함유되는 유기물을 분해한다. 그 후, 종결정 (種結晶) 수산화 알루미늄을 첨가하여 소량의 수산화 알루미늄을 석출시켜 (이 수산화 알루미늄의 석출시에, 원료인 알루민산나트륨 중의 불순물인 Fe 를 흡착시켜), 이 수산화 알루미늄을 제거한다. 그 후, 그 불순물이 제거된 알루민산나트륨 용액에 킬레이트제를 첨가 후, 탄산 가스를 도입하여 수산화 알루미늄을 석출시킨 후, 킬레이트제를 함유하는 수용액으로 세정함으로써 수산화 알루미늄을 제조하는 방법이 제안되어 있다.
그러나, 이 방법에 의해 얻어지는 수산화 알루미늄은, 결정성 수산화 알루미늄으로, 본 발명이 목적으로 하는 수산화 알루미늄겔 (비정질 수산화 알루미늄) 과는 다른 물질이다. 또 이 문헌에는, 알루민산나트륨에 킬레이트제를 첨가하여 착물을 형성하고, 얻어지는 수산화 알루미늄 중의 Fe 의 함유량을 저하시키는 것이 제안되어 있다. 그러나, 알루민산나트륨 수용액은 알칼리성 (pH 10 이상) 이므로, Fe 는 이온으로서 존재하지 않고 수산화물 (초미립자의) 로 존재하고 있는 것으로 쉽게 추측된다. 킬레이트제의 착이온 형성은 대상물이 이온이어야 하기 때문에, 이 방법에 의해 Fe 함유량이 적은 수산화 알루미늄을 제조할 수는 없다. 또한, 킬레이트제를 함유시킨 세정수로 세정하는 방법도, 대상인 Fe 가 수산화물이므로 착물이 생길 수 없다.
또, 특허문헌 2 에는, 용해 Na2O 농도 100 g/ℓ 이상 및 액 중 Fe 농도 0.4 ㎎/ℓ 이하이며, 용해 Na2O 분과 용해 Al2O3 분의 몰비가 1.6 ∼ 2.0 인 과포화 알루민산나트륨 수용액을 원료 용액으로서 사용하는 방법이 제안되어 있다. 즉, 원료의 온도와 용해 Na2O 농도 및 상기 몰비를 규제하고, 종결정 수산화 알루미늄으로서 BET 법 비표면적 1 ∼ 7 ㎡/g 및 종결정 수산화 알루미늄에 함유되는 Fe 를 규제하고, 또한, 원료 용액의 과포화도를 규제함으로써 수산화 알루미늄을 얻는 방법이 기재되어 있다. 그러나, 이 방법에 있어서도 얻어지는 수산화 알루미늄은 결정성 수산화 알루미늄으로, 본 발명자들이 목적으로 하는 수산화 알루미늄겔 입자 (비정질 수산화 알루미늄) 와는 다른 물질이다.
일본 공개특허공보 2008-19158호 일본 공개특허공보 평11-278829호
본 발명의 목적은, 고순도로 산 반응성이 매우 양호한 수산화 알루미늄겔 입자 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명자들은, 고순도, 특히 철 원소 (Fe) 함유량이 작은 수산화 알루미늄겔 입자를 제조하는 것에 대하여 예의 연구를 거듭하였다. 그 결과, 원료인 황산알루미늄 등의 가용성 알루미늄염 수용액에 킬레이트제를 첨가하여, 철 (Fe) 의 착물을 형성시키면, 매우 효율적으로 수산화 알루미늄겔 입자 중의 철 원소 (Fe) 의 함유량을 저감시킬 수 있는 것을 알아내었다. 또, 알칼리 금속 혹은 암모늄의 탄산염 수용액과 가용성 알루미늄염 수용액과의 반응을, 특정 몰비 (CO3/Al2O3) 로 특정 온도 범위에서 실시하는 것이 유효한 것을 알아내었다.
본 발명은 이들의 지견에 기초한다.
즉, 본 발명은, 철 원소 (Fe) 함유량이 1 ∼ 10 ppm 인 수산화 알루미늄겔 입자이다.
또 본 발명은, (1) 가용성 알루미늄염 수용액에 킬레이트제를 첨가하여 착물을 형성시키고,
(2) 알칼리 금속 혹은 암모늄의 탄산염 수용액과, 얻어진 착물을 함유하는 가용성 알루미늄염 수용액을, 그 탄산염 중의 탄산 이온과 가용성 알루미늄염 중의 산화 알루미늄과의 몰비 (CO3/Al2O3) 가 3.0 ∼ 4.5 가 되는 비율로, 온도 10 ∼ 40 ℃ 에서 반응시키고,
(3) 얻어진 반응 생성액을 고액 분리하여 케이크를 얻고,
(4) 얻어진 케이크를, 무기산 및 수용성 알루미늄염으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 이온 교환제의 수용액과 접촉시키고, 그리고
(5) 케이크를 건조시키는,
각 공정을 포함하는 수산화 알루미늄겔 입자의 제조 방법이다.
본 발명의 수산화 알루미늄겔 입자는 이하의 공정에 의해 제조할 수 있다.
(1) 가용성 알루미늄염 수용액에 킬레이트제를 첨가하여 착물을 형성시키는 공정 (착물 형성 공정),
(2) 알칼리 금속 혹은 암모늄의 탄산염 수용액과, 얻어진 착물을 함유하는 가용성 알루미늄염 수용액을, 그 탄산염 중의 탄산 이온과 가용성 알루미늄염 중의 산화 알루미늄과의 몰비 (CO3/Al2O3) 가 3.0 ∼ 4.5 가 되는 비율로, 온도 10 ∼ 40 ℃ 에서 반응시키는 공정 (반응 공정),
(3) 얻어진 반응 생성액을 고액 분리하여 케이크를 얻는 공정 (고액 분리 공정),
(4) 얻어진 케이크를, 무기산 및 수용성 알루미늄염으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 이온 교환제의 수용액과 접촉시키는 공정 (이온 교환 공정), 그리고
(5) 케이크를 건조시키는 공정 (건조 공정).
(착물 형성 공정)
착물 형성 공정은, 가용성 알루미늄염 수용액에 킬레이트제를 첨가하여 착물을 형성시키는 공정이다.
가용성 알루미늄염으로서는, 염화 알루미늄, 질산알루미늄, 황산알루미늄 등을 들 수 있는데, 황산알루미늄이 저렴하여 가장 바람직하다.
종래의 수산화 알루미늄겔에 함유되어 있는 철 원소 (Fe) 는, 그 모두가 원료인 가용성 알루미늄염에서 유래한다. 따라서, 이 가용성 알루미늄염에 함유되는 Fe 에 어떤 처리를 실시하여, 얻어지는 수산화 알루미늄겔에 함유시키지 않도록 할 필요가 있다. 그 방법으로서 가용성 알루미늄염 수용액에 킬레이트제를 첨가하여 착물을 형성시키면, 착물을 형성한 Fe 는 반응 모액과 함께 배출되기 때문에, 얻어지는 수산화 알루미늄겔 중의 Fe 함유량이 적어진다. 또한, 다량의 알루미늄 이온 존재하에서 Fe 이온의 착물이 선택적으로 형성되는 것은, 가용성 알루미늄염 수용액의 pH 는 2.5 이하이며, Fe 이온의 착물 형성은 pH 2 이하이고, 알루미늄의 착물 형성은 pH 3 이상이기 때문으로 여겨진다.
킬레이트제로서는, 에틸렌디아민 4 아세트산의 염을 들 수 있다. 에틸렌디아민 4 아세트산의 염으로서, 에틸렌디아민 4 아세트산 2 나트륨, 에틸렌디아민 4 아세트산 3 나트륨, 에틸렌디아민 4 아세트산 4 나트륨, 에틸렌디아민 4 아세트산 2 암모늄, 에틸렌디아민 4 아세트산 3 암모늄, 에틸렌디아민 4 아세트산 4 암모늄, 하이드록시에틸에틸렌디아민 3 아세트산 3 나트륨, 하이드록시에틸에틸렌디아민 3 아세트산 3 암모늄, 디하이드록시에틸에틸렌디아민 2 아세트산 2 나트륨, 디하이드록시에틸에틸렌디아민 2 아세트산 2 암모늄, 디에틸렌트리아민 5 아세트산 5 나트륨, 디에틸렌트리아민 5 아세트산 5 암모늄, 트리에틸렌테트라민 6 아세트산 6 나트륨, 트리에틸렌테트라민 6 아세트산 6 암모늄, 하이드록시에틸이미노 2 아세트산 2 나트륨, 하이드록시에틸이미노 2 아세트산 2 암모늄, 니트릴로트리메틸렌포스폰산 4 나트륨, 니트릴로트리메틸렌포스폰산 5 나트륨, 하이드록시에탄디포스폰산 3 나트륨, 하이드록시에탄디포스폰산 4 나트륨 등을 들 수 있다. 바람직하게는 에틸렌디아민 4 아세트산 2 나트륨, 에틸렌디아민 4 아세트산 3 나트륨, 에틸렌디아민 4 아세트산 4 나트륨이다. 또, 이들의 킬레이트제는 1 종 단독 또는 2 종류 이상의 병용이어도 된다.
킬레이트제의 첨가량은, 원료인 가용성 알루미늄염 수용액 중에 함유되는 Fe 이온에 대해 1 ∼ 30 배 몰, 바람직하게는 5 ∼ 25 배 몰, 보다 바람직하게는 10 ∼ 20 배 몰이다. Fe 이온에 대해, 1 몰 이하의 첨가량에서는 착물 형성량이 적어져 본 발명의 목적을 달성할 수 없게 되고, 30 배 몰 이상의 첨가는 고비용이 되어 경제적으로 불리해진다.
(반응 공정)
반응 공정은, 알칼리 금속 혹은 암모늄의 탄산염 수용액과, 착물 형성 공정에 의해 얻어진 착물을 함유하는 가용성 알루미늄염 수용액을, 탄산염 중의 탄산 이온과 가용성 알루미늄염 중의 산화 알루미늄과의 몰비 (CO3/Al2O3) 가 3.0 ∼ 4.5 가 되는 비율로, 온도 10 ∼ 40 ℃ 에서 반응시키는 공정이다.
알칼리 금속 탄산염으로서는, 탄산 칼륨, 탄산나트륨을 들 수 있는데, 탄산나트륨이 가장 바람직하다. 탄산 암모늄도 유효하다.
반응은, 탄산염 수용액의 일정량을 반응조에 투입하여 뒤섞으면서, 가용성 알루미늄염 수용액 일정량을 일정한 속도로 주가 (注加) 하고, 또, 반대로 가용성 알루미늄염 수용액의 일정량을 반응조에 투입하여 뒤섞으면서, 탄산염 수용액의 일정량을 일정한 속도로 주가하는 배치 반응으로 실시할 수 있다. 또한, 가용성 알루미늄염 수용액과 탄산 알칼리 수용액을 일정한 비율로, 미리 일정량의 물을 투입한 오버플로우가 장착된 반응조에 주가하는 연속 반응으로 실시할 수도 있지만, 생산성 (반응 능력) 이 양호한 연속 반응 방식이 바람직하다.
탄산염 수용액의 농도는 0.7 ∼ 2.0 몰/ℓ 가 바람직하다. 가용성 알루미늄염 수용액의 농도는 Al2O3 로서 0.25 ∼ 1.2 몰/ℓ 가 바람직하다.
또, 탄산염 수용액과 가용성 알루미늄염의 비율은, 탄산염 중의 탄산 이온과 가용성 알루미늄염 중의 산화 알루미늄의 비율 (CO3/Al2O3) 이 3.0 ∼ 4.5, 바람직하게는 3.3 ∼ 3.9 가 되도록 한다.
반응 온도는, 10 ∼ 40 ℃, 바람직하게는 20 ∼ 30 ℃ 이다. 또, 반응 pH 는 탄산염과 가용성 알루미늄염의 투입 비율에 지배되는데, 대체로 6.0 ∼ 7.0 이다.
(고액 분리 공정)
고액 분리 공정은, 얻어진 반응 생성액을 고액 분리하여 케이크를 얻는 공정이다. 즉, 반응 공정에 의해 얻어진 반응 생성액을 고액 분리하여 케이크로서 수산화 알루미늄겔을 얻는 공정이다. 고액 분리는, 여과, 원심 분리 등의 통상적인 방법으로 실시할 수 있다.
(이온 교환 공정)
이온 교환 공정은, 고액 분리 공정에 의해 얻어진 케이크를, 무기산 및 수용성 알루미늄염으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 이온 교환제의 수용액과 접촉시키는 공정이다.
또한, 이온 교환 처리는 수산화 알루미늄겔에 흡착되어 있는 나트륨 이온을 수소 이온 또는 알루미늄 이온으로 치환하여, 수산화 알루미늄겔 중의 산화 나트륨 함유량을 0.1 중량％ 이하로 하기 위해서 실시한다.
무기산으로서, 염산, 질산, 황산 등을 들 수 있다. 수용성 알루미늄염으로서는, 황산알루미늄, 질산알루미늄, 염화 알루미늄 등을 들 수 있다. 그러나, 황산 및 황산알루미늄은, 수산화 알루미늄겔에 흡착되어 있는 나트륨 이온을 수소 이온 혹은 알루미늄 이온으로 치환하는 것은 가능하지만, 동시에 황산 이온이 수산화 알루미늄겔에 강고하게 흡착되어, 이 황산 이온을 제거하기가 곤란하여 바람직하지 않다. 따라서, 염산, 질산, 염화 알루미늄, 질산알루미늄이 바람직한데, 비용적인 면에서 염산, 염화 알루미늄이 보다 바람직하다.
이온 교환은, 반응액을 필터 프레스 또는 드럼 필터로 고액 분리한 케이크에, 상기 이온 교환제를 1 × 10-3 ∼ 1.5 × 10-3 몰/ℓ 의 농도로 조정한 수용액을, 고형분 (수산화 알루미늄겔) 에 대해 70 ∼ 100 배 (용량) 통수 (通水) 시킴으로써 실시할 수 있다. 농도에 관해서는 특히, 무기산은 1 × 10-3 몰/ℓ 미만으로 하면 이온 교환 효율이 나빠짐과 동시에 액량을 많게 해야 하기 때문에 경제적이지 않다. 반대로, 무기산 사용에 있어서는, 1.5 × 10-3 몰/ℓ 를 초과하면 케이크 중의 알루미늄을 용해시켜 수율이 나빠진다. 이온 교환 처리시의 액온은 특별히 한정되지 않지만 15 ∼ 30 ℃ 로 충분하다.
(건조 공정)
건조 공정은, 이온 교환 공정에 의해 얻어진 케이크를 건조시키는 공정이다. 건조기로서, 분무 건조기 (스프레이 드라이어), 밴드 건조기, 전도 전열형 (傳熱型) 구형 (溝型) 교반 건조기 등을 들 수 있는데, 분무 건조기가 가장 바람직하다. 분무 건조시키는 경우에는, 이온 교환 후, 탈수하고, 재유화 (再乳化) 하여 건조시킨다.
(수산화 알루미늄겔 입자)
본 발명의 제조 방법에 의하면, 철 원소 (Fe) 함유량이 1 ∼ 10 ppm 인 수산화 알루미늄겔 입자가 얻어진다. 철 원소 (Fe) 함유량은, 바람직하게는 5 ppm 이하, 보다 바람직하게는 3 ppm 이하이다.
본 발명의 제조 방법에 의하면,
(1) 철 원소 (Fe) 함유량이 1 ∼ 10 ppm 이며,
(2) 산화 나트륨 함유량이 0.1 중량％ 이하이며,
(3) 일본 약국방 제 15 개정의 제산력 측정법에 있어서 0.1 몰/ℓ 염산 소비량이 250 ㎖ 이상인, 수산화 알루미늄겔 입자가 얻어진다.
산화 나트륨 (Na2O) 함유량은, 바람직하게는 0.05 중량％ 이하, 보다 바람직하게는 0.04 중량％ 이하이다.
0.1 몰/ℓ 염산 소비량은, 바람직하게는 280 ㎖ 이상, 보다 바람직하게는 300 ㎖ 이상이다.
실시예
이하 실시예에 기초하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하는데, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 또, 원료인 황산알루미늄 수용액 및 탄산나트륨 수용액, 또한 얻어진 수산화 알루미늄겔의 특성은 이하의 방법에 의해 측정하였다.
(1) 황산알루미늄 수용액 중의 알루미늄 (Al2O3) 은 킬레이트 적정법으로 측정하고, 철 원소 (Fe) 는, 세이코 인스트루먼트사 제조 ICP-AES 장치 SPS1500VR 형을 이용하여 측정하였다.
(2) 탄산나트륨 중의 탄산 (CO3) 의 농도는 식품 첨가물 공정서에 준하여 측정하였다.
(3) 수산화 알루미늄겔 중의 철 원소 (Fe) 는 세이코 인스트루먼트사 제조 ICP-AES 장치 SPS1500VR 형 ICP 를 이용하여 측정하였다.
제산력 (염산 소비량) 은, 일본 약국방 건조 수산화 알루미늄겔의 제산력 측정법에 준하여 측정하였다. 즉, 건조 수산화 알루미늄겔 0.2 g 을 정밀하게 재서 공전 (共栓) 플라스크에 넣고, 0.1 ㏖/ℓ 염산 100 ㎖ 를 정확하게 첨가하고, 마개로 단단히 막아 37±2 ℃ 에서 1 시간 흔들어 섞은 후, 여과한다. 여과액 50 ㎖ 를 정확하게 재서, 과량의 염산을 0.1 ㏖/ℓ 수산화 나트륨액으로 pH 3.5 가 될 때까지 잘 뒤섞으면서 적정하였다.
또, 산화 나트륨 (Na2O) 은 도쿄 광전기 주식회사 제조 염광 광도계 ANA-135 를 이용하여 측정하였다.
실시예 1
(착물 형성 공정 (1))
Al2O3 농도 1.05 몰/ℓ, Fe 농도 15 ㎎/ℓ 의 황산알루미늄 수용액 1,000 ㎖ 에, 수돗물 200 ㎖ 에 2 g 의 에틸렌디아민 4 아세트산 2 나트륨 (EDTA-2Na) 을 용해시킨 수용액을 첨가하고 교반 분산시켜, 황산알루미늄 중의 Fe 를 착물로 한 황산알루미늄 수용액을 얻었다. 이 때의 EDTA-2Na 사용량은, 상기 황산알루미늄 중의 Fe 에 대해 20 배 몰이다. 또, 얻어진 황산알루미늄 수용액의 Al2O3 농도는 0.874 몰/ℓ 였다.
(반응 공정)
오버플로우가 장착된 용량 2.2 ℓ 의 스테인리스제 반응조에, 미리 수돗물 500 ㎖ 를 넣고 교반하에서, 착물 형성 공정 (1) 에 의해 제조한 황산알루미늄 수용액을 14.8 ㎖/분 및 0.76 몰/ℓ 탄산나트륨 수용액을 58.5 ㎖/분의 유속으로 정량 펌프를 이용하여 동시에 공급하고, 반응 온도 22 ∼ 24 ℃ 에서 65 분간 연속 반응하였다. 또한, 탄산나트륨 수용액과 황산나트륨 수용액의 공급 비율은, 몰비 (CO3/Al2O3)=3.44 로 하였다. 또, 반응 pH 는 시종 6.52 ∼ 6.54 였다.
(고액 분리 공정)
얻어진 반응 현탁액을 누체 (nutsche) 를 이용하여 흡인 여과하고, 누체 내에 잔류한 케이크를 얻었다.
(이온 교환 공정)
계속해서, 누체에 1 × 10-3 몰/ℓ 염산 14.5 ℓ 통액시켜, 케이크 중의 나트륨을 이온 교환 제거하였다. 이 액량은, 계산치 고형분에 대해 약 85 배이다.
(건조 공정)
이온 교환한 액을 고형물 환산 농도로서 300 g/ℓ 농도로 재유화하고, 래버러토리 스케일의 스프레이 드라이어로 건조시켜, 수산화 알루미늄겔 입자를 얻었다. 얻어진 수산화 알루미늄겔 입자의 특성을 표 1 에 나타낸다.
실시예 2
EDTA-2Na 사용량을 1.5 g 으로 한 것 이외에는 실시예 1 의 착물 형성 공정 (1) 과 동일한 방법으로, 황산알루미늄 중의 Fe 를 착물로 한 황산알루미늄 수용액을 얻었다 (착물 형성 공정 (2)). 이 때의 EDTA-2Na 사용량은, 황산알루미늄 중의 Fe 에 대해 15 배 몰량으로 하였다.
실시예 1 에 있어서, 반응에 있어서 사용하는 황산알루미늄 수용액을 상기 착물 형성 공정 (2) 에 의해 제조한 황산알루미늄 수용액으로 하고, 이온 교환에 사용하는 무기산 수용액을 1 × 10-3 몰/ℓ 질산 14.5 ℓ 로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법으로 수산화 알루미늄겔 입자를 얻었다. 얻어진 수산화 알루미늄겔 입자의 특성을 표 1 에 나타낸다.
실시예 3
실시예 1 의 착물 형성 공정 (1) 에 있어서, EDTA-2Na 사용량을 1 g 으로 한 것 이외에는 동일한 방법으로, 황산알루미늄 중의 Fe 를 착물로 한 황산알루미늄 수용액을 얻었다 (착물 형성 공정 (3)). 이 때의 EDTA-2Na 사용량은, 황산알루미늄 중의 Fe 에 대해 10 배 몰량으로 하였다.
실시예 1 에 있어서, 반응에 있어서 사용하는 황산알루미늄 수용액을 상기 착물 형성 공정 (3) 에 의해 제조한 황산알루미늄 수용액으로 하고, 이온 교환에 사용하는 수용액을 1 × 10-3 몰/ℓ 염화 알루미늄 수용액 14.5 ℓ 로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법으로 수산화 알루미늄겔 입자를 얻었다. 얻어진 수산화 알루미늄겔 입자의 특성을 표 1 에 나타낸다.
실시예 4
Al2O3 농도 1.05 몰/ℓ, Fe 농도 15 ㎎/ℓ 의 황산알루미늄 수용액 1,000 ㎖ 에, 수돗물 200 ㎖ 에 2.43 g 의 에틸렌디아민 4 아세트산 4 나트륨 (EDTA-4Na) 을 용해시킨 수용액을 첨가하고 교반 분산시켜, 황산알루미늄 중의 Fe 를 착물로 한 황산알루미늄 수용액을 얻었다 (착물 형성 공정 (4)). 이 때의 EDTA-4Na 사용량은, 상기 황산알루미늄 중의 Fe 에 대해 20 배 몰량으로 하였다. 또, 얻어진 황산알루미늄 수용액의 Al2O3 농도는 0.874 몰/ℓ 였다.
실시예 1 에 있어서, 반응에 있어서 사용하는 황산알루미늄 수용액을 상기 착물 형성 공정 (4) 에 의해 제조한 황산알루미늄 수용액으로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법으로 수산화 알루미늄겔 입자를 얻었다. 얻어진 수산화 알루미늄겔 입자의 특성을 표 1 에 나타낸다.
실시예 5
Al2O3 농도 107 g/ℓ, Fe 농도 7.3 ㎎/ℓ 의 황산알루미늄 수용액 1,000 ㎖ 에, 수돗물 100 ㎖ 에 487 ㎎ 의 에틸렌디아민 4 아세트산 2 나트륨 (EDTA-2Na) 을 용해시킨 수용액을 첨가하고 교반 분산시켜, 황산알루미늄 중의 Fe 를 착물로 한 황산알루미늄 수용액을 얻었다 (착물 형성 공정 (5)). 이 때의 EDTA-2Na 사용량은, 황산알루미늄 중의 Fe 에 대해 10 배 등량으로 하였다. 또, 얻어진 황산알루미늄 수용액의 Al2O3 농도는 0.874 몰/ℓ 였다.
실시예 1 에 있어서, 반응에 있어서 사용하는 황산알루미늄 수용액을 착물 형성 공정 (5) 에 의해 제조한 황산알루미늄 수용액으로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법으로 수산화 알루미늄겔 입자를 얻었다. 얻어진 수산화 알루미늄겔 입자의 특성을 표 1 에 나타낸다.
비교예 1
실시예 1 에 있어서, 황산알루미늄을 무처리의 황산알루미늄 수용액으로 한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일한 방법으로 수산화 알루미늄겔 입자를 얻었다. 얻어진 수산화 알루미늄겔 입자의 특성을 표 1 에 나타낸다.
비교예 2
실시예 5 에 있어서, 황산알루미늄을 무처리의 황산알루미늄 수용액으로 한 것 이외에는, 실시예 5 와 동일한 방법으로 수산화 알루미늄겔 입자를 얻었다. 얻어진 수산화 알루미늄겔 입자의 특성을 표 1 에 나타낸다.
실시예 1 ∼ 5 로부터, 황산알루미늄 수용액에 킬레이트제를 첨가하여 황산알루미늄 수용액의 Fe 이온을 착물로 하고, 모액으로서 배출시키면, 얻어지는 수산화 알루미늄겔 중에 함유되는 Fe 를 저감시킬 수 있는 것을 알 수 있다. 또, 세정시에 무기산 또는 무기산의 염류로 세정함으로써, 얻어지는 수산화 알루미늄겔 중의 나트륨을 저감시킬 수 있어 고순도의 수산화 알루미늄겔 입자가 얻어지는 것을 알 수 있다. 또, 본 발명의 수산화 알루미늄겔은 제산력 값으로부터 알 수 있는 바와 같이, 저농도의 산에 대해서도 반응성이 매우 양호한 것을 알 수 있다.
Figure 112011009829341-pct00001
발명의 효과
수산화 알루미늄 (결정성) 과 본 발명의 수산화 알루미늄겔 (비정질) 의 특성차는, 수산화 알루미늄은 산에 대한 반응성이 매우 나쁘고, 본 발명의 수산화 알루미늄겔은 산에 대한 반응성이 매우 양호하다는 것이다.
또, 수산화 알루미늄을, 고성능 광학 렌즈 등의 제조 원료로서, 혹은 전기·전자 재료로서 사용하는 경우, 무기산 혹은 유기산에 용해시켜 그들의 염류로서 이용되는 경우가 많은데, 수산화 알루미늄은 산 반응성이 나쁘기 때문에 사용하는 산의 농도를 높게 해야 하고, 또, 온도를 높게 할 필요가 있다. 이에 대해, 본 발명의 수산화 알루미늄겔은, 산 반응성이 매우 양호하므로 간편하고도 경제적으로 무기산 혹은 유기산의 염류가 얻어진다.
또, 본 발명에서 얻어지는 수산화 알루미늄겔 입자는, Fe 함유량이 1 ∼ 10 ppm 이하이다. 또 산화 나트륨 (Na2O) 함유량이 0.1 중량％ 이하이다. 또 일본 약국방 제 15 개정의 제산력 측정법에 있어서 0.1 몰/ℓ 염산 소비량이 250 ㎖ 이상이다.
본 발명에 의하면, Fe 함유량이 많은 가용성 알루미늄염을 원료로서 이용해도, Fe 함유량이 10 ppm 이하이고, 산화 나트륨 함유량이 0.1 중량％ 이하이고, 또한 일본 약국방 제 15 개정의 제산력 측정법에 있어서 0.1 몰/ℓ 염산 소비량이 250 ㎖ 이상인 수산화 알루미늄겔 입자를 간편하고도 경제적으로 얻을 수 있다.
산업상 이용가능성
본 발명의 수산화 알루미늄겔 입자는, 고성능 광학 렌즈나, 전기·전자 재료의 제조 원료로서 사용할 수 있다.

Claims (7)

  1. (1) 철 원소 (Fe) 함유량이 1 ∼ 10 ppm 이고,
    (2) 산화 나트륨 함유량이 0.1 중량％ 이하이며,
    (3) 일본 약국방 제 15 개정의 제산력 측정법에 있어서 0.1 몰/ℓ 염산 소비량이 250 ㎖ 이상인 수산화 알루미늄겔 입자.
  2. 삭제
  3. (1) 가용성 알루미늄염 수용액에 킬레이트제를 첨가하여 착물을 형성시키는 공정,
    (2) 알칼리 금속 혹은 암모늄의 탄산염 수용액과, 얻어진 착물을 함유하는 가용성 알루미늄염 수용액을, 그 탄산염 중의 탄산 이온과 가용성 알루미늄염 중의 산화 알루미늄의 몰비 (CO3/Al2O3) 가 3.0 ∼ 4.5 가 되는 비율로, 온도 10 ∼ 40 ℃ 에서 반응시키는 공정,
    (3) 얻어진 반응 생성액을 고액 분리하여 케이크를 얻는 공정,
    (4) 얻어진 케이크를, 무기산 및 수용성 알루미늄염으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 이온 교환제의 수용액과 접촉시키는 공정, 및
    (5) 케이크를 건조시키는 공정을 포함하는 수산화 알루미늄겔 입자의 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 알칼리 금속의 탄산염이 탄산나트륨인 제조 방법.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 킬레이트제가 에틸렌디아민 4 아세트산의 염인 제조 방법.
  6. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 킬레이트제의 첨가량이, 가용성 알루미늄염 용액 중에 함유되는 철이온에 대해 1 ∼ 30 배 몰인 제조 방법.
  7. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 가용성 알루미늄염이 황산알루미늄인 제조 방법.
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