KR101354837B1 - 탄산기 함유 수산화마그네슘 입자 및 그 제조 방법 - Google Patents

탄산기 함유 수산화마그네슘 입자 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은 BET 법 비표면적이 80 ㎡/g 이상인 수산화마그네슘 입자 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명은 하기 식 (1)
Mg(OH)2-x(CO3)0.5x·mH2O (1)
단, 식 중 x 및 m 은 하기의 조건을 만족시킨다.
0.02
Figure 112009046467224-pct00030
x
Figure 112009046467224-pct00031
0.7
0
Figure 112009046467224-pct00032
m

Description

탄산기 함유 수산화마그네슘 입자 및 그 제조 방법 {CARBONIC ACID GROUP-CONTAINING MAGNESIUM HYDROXIDE PARTICLE AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}
본 발명은 CO3 이온의 존재하에서 합성한 BET 법 비표면적이 큰 수산화마그네슘 입자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
수산화마그네슘 입자는 예로부터 알려져 있으며, 의약용, 공업용 및 농업용으로서 넓은 분야에서 사용되고 있다. 예를 들어, 의약용으로는 제산제나 완하제 등, 공업용으로는 난연제, 배연 탈황제, 배수 중화제, 세라믹스 원료 및 소결 보조제 등에 이용되고 있다. 농업용에서는 산성 토양의 중화나 미네랄 보급을 위해 고토 (苦土) 비료로서 이용되고 있다.
수산화마그네슘 입자의 대표적인 제조 방법으로서, 해수와 소석회를 반응시키는 해수법을 들 수 있다. 그러나, 해수 중에는 CO2 환산으로 약 0.1 g/ℓ 의 CO3 이온이 함유되어 있기 때문에, 전처리 없이 소석회를 첨가하면 CaCO3 이 생성되어 불순물로서 혼입된다. 그래서, 통상적으로 해수는 탈탄산 처리를 하고 나서 반응에 사용되고 있다. 그 밖에 Mg 원 (源) 으로 간수, 알칼리원으로 가성 소다를 사용하여 반응시키는 방법, MgO 를 수화하는 방법, 마그네슘염과 암모니아를 반응시켜 수산화마그네슘 결정을 정석 (晶析) 하는 방법 등이 있다. 이들 종래의 수산화마그네슘의 제조 방법에서는, CaCO3 이나 MgCO3 등의 불순물을 생성시키는 CO3 이온은 피하여, 가능한 한 반응계에서 제외되는 경향이 있었다.
한편, 탄산마그네슘은, 마그네슘염 용액과 탄산나트륨을 반응시키는 소다회법, 마그네슘염 용액과 탄산암모늄 용액을 반응시키는 탄산암모늄법, 수산화마그네슘에 탄산 가스를 작용시키는 탄산 가스법 등에 의해 제조되고 있다. 이들 방법은, 탄산마그네슘을 얻는 것을 목적으로 하고 있기 때문에 다량의 CO3 이온이 투입되어, 최종 생성물의 화학식은 (3 ∼ 5)MgCO3·Mg(OH)2·(3 ∼ 7)H2O 가 되고, 수산화마그네슘과는 상이한 염기성-탄산마그네슘 특유의 X 선 회절 이미지를 나타냄과 함께 그 BET 법 비표면적이 80 ㎡/g 을 초과하지는 않는다.
특허 문헌 1 에는, 수산화마그네슘과 비정질 규산을 수성 매체 중에서 가열하여, 수산화마그네슘 입자의 표면에 규산마그네슘을 형성시키고, 비표면적이 큰 수산화마그네슘 입자를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이 제법으로 얻어진 수산화마그네슘 입자의 비표면적이 큰 것은, 표면에만 형성된 규산마그네슘염과 일부 미반응으로 잔류하는 것으로 생각되는 비정질 규산의 양자의 영향으로 추정되어, 수산화마그네슘 입자의 비표면적이 커졌다고는 하기 어렵다.
(특허 문헌 1) 일본 공개특허공보 2003-40616호
발명의 개시
본 발명의 목적은, BET 법 비표면적이 큰 수산화마그네슘 입자 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 있다. 또한 본 발명은, 수산화마그네슘 입자를 소성한 BET 법 비표면적이 큰 소성물을 제공하는 것에 있다.
본 발명자들은, 수산화마그네슘 입자가 생성되는 과정에 있어서, 수산화마그네슘 입자의 결정 성장을 저해하는 2 가 아니온을 첨가함으로써, BET 법 비표면적이 큰 수산화마그네슘 입자가 얻어지는 것은 아닐까라는 착상을 가졌다. 이 착상하에, 마그네슘염 용액과 알칼리 물질을 CO3 이온의 존재하에서 반응시킨 결과, 종래와 비교하여 BET 법 비표면적이 큰 수산화마그네슘 입자가 얻어지는 것을 알아내어 본 발명을 완성하였다.
즉 본 발명은, 하기 식 (1)
Mg(OH)2-x(CO3)0.5x·mH2O (1)
단, 식 중 x 및 m 은 하기의 조건을 만족시킨다.
0.02
Figure 112009046467224-pct00001
x
Figure 112009046467224-pct00002
0.7
0
Figure 112009046467224-pct00003
m
Figure 112009046467224-pct00004
1
로 나타내고, BET 법에 의한 비표면적이 80 ∼ 400 ㎡/g 인 수산화마그네슘 입자이다.
또한 본 발명에 의하면, CO3 이온의 존재하에서, Mg 이온과 OH 이온을 수중에서 접촉시키는 것으로 이루어지는 하기 식 (1)
Mg(OH)2-x(CO3)0.5x·mH2O (1)
단 식 중 x 및 m 은 하기의 조건을 만족시킨다.
0.02
Figure 112009046467224-pct00005
x
Figure 112009046467224-pct00006
0.7
0
Figure 112009046467224-pct00007
m
Figure 112009046467224-pct00008
1
로 나타내는 수산화마그네슘 입자의 제조 방법이 제공된다.
또한 본 발명에 의하면, 상기 수산화마그네슘 입자를 400 ℃ 이상에서 소성하여 얻어지는 소성물이 제공된다.
이하, 본 발명에 대해 더욱 상세하게 설명한다.
도 1 은 실시예 6 에서 얻어진 수산화마그네슘 입자의 X 선 회절 이미지이다.
도 2 는 비교예 1 에서 얻어진 수산화마그네슘 입자의 X 선 회절 이미지이다.
도 3 은 비교예 4 에서 얻어진 염기성 탄산마그네슘 입자의 X 선 회절 이미지이다.
도 4 는 실시예 6 에서 얻어진 수산화마그네슘 입자의 시차열 분석 곡선 (DTA) 이다.
도 5 는 비교예 3 에서 얻어진 수산화마그네슘 입자의 시차열 분석 곡선 (DTA) 이다.
도 6 은 비교예 4 에서 얻어진 염기성 탄산마그네슘 입자의 시차열 분석 곡선 (DTA) 이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
〈수산화마그네슘 입자〉
본 발명의 수산화마그네슘 입자는, 하기 식 (1)
Mg(OH)2-x(CO3)0.5x·mH2O (1)
로 나타내는 조성을 갖는다.
식 중 x 는 0.02
Figure 112009046467224-pct00009
x
Figure 112009046467224-pct00010
0.7 을 만족시킨다. x 는 바람직하게는 0.04
Figure 112009046467224-pct00011
x
Figure 112009046467224-pct00012
0.6, 보다 바람직하게는 0.06
Figure 112009046467224-pct00013
x
Figure 112009046467224-pct00014
0.3 을 만족시킨다.
식 중 m 은 0
Figure 112009046467224-pct00015
m
Figure 112009046467224-pct00016
1 을 만족시킨다. m 은 바람직하게는 0
Figure 112009046467224-pct00017
m
Figure 112009046467224-pct00018
0.5 를 만족시킨다.
(BET 법 비표면적)
본 발명의 수산화마그네슘 입자의 BET 법 비표면적은, 80 ∼ 400 ㎡/g 이다. 본 발명의 수산화마그네슘 입자의 BET 법 비표면적의 하한은 80 ㎡/g 이고, 바람직하게는 100 ㎡/g 이며, 보다 바람직하게는 120 ㎡/g 이다. 한편, BET 법 비표면적의 상한은 400 ㎡/g 이고, 바람직하게는 350 ㎡/g 이며, 보다 바람직하게는 300 ㎡/g 이다. 본 발명의 수산화마그네슘 입자의 BET 법 비표면적은, 바람직하게는 80 ∼ 350 ㎡/g 이다.
본 발명의 수산화마그네슘 입자는, 입자 중에 CO3 이온을 CO2 환산으로 약 0.75 ∼ 23 wt％ 함유하고 있으면서, X 선 회절 이미지 또는 시차열 분석 (DTA) 에서는 수산화마그네슘 특유의 특징을 나타내고, 또한 BET 법 비표면적이 80 ∼ 400 ㎡/g 이다. CO3 이온의 함유량이 많을수록, 수산화마그네슘 입자의 결정 성장은 저해되어, 얻어지는 수산화마그네슘 입자의 BET 법 비표면적은 커진다. 그러나, CO2 함유량이 23 wt％ 를 초과하면, X 선 회절 이미지 또는 시차열 분석 (DTA) 에서 탄산마그네슘의 생성이 확인됨과 함께, 이번에는 CO3 이온이 탄산마그네슘을 결정 성장시키는 방향으로 작용하여, BET 법 비표면적이 저하되기 때문에 바람직하지 않다.
〈소성물〉
본 발명은, 상기 수산화마그네슘 입자를 400 ℃ 이상에서 소성하여 얻어지는 소성물을 포함한다. 본 발명의 수산화마그네슘 입자는 종래의 수산화마그네슘 입자보다 분해 온도가 약간 낮기 때문에 370 ℃ 이상이면 산화마그네슘이 얻어지지만, 산화마그네슘의 안정성을 고려하면 소성 온도는 400 ℃ 이상이 바람직하다.
〈수산화마그네슘 입자의 제조 방법〉
본 발명의 수산화마그네슘 입자는, CO3 이온의 존재하에서, Mg 이온과 OH 이온을 수중에서 접촉시킴으로써 제조할 수 있다.
(Mg 이온)
본 발명의 제조 방법에 있어서 Mg 이온은, 마그네슘염의 수용액 형태로 사용하는 것이 바람직하다. 마그네슘염으로서 염화마그네슘 (Ca 를 제거한 간수를 포함한다), 황산마그네슘, 질산마그네슘, 아세트산마그네슘 등을 들 수 있다.
본 발명에서는 수산화마그네슘 입자의 결정 성장을 저해할 목적으로 CO3 이온을 첨가하기 때문에, 마그네슘염의 수용액은 Ca 이온을 가능한 한 함유하지 않는 것이 바람직하다. 반응계에 Ca 이온이 존재하면, 수산화마그네슘 입자의 결정 성장 저해의 목적으로 첨가한 CO3 이온과 반응하여 CaCO3 을 생성시키기 때문이다. 또한 2 가의 아니온인 SO4 이온에도 CO3 이온과 동일하게 수산화마그네슘 입자의 결정 성장을 저해하는 작용이 있으므로, 마그네슘염의 수용액이 황산마그네슘 수용액인 경우, 가성 소다와 황산마그네슘 수용액만으로 반응시켜도 어느 정도 비표면적이 큰 수산화마그네슘 입자가 얻어진다. 그러나, CO3 이온을 첨가하면 더욱 현격하게 비표면적을 크게 할 수 있다.
(OH 이온)
본 발명의 제조 방법에 있어서 OH 이온은, 알칼리 금속 수산화물, 수산화암모늄 등의 수용액 형태로 사용하는 것이 바람직하다. 알칼리 금속 수산화물로서 가성 소다가 바람직하다.
(CO3 이온)
본 발명의 제조 방법에 있어서 CO3 이온은, 알칼리 금속 탄산염이나 탄산암 모늄 등의 탄산염류 수용액, 또는 CO2 가스의 형태로 공급할 수 있는데, OH 이온과 CO3 이온의 존재 비율을 제어하기 위해서는 탄산염류 수용액이 바람직하다.
본 발명의 제조 방법에 있어서는, 알칼리 금속 탄산염의 존재하에서, 마그네슘염 수용액과 알칼리 금속 수산화물의 수용액을 접촉시키는 것이 바람직하다.
(OH 이온 / CO3 이온)
본 발명의 제조 방법은, OH 이온과 CO3 이온의 반응시에 있어서의 존재 비율이 요점이 된다. 왜냐하면 OH 이온과 CO3 이온의 존재 비율에 따라 본 발명의 수산화마그네슘 입자의 화학 조성이 결정되기 때문이다. CO3 이온이 많으면 당연히 탄산마그네슘을 생성시켜, 그 존재가 X 선 회절 이미지 또는 시차열 분석 (DTA) 에서 확인됨과 함께, 생성된 수산화마그네슘 입자의 비표면적 저하를 초래한다. 본 발명자들의 연구에 의하면, 2(OH) : CO3 ＝ 99 : 1 ∼ 65 : 35 범위의 몰비이면, 수산화마그네슘 입자의 비표면적을 크게 하고, 또한 X 선 회절 이미지 또는 시차열 분석 (DTA) 에 있어서 수산화마그네슘 입자의 특징이 얻어지는 것이 발견되었다. 몰비는, 2(OH) : CO3 ＝ 98 : 2 ∼ 70 : 30 인 것이 바람직하고, 2(OH) : CO3 ＝ 97 : 3 ∼ 75 : 25 인 것이 더욱 바람직하다.
CO3 이온은, 수산화마그네슘 입자가 생성될 때에 OH 이온과 함께 받아들여짐으로써 수산화마그네슘 입자의 결정 성장을 저해하기 때문에, 수산화마그네슘 입자 가 생성된 후에 CO3 이온을 첨가해도 본 발명과 같은 높은 BET 법 비표면적을 갖는 수산화마그네슘 입자는 얻어지지 않는다. 따라서 OH 이온과 CO3 이온을 일정한 비율로 안정적으로 공급하는 것이 중요하고, 그러기 위해서는 OH 이온과 CO3 이온의 혼합 용액을 조제하여 반응에 사용하는 것이 바람직하다. OH 이온과 CO3 이온의 혼합 용액으로는, 가성 소다와 탄산 소다의 혼합 수용액이나 암모니아와 탄산암모늄의 혼합 수용액 등을 들 수 있는데, 수산화마그네슘 입자의 수율 면에서 가성 소다와 탄산 소다의 혼합 수용액 쪽이 바람직하다.
또한 마그네슘염 수용액에 교반하에 OH 이온과 CO2 가스를 동시에 연속 주입 첨가해도, 본 발명의 수산화마그네슘 입자가 얻어진다. 이 경우에는, CO2 가스 농도와 유량을 제어하여, OH 이온과 CO3 이온의 반응계에 있어서의 존재 비율을 일정하게 유지하는 것이 대단히 중요하다.
(반응 온도)
반응 온도는, 바람직하게는 0 ∼ 100 ℃, 보다 바람직하게는 10 ∼ 80 ℃ 이다.
(반응 시간)
반응 시간은, 바람직하게는 120 분 이내, 보다 바람직하게는 60 분 이내이다.
(반응 형식)
본 발명의 수산화마그네슘 입자는 예를 들어, 마그네슘염의 수용액 (Mg 이온) 과, 가성 소다 (OH 이온) 및 탄산 소다 (CO3 이온) 의 혼합 수용액을 반응조에 연속적으로 공급하고, 반응조로부터 연속적으로 생성물을 발출하는, 연속 교반조 반응 (continuous stirred tank reaction) 에 의해 제조할 수 있다. 이 반응에 있어서의 체류 시간은, 바람직하게는 120 분 이내, 보다 바람직하게는 60 분 이내이다.
또한, 반응조 중의 마그네슘염의 수용액 (Mg 이온) 에 가성 소다 (OH 이온) 및 탄산 소다 (CO3 이온) 의 혼합 수용액을 첨가하는 배치 (batch) 반응에 의해서도 제조할 수 있다.
(알칼리 세정)
원료의 마그네슘염 용액으로서, 염화 마그네슘 (Ca 를 제거한 간수를 포함한다) 이나 황산마그네슘을 사용한 경우, 반응에 의해 얻어진 수산화마그네슘 입자에는 불순물로서 Cl 이온이나 SO4 이온이 함유되는 경우가 있다. Cl 이온의 함유량은, 바람직하게는 0.5 wt％ 이하, 0.3 wt％ 이하이다. SO4 이온의 함유량은, 바람직하게는 2 wt％ 이하, 1.5 wt％ 이하이다.
수산화마그네슘 입자의 용도에 따라, 이들 불순물이 적은 것이 좋은 경우에는, 반응에 의해 얻어진 수산화마그네슘 입자를 추가로 유화 (乳化) 세정 또는 알칼리 희석 수용액으로 세정함으로써 이들 불순물을 절반 이하로 제거 삭감할 수 있다. 세정용 알칼리 희석 수용액으로는, 가성 소다 희석 수용액 또는 탄산 소다 희석 수용액이 바람직하다. 가열 처리에 의해서도 불순물을 삭감할 수 있지만, 가열 숙성시키면 본 발명의 특징인 비표면적이 저하된다.
또한 본 발명의 수산화마그네슘 입자는, BET 법 비표면적이 큼에도 불구하고 매우 우수한 여과성을 갖고 있다. 이것은 CO3 이온을 첨가하지 않고 합성한 종래의 수산화마그네슘 입자와 비교하면 응집 2 차 입자 직경이 커졌기 때문인 것으로 추측되며, 신속하고 용이하게 반응 슬러리의 탈수나 세정을 실시할 수 있다.
(여과, 탈수, 건조, 분쇄)
반응에 의해 얻어진 슬러리 생성물은, 여과한 후, 물이나 알칼리 희석 수용액으로 세정하고, 건조시키는 것이 바람직하다. 건조는 선반식 열풍 건조, 스프레이 건조 등으로 실시할 수 있다. 이 경우의 건조는 물을 제거하기 위해, 80 ∼ 250 ℃ 에서 실시하는 것이 바람직하다. 또한 수분을 유기 용제로 치환하여 열을 가하지 않고 진공 건조시킬 수도 있다. 선반식 열풍 건조물이나 진공 건조물은 덩어리 형상이므로, 사용 목적에 따라 분쇄하여 분체화하는 것이 바람직하다.
실시예
이하의 실시예에 기초하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.
실시예 1
1.5 ㏖/ℓ 의 Ca 제거 정제 간수 6.67 ℓ 와 총 알칼리 농도를 3.0 N 으로 조제한 가성 소다와 탄산 소다의 알칼리 혼액 (2NaOH : Na2CO3 ＝ 99 : 1 (몰비)) 6.40 ℓ 를 교반 조건하에서, 반응 온도 40 ℃, 체류 시간 15 분으로 연속 교반조 반응을 실시하였다. 얻어진 반응 슬러리 약 13 ℓ 중 2.30 ℓ 를 여과하고, 2 ℓ 의 물로 통수 세정 후 탈수하고, 선반식 건조기로 105 ℃ 에서 16 시간 건조시켰다. 건조물을 막자 사발로 분쇄하고, 메시 150 ㎛ 의 금속망을 통과시켜, BET 법 비표면적 85 ㎡/g 인 백색 분말 98 g 을 얻었다. 얻어진 수산화마그네슘 입자는, 식 (1) 에 있어서, x 가 0.045 이고, m 이 0.11 인 입자였다. 또한 얻어진 수산화마그네슘에는, 간수 유래의 불순물로서 SO4 － 및 Cl－ 이온이 함유되어 있었다.
실시예 2 (알칼리 세정)
실시예 1 의 반응 슬러리 2.30 ℓ 를 여과하고, 1 ℓ 의 물로 통수 세정 후, 계속해서 0.02 ㏖/ℓ 의 탄산 소다 희석 수용액 2 ℓ 를 통수하고, 다시 1 ℓ 의 물로 통수 세정 후 탈수하고, 선반식 건조기로 105 ℃ 에서 16 시간 건조시켰다. 건조물을 막자 사발로 분쇄하고, 메시 150 ㎛ 의 금속망을 통과시켜, BET 법 비표면적 90 ㎡/g 인 백색 분말 97 g 을 얻었다.
실시예 3
1.5 ㏖/ℓ 의 Ca 제거 정제 간수 6.67 ℓ 와 총 알칼리 농도를 3.0 N 으로 조제한 가성 소다와 탄산 소다의 알칼리 혼액 (2NaOH : Na2CO3 ＝ 98 : 2 (몰비)) 6.40 ℓ 를 교반 조건하에서, 반응 온도 40 ℃, 체류 시간 15 분으로 연속 교반조 반응을 실시하였다. 얻어진 반응 슬러리 약 13 ℓ 중 2.30 ℓ 를 여과하고, 2 ℓ 의 물로 통수 세정 후 탈수하고, 선반식 건조기로 105 ℃ 에서 16 시간 건조시켰다. 건조물을 막자 사발로 분쇄하고, 메시 150 ㎛ 의 금속망을 통과시켜, BET 법 비표면적 115 ㎡/g 인 백색 분말 97 g 을 얻었다.
실시예 4 (알칼리 세정)
실시예 3 의 반응 슬러리 2.30 ℓ 를 여과하고, 1 ℓ 의 물로 통수 세정 후, 계속해서 0.02 ㏖/ℓ 의 탄산 소다 희석 수용액 2 ℓ 를 통수하고, 다시 1 ℓ 의 물로 통수 세정 후 탈수하고, 선반식 건조기로 105 ℃ 에서 16 시간 건조시켰다. 건조물을 막자 사발로 분쇄하고, 메시 150 ㎛ 의 금속망을 통과시켜, BET 법 비표면적 123 ㎡/g 인 백색 분말 99 g 을 얻었다.
실시예 5
1.5 ㏖/ℓ 의 Ca 제거 정제 간수 6.67 ℓ 와 총 알칼리 농도를 6.5 N 으로 조제한 가성 소다와 탄산 소다의 알칼리 혼액 (2NaOH : Na2CO3 ＝ 94 : 6 (몰비)) 2.95 ℓ 를 교반 조건하에서, 반응 온도 40 ℃, 체류 시간 15 분으로 연속 교반조 반응을 실시하였다. 얻어진 반응 슬러리 약 9.5 ℓ 중 1.80 ℓ 를 여과하고, 2 ℓ 의 물로 통수 세정 후 탈수하고, 선반식 건조기로 105 ℃ 에서 16 시간 건조시켰다. 건조물을 막자 사발로 분쇄하고, 메시 150 ㎛ 의 금속망을 통과시켜, BET 법 비표면적 197 ㎡/g 인 백색 분말 97 g 을 얻었다.
실시예 6 (알칼리 세정)
실시예 5 의 반응 슬러리 1.80 ℓ 를 여과하고, 1 ℓ 의 물로 통수 세정 후, 계속해서 0.04 ㏖/ℓ 의 가성 소다 희석 수용액 2 ℓ 를 통수하고, 다시 1 ℓ 의 물로 통수 세정 후 탈수하고, 선반식 건조기로 105 ℃ 에서 16 시간 건조시켰다. 건조물을 막자 사발로 분쇄하고, 메시 150 ㎛ 의 금속망을 통과시켜, BET 법 비표면적 177 ㎡/g 인 백색 분말 96 g 을 얻었다.
실시예 7 (알칼리 세정)
실시예 5 의 반응 슬러리 1.80 ℓ 를 여과하고, 1 ℓ 의 물로 통수 세정 후, 계속해서 0.02 ㏖/ℓ 의 탄산 소다 희석 수용액 2 ℓ 를 통수하고, 다시 1 ℓ 의 물로 통수 세정 후 탈수하고, 선반식 건조기로 105 ℃ 에서 16 시간 건조시켰다. 건조물을 막자 사발로 분쇄하고, 메시 150 ㎛ 의 금속망을 통과시켜, BET 법 비표면적 197 ㎡/g 인 백색 분말 98 g 을 얻었다.
실시예 8
1.5 ㏖/ℓ 의 황산마그네슘 수용액 1.2 ℓ 를 40 ℃ 까지 가열하고, 거기에 총 알칼리 농도를 3.0 N 으로 조제한 가성 소다와 탄산 소다의 알칼리 혼액 (2NaOH : Na2CO3 ＝ 90 : 10 (몰비)) 1.13 ℓ 를 교반하에서 첨가하고, 40 ℃ 에서 30 분 배치 반응을 실시하였다. 얻어진 반응 슬러리 약 2.3 ℓ 중 1.0 ℓ 를 여과하고, 1 ℓ 의 물로 통수 세정 후 탈수하고, 선반식 건조기로 105 ℃ 에서 16 시간 건조시켰다. 건조물을 막자 사발로 분쇄하고, 메시 150 ㎛ 의 금속망을 통과시켜, BET 법 비표면적 229 ㎡/g 인 백색 분말 46 g 을 얻었다.
실시예 9 (알칼리 세정)
실시예 8 의 반응 슬러리 1.0 ℓ 를 여과하고, 0.5 ℓ 의 물로 통수 세정 후, 계속해서 0.04 ㏖/ℓ 의 가성 소다 희석 수용액 1 ℓ 를 통수하고, 다시 0.5 ℓ 의 물로 통수 세정 후 탈수하고, 선반식 건조기로 105 ℃ 에서 16 시간 건조시켰다. 건조물을 막자 사발로 분쇄하고, 메시 150 ㎛ 의 금속망을 통과시켜, BET 법 비표면적 216 ㎡/g 인 백색 분말 46 g 을 얻었다.
실시예 10
1.5 ㏖/ℓ 의 황산마그네슘 수용액 6.67 ℓ 와 총 알칼리 농도를 1.0 N 으로 조제한 가성 소다와 탄산 소다의 알칼리 혼액 (2NaOH : Na2CO3 ＝ 90 : 10 (몰비)) 17.0 ℓ 를 교반 조건하에서, 반응 온도 25 ℃, 체류 시간 8 분으로 연속 교반조 반응을 실시하였다. 얻어진 반응 슬러리 약 23.5 ℓ 중 4.65 ℓ 를 여과하고, 2 ℓ 의 물로 통수 세정 후 탈수하고, 선반식 건조기로 105 ℃ 에서 16 시간 건조시켰다. 건조물을 막자 사발로 분쇄하고, 메시 150 ㎛ 의 금속망을 통과시켜, BET 법 비표면적 256 ㎡/g 인 백색 분말 100 g 을 얻었다.
실시예 11 (알칼리 세정)
실시예 10 의 반응 슬러리 4.65 ℓ 를 여과하고, 1 ℓ 의 물로 통수 세정 후, 계속해서 0.02 ㏖/ℓ 의 탄산 소다 희석 수용액 2 ℓ 를 통수하고, 다시 1 ℓ 의 물로 통수 세정 후 탈수하고, 선반식 건조기로 105 ℃ 에서 16 시간 건조시켰다. 건조물을 막자 사발로 분쇄하고, 메시 150 ㎛ 의 금속망을 통과시켜, BET 법 비표면적 249 ㎡/g 인 백색 분말 100 g 을 얻었다.
실시예 12
1.5 ㏖/ℓ 의 아세트산마그네슘 수용액 6.67 ℓ 와 총 알칼리 농도를 1.0 N 으로 조제한 가성 소다와 탄산 소다의 알칼리 혼액 (2NaOH : Na2CO3 ＝ 90 : 10 (몰비)) 18.0 ℓ 를 교반 조건하에서, 반응 온도 25 ℃, 체류 시간 8 분으로 연속 교반조 반응을 실시하였다. 얻어진 반응 슬러리 약 24.5 ℓ 중 4.55 ℓ 를 여과하고, 1 ℓ 의 물로 통수 세정 후, 계속해서 0.02 ㏖/ℓ 의 탄산 소다 희석 수용액 2 ℓ 를 통수하고, 다시 1 ℓ 의 물로 통수 세정 후 탈수하고, 선반식 건조기로 105 ℃ 에서 16 시간 건조시켰다. 건조물을 막자 사발로 분쇄하고, 메시 150 ㎛ 의 금속망을 통과시켜, BET 법 비표면적 251 ㎡/g 인 백색 분말 97 g 을 얻었다.
실시예 13 (소성물)
실시예 11 의 BET 법 비표면적이 249 ㎡/g 인 수산화마그네슘을 400 ℃ 에서 2 시간 소성하였다.
실시예 14 (소성물)
실시예 6 의 BET 법 비표면적이 177 ㎡/g 인 수산화마그네슘을 750 ℃ 에서 2 시간 소성하였다.
비교예 1
1.5 ㏖/ℓ 의 Ca 제거 정제 간수 6.67 ℓ 와 총 알칼리 농도가 6.5 N 인 가성 소다 2.95 ℓ 를 교반 조건하에서, 반응 온도 40 ℃, 체류 시간 15 분으로 연속 교반조 반응을 실시하였다. 얻어진 반응 슬러리 약 9.5 ℓ 중 1.80 ℓ 를 여과하고, 2 ℓ 의 물로 통수 세정 후 탈수하고, 선반식 건조기로 105 ℃ 에서 16 시간 건조시켰다. 건조물을 막자 사발로 분쇄하고, 메시 150 ㎛ 의 금속망을 통과시켜, BET 법 비표면적 40 ㎡/g 인 백색 분말 98 g 을 얻었다.
비교예 2
쿄와 화학 공업 (주) 제조 수산화마그네슘 「키스마 SD」를 사용하였다. BET 법 비표면적은 37 ㎡/g 이었다.
비교예 3
쿄와 화학 공업 (주) 제조 수산화마그네슘 「키스마 F」를 사용하였다. BET 법 비표면적은 58 ㎡/g 이었다.
비교예 4
쿄와 화학 공업 (주) 제조 경질 염기성 탄산마그네슘 「케타」를 사용하였다. BET 법 비표면적은 26 ㎡/g 이었다.
비교예 5 (소성물)
비교예 2 의 BET 법 비표면적이 37 ㎡/g 인 수산화마그네슘을 400 ℃ 에서 2 시간 소성하였다.
비교예 6 (소성물)
비교예 3 의 BET 법 비표면적이 58 ㎡/g 인 수산화마그네슘을 400 ℃ 에서 2 시간 소성하였다.
비교예 7 (소성물)
비교예 3 의 BET 법 비표면적이 58 ㎡/g 인 수산화마그네슘을 750 ℃ 에서 2 시간 소성하였다.
실시예 1 ∼ 14 및 비교예 1 ∼ 7 에 대해 하기의 방법에 의해 분석을 실시하였다. 조성 분석 및 BET 법 비표면적의 측정 결과를 표 1 에, X 선 회절 장치에 의한 구조 해석을 도 1 ∼ 3 에, 시차열 천칭에 의한 열 분석 곡선을 도 4 ∼ 6 에 나타낸다.
(1) 탄산염 (CO2) ; JIS R9101 수산화나트륨 용액-염산 적정법
(2) 황산염 (SO4), 염화물 (Cl) ; 형광 X 선 분석 장치 (리가쿠 RIX2000)
(3) BET 법 비표면적 ; 액체 질소 흡착법 장치 (유아사 아이오닉스 NOVA2000)
(4) X 선 구조 해석 ; 자동 X 선 회절 장치 (리가쿠 RINT2200V)
(5) 열 분석 ; 시차열 천칭 (브루커 AXS TG-DTA2000SA)
Figure 112009046467224-pct00019
발명의 효과
본 발명의 수산화마그네슘 입자는, BET 법 비표면적이 크다. 본 발명의 제조 방법에 의하면, BET 법 비표면적이 큰 수산화마그네슘 입자를 제조할 수 있다. 본 발명의 수산화마그네슘 입자를 소성하여 얻어지는 산화마그네슘 (소성물) 은, 높은 BET 법 비표면적을 갖는다.
본 발명의 수산화마그네슘 입자는, 종래의 수산화마그네슘이나 염기성 탄산 마그네슘과 비교하면 매우 높은 BET 법 비표면적을 갖고 있다. 그 때문에 흡착제나 중화제로는 물론, 각종 필러나 세라믹 소재, 식품 첨가물이나 제산제 등 다방면에 걸친 이용을 기대할 수 있다. 또한 알칼리 희박 수용액으로 세정하여 Cl 을 저감시킨 본 발명의 수산화마그네슘 입자를 소성하여 얻어지는 산화마그네슘은, 종래의 수산화마그네슘을 소성하여 얻어지는 산화마그네슘보다 높은 BET 법 비표면적을 갖고 있기 때문에, 다방면에 걸친 이용을 기대할 수 있다.

Claims (11)

  1. 하기 식 (1)
    Mg(OH)2-x(CO3)0.5x·mH2O (1)
    단, 식 중 x 및 m 은 하기의 조건을 만족시킨다.
    0.02
    Figure 112013066419138-pct00020
    x
    Figure 112013066419138-pct00021
    0.7
    0
    Figure 112013066419138-pct00022
    m
    Figure 112013066419138-pct00023
    1
    로 나타내고, BET 법에 의한 비표면적이 80 ∼ 400 ㎡/g 이고, Mg(OH)2 와 동일한 X 선 회절 이미지 및 시차열 분석 (DTA) 을 나타내는 수산화마그네슘 입자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    0.04
    Figure 112009046467224-pct00024
    x
    Figure 112009046467224-pct00025
    0.6 을 만족시키는 수산화마그네슘 입자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    BET 법에 의한 비표면적이 80 ∼ 350 ㎡/g 인 수산화마그네슘 입자.
  4. 삭제
  5. CO3 이온의 존재하에서, Mg 이온과 OH 이온을 수중에서 접촉시키는 것으로 이루어지는 하기 식 (1)
    Mg(OH)2-x(CO3)0.5x·mH2O (1)
    단 식 중 x 및 m 은 하기의 조건을 만족시킨다.
    0.02
    Figure 112009046467224-pct00026
    x
    Figure 112009046467224-pct00027
    0.7
    0
    Figure 112009046467224-pct00028
    m
    Figure 112009046467224-pct00029
    1
    로 나타내는 수산화마그네슘 입자의 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    2(OH) : CO3 ＝ 99 : 1 ∼ 65 : 35 의 몰비로 접촉시키는 제조 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    염화마그네슘, 황산마그네슘, 질산마그네슘 또는 아세트산마그네슘 유래의 Mg 이온을 사용하는 제조 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    알칼리 금속 수산화물 또는 수산화암모늄 유래의 OH 이온을 사용하는 제조 방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    알칼리 금속 탄산염 또는 탄산암모늄 유래의 CO3 이온을 사용하는 제조 방법.
  10. 제 5 항에 있어서,
    알칼리 금속 탄산염의 존재하에서, 마그네슘염 수용액과 알칼리 금속 수산화물의 수용액을 접촉시키는 제조 방법.
  11. 제 5 항에 있어서,
    얻어진 입자를 알칼리 희박 수용액으로 세정하는 공정을 포함하는 제조 방법.
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