碱金属的九钛酸盐的制造方法技术

本发明专利技术提供一种碱金属的九钛酸盐的制造方法，能够经济地制造碱金属的九钛酸盐。该制造方法包括：使碱金属氢氧化物与四氯化钛作用生成Ti(OH)4的第一工序；将生成的Ti(OH)4与碱金属氢氧化物混合的第二工序；和对第二工序中得到的混合液进行加热的第三工序，在第二工序中，以A/Ti摩尔比(A表示碱金属元素)达到1.0～5.0的范围的方式使用碱金属氢氧化物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及碱金属的九钛酸盐的制造方法。由本专利技术的制造方法制得的九钛酸盐特别适合用于将溶解于水的锶选择性地且高效地分离、回收的吸附剂。
技术介绍
在现有技术中，作为含有放射性锶的废水的处理技术，已知有共沉淀处理(参照后述专利文献1)。然而，对于水溶性的放射性锶而言，上述共沉淀处理并不是有效的，现在进行着利用沸石等无机系吸附剂的吸附去除(参照后述专利文献2)。然而，在放射性锶泄漏到海水中的情况下，已知海水成分的钙或镁浓度的增加有抑制锶与吸附剂的离子交换反应的方向的作用的问题。因此，作为锶吸附剂，通常使用钛酸盐或结晶二氧化钛水合物纤维等(参照后述非专利文献1)。作为锶去除用的钛酸盐，已知二钛酸钾或四钛酸钾(参照后述专利文献3)。另外，也已知非晶的钛酸(参照后述专利文献4)。另外，作为钛酸盐的一种的九钛酸钠(Sodium nona titanate)的制造方法，非专利文献2中记载了以下的两种方法。(1)将异丙氧基钛(使用甲醇稀释)和10％NaOH的甲醇溶液混合，生成能够溶于甲醇的中间体，将其静置在大气中进行甲醇的蒸发和水解，生成钛酸钠凝胶。将凝胶风干后，以160℃以上320℃以下进行20小时的水热处理。(2)使用10M的NaOH将锐钛矿型水合氧化钛(硫酸法二氧化钛的中间体TiO(OH)2)制成浆料，之后，以200℃以上300℃以下进行20小时的水热处理。现有技术文件专利文献专利文献1：日本特开昭62-266499号公报专利文献2：日本特开2013-57599号公报专利文献3：日本特愿2012-122214号公报专利文献4：日本特开2013-78725号公报非专利文献1：JAEA-Research 2011-037非专利文献2：Journal of Solid State Chemistry 73,98-106(1988)
技术实现思路
专利技术所要解决的课题然而，在上述的现有的制造方法中，作为钛源的起始物质使用昂贵的物质，并且采用苛刻的反应条件，因而作为工业上的制造方法是不适合的。因此本专利技术的课题在于改良九钛酸盐的制造方法。用于解决课题的方法为了解决上述课题，本专利技术的专利技术人进行了深入研究，结果发现，通过使用四氯化钛作为九钛酸盐的起始物质，能够解决上述课题。本专利技术是基于上述见解而完成的，可以提供一种碱金属的九钛酸盐的制造方法，其包括：使碱金属氢氧化物与四氯化钛作用生成Ti(OH)4的第一工序；将生成的Ti(OH)4与碱金属氢氧化物混合的第二工序；和对第二工序中得到的混合液进行加热的第三工序，在第二工序中，以A/Ti摩尔比(A表示碱金属元素)达到1.0～5.0的范围的方式使用碱金属氢氧化物。专利技术的效果本专利技术的制造方法使用比较廉价的起始原料，并且反应条件也较为温和，因而能够经济地制造作为目的的九钛酸盐。并且，所得到的九钛酸盐能够以高的选择性将锶从钙或镁等其他碱土金属共存的含锶液体中去除。附图说明图1是在实施例1－1～1－4中得到的九钛酸钠的XRD谱。图2是作为比较例1使用的钛酸钠的XRD谱。图3是在实施例2－1～2－4中得到的九钛酸钠的XRD谱。图4是在实施例2－1中得到的九钛酸钠的颗粒的扫描型电子显微镜图像。具体实施方式通过本专利技术的制造方法制得的碱金属的九钛酸盐(以下，也简称为“九钛酸盐”)是A4Ti9O20·nH2O所表示的物质。式中，A表示至少一种的碱金属(以下“A”都以此含义使用)。n表示0以上的数。其中，在以下说明中提到“九钛酸盐”时，不仅包括无水盐，也包括含水盐。九钛酸盐通过包括以下工序的方法制造。第一工序：使碱金属氢氧化物与四氯化钛作用，生成Ti(OH)4。第二工序：将生成的Ti(OH)4与碱金属氢氧化物混合。第三工序：对第二工序中得到的混合液进行加热。以下，对于各工序进行说明。本专利技术的制造方法中的第一工序中，使碱金属氢氧化物与四氯化钛作用，生成Ti(OH)4。例如，将四氯化钛以其水溶液的状态使用，将该水溶液与碱金属氢氧化物的水溶液混合。通过两者的混合将四氯化钛中和，生成Ti(OH)4。四氯化钛水溶液能够直接使用市售的工业级产品。例如能够将石原产业株式会社的四氯化钛TC－36(TiO2：15.3质量％，HCl：28.3质量％)不经稀释而直接使用。另一方面，作为碱金属氢氧化物的水溶液，例如能够使用选自氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种的水溶液。例如在使用氢氧化钠作为碱金属氢氧化物的情况下，能够直接使用市售的25质量％的液体苛性钠。四氯化钛水溶液与碱金属氢氧化物的水溶液的混合方法没有特别限定。例如能够向四氯化钛水溶液中，将碱金属氢氧化物的水溶液一次性添加或者逐次添加。相反，也可以向碱金属氢氧化物的水溶液中，将四氯化钛水溶液一次性添加或者逐次添加。而且，也可以将四氯化
钛水溶液和碱金属氢氧化物的水溶液同时地一次性添加或者逐次添加。在通过逐次添加进行四氯化钛水溶液和碱金属氢氧化物的混合的情况下，有在混合中液体的粘度急剧上升的点，优选历时数分钟至1小时左右进行添加。两者的混合通常在室温下以非加热的状态进行。当然，在加热状态下进行混合也无妨。四氯化钛水溶液和碱金属氢氧化物的水溶液的混合，以混合液的pH优选在5.0以上9.0以下、更优选在6.5以上8.0以下的方式进行。另外，两者的混合以混合液中的钛浓度优选在0.02g/g以上0.04g/g以下、更优选在0.03g/g以上0.04g/g以下的方式进行。而且，以碱金属的总和与钛的摩尔比A/Ti优选在4.15以上4.40以下、更优选在4.25以上4.30以下的方式进行。另外，在第一工序中，混合液中的钛的浓度优选在2质量％以上4质量％以下。通过使钛的浓度在2质量％以上，在后述的第二工序中添加碱金属氢氧化物时，能够有效地防止液体变成膏状。另外通过在4质量％以下，能够在后述的第三工序中，有效地防止无意中生成硬的块状物。第一工序进行至混合液中不存在未反应的四氯化钛。通过四氯化钛水溶液和碱金属氢氧化物的水溶液的混合，在液体中生成钛的不溶于水的化合物Ti(OH)4，例如可以通过将四氯化钛水溶液和碱金属氢氧化物混合生成白色沉淀而确认。另外混合液中不存在未反应的四氯化钛例如可以通过测定混合浆料的pH而确认。具体而言，由于生成Ti(OH)4的下限pH大约为2.0，因此能够以该pH值为指标判断在混合液中是否存在未反应的四氯化钛。由于已知Ti(OH)4的溶解度积Ksp为8×10－54(25℃)这样的极小的值，所以以上述pH值为界，能够说在液体中不存在未反应的四氯化钛。在第一工序中，在四氯化钛水溶液和碱金属氢氧化物的水溶液混合完成后，也可以继续进行混合液的搅拌，进行熟化。熟化依照液体量而有所不同，通常优选历时15分钟以上120分钟以下、特别是30分钟以上60分钟以下的时间进行。熟化能够在室温下以非加热状态进行。当然，在加热状态下熟化也无妨。熟化例如可以以静置状态进行，
或者也可以使用线型混合器等以搅拌状态进行。如上所述第一工序完成后，接着进行第二工序。在第二工序中，将含有Ti(OH)4的液体和例如碱金属氢氧化物的水溶液混合。在本工序中使用的碱金属氢氧化物可以与第一工序中使用的碱金属氢氧化物是同种的物质，或者也可以是不同种的物质。从不使制造工序烦杂的观点出发，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碱金属的九钛酸盐的制造方法，其特征在于，包括：使碱金属氢氧化物与四氯化钛作用生成Ti(OH)4的第一工序；将生成的Ti(OH)4与碱金属氢氧化物混合的第二工序；和对第二工序中得到的混合液进行加热的第三工序，在第二工序中，以A/Ti摩尔比达到1.0～5.0的范围的方式使用碱金属氢氧化物，其中，A表示碱金属元素。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.21 JP 2014-0323511.一种碱金属的九钛酸盐的制造方法，其特征在于，包括：使碱金属氢氧化物与四氯化钛作用生成Ti(OH)4的第一工序；将生成的Ti(OH)4与碱金属氢氧化物混合的第二工序；和对第二工序中得到的混合液进行加热的第三工序，在第二工序中，以A/Ti摩尔比达到1.0～5.0的范围的方式使用碱金属氢氧化物，其中，A表示碱金属元素。2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在自生压力下以100℃以上300℃以下的温度范围进行第三工序。3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在大气压下以低于1...

【专利技术属性】
技术研发人员：宫部慎介，木之濑丰，小指健太，
申请(专利权)人：日本化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP